旋转式蜂窝煤成型机设计【含6张CAD图纸+PDF图】
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沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文 题 目： 油压式蜂窝煤成型机 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1102班 学生姓名： 范建 指导教师： 邱国俊 论文提交日期：2015年月1日论文答辩日期：2015年月5日 毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业1102班学生：范建毕业设计（论文）题目：油压式蜂窝煤成型机毕业设计（论文）内容： 设计计算说明书一份；结构及工作原理，主要参数选取，蜂窝煤的传动系统计算。 毕业设计（论文）专题部分：油压式蜂窝煤成型机的结构和设计 起止时间：2015年3月6号至2015年6月5号指导教师： 签字 年 月 日摘 要 在农村因煤贵而过度开发利用薪柴，树木、植被和生态环境破坏严重，加剧了水土流失；过量消费农作物秸秆，影响了秸秆还田，土壤有机质下降。煤炭作为农村生产和生活能源的主体，在民用能源消费中占80以上。由于燃烧方式落后，造成环境污染，在农村推广蜂窝煤，是节约能源、改善环境的有效措施之一。由于蜂窝煤造价低，比散煤使用方便，所以蜂窝煤机在农村是有市场的。本课题研究的旋转式自动蜂窝煤机结构简单，分为机体、转动、进料、冲压、输送五部分，各部分相互配合，运转协调、平稳。主要由机械传动机构、冲压脱模机构、模筒转盘间歇运动机构组成。它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头将蜂窝煤压制成型；然后再用脱模盘将已成型的蜂窝煤压下去而脱离模筒；最后将成型的蜂窝煤输送出去。关键词： 蜂窝煤机； 机构； 工作原理Abstract In the countryside due to over-exploitation of coal expensive and serious firewood, trees, vegetation and ecological damage, exacerbated by soil erosion; excess consumption of straw, affecting the straw, soil organic matter decline. And coal as the main energy of life of rural production, energy consumption in the residential accounts for more than 80%. Since the combustion backward, causing environmental pollution in rural areas to promote coal briquettes, it is to save energy, one of the effective measures to improve the environment. Since the briquettes low cost, easy to use than the bulk coal, briquettes so in the rural areas there is a market. Simple rotary automatic briquette machine structure of the research, into the body, turn, feed, stamping, transmission of five parts, each part of each other, well-coordinated and smooth. Mainly consists of mechanical transmission, stamping ejection mechanism, mold tube turntable intermittent mechanism. It pulverized to a die cylinder on the turntable, the punch pressing briquettes; and then releasing the disc has been molded briquettes pressed down and out of the mold tube; and finally molded briquettes transfer out.Keywords: briquette machine; institutions; works沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论目 录 第一章绪论 1 1.1 设计的目的和意义 1 1.2 旋转式自动蜂窝煤机的发展现状 1 1.3 本设计主要内容 1 第二章旋转式自动蜂窝煤机的工作原理和工艺动作分解 2 2.1 旋转式自动蜂窝煤机的结构分析 3 2.2 旋转式自动蜂窝煤机的工作原理 3 2.3 旋转式自动蜂窝煤机的工艺动作分解 3 2.4 本章小结 4 第三章旋转式自动蜂窝煤机执行机构的选型4 3.1 常用机构的类型及特点 5 3.2 执行机构的选型 5 3.2.1 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 5 3.2.2 执行机构的选型 6 3.2.3 机械运动方案的选定和评价 6 3.3 画出机械运动方案简图 7 3.4 本章小结 8 第四章旋转式自动蜂窝煤机传动机构设计与校核 8 4.1 槽轮机构计算 9 4.1.1 槽数的选择 9 4.1.2 中心距 9 4.1.3 圆销半径 9 4.1.4 槽轮每次转位时主动件的转角的计算 9 4.1.5 槽间角的计算 9 4.1.6 主动件圆销中心半径的计算 9 4.1.7 与的比值 9 4.1.8 槽轮外圆半径的计算 10 4.1.9 槽轮槽深的计算 10 4.1.10 槽轮厚度的设计 10 4.2 曲柄滑块机构的设计与计算校核 10 4.2.1 曲柄滑块机构设计 10 4.2.2 曲柄滑块机构的校核 11 4.3 扫屑凸轮机构计算 11 4.4 齿轮的设计与校核 11 4.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 11 4.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 12 4.4.3 按齿根弯曲强度的设计 15 4.4.4 几何尺寸计算 16 4.5 直锥齿轮的设计 16 4.6 轴的校核 17 4.6.1 轴强度的校核 17 4.6.2 轴的弯扭合成强度的校核 17 4.6.3 精确校核轴的疲劳强度 19 第五章电动机的选择及运动动力参数的计算 21 5.1 电动机的确定 22 5.1.1 电动机类型和结构形式的选择 22 5.1.2 电动机功率和转速的确定 22 5.1.3 所选电动机的型号及尺寸 23 5.2 传动比的分配 24 5.3 运动和动力参数计算 24 5.3.1 轴的转速计算 24 5.3.2 轴的功率计算 25 5.3.3 轴的转矩计算 25 5.4 本章小结 25 第六章带传动设计 26 6.1 带的选择 27 6.1.1 其他部件的设计与选型 28 6.2 模筒转盘设计 29 6.3 箱体的设计 29 参考文献 30 致谢 31沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论第一章绪论1.1设计的目的和意义在我国蜂窝煤以其节能、易燃、火力猛、燃烧时间长、减少环境污染等优点倍受青睐。是一种清洁、高效的燃料，广泛应用于电力、冶金、铸造等工业领域。随着我国人民环保意识的不断加强，大气污染综合治理日益深入，蜂窝煤的使用与人们的日常工作、生活、生产密切相关。在城镇农村对蜂窝煤的需求量较大。采用旋转式自动蜂窝煤机可以高效、快速地加工蜂窝煤。并且采用多工位工作方式，使加料、冲压、起模三个工步同时在转盘工作台上实现，有利于提高生产效率，是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备。1.2旋转式自动蜂窝煤机的发展现状目前我国蜂窝煤的生产工艺主要采用粉煤添加粘结剂和一些辅料低压成型，以往的研究主要集中在成型工艺和粘结剂方面，对成型机械的研究开发甚少。事实上，成型机械是蜂窝煤生产的关键设备。目前制造的基本上全是立柱传动自动化蜂窝煤机，可是这样的产品缺点太多，比如，声音特别大，安全性能超级不好。由于液压传动式蜂窝煤成型机生产上受到限制，所以易于生产，功能优异，使用方便的旋转式自动蜂窝煤机就得以大量的使用。1.3本设计主要内容本设计主要内容：1、根据机械的工作要求，进行机械运动方案的设计；2、对旋转式自动蜂窝煤机中的机械传动机构、冲压脱模机构、模筒转盘间歇运动机构进行选型、3、传动机构和执行机构进行结构设计、4、旋转式自动蜂窝煤机总体结构设计。1沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 旋转式自动蜂窝煤机的工作原理和工艺动作分解14沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 旋转式自动蜂窝煤机的工作原理和工艺动作分解第二章旋转式自动蜂窝煤机的工作原理和工艺动作分解2.1旋转式自动蜂窝煤机的结构分析如图2.1所示为传动系统结构简图，冲头3、脱模盘5、扫屑刷4、模筒转盘1的相互位置情况。实际上冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁2连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘附的煤粉。模筒转盘均布了模筒，由于转盘不间断的往复运转，所以加料磨盘进入指定位置，继而模筒成型后到达了指定位置，空模筒完全到达加料的地方。2.2旋转式自动蜂窝煤机的工作原理 图2.1 传动系统结构简图 旋转式自动蜂窝煤机是我国城镇蜂窝煤生产厂 的重要的装置。在转盘上的模筒中，冲头冲压煤粉形成了蜂窝煤。要想成功的冲压出蜂窝煤，该机器一定要进行下面这些步骤：1、煤粉加料；2、冲头将蜂窝煤压制成型；3、将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；4、将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2.3旋转式自动蜂窝煤机的工艺动作分解从上面可以看出，该机器必须进行的五个动作包括：1、加料：这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料；2、冲压成型：冲头应该来回不间断的运动；在冲头运动中间完成成型冲压；3、脱模：将脱磨盘与冲头固定在滑梁上后，让其在来回不间断运动的过程中将已成模型的煤饼冲下去，然后脱离模筒；4、扫屑：必须在装置运行过程中，用扫帚把煤粉清理干净；5、模筒重复工作：使模筒重复上述运转；6、运材料：煤饼落成后，即可送出使用。在上述的过程中，前两个操作方便些，后面的四个步骤用同一系统完成。因此，我们在制造和设计这些冲压设备时，重点应该放在脱模系统、传动系统、扫屑系统以及间歇式转动系统。2.4本章小结经过分析蜂窝煤机的构造，旋转式蜂窝煤机主要由冲击煤粉和脱离磨盘、扫清煤屑和模盘往复不断运动装置来形成的。所以在煤粉形成过程中加入煤粉、冲击煤粉以及脱离模盘可以一起来进行。3沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 旋转式自动蜂窝煤机执行机构的选型7第三章 旋转式自动蜂窝煤机执行机构的选型3.1常用机构的类型及特点1、齿轮传动的类型及特点我们都知道，齿轮转动是最常使用的转运方式，我们用它可以传达我们想要传达的力量和动作。它的优点有很多，比如：转运正确率高，构造简单，可以传递较远距离，易于维修等等。在我们这个结构中，我们选用的是直齿圆锥和斜齿圆柱这两种来传动。因为直齿类的构造简单，容易操作；而斜齿类的它在运转中很稳定，准确性比较高。2、间歇运动机构的类型及特点机械的运动，通常都包括运转和停止两个阶段。在这里，实现机械从运转状态到停止状态的构造就叫做间歇运动机构，它可以实现机械运转与停止的循环转换。这个机构可以包括很多小的机构，比如槽轮、完全齿轮、不完全齿轮等等这些机构。在我们的设计中，由于槽轮机构的操作简易、功能齐全以及运转稳定等优点，我们采用了槽轮机构，将它用于运转速度不是很高的装置中是完全可行的。3.2执行机构的选型3.2.1根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图为了保证该蜂窝煤机的转运，对其循环运动图中各机构的分布，转载和调配我们应该注意：冲击煤粉和脱离模盘装置应先于扫屑装置以及模盘循环系统。 图3.1 运动循环图 我们以冲压煤粉的装置为主心骨，让其主要部件的零位角为横向的零点，让其他运转部件的运行相对位置为纵向的零点。图3.1所示为旋转式自动蜂窝煤机三个执行机 构的运转图形。冲压煤粉和脱离模盘必须完成去时和来时两个行程，而模盘在冲压煤粉的回来行程的二分之一段和去时行程的前二分之一完成，这样保证往复循环运动在煤粉成型之前运转，扫除煤屑要在煤粉成型后二分之一以及运转过程的前二分之一扫完。3.2.2执行机构的选型1、执行机构的形态学矩阵结合前面所分析的结构装配思路，我们直接应用执行机构的形态学矩阵来表达我们的主要构思 。完成以后的表如下： 表3-1 执行机构的形态学矩阵冲头和脱模盘机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构六杆冲压机构扫屑刷机构附加滑块摇杆机构固定移动凸轮移动从动件机构模筒转盘间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构图3.2 a所示为附加滑块摇杆机构。 利用滑梁的上下移动使摇杆OB上的扫屑刷扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。图3.2 b）表示固定移动凸轮利用滑梁上下移动使带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。 图3.2 执行机构运动 2、 机械运动方案的选定和评价 3、 图3.2 附加滑块摇杆机构 根据表3.1所示的三个执行机构形态学矩阵，可以求出旋转式自动蜂窝煤机的机械运动方案数为：N=32318我们综合考虑了三方面的因素：题设的要求、各装置的协调性以及尽可能简易化，总结出了下面两种符合设想的最佳构思：方案：冲压机构为曲柄滑块机构、模筒转盘为槽轮机构、扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构。方案：冲压机构为六杆冲压机构、模筒转盘为不完全齿轮机构、扫屑机构为附加滑块摇杆机构。两个方案的主要区别在于：方案中使用的滑块装置成为能源动力，本装置有点在于结构单一，方便生产和安装。缺点是能源动力太差，保压时效不好。方案中接纳的是多杆增力装置，此装置最大的有点在于动力足，保压时效长，有很好的稳定性，然而结构繁杂，不便于制造和安装。方案的设备是槽轮组成，好的是构造简单，然而运行速度是杂乱的。但是方案的设备是不全面齿轮机构，此机构的有点为稳定性较好，速度统一。然后模筒运动时头部不运转，差不多是静止的，因而设备对运转速度没有特别多的要求，所以槽轮结构即可。方案中的扫屑机构是固定凸轮移动从动件机构，该机构的特点是结构非常简单，易于设计。而方案中采用的是附加滑块摇杆机构。该机构相对于固定凸轮移动从动件结构而言，运动平稳。但结构相对铰复杂，况且扫屑机构对运动的要求不是太高，故用凸轮移动从动件机构便能满足要求。根据以上的陈述，为了我们的结构方便，好去设计和生产，本来设计的机构就是成型设备，所以能选单一的结构。因此选方案，就是动力设备时曲柄机构，模筒成为槽轮结构，清灰结构为凸轮从动结构。3.3画出机械运动方案简图根据选择的结构指挥结构的形体和机械动力方案，描绘冲压式蜂窝煤的动力示意图 。里面的几个指挥结构部分亦可称作为设备动力系统图示。如图4.1示，里面包含构件动力方案，几个指挥构件组成。假如把加料装置安装上去，这样就可以把设备动力配置图表达的一清二楚了。执行机构部分是由带传动带动斜齿圆柱齿轮传动再由直齿圆锥齿轮换向并带动槽轮机构完成间歇运动。3.4本章小结根据机构选型的基本原则、常用机构的类型、特点及工艺 动作顺序等对执行机构进行了选型，根据形态学矩阵， 图4.1 总体结构方案图最终确定了执行机构的机械运动方案为方案，就是动力机构是滑块，槽轮结构作为模筒转向盘，清灰装置是凸轮从动构件。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 旋转式自动蜂窝煤机构设计与校核第四章 旋转式自动蜂窝煤机传动机构设计与校核4.1槽轮机构计算4.1.1槽数的选择 综上所述，3个工位应该有几个工作台（一个工位为冲压头的冲压，一个为托模工作，另一个为加料工作的工位）。因此，可选定槽轮机构的槽数为44.1.2中心距 根据设备要求和所有的系统公差，中心距应该定为a=200mm。4.1.3圆销半径根据中心距以及大概结构尺寸选定r=20mm。4.1.4槽轮每次转位时主动件的转角的计算根据机械设计手册（新版）表13.6-5计算：4.1.5槽间角的计算 根据机械设计手册（新版）表13.6-5计算：4.1.6主动件圆销中心半径的计算根据机械设计手册（新版）表13.6-5计算：4.1.7与的比值 4.1.8槽轮外圆半径的计算 根据机械设计手册（新版）表13.6-5计算：4.1.9槽轮槽深的计算根据机械设计手册（新版）表13.6-5计算：对槽深进行取整，取。4.1.10槽轮厚度的设计 根据槽轮的半径以及整体尺寸，选定槽轮主动轮以及从动轮的厚度均为20mm4.1.11运动系数的计算 （）4.2曲柄滑块机构的设计与计算校核4.2.1曲柄滑块机构设计 本设计中要求冲压式蜂窝煤成型机的工作冲头的行程为300mm。因此，曲柄滑块的曲柄的回转半径应为：R=300/2=150mm根据设计的规定动力装置必须配备，我们要把连杆长度弄长，也及曲柄滑块的连杆系数=R/L（L为连杆长度）要尽量小点。初取=0.175，满足了上述要求，这样我们才能获得规定的工作动力强度，只有这样，保压时间才能满足，设计的才能完整。因此，连杆的长度为：L=R/L=150/0.175=955.41mm，取连杆的长度为955.41mm。根据成型机的整体大概尺寸，初选定连杆的截面为半径为15mm的圆形截面。4.2.2曲柄滑块机构的校核 在校对部分，设计必须满足结构的材质为45#钢，压力强度为650MPa。，设备在平常就是个人操作的形式，一般人的体重为60Kg，而加在成型机上的力应和人的体重相当，大约为50Kg，即500N。所以本设计中的冲压式成型机工作时所受到的工作阻力应比500N大，本设计中取为100Kg，即1000N。对连杆作受力分析，其受到拉力是工作头工作的时候，及工作行程的后半段，其收受到的拉力F大约为工作阻力，即F1000N。b =F/S由： S=R2 =3.14(1510-3)2 =0.0007065m2得：b =F/S =1000/0.0007065 =1.41Mpa故连杆的强度满足工作要求。4.3扫屑凸轮机构计算因为设备的尺寸规定比较松，然而应该有可调性的尺寸 变动，必须补充一点，我们必须要让这个系统能正常运作，所以，凸轮结构应该是向下滑的那种，设计要求上凸轮的下滑距离比滑梁的距离要大。因此s大于r300mm，具体按结构情况来设计。4.4齿轮的设计与校核4.4.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1、传动方案可选用斜齿圆柱齿轮传动。 2、因为设备的尺寸和安全性能要求简便，齿轮用8级精度即可。 3、所设计的齿轮可选用便于制造且价格便宜的材料，由1P191机械设计表101选取：小齿轮材料为40Cr，=280；大齿轮材料为45号钢，240。40，合适。 4、选z125;选z2uz1=120。 根据设备强度和疲劳的要求，然后画出齿轮结构图。4.4.2按齿面接触疲劳强度设计 由强度计算公式总表查得设计公式为：1、确定公式内的各计算数值试选Kt13Tt的计算 图4.1 运动原理图根据大齿轮上固定的曲柄可以求得大齿轮所受的最大转矩Tt根据几何分析可以知道=90-sin=50/150=1/3可以求得=19.4712l=（1502-502）1/2=141.4sin=l/L=141.4/955.41=0.148可以求得=8.511则Tt=FRSin=FRSin(+) =131Nm由1P205表107选取d=1（两支撑相对于小齿轮做非对称布置）由1P201表10-6查得材料的弹性影响系数为ZE=189.8MPa由1P209图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为 lim1=600MPa , lim2=550 MPa。图10-19查得接触疲劳强度KHN1=0.90 KHN2=0.95计算接触疲劳应力 取失效概率为1%，安全系数S=1 = KHN1lim1/S=0.9600/1=540 MPa. = KHN2lim2/S =0.95550=522.5 MPa =531.25 MPa2、计算 （1)计算小齿轮分度圆直径d1t代入中较小的值 = =69.57mm （2）计算圆周速度=2.65m/s （3）计算齿宽b及模数mt169.57mm=69.57mmmt=2.8126mmh=2.25mt=2.252.8126=6.34 （4)计算齿宽与齿高之比b/hb/h=69.57/6.34=10.97（5） 计算载荷系数 根据V =2.75米/秒，由1 P194图10-8理查德动载系数=的Kv1.057级精度。斜齿轮，在1 P195表10-3理查德KHa1= KFa2= 1，在1 P193表10-2理查德利用系数KA =1，非对称地配置的1 P196表10-4理查德7精密齿轮相对于当由内插KHB=1.3124所获得的差，由B / H=10.97，KHB=1.3124，查图10-13的支撑是KFB= 1.3负载因数。 （6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 =(K/Kt)1/3=69.57(1.37802/1.3)1/3=70.93 （7)计算模数m=2.955mm4.4.3按齿根弯曲强度的设计 由1P216式10-17得弯曲强度的设计公式为：mn1、确定计算参数 （1）由1P208图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500Mpa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380MPa。 （2）由1P206图10-18查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88。 （3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式10-12得：= KFN1FE1/S=303.57MPa = KFN2FE2/S=238.86 MPa （4）计算载荷系数K： K=KAKvKFaKFB=11.1211.35=1.512 （5）查取齿形系数：由1P200表10-5可查得YFa1=2.72,YFa2=2.21 （8）查取应力校正系数由1P200表10-5知 YSa1=1.58,YSa2=1.764 （9)计算大小齿轮的YFaYSa/F,并加以比较。 YFa1YSa1/=0.01379 YFa2YSa2/=0.01636大齿轮的数值较大2、模数mn设计计算mn=2.24mm结果显示，因为疲劳强度大于承载强度很多，所以我们应该取m的大小主要决定于结构的承载能力， 但是结构的承载能力和抗疲劳能力，与齿轮有紧密的联系，可取弯曲疲劳强度模数2.24，并近似圆整为标准m=3。按接触强度算得的分度圆直径应该确定d1=72mm,d2=360mm4.4.4几何尺寸计算1、计算中心距a=（d1+d2）/2=216mm2、计算齿轮宽度 172=72mm，取B1=B2=72mm。4.5直锥齿轮的设计在此设备中，前面的结构掌控方向的作用，将水平方向与竖直方向的旋转运动调换，这样的话，我们的设备中的槽轮就能起到阻碍运动的作用，以及该传动链中的摩擦力由于运动被驱动绳轮间歇旋转表，下面推力球表轴承支承，较少受到摩擦和各机构产生阻力较小电阻工作时，因此，直齿锥齿轮的设计不传递的主要驱动力，实力雄厚，以满足工作的需要。综上所述，不再对伞齿轮详细设计，只多，以确定他们的主要尺寸，其它尺寸可根据具体结构进行调整。根据各机构的结构以及尺寸，选定直锥齿轮的平均模数为mm=3mm，当量齿数Zv=40，则平均分度圆直径dv=mmZv=120mm把直锥齿轮与轴做称齿轮轴，其他尺寸可根据具体的结构进行调节。4.6轴的校核4.6.1轴强度的校核本设计中主要受力的轴为大齿轮上的轴，固应对此轴进行强度的校核。轴的材料为45#调质钢，轴的尺寸如下图：图4.2 轴强度校核图 先对轴的最小轴径进行校核。由前面可以知道，大齿轮所受到的最大扭矩为T=131Nm。根据1P370公式（15-1）可以求得轴的扭转强度条件为：T=T/WT，其中，WT为轴的抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.2(5010-3)3=0.000025mm3，则： T=T/WT=131000/0.000025=5.24MPa，由1P370表15-3，可以查得45#钢的许用扭转切应力为25-45MPa，TT。故轴的轴径满足使用的抗扭要求。4.6.2轴的弯扭合成强度的校核 第一响应应力分析轴，曲轴左齿轮的连接，右通过锥齿轮和滑轮连接到半头的工作的行程之前，可视为无负荷，然后越过滑轮身体抵抗力小可以忽略不计。而当工作头与煤接触的时候开始，工作头将受到工作阻力，此时力通过连杆传递到曲柄，及齿轮上，当曲柄转到最下方时，齿轮受到最大的向上的拉力，而此时，轴不受到扭矩（锥齿轮传递过来的扭矩不考虑）。根据上面的分析可知，假定曲柄转到最低端，此时轴只在竖直平面内受力。Fy=FN+FNV2-FNV1 ； M=60FNV1-460FNV2。联立以上两式，其中FN=1000N解得：FNV1=1150N；FNV2=150N。现将计算出的数据列入下表： 表4-1 弯扭合成强度校核载荷水平方向竖直方向支反力无FNV1=1150N FNV2=150N弯矩无MV=60000 Nmm总弯矩M=60000 Nmm扭矩T=131000 Nmm根据上表做出该轴的载荷分析图，如下图：图4.3 轴载荷分析 然后根据1P373式（15-5）计算轴的应力：ca=由于轴为单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6。上式=39.112MPa。前已经选定轴的材料为45#钢，调质处理，由1P362表15-1查得:-1=60MPa ,因此ca S=1.5 截面的右侧，抗弯截面系数W=0.1d3=34300mm3，抗扭截面系数WT=0.2d3=68600mm3，截面左侧弯矩M=60000Nmm，截面上的扭矩T=131000 Nmm，截面上弯曲应力b=M/W=1.75MPa，截面上的扭转切应力T=T/WT=1.91MPa，过盈配合处的值，用插入法求得，并取=0.8，于是得=3.16，=2.53。轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数=0.92，轴未经表面强化处理，即q=0.1，得综合系数值为：3.25 2.62于是计算安全系数值S得： =48.3558.05 =37.15S=1.5故该轴在该截面处的强度也是足够的。本设计中因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。21沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 电动机的选择及运动动力参数的计算第五章电动机的选择及运动动力参数的计算5.1电动机的确定5.1.1电动机类型和结构形式的选择Y系列（IP44）电动机应用广泛，第一它具备防尘能力和自动清洁能力，用在没有高要求的设备上，想操作机、绞肉机、传动机以及农业设备等。本产品从结构和设计的概念上讲本生是比较简单的，因为他们的工作效率比较低，使用范围较小，可以根据平常的手动式设备进行参照。5.1.2电动机功率和转速的确定1、电动机功率的确定（1）相关参数计算旋转式自动蜂窝煤机主要由冲压机构，模筒转盘消耗功率。模筒转盘材料是45#，其密度为7.85g/cm3，转动时的摩擦系数为0.15。模筒转盘直径d=500mm，厚h=100mm。冲压时冲头行程为L=300mm，所受的最大工作压力为F=1000N。旋转式自动蜂窝煤机生产能力为30次/min，即每完成一次生产需要2s。则：P1= =(0.52-0.0562-40.12)3.1420.17850100.150.530/(4460) =7.5KW（2）计算电动机功率工作机功率：Pd= PW /a a-由电动机至工作轴的传动总效率机械传动总效率：a =带轴承3齿轮2联 = 0.960.970.950.96=0.82查表可得：对于V带传动: 带 =0.96 对于8级精度的一般齿轮传动：齿轮=0.97对于一对滚动轴承：轴承 =0.99对于弹性联轴器：联轴器=0.99电动机工作时需要功率：Pd= PW /a=2.8/0.868=3.226 KW2、 电动机转速的确定查各种传动的合理传动比范围值得：V带传动常用传动比范围为 i带=24，单级圆柱齿轮传动比范围为i齿=35，则电动机转速可选范围为nd=i带 i齿2=(24)( 35)2 =（18 100 ）=(18100)18=3241800 r/min电动机需要的同步转速：nd=（442）120=48050405.1.3所选电动机的型号及尺寸查参考文献2：表12-1、12-2、12-3，所选电动机型号及尺寸如表4.1所示。表5.1 电动机的型号及尺寸电机型号电机容量电机转速电机中心高H长宽高轴伸尺寸（DE）同步转速满载转速Y160L87.5kw750720160mm645490385421105.2传动比的分配 传动系统总传动比 传动装置的总传动比 i总= n满/ nW =720/30=24传动装置中圆锥齿轮只起换向作用，取传动比n=6机械传动系统的第一级采用带传动，其传动比为4.866，第二级采用齿轮传动，其传动比为5根据传动比范围值取 （23）。5.3运动和动力参数计算5.3.1轴的转速计算=720=360=120=120=305.3.2轴的功率计算 P1=4.82kw P2=4.820.96=4.63kw P3=4.630.990.97=4.45kw P4=4.450.990.95=4.19kw P5 =4.190.990.96=3.98kw5.3.3轴的转矩计算M1=9.55106 =6.4104 NmmM2 =9.55106=1.2105 Nmm M3 =9.55106=3.5105 NmmM4=9.55106 =3.3105 NmmM5 =9.55106 =1.3106 Nmm表5.2 轴的转矩计算轴号功率（kw）转速（r/min）扭矩（Nmm）传动比效率电机轴4.827206.410423110.960.960.940.95轴4.633601.2105轴4.451203.5105轴4.191203.3105轴3.98301.3106 5.4本章小结本章完成了传动系统方案的设计，根据电动机的特点对电动机的类型进行了选择，确定采用Y160L-8型电动机，容量为7.5kw，转速为720r/min。经过传动比分配，确定了=2，=3。并对各轴的运动和动力参数进行了计算。25沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 电动机的选择及运动动力参数的计算15沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 带传动设计31第6章 带传动设计6.1 带的选择1）确定计算功率Pca由1P156表8-7查得工作情况系数KA=1.2，故Pca=KAP=1.211=13.2KW2）选择带的型号 由Pca及主动轮转速n1，由机械设计手册（新版）图14.1-2，图14.1-3以及图14.1-4选择V带型号为B型V带。3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v。(1)由机械设计手册（新版）表14.1-18以及表14.1-19，取小带轮的基准直径d1=160mm(2)验算带速v。 V=6.11m/s因为5m/sv30m/s，故带速合适。计算大带轮的直径d2=id1=4.866160=778.564）确定中心距 a和基准长度Ld 根据机械设计手册（新版）表14.1-11中的公式，有 0.7(d1+d2)az(d1+d2)，即656.992mma1877.12mm，初取中心距a0=800mm Ld=2a0+(d1+d2)+=3193.11mm 由1P146表8-2选带的基准长度Ld=3150mm5）验算小带轮上的包角11=180-（d2-d1）57.3/a=135.69906） 确定V带根数z7） 计算单根V带的额定功率Pr 由d1=160mm和n1=730r/min,查1P152表8-4a 经过插值得Pr=2.159则，V带的根数Z=Pca/Pr=13.2/2.159=6.11，取V带根数为6 6.1.1其他部件的设计与选型 轴链接的选择 根据设计的要求我们应该选择轴的尺寸： 从前面的设计可以看出我们应该选择连接轴的D=50，根据公差配合说明书可查轴承沟深度为6210，因为实际的原因选择齿轮必须满足（左端为大带轮，右端为小齿轮），所以选用2个深沟球轴承6210。大齿轮轴的直径由前面设计为50，所以也应该选用深沟球轴承6210。由于该轴右端悬臂过长，故应该在右端靠近直锥齿轮处再加一个支承点进行固定。同时该轴为整个系统中的主要的工作轴（执行主轴）。所以应该保证其的使用的可靠性，故在该轴的两个支承点的位置分别安装2个深沟球轴承6210。运动零件的下支半径是70，该结构必须竖直方向安装，因此我们要接纳动力自给能力的结构，来保证底座强度。依据相关的标准我们应该选择推理轴承为5110。因为结构底座跟箱体共同承受压力，所以强度较小，我们选用推理球轴承5110即可。槽轮主动轮的轴的直径为70，根据上面所说的应该选推力球轴承为5110。因为该结构的下方得配备一个壁。所以必须在该结构的底部安装一个齿轮，来完成支撑工作。综上，我们需设计一个推力轴承5110。在结构连接处的零件，和底座与工作头接触的地方，因为轴承不能转动，故只能在水平面运动，所以我们只能选择滑动轴承，他的大小标准应该根据直径标准选出。考虑到连杆的往复摆动这个情况，所以我们在结构的连接位置应该选择滚动轴承，这个地方使用深沟球轴承，结构上面部分和连接处的横梁的直径为30，一句上面所说的要求我们应该选择结构为深沟球轴承6006。再参照横梁的相关大小和连接机构的轴径，应该使用2个深沟球轴承6006。以保证上端与底座完好的连接。伸出轴的轴径为30，同上深沟球轴承6006，由于该伸出轴的左端为悬空，故应添加轴向定位装置。为了方便简单，本设计要求支撑座的强度够高并且连接下轴承，防止结构脱落。 工作头横梁与扫屑刷横梁的连接处的设计考虑到清灰的动作是从上面运动带动下面的刷做上下运动，所以凸轮应该固定于水平方向，而且横梁也应该保持静止，还有有滚动轴承的存在，来保证我们的安装任务能够利进行，横梁部分应该分开，故我们选择了如下图所示的螺钉连接结构：图6-1 螺钉结构连接图 根据工作头横梁的直径选择螺钉为M16。长度为40mm。6
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