搓絲機畢業(yè)設計論文說明書

機械設計課程設計計算說明書 設計題目： 搓絲機傳動裝置設計 班 級： 設 計 者： 指導老師： 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 2 - 目錄 前言 .- 3 - 一、設計任務書 .- 4 - 二、方案設計 .- 5 - 三、傳動零件設計 .- 8 - 3.1 帶傳動設計 .- 8 - 3.2 高速級齒輪設計 .- 9 - 3.3 低速級齒輪設計 . - 12 - 四、軸的設計 .- 17 - 4.1 高速軸的設計 .- 17 - 4.2 中速軸的設計 .- 20 - 4.3 低速軸的設計 . - 23 - 五、軸承的選擇與校核 .- 25 - 5.1 高速軸軸承 . - 25 - 5.2 中速軸軸承 .- 26 - 5.3 低速軸軸承 . - 27 - 六、鍵的選擇與校核 . - 27 - 6.1 高速軸的鍵 . - 27 - 6.2 中速軸的鍵 . - 28 - 6.3 低速軸的鍵 . - 29 - 七、減速器各部分尺寸 . - 30 - 7.1 箱體 . - 30 - 7.2 潤滑及密封形式選擇 . - 31 - 7.3 箱體附件設計 . - 31 - 八、參考文獻 . - 31 - 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 3 - 前言 本設計為機械設計基礎課程設計的內容，在大一到大三先后學習過畫法幾何、機械原理、機械設計、工程材料、加工工藝學等課程之后的一次綜合的練 習和應用。 本設計說明書是對搓絲機傳動裝置的設計，搓絲機是專業(yè)生產螺絲的機器，使用廣泛，本次設計是使用已知的使用和安裝參數自行設計機構形式以及具體尺寸、選擇材料、校核強度，并最終確定形成圖紙的過程。 通過設計，我們回顧了之前關于機械設計的課程，并加深了對很多概念的理解，并對設計的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。 感謝傅少敏老師在整個過程中的指導與幫助，也感謝周圍同學的幫助！ 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 4 - 一、設計任務書 軸輥搓絲機傳動裝置設計 1 電 動 機 2 傳 動 裝 置 3 床 身 4 搓 絲 機 1.1 設計背景 搓絲機用于加工軸輥螺紋，基本結構如上圖所示，上搓絲板安裝在機頭 4上，下搓絲板安裝在滑塊 3 上。加工時，下挫絲板隨著滑塊作往復運動。在起始（前端）位置時，送料裝置將工件送入上、下搓絲板之間，滑塊向后運動時，工件在上、下搓絲板之間滾動，搓制出與搓絲板一致的螺紋。搓絲板共兩對，可同時搓制出工件兩端的螺紋?；瑝K往復運動一次，加工一個工件。 1.2 工作條件 室內工作，動力源為三相交流電動機，電動機單向運轉，載荷較平穩(wěn)。 1.3 使用期限 工作期限為十年，每年工作天，雙 班制工作；檢修期間隔為三年。 1.4 生產批量與加工條件 生產批量 5臺，中等規(guī)模的機械廠，可加工級精度的齒輪、蝸輪。 1.5 原始數據表 最大加工直徑 最大加工長度 滑塊行程 搓絲動力 生產率 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 5 - 二、方案設計 2.1 總體設計 見下圖： 2.2 原動機的選擇 根據設計任務書，選擇電動機作為原動機。 2.3 傳動裝置的選擇 電動機輸出部分：考慮到過載保護，因此選用帶傳動。 減 速 器 內 部 布 局 ： 二 級 圓 柱 齒 輪 展 開 式 ， 見 下 圖 。 2.4 執(zhí)行機構 選擇曲柄滑塊機構，理由是結構簡單，加工比較經濟，只要有偏心，即可實現急回特性。以下為尺寸設計。 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 6 - 插入圖 如圖，由最小傳動角取大于 40 知 40 又由圖中關系可知 =350 由 兩式，試取以下兩種方案： 方案一： a=170mm， e=180mm，得 b=778.359mm，繼而得 k=1.07， =63.28 方案二： a=165mm， e=170mm，得 b=539.386mm，繼而得 k=1.16， =51.61 相比較，由于方案二的 k比較大，工 作時間長，因此選用方案二。 2.5 相關參數的確定 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 電動機的選擇 按工作要求選用 Y 系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓 380V。 wd PP 21 0 0 0 1 0 0 0w F v F sP t 其中 V 帶的效率1=0.96，滾動軸承的效率2=0.99，閉式圓柱齒輪的效率3=0.98，計算效率 =0.8946。而wd PP =3.13kw，選取 =4kw，電動機型號 Y132M1-6，性能如下： 同步轉速 滿載轉速 額定功率 極數 1000r/min 960r/min 4kw 4 電動機型號Y132M1-6 分配傳動比 （ 1）總傳動比： （ 2）各級傳動 比 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 7 - a. V 帶傳動 =2.5，減速器 i=40/2.5=16； b. 高速級傳動比，則低速級傳動比=16/4.733=3.3 各軸參數計算 0 軸（電動機軸）： 1 軸（高速軸）： 2 軸（中速軸）： 3 軸（低速軸）： 如左側 最后，將運動和動力參數計算結果進行整理并列于下表 軸 功率 P / kW 轉矩 T /N m 轉速 n r/min 傳動比 i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 0軸 3.13 31.14 960 2.5 0.95 軸 2.91 2.88 343.1 339.7 81.13 4.433 0.97 軸 2.82 2.79 1125.3 1114.0 24 3.381 0.97 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 8 - 三、傳動零件設計 3.1 帶傳動設計 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 設計要求 每天工作 16 小時，載荷較平穩(wěn) 計算功率 Pc 由表 31-7 知， =1.1 由公式 =1.13.13kw=3.44kw =1.1 =3.44kw 確定帶型 由圖 31-15 選用帶 帶輪直徑和 小帶輪帶速 由表 31-3 知小帶輪直徑， 則大帶輪直徑 小帶輪 =5.02m/s， 滿足 5m/s25m/s 5.02m/s 初選中心距和帶的基準長度 a.由 31-24 ， 初取 b. =1759.15mm 由表 31-2，取 c.實際中心距 =620.425mm a=620.425mm 小帶輪包角 =166.15，滿足 的要求。 =166.15 帶的根數 由表 31-3知， 由表 31-9知， 包角系數， 由表 31-2取，長度系數， 從而， V帶根數 =3.25， 取 z=4根。 z=4 初拉力 由表 31-1取 初壓力 : 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 9 - 壓軸力 3.2 高速級齒輪設計 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 材料和精度等級 考慮直齒輪生產簡單，造價低，故選用直齒輪，批量較小。 小齒輪使用 40Cr，調質處理，硬度241-286HBS；大齒輪使用 45 鋼，調質處理，硬度 229-286HBS；精度等級均為 8 級 有關數據以及公式引自機械設計基礎（下冊） 初估小帶輪直徑 因采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，按齒面接觸強度初估小齒輪分度圓直徑。 由附 B-1，則 由 表 27-14， 由表 27-24查得，接觸疲勞強度 則 ， 由附 B-2得， 。取 確定基本參數 校核圓周速度 v和精度等級 由表 27-1選取 8級精度 ,初取齒數取 m=60/21=2.857 由表 27-4 取 m=3mm，則， ，取 ， 由于互質，故可行。 校核傳動比誤差 =(4.65-4.733)/4.733=-0.018，滿足。 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 10 - 校核齒面接觸疲勞強度 a. 計算齒面接觸應力 由式 27-5，計算，由圖 27-17查得， 由表 27-15查得， 而， 其中：由表 27-5可得 由于無變位，嚙合角 ,故 ，直齒輪 查表 27-7知，圖 27-6 知 查表 27-8知，其中 由表 27-9 得到，其中非對稱支撐，調制齒輪 7級精度，則 從而 b. 計算許用接觸應力 其中由圖 27-27 知 總工作時間 , 從而得 由表 27-18 接觸強度尺寸系數 ， 由表 27-17 取最小安全系數， 合適，無需調整尺寸。 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 11 - 從而 c. 驗算： 合適，無需調整尺寸。 確定主要傳動尺寸 模數 m=3 中心距 取 齒寬， 齒根彎曲疲勞強度驗算 a. 齒根彎曲應力計算 查表 27-7知，圖 27-6 知 其他如下： ：由圖 27-9知， ：由表 27-8知 其中， ：由圖 27-20知 ： ：由圖 27-22知， 從而由 知 b. 許用彎曲應力 ：由圖 27-30知 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 12 - ： 從而由 知 c. 校核： ， 主要尺寸匯總 模數 m=3 壓力角 =20 3.3 低 速級齒輪設計 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 材料和精度等級 同高速級 初估小帶輪直徑 因采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，按齒面接觸強度初估小齒輪分度圓直徑。 由附 B-1，則 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 13 - 由 表 27-14， 由表 27-24查得，接觸疲勞強度 則 ， 由附 B-2 得， 取 確定基本參數 校核圓周速度 v和精度等級 由表 27-1選取 8級精度 , 初取齒數 m=60/21=3.281，由表 27-4 取 m=3mm, 則， ，取 由于互質，故可行。 校核傳動比誤差 =(3.371-3.381)/3.381=-0.0028，滿足。 校核齒面接觸疲勞強度 a. 計算齒面接觸應力 由式 27-5，計算 由圖 27-17查得， 由表 27-15查得， 而， 其中：由表 27-5可得 合適，無需調整尺寸。 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 14 - 由于無變位，嚙合角 ,故 ，直齒輪 查表 27-7知，圖 27-6 知 查表 27-8知，其中 由表 27-9 得到，其中非對稱支撐，調制齒輪 7級精度，則 從而 b. 計算 許用接觸應力 其中由圖 27-27 知 總工作時間 , 從而得 由表 27-18 接觸強度尺寸系數 由表 27-17 取最小安全系數， 從而 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 15 - c. 驗算： 合適，無需調整尺寸。 確定主要傳動尺寸 模數 m=3 中心距 取 齒寬， 齒根彎曲疲勞強度驗算 a. 齒根彎曲應力計算 查表 27-7知，圖 27-6 知 其他如下： ：由圖 27-9知， ：由表 27-8知 其中， ：由圖 27-20知 ： ：由圖 27-22知， 從而由 知 b. 許用彎曲應力 ：由圖 27-30知 ： 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 16 - 從而由 知 c. 校核： ， 主要尺寸匯總 模數 m=3， 壓力角 =20 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 17 - 四、軸的設計 4.1 高速軸的設計 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 材料和熱處理 根據軸的使用條件，選擇 40Cr，正火， 硬度 HB=241-286 初估軸徑 查表 26-3，取 C=100，則由式 26-2 得 取 并初取軸承處，齒輪處 初取軸承處，齒輪處 空間受力分析 根據減速器箱體尺寸，取 , 則空間受力如下 其中 ， 支反力和彎矩圖 a. yoz面支反力 m 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 18 - m 彎矩圖如下： b. xoz 面支反力及彎矩 由及知 彎矩圖如下 合成彎矩 合成彎矩 合成彎矩圖如下 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 19 - 轉矩 ，由 B 端輸入，轉矩圖如下 當量彎矩 按 脈 動 循 環(huán) 考 慮 ， 取 則危險截面當量彎矩 當量彎矩圖如下 校核軸的強度 由表 26-4知 而 均小于 故合格 合格 軸設計圖 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 20 - 4.2 中速軸的設計 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 材料和熱處理 根據軸的使用條件，選擇 40Cr，調質， 硬度 HB=241-286 初估軸徑 查表 26-3，取 C=102，則由式 26-2 得 取 并初取軸承處，齒輪處 初 取軸承處，齒輪處 空間受力分析 根據減速器箱體尺寸，取 , 則空間受力如下 其中， 支反力和彎矩圖 a. yoz 面支反力 m 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 21 - m 彎矩圖如下： b. xoz 面支反力及彎矩 彎矩圖如下 合成彎矩 合成彎矩 合成彎矩圖如下 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 22 - 轉矩 ， 當量彎矩 按 脈 動 循 環(huán) 考 慮 ， 取 則危險截面當量彎矩 當量彎矩圖如下 校核軸的強度 由表 26-4知 而 小于 ， 故合格 合格 軸設計圖 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 23 - 4.3 低速軸的設計 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 材料和熱處理 根據軸的使用條件，選擇 40Cr，調質， 硬度 HB=241-286 初估軸徑 查表 26-3，取 C=102，則由式 26-2 得 取 并初取軸承處，齒輪處 初取軸承處 齒輪處 空間受力分析 根據減速器箱體尺寸，取 , 則空間受力如下 其中， 支反力和彎矩圖 yoz面支反力 m 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 24 - m 彎矩圖如下： xoz 面支反力及彎矩 彎矩圖如下 合成彎矩 合成彎矩 合成彎矩圖如下 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 25 - 轉矩 ， 當量彎矩 按 脈 動 循 環(huán) 考 慮 ， 取 則危險截面當量彎矩 當量彎矩圖如下 校核軸的強度 由表 26-4知 而 小于 ， 故合格 合格 軸設計圖 五、軸承的選擇與校核 5.1 高速軸軸承 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 26 - 軸承選擇 由 d=30mm 以及軸的運轉特點，選擇深溝球軸承6206 深溝球軸承 6206 軸承受力分析 由軸上受力可知 A、 B 軸承所受徑向力 軸向力 當量動載荷 由，取安全系數 則當量動載荷 ， 于是 P=2088.5N P=2088.5N 軸承校核 查表 6-63 知 而 于是得 滿足設計要求 滿足設計要求 5.2 中速軸軸承 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 軸承選擇 由 d=40mm 以及軸的運轉特點，選擇深溝球軸承6208 深溝球軸承 6208 軸承受力分析 由軸上受力可知 A、 B 軸承所受徑向力 軸向力 當量動載荷 由，取安全系數 則當量動載荷 ， 于是 P=5524.8N P=5524.8N 軸承校核 查表 6-63 知 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 27 - 而 于是得 滿足設計要求 滿足設計要求 5.3 低速軸軸承 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 軸承選擇 由 d=55mm 以及軸的運轉特點，選擇深溝球軸承6211 深溝球軸承 6211 軸承受力分析 由軸上受力可知 A、 B 軸承所受徑向力 軸向力 當量動載荷 由，取安全系數 則當量動載荷 ， 于是 P=8415.6N P=8415.6N 軸承校核 查表 6-63 知 而 于是得 滿足設計要求 滿足設計要求 六、鍵的選擇與校核 6.1 高速軸的鍵 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 35 處的鍵 選用普通平鍵（圓頭）連接，材料 45 鋼。 初取鍵 b h=10mm 8mm，由輪轂長為 66mm選擇 L=50mm，從而 ， 又知傳遞扭矩 由鍵的校核公式知： 普通平鍵 材料 45 鋼 b h=10 8 L=50mm 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 28 - 由表 33-1 知 因此 ，合格。 25 處的鍵 選用普通平鍵（圓頭）連接，材料 45 鋼。 初取鍵 b h=8mm 7mm，由輪轂長為 62mm 選擇 L=56mm，從而 ， 又知傳遞扭矩 由鍵的校核公式知： 由表 33-1 知 因此 ，合格。 普通平鍵 材料 45 鋼 b h=8 7 L=56mm 6.2 中速軸的鍵 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 50 處的鍵 1 選用普通平鍵 （圓頭）連接，材料 45 鋼。 初取鍵 b h=14mm 9mm，由輪轂長為 60mm選擇 L=56mm，從而 ， 又知傳遞扭矩 由鍵的校核公式知： 由表 33-1 知 因此 ，合格。 普通平鍵 材料 45 鋼 b h=14 9 L=56mm 50 處的鍵 2 選用普通平鍵（圓頭）連接，材料 45 鋼。 初取鍵 b h=14mm 9mm，由輪轂長為 110mm選擇 L=100mm，從而 ， 又知傳遞扭矩 由鍵的校核公式知： 由表 33-1 知 因此 ，合格。 普通平鍵 材料 45 鋼 b h=14 9 L=100mm 北京航空航天大學機械設計基礎課程設計 - 29 - 6.3 低速軸的鍵 項目 -內容 設計計算依據和過程 計算結果 60 處的鍵 選用普通平鍵（圓頭）連接，材料 45 鋼。 初取鍵 b h=18mm 11mm，由輪轂長為 105mm選擇 L=1