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混辗式混砂机机械结构设计【5张图纸-3A0】【优秀】

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混辗式 混砂机 机械 结构设计 图纸 优秀 优良
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混辗式混砂机机械结构设计

45页 18000字数+说明书+任务书+开题报告+5张CAD图纸【详情如下】

A0(TH)一级圆锥齿轮减速箱.dwg

A0(TH)装配图Ⅰ.dwg

A0(TH)装配图Ⅱ.dwg

A1(TH)底座.dwg

A1(TH)立轴.dwg

任务书.doc

混辗式混砂机机械结构设计开题报告.doc

混辗式混砂机机械结构设计论文.doc

相关资料.doc

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摘  要

    此次毕业设计是进行混辗式混砂机的机械结构设计,属于比较传统的机械结构类的设计。集思考,绘图,计算合三为一的设计形式叫做机械结构设计,机械结构设计是机械设计中涉及的问题最集中,最详细,工作量最大的阶段,这次设计主要包括了对混砂机的种类的叙述,混砂机传动部分的设计,砂门控制机构的选择还有控制部分的设计。

   在这些部分中比较重要的是控制部分的设计,传动机构和砂门控制机构。控制部分设计采用了PLC控制。在传动设计中,首先对传动方案确立,然后在对传动部件的进行设计。在传动部件的设计中我主要设计其中的一级圆锥减速箱的中传动部件的设计,还有混砂机立式主轴的设计。在砂门控制部分,设计的要点在气缸的选择上。通过这些使新设计的混砂机在使用时更加平稳,适应性更强,效率高,而且具有结构紧凑,比例协调,美观大方,价格便宜的优点。

关键词:混砂机;机械结构;传动部件;减速箱


目 录

摘  要III

AbstractIV

目 录V

第一章 绪论1

  1.1本课题的研究内容和意义1

   1.1.1 本课题的研究内容1

   1.1.2 本课题的研究意义1

  1.2国内外的发展概况1

  1.3本课题应达到的要求2

第二章 混砂机的设计3

  2.1混砂机构的分类与选择3

   2.1.1 移动式双臂连续混砂机3

   2.1.2 固定式单臂混砂机4

   2.1.3 辗轮转子混砂机4

   2.1.4 转子混砂机4

   2.1.5 混碾式混砂机6

  2.2减速器的选择7

   2.2.1 减速器的分类7

   2.2.2 减速器的选择11

  2.3电动机的选择11

  2.4砂门控制机构12

  2.5控制电路部分设计12

   2.5.1 控制电路采用PLC的优点13

   2.5.2 控制部分的设计13

第三章 传动部件的设计16

  3.1减速器圆锥齿轮传动的设计16

  3.2轴的设计20

   3.2.1 轴的功用及分类20

   3.2.2 一级减速箱轴的设计21

   3.2.3 轴承的校核28

   3.2.4 联轴器的选择29

   3.2.5 主轴的设计31

第四章 气缸部件的选择33

  4.1气缸的特点33

   4.1.1 单作用气缸33

   4.1.2 双作用气缸33

   4.1.3 缓冲气缸33

  4.2气缸设计34

   4.2.1 计算气缸的钢径34

   4.2.2 活塞杆直径的计算35

第五章 结论与展望36

  5.1 结论36

  5.2 不足之处与展望36

致 谢37

参考文献38

附  录39

第一章 绪论

1.1本课题的研究内容和意义

  1.1.1 本课题的研究内容

   本课题来源于宜兴某工程机械有限公司,主要内容是:此次毕业设计是进行混辗式混砂机的机械结构设计,主要包括了对混砂机的种类的叙述,混砂机传动部分的设计,砂门控制机构的选择还有控制部分的设计。

   在这些主要部分是控制部分的设计,传动机构和砂门控制机构。控制部分设计采用了PLC控制。在传动设计中,首先对传动方案确立,然后在对传动部件的进行设计。在这次传动部件的设计中我主要设计东西是一级圆锥减速箱中的传动部件的设计,而且包括设计混砂机立式主轴。在砂门控制部分,设计的要点在气缸的选择上。通过这些使新设计的混砂机在使用时更加平稳,适应性更强,效率高,而且具有结构紧凑,比例协调,美观大方,价格便宜的优点。

  1.1.2 本课题的研究意义

   在现代铸造生产中,都有一个砂型供应问题。尤其跨入21纪元,高压高压造型机自动化级别的生产线的迅速发展,对型砂的质量以及数量都提出更加苛刻的要求。所以,型砂供应中的问题就显得更为突出。为了解决这个问题,目前世界上各国斗致力于研究和生产各种类型的高效率混砂机。所谓高效率混砂机应满足三方面的要求:(1) 在混砂机盘径一定时,能增加每次加料量;(2) 在保证型砂质量的前提下,能缩短混砂周期,提高混砂机的生产率;(3) 每次加料量和生产率提高后功率消耗应适当。我们通常用技术经济指数来全面衡量和评价一台混砂机。值表示每一千瓦时电力,每一分钟能混合的合格型砂数量。

   本课题的意义在于对机械结构设计深入认识和对混砂机的加深了解。在我们进行毕业设计中我们会深入了解混砂机的工作原理,机械结构。也为我们以后工作和学习中积累经验。

1.2国内外的发展概况

   自从1911年美国的辛普森在德国辗碎机的基础上发明出来辗轮混砂机以来的80年中,不但混砂机的种类和形式有许多改进,而且人们对混砂原理的认识也在不断地提高。在上世纪40年代末苏联的阿德肖克夫教授提出要湿粘土膜吸附在砂粒表面。必须在混台时有研磨作用。阿德肖克夫教授感觉只有在混砂机具有搓揉部件后才能达到这一要求,而且砂粒的运动有不同方向的要求,且具备速度间隔。1960年前后有一个新型的混砂机叫强力型转子混砂机开始出现在铸造工业,这种混砂机具有完全不同于以往混砂机的设计原理,因此许多特点出现在这种结构上。混辗式混砂机混制型砂的统治地位被它的登场打破了,也使混砂机工作方法的专研兴趣也出现在人们的视线中,因此这方面有许多重要的探索和论述诞生于这黄金30年里。     1.3本课题应达到的要求

   本课题要求跟据一定的参数要求进行混砂机的机械结构设计。该混砂机为混辗式的混砂机,为中批量生产。这个课题能充分体现机械专业知识,对机械结构能力有一定的考验。通过本课题的研究,我们要达到的要求有:

   (1) 熟悉混砂机的发展历程,特别是近几十年来新的混砂机种类;                      

   (2) 熟练掌握混砂机的原理以及设计减速箱的原理和方法;        

   (3) 熟练掌握气缸的设计和选择;                              

   (4) 掌握混砂机未来的发展和前景;                                    

   (5) 熟练使用AUTOCAD等绘图软件。

   通过对这次机械结构的设计,可以加强我们的专业知识和基本功为以后从事实际工作和研究工作打下一定的思想基础,也同时使我们具有一定的机械设计能力。另外加深了对机械基础知识的应用,提高了机械行业整体认识。

第二章 混砂机的设计

2.1混砂机构的分类与选择

   目前在生产中使用的混和搅拌方式大致分为以下几种:

  2.1.1 移动式双臂连续混砂机  

   移动式双臂连续混砂机是近年来通过技术合作消化吸收国内外先进机型的结构、特点,它具有生产率高、能耗低、混砂质量稳定、自动化程度高、工作环境好、操作简单方便等特点。移动式双臂连续混砂机实物如图2.1所示,其主要特点有[1]:

   (1) 配置有进砂读式转速无级调速,可任意设定需要的流量也可以按用户要求预先设定多种不同配比量,使用十分方便。闸板及新旧砂比例调节器,新旧砂比例由气缸气阀控制可多比例调节。


内容简介:
信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题:1、题目混辗式混砂机的机械结构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 在现代铸造生产中,都有一个砂型供应问题。尤其跨入21纪元,高压高压造型机自动化级别的生产线的迅速发展,对型砂的质量以及数量都提出更加苛刻的要求,所以,型砂供应中的问题就显得更为突出。为了解决这个问题,目前世界上各国斗致力于研究和生产各种类型的高效率混砂机。所谓高效率混砂机应满足三方面的要求:(1)在混砂机盘径一定时,能增加每次加料量;(2)在保证型砂质量的前提下,能缩短混砂周期,提高混砂机的生产率;(3)每次加料量和生产率提高后功率消耗应适当。我们通常用技术经济指数K来全面衡量和评价一台混砂机。K值表示每一千瓦时电力,每一分钟能混合的合格型砂数量。本课题来源于宜兴某工程机械有限公司,为了满足上面高效的混砂要求需要在原有的混砂机的基础上设计一款混辗式的混砂机机械结构,尤其是其传动部分和气缸部分。设计出来的混砂机会更加平稳,顺畅,便于维护,效率更高。三、本设计(论文或其他)应达到的要求: 熟悉混砂机的发展历程,特别是近几十年来新的混砂机种类; 熟练掌握混砂机的原理以及设计减速箱的原理和方法; 熟练掌握气缸的设计和选择; 熟练使用AUTOCAD等绘图软件; 锻炼自己自学,分析和解决问题的能力。 四、接受任务学生: 机械94 班 姓名 宦乾元 五、开始及完成日期:自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年11月12日I无锡太湖学院毕业设计(论文)开题报告题目: 混辗式混砂机机械结构设计 信机 系 机械设计及自动化 专业学 号: 0923203 学生姓名: 宦乾元 指导教师: 范圣耀 (职称:副教授 ) 2013年5月15日 课题来源无锡宜兴某工程设备有限公司科学依据(包括课题的科学意义;国内外研究概况、水平和发展趋势;应用前景等)(1)课题科学意义混砂机是使型砂中各组分均匀混合,并使黏结剂有效地包覆在砂粒表面的设备。混砂机(sand mixer)利用碾轮与碾盘的相对运动,将置于两者间的物料受到碾压兼磨削的作用而粉碎物料,混砂机在粉碎物料的同时还将物料混合。是生产免烧砖、灰砂砖、水泥砖、耐火砖、粉碎和混合粉煤灰、锅炉炉渣、尾矿渣及工业废渣作制砖原料的理想设备。(2)混砂机的研究状况及其发展前景混砂机在粉碎物料的同时还将物料混合。是生产免烧砖、灰砂砖、水泥砖、耐火砖、粉碎和混合粉煤灰、锅炉炉渣、尾矿渣及工业废渣作制砖原料的理想设备。混砂机是砂处理系统的主要设备。混砂机碾轮长时间在粘土砂中碾转工作,其碾轮轴承经常由于密封不好而损坏,影响碾砂工作效率。混辗式混砂机配置具有一定重量的辗轮,混砂时辗轮既能围绕混砂机的主轴公转,又能围绕辗轮轴自转。辗轮在辗压的同时搓研型砂,使型砂颗粒覆上一层黏结剂的薄膜。混制面砂和芯砂时,混砂质量优於其他混砂机。50年代初曾有用弹簧加压的混辗式混砂机。由于采用弹簧加压,辗轮自重减轻,可用较高的主轴转速,同时辗压力可以随被辗压砂层的厚度自动调节,从而保证混砂效果均匀一致,提高了混砂的效率。有如下的特点:1、根据脂硬化水玻璃砂工艺要求精心选择液料过滤器、计量泵、阀,确保流量稳定可靠。2、该机在混砂时直接加入水玻璃和有机脂,经高速混制,混制好的砂子能在短时间内自硬,省去吹二氧化碳的步骤。3、搅刀镶有硬质合金刀头,独特结构设计,能使砂子和水玻璃混制均匀,确保水玻璃均匀涂覆在砂子表面。4、电气采用PLC控制,模拟显示,工作稳定可靠,实现自动化生产。5、采用连续混砂机构设计,能极大提高混砂速度,拥有大回转半径的大臂,满足了大型铸件砂子的快速填充。6、特殊的粘结剂加料系统和型砂出料口设计,配以精确的控制,混砂机启动停止过程中可实现基本无头尾砂损失。这些是特点的不断提升,和智能化的融合是混砂机的发展的必然方向。混出的型砂也会质量越高,数量越多,操作越简单,维护越方便。研究内容1.如何满足混砂机传动装置传动比和承载能力要求;2.使得混砂机的卸砂门的气动机构的气缸少,投资小,机构简单;3.使得混砂机的控制部件实现简单的PLC控制;4.要使减速机具有结构简单,成本低,易于制造,安装、调整要求低,运行维护方便,可靠性更强的特点。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析(1)研究方案寻找成熟的结构,进行传动机构的方案变更,加入PLC的控制和选择设计适应的汽缸,从而使其更加方便,高效,便宜。(2)研究方法 1.阅读相关的材料,记录相关的要点;2.根据专业课的所学进行CAD画图,PLC设计,传动机结构的计算以及汽缸选择。研究计划及预期成果研究计划:2012年11月12日-2012年12月25日:按照任务书要求寻找并查阅论文相关参考资料,填写毕业设计开题报告书。2012年12月11日-2013年3月5日:寻找相关的英语资料,并学习研究翻译资料。2013年3月8日-2013年3月14日:构思论文结构,和需要的图纸,并要求修改毕业设计开题报告。2013年3月15日-2013年3月21日:学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日:混砂机原理和大体结构,确定需要的参数和数据。 画除传动外的机械图。 2013年4月12日-2013年4月25日:传动与汽缸部分的选择,设计并计算,并画图。2013年4月26日-2013年5月21日:整合以上的资料,撰写毕业论文。预期成果:不仅要满足混砂机传动装置传动比和承载能力要求,而且要使减速机具有结构简单,成本低,易于制造,安装、调整要求低,运行维护方便,可靠性更强的特点。和汽缸结构的特色或创新之处 提高功率,混砂质量,使用时间,功能稳定。具有承载能力大,效率高等突出优点;混砂机重量、外形尺寸减小,整机性能提高。已具备的条件和尚需解决的问题 已有相应的资料。有减速传动的课程设计经验。 混砂机设计各部分之间如何灵活,协调配合性能可以整体提升。指导教师意见 指导教师签名:年 月 日教研室(学科组、研究所)意见 教研室主任签名: 年 月 日系意见 主管领导签名: 年 月 日编号无锡太湖学院毕业设计(论文)题目: 混辗式混砂机机械结构设计 信机 系 机械设计及自动化 专业学 号: 学生姓名: 指导教师: (职称:副教授 ) (职称: ) 2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚 信 承 诺 书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文) 混辗式混砂机机械结构设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级: 机械94 学 号: 0923203 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日摘 要 此次毕业设计是进行混辗式混砂机的机械结构设计,属于比较传统的机械结构类的设计。集思考,绘图,计算合三为一的设计形式叫做机械结构设计,机械结构设计是机械设计中涉及的问题最集中,最详细,工作量最大的阶段,这次设计主要包括了对混砂机的种类的叙述,混砂机传动部分的设计,砂门控制机构的选择还有控制部分的设计。在这些部分中比较重要的是控制部分的设计,传动机构和砂门控制机构。控制部分设计采用了PLC控制。在传动设计中,首先对传动方案确立,然后在对传动部件的进行设计。在传动部件的设计中我主要设计其中的一级圆锥减速箱的中传动部件的设计,还有混砂机立式主轴的设计。在砂门控制部分,设计的要点在气缸的选择上。通过这些使新设计的混砂机在使用时更加平稳,适应性更强,效率高,而且具有结构紧凑,比例协调,美观大方,价格便宜的优点。 关键词:混砂机;机械结构;传动部件;减速箱 Abstract This graduation design is the design of mechanical structure of mixed rolling type sand mixing machine. it is belong to the mechanical structure design of traditional. Design of mechanical structure is a set of thinking, drawing, design calculation process, it is the most involved problems in mechanical design and the most detailed, the workload of the largest stage, This design includes the types of sand mixing machine description, design of transmission machine parts, door control mechanism choice and control part of the design.The important ones of them is the control part of the design, the transmission mechanism and sand control mechanism. The control part of the design use PLC .In the transmission design, we establish transmission scheme firstly, and then design the transmission parts. In the design of transmission part, I mainly design a conical gear box and sand mixing machine vertical spindle design. In the sand control part, the main point is the design of the cylinder which is the choice of the cylinder. Through these designs make new sand mixer more stable, more adaptable and high efficiency, and has the advantages of compact structure, proportion, beautiful generous, and cheap price.Keywords: sand mixer; mechanical structure; transmission parts; reducer III目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第一章 绪论11.1本课题的研究内容和意义11.1.1 本课题的研究内容11.1.2 本课题的研究意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的要求2第二章 混砂机的设计32.1混砂机构的分类与选择32.1.1 移动式双臂连续混砂机32.1.2 固定式单臂混砂机42.1.3 辗轮转子混砂机42.1.4 转子混砂机42.1.5 混碾式混砂机62.2减速器的选择72.2.1 减速器的分类72.2.2 减速器的选择112.3电动机的选择112.4砂门控制机构122.5控制电路部分设计122.5.1 控制电路采用PLC的优点132.5.2 控制部分的设计13第三章 传动部件的设计163.1减速器圆锥齿轮传动的设计163.2轴的设计203.2.1 轴的功用及分类203.2.2 一级减速箱轴的设计213.2.3 轴承的校核283.2.4 联轴器的选择293.2.5 主轴的设计31第四章 气缸部件的选择334.1气缸的特点334.1.1 单作用气缸334.1.2 双作用气缸334.1.3 缓冲气缸334.2气缸设计344.2.1 计算气缸的钢径344.2.2 活塞杆直径的计算35第五章 结论与展望365.1 结论365.2 不足之处与展望36致 谢37参考文献38附 录39V混辗式混砂机机械结构设计 第一章 绪论1.1本课题的研究内容和意义1.1.1 本课题的研究内容本课题来源于宜兴某工程机械有限公司,主要内容是:此次毕业设计是进行混辗式混砂机的机械结构设计,主要包括了对混砂机的种类的叙述,混砂机传动部分的设计,砂门控制机构的选择还有控制部分的设计。在这些主要部分是控制部分的设计,传动机构和砂门控制机构。控制部分设计采用了PLC控制。在传动设计中,首先对传动方案确立,然后在对传动部件的进行设计。在这次传动部件的设计中我主要设计东西是一级圆锥减速箱中的传动部件的设计,而且包括设计混砂机立式主轴。在砂门控制部分,设计的要点在气缸的选择上。通过这些使新设计的混砂机在使用时更加平稳,适应性更强,效率高,而且具有结构紧凑,比例协调,美观大方,价格便宜的优点。1.1.2 本课题的研究意义在现代铸造生产中,都有一个砂型供应问题。尤其跨入21纪元,高压高压造型机自动化级别的生产线的迅速发展,对型砂的质量以及数量都提出更加苛刻的要求。所以,型砂供应中的问题就显得更为突出。为了解决这个问题,目前世界上各国斗致力于研究和生产各种类型的高效率混砂机。所谓高效率混砂机应满足三方面的要求:(1) 在混砂机盘径一定时,能增加每次加料量;(2) 在保证型砂质量的前提下,能缩短混砂周期,提高混砂机的生产率;(3) 每次加料量和生产率提高后功率消耗应适当。我们通常用技术经济指数来全面衡量和评价一台混砂机。值表示每一千瓦时电力,每一分钟能混合的合格型砂数量。本课题的意义在于对机械结构设计深入认识和对混砂机的加深了解。在我们进行毕业设计中我们会深入了解混砂机的工作原理,机械结构。也为我们以后工作和学习中积累经验。1.2国内外的发展概况自从1911年美国的辛普森在德国辗碎机的基础上发明出来辗轮混砂机以来的80年中,不但混砂机的种类和形式有许多改进,而且人们对混砂原理的认识也在不断地提高。在上世纪40年代末苏联的阿德肖克夫教授提出要湿粘土膜吸附在砂粒表面。必须在混台时有研磨作用。阿德肖克夫教授感觉只有在混砂机具有搓揉部件后才能达到这一要求,而且砂粒的运动有不同方向的要求,且具备速度间隔。1960年前后有一个新型的混砂机叫强力型转子混砂机开始出现在铸造工业,这种混砂机具有完全不同于以往混砂机的设计原理,因此许多特点出现在这种结构上。混辗式混砂机混制型砂的统治地位被它的登场打破了,也使混砂机工作方法的专研兴趣也出现在人们的视线中,因此这方面有许多重要的探索和论述诞生于这黄金30年里。 1963年温宁尔已经对沉重的辗轮压力能达到的混砂效果提出他的想法,他在1970年谈到:美国混砂机工厂根据十年来的研究成果开始优化混砂机设计。这些构成有效混辗(Mulling)的基础是使机械力能更好地促进砂粒间的碰撞和摩擦。1975年德国波力士教授指出:混砂工具的搓揉能力(Kneading ability),以及由混砂工具引起的砂粒运动速度是影响型砂制备效率的两个主要因素。主要来说混砂原理和混砂结构工具决定了搓揉,而混砂工具的速度则影响着型砂的运动速度,还有整个型砂的能力被混砂工具加快,在垂直和水平方向进行连续运动是型砂必须条件,但是混砂是否成功不是只有型砂的运动速度说的算的。混合力基本由辗轮或其他搓研部件,或者利用冲击原理的快速旋转叶片或转子产生。混合力应足够大,但也不能太高,它的大小与所混材料有关。理应使型砂在混砂机中流动,以保证搓揉或搅拌零件与型砂连续而强烈地接触美国铸造学会8A-2委员会于1980年的一份报告中指出 :混辗(Mulling)可以定义为砂粒间的摩擦,粘土是砂粒的研磨剂。混辗是砂粒间的压力和接触频率问题。他们对压力要求不是很高,但对频率要求很高。设计和调节的话,这两个要求不但要符合他们,而且不可以超过他们。莱茵顿 1983年指出:混辗(Mulling)只限于对湿型砂的混合,它的要求是施一强大的工作力于混合料,将粘土膜覆盖在砂粒表面,提高型砂的强度和塑性。有效提高型砂的湿强度的方法是在混辗工作的时候时施以拖(Smearing)、搓揉(Kneadhag)、摩擦(Rubbing)和剪切(Shearing)作用, 在压力下引起物料流动。混制粘土砂的目标,仅仅混合(Mixing)是达不到。莱茵顿对混辗和混合的论点与日本粉体工业协会对混练和混合的定义有共通之处,后者认为:混制是指在颗粒中加入微量液体或细粉粘结剂,使粘结剂在颗粒表面形成塑性物质或胶体物质的示范操作。混制的第一步是混合,混合分为对碰混合、扩散混合和剪切混合。对碰混合是搅拌叶片或混合容器等的转动使颗粒群位置发生变化。在混台机内形成循环流动而进行的混合。扩散混合是指邻近颗粒间的位置变化,实际上是随机混合由方向和速度不同而引起的。剪切混合是因为颗粒群内速度差造成的滑移或撞击混合。在实际混合过程中这三种混合是同时存在的,究竟那一种混合起主要作用则取决于混合设备的型式、结构和操作条件。1.3本课题应达到的要求本课题要求跟据一定的参数要求进行混砂机的机械结构设计。该混砂机为混辗式的混砂机,为中批量生产。这个课题能充分体现机械专业知识,对机械结构能力有一定的考验。通过本课题的研究,我们要达到的要求有:(1) 熟悉混砂机的发展历程,特别是近几十年来新的混砂机种类; (2) 熟练掌握混砂机的原理以及设计减速箱的原理和方法; (3) 熟练掌握气缸的设计和选择; (4) 掌握混砂机未来的发展和前景; (5) 熟练使用AUTOCAD等绘图软件。通过对这次机械结构的设计,可以加强我们的专业知识和基本功为以后从事实际工作和研究工作打下一定的思想基础,也同时使我们具有一定的机械设计能力。另外加深了对机械基础知识的应用,提高了机械行业整体认识。第二章 混砂机的设计2.1混砂机构的分类与选择目前在生产中使用的混和搅拌方式大致分为以下几种:2.1.1 移动式双臂连续混砂机 移动式双臂连续混砂机是近年来通过技术合作消化吸收国内外先进机型的结构、特点,它具有生产率高、能耗低、混砂质量稳定、自动化程度高、工作环境好、操作简单方便等特点。移动式双臂连续混砂机实物如图2.1所示,其主要特点有1: (1) 配置有进砂读式转速无级调速,可任意设定需要的流量也可以按用户要求预先设定多种不同配比量,使用十分方便。闸板及新旧砂比例调节器,新旧砂比例由气缸气阀控制可多比例调节。(2)消化吸收艾姆弗铸造设备和德国沃尔重工科技等国外公司的先进技术的混砂搅笼让叶片形成多螺旋线的轨迹路线,快速的混砂、均匀兼顾多处反螺旋的运动轨迹,既保证了关尾砂的质量又可以确保混砂均匀、快速。(3) 设计有PLC控制的智能头尾砂控制系统,确保无头尾砂。(4) 可以让高性能的隔膜泵以及气动阀输送固化剂,较长的使用使用时间,液料输送定量误差低于1%,调速系统可以分成直读式转速以及无级调速,可随意设定需要的流量,多种不同配比量预先设定也可以按用户要求,人性化设计。(5) 混砂槽是可以两面180度敞开甚至还要完全裸露能够搅笼轴和刀杆,使极其易于维修检查。钛化钨硬质合金刀片嵌焊在混砂刀杆头部延长的使用时间,搅笼内臂为硬络镀层,使用方便长久、硬度高。(6) 电器控制由进口日本三菱FX1N型PLC主机及输出输入接口,PLC主机留有余地有充分的输出输入接口,以备扩展。其它电气元器件均选用国内正厂生产的优质件。(7) 随机配置有树脂、固化剂液料桶各一只,并设有自动温控加热装置。(8) 各路液料的输入有专门设计然后才用在喷嘴混砂机上,通过压缩空气助变化成扩大扇型雾状带状态,更容易快速均匀混合粘结剂和砂子。图2.1 移动式双臂连续混砂机实物图2.1.2 固定式单臂混砂机使用途径:经常应用于混制铸铁、铸钢、有色件、自硬砂,不但频繁用于小批量生产大中型铸件的单件,还可以进行其它造型设备所组成的机械化塑型生产线配套。固定式单臂混砂机实物如图2.2所示2。结构:主要由加料、混砂机主机、防腐液料储存罐、液料供给系统、电控系统等组成。特点:(1) 液料系统定量准确,耐腐蚀,经久耐用;(2) 混砂均匀,效率高,可根据生产需求,调节生产率;(3) 叶片采用硬质合金材质,耐磨、使用时间长。图2.2 固定式单臂混砂机2.1.3 辗轮转子混砂机该机的混砂装置由辗轮、混砂转子、刮板等部分组成。主要用于大,中型铸造车间混制机器造型用湿型单一砂。这个融会贯通了众多学者专家的最新技术,采用多项国家以及专利,技术参数一流,技术领先、结构完美,海内外众多厂家十分喜欢使用。辗轮转子混砂机如图2.3所示,其技术参数见表2-1。其主要特点是3: (1) 混砂效率高、质量好、适用范围广; (2) 辉绿岩铸石、2号填料等新型材料,大大提高了容易受损件使用时间;(3) 液力偶合器、合金钢齿轮、润滑控机,确保传动系统平稳可靠,并能负载启动; (4) 旋转卸料门开启灵活,工作可靠,彻底解决了底部漏砂的问题; (5) 钢结构底座便于使用和安装。2.1.4 转子混砂机转子混砂机主要用于砂混合的大型和中型铸造砂成型机不仅可以混合使用单砂,混合砂造型,快速硬化砂子,砂子和砂面,亦可用于耐火材料,陶瓷等不同混制各种高科技粉图2.3 辗轮转子混砂机实体图表2-1 辗轮转子混砂机技术参数型号S1310S1312CS1316BS1320C盘径(mm)1000126016002000一次加料量(kg)150280450800生产率(t/h)4.56.51020主轴转速(r/min)30344030转子转速(r/min)480396340220辗压力(kg/F)60-110160-330220-420400-800辗轮直径(mm)420550670800辗轮宽度(mm)130170210260装机功率(kw)5.216.52630.55机器质量(kg)1200200029002900粒状物料,如图2.4所示,这种混合方式具有结构简单,生产效率高的特点,但是浊砂质量差,且不稳定,在铸造中对型砂质量要求较高,不能满足生产要求,其特点是4:(1) 低速刮板与中速转子最佳配合、混砂量大、混匀能力强,型砂综合性能好; (2) 辉蓝石铸石、碳化钨堆焊、3号填料等新材料的运用全面提升了易损件使用时间,液力偶合器、复合钢齿轮、5号填料、润滑控机除了保证传动系统稳定还可以负载中启动; (3) 最新式旋转卸料门开启灵活,工作可靠,彻底解决了底部漏砂的问题; (4) 对称开设的检修门极大的方便了检修和清理; (5) 钢结构底座便于使用和安装。图2.4 转子混砂机实物图2.1.5 混碾式混砂机混辗式混砂机的混砂方式混合砂质量好且稳定,生产效率也较高,功率损耗小,目前机械铸造业中普遍应用,混辗式混砂机如图2.5所示,其技术参数如表2-2所示。其特点5:(1) 混砂效率高、质量好,适用范围广; (2) 辉绿岩铸石、碳化钨堆焊、2号填料等新式材料可以全面提高易损件使用时间; (3) 液力偶合器、合金钢齿轮、润滑控机,确保传动系统平稳可靠,并能负载启动; (4) 旋转卸料门(国家专利:9824038.6)开启灵活,工作可靠,彻底解决了底部漏砂的问题; (5) 钢结构底座极大方便了使用和安装。统合所述,选定混砂方式为混碾式。本机供型砂试验混制型砂及芯砂之用。其结构由碾盘、碾轮、垂直主轴、内外括砂板、减速器、出砂口、电动机等部分组成。 图2.5 混辗式混砂机实物图表2-2 混辗式混砂机技术参数参数机器型号S1110DS1112S1116DS1120DS1120ES1122盘径(mm)100012001600200020002240一次加料量(kg)1102005008008001350主电机功率(kW)47.518.5303755生产率(t/h)2.5512202230机器质量(kg)800200040005500600095002.2减速器的选择2.2.1 减速器的分类分类:摆线针轮减速器、谐波传动减速器、三环减速器、行星齿轮减速器。 (1)摆线针轮减速器的特点作为摆线针轮减速机具备了如下特点:1、大传动比 2、高传动效率 3、紧密结构 4、平稳地运转噪音低,能承受过载和冲击。5、使用可靠,较长使用时间。电动滚筒涵盖齿轮滚筒、摆线滚筒、行星滚筒三大类别,拥有紧密结构,体积较小,重量较轻,大承载能力的优点,好密封性,方便安装,维修简单等特色。所有滚筒均可配置逆止器。产品使用环境温度在。可用于粉尘大、潮湿、泥泞、露天等环境恶劣场所。适用于矿山、冶金、 煤炭、建材、电力、轻工、粮食及交通运输等部门。螺型杆升降机的上升、跟进、降落等功能通过蜗轮转动螺杆完成,冶金、煤炭、机械、建材、化工等各项行业中广泛应用,具有紧凑结构,体积小,重量轻,大承载能力,好密封性,方便安装,维修简单等特色。本系列升降机可自锁,承载能力在之间,最高输入转速,工作温度在之间6。点线啮合齿轮传动是一种区别于之前的传动模式,1998年8月被列为我国“九五”重点技术推广项目,摆线针轮减速器实物如2.6图所示。图2.6 摆线针轮减速器 (2)谐波传动减速器的特点谐波齿轮减速器是一种新型减速器。它脱胎于行星减速器。谐波齿轮减速器,它是利用柔性零件产生的一种弹性机械波来传递能量的行星齿轮传动,其实物图如图2.7所示。 传动原理: 它主要由三个基本构件组成:a、带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮),它相当于行星系中的中心轮; b、带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮),它相当于行星齿轮;c、波发生器,它相当于行星架。当作减速器使用,一般情况下波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式,作为一个杆状零件波的发生器,其两边配有滚动轴承组成滚轮,与柔轮的内壁相互挤压,柔轮可产生具有可观弹性的薄壁齿轮,还可以变形,它的内孔直径短于波发生器的总长,波发生器是产生控制弹性柔轮的更换元件,当一种柔轮波发生器,柔轮的力从原始的圆形横截面的挤压成椭圆形,只是完全啮合的齿轮的齿的端部附近的长轴,短轴和牙齿附近的两人只是车轮完全分离,其他路段处于过渡状态的齿啮合和脱开的周长。当波发生器是连续显示的方向旋转,柔轮的变形不断变化的,所以柔轮,刚轮啮合状态始终是不同啮合,啮合,啃出关,然后咬成,循环地进行,从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器不同方向的缓慢旋转,刚轮固定,动力通过波发生器输入,柔轮输出,其输入与输出转向不同,在作用过程中,波发生器发生一周,柔轮上点旋转变换的次数称为波数,以 n 表示,常用的是双波和三波两种,双波传动的柔轮应力较小,结构相对简单,方便获得大的传动比,所以是目前应用最广的一种7。谐波传动减速器的实物如2.7图所示。谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同,但齿数不等,通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数,即式中 、分别为刚轮与柔轮的齿数。当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时,谐波齿轮传动的传动比为 。双波传动中,柔轮齿数很多。上式负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。由此可看出,谐波减速器可获得很大的传动比。其主要特点如下: 1) 高承载能力 谐波传动中,齿与齿的啮合为面接触,加上同时啮合齿数(叠加系数)比较多,因而单位面积载荷小,承载能力较高于其他传动形式; 2) 传动比大 单级谐波齿轮传动的传动比,可达 ; 3) 体积小、重量轻; 4) 传动效率高、使用时间长; 5) 传动平稳、无冲击,无噪音,运动精度高。谐波减速器国内于七八十年代才开始研究,到现在很多厂家特地生产,并形成各种系列。广泛应用于电器电子、航空科技、人工智能等行业,由于它的独特优点,在化工行业应用也逐渐增多。图2.7 谐波传动减速器 (3)三环减速器的特点三环减速器的特点: 1、承载能力强,使用使用时间长,对齿同时进入啮合区,可承受过载2.7倍,输出转矩达。2、传动比大,分级密集,单级,双级达11000,级差约1.1倍。3、运转平稳,噪声小于、振动幅值小于。4、效率高,单级为。5、结构紧凑,体积小,重量轻,比普通圆柱齿轮减速器小2/3。6、装拆与维修方便,平行轴,易损件少,易更换,无需特殊材料及热处理。有时候适用性广,结构多,而且衍生出多种系列,减速器中一颗明珠。三环减速器实物如2.8图所示。图2.8 三环减速器 (4)行星齿轮减速器的特点主要适用于冶金、矿山、运输、建材、轻工、能源、交通等行业。主要特点:1) 重量轻、体积小。在同等条件下这种减速器重量减速轻1/2以上,体积则要缩小1/21/3;2) 传动效率高:单级行星减速器;两级行星减速器;三级行星减速器;3) 传动功率范围广,可由不足1kw到超过10000kw,且优点随着功率变大越发突出,经济效益越高;4) 装配型式多样,可由多面安装,适用性广。在符合给定制造条件下,运转平稳,噪音小;5) 运用了优质金属材料通过渗碳淬火,外齿轮可以是6级精度,内齿轮则是7级精度,承载能力水平达到了当代先进工业国水平。使用使用时间一般超过十年。齿轮的圆周速度不大于,工作环境温度为,低于时,启动前润滑油应予热至以上,可正反两向运转。现如今混砂机功率确定多数情况下采用类比法,根据现有混砂机的数据和统计结果,对于辗轮式混砂机每一千克加料量需要的安装功率为;若混辗式混砂机的加砂量为,则需电动机功;故选取电动机,其转速降落较大,要实现大的传动比减速器可采用摆线针轮减速器,蜗轮蜗杆减速器,三级圆锥圆柱齿轮传动8。 如果选用三级圆锥圆柱齿轮传动功率损耗大,初定为摆线针轮减速器,若采用立式带电动机结构,结构上过于庞大,底座离把过高,稳定性不够,也不美观,只能采用不带电动机的型式,由于输入,输出轴皆为主轴,必须设计一台单级圆锥齿轮减速器,若采用动机竖装与带电动机型式的摆线针轮减速器一般无二,行星齿轮减速器实物如2.9图所示。图2.9 行星齿轮减速器2.2.2 减速器的选择决定采用摆线针轮减速器,不但体积巧,重量小,传动比大,还具有效率高()过载能力大,使用时间长的特点,据, , 查机械设计手册共用i=29其型号为zL-10-1/29型减速器,不足部分采用单级圆锥齿轮减速,取减速比为,无标准型号需自行设计。2.3电动机的选择电动机是一个机器的心脏,虽然在机械结构设计的过程中我们只要选择标准件,不需要自己设计,也不可能自己单独设计出一款合适的电动机,但是电动机的重要性还是要知道的。电动机有很多的种类,大概的分类如下:1通过工作电源分类 。2通过结构和工作原理分类异。3通过起动与运行方式分类。4通过用途分类。5通过转子的结构分类。6通过运转速度分类。大致有如下的名称比如有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外,还区分成电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机9。上文曾经提到目前混砂机功率的确定多采用类比法,根据现有混砂机的统计数据,对于辗轮式混砂机每一千克加料量需要的安装功率为;若辗轮式混砂机的加砂量为,则需要电动机功率;故本课题所要选取的电动机为,型号为Y180L-4型电动机,该机具有效率高,较大节能起动转矩,性能强噪音低,振动微弱,可靠性高,功率等级与安装尺寸符合IEC级标准,使用方便维护便捷的优点。电动机实物图如图2.10所示。图2.10 电动机实物2.4砂门控制机构(1)采用液动机构有污染需设立单独的液压工作站,制造成本高。(2)采用气动机构有噪音,由于工厂有现成气源,只需选择相应的气阀,气缸即少,投资小,故采用气动机构。2.5控制电路部分设计电动机绕组接成三角形的时候,每相绕组所承受的是电源的线电压(380V);然而接成星型时,每相绕组所承受的电压是电源的相电压(220V)。如此来说,对于正常运行时定子绕组接成的三角形的电机,控制电路也是通过时间原则进行控制。启动时将电动机定子绕组连成星型,加载电动机的每相绕组上的电压为额定电压,从而减小了启动电流。带启动后按预先整定的时间把电动机换成三角形连接,使得电动机在额定的电压下运行。由于电动机起动扭矩大,功率大,电动机需Y/启动,电动机只需单向旋转,由于采用螺栓调整机构,必须加入较完善的过载保护。本设计选择用采用PLC可编程控制器来控制。 2.5.1 控制电路采用PLC的优点 PLC的主要特点:可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的核心功能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用高标准的生产工艺,内部电路采用领先的抗干扰技术,具有突出的可靠性。如三菱F系列PLC平均无故障时间达到30万小时。一些使用特别中央处理器的PLC的平均无故障工作时间更长。从外电路比较PLC采用PLC控制系统构成,与同级别的继电器接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百上千次,从而大大降低了故障。齐全,功能完备。适用性PLC的快速演变,已经形成了大,中,小各级系列产品。可用于各种水平的工业控制应用。排除逻辑现代PLC基本的计算能力具有良好的数据处理能力,适用于不同领域的数字化控制。近年来,新兴的PLC的功能模块,PLC设定的空间控制,时间控制,CNC和其他各种工业控制。增强的通信能力与PLC及人机界面技术采用PLC控制系统的各个组成部分的重点和发展变得得心应手。系统设计和施工的工作量轻,易于使用和维护方便,容易调整PLC用存储逻辑代替接线逻辑,简化了控制外部设备的接线,使控制系统的设计和施工期变短,同时保持它变得方便。更重要的是,允许相同的设备是可以改变的,通过改变程序生产过程成为现实。这是非常适合多品种,小批量的生产应用。同时,PLC带有硬件故障自我检测功能,故障报警信息及时提示。在其应用程序中,应用程序仍可以导入外围设备的故障自诊断程序,允许系统以排除其它PLC电路及设备也有一个自诊断保护。因此,整个系统有一个非常完美的可靠性见怪不怪了。体积小,重量轻,功耗低,超紧凑型PLC,例如,新品种的底部较小,重量不超过150克,功耗只有几瓦。由于体积小,更加容易进入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备10。目前,PLC在海内外已广泛应用于金属,石油,环保及航空等不同行业,这些行业的发展建设一个非常良好的促进作用。不久的将来还会更加深入在这些领域带来高自动化的产业时代。PLC逻辑控制开关是最基本和最重要的应用,它取代传统的继电器控制电路,逻辑控制,顺序控制,无论是演技上的一个单一的设备控制也可以用于多组控制及自动化生产线。如电镀生产线,注塑机,印刷机,包装机械,机床,生产线。 2.5.2 控制部分的设计先选用S7-200(CPU222)进行电动机Y/启动控制。主电路如2.11所示,输入输出分配表如表2-3所示,控制接线图如2.12所示,梯行图如2.13所示。在图 2.11中,电动机有接触器,控制,其中将电动机定子绕组连接成星型,将电动机定子绕组连接成三角形。与不能同时吸合,否则将产生电源短路。在程序设计过程中,应充分考虑有星型向三角形切换时间,即由完全断开(包括灭弧时间)到接通这段时间应锁定住,以防电源短路。图2.11 控制部分主电路图表2-3 输出/输入分配表输入信号停止按钮启动按钮输出信号接触器接触器接触器图2.12 控制部分I/O接线图图2.13 控制部分梯形图第三章 传动部件的设计3.1减速器圆锥齿轮传动的设计 根据前面2.2节减速箱的选择和2.3节电动机的内容从而知道,该对齿轮传动的输入功率为,小齿轮的转速,传动比为1.4。假设混砂机要工作10年,每年大概300天,每天两班,每班工作8小时,期间载荷平稳,连续单向运转。由这些条件,就可以对齿轮进行设计计算。1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按传动方案,选用直齿圆锥齿轮传动,齿形制,齿形角,齿顶高系数,顶隙系数,螺旋角,不变位。(2)混砂机为一般工作机器,速度其实不高,故可以选用8级精度。(3)材料选择,小齿轮材料为(调质),硬度为,大齿轮材料为45刚(调质),硬度为,二者材料硬度相差。(4)选小齿轮齿数。2. 按齿面接触疲劳强度设计公式: (3.1)(1) 确定公式内的各计算值 1)查得材料弹性影响系数。 2)按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳极限选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 3)计算应力循环次数小齿轮: (3.2)大齿轮: (3.3) 4)查得接触批量使用时间系数 5)计算接触疲劳许用应力 (3.4) 6)试选7)(2)计算 1)试算小齿轮的分度圆直径,带入中的较小值得 取(齿宽系数) 2)计算圆周速度v (3.5) 3)计算载荷系数根据,8级精度,查得,;齿向载荷分布, 所以。 4)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径: (3.6) 5)技术模数3. 按齿根弯曲疲劳强度设计公式: (3.7) (1) 确定公式内的各计算值1)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度。 2)查得弯曲疲劳使用时间系数 3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则, (3.8) 4)载荷系数。 5)节圆锥角 6)查取齿形系数 7)查取应力校正系数 8)计算大小齿轮的 ,并加以比较。 (3.9)大齿轮的数值大。(2)由公式(3.7)设计计算综合分析考虑,取按接触强度算的的分度圆直径, 所以大齿轮数 。4. 主要尺寸计算(1) 计算大端分度圆直径(2) 计算节锥顶距 (3) 节圆锥角(4) 大端齿顶圆直径 (5) 齿宽 5 计算齿轮的几何尺寸齿顶高 齿根高 全齿高 齿根角 齿根角 根锥角 顶锥角 分度圆弧齿厚 分度圆弦齿厚 分度圆弦齿高 3.2轴的设计 3.2.1 轴的功用及分类 1. 轴的功用 轴是组成机器的重要零件之一。轴的主要功用是支承旋转零件(例如齿轮、蜗轮等)、传递运动和动力。 2. 轴的分类 按轴承受的载荷不同,可将轴分为转轴,心轴和传动轴三种。根据轴线的形状的不同,轴又区分成直轴、曲轴和挠性钢丝轴。曲轴和挠性钢丝轴属于专用零件。直轴按外形不同又区分成光轴和阶梯轴。光轴形状简单,应力集中少,易加工,但轴上零件不易装配和定位,常用于心轴和传动轴。台阶轴部的轴部的直径是不一样的,这样的设计使轴部接近的强度,而容易的装配和拆卸部件和固定轴,在本机中的最常见的台阶轴。通常是由实心轴与直轴,但为了减少结构的重量,或在某些机器上,以满足要求,也可以使用空心轴。3. 轴的组成轴的外形受下面几个因素决定:(1) 其毛坯不同:(2) 轴上作用力的不同和分布情况;(3) 轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法;(4) 轴承的类型、尺寸和位置;(5) 轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多,设计轴时要全面综合的考虑各种因素11。对轴的结构进行设计主要是确定轴的结构形状和尺寸。轴的强度与工作应力的大小和性质有关。在选择轴的结构和形状时应注意以下几个方面:(1) 使轴的形状接近于等强度条件;(2) 尽量避免各轴段剖面突然改变以降低局部应力集中;(3) 改变轴上零件的布置,有时可以减小轴上的载荷;(4) 改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。4. 轴上零件的轴向定位及固定轴上零件的轴向定位及固定通过轴向固定部件或者轴肩之间的配合完成定位与固定。5. 轴上零件的周向定位及固定 轴上零件的周向定位及固定首先要满足机器传递的状态和旋转的力的影响,还要兼顾轴向和周向的定位和固定。常用的周向定位及固定方法有键、花键、销、过盈配合及紧定螺钉等。在齿轮与轴之间的周向固定采用了平键联接。 6. 轴的结构工艺性 轴的结构应便于加工与装配。形状力求简单,阶梯轴的级数尽可能少,而且各段直径不易相差太大。轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽,需车制螺纹的轴段应有退刀槽。退刀槽等一些尺寸经可能统一。为便于装配,轴端应有倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。开键的话需要将他们放在轴的同一端。对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状,以便于零件从两端装拆。3.2.2 一级减速箱轴的设计 1. 输入轴的设计(1) 选择轴的材料初选轴的材料为45号钢,经过调质处理,其性能通过查表可得: 。(2) 轴的尺寸计算1) 输入轴上的功率,转速。2) 初步确定轴的最小直径取 (3.10) 3) 轴的结构设计a.图3.1所示为输入轴的装配方案:图3.1 输入轴装配方案b. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度,如图3.2所示:图3.2 输入轴的结构4) 选择联轴器:根据条件选取确定联轴器转矩,结合电动机型号,选用弹性套柱销联轴器,电动机的输出轴径为48mm。即该端选用的半轴连接器的孔径,故取轴径,半联轴器毂空的长度。故取。5) 初步选择滚动轴承轴承同时承载径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求,并根据尺寸,选取0基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承30312其尺寸为。从而可以知道:,。6) 由经验公式算肩高度: 故取 ,从而确定。试取。7) 根据轴承安装方便的要求,取,均比小,则:。根据安装轴承旁螺栓的要求取。8) 根据齿轮孔的轴径和长度且与内壁距离,确定,。至此,已初步确定了轴的各段直径和长度如3-1表。表3-1 输入轴的数据段落标号123456d/mm485460726054l/mm11250328032909) 轴上零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按手册查得,半联轴器与轴的联接处的平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为(标准键长见)。为了保证联轴器与轴配合有良好的对中性,故选择联轴器轮毂与轴配合为H7/k6。齿轮与轴的联接处的平键截面,长度为40mm,键槽用键槽铣刀加工。10) 确定轴上的圆角和倒角尺寸取轴端倒角为,圆角大小见零件图。(3) 求轴上的载荷及其校核轴承1和轴承2之间的距离为,轴承2和锥齿轮间的距离为。 1) 计算作用在齿轮上的力圆锥小齿轮因已知高速级小锥齿轮的平均分度圆直径为,而 根据轴的结构图,做出轴的受力分析图,弯矩图和扭矩图,如图3.3所示:图3.3 输入轴的受力图,弯矩和扭矩图 (注:齿轮取齿宽中点处的分度圆直径作为力的作用点,轴承在宽度中点为作用点) 2) 求作用在输入轴上的载荷详见表3-2所示。3) 校核轴的强度由弯矩图可知危险截面出现在轴承2处。选取。校核轴上最大弯矩截面的强度: (3.11)故轴安全。表3-2 输入轴的载荷 载荷 水平面H 垂直面V支反力F弯矩M总弯矩 扭矩T 2. 输出轴的设计(1) 材料选择材料初选是45号钢,调质处理(2) 初步由公式(3.9)确定轴的最小直径取查机械设计手册得摆线针轮减速器的输入轴的直径为根据选择联轴器的需要取。(3) 轴的结构设计1)轴的各段直径和长度,如下图3.4所示: 图 3.4 输出轴的结构2)取。3)初步选择滚动轴承。轴承同时承载径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求,并根据尺寸,选取0基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承30313,其尺寸为确定取。4)查滚动轴承手册,可取取齿轮的轮毂长为,则可取,定位轴肩的高度,故取,可得,各段的直径和长度如下表3-3所示:表3-3 轴的长度各段标号1234567d/mm55606570767265l/mm7060341901010046至此,已初步确定了轴的各段直径和长度(3)轴上的零件的周向定位齿轮、链轮与轴的周向定位均采用平键联接。查设计手册选链轮与轴周向定位的键的公称尺寸为,键的长度定为,齿轮与轴周向定位的键的公称尺寸为,键的长度定为。1) 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为245,圆角大小见零件图。2) 求轴上的载荷因已知大锥齿轮的平均分度圆直径为,而 轴上的受力图,弯矩图和扭矩图如图3.5所示,载荷如表3-4所示:图3.5 输出轴的弯矩和扭矩图表3-4 输出轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T3) 校核轴的强度由弯矩图可知危险截面出现在轴承2处。取用公式(3.11)校核轴上最大弯矩截面的强度:故轴安全。3.2.3 轴承的校核 1. 输入轴轴承校核初步选取滚动轴承,选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30312,其尺寸为 ,由之前的计算可以得到。轴承上的载荷如表3-5所示。表3-5 输入轴承上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F, (3.12)故轴承安全 2. 输出轴轴承校核初选滚动轴承,选择0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30312,其尺寸为, ,有上面的计算可以得到。轴承上的载荷如表3-6所示。表3-6输出轴承的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F, 故轴承安全。 3.2.4 联轴器的选择 选择一种合用的联轴器类型可以考虑以下几点:所需传递的转矩的大小和性质以及对缓冲减震功能的要求。例如,对大功率的重载传动,可选用齿式联轴器;如果传动时候的受到的冲击比较大而且难以是普通连轴器时,可以用到高弹性的联轴器。 联轴器自身工作转速的高或低以及其引起的离心力的强弱。对于高速转动轴,应选用平衡精度高的联轴器,例如膜片联轴器等,而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等12。两轴的位置和方向的变化。调整安装过程中,几乎不能保持严格的精度在两个轴上,或工程过程中的两个附加轴产生一个强有力的地位变化后,用弹性联轴器。例如,当径向位移较大时,可选的滑动联轴器,但更大的角位移或相交两个可选的万向联轴器轴连接。1) 联轴器的可靠性和工作环境。一般由金属原稿不用润滑连接更可靠;,联轴器需要润滑性能更容易受到完美的润滑程度的影响,不仅会污染环境。其他非金属部件的温度,腐蚀性介质和更敏感,感光等含橡胶联轴器。2) 联轴器的生产、安装、维护和成本。在满足所需功能可以使用的前提下,应选用安装方便、易于维护、成本低廉的联轴器,不仅结构简单,且装拆方便,可用于低速、刚性好的传动轴。比如刚性联轴器,因其有良好的性能,广泛用于一般的中小功率传动中13。联轴器的种类:(1) 刚性联轴器(无补偿能力); (2) 挠性联轴器(有补偿能力); (3) 无弹性元件; (4) 有弹性元件。1. 无弹性元件的挠性联轴器 这系列联轴器因具有挠性,故可补偿两轴的位置变化。但因没有具有弹性的元件,故不能缓冲减震。常用的有以下几种:凸缘联轴器(1) 此为普通凸缘联轴器,采用孔用角质螺拴联接 ,并靠铰制孔(对应铰制孔螺栓) 螺拴来对中, 依靠两半联轴器结合面上摩擦力传递扭矩。这种结构主要保证联轴器运行时的安全性。凸缘联轴器(2) 和其他的凸缘联轴器一样,唯一特别的是它传递扭矩或者说载荷的部件是螺栓。凸缘联轴器(3) 此为采用铰制孔用螺栓联接的凸缘联轴器,但半联轴器(对应铰制孔螺栓)外缘有防护边, 依靠两半联轴器结合面上摩擦力传递扭矩。十字滑块联轴器:十字滑块联轴器属于挠性联轴器;由两个端面上开有凹型槽的半联轴器和两面带有凸牙的中间盘组成。凸牙不仅可以凹槽中划动,亦可补偿安装和运转时两轴间的位置变化。一般运用于转速n小于,轴的刚度较大,无剧烈冲击处。滑块联轴器:滑块联轴器由三个部件构造成,其中一个是方的滑块,滑块材料普遍为夹布铰木材质。由于中间滑块的质量较小,具有弹性,可应用于较高的转速。结构简单、紧凑、适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。万向联轴器:十字轴式形式出现,由多部件构成,运动方向多变。属于一个可动的联接,且允许两轴间有较大的夹角(夹角可达)。结构紧密、维护极其便捷,通常被应用于交通、钻床等机器中的传动系统。齿式联轴器:齿形联轴器是被两个带有外齿及凸缘的外壳以及两个带有内齿的内套筒构造成。依靠内外齿相啮合传递扭矩。齿轮的齿廓曲线为渐开线,啮合角为。这种联轴器能够传递很大的转矩,并会产生较大的偏移量,安装要求低,被用于重型器械。2. 有弹性元件的挠性联轴器这类联轴器由于安装了弹性元件,不但可以补偿两轴间的位置变化,而且具有缓冲减振的本事。弹性元件可以储蓄的能量越多,其主件缓冲能力愈发强;弹性元件使用自身的性能使那些零件不进行或者减少摩擦。这类联轴器目前应用相当广,品种则愈来愈多。弹性套柱销联轴器:这样的联轴器构造上和凸缘联轴器比较像,不过让套有弹性套的插销取代联接螺栓。因为通过蛹状常用耐油橡胶,可以提升其弹性。半联轴器与轴的配合孔能被当成圆柱形或圆锥形,结构简单,成本低,易于制造,安装、调整要求低,运行维护方便,可靠性更强。弹性柱销联轴器:工作时转矩通过两半联轴器及中间的尼龙柱销而传给从动轴。为了防止掉落的,可以用螺钉来稳定。此联轴器和弹性套柱销联轴器很像,可是他的转矩力很大,而且结构容易被人看懂且易于加工,安装与制造方便,耐久性棒,也具有可观的缓冲及吸振能力,允许联接两轴有一定的妯向位置变化,通用于轴向窜动较大、正反转变化较多以及起动频繁的场合,由于尼龙柱销对温度较敏感,所以使用温度通常限制在的合理范围内。星形弹性联轴器:就是运用了一些凸牙,橡胶这样的材料以星型的状况用在半联轴器上,放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时,星形弹性件受压缩并传递转矩。这种联轴器允许轴的径向位移为,偏角位移为。因弹性件只受压不受拉,工作情况有所改善,故使用时间较长14。刚性联轴器普遍被于振动不大的条件下,联轴器作用在低速和刚性不大的轴,所以满足我们的使用要求,故采用。电动机输出端联轴器的采用:根据传递扭矩为,转速为,电动机输出端轴径为,选用YLD9。圆锥齿轮减速器的输出端联轴器的选用:根据传递扭矩为。转速为,输出端轴径为,选用YL10。 3.2.5 主轴的设计 1. 选材:取40cr钢2. 按扭转强度计算轴外伸端的直径,查表得:考虑到开有键槽,增大5% 取由于此轴只受到扭矩作用,不受弯矩。故无须进行弯矩组合、强度校核。3. 轴的结构设计见附录CAD零件图。4. 轴承的选择与S1118A型类比,轴承(指立轴上)选用一对7320轴承。 主轴输出端键的选择:(1)确定许用挤压应力 按联接处规定的材料(钢)和工作时的载荷以及轻微冲击,查表得(2)根据转矩T,求键的长度l据轴径选择键的型号,得键宽为(查表)采用B型键,型号为键GB2514。第四章 气缸部件的选择4.1气缸的特点4.1.1 单作用气缸一般来说,在工业中使用的单作用气缸具有如下特点:(1) 仅一端进(排)气,结构简单,耗气量小;(2) 用弹簧和膜片的力回到起初位置,被挤压的空气释放一部分用于压制弹簧和膜片的张力,从而减小活塞杆的输出力;(3) 缸内安装弹簧、膜片等,一般行程较短;与相同体积的双作用气缸相比,有效的行程将会小一些;(4) 有弹簧帮气缸恢复原位、变形大小变化改变他膜片的张力都可以随,因而活塞的输出力在工作过程中是不断改变的。由于这些特点,单作用活塞缸用于短途旅行。他的推力和速度可以用在要求较低的应用,如气举,定位和夹紧的其他设备。单动式活塞缸是不同的,通常用在长行程和高负载的应用更适合。4.1.2 双作用气缸双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气,实现双向运动的气缸。它的结构区分,单杆,双杆型双活塞式,缓冲和非缓冲等。最广泛使用的这些气缸。双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。缸体被限制时,其所承受载荷(工作台)会和气缸活塞杆连结成一体,被挤压的空气将按次序进入气缸的双腔(一腔进气及另一腔排气),活塞杆带动工作台进行左右不断运动,工作台运动范围相当于其有效行程s的3倍。安装所占空间大,通常用于小型设备上。活塞杆被限制时,为了管路方便连接,活塞杆可做成空心,缸体与载荷(工作台)将连成一体,气缸和负载(表)融合到压缩空气从空心活塞杆活塞杆仍然是进入气缸的左侧或右侧的双室,带动缸体锻炼板凳的左侧或左,表范围的议案的有效行程s的2倍,适用于中型和大型设备15。由于两端的双杆液压缸活塞杆直径相等,所以在活塞两侧的面积相等的力。在输入压力、流量相同情况下,其往返运动输出力和速度都是相等的。4.1.3 缓冲气缸缓冲气缸就是比速度较快的气缸在靠近行动结尾处的时候如果不采用必要的措施的话,活塞就会以很大的力道撞上端盖,从而造成机体或者各个部件的损坏。如果想让使活塞在行程末端运动平稳,且不发生冲击。在气缸两头加设缓冲所需装置,通常被称为缓冲气缸。缓冲气缸主要由活塞杆1、活塞、缓冲柱塞、单向阀、节流阀、端盖等构成。其工作原理是:当活塞移动到右侧,由被挤压空气驱动的右空腔的气体通过缸体塞孔和气缸盖的排气口。将被压缩冲程的活塞运动的端部,所述活塞或者柱塞将合适的缓冲柱塞孔闭合时,继续向右移动的活塞,在右气缸室密封残余气体通过节流阀或排出孔,慢慢压缩气体产生的压力通过活塞的运动可以有,如果所有的能量平衡,将获得的缓冲效果,从而使活塞冲程运动的结束光滑,并且不产生影响。节气门开度调整位移的大小可以控制的,以便确定被压缩的体积(称为缓冲室)的压力的大小,从而调节缓冲效果。如果是这样的不同的移动的活塞从毛孔入压缩空气,可直接顶开单向阀,以推动活塞向左移动。如果节气门开度固定的,不能进行调整,即称为不可调缓冲气缸6。根据上面对气缸特点分析,气缸设计设计的具体内容如下。4.2气缸设计选取气缸材料为A3钢。4.2.1 计算气缸的钢径已知气缸的承受6个大气压的压力为,因为 活塞运动速度,所以 气缸缸径: 。取气缸缸径,根据机械设计师手册选取气缸壁厚为,所以 气缸外径为。因为 砂门下料时允许倾角应为,砂门与气缸位置距离设计为,所以 气缸的行程为。根据机械设计师手册选取气缸行程为的气缸。气缸砂门运动如图4.1所示:图4.1 气缸运动简图4.2.2 活塞杆直径的计算 (4.1)活塞杆材料取A3,查手册得 因为 ,所以 。取活塞杆直径,根据手册选取气缸型号为QGB100-300型。第五章 结论与展望5.1 结论本设计说明书主要介绍了混辗式混砂机的机械结构设计过程,针对混砂机传动装置和气动下砂,本设计提出了一种较为简单设计方案采用主减速箱加圆锥齿轮减速箱结合联轴器,不仅满足混砂机传
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