水箱拉絲機的設計

PAGEI摘要拉絲機在機械加工中有著廣泛的應用，拉絲機按其用途可分為金屬拉絲機準件和塑料拉絲機以及竹木拉絲機等。我國拉絲機的發(fā)展可追溯到五六十年代，由于發(fā)展時間短暫，在機器性能，產(chǎn)品質(zhì)量等方面較發(fā)達國家有很大的差距。在七八十年代有不少企業(yè)引進的先進的拉絲設備，然而多數(shù)的拉絲機還是普通的滑輪式拉絲機為主，仍然達不到性能先進的要求。與工業(yè)發(fā)達國家相比，在工藝技術(shù)、機器性能、產(chǎn)品質(zhì)量方面仍有較大差距。而且金屬線材在機械制造行業(yè)中占有很重要的的地位，覆蓋了生產(chǎn)生活的很多方面，目前我國的拉絲機行業(yè)雖然有一定的規(guī)模而且發(fā)展迅速，但和一些工業(yè)發(fā)達國家相比還有一定的差距，因此做此方面的設計，有助于加深對金屬線材制造行業(yè)的認識和最新發(fā)展情況，了解拉絲機在實際生產(chǎn)生活中的作用，增加自己的實踐知識正確認識國內(nèi)外的差距所在等方面有著許多重要的意義。分析常用水箱拉絲機的結(jié)構(gòu)特點,特別是對塔輪部分的設計和電機種類及容量的選擇進行了深入分析。提出自行設計水箱拉絲機的設計思路,尤其是塔輪設計、拉拔速度的確定、及電機種類及容量的確定原則。新設備有利于節(jié)能降耗,提高經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞:水箱拉絲機；塔輪；電機；節(jié)能降耗

ABSTRACTAtpresentalthoughourcountry'sdrawingmachineprofessionhascertainscalemoreovertodeveloprapidly,butcompareswithsomeindustriallyadvancedcountryalsohascertaindisparity,thereforemakesthisaspectthedesign,ishelpfulinthedeepeningtothemetalwirerodmanufactureprofessionunderstandingandthemostrecentdevelopmentsituation,understoodthatinthedrawingmachinesolidborderproductionlifethefunction,increasesownpracticeknowledgetounderstandcorrectlythedomesticandforeigndisparitiesinandsoonaspectshavemanyvitalsignificances.Toanalyzethestructurecharacteristicsofthreekindsofwetdrawingmachineincommonuse,especiallythedesignofsteppulleyandtheselectionofmotortypeandcapacity
Thedesignthinkingofdevelopingwetdrawingmachine,especiallysomeprinciplesfordesignofsteppulley,determinationofdrawingspeed,motortypeandcapacityareputforward
Thecharacteristicsofmachineareintroducedtoo
Newmachineisbeneficialtosaveenergy,reduceconsumptionandincreaseeconomicalbenefit.Keywords:wetdrawingmachine;steppulley;motor;saveenergyandreduceconsumption目錄前言 1第1章緒論 21.1 選題背景和意義 21.2設計中的拉絲機概述 21.3拉絲機各機構(gòu)的三維模型圖 4第2章拉絲機方案的確定 112.1水箱拉絲機的主要設計要求 112.2拉絲機的功能和結(jié)構(gòu)分析 112.3拉絲機拉拔部分的設計 122.3.1拉絲機工作原理 122.3.2拉拔路線的確定 122.3.3總壓縮率的確定 122.3.4部分壓縮率的確定 132.3.5拉拔路線的確定 142.4拉拔力、轉(zhuǎn)速及負載力矩的確定 162.4.1拉拔力的確定 162.4.2拉拔速度的確定 172.4.3負載力矩的確定 18第3章選擇電動機 213.1電動機類型的選擇 213.2選擇電動機容量 213.3選擇電動機的轉(zhuǎn)速和型號 213.4電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸 22第4章V帶傳動設計 244.1選取V帶帶型 244.2確定計算功率 244.3帶輪參數(shù)的計算 24第5章傳動齒輪的設計 265.1入線側(cè)齒輪的設計 265.2出線側(cè)齒輪傳動設計 31第6章軸的設計與軸承的選擇校核 366.1軸的設計 396.2滾動軸承的選擇與校核 39第7章結(jié)論 41致謝 42參考文獻 43附錄Ⅰ英文文獻 44附錄Ⅱ中文翻譯 53第1頁PAGE59前言拉絲機在機械加工中有著廣泛的應用，拉絲機按其用途可分為金屬拉絲機準件和塑料拉絲機以及竹木拉絲機等。我國拉絲機的發(fā)展可追溯到五六十年代，由于發(fā)展時間短暫，在機器性能，產(chǎn)品質(zhì)量等方面較發(fā)達國家有很大的差距。在七八十年代有不少企業(yè)引進的先進的拉絲設備，然而多數(shù)的拉絲機還是普通的滑輪式拉絲機為主，仍然達不到性能先進的要求。二十世紀末，我國的拉絲機設備有了很大的發(fā)展，拉絲機的性能有了很大的提高。大部分都能滿足國內(nèi)的基本需求，但仍很難跟上市場的快速擴大和國民經(jīng)濟的發(fā)展。就金屬制品設備而言,制造廠對生產(chǎn)工藝的了解與掌握程度直接影響其設備的技術(shù)含量及實用性能。所以,國外有許多設備是制品生產(chǎn)廠自己制造,設備的實用性較強。設備的首要任務是保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。此外,還須方便操作,工藝性能要好,設備應堅固耐用,維修方便且安全可靠;使用中的節(jié)能降耗容易被忽視,而這又非常重要,因為相同規(guī)格設備的技術(shù)含量不同,用電和消耗費用相差甚多。至于設備價格,則是用戶普遍關(guān)注的。觀察分析現(xiàn)在使用的水箱拉絲機,普遍存在這樣一些問題:結(jié)構(gòu)不盡合理,有的復雜結(jié)構(gòu)并不是因為功能的需要而存在,特別是設備參數(shù)固定,不能很好地滿足不同產(chǎn)品的工藝要求。塔輪梯度與鋼絲延伸系數(shù)配合不協(xié)調(diào),出現(xiàn)過量滑差,造成電耗大;塔輪、拉絲模的消耗損失大,鋼絲易磨傷而降低質(zhì)量。電機類型的不當選擇與使用,電機容量的普遍超大,都會給用戶造成較大的經(jīng)濟損失。為此,應積極研制開發(fā)新系列水箱拉絲機。此次畢業(yè)設計的對象具體屬于水箱式拉絲機，水箱拉絲機采用液體降溫、潤滑，相比于干絲拉絲機總壓縮率高，生產(chǎn)效率高，拉拔鋼絲時冷卻條件好，沒有時效脆化現(xiàn)象，而且水箱拉絲機價格便宜，維修方便，費用少，在金屬制品行業(yè)細絲拉拔工序應用廣泛，而考慮到自身的專業(yè)，拉絲機的電器控制部分不在畢業(yè)設計的范圍內(nèi)。

第1章緒論選題背景和意義拉絲機在機械加工中有著廣泛的應用，拉絲機按其用途可分為金屬拉絲機準件和塑料拉絲機以及竹木拉絲機等。我國拉絲機的發(fā)展可追溯到五六十年代，由于發(fā)展時間短暫，在機器性能，產(chǎn)品質(zhì)量等方面較發(fā)達國家有很大的差距。在七八十年代有不少企業(yè)引進的先進的拉絲設備，然而多數(shù)的拉絲機還是普通的滑輪式拉絲機為主，仍然達不到性能先進的要求。二十世紀末，我國的拉絲機設備有了很大的發(fā)展，拉絲機的性能有了很大的提高。大部分都能滿足國內(nèi)的基本需求，但仍很難跟上市場的快速擴大和國民經(jīng)濟的發(fā)展。與工業(yè)發(fā)達國家相比，在工藝技術(shù)、機器性能、產(chǎn)品質(zhì)量方面仍有較大差距。對設備的認識與評價受人的專業(yè)局限,很難準確與全面。就金屬制品設備而言,制造廠對生產(chǎn)工藝的了解與掌握程度直接影響其設備的技術(shù)含量及實用性能。生產(chǎn)廠的同行們都有切身體會,新購進的設備經(jīng)常需要修修改改才能正常使用,而許多隱蔽的問題,則在使用讓用戶長期蒙受損失。所以,國外有許多設備是制品生產(chǎn)廠自己制造,設備的實用性較強。設備的首要任務是保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。此外,還須方便操作,工藝性能要好,設備應堅固耐用,維修方便且安全可靠;使用中的節(jié)能降耗容易被忽視,而這又非常重要,因為相同規(guī)格設備的技術(shù)含量不同,用電和消耗費用相差甚多。至于設備價格,則是用戶普遍關(guān)注的。觀察分析現(xiàn)在使用的水箱拉絲機,普遍存在這樣一些問題:結(jié)構(gòu)不盡合理,有的復雜結(jié)構(gòu)并不是因為功能的需要而存在,特別是設備參數(shù)固定,不能很好地滿足不同產(chǎn)品的工藝要求。塔輪梯度與鋼絲延伸系數(shù)配合不協(xié)調(diào),出現(xiàn)過量滑差,造成電耗大;塔輪、拉絲模的消耗損失大,鋼絲易磨傷而降低質(zhì)量。電機類型的不當選擇與使用,電機容量的普遍超大,都會給用戶造成較大的經(jīng)濟損失。為此,應積極研制開發(fā)新系列水箱拉絲機。1.2設計中的拉絲機概述此次畢業(yè)設計的對象具體屬于水箱式拉絲機，水箱拉絲機采用液體降溫、潤滑，相比于干絲拉絲機總壓縮率高，生產(chǎn)效率高，拉拔鋼絲時冷卻條件好，沒有時效脆化現(xiàn)象，而且水箱拉絲機價格便宜，維修方便，費用少，在金屬制品行業(yè)細絲拉拔工序應用廣泛。以在畢業(yè)實習中的所接觸到的水箱拉絲機位設計原型（如圖1所示），并參考JCJX—B24水箱拉絲機（如圖2所示）的結(jié)構(gòu)性能，來進行水箱拉絲機的設計。設計的主要內(nèi)容為拉絲機的主體設計，包括拉絲機傳動機構(gòu)拉絲機構(gòu)，進線機構(gòu)和收線機構(gòu)進行描述性的設計，而考慮到自身的專業(yè)，拉絲機的電器控制部分不再畢業(yè)設計的范圍內(nèi)。圖1JCJX—B24型水箱拉絲機圖2水箱拉絲機內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.3拉絲機各機構(gòu)的三維模型圖1.進線機構(gòu)：放線機2.拉絲機構(gòu)：拉拔機3.收線機構(gòu)：收線箱4.傳動機構(gòu)：(1)部分傳動機構(gòu)（2）傳動軸（3）塔倫（4）齒輪（5）擋油板（6）軸承（7）滑輪5.動力部分：電機6.供水機構(gòu)：（1）壓力箱（2）噴水管

第2章拉絲機方案的確定2.1水箱拉絲機的主要設計要求最大進線直徑：2.0mm最小出線直徑：0.8mm最大線速：600m/min機械減面率：12.27%主機功率：7.5KW拉絲道次為：142.2拉絲機的功能和結(jié)構(gòu)分析1.拉絲機的功能分析拉絲機拉絲機拉拔收線送線排線矯直潤滑、降溫圖2.1拉絲機功能分解圖經(jīng)整體分析拉絲機的主要功能可分為：送線功能、拉拔功能、收線功能。其中送線功能里面還包括一個矯直功能用來矯直即將進入拉拔模的鋼絲。拉拔功能里面還包括對拉拔模的潤滑、降溫功能。收線功能里又包括一個排線功能，使經(jīng)拉拔后的鋼絲均勻的纏繞在收線卷筒上。功能分解圖如圖2.1所示：2.拉絲機的結(jié)構(gòu)分析及確定所設計的拉絲機為水箱式拉絲機，起拉拔作用的有拉拔模、拉絲塔輪，起傳動作用的是電動機，電動機通過皮帶傳動，將動力傳動到主傳動軸，然后主傳動軸通過齒輪傳動，分別傳遞給主動拉絲塔輪，主動拉絲塔輪則再經(jīng)過帶傳動傳遞給被動拉絲塔輪，在主被動拉絲塔輪的配合下，將鋼絲拉過每個拉拔模，完成整個拉絲過程。所以該拉絲機的主要結(jié)構(gòu)有:送線機構(gòu)、模盒、拉絲機支架（箱體）、拉絲卷筒、主體減速箱、排線機構(gòu)、收線機構(gòu)等。2.3拉絲機拉拔部分的設計2.3.1拉絲機工作原理為了更好的理解拉絲機工作原理,有必要了解一些基本的概念.首先了解拉模,如圖一所示,拉模的結(jié)構(gòu),形狀尺寸,表面質(zhì)量和材質(zhì),對制品的質(zhì)量,產(chǎn)量,能耗以及成本等有很大的影響。?？追殖上旅鎺讉€入口區(qū)。?？鬃顚捊孛娲蟮牟糠?通過入口區(qū),坯料易于進入模孔,潤滑劑易于送入工作區(qū)潤滑區(qū)和工作區(qū)一被拉金屬實現(xiàn)變形的部分,即實現(xiàn)塑性變形的主要部分,并獲得所需形狀和尺寸定徑區(qū)一被拉金屬得到精確的最終尺寸和形狀的部分倒圓錐區(qū)，防止了線材，棒材，管材表面上形成劃道和擦傷，出口區(qū)，防止被拉金屬出模子時被損傷，擦傷，劃傷的模孔部分。在拉拔過程中,拉模受到較大的摩擦,特別在拉線時,由于拉拔速度很高,工具的磨損很快；因此,拉模的材料要求具有高硬度，高抗磨性和足夠的強度,常用的模具材料有金剛石，硬質(zhì)合金，鋼，鑄鐵和剛玉陶瓷。最后是拉拔力。坯料尖端受到拉拔作用后,其內(nèi)部產(chǎn)生了應力,施加到坯料尖端上引導坯料進入?？椎牧凶隼瘟?與制品在模子出口處的橫截面之比稱為”拉拔應力”拉拔應力不能超過鋼絲的強度極限,否則就要斷絲。2.3.2拉拔路線的確定鋼絲生產(chǎn),從線材到成品,要經(jīng)過數(shù)次的拉拔,每次拉拔都需要一只拉絲模,并按拉拔順序排好。這些模子的配置路線,就叫拉絲模路線（簡稱拉模路線）。制訂拉模路線,要根據(jù)總壓縮率及部分壓縮率和拉拔道次。2.3.3總壓縮率的確定總壓縮率是指從毛坯到成品,總的壓縮百分比,Q表示為鋼絲拉拔前、后的截面面積縮小的絕對量壓縮量與拉拔前鋼絲的截面面積之比,見公式(2-1)。由于截面壓縮量總是小于拉拔前鋼絲的截面積,因此壓縮率總是小于1,故壓縮率的數(shù)值常用百分比表示。（2-1）上述公式可以簡化為下述公式,即（2-2）式中Q—總壓縮率D—進線直徑d—出線直徑2.3.4部分壓縮率的確定部分壓縮率及道次壓縮率,是指在總壓縮不變的情況下,拉拔的道次和壓縮量的大小。也就是上下相鄰的兩只模子直徑壓縮的百分比。通常以q1，q2，q3…qn來表示,計算公式與總壓縮率相似。（2-3）式中qn—第n道次的部分壓縮率dn-1第n-1道次的直徑dn第n道次的直徑部分壓縮率的大小對產(chǎn)量,斷頭率和鋼絲的性能等,都有影響。一般說來，高碳鋼絲的部分壓縮率范圍為10~30%。具體確定,要考慮以下一些因素：（1）線材的含碳量這是最主要的因素,含碳量越高,變形越困難,因此其部分壓縮率應偏小。（2）制品的機械性能部分壓縮率的大小,對高強度鋼絲則影響很大。部分壓縮率過大,會加速鋼絲的硬化,而使其塑性下降,變形不均勻,尤其在扭轉(zhuǎn)試驗時容易產(chǎn)生裂紋，因此拉拔高強度鋼絲時,一般均采用偏低的部分壓縮率。（3）拉拔速度為了使低碳鋼絲高速拉拔時減少斷頭,應選擇偏小的部分壓縮率。（4）金屬的硬化鋼絲經(jīng)過拉拔逐漸硬化,塑性不斷下降,因此其部分壓縮率不能平均地配置，應該開始時偏大,以后逐漸遞減。（5）拉拔道次。第一道次拉拔,因線材有直徑超公差和不圓正等因素,并為了形成較厚的潤滑膜,故應選擇偏小的壓縮率,以保證順利拉拔。因此在具體分配部分壓縮率時,一般第一模應該偏小,第二模最大,然后再逐步減小。（6）其它因素。線材夾雜多,軋制質(zhì)量差,部分及總壓縮率應偏小,以減少斷頭。鋼絲的潤滑和冷卻條件不良時,部分壓縮率亦應偏小。2.3.5拉拔路線的確定以壓縮率為依據(jù)進行計算根據(jù)總壓縮率，部分壓縮率和拉拔道次三者的關(guān)系可得到下式：（1-q）=1-Q(2-4)式中q—平均部分壓縮率Q—總壓縮率n—拉拔道次從公式（2-4）推導下面各式求拉拔道次：n=lg(1-Q)/lg(1-q平)(2-5)求總壓縮率：Q=1-（1-q）(2-6)求平均壓縮率：q=1-(2-7)根據(jù)上述部分壓縮率的確定方法第一模小,第二模最大,以后逐模遞減將已求出的平按道次酌情增減,并令增減值的代數(shù)和等于零,然后按下式驗證左右兩邊是否相等,如有出入略為調(diào)整即可。1-Q=(1-q)(1-q)(1-q)……(2-8)根據(jù)設計任務的要求，水箱拉絲機進線直徑為2mm，出線直徑為0.8mm，拉絲道次為14，由式（2-2）計算總壓縮率為：(2-9)根據(jù)式（2-7），求平均部分壓縮率為：根據(jù)第一模小,第二模最大,以后逐模遞減將已求出的平按道次酌情增減的原則，拉模路線入下表所示：表2-1拉模路線計算道次平均壓縮率（%）實際壓縮率（%）拉模直徑（mm）進線2.00112.27101.90212.27151.75312.2714.61.62412.2714.21.50512.2713.81.39612.2713.41.29712.27131.21812.2712.61.13912.2712.21.061012.2711.80.991112.2711.40.931212.2710.60.881312.279.80.841412.2790.80根據(jù)式（2-8）驗算拉模路線：右邊等于：左邊等于：1-84%=0.16兩邊近似相等，拉模路線適合。2.4拉拔力、轉(zhuǎn)速及負載力矩的確定在進行滑輪式拉絲機設計之前,除了有必要確定拉模路線之外,還要計算出拉拔力、轉(zhuǎn)速及其負載力矩。精確地確定鋼絲的拉拔力,對設計和改進滑輪式拉絲機提供必要的設計參數(shù),為下面的設計工作提供依據(jù)。2.4.1拉拔力的確定計算拉拔力的方法和公式較多,由于很多公式考慮的因素和條件不同,計算出來的數(shù)據(jù)差別較大,所以要確定好拉拔力。為了計算拉拔力,國內(nèi)外學者提出了很多公式,主要是因為影響拉拔力的因素很多而且復雜,又為了簡化計算,只能把某些影響因素假設為不變,故而提出了很多公式來計算拉拔力。計算拉拔力的理論公式都是從按塑性變形理論，按變形區(qū)靜力平衡條件或按斷面變化的功能條件導出。在通常的設計中,經(jīng)常忽略一些影響因數(shù),而采用較為簡便的經(jīng)驗公式進行設計計算。例如,拉拔力的計算可用克拉西里?？路蚬接嬎?或用一個簡易公式進行估算：(2-10)(2-11)式中Fn—第道次拉拔力（N）—線材的平均抗拉強度（N/mm2）改進后表達式為：(2-12)對于圓形碳素鋼絲σb可由的屠林科夫公式計算：（2-13）查鋼絲強度手冊，2mm鋼絲強度為1470MPa。根據(jù)（2-12）和（2-13），其中K取經(jīng)驗值0.7，計算出各直徑鋼絲強度和拉拔力表：表2-2抗拉強度和拉拔力表道次線徑

（mm）強度

(MPa)拉力

(N)進線2.00147011.901508659.3021.751571813.9631.621633756.7641.501697727.0351.391763695.9361.291830663.2971.211890591.6381.131956592.3091.062019553.41100.992089554.04110.932156512.17120.882216466.67130.842268416.47140.802324`416.712.4.2拉拔速度的確定根據(jù)拉拔過程中,通過各道次的金屬秒流量必須相等的關(guān)系,有(2-14)式中—第n-1道次被拉金屬出模處截面積(mm2)—第n-1道次被拉金屬出模速度（m/s）—第n道次被拉金屬出模處截面積(mm2)—第n道次被拉金屬出模速度（m/s）由此可以計算出各道次的出模的基本速度2.4.3負載力矩的確定傳動裝置的輸出端必需能夠克服負載力矩,否則將帶動不了機器的正常工作狀態(tài)，所以有必要求出克服負載力矩的值來。(2-15)式中—第n道次克服負載力矩—第n道次拉拔力r—卷筒半徑由此可以計算出各道次需要克服的負載力矩。確定拉拔功率:計算公式為：（2-16）式中：—傳動電機的有效功率（千瓦）—空載功率,通常為拉絲機有效（計算）功率的10%,或用電表工儀表測出（千瓦）—所需要的拉拔力（千克）—拉拔速度（米/分鐘）—拉絲機傳動機構(gòu)與電動機的功率,根據(jù)拉絲機結(jié)構(gòu)不同而異,約在0.8-0.92之間取值。根據(jù)表達式（2-14）、（2-15）和（2-16）以及轉(zhuǎn)速和線速度的轉(zhuǎn)換關(guān)系，取=0.92，取塔輪最小直徑為0.1m，計算出拉拔轉(zhuǎn)速，負載力矩，拉拔功率和各塔輪直徑入下面表格所示：表2-3拉拔轉(zhuǎn)速、拉拔力矩和拉拔功率道次拉拔轉(zhuǎn)速

（米/分鐘）拉拔力矩

（N.m）拉拔功率

（KW）進線96.001106.3732.970.212125.3944.770.313146.3249.190.334170.6758.160.375198.7566.110.426230.7669.650.467262.2871.000.478300.7329.620.549341.7630.440.5710391.8036.010.6511443.9838.410.6812495.8739.670.7013544.2237.480.6814600.0041.670.75表2-4塔輪直徑和塔輪轉(zhuǎn)速塔輪1

直徑（m）塔輪1轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)塔輪2

直(m)塔輪2轉(zhuǎn)速

(轉(zhuǎn)/分)塔輪3

直(m)塔輪3轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)塔輪4

直(m)塔輪4轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)0.13060.13390.18480.19570.113060.123390.118480.119570.133060.143390.138480.139570.153060.163390.158480.159570.183060.193390.178480.169570.213060.223390.198480.189570.243060.253390.28480.2957

第3章選擇電動機3.1電動機類型的選擇本拉絲機可選擇臥式封閉型Y（IP44）系列三相交流異步電動機。3.2選擇電動機容量1.工作機所需功率Pw由表3計算出各道次拉拔功率總和為：=0.21+0.31+0.33+0.37+0.42+0.46+0.47+0.54+0.57+0.65+0.68+0.70+0.68+0.75=7.14KW2.確定電動機的額定功率由表20-1確定電動機的額定功率。3.3選擇電動機的轉(zhuǎn)速和型號根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出適用的電動機型號。選取同步轉(zhuǎn)速為或的電動機，滿足要求的方案有以下兩種：方案電動機型號額定功率（kW）電動機轉(zhuǎn)速(r/min)電動機M(kg)同步滿載1Y132M-47.515001440812Y160M-67.51000970119表2-5電機傳動方案對照由表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行，但方案2的轉(zhuǎn)速和塔輪轉(zhuǎn)速太相近。因此采用方案1，選定電動機的型號為Y132M-4。3.4電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸電動機軸的長度，電機中心高度（1）電機整體（2）電機軸（3）電機蓋

第4章V帶傳動設計4.1選取V帶帶型選擇窄V帶，根據(jù)、由《機械設計》圖8-8確定選用SPZ型。4.2確定計算功率由《機械設計》表8-6查得工作情況系數(shù)KA=1.2，故（4-1）4.3帶輪參數(shù)的計算由《機械設計》表8-3和表8-7取主動輪基準直徑d1=80.5mm，小于電機高度，滿足裝配要求。從動輪基準直徑根據(jù)《機械設計》表8-7，取。驗算帶的速度：故，帶的速度合適。1.確定普通V帶的基準長度和傳動中心距初步確定中心距計算帶所需的基準長度（4-2）由《機械設計》表8-2選帶的基準長度計算實際中心距（4-3）2.驗算主動輪上的包角（4-4）故，主動輪上的包角合適。3.計算普通V帶的根數(shù)用二次插值法于《機械設計》表8-5a和表8-5b查得由《機械設計》表8-8查得，由《機械設計》表8-2查得取根4.計算預緊力由《機械設計》表8-4查得，故(4-5）5計算作用在軸上的壓軸力（4-7）由《機械設計》表8-10查得帶輪寬小于電機軸長度，滿足裝配要求。

第5章傳動齒輪的設計5.1入線側(cè)齒輪的設計1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。A按所選傳動方案，選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動。B拉絲機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。C材料選擇選擇40Cr,調(diào)質(zhì)及表面淬火,硬度48-55HRCD選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)取E初選螺旋角2．按齒面接觸強度設計計算公式（5-1）1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）試選（2）由《機械設計》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)（3）由《機械設計》圖10-26查得，則（4）由《機械設計》表10-7選取齒寬系數(shù)（5）由《機械設計》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)（6）由《機械設計》圖10-21查得，（7）計算應力循環(huán)次數(shù)（5-2）（8）由《機械設計》圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)（9）計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1％，安全系數(shù)，得（5-3）2)設計計算（1）試算小齒輪分度圓直徑（5-4）（2）計算圓周速度（5-5）（3）計算齒寬及模數(shù)（4）計算縱向重合度（5-6）（5）計算載荷系數(shù)由《機械設計》表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)，7級精度，由《機械設計》圖10-8查得動載系數(shù)由《機械設計》表10-4查得齒向載荷分布系數(shù)的公式并計算由《機械設計》圖10-13查得由《機械設計》表10-3查得。故載荷系數(shù)（6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（5-7）（7）計算模數(shù)（5-8）3．按齒根彎曲強度設計（5-9）確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù)（5-10）由《機械設計》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)計算當量齒數(shù)（5-11）由《機械設計》表10-5查得齒形系數(shù)和應力校正系數(shù)（5）由《機械設計》圖10-20查得小大齒輪的彎曲疲勞強度極限為，（6）由《機械設計》圖10-18查得接觸疲勞壽命系數(shù)（7）計算彎曲疲勞許用應力取失效概率為1％，安全系數(shù)，得（8）計算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大，用大齒輪的數(shù)據(jù)設計。2）設計計算（5-12）對比計算結(jié)果，由齒面接觸強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強度計算的法面模數(shù)，取已滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)。于是由取，則，取4．幾何尺寸計算計算中心矩（5-13）將中心矩圓整為266mm。按圓整后的中心矩修正螺旋角（5-14）計算大、小的分度圓直徑（5-15）計算齒輪寬度（5-16）圓整后取，5.結(jié)構(gòu)設計小齒輪：齒輪齒頂圓直徑小于160mm，故做成實心結(jié)構(gòu)的齒輪。大齒輪：大齒輪齒頂圓直徑小于500mm，而又大于160mm，故選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。5.2出線側(cè)齒輪傳動設計1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）按所選傳動方案，選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動。2）拉絲機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。3）材料選擇。選擇40Cr,調(diào)質(zhì)及表面淬火,硬度48-55HRC4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)取5）初選螺旋角2．按齒面接觸強度設計1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）試選。（2）由《機械設計》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。（3）由《機械設計》圖10-26查得，則（4）由《機械設計》表10-7選取齒寬系數(shù)（5）由《機械設計》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)（6）由《機械設計》圖10-21查得，（7）計算應力循環(huán)次數(shù)（8）由《機械設計》圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)（9）計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1％，安全系數(shù)，得2)設計計算（1）試算小齒輪分度圓直徑（2）計算圓周速度（3）計算齒寬及模數(shù)（4）計算縱向重合度（5）計算載荷系數(shù)由《機械設計》表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)，7級精度，由《機械設計》圖10-8查得:動載系數(shù)；由《機械設計》表10-4查得齒向載荷分布系數(shù)的公式并計算由《機械設計》圖10-13查得由《機械設計》表10-3查得。故載荷系數(shù)（6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（7）計算模數(shù)3．按齒根彎曲強度設計確定計算參數(shù)（1）計算載荷系數(shù)（2）由《機械設計》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)（3）計算當量齒數(shù)（4）由《機械設計》表10-5查得齒形系數(shù)和應力校正系數(shù)（5）由《機械設計》圖10-20查得小大齒輪的彎曲疲勞強度極限為（6）由《機械設計》圖10-18查得接觸疲勞壽命系數(shù)（7）計算彎曲疲勞許用應力取失效概率為1％，安全系數(shù)，得（8）計算大、小齒輪的并加以比較小齒輪的數(shù)值大，用小齒輪的數(shù)據(jù)設計。2）設計計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強度計算的法面模數(shù)，取mn=4mm已滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=169mm來計算應有的齒數(shù)。于是由取，則，取4．幾何尺寸計算計算中心矩將中心矩圓整為194mm。按圓整后的中心矩修正螺旋角計算大、小的分度圓直徑計算齒輪寬度圓整后取，5.結(jié)構(gòu)設計小齒輪和大齒輪齒頂圓直徑大于160mm，故選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。

第6章軸的設計與軸承的選擇校核6.1軸的設計（1）繪制軸的布置簡圖（如圖6.1）和初定跨距。考慮相鄰齒輪沿軸向不發(fā)生干涉，計入相鄰齒輪間距為10mm?？紤]齒輪與箱體內(nèi)壁沿軸向不發(fā)生干涉，計入軸向距離為8mm尺寸。（2）高速軸（和電機連接軸）的設計①選擇軸的材料及熱處理軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，選用45鋼調(diào)質(zhì)。圖6.1軸②軸的受力分析圖中計算齒輪的嚙合力求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖，如圖6.2：EMBEDEquation.DSMT4

圖6.2水平面內(nèi)的彎矩圖求垂直面內(nèi)的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖，如圖6.3：圖6.3垂直平面的彎矩圖求支承反力，作軸的合成彎矩圖（如圖6.4）、轉(zhuǎn)矩圖（如圖6.5）：圖6.4合成彎矩圖圖6.5轉(zhuǎn)矩圖③軸的初步計算軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，。取折算系數(shù)。計算危險截面（C截面）直徑計算軸的最小直徑④軸的結(jié)構(gòu)設計取高速軸軸端（帶輪軸）的直徑。取安裝齒輪處直徑。取軸頸直徑6.2滾動軸承的選擇與校核軸承類型選擇初選滾動軸承依據(jù)GB/76391-1995。根據(jù)軸頸直徑選擇高速軸軸承為7207AC角接觸球軸承，軸承預期壽命為3年。高速軸軸承的校核。(1)軸承上受力：Fte=6878.168NFre=2590.866NFae=1833.482N靠近帶輪的軸承所受徑向力Fr1v=2051.073NFr2N=2680.939NFr1H=2611.313NFr2H=4712.037N得：Fr1==2983.123NFr2==5421.321N(2)求兩軸承的計算軸向力對于7000AC軸承，按表3-7，派生軸向力Fd=0.68FrFd1=0.68Fr1=2028.524NFd2=0.68Fr2=3686.498N比較Fae+Fd1與Fd2.左軸承受壓可得：Fa2=Fe+Fd2=3862.006NFa1=Fd1=2028.524N(3)求軸承當量動載荷P1,P2Fa1/Fr1=0.68=e,由課本表13-5得X=1.Y=0Fa2/Fr2=0.712>0.68得X=0.41，Y=0.87因軸承運轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，由課本表13-6得fp=1.0P1=fp(X1×Fr1+Y1×Fa1)=2983.123NP2=fp(X2×Fr2+Y2×Fa2)=5582.683NP1<P2軸承工作轉(zhuǎn)速因，故滿足要求。

第7章結(jié)論本設計以企業(yè)中的拉絲設備作為研究對象,對鋼絲的生產(chǎn)進行前期計算。根據(jù)拉拔路線及秒流量原理,計算出拉拔速度、拉拔力等參數(shù)。通過整個設計的過程包括計算和圖紙的繪制，達到了預期的設計目的。在電動機的帶動下，通過帶輪、齒輪和軸的傳動將力傳遞到塔輪，在塔輪的牽引作用下，鋼絲逐步通過各個拉拔模后被拉伸，直徑變細。同時大量的分析計算和相關(guān)文獻資料的查閱保證了軸、齒輪及所選軸承、鍵的強度，另外在選材方面，選用的材料都是實際生產(chǎn)十分常見，應用十分廣泛的材料，如45鋼、HT200等，不僅在性能上能夠滿足要求，而且能夠很好的控制成本。塔輪部分是水箱拉絲機的心臟,產(chǎn)量、質(zhì)量、消耗等都與塔輪部分的設計有關(guān)。塔輪梯度與鋼絲延伸系數(shù)配合適度最為重要,說到底就是如何留滑動系數(shù)。留得不足,?？着c塔輪誤差的負作用會造成斷線;系數(shù)留得大,過大的滑差將造成嚴重后果。目前對滑動系數(shù)取值的認識還不統(tǒng)一,不同材質(zhì)所需的滑動系數(shù)應有區(qū)別,對于中、高碳鋼絲,滑動系數(shù)不應大于2%,而第一組塔輪滑動系數(shù)還可以取低。工藝上要求將產(chǎn)品部分壓縮率范圍放寬,這樣適應范圍廣。然而塔輪梯度是按最小的部分壓縮率和一定的滑動系數(shù)確定的,部分壓縮率愈大滑動系數(shù)亦愈大,所以,壓縮率范圍愈寬,損失愈大,應適可而止。塔輪是高價易損件,塔輪體大小直接影響消耗費用的高低,設計者在確定塔輪尺寸時應做到既適用又降低成本。塔輪部分設計得成功,則設備的優(yōu)越性便可充分發(fā)揮。拉拔產(chǎn)量取決于拉拔速度,速度又主要取決于工藝條件。原料材質(zhì)、熱處理后的鋼絲性能、磷化質(zhì)量、潤滑液性能、拉絲模的孔型及研磨水平,以及產(chǎn)品的最終性能要求,都是影響拉拔速度的因素。如果不顧自身條件盲目追求設備速度,結(jié)果不是以降低產(chǎn)品質(zhì)量為代價,就是被迫降速使用。所以,拉拔速度的確定應根據(jù)工藝條件,切合實際情況,留余地而不過高。

參考文獻［1］Smith&Associates.DrawingandStretchingofMetals［J］.C042revDecember7,2002,530HollywoodDrive,Monroe,Michigan48162-2943(C)1993,2002.［2］Dr.WaleedKhalidJawad.DesignModificationinaMulti-stageDeepDrawingProcess［J］.2008,ENG.&TECH.VOL.26,NO.1.［3］王鈞.拉拔新技術(shù)［J］.南通工學院學報，1998（12）：14—17.［4］凌智勇.銅棒料水平連鑄設備［J］.江蘇理工大學學報，1994（7）：25—27.［5］胡大超.連續(xù)式拉拔機無夾痕無變形加緊機構(gòu)設計分析［J］.上海金屬，1994(5)：19—23.［6］徐效謙.軸承鋼絲生產(chǎn)設備［J］.金屬制品，2003（10）：27—31.［7］鄭麗華，張智峰，胡大超等.虛擬樣機技術(shù)及對拉拔機傳動特性分析［J］.重型機械，2004:49-52.［8］張杰.再談拉絲機的新發(fā)展［J］.電線電纜，2003（6）：14—19.［9］楊立東，顧全忠.直進式拉絲機的功率計算［J］.金屬制品，2008（6）：20—23.［10］張宗前.干式拉絲機模盒及潤滑裝置的改進［J］.金屬制品，2010（6）：18—21.［11］陳明，儲方杰，郝春暉等.拉絲機調(diào)速控制系統(tǒng)的設計改造［J］.電氣時代，2010（6）：28-29.［12］鄔冬春.干式拉絲機卷筒水冷結(jié)構(gòu)的發(fā)展［J］.金屬制品，2000（10）：37-39.［13］朱樹清.變頻拉絲機拉拔斷絲原因及控制［J］.金屬制品，2000（8）：21-24.［14］鄒韜.拉絲機的技術(shù)改造［J］.中國設備工程，2007(10)：64-65.［15］何宏偉，王勇，白明等.淺談滑動式拉絲機配模［J］.有色金屬加工，2007(6)：34-37.

附錄Ⅰ英文文獻Aprogrammablelogiccontroller(PLC)orprogrammablecontrollerisa\o"Digitalcomputer"digitalcomputerusedfor\o"Automation"automationof\o"Electromechanical"electromechanicalprocesses,suchascontrolofmachineryonfactory\o"Assemblyline"assemblylines,\o"Amusementrides"amusementrides,or\o"Lightfixture"lightfixtures.PLCsareusedinmanyindustriesandmachines.Unlikegeneral-purposecomputers,thePLCisdesignedformultipleinputsandoutputarrangements,extendedtemperatureranges,immunitytoelectricalnoise,andresistancetovibrationandimpact.Programstocontrolmachineoperationaretypicallystoredinbattery-backed-upor\o"Non-volatilememory"non-volatilememory.APLCisanexampleofahard\o"Real-timecomputing"realtimesystemsinceoutputresultsmustbeproducedinresponsetoinputconditionswithinalimitedtime,otherwiseunintendedoperationwillresult.1HistoryThePLCwasinventedinresponsetotheneedsoftheAmericanautomotivemanufacturingindustry.Programmablelogiccontrollerswereinitiallyadoptedbytheautomotiveindustrywheresoftwarerevisionreplacedthere-wiringofhard-wiredcontrolpanelswhenproductionmodelschanged.BeforethePLC,control,sequencing,andsafetyinterlocklogicformanufacturingautomobileswasaccomplishedusinghundredsorthousandsof\o"Relay"relays,\o"Camtimer"camtimers,and\o"Drumsequencer(controller)"drumsequencersanddedicatedclosed-loopcontrollers.Theprocessforupdatingsuchfacilitiesfortheyearlymodel\o"Changeover"change-overwasverytimeconsumingandexpensive,as\o"Electrician"electriciansneededtoindividuallyrewireeachandeveryrelay.In1968GMHydramatic(theautomatictransmissiondivisionofGeneralMotors)issuedarequestforproposalforanelectronicreplacementforhard-wiredrelaysystems.ThewinningproposalcamefromBedfordAssociatesofBedford,Massachusetts.ThefirstPLC,designatedthe084becauseitwasBedfordAssociates'eighty-fourthproject,wastheresult.BedfordAssociatesstartedanewcompanydedicatedtodeveloping,manufacturing,selling,andservicingthisnewproduct:Modicon,whichstoodforModularDigitalController.OneofthepeoplewhoworkedonthatprojectwasDickMorley,whoisconsideredtobethe"father"ofthePLC.TheModiconbrandwassoldin1977toGouldElectronics,andlateracquiredbyGermanCompanyAEGandthenbyFrenchSchneiderElectric,thecurrentowner.Oneoftheveryfirst084modelsbuiltisnowondisplayatModicon'sheadquartersin\o"NorthAndover,Massachusetts"NorthAndover,Massachusetts.ItwaspresentedtoModiconby\o"GeneralMotors"GM,whentheunitwasretiredafternearlytwentyyearsofuninterruptedservice.Modiconusedthe84monikerattheendofitsproductrangeuntilthe984madeitsappearance.TheautomotiveindustryisstilloneofthelargestusersofPLCs.2DevelopmentEarlyPLCsweredesignedtoreplacerelaylogicsystems.ThesePLCswereprogrammedin"\o"Ladderlogic"ladderlogic",whichstronglyresemblesaschematicdiagramofrelaylogic.Thisprogramnotationwaschosentoreducetrainingdemandsfortheexistingtechnicians.OtherearlyPLCsusedaformof\o"Instructionlist"instructionlistprogramming,basedonastack-basedlogicsolver.ModernPLCscanbeprogrammedinavarietyofways,fromladderlogictolesstraditionalprogramminglanguagessuchasBASICandC.Anothermethodis\o"StateLogic"StateLogic,a\o"Veryhigh-levelprogramminglanguage"veryhigh-levelprogramminglanguagedesignedtoprogramPLCsbasedon\o"Statediagram"statetransitiondiagrams.ManyearlyPLCsdidnothaveaccompanyingprogrammingterminalsthatwerecapableofgraphicalrepresentationofthelogic,andsothelogicwasinsteadrepresentedasaseriesoflogicexpressionsinsomeversionof\o"Booleanlogic"Booleanformat,similarto\o"Booleanalgebra"Booleanalgebra.Asprogrammingterminalsevolved,itbecamemorecommonforladderlogictobeused,fortheaforementionedreasonsandbecauseitwasafamiliarformatusedforelectromechanicalcontrolpanels.NewerformatssuchasStateLogicandFunctionBlock(whichissimilartothewaylogicisdepictedwhenusingdigitalintegratedlogiccircuits)exist,buttheyarestillnotaspopularasladderlogic.AprimaryreasonforthisisthatPLCssolvethelogicinapredictableandrepeatingsequence,andladderlogicallowstheprogrammer(thepersonwritingthelogic)toseeanyissueswiththetimingofthelogicsequencemoreeasilythanwouldbepossibleinotherformats.2.1ProgrammingEarlyPLCs,uptothemid-1980s,wereprogrammedusingproprietaryprogrammingpanelsorspecial-purposeprogramming\o"Computerterminal"terminals,whichoftenhaddedicatedfunctionkeysrepresentingthevariouslogicalelementsofPLCprograms.[2]Programswerestoredon\o"Cassettetapecartridge"cassettetapecartridges.Facilitiesforprintinganddocumentationwereminimalduetolackofmemorycapacity.TheveryoldestPLCsusednon-volatile\o"Magneticcorememory"magneticcorememory.Morerecently,PLCsareprogrammedusingapplicationsoftwareonpersonalcomputers.ThecomputerisconnectedtothePLCthrough\o"Ethernet"Ethernet,\o"RS-232"RS-232,\o"RS-485"RS-485or\o"RS-422"RS-422cabling.Theprogrammingsoftwareallowsentryandeditingoftheladder-stylelogic.GenerallythesoftwareprovidesfunctionsfordebuggingandtroubleshootingthePLCsoftware,forexample,byhighlightingportionsofthelogictoshowcurrentstatusduringoperationorviasimulation.ThesoftwarewilluploadanddownloadthePLCprogram,forbackupandrestorationpurposes.Insomemodelsofprogrammablecontroller,theprogramistransferredfromapersonalcomputertothePLCthrougha\o"Programmingboard(pagedoesnotexist)"programmingboardwhichwritestheprogramintoaremovablechipsuchasan\o"EEPROM"EEPROMor\o"EPROM"EPROM.3FunctionalityThefunctionalityofthePLChasevolvedovertheyearstoincludesequentialrelaycontrol,motioncontrol,\o"Processcontrol"processcontrol,\o"Distributedcontrolsystem"distributedcontrolsystemsand\o"Computernetwork"networking.Thedatahandling,storage,processingpowerandcommunicationcapabilitiesofsomemodernPLCsareapproximatelyequivalentto\o"Desktopcomputer"desktopcomputers.PLC-likeprogrammingcombinedwithremoteI/Ohardware,allowageneral-purposedesktopcomputertooverlapsomePLCsincertainapplications.Regardingthepracticalityofthesedesktopcomputerbasedlogiccontrollers,itisimportanttonotethattheyhavenotbeengenerallyacceptedinheavyindustrybecausethedesktopcomputersrunonlessstableoperatingsystemsthandoPLCs,andbecausethedesktopcomputerhardwareistypicallynotdesignedtothesamelevelsoftolerancetotemperature,humidity,vibration,andlongevityastheprocessorsusedinPLCs.Inadditiontothehardwarelimitationsofdesktopbasedlogic,operatingsystemssuchasWindowsdonotlendthemselvestodeterministiclogicexecution,withtheresultthatthelogicmaynotalwaysrespondtochangesinlogicstateorinputstatuswiththeextremeconsistencyintimingasisexpectedfromPLCs.Still,suchdesktoplogicapplicationsfinduseinlesscriticalsituations,suchaslaboratoryautomationanduseinsmallfacilitieswheretheapplicationislessdemandingandcritical,becausetheyaregenerallymuchlessexpensivethanPLCs.Inmorerecentyears,smallproductscalledPLRs(programmablelogicrelays),andalsobysimilarnames,havebecomemorecommonandaccepted.TheseareverymuchlikePLCs,andareusedinlightindustrywhereonlyafewpointsof\o"I/O"I/O(i.e.afewsignalscominginfromtherealworldandafewgoingout)areinvolved,andlowcostisdesired.Thesesmalldevicesaretypicallymadeinacommonphysicalsizeandshapebyseveralmanufacturers,andbrandedbythemakersoflargerPLCst