搓丝机传动装置设计宝爷.doc

搓丝机传动装置设计前言本设计为机械设计基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置设计的说明，搓丝机是专业生产螺丝的机器，使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构形式以及具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终拟定形成图纸的过程。通过设计，我们回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思绪和方法有了初步的了解和掌握目录前言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 带传动重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设计任务书1、 设计题目：搓丝机设计2、 设计背景：a、 题目简述：该机器用于加工轴棍螺纹。上搓丝板安装在机头上，下搓丝板安装在滑快上。加工时，下搓丝板随滑快做往复运动。在起始位置时，送料装置将工件送入上、下搓丝板之间。滑块往复运动时，工件在上搓丝板之间滚动，搓制出与搓丝板一致的螺纹。搓丝板共两对，可同时搓出工件两端的螺纹。滑块往复运动一次，加工一件。b、 使用状况：室内工作，需要5台；动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳；使用期限为2023，每年工作300天，天天工作16小时；检修期为三年大修。c、 生产状况：专业机械厂制造，可加工7、8级精度齿轮、蜗轮。3、 设计参数：滑块行程3400mm；最大加工直径12mm；最大加工长度180mm;公称搓动力 9kN;生产率 32件/分 4、 设计任务：a、 设计总体传动方案，画总体机构简图，完毕总体方案论证报告。b、 设计重要传动装置，完毕重要传动装置的装配图（A0）。c、 设计重要零件，完毕两张零件工作图（A3）。d、 编写设计说明书。二、 传动方案的拟定根据设计任务书，该传动方案的设计提成原动机，传动装置和工作机两部分：1、 原动机的选择设计规定：动力源为三相交流电380/220v.故，原动机选用电动机。2、 传动装置的选择 电动机输出部分的传动装置 电动机输出转速较高，并且输出不稳定，同时在运转故障或严重过载时，也许烧坏电动机，所以要有一个过载保护装置。可选用的有：带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动。链传动与齿轮传动虽然传动效率高，但会引起一定的振动，且缓冲吸振能力差，也没有过载保护；蜗杆传动效率低，没有缓冲吸震和过载保护的能力，制造精度高，成本大。而带传动平稳性好，噪音小，有缓冲吸震及过载保护的能力，精度规定不高，制造、安装、维护都比较方便，成本也较低，虽然传动效率较低，传动比不恒定，寿命段，但还是比较符合本设计的规定，所以采用带传动。 减速器传动不是很高，也无传动方向的变化，但是轴所受到的弯扭矩较大，所以初步决定采用二级斜齿轮减速器，以实现在满足传动比规定的同时拥有较高的效率，和比较紧凑的结构，同时封闭的结构有助于在粉尘较大的环境下工作。工作机工作机应当采用往复移动机构。可选择的有：连杆机构，凸轮机构，齿轮齿条机构，螺旋机构，楔快压榨机构，行星齿轮简谐运动机构。本设计是要将旋转运动转换为往复运动，且无须考虑是否等速，是否有急回特性。所以连杆机构，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，所以还是连杆机构更合适一些。 在连杆机构中，可以选择的又有对心曲柄滑快机构，正切机构和多杆机构。根据本设计的规定，工作机应当带动上搓丝板，且结构应当尽量简朴，所以选择对心曲柄滑快机构。三、 电动机的选择1、 类型和结构形式的选择：按工作条件和规定，选用一般用途的Y系列三相异步卧式电动机，封闭结构。2、 电动机功率计算传动效率： V带： 二级圆柱齿轮： 一对轴承： 摩擦传动： 总传动效率： 公称搓动力：F=9000N 滑快最大速度： 电动机功率：3电动机转速计算拟定传动比范围：二级齿轮传动比范围；V带传动比范围电动机转速范围在相关手册中查阅符合这一转速范围的电机，综合考虑总传动比，结构尺寸及成本，选择堵转转矩和最大转矩较大的Y160M-6型电机。 结论：电动机型号定为Y160M-6，其技术数据如下表：同步转速r/min满载转速r/min额定功率kW10009707.52.02.0四、 传动系统的运动和动力参数1、 计算总传动比： 2、 分派减速器的各级传动比：若V带的传动比取，则减速器的传动比为 取两级的圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 则低速级的传动比为 Error! No bookmark name given.3、 计算传动装置的运动和动力参数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结果进行整理并列于下表：轴名功率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5.79257.02497020.961轴5.560109.4864854.6060.95062轴5.286479.38105.33.2910.95063轴5.0241499.71832五、 传动零件的设计计算1、 带轮设计 计算项目计算内容计算结果工作情况系数天天工作16小时，载荷较平稳由表13-1-16设计功率6.9504kw带型图13-1-1n=970r/min与取A型小带轮基准直径表13-1-1大带轮直径取=1%=取标准值带速v5.89m/s大带轮转速480.15r/min初定中心距0.7()校核结果合格图5.4b) 中间轴的设计计算项目计算内容计算结果1）受力分析材料的选择为45号钢，调质解决，材料系数C=114估算轴径所受转矩小齿轮圆周力大齿轮圆周力小齿轮径向力大齿轮径向力小齿轮轴向力大齿轮轴向力轴受力图见图轴受力图水平面反力垂直面反力垂直面受力图见图垂直面受力图水平面受力图见图水平面受力图垂直面弯矩图见图垂直面弯矩图水平面弯矩图见图水平面弯矩图合成弯矩图见图合成弯矩图 转矩图见图转矩图 应力校正系数用插入法由表20-14求得 ，当量弯矩图见图当量弯矩图 2） 校核轴径齿根圆直径轴径3） 较核危险截面判断危险截面根据轴的尺寸及弯矩图。截面C处弯矩最大，具有齿轮配合引起的应力集中；截面B处的弯矩较大，具有齿轮配合引起的应力集中，B、C截面轴径相同，故C为危险截面校核截面C疲劳极限强度由表20-1等效系数由表20-1得截面应力弯矩抗弯截面系数由表20-25得抗扭截面系数由表20-25得弯曲应力幅弯曲正应力的平均应力扭转切应力幅和平均切应力有效应力集中系数由表20-16得 按键 按配合 按键 按配合表面质量系数由表20-19得尺寸系数由表20-122得安全系数弯曲安全系数扭转安全系数静强度安全系数由表20-15得=1.5复合安全系数S=2.69校核结果合格c) 低速轴的设计计算项目计算内容计算结果1） 受力分析材料的选择为45号钢，调质解决，材料系数C=116估算轴径所受转矩公称搓动力齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力轴受力图见图轴受力图水平面反力垂直面反力垂直面受力图见图垂直面受力图水平面受力图见图水平面受力图垂直面弯矩图见图垂直面弯矩图水平面弯矩图见图水平面弯矩图合成弯矩图见图合成弯矩图 转矩图见图转矩图 应力校正系数用插入法由表20-14求得 ，当量弯矩图见图当量弯矩图 2） 较核危险截面判断危险截面根据轴的尺寸及弯矩图。截面C处弯矩最大，具有轴承配合引起的应力集中；截面B处的弯矩较大，具有齿轮配合引起的应力集中，故B为危险截面校核截面B疲劳极限强度由表20-1等效系数由表20-1得截面应力弯矩抗弯截面系数由表20-25得抗扭截面系数由表20-25得弯曲应力幅弯曲正应力的平均应力扭转切应力幅和平均切应力有效应力集中系数由表20-16得 按键 按配合 按键 按配合表面质量系数由表20-19得尺寸系数由表20-122得安全系数弯曲安全系数扭转安全系数静强度安全系数由表20-15得=1.5复合安全系数S=1.918校核结果合格4) 轴承的设计1、高速轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对交接触轴承，按轴径初选6208。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承重要性能参数查表22-31 得6208轴承重要性能参数如下：轴承受力情况； 校核轴承1 即可X、Y值由表22-31，冲击载荷系数由表22-16查得当量动载荷轴承寿命（球轴承）14400h，寿命合格、查表22-31，当量静载荷两式中取大值安全系数正常使用球轴承,查表22-18计算额定静载荷；静载合格载荷系数查图载荷分布系数查图18.20许用转速大于工作转速485r/min结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的规定，且各项指标潜力都很大。2、中间轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对交接触轴承，按轴径初选6210。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承重要性能参数查表22-31 得6210轴承重要性能参数如下：轴承受力情况； 校核轴承2 即可X、Y值由表22-31，冲击载荷系数由表22-16查得当量动载荷轴承寿命（球轴承）14400h，寿命合格、查表22-31，当量静载荷两式中取大值安全系数正常使用球轴承,查表22-18计算额定静载荷；静载合格载荷系数查图11.3-11载荷分布系数查图11.3-12许用转速大于工作转速105.3r/min结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的规定，且各项指标潜力都很大。3、低速轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对交接触轴承，因弯扭矩较大，按轴径初选6313。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承重要性能参数查表22-31 得6313轴承重要性能参数如下：轴承受力情况； 校核轴承2 即可X、Y值由表22-31，冲击载荷系数由表22-16查得当量动载荷轴承寿命（球轴承）14400h，寿命合格、查表22-31，当量静载荷两式中取大值安全系数正常使用球轴承,查表22-18计算额定静载荷；静载合格载荷系数查图11.3-11载荷分布系数查图11.3-12许用转速大于工作转速32r/min结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的规定，且各项指标潜力都很大。 5） 键的选择与校核 键的选择重要考虑所传递的扭矩的大小，轴上零件是否需要沿轴向移动，零件的对中规定等等。计算项目计算内容计 算 结 果（1）高速轴大带轮键的选择与校核键的选择和参数为静联接，选用普通平键，圆头。由表6-57查得d=26mm时，应选用键 GB1096-79转 矩键 长接触长度许用挤压应力校 核查表7-3可得钢的许用挤压应力为=150MPa故满足规定许用剪切应力校核查表7-3可得钢的许用剪切应力为=故满足规定（2）中间轴键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头，由表6-57得d=55mm时，同时考虑到同一跟轴上尽量选用相同公称尺寸的键，故应选用键， GB1096-79转 矩键 长接触长度许用挤压应力校 核查表7-3可得钢的许用挤压应力为=150MPa故满足规定许用剪切应力校核查表7-3可得钢的许用剪切应力为=故满足规定（3）低速轴键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头由表6-57查得d=72/60mm时，同时考虑到同一根轴尽量选用相同公称尺寸的键，故应选用键， GB1096-79转 矩键 长接触长度 许用挤压应力校 核查表7-3可得钢的许用挤压应力为=150MPa故满足规定许用剪切应力校核查表7-3可得钢的许用剪切应力为=误差在5%内，故满足规定六、减速器机体各部分结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸 箱座壁厚考虑铸造工艺，壁厚取箱盖壁厚考虑铸造工艺，壁厚取箱座凸缘厚度 箱盖凸缘厚度机座底凸缘厚度 取地脚螺钉直径 取地脚螺钉数目取窥视孔盖螺钉直径 取定位销直径取大齿轮顶圆与内机壁距离1 取1=齿轮轮毂端面与内机壁距离2 取2=轴承端盖螺栓直径 轴承端盖外径 取 轴承端盖凸缘厚度 取 七、润滑和密封形式的选择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，用于齿轮传动的润滑。浸油深度一般规定为中间轴大齿轮一个齿高，但不高于低速轴齿轮分度圆半径的1/3。2、滚动轴承的润滑两对轴承处的零件轮缘线速度均小于，所以应考虑使用油脂润滑，但应对轴承处值进行计算。值小于时宜用油脂润滑；否则应设计辅助润滑装置。三对轴承处值分别为：，均小于，所以可以选择油脂润滑。采用脂润滑轴承的时候，为避免稀油稀释油脂，需用挡油板将轴承与箱体内部隔开。在选用润滑脂的牌号时，根据手册查得常用油脂的重要性质和用途。由于本设计的减速器为室内工作，环境一般，不是很恶劣，所以和轴承选用通用锂基润滑脂（），它合用于宽温度范围内各种机械设备的轴承，选用牌号为的润滑脂。3、密封形式的选择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，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设立不同形式的密封装置。对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫圈等；对于旋转零件如外伸轴的密封，则需根据其不同的运动速度和密封规定考虑不同的密封件和结构。本设计中由于密封界面的相对速度不是很大，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。十、其他技术说明减速器装配前，必须按图纸检查各个部分零件，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的涂料两次。在装配过程中轴承装配要保证装配游隙。轴承部位油脂的填入量要小于其所在轴承腔空间的2/3。减速器的润滑剂在跑合后要立即更换，另一方面应当定期检查，半年更换一次。润滑轴承的润滑脂应定期添加。在机盖机体间，装配是涂密封胶或水玻璃，其他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。通常，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的钓钩起吊。箱盖上的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。参考文献：1传动设计部分： 机械设计综合课程设计 机械工业出版社 王保民 编著 机械原理课程设计手册 重庆大学出版社 王之栎 主编2零件设计部分： 机械设计手册 第四版 第三卷 成大先主编 机械设计基础下册 北京航空航天大学