毕业设计（论文）-毛刺去除机设计.doc

中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） I 原创性声明原创性声明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所 有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其 他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单 位。 本人签名： 日期： 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） II 摘 要 压制成型的零件上有毛刺，在使用过程中将会严重影响零件的安全性以及使用寿 命。去毛刺机正是为了去除这些毛刺而被设计的。毛刺这个小东西虽然不大，但却是 直接影响到产品的品质。随着企业生产的飞速发展，机械零件产量越来越大，精度越 来越高，传统去毛刺的方法已不能的满足要求。 本文主要针对机械零件生产线上的去除毛刺而设计了一种毛刺去除机，以实现生 产的自动化。减轻了工人的劳动强度，提高产品质量。文中详细分析了毛刺去除机除 毛刺、计件到停止、定位、计数等功能。并通过对摩擦轮机构的设计，电机的计算与 选型，带传动设计，轴承的选取，螺栓的校核，齿轮的校核等，该毛刺去除机实现了 稳定去除毛刺，效率高，成本低，易操作的特点。有一定实用价值。 关键词： 去除毛刺；齿轮；电机。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） III Abstract Forming part of the suppression of a burr on the use of process will seriously affect the safety of parts and service life. Deburring machine to remove the burr was designed. Industry, deburring machine has extensive application, this paper has designed a deburring machine for the automation on production line, realize the automation of production. it alleviated the labor strength of worker, it raised labor productivity. This deburring machine have realized to stabilization transportation. to achievement of these movements. Design with parts, realizes these movements. For example to realization stabilization transportation, have designed a stabilization transportation mechanism. control system coordinates the independent sport of every parts, formed a regular sport system. The coupling of every parts, casting makes a acceptable mechanical body, Install every parts in mechanical body, become a machine. Key words: deburring；gear；motor 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） IV 目目 录录 1 1 绪论绪论.1 2 2 毛刺去除机总体方案的设计毛刺去除机总体方案的设计.2 2.1 毛刺形成原因 .2 2.2 去毛刺机的设计步骤 .2 2.3 去毛刺机设计方案选取 .3 2.4 总体设计方案的采用 .3 3 3 去毛刺机计算选型与校核去毛刺机计算选型与校核.7 3.1 电机的计算与选型 .7 3.1.1 电机的计算 .7 3.1.2 等效转动惯量计算.10 3.1.3 电机力矩的计算 .11 3.2 带传动设计选型 .14 3.2.1 带传动简介.14 3.2.2 带传动计算.18 3.3 电机的选取 .21 3.4 轴承的选取及校核 .27 3.5轴的设计及校核.28 3.6 螺栓的校核 .31 3.7 齿轮的校核 .34 结束语结束语.37 致致 谢谢.38 参考文献参考文献.39 附录附录 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 1 1 绪论绪论 去毛刺机是用按系列化准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要 求设计的专用部件组成的专用机器。 随着生产的发展，企业的产量越来越大，精度越来越高，如汽车、空调等行业的 变速箱、制冷器等零件，去毛刺就不能的满足要求。不仅工人劳动强度很大，而且生 产效率也不高，不利于保证产品加工精度。去毛刺机的制造就是为了解决这个矛盾。 去毛刺机能够去除单位生产的所有产品的毛刺，机器的动作全部实现了自动化. 目前,去毛刺技术已受到各工业发达国家的普遍重视,相继成立了许多专门研究机 构,进行了大量实验研究。去毛刺工艺已由手工作业向机械化、自动化的方向发展,去 毛刺的工艺方法也在逐年增加。据粗略统计,1972 年,去除毛刺的方法仅有 22 种,1975 年增加到 30 种,1990 年则已达 70 余种,已涉及机械加工的各个方面,并不断有新的去 毛刺研 究成果问世。随着中国加入 WTO、改革开放进程的加快,产品竞争会日益激烈 。提高产品内在质量、增 加系统可靠性、降低成本是企业面临的唯一选择;另外,随着 国家机电产品出口比率的加大,也为去毛刺的研究和应用带来锲机 。有迹象表明,欧、 美、日本、台湾、香港等国家和地区的一些企业,考虑或正在我国大陆设立光整设备生 产基地和设置服务中心,以抢先占领中国市场。 毛刺这个小东西虽然不大，但却是直接影响到产品的品质。所以 最近几年随着各 行业对毛刺去除的重视，去毛刺的方法也层出不穷 。 现在常用的修边 / 去毛刺主要 有这么几种：1. 手工去毛刺 2. 化学去毛刺。3. 电解去毛刺 4. 超声波去毛刺 5. 高 压水喷射去毛刺 6. 热爆炸去毛刺 7.冷冻修边去毛刺 8.磁力去毛刺机 9.去毛刺机械手。 由此看来，毛刺去除机在工业上的应用会将越来越广。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 2 2 2 毛刺去除机总体方案的设计毛刺去除机总体方案的设计 2.12.1 毛刺形成原因毛刺形成原因 首先，零件在成形时，采用粉末冶金制造法，粉末直接由压机冲压成形，在这个 过程中，在成形的模具各边缘凹槽处容易残留粉末，这些粉末能使零件的边缘产生毛 刺。其次，在后来的精加工过程中，切削加工时表面表面也会残留一些粉末，这也是 需要去除的毛刺。 图图2.12.1 毛刺形成原因毛刺形成原因 2.22.2 去毛刺机的设计步骤去毛刺机的设计步骤 1)调查研究：主要对加工零件图样进行分析，对组合机床使用和制造单位进行深 入细致的了解，查阅、搜集和分析国内外有关资料以取的可靠的设计依据，通过调查 研究位组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料，做好充分的、全面的技术准 备。 2)总体方案的设计：总体方案的设计主要包括制定工艺方案(确定零件在去毛刺机 上完成的工艺内容及加工方法，决定工步和其结构形式等)、确定机器配置形式、制定 影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构形式。总体方案的拟定式设计去毛刺 机的最关键的一步。方案制定的正确与否，将直接影响机器能否满足加工要求，能否 保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。去毛刺机的总体设计 主要是加工示意图、组合机器联系尺寸图，有关内容可参考组合机器总体设计部分， 后面作详细的介绍。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 3 3)技术设计：根据系统的要求选择毛刺去除机的结构形式。拟订毛刺去除机的运 动路线和空间作业方式。确定驱动系统的类型。计算动力元件的功率及校核受力件的 承载能力。选择各部件的具体结构，进行毛刺去除机总装图的设计。绘制毛刺去除机 的零件图，并确定尺寸。 2.32.3 去毛刺机设计方案选取去毛刺机设计方案选取 手工去毛刺：传统的方式是钢锉，砂纸，磨头打磨；而修边刀逐步取代了这些传 统的方法，使用起来简单方便，不需要技术处理，节约成本并且环保，但是效率低下。 电解去毛刺：利用电解作用去除金属零件毛刺的一种电解加工方法。电解去毛刺 适用于去除零件中隐蔽部位交叉孔或形状复杂零件的毛刺，生产效率高，去毛刺时间 一般只需几秒至几十秒。缺点是零件毛刺的附近也受到电解作用，表面会失去原有光 泽，甚至影响尺寸精度。 高压水喷射去毛刺：利用水的瞬间冲击力来去除加工后产生的毛刺和飞边，同时 可达到清洗的目的。现在高压水去毛刺设备的制造厂家越来越多，简单可归纳为两类： 工件移动式和喷嘴移动式。工件移动式造价低，适合简单阀体的去毛刺和清洗，其缺 点是喷嘴与阀体的配合度不理想，阀体内部交叉孔、斜孔的毛刺去除效果不好；喷嘴 移动式通过 CNC 控制可有效的调整喷嘴与阀体毛刺产生部位的距离，有效对应阀体 内部的交叉孔和斜孔以及盲孔的毛刺，但由于此设备造价高，到目前为止只有汽车的 心脏部位和工程机械的液压控制系统才能普遍享受此厚待。 在确定毛刺去除机设计方案前，必须对毛刺去除机设计基本步骤及其基本原则， 使设计的方案更合理。在工业上，毛刺去除机有着广泛的应用，本文主要针对生产线 上的去除毛刺设计了毛刺去除机，实现生产的自动化。减轻了工人的劳动强度，提高 了劳动生产率。 该毛刺去除机实现了稳定去除毛刺，效率高，成本低，易操作的特点。 2.42.4 总体设计方案的采用总体设计方案的采用 在工业上，毛刺去除机有着广泛的应用，本文主要针对生产线上的去除毛刺设计 了毛刺去除机，实现生产的自动化。减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 4 该毛刺去除机实现了稳定去除毛刺、件到停止、定位等功能并实现了高精度去除 毛刺的目的。为了现实这些动作，采用部件设计，分别实现这些动作。比如了为实现 稳定去除毛刺这个动作，设计了一个气抓夹持机构。然后控制系统把各个部件的独立 运动协调起来，形成了一个有规则运动系统。各个部件的联接，先造出一个合格的机 械本体，把各个部件安装在机械本体上，形成一个机器。 整体机构图形如下： 图图2.22.2 去毛刺机正视图去毛刺机正视图 1-底座 2-传动带上板 3-传送带可调支座 4-皮带松紧调节件 5-砂轮 6-安装板 7-砂轮 8-皮带 9-齿 轮 10-螺栓 11-齿形带 12-齿轮 13 传送带电机 14-调整板 15-螺母 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 5 图图 2.32.3 去毛刺机俯视图去毛刺机俯视图 16-中心轴 17-传动转轴 18-深沟球轴承 19-链 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 6 图图 2.42.4 去毛刺机左视图去毛刺机左视图 20-电机底座 21-螺母 22-电机 23-皮带轮 24-皮带 25-皮带张紧轮轴 26-皮带张紧轮 27-砂轮轴 28-圆锥滚子轴承 29-垫片 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 7 3 3 去毛刺机计算选型与校核去毛刺机计算选型与校核 3.13.1 电机的计算与选型电机的计算与选型 3.1.1 电机的计算电机的计算 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情 况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化 的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在， 加上 步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域 用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不 能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动 电路等组成控制系统方可使用。因此用好 步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、 电子及计算机等许多专业知识。 感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提 供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗 能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电 势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感 应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行， 也可以作二相运行。 （必须采用双极电压驱动） ，而反应式电机则不能如此。例如：四 相，八相运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发 现其条件为 C=,D=.一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一 般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点， 往往将其外部接线为八根引线（四相） ，这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作 二相电机绕组串联或并联使用。 。 步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把 控制系统发出的脉冲信号,加以放大以驱动步进电机。步进电机的转速与脉冲信号的频 率成正比，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数， 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 8 可以对电机精确定位。 典型的步进电机驱动控制系统主要由三部分组成： 1) 步进控制器，由单片机实现。 2)驱动器，把单片机输出的脉冲加以放大，以驱动步进电机。 3)步进电机。 现以三相六拍为例： 步序 控 制 位 C B A 控制模型 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H AB 1 1 1 1 1 0 1 1 FBH B 1 1 1 1 1 0 1 0 FAH BC 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH C 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH CA 1 1 1 1 1 1 0 1 FDH 以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型。因此，步进驱动控制器实际上就 是按上述的控制方式所规定的顺序送脉冲序列，即可实现驱动步进电机三相六拍方式 的转动。输入顺序脉冲序列的速率就是步进电机的速率。使用、控制步进电机必须由 环形脉冲，功率放大等组成的控制系统 功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的 动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流） 。平均电流越大电激励矩 越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合 采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、 高低压驱动、恒流、细分数等。 感应子式步进电机： 1)特点： 感应子式与传统的反应式相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材 料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此 该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自 身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 感应子式某 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 9 种程度上可以看作是低速同步的电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相 运行。 （必须采用双极电压驱动） ，而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运行 （A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为 C=,D=. 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相， 而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线 为八根引线（四相） ，这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联 或并联使用。 2)分类：感应子式电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电 机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG 为感应子式步进电机代号） 、 57BYG、86BYG、110BYG、 （国际标准） ，而像 70BYG、90BYG、130BYG 等均为国 内标准。 3)步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极 N、S 磁场的激磁线圈对数。常 用 m 表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用 n 表示，或指 电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即 AB-BC- CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉 冲信号，电机转子转过的角位移用 表示。=360 度（转子齿数 J*运行拍数） ，以常规 二、四相，转子齿为 50 齿电机为例。四拍运行时步距角为 =360 度/（50*4）=1.8 度 （俗称整步） ，八拍运行时步距角为 =360 度/（50*8）=0.9 度（俗称半步） 。 定位转 矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误 差造成的） 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁 定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。 虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过分采用减小气 隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。 4)动态指标及术语： (1)步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分 比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在 5%之内，八 拍运行时应在 15%以内。 (2)失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 10 (3)失调角： 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失 调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。 (4)最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载 的情况下，能够直接起动的最大频率。 (5)最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带 负载的最高转速频率。 (6)运行矩频特性： 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲 线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。 如下图所示： 其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定，电机的静 力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非 静态电流） ，平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。 如下图所 示： 其中，曲线 3 电流最大、或电压最高;曲线 1 电流最小、或电压最低，曲线与负 载的交点为负载的最大速度点。 要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电 感大电流的电机。 (7)电机的共振点：步进电机均有固定的共振区域，二、四相感应子式的共振区一 般在 180-250pps 之间（步距角 1.8 度）或在 400pps 左右（步距角为 0.9 度） ，电机驱 动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦 然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振 区较多。 (8)电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为 AB-BC-CD-DA 或()时为正转，通电 时序为 DA-CD-BC-AB 或()时为反转 3.1.2 等效转动惯量计算等效转动惯量计算 计算简图见图 1-3。传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下 2 ()Jkg cm 式进行计算： (3.1) 2 01 12 2 ()() 2 MS LzG JJJJJ zg 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 11 式中 步进电机转子转动惯量；J 2 ()kg cm ，传动滚轴的转动惯量； 1 J 2 J 2 ()kg cm 342 111 0.78 100.0034JdLkg cm 342 222 0.78 100.014JdLkg cm 342 0.78 101450.082 s Jkg cm 98GN 代入上式： 2 01 12 2 ()() 2 MS LzG JJJJJ zg = 2 0.053kg cm 考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题。 /0.028 M JJ 满足惯量匹配的要求。 3.1.3 电机力矩的计算电机力矩的计算 机械手在不同的工况下，所需转动力矩不同，下面分别按各阶段进行计算。 1） 快速空载起动力矩。M起 在快速空载起动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下： (3.2) max0af MMMM 起 (3.3) 2 2 maxmax max 210 10 60 60 2 a a a nn MJJJ t t (3.4) max max 0 360 b p V n 上式中传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量J 2 ()kg cm 电机最大角加速度 2 (/)rad s 电机最大转速 max n( /min)r 运动部件最大快进速度 max V(/min)mm 脉冲当量（） p /mm 步 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 12 步进电机步距角 b ( ) o 运动部件从停止起动加速到最大速度所需时间 a t ( ) s max max 0 360 b p V n 180001.5 7500( /min) 0.01360 r 起动加速时间60 a tms 2 2 maxmax max 210 10 60 60 2 a a a nn MJJJ t t 8.562Ncm 摩擦力矩() f MNcm (3.5) 00 2 f F L M i 上式中导轨的摩擦力 0 F ()N (3.6) / 0 1 2 Ff G 导轨摩擦系数 / , f f 运动部件总重量G ()N 传动链总效率，一般取 0.7 0.85 / 0 1 2 Ff G7.36N 折算到电机上的摩擦力矩() f MNcm (3.7) 00 2 f F L M i 0.32Ncm 附加摩擦力矩 0 M (3.8) 2 00 00 (1) 2 P F L M i 由公式： 2 00 00 (1) 2 P F L M i 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 13 0 2 0 2 1 1 3 (1) 2 m Fl z z 0.037Ncm 折算到电机轴上的轴向负载力矩 t M =0 0 2 t t Fl M i Ncm 上述三项合计： max0af MMMM 起 19.34Ncm 2） 快速起动所需力矩 M快 (3.9) 0f MMM 快 0.59Ncm 3） 最大负载所需力矩 M负 (3.10) 0ft MMMM 负 0.52Ncm 从上面计算可以看出，三钟工况下，以快速空载起动所需力矩M起M快M负 最大，以此项作为初选步进电机的依据。 从数控机床课程设计指导书表 4-24 查出，当步进电机为三相六拍时 max 0.831 q j M M 最大静力矩= maxj M19.34Ncm 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 14 3.23.2 带传动设计选型带传动设计选型 3.2.1 带传动简介带传动简介 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据 传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上 的齿相互啮合传动的同步带传动。 带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递 动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。 摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在 2%以下） ；同步 带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。 带传动除 用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。 带传动的结构构成：带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。 带传动工作时所受的应力有： 1)由紧边和松边拉力产生的应力； 2)由离心力产生的应力； 3)带在带轮上弯曲产生的弯曲应力。 基本分类：根据用途不同，有一般工业用传动带、汽车用传动带、农业机械用传 动带和家用电器用传动带。摩擦型传动带根据其截面形状的不同又分平带、V 带和特 殊带（多楔带、圆带）等。 传动带的种类通常是根据工作机的种类、用途、使用环境和各种带的特性等综合 选定。若有多种传动带满足传动需要时，则可根据传动结构的紧凑性、生产成本和运 转费用，以及市场的供应等因素，综合选定最优方案。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 15 图图 3.13.1 平型带的传动形式平型带的传动形式 平型带传动工作时带套在平滑的轮面上，借带与轮面间的摩擦进行传动。传动型 式有开口传动、交叉传动和半交叉传动等，分别适应主动轴与从动轴不同相对位置和 不同旋转方向的需要。平型带传动结构简单，但容易打滑，通常用于传动比为 3 左右 的传动。 平型带有胶带、编织带、强力锦纶带和高速环形带等。胶带是平型带中用得最多 的一种。它强度较高，传递功率范围广。编织带挠性好，但易松弛。强力锦纶带强度 高，且不易松弛。平型带的截面尺寸都有标准规格，可选取任意长度，用胶合、缝合 或金属接头联接成环形。高速环形带薄而软、挠性好、耐磨性好，且能制成无端环形， 传动平稳，专用于高速传动。 三角带传动:三角带传动工作时带放在带轮上相应的型槽内，靠带与型槽两壁面的 摩擦实现传动。三角带通常是数根并用，带轮上有相应数目的型槽。用三角带传动时, 带与轮接触良好,打滑小,传动比相对稳定,运行平稳。三角带传动适用于中心距较短和 较大传动比(7 左右)的场合,在垂直和倾斜的传动中也能较好工作。此外，因三角带数 根并用，其中一根破坏也不致发生事故。 三角胶带是三角带中用得最多的一种，它是由强力层、伸张层、压缩层和包布层 制成的无端环形胶带。强力层主要用来承受拉力，伸张层和压缩层在弯曲时起伸张和 压缩作用，包布层的作用主要是增强带的强度。三角胶带的截面尺寸和长度都有标准 规格。此外，尚有一种活络三角带,它的截面尺寸的标准与三角胶带相同,而长度规格 不受限制，便于安装调紧，局部损坏可局部更换，但强度和平稳性等都不如三角胶带。 三角带常多根并列使用，设计时可按传递的功率和小轮的转速确定带的型号、根数和 带轮结构尺寸。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 16 图图 3.23.2 同步齿形带传动同步齿形带传动 同步齿形带传动:这是一种特殊的带传动。带的工作面做成齿形，带轮的轮缘表面 也做成相应的齿形，带与带轮主要靠啮合进行传动。同步齿形带一般采用细钢丝绳作 强力层，外面包覆聚氯脂或氯丁橡胶。强力层中线定为带的节线，带线周长为公称长 度。带的基本参数是周节 p 和模数 m 。周节 p 等于相邻两齿对应点间沿节线量得的尺 寸，模数 mp/。中国的同步齿形带采用模数制，其规格用模数带宽齿数表示。 与普通带传动相比，同步齿形带传动的特点是： 1)钢丝绳制成的强力层受载后变形极小，齿形带的周节基本不变,带与带轮间无相 对滑动,传动比恒定、准确； 2)齿形带薄且轻，可用于速度较高的场合，传动时线速度可达 40 米秒，传动比 可达 10，传动效率可达 98； 3)结构紧凑，耐磨性好； 4)由于预拉力小，承载能力也较小；制造和安装精度要求甚高，要求有严格的 中心距，故成本较高。同步齿形带传动主要用于要求传动比准确的场合，如计算机中 的外部设备、电影放映机、录像机和纺织机械等。 带传动的功率损失有： 1）滑动损失 摩擦型带传动工作时，由于带轮两边的拉力差及其相应的变形差形 成弹性滑动，导致带与从动轮的速度损失。弹性滑动率通常在 1%2%之间。严重滑动， 特别是过载打滑，会使带的运动处于不稳定状态，效率急剧降低，磨损加剧，严重影 响带的寿命。滑动损失随紧、松边拉力差的增大而增大，随带体弹性模量的增大而减 小。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 17 2）内摩擦损失 带在运行中的反复伸缩，在带轮上的挠曲会使带体内部产生摩擦 引起功率损失。 内摩擦损失随预紧力、带厚与带轮直径比的增加而增大。减小带的拉 力变化，可减小其内摩擦损失。 3）带与带轮工作面的粘附性以及 V 带楔入、退出轮槽的侧面摩擦损失。 图图 3.33.3 带传动带传动 4）空气阻力损失 高速运行时，运行风阻引起的功率损失。其损失与速度的平方 成正比。因此设计高速带传动时，应减小带的表面积，尽量用厚而窄的带；带轮的轮 辐表面应平滑（如用椭圆轮辐）或用辐板以减小风阻。 5）轴承摩擦损失 轴承受带拉力的作用，是引起功率损失的重要因素之一。 综合 上述损失，带传动的效率约在 80%98%范围内，进行传动设计时，根据带的种类选取。 （1）优点：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹 性、过载打滑。 （2） 缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、 效率低。 因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速 v =525m/s，i7 的情况。 使用和维护 注意事项： 1）安装：减小中心距，松开张紧轮，装好后再调整。 2）V 带注意型号、基准长度。 3）两带轮中心线平行，带轮断面垂直中心线，主、 从动轮的槽轮在同一平面内， 轴与轴端变形要小。 4）定期检查。不同带型、不同厂家生产、不同新旧程度的 V 带不易同组使用。 5）保持清洁，避免遇酸、碱或油污使带老化。 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 18 3.2.2 带传动计算带传动计算 1)确定计算功率: 由机械设计第 108 页表 7-7 查得工作情况系数=1.2（电机带动砂轮切割 A K 铁棒，载荷性质为载荷变动较大） ，则功率为 (3.11)6 . 332 . 1PKP Aca 2)初选带的型号: 根据和，由机械设计书中第 108 页图 7-14 初选 A 型普通 V 带。 ca P 1 n 3)确定带轮的基准直径和 1d d 2d d （1）由机械设计第 109 页表 7-8 查得 A 型=75mm,考虑到带轮太小，其弯 mind d 曲应力过大，所以要使，取=150 1d d mind d 1d d （2）验算带的速度 m/s (3.12) 6 . 22 10060 2840150 10060 11 nd V d 因为 5m/s 22.6m/s 25m/s 带速符合要求。 (3）计算 2d d (3.13) 1 2 1 2dd d n n d 由于电机转速与砂轮转速基本同步，选速比 =1，则 2 1 nn =150 mm 2d d 1d d 4)确定中心距和带的基准长度 (1）初选中心距 由 0.7（+）2（+） ，考虑到结构要求，初选=900 mm 1d d 2d d 0 a 1d d 2d d 0 a 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 19 (3.14) 0 2 12 120 4 )( )( 2 2 a dd ddaL dd ddd 9004 )150150( )150150( 2 9002 2 mm2270 由机械设计第 96 页表 7-2 取带的标准基准长度 mm2000 d L (2)最后确定中心距 mm765 2 22702000 900 2 0 dd LL aa 则 mm7352000015 . 0 765015 . 0 min d Laa mm8252000030 . 0 765030 . 0 max d Laa 最后取 mm。825735a 5)验算带轮包角 (3.15) 60180 12 1 a dd dd 60 765 150150 180 （合适）120180 6)确定带的根数 (3.16) 0 P P z ca 其中： KPKKPP La )( 000 ) 1 1 ( 10 i b K nKP 由机械设计第 107 页表 7-5 查得弯曲影响系数 3 1003. 1 b K 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 20 1 150 150 1 2 d d d d i 由机械设计第 107 页表 7-5 查得传动比系数05 . 1 i K kw0) 0 . 1 1 1 (28801003 . 1 3 0 P 由机械设计第 107 页表 7-6 查得包角系数1 a K 由机械设计第 106 页表 7-4 查得长度系数03. 1 L K 采用非化纤结构的普通带，取材质系数75 . 0 K 由机械设计第 105 页图 7-13 查得 kw。2 . 2 0 P kw 7 . 175 . 0 )03 . 1 12 . 2(0P 12 . 2 7 . 1 6 . 3 0 P P z ca 取根。4z 7)确定单根带的初拉力 (3.17) 2 0 ) 1 5 . 2 (500qv Kvz P F a ca 由机械设计第 96 页表 7-1 查得1 . 0q N (3.18)91 6 . 221 . 0) 1 0 . 1 5 . 2 ( 3 6 . 22 6 . 3 500 2 0 F 8)计算带对轴的压力 N (3.19)546 2 180 sin3912 2 sin2 1 0 zFQ 9)带轮的设计 (1)带轮的设计要求 设计带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造应力，质量 分布均匀，转速高时经过动平衡，轮槽工作面加工精细，以减小带的磨损，各槽的尺 寸和角度保持一定的精度，以使载荷分布均匀。 4 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 21 (2)带轮的材料 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为 HT150 或 HT200，转速较高时宜采 用铸钢，或用钢板冲压后焊接而成。在本次设计中，采用了比较常见的 HT150。 5 (3)带轮的结构尺寸 由于带轮的基准直径，轴的直径，根据带轮的选择原则：mmdd150mmd30 即当 时采用腹板式结构，铸造带轮的结构如图 1-2 所示。mmdd d 3000)35 . 2( 3.3 电机的选取电机的选取 电机，俗称“马达” ，是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装 置。电动机也称（俗称马达） ，在电路中用字母“M” （旧标准用“D” ）表示。它的主要 作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母“G” 表示。 电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称 （俗称马达） ，在电路中用字母“M” （旧标准用“D” ）表示。它的主要作用是产生驱动 转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 发电机在电路中用字母“G”表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前 最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电，随着风力发电技术的日趋成 熟，风电也慢慢走进我们的生活。 变压器，在有的书上称之为静止的电机。从电机的定义发现，这么说也有它的道 理的。 电机分为: 静止电机 和 旋转电机。 静止电机： 变压器 旋转电机： 电动机 变压器是一种静止电机，它应用电磁感应原理，可将一种电压的电能转换为另一 种电压的电能（一般是交流电） 。从电力的生产、输送、分配到各用电户，采用着各式 各样的变压器。首先，从电力系统来讲，变压器就是一种主要设备。我们知道，要将 大功率的电能输送到很远的地方去，再用较低的电压即相应的大电流来传输是不可能 中国地质大学江城学院毕业设计（论文）中国地质大学江城学院毕业设计（论文） 22 的。这是由于：一方面，大电流将在输电线上引起大的功率损耗；另一方面，大电流 还将在输电线上引起较大的电