1、 学号：xxxxxxxx姓名： xx指导老师： 日期：2011-6机械设计课程设计说明书2目录前言 .1目录 2轴辊搓丝机传动装置的设计 4一 课程设计题目 .41 轴辊搓丝机传动装置设计 42 数据表 5二 拟定传动方案 .5三 传动装置设计 .71 机构初步设计 .72 设计参数 .7四 带传动主要参数及几何尺寸计算 10五 齿轮传动设计计算 .111 低速级 112 高速级 15六 轴的设计与校核 .161 初估轴径 162 轴强度校核 171 高速轴 .172 中间轴 .193 低速轴 .21七 轴承的选择与校核 .241 高速轴轴承 30209 242 中间轴轴承 30212 253
2、 低速轴轴承 30217 26八 键的选择与校核 .27九 减速器箱体各部分结构尺寸 29机械设计课程设计说明书31 箱体 .292 润滑及密封形式选择 .303 箱体附件设计 .30十 参考文献 .31机械设计课程设计说明书4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 电 动 机 2传 动 装 置 3床 身 4搓 丝 机1、设计要求（1）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，
3、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。（2）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。（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。机械设计课程设计说明书52 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/min）12 200 340360 10 24二 拟定传动方案根据系统要求可知：滑块每分钟要往复运动 24 次，所以机构系统的原
4、动件的转速应为 24 r/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，有以下几种备选方案，在所有方案中齿轮 1、2 可看作传动部分的最后一级齿轮。方案一：机械设计课程设计说明书6方案二：方案一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。方案二采用凸轮机构，该机构随能满足运动规律，然而系统要求的滑块行程为 340360mm，因而凸轮的径向尺寸较大，于是其所需要的运动空间也较大，同时很难保证运动速度的平稳性。综合分析可知：方
5、案一最为可行，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。机械设计课程设计说明书7三 传动装置设计1 机构初步设计采用展开式。为保证强度导轨厚度初取 40mm。连杆与滑块接触点与导轨高度为 30mm。滑块厚度取 50mm。初取减速器中心轴高度为 250mm，偏心距为 200mm，根据数学计算连杆长度为 700mm，考虑到留下足够空间防止减速器箱体与滑块干涉接触，初取连杆长度 1000mm。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 10KN，生产率为 24 件/min ，根据 adams 仿真知滑块最大速度 0.45
6、47m/s。 则滑块功率为 =100.427 =4.27 又滑块效率为 0.9，铰链效率为 0.95，则=0.9 =0.812250 0.952机械设计课程设计说明书8输 出 =0= 4.270.81225=5.598补充系统总效率为 总 =0.960.950.99=0.90288电动机所需实际功率为=输出总 =5.5980.90288=6.2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 24r/min传动比范围:V 型带：i1=2-4；减速器：i2=8-40;总传动比 i= i1*i2=16-160电动机转速可选范围为：nd=i*n w=38
7、4-3840r/min 可知电动机应选型号为 Y160M6，同步转速 1000r/min，满载转速为970r/min（3）总传动比 i= =970/24=40.42/初步取带轮效率 i1=2，则减速器传动比 i2=i /i1=20.21取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 12=5.32低速级传动比 23=3.80（4）各轴转速 0=9701= 0/1=485r/min2=112=91.1653=2/ 23=23.991r/min（5）各轴输入功率机械设计课程设计说明书90=6.21=带 =6.20.96=5.952P2=P1 承 齿 =5.9520.990.97=5.716K3=2 承 齿 =5
8、.7160.990.97=5.489K（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 0=9550 / =61.04Nm1= 95501/ 1=117.12Nm2= 9550 2 / 2=598.78Nm3= 9550 3/3=2184.98Nm轴 输入功率输出功率输入转矩 输出转矩转速 传动比 效率电机轴 6.2KW 61.04Nm 970r/min高速轴 5.952KW 117.12Nm 485r/min 2 0.96中间轴 5.716KW 598.78Nm 91.165r/min5.32 0.96低速轴 5.489KW 2184.98Nm 23.991r/min3.80 0.9
9、6四 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 = =1.1=1.16.2=6.82机械设计课程设计说明书10选取带型 查机械设计书得 选用 A 带选取小带轮直径 查机械设计书得 1=125大带轮直径 2=1 2=250小带轮带速 1=11601000 1=6.345/初选中心距 0 0.55(1+2)02(1+2)206.250750 初选 0=700带初步基准长度 =20+2(1+2)+(1+2)24 =1994.3带基准长度 由表 31-2 =2000实际中心距 0+(1)2=00.015=670=0+0.03=760 =678.8选取 =680小带轮包
10、角 1=180218012 57.31=169.47120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 0包角系数 长度系数 0=1.40Kw0=0.11=0.98=1.03机械设计课程设计说明书11带的初拉力 =(0+0) =4.041取 5=带的压轴力 查表得：取 =0.10初压力:0=500(2.51)+2=20sin120=154.606=1539.537五 齿轮传动设计计算计算项目 计算内容 计算结果材料选取 小齿轮使用 40Cr，调质处理，硬度 241-286HB 平均硬度 230HB；大齿轮使用 45 钢，调质处理，硬度 217-255HB 平均硬度230H
11、B；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）1 低速级计算项目 计算内容 计算结果（1）初步计算转矩 1 1=598.78齿宽系数 查表得 =0.8接触疲劳极限 查表得 1=7102=580需用接触应力计算 1=0.912=0.92 1=6392=522 由表 B1，估计 11 =756动载荷系数 K =1.4机械设计课程设计说明书12初步计算小齿轮直径 1 1312+1 =75631.4598.781.252223.80+13.801=128.03取 1=130初步齿宽 b =102.424mm=1 =104（2）校核计算圆周速度 = 11601000 =0.62/精度
12、等级 选取 8 级精度 8 级精度齿数 z 取 1=342=1=129由于 互质1,2 取 1=34 2=129 模数 =11查表取标准值确定齿数 1=12=1=arccos2=2=3.8242=493.296取 =3.75=11.225使用系数 查表得 =1.5动载系数 查表得 =1.2齿间载荷分配系数首先求解=211 =132.9100/非硬齿面斜齿轮，8 级精度=9212=1.40齿向载荷分配系数 =+(0.6(1)2+1)+103=1.38区域系数 查表得 =2.43弹性系数 查表得 =189.8机械设计课程设计说明书13重合度系数 查表得=tan1(tancos)1=cos111同理
13、由于无变位，端面啮合角=121(tan1 tan)+ 2(tan2 tan)=sin= 1=20.5251=26.4812=22.073=20.525=1.73=1.771=0.76螺旋角系数 =cos =0.99许用接触应力查表取最小安全系数 总工作时间 =33008盈利循环次数单向运转1=601 =12=1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=1.05=72001=4.5551072=1.0351071=1.182=1.251=2=1.141=2=1.01=2=1.01=2=1.0机械设计课程设计说明书14= 1=2=1.01=909.62=787验算
14、=1+11 =600MPa（3）确定主要传动尺寸中心距 =(1+2)2=311.5 取整 =312螺旋角 =cos1(1+2)2=11367“端面模数 =/cos =3.8282分度圆直径 =/ 1=130.1592=493.841齿宽 =104（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数 由当量齿宽查图取值 1=2.462=2.18应力修正系数由图取值 1=1.652=1.81螺旋角系数 由图取值 =0.87齿向载荷分配系数=104(2.52.25)=23.11由图 27-9 取值=1.50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
15、确定尺寸系数 由图 27-32 确定弯曲寿命系数 另外取值如右1=300/22=270/2=1.251=2=1.01=0.892=0.931=2=21=2=1.0机械设计课程设计说明书15= 1=2=1.01=4272=401验算 =11=2042=198（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角 () 20螺旋角 11367“分度圆直径 1=130.1592=493.841齿顶高 = =3.75齿根高 = =4.6875齿顶间隙 =0.25 =0.9375中心距 =(1+2)2 =3122 高速级计算项目 计算内容 计算结果（1）初步计算转矩 1 1=117.12齿宽系数 查表得 =1接触疲劳极限 查
16、表得 1=7102=580需用接触应力计算 1=0.912=0.92 1=6392=522 由表 B1，估计 11 =756动载荷系数 K =1.4机械设计课程设计说明书16初步计算小齿轮直径 1 1312+1 =75631.4117.121.252225.32+15.321=67.60取 1=70初步齿宽 b =1 =70（2）校核计算圆周速度 = 11601000 =1.77/精度等级 选取 8 级精度 8 级精度齿数 z 取 1=232=1=122由于 互质1,2 取 1=23 2=122 模数 =11查表取标准值确定齿数 1=12=1=arccos2=2=3.0432=370.209取
17、 =3.75=941使用系数 查表得 =1.5动载系数 查表得 =1.2齿间载荷分配系数首先求解=211 =71.71=0.77螺旋角系数 =cos =0.99许用接触应力 查表取最小安全系数 总工作时间 =33008盈利循环次数单向运转1=601 =12=1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=1.05=72001=4.5551072=1.0351071=1.062=1.171=2=1.141=2=1.01=2=1.01=2=1.01=2=1.0机械设计课程设计说明书18= 1=8172=736验算 =1+11 =682MPa（3）确定主要传动尺寸中心距
18、=(1+2)2=220.6 取整 =220螺旋角 =cos1(1+2)2=838端面模数 =/cos =3.0345分度圆直径 =/ 1=69.7832=370.217齿宽 =70（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数 由当量齿宽查图取值 1=2.462=2.18应力修正系数 由图取值 1=1.652=1.81螺旋角系数 由图取值 =0.87齿向载荷分配系数=104(2.52.25)=23.11由图 27-9 取值=1.50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 由图 27-32 确定弯曲寿命系数 另外取值如右
19、1=300/22=270/2=1.251=2=1.01=0.892=0.93机械设计课程设计说明书19=1=2=21=2=1.01=2=1.01=4272=401验算 =11=1802=174（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角 () 20螺旋角 838分度圆直径 1=69.7832=370.217齿顶高 = =3齿根高 = =3.75齿顶间隙 =0.25 =0.75中心距 =(1+2)2 =220六 轴的设计与校核机械设计课程设计说明书201 初估轴径电机轴 0300=20.092 取 00=24高速轴 1311=27.217取 11=30中间轴 2322=46.878取 22=50低速轴 33
20、33=67.864 取 33=702 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1= 95501/ 1=211=tancos=tan1=117.12Nm=3346.28=1231.90=508.07支反力Y-Z 平面 +=66=184 =807.22=2539.061=139.648NmX-Z 平面 +=66+35=184 =375.176=856.7231=47.119Nm2=64.905Nm合成弯矩 1=2+122=2+221=147.383Nm2=153.994Nm转矩 1=117.12Nm机械设计课程设计说明书21当量弯矩 =10 =5595=0.579(脉 动 )1=21+(1)22=22+(1)2=0.5791=162.28Nm2=168.31Nm校核 1=55=2=20.13=4.91=0.4 =0.4=1.6冲击载荷系数 由表 38-4 得 =1.4当量动载荷 =(+) =2815.37轴承 A =0.312 =1=0冲击载荷系数 由表 38-4 得 =1.3当量动载荷 =(+) =1744.47 =(,) =2815.37轴承寿命 10=16670 () =103 10=1.086106结论：所选用轴承可用。
