S114型碾轮式混砂机的设计（混凝土）（总装及传动机构设计）（全套含CAD图纸）
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s114
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 碾轮式混砂机的设计 (总装及传动机构设计 ) 摘要 ： 课题来源于大丰市春城铸造机械厂。设计主要包括混砂机的传动部分，齿轮传动的设计，轴的设计与校核，混砂机总体结构的设计分析与计算。其中 二级渐开线圆柱齿轮软齿面减速方式，不仅满足了混砂机传动装置传动比大和承载能力高的要求，而且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，可靠性更强等特点。在混砂机设计中，还采取了以下措施，以保证其技术先进性和经济合理性 :（ 1）采用矮刮板，加强对型砂的混合搅拌作 用，并降低其功率消耗；（ 2）加大卸砂门面积，缩短卸砂时间；（ 3）采用辉绿岩铸石做底盘护板，增加其使用寿命，减少刮板磨损 ,改堆焊 化钨）为直接焊接硬质合金刀片 ,针对强度不足 ,在刮板反面焊上加强筋以增加其强度 ,经改进后 ,一副刮板可正常使用 1年左右 ,刮砂干净 ,结砂很少 ,负荷波动小。因此 ,设计具有较好的应用前景和实用价值。 关键词： 辗轮式混砂机；传动装置；密封；润滑；减速机 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 2 of 114 of of of of 114 a 2to of to of In in to C (is of of to of in to a of be in It is to of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录 1 前言 1 2 总体方案论证 2 3 传动方案的论证 3 案一、带传动 3 传动的主要优点 3 传动的缺点 3 案二、齿轮传动 4 轮传动的主要优点 4 轮传动的主要缺点 4 案三、蜗杆传动 4 杆传动的主要优点 4 杆传动主要缺点 4 4 选用电动机 6 5 机械传动装置的总体设计 7 动装置的运动简图 7 动装置总传动比 7 配各级传动比 7 算传动装置的运动参数和动力参数 8 轴转数 8 轴功率 8 轴转矩 8 运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表 9 6 机械传动件的设计 10 齿轮设计及计算项目 10 接触疲劳强度设计计算 10 关参数修正 11 曲疲劳强度校核计算 11 速级直齿圆柱齿轮的设计 15 择齿轮材料 15 齿面接触疲劳强度计算 15 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 4 核齿根弯曲疲劳强度 16 速级斜齿圆柱齿轮的设计 18 轮材料的选择 18 定公式中个参数值 18 计计算 19 核齿面接触疲劳强度 19 核计算 20 算齿 轮传动几何尺寸 20 轮结构设计及绘制齿轮零件图 21 7 轴的设计 23 8 主要规格及技术参数 24 9主要结构及工作原理 25 体 25 盘 25 砂门 25 动机构 25 动机 25 速器 25 轮机构 25 辗机构 25 轮 25 砂板 26 10 操作与使用 27 11 结论 28 参考资料 29 致 谢 30 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 前言 混砂机是铸造车间手工或机械化造型线各类型 (芯 )砂混制的专用设备。亦可用于耐火材料、化工、玻璃、陶瓷等行业混合粉粒状物料。目前世界上各国都致力研究和生产各种类型的高效率混砂机。即满足以下三方面的要求： a. 在混砂机盘径一定时，能增加每次加料量。 b. 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。 c. 每次加料量和生产率提高后，功率消耗应适当 1。 我的课题来源于大丰市春城铸造机械厂。为保证铸造车间混制型砂及型砂、化工、轻工、建筑材料等行业中混制粉粒状物料的要求，设计混砂机的传动部分，要求达到如下目的：（ 1）综合运用机械和电器知识；（ 2）齿轮传动的设计；（ 3）轴的设计与校核；（ 4）混砂机总体结构的设计分析与计算。 根据国内制造水平，混砂机减速机多采用圆锥 +二级渐开线圆柱齿轮软齿面减速机，也有采 用行星和摆线针轮行星减速机。目前，德国、美国、瑞士、日本等国家从 混砂机减速机均采用圆锥 +二级渐开线圆柱齿轮硬齿面减速机。这种减速机体积小，寿命长，可满足混砂机传动装置的要求，但存在以下问题： (1)结构复杂 ； (2)造价高 ； (3)难于制造，安装、调试要求高 ； (4)由于减速机为立式，圆柱齿轮为水平放置，难于润滑，必须配备润滑系统，因此，运行维护不便。辗轮式混砂机主要由辗压机构、刮板、传动装置、辅助装置等组成，其中传动装置是混砂机的心脏，是其重要部份之一。传动装置由电机、联轴器和减速机组成， 电机一般采用 Y 系列四级电机。而设计减速机时，必须充分考虑混砂机的工作条件，如砂处理工部灰尘多，减速机一般安装在混砂机底盘下面，安装位置小，维修困难大等。减速机设计是否合理，制造和安装是否达到技术要求，对混砂机的使用效果关系极大。因此在设计时，除了满足传动比及承载能力等要求外，要全面地考虑制造、安装、使用和维修问题，力求做到技术上先进，经济上合理。 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 2 2 总体方案论证 减速机作为混砂机的主要传动机构，其性能的好坏直接影响混砂机的效率、混砂质量及混砂机各项技术性能的发挥。 设计的参考方案有： A混砂机采用双辗轮。双碾轮混砂机具有辗压、搓擦和搅拌作用，型砂质量好；具有中等碾压力、中等圆周线速度；每只碾轮的重量是一次加料量的 碾轮，增加了单位时间辗压和搓擦的面积 (单位宽度面积上碾压力也进一步降低）；出砂门尺寸加大，快速卸砂；一般采用回转雾化喷水装置、弹簧加减压机构。减少了设备体积，提高了生产效率，具有噪声低使用寿命长安装简便维修方便等优点 2。 B采用辗轮 +中等速度的转子。在辗轮混砂机的基础上将其中的一个辗轮改为转子，同时利用刮板和辗轮、刮板和高速旋转的固定转子的双重作用 ，对物料进行混合、剪切和搓擦作用，使型砂质量进一步提高，同时也有松散作用。但这种混砂机结构较复杂，制造、维护都不如辗轮混砂机简单 2。 C采用转子混砂机。无辗轮，完全利用高速转子强化撮擦，有松砂功能，高速、高效、高性能，以适应各种高压高速造行线的生产。转子混砂机是依靠高速旋转的转子及低速刮板的共同作用，将粘土高速剪切、撮擦并均匀涂覆在粒砂表面，其成膜速度比辗轮混砂机快 1 倍以上。适用于粘土砂的混制，尤其适用于潮模单一砂，也可用于普通水玻璃背砂的混制。但因其造价高，应用受到一定的限制。 经过和同学们的研讨和 老师的指导，再依据经济实用的原则和适用的场合综合考虑，决定采取第一种设计方案，即采用双辗轮混砂机构，设计立式减速机构。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 传动方案的论证 案一、带传动 传动的主要优点 2 a. 缓冲和吸振，传动平稳、噪声小； b. 带传动靠摩擦力传动，过载时带与带轮接触面间发生打滑，可防止损坏其他零件； c. 适用于两轴中心矩较大的场合； d. 结构简单，制造、安装和维护等均较为方便，成本低廉。 传动的缺点 2 a. 不能保证准确的传动比； b. 需要较大的 张紧力，增大了轴和轴承的受力； c. 整个传动装置的外廓尺寸较大，不够紧凑； d. 带的寿命较短，传动效率较低。 鉴于上述特点，带传动主要适用于： a. 速度较高的场合，多用于原动机输出的第一级传动。 b. 中小功率传动，通常不超过 50 c. 传动比一般不超过 7，最大用到 10。 d. 传动比不要求十分准确。 图 3 带传动方案 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 4 案二、齿轮传动 轮传动的主要优点 2 a. 瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力； b. 适用于功 率和速度范围广，功率从接近于零的微小值到数万千瓦，圆周速度从很低到 300 m/s； c. 传动效率高， =常用的机械传动中，齿轮的传动效率较高； d. 工作可靠，使用寿命长；外廓尺寸小，结构紧凑。 轮传动的主要缺点 2 a. 制造和安装精度要求较高，需专门设备制造，成本较高； b. 不宜用于较远距离两轴之间的传动。 案三、蜗杆传动 杆传动的主要优点 2 a. 传动比大，结构紧凑。传递动力时，一般 i=8 100； b. 蜗杆传动相当于螺旋传动，为 多齿啮合传动，故传动平稳、振动小、噪声低； c. 当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，可实现反向自锁，即具有自锁性。 杆传动主要缺点 2 a. 因传动时啮合齿面间相对滑动速度大，故摩擦损失大，效率低。一般效率为 =有自锁性时 以不宜用于大功率传动； b. 为减轻齿面的磨损及防止胶合，蜗杆一般使用贵重的减摩材料制造，故成本高； c. 对制造和安装误差很敏感，安装时对中心矩的尺寸精度要求很高。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图 3 蜗杆传动方案 综合分析上述三种方案，从传动效率、传动比范 围、传动速度、制造成本和安装精度、传动装置外廓尺寸等方面综合考虑，本设计课题的传动方案采用方案 2，即采用齿轮传动。 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 6 4 选用电动机 选择电动机类型和结构形式。按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。 电动机的容量（功率）选得是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或电动机因长期过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪 费 4。 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 00 ，则需电 动 机功率为 500(0 15 因此 选择电动机的型号 4，额定功率 15满载转速 1460 r ，同步转 速 1500 r ， 可满足混砂机需要 1。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 机械传动装置的总体设计 动装置的运动简图 图 5 1 齿轮传动运动简图 动装置总传动比 电动机选定后，根据电动机的满载转速 n n 可确定传动装置的总传动比wm 。 具体分配传动比时，应注意以下几点： a. 各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速 传动尽可能不超过其允许的最大值。 b. 应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高和减少精度的降低。 c. 应使各级传动的结构尺寸协调匀称利于安装，绝不能造成互相干涉。 d. 应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧凑。 配各级传动比 3 根据机械设计手册初取， i =i =114 型碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 8 则 算传动装置的运动参数和动力参数 4 轴转数 轴 m 2m 6 0m 轴 m 2轴 m 主轴 轴功率 轴 8 3 k 齿轴承联轴器 轴 1 5 k 齿轴承 轴 5 k 齿轴承 主轴 2 5 k 轴承 轴转矩 轴 5 0 5 0T 轴 5 0 5 0T 轴 7 5 5 0 5 0T 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 主轴 7 9251 2 . 59 5 5 0 5 0T 运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表 表（ 5 1） 运动和动力参数 参数 轴名 电动机轴 轴 轴 轴 主轴 转速 1 1460 442 82 25 25 功率 15 矩 775 动比 i 效率 114 型碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 10 6 机械传动件的设计 齿轮设计及计算项目 3 说明 : 取 8 级精度软齿面标准传动 ,小齿轮 45 钢 ,锻件 ,调质 70齿轮45 钢 ,锻件 ,正火 20接触 强度设计计算 ,工作载荷基本平稳 ,单向传动，小齿轮悬臂布置 ,使用寿命 10 年 ,两班制 ,每年工作 300 天 . 齿面粗糙度 接触疲劳强度设计计算 （ 6 1） A. 齿数比 u=i=. 尺宽系数 R=C. 小齿轮转矩 =104 D. 载荷系数 K K=a. 工况系数 b. 动载荷系数 初估 =5 8 c. 齿向载荷分布系数 滚子轴承） 于是得： K=. 材料弹性系数 F. 节点区域系 数 G. 许用接触疲劳应力 m Z （ 6 2） a. 小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限应力分别为： 05 2 60 2b. 小齿轮和大齿轮的最小许用接触疲劳安全系数 SHSH c. 接触寿命系数 小、大齿轮 每转一周同一侧齿面的啮合次数 1= 2=1 小、大齿轮的转速 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 460 r/42 r/ 应力循环次数 00 1460 1 10 300 16=109 N1/u=109/109 于是得： ， 将上列诸值代入（ 6，得： H1=605 2 H2=560 2取 H=560 2按式（ 6算，得小齿轮大端分度圆直径 取 8 模数 m=4 小齿轮齿数 2，大齿轮齿数 3，大齿轮大端分度圆直径 92 查公式 R 锥距 : 49m 22221 齿宽 :b= =关参数修正 小齿轮圆周速度 11 与初估值 =5-8 符， 持 K= 弯曲疲劳强度校核计算 F T （ 6 A. 齿形系数 齿轮的分锥角 1、 2 o s 221211 1+ 2=90 39 5 6 o 1 1 6 6 0 7 773c o 2 于是得小、大齿轮的齿形系数 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 12 、大齿轮应力修正系数 m （ 6 齿轮的弯曲疲劳极限应 20 2 95 2齿轮的尺寸系数 ， 齿轮的最小许用弯曲安全系数 SF SF 齿轮的弯曲应力循环次数（与接触应力循环次数相同） 109 109 齿轮的弯曲寿命系数 于是小大齿轮的许用弯曲疲劳应力 F1=220 2 F2=195 2 R、 m 和 u 值均同接触强度计算中的所用值将上列参数值代入式（ 6，得： F1=220 2 F2=195 2小、大齿轮均满足弯曲疲劳强度要求。 锥齿轮的尺寸计算 模数 4m 锥距 齿顶高* 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 齿根高 1* 齿顶圆直径 6 11 54 3 7 22 齿根圆直径 o *11 o *22 全齿高 h 齿根角f 顶角a 分度圆锥角 211Z 2 顶锥角a 根锥角f 分度圆齿厚 S 齿宽 b 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 14 b 取 0 F. 小、大齿轮的结构设计及绘制齿轮零件图 4， 5 图 6 大锥齿轮 图 6小锥齿轮 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 速级直 齿圆柱齿轮的设计 2 择齿轮材料 考虑到该减速器功率不大，故大小齿轮都选用 45钢，调质处理，齿面硬度分别为 220260软齿面闭式传动，载荷平稳，齿轮速度不高，初选 7级精度，小齿轮齿数 231 z ，大齿轮齿数， 取 1242 z 。按软齿面非对称安置查表 齿宽系数 0.1d齿面接触疲劳强度计算 （ 6 A. 确定公式中各参数 a. 载荷系数 初选 .5 b. 小循环传递转矩 103 c. 材料系数 M p 9Z E d. 小、大齿轮的接触疲劳强度极限 齿面硬度，查得： 600 ， 560 e. 应力循环次数 902 7 01014 4 260 8912 f. 按接触疲劳寿命系数 得： g. 确定许用接触应力 取安全系数 6 0 0 M p H l i 1 5 6 0 M p H l i m 2 B. 设计计算 a. 试计算小齿轮分度圆直径 2 m 02 9 8 . 8 21 . 231t b. 计算圆周速度 v 1 9 m 1t 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 16 c. 计算载荷系数 K 查得：使用系数 ，根据 v=m/s,7 级精度查得：动载荷系数 图得： d. 校正分度圆直径 4 m 2 0 3 C. 计算齿轮传动的几何尺寸 a. 计算模数 1 按标准取模数 m=4 b. 两分度圆直径 d2 223411 9 61 2 4422 c. 中心距 a 9 4221 d. 齿宽 b d 0521 e. 齿高 h 核齿根弯曲疲劳强度 321 12 （ 6 A. 确定公式中各参数值 a. 小、大齿轮的弯曲疲劳强度极限 取 40 20 b. 弯曲疲劳寿命系数 c. 许用弯曲应力 取弯曲疲劳安全系数 力修正系数 M p 8 i M p i 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 d. 齿形系数 得： f. 计算小、大齿轮的 Y 与 221 Y ，并加以比较，取其 中大值代入公式计算： 0 1 4 7 1 F Y 0 1 3 9 9 1 F Y 小齿轮的数值大，应按照大齿轮校核齿根弯曲疲劳强度。 B. 校核计算 13231 7 82 弯曲疲劳强度足够。 C小、大齿轮的结构设计及绘制齿轮零件图 6， 7， 8， 9 大齿 轮：齿顶圆直径大于 500 ，故选用轮辐式结构，结构尺寸按推荐公式计算，大齿轮零件工作图见图 6 图 6大齿轮 碾轮式混砂机的设计（总装及传动机构设计） 18 速级斜齿圆柱齿轮的设计 2 轮材料的选择 考虑此减速器要求结构紧凑，故小、大齿轮均用 40质处理后表面淬火。因载荷平稳、齿轮速度不高，故初选 7 级精度，闭式硬齿面齿轮传动，考虑传动平稳，齿数宜取多些，选 5,1=25=82。按硬齿面齿轮，非对称安装，选齿宽系数 d=选螺旋角 13 ，按齿根弯曲疲劳强度设计。 定公式中个参数值 3 121 co （ 6 A. 载荷系数 初选 . 小齿轮传递的转距 103 C. 小、大齿轮的弯曲疲劳强度极限 图 ： 80 D. 应力循环次数 81
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