机械设计课程设计说明书范本dhuk.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.机械设计计课程设设计设计说明明书设计题目目： 搓丝机机传动装装置设计计班级学号号： 1400410032设计者： 苏雨指导教师师： 北京航空空航天大大学20177年3月月15日日一：设计计题目：搓丝机机传动装装置设计计1.1 设计要要求1) 该该机用于于加工轴轴辊螺纹纹，其结结构见下下图，上上搓丝板板安装在在机头上，下搓搓丝板安安装在滑滑块上。加加工时，下下搓丝板板随着滑滑块作往往复运动动。在起起始（前前端）位位置时，送送料装置置将工件件送入上上、下搓搓丝板

2、之之间，滑滑块往复复运动时时，工件件在上、下下搓丝板板之间滚滚动，搓搓制出与与搓丝板板一致的的螺纹。搓搓丝板共共两对，可可同时搓搓出工件件两端的的螺纹。滑滑块往复复运动一一次，加加工一件件。2) 室室内工作作，生产产批量为为5台。3) 动动力源为为三相交交流3880/2220VV，电动动机单向向运转，载载荷较平平稳。4) 使使用期限限为100年，大大修周期期为3 年，双双班制工工作。5) 专专业机械械厂制造造，可加加工7、8级精度度的齿轮轮、蜗轮轮。图1.11: 搓搓丝机简简图1.2原原始技术术数据数据组编编号3最大加工工直径/mm10最大加工工长度/mm200滑块行程程/mmm340公称搓动

3、动力/kkN10生产率/（件/minn）241.3设设计任务务1. 完完成搓丝丝机传动动装置总总体方案案的设计计和论证证，绘制制总体设设计原理理方案图图。2. 完完成主要要传动装装置的结结构设计计。3. 完完成装配配图1 张（用用A0 或A1 图纸），零零件图22 张。4. 编编写设计计说明书书1 份。二：机械械装置的的总体方方案设计计2.1 拟定传传动方案案方案一：方案二：根据系统统要求可可知：滑块每分分钟要往往复运动动24次，所所以机构构系统的的原动件件的转速速应为224r/minn。以电电动机作作为原动动机，则则需要机机构系统统有减速速功能。运运动形式式为连续续转动往复直直线运动动。根据

4、据上述要要求，可可采用曲曲柄滑块块机构，该该机构有有尺寸较较小，结结构简洁洁的特点点。利用用曲柄和和连杆共共线，滑滑块处于于极限位位置时，可可得到瞬瞬时停歇歇的功能能。同时时该机构构能承受受较大的的载荷。整整个搓丝丝机由电电动机、开式齿轮减速器、一级减速器、曲柄滑块机构、最终执行机构组成。如方案一图所示。其中，rr=1488.5mmm; l=13771.55mm; e=6666mm; 最大大压力角角=33; 急回回夹角=7,急回特特性为kk=1.0811。采用一级级圆柱齿齿轮减速速器，外外加开式式齿轮减减速器，主主要优点点是结构构简单可可靠，设设计制造造，维护护方便。2.2装装置运动动学仿真真

5、先使用ssoliidwoorkss绘制传传动方案案一的三三维模型型。将三三维模型型导入aadamms中，添添加连接接，驱动动进行运运动分析析。如图图所示。图2.11：装置置图图2.22：滑块位位移曲线线图图2.33：滑块速速度曲线线图2.3装装置动力力学仿真真在机构中中加入力力，在对对零件受受力，力力矩，功功率进行行分析，绘绘制变化化曲线。图2.44：搓应力力曲线图图图2.55：摇臂力力矩曲线线图图2.66：摇臂功功率曲线线图2.4电电动机的的选择2.4.1 计算传动动方案所所需功率率P装置=Fvmax已知：vmax=0.553m/sF=1000000N得出：Fvmax=53300ww已知：=

6、轴承3（装置有有3个轴轴承）轴承=00.988得出：P装置=Fvmax=56331.22w5.6kw2.4.2 计算电电机所需需功率减速齿轮轮组结构构简单图图：已知：圆柱齿齿轮=00.966轴承=00.988减速装装置=轴承3圆柱齿轮2(减速器器和开式式齿轮共共有3对轴承，22处圆柱柱齿轮啮啮合)得出：减速装装置0.87P电机=P装置减速装置6.44kw因载荷平平稳，取取电动机机额定功功率P电机额定定略大于于P电机即可可。故选选电动机机的额定定功率PP电机额定定为7.55kw。2.4.3 计算电电机所需需转速已知：减速开式：带：缓冲，吸震，高速级，i3开式齿轮：i56闭式：一级传动减速器斜齿轮

7、，i=35二级，展开式减速器n搓丝机机=24rr/miin设电机转转速为nn电机=7720r/minn得出：总传动比比i总=n电机n搓丝机=300由上述条条件，选选取开式式齿轮传传动比:i开式=6.02闭式单极极齿轮减减速器传传动比:i闭式=4.998综合价格格、传动动比、质质量等因因素，差差取书PP2011表格，选选用电机机Y1660L8。2.4.4 运动和和动力参参数计算算0轴（电电动机轴轴）P0=PP电机=6.44kwn0=nn电机=7720rr/miinT0=995500P0n0=95506.44720=85.4Nm1轴（高高速轴）P1=PP0轴承=6.440.98=6.31kwn1=

8、n0i1=7200r/mminT0=995500P1n1=95506.31720=83.7Nm2轴（中中间轴）P2=PP1轴承齿轮=6.310.980.96=5.94kwn2=n1i12=7204.98=1455 r/mminT2=995500P2n2=95505.94145=391.2Nm3轴（低低速轴）P3=PP2轴承齿轮=55.940.980.96=5.6kwn3=n2i23=1456.02=24 r/mminT2=995500P2n2=95505.624=2228.3Nm13 轴轴的运动动和动力力参数的的计算结结果汇总总如下：轴名功率 PP/kww转矩 TT/Nm转速nr/miin传动

9、比i效率输入输出输入输出0轴6.44kw85.4Nm7201轴6.44kw6.31kw85.4Nm83.7Nm7200.982轴6.05kw5.94kw82.1Nm391.2Nm1454.9880.943轴5.70kw5.6kw383.4Nm2228.3Nm246.0220.98 三：主要要零部件件设计计计算3.1 齿轮设设计3.1.1 闭式斜斜齿轮减减速器参数要求求：n11=7200r/mmin; n22=1455r/mmin；i闭式=44.988。预期期使用寿寿命100 年，每每年3665个工工作日，一一天工作作16小时时。闭式式齿轮，软软齿面设设计。1. 选择材料料和精度因因为齿轮轮转速

10、不不高，选选用软齿齿面，使使用455钢，调调质处理理，硬度度HB=22992866，平均均取为2240HHB。同同侧齿面面精度等等级为77级。2. 初步估计计小齿轮轮直径dd1 因采用用闭式软软齿面传传动，按按齿面接接触强度度初步估估算小齿齿轮分度度圆直径径。由式式子:初取=15;Ad= 7756;K=11.4，转矩矩T1=83.7Nm。取齿宽系系数=1.11，查得得接触疲疲劳极限限Hliim1 = 7710MMPa;Hliim2 =580MMPa，则则:HP110.9Hliim1=0.99710=639MPaHP220.9Hliim2=0.99580=522MPa故HPP=5222MPad1

11、75631.483.71.152224.98+14.98=58.76mm初取d11=60mmm。3.确定定基本参参数校核核圆周速速度v和精度度等级V=d1n1601000=3.1460720601000=2.226m/s查表可知知，取77 级精精度合理理。初取齿数数为：z1=229z2=iiz1=144.422z2=1145确定模数数mt=d1z1=6029=2.069，取mn=2。确定螺旋旋角为：=arrccoosmnmt= arcccoss22.069=14.84小齿轮直直径为dd1=mtz11=2.069929=60.0011mm。大齿轮直直径为dd2=mtz2=2.0069145=30

12、0.0005mm。初步齿宽宽为:dd1= 1.160.0011= 666mmm校核传动动比误差差:i实际=14529=5=i实际-i理论i理论=5-4.984.98=0.004满足要求求。4.校核核齿面接接触疲劳劳强度由由式子H=ZZHZEZZKAKVKHKHFtd1bu1uHP(a) 计算齿齿面接触触应力H节点区域域系数ZZH=2.41，弹弹性系数数ZE=1889.8N/mm2 端面重合合度为:其中：t=aarcttan(tanncos) t=arrctaan(tan20cos14.84)=20.633at11=288.6774at22=222.7113由于无变变位，端端面啮合合角t =t=

13、200.6333，因因此端面面重合度度 =1.6777。纵向重合合度为:=2.669螺旋角系系数Z为查表得使使用系数数KA=1.25, 动载荷荷系数KKV=1.05。齿间载荷荷分配系系数KH如下计计算=285.4100060=2846.67NKAFtb=1.252846.6766=533.911N/mmm因为对于非对对称支承承，调质质齿轮精精度7级，装装配时不不作检验验校准，有有=1.4475齿面接触触应力为为H=ZZHZEZZKAKVKHKHFtd1bu1u=2.441189.80.770.9671.251.051.4751.782846.6760664.98+14.98=5877.411N

14、/mmm2(b) 计算许许用接触触应力HP由公式计算许用用接触应应力HP。总工作作时间为为th=11036516=58400h应力循环环次数=601772058400=2.521092.52109/4.98=5.07108齿面工作作硬化系系数为接触强度度尺寸系系数为润滑油膜膜影响系系数为接触最小小安全系系数接触应力力为(c) 验算：H=5587.41NN/mmm26448.66Mpaa接触疲劳劳强度较较为合适适，齿轮轮尺寸无无须调整整。5.确定定传动主主要尺寸寸中心距为为a=(660.0001+3000.0005)/2=1180.0033180mm由公式=arcccoss(29+145)221

15、80=14506端面模数数为=2/ccos(14506)=22.0669mmm小齿轮直直径=2.006929=60mm大齿轮直直径=2.0069145=300mm齿根圆直直径df1=60-22(2+0.55)=555mmmdf2=3000-2(2+00.5)=2995mmm齿顶圆直直径df1=55+9=64mmmdf2=2955+9=3044mm齿宽b 为b1=770mmmb2=666mmm小齿轮当当量齿数数为=32大齿轮当当量齿数数为=16116. 齿齿根弯曲曲疲劳强强度验算算由式子使用系数数，动载载荷系数数KV=1.05，齿齿间载荷荷分配系系数.由得齿形系数数，应力力修正系系数YSa1=1

16、.65, YSa2=1.80。重合度系系数Y为螺旋角系系数故齿根弯弯曲应力力为=1.2251.051.471.782846.677022.571.630.670.87=1700.511Mpa=1700.5112.192.571.801.65=1588.5MMpa(b) 计算许许用弯曲曲应力实验齿轮轮的弯曲曲疲劳极极限最小安全全系数弯曲强度度尺寸系系数弯曲强度度寿命系系数应力修正正系数相对齿根根圆角及及表面状状况系数数故许用齿齿根应力力为(c) 弯曲疲疲劳强度度的校核核F1=1700.511MpaFP11F2=1588.5MMpa FP227. 静静强度校校核因传动无无严重过过载，故故不作静静强

17、度校校核。此此处省略略其他几几何尺寸寸计算及及齿轮结结构设计计步骤。3.1.2 开式直直齿轮减减速器参数要求求：n22=1455r/mmin; n33=24r/minn；i开式=6.002。预预期使用用寿命110年，每每年3665个工工作日，一一天工作作16小时时。开式式齿轮，软软齿面设设计。1. 选择材料料 小齿轮用用20CCrMnnTi，大齿轮用20Cr。渗碳淬火，齿面硬度5662HRC。按8级精度制造。2. 计计算许用用应力(1)极极限应力力𝜎limm=15500MMPa𝜎FEE=8550MPPa(2)安安全系数数𝑆=1.1，⻓

18、8;=1.25(3)许许用应力力=15001.1=13363.6𝑃𝑎=8501.25=6880𝑃𝑎2. 按齿根弯弯曲强度度设计计计算(1) 强度公式式mn32KAKVKFKFT1COS2dz12FPYFaYSaYY(2)参参数选择择计算载荷系数数K=11.2齿宽系数数d=0.2小齿轮转转矩T2=9.55106P出n2=9.5551065.94145=3.991105Nmm齿数选择择z3=229z4=2296.02=1744.588175实际传动动比i=17529=66.033齿形系数数zv3= z3=299zv4= z4=175齿

19、根修正正系数YFa11= 2.557,YFa22= 2.221YSa11= 1.663,YSa22= 1.881(3)按按齿根弯弯曲强度度计算模模数mn32KAKVKFKFT1COS2dz12FPYFaYSaYYmn32KT2YFa1YSa1dz12FPCOS2mn2.53mm圆整：mm =33mm(4)中中心距调调整a=mn(Z3+Z4)2=3306mmm(5)分分度圆直直径d3=mmnZ3=877mmd4=mmnZ4=5225mmm(6)齿齿宽b4=dd4=17.4mmmb3=222.44mm3.2 轴系结结构设计计3.2.1 轴1（高高速轴）设设计与校校核1.选择择材料和和热处理理根据轴

20、的的使用条条件，选选择455钢，正正火，硬硬度HBB = 17002177。2.按扭扭转强度度估算轴轴径取C = 1112，则则dC3Pn= 11236.44720=233.244mm按联轴器器的标准准系列，取取其轴径径d = 25mmm，由于该该轴需要要与电机机连接，根根据轴径径和课本本P1445表格格，选择择LT55-Y型型号弹性性柱销联联轴器，轴轴孔直径径25mmm，轴轴孔长度度62mmm。选选取该轴轴段长度度61mmm。3.初步步设计轴轴的结构构根据课本本P1114表格格，初选选滚动轴轴承62206，轴承承尺寸为为外径DD = 62mmm，内径径30mmm，宽度度B = 16mmm。齿

21、轮内内径为335mmm，宽度度为700mm。运用Sooliddworrks初初步设计计轴的结结构如下下图所示示。经过老师师讲解，发发现高速速轴应当当采用轴轴齿一体体，故修修改设计计如下：4.按弯弯扭组合合校核轴轴的危险险截面(a) 轴的空间间受力分分析该轴所受受的外载载荷为转转矩和小小齿轮上上的作用用力，空空间受力力如图所示示。1.）输输入轴转转矩为T1=9955000000Pn=9555000006.44720=88.54104Nmm2.）小小齿轮圆圆周力为为Ft1=2T1d1=28.5410460.001=28446.667N3.）小小齿轮径径向力为为Fr1=Ft1tanncos=2844

22、6.667tan20cos14.84=10771.886N4.）小小齿轮轴轴向力为为Fa1=Ft1tan=28466.677tan14.84=7544.2NN(b) 计算轴承承支点的的支反力力1.）水水平方向向FAV=Ft1125214=16662.777NFBV=Ft1-FAV=1183.9NMVC=FBV125=1183.9125=14479887.55 Nmm2.）垂垂直方向向FAH=1071.86125+754.230214=731.82NFBH=1071.86125-754.230214=520.36NMHC=FBH125=65045 NmmMHC=FAH89=65132 Nmm(c

23、) 计算并绘绘制合成成弯矩图图=147987.52+650452=16116511.3 Nmm=147987.52+651322=16116866.4 Nmm计算并绘绘制当量量弯矩图图转矩按按脉动循循环考虑虑，查表表得:=55950.58由公式求出危险险截面CC 处当当量弯矩矩为:=161651.32+0.588.541042=16990699.700 Nmm =161686.4+0.5802=16116866.4 Nmm 绘制当量量弯矩图图如图所所示:查得许用用弯曲应应力为-1bb= 55MPPa,由式子子得危险截截面C处的弯弯曲应力力bC=169069.700.1603bC-1bb安全。5

24、.键的的设计和和校核(a) 确定平平键的类类型及尺尺寸选用普通通平键（圆圆头）联联接。根根据轴径径d=255mm，选选用平键键的剖面尺寸寸为b=8mmm; hh=7mmm，选择择标准键键长L=566mm，键键的标记记为键887GB/T10996-20003。(b) 校核强强度转矩T11=8.54104Nmm，键的接接触长度度l=ll-b=56-8=448mmm, 轴径d = 225mmm；许用用挤压应应力p=770880MPPap=4Thld=48.5410474825=40.66MMPa因为pp p，故键键的强度度满足要要求，安安全。6. 滚滚动轴承承寿命计计算查相关机机械设计计手册，该该轴

25、承的的基本额额定动载载荷Cr = 315500NN，额定定静载荷荷C0r = 205500NN。(a) 轴承径径向力FFrFr1=731.822+1662.772=18116.669NFr2=520.362+1183.92=12993.221N(b) 轴承轴轴向力FFaFa1=7544.2NNFa2=0N(c) 当量动动载荷因为载荷荷性质为为平稳运运转，故故冲击载载荷系数数fd=1.1。轴承1 的当量量动载荷荷为查得P1=0.56118166.699+1.997754.21.1=27770N轴承2 的当量量动载荷荷为P2=1.1112993.221=14222.553NP=PMMAX=2777

26、0 N(d) 轴承寿寿命为故轴承寿寿命满足足要求。3.2.2 轴轴2（低低速轴）设设计与校校核1. 选选择材料料和热处处理根据轴的的使用条条件，选选择455钢，正正火，硬硬度HBB=17702177。2. 按按扭转强强度估算算轴径取C = 1112，则则dC3Pn= 11236.05145=388.855mm故取其轴轴径d = 440mmm。3. 初初步设计计轴的结结构初选滚动动轴承662099，轴承承尺寸为为外径DD = 85mm，内内径d = 45mm，宽宽度B = 119mm。齿轮内内径为550mmm，宽度度为688mm。初步设计计轴的结结构如图图所示:最终改进进的结构构如图所所示:4.

27、按弯弯扭组合合校核轴轴的危险险截面(a) 轴的空间间受力分分析该轴所受受的外载载荷为转转矩和小小齿轮上上的作用用力，空空间受力力如图所示示。1.）输输入轴转转矩为T2=9955000000Pn=9555000006.05145=39.85104Nmm2.）大大齿轮圆圆周力为为Ft2=2T2d2=239.85104300=26556.667N3.）大大齿轮径径向力为为Fr2=Ft2tanncos=26556.667tan20cos14.84=10000.331N4.）大大齿轮轴轴向力为为Fa2=Ft2tan=2656.67tan14.84=7033.9N(b) 计算轴承承支点的的支反力力1.）水

28、水平方向向FAV=Ft2150297=13441.75NFBV=Ft2-FAV=1314.95NMVC=FBV150=1314.95150=19972442.55 Nmm2.）垂垂直方向向FAH=1786.99209+869.6788297=1515.19NFBH=1786.99209-869.6788297=999.83NMHC=FBH209=205964.47 NmmMHC=FAH88=133336.72 Nmm(c) 计算并绘绘制合成成弯矩图图=197242.52+205964.472=28551777.077 Nmm=197242.52+133336.722=23880822.511

29、Nmm计算并并绘制当当量弯矩矩图转矩矩按脉动动循环考考虑，查查表得:=55950.58由公式求出危险险截面CC 处当当量弯矩矩为:=285177.072+0.5839.851042=36770799.06 Nmm =238082.51+0.5802=23880822.511 Nmm 绘制当量量弯矩图图如图所所示。查得许用用弯曲应应力为-1bb= 555MPPa,由式子子得危险截截面C处的弯弯曲应力力Bc=17MpabC-1bb安全。5.键的的设计和和校核(a) 确定平平键的类类型及尺尺寸选用普通通平键（圆圆头）联联接。根根据轴径径d=40mmm，选用用平键的的剖面尺寸寸为b=9mm; h=8m

30、m，选选择标准准键长LL=25mmm，键的的标记为为键98GB/T10996-20003。(b) 校核强强度转矩T11=8.54104Nmm，键的接接触长度度l=ll-b=25-9=16mmm, 轴轴径d = 440mmm；许用用挤压应应力p=770880MPPap=4Thld=48.5410481640=66.71MPPa因为pp p，故键键的强度度满足要要求，安安全。6. 滚滚动轴承承寿命计计算查相关机机械设计计手册，该该轴承的的基本额额定动载载荷Cr = 315500NN，额定定静载荷荷C0r = 205500NN。(a) 轴承径径向力FFrFr1=731.822+1662.772=18

31、116.669NFr2=520.362+1183.92=12993.221N(b) 轴承轴轴向力FFaFa1=7544.2NNFa2=0N(c) 当量动动载荷因为载荷荷性质为为平稳运运转，故故冲击载载荷系数数fd=1.1。轴承1 的当量量动载荷荷为查得P1=0.56118166.699+1.997754.21.1=27770N轴承2 的当量量动载荷荷为P2=1.1112993.221=114222.533NP=PMMAX=27770 NN(d) 轴承寿寿命为故轴承寿寿命满足足要求。3.3 减速箱体体各部分分结构尺尺寸3.3.1 箱体名称符号尺寸箱座壁厚厚8mm箱盖壁厚厚19mm箱座凸缘缘厚度b

32、12mmm箱盖凸缘缘厚度b113.55mm箱座底凸凸缘厚度度b222mmm地脚螺栓栓直径df20mmm地脚螺栓栓数目n4轴承旁联联接螺栓栓直径d110mmm箱体联接接螺栓直直径d210mmm轴承端盖盖螺钉直直径d36mm窥视孔盖盖螺钉直直径d44mm定位销直直径d4mm启盖螺钉钉直径ds4mm大齿轮顶顶圆与内内壁距离离120mmm齿轮端面面与内壁壁距离210mmm轴承端盖盖外径D162mmmD285mmm轴承端盖盖凸缘厚厚度t7mm3.3.2 润滑滑及密封封形式选选择轴承：脂脂润滑齿轮：油油润滑高速轴密密封毡圈密封封，挡油油板内密密封低速轴密密封毡圈密封封，挡油油板内密密封四：技术术说明1.减

33、速速器装配配前，必必须按图图纸检验验各个部部分零件件，然后后需用煤煤油清洗洗，滚动动轴承用用汽油清清洗，内内壁涂刷刷抗机油油浸蚀的的涂料两两次。2.在装装配过程程中轴承承装配要要保证装装配游隙隙。3.轴承承部位油油脂的填填入量要要小于其其所在轴轴承腔空空间的22/3。4.减速速器的润润滑剂在在跑合后后要立即即更换，其其次应该该定期检检查，半半年更换换一次。润润滑轴承承的润滑滑脂应定定期添加加。5.在机机盖机体体间，装装配是涂涂密封胶胶或水玻玻璃，其其他密封封件应选选用耐油油材料。6.对箱箱盖与底底座结合合面禁用用垫片，必必要时可可涂酒精精漆片或或水玻璃璃。箱盖盖与底座座装配好好后，在在拧紧螺螺

34、栓前应应用0.05mmm 塞塞尺检查查其密封封性。在在运转中中不许结结合面处处有漏油油渗油现现象。7.减速速器装配配完毕后后要进行行空载试试验和整整机性能能试验。空空载实验验：在额额定转速速下正反反转各11 2 小时时，要求求运转平平稳、声声响均匀匀、各联联接件密密封处不不得有漏漏油现象象。负载载实验：在额定定转速及及额定载载荷下，实实验至油油温不再再升高为为止。通通常，油油池温生生不得超超过355C，轴 温升不不得超过过40C。8.搬动动减速器器应用底底座上的的钓钩起起吊。箱箱盖上的的吊环仅仅可用与与起吊箱箱盖。9.机器器出厂前前，箱体体外表面面要涂防防护漆，外外伸轴应应涂脂后后包装。运运输外包包装后，要要注明放放置要求求。