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1、北京航空航天大学机械设计基础课程设计 机械设计课程设计计算说明书设计题目 搓丝机传动机构设计 .交通科学与工程学院 院(系) 101314 班设计者 陈 隆(10131056) .指导教师 高 志 慧 .2013年6月18日北京航空航天大学目录一、设计任务书- 4 -1.1设计背景- 4 -1.2工作条件- 4 -1.3使用期限- 4 -1.4生产批量与加工条件- 4 -1.5原始数据表- 4 -二、方案设计- 5 -2.1 总体设计- 5 -2.2原动机的选择- 5 -2.3传动装置的选择- 5 -2.4执行机构- 5 -2.5相关参数的确定- 6 -三、传动零件设计- 8 -3.1带传动设
2、计- 8 -3.2高速级齿轮设计- 9 -3.3低速级齿轮设计- 13 -四、轴的设计- 18 -4.1高速轴的设计- 18 -4.2中速轴的设计- 21 -4.3低速轴的设计- 23 -五、轴承的选择与校核- 26 -5.1高速轴轴承+- 26 -5.2中速轴轴承- 27 -5.3低速轴轴承- 28 -六、键的选择与校核- 29 -6.1高速轴的键- 29 -6.2中速轴的键- 29 -6.3低速轴的键- 30 -七、减速器各部分尺寸- 31 -7.1箱体- 31 -7.2润滑及密封形式选择- 32 -7.3 箱体附件设计- 32 -7.4轴承端盖的设计- 33 -7.41 高速轴无密封端盖
3、具体参数- 34 -7.42中间轴端盖具体参数- 34 -7.43低速轴无密封端盖具体参数- 34 -7.44对于高速轴有密封部分，端盖参数如下- 34 -7.45对于低速轴有密封部分，端盖参数如下- 35 -八、参考文献- 36 -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
4、，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/min10180320932二、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
5、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。a be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-e2-(b-a)2-e2=320 由两式，试取以下方案：方案：a=75mm，e=250mm，得b=708.14mm。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其中带的效率=0.98，滚动轴承的效率=0.99，闭式圆柱齿轮的效率=0.97，计算效率=0.859。而=3.574kw，选取Ped=4k
6、w，电动机型号Y112M4，性能如下：同步转速满载转速额定功率极数1500r/min1440r/min4kw4电动机型号Y112M-4分配传动比（1）总传动比：ia=nmnw=144032=45（2）各级传动比 a. 带传动 i01=3，减速器i=45/3=15； b. 高速级传动比i12=1.4*15=4.58，则低速级传动比i23=15/4.58=3.27ia=45i01=3i12=4.58i23=3.27各轴参数计算0轴（电动机轴）：P0=Pd=3.574kwn0=nm=1440r/minT0=9550 Pd / n0=23.7Nm1轴（高速轴）：P1=Pd1=3.57kw0.98=3.
7、50kwn1=n0i01=14403r/min=480r/minT1=9550 P1 / n1=69.6Nm2轴（中速轴）：P1=P123=3.50kw0.990.97 =3.361kwn2=n1i12=4804.58r/min=104.8r/minT2=9550 P2 / n2=306.27Nm3轴（低速轴）：P3=P223=2.915kw0.990.97 =3.23kwn3=n2i23=104.83.27r/min=32.05r/minT3=9550 P3 / n3=962.44Nm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P / kW转矩T /Nm转速nr/min传动比
8、i效率输入输出输入输出0轴3.5723.71440轴3.503.46569.668.948030.96轴3.3613.327306.27303.21104.84.580.96轴3.323.98962.44952.8232.053.270.96三、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4-7知，kA=1.1由公式Pc=kAP=1.13.574kw=3.931kwkA=1.1Pc=3.93kw 确定带型由图4-15选用A带 带轮直径和小带轮带速由表4-3知小带轮直径，则大带轮直径dd2=idd1小带轮带速1=dd1n1
9、601000=7.4m/s，满足5m/s120的要求。1=163.12 带的根数由表4-3知，P0=1.32Kw，P0=0.17Kw，由表4-9知，包角系数k=0.96，由表4-2取，长度系数kL=1.03，从而，V带根数z=Pc(P0+P0)kkL=2.67，取z=3根。P0=1.32KwP0=0.17Kwk=0.96kL=1.03z=3 初拉力由表4-1取l=0.10初压力: F0=500pz2.5k-1+l2F0=147.5NF0=147.5N 压轴力FQ=2zF0sin12=890.25NFQ=890.25N3.2高速级齿轮设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果 材料和精度等级选择圆
10、柱斜齿轮。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=69.6Nm由表2-14，取d=1.2，由表2-24查得，接触疲劳强度 Hlim1=710MPaHlim2=580MPa则HP1=639MPaHP2=522MPa，由附B-2得，d1Ad3KT1dHP2i+1i =76631.469.61.252224.58+14.58 =53.93mm。取d1=5
11、5mmd1=55mm 确定基本参数校核圆周速度v和精度等级=d1n1601000=1.38m/s由表2-1选取8级精度,初取齿数取z1=21 z2=iz1=96.18，m=60/21=2.619由表27-4取mn=2.5mm，则z1=21， z2=97取z2=97，由于z1,z2互质，故可行。z1=21z2=97 校核齿面接触疲劳强度a. 计算齿面接触应力H由式2-5，计算H，由图2-17查得ZH=2.41，由表2-15查得ZE=189.8MPa，而z=4-3=0.79，其中：由表2-5可得a1=cos-1db1da1=31.073a2=cos-1db2da2=23.629由于无变位，啮合角=
12、20,故=12z1tanat1- tant+z2tanat2- tant=1.62Z=0.98查表2-7知KA=1.5，图2-6知KV=1.1查表2-8知KH，其中Ft=2T1d1=2530NKAFtb=47.9100N/mmKH=1Z2=1.76KH由表2-9得到，其中非对称支撑，调制齿轮8级精度，则KH=A+B0.6bd12+1bd12+C10-3b=1.44从而H=ZHZEZZKAKVKHKHFtbd1u+11=609.2MPab. 计算许用接触应力HP其中ZNT由图2-27知ZNT1=1.02，ZNT2=1.15总工作时间th=1230010=36000h,从而得NL1=60n1th=1.0368*109 NL2=NL1i=2.264*108ZW1=ZW2=1.14由表2-18接触强度尺寸系数ZXZX1=ZX2=1.0，ZL=ZR=Zv=1由表2-17取最小安全系数SHlim=1.05，从而HP1=HlimZNTZLZVZRZWZXSHlim=786.3MPaHP2=HlimZNTZLZVZRZWZXSHlim=717.9MPac. 验算：H=609.2MPa717.9MPa
