搓丝机设计项目说明指导书北航.doc

机械设计基本课程设计阐明书学 号： 姓 名： 指引教师：20XX-X -XX前 言机械设计课程是设在机械制图，机械原理，机械设计之后一门必修课。综合考察学生对前序课程掌握及综合创新能力。通过对一种机械系统总体设计使学生在实践中对机械系统各个构成某些，所学过理论知识，设计过程基本环节和基本原理均有了较深层次结识。与此同步，可以充分发挥学生创新能力。作为机械传动核心，减速器设计无疑是至关重要。课程设计中也充分突出了其重要性。本课程设计是环绕对减速器设计展开。从主体部件齿轮，到轴，到箱体，到油标，油塞，到吊环等设计，甚至螺栓，轴承选取，都严格按照工程设计规定展开，不放过一种细节。每一种设计都做到有原则可依，有原理可循。本设计是搓丝机传动装置设计。通过训练，不但使学生牢固掌握了基本知识，掌握了基本技能，熟悉了机械设计全过程，还能体会到机械设计制造在国民经济中基本性地位。目录机械设计课程设计任务书（3）传动方案拟定（4）传动装置设计（5）带传动设计（9）齿轮传动设计（11）轴设计（21）轴设计（25）轴设计（28）键校核（31）附表构造设计（34）参照资料（36）设计任务书设计题目：搓丝机传动装置设计（一） 设计规定（1） 该机用于加工轴辊螺纹，基本构造如上图所示。上搓丝板安装在机头上，下搓丝板安装在滑块上。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螺纹。搓丝板共两对，可同步搓制出工件两端螺纹。滑块往复运动一次，加工一种工件。（2） 室内工作，生产批量为5台。（3） 动力源为三相交流380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳。（4） 有效期限为，大修期为3年，双班制工作。（5） 专业机械厂制造，可加工7、8级精度齿轮、蜗轮。（二） 原始技术数据最大加工直径/mm最大加工长度/mm滑块行程/mm搓丝动力/kN生产率/（件/min）81803208.532传动方案拟定依照系统规定可知： 需要机构具备急回特性。 要有运动形式转换功能，即单向持续转动往复直线运动。依照上述规定，可以选取若干机构组合成各种机构系统，现列出如下方案加以比较，在所有方案中齿轮1、2可看作传动某些最后一级齿轮。方案1：方案2：方案1采用了曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程一半，故机构尺寸较小，构造简洁。运用曲柄和连杆共线，滑块处在极限位置时，可得到瞬时停歇功能。同步该机构能承受较大载荷。方案2采用凸轮机构，该机构随能满足运动规律，然而系统规定滑块行程为300320mm，因而凸轮径向尺寸较大，于是其所需要运动空间也较大，同步很难保证运动速度平稳性。综合分析可知：方案1最为可行。传动装置设计一、 机构设计简图二、 各某些功能1、 动力装置：选取适当电动机，动力源为三相交流380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳。2、 传动装置：因传动比较大，故采用两级传动减速，为使传动更平稳，在加一级带传动。3、 执行装置：曲柄滑块机构，有急回特性，可提高生产率。三、 工作流程开动电动机，通过皮带传到1轴，通过两级减速，由3轴输出，带动曲柄滑块机构，使滑块（搓丝板）水平运动进行搓丝。执行机构设计本设计是要将旋转运动转换为往复运动，因此连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条机构均可，但凸轮机构和齿轮齿条机构加工复杂，成本都较高，因此还是连杆机构更适当某些。依照设计规定，工作机应当带动上搓丝板，且构造应当尽量简朴，因此选取曲柄滑快机构。可设压力角为，代入直角三角形得，在直角三角形和中列方程得即解得L1=152.38三、电动机选取和运动、动力参数计算1、电动机选取选取类型采用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V（1） 选取容量V带传动： 一对轴承： 二级圆柱齿轮： 摩擦传动： 曲柄滑块： 总传动率： 公称搓动力：F=8500N滑快平均速度：电动机功率：载荷平稳，电动机额定功率略不不大于即可，取=4kw。（2） 拟定电动机转速曲柄转速=32r/min拟定传动比范畴： V带传动比范畴；二级齿轮传动比范畴,电动机转速范畴在有关手册中查阅符合这一转速范畴电机，综合考虑总传动比，构造尺寸及成本选用电动机型号定为Y132s-4，其技术数据如下表：同步转速r/min满载转速r/min额定功率kW15001440552.22.2分派传动比a) 计算总传动比： b) 分派减速器各级传动比：若V带传动比取，则减速器传动比为取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比为 则低速级传动比为3、计算传动装置运动和动力参数a）、计算各轴转速电机轴：1轴：2轴：3轴：b)、计算各轴输入功率电机轴： 1轴：2轴：3轴：c)、计算各轴输入转矩电动机输出转矩：1轴：2轴：3轴：将运动和动力参数计算成果进行整顿并列于下表：轴名功率比P / kW转矩T /Nm转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴4.26228.265144030.961轴4.09281.4144804.5830.962轴3.929358.26104.7353.2730.963轴3.7731126.032.000四、传动零件设计及校核1、V带传动设计项目计算内容计算成果1、拟定计算功率工作状况：每天工作16小时，载荷较平稳，交流异步重载。由表34.1取计算功率：2、拟定带型由查表31-15取A型传动带取A型3、拟定带轮直径和带速由表31.3a取小带轮直径，由A型，取大带轮直径：大带轮转速：取=1%，=370mm取原则值由得设计项目计算内容计算成果查表31.2取原则值（3）、求实际中心距a5、小带轮包角6、拟定带根数z由表31.3a得查表31.3b得单根v带额定功率增量由表31.9查得包角修正系数由表31.2查得带长修正系数取根7、拟定v带初拉力由表31.1得带速8、计算作用在轴上力2、齿轮设计 a) 高速级齿轮设计设计项目计算内容计算成果1、选取材料精度级别斜齿轮啮合好，且可以抵消一某些蜗杆轴向力，减少轴承轴向负荷，故选用斜齿轮，批量较小，小齿轮用40Cr，调质解决，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质解决，硬度为229HB286HB，平均取240HB。8级精度2、初步估算小齿轮直径采用软齿面传动，按齿面接触疲劳强度初步估算小齿轮分度圆直径：由附录A表A1取，初取 u=4转矩由表27.11查取查图27-24：接触疲劳极限取中较小值3、拟定基本参数校核圆周速度v和精度级别查表27.1 8级精度合理拟定齿数：取8级精度合理设计项目计算内容计算成果拟定模数：查表27.4取拟定螺旋角：小齿轮直径：大齿轮直径：初步尺宽：4、校核齿面接触疲劳强度1）计算齿面接触应力查图27-17非变位斜齿轮查表27.11弹性系数重叠度系数：由表27.5设计项目计算内容计算成果无变位，端面啮合角 螺旋角系数：使用系数查表27.6，取动载系数查图27-5，取齿间载荷分派系数：查表27.7设计项目计算内容计算成果齿向载荷分派系数：，由表27.8非对称支撑，8级精度齿面接触应力：2）计算许用接触应力：接触强度寿命系数：由图27-23 齿面工作硬化系数：接触强度尺寸系数：查表27.15 润滑油膜影响安全系数：由表27.14查最小安全系数设计项目计算内容计算成果许用接触应力：3）验算合格5、拟定传动重要尺寸中心距圆整取精准螺旋角：齿宽 6、齿根弯曲疲劳强度计算1）计算齿根弯曲应力、同前 查图27-8得 齿型系数：查图27-19非变位 应力修正系数：查图27-20 重叠度系数螺旋角系数：查图27-21 2）计算许用弯曲应力由图27-24c有表27.14由图27-26得由图27-25得 取3）校核 合格b）、低速级齿轮设计项目计算内容计算成果1、选取材料精度级别斜齿轮啮合好，且可以抵消一某些蜗杆轴向力，减少轴承轴向负荷，故选用斜齿轮，批量较小，小齿轮用40Cr，调质解决，硬度241HB286HB，平均取250HB，大齿轮用45钢，调质解决，硬度为229HB286HB，平均取250HB。8级精度2、初步估算小齿轮直径采用软齿面传动，按齿面接触疲劳强度初步估算小齿轮分度圆直径：由附录A表A1取，初取转矩由表27.11查取查图27-22b：接触疲劳极限取取中较小值3、拟定基本参数校核圆周速度v和精度级别查表27.1 8级精度合理拟定齿数：取拟定模数：取拟定螺旋角：小齿轮直径：大齿轮直径：初步尺宽：8级精度合理4、校核齿面接触疲劳强度1）计算齿面接触应力查图27-16非变位斜齿轮查表27.11弹性系数设计项目计算内容计算成果重叠度系数：由表27.5无变位，端面啮合角 螺旋角系数：设计项目计算内容计算成果使用系数查表27.6，取动载系数查图27-5，取齿间载荷分派系数：查表27.7齿向载荷分派系数：，由表27.8对称支撑，8级精度许用接触应力：3）验算合格设计项目计算内容计算成果5、拟定传动重要尺寸中心距圆整取精准螺旋角：齿宽 校核齿根疲劳强度3）校核 合格3、轴设计a) 高速轴设计1、选取材料、热解决为齿轮轴，材料选取与齿轮相似，为45#钢，调质解决，217255HB 计算项目计算内容计算成果2、按扭转强度估算轴径查表26-2取C=112有一种键，扩大7%3、初步设计轴构造初选深沟球轴承6207 设计图4、轴空间受力分析圆周力：5、支反力及弯矩计算径向力：轴向力：带传动对轴作用力：1）、水平面支反力及弯矩计算40266.5计算项目计算内容计算成果各自弯矩图：合成弯矩合成弯扭图40266.51 2）、垂直面支反力及弯矩计算 计算项目计算内容计算成果6、转矩图7、进行弯扭强度校核转矩按脉动循环考虑有：= -1b/ 0b=0.59。由表26-2查得b=650MPa，由表26-4查得-1b= 60 MPa,0b=102.5 Mpa，eC =(C2 + T2)1/2=152028.36N则安全。MeC=152028.3N8. 校核滚动轴承寿命求轴承所受力求当量动载荷rB = (BV2 +BH2) 1/2=1055.35NrA = (AV2 +AH2) 1/2=757.125N 6207轴承 寿命预期寿命 合格b)中间轴设计计算项目计算内容计算成果1、选取材料、热解决材料选取与齿轮相似，为45#钢，调质解决，217255HB2、按扭转强度估算轴径查表26-2取C=112有两个键，扩大10%3、初步设计轴构造初选深沟球轴承6210 4、轴空间受力分析圆周力：t1=2T/d1 =11556.77Nt2=2T/d2 =8738.05 N径向力：Fr1=Ft1tann/cos1= 4381.58N Fr2=Ft2tann/cos2= 3312.90N轴向力：Fa1=Ft1tan1= 3200.63NFa2=Ft2tan=2368.01N计算项目计算内容计算成果5、支反力及弯矩计算各自弯矩图1）、水平面支反力及弯矩计算AH =1186.57NBH =r1+r2-AH = 6507.91 NHC=AH51 = 60515.07 NHC = 5N2）、垂直面支反力及弯矩计算AV =3297.4NBV =t1+t2-AV=479.75N3）、合成弯矩图C = （VC2 +HC2）1/2 = 53240.93D = （VD2 + HD2）1/2 = 50515.1AH =1186.57NBH = 6507.91 N设计项目计算内容计算成果6、转矩图7、进行弯扭强度校核则：= 65/110 = 0.59转矩按脉动循环考虑有：= -1b/ 0b。由表26-2查得b=650MPa，由表26-4查得-1b= 65 MPa,0b=110 Mpa，eC = (C2 + T2)1/2 则65 65，因此能符合规定。8、校核滚动轴承寿命 =1.3Br =13319.76 N Ar =6608.23 N 选用6210轴承 依照规定10h应满足不不大于三年，即365316 = 17520 h,由计算成果可知：所用轴承满足规定。合格c)低速轴设计计算项目计算内容计算成果1、选取材料、热解决为齿轮轴，材料选取与齿轮相似，为45#钢，调质解决，217255HB 2、按扭转强度估算轴径查表26-2取C=112有两个键，扩大10%3、初步设计轴构造初选深沟球轴承6213 4、轴空间受力分析圆周力：径向力：轴向力：计算项目计算内容计算成果5、支反力及弯矩计算各自弯矩图1）、水平面支反力及弯矩计算2）、垂直面支反力及弯矩计算6、转矩图7、求当量弯矩由表26. 1 由表26.3 计算项目计算内容计算成果应力矫正系数HC=1079500 NmmHC =146751.54Nmm=112321.7N.mm=212342.46N.mm则由得 安全设计项目计算内容计算成果8. 校核滚动轴承寿命选用6213轴承 e=0.22Fr1=17617.43NFr2=2767.7N 由表34.6得 当量动载荷 寿命预期寿命合格5、键选取与校核a）高速轴大带轮键选取与校核设计项目计算内容计算成果1、键选取及参数为静联接，选用普通平键A型（圆头）。查课程设计手册p122得时，应选用键 2、挤压应力校核由表33.1得合格3、许用切应力校核由机械零件设计问题解析p102表4-1查得合格b）中间轴键选取与校核设计项目计算内容计算成果1、键选取及参数为静联接，选用普通平键A型（圆头）。查课程设计手册p122得时，应选用键 2、挤压应力校核由表33.1得合格3、许用切应力校核由机械零件设计问题解析p102表4-1查得合格c）低速轴键选取与校核设计项目计算内容计算成果1、键选取及参数为静联接，选用普通平键A型（圆头）。查课程设计手册p122得，应选用键 应选用键 2、挤压应力校核由表33.1得合格3、许用切应力校核由机械零件设计问题解析p102表4-1查得合格五、减速器机体各某些构造尺寸名称符号减速器型式及尺寸/箱座壁厚考虑锻造工艺，壁厚取箱盖壁厚考虑锻造工艺，壁厚取箱座凸缘厚度 取=15mm名称符号减速器型式及尺寸/箱盖凸缘厚度 取为=15mm箱座底凸缘厚度取=24mm地脚螺钉直径取地脚螺钉数目 取轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径 取联接螺栓间距轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 取定位销直径 取名称符号减速器型式及尺寸/螺栓扳手空间与凸缘宽度安装螺栓直径至外箱壁距离13182226至凸缘边距离11162024沉头座直径20263240轴承旁凸台半径凸台高度外箱壁之轴承座端面距离 取大齿轮顶圆与内机壁距离 取齿轮轮毂端面与内机壁距离 取箱盖箱座肋厚、 轴承端盖外径 取名称符号减速器型式及尺寸/轴承旁联接螺栓距离六、润滑和密封形式选取1、齿轮润滑在减速器中，采用浸油润滑，由表6-75，选用全损耗用油，用于齿轮传动润滑。浸油深度普通规定为中间轴大齿轮一种齿高，但不高于低速轴齿轮分度圆半径1/3。2、滚动轴承润滑两对轴承处零件轮缘线速度均不大于，因此应考虑使用油脂润滑，但应对轴承处值进行计算。值不大于时宜用油脂润滑；否则应设计辅助润滑装置。三对轴承处值分别为：，均不大于，因此可以选取油脂润滑。采用脂润滑轴承时候，为避免稀油稀释油脂，需用挡油板将轴承与箱体内部隔开。在选用润滑脂牌号时，依照手册查得惯用油脂重要性质和用途。由于本设计减速器为室内工作，环境普通，不是很恶劣，因此轴承选用通用锂基润滑脂SY7324-87，它合用于宽温度范畴内各种机械设备轴承，选用牌号为润滑脂。3、密封形式选取为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴输出、输入轴与轴承盖间，需设立不同形式密封装置。对于无相对运动结合面，惯用密封胶、耐油橡胶垫圈等；对于旋转零件如外伸轴密封，则需依照其不同运动速度和密封规定考虑不同密封件和构造。本设计中由于密封界面相对速度不是很大，采用接触式密封，输入轴与轴承盖间V 3m/s，采用粗羊毛毡封油圈，输出轴与轴承盖间也为V 3m/s，故采用粗羊毛毡封油圈。七、其她技术阐明减速器装配前，必要按图纸检查各个某些零件，然后需用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，内壁涂刷抗机油浸蚀涂料两次。在装配过程中轴承装配要保证装配游隙。轴承部位油脂填入量要不大于其所在轴承腔空间2/3。减速器润滑剂在跑合后要及时更换，另一方面应当定期检查，半年更换一次。润滑轴承润滑脂应定期添加。在机盖机体间，装配是涂密封胶或水玻璃，其她密封件应选用耐油材料。对箱盖与底座结合面禁用垫片，必要时可涂酒精漆片或水玻璃。箱盖与底座装配好后，在拧紧螺栓前应用0.05mm塞尺检查其密封性。在运转中不许结合面处有漏油渗油现象。减速器装配完毕后要进行空载实验和整机性能实验。空载实验：在额定转速下正反转各12小时，规定运转平稳、声响均匀、各联接件密封处不得有漏油现象。负载实验：在额定转速及额定载荷下，实验至油温不再升高为止。普通，油池温生不得超过，轴温升不得超过。搬动减速器应用底座上钓钩起吊。箱盖上吊环仅可用与起吊箱盖。机器出厂前，箱体外表面要涂防护漆，外伸轴应涂脂后包装。运送外包装后，要注明放置规定。八、参照文献机械设计综合课程设计 机械工业出版社 王之栎 王大富 主编机械设计基本下册 北京航空航天大学 吴瑞祥 主编