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III 摘要 本設(shè)計說明主要參考沈陽紡織機械廠 GD76X1 型織機傳動原理設(shè)計。該型紡織機主 要有以下傳動機構(gòu)：主軸與打維機構(gòu)、開口機構(gòu)、絞邊機構(gòu)、送經(jīng)機構(gòu)、卷取機構(gòu)。本 設(shè)計主要對 GD76X1 型紡織機的送經(jīng)機構(gòu)進行設(shè)計。送經(jīng)機構(gòu)的傳動部件主要有 V 帶、 直齒圓柱齒輪，變速箱、直齒錐齒輪，蝸輪蝸桿減速器。本說明書主要對直齒圓柱齒輪 設(shè)計和校核，直齒錐齒輪設(shè)計和校核，蝸輪蝸桿進行設(shè)計和校核說明，還對減速器的軸 進行設(shè)計和校核，V 帶的選型進行了設(shè)計說明。 關(guān)鍵字：直齒圓柱齒輪；錐齒輪；蝸輪蝸桿；V 帶；減速箱 IV ABSTRACT This design uses the principle design of Shenyang Textile Machinery Factory GD76X1 loom transmission as primary reference. This type of textile machines has mainly the following transmission mechanism: spindle with hit-dimensional bodies, opening agencies, the selvage institutions, off mechanism, winding mechanism. This design is mainly of GD76X1 textile machine off mechanism, which has the parts of V-belts, spur gear, gearbox, straight bevel gears, worm reducer. This manual mainly concludes not only the spur gear design and check, straight bevel gear design and verification, worm design and check instructions, but also the reducer shaft design and check the selection of V with the design specification. Key words： spur gear；straight bevel gears；Worm gear and worm；V-belts；reducer V 目錄 摘要 ...............................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目錄 ................................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 ....................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 ................................................................................................................1 1.3 編織機的發(fā)展前景 ...............................................................................................................1 1.4 本課題應(yīng)達到的要求 ...........................................................................................................2 2 噴水織機機構(gòu)與原理 ...............................................................................................................3 2.1 織機機構(gòu) ...............................................................................................................................3 2.2 GD76X1 型織機行傳動原理 ................................................................................................3 2.3 GD76X1 型織機傳動機構(gòu) ....................................................................................................3 3 設(shè)計過程論述 .............................................................................................................................6 3.1 電機選擇 ...............................................................................................................................6 3.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 ...........................................................................6 3.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) .......................................................................................6 3.3.1 進行傳動件的設(shè)計計算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速。 ....................................................6 3.3.2 各軸的輸入、輸出功率 ................................................................................................7 3.4 直齒輪設(shè)計 ...........................................................................................................................8 3.4.1 選定齒輪類型、精度等級、材料和齒數(shù) ....................................................................8 3.4.2 按齒面接觸強度設(shè)計 ....................................................................................................8 3.4.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 ..................................................................................................10 3.4.4 幾何尺寸計算 ..............................................................................................................11 3.5 直齒圓錐齒輪的設(shè)計 ..........................................................................................................13 4 減速器的設(shè)計與計算 ...............................................................................................................17 4.1 蝸桿的選擇 ..........................................................................................................................17 4.1.1 蝸桿蝸輪材料的選擇 ...................................................................................................17 4.1.2 蝸桿蝸輪的結(jié)構(gòu) ...........................................................................................................17 4.1.3 蝸桿頭數(shù) z1，蝸輪齒數(shù) z2 和傳動比 i......................................................................17 4.1.4 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)和幾何尺寸的計算 ..................................................................18 VI 4.1.5 蝸桿傳動的強度計算 ..................................................................................................18 4.1.6 計算蝸桿的滑動速度和傳遞效率 ...............................................................................21 4.1.7 確定蝸桿傳動的精度等級 ...........................................................................................22 4.1.8 桿傳動的潤滑和熱平衡計算 .......................................................................................22 4.2 軸的設(shè)計計算 .....................................................................................................................23 4.2.1 軸的功率 p，轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T.....................................................................................23 4.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................................................................................................................24 4.3 鍵的選擇和鍵聯(lián)接強度計算 ..............................................................................................29 4.3.1 鍵的選擇 .......................................................................................................................29 4.4 離合器的選擇 ......................................................................................................................30 5 減速器箱體設(shè)計 .......................................................................................................................32 5.1 箱體設(shè)計 ..............................................................................................................................32 5.2 減速器附件設(shè)計 ..................................................................................................................33 6 帶傳動 .....................................................................................................................................35 6.1 帶傳動的類型 .....................................................................................................................35 6.2 帶的彈性滑動和打滑 .........................................................................................................35 6.3 帶傳動參數(shù)的選擇 .............................................................................................................35 6.3.1 中心距 a .......................................................................................................................35 6.3.2 傳動比 i .........................................................................................................................35 6.3.3 帶輪的基準(zhǔn)直徑 ..........................................................................................................35 6.3.4 帶速 v ...........................................................................................................................35 6.4 帶的選型 .............................................................................................................................36 6.5 帶輪的選擇 .........................................................................................................................36 7 結(jié)論和展望 ...............................................................................................................................37 7.1 結(jié)論 .....................................................................................................................................37 7.2 展望 ......................................................................................................................................37 致 謝 ...........................................................................................................................................38 參考文獻 .......................................................................................................................................39 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 在國外編機搶占中國市場的同時，我國的編織企業(yè)也在呼喚國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)編機，對國內(nèi) 編織機械企業(yè)提出新的要求。 在機理構(gòu)造上，一些國產(chǎn)編機也與進口編機無太大差別。 但國產(chǎn)編機在有關(guān)在線檢測方面與進口編機的功能差距較大，尚不能很好地滿足有些高 檔產(chǎn)品的生產(chǎn)需要；另外，國產(chǎn)編機在生產(chǎn)中的通用性較強，而針對性不高，不易生產(chǎn) 出特色產(chǎn)品，這些方面國產(chǎn)編機在今后的生產(chǎn)中有待加強。 國外企業(yè)的競爭，國內(nèi)用戶要求的不斷提升，編機企業(yè)走創(chuàng)新路子，形成核心競爭力 的呼聲更高。國產(chǎn)編織機械與國外同類產(chǎn)品的差距，除了研發(fā)能力．技術(shù)創(chuàng)新不足之外， 還主要表現(xiàn)在加工精度和運行可靠性兩個方面。因此，必須下大力氣研究從生產(chǎn)過程、 管理過程．流通過程與創(chuàng)新的系統(tǒng)優(yōu)化問題，借助系統(tǒng)論控制論的理論，努力消除現(xiàn)存 的問題，縮短差距。應(yīng)加強產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，開創(chuàng)教育與企業(yè)新局面。通過企業(yè)和科研院所 的人才與設(shè)施、科研與生產(chǎn)互動，加快人才培養(yǎng)和技術(shù)提升。 研究編織機的傳動系統(tǒng)，對于提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本具有重要意義。此項研究 也是對大學(xué)四年所學(xué)課程的一次總復(fù)習(xí)，它將機械制圖、機械設(shè)計和機電傳動控制等機 械設(shè)計制造及其自動化主要專業(yè)課程緊密聯(lián)系在一起，利用所學(xué)的機械與控制相關(guān)知識 來解決實際的生產(chǎn)問題，將理論設(shè)計與實際運用聯(lián)系起來，需要考慮多方面的問題，如 成本、系統(tǒng)可靠性和機械設(shè)備使用壽命等等。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 改革開放 20 多年來，國內(nèi)紡織工業(yè)經(jīng)歷了持續(xù)快速發(fā)展的過程，到了 2005 年我國 紡織纖維加工總量已達 2690t，約占世界纖維加工總量的 37%，主要的紡織產(chǎn)品——化纖、 棉紗、棉布、絲織品和服裝產(chǎn)量均居世界第一位。紡織業(yè)依然是國內(nèi)重要的支柱產(chǎn)業(yè)之 一，在滿足人民紡織產(chǎn)品消費，出口創(chuàng)匯，為其他產(chǎn)業(yè)提供支持，解決就業(yè)問題等方面 發(fā)揮重要作用。 今年來隨著紡織行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級的升入，通過國內(nèi)技術(shù)的改造和國外先進 技術(shù)的引進和吸收，織造行業(yè)的裝備和技術(shù)水平大幅提高，企業(yè)自主創(chuàng)新能力也有所增 強，生產(chǎn)效率不斷提高，品種范圍迅速擴展，生產(chǎn)已從勞動密集型向科技型轉(zhuǎn)換。淘汰 落后裝備和工藝，光、機、電、氣動、液壓、傳感、計算機技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用，為織物附 加值提高和新產(chǎn)品開發(fā)提供了強有力的保障，針織產(chǎn)品休閑化，個性化，高檔化趨勢日 益明顯，紡織面料出口以年均 19%的速度增長，出口服裝面料自給率也提高到 70%，徹 底扭轉(zhuǎn)了面料進口量高于出口量的局面，增強了行業(yè)的國際競爭力。但我國織造行業(yè)的 整體水平與世界先進國家相比仍有較大差距。僅以棉織設(shè)備為例，其無梭織機、自動絡(luò) 筒機的使用率僅占 25%和 21%，而發(fā)達國家已達 90%左右。應(yīng)對整個織造領(lǐng)域的飛速發(fā) 展有了一個總體認(rèn)識，以期待找出與國外差距和今后提高今后科技水平的方向。 1.3 編織機的發(fā)展前景 （1）進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 在編織機上裝上各類顯示檢測和控制的裝置，可以彌補人工操作的不足和管理上的 缺陷。 （2）提高機器運行的安全性 在控制驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用微電子技術(shù)，可使機器運行可靠。 （3）機器運轉(zhuǎn)高速化，提高單機質(zhì)量 采用各種自動化措施和微機控制技術(shù)，可使機器運行更加可靠。 （4）傳動方式多樣化 單機采用機電一體化的新技術(shù)，打破現(xiàn)有單純機械傳動的局面，使單一機電帶動皮 帶及齒輪變速的傳動方式有新的突破。 （5）改善勞動環(huán)境 多方面提高自動化程度，減輕工人勞動量。 （6）減少設(shè)備占地空間 1.4 本課題應(yīng)達到的要求 通過參觀現(xiàn)有的 編織機，了解其傳動系統(tǒng)的傳動原理。并找出傳統(tǒng)編織機傳動系統(tǒng) 不足之處，初步設(shè)定圓筒編織機傳動系統(tǒng)總體方案。根據(jù)總體設(shè)計方案，通過計算選擇 電機、傳動零件、并校核零件強度、用 CAD 繪制裝配圖、零件圖，用 Pro／E 繪制實體 模型仿真，仿真通過后編寫設(shè)計說明書并進行設(shè)計答辯。 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 3 2 噴水織機機構(gòu)與原理 2.1 織機機構(gòu) 噴水織機是一種高速無梭織機。它是用水射流代替了兩百多年世界織布產(chǎn)業(yè)上長期 使用的梭子，通過噴嘴將緯線引入經(jīng)絲梭口的一種新型織機。 這種從根本上改變了織機原理的噴射織機，裝有具備創(chuàng)新技術(shù)的新裝備：水噴射裝 置，連續(xù)測緯及儲緯裝置，緯紗切斷裝置，邊紗處理裝置。下面就 GD76X1 型織機行傳 動系統(tǒng)設(shè)計 主要運動部分 送經(jīng)機構(gòu)：將織軸上的經(jīng)紗均勻送出，滿足交織需要。 卷取機構(gòu)：將織物引離織口，卷至卷布輥上。由電動機經(jīng)減速裝置帶動卷布輥轉(zhuǎn)動， 將編織好的導(dǎo)火帶卷到卷布輥上。在卷繞的過程中，保持張力均勻是非常重要。 織機的織口大小變換機構(gòu)：根據(jù)編織的需要來改變織口的大小。 2.2 GD76X1 型織機行傳動原理 （1）緯紗是直接由錐形筒子或筒子紗等貢紗器供給，通過張力器調(diào)節(jié)適當(dāng)張力，用側(cè)長 盤連續(xù)測取長度相當(dāng)于筘幅的一根緯紗，通過儲緯器，其前端即由緯紗夾持裝置握持， 引入噴嘴口。 （2）從水源將噴射用水引入保持一定水壓的水箱，由浮閥保持一定水面，經(jīng)過濾而被吸 入水泵，水泵屬于柱塞式，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)乃畨汉退?，然后壓人噴嘴?（3）在噴嘴處，緯紗和水在此合流，以 30-50m/s 的速度向梭口射去。 （4）投入的緯紗前端被織機對側(cè)的捕緯器夾持，經(jīng)捻紗而得到適當(dāng)張力。 （5）在此同時，由衛(wèi)星齒輪式絞邊裝置進行邊紗的開口運動，使緯紗兩端皆被擰織而成 結(jié)實的布邊。 （6）緯紗均從噴嘴向一個方向飛行，在梭口兩端位置裝有熱熔絲切斷投入的緯線，或采 用機械剪斷投入的緯紗。 （7）緯紗的飛行如受到毛羽等影響，不能到達右側(cè)，裝在右邊的探緯器可立即檢出，并 使織機自動停下來。 原理圖如圖 2.1 所示。 2.3 GD76X1 型織機傳動機構(gòu) 1) 主軸與打維機構(gòu)的傳動 主電動機經(jīng)帶輪 2 和多楔帶 3 傳動皮帶輪 4 和主軸 5，皮帶輪 4 裝有單片式電磁制動 器，曲軸用聯(lián)軸器與主軸 5 連接。另一側(cè)用聯(lián)軸器連接傳動軸，曲軸經(jīng)手和筘座 6 進行 打緯。 2）開口機構(gòu)的傳動 經(jīng)曲軸齒輪 7 傳動過橋齒輪 8，另一側(cè)通過聯(lián)軸器傳動主軸曲軸齒輪 7’，傳動過橋齒 輪 8’，通過過橋軸傳動偏心輪，經(jīng)牽手傳動開口軸，兩側(cè)牽手偏心位置相差 180。 ，形成 連桿式開口機構(gòu)。 3）絞邊機構(gòu)的傳動 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 主軸 5 經(jīng)齒輪 7,8,9 和一齒輪使絞邊齒輪得到傳動，由于行星齒輪和恒星齒輪的周轉(zhuǎn) 輪系傳動，實現(xiàn)了邊經(jīng)紗的開口和繩狀扭絞動作。 4）送經(jīng)機構(gòu)的傳動 由凸輪 10 通過三角皮帶與傳動軸 11，傳動機械式無極變速器的輸入軸 12，經(jīng)變速 器的內(nèi)部機構(gòu)作用變速后，由輸出軸輸出，在經(jīng)變速齒 13 和 14，經(jīng)錐齒輪傳動，由渦輪 蝸桿減速器減速后，由送經(jīng)小齒輪 15，傳動經(jīng)軸齒輪 16 使經(jīng)軸傳動。送經(jīng)機構(gòu)的經(jīng)紗張 力感應(yīng)升降桿，其位置的高低可以控制無級變速器的變速比。 5) 卷取機構(gòu)的傳動 主軸 5 經(jīng)同步帶輪 19、20 傳動減速器，經(jīng)離合器 22 齒輪帶動卷取主動齒輪 23，傳動 三只變換齒輪，最末一只變換齒輪傳動計數(shù)齒輪，與計數(shù)齒輪同軸的有小鏈輪和小齒輪， 小齒輪可傳動卷取齒輪 24，而齒輪裝在摩擦輥軸上，這樣可帶動摩擦輥 25 一起轉(zhuǎn)動。摩 擦輥的卷取表面包覆糙面橡膠帶，在兩根壓輥的作用下與繞在圓周表面上的織物產(chǎn)生摩 擦作用而將織物送到卷布輥 26。卷布輥是由卷取鏈輪經(jīng)鏈條傳動活輪，與同軸齒輪傳動。 主動齒輪再通過卷取制動器作用，帶動卷布輥一起傳動，當(dāng)卷布輥因不斷卷取織物而直 徑增大時，能依靠卷取制動器的打滑作用，使卷布輥轉(zhuǎn)速變慢，保持織物有一定張力。 6） 送經(jīng)機構(gòu)的傳動路線： 電動機 1（帶輪） ——軸 5（齒輪）——軸 10（帶輪）——軸 11（變速箱）——軸 12（齒輪）——軸 17（減速箱）——軸 18（齒輪）——送經(jīng)機構(gòu) 打緯機構(gòu)的傳動路線： 電動機 1（帶輪 ）——軸 5（曲柄搖桿機構(gòu)）——打緯機構(gòu) 開口機構(gòu)的傳動路線： 電動機 1（帶輪） ——軸 5（齒輪）——軸（過橋齒輪 8）——偏心輪——開口機構(gòu) 絞邊機構(gòu)的傳動路線： 電動機 1（帶輪） ——軸 5（齒輪）——軸 10（齒輪）——絞邊動作（絞邊齒輪） 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 5 ` 圖 2.1 工作原理 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 3 設(shè)計過程論述 3.1 電機選擇 為保證機器正常運作?，F(xiàn)選用型號為Y112M-4三相異步電動機。其技術(shù)參數(shù)如表3-1所 示 表3-1 電機參數(shù) 滿 載 時 啟動電 流 啟動轉(zhuǎn) 矩 最大轉(zhuǎn) 矩額定 功率 KW 轉(zhuǎn) 速r/min 電流 （ 380V ） 效 率% 功率因數(shù) cos?額定電 流 額定轉(zhuǎn) 矩 額定轉(zhuǎn) 矩 重 量 kg 2.2 1440 8.77 84.5 0.82 7.0 2.2 2.3 43 3.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為：m ai? 由于電動機轉(zhuǎn)速 =1440r/min，最終輸出的速度v=40m/min=0.667m/s，卷筒直徑設(shè) 為 mm，則：80? 最后輸出轉(zhuǎn)速： (3.1)min/92.158014.36/6106rDVn????? 故傳動裝置總傳動比： 5.92.14ima 分配傳動比考慮以下原則： 1）各級傳動的傳動比應(yīng)在合理范圍內(nèi)，不超過允許的最大值，以符合各種傳動形式的工 作特點，并使結(jié)構(gòu)比較緊湊。 2）應(yīng)注意使各級傳動尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)比較合理。 3）盡量是傳動裝置外廓尺寸緊湊或重量較小。 4）盡量使各級大齒輪浸油深度合理。 5）要考慮傳動零件之間不會干涉碰撞。 =2 =2 =1/2 =0.75 =7/9 =1/3 1i2i3i45i6i =2 =39 =3789 3.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 3.3.1 進行傳動件的設(shè)計計算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速。 各軸轉(zhuǎn)速 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 7 5 軸： = = =720r/min1nim240 12 軸： = =2i min/7.123058.*4321 rin? 16 軸： =3ni/69/7.06ri? 17 軸： =4 in/15.82.7i 18 軸： mi/34.79.185 rin?? 19 軸： in/.5.96i 3.3.2 各軸的輸入、輸出功率 傳動效率如下： 帶傳動的傳動效率 =0.96，軸承 =0.98，齒輪傳動效率 =0.97, v帶的傳動效率1?2 3? =0.94,錐齒輪傳動效率 ，渦輪蝸桿傳動效率 。4?95.0?68.0? 輸入功率： 5 軸： = =1p1*d kw1.6.?? 12軸： 42322 *??? = 97.08. kw68.1940.8. ?? 16軸： k63323?? 17軸： p2.15.6.154 ?? 18軸： 25??048904 19軸： kw6.7.3.6? 輸出功率： 5 軸： ?21.'p0.298.1.? 12軸： ?28?k656 16軸： 230.' w71.3. 17軸： 49p4928041 18軸: ??25.' k...? 19軸: 68?6 各軸的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩： (3.2)mNnpTmdd ???59.140.950 輸入轉(zhuǎn)矩： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 5軸： ?11950npT??7201.mN?.8 12軸： 22 ?.3.6 16軸： ?33950npT???154.92 17軸： 44 mN?7..86 18軸: ?5590npT???3.204.1 19軸: 66 ?57.9 輸出轉(zhuǎn)矩： 5軸： mNT????4.28.012'1? 12軸： 293 16軸： 3' ?7..54 17軸： 24807. 18軸: ?5'?TN???64.29.3 19軸: 26 m754 3.4 直齒輪設(shè)計 3.4.1 選定齒輪類型、精度等級、材料和齒數(shù) 1) 選用直齒圓柱齒輪。 2) 紡織機機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度(GB 10095-88) 3)材料選擇，小齒輪為40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為280HBS，選擇大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬 度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS 。 4)選用小齒輪齒數(shù)為Z=20，大齒輪齒數(shù)為Z=60 。 3.4.2 按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行計算； （ 3.3）231 )][(12.HEdt ZuKTd????? （1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) .t 2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT??5.43 3）由《機械設(shè)計》表10-7選擇齒寬系數(shù) 1d?? 4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 129.EZMPa 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 9 5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ， 大MPaH601lim?? 齒輪的接觸疲勞強度極限 。MPaH502lim?? 6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： hjLnN2160? =)381(3.9??9108.7? 92 06.587?? 7)查表得接觸疲勞壽命系數(shù)： ，10.HNK?2.HN 8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 ( 3.4）??1.960541HNLIMPaMS????2.52.IKa??? 9） 計算 (1)試算小齒輪分度圓直徑d 1t，代入[ H]中較小的值? = 231 )](12.Edt ZuT????3 2 3)5.819(4105.. ?? = 22.81mm （3.5） (2) 計算圓周速度 v 4.41m/s （3.6）??1062nvt???1063.928. (3）計算齒寬 b =1dt?m8.2. (4) 計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 14.01?zmtt 齒高 ht 56.225.?? 8.8967.38b (5)計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=4.41m/s，7 級精度、由圖 10-8 查得動載荷系數(shù) =1.5；直齒輪，假設(shè)vk KAFt/b<100 N/mm。又查得 1.2HFK?? 查得使用系數(shù) KA=1； 查得 7 級精度、小齒輪相對支承 對稱布置時， 3.1??H 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 再由 b/h=9.10，查得 ；故28.1??FK AVHK??304..5? (6)實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， （3.7）31/ttd 27.6mm???.10428. (7) 計算模數(shù)， 3.20671zdm 3.4.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 由公式 10-5 得彎曲強度設(shè)計公式為： （3.8）??132FaSdKTYmz????????? （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）由《機械設(shè)計》由 10-20c 查得小齒輪彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪150EFMPa?? 的彎曲疲勞強度極限 ；2380EFMPa? 2）由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ；10.85FNK?2.8FN 3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由《機械設(shè)計》由 10-12 式可得 （3.9）??11HFNEKS??0.8530.574Paa?22FNE.28.1MP?? 4）計算載荷系數(shù) k AVFK???.2.3514? 5）由 10-5 查取齒形系數(shù) ；80.1aY 2F 查取應(yīng)力校正系數(shù) 6) 由表 10-5 查得 ；5.1?sa 73Y 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 11 7)計算大、小齒輪的 并加以比較??FaSY? （3.10）??12.65180.3793FaSY???2.4.16.aSF? 大齒輪的數(shù)值比較大 (2)設(shè)計計算 = 0.85312][FsadYzKTm???? ??320164.1584. 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于齒跟彎曲疲勞強度計算的模 數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強度算得的模數(shù)所決定的承載能力，而齒面 接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取通 過由彎曲強度算得的模數(shù) 0.85 并整為標(biāo)準(zhǔn)值 m =1.5，按接觸強度算得的分度圓直徑 d1 =27.6 mm，算出小齒輪的齒數(shù) =18.31dz? 取 ，20 大齒輪齒數(shù) 60uz1 取 z2=60。 這樣設(shè)計出來的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強 度，結(jié)構(gòu)緊湊。 3.4.4 幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 1dmz?m3025.?? 296 2）計算中心距 =60mm??12/a? 3）選擇齒輪寬度 B= 30mm?1d? ； mB30B352 4）計算齒頂高、齒根高、齒全高 =1 1.5=1.5mm*12aah?? =??ffc?m87.1).1(?? =（2+0.25） 1.25=3.375mm*12a 5）計算齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 = （3.11）??*12aadzhm??m35.1)20(??? = 2 96 （3.12）?11ff 4.8.3 = 22ffdh?290?? = （3.13）1cosb?m19.cs 2 57840 6）計算齒距、齒厚、齒槽寬 pm??.514.3?? =2.36/se 驗算： = （3.14）12tTFDN27603. AtKbm/10/9??? 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖，如圖 3.1 所示： 圖 3.1 直齒圓柱齒輪 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 13 3.5 直齒圓錐齒輪的設(shè)計 (1)、選定直齒圓錐齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。 a.小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面， b.小齒輪：45 鋼。調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 230HBS； 大齒輪：45 鋼。正火處理，齒面為 190HBS。 c.齒輪精度初選 6 級 (2)、初選參數(shù) Z1=28，u=2 Z2=Z1·u=26×2=56 取 ,021?x3.R? （3）確定許用應(yīng)力 a: 確定極限應(yīng)力 和 limH?liF 齒面硬度：小齒輪按 230HBS，大齒輪按 190HBS 查《機械設(shè)計》圖 10-21 得 =580Mpa, =550 Mpa li1lim2H? 查《機械設(shè)計》圖 10-20 得 =450Mpa, =380MpalimFliF b: 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N，確定壽命系數(shù) kHN,kFN N1=60n3jLh =60×3692.31×1×（2×8×300×5）= 9103.? N2=N1/u=3.883×108/2= 906.? 查圖 10—19 得 kHN1=0.96,kHN2=0.98 c：計算接觸許用應(yīng)力 取 minHS?min1.4F 由許用應(yīng)力接觸疲勞應(yīng)力公式 MPaSH8.56kN1lim1??σ］［ σ H3922li2?σ］［ σ 查圖 10-18 得 kFE1=0.89 kFE2=0.91 aFF PS07.2864.150E1lim1 ??σ］［ σ aM.9382li2???σ］［ σ （4）初步計算齒輪的主要尺寸 因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算 按式（10—26）試算，即 dt≥ （3.16）?? 3 22R·u5.0192. ???????HEtZTKσ）φ（φ 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 確定各參數(shù)值 1) 試選載荷系數(shù) K=1.2 2) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT??15.43 3) 材料彈性影響系數(shù) 由《機械設(shè)計》表 10-6 取 ZE=189.8 MPa 4）試算小齒輪分度圓直徑 td1 dt≥ （3.17）?? 3 22R·u5.092. ???????HEtZTKσ）φ（φ = m81.3)59.1()3.1(.43 2??? 5）計算圓周速度 v= = =6.3m/s1062?ndtπ 06.928.? 因為有輕微震動，查表 10-2 得 KA=1.25。根據(jù) v=6.3m/s,6 級精度，由《機械設(shè)計》 圖 10—8 查得動載系數(shù) KV=1.3；取 故載荷系數(shù) K=KA*KV*KHα*KHβ=1.25×1.3×1×1.2 =1.95 6） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由《機械設(shè)計》式（10—10a）得 d1= = 31/ttKdm57.382.1983?Rm57.0)5.(1????? 7） 計算大端模數(shù) m m = mm 1zd1.28.3 （5） 、齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 由式(3.16) ≥n ??321R·u5.04FSaYzKTσ）φ（φ ?? 確定計算參數(shù) 1） 計算載荷系數(shù) 由表 10-9 查得 KHβbe=1.25 則 KFβ=1.5 KHβbe=1.875 K=KAKVKFαKFβ=1.25×1.03×1×1.875=2.414 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 15 2）齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)因為齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)按當(dāng)量齒數(shù) 算。其cosvz?? 中 （3.18）89.021cos21???u? （3.19）4.2 .98.061?vz 1.4. 52v 查表 10-5 齒形系數(shù) YFa1=2.52；YFa2=2.16 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1=1.62；Ysa2=1.8 3）計算大、小齒輪的 并加以比較??FSaYσ = 1SaFσ 01427..2865?? = ??2FSaYσ 5.47 大齒輪的數(shù)值大。 4）設(shè)計計算 ≥nm??321R·u5.0FSaYzKTσ）φ（φ ?? = =1.1473 22 30.15748..49???）（ 對比計算結(jié)果，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 1.15 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1.25mm 按接觸 疲勞強度算得的分度圓直徑 d1=32.81mm，算出小齒輪齒數(shù) Z1=d1/m=32.81/1.25=26.25 取 Z1=28 大齒輪齒數(shù) Z2=2x28=56 （6） 、幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 d1=m·Z=1.25×28=35 mm d2=m·Z1=1.25×56=70mm (7)計算齒頂圓直徑、齒根圓直徑 = （3.20）??*1aazhm??m5..1)235(?? = 2d0870? 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 （3.21）??112ffhdm24.318.35? = 2ff 670 2)計算錐距 R= =39.2mm （3.22）21ud21d???）（）（ 3)計算齒輪寬度 b= R·φR=39.2x0.3=11.76 取 B2=20mm B1=15mm 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖，如圖 3-2 所示： 圖3.2 直齒錐齒輪 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 17 4 減速器的設(shè)計與計算 4.1 蝸桿的選擇 選用蝸桿制造簡單的圓柱蝸桿，鑒于圓柱蝸桿按其齒廓曲線不同，又可分為阿基米 德蝸桿和漸開線蝸桿等，阿基米德蝸桿的加工與測量方便，所以在工程上應(yīng)用最廣。漸 開線蝸桿的端面齒廓為漸開線，它的制造精度較高，利于成批生產(chǎn)，適用于功率較大的 高速傳動。鑒于阿基米德和漸開線蝸桿的優(yōu)缺點以及結(jié)合 GD76X1 型織機行傳動的實際 需要，選用圓柱蝸桿中的阿基米德蝸桿（即 ZA 蝸桿） 。 4.1.1 蝸桿蝸輪材料的選擇 蝸桿材料一般選用碳素鋼或合金鋼，根據(jù)工作條件合適的熱處理。對于高速重載的 蝸桿傳動，蝸桿材料常用 20Cr，20CrMnTi，12CrNi3A（滲碳淬火到 58~63HRC）或 40、45 鋼和 40Cr、40CrNi、42SiMn （表面淬火到 45~55HRC） ，淬火后需磨削。一般情 況下，蝸桿多采用 40、45 鋼調(diào)質(zhì)處理（硬度<270HBS） ，因此，此次設(shè)計中我選用 40Cr 為制作蝸桿的材料。 蝸輪常用的材料是鑄造錫青銅和無錫青銅。高速重載的重要傳動，可選用 ZCuSn10P1 和 ZCuSn5PbZn5 等鑄造青銅制作蝸輪的齒圈，其減摩性和抗膠合能力均好， 允許的滑動速度可達 10~25m/s，但價格較貴。當(dāng)滑動速度 vs10 ≤10 ≤5 ≤2 綜合表 4-3 所列 6~9 級蝸桿傳動的應(yīng)用范圍，制造方法和許用滑動速度以及紡織機的 自身需求，我認(rèn)為選用 7 級精度的蝸桿傳動最適宜。因此，此次設(shè)計中的蝸桿蝸輪均確 定為 7 級精度。 4.1.8 桿傳動的潤滑和熱平衡計算 1、蝸桿傳動的潤滑 為了提高蝸桿傳動的效率，承載能力及壽命，應(yīng)當(dāng)充分重視蝸桿傳動的潤滑。為了 減輕磨損及防止膠合破壞，潤滑劑通常采用粘度較大的礦物油，并在礦物油中加入添加 劑，以提高抗膠合能力。但是，青銅蝸輪不能采用抗膠合能力強的活性潤滑油，以免腐 蝕。 紡織機傳動系統(tǒng)---- 基于蝸輪蝸桿傳動 23 閉式蝸桿傳動一般采用油池潤滑或噴油潤滑。采用油池浸油潤滑時，蝸桿浸油深度 為一個齒高。當(dāng)滑動速度 vs>4m/s 時，應(yīng)采用上置式蝸桿，蝸輪帶油潤滑，這時，蝸桿的 浸油深度為 1/3 的半徑。若潤滑速度 vs>10~15vm/s 時，則采用壓力噴油潤滑。開式蝸桿 傳動選用粘度較高的的潤滑油和潤滑脂。我設(shè)計中的蝸桿傳動潤滑采用一般的油池潤滑 即可。 2、蝸桿傳動的熱平衡計算 由于蝸桿傳動摩擦損耗大，效率低、工作時發(fā)熱量很大。在閉式蝸桿傳動中，若不 及時散熱，將會因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而更增大摩擦損耗，甚至發(fā)生膠合。 所以，必須進行熱平衡計算。使單位時間內(nèi)的發(fā)熱量 Q1 等于同時間內(nèi)的散熱量 Q2，以 保證溫度穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。 在單位時間內(nèi)，蝸桿傳動由于摩擦損耗產(chǎn)生的熱量為： （4.8）)1(01???PQ 以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中的熱量為： （4.9）02tAKt 當(dāng)達到熱平衡時， ，可求得箱體內(nèi)潤滑油的工作溫度：1 （4.10）)(0 0tPtt???? 式中 P1—蝸桿傳動的輸入功率（ kW） ； Kt—散熱系數(shù)，Kt=10~17W/（m2 ） ，當(dāng)周圍空氣流