平板搓丝机设计说明书

你好平板搓丝机执行机构综合——设计说明书设计名称:平板搓丝机的执行机构综合专业：机电一体化2班姓名：孙欣学号：200876822指导老师：温亚莲时间：2010/12/132目录一、问题的提出------------------------------(3)1.1设计题目简介------------------------------------------(3)1.2设计参数与要求---------------------------------------(3)1.3设计任务------------------------------------------------(4)二、数据设计---------------------------------(4)2.1机械简图如下------------------------------(4)2.2杆件长度确定---------------------------(5)2.3曲柄功率及所需驱动力矩计算--------------(5)2.4电机的选择------------------------------(6)2.5各轮直径选择--------------------------------(6)三、机构的运动分析--------------------------（7）3.1建立如图所示的坐标系--------------------(7)3.2列方程---------------------------------(7)3.3运动曲线------------------------------------(8)3.4最终方案的机构运动简图-----------------(9)四、总结-------------------------------------(10)4.1机构设计原理---------------------------(10)4.2、心得与收获---------------------------(11)五、参考文献---------------------------------(11)3一、问题的提出1.1设计题目简介图示为平板搓丝机结构示意图，该机器用于搓制螺纹。电动机1通过V带传动、齿轮传动3减速后，驱动曲柄4转动，通过连杆5驱动下搓丝板（滑块）6往复运动，与固定上搓丝板7一起完成搓制螺纹功能。滑块往复运动一次，加工一个工件。送料机构（图中未画）将置于料斗中的待加工棒料8推入上、下搓丝板之间。图1平板搓丝机结构示意图1.2、设计数据与要求平板搓丝机设计数据最大加工直径(mm)最大加工长度(mm)滑块行程(mm)搓丝动力(kN)生产率(件/min)10180320~340932该机器室内工作，故要求振动、噪声小，动力源为三相交流电动机，电动机单向运转，载荷较平稳。工作期限为十年，每年工作300天；每日工作8小时。41.3、设计任务（1）针对图1所示的平板搓丝机传动方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；（2）假设曲柄AB等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；（3）在工作行程中，滑块C所受的阻力为常数（搓丝动力），在空回行程中，滑块C所受的阻力为常数1kN；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；（4）取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；（5）用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。（6）图纸上绘出最终方案的机构运动简图（可以是计算机图）并编写说明书。二、传动设计2.1机械简图如下52.2杆件长度确定（1）题目要求最大加工长度为180，则下搓丝板宽度b=180（2假设几组数据，经计算验证，最终选取取偏心距e=150；AB=150;BC=400（经验证；滑块行程=529.1-200=329.1满足要求）2.3曲柄功率及所需驱动力矩计算：AB飞轮（曲柄）角速度为：sradnAB/351.3602B点速度为：smABABBl/5027.0曲柄功率为：kwFB524.49P曲曲柄所需驱动力矩为：)357.1/n9549mkN357.1PPmkNTTAB曲曲曲曲（或6取齿轮传动效率为0.97；一对轴承的传动效率为0.98；带传动效率为0.96，则电机所需效率为计算如下：2.4电机的选择：工作机转速32r/min传动比范围:V型带：i1=2-4；减速器：i2=8-40;总传动比i=i1*i2=16-160可知电动机应选型号为Y160M—6，同步转速1000r/min，满载转速为970r/min选取Y2-132M-4型号电机，额定功率：7.5Kw（大于6.551）；额定电流：15.6A；转速；1440r/min;效率:87%；功率因素；0.84；最大转矩；2.3KN·m；最小转矩：1.4KN·m；2.5传动比AB轮转速n=32r/min;总传动电动机转速n=1440r/min总传动比为1440/32=45；初定传动比为1i=3、⁄⁄√√取12i=3.87、23i=3.872.6各轴转速kwPd551.69.095.098.097.096.0232P曲7r/min97.138124.03/3.8=/in=nr/min03.241480/3.87=/in=n480r/min1440/3=/in=n1440r/min=n=n23231212101m02.7各轴输入功率P0P𝑑6KWPP𝑑×η带×η承6×096×0966KWPP×η承×η齿66×09×099KWPP×η承×η齿9×099×0969KW2.8各轴输入转矩电动机所需实际转矩及电动机的输出转矩为T090Pd/n𝑚6N·mT90P/n226N·m𝑇90P/n2N·mT90P/n66N·m2.9各轴参数列表轴输出功率输出转矩转速传动比电机轴(0)6.551KW6N·m1440r/min高速轴(1)66KW226N·m480r/min38中间轴(2)9KW2N·m124.03r/min3.87低速轴(3)69KW66N·m31.97r/min3..87三、运动分析3.1建立如图所示的坐标系3.2列方程以C点在为左极限时初始位置，求C点的位置方程：AB角速度为：351.39AB初始角度为：794.00AB角度为：)0(0ttB点的位置方程为：)sin1(150sin150150cos150BByxC点的位置方程为：0)400(2122cBBcyyxx3.3运动曲线运用Matlab绘制C点运动曲线（一个周期）如下：1000.20.40.60.811.21.41.61.82200250300350400450500550txcC点的位移曲线00.20.40.60.811.21.41.61.82-600-400-2000200400600800tvC点的速度曲线3.4机构最终运动简图11四、带传动设计4.1确定计算功率Pca由书中表8-7查的工作情况系数为1KA,故kWkWPKPAca551.6551.614.2选择V带的带型根据Pca、n1由图8-10选用B型。4.3确定带轮的基准直径dd并验算带速v初选小带轮的基准直径dd1。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径mmdd1601。验算带速v。按式（8-13）验算带的速度smvndd/05.1210006014401601000601112因为smvsm/30/5，故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据式（8-15a），计算大带轮的基准直径dd2mmmmidddd480160312根据表8-8，圆整为mmdd5002。验算实际传动比为125.3160500i%5%2.4%10033125.3i故mmdd5002。4.4确定V带的中心距a和基准长度Ld（1）根据式（8-20），初定中心距7000a。（2）由式（8-22）计算带所需的基准长度addddaLddddd022100412)(22)(mmmm24787004)500160(27002)160500(2由表8-2选带的基准长度mmLd2500。（3）按式（8-23）计算实际中心距a0。mmmmaLLadd711)224782500700(200中心距的变化范围为4.5验算小带轮上的包角11201535003.57)160500(1803.57)(180121adddd4.6计算带的根数z（1）计算单根V带的额定功率rP。13由mmdd1601和min/14401rn，查表8-4a得kWP62.30.根据min/14401rn，3i和B型带，查表8-4b得kWP46.00。查表8-5得93.0K，表8-2得03.1LK，于是kWKKPPPLr91.303.193.0)46.062.3()(00（2）计算V带的根数z。68.191.3551.6rcaPPz取2根。4.7计算单根V带的初拉力的最小值(𝐅𝟎)𝐦𝐢𝐧由表8-3得B型带的单位长度质量q0kgm⁄,所以(F0)min00（2−Kα）PcaKαzv+qv[00×(2−09)×609×2×20+0×20]N26N应使带的实际初拉力F0(F0)min。4.8计算压轴力𝐅𝐩压轴力的最小值为(F0p)min2z(F0)minsnα22×2×26×sn°2N996N4.9带传动各参数列表计算项目计算内容计算结果确定计算功率由表8-7由公式𝑃𝑐𝑎𝑘𝐴∙𝑃𝑑𝑘𝐴𝑃𝑐×6𝐾𝑤6𝐾𝑤选取带型由图8-10选用B带选取小带轮直径由表8-6表8-8𝑑𝑑60𝑚𝑚大带轮直径𝑑𝑑𝑖×𝑑𝑑𝑑𝑑00𝑚𝑚14小带轮带速𝜈𝜋𝑑𝑑𝑛60×000⁄𝜈20𝑚/𝑠初选中心距𝑎00(𝑑𝑑+𝑑𝑑)≤𝑎0≤2(𝑑𝑑+𝑑𝑑)⟹62𝑚𝑚≤𝑎0≤20𝑚𝑚初选𝑎000𝑚𝑚带初步基准长度Ld0Ld02𝑎0+𝜋2(𝑑𝑑+𝑑𝑑)+(𝑑𝑑+𝑑𝑑)Ld02𝑚𝑚带基准长度𝐿𝑑由表8-2𝐿𝑑200𝑚𝑚实际中心距𝑎≈𝑎0+(𝐿𝑑−𝐿𝑑)2𝑎𝑚𝑚小带轮包角𝛼≈adddd3.57)(18012𝛼∘20∘带的根数由表8-4a求P0由表8-4b的基本额定功率增量Δ𝑃0由表8-5取包角系数𝑘𝛼由表8-2取长度系数𝑘𝐿LrKKPPP)(00zPcaPr𝑃062KwΔ𝑃006Kw𝑘𝛼09𝑘𝐿0Pr9Z6Z取2带的初拉力由表8-3取q0kgm⁄初压力:(F0)min00（2−Kα）PcaKαzv+qv(F0)min26N带的压轴力(F0p)min2z(F0)minsnα2(F0p)min996N五、齿轮设计5.1材料选取：（1）按下图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）平板搓丝机为一般工作机器，速度不太高，故选用7级精度（GB10095-88）。（3）由书表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材15料为45钢（调质），硬度为240HBS，而这材料硬度差为40HBS。5.2低速级（1）选小齿轮齿数𝐳𝟏𝟐𝟓,大齿轮齿数𝐳𝟐𝟑𝟖𝟕×𝟐𝟓𝟗𝟔𝟕𝟓取𝐳𝟐𝟗𝟕。（2）按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即dt≥22√KT∅d×u±u(ZE[σH])31)确定公式内的各计算数值1试选载荷系数Kt2小齿轮传递的转矩T2N·m3由表10-7选取齿宽系数∅d4由表10-6查的材料的弹性影响系数ZE9MPa5由图10-21d按齿面硬度