械设计课程设计___搓丝机说明书

1、 机械设计课程设计计算说明书设计题目 搓丝机传动机构设计 . 院(系) 班设计者 张春华 .指导教师 .2013年11月24日河海大学目录一、设计任务书- 4 -1.1设计背景- 4 -1.2工作条件- 4 -1.3使用期限- 4 -1.4生产批量与加工条件- 4 -1.5原始数据表- 4 -二、方案设计- 5 -2.1 总体设计- 5 -2.2原动机的选择- 5 -2.3传动装置的选择- 5 -2.4执行机构- 5 -2.5相关参数的确定- 6 -三、传动零件设计- 8 -3.1带传动设计- 8 -3.2高速级齿轮设计- 9 -3.3低速级齿轮设计- 13 -四、轴的设计- 18 -4.1高

2、速轴的设计- 18 -4.2中速轴的设计- 21 -4.3低速轴的设计- 23 -五、轴承的选择与校核- 26 -5.1高速轴轴承+- 26 -5.2中速轴轴承- 27 -5.3低速轴轴承- 28 -六、键的选择与校核- 29 -6.1高速轴的键- 29 -6.2中速轴的键- 29 -6.3低速轴的键- 30 -七、减速器各部分尺寸- 31 -7.1箱体- 31 -7.2润滑及密封形式选择- 32 -7.3 箱体附件设计- 32 -7.4轴承端盖的设计- 33 -7.41 高速轴无密封端盖具体参数- 34 -7.42中间轴端盖具体参数- 34 -7.43低速轴无密封端盖具体参数- 34 -7.

3、44对于高速轴有密封部分，端盖参数如下- 34 -7.45对于低速轴有密封部分，端盖参数如下- 35 -八、参考文献- 36 -一、设计任务书轴辊搓丝机传动装置设计 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。1.2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，载荷较平稳。1.3使用期限

4、工作期限为十年，每年工作天，双班制工作；检修期间隔为三年。1.4生产批量与加工条件生产批量5台，中等规模的机械厂，可加工级精度的齿轮、蜗轮。1.5原始数据表最大加工直径最大加工长度滑块行程搓丝动力生产率16240380128二、方案设计2.1 总体设计见下图：2.2原动机的选择根据设计任务书，选择电动机作为原动机。2.3传动装置的选择电动机输出部分：考虑到过载保护，因此选用带传动。减速器内部布局：二级圆柱齿轮展开式，见下图。 2.4执行机构选择曲柄滑块机构，理由是结构简单，加工比较经济，只要有偏心，即可实现急回特性。以下为尺寸设计。a be如图，由最小传动角取大于40°知40

5、6; 又由图中关系可知=320 由两式，试取以下方案：方案：a=170mm，e=180mm，得b=778.359mm。°2.5相关参数的确定项目-内容设计计算依据和过程计算结果电动机的选择按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。 其中带的效率=0.96，滚动轴承的效率=0.99，闭式圆柱齿轮的效率=0.98，计算效率=0.894。而=3.13kw，选取=4kw，电动机型号Y132M1-6，性能如下：同步转速满载转速额定功率极数1500r/min1440r/min4kw4电动机型号Y132M1-6分配传动比（1）总传动比：（2）各级传动比 a. 带传动 =2

6、.5，减速器i=40/2.5=16； b. 高速级传动比，则低速级传动比=16/4.733=3.3i12=4.733i23=3.381各轴参数计算0轴（电动机轴）：T0=9550Pd%R0=31.14N.M1轴（高速轴）：P1=PdX1=3.13KWX0.96=3.005KWT1=9550P1%n1=74.73N.M2轴（中速轴）：P2=P1X2X3=3.005KWX0.99X0.98=2.94KWT2=9550P2%n2=343.1N.M3轴（低速轴）：P3=P2X2X3=2.915KWX0.99X0.98=2.828KWT3=9550P2%n3=1125.3N.M如左侧最后，将运动和动力参

7、数计算结果进行整理并列于下表轴功率P / kW转矩T /N·m转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出0轴3.1331.149602.50.95轴2.912.88343.21339.781.134.7330.97轴2.822.791125.31114.0243.3810.97三、传动零件设计3.1带传动设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果设计要求每天工作16小时，载荷较平稳 计算功率Pc由表4-7知，=1.1由公式=1.3.17kw=3.44kw=1.1=3.44kw 确定带型由图4-15选用带 带轮直径和小带轮带速由表4-3知小带轮直径，则大带轮直径 Dd3=1XDd1小带

8、轮=5.02m/s，满足5m/s25m/s5.02m/s 初选中心距和带的基准长度a.a0=600mm初取b.=1759.15mm由表4-2，取c.实际中心距=620.425mma=620.425mm 小带轮包角=166.15.12°，满足的要求。=166.15° 带的根数由表4-3知，P0=0.97kw，P0=0.11kw由表4-9知，包角系数，Ka=0.97由表4-2取，长度系数，K2=1.01从而，V带根数=3.25，取z=4根。z=4 初拉力由表4-1取 =0.1初压力:F0=137.63N 压轴力FQ=2ZF0sin a1/2 =1090.01NFQ=1093.0

9、1N3.2高速级齿轮设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果 材料和精度等级选择圆柱斜齿轮。小齿轮使用40Cr，调质处理，硬度241-286HBS；大齿轮使用45钢，调质处理，硬度229-286HBS；精度等级均为8级有关数据以及公式引自机械设计基础（下册） 初估小带轮直径因采用闭式软齿面传动，按齿面接触强度初估小齿轮分度圆直径。Ad=7561K=1.4由附B-1，则T1=74.6N.M由表2-14，由表2-24查得，接触疲劳强度=710MPA2=580MPA则 1=639MPA2=522MPA，由附B-2得，=59.313 MM。取 d1=60mm 确定基本参数校核圆周速度v和精度等级由表2

10、-1选取8级精度,初取齿数取Z1=21Z2=TZ1=99.41 m=60/21=2.857由表27-4取=2.5mm，则，Z1=20 Z2=94.66取，Z2=93由于Z1.Z2互质，故可行。较传动比误差=(4.65-4.733)/4.733=-0.018满足Z1=20Z2=93 校核齿面接触疲劳强度a. 计算齿面接触应力 由式27-5，计算，由图2-17查得，ZH=2.42由表27-15查得，ZB= 而，其中：由表27-5可得由于无变位，啮合角=20。,故查表27-7知Ka=1.5，图2-6知KV=1.1查表27-8知KHa，其中由表27-9得到，其中非对称支撑，调制齿轮7级精度，则从而b.

11、 计算许用接触应力其中Znt由图27-27知ZNT1=0.981ZNT2=1.10总工作时间,T1=16*300*10=48000H从而得 由表27-18接触强度尺寸系数，ZX1=ZX2=1.0，ZL=ZR=ZV=1由表2-17取最小安全系数，从而c. 验算：合适，无需调整尺寸。=657.97MPAP1=755.44MPA P2=692.69MPA 故=657.97，MPA合适，无需调整尺寸。 确定主要传动尺寸 D1=60MM D2=297MM模数=3mm中心距 a=(D1+D2)/2=169.5MM取A=170MM齿宽 B=60MM,B1=60MM,B2=60MM 齿根弯曲疲劳强度验算a.

12、齿根弯曲应力计算查表2-7知KA=1.5，图2-6知KV=1.1其他如下：由图2-9知：由表2-8知其中，：由图27-20知 ：由图27-22知，从而由知b. 许用弯曲应力：由图2-30知从而由知c. 校核：， 主要尺寸汇总模数=3mm压力角=20°D1=60MM D2=279MM C=0.25M=0.75MM 3.3低速级齿轮设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果 材料和精度等级同高速级 初估小带轮直径因采用闭式软齿面传动，按齿面接触强度初估小齿轮分度圆直径。AD=7561K=1.4由附B-1，则T1=343.1N.M由表2-14，由表2-24查得，接触疲劳强度则，由附B-2得，

13、=100.881mm取D1=105mmD1=105mm 确定基本参数校核圆周速度v和精度等级由表27-1选取8级精度,初取齿数 Z1=32 Z2=TZ1=108.2，由表27-4取=3mm, Z2=118.335则，Z1=35，取 Z2=118由于Z1.Z2互质，故可行。 校核齿面接触疲劳强度a. 计算齿面接触应力由式27-5，计算由图27-17查得，ZH=2.42由表 27-15查得，而，其中：由表27-5可得由于无变位，啮合角20.,故查表27-7知KA=1.5，图27-6知KV=1.05查表27-8知Kha，其中由表2-9得到，其中非对称支撑，调制齿轮7级精度，则从而b. 计算许用接触应

14、力其中Znt由图2-27知Znt1=0.981Znt2=1.10总工作时间,T1=16*300*10=48000H从而得 由表27-18接触强度尺寸系数ZX1=ZX2=1.0ZL=ZR=ZV=1由表2-17取最小安全系数，从而c. 验算：合适，无需调整尺寸。合适，无需调整尺寸。 确定主要传动尺寸 D1=105MM D2=354MM模数=3中心距 a=（D1+D2）/2=229.5MM取A=230MM齿宽，B=105MM，B1=110MM,B2=105MM 齿根弯曲疲劳强度验算a. 齿根弯曲应力计算查表27-7知KA=1.5，图27-6知KV=1.05其他如下：由图27-9知，：由表27-8知其

15、中，：由图27-20知 ：由图27-22知，从而由知b. 许用弯曲应力(过程同高速轴)从而由：知：c. 校核：， 主要尺寸汇总模数=2.5，压力角=20° D1=105mm d2=354mm四、轴的设计4.1高速轴的设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果 材料和热处理根据轴的使用条件，选择40Cr，正火，硬度HB=241-286 初估轴径查表1-3，取C=100，则由式1-2得取dmin=25mm并初取轴承处d=30mm，齿轮处d=35mm齿根圆直径为49.391mm故高速轴可以设计成齿轮轴初取轴承处d=30mm，齿轮处d=35mm 空间受力分析根据减速器箱体尺寸，取,则空间受力如

16、下 其中，L1=55FT=2491N FR=906.65N FA=0 支反力和弯矩图a. yoz面支反力 FA7 FR F97 FQ弯矩图如下： b. xoz面支反力及弯矩由 弯矩图如下 合成弯矩合成弯矩 转矩，由B端输入，转矩图如下T1=74.73N.M 当量弯矩按脉动循环考虑，取则危险截面当量弯矩 校核轴的强度由表26-4知 小于故合格合格4.2中速轴的设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果 材料和热处理根据轴的使用条件，选择40Cr，调质，硬度HB=241-286 初估轴径查表1-3，取C=102，则由式1-2得取dmin=35mm 并初取轴承处d=40mm，齿轮处d=45mm初取轴承

17、处，齿轮处 空间受力分析根据减速器箱体尺寸，取,L1=51mm,则空间受力如下其中， 支反力和弯矩图a. yoz面支反力弯矩图如下：b. xoz面支反力及弯矩 弯矩图如下 合成弯矩合成弯矩 转矩T1=339.7N.M 当量弯矩按脉动循环考虑，取则危险截面当量弯矩当量弯距图： 校核轴的强度由表26-4知而小于，故合格合格4.3低速轴的设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果 材料和热处理根据轴的使用条件，选择40Cr，调质，硬度HB=241-286 初估轴径查表26-3，取C=102，则由式26-2得取dmin=50mm并初取轴承处，齿轮处初取轴承处d=55mm齿轮处d=60mm 空间受力分析根

18、据减速器箱体尺寸，取,L1=70mm,则空间受力如下其中， 支反力和弯矩图 yoz面支反力弯矩图如下： xoz面支反力及弯矩 弯矩图如下m 合成弯矩合成弯矩 转矩，T=1125.3N.M 当量弯矩按脉动循环考虑，取则危险截面当量弯矩 校核轴的强度由表26-4知而 小于，故合格合格五、轴承的选择与校核5.1高速轴轴承+项目-内容设计计算依据和过程计算结果 轴承选择由d=35mm以及轴的运转特点，选择深沟球轴承6007深沟球轴承6007 轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力 当量动载荷由，取安全系数则当量动载荷，于是P=1819.2NP=1819.2N 轴承校核查表知而于是得满足设

19、计要求满足设计要求5.2中速轴轴承项目-内容设计计算依据和过程计算结果 轴承选择由d=45mm以及轴的运转特点，选择角接触球轴承7009AC角接触球轴承7009AC 轴承受力分析 当量动载荷由，取安全系数则当量动载荷，于是P=5806.0NP=5806.0N 轴承校核查表知而于是得满足设计要求满足设计要求5.3低速轴轴承项目-内容设计计算依据和过程计算结果 轴承选择由d=55mm以及轴的运转特点，选择深沟球轴承6011深沟球轴承6011 轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力 当量动载荷由，取安全系数则当量动载荷，于是P=5308.8NP=5308.8N 轴承校核查表知而于是得满

20、足设计要求满足设计要求六、键的选择与校核6.1高速轴的键项目-内容设计计算依据和过程计算结果 25处的键选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。初取键b×h=8mm×7mm，由轮毂长为66mm选择L=48mm，从而，又知传递扭矩由键的校核公式知：由表33-1知因此，合格。普通平键材料45钢b×h=8×7L=48mm6.2中速轴的键项目-内容设计计算依据和过程计算结果 50处的键1选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。初取键b×h=14mm×9mm，由轮毂长为60mm选择L=54mm，从而，又知传递扭矩由键的校核公式知：由表知因此，合格。

21、普通平键材料45钢b×h=14×9L=54mm 50处的键2选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。初取键b×h=14mm×9mm，由轮毂长为110mm选择L=94mm，从而，又知传递扭矩由键的校核公式知：由表知因此，合格。普通平键材料45钢b×h=14×9L=94mm6.3低速轴的键项目-内容设计计算依据和过程计算结果 68处的键选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。初取键b×h=20mm×12mm，由轮毂长为105mm选择L=85mm，从而，又知传递扭矩由键的校核公式知：由表知因此，合格。普通平键材料45钢b&#

22、215;h=20×12L=85mm 45处的键选用普通平键（圆头）连接，双键，材料45钢。初取键b×h=16mm×10mm，由轮毂长为64mm选择L=58mm，从而，又知传递扭矩由键的校核公式知：由表知因此，合格。普通平键，双键材料45钢b×h=16×10L=58mm七、减速器各部分尺寸7.1箱体名称符号尺寸箱盖壁厚箱座壁厚箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连接螺钉直径箱盖与箱座连接螺钉直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径起盖螺钉直径大齿轮顶圆与内壁距离齿轮端面与内壁距离轴承距内壁距离轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度箱盖肋厚箱座肋厚m7.2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，挡油环内密封中间轴密封挡油环内密封低速轴密封毡圈密封，挡油环