机械毕业设计1121摩擦辊与传动部件设计.docx
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机械毕业设计1121摩擦辊与传动部件设计
本科毕业设计
题目：
普通旋切机摩擦辊与传动部件设计
学院：
工学院
姓名：
学号：
20101155
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
指导教师：
二0一四年五月
目录
摘要1
1旋切机的总体介绍3
1.1旋切机的功用介绍3
1.2旋切机的原理介绍3
1.3旋切机的结构组成4
2电机的选择5
3.联轴器的选择5
4齿轮设计与校核6
4.1选定齿轮类型，精度等级，材料6
4.2齿轮的校核6
4.2..1按齿根弯曲疲劳强度校核：
6
4.2.2按齿面接触疲劳强度校核8
4.3大小齿轮的尺寸9
5齿轮支架的设计10
6轴承的选用10
6.1滚动轴承类型的选择10
6.2轴承寿命的校核11
6.3轴承的润滑12
6.4滚动轴承材料选用要求12
6.5滚动轴承的预紧12
6.6滚动轴承的密封13
6.7轴承的安装和拆卸13
6.8经济性要求13
7轴承座的设计13
8摩擦辊的设计13
9轴14
10键15
10.1轴1上的键15
10.2轴2上的键16
致谢17
参考文献18
摘要
随着现代人类的生活质量与生活水平的不短提高为，人们对于自身的起居环境与家具的审美要求越来越高，使得室内装潢的要求也越来越高，因此装潢的材料也就相应的提高了，旋切机是一种用来把竹木材加工成薄的贴片的机器，加工出来的薄贴片纹理美观，漂亮，常用于装饰家具。
它由床身，底座，刀架座和液压系统四部分组成。
关键字旋切机薄贴片
Abstract
Withtheshortandimprovequalityoflifeandstandardoflivingofmodernhumans,people'saestheticrequirementsforthelivingenvironmentandthefurnitureitselfismoreandmorehigh,theinteriordecorationrequirementsarealsogettinghigherandhigher,sothedecorationmaterialsarealsoimprovedaccordingly,rotarycuttingmachineisakindoftothebambootimberathinpatchmachine。
Bambooveneerisamachineusedtoprocessbamboointoathinpatchofmachinery,processingbythethintexturepatchbeautiful,oftenusedtodecoratefurniture。
Itconsistsofbed,base,toolholderandthehydraulicsystem。
Keyword:
BambooveneerThinpatches
1旋切机的总体介绍
1.1旋切机的功用介绍
竹木旋切机主要是利用三根摩擦棍在摩擦力的作用下带动夹在摩擦棍中间的木材旋转，然后利用在木材切线方向的刀具将木材切成厚度均匀、连续的木片。
竹木旋切机的发明，给木材的合理高效利用带来了极大的便利。
利用旋切机切下的木片，我们可以将它作为各种家具、器具、甚至汽车内饰件等的表面装饰。
这样就实现的木材价值利用的最大化，并且发挥了木材纹理的美观性。
对于我们中国这种森林资源匮乏的国家，竹木旋切机在缓解木材资源的匮乏是非常有价值的。
图2.1.1旋切机切片效果
1.2旋切机的原理介绍
如图所示，周围三实线圆代表三根摩擦棍，中间紫色双点划线为加工木料。
三根摩擦棍的直径大小、转动角速度的大小均相等，而他们各自的转动方向如图所示。
待加工木料在三根摩擦棍的挤压和转动产生的摩擦力的作用下向按如图所示的方向转动。
而刀具则安装在的木料转动的切线方向上，通过刀具与木料的相对运动实现对木料的切割。
其中图中的摩擦棍1、2的动力由同一个电机提供，中间通过齿轮传动实现动力的传递。
他们安装在一个固定机座上。
而摩擦棍3的动力则由另一个电机提供，动力传输通过链传动实现。
它和刀具的位置保持固定，并且它被安装在另一个通过液压控制的可以在导轨上移动的机座上，利用机座位置的改变实现切割不同直径的木料时的运动进给。
图2.2.1旋切机原理示意图
1.3旋切机的结构组成
旋切机的总体结构如下图所示。
1为底架，主要由槽钢和肋板构成。
通过地脚螺栓与地面接触，起固定和支撑整机的作用。
2为摩擦棍架及齿轮传动系统，主要由座板和齿轮等构成。
通过螺栓和焊接与底架连接，其作用为支撑和固定摩擦棍、及摩擦棍相关的传动系统，提供动力传递。
3摩擦棍，主要由棍底座、摩擦棍、棍轴、轴承等构成。
其通过螺栓与摩擦棍架连接，主要作用为支撑摩擦棍。
4为电机及链传动系统，主要由电机、链条、链轮等构成。
其与电机底5座通过螺栓连接，为右侧单棍提供动力源及动力传递。
5为电机底座，主要由一些座板和肋板构成。
其通过螺栓与刀架连接，布置在刀架的上方。
其作用为支撑电机和固定右侧单棍。
6为刀架部分，主要由刀架及两侧支撑板构成。
其布置在导轨上，可以在导轨上滑动，起支撑刀具和确定刀具位置的作用。
7为液压系统，其与刀架和底座相连，作用是为适应不同直径的木料的切割，通过该系统的提供动力来精确的控制和改变刀架的位置。
8为矩形导轨，由上下导轨面构成，其主要作用为支撑刀架和约束刀架的运动轨迹。
图2.3.1旋切机的结构组成
1.底架2.摩擦棍架及齿轮传动系统3.摩擦棍4.电机及链传动系统5.电机底座6.刀架部分7.液压系统8.矩形导轨
2电机的选择
选Y132-S系列电机，起特点是，作为一般用途驱动源，即用于驱动对启动型能、调速性能及转率无特殊要求的机器和设备；亦可用灰尘较多、水土飞溅的场所，而且其自扇冷却，封闭式结构，能防止灰尘、水滴大量进入电机内部。
传动效率高；结构紧凑，体积小，重量轻；故障少，寿命长；运转平稳可靠；装拆方便，容易维修；过载能力强，耐冲击，惯性力矩小。
根据旋切机的特点，选择该系列中许用功率为5.5KW，输出转速为1440r/min,输出轴直径为D=45mm，输出转矩为364.8N.m。
3.联轴器的选择
根据电机的输出轴D=48mm，许用输出转矩T=364.8N.m和旋切机的性能要求及其工作特点，选用型号为GY6-J1型号的联轴器。
其基本参数为：
公称转矩Tn/（N.m）:
900；许用转速[n]/（r/min）:
6800；轴孔直径d1:
40;d2:
45；轴孔长度L：
84；D:
140；D1:
80；b:
40；b1:
56；S:
8转动惯量I/（kg·m^2）:
0.015；重量m/kg:
7.59其结构示意图如下
4齿轮设计与校核
4.1选定齿轮类型，精度等级，材料
选用标准直齿圆柱齿轮作为传动齿轮。
竹木材旋切机做为一般工作机器，速度不是很高，因此选用7级精度（GB10095-88）。
材料的选择选择材料为直径160-45圆钢（调质），硬度为240HBS。
4.2齿轮的校核
在齿轮二级传动系统中，齿轮2和齿轮3的尺寸，结构，材料是完全一样，两者的中心距为110mm，即m2z2=m3z3=110（m2=m3，z2=z3），令m2=m3=5mm，则z2=z3=25，依据u=z2/z1=n1/n2=0.39/0.27=13/9，由此可推导出z1=27×25／39=18。
4.2..1按齿根弯曲疲劳强度校核：
由校核公式σF=σF0·Ysa=
来校核。
1.确定并计算公式内的各计算数值
1）计算载荷系数K
K=KA×Kv×KFa×KFß=1×1.05×1.2×1.3=1.638
2）计算小齿轮传递的转矩T
因为电动机的许用输出转矩为T=364.8N·m=364800N·mm，故T1=T=364800N·mm.
3）确定齿宽系数φd，齿宽b1,b2
根据两支承相对小齿轮作悬臂布置，取φd=0.6，则由φd=b/d，可得b1=d1×φd=0.6×90=54mm，b2=d2×φd=0.6×110=66mm。
4）确定齿形系数YFa
YFa1=2.91，YFa2=2.62
5）确定应力校正系数Ysa
Ysa1=1.53，Ysa2=1.59
6）确定大小齿轮弯曲疲劳强度极限σFE
σFE1=500MPa，σFE2=380MPa查相关资料书得弯曲寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88
7）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式
[σF1]=
MPa=303.57MPa
[σF2]=
MPa=238.86MPa
8）由公式σF1
代人各值，得σF1=
=219MPa
[σF1]；
σF2
=
=137.2MPa
[σF2]，符合要求。
4.2.2按齿面接触疲劳强度校核
由公式σH1=2.5ZE
来校核。
计算并确定公式内的各计算数值
1）确定计算计算载荷系数
根据V1=
，7级精度，查得动载系数Kv=1.15，直齿轮，假设KA×Ft/b<100N/mm，查得KHa=KFa=1.2；根据这些查机械设计手册得使用系数KA=1；查得7级精度小齿轮相对支承悬臂布置时KHβ=1.12+0.18（1+6.7Φd
）φd
+0.23×10
b将数据代人后得
KHβ=1.12+0.18（1+6.7×0.6
）0.6
+0.23×10
×54=1.352，由b/h=54/2.25×5=4.8，KHβ=1.352，查得KFβ=1.3，故载荷系数K=KA×Kv×KHa×KHβ=1×1.15×1.2×1.352=1.87
2）传动比u=
=13/9。
3）由机械设计课本查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa
。
4）按齿面硬度通过查阅机械设计相关资料查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=1200MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限σHlim2=650MPa。
5）由N=60njLh计算应力循环次数（按工作寿命15年，设每年工作300天，两班制来计算）
N1=60×164×1×（1×8×300×15）=3.11×10
，N2=2×N2/u=
=4.31×10
。
则由资料查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.9，KHN2=0.95。
6）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，
[σH]1=
MPa，
[σH]2=
MPa。
7）把各数据代人公式σH1=2.5ZE
中，
σH1=2.5×189.8
σH1=2.5×189.8
，符合要求。
4.3大小齿轮的尺寸
模数m1=m2=5mm压力角a1=a2=20˚c
分度圆直径d1=m1×z1=5×18=90mmd2=m2×z2=5×25=125mm
齿顶高ha1=ha2=ha
m=5×1=5mm
齿根高hf1=hf2=（ha
+c
）m=（1+0.25）×5=6.25mm
齿轮外径da1=d1+2ha1=90+2×5=100mm，da2=d2+2ha2=125+2×5=135mm
齿根圆直径df1=d1-2hf1=90-2×6.25=77.5m，df2=d2-2hf2=125-2×6.25=112.5mm
P1=p2=πm=5×3.14=15.7mms1=s2=e1=e2=πm/2=7.85mm
中心距a12=
（d1+d2）=
（90+125）=107.5mm，齿宽b1=0.6φd=0.6×90=54mm
中心距a23=
（d2+d3）=
（125+125）=125mm，齿宽b2=0.6d=0.6×125=75mm
5齿轮支架的设计
根据电动机托架上表面到主动轮中心的距离的大小为a=240mm，主动轮轴径为D=45mm，设计齿轮支架的高为h=313mm，底座宽为B=302mm，厚度为25mm，孔径为45-45.2mm，孔壁的表面粗糙度要达到1.6，防止轴的表面过度磨损，其他表面的粗糙度达到6.3即可，材料为45号钢，其具体形状与尺寸见零件图。
6轴承的选用
6.1滚动轴承类型的选择
选用滚动轴承类型应考虑到以下几个方面：
1）载荷大小，性质和方向
因为所有的向心轴承都可承受径向载荷，而所有推力轴承抖可承受轴向载荷，同时承受径向，轴向载荷时，可选用角接触球轴承，圆锥滚子轴承。
轴向载荷较小时，因此可以选用深沟球轴承。
角接触球轴承和圆锥滚子轴承需成对安装使用。
一般滚子轴承的承载能力大于相同尺寸的球轴承，且承受冲击载荷能力强。
2）转速
一般轴承工作转速应低于极限转速nj，深沟球轴承，角接触球轴承和圆柱滚子轴承极限转速较高，适用于高速运转场合，推力轴承极限转速较低。
3）支承限位要求
要能承受双向轴向载荷的轴承，可以选用作固定支承限制轴的两个方向的轴向做位移；只能承受单一方向的载荷的轴承可以作单向限位定位与支承；由于游动支承不限位，可选用内外圈不可分的向心轴承在轴承座孔内游动，也可以选用内外圈可分离的圆柱滚子轴承，其内外圈可以相对游动。
4）调心性能
因为各种原因下不能保证两个轴承座孔同轴度或轴的挠度较大时，应选用调心性能好的调心球轴承和调心滚子轴承。
圆柱滚子轴承和滚针轴承调心可能性很小。
5）刚度要求
一般滚子轴承的刚度大，球轴承的刚度小。
角接触球轴承，圆锥滚子轴承采用预紧方法可以提高支承刚度。
根据竹木材旋切机的载荷和受力情况以及摩擦辊的轴径大小，选用型号为NJ2208，内外圈可分离的圆柱滚子轴承，其内径为d=40mm，大径为D=80mm，宽度为B=23mm。
6.2轴承寿命的校核
根据机械设计手册查阅资料按接触疲劳寿命选用轴承的基本公式为：
L=
，或Lh=
，
其中L—额定寿命（百万转）C—额定动载荷（KN）P—当量动载荷（KN）Lh—额定寿命（小时）n—轴承转速（r/min）。
6.3轴承的润滑
为了保证滚动轴承正常工作，必须要有很好的润滑。
滚动轴承的额定载荷和极限转速都是在假设润滑适当的条件下确定的。
所谓润滑适当是指润滑剂选择合适润滑剂量适当，润滑不良常是引起轴承过早破坏的主要原因之一。
有很多种滚动轴承的滑动轴承摩擦热,穿在操作过程中,轴承润滑的主要目的是为了避免滑动,滚动体和笼子里的金属之间的直接接触,减少摩擦热,避免高温,减少磨损和轴承部件,以免生锈。
在循环油润滑,润滑油的流动也可以有通风冷却的影响,油脂润滑时润油也可以起到一个密封作用。
根据轴承的工作环境，工作载荷条件和工作温度来决定润滑脂的性能与种类，根据普通旋切机的工作条件，选用复合钙基润滑脂（ZBE36003—1988），代号ZFG—2，滴点≥200°C，工作锥入度（1/10/mm）：
265-295。
6.4滚动轴承材料选用要求
一般滚动轴承在高速度和高接触工作,首先确保滚动体材料,高强度,高硬度,其次,以确保滚动设置也应该有较高的硬度和强度。
和淬透性,为了延长滚动轴承的使用寿命会有一定长度,它的要求,有较高的耐摩擦磨损性能,也应该有高的疲劳强度,为了在恶劣工作条件能够保持正常运行和稳定的工作,其结构尺寸也应具有良好的稳定性和韧性。
在结构和内部几何尺寸，安装正确的情况下，滚动轴承的寿命与轴承的材料和冶炼工艺有很大关系，从20世纪初开始，高碳铬就被引用到轴承中来，到目前为止，用得最多的轴承钢仍然是碳的质量分数<0.8%的高碳铬钢。
随着社会的进步,科学技术的不断更新和发展,工作环境和条件对轴承的性能要求越来越高,如过载条件下的高可靠性要求,以及各种各样的非常特殊的工作条件,如低温冷冻,真空条件下有腐蚀介质的环境中）,轴承在工作现在已经开发了许多相应的滚动轴承材料的特殊性能,以及一些大型和特大型轴承,为了能够保持其高表面韧性和疲劳强度和韧性的核心,开发出了碳的质量分数<0.8%的渗碳钢。
6.5滚动轴承的预紧
将轴承装入轴承座和轴上后，需要预紧使轴承能够稳定的工作，因此要采取一定措施使轴承中的滚动体和内外圈之间产生一定量的变形，以保持内外圈处于压紧状态。
滚动轴承预紧的主要目的：
为增加轴承支撑座的刚性，减小工作时的振动和噪声，为防止由于惯性力矩所引起的滚动体相当于内外圈滚道的滑动。
6.6滚动轴承的密封
不可或缺的轴承,密封可以防止润滑油泄漏,也可以防止有害物质入侵外,否则会导致轴承滚道的磨料磨损,降低轴承的使用寿命,也可能使轴承零件腐蚀的有害气体和水。
加速老化润滑剂。
因此,轴承密封装置是一种重要的设计轴承系统的链接。
在设计时应该考虑能达到长期密封和防尘效果。
而摩擦和安装误差小,拆卸组装方便,维护简单。
6.7轴承的安装和拆卸
当轴承没有剖面而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离的轴承（如圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承等）。
当轴承在长轴上安装时，为了便于装拆，可以选用其内圈孔为1：
12的圆锥孔的轴承。
6.8经济性要求
一般，深沟球轴承价格最低，磙子轴承比球轴承价格高。
轴承精度愈高，则价格越高。
选择轴承时，必须详细了解各类轴承的价格，在满足使用要求的前提下，尽可能地降低成本。
7轴承座的设计
由于两根摩擦辊的中心距为a=110mm，距离太小，单独选用或设计轴承座会很困难，所以把轴承座设计成双孔座，两孔的中心距为110mm，每个孔装一个轴承，用轴承盖挡圈来实现对轴承的固定，轴承座的内孔壁的表面粗糙度要求达到1.6以上，这样可以减少轴承和轴的磨损，其他表面的粗糙度达到6.3即可，轴承座的材料ZG270-500，轴承座用两个螺栓固定在轴承座垫板上，轴承座的外形尺寸见轴承座零件图。
8摩擦辊的设计
摩擦辊的主要作用是靠摩擦力带动竹木材转动，所以其表面不能为光滑的表面，需要通过特殊处理，摩擦辊表面铣网纹齿，齿深为2mm，齿数为90，表面镀硬铬，厚度为0.03-0.05mm，调质处理，使得硬度达到HBS220-250，摩擦辊的材料为直径为100的圆钢，其长度为L1=694mm，工作长度为L2=684mm，直径为d=95mm，其转速为v=0.27m/s,其具体尺寸见摩擦辊零件图。
9轴
在进行轴的强度校核计算时，根据轴的具体受载强度及所受的应力情况，采取相应的计算方法，并且通过恰当地选取其许用应力，轴1和轴2轴3均选直径60-45号圆钢（调质）。
轴1主要承受扭矩，应按扭转强度条件来计算。
轴的扭转强度条件为：
，由上式可得轴的直径为：
；
式中：
τT—扭转切应力，单位为MPa；
T—轴所受的扭矩，单位为N•mm；
WT—轴的抗扭截面系数，单位为mm
；
n—轴的转速，单位为r/min；
P—轴传递的功率，单位为kW；
d—计算截面处轴的直径，单位为mm；
[τT]—许用扭转切应力，单位为MPa。
其中T1=3.648×10
N•mm,T2=u•T1=13/9×3.648×10
N•mm,p1=5.5kW,n1=1440r/min。
代人各值得
=110×
=17.2mm，
=13/9×17.2=24.5mm，对于直径
100mm的轴，有一两个键槽时，轴径增大10%—15%，然后将轴径圆整为标准直径，则d1min=40mm，d3min=45mm，由于轴1与轴2同为带动摩擦辊转动，并且分别装在摩擦辊的两端，故轴2与轴1的直径一样，轴1和轴2轴3的形状和其他尺寸见零件图。
轴常用几种材料的[τT]及A0值
轴的材料
Q235-A、20
Q275、35
（1Cr18Ni9Ti）
45
40Cr、35SiMn
38SiMnMo
[τT]/MPa
15-25
20-35
25-45
35-55
A0
149-126
135-112
126-103
112-97
10键
10.1轴1上的键
左轴装键处的直径为45，通过查阅机械设计书可知应该选择：
键14×9，键的长度则可通过以下计算可得。
首先假定载荷在键的工作均匀分布，普通平键联接的强度条件为
σp=
[σp]
式中：
T—传递的转矩，单位为N∙m；
K—键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度，单位为mm；
—键的工作长度，单位为mm；
d—轴的直径，单位为mm；
[σp]—键，轴，轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为MPa，因为键的材料为45号钢，当其受到较小的冲击时[σp]=100—120MPa。
由以上公式算出可得出
1
=49.9mm，所以整个键长按选键的标准取为55mm。
10.2轴2上的键
同上一个键计算一样，T2=u×T1=13/9×364.8=527N∙m，k2=0.5h2=0.5×11=5.5mm，d2=60mm，代人公式可得
2
=30.21mm，所以按选键的标准整个键长按标准取为45mm。
致谢
通过本次毕业设计，我觉得自己学到了不少东西。
归纳起来，主要有以下几点：
1.在大学四年里我所学的都是机械理论基础知识，而对其实际应用与实践却知道的很少。
生活中更是难得接触加工、设计、生产等。
但是通过了这次毕业设计，在龚水泉老师的耐心的指导下，我学到了很多以前不知道的机械类知识。
2.熟悉了要进行一项设计需要的必要步骤。
学校的毕业设计能是将理论知识与实际经验及实践想结合的过程、巩固机械理论知识与培养创新意识相结合。
我通过了本次系统的毕业设计，更加了解了机械产品的全体设计。
通过了这些对相信我在以后的工作和学习当中会发挥很到的作用与价值。
3.学会了该怎样去查阅相关资料与利用机械设计手册。
由于课堂的局限性，上课所学习的知识是不够全面，作为一名机械设计专业的学生，由于专业特点自己要经常查阅资料借鉴别人在设计与加工过程中的宝贵经验，一个人不可能什么都学过，什么都懂，所以，在你的设计过程中需要用到很多自己以前没学过的知识时，就需要有目的性的查阅相关资料，然后加以借鉴及参考，用来提高自己的应用能力，而且还能够增长自己的见识，学到最新的专业知识。
4.毕业设计是对以前学过的机械理论知识做整体消化与利用过程，并对理论更加的理解。
5.毕业设计培养了我仔细、耐心和实事求是的科学态度。
并且同学与之间友谊互助相互帮忙也这次在毕业设计当中得到了很好的体现。
在此，我要非常的感谢我的指导老师龚老师，他耐心指导给了我很大的帮助。
此外我还要感谢在我的毕业设计过程中所有给过我悉心帮助与指导的老师以及我可爱的同班同学，谢谢你们。
参考文献
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【2】机械设计师手册编写组编.机械设计师手册.机械工业出版社，1989
【3】濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第八版）.高等教育出版社，2006
【4】郑文纬、吴克坚主编.机械原理（第七版）.高等教育出版社，2011
【5】于永泗，齐民主编.机械工程材料（第八版）.大连理工大学出版社，2010
【6】刘泽
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