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1、 35摘 要随着工业自动化的发展，机电一体化系统已经用于各个领域的机械系统中。GD-805高速织袜机传动机构装置及控制系统的设计，利用这四年来所学的专业知识，着重对机械零件设计同时考虑工艺及工程力学内容，设计内容包括：电机的选择、V带传动设计、轴承的选择、轴的结构设计、开式直齿圆住齿轮设计、键的设计、离合器的设计等内容等，基本上包括了机械零件设计的典型部分。GD-805高速织袜机适合生产各种短袜、连裤袜，本课题主要设计传动机构装置及控制设计。设计重点为传动机构装置设计，包括传动机构的各个传动过程设计计算、零件的设计计算和图纸的绘制。典型传动机构的设计、齿轮机械等的设计计算。 控制部分设计，使用
2、PLC进行电气部分的控制，使转速平稳、变化响应快。关键词： 袜机,传动,机械结构,PLCABSTRACTWith the development of industrial automation , mechatronics system has been used in various fields of mechanical systems. GD-805 high-speed knitting machines transmission device and control system design, using four years of professional knowledge
3、 learned, focusing on the mechanical part design process and engineering mechanics taking into account the content, design, include: the choice of motor, V belt drive design, bearing selection, shaft structure design, open circle live spur gear design, key design, clutch, etc, etc. Basically, the, i
4、ncludi mechanical part design ng a typical part. GD-805 high-speed knitting machines for producing all kinds of socks, pantyhose, the main design issues and control design of transmission equipment. Transmission device design focus on the design, including the transmission process of design and calc
5、ulation of the various transmission process design calculations, part of the design calculations and drawings in the drawing. Typical transmission design, the design of computing machinery and other gear. Control part of the design, use of the electrical part of the PLC control, so that smooth speed
6、 and change fast response.Keywords: knitting machines, transmission, mechanical structure,PLC目 录1绪论11.1课题的来源、目的与意义11.2国内外研究现状与发展趋势21.3课题主要内容及技术参数51.4本章小结52 GD-805高速织袜机传动机构总体方案设计72.1织袜机的组成结构72.3本章小结113 主要传动机构的设计计算123.1电动机的选型123.2设计计算传动装置的传动比123.3 V带传动的设计计算163.4圆柱直齿轮的设计计算183.5圆锥直齿轮的设计计算243.6轴的校核273.7本
7、章小结284 GD-805高速织袜机传动机构控制系统设计294.1引言294.2可编程序控制器的简单介绍294.3 GD-805高速织袜机传动机构的控制系统设计354.4本章小结394结论40参考文献41致 谢421绪论过去的二十年中，世界针织工业取得了巨大的技术进步，在织物设计和制造方面获得了较大的发展，针织工业正步入一个多样化的新时代。随着新型和特种针织原料的不断问世与应用，人们对结构与功能新颖的服用、装饰用和产业用针织产品的多元化要求，以及电子、计算机、信息技术的飞速发展，促进了针织工艺技术的不断革新，和针织机械设备在设计、加工与制造水平方面日益提高。由于近年来无缝成形内衣市场的兴旺与袜
8、品市场的疲软明显，使得袜机参展规模不及上届，无缝成形编织机则数量有所增加。所有的参展设备均为全电脑控制的设备，显示了当前该类设备制造的最先进技术水平。针织机械发展的突出特点就是电子和信息技术越来越多的应用，其中，在花型设计、程序控制以及成圈编织的整个工艺过程中的应用更为普遍，在成形编织中则更具无可比拟的优势。电子技术与信息技术的应用有效提高了单机自动化程度和水平，扩大了花色品种范围，提高了产品质量与生产效率。在信息技术、材料技术与针织技术不断发展的推动下，针织机械本身的新功能、新技术将会继续巩固提高或者进行“优化组合”，针织机械将会继续综合应用各种新技术和新型材料，向高速、高效、节能、紧凑的方
9、向发展。1.1课题的来源、目的与意义GD-805高速织袜机包含8个纱道，有5个为自动电脑调线，4个辅色中每个都包含3个经济关系，因此同一线圈中，包含基本颜色最多可以使用12种颜色。选用的小型16挡选针器更适合高速运转，并便于更换零件。LCD系统自动显示织袜过程中不同状态下的各数据情况并具有中英文两大显示功能。电脑能自我检测16种错误信息并可存储10种产品规格尺寸、式样和图案可通过电脑设计后用盘转换到袜机电脑上。主吊线电磁铁结构减少电力损耗。主喂构的电子螺线管方式装置减少电力的损耗。圆盘剪刀设有变速装置，减少了上下剪刀磨损并可调整剪断纱线长短。特殊的凸轮机构防止调整运转时织针的损坏。内置的变压器
10、使220V/380V都能适用。帽子盖检测功能：打开帽子盖，机器自动停止运转。本机可自动编织各种单针筒的电脑袜子。GD-805高速织袜机适合生产各种短袜、连裤袜。该机具有的移圈功能可用来生产双面折口和弹力折口，从而可编织带有真正意义上的网眼花型的无缝内衣织物。无缝成形编织机使用高频单级电子选针器，每路由2个选针器进行选针以实现三功位技术。该机为单面8路进线，可生产平纹、网眼、折皱和加固组织等花型，产品用作无缝成形针织内衣等。促进了针织工艺技术的不断革新，针织机械设备在设计、加工与制造水平方面日益提高。由于近年来无缝成形内衣市场的兴旺与袜品市场的疲软明显，使得袜机参展规模不及上届，无缝成形编织机则
11、数量有所增加。设备为全电脑控制，显示了当前该类设备制造的最先进技术水平。1.2国内外研究现状与发展趋势过去的二十年中，世界针织工业取得了巨大的技术进步，在织物设计和制造方面获得了较大的发展，针织工业正步入一个多样化的新时代。当前，世界针织工业的发展处于上升期，基于高新技术的生产技术水平进一步提高，针织产品水平日益广泛，已从单一的服用领域向产业用和装饰用领域发展。针织工业得以快速发展，除了市场需求驱动外，机械与技术是内在的推动力。近几年，针织机械发展的突出特点就是电子和信息技术越来越多的应用，其中，在花型设计、程序控制以及成圈编织的整个工艺过程中的应用更为普遍，在成形编织中则更具无可比拟的优势。
12、电子技术与信息技术的应用有效提高了单机自动化程度和水平，扩大了花色品种范围，提高了产品质量与生产效率。多数针织机械在编织及选针上，已实现电子三功位单针选针提花、电子调换色线、电子控制移圈、电子贾卡提花等；在生产工艺过程上，已实现电子织物密度控制、电子送经、电子织物牵拉卷取、电子梳栉横移等；在生产监控上，已应用数码调控的纱线张力系统，实现实时生产数据收集、储存和修改，故障监察、显示与机器自停等；在织物设计上，已实现针织物计算机辅助设计，如花型设计、编织程序设计、模拟仿真等；在线控制上，已实现多台机器联网“群控”等。电子和信息技术在针织机械上的应用，反映了新技术对针织机械设备的重大影响。除上述技术
13、外，在机器传动控制技术方面，变频调速技术、伺服控制技术、射流控制技术、动平衡技术等也得到了应用，以达到精确控制和高速的要求；在机器操作和维护上，采用了简便、集中控制和调整的结构和技术等。针织产品的日新月异，给世界范围内主要的针织机生产厂家提出了一个巨大的挑战，生产厂家必须不断改进设备的性能，做到在不降低产量的情况下，生产出无疵点高质量的产品，从而促进针织工业的不断发展。1.2.1国内外研究现状近年来，随着新型和特种针织原料的不断问世与应用，人们对结构与功能新颖的服用、装饰用和产业用针织产品的多元化要求，以及电子、计算机、信息技术的飞速发展，促进了针织工艺技术的不断革新，和针织机械设备在设计、加
14、工与制造水平方面日益提高。由于近年来无缝成形内衣市场的兴旺与袜品市场的疲软明显，使得袜机参展规模不及上届，无缝成形编织机则数量有所增加。所有的参展设备均为全电脑控制的设备，显示了当前该类设备制造的最先进技术水平。意大利展团中Santoni(圣东尼)、Sangiacomo(胜歌)和Matec(马泰克)公司同属于Lonati(罗拉蒂)集团。这次Santoni展示了4台SM一4、SM一8型无缝成形编织机，Sangiacomo展示了2台JUMBO CHROMA型无缝针织机、l台STAR型(二路进线型)单针筒全电脑棉袜机、2台芬达HTA型单针筒全电脑棉袜机和l台芬达HI TECH型单针筒全电脑棉袜机，而
15、Matec公司则展示了7台SHARK型和M25型全电脑控制单针筒袜机。作为袜机和无缝成形编织机的技术领导者，Santoni公司此次推出的SM 4机实现了移圈功能，从而可编织带有真正意义上的网眼花型的无缝内衣织物。Mayer&Cie公司展出的MBS型无缝成形编织机使用高频单级电子选针器，每路由2个选针器进行选针以实现三功位技术。该机为单面8路进线，可生产平纹、网眼、折皱和加固组织等花型，产品用作无缝成形针织内衣和医疗用品等。该机所具有的移圈功能可用来生产双面折口和弹力折口。上海第一针织机械厂、上海顺田公司等也展出了自行生产的无缝成形编织机，这些设备基本是在原针织小圆机上加装电子选针改装而成的，因
16、而下摆的成形只能依靠裁剪缝纫来实现，在外观上不够平整、美观。在袜机方面，国内外参展厂商较多，带来了许多样机。从中有两点值得一提：一是国内一些袜机生产商技术水平有显著提高 所生产的各种全电脑控制袜机的技术参数已达到或接近国外先进水平 另一点是国外一些厂商纷纷将制造基地转移到袜品生产较集中的浙江义乌、诸暨一带，这不但降低了成本，也更有利于对用户的服务。德国、意大利、日本等一些发达国家的针织机械在研发设计水平、制造安装精度和计算机控制等方面继续处在领先地位，尤其是在设备功能性、运转稳定性、工艺可靠性、操作方便性等方面一直有着较好的声誉。韩国和中国台湾地区的某些针织机，在功能性、稳定性 性价比等方面也
17、有一定的优势。而国产针织机近年来也进入了一个快速发展期，许多厂家通过合作、合资等方式，利用国外先进技术开发了新的机种。如果能在材料可靠性、性能稳定性和功能完善性方面作进一步努力，加上价格 服务等优势，必将会更具竞争力。 目前，我国针织机械与国外先进水平相比尚有不小的差距，每年都要花费大量的外汇来进口许多的针织机。怎么样能够在引进吸收国外先进技术的基础上，不断提高自主研发能力和针织设备的国产化水平以及质量，这将会是我们今后必须努力的方向。针织机械发展的突出特点就是电子和信息技术越来越多的应用，其中，在花型设计、程序控制以及成圈编织的整个工艺过程中的应用更为普遍，在成形编织中则更具无可比拟的优势。
18、电子技术与信息技术的应用有效提高了单机自动化程度和水平，扩大了花色品种范围，提高了产品质量与生产效率。在信息技术、材料技术与针织技术不断发展的推动下，针织机械本身的新功能、新技术将会继续巩固提高或者进行“优化组合”，针织机械将会继续综合应用各种新技术和新型材料，向高速、高效、节能、紧凑的方向发展。1.2.2国际针织机械的发展趋势1、大口径，即编制针筒直径趋于增大。近十几年前，德国Mayer & Cie公司研制出世界上第一台针筒直径为52英寸的圆纬机，曾引起世界上的轰动。但这仅仅是对其技术水平处于国际领先地位的敬慕，对于针织业来说缺乏足够的市场使用价值。而当今意大利Monarch公司生产出世界上
19、最大的直径达60英寸的圆纬机时，并不让人惊奇。随着针织工业正步入汽车织物和床上用品领域，针筒口径的增大变得日益重要。2、细针距。随着新型针织原料的开发和应用，化纤的细化，棉纱的高支数以及针织面料轻薄性的流行时尚，细针距正成为针织业的需要。随着针织机械传动制造精度的提高和电脑提花技术的广泛应用，开发细针距的针织机械具有其可行性。目前圆纬机的针距从E5-E36，最大可达E40。织袜机从200针以下至400针，最高达450针。3、高速、多路数。随着针织机械制造业对机械传动结构的不断改进和制造精度的不断提高，针织机械的转速迅速提高。针织机械的转速迅速增高。圆纬机的转速最高已达50rpm，提花圆纬机由于
20、电脑提花技术的应用，转速也提升到25rpm以上。织袜机转速也有了成倍的提高。中针距的袜机转速从原200rpm提高到400rpm，最高达500rpm；细针距的袜机转速从原1000rpm提高到1500rpm。随着电脑程序控制技术和电脑提花技术的应用，袜机动作变换的转速也从原较低的100rpm以下，提高至200rpm。在针织机械高速的基础上，进线路数也得到了提高。织袜机的进线路数提高了8倍以上。圆纬机的进线路数最高达120路以上。近年来，随着新型和特种针织原料的不断问世与应用，人们对结构与功能新颖的服用、装饰用和产业用针织产品的多元化要求，以及电子、计算机、信息技术的飞速发展，促进了针织工艺技术的不
21、断革新，和针织机械设备在设计、加工与制造水平方面日益提高，设备均为全电脑控制的设备，显示了当前该类设备制造的最先进技术水平。4、多功能化。针织业领域的拓宽和多样化的特点，使其为降低制造成本，具有单机多品种的需求。为满足针织业发展的需求，针织机械的发展正趋于多功能化。织袜机随着电脑技术的不断应用，业增加了其多功能化的特点。单面和双面的平纹机几乎都具备编织各类基本组织、复合组织、变换组织的功能，电脑提花和电脑调线的广泛应用，增强了织物品种的多功能化5、机电一体化程度提高。交流变频技术在针织机械传动中的广泛应用改变了以往机械变速的局限性，提高了传动的稳定性和效率，降低了能耗，使变速得以简便易行。计算
22、机程序控制技术降低了织袜机以往机械程序控制技术的复杂性，增强了其程度控制的灵活性和稳定性，使织物的编织、品种的变换和花型面积的任意扩大、花色的增加变得便捷、可靠，提高了提花织物的产量和质量，提高织袜机的生产效率作出了贡献。6、国际间协作和配套趋于密切。十几年前，针织机械的发展存在很强的区域性，制约了技术的发展速度的推广。进入九十年代尤其在九十年代中期，东亚地区新兴的针织机械制造厂商打破了这一传统观念，在其产品开发商采用国际协作、国际配套的思路，选用世界上最先进的名牌配套件，提高了其产品的稳定性和质量声誉，加快了产品更新换代的速度，缩短了与国际先进水平的差距，成为国际针织机械制造业的一支新兴力量
23、。电脑技术近年来的广泛应用和推广也正是得益于此构想。近年来国际间的协作正趋于更高层次的合作，已从最初的成熟技术的应用和配套发展到产品技术开发的国际间合作。台湾省佰龙公司在开发汽车织物设备过程中，与英国著名针织技术专家合作，研制出适宜于编织汽车织物的单面圆纬机，处于国际领先地位。1.3课题主要内容及技术参数课题主要内容：设计一台GD-805高速织袜机传动机构。本课题主要设计传动机构装置及控制设计。设计重点为传动机构装置设计，包括传动机构的各个传动过程设计计算、零件的设计计算和图纸的绘制。典型传动机构的设计：齿轮机械等的设计计算。控制部分设计，包括电气部分的设计。书写设计说明书一份，绘共计2张0图
24、纸。毕业设计（论文）任务的内容：1.总体方案设计。2.设计重点为传动机构装置设计，包括传动机构的各个传动过程设计计算、零件的设计计算和图纸的绘制。3.典型传动机构的设计：齿轮机械等的设计计算。4.控制部分设计，包括电气部分的设计。采用PLC控制系统。具体技术指标和参数如下：1、筒子直径：3-1/2”，3-3-4” 2、针数：84N-24N 3、级别：7.5-22G 4、转速：顺车350转/分，往复400转/分。 5、功率：主电动机750W1.4本章小结本章对GD-805高速织袜机传动机构设计的课题来源、目的与意义进行了简要的介绍，针对目前国内针织机械的研究现状与国际间的情况趋势进行了深入、透彻
25、地分析，简要说明了我国针织机械行业的发展方向。并且列举出了课题的主要内容和技术指标参数。2 GD-805高速织袜机传动机构总体方案设计2.1织袜机的组成结构2.1.1织袜机的种类袜机的种类有很多，按针筒分类，可分为单针简袜机和双针筒袜机两种。按袜子的组织结构分类，可分为提花袜机、绣花袜机、毛圈袜机等。图2-1 普通袜机目前穿着的袜子，尽管袜子的长短、原料、尺寸和组织结构有差异，但是其组成的部段大致相同，一只普通的短袜主要由以下几部段组成。1袜口 2袜统 3高后跟 4袜跟 5袜底 6袜面 7 加固圈 8袜头 9握持横列 图2-2 普通袜子结构工艺上为了满足这些不同部段的编织需要，要求袜机的针筒既
26、可作单向运动，又能往复运动，并有快速、慢速和编织部段变换等自动控制运动。2.1.2织袜机的结构（1）传动部分：有快速传动轮、慢速传动轮、开关轮等。 （2）控制部分：有推盘、花盘、链条盘、大撑板、小撑板、离合器等。 （3）编织部分：有针筒、编织三角、收针器、放针器、剪刀等。 （4）给纱牵拉部分：托纱架、张力器、导纱梭子等。 （5）花色机构部分：选针滚筒、选针片、提花片、底脚片、提花导纱器等。 （6）密度调节部分：总密度调节螺丝、密度调节架等。 2.1.3织袜机的特点袜口的编织：编织袜口时，有的预先在罗纹机上编织好的袜口，套上袜机针筒之后再开始编织的；有的是在袜机上直接从袜口开始编织的。 袜头、袜
27、跟的编织：袜头的编织特点与袜跟的编织大致相同，当袜跟开始编织时， 提花滚筒停止工作 、编织袜面的织针停止工作 、针筒作往复运动。袜跟开始编织时，编织袜跟部分的织针逐渐减少，称之为收针，到工艺所规定的针数为止，也称袜之为袜跟的前半部分。 在编织袜跟后半部分时，参加编织袜跟的针数逐渐增加，称之为放针，到所有袜底部分的织针参加编织为止。 2.2织袜机的传动机构设计袜机的传动机构是根据袜子的编织程序，将运动传递给针筒和控制机构。机械式单针筒圆袜机的传动机构简图如下图所示。图2-3 机械式单针筒袜机的传动系统图1手柄 2活络皮带盘 3慢速带盘 4快速带盘 5齿轮 6齿轮 7 曲柄齿轮 8齿轮 9离合器
28、10连杆 11扇形齿轮 12齿轮13锥齿轮 14针筒齿轮 15大撑板 16小撑板 17齿轮 18锥齿轮对 16小撑板主轴分成主轴I和主轴II两节。主轴I上装有摇手柄l、活络皮带盘2、慢速度带盘3从快速度带盘4和齿轮8。慢速皮带盘通过摇手柄方销子与主轴l固结，齿轮8也与主轴I固装成一体，而活络皮带盘和快速度带盘（与外套简齿轮5相连）均活套于主轴l上。当传动皮带相继处于皮带盘2、3、4上时，针筒分别为停动、慢速转动和快速转动状态。 离合器9通过月牙键与主轴II连结，并可沿主轴II左右移动。当离合器移至右边与齿轮8左侧面啮合对，轴l与轴II连成一体，针筒作单向回转。齿轮8与曲柄齿轮7啮合，曲柄齿轮7
29、通过连杆10传动扇形齿轮11作摇摆运动。当离合器移至左边与齿轮12右侧面啮合时，轴I与轴II互相分离，由扇形齿轮11传动针筒做往复运动。 扇形齿轮上装有大、小两块撑板15和16，分别撑动推盘2和链轮4，从而传动袜机的控制机构。 在针简齿轮14的下部有一齿轮17，用于传动橡筋输送装置。在主轴II上圆链齿轮13的内侧固装一凸轮19，它通过拉杆传动调线滚筒，用以在编织横条抹时调换导纱器。通过PLC的电气控制对普通织袜机的传动系统进行改进，从而取代了原先复杂的机械控制机构、设计出结构更为简洁、便于控制的传动系统方案。机械传动简图见下图图2-4 GD-805高速织袜机的传动系统图简化了机械传动的路线，使
30、传动更为简洁、精确。动力源使用步进电机，采用第一级带轮减速、第二级齿轮减速机构，离合器用于手动控制传动的停止。控制部分使用PLC达到精确控制的要求，代替了复杂的机械控制部分。2.3本章小结本章对传统织袜机的结构、工作方式进行了详细的研究和对比。发现其缺点，并进行总结、分析。在此过程中逐步改进，设计出了GD-805高速织袜机传动机构的结构设计方案，拥有结构紧凑、传动效率高、便于控制等优点。3 主要传动机构的设计计算3.1电动机的选型电动机已系列化，专业化了。一般由专门工厂按标准系列成批大量生产。在机械设计中根据工作负荷的大小，特性及其变化情况，工作要求（转速高低，允差和调节要求，启动和反转频繁程
31、度）；工作环境（尘土、金属屑、油、水溅、高温及爆炸气体等）；安装要求及尺寸，重量，有无特性限制等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构形式、容量（功率）和转速，确定具体型号。同时根据GD-W805高速织袜机的工作环境和工作条件，选用三相步进交流电机。考虑到为减少电动机的重量和价格，根据袜机的工作需要确定其满载转速为nm=1400r/min，电动机的功率为750W。M（Nm）n( 转/分)=9.55P（W） （3-1）M=9.55750/14005(Nm)根据转矩及其他参数最终选择南京华兴电机制造有限公司生产的电动机。型号为90BYGH3502，具体参数如下表：表2-1 90BYGH3502电
32、动机具体参数表型号步距角相数驱动电压(V)相电流(A)保持转矩(NM)空载起动频率(步/秒)空载运行频率(千步 /秒转动惯量(Kgcm2)相电感(mH)重量(Kg)零售价(元)90BYGH35020.632201.451800304.015.24.51000电动机的中心高，外形尺寸，轴伸尺寸等均由表查到。但由于电动机功率小，体积小，重量轻，对本次设计的关系不大，这里可忽略。3.2设计计算传动装置的传动比(1)传动装置总传动比：初选 =45r/min左右则i=/=1400/350=4 (3-2)则初选其传动总传动比为4。(2)分配传动装置各级传动比：由于本织袜机的主轴机构的传动装置为二级减速，第
33、一级为皮带轮减速机构，为使三角带轮的外廓尺寸不致过大，取传动比为i1=2.0。由i= 式得： =i/ =4/2=2 (3-3)其中为齿轮减速机构的传动比取为2。(3)设计计算传动装置的运动和动力参数：1)各轴转速由下式：=/=/=/=式中即针筒轴转速为电机转速轴：=/=1400/2=700r/min (3-4)轴：=/=700/2=350r/min (3-5)轴：=350r/min (3-6)2)各轴功率：=式中：为电动机输出功率 为皮带轮传动效率 为滚动轴承的效率 为齿轮的传动效率 为联轴器间的传动效率 为滑动轴承的传动效率查表得为0.96，为0.99，为0.97，为0.98，为0.985则
34、轴：= (3-7) =7500.96=720W轴：= (3-8) =7200.990.97=691.416W轴：= (3-9)=691.4160.990.980.985=660.75W3)各轴的扭矩电机轴：=9.55/ (3-10)=9550750/1400=5.12Nmm轴：=9.55/=9550720/700=9.82Nmm 轴：=9.55/=9550691.416/350=18.87Nmm 轴：=9.55/=9550660.75/350=18.03Nmm(4)各轴参数小结将上面所得的运动和动力参数列表如下：表2-2 织袜机传动机构各轴参数小结电动机轴轴轴轴转速n r/mm14007003
35、50350功率p W750720691.4660.75扭矩T Nmm5.129.8218.8718.03传动比i2 2 1效率0.96. 0.96 0.9563.3 V带传动的设计计算图2-5带传动的带轮结构图(1)确定计算功=P (3-11)=1.20.75=0.9KW(2)选择V带的类型根据计算功率和小带轮转速，从普通V带选型图8-11选取普通V带的带型。=1400r/min，选择A型带。(3)确定带轮的基准直径并验算带速v1)初选小带轮的基准直径根据V带的带型，参考机械设计表8-6 V带轮的最小基准直径 和表8-8 普通V带轮的基准直径系列 确定小带轮的基准直径，应使，应使。查得=50m
36、m, 取80mm。2)验算带速v根据式计算带的速度。带速不宜过低或过高，一般应使v=525m/s，最高不超过30m/s。 (3-12)=3.14801400/601000=5.86m/s所以符合要求。3)计算大带轮的基准直径由=802=160mm计算，并根据机械设计表8-8普通V带轮的基准直径系列加以元整，取dd2=160mm。4)确定中心距a，并选择V带的基准长度。1带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合下式初定中心距。 (3-13)0.7（80+160）2（80+160）168 a0 480，初定中心距a=400mm2计算相应的带长。Ld02a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-d
37、d1)2/4a0 (3-14)则Ld02400+3.14(160+80)/2+(160-80)2/4400 800+376.8+4 1180.8mm带的基准长度根据由表8-2 V带的基准长度系列及长度系数 选取。取1250mm.3计算中心距a及其变动范围。传动的实际中心距近似为 (3-15)则a400+(1250-1180.8)/2 =400+34.6 =434.6 mm 440mm中心距变化范围为410480mm。5)验算小带轮上的包角小带轮的包角小于大带轮上的包角，且小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。因此，打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力，应使： (3-16
38、)180-(160-80) 57.3/434.6得 =160.2所以满足要求。3.4圆柱直齿轮的设计计算图2-6齿轮传动的齿轮结构图(1)由运动传动方案，选用直齿轮传动(2)织袜机为一般纺织机械，速度中等，故选用8级精度。(3)材料选择由机械设计表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数=20，大齿轮齿数=202=40。(5)按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即2.32 (3-17)(6)确定公式内的各计算数值1)试选载荷系数=1.3。2)计算小齿轮传递的转矩。=9.55/
39、 (3-18)=9550720/700=9.82Nmm3)由机械设计表10-7选取齿宽系数=14)由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8MPa5)由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 =600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。6)由下式计算应力循环次数=60j (3-19)=607001(2830015)=3.02410 =3.02410/2=1.512107)由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数=0.90；=0.95。8)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，得= (3-20)=0.9600MPa=540MPa=0
40、.95550MPa=522.5MPa齿轮主要设计参数的计算：1)试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。4.32 (3-21)=4.32mm=58.84mm2) 计算圆周速度v。 v= (3-22)=m/s=2.157m/s3)计算齿宽b。b= (3-23)=158.84mm=58.84mm4)计算齿宽与齿高之比b/h。模数 =/ (3-24)=58.84/20mm=2.942mm齿高 h=2.25 (3-25)=2.252.942mm=6.62mm b/h=58.84/6.62=8.89 (3-26)5)计算载荷系数。 根据v=2.157m/s，8级精度，由机械设计图10-8查得动载系数K=
41、1.1直齿轮，=1；由机械设计表10-2查得使用系数=1；由机械设计表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，= 1.458由b/h=8.89，= 1.458 查机械设计图10-13得=1.34；故载荷系数K=11.111.458=1.60386）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 = (3-27)=58.84=63.107mm7)计算模数m m=/ (3-28)=63.107 / 20mm=3.16mm(6)按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为m (3-29)确定公式内的各计算数值1)由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；大齿轮的弯曲强度
42、极限=380MPa；2)由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85，=0.88；3)计算弯曲疲劳需用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得= (3-30)=0.85500/1.4MPa=303.57MPa =0.88380/1.4MPa=238.86MPa4)计算载荷系数K。 K= (3-31)=11.1211.34=1.5008 5)查取齿形系数。由机械设计表10-5查得=2.80； =2.40。6)查取应力校正系数。由机械设计表10-5查得=1.55； =1.67。7)计算大、小齿轮的并加以比较。 =2.801.55/303.57=0.0143 (3-32) =2.401.67/2
43、38.86=0.0168大齿轮的数值大。齿轮模数的设计计算：m m mm=1.07mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m=3.16大于由齿根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，可取由弯曲强度算得的模数1.07与齿面接触疲劳强度计算的模数3.16之间的值并进行圆整为标准值m=3mm，按接触强度算得的分度圆直径=63.107mm，算出小齿轮的齿数=/m=63.107 / 3 21大齿轮齿数=221=42这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。(7)几何尺寸计算1)计算分度圆直径=m=213mm=63mm=m=423mm=126mm2)计算中心距a =(+)/2 (3-33)=