北航搓丝机传动装置设计设计说明书

北京航空航天大学机械设计课程设计计算说明书搓丝机传动装置设计班级：390411班设计：39041122李建福时间：2012年5月23日前言本设计为机械设计基础课程设计的内容，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，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路和方法有了初步的了解和掌握。在本次设计中，黄老师及身边同学给予了自身很大的帮助，在此表示感谢。目录一、设计任务书......................................................................................................4二、总体方案设计..................................................................................................51、传动方案的拟定..................................................................................................52、电动机的选择......................................................................................................73、传动比的分配。..................................................................................................84、确定各轴转速、功率、转矩。..........................................................................85、传动零件的设计计算。......................................................................................9Ⅰ、带传动设计....................................................................................................9II．锥齿轮传动设计..........................................................................................11III．轴的设计计算............................................................................................22IV．轴承设计计算..............................................................................................37Ⅴ、键联接的选择及校核计算..........................................................................39Ⅵ、减速器机体各部分结构尺寸......................................................................42Ⅶ、润滑与密封..................................................................................................43Ⅷ、减速器附件的选择......................................................................................43三、设计小结........................................................................................................44四、参考文献........................................................................................................44一、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，基本结构如上图所示，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）室内使用，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结构设计。3）完成装配图1张（用A0或A1图纸），零件图2张。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务书，该传动方案的设计分原动机、传动机构和执行机构三部分。（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1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，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，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，精度要求不高，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，寿命短，但还是比较符合本设计的要求，所以采用带传动。2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，和比较紧凑的结构，同时封闭的结构有利于在粉尘较大的环境下工作。其示意图如下所示。3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，成本都较高，所以选择连杆机构。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，且结构应该尽量简单，所以选择曲柄滑块机构。执行机构设计分析：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，若工作行程取在最佳传力段（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：9KN×150mm=1350N·m综上，可得设计方案。320—340mm2、电动机的选择(1)类型和结构形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：η1=0.96一级圆锥齿轮：η2=0.96一级圆柱齿轮：η3=0.97一对轴承：η4=0.99摩擦传动：η5=0.9总传动效率：η=η1×η2×η3×η43×η5=0.781公称搓动力：F=9000N滑块最大速度:𝑣max=2πnR=2π3260×0.15=0.503m/s电动机功率：𝑃d=𝐹.𝑉𝑀𝐴𝑋𝜂=9000×0.5030.781=5.796kw要求Ped略大于Pd，则选用Y系列电动机，额定功率7.5KW。（3）电动机转速计算1确定传动比范围：锥齿圆柱齿轮传动比范围i1=8-15；单级V带传动比范围i2=2-4则电动机转速范围n=i1×i2×nw≈512~1920r/min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：型号额定功率(KW)满载转速(r/min)同步转速(r/min）Y160M-67.597010003、传动比的分配。总传动比i=ndnw=97032=30.3125因此，带传动比假定为3，即i01=3，锥齿轮传动比为3，即i02=3，则圆柱齿轮传动比i23=ii01×i12=3.374、确定各轴转速、功率、转矩。（1）各轴转速：电动机输出轴：nw=970r/min高速轴：n1=nMi01=323.3r/min中间轴：n2=n1i12=107.8r/min低速轴：n3=n2i23=32r/min（2）各轴输入功率：电机轴（输出）：P0=Pd=5.8Kw高速轴：P1=P0η1=5.568Kw中间轴：P2=P1η2η4=5.292Kw低速轴：P3=P2η3η4=5.082Kw各轴输出功率为其输入功率乘以轴承效率0.99（3）计算各轴输入转矩：电机轴（输出）：T0=9550P0n0=57.10N∙M高速轴：T1=9550P1n1=164.47N∙M中间轴：T2=9550P2n2=468.82N∙M低速轴：T3=9550P3n3=1516.66N∙M各轴输出转矩为其输入转矩乘以轴承效率0.99（4）运动及动力参数计算结果如下：输入输出输入输出电机轴5.857.1970高速轴5.575.51164.47162.83323.330.96中间轴5.295.24468.82464.14107.830.95效率η轴名功率P/KW转矩T/N.M转速nr/min传动比i5、传动零件的设计计算。I．带传动设计计算项目计算内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31-71.1ak计算功率cp8.51.1pkpac6.38kw带型图31-15及nM=970r/min与cp取A型V带，且mmdd140~1121小带轮基准直径1dd表31-3,A型V带，nM=970r/minmmdd1251大带轮直径2dd取ε=1%2dd=37512531ddi取标准值mmdd3752带速v100609701251006011ππndvdV=6.35m/s,满足5m/sv25m/s的要求初定中心距0.55(21dddd)0a2(21dddd)10002750a初取6000a基准长度2dL2200πaLd(21dddd)+0214)(2adddd2011.4mm实际长度dl由表31-2dl=2000mm实际中心距a220004.201160