搓絲機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 交通科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)

目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) -4-1.1設(shè)計(jì)背景 -4-1.2工作條件 -4-1.3使用期限 -4-1.4生產(chǎn)批量與加工條件 -4-1.5原始數(shù)據(jù)表 -4-二、方案設(shè)計(jì) -5-2.1總體設(shè)計(jì) -5-2.2原動(dòng)機(jī)的選擇 -5-2.3傳動(dòng)裝置的選擇 -5-2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu) -5-2.5相關(guān)參數(shù)的確定 -6-三、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) -8-3.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) -8-3.2高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) -9-3.3低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) -13-四、軸的設(shè)計(jì) -18-4.1高速軸的設(shè)計(jì) -18-4.2中速軸的設(shè)計(jì) -21-4.3低速軸的設(shè)計(jì) -23-五、軸承的選擇與校核 -26-5.1高速軸軸承+ -26-5.2中速軸軸承 -27-5.3低速軸軸承 -28-六、鍵的選擇與校核 -29-6.1高速軸的鍵 -29-6.2中速軸的鍵 -29-6.3低速軸的鍵 -30-七、減速器各部分尺寸 -31-7.1箱體 -31-7.2潤(rùn)滑及密封形式選擇 -32-7.3箱體附件設(shè)計(jì) -32-7.4軸承端蓋的設(shè)計(jì) -33-7.4—1高速軸無(wú)密封端蓋具體參數(shù) -34-7.4—2中間軸端蓋具體參數(shù) -34-7.4—3低速軸無(wú)密封端蓋具體參數(shù) -34-7.4—4對(duì)于高速軸有密封部分，端蓋參數(shù)如下 -34-7.4—5對(duì)于低速軸有密封部分，端蓋參數(shù)如下 -35-八、參考文獻(xiàn) -36-

一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)軸輥搓絲機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)背景搓絲機(jī)用于加工軸輥螺紋，基本結(jié)構(gòu)如上圖所示，上搓絲板安裝在機(jī)頭4上，下搓絲板安裝在滑塊3上。加工時(shí)，下挫絲板隨著滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在起始（前端）位置時(shí)，送料裝置將工件送入上、下搓絲板之間，滑塊向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件在上、下搓絲板之間滾動(dòng)，搓制出與搓絲板一致的螺紋。搓絲板共兩對(duì)，可同時(shí)搓制出工件兩端的螺紋?；瑝K往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，加工一個(gè)工件。1.2工作條件室內(nèi)工作，動(dòng)力源為三相交流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。1.3使用期限工作期限為十年，每年工作300天，雙班制工作；檢修期間隔為三年。1.4生產(chǎn)批量與加工條件生產(chǎn)批量5臺(tái)，中等規(guī)模的機(jī)械廠，可加工7,81.5原始數(shù)據(jù)表最大加工直徑/最大加工長(zhǎng)度/滑塊行程/搓絲動(dòng)力/生產(chǎn)率件101803932二、方案設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)見(jiàn)下圖：2.2原動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。2.3傳動(dòng)裝置的選擇①電動(dòng)機(jī)輸出部分：考慮到過(guò)載保護(hù)，因此選用帶傳動(dòng)。②減速器內(nèi)部布局：二級(jí)圓柱齒輪展開(kāi)式，見(jiàn)下圖。2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，理由是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工比較經(jīng)濟(jì)，只要有偏心，即可實(shí)現(xiàn)急回特性。以下為尺寸設(shè)計(jì)。abe如圖，由最小傳動(dòng)角取大于40°知γmin=cos又由圖中關(guān)系可知Lc=由①②兩式，試取以下方案：方案：a=75mm，e=250mm，得b=708.14mm?！?.5相關(guān)參數(shù)的確定項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V。η=其中帶的效率=0.98，滾動(dòng)軸承的效率=0.99，閉式圓柱齒輪的效率=0.97，計(jì)算效率η=0.859。而=3.574kw，選取Ped=4kw，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M4，性能如下：同步轉(zhuǎn)速滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速額定功率極數(shù)1500r/min1440r/min4kw4電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-4分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比：i（2）各級(jí)傳動(dòng)比a.帶傳動(dòng)i01b.高速級(jí)傳動(dòng)比i12=1.4?1iiii各軸參數(shù)計(jì)算0軸（電動(dòng)機(jī)軸）：PnT1軸（高速軸）：PnT2軸（中速軸）：PnT3軸（低速軸）：PnT如左側(cè)最后，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表軸功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/N·m轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出0軸3.5723.71440Ⅰ軸3.503.46569.668.948030.96Ⅱ軸3.3613.327306.27303.21104.84.580.96Ⅲ軸3.323.98962.44952.8232.053.270.96三、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)3.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)要求每天工作16小時(shí)，載荷較平穩(wěn)計(jì)算功率Pc由表4-7知，kA由公式Pc=kkAPc確定帶型由圖4-15選用A帶帶輪直徑和小帶輪帶速由表4-3知小帶輪直徑，則大帶輪直徑d小帶輪帶速ν滿(mǎn)足5m/s<νddν1初選中心距a0a.0.55(?220mm初取ab.=2042.6mm由表4-2，取Lc.實(shí)際中心距a≈a0aLa=678.7mm小帶輪包角α=163.12°，滿(mǎn)足a>α1=163.12帶的根數(shù)由表4-3知，P0=1.32由表4-9知，包角系數(shù)kα由表4-2取，長(zhǎng)度系數(shù)kL從而，V帶根數(shù)z=P取z=3根。PΔkkz=3初拉力由表4-1取ρ初壓力:FF壓軸力FF3.2高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果材料和精度等級(jí)選擇圓柱斜齒輪。小齒輪使用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241-286HBS；大齒輪使用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229-286HBS；精度等級(jí)均為8級(jí)有關(guān)數(shù)據(jù)以及公式引自《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（下冊(cè)）初估小帶輪直徑因采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度初估小齒輪分度圓直徑。由附B-1，Ad由表2-14，取ψ由表2-24查得，接觸疲勞強(qiáng)度σ則σσHP2由附B-2得，d=766×=53.93mmd確定基本參數(shù)校核圓周速度v和精度等級(jí)ν=由表2-1選取8級(jí)精度,初取齒數(shù)取zz2由表27-4取mn=2.5mm，則z1取z2由于z1zz校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸應(yīng)力σ由式2-5，計(jì)算σH，由圖2-17查得Z由表2-15查得ZE而zε其中：由表2-5可得αα由于無(wú)變位，嚙合角α=20εZ查表2-7知KA=1查表2-8知KHFKKKHβK從而σ計(jì)算許用接觸應(yīng)力σ其中ZNT由圖2-27知總工作時(shí)間t?從而得NLNZ由表2-18接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)ZZX1=由表2-17取最小安全系數(shù)SHlim從而σσ驗(yàn)算：σ合適，無(wú)需調(diào)整尺寸。σσσσ合適，無(wú)需調(diào)整尺寸。確定主要傳動(dòng)尺寸d1=模數(shù)mn中心距a=取a齒寬b=66mm，b1=72mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算查表2-7知KA=1.25其他如下：KFβ：由圖2-9知KKFα：由表2-8知其中，YYFa：由圖2-20知YFa1Yβ：由圖2-22知，從而由σ知σσ許用彎曲應(yīng)力σσFlimσσSFmin：YYYYY從而由σ知σσ校核：σF1<σFP1σσσσσσ合格主要尺寸匯總模數(shù)mn壓力角α=20°β=arccosd1=55.641mm?C=0.25?a=3.3低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果材料和精度等級(jí)同高速級(jí)初估小帶輪直徑因采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度初估小齒輪分度圓直徑。由附B-1，AT由表2-14，取ψ由表2-24查得，接觸疲勞強(qiáng)度σ則σσHP2由附B-2得，d=766×=取dd確定基本參數(shù)校核圓周速度v和精度等級(jí)ν=由表2-1選取8級(jí)精度,初取齒數(shù)zzmt=2.571，由表27-4取則z1=35，由于z1zz校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸應(yīng)力σ由式2-5，計(jì)算σ由圖2-17查得ZH由表2-15查得ZE而zε其中：由表2-5可得αα由于無(wú)變位，嚙合角α=20εZ查表2-7知KA=1查表2-8知KHFKKKHβK從而σ計(jì)算許用接觸應(yīng)力σ其中ZNT由圖2-27知總工作時(shí)間t?從而得NLNZ由表2-18接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)ZZZ由表2-17取最小安全系數(shù)SHlim從而σσ驗(yàn)算：σ合適，無(wú)需調(diào)整尺寸。σσσσ合適，無(wú)需調(diào)整尺寸。確定主要傳動(dòng)尺寸d1=91.000mm模數(shù)mn中心距a=取a齒寬b=108mm，b1=115mmβ=arccos齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算查表2-7知KA=1.25其他如下：KFβ：由圖2-9知KKFα：由表2-8知其中，YYFa：由圖2-20知YFa1Yβ：由圖2-22知，從而由σ知σσ許用彎曲應(yīng)力σFPσσ校核：σF1<σFP1σσσσσσ合格主要尺寸匯總模數(shù)mn=2.5，壓力角α=20d1=91.000mm?c=0.25?a=

四、軸的設(shè)計(jì)4.1高速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇40Cr，正火，硬度HB=241-286初估軸徑查表1-3，取C=100，則由式1-2d≥C3P取d并初取軸承處d=35mm，齒輪處d=41mm齒根圓直徑為49.391mmX=故高速軸可以設(shè)計(jì)成齒輪軸d初取軸承處d=35mm，齒輪處d=41mm空間受力分析根據(jù)減速器箱體尺寸，取L1=40mm,則空間受力如下其中，F(xiàn)FFFFF支反力和彎矩圖yoz面支反力‘ACBFFM彎矩圖如下：ACBxoz面支反力及彎矩由FBHFFMMM彎矩圖如下ACB合成彎矩合成彎矩MMACBMMM轉(zhuǎn)矩T1T當(dāng)量彎矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，取α=則危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩Me=MACBM校核軸的強(qiáng)度由表26-4知σ而σ小于σ故合格合格4.2中速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇40Cr，調(diào)質(zhì)，硬度HB=241-286初估軸徑查表1-3，取C=102，則由式1-2d≥C3P取d并初取軸承處d=45mm，齒輪處d=50mmd初取軸承處d=45mm，齒輪處d=50mm空間受力分析根據(jù)減速器箱體尺寸，取L1=40mm,則空間受力如下其中，F(xiàn)FFFFFFFFFF支反力和彎矩圖yoz面支反力FFMMVD彎矩圖如下：xoz面支反力及彎矩FFc截面D截面MHC1M彎矩圖如下ACDMMVDMHC1MMM合成彎矩合成彎矩c截面D截面MHC1MACDBMMMM轉(zhuǎn)矩TT當(dāng)量彎矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，取α=則危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩MMACDBMM校核軸的強(qiáng)度由表26-4知σ而σ小于σ?1b=75MPa合格4.3低速軸的設(shè)計(jì)項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果材料和熱處理根據(jù)軸的使用條件，選擇40Cr，調(diào)質(zhì)，硬度HB=241-286初估軸徑查表1-3，取C=102，則由式1-2d≥C3P取d并初取軸承處d=65mm，齒輪處d=68mmd初取軸承處d=65mm齒輪處d=68mm空間受力分析根據(jù)減速器箱體尺寸，取,L2則空間受力如下其中，F(xiàn)FFFFF支反力和彎矩圖yoz面支反力ACBFFBVMVc彎矩圖如下：ACBxoz面支反力及彎矩ACBFFMM彎矩圖如下ACBMVCMM合成彎矩合成彎矩MMACBMM轉(zhuǎn)矩T=962.44N·mT962.44當(dāng)量彎矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，取α=則危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩MACBM654871校核軸的強(qiáng)度由表26-4知σ而σ小于σ?1b=75MPa合格五、軸承的選擇與校核5.1高速軸軸承+項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸承選擇由d=35mm以及軸的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，選擇深溝球軸承6007深溝球軸承6007軸承受力分析由軸上受力可知A、B軸承所受徑向力FF軸向力FFFF當(dāng)量動(dòng)載荷由P=fd則當(dāng)量動(dòng)載荷PA=1489.2于是P=1819.2NP=1819.2N軸承校核查表知C而L于是得L滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求5.2中速軸軸承項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸承選擇由d=45mm以及軸的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，選擇角接觸球軸承7009AC角接觸球軸承7009AC軸承受力分析FFFFFF當(dāng)量動(dòng)載荷由P=fd則當(dāng)量動(dòng)載荷PA=5806.0于是P=5806.0NP=5806.0N軸承校核查表知C而L于是得L滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求5.3低速軸軸承項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸承選擇由d=55mm以及軸的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，選擇深溝球軸承6011深溝球軸承6011軸承受力分析由軸上受力可知A、B軸承所受徑向力FF軸向力FFF當(dāng)量動(dòng)載荷由P=fd則當(dāng)量動(dòng)載荷PA=5308.8于是P=5308.8NP=5308.8N軸承校核查表知C而L于是得L滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求六、鍵的選擇與校核6.1高速軸的鍵項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果Φ25處的鍵選用普通平鍵（圓頭）連接，材料45鋼。初取鍵b×h=8mm×7mm，由輪轂長(zhǎng)為66mm選擇L=48mm，從而l`=L?b=40由鍵的校核公式知：σ由表33-1知σ因此σP普通平鍵材料45鋼b×h=8×7L=48mm6.2中速軸的鍵項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果Φ50處的鍵1選用普通平鍵（圓頭）連接，材料45鋼。初取鍵b×h=14mm×9mm，由輪轂長(zhǎng)為60mm選擇L=54mm，從而l`=L?b=40由鍵的校核公式知：σ由表知σ因此σP普通平鍵材料45鋼b×h=14×9L=54mmΦ50處的鍵2選用普通平鍵（圓頭）連接，材料45鋼。初取鍵b×h=14mm×9mm，由輪轂長(zhǎng)為110mm選擇L=94mm，從而l`=L?b=80由鍵的校核公式知：σ由表知σ因此σP普通平鍵材料45鋼b×h=14×9L=94mm6.3低速軸的鍵項(xiàng)目-內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過(guò)程計(jì)算結(jié)果Φ68處的鍵選用普通平鍵（圓頭）連接，材料45鋼。初取鍵b×h=20mm×12mm，由輪轂長(zhǎng)為105mm選擇L=85mm，從而l`=L?b=65由鍵的校核公式知：σ由表知σ因此σP普通平鍵材料45鋼b×h=20×12L=85mmΦ45處的鍵選用普通平鍵（圓頭）連接，雙鍵，材料45鋼。初取鍵b×h=16mm×10mm，由輪轂長(zhǎng)為64mm選擇L=58mm，從而l`=L?b=42由鍵的校核公式知：σ由表知σ因此σP普通平鍵，雙鍵材料45鋼b×h=16×10L=58mm七、減速器各部分尺寸7.1箱體名稱(chēng)符號(hào)尺寸箱蓋壁厚δδ=8mm箱座壁厚δδ箱蓋凸緣厚度bb=12mm箱座凸緣厚度bb地腳螺釘直徑dd地腳螺釘數(shù)目nn=6軸承旁連接螺釘直徑dd箱蓋與箱座連接螺釘直徑dd軸承端蓋螺釘直徑dd窺視孔蓋螺釘直徑dd定位銷(xiāo)直徑dd=10mm起蓋螺釘直徑dd大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離?Δ=12mm齒輪端面與內(nèi)壁距離ΔΔ軸承距內(nèi)壁距離ΔΔ軸承端蓋外徑DDDDDD軸承端蓋凸緣厚度tt=15mm箱蓋肋厚mm箱座肋厚mm=8mm7.2潤(rùn)滑及密封形式選擇設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容密封裝置高速軸密封氈圈密封，擋油環(huán)內(nèi)密封中間軸密封擋油環(huán)內(nèi)密封低速軸密封氈圈密封，擋油環(huán)內(nèi)密封潤(rùn)滑劑的選擇軸承油脂潤(rùn)滑齒輪油潤(rùn)滑7.3箱體附件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)結(jié)果通氣塞指標(biāo)：M12×1.25mm,d1=4mm，D=18mm,油標(biāo)指標(biāo)：d=M10d1=4mm,d2=16mm,d3c=5mm,D=26mm,D1=24mm