编织机传动系统设计

1、武汉生物工程学院毕业论文（设计）目录摘要III关键词IIIABSTRACTIIIKEYWORDSIII1绪论11.1 弓I言11.2 目的和意义11.3 圆筒编织机的发展现状21.4 传统圆筒编织机的工作原理21.4.1 存在的缺点21.4.2 现有编织机的相关技术21.5 编织机的发展前景31.6 主要设计内容42方案论述42.1 编织机工作原理和机构及传动控制系统42.2 设计和改进圆筒包装带编织原理和机构以及传动控制系统52.3 纱线张力改进方法62.4 传动装置组成72.5 初步确定减速器结构和零件类型73过程论述83.1 电动机的选择83.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比83.

2、3 离合器的选择103.4 直齿轮设计103.4.1 确定公式内的各计算数值113.4.2 计算113.4.3 确定公式内的各计算数值133.4.4 几何尺寸计算143.5 锥齿轮（轴）的设计和校核163.6 轴的设计及轴承型号的选择253.6.1 拟定轴上的装配方案263.6.2 轴上零件的定位263.6.3 各轴段直径和长度的确定273.6.4 提高轴的强度的常用措施273.6.5 轴的结构的工艺性274四连杆运动分析285结果分析29参考文献30致词323圆筒编织机传动系统设计摘要介绍了传统编织机的工作原理及编织过程中对各机械零件的动作要求，传统的圆筒编织机采用纯机械式的传动，快慢速控制

3、离合器控制、炸药的进给靠手工操作。并总结了传统编织机普遍存在机器结构复杂、体积庞大、传动线路长、操作不方便、自动化程度低和配件多的缺点。关键词编织机；工作原理；机械零件；传动AbstractDescribestheworkingprincipleoftraditionalweavingandknittingmachinesduringthecourseofactionrequiredofeachcomponent,thetraditionalcylinderknittingmachineswithpuremechanicaltransmission,fastslowcontrolclutchc

4、ontrol,explosivesmanualfeedthroughthesystemaregiventheoverallstructure.Andsummeduptheshortcomingsofthetraditionalcommonmachineknittingmachinecomplex,bulky,longtransmissionlines,operationisnotconvenient,lowdegreeofautomationandaccessoriesandmore.KeywordsKnittingmachine;workingprinciple;mechanicalpart

5、s;transmission武汉生物工程学院毕业论文（设计）1绪论1.1 引言圆筒包装带自动编织设备既可以用于民用，也可以用于军事方面。随着对外军事频繁交流，由圆筒编织机自动编织炸药和炸弹包装织带需求不断增加，对编织机的要求越来越多，而且需求量也在不断增加，特别是近几年来，需求量大，利润高。在民用方面，编织机也得到越来越充分的利用，在工程建筑、消防、包装等领域应用织带特别多。目前，在整个编织机技术水平比较落后，机械成分多，传动路线长，技术含量低，操作和控制需要手工，工作环境恶劣，所以研究包装用的圆筒编织机对于提高机器的机电自动化水平，改善工作环境，提高生产效率有很大的帮助。从产生的经济效益来看

6、，由于它在军事和民用方面都可以得到广泛的应用，需求量大，产生的经济效果可观。圆筒包装带编织是利用经线和纬线相互交织的原理编织成圆筒型的织带，织带按一定的节距装有一定数量的炸药。1.2 目的和意义在国外编机抢占中国市场的同时，我国的编织企业也在呼唤国产优质编机，对国内编织机械企业提出新的要求。在机理构造上，一些国产编机也与进口编机无太大差别。但国产编机在有关在线检测方面与进口编机的功能差距较大，尚不能很好地满足有些高档产品的生产需要；另外，国产编机在生产中的通用性较强，而针对性不高，不易生产出特色产品，这些方面国产编机在今后的生产中有待加强。国外企业的竞争，国内用户要求的不断提升，编机企业走创新

7、路子，形成核心竞争力的呼声更高。国产编织机械与国外同类产品的差距，除了研发能力.技术创新不足之外，还主要表现在加工精度和运行可靠性两个方面。因此，必须下大力气研究从生产过程、管理过程.流通过程与创新的系统优化问题，借助系统论控制论的理论，努力消除现存的问题，缩短差距。应加强产学研结合，开创教育与企业新局面。通过企业和科研院所的人才与设施、科研与生产互动，加快人才培养和技术提升。研究编织机的传动系统，对于提高生产效率降低生产成本具有重要意义。此项研究也是对大学四年所学课程的一次总复习，它将机械制图、机械设计和机电传动控制等机械设计制造及其自动化主要专业课程紧密联系在一起，利用所学的机械与控制相关

8、知识来解决实际的生产问题，将理论设计与实际运用联系起来，需要考虑多方面的问题，如成本、系统可靠性和机械设备使用寿命等等。此项设计将我大学四年所学的专业知识完美结合起来，书到用时方恨少，我意识到自己的专业知识还不够扎实，需要在CAM图和Pro/E实体仿真上多下功夫。1.3 圆筒编织机的发展现状我国的编织工业经过1998年到2000年“压锭、减员、增效”的大规模调整后，全行业已进入了技术进步和产业升级的新阶段。编织行业的强劲增长带动了国内对编织机械旺盛的需求，中国已经成为世界上编织机械的生产大国，品种之多.数量之大独一无二。2003年，编织机械行业在生产、销售、出口和经济效益等方面创造了历史最高水

9、平。据中国编机行业协会对563家企业的统计，2003年，共完成工业产值（不变价）331.4亿元，同比增长25.17%,销售收入335.03亿元，同比增长24.02%,实现利润总额21.24亿元.同比增长35.48%。编机产品出口5.43亿美元，同比增长44.5%,编机产品销售的重点仍在国内。与此同时，编机进口继续保持高增长，进口总额46.38亿美元。同比增长25.3%。全球编织品生产中心将转移到中国内地和东南亚，中国的编织机械市场将成为全球最具潜力的市场。1.4 传统圆筒编织机的工作原理传统的圆筒编织机采用纯机械式的传动，快慢速控制离合器控制、炸药的进给靠手工操作，送经机构的经线和卷取机构的织

10、带张力波动大，机械自动化程度低，噪声大，工作环境危险。1.4.1 存在的缺点普遍存在机器结构复杂、体积庞大、传动线路长、操作不方便、自动化程度低和配件多。1.4.2 编织机的相关技术开口机构：按编织要求。将经纱上下分开，形成梭口，由于导火带组织简单，故采用连杆开口机构。梭子运动机构：它是机器的核心部分，由电机经传动装置传至梭子，使梭子运动，将纬纱引向织口。送经机构：将织轴上的经纱均匀送出，满足交织需要。卷取机构：将织物引离织口，卷至卷布幅上。由电动机经减速装置带动卷布辐转动，将编织好的导火带卷到卷布辐上。在卷绕的过程中，保持张力均匀是非常重要。织机的织口大小变换机构：根据编织的需要来改变织口的

11、大小。织机的启动装置：编织机的启动是由开关柄来控制的，当电动机启动后，控制开关柄使离合器接合，织机就启动了。这些机构在整个机器的运转过程中往往是不够的，需增加一些辅助的机构，如断线自停机构、过载自停机构等来完整的实现机器的运转，下面为编织机的部分传动示意图：纬纱的传动路线：电动机（带传动）一轴I（齿轮传动）一轴n（齿轮传动）一轴出（齿轮传动）一梭子经纱的传动路线：电动机（带传动）一轴I（齿轮传动）一轴n（斜盘运动）（连杆机构）一综框运动1.5 编织机的发展前景（1）进一步提高产品质量在编织机上装上各类显示检测和控制的装置，可以弥补人工操作的不足和管理上的缺陷。（2）提高机器运行的安全性在控制驱

12、动系统中应用微电子技术，可使机器运行可靠。（3）机器运转高速化，提高单机质量采用各种自动化措施和微机控制技术，可使机器运行更加可靠。（4）传动方式多样化单机采用机电一体化的新技术，打破现有单纯机械传动的局面，使单一机电带动皮带及齿轮变速的传动方式有新的突破。（5）改善劳动环境多方面提高自动化程度，减轻工人劳动量。（6）减少设备占地空间1.6主要设计内容通过参观现有的编织机，了解其传动系统的传动原理。并找出传统编织机传动系统不足之处，初步设定圆筒编织机传动系统总体方案。根据总体设计方案，通过计算选择电机、传动零件、并校核零件强度、用CAM制装配图、零件图，用Pro/E绘制实体模型仿真,仿真通过后

13、编写设计说明书并进行设计答辩。2方案论述2.1 编织机工作原理和机构及传动控制系统圆筒编织机采用经线与纬线相互交织的原理来编织导火带，利用纯机械的传动方式实现各机构的运动，其主要运动机构有：开口机构：按编织要求。将经纱上下分开，形成梭口，由于导火带组织简单，故采用连杆开口机构。梭子运动机构：它是机器的核心部分，由电机经传动装置传至梭子，使梭子运动，将纬纱引向织口。送经机构：将织轴上的经纱均匀送出，满足交织需要。卷取机构：将织物引离织口，卷至卷布幅上。由电动机经减速装置带动卷布辐转动，将编织好的导火带卷到卷布辐上。在卷绕的过程中，保持张力均匀是非常重要。织机的织口大小变换机构：根据编织的需要来改

14、变织口的大小。织机的启动装置：编织机的启动是由开关柄来控制的，当电动机启动后，控制开关柄使离合器接合，织机就启动了。这些机构在整个机器的运转过程中往往是不够的，需增加一些辅助的机构，如断线自停机构、过载自停机构等来完整的实现机器的运转，下面为编织机的部分传动示意图：,纬纱的传动路线:电动机（带传动）一轴I经纱的传动路线:图2-1编织机的部分传动示意图（齿轮传动）一轴n （齿轮传动）一轴in （齿轮传动）一梭电动机（带传动）一轴I（齿轮传动）一轴n （斜盘运动）（连杆机构）一综框运动12.2 设计和改进圆筒包装带编织原理和机构以及传动控制系统(1) 由于卷取机构采用的凸轮机构传动，工作时当织带张

15、力增大时，凸轮开始打滑，引起噪声大；而且采用凸轮传动，随着织带卷绕直径的不断增加，织带受力越来越大，引起织带受力不均匀，从而使织带开始受力小，编织时稀疏，之后越来越密，织造不美观。5武汉生物工程学院毕业论文（设计）设计达到要求：改进织带卷绕机构工作原理，摒弃传统凸轮卷取机构，使设计出的卷取机构噪声符合国家标准，出带时爆炸织带出带速度恒定，受力应均匀，织造美观。(2) 锦纶织带出料现采用三线轮摩擦机构送带，出料时产生打滑，爆炸带节距控制不准确。设计达到要求：出料时无打滑现象，节距不一致。(3) 锦纶带各经线送经受力不均，爆炸带外表不美观。设计达到要求：改进送经机构，经线要求采用恒张力控制，各经线

16、受力均匀。(4) 爆炸带口径缩放采用进出刀杆机构，由操作人员现场控制，机构稳定性差且调试困难，而且危险性增加。设计达到要求：采用机电一体化技术，设计出自动缩放机构稳定，调试简单。(5) 快慢速控制离合器可靠性不高。设计达到要求：改进快慢速控制可靠。(6) 爆炸带装药量无控制机构，装药量控制困难。设计达到要求：增加流量控制机构，确保装药量符合要求。(7) 梭子立轴部件调试困难。设计达到要求：调试简单，维护方便1。2.3 纱线张力改进方法图2-2张力控制系统新的张力改进方法采用变频调速，张力传感器检测，工控机控制的方案。张力控制系统如图2所示。交流异步电机实现卷取辐卷取织带，随着半径的增加，半径测

17、量器测出辐筒直径的变化，通过A/D转换由工控机控制变频器，实现异步电机减速。张力传感器测量织带的张力变化，也通过同样的过程控制电机的速度。实现了织带张力的恒定。2.4 传动装置组成圆筒编织机的传动系统是由电动机、带轮、离合器、主轴、齿轮、轴、齿圈、连杆、梭子、综框等零件组成。传动路线：纬纱的传动路线：电动机（带传动）一轴I（齿轮传动）一轴n（齿轮传动）一轴出（齿轮传动）一梭子经纱的传动路线：电动机（带传动）一轴I（齿轮传动）一轴n（斜盘运动）（连杆机构）一综框运动2.5 初步确定减速器结构和零件类型（1）选定减速装置的传动级数传动级数根据工作机转速要求，由传动件类型、传动比以及空间位置和尺寸要

18、求而定。本设计宜采用三级传动形式。（2）确定传动件布置形式对于三级圆柱齿轮减速器，轴线采用水平布置，由传递功率的大小和轴线布置要求决定采用同轴式。（3）初选轴承类型一般采用滚珠轴承，类型由载荷和转速等要求而定。（4）决定减速装置机体结构齿轮减速机体采用沿齿轮轴线水平剖分的结构，便于装配。3过程论述3.1 电动机的选择为保证机器正常运作。现选用型号为Y112M-4三相异步电动机。其技术参数如表3-1表3-1电机参数额定功率KW满载时启动电流启动转矩取大转矩重量kg转速r/min电流(380V)效率%功率因数cos额定电流额定转矩额定转矩4.014408.7784.50.827.02.22.343

19、3.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为:1anmn由于电动机转速nm=1440r/min,最终输出的速度v=0.5m/s,卷筒直径设为300mm则:最后输出转速：60 1000V n D60 1000 0.5300r/ min31.86r/min故传动装置总传动比:nm1440r/min一ia-45.2n31.86r/min分配传动比考虑以下原则：1）各级传动的传动比应在合理范围内，不超过允许的最大值，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构比较紧凑。2）应注意使各级传动尺寸协调，结构比较合理。3）尽量是传动装置外廓尺寸紧

20、凑或重量较小。4）尽量使各级大齿轮浸油深度合理。5）要考虑传动零件之间不会干涉碰撞。id=2.8,i1=i2=i3=1.5,i4=3,i5=5,i6=8,i7=1,i8=1.818计算传动装置的运动和动力参数进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）O将传动装置各轴由高速到低速依次定为I轴、n轴、出轴、W轴。各轴的转速:I轴:nmn1=id1440,.r/min2.8514.29r/minn轴:n1n2=i1Xr/min1.5342.86r/minID轴:n2n3=i2342/min1.5228.57r/minIV轴:n3n4二一i3228.57,.r/min1.5152.38r

21、/min各轴的输入、输出功率传动效率如下:带传动的传动效率1=0.96,轴承2=0.98;输入功率:输出功率:齿轮传动效率3=0.97。I轴:n轴:ID轴:IV轴:I轴:n轴:ID轴:IV轴:pipd0.96kw3.84kwP2P3P4P1P2P3P3各轴的输入、输出转矩,输入转矩:PdPdPd3.843.65P2P43.840.980.97kw3.65kw3.650.980.97kw3.47kw3.470.980.97kw3.30kw3.843.650.98kw3.76kw0.98kw3.58kw3.470.98kw3.40kw3.300.98kw3.23kw电动机的输出转矩:Td=9550

22、区nm49550144026.53NmI轴:TiTdid0126.52.80.96Nm71.31Nmn轴:T2T1i11271.311.50.980.97Nm101.68NmID轴:T3T2i223101.681.50.980.97Nm144.99Nm206.74N mIV轴：T4T3i334144.991.50.980.97Nm输出转矩:I轴：TiTi271.310.98Nm69.88Nmn轴:T2T2101.680.98N99.65NmID轴:T3T3144.990.98N142.09NmIV 轴：T4T42206.740.98Nm202.61Nm3.3离合器的选择离合器在机器运转中可将传

23、动系统随时分开或接合。对离合器的要求有：结合平稳、分离迅速而彻底；调节和修理方便；外廓尺寸小；质量小；耐磨性能好；有足够的散热能力；操作方便省力。对于此编织机，可选用牙嵌式离合器，梯形牙。选择参数为：D1=45mm,D=60mm,Z=7,Q1=2543',Q2=2543',S=13.45,h=6,h1=8,h2=2.6,r=12KaTD0ZAKAThbb验算牙面上的压力P及牙根弯曲应力WDoZ式中：A为每个牙的接触面积，单位为mr2;D0离合器牙齿距在圆环的平均直径，单位为mmH为牙的高度，单位为mmZ为半离合器上的牙数；a2bW为牙根的抗弯截面系数，W二b；P为许用压力，较高

24、速状态下接合时，P=355MPa;b为许用弯曲应力，运转状态下接合时,bsMPa。563.4直齿轮设计（1）选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数1）根据要求选用直齿圆柱齿轮。2）编织机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3）材料选择，小齿轮为40Cr（调质），硬度为280HBs选择大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBs4）选用小齿轮齿数为Z=20,大齿轮齿数为Z=155。（2）按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算;dit2.323K2Ze3.4.1确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数Kt1.32）计算小齿轮传递的转矩T195.5105P1nl11.938104Nmm3）选择齿宽系数

25、d114）查得材料的弹性影响系数Ze189.8MPa±5）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限hlim1600MPa极限HLIM1550MPa。6）计算应力循环次数：N160nljLh_960514128300152.22048109N22.220481093.10.7121097）查表得接触疲劳寿命系数：Khni0.90,Khn20.958）计算接触疲劳许用应力：取失效概率为19H1（3-4）H2安全系数S=1,KhniHLIM1KHN2HLIM2得,0.90600MPa540MPa095550MPa522.5MPa（公式3-1）（公式3-2）大齿轮的接触疲劳强度公式（3-3）公

26、式3.4.2计算1）试算小齿轮分度圆直径d1t，代入h中较小的值ditcccaKtT1u1ZE22.323t1任公式2.32Q1.37.1310414.13.12189.8mm522.5139.355mm(3-5)2）计算圆周速度vd/1601000公式(3-6)3.1415139.355514,m/s6010003.76m/s3)计算齿宽bbdd1t1139.355mm139.355mm4)计算齿宽与齿高之比b/h模数mtd1t.z1139.35526mm5.36mm齿高h2.25mtbh139.3556.0329.225)计算载荷系数根据v=3.76m/s,7级精度、查得动载荷系数K=1.

27、12;直齿轮，假设KxFt/b<100又查得KHKf1.2N/mma查得使用系数K=1;查彳#7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，223KH1.120.1810.6dd0.2310b1.120.1810.612120.23103139.3552.848再由b/h=29.22,查得Kf1.35；故KKaKvKhKH11.121.22.8483.828实际载荷系数校正所算得的分度圆直径,d1d1t3K/Kt139.35533.828/1.3mm154.332mm6)计算模数，md1/Zi154.332/20mm7.70mm公式(3-7)弯曲强度设计公式为:2KT1 YFaYsa2 dZ1公

28、式（3-8 ）3.4.3确定公式内的各计算数值1）查得小齿轮弯曲疲劳强度极限ef1 500MPa ;大齿轮的弯曲疲劳强度极限ef2 380MPa；2）查得弯曲疲劳寿命系数KFN1 0.85, KFN2 0.88；3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,可得KHFN1 FE1 f 1s0.85 500MPa 303.57 MPa1.4KHFN 2 FE 2F 2s 0.88 3800 MPa 238.57 MPa1.44）计算载荷系数kKKaKvKf Kf1 1,12 1.2 1.35 1.814查取齿形系数YFa12.65；YFa2.226查取应力校正系数计算大、小齿轮的YFa1

29、YSa1YSa1YSa2sa21.58；1.746YFaYSa并加以比较F2.65 1.58 -0.01379303.57公式（3-9）YFa2YSa22.226 1.7640.01644303.57 238.86Q 2 1.814 11.938 1041 2420.01644mm 7.48mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿跟弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度算得的模数所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取通过由弯曲强度算得的模数7.48并整为标准值m=8mm按接触强度算得的分度圆直径d

30、1=154.332mm算出小齿轮的齿数154.332819.28取z,20,大齿轮齿数z2uZj155取Z2=155。这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度,结构紧凑。3.4.4几何尺寸计算1）计算分度圆直径d1mz320mm60mmd2mz>3155mm465mm2）计算中心距ad1d2/260465/2mm262.5mm3）选择齿轮宽度B1=60mm；B2=50mm4）计算齿顶（Wj、齿根Wj、齿全（Wjha1-*ha2 ham 1 3 3mmhf1 hf 2*hac m1 0 3 3mmh1h2*2ha c m203 6mm5）计算齿顶圆直径、齿

31、根圆直径、基圆直径武汉生物工程学院毕业论文（设计）图3-1直齿圆柱齿轮206）计算齿距、Ps验算：Ft*daiZi2ham*da2Z22ham155213471mmdf2di2hf1df2d22hf2(46523)mm459mmdb1d1cosdb2d2cos459cos20mm436.96mm齿厚、齿槽宽m3.1439.42mmem/23.1423/24.713mm2T1D1公式(3-10)公式(3-11)公式（3-12）公式（3-13）KaRb11542.255039.98N/mm100N/mm结构设计及绘制齿轮零件图，如图所示:7，回曲K武汉生物工程学院毕业论文（设计）3.5锥齿轮（轴）

32、的设计和校核选取材料、精度等级和齿数材料可选用45调质度等级可以选用7级精度（1）按初步设计级机械设计手册上节点区双对齿啮合设计，得dH 1KAK T1sinezbz 3；-. u H lim1200 0.85 1.735(2)选定齿数z和模数mZ1 140Z2 2811.5 2.5 sin90 30 31 6002公式(3-14)139.54mmdH 1公式（3-15 ）139.540285mm3）径向变位系数21。用4个独立的设计变,x2=0.3 ; X =0.2。Xt1 =0.2。，即 0 ,本设计采用公式（3-16）选择变位系数本设计属非正传动，Xh>0。由于受壳体体积限制，采用

33、“小式”量X1,X2,Xt1,Xt2作为优化设计主体。取2>0.15。螺旋角m5.5,接近于零度曲齿锥齿轮。故可以取X1=0.8由于xi=0.8使小齿轮趋于变尖，可用切向正变位使之加厚，取Xt2由另一条件确定，即弯曲强度平衡Y1=KY,或保持标准齿高第2种，可得xt2=-0.01688。几何计算：1） 节锥角Xsin1 arctan45ucos2 901452） 齿宽b=30mm武汉生物工程学院毕业论文（设计）4） x1=0.8,X2=0.35） 平均当量齿轮齿数30Zvm0.5ZiZ2公式（3-17）cos1cos210.66） 节锥和分锥的比值K1公式（3-18）丝11.018871

34、0.67） 中点当量齿轮分度圆压力角arctantan0cosm公式（3-19）20.0858）中点当量齿轮啮合角cosmmarccosKa22.8119) 分度圆直径d1z1m5140700mmd2z2m528140mm公式（3-20）公式(3-21)10)节锥距R'0.5Kad2/sin2公式(3-22)43.23mm11）中点锥距RmR0.5b43.231528.23mm12)全齿高*h2hacm公式（3-23）公式（3-24）8.8mm13）分圆齿顶高公式（3-25）*haihaXim7.2mm*ha2haX2ml5.2mm公式（3-26 ）14）分圆齿根高hfihhai1.6

35、mmhf2hha3.6mm14）齿根锥角fif24515）顶圆直径公式（3-27 ）da1d12ha1cos170027.2cos45690.182mmda2d22ha2cos214025.2cos45127.354mm强度验算齿面接触强度验算如下：计算接触应力hZhZeZ z ZkbeH dm1KaKvKh Kh Ftm节点区域系数ZhzH2cos bcos2 ttan wtbm arcsinsin m cos 05.1674公式（3-28 ）公式（3-29 ）公式（3-30 ）m22.811Wtwm21.6913Zh2cosb2b2.286costtanwt由弹性系数ZE,查得zE189.

36、3.N/mm重合度系数Ze,得公式（3-31）mm公式（3-32）357343.306mm43.23beHtanmmm公式（3-33）3.306ramvlRmda12Rcos 1公式（3-34 ）0.8550tan5.5(0.394135.7370.182mm243.23cos4541.023mmr'amv2Rmda12Rcos 2公式（3-35 ）35.7367.354mm243.23cos4539.370mm%mv1Rm1d1 c0s m2Rcos 1公式(3-36)32.933mm%mv2Rmd2cos m2Rcos 2公式（3-37）32.933mm2Vramv1rbmv1ra

37、mv2rbmv2rbmv1rbmv 2 tan m公式（3-38）19.331mmPmmm8s m公式（3-39）9.754mmgmpm公式（3-40）1.9821.036螺旋角系数cosmcos5.50.998有效宽度beF0.85b公式(3-41)公式(3-42)公式(3-43)齿轮系数Zk使用系数Ka0.851512.75mm0.851.5齿宽中点分锥上的圆周力dm1Rmd1R60mm2000T1dm12000-01000N60载荷系数Kv0.084NKCv3KaLne/i公式（3-44）公式（3-45）公式（3-46）公式（3-47）公式（3-48）公式（3-49）1000r/min2

38、500r/min齿宽中点分锥上的圆周速度vtmdm1n1/60000公式（3-50）60500600001.57m/sN0.02540.85,处于亚临界区。K1107Cv30.23K10712.750.230.9881.51200KvNK1公式（3-51）0.02540.98811.025齿向载荷分布系数KH1.5KHbe公式（3-52）1.51.11.65齿间载荷分配系数KH。因为KAFtm1.51000132.4N/mm100N/mmbeH12.75由机械手册上查得，KH1.4润滑剂系数ZLO由机械手册上查得，40号机械油，50oC时的平均运动v5040mm2/s,对H1m=700N/mn

39、2<850的钢zL1.10。速度系数zvo对于Hlim=600N/mm<850vtm1.571m/s时，41.12。粗糙度系数zRO参考有关条件可知ZR0.98。温度系数zT取为1。尺寸系数zX取为1。最小安全系数SHiim。当失效概率为1极限应力值Hlim=1000N/mm。用上述数据代入KaKvKh-Kh-FtmhZhZeZZZk.,beHdml2.2861.036189.30.9880.851048.36N/mm2许用接触应力ZlZ/ZrZxHlimZtShlim1.101.120.9811000111207.36N/mm2H即SHHp/H1.043SHlim故安全。齿根弯曲

40、强度验算如下。齿根弯曲应力KaKvKfKfFtmYFaYsavvvfrYYykbeFmnm齿向载荷分布系数KfKh1.65齿间载荷分配系数KfKh1.4。有效宽度beF0.85b0.853025.50mm最小安全系数SHlm,当失效概率为1%寸,Shlim丁公式（3-53）1.51.0251.651.41000：1112.756012公式（3-54）公式(3-55)公式（3-56）SHlim1。武汉生物工程学院毕业论文（设计）132应力修正系数YST2。锥齿轮系数YK1。中点法向模数mnmmnCOSm3.306cos5.53.291mm齿形系数YFa公式(3-57),ZlZvn13COS1CO

41、Sm公式（3-58）140773_cos45cos5.5185.71当x1=0.8时，YFa12.05；-Z2zvn23cos2cosm公式（3-59）283cos45cos5.536.52当x2=0.3时，YFa22.52。应力修正值Ysa查得Ysa12.07,YSa21.75。重合度系数公式（3-60）3cosbm4_2 _ 3cos 5.16744 1.9820.625螺旋角系数Y0.3941m120公式(3-61)0.3945.51200.98武汉生物工程学院毕业论文（设计）34相对齿根圆敏感系数YrelT由Ysai2.07,可知YrelTi1.017；由YSa21.75可知YrelT

42、21.007。aie相对齿根表面状况系数YRrelT0.1YRrelT1.6470.529Rz1公式（3-62）1.03尺寸系数YX,令mnm3.3mm,Yx1.050.05mnm公式（3-63）0.885弯曲极限应力值Flim取Flim400N/mm2又KA1.5,K1.013,将上述值代入，可得：小轮计算齿根应力KaKvKfiKf1Ftm1YFa1YSa1F1YYYkbeFmnm0.98 0.6251.51.0131.651.412002.052.0712.753.306.2259.7N/mm大轮计算齿根应力KaKvKf2Kf2Ftm2YFa2YSa2F1YYYkbeFmnm1.51.01

43、31.651.412002.521.750.980.625112.753.3062269.9N/mm小轮许用齿根应力Fp1YSTYRrelTYXYrelT1公式（3-64）SFlim40021.030.8851.01512740.18N/mm大轮许用齿根应力Flimvv77Fp2-YSTYRrelTYXYrelT2SFlim40021.0170.8851.01512730.84N/mm2通过验证都合格。零件图，如图3-2所示。图3-2锥形齿轮轴3.6轴的设计及轴承型号的选择轴的设计步骤为：初算各级轴径一画出传动零件的中心线和轮廓一定出轴承和轴承座的位置、设计轴的结构一定出轴的支点和作用点一进行

44、轴的受力分析和绘制力矩图一验算轴、键的强度和轴武汉生物工程学院毕业论文(设计)承寿命一修改、确定。3.6.1 拟定轴上的装配方案拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。分别从轴的两端装配，这样就可以对轴设计的粗细进行安排。3.6.2 轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向的相对运动，轴上的零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。(1)零件的轴向定位轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖，螺母等零件来保证的。轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类，

45、利用轴肩定位是最方便可靠的方法。但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。另外，轴肩过多时也是不利于加工的。因此，轴肩定位多用于轴向力较大的场合。滚珠轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便于拆卸轴承，轴肩的高度可查手册中轴承的安装尺寸。为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩出的过渡圆角半径不必须小于相匹配的零件毂孔端部的圆角半径或倒角尺寸。轴和零件上的倒角和圆角尺寸的常用范围见下表3-2,非定位轴肩一般取1mm2mrr5o表3-2轴径参数直径d>610>1018>18-30>30-50>50-80>80-12

46、0>128-180酸R0.50.60.81.01.21.62.02.53.0套筒定位结构简单，定位可靠，轴上不需要开槽，钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的定位.如果两个零件的间距比较大的时候，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的质量及材料用量。轴承端盖用螺钉与箱体联接而使滚珠轴承的外圈得到轴向定位。在一般情况下，整个轴的轴向定位也常利用轴承端盖来实现。(2)零件的周向定位周向定位的目的是限制轴上的零件与轴发生相对转动。常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等15。3.6.3 各轴段直径和长度的确定零件在轴上的定位和装拆方案确定后，轴的形状便大体

47、确定。各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时，可按轴所受的扭矩估算轴所需的直径。将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最小值直径dmin,然后再按轴上的零件的装配方案和定位要求，从dmin处起逐一确定各轴段的直径。对于标准件，如滚珠轴承、离合器等部位的轴径应取为相应的标准值及所选配合的公差。为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合轴段前应采用较小的直径。为了使轴作过盈配合的零件易于装配，相匹配轴段的压入端应制出锥度，或在同一轴段的两个部件上采用不同的尺寸公差。确定各轴的长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与

48、轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。为了保证轴向定位可靠，与齿轮和离合器等零件相配合部分的轴短长度一般应比轮毂长度短2mm3mrm6。3.6.4 提高轴的强度的常用措施(1)合理布置轴上零件以减小轴的载荷为了减小轴上零件所承受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的支撑形式，力求缩短支撑跨距及悬臂的长度。(2)改进轴上的零件的结构以减小轴的载荷(3)改进轴的结构以减小应力集中的影响轴通常是在变应力条件下工作的，轴的截面尺寸发生突变处要产生应力集中，为此，轴肩处应采用较大的过渡圆角半径来降低应力集中。(4)改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度轴的表面粗糙度和表面强化处理方

49、法也会对轴的疲劳强度产生影响。轴的表面愈粗糙，疲劳强度也愈低。3.6.5轴的结构的工艺性轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上的零件，并且生产率高，成本低。为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45。的倒角；需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同的轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。为36武汉生物工程学院毕业论文（设计）了减少加工刀具种类和提高劳动生产率，轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽宽度等应尽量采用相同的尺寸17。示意图如下:图3-3轴4四连杆运动分析如下图是圆筒编织机的四连杆机构:图4-1四连杆机构图4-2四连杆机构如上两图中，动力经锥形齿轮带动主轴转动，从而带动斜盘转动，使得滑块上下运动。而四连杆是以滑块上的销钉连接点为中心做来回的往复运动，带动左右两连杆的上下交错运动，从而实现左右综框的上下交错运动，达到开口和闭口的运动要求。5结果分析本次设计的内容是：圆