小型路面抛丸清理机设计毕业设计.doc

2009届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 重庆三峡学院毕业设计（论文） 题目： 小型路面抛丸清理机 院 系 机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 年 级 XXXxxxx级 学生姓名 XXXXX 学生学号 XXXXXXX 指导导师 XXXXXX 职称 XXXXX 完成毕业设计（论文）时间 2013 年 5 月1届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文）目 录摘要1第一章 绪 论2一、 课题背景2二、 路面抛丸清理机的发展及其意义2第二章 路面抛丸清理机的设计方案的构思3一、 抛丸清理设计方案：3二、路面抛丸清理机的基本参数：3第三章 路面抛丸清理机总体的设计4一、 路面抛丸清理机的组成及工作原理14二、 路面抛丸清理机的特点及适用范围4第四章 抛丸器的设计5一、弹丸的类型和选用25二、抛丸器的性能参数26三、抛丸器的组成与结构参数计算17四、抛丸器主要参数的设计28五、抛丸器的丸速和丸径的核算29六、抛丸机的叶轮的结构设计211七、抛丸器的带传动的设计311八、主轴的结构设计414九、求轴上的载荷及弯曲刚度的校核：16十、 轴承寿命校核417结 论19致 谢20参考文献21届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文）路面抛丸清理机设计XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX级 404100摘要 本次设计一种小型路面抛丸清理机，利用电机驱动抛丸轮使其高速旋转，将丸料（钢丸或砂粒）以很高的速度和一定的角度抛出，抛出的弹丸形成一定的扇型流束，冲击到路面起着清理强化的作用和去除残留物的效果。然后，弹丸和灰尘进入分离器，分离器将弹丸和灰尘分离，灰尘进入除尘器，弹丸进入抛丸器继续循环利用。完成路面抛丸清理机的抛丸器的设计、丸砂净化装置等方面的设计。并通过使用solideworks三维制图软件的三维建模和虚拟装配。关键字：小型路面抛丸清理机 丸料循环系统 三维建模 运动仿真第1章 绪 论1、 课题背景随着近年来科技不断的发展，开始步入机械化的时代。伴随人类的生活水平的不断提高对我们的生活环境的要求也越来越高，各种私家车辆和大型载重车辆也是越来越多，以至于在路面行驶车辆也是越来越多，导致对路面要求质量也是越来越高，这对路面清理设备要求也越来越高，原来的路面清理的技术水平和效率已经无法满足需要。其设备既消耗工人的体力劳动，同时还存在着生产效率低下、成本高、污染严重的缺陷。因此路面清理设备的重视，这对路面抛丸清理机的研发和应用取得巨大的进步。2、 路面抛丸清理机的发展及其意义路面抛丸清理机经过几十年的迅速发展壮大已成为国际路面抛丸清理机生产大国，在世界范围内很多地方都可以看到国产路面抛丸清理机的影子。国内路面抛丸清理机行业已经形成了种类齐全，技术相对比较完善的产业链。路面抛丸清理机如今的应用领域的不断扩大随着现在我国各大城市及乡镇都在进行道路扩建工作，城市及乡镇里的各种道路铺装均可采用路面抛丸清理机进行清洁处理，去除路面的标志线对交通繁忙的十字路口路面可进行拉毛提高路面粗糙度和摩擦系数。还可以用于提高沥青路面的粗糙度和摩擦系数、清理混凝土路面、路面泛油、标志线清理、路面打毛和清理、去除机场及路面轮胎胶痕、维护隧道、预防性养护机场隧道、市政道路等的处理具有独特且完美的处理效果。该设备是专门为维修、清理、养护公路、高速路、道路、及方便建设施工而开发设计的。因此，路面抛丸清理机城市及乡镇建设的辅助性作用正在一步步将我们的生活规范化、便捷化。第2章 路面抛丸清理机的设计方案的构思1、 抛丸清理设计方案：采用可移动式抛丸清理，是其特点其体重小、灵活性强、工作简单，效率高，寿命长，对环境无污染的等特点。适用于公路表面的清理和维护。二、路面抛丸清理机的基本参数：1.抛丸机的外形尺寸（长宽高）：20008001450mm2.清理路面有效宽度：500mm；3.行走速度：0.5-20m/min；4.行走方式：水平自动移动；5.设备适用范围：混凝土桥面防水打毛，沥清路面的清理和打毛，以增加表面粗糙度；路面、隧道及桥梁的抗滑性能恢复；沥清路面泛油的清理，标志线清理；钢桥面防腐涂装处理；机场道路除胶和除线等第三章 路面抛丸清理机总体的设计1、 路面抛丸清理机的组成及工作原理11.路面抛丸机主要由抛丸器、丸砂分离器、丸砂循环系统、除尘系统及箱体等组成。而其中抛丸机中抛丸器、丸砂分离器是抛丸机的核心设计部分。 2.路面抛丸机的清理机原理路面抛丸清理机是利用电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力，一定颗粒度的弹丸流入进丸管时便被加速带入高速回转的分丸轮中，在离心力的作用下，弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套，再经由定向套窗口抛出，由高速旋转的叶片拾起，并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出，抛出的弹丸形成一定的扇形流束，冲击到路面起着清理强化的作用和去除杂物的作用。然后弹丸和灰尘、杂质一起经过反弹室来到丸砂净化装置。丸砂净化装置中的分离装置将丸料和灰尘分离，丸料进入储料箱继续自行循环使用，灰尘则通过连接管进入除尘器，达到对路面清理的作用。该设备可以做到无尘、无污染施工，既提高了效率，又保护环境。2、 路面抛丸清理机的特点及适用范围1.该设备操作和准备工作简单，随时清理，随时撤离；工作幅面较宽、效率高，施工过程无尘、无污染，有利于环保和施工人员的身体健康；路面清理效果好，不会损坏路面结构，减少人工劳动强度低，弹丸内部自动循环，消耗较低。但设备复杂，易损零件，特别是叶片等零件磨损快，维修费用比较高。 2.路面抛丸清理机的适用范围其主要适用于混凝土桥面防水打毛，沥清路面的清理和打毛，以增加表面粗糙度；路面、隧道及桥梁的抗滑性能恢复；沥清路面泛油的清理，标志线清理；钢桥面防腐涂装处理；机场道路除胶和除杂物等。以下是该设备的装配图： 图3.1 路面抛丸清理机总装配图第四章 抛丸器的设计一、弹丸的类型和选用21.抛丸器弹丸的类型根据材料的性质，弹丸可分为非金属和金属弹丸两大类，非金属弹丸和金属弹丸两大类。非金属弹丸包括石英砂、氧化铝、玻璃球等，由于它有坚硬的棱角，在清理路面上很少应用，而在喷射在工作表面上也有较强的剖削作用，因而喷砂处理过的表面比较光亮，纹理也较细致。石英砂容易破碎，消耗量比金属丸大。金属弹丸的材质有冷激铸铁、可锻铸铁、铸钢和钢等。按其形状可分为球形、碎块和圆柱型三种。碎块形弹丸是将大铁丸破碎筛选制成，具有税利的棱角。圆柱形弹丸是由钢丝切割制成，同样具有锐利的棱角。这两种弹丸的棱角会损害路面，因此实际在路面清理应用时用球形弹丸。2.抛丸器弹丸的选用:弹丸选用得合理与否对清理效果有直接的关系。一般情况下，弹丸选择的根据式被清理的材质、厚度、尺寸等，根据对路面抛丸清理时的丸径可查2表（24-6）进行选用钢丸，此外在选用时还应考虑以下三个因素：（1）弹丸的粒度 弹丸的粒度表示弹丸的直径，粒度大直径也大。所使用弹丸直径越大，对被清理路面及工件表面的打击力就越大，每个弹丸的清理作用也越强。总的清理效果不仅要看每次打击力量的大小，而且还要看总的打击次数。理想的弹丸应是大、中、小粒度弹丸的组合。大粒度的弹丸用来击碎坚硬的路面杂质，小粒度的弹丸用于清扫路面。这样，单位重量的弹丸才具有最多的打击次数和最大的打击力量，从而发挥出最大的清理效果。（2）弹丸的硬度 弹丸的硬度高，对公路表面作用强，清理效果好。但硬度过高的弹丸，一般容易碎裂成小碎块，这将减少弹丸的打击力；另外，由于破碎快，不仅不能充分利用弹丸反弹后的第二次打击力量，而且还加快清理设备的磨损。弹丸硬度过低，弹丸容易变形，反弹性能也不好，虽然使用寿命较长，但清理效果不好。（3）弹丸的材质 弹丸的材质选择要根据弹丸的硬度及本身的使用寿命，该种弹丸对清理设备零件的磨损速度、清理效率和弹丸的价格等因素进行综合考虑。铸铁丸在喷抛丸清理中用得最广泛，但易碎，使用铸铁丸的清理设备零件磨损块，虽然铸铁铁丸价格低，但综合经济指标不如钢丸好。各种弹丸材质的使用效果对比例与表查2表24-8中。参考表4.1表4-1各种弹丸材质的使用效果对比丸的材质普通白口铁丸（60-68HRC)可锻铸铁丸(35-40HRC)铸钢丸(35-45HRC)钢丝段（35-45HRC）抛丸寿命1230603060叶片磨损速度比1015111.52清理效率比62.2512成本比1584545经过综合比较，我们选用钢丸。丸号可以为10,15,20三种，以达到最佳的清理效果和最合理的经济效率。二、抛丸器的性能参数2 1.抛丸量、抛丸率和抛丸速度抛丸器每分钟抛出的弹丸的质量即为抛丸量。当抛丸器的抛丸量在一定范围内，随着叶轮转速降低而变大。当抛丸量不变时，路面所接受到弹丸的数量与路面到抛丸器距离的平方成反比。当此距离增加时，为保持同样的清理速度就需选用抛丸量较大的抛丸器。清理公路路面多采用100400kg/min抛丸量的抛丸器。1000kg/min左右的特大抛丸量多用于连续作业、离生产率的清理设备，加连续式抛丸清理滚筒和棒材、管材、线材的大批量连续清理设备。抛丸率时每分钟每千瓦电动机功率所抛出弹丸的质量。它是表明抛丸器抛丸效率的一个主要指标。一般抛丸率为10-18kg/(mm.kw)。比较抛丸率应在弹丸速度基本相同时才有意义。抛丸器抛出的丸速一般在60-80m/s，特殊情况可用到100m/s，对于路面清理采用较大的丸速，一般为75-80m/s。2.扇形角、轴向扩散角和抛出角抛丸器工作时，弹丸沿叶轮旋转平面呈扇形抛出。一般扇形角在550-770之间时，弹丸能从路面反弹到风力装置中。当定向套窗口因磨损而变大时，扇形角也变大。一般扇形角要比定向套开口角大于100左右。3.抛丸器的磨损分析抛丸器的零件处于强烈的磨料磨损状态，且承受弹丸的反复冲击。影响抛丸器零件使用寿命的因素有零件的材质，弹丸的材质，抛丸量，丸速和丸径等。零件的材质特别是叶片的材质，不仅要耐磨还要求韧性好。叶片、分丸轮、定向套、和护板多用耐磨性和韧性都好的铬合金铸铁，叶片多用40Cr制造。常用叶片材料有低铬稀土铸铁、含铬12%-15%的中铬铸铁、含铬25%-30%的高铬铸铁和碳化钨合金，它们的使用寿命分别是50-120h、120-250h、500-1000h和1000h左右。由于我们选用管式叶片，为了提高叶片寿命，我们采用了耐磨性很高的高铬耐磨铸铁CBCr20。抛丸器零件使用寿命与丸速的四次方成反比。除非由于清理工艺的需要，否则不宜采 的丸径将对使叶片断裂机会大为增加。弹丸的材质对零件使用寿命的影响查2表24-16如下表4-2所示，当抛丸量增加时，叶片寿命将以小于增加幅度的数值来减少。表4-2弹丸材质对零件使用寿命的影响零 件 弹丸材质白口铸铁丸可锻铸铁丸钢丸氧化铝丸叶片52100140220定向套63245184448分丸轮208267385564叶轮302299340482三、抛丸器的组成与结构参数计算11.抛丸器的组成：抛丸器是由以下主要部件构成：叶轮及叶轮驱动盘、分丸轮、定向套、叶片、电动机、罩壳、进丸管、减振胶板等。工作时，磨料通过喂料口进入抛头的中央，在抛头的中央是与抛头一起旋转的分丸轮，分丸轮外面是定向套，分丸轮通过把磨料通过定向套上的开口送到叶片靠近抛头中心一端。由于离心力的作用，磨料颗粒沿着叶片的长度方向加速，到达叶片顶端以及高速度形成扇形束撞击路面表面。为了适应抛丸器在各种不同位置的按装置上的不同转向的需要，主副叶盘上都开有与结合盘连接的螺孔，以便配合不同位置的旋转方向来装配叶盘。抛丸器按弹丸进入叶轮的方式分为机械进丸和鼓风进丸两种。机械进丸抛丸器的弹丸进入叶轮时，是由抛丸器本身的转动来实现的，此种抛丸器应用比较普遍；鼓风进丸抛丸器的弹丸进入叶轮靠分力来实现的，应用少。按其叶轮结构可分为双圆盘和单圆盘两种。双圆盘的结构应用较多。按其叶轮直径可分为500mm、420mm、360mm等不同规格的抛丸器。抛丸器按不同特点可分为不同的种类。按进丸方式，抛丸器可分为机械进丸、鼓风进丸；按原盘数，可分为单圆盘数、双圆盘数，双圆盘数制造工艺较单圆盘数复杂，但对叶轮的支撑较好；按电动机连接形式，可分为传动带连接、直接连接；按叶片形状，可分为直线叶片、曲线叶片管式叶片。综上所述：我们选择双圆盘式机械进丸的抛丸器，其优点：机械效率高、寿命长、耐磨损、应用广泛的特点。2.抛丸器的结构参数计算（1）抛丸器的分丸轮的外径的计算；查1公式（4-24）计算有： （4-1）式中，分丸轮的厚度（mm），取； 抛丸量（kg/min），取；将数据带入公式（3-10）有（2）抛丸器大的进丸管下的外径的计算；查1公式（4-25）有： (4-2）（3）定向套外径的计算：查1公式（4-26）有： （4-3）式中，定向套的壁厚度（mm）；取； 弹丸的直径（mm）；取=（1-2）mm取；将数据带入公式（3-12）计算有：（4）叶轮的直径的计算：查1公式（4-27）有： （4-4）（5)叶轮的外径有标准选定，我国标准规格有300mm、420mm、500mm三种。则取。（6）叶轮圆盘直径，有三种规格：270mm、320mm、380mm。则取（7）叶轮的宽度b由标准选定，我国标准有62mm、80mm、100mm、120mm、四种选择规格，根据叶轮外圆盘直径选择b=62mm。（8）进丸管上口直径的计算：查表1公式(4-28)有 （4-5）取。（9）进丸管位置尺寸L的计算：查1公式（4-29）有 （4-6）定向套窗口的分丸轮的长度经验值取（0.9-0.925）b，定向套窗口的宽度和分丸轮的长度各取60mm。根据上述设计可定出。（10）分丸轮采用螺栓固定（11）结合盘与轴的装配采用锥柱配合罩壳采用旁开式，开启方便省力。（12）传动方式（13）目前有电机与抛丸器同轴的直连方式。优点是结构紧凑，传动效率高。但电机的防震和保护是一个校准解决的问题。本设计采用通过V带传动的方式。如图所示。图4-1抛丸器的结构示意图D1-叶轮外径 D2-叶轮圆盘直径 D3-进丸管入口直径 d1-叶轮内经 d2-定向套外径d3-分丸轮外径 d4-进丸管下口内径 b-叶片宽度 L-进丸管位置直径四、抛丸器主要参数的设计21.弹丸抛射速度的选定抛丸器弹丸抛射速度与抛丸轮的转速及叶轮直径有关，提高叶轮的角速度W或加大其外半径均可使抛丸速度提高，达到要求的指标，但叶轮的转速不宜过高，因为随着转速的提高，轴承等易生热，抛丸器振动加剧，会导致叶片的寿命急剧下降。要求利用抛丸器对路面清理时，我们选择抛丸速度为75m/s，一般叶轮的转速不超过2800r/s，叶轮直径也不宜过大，一般多在300-500mm的范围内。2.抛丸器抛丸量的计算抛丸器的结构对抛丸量的大小影响很大，国内对600mm机械进丸抛丸器实验研究表明，适当增大分丸轮的内径，采用大分丸轮和增大分丸轮出口尺寸，抛丸量均匀显著提高。因为这样可以减小弹丸在分丸轮中的远动阻力，增大离心力，提高运动速度。但分丸轮内径过大，其外径和定向套相应增大，会导致抛丸器功率增大，抛丸器功率增大，抛丸率q为单位功率的抛丸量，它是衡量抛丸器效率的高低、性能好坏的指标。按所需清理路面抛丸量计算的总丸量计算，查2公式（24-9)计算有： （4-7）式中，按清理路面计算的每小时清理工作的总丸量（kg/h）； 按重量计算的最大功率（kg/h）； 清理每千克抛丸所需弹丸量（kg/kg）；可按2（24-30）取=12 清理路面抛丸量系数，取=0.3； 考虑工件装卸和运输时间的工作时间利用系数，=0.5-0.85，取=0.7；将数据带入公式有：抛丸器平均抛丸量按材料2公式（24-14）计算有： （4-8）式中，抛丸器应有的平均抛丸量（kg/min）； 清理路面总丸量（kg/h），这里=14811.4kg/h； 抛丸器的数量，=2；则有: 我们暂定义其为机械进丸式抛丸器Q305-B1型。其抛丸量为140kg/min，叶轮转速为2150r/min，叶轮直径为，根据工作要求我们选弹丸初选速度。五、抛丸器的丸速和丸径的核算21. 丸速的核算弹丸的末速度不应低于50m/s，否则抛出弹丸就不能通过公路表面进入丸砂净化装置的进料口中，因此要按下面的近似公式对弹丸的末速度进行核算，查2公式（24-15）计算有： （4-9）式中，弹丸的末速度（m/s)； 弹丸的初速度（m/s)，取； 自然对数的底，=2.71828； 弹丸飞行距离（m）； 弹丸直径（mm）；取；取按式查2公式（24-17）计算有： （4-10）式中 ，则：将数据带入公式（4-10）得：此速度已大于清理所需要的最低丸速50m/s，因此不需要在进行能有效清理的最小丸速的核算。 2.抛丸器功率的近似计算抛丸器所需电动机功率可按下式进行近似计算，查2公式（24-19） （4-11）式中, 抛丸器所速电动机功率（kw）； 抛丸量（kg/min），取； 抛丸器叶轮转速（r/min），取， 抛丸器叶片旋转圆外径（m），取， 修正系数，取为1.3-1.4，取；将数据代入公式（4-11）得：故选电机型号为Y160M-4，功率为11kw，转速为1460r/min。3.抛丸器循环量的计算整机循环量用以确定丸料循环系统中，每个输送设备的运输量。可按下式计算，查2公式（24-20）计算有： （4-12）式中，抛丸器循环量（t/h）； 清理类型系数，用于清理路面时，j=1.35； -用于抛丸量时第i种规格抛丸器的抛丸量（kg/min），取=140； -用于抛丸清理时第i种规格抛丸器 ，取 -抛丸器的规格数量，取；将数据带入公式（3-8）有：考虑到供应系统的不均匀性，对抛丸器循环量加以修正，再查2公式（17-26）计算： （4-13）式中 k-供料不均匀系数，k=1.2-1.6，取k=1.4；将数据代入公式（4-13）有：取 即确定循环系统中运输设备的运输量为17t/h。有上述所求的在抛丸器的技术参数列表如下：表4-3抛丸器技术参数 抛丸器的型号叶轮转速（r/min）电动机功率（kw）抛丸量（kg/min）Q305-B1215011140弹丸抛射的速度（m/s）径向散射角度轴向散射角度定向套开口角度76-60-855六、抛丸机的叶轮的结构设计2抛丸器分丸轮的尺寸和形状对抛丸量有直接的影响。大口径分丸轮将具有较大的抛丸量。分丸轮有三种类型。我们选用圆锥形入口的分丸轮，由于入口处不能形成堵塞入口的弹丸环，可是抛丸量成倍增加。研究调查表明，分丸轮窗口内框具有限制了弹丸的通过能力。分丸轮内径是影响抛丸量的主要因素。因此采取以下措施增加抛丸量：1. 选取较大的分丸轮内径以扩大窗口通过截面。由于内径加大，分丸轮内壁的圆周速度也相应加大，弹丸随之旋转的离心力也相应增大。据分析，弹丸进入分丸轮内腔并非直接进入窗口，而是被携带旋转一圈，乃至若干圈后靠离心惯力进入分丸轮窗口的。2. 分丸轮叶片截面内侧设计为圆弧形，它相当于扩大了分丸轮内侧窗口面积，并且减少弹丸进入阻力。3. 分丸轮进丸口设计为圆锥型收口。实验证明，具有圆筒状进丸口的分丸轮，当出现堵塞时，弹丸被离心惯力压向轮壁，形成坚固的环形堆积。这个附着在分丸轮进口内壁上的弹丸环，即使在堵塞消失后也依然存在，阻碍着弹丸顺利地进入分丸轮内腔，使抛丸量显著下降。而这个弹丸环只有在停车后，速度降到很低时，才会突然瓦解。圆锥形进丸口则可以避免这种不利情况。根据设计分丸轮三维图如下所示：图4-3抛丸器的分丸轮七、抛丸器的带传动的设计3 1.已知条件：传动功率P=11kw；小带轮转速； 大带轮转速为。2.计算过程步骤计算项目计算及参数选择说明计算结果1确定设计功率由表10-13查得工作情况系数传动功率（kw）工矿系数。=17.6kw2选择带型由=2150r/min和=17.6kw，由图10-2查得带的型号为B型小带轮转速（r/min）选型为B型3计算传动比大带轮转速（r/min）=1.4734小带轮基准直径查表10-20选定取=140mm。为了提高V带轮的寿命，易选取较大的直径=140mm5大带轮基准直径弹性滑动率，=0.01-0.02；取=0.01按照表10-19，表10-20选取标准值。由表10-19取=212mm6带速此处取一般v不得低于5m/s，为充分发挥v带的传动能力，应使7初定轴间距据0.7（dd1+dd2)a2(dd1+dd2)即246.4mma704mm取a=500mm8所需要基准长度由表10-8和10-10选取用的Ldo对有效宽度制V带，按有效直径计算所需要长度有表10-11选取近似长度.由表10-11取基准长度Ld=1600mm。9实际轴间距安装时所需最小轴间距：最大轴间距：a=522.25mm;amin=498.25mm;amax=570.25mm10小带轮包角如果较小，应增大或张紧轮。=172.1011 单根V带的基本额定功率根据dd1=140mm和n1=2150r/min由表10-18查得B带p1=3.58kwP1是、载荷平稳时，特定单根V型额定功率。P1=3.58kw12传动比的额定功率增量根据带型、n1和i查表10-18查得 13单根V带的预紧力M-v带每米长的质量查得表（10-15)(kg/m)取m=0.17kg/mF0=210.2N14V带的根数由表10-14查得=0.984由表10-16查得取Z=5根15作用在轴上16带轮传动见下图3. 带轮的结构和尺寸设计带轮时，应使用其结构便于制造，质量分布均匀，重量轻，并避免由于铸造产生过大的内应力，V5m/s时要进行静力平衡，v25m/s时则应进行动力平衡。轮槽表面应光滑，以减少V带的磨损。（1） 带轮的材料选择 带轮材料常采用灰铸铁，钢、铝合金或工程塑料等。由于灰铸铁应用广，当v25m/s则可选材，HT200，当v25-45m/s则易选择铸钢。也可以用钢板冲压焊接带轮。小功率传动可以用铸铝和塑料。根据本文设计选取材料HT200，采用动力平衡。（2） 带轮结构 带轮有轮毂和轮辐和轮槽三部分组成。V带轮的直径系列查表3表10-19的d=140mm，由Y160M-4型电动机可知，其轴伸的直径d=42mm长度L=100mm，故大带轮轴孔的直径应取d0=42mm，毂长应小于110mm。轮毂尺寸及轮宽按表查3表10-21的取：基准宽度bd=14mm基准线上的槽宽度hamin=3.5mm,基准线下的槽深hfmin=10.8mm,槽间距e=(0.90.4)mm第一槽对称面的最小距离fmin=11.5mm，槽间距累积积限偏差0.8mm带轮宽B=（z-1)e+2fz，z为轮槽数等数据。由表10-25查得，大带轮结构为辅板轮。辐板厚度S=16mm，大带轮结构如图所示。图3-4大带轮的三维图八、主轴的结构设计41.初步确定轴的最小直径由于上述设计电机功率Pc=11kw，V带传动效率查4表10-4得；取=0.96。则轴所传递的功率为： （4-14）轴的材料选用正火处理45号钢，调质处理。根据4表6-1-12，取A0=112mm，由4公式6-1-2有： （4-15)则轴所受的扭矩为： （4-16）输出轴的最小直径显然是按照联轴器处的直径dI-II（如图）为了是所选的轴的直径dI-II与联轴器的孔径相适应，故须同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩Tca=KATn，查表5表14-1，考虑到转矩变化很小，故取KA=1.3，则： （4-17）按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查表4标准GB/T 5843-2003,选用GYH型对中环凸缘联轴器，其公称转矩为63N.m，半联轴器的孔径d1=25mm，故dI-II=25mm，半联轴器长度L=62mm，半联轴器与轴的配合的毂孔长度L1=44mm。2.轴的结构设计轴的结构设计要综合考虑到轴的强度、刚度，加工工艺和轴上零件的安装、固定和拆卸等各种因素。同时轴上零件的制造和装配工艺、安装和运输等因素也会影响到轴的结构设计。首先要拟定轴上零件的装配方案本文设计的装备方案用5图（15-22a）所示的装备方案。（1）根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，故取II-III段的直径dII_III=32mm，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=35mm，半联轴器与轴的配合的毂孔的长度L1=44mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故取I_II段长度应比L1略短一些，先取LI-II=42mm。2）初步选择滚动轴承因轴承只承受径向力，且转速较高，故选用深沟球轴承。参照工作要求，并根据轴端直径dII_III=32mm，有轴承产品目录中初步选取深沟球轴承（GB/T 276-1994),查手册4有：基本尺寸：dDB=35mm100mm25mm,故取dIII-IV=dVII_VIII=35mm。而LVII_VIII=25mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。查手册4的6407型滚动轴承，其轴承定位轴肩高度h=3mm,因此取dVI_VII=43mm。3）取安装齿轮处的轴段IV_V的直径dVI_V=40mm；齿轮的左端与左轴称之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为40mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取LIV_V=36mm,齿轮的右端采用轴间定位，轴肩高度h0.07d,故取h=4mm，则轴环处的直径dV_VI=48mm，轴环的宽度b1.4h取LV-VI=8mm，4）轴承端盖总宽度为12mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=18mm，故取LII-III=30mm。5）取齿轮距箱体内壁之距离a=10mm锥齿轮与圆柱齿轮之间距离c=12mm，参照5图15-21，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=5mm,已知深沟球轴承宽度B=25mm,大锥齿轮轮毂长度L=30mm： （4-18） （4-19）至此，已初步确定了轴承的各段直径的长度。2. 轴上零件的轴向定位轮齿、半联轴器与轴的与轴的轴向定位均为平键连接。查手册3平键截面Bh=12mm8mm，键槽用键铣刀加工，长为28每米，同时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6（过盈配合）；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为8mm7mm30mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6（过渡配合）。深沟球轴承与轴的轴向定位是由过度配合保证的，此处选轴的直径尺寸为。3. 查手册3,取轴倒角为1.2450，各轴肩的圆角半径为1.2mm，如图所示： 图4-3轴的结构图九、求轴上的载荷及弯曲刚度的校核：1.轴上的载荷大小计算轴上的结构设计完毕，在进行强度验算；有上述可知：Tn=45.84N.m，根据结构图做出轴的计算如下： 图4-4轴上载荷的主力图V带张力合力F1=2121N，而叶轮自重F2=1000N，F2的方向总是指向地心，F1的方向则安装位置而定，而二者不一定在同一轴向平面内，这里按最不利的情况考虑，即按其作用在同一轴向平面内，且方向相同计算，忽略周自身的自重，则其反力为： （4-20） （4-21）A点弯矩为： B点弯矩力：2.轴的弯矩刚度校核计算常见的轴大多可视为简支梁。若是光轴，可直接用材料力学中的公式计算其绕度或偏转角：若是阶梯轴，如果对计算精度不高，则可用当量直径法作近似计算。即把阶梯轴看作是当量直径为dv的光轴，然后再按材料力学中公式计算。轴的当量直径dv根据4公式（6-1-16）为： （4-22）式中，li阶梯轴第段的长度，mm； di阶梯轴第段的直径，mm； L阶梯轴的计算长度，mm； Z阶梯轴的计算长度内的轴段数。根据4表（6-1-19）公式： （4-23） （4-24）式中，E=196GPa-216GPa 取E=206PGa I=D4/64=21.14104mm.取模为0.0826mm小于0.0178mm。可见：最大挠曲产生在固定的带轮一端。如果取许用挠度410-4L=0.1784mm,则刚度足够。10、 轴承寿命校核41. 由于主轴主要承受径向力，和比较小的轴向力。即FFr，所以求比值Fa/Fr根据5(13-5),深沟球轴承的最小e值为0.19,故此时Fa/Fre,2. 初步计算当量动载荷P，根据5式13-8a有 （4-25）按照5表13-6 fD=1.2-1.8，取fD=1.5按照5表13-5 X=1，Y=0；将数据代入公式有:3.验算轴承寿命4.查4表得（7-5-2） 深沟球轴承6308 c=40.8KN，深沟球轴承6407 c=56.8KN根据查5式（13-5） （4-26）对深沟球轴承=3由5表（13-5）故轴承工作寿命足够大。4. 轴承的润滑：根据工作要求，采用润滑脂。综上述设计，抛丸器的三维总装配图如下：图4.5抛丸器的装配图结 论本文设计一种路面抛丸清理机中的核心部件抛丸器的设计。通过对弹丸的选型、抛丸器的性能参数、抛丸器的结构参数、抛丸器传动方式的设计、带传动的计算、主轴的结构与尺寸设计等来展开设计的。路面抛丸清理机是利用电机驱动抛丸轮使其高速旋转，将丸料（钢丸或砂粒）以很高的速度和一定的角度抛出，冲击到路面起着清理强化的作用和去除残留物的效果。路面抛丸清理机的设计特点其设备操作和准备工作简单，灵活性极强，工作效率高，施工过程无尘、无污染，有利于环保和施工人员的身体健康；路面清理效果好，能起到很好的维护路面作用。本文还需要进一步完成的工作1. 零件、系统的优化设计，提高该设备的可靠性、运行效率、降低设计的成本；2. 继续进行新型路面抛丸机的研究。致 谢这次毕业设计的完成是在我们的导师李老师的细心的指导下进行的。其初刚接这个题目时，增茫然过，害怕过，因为有很多新的东西要我在短时间内掌握。但当我们遇到问题时李老师都能不辞辛苦的讲解才是我们的设计能顺利进行。从设计的选题到材料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，无不有李老师的身影，花费李老师很多宝贵的时间和精力，在此向李老师表示由衷地感谢！导师您严谨的治学的态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！还要感谢所有教育过我的专业老师，是你们传授的专业知识是我不断成长的源泉也是我完成本论文的基础。另外，本次毕业论文设计能够顺利完成，也离不开黄耀峰同学以及其他室友、朋友、同学的帮助。是你们在我遇到难题时帮我找到大量资料，帮我排解难题。再次真诚感谢帮助过我的老师和同学。通过本次毕业设计不仅提高了独立思考解决问题的能力而且培养了认真严谨、一丝不苟的学习态度。但由于经验匮乏，能力有限，设计中难免有许多考虑不周全的地方，希望各位老师多多指教，给予批评和指正。参考文献1 王守仁.王瑞国. 抛（喷）丸清理工艺与设备；北京：机械工程出版社，2012.42 范祖荛.非标准机械设备手册（电子版），北京：机械：机械工业出版社，2002.53 吴宗泽.机械设计师手则（上、下册），北京：机械工业出版社，2008.74 秦大同.谢里阳.现代机械设计手册（第1-6卷），北京：化学工业