北航课程设计--搓丝机设计说明书
机械设计课程设计说明书 学号：xxxxxxxx姓名： xx指导老师： 日期：2011-6目录前言1目录2轴辊搓丝机传动装置的设计4一 课程设计题目41轴辊搓丝机传动装置设计42数据表5二 拟定传动方案5三 传动装置设计71 机构初步设计72 设计参数7四 带传动主要参数及几何尺寸计算10五 齿轮传动设计计算111低速级112高速级15六 轴的设计与校核161初估轴径162轴强度校核171 高速轴172 中间轴193 低速轴21七 轴承的选择与校核241 高速轴轴承30209242 中间轴轴承30212253 低速轴轴承3021726八 键的选择与校核27九 减速器箱体各部分结构尺寸291 箱体292 润滑及密封形式选择303 箱体附件设计30十 参考文献31轴辊搓丝机传动装置的设计一 课程设计题目1搓丝机传动装置设计1、设计要求（1）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）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）动力源为三相交流380/220V,电动机单向运转，载荷较平稳。（4）使用期限为十年，每年工作300天；大修周期为三年。（5）专用机械厂制造，可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。2原始数据表最大加工直径/mm最大加工长度/mm滑块行程/mm搓丝动力/kN生产率/（件/min）122003403601024二 拟定传动方案根据系统要求可知：滑块每分钟要往复运动24次，所以机构系统的原动件的转速应为24 r/min。以电动机作为原动机，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，有以下几种备选方案，在所有方案中齿轮1、2可看作传动部分的最后一级齿轮。方案一：方案二：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。方案二采用凸轮机构，该机构随能满足运动规律，然而系统要求的滑块行程为340360mm，因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。综合分析可知：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。三 传动装置设计1 机构初步设计采用展开式。为保证强度导轨厚度初取40mm。连杆与滑块接触点与导轨高度为30mm。滑块厚度取50mm。初取减速器中心轴高度为250mm，偏心距为200mm，根据数学计算连杆长度为700mm，考虑到留下足够空间防止减速器箱体与滑块干涉接触，初取连杆长度1000mm。2 设计参数（1）工作机输出功率计算： 已知水平搓丝力大小为10KN，生产率为24件/min，根据adams仿真知滑块最大速度0.4547m/s。 则滑块功率为PH=F=10×0.427 kw=4.27 kw又滑块效率为0.9，铰链效率为0.95，则0=0.9×0.952=0.81225P输出=PH0=4.270.81225=5.598kw补充系统总效率为总=0.96×0.95×0.99=0.90288 电动机所需实际功率为Pd=P输出总=5.5980.90288=6.2KW 要求Ped略大于Pd，则选用Y系列电动机，额定功率7.5KW( 2 ) 工作机转速24r/min传动比范围:V型带：i1=2-4；减速器：i2=8-40;总传动比i= i1*i2=16-160电动机转速可选范围为：nd=i*n w=384-3840r/min 可知电动机应选型号为Y160M6，同步转速1000r/min，满载转速为970r/min（3）总传动比i=nm/nw=970/24=40.42初步取带轮效率i1=2，则减速器传动比i2=i /i1=20.21取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 i12=5.32低速级传动比 i23=3.80（4）各轴转速n0=nm=970rminn1= n0/i1=485r/minn2=n1i12=91.165rminn3=n2/ i23=23.991r/min（5）各轴输入功率P0=Pd=6.2KWP1=Pd×带=6.2×0.96=5.952KWP2=P1×承×齿=5.952×0.99×0.97=5.716KWP3=P2×承×齿=5.716×0.99×0.97=5.489KW（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T0=9550 Pd / nm=61.04N·mT1= 9550P1/ n1=117.12N·mT2= 9550 P2 / n2=598.78N·mT3= 9550 P3/n3=2184.98N·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6.2KW61.04Nm970r/min高速轴5.952KW117.12Nm485r/min20.96中间轴5.716KW598.78Nm91.165r/min5.320.96低速轴5.489KW2184.98Nm23.991r/min3.800.96四 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公式Pc=kAPkA =1.1Pc=1.1×6.2Kw=6.82Kw选取带型查机械设计书得选用A带选取小带轮直径查机械设计书得dd1=125mm大带轮直径dd2=i×dd1dd2=250mm小带轮带速1=dd1n160×10001=6.345m/s初选中心距a00.55(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)206.25mma0750mm初选a0=700mm带初步基准长度LdLd=2a0+2dd1+dd2+(dd1+dd2)24Ld=1994.3mm带基准长度Ld由表31-2Ld=2000mm实际中心距aa0+(Ld-Ld1)2amin=a0-0.015Ld=670mmamax=a0+0.03Ld=760mma=678.8mm选取a=680mm小带轮包角1=180°-2180°-dd1-dd2a×57.31=169.47>120带的根数查机械设计书得：单根带基本额定功率P0基本额定功率增量P0包角系数k长度系数kLP0=1.40KwP0=0.11Kwk=0.98kL=1.03带的初拉力z=Pc(P0+P0)kkLz=4.041取z=5带的压轴力查表得：取l=0.10初压力:F0=500pz2.5k-1+l2FQ=2zF0sin12F0=154.606NFQ=1539.537N五 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40Cr，调质处理，硬度241-286HB平均硬度230HB；大齿轮使用45钢，调质处理，硬度217-255HB平均硬度230HB；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）1低速级计算项目计算内容计算结果（1）初步计算转矩T1T1=598.78Nm齿宽系数d查表得d=0.8接触疲劳极限Hlim查表得Hlim1=710MPaHlim2=580MPa需用接触应力计算HPHP1=0.9Hlim1HP2=0.9Hlim2HP1=639MPaHP2=522MPaAd由表B1，估计11 Ad=756动载荷系数K K=1.4初步计算小齿轮直径d1d1Ad3KT1dHP2i+1i=756×31.4×598.781.2×52223.80+13.80d1=128.03mm取d1=130mm初步齿宽bb=dd1=102.424mmb=104mm（2）校核计算圆周速度=d1n160×1000=0.62m/s精度等级选取8级精度8级精度齿数z取z1=34z2=iz1=129由于z1,z2互质取z1=34 z2=129 模数mt=d1z1查表取标准值确定齿数z1=d1mtz2=iz1=arccosmnmtd2=mtz2mt=3.824mmd2=493.296mm取mn=3.75=11.225使用系数KA查表得KA=1.5动载系数KV查表得KV=1.2齿间载荷分配系数首先求解Ft=2T1d1KAFtb=132.9>100N/mm非硬齿面斜齿轮，8级精度Ft=9212NKH=1.40齿向载荷分配系数KHKH=A+B0.6bd12+1+C10-3KH=1.38区域系数ZH查表得ZH=2.43弹性系数ZE查表得ZE=189.8MPa重合度系数Z查表得t=tan-1tanncosat1=cos-1db1da1同理由于无变位，端面啮合角t=t=12z1tanat1- tant+ z2tanat2- tant=bsinmnz=1t=20.525°at1=26.481°at2=22.073°t'=20.525°=1.73=1.77>1z=0.76螺旋角系数ZZ=cosZ=0.99许用接触应力查表取最小安全系数SHlim总工作时间th=3×300×8盈利循环次数NL1=60n1th 单向运转=1NL2=NL1i取接触寿命系数ZNT齿面工作硬化系数ZW接触强度尺寸系数ZX润滑油膜影响系数取值HP=HlimZNTZLZVZRZWZXSHlimSHlim=1.05th=7200hNL1=4.555×107NL2=1.035×107ZNT1=1.18ZNT2=1.25ZW1=ZW2=1.14ZX1=ZX2=1.0ZL1=ZL2=1.0ZR1=ZR2
