机械毕业设计（论文）-S114型碾轮式混砂机的设计(混凝土)【全套图纸】.doc

毕业设计说明书 1 目目 录录 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 1 前言 1 2 总体方案论证 2 3 传动方案的论证 3 3 1 方案一 带传动 3 3 1 1 带传动的主要优点 3 3 1 2 带传动的缺点 3 3 2 方案二 齿轮传动 4 3 2 1 齿轮传动的主要优点 4 3 2 2 齿轮传动的主要缺点 4 3 3 方案三 蜗杆传动 4 3 3 1 蜗杆传动的主要优点 4 3 3 2 蜗杆传动主要缺点 4 4 选用电动机 6 5 机械传动装置的总体设计 7 5 1 传动装置的运动简图 7 5 2 传动装置总传动比 7 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 2 5 3 分配各级传动比 7 5 4 计算传动装置的运动参数和动力参数 8 5 4 1 各轴转数 8 5 4 2 各轴功率 8 5 4 3 各轴转矩 8 5 5 将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 6 1 锥齿轮设计及计算项目 10 6 1 1 按接触疲劳强度设计计算 10 6 1 2 有关参数修正 11 6 1 3 弯曲疲劳强度校核计算 11 6 2 高速级直齿圆柱齿轮的设计 15 6 2 1 选择齿轮材料 15 6 2 2 按齿面接触疲劳强度计算 15 6 2 3 校核齿根弯曲疲劳强度 16 6 3 低速级斜齿圆柱齿轮的设计 18 6 3 1 齿轮材料的选择 18 6 3 2 确定公式中个参数值 18 6 3 3 设计计算 19 6 3 4 校核齿面接触疲劳强度 19 6 3 5 校核计算 20 6 3 6 计算齿轮传动几何尺寸 20 6 3 7 齿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 9 1 机体 25 9 1 1 机盘 25 9 1 2 出砂门 25 9 2 传动机构 25 9 2 1 电动机 25 9 2 2 减速器 25 9 3 辗轮机构 25 9 3 1 混辗机构 25 毕业设计说明书 3 9 3 2 辗轮 25 9 3 3 刮砂板 26 10 操作与使用 27 11 结论 28 参考资料 29 致 谢 30 毕业设计说明书 1 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 S1110 到 S1130 型混 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 S114 型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 0 4 0 8 倍 宽碾轮 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 毕业设计说明书 3 3 传动方案的论证 3 1 方案一 带传动 3 1 13 1 1 带传动的主要优点带传动的主要优点 2 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 3 1 23 1 2 带传动的缺点带传动的缺点 2 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 kw 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 1 带传动方案 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 4 3 2 方案二 齿轮传动 3 2 13 2 1 齿轮传动的主要优点齿轮传动的主要优点 2 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 0 92 0 98 在常用的机械传动中 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 3 2 23 2 2 齿轮传动的主要缺点齿轮传动的主要缺点 2 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 3 3 方案三 蜗杆传动 3 3 13 3 1 蜗杆传动的主要优点蜗杆传动的主要优点 2 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 3 3 23 3 2 蜗杆传动主要缺点蜗杆传动主要缺点 2 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 0 7 0 9 具有自锁性时 0 5 所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 毕业设计说明书 5 图 3 2 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 S114 型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 0 030 0 035 S114 辗轮式混砂kw 机的加砂量为 500 则需电动机功率为 500 0 030 0 035 15 17 5 因kw 此选择电动机的型号 Y160L 4 额定功率 15 满载转速 1460 同步转速 kwmin r 1500 可满足混砂机需要 1 min r 毕业设计说明书 7 5 机械传动装置的总体设计 5 1 传动装置的运动简图 图 5 1 齿轮传动运动简图 5 2 传动装置总传动比 电动机选定后 根据电动机的满载转速 n m及工作轴的转速 n w即 可确定传动装置的总传动比 wm nni 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 4 58 25 1460 n n i w m 5 3 分配各级传动比 3 根据 机械设计手册 初取 i 3 3 i 5 4 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 8 则 28 3 4 53 3 4 58 ii i i 5 4 计算传动装置的运动参数和动力参数 4 5 4 15 4 1 各轴转数各轴转数 轴 minr442minr 3 3 1460 i n n m 轴 minr82minr 4 5 442 i n n 轴 minr25minr 28 3 82 i n n 主轴 minr25nn 5 4 25 4 2 各轴功率各轴功率 轴 83kw 1395 0 98 0 99 0 15PPP 000 齿轴承联轴器 轴 15kw 1397 0 98 0 83 13PPP 齿轴承 轴 5kw 1297 0 98 0 15 13PPP 齿轴承 主轴 25kw 1298 0 5 12PP 轴承 5 4 35 4 3 各轴转矩各轴转矩 轴 m82N 298 442 83 13 9550 n P 9550T 轴 m49N 153 82 15 13 9550 n P 9550T 轴 m4775N 25 5 12 9550 n P 9550T 毕业设计说明书 9 主轴 m5N 4679 25 12 5 9550 n P 9550T 5 5 将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 轴名 参数 电动机轴 轴 轴 轴主轴 转速 1 minrn 1460442822525 功率 kwP 1513 8313 1512 512 25 转矩 mNT 98 12298 821534 4947754679 5 传动比 i 3 35 43 281 效率 0 920 950 950 98 S114 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 6 1 锥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 H1 270HB 大齿轮 45 钢 锻件 正火 H2 220HB 按接触强度设计计算 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 3 2 mm 6 1 16 1 1 按接触疲劳强度设计计算按接触疲劳强度设计计算 6 3 2 H HE 2 RR 1 1 ZZ u5 01 4KT d 1 A 齿数比 u i 3 3 B 尺宽系数 R 0 3 C 小齿轮转矩 T1 98 12 9 812 104 mN mmN D 载荷系数 K K KAKvK a 工况系数 KA 1 b 动载荷系数 Kv 1 7 初估 5 8 sm c 齿向载荷分布系数 K 1 06 用滚子轴承 于是得 K 1 8 E 材料弹性系数 ZE 189 8 2 mmN F 节点区域系数 ZH 2 5 G 许用接触疲劳应力 6 min H NHlim H S Z 2 a 小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限应力分别为 Hlim1 605 2 mmN Hlim2 560 2 mmN b 小齿轮和大齿轮的最小许用接触疲劳安全系数 SH min1 SH min2 1 c 接触寿命系数 ZN 小 大齿轮每转一周同一侧齿面的啮合次数 毕业设计说明书 11 1 2 1 小 大齿轮的转速 n1 1460 r min n2 442 r min 应力循环次数 N1 60n1jLh 60 1460 1 10 300 16 4 205 109 N2 N1 u 4 205 109 3 3 1 274 109 于是得 ZN1 1 ZN2 1 将上列诸值代入 6 2 中 得 H 1 605 2 mmN H 2 560 2 mmN 取 H 560 2 mmN 按式 6 1 计算 得小齿轮大端分度圆直径 d1 84 69 mm 取 d1 88 模数 m 4 小齿轮齿数 Z1 22 大齿轮齿数 Z2 73 大齿轮大mmmm 端分度圆直径 d2 292 查公式 Rmm 锥距 49mm 1527322 2 4 ZZ 2 m R 222 2 2 1 齿宽 b 0 3 152 49 45 75 R R mm 6 1 26 1 2 有关参数修正有关参数修正 小齿轮圆周速度 sm72 6 100060 14608814 3 100060 nd 11 1 与初估值 5 8 相符 Kv无需修正 K 亦无需修正 保持 K 1 8sm 6 1 36 1 3 弯曲疲劳强度校核计算弯曲疲劳强度校核计算 6 3 FSaFa 22 1 3 2 RR 1 F YY 1uZm5 01 4KT A 齿形系数 YFa a 小 大齿轮的分锥角 1 2 9565 0 3 313 3u1uctg1ctgcos 22 1 2 11 1 2 90 4377 0 cos 2 b 小大齿轮的当量齿数 Ze1 Ze2 239565 0 22cosZZ 11e1 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 12 166 780 437773cosZZ 22e2 于是得小 大齿轮的齿形系数 YFa1 2 68 YFa2 2 18 B 应力修正系数 YSa 小 大齿轮应力修正系数 YSa1 1 57 YSa2 1 81 C 许用弯曲疲劳应力 6 4 min F XNFlim F S YY a 小 大齿轮的弯曲疲劳极限应 Flim1 220 2 mmN Flim2 195 2 mmN b 小 大齿轮的尺寸系数 YX1 1 YX2 1 c 小 大齿轮的最小许用弯曲安全系数 SF min1 1 SF min2 2 d 小 大齿轮的弯曲应力循环次数 与接触应力循环次数相同 N1 4 205 109 N2 1 274 109 e 小 大齿轮的弯曲寿命系数 YN1 YN2 1 于是小大齿轮的许用弯曲疲劳应力 F 1 220 2 mmN F 2 195 2 mmN D K T1 R Z1 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 3 中 得 F1 128 33 F 1 220 2 mmN 2 mmN F2 33 29 F 2 195 2 mmN 2 mmN 小 大齿轮均满足弯曲疲劳强度要求 E 小 大锥齿轮的尺寸计算 模数 4 m 锥距 mmR49 152 毕业设计说明书 13 齿顶高 a hmmmhh aa 4 齿根高 f h mmmchh af 8 442 01 齿顶圆直径 a d mmmhZd aa 65 959565 0 12224cos2 11 mmmhZd aa 5 2954377 0 12734cos2 22 齿根圆直径 f d mmmchZd af 82 7849565 0 2 01222cos2 11 mmmchZd af 8 28744377 0 2 01273cos2 22 全齿高 hmmmhhh fa 8 842 22 2 齿根角 f R hf f tan 80 1 f 齿顶角 a 80 1 fa 分度圆锥角 2 1 1 tan Z Z 86 16 1 14 7390 12 顶锥角 a 66 1880 1 86 16 11aa 94 7480 1 14 73 22aa 根锥角 f 06 1525 1 86 16 11ff 34 7125 114 73 22ff S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 14 分度圆齿厚 S28 6 2 m S 齿宽 b mmmR b1075 4535 0 2 0 取mmb40 F 小 大齿轮的结构设计及绘制齿轮零件图 4 5 图 6 1 大锥齿轮 毕业设计说明书 15 图 6 2 小锥齿轮 6 2 高速级直齿圆柱齿轮的设计 2 6 2 16 2 1 选择齿轮材料选择齿轮材料 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 220HBS 260HBS 属软齿面闭式传动 载荷平稳 齿轮速度不高 初选 7 级精 度 小齿轮齿数 大齿轮齿数 取 按23 1 z 2 124234 5 12 zuz124 2 z 软齿面非对称安置查表 6 5 取齿宽系数0 1 d 6 2 26 2 2 按齿面接触疲劳强度计算按齿面接触疲劳强度计算 6 5 3 2 H E d 1 1t Z u 1uKT 32 2d A 确定公式中各参数 a 载荷系数 Kt 初选 Kt 1 5 b 小循环传递转矩 T1 T1 298 82 103 mmN c 材料系数 ZE Mpa 8 189ZE d 小 大齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1 Hlim2 按齿面硬度 查得 600Mpa Hlim1 560Mpa Hlim2 e 应力循环次数 9 h11 10273 1 1630010144260jL60nN 89 12 10357 2 4 510273 1 uNN f 按接触疲劳寿命系数 KHN1 KHN2 查得 KHN1 0 90 KHN2 0 95 g 确定许用接触应力 H1 H2 取安全系数 SH 1 600Mpa90 0 SK HHlin1HN1H1 560Mpa95 0 SK HHlim2HN2H2 B 设计计算 a 试计算小齿轮分度圆直径 d1 52mm 94 532 8 189 4 5 14 5 0 1 10298 821 5 32 2 d 3 2 3 1t b 计算圆周速度 v S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 16 19mm 2 100060 44252 9414 3 100060 nd v 11t c 计算载荷系数 K 查得 使用系数 KA 1 根据 v 2 19 m s 7 级精度查得 动载荷系数 Kv 1 05 查图得 K 1 15 则208 1 15 1 05 1 1kkkk va d 校正分度圆直径 d1 94mm 875 11 20852 94kkdd 33 t1t1 C 计算齿轮传动的几何尺寸 a 计算模数 82 3 2394 87Zdm 11 按标准取模数 m 4 b 两分度圆直径 d1 d2 mmzmd92234 11 mmzmd4961244 22 c 中心距 a mmzzma2942 21 d 齿宽 b mmdb d 92920 1 1 mmbb105 21 e 齿高 h mmmh9425 2 25 2 6 2 36 2 3 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度 6 6 FSaFa d F YY mz KT 32 1 1 2 A 确定公式中各参数值 a 小 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 Flim1 Flim2 查取 Flim1 240 Mpa Flim2 220 Mpa b 弯曲疲劳寿命系数 KFN1 KFN2 取 KFN1 0 84 KFN2 0 89 c 许用弯曲应力 F1 F2 取弯曲疲劳安全系数 SF 1 4 应力修正系数 YST 2 0 得 毕业设计说明书 17 MpaSYK FFSTFNF 2884 12400 284 0 1lim11 MpaSYK FFSTFNF 71 2794 12400 289 0 2lim22 d 齿形系数 YFa1 YFa2和应力修正系数 YSa1 YSa2 查得 YFa1 2 69 YFa2 2 16 YSa1 1 575 YSa2 1 81 f 计算小 大齿轮的与 并加以比较 取其 F2Fa2Fa1 YY 221FFsFs YY 中大值代入公式计算 01471 0 288 575 1 69 2 1 21 F FaFa YY 01398 0 71 279 81 1 16 2 2 21 F FsFs YY 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 1 32 3 1 65 74 4230 1 575 1 69 2 1028 2982 FF MPa F1 74 65 F1 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 3 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 18 图 6 3 大齿轮 6 3 低速级斜齿圆柱齿轮的设计 2 6 3 16 3 1 齿轮材料的选择齿轮材料的选择 考虑此减速器要求结构紧凑 故小 大齿轮均用 40Cr 调质处理后表面淬火 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 Z1 25 Z2 3 28 25 82 按硬齿面齿轮 非对称安装 1 Zu 选齿宽系数 d 0 8 初选螺旋角 按齿根弯曲疲劳强度设计 13 6 3 26 3 2 确定公式中个参数值确定公式中个参数值 6 7 3 1 2 1cos 2 F SaFa d nt YY z YYKT m A 载荷系数 Kt 初选 Kt 1 5 B 小齿轮传递的转距 T1 1534 49 103 mmN C 小 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 Flim1 Flim2 查图 6 9 得 Flim1 Flim2 380 MPa D 应力循环次数 8 1 10362 2 300101826060 h njLN 78 2 102 728 3 10362 2 N E 弯曲疲劳寿命系数 查得 毕业设计说明书 19 KFN1 0 89 KFN2 0 92 F 计算许用弯曲应力 取弯曲疲劳安全系数 SF 1 4 应力修正系数 YST 2 则 MPaSYK FFSTFN 14 4834 1380289 0 1lim11 MPaSYK FFSTFN 43 4994 1380292 0 2lim22 G 查取齿形系数和应力校核系数 根据当量齿数 62 2613cos25cos 033 11 ZZV 33 8713cos82cos 033 22 ZZV 由表查取齿形系数和应力校正系数 YFa1 2 58 YSa1 1 598 YFa2 2 205 YSa2 1 777 H 计算小 大齿轮的 并加以比较 F SaFa YY 0085 0 14 483 598 1 58 2 1 11 F SaFa YY 0078 0 43 499 777 1 205 2 2 22 F SaFa YY 1 11 F SaFa YY 2 22 F SaFa YY 故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 I 重合度系数 Y 及螺旋角系数 Y 取 Y 0 7 Y 0 86 6 3 36 3 3 设计计算设计计算 a 试计算齿轮模数 mnt 59 3 14 483 598 1 58 2 258 0 86 0 7 013cos1039 15345 12 3 2 023 nt m sm nzm v nt 393 0 13cos100060 822559 3 14 3 cos100060 0 11 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 20 b 计算载荷系数 查得 KA 1 根据 V 0 393 m s 7 级精度 查得 KV 1 07 斜齿轮传动取 K 1 2 查得 K 1 23 则载荷系数 579 1 23 1 2 107 1 1 KKKKK VA mmKKmm tntn 65 3 5 1579 1 59 3 33 6 3 46 3 4 校核齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度 确定公式中个参数 6 8 HEHH u u bd KT ZZZZ 12 2 1 1 a 小 大齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1 Hlim2按齿面硬度查得小 大齿轮 的接触疲劳强度极限 Hlim1 Hlim2 1170 MPa b 接触疲劳寿命系数 KHN1 KHN2 KHN1 0 95 KHN2 0 99 c 计算许用接触应力 取安全系数 SH 1 则 MPaSK HHHNH 5 11111117095 0 1lim11 MPaSK HHHNH 3 11581117099 0 2lim22 MPa HHH 9 11342 21 d 节点区域系数 ZH 查得节点区域系数 ZH 2 29 e 重合度系数 Z 重合度系数 Z 0 8 f 螺旋角系数 Z 螺旋角系数 Z 95 0 21 28coscos g 材料系数 ZE 由表查得材料系数 ZE 189 8 MPa 毕业设计说明书 21 6 3 56 3 5 校核计算校核计算 MPa u u bd KT ZZZZ EHH 66 663 24 4 124 4 69 11090 1075 1184520 1 2 95 0 8 0 8 18929 2 12 2 3 2 1 1 HH MPa 66 663 接触疲劳强度满足要求 6 3 66 3 6 计算齿轮传动几何尺寸计算齿轮传动几何尺寸 a 中心距 a mmZZ m a n 89 3278225 13cos2 6 cos2 0 21 圆整为 a 330 mm b 螺旋角 90 14 3302 82256 2 arccos 21 a ZZmn c 两分度圆直径 d1 d2 mm Zm d n 16 154 9 14cos 256 cos 1 1 mm Zm d n 65 505 9 14cos 826 cos 2 2 d 齿宽 b1 b2 mmdb d 33 12316 1548 0 1 mmbb105 1 取mmb125 2 mmb130 1 6 3 76 3 7 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 4 4 大齿轮 齿顶圆直径大于 400 mm 但小于 1000 mm 故选用轮辐式结构 结构尺 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 22 寸按荐用公式计算 图 6 4 大齿轮 图 6 5 小齿轮 毕业设计说明书 23 7 轴的设计 3 按扭转强度概略计算轴径 a 选用 45 号钢 调质 查表 20 3 得 2 650mmN B b 按轴的直径设计计算公式 3 n P Cd 45 号钢 C 107 118 40 30N mm2 算得 取最小轴径mm n P Cd 65 25 1460 15 118 33 mmd 30 取最小轴径mm n P Cd 18 37 442 83 13 118 33 mmd 40 取最小轴径mm n P Cd 11 64 82 15 13 118 33 mmd 65 取最小轴径mm n P Cd 66 93 25 5 12 118 33 mmd 95 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 24 8 主要规格及技术参数 a 加料量 500 0 4m3 次 b 混合时间 3 7 min c 生产率 10000 13000 h d 盘径 1830 e 辗轮 直径 宽 750 240 f 总传动比 58 4 g 一个辗轮的压力 0 3000 N h 配套功率 15kw i 主轴转速 25 r min j 外形尺寸 2082 1882 1755 k 理论总量 3500 注 加料量与生产率的测定 以在机械化砂处理工部使用混型单一砂 含水 5 以下 为标准 若混制的型砂不符合本规定 加料量与生产率可根据实际情况而定 毕业设计说明书 25 9 主要结构及工作原理 该机由机体 传动机构 混辗机构三大部分组成 9 1 机体 由机盆 出砂门 手动杆等组成 9 1 19 1 1 机盘机盘 围圈与底盆螺钉紧固在一起形成混制型砂的机盆 内圈圆角铁底板在磨损以后 可拆开螺栓更换新的 9 1 29 1 2 出砂门出砂门 混制好的型砂由此门卸出 它由手动杆来完成 9 2 传动机构 由减速器 主轴等组成 9 2 19 2 1 电动机电动机 6 6 7 7 由刚性联轴器与减速器输入联接 经过三级变速由输出轴即主轴带动十字头做 逆时针旋转 紧固在十字头上的曲臂 辗轮 内外刮砂板随同十字头一起回转而辗 轮还同时绕辗轮轴自转 9 2 29 2 2 减速器减速器 10 10 11 11 为三级传动的减速器 固定在混砂机底盘上 由电动机借助刚性联轴器带动两 锥齿轮完成第一级传动 再通过齿轮轴齿轮和另一齿轮的啮合带动另外一对斜齿轮 完成第三级传动 齿轮箱侧壁装有长形油标 用来观察注入减速箱内油面的高低 9 3 辗轮机构 9 3 19 3 1 混辗机构混辗机构 混辗机构装在传动机构的主轴上 在主轴上装置着该机构的十字头 在十字头 两边装有两个曲臂拖动的两个辗轮 内外刮砂板也均装在十字头上 11 12 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 26 9 3 29 3 2 辗轮辗轮 型砂的辗压 搓揉全靠此部分的重量给型砂以压力来完成的 辗轮借以辗轮轴 联接在曲臂上 曲臂轴又将曲臂和十字头连接在一起 当十字头转动时带动辗轮一 起绕主轴回转 由于和型砂的摩擦辗轮也做自转 曲臂可绕曲臂轴转动 以便辗轮 可随砂层厚度的变化自由起落 辗轮与底板保持一定间隙 由调节螺栓来控制 以 免辗碎型砂 13 9 3 39 3 3 刮砂板刮砂板 刮砂板的作用是在混制型砂时 将型砂搅和并聚集在辗轮之下 卸料时将型砂 刮至出砂门卸出 内刮砂板和外刮砂板由刮砂板臂紧固在十字头上 14 毕业设计说明书 27 10 操作与使用 将机器安装后应做如下调整 1 将辗轮和底板之间的间隙调至 10 30 2 外刮砂板与机盆内圈之间的间隙调至 6 10 3 内刮砂板与主轴之间的 间隙调至 6 10 4 内外刮砂板与底板之间的间隙调至为 6 10 使用前应注意 1 检查各润滑部分是否加足润滑油 减速箱油位应在最高 位置 2 检查各紧固件是否牢固 活动处是否灵活 转动件不应相互碰撞 3 空车运转 30min 观察十字头是否沿逆时针方向旋转 减速箱是否有不正常振 动及剧烈的噪音 停车检查后 再空车运转 1h 使油充分清洗各齿轮及轴承 4 加 400 石英砂和 8 煤油 直至混砂机内有型砂直接接触的表面被抛光为止 再进行负荷试车 5 必须按润滑规定对机器进行润滑 6 每次工作结束时 应将机盆内各个角落残留的型砂清除干净 以免残留型砂硬化影响下次的混砂质量 和机器的正常工作 7 型砂必须在机器开动后在加入 8 每次型砂的加入量 不能超过规定的数量 S114 型碾轮式混砂机的设计 总装及传动机构设计 28 11 结论 本课题设计的 S114 型碾轮式混砂机减速机采用圆锥 二级渐开线圆柱齿轮软齿 面减速机和刚性联轴器 不仅满足混砂机传动装置传动比和承载能力要求 而且减 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 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 4 目前大部分刮板材料为 45 钢 工作面上堆焊有 3mm 厚 WC 碳 化钨 耐磨层 在使用过程中发现 耐磨层不耐磨 用不到 1 周 刮板已严重磨损 混 砂机底板上结砂严重 消耗功率明显提高 另外 刮板强度差 使用过程中易发生弯曲 变形 造成混砂桶壁结砂增厚 也使设备负荷增大 针对上述不足 改堆焊 WC 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 减速机输入输出轴漏油是机械行业老大难问题 针对混砂机减速机设计采取相 应措施取得了良好效果 影响输入输出轴渗漏的主要因素有 设计密封结构不合理 密封部位轴的制造质量差 密封件的质量差 选型不合理 使用维护不当等 采取 措施有 采取合理的密封结构 选用优质密封件及油封轴套 密封件的寿命长且防 渗漏效果好 配以美国 CR 型油封轴套 克服了轴的表面加工质量低的缺点 既保 护了轴表面不磨损 又可防渗漏 增加了润滑油回油槽 避免造成密封部位形成憋 压而渗漏 对密封部位零件 标准件表面进行强化处理 降低磨擦系数 减少磨损 对零件密封部件的机加工质量提出较高要求 减速机可油池润滑 立轴及其它转动 件可脂润滑 无需专用的润滑系统 毕业设计说明书 29 参考资料参考资料 1 颉建新 采用平面二次包络环面蜗杆传动的S1120辗轮式混砂机 J 中国铸造 装备与技术 2001 1 44 46 2 徐锦康主编 机械设计 M 北京 高等教育出版社 2004 4 3 李柱国主编 机械设计与理论 M 北京 科学出版社 2003 21世纪高等院 校教材 4 徐灏主编 新编机械设计手册 下册 M 北京 机械工业出版社 1995 5 岑军健主编 新编非标准设备设计手册 上册 M 北京 国防工业出版社 1999 1 6 成大先主编 机械设计手册 单行本 减 变 速器 电机与电器 M 北京 化学工业出版社 2004 7 王旭 王积森主编 机械设计课程设计 M 北京工业出版 2003 8 8 徐灏主编 新编机械设计手册 上册 M 北京 机械工业出版社 1995 9 周开勤主编 机械零件手册 第5版 M 北京 高等教育出版社 2001 2002重印 10 张国玲 混砂机弹簧加压机构的设计改进 J 铸造 FOUNDRY Vol 52 No 6 Jun 2003 442 444 11 刘天平 王爱丽 选用S 114系列混砂机的体会 J 铸造工程 造型材料 2005 101 2