起毛机主传动结构设计

起毛机主传动结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 毕业设计(论文) 课 题: 起毛机主传动结构设计 系 科: 机 械 工 程 系 专 业: 机械制造及其自动化 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 1 起毛机主传动结构设计 南通职业大学 08 届毕业设计(论文)任务书 机械制造及 机制054D 学生姓名 傅有国 所学专业 班 级 其自动化 (数控) 课题名称 起毛机主传动结构设计 1. 通过在纺织机械厂的调查与研究: 工作2..整理各种资料，结合实际，运用所学知识，从工作原理、结构、 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 应完装配工艺等方面对起毛机主传动结构进行设计，包括a) 主传动装成的设计配图;b) 部件装配图;c) 主要构件零件图，d) 其它零件图，e) 有内容、论关计算、校核。 文内容) 3. 技术要求 4. 毕业论文要求 工作技术要求: 1)起毛机应能满足加工要求，保证加工精度;2)起毛要求设计机应运转平稳，工作可靠，结构简单;3)起毛紧边张力达到1500N，应达到的松边张力达到1000N;4)尽量使用通用件，以便降低制造成本;5)性能、指各动力单元分别由电机拖动，可单独控制;6)装卸方便，便于维标，论文修、调整。 质量要毕业论文要求: 1)论文字数不少于10000字;2)论文按毕业设计求) (论文)格式 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 统一编排、打印。3) 论文的观点一般应有实际 事例、实验数据等佐证。 [1] 徐锦康.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2004. [2] 沈世德.机械原理[M].北京:机械工业出版社，2002. [3] 王旭，王积萍.机械设计课程设计[M]. 北京:机械工业出版社，主要参 2003. 考 资 [4] 钱志峰，刘苏.工程图学基础教程[M].北京:科学出版社，2001. 料 [5] 吉卫喜.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社,2001. [6] 王伯平.互换性与测量技术基础[M].北京:机械工业出版社， 2003. [7] 朱龙根.简明机械零件设计手册.北京:机械工业出版社,2000. 2 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 [8] 王之煦，许杏根.简明机械设计手册.北京:机械工业出版 社,1999. [9] 谢新仓.钢丝起毛机的机电一体化技术[J].染整技 术,1998-12,(6):6-7 [10] <<现代机械传动手册>>编辑委员会.现代机械传动手册.北京:机 械工业出版社,1995. [11] MA Zhen-gui, JIA Shun-hua. Working principle and technology discussion of steel needle raising machine[J].Journal of China Textile University , 1991, 17(3): 65-69. 07.11.06-11.10布置任务;07.11.11-11.30调查研究，收集资料，熟工作进 悉课题;07.12.1-12.30总体设计, 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证;08.1.1-2.10部件零件设度求 计;08.2.11-3.20编写说明书; 08.3.21-4.25修改整理毕业设计材要 料;08.5加强巩固及答辩. 课题组 其他成 员 指导教 教研室主 师 任 (签 (签名) 名) 部门批 准 签发日期 (盖 章) 注:本任务书一式三份，由指导教师填写，教研室主任审核，系部批准后下发;学生、指导教师、系部各一份。 3 起毛机主传动结构设计 起毛机主传动结构设计 摘要 本课题是在目前使用较广泛的国产M301起毛机由单台电机作拖动动力源，各传动部分由机械联接协同运行。该类起毛机工作稳定，维修简单，但产量低，改变工艺困难，难以获得高质量的起绒效果。 通过本次设计，我对传动部分的全过程有了清醒而直观的认识，了解了起毛机的工作原理，对轴、链轮、带轮等主要零件的设计及精度的确定具备了一定的经验知识，能够正确地选取标准零件的结构及尺寸。由于知识及实践经验的缺乏，在设计过程中，尚存在许多不足之处，尤其是减速器的体积、效果等方面，有待以后的工作、学习中改进。 关键词:起毛机;结构设计;主传动设计;减速器设计 4 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 The Structure Design of Main Transmission of Teasing Machine Abstract The problem is to move the driving force source in using broader domestic M301 wool card to drag from Shan electric motor work at present , every drive part cooperates and work from machinery linkup. Owe a kind wool card job stability , keep the simplicity, but output in repair low , change handicraft difficulty, be difficult to gain height mass raising effect. Through the design of teasing machine, the overall processes of the transmission system have been clearly and directly known. Meanwhile, I acquaint with operating principle of teasing machine, the main parts of which such as axis, chain pulley and band pulley have been acquired lots of experience about their design and precision. Also I have learnt to select the structure and sizes of standard parts. However, because of lack of practical experience, I discover lots of deficiencies during the design of bulk and results of the retarder. Therefore, I will try to do better in the future in my work. Key words:teasing machine; structure design; main transmission design; retarder design 5 起毛机主传动结构设计 前言 本课题研究的对象是，在纺织机械的起毛机中，如何由电动机通过传动部分，使起毛机获得不同的绒毛风格和高质量的起绒效果。 本课题来源于盐城市纺织机械有限公司的生产实践。通过开发新产品，淘汰旧产品，使之成为符合加工要求的产品，不断提高市场竞争力。本设计就是从改变起毛机的传统传动结构入手，使用新的传动方法，这样做不但能满足加工要求,而且从经济性方面考虑是可行的。在设计主传动部分时,提出了一些具体的要求: a. 传动设计要紧凑，且输出轴的方向须达到要求，输出转速要满足织物起毛的速度要求。 b. 减速器的传动轴及传动齿轮，需要进行刚度、强度的校核。 c. 主传动部分应该运转平稳，工作可靠，结构尽量简单。 在老师的指导下，首先进行了方案的论证。经过讨论与研究，初步确定了该机器的传动方案，主要采用带传动与链传动，通过中间的减速器来传递运动，来实现轴与轴之间的动力和功率的传递。然后进行总体结构的设计，包括零件与零件之间的位置关系和配合关系，确保能够将零件装配成功。最后进行手工绘图，上机绘图，完善结构。 该传动部分改变了传统的传动方法，用行星轮系减速器取代传统的机械传动，有很大的经济性和实用性。其最大的优点是:能保持起毛机针辊运转的连续、均匀与平稳，而且能满足织物运转的速度要求。这是本课题创新的地方，在加工技术上也有很大的改进，经济性和实用性非常强，将具有很大的开发市场。 但是如何能确定其传动箱底部两端电动机分别一致，并与带传动减速器的电动机之间有有定的速比。以前的起毛机中只有单台电机控制布运动和针辊运动，在他们之间有一无级变速器可进行调节速比，但其方便使用率不理想。在我的设计中需再加上一个PLC进行控制，在布与针辊之间接一个检测器测其信号，使他们之间有稳定速比，可以在一开始时设定初始值，然后根据每个用户要求进行调节，这样就可以很方便地使用了，而且每次设定的值都可以很方便的进行统计。此设计题目为起毛机住传动结构设计，是属于机械类的，但PLC控制属于电气方面，所以没有进行设计，因此这也但是一部分遗憾，不过我会在以后的工作生活中深一步的进行研究。 6 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 目 录 1概述…………………………………………………………………………………8 1.1 课题的国内外现状………………………………………………………………8 1.2 研究的价值………………………………………………………………………8 1.3 研究的主要物化成果……………………………………………………………8 2总体方案论证………………………………………………………………………9 2.1 已知技术参数……………………………………………………………………9 2.2 结构方案的确定…………………………………………………………………9 3 主传动部分的设计…………………………………………………………………10 3.1 设计总述…………………………………………………………………………11 3.2 电动机的选择……………………………………………………………………11 3.3皮带轮的设计…………………………………………………………………11-15 3.4链轮的设计……………………………………………………………………16-18 3.5减速器齿轮的设计……………………………………………………………18-26 3.6减速器轴的设计………………………………………………………………27-34 3.7减速器箱体的设计……………………………………………………………35-37 4 装配图与传动路线…………………………………………………………………38 4.1装配图…………………………………………………………………………38-40 4.2传动路线……………………………………………………………………………41 5 总结…………………………………………………………………………………42 参考文献………………………………………………………………………………43 致谢……………………………………………………………………………………44 附录……………………………………………………………………………………45 7 起毛机主传动结构设计 1概述 1.1 课题的国内外现状 鉴于目前国内外绝大部分钢丝起毛机系复作用式针辊起毛机。国际上自1886-1891年，这种复作用式针辊起毛机问世以后，经历了一百多年的使用和改进，虽然在传动结构、便利操作、控制功能和人机工程学等方面均有了很多改进和提高，但在其基木原理、技术设计和起毛部分排列结构上均没有大的变动。 而且目前使用较广泛的国产M301起毛机由单台电机作拖动动力源，各传动部分由机械联接协同运行。该类起毛机工作稳定，结构简单，维修简单，但产量低，起梳毛率不易调节，改变工艺困难，难以获得不同的绒毛风格和高质量的起绒效果。 起毛率取决于在起毛辊与织物的接触点上各速度合成迭加后，针布与织物相对位移的方向和瞬时速率。方向相反，速率越大，起毛率越高。显然起毛率的高低将影响起绒的质量、产量和风格。采用单台电机作传动动力的起毛机各部分的速度无法调节，如采用机械方式在小范围作些微调，起毛风格和产量、质量的控制范围也十分狭窄.所以近年来国内外在起毛机的设计上大多采用各传动部分由单台电机独立传动，速度独立可调的方案。 本课题研究的主要内容，主要是如何通过电机控制实现起毛机针辊的连续转动，来获得不同的绒毛风格和高质量的起绒效果。 1.2 研究的价值 通过对起毛机主传动结构的设计，实现由电动机的输出转动，通过齿轮、链轮与减速器速度地改变，转变为起毛机针辊的连续公转与自转，并且针辊的转动必须平稳、均匀。针辊的长度较长，直径较大，为了实现针辊的平稳、匀速转动，需要在针辊两端的底部，分别用电动机通过带轮带动针辊的自转。故在电动机通过带轮带动针辊主轴转动的同时，另外两台电动机通过带轮带动针辊自转。最终实现织物的传输速度为20到60米/秒。 1.3 研究的主要物化成果 研究的主要物化成果简述如下: a(毕业设计说明书一份(不少于10000字)。 b(主传动联系尺寸图1张;主传动装配图1张;部件装配图若干张;其它零件图若干张。 8 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 c(主传动总装配图1 张，手工绘制。 d(图纸总量折合成A0幅面在4张以上(不含手工绘制图)，并且全部用计算机绘制。 2 总体方案论证 本课题研究的对象为:起毛机主传动结构设计，主要完成由电动机到针辊的转动。设计的重点与难点是:如何确保针辊转动的连续、快速与均匀，包括公转和自转，所以电动机输出的转速与各级传动的转速都应该考虑好。每个轮与轴的转速都不同，所以每一步确定的转速都要合理，以确保达到设计要求。 2.1 已知技术参数 紧边的张紧力 F = 7500N 紧 松边的张紧力 F = 200N 松 针辊总直径 D = 1.3 m 织物通过针辊的速度 20—60 m/min 2.2 结构方案的确定 本传动方案由电动机通过带传动，连入减速器的输入轴，再由减速器的输出轴通过链传动，连接到带动针辊的主轴上，以实现针辊的连续、平稳与均匀转动。 同时，连接在针辊主轴上的大链轮处于整个主传动箱体的中心位置，其余的减速器与电动机的位置需要安排好，而且还要把位置固定好。 另外，本传动方案的减速器传动比较大，需额外设计，考虑到蜗杆—蜗轮减速器的方向不好处理，而且用传统的机械协同联结来传动，有其弊端，故采用行星轮系减速器。 针辊在绕主轴公转的同时，还要自转，所以需要在传动箱的底部另安装一台电动机，通过带传动，来实现针辊的自转。 9 起毛机主传动结构设计 3 主传动部分的设计与校核 3.1设计总述 ,D已知针辊总直径D=1.3 m，则周长C = (4-1) 3.14，1.3m,4m = 。 已知针物速度为20—60 m/min，则针辊的公转速度为5—20 r/min。 108由于小皮带轮转速为1460 r/min，取链传动比为i= = 4.7， 链23参考文献[1]69页，查表4.6得工况系数K = 1.1 A 参考文献[1]69页，由式(4-22)，Pca = KP (4-2) A 得 Pca = KP = 1.1×11kw = 12.1 kw A 按Pca = 12.1kw, = 1460 r/min n1 参考文献[1]71页，查图4.11:选B型V带 参考文献[1]71页，查图4.11及参考文献[1]61页，表4.4得， 选择带轮直径:= 212 mm ， = 250 mm ddd1d2 故i =dd2 / dd1 (4-3) 带 ,250= = 1.18 ,212 此处删减NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套设计请联系q:99872184。 10 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 图4-2 小皮带轮零件图 11 起毛机主传动结构设计 3.4 链轮的设计与校核 1 选择链轮的齿数 小链轮的齿数 z = 23 1 大链轮的齿数 z = 108 2 108传动比 = = 4.7 i链23 2 初定中心距 a0 取 = 20p a，0 3 确定链节数L p 参考文献[1]92页，由式(5-6)得， 2az，zz,zp'201221()L,，， (4-14) p,22pa0 2202310810823，p，p,2 = () ，，,2202pp = 114.7 L故取 = 114(偶数)。 p 4 计算功率P 0 40由F = 7500 N得， = F v = 7500N = 5 kw P，m/s0紧紧60参考文献[1]93页，查表5.6得， = 1.3， KA参考文献[1]94页，查表5.7得， = 1.23， Kz参考文献[1]94页，查表5.8得， = 1.04(经线性插值)， KL参考文献[1]94页，查表5.9得， = 1.7(双排)， Km参考文献[1]93页，由式(5.8)得， KPAP = (4-15) 0KKKZLm 12 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 1.3，5= 1.23，1.04，1.7 = 3 kw 5 选定链条型号，确定链节距p 根据，P，参考文献[1]91页，查图5.10得， n01 选双排12A型滚子链，p = 19.05 mm。 6 验算链速 参考文献[1]88页，由式(5-1)得， nzp11v = (4-16) 60，1000 47，23，19.05 = 60，1000 = 0.35 m/s 7 确定中心距a 20，19.05a = 20p = = 381 mm 8 计算对轴的压力 参考文献[1]95页，由式(5-10)得， PFF (4-17) ,1.2,1.2，1000Qev 1.2，1000，5/0.35 = = 17142.86 N 9 结构设计 由于 = 139.9 mm, = 654.98 mm dd12 故小链轮选用实心式，大链轮选用孔板式，零件图如图4-3与图4-4所示。 13 起毛机主传动结构设计 图4-3 小链轮零件图 3.5 减速器齿轮的设计与校核 1 选择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数、、、及齿宽系数 z,zzz3d124 考虑到该减速器功率不大，故所有四个齿轮都选用45钢，齿面硬度为220-260HBS，属于软齿面闭式传动，载荷平稳，齿轮速度不高，初选8级精度，各个齿轮数分别为35，。取齿宽系数。 ,,0.8z,25,z,26,z,35z,234d1 考虑到该减速器传动比较大，故可以采用行星轮系减速器。参考文献[2]177页，如图4-5所示行星轮系减速器结构简图: 其传动比为 Hww,wzz25，35H211H24i,,,(,1), 14Hw,wzz35，26w4H134 由于，故得 w,04 14 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 w,w25，351H, ,w35，26H 由此得 w1Hi,,,26 1H25，35w11,35，26 图4-4 大链轮零件图 = 26; 所以整个减速器的传动比为:i减 小链轮转速为:1237.3/26 = 47.6 r/min; 大链轮转速为:47.6/4.7 = 10.13 r/min， 即针辊的运转速度为:10.13 r/min 15 起毛机主传动结构设计 2. 按齿面接触疲劳强度设计 参考文献[1]118页，由式(6-11)得， kTz1u,2E1 (4-18) ()dt,，1,,udH 1)、确定公式中各参数 a.载荷系数Kt 试选载荷系数Kt = 1.5 b.小齿轮传递的转距 T1 p6T,9.55，10，由 (4-19) 1n1 6，1.464得 T,9.55，10，,6.48，10N,mm11237.3 4,6.48，10N,mm 图4-5 行星轮系减速器结构简图 c.材料系数 ZE Z,189.8MP参考文献[1]117页，查表6.3得， Ead.大小齿轮的接触疲劳强度， ,,Hlim1Hlim2 16 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 按齿面硬度，参考文献[1]110页，查图6.8得， , ,,580MP,,600MPHlim1aHlim2a e.应力循环次数 9N = = 60×1237.3×10×300×8 = 1.78×10 60njL1h1 99N= Nu = 1.78×10×1.4 = 2.49×10 21 f.接触疲劳寿命系数K，K HNHN12 [1]108页，查图6.6得，K = 0.92 , K = 0.92 参考文献HNHN12g.确定许用接触应力， ,,,,,,H1H2 取安全系数 = 1 SH k，,HNH1lim1,,,,0.92，580,533.6MP 则,Ha1SH k，,HNH2lim2,,,,0.92，600,552MP ,Ha2SH 2)、设计计算 a.试算小齿轮分度圆直径 d2t 取 ,,,,,,,HH1 41.5，6.48，101.4，1189.823 mm dt,2.32，，，(),6920.81.4533.6b.计算圆周速度 v dtn,，69，1237.3，1.4,11 m/s ,,,6.26v60，100060，1000 c.计算载荷系数K 参考文献[1]112页，查表6.2得，使用系数 = 1.25 kA参考文献[1]114页，查图6.10得，动载系数 = 1.2 kV K参考文献[1]115页，查图6.13得， = 1.15 , 17 起毛机主传动结构设计 参考文献[1]112页，由式(6.5)，得 K,KKK (4-20) AV, 1.25，1.2，1.15= = 1.725 d.校正分度圆直径 d2 参考文献[1]120页，由式(6.14)，得 K3d,dt， (4-21) 22Kt 1.725369，= 1.5 = 72.3 mm 3)、计算齿轮传动的模数m d72.32m,,,2.89mm z252 按标准模数取m = 4 mm 对于齿轮3,4，同理,不再重复计算 3.按齿根弯曲疲劳强度校核 参考文献[1]120页，由式(6-12)得， kT21 (4-22) ,,,,YY,,FFasaF23dzm,1 1)、确定公式中个参数值 a.大小齿轮的弯曲疲劳强度极限， ,,Hlim1Hlim2参考文献[1]111页，查图6.9得，取, ,,220MP,,240MPHlim1aHlim2a KKb.弯曲疲劳寿命极限， HNHN12 KK参考文献[1]109页，查图6.7得，取 = 0.87, = 0.86 HNHN12 c.许用弯曲应力， ,,,,,,F1F2 取弯曲疲劳安全系数 = 1.4，应力修正系数 = 2.0， YSSTF 18 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 由参考文献[1]107页，由式(6-2) 得， kY，，,FNSTF1lim1,,, (4-23a) ,F1SF 220，0.87，2= 1.4 = 273.4 MPa kY，，,FNSTF2lim2,,, ,F2SF (4-23b) 240，0.86，2= 1.4 = 294.86 MPa d.齿形系数，和应力修正系数， YYYYFa2Fa1Sa1Sa2参考文献[1]120页，查表6.4得， = 2.45 , = 2.65 , = 1.65 , = 1.59 YYYYFa2Fa1Sa1Sa2 YYYYFa1Sa1Fa2Sa2e.计算齿轮的与，并加以比较取其中较大值代入公式计算 ,,,,,,F1F2 YY2.451.65，FaSa11,,0.0148 ,273.4,,F1 YY2.621.59，FaSa22,,0.0141 ,294.86,,F2 大齿轮的数值较大，应按大齿轮校核齿跟弯曲疲劳强度 2)、 校核计算 421.7256.4810，，，,,MP,，，,,2.451.6528.24 ,,FaF11230.8254，， 所以齿轮弯曲疲劳强度足够。 19 起毛机主传动结构设计 4. 齿轮结构设计及绘制零件图 由,，m = 4 mm ， z,25,z,26,z,35z,352341 1)、计算分度圆直径 d,140mm,d,100mm,d,104mm,d,140mm1342)、计算中心距a ' a,120,a,a,122,a1234 所以对齿轮3，4采用正传动: 其参数为d,104mm,d,112mm,d,94mm3a3f3 d,140mm,d,148mm,d,130mm 4a4f43)、全齿高h 2.25，4h = = 9 mm， 4)、齿轮3，4的齿厚 s34 参考文献[2]135页，由表5-2得， ,m (4-24) ,s342 3.14，4 = 2 = 6.28 mm 5)、齿轮1，2的计算 对齿轮1，2采用变位传动: ''asoc,,asoc,参考文献[2]150页，由式(5-34)， (4-25) acos,' 得 ,arccos(),'a 0120，cos20arccos()= 122 0 = 22.4 参考文献[2]150页，由式(5-33e)得， 2(x，x)'12inv,,tan,，inv, (4-26) z，z12 20 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 代入计算得 x，x,0.512 取 x,0.3,x,0.212 参考文献[2]151页，由式(5-35)得， **r,r,(h，c)m，xm (4-27a) f11a1 = 70 – 5 + 1.2 = 66.2 mm **r,r,(h，c)m，xm f22a2 (4-27b) = 50–5 + 0.8 = 45.8 mm 参考文献[2]151页，由式(5-36)得， '*r,a,r,cm (4-28a) a1f2 = 122 - 45.8 - 1 = 75.2 mm '*r,a,r,cm (4-28b) a2f1 = 122 - 66.2 - 1 = 54.8 mm 参考文献[2]149页，由式(5-32)得， ,m齿厚 (4-29) s,，2xmtan,112 02，0.3，4，tan20 = 6.28 + = 7.15 mm ,m s,，2xmtan,222 02，0.2，4，tan20 = 6.28 + = 6.86 mm 6)、计算齿宽 'b,,d,0.8，100,80mm，取 ; b,80mmd21 21 起毛机主传动结构设计 ，取 b,b，(5,10)mmb,85mm212 ''b,,d,0.8，104,84mm ，取 ; b,85mmd34 ，取 b,b，(5,10)mmb,90mm343 7)、绘制零件工作图 由于齿轮直径较小，均采用实心式结构。变位传动齿轮1与正传动齿轮3的零 件图如图4-6与4-7所示，其余略。 图4-6 减速器的齿轮1 22 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 3.6 减速器轴的设计与校核 1 减速器的输入轴的设计 1)、最小轴径的确定 减速器的输入轴结构，如图4-8所示。 图4-7 减速器的齿轮3 图4-8 减速器的输入轴 23 起毛机主传动结构设计 45钢调质处理，参考文献[1]292页，查表11.3 确定轴的C值，取C = 105 P3d,C得 (4-30) 0minN 63105， = 1237.3 = 17.86 mm 因为轴段装大带轮的直径为最小直径，故取 mm d,40min 2)、确定轴的运动和动力参数 参考文献[3]98-99页，查表11-9得， ,,0.97(8级精度)，,,0.99(一对)，,,0.95 ， ,,0.90带齿轮轴承链 P50故 P,,,6.09kw13222,,,0.99，0.90，0.97链轴承齿轮 P6.0966 T,9.55，10,9.55，10,47000N,mm1n1237.3 3)、确定各段轴的直径 a.左端安装带轮，其直径为，长度为80 mm; ,40mm 右端安装齿轮，其直径也为，长度也为80 mm; ,40mm b.带轮与齿轮需要通过轴肩来定位，其直径为，长度为45 mm; ,45mmc.整个轴需要通过一对轴承来支撑，轴承的内径也就是轴的直径为，安,50mm装轴承的长度为16 mm; d.两个轴承之间的距离为50 mm，直径为; ,55mm e.为了防止轴承的轴向移动，轴承外部需要安装轴承端盖，安装轴承端盖段轴 的直径为，长度为35 mm。 ,45mm 2. 减速器的输入轴的校核 1)、求轴上载荷 a.计算齿轮受力 齿轮的分度圆直径 mm d,1401 24 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 参考文献[1]125页，由式(6-16)得， 42T24.710，，1 (4-31a) 圆周力FN,,,671t1d1401 径向力 (4-31b) FFN,，,tan218,rt11 直齿圆柱齿轮没有轴向力 b.求带轮受力 0大带轮包角，单根V带初拉力 ,,183.6FN,184.602 0,183.62FzFN,,，，，,大带轮对轴的压力 2sin24184.6sin1464.6Q2022c. 求支反力 参见图4-2 16左右支点间距离: Lmmmm,，，,(502)6622 8016带轮距左支点距离: Lmm,，，,3583122 8016齿轮距右支点距离: Lmm,，，,3583322 0M,0FLLFLFLsin46()，,,左支点水平面支反力:， ,cQNHt2121213 FN,1343NH1 0M,0FLLFLFL()sin46，,,右支点水平面支反力:， ,BtQNH1232122 FN,297NH2 '0M,0FLLFLFLcos46()，,,左支点垂直面支反力:， ,cQNHr2121213 FN,2206NV1 '0M,0FLFLLFLcos46(),，,右支点垂直面支反力:， ,BQrNV2113222 FN,889NV2 2)、绘制弯矩图和扭矩图 截面A处水平面弯矩: M,FL,1343，83,111469N,mmHNH11 25 起毛机主传动结构设计 截面A处垂直面弯矩: M,FL,2206，83,183098N,mmV1NV11 M,F(L，L),889，149,132461N,mmV2NV212 截面A处合成弯矩: 2222 M,M，M,111469，183098,214360N,mmHV11 2222 M,M，M,111469，132461,173211N,mmHV22 轴的弯矩和扭矩图如图4-9所示: 3)、弯扭合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面强度，也就是危险截面A的强度。 ,,0.6 截面A处计算弯矩:考虑启动、停机的影响，扭矩为脉动循环变应力，取 参考文献[2]149页，由式(11-58)得， 22M,M，(,T) (4-32) ca11 22214360，(0.6，47000)= 216207N,mm= M216207ca截面A处计算应力: ,,,,33.78MPcaa3，W0.140 强度校核:45钢调质处理，参考文献[1]288页，查表11.2得， ,,,,60MPa,1 ，弯扭合成强度满足要求 ,,,,,ca,1 4)、疲劳强度安全系数校核 a.确定危险截面 截面A处应力最大，但由于配合及键槽引起的应力集中在该轴段的两端，故不必校核。 截面?处应力接近最大，应力集中，为危险截面，截面?的左右两侧均需校核。 26 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 图4-9 轴的弯矩和扭矩图 b.截面?的左侧强度校核 333Wdmm,,，,0.10.1406400抗弯截面系数: 333抗扭截面系数: Wdmm,,，,0.20.24012800T 43截面?左侧的弯矩: M,214360，,111054N,mm83 M111054截面上的弯曲应力: ,,,,17.32MPbaW6400 T470001,,,,3.67MP截面上的扭转切应力: TaW12800T ,,，maxmin平均应力:弯曲正应力为对称循环弯应力， ,,m2 ,,，3.67maxmin 扭转切应力为脉动循环变应力， MP,,,1.84,ma22 即 ， ,,0,,1.84MPmma ,,,maxmin应力幅: ，,,17.32MP ,,,,abaa2 27 起毛机主传动结构设计 ,,,maxmin ， ,,1.84MP,,,,amaa2 材料的力学性能:45钢调质，参考文献[1]288页，查表11.2， 得 ，， ,,275MP,,155MP,,640MPBa,1a,1a r2D45轴肩理论应力集中系数:， ,,0.05,,1.125d40d40参考文献[1]427页，查附表1.6，并经线性插值计算得， ， ,,2.0MP,,1.30MP,a,a 材料的敏性系数:r = 2.0 mm, ,,640MPaB 参考文献[1]29页，查图2.8并经线性插值， 得 ， q,0.82q,0.85,, 有效应力集中系数: kq,，,,，，,,1(1)10.82(2.01)1.82,,,, kq,，,,，，,,1(1)10.85(1.301)1.26,,,, 尺寸及截面形状系数:由h = 5 mm,d = 40mm， 参考文献[1]30页，查图2.9得， ,,0.77, 扭转剪切尺寸系数:由D = 40 mm, [1]30页，查图2.10得，参考文献 ,,0.86r 表面质量系数:轴按磨削加工，由， ,,640MPBa 参考文献[1]31页，查图2.12得， ,,,,0.92,, ,,1表面强化系数:轴未经过表面强化处理 q k11.821,,，,,，,,疲劳强度综合影响系数:k112.45 ,,,0.770.92,, k11.621,,，,,，,,k111.55 ,,,0.860.92,, 等效系数:45钢:取, ,,0.1,,0.05,, 仅有弯曲正应力时的计算安全系数: 28 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 ,275,1S,,, 6.48,k，，，，2.4517.320.10,,,am,, 仅有扭转切应力时的计算安全系数: ,155,1S,,, 52.65,k，，，，1.551.840.551.84,,,am,, SS6.4852.65，,,弯扭联合作用下的计算安全系数: S,,,6.43ca2222SS6.4852.65，,,设计安全系数:材料均匀，载荷与应力计算准确时:取S = 1.5 疲劳强度安全系数校核: , 故左侧疲劳强度合格 S,Sca c.截面?的右侧强度校核 333Wdmm,,，,0.10.1459112.5抗弯截面系数: 333抗扭截面系数: Wdmm,,，,0.20.24518225, 43截面?左侧的弯矩: M,214360，,111054N,mm83 M111054截面上的弯曲应力: ,,,,12.20MPabW9112.5 T47000截面上的扭转切应力: ,,,,2.58MPaTW18225T ,,，maxmin平均应力:弯曲正应力为对称循环弯应力， ,,m2扭转切应力为脉动循环变应力， ，,,2.58maxmin,,,1.29MPa ,m22 即 ， ,,0,,1.29MPamm ,,,maxmin应力幅: ，,,12.20MPa ,,,,aab2 ,,,maxmin ， ,,1.29MPa,,,,aam2 材料的力学性能:45钢调质，参考文献[1]288页，查表11.2得， ， ， ,,275MP,,155MP,,640MPBa,1a,1a 29 起毛机主传动结构设计 r2D45轴肩理论应力集中系数: ， ,,0.05,,1.125d40d40 参考文献[1]427页，查附表1.6，并经线性插值计算得， ， ,,2.0MP,,1.30MP,a,a kkkkk,,,,,及值: = 3， = 0.8 = 0.8 * 3 = 2.4 ,,,,,,,,,, k11,,，,1,3，,1,3.09K疲劳强度综合影响系数: ,,,0.92,, k11,,，,1,2.4，,1,2.49K ,,,0.92,, 仅有弯曲正应力时的计算安全系数: ,275,1S,,,7.29 ,K,,,，3.09，12.20，0.1，0,,am 仅有扭转切应力时的计算安全系数: ,155,1S,,,47.31 ,K,,,，2.49，1.29，0.05，1.29,,am SS7.29，47.31,xS,,,7.2弯扭联合作用下的计算安全系数: ca2222SS，7.29，47.31,x设计安全系数: 取S = 1.5 疲劳强度安全系数校核:，故右侧疲劳强度合格 S,Sca 5)、静强度安全系数校核 该设备无过大的瞬时过载和严重的应力循环不对称，无需静强度校核。 6)、绘制轴的零件工作图 轴的零件工作图如附图4所示，其余轴的设计与校核，与此类似，不再重 复计算。 30 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 3.7 减速器箱体的设计 通过对起毛机主传动过程的结构设计，能够实现起毛机的正常工作要求。但是本课题中的减速器，不是传统机械传动中使用的减速器，而是专门为起毛机配备的行星轮系减速器，需要专门设计、制造。这就要求公司为减速器的生产，必须另外配备一条生产线。这也是本设计的创新之处。 提到减速器，它的箱体是必不可少的。因为减速器的箱体是铸件，尺寸要求与加工精度同样不能少。这就需要对箱体的尺寸进行设计，以确保起毛机能正常工作，而且不影响传动箱的结构，总体结构看上去能合理、美观。 本课题的减速器的箱体，如图4-10所示: 图4-10 减速器的箱体 1.箱体内部尺寸的确定 1)、内部宽度的确定 首先从内部入手，因为各个齿轮数分别为 35，，分z,25,z,26,z,35z,2341 度圆直径分别为d,140mm,d,100mm,d,104mm,d,140mm，齿轮中心距为134 31 起毛机主传动结构设计 ，所以箱体内壁的宽度必须确保行星轮系的正常运转，而且齿轮a,a,122mm1234 顶部与箱体内壁之间必须留有一定的间隙。这个行星轮系减速器，取齿轮顶部到箱体内壁的距离为20 mm ，加上齿轮的中心距122 mm与齿轮的齿顶圆半径56 mm ，所以箱体内壁的总宽度为376 mm 。 2)、内部长度的确定 箱体内部的长度，有行星轮的传动轴B的长度确定。为了减小减速器的体积，应该尽可能地缩短轴B的长度。为了保证装载这跟轴上的两个齿轮2、3在围绕齿轮1、4公转的同时，还要自转，故需要用两个轴承支撑起轴B。轴B的长度，加上两端圆螺母的厚度，总长度为313 mm。右侧圆螺母与箱体内壁的间隙为14mm;左侧由于要安装轴承，为了防止轴承的轴向移动，需要在轴承外侧加上轴承端盖，轴承端盖四周要用四个M10的螺栓，这样，齿轮1与螺栓的距离为5mm，圆螺母与箱体内壁的距离为18 mm，所以箱体内壁的长度为339 mm。 3)、内部深度的确定 减速器要正常运转，需要有润滑油，所以需要在箱体的底部加上润滑油，润滑油的深度以浸没轮齿高度的2/3为准，润滑油的高度为40-48 mm，因此，箱体的平均深度约为228 mm。 4)、内部其它尺寸的确定 箱体内部的左侧，要安装轴承端盖，所以凸缘的直径不小于130 mm，左面要,安装轴径为50 mm 的7010 C型角接触球轴承，轴承的外径为80 mm;两轴承之,, 间须有凸起的部分，以防止轴承的轴向移动，其孔径为73 mm。 , 箱体内部的右侧，通过4跟M12的螺栓，将齿轮4固定在箱体的内部，箱体内部防止轴承的轴向移动的孔径为68 mm，最右侧安装的两个轴的直径为60 mm的,,7012C型角接触球轴承，轴承外径为95 mm。 , 2. 箱体外部尺寸的确定 1)、总体尺寸的确定 根据箱体内部已经确定的尺寸，箱体的总长为570 mm，总宽为440 mm，总高为240 mm。 32 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 2)、其余尺寸的确定 取箱体的壁厚为12 mm，箱体下部的长度在箱体内部的基础上增加24 mm，所以箱体下部的长度为363 mm。 减速器要固定，必须通过箱体上的地脚螺栓固定在支撑架上，整个减速器通过六个M12的地脚螺栓固定在支撑架上。将箱体外部底面的厚度定为24 mm，宽度定为 24 mm，长度与箱体底面的长度相同。 左侧是安装轴承端盖的，其外部直径为142 mm。 , 右侧同样是安装轴承端盖的，其外部直径为156 mm。 , 箱体通过12个M12的螺栓，与箱盖连接。箱体两侧突出部分的宽度为24 mm，厚度为20 mm。再加上壁厚，箱体上表面边缘的宽度为36 mm。 箱体与箱盖的连接，必须确保螺栓不会被破坏，是通过12个M 12的螺栓，螺栓的中心距箱体连接边缘的外壁为12 mm。另外，箱体还要通过地脚螺栓，固定在支撑架上，由6个M12的螺栓固定。 33 起毛机主传动结构设计 4装配图与传动路线 4.1装配图 1 起毛机总体结构装配图 起毛机的总体结构装配图如图5-1所示: 图5-1起毛机总体结构装配图 34 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 2 主传动部分的装配图 主传动部分的装配图如图5-2所示: 图5-2主传动部分装配图 35 起毛机主传动结构设计 3 减速器装配图 减速器装配图如图5-3所示: 图5–3 减速器装配图 36 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 4.2 传动路线 这台起毛机的具体传动路线如下:如图5 - 2，由电动机4开始，将小皮带轮2安装在电机上，通过带传动，带动大皮带轮3转动，大皮带轮安装在减速器16的输入轴A上，通过减速器的传动，由按照在减速器输出轴上的小链轮15，通过链传动，带动大链轮14，从而带动针辊的主轴转动，实现针辊的转动 针辊在饶主轴公转的同时，还在自转，所以需要在传动箱的底部的两端分别安装一个电动机，通过带传动，在针辊的公转的同时实现针辊的自转。 另需再加上一个PLC进行控制，在布与针辊之间接一个检测器测其信号，使他们之间有稳定速比，可以在一开始时设定初始值，然后根据每个用户要求进行调节，这样就可以很方便地使用了。 37 起毛机主传动结构设计 5 总结与展望 为期近五个月的毕业设计已接近尾声，在这五个月的时间里，我结合自己的设计课题和任务书的要求，首先进行了观察，做好了记录，对所设计的内容有了感性认识，为毕业设计奠定了坚实的基础。同时，我还针对起毛机的整体结构与主传动部分的结构进行了文献检索，了解了起毛机主传动部分的发展现状，并制定了设计方案和具体的进度 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 。 按照设计进度安排，我先是边画总装图，边计算，然后绘制零件图，确定其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，同时还要反过来修改总装图，以期能实现各个零件的装配，变成一台能正常工作的机器。 通过以上工作的完成，我对传动部分的全过程有了清醒而直观的认识，了解了起毛机的工作原理，对轴、链轮、带轮等主要零件的设计及精度的确定具备了一定的经验知识，能够对传动中经常出现的问题提出合理的解决方法，能够正确地选取标准零件的结构及尺寸等等。在传动设计中，精度要求的确定是非常重要的，要综合考虑尺寸精度及配合要求，特别是轴与轴承等配合精度要求高的部件，其精度确定的合理与否将影响到传动的效果，从而对产品的使用性能、使用寿命及企业的经济效益产生很大的影响。由于知识水平及实践经验的缺乏，在设计过程中，尚存在许多不足之处，尤其是减速器的体积、效果等方面，有待以后的工作、学习中改进。 38 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 参 考 文 献 [1] 徐锦康.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2004. [2] 沈世德.机械原理[M].北京:机械工业出版社，2002. [3] 王旭，王积萍.机械设计课程设计[M]. 北京:机械工业出版社，2003. [4] 钱志峰，刘苏.工程图学基础教程[M].北京:科学出版社，2001. [5] 吉卫喜.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社,2001. [6] 王伯平.互换性与测量技术基础[M].北京:机械工业出版社，2003. [7] 朱龙根.简明机械零件设计手册.北京:机械工业出版社,2000. [8] 王之煦，许杏根.简明机械设计手册.北京:机械工业出版社,1999. [9] 谢新仓.钢丝起毛机的机电一体化技术[J].染整技术,1998-12,(6):6-7 [10] <<现代机械传动手册>>编辑委员会.现代机械传动手册.北京:机械工业出版社,1995. [11] MA Zhen-gui, JIA Shun-hua. Working principle and technology discussion of steel needle raising machine[J].Journal of China Textile University , 1991, 17(3):65-69. 39 起毛机主传动结构设计 致 谢 为期近几个月的毕业设计生活快结束了,回头看看自己在这几个月内走过的路,有付出也有收获,学到了平时在课本上所学不到的东西，同时也接触了好多新知识，总的来说非常有意义的。 我的毕业设计课题是:起毛机主传动结构设计。该设计属于传统机械设计的范畴，但又不拘泥于传统设计。虽然说有一定的机械设计基础，但是对于一个新的课题，尤其是与以前根本不沾边的纺织机械，根本无从下手。通过到工厂里去看实物，通过工厂里师傅们的讲解，通过指导老师的讲解，加上自己的努力，终于把设计的思路搞清楚了。对于具体的细节问题，涉及到一些经验方面的问题，指导老师总是不厌其烦地给全我讲解，直到我听懂为止，指导老师的这种敬业精神让我深受感动。 这次毕业设计，让我将二年半来学到的知识进行了一次系统地总结，系统地检查，特别是工程制图、机械原理、机械设计等一些专业基础知识，进行了一次系统地复习，使我感觉到以前学的知识是那么的少，那么的肤浅。以前只是为了应付考试，现在要自己设计一个产品出来，才感觉到自己学的知识是多么的少。有句话叫做:活到老，学到老。说的真是一点都没错啊～三人行，必有我师嘛。处处有我要学习的东西～ 通过这次毕业设计，我查手册的能力得到了很大的提高。以前遇到问题，不是去问老师，就是跳过去，一点自己查资料的意识都没有，更不用说能力了。现在不同了，通过指导老师的引导，通过自己的实践，现在可以独立到图书馆去查阅资料了，而且要查哪方面的资料，心理非常清楚，不再像以前那样无从下手，一点头绪都没有了。 在其他方面也有不少收获，比如说，这次毕业设计使我养成了一丝不苟的工作态度。以前做作业时总是坐在椅子上也不会安下心来，想问题不谨慎。现在通过做毕业设计，我可以连续几天画图而不停止，心理很平静，一点急噪的情绪都没有，这可能是做毕业设计给我留下的最宝贵的东西，这将对我以后的学习、工作大有裨益。 我在此次毕业设计中承蒙顾锋老师的悉心指导和帮助。顾老师为我提供了许多宝贵的资料、设计方法和设计思路。四五个月来，顾老师总是指导着我该怎样去做，如何才能提高效率、提高速度，给我讲实际生产情况，讲一些经验方面的知识，对 40 海量机械毕业设计，请联系Q99872184 我以后人生目标的定位有很大的影响。在此，我衷心向顾老师表示感谢和敬意～此 外，感谢其他老师和本组同学对我的帮助和支持。因本人实践经验与理论水平有限， 时间较短促，设计过程中错误难免，敬请读者批评指正。 附 录 名 称 代 号 图幅 张数 1 起毛机总体结构装配图 QM-00 A0 1 2 主传动部分装配图 QM-01 A0 1 3 减速器装配图 QM-02 A0 1 4 减速器的输入轴 QM-02-01 A3 1 5 减速器的齿轮1 QM-02-04 A3 1 6 减速器的齿轮3 QM-02-06 A3 1 7 减速器的箱体 QM-02-10 A1 1 8 小 皮 带 轮 QM-01-01 A3 1 9 大 皮 带 轮 QM-01-02 A2 1 10 小 链 轮 QM-01-04 A3 1 11 大 链 轮 QM-01-05 A2 1 12 轴承端盖1 QM-02-11 A4 1 13 轴承端盖2 QM-02-12 A4 1 41