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鎮(zhèn) 江 高 專 ZHENJIANG COLLEGE 畢 業(yè) 設 計 (論 文) 平板搓絲機傳動裝置設計 Design of transmission device for flat rolling machine 系 名： （四號宋體） 專業(yè)班級： （四號宋體） 學生姓名： （四號宋體） 學 號： （四號宋體） 指導教師姓名： （四號宋體） 指導教師職稱： （四號宋體） 年 月 摘要 2 摘要 由于現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，高速，大負荷，動載條件下工作的精密機器的不斷出現(xiàn)，對螺紋聯(lián)接的機械性能提出越來越高的要求。即要求螺紋聯(lián)接件應具有高強度、高硬度、高精度、以及高的表面質(zhì)量。 螺紋聯(lián)接件數(shù)量大，質(zhì)量要求高，常用的切削加工方法因為效率低，而且由于切斷金屬的纖維，降低了零件的質(zhì)量，不能滿足這種需要，所以必需尋求一種更加先進有效的螺紋加工方法。在一般情況下，用平絲板搓絲機搓制的螺紋已能滿足使用制造要求，所以用平絲板搓絲的方法用的最廣。 本設計為機械設計基礎課程設計的內(nèi)容，是先后學習過機械制圖、機械原理、機械設計、工程材料、加工工藝學等課程之后的一次綜合應用。本設計說明書是對搓絲機傳動裝置設計的說明，搓絲機是專業(yè)生產(chǎn)螺絲的機器，使用廣泛，本次設計是使用已知的使用和安裝參數(shù)自行設計機構形式以及具體尺寸、選擇材料、校核強度，并最終確定形成圖紙的過程。通過設計，我們回顧了之前關于機械設計的課程，并加深了對很多概念的理解，并對設計的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。 關鍵詞 搓絲機 執(zhí)行機構 傳動裝置 螺紋 2 Abstract As the rapid development of modern industry, high speed, high load, the dynamic precision machine load work under the conditions of the emerging, put forward higher requirements on the mechanical properties of screw thread.Requested that the threaded joints with high strength, high hardness, high precision, and high surface quality. Threaded connection piece of large quantity, high quality requirements, cutting method commonly used because of low efficiency, but also because of cutting metal fiber, reducing the quality of the parts, can not meet this need, so it is necessary to seek a more advanced thread effective processing method.In general, with flat screw die flat die thread rolling machine rolling system has been able to meet the manufacture requirements, so the method with flat screw die thread rolling of the most widely used. The design for the basic mechanical design curriculum design, is a comprehensive application after has studied mechanical drawing, mechanical principle, mechanical design, engineering materials, processing technology and other courses. The design specification is to rub silk machine transmission device design, thread rolling machine is specializing in the production of screw machine, widely used, the design is known for using and installation parameters using self-designed mechanism and specific size, material selection, strength check, and ultimately determine the drawing forming process. Through the design, we look back on the mechanical design of the course, and deepen the understanding of many concepts, and some of the basic ideas and methods of design have a preliminary understanding and mastery. Key words Thread rolling machine Actuator Transmission Thread I 目錄 目 錄 摘要 I Abstract II 1 課程設計題目 V 1.1 平板搓絲機傳動裝置設計 V 1.2 設計數(shù)據(jù)表 VI 2 擬定傳動方案及方案比較 VII 3 傳動裝置設計 IX 3.1 機構初步設計 IX 3.2 設計參數(shù) IX 4 帶傳動主要參數(shù)及幾何尺寸計算 XII 5 齒輪傳動設計計算 XIV 5.1 低速級 XIV 5.2 高速級 XX 6 軸的設計與校核 XXII 6.1 初估軸徑 XXII 6.2 軸強度校核 XXII 7 軸承的選擇與校核 XXVIII 7.1 高速軸軸承30209 XXVIII 7.2 中間軸軸承30212 XXIX 7.3 低速軸軸承30217 XXX 8 鍵的選擇與校核 XXXII 9 減速器箱體各部分結(jié)構尺寸 XXXV 參考文獻 XXXVIII 致 謝 XXXIX 第一章 課程設計題目 1 第一章 課程設計題目 1.1 平板搓絲機傳動裝置設計 圖1 （1）設計背景 搓絲機用于加工軸輥螺紋，基本結(jié)構如上圖所示，上搓絲板安裝在機頭4上，下搓絲板安裝在滑塊3上。加工時，下挫絲板隨著滑塊作往復運動。在起始（前端）位置時，送料裝置將工件送入上、下搓絲板之間，滑塊向后運動時，工件在上、下搓絲板之間滾動，搓制出與搓絲板一致的螺紋。搓絲板共兩對，可同時搓制出工件兩端的螺紋。滑塊往復運動一次，加工一個工件。 （2）工作條件 室內(nèi)工作，動力源為三相交流電動機，電動機單向運轉(zhuǎn)，載荷較平。 （3）使用期限 工作期限為十年，每年工作300天；檢修期間隔為三年。 （4）生產(chǎn)批量及加工條件 中等規(guī)模的機械廠，可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。 1.2 設計數(shù)據(jù)表 最大加工直徑/mm 最大加工長度/mm 滑塊行程/mm 搓絲動力/kN 生產(chǎn)率/（件/min） 10 150 300-320 12 45 第三章 傳動裝置設計 第二章 擬定傳動方案及方案比較 根據(jù)設計要求可知： 滑塊每分鐘要往復運動45次，所以機構系統(tǒng)的原動件的轉(zhuǎn)速應為45 r/min。以電動機作為原動機，則需要機構系統(tǒng)有減速功能。運動形式為連續(xù)轉(zhuǎn)動→往復直線運動。根據(jù)上述要求，有以下三種備選方案。在所有方案中齒輪1、2都可以看作傳動部分的最后一級減速齒輪。 方案一： 圖2 在電動機的帶動下經(jīng)帶傳動、帶動齒輪傳動（減速器），通過曲柄將動力傳遞給連桿，再有連桿帶動滑塊C的往復運動。 方案二： 圖3 在電動機的帶動下經(jīng)帶傳動、帶動齒輪傳動（減速器），通過凸輪將動力傳遞給桿件B，由連桿帶動滑塊C的往復運動。 方案三 圖4 在電動機的帶動下經(jīng)帶傳動、帶動齒輪傳動（減速器），通過曲柄搖桿機構將動力傳遞給滑塊C ，從而使C往復運動。 方案比較： 1、方案一：采用了曲柄滑塊機構，曲柄長度僅為滑塊行程的一半，故機構尺寸較小，結(jié)構簡潔。利用曲柄和連桿共線，滑塊處于極限位置時，可得到瞬時停歇的功能。同時該機構能承受較大的載荷。 2、采用凸輪機構，該機構隨能滿足運動規(guī)律，然而系統(tǒng)要求的滑塊行程為340～360mm，因而凸輪的徑向尺寸較大，于是其所需要的運動空間也較大，同時很難保證運動速度的平穩(wěn)性。 3、采用了曲柄搖桿機構，利用1桿和2桿共線，機構處于極限位置時，可得到瞬時停歇的功能。但是由于機構的傳力性能要求太高，對2桿的前對要求太高，一般的材料無法滿足其強度與剛度要求。且機構太復雜易造成占用空間大等缺點。 綜合以上分析可知：方案一最為可行，應當選擇曲柄滑塊機構實現(xiàn)運動規(guī)律。整個搓絲機由電動機、帶傳動、二級減速器、曲柄滑塊機構、最終執(zhí)行機構組成。以完成預定的設計目的。 31 第三章 傳動裝置設計 第三章 傳動裝置設計 3.1 機構初步設計 采用同軸式的主要優(yōu)點是結(jié)構長度較小兩對齒輪的吃油深度可大致相，利于潤滑等。曲柄長取滑塊行程的一半，即150mm，初取箱體浸油深度為50mm，箱體底座厚30mm，初取滑塊所在導軌厚度為60mm，連桿與滑塊接觸點距導軌高為40mm，則可大致得出減速器中心軸的高度為150+50+4=240mm，曲柄滑塊機構的偏心距e=180mm，考慮到留下足夠的空間防止減速器箱體與滑塊干涉接觸，初取連桿長度為1400mm，此時可以計算出急回特性為1.024，傳動平穩(wěn)。 3.2 設計參數(shù) （1）工作機輸出功率計算： 已知水平搓絲力大小為12KN，生產(chǎn)率為45件/min，則有 則曲柄的功率為 又滑塊效率為0.9，鉸鏈效率為0.95，則 補充系統(tǒng)總效率為 電動機所需實際功率為 要求Ped略大于Pd，則選用Y系列電動機，額定功率15KW (2) 工作機轉(zhuǎn)速45r/min 傳動比范圍: V型帶： 減速器： 總傳動比 電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：nd=i*n w=384-3840r/min 可知電動機應選型號為Y180M—6，同步轉(zhuǎn)速1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速為970r/min （3）總傳動比 初步取帶輪效率i1=2，則減速器傳動比 取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比 （4）各軸轉(zhuǎn)速 （5）各軸輸入功率 （6）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動機所需實際轉(zhuǎn)矩及電動機的輸出轉(zhuǎn)矩為 軸 輸入功率 輸出功率 輸入轉(zhuǎn)矩 輸出轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 效率 電機軸 15KW 147.68Nm 970r/min 高速軸 11.45KW 225.46Nm 485r/min 2 0.96 中間軸 11KW 996.53Nm 105.435r/min 4.6 0.96 低速軸 10.56KW 4208.49Nm 23.963r/min 4.4 0.96 第四章 帶傳動主要參數(shù)及幾何尺寸計算 第四章 帶傳動主要參數(shù)及幾何尺寸計算 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 確定計算功率 由表31-7 由公式 選取帶型 由圖31-15 選用A帶 選取小帶輪直徑 由表31-3 大帶輪直徑 小帶輪帶速 初選中心距 初選 帶初步基準長度 帶基準長度 由表31-2 實際中心距 選取 小帶輪包角 帶的根數(shù) 由表31-3求P0 由表31-4的基本額定功率增量 由表31-9取包角系數(shù) 由表31-2取長度系數(shù) 取10 帶的初拉力 帶的壓軸力 由表31-1取 初拉力: 第五章 齒輪傳動設計計算 第五章 齒輪傳動設計計算 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 材料選取 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217-255HBS；精度等級均為8級 有關數(shù)據(jù)以及公式引自《機械設計基礎》（下冊） 5.1 低速級 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 （1）初步計算 轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù) 由表27-14 接觸疲勞極限 由表27-14b 需用接觸應力計算 由表B1，估計 動載荷系數(shù)K K=1.4 初步計算小齒輪直徑 取 初步齒寬b =158.4mm （2）校核計算 圓周速度 精度等級 由表27-1選取8級精度 8級精度 齒數(shù)z 取 由于互質(zhì) 取 模數(shù) 查表27-4取標準值 確定齒數(shù) 取 使用系數(shù) 由表27-7 動載系數(shù) 由表27-6 齒間載荷分配系數(shù) 首先求解 非硬齒面斜齒輪，8級精度 齒向載荷分配系數(shù) 區(qū)域系數(shù) 由圖27-18 彈性系數(shù) 由表27-15 重合度系數(shù) 由表27-5 同理 由于無變位，端面嚙合角 螺旋角系數(shù) 許用接觸應力 由表27-17取最小安全系數(shù) 總工作時間 盈利循環(huán)次數(shù) 單向運轉(zhuǎn) 由圖27-27取接觸壽命系數(shù) 齒面工作硬化系數(shù) 由表27-18接觸強度尺寸系數(shù) 潤滑油膜影響系數(shù)取值 驗算 =661.523 MPa （3）確定主要傳動尺寸 中心距 取整 螺旋角 端面模數(shù) 分度圓直徑 齒寬 當量齒數(shù) 取 取 （4）齒根彎曲疲勞強度驗算 齒形系數(shù) 由當量齒寬查圖27-20取值 應力修正系數(shù) 由圖27-21取值 螺旋角系數(shù) 由圖27-22取值 齒向載荷分配系數(shù) 由圖27-9取值 許用彎曲應力 由圖27-30取試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限 由表27-17取最小安全系數(shù) 由表27-33確定尺寸系數(shù) 由圖27-32確定彎曲壽命系數(shù) 另外取值如右 驗算 （5）齒輪主要傳動尺寸列表 壓力角 螺旋角 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒頂間隙 中心距 5.2 高速級 由于低速級齒輪受力遠比高速級嚴重，而且二者中心距相等，采用相同齒寬的條件下，高速級齒輪必然滿足強度剛度等要求，而且還有不小的過盈量。在此不再校核高速級齒輪的強度，根據(jù)中心距相等，直接計算其相關尺寸，必定能滿足使用要求。 齒輪主要傳動尺寸列表 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 中心距 分度圓直徑 × 齒數(shù) 取Z1=33 Z2 =152 模數(shù) mt=3.102 mn=3 傳動比 4.61 螺旋角 分度圓直徑 齒寬 （5）齒輪主要傳動尺寸列表 壓力角 螺旋角 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒頂間隙 中心距 第六章 軸的設計與校核 第六章 軸的設計與校核 6.1 初估軸徑 電機軸 取 高速軸 取 中間軸 取 低速軸 取 6.2 軸強度校核 1 高速軸 齒輪上的作用力 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 支反力 Y-Z平面 X-Z平面 合成彎矩 轉(zhuǎn)矩 當量彎矩 校核 2 中間軸 高速級大齒輪齒輪上的作用力 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 低速級小齒輪齒輪上的作用力 轉(zhuǎn) 矩 圓周力 徑向力 軸向力 支反力 Y-Z平面 X-Z平面 合成彎矩 轉(zhuǎn)矩 當量彎矩 校核 3 低速軸 齒輪上的作用力 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 支反力 Y-Z平面 X-Z平面 合成彎矩 轉(zhuǎn)矩 當量彎矩 校核 第七章 軸承的選擇與校核 第七章 軸承的選擇與校核 7.1 高速軸軸承30209 計算項目 計算公式 計算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 軸承30209性能參數(shù) ,Y=1.6 軸承受力情況 , 求 軸承B 沖擊載荷系數(shù) 由表38-4得 當量動載荷 軸承A 沖擊載荷系數(shù) 由表38-4得 當量動載荷 軸承壽命 結(jié)論：所選用軸承可用。 7.2 中間軸軸承30212 計算項目 計算公式 計算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 軸承30212性能參數(shù) 軸承受力情況 , 求 軸承B X,Y取值 沖擊載荷系數(shù) 由表38-4得 當量動載荷 軸承A X,Y取值 沖擊載荷系數(shù) 當量動載荷 軸承壽命 結(jié)論：所選用軸承可用。 7.3 低速軸軸承30217 計算項目 計算公式 計算結(jié)果 軸承性能參數(shù) 軸承30217性能參數(shù) 軸承受力情況 , 求 軸承B 沖擊載荷系數(shù) 由表38-4得 當量動載荷 軸承A 沖擊載荷系數(shù) 由表38-4得 當量動載荷 軸承壽命 結(jié)論：所選用軸承可用。 第八章 鍵的選擇與校核 第八章 鍵的選擇與校核 高速軸 鍵的選擇和參數(shù) 選用普通平鍵,圓頭, d1=38mm,d2=50mm,選用鍵,, 轉(zhuǎn) 矩 鍵長 接觸長度 許用擠壓應力 查表鑄鐵許用擠壓應力為 滿足要求，可用 中間軸 鍵的選擇和參數(shù) 選用普通平鍵,圓頭,d1=65mm,d2=55mm,選用鍵, 轉(zhuǎn) 矩 鍵長 接觸長度 許用擠壓應力 查表鑄鐵許用擠壓應力為 滿足要求，可用 低速軸 鍵的選擇和參數(shù) 選用普通平鍵,圓頭, d1=90mm,d2=75mm,選用鍵, 轉(zhuǎn) 矩 鍵長 接觸長度 許用擠壓應力 查表鑄鐵許用擠壓應力為 滿足要求，可用 第九章 減速器箱體各部分結(jié)構尺寸 第九章 減速器箱體各部分結(jié)構尺寸 1 箱體 名稱 符號 尺寸 箱蓋壁厚 箱座壁厚 箱蓋凸緣厚度 箱座凸緣厚度 地腳螺釘直徑 地腳螺釘數(shù)目 軸承旁連接螺釘直徑 箱蓋與箱座連接螺釘直徑 軸承端蓋螺釘直徑 窺視孔蓋螺釘直徑 定位銷直徑 起蓋螺釘直徑 大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離 齒輪端面與內(nèi)壁距離 軸承端蓋外徑 軸承端蓋凸緣厚度 2 潤滑及密封形式選擇 設計項目 設計內(nèi)容 密封裝置 高速軸密封 氈圈密封，，擋油板內(nèi)密封 中間軸密封 擋油板內(nèi)密封 低速軸密封 氈圈密封，，擋油板內(nèi)密封 潤滑油以及潤滑脂的選擇 軸承 脂潤滑 齒輪 油潤滑 3 箱體附件設計 設計項目 設計內(nèi)容 設計結(jié)果 通氣器 指標： 油標 指標： 選用C型油標 排油螺塞 指標： 管螺紋六角螺塞及其組合件  參考文獻 [1] 孫桓、陳作模、葛文杰. 機械原理 [M]，西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編，高等教育出版社. 2006 [2] 郭紅利. 機械原理課程設計指導書 [M]， 西北農(nóng)林科技大學，2010 [3] 吳宗澤. 機械設計手冊 [M]，化學工業(yè)出版社，2008 [4] 大連理工大學工程圖學教研室. 機械制圖 [M]，高等教育出版社，2004 [5] 劉鴻文. 材料力學（第四版）[M]，高等教育出版社，2011 [6] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. 理論力學（第七版）[M]，2005 [7] 陳敏 劉曉旭. AutoCAD2007機械設計繪圖應用教程 [M]， 重慶大學出版，2003 [8] 吳文祥等. 機械設計基礎（下冊）[M]，北京航空航天大學出版社出版，2010 [9] 王之棟、王大康. 機械設計綜合課程設計 [M]，機械工業(yè)出版社，2008 致 謝 本次設計能順利完成，得益于我的指導老師的悉心指導和適時督促。 由于自身知識的匱乏，加上設計資料的欠缺，在設計過程中，遇到了較多的技術問題和未知知識，使得設計過程顯得異常的困難。在解決上述難題的過程中，指導老師給予了大力的幫助，老師在每周答疑時間里總是對我們遇到的問題能給予詳細的講解。在其余時間，也時時關注著我們設計的進度、方法。我很欣賞指導老師的教學方式，她在解決學生問題的過程中，總能以一種探索的方式去鼓勵學生追求學術領域的新知，即是她強調(diào)學生的主觀能動性，激勵學生增強解決問題的能力。 在這里，我還得感謝曾經(jīng)教導過我的所有老師，感謝他們授予了我知識，感謝他們教會了我怎樣生活，怎樣去解決生活中遇到的困難。同時，也要感謝學院領導，是你們的精心管、教，才讓我們有了一個安定的學習環(huán)境。 最后，還得感謝我的同學、朋友對我的幫助，在這里就一并作謝了。