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1、搓丝机传动装置设计搓丝机传动装置设计书一、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300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
2、产批量5台,中等规模的机械厂,可加工7,8级精度的齿轮、蜗轮。1.5原始数据表最大加工直径/mm最大加工长度/mm滑块行程/mm搓丝动力/KN生产率件/min162003501024二、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传动装置的选择电动机输出部分:考虑到过载保护,因此选用带传动。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min=cos-1e+ab40 又由图中关系可知Lc=(b+a)2-
3、e2-(b-a)2-e2=350 由两式,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,min=63.28方案二:a=165mm,e=170mm,得b=539.386mm,继而得k=1.16,min=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。 =12332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=0.8946。而=3.13kw,
4、选取Ped=4kw,电动机型号Y132M1-6,性能如下:同步转速满载转速额定功率极数1000r/min960r/min4kw4电动机型号Y132M1-6分配传动比(1)总传动比:ia=nmnw=96024=40(2)各级传动比 a. V带传动 i01=2.5,减速器i=40/2.5=16; b. 高速级传动比i12=1.4*16=4.733,则低速级传动比i23=16/4.733=3.3ia=40i01=2.5i12=4.733i23=3.381各轴参数计算0轴(电动机轴):P0=Pd=3.13kwn0=nm=960r/minT0=9550 Pd / n0=31.14Nm1轴(高速轴):P1
5、=Pd1=3.13kw0.96=3.005kwn1=n0i01=9602.5r/min=384r/minT1=9550 P1 / n1=74.73Nm2轴(中速轴):P1=P123=3.005kw0.990.98 =2.915kwn2=n1i12=3844.733r/min=81.13r/minT2=9550 P2 / n2=343.1Nm3轴(低速轴):P3=P223=2.915kw0.990.98 =2.828kwn3=n2i23=81.133.381r/min=24.00r/minT3=9550 P3 / n3=1125.3Nm如左侧最后,将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴功率
6、P / kW转矩T /Nm转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出0轴3.1331.149602.50.95轴2.912.88343.1339.781.134.4330.97轴2.822.791125.31114.0243.3810.97三、传动零件设计3.1带传动设计项目-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,kA=1.1由公式Pc=kAP=1.13.13kw=3.44kwkA=1.1Pc=3.44kw 确定带型由图31-15选用A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dd2=idd1小带轮带速1=dd1n
7、1601000=5.02m/s,满足5m/s120的要求。1=166.15 带的根数由表31-3知,P0=0.97Kw,P0=0.11Kw,由表31-9知,包角系数k=0.97,由表31-2取,长度系数kL=1.01,从而,V带根数z=Pc(P0+P0)kkL=3.25,取z=4根。P0=0.97KwP0=0.11Kwk=0.97kL=1.01z=4 初拉力由表31-1取l=0.10初压力: F0=500pz2.5k-1+l2F0=137.63NF0=137.63N 压轴力FQ=2zF0sin12=1093.01NFQ=1093.01N3.2高速级齿轮设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果
8、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, Ad=756 ,K=1.4,则T1=74.6Nm由表27-14,取d=1.0,由表27-24查得,接触疲劳强度 Hlim1=710MPaHlim2=580MPa则HP1=639MPaHP2=522MPa,由附B-2得,d1Ad3KT1dHP2i+1i =76631.474.61.
9、052224.733+14.733 =59.313mm。取d1=60mmd1=60mm 确定基本参数校核圆周速度v和精度等级=d1n1601000=1.206m/s由表27-1选取8级精度,初取齿数取z1=21 z2=iz1=99.4,m=60/21=2.857由表27-4取m=3mm,则z1=20, z2=94.66,取z2=93,由于z1,z2互质,故可行。校核传动比误差=(4.65-4.733)/4.733=-0.018,满足。z1=20z2=93 校核齿面接触疲劳强度a. 计算齿面接触应力H由式27-5,计算H,由图27-17查得ZH=2.42,由表27-15查得ZE=189.8MPa
10、,而z=4-3=0.875,其中:由表27-5可得a1=cos-1db1da1=31.32a2=cos-1db2da2=23.09由于无变位,啮合角=20,故=12z1tanat1- tant+z2tanat2- tant=1.701Z=1,直齿轮查表27-7知KA=1.5,图27-6知KV=1.1查表27-8知KH,其中Ft=2T1d1=2486.67NKAFtb=62.167100N/mmKH=1Z2=1.305KH由表27-9得到,其中非对称支撑,调制齿轮7级精度,则KH=A+B0.6bd12+1bd12+C10-3b=1.394从而H=ZHZEZZKAKVKHKHFtbd1u+11=6
11、57.97MPab. 计算许用接触应力HP其中ZNT由图27-27知ZNT1=0.98,ZNT2=1.10总工作时间th=1630010=48000h,从而得NL1=60n1th=1.11*109 NL2=NL1i=2.34*108ZW1=ZW2=1.14由表27-18接触强度尺寸系数ZXZX1=ZX2=1.0,ZL=ZR=Zv=1由表27-17取最小安全系数SHlim=1.05,从而HP1=HlimZNTZLZVZRZWZXSHlim=755.44MPaHP2=HlimZNTZLZVZRZWZXSHlim=692.69MPac. 验算:H=657.97MPa692.69MPa合适,无需调整尺
12、寸。H=657.97MPaHP1=755.44MPaHP2=692.69MPaH=657.97MPa692.69MPa合适,无需调整尺寸。 确定主要传动尺寸d1=60.00mm d2=279.00mm模数m=3中心距a=d1+d22=169.5mm取a=170mm齿宽b=60mm,b1=66mm,b2=60mm 齿根弯曲疲劳强度验算a. 齿根弯曲应力计算查表27-7知KA=1.5,图27-6知KV=1.1其他如下:KF:由图27-9知KF=1.38,KF:由表27-8知KF=1Y=1.447其中,Y=0.25+0.75 =1.701YFa:由图27-20知YFa1=2.62 YFa2=2.15
13、Y:Y=0.691Y:由图27-22知,Y=1从而由F=KAKVKFKFYFaYSaYYFtb1mn知F1=136.99MPaF2=124.85MPab. 许用弯曲应力FPFlim:由图27-30知Flim1=300N/mm2Flim2=270N/mm2SFmin:由表27-17知SFmin=1.25YX1=YX2=1.0YNT1=0.89YNT2=0.92YST1=YST2=2YVrelT1=YVrelT2=YRrelT1=YRrelT2=1.0从而由FP=FlimYNTYSTYVrelTYRrelTYXSFlim知FP1=427N/mm2FP2=397.4N/mm2c. 校核:F1FP1,