北航机械设计课程设计搓丝机说明书docx.docx
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北航机械设计课程设计搓丝机说明书docx
机械设计课程设计计算说明书
设计题目搓丝机传动机构设计.
交通科学与工程学院院（系）101314班
设计者陈隆（10131056）.
指导教师高志慧.
2013年6月18日
北京航空航天大学
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，每年工作天，双班制工作；检修期间隔为三年。
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，可加工级精度的齿轮、蜗轮。
1.5原始数据表
最大加工直径
最大加工长度
滑块行程
搓丝动力
生产率
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
①电动机输出部分：
考虑到过载保护，因此选用带传动。
②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。
a
b
e
如图，由最小传动角取大于40°知
40°①
又由图中关系可知
=320②
由①②两式，试取以下方案：
方案：
a=75mm，e=250mm，得b=708.14mm。
°
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。
其中带的效率
=0.98，滚动轴承的效率
=0.99，闭式圆柱齿轮的效率
=0.97，计算效率η=0.859。
而
=3.574kw，选取=4kw，电动机型号Y112M4，性能如下：
同步转速
满载转速
额定功率
极数
1500r/min
1440r/min
4kw
4
电动机型号Y112M-4
分配传动比
（1）总传动比：
（2）各级传动比
a.带传动=3，减速器i=45/3=15；
b.高速级传动比，则低速级传动比=15/4.58=3.27
各轴参数计算
0轴（电动机轴）：
1轴（高速轴）：
2轴（中速轴）：
3轴（低速轴）：
如左侧
最后，将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表
轴
功率P/kW
转矩T/N·m
转速n
r/min
传动比i
效率
输入
输出
输入
输出
0轴
3.57
23.7
1440
Ⅰ轴
3.50
3.465
69.6
68.9
480
3
0.96
Ⅱ轴
3.361
3.327
306.27
303.21
104.8
4.58
0.96
Ⅲ轴
3.32
3.98
962.44
952.82
32.05
3.27
0.96
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
1计算功率Pc
由表4-7知，=1.1
由公式=1.13.574kw=3.931kw
=1.1
=3.93kw
2确定带型
由图4-15
选用带
3带轮直径和小带轮带速
由表4-3知小带轮直径，
则大带轮直径
小带轮=7.4m/s，
满足5m/s25m/s
7.4m/s
4初选中心距和带的基准长度
a.
，
初取
b.
=2042.6mm由表4-2，取
c.实际中心距=678.7mm
a=678.7mm
5小带轮包角
=163.12°，满足的要求。
=163.12°
6带的根数
由表4-3知，，，
由表4-9知，包角系数，
由表4-2取，长度系数，
从而，V带根数=2.67，
取z=3根。
z=3
7初拉力
由表4-1取
初压力:
8压轴力
3.2高速级齿轮设计
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1材料和精度等级
选择圆柱斜齿轮。
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）
2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，，则
由表2-14，
由表2-24查得，接触疲劳强度
则
，
由附B-2得，
。
取
3确定基本参数
校核圆周速度v和精度等级
由表2-1选取8级精度,初取齿数取
m=60/21=2.619
由表27-4取=2.5mm，则，
取，
由于互质，故可行。
4校核齿面接触疲劳强度
a.计算齿面接触应力
由式2-5，计算，由图2-17查得，
由表2-15查得，
而，
其中：
由表2-5可得
由于无变位，啮合角,故
查表2-7知，图2-6知
查表2-8知，其中
由表2-9得到，其中非对称支撑，调制齿轮8级精度，则
从而
b.计算许用接触应力
其中由图2-27知
总工作时间,
从而得
由表2-18接触强度尺寸系数
，
由表2-17取最小安全系数，
从而
c.验算：
合适，无需调整尺寸。
合适，无需调整尺寸。
5确定主要传动尺寸
模数=2.5mm
中心距
取
齿宽，，
6齿根弯曲疲劳强度验算
a.齿根弯曲应力计算
查表2-7知，图2-6知
其他如下：
：
由图2-9知，
：
由表2-8知
其中，
：
由图2-20知
：
由图2-22知，
从而由
知
b.许用弯曲应力
：
由图2-30知
：
从而由
知
c.校核：
，
7主要尺寸汇总
模数=2.5mm
压力角=20°
3.3低速级齿轮设计
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1材料和精度等级
同高速级
2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，，则
由表2-14，
由表2-24查得，接触疲劳强度
则
，
由附B-2得，
取
3确定基本参数
校核圆周速度v和精度等级
由表2-1选取8级精度,
初取齿数
，由表27-4取=2.5mm,
则，，取
由于互质，故可行。
4校核齿面接触疲劳强度
a.计算齿面接触应力
由式2-5，计算
由图2-17查得，
由表2-15查得，
而，
其中：
由表2-5可得
由于无变位，啮合角,故
查表2-7知，图2-6知
查表2-8知，其中
由表2-9得到，其中非对称支撑，调制齿轮8级精度，则
从而
b.计算许用接触应力
其中由图2-27知
总工作时间,
从而得
由表2-18接触强度尺寸系数
由表2-17取最小安全系数，
从而
c.验算：
合适，无需调整尺寸。
合适，无需调整尺寸。
5确定主要传动尺寸
模数=2.5
中心距
取
齿宽，，
6齿根弯曲疲劳强度验算
a.齿根弯曲应力计算
查表2-7知，图2-6知
其他如下：
：
由图2-9知，
：
由表2-8知
其中，
：
由图2-20知
：
由图2-22知，
从而由
知
b.许用弯曲应力（过程同高速轴）
c.校核：
，
7主要尺寸汇总
模数=2.5，压力角=20°
四、轴的设计
4.1高速轴的设计
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1材料和热处理
根据轴的使用条件，选择40Cr，正火，
硬度HB=241-286
2初估轴径
查表1-3，取C=100，则由式1-2
得
取
并初取轴承处，齿轮处
齿根圆直径为49.391mm
故高速轴可以设计成齿轮轴
初取轴承处，齿轮处
3空间受力分析
根据减速器箱体尺寸，取,,
则空间受力如下
其中，
4支反力和弯矩图
a.yoz面支反力
‘ACB
弯矩图如下：
ACB
b.xoz面支反力及弯矩
由知
弯矩图如下
ACB
5合成弯矩
合成弯矩
ACB
6转矩
，由B端输入，转矩图如下
7当量弯矩
按脉动循环考虑，取
则危险截面当量弯矩
ACB
8校核轴的强度
由表26-4知
而
小于
故合格
合格
4.2中速轴的设计
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1材料和热处理
根据轴的使用条件，选择40Cr，调质，
硬度HB=241-286
2初估轴径
查表1-3，取C=102，则由式1-2
得
取
并初取轴承处，齿轮处
初取轴承处，齿轮处
3空间受力分析
根据减速器箱体尺寸，取,,
则空间受力如下
其中，
4支反力和弯矩图
a.yoz面支反力
m
弯矩图如下：
b.xoz面支反力及弯矩
c截面D截面
弯矩图如下
ACD
m
5合成弯矩
合成弯矩
c截面D截面
ACDB
6转矩
7当量弯矩
按脉动循环考虑，取
则危险截面当量弯矩
ACDB
8校核轴的强度
由表26-4知
而
小于，故合格
合格
4.3低速轴的设计
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1材料和热处理
根据轴的使用条件，选择40Cr，调质，
硬度HB=241-286
2初估轴径
查表1-3，取C=102，则由式1-2
得
取
并初取轴承处，齿轮处
初取轴承处
齿轮处
3空间受力分析
根据减速器箱体尺寸，取,,
则空间受力如下
其中，
4支反力和弯矩图
1yoz面支反力
ACB
N
m
弯矩图如下：
ACB
2xoz面支反力及弯矩
ACB
弯矩图如下
ACB
m
5合成弯矩
合成弯矩
ACB
6转矩
，
7当量弯矩
按脉动循环考虑，取
则危险截面当量弯矩
ACB
8校核轴的强度
由表26-4知
而
小于，故合格
合格
五、轴承的选择与校核
5.1高速轴轴承+
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1轴承选择
由d=35mm以及轴的运转特点，选择深沟球轴承6007
深沟球轴承6007
2轴承受力分析
由轴上受力可知A、B轴承所受径向力
轴向力
3当量动载荷
由，取安全系数
则当量动载荷
，
于是P=1819.2N
P=1819.2N
4轴承校核
查表知
而
于是得
满足设计要求
满足设计要求
5.2中速轴轴承
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1轴承选择
由d=45mm以及轴的运转特点，选择角接触球轴承7009AC
角接触球轴承7009AC
2轴承受力分析
3当量动载荷
由，取安全系数
则当量动载荷
，
于是P=5806.0N
P=5806.0N
4轴承校核
查表知
而
于是得
满足设计要求
满足设计要求
5.3低速轴轴承
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1轴承选择
由d=55mm以及轴的运转特点，选择深沟球轴承6011
深沟球轴承6011
2轴承受力分析
由轴上受力可知A、B轴承所受径向力
轴向力
3当量动载荷
由，取安全系数
则当量动载荷
，
于是P=5308.8N
P=5308.8N
4轴承校核
查表知
而
于是得
满足设计要求
满足设计要求
六、键的选择与校核
6.1高速轴的键
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1Φ25处的键
选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。
初取键b×h=8mm×7mm，由轮毂长为66mm选择L=48mm，从而，又知传递扭矩
由键的校核公式知：
由表33-1知
因此，合格。
普通平键
材料45钢
b×h=8×7
L=48mm
6.2中速轴的键
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
1Φ50处的键1
选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。
初取键b×h=14mm×9mm，由轮毂长为60mm选择L=54mm，从而，又知传递扭矩
由键的校核公式知：
由表知
因此，合格。
普通平键
材料45钢
b×h=14×9
L=54mm
2Φ50处的键2
选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。
初取键b×h=14mm×9mm，由轮毂长为110mm选择L=94mm，从而，又知传递扭矩
由键的校核公式知：
由表知
因此，合格。
普通平键
材料45钢
b×h=14×9
L=94mm
6.3低速轴的键
项目-内容
设计计算依据和过程
计算结果
3Φ68处的键
选用普通平键（圆头）连接，材料45钢。
初取键b×h=20mm×12mm，由轮毂长为105mm选择L=85mm，从而，又知传递扭矩
由键的校核公式知：
由表知
因此，合格。
普通平键
材料45钢
b×h=20×12
L=85mm
4Φ45处的键
选用普通平键（圆头）连接，双键，材料45钢。
初取键b×h=16mm×10mm，由轮毂长为64mm选择L=58mm，从而，又知传递扭矩
由键的校核公式知：
由表知
因此，合格。
普通平键，双键
材料45钢
b×h=16×10
L=58mm
七、减速器各部分尺寸
7.1箱体
名称
符号
尺寸
箱盖壁厚
箱座壁厚
箱盖凸缘厚度
箱座凸缘厚度
地脚螺钉直径
地脚螺钉数目
轴承旁连接螺钉直径
箱盖与箱座连接螺钉直径
轴承端盖螺钉直径
窥视孔盖螺钉直径
定位销直径
起盖螺钉直径
大齿轮顶圆与内壁距离
齿轮端面与内壁距离
轴承距内壁距离
轴承端盖外径
轴承端盖凸缘厚度
箱盖肋厚
箱座肋厚
m
7.2润滑及密封形式选择
设计项目
设计内容
密封装置
高速轴密封
毡圈密封，挡油环内密封
中间轴密封
挡油环内密封
低速轴密封
毡圈密封，挡油环内密封
润滑剂的选择
轴承
油脂润滑
齿轮
油润滑
7.3箱体附件设计
设计项目
设计内容
设计结果
通气塞
指标：
，,,,
油标
指标：
,,,,
,，
选用C型油标
排油螺塞
指标：
,
,,,,,,,
管螺纹六角螺塞及其组合件
窥视孔盖
设计如左
7.4轴承端盖的设计
由于拆装方便，工艺性较好，所有端盖均采用凸缘式端盖，润滑方式选用油润滑，端盖上面开口，对于没有外伸轴段密封的端盖，简图如下。
7.4—1高速轴无密封端盖具体参数
螺钉孔直径及数目M10x6
D2=128，D0=94，D5=52，e=15，e1=23，D=76，D6=74，D4=68，L=37
7.4—2中间轴端盖具体参数
螺钉直径及数目M10x6
D2=152，D0=114，D5=74，e=15，e1=19，D=62，D6=58，D4=50，L=38
7.4—3低速轴无密封端盖具体参数
螺钉直径及数目M10x6
D2=176，D0=94，D5=104，e=15，e1=18，D=100，D6=96，D4=88，L=31
对于有密封要求的端盖，应有不同的结构设计，结构见图如下所示
7.4—4对于高速轴有密封部分，端盖参数如下
螺钉孔直径及数目M10x6
D2=128，D0=94，D5=54，e=15，e1=18，L=31，d=32，b1=25，D=62，D6=58，D4=52
7.4—5对于低速轴有密封部分，端盖参数如下
螺钉孔直径及数目M10x6
D2=176，D0=140，D5=120，e=15，e1=16，L=27，d=62，b1=12，D=100，D6=96，D4=88
八、参考文献
1机械设计基础（下册），吴文祥等主编，北京：
北京航空航天大学出版社出版，年月
2机械设计综合课程设计，王之栋、王大康主编，北京：
机械工业出版社，年月
美文欣赏
1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。
秋天，虽没有玫瑰的芳香，却有秋菊的淡雅，没有繁花似锦，却有硕果累累。
秋天，没有夏日的激情，却有浪漫的温情，没有春的奔放，却有收获的喜悦。
清风落叶舞秋韵，枝头硕果醉秋容。
秋天是甘美的酒，秋天是壮丽的诗，秋天是动人的歌。
2、人的一生就是一个储蓄的过程，在奋斗的时候储存了希望；在耕耘的时候储存了一粒种子；在旅行的时候储存了风景；在微笑的时候储存了快乐。
聪明的人善于储蓄，在漫长而短暂的人生旅途中，学会储蓄每一个闪光的瞬间，然后用它们酿成一杯美好的回忆，在四季的变幻与交替之间，散发浓香，珍藏一生！
3、春天来了，我要把心灵放回萦绕柔肠的远方。
让心灵长出北归大雁的翅膀，乘着吹动彩云的熏风，捧着湿润江南的霡霂，唱着荡漾晨舟的渔歌，沾着充盈夜窗的芬芳，回到久别的家乡。
我翻开解冻的泥土，挖出埋藏在这里的梦，让她沐浴灿烂的阳光，期待她慢慢长出枝蔓，结下向往已久的真爱的果实。
4、好好享受生活吧，每个人都是幸福的。
人生山一程，水一程，轻握一份懂得，将牵挂折叠，将幸福尽收，带着明媚，温暖前行，只要心是温润的，再遥远的路也会走的安然，回眸处，愿阳光时时明媚，愿生活处处晴好。
5、漂然月色，时光随风远逝，悄然又到雨季，花，依旧美；心，依旧静。
月的柔情，夜懂；心的清澈，雨懂；你的深情，我懂。
人生没有绝美，曾经习惯漂浮的你我，曾几何时，向往一种平实的安定，风雨共度，淡然在心，凡尘远路，彼此守护着心的旅程。
沧桑不是自然，而是经历；幸福不是状态，而是感受。
6、疏疏篱落，酒意消，惆怅多。
阑珊灯火，映照旧阁。
红粉朱唇，腔板欲与谁歌？
画脸粉色，凝眸着世间因果；未央歌舞，轮回着缘起缘落。
舞袖舒广青衣薄，何似院落寂寞。
风起，谁人轻叩我柴扉小门，执我之手，听我戏说？
7、经年，未染流殇漠漠清殇。
流年为祭。
琴瑟曲中倦红妆，霓裳舞中残娇靥。
冗长红尘中，一曲浅吟轻诵描绘半世薄凉寂寞，清殇如水。
寂寞琉璃，荒城繁心。
流逝的痕迹深深印骨。
如烟流年中，一抹曼妙娇羞舞尽半世清冷傲然，花祭唯美。
邂逅的情劫，淡淡刻心。
那些碎时光，用来祭奠流年，可好？
8、缘分不是擦肩而过，而是彼此拥抱。
你踮起脚尖，彼此的心就会贴得更近。
生活总不完美，总有辛酸的泪，总有失足的悔，总有幽深的怨，总有抱憾的恨。
生活亦很完美，总让我们泪中带笑，悔中顿悟，怨中藏喜，恨中生爱。
9、海浪在沙滩上一层一层地漫涌上来，又一层一层地徐徐退去。
我与你一起在海水中尽情的戏嬉，海浪翻滚，碧海蓝天，一同感受海的胸怀，一同去领略海的温情。
这无边的海，就如同我们俩无尽的爱，重重的将我们包裹。
10、寂寞的严冬里，到处是单调的枯黄色。
四处一片萧瑟，连往日明净的小河也失去了光彩，黯然无神地躲在冰面下恹恹欲睡。
有母女俩，在散发着丝丝暖意的阳光下，母亲在为女儿梳头。
她温和的把头发理顺。
又轻柔的一缕缕编织着麻花辫。
她脸上写满笑意，似乎满心的慈爱永远装不下，溢到嘴边。
流到眼角，纺织进长长的。
麻花辫。
阳光亲吻着长发，像散上了金粉，闪着飘忽的光辉。
女儿乖巧地依偎在母亲怀里，不停地说着什么，不时把母亲逗出会心的微笑，甜美的亲情融化了冬的寒冷，使萧索的冬景旋转出春天的美丽。
11、太阳终于伸出纤纤玉指，将青山的柔纱轻轻褪去。
青山那坚实的肌胸，挺拔的脊梁坦露在人们的面前，沉静而坚毅。
不时有云雾从它的怀中涌起，散开，成为最美丽的语言。
那阳光下显得凝重的松柏，那苍茫中显现出的点点殷红，那散落在群山峰顶神秘的吻痕，却又增添了青山另外的神秘。
12、原野里那郁郁葱葱的植物，叫我们丝毫感受不到秋天的萧索，勃勃生机与活力仍在田间高山涌动。
谷子的叶是墨绿的，长而大的谷穗沉甸甸地压弯了昨日挺拔的脊梁；高粱仍旧那么苗条，满头漂亮的红缨挥洒出秋的风韵；那纵横原野的林带，编织着深绿浅黄的锦绣，抒写出比之春夏更加丰富的生命色彩。
13、终于，心痛，心碎，心成灰。
终于选择，在月光下，被遗忘。
百转千回，早已物是人非；欲说还休，终于咫尺天涯；此去经年，你我终成陌路。
爱你，终是一朵花开至荼糜的悲伤，一只娥飞奔扑火的悲哀。
14、世界这么大，能遇见，不容易。
心若向阳，何惧忧伤。
人只要生活在这个世界上，就有很多烦恼，痛苦或是快乐，取决于你的内心。
人不是战胜痛苦的强者，便是屈服于痛苦的弱者。
再重的担子，笑着也是挑，哭着也是挑。
再不顺的生活，微笑着撑过去了，就是胜利。
15、孤独与喧嚣无关，摩肩接踵的人群，演绎着身外的花开花谢，没谁陪你挥别走远的流年。
孤独与忙碌迥异，滚滚红尘湮没了心境，可少了终点的奔波，人生终究一样的苍白。
当一个人成长以后，在他已经了解了世界不是由鲜花和掌声构成之后，还能坚持自己的梦想，多么可贵。
16、生活除却一份过往和爱情外，还是需要几多的遐思。
人生并不是单单的由过往和爱情符号所组成的，过往是人生对所有走过岁月的见证；因为简单，才深悟生命之轻，轻若飞花，轻似落霞，轻如雨丝；因为简单，才洞悉心灵之静，静若夜空，静似幽谷，静如小溪。
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