本科畢業(yè)論文水箱式拉絲機(jī)的設(shè)計(jì)

1、1前言1.1選題背景和意義拉絲機(jī)在機(jī)械加工中有著廣泛的應(yīng)用， 拉絲機(jī)按其用途可分為金屬拉絲機(jī)準(zhǔn)件和塑料拉絲機(jī)以及竹木拉絲機(jī)等。我國(guó)拉絲機(jī)的發(fā)展可追溯到五六十年代，由于發(fā)展時(shí)間短暫，在機(jī)器性能，產(chǎn)品質(zhì)量等方面較發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的差距。在七八十年代有不少企業(yè)引進(jìn)的先進(jìn)的拉絲設(shè)備，然而多數(shù)的拉絲機(jī)還是普通的滑輪式拉絲機(jī)為主，仍然達(dá)不到性能先進(jìn)的要求。二十世紀(jì)末，我國(guó)的拉絲機(jī)設(shè)備有了很大的發(fā)展，拉絲機(jī)的性能有了很大的提高。大部分都能滿足國(guó)內(nèi)的基本需求，但仍很難跟上市場(chǎng)的快速擴(kuò)大和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在工藝技術(shù)、機(jī)器性能、產(chǎn)品質(zhì)量方面仍有較大差距。而且金屬線材在機(jī)械制造行業(yè)中占有很重要的的

2、地位，覆蓋了生產(chǎn)生活的很多方面，目前我國(guó)的拉絲機(jī)行業(yè)雖然有一定的規(guī)模而且發(fā)展迅速，但和一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距，因此做此方面的設(shè)計(jì)，有助于加深對(duì)金屬線材制造行業(yè)的認(rèn)識(shí)和最新發(fā)展情況，了解拉絲機(jī)實(shí)在際生產(chǎn)生活中的作用，增加自己的實(shí)踐知識(shí)正確認(rèn)識(shí)國(guó)內(nèi)外的差距所在等方面有著許多重要的意義1.2設(shè)計(jì)中的拉絲機(jī)概述此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象具體屬于水箱式拉絲機(jī)，水箱拉絲機(jī)采用液體降溫、潤(rùn)滑，相比于干絲拉絲機(jī)總壓縮率高，生產(chǎn)效率高，拉拔鋼絲時(shí)冷卻條件好，沒有時(shí)效脆化現(xiàn)象，而且水箱拉絲機(jī)價(jià)格便宜，維修方便，費(fèi)用少，在金屬制品行業(yè)細(xì)絲拉拔工序 應(yīng)用廣泛。以在畢業(yè)實(shí)習(xí)中的所接觸到的水箱拉絲機(jī)位設(shè)計(jì)原型（如圖1

3、所示），并參考JCJXB24水箱拉絲機(jī)（如圖2所示）的結(jié)構(gòu)性能，來進(jìn)行水箱拉絲機(jī)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為拉絲機(jī)的主體設(shè)計(jì)，包括拉絲機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拉絲機(jī)構(gòu)，進(jìn)線機(jī)構(gòu)和收線機(jī)構(gòu)進(jìn)行描述性的設(shè)計(jì)，而考慮到自身的專業(yè)，拉絲機(jī)的電器控制部分不再畢業(yè)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。圖1 實(shí)習(xí)工廠內(nèi)的拉絲機(jī) 圖2 JCJXB24型水箱拉絲機(jī)2 拉絲機(jī)方案的確定2.1水箱拉絲機(jī)的主要設(shè)計(jì)要求最大進(jìn)線直徑：2.0mm 最小出線直徑：0.8mm最大線速 600m/min機(jī)械減面率 12.27%主機(jī)功率 7.5KW拉絲道次為142.2拉絲機(jī)的功能和結(jié)構(gòu)分析1.拉絲機(jī)的功能分析經(jīng)整體分析拉絲機(jī)的主要功能可分為：送線功能、拉拔功能、收線功能

4、。其中送線功能里面還包括一個(gè)矯直功能用來矯直即將進(jìn)入拉拔模的鋼絲。拉拔功能里面還包括對(duì)拉拔模的潤(rùn)滑、降溫功能。收線空能里又包括一個(gè)排線功能，使經(jīng)拉拔后的鋼絲均勻的纏繞在收線卷筒上。功能分解圖如圖3所示：拉絲機(jī)送線拉拔收線矯直潤(rùn)滑、降溫排線圖3 拉絲機(jī)功能分解圖2.拉絲機(jī)的結(jié)構(gòu)分析及確定所設(shè)計(jì)的拉絲機(jī)為水箱式拉絲機(jī)，起拉拔作用的有拉拔模、拉絲塔倫，起傳動(dòng)作用的是電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)，將動(dòng)力傳動(dòng)到主傳動(dòng)軸，然后主傳動(dòng)軸通過齒輪傳動(dòng)，分別傳遞給主動(dòng)拉絲塔輪，主動(dòng)拉絲塔輪則再經(jīng)過帶傳動(dòng)傳遞給被動(dòng)拉絲塔倫，在主被動(dòng)拉絲塔輪的配合下，將鋼絲拉過個(gè)拉拔模，完成整個(gè)拉絲過程。所以該拉絲機(jī)的主要結(jié)構(gòu)有:送

5、線機(jī)構(gòu)、模盒、拉絲機(jī)支架（箱體）、拉絲卷筒、主體減速箱、排線機(jī)構(gòu)、收線機(jī)構(gòu)等。2.3 拉絲機(jī)拉拔部分的設(shè)計(jì)2.3.1拉絲機(jī)工作原理為了更好的理解拉絲機(jī)工作原理,有必要了解一些基本的概念.首先了解拉模,如圖一所示,拉模的結(jié)構(gòu)!形狀尺寸.表面質(zhì)量和材質(zhì),對(duì)制品的質(zhì)量,產(chǎn)量,能耗以及成本等有很大的影響。?？追殖上旅鎺讉€(gè)入口區(qū)。?？鬃顚捊孛娲蟮牟糠?通過入口區(qū),坯料易于進(jìn)入?？?潤(rùn)滑劑易于送入工作區(qū)潤(rùn)滑區(qū)和工作區(qū)一被拉金屬實(shí)現(xiàn)變形的部分,即實(shí)現(xiàn)塑性變形的主要部分,并獲得所需形狀和尺寸定徑區(qū)一被拉金屬得到精確的最終尺寸和形狀的部分倒圓錐區(qū)，防止了線材，棒材，管材表面上形成劃道和擦傷，出口區(qū)，防止被拉金屬

6、出模子時(shí)被損傷，擦傷，劃傷的?？撞糠?。在拉拔過程中,拉模受到較大的摩擦,特別在拉線時(shí),由于拉拔速度很高,工具的磨損很快；因此,拉模的材料要求具有高硬度，高抗磨性和足夠的強(qiáng)度,常用的模具材料有金剛石，硬質(zhì)合金，鋼，鑄鐵和剛玉陶瓷。最后是拉拔力。坯料尖端受到拉拔作用后,其內(nèi)部產(chǎn)生了應(yīng)力,施加到坯料尖端上引導(dǎo)坯料進(jìn)入?？椎牧凶隼瘟?與制品在模子出口處的橫截面之比稱為拉拔應(yīng)力"拉拔應(yīng)力不能超過鋼絲的強(qiáng)度極限,否則就要斷絲。2.3.2拉拔路線的確定鋼絲生產(chǎn),從線材到成品,要經(jīng)過數(shù)次的拉拔,每次拉拔都需要一只拉絲模,并按拉拔順序排好。這些模子的配置路線,就叫拉絲模路線（簡(jiǎn)稱拉模路線）。制訂拉

7、模路線,要根據(jù)總壓縮率!部分壓縮率和拉拔道次。2.3.3總壓縮率的確定總壓縮率是指從毛坯到成品,總的壓縮百分比,Q表示為鋼絲拉拔前、后的截面面積縮小的絕對(duì)量壓縮量與拉拔前鋼絲的截面面積之比,見公式(2-1)。由于截面壓縮量總是小于拉拔前鋼絲的截面積,因此壓縮率總是小于1,故壓縮率的數(shù)值常用百分比表示。 （2-1）上述公式可以簡(jiǎn)化為下述公式,即（2-2）式中 Q總壓縮率D進(jìn)線直徑d出線直徑2.3.2部分壓縮率的確定部分壓縮率及道次壓縮率,是指在總壓縮不變的情況下,拉拔的道次和壓縮量的大小。也就是上下相鄰的兩只模子直徑壓縮的百分比。通常以q1，q2，q3qn來表示,計(jì)算公式與總壓縮率相似。 （2-

8、3）式中 qn第n道次的部分壓縮率dn-1第n-1道次的直徑dn第n道次的直徑部分壓縮率的大小對(duì)產(chǎn)量!斷頭率和鋼絲的性能等,都有影響。一般中、高碳鋼絲的部分壓縮率范圍為1030%。具體確定,要考慮以下一些因素：（1）線材的含碳量"這是最主要的因素,含碳量越高,變形越困難,因此其部分壓縮率應(yīng)偏小。（2）制品的機(jī)械性能"部分壓縮率的大小,對(duì)高強(qiáng)度鋼遨則影響很大。部分壓縮率過大,會(huì)加速鋼絲的硬化,而使其塑性下降,變形不均勻,尤其在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)容易產(chǎn)生裂紋"因此拉拔高強(qiáng)度鋼絲時(shí),一般均采用偏低的部分壓縮率。（3）拉拔速度。為了使低碳鋼絲高速拉拔時(shí)減少斷頭,應(yīng)選擇偏小的部分壓

9、縮率。（4）金屬的硬化。鋼絲經(jīng)過拉拔逐漸硬化,塑性不斷下降,因此其部分壓縮率不能平均地配置。應(yīng)該開始時(shí)偏大,以后逐漸遞減。（5）拉拔道次。第一道次拉拔,因線材有直徑超公差和不圓正等因素,并為了形成較厚的潤(rùn)滑膜,故應(yīng)選擇偏小的壓縮率,以保證順利拉拔。因此在具體分配部分壓縮率時(shí),一般第一模應(yīng)該偏小,第二模最大,然后再逐步減小。（6）其它因素。線材夾雜多,扎制質(zhì)量差,部分及總壓縮率應(yīng)偏小,以減少斷頭。鋼絲的潤(rùn)滑和冷卻條件不良時(shí),部分壓縮率亦應(yīng)偏小。2.3.3拉拔路線的確定以壓縮率為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算根據(jù)總壓縮率!部分壓縮率和拉拔道次三者的關(guān)系可得到下式：（1-q）=1-Q (2.4) 式中 q平平均部分壓

10、縮率Q總壓縮率n拉拔道次從公式（2-4）推導(dǎo)下面各式求拉拔道次：n= (2.5)求總壓縮率： Q=1-（1-q） (2.6)求平均壓縮率： q=1- (2.7)根據(jù)上述部分壓縮率的確定方法第一模小,第二模最大,以后逐模遞減將已求出的平按道次酌情增減,并令增減值的代數(shù)和等于零,然后按下式驗(yàn)證左右兩邊是否相等,如有出入略為調(diào)整即可。 1-Q=(1-q)(1-q)(1-q) (2.8)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，水箱拉絲機(jī)進(jìn)線直徑為2mm，出線直徑為0.8mm，拉絲道次為14，由式（2-2）計(jì)算總壓縮率為： (2.9)根據(jù)式（2-7），求平均部分壓縮率為：根據(jù)第一模小,第二模最大,以后逐模遞減將已求出的平按

11、道次酌情增減的原則，拉模路線入下表所示：表1 拉模路線計(jì)算道次平均壓縮率（%）實(shí)際壓縮率（%）拉模直徑（mm）進(jìn)線2.00 112.27101.90 212.27151.75 312.2714.61.62 412.2714.21.50 512.2713.81.39 612.2713.41.29 712.27131.21 812.2712.61.13 912.2712.21.06 1012.2711.80.99 1112.2711.40.93 1212.2710.60.88 1312.279.80.84 1412.2790.80 根據(jù)式（2-8）驗(yàn)算拉模路線：右邊等于：左邊等于： 1-84%=0

12、.16兩邊近似相等，拉模路線適合。2.4拉拔力、轉(zhuǎn)速及負(fù)載力矩的確定在進(jìn)行滑輪式拉絲機(jī)設(shè)計(jì)之前,除了有必要確定拉模路線之外,還要計(jì)算出拉拔力、轉(zhuǎn)速及其負(fù)載力矩。精確地確定鋼絲的拉拔力,對(duì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)滑輪式拉絲機(jī)提供必要的設(shè)計(jì)參數(shù),為下面的設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。2.4.1拉拔力的確定計(jì)算拉拔力的方法和公式較多,由于很多公式考慮的因素和條件不同,計(jì)算出來的數(shù)據(jù)差別較大,所以要確定拉拔力為了計(jì)算拉拔力,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多公式,主要是因?yàn)橛绊懤瘟Φ囊蛩睾芏喽覐?fù)雜,又為了簡(jiǎn)化計(jì)算,只能把某些影響因素假設(shè)為不變,故而提出了很多公式來計(jì)算拉拔力。計(jì)算拉拔力的理論公式都是從按塑性度形理論按變形區(qū)靜力平衡條件或

13、按斷面變化的功能條件導(dǎo)出。在通常的設(shè)計(jì)中,經(jīng)常忽略一些影響因數(shù),而采用較為簡(jiǎn)便的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì)!計(jì)算,例如,拉拔力的計(jì)算可用克拉西里?？路蚬接?jì)算,或用一個(gè)簡(jiǎn)易公式進(jìn)行估算：F=0.6d× (2.10)F=0.6S (2.11)式中 Fn第道次拉拔力（N）b平線材的平均抗拉強(qiáng)度（N/mm2）改進(jìn)后表達(dá)式為： F=dK (2.12)對(duì)于圓形碳素鋼絲b可由的屠林科夫公式計(jì)算：（2.13）查鋼絲強(qiáng)度手冊(cè)，2mm鋼絲強(qiáng)度為1470MPa。根據(jù)（2-12）和（2-13），其中K取經(jīng)驗(yàn)值0.7，計(jì)算出各直徑鋼絲強(qiáng)度和拉拔力表：表2 抗拉強(qiáng)度和拉拔力表道次線徑（mm）強(qiáng)度(MPa)拉力(N)進(jìn)線

14、2.00 1470 11.90 1508 659.30 21.75 1571 813.96 31.62 1633 756.76 41.50 1697 727.03 51.39 1763 695.93 61.29 1830 663.29 71.21 1890 591.63 81.13 1956 592.30 91.06 2019 553.41 100.99 2089 554.04 110.93 2156 512.17 120.88 2216 466.67 130.84 2268 416.47 140.80 2324 416.71 2.4.2拉拔速度的確定根據(jù)拉拔過程中,通過各道次的金屬秒流量必須

15、相等的關(guān)系,有 (2-14)式中 第n-1道次被拉金屬出模處截面積(mm2)第n-1道次被拉金屬出模速度（m/s）第n道次被拉金屬出模處截面積(mm2)第n道次被拉金屬出模速度（m/s）由此可以計(jì)算出各道次的出模的基本速度2.4.2負(fù)載力矩的確定傳動(dòng)裝置的輸出端必需能夠克服負(fù)載力矩,否則將帶動(dòng)不了機(jī)器的正常工作狀態(tài)"所以有必要求出克服負(fù)載力矩的值來。 (2-15)式中 第n道次克服負(fù)載力矩"第n道次拉拔力r卷筒半徑由此可以計(jì)算出各道次需要克服的負(fù)載力矩。2.4.3確定拉拔功率。計(jì)算公式為：（2-16）式中：傳動(dòng)電機(jī)的有效功率（千瓦）空載功率,通常為拉絲機(jī)有效（計(jì)算）功率的1

16、0%,或用電表面,工儀表測(cè)出（千瓦）。所需要的拉拔力（公斤）拉拔速度米分拉絲機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)的功率,根據(jù)拉絲機(jī)結(jié)構(gòu)不同而異,約在0.8-0.92之間。根據(jù)表達(dá)式（2-14）、（2-15）和（2-16）以及轉(zhuǎn)速和線速度的轉(zhuǎn)換關(guān)系，取=0.92，取塔輪最小直徑為0.1m，計(jì)算出拉拔轉(zhuǎn)速，負(fù)載力矩，拉拔功率和各塔輪直徑入下面表格所示：表3 拉拔轉(zhuǎn)速、拉拔力矩和拉拔功率道次拉拔轉(zhuǎn)速（米/分鐘）拉拔力矩（N.m）拉拔功率（KW）進(jìn)線96.00 1106.37 32.97 0.21 2125.39 44.77 0.31 3146.32 49.19 0.33 4170.67 58.16 0.37 5198

17、.75 66.11 0.42 6230.76 69.65 0.46 7262.28 71.00 0.47 8300.73 29.62 0.54 9341.76 30.44 0.57 10391.80 36.01 0.65 11443.98 38.41 0.68 12495.87 39.67 0.70 13544.22 37.48 0.68 14600.00 41.67 0.75 表4 塔輪直徑和塔輪轉(zhuǎn)速塔輪1直徑（m）塔輪1轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)塔輪2直徑(m)塔輪2轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)塔輪3直徑(m)塔輪3轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)塔輪4直徑(m)塔輪4轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)0.13060.13390.18480.19570

18、.113060.123390.118480.119570.133060.143390.138480.139570.153060.163390.158480.159570.183060.193390.178480.169570.213060.223390.198480.189570.243060.253390.28480.29573 選擇電動(dòng)機(jī)3.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 本拉絲機(jī)可選擇臥式封閉型Y（IP44）系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。3.2選擇電動(dòng)機(jī)容量 1） 工作機(jī)所需功率由表3計(jì)算出各道次拉拔功率總和為：0.21+0.31+0.33+0.37+0.42+0.46+0.47+0.54+0.57+0.

19、65+0.68+0.70+0.68+0.75=7.14KW 2） 確定電動(dòng)機(jī)的額定功率 由表20-1確定電動(dòng)機(jī)的額定功率3.3選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和型號(hào)選取同步轉(zhuǎn)速為或的電動(dòng)機(jī)，滿足要求的方案有以下兩種：傳動(dòng)方案對(duì)照方案電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功率（kW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī)M(kg)同步滿載1Y132M-47.515001440812Y160M-67.51000970119由表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，但方案2的轉(zhuǎn)速和塔輪轉(zhuǎn)速太相近。因此采用方案1，選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160M-4。3.4電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸電動(dòng)機(jī)軸的長(zhǎng)度，電機(jī)中心高度4.V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1確定計(jì)算功率由機(jī)械設(shè)計(jì)表

20、8-6查得工作情況系數(shù)，故 （4.1）4.2 選取V帶帶型選擇窄V帶，根據(jù)、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-8確定選用SPZ型。4.3 帶輪參數(shù)的計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3和表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑，小于電機(jī)高度，滿足裝配要求。從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表8-7，取。驗(yàn)算帶的速度帶的速度合適。1.確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距初步確定中心距計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （4.2）由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算實(shí)際中心距 （4.3）2.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 （4.4）主動(dòng)輪上的包角合適。3.計(jì)算普通V帶的根數(shù)用二次插值法于機(jī)械設(shè)計(jì)表8-5a和表8-5b查得由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8查得，由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2查得取根4. 計(jì)算

21、預(yù)緊力由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4查得，故 （4.5）5 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 （4.7）由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-10查得帶輪寬小于電機(jī)軸長(zhǎng)度，滿足裝配要求5 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)5.1入線側(cè)齒輪的設(shè)計(jì)1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1） 按所選傳動(dòng)方案，選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2） 拉絲機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。3） 材料選擇。選擇40Cr,調(diào)質(zhì)及表面淬火,硬度48-55HRC4） 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)取5）初選螺旋角2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式 （5.1）1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1） 試選。 （2） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。 （3） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-26查得，

22、則 （4） 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù) （5） 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) （6） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21查得， （7） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （5.2） （8） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) （9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)，得 （5.3） 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 試算小齒輪分度圓直徑 （5.4） （2） 計(jì)算圓周速度 （5.5） （3） 計(jì)算齒寬及模數(shù) （4） 計(jì)算縱向重合度 （5.6） （5） 計(jì)算載荷系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得齒向載荷分布系數(shù)的公

23、式并計(jì)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13查得 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3查得。故載荷系數(shù) （6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 （5.7） （7） 計(jì)算模數(shù) （5.8）3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （5.9）1） 確定計(jì)算參數(shù)（1） 計(jì)算載荷系數(shù) （5.10）（2） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)（3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) （5.11）(4) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)（5）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20查得小大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為， （6） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得接觸疲勞壽命系數(shù) （7） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)，得 （8）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的

24、數(shù)值大，用大齒輪的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)。 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 （5.12）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取已滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取，則，取4幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算中心矩 （5.13）將中心矩圓整為266mm。2） 按圓整后的中心矩修正螺旋角 （5.14）3） 計(jì)算大、小的分度圓直徑 （5.15）4） 計(jì)算齒輪寬度 （5.16） 圓整后取，5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪：齒輪齒頂圓直徑小于160mm，故做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。大齒輪：大齒輪齒頂圓直徑小于500 mm ，而又大于160mm，故選用腹板式結(jié)構(gòu)

25、為宜。5.2出線側(cè)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）按所選傳動(dòng)方案，選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2）拉絲機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。3）材料選擇。選擇40Cr,調(diào)質(zhì)及表面淬火,硬度48-55HRC4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)取5）初選螺旋角2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1） 試選。 （2） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。 （3） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-26查得，則 （4） 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù) （5） 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) （6） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21查得， （7） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （8） 由機(jī)械設(shè)

26、計(jì)圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) （9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)，得 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 試算小齒輪分度圓直徑 （2） 計(jì)算圓周速度 （3） 計(jì)算齒寬及模數(shù) （4） 計(jì)算縱向重合度 （5） 計(jì)算載荷系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得齒向載荷分布系數(shù)的公式并計(jì)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13查得由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3查得。故載荷系數(shù) （6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 （7） 計(jì)算模數(shù)3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)6） 確定計(jì)算參數(shù)（1）計(jì)算載荷系數(shù)（2）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-28查得螺旋角影響系

27、數(shù)（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) （4）由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)（5）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20查得小大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 （6） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得接觸疲勞壽命系數(shù) （7） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)，得 （8）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較小齒輪的數(shù)值大，用小齒輪的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)。 2）設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取已滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取，則，取4幾何尺寸計(jì)算7） 計(jì)算中心矩將中心矩圓整為194mm。8） 按圓整后的中心矩修正

28、螺旋角9） 計(jì)算大、小的分度圓直徑10） 計(jì)算齒輪寬度 圓整后取，11） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪和大齒輪齒頂圓直徑大于160mm，故選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。6 軸的設(shè)計(jì)與軸承的選擇校核6.1軸的設(shè)計(jì)（1） 繪制軸的布置簡(jiǎn)圖和初定跨距?？紤]相鄰齒輪沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入相鄰齒輪間距為10mm.考慮齒輪與箱體內(nèi)壁沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入軸向距離為8mm尺寸。（2） 高速軸（和電機(jī)連接軸）的設(shè)計(jì)選擇軸的材料及熱處理軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，選用45鋼調(diào)質(zhì)。軸的受力分析圖中（a） 計(jì)算齒輪的嚙合力（b） 求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖（c） 求垂直面內(nèi)

29、的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖（d） 求支承反力，作軸的合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖 軸的初步計(jì)算軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，。取折算系數(shù)。計(jì)算危險(xiǎn)截面（C截面）直徑計(jì)算軸的最小直徑 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取高速軸軸端（帶輪軸）的直徑。取安裝齒輪處直徑。取軸頸直徑6.2滾動(dòng)軸承的選擇與校核軸承類型選擇初選滾動(dòng)軸承依據(jù)GB/76391-1995。根據(jù)軸頸直徑選擇高速軸軸承為7207AC角接觸球軸承，軸承預(yù)期壽命為3年。高速軸軸承的校核。(1)軸承上受力：Fte=6878.168N Fre=2590.866N Fae=1833.482N 靠近帶輪的軸承所受徑向力Fr1v=2051.073N Fr2N=2680.939N

30、Fr1H=2611.313N Fr2H=4712.037N得： Fr1=2983.123N Fr2=5421.321N(2)求兩軸承的計(jì)算軸向力對(duì)于7000AC軸承，按表3-7，派生軸向力Fd=0.68FrFd1=0.68Fr1=2028.524NFd2=0.68Fr2=3686.498N比較Fae+Fd1與Fd2.左軸承受壓可得：Fa2=Fe+Fd2=3862.006N Fa1=Fd1=2028.524N(3)求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1,P20.68=e,由課本表13-5得X=1.Y=00.712>0.68 得X=0.41，Y=0.87因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，由課本表13-6得fp=1.0P1=fp(X1×Fr1+Y1×Fa1)=2983.123NP2=fp(X2×Fr2+Y2×Fa2)=5582.683NP1<P2軸承工作轉(zhuǎn)速因，故滿足要求。7結(jié) 論本設(shè)計(jì)以實(shí)習(xí)企業(yè)的拉絲設(shè)備作為研究對(duì)象,對(duì)鋼絲的生產(chǎn)進(jìn)行前期計(jì)算。根據(jù)拉拔路線及秒流量原理,計(jì)算