陶瓷抛光机旋风磨头机构的设计【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 I 摘 要 旋风磨头是用于粗磨机对瓷砖进行加工的执行部件，是比较新式的磨头，该磨头是采用八组高速旋转的金刚石砂轮对瓷质砖表面进行刚性磨削，对抛光砖进行粗加工，使砖面平整细滑，减小粗抛磨块的消耗量，降低生产成本，提高了生产效率。 本设计主要是对于旋风磨头的磨轮高速自转和磨头慢速公转进行结构设计和计算。由于两个传动的转速差较大采用两个电机分别进行驱动。磨轮的自转设计为大锥齿轮啮合八个小锥齿轮进行转动，用于实现金刚磨轮的高速自转，磨头的公转采用蜗轮蜗杆传动设计用来实现磨头的公转，并且分别对锥齿轮和蜗轮蜗杆进行 了强度校核。本设计还对磨头中各轴、轴承和键进行了强度校核。使用 制完二维视图后还采用 建模对箱体壳体进行重量计算。 关键词 ： 陶瓷抛光，旋风磨头，锥齿轮，蜗轮蜗杆 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 on a is an is to it is a to of to in to it of is on of of of of of of so it to to of is a in so as to of is to of of is of is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 1 绪论 . 1 2 磨头传动装置的总体设计 . 2 定传动方案 . 2 案一 . 2 案二 . 3 头传动方案的选定 . 3 动机的确定 . 4 动机类型和结构形式 . 4 动机的容量 . 4 定电动机的转速 . 5 传动比的确定和各级传动比的分配 . 5 头的运动和动力参数的计算 . 6 轴转速的计算 . 6 轴功率的计算 . 7 轴转矩的计算 . 7 3 磨头传动件的设计计算 . 9 则联轴器的类型和型号 . 9 轮自转的直齿圆锥齿轮的设计计算 . 9 轮材料的选则 . 9 要参数的选则 . 9 齿圆锥齿轮的几个尺寸设计和强度校核 . 10 头公转的蜗轮蜗杆传动计算 . 15 动类型、精度等级和材料的确定 . 15 选几何参数 . 15 定许用接触应力 . 15 接触强度设计 . 15 要几何尺寸 . 16 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 轮圆周速度的计算并核对传动的效率 . 16 触强度的校核 . 16 轮弯曲强度的校核 . 17 他几何尺寸计算 . 17 4 磨头轴系的设计 . 19 绘装配底图及验算轴系零件 . 19 定箱内传动件轮廓及其相对位置 . 19 体内壁位置的确定 . 20 步进行视图布置及绘制装配底图 . 20 头公转蜗杆轴的设计 . 21 轮自转的直齿圆锥主动齿的轮轴的设计 . 26 轮公转蜗轮轴的设计 . 30 轮自转小锥齿轮轴的设计 . 34 风磨头上各轴键联接的强度校核 . 38 风磨头上各轴承的疲 劳强度校核 . 40 头主要部件螺栓联接强度的校核 . 45 结构的修改 . 45 计和绘制磨头的轴系结构 . 45 齿轮和蜗轮蜗杆的结构设计 . 45 5 磨头箱体的设计 . 48 头箱体的结构设计 . 48 头箱体的装配 . 48 头壳体的尺寸确定 . 51 体的润滑及密封和散热 . 52 结 论 . 55 参考 文献 . 57 致 谢 . 58 附 录买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 随着中国经济的快速发展，人们生活水平的持续提升，中国老百姓对陶瓷墙地砖的消费也产生了多样化的需求，抛光砖的产销量仍然保持强劲增长。而陶瓷砖的生产是由建筑陶瓷机械来完成的。 截止 2000 年底，在我国现在仍生产的 2900 条建筑陶瓷生产线中，瓷质砖抛光线共有 580 条，其中进口线约占 30，大多进口线为 97 年以前引进，其余 70%为 95 年开始投放市 场的国产线。在广东地区 984 条建筑陶瓷生产线中，瓷质砖抛光线有 387条，约占全国瓷质砖抛光线总量的 70左右。 陶瓷抛光砖在国内市场风行以来，各种利用机械加工瓷砖以提高产品档次的方法不断涌现，如水刀切割、圆弧抛光、线条抛光等等。深加工已经成为陶瓷产品锦上添花的主要手段之一，在提高产品附加值方面大有可为。为陶瓷深加工专门制作的深加工机械是陶瓷机械行业中的后起之秀，近年来在国内外的需求呈现急剧上升的势头。 抛光机是瓷砖深加工，也就是生产抛光砖的关键生产设备，抛光加工由两台的抛光机完成，第一台进行精磨、粗抛，第二 台进行半精抛、精抛。根据抛光磨头所用磨料的粗细，按工艺将抛光机分为粗抛机和精抛机，抛光过程是：瓷砖由主传动皮带送到机内 ,有砖检测装置检出有砖进入 ,磨头上的气缸动作 ,使旋转的磨头缓慢下降 ,磨轮对瓷砖表面进行磨削抛光 ,瓷砖经过若干个个磨头的抛光后由人工取料。连续进砖 ,磨头便对瓷砖连续磨削。采用先进的磨头对陶瓷墙地砖表面进粗磨抛光的，有效率高、加工表面质量好、破损率少等优点，经抛光机加工的瓷砖表面可达镜面光度。 旋风磨头它的结构特点是向外伸展出 8 根轴，每根轴上各安装一个圆筒形金刚磨轮，磨头由 2根电机驱动产生两个动 作，一是每根轴上的金刚磨轮自身的高速自转（转速高达 2700 转 /分钟），二是整个磨头带动八个金刚磨轮的低速公转（转速为 70 转 /分钟）。这种磨头与滚动式磨头有些相似，但区别也是很明显的，前者使用金刚磨具，并由两个电机驱动，自转高速，公转低速；而后者则是使用普通磨料磨具，仅由一个电机驱动，自转低速，公转高速。旋风磨头可取代原来的刮平磨头，适用于刮平阶段和粗磨阶段。 本设计所研究的是陶瓷抛光机的旋风磨头机构。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 磨头传动装置的总体设计 定传动方案 案一 1 2 3 4 5 67 8 9图 1 磨头传动方案一简图 该方案采用一个电机为整个磨头提供动力，减少了整体的成本，其传动路线是通过一个主动齿轮 4 带动一个齿轮组 3，该齿轮组 3 啮合两个齿轮，分别是从动公转齿轮 5 和从动自传齿轮 6，由从动公转齿轮 5 带动磨头 8 进行公转，由从动自转齿轮带动空套锥齿轮轴 7，再由空套锥齿轮 7 啮合着 8 个磨轮 9 进行高速自转。从而实现磨头公转和自转不同转速的分离。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 案二 1主电机 ) 2 3 4 5 67 8 9 磨轮 10 大锥齿轮 11 小锥齿轮 图 2 磨头转动方案二简图 该方案采用两个电动机分别用于磨头的公转和磨轮的自转，两个电动机分两条路线进行传动，线路一：主电机 1 通过联轴器 2 将动力传递至自转主轴 7，再到大锥齿轮 10，由大锥齿轮啮合着 8个小锥齿轮 11，将动力传递至金刚磨轮 9上，实现金刚磨轮的高速自转运动。线路二：公转电机 3也是通过联轴器将动力传递至蜗杆 4，蜗杆 4带动蜗轮 5 把动力传递至空心蜗轮轴 6 上，空心 蜗轮轴 6 上安装磨头 8，因此磨头将随空心蜗轮轴 6 一起旋转，从而实现磨头的公转运动。由于磨头的公转和磨轮的自转转速相差较大，因此该方案能较好的实现传动比，但是需要使用两个电机。 头传动方案的选定 由于磨头的公转转速大约为 60r/转转速大约为 2700r/速相差较大。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 因此采用方案二有利于减小磨头的尺寸简化传动部件的设计计算也能提高整个磨头的工作效率 仅会增大传动比使齿轮的体积增加而且结构比较复杂。因此选定方案二为磨 头传动方案。 动机的确定 动机类型和结构形式 陶瓷抛光机旋风磨头使用于工厂 ,工厂使用的是三相交流电 ,而且对于电动机没有特殊的要求所以选用三相鼠笼异步电动机。 动机的容量 电动机所需的功率 9550(1) 式中 :N/M，由任务书给出 r/任务书给出 m 1 2 轮、蜗轮蜗杆）、每对齿轮、每个联轴器的效率。其概略值见表 11用此数值时一般取中间值，如工作条件差，润滑不良时应取低值，已知磨头内部的润滑条件较好，所以取的值都较高。 在自转磨轮中，其传动的机械效率由以下几个部分组成：联轴器 承 锥齿轮 Z 公转磨头中：联轴器 承 3对 轮蜗杆 G=据任务书，磨轮自转转速为 2500 2800 r/矩为 7 10 N/ 个磨轮，因此磨轮自转电机的功率范围为： 628002500()107(895502 而磨头公转的转速为 50 80 r/矩为 300 320 N/m，因此磨头的公转电机的功率范围为： 9550 )8050()320300(9550 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 定电动机的转速 同一类型的电动机，相同的额定功率有多种转速可供选用。如选用低转速电动机，因极数较多而外廓尺寸及重量较大，故价格较高，但可以使传动装置总转动比及尺寸减小 。选用高转速电动机则相反。因此应全面分析比较其利弊来选定电机转速。 按照磨头公转和磨轮自转的转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围，如： n=(in)nw r/中： n电动机可选转速范围 表 11113于磨头公转采用蜗轮蜗杆传动，查表得 0 40 而磨轮自转采用的直齿锥齿轮 3 则磨头公转电机转速范围为： 10 40) (50 80)=500 3200 r/轮自转电机转速范围 (此机构为增速机构，之所以选则增速机构是因为磨头的结构所限，根据图 2 是由一个大锥齿轮主动啮合 8 个小锥齿轮从动，如果采用减速机构那么将是小锥齿轮主动啮合 8个大锥齿轮这在结构上会造成困难。 ) m i n/1 4 0 08 3 3)2 8 0 02 5 0 0()2131(1 对于 Y 系列电动机，通常多选用同步转速为 1500r/ 1200r/电动机，如无特殊要求不选用低于 750r/ 根据计算所得的电机转速范围和功率范围查表 11212用电动机的型号为：磨轮自转电机采 用 头公转的电动机由于转速范围较广，可选择的型号也较多在这里主要考虑电机的体积大小和重量，因为此电机是安装在磨头壳体的侧面要求选用体积小重量轻的电机再者考虑到降速的方便，所以采用折中法采用同步转速为 1500r/极电动机，型号为 270r/50100420r/8计传动装置时一般按工作机实际需要的电动机输出功率 ，在这里由于所选取的电动机功率有一定余量计算时采用电动机的额定功率计算，转速则取满载转速。 传动比的确定和各级传动比的分配 传动装置的总体传动比要求应为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2) 动机满载转速 r/头工作转速 r/于磨轮自转和磨头公转都是在磨头壳体中实现，考虑到磨头体积和结构的限制，都设计为一级传动 则磨轮自转传动比为： 3 0 02 50 0 9 70 014 20 700r/头公转转速为 70r/里则暂取这两个值为设计计算的数据。 则磨头自转的设计传动比为： 而与设计的传动比可能有误差，但误差是允许的。 头的运动和动力参数 的计算 为方便陈述，以下计算中轴指代主传动轴即蜗杆轴和大锥齿轮轴，轴指代从动轴即蜗轮轴和小锥齿轮轴。 轴转速的计算 n =r/ (3) (4) 式中 n、 n 为轴轴转速 r/电动机满载转速 i为轴轴传动比 则磨轮自转转速为： =70r/m 7 0 03 5 7 0 磨头公转转速为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 =420 r/m 2 0 轴功率的计算 P =1 (5) P = P 12 (6) 式中： 动机输出功率 P 、 P 轴轴输入功率 01、 12依次为电动机轴与轴轴间的传动效率 则磨轮自转是各轴的功率为： =1Z=22 由于大锥齿轮啮合 8个小锥齿轮 ) = 12Z/8=头公转时各轴的功率为： =01=3 G = 各轴转矩的计算 T =1 N/m (7) T = T 2 N/m (8) 式中： 动机轴的输出转矩 N/m T 、 T 为轴轴的输入转矩 N/m 9550d /2 1 79 7 0229 5 5 0 d /201 4 2 039 5 5 0 则磨轮自转的各轴转矩为： =01=217 13 N m = 12/8=213 N m 磨头公转的各轴转矩为： =01=20 m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 = 12=15 N m 将运动和动力参数的计算结果整理为列表备查。 表 1 磨头各轴运动和动力参数 序号 自转 公转 轴 轴 轴 轴 转速 n(r/970 2739 1420 69 功率 P(矩 T(N m) 213 9 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 3 磨头传动件的设计计算 则联轴器的类型和型号 对于磨轮自转和磨头公 转都是直接采用联轴器使电动机直接和磨头内部的传动轴相连，并且受限于磨头的体积和重量所选的联轴器不能太大太重，根据计算结果两电动机所传递的转矩和转速不是太大，再综合考虑的情况下两者均选用平键套筒联轴器。对于磨轮自转电机和轴相连时由于其是垂直安装采用螺钉用作轴向固定。查表112知磨轮自转电机 10058槽宽分别为 16递的转矩为 217 N 0 N m。根据以上数据查表 3于 套筒联轴器尚未标准化，故只将所选平键套筒联轴器的轴孔直径列出，主要尺寸和特性参数直接看表即可。 轮自转的直齿圆锥齿轮的设计计算 轮材料的选则 由于直齿圆锥齿轮是在磨头壳体之内属于密封的工作环境再加上大的锥齿轮要啮合 8 个小锥齿轮转动而且转速较高，因此对齿轮的要求是具有足够的硬度，以抵抗齿面磨损，对齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷，再此选择具有强度高，韧性好，便于制造便于热处理的锻钢，具体选则材料为 20渗碳、淬火，硬度达到 56 62处理后需要磨齿。 要参数的选则 传动比 i 由前面计算可知直齿圆锥齿轮的传动比为 i= 齿数 Z 根据磨头的工作条件，在封闭硬齿面齿轮传动中齿根折断为主要的失效形式，因此可适当的减少齿数以保证模数取值的合理，一般计算中取 Z表 3小锥齿轮齿数 7，则 7/7/8。 根据齿数重新计算自转轴的转速： =970 48 17=2739 r/更新表 1数据。 齿轮精度等级选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 由于直齿锥齿轮啮合转速较高，因此齿轮精度等级选定为 7c 面粗糙度 m。 锥齿轮的齿高形式 以往广泛应用直齿锥齿轮中的不等顶隙收缩齿因缺点较严重，近来被等顶隙收缩齿代替，因此本设计选择的直齿锥齿轮为等顶隙收缩齿。 齿圆锥齿轮的几个尺寸设计和强度校核 初步设计 根据材料的许用应力和齿轮所传递的转矩初步估计齿轮大端分度圆直径，查表1 9 5 1 (9) 载荷系数：由于所设 计的圆锥齿轮均为悬臂布置，故 数比： u=i=2=17/48=验齿轮的接触疲劳极限，根据图 3 300 N/算的安全系数： 轮的许用接触应力： 0 300/182 N/算结果： e 81 1 8 23 5 1 5 1 3 21 几何计算 由表 3得等顶隙收缩齿： 齿数：由前面设计得 8 7 分锥角： 90 301930709090r c t a na r c t a 大端模数： me=1=8= 端分度圆直径： 18 68 mm 27 9.5 宽系数： 均分度圆直径： )=168(142.8 mm )=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 平均模数： mm=)=锥距： 1 6 8s 齿宽： b= R 取 b=27 向变位系数： 2=0 大端齿顶高： 1+X1)1+0) .5 mm 1+X2)1+0) .5 隙系数 (查表 3 c*=端齿根高： 1+ c*- X1)1+ .2 mm 1+ c*- X2)1+ .2 根角： 534126 9 ct ct 1 h 534126 9 ct ct 2 h 齿顶角（等顶隙收缩齿）： 5341221 5341212 顶锥角： 531173534123070111 531122534123019222 根锥角： 74867534123070111 74816534123019222 大端齿顶圆直径： o 8c o 111 9c o o 222 切相变位系数 : 压力角： =20 大端分度圆齿厚： )t a 111 )t a 222 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 大端分度圆弦齿厚： 686 1(S 22212111 1(S 22222222 大端分度圆弦齿高： 112111 222222 当量齿数： s 48co s 111 ZZ o s 17c o s 222 ZZ 查表 3 h*=1 端面重合度： 0c o r c c o c o sa r c c o s 1*1 11 v 0co cc o co cc o s 2*2 22 v 20t t a 0t t a 1)t t a n)t t a n212211 Z 接触强度校核 由 式 3 0) 式中： 度圆切向力，查表 3F 8 2 2 1 32 0 0 02 0 0 0 1 1 (11) 用系数，查表 3v动载系数，由式 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 u 2) 式中： 数：其值列于表 3 速度： 00 0 00 0 11 齿向载荷系数： 中： 撑情况，查表3轮皆悬臂布置取值 齿间 载荷分配系数，查表 31 点区域系数，查图 3旋角 m=0故 E弹性系数，查表 3E=、螺旋角系数： 由式 38 7 3 8 310c o sc o s 由式查表 38 7 3 8 齿轮系数： 将上面的计算结果代入 222 / 8 3 许用接触应力，由式 3 m (13) 式中： 300 N/N寿命系数，齿轮长期工作取 滑油膜影响系数，查阅 3小安全 系数，取 X尺寸系数，查阅 3X=1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 作硬化系数，查图 3W=1 故许用接触应力值为： 2/ 结论： H 通过 弯曲强度校核 由式 3 (14) 式中： 同前 即： 1 合齿形系数，按 8 查图 3 弯曲强度计算的重合度和螺旋角系数，查图 3 =各值代入 21 / 21212 / 1 许用弯曲应力，由式 3 XR re m (15) 式中： 轮材料的弯曲疲劳强度基本值，查图 3 30 N/N寿命系数，查图 3期工作取 Y 对齿根圆角敏感系数，查表 33 对（齿根）表面状况系数，表面粗糙度较好取 寸系度 查图 3X=1 根弯曲强度的最小安全系数取 式 3将上列各值代入公式故许用弯曲应力值： 2/ 结论： 因此设计的锥 齿轮有足够的强度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 头公转的蜗轮蜗杆传动计算 动类型、精度等级和材料的确定 根据前面设计参数，蜗轮蜗杆所传递的功率小于 3速也不太高，故选用阿基米得蜗杆传动。由于该蜗轮蜗杆只用于一般的动力传动中，故选定精度 8c 0089 由于蜗杆的速度不高，载荷不大因此采用 40面淬火 ,5 50 。表面粗糙度 m 。由于锡青铜耐磨性及胶合性能较好，但价格较高，因此选用蜗轮轮缘为 选几何参数 传动比 i=n1/420/70=考表 3 ,1i=2 1。故 i=41/2=n2=n1/i=1420/9 r/更新表 定许用接触应力 由表 3Z 由表 3 =220 N/图 3 s 4.5 m/s 传动采用浸油润滑，由图 3 轮应力循环次数，由资料查得磨头使用寿命 5 年，每年工作 300 天，每天工作10h，每小时载荷率为 60。 故： 0 j 0 69 1 300 5 10 107 查图 3N= 20 3322212 )15000( (16) 载荷系数 K=轮轴的转矩由前计算得 G =315 N/m 3212 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 查表 3选用 m=5 0 主要几何尺寸 按表 3 蜗轮分度圆直径 d2= 41=205 动的中心距 : 0205(21)(21 12 导程角 r: 242a r c t a r c t a n 1 d 轮圆周速度的计算并核对传动的效率 蜗轮的圆周速度： 9205100060 222 齿面间滑动速度： o 47090c o 1 按式 3