連續(xù)軋染機(jī)軋車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

連續(xù)軋染機(jī)軋車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì),連續(xù)軋染機(jī)軋車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì),連續(xù),軋染,機(jī)軋車(chē),傳動(dòng),裝置,設(shè)計(jì) 湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 連續(xù)軋染機(jī)軋車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) THE TRANSMISSION DEVICE DESIGN OF CONTINUOUS PAD DYEING MACHINE ROLLING CAR 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)： 指導(dǎo)老師及職稱(chēng)： 副教授 學(xué) 院：工學(xué)院 湖南·長(zhǎng)沙 提交日期：2013年5月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠(chéng) 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要……………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1 1前言…………………………………………………………………………1 1.1課題來(lái)源………………………………………………………………………1 1.2本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的性質(zhì)和任務(wù)……………………………………………2 1.3完成本課題的理論和方法………………………………………………2 1.3.1系統(tǒng)性…………………………………………………………………3 1.3.2綜合性…………………………………………………………………3 1.3.3工程性…………………………………………………………………3 1.4機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求…………………………………………3 2軋車(chē)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)………………………………………………………4 2.1軋車(chē)的作用和工作方式…………………………………………………4 2.2軋車(chē)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………4 3軋輥傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………5 3.1軋輥的傳動(dòng)方案…………………………………………………………5 3.2電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………5 3.3減速器的選擇……………………………………………………………7 3.4軋車(chē)主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………8 3.4.1軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題……………………………………………………8 3.4.2主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明……………………………………………9 3.5軸的強(qiáng)度校核……………………………………………………………12 3.5.1軸的強(qiáng)度校核步驟……………………………………………………12 3.5.2軸的校核計(jì)算…………………………………………………………13 4擴(kuò)幅輥傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)……………………………………………………16 4.1擴(kuò)幅輥傳動(dòng)方案…………………………………………………………16 4.2擴(kuò)幅輥電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………16 4.2.1電動(dòng)機(jī)功率的確定……………………………………………………16 4.2.2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇……………………………………………………17 4.3帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………18 4.3.1確定設(shè)計(jì)功率…………………………………………………………19 4.3.2選定帶型………………………………………………………………20 4.3.3確定傳動(dòng)比……………………………………………………………20 4.3.4小帶輪的基準(zhǔn)直徑……………………………………………………20 4.3.5大帶輪的基準(zhǔn)直徑……………………………………………………20 4.3.6帶速的計(jì)算……………………………………………………………20 4.3.7初定軸間距……………………………………………………………20 4.3.8所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度…………………………………………………………21 4.3.9實(shí)際軸間距……………………………………………………………21 4.3.10小帶輪包角…………………………………………………………21 4.3.11單根v帶傳遞的額定功率…………………………………………21 4.3.12傳動(dòng)比的額定功率增量……………………………………………21 4.3.13v帶的根數(shù)…………………………………………………………21 4.3.14單根v帶的預(yù)緊力…………………………………………………21 4.3.15作用在軸上的力……………………………………………………22 4.4帶輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………………22 4.4.1小帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………22 4.4.2大帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………25 5總結(jié)…………………………………………………………………………26 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………26 致謝……………………………………………………………………………27 連續(xù)軋染機(jī)軋車(chē)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 學(xué) 生: 指導(dǎo)老師: (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：軋車(chē)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，低耗高效的通用機(jī)械，被廣泛地應(yīng)用于紡織，印染，化纖等行業(yè)。它的主要作用是將印染或者漂洗后的布匹在后整理過(guò)程中進(jìn)行機(jī)械脫水處理。適用于純棉，化纖及其混織物浸軋溶液，或者無(wú)紡織物染色。本文主要設(shè)計(jì)了軋車(chē)的傳動(dòng)部分。包括軋輥傳動(dòng)設(shè)計(jì)，擴(kuò)幅輥傳動(dòng)設(shè)計(jì)等。 關(guān)鍵詞：軋車(chē)；軋輥；傳動(dòng)裝置；軸傳動(dòng)；帶輪； The Transmission Device Design of Continuous Pad Dyeing Machine Rolling Car Student: Teacher: (College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract:Rolling mechanical is a general machinery with simple structure, convenient operation, high efficiency and low consumption,it has been widely used in textiles, dye printing, chemical fiber and so on. It’s main used to machinery dehydrate the dye printed or washed clothes in the finishing process . Applied in the dyeing of cotton, and chemical fiber fabrics and padding mixed solution, or nonwovens. this paper mainly designs the transmission part of rolling cars. Including roll drive design, the expansion of roller transmission design, etc. Key word: Rolls mechanical; Roller; Transmission device; Axistransmission; 1 前 言 1.1 課題來(lái)源 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于邵陽(yáng)市第二紡織機(jī)械廠，邵陽(yáng)第二紡織機(jī)械廠為我國(guó)紡織機(jī)械大型骨干企業(yè)，直屬中國(guó)紡織機(jī)械集團(tuán)有限公司。邵陽(yáng)第二紡織機(jī)械廠生產(chǎn)印染機(jī)械和化纖機(jī)械兩大類(lèi)百余種產(chǎn)品擁有較強(qiáng)的技術(shù)力量和技術(shù)裝備，紡機(jī)技術(shù)合作，加上成套引進(jìn)國(guó)外高精度數(shù)控加工設(shè)備和檢測(cè)儀器，使企業(yè)具備較強(qiáng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，多項(xiàng)紡機(jī)制造技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。 本設(shè)計(jì)對(duì)軋車(chē)的傳動(dòng)部分進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說(shuō)明，包括了軋車(chē)的主要傳動(dòng)部件的計(jì)算說(shuō)明 在本設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，謹(jǐn)此表示誠(chéng)摯的敬意和謝意，畢業(yè)設(shè)計(jì)小組成員的熱情幫助，謹(jǐn)此表示感謝，謝謝大家一直以來(lái)的支持！論文在編寫(xiě)過(guò)程中，參閱引用了文獻(xiàn)資料及教材，再次一并向原作者表示衷心的感謝！ 由于水平和時(shí)間的有限，文中難免有誤漏妥欠之處，誠(chéng)懇希望各位老師、同學(xué)給予批評(píng)指正。 1.2 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的性質(zhì)和任務(wù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是修完所有大學(xué)課程之后對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的一個(gè)重要的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。它需要綜合運(yùn)用多學(xué)科理論，知識(shí)和技能，以解決比較復(fù)雜的工程實(shí)際問(wèn)題的能力。它的內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究方案的分析論證、原理綜述、方案方法的擬訂及依據(jù)材料的確定等方面的知識(shí)和應(yīng)用。 由于最近幾十年來(lái)科學(xué)技術(shù)，機(jī)械制造工藝和設(shè)備的迅速發(fā)展，特別是電子技術(shù)，信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，以及使用者對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求不斷提高，機(jī)械產(chǎn)品的復(fù)雜程度，技術(shù)水平都有很大的變化。由于采用新的科學(xué)技術(shù)成果，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)近年來(lái)發(fā)展很快，機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)采用了大量的新的設(shè)計(jì)理論和方法，如機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)，有限元計(jì)算，優(yōu)化設(shè)計(jì)，可靠性設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等，使設(shè)計(jì)質(zhì)量和速度有了很大的提高。隨著我國(guó)與世界其他國(guó)家的聯(lián)系和貿(mào)易發(fā)展，要求我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品必須具有國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。在上述情況下，迫切要求我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)水平有很大的提高。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，要求達(dá)到如下幾個(gè)方面的要求： ①掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理，方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有機(jī)械系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)能力，能進(jìn)行一般機(jī)械傳動(dòng)部件和簡(jiǎn)單機(jī)械裝置設(shè)計(jì)； ②提高計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用能力，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊(cè)，圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。 ③初步建立正確的設(shè)計(jì)思想和工作方法，知道應(yīng)該有意識(shí)的注意了解國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況； ④樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力， ⑤對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展有所了解。 1.3 完成本課題的理論和方法 為了更加科學(xué)完善的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，需遵從如下三個(gè)設(shè)計(jì)原則。 1.3.1 系統(tǒng)性 一個(gè)好的機(jī)械設(shè)計(jì)必須能夠滿(mǎn)足使用要求，加工和裝配簡(jiǎn)單，安全可靠，美觀，便于修理，技術(shù)經(jīng)濟(jì)，價(jià)格合理，便于運(yùn)輸，不污染環(huán)境，報(bào)廢后材料可以回收等。這些要求在有些情況下是難以完全滿(mǎn)足的，因此，設(shè)計(jì)者必須全面考慮，綜合平衡，這就要求設(shè)計(jì)者具有系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)。要求設(shè)計(jì)者能夠正確確定設(shè)計(jì)要求，合理選擇總體設(shè)計(jì)方案，掌握每個(gè)機(jī)械零件的特性，選擇材料和熱處理，通過(guò)計(jì)算確定零件的主要工程參數(shù)，各部分結(jié)構(gòu)、尺寸、和公差配合，并進(jìn)行必要的潤(rùn)滑、密封、散熱等設(shè)計(jì)計(jì)算。 1.3.2 綜合性 在解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題的時(shí)候要用到有關(guān)的多方面的科學(xué)知識(shí)，如力學(xué)，摩擦學(xué)，材料學(xué)，機(jī)械制造技術(shù)，機(jī)械原理，互換性和技術(shù)測(cè)量，機(jī)械制圖等，每個(gè)零件的設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面都是很廣泛的。 1.3.3 工程性 本課程具有鮮明的工程性，在設(shè)計(jì)每個(gè)機(jī)械零件時(shí)要用到大量的數(shù)據(jù)、表格、標(biāo)準(zhǔn)、資料等，要處理方案選擇、零件選擇、材料選擇、參數(shù)選擇、結(jié)構(gòu)形式選擇等問(wèn)題，對(duì)計(jì)算結(jié)果要進(jìn)行分析，有的要圓整化，標(biāo)準(zhǔn)化。這些都是處理工程問(wèn)題時(shí)必須具有的能力。 1.4 機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 一般的大型機(jī)械產(chǎn)品都由若干個(gè)部件組成，如軋車(chē)有電機(jī)，減速箱，聯(lián)軸器，軸，軋輥，機(jī)架，液壓裝置等部件。把機(jī)械分為部件，可以單獨(dú)設(shè)計(jì)，組織生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。有些部件還可以細(xì)分為更加小的部件。機(jī)械零件設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分，它是機(jī)械機(jī)械總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并可能對(duì)機(jī)械的總體設(shè)計(jì)有決定性的影響。零部件的設(shè)計(jì)是一臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)。 機(jī)械零部件設(shè)計(jì)工作的內(nèi)容包括：根據(jù)總體設(shè)計(jì)的要求，明確所設(shè)計(jì)零部件的工作要求、性能、參數(shù)等，選擇零部件的形式、材料、精度、進(jìn)行失效分析和強(qiáng)度、剛度、耐摩性、熱平衡、震動(dòng)穩(wěn)定性等計(jì)算，畫(huà)出部件裝配圖。 對(duì)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)要求有： ①滿(mǎn)足功能要求、滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、壽命、精度、，運(yùn)動(dòng)范圍、耐熱性、震動(dòng)穩(wěn)定性、重量、體積、噪音、防腐蝕、不污染環(huán)境等要求； ②滿(mǎn)足工藝要求加工（包括毛坯制造，機(jī)械加工，熱處理），裝配，修理方便，有零件損壞時(shí)便于更換； ③能夠保證使用者安全，操作方便； ④外形美觀； ⑤經(jīng)濟(jì)性好。 以上內(nèi)容有時(shí)不能夠同時(shí)達(dá)到，或者互相牽制，需要全面綜合分析考慮各種因素，以達(dá)到最好的設(shè)計(jì)效果。 2 軋車(chē)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2.1 軋車(chē)的作用和工作方式 軋車(chē)主要用于紡織印染等行業(yè)，它的主要作用是將印染或者漂洗后的布匹，在后整理過(guò)程中進(jìn)行機(jī)械脫水。以防止在染色后的烘干過(guò)程中產(chǎn)生泳移 ( 指織物在浸軋染液的過(guò)程中染液隨水分移動(dòng)而移動(dòng)的現(xiàn)象) 從而導(dǎo)致的染色不均勻。它是紡織行業(yè)中一種簡(jiǎn)單而高效的工具。適用于純棉、化纖及其混紡織物的處理[1]。 將布匹導(dǎo)入到軋車(chē)后，啟動(dòng)汽缸控制開(kāi)關(guān)，使軋車(chē)的從動(dòng)輥向下移與主動(dòng)輥接觸，壓緊需要脫水的布匹，然后啟動(dòng)主動(dòng)軋輥的工作電機(jī)和擴(kuò)幅輥電機(jī)，軋車(chē)便進(jìn)入工作狀態(tài)開(kāi)始工作。 首先布匹通過(guò)第一個(gè)擴(kuò)幅輥和浸染桿進(jìn)入浸染缸，與浸染缸里面的染液進(jìn)行接觸染色。當(dāng)染色完成后，通過(guò)第二個(gè)擴(kuò)幅輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，使布匹保持平整并勻速送入軋輥內(nèi)進(jìn)行機(jī)械脫水，以除去多余的染液，防止布匹在烘干過(guò)程產(chǎn)生泳移，從而提高織物染色的質(zhì)量和減少烘干所用的成本。 2.2 軋車(chē)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 機(jī)器通常是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置三部分組成。傳動(dòng)裝置用來(lái)傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿(mǎn)足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。合理的傳動(dòng)方案首先要滿(mǎn)足機(jī)器的功能要求,此外還要適應(yīng)工作條件滿(mǎn)足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊，傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)性合理等要求。 軋車(chē)工作的時(shí)候，首先汽缸Ⅱ工作，推動(dòng)從動(dòng)輥支架，使從動(dòng)輥離開(kāi)主動(dòng)輥升起，形成空隙；將布匹按圖中9所示的虛線(xiàn)位置平整地通過(guò)擴(kuò)幅輥、浸染桿、浸染缸進(jìn)入軋輥部位；啟動(dòng)汽缸Ⅱ，推動(dòng)從動(dòng)輥支架運(yùn)動(dòng)，使從動(dòng)袞返回原位，接觸主動(dòng)輥，壓緊被動(dòng)輥；然后打開(kāi)電機(jī)開(kāi)關(guān)，使主動(dòng)軸電機(jī)和擴(kuò)幅輥電機(jī)開(kāi)始工作，軋車(chē)進(jìn)入工作狀態(tài)。 當(dāng)軋車(chē)工作一段時(shí)間后，如果需要對(duì)浸染槽里面的浸染液進(jìn)行更換，側(cè)只需啟動(dòng)汽缸Ⅰ，汽缸臂伸長(zhǎng)，使浸染缸傾斜，將浸染缸內(nèi)的浸染液倒出，清洗后，啟動(dòng)汽缸Ⅰ，汽缸臂恢復(fù)原長(zhǎng)，浸染糟也恢復(fù)原狀。此時(shí)再往浸染缸里面添加新的浸染液，軋車(chē)便可以重新開(kāi)始工作。根據(jù)以上分析的軋車(chē)主要作用和工作方式，對(duì)軋車(chē)的傳動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。初步確定軋車(chē)的傳動(dòng)方案[2]如下圖（圖1）。 1-從動(dòng)輥；2-主動(dòng)棍；3-浸染缸；4-汽缸Ⅰ；5-汽缸Ⅱ（兩個(gè)）； 6-機(jī)架；7-從動(dòng)輥支架；8-帶輪；9-須脫水的布匹；10-浸染桿。 圖1 軋車(chē)的傳動(dòng)方案圖 Fig. 1 Rolling car transmission scheme diagram 根據(jù)軋車(chē)的工作原理，又可將軋車(chē)的傳動(dòng)部分分為如下兩個(gè)部分。 ①軋輥傳動(dòng)部分：它主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、主傳動(dòng)軸等組成； ②擴(kuò)幅輥傳動(dòng)部分：它主要由電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)等組成。 在下面的傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，也將把軋車(chē)的傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)按軋輥傳動(dòng)部分和擴(kuò)幅輥傳動(dòng)部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 3 軋輥傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 3.1 軋輥的傳動(dòng)方案 軋輥的傳動(dòng)是軋車(chē)的核心傳動(dòng)部分，它的作用是帶動(dòng)軋車(chē)的主動(dòng)輥和從動(dòng)輥運(yùn)動(dòng)，從而將從主動(dòng)輥和從動(dòng)輥之間經(jīng)過(guò)的布匹進(jìn)行擠壓脫水。根據(jù)以上軋車(chē)總體傳動(dòng)方案，可畫(huà)出軋輥的傳動(dòng)方案圖如下圖所示（圖2）。 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括：電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式，容量和轉(zhuǎn)速的選擇。 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能夠保證機(jī)器的正常工作，或者使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，發(fā)熱大而過(guò)早損壞；容量過(guò)大，則制造和使用成本增加，造成了能源浪費(fèi)。 1-電動(dòng)機(jī)；2-減速器；3-聯(lián)軸器；4-滾動(dòng)軸承； 5-從動(dòng)輥；6-主動(dòng)輥；7-主傳動(dòng)軸；8-支架。 圖2 軋輥傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 Fig. 2 Roll drive diagram 電動(dòng)機(jī)的容量主要由其運(yùn)行時(shí)發(fā)熱條件決定，在不變或者變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要求電動(dòng)機(jī)的載荷不超過(guò)額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過(guò)熱，通常不必要校核發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。 所需電動(dòng)機(jī)的功率為： [2] （1） 式中：——工作機(jī)實(shí)際的電動(dòng)機(jī)輸出功率，kW; ——工作機(jī)所需輸入功率，kW; ——電機(jī)之工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。 工作機(jī)所需要功率由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)求得 =kW （2） 式中F——工作機(jī)的阻力，N； V——工作機(jī)的線(xiàn)速度，m/s; ——工作機(jī)的效率 總效率=[2] 其中為擺線(xiàn)針輪減速器的傳動(dòng)效率，0.90~0.97[4] 為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，0.99[4] 為軸承對(duì)的傳動(dòng)效率，0.98[4] 要求軋輥的線(xiàn)速度： =3.6 m/s 工作機(jī)阻力：F= 根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求得 ===7.26kW 根據(jù)，再考慮到軋車(chē)的工作過(guò)程中需要對(duì)軋輥的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，故選擇電動(dòng)機(jī)為 YVP132M—4（變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)）。它具有體積小、重量輕、電氣性能良好、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)牢固、使用方便，易于維修。它的主要參數(shù)如下表(表1)。 表1 YVP132M—4型電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)表 Table 1 YVP132M, 4 motor main parameter table 電機(jī)型號(hào) 標(biāo)稱(chēng)功率 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/ 額定轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 YVP132M—4 7.5KW 15.5A 49 N.M 1.25 150~3000r/min 3.3 減速器的選擇 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足工作要求。為了保證整機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊性，所選用的減速器最好是能使輸入軸與輸出軸在同一軸線(xiàn)上。符合這一要求的減速器大體上有同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器、行星齒輪減速器、擺線(xiàn)針輪行星減速器、諧波減速器等。比較其各自的特點(diǎn)：同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器長(zhǎng)度方向尺寸較短，但軸向尺寸較大不宜適用于本組件；行星齒輪減速器由數(shù)個(gè)行星輪分擔(dān)載荷，采用均載機(jī)構(gòu)，避免各行星輪之間載荷分配不均。承載大，體積小，效率高；擺線(xiàn)針輪行星減速器承載能力高，體積小，重量輕，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)平穩(wěn)，承受過(guò)載和沖擊能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，效率高。諧波減速器傳動(dòng)比大，同時(shí)參加嚙合的齒對(duì)數(shù)多，承載能力大，體積小，重量輕，但其傳動(dòng)效率不高(0.065~0.90)比較不理想。 為了使軋輥傳動(dòng)裝置更加輕小、緊湊、高效，在這里我們選擇擺線(xiàn)針輪減速器做為主傳動(dòng)軸的減速裝置。擺線(xiàn)針輪減速器是行星減速器的一種類(lèi)型。它由外齒輪 擺線(xiàn)針輪行星減速器的傳動(dòng)比約為6～87，傳遞效率較高，一般可達(dá)到0.9～0.94。擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和使用壽命長(zhǎng)。 再根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率和軋輥的速度要求，選取BJWPD(7.5)-6-17型擺線(xiàn)針輪減速器。它采用電動(dòng)機(jī)和減速器直聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而使得軋輥的主傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)更加緊湊、輕小。它的傳動(dòng)比為17，額定功率為7.5kW。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和減速器傳動(dòng)比，可計(jì)算出軋輥的線(xiàn)速度的范圍。 =0.18 m/s （3） =3.6 m/s 其中 =150 r/min =3000 r/min i=17 D為軋輥直徑，初定為為390mm。 則軋輥的變速范圍為0.18 m/s~3.6 m/s。 滿(mǎn)足工作要求，故該電動(dòng)機(jī)和減速器的搭配滿(mǎn)足設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速要求，所以設(shè)計(jì)是合理的。 BJWPD(7.5)-6-17型擺線(xiàn)針輪減速器的安裝尺寸(表2 )，軸伸連接尺寸(表3 )，和外形尺寸(表4 )分別如下。 表2 擺線(xiàn)針輪減速器安裝尺寸表 Table 2 Cycloidal pinwheel reducer installation size table 機(jī)型號(hào) 中心高 安裝尺寸 地腳螺釘 h n 27 200-0.5 35js15 275 80 380 30 4 M20 3.4 軋車(chē)主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 3.4.1 軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，它的主要作用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng) 表3 軸伸聯(lián)結(jié)尺寸表 Table 3 Shaft coupling size table 機(jī)型號(hào) 輸出軸 輸入軸 27 70m6 20 74.5 105 35k6 10 38 58 表4 外形尺寸 Table 4 Overall dimensions 機(jī)型號(hào) 外形尺寸 H B D A 直聯(lián)型 27 435 430 360 335 383 接電動(dòng)機(jī) 力。軸的設(shè)計(jì)主要要解決下列問(wèn)題： (1)選擇軸的材料.[5]軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力敏感性小，又可通過(guò)熱處理提高其耐摩性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用最為廣泛，其中最常用的是45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，為保證力學(xué)性能，一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或者正火處理。 (2)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).[6]由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十尚不知道軸的直徑，所以要進(jìn)行初算，粗略估算出軸的直徑，并初步確定各部分的形狀和尺寸，然后細(xì)致的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮軸在機(jī)器中的位置，軸上零件固定定位要求，工藝性要求，熱處理要求，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)要求的要求等。 (3)進(jìn)行軸的強(qiáng)度校對(duì).[7]在一般情況下軸的工作能力主要取決于它的強(qiáng)度，且大多數(shù)軸是在變應(yīng)力條件下工作，因此還要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算； (4)必要的時(shí)候還需進(jìn)行軸的剛度和震動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。 例如對(duì)機(jī)床主軸，其剛度計(jì)算尤為重要，而對(duì)于一些高速轉(zhuǎn)軸和汽輪機(jī)軸，為避免因發(fā)生共振而破壞，則必須進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。 3.4.2 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 軸主要用來(lái)支承作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，如齒輪、帶輪，以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)的具體步驟、內(nèi)容如下: (1)選擇軸的材料確定許用應(yīng)力.普通用途、只承受中小功率和中小轉(zhuǎn)矩。故選用45鋼，由于軸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了消除軸的內(nèi)應(yīng)力，防止軸變形，在加工過(guò)程中，我們需要對(duì)軸進(jìn)行需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查設(shè)計(jì)手冊(cè)[6]可得： 它的抗拉強(qiáng)度=640Mpa, 屈服強(qiáng)度=355Mpa， 彎曲疲勞極限=27Mpa， 剪切疲勞極限=155Mpa。 許用切應(yīng)力=40 Mpa, （2)按彎曲許用切應(yīng)力.初估軸的最小直徑：由已經(jīng)可得經(jīng)減速器輸出軸的 功率=7.5kW 轉(zhuǎn)速=3000/17=176r/min 轉(zhuǎn)矩=9.55=9.55=4.1N?mm 根據(jù)公式[8] （4） 即初步計(jì)算出軸的直徑 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得其中C=115, =40Mpa,可求得46mm （3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有三項(xiàng)內(nèi)容。各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；其它尺寸（如鍵槽、圓角、倒角，退刀槽等）的確定。 根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸的草圖?？紤]到軸需要承受較大的徑向載荷，故選用調(diào)心滾子軸承，選用軸用彈性擋圈對(duì)軸承內(nèi)圈進(jìn)行軸向定位。并根據(jù)機(jī)器的工作性能要求和工作環(huán)境要求，選用適當(dāng)?shù)拿芊馊M(jìn)行防油防塵。并采用內(nèi)嵌式軸承端蓋實(shí)現(xiàn)軸承兩端單向固定，依靠普通平鍵聯(lián)接實(shí)現(xiàn)軸向固定，利用軸肩結(jié)構(gòu)和止動(dòng)環(huán)實(shí)現(xiàn)軸與軸承的軸向固定。 根據(jù)以上條件，可繪制軸的草圖，先根據(jù)軸的工作要求確定軸的小直徑，然后再依次確定軸上各段的直徑。再根據(jù)裝配關(guān)系，確定軸各軸段的軸向尺寸?，F(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，繪制軸的草圖如下圖（圖3）所示。（軸與其它零部件相配合見(jiàn)裝配圖）。 (4)軸尺寸的確定.[9]① 各軸段徑向尺寸的確定；如草圖3.2所示，從軸左段開(kāi)始確定各軸段的徑向尺寸。與軸承內(nèi)徑相配合，并為了對(duì)軸承內(nèi)徑進(jìn)行軸向固定，在進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)時(shí)，我們采用右端用軸肩固定，左端采用止動(dòng)環(huán)進(jìn)行固定，考慮軸的最小尺寸要求以及軸與減速器聯(lián)結(jié)及聯(lián)軸器的配合問(wèn)題，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=90, 選定軸承代號(hào)為22318C/W33的軸承。從左至 圖3 主傳動(dòng)軸草圖 Fig. 3 Main shaft sketch 右逐段選取相鄰軸段的直徑。為軸肩部分，直徑要求大于22318C/W33的最小安裝尺寸要求，并要與密封圈的內(nèi)圈相配合，故取=105mm。與工作件相配合，考慮到軸的工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性及安裝的方便性，可初取軸徑為=120mm。 根據(jù)軸的對(duì)稱(chēng)性，可分別求得，==105mm，==90mm。是軸與減速器輸出軸相連接的部分，考慮軸的最小尺寸[10]要求以及軸與減速器聯(lián)結(jié)及聯(lián)軸器的配合問(wèn)題，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=80mm。 所以可得各軸段直徑為： =90； =105mm； =120mm； =105mm； =90mm； =80mm 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可初步確定各軸段的徑向尺寸草圖如下圖所示（圖4）。 ② 各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；從軸左段開(kāi)始確定各軸段的軸向尺寸。與軸承22318C/W33[11]相配合，與軸徑等于90mm的A型軸用彈性擋圈相配合，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可得軸承安裝尺寸寬度=64mm, A型軸用彈性擋圈的安裝尺寸寬度S=2.5mm ，軸端取=18.5mm。 =+S+=64mm +2.5mm+13.5mm =80mm； 軸與端蓋及密封圈相配合的部分，根據(jù)計(jì)算，取=213mm。 為軸和工作件相配合部分，由工作要求W=1100mm，故取=W+20=1120mm。==213mm ==80mm。 為聯(lián)軸器相配合部分，根據(jù)計(jì)算和查手冊(cè)，取=150mm。 所以可得到各軸段長(zhǎng)度分別為： =80mm； =213mm。 圖4 軸的徑向尺寸草圖 Fig. 4 Shaft radial size of the sketch =1120mm； =213mm。 =80mm； =150mm。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可初步確定各軸段的軸向尺寸草圖如圖（5）所示。 圖 5 軸向尺寸草圖 Fig. 5 The axial dimension sketch ③ 其它尺寸（如鍵槽、圓角、倒角等）的確定軸的右端需要與聯(lián)軸器聯(lián)接，所以需要設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接。因?yàn)檩S端公稱(chēng)直徑=80mm。根據(jù)工作要求，并結(jié)合鍵的標(biāo)準(zhǔn)系列并符合軸徑大小，選用鍵22×14 GB 1096-79[12]（公稱(chēng)尺寸b×h=22×14，長(zhǎng)度L系列為100的普通平頭聯(lián)接）。 再根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定軸上倒角，退刀槽[12]等尺寸。繪制軸的零件圖，完成主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)和尺寸如圖（6）所示 下面對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)校核 圖6 主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)尺寸圖 Fig. 6 Drive shaft structure size chart 3.5 軸的強(qiáng)度校核 3.5.1 軸的強(qiáng)度校核步驟 對(duì)于主要結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，軸上零件的位置以及外載荷和支反力的作用位置均已經(jīng)確定的軸可以按許用應(yīng)力進(jìn)行軸的強(qiáng)度校正，。對(duì)于一般重要的，彎扭復(fù)合的軸采用這一方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算也已經(jīng)足夠可靠，它的一般計(jì)算步驟如下： （1） 畫(huà)出軸的空間受力簡(jiǎn)圖（如圖7），將作用力分解為水平面受力和垂直面受力，求出水平面和垂直面上的支點(diǎn)反力。 （2）分別畫(huà)出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩。 （3）作出合成彎矩M=。 （4）作出轉(zhuǎn)矩T圖。 （5)根據(jù)合成彎矩M和轉(zhuǎn)矩T作出當(dāng)量彎矩。的計(jì)算公式為：=。 式中是根據(jù)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的循環(huán)特征差異而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對(duì)于扭矩切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取=0.3；對(duì)于扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取=0.6；對(duì)于扭矩切應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)，取=1。 （6）校核軸的強(qiáng)度[12]，危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)該滿(mǎn)足下列條件 （6） 式中：W——軸的抗彎截面系數(shù)，計(jì)算公式可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。 式中：M是合成彎矩（N·mm）；，MH和MV分別為水平面上和垂直面上的彎矩；T是工作扭矩（N·mm）；α是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力修正系數(shù)；W是軸的抗彎截面系數(shù)（mm3）；σe是當(dāng)量彎曲應(yīng)力，MPa；[σ-1] 是許用彎曲應(yīng)力（MPa）。 對(duì)于有鍵槽的危險(xiǎn)截面，單鍵時(shí)應(yīng)將計(jì)算出的軸徑加大5%；雙鍵時(shí)軸徑加大10%。計(jì)算出的軸徑還應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中初步確定的軸徑進(jìn)行比較，若大于初步確定的軸徑，說(shuō)明強(qiáng)度不夠，軸的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行修改；若小于初步確定的軸徑，除非相差很大，一般就以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為準(zhǔn)。 3.5.2 軸的校核計(jì)算 （1） 畫(huà)出軸的空間受力簡(jiǎn)圖，將軋輥上受力簡(jiǎn)化為集中中心作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡(jiǎn)化為集中力通過(guò)軸承載荷中心O作用于軸上，軸的受力簡(jiǎn)圖如圖（圖7） （2）畫(huà)出水平面受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反例，畫(huà)出水平面彎矩圖（如圖8）。考慮到C點(diǎn)為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出C點(diǎn)處Z的彎矩。根據(jù)已經(jīng)條件可知上軋輥對(duì)主動(dòng)軸的的作用力在水平方向的作用力為=1700N，所以可得： 圖7軸的受力簡(jiǎn)圖 Fig. 7 Axial force diagram 支點(diǎn)水平反力： =850N （7） C點(diǎn)彎矩： =850=700000 N.mm （8） 圖8 水平面彎矩圖 Fig. 8 Horizontal bending moment diagram （3） 畫(huà)出垂直面受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力，畫(huà)出垂直彎矩圖（如圖 9）。根據(jù)已經(jīng)條件可知上軋輥對(duì)下軸的的作用力在水平方向的作用力為3000N，所以 支點(diǎn)反力： （9） （即的方向和相同） C點(diǎn)彎矩： 1500N=1200000 N.mm （4）求合成轉(zhuǎn)矩，畫(huà)出合成彎矩圖，如圖（圖10）所示。 C點(diǎn)合成彎矩： =1380000 N.mm （10） 圖9 垂直彎矩圖 Fig 9 Vertical bending moment diagram (5)畫(huà)出轉(zhuǎn)矩T圖。如圖（11）所示。 =1401000N.mm （11） （6）計(jì)算C處當(dāng)量彎矩，畫(huà)出當(dāng)量彎矩圖。如圖（圖12）所示。 圖10 合成彎矩圖 Fig. 10 Composite bending moment diagram 圖11 轉(zhuǎn)矩T圖 Fig. 11 Torque T diagram 圖12 當(dāng)量彎矩圖 Fig. 12 Equivalent bending moment diagram （7）校核軸的強(qiáng)度[14] 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定C截面進(jìn)行強(qiáng)度校核 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，當(dāng)鋼45鋼=640MPa ，用插值法得=59Mpa 。C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力。 =8.11MPa< （12） 所以在C截面處安全。 4 擴(kuò)幅輥傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 4.1 擴(kuò)幅輥傳動(dòng)方案 軋車(chē)擴(kuò)幅輥部分的傳動(dòng)圖如下。電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶分別帶動(dòng)兩擴(kuò)幅輥轉(zhuǎn)動(dòng)。從而使布匹能夠平整的通過(guò)擴(kuò)幅輥和浸染桿，進(jìn)入浸染槽里面染色后再進(jìn)入軋輥,軋車(chē)?yán)锩娴淖饔脤?shí)際就是一個(gè)輸送和防止布重疊的總用，因此它所受力較小，要求電動(dòng)機(jī)的功率也較低，根據(jù)前面算得的軋輥的線(xiàn)速度也較小（小于4m/s）,且軸間跨距大，故在這里選擇帶傳動(dòng)是合適的，它的傳動(dòng)圖如下圖（圖13）所示。 4.2 擴(kuò)幅輥電動(dòng)機(jī)的選擇 4.2.1 電動(dòng)機(jī)功率的確定 （13） 式中：——工作機(jī)實(shí)際的電動(dòng)機(jī)輸出功率，kW; 1——電動(dòng)機(jī)；2——小帶輪；3——V帶；4——大帶輪 5——大帶輪2；6——擴(kuò)幅輥1；7——擴(kuò)幅輥 圖13 擴(kuò)幅輥原理圖 Fig. 13 Enlarge picture roll principle diagram ——電機(jī)之工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。 工作機(jī)所需要功率由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)求得 =kW （14） 式中F——工作機(jī)的阻力，N； V——工作機(jī)的線(xiàn)速度，m/s; ——工作機(jī)的效率 總效率= 其中為普通V帶傳動(dòng)的效率，0.87~0.92 為滑動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，0.95 要求擴(kuò)幅輥的線(xiàn)速度： =3.6 m/s 工作機(jī)阻力：F= 450 N 根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求得 == =1.86kW 所以電動(dòng)機(jī)的最小功率為1.86kW。常用電動(dòng)機(jī)中大于此功率可供選擇的電動(dòng)機(jī)有2.2kW、3 kW、4 kW等。在滿(mǎn)足工作要求的情況下，綜合考慮機(jī)械的設(shè)計(jì)成本和使用成本，所以我們選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率為2.2kW。 4.2.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 同一類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)，相同的額定功率有多種轉(zhuǎn)速可供選用。如選用低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，因極數(shù)較多而外廓尺寸及重量較大，故價(jià)格較高，但可使傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及尺寸減小。選用高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反。因此應(yīng)全面分析比較其利弊來(lái)選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 根據(jù)前面已得出的工作輥的線(xiàn)速度調(diào)速范圍為0.18m/s~3.6m/s。 一般來(lái)說(shuō)帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比小于等于7，常用小于等于5。 在這里我們初定擴(kuò)幅輥的直徑為100mm。 當(dāng)i=5時(shí)，要求 可求得電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速 當(dāng)i=時(shí)，要求 此時(shí)可求得電動(dòng)機(jī)的最小轉(zhuǎn)速 由上可知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為 在此速度范圍內(nèi)，功率為2.2kW的電動(dòng)機(jī)的可供選擇轉(zhuǎn)速有：Y-90L-2，它的轉(zhuǎn)速為2840r/min；Y-112M-6，它的轉(zhuǎn)速為940r/min；Y100L1-4，它的轉(zhuǎn)速為1420r/min；Y132S-8，它的轉(zhuǎn)速為710r/min?？紤]到軋車(chē)的使用要求和工作條件以及經(jīng)濟(jì)性原因，我們選擇Y-112M-6型三相異步電動(dòng)機(jī)。 Y型三相異步電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、電氣性能良好、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)牢固、使用方便，易于維修。主要適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)所和無(wú)特殊要求的機(jī)械，如:金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等，由于電動(dòng)機(jī)有較好的起動(dòng)性能，因此也適用于某些對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械，如壓縮機(jī)攪拌機(jī)、傳送帶等。它的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示（表 5）。 電動(dòng)機(jī)輸出軸的參數(shù)如下表（表6） 4.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 在進(jìn)行帶的設(shè)計(jì)計(jì)算的時(shí)候，必須考慮帶失效形式： 表5 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)表 Table 5 Motor main parameter table 電機(jī)型號(hào) 標(biāo)稱(chēng)功率 額定電流 最大轉(zhuǎn)矩/ 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/ 額定轉(zhuǎn)矩 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 Y112M—6 2.2KW 5.6A 2.2 2.0 940r/min 表6 電動(dòng)機(jī)輸出軸參數(shù)表 Table 6 Motor output shaft parameter table 電機(jī)型號(hào) D G F Y112M—6 3 8 3 3 1 0 根據(jù)以上電動(dòng)機(jī)參數(shù)和基準(zhǔn)尺寸和數(shù)據(jù)進(jìn)行V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)[14]。 打滑；帶在帶輪上打滑，不能傳遞動(dòng)力。 磨損；帶的工作面磨損。 疲勞折斷 ：帶由于疲勞產(chǎn)生脫層，撕裂和拉斷。 ①帶傳動(dòng)的主要失效形式表現(xiàn)為打滑和帶的疲勞折斷，打滑使得主動(dòng)輪與被動(dòng)輪之間不存在確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系（無(wú)法確定傳動(dòng)比），失去傳動(dòng)的基本功能，是必須避免的（避免帶傳動(dòng)在承受正常載荷時(shí)打滑），為使帶傳動(dòng)不發(fā)生打滑現(xiàn)象，就必須使初拉力達(dá)到足夠的值，而初拉力會(huì)直接影響帶的拉應(yīng)力，為此帶既不發(fā)生打滑，也不過(guò)早損壞，必須要帶傳動(dòng)的參數(shù)滿(mǎn)足一定的條件，這就是設(shè)計(jì)的任務(wù)。 ②普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 在保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命. ③單根普通V帶的許用功率 根據(jù)軋車(chē)的工作原理和設(shè)計(jì)要求，我們先初步確定各帶輪間的位置關(guān)系如下圖（圖14）所示。 下面根據(jù)以上條件，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 4.3.1 確定設(shè)計(jì)功率 （15） P——傳遞的功率kw ——工況系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。 由上式可得，擴(kuò)幅輥電動(dòng)機(jī)的功率為 P=1.86kw 由于軋車(chē)擴(kuò)幅輥承受載荷較小，且載荷變動(dòng)不大，查表取=1.2（負(fù)載啟動(dòng)， 每天工作12小時(shí)以上）。 圖14 擴(kuò)幅輥傳動(dòng)示意圖 Fig. 14 Roller transmission schematic drawing 所以=1.21.86=2.2KW。 電動(dòng)機(jī)選擇的滿(mǎn)足工作要求 4.3.2 選定帶型 根據(jù)設(shè)計(jì)功率和小輪轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇V帶型號(hào)。 因?yàn)? =2.02KW =940 r/min 所以選擇B系列。 4.3.3 確定傳動(dòng)比 根據(jù)擴(kuò)幅輥的線(xiàn)速度要等于軋輥的線(xiàn)速度，既 = （16） 176 r/min390mm=100 =680 r/min 傳動(dòng)比i===1.4 4.3.4 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 參照設(shè)計(jì)要求和《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的關(guān)于V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列， 取=125mm 4.3.5 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 = （17） 其中為彈性滑動(dòng)率，通常取0.010.02。 =1.4125（1-0.01）=157.5 mm。 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的關(guān)于V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取=157mm。 4.3.6 帶速的計(jì)算 V= （18） 對(duì)于普通V帶 =25~30 V==6.15 m/s 4.3.7 初定軸間距離 軸間距離 0.7（）（） （19） 既 197.4564 也可根據(jù)結(jié)構(gòu)要求求定軸間距離。 初定=420 4.3.8 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 = （20） ==1310 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取=1400mm 4.3.9 實(shí)際軸間距 =420+10=430mm （21） 4.3.10 小帶輪包角 =— （22） =—=175.7 ，滿(mǎn)足要求。 4.3.11 單根V帶傳遞的額定功率 根據(jù)帶型，和查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 查表得單根V帶的傳遞功率 =1.67kw 4.3.12 傳動(dòng)比的額定功率增量 根據(jù)帶型，和傳動(dòng)比i查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得。 =0.23kw 4.3.13 V帶的根數(shù)Z Z= （23） ——小帶輪包角修正系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得。 =0.99。 ——帶長(zhǎng)修正系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得。 =0.88。 Z== =1.7 Z取整數(shù)為2。剛好符合軋車(chē)擴(kuò)幅輥的雙帶設(shè)計(jì)。 4.3.14 單根V帶的預(yù)緊力 初拉力的大小是保證帶傳動(dòng)正常工作的重要因素。初拉力過(guò)小，摩擦力小，容易打滑；初拉力過(guò)大，帶的壽命低，軸和軸承受力大。推薦單根V帶張緊后的初拉力為。 = （24） m——V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量，可查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得到。 Z——帶的根數(shù) = ==204 N 4.3.15 作用在軸上的力F 計(jì)算壓軸力是為了檢驗(yàn)軸的剛度，為設(shè)計(jì)帶輪的軸和軸承選擇提供數(shù)據(jù)，它的受力圖如下圖（圖15）所示。 F==22042sin=816N. （25） 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸（詳見(jiàn)4.4——帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）。 圖15軸的受力圖 Fig. 15 Axis of trying 4.4 帶輪的設(shè)計(jì) 4.4.1 小帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1)根據(jù)直徑選取結(jié)構(gòu)型式.帶輪由輪緣，輪輻和輪轂三部分組成。根據(jù)輪輻部分的不同，可以分為實(shí)心式?，輻板和橢圓輪輻三種類(lèi)型，帶輪的基準(zhǔn)直徑，最基準(zhǔn)直徑和輪緣尺寸可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。設(shè)計(jì)帶輪時(shí)，應(yīng)該使其結(jié)構(gòu)便于制造，質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)工藝性好、無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力、質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各輪槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 小帶輪直接與Y112M—6型三相電動(dòng)機(jī)相配合，所以小帶輪的孔徑等于電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑。 既=38 mm 又=125mm 糟型為B。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》V帶輪的結(jié)構(gòu)型式和輻板厚度。選取小帶輪的結(jié)構(gòu)型式為實(shí)心輪。 （2)小帶輪材料的選擇.[16] 帶輪材料常采用灰鑄鐵，鋼，鋁合金或者工程塑料等，灰鑄鐵應(yīng)用范圍最為廣泛，當(dāng)速度小于30m/s時(shí)用HT200，當(dāng)速度在25m/s到45m/s之間時(shí)，則常用孕育鑄鐵或者鑄鋼，也可以用鋼板沖壓—焊接帶輪。小功率傳動(dòng)可以使用鑄鋁和工程塑料。 由于擴(kuò)幅滾小帶輪的直徑只有125mm，如果采用鑄鐵的話(huà)，由于在鑄造過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生氣孔，影響帶輪的使用聲名，因此在這里我們不選擇鑄鐵而選用45，采用冷鍛工藝，這樣我們得到的小帶輪將有較好的綜合力學(xué)性能。 （3)根據(jù)帶的型號(hào)確定槽輪尺寸.V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、大楔角V帶等多種類(lèi)型，其中普通V帶應(yīng)用最廣，窄V帶的使用也日見(jiàn)廣泛。 普通V帶由頂膠、抗拉體（承載層）、底膠和包布組成?？估w由簾布或線(xiàn)繩組成，是承受負(fù)載拉力的主體。其上下的頂膠和底膠分別承受彎曲時(shí)的拉伸和壓縮變形。線(xiàn)繩結(jié)構(gòu)普通V帶具有柔韌性好的特點(diǎn)，適用于帶輪直徑較小，轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合。窄V帶采用合成纖維繩或鋼絲繩作承載層，與普通V帶相比，當(dāng)高度相同時(shí)，其寬度比普通V帶小約３０％。窄V帶傳遞功率的能力比普通V帶大，允許速度和撓曲次數(shù)高，傳動(dòng)中心距小。適用于大功率且結(jié)構(gòu)要求緊湊的傳動(dòng)。 普通V帶有Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)。 由于帶型的不同，與他們相匹配的帶輪的輪槽和其他基本尺寸也不同，下面可根據(jù)下表（表7）確定小帶輪的輪緣尺寸。 根據(jù)（表7）計(jì)算得到小帶輪的具體尺寸如下表（表8） 表8 小帶輪參數(shù)表 Table 8 Parameters table small pulleys 基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)面上槽深 基準(zhǔn)面下槽深 糟間距 第一端面對(duì)稱(chēng)面至端面的距離 最下輪緣厚 帶輪寬 外徑 輪糟角 14 3.5 14 7.5 69 134 34 （4）帶輪的其它尺寸確定：帶輪的其它尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，可以得出帶輪尺寸。 （5) 繪制零件圖[17] ：根據(jù)上面求得的數(shù)據(jù)小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖如（圖16）所示。 表7 V帶輪輪緣尺寸表 Table 7 V belt wheel rim size table 項(xiàng)目 符號(hào) 糟 型 Y Z A B C D 基準(zhǔn)寬度 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 基準(zhǔn)線(xiàn)下糟深 4.7 7.0 9.0 8.7 11.0 10.8 14.0 14.3 19.0 19.9 糟尖距 e 第一糟對(duì)稱(chēng)面到端面的距離 f 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 帶輪寬 B B=（Z-1）e+2f Z——輪糟數(shù) 外徑 輪 糟 角 相應(yīng) 的基 準(zhǔn)直 徑 60 / / / / / / 80 118 190 315 / >60 / / / / 475 / >80 >118 >190 >315 >600 偏 差 圖16 小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸圖 Fig. 16 Small pulley structure size chart 4.4.2 大帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)擴(kuò)幅輥的工作要求選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式——腹板式[18]。再根據(jù)上表（表7）計(jì)算出大帶輪的具體尺寸如下表（表9）所示。 表9 大帶輪尺寸表 Table 9 Big belt wheel size table 基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)面上槽深 基準(zhǔn)面下槽深 腹板厚度 第一端面對(duì)稱(chēng)面至端面的距離 最下輪緣厚 帶輪寬 外徑 輪糟角 14 3.5 14 14 7.5 25 187 34 根據(jù)上面計(jì)算所得數(shù)據(jù)，繪制大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖如下圖（圖17）所示。 圖17 大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖 Fig. 17 Big pulley structure size chart 5 總 結(jié) 本次畢業(yè)論文的課題是基于軋車(chē)功能的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，它是軋車(chē)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一個(gè)重要問(wèn)題，是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一個(gè)典型課題?？偟恼f(shuō)來(lái)，本課題有一定的難度，它需要扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和認(rèn)真細(xì)致的計(jì)算處理能力。這樣的課題對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)，它既鞏固了我大學(xué)四年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又使我學(xué)到了不少新的知識(shí)，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)計(jì)算處理等。 在這次論文的編寫(xiě)過(guò)程中，我首先是在網(wǎng)上搜索了與本課題相關(guān)的資料，充分掌握了課題的來(lái)源和背景，然后結(jié)合莫亞武老師所給的資料和自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，確定了實(shí)驗(yàn)的基本方案和論文的編寫(xiě)進(jìn)度。在寫(xiě)好開(kāi)題報(bào)告后，復(fù)習(xí)了與論文有關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，接著進(jìn)行了為期一周的信息搜集，獲得了一批可靠的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。后又用了一周的時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較科學(xué)的處理，并得到了我們預(yù)期的結(jié)果。最后是整理所有的資料，把論文編寫(xiě)好。這個(gè)過(guò)程是漫長(zhǎng)的，同時(shí)也是艱辛的，遇到了不少難題，不過(guò)現(xiàn)在想來(lái)心里非常充實(shí)，學(xué)到了不少新的知識(shí)，也磨練了自己的意志。 通過(guò)了兩個(gè)月的努力，我學(xué)到了不少東西，也培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。說(shuō)實(shí)在的，進(jìn)行到最后階段，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，我是一點(diǎn)底都沒(méi)有，從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)這方面的知識(shí)。沒(méi)辦法，只能自學(xué)，反反復(fù)復(fù)的看書(shū)和計(jì)算之后終于有了質(zhì)的飛躍，找到了解決問(wèn)題的方法。 參考文獻(xiàn) [1] 高修，連續(xù)軋染機(jī)車(chē)介紹[OL].北京：百度百科, 1998 [2] 吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育出版社, 2006：185. 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