机械类课程设计轴辊搓丝机传动装置的设计

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1、综合实践姓 名 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 前言 本设计为综合实践课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、机械工程材料、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，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，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路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

2、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9五 齿轮传动设计计算111低速级112高速级16六 轴的设计与校核181初估轴径182轴强度校核181 高速轴182 中间轴193 低速轴21七 轴承的选择与校核231 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31十 参考文献32轴辊搓丝机传动装置的设计一 课程设计题目1轴辊搓丝机传动装置设计图1-1（1）设计背景搓丝机用于加工轴辊螺纹，基

3、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）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。（3）使用期限工作期限为十年，每年工作300天；检修期间隔为三年。（4）生产批量及加工条件中等规模的机械厂，可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。2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/（

4、件/min）142003403601024二 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：图1-2方案二：图1-3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340360m

5、m，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 机构初步设计采用同轴式的主要优点是结构长度较小两对齿轮的吃油深度可大致相，利于润滑等。曲柄长取滑块行程的一半，即170mm，初取箱体浸油深度为50mm，箱体底座厚30mm，初取滑块所在导轨厚度为60mm，连杆与滑块接触点距导轨高为30mm，则可大致得出减速器中心轴的高度为160+50+30=240mm，曲柄滑块机构的偏心距e=180mm，考虑到留下足够的

6、空间防止减速器箱体与滑块干涉接触，初取连杆长度为1400mm，此时可以计算出机会特性为1.024，传动平稳。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，则有 则曲柄的功率为又滑块效率为0.9，铰链效率为0.95，则=0.9=0.81225补充系统总效率为电动机所需实际功率为 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= i1i2=16-160电动机转速可选范围为：nd=inw=384-3840r/min 可知电动机应选型号为Y1

7、60M6，同步转速1000r/min，满载转速为970r/min（3）总传动比i=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（4）各轴转速（5）各轴输入功率（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6.00KW59.07Nm970r/min高速轴5.76KW113.419Nm485r/min20.96中间轴5.531KW500.977Nm105.435r/min4.60.96低速轴5.331KW2116.59Nm23.963r/min4.40.96

8、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选取小带轮直径大带轮直径小带轮带速初选中心距初选带初步基准长度带基准长度实际中心距选取小带轮包角带的根数各参数取值为 带的初拉力 取5带的压轴力取初压力: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241-286HBS；大齿轮使用45钢，调质处理，硬度217-255HBS；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）初步计算转矩齿宽系数接触疲劳极限 需用接触应力计算估计动载荷系数K 初步计算小齿轮直径取初步齿宽b=129.6mm（

9、2）校核计算圆周速度精度等级选取8级精度8级精度齿数z取由于互质取模数确定齿数取使用系数动载系数齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数首先求解 非硬齿面斜齿轮，8级精度齿向载荷分配系数区域系数弹性系数重合度系数同理由于无变位，端面啮合角螺旋角系数许用接触应力许用接触应力取最小安全系数总工作时间盈利循环次数 单向运转取接触寿命系数齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数润滑油膜影响系数取值验算=661.523 MPa（3）确定主要传动尺寸中心距取整螺旋角端面模数分度圆直径齿宽当量齿数取取（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数 应力修正系数 螺旋角系数齿向载荷分配系数许用弯曲应力取试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限取最小安

10、全系数确定尺寸系数确定弯曲寿命系数另外取值如下：验算（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角螺旋角分度圆直径 齿顶高齿根高齿顶间隙中心距2高速级由于低速级齿轮受力远比高速级严重，而且二者中心距相等，采用相同齿宽的条件下，高速级齿轮必然满足强度刚度等要求，而且还有不小的过盈量。再此不再校核高速级齿轮的强度，根据中心距相等，直接计算其相关尺寸，必定能满足使用要求。齿轮主要传动尺寸列表计算项目计算内容计算结果中心距分度圆直径 齿数 取=152模数3.102 传动比4.61螺旋角分度圆直径 齿宽（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角螺旋角分度圆直径 齿顶高齿根高齿顶间隙中心距六 轴的设计与校核1初估轴径电机轴取高速

11、轴取中间轴取低速轴取2轴强度校核1 高速轴齿轮上的作用力转 矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核2 中间轴高速级大齿轮齿轮上的作用力转 矩圆周力径向力轴向力低速级小齿轮齿轮上的作用力转 矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z平面X-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核 3 低速轴齿轮上的作用力转 矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z平面 X-Z平面X-Z平面 合成弯矩 转矩当量弯矩校核4数据列表高速轴中间轴低速轴Y-Z平面Y-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核七 轴承的选择与校核1 高速轴轴承30209计算项目计算公式计算结果轴承主要性能参数轴承30209性能

12、参数 ,Y=1.6轴承受力情况,求轴承B冲击载荷系数 当量动载荷轴承A 冲击载荷系数 当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。2 中间轴轴承30212计算项目计算公式计算结果轴承主要性能参数轴承30212性能参数 轴承受力情况,求轴承B冲击载荷系数 当量动载荷轴承A冲击载荷系数 当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。3 低速轴轴承30217计算项目计算公式计算结果轴承主要性能参数轴承30217性能参数 轴承受力情况, 求 轴承B冲击载荷系数 当量动载荷轴承A冲击载荷系数 当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。八 键的选择与校核高速轴键的选择和参数选用普通平键,圆头, d1=38mm,d2=

13、50mm,选用键,转 矩键长 接触长度 许用挤压应力铸铁许用挤压应力为满足要求，可用中间轴键的选择和参数选用普通平键,圆头,d1=65mm,d2=55mm,选用键,转 矩键长 接触长度许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为满足要求，可用低速轴键的选择和参数选用普通平键,圆头, d1=90mm,d2=75mm,选用,转 矩键长 接触长度 许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为满足要求，可用九 减速器箱体各部分结构尺寸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

14、内壁距离齿轮端面与内壁距离轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度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，挡油板内密封中间轴密封挡油板内密封低速轴密封毡圈密封，挡油板内密封润滑油以及润滑脂的选择轴承脂润滑齿轮油润滑3 箱体附件设计设计项目设计内容设计结果通气器指标：,，, ,，, , , , , , 油标指标：, , , ,，选用C型油标排油螺塞指标：, , , , , , , , 管螺纹六角螺塞及其组合件十 参考文献（1）机械设计基础（下策），吴文祥等主编，北京：北京航空航天大学出版社出版，年月（2）机械设计综合课程设计，王之栋、王大康主编，北京：机械工业出版社，年月（3）宝钢减速器图册，沈成孝主编，北京：机械工业出版社,- 32 -