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商 丘 工 學 院 本科畢業(yè)論文 題目：往復式振動篩設計 學生姓名 屆 2016 學 院 機械工程 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 職稱 助教 下達任務日期 2015年12月1日 商丘工學院教務處制 摘 要 往復式振動篩作為農業(yè)機械的一種，現在已經越來越普遍地應用到農業(yè)的大生產中。國內往復式振動篩的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經濟、安全穩(wěn)定主題保持一致。近期對機械行業(yè)中篩選設備的使用情況進行了調查，發(fā)現在農業(yè)機械行業(yè)中，對于小麥、谷物、大豆等農作物的篩選，如果在篩選時使用臨時設備篩選，不但勞動強度太大而且工作效率極低，所以設計一個專用的往復式振動篩勢在必行。 本文運用大學所學的知識，提出了往復式振動篩的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了往復式振動篩總的指導思想，從而得出了該往復式振動篩的優(yōu)點是高效，經濟，并且運行平穩(wěn)的結論。 關鍵詞：往復式振動篩；農業(yè)機械；設備；高效 ABSTRACT With development of all kind of science technology and global economy, F manipulator is a automated 16 devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heay labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompress engt hthdirec tionpro cedurework. The?inverted?pendulum?is?a?typical?high?order?system,?with?multi?variable,?non-linear,? strong-coupling,?fleet?and?absolutely?instable.?It?is?representative?as?an?ideal?model?to?prove?new?control?theory?and?techniques.?During?the?control?process,?pendulum?can?effectively?reflect?many?key?problems?such?as?equanimity,?robust,?follow-up?and?track,?therefore.This?paper?studies?a?control?method?of?double?inverted?pendulum?.?First?of?all,?the?mathematical?model?of?the?double?inverted?pendulum?is?established,?then?make?a?control?design?to?double?inverted?pendulum?on?the?mathematical?model,?and?determine?the?system?performance?index?weightmatrix?,??by?using?genetic?algorithm?in?order?to?attain?the?system?state?feedback?control?matrix.?F?the?simulation?of?the?system?is?made?by?.? KEYWORDS：pneumatic manipulator ；cylinder ；pneumatic loop ；Fout degrees of freedom 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 目 錄 III 1緒論 1 1.1課題的來源與研究的目的和意義 2 1.2本課題研究的內容 3 1.3 Solidworks設計基礎 6 2 往復式振動篩總體結構的設計 10 2.1 往復式振動篩的總體方案圖 12 2.2 往復式振動篩的工作原理 13 2.3 機械傳動部分的設計計算 14 2.3.1電機的選型計算 15 2.3.2軸承的設計計算 16 2.3.3 V帶傳動的設計計算 16 2.4 曲柄搖桿機構的設計 17 2.5 往復式振動篩振動機構的設計 18 2.5.1 振動篩的設計 18 2.5.2 振動頻率的計算 18 3各主要零部件強度的校核 18 3.1機架的設計與校核 19 3.2軸承強度的校核計算 20 4 往復式振動篩中主要零件的三維建模 20 4.1電機的三維建模 21 4.2機架的三維建模 21 4.3連接套的三維建模 21 4.4往復式振動篩的三維建模 22 結 論 23 致 謝 24 參考文獻 25 1 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產業(yè)。不論是傳統(tǒng)產業(yè)，還是新興產業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質量和成本，對國民經濟各部門技術進步和經濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經濟的戰(zhàn)略重點之一。機械工程的服務領域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產的部門，都需要機械工程的服務。概括說來，現代機械工程有五大服務領域：研制和提供能量轉換機械、研制和提供用以生產各種產品的機械、研制和提供從事各種服務的機械、研制和提供家庭和個人生活中應用的機械、研制和提供各種機械武器。 ? 不論服務于哪一領域，機械工程的工作內容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應用的工程材料學；研究熱能的產生、傳導和轉換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結構、設計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學和非金屬工藝學等等。 研究、設計和發(fā)展新的機械產品，不斷改進現有機械產品和生產新一代機械產品，以適應當前和將來的需要。機械產品的生產，包括：生產設施的規(guī)劃和實現；生產計劃的制訂和生產調度；編制和貫徹制造工藝；設計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產品質量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的制品。生產批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產。銷售對象遍及全部產業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經濟狀況的影響下，可能出現很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經營特別復雜，企業(yè)的生產管理、規(guī)劃和經營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 1.1課題的來源與研究的目的和意義 機械產品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產品在長期使用中的可靠性和經濟性。機械產品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產品在長期使用中的可靠性和經濟性。研究機械產品在制造過程中，尤其是在使用中所產生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產業(yè)可分為農業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設計、制造、運用等過程中都要經過幾個工作性質不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。械工程以增加生產、提高勞動生產率、提高生產的經濟性為目標來研制和發(fā)展新的機械產品。在未來的時代，新產品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉矗卫?、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經濟的目標任務。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。現代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現實。 人類現在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 1.2本課題研究的內容 本論文主要研究運用SolidWorks對往復式振動篩進行設計。在設計過程中，了解SolidWorks的各種功能。其主要內容為： 1、往復式振動篩的總體結構設計； 2、根據總體結構設計，建立振動篩的力學模型； 3、對相關重要零件進行強度校核。 4、設計說明書的編寫。 1.3 Solidworks設計基礎 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開、保存、導入等基本操作，掌握三維建模流程。 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應用幾何約束；熟練應用陣列、實體轉換等草圖繪制工具；能綜合應用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 清楚明白基于特征的建模方式、參數化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標系的建立方法；能根據建模需要綜合應用各種參考幾何體。 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉也正建立三維模型。綜合應用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。 2 往復式振動篩總體結構的設計 2.1 往復式振動篩的總體方案圖 本次設計的往復式振動篩采取的方案是：人工將谷物或者麥冬等農作物倒入料斗里面，然后篩選機通過三相電機帶動帶傳動繼而帶動曲柄搖桿機構動作，而搖桿的一段是與篩選箱通過螺紋連接的，這樣由曲柄搖桿機構的動作原理我們知道，曲柄搖桿機構的運動軌跡就是往復運動，于是就帶動篩選箱來回不斷地移動，形成振動，而篩選箱里面有三層過濾篩，這樣谷物由于重力的作用會自動落入下面的過濾篩里面被過濾篩逐層過濾，最后有各自對應的出料口出料。其具體方案布局圖如下： 2.2 往復式振動篩的工作原理 往復式振動篩作為篩選設備的一種，也是和其他篩選設備的機理類似，其工作原理為：人工將谷物倒入料斗里面，然后篩選機通過三相電機帶動帶傳動繼而帶動曲柄搖桿機構動作，而搖桿的一段是與篩選箱通過螺紋連接的，曲柄搖桿機構的運動軌跡就是往復運動，于是就帶動篩選箱來回不斷地移動，形成振動，而篩選箱里面有三層過濾篩，這樣谷物由于重力的作用會自動落入下面的過濾篩里面被過濾篩逐層過濾，最后有各自對應的出料口出料。 2.3 機械傳動部分的設計計算 2.3.1電機的選型計算 已知整個往復式振動篩的總重量150KG,其他重量50KG，我們取總重量為200Kg，篩選箱反復移動速度為1~2r/min。即： 具體的電機設計計算如下: 1、確定運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機轉速 3.負載轉矩 式中： 4.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數，這里取1.0。 根據以上得出數據，我們選用電機型號為160BL-A，此無電機廠家為機電產品。根據電機的特性曲線以及參數表如下： 根據計算和特性曲線以及電機基本參數表，我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.37KW，額定轉矩為7.62N.m，最大轉矩為9N.m， 額定轉速為 3000r/min。電機大致圖如下： 外形尺寸292x232，電機輸出軸徑為24mm。 2.3.2軸承的選型計算 軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉速、旋轉精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因為在本設計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用調心滾子軸承，因為調心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內圈，并是可分離的軸承，根據d=80mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78 帶緊定套的調心滾子軸承（GB/T288-1994），選用22218CK/W33+H318軸承，其基本額定載荷為=240KN,=322KN, 根據軸承選用配套的軸承座，參考資料2P7-43表7-2-105 適用圓錐孔的異徑孔滾動軸承座(GB/T7813-1998) SNK型軸承座，可選用SNK316型的軸承座。 2.3.3 V帶傳動的設計計算 1）設計功率 －工況系數，查B1表8－1－22 ，?。?.2 P－傳遞的功率 2）選定帶型 根據和查B1圖8－1－2選取普通V帶A型，－小帶輪轉速，為1440r/min 2.2.3 傳動比 1.76 ＝＝ 3）小帶輪基準直徑（mm） 由B1表8－1－12和表8－1－14選定 ＝100mm>＝75r/min 4）大帶輪基準直徑（mm） 由B3表8－7得=180mm 5）帶速驗算 6）初定軸間距（mm） 7）所需帶的基準長度（mm） ＝ ＝886mm 依B1表8－1－8?。?00mm，即帶型為A－900 8）實際軸間距? 9）小帶輪包角 = = 10)單根V帶的基本額定功率 根據帶型號、和普通V帶查B1表8－1－27（c） 取1.32kw 11) 時單根V帶型額定功率增量 根據帶型號、和查B1表8－1－27（c） 取0.15kw 12)V帶的根數Z Z = －小帶輪包角修正系數查B1表8－1－23,取0.96 －帶長修正系數查B1表8－1－8，取0.87 13)單根V帶的預緊力 = =134（N） m－V帶每米長的質量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm 14)作用在軸上的力 －考慮新帶初預緊力為正常預緊力的1.5倍 15)帶輪的結構和尺寸 帶輪應既有足夠的強度，又應使其結構工藝性好，質量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產生過大的應力。 輪槽工作表面應光滑（表面粗糙度）以減輕帶的磨損。 帶輪的材料為HT150。查B1表8－1－10得基準寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據帶輪的基準直徑查B1表8－1－16確定輪輻 2.4 曲柄搖桿機構的設計 1）基礎理論知識 在實際工程中，提出了各種各樣的機構運動性能的要求，并能滿足這些要求取決于機構本身。以下對曲柄搖桿機構的特性進行了討論和分析。我們都知道，曲柄存在的條件是：1）為短桿架桿或框架；2）短桿、長桿的長度小于或等于其他兩桿長度。如果四桿機構的最短和最長的桿的長度和較大的其他兩個桿比，長度一樣的話，則曲柄存在的條件成立，否則則不成立。基于上述原理，短桿與長桿比短，并且比曲柄的回轉半徑相當，則存在曲柄搖桿機構。 2）急回運動特性和行程運動速比K的關系 當曲柄勻速轉動時， 搖桿作變速擺動，而且往復擺動的平均速度是不同的。 若將平均速度小的行程作為工作行程（正行程） ，將平均速度大的行程作為非 工作行程（反行程） ，那么，我們把曲柄搖桿機構這種正、反行程平均速度不等的特性稱為急回特性。急回特性常用行程速比系數 K（搖桿反、正行程平均速度之比）來度量。 如圖所示，曲柄順時針勻速轉動，搖桿左右擺動（順時針為正行程，逆時 針為反行程） 。我們把搖桿處于兩極限位置時連桿對應位置所夾的銳角稱為極 位夾角，用 表示。根據行程速比系數的定義有： ① 存在急回特性的條件是 不等于零。 ② 因為 是銳角，即 小于等于 90°，故理論上 K 可以最大為 3。但由于 最小傳動角的限制，實用中 K 小于等于 1.4。 對一些有急回特性要求的機械，常根據 K 值按式(2-2)算出 角，再確定各 桿尺寸。 3）壓力角和傳動角 用力和力作用點運動線速度方向之間所夾的銳角稱為壓力角，常用表示；壓力角的余角稱為傳動角，常用表示。曲柄搖桿機構的傳動角隨曲柄的轉動而變。傳動角越大則機械效率越高，動力傳動中一般要求傳動角最小值 有必要檢驗 應大于 40°。 因此設計曲柄搖桿機構時值。那么，最小傳動角在什么位置出現呢？分析如下：可以證明：若機架上 A、D 兩點位于 C'、C"連線的同一側，則當 =0°時， 最小，有機架上 A、D 兩點位于 C'、C"連線的兩側，則 =180°時的 最大(鈍角)，有 =180。不難看出，對于曲柄主動的曲柄搖桿機構，最小傳動角就是連桿和搖桿所夾的最小銳角。 2.5 往復式振動篩振動機構的設計 2.5.1 振動篩的設計 谷物從料斗倒入后，由于震動的緣故，會自動從第一層過濾篩（振動篩）中間的孔里面漏出來，從而落入到第二層過濾篩，進一步進行篩選，繼而落入到第三層振動篩進行篩選，每層的振動篩都有對應的出料口，由于振動的緣故，篩選后的麥香會自動從出料口出料，達到篩選的目的。 2.5.2 振動頻率的計算 隨著現代化的普及程度越來越大,振動篩運用的領域也越來越廣,人們對生產量的要求也越來越精確,選用什么型號的振動篩,產另合適,性價比最高,人們也越來越關注。其中振動篩的振動頻率是一個關鍵性的問題。改往復式振動篩中振動頻率的計算步驟如下： 1、 處理量：Q＝3600*b*v*h*γ=3600X0.61X0.05X30=3294t/h； 其中 Q：處理量,單位t/h b：篩機寬度,單位m h：物料平均厚度,單位m γ：物料堆密度,單位t／m3 v：物料運行速度,單位m／s 2、直線振動篩物料運行速度的計算方法為：v=kv*λ*ω*cos(δ) *［1+tg(δ)*tg(α)］=0.9X0.6X0.61X30=9.882 3、圓振動篩物料運行速度的計算方法為：v=kv*λ*ω2*（1+ ）*α 其中 kv：綜合經驗系數,一般取0.75～0.95 λ：單振幅,單位mm ω：振動頻率,單位rad／s δ：振動方向角,單位° α：篩面傾角 單位° 4、動負荷：P=k*λ其中 k：復合彈簧剛度,單位N／m λ：振幅,單位m P：動負荷,單位 N 最大動負荷（共振動負荷）按上述結果的4～7倍計算，故根據公式P=k*λ 可知： P=0.85X600=510N。 3各主要零部件強度的校核 3.1機架的設計與校核 機架的設計主要要保證剛度、強度、及穩(wěn)定性。其中，剛度是評定大多數機架工作能力的主要準則；強度是定重載機架工作性能的基本準則，機架的強度應根據機器在運轉過程中可能發(fā)生最大載荷或安全裝置所能傳遞的最大載荷來校核其靜強度，有時還要校核其疲勞強度。機架的強度和剛度都 需要從靜態(tài)和動態(tài)兩方面來考慮。動剛度是衡量機架抗振能力的指標，而提高機架的抗振性能應從提高機架的構件的靜剛度方面入手，合理設計機架構件的截面形狀和尺寸。穩(wěn)定性是保證機架正常工作的基本條件，必須要注意。 1）在滿足強度和剛度的前提下，機架的重量應要求輕、成本底； 2）抗振性好； 3）由于內應力及溫度變化引起的結構變形應力最小； 4)結構力求便于安裝與調整，方便修理和更換零部件； 初步確定機架的形狀和尺寸，機架的結構形狀和尺寸，取決于安裝在它們內部與外部的零部件的形狀和尺寸，配置情況、安裝與拆卸等要求。同時也取決于工藝、所承受的載荷、運動等情況。機架材料的選用主要根據機架的使用要求，多數機架形狀較復雜，故一般采用鑄造，由于鑄鐵的鑄造性能好，價廉和吸振能力強，所以應用最廣。 由于本設計是用于淀粉的加工設備中，屬于重型機架，而圓錐篩的設備可以從淀粉的加工工藝流程圖可以看到，此設備一般會布置到二摟，而不會在底層，這就要求機架的重量輕，所以采用焊接機架，而且焊接機架具有制造周期短、重量輕、成本底且強度和剛度高、施工簡便等優(yōu)點，主要由鋼板、型鋼或鑄鋼件等焊接而成。左端架起篩筒那部分采用板焊結構，主要就是鋼板拼焊而成，右端機架采用型鋼結構，主要由槽鋼，角鋼，和鋼板焊接而成，重量輕，成本底，材料利用充分。焊接時應注意以下幾點： 材料的可焊性 可焊性差的材料會造成焊接困難，焊縫的可靠性降低 所以本設計考慮到材料的可焊性選用25鋼； 合理布置焊縫 焊縫應位于低應力區(qū)，以獲得承載能力大，變形小的構件，焊縫布置要盡可能對稱和減少焊縫的數量、尺寸，且焊線要短，主要焊線要連續(xù)；提高抗振能力 普通鋼材的吸振能力低于鑄鐵，對抗振能力要求高的焊接件應采取抗振措施，可利用鋼板間的摩擦力來吸收振動；合理選擇截面形狀 提高焊接接頭抗疲勞能力和抗脆斷能力。盡可能選用標準型材、板材，合理確定焊縫尺寸。 3.2軸承強度的校核計算 根據根據條件，軸承預計壽命16×365×8=48720小時； (1）已知nⅡ=458.2r/min?兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為深溝球軸承6204型。 根據課本P265（11-12）得軸承內部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0? 故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1N???FA2=FS2=315.1N； (3)計算當量載荷 P1、P2根據課本P263表（11-9）取f?P=1.5;根據課本P262（11-6）式得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；? P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；? (4)軸承壽命計算 ∵P1=P2故取P=750.3N；? ∵深溝球軸承 ε=3；? 4 往復式振動篩中主要零件的三維建模 4.1電機的三維建模 4.2機架的三維建模 4.3連接套的三維建模 4.4往復式振動篩的三維建模 結論 經過幾個月的努力，我的畢業(yè)設計總算快要彎沉了，通過這次對于往復式擺動篩的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是往復式振動篩的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 這次畢業(yè)設計讓我受益最多的是傳動機構的設計以及對于往復式振動篩這種類型的設備的認知，這些知識對于我以后的的工作是有用的。畢業(yè)設計過后，我仍然會繼續(xù)加強自己專業(yè)知識的學下和鉆研，做一名合格的設計人員。 20 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導師這幾年來對我的諄諄教導，感謝我敬愛的老師，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經過近半年努力的設計與計算，查找了各類的篩選設備的設計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多有用的知識，在此對所有關心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。 參考文獻 [1] 鄭淑芳 機械設計理論研究與探討 北京：科學出版社，2004.5 [2] 黃長藝 篩選機操作系統(tǒng)概述 北京：機械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 周宏甫. 往復式振動篩的創(chuàng)新設計.高等教育出版社，2004.3 [4] 姜繼海，宋錦春，高常識. 往復式振動篩工作原理.高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲繼方，張美麟.機械創(chuàng)新設計.機械工業(yè)出版社，2001.4 [6] 錢平. 篩選機應用技術 機械工業(yè)出版社，2005.1 [7] 張遼遠. 往復式振動篩操作系統(tǒng)的設計與實現. 機械工業(yè)出版社2002.8 [8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010版本 [9] 黃長藝，嚴普強.機械工程測試技術基礎. 機械工業(yè)出版社，2001.1 [10] 張桓，陳作模.機械原理.高等教育出版社，2000.8 [11] 王昆，何小柏，汪信遠. 篩選機工作原理.高等教育出版社，1995.12 [12] 徐錦康.機械設計. 高等教育出版社，2004.4 [13] 胡泓，姚伯威.機電一體化原理及應用. 北京：國防工業(yè)出版社，2000.6 [14] 陳鐵鳴 篩選機的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7 [15] 孫靖民.機械優(yōu)化設計. 機械工業(yè)出版社，2005.1 [16] 王勇領.系統(tǒng)分析與設計.北京:清華大學出版社，1991.7 [17]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 　 reciprocation stokers present situation reciprocation types stoker its own structure superiority 1) structure simple, the service quantity is small In the reciprocation type stoker, the electric motor and thereduction gear use the standard letter, other majorities are theweldments, the vulnerable part are few, uses under the coal mineextreme condition, its serviceability deeply measure unit to be used'shigh praise. 2) the performance is stable The reciprocation type stoker to the coal trademark, the sizecomposition, request and so on moisture content, physical property islax, when comes to expect the non-uniformity, the moisture contentdoes not stabilize also clamps has the big lump coal, Rubber Belt, thewood and the steel wire isochronism, still could the normal work. 3) the noise is low The reciprocation type stoker right and wrong Vibration has thesource for material equipment. its noise only to have the electricmotor and the reduction gear, but these two noises very are all low.Especially in the mine shaft or Bunker and so on the enclosed place,the noise is unable to proliferate, this point is electricallyoperated is unable for the material machine to achieve. 4) installs conveniently, is highly small The reciprocation type stoker generally installs in Bunker thewarehouse mouth, does not need other configuration warehouse mouthstrobe distill trough and the support of motor, the installment mayreach one's goal instantly, the adjustment work load is small, butelectrically operated stoker because cannot directly withstand thewarehouse pressure, needs moreover to place the warehouse mouthtransition Chute under, compares, the reciprocation type stoker holdshighly slightly, has saved the floor space and the investment. developments large-scale reciprocation type stoker necessity Is precisely because the reciprocation type stoker has theabove characteristic, we believed, in the coal mine mine shaft and theground production system pharynx and larynx link, and in other needcontrol noises links, should the first choice reciprocation typestoker. The expanded series reciprocation type stoker should satisfythe following request. 1) satisfies the large-scale mine pit productivity the request Along with the our country coal mine pit unceasing expansion,the hour productivity also is increasing, for example: The well is 2.4million t/a, 3 million t/a. 4 (XI ten thousand t/a mine pit, hourproductivity separately for 42 "h, 928t/h, 1238t/h. The mine pit hourproductivity increase, the request enhances the stoker theproductivity. At present, the mine pit mine shaft raw coaltransportation more and more many uses the adhesive tape conveyer, inother words, the mine shaft used the stoker the link to increase.Although may use many small models stoker jointly to arrange satisfiesthe big productivity the request, but arranges many stokers to need toexpand Weighed the room, the increase project investment moreover manyarrangement, the system reliability reduces, the noise increases, hasthe problem the probability also relatively to increase. brings thecertain trouble to the service. Loads a car the system in the useadhesive tape conveyer, is in the ground production system uses stokermost places, moreover the request gives the coal ability quite to bebig. Loads a car the system if uses Electric vibrator for the material machine,not only increased has loaded a car moreover the noise very to behighly big. Installs the large-scale reciprocation type stoker, notonly causes the hour productivity to increase, moreover also forloaded a car the system equipment shaping to provide has been biggermay choose the scope. 2) loads the belt type necessary with the host well bottom of the well(beat) the conveyer The main well bottom of the well loads the belt type (beat)the quota conveyer type bottom of the well charging gear developmenttendency, lists as the coal key scientific research item, when thequota conveyer idling speed loading is requested for the coalequipment ability 801) above ttb, the existing K series stoker cannotmeet this requirements. Although also may use for the material strobe^ material, but for the material strobe for estimated easily the rawcoal moisture, the granularity influence, causes for the materialnon-uniformity. But the large-scale reciprocation type stoker maysatisfy this request large-scale reciprocation types deceive the coal machinestructural style characteristic We through carry on the analysis to the former stokerinvestigation, has carried on the thorough computation to thestructure pattern, to the essential stress spot like tank, the doubleconnecting rod, the base held the roller and so on to carry on thestress analysis, carried on the examination computation using thefinite element principle. Altogether has following fivecharacteristics. 1) entire machine uses the frame Themselves to be possible to unload thetype Because considered the mine shaft transportation theconvenience and the mine shaft industry and mining limit, entiremachine uses a minute writing style, moreover considered the mineshaft welding inconvenient, uses the bolt vice- joint, the side bar toconsider the external drum the possibility and the endophragm wear theneed, lays down in the flank Reinforced inside Lining, strengthened thewhole rigidity and the intensity. 2) increases Daoban the guidance and the blocking In makes the reciprocal motion under Daoban to additionallybuild several groups of requests rollers wheel, on the one handchanges Daoban the sliding friction for to roll the friction, reducedthe attrition, on the other hand also causes Daoban the rigidityenhancement. Moreover, for prevented Daoban is transporting Moves in the process to have runs the leaning phenomenon, inDaoban two sides installments guidance wheel. 3) uses the hyperbolic trough drive type The stoker drive uses the hard tooth face reduction gear,ordinary plug shaft coupling (but non- fluid strength coupler), doubleoutput shaft form, like this, not only reduced the cost moreover tocause the unilateral Axis radial direction load only is the bottomsurface thrust force one half, is carried the condition bigimprovement, moreover, further enhanced the stability which Daobanmoved. 4) carries on the optimization to the Daoban structure Formerly K series stoker plate strobe, the material had manyproblems in shipping, for estimated could not enhance the key also layin this. Therefore, we have carried on the optimization to Daoban,designs for the steps and ladders, Not only caused the material process load to enlarge, moreoverthe Daoban itself intensity also obtained further enhances. 5) changes the fan strobe for the manual plate strobe Controls expects how many the key to be decided by the strobe,the strobe always uses the fan structure in the former K series, butdiscovered from the field use, the fan strobe and the warehouse wallfrequently bump, the scene often when installs the strobe can not butknock the warehouse wall a part, causes the warehouse wall theintensity to weaken, based on, we uses the manual plate strobe,matches the guidance wheel under the damper plate, simultaneously hasthe positioning device on the axis. economic efficiency analysis In needs 2000t/under the h transport capacity condition,arranges two University of Taiwan stoker with simultaneously toarrange four K 14 stokers or four Electric vibrator stokers its economicefficiency quite is as follows. 1) Weighed proclaims the mining quantity The big Weighed room not only causes the mining quantity toincrease, moreover can bring many negative effects along with it, fourreciprocation types stoker union arrangement, should consider betweenthe equipment must remain has the overhaul space, holds Zuo the space,like this, its Weighed room resilience is bigger than two University ofTaiwan reciprocation type stoker; But if uses four vibrations todeceive the material machine, needs the height difference in a bigway, moreover because its noise is big, the small Weighed room cannotsatisfy its request. Speaking of this parameter, arranges twoUniversity of Taiwan stoker the plan is most economical. 2) power consumption comparison The large-scale reciprocation type stoker power is notcertainly big, two University of Taiwan stoker power consumption andfour K 14 stokers or Electric vibrator the stoker is nearly impartial. 3) equipment operating cost comparison Large-scale stoker vulnerable very few, moreover because usesthe standard hard tooth face reduction gear, causes the servicequantity minimum, but four stokers because number increasing, themaintenance cost also is corresponding is large-scale stoker twotimes, Electric vibrator the stoker is unable in this point with it to compare. Develops the large-scale reciprocation type stoker, met our countrycoal need to develop, expanded in the coal mine production systemdesign to give the coal equipment the shaping scope. In particular inJining two mine pits success uses, for me The country provided has been new large-scale for the coalequipment, should give the vigorously promoted use. 中文譯文 往復給煤機現狀 一、往復式給煤機其自身結構的優(yōu)越性 1) 結構簡單，維修量小 在往復式給煤機中，電動機和減速器均采用標準件，其余大部分是焊接件，易損部件少，用在煤礦惡劣條件下，其適用性深受使用單位的好評。 2 )性能穩(wěn)定 往復式給煤機對煤的牌號，粒度組成，水分、物理性質等要求不嚴，當來料不均勻，水分不穩(wěn)定且夾有大塊煤、橡膠帶、木頭及鋼絲等時，仍能正常工作。 3 )噪音低 往復式給煤機是非振動式給料設備．其噪音發(fā)生源只有電動機和減速器，而這兩個的噪音都很低。尤其在井下或煤倉等封閉型場所，噪音無法擴散，這一點是電動給料機所無法達到的。 4 )安裝方便、高度小 往復式給煤機一般安裝在煤倉倉口，不需另外配制倉口閘門餾槽及電動機支座，安裝可一步到位，調整工作量小，而電動給煤機由于不能直接承受倉壓，需要另外安放倉口過渡溜槽，相比之下，往復式給煤機占有高度小，節(jié)省了建筑面積和投資。 二、研制大型往復式給煤機的必要性 正是由于往復式給煤機具有上述的特點，我們認為，在煤礦井下和地面生產系統(tǒng)的咽喉環(huán)節(jié)，及在其他需要控制噪音的環(huán)節(jié)，應首選往復式給煤機。擴大系列的往復式給煤機應滿足下列要求。 1 )滿足大型礦井生產能力的要求 隨著我國煤礦井型的不斷擴大，小時生產能力也在增加，例如：井型為240萬t／a，300萬t／a。4(Ⅺ萬t／a的礦井，小時生產能力分別為了42“h，928t／h，1238t／h。礦井小時生產能力的增加，要求提高給煤機的生產能力。目前，礦井井下原煤運輸越來越多地采用膠帶輸送機，也就是說，井下使用給煤機的環(huán)節(jié)增加了。雖然可以采用多臺小型號給煤機聯(lián)合布置來滿足大生產能力的要求，但布置多臺給煤機需要擴大硐室，增加工程投資 況且多臺布置，系統(tǒng)可靠性降低，噪音增大，出問題的機率也相對增多．給維修帶來一定的麻煩。在使用膠帶輸送機的裝車系統(tǒng)，是地面生產系統(tǒng)中使用給煤機最多的地方，而且要求給煤能力比較大。裝車系統(tǒng)若采用電振給料機，不但增加了裝車的高度而且噪音很大。安裝大型往復式給煤機，不僅使小時生產能力增大，而且也為裝車系統(tǒng)設備的選型提供了更大的可選范圍。 2) 與主井井底裝載帶式(板式)輸送機配套 主井井底裝載帶式(板式)定量輸送機式井底裝載設備的發(fā)展趨勢，被列為煤炭重點科研項目，定量輸送機慢速裝載時要求給煤設備的能力801)ttb以上，現有的K系列給煤機達不到這一要求。雖然也可采用給料閘門^料，但給料閘門的給料量易受原煤的水份、粒度影響，使給料不均勻。而大型往復式給煤機可滿足這一要求 三、 大型往復式紿煤機的結構形式特點 我們通過對以往給煤機的調查進行分析，對結構型式進行了周密的計算，對關鍵受力部位如槽箱、雙連桿、底部托輥等進行了受力分析，利用有限元原理進行校核計算。共有以下五個特點。 1)整機采用框袈可卸式 由于考慮到井下運輸的方便和井下工礦的限制，整機采用分體式，而且考慮到井下焊接的不便，盡 用螺栓副聯(lián)接，側板考慮到外鼓的可能與內壁磨損的需要，在外側加筋內側鋪設襯板，加強了整體的剛度和強度。 2) 增加導板的導向與支撐裝置 在做往復運動的導板下增設幾組托輥輪，一方面變導板的滑動摩擦為滾動磨擦，減少了磨損，另一方面也使導板的剛度提高。另外，為防止導板在運 動過程中有跑偏現象，在導板兩側安裝導向輪。 3) 對導板結構進行優(yōu)化 以往K系列給煤機的平板閘門，物料在運送中存在不少問題，給料量一直不能提高的關鍵也在于此。為此，我們對導板進行了優(yōu)化，設計為階梯型， 不但使物料處理量加大了，而且導板本身的強度也得到進一步地提高。 4) 變扇型閘門為手動平板閘門 控制來料多少的關鍵取決于閘門，閘門在以往的K系列中一直采用扇型結構，但從現場使用中發(fā)現，扇型閘門與倉壁經常相碰，現場往往在安裝閘門時不得不把倉壁敲去一部分，使倉壁的強度削弱，基于次，我們采用手動平板閘門，在閘板下配導向輪，同時在軸上配有定位裝置。 四、經濟效益分析 在需要2000t／h運輸能力的條件下，布置兩臺大型給煤機與同時布置四臺K一4給煤機或四臺電振給煤機其經濟效益比較如下。 1) 硐宣開采量 大硐室不僅使開采量增大，而且會隨之帶來許多負效應，四臺往復式給煤機聯(lián)合布置，應考慮設備之間要留有檢修空間，操作空間，這樣，其硐室工程量大于兩臺大型往復式給煤機；而若采用四臺振動給料機，需要高度差大，而且由于其噪音大，小的硐室也不能滿足其要求。就這一參數而言，布置兩臺大型給煤機的方案是最經濟的。 2) 耗電量比較 大型往復式給煤機的功率并不大，兩臺大型給煤機的耗電量與四臺K一4給煤機或電振給煤機幾乎持平。 3) 設備運行費用比較 大型給煤機的易損件很少，而且由于采用標準硬齒面減速器，使維修量極小，而四臺給煤機由于臺數的增多，維修費也相應是大型給煤機的兩倍，電振給煤機在這一點上更無法與之相比。 研制大型往復式給煤機，適應了我國煤炭發(fā)展的需要，擴大了煤礦生產系統(tǒng)設計中給煤設備的選型范圍。尤其是在濟寧二號礦井的成功使用，為我 國提供了新的大型給煤設備，應予大力推廣使用。