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专业课程设计说明指导书细纱机车头齿轮箱设计

专业课程设计说明书 俞琳-机械0702-070800205

东华大学
专业课程设计说明书

题 目： 细纱机车头齿轮箱设计
学 院： 机械工程学院
专 业： 机械工程及自动化
姓 名： 俞琳
学 号： 070800205
指导教师： 毛立民
日 期： 2010.10.18——2010.10.29
目 录
一、 专业课程设计任务书……………………………………………………3
二、 方案选取……………………………………………………………………4
2.1 方案A…………………………………………………………………4
2.2 方案B…………………………………………………………………4
2.3 方案选取………………………………………………………………4
三、 捻度变换齿轮设计计算…………………………………………………5
3.1根据纺纱支数计算捻度变化范围………………………………………5
3.2捻度变换齿轮计算………………………………………………………6
3.3 其他齿轮和总体结构计算……………………………………………9
四、 主要零件机构设计………………………………………………………13
4.1各齿轮主要参数汇总…………………………………………………12
4.2各传动轴的设计………………………………………………………12
4.3各轴、键及键槽的选取………………………………………………15
4.4轴承的选取……………………………………………………………15
4.5摇臂轴承座的设计……………………………………………………15
4.6墙板的设计……………………………………………………………17
五、 总体结构…………………………………………………………………18
六、 传动示意图………………………………………………………………19
七、 专业课程设计小结………………………………………………………20
八、 参考文献…………………………………………………………………21一、专业课程设计任务书
设计题目：细纱机车头齿轮箱设计
1． 机器用途
细纱机车头齿轮箱用于传动前罗拉、成形凸轮等。
2． 主要技术参数
纺纱支数范围：6～45英支
前罗拉直径：F25 mm
滚筒直径：F250 mm
锭带厚度：0.8 mm
钢领直径：F42、F45 mm
锭盘直径：F22 mm
3． 主要设计工作
（1）绘制车头齿轮箱总装图1张及主要零件图6张。
（2）撰写技术设计说明书（≥12页）。内容包括：设计任务及要求、传动路线拟订（含系统简图）、捻度变换齿轮设计计算及使用表、尺寸链校核、特殊结构设计简图及说明等。（书写规范详见《毕业设计论文书写要求》）
4． 机器结构特征和要求
前罗拉离地面高度及偏距：1025、325 mm
滚筒轴离地面高度及偏距： 400、100 mm
车头齿轮能适纺S或Z捻的要求；机幅<890mm；零件（齿轮、轴承）尽量能通用；捻度变换差异率<3% 。
5． 设计依据
参考学校纺织学院棉纺实验室FA501型细纱机。
6． 时间安排
（1）了解设计任务，收集资料，参观实验室。（0.5周）
（2）拟订设计方案，绘出传动系统图，进行捻度及捻度变换齿轮计算，考虑结构设计等。（3）绘制正式装配图及主要零件图。（1.0周）
（4） 编写设计说明书，图纸修改，考核。（0.5周）

二、方案选择
2.1 方案A：
采用三只变换齿轮形式

图中：C—细调齿轮。A、B粗调齿轮，成对调换，中心距不变。
捻度T:
式中：K—常数，A、B、C—变换齿轮齿数。
2.2 方案B：
两只变换齿轮形式

捻度
式中：K—常数，ZA、ZB变换齿轮，成对调换，中心距变化。
2.3 方案选择
依指导老师的建议及以往的经验，综合比较后，为使得T<0.03易取得,选择方案A进行设计。
计算参数选取：

中心距
齿轮C个数
第一组
150
8
第二组
150
9
第三组
150
10
第四组
160
8
第五组
160
9
第六组
160
10
第七组
170
8
第八组
170
9
第九组
170
10

三、捻度变换齿轮设计计算
主要参数：第六组（a=160mm,C=10）

计算及说明
结果
3.1 根据纺纱支数计算捻度变化范围
捻度T：，
其中，本次设计的数据为：纺织支数范围6~45英支。
根据[2]P10公式，得线密度范围为：

选取普梳纱中的细纱线，查得捻系数范围为：
= 320~400（捻/10cm）。
故，得：

即捻度变化范围为。

3.2 捻度变换齿轮计算

图中：C—细调齿轮
A、B—粗调齿轮（成对变换，中心距不变）

为保证每两档捻度变换的差异小于3%，取
细调时，C每增加一齿，捻度变化率为
故，得：。
（计算参数选取第六组：变换齿轮C有10个，中心距为a=160mm），故，得：。
设系数
由于A、B成对变换，且中心距不变。令
，即，
故，得：。
另外，

故，得：
又有，
故，得：

取，由，和
可得： ，
结果是：

N
A
B
3
39.85068
88.14932
2
47.4482
80.5518
1
55.58089
72.41911
0
64
64
-1
72.41911
55.58089
-2
80.
518
47.4482
-3
88.14932
39.85068
真正的A、B值需要从上面的数值圆整而来。还必须注意到，必须少于0.03。保持A+B2a/m=2*160/2.5=128，然后圆整其值。
最后的结果如下：

A
B
C
K*A/B/C

41
87
43
25.21812
-2.38
41
87
42
25.81856
-2.44
41
87
41
26.44828
-2.
0
41
87
40
27.10948
-2.56
41
87
39
27.8046
-2.63
41
87
38
28.5363
-2.70
41
8

37
29.30755
-2.78
41
87
36
30.12165
-
.86
41
8

35
30.98227
-2.94
41
87
34
31.89351
-0.67
48
80
43
32.10698
-2.38
48
80
42
32.87143
-2.44
48
80
41
33.67317
-2.50
48
80
40
34.515
-2.56
48
80
39
35.4
-2.63
48
80
38
36.33158
-2.70
48
80
37
37.31351
-2.78
48
80
36
38.35
-2.86
48
80
35
39.44571
-2.94

48
80
34
40.60588
-2.50
56
72
43
41.62016
-2.38
56
72
42
42.61111
-2.44
56
72
41
43.65041
-2.50
56
72
40
44.74167
-2.56
56
72
39
45.88889
-2.63
56
72
38
47.09649
-2.70
56
72
37
48.36937
-2.78
56
72
36
49.71296
-2.86
56
72
35
51.13333
-2.94
56
72
34
52.63725
-1.66
64
64
43
53.51163
-2.38
64
64
42
54.78571
-2.44
64
64
41
56.12195
-2.50
64
64
40
57.525
-2.56
64
64
39
59
-2.63
64
64
38
60.55263
-2.70
64
64
37
62.18919
-2.78
64
64
36
63.91667
-2.86
64
64
35
65.74286
-2.94
64
64
34
67.67647
-1.66
72
56
43
68.80066
-2.38
72
56
42
70.43878
-2.44
72
56
41
72.15679
-2.50
72
56
40
73.96071
-2.56
72
56
39
75.85714
-2.63
72
56
38
77.85338
-2.70
72
56
37
79.95753
-2.78
72
56
36
82.17857
-2.86
72
56
35
84.52653
-2.94
72
56
34
87.01261
-2.50
80
48
43
89.18605
-2.38
80
48
42
91.30952
-2.44
80
48
41
93.53659
-2.50
80
48
40
95.875
-2.56
80
48
39
98.33333
-2.63
80
48
38
100.9211
-2.70
80
48
37
103.6486
-2.78
80
48
36
106.5278
-2.86
80
48
35
109.5714
-2.94
80
48
34
112.7941
-0.67
87
41
43
113.5491
-2.38
87
41
42
116.2526
-2.44
87
41
41
119.088
-2.50
87
41
40
122.0652
-2.56
87
41
39
125.1951
-2.63
87
41
38
128.4897
-2.70
87
41
37
131.9624
-2.78
87
41
36
135.628
-2.86
87
41
35
139.5031
-2.94
87
41
34
143.6062
0.00
87
41
34
151.4849
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3.3 其他齿轮和总体结构计算
1
2
3
4
5
5
4

由，捻度T的计算公式为：
其中，是锭子转速，是前罗拉线速度。
由，锭子转速：，
其中，是滚筒转速，是滚筒直径，是锭盘直径，是锭带厚度。
根据细纱机的主要技术参数：
故，得出与的关系：
由，前罗拉线速度的公式为：
其中，是前罗拉直径，是前罗拉轴的转速。
根据细纱机的主要技术参数：
故，得出和的关系：。
由，由传动关系可得：
故，得捻度：
再与式比较
故，得到与的关系为：
取适当的的值，使得等式右边的值最接近的工艺值2278.821。
这里选取：
故，得的实际值：
至于的值，因为它们只是中间传动件，所以它们的齿数需要根据总体尺寸的要求来确定。
由机器结构特征的要求：
（1）、前罗拉离地面高度及偏距：1025、325mm；
（2）、滚筒轴离地面高度及偏距：400、100mm；
（3）、机幅<890mm。
设计如下：
令，可以确定其齿数。
令
又，
式中，mm,分别是齿轮1、齿轮2和齿轮3的半径。因为齿轮模数和齿轮1、齿轮3的齿数、已知，故，得：

故，得： ，
故，得轮2的齿数：。

至此，各齿数的参数和总体的布局已经基本确定。

a=160mm
C=10

（工艺值）

（实际值）

四、主要零件结构设计

4.1各齿轮主要参数汇总：
按照第三部分计算得数据，及参考[4]，得：

模数m
齿数z
分度圆直径d
齿宽b
轴孔直径d轴
齿轮A

m=2.5
64
160
55
30
齿轮B
64
160
50
30
齿轮C
42
105
65
30
齿轮1
43
107.5
55
20
齿轮2
34
85
50
20
齿轮3
100
250
55
30
齿轮4
128
320
60
30
齿轮5
70
175
65
30
4.2各传动轴的设计
1、轴的材料及热处理
由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。
取墙板厚度为40mm
2、传动轴I

3、传动轴II

4、传动轴III

5、传动轴IV

6、传动轴V

7、传动轴VI

4.3各轴、键及键槽的选取：
参考[4]p108,得：

轴
键
键槽

公称直径d
公称尺寸b x h
宽度b
轴深度t
毂深度 t1
轴1(齿轮1）
20
6x6
6
3.5
2.8
轴2(齿轮2)
20
6x6
6
3.5
2.8
轴3（A段）
30
8x7
8
4.0
3.3
轴3（齿轮3）
30
8x7
8
4.0
3.3
轴4（B、C）
30
8x7
8
4.0
3.3
轴5（齿轮4）
30
8x7
8
4.0
3.3
轴6（齿轮5）

30
8x7
8
4.0
3.3

4.4轴承的选取

传动安装
轴段直径
d/mm
轴承类型
选择型号
(GB/T 296)
轴1齿轮1）

直齿圆柱齿轮
25

深沟球轴承
6005
轴2(齿轮2)
25
6005
轴3（A段）
35
6007
轴3（齿轮3）
35
6007
轴4（B、C）
35
6007
轴5（齿轮4）
35
6007
轴6（齿轮5）
35
6007

4.5摇臂轴承座的设计

4.6墙板的设计

五、总体装配结构

六、传动示意图

七、专业课程设计小结
专业课程设计临近尾声，回顾这两周来自己的设计过程，以下是我的个人课程设计小结：
虽然以往也有在课程结束后的课程设计，但是此次的专业课程设计让我感到与以往有很大的区别。专业课程设计是结合了我们大四上的专业课《纺纱机械设计》而设的。在课上，老师已经为我们详细介绍了各种纺纱机械的功能和结构。在课后，老师也专门带我们去实地参观并为我们讲解机器的组成，运转等。而在课程结束前，老师有专门为了我们这次的课程设计为我们辅导，讲解细纱机的传动机构。这次的专业课程设计，作为这些知识的一次小结，对于我们深入体会领悟这些知识又有实实在在的作用。
在课程设计的过程中，巩固对于标准件的选取，零件尺寸的设定，造型前的复杂计算过程，这一切都必须以老师上课时教授我们的方法为依据，如：选取捻度系数，计算变换齿轮齿数等。
计算结果出来之后就开始三维建模。三维建模和设计初期计算的时候一样，任何细节均不能忽略，这次设计所需装配的零件及配合较多，在修改装配图时，往往需要等很长一段时间才能进行到下一步，我想这也是在考验的设计人员自身的耐心和细心。
诚然，看到自己的作品一步步的诞生，心里充满了成就感。但我始终牢记：知识只有在实践中才可以体现价值。往后我也会继续认真学习关于专业方面的知识，以及使自己的三维造型水平有所提高。在这次课程设计中，不仅升华了我的理论知识，学会了遇到问题解决问题的能力，同时为毕业设计打下了一个良好的基础。
最后要衷心感谢在设计中给予指导的毛老师，您的传授是这次课程设计成功完成的不可缺少的重要一部分！

八、参考文献
[1] 周炳荣.纺纱机械.北京:中国纺织出版社,1999年
[2] 《棉纺手册》第三版编委会.棉纺手册.中国纺织出版社,2004年
[3] 濮良贵,纪明刚.机械设计.8版,高等教育出版社,2009
[4] 王大康,卢颂峰.机械设计课程设计,北京工业大学出版社,2009
[5] 陈人哲等.纺织机械设计原理(第二版)上册.中国纺织出版社,1996年
[6] 谢澄,赵增墀.纺织机械制造工艺学,纺织工业出版社,1990
[7] 成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社.1993年
[8] 卜炎主编.机械传动装置设计手册.机械工业出版社.1999年
[9] 钱布平.A513型细纱机的构造安装与修理.北京:纺织工业出版社.1988年

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