纺织机传动系统基于涡轮蜗杆传动

摘要

本设计说明主要参考沈阳纺织机械厂GD76X1型织机传动原理设计。该型纺织机主要有以下传动机构：主轴与打维机构、开口机构、绞边机构、送经机构、卷取机构。本设计主要对GD76X1型纺织机的送经机构进行设计。送经机构的传动部件主要有V带、直齿圆柱齿轮，变速箱、直齿锥齿轮，蜗轮蜗杆减速器。本说明书主要对直齿圆柱齿轮设计和校核，直齿锥齿轮设计和校核，蜗轮蜗杆进行设计和校核说明，还对减速器的轴进行设计和校核，V带的选型进行了设计说明。

关键字：直齿圆柱齿轮；锥齿轮；蜗轮蜗杆；V带；减速箱

ABSTRACT

This design uses the principle design of Shenyang Textile Machinery Factory GD76X1 loom transmission as primary reference. This type of textile machines has mainly the following transmission mechanism: spindle with hit-dimensional bodies, opening agencies, the selvage institutions, off mechanism, winding mechanism. This design is mainly of GD76X1 textile machine off mechanism, which has the parts of V-belts, spur gear, gearbox, straight bevel gears, worm reducer. This manual mainly concludes not only the spur gear design and check, straight bevel gear design and verification, worm design and check instructions, but also the reducer shaft design and check the selection of V with the design specification.

Key words：spur gear；straight bevel gears；Worm gear and worm；V-belts；reducer

目录

摘要............................................................................................................................................... I II ABSTRACT .................................................................................................................................. I V 目录................................................................................................................................................ V 1 绪论 (1)

1.1本课题的研究内容和意义 (1)

1.2国内外的发展概况 (1)

1.3编织机的发展前景 (1)

1.4本课题应达到的要求 (2)

2 喷水织机机构与原理 (3)

2.1织机机构 (3)

2.2GD76X1型织机行传动原理 (3)

2.3GD76X1型织机传动机构 (3)

3 设计过程论述 (6)

3.1电机选择 (6)

3.2确定传动装置的总传动比和分配传动比 (6)

3.3计算传动装置的运动和动力参数 (6)

3.3.1 进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速。 (6)

3.3.2 各轴的输入、输出功率 (7)

3.4直齿轮设计 (8)

3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数 (8)

3.4.2 按齿面接触强度设计 (8)

3.4.3 按齿根弯曲强度设计 (10)

3.4.4 几何尺寸计算 (11)

3.5直齿圆锥齿轮的设计 (13)

4 减速器的设计与计算 (17)

4.1蜗杆的选择 (17)

4.1.1蜗杆蜗轮材料的选择 (17)

4.1.2蜗杆蜗轮的结构 (17)

4.1.3 蜗杆头数z1，蜗轮齿数z2和传动比i (17)

4.1.4 蜗杆蜗轮的主要参数和几何尺寸的计算 (18)

4.1.5 蜗杆传动的强度计算 (18)

4.1.6计算蜗杆的滑动速度和传递效率 (21)

4.1.7确定蜗杆传动的精度等级 (22)

4.1.8杆传动的润滑和热平衡计算 (22)

4.2轴的设计计算 (23)

4.2.1轴的功率p，转速n和转矩T (23)

4.2.2结构设计 (24)

4.3键的选择和键联接强度计算 (29)

4.3.1键的选择 (29)

4.4离合器的选择 (30)

5 减速器箱体设计 (32)

5.1箱体设计 (32)

5.2减速器附件设计 (33)

6 带传动 (35)

6.1带传动的类型 (35)

6.2带的弹性滑动和打滑 (35)

6.3带传动参数的选择 (35)

6.3.1 中心距a (35)

6.3.2传动比i (35)

6.3.3 带轮的基准直径 (35)

6.3.4 带速v (35)

6.4带的选型 (36)

6.5带轮的选择 (36)

7 结论和展望 (37)

7.1结论 (37)

7.2展望 (37)

致谢 (38)

参考文献 (39)

1 绪论

1.1本课题的研究内容和意义

在国外编机抢占中国市场的同时，我国的编织企业也在呼唤国产优质编机，对国内编织机械企业提出新的要求。在机理构造上，一些国产编机也与进口编机无太大差别。但国产编机在有关在线检测方面与进口编机的功能差距较大，尚不能很好地满足有些高档产品的生产需要；另外，国产编机在生产中的通用性较强，而针对性不高，不易生产出特色产品，这些方面国产编机在今后的生产中有待加强。

国外企业的竞争，国内用户要求的不断提升，编机企业走创新路子，形成核心竞争力的呼声更高。国产编织机械与国外同类产品的差距，除了研发能力．技术创新不足之外，还主要表现在加工精度和运行可靠性两个方面。因此，必须下大力气研究从生产过程、管理过程．流通过程与创新的系统优化问题，借助系统论控制论的理论，努力消除现存的问题，缩短差距。应加强产学研结合，开创教育与企业新局面。通过企业和科研院所的人才与设施、科研与生产互动，加快人才培养和技术提升。

研究编织机的传动系统，对于提高生产效率降低生产成本具有重要意义。此项研究也是对大学四年所学课程的一次总复习，它将机械制图、机械设计和机电传动控制等机械设计制造及其自动化主要专业课程紧密联系在一起，利用所学的机械与控制相关知识来解决实际的生产问题，将理论设计与实际运用联系起来，需要考虑多方面的问题，如成本、系统可靠性和机械设备使用寿命等等。

1.2国内外的发展概况

改革开放20多年来，国内纺织工业经历了持续快速发展的过程，到了2005年我国纺织纤维加工总量已达2690t，约占世界纤维加工总量的37%，主要的纺织产品——化纤、棉纱、棉布、丝织品和服装产量均居世界第一位。纺织业依然是国内重要的支柱产业之一，在满足人民纺织产品消费，出口创汇，为其他产业提供支持，解决就业问题等方面发挥重要作用。

今年来随着纺织行业结构调整和产业升级的升入，通过国内技术的改造和国外先进技术的引进和吸收，织造行业的装备和技术水平大幅提高，企业自主创新能力也有所增强，生产效率不断提高，品种范围迅速扩展，生产已从劳动密集型向科技型转换。淘汰落后装备和工艺，光、机、电、气动、液压、传感、计算机技术的复合应用，为织物附加值提高和新产品开发提供了强有力的保障，针织产品休闲化，个性化，高档化趋势日益明显，纺织面料出口以年均19%的速度增长，出口服装面料自给率也提高到70%，彻底扭转了面料进口量高于出口量的局面，增强了行业的国际竞争力。但我国织造行业的整体水平与世界先进国家相比仍有较大差距。仅以棉织设备为例，其无梭织机、自动络筒机的使用率仅占25%和21%，而发达国家已达90%左右。应对整个织造领域的飞速发展有了一个总体认识，以期待找出与国外差距和今后提高今后科技水平的方向。

1.3 编织机的发展前景

（1）进一步提高产品质量

在编织机上装上各类显示检测和控制的装置，可以弥补人工操作的不足和管理上的缺陷。

（2）提高机器运行的安全性

在控制驱动系统中应用微电子技术，可使机器运行可靠。

（3）机器运转高速化，提高单机质量

采用各种自动化措施和微机控制技术，可使机器运行更加可靠。

（4）传动方式多样化

单机采用机电一体化的新技术，打破现有单纯机械传动的局面，使单一机电带动皮带及齿轮变速的传动方式有新的突破。

（5）改善劳动环境

多方面提高自动化程度，减轻工人劳动量。

（6）减少设备占地空间

1.4 本课题应达到的要求

通过参观现有的编织机，了解其传动系统的传动原理。并找出传统编织机传动系统不足之处，初步设定圆筒编织机传动系统总体方案。根据总体设计方案，通过计算选择电机、传动零件、并校核零件强度、用CAD绘制装配图、零件图，用Pro／E绘制实体模型仿真，仿真通过后编写设计说明书并进行设计答辩。

2 喷水织机机构与原理

2.1 织机机构

喷水织机是一种高速无梭织机。它是用水射流代替了两百多年世界织布产业上长期使用的梭子，通过喷嘴将纬线引入经丝梭口的一种新型织机。

这种从根本上改变了织机原理的喷射织机，装有具备创新技术的新装备：水喷射装置，连续测纬及储纬装置，纬纱切断装置，边纱处理装置。下面就GD76X1型织机行传动系统设计

主要运动部分

送经机构：将织轴上的经纱均匀送出，满足交织需要。

卷取机构：将织物引离织口，卷至卷布辊上。由电动机经减速装置带动卷布辊转动，将编织好的导火带卷到卷布辊上。在卷绕的过程中，保持张力均匀是非常重要。

织机的织口大小变换机构：根据编织的需要来改变织口的大小。

2.2 GD76X1型织机行传动原理

（1）纬纱是直接由锥形筒子或筒子纱等贡纱器供给，通过张力器调节适当张力，用侧长盘连续测取长度相当于筘幅的一根纬纱，通过储纬器，其前端即由纬纱夹持装置握持，引入喷嘴口。

（2）从水源将喷射用水引入保持一定水压的水箱，由浮阀保持一定水面，经过滤而被吸入水泵，水泵属于柱塞式，调节适当的水压和水量，然后压人喷嘴。

（3）在喷嘴处，纬纱和水在此合流，以30-50m/s的速度向梭口射去。

（4）投入的纬纱前端被织机对侧的捕纬器夹持，经捻纱而得到适当张力。

（5）在此同时，由卫星齿轮式绞边装置进行边纱的开口运动，使纬纱两端皆被拧织而成结实的布边。

（6）纬纱均从喷嘴向一个方向飞行，在梭口两端位置装有热熔丝切断投入的纬线，或采用机械剪断投入的纬纱。

（7）纬纱的飞行如受到毛羽等影响，不能到达右侧，装在右边的探纬器可立即检出，并使织机自动停下来。

原理图如图2.1所示。

2.3 GD76X1型织机传动机构

1) 主轴与打维机构的传动

主电动机经带轮2和多楔带3传动皮带轮4和主轴5，皮带轮4装有单片式电磁制动器，曲轴用联轴器与主轴5连接。另一侧用联轴器连接传动轴，曲轴经手和筘座6进行打纬。

2）开口机构的传动

经曲轴齿轮7传动过桥齿轮8，另一侧通过联轴器传动主轴曲轴齿轮7’，传动过桥齿轮8’，通过过桥轴传动偏心轮，经牵手传动开口轴，两侧牵手偏心位置相差180。，形成连杆式开口机构。

3）绞边机构的传动

主轴5经齿轮7,8,9和一齿轮使绞边齿轮得到传动，由于行星齿轮和恒星齿轮的周转轮系传动，实现了边经纱的开口和绳状扭绞动作。

4）送经机构的传动

由凸轮10通过三角皮带与传动轴11，传动机械式无极变速器的输入轴12，经变速器的内部机构作用变速后，由输出轴输出，在经变速齿13和14，经锥齿轮传动，由涡轮蜗杆减速器减速后，由送经小齿轮15，传动经轴齿轮16使经轴传动。送经机构的经纱张力感应升降杆，其位置的高低可以控制无级变速器的变速比。

5) 卷取机构的传动

主轴5经同步带轮19、20传动减速器，经离合器22齿轮带动卷取主动齿轮23，传动三只变换齿轮，最末一只变换齿轮传动计数齿轮，与计数齿轮同轴的有小链轮和小齿轮，小齿轮可传动卷取齿轮24，而齿轮装在摩擦辊轴上，这样可带动摩擦辊25一起转动。摩擦辊的卷取表面包覆糙面橡胶带，在两根压辊的作用下与绕在圆周表面上的织物产生摩擦作用而将织物送到卷布辊26。卷布辊是由卷取链轮经链条传动活轮，与同轴齿轮传动。主动齿轮再通过卷取制动器作用，带动卷布辊一起传动，当卷布辊因不断卷取织物而直径增大时，能依靠卷取制动器的打滑作用，使卷布辊转速变慢，保持织物有一定张力。

6）送经机构的传动路线：

电动机1（带轮）——轴5（齿轮）——轴10（带轮）——轴11（变速箱）——轴12（齿轮）——轴17（减速箱）——轴18（齿轮）——送经机构

打纬机构的传动路线：

电动机1（带轮）——轴5（曲柄摇杆机构）——打纬机构

开口机构的传动路线：

电动机1（带轮）——轴5（齿轮）——轴（过桥齿轮8）——偏心轮——开口机构

绞边机构的传动路线：

电动机1（带轮）——轴5（齿轮）——轴10（齿轮）——绞边动作（绞边齿轮）

图2.1 工作原理

3 设计过程论述

3.1 电机选择

为保证机器正常运作。现选用型号为Y112M-4三相异步电动机。其技术参数如表3-1所

示

表3-1 电机参数

额定功率 KW 满 载 时

启动电流 启动转矩 最大转矩 重量 kg 转 速 r/min 电流（380V ） 效 率% 功率因数 cos Φ 额定电流 额定转矩 额定转矩 2.2

1440

8.77

84.5

0.82

7.0

2.2

2.3

43

3.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比

由选定的电动机满载转速m n 和工作机主动轴转速n ，可得传动装置总传动比为：

m

a n i n

=

由于电动机转速m n =1440r/min ，最终输出的速度v=40m/min=0.667m/s ，卷筒直径设为

800φmm ，则：

最后输出转速：

min /92.15800

14.360/40100060100060r D V n =???=?=π (3.1)

故传动装置总传动比：

45

.9092

.151440===n n i m a 分配传动比考虑以下原则：

1）各级传动的传动比应在合理范围内，不超过允许的最大值，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构比较紧凑。

2）应注意使各级传动尺寸协调，结构比较合理。 3）尽量是传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小。 4）尽量使各级大齿轮浸油深度合理。

5）要考虑传动零件之间不会干涉碰撞。

1i =2 2i =2 3i =1/2 4i =0.75 5i =7/9 6i =1/3 7i =2 8i =39 9i =3

3.3 计算传动装置的运动和动力参数

3.3.1 进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速。 各轴转速