新型消声器用不锈钢管件加工专用设备设计

摘要 新型消声器可有效消除噪声并有效降低汽车的尾气排放量，降低环境污染， 因此该产品具有重要的社会意义和经济价值，市场前景非常广阔。新型消声器用 不锈钢管件是新型消声器的主要零件，设计新型消声器用不锈钢管件加工专用设 备对于提高消声器的生产效率和产品质量都具有重要意义。本课题的主要任务是 设计一台用于加工新型消声器用不锈钢管件的专用设备，对不锈钢管件加工的各 种工艺和方法进行分析、比较，对日产量为300件的不锈钢管件加工专用设备进 行总体设计，包括机械部分和电器部分，机械部分主要设计了减速器、丝杠、导 轨、气压系统、和机架，电气控制部分主要设计继电器-接触器控制系统的基本 控制电路。且设备的加工精度、生产率、可靠性等指标符合企业要求，设计的装 置应操作方便。设计过程中，减速器、丝杠的设计占主要部分，先对零部件进行 尺寸设计，然后对其进行必要的强度、刚度校验。液压系统的设计是先根据气缸 的载荷、行程等参数选取标准气缸产品和其他气压元件，然后根据工作机构运动 要求和结构要求进行气压系统图的设计。电器部分在本设备中主要是控制电机的 正反转。经过两个月的努力，以上工作已经完成。 关键字：减速器；涡轮蜗杆；丝杠；导轨；气压传动；继电器-接触器控制系统 Abstract New muffler can effectively eliminate the noise and exhaust of motor vehicles to reduce emissions, reduce pollution, so the product has an important social significance and economic value, the market prospects. New type of silencer used in stainless steel tube is a new muffler of the main parts, new muffler design uses stainless steel processing equipment muffler for improving production efficiency and product quality are of great significance. Stainless steel processing equipment can improve production efficiency and product quality . The main tasks of this task is to design a new type of muffler for the processing of stainless steel pipe fittings used in special equipment, stainless steel pipe fittings for a variety of processing techniques and methods of analysis, 300 of the output for the processing of stainless steel equipment for the overall design include mechanical parts and electrical parts. Mechanical parts of the main design include the reducer, screw, rail, air pressure systems, and rack. The relay - contactor control system is the basic control circuit. Machining accuracy, productivity, reliability indicators in line with corporate requirements, the device design easy to operate. Reducer, screw design accounted for the main part, first design the size of the parts, then the strength and rigidity is checked. Standard components of pneumatic system are designed. Partial control in the electric motor rotation。 Key words: Reducer; Turbine worm; Screw; Guide; Pressure transmission;Relay - contactor control system 1传动机构的拟定 5 1.1机械传动参考方案 5 1.1.1方案比较 6 1.1.2确定设计方案 7 1.2流体压力传动参考方案 7 1.2.1液压传动的特点 7 1.2.2气压传动的特点 7 1.2.3确定设计方案 8 2 电动机的选择 8 2.1选择电动机的系列 8 2.2计算电动机功率 8 2.3确定电动机转速 9 2. 4 选择电动机型号 10 3传动系统的运动学和动力学的计算 10 3.1计算总传动比和各级传动比的分配 10 3.1.1计算总传动比 10 3.1.2各级传动比的分配 10 3.2计算传动装置的运动和动力参数 10 4零件的设计计算 12 4.1传动零件的设计计算 12 4.1.1蜗杆蜗轮的设计 12 4.1.2蜗轮与蜗杆的主要参数和几何尺寸 13 4.1.3蜗杆传动的受力分析 15 4.1.4校核齿面接触疲劳强度 15 4.1.5校核齿根弯曲疲劳强度 16 4.1.6校核蜗杆的刚度 16 4.1.7精度等级公差和表面粗糙度的确定 17 4.1.8蜗轮蜗杆的机构设计 17 4.2轴的设计计算及校核 18 4.2.1蜗轮轴的设计 18 4.2.2蜗杆轴的设计 22 4.3轴承的选择和计算 26 4.3.1蜗轮轴上轴承的选择和计算 26 4.3.2蜗杆轴上轴承的选择和计算 28 4.4键连接的选择和校核 29 4.4.1蜗轮轴上键的选择和校核 29 4.4.2蜗杆轴上键的选择和校核 30 4.5联轴器的选择和校核 30 4.5.1蜗轮轴上联轴器的选择和校核 30 4.5.2蜗杆轴上联轴器的选择和校核 31 4.6箱体的设计 31 4.6.1传动件及箱体轴承座位置的确定 31 4.6.2箱体结构形式和材料的选择 31 4.6.3箱体的主要结构和尺寸关系 32 4.6.4箱体结构的结构性和工艺性 32 5润滑和密封的选择和计算 33 5.1润滑的选择和计算 33 5.1.1齿轮的润滑 33 5.1.2减速器中传动件通常用浸油润滑 33 5.1.3轴承的润滑 33 5.2密封的选择 34 6减速器附件的选择 34 6.1通气器 34 6.2轴承盖（材料为HT150） 34 6.3油面指示器 34 6.4油塞 34 6.5窥视孑L及视孔盖 35 6.6起盖螺钉 35 6.7定位销 35 7 滑动丝杠的设计 35 7.1滑动丝杠螺母机构的传动方式 35 7.2滑动螺母结构 35 7.3丝杠支承 36 7.4丝杠牙形的选择 36 7.5螺距的选择 36 7.6丝杠直径的确定 36 7.7螺母长度H的确定 38 7.8丝杠螺纹部分L螺纹的长度 38 8滑动导轨 39 8.1导轨材料的要求和搭配 39 8.2导轨的结构 40 8.3滑动导轨的验算 40 9液压系统的设计 43 9.1气缸的选择 43 9.2气压原理图 45 10电气原理图 46 11设备执行机构动作说明 47 结论 47 参考文献 48 谢辞 49 随着我国经济和工业的发展，噪声污染和空气污染已经严重影响人们的日常 生活，在大城市中噪声污染和空气污染主要来自于汽车尾气排放，这就需要一种 可有效消除噪声并有效降低汽车的尾气排放量的新型消声器,并能得到广泛使用。 为此本课题主要是设计一种能够自动加工新型消声器用不锈钢管件的设备。因为 本设备主要是切割管件，机构动作比较简单，采用数控控制代价较高。所以本设 备在传统机械传动的基础上添加气压传动，并通过简单的继电器-接触器控制系 统对电机的控制，实现自动加工的目的。 1传动机构的拟定 1.1机械传动参考方案 1.1.1方案比较 方案 优点 缺点 外带式单级圆 柱齿轮减速器 （方案一） 结构简单，价格便宜。传递效率中 上，工作平稳性较好，有过载保护， 要求制造及安装精度较低，润滑要 求不高，环境适应性一般。 小功率传动，单级传动比较小，外 轮廓尺寸较大，传动精度低，无自 锁能力，使用寿命短，缓冲吸振能 力不好。 两级展开式圆 柱齿轮减速器 （方案二） 大功率传动，传动效率高，单级传 动比适中，传动精度高，使用寿命 长，环境适应性一般。在减速器中 应用最广泛，常用于载荷较平稳的 场合。 工作平稳性一般，缓冲吸振能力 差，无过载保护，要求制造及安装 精度高，无自锁能力，润滑要求高。 齿轮相对于轴承不对称分布，要求 级具有较大刚度。高速轴应布置在 远离扭矩输入端的一边，以减小弯 曲变形而引起的载荷沿齿宽分布 不均的现象。 两级同轴式圆 柱齿轮减速器 （方案三） 大功率传动，传动效率高，单级传 动比适中，传动精度高，使用寿命 长，环境适应性一般。箱体长度较 小，两大齿轮浸油深度可大致相 同。 轴向尺寸及重量较大，高速级齿轮 的承载能力不能充分利用，中间轴 较长，刚度差，仅能有一个输入端 和输出端，限制了传动布置的灵活 性。 单级蜗杆减速 器 （方案四） 传动比大，结构简凑，外输入与输 出轴垂直交错传动，冲击载荷小， 传动平稳，可有自锁能力，传动精 度高，价格相对便宜。适合在工作 温度较高、潮湿、多粉尘、易爆、 易燃场合适用。下置式蜗杆减速器 润滑条件较好，应优先选用（vW 4m/s）o 传动效率低，仅适用于中小功率传 动。无过载保护，制造及安装精度 要求高，要求润滑条件高。当蜗杆 圆周速度太高时（v>4m/s）,搅油 损失大，采用上置式，此时，蜗轮 轮齿浸油、蜗杆轴承润滑差。 1.1.2确定设计方案 本课题由指导老师指定使用单级蜗杆减速器这种传动方案，我分析其原因为 如下：由工作条件可知，载荷要求平稳，室内有粉尘环境下，应差用结构简凑， 传动平稳，且对工作环境要求不高的减速器，而单级蜗杆减速器(闭式)是较佳 选择。单级蜗杆减速器的使用寿命较长，能满足较长的大修期限和使用期限。 而对于可加工7-8级精度齿轮及蜗轮的中等规模机械厂，其10台批量生产的生产 力来说，生产能力满足其实际情况和要求，且生产单级蜗杆减速器相对成本较低, 盈利率较大。较大的一级传动比也是本课题首先考虑涡轮蜗杆减速器的主要原因。 综上所述，对于本设计要求，使用单级蜗杆减速器是较优设计方案，其各项特征 都满足设计要求，其整体性能优于其他方案。故，本文最终选用单级蜗杆减速器 作为该带式运输机的传动装置。 1.2流体压力传动参考方案 1.2.1液压传动的特点 (1) 与电机比较，在同等体积下，液压装置能产生更大的动力，即具有大的 功率密度或力密度。 (2) 液压装置容易做到对速度的无极调节，而且调速范围大，并且对速度的 调节还可以在工作过程中进行。 (3) 液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 (4) 装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进 行调节和控制。 (5) 由