搓丝机设计说明书(北航)

北京航空航天大学学生设计用纸第1页《机械设计基础课程设计说明书》学号：姓名：指导老师：20XX-X-XX北京航空航天大学学生设计用纸第2页前言机械设计课程是设在机械制图，机械原理，机械设计之后的一门必修课。综合考察学生对前序课程的掌握及综合创新能力。通过对一个机械系统的总体设计使学生在实践中对机械系统的各个组成部分，所学过的理论知识，设计过程的基本步骤和基本原理都有了较深层次的认识。与此同时，可以充分发挥学生的创新能力。作为机械传动的核心，减速器的设计无疑是至关重要的。课程设计中也充分突出了其重要性。本课程设计是围绕对减速器的设计展开的。从主体部件——齿轮，到轴，到箱体，到油标，油塞，到吊环等的设计，甚至螺栓，轴承的选择，都严格按照工程设计要求展开，不放过一个细节。每一个设计都做到有原则可依，有原理可循。本设计是搓丝机传动装置设计。通过训练，不但使学生牢固掌握了基本知识，掌握了基本技能，熟悉了机械设计的全过程，还能体会到机械设计制造在国民经济中的基础性地位。目录北京航空航天大学学生设计用纸第3页机械设计课程设计任务书………………………………………………………………………（3）传动方案的拟定…………………………………………………………………………………（4）传动装置设计……………………………………………………………………………………（5）Ｖ带传动设计……………………………………………………………………………………（9）齿轮传动的设计………………………………………………………………………………（11）Ⅰ轴的设计……………………………………………………………………………………（21）Ⅱ轴的设计……………………………………………………………………………………（25）Ⅲ轴的设计……………………………………………………………………………………（28）键的校核………………………………………………………………………………………（31）附表—结构设计………………………………………………………………………………（34）参考资料………………………………………………………………………………………（36）设计任务书北京航空航天大学学生设计用纸第4页设计题目：搓丝机传动装置设计1—电动机2—传动装置3—床身4—搓丝机（一）设计要求（1）该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上，下搓丝板安装在滑块上。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。（二）原始技术数据最大加工直径/mm最大加工长度/mm滑块行程/mm搓丝动力/kN生产率/（件/min）81803208.532北京航空航天大学学生设计用纸第5页传动方案的拟定根据系统要求可知：①需要机构具有急回特性。②要有运动形式转换功能，即单向连续转动→往复直线运动。根据上述要求，可以选择若干机构组合成多种机构系统，现列出以下方案加以比较，在所有方案中齿轮1、2可看作传动部分的最后一级齿轮。方案1：方案2：方案1采用了曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，故机构尺寸较小，结构简洁。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。方案2采用凸轮机构，该机构随能满足运动规律，然而系统要求的滑块行程为300～320mm，因而凸轮的径向尺寸较大，于是其所需要的运动空间也较大，同时很难保证运动速度的平稳性。综合分析可知：方案1最为可行。北京航空航天大学学生设计用纸第6页传动装置设计一、机构设计简图二、各部分功能1、动力装置：选择合适的电动机，动力源为三相交流380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳。2、传动装置：因传动比较大，故采用两级传动减速，为使传动更平稳，在加一级带传动。3、执行装置：曲柄滑块机构，有急回特性，可提高生产率。三、工作流程开动电动机，经过皮带传到1轴，经过两级减速，由3轴输出，带动曲柄滑块机构，使滑块（搓丝板）水平运动进行搓丝。北京航空航天大学学生设计用纸第7页执行机构的设计本设计是要将旋转运动转换为往复运动，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，所以还是连杆机构更合适一些。根据设计的要求，工作机应该带动上搓丝板，且结构应该尽量简单，所以选择曲柄滑快机构。L1=340136300142C3C2C1OB3B2B1Ae=7°32'48L2=60°可设压力角为30，11.5eL，代入直角三角形33OBC得12sineLL，215LL在直角三角形1OAC和2OAC中列方程得22222AOOCAC即222222112eLLeHLL解得L1=152.3812152.38761.9228.57320LmmLmmemmHmm三、电动机选择和运动、动力参数计算1、电动机选择选择类型采用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V（1）选择容量V带传动：10.96η一对轴承：20.99η二级圆柱齿轮：30.97η北京航空航天大学学生设计用纸第8页摩擦传动：40.96η曲柄滑块：0.875η总传动率：42421234.0.960.990.970.960.870.685ηηηηηη公称搓动力：F=8500N滑快平均速度：360322320100.341/vms电动机功率：max85000.3414.2620.68dFvpkw载荷平稳，电动机额定功率edp略大于dp即可，取edp=4kw。（2）确定电动机转速曲柄转速wn=32r/min确定传动比范围：V带传动比范围12~4i；二级齿轮传动比范围28~40i,电动机转速范围12512~5920/mindWniinr（）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，结构尺寸及成本选取电动机型号定为Y132s-4，其技术数据如下表：同步转速r/min满载转速r/min额定功率kW额定转距堵转转距额定转矩最大转矩150014405．52.22.2分配传动比a)计算总传动比：1440/min4532/minMaWnrinrb)分配减速器的各级传动比：若V带的传动比取03i，则减速器的传动比为0145153aiii取两级的圆柱齿轮减速器高速级的传动比为121.41.4154.583ii北京航空航天大学学生设计用纸第9页则低速级的传动比为2312153.2734.583iii3、计算传动装置的运动和动力参数a）、计算各轴转速电机轴：01440/minMnnr1轴：01011440480/min3nnri2轴：1212480/min104.735/min4.583nrnri3轴：2323104.735/min32.000/min3.273nrnrib)、计算各轴输入功率电机轴：4.262dpkw1轴：114.2620.964.092dppkWkW2轴：21234.0920.990.973.929ppkWkW3轴：32233.9290.990.973.773ppkWkWc)、计算各轴输入转矩电动机输出转矩：0004.2629550955028.2651440pTNmn1轴：1114.0929550955081.414480pTNmn2轴：2223.92995509550358.26104.735pTNmn3轴：3333.773955095501126.032pTNmn北京航空航天大学学生设计用纸第10页将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率比P/kW转矩T/N·m转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴4.26228.265144030.961轴4.09281.4144804.5830.962轴3.929358.26104.7353.2730.963轴3.7731126.032.000四、传动零件设计及校核1、V带传动设计项目计算内容计算结果1、确定计算功率cp工作情况：每天工作16小时，载荷较平稳，交流异步重载。由表34.1取1.2AK计算功率：1.24.2625.114cadpKpkw1.2AK5.114cpkw2、确定带型由5.114cpkw11440/minnr查表31-15取A型传动带取A型3、确定带轮直径和带速由表31.3a取小带轮直径，由A型，1n取1125ddmm大带轮直径：2112(1)(10.01)3125371.25ddnddmmn大带轮转速：取ε=1%，2dd=370mm取标准值1125ddmm2370ddmm11221251440(1)(10.01)712.8/min375dddnnrd由2210120()2()24dddddddLadda得2(370125)2600(125370)2002.1624600dLmm2712.8/minnr北京航空航天大学学生设计用纸第11页设计项目计算内容计算结果查表31.2取标准值2000dLmm（3）、求实际中心距a0020002002.16600599.9222ddllaamm5、小带轮包角α1211180218057.324518057.3156.6120600ddddaα1156.6α6、确定带的根数z由表31.3a得01.93pkw查表31.3b得单根v带额定功率增量00.17pkw01.93pkw由表31.9查得包角修正系数0.94K由表31.2查得带长修正系数1.03LK05.1141.930.170.941.032.515ccLppzpppkk取3z根00.17pkw0.94K1.03LK3z7、确定v带初拉力0F由表31.1得0.10qkgm带速1112514409.43601000601000ddnvms2022.550015.1142.550019.4250.139.4250.94159.03pFqvvzkN0159.03FN8、计算作用在轴上的力QF10156.62sin23159.03sin857.822QFFzN857.8QFN北京航空航天大学学生设计用纸第12页2、齿轮设计a)高速级齿轮设计设计项目计算内容计算结果1、选择材料精度等级斜齿轮啮合好，且可以抵消一部分蜗杆轴向力，降低轴承轴向负荷，故选用斜齿轮，批量较小，小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB～286HB，平均取240HB。8级精度2、初步估算小齿轮直径1d采用软齿面传动，按齿面接触疲劳强度初步估算小齿轮分度圆直径：由附录A表A1取756dA，1.4K初取15u=4转矩181.414TNm由表27.11查取1.1d查图27-24：接触疲劳极限lim1lim2710580HHlMPaMPa1lim12lim20.90.97106390.90.9580522HPHHPHlMPaMPa13123211.481.4145.02175654.71.25225.02ddHPKTudAumm