WJ019-平板搓丝机的传动装置设计【原创设计】
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平板
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镇 江 高 专 业 设 计 (论 文 ) 平板搓丝机传动装置设计 of 名： （四号宋体） 专业班级： （四号宋体） 学生姓名： （四号宋体） 学 号： （四号宋体） 指导教师姓名： （四号宋体） 指导教师职称： （四号宋体） 年 月 摘要 由于现代工业的飞速发展，高速，大负荷，动载条件下工作的精密机器的不断出现，对螺纹联接的机械性能提出越来越高的要求。即要求螺纹联接件应具有高强度、高硬度、高精度、以及高的表面质量。 螺纹联接件数量大，质量要求高，常用的切削加工方法因为效率低，而且由于切断金属的纤维，降低了零件的质量，不能满足这种需要，所以必需寻求一种更加先进有效的螺纹加工方法。在一般情况下，用平丝板搓丝机搓制的螺纹已能满足使用制造要求，所以用平丝板搓丝的方法用的最广。 本设计为机械设计基础课程设计的内容，是先后学习过机械制图、机械原理 、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置设计的说明，搓丝机是专业生产螺丝的机器，使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构形式以及具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，我们回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。 关键词 搓丝机 执行机构 传动装置 螺纹 s of of on of of of of of so it is to a to so of is a is to is in of is we on of of of of a 目 录 1 课程设计题目 板 搓丝机传动装置设计 1 电 动 机 2 传 动 装 置 3 床 身 4 搓 丝 机电动机送料机构带传动减速器平带传动导料槽图 1 （ 1）设计背景 搓丝机用于加工轴辊螺纹，基本结构如上图所示，上搓丝板安装在机头 4上，下搓丝板安装在滑块 3上。加工时，下挫丝板随着滑块作往复运动。在起始（前端）位置时，送料装置将工件送入上、下搓丝板之间，滑块向后运动时，工件在上、下搓丝板之间滚动，搓制出与搓丝板一致的螺纹。搓丝板共两对，可同时搓制出工件两端的螺纹。滑块往复运动一次，加工一个工件。 （ 2）工作条件 室内工作，动力源为三相交流电动机，电动机单向运转，载荷较平。 （ 3）使用期限 工作 期限为十年，每年工作 300天；检修期间隔为三年。 （ 4）生产批量及加工条件 中等规模的机械厂，可加工 7、 8级精度的齿轮、蜗轮。 计 数据表 最大加工直径 /大加工 长度 /块行程/丝动力/产率 /（件/ 10 150 3002 45 2 拟定传动方案及方案比较 根据设计要求可知： 滑块每分钟要往复运动 45次，所以机构系统的原动件的转速应为 45 r/电动机作为原动机，则需要机构系统有减速功能。运动形式为连续转动 往复直线运动。根据上述要求，有以下三种备选方案。在所有方案中齿轮 1、 2都可以看作传动部分的最后一级减速齿轮。 方案一： 图 2 在电动机的带动下经带传动 、带动 齿轮传动（减速器），通过曲柄将动力传递给连杆 ， 再有连杆带动滑块 方案二： 图 3 在电动机的带动下经带传动 、带动 齿轮传动（减速器），通过凸轮将动力传递给杆件 B，由连杆带动滑块 方案三 在电动机的带动下经带传动 、带动 齿轮传动（减速器），通过曲柄摇杆机构将动力传递给滑块 C ，从而使 方案比较： 1、 方案一 ： 采用了曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，故机构尺寸较小，结构简洁。利用曲柄和连杆共线，滑块处于极限位置时，可得到瞬时停歇的功能。同时该机构能承受较大的载荷。 2、 采用凸轮机构，该机构随能满足运动规律，然而系统要求的滑块行程为340 360而凸轮的径向尺寸较大，于是其所需要的运动空间也较大 ，同时很难保证运动速度的平稳性。 3、 采用了曲柄摇杆机构，利用 1杆和 2杆共线，机构处于极限位置时，可得到瞬时停歇的功能。但是由于机构的传力性能要求太高，对 2杆的前对要求太高，一般的材料无法满足其强度与刚度要求。且机构太复杂易造成占用空间大等缺点。 综合以上分析可知：方案一最为可行，应当选择曲柄滑块机构实现运动规律。整个搓丝机由电动机、带传动、二级减速器、曲柄滑块机构、最终执行机构组成。以完成预定的设计目的。 3 传动装置设计 构初步设计 采用同轴式的主要优点是结构长度较小两对齿轮的吃油深度可大致相，利于润滑等。曲柄长取滑块行程的一半，即 150取箱体浸油深度为 50体底座厚 30取滑块所在导轨厚度为 60杆与滑块接触点距导轨高为 40可大致得出减速器中心轴的高度为 150+50+4=240柄滑块机构的偏心距e=180虑到留下足够的空间防止减速器箱体与滑块干涉接触，初取连杆长度为 1400时可以计算出 急回 特性为 动平稳。 计参数 （ 1）工作机输出功率计算： 已知水平搓丝力大小为 12产率为 45件 /有 32 2 1 5 0 1 0 0 . 7 0 6 560 45r mv m s 则曲柄的功率为 1 2 0 . 7 0 6 5 8 . 4 9 V k w k w 又滑块效率为 链效率为 20 0 . 9 0 . 9 5 0 . 8 1 2 2 5X 08 . 4 9 1 0 . 4 50 . 8 1 2 2 5k w 输 出补充系统总效率为 220 . 9 6 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 8 7 6 4总 电动机所需实际功率为 1 0 . 4 5 1 1 . 9 30 . 8 7 6 4k w 输 出总 要求 d，则选用 定功率 152) 工作机转速 45r/动比范围 : 2 4i 减速器：2 8 40i 总传动比12 1 6 1 6 0i i x i电动机转速可选范围为： nd=i*n w=384可知电动机应选型号为 6，同步转速 1000r/载转速为970r/ 3）总传动比 / 9 7 0 / 2 4 4 0 . 4 2n n 初步取带轮效率 ，则减速器传动比21/ 2 0 i i i取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 1 2 1 31 2 1 34 . 4 9 5 64 . 6 4 . 4i i 取 ；（ 4）各轴转速 01 0 12 1 1 23 2 2 39 7 0 / m i n/ 4 8 5 / m i n/ 1 0 5 . 4 3 5 / m i n/ 2 3 . 9 6 3 / m i n rn n i rn n i rn n i r（ 5）各轴输入功率 0121321 1 . 9 31 1 . 9 3 0 . 9 6 1 1 . 4 51 1 . 4 5 0 . 9 9 0 . 9 7 1 11 1 0 . 9 9 0 . 9 7 1 0 . 5 6 k k k k w 带承 齿承 齿（ 6）各轴输入转矩 电动机所需实际转矩及电动机的输出转矩为 01 1 12 2 23 3 39 5 5 0 / 1 1 7 . 4 69 5 5 0 / 2 2 5 . 4 69 5 5 0 / 9 9 6 . 3 59 5 5 0 / 4 2 0 8 . 4 9 n N n N n N n N m轴 输入功率 输出功率 输入转矩 输出转矩 转速 传动比 效率 电机轴 1570r/ 高速轴 485r/ 间轴 11速轴 4 带传动主要参数及几何尺寸计算 计算项目 计算内容 计算结果 确定计算功率 由表 31公式k P 1 . 1 1 5 1 6 . 5cP k w k w 选取带型 由图 31用 选取小带轮直径 由表 311 = 125 大带轮直径 2 = 1 2 = 250 小带轮带速 1 = 11 601000 1 6 5v m s 初选中心距 0 1 2 0 1 200 . 5 5 ( ) 2 ( )2 0 6 . 2 5 7 5 0d d d dd d a d dm m a m m 初选 0 =700 带初步基准长度 2120 1 2()2 ( )24 d a d d = 带基准长度 由表 31 = 2000 实际中心距 10m i n 0m a x 020 . 0 1 5 6 7 00 . 0 3 7 6 0a L m ma a L m m = 选取 = 680 小带轮包角 0 0 0121 1 8 0 2 1 8 0 5 7 . 3a 1 带的根数 由表 310 由表 310 由表 31 由表 31 0 = 0 = = = = (0 +0) = =10 带的初拉力 带的压轴力 由表 31 = 拉 力 : 20102 . 55 0 0 ( 1 )2 s i p vv z z F 0 = = 5 齿轮传动设计计算 计算项目 计算内容 计算结果 材料选取 小齿轮使用 40调质处理，硬度241齿轮使用 45 钢，调质处理，硬度 217度等级均为 8 级 有关数据以及公式引自机械设计基础（下册） 速级 计算项目 计算内容 计算结果 （ 1）初步计算 转矩 1 1 9 9 6 T N m齿宽系数 由表 27 = 触疲劳极限 表 27 710 580 需用接触应力计算 639 522 由表 计 014 756 动载荷系数 K K=步计算小齿轮直径 1 31312( 1 ) 1 . 4 9 9 6 . 5 3 ( 4 . 4 1 )7 5 6 1 3 1 . 2 82 1 . 2 5 2 2 4 . 4d H 1 = 取 1 =132 初步齿宽 b = 1= = 160 （ 2）校核计算 圆周速度 = 11601000 = s 精度等级 由表 27级精度 8级精度 齿数 z 取 1 = 35 2 = 1 = 154 由于 1,2互质 取 1 = 35 2 =153 模数 = 1 1 查表 27确定齿数 1 = 1 2 = 1 = 2 = 2 = 2 = 取 = 3 使用系数 由表 27 = 载系数 由表 27 = 间载荷分配系数 首先求解 = 21 1 = 非硬齿面斜齿轮， 8级精度 = 向载荷分配系数 231( 0 . 6 ( ) 1 ) 1 0H B = 域系数 由图 27 = 性系数 由表 27 = 合度系数 由表 271 111t a nt a n ( )c o sc o 同理 由于无变位，端面啮合角 = 1 1 2 21 ( t a n t a n ) ( t a n t a n ) 2a a t t a t tz a a z a a = = 1 = 1 = 2 = = = 1 = 旋角系数 = = 用接 由表 27 = 触应力 总工作时间 = 3300 8 盈利循环次数 1 = 601 单向运转 = 1 2 = 1 由图 27 齿面工作硬化系数 由表 27 润滑油膜影响系数取值 = = 7200 1 = 07 2 = 07 1 = 2 = 1 = 2 = 1 = 2 = 1 = 2 = 1 = 2 = 1 = 2 = 1 = 2 = 787 验算 = 1 +11 = 3）确定主要传动尺寸 中心距 = (1 +2) 2 = 取整 = 290 螺旋角 1 12()c o z 0 13 29 21 端面模数 = / = 度圆直径 = / 1 = 2 = 齿宽 = 130 当量齿数 1 = 1/ = 2 3 1 6 5 . 3c o se 取 1 = 38 取 2 = 166 （ 4）齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 由当量齿宽查图 271 = 2 = 力修正系数 由图 271 = 2 = 旋角系数 由图 27 = 向载荷分配系数 由图 27 = 用弯曲应力 由图 27表 27 由表 27 由图 27 另外取值如右 = T 300/2 270/2 = 1 = 2 = 1 = 2 = 1 = 2 = 2 1 = 2 2 = 2 验算 = 11 = 2 = （ 5）齿轮主要传动尺寸列表 压力角() 20 螺旋角 0 13 2921 分度圆直径 1 = 2 = 齿顶高 *h m3ah 根高 *h m顶间隙 = = 中心距 = (1 +2) 2 = 290 速级 由于低速级齿轮受力远比高速级严重，而且二者中心距相等，采用相同齿宽的条 件下，高速级齿轮必然满足强度刚度等要求，而且还有不小的过盈量。在 此不再校核高速级齿轮的强度，根据中心距相等，直接计算其相关尺寸，必定能满足使用要求。 齿轮主要传动尺寸列表 计算项目 计算内容 计算结果 中心距 = (1 +2) 2 = 290 分度圆直径 2 = 12 1 1 = 2 = 齿数 1 = 1 2 = 2 取 1 = 33 2=152 模数 = 2/(1 +1) = 3 传动比 12 = 2/1 12 =旋角 1 12()c o z 0 14 44 2 分度圆直 = / 1 = 径 2 = 齿宽 = 123 （ 5）齿轮主要传动尺寸列表 压力角() 20 螺旋角 分度圆直径 1 = 2 = 齿顶高 *h m3ah 根高 *h m顶间隙 = = 中心距 = (1 +2) 2 = 290 6 轴的设计与校核 估轴径 电机轴 30 0 0 2 0 . 9 2d C p n m m取 00 = 24 高速轴 31 1 1 3 5 . 5 5 3d C p n m m取 11 = 35 中间轴 32 2 2 4 1 . 9 2 7d C p n m m 取 22 = 50 低速轴 33 3 3 6 7 . 8 6 4d C p n m m 取 33 = 75 强度校核 1 高速轴 齿轮上的作用力 转矩 圆周力 径向力 轴向1119550pT n = 21 1 = = 1 = = = = 力 支反力 B V A V Q F F 80+ 97 = 218 = 2890 = 3207 1 = 630 2 = 630 + = 97+ 51 = 194 = 1717 = 469 1 = 2 = 合成弯矩 1 = 12 +12 2 = 22 +22 1 = 632 2 = 713 转矩 1 = 当量弯矩 10 55 0 . 5 7 9 ( ) 9 5 脉 动 1 = 12 +(1)2 2 = 22 +(1)2 = 1 = 645 2 = 725 校核 1 5 5b M 2 = 2213 3 . 5 6b c bM p a 2 中间轴 高速级大齿轮齿轮上的作用力 转矩 圆周力 径向力 轴向力 2229550pT n = 22 2 = = 2 = 1 = 4240 1 = 1595 1 = 1104 低速级小齿轮齿轮上的作用力 转 矩 圆周力 径向力 轴向2229550pT n = 22 2 = = 2 = 2 = 2 = 2 = 力 支反力 + = 1 +2 232 +1 132 = 2 102 = = 1 = 2 = + = 1 +2 2 54+ 230= 1 239+1 132+2102 = = 1 = 2 = 3 = 4 = 合成弯矩 1 = 12 +12 2 = 22 +42 1 = 2 = 转矩 1 = 当量弯矩 10 55 0 . 5 7 9 ( ) 9 5 脉 动 1 = 12 +(1)2 2 = 22 +(1)2 = 1 = 2 = 校核 1 5 5b M 1 = 12 = 1112 0 . 9 0b c bM p a212 7 . 2 4b c bM p a3 低速轴 齿轮上的作用力 转矩 圆周力 径向力 轴向力 2329550pT n = 22 3 = = 3 = = = = 支反力 + = 103 = 103 = = 1 = + = = = 1 = 2 = 合成弯矩 1 = 12 +12 2 = 22 +12 1 = 2 = 转矩 1 = 当量弯矩 10 55 0 . 5 7 9 ( ) 9 5 脉 动 1 = 12 +(1)2 2 = 22 +(1)2 = 1 = 2 = 校核 1 5 5b M 1 = 12 = 2112 1 . 0 8 7b c bM p a212 1 . 3 6 5b c bM p a 7 轴承的选择与校核 速轴轴承 30209 计算项目 计算公式 计算结果 轴承主要性能参数 轴承 30209性能参数 = =承受力情况 = 2 +2 , = 2 +2 = /2, = /2 = = = = = 求 + = = = 击载荷系数 由表 38 = 量动载荷 = ( +) = 轴承 A = = + = = 轴承 B X,= = = 击载荷系数 = 量动载荷 = ( +) = = (,) = 轴承寿命 10 16670 10() 3L 10 = 05 结论：所选用轴承可用。 速轴轴承 30217 计算项目 计算公式 计算结果 轴承 性能参数 轴承 30217性能参数 = 承受力情况 = 2 +2 , = 2 +2 = /2, = /2 = = = = = 求 + = + = = 轴承 B = = = 1 = 0 冲击载荷系数 由表 38 = 量动载荷 = ( +) = 轴承 A = = = 击载荷系数 由表 38 = 量动载荷 = ( +) = = (,) = 轴承寿命 10 16670 10() 3L 10 = 07 结论：所选用轴承可用。 8 键的选择与校核 高速轴 键的选择和参数 选用普通平键 ,圆头 , 8mm,0用键 =108, = 149, 转 矩 1 = 键长 1 = 100 2 = 110 接触长度 11 90l L b m m 22 96l L b m m 1 = 30 2 = 96 许用挤压应力 查表铸铁许用挤压应力为 1 112 22 7 0 8 022 l l d1 = 2 = 满足要求，可用 中间轴 键的选择和参数 选用普通平键 ,圆头 ,5mm,5用键 = 1811, = 1610 转 矩 1 = 键长 1 = 110 2 = 110 接触长度 11 90l L b m m 1 92l 22 94l L b m m 2 94l 许用挤压应力 查表铸铁许用挤压应力为 1 112 22 7 0 8 022 l l d1 = 2 = 1 2 满足要求，可用 低速轴 键的选择和参数 选用普通平键 ,圆头 , 0mm,5用键 =2514, = 2016 转 矩 1 = 键长 1 = 110 2 = 110 接触长度 11 85l L b m m 11 90l L b m m 1 = 85 2 = 50 许用挤压应力 查表铸铁许用挤压应力为 7 0 8 02 l d1 = 2 = 1 2 满足要求，可用 9 减速器箱体各部分结构尺寸 1 箱体 名称 符号 尺寸 箱盖壁厚 = 10 箱座壁厚 1 1 = 12 箱盖凸缘厚度 = 18 箱座凸缘厚度 1 1 = 15 地脚螺钉直径 脚螺钉数目 = 6 轴承旁连接螺钉直径 1 1 = 20 箱盖与箱座连接螺钉直径 2 2 = 16 轴承端盖螺钉直径 31 31 = 8 32 32 = 10 窥视孔盖螺钉直径 4 4 = 8 定位销直径 = 10 起盖螺钉直径 5 5 = 16 大齿轮顶圆与内壁距离 = 15 齿轮端面与内壁距离 11 11 = 12 12 12 = 14 轴承端盖外径 21 21 = 85 22 22 = 110 23 23 = 150 轴承端盖凸缘厚度 = 12 2 润滑及密封形式选择 设计项目 设计内容 密封装置 高速轴密封 毡圈密封， = 44，挡油板内密封 中间轴密封 挡油板内密封 低速轴密封 毡圈密封， = 73，挡油板内密封 润滑油以及润滑脂的选择 轴承 脂润滑 齿轮 油润滑 3 箱体附件设计 设计项目 设计内容 设计结果 通气器 指标： 27 1 = 48，2 = 1
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