械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)___搓絲機(jī)說明書

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目 搓絲機(jī)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 院(系) 班設(shè)計(jì)者 張春華 .指導(dǎo)教師 .2013年11月24日河海大學(xué)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書- 4 -1.1設(shè)計(jì)背景- 4 -1.2工作條件- 4 -1.3使用期限- 4 -1.4生產(chǎn)批量與加工條件- 4 -1.5原始數(shù)據(jù)表- 4 -二、方案設(shè)計(jì)- 5 -2.1 總體設(shè)計(jì)- 5 -2.2原動機(jī)的選擇- 5 -2.3傳動裝置的選擇- 5 -2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)- 5 -2.5相關(guān)參數(shù)的確定- 6 -三、傳動零件設(shè)計(jì)- 8 -3.1帶傳動設(shè)計(jì)- 8 -3.2高速級齒輪設(shè)計(jì)- 9 -3.3低速級齒輪設(shè)計(jì)- 13 -四、軸的設(shè)計(jì)- 18 -4.1高

2、速軸的設(shè)計(jì)- 18 -4.2中速軸的設(shè)計(jì)- 21 -4.3低速軸的設(shè)計(jì)- 23 -五、軸承的選擇與校核- 26 -5.1高速軸軸承+- 26 -5.2中速軸軸承- 27 -5.3低速軸軸承- 28 -六、鍵的選擇與校核- 29 -6.1高速軸的鍵- 29 -6.2中速軸的鍵- 29 -6.3低速軸的鍵- 30 -七、減速器各部分尺寸- 31 -7.1箱體- 31 -7.2潤滑及密封形式選擇- 32 -7.3 箱體附件設(shè)計(jì)- 32 -7.4軸承端蓋的設(shè)計(jì)- 33 -7.41 高速軸無密封端蓋具體參數(shù)- 34 -7.42中間軸端蓋具體參數(shù)- 34 -7.43低速軸無密封端蓋具體參數(shù)- 34 -7.

3、44對于高速軸有密封部分，端蓋參數(shù)如下- 34 -7.45對于低速軸有密封部分，端蓋參數(shù)如下- 35 -八、參考文獻(xiàn)- 36 -一、設(shè)計(jì)任務(wù)書軸輥搓絲機(jī)傳動裝置設(shè)計(jì) 1.1設(shè)計(jì)背景搓絲機(jī)用于加工軸輥螺紋，基本結(jié)構(gòu)如上圖所示，上搓絲板安裝在機(jī)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(fù)運(yùn)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(yùn)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(fù)運(yùn)動一次，加工一個工件。1.2工作條件室內(nèi)工作，動力源為三相交流電動機(jī)，電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。1.3使用期限

4、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(chǎn)批量與加工條件生產(chǎn)批量5臺，中等規(guī)模的機(jī)械廠，可加工級精度的齒輪、蝸輪。1.5原始數(shù)據(jù)表最大加工直徑最大加工長度滑塊行程搓絲動力生產(chǎn)率16240380128二、方案設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)見下圖：2.2原動機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，選擇電動機(jī)作為原動機(jī)。2.3傳動裝置的選擇電動機(jī)輸出部分：考慮到過載保護(hù)，因此選用帶傳動。減速器內(nèi)部布局：二級圓柱齒輪展開式，見下圖。 2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，理由是結(jié)構(gòu)簡單，加工比較經(jīng)濟(jì)，只要有偏心，即可實(shí)現(xiàn)急回特性。以下為尺寸設(shè)計(jì)。a be如圖，由最小傳動角取大于40°知40

5、6; 又由圖中關(guān)系可知=320 由兩式，試取以下方案：方案：a=170mm，e=180mm，得b=778.359mm。°2.5相關(guān)參數(shù)的確定項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果電動機(jī)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(jī)，電壓380V。 其中帶的效率=0.96，滾動軸承的效率=0.99，閉式圓柱齒輪的效率=0.98，計(jì)算效率=0.894。而=3.13kw，選取=4kw，電動機(jī)型號Y132M1-6，性能如下：同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速額定功率極數(shù)1500r/min1440r/min4kw4電動機(jī)型號Y132M1-6分配傳動比（1）總傳動比：（2）各級傳動比 a. 帶傳動 =2

6、.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=3.3i12=4.733i23=3.381各軸參數(shù)計(jì)算0軸（電動機(jī)軸）：T0=9550Pd%R0=31.14N.M1軸（高速軸）：P1=PdX1=3.13KWX0.96=3.005KWT1=9550P1%n1=74.73N.M2軸（中速軸）：P2=P1X2X3=3.005KWX0.99X0.98=2.94KWT2=9550P2%n2=343.1N.M3軸（低速軸）：P3=P2X2X3=2.915KWX0.99X0.98=2.828KWT3=9550P2%n3=1125.3N.M如左側(cè)最后，將運(yùn)動和動力參

7、數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表軸功率P / kW轉(zhuǎn)矩T /N·m轉(zhuǎn)速nr/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出0軸3.1331.149602.50.95軸2.912.88343.21339.781.134.7330.97軸2.822.791125.31114.0243.3810.97三、傳動零件設(shè)計(jì)3.1帶傳動設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)要求每天工作16小時，載荷較平穩(wěn) 計(jì)算功率Pc由表4-7知，=1.1由公式=1.3.17kw=3.44kw=1.1=3.44kw 確定帶型由圖4-15選用帶 帶輪直徑和小帶輪帶速由表4-3知小帶輪直徑，則大帶輪直徑 Dd3=1XDd1小帶

8、輪=5.02m/s，滿足5m/s25m/s5.02m/s 初選中心距和帶的基準(zhǔn)長度a.a0=600mm初取b.=1759.15mm由表4-2，取c.實(shí)際中心距=620.425mma=620.425mm 小帶輪包角=166.15.12°，滿足的要求。=166.15° 帶的根數(shù)由表4-3知，P0=0.97kw，P0=0.11kw由表4-9知，包角系數(shù)，Ka=0.97由表4-2取，長度系數(shù)，K2=1.01從而，V帶根數(shù)=3.25，取z=4根。z=4 初拉力由表4-1取 =0.1初壓力:F0=137.63N 壓軸力FQ=2ZF0sin a1/2 =1090.01NFQ=1093.0

9、1N3.2高速級齒輪設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 材料和精度等級選擇圓柱斜齒輪。小齒輪使用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241-286HBS；大齒輪使用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229-286HBS；精度等級均為8級有關(guān)數(shù)據(jù)以及公式引自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（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(qiáng)度初估小齒輪分度圓直徑。Ad=7561K=1.4由附B-1，則T1=74.6N.M由表2-14，由表2-24查得，接觸疲勞強(qiáng)度=710MPA2=580MPA則 1=639MPA2=522MPA，由附B-2得，=59.313 MM。取 d1=60mm 確定基本參數(shù)校核圓周速度v和精度等級由表2

10、-1選取8級精度,初取齒數(shù)取Z1=21Z2=TZ1=99.41 m=60/21=2.857由表27-4取=2.5mm，則，Z1=20 Z2=94.66取，Z2=93由于Z1.Z2互質(zhì)，故可行。較傳動比誤差=(4.65-4.733)/4.733=-0.018滿足Z1=20Z2=93 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度a. 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 由式27-5，計(jì)算，由圖2-17查得，ZH=2.42由表27-15查得，ZB= 而，其中：由表27-5可得由于無變位，嚙合角=20。,故查表27-7知Ka=1.5，圖2-6知KV=1.1查表27-8知KHa，其中由表27-9得到，其中非對稱支撐，調(diào)制齒輪7級精度，則從而b.

11、 計(jì)算許用接觸應(yīng)力其中Znt由圖27-27知ZNT1=0.981ZNT2=1.10總工作時間,T1=16*300*10=48000H從而得 由表27-18接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)，ZX1=ZX2=1.0，ZL=ZR=ZV=1由表2-17取最小安全系數(shù)，從而c. 驗(yàn)算：合適，無需調(diào)整尺寸。=657.97MPAP1=755.44MPA P2=692.69MPA 故=657.97，MPA合適，無需調(diào)整尺寸。 確定主要傳動尺寸 D1=60MM D2=297MM模數(shù)=3mm中心距 a=(D1+D2)/2=169.5MM取A=170MM齒寬 B=60MM,B1=60MM,B2=60MM 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算a.

12、齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算查表2-7知KA=1.5，圖2-6知KV=1.1其他如下：由圖2-9知：由表2-8知其中，：由圖27-20知 ：由圖27-22知，從而由知b. 許用彎曲應(yīng)力：由圖2-30知從而由知c. 校核：， 主要尺寸匯總模數(shù)=3mm壓力角=20°D1=60MM D2=279MM C=0.25M=0.75MM 3.3低速級齒輪設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)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(qiáng)度初估小齒輪分度圓直徑。AD=7561K=1.4由附B-1，則T1=343.1N.M由表2-14，由表2-24查得，接觸疲勞強(qiáng)度則，由附B-2得，

13、=100.881mm取D1=105mmD1=105mm 確定基本參數(shù)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(shù) Z1=32 Z2=TZ1=108.2，由表27-4取=3mm, Z2=118.335則，Z1=35，取 Z2=118由于Z1.Z2互質(zhì)，故可行。 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度a. 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力由式27-5，計(jì)算由圖27-17查得，ZH=2.42由表 27-15查得，而，其中：由表27-5可得由于無變位，嚙合角20.,故查表27-7知KA=1.5，圖27-6知KV=1.05查表27-8知Kha，其中由表2-9得到，其中非對稱支撐，調(diào)制齒輪7級精度，則從而b. 計(jì)算許用接觸應(yīng)

14、力其中Znt由圖2-27知Znt1=0.981Znt2=1.10總工作時間,T1=16*300*10=48000H從而得 由表27-18接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)ZX1=ZX2=1.0ZL=ZR=ZV=1由表2-17取最小安全系數(shù)，從而c. 驗(yàn)算：合適，無需調(diào)整尺寸。合適，無需調(diào)整尺寸。 確定主要傳動尺寸 D1=105MM D2=354MM模數(shù)=3中心距 a=（D1+D2）/2=229.5MM取A=230MM齒寬，B=105MM，B1=110MM,B2=105MM 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算a. 齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算查表27-7知KA=1.5，圖27-6知KV=1.05其他如下：由圖27-9知，：由表27-8知其

15、中，：由圖27-20知 ：由圖27-22知，從而由知b. 許用彎曲應(yīng)力(過程同高速軸)從而由：知：c. 校核：， 主要尺寸匯總模數(shù)=2.5，壓力角=20° D1=105mm d2=354mm四、軸的設(shè)計(jì)4.1高速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇40Cr，正火，硬度HB=241-286 初估軸徑查表1-3，取C=100，則由式1-2得取dmin=25mm并初取軸承處d=30mm，齒輪處d=35mm齒根圓直徑為49.391mm故高速軸可以設(shè)計(jì)成齒輪軸初取軸承處d=30mm，齒輪處d=35mm 空間受力分析根據(jù)減速器箱體尺寸，取,則空間受力如

16、下 其中，L1=55FT=2491N FR=906.65N FA=0 支反力和彎矩圖a. yoz面支反力 FA7 FR F97 FQ彎矩圖如下： b. xoz面支反力及彎矩由 彎矩圖如下 合成彎矩合成彎矩 轉(zhuǎn)矩，由B端輸入，轉(zhuǎn)矩圖如下T1=74.73N.M 當(dāng)量彎矩按脈動循環(huán)考慮，取則危險截面當(dāng)量彎矩 校核軸的強(qiáng)度由表26-4知 小于故合格合格4.2中速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇40Cr，調(diào)質(zhì)，硬度HB=241-286 初估軸徑查表1-3，取C=102，則由式1-2得取dmin=35mm 并初取軸承處d=40mm，齒輪處d=45mm初取軸承

17、處，齒輪處 空間受力分析根據(jù)減速器箱體尺寸，取,L1=51mm,則空間受力如下其中， 支反力和彎矩圖a. yoz面支反力彎矩圖如下：b. xoz面支反力及彎矩 彎矩圖如下 合成彎矩合成彎矩 轉(zhuǎn)矩T1=339.7N.M 當(dāng)量彎矩按脈動循環(huán)考慮，取則危險截面當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎距圖： 校核軸的強(qiáng)度由表26-4知而小于，故合格合格4.3低速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇40Cr，調(diào)質(zhì)，硬度HB=241-286 初估軸徑查表26-3，取C=102，則由式26-2得取dmin=50mm并初取軸承處，齒輪處初取軸承處d=55mm齒輪處d=60mm 空間受力分析根

18、據(jù)減速器箱體尺寸，取,L1=70mm,則空間受力如下其中， 支反力和彎矩圖 yoz面支反力彎矩圖如下： xoz面支反力及彎矩 彎矩圖如下m 合成彎矩合成彎矩 轉(zhuǎn)矩，T=1125.3N.M 當(dāng)量彎矩按脈動循環(huán)考慮，取則危險截面當(dāng)量彎矩 校核軸的強(qiáng)度由表26-4知而 小于，故合格合格五、軸承的選擇與校核5.1高速軸軸承+項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 軸承選擇由d=35mm以及軸的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，選擇深溝球軸承6007深溝球軸承6007 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(dāng)量動載荷由，取安全系數(shù)則當(dāng)量動載荷，于是P=1819.2NP=1819.2N 軸承校核查表知而于是得滿足設(shè)

19、計(jì)要求滿足設(shè)計(jì)要求5.2中速軸軸承項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 軸承選擇由d=45mm以及軸的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，選擇角接觸球軸承7009AC角接觸球軸承7009AC 軸承受力分析 當(dāng)量動載荷由，取安全系數(shù)則當(dāng)量動載荷，于是P=5806.0NP=5806.0N 軸承校核查表知而于是得滿足設(shè)計(jì)要求滿足設(shè)計(jì)要求5.3低速軸軸承項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 軸承選擇由d=55mm以及軸的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，選擇深溝球軸承6011深溝球軸承6011 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(dāng)量動載荷由，取安全系數(shù)則當(dāng)量動載荷，于是P=5308.8NP=5308.8N 軸承校核查表知而于是得滿

20、足設(shè)計(jì)要求滿足設(shè)計(jì)要求六、鍵的選擇與校核6.1高速軸的鍵項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 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66mm選擇L=48mm，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=8×7L=48mm6.2中速軸的鍵項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)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=54mm，從而，又知傳遞扭矩由鍵的校核公式知：由表知因此，合格。

21、普通平鍵材料45鋼b×h=14×9L=54mm 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=94mm，從而，又知傳遞扭矩由鍵的校核公式知：由表知因此，合格。普通平鍵材料45鋼b×h=14×9L=94mm6.3低速軸的鍵項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果 68處的鍵選用普通平鍵（圓頭）連接，材料45鋼。初取鍵b×h=20mm×12mm，由輪轂長為105mm選擇L=85mm，從而，又知傳遞扭矩由鍵的校核公式知：由表知因此，合格。普通平鍵材料45鋼b&#

22、215;h=20×12L=85mm 45處的鍵選用普通平鍵（圓頭）連接，雙鍵，材料45鋼。初取鍵b×h=16mm×10mm，由輪轂長為64mm選擇L=58mm，從而，又知傳遞扭矩由鍵的校核公式知：由表知因此，合格。普通平鍵，雙鍵材料45鋼b×h=16×10L=58mm七、減速器各部分尺寸7.1箱體名稱符號尺寸箱蓋壁厚箱座壁厚箱蓋凸緣厚度箱座凸緣厚度地腳螺釘直徑地腳螺釘數(shù)目軸承旁連接螺釘直徑箱蓋與箱座連接螺釘直徑軸承端蓋螺釘直徑窺視孔蓋螺釘直徑定位銷直徑起蓋螺釘直徑大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離齒輪端面與內(nèi)壁距離軸承距內(nèi)壁距離軸承端蓋外徑軸承端蓋凸緣厚度箱蓋肋厚箱座肋厚m7.2潤滑及密封形式選擇設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容密封裝置高速軸密封氈圈密封，擋油環(huán)內(nèi)密封中間軸密封擋油環(huán)內(nèi)密封低速軸密封氈圈密封，擋油環(huán)