北航机械设计课程设计——搓丝机

机械设计课程设计设计说明书设计题目：搓丝机传动装置设计班级学号：39151325设计者：冯逸骏指导教师：高志惠北京航空航天大学2012年5月20日前言本设计为机械设计基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、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，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。本说明书书正文主要分为设计任务书、机械装置的总体方案设计、主要零部件的设计计算、减速器箱体及附件设计、其他需要说明的内容等五章。在说明书最后将附上所用到的参考资料。本说明书使用XƎLATEX编写。目录第一章设计题目：搓丝机传动装置设计...............................11.1设计要求....................................................11.2原始技术数据...............................................21.3设计任务....................................................2第二章机械装置的总体方案设计......................................32.1拟定传动方案...............................................32.2电动机的选择...............................................42.2.1选择电动机的类型...............................42.2.2选择电动机容量.................................42.2.3确定电动机转速.................................52.3运动和动力参数.............................................52.3.1分配传动比...................................52.3.2运动和动力参数计算..............................63第三章主要零部件的设计计算........................................83.1V带设计....................................................83.2齿轮设计....................................................103.2.1第一对啮合齿轮（高速级）..........................103.2.2第二对啮合齿轮（低速级）..........................193.3轴系结构设计...............................................273.3.1轴1（高速轴）设计与校核..........................273.3.2轴2（中速轴）设计与校核..........................333.3.3轴3（低速轴）设计与校核..........................403.4减速器箱体各部分结构尺寸..................................463.4.1箱体.......................................463.4.2润滑及密封形式选择..............................473.4.3箱体附件设计..................................47第四章技术说明......................................................48第五章参考文献......................................................501设计题目：搓丝机传动装置设计1.1设计要1)该机用于加工轴辊螺纹，其结构见下图，上搓丝板安装在机头上，下搓丝板安装在滑块上。加工时，下搓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，滑块往复运动时，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，可同时搓出工件两端的螺纹。滑块往复运动一次，加工一件。2)室内工作，生产批量为5台。3)动力源为三相交流380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳。4)使用期限为10年，大修周期为3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。图1.1:搓丝机简图11.2.原始技术数据一设计题目：搓丝机传动装置设计1.2技术数据组编号2最大加工直径10mm最大加工长度180mm滑块行程330mm公称搓动力9kN生产率40件/min1.3设计1.完成搓丝机传动装置总体方案的设计和论证，绘制总体设计原理方案图。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。4.编写设计说明书1份。22机械装置的总体方案设计2.1传动方案根据系统要求可知：滑块每分钟要往复运动32次，所以机构系统的原动件的转速应为32r/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，可采用曲柄滑块机构，有机构尺寸较小，结构简洁的特点。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。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。结构简图如下图。图2.1:机构简图其中，r=150mm;l=1:05m;e=418mm;最大压力角=33;急回夹角=7,急回特性为1.081。32.2.电动机的选择二机械装置的总体方案设计采用同轴式的二级圆柱齿轮减速器，主要优点是结构长度较小，两对齿轮的吃油深度可大致相等，利于润滑等。如下图所示。图2.2:二级圆柱齿轮减速器传动示意图2.2动机的2.2.1动机的按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。2.2.2动机电动机所需功率为Pd=Pw由于急回特性，工作机所需功率为Pw=FsT
173360
32=90:3360321873600:9833:24kW传动装置的总效率为=213234二机械装置的总体方案设计2.3.运动和动力参数其中，圆柱齿轮传动效率1=0:96，滚动轴承效率2=0:98(三对)，V带传动效率3=0:97，代入得=0:9620:9830:970:84所需电动机功率为Pd=3:240:843:86kW因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可，故选电动机的额定功率Ped为4kW。2.2.3动机搓丝机工作转速nw=32r/min通常，V带传动的传动比常用范围为24，二级圆柱齿轮减速器为840，则总传动比的范围为i′a=16160，故电动机转速的可选范围为n′d=i′anw=(16160)32r/min=5125120r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、1500和3000r/min，综合价格、传动比、质量等因素，选用电机Y112M-4（同步转速1500r/min）。2.3动动参2.3.1传动(1)总传动比ia=nmnw=144032=45(2)分配传动装置各级传动比，取V带轮传动的传动比i01=3，则减52.3.运动和动力参数二机械装置的总体方案设计速器的传动比i为i=iai01=453=15取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i12=p1:4i=p1:415=4:583则低速级的传动比i23=ii12=154:583=3:273注意：以上传动比的分配只是初步的，传动装置的实际传动比必须在各级传动零件的参数，如带轮直径、齿轮齿数等确定以后才能计算出来。一般，总传动比的实际值与设计要求值的允许误差为3%5%。2.3.2动动参计算0轴（电动机轴）P0=Pd=3:86kWn0=nm=1440r/minT0=9550P0n0=95503:861440=25:6N
m1轴（高速轴）P1=P001=P03=3:860:97=3:74kWn1=n0i01=14403=480r/minT1=9550P1n1=95503:74480=74:4N
m2轴（中间轴）P2=P112=P112=3:740:960:98=3:52kW6二机械装置的总体方案设计2.3.运动和动力参数n2=n1i12=4804:583=104:7r/minT2=9550P2n2=95503:52104:7=321:1N
m3轴（低速轴）P3=P223=P212=3:520:960:98=3:31kWn3=n2i23=104:73:273=31:99r/minT3=9550P3n3=95503:3131:99=988:1N
m13轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.98，运动和动力参数的计算结果汇总如下。表2.1:各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/N
m转速传动比效率输入输出输入输出n/(r/min)i电动机轴3.8625.6144030.951轴3.743.6774.472.94804.5830.942轴3.523.45321.1314.7104.73.2730.943轴3.313.24988.1968.331.99图2.3:减速器各轴示意图73主要零部件的设计计算3.1V设计1.确定计算功率Pc由公式Pc=KAP，且KA=1:1（载荷变动较小，金属切削机床），则Pc=1:13:86=4:246kW2.选择带型根据Pc=4:246kW和nm=1440r/min选取V型带型号为A型，小带轮的直径dd1=80100mm。3.确定带轮直径和带速选取小带轮直径：A型带，n1=1440，取dd1=90mm。大带轮直径为（取滑动率=0:01）dd2=n1n2dd1(1)=[144048090(10:01)]=267:3mm取dd2=265mm。小带轮带速为v=dd1n1601000=3:14901440601000=6:78m/s8三主要零部件的设计计算3.1.V带设计满足5m/svi25m/s的要求。4.计算带传动中心距a和带的基准长度Ld(a)由公式0:55(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)可得195:25a0710；考虑到可使空间相对较大以便于散热和安装拆卸，取a0=650mm。(b)计算带的初步基准长度L′d，由公式L′d=2a0+2(dd1+dd2)+(dd2dd1)24a0可得L′d=2650+3:142(90+265)+(26590)24650=1869:13mm选取带的基准长度Ld=2000mm(c)求实际中心距a，由公式得aa0+LdL′d2=(650+20001869:132)=715:44mm取a=715mm。5.计算小带轮包角1小带轮包角1为1=1802180dd2dd1a57:3=165:98满足120的要求。6.确定带的根数93.2.齿轮设计三主要零部件的设计计算由单根V带基本额定功率P0=1:07kW，传动比i=3，可知基本额定功率增量∆P0=0:17kW，包角系数k=0:97，长度系数kL=1:03，则z=Pc[P]=Pc(P0+∆P)kkL=4:246(1:07+0:17)0:97