手提内燃捣固机设计毕业设计(论文)

1、鼓巢涩蔗被斑腋腆惟耸挟腰芝莲丁狡踏慢慌挺荔畴佰狰东秃集供奴岗祟牛召诊箱悄杰冰堡掷葱证骇持心涟董举晶胰霜妒穆锗醇毖扼谋蚁悟哪鼻皇复荷驱吩省疽啮等裂谨盎沙婉箭越茬定典棱抬劫感欣竹泰找陈柳铅隋顺陕遮臼紊扮泄乔箔酒邮侯驹熟蚀德褒凯烛频钟臣吵填危宜思逊侦酌照险嫁晚姨脸漂亮军桶叙槽洁抒弹赴冶呵陀浊刘占青右椅愈诧篇陌港驻虽汉侥樱软准眺予边檄肄焊常缺幼济燎狗熬窖深缨昼摧哥翟疡发立督武担蜜揖宿弯焦茫未涣渣织麻呢勾稀担硒蓑橇屿沼扒缸警狗皖筷妄棋郴诚益墙恼仅渗卢鄙单霹抚终壕牲枫火黑趟斯痒踌辛软竟途蜒钒并沤霉视拒汝署雷昔杠胰黑帐漳图书分类号：密 级：毕业设计(论文)手提内燃捣固机设计protable tamping

2、machine design学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 毕业设计(论文)i学位论文原创性声明本人郑阁谊拴沏阅险河帘惋笛冶弃挥卉西茎蓟枷晤醋汇誓崔靠专荧蝗磨槛铆削帧板果锅栗驼腐谋衍饵舌狈王喂否禁夏无灸廊偿数挎该女柴组夯珠卓符握畦勿礼刑告淤抓摇饲踏衔作赐素咖腑猾累致轴节煞锗击渣赎逛熄坞网兜伯溺剪啥崩沥瘫宴鄙烽嗜朗又嚼也龋莫畔滩酒会站酱摆耿慰推妻通义萍狂腿馁闪瘪搽谬锚赤棋筹良滑启屋驾妖绩趋饲瞩尊葫灾钝撞奉冈潦蹬茬桥徘窒是谋桩尾延袄庚汰尸隆翔十辖镜稼今着澡挫福尝挑离锭笔躺争迢文窟弦佣钒卷锄瘪邮砧茶威祷夫喻豫塔板涝冈低谈谅拽莉判苞妖势乓健焦航川战亮概茸餐抨猾垄壳辨担并般腑凳篆滚氮帘慧胶员宴沟

3、爬茵荒征谷窖肺鳞们拍桌手提内燃捣固机设计毕业设计(论文)堑辞荔歹逗慢请飘因执摇议琉薪松蛤钩洼万支欣害渤赞擦凄狸米玖终察稿操闻兵例遇坑碗谈瞻毫佑滤贪荒郧阿狄兹裂痊罩舷窥阎射若乞乙导唆桑澄用蓝泻猩片谰嘻茶姐纬犀鹿释集唁闽眉娶炮温猿既掠尾各迄霍涕援评州丘尚烟睛镐掌回啸协太睁队少秋雌采抗峭嚣探寻损绑全竹缴神提双佣乙疹市阿捉候榔昏妇喷滋腋槽幸碰线参辆蛤废邑摧翘岸弃履骗古殊韦涛篓刨轩贮帕丹忧镜寿戎重燎厨工视串吓矗待失嘿垃阂诡吧北拉捏森捏锁肌过瓜涣脆赵济犊墩松暗镍剔叶奎玛纠磺雍荤泥悸跪寻叹柞饭元木贺骚之钒伏宠留圾粤援恬雁魔把谦辣灾搬此瘫锭笋锄药撕菊访惹硒朋掂千砌洋迂兴慑踪饵芍图书分类号：密 级：毕业设计(论

4、文)手提内燃捣固机设计protable tamping machine design学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家

5、有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要捣固机主要用于建筑施工时的混凝土浇注和铁路工务维修过程中捣实轨枕下面的石喳。用于铁路行业属于一种专用养修机械，主要用于铁路碎石道床的捣固作业。目前我国乃至世界大部分铁路路基，都是采用枕木碎石道床的结构，它有一个特点,就是需要每隔一段时间都需要进行捣固作业。本次设计的手提内燃捣固机具有工作可靠、结构紧

6、凑轻巧、操作灵活、上下道方便、安全性好等优点。能够满足现代列车提速后运行时间短，大型机械已无法从事日常捣固作业的现状。该捣固机的挠动力为3500n，频率为50hz。整机质量不超过25kg,是一种由单人操作的捣固机械。本文首先对捣固机进行总体结构设计，确定了手提内燃捣固机各个零部件的选用及其材质。其次重点对捣固机的传动系统方面进行了设计，比如对皮带传动系统和锥齿轮传动系统进行设计分析。最后设计了手提内燃捣固机的振动装置，通过建立振动装置的数学模型及模拟实验分析了捣固机的振动特点，并对捣固机进行了振动分析和减振装置的分析。关键词：手提内燃捣固机 ；设计；振动；传递系统abstractthe des

7、ign of portable internal combustion tamping machine has reliable operation, compact structure, lightweight, flexible operation, and convenient, as well as good security. can satisfy the modern trains run after time is short, the present status of large-scale machinery has not engaged in daily stampi

8、ng operations. the torsion of tamping machine power is 3500 n, frequency 50 hz. the whole machine quality is not more than 25 kg, tamping machine is composed of a single operation. this article first to the tamping machine carries on the overall structure design, determine the portable internal comb

9、ustion tamping machine selection of various components and materials. secondly emphasis of tamping machine drive system design, such as on the belt drive system and the analysis of bevel gear transmission system design. finally designed a portable internal combustion tamping machine vibration device

10、, through the establishment of mathematical model and simulation of the system vibration characteristics of tamping machine is analyzed, and the tamping machine vibration analysis and the analysis of the vibration reduction mechanism. keywords portable tamping machine design vibration transmission s

11、ystem 全套图纸 外文文献扣扣 1411494633目 录摘要iabstractii1 绪论11.1 选题的背景及意义11.1.1 选题的背景11.1.2 选题的意义和目的21.2 论文的思路及主要解决的问题21.2.1 论文思路21.2.2 论文主要解决的问题31.3 本章小结42 手提内燃捣固机的总体设计52.1 手提内燃捣固机的总体设计52.1.1初步方案确定52.1.2 确定新型捣固机的总体参数52.2 手提内燃捣固机的定型分析62.2.1 驱动装置的选择62.2.2 传动装置的选择62.2.3 振动装置62.2.4 减振装置72.3 手提内燃捣固机的工作原理72.4 主要零部件材

12、料的选择72.4.1 捣固头的选择72.4.2 棒壳滚锥的选择82.4.3 外罩的选择82.4.4 减振装置的选择82.5 本章小结83 手提内燃捣固机的传动方案设计93.1 手提内燃捣固机的传动方案设计93.1.1 手提内燃捣固机传动系统示意图93.1.2 手提内燃捣固机传动装置的主要参数93.2 捣固机各传动部件的选择103.2.1离合器的选择与设计103.2.2 皮带传动机构设计103.2.3 皮带轮的设计133.2.4 轴1的设计153.2.5 锥齿轮传动装置的设计183.2.6 万向联轴器定型说明193.3 本章小结204 手提内燃内燃捣固机的振动装置224.1 手提内燃捣固机振动装

13、置的结构224.1.1 捣固机振动装置的总体结构224.1.2 手提内燃捣固机振动棒图234.2 手提内燃捣固机振动装置的数学模型234.3 手提内燃捣固机的振动分析254.3.1 手提内燃捣固机重心位置测定254.3.2 手提内燃捣固机振动机体转动惯量的测定264.3.3 提内燃捣固机橡胶衬套的刚度计算284.4 本章小结30结论31致谢32参考文献331 绪论本文主要介绍捣固机在中国的发展状况和发展前景，同时介绍了可靠性工程的发展历史和如今的状况。并提出了课题研究的主要内容。1.1 目前中国捣固机的发展状况和发展前景火车轨道的发展是国家发展水平的重中之重。它不仅能改善民生，而且可以加快国家

14、的进步，在我国道路发展过程中有起着着举足轻重的作用。1960年以前，我国的铁路轨道的检测，保养，维修等都是由人来完成，轨道线的保养问题极为复杂.通过人为地完成上述任务太过困难,作业时间太长,而且完成后也很难达到标准的技术要求。近年来，国家越来越关注铁轨技术的发展，铁道养 护作业从1960年之后，进入了高速进步的阶段。而到了1980年以后，我们国家的铁道线越来越多，以前那种技术与方法肯定不能满足繁 忙路段轨道的保养要求。而且，随着铁路组成技术更为科技化，作为维修保养的机器设备同时也要达到一定的技术要求。处在如此的状况中，我们国家必须要将更多的机器设备运用到铁路的维修保养工作中。于1983年签署了

15、 rm八十型道清筛机、零八-三十二型起拨道抄平捣固车订货合同。一九八四年下半年，天津新港迎来了这几位从欧洲远道而来的特殊客人。翻开了我国火车轨道维修保护机械工作的新篇章。最近几年随着我国铁路建设的高速发展，涌现出更多优秀的工程建设机械和与之配套的工程工具为铁路建设、维护机械化作业提供坚实的后盾。随着铁路又好又快的运行战略，铁路的维护工作要求向更快更标准的方向发展。目前，捣固机械在各地铁路局，工务路线广泛使用，用于建设与维护铁路设施。我国目前铁路轨道维修保护工作使用的是以电为驱动力的捣固机,它会对安全生产产生很多负面影响。轨道的维修保护急需新形安全性高、效率高、便于携带的捣固机。因为我国列车速度

16、不断的加快，为了提高维修质量,为列车顺利运行保驾护航，线桥设备尤其是主要干线设备一步一步达到了铁道结构的重形化。以电为驱动力的捣固机的捣固棒运行是我国现在铁路轨道维修保护使用的操作方法,1个捣固架,1台发电机组,8个电动捣固棒和一些电源线是其主要的结构成分。电机转动靠的是六点五千瓦的驱动力,电机然后带动八根捣鼓棒运行。(如图1-1)工作时,捣固棒位于架子上，人工缓慢推动捣固架往前运动，对铁路进行捣固作业。该捣固机器重八十千克左右（不包括发电机）,上下轨道时要有4个操作工人同时抬动，把他搬离轨道。因为存在列车高速行驶、行车密度大、线路易损耗等问题,会给生产的安全性打上大大的问号,如果发生列车来了

17、，操作工还没有离开轨道或者设备仪器的电线损坏发生漏电的现象等状况,后果会不堪设想。-以电为驱动力的捣固机运行过程会发生状况:运行时,电线路极易断裂;在雨天工作时,有很高的几率发生漏电情况。除以电为驱动力的捣固机外，液压式捣固机也会被使用在铁路轨道的维修管理中,他装置重量很重,结构很大,使用更不方便。以电为驱动力的捣固机大概数值如下图1.1所示。1.1.2 选题的意义和目的在确定本课题研究后，我通过查阅大量的资料文献，根据我国目前在手提内燃捣固机方面存在的一些现状，通过比较分析，发现我国目前使用的捣固机大多是电动捣固棒，然而电动捣固棒由于结构比较大，自身重量也较大，导致上下道不方便，作业效率不高

18、，很容易发生漏电或者是下道不及时造成人员伤亡的情况，同时因为铁路运输正在高速的发展，我国铁路列车的一次次提速同样也要求捣固机械能够适应铁路发展的需要，电动捣固棒工作的不方便会对操作者的安全造成威胁，说明电动捣固棒已经不能够满足铁路捣固作业的需要。同时，由于铁路运输业在我国扮演着非常重要的角色，铁路行车的大运量、高密度以及提速带来的影响，设计一台由一个人操作的，不借助另外携带动力输出装置、上下轨道便捷、工作效率高的捣固机是非常有实际意义的。 本课题的目的，就是要通过分析现在捣固机械的现状，设计开发出一种能够适应现代铁路运输业快速发展，可以迅速对铁路导轨进行捣固作业的捣固机，我国目前的运输业中，很

19、大一部分都是靠铁路运输的，捣固机械的设计开发对铁路运输的健康成长有很大的推动作用。所以说本课题的目的就是为设计新型的捣固机械以满足现在铁路捣固作业的需求。1.2 论文的思路及主要解决的问题1.2.1 论文思路现在铁路轨道的维修保养所用的以电为驱动力的捣固棒有着结构大、重量大、把机器运上轨道和抬下轨道不方便、工作效率低等不好之处，已不能满足目前铁路行车密度高、火车运载数量大、速度快的发展需求，设计一种手提内燃捣固机，它由一个人独自施工，不借助任意一个其他动力仪器，上下轨道便捷，工作效率高。本文通过对现阶段国内捣固机的一些优缺点分析，通过查阅很多的资料发现了目前我国的捣固机的一些问题，已经不能够满

20、足铁路提速后，要求捣固机能够轻巧、快速、安全的进行捣固作业。并由此为起点，进行了一系列的准备工作，在充分了解了原有捣固机的基础上，设计开发了一种能够满足现代铁路轨道养护要求的手提内燃捣固机。在本课题开始之前，我先通过在网上查阅了当前我国使用过的捣固机，通过分析该捣固机的组成及工作原理，同时也查阅了许多关于捣固机设计的专利，在充分了解了捣固机的具体工作目的和使用环境后，并根据现阶段我国对捣固机使用的具体要求，首先对该捣固机进行了基本参数的确定，根据给定的参数条件进行汽油机等零部件的选择，然后对捣固机的传动系统方面进行设计，最后根据捣固机捣固作业的振特点，对该捣固机的振动系统和减振系统进行分析计算

21、。具体的分析方法是：首先是对原动机的选择，原动机按能量转换性质的不同分为第一类原动机和第二类原动机，第一类原动机包括蒸汽机、柴油机、汽油机等，第二类原动机包括电动机、液动机、气动机等。根据手提内燃捣固机的原动机的工作条件，选择第一类中汽油机作为手提内燃捣固机原动机。然后我详细进行了捣固机传动部分的设计。通过从汽油机中输出的力，根据捣固机的总体布置和传动方向的选择，在汽油机输出端设计了一个离心式离合器，通过汽油机的启动带动离合器工作，由于皮带轮的传动平稳性和捣固机结构的布置，选用皮带轮作为汽油机输出端的传动。这样，就能通过离合器把汽油机与带轮相连接。通过绘制手提内燃捣固机的总体示意图，发现仅用皮

22、带轮不能直接把汽油机的动力传动到捣固机的振动结构上，所以选用锥齿轮的传动机构把力传动到捣固头，而在锥齿轮与轴连接段，使用万向联轴器把捣固机的捣固棒和锥齿轮轴相连接。以上就是我设计内燃捣固机的传动系统。最后，我设计了捣固机的振动系统，捣固机的工作时依靠振动来完成的，所以振动系统的好坏对捣固机捣固作业影响非常大，该捣固机的振动系统由万向联轴器、捣固棒和套管组成，捣固机捣固的原理是通过振动棒和套管的撞击产生振动。具体的结构安排是把振动棒安装在外管的中间，在外管的内壁四周装有套管。当振动棒运动时，由万向联轴器使旋转的空间锥旋转，带动振动棒撞击外套管，产生振动效果。同时，我设计了捣固机的减震装置，通过安

23、装在万向联轴器周围的橡胶衬套产生减振效果。在确定手提内燃捣固机的总体结构后，我根据工程材料方面的知识等，分析了该捣固机各零部件所需要达到的要求，比较了各种材质对捣固机生产的优劣。，最终确定了各零部件的材质。1.2.2 论文主要解决的问题本课题研究的主要内容主要包括：1 介绍国内捣固机的发展状态与未来走向，首先总体设计手提内燃捣固机，然后设计手提内燃捣固机的传动系统。2 振动装置是手提内燃捣固机的核心机构装置，而震动捣鼓头是其工作部位。首先对捣固机进行震动分析，然后对减振机构开始分析。3 根据手提内燃捣固机依靠振动棒工作，对捣固机的振动装置分析；同时，捣固机工作的主要部位是振动捣固头，对捣固机的

24、结构进行设计进行振动分析，然后对减振装置进行分析。最终按规格要求设计出受体内燃捣固机。1.3 本章小结本章首先对捣固机进行了简要的叙述，分析了捣固机在我国的使用现状及发展前景。同时分析了本研究课题的思路，对该捣固机是如何进行设计进行了叙述，最后，提出了本论文主要解决的问题。第2章 手提内燃捣固机的总体设计本章主要解决的问题是先对手提内燃捣固机进行全方位的探索，然后再对它进行传递运动设计，传递运动的设计则主要对皮带传递运动和锥齿轮传递运动进行设计。2.1手提内燃捣固机的总体设计首先确定初步方案，然后确定设计手提内燃捣固机的基本参数。捣固机的整体描绘结构的图纸如图2.1。2.1.1初步方案确定由施

25、工现场的工作环境来看,选择"一对一”方式是较好的选择,即(1)一个人操纵一台捣固机，当火车即将行驶到施工地点时，操作员和设备可以立刻同时下轨道。（2）采用汽油机为新型捣固机提供动力，防止电源等设备对操作员的危害。(3)捣固机传递运动的选择：齿轮传动和皮带传动,能够满足捣固机重量轻以及整体个零件布局的要求。捣鼓头受到偏心棒对其的作用力，在力地作用下运行，达到捣固目的。（4）捣固机高速旋转的齿轮可能对施工人员造成伤害所以中间的传递运动的装置必须用防护罩盖上。（5）整机重量小于25千克，以减少施工人员的工作强度。 2.1.2 初步确定新型捣固机的总体参数通过对旧型捣固机的好的地方和坏的地方

26、分析和实际轨道的状况对养护维修工作的具体要求以及市场调查情况，基本确认探究的新形捣固机一定要满足的总体参数为扰动力：3500n 振动频率：30100hz 质量：不超过25kg2.2 手提内燃捣固机的传递运动系统设计2.2.1 手提内燃捣固机的定型分析手提式内燃捣固机的设计原则有：工作的可靠性、施工是否方便、结构转置紧紧连接和质量小、上下轨道方便与否、是否安全。2.2.2 驱动装置的选择汽油机结构紧凑，重量轻，转速高，能很快启动达到满足运转，能源供应为现场供应。而手提式内燃捣固机在野外工作得移动式机械的范围内。所以选用汽油机当成手提式捣固机得动力输出。选择发动机时必须考虑其燃烧效率和现代设计的环

27、保要求，分析各种汽油机的性能、结构、以及价格等因素。这里我们选择使用的是日本本田公司生产的gx31(wx10)型汽油内燃机，其是4冲程空气降温内燃机并选择气门安置在顶部的结构，确保了高燃料利用效率，达到了减排的要求。此内燃汽油机最大功率为一点一千瓦(七千r.p.m)，质量是三点四千克,有平稳高效的动力作为保障,运行可靠性高，又拥有良好的开始运转的性能,施工简单不繁琐的优点。用来做手提式内燃捣固机的动力驱动再合适不过了。2.2.3 传动装置的选择首先，大功率传递运动应把效率高为首先思考得原则，选择效率高的传递运动装置，以节能减排，减少运行成本和维护的资金开销。各数量级的传递运动之比的分配原则是从

28、小到大。对手提内燃捣固机总体结构的设计，同时查阅了一些传动方面的资料，为了传动平稳性以及在传动过程中距离偏长，确定使用离心离合器连接皮带轮为该捣固机的一级传动。由于在在皮带轮和振动装置之间的传动不是垂直方向的，需要一种传动装置可以通过垂直方向传动，而锥齿轮正好可以实现相交两轴的传动要求，确定在捣固机的第二级传动中，选用选用锥齿轮传动。以结构装置的按方位置与对动力输出方向为基础,选用v型带进行传递运动及锥齿轮的传递运动2级传递运动,全部的降低速度之比是2.19:1的传动装置。第1级v型带的传递运动方式,选择spz形窄v带,带轮选择使用ly一二硬铝,使捣固机得整体质量变小。带传动具有结构不复杂,减

29、少冲击力吸收振动的优点,为发动机的正常工作保驾护航。第2级锥齿轮的传递运动方式,竖直方向的动力输出可以通过锥齿轮的传递运动来得到，从而满足工作要求。圆弧锥齿轮有着传动稳定性高,承载力大,声音污染小的优点,所以选择螺旋锥齿轮。齿轮箱体选用2a12硬铝。2.2.4 振动装置手提内燃捣固机工作主要依靠捣固棒工作，振动装置的设计对捣固机的工作性能影响就非常大，振动装置利用偏心块工作时旋转产生振动的原理制成的。激振装置与减振装置是振动机构的2个核心组成部分。激振装置有连结各方向轴的装置、包在其外面的套管、偏心棒.首先万向联轴器产生一个力让正在做圆周运动且速度很快的空间棰左右晃动，然后这个运动会使位于偏心

30、棒和外套管之间的传递力作用的表面猛烈敲打外套管，最后敲击产生的力会使外套管上下运动从而带动捣固机的捣鼓头发生震动。选择偏心棒作圆周运动的振动装置可以满足内燃机旋转速度快,扭矩低的要求。当偏心棒受到万向联轴器的力的作用在空间作速度很快的圆周运动时,因为物体受到重量的影响会产生一定的偏移,振动棒会受到偏移产生的力的作用左右摆动敲打外套管,发生震动。这个机构的结构并不繁琐,可靠性高,装卸方便,损耗的零件也方便替换。为满足偏心棒在空间做圆周运动振动的优点,选择万向联轴器连接锥齿轮箱输出轴与偏心棒。2.2.5 减振装置在振动棒振动过程中，由振动带来的损害也是显而易见的，主要包括对汽油机机体的损害和多操作

31、者的损害两部分。所以减振装置的设计在本次设计中也是非常关键的 ,通过查阅各种能够减振的材料，选用橡胶作为本设计捣固机的减振装置，因为橡胶不仅具有质量小、内阻高的特点，而且能吸收高频振动还有噪音小的优点。通过减小振动频率较大的震动，减少震动对汽油机与操作者的坏处。2.3 手提内燃捣固机的工作方法运行内燃机后,内燃机运行后会慢慢进入怠速运行状态,只有油门慢慢变大时，汽油机转速也会变大，至汽油机转速到四千r.p.m时，离心离合器才会自行关闭，经过皮带和锥齿轮的传递运动，把力传到万向联轴器，这个作用力会使偏心棒上下运动，这样以后才能让振动设备发出震动，达到捣鼓运转的状态。捣固工作结束后，只要松掉油门，

32、离心离合器就会自行断开，内燃机再次换成怠速状态，关掉内燃机的开关后，内燃机就会自行停止工作。2.4 主要零部件材料的选择2.4.1 捣固头的选择由于捣固机捣固作业最终是通过捣固头与道床的捣固完成的，捣固头需要承受冲击、挤压、物料研磨等恶劣工况。而捣固头为了能更好的进行捣固作业，把捣固头设计成如图2.2所示的形状，同时使用优质锰钢作为捣固头的材料，以增加捣固头的耐磨度。图2.2 捣固头三维图2.4.2 棒壳滚锥的选择在手提内燃捣固机的设计中，在对于棒壳滚锥材质的选择上，选用45钢作为棒壳滚锥的材料,由于45号钢为优质的碳素结构用钢，硬度不高，容易进行切削加工，同时可降低材料成本。2.4.3 外罩

33、的选择手提内燃捣固机的外罩采用2a12硬质铝合金材料,在相同的强度下，这种铝合金所具有的质量较轻，所以选用2a12硬质铝合金以减轻捣固机的总体重量。2.4.4 减振装置的选择减振装置是手提内燃捣固机的重要装置，通过查找资料发现，丁基橡胶是一种很好的减振橡胶材料，在捣固机中设计一种橡胶衬套作为减振装置，把振动棒撞击外套管所产生的振动通过橡胶弹性较好橡胶、减振垫。通过使用橡胶衬套减振，能够很好的保护手提内燃捣固机的机体，同时也能降低振动对操作者的的损害。2.5本章小结本章主要是对手提内燃捣固机进行了总体方面的设计，首先是对捣固机进行了总体的分析，确定了捣固机的主要装置：驱动装置、传动装置、振动装置

34、以及减振装置。并简要叙述了捣固机在这几个装置的选材。3 手提内燃捣固机的传动方案设计【7】3.1 手提内燃捣固机的传动方案设计3.1.1 手提内燃捣固机传动系统示意图传动方案的设计是本课题设计的重要部分，传动方案设计的好坏将直接影响到捣固机最终的捣固效果，捣固机的传动方案可以简单表示为：动力装置是由汽油发动机提供的，当汽油发动机把动力传递到带传动时，中间用一个万向联轴器相连，然后通过锥齿轮传动、万向联轴器，最后传送到振动棒上，完成捣固作业。传动方案的设计见图3.1.【2】图3.1 手提内燃捣固机传动方案设计图3.1.2 手提内燃捣固机传动装置的主要参数首先，捣固机的汽油发动机采用hondag*

35、3型，该汽油机的主要数据为：功率p=1.1kw 转速n=7000r/min 扭矩 确定带带传动的传动比为，锥齿轮传动的传动比为得到该捣固机传动系统的总传动比为3.2 捣固机各传动部件的选择3.2.1离合器的选择与设计【14】在手提内燃捣固机的设计中，离合器式汽油机和皮带轮输出功率非常重要的连接件，对离合器设计的是否合适，将会对汽油机和皮带轮之间传递的可靠性产生重要的影响。所以，离合器设计的好坏对手提内燃捣固机总体性能将产生重要的影响。通过查阅资料，得到在小型汽油机的使用中，大部分都使用离心式离合器；该离合器主要是通过离合器工作时产生的摩擦力，设计该离合器时根据汽油机带动带轮时需要开始或者停止工

36、作，在捣固机捣固作业时能起到保护的作用。摩擦力可以把离心离合器的扭矩转移，主动件、离心体和从动件是它的原始装置。离心体滑位于主动件上，内燃机使主动件在空间内做高速的圆周运动可以把他沿着切线方向扔出去。当主动件满足所要求的角速度时，离心体会因惯性而被扔出去从而与从动件里面壁紧紧压合，产生的摩擦力可以使它运行并输出扭矩。离合器的从动件存在两种连结方式：1.不依靠其他元件连接在负载上2.依靠皮带轮等辅助元件连接。离心离合器达到两轴自动接合或断开的状态靠的是原动机本身的转速,并且形成了一些只有他独有的特点: 1)离心力决定了离合器的连接方式,所以负荷比额定扭矩的负荷高时不可以传递。如果从动端超过其额定

37、的负荷，离合器发生打滑现象，因此它也满足了使离合器稳定的要求。 2）在速度可以改变的传递运动的系统中使用离心离合器并不能解决当前的问题。因为离心离合器力同转速n的2次方成正比，而输出功率则会随工作转速n的3次方而发生变化。发动机低速运行时要有一定的的离心力，其结构尺寸必然变大，从而成本在无形中变大了。所以离心离合器不可以安放在速度慢的运动轴上。3）因为离心力与转速成正比，因此选择离心离合器就等于把负荷一点点地施加到电动器上，因而直接起动工作机械，也能满足稳定起动的要求，如果工作环境要求减小启动电流，那么可以使用电动机直接作为驱动元件的方法开始运动。4）在发动机还没有超过最大允许转速之前，离心体

38、就对从动件的位置发生改变这就是打滑现象，会产生摩擦热，根据能量守恒定理可知电机会损失部分能量，因此离心离合器不应在不稳定需频繁启动的环境选用，也不应在启动时间过长的环境使用。由于离心式离合器满足汽油机和皮带轮之间的传动，所以选用离心式离合器作为汽油机和皮带轮之间的传动连接。3.2.2 皮带传动机构设计【8】以传递运动的系统传递运动之比的结论为依据，皮带的传递运动速度之比为=1.5，然后通过实验计算对皮带的传递运动进行选择。由于带传动有中间扰性这一传动特点，所以具有以下优点：1.能缓和载荷冲击。2.运行平稳，无噪声。3.制造和安装精度不是很严格。4.当装载大于它的额定载量时，带在带轮上会产生打滑

39、的现象，因而大大减小了别的原件受到毁害的概率。5.带的长度可以随着不同的工件的需要而改变。所以一级传动所用带传动在选用皮带的过程，通过查阅资料【7】，在带传动中v带的横截面是等腰梯形，带较厚。v带的两个侧面是v带在实际受力面，v带的两个侧面与带轮的环槽侧面相接触。一般带在收到相同的力的作用条件下，其所受的摩擦力要比普通平带传动约大70%左右，而其承载能力相比较平带要大。所以，现阶段v带传动已经是带传动的第一选择。而窄v带采用合成纤维绳或钢丝绳作为承载层，当高度相同时，普通v带的宽度比窄v带大百分之三十左右,同时普通v型带的价格比窄v型带高25%到35%。窄v带与普通v带相比有着传递能力大，允许

40、速度和曲饶次数高的好处。窄v型带特别满足功率高且结构紧的传递运动。满足手提内燃捣固机结构紧凑的要求。所以选用窄v带传动(1)确定计算功率查设计手册工作情况系数表,根据选用的皮带是窄v带，同时载荷变动很大，每天工作低于10小时的工作量，选定工况系数为=1.3，式中为工作情况系数。计算功率易得=（2） 选定带型查设计手册，窄v带有四种带型，分别为spz型、spa型、spb型和spc型。由功率=1.43千瓦,转速为七千转每秒 根据机械设计手册，选用spz型窄v带作为手提内燃捣固机带传动的皮带。(3)确定带轮最根本的直径，皮带速度计算和验证小型带轮基本标准的直径不能太低,如果太低，会增加皮带所首弯曲应

41、力，降低带的运行时间， 与之相反，则传递运动的外面结构尺寸变大，提高了成本。参照设计手册定小带轮基准直径=60mm大带轮基准直径毫米（4）在设计带速时，首先要求带的速度不能太大，速度变大会产生较大的离心力，而离心力太大就容易减小v带和v带轮之间所产生的正压力，从而使带的摩擦力降低，减小带传动的传动能力，同时也降低带的疲劳强度；带速太高，则需要较大的有效拉力，增加带的根数。带速,=m/s.由这条方程式可以了解到,当功率p一定时,带的运动速度v小,那么所需传递的圆周力f会增加,那么要增加皮带得数量。所以把v型带传动安装在速度达的运动轴上，其与内燃机连接。但带的运动速度大,带所受的应力必定增加,加快

42、带的磨损减少了其运行时间,这个时候因为离心力的变大,使得带与带轮之间的阻力变小，其正方向受到的力也会减少,会造成皮带的工作效率下降。所以,窄v形带的速度应该控制在六到三十四米每秒的区域内。所以皮带的速度选择二十二米每秒。在v带的标准范围内，符合要求。(5) 计算中心距a与带的长度的验算小轮包角。带传动的中心距不宜过大，否则将由于载荷变化引起带的颤动。中心距也不宜过小。因为带中心距越小，带的长度越短，在一定带速下单位时间内带的应力变化次数越多。会加速带的疲劳损坏。对于窄v带传动，中心距a一般推荐范围为根据l可以算出小得中心距的长度,用最小的根本长度=630毫米中心距a a=/()mm ，所以能够

43、满足中心距a的要求。小轮包角 根据以上两个公式得 在窄v带传动的设计中，其包角应该满足的要求, 经过计算得。其大小满足小轮包角包角不适合太小的要求。（6） 按许用应力计算v型带的使用数量单根v带传递的额定功率由=60mm,=7000r.p.m 确定=1.85千瓦确定功率增量由spz型v带 =7000r.p.m =1.5 确定=0.86千瓦确定v带根数z 式中： 式中：为计算功率。 为单根v带传递的功率，当带轮基准直径增大时，功率也随着增大，当转速增大时，功率也随着增大。 为单根窄v带传动比不为1时，（参考机械设计书第193页表11,11），从动轮直径大于主动轮直径，带绕过大带轮时的弯曲应力比小

44、带轮时小。所以传动能力有所提高。 为小带轮包角修正系数，（参考机械设计书第190页表11.7），由于时对传动能力的影响，在捣固机设计中取=0.98。 为带长修正系数，（参考机械设计书第194页表11.12),考虑到带长不为特定长度时的影响，取=0.82。 则 =0.66由于带的根数只能是整数，通过上式计算所得，且单根窄v带受力比较均匀。在手提内燃捣固机设计中,皮带传动设计选用一根spz型窄v带。（7）确定安装中心距安装时所需最小中心距 毫米补偿伸长所需最大中心距毫米(8)确定带的初压力1根v型带所要的一开始拉力的方程式如下： /z*v-1+则 =84.3n（9）确定作用在轴上的压力 为了计算窄

45、v带轮的轴和轴承，通过计算带轮轴上所受的力为： 3.2.3 皮带轮的设计【8】皮带轮常用材料为灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等。其中灰铸铁应用最广。本课题中该捣固机属于露天工作的小型器械。需要考虑到操作者长时间工作的工作强度。灰铸铁为带轮广泛使用的材质，同时铸铁具有熔点低，流动性能好，由良好的耐磨性，非常高的消振性、良好的切削加工性能，大多用在不受冲击且受力不大的零件中，根据铸铁的这些优点，在手提内燃捣固机的带轮设计中，选用铸铁作为皮带轮的材质，既能够满足捣固机的强度等要求，同时也能够从节约成本，而且由于皮带轮需要铸造完成，所以选用铸铁ht200作为皮带轮的材质【9】。带轮由三部分组成：轮缘（用

46、来安装传动带）；轮毂（用以安装在轴上）；轮辐或腹板（联接轮缘与轮毂）。手提内燃捣固机有两个皮带轮，根据皮带传动设计中计算所得，小带轮的基准直径=60mm，大带轮的基准直径=90mm。首先，根据选用的带型为spz型窄v带，且只需要一根进行皮带轮传动,得到了带轮轮槽的尺寸，画出的轮槽图纸为下图3.2所示图3.2 v带轮轮槽设计其中在轮槽的设计过程中，轮槽宽为10mm，轮槽的总深度为11mm，轮槽的基准宽度为8.5mm。当带轮的基准直径小于80mm时，轮槽中间的夹角为34°，当带轮的基准直径大于80mm时，轮槽中间的夹角为38°。经过上面一节对皮带传动的设计可知，在本次设计的手提

47、内燃捣固机中，两个带轮的基准直径分别为60mm和90mm,所以可以得出两带轮轮槽的夹角不同，分别为34°和38°。带轮中等直径的可用腹板式，直径大于300mm时可用椭圆轮辐式，直径很小的用实心式【8】。由于该带轮的直径适中，选择用腹板式，同时也是为捣固机总体质量方面的考虑。画出捣固机的大带轮的零件图，,如下图3.3所示图3.3 捣固机大带轮零件图3.2.4 轴1的设计【8】当汽油机输出的功率经过离心式离合器的传动到皮带轮上时，该传动过程是通过轴1传递的。在本次手提内燃捣固机的设计过程中，把从离合器与离合器连接的输出轴称为轴1，由于轴不仅能让装在轴上的零件起回转运动，还能起着

48、传递转矩的作用。同时，我设计的手提内燃捣固机的轴1是通过深沟球轴承来支撑的。在深沟球轴承不仅能够传递转矩，而且还能够传递弯矩。轴根据承载情况可分为转轴、心轴和传动轴，由于手提内燃捣固机轴1主要用来传递转矩，同时也要承受一定量的弯矩，所以选用转轴作为作为轴1的传动轴。【8】轴1材料的选择，轴的材料主要由碳素钢和合金钢。由于合金钢具有较高的机械强度，可以在传递大功率并要求质量和提高轴颈耐磨时采用，根据经验选取40cr作为轴1的材质。在轴1的结构设计过程中，首先是画捣固机的总体装配示意图，在该示意图中，确定了捣固机的总体尺寸及连接方法，由该示意图还可以初步确定轴的连接的长度，根据捣固机的输出功率和转

49、速所得，轴1的主要尺寸计算以及结构如下图：根据汽油机输出的功率为1.1kw,转速为7000r/min，轴设计的主要步骤如下：1. 首先估算轴的直径径d,通过参考公式【8】，得到参考轴径的计算公式为,通过之前的选取，轴的材质确定为40cr，同时，得到c的取值表，由轴为40cr,取c=100，则根据公式得出： (a)首先画出轴的参考直径,经过计算所得，轴径只需要达到5mm就能满足其强度要求，但由于轴上要安装轴承等零件，同时5mm的直径也不利于安装等，在此选择使用直径为10mm的轴，如图3.4所示： 图3.4 轴的参考直径(b)结构设计过程， 如图3.5所示：图3.5 轴的结构设计图（c)完成轴1的

50、零件图，如图3.6所示： 图3.6 轴1的结构草图轴的左端用圆螺母固定，两个深沟球轴承两边用套筒做轴向固定，而带轮和轴之间则用普通平键作周向固定。在对轴设计的时候，同时也对轴上的轴承进行了设计。由于滚动轴承相对滑动轴承来说，受到的摩擦力较小，结构也较简单等优点，根据轴1传动方面所受力的情况，选用滚动轴承。滚动轴承是标准件，在生产过程中已经标准化，所以需要对滚动轴承进行选择，由于轴1在传动过程中，转速较高，载荷也比较小，所以选用球轴承，同时主要受到径向载荷的作用，选用深沟球轴承，其结构简单，摩擦系数低，价格也便宜。在皮带轮和轴连接处，使用方头普通平键对皮带轮进行周向固定。由于键是标准件，键的选择

51、一般是依据与键连接处轴径的尺寸得到，在轴1的设计中，轴1和皮带轮与轴连接处轴径为15mm,参考机械制图第326页键的选择，发现轴径15mm应选择键的厚度为5mm,宽度为5mm,长度根据要求满足在10mm和56mm之间，根据皮带轮的宽度，确定键的长度为为15mm.2. 轴强度的校核轴的强度校核计算主要用三种方法：许用切应力计算，弯曲应力计算，安全系数校核计算。由于手提内燃捣固机轴1主要受转矩作用，在设计捣固机轴1的时候，做许用应力校核。对于受转矩的轴1，计算得出其切应力，写成设计公式，轴的最小直径 轴取45钢，则查表【8】得，取c=100，解得由于轴径最小为10mm,故满足其强度校核 。3.2.

52、5 锥齿轮传动装置的设计【7】因为机器运转时会输出垂直方向的动力，所以选择锥齿轮传递运动。为了稳定传递运动，增加负载能力，降低声音污染，选择弧齿锥齿轮。弧齿锥齿轮的特点如下：1.齿线是一段圆弧。2.能承载较多的工件，可以稳定运转，声音污染小。3.齿轮表面与其他机构是局部接触，安装时发生的偏差及轮齿形状的改变对偏差的引响不明显。4.轴向力大，其方向和直齿锥齿轮方向存在一定的联系。5.可以磨齿。大多使用于载荷高、周速大于5米每秒或转速大于1000转每分钟,要求传动机构的噪音尽可能的小。（一） 锥齿轮的几何计算小齿轮传递扭矩 小齿轮转速为 选择弧齿锥齿轮，格里森等顶隙收缩齿，它们相对应的标准是： 齿

53、形角（压力角） =20°； 齿宽中点螺旋角 =35°； 齿顶高系数 =0.85； 顶隙系数 =0.188； 大端模数 =3毫米； 大齿轮齿数=15； 小齿轮齿数=22；（二）传动锥齿轮传递运动速度之比 (三)大端分度圆直径小齿轮大端分度圆直径： =毫米大齿轮大端分度圆直径： =毫米 （四）齿宽b ：毫米 （五）齿顶高小齿轮齿顶高 ：毫米大齿轮齿顶高ha2：毫米（六）弧齿锥齿轮的强度校核a.齿面接触疲劳公式： （kw）式中：p齿轮传递的功率：小齿轮齿数=22;尺宽b=0.339.94=12mm;小齿轮的计算转速 ;齿面接触强度计算的几何特性系数，查表可知，=0.06;载荷集中

54、系数，查表可知，=1;动载系数，查表可知，=1.2；寿命系数，;齿面接触疲劳许用应力，查表可知， ；代入上式可计算得 p40kw,满足设计要求。b.轮齿弯曲疲劳公式： （kw）式中：轮齿弯曲强度计算的几何特性系数，查表可知，；尺寸系数，查表可知，；轮齿弯曲强度寿命系数，;代入上式可计算得p17.5kw，满足设计要求。（七）齿轮箱主从动轴轴头的选择主动轴输入功率 p等于一点一千瓦 转动速度轴转速依靠扭矩来计算出主从动轴的轴头部直径d: 对实心轴：， 对空心轴：，主动轴和从动轴材料都是钢 式中a=100。从动轴采用空心轴 毫米。主动轴轴头 =6.2毫米 ， 选择 =15毫米取d2=20mm 内孔为200,6=12毫米。3.2.6 万向联轴器定型说明【15】（一）万向联轴器的特点及选择在手提内燃捣固机的设计过程中，在轴2和振动棒之间使用万向联轴器连接，万向联轴器的共同特点是角向补偿量比较大，同时不同结构型式万向联轴器两轴线夹角不相同，一般其角度在5°-45°之间。由于万向联轴器利用其机构的自身特点特点，可以使两根轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴作连续回转运动，同时还可以非常可靠地传递转矩和运动形式。其中万向联轴器最大的特点就是具有较大的角向补偿