機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計搓絲機設(shè)計

1、一、 設(shè)計任務(wù)書1、 設(shè)計題目：搓絲機設(shè)計2、 設(shè)計背景：a、 題目簡述：該機器用于加工軸棍螺紋。上搓絲板安裝在機頭上，下搓絲板安裝在滑快上。加工時，下搓絲板隨滑快做往復(fù)運動。在起始位置時，送料裝置將工件送入上、下搓絲板之間?；瑝K往復(fù)運動時，工件在上搓絲板之間滾動，搓制出與搓絲板一致的螺紋。搓絲板共兩對，可同時搓出工件兩端的螺紋?；瑝K往復(fù)運動一次，加工一件。b、 使用狀況：室內(nèi)工作，需要5臺；動力源為三相交流電380/220v，電機單向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作16小時；檢修期為三年大修。c、 生產(chǎn)狀況：專業(yè)機械廠制造，可加工7、8級精度齒輪、蝸輪。3、 設(shè)

2、計參數(shù)：滑塊行程3400mm；最大加工直徑12mm；最大加工長度180mm;公稱搓動力 9kn;生產(chǎn)率 32件/分 4、 設(shè)計任務(wù)：a、 設(shè)計總體傳動方案，畫總體機構(gòu)簡圖，完成總體方案論證報告。b、 設(shè)計主要傳動裝置，完成主要傳動裝置的裝配圖（a0）。c、 設(shè)計主要零件，完成兩張零件工作圖（a3）。d、 編寫設(shè)計說明書。二、 傳動方案的擬定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，該傳動方案的設(shè)計分成原動機，傳動裝置和工作機兩部分：1、 原動機的選擇設(shè)計要求：動力源為三相交流電380/220v.故，原動機選用電動機。2、 傳動裝置的選擇 電動機輸出部分的傳動裝置 電動機輸出轉(zhuǎn)速較高，并且輸出不穩(wěn)定，同時在運轉(zhuǎn)故障或嚴(yán)重

3、過載時，可能燒壞電動機，所以要有一個過載保護裝置?？蛇x用的有：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動。鏈傳動與齒輪傳動雖然傳動效率高，但會引起一定的振動，且緩沖吸振能力差，也沒有過載保護；蝸桿傳動效率低，沒有緩沖吸震和過載保護的能力，制造精度高，成本大。而帶傳動平穩(wěn)性好，噪音小，有緩沖吸震及過載保護的能力，精度要求不高，制造、安裝、維護都比較方便，成本也較低，雖然傳動效率較低，傳動比不恒定，壽命段，但還是比較符合本設(shè)計的要求，所以采用帶傳動。 減速器傳動不是很高，也無傳動方向的變化，但是軸所受到的彎扭矩較大，所以初步?jīng)Q定采用二級斜齒輪減速器，以實現(xiàn)在滿足傳動比要求的同時擁有較高的效率，和比較緊湊的

4、結(jié)構(gòu)，同時封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的環(huán)境下工作。工作機工作機應(yīng)該采用往復(fù)移動機構(gòu)。可選擇的有：連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，齒輪齒條機構(gòu)，螺旋機構(gòu)，楔快壓榨機構(gòu)，行星齒輪簡諧運動機構(gòu)。本設(shè)計是要將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運動，且無須考慮是否等速，是否有急回特性。所以連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，齒輪齒條機構(gòu)均可，但凸輪機構(gòu)和齒輪齒條機構(gòu)加工復(fù)雜，成本都較高，所以還是連桿機構(gòu)更合適一些。 在連桿機構(gòu)中，可以選擇的又有對心曲柄滑快機構(gòu)，正切機構(gòu)和多桿機構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計的要求，工作機應(yīng)該帶動上搓絲板，且結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單，所以選擇對心曲柄滑快機構(gòu)。三、 電動機的選擇1、 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇：按工作條件和要求，選用一般用途的y

5、系列三相異步臥式電動機，封閉結(jié)構(gòu)。2、 電動機功率計算傳動效率： v帶： 二級圓柱齒輪： 一對軸承： 摩擦傳動： 總傳動效率： 公稱搓動力：f=9000n 滑快最大速度： 電動機功率：3電動機轉(zhuǎn)速計算確定傳動比范圍：二級齒輪傳動比范圍；v帶傳動比范圍電動機轉(zhuǎn)速范圍在相關(guān)手冊中查閱符合這一轉(zhuǎn)速范圍的電機，綜合考慮總傳動比，結(jié)構(gòu)尺寸及成本，選擇堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩較大的y160m-6型電機。 結(jié)論：電動機型號定為y160m-6，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min額定功率kw10009707.52.02.0四、 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)1、 計算總傳動比： 2、 分配減速器的各級傳

6、動比：若v帶的傳動比取，則減速器的傳動比為 取兩級的圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為 則低速級的傳動比為 3、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)a、 計算各軸轉(zhuǎn)速電機軸：1軸： 2軸： 3軸： b、 計算各軸輸入功率電機軸： 1軸： 2軸： 3軸： c、 計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩：1軸：2軸：3軸：將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進行整理并列于下表：軸名功率p / kw轉(zhuǎn)矩t /nm轉(zhuǎn)速nr/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸5.79257.02497020.961軸5.560109.4864854.6060.95062軸5.286479.38105.33.2910.95063軸5.024149

7、9.71832五、 傳動零件的設(shè)計計算1、 帶輪設(shè)計 計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果工作情況系數(shù)每天工作16小時，載荷較平穩(wěn)由表13-1-16設(shè)計功率6.9504kw帶型圖13-1-1n=970r/min與取a型小帶輪基準(zhǔn)直徑表13-1-1大帶輪直徑取=1%=取標(biāo)準(zhǔn)值帶速v5.89m/s大帶輪轉(zhuǎn)速480.15r/min初定中心距0.7()校核結(jié)果合格圖5.4b) 中間軸的設(shè)計計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果1）受力分析材料的選擇為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)c=114估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩小齒輪圓周力大齒輪圓周力小齒輪徑向力大齒輪徑向力小齒輪軸向力大齒輪軸向力軸受力圖見圖軸受力圖水平面反力垂直面反力垂直面受力圖見

8、圖垂直面受力圖水平面受力圖見圖水平面受力圖垂直面彎矩圖見圖垂直面彎矩圖水平面彎矩圖見圖水平面彎矩圖合成彎矩圖見圖合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖見圖轉(zhuǎn)矩圖 應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表20-14求得 ，當(dāng)量彎矩圖見圖當(dāng)量彎矩圖 2） 校核軸徑齒根圓直徑軸徑3） 較核危險截面判斷危險截面根據(jù)軸的尺寸及彎矩圖。截面c處彎矩最大，具有齒輪配合引起的應(yīng)力集中；截面b處的彎矩較大，具有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，b、c截面軸徑相同，故c為危險截面校核截面c疲勞極限強度由表20-1等效系數(shù)由表20-1得截面應(yīng)力彎矩抗彎截面系數(shù)由表20-25得抗扭截面系數(shù)由表20-25得彎曲應(yīng)力幅彎曲正應(yīng)力的平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力有效

9、應(yīng)力集中系數(shù)由表20-16得 按鍵 按配合 按鍵 按配合表面質(zhì)量系數(shù)由表20-19得尺寸系數(shù)由表20-122得安全系數(shù)彎曲安全系數(shù)扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)靜強度安全系數(shù)由表20-15得=1.5復(fù)合安全系數(shù)s=2.69校核結(jié)果合格c) 低速軸的設(shè)計計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果1） 受力分析材料的選擇為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)c=116估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩公稱搓動力齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力軸受力圖見圖軸受力圖水平面反力垂直面反力垂直面受力圖見圖垂直面受力圖水平面受力圖見圖水平面受力圖垂直面彎矩圖見圖垂直面彎矩圖水平面彎矩圖見圖水平面彎矩圖合成彎矩圖見圖合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖見圖轉(zhuǎn)矩圖 應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表2

10、0-14求得 ，當(dāng)量彎矩圖見圖當(dāng)量彎矩圖 2） 較核危險截面判斷危險截面根據(jù)軸的尺寸及彎矩圖。截面c處彎矩最大，具有軸承配合引起的應(yīng)力集中；截面b處的彎矩較大，具有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，故b為危險截面校核截面b疲勞極限強度由表20-1等效系數(shù)由表20-1得截面應(yīng)力彎矩抗彎截面系數(shù)由表20-25得抗扭截面系數(shù)由表20-25得彎曲應(yīng)力幅彎曲正應(yīng)力的平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)由表20-16得 按鍵 按配合 按鍵 按配合表面質(zhì)量系數(shù)由表20-19得尺寸系數(shù)由表20-122得安全系數(shù)彎曲安全系數(shù)扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)靜強度安全系數(shù)由表20-15得=1.5復(fù)合安全系數(shù)s=1.918校核結(jié)果合

11、格4) 軸承的設(shè)計1、高速軸軸承的選擇該軸為工作于普通溫度下的短軸，故支點采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對交接觸軸承，按軸徑初選6208。下面進行校核：計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表22-31 得6208軸承主要性能參數(shù)如下：軸承受力情況； 校核軸承1 即可x、y值由表22-31，沖擊載荷系數(shù)由表22-16查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）14400h，壽命合格、查表22-31，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表22-18計算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)查圖載荷分布系數(shù)查圖18.20許用轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速485r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載

12、荷與許用轉(zhuǎn)速的要求，且各項指標(biāo)潛力都很大。2、中間軸軸承的選擇該軸為工作于普通溫度下的短軸，故支點采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對交接觸軸承，按軸徑初選6210。下面進行校核：計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表22-31 得6210軸承主要性能參數(shù)如下：軸承受力情況； 校核軸承2 即可x、y值由表22-31，沖擊載荷系數(shù)由表22-16查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）14400h，壽命合格、查表22-31，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表22-18計算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)查圖11.3-11載荷分布系數(shù)查圖11.3-12許用轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速10

13、5.3r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求，且各項指標(biāo)潛力都很大。3、低速軸軸承的選擇該軸為工作于普通溫度下的短軸，故支點采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對交接觸軸承，因彎扭矩較大，按軸徑初選6313。下面進行校核：計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表22-31 得6313軸承主要性能參數(shù)如下：軸承受力情況； 校核軸承2 即可x、y值由表22-31，沖擊載荷系數(shù)由表22-16查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）14400h，壽命合格、查表22-31，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表22-18計算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)查圖11.3

14、-11載荷分布系數(shù)查圖11.3-12許用轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速32r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求，且各項指標(biāo)潛力都很大。 5） 鍵的選擇與校核 鍵的選擇主要考慮所傳遞的扭矩的大小，軸上零件是否需要沿軸向移動，零件的對中要求等等。計算項目計算內(nèi)容計 算 結(jié) 果（1）高速軸大帶輪鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由表6-57查得d=26mm時，應(yīng)選用鍵 gb1096-79轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核查表7-3可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=150mpa故滿足要求許用剪切應(yīng)力校核查表7-3可得鋼的許用剪切應(yīng)力為=故滿足要求（2）中間軸鍵的選擇和校核鍵的

15、選擇和參數(shù)靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，由表6-57得d=55mm時，同時考慮到同一跟軸上盡量選用相同公稱尺寸的鍵，故應(yīng)選用鍵， gb1096-79轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核查表7-3可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=150mpa故滿足要求許用剪切應(yīng)力校核查表7-3可得鋼的許用剪切應(yīng)力為=故滿足要求（3）低速軸鍵的選擇和校核鍵的選擇和參數(shù)靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭由表6-57查得d=72/60mm時，同時考慮到同一根軸盡量選用相同公稱尺寸的鍵，故應(yīng)選用鍵， gb1096-79轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度 許用擠壓應(yīng)力校 核查表7-3可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=150mpa故滿足要求許用剪切應(yīng)力校核查表7-

16、3可得鋼的許用剪切應(yīng)力為=誤差在5%內(nèi)，故滿足要求六、減速器機體各部分結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號減速器型式及尺寸 箱座壁厚考慮鑄造工藝，壁厚取箱蓋壁厚考慮鑄造工藝，壁厚取箱座凸緣厚度 箱蓋凸緣厚度機座底凸緣厚度 取地腳螺釘直徑 取地腳螺釘數(shù)目取窺視孔蓋螺釘直徑 取定位銷直徑取大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離1 取1=齒輪輪轂端面與內(nèi)機壁距離2 取2=軸承端蓋螺栓直徑 軸承端蓋外徑 取 軸承端蓋凸緣厚度 取 七、潤滑和密封形式的選擇1、齒輪潤滑在減速器中，采用浸油潤滑，由表6-75，選用全損耗用油，用于齒輪傳動的潤滑。浸油深度一般要求為中間軸大齒輪一個齒高，但不高于低速軸齒輪分度圓半徑的1/3。2、滾動軸承的潤滑兩

17、對軸承處的零件輪緣線速度均小于，所以應(yīng)考慮使用油脂潤滑，但應(yīng)對軸承處值進行計算。值小于時宜用油脂潤滑；否則應(yīng)設(shè)計輔助潤滑裝置。三對軸承處值分別為：，均小于，所以可以選擇油脂潤滑。采用脂潤滑軸承的時候，為避免稀油稀釋油脂，需用擋油板將軸承與箱體內(nèi)部隔開。在選用潤滑脂的牌號時，根據(jù)手冊查得常用油脂的主要性質(zhì)和用途。因為本設(shè)計的減速器為室內(nèi)工作，環(huán)境一般，不是很惡劣，所以和軸承選用通用鋰基潤滑脂（），它適用于寬溫度范圍內(nèi)各種機械設(shè)備的軸承，選用牌號為的潤滑脂。3、密封形式的選擇為防止機體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進入機體內(nèi)部影響機體工作，在構(gòu)成機體的各零件間，如機蓋與機座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承

18、蓋間，需設(shè)置不同形式的密封裝置。對于無相對運動的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運動速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。本設(shè)計中由于密封界面的相對速度不是很大，采用接觸式密封，輸入軸與軸承蓋間v 3m/s，采用粗羊毛氈封油圈，輸出軸與軸承蓋間也為v 3m/s，故采用粗羊毛氈封油圈。十、其他技術(shù)說明減速器裝配前，必須按圖紙檢驗各個部分零件，然后需用煤油清洗，滾動軸承用汽油清洗，內(nèi)壁涂刷抗機油浸蝕的涂料兩次。在裝配過程中軸承裝配要保證裝配游隙。軸承部位油脂的填入量要小于其所在軸承腔空間的2/3。減速器的潤滑劑在跑合后要立即更換，其次應(yīng)該定期檢查，半年更換一次。潤滑軸承的潤滑脂應(yīng)定期添加。在機蓋機體間，裝配是涂密封膠或水玻璃，其他密封件應(yīng)選用耐油材料。對箱蓋與底座結(jié)合面禁用墊片，必要時可涂酒精漆片或水玻璃。箱蓋與底座裝配好后，在擰緊螺栓前應(yīng)用0.05mm塞尺檢查其密封性。在運轉(zhuǎn)中不許結(jié)合面處有漏油滲油現(xiàn)象。減速器裝配完畢后要進行空載