2T装出料机的旋转部件设计研制【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 2T 装、出料机的研制 旋转部件设计  摘要  根据 设计任务书中给出的技术参数，详细分析了装、出料机的旋转部件的原理和机构，参考悬臂式起重机和各种装卸机械旋转部件的原理并根据锻造车间的特点，通过方案论证以及设计计算最终完成设计任务。  装、出料机旋转部件的设计有：回转支承的选型计算、齿轮啮合传动的设计计算、机械臂支座的选用计算、电气控制设计等四部分。回转支承固定在 13）系列，型号为：外齿式 定在台架上的液压马达控制一个小齿轮按行星轨迹绕回转支承运行，回转支承驱动台架 360度旋转，转速 3r/械臂支座选用轴直径 d=50四螺柱滚动轴承座；部分用来控制油泵，大车行走、小车行走的电机电气控制。旋转部件重量 2756本设计所遇到的难点有：回转支承选型计算和由于工作台旋转，而引起的控制线路的布线设计问题。经过查阅资料、认真计算最终采用结构牢固的三排滚柱式回转支承（ 13）系列；为使工作台旋转范围大于 360度，在回转支承中间设计一个滑环机械，使来自大车、小车的电源线路通过滑环机械引入电气柜；控制线路也通过滑环机械到达小车和大车的驱动电机，为保证装、出料机的运行安全，在控制电路中还设 计了大车、小车、旋转等部件运动的电气互锁电路。  经设计小组全体人员共同努力，精心设计，本设计达到了设计任务书的要求。  关键词 ： 锻造   装、出料机   旋转部件   设计  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of T to in a of of of in of nd of of of Y in of on of of of 13) in on a 60 r / d = 50mm of to 756 of to by of a of 13) of 60 in of a of of at to to of in of of as of of of to   买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目   录  摘要   . 1 引    言  . 4 第一章   装、出料机的整体论证  . 5 锻造车间  . 5 装、出料机旋转部件论证  . 6 第二章   装、出料机回转平台设计  . 9 回转支承的选型  . 9 回转支承的计算  . 9 安装螺栓的强度校核  . 13 第三章   齿轮啮合传动的设计  . 14 齿轮外啮 合设计  . 14 液压马达转矩计算  . 18 第四章   机械臂支座 设计  . 19 机械臂支 座选取直径计算  . 19 机械臂支 座的安装  . 20 第五章   装、出料机电气原理设计  . 21 电气控制线路设计 . . 21 设计小结  . 23 致   谢  . 24 参考文献 ：  . 25     买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 引    言  装、出料机是锻造生产中为室式加热炉装出锻件坯料用的常用设备。由于装、出料机的动作灵活、操作简单，不仅可以缩短大量辅助时间，提高劳动生产率，而且能大大减轻繁重的体力劳动，改善劳动条件，节省人力，因而受到 了广大锻造工人的欢迎。  本设计的任务是 设计一台额定装载量为 2吨的装、出料机的旋转部件，用于锻造生产过程中。其功能为：在大车、小车的配合下，使置于旋转台架上的机械臂部件完成从料场取料，送入加热炉；从加热炉取料，送至锻锤前料台；从锻锤前料台取料，送至成品堆放区的功能。   在进行调研，了解锻造生产过程、锻造生产设备及其工作环境等的基础上，结合毕业设计任务书中的设计依据及要求，对旋转部件方案进行论证，经分析、讨论和设计计算选出了最佳的设计方案。然后分为：回转支承设计、齿轮啮合传动设计、机械臂支座设计、电气控制设计等 四部分，分别进行设计、计算，绘制了旋转部件装配图及部分关键零件图，最终完成了旋转部件设计。  本设计说明书介绍了旋转部件论证、分析、计算等过程。  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第一章   装、出料机的整体论证  锻造 车间  1、 锻造生产是在金属灼热的状态下进行的 (如低碳钢锻造温度范围在 1250 750 之间 )，由于有大量的手工劳动，稍不小心就可能发生灼伤。  2、 锻造车间里的加热炉和灼热的钢锭、毛坯及锻件不断地发散出大量的辐射热 ， 锻件在锻压终了时仍然具有相当高的温度，工人 经常受到的侵害。  3、锻造车间的加热炉在燃烧过程中产生的烟尘排入车间的空气中，不但影响作业环境，还降低了车间内的能见度 ， 对于燃烧固体燃料的加热炉，情况就更为严重，因而也可能会引起工伤事故。  4、锻造生产中所使用的设备如空气锤、蒸汽锤、摩擦压力机等，工作时发出的都是冲击力；设备在承受这种冲击载荷时，本身容易突然损坏 ， 如锻锤活塞杆的突然折断，而造成严重的伤害事故。  5、锻工的工具和辅助工具，特别是手锻和自由锻的工具、夹钳等名目繁多，这些工具都是一起放在工作地点的。在工作中，工具的更换非常 频繁，存放往往又是杂乱的，这就必然增加对这些工具检查的困难。当锻造中需用某一工具而又不能迅速找到时，有时会“ 凑合 ” 使用类似的工具，为此往往会造成工伤事故。  6、由于锻造车间设备在运行中发生的噪声和振动，使工作地点嘈杂刺耳影响人的听觉和神经系统，分散了注意力，因而增加了发生事故的可能性。  总之，车间的工作环境相对来说及其的恶劣。  由设计任务书中所述：装、出料机的覆盖范围为： 25M 10M。及长边对加热炉，另一边对成品堆放区；其左端对料场，右端对锻锤前台。由此绘制车间布局图 1：  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 1间布局  、出料机旋转部件论证  、出料机旋转论证  装、出料机旋转部件在此工作环境中要在机械臂伸缩、大车行走、小车行走的协作下共同完成从料场取料，送入加热炉；从加热炉取料，送至锻锤前料台；从锻锤前料台取料，送至成品堆放区等一系列动作。同时还肩负着旋转台架上各部件的防止倾倒的任务。除了保证正常的工作运行，更要保证操作人员人身安全。  由于料场、炉子、锻锤、成品堆放区在车间的四个方向，这就需要装、出料机的钳爪能够移动到车间的每一个位置，显然结合塔式起重机的构造，在小车上就 必须安放一个旋转平台，将钳爪安放在平台上，在平台旋转的工作中，钳爪就会触到车间的各个角落。设计任务书上要求：加热炉口底沿距地面高度 1200锤前料台高度 800于车间条件的考虑，回转工作台整个回转角度范围为大于 360 度，这就要求机械臂，工作台，小车，以及大车的高度协调，来满足设计需要。   考虑到料场、加热炉、锻锤、成品堆放区位于四个方向，机构需要绕 z 轴旋转 360度才能完成工作。如图 1文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 图 1轴旋转示意图  由机构论证 我们考察调研了车载起重机、塔式起重机等设备，决定采用回转支承。将回转支承安放于小车平板和工作台平板之间。 如图 1 1转支承安放示意图  123完成 们在杠杆的转动中心及支点的选择提出了两种方案。方案一：运动中心位于臂筒支脚的顶端 ,如图 1-4 a 所示；方案二：运动中心位于臂筒支脚的末端，如图 1-4 b 所示。方案一中，机械臂完全俯下后机械臂前端所能覆盖到的区域减小 L；而方案二中，机械臂完全俯下后机械臂前端所能覆盖到的区域并没有减小。  臂筒 的支脚设计也有两种。结合方案一支脚如图 1-5 a 所示，方案二支脚如图 1-5 两个方案中支脚的跨距1案二中的支脚可以有更多的增加空间，而方案一中的支脚跨距如进一步的增加则会增大运动中心轴的载荷。如图 1示，支脚的安装点跨距 L 越大，支脚就越靠近工作台中心，这样就会减小支脚对工作平台的载荷。在方案二中支脚的斜向受力还可以保证工作台在 旋转的过程中机械臂的稳定性。  通过上述讨论，我们采用方案二。  关于机械臂的俯仰的原动力，经过调研考察并结合起重机等设备的结构方式，我们采用在机械臂后端安放液压缸来实现。  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 1械臂俯仰运动机构图                    图 1脚  图 1脚安放图  工作台要支撑起机械臂，为了机械臂在工作中稳定，其机械臂前端的支撑可分为左右两个，加上后边液压缸的一个支点构成一个三角形，工作起来是相当平稳的。为了更容易操作机器，操作间安放在机械臂的右后侧。油箱安放在机械臂的左后侧。由于工作台 要旋转，下面安放回转支撑来完成转动。经 过调研，我们选用三排滚柱式回转支承，型号为外齿式 工作台上安放齿轮，将回转支承带有齿轮的外圈固定于小车平板，内圈固定与工作台底面。工作台上有液压马达控制的齿轮旋转带动回转支承旋转，整个工作台就会旋转。由于工作台上安放的部件比较多，考虑到使用电动机驱动还需要减速、抱闸等附件，占地面积大。所以采用液压马达，体积小且运动灵活。  由于工作台转动会对控制线路的布线造成影响，在机械臂的下方，回转支撑的中心部位安放一个滑环，来连接大车、小车通向 配电箱的电线。工作台旋转速度为 3r/ 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第二章   装、出料机回转平台设计  回转支承的选型  从节约成本 到提高工作效率的观点出发，根据回转支承的结构特点、性能、和适用范围，我们选定三排滚柱式回转支承。  三排滚柱式回转支承具有三个座圈上下及径向滚道各自分开，使得每一排滚柱的负载都能确切地加以确定，能够同时承受各种载荷，是四种产品样本中承载能力最大的一种，结构牢固，特别适用于要求较大直径的重型机械，如斗轮式挖掘机、轮式起重机、船用起重机、钢包回转及大吨位汽车起重机等机械上。  图 2 回转支承的计算  回转 支 承 所承受的作用力包括：总轴向力  410N ），总倾翻力矩 M( 410),在 力矩作用平面的总径向力 4(10 )型计算时，静态工况下回转支承所承受的作用力文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 M 、 动态工况所承受的作用力  M 、 分别计算。如果主机做提升动作，则提升载荷应乘以提升惯性系数 K,K= a（ 410N ）， 我们先来计算是有那几个力共同汇成总轴向力的。  1） 平板质量1V=1300 1800 60 310 =1099)小车后焊接板质量2V=1500 2100 30+350 800 30 =310 =785)加强筋的质量3V=（ 4 110 10 1100+2 500 10 110） 310  =（  310 +310 ） 310 47)液油压的质量4V=700 1500 800 310  =700)估算油箱上电机、操作室和电气柜的重量525以旋转部分的质量  1099+785+47+700+125 =2756机械臂的设计者计算，得出机械臂部件的重量约为 6500至于回转支承所要承受的总轴向力 所以  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12  械 臂 旋 转 部 件=6500+2756=9256么总轴向力=9256 9（ 410 N）  求总倾翻力矩  翻 力 矩，我们首要就是分析它受的所有力矩。  在回转支承中心左侧：  1） 在静态工况下，最大载荷 2吨时，  1M=2000  m  2） 当机器正常工作时，两个前支架所给 的力矩  2M=217  m  在回转支承中心右侧：  1)当机器正常工作时，后油缸脚架所给的力矩  3M=153  m  2)油箱里面的液压油所给的力矩  4M= m  3)回转后焊接板和加长筋所给的力矩  5M= m  得出总的倾翻力矩 4(1 0 )M KN m  M = m   11( 410  m ) 排滚柱式选型计算（径向力 按静态工况选型：   1a a  f  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 得出                   9 10（ 410 N）  f得出                                                                                               M =11 410  m ) 按动态工况校核寿命：  1a a  f  得出                    9 1=9（ 410 N）  f得出                    M =11 1=11( 410  m ) 式中： 回转支承当量中心轴向力， 410N ；  M 回转支承当量倾翻力矩， 410；   回转支承静态工况下安全系数（见表 2   回转支承动态工况下安全系数（见表 2  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 表 2转支承安全系数  应  用  主  机  回转支承型式  01  02     11， 13 安  全  系  数  塔式起重机  上回  转式       回  转  式  式起重机、堆取料机及各种工作台  臂式起重机、港口起重机、各种装卸机械  ：  安装螺栓的强度校核  在承载曲线图中，按静态工况计算出来的总轴向力的交点，应落在所选的 螺栓承载曲线的下方  。回转支承与主机安装时，安装螺栓的预紧力应达到螺栓材料屈服强度的  选用符合静态工况选型计算的工作载荷：  9 10（ 410 N）  M =11 410) 而螺栓的计算载荷为：  （ 410 N）  M =11( 410) 按上述计算结果，在承载能力曲线中选 择，可确定选用  转支承。  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 2 1 线为静态承载能力曲线  1'2'1' 点在滚道静态载荷曲线  1 下方，因此满足要求  2' 点在 此选择 螺栓可以满足要求。  第三章   齿轮啮合 传动的设计  齿轮外啮合设计  轮设计主要参数  由于工作平台的旋转，则需要齿轮和回转支承进行外啮合传动，标准齿轮传动的设计计算：  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 1）传动比 i 采用一级齿轮传动。  2）齿数 Z 一般设计中取 Z>数多则重合度大、传动平稳、且能改善传动质量、减少磨损。  若分度圆直径不变，增加齿数使模数减小，从而减少了切齿的加工量且减少了工时。但模数减小会导致轮齿的弯曲强度降低。具体设计时，在保证弯曲强度的前提下，应取较多的齿数为宜。  3）模数  模数的大小影响齿轮的弯曲强度。设计时在保证弯 曲强度的条件下取较小模数，齿轮保证 m 2 4）齿宽系数d取d=）螺旋角  设计时取 = 010  轮主要计算  （ 1）选择齿轮材料及精度等级  小齿轮选用 45 钢调质，硬度为 220 250齿轮选用 45 钢正火，硬度为 170210表 3  表 3见机器中齿轮的精度等级  机器名称     精度等级     机器名称     精度等级  汽轮机       3 6    通用减速器       6 8 金属切削机床       3 8    锻压机床       6 9 轻型汽车       5 8    起重机       7 10 载重汽车       7 9    矿山用卷扬机       8 10 拖拉机       6 8    农业机械       8 11 选 8级精度，要求齿面 粗糙度  （ 2）按齿面接触疲劳强度设计  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用   2 0 3 21( 1) 求出  确定有关参数与系数：  1）  转矩 1=6101610 10955 = 510 2）    载荷系数 K 查表 3  表 3  荷  系  数  工作机械  载荷特性  原    动    机    电动机  多缸内燃 机   单缸内燃 机  均匀加料的运输机和加料机、轻型卷扬机、发电机、机床辅助传动  均匀、轻微  冲击  1   均匀加料的运输机和加料机、重型卷扬机、球磨机、机床主传动  中等冲击    床、钻床、轧机、破碎 机、挖掘机  大的冲击     ：斜齿、圆周速度低、精度高、齿宽系数小、齿轮在两轴承间对称布置时取最小值。直齿、圆周速度高、精度低、齿宽系数大，齿轮在两轴承间不对称布置时取大值。  取 K=）齿数1齿轮的齿数17，则大齿轮齿数2z=109，因单极齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表 3  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 表 3宽系数d齿轮相对于轴承的位置  齿   面   硬   度  软齿面（ 350 硬齿面（ 350 对称布置                  0 4 0 9 不对称布置           3 0 6 悬臂布置           2 0 25 选取d=1。  4）   许用接触应力 H 由图查得：   20l i m 1 l i m 25 6 0 , 5 3 0 a M P a 由表 3  表 3全系数软齿面（ 350 硬齿面（ 350 重要的传动、渗碳淬火齿轮或铸造齿轮                  得。  查图得：  1,2式   20l i m    可得：  1 l i m 112 l i m 221 5 6 0 5 6 011 . 0 6 5 3 0 5 6 21 P a M P  P a M P 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 故              1d ( 1) =321  0 51 4 5 6 0 m =  标准模数表，取标准模 数 m=3)   主要尺寸计算  1d=27d=2 109308=1 圆整后取2b=651b=2b+50mm a=12m(12=12 12（ 27+109)=8164)   按齿根弯曲疲劳强度校核 : 由式   120112 122 F F S F S  K  Y Yb m d b m z 得出F, 如F F则校核合格 . （ 5）   验算齿轮的圆周速度 V 116 0 1 0 0 0   3m/s 根据经验选 8级精度是合适的。  液压马达转矩计算  计算校核后：由大齿圈1Z=109，模数 m=12，小齿轮2Z=27 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 平板回转转速  n=3r/达输出转速  1n=3 60r/达输出转速  1n=3 123 10927 12r/n=60 1260 10927 240r/量 Q 1Q=1900mL/r 12r/3L/Q=1900Ml/r 240r/56L/达转矩 M 600液 2 1900600 8 2=9549549 323= 1941 0 (1 0 )  第四章  机械臂支座设计  机械臂支座选取直径计算  通过前两支承单脚 施加力通过机械臂支座，为避免轴不被压弯，对机械臂支座进行设计。  对机械臂支座进行计算，先分析它所承受的力，我们来设计并确定它的轴直径。  根据轴承受力情况分析，因轴承受单剪力，故剪切面上的剪力剪切面积 24，由轴的材料得知： 60 ， 2 0 0 P a ，轴承座的底板厚度 t=8 （ 1）根据剪切强度条件设计轴直径  由式                         19买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 可得  24 d  有      64 ( 1 0 8 . 5 )4( 6 0 1 0 ) 348 10 m  =48 d=50 2）根据挤压强度条件设计轴的直径  轴上、下部挤压面上的挤压力2,挤压面积t d，  由式 :   19s b  得  /2t d  有  361 0 8 . 5 1 02 2 ( 0 . 0 0 8 ) ( 2 0 0 1 0 )m P a333 10 m  =33 d=50同时满足挤压和剪切强度的要求。  机械臂支座的安装  计算出机械臂支座轴的直径后，我们选定用带紧定套轴承的四螺柱滚动支座，因为平板可以提供一定面积的接触面供支座安装，减少了因接触面少而引起的支撑弯曲。  机械臂支座安装前，也应进全面清 洗检查。将支座内腔用刮刀将脏物刮去，用布蘸汽油或溶剂将脏物擦净，观看有无裂纹及砂眼，以防止在运行中出现渗油。  轴承盖与支座接合面，支座与轴承挡油圈结合面应进行研刮配合，并用塞尺检查，其间隙不得大于  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 放置支座的底板表面也要清理干净，不应有碰伤、锈蚀和毛刺。紧固支座的螺钉及座板螺纹均要他细检查，并试拧螺钉检查是否过紧或秃扣。  轴承和底板之间必须垫以绝缘垫板或金属垫片，金属垫片用来调整座水平位置。以调整该单支承和相联结的平板的相对位置。金属垫片是由 3毫米的金属薄板制成。绝缘垫板是由 布质层压板或玻璃丝层压板制成。放置绝缘垫板的目的主要是防止轴电流的危害。绝缘垫板应比轴承座每边宽出 5 10毫米，厚度为 3 10毫米。  除在轴承和底板之间放置绝缘垫板之外，同时将螺钉和稳钉也应加以绝缘。绝缘垫圈用厚度 2 5毫米玻璃丝布板制成，其外径比铁垫圈外径大 4 5毫米。与支座相接的油管接盘绝缘垫可用厚度为 1 2毫米橡胶板制成。  调整轴在机械臂支座的位置，是从最边上的轴承座开始，用水平尺放在支座面上来检查这些平面的水平度。用经纬仪或水平仪检查几个支座的平面是否在同一水平面内，及用线锤等方法找正各轴承 中心是否在同一轴线上  按上述方法进行轴承座的调整工作，消除偏差的过程中，应用于千斤顶式的工具来移动支座，切勿采有撞击、锤打的方法。用此法调整支座的精度误差约在  应当指出：此次支座的安装调整仅仅是预调，在定心时还要调整以达到轴心线一致的要求。支座预调好后，只是将螺钉均匀地拧紧（按对角循环拧紧），而绝缘套管和稳钉可暂时不放，等定心工作最后完成或试车前再放。  第五章  装、出料机电气原理设计  气控制线路设计  考虑电路各种保护与联锁，有必要设置如下环节：  总开关；  熔断器作短路保护作用；  热继电器对电动机起过载保护作用；  线圈得电时构成自锁；   大车正转与反转的电气互锁；   小车正转与反转的电气互锁；  电铃，在造作错误时起到报警作用。  买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 工作原理：用倒顺开关控制大车电动机和小车电动机的正反转  在主电路中，采用两个接触器，即正转用接触器 反转用接触器 接触器相电源的相序按 入大车电动机，大车电动机将正转。而当 三相电源按 入电动机，电动机将反转。  由主电路知，若  会造成 3两相电源短路，这是绝对不容许发生的。因此，要使电路安全可靠地工作，最多只允许一个接触器工作，要实现这样的控制要求，我在控制电路中，将  动断辅助触点分别串接在 成互锁电路。起到了保护作用，从而保证了电路可靠的工作。类似，制成图 55 图 5 1 电气原理   买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 1