拉丝机的毕业设计

1、1前言1.1选题背景和意义拉丝机在机械加工中有着广泛的应用，拉丝机按其用途可分为金属拉丝机 准件和塑料拉丝机以及竹木拉丝机等。我国拉丝机的发展可追溯到五六十年代， 由于发展时间短暂，在机器性能，产品质量等方面较发达国家有很大的差距。在 七八十年代有不少企业引进的先进的拉丝设备，然而多数的拉丝机还是普通的滑 轮式拉丝机为主，仍然达不到性能先进的要求。二十世纪末，我国的拉丝机设备 有了很大的发展，拉丝机的性能有了很大的提高。大部分都能满足国的基本需求， 但仍很难跟上市场的快速扩大和国民经济的发展。与工业发达国家相比，在工艺 技术、机器性能、产品质量方面仍有较大差距。而且金属线材在机械制造行业中 占

2、有很重要的的地位，覆盖了生产生活的很多方面，目前我国的拉丝机行业虽然 有一定的规模而且发展迅速，但和一些工业发达国家相比还有一定的差距，因此 做此方面的设计，有助于加深对金属线材制造行业的认识和最新发展情况，了解 拉丝机实在际生产生活中的作用，增加自己的实践知识正确认识国外的差距所在 等方面有着许多重要的意义1. 2设计中的拉丝机概述此次毕业设计的对象具体属于水箱式拉丝机，水箱拉丝机采用液体降温、润 滑，相比于干丝拉丝机总压缩率高，生产效率高，拉拔钢丝时冷却条件好，没有 时效脆化现象，而且水箱拉丝机价格便宜，维修方便，费用少，在金属制品行业 细丝拉拔工序 应用广泛。以在毕业实习中的所接触到的水

3、箱拉丝机位设计原型（如图1所示），并参考JCJX-B24水箱拉丝机（如图2所示）的结构性能，来进行水箱拉丝机的设计。设计的主要容为拉丝机的主体设计，包括拉丝机传动机 构拉丝机构，进线机构和收线机构进行描述性的设计，而考虑到自身的专业，拉 丝机的电器控制部分不再毕业设计的围。图1实习工厂的拉丝机图2 JCJX-B24型水箱拉丝机2拉丝机方案的确定2.1水箱拉丝机的主要设计要求最大进线直径：2. Omm最小出线直径：0. 8min最大线速600m/min机械减面率12.27%主机功率7.5KW拉丝道次为142. 2拉丝机的功能和结构分析1.拉丝机的功能分析经整体分析拉丝机的主要功能可分为：送线功能

4、、拉拔功能、收线功能。其 中送线功能里面还包括一个矫直功能用来矫直即将进入拉拔模的钢丝。拉拔功能 里面还包括对拉拔模的润滑、降温功能。收线空能里又包括一个排线功能，使经拉拔后的钢丝均匀的缠绕在收线卷筒上。功能分解图如图3所示：拉丝机侨直润滑、降温排线图3拉丝机功能分解图2.拉丝机的结构分析及确定所设计的拉丝机为水箱式拉丝机，起拉拔作用的有拉拔模、拉丝塔伦，起传 动作用的是电动机，电动机通过皮带传动，将动力传动到主传动轴，然后主传动 轴通过齿轮传动，分别传递给主动拉丝塔轮，主动拉丝塔轮则再经过带传动传递 给被动拉丝塔伦，在主被动拉丝塔轮的配合下，将钢丝拉过个拉拔模，完成整个 拉丝过程。所以该拉丝

5、机的主要结构有：送线机构、模盒、拉丝机支架（箱体）、 拉丝卷筒、主体减速箱、排线机构、收线机构等。2. 3拉丝机拉拔部分的设计2. 3.1拉丝机工作原理为了更好的理解拉丝机工作原理，有必要了解一些基本的概念.首先了解拉 模，如图一所示，拉模的结构！形状尺寸.表面质量和材质，对制品的质量，产量，能 耗以及成本等有很大的影响。模孔分成下面几个入口区。模孔最宽截面大的部分，通过入口区，坯料易于进 入模孔，润滑剂易于送入工作区润滑区和工作区一被拉金属实现变形的部分，即 实现塑性变形的主要部分，并获得所需形状和尺寸定径区一被拉金属得到精确的 最终尺寸和形状的部分倒圆锥区，防止了线材，棒材，管材表面上形成

6、划道和擦 伤，出口区，防止被拉金属出模子时被损伤，擦伤，划伤的模孔部分。在拉拔过程中，拉模受到较大的摩擦，特别在拉线时，由于拉拔速度很高，工 具的磨损很快；因此,拉模的材料要求具有高硬度，高抗磨性和足够的强度，常用 的模具材料有金刚石，硬质合金，钢，铸铁和刚玉梵。最后是拉拔力。坯料尖端受到拉拔作用后，其部产生了应力，施加到坯料尖端 上引导坯料进入模孔的力叫做拉拔力，与制品在模子出口处的横截面之比称为拉 拔应力”拉拔应力不能超过钢丝的强度极限，否则就要斷丝。2. 3. 2拉拔路线的确定钢丝生产，从线材到成品，要经过数次的拉拔，每次拉拔都需要一只拉丝模， 并按拉拔顺序排好。这些模子的配置路线，就叫

7、拉丝模路线(简称拉模路线)。制 订拉模路线，要根据总压缩率！部分压缩率和拉拔道次。2. 3.3总压缩率的确定总压缩率是指从毛坯到成品，总的压缩百分比,Q表示为钢丝拉拔前、后的截 面面积缩小的绝对量压缩量与拉拔前钢丝的截面面积之比，见公式(2-1)。由于截 面压缩量总是小于拉拔前钢丝的截面积，因此压缩率总是小于1,故压缩率的数 值常用百分比表示。(£)%-(£)% (2-1)Q =丄门丄x 100%=)5上述公式可以简化为下述公式，即D2-d2Q = xlOO%D2-2)式中Q总压缩率D进线直径d出线直径2. 3. 2部分压缩率的确定部分压缩率及道次压缩率，是指在总压缩不变的

8、情况下，拉拔的道次和压缩 量的大小。也就是上下相邻的两只模子直径压缩的百分比。通常以ql，q2，q3 qn来表示，计算公式与总压缩率相似。d .2-d 2qn = nl / xlOO%(2-3)式中qn第ri道次的部分压缩率dn-1第n-1道次的直径 dn第n道次的直径部分压缩率的大小对产量！斷头率和钢丝的性能等，都有影响。一般中、高碳 钢丝的部分压缩率围为10-30% -具体确定，要考虑以下一些因素：(1) 线材的含碳量”这是最主要的因素，含碳量越高，变形越困难，因此其部 分压缩率应偏小。(2) 制品的机械性能”部分压缩率的大小，对高强度钢遨则影响很大。部分 压缩率过大，会加速钢丝的硬化，而

9、使其塑性下降，变形不均匀，尤其在扭转试验 时容易产生裂纹”因此拉拔高强度钢丝时，一般均采用偏低的部分压缩率。(3) 拉拔速度。为了使低碳钢丝高速拉拔时减少斷头，应选择偏小的部分压 缩率。(4) 金属的硬化。钢丝经过拉拔逐渐硬化，塑性不斷下降，因此其部分压缩 率不能平均地配置。应该开始时偏大，以后逐渐递减。(5) 拉拔道次。第一道次拉拔，因线材有直径超公差和不圆正等因素，并为 了形成较厚的润滑膜，故应选择偏小的压缩率，以保证顺利拉拔。因此在具体分配 部分压缩率时，一般第一模应该偏小，第二模最大，然后再逐步减小。(6) 其它因素。线材夹杂多，扎制质量差，部分及总压缩率应偏小，以减少斷 头。钢丝的润

10、滑和冷却条件不良时，部分压缩率亦应偏小。2. 3. 3拉拔路线的确定以压缩率为依据进行计算根据总压缩率！部分压缩率和拉拔道次三者的关系可得到下式：(l-q 平)2=1-Q(2.4)式中q平一平均部分压缩率Q总压缩率n拉拔道次从公式(2-4)推导下面各式求拉拔道次：如1-。)lg(l - q平)(2.5)求总压缩率：Q=1- (l-q 平)11(2.6)求平均压缩率：q 平 X-ViP(2.7)根据上述部分压缩率的确定方法第一模小，第二模最大，以后逐模递减将已 求出的平按道次酌情增减，并令增减值的代数和等于零，然后按下式验证左右两 边是否相等，如有出入略为调整即可。l-Q=(l-qi)(l-q2

11、)(l-q3)(2.8)根据设计任务的要求、水箱拉丝机进线直径为2II1H1 出线直径为08inm /拉丝道次为14 由式(2-2)计算总压缩率为：Q = 21x100% = x100% = 84%D222(2.9)根据式(2-7) 求平均部分压缩率为：q 平=1折石= 1-5/1-0.84 = 12.27%根据第一模小，第二模最大，以后逐模递减将已求出的平按道次酌情增减的 原则，拉模路线入下表所示：表1拉模路线计算道次平均压缩率 (%)实际压缩率 (%)拉模直径 (mm)进线2. 00112. 27101.90212. 27151.75312. 2714.61.62412. 2714.21.

12、50512. 2713.81.39612. 2713.41.29712. 27131.21812. 2712.61.13912. 2712.21.061012. 2711.80. 991112. 2711.40. 931212. 2710.60.881312. 279.80.841412.2790. 80根据式(2-8)验算拉模路线：l-Q = (l-q1)(l-q2)(l-q3)-(l-qn)右边等于：(l-q()(l-<2)(l-q3)(l-cil4)=(1-10%)(1-15%)(1-14.6%)- ( 1 -9%)=0602左边等于：1-84%=0, 16两边近似相等，拉模路线适

13、合。2.4拉拔力、转速及负载力矩的确定在进行滑轮式拉丝机设计之前，除了有必要确定拉模路线之外，还要计算出 拉拔力、转速及其负载力矩。精确地确定钢丝的拉拔力，对设计和改进滑轮式拉 丝机提供必要的设计参数，为下面的设计工作提供依据。2. 4.1拉拔力的确定计算拉拔力的方法和公式较多，由于很多公式考虑的因素和条件不同，计算 出来的数据差别较大，所以要确定拉拔力为了计算拉拔力，国外学者提出了很多公式，主要是因为影响拉拔力的因素 很多而且复杂，又为了简化计算，只能把某些影响因素假设为不变，故而提出了很 多公式来计算拉拔力。计算拉拔力的理论公式都是从按塑性度形理论按变形区静 力平衡条件或按斷面变化的功能条

14、件导出。在通常的设计中，经常忽略一些影响因数，而采用校为简便的经验公式进行 设计！计算，例如，拉拔力的计算可用克拉西里希柯夫公式计算，或用一个简易公 式进行估算：=0. 6d2U" x%平Vn1(2.10)Fn=0.6S6 平(2. 11)式中Fn第道次拉拔力(N)c/b平一线材的平均抗拉强度(N/min2)改进后表达式为：(2.12)对于圆形碳素钢丝ob可由的屠林科夫公式计算：(2.13)查钢丝强度手册 2mm钢丝强度为1470MPa。根据(2-12)和(2-13) 其中K取经验值0.7，计算出各直径钢丝强度和拉拔力表：表2抗拉强度和拉拔力表道次线径 (mm)强度 (MPa)拉力(

15、N)进线2. 00147011.901508659. 3021.751571813. 9631.621633756. 7641.501697727. 0351.391763695. 9361.291830663. 2971.211890591.6381.131956592. 3091.062019553.41100.992089554.04110.932156512.17120.882216466. 67130.842268416.47140.802324416.712.4.2拉拔速度的确定根据拉拔过程中，通过各道次的金属秒流量必须相等的关系，有SnXVn=Sn-lXVn-l(2-14)s式中

16、 "一第nT道次被拉金属出模处截面积(mm2) 叫一第n-1道次被拉金属出模速度(m/s)» 第n道次被拉金属出模处截面积(伽2)人一第n道次被拉金属出模速度(m/s)由此可以计算出各道次的出模的基本速度2.4.2负载力矩的确定传动装置的输出端必需能够克服负载力矩，否则将带动不了机器的正常工作状态”所以有必要求出克服负载力矩的值来。Mn=FnXr（2-15）式中 W 第n道次克服负载力矩”F几一第n道次拉拔力r卷筒半径由此可以计算出各道次需要克服的负载力矩o2.4.3确定拉拔功率o计算公式为：6120+Px=P0 + Px(2-16)式中：P。一传动电机的有效功率（千瓦）P

17、匚一空载功率，通常为拉丝机有效（计算）功率的10%,或用电表面，工仪表 测出（千瓦）。F所需要的拉拔力（公斤）"拉拔速度米分 一拉丝机传动机构与电动机的功率，根据拉丝机结构不同而异，约在0. 8-0. 92 之间。根据表达式（2-14）、（2-15）和（2-16）以及转速和线速度的转换关系v = dn/60 ,取7=0. 92，取塔轮最小直径为0. Im，计算出拉拔转速，负载力矩，拉拔功率和各塔轮直径入下面表格所示:表3拉拔转速、拉拔力矩和拉拔功率道次拉拔转速(米/分钟)拉拔力矩(N.m)拉拔功率(KW)进线96. 001106. 3732. 970.212125. 3944. 77

18、0.313146. 3249.190.334170. 675&160.375198. 7566.110. 426230. 7669. 650. 467262.2871.000. 478300. 7329. 620.549341.7630. 440.5710391.8036.010.6511443. 983& 410.6812495. 8739. 670.7013544.2237. 480.6814600. 0041.670.75表4塔轮直径和塔轮转速塔轮1直径5）塔轮1转速（转/分）塔轮2直径（m）塔轮2转速（转/分）塔轮3直径（m）塔轮3转速（转/分）塔轮4直径（m）塔轮4转

19、速（转/分）0.13060.13390.18480.19570.113060.123390.118480.119570.133060.143390.138480.139570.153060.163390.158480.159570.183060.193390.178480.169570.213060.223390.198480.189570.243060.253390.28480.29573选择电动机3.1电动机类型的选择本拉丝机可选择卧式封闭型Y (IP44)系列三相交流异步电动机。3. 2选择电动机容量1) 工作机所需功率此由表3计算出各道次拉拔功率总和为：0. 21+0. 31+0. 3

20、3+0. 37+0. 42+0. 46+0. 47+0. 54+0. 57+0. 65+0. 68+0. 70+0. 68+0. 75=7.14KW2) 确定电动机的额定功率由表20-1确定电动机的额定功率Ped = 1.5kW3.3选择电动机的转速和型号选取同步转速为1500r/皿n或1 OOOr/min的电动机，满足要求的方案有以下两种：传动方案对照方案电动机型号额定功率(kN)电动机转速(r/min)电动机M(kg)同步满载1Y132M-47.515001440812Y160M-67.51000970119由表中数据可知两个方案均可行，但方案2的转速和塔轮转速太相近。因此采用方案1，选定

21、电动机的型号为Y160M-4 o3.4电动机的技术数据和外形、安装尺寸电动机轴的长度E = 110mm，电机中心高度H = 60mm4. V带传动设计4.1确定计算功率由机械设计表8-6查得工作情况系数Ka = 1.2 故(4.1)匕=KiP = 1.2x714 = 857kW4.2选取V带带型选择窄V带，根据人、®由机械设计图8-8确定选用SPZ型。4.3带轮参数的计算由机械设计表8-3和表8-7取主动轮基准直径山=8°5加,小于电机高度，满足装配要求。从动轮基准直径仏+ =1 09x80.5 = 8沏 根据机械设计表8-7，取2=905加加。$ 二龙d “验算带的速度6

22、0x100080,5x144060x1000=6.67/7? / s < 25m / s带的速度合适01确定普通V带的基准长度和传动中心距119.7mm = 0.7(J, +d2)< a0 <2(/, +d2) = 342/77/7?初步确定中心距=180w,m计算带所需的基准长度厶：=2兔+彳(4 +心)+ W)= 2xl80 + -x(80.5 + 90.5) + 小曲" = 629呦24x180由机械设计表8-2选带的基准长度Ld = 630/w/wq = q + 如_绥= 180+ 心° = 179.5" 计算实际中心距222.验算主动轮

23、上的包角a = 180。一 ' 一心 x57.5° = 180°-心一恥x57.5° = 177°>120° °q179.5主动轮上的包角合适0(4.2)(4.3)(4.4)3 计算普通V带的根数用二次插值法于机械设计表8-5a和表8-5b査得P)=.69kWP)=0.05kW由机械设计表8-8査得“乂 =°99 ,由机械设计表8-2査得,=0.828.57(1.69 + 0.05)x0.99x0.82= 5.963取乙=6根4.计算预紧力由机械设计表8-4査得q = 007畑/加，故P 7 气X 57 o &

24、#167;F =500(-I) + q" = 500 x x ( 一 1) + 0.07 x 6.672 = 163.7220 zvz Ka6x6.670.99(4.5)5计算作用在轴上的压轴力Fp=2zR sin - = 2x6x163.72 sin =1963.97 NP 0 2 2(4.7)由机械设计表8-10查得/ = &e = 12带轮宽 B = (z-l)0 + 2/ = (6 1)x12 + 2x8 = 76""小于电机轴长度，满足装配要求5传动齿轮的设计5.1入线侧齿轮的设计1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按所选传动方案，选用闭式

25、斜齿圆柱齿轮传动。2）拉丝机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3）材料选择。选择40Cr,调质及表面淬火，硬度48-55HRC4）选小齿轮齿数z, =41，大齿轮齿数22=/4 =21x3.2 = 131.2取乙2 = 1315）初选螺旋角0 = 14。2按齿面接触强度设计计算公式(5.1)1) 确定公式的各计算数值(1) 试选K,=l6。(2) 由机械设计图10-30选取区域系数Z =2.433。(3) 由机械设计图10-26查得, = 0.75,=0.82，则sa = £a + sal = 0.75 + 0.82 = 1.57(4) 由机械设计表10-7选取齿宽系数=1.

26、108(5) 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数Z£ = 189.8x/mAV/(6) 由机械设计图10-21查得%imi =11 OOMPa b血2 = 11 OOMPa(7) 计算应力循环次数=60/7,./ =60x323.33x1 x (8x300x10) = 4.66x10s(5.2)A2 =60x71.218x1x(8x300x10) = 1.026xl08(8) 由机械设计图10-19查得接触疲劳弄命系数K“i =0.95, Kn2 =0.98(9) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S” =1，得0.95x1100i=1045MP"(5.

27、3)0 、=()Sx 11()()= 1078MP"S tJ10 =(0 . +0j/2 = 1041()7S = 1061.5MM2) 设计计算(1) 试算小齿轮分度圆直径2xl.6x202.029xl0l竺斗 2.433x189叮 *4.110,V 1.108x1.573.2 I 1061.5 丿(5.4)(2) 计算圆周速度“460x1000龙 x44.11x323.3360x1000=0.747m?/5(5.5)(3) 计算齿宽及模数b =仇=1.108x44.11= 4&874呦=2.038/?/?cos0 _ 44lxcosl4°=-= 21h = 2.

28、25mnt = 2.25 x 2.038 = 4.586”(4) 计算纵向重合度=0.3182, tan/? = 0.318x1.108x21 xtan 14° = 1.845(5.6)(5) 计算载荷系数由机械设计表10-2查得使用系数KA=.25根据v, =0.474/?/5，7级精度，由机械设计图10-8査得动载系数仏=1.03 ；由机械设计表10-4查得齿向载荷分布系数的公式并计算K必=1.12 + 0.18(1 + 0.60/ )0/ + 023 xlO'3/?=1.12 + 0.18x(1+ 0.6xl.l082)1.1082+0.23xl03x48.874 =

29、1.515由机械设计图10-13査得KFp = 1.48由机械设计表10-3査得K/la = K,a = .2 o故载荷系数Kh = Ka Kv KHa Klip = 1.25x1.03x1.2x1.515 = 2.3406(6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径% = g #K / K = 73.09 x 丁2.3406/1.6 = 50.073”(5.7)(7) 计算模数=坯£ = 50073xc°sl4。= 2 314讪” z,21(5.8)3按齿根弯曲强度设计r沁s(5.9)1)确定计算参数(1) 计算载荷系数Kf = K 4 Kv KFa=1.25x1.03

30、x1.48 x 1.2 = 2.287(5.10)(2) 由机械设计图10-28查得螺旋角影响系数与=0.86(3) 计算当量齿数zl = = 44.923cos' 0 cos314°(5.11)i = 一:一 = 143.534 cos ' p cos 14°(4) 由机械设计表10-5査得齿形系数和应力校正系数Ypai= 2.69, YFa2 = 2.177, , = 1.575,心=1-793(5) 由机械设计图10-20查得小大齿轮的弯曲疲劳强度极限为= 620MPa cr,.hm2 = 620MPa(6) 由机械设计图10-18查得接触疲劳寿命系数

31、K阳 i =0.87,心=0.90(7) 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S,=A，得0 J = KfnQmi =(川公心。=385.286A/P"= 398.57 IMP"(8) 计算大、小齿轮的骨f并加以比较bj 385.2862.177x1.793398.571=0.00977大齿轮的数值大，用大齿轮的数据设计。2Kf.T cos2 p JFaYSa如片2)设计计算x0.01210 = 2.418/nm12 x 2.287 x 202.029 x 103 x 0.86 x cos214°V1.108x212xl.57(5.12)对比计算结果，由

32、齿面接触强度计算的法面模数大于由齿根弯曲强度计算的法面模数，取加” =3加加已满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径山=127"来计算应有的齿数o于是由(L cos B叫= 127XCOS14°-41.063取召=41 > 则召=/；石=3.2x41 = 131.2，取 z? =131 4几何尺寸计算1 )计算中心矩“=忆+如=(41 + 131)x3 = 265更讪2 cos/?2 x cos 14°(5.13)将中心矩圆整为266mm °2）按圆整后的中心矩修正螺旋角0 = arccos忆+3®2a

33、=arccos(41 + 131)x32x266= 14.326°(5.14) 3）计算大、小的分度圆直径Jl=5=126-87(5.15)= 405.15”z2mn _131x3cos0 cos 14.926°4）计算齿轮宽度b = 0/ = 66.089/n/n(5.16)圆整后取坊=70mm > B = 15 mm5) 结构设计小齿轮：齿轮齿顶圆直径小于160mm，故做成实心结构的齿轮。大齿轮：大齿轮齿顶圆直径小于500 min，而又大于160inm，故选用腹板式结构为宜o5.2出线侧齿轮传动设计1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 按所选传动方案，选用闭

34、式斜齿圆柱齿轮传动。2) 拉丝机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3) 材料选择。选择40Cr，调质及表面淬火，硬度48-55HRC4 )选小齿轮齿数z；=41，大齿轮齿数z = i5z = 41 x 1.28 = 52.48 取 z2 =535)初选螺旋角0' = 14。2按齿面接触强度设计1)确定公式的各计算数值(1) 试选 K； = 1.6。(2) 由机械设计图10-30选取区域系数Z：, =2.433。(3) 由机械设计图10-26查得41=0-75,42=0.88 »则£；=£；+= 0.75 + 0.88 = 1.63(4) 由机械设计

35、表10-7选取齿宽系数=1.108(5) 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数(6) 由机械设计图10-21查得勺ml = 11 OOMPd a-,lim2 = 11 OOMPa(7) 计算应力循环次数N、= 60厲 jLh = 60x 323.33x 1 x (8x 300x 10) = 4.66 x 108=60x71.218x1x(8x300x10) = I.026xl08(8) 由机械设计图10-19查得接触疲劳弄命系数K；備=0.95, K爲 2 =0.96(9) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S： =1，得0 = K 呻呗=°95冬1()() = 1

36、05O.5MP" S'h0 丁,=砾皿m2 = °叫 1()()= 1056MM SH0 ' =(0 L +0 ；)/ 2 =""节曲=1053.25MM2)设计计算(1) 试算小齿轮分度圆直径/2xl.6x880.872xl031.108x1.631.28 + 1x1.282.433x189.8 Y1053.25 J=72.93 l/w/n(2) 计算圆周速度兀d；260x1000x72.931x71.21860x1000= 0.2759"(3) 计算齿宽及模数bf =妙：=1.108x 72.931 = 80.808/wn/

37、 ；cos0 72.93 lx cos 14°= = 3.370mmn， z；21h = 2.25< = 2.25 x 3.370 = 7.582m”/2L1O.65 沏7.582(4) 计算纵向重合度=0.318z； tan/?1 = 0.318x1.108x21x tan 14° = 1.845(5) 计算载荷系数由机械设计表10-2查得使用系数K.；=1.25根据v； = 0.2759/5，7级精度，由机械设计图10-8査得动载系数K；,=1.01 ;由机械设计表10-4查得齿向载荷分布系数的公式并计算K0 =1.12 + 0.18(1 + 0.60/+ 0.2

38、3 xlO3Z?= 1.12 + 0.18x(1 + 0.6x108沆1082 + 0.23xl03 x4&874 = 1.515由机械设计图10-13查得爲=1.48由机械设计表10-3查Ka = 1.2。故载荷系数K； = K； Ky KfHaKfHp = 1.25x1.01x1.2x1.515 = 2.295(6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径d； = d；月KJ K； = 72.931 x #2.295/1.6 = 82.249(7) 计算模数乙83.284x cos 14° o “=3.80/n/z?213按齿根弯曲强度设计2K；.p严 £0 丫

39、；北T 為N0订6) 确定计算参数(1) 计算载荷系数K；. = K；K；，K；aK；p = 1.25x1.01x1.2x1.48 = 2.242(2) 由机械设计图10-28查得螺旋角影响系数>>=0.86(3) 计算当量齿数2；.=二一=21= 22.988cos p cos 14°(6)(6)(7)(7)',=:=81.01-cos ' P' cos 14°由机械设计表10-5査得齿形系数和应力校正系数Y；m = 2.69, Y二2 = 2.22, 丫打=1.575, Y爲=1.77由机械设计图10-20查得小大齿轮的弯曲疲劳强度极

40、限为b；伽严 620MP" b；Fm2 = 620MP"由机械设计图10-18查得接触疲劳寿命系数K% =0.87,艰=0.89计算弯曲疲劳许用应力(8)(8)胡取失效概率为1% 安全系数5； =1.4 、得小齿轮的数值大，用小齿轮的数据设计o2）设计计算2K；7cos2 0l%；只翻40订x 0.01210 =3.612”>2 x 2.242 x 880.872 x 103 x 0.86 x cos214°V1.108x212xl.63对比计算结果，由齿面接触强度计算的法面模数大于由齿根弯曲强度计算的 法面模数，取叫已满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强

41、度，需 按接触疲劳强度算得的分度圆直径d严169mm来计算应有的齿数o于是由,cos B9州取乙=41，则乙丸Z；T28x 41 = 52.48，取 z；=53 4几何尺寸计算7）计算中心矩_G + Z；"尤 _2cos0/41 + 53)X4 = 193.812xcosl4°将中心矩圆整为194mni。8）按圆整后的中心矩修正螺旋角P = arccos=arccos(41 + 53)x42x194= 14.613°9）计算大、小的分度圆直径/_叭=1COS pf=41x4一 169.07枷cos 14.213°以=切;= cos 053x4°

42、 亍=218.56/7?/?/cosl4213。10) 计算齿轮宽度b'=札 d； = 56.01 Omni圆整后取 B； = 60mm，B = 65mm11) 结构设计小齿轮和大齿轮齿顶圆直径大于160mm、故选用腹板式结构为宜。6轴的设计与轴承的选择校核6.1轴的设计(1) 绘制轴的布置简图和初定跨距。考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉，计入相邻齿轮间距为10mm.考虑齿轮与箱体壁沿轴向不发生干涉，计入轴向距离为8mm尺寸。(2) 高速轴(和电机连接轴)的设计 选择轴的材料及热处理轴上小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构。轴的材料及热处理和齿轮的材料及热处理一致，选用45钢调质。 轴的受力分

43、析lAB = / = 290“lAC = + c + k + = + 5 + O + = 72.5mm2 2 2 2lBC = lAB lAc = 290 72.5 = 217.5mm 图中G=86mm(带轮的宽度B二82mm)(a) 计算齿轮的啮合力= 4794.87?/27； _ 2x207.45xlO3786.53tan = 4794 H x tan 20。=旳附 rl ；，cos PCOS13°54'50"F“ = 0 tan p = 4794.87 x tan 13°54'50" = 1186.727VJ = 2030.5N（带

44、传动的压轴力）(b) 求水平面的支承反力，作水平面的弯矩图/217 5R、x =i = 4794.87 x= 3596.15N290叫严几一.=4794.87-3596.15 = 1198.72N丿“从=% =0M ex = Rax I ac = Rbxbc = 260721.60N(c) 求垂直面的支承反力，作垂直面的弯矩图27-lAB_ 1797.85x217.5 +1186.72x86.53/2 + 2030.54x86 _op?沁 290'Rby =0 - Ray - FP= 1797.85-2127.59 - 2030.54 = 2360.28NM廿=0MCYf,=RAYlA

45、C =2127.59x 72.5 = 154250.28NMey右=/%左_巧1寸=154250.28 -1186.72 x 86.53/2 = 1029O6.842VMBy = F/bd = 2030.54x86 = 174626.44N(d) 求支承反力，作轴的合成弯矩图、转矩图Ra = JRax? + Rbx?=J359652+2127.592 =417&39NRb hJRbx' + Rby?=Jl 198.72,+(2360.28)2 = 2647.23/VM厂。M(：左=JMcJ +耐仃左$=260721,602 +154250.282 =302933.827V.w/

46、hM c右J + M(諾=>/260721.602 +102906.842 = 280295.51 N.mmM = 302933.82N.加 轴的初步计算轴的材料为45钢调质处理，0t = 6OMPg。取折算系数&2°6。计算危险截面（C截面）直径d>叫 M2+(aT$ ra-107302933.822 + (0.6 x 207.45 x 103)260=37.93mm计算轴的最小直径轴的结构设计取高速轴轴端（带轮轴）的直径4=40"。 取安装齿轮处直径4=60”。取轴颈直径颈='°加"6. 2滚动轴承的选择与校核轴承类型选择 初选滚动轴承依据GB/76391-1995。根据轴颈直径选择高速轴轴承为7207AC角接触球轴承，轴承预期寿命为3年。高速轴轴承的校核。（1）轴承上受力：Fte=6878.168NFre=2590.866NFae=1833.482N龛近带轮的轴承所受径向力Frlv=2051.073NFr2N=2680.939NFrlH=2611.313NFr2H=4712.037N得：Frl=VF