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畢業(yè)設計 論文 評閱教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及 其自動化 班級 1102 姓名 范建 題目 油壓式蜂窩煤成型機 該生論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標畢業(yè)論文 能夠達到綜合訓練 目標 題目有難度 工作量較大 論文結構合理清晰 層次分明 結論具有邏輯性和科學性 文字表述通順 論文格式較為規(guī)范 能 較好的運用技術用語和計量單位 格式 圖表 數(shù)據(jù) 計算過程全 面豐富圖紙按規(guī)范進行折疊 同意參加答辯 評 閱 人 評 語 簽字 年 月 日 畢業(yè)設計 論文 答辯記錄 專業(yè)班級 機制 1102 學 號 311202126 姓 名 范建 答辯內容記錄 記錄人 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 油壓式蜂窩煤成型機 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 1102 學生姓名 范建 指導教師 邱國俊 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計 論文 指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造 及其自動化 班級 1102 姓名 范建 題目 油壓式蜂窩煤成型機 該同學在畢業(yè)設計期間遵守紀律 積極努力學習與設計有關的 專業(yè)知識 工 作 量 符 合 教 學 要 求 根據(jù)畢業(yè)設計進度計劃 完成了文 獻資料查詢任務 并完成存檔說明的各項內容 其英文翻譯符合要 求 翻譯準確 語句基本通順設 計 方 案 基 本 合 理 CAD繪 圖 基 本 準 確 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 文 理 通 順 結 構 合 理 技 術 用 語 基 本 準 確 符 合 規(guī) 范 同 意 答 辯 指 導 教 師 評 語 簽字 年 月 日 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 油壓式蜂窩煤成型機 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 1102 班 學生姓名 范建 指導教師 邱國俊 論文提交日期 2015 年 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 月 5 日 畢業(yè)設計 論文 任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102 班 學生 范建 畢業(yè)設計 論文 題目 油壓式蜂窩煤成型機 畢業(yè)設計 論文 內容 設計計算說明書一份 結構及工 作原理 主要參數(shù)選取 蜂窩煤的傳動系統(tǒng)計算 畢業(yè)設計 論文 專題部分 油壓式蜂窩煤成型機的結構 和設計 起止時間 2015 年 3 月 6 號至 2015 年 6 月 5 號 指導教師 簽字 年 月 日 摘 要 在農(nóng)村因煤貴而過度開發(fā)利用薪柴 樹木 植被和生態(tài)環(huán)境破壞嚴重 加劇了水土流失 過量消費農(nóng)作物秸稈 影響了秸稈還田 土壤有機質下 降 煤炭作為農(nóng)村生產(chǎn)和生活能源的主體 在民用能源消費中占 80 以 上 由于燃燒方式落后 造成環(huán)境污染 在農(nóng)村推廣蜂窩煤 是節(jié)約能源 改善環(huán)境的有效措施之一 由于蜂窩煤造價低 比散煤使用方便 所以蜂 窩煤機在農(nóng)村是有市場的 本課題研究的旋轉式自動蜂窩煤機結構簡單 分為機體 轉動 進料 沖壓 輸送五部分 各部分相互配合 運轉協(xié)調 平穩(wěn) 主要由機械傳動 機構 沖壓脫模機構 模筒轉盤間歇運動機構組成 它將煤粉加入轉盤上 的模筒內 經(jīng)沖頭將蜂窩煤壓制成型 然后再用脫模盤將已成型的蜂窩煤 壓下去而脫離模筒 最后將成型的蜂窩煤輸送出去 關鍵詞 蜂窩煤機 機構 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 目 錄 第一章緒論 1 1 1 設計的目的和意義 1 1 2 旋轉式自動蜂窩煤機的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 3 本設計主要內容 1 第二章旋轉式自動蜂窩煤機的工作原理和工藝動作分解 2 2 1 旋轉式自動蜂窩煤機的結構分析 3 2 2 旋轉式自動蜂窩煤機的工作原理 3 2 3 旋轉式自動蜂窩煤機的工藝動作分解 3 2 4 本章小結 4 第三章旋轉式自動蜂窩煤機執(zhí)行機構的選型 4 3 1 常用機構的類型及特點 5 3 2 執(zhí)行機構的選型 5 3 2 1 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖 5 3 2 2 執(zhí)行機構的選型 6 3 2 3 機械運動方案的選定和評價 6 3 3 畫出機械運動方案簡圖 7 3 4 本章小結 8 第四章旋轉式自動蜂窩煤機傳動機構設計與校核 8 4 1 槽輪機構計算 9 4 1 1 槽數(shù) 的選擇 9z 4 1 2 中心距 9a 4 1 3 圓銷半徑 9r 4 1 4 槽輪每次轉位時主動件的轉角 的計算 9 2 4 1 5 槽間角 的計算 9 2 4 1 6 主動件圓銷中心半徑 的計算 91R 4 1 7 與 的比值 91Ra 4 1 8 槽輪外圓半徑 的計算 102 4 1 9 槽輪槽深 的計算 10h 4 1 10 槽輪厚度的設計 10 4 2 曲柄滑塊機構的設計與計算校核 10 4 2 1 曲柄滑塊機構設計 10 4 2 2 曲柄滑塊機構的校核 11 4 3 掃屑凸輪機構計算 11 4 4 齒輪的設計與校核 11 4 4 1 選定齒輪類型 精度等級 材料及齒數(shù) 11 4 4 2 按齒面接觸疲勞強度設計 12 4 4 3 按齒根彎曲強度的設計 15 4 4 4 幾何尺寸計算 16 4 5 直錐齒輪的設計 16 4 6 軸的校核 17 4 6 1 軸強度的校核 17 4 6 2 軸的彎扭合成強度的校核 17 4 6 3 精確校核軸的疲勞強度 19 第五章電動機的選擇及運動動力參數(shù)的計算 21 5 1 電動機的確定 22 5 1 1 電動機類型和結構形式的選擇 22 5 1 2 電動機功率和轉速的確定 22 5 1 3 所選電動機的型號及尺寸 23 5 2 傳動比的分配 24 5 3 運動和動力參數(shù)計算 24 5 3 1 軸的轉速計算 24 5 3 2 軸的功率計算 25 5 3 3 軸的轉矩計算 25 5 4 本章小結 25 第六章帶傳動設計 26 6 1 帶的選擇 27 6 1 1 其他部件的設計與選型 28 6 2 模筒轉盤設計 29 6 3 箱體的設計 29 參考文獻 30 致謝 31 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 0 第一章緒論 1 1 設計的目的和意義 在我國蜂窩煤以其節(jié)能 易燃 火力猛 燃燒時間長 減少環(huán)境污染等優(yōu)點倍受青 睞 是一種清潔 高效的燃料 廣泛應用于電力 冶金 鑄造等工業(yè)領域 隨著我國 人民環(huán)保意識的不斷加強 大氣污染綜合治理日益深入 蜂窩煤的使用與人們的日常 工作 生活 生產(chǎn)密切相關 在城鎮(zhèn)農(nóng)村對蜂窩煤的需求量較大 采用旋轉式自動蜂窩煤機可以高效 快速地 加工蜂窩煤 并且采用多工位工作方式 使加料 沖壓 起模三個工步同時在轉盤工 作臺上實現(xiàn) 有利于提高生產(chǎn)效率 是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設備 1 2 旋轉式自動蜂窩煤機的發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國蜂窩煤的生產(chǎn)工藝主要采用粉煤添加粘結劑和一些輔料低壓成型 以往 的研究主要集中在成型工藝和粘結劑方面 對成型機械的研究開發(fā)甚少 事實上 成 型機械是蜂窩煤生產(chǎn)的關鍵設備 目前制造的基本上全是立柱傳動自動化蜂窩煤機 可是這樣的產(chǎn)品缺點太多 比 如 聲音特別大 安全性能超級不好 由于液壓傳動式蜂窩煤成型機生產(chǎn)上受到限制 所以易于生產(chǎn) 功能優(yōu)異 使用方便的旋轉式自動蜂窩煤機就得以大量的使用 1 3 本設計主要內容 本設計主要內容 1 根據(jù)機械的工作要求 進行機械運動方案的設計 2 對旋轉式自動蜂窩煤機中的機械傳動機構 沖壓脫模機構 模筒轉盤間歇運動 機構進行選型 3 傳動機構和執(zhí)行機構進行結構設計 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 1 4 旋轉式自動蜂窩煤機總體結構設計 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 旋轉式自動蜂窩煤機的工作原理和工藝動作分解 2 第二章旋轉式自動蜂窩煤機的工作原理和工藝動作分解 2 1 旋轉式自動蜂窩煤機的結構分析 如圖 2 1 所示為傳動系統(tǒng)結構簡圖 沖頭 3 脫模盤 5 掃屑刷 4 模筒轉盤 1 的相互位置情況 實際上沖頭與脫模盤都與上下移動的滑梁 2 連成一 體 當滑梁下沖時沖頭將煤粉壓成蜂窩煤 脫模盤 將已壓成的蜂窩煤脫模 在滑梁上升過程中掃屑刷 將刷除沖頭和脫模盤上粘附的煤粉 模筒轉盤均布了模筒 由于轉盤不間斷的往復 運轉 所以加料磨盤進入指定位置 繼而模筒成型 后到達了指定位置 空模筒完全到達加料的地方 2 2 旋轉式自動蜂窩煤機的工作原理 圖 2 1 傳動系統(tǒng)結構簡圖 旋轉式自動蜂窩煤機是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠 的重要的裝置 在轉盤上的模筒中 沖頭沖壓煤粉形成了蜂窩煤 要想成功的沖壓出蜂窩煤 該機器一定要進行下面這些步驟 1 煤粉加料 2 沖頭將蜂窩煤壓制成型 3 將在模筒內的沖壓后的蜂窩煤脫模 4 將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱 2 3 旋轉式自動蜂窩煤機的工藝動作分解 從上面可以看出 該機器必須進行的五個動作包括 1 加料 這一動作可利用煤粉的重力打開料斗自動加料 2 沖壓成型 沖頭應該來回不間斷的運動 在沖頭運動中間完成成型沖壓 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 旋轉式自動蜂窩煤機的工作原理和工藝動作分解 3 3 脫模 將脫磨盤與沖頭固定在滑梁上后 讓其在來回不間斷運動的過程中將已 成模型的煤餅沖下去 然后脫離模筒 4 掃屑 必須在裝置運行過程中 用掃帚把煤粉清理干凈 5 模筒重復工作 使模筒重復上述運轉 6 運材料 煤餅落成后 即可送出使用 在上述的過程中 前兩個操作方便些 后面的四個步驟用同一系統(tǒng)完成 因此 我們在制造和設計這些沖壓設備時 重點應該放在脫模系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 掃屑系統(tǒng)以及間歇式轉動系統(tǒng) 2 4 本章小結 經(jīng)過分析蜂窩煤機的構造 旋轉式蜂窩煤機主要由沖擊煤粉和脫離磨盤 掃清煤 屑和模盤往復不斷運動裝置來形成的 所以在煤粉形成過程中加入煤粉 沖擊煤粉以 及脫離模盤可以一起來進行 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 旋轉式自動蜂窩煤機執(zhí)行機構的選型 4 第三章 旋轉式自動蜂窩煤機執(zhí)行機構的選型 3 1 常用機構的類型及特點 1 齒輪傳動的類型及特點 我們都知道 齒輪轉動是最常使用的轉運方式 我們用它可以傳達我們想要傳達 的力量和動作 它的優(yōu)點有很多 比如 轉運正確率高 構造簡單 可以傳遞較遠距 離 易于維修等等 在我們這個結構中 我們選用的是直齒圓錐和斜齒圓柱這兩種來傳動 因為直齒 類的構造簡單 容易操作 而斜齒類的它在運轉中很穩(wěn)定 準確性比較高 2 間歇運動機構的類型及特點 機械的運動 通常都包括運轉和停止兩個階段 在這里 實現(xiàn)機械從運轉狀態(tài)到 停止狀態(tài)的構造就叫做間歇運動機構 它可以實現(xiàn)機械運轉與停止的循環(huán)轉換 這個 機構可以包括很多小的機構 比如槽輪 完全齒輪 不完全齒輪等等這些機構 在我們的設計中 由于槽輪機構的操作簡易 功能齊全以及運轉穩(wěn)定等優(yōu)點 我 們采用了槽輪機構 將它用于運轉速度不是很高的裝 置中是完全可行的 3 2 執(zhí)行機構的選型 3 2 1 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調要求擬定運 動循環(huán)圖 為了保證該蜂窩煤機的轉運 對其循環(huán)運動圖中 各機構的分布 轉載和調配我們應該注意 沖擊煤粉 和脫離模盤裝置應先于掃屑裝置以及模盤循環(huán)系統(tǒng) 圖 3 1 運動循環(huán)圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 旋轉式自動蜂窩煤機執(zhí)行機構的選型 5 我們以沖壓煤粉的裝置為主心骨 讓其主要部件的零位角為橫向的零點 讓其 他運轉部件的運行相對位置為縱向的零點 圖 3 1 所示為旋轉式自動蜂窩煤機三個執(zhí)行機 構的運轉圖形 沖壓煤粉和脫離模盤必須完成去時和來時兩個行程 而模盤在沖壓煤 粉的回來行程的二分之一段和去時行程的前二分之一完成 這樣保證往復循環(huán)運動在 煤粉成型之前運轉 掃除煤屑要在煤粉成型后二分之一以及運轉過程的前二分之一掃 完 3 2 2 執(zhí)行機構的選型 1 執(zhí)行機構的形態(tài)學矩陣 結合前面所分析的結構裝配思路 我們直接應用執(zhí)行機構的形態(tài)學矩陣來表達我 們的主要構思 完成以后的表如下 表 3 1 執(zhí)行機構的形態(tài)學矩陣 沖頭和脫模盤機構 對心曲柄滑塊機構 偏置曲柄滑塊機構 六桿沖壓機構 掃屑刷機構 附加滑塊搖桿機構 固定移動凸輪移動從動件機構 模筒轉盤間歇運動機構 槽輪機構 不完全齒輪機構 凸輪式間歇運動機構 圖 3 2 a 所示為附加滑塊搖桿機構 利用滑梁的上下移動使搖桿 OB 上的掃屑刷掃 除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑 圖 3 2 b 表示固定移動凸輪利用滑梁 上下移動使帶有掃屑刷的移動從動件頂出而 掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤 屑 圖 3 2 執(zhí)行機構運動 2 機械運動方案的選定和評價 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 旋轉式自動蜂窩煤機執(zhí)行機構的選型 6 3 圖 3 2 附加滑塊搖桿機構 根據(jù)表 3 1 所示的三個執(zhí)行機構形 態(tài)學矩陣 可以求出旋轉式自動蜂窩煤機的機械運動方案數(shù)為 N 3 2 3 18 我們綜合考慮了三方面的因素 題設的要求 各裝置的協(xié)調性以及盡可能簡易化 總結出了下面兩種符合設想的最佳構思 方案 沖壓機構為曲柄滑塊機構 模筒轉盤為槽輪機構 掃屑機構為固定凸輪 移動從動件機構 方案 沖壓機構為六桿沖壓機構 模筒轉盤為不完全齒輪機構 掃屑機構為附 加滑塊搖桿機構 兩個方案的主要區(qū)別在于 方案 中使用的滑塊裝置成為能源動力 本裝置有點在于結構單一 方便生產(chǎn)和 安裝 缺點是能源動力太差 保壓時效不好 方案 中接納的是多桿增力裝置 此裝 置最大的有點在于動力足 保壓時效長 有很好的穩(wěn)定性 然而結構繁雜 不便于制 造和安裝 方案 的設備是槽輪組成 好的是構造簡單 然而運行速度是雜亂的 但是方案 的設備是不全面齒輪機構 此機構的有點為穩(wěn)定性較好 速度統(tǒng)一 然后模筒運動 時頭部不運轉 差不多是靜止的 因而設備對運轉速度沒有特別多的要求 所以槽輪 結構即可 方案 中的掃屑機構是固定凸輪移動從動件機構 該機構的特點是結構非常簡單 易于設計 而方案 中采用的是附加滑塊搖桿機構 該機構相對于固定凸輪移動從動 件結構而言 運動平穩(wěn) 但結構相對鉸復雜 況且掃屑機構對運動的要求不是太高 故用凸輪移動從動件機構便能滿足要求 根據(jù)以上的陳述 為了我們的結構方便 好去設計和生產(chǎn) 本來設計的機構就是 成型設備 所以能選單一的結構 因此選方案 就是動力設備時曲柄機構 模筒成 為槽輪結構 清灰結構為凸輪從動結構 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 旋轉式自動蜂窩煤機執(zhí)行機構的選型 7 3 3 畫出機械運動方案簡圖 根據(jù)選擇的結構指揮結構的形體和機械動力方案 描繪沖壓式蜂窩煤的動力示意 圖 里面的幾個指揮結構部分亦可稱作為設備動力系統(tǒng)圖示 如圖 4 1 示 里面包含 構件動力方案 幾個指揮構件組成 假如把加料裝置安裝上去 這樣就可以把設備動 力配置圖表達的一清二楚了 執(zhí)行機構部分是由帶傳動帶動斜齒圓柱齒輪傳動再由 直齒圓錐齒輪換向并帶動槽輪機構完成間歇運動 3 4 本章小結 根據(jù)機構選型的基本原則 常用機構的類型 特點及工藝 動作順序等對執(zhí)行機構進行了選型 根據(jù)形態(tài)學矩陣 圖 4 1 總體結構方案圖 最終確定了執(zhí)行機構的機械運動方案為方案 就是動力機構是滑塊 槽輪結構作為 模筒轉向盤 清灰裝置是凸輪從動構件 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 8 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機傳動機構設計與校核 4 1 槽輪機構計算 4 1 1 槽數(shù) 的選擇z 綜上所述 3 個工位應該有幾個工作臺 一個工位為沖壓頭的沖壓 一個為托模工 作 另一個為加料工作的工位 因此 可選定槽輪機構的槽數(shù)為 4 4 1 2 中心距 a 根據(jù)設備要求和所有的系統(tǒng)公差 中心距應該定為 a 200mm 4 1 3 圓銷半徑 r 根據(jù)中心距以及大概結構尺寸選定 r 20mm 4 1 4 槽輪每次轉位時主動件的轉角 的計算 2 根據(jù) 機械設計手冊 新版 表 13 6 5 計算 90 21 8 z 4 1 5 槽間角 的計算 2 根據(jù) 機械設計手冊 新版 表 13 6 5 計算 2 9036 z 4 1 6 主動件圓銷中心半徑 的計算1R 根據(jù) 機械設計手冊 新版 表 13 6 5 計算 1Rma10sin 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 9 4 1 7 與 的比值1Ra 70 sin 4 1 8 槽輪外圓半徑 的計算2R 根據(jù) 機械設計手冊 新版 表 13 6 5 計算 2Rmra142 cos 2 4 1 9 槽輪槽深 的計算h 根據(jù) 機械設計手冊 新版 表 13 6 5 計算 h 對槽深 進行取整 取 mrah8 10 cos hm102 4 1 10 槽輪厚度的設計 根據(jù)槽輪的半徑以及整體尺寸 選定槽輪主動輪以及從動輪的厚度均為 20mm 4 1 11 運動系數(shù) 的計算k 412 zk為 圓 銷 數(shù)n 1 4 2 曲柄滑塊機構的設計與計算校核 4 2 1 曲柄滑塊機構設計 本設計中要求沖壓式蜂窩煤成型機的工作沖頭的行程為 300mm 因此 曲柄滑塊的 曲柄的回轉半徑應為 R 300 2 150mm 根據(jù)設計的規(guī)定動力裝置必須配備 我們要把連桿長度弄長 也及曲柄滑塊的連 桿系數(shù) R L L 為連桿長度 要盡量小點 初取 0 175 滿足了上述要求 這樣 我們才能獲得規(guī)定的工作動力強度 只有這樣 保壓時間才能滿足 設計的才能完整 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 10 因此 連桿的長度為 L R L 150 0 175 955 41mm 取連桿的長度為 955 41mm 根據(jù)成型機的整體大概尺寸 初選定連桿的截面為半徑為 15mm 的圓形截面 4 2 2 曲柄滑塊機構的校核 在校對部分 設計必須滿足結構的材質為 45 鋼 壓力強度為 650MPa 設備 在平常就是個人操作的形式 一般人的體重為 60Kg 而加在成型機上的力應和人的體 重相當 大約為 50Kg 即 500N 所以本設計中的沖壓式成型機工作時所受到的工作阻 力應比 500N 大 本設計中取為 100Kg 即 1000N 對連桿作受力分析 其受到拉力是 工作頭工作的時候 及工作行程的后半段 其收受到的拉力 F 大約為工作阻力 即 F 1000N b F S 由 S R 2 3 14 15 10 3 2 0 0007065m2 得 b F S 1000 0 0007065 1 41Mpa 故連桿的強度滿足工作要求 4 3 掃屑凸輪機構計算 因為設備的尺寸規(guī)定比較松 然而應該有可調性的尺寸 變動 必須補充一點 我 們必須要讓這個系統(tǒng)能正常運作 所以 凸輪結構應該是向下滑的那種 設計要求上 凸輪的下滑距離比滑梁的距離要大 因此 s 大于 r300mm 具體按結構情況來設計 4 4 齒輪的設計與校核 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 11 4 4 1 選定齒輪類型 精度等級 材料及齒數(shù) 1 傳動方案可選用斜齒圓柱齒輪傳動 2 因為設備的尺寸和安全性能要求簡便 齒輪用 8 級精度即可 3 所設計的齒輪可選用便于制造且價格便宜的材料 由 1 P191 機械設計表 10 1 選取 小齒輪材料為 40Cr 280 大齒輪材料為 45 號鋼 240 1HB2HB1 40 合適 2HB 4 選 z1 25 選 z2 uz1 120 根據(jù)設備強度和疲勞的要求 然后畫出齒輪結構圖 4 4 2 按齒面接觸疲勞強度設計 由強度計算公式總表查得設計公式為 3 2 HEd1t1t Zu T2K 1 確定公式內的各計算數(shù)值 試選 Kt 1 3 Tt的計算 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 12 圖 4 1 運動原理圖 根據(jù)大齒輪上固定的曲柄可以求得大齒輪所受的最大轉矩 Tt 根據(jù)幾何分析可以知道 90 sin 50 150 1 3 可以求得 19 4712 l 150 2 502 1 2 141 4 sin l L 141 4 955 41 0 148 可以求得 8 511 則 Tt F R Sin F R Sin 131N m 由 1 P205 表 10 7 選取 d 1 兩支撐相對于小齒輪做非對稱布置 由 1 P201 表 10 6 查得材料的彈性影響系數(shù)為 ZE 189 8MPa 由 1 P209 圖 10 21 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限為 lim1 600MPa lim2 550 MPa 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 13 圖 10 19 查得接觸疲勞強度 KHN1 0 90 KHN2 0 95 計算接觸疲勞應力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 KHN1 lim1 S 0 9 600 1 540 MPa 1H KHN2 lim2 S 0 95 550 522 5 MPa2 531 25 MPa H 21H 5 40 2 計算 1 計算小齒輪分度圓直徑 d1t 代入 中較小的值 3 2 HEd1t1t Zu T2K 3 255 3189610 69 57mm 2 計算圓周速度 2 65m s160tdn 1067324 3 計算齒寬 b 及模數(shù) mt 1 69 57mm 69 57mm1db mt 2 8126mm1tzcos 241cos57 69 h 2 25mt 2 25 2 8126 6 34 4 計算齒寬與齒高之比 b h b h 69 57 6 34 10 97 5 計算載荷系數(shù) 根據(jù) V 2 75 米 秒 由 1 P194 圖 10 8 理查德動載系數(shù) 的 Kv1 057 級精度 斜 齒輪 在 1 P195 表 10 3 理查德 KHa1 KFa2 1 在 1 P193 表 10 2 理查德利用系 數(shù) KA 1 非對稱地配置的 1 P196 表 10 4 理查德 7 精密齒輪相對于當由內插 KHB 1 3124 所獲得的差 由 B H 10 97 KHB 1 3124 查圖 10 13 的支撐是 KFB 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 14 1 3 負載因數(shù) 6 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 K Kt 1 3 69 57 1 37802 1 3 1 3 70 931dt 7 計算模數(shù) m 2 955mm1z2493 70 4 4 3 按齒根彎曲強度的設計 由 1 P216 式 10 17 得彎曲強度的設計公式為 mn 3 F21z cosKT SadYY 1 確定計算參數(shù) 1 由 1 P208 圖 10 20 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 FE1 500Mpa 大齒輪的 彎曲疲勞強度極限 FE2 380MPa 2 由 1 P206 圖 10 18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 0 85 KFN2 0 88 3 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由式 10 12 得 KFN1 FE1 S 303 57MPa 1F KFN2 FE2 S 238 86 MPa2 4 計算載荷系數(shù) K K KAKvKFaKFB 1 1 12 1 1 35 1 512 5 查取齒形系數(shù) 由 1 P200 表 10 5 可查得 YFa1 2 72 YFa2 2 21 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 15 8 查取應力校正系數(shù) 由 1 P200 表 10 5 知 YSa1 1 58 YSa2 1 764 9 計算大小齒輪的 YFaYSa F 并加以比較 YFa1YSa1 0 01379 1 YFa2YSa2 0 016362F 大齒輪的數(shù)值較大 2 模數(shù) mn設計計算 mn 2 24mm32 50163 413 52 結果顯示 因為疲勞強度大于承載強度很多 所以我們應該取 m 的大小主要決定于 結構的承載能力 但是結構的承載能力和抗疲勞能力 與齒輪有緊密的聯(lián)系 可取彎 曲疲勞強度模數(shù) 2 24 并近似圓整為標準 m 3 按接觸強度算得的分度圓直徑應該確 定 d1 72mm d2 360mm 4 4 4 幾何尺寸計算 1 計算中心距 a d1 d2 2 216mm 2 計算齒輪寬度 1 72 72mm 取 B1 B2 72mm 1db 4 5 直錐齒輪的設計 在此設備中 前面的結構掌控方向的作用 將水平方向與豎直方向的旋轉運動調 換 這樣的話 我們的設備中的槽輪就能起到阻礙運動的作用 以及該傳動鏈中的摩 擦力 由于運動被驅動繩輪間歇旋轉表 下面推力球表軸承支承 較少受到摩擦和各機 構產(chǎn)生阻力較小電阻工作時 因此 直齒錐齒輪的設計不傳遞的主要驅動力 實力雄 厚 以滿足工作的需要 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 16 綜上所述 不再對傘齒輪詳細設計 只多 以確定他們的主要尺寸 其它尺寸可 根據(jù)具體結構進行調整 根據(jù)各機構的結構以及尺寸 選定直錐齒輪的平均模數(shù)為 mm 3mm 當量齒數(shù) Zv 40 則平均分度圓直徑 dv mmZv 120mm 把直錐齒輪與軸做稱齒輪軸 其他尺寸可根據(jù)具體的結構進行調節(jié) 4 6 軸的校核 4 6 1 軸強度的校核 本設計中主要受力的軸為大齒輪上的軸 固應對此軸進行強度的校核 軸的材料 為 45 調質鋼 軸的尺寸如下圖 圖 4 2 軸強度校核圖 先對軸的最小軸徑進行校核 由前面可以知道 大齒輪所受到的最大扭矩為 T 131N m 根據(jù) 1 P370 公式 15 1 可以求得軸的扭轉強度條件為 T T WT 其 中 W T為軸的抗扭截面系數(shù) W T 0 2d3 0 2 50 10 3 3 0 000025mm3 則 T T WT 131000 0 000025 5 24MPa 由 1 P370 表 15 3 可以查得 45 鋼的許用扭轉 切應力為 25 45MPa T T 故軸的軸徑滿足使用的抗扭要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 17 4 6 2 軸的彎扭合成強度的校核 第一響應應力分析軸 曲軸左齒輪的連接 右通過錐齒輪和滑輪連接到半頭的工 作的行程之前 可視為無負荷 然后越過滑輪身體抵抗力小可以忽略不計 而當工作頭與煤接觸的時候開始 工作頭將受到工作阻力 此時力通過連桿傳遞 到曲柄 及齒輪上 當曲柄轉到最下方時 齒輪受到最大的向上的拉力 而此時 軸 不受到扭矩 錐齒輪傳遞過來的扭矩不考慮 根據(jù)上面的分析可知 假定曲柄轉到最低端 此時軸只在豎直平面內受力 Fy F N FNV2 FNV1 M 60F NV1 460FNV2 聯(lián)立以上兩式 其中 FN 1000N 解得 FN V1 1150N FN V2 150N 現(xiàn)將計算出的數(shù)據(jù)列入下表 表 4 1 彎扭合成強度校核 載荷 水平方向 豎直方向 支反力 無 FNV1 1150N FNV2 150N 彎矩 無 MV 60000 N mm 總彎矩 M 60000 N mm 扭矩 T 131000 N mm 根據(jù)上表做出該軸的載荷分析圖 如下圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 18 圖 4 3 軸載荷分析 然后根據(jù) 1 P373 式 15 5 計算軸的應力 ca 由于軸為單向旋轉 WTM21 扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力 取 0 6 上式 39 112MPa 前3 250 6 已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼 調質處理 由 1 P362 表 15 1 查得 1 60MPa 因此 ca S 1 52caS 截面 的右側 抗彎截面系數(shù) W 0 1d3 34300mm3 抗扭截面系數(shù) WT 0 2d3 68600mm3 截面 左側彎矩 M 60000N mm 截面 上的扭矩 T 131000 N mm 截面上彎曲應力 b M W 1 75MPa 截面上的扭轉切應力 T T WT 1 91MPa 過 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 20 盈配合處的 值 用插入法求得 并取 0 8 于是得 3 16 k k k 2 53 k 軸按磨削加工 由附圖 3 4 的表面質量系數(shù) 0 92 軸未經(jīng)表面強化處理 即 q 0 1 得綜合系數(shù)值為 3 251k 2 62 于是計算安全系數(shù)值 S 得 48 351amK 58 051aS 37 15 S 1 52ca 故該軸在該截面處的強度也是足夠的 本設計中因無大的瞬時過載及嚴重的應力 循環(huán)不對稱性 故可略去靜強度校核 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 旋轉式自動蜂窩煤機構設計與校核 21 第五章電動機的選擇及運動動力參數(shù)的計算 5 1 電動機的確定 5 1 1 電動機類型和結構形式的選擇 Y 系列 IP44 電動機應用廣泛 第一它具備防塵能力和自動清潔能力 用在沒有 高要求的設備上 想操作機 絞肉機 傳動機以及農(nóng)業(yè)設備等 本產(chǎn)品從結構和設計的概念上講本生是比較簡單的 因為他們的工作效率比較低 使用范圍較小 可以根據(jù)平常的手動式設備進行參照 5 1 2 電動機功率和轉速的確定 1 電動機功率的確定 1 相關參數(shù)計算 旋轉式自動蜂窩煤機主要由沖壓機構 模筒轉盤消耗功率 模筒轉盤材料是 45 其密度為 7 85g cm3 轉動時的摩擦系數(shù)為 0 15 模筒轉盤直徑 d 500mm 厚 h 100mm 沖壓時沖頭行程為 L 300mm 所受的最大工作壓力為 F 1000N 旋轉式自 動蜂窩煤機生產(chǎn)能力為 30 次 min 即每完成一次生產(chǎn)需要 2s 則 P1 2213 4 60dhgdn 0 52 0 0562 4 0 12 3 142 0 1 7850 10 0 15 0 5 30 4 4 60 7 5KW 2 計算電動機功率 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 電動機的選擇及運動動力參數(shù)的計算 22 工作機功率 P d PW a a 由電動機至 工作軸的傳動總效率 機械傳動總效率 a 帶 軸承 3 齒輪 2 聯(lián) 0 96 0 97 0 95 0 96 0 82 查表可得 對于 V 帶傳動 帶 0 96 對于 8 級精度的一般齒輪傳動 齒輪 0 97 對于一對滾動軸承 軸承 0 99 對于彈性聯(lián)軸器 聯(lián)軸器 0 99 電動機工作時需要功率 Pd PW a 2 8 0 868 3 226 KW 2 電動機轉速的確定 查各種傳動的合理傳動比范圍值得 V 帶傳動常用傳動比范圍為 i 帶 2 4 單級圓柱齒輪傳動比范圍為 i 齒 3 5 則電動機轉速可選范圍為 nd i 帶 i 齒 2 wn 2 4 3 5 2 18 100 wn 18 100 18 324 1800 r min 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 電動機的選擇及運動動力參數(shù)的計算 23 電動機需要的同步轉速 nd 4 42 120 480 5040 5 1 3 所選電動機的型號及尺寸 查參考文獻 2 表 12 1 12 2 12 3 所選電動機型號及尺寸如表 4 1 所示 表 5 1 電動機的型號及尺寸 電機轉速電機 型號 電機 容量 同步轉速 滿載轉速 電機中 心高 H 長 寬 高 軸伸尺寸 D E Y160L 8 7 5kw 750 720 160mm 645 490 385 42 110 5 2 傳動比的分配 傳動系統(tǒng)總傳動比 傳動裝置的總傳動比 i 總 n 滿 n W 720 30 24 傳動裝置中圓錐齒輪只起換向作用 取傳動比 n 6 機械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動 其傳動比為 4 866 第二級采用齒輪傳動 其 傳動比為 5 根據(jù)傳動比范圍值取 2 3 5 3 運動和動力參數(shù)計算 5 3 1 軸的轉速計算 7201n 3602 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 電動機的選擇及運動動力參數(shù)的計算 24 1203n 1204 305n 5 3 2 軸的功率計算 P1 4 82kw P2 4 82 0 96 4 63kw P3 4 63 0 99 0 97 4 45kw P4 4 45 0 99 0 95 4 19kw P5 4 19 0 99 0 96 3 98kw 5 3 3 軸的轉矩計算 M1 9 55 106 6 4 104 N mm pn M2 9 55 106 1 2 105 N mm M3 9 55 106 3 5 105 N mm pn M4 9 55 106 3 3 105 N mm M5 9 55 106 1 3 106 N mm pn 表 5 2 軸的轉矩計算 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 電動機的選擇及運動動力參數(shù)的計算 25 5 4 本章小結 本章完成了傳動系統(tǒng)方案的設計 根據(jù)電動機的特點對電動機的類型進行了選擇 確定采用 Y160L 8 型電動機 容量為 7 5kw 轉速為 720r min 經(jīng)過傳動比分配 確 定了 2 3 并對各軸的運動和動力參數(shù)進行了計算 軸號 功率 kw 轉速 r min 扭矩 N mm 傳動比 效率 電機軸 4 82 720 6 4 104 軸 4 63 360 1 2 105 軸 4 45 120 3 5 105 軸 4 19 120 3 3 105 軸 3 98 30 1 3 106 2 3 1 1 0 96 0 96 0 94 0 95 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 帶傳動設計 26 第 6 章 帶傳動設計 6 1 帶的選擇 1 確定計算功率 Pca 由 1 P156 表 8 7 查得工作情況系數(shù) KA 1 2 故 Pca KAP 1 2 11 13 2KW 2 選擇帶的型號 由 Pca及主動輪轉速 n1 由 機械設計手冊 新版 圖 14 1 2 圖 14 1 3 以及 圖 14 1 4 選擇 V 帶型號為 B 型 V 帶 3 確定帶輪的基準直徑 dd并驗算帶速 v 1 由 機械設計手冊 新版 表 14 1 18 以及表 14 1 19 取小帶輪的基準直徑 d1 160mm 2 驗算帶速 v V 6 11m s106 nd 10673 因為 5m s v 30m s 故帶速合適 計算大帶輪的直徑 d2 id1 4 866 160 778 56 4 確定中心距 a 和基準長度 Ld 根據(jù) 機械設計手冊 新版 表 14 1 11 中的公式 有 0 7 d1 d2 a z d 1 d2 即 656 992mm a 1877 12mm 初取中心距 a0 800mm Ld 2a0 d1 d2 3193 11mm 0 214ad 由 1 P146 表 8 2 選帶的基準長度 Ld 3150mm 5 驗算小帶輪上的包角 1 1 180 d 2 d1 57 3 a 135 69 90 6 確定 V 帶根數(shù) z 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 帶傳動設計 27 7 計算單根 V 帶的額定功率 Pr 由 d1 160mm 和 n1 730r min 查 1 P152 表 8 4a 經(jīng)過插值得 Pr 2 159 則 V 帶的根數(shù) Z Pca Pr 13 2 2 159 6 11 取 V 帶根數(shù)為 6 6 1 1 其他部件的設計與選型 軸鏈接的選擇 根據(jù)設計的要求我們應該選擇軸的尺寸 從前面的設計可以看出我們應該選擇連接軸的 D 50 根據(jù)公差配合說明書可查 軸承溝深度為 6210 因為實際的原因選擇齒輪必須滿足 左端為大帶輪 右端為小齒 輪 所以選用 2 個深溝球軸承 6210 大齒輪軸的直徑由前面設計為 50 所以也應該選用深溝球軸承 6210 由于該軸 右端懸臂過長 故應該在右端靠近直錐齒輪處再加一個支承點進行固定 同時該軸為 整個系統(tǒng)中的主要的工作軸 執(zhí)行主軸 所以應該保證其的使用的可靠性 故在該軸 的兩個支承點的位置分別安裝 2 個深溝球軸承 6210 運動零件的下支半徑是 70 該結構必須豎直方向安裝 因此我們要接納動力自 給能力的結構 來保證底座強度 依據(jù)相關的標準我們應該選擇推理軸承為 5110 因 為結構底座跟箱體共同承受壓力 所以強度較小 我們選用推理球軸承 5110 即可 槽輪主動輪的軸的直徑為 70 根據(jù)上面所說的應該選推力球軸承為 5110 因為 該結構的下方得配備一個壁 所以必須在該結構的底部安裝一個齒輪 來完成支撐工 作 綜上 我們需設計一個推力軸承 5110 在結構連接處的零件 和底座與工作頭接觸的地方 因為軸承不能轉動 故只能 在水平面運動 所以我們只能選擇滑動軸承 他的大小標準應該根據(jù)直徑標準選出 考慮到連桿的往復擺動這個情況 所以我們在結構的連接位置應該選擇滾動軸承 這個地方使用深溝球軸承 結構上面部分和連接處的橫梁的直徑為 30 一句上面所 說的要求我們應該選擇結構為深溝球軸承 6006 再參照橫梁的相關大小和連接機構的 軸徑 應該使用 2 個深溝球軸承 6006 以保證上端與底座完好的連接 伸出軸的軸徑 為 30 同上深溝球軸承 6006 由于該伸出軸的左端為懸空 故應添加軸向定位裝置 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 帶傳動設計 28 為了方便簡單 本設計要求支撐座的強度夠高并且連接下軸承 防止結構脫落 工作頭橫梁與掃屑刷橫梁的連接處的設計 考慮到清灰的動作是從上面運動帶動下面的刷做上下運動 所以凸輪應該固定于 水平方向 而且橫梁也應該保持靜止 還有有滾動軸承的存在 來保證我們的安裝任 務能夠利進行 橫梁部分應該分開 故我們選擇了如下圖所示的螺釘連接結構 圖 6 1 螺釘結構連接圖 根據(jù)工作頭橫梁的直徑選擇螺釘為 M16 長度為 40mm 6 2 模筒轉盤設計 模筒轉盤均布了模筒 轉盤的間歇運動使加料后的模筒進入加壓位置 成型后的 模筒進入脫模位置 空的模筒進入加料位置 實現(xiàn)加料 沖壓 脫模三個工位的轉換 所要加工的蜂窩煤尺寸為 直徑 100mm 高 80mm 根據(jù)以上要求 取模筒轉盤直徑 為 500mm 模筒直徑為 100mm 轉盤高度為 100mm 相對位置結構見圖形尺寸 6 3 箱體的設計 本設計中 箱體材料選用 HT200 以便于零件的裝拆箱體采用剖分式結構 外殼的 安裝主要原因是輔助傳動結構以及所有結構被放在箱體內 防止外界環(huán)境影響各個部 件的正常工作和保證安全性 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 帶傳動設計 29 因為很大一部分零件都被裝在箱里面 所以呢工作臺應該露在外面 為了更方便 控制和保障安全 又因為大帶輪直徑大的影響和大小兩個帶輪之間的中心距太長的原 因 把此部分裝到箱體的里面就會造成容納不了的情況 外觀就會不美觀 所以最好 的還是把這些結構安裝到箱體外面 考慮到里面的結構的尺寸 我們箱體的位置和大小也隨之決定 我們應該用把箱 體加厚 軸承的安裝也是我們該考慮的 為了方便快裝快卸 我們能采取增加箱板的 方式來完成 箱體的壁厚的確定應根據(jù)整個箱體的尺寸來確定 綜合整個箱體的尺寸以及力求 系統(tǒng)運行的安全性以及省材料性 確定壁厚一般為 20mm 其他的箱體內突出部分應 根據(jù)具體情況自行調整 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 30 參考文獻 1 于洪林 平板硫化機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 橡膠技術與裝備 1995 年 第 21 卷 第 5 期 2 孫志禮 冷興聚 魏延剛 曾海泉主編 機械設計 沈陽 東北大學出版 2000 3 成大先主編 機械設計圖冊 北京 化學工業(yè)出版社 2000 4 李紀生 我國平板硫化機的技術進步與市場分析 橡膠技術與設備 1997 年 第 23 卷 第一期 5 楊順根 白仲元主編 橡膠工業(yè)手冊 第九分冊下 北京 化學工業(yè)出版社 1984 6 張玉 劉平主編 幾何公差與測量技術 沈陽 東北大學出版社 1999 7 馬占興 何月梅主編 橡膠機械設計下冊 北京 化學工業(yè)出版社 1984 8 何世禹主編 機械工程材料 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1995 9 張毅主編 技術制圖 國家標準應用指南 北京 機械工業(yè)標準化技術服務部 1995 10 成大先主編 機械設計手冊 1 5 第四版 北京 中國輕工業(yè)出版社 2002 年 1 月 11 方昆凡 黃英主編 機械工程材料實用手冊 沈陽 東北大學出版社 1995 12 現(xiàn)代機械傳動手冊編輯委員會編 現(xiàn)代機械傳動手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1995 13 液壓與傳動 1990 2001 14 于兵編 非金屬材料大全 北京 中國物資出版社 1997 15 楊順根 白仲元主編 橡膠機械設計下冊 北京 化學工業(yè)出版社 1984 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 31 致 謝 首先感謝學校給力我這次畢業(yè)設計的機會 感謝機械工程學院的老師 感謝學校 圖書館的大力支持 在大學四年的生活中 教會了我許多東西 在這次畢業(yè)設計中 我盡量將我所學 的知識運用到設計中 并且將所學的知識展現(xiàn)出來 由于個人能力和時間有限 在設 計中出現(xiàn)了一定的問題 在這里 非常感謝我的指導老師候老師 是侯老師在我設計 中給了我很多寶貴的問題 并且給我介紹了很多有關設計中涉及到的書籍 使得我很 快掌握設計的重點 找侯老師一次次的幫我糾正錯誤的前提下才使得我順利的完成這 次畢業(yè)設計 感謝侯老師對我設計的支持和幫助 在侯老師身上我感覺到了一個優(yōu)秀 的設計師嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度 在我以后的工作中會有很大的幫助及影響 本次設計的完成 與機械學院的老師和本專業(yè)的同學們的幫助時分不開的 在學 習中 老師給了我很多的指導和幫助 在學習知識的同時注重實際動手能力 在這里 衷心的感謝機械學院的全體老師和本專業(yè)幫助過我的同學們 最后 再次感謝學校領導和老師以及幫助過我的同學們