搓丝机机械设计项目说明指导书.docx
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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目:搓丝机传动装置设计 院 系:能源和动力工程学院设 计 者: 14041225 赵博威 指导老师: 宁凤艳 6月1日序言章。在说明书最终将附上所用到参考资料。本设计为机械设计基础课程设计内容,是前后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程以后一次综合练习和应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置设计说明,搓丝机是专业生产螺丝机器,使用广泛,此次设计是使用已知使用和安装参数自行设计机构形式和具体尺寸、选择材料、校核强度,并最终确定形成图纸过程。经过设计,我们回顾了之前相关机械设计课程,并加深了对很多概念了解,并对设计部分基础思绪和方法有了初步了
2、解和掌握。本说明书书正文关键分为设计任务书、机械装置总体方案设计、主要零部件设计计算、减速器箱体及附件设计、其它需要说明内容等五目录目录一、设计任务书11、设计题目12、设计要求13、技术数据14、设计任务2二、总体方案设计21、传动方案的拟定2(1)原动机2(2)传动机构2(3)执行机构32、执行机构设计4(1)设计计算过程4(3)推板设计73、电动机的选择7(1)电动机类型选择7(2)选择电动机功率74、传动系统运动和动力参数8三、传动零件设计101、蜗轮蜗杆的设计10最终结果:142、直齿圆柱齿轮的设计14最终结果:203、轴的设计和校核计算21(1)蜗杆轴21(2)蜗轮轴244、轴承的
3、设计和校核计算30(1)蜗杆轴轴承30(2)蜗轮轴轴承345、键连接设计计算35(1)蜗杆上联轴器轴键36(2)蜗杆轴键36(3)蜗轮轴键376、联轴器的选择37(1)输入轴37(2)输出轴38四、减速器箱体及附件的设计381、箱体设计382、润滑与密封391、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑392、滚动轴承的润滑393、油标及排油装置394、密封形式的选择395、技术要求40五、参考资料40一、设计任务书1、设计题目搓丝机2、设计要求11)该机用于加工轴辊螺纹,其结构见下图,上搓丝板安装在机头上,下搓丝板安装在滑块上。加工时,下搓丝板伴随滑块作往复运动。在起始(前端)位置时,送料装置将工件送入上、下搓
4、丝板之间,滑块往复运动时,工件在上、下搓丝板之间滚动,搓制出和搓丝板一致螺纹。搓丝板共两对,可同时搓出工件两端螺纹。滑块往复运动一次,加工一件。 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)使用期限为 ,大修周期为 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。图 1.1:搓丝机简图3、技术数据数据组编号最大加工直径最大加工长度滑块行程公称搓动力生产率212mm180mm340mm9kN32件/min4、设计任务(1)完成搓丝机总体方案设计和论证,绘制总体原理方案图。(2)完成关键传动部分结构设计。(3)完成装
5、配图一张(用A0或A1图纸),零件图2张(A3图纸)。(4)编写设计说明书1份。二、总体方案设计1、传动方案确实定传动方案分为原动机、传动机构和实施结构(1)原动机设计要求:动力源为三相交流电380/220v,故原动机选择电动机。(2)传动机构因为输入轴和输出轴有相交,所以传动机构应选择锥齿轮或蜗轮蜗杆机构。方案一:二级圆锥圆柱齿轮减速器。方案二:皮带二级圆柱齿轮减速器方案三:蜗轮蜗杆减速器。方案二方案一方案三电动机输出转速较高,而且输出不稳定。总传动比较大,轴所受到弯扭矩较大。同时考虑到实际工作要求减速器所占空间应尽可能小,所以初步决定采取方案三:蜗轮轮蜗杆速器,以实现在满足传动比要求同时拥
6、有较高效率,和比较紧凑结构,同时封闭结构有利于在粉尘较大环境下工作。依据设计,电动机经过联轴器,将功率传到蜗轮蜗杆机构中,达成减速目标,最终经过输出轴和实施机构相连接。(3)实施机构实施机构由电动机驱动,原动件输出等速圆周运动。传动机构应有运动转换功效,将原动件回转运动转变为推杆直线往复运动,所以应有急回运动特征。同时要确保机构含有良好传力特征,即压力角较小。方案一:用摆动导杆机构实现运动形式转换功效。方案二:用偏置曲柄滑块机构实现运动形式转换功效。方案三:用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联组合,实现运动形式转换功效。方案三方案二方案一方案评价:方案一:结构简单、紧凑,尺寸适中,最小传动角适中,
7、传力性能良好,且慢速行程为工作行程,快速行程为返回行程,机会性能好,工作效率高,寿命长。方案二:结构简单,不过不够紧凑,且最小传动角偏小,传力性能差。方案三:结构简单,可实现复杂轨迹,但极位夹角小。因为装料机轨迹简单,不需要较高精度,且单行程工作,考虑到工作效率问题,需要良好急回特征。总而言之,方案一作为装料机实施机构实施方案较为适宜。2、实施机构设计取急回系数k=1.5,则由=180+180-得=36。简图以下:由推杆行程得导杆长300mm,暂定曲柄长70mm,连杆长150mm,则由=36 可得摇杆约为485mm。图示状态下,压力角最大为max=25,传动角min=65,传动性能良好。3、电
8、动机选择(1)电动机类型选择按工作条件和要求,选择Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步卧式电动机,电压380V。(2)选择电动机功率1)机械效率效率数量弹性联轴器10.991蜗轮蜗杆20.81滚动轴承30.992总效率=1232=0.77622)功率P=Fv=323600.349601950.7762=3.88kw电动机额定功率略大于即可,所以选定电动机额定功率为4kW。3)确定电动机型号电动机转速定为1500r/min,满载转速nm为1420 r/min,进而确定电动机型号为Y132M1-6。4、传动系统运动和动力参数(1) 总传动比:ia=nmnw=96032=30(2) 分配传动比蜗轮蜗杆i
9、=30总传动比实际值和设计要求值许可误差为3%5%。(3) 运动和动力参数计算0轴(电动机轴)P0=Pd=3.88kWn0=960r/minT0=9550P0n0=38.6Nm1轴(蜗杆轴)P1=P01=3.84kwn1=960r/minT1入=9550P1入n1=38.2Nm2轴(蜗轮轴)P2入=P1出0.8=3.011kWn2=n1i=32r/minT2=9550P2n2=898.8Nm轴名功率P/kw转矩T/N*m转速r/min传动比i 效率输入输出输入输出电动机轴3.8838.69601 3.843.8038.237.896010.9823.763.01898.8889.832300.
10、792三、传动零件设计1、蜗轮蜗杆设计计算项目计算内容计算结果1选择传动精度等级,材料确定精度考虑传动功率不大,转速也不是很高,批量小。精度等级为8级,选择ZA型蜗杆传动,双头右旋蜗杆。蜗杆用45号钢调质,表面硬度260HB,蜗轮轮缘材料用ZCuSn10P1砂模铸造。2确定蜗杆,涡轮齿数传动比传动比i=30参考文件23-4,取z1=2,z2=iz1=60。蜗轮转速为n=32r/minz1=2z2=603.确定涡轮许用接触应力蜗轮材料为锡青铜,则HP=HPZvsZN查文件2表3-10得HP=200N/mm2。参考文件2图3-8初估滑动速度vs=4.5m/s,浸油润滑。由文件2图3-10查得,滑动
11、速度影响系数Zvs=0.92。单向运转取1,涡轮应力循环次数为NL=60n2th=6010300832=4.608107由文件2图3-11查得ZN=0.83,则HP=HPZvsZN=2000.930.67=152.72N/mm2 HP=112.16N/mm24.接触强度设计载荷系数K=1.1,蜗轮转矩为T2=955Nm由文件2式(3-10)得m2d115000HPz22KT2=150001526021.1955=2841.76mm3查文件2表3-3可选择m2d1=5120mm3,传动基础尺寸为m=8mm, d1=80mm,q=10。蜗杆宽度b1=2.5mz2+1=2.5861mm=156.2m
12、mT2=955Nmm=8mm d1=80mmq=10b1=156.2mm5.关键几何尺寸计算蜗轮分度圆直径为:d2=mz2=860=480mm。蜗杆导程角为tan=z1q=210=0.2,则=11.31。涡轮齿宽(见文件2表3-5)为:b22m0.5+q+1=280.5+10+1=61.07mm取b2=62mm。传动中心距为:a=0.5d1+d2=0.5480+80=240mm。d2=480mm=11.31b2=62mma=240mm 6.计算涡轮圆周速度和传动效率蜗轮圆周速度为:v2=d2n2601000=48032601000m/s=0.8042m/s齿面相对滑动速度为:vs=v1cos=
13、d1n1601000cos11.31=4.5905m/s由文件2表3-7查出当量摩擦角为e=1.3=119,由文件2式(3-5)得:1=tantane+=tan11.31tan1.2+9.09=0.865搅油效率2=0.96,滚动轴承效率3=0.99,则由文件2式(3-4)得=123=0.8940.960.99=0.821v2=0.8042m/svs=4.45905m/s=0.8217.校核接触强度涡轮转矩为T2=T1i=955041420300.82Nm=978.9Nm由文件2表3-12可查弹性系数为ZE=155。由文件2表3-13查得使用系数为KA=1。取动载荷系数KV=1.1;载荷分布系
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