1、III摘要本设计说明主要参考沈阳纺织机械厂 GD76X1 型织机传动原理设计。该型纺织机主要有以下传动机构：主轴与打维机构、开口机构、绞边机构、送经机构、卷取机构。本设计主要对 GD76X1 型纺织机的送经机构进行设计。送经机构的传动部件主要有 V 带、直齿圆柱齿轮，变速箱、直齿锥齿轮，蜗轮蜗杆减速器。本说明书主要对直齿圆柱齿轮设计和校核，直齿锥齿轮设计和校核，蜗轮蜗杆进行设计和校核说明，还对减速器的轴进行设计和校核，V 带的选型进行了设计说明。关键字：直齿圆柱齿轮；锥齿轮；蜗轮蜗杆；V 带；减速箱全套图纸，加 153893706IVVABSTRACTThis design uses the
2、principle design of Shenyang Textile Machinery Factory GD76X1 loom transmission as primary reference. This type of textile machines has mainly the following transmission mechanism: spindle with hit-dimensional bodies, opening agencies, the selvage institutions, off mechanism, winding mechanism. This
3、 design is mainly of GD76X1 textile machine off mechanism, which has the parts of V-belts, spur gear, gearbox, straight bevel gears, worm reducer. This manual mainly concludes not only the spur gear design and check, straight bevel gear design and verification, worm design and check instructions, bu
4、t also the reducer shaft design and check the selection of V with the design specification.Key words： spur gear；straight bevel gears；Worm gear and worm；V-belts；reducerVI目录 摘要 .IIIABSTRACT IV目录 V1 绪论 .11.1 本课题的研究内容和意义 11.2 国内外的发展概况 11.3 编织机的发展前景 .11.4 本课题应达到的要求 .22 喷水织机机构与原理 .32.1 织机机构 .32.2 GD76X1 型
5、织机行传动原理 32.3 GD76X1 型织机传动机构 33 设计过程论述 .63.1 电机选择 .63.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 .63.3 计算传动装置的运动和动力参数 .63.3.1 进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速。 63.3.2 各轴的输入、输出功率 73.4 直齿轮设计 .83.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数 83.4.2 按齿面接触强度设计 83.4.3 按齿根弯曲强度设计 103.4.4 几何尺寸计算 113.5 直齿圆锥齿轮的设计 134 减速器的设计与计算 .174.1 蜗杆的选择 174.1.1 蜗杆蜗轮材料的选择 .174.1.2 蜗杆
6、蜗轮的结构 .174.1.3 蜗杆头数 z1，蜗轮齿数 z2 和传动比 i174.1.4 蜗杆蜗轮的主要参数和几何尺寸的计算 18VII4.1.5 蜗杆传动的强度计算 184.1.6 计算蜗杆的滑动速度和传递效率 .214.1.7 确定蜗杆传动的精度等级 .224.1.8 杆传动的润滑和热平衡计算 .224.2 轴的设计计算 .234.2.1 轴的功率 p，转速 n 和转矩 T.234.2.2 结构设计 .244.3 键的选择和键联接强度计算 294.3.1 键的选择 .294.4 离合器的选择 305 减速器箱体设计 .325.1 箱体设计 325.2 减速器附件设计 336 带传动 .35
7、6.1 带传动的类型 .356.2 带的弹性滑动和打滑 .356.3 带传动参数的选择 .356.3.1 中心距 a .356.3.2 传动比 i .356.3.3 带轮的基准直径 356.3.4 带速 v .356.4 带的选型 .366.5 带轮的选择 .367 结论和展望 .377.1 结论 .377.2 展望 37致 谢 .38参考文献 .39纺织机传动系统- 基于蜗轮蜗杆传动11 绪论 1.1 本课题的研究内容和意义 在国外编机抢占中国市场的同时，我国的编织企业也在呼唤国产优质编机，对国内编织机械企业提出新的要求。 在机理构造上，一些国产编机也与进口编机无太大差别。但国产编机在有关在
8、线检测方面与进口编机的功能差距较大，尚不能很好地满足有些高档产品的生产需要；另外，国产编机在生产中的通用性较强，而针对性不高，不易生产出特色产品，这些方面国产编机在今后的生产中有待加强。 国外企业的竞争，国内用户要求的不断提升，编机企业走创新路子，形成核心竞争力的呼声更高。国产编织机械与国外同类产品的差距，除了研发能力技术创新不足之外，还主要表现在加工精度和运行可靠性两个方面。因此，必须下大力气研究从生产过程、管理过程流通过程与创新的系统优化问题，借助系统论控制论的理论，努力消除现存的问题，缩短差距。应加强产学研结合，开创教育与企业新局面。通过企业和科研院所的人才与设施、科研与生产互动，加快人
9、才培养和技术提升。研究编织机的传动系统，对于提高生产效率降低生产成本具有重要意义。此项研究也是对大学四年所学课程的一次总复习，它将机械制图、机械设计和机电传动控制等机械设计制造及其自动化主要专业课程紧密联系在一起，利用所学的机械与控制相关知识来解决实际的生产问题，将理论设计与实际运用联系起来，需要考虑多方面的问题，如成本、系统可靠性和机械设备使用寿命等等。1.2 国内外的发展概况改革开放 20 多年来，国内纺织工业经历了持续快速发展的过程，到了 2005 年我国纺织纤维加工总量已达 2690t，约占世界纤维加工总量的 37%，主要的纺织产品化纤、棉纱、棉布、丝织品和服装产量均居世界第一位。纺织
10、业依然是国内重要的支柱产业之一，在满足人民纺织产品消费，出口创汇，为其他产业提供支持，解决就业问题等方面发挥重要作用。今年来随着纺织行业结构调整和产业升级的升入，通过国内技术的改造和国外先进技术的引进和吸收，织造行业的装备和技术水平大幅提高，企业自主创新能力也有所增强，生产效率不断提高，品种范围迅速扩展，生产已从劳动密集型向科技型转换。淘汰落后装备和工艺，光、机、电、气动、液压、传感、计算机技术的复合应用，为织物附加值提高和新产品开发提供了强有力的保障，针织产品休闲化，个性化，高档化趋势日益明显，纺织面料出口以年均 19%的速度增长，出口服装面料自给率也提高到 70%，彻底扭转了面料进口量高于
11、出口量的局面，增强了行业的国际竞争力。但我国织造行业的整体水平与世界先进国家相比仍有较大差距。仅以棉织设备为例，其无梭织机、自动络筒机的使用率仅占 25%和 21%，而发达国家已达 90%左右。应对整个织造领域的飞速发展有了一个总体认识，以期待找出与国外差距和今后提高今后科技水平的方向。1.3 编织机的发展前景（1）进一步提高产品质量无锡太湖学院学士学位论文 2在编织机上装上各类显示检测和控制的装置，可以弥补人工操作的不足和管理上的缺陷。（2）提高机器运行的安全性在控制驱动系统中应用微电子技术，可使机器运行可靠。（3）机器运转高速化，提高单机质量采用各种自动化措施和微机控制技术，可使机器运行更
12、加可靠。（4）传动方式多样化单机采用机电一体化的新技术，打破现有单纯机械传动的局面，使单一机电带动皮带及齿轮变速的传动方式有新的突破。（5）改善劳动环境多方面提高自动化程度，减轻工人劳动量。（6）减少设备占地空间1.4 本课题应达到的要求通过参观现有的 编织机，了解其传动系统的传动原理。并找出传统编织机传动系统不足之处，初步设定圆筒编织机传动系统总体方案。根据总体设计方案，通过计算选择电机、传动零件、并校核零件强度、用 CAD 绘制装配图、零件图，用 ProE 绘制实体模型仿真，仿真通过后编写设计说明书并进行设计答辩。纺织机传动系统- 基于蜗轮蜗杆传动32 喷水织机机构与原理2.1 织机机构喷
13、水织机是一种高速无梭织机。它是用水射流代替了两百多年世界织布产业上长期使用的梭子，通过喷嘴将纬线引入经丝梭口的一种新型织机。这种从根本上改变了织机原理的喷射织机，装有具备创新技术的新装备：水喷射装置，连续测纬及储纬装置，纬纱切断装置，边纱处理装置。下面就 GD76X1 型织机行传动系统设计主要运动部分送经机构：将织轴上的经纱均匀送出，满足交织需要。卷取机构：将织物引离织口，卷至卷布辊上。由电动机经减速装置带动卷布辊转动，将编织好的导火带卷到卷布辊上。在卷绕的过程中，保持张力均匀是非常重要。织机的织口大小变换机构：根据编织的需要来改变织口的大小。2.2 GD76X1 型织机行传动原理（1）纬纱是
14、直接由锥形筒子或筒子纱等贡纱器供给，通过张力器调节适当张力，用侧长盘连续测取长度相当于筘幅的一根纬纱，通过储纬器，其前端即由纬纱夹持装置握持，引入喷嘴口。（2）从水源将喷射用水引入保持一定水压的水箱，由浮阀保持一定水面，经过滤而被吸入水泵，水泵属于柱塞式，调节适当的水压和水量，然后压人喷嘴。（3）在喷嘴处，纬纱和水在此合流，以 30-50m/s 的速度向梭口射去。（4）投入的纬纱前端被织机对侧的捕纬器夹持，经捻纱而得到适当张力。（5）在此同时，由卫星齿轮式绞边装置进行边纱的开口运动，使纬纱两端皆被拧织而成结实的布边。（6）纬纱均从喷嘴向一个方向飞行，在梭口两端位置装有热熔丝切断投入的纬线，或采
15、用机械剪断投入的纬纱。（7）纬纱的飞行如受到毛羽等影响，不能到达右侧，装在右边的探纬器可立即检出，并使织机自动停下来。原理图如图 2.1 所示。2.3 GD76X1 型织机传动机构1) 主轴与打维机构的传动主电动机经带轮 2 和多楔带 3 传动皮带轮 4 和主轴 5，皮带轮 4 装有单片式电磁制动器，曲轴用联轴器与主轴 5 连接。另一侧用联轴器连接传动轴，曲轴经手和筘座 6 进行打纬。2）开口机构的传动经曲轴齿轮 7 传动过桥齿轮 8，另一侧通过联轴器传动主轴曲轴齿轮 7，传动过桥齿轮 8，通过过桥轴传动偏心轮，经牵手传动开口轴，两侧牵手偏心位置相差 180。 ，形成连杆式开口机构。3）绞边机
16、构的传动无锡太湖学院学士学位论文 4主轴 5 经齿轮 7,8,9 和一齿轮使绞边齿轮得到传动，由于行星齿轮和恒星齿轮的周转轮系传动，实现了边经纱的开口和绳状扭绞动作。4）送经机构的传动由凸轮 10 通过三角皮带与传动轴 11，传动机械式无极变速器的输入轴 12，经变速器的内部机构作用变速后，由输出轴输出，在经变速齿 13 和 14，经锥齿轮传动，由涡轮蜗杆减速器减速后，由送经小齿轮 15，传动经轴齿轮 16 使经轴传动。送经机构的经纱张力感应升降杆，其位置的高低可以控制无级变速器的变速比。5) 卷取机构的传动主轴 5 经同步带轮 19、20 传动减速器，经离合器 22 齿轮带动卷取主动齿轮 2
17、3，传动三只变换齿轮，最末一只变换齿轮传动计数齿轮，与计数齿轮同轴的有小链轮和小齿轮，小齿轮可传动卷取齿轮 24，而齿轮装在摩擦辊轴上，这样可带动摩擦辊 25 一起转动。摩擦辊的卷取表面包覆糙面橡胶带，在两根压辊的作用下与绕在圆周表面上的织物产生摩擦作用而将织物送到卷布辊 26。卷布辊是由卷取链轮经链条传动活轮，与同轴齿轮传动。主动齿轮再通过卷取制动器作用，带动卷布辊一起传动，当卷布辊因不断卷取织物而直径增大时，能依靠卷取制动器的打滑作用，使卷布辊转速变慢，保持织物有一定张力。6） 送经机构的传动路线：电动机 1（带轮） 轴 5（齿轮）轴 10（带轮）轴 11（变速箱）轴12（齿轮）轴 17（
18、减速箱）轴 18（齿轮）送经机构打纬机构的传动路线：电动机 1（带轮 ）轴 5（曲柄摇杆机构）打纬机构开口机构的传动路线：电动机 1（带轮） 轴 5（齿轮）轴（过桥齿轮 8）偏心轮开口机构绞边机构的传动路线：电动机 1（带轮） 轴 5（齿轮）轴 10（齿轮）绞边动作（绞边齿轮） 纺织机传动系统- 基于蜗轮蜗杆传动5 图 2.1 工作原理无锡太湖学院学士学位论文 63 设计过程论述3.1 电机选择为保证机器正常运作。现选用型号为Y112M-4三相异步电动机。其技术参数如表3-1所示表3-1 电机参数满 载 时 启动电 流 启动转 矩 最大转 矩额定功率KW 转 速r/min电流（ 380V）效
19、率% 功率因数 cos额定电流额定转矩额定转矩重量kg2.2 1440 8.77 84.5 0.82 7.0 2.2 2.3 433.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比由选定的电动机满载转速 和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为：mai由于电动机转速 =1440r/min，最终输出的速度v=40m/min=0.667m/s，卷筒直径设为 mm，则：80最后输出转速：(3.1)min/92.158014.36/6106rDVn故传动装置总传动比： 5.92.14ima分配传动比考虑以下原则：1）各级传动的传动比应在合理范围内，不超过允许的最大值，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构
20、比较紧凑。2）应注意使各级传动尺寸协调，结构比较合理。3）尽量是传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小。4）尽量使各级大齿轮浸油深度合理。5）要考虑传动零件之间不会干涉碰撞。=2 =2 =1/2 =0.75 =7/9 =1/3 1i2i3i45i6i=2 =39 =37893.3 计算传动装置的运动和动力参数3.3.1 进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速。各轴转速纺织机传动系统- 基于蜗轮蜗杆传动75 轴： = = =720r/min1nim24012 轴： = =2i min/7.123058.*4321 rin16 轴： =3ni/69/7.06ri17 轴： =4 in/15.82.7i1
21、8 轴： mi/34.79.185 rin19 轴： in/.5.96i3.3.2 各轴的输入、输出功率传动效率如下：带传动的传动效率 =0.96，轴承 =0.98，齿轮传动效率 =0.97, v带的传动效率12 3=0.94,锥齿轮传动效率 ，涡轮蜗杆传动效率 。495.068.0输入功率：5 轴： = =1p1*d kw1.6.12轴： 42322 *= 97.08. kw68.1940.8. 16轴： k6332317轴： p2.15.6.154 18轴： 2504890419轴： kw6.7.3.6输出功率：5 轴： 21.p0.298.1.12轴： 28k65616轴： 230. w
22、71.3.17轴： 49p492804118轴: 25. k.19轴: 686各轴的输入、输出转矩，电动机的输出转矩：(3.2)mNnpTmdd 59.140.950输入转矩：无锡太湖学院学士学位论文 85轴： 11950npT7201.mN.812轴： 22 .3.616轴： 33950npT154.9217轴： 44 mN78618轴: 5590npT3.204.119轴: 66 57.9输出转矩：5轴： mNT4.28.012112轴： 29316轴： 3 75417轴： 24807.18轴: 5TN64.29.319轴: 26 m7543.4 直齿轮设计3.4.1 选定齿轮类型、精度等
23、级、材料和齿数1) 选用直齿圆柱齿轮。2) 纺织机机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB 10095-88)3)材料选择，小齿轮为40Cr（调质） ，硬度为280HBS，选择大齿轮为45钢（调质） ，硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS 。4)选用小齿轮齿数为Z=20，大齿轮齿数为Z=60 。3.4.2 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算；（ 3.3）231 )(12.HEdt ZuKTd（1） 确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数 .t2）计算小齿轮传递的转矩mNT5.433）由机械设计表10-7选择齿宽系数 1d4）由表10-6查得材料的弹性影响系数129.EZ
24、MPa纺织机传动系统- 基于蜗轮蜗杆传动95）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ， 大MPaH601lim齿轮的接触疲劳强度极限 。MPaH502lim6）计算应力循环次数：hjLnN2160=)381(3.99108.792 06.5877)查表得接触疲劳寿命系数：，10.HNK2.HN8)计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数S=1，得( 3.4）1.960541HNLIMPaMS2.52.IKa9） 计算(1)试算小齿轮分度圆直径d 1t，代入 H中较小的值= 231 )(12.Edt ZuT3 23)5.819(4105 = 22.81mm （3.5）(
25、2) 计算圆周速度 v4.41m/s （3.6）1062nvt1063.928.(3）计算齿宽 b =1dtm8.2.(4) 计算齿宽与齿高之比 b/h模数 14.01zmtt齿高 ht 56.225.8.8967.38b(5)计算载荷系数根据 v=4.41m/s，7 级精度、由图 10-8 查得动载荷系数 =1.5；直齿轮，假设vkKAFt/b10 10 5 2综合表 4-3 所列 69 级蜗杆传动的应用范围，制造方法和许用滑动速度以及纺织机的自身需求，我认为选用 7 级精度的蜗杆传动最适宜。因此，此次设计中的蜗杆蜗轮均确定为 7 级精度。4.1.8 杆传动的润滑和热平衡计算1、蜗杆传动的润
26、滑为了提高蜗杆传动的效率，承载能力及寿命，应当充分重视蜗杆传动的润滑。为了减轻磨损及防止胶合破坏，润滑剂通常采用粘度较大的矿物油，并在矿物油中加入添加剂，以提高抗胶合能力。但是，青铜蜗轮不能采用抗胶合能力强的活性润滑油，以免腐蚀。纺织机传动系统- 基于蜗轮蜗杆传动23闭式蜗杆传动一般采用油池润滑或喷油润滑。采用油池浸油润滑时，蜗杆浸油深度为一个齿高。当滑动速度 vs4m/s 时，应采用上置式蜗杆，蜗轮带油润滑，这时，蜗杆的浸油深度为 1/3 的半径。若润滑速度 vs1015vm/s 时，则采用压力喷油润滑。开式蜗杆传动选用粘度较高的的润滑油和润滑脂。我设计中的蜗杆传动润滑采用一般的油池润滑即可
27、。2、蜗杆传动的热平衡计算由于蜗杆传动摩擦损耗大，效率低、工作时发热量很大。在闭式蜗杆传动中，若不及时散热，将会因油温不断升高而使润滑油稀释，从而更增大摩擦损耗，甚至发生胶合。所以，必须进行热平衡计算。使单位时间内的发热量 Q1 等于同时间内的散热量 Q2，以保证温度稳定地处于规定的范围内。在单位时间内，蜗杆传动由于摩擦损耗产生的热量为：（4.8）)1(01PQ以自然冷却方式，从箱体外壁散发到周围空气中的热量为：（4.9）02tAKt当达到热平衡时， ，可求得箱体内润滑油的工作温度：1（4.10）)(00tPtt式中 P1蜗杆传动的输入功率（ kW） ；Kt散热系数，Kt=1017W/（m2
28、） ，当周围空气流通良好时，取大值。C取 15 W/（m2 ）Ct箱体内油的工作温度（ ） ，一般应限制在 6070 ，最高不超过C80 ；t0环境温度，一般取 20A散热面积（m2） ，指内壁被油飞溅到、外壁为周围空气所冷却的箱体表面积值。这里，由减速器装配图估算箱壳散热面积 S=0.98 ； 2m则，CtKPtt 8015.3498.015).(20)(100故散热条件满足。4.2 轴的设计计算4.2.1 轴的功率 p，转速 n 和转矩 T对 I 轴： kW492.1min/15.846rmN7.4T对 II 轴： 3.5 i/3.75 mNiT20445由公式： nAd无锡太湖学院学士学
29、位论文 24初步确定轴的最小直径，其中 为轴的许用切应力所确定的系数，由于 I 轴选用的A材料是 40Cr，查表取 =107，而 II 轴选用的材料为 45 钢，则：I 轴： md6.834.192071II 轴： 72因 II 轴在设计中不是重点，此处只计算它的最小轴径，其具体的尺寸结构见装配图。4.2.2 结构设计1） 拟定轴上零件机构方案 如图 4.1 所示图 4.12）确定蜗杆上零件的位置及蜗杆上零件的固定方式因此处是单级蜗杆减速器，蜗杆与轴的重要区别是：蜗杆中间部位上有轮齿，而轴上则需与齿轮相配。相对来说蜗杆上的零件及固定方式要简单一些，轴承对称分布在轮齿两侧，蜗杆的外伸端安装联轴器，用来连接蜗杆与电动机。两对轴承分别靠轴肩和挡圈实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，蜗杆通过轴承盖实现轴轴向定位。联轴器靠挡圈和平键分别实现轴向和周向固定。3）联轴器的选择与计算校核蜗杆轴上带有键槽的一端很显然是安装联轴器处轴的直径 ，为了使所选的轴的98zd直径 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。98zd因为蜗杆的转速较高，启动频繁，载荷有变化，宜选用缓冲性能较好，同时具有可
