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机械毕业设计论文
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机械毕业设计1146内吸式滤尘器设计,机械毕业设计论文
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毕业 设计说明书 题目名称 ： 内 吸 式 滤 尘 器 设 计 院系名称 ： 机 电 学 院 班 级 ： 学 号 ： 学生姓名 ： 指导教师 ： nts 目录 第一章 绪论 .1 1.1 纺织滤尘器的现实意义 .1 1.2 纺织滤尘器的的发展和展望 .3 1 .2.1 外吸式和内吸式滤尘设备 .3 1.2.2 平板式除尘器 .4 1.2.3 蜂窝式滤尘器 .4 1.2.4 鼓式除尘设备 .5 1.3 内吸式滤尘器简介 .6 第二章 内吸式滤尘器整体方案设计 .7 2.1 方案设计 .7 2.1.1 传动布置方案 .8 2.1.2 设备的工作条件 .9 2.1.3 原始数据 .9 2.1.4 要求 .9 2.2 内吸式滤尘器的结构设计 .9 2.3 各参数的选择与计算 .10 2.3.1 内吸式滤尘器各部 位转速 . .11 nts 2.3.2 带轮传动装置设计 .11 2.3.3 齿轮的选择 .15 2.3.4 轴的设计 .15 2.4 丝杠的设计 .19 2.4.1 选择丝杠的材料 .19 2.4.2 螺距和过渡曲线的确定 .19 2.4.3 滑块的设计 .22 2.4.4 过渡曲线槽宽的修正 .24 2.5 圆笼的设计 .25 第三章 减速器和电机 .26 3.1 减速器的选择和特点 .26 3.2 电动机的选择和特点 .26 结束语 .27 参考文献 .28 致 谢 .29 nts 1 第一章 绪论 1.1 纺织 滤尘器 的现实意义 在过去的半 个世纪里，纺织业在中国既是传统产业，也是优势产业 。随着中国的经济腾飞，纺织工业在中国经济所占比重越来越少。纺织工业部也被取消了，但纺织工 业 作为 一个大产业 在 中国的 整个经济结构中 仍占有 重要 地位 ， 持续 为国民经济作出 巨大的贡献。 纺织工业对中国的巨大意义从以下几个方面可以看出来： 第一个就是 对国民经济的意义， 1999 年 我国 纺织工业出口顺差 达 320 亿美元，占全国外贸顺差的 70。 而 全国的贸易顺差占 GDP 的比重是 29%，纺织的贸易顺差占到全国贸易顺差的百分 之 60%， 据了解， 从 2001 年到 2008 年，全国货物贸易顺差 83%是纺织创造的。 由此可见我国纺织业的巨大经济意义 第二个 就是民生 ， 据 2000 年数字统计， 我国 纺织业产业工人 有 1300 万，占全国产业工人 13，固定资产占全国的 11.4； 它是一个劳动密集型产业，从棉花，农民种植，一 直到我们的服装，家用纺织品和产业用纺织品，这个产业链是非常长的 。对有众多人口的中国来说 ， 意义重大。 第三就是 出口竞争， 我国纺织品的竞争力是很强的，从下表 1 可以看出我国纺织品贸易占世界纺织品贸易的比重。虽然在 2008 受到金融危机影响 ， 中国纺织品服装 的 出口 曾出 现负增长。 但自 2008 年下半年以来，政府有关部门连续 4 次提高了纺织品服装的出口退税率，从 11%提高到 16%。 同时 随着 全球经济复苏，中国纺织品服装出口呈现较快的恢复性增长， 2010 年 1-7 月， 我国纺织品 出口额达 1128.2 亿美元，同比增长 23.2%。 说明我国的 纺 织业是很有竞争力的。 nts 2 表 5 全球贸易格局基本情况 2001 年 2005 年 2007 年 2008 年 全球 3436 4815 5862 6121 中国 535 1152 1712 1852 印度 109 169 195 211 印尼 77 83 97 100 日本 67 74 76 79 墨西哥 101 94 74 69 巴基斯坦 67 107 112 111 泰国 55 68 72 75 土耳其 106 189 228 230 美国 175 174 167 169 欧盟 27 国 1141.18 1559.39 1869.50 1925.82 俄罗斯 8.88 6.52 7.04 7.00 然 而，辉煌的背后也有隐忧，新世纪以来，随着高科技的发展和国际需求环境的改变 ， 我国纺织业 存在的问题越来越明显：纺织设备落后陈旧，从业人员技术水平不高，缺乏高新技术产品等等。 我国政府也很重视这个问题，提出了关于纺织业发展的 十二五总体构想 。 “ 十二五 ” 期间， 我国纺织业不再将 量的增长 是为 重点 。劳动生产率的提高； 渠道建设，设计体系完整对应品牌建设；加大技术纺织品发展力度将是纺织行业的发展思路。高性能、高仿真、功能性新型材料发展及应用；回收再利用技术；系统集成技术是未来纺织行业发展的方向，以人为本观念发展理念；低碳、节能环保的发展模式；新型能源产业的发展都将给纺织行业带来新的发展空间 。 我本次设计的课题是内吸式滤尘器， 是纺织滤尘器的一种 。它对纺织工业的发展十分重要，因为纺织厂使用机械设备对纺织材料的加工生产过，由于对纺织原料nts 3 的开松、除杂、气力输送、分梳、牵伸、加捻、络整、织造的过程中，均会有落棉、杂质、短绒等的产生， 这这些杂质需要借助于除尘系统及时分离回收并处理，否则一方面会影响纺织工艺的正常生产，影响产品的质量，增加生产成本；另一方面会恶化车间环境，影响职工的身心健康。同时，除尘系统又是 耗能大户，于较大的节能挖潜余地。因此，对于除尘系统这一块儿还要好好的研究，多加创新尽量合理确定各车间工艺排风的参数，正确设计除尘系统和选择除尘设备，才能充分发挥出尘设备的效能，及时分离可回用纤维，高效过滤系统中的尘杂，保证车间的正常生产工作，同时降低能耗，实现低碳 环保的纺织标准。我对这次设计十分的重视，很希望通过我的努力学习最终不但能 完成毕业设计，还能有一些新的想法。做出自己的以一点贡献。 1.2 纺织滤尘器的的发展和展望 2 0 世纪 7 O 年代以前 ，我国纺织除尘技术相对落后，除尘装置仅有沉降室、 大布袋等简单形式， 后来出现 了尘笼加小布袋的除尘装置 ，但它们普遍存在设备简 陋 、 性能较差、 处理风量少、 系统阻力大、 能耗高以及效 率低等弊端。改革开放以后， 我国不断引进、 学习、 消化 和改进国外纺织除尘技术， 使我国的纺织除尘技术和产 品得到长足的发展。 2 0 世纪 9 0 年代后逐步走向自主研 究、 开发创 的道路， 研制出了适合 中国国情、 具有中国特色的纺织除尘产品， 尤其是二级除尘设备， 使我国的纺织除尘技术赶上和达到了国际先进水平 。 我国纺织二级除尘技术的发展历程大致可以分为 三个阶段： 2 0 世纪 8 0 年代，以外吸式和内吸式滤尘为 代表； 2 0 世纪 9 0 年代， 以平板式和蜂窝式滤尘为代表； 2 0 世纪 9 0 年代末， 以鼓式和圆笼滤尘为代表 。 1 .2.1 外吸式和内吸式滤尘设备 2 0 世纪 8 0 年代， 我国先后引进了瑞士 L U WA 公司的转笼滤尘器 ( 外吸式 ) 和德 国 L T G 公司的圆筒式组合滤尘器 ( 内吸式 ) 。作为二级除尘设备， 它们过滤经一级滤后空气中的微细纤维尘和粉尘， 并且配有纤维和粉尘的回收装置 。这两nts 4 种滤尘器代表了当时世 界纺织除尘技术的先进水平， 对我国的纺织除尘技术进 步起到了一定的推动作用 。通过对这项技术的学习、吸收和应用，我国对这两种设备的除尘性能进行了改进， 并逐渐国产化， 开发了一些类似的产品，例如 XLZ 复合式滤尘器， 立式内吸式圆筒式组合滤尘器等除尘产品。 外吸式、内吸式除尘器占用空间大， 而单位空问内拥有的过滤面积相对较小， 设备的总阻力 较大， 能耗较高。 1.2.2 平板式除尘器 2 O 世纪 9 0 年代初， 我国引进了瑞士 L U WA 公司的 平板式除尘器， 它在滤料布置形式和清灰机构方面有所创新， 采用竖直的平面滤料组成滤槽， 自动清灰的机械 吸臂机构 ， 与外吸式、 内吸式滤尘器相比具有一定的优越性 ， 提高了空间利用率 ， 提高了滤尘设备的自动化程度 。 板式除尘器是由一稳压段和多个狭长形的立式槽 格组成， 槽格两壁布有过滤材料， 在稳压段设有在传动 机构带动下可作纵向和横向移动的皮带式机械吸臂。 它 是一狭长形盒 ， 开 有吸口的皮带在盒中回转， 其宽度略 小于槽格 ， 当吸臂依次进入槽格时， 两面的皮带正好面 对槽格滤料内壁， 皮带在回转中由吸口将粘附于滤料内壁上的粉尘吸走。粉尘受阻燃长毛绒滤料的拦截， 过滤 后的净化气流可直接外排或回用， 阻滞于滤料上的粉尘 短绒由清吸机构吸走 ， 送集尘器处理， 从而使滤尘器的 性能保持稳定。我国在消化吸收该项技术的基础上， 也开发出了如 WF L 板式滤尘器等类似的除尘设备。板式除尘器占地面积小 ， 结构紧凑， 电器设置简单 ， 维修方便。 不易出现故障， 一般操作人员均能掌握， 不 需 专门培训， 每班只需换一下棉杂桶即可。二级门上有观 察窗， 维修时可进入走道修理， 二级滤料的更换也十分 便利。 但该设备对机械吸臂的加工精度和安装精度要求 高，制造成本高，进人槽格后易卡塞，传动皮带易出现伸长、 打滑、 变形、 漏风现象， 从而影响该设备的除尘能力。 1.2.3 蜂窝式滤尘器 蜂窝式滤尘器吸取了德国 L T G 公司内吸式滤尘器和瑞士 L u wA 公司板式滤尘 器的优点 ， 广 泛应用于棉纺 织 、化 纤 、 苎 麻、亚麻以及造纸、烟草等行业的两级滤尘系统中。蜂窝式滤 尘 器由冷轧钢 板制作而成， 具有外形美观、 器nts 5 体积小、 过 滤 面积大、 结构紧凑、 维护方便、 机械吸臂工作可靠等特 点 。该滤尘器在总体结构上借鉴了 L U WA 公司板式滤器的结构， 但是机械吸臂设计成由回转子吸嘴、 传动和汇流箱组成的密封性好、 工作可靠 、 加工精度要求低的新型结构。在过滤形式设计上， 其用蜂窝式尘笼代立式槽格机械吸臂置于尘笼之外， 含尘空气通过每个小尘笼时粉尘被阻留在滤料内表面。 从而使滤后空气得到净化。蜂窝式滤尘器体积仅为 L T G 公司内吸式滤尘 器的一半，在相同体积下，过滤面积和过滤能力比 L T G 公司产品大 1 倍 ， 并可在正、 负压下运行。蜂窝式除尘器的滤料由多排内吸式小尘笼构成， 采用机械吸臂带动一排小吸嘴依次对每排小尘笼进行自动清灰。 这种除尘器大大增加了单位空间的滤料布置面积，提高了处理能力， 机械吸臂采用先进的程序控制， 自动进行横向、 纵向以及多吸嘴的回转运动 ， 具有占地少 、 过滤面积大、 过滤效率高、 阻力小、 自动化程度高、 能耗低的优点， 其主要技术性能指标均优于内吸式、 平板式过滤器。 蜂窝式滤尘器的缺点是过滤周期 ( 过滤面积清洁一遍所需时间 ) 较长， 同时由于其传动系统 的间歇性和吸臂运动轨迹的复杂化， 使得机械结构和控制系统比较复杂， 给维修管理工作造成了一定的困难。 1.2.4 鼓式除尘设备 2 O世纪 9 0年代后期， 我国引进了瑞士 L UWA公司的 MD V叠鼓式除尘器 ( 非机组型的单一规格滤尘器 ) ，此种鼓式除尘器规格少， 处理风量有限； 吸尘方式为双吸臂、 多吸嘴同时连续吸尘， 吸尘能耗较高。 为了增大过滤面积、 降低吸尘能耗， 我国的一些除尘设备生产厂家在滤料布置、 设备结构和吸尘机构上不断创新 ， 形成了具有我国特色的鼓式滤尘器， 其某些性能指标 甚至超过进口设备。 鼓式滤尘器成为继蜂窝除尘器后又一代新型纺织除尘产品的代表，它使我国的纺织除尘产品的技术又提高到 了一个新 的水平。如 S Z G 型鼓式过 滤器，它是常熟市鼓风机厂精心研制开发 的一种新型高效节能 的纺织除尘设备。 目前 ， S Z G 型鼓式过滤器在纺织除尘领域得到了广泛的应用。但 S Z G 型鼓式过滤器仍然需要完善其性能， 降低其能耗， 以适合国内外广大纺织生产厂商的要求。 nts 6 1.3 内吸式滤尘器简介 我要设计的是内吸式滤尘器，就详细说一下内吸式滤尘器的现状和未来发展。 20世纪 8 0 年代， 我国从 德国 L T G 公司引进了 圆筒式组合滤尘器 ( 内吸式 ) 。它是最早的内吸式滤尘器，作为二级除尘设备，它 过滤经一级滤后空气中的微细纤维尘和粉尘， 并且配有纤维和粉尘的回收装置。 它代表了当时滤尘器的世界先进水平。我国展开了积极的学习和研究，相继开发出了很多比较成熟的内吸式滤尘器产品。 例如郑州空调环保设备厂生产的 ZKT 型复合圆笼滤尘器，这套除尘系统是纺织工业部设计院消化吸收西德 LTG 公司除尘设备的技术而设计的一种除尘系统。采用统。 采用连续过滤， 连续排尘 两级组合， 具有较 好的防爆性能和较 小的占地面积 。投入运行以后， 总体除尘效果比较理想。 1992 年六月 27 号隶属江阴集团旗下的一个滤尘器厂申请一种内吸式滤尘器专利，名字叫网盘固定式内吸式滤尘器， 它包括开有检修门的预分离箱，同预分离箱连接的过滤网架和过滤网，贴近过滤网安装的回转吸嘴，以及传动机构，其特征在于，所述的预分离箱一侧开有圆孔，所述的过滤网由过滤网架支承，密封固定安装在该圆孔上；回转吸嘴对着过滤网的一面开有长条吸口，吸嘴的另一侧开有圆孔，吸嘴圆孔同一旋转管连接，一弯头的一端通过一管座同该旋转管活动连接，该弯头的另一端连接吸尘管；该传 动机构包括一主轴头、一轴承，该吸嘴固定在一吸嘴架上，该吸嘴架可轴向移动地套装于主轴头并由键周向固定，主轴头由轴承支承；吸嘴架上装有可调节吸嘴与过滤网之间间距的调节装置。 本发明所述的滤尘器结构简单，杜绝漏风，调节方便，便于运输、堆放，检修省工省料，除尘效果好。 到了 1997 年 ,郑州棉麻工程技术设计研究所研制 了 MCZ 型除尘机组 ，并进行了在 稳定、可靠性试验 ,经 过了 三个加工季节的生产运行 ,证明 MCZ 型除尘机组是目前我国轧花厂最理想的更新换代产品。 MC Z F 型除尘机组为箱体式，外壳为轻钢结构， 由混风箱 、 预分离器 圆盘一级过滤 、 一级纤维回收系统 、 二级尘笼过滤 ( 包括往复吸嘴 )、 二级集尘系统和主排风风机和传动机构等主要部分组成。 工作原理是含纤维性粉尘空气进入一级尘室， 一级尘笼滤料阻挡的长纤维被吸嘴送往一级旋风分离器 ，分离出的长纤维由一级闭风阀卸下来，含细尘的空气返回一级尘室。透过一级尘笼的含尘空气进入二级尘室，二级尘笼滤料阻挡的短纤维及尘杂被吸嘴送往二级旋风分离器，分离出的短纤维及尘杂由二级闭风阀卸下来，含细尘的空气返回二级nts 7 尘室。透过二级尘笼的清洁空气由主排风机排出 。 这种除尘设备优点十分明显 ： 滤尘效果好， 除尘效 率高， 能达到净化要求。处理风量大，阻力小，节约能耗。可以回收有效纤维，并且进行了能预处理。一级回收的长纤维可作絮棉，二级回收的短纤维可作三道绒。因本机组采用不锈钢滤料，防火性能好，内部不集尘 ， 防火防爆。占地面积小 ，不 需专门建尘室，结构紧凑。 本机组实现机电一体化 ， 有压力监测系统， 可随时监测机内运行情况。 易 操 作，好管理， 安装维修方便。但该机组一次性投资较多， 不过与布袋除尘室相比并不 。 比较各种除尘设备 ，还是 MC Z F 除尘机组的综合性能较好 ， 这是一种性能比较优越的除尘设备 。 我在设计内吸式滤尘器时会中和考虑以上几种除尘机组的优点，努力设计出经济高效的内吸式滤尘器。 第二章 内吸式滤尘器整体方案设计 2.1 方案设计 我设计的内吸式滤尘器 第二级 精过滤 机构。总体构想是圆笼不转，吸嘴旋转。也就是 一个固定的圆形尘笼内有一个既做圆周运动又做径向往复运动的吸嘴来完成除尘。所以最关键也是最难 的问题 就是吸嘴运动如何完成。我有两个方案表述如下 : 第一个方案就是如上篇论文里所提出的：主轴加一个往复丝杠，主轴和丝杆间有两个齿数相同的齿轮相联系。吸嘴在主轴上跟着主轴做圆周运 动，同时跟着丝杠做往复运动。这样就完成了吸嘴的运动。这个方案的完成难度较低，电机不必做正反转，所以 电方面的设计很简单。但缺点就是吸嘴在做往复运动时和 丝杠间的摩擦会很大。如果吸嘴转速较高时 还 容易卡死。所以这个方案需要机构间很好的润滑，在尘笼里要做到这一点会比较困难。 所以这个方案很好设计完成但后续的维修要求会较高 。 nts 8 第二个方案就是不用往复丝杠，依靠电机的正反转来完成吸嘴的往复运动。这种方案在电控制方面设计会很复杂，让电机正反转很简单，但要确定什么开始反向转就有难度了，而且电机不能 说停就停， 它有一个惯性，无法 瞬间实现反转，所 以还要有个提前量。所以这种方案有两个难题：一就是用什么信号来触发 正反转，是用时间继电器还是用触发开关。二就是提前量的计算，要确定提前多长时间来让它反转吸嘴能刚 好运动到头。所以这个方案电方面设计较困难。但整个系统摩擦力较小，效率高。 综合以上两种方案，决定用第一种方案，因为二级除尘中的吸嘴的转速较低，用往复丝杠可以满足要求，只要很好的解决润滑问题这个方案就是很理想的，而第二个方案的实现很难，且由于提前量的问题较复杂，所以径向移动的位移不会太精确。因此本次设计用第一种 方案。 2.1.1 传动布置方案 内吸式滤尘器主要除去空气中的纤尘和粉尘。除尘空间是一个长 3000mm，直径2000mm 的圆笼，含尘空气透过围在圆笼内的滤布由内往外吹，灰尘就被留在了滤布的内表面。为了防止火灾，滤料为 WS-1非织造复合滤料 。 在工作过程中，圆笼是固定不动的。圆笼中心有一个空心轴，电机通过减速器和带轮的减速，速度由每分钟 1390r/min 变为 4.2r/min,带轮装在主轴上，这样主轴的转速就为 4.2r/min。轴上装有有吸嘴架，吸嘴架可以跟着主轴做圆周运动，同时 吸嘴架和一个丝杠连接，丝杠装在主轴上，主轴通过传动比 1:1 的齿轮使丝杠自转，即丝杠以相同的转速自转和公转。这样吸嘴架就能在实现圆周运动的同时实现轴向移动。 圆笼内环境比较复杂，不可能有效的传递电信号，同时，空气中又有很多易燃的粉尘，所以不能设计电机正反转装置。要想实现吸嘴架的自动往复运动，必须使用往复丝杠，往复丝杠是立体凸轮副的一种形式，就是在丝杠上加工 两条螺距相同、nts 9 旋向相反的螺纹槽，两端用过渡曲线 连接。丝杠在 旋转 过程中， 螺旋槽 的 侧面推动置于螺旋槽内的滑块作轴向往复运动。当丝杠匀速旋转时，滑块除了完成换向动 作外还作匀速直线运动。 刻下螺距相同但旋向相反的螺纹槽，在螺纹两端的位置用过渡圆弧连接。这样就能实现自动反向，不需要电机的反转。吸嘴架上有四个吸嘴，每个吸嘴之间的距离是 750mm，吸嘴的最大位移为 750mm，刚好可以在 3000mm 的范围内吸尘。传动关系为： 电动机 联轴器 减速器 小带轮 大带轮 主轴 齿轮 丝杠 吸嘴 2.1.2 设备的工作条件 载荷平稳，单向运转，每日 工作 一班，工作五年，允许螺旋运输机主轴转速误差小于 5%。车间有三相交流电源。 2.1.3 原始数据 1） 二级过滤圆笼长度为 3000mm，直径 2000mm。有效过滤面积为 17.0 平方米。处理风量 40000m3/h.过滤阻力 250Pa. 2）安装方式：水平放置 2.1.4 要求 阅读资料，了解内吸式滤尘器的的机构原理，工作特性和选用的各种配套设施。 掌握内吸式滤尘器 的各部件的结构，在此基础上设计出 满足要求的 内吸式滤尘器 。 2.2 内吸式滤尘器的 结构设计 内吸式滤尘器有很多型号，工作原理各不相同，本次设计的原理是通过电机通过减速器小带轮把动力传到大带轮上，大带轮固定在主轴上，这样就可以带动主轴nts 10 转动，主轴通过轴承固定在箱体上，同时主轴上装有齿轮，这个 齿轮于另一个齿轮啮合，传动比为 1:1.另一个齿轮固定在丝杠上，丝杠又是固定在主轴上的这样丝杠就能一边和主轴旋转，同时又可以自转。丝杠上丝杠滑块 ，滑块会在丝杠上来回移动，因为丝杠螺纹为双向螺纹。吸嘴架与丝杠滑块联接 在一起这样吸嘴就可以一边旋转，一边左右移动。运动完成，目的达到。 2.3 各参数的选择与计算 内吸式滤尘器的各项参数选择均参照德国 LTG 公司的内吸式滤尘器，它是由复合式圆笼过滤器（有第一级的圆盘预滤器与第二级的圆筒过滤器二者复合而成）、纤维压紧器、旋风过滤器和主风机四个主要部分组成。 目前国内重点消化 吸收的是复合式圆通过滤器部分，它的第二季精过滤部分也可单独设置于各类第一集滤尘设备相配套，广泛应用于各类纺织厂清、梳工序的除尘：还可单独使用作为各车间空调回风过滤。我要设计的就是复合圆笼过滤器的第二季精过滤部分。为防火，将它的二级滤料改为 WS 1型非织造布复合滤料。 具体参数如下： 圆筒长度 3000mm，直径 2000mm。 滤料材质： WS 1 型非织造布复合滤料 有效过滤面积： 17.0m2/h. 过滤阻力： 250Pa。 处理风量： 40000m3/h。 吸嘴转速： 4.2r/min。个数： 4 个。吸嘴内径 47mm。吸 嘴横动速度 178.5mm/min。每转一圈横动距离 42.5mm。往复一次需要时间 8.4min。 nts 11 排尘管内径 118mm。 往复丝杠螺距： 40mm。 电动机型号： Y801 4 0.55kw 减速器型号 XW3 0.55 1/71 主动摩擦轮直径 170mm，主轴摩擦轮直径 800mm。 集尘风机型号： C5 13No.5.2A，吸尘风量 500m3/h，风量 580 m3/h，全压： 4030Pa，转速 2900 r/min。配套电机 Y100L 2 型， 3kw。装在地面上。 2.3.1 内吸式滤尘器各部位转速 . 电机型号为 Y801 4，功率为 0.55kw，转速 1390r/min，通过联轴器和减速器联接，传动比为 1:71，所以减速器输出轴转速为 19.58 r/min，输出轴装小带轮主轴装大带轮，传动比为 0.21，所以主轴转速为 4.2 r/min。刚好符合要求。 2.3.2 带轮传动装置设计 1确定计算功率caP由表教材机械设计 8-7 查 得 工 作 情 况 系 数 AK =1.1 ，故caP = AK P=1.1 55.0 =0.605KW 2选用 V 带类型 nts 12 根据 caP ， n1 由图 8-11 选用 B 型 3确定带轮的基准直径 dd 并验算带速 由表 8-6和表 8-8 取小袋轮的基准直径 1dd 为 170mm 验算带速 v 按式 v= 100060 11ndd 验算 带的转速； v=100060 58.19170 =0.17m/s 带速 偏低，能用。 大带轮的基准直径选为 800mm 4确定带轮的基准直径dd和长度 Ld 根据 0.7（ d1d +d2d ） a0 2（ d1d +d2d ） ;初定中心距 a0 =1000mm 由式 Ld0 2 a0 +2（ d1d +d2d ） +02dda4） d- d （ 21 得 Ld0 2252mm 由表 8-21 选带的基准长度 Ld=2240mm 按式 a=a0 +(Ld-Ld0 )/2计算实际中心距 a a=1000-6=994mm;考虑到带轮的制造误差，带长误差，带的弹性以及因带的松弛而产生的补充紧张的需要，长给中心距变动范围 amin =a-0.015Ld=960.4mm amax =a+0.03Ld=1061.2mm 中心局变化范围 960.41061.2mm 5验算小带轮上的包角 1 nts 13 1 1800 -（ d1d -d2d ） a03.57 =1440 090 6计算带的根数 z 计算单根 V 带的额定功率 Pr 由 d1d =170mm 和 n1 =19.58r/min 查表 8-4a 类比得单根 V 带功率就能满足 ， 带数应为偶数，所以选 2根 。 7计算单根 V 带的初拉力的最小值（ F0 ） min 由表 8-3 知 B 型 带 的 单 位 长 度 质 量 q=0.18kg/m 所以（ F 0 ）min =5002)5.2( qvzvK pK ca =1427.28N 应使带的初拉力大于（ F0 ） min 8计算压轴力 pF 压轴力的最小值为（pF） min =2z（ F0 ） min sin（2） =5423.5N 9主要设计结果 B型窄 V带 3根，带长 2240mm，中心距 a=994mm，带轮的基准直径 d1d =170mm，d2d =800mm 10 V带轮的结构设计 a带轮材料：选用铸铁 HT150 b小带轮结构尺寸： 结构形 式采用腹板 式 nts 14 初步计算小带轮孔径 d3000 npA 取0A =110 则 d 33.4mm 由于小带轮装在减速器的输出轴上， 则取小带轮的孔径 35mm 由 机械设计 中图 8 14 v 带轮的结构计算 得尺寸结果如下： db =14mm minah =4.36mm minfh =12mm e=19 minf =11.5mm 038 取f=12mm mm15 轮缘宽度 B=（ z-1） e+2f=43mm 外径 ada hdd 2 =178.72mm C大带轮的结构尺寸 初步计算大带轮的基准孔径 d3110 nPA初步选择输入轴材料 45 钢，调质处理 取 A0 =110 则输入轴端的最 小直径mind =33.4mm 由于主轴是空心轴， 则大带轮孔径为 149mm 由表 19-5 查得尺寸如下： db=14mm minah=4.36mm minfh=12mm e=19 minf =11.5mm 038 取f=12mm mm20 轮缘宽度 B=（ z-1） e+2f=81mm nts 15 外径 ada hdd 2 =808.72mm 2.3.3 齿轮的 选择 （ 1）选定齿轮类型 材料及齿数 根据以上 传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动 ,就是用标准齿轮，由于 主轴转速 不高 ， 4.2r/min，故选用 7级精度（ GB10095-88） ,材料选择： 由于传动比为 1 且工作转速很低，受力不大，而且要求 齿轮 分度圆很大，而且是安装在空心轴上， 所以此轮要材料用层压木，质轻且强度好。次数为 Z1=Z2=86.模数选为 4. ( 2 )几何尺寸 分度圆直径： d=344mm 齿顶圆直径： da=344+2x4=352mm 齿根圆直径： df =344-2.5x4=334mm 齿 宽： B=80mm 2.3.4 轴的设计 1） 主轴的设计 选择轴的材料 初 选取 45钢调质，硬度 230HBS 强度极限 b =640MPa 屈服极限 s =355MPa 弯曲疲劳极限 1 =275MPa 剪切疲劳极限 1 =155MPa，对称循环应力时的许用应力nts 16 1 =60MPa 2)初步估算轴的最小直径 取 0A =110，的最小直径 mmnpd 2.69110 311m in 考虑到轴是空心轴且会受到键的影响 。取 d=150mm， 由于轴内有排尘管，直径为 118mm，排尘管用的是硬聚氯乙烯，外径为 125mm，所以轴内径选为 130mm，主轴为壁厚为 10mm 的空心轴 。 3)轴的结构设计 图 2 1 主轴结构图 输入轴的结构设计如 上 图所示， 该轴的各段直径和长度的确定如下： nts 17 a轴的各段直径的确定： 自左向右 第一段轴： d =150mm 第二段轴： d =150mm 第三段轴： d =150mm 第四段轴： d =150mm 第五段轴： dv=149mm b轴的各段长度确定： 第一段轴： L =1059mm 第二段轴： L =1780mm 第三段轴： L =150mm 第四段轴： L =188.5mm 第五段轴： LV=162mm C轴上零件的周向定位： 自右向左开始：最 右端 与 大 带轮的周向定位采用平键联接 按 d=149mm 由表15-20查得：选用普通平键 （ GB1095-79）， 键的截面尺寸 b h=28 20 键槽用键槽铣刀加工，长 为 40mm，同时为了保证 V带轮彀与轴有良好的对中性，故选用其配合为 H7/g6。为防止大带轮在轴上左右移动 ，左端由法兰固定，法兰通过紧定螺钉与主轴连接。右端有轴套固定。 再往左就是角接触球轴承，轴承型号为 GB/T292 94，内径为 150mm，通过箱体nts 18 壁和轴承座加端盖固定在轴上， 为保证轴承与轴的周向定位，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。轴承外圈与轴承座孔配合为基轴制，轴承座孔尺寸公差选为 H7。 由于圆笼内有含尘空气为防止有灰尘进入轴承内，在面向圆笼一面装挡油环。 接下来就到了圆筒内部，从右自左 第一个零件就是齿轮， 齿轮模数为 4，齿数为 86，厚度为 80，与丝杠上的齿轮啮合，传动比为 1。由于齿轮较大，且圆笼内有易燃的纤尘，所以材料不用 HT150，要用层压木。 另外由于主轴两端 安装就绪， 那 主轴上的齿轮很 难安装，以后维修就更为麻烦，为此把主轴齿轮分为两个半圆加工，两边用两个法兰用螺栓把齿轮连接在一起，两个法兰用紧定螺钉与主轴固定。这样就完成了齿轮在主轴上的固定。 其中为了保证两个半圆齿轮的院整形，在加工工艺上应注意几个问题： （ 1 ） 在加工齿轮时 按圆形齿轮车出毛坯， 而这个圆形毛坯应稍 为放大 ， 以弥补锯割时锯缝的距离。 ( 2 ) 把圆形毛坯锯成两个半圆，用两个圆形夹板在两边用螺拴固定成个整体， 再修正齿轮毛坯的圆整程度。 ( 3 ) 在加工齿形时， 让两齿的齿根正好在 锯缝位置， 这样保证了齿形的完好。最后再分割夹板。这样既保证了齿轮的圆整又便于在主轴上直接安装与更换。 接下来就是托脚了，托脚一共有两个，用于把丝杠固定在主轴上，托脚底部是内径为 150mm，外径为 180mm，宽为 100mm 的空心圆柱体，与主轴用紧定螺钉连接来防止丝杠左右移动 。 托脚与主轴配合应为间隙配合基轴制。配合公差为 F8/h7。 然后就是内吸式滤尘器的关键部件： 吸嘴架，吸嘴架材料用塑料管，我在机械设计手册单行本常用工程材料中寻找，决定用硬聚氯乙烯（ QB/T 3802 1999），硬聚氯乙烯材料性能很优越， 且 质量轻 ，很适合当排尘风管。吸嘴架与主轴内的套管进行连接，套管材料依然为硬聚氯乙烯。管内径为 118mm，外径为 125mm。与吸嘴架用异径套连接。异径套上开孔，异径套一端插入 套管中，配合应为紧密配合，为防止漏风，在连接出可以用固体胶密封。 最后，在最右端装的就是另一个角接触球轴承，安装方式和配合公差和右 面相nts 19 同。 为了防止含尘空气进入， 面向圆笼一面装挡油环。 2.4 丝杠的设计 2.4.1 选择丝杠 的材料 再选轴的材料时一般 选取 45 钢调质，硬度 230HBS 强度极限 b =640MPa 屈服极限 s =355MPa 弯曲疲劳极限 1 =275MPa 剪切疲劳极限 1 =155MPa，对称循环应力时的许用应力 1 =60MPa。但在选丝杠时由于丝杠一般较细，就需要强度和抗 扭性更强的材料，我们选择 40CR. 2.4.2 螺距和过渡曲线的确定 吸嘴的往复运动的完成，关键在于丝杠，要想高效的吸尘 ，吸嘴吸遍圆笼所用时间不能太长，为了吸尘干净，吸嘴运动又不能太快！所以决定 丝杠的螺距为 40mm，丝杠承受力不大，丝杠直径定为 40mm。 由于圆筒长度为 3000mm，吸嘴架上一共有四个吸嘴，没个吸嘴间隔 750mm，所以吸嘴在 750mm 的范围内往复运动，丝杠长度应为 750mm，丝杠应为往复丝杠，就是主轴转向不改变，在丝杠两端丝杠滑块会自动往返。下面就对往复丝杠作下简单的介绍。 往复丝杠是立体凸轮 副的一种形式，其表现是两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，两端用过渡曲线连接。通过丝杠的旋转，使螺旋槽侧面推动置于螺旋槽内的滑块作轴向往复运动。当丝杠匀速旋转时，滑块除了完成换向动作外还作匀速直线运动。 显而易见往复丝杠螺纹的设计重点就是两端过渡曲线的设计，要使用什么样的过渡曲线能使滑块能在不受较大冲击就能实现转向，同时曲线又便于加工。也就是如何过渡曲线理论中心线。 nts 20 传统的方法 ， 就是把过渡曲线的理论中心线设计成 一条 2 倍 于 丝杠直径的圆弧。如下图 2 2 是依照这种理论 设计的某种往复丝杠的表面展开图 这样在设计上比较简单 ，螺旋线与过渡曲线连接处 B 点的 B 角相等，曲线顺畅过渡。但是这时两曲线联接点 B 到过渡曲线端点的距离 A 尺寸是一个无法精确控制的尺寸，因为 A 尺寸关系到整条丝杠的摆动幅宽，所以必须使之得到精确控制。同时，简单地用圆弧来作为过渡曲线，其连接点 B 到螺旋线交叉点 E 的距离也难以确定。若这一距离太大，会使过渡曲线太短，滑块转向太突然；若这一距离太小，滑块通过螺旋线交叉点时的导向性不好。这都会导致滑块的运动受到影响。 图 2 2 丝杠展开图 通过计算我们可以知道 ，采用圆弧作为过渡曲线，其滑块在 Y 轴方向的速 度和加速度在换向的行程中是不断变化的，且这种变化是不均匀、非线性的，这就会使往复机构在换向过程中产生不稳定和冲击，往复丝杆转速越高，这种不稳定及冲击就越nts 21 猛烈，这是我们不希望发生的。 所以在往复丝杠转速较高时。这种
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