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文本内容:
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感谢傅少敏老师在整个过程中的指导与帮助,也感谢周围同学的帮助!
一、设计任务书轴辊搓丝机传动装置设计
1.1设计背景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
1.2工作条件室内工作,动力源为三相交流电动机,电动机单向运转,载荷较平稳
1.3使用期限工作期限为十年,每年工作天,双班制工作;检修期间隔为三年
1.4生产批量与加工条件生产批量5台,中等规模的机械厂,可加工级精度的齿轮、蜗轮
1.5原始数据表
二、方案设计
2.1总体设计见下图
2.2原动机的选择根据设计任务书,选择电动机作为原动机
2.3传动装置的选择
①电动机输出部分考虑到过载保护,因此选用带传动
②减速器内部布局二级圆柱齿轮展开式,见下图
2.4执行机构选择曲柄滑块机构,理由是结构简单,加工比较经济,只要有偏心,即可实现急回特性以下为尺寸设计插入图如图,由最小传动角取大于40知40°
①又由图中关系可知=350
②由
①②两式,试取以下两种方案方案一a=170mm,e=180mm,得b=
778.359mm,继而得k=
1.07,=
63.28°方案二a=165mm,e=170mm,得b=
539.386mm,继而得k=
1.16,=
51.61°相比较,由于方案二的k比较大,工作时间长,因此选用方案二
2.5相关参数的确定最后,将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表
三、传动零件设计
3.1带传动设计
3.2高速级齿轮设计
3.3低速级齿轮设计
四、轴的设计
4.1高速轴的设计
4.2中速轴的设计
4.3低速轴的设计
五、轴承的选择与校核
5.1高速轴轴承
5.2中速轴轴承
5.3低速轴轴承
六、键的选择与校核
6.1高速轴的键
6.2中速轴的键
6.3低速轴的键
七、减速器各部分尺寸
7.1箱体
7.2润滑及密封形式选择
7.3箱体附件设计
八、参考文献机械设计基础(下册),吴文祥等主编,北京北京航空航天大学出版社出版,年月机械设计综合课程设计,王之栋、王大康主编,北京机械工业出版社,年月宝钢减速器图册,沈成孝主编,北京机械工业出版社最大加工直径最大加工长度滑块行程搓丝动力生产率项目-内容设计计算依据和过程计算结果电动机的选择按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V其中V带的效率=
0.96,滚动轴承的效率=
0.99,闭式圆柱齿轮的效率=
0.98,计算效率η=
0.8946而=
3.13kw,选取=4kw,电动机型号Y132M1-6,性能如下电动机型号Y132M1-6分配传动比
(1)总传动比
(2)各级传动比a.V带传动=
2.5,减速器i=40/
2.5=16;b.高速级传动比,则低速级传动比=16/
4.733=
3.3各轴参数计算0轴(电动机轴)1轴(高速轴)2轴(中速轴)3轴(低速轴)如左侧轴功率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0轴
3.
1331.
149602.
50.95Ⅱ轴
2.
912.
88343.
1339.
781.
134.
4330.97Ⅲ轴
2.
822.
791125.
31114.
0243.
3810.97项目-内容设计计算依据和过程计算结果设计要求每天工作16小时,载荷较平稳计算功率Pc由表31-7知,=
1.1由公式=
1.
13.13kw=
3.44kw=
1.1=
3.44kw确定带型由图31-15选用带带轮直径和小带轮带速由表31-3知小带轮直径,则大带轮直径小带轮=
5.02m/s,满足5m/s25m/s
5.02m/s初选中心距和带的基准长度a.由31-24,初取b.=
1759.15mm由表31-2,取c.实际中心距=
620.425mma=
620.425mm小带轮包角=
166.15°,满足的要求=
166.15°带的根数由表31-3知,,,由表31-9知,包角系数,由表31-2取,长度系数,从而,V带根数=
3.25,取z=4根z=4初拉力由表31-1取初压力:压轴力项目-内容设计计算依据和过程计算结果材料和精度等级考虑直齿轮生产简单,造价低,故选用直齿轮,批量较小小齿轮使用40Cr,调质处理,硬度241-286HBS;大齿轮使用45钢,调质处理,硬度229-286HBS;精度等级均为8级有关数据以及公式引自《机械设计基础》(下册)初估小带轮直径因采用闭式软齿面传动,按齿面接触强度初估小齿轮分度圆直径由附B-1,,则由表27-14,由表27-24查得,接触疲劳强度则,由附B-2得,取确定基本参数校核圆周速度v和精度等级由表27-1选取8级精度初取齿数取m=60/21=
2.857由表27-4取m=3mm,则,,取,由于互质,故可行校核传动比误差Δ=
4.65-
4.733/
4.733=-
0.018,满足校核齿面接触疲劳强度计算齿面接触应力由式27-5,计算,由图27-17查得,由表27-15查得,而,其中由表27-5可得由于无变位,啮合角故,直齿轮查表27-7知,图27-6知查表27-8知,其中由表27-9得到,其中非对称支撑,调制齿轮7级精度,则从而计算许用接触应力其中由图27-27知总工作时间从而得由表27-18接触强度尺寸系数,由表27-17取最小安全系数,从而验算合适,无需调整尺寸合适,无需调整尺寸确定主要传动尺寸模数m=3中心距取齿宽,,齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲应力计算查表27-7知,图27-6知其他如下由图27-9知,由表27-8知其中,由图27-20知由图27-22知,从而由知许用弯曲应力由图27-30知从而由知校核,主要尺寸汇总模数m=3压力角=20°项目-内容设计计算依据和过程计算结果材料和精度等级同高速级初估小带轮直径因采用闭式软齿面传动,按齿面接触强度初估小齿轮分度圆直径由附B-1,,则由表27-14,由表27-24查得,接触疲劳强度则,由附B-2得,取确定基本参数校核圆周速度v和精度等级由表27-1选取8级精度初取齿数m=60/21=
3.281,由表27-4取m=3mm则,,取由于互质,故可行校核传动比误差Δ=
3.371-
3.381/
3.381=-
0.0028,满足校核齿面接触疲劳强度计算齿面接触应力由式27-5,计算由图27-17查得,由表27-15查得,而,其中由表27-5可得由于无变位,啮合角故,直齿轮查表27-7知,图27-6知查表27-8知,其中由表27-9得到,其中非对称支撑,调制齿轮7级精度,则从而计算许用接触应力其中由图27-27知总工作时间从而得由表27-18接触强度尺寸系数由表27-17取最小安全系数,从而验算合适,无需调整尺寸合适,无需调整尺寸确定主要传动尺寸模数m=3中心距取齿宽,,齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲应力计算查表27-7知,图27-6知其他如下由图27-9知,由表27-8知其中,由图27-20知由图27-22知,从而由知许用弯曲应力由图27-30知从而由知校核,主要尺寸汇总模数m=3,压力角=20°项目-内容设计计算依据和过程计算结果材料和热处理根据轴的使用条件,选择40Cr,正火,硬度HB=241-286初估轴径查表26-3,取C=100,则由式26-2得取并初取轴承处,齿轮处初取轴承处,齿轮处空间受力分析根据减速器箱体尺寸,取则空间受力如下其中,支反力和弯矩图yoz面支反力m弯矩图如下xoz面支反力及弯矩由及知弯矩图如下m合成弯矩合成弯矩合成弯矩图如下转矩,由B端输入,转矩图如下当量弯矩按脉动循环考虑,取则危险截面当量弯矩当量弯矩图如下校核轴的强度由表26-4知而均小于故合格合格轴设计图项目-内容设计计算依据和过程计算结果材料和热处理根据轴的使用条件,选择40Cr,调质,硬度HB=241-286初估轴径查表26-3,取C=102,则由式26-2得取并初取轴承处,齿轮处初取轴承处,齿轮处空间受力分析根据减速器箱体尺寸,取则空间受力如下其中,支反力和弯矩图yoz面支反力m弯矩图如下xoz面支反力及弯矩弯矩图如下m合成弯矩合成弯矩合成弯矩图如下转矩,当量弯矩按脉动循环考虑,取则危险截面当量弯矩当量弯矩图如下校核轴的强度由表26-4知而小于,故合格合格轴设计图项目-内容设计计算依据和过程计算结果材料和热处理根据轴的使用条件,选择40Cr,调质,硬度HB=241-286初估轴径查表26-3,取C=102,则由式26-2得取并初取轴承处,齿轮处初取轴承处齿轮处空间受力分析根据减速器箱体尺寸,取则空间受力如下其中,支反力和弯矩图yoz面支反力m弯矩图如下xoz面支反力及弯矩弯矩图如下m合成弯矩合成弯矩合成弯矩图如下转矩,当量弯矩按脉动循环考虑,取则危险截面当量弯矩当量弯矩图如下校核轴的强度由表26-4知而小于,故合格合格轴设计图项目-内容设计计算依据和过程计算结果轴承选择由d=30mm以及轴的运转特点,选择深沟球轴承6206深沟球轴承6206轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力当量动载荷由,取安全系数则当量动载荷,于是P=
2088.5NP=
2088.5N轴承校核查表6-63知而于是得满足设计要求满足设计要求项目-内容设计计算依据和过程计算结果轴承选择由d=40mm以及轴的运转特点,选择深沟球轴承6208深沟球轴承6208轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力当量动载荷由,取安全系数则当量动载荷,于是P=
5524.8NP=
5524.8N轴承校核查表6-63知而于是得满足设计要求满足设计要求项目-内容设计计算依据和过程计算结果轴承选择由d=55mm以及轴的运转特点,选择深沟球轴承6211深沟球轴承6211轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力当量动载荷由,取安全系数则当量动载荷,于是P=
8415.6NP=
8415.6N轴承校核查表6-63知而于是得满足设计要求满足设计要求项目-内容设计计算依据和过程计算结果Φ35处的键选用普通平键(圆头)连接,材料45钢初取键b×h=10mm×8mm,由轮毂长为66mm选择L=50mm,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表33-1知因此,合格普通平键材料45钢b×h=10×8L=50mmΦ25处的键选用普通平键(圆头)连接,材料45钢初取键b×h=8mm×7mm,由轮毂长为62mm选择L=56mm,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表33-1知因此,合格普通平键材料45钢b×h=8×7L=56mm项目-内容设计计算依据和过程计算结果Φ50处的键1选用普通平键(圆头)连接,材料45钢初取键b×h=14mm×9mm,由轮毂长为60mm选择L=56mm,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表33-1知因此,合格普通平键材料45钢b×h=14×9L=56mmΦ50处的键2选用普通平键(圆头)连接,材料45钢初取键b×h=14mm×9mm,由轮毂长为110mm选择L=100mm,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表33-1知因此,合格普通平键材料45钢b×h=14×9L=100mm项目-内容设计计算依据和过程计算结果Φ60处的键选用普通平键(圆头)连接,材料45钢初取键b×h=18mm×11mm,由轮毂长为105mm选择L=100mm,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表33-1知因此,合格普通平键材料45钢b×h=18×11L=100mmΦ45处的键选用普通平键(圆头)连接,双键,材料45钢初取键b×h=14mm×9mm,由轮毂长为64mm选择L=56mm,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表33-1知因此,合格普通平键,双键材料45钢b×h=14×9L=56mm名称符号尺寸箱盖壁厚箱座壁厚箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连接螺钉直径箱盖与箱座连接螺钉直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径起盖螺钉直径大齿轮顶圆与内壁距离齿轮端面与内壁距离轴承距内壁距离两级齿轮轴向间距轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度箱盖肋厚箱座肋厚m设计项目设计内容密封装置高速轴密封毡圈密封,,挡油板内密封中间轴密封挡油板内密封低速轴密封毡圈密封,,挡油板内密封润滑剂的选择轴承油润滑齿轮油润滑设计项目设计内容设计结果通气器指标,,,油标指标,选用C型油标排油螺塞指标管螺纹六角螺塞及其组合件。