经编织物用蒸汽定型机的设计 17页

经编织物用蒸汽定型机的设计第一步：设计减速箱，根据速度与路程，使编织物能够在蒸汽箱中停留2分钟以上1.基本数据运输带有效拉力F:8KN运输带速度V:0.3m/s卷筒直径D:400mm2.要求传动系统中含有两级圆柱齿轮及带传动。二.传动方案的拟订及说明1.减速箱：如阁，电动机通过V型带将动力传给减速器，通过减速器的输出端，通过联轴器将动力传给卷筒，卷简带动输岀带运动。根据其工作条件和工作环境，传动平稳,减速器采川展开式，二级闭式斜齿圆柱齿轮。2.V带传动，因为带传动平稳，噪声小，能缓冲吸振，结构简单。3.电动机无特殊要求，为普通的电动机。三.选择电动机1.选择电动机的类型Y系列三相异步电动机结构简单、工作对靠、起动特性好、价格低廉、维护方便，适用于非易燃、非易爆、无腐蚀性和无特殊耍求的机械上，如运输机、搅拌机、农业机械、食品机械等。此类型电动机符合本项目的耍求，可选用。2.选择电动机的容量电动机所需工作功率为：pd=tn/skW按要求工餅腸麟为： 传动装置的总效率为：=其中：V带传动效率r|x=0.96滚动轴承传动效率（一对｝n2=0-99闭式齿轮传动效率na=°-97联轴器效率n4=o,99传动滚筒效率Tis=0.96因此:7=0.96x0.994xO.972x0.99x0.96=0.759最终可撕需电动机的功軸…=^=7»^=3,62因载荷平稳，电动机额定功率〜略大于p,即町。查手册，由Y系列电动机技术数据，选定电动机的额定功率/^为4kW.选择电动机的容量滚简轴工作转速：n.=60xl000v60x1000x0.3ttD3.14x400=14.33由手册查得，通常V带传动的传动比’=2〜4,二级圆柱齿轮减速器传动比/，’二8〜40,因此总传动比的范围为：#=<•《=16〜160故电动机转速的可选范围为：nd=i.nw=（16-160）x14.33=229.28-2292.8mm符合这一范围的同步转速有750,1000,1500,的总传动比过大（为其它的两到三倍），传动装置外廓尺寸大，制造成本高、结构不紧凑，故不采用。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，采取Y112M1-6型号较为合适。其参数如下：同步转速：1000r/min满载转速：960r/min额定功率：4kw质量:49kg参考价格:918元总传动比:31.10二.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比（一）总传动比：t=¥=:=66.9（二）分配传动装置各级传动比：由手册取V带传动的传动比=3.7,则减速器的传动比为：为4=吾=18’鵬速级 的传动比4二.计算传动装置的运动和动力参数运动和动力参数的计算结果汇总如下表:轴名功率P/kw转矩T(N.m)转速n/(r/min)传动比效率n输入输出输入输出电机轴3.6924.59603.74.5410.960.960.960.981轴3.843.5070.4369.7259.462轴3.5753.3725825564.863轴3.32833.2467566814.41滚简轴3.16393.1866265514.41三.箱外传动装置的设计和计算从电动机到减速器之问采用普通V带传动:1.确定功率并选定V带带型两班制丄作，空载起动，查课木表8—6得：工作情况系数么=1.2,根据&和％山图8-8选取A型普通V带。’2.确定带轮的基准直径根裾阁8-8杳得主动轮的最小基准直径"8°mm；根裾式子计算从动轮的基准直径：dd2=dd"•i"=80x3=240mm根据表8—7，选取dJ2=250mm，(三)骑证带速1"根裾式子有：vJ.d(nm=40.129m/x,带的速度在5m/s〜25m/s中，合适。60x100060x1000（四）确定V带的基准长度和传动中心距〜根据传动的结构需耍初定中心距：％=（0.7〜2）（‘+心2）=（0.7〜2）（80+240）=224〜640四.设计高速级齿轮齿轮类型：为使丁.作平稳，高速级选用斜齿圆柱齿轮传动。精度：运输机为一般工作机器，速度不萵，选川7级精度。 材料选择：小W轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大W•轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。齿确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数久=1.6(2)选取区域系数Z"=2.433(3)查得^=0.71ea2=0.87ea=£a,+£a2=1.58(4)计算小齿轮传递的转矩7,=0.99x95.5x105f//a=0.99x95.5x105x3.54/480=6.9727xlO4Nmm(5)选取说宽系数=1(6)查得材料的弹性影响系数Z£=189.8MP6z1/2(7)按齿面硬度查得：小汍轮的接触疲劳强度极限=600MPa,大W轮的接触疲劳强度极限(8)计算/、V:力循环次数：(1)计算齿宽b及模数m,,(2)计算载份系数K己知使川系数=1按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-lOa得一)按齿根弯曲强度计算：1)确定计算参数(1)计算载荷系数(2)算当景齿数 ZV1=20cos3Pcos314°7721.894V2cos3[icos31484.290(3)查取齿形系数，由表10-5查得=2.73，YFa2=2.21此处省略NNNNNNNNNNNN字长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合冇良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。带轮与轴的周向定位采川W个T键连接，按照＜=30mm,杏《普通平键和普通楔键的主要尺寸》得：平键键面/?x/z=10x8,键槽川键槽铣力加工，长为22mm，同吋为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮轮毂与轴的配合为H7/n6。(1)确定轴上圆角和倒角的尺寸：参考《零件倒角C与|g角半径R的推荐值》，取轴端倒角为1.2x45()，各轴肩处的圆角半径见图：轴1。(一)求轴上的载荷根据轴的结构图作出轴的计算简图，如图,对于6207深沟球滚轴承的6/=S.5mm, 简支梁的轴的支承跨距:L=L"+L2+L3=78.5+145.5+75.5=299.5mm。 对于带轮，作用在轴上的轴压力Fp=122O2V对于小齿轮1，d=56mm，有切向力Fd25]5N2尸_2x70.437Vd56mm径向力=Ftitana=2515Nxtan20°=9157V法向力=Ft"/cosa=2515N+cos20°=26767V(1)计算支反力：以坐标方h"d为力的正方向。先求垂直面支反力：绕支点A的力矩和^MAZ=0,得65.5Frl=221R[)ZR[)Z=2717V同理/?/lz=644N校核：-/?似一/?dz=915-644-271=0计算无误。 再求水T而支反力：绕支点A的力矩和，得：294.5=22Rdy+65.5Fh,Rdy=88()/V同理=2175W校核：ZFy=FH-Fp-RAY+RDy=O计算无误。(1)计算弯矩：1)垂直平而内的弯矩阁，如阁b前而已经选定轴的材料为45钢调质，由《机械设计》P355《轴的常用材料及其主要力学性能》查得，[ciq]=60MA/。因此，,故该轴是安全的。低速轴的设计(一)选择轴的材料由工作条件，初步选择45钢，调质处理，取人=116。(二)初步估算轴的最小直径由《机械设计》P355《轴的常用材料及其主要力学性能》查得，(JB=64()MPa,贝lj取6/min=35mmo为了使所选的轴直径与联轴器的孔挽相适应，故需同吋选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩查《机械设计》表14-1,考虑到转矩变化小，故取么=1.3,则7；“==1.3x659=856.7/V•mm按照计算转矩7；。应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T5014-1985,选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250N•酬。半联轴器的长度L=n2mm，直径为40mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。(三)轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案：如图(轴3),从左到右依次为轴承、轴套、小齿轮4、轴承、半联轴器。 ▼吻.教111nlmySKIvvnlwix"xl（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和K度：1.轴的最小直径显然足安装联轴器处的直径＜，联轴器与轴的联接采川两个键來配合，因此J＞=（脳〜15°%）t/min=38.5~40.25醐，取＜=40麵，为了保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端而上，故I段的长度应比带轮的宽度略短一些，因L=84mm,现取/丨=82mm。联轴器的右端采用轴冶定位，轴灼高度/i〉0.073,収h=2.5mm，则轴尥处的直径人=45mm。轴承端盖的总宽度为20mm;为了使轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂，取端盖的外端面到联轴器的距离为30mm,/n=50mm。2.初步选用深沟球滚轴承，因为轴主要受径向力的作用，一般情况下不受轴向力，故选用深沟球滚轴承。由于轴的6^=6^=45/WZ2,故轴承的型号为6209,尺十系列为02,正常结构，0级公差，0组游邮，其尺寸为6/=45mm,D=85mm,B-19mm,（min=1山浙=52mm，~,nax=1例历。故/in=、=19nwi，6?in=。左轴承的右端采用轴肩定位，故H52mm。轴承端而至箱体内壁的距离，初步选择用润滑脂润滑轴承，取/jy=/|^=9a71AZ2o3.取安装齿轮处的轴段vni的直径齿轮i与轴的配合处采用两个键来连接,齿轮1左端采用轴肩定位，轴肩高度取h=4mm，则轴环处的直径JVI=58znmo轴环宽度取/?=6胃，则‘=6胃；齿轮右端采用套筒定位。4.因为低速轴和中问轴、高速轴的讼度要统一，因此，齿轮4的中心线到左边轴承左端面的距离为154mni，齿轮1的屮心线到A边轴承A端面的距离为84mm，故~=82.5/丽。5.齿轮1的右端采用套筒定位，4i=4x=dx=45ww。己知齿轮轮毂的宽度S=75mm，为丫使轴向定位可靠，/vn应略短于轮毂的宽度，并且零件外端而至箱体內壁的距离d210〜15mm, 故取/vn=72mm，至此，已初步确定轴的各段直径和长度(3)轴上零件的周向定位齿轮4与轴的周向定位采用两个平键连接，按照么1||=50mm,查《普通平键和普通楔键的主要尺寸》得：平键键面6x/z=14x9,键梢用键梢铣刀加工，K为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合宥&好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为II7/n6o(4)确定轴上圆角和倒角的尺寸参考《零件倒角C与圆角半径R的推荐值》，取轴端倒角为1.2X450，各轴灼处的圆角半径见图：轴1。(一)求轴上的载荷根据轴的结构图作出轴的汁算简图，如图，对于6207深沟球滚轴承的=8.5mm,简支梁的轴的支承跨S巨£=£,+£2+£3=78.5+145.5+75.5=299.5mmo根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，如图:对于大齿轮4，d=246mmfW切向力d2x662/V•m246mm=5382/V 径向力=Fatana=53827Vxtan20°=1959A^ 法向力^=仏/cos6Z=5382N-cos20°=57277V(1)计算支反力：以华标方向为力的正方向。先求垂直面支反力：绕支点B的力矩和二0,得：74.5Fr=219RCZ,=>Rcz=666N同理=1293TV校核：YFz=Fr"+Rcz+RBZ=1959-666-1293=0计算无误。再求水平而支反力：绕支点B的力矩和1从狄=0,得：(2)绘制扭矩图：如图e，T=662Nm(3)按弯扭合成应力校核轴的强度：进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截而(即危险截而D)的强度。取折合系数汉=0.6,轴的计算应力前而已经选定轴的材料为45钢调质，由《机械设计》P355《轴的常用材料及其主耍力学性能》杳得，［C7JZ60MP6Z。因此，〜<［SB=3199.6，轴承B被压紧，所以W轴承的轴向力为AA=SA=3540.9NAB=SA+Fa=4426.9N3.计算径叫当量动载荷从手册中查得e=1.5tana=1.5tan19g=0.52,课本表13—6取载荷fp=1.2轴承AAA/RA=3540.9/8215=0.431〈e查课本表13—5取X=l，丫=0，贝ljPrA=fp(XRA+YAA)=1.2X8215=9858N轴承BAB/RB=4426.9/7423=0.60>e故収X=0.4，杏手肌得Y=OActga=0.4cZgl9°=1.16则PrB=fp(XRB+YAB)=1.2X(0.4X7423+1.16X4426.9)=9925.28N4.计算轴承寿命因为PAFrl,以轴承1为校核对象rlPr=F=7325NrlLh16667frCre16667(1x34x103丫nfrXPr,-21.81.3x7325)=49563h轴承的预期计算寿命L’h=10X300X2X8=48000hLh〉Lh"所选轴承合适。十一.键的选择和校核及联轴器的选择高速轴上键的选择和校核带轮处键位于轴端，选择键C8X63GB1096—79查表得公称尺寸bXh=8X7，长度L=63mm键材料川45钢，查课本得许用应力[oP]=100〜120Mpa键的工作长度:l=L-b/2=63-4=59mm,k=0.5h=0.5X7—3.5mm。27x10dKl2x22.3xl03_86W〜d210mm轴承旁A台半径r,=c2Rf=24mmR!=20mmR2=16mm 轴承盖螺钉分布圆直径Dx=D+2.5d3(D为轴承孔直径)Dn=97mmDi2=105mmDi3=125mm轴承座A起部分端i&i直径D2=Di+2.5d3D2i=122mmD22=130mmD23=150mm人齿顶圆与筘体内壁距离△!>1.2614mm 齿轮端面与箱体A壁距离八2A2>S10mmdfA,d2至外机壁距离C!=1.2d+（5-8）Cif=30mmCu=20mmCi2=20mmdbC^cb至凸台边缘距离C2C2f=24mmC2i=20mmC22=16mm机壳上部(下部)凸缘宽度K—Cj+C2Kf=54mmK!=40mmK2=36mm轴承孔边缘到螺钉么中心线距离e=（l〜1.2）416mm轴承座ini起部分宽度Li^Clf+C2f+（3〜5）58mm吊环螺钉直径dq=0.8df16mm十四.减速器附件的设计观察孔盖由于减速器属于屮小型，&表确定尺寸如不检杏孔尺寸(mm)检杳孔盖尺寸(mm)BLbiLib2l2R孔径d4孔数n681201001508413556.54通气器：设在观察孔盖上以使空气A由溢岀，现选通气塞。査表确定尺寸如下：DDDiSL1adiM20X1.53025.422281546游标：选游标尺，为稳定油痕位置，采用隔离套。查表确定尺十如不:ddid2d3habcDDiM1241262810642016油塞dDoLhbDSediHM18X1.52527153282124.215.82吊环螺钉:ddiDd2hi1hrald3abd2h2diM1614343412283161613416224.562定位销：为保证箱体轴承座的镗制和装配精度，耑在箱体分箱面凸缘长度方14两侧各安装一个闞锥定位销。定位销直径d=(0.7〜0.8)山，山为凸缘上螺栓直径，长度于分箱面凸缘总厚度。起盖t累钉：为便于丌启箱盖，在箱盖侧边A缘上安装一个起盖螺钉，螺钉螺纹段要高出凸缘厚度，螺钉端部做成岡柱形。