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涤纶短纤后处理设备七辊牵伸机的牵伸辊设计【14张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 涤纶短纤后处理设备装备牵伸设计全套 cad 图纸毕业论文

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前言 1

1 概述 2

1.1 拉伸的目的和作用 2

1.2 牵伸机组原理 2

2 设计参数的确定 4

2.1 年产2万吨涤纶短纤后处理工艺流程 4

2.2 设计基础 4

2.3确定牵伸旦数D 5

3 牵伸机构受力分析 5

4 第三牵伸机功率估算 6

5 七辊牵伸机的整体分析 8

5.1 第一牵伸机设计 8

5.2 第二牵伸机设计 9

5.3 第三牵伸机设计 10

6 牵伸辊受力分析 11

7 牵伸辊筒的设计 16

8 法兰联接螺钉性能等级和材料确定 18

9 通水牵伸轴设计 20

10 牵伸辊的校核计算 25

10.1 强度计算 25

10.2 挠度计算 26

11 润滑方式与密封装置 28

总结 30

参考文献 31

致谢 32

附表1 33

附表2 34

附表3 35

内容提要

涤纶短纤维后处理设备七辊牵伸机牵伸辊属于牵伸机的工作部分，合理设计将提高七辊牵伸机的性能。牵伸机是纺丝后处理的主要设备之一，根据纺丝的工艺要求来确定牵伸机的数量和功率。本次设计的七辊牵伸机主要是为了提高年产量，从牵伸机组的整体设计出发，按照总牵伸倍数合理布局各级牵伸倍数，按照年产量计算最大牵伸旦数，最大牵伸力；按照牵伸力求出第三牵伸机辊筒的受力情况，依据最大辊筒受力来对辊筒进行强度、刚度校核，及其螺钉的校核。

根据受力情况对牵伸辊和牵伸轴进行结构设计，要求结构简单、加工方便、经济可行。牵伸辊的联接的方式采用法兰联接，比内夹套联接结构简单、装配方便。合理设计通水牵伸辊部件，利用分配板使进水和出水流量均匀，充分带走热量。参照现有的七辊牵伸机设备，设计出满足工作要求的牵伸辊，以达到大容量生产涤纶短纤维的目的，满足现代高速纺织机械的发展。

Abstract

Polyester staple aftertreatment equipment 7-roller drawing machine’s rollers are work part of the drawing machine. And the performance of 7-roller drawing machine will be improved if it’s correctly designed. The drawing machine is one of the main equipments in the filature aftertreatment. According to the filature processing requirement we can decide the number and power of the drawing machine. This 7-roller drawing machine design is to enhance the annual output. Taking the drawing machine group as an organic whole design, through the total drawing multiple properly distributing each class drawing multiple, according to the annual output calculating the maximal drawing denier and maximal drawing tension, then on the basis of the drawing tension figuring out the force of third drawing machine roller, and according to the maximal roller force checking the intensity and rigidity and proofing the bolt.

On the basis of the roller’s force designing the frames of the drawing rollers and drawing shafts, which require simple frames, convenient manufacturing, economical and feasible. The link method of the drawing roller adopts flanges, which compares with the inner sleeve link has simple structure, convenient assemblage. Correctly desipolyester staple are produced, meet contemporary high-speed textile mechanical development.

前言

随着我国纺织工业的不断进步，以前小容量的涤纶纺丝设备已经远远不能满足现代高速纺织机械的发展。就化纤机械产品而言，需要从单一的数量型转向高新技术型，从化纤的单一品种转向相对的精细加工，从传统机械技术转向高新电子信息控制技术，不能再走产品趋同、技术向下的路了。这是化纤机械必须适应的转折，转折的目的是服务于化纤产品的发展。科学在发展，技术在进步，化纤机械产品发展的具体任务，首先是立足于现实，提高传统化纤机械产品的质量，提高技术水平，提高产品的可靠性，赢得用户的信誉。在此基础上，跟踪新的纤维领域，为发展民用舒适型纤维生产，为发展产业用纤维生产，为发展军用、警用纤维生产提供技术装备。需要研制、开发和生产年产60万吨及以上的新型PTA成套装置。连续研制新一代、大容量、连续化、高速度、自动化的涤纶长丝、短丝纺丝和后处理设备，以及成套设备的信息控制技术。

牵伸机目前纺织原料已向混纤、混色、异截面、异收缩等多种复合加工方向发展，为了适应这一要求，提高牵伸机的产品开发能力，增加双喂入、双牵伸单丝卷绕功能，以满足不同规格、不同原料的丝复合牵伸加工；增加上油装置，满足不同品种的需求；增加卷装重量，使卷重达9㎏～10㎏,以进一步减少停车生产（接头）时间，满足后选用户需求。

“十一五”重点化纤机械产品发展方向和关键技术有：重点开发200～250吨/日涤纶短纤维生产线；研制年产60万吨PTA成套国产化技术与设备。完善国产长丝复合纺丝机，开发短丝复合纺丝设备。开发涤纶0.3dpf超细纤维纺丝设备。开发可纺制涤纶高强和高模低缩纤维的成套设备。研发年产6万吨粘胶短纤维生产线。腈纶纤维、芳纶1414要进一步提升，研究开发碳纤维、导电纤维、光导纤维、超大分子量的聚乙烯纤维、中空膜纤维等高新技术纤维与设备。

1 概述

1.1 拉伸的目的和作用

拉伸是涤纶纤维制造过程中必不可少的重要工序，常被称为涤纶纤维成形的第二阶段，或称为二次成形。它不仅是使纤维的物理和机械性能提高的必要手段，而且是检验其以前各道工序进行得好坏的关口。在拉伸过程中，大分子或聚集态结构单元发生舒展并沿纤维轴取向排列。在取向的同时[1]，通常伴着相态的变化，以及其它机构特征的变化。

由于拉伸过程中纤维内的大分子沿纤维轴取向，形成并增加了氢键、偶极键、以及其它类型的分子间力，纤维承受外加张力的分子链数目增加了，从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐摩性和对各种不同类型形变的疲劳强度亦明显提高。

1.2 牵伸机组原理

丝束牵伸的主要目的是提高分子链的取向度，使之具有一定的强力和伸长。牵伸是在两道牵伸机构之间产生的。前后两道牵伸机构之间的丝束，因牵伸辊表面速度的差异而被拉伸。两道牵伸机构的拉伸辊表面速度之比称为拉伸倍数。实际上丝束在牵伸辊表面存在打滑现象，实际牵伸倍数将比它的理论值低。因丝束的总旦数很大，可达100～200万旦，甚至更高，所需的牵伸力也很大，帮牵伸机构必须做得十分结实。

牵伸机的主要作用是在一定的条件下在丝束轴向施以外力，把丝束中的单纤维拉细，提高取向度，使单纤维由低强、高伸的塑性状态变为高强、低伸的弹性状态。拉伸是利用各道牵伸机的滚筒表面的线速度的增加来实现的，因此，理论拉伸倍数可由各道牵伸机滚筒表面的线速度之比求得：第一级拉伸倍数[2]为=/；第二级拉伸倍数为=/；总拉伸倍数为== /；式中、、分别表示第一、二、三道牵伸机滚筒表面的线速度（m/min）。一般情况下，机器的总拉伸倍数为3～6，第一级拉伸倍数约为总拉伸倍数的80%～90%[3]，第二级拉伸倍数仅占10%～20%。

根据热牵伸的要求，在第一道牵伸机和第二道牵伸机之间设置水浴牵伸槽，而在第二和第三牵伸机之间装有蒸气加热器。

紧张热定型机的目的是在于消除丝束在拉伸之后的内应力，降低热收缩率。紧张热定型机各辊筒的表面线速度，如果比第三道牵伸机辊筒的表面线速度低纤维将产生回缩，回缩比=1-/=(-)/

式中：----紧张热定型机各辊筒的表面线速度。

设计时按理论拉伸倍数计算，而在实际生产中，由于存在打滑现象，实际拉伸倍数略低于理论值。七辊牵伸机的打滑系数约为3%。

拉伸倍数应能作微量的调节，所以在牵伸机组的传动系统中，往往没有齿链式无级变速器或齿轮式变速箱。如果联合机生产的纤维品种调换不多，也可以采用调换变换齿轮来改变拉伸倍数。

联合机的运转速度由第三道牵伸机辊筒表面线速度代表，而联合机的加工能力是指成品纤维的总旦数。

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内容简介：: 11 邵阳学院毕业设计（论文）任务书专业班级 2002 机本学生姓名文艺苑学号 057 课题名称涤纶短纤后处理设备七辊牵伸机的牵伸辊设计设计 (论文 ) 起止时间 2006 年 2 月 20 日至 2006 年 6 月 10 日课题类型工程设计、应用研究、开发研究、软件工程、理论研究、其他课题性质真实一、课题研究的目的与主要内容课题研究的目的是：决工程问题的能力。学生在文献检索，工程资料查阅及运用计算机绘图方面得到进一步锻炼。课题研究的主要内容： 000 5000 个单词以上与涤纶后处理设备有关外文资料翻译（打印稿），译文要求准确、文字流畅。算牵伸力的大小，确定牵伸轴及牵伸辊的尺寸。出整套装配图及零件图。二、基本要求 1. 学生应在教师的指导下按时完成所规定的内容和工作量，编写符合要求的设计计算说明书，并正确绘制整套机械图表。 2. 学生依据课题任务，认真收集有关资料，熟悉有关化学纤维加工工艺，正确使用各类工具书；掌握有关工程设计的程序、方法和技术规范；锻炼分析与解决工程实际问题的能力。 3. 在设计中应树立正确的设计思想，培养严肃认真的科学态度，严谨求实的工作作风。 4. 毕业设计说明书应包括与设计题目有关的阐述说明及计算，内容完整，文字流畅，符合毕业设计规范。 5. 熟练运用制机械图表。注： 1、此表由指导教师填写，经各系、教研室主任审批生效； 2、此表 1 式 3 份，学生、指导教师、教研室各 1份。 12 三、课题研究已具备的条件（包括实验室、主要仪器设备、参考资料）该产品在邵阳纺织机械股份公司已开始研制，并取得一定的效果，邵阳纺织机械股份公司可提供一定的技术支持。东南大学出版社 1999 年、中、下）化学出版社 2000 年中国纺织出版社 1997 年四、设计（论文）进度表 2 月 20 日 3 月 10 日，熟悉课题，进行调研，收集有关资料，拟订设计方案 3 月 11 日 4 月 21 日，进行有关分析计算，确定设备基本结构，完成技术设计 4 月 22 日 5 月 21 日，进行施工设计，完成所有图表，撰写设计计算说明书 5 月 22 日 6 月 10 日，设计修改、完善，完成答辩五、教研室审批意见教研室主任（签名）年月日六、院（系）审批意见院（系）负责人（签名）单位（公章）年月日指导教师（签名）学生（签名）邵阳学院毕业设计（论文） I 内容提要涤纶短纤维后处理设备七辊牵伸机牵伸辊属于牵伸机的工作部分，合理设计将提高七辊牵伸机的性能。牵伸机是纺丝后处理的主要设备之一，根据纺丝的工艺要求来确定牵伸机的数量和功率。本次设计的七辊牵伸机主要是为了提高年产量，从牵伸机组的整体设计出发，按照总牵伸倍数合理布局各级牵伸倍数，按照年产量计算最大牵伸旦数，最大牵伸力；按照牵伸力求出第三牵伸机辊筒的受力情况，依据最大辊筒受力来对辊筒进行强度、刚度校核，及其螺钉的校核。根据受力情况对牵伸辊和牵伸轴进行结构设计，要求结构简单、加工方便、经济可行。牵伸辊的联接的方式采用法兰联接，比内夹套联接结构简单、装配方便。合理设计通水牵伸辊部件，利用分配板使进水和出水流量均匀，充分带走热量。参照现有的七辊牵伸机设备，设计出满足工作要求的牵伸辊，以达到大容量生产涤纶短纤维的目的，满足现代高速纺织机械的发展。邵阳学院毕业设计（论文） s of be if its is of in to we of is to as an to on of of to On of s of of in of a of 邵阳学院毕业设计 (论文 ) 课题名称涤纶短纤后处理设备七辊牵伸机的牵伸辊设计学生姓名文艺苑学号 0241118057 院 (系 )、专业机械与能源工程系 02机制本科指导教师姜宏阳职称高级工程师 2006年 06 月 2 日邵阳学院毕业设计（论文）开题报告书课题名称涤纶短纤后置处理设备七辊牵伸机的牵伸辊设计学生姓名文艺苑学号 0241118057 院（系）、专业机械与能源工程系 02 机制本科指导教师姜宏阳 2006 年 2 月 28 日一、课题的来源、目的意义（包括应用前景）、国内外现状及水平课题来源：本课题来源于邵阳纺织机械有限公司。据中国纺织报报道，涤纶在强力、耐磨等性能上明显超过人造纤维和天然纤维，表现出巨大的市场需求和增长空间，再加上生产流程较短，成本较低，使我国迅速成为世界上涤纶产量最大的国家。 2005 年，我国化学纤维产量达 1424 万吨，比 2003 年增长 20%，产量居世界之首，年增幅比世界平均增幅高出 13 个百分点，成就喜人。中国化纤协会预计， 2003 年我国涤纶产量可占化纤产量的 79%，到 2010 年涤纶在纺织纤维总量中的比重可能提高到 50%左右。市场拉动了化纤产品的迅速增加，化纤产品的生产促进了化纤机械的发展。牵伸机是涤纶短纤后置处理设备之一。目的意义：目前国际上涤纶短纤维大型成套装置的单线产能最高为年产 5 万吨，攻克此技术已成为各国权威专家和各大生产厂家的目标。一项涤纶短纤维重大科技攻关项目年产 6 万吨成套涤纶短纤维工程技术开发项目，经过 6 个月的精心准备和试验， 7 月 7 日在上海石化公司获得突破性进展，其攻关的核心技术中心吹风的丝束准确成型技术达到了预期目标。此试验成功，标志着我国涤纶短纤维大型成套生产技术在国际上处于领先地位。我国年产 6 万吨短纤维国产化工程技术和软件包项目是以技术开发为主。中心吹风的丝束冷却成型技术是年产 6 万吨短纤维成套生产技术中的核心，全套技术设备国产化率达到 80%，大大降低了投资，带来可贵的经济效益和社会效益。国内外现状及水平：国产长丝纺丝与后置处理设备已经比较成熟，大量占有国内市场。年产 3 万吨的涤纶短纤纺丝及后处理成套设备已供国内 70 多条线并投入生产，成套出口到国际市场上的项目也陆续投产，赢得了好评。年产 5 万吨的涤纶短纤成套设备国内建设项目已经安装完毕，近期即将投入生产。年产 6 万吨的成套设备正在现场安装近期也将投产。二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施课题研究主要内容： 1. 完成 3000 单词以上与毕业设计有关的英文资料翻译（打印稿），译文要求准确，文字流畅 2. 了解涤纶后处理加工工艺 3. 根据涤纶短纤的年产量，计算牵伸力，确定牵伸轴及牵伸辊的尺寸 4. 完成牵伸辊的结构设计，画出整装配图及零件图 5. 撰写说明书（打印稿），格式和内容符合邵阳学院的统一格式和规范要求研究方法或工程技术方案： 1. 工作运动分析 2. 部件联结方式 3. 产品结构设计准备采取的措施： 1. 进入邵阳纺织机械有限公司对该牵伸机进行调研 2. 搜索和统计相关资料和数据 3. 结合邵阳纺织机械有限公司的实际零件进行分析 4. 完成七辊牵伸机辊筒设计三、现有基础和具备的条件现有的基础：通过四年的理论学习和几次课程设计及多次工厂实地参观，我对机械设计的设计内容、设计方法和设计步骤有了一定的了解，掌握了机械设计设计的基本知识，如设计计算、工程绘图、查阅资料和手册，熟悉标准和规范等，有一定的独立工作能力。具备的条件： 1. 专业资深指导老师一位 2. 设计数据一份 3. 个人电脑一台 4. 计软件 5. 公软件 6. 图书馆有关资料四、总的工作任务，进度安排以及预期结果总的工作任务：应用自己所学的理论知识，结合自己掌握的资料，在指导老师的指导和同学讨论确定牵伸机辊筒的设计方案，完成设计计算，绘出零件图、装配图，编写一份说明书，准备答辩。进度安排： 1. 2 月 20 日 3 月 10 日，熟悉课题，进行调研、收集资料、方案拟订 2. 3 月 11 日 4 月 21 日，计算、分析、编写说明书 3. 4 月 22 日 5 月 21 日，完成图纸，修改说明书、刻录光盘 4. 5 月 22 日 6 月 10 日，准备答辩五、指导教师审查意见指导教师（签名）年月日六、教研室审查意见教研室主任（签名）年月日七、院（系）审查意见院（系）主任（签名）年月日备注邵阳学院毕业设计（论文）目录前言 . 1 1 概述 . 2 伸的目的和作用 . 2 伸机组原理 . 2 2 设计参数的确定 . 4 产 2 万吨涤纶短纤后处理工艺流程 . 4 计基础 . 4 定牵伸旦数 D . 5 3 牵伸机构受力分析 . 5 4 第三牵伸机功率估算 . 6 5 七辊牵伸机的整体分析 . 8 一牵伸机设计 . 8 二牵伸机设计 . 9 三牵伸机设计 . 10 6 牵伸辊受力分析 . 11 7 牵伸辊筒的设计 . 16 8 法兰联接螺钉性能等级和材料确定 . 18 9 通水牵伸轴设计 . 20 10 牵伸辊的校核计算 . 25 度计算 . 25 度计算 . 26 11 润滑方式与密封装置 . 28 总结 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 32 附表 1 . 33 附表 2 . 34 附表 3 . 35 11 邵阳学院毕业设计（论文）进度考核表设计（论文）课题涤纶短纤后处理设备七辊牵伸机的牵伸辊设计院（系）机械与能源工程系年级专业 02 机制本科学生姓名文艺苑学号 0241118057 指导教师姜宏阳起止日期毕业设计（论文）各阶段工作任务完成情况指导教师签字悉课题，收集资料订设计方案行总体分析计算，确定基本结构伸辊受力分析伸辊筒的设计水牵伸轴设计滑方式与密封装置画图纸写设计计算说明书改计算说明书明书排版备答辩备注注：本表用于考核学生毕业设计（论文）的进度及完成情况，是学生毕业答辩资格认定和成绩评定的依据之一。邵阳学院毕业设计（论文） 1 On of at of A or is or of a is of on of is in of is of of is to to on in On in We be is a at a of a as A as a in to is As or or on a is is an in do on of in 阳学院毕业设计（论文） 2 it be of is in on a of in to of as To of to be to of of be to To on as as of of of be to of to is no on to In to to 2 s in 1, is by is on of of of by be be to of To (1) is a 邵阳学院毕业设计（论文） 3 is of no (2) is he of is of is to (3) is no on of is to we is no at is on (4) is no in (of is as of in 邵阳学院毕业设计（论文） 4 3 he is to on of on is of at to of a of we is a be of 4 Its to of of of to go 阳学院毕业设计（论文） 5 of to to of of If of of of of be of of is a we it as in 3 to , to of a of of is In of is a of to of up of of in of is of 5 he is of in it as of 阳学院毕业设计（论文） 6 as so on At to in of is a we in In of or is of of is to It to on in On in We be to 1 . 1999. 2 1961. 3 . . 1983. 4 J. 21 (4) (1999) 579586. 5 1998. 6 1994. 邵阳学院毕业设计（论文） 7 7 1995, 5663. 8 Y. S. of a N of 07 (1985) 565572. 9 180(43), , (196566), 10131024. 10 of of 1970) 543553. 11 H. S. in 05 (1983) 286290. 12 of on of 7 (4) (1992) 373389. 13 22 (4) (2000) 536542. 14 1954. N 邵阳学院毕业设计（论文） 1 关于传动花键和平键的外形设计摘要：花键和平键是安装在轴和键槽间的传输动力的机械零件。花键 (或键 )通常安装在动力传动副中的轴上，在轴上开有相应的键槽。本文分析了槽轴外形对动力传输的影响。本文陈述了三种不同设计类型的花键的外形设计。用微分的方法来计多算外形函数的最大值，可以成功地得到所要的数据。计算表明花键以及断开线外形引起键槽的变形。此外，他们能承载最大的传动载荷。另外，辐形平直的外形能提高传动的效率。我们认为该发现值得报道，该种方法同时也可用于其他花键的设计。关键字：花键，平键 1 介绍键是安装在轴和键槽等动力传动装置如齿轮和扣练齿轮之间的零件。花键发挥着和键一样的作用，将力矩从轴传到配合零件上。花键和平键的主要区别是花键和平键连为一体的，而键是安装在键槽上的。与一个或两个用来传动动力的键相比，在轴上一般有四个或更多的花键。因此，传输的力矩更恒定，每个花键上的所受的载荷较低。在传输力矩中，花键发挥着重要的作用，花键的外形对动力传输的影响很大。与共轭外形不同，带有花键和键槽的轴有同样的转动轴，他们之间没有相对运动，是紧密配合的。他们联结在一起，有着相同的角速度。因此 ,它表明除轴外形之外的任何外形都可以用做花键的设计。然而，实际上花键和键槽间的载荷并不是分布在整个接触表面的。载荷通常集中在接触表面的某小一部分和可变形的键表面。当循环工作较久时，这就会引起轴和键槽之间不希望得到的空隙，并引起键槽表面的损坏。为了解决这些问题，需要更进一步分析花键的外形是怎样影响力矩传输的，以便做出合适的花键外形设计。目前使用中主要有两种花键，分别为直线边花键和渐进线花键。渐进线花键具有自动调心的配合零件，可以用标准平头钉切削器切除齿轮的齿。目前，相关的研究都着重于共轭外形齿轮的设计以及弯曲外形的设计，以来减少配合表面的磨损。然而，由于不同的工作状况，它们都不能直接应用于花键的外形。在本论文中，建立了花键外形的基本公式，在不同设计对象中用来分析所要求的外形。三个设计对象，恒定变形，传输最大力矩和最佳传动效率，这三项被用来计算花键外形。成功地得到了分析方法。邵阳学院毕业设计（论文） 2 2 陈述问题并提出基本假设如图 1所示，轴传动轮毂同时花键固定在轴上。设计要求决定了轴半径、花键高度、花键齿数，因此不能改动。只能通过改变花键的轮廓来提高传动性能。为简化设计问题以便于分析，做出以下几点假设：（ 1）花键是刚体相对轮毂，花键由刚性材料制成并假设它在承受负载后无变形。（ 2）轮毂属弹性变形轮毂表面变形在弹性变形范围内时，表面压力与变形量成正比。（ 3）花键无轴向变形通常花键的齿高相对于齿宽尺寸小很多。因此，我们假设键端无积累变形，只有轮毂面有变形。（ 4）花键与轮毂接触处无间隙（面接触）花键形状与轮毂形状不考虑制造误差完全一致。它们属于面接触没有间隙。图 1 花键邵阳学院毕业设计（论文） 3 3 花键变形跟轮毂变形一致设计的第一目标是使轮毂表面变形一致，那就要求轮毂上的压力均布。这样能保证表面承受的压力均匀分布，以避免一些危险点损坏材料。如图 2，0表示花键的小旋转角。因为我们假定花键为刚体，所以花键任两点之间的变化就是轮毂的变形。花键联接按照键的横截面开头分为矩形花键联接和渐开线花键联接。图 2 花键小旋转角 4 危险截面确定简单传统设计方法考虑的前提是把影响零件工作状态的设计变量，如应力、强度、安全系数、载荷、环境因素、材料性能、零件尺寸和结构因素等，都处理成确定的单值变量。描述零件状态的数学模型，即变量与变量的关系，是通过确定性的函数进行单值变换获得危险截面。常用的危险截面的确定方法有以下几种： 4 1 花键的最小直径法花键危险截面的可靠度非常高 (几乎为 100 )，这是由于花键的直径是按传统的设邵阳学院毕业设计（论文） 4 计经验确定的。若要求适当的可靠度值，则花键的直径可选用较小的值。 4 2 可靠性安全系数法采用可靠性安全系数法设计时，必须知道应力和强度的分布类型与分布参数估计值。而可靠性数据的积累又是一项长期的工作，因而我们必须利用现有的数据资料，运用有关定理与法则 (如中心极限定理和“ 3 法则”等 )，来确定设计过程中所涉及的许多随机变量的分布类型与分布参数。在可靠性安全系数计算中，是把所涉及的设计参数都处理成随机变量，将安全系数的概念与可靠性的概念联系起来，从而建立相应的概率模型。由于考虑到工程实际中发生的现象及表征参数的不确定性 (随机性 )，因而更能揭示事物的本来面貌。理论分析与实践表明，可靠性设计比传统机械设计，能更有效地处理设计中一些问题，提高产品质量，减少零件尺寸，从而节约原材料，降低成本。 5 结束语机械可靠性设计是近几十年来发展起来的一种现代设计理论和方法，它以提高产品质量为核心，以概率论、数理统计为基础，综合运用工程力学、系统工程学、运筹学等多学科知识来研究机械工程最优设计问题。目前，可靠性设计的理论已趋于完善，但真正用于机械零件设计工程实际的却很少。采用可靠性安全系数法设计时，必须知道应力和强度的分布类型与分布参数估计值。而可靠性数据的积累又是一项长期的工作，因而我们必须利用现有的数据资料，运用有关定理与法则，来确定设计过程中所涉及的许多随机变量的分布类型与分布参数。本文讲述了三种花键（或平键）形状最佳设计标准。用变量积分法来确定轮廓公式以及最大值，由此获得分析结果。从结果可以看出，渐开线花键导致轮毂变形一致，此外，能传递的载荷最大。另外，矩形花键传动最高效。相信如果要增加新的性能标准，别的形状的花键很少会被用到。邵阳学院毕业设计（论文） 5 参考文献 1 . 1999. 2 1961. 3 . . 1983. 4 J. 21 (4) (1999) 579 586. 5 1998. 6 1994. 7 1995, 56 63. 8 Y. S. of a N of 07 (1985) 565 572. 9 180(43), , (196566), 1013 1024. 10 of of 1970) 543 553. 11 H. S. in 05 (1983) 286 290. 12 of on of 7 (4) (1992) 373389. 13 22 (4) (2000) 536 542. 14 1954. N 邵阳学院毕业设计（论文） 1 前言随着我国纺织工业的不断进步，以前小容量的涤纶纺丝设备已经远远不能满足现代高速纺织机械的发展。就化纤机械产品而言，需要从单一的数量型转向高新技术型，从化纤的单一品种转向相对的精细加工，从传统机械技术转向高新电子信息控制技术，不能再走产品趋同、技术向下的路了。这是化纤机械必须适应的转折，转折的目的是服务于化纤产品的发展。科学在发展，技术在进步，化纤机械产品发展的具体任务，首先是立足于现实，提高传统化纤机械产品的质量，提高技术水平，提高产品的可靠性，赢得用户的信誉。在此基础上，跟踪新的纤维领域，为发展民用舒适型纤维生产，为发展产业用纤维生产，为发展军用、警用纤维生产提供技术装备。需要研制、开发和生产年产 60 万吨及以上的新型套装置。连续研制新一代、大容量、连续化、高速度、自动化的涤纶长丝、短丝纺丝和后处理设备，以及成套设备的信息控制技术。牵伸机目前纺织原料已向混纤、混色、异截面、异收缩等多种复合加工方向发展，为了适应这一要求，提高牵伸机的产品开发能力，增加双喂入、双牵伸单丝卷绕功能，以满足不同规格、不同原料的丝复合牵伸加工；增加上油装置，满足不同品种的需求；增加卷装重量，使卷重达 9 10 ,以进一步减少停车生产（接头）时间，满足后选用户需求。 “十一五”重点化纤机械产品发展方向和关键技术有：重点开发 200 250 吨 /日涤纶短纤维生产线；研制年产 60 万吨套国产化技术与设备。完善国产长丝复合纺丝机，开发短丝复合纺丝设备。开发涤纶细纤维纺丝设备。开发可纺制涤纶高强和高模低缩纤维的成套设备。研发年产 6 万吨粘胶短纤维生产线。腈纶纤维、芳纶 1414 要进一步提升，研究开发碳纤维、导电纤维、光导纤维、超大分子量的聚乙烯纤维、中空膜纤维等高新技术纤维与设备。邵阳学院毕业设计（论文） 2 1 概述伸的目的和作用拉伸是涤纶纤维制造过程中必不可少的重要工序，常被称为涤纶纤维成形的第二阶段，或称为二次成形。它不仅是使纤维的物理和机械性能提高的必要手段，而且是检验其以前各道工序进行得好坏的关口。在拉伸过程中，大分子或聚集态结构单元发生舒展并沿纤维轴取向排列。在取向的同时 1，通常伴着相态的变化，以及其它机构特征的变化。由于拉伸过程中纤维内的大分子沿纤维轴取向，形成并增加了氢键、偶极键、以及其它类型的分子间力，纤维承受外加张力的分子链数目增加了，从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐摩性和对各种不同类型形变的疲劳强度亦明显提高。伸机组原理丝束牵伸的主要目的是提高分子链的取向度，使之具有一定的强力和伸长。牵伸是在两道牵伸机构之间产生的。前后两道牵伸机构之间的丝束，因牵伸辊表面速度的差异而被拉伸。两道牵伸机构的拉伸辊表面速度之比称为拉伸倍数。实际上丝束在牵伸辊表面存在打滑现象，实际牵伸倍数将比它的理论值低。因丝束的总旦数很大，可达 100 200 万旦，甚至更高，所需的牵伸力也很大，帮牵伸机构必须做得十分结实。牵伸机的主要作用是在一定的条件下在丝束轴向施以外力，把丝束中的单纤维拉细，提高取向度，使单纤维由低强、高伸的塑性状态变为高强、低伸的弹性状态。拉伸是利用各道牵伸机的滚筒表面的线速度的增加来实现的，因此，理论拉伸倍数可由各道牵伸机滚筒表面的线速度之比求得：第一级拉伸倍数 1E 2为 1E = 2V / 1V ；第二级拉伸倍数 2E 为 2E =3V/ 2V ；总拉伸倍数 E 为 E = 1E 2E = 3V/ 1V ；式中 1V 、 2V 、3、三道牵伸机滚筒表面的线速度（ m/一般情况下，机器的总拉伸倍数为 3 6，第一级拉伸倍数约为总拉伸倍数的 80% 90%3，第二级拉伸倍数仅占 10% 20%。根据热牵伸的要求，在第一道牵伸机和第二道牵伸机之间设置水浴牵伸槽，而在第二和第三牵伸机之间装有蒸气加热器。紧张热定型机的目的是在于消除丝束在拉伸之后的内应力，降低热收缩率。紧张热定型机各辊筒的表面线速度，如果比第三道牵伸机辊筒的表面线速度低纤维将产生邵阳学院毕业设计（论文） 3 回缩，回缩比 e =1V=(33 设计时按理论拉伸倍数计算，而在实际生产中，由于存在打滑现象，实际拉伸倍数略低于理论值。七辊牵伸机的打滑系数约为 3%。拉伸倍数应能作微量的调节，所以在牵伸机组的传动系统中，往往没有齿链式无级变速器或齿轮式变速箱。如果联合机生产的纤维品种调换不多，也可以采用调换变换齿轮来改变拉伸倍数。联合机的运转速度由第三道牵伸机辊筒表面线速度代表，而联合机的加工能力是指成品纤维的总旦数。一台牵伸机通常由五个、六个、七个或九个牵伸辊组成一组。它们的直径相同、转速相同，它们与另一台的牵伸机的一组牵伸辊速度不同，靠这个速度差，牵伸机完成拉伸。因此提高牵伸辊对丝束的握持力，防止打滑保证拉伸倍数的稳定 4。增加握持力的途径是：（ 1）丝束进料牵伸机以前具有一定的予张力；（ 2）增加丝束在辊筒上的包角或增加辊筒与丝束间的摩擦阻力，但是过多地增加包角，也会增加丝束缠辊的机会，对操作不利；（ 3）增加辊筒数目，目前大多采用七辊和九辊，五辊和六辊牵伸机已很少制造；（ 4）在牵伸辊的上方或下方增加压辊，防止丝束打滑，提高牵伸能力。七辊牵伸机构的第一和第七个牵伸辊筒的下部，常设有压辊。压辊表面包有橡胶，以增加摩擦系数，更有效地握持丝束。压辊可用气缸加压或油缸加压的优点是机构简单操作方便且不会污染环境。一般用两个气缸加压，也可用一个气缸通过连杆机构来加压。压辊设计压辊表面应耐磨，且不与丝束上的油剂发生作用。压辊有两种型式：自紧式压辊有两种加压方式，一种是靠压辊的自重对丝束进行加压，压辊对丝束的压力随着丝束张力的变化而变化。另一种除压辊的自重外，又用汽缸对丝束的握持可靠，丝束与压辊之间不容易打滑。加载式压辊是根据压辊与牵伸辊的相对位置不同，可分为上压辊和下压辊。前者多用于牵伸辊长度较短的小型拉伸机构，采用单气缸加压，总压力为气缸和压辊自重之和。下压辊则用于大型牵伸机构中，此时；总压力为气缸压力与压辊重量之差，气缸的加压作用可部分抵消牵伸辊悬臂端的形变。邵阳学院毕业设计（论文） 4 产 2 万吨涤纶短纤后处理工艺流程 1 （丝束从纺丝段来）集束架上导丝架下导丝架油剂浴槽八辊导丝机第一牵伸机水浴牵伸槽第二牵伸机蒸汽牵伸箱第三牵伸机叠丝机张力架卷曲机铺丝机（含喷油水装置）紧张热定形机捕结器曳引张力机切断机打包机计基础年生产能力 5： Q =2 410 t/a 每天工作时间： t=18 h 工艺速度： V =250 m/前丝束张力为： 294N/ 3g/d）机后丝束张力为：（ d）紧张热定形机进丝张力为： 120N/ d）总牵伸倍数： 3 倍（其中一道，二道）使用压缩空气压力：辊最大工作线压力： 170N/伸辊长度： 1250伸辊直径： 400伸辊排列：上三下四（共七根）橡胶压辊长度： 1225 胶压辊直径： 400片进出高度： 970 阳学院毕业设计（论文） 5 定牵伸旦数 D6 依据年生产能力 Q 可以计算出日生产能力 q q =Q / N （式中开车天数，取 N=300 q =Q / N=104/300 70 t/d 由参考文献 1计算日生产能力公式 10 2110160 （式中艺速度： v=250m/伸旦数 1 台开车率，取 1 =75% 2 维收缩率，取 2 =5% 天工作时间， T=18 h 所以 d=)1()1860(102110 106 牵伸机构受力分析 7 在最初几个牵伸辊上，丝束在牵伸辊表面打滑，随着牵伸辊数的增加，打滑逐渐减少，最后丝束将以牵伸辊的表面速度前进。图第三道七辊牵伸机构的受力图。丝束绕第一牵伸辊后，张力由0经第二辊后，张力减为2T 机构中前面两个牵伸辊受力较大。丝束与辊筒表面间伴有相对运动。丝束的张力可用下列公式进行计算：邵阳学院毕业设计（论文） 6 出丝方向进丝方向图辊牵伸机构的受力图由已知条件可知：第三牵伸机的进丝张力056294 N/75264N 第三牵伸机的出丝张力756 =7= /2 2 =3= 4 =5=6= 由参考文献 1欧拉公式： 0T=7T 式中 07e e= = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 = /2 2+4 =6 所以0T=7T 65264=6解得 f T=7T 2 5T=7T 23 4T = 7T 25 3T=7T 27 2T = 7T 29 1T = 7T 211 邵阳学院毕业设计（论文） 7 4 功率估算分析计算牵伸机的功率首先必须知道丝束进出机器的张力差和丝束的运行速度，按下式求出所需的理论拉伸功率0N：由参考文献 1公式 10260 700 （式中： 0T、7 m/ v=250 m/T=75264 /680 T=56 于第三牵伸机的后面还有一台紧张热定形机，拖动丝束运动，丝束张力为 T T=120 294/134.7 以第三牵伸机的牵伸理论功率0N 10260 710 10 260 25 0 31 34. 776 80 =175 一台牵伸机所需的功率，随丝束进出机器的张力差而变化，且与丝束的输送速度成正比，计算时应取机组的最高输送速度。如果丝束张力差为负值，则机器将产生制动转矩。当牵伸机组正常工作时，第一道和第二道牵伸机就在做负功，即对丝束产生制动转矩。计算机器的输入功率时，尚需考虑传动部分的机械效率。因此，机器的理论负载功率8：当0 0（式中：机械效率（取 = 空车运转消耗的功率（根据经验取邵阳学院毕业设计（论文） 8 0=97 取的电机功率 200 理论拉伸功率，负载功率和起动功率中选取最大值，作为设计的依据，然后，根据传动路线确定各传动箱的功率，计入适当的安全系数后，就可着手对传动系统各主要零部件进行分析计算。目前，丝束的张力、机械效率、空车运转功率和起动转矩等都只能采用经验数据，或者对现有机组进行测定以获得所需的数据。 5 七辊牵伸机组的整体设计本机组总共由三台牵伸机组成，根据纺丝工艺要求，每台牵伸机也不完全相同。牵伸机主要由牵伸箱部件、牵伸辊部件、牵伸辊传动装置、气动控制部件、压辊部件、外置润滑系统、传动部件等组成。牵伸箱为铸铁结构，用于支撑牵伸辊。箱体内装有润滑管路，以油滑箱体内传动齿轮及滚动轴承。在箱体操作侧的牵伸辊轴上装有七根牵伸辊。牵伸辊表面镀三氧化二铬，辊筒与牵伸辊轴通过法兰联接，辊筒随轴回转。橡胶压辊为外包丁腈橡胶，能对牵伸辊均匀加压。压辊颜色为乳白色，硬度为（邵尔A 型） 75 80 度 9。一牵伸机设计电机联轴器减速器联轴器进轴牵伸轴。牵伸机的七个辊筒排列方式上三下四 (共七辊 )，第六、七辊通冷水；压辊放在进丝端（如图邵阳学院毕业设计（论文） 9 进丝方向出丝方向压辊牵伸辊、 7 牵伸辊为通水牵伸辊图一牵伸机结构简图在第一道牵伸机的几个牵伸辊上，丝束慢慢被张紧，即沿丝束前进方向形成一张力梯度，当其张力达到纤维的屈服应力的大小时，则出现细颈。因此，拉伸点（通常把拉伸过程中出现细颈的位置叫做拉伸点）在第一道牵伸的最后一个辊上或最后二辊之间。要将丝束拉伸区移至第一、二道牵伸机之间，则必须降低第一道牵伸机最后一辊或数辊的温度，使的丝束的温度降低，其屈服应力增大，则不会在此处产生细颈，拉伸点可移出至一、二牵伸机之间。所以设计第六、七辊通冷水，正是此目的。在进丝端设有橡胶压辊，其作用如下 10：（ 1）挤出经过油槽的丝束多余的水分，保持稳定的含油率，便于丝束在第三牵伸机升温快、定型效果好。（ 2）增加牵伸辊与丝束的摩擦力，减少丝束打滑，确保拉伸倍数稳定，有效控制拉伸点，提高拉伸质量。（ 3）增加丝片宽度，促进纤维间的密合，使丝片厚薄均匀，有利用拉伸、定型和卷曲。二牵伸机设计电机联轴器减速器联轴器进轴牵伸轴。牵伸机的七个辊筒排列方式上三下四 (共七辊 )，所有牵伸辊有毛刷，所有牵伸辊通热水；压辊放在进丝端（。邵阳学院毕业设计（论文） 10 毛刷进丝方向出丝方向压辊牵伸辊所有牵伸辊通热水图二牵伸机结构简图三牵伸机设计电机联轴器减速器联轴器进轴牵伸轴。牵伸机的七个辊筒排列方式上三下四 (共七辊 )，所有牵伸辊有毛刷，所有牵伸辊通冷水；压辊放在出丝端（。毛刷进丝方向出丝方向牵伸辊所有牵伸辊通冷水压辊图三牵伸机结构简图邵阳学院毕业设计（论文） 11 6 牵伸辊受力分析此牵伸机组在第三牵伸辊第一辊进丝端的丝束的张力是最大的，所以对第三牵伸机的进行受力分析，牵伸辊筒可以看作为悬臂梁，受到两个张力 T 和牵伸辊外伸部分的重量 G。牵伸辊的体积 V=L （ 22 ） /4 =1335 22 340400 ） /4=46530090 3牵伸辊的质量 m =V=610 46530090= 牵伸辊的重量 G = 牵伸辊的转动惯量 J = 2/22 = 22 340400 ） /2=50324560 2对每个辊筒的受力进行分析如下：（ 1）对 1辊筒受力如图，对 1辊筒受力向 O 点简化（如图图 1辊筒受力及简化图 0M=05264 400 310 = m 1M = 1T D=400 310 = m 合力 F= 2021 = 22 7 5 2 6 7 2 5 9 = 转矩 M=0M = m 邵阳学院毕业设计（论文） 12 （ 2）对 2辊筒受力如图，对 2辊筒受力向 O 点简化（如图。图 2辊筒受力及简化图 1M = 1T D=400 310 = m 2M = 2T D=400 310 = m 合力 F=G+ 1T + 2T = 转矩 M= 1M - 2M = m （ 3）对 3辊筒受力，对 3辊筒受力向 O 点简化（如图。图 3辊筒受力及简化图 2M = 2T D=400 310 = m 3M=3400 310 =m 合力 F=3T+ 2T 转矩 M= 2M m 邵阳学院毕业设计（论文） 13 （ 4）对 4辊筒受力，对 4辊筒受力向 O 点简化（如图。图 4辊筒受力及简化图 3M=3400 310 =m 4M = 4T D=400 310 = m 合力 F=G+3T+ 4T = 转矩 M=3M =m （ 5）对 5辊筒受力，对 5辊筒受力向 O 点简化（如图。图 5辊筒受力及简化图 4M = 4T D=400 310 = m 5M=5400 310 = m 合力 F=T 转矩 M= 4M m 邵阳学院毕业设计（论文） 14 （ 6）对 6辊筒受力，并对 6辊筒受力向 O 点简化（如图。图 6辊筒受力及简化图 5M=5400 310 = m 6M=6400 310 =m 合力 F=G+5T+6T= 转矩 M=5m （ 7）对 7辊筒受力，并对 7辊筒受力向 O 点简化（如图。图 7辊筒受力及简化图 6M=6400 310 =m 7M=7400 310 =m 合力 F= 2726 = 22 0 2 7 9 = 转矩 M=6 m 邵阳学院毕业设计（论文） 15 由以上计算可知 1牵伸辊的合力最大为：合力 F= 2牵伸辊的合力矩最大为：转矩 M= m 把 1牵伸辊的最大受力，可以把牵伸辊看作是载荷均布的悬臂梁（如图图大受力牵伸辊受力情况 q=F/L=1335= 1335= 倾覆力矩 = 阳学院毕业设计（论文） 16 剪力 1335= 弯矩22 = 牵伸辊筒的设计 11 牵伸辊的结构有三种：内部不通水、内部通冷水、内部通蒸汽。第一种是内部不通加热介质的牵伸辊，无缝钢管制作，借助两端法兰焊接在辊轴上。第二种是内部通冷却水的牵伸辊，它所配用的牵伸辊是一空心轴，内装一根无缝不锈钢管，管内进水，经过牵伸辊内腔，然后至牵伸轴内孔与无缝不锈钢之间出水，有的还在牵伸辊内焊有呈螺旋线状流动，加长冷却水与牵伸辊的接触时间，使热交换充分。由于辊轴回转，故在轴端进出水接头处采用单端面机械密封。本次设计中，由于辊筒的长度和直径都是已知的，所以在这里只进行辊筒的结构设计。牵伸机组中的牵伸辊筒有内部不通水、内部通冷水、内部通热水三种。根据纺丝的工艺要求，设计第一台牵伸机内部不通水的牵伸辊五根和内部通冷水的牵伸辊二根，设计第二台牵伸机内部不通热水的牵伸辊七根，设计第二台牵伸机内部不通热水的牵伸辊七根。牵伸辊与牵伸辊轴的联接方式有内夹套螺栓联接、辊筒与法兰焊接再用螺栓联接和法兰螺栓联接，前两者结构复杂难于加工和装配，后者结构简单，易于加工和装配，经济性好。牵伸机组中所有牵伸辊和牵伸轴均采用法兰螺钉联接。内部不通水的牵伸辊结构设计（如图图牵伸辊结构图邵阳学院毕业设计（论文） 17 设计要素有如下几个方面：（ 1）选用材料为 20 的钢管（ 5001335 （ 2）辊筒要封闭所以在左端加工一个凹槽台阶，钻 6 个 15 的孔，以便和盖子装配。（ 3）车外圆到 4001250表面镀三氧化二铬厚度抛光，表面粗糙度达（ 4）为了避免尺寸突变而引起的应力集中，所以阶梯轴采用倒圆角过渡。（ 5）为了辊筒和轴联接，在辊筒 450圆周上钻 24 个 26 深孔 40，这样可以将螺钉头隐藏起来。（ 6）辊筒和轴联接，为了阻碍辊筒下滑，在辊筒和轴加工出有一定精度相配合的定位止口。内部通冷水的牵伸辊继承了内部不通水结构的特点，只是在一个局部做了一点修改，具体结构设计（如图在内部不通水的牵伸辊结构上内孔加工一个台阶，以配合装通水的分配板。图通水牵伸辊结构图邵阳学院毕业设计（论文） 18 8 法兰联接螺钉性能等级和材料确定 12 牵伸棍和牵伸辊是法兰螺钉联接，为了防止出现螺栓断裂的情况，必须进行分析。首先，分析辊筒的受力。单个辊筒的受力情况，1T、2们对牵伸辊产生转矩，及倾覆力矩的作用，其大小与丝束作用力及丝束对辊的包角有关。分析各个辊筒的受力情况，确定受力最大者牵伸辊，辊筒与轴通过 24只高强螺钉相连。D、1 根据前面的计算出来的结果，可知 1牵伸辊的合力最大：合力 F= 2牵伸辊的转矩最大：转矩 M= m。综合考虑辊筒的最大合力和最大转矩，假设 2辊筒所到合力 F= 、转矩 M= m。其次，确定受倾覆力矩最大的辊筒。 0M=F =1250 310 = m 联接螺栓强度计算根据转矩 M 计算预紧力1 采用螺栓时，靠联接预紧后在接结合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩，假设各螺栓的预紧程度相同，根据力矩平衡条件得 r+ r+ r+ + M （式中 K 滑系数由于小相同，为 1pF=献 12取 K= f=pF=1045 = 根据倾覆力矩计算预紧力2 预紧力应确保辊子承受倾覆力矩后，受压最小处不出现间隙，根据参考文献 13有 2 式中 A 效接触面积邵阳学院毕业设计（论文） 19 A= 2120 ） = 2500 - 2400 ） =70650 2m W= =310 3m 2 =610 N 故预紧力610 N 计算螺栓承受最大工作载荷由参考文献 7有：式中，图 24个螺栓均布，所以两个为 0。其余 20只螺栓中可分均成 4组，每组的1L = 2L = L= 4L = L= 辊筒与轴联接螺栓分布图 450 310 ) 4（ 21L + 22L + 23L+ 24L + 25L） +2 2=阳学院毕业设计（论文） 20 计算螺栓承受的总拉力 F F= 其中的相对刚度，根据参考文献 15取 C= 所以 F=610 +410 =610 N 计算螺栓危险剖面的拉伸强度 = 2d ）（式中，所以 =610 /（ =文献 16表 11用性能级别为料为 35 即可满足要求。 9 通水牵伸轴设计（ 1）选择轴的材料确定许用应力此轴属于载荷较大而无很大冲击的重要轴，中间要通水是中空轴内径130且还要和牵伸辊相联接，最大直径和牵伸辊的最大直径一样，所以轴的直径比较大。选用 40质处理。查文献 12表 2 B =685 （ 2）按扭转强度，初估轴的最小直径由文献 17表 2=100， =40 轴的设计公式实心轴 C3 心轴 30=196.7 于键槽的存在 ,应增大轴颈以考虑其对轴强度的影响 ,双键应增大 7%，所以，取d=200 3）轴的初步设计根据轴系结构分析要点，该轴上主要有两个轴承和一个齿轮。右边的轴承用锁紧螺母和锁紧垫圈进行轴向固定，所以必须要开一个槽。齿轮和轴一起转动，即在轴上要开一个槽。考虑到斜齿圆柱齿轮传动，选用角接触球轴承，采用螺栓联接式轴承盖实现轴两端单向固定，依靠普通平键联接实现周向固定，大齿轮的轴向固定采用轴肩与套筒相配合实现，轴采用阶梯轴的结构来实现零件的轴向固定。此轴要与辊直接相连，因此在64 个螺孔，与辊相配合，结合后述尺寸确定，绘制轴的草图（如图邵阳学院毕业设计（论文） 21 图结构图（ 4）轴的结构设计径向尺寸的确定：图示，从轴段 d=200取相邻轴段的直径。1位轴肩高度在（ d 取值，故1d 30（ 1+2 1d=2202d 为与大齿轮装配部分，其直径应与大齿轮的内孔直径相一致，即 2d =2403d=260 定轴承为23144332884d 为了方便装配水管零件 4d =2305d=500d=450了和辊筒的最大直径一致，取 7d=500 轴向尺寸的确定： 1L 为螺纹长度与锁紧螺母相配合，取 1L =402L 为退刀槽，取 2L =5承宽度 1203 L=1784L 起定位作用，取 4L =148；大齿轮齿宽 60 5L=335 轴承宽度180轴段长6L=2667L=808L=10 （ 5）确定齿轮和轴承的润滑由于辊筒的工艺速度是 250m/以齿轮圆周速度 V=250m/轮采用浸油润滑，轴承采用压力油润滑邵阳学院毕业设计（论文） 22 （ 6）轴的强度校核，轴的受力（如图轴受力简图水平面受力水平面弯矩垂直面受力垂直面弯矩合成弯矩图转矩图当量弯矩图图轴受力图邵阳学院毕业设计（论文） 23 前面计算出来的数据有：齿轮的输出功率 P=的转速 n=轮的分度圆直径 d=609轮的圆周力 F=轮的径向力 s= 齿轮的轴向力轴传递的最大转矩 T=算支承反力及弯矩：水平面上点弯矩 301 垂直面上 34 52 = C 点弯矩：01m 求合成弯矩 22M =m C 点当量弯矩： 22 = 22 1 0 2 =m 校核的强度 C 截面的当量弯曲应力 C=31.0 = m = W=d (因 C 截面有键槽 ,考虑对轴强度削弱影响 ,故 d 乘以 d 为轴拥有材料的直径 ) 确定许用弯曲应力： = / （邵阳学院毕业设计（论文） 24 式中 0 = 面质量系数，取 =对尺寸系数，取=全系数，取弯矩作用时的有效应力集中系数，取k=以上数据代入公式（得 = 7）刚度校核牵伸轴和牵伸辊的结构简图（如图图辊结构图忽略齿轮的受力和牵伸辊上的摩擦力，有轴的结构可以简化为双简支的外伸梁（图轴简支图邵阳学院毕业设计（论文） 25 计算转角的公式 =p 2l 21 32 /6 （式中辊最大合力 P = 1l=666 2 2l=948 E=610 动惯量，取 I= 4260 /64=224203850 将以上数据代入公式（得 =许偏转角 12 =计算可知C , 所以轴的强度、刚度足够 ,满足设计要求 ,则该轴的结构设计无须修改。 10 牵伸辊的计算度计算以第三道牵伸机构的第二个牵伸辊为例，在拉伸辊上作用的力包括：丝束进、出牵伸辊时的张力1 。用分析法或图解法求出力1T、2 的合力 P 。对危险截面 C（如图行强度校核，其方法如下：已知 2I =948P=1T =2T = 处的弯矩M=2 2 作用点至截面 C 的距离 948 处的扭矩012()2C T式中：0D 牵伸辊直径 012()2C T = 240 59 =4859910 N 处的等效弯矩 M 为： 221 ()2 C C M T = 处的等效扭矩 T 则为： 22 T= 处的弯曲应力及扭转应力应为：，式中： W 抗弯断面模量；抗扭断面模量。邵阳学院毕业设计（论文） 26 对于直径为 d 的实心轴来说，应力为： 22316 ()C C ； 22316 )。对于空心轴，断面模量等于：44000()32W D ； 44000()16 ；式中：0D 空心轴外圆直径；0d 空心轴内圆直径。此轴为空心轴0D=400 0d=3404000()32W D = 44 34 040 026 032 =44000()16 = 44 34040026016 =应力为： =Pa =a 通水牵伸辊的材料是查文献 3表 2b=600 0b=95 =40 计算所得的危险截面应力小于所用材料的许用应力，表示辊的强度足够。度计算牵伸辊外伸端的挠度由下列各部分挠度迭加而成，即（ 1）由于载荷 P 引起起点 D 处的挠度 1f 等于 1f = 2112211 326 （式中至截面 D 的距离 1I 的距离查文献 15得碳钢的弹性模量 E=196 206 310 取 E=200 310 牵伸辊的转动惯量 J = 2/22 = 22 340400 ） /2=50324560 2支承 A 至截面 D 的距离 X=989支承间的距离 1I =666 阳学院毕业设计（论文） 27 1f= 2112211 326 =610 2）载荷 P 引起点 D 处的转角1为 1=22212223212 （ L=1250 =22212223212 910 由于转角 1 而使牵伸辊外端产生的形变增量 2f 为 2f = 1 L （ 2f = 1 L=910 1250=610 3）将牵伸辊筒看作一受均匀载荷 P/L 的悬臂梁，牵伸辊外伸端的挠度33f= （ 3f=610 4）由第二牵伸辊和相邻各辊筒上的丝束张力差，求出作用在齿轮 B 上的各周向力。设周向力在力 P 方向的总分力为 F，则因力 F 的而在点 D 产生的转角 2 等于 2 = 34346（式中 4I 至前支

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