塑胶运动场地摊铺机设计【含3张CAD图带开题报告-独家】.zip
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塑胶运动场地摊铺机设计【含3张CAD图带开题报告-独家】.zip,含3张CAD图带开题报告-独家,塑胶,运动场,地摊,设计,CAD,开题,报告,独家
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塑胶运动场地摊铺机设计Design of Plastic Sports Site Paving Machine摘要塑胶运动地面，包括塑胶跑道、塑胶球类场地等，是 20 世纪 60 年代西方发达国家首先 研制成功的新技术。我国于 1979 年研制成功，并通过了国家鉴定。塑胶材料的摊铺是塑胶跑道摊铺施工中最重要的作业,摊铺机的作用之一，就是要把人力从繁重的劳动中解放出来。它应该像公路沥青摊铺机那样，机器开过去即可铺出塑胶地面。设计参考公路沥青摊铺机和观摩手工摊铺过程，搜集与设计相关资料从而确定摊铺机的性能。必须具有完整的摊铺功能，既能摊铺透气型颗粒塑胶，也能摊铺混合型塑胶具有混料的功能。关键词：摊铺机的速度混料装置 履带iiAbstractPlastic sports ground, including plastic runways, plastic ball venues, etc., was the first new technology developed by Western developed countries in the 1960s. Our country was successfully developed in 1979 and passed the National appraisal. The paving of plastic materials is the most important operation in the construction of plastic runway paving. One of the functions of the paving machine is to liberate manpower from heavy labor. It should be like a road asphalt paver, and the machine can open up the plastic floor. Design reference highway asphalt paving machine and observing the manual paving process, collect and design relevant data to determine the performance of the paving machine. Must have a complete paving function, not only can spread the breathable granule plastic, but also can spread the mixed plastic has the function of mixing material.Keywords：Speed of paverMixing deviceTrack目录摘要iAbstractii1 引言12.确定摊铺机的性能方案32.1 主要技术参数的确定33.机器的部件划分与总体布局设计53.1 机器的部件设计53.2 机身部件设计及计算53.3 机架主要零件强度计算74.履带传动部件设计及计算154.1 .履带的结构设计154.2 履带传动的动力计算164.3 履带传动系统设计及主要元件选型174.4 传动轴强度校核195. 摊铺部件设计225.1 摊铺部件的作用与功能225.2 .摊铺部件的结构225.3 滑座横向往复运动传动系统236.混料部件设计及计算266.1 混料机构的技术参数266.2 混料转子负载转矩计算276.3 混料部件传动系统设计296.4 传动链主要零件强度校核306.5 混料部件设计337.摇臂起吊部件设计及计算357.1 主要技术参数及技术条件357.2 横臂受力计算及用料选择357.3 立柱受力计算及用料选择367.4 提升传动机构设计378.总装配图的绘制40结论41致谢42参考文献431 引言摊铺机是一种主要用于路面基层和面层各种材料摊铺作业的施工设备，是由各种不同的系统相互配合完成摊铺工作的，主要包含行走系统，液压系统，输分料系统等等，随着我国等级趋向多元化。等级公路，县乡级公路均达到前所未有的规模，标准和速度向前推进。同时路面施工的速度也在飞速提高，这样在推动公路施工机械化的同时也对施工机械技术水平施工工艺和路面材料及路面结构设计提出了越来越高的要求。而施工机械技术水平和施工工艺对等级和施工速度有着重要的影响。现在国内使用的摊铺机:国外的品牌主要有:德国的 ABG、VOGELE、DYNAPAC、美国的 BK、意大利的比泰利、玛连尼、日本的新泻等。国内主要品牌有:西筑、陕建、徐工、华晨华通、中联、三一重工、新筑等。依据中国的施工现状和政策机制等因素,欧洲型的低速度、高密实、中大宽度摊铺施工工艺被广泛采用,德国 ABG 结构型式的摊铺更是引导行业的潮流,但从 20 世纪 90 年代的大型化(即摊铺宽度大于 9m,甚至到 16m)发展到了 21 世纪的中型化,即摊铺宽度合理化回归到69m 机型占主导地位,使得众多国内厂家重新调整开发思路,当前,主要摊铺机厂家都有百花齐放,百家争鸣之势。摊铺宽度覆盖 4.512.5m,厚度覆盖 10350mm，形成了摊铺宽度大 612m、中46m;技术水平高(全液压、全自动)、中(半机械液压、半自动)、低(机械);产品售价高(200 万元以上)、中(80200 万元以上)、低(80 万元以下)三种系列产品,以供施工单位选择。现代摊铺对摊铺面面强度，刚度，密实性，均匀性。平整度，行车舒适性。高速性，安全性等要求不断提高。例如近几年在限制宽大摊铺后，出现了两台甚至于三台摊铺机并行作业的观点， 近而将来可能出现左右并行摊铺，再加上前后两层或三层同时作业摊铺，当前我国施工机械而言， 摊铺机其技术先进性与欧美发达国家同步，如同时采用数字式找平装置，非接触式平衡梁，沥青混合料转运车等，但寿命与国际先进水平相比还有很大差距，这可能我所的施工工艺和路面设计9需要很大的改良，而摊铺机本身的制造加工质量和谈工艺对眼铺面的质量影响更不可忽视，由于施工工艺对摊铺机设计制造提出了更高的要求，同时对摊铺机行业技术标准提出了更高的要求，但随着市场准入制度的深入，行业标准和国家标准只是一个宏观控制和结果的检验。2.确定摊铺机的性能方案摊铺机的生产效率按相当于一个 15 人的施工队人工摊铺的生产效率设定，为 2000m2/日。占用劳力 6 人：驾驶机器 1 人，操纵混料机构 1 人，配料 1 人，供料 2 人，机动 1 人。1）摊铺机由两条履带支承和驱动，与地面接触面积较大能使机身能稳定行驶，使得摊铺面的平整度有良好的保证。2） 两条履带由两台滑差电动机分别驱动。3） 设置一个电磁离合器在传动轴上，可以保证直行时两履带同步运行。4） 为了减少动力消耗将履带设计成滚动式，与此同时解决滑动履带容易易磨损的问题。5） 为了解决摊铺塑胶的难题，设计料槽和铲料压光板。铲料压光板在摊铺时应作与前进方向垂直的横向往复运动，把摊铺层从料槽中割出来，并且压光压实已摊铺层表面。6） 设计标尺，指针，调节手柄，方便摊铺厚度的调节。7） 设计供料混料机构，混料桶的桶底设有闸门，控制排料速度。在料筒的下方安装滚轮，使料桶能沿料槽移动，以实现均匀布料。8）行车速度由滑差电动机控制器控制，速度可调，有数码显示，可实现自动恒速行驶。9）摊铺机应设有一个工作平台，供操作人员操作和存放摊铺用的原材料。10）设计一个起吊机构，便于清理混料转子时起吊之用。2.1 主要技术参数的确定1） 摊铺宽度： 2.44m（2 条跑道宽度）；1.22m （1 条跑道宽度）2） 摊铺厚度： 5 30mm3） 行驶速度： 0.65m/min）4） 摊铺速度：13m/min5） 混料效率：100L/min6） 使铲料压光板实现横向往返运动：频率： 80 100 次/min幅度： 30mm7） 机器的外形尺寸：长 2600mm ；宽 2440mm；高 400mm3.机器的部件划分与总体布局设计3.1 机器的部件设计1.机身部件机身结构是摊铺机的主体，其它部件都是安装在这个主体部件上。机身部件由上下两层框架结构件组成：下层为是由槽钢焊接而成的长方形机架；两侧的后端各伸出一个支架，称为伸臂；上层是由角钢焊接而成的工作台。2. 履带及其传动部件在机架的左右侧边框上分别安装两条履带。履带的两套传动系统分别安装在机架的长方形框架两侧。4.摊铺部件摊铺机构安装在机器的末端即两伸臂的端部。横向往复运动的传动机构安装内部。5.混料部件混料部件则由传动机构，料槽、混料桶组成。料槽由伸臂支承安装在摊铺部件的前面。混料桶的底板安装在料槽的正上方，且底部安装滚轮使混料桶可以沿着料槽移动。混料转子的传动机构安装在混料桶的底板上，可以随着底板进行移动。6.起吊部件为了防止影响机器的驾驶和混料作业，起吊部件安装在机器的左前角。其立柱套筒的底部固定在机架上，上部固定在工作台上。3.2 机身部件设计及计算1.机身部件的结构机身部件主要由以下几部分组成。（1）机架结合件（见图 3-1）是由 16#槽钢焊接而成的长方形框架，长 1600mm,宽 2420mm。其左右边梁是履带安装的位置，下平面是履带轨道。在距机架中心线 380mm 处的两侧，各焊接一个桁架，用来支撑工作台的中部。桁架与左右边梁的底边用角钢相连，构成了履带传动系统的滑差电动机与减速器的安装底座。机架为网格式结构，从而具有足够的刚度完成摊铺施工工作。在左右边梁的后部安装伸臂，用螺栓紧固，用锥销定位。在前后横梁的上平面上各焊三件立柱。立柱高 220mm，端面有螺孔，用来紧固工作台。机架是摊铺机最重要的部件对保证机器运行的稳定性和摊铺质量起着关键作用。其加工精度可按比普通机床床身的精度低 2 级来要求。履带导轨的直 线 度 、平 面 度 、 两 导 轨 的 平 行 度 均 按 GB/T 1184 1996 的 9 级 精 度 来 要 求 。图 3-1 机架结合件(2)工作台结合件工作台是由角钢焊接而成的长方形网格式框架。工作台是操作人员的工作场所，也用来存放摊铺原料。在工作台的右前角安装操作台，并设有座椅和蓬罩，均用螺钉紧固， 必要时可以拆卸。工作台用 10 个 M12X30 螺钉与机架紧固成一个整体，使机身部件的刚度得到很大提高。(3)左、右伸臂左伸臂和右伸臂也是用 16#槽钢和钢板焊接而成的，像两条臂膀向后伸出， 上面安装料槽和摊铺部件。其端部 200mm* 227mm 的加工面是摊铺部件的安装基准面，并且是调整摊铺层厚度的调整螺杆的安装位置。所以伸臂安装时，对两伸臂的平行度和等高度、定位槽的位置度和平行度等均有较高的要求。在检测合格后用螺钉紧固，用锥销定位。3.3 机架主要零件强度计算机架采用型钢焊接件。设计的槽钢焊接机架如图 3-2 所示。初步选定的是 16#槽钢，并且进行机架主要零件的强度计算。(1) 左边梁与左伸臂装配后强度计算经过一系列辅助计算，左边梁与左伸臂在装配后所承受的载荷数值、作用点的位置及载荷的来源如图 3-2 所示。图 3-2 左边梁左伸臂受力图1)计算简图：2)求支反力：由图可知，左边梁与左伸臂为简支梁，其平衡条件为：Y=0,Ma =0,Mb=0。由Mb=0 得：Ra =(9.5x2145150x203029x184022.3x1800+117x1750+14.5x1362+40x970+56.7x800+22.6 x400)/1600=460.048kgf由Ma =0 得RB=22.6x(1600-400)+56.7x(1600-800)+40x(1600-970)+14.5x(1600-1362)-117x(1750-1600)+22.3x(1800-1600) +29x(1840-1600)+150x(2030-1600)+9.5x(2145-1600)/1600=1.552kgf校核计算值：由 Y=0 得:p =(9.5 +150+29+22.3 +117+14. 5 +40+56.7+22.6) kgf =461.6kgf Ra +RS =(460.048 +1.552)kgf=461.6kgf 。由上计算可知，几乎全部载荷都作用在支座 A 上。3)求左伸臂在各受力截面承受的弯矩和剪力，并求出最大弯矩和最大剪力：校核左伸臂的强度。由图 3-2，左伸臂安装到左边梁上变成悬臂梁。其最大弯矩与最大剪力，产生在左侧的紧固螺栓所在的截面。此截面的坐标值为：X=(1600 -15)mm = 1585mm。求弯矩的一般法则是：弯矩在数值上等于作用于梁截面左段或右段诸外力对此截面形心的力矩的代数和。因此，计算各受力截面的弯矩 M：X=2145mm 截面:M=0X=2030mm 截 面 :M=-9.5x(2.145-2.03)kgfm =-1.09kgfm X=1840mm 截 面 ：M=-9.5x(2.145-1.84)kgfm-150x(2.03-1.84)kgfm=-31.4kgfm X=1800mm 截面:M= -9.5 x(2.145-1.8)kgfm-150x(2.03-1.8)kgfm-29 x (L 84 -1, 8)kgfm=-38.9kgfmX= 1750mm 截 面 M=-9.5x(2.145 - 1.75)kgfm -150x(2.03-1.75)kgfm-29x(l.84-1.75)kgfm-22.3x(l.8-l.75)kgfm=-49.48kgfmX= 1585mm 截面:M = -9.5x(2.145 -1.585)kgfm -150x(2.03 -1.585)kgfm-29x(1.84-1.585)kgfm-22.3x(1.8 -1.585)kgfm-117 x (1.75 -1. 585) kgfm = -103.56kgf m求剪力的一般法则是：剪力在数值上等于作用于梁截面左段或右段诸外力的代数和。 求各受力截面剪力 Q:X=2030 2145mm,Q= -4.5kgf X=1840 2030mm,Q= -(9.5+150)kgf=-159.5kgf X=1800 1840mm,Q=-(9.5+150+29)kgf= -188.5kgfX=1750-1800mm,Q=-(9.5+150+29+22.3)kgf=-210.8kgf X=1585 1750mm,Q=-(9.5+150+29+22.3+117)mm =-327.8kgf由上述计算可得，左伸臂承受的最大弯矩 M=103.56kgfm,危险截面在 X =1585mm 处;承受的最大剪力为-327.8kgf，位置在 X= 1585 1750mm 处。左伸臂受力图、弯矩图、剪力图，如图 3-3 所示。21452030184018001750弯矩图剪力图图 3-30102030405060708090100Kgf. m050100150200250300350kgf左伸臂承受的最大剪力仅为 327. 8kgf，16 号槽钢可以承受，只校核其抗弯强度即可。4）左伸臂抗弯强度校核：19梁的抗弯强度校核条件：smax= M maxW s式中max危险截面的最大弯曲应力；Mmax 危险截面承受的最大弯矩，MMAX= 103. 56kgf m = 10356kgfcm；W 材料的抗弯截面系数，16#槽钢 W=117cm3；材料的许用弯曲应力。材料为 Q235A， =70N/mm2,即 = 714kg/cm2。代入上式得= 88. 5kgf/cm2 714kgf/cm2即左伸臂承受的最大弯曲应力远小于其许用弯曲应力,材料合格。图 3-4 左伸臂装配简图，计算简图(2) 左伸臂刚度计算摊铺部件安装在左右伸臂的外端，因此伸臂的刚度对摊铺的质量有很大的影响。混料部件施加到一个伸臂上的作用力最大值为 117kgf，最小值为 7.3kgf。载荷的变化会使伸臂在载荷作用下产生的挠度同时变化，有可能影响摊铺厚度。需对其进行刚度计算。挠度方程：fmax =(3L - C )式中 f-A 端挠度的变化值(cm);P载荷变化值(kgf)，P=(117.4-7.3)kgf =11O.kgf；E材料弹性模量(kg/cm2),钢 E=2xl02kgf/cm2; J-截面惯性矩(cm4), 16#槽钢 J=935cm4;C-受力点至危险截面距离(cm),C=345mm =34.5cm；L悬臂梁长度(铲料压光板边缘至危险截面的垂直距离，cm), L= 493mm=49.3cm代入上式得f=0.00132cm =0.0132mm由此得，伸臂的刚度合格，载荷的变化对挠度的影响非常小，对摊铺厚度的影响忽略不计。右边梁、右伸臂的受力状况与左边梁、左伸臂相同，因此不需再进行计算。(3) 后横梁强度计算后横梁的受力状况复杂。经计算，将后横梁承受的载荷如下： P1460kgf, 左 边 梁 传 递 的 载 荷 ； P2455kgf, 右 边 梁 传 递 的 载 荷 ； P345.6kgf,工作台 N2 支点及履带传动轴作用力； P454.2kgf,工作台 N8 支点及履带传动轴作用力； P5129.1kgf, 左 桁 架 作 用 力 ； P6138.3kgf,右桁架作用力；p720kgf, 履 带 传 动 轴 作 用 力 ； P820kgf, 履 带 传 动 轴 作 用 力 ； P9114.4kgf,后横梁自重及工作台支点作用力；上述各项载荷的作用点的位置，可由机架结合件图、部件装配图、总装配图中算出。在受力图中标 出 。 1)绘受力图：后横梁受力如图 3-5 所示。图 3-5 后横梁受力图，弯矩图，剪力图2)求支反力：在各载荷作用下梁处于平衡状态，得平衡条件为Y= 0,MA=0,MB=o由MB=0 得支座 A 的支反力为RA=460x(2x1005+140) +45.6x(2x1005+105)+15x(2 x1005-70)129.1x(1005+70+230+93)+20x(1005+70+230)+20x(1005+70)114.4x1005+20x(1005-70)+138.3x(542+70)15x70-54.2x(140-35)-455 x 140（2x1005）=742.5853kgf同理由MA=0=0 得支座 B 的支反力 RB=744.0147kgf3)求各受力截面弯矩：P1 截面：M=0P2 截面：M=0P3 截面：M=-460 x0.035kgfm =-16.1kgfmP4 截面：M=-455 x0.035kgfm=-15.9kgfmA 截面：M=(-460x0.14-45.6 xO.105)kgfm = -69.188kgfmP5 截面：M =(-460 x0.752 -45.6 x0.717+742.59 x0.612-15 x0.542)kgfm = 67.72kgfmP6 截 面 ：M =(-455 xO.752-54.2x0.717 +744.015 x9.612-15 x0.542)kgfm = 66.19kgfm P7 截面：M =(-460 x 1.075 - 45.6x1.04 +742. 59 x0.935 -15 x0.865 - 129.1 x0.323 - 20x0.23)kgfm =93.12kgfm ，P8 截面 M =(-455x1.075 -54.2x1.04+744.015 x0.935 -15 x0.865 -138.3x0.323)kgfm = 92.51kgfmP9 截面;M=( -460x1. 145 -45.6x1. 11 +742. 59 x 1005 - 15 x0. 935 - 129.1 x0. 393 -20x0.3 -20 x0.07)kgf - m=96.85kgf mB 截面：M=(-455x0.14 -54.2x0.105)kgfm= -69.39kgfm4)求受力截面最大剪力：BP4 截面 Q=(-234.8 +744)kgf=509.2kgf5)求最大弯矩和最大剪力：后横梁承受的最大弯矩为 96.82kgfm，位于梁的中心线处。臂承受的最大弯矩(103.56kgf m)0 由于两者所用的材料是相同的， 左伸臂的抗弯强度足够，后横梁的抗弯强度也必符合强度条件，故不必再计算。后横梁承受的最大剪力为 509.2kgf 和 505.6kgf，位置在 A B 两处，。6)后横梁抗剪强度校核：由于后横梁承受最大剪力的方向与槽钢的对称轴相差 90，其剪力主要由槽钢的腹板承 受， 故危险截面的剪应力可由下式得出满意的近似值：VAtmax =wmax危险截面最大剪应力；V 危险截面承受的剪力，V = 509.2kgf;Aw 槽钢腹板面积， Aw =13. 4cm x0. 85cm = 11.4cm2。代入上式得：max= =44.7kgf/cm2许用剪应力按脉动循环应力选材料为 Q235A, =500kgf/cm2。max ,即符合强度条件。4.履带传动部件设计及计算4.1 .履带的结构设计1.摊铺机摊铺作业时是用履带驱动。因为履带与路面是刚性的面接触，使摊铺机的行驶不受路面局部不平整的影响，可以使摊铺面达到较高的平面度。2.履带强度计算在履带传动中，销轴承受载荷最大，全部载荷为 2000kgf。在最恶劣的条件下，此载荷只由四节履带板来承受，则作用在每件销轴上的每个受力截面的载荷为Q=2000（4x2x2）=125kgf销轴的强度条件为t= Q tA式中销轴危险截面承受的最大剪应力； Q销轴危险截面承受的最大剪切载荷，Q = 125kgf = 1225N； A销轴危险截面面积，A =27. 7mm2；材料的许用剪应力，材料为 45 钢（调质、淬火）， =80MPa 代人上式得 =44. 2MPa40.3mm，设计可行。9.履带传动部件装配图设计（1）两台滑差电动机及两台减速器体积和重量较大， 将它们安装在机架的空档中。这计有（2）部件装配图说明履带传动部件293） 履带的张紧由调整螺栓 14 控制，调整后用螺母锁紧。4） 左右履带传动链的元件和零件，除传动轴 2 和 2稍有区别外，其余完全相同。5） 图中各代号代表的零件及规格如下：1滚动轴承 1209 （GB/T 2811994）。2左传动轴。2,右传动轴。3电磁离合器，型号为 DLY016。4轴承座。5减速器，型号为 XW1. 1-41/59。6短节距精密滚子链，p = 15. 875mm。7短节距精密滚子链，P =9. 525mm。8滑差电动机，型号为 YCT132MA。9滚动轴承 1209 （GB/T 2701994）。10张紧链轮支架。11滚动履带。12履带驱动链轮。13履带张紧链轮。14 调整螺检。5. 摊铺部件设计5.1 摊铺部件的作用与功能1)割料与压光功能。2)为了顺利完成割料与压光工作，铲料压光板还要像用刀割肉那样，沿着与前进 方向垂直的方向左右往复运动，称为横向往复运动。运动幅度为 30mm，频率为 85 次/ min。3)为了防止摊铺材料与铲料压光板粘结，铲料压光板有电加热的功能，可实现恒温自动控制。4)摊铺厚度在 30mm 范围内可任意调整，而且调整方便、控制准确。5.2 .摊铺部件的结构摊铺部件由以下零件组成： (1)升降横梁由 4mm 厚钢板折弯焊接而构成主体。上表面加工成为减速器与立轴等件的安装基准面。下表面面经过精密加工，作为滚动导轨槽和下导轨的安装基准面。其两侧端面，也经精密加工，作为本部件在左右伸臂上安装与升降调整的基准面。在升降横梁内部，安装横向往复运动传动机构。(2)下导轨下导轨安装在升降横梁的下面，从下方托起座椅。 (3)支架也是由钢板焊接而成。上平面用螺钉紧固安装在滑座上；下平面安装炉料压光板。电热板装在支架下平面与铲料压板之间，料压光板加热，并安装温度传感器，进行温控。(4)铲料压光板也是由钢板焊接而成，其形状及尺寸如图 1-22 所示。宽 23mm、角度为 30 的斜面安装后伸入到料槽下方的缺口中。在施工时， 随着摊铺机前进，铲料压光板不停地作着横向往复运动，由 30斜面的刃口把料槽中的材料切开，使摊铺用料按需要的厚度摊铺在地面上，多余的料沿斜面上移，被料槽中的塑料帘和铲料压光板阻挡，从而留在料槽中。(5)铲料压光板铲料压光板也是钢板焊接件，其形状及尺寸。在左视图中，宽 23mm、角度为30的斜面安装后伸入到料槽下方的缺口中。在施工时， 随着摊铺机前进，铲料压光板不停地作着横向往复运动，由 30斜面的刃口把料槽中的材料切开，使摊铺用料按需要的厚度摊铺在地面上，多余的料沿斜面上移，被料槽中的塑料帘和铲料压光板的 a 面阻挡，留在料槽中。（6）升降调节机构是用来完成调整摊铺的厚度。松开两伸臂上的锁紧螺母，使升降横梁放松，通过手柄转动升降螺杆，使升降横梁带动铲料压光板上升或下降， 从而调整炉料压光板下平面与地面的距离，就可调整摊铺层的厚度。摊铺厚度由标尺指针指示5.3 滑座横向往复运动传动系统滑座运动是在水平面内做直线往复运动，与曲柄滑块运动相同，不同的只是这里的滑块很长，横贯摊铺机的全部宽度，所以采用曲柄滑块 机构来设计这一传动系统，如图 5-1 所示。图 5-1a带电动机立式摆线针轮减速器。输出转速： 85r/min,减速比：1:17。b 曲 柄 ( 即 偏 心 套 )， 偏 心 距 为 15mm 。c 连 杆 ， 长 度 为 150mm 。d滑座往复运动轴承. e滚动导轨。f 滚动轴承。在传动系统中，带电动机的减速器的功率和输出转矩是未知数，所以设计中的首要问题便是计算传动系统所需要的功率和转矩(1)横向往复运动的阻力计算1)摊铺材料对铲料压光板的摩擦力。在摊铺时摊铺材料与铲料压光板四个工作面,所产生的摩擦力为F1 = (45 +23 +4 +80) x2470 x0.OOlkgf = 385.3kgfsin 30式中 0.001 是在 20环境温度下测定的单位面积的切向阻力。当温度降至 8：时，此数据应增大 50%。故，F1=385.3kgfxl.5 =577.95kgf = 5663.9N。2)滑座运动时导轨的摩擦力 F2 为 F2 = mG式中 G运动机构的重量，G = 150kgf = 1471.5N；导轨的滚动摩擦因数，取=0.005。 代人上式得：F2 =0.005 xl50kgf = 0。75kgf = 7.35N 3)运动机构的惯性力 P 为P=-mac式中 m运动机构的质量，m = 150kg；ac滑座在运动中质心 C 的加速度。（2）减速器选型,横向往复运动属于脉动循环负载。可按负载转矩的平均值选择，并有适当余量。计算负载转矩的平均值：M = M1 + M 2 + M 3 + M 4 +M 5+M 6 = 52.9Nm初选的减速器型号为 BLDO. 751 一 17,电机功率 N=0.75KW，减速比 i=17，输出转速 n=85r/min。（3）连杆强度校核横向往复运动，其作用力都经连杆轴传递至滑座，该零件承受剪应力危险截面轴径为 425mm，材料为 45 钢（调质）。强度条件为t= Q tA式中 T危险截面剪应力；Q危险截面承受的剪力，Qmax=5702N； A截面面积，A = 491mm2 ；许用剪应力，=（0. 6 0. 8）s,取t =0.7s , s-1 = 60N/mm2, = 0.7 x60N/mm2 =42N/mm20 代人上式得 =42N/mm2符合强度条件，故设计可行。6.混料部件设计及计算混料部件解决了摊铺机的供料问题，6.1 混料机构的技术参数1） 混料效率：100L/min。2） 混料桶容积：100L。3） 混料桶主要尺寸：内径中 500mm;内高 600mm；装料高度 520mm。4） 混料转子转速：约 1520r/min。5） 料槽容积： 200L。2.混料叶片的设计混料机构的设计是从混料叶片的设计开始的。首先参考了手工摊铺中用于混料的搅拌机的结构和工作原理如图 6-1 所示。图 6-1 混料搅拌机结构工作原理3. 混料转子的设计如图 6-2 所示混料转子则由 5 片叶片和主轴构成，叶片按顺序连接焊成一体，并自下而上焊接在主轴上。 叶片的螺距为 1OOmm，5 片的总高度为 500mm。图 6-2 混料转子混料转子的工作原理：当主轴带动叶片顺时针转动时，桶壁和主轴附近的材料随叶片上升。由于桶底是封闭的，所以在桶的下部形成负压，迫使桶上部的材料从三角孔中返回桶底。这样就使桶中的材料产生了垂直方向的循环流动，如图中箭头所示。同时，叶片的旋转又使材料产生圆周运动。这两个运动的合成，会使材料很快被搅拌均匀，其混料的效率很高。又由于叶片与揽拌材料直接接触，推动其运动，与依靠离心力使材料运动相比节省能量。6.2 混料转子负载转矩计算混料转子转动时最大的阻力是材料对转子的阻力， (1)叶片阻力矩计算将叶片分成三个区域分别计算。1) (490 -410) mm 区域：轴向投影面积： A= 56548. 6mm2。nnn轴向阻力：G = l.5Af(f 摊铺材料对钢片运动的单位面积法向阻力，f =0.006kgf/mm2 ，G= 56548. 6 x0. 006 x 1. 5kgf = 508. 9kgf。螺旋中径：d2 = 490mm -40mm = 450mm。螺旋中径螺纹升角： = arctantpd2=4.046叶片旋转阻力矩:M1=F d22= 8099. 2kgf mm。2) =(410-110) mm (轮辐)区域：螺旋中径：d2 =（410110）/2 mm = 260mm螺旋中径螺纹升角： = = 6. 98。轴向投影面积：A =40199. 8mm2。轴向阻力：G =40199.8 x0.006 x 1.5kgf = 361.8kgf。叶片旋转阻力矩：M2 = 361. 8 x tan6. 98x 260/2kgfmm =5758. 4kgfmm。 3)= (110-50) mm 区域：螺旋中径：d2 =(110+50)/2mm=80mm。螺旋中径螺纹升角： = 21. 697 轴向投影面积:A=7539. 8mm2轴向阻力：G =7539. 8 x0_006 x1.5kgf=67.86kgf。叶片旋转阻力矩：M3 =67. 86 x tan21. 697x80/2kgfmm = 1080kgfmm。每件叶片的阻力矩：M = M1+ M2 + M3 = 8099. 2kgfmm + 5758.4kgfm + 1080kgfmm =14937. 6kgfmm = 14. 94kgfm5 件叶片的阻力矩：MY=5 x 14. 94kgfm = 74. 7kgfm(2)主轴旋转阻力矩计算主轴直径：D=50mm,装料高度：H = 520mm,摊铺材料对钢片运动的单位面积切向阻力：ft=0.001kgf/mm2。主轴旋转阻力矩：,zM = 1.5pD2 Hf2t= 1.5 px 502 x 520 x 0.001kgfmm= 3063kgfmm = 3. 1kgfm2混料转子阻力矩总和M：M =My +Mz=74. 7kgfm +3. 1kgfm =77. 8kgfm6.3 混料部件传动系统设计由于带孔螺旋叶片混料转子的混料效率较高，要克服的阻力矩也较大，因此其传动系统的设计，许愿通过传动链来降低转速，以达到增大转矩和节能的目的。(1)混料机构传动系统如图 6-3 所示。传动系统由两级链轮减速和一级齿轮减速组成。传动链的末级大齿轮与混料转子的主轴用螺栓紧固，从而带动混料转子转动。图 6-3 混料机构传动系统图中各代号所代表的元件和零件说明如下：1三相异步电动机，同步转速为 1500r/min，功率待定；2链轮，节距 9. 525mm,齿数 z=11；3短节距精密滚子链，节距 p = 9. 525mm；4链轮，节距 p =9. 525mm，齿数 z =42；5链轮，节距 p =9. 525mm，齿数 z = 15；6滚动轴承 6006 (GB/T 2761994)；7齿轮，模数 m=5mm,齿数 z=14；8滚动轴承 6006 (GB/T 2761994) ；9短节距精密滚子链，节距 p =9. 525mm；10 链轮，节距 p= 9. 525mm，齿数 z= 3；11混料叶片;12 滑动轴承;13混料桶;14大齿轮，模数 m=5mm，齿数 z = 120;15滚动轴承 7006AC ( GB/T 2922007);16混料转子主轴。(2)电动机的选型及混料转子转速校核已确定，混料转子转速为 1520r/min， 校核其转速：39n = 1430r/min x 11 x4215 x3914 = 16. 8r/min转速符合设计要求。120确定电动机功率：Nr = kMnb 975h式中 Nr传动系统输人功率(kW);kb计算不准确因数，kb=11.6,取 1.6;M负载转矩(kgfm)，M =77. 8kgfm；n混料转子转速(r/min)，n = 16. Br/min； 传动效率，取 =0.85。代人上式得：Nr =2.52kw选择电动机：型号为 Y100L2额定功率为 3kW,转速为 1430r/min。6.4 传动链主要零件强度校核(1)链条 9 静强度校核传动链中共有两条链条，节距均为 9.525mm,但链条 9 传递转矩较大，故应校核其强度。链条 9 承受的最大拉伸载荷：F =975 xN x z4 x 2000 maxnz2d5式中 N电动机功率，N= 3kW； n电动机转速，n= 1430r/min；z4链轮 4 齿数，z4=42；z2链轮 2 齿数，z2=11；d5链轮 5 分度圆直径，d5 =45. 81 mm。代人上式得链条静强度计算式Fmax = 3341. 5Nn= Q nFt式中 n安全因数； Q链条极限拉伸载荷，Q=8900N；Ft链轮圆周力，Ft=3341.5N； n许用安全因数，n=36。代入上式得n= 2. 66n 接近n的下限，故设计可行。(2) 大齿轮14 的材料选择和强度校核大齿轮14 的参数如下：m=5mm，z = 120,分 度圆直径D=600mm。此零件由于外径较大，结构为辐轮，适宜采用铸件，选用材料为 ZG310-570 (ZG45),由于是开式传动，只校核其齿根弯曲应力，强度条件为s = 2kM n s fWbd mYW式中 k载荷因数，k=1.3-1.5,取 1.4；齿轮承受的转矩Mn齿轮承受的转矩（kgfm ），最大值 Mmax= 975 42 39 120 0.85 kgfm = 147. 9kgfm；b齿宽（mm）, b= 40mm;df分度圆直径（mm）, df= 600mm；m模数（mm）, m =5mm；Y齿形因数，查图得 Y = 0.302;1430111514ww 许用弯曲应力（kgf/cm2）， = 1420kgf/cm2代入上式得w = 1142kgf/cm2即w w ,设计可行。(3)小齿轮 7 强度校核小齿轮 7 的参数如下：m = 5mm, z = 14, df = 70mm, b = 40mm,材料为 45 钢(调质，高频感应加热淬火，4045HRC)。承受的转矩：Mn= 975 x3 42 39kgfrn =20. 3kgfm = 20300kgfmm。载荷因数：k = 1.4齿形因数：Y= 0.238。14301115-1w许用应力： = 1930kgf/cm2。代人上式得w=17. 1 kg/mm2 = 1710kgf/cm2即w -1w ,设计可行。（4）混料转子主轴强度校核主轴局部视图如图 6-4 所示。图 6-4 混料转子局部视图其危险截面 aa 直径为 50mm，材料为 45 钢（调质），承受的最大扭矩与大齿相同，为 147.9kgfm，校核其强度。抗扭强度条件为tmax= M n tWn式中max危险截面承受的最大扭转剪应力； Mn危险截面承受的扭矩，Mn = 147900kgf mm；nNW 截面的抗扭截面系数，W = p d 3 = 24543.7 mm3 ；16许用扭转剪应力， =700kgf/cm2。代入上式得max = 603kgf/cm2 700/kgf/cm2即max，设计可行。6.5 混料部件设计混料部件由下列主要零件组成：（1）混料转子。（2）混料传动机构。（3）混料桶由 2mm 厚钢板焊接而成，用螺钉紧固在移动底座上，其底部设有排料口用来向料槽排料。排料口由闸板控制其开口大小，从而控制排料的流量，进而控制料槽中料位的高低。闸板的开启和关闭由手轮控制，摇动手轮经链条转动闸板螺杆推动闸板移动。（4）移动底座移动底座由钢板制成，其底部装有四个滚轮，轮中装有滚动轴承，可使底座在轨道上轻快移动。可在移动中向料槽排料，从而使排料均匀。底座的移动系由人力推动。（5）支架组支架组也安装在移动底座的上平面上。主支架、角形支架、传动轴支架、 上支架等件组成一个刚体，用来固定混料转子主轴的上轴承座，使传动系统能稳定运转。当工作结束，需清理料桶和混料转子的残料时，将上支架的三个紧固螺母松开，即可用起吊机构将上支架连同混料转子一同吊起。由于上支架安装时有销钉定位，所以拆装不会影响传动齿轮的正确啮合。（6）料槽料槽由 2mm 厚钢板制成，安装在机架的伸臂上，用螺栓紧固。安装后料槽下缘比履带下平面高 8.5mm,以防止摊铺时与地面相碰。摊铺时其两侧的间隙由内挡板封堵。内挡板与短压板形成适量的间隙配合，可使内挡板上下滑动，从而使内挡板的下缘沿地面滑动，可使摊铺层边界整齐，并符合规定的 范围。在料槽两侧面的下部还设有外挡板，X 寸铲料压光板进行密封， 防止摊铺材料外流。7.摇臂起吊部件设计及计算此部件是为了清理混料转子时方便起吊而设置的，又设计了摇臂起吊机构。7.1 主要技术参数及技术条件1） 额定起重量： 50kg （混料转子及附属件共 35kg）。2） 摇臂回转角： 360。3） 臂长：1350mm。4） 臂高：1700mm （由工作台面算起）。5） 吊钩垂直行程： 700mm。6） 吊钩起吊由手摇机构实现，手柄摇力不大于 2kgf （起重量 50kg 时）。7） 提升机构应能自锁，或另设制动机构。7.2 横臂受力计算及用料选择摇臂起吊机构受力如图 7-1 所示。图 7-1横臂承受弯矩，危险截面在 a-a 处，所承受的弯矩 M =50kgf x (1350 -500) mm =42500kgf mm横臂材料为 Q235A 矩形钢管。计算其应有的规格如下: 横臂的弯曲强度条件为s= M w s w maxWw由此得W M wsw 式中 W材料应有的抗弯截面系数（cm3）;Mw横臂承受的弯矩（kgf cm），M = 4250kgfcm；ww 材料许用弯曲应力（kgf/cm2）， =800kgf/cm2。代人上式得：W=5 .31cm3查资料得矩形钢管尺寸为 50mm x 32mm x3mm, WY=5. 82cm3,材料可用。7.3 立柱受力计算及用料选择由于摇臂起吊机构有回转的功能，所以在立柱的 A、B 两处要安装轴承。立柱的 A 一 B 段以圆钢制造为好；而 BC 段要承受弯矩，并且体内还要安装滑轮和穿有钢丝绳，所以选用矩形钢管较好。计算各段的受力状况，并选用材料：(1) B-C 段 dd 截面为危险截面，承受的弯矩为 M = P1 x 1350mm + P2x 675 mm +p3 x 250mm式 中 P1 额 定 起 重 量 ，p1= 50kgf; P2 横 臂 的 自 重 ，P2=4.7kgf； P3斜梁的自重，P3 =186kgf (材料为 32mm x 16mm x3mm 矩形钢管)。代人上式得：M =(50x1350+4. 7 x675 + 1.86 x250)kgfmm = 71137. 5kgfmm =7113. 75kgfcm计算材料应有的抗弯截面系数：W8.89 cm3查资料得矩形管尺寸为 60mm x40mm x 3. 5mm，其 Wy = 10. 14cm3,材料可用。注意: 60mm 尺寸应与横臂平行设置。(2) A 一 B 段危险截面在 bb 处。当 BC:段材料选定之后，从便于加工的角度考虑，b-b 截面轴径以 50mm 为宜。材料为 Q235A，其抗弯强度条件为s = M w s wWw式中 Mw截面承受的弯矩，此弯矩与 d-d 截面的弯矩相等，故 Mw=7113.75kgfcm;pd 3W截面的抗弯截面系数，w =32= 12. 272cm3 ；w材料许用弯曲应力，w =800kgf/cm2。代入上式得：w=579.67kgf/cm2800kgf/cm2即ww，设计可行。7.4 提升传动机构设计提升传动机构由一对螺旋齿轮、小卷筒、齿轮箱、手柄等件组成，。采用螺旋齿轮传动，而没有采用蜗杆传动，是因为螺旋齿轮的加工不需要专用刀具。主动螺旋齿轮参数如下：mn =2. 5mm, z=2,导程 S = 16mm, 轴向齿距 ta = 8mm,螺旋角 =79.03625, 分度圆直径 d=26.29mm。被动螺旋齿轮的参数如下: mn=2. 5mm, z=22mm,螺旋角= 10.96375，分度圆直径 d= 56. 02mm。(1)自锁性能计算在校核其自锁性能。其自锁条件是：主动螺旋齿轮的分度圆螺旋升角S小于当量摩擦角d，即= arctan pd7.277=Pd,即d，故提升机构不能自锁。1） 变更齿轮的参数，从而减小螺旋角。但此方法受到两个条件的限制：主动螺旋齿轮的轴向齿距人必须是小于 8 的整数，否则难以在车床上加工；法向模数 mn2mm 由于受这两个条件的限制，这个方法难以实现。2） 增加制动零件。此项设计就采用了这个方法，又设计了棘轮和棘爪。（2）提升时手柄摇动力的计算技术条件中规定，手柄的摇动力不得大于 2kgf。校核手柄的摇动力:P = Q 2R tan(lr )d12dd 2l式中 P 一起重量为额定值时手柄上的作用力；Q额定起重量，Q=50kgf；R卷筒卷绕半径，R= 17mn,；d2被动螺旋齿轮的分度圆直径，d2 =56mrn；d1主动螺旋齿轮的分度圆直径，d1 =26. 29mm；主动螺旋齿轮的螺旋升角，=10. 96375；d螺旋齿轮当量摩擦角，d=7.277;I手柄长度，Z = 120mm。代人上式得P = 1.1kgf符合技术条件的规定，设计可行。8.总装配图的绘制前文已对部件的划分、各部件的功能、部件的安装位置、部件的装配关系作了规定，并 绘制了机器的总体布局图。在进行部件设计时，又绘制了各部件的装配图。以上述各项设计为基础，即可进行摊铺机总装配图的绘制。摊铺机总装配图如图
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