159 法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計,法蘭,成型,傳動系統(tǒng),設計
江西農(nóng)業(yè)大學畢業(yè)設計(論文)任務書設計（論文）課 題 名 稱法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計學生姓名 艾興 院（系） 工學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化指導教師 吳彥紅 職 稱 副教授 學 歷畢業(yè)設計（論文）要求：1、能獨立擬定設計方案，提出方案的構思以及技術、經(jīng)濟條件等方面的可行性論證報告。2、能熟練應用已學過的理論知識，采用工程分析計算方法或數(shù)值計算方法，正確完成設計中的計算工作。3、能熟練掌握機械制圖的方法和技巧，并運用計算機繪圖、計算機輔助設計等，按國家標準正確地完成繪圖工作。4、 能按設計任務書的要求，編寫出設計說明書。畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容與技術參數(shù)：1、完成傳動系統(tǒng)設計，確定傳動系統(tǒng)各部分尺寸大小。2、設計傳動系統(tǒng)的方案。3、畫出法蘭成型機傳動系統(tǒng)的裝配圖和主要零件圖。4、 編寫設計說明書。畢業(yè)設計（論文）工作計劃：1、調(diào)查實習、查閱文獻、收集資料：2008.122009.12、方案選擇設計：2009.23、總體設計：2009.24、詳細計算、結(jié)構設計：2009.35、工程圖的繪制：2009.46、編寫設計說明書：2009.47、 修改設計、準備答辯：2009.5接受任務日期 2008 年 12 月 1 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日學 生 簽 名 年 月 日指導教師簽名 年 月 日院長（主任）簽名 年 月 日法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計,姓 名：艾興班 級：機制052學 號：20050414指導老師：吳彥紅課題類型：應用設計專 業(yè)：機械設計制造及其自動化,引言,法蘭成型機的特點： 1.可以不僅用于卷制角鋼法蘭盤，也可用于卷制扁鋼和圓管。 2.一次性可卷制多個同一規(guī)格的法蘭盤，效率高。 3.卷圓后不趕邊角鋼斷面形狀。它可與單平口咬口機，斜三輥卷圓機配套使用，可完成圓形風管的成型產(chǎn)品，是工業(yè)生產(chǎn)重要的配套設備。,本課題的意義,以前大型風管的法蘭盤采用的是沖壓的傳統(tǒng)方法制造出來的，這種工藝制造方法不僅耗時耗材，而且由于風管法蘭盤的尺寸直徑較大，材料容易失效，不利于成型，而法蘭成型機正好彌補了這一不足。它是利用上下輥輪擠壓角鋼成圓形法蘭。,設計任務,右圖為法蘭成型機的一個實圖。我設計的部分為本臺機器的傳動系統(tǒng),傳動原理,傳動方案定為：在托架上放置電動機，由電動機經(jīng)三角皮帶輪傳動，帶動蝸桿蝸輪，并由蝸輪軸上的小齒輪再帶動兩個相同的大齒輪同步運轉(zhuǎn)，進而帶動箱體外的內(nèi)外輥輪轉(zhuǎn)動。本傳動實際就是一個帶有蝸桿傳動和齒輪傳動的二級減速器。,法蘭成型機傳動系統(tǒng)圖,總傳動效率的計算,查現(xiàn)代機械傳動手冊得： 皮帶輪效率： ； 蝸桿效率（包括軸承）： ； 滾動軸承： ； 齒輪部分： ；所以本機的總傳動效率：,確定總傳動比及其分配,查機械設計手冊，型號為Y132M1-6電機轉(zhuǎn)速為n=960r/min,P=4Kw.本機的輥輪工作速度為r=2m/min,輥輪的工作外徑大約為D=200.根據(jù)公式 ，此輥輪的轉(zhuǎn)速為 ?？倐鲃颖葹椋?。 傳動比分配： ， ，于是 （3*2.2*45300）,皮帶輪的設計計算,本機選用應用最廣的普通V型皮帶，型號B型L-1219.通過設計計算確定帶輪的基本尺寸： 小帶輪的基準直徑D1=125， 大帶輪的基準直徑D2=375 . 帶輪中心距a=552.1 . 小帶輪包角a1=154.1. v帶根數(shù)Z=3.,蝸桿傳動設計,一、選擇蝸桿蝸輪的材料蝸桿傳動可用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220250HBS。由于蝸輪的滑動速度較小，齒圈可用鑄鋁鐵青銅ZcuAl10Fe3，輪芯用鑄鐵 HT150。二、通過設計計算確定蝸桿傳動的基本尺寸：模數(shù)m=5,蝸桿頭數(shù)Z1=1，蝸輪齒數(shù)Z2=45，蝸桿蝸輪分度圓直徑分別為d1=55,d2=265 .,齒輪傳動設計,一、選擇齒輪的材料齒輪材料我們定為合金鋼40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241286HBS。二、通過設計計算確定齒輪的基本尺寸模數(shù)m=4,齒距P=12.56 ,齒厚S=6.28 .小齒輪：齒數(shù)Z1=17,分度圓直徑d1=68.大齒輪：齒數(shù)Z2=37 ,分度圓直徑d2=148 .,主軸的設計計算,一、選擇軸的材料 軸最常用的材料是45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，能夠獲得良好的綜合力學性能，即有較高的強度，同時具有良好的塑形和韌性。二、軸承的選用 因為軸的兩端的軸承選用單列圓錐滾子軸承7508尺寸：d=40，D=80 ，T=15 .中間隔板軸承單向推力球軸承8110尺寸：d=50 ,D=100 ,T=25 .,主軸的設計計算,三、軸上零件的定位和固定 齒輪和蝸輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據(jù)齒輪段軸徑d=45mm，查機械制圖手冊得平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=55mm，同時為了保證齒輪與軸有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合 選用的平鍵為 ， 滾動軸承與軸的周向定位是通過過渡配合來保證的，此處選軸的直徑誤差為m6.,軸的結(jié)構圖,設計總結(jié),通過本次設計，我有以下幾點體會：1）. 加深了對于成型法蘭加工的了解。2）. 對于機械設計方面的知識得到了新的鞏固。3）. 能熟練應用CAD制圖，Pro/E制圖還有待提高。4）.設計是一個長時間的系統(tǒng)工程。,致謝,感謝我的指導老師吳彥紅以及和我同組的李達林同學，感謝他們的指導和幫助，使我得以順利地完成這次設計。最后還要感謝各位評委老師，歡迎你們批評指正。, i學校代碼：10410序 號： 050414本 科 畢 業(yè) 設 計題目： 法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 艾 興 學 號： 20050414 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 2005 級 指導教師： 吳 彥 紅 二 OO 九年 五 月法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 1 -摘 要 本設計要做的是對法蘭成型機（又名型鋼卷圓機）傳動箱的傳動系統(tǒng)的設計，主要包括對皮帶輪、蝸桿蝸輪和齒輪以及主軸的設計和計算。本機結(jié)構緊湊，傳動件和軸承用箱體內(nèi)的稀油（30 號，20 號機械油）充分潤滑，從而延長了設備的使用壽命，甚至在長期運轉(zhuǎn)情況下設備能正常工作，此外操作、調(diào)整、維修方便。它能一次卷制多個同一個規(guī)格的法蘭盤，省工減料，是實現(xiàn)機械化生產(chǎn)的配套設備。關鍵詞：法蘭成型機 傳動系統(tǒng) 法蘭盤 法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 2 -AbstractThis design needs to do is to the flange shaper (other name section volume circle machine) the gearbox transmission system design, mainly includes to the belt pulley, the worm bearing adjuster worm gear and the gear as well as the main axle design and the computation.The this aircraft structure is compact, passes on the moving parts and the bearing with the box in vivo thin oil (30, 20 lubricating oil) sufficient lubrication, thus lengthened the equipment service life, even in the long-term working condition the equipment can the normal work, in addition operate, the adjustment, the service is convenient.It can a volume system many identical specification flange plate, save on labor and materials, realizes the mechanized production supplementary equipment.Key words: Flange shaper Transmission system Flange plate法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 3 -1 緒 論 .- 1 -1.1 引言 .- 1 -1.2 法蘭盤的相關概念 .- 1 -1.2.1 法蘭盤的外形特征 .- 1 -1.2.2 法蘭盤的連接 .- 1 -1.3 課題的來源 .- 2 -1.4 設計任務 .- 2 -1.4.1 設計任務 .- 2 -1.4.2 設計要求 .- 2 -1.4.3 設計步驟 .- 2 -2 傳動系統(tǒng)的設計計算 .- 3 -2.1 總體結(jié)構 .- 3 -2.2 傳動方案的設定 .- 3 -2.3 傳動系統(tǒng)的總體計算 .- 4 -2.3.1 總效率的計算 .- 4 -2.3.2 確定總傳動比及其分配 .- 4 -2.3.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速和扭矩 .- 4 -2.4 皮帶輪的設計計算 .- 5 -2.4.1 計算功率 cp.- 5 -2.4.2 選取 V 帶 .- 5 -2.4.3 確定帶輪基準直徑 1D和 2。 .- 5 -2.4.4 驗算帶速 .- 5 -2.4.5 確定帶長和中心距 a.- 5 -2.4.6 驗算小帶輪包角 1.- 6 -2.4.7 確定 V 帶根數(shù) Z.- 6 -2.4.8 求作用在帶輪軸上的壓力 QF.- 6 -2.4.9 帶輪結(jié)構設計 .- 7 -2.5 蝸桿傳動設計 .- 7 -2.5.1 蝸桿蝸輪主要參數(shù)設計 .- 7 -2.5.2 蝸桿蝸輪幾何尺寸計算 .- 7 -法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 4 -2.5.3 接觸強度校核 .- 8 -2.5.4 彎曲疲勞強度校核 .- 8 -2.6 齒輪傳動設計 .- 9 -2.6.1 齒輪的材料選擇 .- 9 -2.6.2 齒輪的主要參數(shù)設計 .- 9 -2.6.3 齒輪強度計算校核 .- 10 -2.7 主軸的設計 .- 11 -2.7.1 選擇軸的材料 .- 11 -2.7.2 確定軸的最小直徑 .- 11 -2.7.3 擬出軸的結(jié)構 .- 11 -2.7.4 軸上零件的定位和固定 .- 12 -2.7.5 按彎扭合成強度條件計算軸的強度 .- 12 -2.8 傳動箱的使用與保養(yǎng) .- 14 -3 總結(jié) .- 14 -參 考 文 獻 .- 15 -致 謝 .- 16 -法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 1 -1 緒 論1.1 引言工業(yè)水平是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展的標志，然而我國工業(yè)水平仍很低下，因而加快我國工業(yè)化發(fā)展是急需的。而提高工業(yè)生產(chǎn)效率又是工業(yè)發(fā)展的重中之重，法蘭成型機就是為提高工業(yè)效率而設計出來的創(chuàng)新產(chǎn)品之一。以前大型風管的法蘭盤采用的是沖壓的傳統(tǒng)方法制造出來的，這種工藝制造方法不僅耗時耗材，而且由于風管法蘭盤的尺寸直徑較大，材料容易失效，不利于成型，而法蘭成型機正好彌補了這一不足。它是利用上下輥輪擠壓角鋼成圓形法蘭。法蘭成型機的特點：1.可以不僅用于卷制角鋼法蘭盤，也可用于卷制扁鋼和圓管。2.一次性可卷制多個同一規(guī)格的法蘭盤，效率高。3.卷圓后不趕邊角鋼斷面形狀。它可與單平口咬口機，斜三輥卷圓機配套使用，可完成圓形風管的成型產(chǎn)品，是工業(yè)生產(chǎn)重要的配套設備。1.2 法蘭盤的相關概念1.2.1 法蘭盤的外形特征法蘭(flange) 又叫法蘭盤或突緣。使管子與管子相互連接的零件。連接于管端。法蘭上有孔眼，可穿螺栓，使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭管件(flanged pipe fittings)指帶有法蘭(突緣或接盤)的管件。它可由澆鑄而成(圖暫缺)，也可由螺紋連接或焊接構成。法蘭聯(lián)接(flange，joint)由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成。墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴密不漏。法蘭聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接。按所聯(lián)接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。按結(jié)構型式分，有整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭。常見的整體法蘭有平焊法蘭及對焊法蘭。平焊法蘭的剛性較差，適用于壓力 p4MPa 的場合；對焊法蘭又稱高頸法蘭，剛性較大，適用于壓力溫度較高的場合。法蘭密封面的型式有三種：平面型密封面，適用于壓力不高、介質(zhì)無毒的場合；凹凸密封面，適用于壓力稍高的場合；榫槽密封面，適用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及壓力較高的場合。1.2.2 法蘭盤的連接法蘭(flange)連接就是把兩個管道、管件或器材，先各自固定在一個法蘭盤上，兩個法蘭盤之間，加上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，完成了連接。有的管件和器材已經(jīng)自帶法蘭盤，也是屬于法蘭連接。法蘭連接是管道施工的重要連接方式。 法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。 在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 2 -在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 2 -場，到處都是法蘭連接的管道和器材。1.3 課題的來源本課題來源是通過指導老師與一家機械廠的協(xié)商，安排我們在工廠住宿，并對一臺制造比較有創(chuàng)新意義的機械進行測量的基礎上，來從新設計并優(yōu)化這臺機械的結(jié)構以達到提高性能。目的是使我們正在的了解一臺機械設計從課題的選擇到方案的確定，還有設計參數(shù)的選擇和計算的整個過程。意義是對整個大學學習的一次檢測，是每個人踏出校園走上工作崗位的一次練兵。1.4 設計任務1.4.1 設計任務根據(jù)現(xiàn)有的部分技術參數(shù)，設計出法蘭成型機的傳動系統(tǒng)部分，最后與外形設計出的箱體組裝成機器。1.4.2 設計要求1.要求在完成論文期間，積極主動，查閱大量文獻，獨立創(chuàng)新，在指導教師的指導下，能獨立擬定設計方案，提出方案的構思以及技術經(jīng)濟條件等方面的可行性認證報告；2.能訓練應用已學過的理論知識，采用工程分析方法或數(shù)值計算方法，正確完成設計中的計算工作；3.能熟練掌握機械制圖的方法和技巧，并運用計算機繪圖、計算機輔助設計等，按國家標準正確地完成繪圖工作，獨立繪制裝配圖和零件圖，圖紙量不少于 1.5 張 A0；4.獨立完成畢業(yè)設計說明書，格式正確，要求字數(shù)不少于 4000 字； 5.完成電子文檔及 PPT 文檔，并打印裝訂成冊。1.4.3 設計步驟1.提出設計思路；2.根據(jù)提供的計算參數(shù)和相關參考資料，設計出各部件的基本外形尺寸； 3.根據(jù)計算出的外形尺寸，確定各部件的全部尺寸；4.畫出裝配圖和相關零件圖；5.申報審核。法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 3 -2 傳動系統(tǒng)的設計計算2.1 總體結(jié)構該機主要由機架、傳動箱、壓下裝置以及電氣系統(tǒng)組成?，F(xiàn)有一些主要的技術參數(shù)如下表：角鋼規(guī)格 最小加工直徑 扁鋼規(guī)格 最小加工直徑5600506004504502222工作速度 min電機型號 Y132M1-6 功率：4Kw設備外形尺寸 (mm)87061592.2 傳動方案的設定經(jīng)過工廠的實習和同學的討論，傳動方案初步定為：在托架上放置電動機，由電動機經(jīng)三角皮帶輪傳動，帶動蝸桿蝸輪，并由蝸輪軸上的小齒輪再帶動兩個相同的大齒輪同步運轉(zhuǎn)，進而帶動箱體外的內(nèi)外輥輪轉(zhuǎn)動。示意圖如下：圖 1 法蘭成型機傳動簡圖法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 4 -2.3 傳動系統(tǒng)的總體計算2.3.1 總效率的計算由于本傳動系統(tǒng)屬于一個復合式的減速器，皮帶輪以及蝸桿部分屬于串聯(lián)式的，而齒輪部分又屬于并聯(lián)式的。查機械設計手冊串聯(lián)式效率為各級傳動部件效率的乘積。即 總= ，并聯(lián)式的效率則為各級傳動效率之和比總效率。查得123皮帶輪效率 帶=0.96，蝸桿效率（包括軸承） 蝸=0.75，滾動軸承 滾=0.99，齒輪部分 齒=0.95 。所以本機總效率為 總= =0.67。0.9675.2092.3.2 確定總傳動比及其分配查機械設計手冊，型號為 Y132M1-6 的電動機滿載轉(zhuǎn)速為 ,r960min機。而本機的輥輪工作速度為 ，輥輪的工作外徑大約為 。根據(jù)4wPKr2min2D公式因 ，此輥輪轉(zhuǎn)速為 。10dnr3.輥總傳動比為 960.2i機總 輥傳動比分配，假定 ， ，于是 （ ） 。3帶 .i齒 45i蝸 32.4502.3.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速和扭矩軸 的轉(zhuǎn)速： ；9602min3rn軸 的轉(zhuǎn)速： ；7.145軸 的轉(zhuǎn)速： 。 i2.r求各軸的扭矩先求各軸功率： ；40.963.8kwp帶 滾；3.8075.kwp蝸22.9.65齒 滾因此軸 的扭矩： ；538110NmT法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 5 -軸 的扭矩： ； 662.859.103.107NmT軸 的扭矩： 。9.2.4 皮帶輪的設計計算2.4.1 計算功率 cp查機械設計表 5.5 可得工作情況系數(shù) =1.3Kw,故Ak1.345.2Ac Kwk2.4.2 選取 V 帶根據(jù)皮帶輪的傳動比 ，以及在功率很小的情況下我們選擇在一般機械轉(zhuǎn)動中0i應用最廣的普通 V 型皮帶，由 =5.2Kw，小帶輪轉(zhuǎn)速 ，查圖 5.14 可以cp1960minr確定皮帶選用 B 型。2.4.3 確定帶輪基準直徑 和 。1D2由表 5.6 查得 =125mm，滑動率 ，1 %可得 ,21960()5(.01)37.532n查表 5.6 取 =375mm，2大帶輪轉(zhuǎn)速： 。122()36.8D其誤差 ，故允許。5%2.4.4 驗算帶速 13.425960.8601Umsn在 525m/s 的范圍內(nèi)，帶速合適。2.4.5 確定帶長和中心距 a初步選定中心距 a=400mm,因此帶長 。2112()2()374.DLama法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 6 -查機械設計書中表 5.2 選用基準長度 。140dLm計算實際中心距：2212112()()8()8LDLDDa 22403.(57)403.(75)8(3751)852.1m2.4.6 驗算小帶輪包角 1合適。00021857.34.2Da2.4.7 確定 V 帶根數(shù) Z計算公式 ()cOLPK式中 計算功率，Kw；cP單根 V 帶在特定條件下所能傳遞功率的能量， Kw；o考慮 時單根 V 帶所能傳遞功率的增量， Kw；1i包角系數(shù)，考慮 時對傳動能力的影響。K 08長度系數(shù)，考慮帶長不等于特定帶長對壽命的影響。L皮帶輪 ，查機械設計表 5.3 得 =1.65Kw，表 5.4 得 =0.3Kw，123nioPoP表 5.7 得 =0.935，表 5.2 得 =0.96。KLK5.22.97(1.603).6Z取 Z=3 根。2.4.8 求作用在帶輪軸上的壓力 QF查表 5.1 得皮帶單位長度質(zhì)量 q=0.17Kg/m，單根 V 帶張緊力法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 7 -250.(1)copFqvZvK250.25(1)0.7683689=237.68N作用在帶輪上的壓力為： 。12sinQoFZ0154.23.sin39.N2.4.9 帶輪結(jié)構設計V 帶輪設計的主要要求是質(zhì)量小，結(jié)構工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面粗糙度要合適，以減少帶的磨損；輪槽尺寸和槽面角應保持一定得精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料主要是鑄鐵，材料牌號為 HT200，小帶輪采用實心式，大帶輪采用孔板式，具體尺寸詳見圖紙。2.5 蝸桿傳動設計2.5.1 蝸桿蝸輪主要參數(shù)設計（根 據(jù) 功 率 、 轉(zhuǎn) 速 和 結(jié) 構 尺 寸 初 選 ）查 閱 機 械 傳 動 設 計 手 冊 得 出 ：中 心 距 a=160mm轉(zhuǎn) 動 比 45i模 數(shù) m=5mm蝸 桿 分 度 圓 直 徑 d1=55mm蝸桿頭數(shù) z 1=1蝸 輪 齒 數(shù) z2=45 蝸 輪 分 度 圓 直 徑 d2=265mm蝸 輪 變 位 系 數(shù) x2=+0.500蝸 輪 軸 轉(zhuǎn) 速 n2=7.1r/min蝸 輪 滑 動 速 度 V=0.13m/s蝸 桿 導 程 角 r= 52.5.2 蝸桿蝸輪幾何尺寸計算選取標準齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù) 。1ah0.2c蝸桿齒頂圓直徑 160aadhm蝸桿齒根圓直徑 ()39.f c蝸輪喉圓直徑 227aa法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 8 -蝸輪齒根圓直徑 2254.6ffdh蝸輪寬度 10.7aB頂圓直徑 2em蝸桿齒寬 12(.)87.5bZ2.5.3 接觸強度校核蝸桿傳動可用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220250HBS。由于蝸輪的滑動速度較小，齒圈可用鑄鋁鐵青銅 ZcuAl10Fe3（金屬模鑄造抗拉強度 =540MPa） ，輪芯用鑄鐵 HT150。b假定連續(xù)工作壽命為 3000 小時，可求循環(huán)次數(shù)：260hNjnL17.3061.280H54()69MPaN蝸桿與蝸輪嚙合處的齒面接觸情況與齒輪傳動相似，由 Hertz 公式，并考慮到蝸桿和蝸輪齒廓的特點，可得出齒面接觸強度32HEZTKa式中 材料彈性系數(shù)（ ） ，鑄鋁鐵青銅 =164；EZPEZ接觸系數(shù)，是考慮接觸線長度和曲率半徑對接觸強度的影響系數(shù)；蝸輪轉(zhuǎn)矩；2T中心距；aK載荷系數(shù)， ,其中 為使用系數(shù)， 為載荷分布系數(shù)， 為AVKAKKVK動載系數(shù)，取 K=1.0.所以 =698MPa631642.3.810.412.HH2.5.4 彎曲疲勞強度校核由于蝸輪輪齒的齒形比較復雜，要精確計算較為困難，所以通常是把蝸輪近似當做斜齒圓柱齒輪來考慮，則蝸輪齒根的彎曲應力為： 221.35F FPFaSKTdmY法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 9 -式中 蝸輪齒形系數(shù)，查機械設計7.8 可得出；2FaY螺旋角影響系數(shù)， ； 012rY其中 ， 。求出 =72.8MPa。FPFNK69FP所以 。69.72.8Ma2.6 齒輪傳動設計2.6.1 齒輪的材料選擇齒輪材料性能的基本要求為齒面應有足夠的硬度，而齒芯要有一定得韌性。由于齒輪傳動是在減速箱中進行，屬于閉式齒輪傳動，又因為轉(zhuǎn)速較低，尺寸較大，所以齒輪材料我們定為合金鋼 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 241286HBS。2.6.2 齒輪的主要參數(shù)設計根據(jù)現(xiàn)有模數(shù)和大小輪齒數(shù)，選定標準的齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù) ，壓1ah0.2c力角 。主要參數(shù)如下表：02名稱 符號 小齒輪 大齒輪 公式分度圓直徑 d 68 148 dmz齒頂高 ah4 *ah齒根高 f 5 ()fc齒全高 h9 *2fafam齒頂圓直徑 cd76 156 dh齒根圓直徑 f58 138 ff基圓直徑 b63.9 139.1 1cosb齒距 P 12.56 pm齒厚 S 6.28 2s齒槽寬 e 6.28 e法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 10 -中心距 a 98 12()ad頂隙 c 1 *cm2.6.3 齒輪強度計算校核初步設定齒輪壽命為 5 年， （每年 300 工作日計算, 每天工作 16h）接觸面不產(chǎn)生疲勞強度的條件是 。HP計算循環(huán)次數(shù)：71609.315601.hNnjL772.0.2i齒查機械設計圖 6.14 得齒輪接觸疲勞強度極限 ，查圖 6.15lim1li2945HMPa得齒輪彎曲疲勞強度極限 ，查表 6.5 得接觸強度和彎曲強度計lim1li290FMPa算的最小安全系數(shù) , 。查圖 6.16 得 ，查圖 6.17 得liHSli.512NZ。12NYlim12945HNHPZPaSli12m386.7FTFPYM確定載荷系數(shù) K由表 6.2 查得 ；由七級齒輪精度取 ；由硬齒面、對稱分布，取.0A1.05VK， ，則 .齒寬 ，常使大齒輪的齒寬 。1.15Vdb 2b查圖 6.12 得節(jié)點區(qū)域系數(shù) ，查表 6.3 得材料系數(shù) ,因齒數(shù)較多，取2HZ189.EZ。0.8Z 12()HEKTiZbd 621.5.40(.)89.02786.4MPa法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 11 -查表 6.4 得齒形系數(shù) ， ；應力校正系數(shù) ，12.97FaY2.43Fa 1.52SaY；取 。21.6SaY0.6則611 1.5.102.9750.829.32784FFaS FPKT Mabdm 221 21.39.aSF FPFYa2.7 主軸的設計軸是機械傳動中的重要零件，設計時應滿足合理的結(jié)構，足夠的強度和振動的穩(wěn)定性，以及良好的工藝性等?？傊^的軸設計就是根據(jù)軸上的零件的定位和固定要求，以及加工和裝配要求合理定出軸的結(jié)構外形和全部尺寸的過程。2.7.1 選擇軸的材料軸最常用的材料是 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，能夠獲得良好的綜合力學性能，即有較高的強度，同時具有良好的塑形和韌性。由機械設計表 11.1 查得毛坯直徑200mm，硬度 217235HBS。抗拉強度極限 ，屈服強度極限 ， 640bMPa35sMPa彎曲疲勞極限 ，剪切疲勞極限 。1275MPa152.7.2 確定軸的最小直徑由機械設計表 11.3 查得系數(shù) c=118107,取 c=108，計算軸徑，233min.81007pdCm考慮到小齒輪的尺寸，軸徑縮小 50%，取最小 d=40mm。2.7.3 擬出軸的結(jié)構根據(jù)軸在危險截面的直徑，整個減速箱的長度以及齒輪到內(nèi)腔壁間距以及軸的結(jié)構，工藝等有關因素。擬出軸的結(jié)構?？紤]到軸長太長，易發(fā)生彎曲變形，故在蝸輪到齒輪間加一個隔板以支撐軸。因為軸既要受到徑向載荷，又要受到軸向載荷，所以兩個內(nèi)壁軸承的類型為單列圓錐滾子軸承 7508 尺寸：d=40mm，D=90mm，T=15mm（摘自 GB279-64） 。中間隔板處軸承適用單向推力球軸承 8110，尺寸為:d=50mm,D=120mm，T=25mm（摘自 GB310-64） 。軸的大概尺寸如下圖：法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 12 -圖 22.7.4 軸上零件的定位和固定齒輪和蝸輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據(jù)齒輪段軸徑 d=45mm，查機械制圖手冊得平鍵截面 （GB109679） ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為128bhL=55mm，同時為了保證齒輪與軸有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為.蝸輪軸徑 d=90mm，選用的平鍵為 。滾動軸承與軸的周向定位是通7/6Hn 514過過渡配合來保證的，此處選軸的直徑誤差為 m6.2.7.5 按彎扭合成強度條件計算軸的強度畫出軸的空間受力簡圖：將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，分別求出水平面上的支反力和垂直面上的支反力，對于零件作用于軸上的分布載荷或扭矩可當作集中力作用于軸上零件的寬度中點，如下圖：圖.3 主軸受力簡圖畫出水平受力圖，彎力圖，彎矩圖，計算支點反力。法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 13 -考慮到 c 處為最有可能的危險截面，計算出 c 點的彎矩：小齒輪的分度圓直徑 d=68mm。217640.tTFNd蝸輪分度圓直徑 d=265mm。2.t 2tan6.4FN2an975.4costFN求出作用于軸上的支反力水平面內(nèi)支反力： 1208.HR31578.9HRN法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 14 -垂直面內(nèi)支反力： 1204.8VRN3569.VRN根據(jù)上述簡圖分別計算出水平面和垂直面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩。C 點彎矩為 36(57.)6.1074.chMm204.81208v m計算合成彎矩：C 點合成彎矩為 25.14CchvN計算當量彎矩：C 點的當量彎矩 225().0cacMTm是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應力循環(huán)特性差異的系數(shù)，取 ，因 0.67為軸受到的扭矩 很小，所以 .TcA校核軸的強度，根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定 C 截面進行強度校核。故安全。513.140.960ca bMPaPaW2.8 傳動箱的使用與保養(yǎng)1.設備在使用前，先檢查傳動箱側(cè)面的油標所顯示的油位。如油位低于油線時，必須從箱體蓋上的注油孔內(nèi)注油，直到達到油線。2.兩個下輥輪軸上的潤滑軸承的潤滑油箱體外的四個加油孔潤滑。3.本機除皮帶傳動外，其它傳動件都裝置在注入有機械油的箱體內(nèi)，靠傳動的嚙合旋轉(zhuǎn)能充分潤滑所有的傳動件和軸承。4.夏季時，箱體可注入 30 號、40 號機械油。冬季時，可注入 20 號機械油。正常使用半年后，傳動箱可清洗換油一次，正常的維護和保養(yǎng)是保證設備正常運轉(zhuǎn)和延長使用壽命的重要因數(shù)。3 總結(jié)經(jīng)過長達兩個多月的準備和工作，在吳彥紅老師和同學們的幫助下，畢業(yè)設計得以勝利完成?；叵胱霎厴I(yè)設計的過程，真是感慨良多。先是去工廠老師布置課題，拿到自己的課題開始還感覺很興奮，覺得終于能將四年所學派上用場，可到真正要做的時候才發(fā)現(xiàn)自己學的那點知識遠遠不夠做這個設計，只好去工廠實地測量機器，與工人師傅們同吃同住幾天，積極得向他們請教，才初步定下了方案。后面的時間主要用于找工作和做這個設計，由于金融危機的影響，讓做設計的時間可能不是太充足，所以可能造成很多地方存在著缺陷，但畢竟還是花了許多心血和法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 15 -汗水。通過這次設計我發(fā)現(xiàn)能熟練運用的東西是和平時的努力成正比的，就如畫 CAD圖來說，由于自己努力的自學了一段時間，感覺還可以?？蓵r畫 Pro/E 圖就感到有點吃力。此外平時很少去圖書館查閱圖書，通過這次設計也讓我學會了怎樣從圖書中查找自己需要的資料。由于本人的水平有限，設計中存在的不正之處，望指導老師不吝指正。參 考 文 獻1 于就泗，齊民主編.機械工程材料.大連理工大學出版社,20032 楊明忠，朱家誠主編.機械設計.武漢理工大學出版社, 20013 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編.理論力學.高等教育出版社,20024 劉鴻文主編.材料力學.高等教育出版社,20045 余桂英，郭紀林主編.AutoCAD2006 中文版實用教程.大連理工出版社，20066 譚建榮，張樹有，陸國棟，施岳定主編.圖學基礎教程.高等教育出版社，19997 中南五省九院機械制圖協(xié)作編寫組編.機械制圖.人民教育出版社，19758 現(xiàn)代機械傳動手冊編輯委員會編.現(xiàn)代機械傳動.機械工業(yè)出版社，19959 鄭文緯，吳克堅主編.機械原理.高等教育出版社，199610 朱龍根主編.機械系統(tǒng)設計.機械工業(yè)出版社，200111 成大先主編.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社，200412 曾志新，呂明主編.機械制造技術基礎.武漢理工大學出版社，2001法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 16 -致 謝這次畢業(yè)設計可以圓滿地完成，在此向我的指導老師吳彥紅老師致以最崇高的敬意，感謝她長期以來對我們的指導，她一直以嚴格的要求和嚴謹?shù)淖黠L感染著我，讓我在這次設計過程中受益匪淺。同時也感謝那些曾經(jīng)幫助過我的其他老師以及我的同學們，沒有他們的幫助我可能很難去完成這份設計，再次感謝你們。除此之外，還得感謝一下江西同盛機械有限責任公司和那里的工人師傅們，感謝他們的支持，感謝他們提供場所讓我們?nèi)嵙?。江西農(nóng)業(yè)大學畢業(yè)設計(論文)任務書設計（論文）課 題 名 稱法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計學生姓名 艾興 院（系） 工學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化指導教師 吳彥紅 職 稱 副教授 學 歷畢業(yè)設計（論文）要求：1、能獨立擬定設計方案，提出方案的構思以及技術、經(jīng)濟條件等方面的可行性論證報告。2、能熟練應用已學過的理論知識，采用工程分析計算方法或數(shù)值計算方法，正確完成設計中的計算工作。3、能熟練掌握機械制圖的方法和技巧，并運用計算機繪圖、計算機輔助設計等，按國家標準正確地完成繪圖工作。4、 能按設計任務書的要求，編寫出設計說明書。畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容與技術參數(shù)：1、完成傳動系統(tǒng)設計，確定傳動系統(tǒng)各部分尺寸大小。2、設計傳動系統(tǒng)的方案。3、畫出法蘭成型機傳動系統(tǒng)的裝配圖和主要零件圖。4、 編寫設計說明書。畢業(yè)設計（論文）工作計劃：1、調(diào)查實習、查閱文獻、收集資料：2008.122009.12、方案選擇設計：2009.23、總體設計：2009.24、詳細計算、結(jié)構設計：2009.35、工程圖的繪制：2009.46、編寫設計說明書：2009.47、 修改設計、準備答辯：2009.5接受任務日期 2008 年 12 月 1 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日學 生 簽 名 年 月 日指導教師簽名 年 月 日院長（主任）簽名 年 月 日法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計,姓 名：艾興班 級：機制052學 號：20050414指導老師：吳彥紅課題類型：應用設計專 業(yè)：機械設計制造及其自動化,引言,法蘭成型機的特點： 1.可以不僅用于卷制角鋼法蘭盤，也可用于卷制扁鋼和圓管。 2.一次性可卷制多個同一規(guī)格的法蘭盤，效率高。 3.卷圓后不趕邊角鋼斷面形狀。它可與單平口咬口機，斜三輥卷圓機配套使用，可完成圓形風管的成型產(chǎn)品，是工業(yè)生產(chǎn)重要的配套設備。,本課題的意義,以前大型風管的法蘭盤采用的是沖壓的傳統(tǒng)方法制造出來的，這種工藝制造方法不僅耗時耗材，而且由于風管法蘭盤的尺寸直徑較大，材料容易失效，不利于成型，而法蘭成型機正好彌補了這一不足。它是利用上下輥輪擠壓角鋼成圓形法蘭。,設計任務,右圖為法蘭成型機的一個實圖。我設計的部分為本臺機器的傳動系統(tǒng),傳動原理,傳動方案定為：在托架上放置電動機，由電動機經(jīng)三角皮帶輪傳動，帶動蝸桿蝸輪，并由蝸輪軸上的小齒輪再帶動兩個相同的大齒輪同步運轉(zhuǎn)，進而帶動箱體外的內(nèi)外輥輪轉(zhuǎn)動。本傳動實際就是一個帶有蝸桿傳動和齒輪傳動的二級減速器。,法蘭成型機傳動系統(tǒng)圖,總傳動效率的計算,查現(xiàn)代機械傳動手冊得： 皮帶輪效率： ； 蝸桿效率（包括軸承）： ； 滾動軸承： ； 齒輪部分： ；所以本機的總傳動效率：,確定總傳動比及其分配,查機械設計手冊，型號為Y132M1-6電機轉(zhuǎn)速為n=960r/min,P=4Kw.本機的輥輪工作速度為r=2m/min,輥輪的工作外徑大約為D=200.根據(jù)公式 ，此輥輪的轉(zhuǎn)速為 ?？倐鲃颖葹椋?。 傳動比分配： ， ，于是 （3*2.2*45300）,皮帶輪的設計計算,本機選用應用最廣的普通V型皮帶，型號B型L-1219.通過設計計算確定帶輪的基本尺寸： 小帶輪的基準直徑D1=125， 大帶輪的基準直徑D2=375 . 帶輪中心距a=552.1 . 小帶輪包角a1=154.1. v帶根數(shù)Z=3.,蝸桿傳動設計,一、選擇蝸桿蝸輪的材料蝸桿傳動可用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220250HBS。由于蝸輪的滑動速度較小，齒圈可用鑄鋁鐵青銅ZcuAl10Fe3，輪芯用鑄鐵 HT150。二、通過設計計算確定蝸桿傳動的基本尺寸：模數(shù)m=5,蝸桿頭數(shù)Z1=1，蝸輪齒數(shù)Z2=45，蝸桿蝸輪分度圓直徑分別為d1=55,d2=265 .,齒輪傳動設計,一、選擇齒輪的材料齒輪材料我們定為合金鋼40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241286HBS。二、通過設計計算確定齒輪的基本尺寸模數(shù)m=4,齒距P=12.56 ,齒厚S=6.28 .小齒輪：齒數(shù)Z1=17,分度圓直徑d1=68.大齒輪：齒數(shù)Z2=37 ,分度圓直徑d2=148 .,主軸的設計計算,一、選擇軸的材料 軸最常用的材料是45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，能夠獲得良好的綜合力學性能，即有較高的強度，同時具有良好的塑形和韌性。二、軸承的選用 因為軸的兩端的軸承選用單列圓錐滾子軸承7508尺寸：d=40，D=80 ，T=15 .中間隔板軸承單向推力球軸承8110尺寸：d=50 ,D=100 ,T=25 .,主軸的設計計算,三、軸上零件的定位和固定 齒輪和蝸輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據(jù)齒輪段軸徑d=45mm，查機械制圖手冊得平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=55mm，同時為了保證齒輪與軸有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合 選用的平鍵為 ， 滾動軸承與軸的周向定位是通過過渡配合來保證的，此處選軸的直徑誤差為m6.,軸的結(jié)構圖,設計總結(jié),通過本次設計，我有以下幾點體會：1）. 加深了對于成型法蘭加工的了解。2）. 對于機械設計方面的知識得到了新的鞏固。3）. 能熟練應用CAD制圖，Pro/E制圖還有待提高。4）.設計是一個長時間的系統(tǒng)工程。,致謝,感謝我的指導老師吳彥紅以及和我同組的李達林同學，感謝他們的指導和幫助，使我得以順利地完成這次設計。最后還要感謝各位評委老師，歡迎你們批評指正。, i學校代碼：10410序 號： 050414本 科 畢 業(yè) 設 計題目： 法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 艾 興 學 號： 20050414 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 2005 級 指導教師： 吳 彥 紅 二 OO 九年 五 月法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 1 -摘 要 本設計要做的是對法蘭成型機（又名型鋼卷圓機）傳動箱的傳動系統(tǒng)的設計，主要包括對皮帶輪、蝸桿蝸輪和齒輪以及主軸的設計和計算。本機結(jié)構緊湊，傳動件和軸承用箱體內(nèi)的稀油（30 號，20 號機械油）充分潤滑，從而延長了設備的使用壽命，甚至在長期運轉(zhuǎn)情況下設備能正常工作，此外操作、調(diào)整、維修方便。它能一次卷制多個同一個規(guī)格的法蘭盤，省工減料，是實現(xiàn)機械化生產(chǎn)的配套設備。關鍵詞：法蘭成型機 傳動系統(tǒng) 法蘭盤 法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 2 -AbstractThis design needs to do is to the flange shaper (other name section volume circle machine) the gearbox transmission system design, mainly includes to the belt pulley, the worm bearing adjuster worm gear and the gear as well as the main axle design and the computation.The this aircraft structure is compact, passes on the moving parts and the bearing with the box in vivo thin oil (30, 20 lubricating oil) sufficient lubrication, thus lengthened the equipment service life, even in the long-term working condition the equipment can the normal work, in addition operate, the adjustment, the service is convenient.It can a volume system many identical specification flange plate, save on labor and materials, realizes the mechanized production supplementary equipment.Key words: Flange shaper Transmission system Flange plate法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 3 -1 緒 論 .- 1 -1.1 引言 .- 1 -1.2 法蘭盤的相關概念 .- 1 -1.2.1 法蘭盤的外形特征 .- 1 -1.2.2 法蘭盤的連接 .- 1 -1.3 課題的來源 .- 2 -1.4 設計任務 .- 2 -1.4.1 設計任務 .- 2 -1.4.2 設計要求 .- 2 -1.4.3 設計步驟 .- 2 -2 傳動系統(tǒng)的設計計算 .- 3 -2.1 總體結(jié)構 .- 3 -2.2 傳動方案的設定 .- 3 -2.3 傳動系統(tǒng)的總體計算 .- 4 -2.3.1 總效率的計算 .- 4 -2.3.2 確定總傳動比及其分配 .- 4 -2.3.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速和扭矩 .- 4 -2.4 皮帶輪的設計計算 .- 5 -2.4.1 計算功率 cp.- 5 -2.4.2 選取 V 帶 .- 5 -2.4.3 確定帶輪基準直徑 1D和 2。 .- 5 -2.4.4 驗算帶速 .- 5 -2.4.5 確定帶長和中心距 a.- 5 -2.4.6 驗算小帶輪包角 1.- 6 -2.4.7 確定 V 帶根數(shù) Z.- 6 -2.4.8 求作用在帶輪軸上的壓力 QF.- 6 -2.4.9 帶輪結(jié)構設計 .- 7 -2.5 蝸桿傳動設計 .- 7 -2.5.1 蝸桿蝸輪主要參數(shù)設計 .- 7 -2.5.2 蝸桿蝸輪幾何尺寸計算 .- 7 -法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 4 -2.5.3 接觸強度校核 .- 8 -2.5.4 彎曲疲勞強度校核 .- 8 -2.6 齒輪傳動設計 .- 9 -2.6.1 齒輪的材料選擇 .- 9 -2.6.2 齒輪的主要參數(shù)設計 .- 9 -2.6.3 齒輪強度計算校核 .- 10 -2.7 主軸的設計 .- 11 -2.7.1 選擇軸的材料 .- 11 -2.7.2 確定軸的最小直徑 .- 11 -2.7.3 擬出軸的結(jié)構 .- 11 -2.7.4 軸上零件的定位和固定 .- 12 -2.7.5 按彎扭合成強度條件計算軸的強度 .- 12 -2.8 傳動箱的使用與保養(yǎng) .- 14 -3 總結(jié) .- 14 -參 考 文 獻 .- 15 -致 謝 .- 16 -法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 1 -1 緒 論1.1 引言工業(yè)水平是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展的標志，然而我國工業(yè)水平仍很低下，因而加快我國工業(yè)化發(fā)展是急需的。而提高工業(yè)生產(chǎn)效率又是工業(yè)發(fā)展的重中之重，法蘭成型機就是為提高工業(yè)效率而設計出來的創(chuàng)新產(chǎn)品之一。以前大型風管的法蘭盤采用的是沖壓的傳統(tǒng)方法制造出來的，這種工藝制造方法不僅耗時耗材，而且由于風管法蘭盤的尺寸直徑較大，材料容易失效，不利于成型，而法蘭成型機正好彌補了這一不足。它是利用上下輥輪擠壓角鋼成圓形法蘭。法蘭成型機的特點：1.可以不僅用于卷制角鋼法蘭盤，也可用于卷制扁鋼和圓管。2.一次性可卷制多個同一規(guī)格的法蘭盤，效率高。3.卷圓后不趕邊角鋼斷面形狀。它可與單平口咬口機，斜三輥卷圓機配套使用，可完成圓形風管的成型產(chǎn)品，是工業(yè)生產(chǎn)重要的配套設備。1.2 法蘭盤的相關概念1.2.1 法蘭盤的外形特征法蘭(flange) 又叫法蘭盤或突緣。使管子與管子相互連接的零件。連接于管端。法蘭上有孔眼，可穿螺栓，使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭管件(flanged pipe fittings)指帶有法蘭(突緣或接盤)的管件。它可由澆鑄而成(圖暫缺)，也可由螺紋連接或焊接構成。法蘭聯(lián)接(flange，joint)由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成。墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴密不漏。法蘭聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接。按所聯(lián)接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。按結(jié)構型式分，有整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭。常見的整體法蘭有平焊法蘭及對焊法蘭。平焊法蘭的剛性較差，適用于壓力 p4MPa 的場合；對焊法蘭又稱高頸法蘭，剛性較大，適用于壓力溫度較高的場合。法蘭密封面的型式有三種：平面型密封面，適用于壓力不高、介質(zhì)無毒的場合；凹凸密封面，適用于壓力稍高的場合；榫槽密封面，適用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及壓力較高的場合。1.2.2 法蘭盤的連接法蘭(flange)連接就是把兩個管道、管件或器材，先各自固定在一個法蘭盤上，兩個法蘭盤之間，加上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，完成了連接。有的管件和器材已經(jīng)自帶法蘭盤，也是屬于法蘭連接。法蘭連接是管道施工的重要連接方式。 法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。 在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 2 -在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 2 -場，到處都是法蘭連接的管道和器材。1.3 課題的來源本課題來源是通過指導老師與一家機械廠的協(xié)商，安排我們在工廠住宿，并對一臺制造比較有創(chuàng)新意義的機械進行測量的基礎上，來從新設計并優(yōu)化這臺機械的結(jié)構以達到提高性能。目的是使我們正在的了解一臺機械設計從課題的選擇到方案的確定，還有設計參數(shù)的選擇和計算的整個過程。意義是對整個大學學習的一次檢測，是每個人踏出校園走上工作崗位的一次練兵。1.4 設計任務1.4.1 設計任務根據(jù)現(xiàn)有的部分技術參數(shù)，設計出法蘭成型機的傳動系統(tǒng)部分，最后與外形設計出的箱體組裝成機器。1.4.2 設計要求1.要求在完成論文期間，積極主動，查閱大量文獻，獨立創(chuàng)新，在指導教師的指導下，能獨立擬定設計方案，提出方案的構思以及技術經(jīng)濟條件等方面的可行性認證報告；2.能訓練應用已學過的理論知識，采用工程分析方法或數(shù)值計算方法，正確完成設計中的計算工作；3.能熟練掌握機械制圖的方法和技巧，并運用計算機繪圖、計算機輔助設計等，按國家標準正確地完成繪圖工作，獨立繪制裝配圖和零件圖，圖紙量不少于 1.5 張 A0；4.獨立完成畢業(yè)設計說明書，格式正確，要求字數(shù)不少于 4000 字； 5.完成電子文檔及 PPT 文檔，并打印裝訂成冊。1.4.3 設計步驟1.提出設計思路；2.根據(jù)提供的計算參數(shù)和相關參考資料，設計出各部件的基本外形尺寸； 3.根據(jù)計算出的外形尺寸，確定各部件的全部尺寸；4.畫出裝配圖和相關零件圖；5.申報審核。法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 3 -2 傳動系統(tǒng)的設計計算2.1 總體結(jié)構該機主要由機架、傳動箱、壓下裝置以及電氣系統(tǒng)組成。現(xiàn)有一些主要的技術參數(shù)如下表：角鋼規(guī)格 最小加工直徑 扁鋼規(guī)格 最小加工直徑5600506004504502222工作速度 min電機型號 Y132M1-6 功率：4Kw設備外形尺寸 (mm)87061592.2 傳動方案的設定經(jīng)過工廠的實習和同學的討論，傳動方案初步定為：在托架上放置電動機，由電動機經(jīng)三角皮帶輪傳動，帶動蝸桿蝸輪，并由蝸輪軸上的小齒輪再帶動兩個相同的大齒輪同步運轉(zhuǎn)，進而帶動箱體外的內(nèi)外輥輪轉(zhuǎn)動。示意圖如下：圖 1 法蘭成型機傳動簡圖法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 4 -2.3 傳動系統(tǒng)的總體計算2.3.1 總效率的計算由于本傳動系統(tǒng)屬于一個復合式的減速器，皮帶輪以及蝸桿部分屬于串聯(lián)式的，而齒輪部分又屬于并聯(lián)式的。查機械設計手冊串聯(lián)式效率為各級傳動部件效率的乘積。即 總= ，并聯(lián)式的效率則為各級傳動效率之和比總效率。查得123皮帶輪效率 帶=0.96，蝸桿效率（包括軸承） 蝸=0.75，滾動軸承 滾=0.99，齒輪部分 齒=0.95 。所以本機總效率為 總= =0.67。0.9675.2092.3.2 確定總傳動比及其分配查機械設計手冊，型號為 Y132M1-6 的電動機滿載轉(zhuǎn)速為 ,r960min機。而本機的輥輪工作速度為 ，輥輪的工作外徑大約為 。根據(jù)4wPKr2min2D公式因 ，此輥輪轉(zhuǎn)速為 。10dnr3.輥總傳動比為 960.2i機總 輥傳動比分配，假定 ， ，于是 （ ） 。3帶 .i齒 45i蝸 32.4502.3.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速和扭矩軸 的轉(zhuǎn)速： ；9602min3rn軸 的轉(zhuǎn)速： ；7.145軸 的轉(zhuǎn)速： 。 i2.r求各軸的扭矩先求各軸功率： ；40.963.8kwp帶 滾；3.8075.kwp蝸22.9.65齒 滾因此軸 的扭矩： ；538110NmT法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 5 -軸 的扭矩： ； 662.859.103.107NmT軸 的扭矩： 。9.2.4 皮帶輪的設計計算2.4.1 計算功率 cp查機械設計表 5.5 可得工作情況系數(shù) =1.3Kw,故Ak1.345.2Ac Kwk2.4.2 選取 V 帶根據(jù)皮帶輪的傳動比 ，以及在功率很小的情況下我們選擇在一般機械轉(zhuǎn)動中0i應用最廣的普通 V 型皮帶，由 =5.2Kw，小帶輪轉(zhuǎn)速 ，查圖 5.14 可以cp1960minr確定皮帶選用 B 型。2.4.3 確定帶輪基準直徑 和 。1D2由表 5.6 查得 =125mm，滑動率 ，1 %可得 ,21960()5(.01)37.532n查表 5.6 取 =375mm，2大帶輪轉(zhuǎn)速： 。122()36.8D其誤差 ，故允許。5%2.4.4 驗算帶速 13.425960.8601Umsn在 525m/s 的范圍內(nèi)，帶速合適。2.4.5 確定帶長和中心距 a初步選定中心距 a=400mm,因此帶長 。2112()2()374.DLama法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 6 -查機械設計書中表 5.2 選用基準長度 。140dLm計算實際中心距：2212112()()8()8LDLDDa 22403.(57)403.(75)8(3751)852.1m2.4.6 驗算小帶輪包角 1合適。00021857.34.2Da2.4.7 確定 V 帶根數(shù) Z計算公式 ()cOLPK式中 計算功率，Kw；cP單根 V 帶在特定條件下所能傳遞功率的能量， Kw；o考慮 時單根 V 帶所能傳遞功率的增量， Kw；1i包角系數(shù)，考慮 時對傳動能力的影響。K 08長度系數(shù)，考慮帶長不等于特定帶長對壽命的影響。L皮帶輪 ，查機械設計表 5.3 得 =1.65Kw，表 5.4 得 =0.3Kw，123nioPoP表 5.7 得 =0.935，表 5.2 得 =0.96。KLK5.22.97(1.603).6Z取 Z=3 根。2.4.8 求作用在帶輪軸上的壓力 QF查表 5.1 得皮帶單位長度質(zhì)量 q=0.17Kg/m，單根 V 帶張緊力法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 7 -250.(1)copFqvZvK250.25(1)0.7683689=237.68N作用在帶輪上的壓力為： 。12sinQoFZ0154.23.sin39.N2.4.9 帶輪結(jié)構設計V 帶輪設計的主要要求是質(zhì)量小，結(jié)構工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面粗糙度要合適，以減少帶的磨損；輪槽尺寸和槽面角應保持一定得精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料主要是鑄鐵，材料牌號為 HT200，小帶輪采用實心式，大帶輪采用孔板式，具體尺寸詳見圖紙。2.5 蝸桿傳動設計2.5.1 蝸桿蝸輪主要參數(shù)設計（根 據(jù) 功 率 、 轉(zhuǎn) 速 和 結(jié) 構 尺 寸 初 選 ）查 閱 機 械 傳 動 設 計 手 冊 得 出 ：中 心 距 a=160mm轉(zhuǎn) 動 比 45i模 數(shù) m=5mm蝸 桿 分 度 圓 直 徑 d1=55mm蝸桿頭數(shù) z 1=1蝸 輪 齒 數(shù) z2=45 蝸 輪 分 度 圓 直 徑 d2=265mm蝸 輪 變 位 系 數(shù) x2=+0.500蝸 輪 軸 轉(zhuǎn) 速 n2=7.1r/min蝸 輪 滑 動 速 度 V=0.13m/s蝸 桿 導 程 角 r= 52.5.2 蝸桿蝸輪幾何尺寸計算選取標準齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù) 。1ah0.2c蝸桿齒頂圓直徑 160aadhm蝸桿齒根圓直徑 ()39.f c蝸輪喉圓直徑 227aa法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 8 -蝸輪齒根圓直徑 2254.6ffdh蝸輪寬度 10.7aB頂圓直徑 2em蝸桿齒寬 12(.)87.5bZ2.5.3 接觸強度校核蝸桿傳動可用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220250HBS。由于蝸輪的滑動速度較小，齒圈可用鑄鋁鐵青銅 ZcuAl10Fe3（金屬模鑄造抗拉強度 =540MPa） ，輪芯用鑄鐵 HT150。b假定連續(xù)工作壽命為 3000 小時，可求循環(huán)次數(shù)：260hNjnL17.3061.280H54()69MPaN蝸桿與蝸輪嚙合處的齒面接觸情況與齒輪傳動相似，由 Hertz 公式，并考慮到蝸桿和蝸輪齒廓的特點，可得出齒面接觸強度32HEZTKa式中 材料彈性系數(shù)（ ） ，鑄鋁鐵青銅 =164；EZPEZ接觸系數(shù)，是考慮接觸線長度和曲率半徑對接觸強度的影響系數(shù)；蝸輪轉(zhuǎn)矩；2T中心距；aK載荷系數(shù)， ,其中 為使用系數(shù)， 為載荷分布系數(shù)， 為AVKAKKVK動載系數(shù)，取 K=1.0.所以 =698MPa631642.3.810.412.HH2.5.4 彎曲疲勞強度校核由于蝸輪輪齒的齒形比較復雜，要精確計算較為困難，所以通常是把蝸輪近似當做斜齒圓柱齒輪來考慮，則蝸輪齒根的彎曲應力為： 221.35F FPFaSKTdmY法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 9 -式中 蝸輪齒形系數(shù)，查機械設計7.8 可得出；2FaY螺旋角影響系數(shù)， ； 012rY其中 ， 。求出 =72.8MPa。FPFNK69FP所以 。69.72.8Ma2.6 齒輪傳動設計2.6.1 齒輪的材料選擇齒輪材料性能的基本要求為齒面應有足夠的硬度，而齒芯要有一定得韌性。由于齒輪傳動是在減速箱中進行，屬于閉式齒輪傳動，又因為轉(zhuǎn)速較低，尺寸較大，所以齒輪材料我們定為合金鋼 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 241286HBS。2.6.2 齒輪的主要參數(shù)設計根據(jù)現(xiàn)有模數(shù)和大小輪齒數(shù)，選定標準的齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù) ，壓1ah0.2c力角 。主要參數(shù)如下表：02名稱 符號 小齒輪 大齒輪 公式分度圓直徑 d 68 148 dmz齒頂高 ah4 *ah齒根高 f 5 ()fc齒全高 h9 *2fafam齒頂圓直徑 cd76 156 dh齒根圓直徑 f58 138 ff基圓直徑 b63.9 139.1 1cosb齒距 P 12.56 pm齒厚 S 6.28 2s齒槽寬 e 6.28 e法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 10 -中心距 a 98 12()ad頂隙 c 1 *cm2.6.3 齒輪強度計算校核初步設定齒輪壽命為 5 年， （每年 300 工作日計算, 每天工作 16h）接觸面不產(chǎn)生疲勞強度的條件是 。HP計算循環(huán)次數(shù)：71609.315601.hNnjL772.0.2i齒查機械設計圖 6.14 得齒輪接觸疲勞強度極限 ，查圖 6.15lim1li2945HMPa得齒輪彎曲疲勞強度極限 ，查表 6.5 得接觸強度和彎曲強度計lim1li290FMPa算的最小安全系數(shù) , 。查圖 6.16 得 ，查圖 6.17 得liHSli.512NZ。12NYlim12945HNHPZPaSli12m386.7FTFPYM確定載荷系數(shù) K由表 6.2 查得 ；由七級齒輪精度取 ；由硬齒面、對稱分布，取.0A1.05VK， ，則 .齒寬 ，常使大齒輪的齒寬 。1.15Vdb 2b查圖 6.12 得節(jié)點區(qū)域系數(shù) ，查表 6.3 得材料系數(shù) ,因齒數(shù)較多，取2HZ189.EZ。0.8Z 12()HEKTiZbd 621.5.40(.)89.02786.4MPa法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 11 -查表 6.4 得齒形系數(shù) ， ；應力校正系數(shù) ，12.97FaY2.43Fa 1.52SaY；取 。21.6SaY0.6則611 1.5.102.9750.829.32784FFaS FPKT Mabdm 221 21.39.aSF FPFYa2.7 主軸的設計軸是機械傳動中的重要零件，設計時應滿足合理的結(jié)構，足夠的強度和振動的穩(wěn)定性，以及良好的工藝性等?？傊?，所謂的軸設計就是根據(jù)軸上的零件的定位和固定要求，以及加工和裝配要求合理定出軸的結(jié)構外形和全部尺寸的過程。2.7.1 選擇軸的材料軸最常用的材料是 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，能夠獲得良好的綜合力學性能，即有較高的強度，同時具有良好的塑形和韌性。由機械設計表 11.1 查得毛坯直徑200mm，硬度 217235HBS?？估瓘姸葮O限 ，屈服強度極限 ， 640bMPa35sMPa彎曲疲勞極限 ，剪切疲勞極限 。1275MPa152.7.2 確定軸的最小直徑由機械設計表 11.3 查得系數(shù) c=118107,取 c=108，計算軸徑，233min.81007pdCm考慮到小齒輪的尺寸，軸徑縮小 50%，取最小 d=40mm。2.7.3 擬出軸的結(jié)構根據(jù)軸在危險截面的直徑，整個減速箱的長度以及齒輪到內(nèi)腔壁間距以及軸的結(jié)構，工藝等有關因素。擬出軸的結(jié)構。考慮到軸長太長，易發(fā)生彎曲變形，故在蝸輪到齒輪間加一個隔板以支撐軸。因為軸既要受到徑向載荷，又要受到軸向載荷，所以兩個內(nèi)壁軸承的類型為單列圓錐滾子軸承 7508 尺寸：d=40mm，D=90mm，T=15mm（摘自 GB279-64） 。中間隔板處軸承適用單向推力球軸承 8110，尺寸為:d=50mm,D=120mm，T=25mm（摘自 GB310-64） 。軸的大概尺寸如下圖：法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 12 -圖 22.7.4 軸上零件的定位和固定齒輪和蝸輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據(jù)齒輪段軸徑 d=45mm，查機械制圖手冊得平鍵截面 （GB109679） ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為128bhL=55mm，同時為了保證齒輪與軸有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為.蝸輪軸徑 d=90mm，選用的平鍵為 。滾動軸承與軸的周向定位是通7/6Hn 514過過渡配合來保證的，此處選軸的直徑誤差為 m6.2.7.5 按彎扭合成強度條件計算軸的強度畫出軸的空間受力簡圖：將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，分別求出水平面上的支反力和垂直面上的支反力，對于零件作用于軸上的分布載荷或扭矩可當作集中力作用于軸上零件的寬度中點，如下圖：圖.3 主軸受力簡圖畫出水平受力圖，彎力圖，彎矩圖，計算支點反力。法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 13 -考慮到 c 處為最有可能的危險截面，計算出 c 點的彎矩：小齒輪的分度圓直徑 d=68mm。217640.tTFNd蝸輪分度圓直徑 d=265mm。2.t 2tan6.4FN2an975.4costFN求出作用于軸上的支反力水平面內(nèi)支反力： 1208.HR31578.9HRN法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 14 -垂直面內(nèi)支反力： 1204.8VRN3569.VRN根據(jù)上述簡圖分別計算出水平面和垂直面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩。C 點彎矩為 36(57.)6.1074.chMm204.81208v m計算合成彎矩：C 點合成彎矩為 25.14CchvN計算當量彎矩：C 點的當量彎矩 225().0cacMTm是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應力循環(huán)特性差異的系數(shù)，取 ，因 0.67為軸受到的扭矩 很小，所以 .TcA校核軸的強度，根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定 C 截面進行強度校核。故安全。513.140.960ca bMPaPaW2.8 傳動箱的使用與保養(yǎng)1.設備在使用前，先檢查傳動箱側(cè)面的油標所顯示的油位。如油位低于油線時，必須從箱體蓋上的注油孔內(nèi)注油，直到達到油線。2.兩個下輥輪軸上的潤滑軸承的潤滑油箱體外的四個加油孔潤滑。3.本機除皮帶傳動外，其它傳動件都裝置在注入有機械油的箱體內(nèi)，靠傳動的嚙合旋轉(zhuǎn)能充分潤滑所有的傳動件和軸承。4.夏季時，箱體可注入 30 號、40 號機械油。冬季時，可注入 20 號機械油。正常使用半年后，傳動箱可清洗換油一次，正常的維護和保養(yǎng)是保證設備正常運轉(zhuǎn)和延長使用壽命的重要因數(shù)。3 總結(jié)經(jīng)過長達兩個多月的準備和工作，在吳彥紅老師和同學們的幫助下，畢業(yè)設計得以勝利完成?；叵胱霎厴I(yè)設計的過程，真是感慨良多。先是去工廠老師布置課題，拿到自己的課題開始還感覺很興奮，覺得終于能將四年所學派上用場，可到真正要做的時候才發(fā)現(xiàn)自己學的那點知識遠遠不夠做這個設計，只好去工廠實地測量機器，與工人師傅們同吃同住幾天，積極得向他們請教，才初步定下了方案。后面的時間主要用于找工作和做這個設計，由于金融危機的影響，讓做設計的時間可能不是太充足，所以可能造成很多地方存在著缺陷，但畢竟還是花了許多心血和法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 15 -汗水。通過這次設計我發(fā)現(xiàn)能熟練運用的東西是和平時的努力成正比的，就如畫 CAD圖來說，由于自己努力的自學了一段時間，感覺還可以?？蓵r畫 Pro/E 圖就感到有點吃力。此外平時很少去圖書館查閱圖書，通過這次設計也讓我學會了怎樣從圖書中查找自己需要的資料。由于本人的水平有限，設計中存在的不正之處，望指導老師不吝指正。參 考 文 獻1 于就泗，齊民主編.機械工程材料.大連理工大學出版社,20032 楊明忠，朱家誠主編.機械設計.武漢理工大學出版社, 20013 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編.理論力學.高等教育出版社,20024 劉鴻文主編.材料力學.高等教育出版社,20045 余桂英，郭紀林主編.AutoCAD2006 中文版實用教程.大連理工出版社，20066 譚建榮，張樹有，陸國棟，施岳定主編.圖學基礎教程.高等教育出版社，19997 中南五省九院機械制圖協(xié)作編寫組編.機械制圖.人民教育出版社，19758 現(xiàn)代機械傳動手冊編輯委員會編.現(xiàn)代機械傳動.機械工業(yè)出版社，19959 鄭文緯，吳克堅主編.機械原理.高等教育出版社，199610 朱龍根主編.機械系統(tǒng)設計.機械工業(yè)出版社，200111 成大先主編.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社，200412 曾志新，呂明主編.機械制造技術基礎.武漢理工大學出版社，2001法蘭成型機傳動系統(tǒng)設計- 16 -致 謝這次畢業(yè)設計可以圓滿地完成，在此向我的指導老師吳彥紅老師致以最崇高的敬意，感謝她長期以來對我們的指導，她一直以嚴格的要求和嚴謹?shù)淖黠L感染著我，讓我在這次設計過程中受益匪淺。同時也感謝那些曾經(jīng)幫助過我的其他老師以及我的同學們，沒有他們的幫助我可能很難去完成這份設計，再次感謝你們。除此之外，還得感謝一下江西同盛機械有限責任公司和那里的工人師傅們，感謝他們的支持，感謝他們提供場所讓我們?nèi)嵙暋?/div>
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