搓丝机传动装置课程设计30554039

搓丝机传动装置课程设计30554039
机械设计基础课程设计说明书
设计题目：搓丝机传动装置
系班
设计者：
指导老师：
目录
目录 (2)
前言 (3)
轴辊搓丝机传动装置的设计 (3)
一课程设计题目 (3)
1搓丝机传动装置设计 (3)
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3七轴承的选择与校核3
1 输入轴承6203 (3)
2中间轴轴承6209 (3)
3输出轴轴承6216 (3)
八键的选择与校核 (3)
九减速器箱体各部分结构尺寸 (3)
十润滑及密封形式选择 (3)
51
1二级减速齿轮的润滑 (3)
2滚动轴承的润滑 (3)
3密封形式的选择 (3)
十一其他技术说明 (3)
十二参考文献 (3)
51
前言
搓丝机用于加工轴辊螺纹，上搓丝板安装在机头上，下搓丝板安装在滑块上。

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。

本课程设计的要求是设计一套搓丝机传动装置，配以适当的电动机等零部件，实现自措置螺纹的功能。

要求使用期限是双班制10年大修期为3年，电机单向运转，载荷比较平稳。

我感觉自己的收获还是相当大的，从最初的方案简图，到A0的大图（我立起来画草图时要用1:1就用两张方格纸拼接了一下），再到最后的CAD制图，我花了很大的精力，也力图使自己所设计的图尽善尽美，同时感谢老师的指导，让我们逐渐学会了机械设计的基本方法，从一个完完全全的外行人一点点向内行迈进，为未来的自主设计能力的锻炼打下了坚实的基础。

51
轴辊搓丝机传动装置的设计
一课程设计题目
1搓丝机传动装置设计
1
（1
头4
件。

（2
（3）动力源为三相交流380/220V,电动机单向运转，载荷较平稳。

（4）使用期限为十年，每年工作300天；大修周期为三年。

（5）专用机械厂制造，可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。

51
2原始技术数据
3
二拟定传动方案
根据系统要求可知：
滑块每分钟要往复运动40次，所以机构系统的原动件的转速应为40r/min。

以电动机作为原动机，则需要机构系统有减速功能。

运动形式为连续转动→往复直线运动。

根据上述要求，有以下方案，在方案中齿轮1、2可看作传动部分的最后一级齿轮。

51
方案中采用了曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，故机构尺寸较小，结构简洁。

利用曲柄和连杆共线，滑块处于极限位置时，可得到瞬时停歇的功能。

同时该机构能承受较大的载荷。

应当选择曲柄滑块机构实现运动规律。

整个搓丝机由电动机、带传动、二级减速器、曲柄滑块机构、最终执行机构组成。

三传动装置设计
1 机构初步设计
51
51
取曲柄长度为130mm ，连杆长度为400mm ，取连杆行程300mm 。

计算如下：
最小传动角：r min =arccos
a+e b
=43.82掳m >40掳
急回特性：
满足要求。

2 设计参数
（1）工作机输出功率计算：
已知水平搓丝力大小为8KN ，生产率为40件/min ，根据adams 仿真知滑块最大速度0.7578m/s 。

则滑块功率为
系统总效率为
电动机所需实际功率为
51
要求Ped 略大于Pd ，则选用Y 系列电动机，额定功率7.5KW ( 2 ) 工作机转速40r/min
传动比范围: V 型带：i i =2~4； 减速器：i 2=8~40;
总传动比i= i 1×i 2=16~160
电动机转速可选范围为：nd=i ×n w=640~6400r/min 可知电动机应选三相异步电动机，380v 。

查表6-164得： 型号 同步转速 满载转速 功率 Y160M —6
1000r/min
970r/min
7.5kw
（3）总传动比i =n m /n w =970/40=24.25
初步取带轮效率为2， 则减速器传动比为12.12 有
取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 低速级传动比
（4）各轴转速
（5）各轴输入功率
（6）各轴输入转矩
电动机所需实际转矩及电动机的输出转矩为
轴输入功
率输出功
率
转矩转速传动比效率
电机轴7.5KW 970r/min
高速轴 5.952KW 141.8Nm 485r/min 2 0.96 中间轴 5.716KW 421.155Nm 160r/min 4 0.98 低速轴 5.489KW 1650Nm 40r/min 3.03 0.98 （7）根据结构尺寸要求作图如下
四带传动主要参数及几何尺寸计算
计算项目计算内容计算结果确定计算功率
由公式
选取带型查机械设计书得选用B带
查表4-15得
选取小带轮直
径
大带轮直径
小带轮带速
初选中心距
初选
带初步基准长
度
由表31-2
带基准长度
实际中心距
选取
a max=a0+0.03L d=548mm
小带轮包角
适宜
带的根数查机械设计书得：单根带基本额定功率P0
基本额定功率增量
包角系数k
伪
长度系数k L
z=P c(P0+螖P0)k
伪
k L
⁄
P0=2.13Kw
k
伪
=0.98
k L=1.03
取z=5
带的压轴力查表得：取蟻
l
=0.10
初压力:
F Q=2zF0sin
伪
1
2
F0=241.80N
F Q=2397N
材料选取铸铁
五齿轮传动设计计算
计算项目计算内容计算结果
材料选取齿轮都使用45钢，调质处理，硬度229~286HB平均硬度240HB；
精度等级均为8级，闭式软齿面。

有关数据以及公式引自《机械设计基础》（下册）
1低速级
计算项目计算内容计算结果
（1）初步计算
转矩T1
T1=539N鈭檓齿宽系数
接触疲劳极
限
查表得
需用接触应
力计算
A d由表B1，估计 A d=766动
载
荷
系
数
K
初步计算小齿轮直径d1d1
=130.84mm 取d1= 130mm
初
步
齿
宽
=104.67mm
b
（2）校核计算圆
周
速
度
精度等级选取8级精度8级精
度
齿数z 取z1=45
z2=iz1=136+
由于z1,z2互质取z1=
44 z2=
133
模数
m t=d1z1
⁄
查表取标准值
确定齿数z1=d1m t
⁄
z2=iz1
d2=m t z2
m t
=3.068mm
d2
=408.044m
取m n=
3
使用系数K A 查表2-7得K A
=1.25
动载系数K V 查表2-6得K V
=1.05
齿间首先求解
F t=2T1d1
⁄
载
荷
分
配
系
数
K A F t
b
=117.4>100N/mm
非硬齿面斜齿轮，8级精度
F t
=7985N
齿
向
载
荷
分
配
系
数
区
域
系
数
Z H
查表得Z H
=2.5
弹
性
系
数
Z E
查表得Z E
=189.8√M
重
合
度
系
数
查表得
同理
由于无变位，端面啮合角
伪
t
`
=伪
t
螺
旋
角
系
数
许
用
接
触
应
力
查2-17表取最小安全系数
总工作时间
盈利循环次数
单向运转
表2-27取接触寿命系数
齿面工作硬化系数
接触强度尺寸系数
润滑油膜影响系数取值
验
算
=525
.79MPa （3）确定主要传动尺寸
中
心
距
取整
螺
旋
角
端面模数m t=m n/cos尾
m t
=3.0734
分度圆直径d1
=135.232m d2
=408.768m
齿
宽
（4）齿根弯曲疲劳强度验算
齿形系数Y Fa 由当量齿宽查图取值Y Fa1
=2.2
Y Fa2
=2.17
应力修正由图取值Y Sa1
=1.78
Y Sa2
=1.82
系
数
螺
旋
角
系
数
由图取值
齿
向
载
荷
分
配
系
数
由图2-9取值
许
用
弯
曲
应
力
由图2-30取试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限
由表2-17取最小安全系数
由表2-33确定尺寸系数Y X
由图2-32确定弯曲寿命系数Y NT
另外取值如右
Y X1
=Y X2
=1.0
Y NT1
=0.93
Y NT2
=0.99
Y ST1
=Y ST2
=2
Y VrelT1
=Y VrelT2
=1.0
Y RrelT1
=Y RrelT2
=1.0
验
算
（5）齿轮主要传动尺寸列表
压
力
角
伪
(伪
n
)
经验值
螺
旋
角
计算结论
分
度
圆
直
径
计算结论d1
=135.231m
d2
=408.768m
齿
顶
高
h a
齿
根
高
h f
齿
顶
间
隙
中
心
距
2高速级
计算项目计算内容计算结果
（1）初步计算
转矩T1
齿宽系数
查表得
接触疲劳极限查表得
需用接触应力
计算
A d由表B1，估计 A d=756动载荷
系数K
初步计
算小齿
轮直径
d1
初步齿
宽b
（2）校
核计算
圆周速
度
精度等选取8级精度
级
齿数z取z1=23
z2=iz1=92由于z1,z2互质
模数m t=d1z1
⁄查表取标准值
确定齿数z1=d1m t
⁄
z2=iz1
d2=m t z2
使用系
数K A
查表得
动载系
数K V
查表得
齿间载
荷分配
系数
首先求解
F t=2T1d1
⁄
K A F t
b
=60.88<100N/非硬齿面斜齿轮，8级精度
齿向载
荷分配
系数
区域系
数Z H
查表得
弹性系
数Z E
查表得
重合度
系数
查表得
同理
由于无变位，端面啮合角
伪t `
=伪t
螺旋角
系数
许用接
触应力
查表取最小安全系数
总工作时间
盈利循环次数
单向运转
取接触寿命系数
齿面工作硬化系数 接触强度尺寸系数
润滑油膜影响系数取值
验算
（3）确
定主要
传动尺
寸
中心距
螺旋角
端面模
m t=m n/cos尾数
分度圆
直径
齿宽
（4）齿
根弯曲
疲劳强
度验算
由当量齿宽查图取值
齿形系
数Y Fa
由图取值
应力修
正系数
由图取值
螺旋角
系数
齿向载
荷分配
由图27-9取值
系数
许用弯
曲应力
由图27-30取试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限
由表27-17取最小安全系数
由表27-33确定尺寸系数Y X
由图27-32确定弯曲寿命系数Y NT
另外取值如右
验算
（5）齿
轮主要
传动尺
寸列表
压力角
伪(伪
n
)
螺旋角
分度圆
直径
齿顶高
h a
齿根高
h f
齿顶间
隙
中心距
六轴的设计与校核
1初估轴径
电机
取轴
高速
取轴
中间
取轴
低速
轴
取
2轴强度校核
1 高速轴
齿轮上的作用力
转
矩
圆
周
力
径
向
力
轴
向
力
支反力
Y-Z
平
面
X-Z
平
面
合
成
弯
矩
转
矩
当
量
弯
矩
校
核
轴初步设计图：
垂直面（Y-Z）受力:
F AV F t1F BV
弯矩图：
垂直面受力图：
弯矩图：
合成弯矩图：
当量弯矩图：
F AH F BH
F a
F r
66 184
2 中间轴
高速级大齿轮齿轮上的作用力转
矩
圆
周
力
径
向
力
轴
向
力
低速级小齿轮齿轮上的作用力转
矩
圆
周
力
径
向
力
轴
向
力
支反力Y-
Z
平
面
X-
Z
平
面
合
成
弯
矩
转
矩
当
量
弯
矩
校
核
3 低速轴
齿轮上的作用力转
矩
圆周
力
径向
力
轴向
力
支反力
Y-Z
平面
X-Z
平面
合成
弯矩
转矩
当量
弯矩
校核
轴初步设计图：
4数据列表
高速轴中间轴低速轴当量弯矩
危险截面
校核
七轴承的选择与校核
1 输入轴承6203
计算项目计算内容计算结果
轴承主要性能参数
6309轴承主要性能参数如下：
d=45mm,D=100mm,B=26mm, C0r=31800N；
C0r=31800N
确定AB端X、Y值由表8.7,F a
C0r
=0.068,取e=0.27
X=1，Y=0
X=1
Y=0
冲击载荷
系数
由表8.8查得
B端轴承当量载荷
()
a
r
d
YF
XF
f
P+
=P=5430N
轴承寿命
3
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
=
P
C
n
L r
h
寿命合格
结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。

2中间轴轴承6209
计算项目计算内容计算结果
轴承主要性能参数
6209轴承主要性能参数如下：
d=45mm,D=85mm,B=19mm, C0r=20500N；
C0r=20500N
确定AB端X、Y值由表18.7,F a
C0r
=0.077,取X=1，Y=0
冲击载荷由表18.8查得
系数
B端轴承当量载荷
()
a
r
d
YF
XF
f
P+
=
轴承寿命
3
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
=
P
C
n
L r
h
寿命合格
结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。

3输出轴轴承6216
计算项目计算内容计算结果
轴承主要性能参数
查手册6216轴承主要性能参数如下：
d=70mm,D=125mm,B=24mm, C0r=45000N；
C0r=45000N
确定AB端X、Y值由表8.7,F a
C0r
=0.033,取
，
冲击载荷
系数
由表8.8查得
B端轴承当量载荷
()
a
r
d
YF
XF
f
P+
=
轴承寿命
3
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
=
P
C
n
L r
h
寿命合格
八键的选择与校核
高速轴
键的选择和参
数
选用普通平键,圆头,
,选用键
, ,
转矩
键长
接触长度
许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为
满足要求，可用中间轴
键的选择和参
数
选用普通平键,圆头,d1=
55mm,d2=55mm,选用键
,
转矩
键长
接触长度
许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为
满足要求，可用低速轴
键的选择和参
数
选用普通平键,圆头,
,d2=70mm,选用键
,
转矩
键长
接触长度
许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为
满足要求，可用
九减速器箱体各部分结构尺寸
计算项目计算过程计算结果箱盖壁厚
箱座壁厚
箱盖凸缘厚度
箱座凸缘厚度
地脚螺钉直径
地脚螺钉数目250<a<500
轴承旁连接螺钉
直径
箱盖与箱座连接
螺钉直径
轴承端盖螺钉直
径
窥视孔盖螺钉直
径
定位销直径
起盖螺钉直径
大齿轮顶圆与内
壁距离
齿轮端面与内壁
距离
轴承端盖外径
轴承端盖凸缘厚
度
十润滑及密封形式选择
1二级减速齿轮的润滑
减速器中的二级减速齿轮,由于齿轮外缘的回转速度小于12m/s，因此采用浸油润
滑，选用22
L 全损耗系统用油
AN
（GB443-1989）,浸油深度应没过至少1到2个齿高，一般不应小于10mm。

2滚动轴承的润滑
油润滑适用于中速齿轮，润滑性能非常好。

润滑剂可以简单的更换，润滑剂的寿命较长，冷却效果好，还可以循环容易滤除杂质。

3密封形式的选择
为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的
输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形
式的密封装置。

对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫圈等；对于旋转
零件如外伸轴的密封，则需根据其不同的
运动速度和密封要求考虑不同的密封件和
结构。

本设计中由于密封界面的相对速度
不是很大，采用接触式密封，输入轴与轴
承盖间V <3m/s，采用粗羊毛毡封油圈，输出轴与轴承盖间也为V <3m/s，故采用粗羊毛毡封油圈。

十一其他技术说明
①减速器装配前，必须按图纸检验各个部分零件，然后需用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，内壁涂刷抗机油浸蚀的涂料两次。

②在装配过程中轴承装配要保证装配游隙。

③轴承部位油脂的填入量要小于其所在轴承腔空间的2/3。

④减速器的润滑剂在跑合后要立即更换，其次应该定期检查，半年更换一次。

润滑轴承的润滑脂应定期添加。

⑤在机盖机体间，装配是涂密封胶或水玻璃，其他密封件应选用耐油材料。

⑥对箱盖与底座结合面禁用垫片，必要时可涂酒精漆片或水玻璃。

箱盖与底座装配好后，在拧紧螺栓前应用0.05mm 塞尺检查其密封性。

在运转中不许结合面处有漏油渗油现象。

⑦减速器装配完毕后要进行空载试验和整机性能试验。

空载实验：在额定转速下正反转各1～2小时，要求运转平稳、声响均匀、各联接件密封处不得有漏油现象。

负载实验：在额定转速及额定载荷下，实验至油温不再升高为止。

通常，油池温生不得超过c 35，轴温升不得超过c 40。

⑧搬动减速器应用底座上的钓钩起吊。

箱盖上的吊环仅可用与起吊箱盖。

⑨机器出厂前，箱体外表面要涂防护漆，外伸轴应涂脂后包装。

运输外包装后，要注明放置要求。

十二参考文献
（1）机械设计基础（下策），吴文祥等主编，北京：北京航空航天大学出版社出版，2005年2月
（2）机械设计综合课程设计，王之栋、王大康主编，北京：机械工业出版社，2007年8月
日期：2011-6
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