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武漢紡織大學(xué)2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
摘 要
我本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是倍捻機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，該倍捻機(jī)主要適用于錦綸纖維的加捻。以往的倍捻機(jī)主要采用帶錐形的卷裝形式。本機(jī)改變了傳統(tǒng)的卷繞形式，采用兩頭均為圓柱形的卷繞形式。這種圓柱形卷裝沒用束縛層，卷繞密度約比圓錐形大25～30%，增大了卷裝容量。
為了達(dá)到圓柱形卷繞的目的，在每一聲將單程內(nèi)，鋼領(lǐng)板必須能夠單獨(dú)上升和下降，在整個(gè)卷繞過程中，鋼領(lǐng)板的起始位置和終了位置保持不變，且鋼領(lǐng)板上升和下降的速度也一樣。由此，成形凸輪的表面曲線是兩面對(duì)稱的。
與以往的倍捻機(jī)相比，本機(jī)成形機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)去掉了位叉、棘輪等改變鋼領(lǐng)板升降動(dòng)程的裝置，簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)。而且采用鏈?zhǔn)綄?duì)稱傳動(dòng)，用彈簧代替平衡重錘，整個(gè)結(jié)構(gòu)渾然一體，簡(jiǎn)單適用。本機(jī)還采用了氣圈環(huán)控制氣圈的大小，改善紗線張力，方便實(shí)用。
關(guān)鍵詞：成形凸輪； 圓柱形卷裝鋼領(lǐng)板； 氣圈環(huán)
Abstract
The main idea of my design is the transmit system of the shaping frame which is mainly suit for the twisting of the fiber.
The twisting machine in last days mainly used the cone-shaped winding formation. This machine has changed the tradition winding formation into a pillar-shaped one. This pillar-shaped winding formation has no constraint layer, and has a density 25～30% higher than cone-shaped one.
To get to the goal of the pillar-shaped winding, the lifting plate should be able to rise and fall undependently and in the whole winding process, the position of the lifting plate is in constant and the speed of rising and falling is the same. So the curve of the shaping cam is symmetric.
Comparing with the twisting machine of last days, the transmit system of the shaping frame of this machine is more simple. It uses symmetric chain to transmit, and uses spring instead of the balance weight.
Key words: the curve of the shaping cam; the lifting plate; pillar-shaped winding formation
目 錄
1 緒論 1
2 倍捻機(jī)的工藝過程及主要技術(shù)參數(shù) 2
3 倍捻機(jī)的主要機(jī)構(gòu)及其作用原理 3
3.1 喂給機(jī)構(gòu) 3
3.2 輸出機(jī)構(gòu) 3
3.3 加捻卷繞機(jī)構(gòu) 4
3.4 成型機(jī)構(gòu) 5
4 設(shè)計(jì)方案 6
4.1 成形凸輪的設(shè)計(jì) 6
4.2 手動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8
5 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 10
5.1 傳動(dòng)方案的確定 10
5.2 傳動(dòng)比的分配 10
6 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11
6.1 計(jì)算蝸桿軸的轉(zhuǎn)速 11
6.2 計(jì)算蝸桿軸功率： 11
6.3 選擇材料 11
6.4 確定主要參數(shù) 12
6.5 蝸輪的模數(shù)及蝸桿直徑系數(shù)q. 12
6.6 驗(yàn)算蝸輪的圓周速度 13
6.7 求中心距a 13
6.8 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 13
6.9 蝸桿、蝸輪各部分尺寸的計(jì)算 14
6.10 精度等級(jí)的選擇和公差，表面粗糙度的確定 15
6.11 蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
7 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 16
7.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 16
7.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 16
7.2.1 確定公式各參數(shù)值 16
7.2.2 計(jì)算 17
7.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 18
7.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
7.5 公差及表面粗糙度的確立 19
8 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 20
8.1 初步估算軸的最小直徑 20
8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
8.2.1擬定軸上零件的裝配方案 20
8.2.2根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 20
8.3 選擇軸的材料 22
8.4 求軸上的載荷 22
9 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
9.1 鏈傳動(dòng)主要參數(shù) 24
9.1.1 選擇鏈輪齒數(shù) 24
9.1.2 確定鏈條節(jié)距 24
9.1.3 確定中心距和鏈條長(zhǎng)度 24
9.1.4 鏈輪的主要尺寸 24
9.2 鏈傳動(dòng)的張緊 24
9.3 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑 24
10 總結(jié) 25
附錄 25
參考文獻(xiàn) 26
致謝 27
1 緒論
初捻就是給單紗加上一定的捻度，其基本任務(wù)是將單紗在捻線機(jī)上加捻，并卷成一定的卷裝。通過捻線工序應(yīng)該做到：
1).改善條干 根據(jù)合并原理，n根單紗合并后其條干不勻率可降低到1/，但和股紗各自分離，外觀仍能分辨各股單紗，捻合成股線后才能起到合并的效果，甚至股線條干比理論計(jì)算更好些，因?yàn)榧喩系拇止?jié)或細(xì)節(jié)總有部分隱藏在紗芯里面。
2).提高強(qiáng)力 n根單紗合并后的強(qiáng)力一般達(dá)不到原來單紗強(qiáng)力的n倍，因?yàn)楦鞴蓡渭喩扉L(zhǎng)率不一致，伸長(zhǎng)率小的應(yīng)力較集中，是受力拉伸時(shí)各根單紗不同是斷裂的緣故。股線是一個(gè)整體而且條干比較均勻，因此股線的強(qiáng)力常超過單紗強(qiáng)力的總和，一般雙股線中的單紗平均強(qiáng)力是普通單紗強(qiáng)力的1.2～1.5倍，三股線強(qiáng)力是1.5～1.7倍。
3).彈性及伸長(zhǎng)率改變 單紗中的纖維排列成螺旋線狀，在拉伸不大時(shí)能表現(xiàn)出如彈簧般的伸長(zhǎng)特性。股線的捻回使各單紗相互扭成螺旋線狀，在較大張力下能像復(fù)式彈簧似的表現(xiàn)出更大的彈性伸長(zhǎng)，而總伸長(zhǎng)率則因?yàn)楣删€的結(jié)構(gòu)較好，滑動(dòng)纖維減少，反而比單紗要小一些。
4).耐磨性增加 紗線的耐磨性主要表現(xiàn)在軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)紗線與接觸機(jī)件的磨損程度，由于股線條干均勻，截面比較圓整，股線織物在使用中受到各向摩擦，即使表面纖維局部磨損，而纖維相互仍有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)關(guān)系，股線仍有一定強(qiáng)度，因此有較好的耐磨性能。
5).光澤改變 紗線的光澤取決于表面纖維的軸向平行程度。單紗捻度愈多，纖維的軸向傾斜愈大，光澤較暗淡，反向加捻的股線可使表面纖維的軸向平行度提高，得到良好的光澤。另外，股線條干均勻、截面圓整、表面光潔，可使外觀和光澤獲得改善。
6).手感改善 紗線的手感主要取決于它的徑向壓縮彈性和軸向撓曲剛度等方面。外松里緊結(jié)構(gòu)的股線，徑向彈性較好，軸向剛性較差，所以手感較柔軟，外緊里松結(jié)構(gòu)的股線則相反，手感堅(jiān)實(shí)。
捻線工程主要是在捻線機(jī)上完成的?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)目前采用的倍捻機(jī)均為連續(xù)式環(huán)錠倍捻機(jī)，主要采用圓錐形卷裝，致使成形機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，動(dòng)作準(zhǔn)確性也不是很高。所以我們進(jìn)行了成形機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)部分的改進(jìn)設(shè)計(jì)。
2 倍捻機(jī)的工藝過程及主要技術(shù)參數(shù)
單紗由圓柱形筒子上引出，在通過導(dǎo)紗桿后，進(jìn)入張力裝置，再穿過橫動(dòng)機(jī)構(gòu)，繞過羅拉下方，由小壓軸上方引出并通過導(dǎo)紗鉤，穿入可在鋼領(lǐng)上自由回轉(zhuǎn)的鋼絲圈，鋼絲圈由裝在高速回轉(zhuǎn)的錠子上的線管，通過紗線而帶動(dòng)其高速回轉(zhuǎn)，于是紗線上由鋼絲圈加入捻回。由于鋼領(lǐng)、鋼絲圈間的摩擦等原因，鋼絲圈的速度總是低于錠子轉(zhuǎn)速，由此，紗線就卷繞于線管上。為了調(diào)解錠帶張力，在機(jī)器上裝有錠帶張力盤。在錠子上方還安裝了氣圈環(huán)，主要用來控制氣圈大小，改善紗線張力。
倍捻機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：
錠數(shù) 200錠
錠速 =7000r/min
卷裝量 2420
纖維種類 錦綸66
纖度 840d、1260d、1680d
捻向 Z
卷繞筒管 44.5mm、長(zhǎng)385mm
法蘭直徑102mm
3 倍捻機(jī)的主要機(jī)構(gòu)及其作用原理
倍捻機(jī)主要是由喂給機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)、加捻機(jī)構(gòu)以及成形機(jī)構(gòu)等組成。
3.1 喂給機(jī)構(gòu)
本機(jī)采用圓柱形筒子喂入的筒子架，筒子插在呈一定傾斜角度（4～12度）的筒子插錠上，紗條由徑向一側(cè)引出退繞，依靠張力而拖動(dòng)筒子作慢速回轉(zhuǎn)退解，這樣喂入的紗線可保持相當(dāng)?shù)膹埩Χ├@于羅拉上。
3.2 輸出機(jī)構(gòu)
輸出機(jī)構(gòu)主要由上、下羅拉、羅拉座、工字架、橫動(dòng)導(dǎo)板以及斷頭自停裝置組成。
倍捻機(jī)的羅拉機(jī)構(gòu)與精紡機(jī)的羅拉不同，因無需牽伸，所以只用一對(duì)羅拉，因不存在對(duì)纖維的控制問題，故羅拉表面沒有溝槽。倍捻機(jī)在征產(chǎn)過程中。因落線或停車時(shí)，由于紗線的捻度的不平衡，常使紗線從小壓輥表面滑到羅拉頸上。因此，在小壓輥表面近兩側(cè)處車一切口來防止。這樣，在開車時(shí)，紗線便自動(dòng)脫離切口，而進(jìn)入正常位置。
本機(jī)在羅拉繞紗方法上采用圖3-1所示繞法。這種繞法紗線受到的張力大，因?yàn)榱_拉需要利用一部分紗線的張力來帶動(dòng)小壓輥，同時(shí)導(dǎo)紗角小，紗線與導(dǎo)紗鉤的摩擦大，紗線張力也大，但可以降低紗線的強(qiáng)力不均。為了防止紗線長(zhǎng)期通過羅拉同一部位而將羅拉表面磨成溝槽，在羅拉后方裝一橫動(dòng)導(dǎo)板，使紗線不停的來回移動(dòng)。
圖3-1 羅拉繞紗方法
倍捻機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，斷頭的紗線會(huì)纏在羅拉或小壓輥上，如不及時(shí)剔除，會(huì)造成大量回絲。因此，本機(jī)在車尾部分裝有斷頭自停裝置。小壓輥雖然是被動(dòng)件，但它是各錠分開的，所以斷頭裝置是使小壓輥停轉(zhuǎn)。本機(jī)采用滾動(dòng)式斷頭自停裝置。如圖3-2所示，紗線從羅拉AF面繞過小壓輥B后，再引至導(dǎo)紗鉤D，C為略有后傾的壓輥托架，在紡紗時(shí)，有足夠張力拉動(dòng)壓輥，并使之處于左方位置（實(shí)線位置），于是A、B接觸傳動(dòng)而進(jìn)行正常工作。當(dāng)紗線斷頭時(shí)，壓輥的向前拉力消失，它就沿C的傾斜面移至后靠山處（虛線位置），并與羅拉脫開，停止輸送紗線。
圖3-2滾動(dòng)式斷頭自停裝置
3.3 加捻卷繞機(jī)構(gòu)
3.3.1 加捻卷繞過程
由羅拉和小壓輥聯(lián)合輸出的紗線經(jīng)導(dǎo)紗鉤、氣圈環(huán)、穿過鋼領(lǐng)上的鋼絲圈而卷繞于緊套在錠子上的線管上，因錠子、線管的回轉(zhuǎn)，借助紗線張力的牽引，使鋼絲圈沿鋼領(lǐng)回轉(zhuǎn)，鋼絲圈轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，紗線上就獲得一個(gè)捻回。
3.3.2 加捻卷繞機(jī)構(gòu)
加捻卷繞機(jī)構(gòu)的主要機(jī)件包括白鐵滾筒、錠子、筒管、鋼領(lǐng)、鋼絲圈、鋼領(lǐng)板、氣圈環(huán)以及葉子板和導(dǎo)紗鉤等。
導(dǎo)紗鉤的作用是將紗線引至錠子上方中心位置，氣圈環(huán)的作用是控制氣圈的大小，改善紗線張力。葉子板固裝于三角鐵上，三角鐵沿捻線機(jī)兩側(cè)配置，落線時(shí)可將三角鐵全部掀起，便于操作。
倍捻機(jī)上的鋼領(lǐng)是固定的，但紗線帶動(dòng)鋼絲圈在它的內(nèi)側(cè)圓弧上高速回轉(zhuǎn)，它是鋼絲圈圍繞錠子回轉(zhuǎn)的軌道，二者配合的良好與否，成為高速和增大線管容量的關(guān)鍵問題之一。本機(jī)鋼領(lǐng)的內(nèi)跑道時(shí)由多圓弧組成，鋼領(lǐng)的邊寬較窄，頸壁較薄，內(nèi)跑道較深，適合高速的要求。用作固定鋼領(lǐng)的鋼領(lǐng)板，為了要求其重量輕，所以采用藍(lán)皮鋼沖制而成。
鋼絲圈不僅是加捻的主要機(jī)件，而且更重要的是生產(chǎn)上運(yùn)用鋼絲圈的型號(hào)、號(hào)數(shù)的變更來控制和穩(wěn)定紡絲張力，達(dá)到成形良好，降低斷頭的目的。
3.4 成型機(jī)構(gòu)
成型機(jī)構(gòu)主要是由成型凸輪、轉(zhuǎn)子、擺臂、羊腳與羊腳套筒等組成。
卷繞形式實(shí)際上主要決定于成型凸輪表面曲線的形狀，本機(jī)采用表面曲線對(duì)稱的凸輪。
轉(zhuǎn)子主要是減少成型凸輪的磨損，使鋼領(lǐng)板升降正確、節(jié)約動(dòng)力。
擺臂隨著成型凸輪而作上下擺動(dòng)，鋼領(lǐng)板由于擺臂的擺動(dòng)，才產(chǎn)生升降運(yùn)動(dòng)。
羊腳是用來支持鋼領(lǐng)板升降的，它的下部由擺軸擺臂托住，上部又由生鐵制成的羊腳套筒支持。
4 設(shè)計(jì)方案
4.1 成形凸輪的設(shè)計(jì)
4.1.1 設(shè)計(jì)方案的比較
A、 采用短程式卷繞（非對(duì)稱凸輪）：
圖4-1 短程式卷繞
如圖所示，短程式線管由上圓錐體C、下圓錐體A和圓柱體B構(gòu)成。這種線管是由一層層圓錐形線層迭合而成。而且上面每一層紗線都比下一層稍微抬高一些，繞成的紗線厚度也增加一些。在二層卷繞層（密層）之間繞一層束縛層（稀圈）。線管上采用束縛層的目的束縛，并把兩卷繞層分開，避免成形松弛以及外層紗線嵌入內(nèi)層，便于后道工序退解，但線管容量略有降低。稍有內(nèi)緊外松現(xiàn)象。這是由于軸向退繞時(shí)，線管的卷繞直徑時(shí)時(shí)發(fā)生變化，股線張力亦隨之變化。
為了達(dá)到短程式卷繞的目的，鋼領(lǐng)板必須具備下列兩個(gè)必要的動(dòng)作和一個(gè)輔助動(dòng)作：
①每一升降單程內(nèi)，鋼領(lǐng)板的單獨(dú)上升和下降
②在每次單程升降以后鋼領(lǐng)板起始位置的逐漸抬高
③線管的底部成形（輔助動(dòng)作）
由此，短程式所用的成形凸輪兩面曲線是不對(duì)稱的。短程式卷繞還必須采用管底成形機(jī)構(gòu)（位叉式或凸釘式）
B、 采用中程式卷繞
圖4-2 中程式卷繞
中程式卷繞是圓柱形卷繞的一種。鋼領(lǐng)板每次的升降動(dòng)程不變，第一層股線從距管底h處向上卷繞，一直卷到管頂，以后每增加一層，鋼領(lǐng)板即下降一定的距離，所以線管上部亦呈圓錐形，而其他部分則為圓柱形。如下圖所示，這種線管能從管頂引出，每層卷繞直徑又相同，但退繞張力大，故適用于多股線。中程式卷繞沒有束縛層，卷繞密度比短程式大，當(dāng)鋼領(lǐng)板上下升降速度完全相等時(shí)，退繞時(shí)易引起脫圈。
為了達(dá)到中程式卷繞的目的，鋼領(lǐng)板需具備下列動(dòng)作：
①在每一升降單程內(nèi)，鋼領(lǐng)板能夠單獨(dú)上升和下降
②在每一升降動(dòng)作后，鋼領(lǐng)板起始位置能按要求逐漸降低
由此，中程式卷繞所用的成形凸輪表面曲線是兩面對(duì)稱的。中程式卷繞還必須采用棘輪棘爪裝置控制鋼領(lǐng)板的逐層下降。
C、 采用圓柱形卷繞
圖4-3 圓柱形卷繞
如圖所示，圓柱形線管是由上凸邊C、下凸邊A和圓柱體B組成。鋼領(lǐng)板每次的升降動(dòng)程及起始位置不變，第一層股線從管底處向上卷繞，一直繞到管頂，第二層又由管頂?shù)焦艿?，隨著紗線的增厚，鋼領(lǐng)板升降的速度減慢。紗線繞到與凸輪平齊時(shí)停止。
為了達(dá)到圓柱形卷繞的目的，鋼領(lǐng)板需具備下列動(dòng)作：
①在每一升降單程內(nèi)，鋼領(lǐng)板能夠單獨(dú)上升和下降
②在每一升降單程內(nèi)，鋼領(lǐng)板的升降動(dòng)程及起始位置保持不變
由此，圓柱形卷繞所用的成形凸輪表面曲線是兩面對(duì)稱的，且無需管底成形及級(jí)升裝置。
4.1.2 設(shè)計(jì)方案的確定
本次設(shè)計(jì)的倍捻機(jī)主要用于棉綸纖維的加捻，采用圓柱形卷繞，有較大的卷裝容量，且與A、B兩種方案相比，簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單適用，使用性能優(yōu)良。
由此，以C種方案圓柱形卷繞為最優(yōu)方案，作為設(shè)計(jì)方案。
4.2 手動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.2.1 手動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用
讓鋼領(lǐng)板回到正常的落紗位置，便于落紗。
4.2.2 手動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理
圖4-5 手動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理圖
如圖所示，機(jī)動(dòng)時(shí)，釋放離合器5、桿6、彈簧7、凸塊8、手柄10處于實(shí)線位置，此時(shí)離合器嚙合，手動(dòng)機(jī)構(gòu)不起作用。當(dāng)紗線滿管時(shí)，為了使落紗位置正確，將手柄10向下打到10’處，凸塊轉(zhuǎn)動(dòng)，由實(shí)線位置到虛線8’位置，桿6與凸塊8相聯(lián)結(jié)，桿6被帶動(dòng)繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿6與釋放離合器聯(lián)結(jié)，離合器5被帶動(dòng)到5’處，即離合器被松開。因?yàn)閭泯X輪沒有固裝在軸上，故機(jī)動(dòng)不起作用，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，由錐齒輪2到錐齒輪3，帶動(dòng)軸Ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)。
5 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
5.1 傳動(dòng)方案的確定
給定蝸桿軸與凸輪軸之間的傳動(dòng)比i=154.5,由此可見所需傳動(dòng)比較大。選用蝸桿蝸輪傳動(dòng)，一方面可實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，另一方面在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，且同時(shí)嚙合的齒對(duì)較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低，承載能力高。蝸桿、蝸輪傳動(dòng)，零件數(shù)目少，可使結(jié)構(gòu)緊湊。
蝸桿、蝸輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般為7～80，為滿足傳動(dòng)比要求，再加一對(duì)齒輪傳動(dòng)。
5.2 傳動(dòng)比的分配
傳動(dòng)比i=154.5，蝸桿傳動(dòng)比一般為7～80，取蝸桿傳動(dòng)比，則一對(duì)齒輪傳動(dòng)比
6 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)
電機(jī)功率：
錠子轉(zhuǎn)速：
錠子直徑：
錠帶盤直徑：
6.1 計(jì)算蝸桿軸的轉(zhuǎn)速
由傳動(dòng)系統(tǒng)可知從主軸到蝸桿軸的傳動(dòng)比：
（6-1）
主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速：
（6-2）
又 （6-3）
則蝸桿軸轉(zhuǎn)速：
6.2 計(jì)算蝸桿軸功率
成形機(jī)構(gòu)所消耗的功率約為電機(jī)功率的2.4%，因此傳動(dòng)為閉式傳動(dòng)，則：
齒輪傳動(dòng)效率為
所以，蝸桿軸功率為：
（6-4）
6.3 選擇材料
由于蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不很大，速度為中速，故蝸桿選用45號(hào)鋼。又希望效率高些，耐磨性高，故蝸桿螺旋面要求淬火，淬火后硬度為HRC40～50，蝸輪用鑄錫青銅，金屬模鑄造，耐磨性好。為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圓用青銅制造，輪芯仍用灰鑄鐵HT150制造。
6.4 確定主要參數(shù)
因傳動(dòng)比，故蝸桿頭數(shù)，則蝸輪齒數(shù)
6.5 蝸輪的模數(shù)及蝸桿直徑系數(shù)q.
因?yàn)槭情]式傳動(dòng)，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪的模數(shù)及蝸桿直徑系數(shù)q.
6.5.1 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
因蝸桿頭數(shù)，則蝸桿蝸輪傳動(dòng)效率，蝸輪轉(zhuǎn)速為：
（6-5）
輸入蝸輪的功率， （6-6）
則蝸輪上的轉(zhuǎn)矩：
（6-7）
6.5.2 確定載荷系數(shù)k
因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)，取工況系數(shù)，取動(dòng)載系數(shù)，則：
（6-8）
6.5.3 確定許用接觸應(yīng)力
查得
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（6-9）
壽命系數(shù)：
故： （6-10）
6.5.4 確定模數(shù)m及蝸桿直徑系數(shù)q
（6-11）
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》,選擇蝸輪模數(shù),蝸桿直徑系數(shù)
6.6 驗(yàn)算蝸輪的圓周速度
（6-12）
故取是合適的。
6.7 求中心距a
（6-13）
6.8 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
蝸桿分度圓直徑：
（6-14）
蝸輪分度圓直徑：
（6-15）
由，，查得蝸桿螺旋線升角
則： （6-16）
查得齒線系數(shù)，基本彎曲許用應(yīng)力，則：
（6-17）
（6-18）
故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是足夠的。
6.9 蝸桿、蝸輪各部分尺寸的計(jì)算
6.9.1 蝸桿
齒頂高： （6-19）
齒全高： （6-20）
齒頂圓直徑： （6-21）
齒根圓直徑：
蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度：
取
蝸桿軸向周節(jié)： （6-22）
蝸桿的螺旋線導(dǎo)程： （6-23）
6.9.2 蝸輪
齒頂圓直徑： （6-24）
齒根圓直徑:
外徑，查得： （6-25）
輪寬，查得： 取 （6-26）
包角： 取 （6-27）
齒根圓弧面半徑： （6-28）
齒頂圓弧面半徑：
6.10 精度等級(jí)的選擇和公差，表面粗糙度的確定
因?yàn)榇宋仐U、蝸輪是用于動(dòng)力傳動(dòng)，希望壽命長(zhǎng)些，且它用于紡織機(jī)械，所以選擇8級(jí)精度。公差及表面粗糙度參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取。
6.11 蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
①由于此設(shè)計(jì)中蝸桿軸比較長(zhǎng)，不便于將蝸桿和軸做成一體，故蝸桿與軸分開做。
②因蝸輪材料為青銅齒圈，鑄鐵齒芯，則選用齒圈式，其幾何尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有關(guān)公式。
7 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
7.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
①由傳動(dòng)系統(tǒng)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
②捻線機(jī)為普通紡織機(jī)械，速度不太高，故齒輪選用8級(jí)精度。
③齒輪選用便于制造，且價(jià)格便宜的材料，故齒輪10材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度HB217～255，取HB250；齒輪11材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，因一般大齒輪與小齒輪的硬度差在30～50范圍，故齒輪11硬度取HB220。
④選取齒輪10齒數(shù)，齒輪10、11傳動(dòng)比，故齒輪11齒數(shù)為
因?yàn)閷儆邶X面硬度小于350HB的閉式齒輪傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核傳動(dòng)的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
7.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
依據(jù)公式 （7-1）
7.2.1 確定公式各參數(shù)值
①試選載荷系數(shù)
②計(jì)算齒輪10傳遞的轉(zhuǎn)矩
輸入齒輪10的功率
齒輪10的轉(zhuǎn)速
則：
③取齒寬系數(shù)
④彈性影響系數(shù)
⑤查得接觸疲勞強(qiáng)度極限
⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
⑦查得接觸疲勞壽命系數(shù)，
⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)，則：
7.2.2 計(jì)算
①計(jì)算齒輪10分度圓直徑
②計(jì)算圓周速度
③計(jì)算載荷系數(shù)
依據(jù)
查，直齒圓柱齒輪取，查得，，
故載荷系數(shù)
④按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑
⑤計(jì)算模數(shù)
，取
⑥計(jì)算分度圓直徑
⑦計(jì)算中心距
⑧計(jì)算齒輪寬度
，圓整后取
7.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（7-2）
7.3.1 確定公式中各參數(shù)
①計(jì)算圓周力
②查得應(yīng)力校正系數(shù)
，，，
③計(jì)算載荷系數(shù)
④查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限及壽命系數(shù)
，
查得
⑤計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)，則
7.3.2 校核計(jì)算
7.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因，材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，其結(jié)構(gòu)選擇為孔板式。
，材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，故其結(jié)構(gòu)選擇為孔板式。其幾何尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。
7.5 公差及表面粗糙度的確立
公差及表面粗糙度參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)而定。
8 蝸桿軸的設(shè)計(jì)
8.1 初步估算軸的最小直徑
選擇周的材料為40Cr,其許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，又軸為實(shí)心，故軸的直徑為：，又，
，則:,又因蝸桿軸上需要四個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，故
8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.2.1 擬定軸上零件的裝配方案
軸承6003由兩個(gè)擋圈定位，2個(gè)軸承6304由軸肩及止推圓螺母定位，3個(gè)軸承6205及單列推力球軸承由軸肩及套筒定位，蝸桿由兩個(gè)套筒定位，如圖所示。
8.2.2 根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長(zhǎng)度
①取軸Ⅰ-Ⅱ段直徑，為使用止推圓螺母在軸向?qū)S承6304進(jìn)行定位，則在軸Ⅱ上制造一臺(tái)階，以便止推圓螺母的安裝，故軸Ⅱ-Ⅲ段直徑。為了對(duì)軸承6304在軸向定位，故在軸Ⅲ制一軸肩，故Ⅲ-Ⅳ軸直徑為。軸承6205需要軸向定位，故在軸Ⅳ上制一軸肩，故軸Ⅳ-Ⅴ的軸徑。軸承51305也需要定位，在此使用一套筒。為使套筒簡(jiǎn)易于安裝，故軸Ⅴ-Ⅵ段稍小于軸Ⅳ-Ⅴ段，故mm,
為使套筒安裝穩(wěn)固，故蝸桿處軸徑同Ⅳ-Ⅴ段，取。蝸桿需要易于安裝，故軸上Ⅶ-Ⅷ段軸徑應(yīng)比Ⅵ-Ⅶ段小些，取。為使軸上零件得到合理配置，各段軸長(zhǎng)如圖所示。
②軸上零件的周向定位
傘齒輪、釋放離合器、蝸桿的周向定位均采用平鍵連接。鍵槽用鍵
槽銑刀加工，尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸，同時(shí)為了保證各個(gè)零件與軸配合
有良好的對(duì)中性，所以采用間隙配合。故算齒輪輪轂、蝸桿與軸的配合選H7/h6。釋放離合器因?yàn)樾枰谳S上滑動(dòng)，所以采用間隙配合，故其與軸的配合選F8/h7。軸承與軸的周向定位靠過渡配合來保證，故選H7/k6。軸上Ⅶ-Ⅷ段套筒起增大軸徑的作用，同時(shí)使軸承定位，故其與軸的配合關(guān)系為緊配合，選N7/h6。
圖8-1 軸向定位圖
8.3 選擇軸的材料
該軸機(jī)械性能要求較高，因而選擇材料為40Cr。查得拉伸強(qiáng)度極限為，彎曲疲勞極限為，剪切疲勞極限為。
8.4 求軸上的載荷
軸Ⅱ-Ⅲ段上錐齒輪受力分析，如圖所示：
圖8-2 錐齒輪受力分析
其圓錐面周向分力：
徑向力：
軸向力：
法向力：
錐齒輪相嚙合，故：
，，
可見蝸桿軸所受軸向力和徑向力比較小，故對(duì)所選軸不需進(jìn)行校核。
9 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)
9.1 鏈傳動(dòng)主要參數(shù)
9.1.1 選擇鏈輪齒數(shù)
因，故取
9.1.2 確定鏈條節(jié)距
依據(jù)鏈傳動(dòng)傳遞的功率及轉(zhuǎn)速，選
9.1.3 確定中心距和鏈條長(zhǎng)度
中心距：
根據(jù)具體情況，選取
由于是單鏈條傳動(dòng)，鏈條長(zhǎng)度為：
9.1.4 鏈輪的主要尺寸
鏈輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理達(dá)HB220～250。
節(jié)圓直徑： 9-1）
齒頂圓直徑： （9-2）
齒根圓直徑：，d為滾子直徑。 （9-3）
9.2 鏈傳動(dòng)的張緊
鏈傳動(dòng)工程中，為了避免在鏈條垂度過大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象，此處采用調(diào)節(jié)螺栓來對(duì)鏈輪進(jìn)行定期張緊。
9.3 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑
良好的潤(rùn)滑可減緩沖擊，減輕磨損，延長(zhǎng)鏈條使用壽命。潤(rùn)滑采用H730號(hào)機(jī)油，人工潤(rùn)滑，用刷子式油壺定期在鏈條內(nèi)、鏈條片間滴入。
10 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一個(gè)學(xué)期，整個(gè)過程分為兩個(gè)階段。首先，為了設(shè)計(jì)任務(wù)的順利完成，也為了開闊視野，開拓思路增加對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及使用的感性認(rèn)識(shí)，在到工廠去進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，從而對(duì)紡織行業(yè)、紡織機(jī)械的發(fā)展及現(xiàn)狀有了全面的認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)倍捻機(jī)有了深入的了解。
對(duì)于倍捻機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)這樣較為復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)還是第一次。任何一種機(jī)械設(shè)計(jì)都不可能是憑空想象的。都應(yīng)有其設(shè)計(jì)依據(jù)，在實(shí)習(xí)過程中對(duì)于各種機(jī)械的深入了解其實(shí)就是尋找設(shè)計(jì)依據(jù)的過程。
實(shí)習(xí)以后就是具體進(jìn)行倍捻機(jī)成形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這是一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的過程，是較全面、系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的過程，也是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)。通過設(shè)計(jì)，熟悉了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，培養(yǎng)了正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，也鍛煉了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱手冊(cè)、計(jì)算機(jī)繪圖等，熟悉了標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
附錄
(1).外文資料和中文翻譯
(2).1張A0圖紙，2張A1圖紙，5張A2圖紙和6張A3圖紙
參考文獻(xiàn)
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致 謝
走的最快的總是時(shí)間，來不及感嘆，大學(xué)生活已近尾聲，四年的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮?hào)。
本論文設(shè)計(jì)在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意！
在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。
同時(shí)，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。
我還要感謝同組的各位同學(xué)以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！
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