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1、上海理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文鋼絲收線機(jī)的總體與控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要 鋼絲是重要的工業(yè)原料，但鋼絲很容易氧化，長期存放容易形成氧化皮，所以在鋼絲使用前對鋼絲進(jìn)行除銹處理非常重要。傳統(tǒng)除銹方法效率低，耗時長，所以鋼絲剝殼機(jī)就作為除銹的主要手段。鋼絲收線機(jī)的作用是為鋼絲剝殼機(jī)的動力以及使鋼絲重新有序卷饒，提高堆積生銹鋼絲的處理效率。 本次設(shè)計目的：大功率鋼絲收線機(jī)的總體結(jié)構(gòu)以及其中的控制傳動系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：鋼絲收線機(jī) 鋼絲剝殼機(jī) 卷繞 效率THE DESIGN OF WIRE-LIAN FOR THE OVERALL AND CONTROL SYSTEM ABSTRACT Steel is an im

2、portant industrial raw materials,but Oxidation is very easy to wire. Long-term storage easy form of skin.so In the steel wire for use before the treatment is very important derusting. Derusting traditional methods inefficient and time-consuming long, so decorticating machine on the wire as the prima

3、ry means of derusting. Wire-to-wire for the role of decorticating machine is the driving force and to enable the orderly winding wire.so it can improve the accumulation of rusty steel processing efficiency. The design objective: high-power wire-line to the overall structure and control of the transm

4、ission system design.KEYWORDS：Wire to wire-line Wire decorticating machine Winding Efficiency目錄中文摘要-1英語摘要-2前言-4第一章 緒論11 鋼絲收線機(jī)的簡介-612 鋼絲剝殼的工作流程-613 鋼絲拉絲機(jī)的構(gòu)造與缺陷-714 鋼絲收線機(jī)的設(shè)計要求-715 課題研究的基本內(nèi)容-716 鋼絲收線機(jī)的各種結(jié)構(gòu)-9第二章 收線機(jī)減速結(jié)構(gòu)的設(shè)計21 設(shè)計布局與構(gòu)造方式-1322 二級減速箱的設(shè)計-1423 減速箱的三維建模-19第三章 鋼絲收線機(jī)收線輪系統(tǒng)的設(shè)計31 鋼絲收線盤的設(shè)計與改進(jìn)-2432收線輪

5、固定裝置的設(shè)計-2533 收線輪傳動裝置設(shè)計-2734 排線機(jī)構(gòu)的設(shè)計-28第四章 鋼絲收線機(jī)總體設(shè)計41 鋼絲收線機(jī)傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計-3342 電機(jī)布置方案-3343 收線輪布置方案-34前言本次設(shè)計目的在與解決大功率鋼絲收線的問題，目前國內(nèi)類似的大功率，鋼絲收線直徑大于10mm的收線機(jī)比較稀缺，本次設(shè)計的意義就是填補(bǔ)這方面的空白。主要設(shè)計方法方法還是參考類似的結(jié)構(gòu)，但由于資料有限，設(shè)計不足的地方還有很多，還有很大的改進(jìn)之處。鋼絲收線機(jī)的總體與控制系統(tǒng)設(shè)計第1章 緒論1.1鋼絲收線機(jī)簡介中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會前會長吳溪淳表示，從鋼材市場的表現(xiàn)看，國內(nèi)鋼鐵資源總體供大于求的狀況更趨嚴(yán)重，這主要反映在凈進(jìn)

6、口和供給過剩。2005年78月份，我國已由上半年的鋼凈出口國變?yōu)閮暨M(jìn)口國。出口鋼坯和鋼材比上半年的平均水平下降，而進(jìn)口鋼材同比增長。特別是8月份，出口鋼材已降到133萬t，比6月份的220萬t下降87萬t。吳溪淳指出，鋼材嚴(yán)重供大于求，造成8、9月份鋼材的價格進(jìn)一步回落。由于國內(nèi)鋼鐵資源投放量持續(xù)高速增長，令鋼材市場呈現(xiàn)出供大于求的趨勢。18月，全國生鐵產(chǎn)量同比增長3187 ，鋼產(chǎn)量增長2815 ，鋼材增長2622 ，這種比例失調(diào)給市場帶來一系列不穩(wěn)定因素。大盤重可拆卸工字輪收線機(jī)研制成功常州市雷諾德昌機(jī)械有限公司應(yīng)國內(nèi)著名金屬制品企業(yè)生產(chǎn)需要，協(xié)調(diào)多家不同行業(yè)、不同品種的零部件生產(chǎn)企業(yè)，共同

7、研制開發(fā)并生產(chǎn)了SG6301 150大盤重可拆卸工字輪收線機(jī)。一次收線重量1 t以上，可經(jīng)打包后卸去工字輪，鋼絲成包裝狀銷售給客戶，免去了大量的工字輪周轉(zhuǎn)回收的麻煩。而且收絲速度高，鋼絲無變形，排線整齊，能滿足各種供絲設(shè)備的速度匹配需要，克服了倒立式收線機(jī)速度低、無恒張力、鋼絲排列不齊整，以及象鼻式收線機(jī)彎曲應(yīng)力大、鋼絲整形困難等缺點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了大盤重、無輪化。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)使用，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、使用方便。鋼絲收線機(jī)是和鋼絲剝殼機(jī)配合使用的器械，收線機(jī)提供剝殼的動力。在21世紀(jì),高效節(jié)能成為國家大的發(fā)展方向。大池子酸洗、磷化工藝,酸耗量大,污水排放量大,排污成本高。而機(jī)械剝殼連續(xù)線根據(jù)機(jī)械彎曲和電解原理

8、,去掉氧化皮,通過在線清洗和高效氣吹等措施,減少清洗水的用量,生產(chǎn)效率高。鋼絲收線機(jī)主要是作為鋼絲剝殼機(jī)的動力，同時起到卷饒鋼絲方便后期處理的作用。其作用原理與拉絲機(jī)類似，但在特殊的粗鋼絲的收饒上，新設(shè)計的鋼絲收線機(jī)效率更高，更穩(wěn)定。1.2鋼絲剝殼收線機(jī)的工作流程該原理圖在我們設(shè)計設(shè)備的基礎(chǔ)上需增加鋼絲刷除銹裝置和單獨(dú)的磷化裝置，而且磷化是單獨(dú)處理，工作不連續(xù)。2）該原理圖是我們所期望的一種方案，工作具有連續(xù)性，生產(chǎn)效率高。但需在我們對各種磷化劑，促進(jìn)劑及定型劑進(jìn)行試驗(yàn)后方可采用。3）該原理圖是具有酸洗過程，需對可能對環(huán)境造成的污染及處理成本進(jìn)行評估后進(jìn)行選用。1.3 鋼絲拉絲機(jī)的構(gòu)造與缺陷圖

9、1-1 鋼絲拉絲機(jī)以上為拉絲機(jī)的主要結(jié)構(gòu)（圖1-1）拉絲機(jī)的最大特點(diǎn)的收線速度快，運(yùn)行平穩(wěn)，但其不能對直徑較大的鋼絲進(jìn)行收線，其動力輸出很不足。對于大直徑鋼絲的收拉作業(yè)，一臺出力大，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的鋼絲收線機(jī)非常有必要。1.4鋼絲收線機(jī)的設(shè)計要求 要求可以對直徑12mm以上的鋼絲與鋼絲剝殼機(jī)共同工作，卷饒鋼絲，提供動力，卷饒速度100m/s，結(jié)構(gòu)相對簡單，布局緊湊，卷饒后的鋼絲線圈容易拆卸，方便后期鋼絲的處理。1.5 課題研究的基本內(nèi)容(1)了解鋼絲收線機(jī)的合理結(jié)構(gòu)，查閱資料，了解收線機(jī)詳細(xì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。(2)完成收線機(jī)的運(yùn)動控制系統(tǒng)得設(shè)計，電動機(jī)，氣缸，壓力桿的主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)。(3)查閱國內(nèi)外收線機(jī)

10、的資料，對比結(jié)構(gòu)和性能，找出合適的參考結(jié)構(gòu)。1.6. 鋼絲收線機(jī)各種結(jié)構(gòu)介紹1.倒立式收線機(jī)采用倒立式收線方法，該種型號的收線機(jī)分為倒立式和象鼻式兩種。下圖左為下出線式倒立收線機(jī)示意圖（圖1-2） 圖1-2 倒立式收線機(jī)鋼絲2從線盤7的一側(cè)進(jìn)入,在線盤上由上而下纏繞若干圈后,被一組或多組彈性壓輪6緊壓在線盤上,加大鋼絲與線盤間的摩擦力,保證線盤上有一定的積線量,防止打滑,線盤上過多的鋼絲自然落到線架4上,線架跟線盤一起轉(zhuǎn)動。被動驅(qū)動線架方式是在線盤的下部安裝拔叉3,收線后鋼絲的圈徑與盤徑相等;另一種方式是線架由獨(dú)立動力系統(tǒng)驅(qū)動,通過調(diào)節(jié)線架和線盤的轉(zhuǎn)動速度差,達(dá)到鋼絲圈徑大小的控制,當(dāng)線架的轉(zhuǎn)

11、速大于線盤的轉(zhuǎn)速時,鋼絲圈徑就縮小;當(dāng)線架的轉(zhuǎn)速小于線盤的轉(zhuǎn)速,鋼絲圈徑就放大,線架容量增大。鋼絲2從線盤7的一側(cè)進(jìn)入,在線盤上由下而上纏繞若干圈后,由彈性壓輪6把鋼絲緊壓在線盤上,經(jīng)取線器使鋼絲自然落到線架4上,這種出線方式的改良,有利于線盤積線量的穩(wěn)定,不會出現(xiàn)積線數(shù)量的變化,大大減少鋼絲打滑的機(jī)會,操作方便。為了實(shí)現(xiàn)不停機(jī)更換線架的目的,可將線盤主軸抽空,上部裝1個氣缸,氣缸固定在機(jī)架上,氣缸桿通過軸承與加長桿上端相連,在工作時氣缸桿不動,加長桿通過線盤空心軸后,下端與4爪連桿機(jī)構(gòu)連接。當(dāng)要更換線架時,氣缸上充氣下行,加長桿向下移動,將4爪連桿機(jī)構(gòu)打開,剪斷鋼絲,鋼絲從線盤落在積線的4爪

12、上;當(dāng)線架更換好后,氣缸下充氣上行,加長桿向上移動,將4爪連桿機(jī)構(gòu)向下合攏,更換架時積聚4爪上的鋼絲就掉落在線架上,操作過程必須在較低速度下進(jìn)行。可將線盤做成“V”型槽結(jié)構(gòu),其目的在于增加對鋼絲的牽引力,減少打滑現(xiàn)象。以下為中心進(jìn)線孔收線機(jī)的具體結(jié)構(gòu)（圖1-3）：圖1-3 中心進(jìn)線式收線機(jī)鋼絲6從線盤空心軸1進(jìn)入,從空心軸下導(dǎo)輪4引出,再經(jīng)旋轉(zhuǎn)盤8上的轉(zhuǎn)向輪3和若干組矯直裝置,鋼絲被纏繞在固定機(jī)架的固定線盤2上,向上積線到一定量時,通過安裝在旋轉(zhuǎn)盤上的取線器7將鋼絲引出,自然地落在線架上,這種收線方式的線架不必轉(zhuǎn)動。為實(shí)現(xiàn)不停機(jī)更換線架,可在機(jī)架上安裝1套積線4爪機(jī)構(gòu),通過鏈輪、鏈條聯(lián)動,由獨(dú)

13、立傳動機(jī)構(gòu)控制4爪同時張開或同時合攏。當(dāng)要更換線架時,獨(dú)立傳動機(jī)構(gòu)接到指令后動作,通過鏈輪、鏈條使4爪同時張開,鋼絲就落在4爪上;更換線架后, 4爪同時向機(jī)架的4柱合攏,在4爪上的鋼絲落在線架上。若要在線調(diào)節(jié)鋼絲圈形,把安裝在旋轉(zhuǎn)盤上的矯直器的調(diào)節(jié)螺栓一端設(shè)計成滾輪, 滾輪外圈套橡膠。因矯直器隨旋轉(zhuǎn)盤作圓周運(yùn)動,在滾輪圓周運(yùn)動軌跡某點(diǎn)兩邊分別裝一短行程氣缸, 氣缸與機(jī)架相連。氣缸桿接1塊擋鐵,若其中1個氣缸點(diǎn)動, 擋鐵向靠近滾輪的圓周運(yùn)動軌跡移動, 滾輪作圓周運(yùn)動時,外膠圈剛好接觸擋鐵而使矯直器的調(diào)節(jié)螺栓向順時針方向旋轉(zhuǎn), 矯直器活動塊壓緊鋼絲;若另1個氣缸做同種動作,能放松矯直器上的鋼絲,實(shí)

14、現(xiàn)松緊調(diào)節(jié)。2.臥式工字輪收線機(jī) 第2種為工字輪式的臥式收線機(jī)，采用工字輪作為收線盤（圖1-4）：【l】為小手輪、【2】為大手輪、【3】為主軸、【4】為內(nèi)外螺紋套筒、【5】為活動壓板、 【6】為傘形骨架、 【7】為活動擋板、 【8】為螺紋頂套、【9】為卷簡支撐板、【l0】為固定擋板、【l1】為固定壓板、【l2】為軸承、【l3】為軸承座I、【l4】為聯(lián)軸器I、【l5】為減速器、【l6】為從動皮帶輪、【l7】為編碼器、【l8】為工作臺、【l9】為皮帶、【20】為主動皮帶輪、f2l1為變頻電機(jī)、【22】為導(dǎo)軌副、 【23】為步進(jìn)電機(jī)、【24】為聯(lián)軸器 、 【25】為支座I、 【26】為軸承座 、f2

15、71為聯(lián)軸器 、【28】為絲杠副、【29】為支座。圖1-4 工字輪收線機(jī) 該結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的為具有一定強(qiáng)度、剛度的金屬線材，卷繞成卷后外觀要鏈齊、均勻、緊湊卷繞效率高 金屬線材自動卷取機(jī)的機(jī)械運(yùn)動由兩部丹組成即排線運(yùn)動和卷取運(yùn)動 排線運(yùn)動要求排線整齊、緊湊 卷取運(yùn)動瓔求卷筒卷繞線村均勻、松緊一致金屬線材自動卷取系統(tǒng)的控制系統(tǒng)要求卷取線材時穩(wěn)收確日期：20o409 I9國l金屬線材自動卷取系統(tǒng)機(jī)械部丹 意定 恒線速，使恢卷取系纜能宴現(xiàn)自動化生產(chǎn)的要求 同時，還要解決“下的技術(shù)問題：(1)使卷筒除轉(zhuǎn)動外還惜軸線勻建移動。(2)使線材只措線卷研線方向恒線速送進(jìn)。(3)改機(jī)械控制為PLC控制3大規(guī)模生產(chǎn)

16、高效收線機(jī)車間為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求，又有一種大規(guī)模的倒立式鋼絲收線機(jī)平臺的結(jié)構(gòu)（圖1-5）：圖1-5 大規(guī)模倒立收線車間該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了鋼絲的大規(guī)模收線：線架選用固定式結(jié)構(gòu) 在下列條件之一或全部條件下恰好與普通線材運(yùn)動軌跡相符，且穿線容易：(1)線徑達(dá)1 5mm。(2)初始抗拉強(qiáng)度在l 500Nmm。以上 (3)鋼絲的扭轉(zhuǎn)對成品質(zhì)量有一定影響。適用領(lǐng)域收線架旋轉(zhuǎn)的倒立式收線機(jī)適用于熱處理和表面處理的收線，鍍前的低、高碳鋼絲及不銹鋼絲收線，線材以梅花式收線及以盤卷形式收線。機(jī)器系州為 3O0l200mm 的標(biāo)準(zhǔn)收線架，線材直徑范圍0515mm。M+E倒立式(旋轉(zhuǎn)收線架)收線機(jī)獨(dú)特的設(shè)計和制造可滿

17、足很多用戶的要求。每臺機(jī)器都是由標(biāo)準(zhǔn)零部件組成，可保證先進(jìn)的技術(shù)性能和競爭價格。經(jīng)過多年來對這些產(chǎn)品的改進(jìn)，及擁有的精湛工藝制造技術(shù)，可為全世界用戶提供經(jīng)濟(jì)可靠的設(shè)備，M+E是這類設(shè)備的最佳供應(yīng)商。一般性能結(jié)構(gòu)(1)機(jī)架：機(jī)架是由許多用螺栓固定在一起的已制造好的零部件組成。每一個零部件用堅固的支座固定住。(2)收線卷筒：收線卷筒為旋轉(zhuǎn)式的卷筒結(jié)構(gòu)，通常可有兩種基本形式： 邊過線壓輥式(一個或兩個壓線輥)以上均可提供兩種型號的收線架，眥適應(yīng)不同的需要。收線卷筒的鋼絲接觸段淬火、表面精加工。(3)傳動裝置 ：收線卷筒可單獨(dú)或集體傳動。由直流電機(jī)或變頻調(diào)速的交流電機(jī)傳動。該傳動形式不僅用于整個工藝速

18、度的調(diào)節(jié)，也適用于啟動及穿線操作；集體傳動的卷筒無論是機(jī)械或液壓無級變速的交流電機(jī)傳動或是直流電機(jī)傳動，其動力傳遞都是由水平軸通過電磁離合器和齒形帶傳遞到每個卷筒的減速器上的。(4)盤卷固定：4個由空氣操縱的桿件固定在每個卷筒的側(cè)面。為了操作可立式安裝也可臥式安裝。在正常的運(yùn)行條件下，卷簡速度相同時，桿件可隨收線架轉(zhuǎn)動，也可隨轉(zhuǎn)向臺旋轉(zhuǎn)。當(dāng)收線盤架更換時，桿件可水平起升，并可連續(xù)儲線。 這種結(jié)構(gòu)對于大規(guī)模鋼絲饒線來說有著很高的效率，但與此相對的是，必須有高效率的鋼絲剝殼機(jī)來進(jìn)行配合，所以制造一套與之配合的高效大規(guī)模鋼絲剝殼車間是非常關(guān)鍵的。第2章 收線機(jī)減速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 設(shè)計布局與結(jié)構(gòu)方

19、式本次設(shè)計采用工字輪收線機(jī)的主要模式，對收線結(jié)構(gòu)做了一定的改進(jìn)。 收線機(jī)的動力源采用力矩電機(jī)，保證收線力矩的穩(wěn)定。圖2-6 設(shè)計布局參考以上結(jié)構(gòu)（圖2-6）是主要的設(shè)計依據(jù)，工字輪的動力由電機(jī)1提供，通過減速箱減速，將扭矩傳遞到工字輪，同時排線機(jī)構(gòu)同變速箱一起運(yùn)動，使鋼絲均勻的纏繞在工字輪上。 通過設(shè)計討論，最終制定了設(shè)計方案：1 電機(jī)為力矩電機(jī) 2 減速箱與電機(jī)用皮帶輪傳動3 減速箱采用傳統(tǒng)2級減速箱4 工字輪考慮到拆卸方便和制作成本，改用焊接結(jié)構(gòu)圓柱形框架。5 收線輪與減速箱用皮帶輪連接，排線機(jī)構(gòu)亦是如此。具體結(jié)構(gòu)參見（圖2-7）以及下文：1電機(jī) 2.皮帶輪 3.減速箱 4.皮帶輪 5.收

20、線輪 6.排線器圖2-7 設(shè)計方案2.2 2級減速箱的設(shè)計（所有參見明細(xì)見機(jī)械零件第七版）基本參數(shù)：線輪轉(zhuǎn)速 100m/min l=1.3m d=0.8m100m/min=1.67m/s P=fv=130001.67=21.71kw輸入功率為：21.71 kw參數(shù)軸名電動機(jī)軸I軸II軸III軸轉(zhuǎn)速r/min890445.56111.4439.8功率kw21.7121.7121.7121.71轉(zhuǎn)矩n.m282.54651811.65209.3傳動比i242.8（1）選用直齒圓柱齒輪 （2）. 速度不高，7級精度（3）I軸小齒輪材料為40cr，II軸大齒輪為45鋼。（4）選小齒輪齒數(shù)為30，大齒輪

21、則為304=1202按齒面接觸強(qiáng)度計算設(shè)計（公式2-1）確定公式內(nèi)各計算值動載荷系數(shù) =1.3 T=9550000021.7/465=4.4610N.mm齒寬系數(shù) 彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度=600MPa，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度550mpa疲勞系數(shù)（壽命15年，工作300天，兩班） =0.9 =0.95取安全系數(shù)為s=1，接觸許用應(yīng)力為： 計算代入 得d107.8mm-（2-1）計算圓周速度：V=2.51m/s計算齒寬b b=107.8mm計算齒寬與齒高之比：，模數(shù) m=Z1=3.6齒高 h=2.25m=2.253.6=8.1mm b/h=107.88.1=13.31計算載

22、荷系數(shù) 根據(jù)v=2.51m/s 7級精度由圖10-8查得k=0.9 直齒輪假設(shè)100N/mm，由表10-3查得k= k=1.2查表10-2 使用系數(shù)k=1表10-4 7級精度，小齒輪相對軸承非對稱分布k=1.12+0.18(1+0.6)+0.2310b=1.12+0.18(1+0.61)+0.2310107.8=2.345（公式2-2）由b/h=13.31 k=2.345 查圖10-13得 k=2.2故載荷系數(shù) k=kkk=按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑d=d=107.8計算模數(shù)m m= =140/30=4.6按齒根彎曲強(qiáng)度計算由圖10-20c ，小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度；大齒輪彎曲疲勞極限由

23、圖10-18，彎曲疲勞壽命系數(shù)k=0.85 k=0.88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=-（2-3）得=303.57mpa =238.86mpa計算載荷系數(shù) k=kkkk=查取齒形系數(shù)，由表10-5可查得 Y=2.52 Y=2.16查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-5可查得Y=1.625 Y=1.81計算大小齒輪的的大小=0.01348 =0,01636大齒輪計算結(jié)果大所以計算模數(shù)=3.6mm取彎曲強(qiáng)度模數(shù) m=3.5Z= Z=403.5=160幾何尺寸的計算1 計算分度圓直徑d=Zm= d=Zm=1603.5=4902. 計算中心距離 a=(d+d)/2=3063. 計算

24、齒寬 b=d=122mm4. 驗(yàn)算 F=6371.4 驗(yàn)算合格II III軸齒輪參數(shù)計算按齒面接觸強(qiáng)度計算設(shè)計（公式2-4）確定公式內(nèi)各計算值動載荷系數(shù) =1.3 T=9550000021.7/111.44=18.610N.mm齒寬系數(shù) 彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度=600MPa，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度550mpa疲勞系數(shù)（壽命15年，工作300天，兩班） =0.9 =0.95取安全系數(shù)為s=1，接觸許用應(yīng)力為： 計算代入 得d173.57mm-（2-4）計算圓周速度：V=1.01m/s計算齒寬b b=173.57mm計算齒寬與齒高之比：，模數(shù) m=Z1=5.7齒高 h=2.

25、25m=2.253.6=12.825mm b/h=173.5712.825=13.53計算載荷系數(shù) 根據(jù)v=2.51m/s 7級精度由圖10-8查得k=0.9 直齒輪假設(shè)100N/mm，由表10-3查得k= k=1.2查表10-2 使用系數(shù)k=1表10-4 7級精度，小齒輪相對軸承非對稱分布k=1.12+0.18(1+0.6)+0.2310b=1.12+0.18(1+0.61)+0.2310173.57=1.448由b/h=13.53 k=1.448 查圖10-13得 k=1.4故載荷系數(shù) k=kkk=按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑d=d=173.57計算模數(shù)m m= =198/30=6

26、.6按齒根彎曲強(qiáng)度計算由圖10-20c ，小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度；大齒輪彎曲疲勞極限由圖10-18，彎曲疲勞壽命系數(shù)k=0.85 k=0.88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=-（2-3）得=303.57mpa =238.86mpa計算載荷系數(shù) k=kkkk=查取齒形系數(shù)，由表10-5可查得 Y=2.21 Y=2.21查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-5可查得Y=1.625 Y=1.77計算大小齒輪的的大小=0.0134 =0,01636大齒輪計算結(jié)果大所以計算模數(shù)=5mm取彎曲強(qiáng)度模數(shù) m=5Z= Z=342.8=95幾何尺寸的計算2 計算分度圓直徑d=Zm= d=Zm=955

27、=4755. 計算中心距離 a=(d+d)/2=322.56. 計算齒寬 b=d=170mm傳動軸的計算III 軸 d=126=103-（2-5）II軸 d126=73 （公式2-5）I軸 d=46 （公式2-5）減速箱具體數(shù)據(jù)箱座壁厚箱蓋壁厚=0.85=9.35箱體，箱蓋的凸緣厚度 b=16.5 b=16.5 b=27.5箱蓋，箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑 軸承座外徑104 ，173， 244悶蓋：e=5mm s=10mm2.3 減速箱的三維建模創(chuàng)新的、易學(xué)易用的而且價格平宜的SolidWorks是Windows原創(chuàng)的三維設(shè)計軟件。其易用和友好的界面，能夠在整個產(chǎn)品設(shè)計的工作中，SolidWorks完全

28、自動捕捉設(shè)計意圖和引導(dǎo)設(shè)計修改。在SolidWorks的裝配設(shè)計中可以直接參照已有的零件生成新的零件。不論設(shè)計用自頂而下方法還是自底而上的方法進(jìn)行裝配設(shè)計，SolidWorks都將以其易用的操作大幅度地提高設(shè)計的效率。SolidWorks有全面的零件實(shí)體建模功能，其豐富程度有時會出乎設(shè)計者的期望。用SolidWorks的標(biāo)注和細(xì)節(jié)繪制工具，能快捷地生成完整的、符合實(shí)際產(chǎn)品表示的工程圖紙。SolidWorks具有全相關(guān)的鈑金設(shè)計能力。鈑金件的設(shè)計即可以先設(shè)計立體的產(chǎn)品也可以先按平面展開圖進(jìn)行設(shè)計。SolidWorks軟件提供完整的、免費(fèi)的開發(fā)工具(API)，用戶可以用微軟的VisualBasic

29、、VisualC+或其它支持OLE的編程語言建立自己的應(yīng)用方案。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，SolidWorks可以很容易地將目前市場幾乎所有的機(jī)械CAD軟件集成到現(xiàn)在的設(shè)計環(huán)境中來。 為比較評價不同的設(shè)計方案，減少設(shè)計錯誤，提高產(chǎn)量，SolidWorks強(qiáng)勁的實(shí)體建模能力和易用友好的Windows界面形成了三維產(chǎn)品設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械工程師不論有無CAD的使用經(jīng)驗(yàn)，都能用SolidWorks提高工作效率，使企業(yè)以較低的成本、更好的質(zhì)量更快將產(chǎn)品投放市場。而最有意義的是，用于SolidWorks的投資是容易承受的，這使得參加工程設(shè)計的所有人員都能在他們桌面上的計算機(jī)進(jìn)行三維設(shè)計。1.減速箱下箱體，采用鑄造方

30、式（圖2-8）圖2-8 下箱體2上箱體也采鑄造結(jié)構(gòu)，上部開觀察窗口。（圖2-9）圖2-9 上蓋3輸入軸，中間軸，輸出軸（圖2-10）圖2-10 傳動軸4軸承采用深溝球軸承（GB/T276-1994）三個軸承采用 6208 6214 6220 三個型號（圖1-11）圖2-11 深溝球軸承端蓋采用嵌入式結(jié)構(gòu)，e=5mm s=10mm（圖2-12）圖2-12 端蓋2級減速箱裝配圖（圖2-13）圖2-13 減速箱裝配圖2.4 皮帶輪計算電機(jī)軸與減速箱輸入軸的帶傳動計算1本次采用v帶傳動，由表8-6查得工作情況系數(shù)K=1.1 故p= Kp=1.121.71=23.811kw2選取窄v帶型，根據(jù)p，n 由

31、圖8-9確定選用SPA3確定帶輪基準(zhǔn)直徑，由表8-3和表8-7取主動輪直徑d=100mm根據(jù)式8-15，從動輪基準(zhǔn)直徑d=200mm 按式v=（公式2-6）得，v=4.8535m/s,帶輪速度合適。4 窄v帶基準(zhǔn)長度和傳動中心距離根據(jù)0.7(d+d)a2(d+ d)即 210a600,初步確定a=350mm 根據(jù)式Ld=2a+ d+ d)+（公式2-7）=1274 取1250為帶長基準(zhǔn)。按式a=a+計算實(shí)際中心距離a=350+=3385.計算窄v帶根數(shù) 由式8-22 z= 由n=920r/min，d =100，i=2查表8-5c得p=1.93kw 查表8-8得， k=0.89,查表8-2得 k

32、=0.89 所以z=13, 采用13條窄v帶 第3章 鋼絲收線機(jī)收線輪系統(tǒng)的設(shè)計3.1 關(guān)于鋼絲收線盤的設(shè)計與改進(jìn)按照以往的結(jié)構(gòu)，一般采用工字輪收線機(jī)，工字輪的結(jié)構(gòu)如圖（圖3-1）：收線盤由主軸、固定盤部分和活動盤部分組成。其中固定盤部分由固定盤、3片盤芯及合葉軸和3 個拉簧組成;活動盤部分由活動盤、206 軸承、短軸、聯(lián)板、定位銷、合葉軸組成。活動盤連同聯(lián)板繞著合葉軸旋轉(zhuǎn),到位后插上定位銷定位。成圈時,把線頭插入3 片盤芯的縫中,開動成圈機(jī), 當(dāng)長度夠100m 時,先從活動盤和固定盤的開縫中綁上3根尼龍繩,使電線不松圈,再切斷電線,取下定位銷。轉(zhuǎn)開活動盤部分,這時3 片盤芯因拉簧的拉力而收縮

33、,這樣就可以很輕松地取下成圈的電線。但考慮到輪子的平凡更換，為了保證效率，決定使用個拆卸簡單，成本低廉的收線輪，決定采用焊接的框架結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)示意參見如下（圖3-2）圖3-1 工字輪收線盤圖3-2 收線輪框架結(jié)構(gòu)框架全部焊接在輪軸上，通過軸上的鍵與動力源相互連接，這樣結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，鋼絲卷饒結(jié)束后，直接用起吊機(jī)將鋼絲卷連同收線輪一起吊走，再換上一個新的收線輪。 后期處理完成后，只需要把收線輪的后蓋取下，鋼絲即可全部快速取出（圖3-3）圖3-3 收線輪拆卸圖3.2收線輪固定裝置的設(shè)計 首先，收線輪經(jīng)常拆卸，所以拆裝方便是首要考慮的，要把軸拆下后吊走，必須有活動的軸類固定件，也就是軸承軸瓦，

34、這里我們采用了JB/T 2561-1991 對開式徑向滑動軸承，對開式滑動軸承的結(jié)構(gòu)如下圖，它是由軸承座，軸承蓋，剖分式軸瓦和雙頭螺柱組成。軸承蓋和軸承座的剖分不風(fēng)成階梯形狀，以便對中和防止橫向移動。軸承蓋上部開有螺紋孔，用以安裝油杯或油管。剖分式軸瓦由上下兩部分組成，通常是下軸瓦承受載荷，上軸瓦不承受載荷。為了節(jié)省貴重金屬或其他需要，常在軸瓦內(nèi)表面附一層軸承襯。在軸瓦內(nèi)壁不承受載荷的表面上開油槽，潤滑油通過油孔和油槽流進(jìn)軸承間隙。以下為solidwork三維建模(圖3-4)圖3-4 對開式軸承座關(guān)于對開式滑動軸承的潤滑：由于軸瓦在卷饒鋼絲的工作軸，轉(zhuǎn)動速度并不大，所以采用進(jìn)油孔（見上圖）滴潤

35、滑油的方式進(jìn)行潤滑，即能夠保護(hù)軸瓦的工作壽命， 也經(jīng)濟(jì)可靠。對開式滑動軸承解決了收線軸拆卸的問題，使得鋼絲卷繞結(jié)束后可以馬上用起吊機(jī)將鋼絲筒吊走，大大提高了效率。3.3.收線輪傳動裝置設(shè)計 收線輪實(shí)現(xiàn)吊裝后，必須考慮的到皮帶輪的扭距如何傳遞到收線輪上，由于收線輪經(jīng)常要更換，收線輪和動力源的結(jié)合和分離是個很關(guān)鍵的問題。 起初想到的就是離合器，牙嵌式離合器或者電磁式離合器，但由于離合器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操縱機(jī)構(gòu)繁雜，需要有電路的支持，所以決定找一個離合器的替代品。然后我們就用到了聯(lián)軸器具，本次使用的聯(lián)軸器為為YLD型凸緣聯(lián)軸器，做為一個剛性聯(lián)軸器具，具體如何實(shí)現(xiàn)類似離合器具的功能，請看下圖（圖3-5）YL

36、D鋼性聯(lián)軸器圖3-5 收線機(jī)構(gòu)安裝示意圖中：青色為聯(lián)軸器，黃色的為收線輪軸，紅藍(lán)相間的為對開式滑動軸承圖中現(xiàn)在的狀態(tài)是脫開的，只要拆卸對開軸承的上部就可以實(shí)現(xiàn)吊裝，而下圖為結(jié)合階段（圖3-6）圖3-6 收線機(jī)構(gòu)脫開狀態(tài)圖只需要推動收線輪軸，就可以使軸進(jìn)入聯(lián)軸器，從而實(shí)現(xiàn)了動力的傳輸，但務(wù)必需要注意的是：由于軸瓦的磨損，2軸承的對中性會變差，導(dǎo)致結(jié)合不順暢，這就需要定期休整軸瓦，保持良好的對中性。為了防止軸在運(yùn)動中滑出，需要在2個軸承間安裝一個緊固件，但不能妨礙軸的拆卸。安裝一個彈性墊圈，防止在收線過程中滑出（軸向力很?。?.4 排線機(jī)構(gòu)的設(shè)計現(xiàn)代拉絲機(jī)的自動下線設(shè)備多采用大工字輪收線機(jī)，即將從

37、拉絲機(jī)成品卷筒引出來的鋼絲卷收到大工字輪上，這樣可以減少拉絲機(jī)成品卷筒下線停車時間，提高拉絲機(jī)作業(yè)率，減小拉絲機(jī)成品卷筒的積線量以減小其慣性力，進(jìn)一步提高拉絲速度。但使用大工字輪收線機(jī)也存在許多不足之處，大工字輪上的鋼絲必須倒換到小工字輪上后才能應(yīng)用于捻股捻繩機(jī)這樣就要求各工序之間互相協(xié)調(diào)否則就有可能造成工字輪周轉(zhuǎn)不過來，拉絲機(jī)停車，從而降低了拉絲機(jī)的作業(yè)率給生產(chǎn)管理帶來一定困難。為了適應(yīng)拉絲機(jī)的高速化、連續(xù)化、大型化、自動化的發(fā)展采用小工字輪收線機(jī)后，可直接將其應(yīng)用于捻股捻繩機(jī)上，這樣省去了掉換工字輪的工序，從而可避免拉絲機(jī)停車，有利于生產(chǎn)管理。收線機(jī)的些內(nèi)容闡述如下小工字輪收線機(jī)的往復(fù)排線

38、機(jī)構(gòu)可以采用如下幾種形式：（1）絲桿排線機(jī)構(gòu)(圖3-7)動力傳給齒輪1，曲柄2隨之轉(zhuǎn)動，通過連桿3使棘爪4作一定角度的往復(fù)擺動，推動棘輪5轉(zhuǎn)動一個所需的角度，經(jīng)過齒輪9、10使排線桿座6沿雙向螺紋絲桿作間隙移動。當(dāng)排線桿座移動到絲桿螺紋的端部時，裝在排線桿座里并與絲桿螺紋相咬合的梭形楔8便由一個螺紋槽中轉(zhuǎn)入另一個螺紋槽中，這樣便實(shí)現(xiàn)了反向間隙排線，排線距是根據(jù)線徑大小、收線工字輪的轉(zhuǎn)速和絲桿的螺距，通過調(diào)整曲柄2在齒輪1端面中的位置來實(shí)現(xiàn)的。此種裝置排線距調(diào)整有級，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工不易。圖3-7 雙向螺紋絲杠排線機(jī)構(gòu)示意圖（2）單向螺紋絲桿排線機(jī)構(gòu)（圖3-8）動力由傳動輪子5上的齒輪4和2分別傳

39、給齒輪6.7.8.11,齒輪8和11空套在絲桿1上，他們通過離合器9用滑鍵與絲桿1聯(lián)結(jié)，從而推動絲桿1獲得正反2個方向的轉(zhuǎn)動。排線桿座14里的螺母在絲桿傳動時帶動線由左至右進(jìn)行排線，在運(yùn)動至右端碰到依工字輪寬度調(diào)整好的右碰塊17時，便壓縮彈簧18，使光桿12上的撥叉10向右移動，從而使離合器9向右與齒輪11端面的離合器凸緣相結(jié)合，這樣絲桿就反向運(yùn)動，排線桿座便開始向左移動，而進(jìn)行右向左的排線。 此種裝置排線距調(diào)整有級，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易。圖3-8單向螺紋絲桿排線機(jī)構(gòu)（3）光桿排線機(jī)構(gòu)（圖3-9）圖3中b為a之俯視示意圖，光桿轉(zhuǎn)動時便可使排線桿座沿光桿作軸向移動，如c所示，三個滾動軸承在與光桿接

40、觸點(diǎn)處的線速度為V各軸向分速度V。一Vcosa，排線桿置時，裝在方形框架4軸端上的碰塊(圖中未示出)，碰到排線架上按所需排線寬度調(diào)整好的檔塊(圖中未示出)，則使方形框架4的傾斜方向改變，通過撥板7，使方形框架3、5的傾斜方向同時改變，這樣便改變了排線的方向。調(diào)整偏心軸8，便可改變?nèi)齻€方形框架即三個滾動軸承的傾斜程度即改變a角這樣便可無級地改變排線桿的移動速度即排線距。 此種裝置較之于螺紋絲桿排線省去了一套改變排線速度及其傳動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，因此在結(jié)構(gòu)上要簡單的多而且還能達(dá)到無級調(diào)整排線距的目的，此種結(jié)構(gòu)目前尚在試驗(yàn)中，沒有普遍采用。圖3-9 光桿排線機(jī)構(gòu)本次設(shè)計采用第2種結(jié)構(gòu)，絲杠往往復(fù)式排線器，

41、并簡化了其傳動換向裝置，具體結(jié)構(gòu)如下（圖3-10）：圖3-10 離合機(jī)構(gòu)離合器（黃色）與軸用鍵固定連接，2個齒輪空套在軸上（藍(lán)色），離合器由撥叉控制，往復(fù)于2個換向齒輪之間，2個齒輪旋轉(zhuǎn)方向是相反的，這就使得軸的換向成為可能，具體如何實(shí)現(xiàn)2個齒輪相反方向轉(zhuǎn)動請看下圖（圖3-11）：圖3-11 離合換向機(jī)構(gòu)動力由最下軸傳入（皮帶輪），通過2個齒輪，使得最上軸的右齒輪旋轉(zhuǎn)方向與輸入軸相反，而右齒輪則由于中間軸過渡齒輪的關(guān)系，繼續(xù)保持和輸入軸一樣的旋轉(zhuǎn)方向。 關(guān)于離合器如何往復(fù)運(yùn)動請看絲杠彈簧機(jī)構(gòu)（圖3-12）：圖3-12 絲杠彈簧機(jī)構(gòu)絲杠軸由離合器給予動力旋轉(zhuǎn)，則撥叉移動，當(dāng)遇到兩頭的限位彈簧后，

42、推動彈簧，彈簧則推動空套在撥叉運(yùn)動軸中的小軸，而小軸連接的是離合器撥叉，離合器就實(shí)現(xiàn)了換向，如此往復(fù)。以下是整個絲杠排線機(jī)構(gòu)的總圖（圖3-13）：圖3-13 絲杠換向機(jī)構(gòu)總圖第4章 鋼絲收線機(jī)總體設(shè)計41 鋼絲收線機(jī)傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計本次傳動機(jī)構(gòu)均采用的是帶輪傳動，相對于鏈輪傳動，在傳動精度要求不高的鋼絲收線機(jī)上，皮帶輪成本低，過載打滑，安裝維護(hù)方便。下圖（圖4-1）為皮帶輪結(jié)構(gòu)布置圖，左側(cè)高亮綠色的為皮帶輪。圖4-1 皮帶傳動總圖42 電機(jī)布置方案 本次電動機(jī)采用力矩電機(jī)，保證鋼絲收線過程中力矩不變，具體型號為：YLJ180-200/6,本次布置結(jié)構(gòu)為前后式布置，優(yōu)點(diǎn)為方便減速箱與發(fā)動機(jī)的維修保養(yǎng)

43、，缺點(diǎn)是收線機(jī)尺寸變大，占用更多地方，具體布置圖見下圖（圖4-2）圖4-2 發(fā)動機(jī)布置圖43 收線輪布置方案本次設(shè)計采用臥式收線輪，收線輪采用簡易焊接結(jié)構(gòu)，方便生產(chǎn)。考慮到生產(chǎn)的實(shí)際需要，收線功率又比較大，一般采用吊裝方式，所以臥式收線機(jī)吊裝方便，但占地大也是它的一個不足之處，以下為收線輪布置圖（圖4-3）圖4-3 收線輪布置圖總結(jié)：本次設(shè)計的鋼絲收線機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是拆卸方便，結(jié)構(gòu)相對簡單，標(biāo)準(zhǔn)件多，維護(hù)簡單。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)不夠緊湊，尺寸偏大，排線換向機(jī)構(gòu)仍需要一定的改進(jìn)（剛度問題），希望大家積極予以指正批評。謝辭本次設(shè)計我們面對多了許多困難，由于國內(nèi)的資料相對空白，使設(shè)計工作很艱難，所以要特別要感謝

44、王新華老師的指導(dǎo)，以及于我一起完成設(shè)計的張杰同學(xué)，沒有你們，這個鋼絲收線機(jī)很難順利完成。還要感謝其他的曾幫助過我但未知其名的人，在此一并感謝。參考資料1方鍵，機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計，北京工業(yè)出版社2紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計，第七版，高等教育出版社3機(jī)床課程設(shè)計指導(dǎo)，上海理工大學(xué)4陳秀寧 施高義，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，第2版，浙江大學(xué)出版社5機(jī)械工程師手冊，第2版，機(jī)械工業(yè)出版社6金屬制品雜志7鄒慧君，機(jī)械原理教程，機(jī)械工業(yè)出版社8 陳秀寧， 施高義 ，電氣傳動自動化技術(shù)手冊， 北京機(jī)械工業(yè)出版社， 19939 張寶忠，收線機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析與設(shè)計設(shè)計10James M.Gere ，Mechanics of Matenrials11George Schneider,Jr.Cmfge，Cutting Tool Applicationgs 12劉曉梅 ，徐廣紅，金屬線材自動卷取系統(tǒng)的設(shè)計13馬尚榮，光桿排線機(jī)構(gòu)的運(yùn)動及其力學(xué)分析與計算14機(jī)械設(shè)計手冊，化學(xué)工業(yè)出版社 1993