毕业设计（论文）-电动式振动平板夯的结构设计（全套图纸三维）.pdf

摘要 在道路和建筑施工中都要对基础和路面进行压实， 压实作业 是施工中的一个重要组成部分。 有效的压实能显著提高基础或路 面的承载能力和稳定性，提高不渗透性，消除沉陷。压实质量如 何，对道路和建筑的安全和寿命有着决定性的影响。如何有效的 提高压实度已经成为一个需要迫切解决的问题。 压实机械有多种 分类方法， 按工作装置的外形可分为： 圆柱形， 平板型， 多边形， 凸块形，羊角形等；按载荷可分为：静作用，振动作用，冲击作 用等；按驱动方式可分为：自行驱动式，拖动式等；按压实原理 课分为：静力压实，振动压实，震荡压实，真空压实，夯实，冲 击压实等； 振动平板夯主要用于夯实颗粒之间的粘结力及摩擦力 较小的材料，如河沙、碎石、沥青等。其主要工作参数有：工作 平板底面面积、整机质量、激振力、激振频率的影响。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 Abstract In the road and building construction should be carried out on the base and pavement compaction， Compaction is an important part of the construction。Effective compaction can significantly improve the bearing capacity and stability of foundation or pavement， improve impermeability ， the elimination of subsidence 。 The compaction quality，have a decisive influence on the safety and service life of roads and buildings。How to effectively improve the degree of compaction has become a urgent problem to solve。 Compaction machinery has a variety of classification methods， according to the working devices shape can be divided into： cylindrical, flat, polygon, convex block, claw shape and so on;According to the load can be divided into：the static effect， vibration effect，effect of impact；According to drive mode can be divided into：self- driving type，drag type；According to the compaction principle course into：static compaction，the vibrating compaction，shock compaction，vacuum compaction，tamping， impact compaction；Vibrating plate ram is mainly used for solid particles between the adhesive force and less friction material，such as sand, gravel, asphalt etc。The main working parameters：a flat bottom surface area of work，the quality of the machine，exciting force，effects of vibration frequency。 目录目录 一，一， 振动平板夯的介绍和应用振动平板夯的介绍和应用 二，二， 振动平板夯的结构特点振动平板夯的结构特点 三，三， 使用中的问题使用中的问题 四，四， 振动平板夯结构设计振动平板夯结构设计 4.1 驱动方式的选择驱动方式的选择 4.2 结构设计结构设计 4.3 轴承的选型轴承的选型 4.3.1 轴承的旋转 4.3.2 轴承的校核 4.3.3 轴承的密封以及润滑 4.4 电机的计算与选型电机的计算与选型 4.5 轴的力学计算轴的力学计算 4.5.1 初定轴径尺寸 4.5.2 轴各段直径和长度 4.5.3 轴强度校核 五，五， 结构评估和优化分析结构评估和优化分析 六，六， 总结总结 七，七， 参考文献参考文献 目录 一，振动平板夯的介绍和应用 压实机械有多种分类方法，按工作装置的外形可分为：圆柱 形，平板型，多边形，凸块形，羊角形等；按载荷可分为：静作 用，振动作用，冲击作用等；按驱动方式可分为：自行驱动式， 拖动式，自移式等；按压实原理课分为：静力压实，振动压实， 震荡压实，真空压实，夯实，冲击压实等；按质量和作用力大小 可分为：定向振动，圆周振动，多频振动，混沌振动等。 平板夯的作用及工作原理 振动平板夯利用激振器产生的振动能量进行压实作业， 其对 地面产生强烈的冲击力形成冲击波向地表内层传播， 使被压层永 久变形，激振力引起被压层颗粒振动或产生共振，减小土壤微粒 之间的内摩擦力并产生位移， 冲击振动相结合使之处于最密实状 态，打倒压实效果。 振动平板夯主要适用于夯实颗粒之间的粘结力及摩擦力较 小的材料，如河砂、碎石及沥青等。振动平板夯的主要工作参数 有：工作平板底面面积、整机质量、激振力及激振频率。一般情 况下，同一种规格的平板的底板面积都差不多，所以平板冲击夯 的性能主要受整机质量、激振力及激振频率的影响。激振力主要 是用来维持被夯实材料的受迫振动； 而激振频率则影响夯实效率 及夯实程度，即在同样的激振力作用下，激振频率越高，夯实效 率及密实度越高。 平板夯的特点 本设计将采用双偏心块回转振动发生器， 针对之前的蛙式夯 实机自身体积大、质量大使用和转移不方便；偏心块外漏违反安 全要求；噪音大工作时影响附近居民生活；夯头架连续冲击金属 结构部分应以出现断裂； 夯头架上的联接螺栓也在连续冲击下容 易松动，如不经常检查容易造成偏心块飞出伤人事故；灵位蛙式 打夯机在使用中操纵人员劳动强度大、 传动带受偏心块激振力周 期变化的影响容易失效，需要不是更换；而且夯实效果也差。从 上述情况看，工程施工场所需要一种小型压实机械，要求性能： 质量较轻，体积小，结构紧凑，外观新颖，便于移动场地，操作 轻便，压实作用大，压实效果好，价格低廉，适合我国国情。市 面上最为常见的平板夯分为内燃式和电动式振动平板夯， 而按照 振源可分为单振动质量型和双振动质量型； 单质量的是全部质量 参加振动运动； 而双质量的是下部质量与上部质量之间有隔振装 置。振动平板夯利用激振器产生的振动能量进行压实作业，其对 地面产生强烈的冲击力形成冲击波向地表内层传播， 使被压层永 久变形，激振力引起被压层颗粒振动或产生共振，减小土壤微粒 之间的内摩擦力并产生位移， 冲击振动相结合使之处于最密实状 态，打倒压实效果。压实机械有多种分类方法，按工作装置的外 形可分为：圆柱形，平板型，多边形，凸块形，羊角形等；按载 荷可分为： 静作用， 振动作用， 冲击作用等； 按驱动方式可分为： 自行驱动式， 拖动式， 自移式等； 按压实原理课分为： 静力压实， 振动压实，震荡压实，真空压实，夯实，冲击压实等；按质量和 作用力大小可分为：定向振动，圆周振动，多频振动，混沌振动 等。 振动平板夯主要适用于夯实颗粒之间的粘结力及摩擦力较小 的材料， 如河砂、 碎石及沥青等。 振动平板夯的主要工作参数有： 工作平板底面面积、 整机质量、 激振力及激振频率。 一般情况下， 同一种规格的平板的底板面积都差不多， 所以平板冲击夯的性能 主要受整机质量、激振力及激振频率的影响。激振力主要是用来 维持被夯实材料的受迫振动； 而激振频率则影响夯实效率及夯实 程度，即在同样的激振力作用下，激振频率越高，夯实效率及密 实度越高。 二，振动平板夯的结构特点 振动平板夯利用激振器产生的振动能量进行压实作业， 其对 地面产生强烈的冲击力形成冲击波向地表内层传播， 使被压层永 久变形，激振力引起被压层颗粒振动或产生共振，减小土壤微粒 之间的内摩擦力并产生位移， 冲击振动相结合使之处于最密实状 态，打倒压实效果。 压实机械有多种分类方法，按工作装置的外形可分为：圆柱 形，平板型，多边形，凸块形，羊角形等；按载荷可分为：静作 用，振动作用，冲击作用等；按驱动方式可分为：自行驱动式， 拖动式，自移式等；按压实原理课分为：静力压实，振动压实， 震荡压实，真空压实，夯实，冲击压实等；按质量和作用力大小 可分为：定向振动，圆周振动，多频振动，混沌振动等。振动平 板夯主要适用于夯实颗粒之间的粘结力及摩擦力较小的材料， 如 河砂、碎石及沥青等。振动平板夯的主要工作参数有：工作平板 底面面积、整机质量、激振力及激振频率。一般情况下，同一种 规格的平板的底板面积都差不多， 所以平板冲击夯的性能主要受 整机质量、激振力及激振频率的影响。激振力主要是用来维持被 夯实材料的受迫振动；而激振频率则影响夯实效率及夯实程度， 即在同样的激振力作用下，激振频率越高，夯实效率及密实度越 高。 本设计将采用双偏心块回转振动发生器， 针对之前的蛙式夯 实机自身体积大、质量大使用和转移不方便；偏心块外漏违反安 全要求；噪音大工作时影响附近居民生活；夯头架连续冲击金属 结构部分应以出现断裂； 夯头架上的联接螺栓也在连续冲击下容 易松动，如不经常检查容易造成偏心块飞出伤人事故；灵位蛙式 打夯机在使用中操纵人员劳动强度大、 传动带受偏心块激振力周 期变化的影响容易失效，需要不是更换；而且夯实效果也差。从 上述情况看，工程施工场所需要一种小型压实机械，要求性能： 质量较轻，体积小，结构紧凑，外观新颖，便于移动场地，操作 轻便，压实作用大，压实效果好，价格低廉，适合我国国情。市 面上最为常见的平板夯分为内燃式和电动式振动平板夯， 而按照 振源可分为单振动质量型和双振动质量型； 单质量的是全部质量 参加振动运动； 而双质量的是下部质量与上部质量之间有隔振装 置。振动平板夯利用激振器产生的振动能量进行压实作业，其对 地面产生强烈的冲击力形成冲击波向地表内层传播， 使被压层永 久变形，激振力引起被压层颗粒振动或产生共振，减小土壤微粒 之间的内摩擦力并产生位移， 冲击振动相结合使之处于最密实状 态，打倒压实效果。压实机械有多种分类方法，按工作装置的外 形可分为：圆柱形，平板型，多边形，凸块形，羊角形等；按载 荷可分为： 静作用， 振动作用， 冲击作用等； 按驱动方式可分为： 自行驱动式， 拖动式， 自移式等； 按压实原理课分为： 静力压实， 振动压实，震荡压实，真空压实，夯实，冲击压实等；按质量和 作用力大小可分为：定向振动，圆周振动，多频振动，混沌振动 等。 振动平板夯主要适用于夯实颗粒之间的粘结力及摩擦力较小 的材料， 如河砂、 碎石及沥青等。 振动平板夯的主要工作参数有： 工作平板底面面积、 整机质量、 激振力及激振频率。 一般情况下， 同一种规格的平板的底板面积都差不多， 所以平板冲击夯的性能 主要受整机质量、激振力及激振频率的影响。激振力主要是用来 维持被夯实材料的受迫振动； 而激振频率则影响夯实效率及夯实 程度，即在同样的激振力作用下，激振频率越高，夯实效率及密 实度越高。 针对之前的蛙式夯实机自身体积大、 质量大使用和转移不方 便； 偏心块外漏违反安全要求； 噪音大工作时影响附近居民生活； 夯头架连续冲击金属结构部分应以出现断裂； 夯头架上的联接螺 栓也在连续冲击下容易松动， 如不经常检查容易造成偏心块飞出 伤人事故；灵位蛙式打夯机在使用中操纵人员劳动强度大、传动 带受偏心块激振力周期变化的影响容易失效，需要不是更换；而 且夯实效果也差。从上述情况看，工程施工场所需要一种小型压 实机械，要求性能：质量较轻，体积小，结构紧凑，外观新颖， 便于移动场地， 操作轻便， 压实作用大， 压实效果好， 价格低廉， 适合我国国情。 市面上最为常见的平板夯分为内燃式和电动式振 动平板夯，而按照振源可分为单振动质量型和双振动质量型；单 质量的是全部质量参加振动运动； 而双质量的是下部质量与上部 质量之间有隔振装置。 三，使用中的问题 压实机械有多种分类方法，按工作装置的外形可分为：圆柱 形，平板型，多边形，凸块形，羊角形等；按载荷可分为：静作 用，振动作用，冲击作用等；按驱动方式可分为：自行驱动式， 拖动式，自移式等；按压实原理课分为：静力压实，振动压实， 震荡压实，真空压实，夯实，冲击压实等；按质量和作用力大小 可分为：定向振动，圆周振动，多频振动，混沌振动等。 平板夯的作用及工作原理 振动平板夯利用激振器产生的振动能量进行压实作业， 其对 地面产生强烈的冲击力形成冲击波向地表内层传播， 使被压层永 久变形，激振力引起被压层颗粒振动或产生共振，减小土壤微粒 之间的内摩擦力并产生位移， 冲击振动相结合使之处于最密实状 态，打倒压实效果。 振动平板夯主要适用于夯实颗粒之间的粘结力及摩擦力较 小的材料，如河砂、碎石及沥青等。振动平板夯的主要工作参数 有：工作平板底面面积、整机质量、激振力及激振频率。一般情 况下，同一种规格的平板的底板面积都差不多，所以平板冲击夯 的性能主要受整机质量、激振力及激振频率的影响。激振力主要 是用来维持被夯实材料的受迫振动； 而激振频率则影响夯实效率 及夯实程度，即在同样的激振力作用下，激振频率越高，夯实效 率及密实度越高。 平板夯的特点 本设计将采用双偏心块回转振动发生器， 针对之前的蛙式夯 实机自身体积大、质量大使用和转移不方便；偏心块外漏违反安 全要求；噪音大工作时影响附近居民生活；夯头架连续冲击金属 结构部分应以出现断裂； 夯头架上的联接螺栓也在连续冲击下容 易松动，如不经常检查容易造成偏心块飞出伤人事故；灵位蛙式 打夯机在使用中操纵人员劳动强度大、 传动带受偏心块激振力周 期变化的影响容易失效，需要不是更换；而且夯实效果也差。从 上述情况看，工程施工场所需要一种小型压实机械，要求性能： 质量较轻，体积小，结构紧凑，外观新颖，便于移动场地，操作 轻便，压实作用大，压实效果好，价格低廉，适合我国国情。市 面上最为常见的平板夯分为内燃式和电动式振动平板夯， 而按照 振源可分为单振动质量型和双振动质量型； 单质量的是全部质量 参加振动运动； 而双质量的是下部质量与上部质量之间有隔振装 置。振动平板夯利用激振器产生的振动能量进行压实作业，其对 地面产生强烈的冲击力形成冲击波向地表内层传播， 使被压层永 久变形，激振力引起被压层颗粒振动或产生共振，减小土壤微粒 之间的内摩擦力并产生位移， 冲击振动相结合使之处于最密实状 态，打倒压实效果。压实机械有多种分类方法，按工作装置的外 形可分为：圆柱形，平板型，多边形，凸块形，羊角形等；按载 荷可分为： 静作用， 振动作用， 冲击作用等； 按驱动方式可分为： 自行驱动式， 拖动式， 自移式等； 按压实原理课分为： 静力压实， 振动压实，震荡压实，真空压实，夯实，冲击压实等；按质量和 作用力大小可分为：定向振动，圆周振动，多频振动，混沌振动 等。 振动平板夯主要适用于夯实颗粒之间的粘结力及摩擦力较小 的材料， 如河砂、 碎石及沥青等。 振动平板夯的主要工作参数有： 工作平板底面面积、 整机质量、 激振力及激振频率。 一般情况下， 同一种规格的平板的底板面积都差不多， 所以平板冲击夯的性能 主要受整机质量、激振力及激振频率的影响。激振力主要是用来 维持被夯实材料的受迫振动； 而激振频率则影响夯实效率及夯实 程度，即在同样的激振力作用下，激振频率越高，夯实效率及密 实度越高。 简谐激振力，强迫振动的简谐振动，振动的频率与激振力的 频率相同。 强迫振动的振幅 B 和相位差都决定于系统本身的物理性质 和激振力的大小和频率，与初始条件无关。 强迫振动的振幅大小，在实际工作中具有十分重要的意义， 如果振幅超过允许的限度，构件中会产生过大的交变应力，而招 致疲劳破话，或影响机器及仪表的精度。 振动平板夯用四个橡胶减震器安装在上机架两侧， 共同完成 支撑上机架及电机的重量并起到隔振效果， 减少机器振动对操作 人员身体伤害。 橡胶减震器的优点有： 橡胶材料的内摩擦大，因而阻尼大，当工作频率通过共振区 时，比较安全。 橡胶减震器吸收高频振动的能量高。 橡胶减震器弹性模量小，在工作时允许较大的变形。 橡胶减震器在工作时没有相对滑动部分，不需要使用润滑 剂，易于保养维护。 橡胶减震器重量轻，便于拆卸。 但使用时应该注意： 1）由于橡胶材料耐油性和耐日照行差，应避免长期在日照 下工作，避免接触油类。 2）橡胶减震器对应力集中敏感，因而要有较大的过渡圆角。 四，振动平板夯结构设计 4.1 驱动方式的选择 液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。 一个完整的液 压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅 助元件（附件）和液压油。液压系统可分为两类：液压传动系统 和液压控制系统。液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。 液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求 （特别是 动态性能） ，通常所说的液压系统主要指液压传动系统。一个完 整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元 件、辅助元件（附件）和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能， 指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结 构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。液压系统的作 用为通过改变压强增大作用力。 一个完整的液压系统由五个部分 组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和 液压油。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。 液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。 液压控制系统则要 使液压系统输出满足特定的性能要求（特别是动态性能） ，通常 所说的液压系统主要指液压传动系统。 一个完整的液压系统由五 个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附 件）和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能， 指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结 构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。 执行元件 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转 换为机械能， 驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即 各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。 根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和 方向控制阀。压力控制阀包括溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、 压力继电器等； 流量控制阀包括节流阀、 调整阀、 分流集流阀等； 方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控 制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控 制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、冷却器、加热器、蓄能器、油 管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接 头、压力表、油位计、油温计等。 液压油 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、 乳化液和合成型液压油等几大类。 本设计中选用电机带动皮带轮的传动方式 4.2 传送结构设计 根据工作条件和激振器的要求，选择 Y 系列三相异步电动 机，由于电动机转速越高，相应激振力越大，初步选择 Y100P- 4 电动机，额定功率 p=5kw、满载转速 n=2870r/min,质量 m=45kg. V 带设计 4.2.1 确定计算功率 Pca 由表 8- 7 差得工作状况系数 Ka=1.3,故 Pca= KaP=1.33=3.9kw 4.2.2 选择带型 根据 Pca 、 1 n 由图 8- 10 选择 A 型。 4.2.3 确定带轮基准直径 1d d 并验算带速 v。 1）初选小带轮基准直径 1d d 。由表 8- 6 和 8- 8，取 1d d =80mm。 2）验算带速 v。按公式（8- 13） s/m12 100060 287080 100060 nd v 11d = = = smvsm/30/5 ，带速合适。 3）计算大带轮基准直径 2d d 。 i=2 2d d =i 1d d =2X80=160mm 4.2.4 确定 V 带中心距 a 和基准长度 Ld 1）根据式（8- 20） ，初定中心距 a0=300mm 13.982 3004 80-160 16080 2 3002 a4 d-d dd 2 a2 2 0 2 2d1d 2d1d00d = +=+ ）（ ）（ ）（ ）（ L 由表 8- 2 Ld=1000mm。 2）实际中心距 a mm309 2 13.982-1000 200 2 -d aa 0d 0 =+=+= LL 339aa294a maxmin = 4.2.5 验算小带轮上包角 1 90165 309 5 . 57 80-160-180 a 3 . 57 d-d-180 0 00 2dd21 =）（）（ 合适。 4.2.6 计算带根数 z 查表 8- 4a，基本额定功率 P0=1.0kw 8- 4b， 额定功率增加量 kw34 . 0 0 =P 8- 5， 包角修正系数 96 . 0 = K 8- 2， 长度系数 89. 0= L K 则单根 V 带额定功率 kw14 . 1 ) 00r =+= L KKPPP （ V 带根数 3 . 3 14 . 1 9 . 3 z r ca = P P ，取 z=3. 4.2.7 V 带初拉力最小值 min )(F 由表 8- 3，A 型单位长度质量 q=0.1kg/m. Nqv zvK PK F ca 101121 . 0 12396 . 0 9 . 3)96 . 0 5 . 2( 500 )5 . 2( 500) 22 min =+ =+ = （ 应使带的实际拉力 min00 )FF （ 4.2.8 轴压力 Fp NFF600 2 165 sin10132 2 sinz2 1 0p = 带轮设计 4.2.9 带轮材料 由于转速 s/m30v 不大，选择带轮材料 HT200。 mm300dd 选择腹板式 4.2.10 带轮基本尺寸 基准宽度 mm11bd= 基准线上槽深 mm75 . 2 hamin= 基准线下槽深 mm7 . 8hfmin= 带轮宽 48mm92151-32fe1-z=+=+=）（）（B 轮槽角 0 34= 4.3 轴承的选型 4.3.1 轴承的选择 滚动轴承一般是由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。通常 内圈随轴颈转动，外圈装在机座或零件的轴承孔内固定不动。内 外圈都制有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿滚道滚动。 保持架的作用是把滚动体沿滚道均匀地隔开， 滚动体与内外圈 的材料应具有高的硬度和接触疲劳强度、 良好的耐磨性和冲击韧 性。一般用含铬合金钢制造，经热处理后硬度可达 HRC6165， 工作表面须经磨削和抛光。保持架一般用低碳钢板冲压制成，高 速轴承多采用有色金属或塑料保持架。 与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小，起动灵敏、 效率高、润滑简便和易于互换等优点，所以获得广泛应用。它的 缺点是抗冲击能力较差，高速时出现噪声，工作寿命也不及液体 摩擦的滑动轴承。由于滚动轴承已经标准化，并由轴承厂大批生 产，所以，使用者的任务主要是熟悉标准、正确选用。 给出了不同形状的滚动体， 按滚动体形状滚动轴承可分为球 轴承和滚子轴承。滚子又分为长圆柱滚子、短圆柱滚子、螺旋滚 子、圆锥滚子、球面滚子和滚针等 激振器在实际运转过程在红要受到强烈的振动和冲击， 一般 径向会受到比较打的载荷， 尽管偏心轴在运转过程中也会受到一 定的轴向力，但其比较微小，一般可以忽略不计。而深沟球轴承 主要承受径向载荷，同时也可同时承受小的轴向载荷，当量摩擦 系数最小。在高速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内， 外圈轴线偏斜量小于等于 8166 ，大量生产，价格最低。上 述特点较符合本次设计，所以选用深沟球轴承 6008. d D B Cr Cor 脂润 滑 40m m 68m m 15m m 17k N 11k N 8500 r、min 表 3.1 4.3.2 轴承的校核 滚动轴承一般是由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。通常 内圈随轴颈转动，外圈装在机座或零件的轴承孔内固定不动。内 外圈都制有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿滚道滚动。 保持架的作用是把滚动体沿滚道均匀地隔开， 滚动体与内外圈 的材料应具有高的硬度和接触疲劳强度、 良好的耐磨性和冲击韧 性。一般用含铬合金钢制造，经热处理后硬度可达 HRC6165， 工作表面须经磨削和抛光。保持架一般用低碳钢板冲压制成，高 速轴承多采用有色金属或塑料保持架。 校核轴承额定动负荷 轴承的寿命与所受到载荷的大小有关，工作载荷越大，引起 的接触应力越大， 因为在发生点蚀破坏前所受到的应力变化次数 也就越少， 也就是轴承寿命越短所谓轴承的基本额定动载荷就是 轴承的基本额定寿命恰好为 6 10 r 时，轴承所能承受的载荷，基本 额定动载荷指的是纯径向的载荷，称为径向基本额定动载荷。不 同型号的轴承有不同的基本额定动载荷值， 它表征可不同型号轴 承的载荷特性。 滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的运转条件下群定的， 如载荷条件： 向心轴承仅承受纯径向载荷 Fr， 推力轴承仅承受纯 轴向载荷 Fa。实际上，轴承的许多应用场合，常常同时承受径 向载荷和轴向载荷。因此，在进行轴承寿命计算时，必须把实际 载荷转换为确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的当量动载 荷。当量动载荷 P 的一般计算公式为 ar YFXFP+= X,Y 分别为径向动载荷系数和轴向动载荷系数，其值查表 13- 5 由于偏心轴在旋转过程当中一般不受到轴向力， 受到也只是 摩擦作用的一个反力了，在实际计算中可以忽略的，因而 0 r =F 22 . 0 e r a = F F 根据表 13- 5，查得 X=1，Y=0. 则 NF101 r = P=1X101=101N 求出来的当量动负荷只是一个假象载荷的定义。 实际上由于 机器的惯性，零件的不准确性及其他因素的影响，轴承上的景象 载荷和在轴向载荷与实际上往往有差别， 而这种差别在理论上式 很难精确求出的，为了计算这么影响，计算当量动载荷时需要乘 上 2 一个根据经验而定的载荷系数，这些系数包括温度系数、速 度系数、寿命系数、负荷系数。 查表可得 负荷系数 0 . 2f= F 温度系数 1f = T （轴承运转是温度一般低于120 度） 速度系数 265 . 0 f= N 寿命系数 15. 2fh= （轴承按工作 5000h） 实际额定动负荷 NPC Th hF 1639 ff ff = C小于 C，所以满足动负荷要求。 校核额定静负荷 计算基本公式 000 PSC = 0 P - - 当量静负荷 0 S - - 安全系数 则有 101 r0 a0r00 = += FP FYFXP 查表可知 X=1，Y=0 000 PSC = =2X101=202N 00 CC ， ,则额定静负荷符合要求。 计算轴承寿命 = P C L n60 106 h 4 3 6 102 . 1 1639 17000 143560 10 = = 10h LL 所以轴承寿命符合要求。 轴承的寿命与所受到载荷的大小有关，工作载荷越大，引起 的接触应力越大， 因为在发生点蚀破坏前所受到的应力变化次数 也就越少， 也就是轴承寿命越短所谓轴承的基本额定动载荷就是 轴承的基本额定寿命恰好为 6 10 r 时，轴承所能承受的载荷，基本 额定动载荷指的是纯径向的载荷，称为径向基本额定动载荷。不 同型号的轴承有不同的基本额定动载荷值， 它表征可不同型号轴 承的载荷特性。 4.3.3 轴承的密封以及润滑 轴承的密封和润滑对轴承的影响很大， 轴承中的润滑剂不仅 可以降低摩擦阻力， 还可以起着散热、 减小接触应力、 吸收振动、 防止锈蚀等作用。 工作过程中轴承的损失大部分都是因为润滑不 良或者润滑剂流失轴承干转造成的，需高度重视密封和润滑。 激振器的转速为 1435r/min，转速相对较低，则选用脂润滑， 满足轴承极限转速要求。润滑脂形成的润滑膜强度高，能承受较 大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持很久。选用 2号锂基润滑脂作为润滑剂， 该润滑脂具有良好的机械安全性能、 防水性、防腐蚀性、抗磨性，使用温度一般不超多 120 度。 使用脂润滑，轴承盖与轴承室之间采用橡胶垫片进行密封； 偏心轴与轴承端盖之间采用毡圈密封，毡圈密封机构简单紧凑， 制造容易， 同时具有良好的密封性， 而且此激振器转速不是很高。 4.4 电机的计算与选型 根据工作条件和激振器的要求，选择 Y 系列三相异步电动 机，由于电动机转速越高，相应激振力越大，初步选择 Y100L- 2 电动机，额定功率 p=3kw、满载转速 n=2870r/min,质量 m=33kg. 4.5 轴的力学计算 4.5.1 初定轴径尺寸 因为轴有相应振动载荷，冲击要就较高，因此选用 40CrNi 调制处理 查表 15- 1 抗拉强度极限 a900 b MP= 屈服强度极限 a735 s MP= 弯曲疲劳强度极限 a430 1 - MP= 剪切疲劳强度极限 a260 1 - MP= 许用弯曲应力 a75 1 - MP= 查表 15- 3，取 0 A =112 mm P A P r kwp 22 1435 88 . 2 112 nn2 . 0 9550000 d min/1435 2 2870 i n n 88 . 2 96 . 0 3p 3 3 1 1 0 3 1 1 1 = = = 考虑皮带轮和齿轮需要加键槽和螺栓对轴的强度削弱， 故最 小轴径相应增大 1015%,则最小轴径选择 d=30mm。 4.5.2 轴各段直径和长度 轴 最 小 直 径 mm30d 2-1 = ,1- 2 其 右 端 需 要制 出 轴 间 ， 故 mm34d 3-2 = ，1- 2 出要安装带轮，则 mm48 2-1 =L ，2- 3 处衔接轴承端 盖，故 mm25 32 = L ，3- 4 段受到轴向力较小忽略，主要是径向力， 选用深沟球轴承 6008， mm40d 4-3 = ， mm25 43 = L ， 齿轮键连接在 4- 5 段，齿宽 b=37mm、则轴径 mm38L mm44d 5-45-4 =， ，5- 6 固定偏心 块， mm160L mm48d 6-56-5 =， ，6- 7 轴承处 mm25L mm40d 7-67-6 =， 4.5.3 轴强度校核 轴受力分析 根据图中对轴进行受力分析，和弯矩图可以看出，危险 截面在 E 出，其在平板夯振动时所受到的弯矩最大，同时也最 危险 图 3.1 计算轴所受到力的大小和弯矩 水平面 H 的计算： = = =+ =+ =+= =+= = = = = NF NF FF FF LLFLLLFM LFLLLFM NF FT P T NH NH NH NH NHD NHB 256 2 . 54 0)9980()998038( 038)998038( 0)()( . 0 0)( . 0 310 mm 5 . 61 2 129 r r n 9550 1 2 t1 t2 43t4321 2t4322 t t 垂直面 V 的计算： = = =+ =+ =+= =+= NF NF F FF LFLLFLLLFM LLFLFLLLFM NV NV NV NV NVD NVB 3733 4328 0998000)9980(101)998038( 0)8038(38101)998038( 0-)()( . 0 0)(-)( . 0 1 2 1 02 4043r4321 3202r4322 有上述式子可以计算出总弯矩 M1=141421N/, M2=440000 N/ 则强度 a 2 . 51 441 . 0 )200006 . 0(440000)( 2 222 3 2 1 ca MP W TM = + = + = 由表 15- 1 查得材料 a70r40 1 - MPC= 1 -ca 强度合格。 4.6,键的选择与校核 选用单圆头普通平键 C 行 mm810hb= ，L=40mm 强度校核 查表许用挤压应力 a45-30 p MP= 键的工作长度 l=L- b=40- 10=30mm pp 33 p a11.11 30304 10202 kld 102 = = =MP T 所选键符合强度要求 五，结构评估和优化分析 强迫振动：就是由外界持续激振所引起的振动，一般是外界 不断获得能量补偿阻尼所消耗的能量， 使系统得以维持持续的等 幅振动。外界激振所引起的振动状态称为相应。对应于不同的外 界激振，系统将具有不同的相应。系统的相应一般以唯一的形式 表达，又是也可以速度或者加速度形式表达。外界激振来源有两 类情况：一类是持续的激振力，激振力可能是直