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连续轧染机轧车传动装置设计
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传动带的设计实验传动带在最近增加了很多种类，为了各种各样的传动目的，具有各自的特性的传送带也应运而生，在传送带传送设计的时候，单一的设计手法已经过时。要使用原动机，机械与使用目的相结合，传送带的选定变得尤为重要，如果传送带没有充分发挥自身应有的功效时，传送带自身传动马力不足时候，这时就是因为选错了传送类别所造成的，说到这，怎么才能使传送带的特性发挥到极致，我们进行以下的实例说明。 传动带的特征和设计 传动带是利用原动轴的动力，使从动轴转动，从而达到滑轮的缠绕旋转，传动带通过滑轮的摩擦力而形成V形带和平行带的摩擦传动等，传送带滑轮的齿轮的形状上有很大的差别，摩擦带会有1-2%的打滑，一般的齿轮传送带的传送要平稳更好的吸收冲击力作为使用简单的传送带，传送带的主流，最近齿轮形传送带的控制装置实施正确回转，另外小型化作为满足维持自由的要求传送带正式凸显要求的急增。1 摩擦传动 摩擦传动是传送带和滑轮之间通过摩擦力传送，说的在滑轮上被伸长缩短弹性的变化，这个被称作弹性蠕变，在驱动齿轮上从动力传动有效重力面看，传动和齿轮全面接触。会产生各种各样表面速度差别，在图一弧AB时传送带和齿轮转速相等。弧BC段传送带比齿轮表面速度要慢，被称为有效弧BC。行使动力传送面积弧AB被称为游弧。现在驱动齿轮的表面速度是V，当传送带伸长张力为T。那么弧AB的传送张力是T1.游弧AB的张力T1传送带粗度V1时，立即全部生产，摩擦力与张力的相抵减小，C点是测张力T2。.如果速度V2是齿轮所产生。 那么蠕变= ，传送带的齿轮进入时，微小的部分还延伸为E，E出现时，那么蠕变=，所以传动力就产生了关系，传动力是很小的一段圆弧，或者比小传动力越大，值就变得越大，如果给予更大的负荷，传送带就是完全由齿轮所产生的，我们传动带的设计与使用时AB0.在传动齿轮的设计上会带来很大的意义。 图2是平面传送带的传动力和弹性蠕动的表示拐点Q的传动力，蠕动率用表示，图一的AB0用QQ来表示，B点是A点在Q点时，最大的伸缩率是,这个时候传送带的张力变强，或者相同传送带结构有很大强力。像图2那样点的伸缩率以上是没有太大变化的，但最大马力容量发生很大的变化。 特别是平面传送带以上的最高轮转齿轮轴作用于传送带，那么就会从齿轮脱离，皮和尼龙复合型的传送带的开发研制，西独，siegling公司的研究，在s社的制品中，如果给予一张力，传动最大容量马力是尼龙胶片的横面成一定比例：作为有效张力的一定比例资料表1-2，额定有效张力，像图6-4传动马力容量是最初张力的1.5%，有效张力和尼龙胶片横断面积比是200kg/mm，Pkg表示有效张力，scm表示胶片，传送带速度用V（mm）/s表示，H表示驱动马力的话，下式成立。 额定有效张力 传动马力容量=当传送带设计时，随着解出传送带的算出基准，我们也设计出相应有把握的特殊设计，特别是平行的传送带，通过化纤为了比滑轮突出传送带的传出力就很容易明白了，在这里我们也应该考虑到宜昌传送带的作用， 设计实例 1 被给予的条件 机械种类：自动反转机，皮带轮，驱动，150mm，从动600mm轴间1000mm 传送带长：3225mm其他的条件：1分1回的比例回转逆转。但是，从动侧的GD=10kg-mm，逆转时间1秒。2设计 按条件那样正反转动，通过脱落停止，通过用运转，设计马力有问题时，像设计练习叙述的那样，在同一个方向的回转条件下，急增的负荷变化是滑轮重量使之有较大变化，利用各种各样的惯性冲基，采用逃离方法，与正反转换相反只能做的轻的利用到齿轮，这个时候，副率V传送带，张力平传送带也好，首先要皮尼龙复合平传送带考虑。1 正反运转的惯性瞬间不考虑、2 形状选定：如图4-4 皮带形=如表1-2选用接近14.5的143 齿轮直径和容许回数的核对：如表5-2 屈曲回数=如表14：150mm齿轮直径的容许值是35，图14满足条件4 传送带幅度选定传送带幅度= （3）、但是IP：定格马力=5HP K：机械过负荷系数单位幅度的HP：如图6-4 2.2HPF：接触角度副证系数如图7-1 0.93（2） 正反运转的惯性考虑时间 正反转动的时候，一个方向的回转停止，向逆方向回转的时候惯性时刻不考虑为好，通过分析停止，或者不停止时使其反方向回转，皮带从滑轮脱落时切断它的质量惯性时间用Jkg-m-sec 的时候。表一 (4)G=W=回转体的全重力kg， D=2K=回转体的反转直径m（表1计算）。通过惯性的力量产生T时 （5） t:从结束到开始的变化时间（秒） 但通过实例 下面的传送带如图5 （-438开始结束时间） 传动力H= 同理：反运转瞬间约为马达马力的3倍，在齿轮传送带作用下，皮带比齿轮的预测方式（3）皮带副的要求得知 皮带振幅= 表二，平行传送带的标准张力 如果滑轮在受限的情况下：扭曲vrongxu最大形是20形，在本条件下，扭曲回数是8.5回/S对于20的容许值是表5-2，6回/S 不能使用，在最近平传送带，抗张体是用皮带，伸缩少或者传动马力容量也大，在皮带切入齿轮时，传动面是皮或者是橡胶的两种没橡胶传送带按例子计算就下面几种。1传送带的选定：如表4-5高马力（H形）选定2 传送带幅度=14.31.34.380.93=43mm（4.38=如表6-5） 但是。50mm的振幅正反运转的耐力，传动平带是在传送带耗费张力而产生抗耐力，如果增加，刚开始张力大，传动马力大，尼龙布混合符合皮带橡胶形平行传送带的最初张力是表2的伸张率是标准的。 摩擦传动皮带的代表是V带传送带，像抗耐的高玛丽标准V带传送带，振幅是V传送带或者广角度V传送带的开发，振幅V传送带是聚氯传送带，像设计实例那样正反旋转，在其他变动大的节气中，橡胶传送带表现很突出，在振幅V传送带。如实例1.设计中如下。1 传送带的选定：如图4-2.3V形2所需传送带系数=14.31.36.950.93=2.91（6.95=如表6-2） 但是从表3齿轮副38mm看出，特别是非常小型设计正如这样，传动马力容量的大振幅V带传送带被开发，从而使转动的设计难度降低，高马力设计困难之处是低速传动，高马力转动传送带是比较低的，在这里用高玛丽转动的实例中可以看出：设计实例2 1 给予的条件，机械类：分配机器 马达：1000HP 反转数：驱动600rpm 从动650rpm 转轴间距离： 未定 移动时间：8小时/日2 设计1 设计马力：10001.8=1800hp（机械过负载系数=1。8）2 形状的决定：传动马力很大，选定图等的范围外，1000HP以上的高玛丽用传送带是V传送带，副间距V传送带8V，平行传送带是皮和尼龙复合皮带，进入平行传送带时，单位的转动马力容量很大，传送带副是300mm以下，传动马力150hp一下的范围用最好，轴间距长，反转数大用皮和尼龙复合的比较好，这种情况用8V型带较好。3 齿轮直径的决定：传送带速度是20m/sec，前后一变，驱动齿轮直径是700mm从动齿轮直径是650mm。（二） 所要传动带本数：传动带马力容量是传送带花费最大耐力时如（7）计算情况很多。 传动容量（）V:传动带速度（m/s）Ta：容许张力（kg）W : 传动带重量（kg/m）U：摩擦系数a ： 接触角度（弧度）：离心力（kg）g： 重力加速度9.8m/sec 传动马力容量（容许张力-曲折损失-离心力） K： 定数 标准V带传送 H=（k.v-）V(9)式7是不考虑传送带扭曲损失，传送带的厚度不平面传送带小。齿轮的形状很常用，v传送带除特殊场合外，如果考虑传送带的扭曲损失的话，特别是幅度V传送带，与标准V传送带比较，对传送带的幅度有很高的比例，式7大部分用不到图3是幅度V传送带5V形的曲折动力和传送带寿命表示，齿轮直径越小表示曲折时损失的越大，但是V传送带的传动马力溶剂是：以等式8为基础，标准V传送带是用式九表示，幅狭v传送带是等式（10）来计算的传动马力容量（容许张力-曲折损失-离心力）K： 定数标准V传送带v（9）幅狭v传送带：H=RH： 接触角度m/s ：滑轮直径（mm）R: 齿轮回转数 ：定数： 表4 参照：反转比系数（表5参照） 但是，小的齿轮直径650mm的传动马力容量是，比式（10）多80.9hp所需本数=本5 周间距离传送带长度是：轴间距离是两个齿轮直径额的0.82倍的范围值。小齿轮接触角度120以上（140）以上传递速度的最大情况，考虑传送带震动，周间距离短，高马力越长越好，传送带耐力是传送能力范围。与屈传回数有关系，表6是一定的传送带寿命有很长的补正系数，所要传送系数轴正系数比例是，传送带寿命辐正。在实例中：轴间距=1.5（700+650）=2000mm粗略计算长度=22000+1.57（700=650）=6120mm(240)但是标准传送带8V-2500时但是轴间距离相当设计演算（3）2115mm最初给予张力和轴负载。传动带的传动能力是确定通过轴的最初张力。轴的承受能力是非常重要的因素不得不去考虑。但是V带传送带的张力一般是通过作业者的操作和感触，用于很多场合。小齿轮突然发热，传送带上表面落入东西的时候。如果用数字表示。如表8下面通过诱导，侧张力用或者侧张力T 离心力Fc 传动带系数用N的话。 初张力（11） 或者(有效张力)（12） (13) 但是H：传动马力（hp） E：自然对数的底数V:：传动速度（m/s） u：摩擦系数a：接触角度 但是式（11）是（14）V传送带是接触a=的时候，k=s时接触角度变化的補正系数是F时。 或或 （14）是下一个（15）W：传送带重量（如表1-1参照）F：如表7-1参照式（15）的最初张力表示时，跨距长（轴间距）的中央部和力弯曲长度的关系调节方法是经常被用的，一般情况下，如图4的跨距长度100mm，相当于1.6mm的比例。或者角度1.8的时候表示荷重，给予力的时候Tk 张力是 时候表示载重，给予力的时候 Tk张力是 所以传送带张力是从T0到T变化是的张力差是伸缩率的增加比例: （17）但是 E：弹性系数 S：夸距长度（mm）i：跨距长S以外的传送带长度（mm）L: 传送带长度=s+lS:给予荷重，跨距长度S是伸长（mm）负荷重力时那个伸长率时候。 式（16）（17）代入得： （18） 复数挂传送带时，在一本测定负荷时其他的传送带张开时。齿轮是不反转时，式（8）是下一个的时候 如表示y值，表示T的时候，或者轴荷重给予轴荷重量; (20) 但是:小齿轮接触角度在设计实例2最初张力的给予方式和轴荷重的计算时3（15）最初张力 或（19）给予 式（20）轴荷重F或者跨距长度2115mm的中央部时，给予15.3的荷重力，他的束子是34mm，那时轴荷重是10500kg时传动马力通过设计马力不能计算。如果传动带是设计马力时就必须考虑张力的强度，通常新的V带传送带，原始张力=1.5T0时在给予传送带张力最大值时也就是下式：给予下列力 式（20）轴负荷重量 （22）工业用V带传送带一般复数挂时，与V传送带1个左右速度是不同的，齿轮的角度变化是用周期性的。复数挂的时候会产生非周期性的。与平行带传送带比较是很难提起的，V行传送带的角速度变化的区别很大。例如研磨机用的驱动传送带时角速度变化很小的传送带，被研磨体上产生的物体。 表1 回转体的回转半径K和回转直径D回转体和轴K=（回转轴半径） 回转轴 回转轴 细长的均一棒 回转轴 L 表2 平带传送的标准张力率力矩变化的状态小的场合普通的场合有规格的场合皮带尼龙复合 1.52.0%2.02.5%2.33.0%平行皮带0.30.6%0.60.8%0.81.2% 表3V传送带挂本数和齿轮副形数 标准传送 幅狭V传送带ABCDE3V 5V 8V1202534485818263823544598510228436735063851221473861964658211015919149781245801011361962365996153695120161233280691131817110139187270280691131818125158212307369901482399140177238344414100166267101551962633814581111832961117021518941850312120132412185234314455541131218353表4定数标准传送带 幅狭传送带ABCDE3V5V8VK10.6201.0952.0324.3426.3500.05713810.1562070.405597K227.0170.80196.84698.241333.801.9404010.1233749.3238K30.0001050.1810.6560.9450.12662270.3585680.9644800.964480K4-0.6942721.8318074.594173表5的值回转比3V5V8V1.001.010.0000.0000.0001.021.050.0270.1290.5681.061.110.0540.2581.1361.121.180.0810.3871.7041.191.260.1080.5162.2721.271.380.1350.6452.8401.391.570.1620.7743.4081.581.940.1890.9033.9761.953.380.2161.0324.5443.39以上0.2431.1615.112 表6 长度補正系数传送带长度 補正系数传送带长度補正系数3V5V8V3V5V8V2500.83-11801.120.990.892650.84-12501.131.000.902800.85-13201.141.010.913000.86-14001.151.020.923150.87-1500-1.030.933350.88-1600-1.040.943550.89-1700-1.050.943750.90-1800-1.060.954000.92-1900-1.070.964250.93-2000-1.080.974500.94-2120-1.090.984750.95-2240-1.090.985000.960.85-2360-1.100.995300.970.86-2500-1.111.005600.980.87-2650-1.121.016000.990.88-2800-1.131.026301.000.89-3000-1.141.026701.010.90-3150-1.151.037101.020.91-3350-1.161.047501.030.92-3550-1.171.058001.040.93-3750-1.068501.050.94-4000-1.079001.070.95-4250-1.089501.080.95-4500-1.0910001.100.970.885000-1.1111201.110.980.88 表7 Y的值 形ABCDE3V5V8VY的值1.52.03.06.011.02.04.010.0 表8容许张力T和离心力定数K形 （1bs） （kg）XL4118.60.027L5525.00.038H14063.60.053XH19186.80.124XXH234106.40.160湖 南 农 业 大 学全日制普通本科生毕业设计连续轧染机轧车传动装置设计THE TRANSMISSION DEVICE DESIGN OF CONTINUOUS PAD DYEING MACHINE ROLLING CAR 学生姓名： 学 号： 年级专业及班级： 指导老师及职称： 副教授 学 院：工学院湖南长沙提交日期：2013年5月湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日 目 录 摘要1关键词11前言11.1课题来源11.2本次毕业设计的性质和任务21.3完成本课题的理论和方法21.3.1系统性31.3.2综合性31.3.3工程性31.4机械零部件设计的内容和要求32轧车的传动方案设计42.1轧车的作用和工作方式42.2轧车的传动方案设计43轧辊传动的设计53.1轧辊的传动方案53.2电动机的选择53.3减速器的选择73.4轧车主动轴的设计83.4.1轴设计的主要问题83.4.2主动轴的设计计算与说明93.5轴的强度校核123.5.1轴的强度校核步骤123.5.2轴的校核计算13 4扩幅辊传动部件的设计164.1扩幅辊传动方案164.2扩幅辊电动机的选择164.2.1电动机功率的确定164.2.2电动机转速的选择174.3带传动的设计184.3.1确定设计功率194.3.2选定带型204.3.3确定传动比204.3.4小带轮的基准直径204.3.5大带轮的基准直径204.3.6带速的计算204.3.7初定轴间距204.3.8所需基准长度214.3.9实际轴间距214.3.10小带轮包角214.3.11单根v带传递的额定功率214.3.12传动比的额定功率增量214.3.13v带的根数214.3.14单根v带的预紧力214.3.15作用在轴上的力224.4带轮的设计224.4.1小带轮的设计计算224.4.2大带轮的设计计算255总结26参考文献26致谢27连续轧染机轧车传动装置设计 学 生: 指导老师:(湖南农业大学工学院，长沙 410128) 摘 要：轧车是一种结构简单，操作方便，低耗高效的通用机械，被广泛地应用于纺织，印染，化纤等行业。它的主要作用是将印染或者漂洗后的布匹在后整理过程中进行机械脱水处理。适用于纯棉，化纤及其混织物浸轧溶液，或者无纺织物染色。本文主要设计了轧车的传动部分。包括轧辊传动设计，扩幅辊传动设计等。 关键词：轧车；轧辊；传动装置；轴传动；带轮；The Transmission Device Design of Continuous Pad Dyeing Machine Rolling Car Student: Teacher: (College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract:Rolling mechanical is a general machinery with simple structure, convenient operation, high efficiency and low consumption,it has been widely used in textiles, dye printing, chemical fiber and so on. Its main used to machinery dehydrate the dye printed or washed clothes in the finishing process . Applied in the dyeing of cotton, and chemical fiber fabrics and padding mixed solution, or nonwovens. this paper mainly designs the transmission part of rolling cars. Including roll drive design, the expansion of roller transmission design, etc. Key word: Rolls mechanical; Roller; Transmission device; Axistransmission;1 前 言1.1 课题来源 本次毕业设计的课题来源于邵阳市第二纺织机械厂，邵阳第二纺织机械厂为我国纺织机械大型骨干企业，直属中国纺织机械集团有限公司。邵阳第二纺织机械厂生产印染机械和化纤机械两大类百余种产品拥有较强的技术力量和技术装备，纺机技术合作，加上成套引进国外高精度数控加工设备和检测仪器，使企业具备较强的产品开发能力，多项纺机制造技术达到世界先进水平。本设计对轧车的传动部分进行详细的设计和说明，包括了轧车的主要传动部件的计算说明在本设计过程中，得到了指导老师的悉心指导，谨此表示诚挚的敬意和谢意，毕业设计小组成员的热情帮助，谨此表示感谢，谢谢大家一直以来的支持！论文在编写过程中，参阅引用了文献资料及教材，再次一并向原作者表示衷心的感谢！由于水平和时间的有限，文中难免有误漏妥欠之处，诚恳希望各位老师、同学给予批评指正。1.2 本次毕业设计的性质和任务 毕业设计是修完所有大学课程之后对我们所学知识的一个重要的检验环节。它需要综合运用多学科理论，知识和技能，以解决比较复杂的工程实际问题的能力。它的内容主要包括设计、实验研究方案的分析论证、原理综述、方案方法的拟订及依据材料的确定等方面的知识和应用。由于最近几十年来科学技术，机械制造工艺和设备的迅速发展，特别是电子技术，信息技术和计算机技术的突飞猛进，以及使用者对机械产品的要求不断提高，机械产品的复杂程度，技术水平都有很大的变化。由于采用新的科学技术成果，机械设计技术近年来发展很快，机械设计已经采用了大量的新的设计理论和方法，如机械设计学，有限元计算，优化设计，可靠性设计，计算机辅助设计等，使设计质量和速度有了很大的提高。随着我国与世界其他国家的联系和贸易发展，要求我国的机械产品必须具有国际市场的竞争能力。在上述情况下，迫切要求我国机械设计水平有很大的提高。通过本次毕业设计，要求达到如下几个方面的要求：掌握通用机械零件的设计原理，方法和机械设计的一般规律，具有机械系统的综合设计能力，能进行一般机械传动部件和简单机械装置设计；提高计算机技术应用能力，具有运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料的能力。初步建立正确的设计思想和工作方法，知道应该有意识的注意了解国家有关技术经济政策和国内外的发展情况；树立创新意识，培养机械设计的创新能力，对机械设计的新发展有所了解。1.3 完成本课题的理论和方法 为了更加科学完善的完成毕业设计，需遵从如下三个设计原则。1.3.1 系统性 一个好的机械设计必须能够满足使用要求，加工和装配简单，安全可靠，美观，便于修理，技术经济，价格合理，便于运输，不污染环境，报废后材料可以回收等。这些要求在有些情况下是难以完全满足的，因此，设计者必须全面考虑，综合平衡，这就要求设计者具有系统工程的观点。要求设计者能够正确确定设计要求，合理选择总体设计方案，掌握每个机械零件的特性，选择材料和热处理，通过计算确定零件的主要工程参数，各部分结构、尺寸、和公差配合，并进行必要的润滑、密封、散热等设计计算。1.3.2 综合性在解决机械设计问题的时候要用到有关的多方面的科学知识，如力学，摩擦学，材料学，机械制造技术，机械原理，互换性和技术测量，机械制图等，每个零件的设计涉及的知识面都是很广泛的。1.3.3 工程性本课程具有鲜明的工程性，在设计每个机械零件时要用到大量的数据、表格、标准、资料等，要处理方案选择、零件选择、材料选择、参数选择、结构形式选择等问题，对计算结果要进行分析，有的要圆整化，标准化。这些都是处理工程问题时必须具有的能力。1.4 机械零部件设计的内容和要求 一般的大型机械产品都由若干个部件组成，如轧车有电机，减速箱，联轴器，轴，轧辊，机架，液压装置等部件。把机械分为部件，可以单独设计，组织生产，提高生产效率和质量，降低生产成本。有些部件还可以细分为更加小的部件。机械零件设计是机械设计的重要组成部分，它是机械机械总体设计的基础，并可能对机械的总体设计有决定性的影响。零部件的设计是一台机械设计的切入点。机械零部件设计工作的内容包括：根据总体设计的要求，明确所设计零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的形式、材料、精度、进行失效分析和强度、刚度、耐摩性、热平衡、震动稳定性等计算，画出部件装配图。对机械零部件的设计要求有：满足功能要求、满足强度、刚度、寿命、精度、，运动范围、耐热性、震动稳定性、重量、体积、噪音、防腐蚀、不污染环境等要求；满足工艺要求加工（包括毛坯制造，机械加工，热处理），装配，修理方便，有零件损坏时便于更换；能够保证使用者安全，操作方便；外形美观；经济性好。以上内容有时不能够同时达到，或者互相牵制，需要全面综合分析考虑各种因素，以达到最好的设计效果。2 轧车的传动方案设计2.1 轧车的作用和工作方式 轧车主要用于纺织印染等行业，它的主要作用是将印染或者漂洗后的布匹，在后整理过程中进行机械脱水。以防止在染色后的烘干过程中产生泳移 ( 指织物在浸轧染液的过程中染液随水分移动而移动的现象) 从而导致的染色不均匀。它是纺织行业中一种简单而高效的工具。适用于纯棉、化纤及其混纺织物的处理1。将布匹导入到轧车后，启动汽缸控制开关，使轧车的从动辊向下移与主动辊接触，压紧需要脱水的布匹，然后启动主动轧辊的工作电机和扩幅辊电机，轧车便进入工作状态开始工作。首先布匹通过第一个扩幅辊和浸染杆进入浸染缸，与浸染缸里面的染液进行接触染色。当染色完成后，通过第二个扩幅辊的转动，使布匹保持平整并匀速送入轧辊内进行机械脱水，以除去多余的染液，防止布匹在烘干过程产生泳移，从而提高织物染色的质量和减少烘干所用的成本。2.2 轧车的传动方案设计 机器通常是由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。合理的传动方案首先要满足机器的功能要求,此外还要适应工作条件满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑，传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。 轧车工作的时候，首先汽缸工作，推动从动辊支架，使从动辊离开主动辊升起，形成空隙；将布匹按图中9所示的虚线位置平整地通过扩幅辊、浸染杆、浸染缸进入轧辊部位；启动汽缸，推动从动辊支架运动，使从动衮返回原位，接触主动辊，压紧被动辊；然后打开电机开关，使主动轴电机和扩幅辊电机开始工作，轧车进入工作状态。当轧车工作一段时间后，如果需要对浸染槽里面的浸染液进行更换，侧只需启动汽缸，汽缸臂伸长，使浸染缸倾斜，将浸染缸内的浸染液倒出，清洗后，启动汽缸，汽缸臂恢复原长，浸染糟也恢复原状。此时再往浸染缸里面添加新的浸染液，轧车便可以重新开始工作。根据以上分析的轧车主要作用和工作方式，对轧车的传动方案进行设计。初步确定轧车的传动方案2如下图（图1）。 1-从动辊；2-主动棍；3-浸染缸；4-汽缸；5-汽缸（两个）； 6-机架；7-从动辊支架；8-带轮；9-须脱水的布匹；10-浸染杆。 图1 轧车的传动方案图 Fig. 1 Rolling car transmission scheme diagram 根据轧车的工作原理，又可将轧车的传动部分分为如下两个部分。 轧辊传动部分：它主要由电动机、减速器、主传动轴等组成； 扩幅辊传动部分：它主要由电动机、带传动等组成。在下面的传动设计中，也将把轧车的传动部分设计按轧辊传动部分和扩幅辊传动部分分别进行设计计算。3 轧辊传动的设计3.1 轧辊的传动方案轧辊的传动是轧车的核心传动部分，它的作用是带动轧车的主动辊和从动辊运动，从而将从主动辊和从动辊之间经过的布匹进行挤压脱水。根据以上轧车总体传动方案，可画出轧辊的传动方案图如下图所示（图2）。3.2 电动机的选择 选择电动机的内容包括：电动机类型，电动机结构型式，容量和转速的选择。标准电动机容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，则不能够保证机器的正常工作，或者使电动机长期过载，发热大而过早损坏；容量过大，则制造和使用成本增加，造成了能源浪费。 1-电动机；2-减速器；3-联轴器；4-滚动轴承； 5-从动辊；6-主动辊；7-主传动轴；8-支架。 图2 轧辊传动简图 Fig. 2 Roll drive diagram 电动机的容量主要由其运行时发热条件决定，在不变或者变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要求电动机的载荷不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必要校核发热和启动力矩。所需电动机的功率为：2 （1）式中：工作机实际的电动机输出功率，kW;工作机所需输入功率，kW;电机之工作机之间传动装置的总效率。工作机所需要功率由机器的工作阻力和运动参数求得=kW （2）式中F工作机的阻力，N；V工作机的线速度，m/s;工作机的效率总效率=2其中为摆线针轮减速器的传动效率，0.900.974为联轴器的传动效率，0.994为轴承对的传动效率，0.984要求轧辊的线速度： =3.6 m/s工作机阻力：F= 根据以上设计要求得=7.26kW根据，再考虑到轧车的工作过程中需要对轧辊的速度进行调节，故选择电动机为 YVP132M4（变频调速三相异步电动机）。它具有体积小、重量轻、电气性能良好、经济指标先进等优点，而且结构牢固、使用方便，易于维修。它的主要参数如下表(表1)。 表1 YVP132M4型电动机的主要参数表 Table 1 YVP132M, 4 motor main parameter table电机型号标称功率额定电流额定转矩堵转转矩/ 额定转矩转速YVP132M47.5KW15.5A 49 N.M 1.251503000r/min3.3 减速器的选择 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作要求。为了保证整机设备结构的紧凑性，所选用的减速器最好是能使输入轴与输出轴在同一轴线上。符合这一要求的减速器大体上有同轴式两级圆柱齿轮减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、谐波减速器等。比较其各自的特点：同轴式两级圆柱齿轮减速器长度方向尺寸较短，但轴向尺寸较大不宜适用于本组件；行星齿轮减速器由数个行星轮分担载荷，采用均载机构，避免各行星轮之间载荷分配不均。承载大，体积小，效率高；摆线针轮行星减速器承载能力高，体积小，重量轻，传动比大，传动平稳，承受过载和冲击能力强，使用寿命长，效率高。谐波减速器传动比大，同时参加啮合的齿对数多，承载能力大，体积小，重量轻，但其传动效率不高(0.0650.90)比较不理想。 为了使轧辊传动装置更加轻小、紧凑、高效，在这里我们选择摆线针轮减速器做为主传动轴的减速装置。摆线针轮减速器是行星减速器的一种类型。它由外齿轮摆线针轮行星减速器的传动比约为687，传递效率较高，一般可达到0.90.94。摆线针轮传动的优点是：传动比大、结构紧凑、传动效率高、运转平稳和使用寿命长。再根据电动机功率和轧辊的速度要求，选取BJWPD(7.5)-6-17型摆线针轮减速器。它采用电动机和减速器直联式结构设计，从而使得轧辊的主传动轴结构更加紧凑、轻小。它的传动比为17，额定功率为7.5kW。根据电动机转速和减速器传动比，可计算出轧辊的线速度的范围。=0.18 m/s （3）=3.6 m/s其中 =150 r/min=3000 r/min i=17 D为轧辊直径，初定为为390mm。则轧辊的变速范围为0.18 m/s3.6 m/s。满足工作要求，故该电动机和减速器的搭配满足设计转速要求，所以设计是合理的。BJWPD(7.5)-6-17型摆线针轮减速器的安装尺寸(表2 )，轴伸连接尺寸(表3 )，和外形尺寸(表4 )分别如下。 表2 摆线针轮减速器安装尺寸表 Table 2 Cycloidal pinwheel reducer installation size table机型号中心高 安装尺寸地脚螺钉hn27200-0.535js1527580380304M203.4 轧车主传动轴的设计3.4.1 轴设计的主要问题 轴是组成机器的重要零件之一，它的主要作用是支承回转零件及传递运动和动 表3 轴伸联结尺寸表 Table 3 Shaft coupling size table机型号输出轴输入轴2770m62074.510535k6103858 表4 外形尺寸 Table 4 Overall dimensions机型号外形尺寸HBDA直联型27435430360335383接电动机力。轴的设计主要要解决下列问题： (1)选择轴的材料.5轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢廉价，对应力敏感性小，又可通过热处理提高其耐摩性及疲劳强度，故应用最为广泛，其中最常用的是45号优质碳素结构钢，为保证力学性能，一般应进行调质或者正火处理。 (2)进行轴的结构设计.6由于结构设计十尚不知道轴的直径，所以要进行初算，粗略估算出轴的直径，并初步确定各部分的形状和尺寸，然后细致的进行结构设计。在结构设计中必须考虑轴在机器中的位置，轴上零件固定定位要求，工艺性要求，热处理要求，运转维护要求的要求等。 (3)进行轴的强度校对.7在一般情况下轴的工作能力主要取决于它的强度，且大多数轴是在变应力条件下工作，因此还要进行疲劳强度的校核计算； (4)必要的时候还需进行轴的刚度和震动稳定性计算。例如对机床主轴，其刚度计算尤为重要，而对于一些高速转轴和汽轮机轴，为避免因发生共振而破坏，则必须进行振动稳定性计算。3.4.2 主传动轴的设计计算与说明轴主要用来支承作旋转运动的零件，如齿轮、带轮，以传递运动和动力。，根据设计要求，设计的具体步骤、内容如下:(1)选择轴的材料确定许用应力.普通用途、只承受中小功率和中小转矩。故选用45钢，由于轴长度较长，为了消除轴的内应力，防止轴变形，在加工过程中，我们需要对轴进行需进行调质处理。查设计手册6可得：它的抗拉强度=640Mpa, 屈服强度=355Mpa，弯曲疲劳极限=27Mpa，剪切疲劳极限=155Mpa。许用切应力=40 Mpa,（2)按弯曲许用切应力.初估轴的最小直径：由已经可得经减速器输出轴的功率=7.5kW转速=3000/17=176r/min转矩=9.55=9.55=4.1Nmm根据公式8 （4）即初步计算出轴的直径查设计手册得其中C=115, =40Mpa,可求得46mm （3)轴的结构设计.轴的结构设计主要有三项内容。各轴段径向尺寸的确定；各轴段轴向长度的确定；其它尺寸（如键槽、圆角、倒角，退刀槽等）的确定。 根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，按比例绘制轴的草图。考虑到轴需要承受较大的径向载荷，故选用调心滚子轴承，选用轴用弹性挡圈对轴承内圈进行轴向定位。并根据机器的工作性能要求和工作环境要求，选用适当的密封圈进行防油防尘。并采用内嵌式轴承端盖实现轴承两端单向固定，依靠普通平键联接实现轴向固定，利用轴肩结构和止动环实现轴与轴承的轴向固定。根据以上条件，可绘制轴的草图，先根据轴的工作要求确定轴的小直径，然后再依次确定轴上各段的直径。再根据装配关系，确定轴各轴段的轴向尺寸。现根据设计要求，绘制轴的草图如下图（图3）所示。（轴与其它零部件相配合见装配图）。(4)轴尺寸的确定.9 各轴段径向尺寸的确定；如草图3.2所示，从轴左段开始确定各轴段的径向尺寸。与轴承内径相配合，并为了对轴承内径进行轴向固定，在进行轴的设计时，我们采用右端用轴肩固定，左端采用止动环进行固定，考虑轴的最小尺寸要求以及轴与减速器联结及联轴器的配合问题，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取=90, 选定轴承代号为22318C/W33的轴承。从左至 图3 主传动轴草图 Fig. 3 Main shaft sketch 右逐段选取相邻轴段的直径。为轴肩部分，直径要求大于22318C/W33的最小安装尺寸要求，并要与密封圈的内圈相配合，故取=105mm。与工作件相配合，考虑到轴的工作可靠性和经济性及安装的方便性，可初取轴径为=120mm。根据轴的对称性，可分别求得，=105mm，=90mm。是轴与减速器输出轴相连接的部分，考虑轴的最小尺寸10要求以及轴与减速器联结及联轴器的配合问题，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取=80mm。所以可得各轴段直径为：=90； =105mm；=120mm； =105mm；=90mm； =80mm根据以上数据，可初步确定各轴段的径向尺寸草图如下图所示（图4）。 各轴段轴向长度的确定；从轴左段开始确定各轴段的轴向尺寸。与轴承22318C/W3311相配合，与轴径等于90mm的A型轴用弹性挡圈相配合，查机械设计手册，可得轴承安装尺寸宽度=64mm, A型轴用弹性挡圈的安装尺寸宽度S=2.5mm ，轴端取=18.5mm。=+S+=64mm +2.5mm+13.5mm =80mm；轴与端盖及密封圈相配合的部分，根据计算，取=213mm。为轴和工作件相配合部分，由工作要求W=1100mm，故取=W+20=1120mm。=213mm =80mm。为联轴器相配合部分，根据计算和查手册，取=150mm。 所以可得到各轴段长度分别为：=80mm； =213mm。 图4 轴的径向尺寸草图 Fig. 4 Shaft radial size of the sketch =1120mm； =213mm。=80mm； =150mm。根据以上数据，可初步确定各轴段的轴向尺寸草图如图（5）所示。 图 5 轴向尺寸草图 Fig. 5 The axial dimension sketch 其它尺寸（如键槽、圆角、倒角等）的确定轴的右端需要与联轴器联接，所以需要设计键联接。因为轴端公称直径=80mm。根据工作要求，并结合键的标准系列并符合轴径大小，选用键2214 GB 1096-7912（公称尺寸bh=2214，长度L系列为100的普通平头联接）。再根据设计要求，确定轴上倒角，退刀槽12等尺寸。绘制轴的零件图，完成主动轴的设计，其结构和尺寸如图（6）所示下面对轴的强度进行相关校核 图6 主动轴结构尺寸图 Fig. 6 Drive shaft structure size chart 3.5 轴的强度校核3.5.1 轴的强度校核步骤对于主要结构形状和尺寸，轴上零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置均已经确定的轴可以按许用应力进行轴的强度校正，。对于一般重要的，弯扭复合的轴采用这一方法进行强度计算也已经足够可靠，它的一般计算步骤如下： （1） 画出轴的空间受力简图（如图7），将作用力分解为水平面受力和垂直面受力，求出水平面和垂直面上的支点反力。（2）分别画出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩。（3）作出合成弯矩M=。 （4）作出转矩T图。 （5)根据合成弯矩M和转矩T作出当量弯矩。的计算公式为：=。 式中是根据转矩产生的循环特征差异而定的应力校正系数。对于扭矩切应力为静应力时，取=0.3；对于扭矩切应力为脉动循环变应力时，取=0.6；对于扭矩切应力为对称循环应力时，取=1。（6）校核轴的强度12，危险截面的计算应该满足下列条件 （6） 式中：W轴的抗弯截面系数，计算公式可查机械设计手册。 式中：M是合成弯矩（Nmm）；，MH和MV分别为水平面上和垂直面上的弯矩；T是工作扭矩（Nmm）；是根据转矩性质而定的应力修正系数；W是轴的抗弯截面系数（mm3）；e是当量弯曲应力，MPa；-1 是许用弯曲应力（MPa）。 对于有键槽的危险截面，单键时应将计算出的轴径加大5%；双键时轴径加大10%。计算出的轴径还应与结构设计中初步确定的轴径进行比较，若大于初步确定的轴径，说明强度不够，轴的结构要进行修改；若小于初步确定的轴径，除非相差很大，一般就以结构设计的轴径为准。3.5.2 轴的校核计算 （1） 画出轴的空间受力简图，将轧辊上受力简化为集中中心作用于轴上，轴的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷中心O作用于轴上，轴的受力简图如图（图7） （2）画出水平面受力图，计算支点反例，画出水平面弯矩图（如图8）。考虑到C点为可能的危险截面，计算出C点处Z的弯矩。根据已经条件可知上轧辊对主动轴的的作用力在水平方向的作用力为=1700N，所以可得： 图7轴的受力简图 Fig. 7 Axial force diagram 支点水平反力： =850N （7）C点弯矩： =850=700000 N.mm （8） 图8 水平面弯矩图 Fig. 8 Horizontal bending moment diagram （3） 画出垂直面受力图，计算支点反力，画出垂直弯矩图（如图 9）。根据已经条件可知上轧辊对下轴的的作用力在水平方向的作用力为3000N，所以支点反力： （9） （即的方向和相同）C点弯矩： 1500N=1200000 N.mm（4）求合成转矩，画出合成弯矩图，如图（图10）所示。C点合成弯矩： =1380000 N.mm （10） 图9 垂直弯矩图 Fig 9 Vertical bending moment diagram (5)画出转矩T图。如图（11）所示。=1401000N.mm （11）（6）计算C处当量弯矩，画出当量弯矩图。如图（图12）所示。 图10 合成弯矩图 Fig. 10 Composite bending moment diagram 图11 转矩T图 Fig. 11 Torque T diagram 图12 当量弯矩图 Fig. 12 Equivalent bending moment diagram （7）校核轴的强度14 根据弯矩大小及轴的直径选定C截面进行强度校核查机械设计手册，当钢45钢=640M
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