机械设计A4-搓丝机设计说明书(共35页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上机械设计课程设计计算说明书设计题目:搓丝机传动装置设计班 级:宇航学院 班设 计 者:指导老师:2010年6月10日北京航空航天大学目录前言本设计为机械设计基础课程设计的内容,在大一到大三先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置的设计,搓丝机是专业生产螺丝的机器,使用广泛,本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构形式以及具体尺寸、选择材料、校核强度,并最终确定形成图纸的过程。通过设计,我们回顾了之前关于机械设计的课程,并加深了对很多概念的理解,并对设计的一些基本思路和方法有了初步
2、的了解和掌握。感谢老师在整个过程中的指导与帮助,也感谢周围同学的帮助!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
3、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/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
4、图中关系可知Lc=(b+a)2-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=
5、0.8946。而=3.13kw,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=3
6、1.14Nm1轴(高速轴):P1=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
7、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
8、=idd1小带轮带速1=dd1n1601000=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-
9、内容设计计算依据和过程计算结果 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+1
10、i =76631.474.61.052224.733+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
11、-15查得ZE=189.8MPa,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=ZHZEZZKAK
12、VKHKHFtbd1u+11=657.97MPab. 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=657.97MPa6
13、92.69MPa合适,无需调整尺寸。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YFa
14、1=2.62 YFa2=2.15Y: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
15、/mm2c. 校核:F1FP1,F2FP2 合格F1=136.99MPaF2=124.85MPaFP1=427N/mm2FP2=397.4N/mm2F1FP1F2FP2 合格 主要尺寸汇总模数m=3压力角=20d1=60.00mm d2=279.00mmha=ha*m=3mmC=0.25m=0.75mmhf=hf*m=3.75mma=d1+d22=170mm3.3低速级齿轮设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果 材料和精度等级同高速级 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=343.1Nm由表27-14,取d=
16、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 =76631.4343.11.052223.381+13.381 =100.881mm取d1=105mmd1=105mm 确定基本参数校核圆周速度v和精度等级=d1n1601000=0.446m/s由表27-1选取8级精度,初取齿数z1=32 z2=iz1=108.2m=60/21=3.281,由表27-4取m=3mm,则z1=35, z2=118.335,取z2=118由于z1,z2互质,故可行。校核传动比误差=
17、(3.371-3.381)/3.381=-0.0028,满足。z1=35z2=118 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,而z=4-3=0.861,其中:由表27-5可得a1=cos-1db1da1=27.26a2=cos-1db2da2=22.47由于无变位,啮合角=20,故=12z1tanat1- tant+z2tanat2- tant=1.775Z=1,直齿轮查表27-7知KA=1.5,图27-6知KV=1.05查表27-8知KH,其中Ft=2T1d1=6535.24NKAFtb=93
18、.36100N/mmKH=1Z2=1.349KH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=616.201MPab. 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=1.0ZL=ZR=Zv=1由表27-17取最小安全系数SHlim=1
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