北航搓丝机传动装置设计设计说明书.doc
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1、前言本设计为机械设计根底课程设计的容,在大一到大三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的设计,搓丝机是专业生产螺丝的机器,使用广泛,本次设计是使用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,我们回忆了之前关于机械设计的课程,并加深了对很多概念的理解,并对设计的一些根本思路和方法有了初步的了解和掌握。在本次设计中,黄教师及身边同学给予了自身很大的帮助,在此表示感。目录一、设计任务书4二、总体方案设计31、传动方案的拟定32、电动机的选择33、传动比的分
2、配。34、确定各轴转速、功率、转矩。35、传动零件的设计计算。3、带传动设计3II锥齿轮传动设计3III轴的设计计算3IV轴承设计计算3、键联接的选择及校核计算3、减速器机体各局部构造尺寸3、润滑与密封3、减速器的选择3三、设计小结3四、参考文献3一、 设计任务书搓丝机传动装置设计1、设计题目:搓丝机传动装置设计2、设计要求:1搓丝机用于加工轴辊螺纹,根本构造如上图所示,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
3、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室使用,生产批量为5台。3) 动力源为三相交流电380/220V,电机单向转动,载荷较平稳。4使用期限为10年,大修周期为三年,双班制工作。5专业机械厂制造,可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。3、设计参数:最大加工直径10mm,最大加工长度180mm,推杆行程320mm -340mm,公称搓动力9kN,生产率32件/min。4、设计任务:1设计搓丝机传动装置总体方案的设计与论证,绘制总体设计方案原理图。2完成主要传动装置的构造设计。3完成装配图1用A0或A1图纸,零件图2。编写设计说明书1份。二、 总体方案设计1、传动方案的拟定根据设计任
4、务书,该传动方案的设计分原动机、传动机构和执行机构三局部。1原动机的选择设计要求:动力源为三相交流电380/220V。故,原动机选用电动机。2传动机构的选择 电动机输出局部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,可能烧坏电动机,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,本钱大。而带传动平稳性好,噪音小,有缓冲吸震及过载保护的能力,精度要求不高,制造、安装、维护都比较方便,本钱也较低,虽然
5、传动效率较低,传动比不恒定,寿命短,但还是比较符合本设计的要求,所以采用带传动。 减速器传动比不是很大,但是传到方向发生了改变,由此,方案中初步决定采用二级锥齿圆柱齿轮减速器,以实现在满足传动比要求的同时拥有较高的效率,和比较紧凑的构造,同时封闭的构造有利于在粉尘较大的环境下工作。其示意图如下所示。 执行机构选择执行机构应该采用往复移动机构。可选择的有:连杆机构,凸轮机构,齿轮齿条机构,螺旋机构,楔块压榨机构,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,本钱都较高,所以
6、选择连杆机构。在连杆机构中,根据本设计的要求,执行机构应该带动下搓丝板,且构造应该尽量简单,所以选择曲柄滑块机构。执行机构设计分析:320340mm通过画图分析可知滑块行程主要取决于曲柄长度,按比例作图可得曲柄长度约为150mm,连杆长度约为600mm,其比约为1:4。设计要求滑块工作行程大于D=31.4mm,从图上分析知,假设工作行程取在最正确传力段连杆与曲柄接近垂直段,则对应曲柄转动的角度很小,此时,如果再将滑轨位置取在与曲柄最低点同高的位置,则可使工作行程搓动力与曲柄推动力几乎相等。估算减速器输出转矩:9KN150mm=1350Nm综上,可得设计方案。2、电动机的选择(1) 类型和构造形
7、式的选择按工作条件和要求,选用一般用途的Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V,50Hz。(2) 电动机功率计算传动效率:V带:1 =0.96一级圆锥齿轮:2 =0.96一级圆柱齿轮:3 =0.97一对轴承:4 =0.99摩擦传动:5 =0.9总传动效率:=123435 =0.781公称搓动力: F=9000N滑块最大速度: 电动机功率:要求略大于,则选用Y系列电动机,额定功率7.5KW。3电动机转速计算确定传动比围:锥齿圆柱齿轮传动比围i1=8-15;单级V带传动比围i2=2-4则电动机转速围在相关手册中查阅符合这一转速围的电机,综合考虑总传动比,构造尺寸及本钱,选择堵转转矩和
8、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:型号额定功率(KW)满载转速(r/min)同步转速(r/minY160M-67.597010003、传动比的分配。总传动比因此,带传动比假定为3,即,锥齿轮传动比为3,即,则圆柱齿轮传动比4、确定各轴转速、功率、转矩。1各轴转速:电动机输出轴:高速轴:中间轴:低速轴:2各轴输入功率:电机轴输出:高速轴:中间轴:低速轴:各轴输出功率为其输入功率乘以轴承效率0.993计算各轴输入转矩:电机轴输出:高速轴:中间轴:低速轴:各轴输出转矩为其输入转矩乘以轴承效率0.994运动及动力参数计算结果如下:5、传动零件的设
9、计计算。带传动设计计算工程计算容计算结果工作情况系数每天工作16小时,载荷较平稳由表31-7计算功率6.38kw带型图31-15及=970r/min与取A型V带,且小带轮基准直径表31-3,A型V带,=970r/min大带轮直径取=1%=取标准值带速vV=6.35m/s,满足5m/sv25m/s的要求初定中心距0.55()120的要求单根v带额定功率由表31-3得单根v带额定功率增量由表31-4得包角修正系数由表31-9得带长修正系数由表31-2得v带根数z4.25取整得z=5v带单位长度质量由表31-1得=0.1kg/m单根v带初紧力170.77N作用在轴上的力1670.07N带轮参数由表3
10、1-11得带轮宽度B=415+210=80B=80mmII齿轮传动设计 直齿圆锥齿轮传动设计主要参照教材机械设计第八版输入功率为=5.57kw、小齿轮转速为=323.33r/min、齿数比为3.由电动机驱动。工作寿命10年设每年工作300天,两班制,带式输送,工作平稳,转向不变。选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数圆锥齿轮减速器为通用减速器,其速度不高,应选用8级精度GB10095-88材料选择由机械设计第八版表10-1 小齿轮材料可选为40Cr调质,硬度为260HBS,大齿轮材料取45钢调质,硬度为240HBS,二者材料硬度相差20HBS。选小齿轮齿数,则大齿轮齿数,为满足互质,取z2 =68
11、.按齿面接触疲劳强度设计设计计算公式:确定公式的各计算值试选载荷系数=1.4小齿轮传递的转矩=164.47NM取齿宽系数查图10-21齿面硬度得小齿轮的接触疲劳强度极限710Mpa 大齿轮的接触疲劳极限580Mpa 查表10-6选取弹性影响系数=189.8 由教材公式10-13计算应力值环数 N1=60nj =60323.3312830010=9.31h N2=3.1h查教材10-19图得:K=1.17 K=1.24齿轮的接触疲劳强度极限:取失效概率为1%,平安系数S=1.05,应用公式10-12得: =1.17710/1.05=793 =1.4 K=1.24=793结果 =1.24560/1
12、.05=721(2) 设计计算1) 试算小齿轮的分度圆直径,带入中的较小值得取d1=115mm2) 计算圆周速度V1.95m/s3) 计算载荷系数系数=1.25,根据V=1.95m/s,8级精度查图表图10-8得动载系数=1.12查图表表10-3得齿间载荷分布系数=1.33根据大齿轮两端支撑,小齿轮悬臂布置查表10-9得=1.25的=1.5*1.25=1.33得载荷系数=2.1564) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,得=5计算模数M1. 、按齿根弯曲疲劳强度设计设计公式: m(1) 确定公式各计算数值1) 计算载荷系数=1.25*1.12*1.47*1.33=2.742) 计算当量齿数
13、=23.7=70.2=721=114.95mmv=1.95m/sK=2.156=5.04mmK=2.743).由教材表10-5查得齿形系数应力校正系数4) 由教材图20-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限5) 由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.88 K=0.896) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳平安系数S=1.25,得 = =7) 计算大小齿轮的,并加以比较大齿轮的数值大,选用大齿轮的尺寸设计计算.(2) 设计计算取M=2.75mm比照计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所承载的
14、能力。而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,取决于齿轮直径。按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=5 mm但为了同时满足接触疲劳强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=115来计算应有的齿数.计算齿数 z=23 取z=23 则z取68 4、计算几何尺寸(1) d=115mm (2) d=340mm(3) =(4)(5) mm(6) =59.3圆整取b=60mm(7) 机构设计小锥齿轮分度圆直径为115mm 采用实心构造大锥齿轮分度圆直径为340mm 采用腹板式构造K=0.88K=0.89M=5.015mmz=23 =68d=115mmd=340mmR=177.92mmb=60m
15、斜齿圆柱齿轮传动设计:斜齿轮啮合好,且可以抵消一局部轴向力,降低轴承轴向负荷,应选用斜齿轮,批量较小,小齿轮用40Cr,调质处理,硬度241HB286HB,平均取260HB,大齿轮用45钢,调质处理,硬度为229HB286HB,平均取240HB。计算工程计算容计算结果(1) 初步计算转矩齿宽系数由表9.3-11查取接触疲劳极限由图9.3-22b初步计算需用接触应力值由表B1,估计取,动载荷系数初步计算小齿轮直径取初步齿宽2校核计算圆周速度精度等级由表9.3-1选择8级精度齿数、模数和螺旋角取初取,传动比误差为-0.8%由表9.3-4取一般与应取为互质数取使用系数由表9.3-6原动机均匀平稳,工
16、作机有中等冲击动载系数由图9.3-6齿间载荷分配系数先求由表9.3-7,非硬齿面斜齿轮,精度等级8级齿向载荷分布系数区域系数由图.3-17查出弹性系数由表9.3-11查出重合度系数由表9.3-5由于无变位,端面啮合角螺旋角系数齿形系数由图9.3-19,查得应力修正系数由图9.3-20查得重合度系数螺旋角系数由图9.3-21查取齿向载荷分布系数由图9.3-9查取许用弯曲应力试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表9.3-14查最小平安系数由图9.3-26确定尺寸系数由图9.3-25确定弯曲寿命系数另外取验算合格3许用接触应力验算许用接触应力由表9.3-14取最小平安系数总工作时间应力循环次数单向运转取接触
17、寿命系数由图9.3-23查出齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数由表9.3-15安调质钢查润滑油膜影响系数取为验算合格4确定主要传动尺寸中心距取整螺旋角切向模数分度圆直径齿宽5小结:齿轮主要传动尺寸列表模数3压力角螺旋角分度圆直径齿顶高3mm齿根高3.75mm齿顶间隙0.75mm齿根圆直径中心距220mm齿宽齿顶圆直径III轴的设计计算 1输入轴的设计1. 求输入轴上的功率、转速和转矩=5.57 kw =323.33r/min=164.47N.2. 、求作用在齿轮上的力高速级小圆锥齿轮的平均分度圆直径为则3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢调质,根据机械设计第八版表
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- 北航 搓丝机 传动 装置 设计 说明书

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