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編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目: 無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào): 0923829
學(xué)生姓名: 龍 躍
指導(dǎo)教師: 韓邦華 (職稱(chēng):副教授)
(職稱(chēng): )
2013年5月25日
I
無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果,其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中特別加以標(biāo)注引用,表示致謝的內(nèi)容外,本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。
班 級(jí): 機(jī)械97
學(xué) 號(hào): 0923829
作者姓名:
2013 年 5 月 25
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
開(kāi)題報(bào)告
題目: 無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào): 0923829
學(xué)生姓名: 龍躍
指導(dǎo)教師: 韓邦華 (職稱(chēng):副教授 )
(職稱(chēng): )
2012年 11 月25日
課題來(lái)源
參考現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn),結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)要求,與指導(dǎo)老師商量后決定的。
科學(xué)依據(jù)(包括課題的科學(xué)意義、研究現(xiàn)狀等)
(一)科學(xué)意義:
改革開(kāi)放30年來(lái),中國(guó)混凝土攪拌機(jī)市場(chǎng)從無(wú)到有,從小到大。但我國(guó)混凝土攪拌技術(shù)相對(duì)落后,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)很少。隨著近年來(lái)商品混凝土的大力推廣以及工程建設(shè)施工的高效率化、高質(zhì)量化和高效益化,客觀上推動(dòng)了混凝土攪拌設(shè)備向高效率、高質(zhì)量方向發(fā)展。此外,從市場(chǎng)需求看,用戶(hù)對(duì)施工質(zhì)量和效率的要求也越來(lái)越高,一些傳統(tǒng)產(chǎn)品己無(wú)法滿(mǎn)足越來(lái)越高的施工要求。
在現(xiàn)有雙臥軸攪拌機(jī)的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情、發(fā)展?jié)摿^大的新型攪拌機(jī)迫在眉睫。一方面,通過(guò)新型攪拌設(shè)備的開(kāi)發(fā)、新技術(shù)的探討和創(chuàng)新,提高混凝土授拌設(shè)備的設(shè)計(jì)和技術(shù)水平,并帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展,創(chuàng)造良好的社會(huì)效益;另一方面,通過(guò)高效混凝土攪拌設(shè)備的研究,推動(dòng)攪拌設(shè)備性能的全面提高,推出適應(yīng)市場(chǎng)要求、具有更高可靠性和較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。依據(jù)新的攪拌理論,采用理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,較好地解決了大型雙臥軸攪拌機(jī)存在的低效區(qū)問(wèn)題,如果工業(yè)化成功并得到廣泛的應(yīng)用,一定為研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效攪拌設(shè)備做出重大貢獻(xiàn),將具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
(二)研究現(xiàn)狀:
長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)外攪拌機(jī)雖然種類(lèi)繁多,但他們的共同特點(diǎn)就是有一根軸貫穿整個(gè)攪拌空間。
“雙螺旋軸攪拌機(jī)”是一種新型的“無(wú)軸”攪拌機(jī),其葉片形狀如圖所示。它具有雙倍的徑向料流,雙倍的軸向料流,雙倍的剪切,使器其攪拌效率是普通雙臥軸攪拌機(jī)兩倍,能耗更小?!半p螺旋軸攪拌機(jī)”無(wú)水平橫臥的主軸,不會(huì)產(chǎn)生混凝土骨料黏合中心軸上結(jié)塊形成抱軸現(xiàn)象,利于加工粘性較強(qiáng)和添加有纖維的特種混凝土材料。無(wú)攪拌臂的阻礙,使其空間更大。 但是僅對(duì)其攪拌部分進(jìn)行的改進(jìn)還是不能達(dá)到真正的提高效率、節(jié)約能源的效果,所以我們?cè)趯?duì)一些公司、工廠進(jìn)行調(diào)研后,對(duì)其傳動(dòng)部件進(jìn)行深入研究確定了最初方案,對(duì)機(jī)器進(jìn)行改良,并達(dá)到理想效果。
研究?jī)?nèi)容
通過(guò)實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),分析攪拌機(jī)工作過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)等方面的相關(guān)數(shù)據(jù),結(jié)合傳動(dòng)的相關(guān)理論知識(shí),完成無(wú)軸傳動(dòng)方案分析和擬定,并進(jìn)行主要功能元件的設(shè)計(jì)與選擇及傳動(dòng)系統(tǒng)的驗(yàn)算校核等。
擬采取的技術(shù)路線(xiàn)
通過(guò)實(shí)踐與大量搜集、閱讀相關(guān)資料,以及在跟老師進(jìn)行商討研究后,我們采用的技術(shù)路線(xiàn)是:①現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,收集資料②擬定最初方案,總體設(shè)計(jì)草圖③部件設(shè)計(jì)草圖④部件圖的完成⑤裝配圖的完成⑥英文翻譯和說(shuō)明書(shū)的完成⑦最終的裝訂
研究計(jì)劃及預(yù)期成果
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、模擬、建模、實(shí)驗(yàn)、機(jī)器調(diào)試,達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì),大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率。
特色或創(chuàng)新之處
適用于現(xiàn)代加工企業(yè)高效、安全的無(wú)軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì),可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少機(jī)械加工工藝時(shí)間和降低機(jī)械零件的生產(chǎn)成本、提高效率就、節(jié)約能源等效果。
已具備的條件和尚需解決的問(wèn)題
針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中存在的傳動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題,綜合所學(xué)的機(jī)械理原理、機(jī)械設(shè)計(jì)以及機(jī)電傳動(dòng)等方面的知識(shí),實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、無(wú)軸傳動(dòng)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì),進(jìn)而提高學(xué)生開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名:
年 月 日
教研室(學(xué)科組、研究所)意見(jiàn)
教研室主任簽名:
年 月 日
系意見(jiàn)
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名:
年 月 日
摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。首先對(duì)傳統(tǒng)的幾種常見(jiàn)的攪拌 機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析、總結(jié)其工作原理及其存在的常見(jiàn)問(wèn)題。了解目前對(duì)其存在的問(wèn)題的常用 解決方案。熟悉“無(wú)軸”攪拌理念,掌握無(wú)軸攪拌機(jī)的工作原理,然后將其與傳統(tǒng)的攪 拌機(jī)進(jìn)行比較,分析其主要優(yōu)點(diǎn)及可能存在的問(wèn)題以及解決方案。 其次,這次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)其傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算,我采用的是帶輪加錐齒輪的減 速機(jī)構(gòu),即利用了帶輪的傳動(dòng)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)、大傳動(dòng)比,又利用了錐齒輪傳動(dòng)可改變傳動(dòng) 方向的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算達(dá)到了即提高工作效率又能有效地節(jié)約能源的目的。 關(guān)鍵詞: 無(wú)軸攪拌機(jī) ;傳動(dòng)部件 ;攪拌機(jī)構(gòu) I Abstract The graduation project is the subject of non-transmission parts mixer shaft design. First of all, the traditional institutions in several common mixing analysis, concluding its work principle and the existence of the frequently asked questions. Understand the current problems of its common solutions. Familiar with the non-axis mixing the concept of master-axis mixer without the working principle, and the mixer with the traditional comparison, analysis of their main advantages and potential problems and solutions. Secondly, this is designed to focus on the design of its drive components, I used the bevel gear pulley increases the speed, namely the use of long-distance transmission of drive pulley, the transmission ratio and the use of a bevel gear transmission can change the direction of the advantages of transmission. Achieved through the design of computing that can effectively improve the efficiency and energy savings. Key words: No shaft mixer;Transmission parts ;Stir agencies II 目 錄 摘 要 .III Abstract.IV 目 錄 .V 1 緒論.1 1.1 無(wú)軸式攪拌機(jī)研究發(fā)展現(xiàn)狀.1 1.2 攪拌機(jī)的各種類(lèi)型及特點(diǎn).2 1.3 無(wú)軸式攪拌機(jī)特點(diǎn).3 1.4 攪拌機(jī)的分析及設(shè)計(jì)任務(wù).3 1.4.1 攪拌機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題的原因分析.3 1.4.2 無(wú)軸攪拌的理念.4 1.4.3 基本設(shè)計(jì)任務(wù).5 1.4.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的.5 1.5 課題研究背景及意義.5 1.5.1 課題研究背景.5 1.5.2 課題研究意義.5 2 傳動(dòng)方案及電動(dòng)機(jī)的選擇.7 2.1 傳動(dòng)方案的選擇.7 2.2 電動(dòng)機(jī)選擇.8 3 傳動(dòng)比的計(jì)算與分配.9 3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比.9 3.2 傳動(dòng)比的分配.9 4 傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算.11 4.1 各級(jí)轉(zhuǎn)速.11 4.2 各級(jí)的輸入功率.11 4.3 各級(jí)轉(zhuǎn)矩.11 5 V 帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .13 5.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.13 5.2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)內(nèi)容.13 5.2.1 原始數(shù)據(jù):.13 5.2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容:.13 5.3 設(shè)計(jì)步驟和方法.13 5.3.1 確定計(jì)算功率 .13caP 5.3.2 選擇帶型.13 5.3.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 和 .131d2 5.3.4 確定中心距和帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 .14dL III 5.3.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 .141 5.3.6 單根 V 帶傳遞的額定功率 .15 5.3.7 確定帶的根數(shù) Z .15 5.3.8 確定帶的預(yù)緊力 .150F 6 V 帶輪設(shè)計(jì) .17 6.1 V 帶輪的設(shè)計(jì)內(nèi)容 .17 6.2 設(shè)計(jì)要求.17 6.3 帶輪材料的選擇及結(jié)構(gòu)形式.17 6.3.1 材料的選擇.17 6.3.2 結(jié)構(gòu)形式.17 6.4 V 帶輪的輪槽 .17 6.5 V 帶輪傳動(dòng)的張緊 .18 7 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.19 7.1. 選定精度等級(jí),材料及齒數(shù) .19 7.1.1 齒輪精度等級(jí)的選擇.19 7.1.2 材料選擇.19 7.1.3 齒數(shù)選擇.19 7.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì).19 7.2.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值.20 7.2.2 計(jì)算.20 7.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì).21 7.3.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值.21 7.4 幾何尺寸計(jì)算.22 7.4.1 計(jì)算分度圓直徑.22 7.4.2 錐距.22 7.4.3 計(jì)算齒輪寬度.22 7.4.4 錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).22 8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.25 8.1 I 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(錐齒輪軸) .25 8.1.1 材料.25 8.1.2 初定軸的最小直徑.25 8.1.3 根據(jù)軸定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度.25 8.1.4 小錐齒輪的受力分析.26 8.1.5 鍵的校核.26 8.1.6 I 軸軸承的校核 .26 8.1.7 軸上載荷的計(jì)算.28 8.1.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.29 IV 8.2 II 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .29 8.2.1 材料.29 8.2.2 初定最小直徑.29 8.2.3 聯(lián)軸器的選擇.29 8.2.4 根據(jù)軸的定位要求,確定各段直徑和長(zhǎng)度.30 8.2.5 大錐齒輪軸的受力分析.30 8.2.6 鍵的校核.30 8.2.7 軸承的校核.30 8.2.8 軸上載荷的計(jì)算.32 8.2.9 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.33 9 結(jié)論與展望.35 致謝.37 參考文獻(xiàn).39編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
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學(xué) 號(hào): 0923829
學(xué)生姓名: 龍 躍
指導(dǎo)教師: 韓邦華 (職稱(chēng):副教授 )
(職稱(chēng): )
2013年5月25日
目 錄
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯及原文
三、學(xué)生“畢業(yè)論文(論文)計(jì)劃、進(jìn)度、檢查及落實(shí)表”
四、實(shí)習(xí)鑒定表
存檔編碼:無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 2013 屆屆畢畢業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)周周次次進(jìn)進(jìn)度度計(jì)計(jì)劃劃、檢檢查查落落實(shí)實(shí)表表 系別:信機(jī)系 班級(jí):機(jī)械97 學(xué)生姓名:龍躍 課題(設(shè)計(jì))名稱(chēng):無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開(kāi)始日期:2012年11月12日周次起止日期工作計(jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問(wèn)題、改進(jìn)方法指導(dǎo)教師意見(jiàn)并簽字備 注1-32012年11月12日-2012年12月2日下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn),參與工作存在問(wèn)題:對(duì)于實(shí)際操作不是很了解改進(jìn)方法:參與工作,逐漸了解,參與其中4-102012年12月3日-2013年1月20日填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告存在問(wèn)題:對(duì)課題難易程度理解不夠,難點(diǎn)分析不足,分析能力欠缺,許多問(wèn)題不是很明白改進(jìn)方法:在指導(dǎo)老師的幫助下,進(jìn)一步消化本課題。11-122013年1月21日-3月1日檢查畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備情況修改完善畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告存在問(wèn)題:對(duì)課題難點(diǎn)分析不足,分析能力欠缺,對(duì)課題理解不深,頭腦里沒(méi)設(shè)計(jì)的東西的概念改進(jìn)方法:在指導(dǎo)老師的幫助下,整改開(kāi)題報(bào)告132013年3月4日-3月8日查閱參考資料查閱與設(shè)計(jì)有關(guān)的參考資料不少于10本,其中外文不少于2本存在問(wèn)題:由于工作原因,空閑時(shí)間很少,查閱資料太少。改進(jìn)方法:利用一切時(shí)間,去圖書(shū)館和網(wǎng)上查找相關(guān)資料142013年3月11日-3月15日確定工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案擬定工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案,并進(jìn)行多方案對(duì)比分析存在問(wèn)題:缺乏實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn),制定的工藝方案不合理改進(jìn)方法:多去咨詢(xún)師傅了解實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,重新確立合理的工藝方案152013年3月18日-3月22日對(duì)無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)具有初步分析能力和改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力確定傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),計(jì)算所需各種尺寸存在問(wèn)題:傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,尺寸計(jì)算有誤差公式運(yùn)用錯(cuò)誤。對(duì)傳動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不了解改進(jìn)方法:查閱多種參考資料,改進(jìn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu),提高計(jì)算正確率162013年3月25日-3月29日理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法和獨(dú)立工作能力深化和提高分析產(chǎn)品圖、分析傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在問(wèn)題:缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不了解,對(duì)傳動(dòng)安排不合理改進(jìn)方法:多了解實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,重新確立合理的方案172013年4月1日-4月5日裝配圖初步繪制傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖存在問(wèn)題:對(duì)CAD運(yùn)用不熟悉,畫(huà)圖速度較慢改進(jìn)方法:重新確定合理的表達(dá)視圖,多加運(yùn)用繪圖軟件,提高畫(huà)圖速度182013年4月8日-4月12日裝配圖修改傳動(dòng)裝配圖存在問(wèn)題:2D裝配圖中部分標(biāo)準(zhǔn)件畫(huà)法不正確,尺寸不精確。改進(jìn)方法:按機(jī)械制圖要求改正不正確的畫(huà)法,修改尺寸192013年4月15日-4月19日完成零件圖修改傳動(dòng)裝配圖和零件圖存在問(wèn)題:2D裝配圖中技術(shù)要求填寫(xiě)不合理,明細(xì)欄填寫(xiě)不正確。改進(jìn)方法:按機(jī)械制圖要求改正不當(dāng)之處202013年4月22日-4月26日詳細(xì)審閱設(shè)計(jì)計(jì)算、說(shuō)明書(shū)及圖紙并修改按學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文格式要求,再次檢查論文及圖紙并修改各個(gè)部分的格式要求,通過(guò)學(xué)校給的格式模板解決212013年4月29日-5月5日遞交初稿按學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文裝訂要求,進(jìn)行所有材料的整理資料順序不對(duì),需對(duì)照要求核查,進(jìn)行裝訂222013年5月6日-5月10日修改畢業(yè)論文按指導(dǎo)老師的批注,修改畢業(yè)論文論文中有許多細(xì)節(jié)的地方?jīng)]有注意到,經(jīng)老師批注后給予改正232013年5月13日-5月25日遞交畢業(yè)設(shè)計(jì)資料,準(zhǔn)備答辯材料2425 說(shuō)明:1、“工作計(jì)劃、進(jìn)度”、“指導(dǎo)教師意見(jiàn)并簽字”由指導(dǎo)教師填寫(xiě),“每周主要完成內(nèi)容”,“存在問(wèn)題、改進(jìn)方法”由學(xué)生填寫(xiě)。2、本表由各系妥善歸檔,保存?zhèn)洳?。周次起止日期工作?jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問(wèn)題、改進(jìn)方法指導(dǎo)教師意見(jiàn)并簽字備 注無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 無(wú)軸式攪拌機(jī)研究發(fā)展現(xiàn)狀
改革開(kāi)放35年以來(lái),中國(guó)混凝土攪拌機(jī)市場(chǎng)從無(wú)到有、從小到大。目前,我國(guó)年產(chǎn)水泥混凝土約為15億,攪拌機(jī)的年產(chǎn)量也居世界前列。相比較而言,我國(guó)具有的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)也很少。但隨著商品混凝土的大力推廣、工程建設(shè)施工的高效率化、高質(zhì)量化和高效益化,推動(dòng)了混凝土攪拌設(shè)備向高效率、高質(zhì)量的方向不斷發(fā)展,一些傳統(tǒng)設(shè)備己經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足施工要求。
在現(xiàn)有的攪拌機(jī)的基礎(chǔ)上,對(duì)新型攪拌設(shè)備的研究和開(kāi)發(fā),提高混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)水平,同時(shí)帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)造一個(gè)良好的生產(chǎn)空間;對(duì)高效混凝土攪拌機(jī)的開(kāi)發(fā),推動(dòng)攪拌及機(jī)事業(yè)性能的快速發(fā)展,生產(chǎn)出適應(yīng)市場(chǎng)要求、具有高可靠性和較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的攪拌機(jī)。依據(jù)新的攪拌原理,采用理論探討和試驗(yàn)分析相結(jié)合的辦法,能方便解決大型雙臥軸攪拌機(jī)存在的低效率問(wèn)題,如果生產(chǎn)工業(yè)化成功應(yīng)用,一定為研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效攪拌機(jī)做出重大貢獻(xiàn)。
長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)外攪拌設(shè)備雖然種類(lèi)很多,但他們的共同特點(diǎn):有一根軸貫穿整個(gè)攪拌空間?!半p螺旋軸攪拌機(jī)”是一種新型的“無(wú)軸”攪拌機(jī),它具有雙倍的徑向進(jìn)給料流,雙倍的軸向進(jìn)給料流,雙倍的剪切力,使攪拌效率達(dá)到普通攪拌機(jī)的兩倍,能耗更小。“雙螺旋軸攪拌機(jī)”無(wú)水平的主軸,不會(huì)產(chǎn)生混凝土黏合中心軸并產(chǎn)生結(jié)塊形成抱軸的現(xiàn)象,更適合于加工粘性強(qiáng)和添加有纖維的混凝土材料。
20世紀(jì)70年代未至80年代初,我國(guó)為了適應(yīng)建筑業(yè)有關(guān)方面混凝土發(fā)展的需要,在引進(jìn)國(guó)外攪拌機(jī)的基礎(chǔ)上,研制出了10多種混凝土攪拌樓(站)。經(jīng)過(guò)引進(jìn)研究、自主開(kāi)發(fā)生產(chǎn)等幾個(gè)階段,到本世紀(jì)初,我國(guó)攪拌機(jī)技術(shù)得到更大的發(fā)展,在產(chǎn)品型號(hào)和生產(chǎn)數(shù)量上,都達(dá)到了一定規(guī)模,出現(xiàn)了一批更具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品,并開(kāi)始形成了一個(gè)具有一定規(guī)模和競(jìng)爭(zhēng)能力的產(chǎn)業(yè)。2006年,我國(guó)生產(chǎn)裝機(jī)容量0.5~6的攪拌站2100多臺(tái),已成為攪拌設(shè)備的研究和生產(chǎn)大國(guó)。
自上世紀(jì)八十年代初已經(jīng)開(kāi)始研制JS系列雙臥軸混凝土攪拌機(jī),一直到現(xiàn)在,已研制出從JS35~JS6000系列攪拌機(jī),一直處于國(guó)際領(lǐng)先水平,尤其從2000年開(kāi)始采用UG等三維軟件,對(duì)攪拌機(jī)研究進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)攪拌設(shè)備進(jìn)行了動(dòng)力分析和受力分析,大大提高產(chǎn)品的可靠性,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這些攪拌機(jī)的研制,基本滿(mǎn)足了我國(guó)混凝土發(fā)展的需求,但隨著主機(jī)市場(chǎng)的不斷發(fā)展,新型主機(jī)的需求越來(lái)越多。無(wú)軸式攪拌機(jī)在國(guó)外也處在研究發(fā)展階段。
1.2攪拌機(jī)的各種類(lèi)型及特點(diǎn)
目前使用的攪拌機(jī)就其原理而言,其基本上可分為自落式和強(qiáng)制式兩大類(lèi)。
自落式攪拌機(jī)有較長(zhǎng)的歷史,早在20世紀(jì)初,混凝土攪拌設(shè)備開(kāi)始不斷出現(xiàn)。50年代后,人們研發(fā)出反轉(zhuǎn)出料式和傾翻出料式的雙錐形攪拌機(jī),同時(shí),其他一些攪拌機(jī),如裂筒式攪拌機(jī)等相繼問(wèn)世。運(yùn)作時(shí),拌筒繞著水平軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn),加入攪拌筒內(nèi)的物料,葉片將物料提升至一定高度,然后借助自重下落,這樣不斷的循環(huán)運(yùn)動(dòng),達(dá)到攪拌的理想效果。自落式混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般以攪拌塑性混凝土為主。但自落式攪拌機(jī)已不符合國(guó)家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),屬于淘汰產(chǎn)品,所以本文不作研究。
強(qiáng)制式攪拌機(jī)從20世紀(jì)50年代初興起后,得到了迅速的發(fā)展和生產(chǎn)推廣。最先出現(xiàn)的是圓盤(pán)立軸式強(qiáng)制混凝土攪拌機(jī)。這種攪拌機(jī)分為渦槳式和行星式兩種。19世紀(jì)70年代后,隨著輕骨料的出現(xiàn),研制出了圓槽臥軸式強(qiáng)制攪拌機(jī)。
實(shí)踐證明,在上述混凝土攪拌設(shè)備的攪拌主機(jī)在工作中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土 “抱軸”現(xiàn)象。如果不及時(shí)停機(jī)清除,“抱軸”的混凝土?xí)絹?lái)越多,將會(huì)引發(fā)攪拌機(jī)電機(jī)因過(guò)載而堵轉(zhuǎn),造成電機(jī)燒毀。
1.3無(wú)軸式攪拌機(jī)特點(diǎn)
無(wú)軸式攪拌機(jī)與以上所述的各種臥軸式攪拌機(jī)相比有以下一些優(yōu)點(diǎn):
(1)解決了攪拌機(jī)運(yùn)作中普遍存在的抱軸現(xiàn)象;
(2)減小了因攪拌臂的重量產(chǎn)生的大量彎矩;
(3)解決了因攪拌臂的安裝而產(chǎn)生的偏心力,緩解了對(duì)軸端的沖擊;
(4)攪拌機(jī)上安裝攪的拌臂和連接套數(shù)量大,占用攪拌筒的空間大,減少了筒內(nèi)的有效容積,無(wú)軸攪拌機(jī)攪拌裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,構(gòu)思靈活,有效提高了攪拌筒的攪拌容積;
(5)無(wú)軸式攪拌機(jī)不需攪拌臂的更換,維修也方便,大大降低了工人的工作量;
(6)減少了由于抱軸引起的沖洗次數(shù),節(jié)約用水量,同時(shí)也減少了對(duì)環(huán)境的污染,成本得到降低;
1.4 攪拌機(jī)的分析及設(shè)計(jì)任務(wù)
1.4.1 攪拌機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題的原因分析
實(shí)際工作中,攪拌機(jī)的攪拌主體在工作中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土“抱軸”現(xiàn)象。如果不及時(shí)停機(jī)清除,“抱軸”的混凝土?xí)絹?lái)越多,將會(huì)引起電機(jī)過(guò)載而發(fā)生堵轉(zhuǎn),造成電機(jī)燒毀或產(chǎn)生破壞。
經(jīng)過(guò)調(diào)查和研究,普遍贊同攪拌機(jī) “抱軸”產(chǎn)生的原因是可以避免的,原因可以分為兩大類(lèi):設(shè)計(jì)不當(dāng)和使用不規(guī)范。表現(xiàn)形式如下:
(1) 投料設(shè)備設(shè)計(jì)的不合理。比如物料和進(jìn)水口位置及方向設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致軸上堆積大量物料,粘結(jié)在軸上的物料卡住轉(zhuǎn)軸;
(2)進(jìn)水口方向和沖洗方向不得當(dāng),另外沖水壓力過(guò)低也是原因之一。沖洗攪拌筒時(shí),攪拌器上粘著的大量物料清理不掉;
(3) 攪拌筒的容積存在不合理利用率,容積利用率太小,攪拌時(shí),攪拌軸在混凝土上面,粘附在上面的物料得不到攪拌,從而慢慢凝固,阻礙軸的轉(zhuǎn)動(dòng);
(4)操作人員在設(shè)備攪拌卸料后,沒(méi)有及時(shí)清理攪拌罐,同時(shí)攪拌軸上殘留的混凝土發(fā)生凝固,攪拌軸的表面上殘留粗糙不平的物料,干燥后凝固在軸上,以后就會(huì)越聚越多影響攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
1.4.2 無(wú)軸攪拌的理念
圖1.1“無(wú)軸”攪拌機(jī)葉片形式
長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)外攪拌機(jī)雖難種類(lèi)繁多,但他們的共同特點(diǎn)就是有一跟軸貫穿整個(gè)攪拌空間。
“雙螺旋軸攪拌機(jī)”是一種新型的“無(wú)軸”攪拌機(jī),其葉片形狀如圖1.1所示。它具有雙倍的徑向物料流,雙倍的軸向物料流,雙倍的剪切力,使攪拌效率是普通攪拌機(jī)兩倍多,能耗更小?!半p螺旋軸攪拌機(jī)”無(wú)水平的主軸,不會(huì)產(chǎn)生混凝土骨料黏合中心軸上結(jié)塊形成抱軸現(xiàn)象,利于加工粘性較強(qiáng)和添加有纖維的特種混凝土材料。無(wú)攪拌臂的阻礙,使其空間更大。
但是僅對(duì)其攪拌部分進(jìn)行的改進(jìn)還是不能達(dá)到真正的提高效率、節(jié)約能源的效果,所以這次我們?cè)趯?duì)一些公司、工廠進(jìn)行調(diào)研后,對(duì)其傳動(dòng)部件進(jìn)行深入研究確定了最初方案,對(duì)機(jī)器進(jìn)行改良,并達(dá)到理想效果。
1.4.3 基本設(shè)計(jì)任務(wù)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)主要有:
1、擬定傳動(dòng)方案;
2、對(duì)減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;
3、繪制攪拌機(jī)裝配部件裝配總圖一份和組要零件圖六份;
4、按指定格式和要求撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
1.4.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié),通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)能達(dá)到以下目的:
(1)鞏固、熟悉并綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí);
(2)培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng);
(3)熟悉進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟和常見(jiàn)問(wèn)題,掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般技巧;
(4)學(xué)會(huì)查閱運(yùn)用技術(shù)資料;初步掌握對(duì)專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究的能力。
1.5 課題研究背景及意義
1.5.1 課題研究背景
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,同時(shí)國(guó)家加快城市建設(shè)、場(chǎng)所設(shè)施建設(shè)、高鐵事業(yè)等全面展開(kāi),并伴隨著一大批國(guó)家建設(shè)項(xiàng)目的啟動(dòng),國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)軸攪拌機(jī)的需求量越來(lái)越多。這為無(wú)軸攪拌行業(yè)提高了發(fā)展的進(jìn)程。商品混凝土的大力推廣和工程建設(shè)施工的高效益化、高質(zhì)量化、高效率化,從實(shí)際上推動(dòng)了無(wú)軸攪質(zhì)量,此外,攪拌設(shè)備的使用性能和研發(fā)方面得到迅速提高和發(fā)展。同時(shí),從市場(chǎng)需求看,隨著高速公路建設(shè)的普及和高速鐵路建設(shè)的啟動(dòng),施工質(zhì)量被用戶(hù)要求的越來(lái)越高,一些傳統(tǒng)攪拌設(shè)備已無(wú)法滿(mǎn)足越來(lái)越高的施工要求。
1.5.2 課題研究意義
本課題通過(guò)理論分析,針對(duì)無(wú)軸攪拌機(jī)主要參數(shù)進(jìn)行理論分析;確定攪拌機(jī)主要參數(shù),完成課題研究?jī)?nèi)容,為無(wú)軸攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)提供參考。重點(diǎn)需要解決的問(wèn)題是攪拌機(jī)中螺旋葉片的設(shè)計(jì)。利用SOLIDWORK完成各部分設(shè)計(jì),并在此基礎(chǔ)上完成二維工程圖的設(shè)計(jì)。要求圖樣繪制及標(biāo)識(shí)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。圖面布局和比例合理、圖線(xiàn)清晰、表達(dá)正確。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),希望對(duì)自己未來(lái)的事業(yè)和工作有所幫助,并提高自己各方面的能力,為以后的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于本人水平有限,經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中存在許多不足之處,希望各位老師給予指教,一定虛心改正以期有更大的提高,在此致謝!
2 傳動(dòng)方案及電動(dòng)機(jī)的選擇
2.1 傳動(dòng)方案的選擇
機(jī)器通常是由原電機(jī),傳動(dòng)系統(tǒng)和工作機(jī)三部分所組成。
傳動(dòng)系統(tǒng)是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力進(jìn)行傳遞與分配的作用,可見(jiàn),傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量與成本在整臺(tái)機(jī)器中占有很大比重。因此,在機(jī)器中傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞,對(duì)整部機(jī)器的性能、成本以及整體尺寸的影響都是很大的。所以合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計(jì)工作地一重要組成部分。
圖2.1 傳動(dòng)方案圖
方案(b)
方案(c)
方案(a)
合理的傳動(dòng)方案首先應(yīng)滿(mǎn)足工作機(jī)的性能要求,其次是滿(mǎn)足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)方便、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好等要求。很顯然,要同時(shí)滿(mǎn)足這些要求肯定比較困難的,因此,要通過(guò)分析和比較多種傳動(dòng)方案,選擇其中最能滿(mǎn)足眾多要求的合理傳動(dòng)方案,作為最終確定的傳動(dòng)方案。
為此,我們?cè)O(shè)計(jì)了如下三種傳動(dòng)方案,分別如圖2.1所示。下面進(jìn)行分析和比較:
在圖2.1方案(a)中采用兩級(jí)圓錐—圓柱齒輪減速器,這種方案結(jié)構(gòu)尺寸小、傳動(dòng)效率高,適合于較差環(huán)境下長(zhǎng)期工作;方案(b)采用V帶輪傳動(dòng)和一級(jí)閉式齒輪傳動(dòng),這種方案外廓尺寸較大,有減震和過(guò)載保護(hù)作用,V帶傳動(dòng)部適合惡劣的工作環(huán)境;方案(c)采用一級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)和一級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng),成本較低,但使用壽命較短,也不適合于較差的工作環(huán)境。以上三種方案雖然都能滿(mǎn)足攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求,但結(jié)構(gòu)尺寸,性能指標(biāo),經(jīng)濟(jì)性能等方面均有較大差異。結(jié)合攪拌機(jī)的各種性能要求及工作環(huán)境,最后確認(rèn)(b)方案為最終方案。
2.2 電動(dòng)機(jī)選擇
Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)由于其有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),故其應(yīng)用最廣,本傳動(dòng)方案的點(diǎn)擊也選用Y系列電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適,對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響,電動(dòng)機(jī)功率的確定組要與其載荷大小、工作時(shí)間長(zhǎng)短、發(fā)熱多少有關(guān),對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)工作,載荷較穩(wěn)定的機(jī)械,根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需的功率Pd來(lái)選擇,而不必校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。選擇時(shí)應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的額定功率稍大于電動(dòng)機(jī)所需功率。
由廠方提供的數(shù)據(jù)和查閱相關(guān)手冊(cè),選擇電動(dòng)機(jī)為Y200L-8攪拌軸轉(zhuǎn)速50r/min
Y200L-8型電動(dòng)機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)總傳動(dòng)比如下表2.1:
表2.1 電機(jī)技術(shù)參數(shù)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率(kw)
同步轉(zhuǎn)速r/min
滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速r/min
總傳動(dòng)比
Y200L-8
15
750
730
14.6
Y200L-8型電動(dòng)機(jī):中心高:H=200mm
軸伸出部分用于裝帶輪軸段的直徑和長(zhǎng)度為:D=55mm E=110mm
鍵槽尺寸: 寬度F=16mm:深度l=6mm
3 傳動(dòng)比的計(jì)算與分配
3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比
根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速,按下式計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比:
(3.1)
另一方面:由機(jī)械設(shè)計(jì)課程可知,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比應(yīng)等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積 即:
(3.2)
3.2 傳動(dòng)比的分配
在設(shè)計(jì)多級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),分配傳動(dòng)比是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。傳動(dòng)比分配得不合理,會(huì)造成結(jié)構(gòu)尺寸大,相互不協(xié)調(diào),成本高,制造和安裝不方便等。為此,根據(jù)機(jī)械手冊(cè)中的推薦值,選取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比, 故錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比:
(3.3)
4 傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算
從電機(jī)到工作軸間共有一幅帶輪,兩根軸,分別為軸,軸。
4.1 各級(jí)轉(zhuǎn)速
令小帶輪的轉(zhuǎn)速為,軸的轉(zhuǎn)速為,軸的轉(zhuǎn)速為。
(4.1)
式中:——電機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速(r/min)
——電機(jī)軸至小帶輪的傳動(dòng)比 =1
4.2 各級(jí)的輸入功率
令小帶輪的輸入功率為,軸的輸入功率為,軸的輸入功率為
(4.2)
式中:——電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率
——電動(dòng)機(jī)軸與小帶輪間的傳動(dòng)效率。=1
——V帶傳動(dòng)效率 =0.95
=150.95=14.25kw
(4.3)
其中:
式中:——滾動(dòng)軸承傳遞效率 =0.98
——錐齒輪傳動(dòng)的效率 =0.97 (7級(jí)精度)
4.3 各級(jí)轉(zhuǎn)矩
(4.4)
式中:——電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩:
同理可得:
5 V帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
帶傳動(dòng)的主要失效形式為打滑和疲勞破壞。因此,帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為:在保證帶輪傳動(dòng)不打滑的條件下,具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。
5.2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)內(nèi)容
5.2.1 原始數(shù)據(jù):
傳遞的功率P=15kw,轉(zhuǎn)速:
5.2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容:
確定帶的截型、長(zhǎng)度、根數(shù)、傳動(dòng)中心距、帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸等。
5.3 設(shè)計(jì)步驟和方法
5.3.1 確定計(jì)算功率
計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率P,并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短等因素的影響而確定的,即:
(5.1)
式中: ——計(jì)算功率,單位為kw
P——傳遞的額定功率,單位為kw
——工作情況系數(shù)
由《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《手冊(cè)》)表7-30查得=1.1
5.3.2 選擇帶型
根據(jù)和小帶輪轉(zhuǎn)速,由《手冊(cè)》圖7-4,選擇帶型為:普通V帶B型。
5.3.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和
1)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑
根據(jù)V帶截型,參考《手冊(cè)》表7-28,表7-22選取。為了提高V帶的壽命,宜選取較大的直徑,?。?
2)驗(yàn)算帶輪的速度
根據(jù)公式: 來(lái)計(jì)算帶的速度,并應(yīng)使,對(duì)于普通V帶輪
經(jīng)計(jì)算得,,故選取合適。
3)計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑
(5.2)
并按V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表7-22,取
5.3.4 確定中心距和帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
由于中心距未給出,所以根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距,?。?
(5.3)
計(jì)算得:
根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取
根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系,按下式計(jì)算所需要的帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
(5.4)
根據(jù),由《手冊(cè)》表7-18,查取
由于V帶傳動(dòng)的中心距一般式可以調(diào)整的,故可采用下式作近似計(jì)算,取實(shí)際中心距a:
(5.5)
考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力(如帶的伸長(zhǎng)而松弛后的張緊)的需要,中心距的變動(dòng)范圍為:
(5.6)
(5.7)
5.3.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
根據(jù)對(duì)包角的要求,應(yīng)保證:
(5.8)
所以:符合要求。
5.3.6 單根V帶傳遞的額定功率
根據(jù)帶型、和,查《手冊(cè)》表7-38得:
5.3.7 確定帶的根數(shù)Z
(5.9)
式中:
——考慮包角不同德影響系數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)包角系數(shù),查表7—27得:
——考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的影響系數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)度系數(shù),查表7—31得:
——單根V帶的基本額定功率。
——計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí),單根V帶額定功率的增量。
查表圓整取Z=5。
5.3.8 確定帶的預(yù)緊力
根據(jù)公式: (5.10)
其中:m——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量,查表7-33得:m=0.17
6 V帶輪設(shè)計(jì)
6.1 V帶輪的設(shè)計(jì)內(nèi)容
根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶輪轉(zhuǎn)速等已知條件,確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。
6.2 設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求有:質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)工藝性好,無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力,質(zhì)量分布均勻,轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡,輪槽工作面邀精細(xì)加工,以減少帶的摩損,各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度,一使載荷分布較為均勻等。
6.3 帶輪材料的選擇及結(jié)構(gòu)形式
6.3.1 材料的選擇
選取大小帶輪的材料都為為HT200。
6.3.2 結(jié)構(gòu)形式
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為(d為安裝帶輪的軸的直徑)時(shí),可采用實(shí)心式;當(dāng)時(shí),可采用腹板式;當(dāng),同時(shí)時(shí),可采用孔板式;當(dāng)時(shí),可采用輪輻式。
所以,本傳動(dòng)方案中的大帶輪選用輪輻式,小帶輪采用實(shí)心式進(jìn)行制造。具體結(jié)構(gòu)尺寸詳見(jiàn)零件圖。
6.4 V帶輪的輪槽
圖6.1 輪槽結(jié)構(gòu)尺寸圖
根據(jù)所選的帶型為普通V帶B型槽,輪槽的結(jié)構(gòu)圖如圖6.1所示。其具體的參數(shù)如表6.1所示:
表6.1 V帶輪的各種參數(shù)
基準(zhǔn)寬度(節(jié)寬)
14
基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深
3.5
基準(zhǔn)線(xiàn)下槽深
10.8
槽間距e
第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離f
帶輪寬B
B=(z-1)e+2f=101mm
帶輪外徑
帶輪節(jié)圓直徑
140
630
中心距
859.9mm
帶的根數(shù)z
5
角度
6.5 V帶輪傳動(dòng)的張緊
V帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以后,會(huì)因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛。為了保證帶傳動(dòng)正常工作,應(yīng)定期檢查帶的松弛程度,采用相應(yīng)的補(bǔ)救措施。本帶輪的張緊裝置采用定期張緊,即:采用定期改變中心距地方法來(lái)調(diào)節(jié)帶的初拉力,使帶重新張緊。
7 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
7.1 選定精度等級(jí),材料及齒數(shù)
7.1.1 齒輪精度等級(jí)的選擇
由于其負(fù)責(zé)將動(dòng)力輸入,并采用封閉式潤(rùn)滑,故可選用7級(jí)精度。
7.1.2 材料選擇
選擇鑄鋼或鑄鐵等材料;家用及辦公用機(jī)械的功率很小,但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪音或無(wú)噪聲,以及能在少潤(rùn)滑或無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作,因此常選用工程朔料作為齒輪材料??傊?,工作條件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。另外也應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛胚成形方法及熱處理和制造工藝等其他常用原則。
經(jīng)分析對(duì)比,最終選小齒輪材料為20 Cr,小齒輪調(diào)質(zhì)后表面淬火處理55HRC,大齒輪選用45剛,表面淬火處理45HRC。
7.1.3 齒數(shù)選擇
選用小錐齒輪齒數(shù)為,故大錐齒輪齒數(shù)
7.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算,即:
(7.1)
7.2.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1)試選載荷系數(shù)
2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩:
3)選齒寬系數(shù):
4)《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)表10-6查取材料的彈性影響系數(shù):
5)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)中圖10-21按齒面硬度查得:
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度
6)由書(shū)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中式 (7.2)
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù),其中,使用壽命為10Y,一天工作12小時(shí),一年按工作300天,檢修期為3年。
7)由書(shū)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中圖10-19查得:
8)計(jì)算許用應(yīng)力
取失效概率為1%,安全系數(shù) S=1,有公式
(7.3)
7.2.2 計(jì)算
1)計(jì)算小齒輪代入中較小的值
2)計(jì)算:
(7.4)
3)計(jì)算齒寬:b
(7.5)
4)計(jì)算 b/h
模數(shù): (7.6)
齒高: (7.7)
(7.8)
5)計(jì)算K:
根據(jù)V=0.95m/s、七級(jí)精度,查《機(jī)械設(shè)計(jì) 》書(shū)中圖10-8得,動(dòng)載荷系數(shù);同樣在表10-3查得:;由表10-2查得。齒向載荷分布系數(shù): 由表10-9查得:
故得:
故得出: (7.9)
6)校正分度圓直徑,公式 :
(7.10)
7)計(jì)算模數(shù): (7.11)
7.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為:
(7.12)
7.3.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(以下圖表均由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)中查得)
1)由圖10-20查得:
小齒輪
大齒輪
2)由圖10-18查得:
3)計(jì)算許用應(yīng)力:
4)計(jì)算K:
5)查?。?
由表10-5查得:
6)查取應(yīng)力校正系數(shù):
由表10-5查得:
7)計(jì)算大小齒輪的
(7.12)
顯然大齒輪數(shù)值大。
小齒輪齒數(shù)計(jì)算:
(7.13)
大齒輪齒數(shù):
經(jīng)上述設(shè)計(jì),即滿(mǎn)足了接觸疲勞強(qiáng)度,同時(shí)也符合齒根疲勞強(qiáng)度并做到結(jié)構(gòu)經(jīng)湊,避免浪費(fèi)。
7.4 幾何尺寸計(jì)算
7.4.1 計(jì)算分度圓直徑
(7.14)
7.4.2 錐距
(7.15)
7.4.3 計(jì)算齒輪寬度
(7.15)
7.4.4錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
經(jīng)計(jì)算、分析對(duì)比,小錐齒輪設(shè)計(jì)為齒輪軸形式,大錐齒輪設(shè)計(jì)為腹板式。
參數(shù): m=3.75 i=3.2
8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求,合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性,還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。因此,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。
下面根據(jù)上述原則對(duì)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
8.1 I軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(錐齒輪軸)
8.1.1 材料
由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的圖表查得,選用40,調(diào)質(zhì)處理,HBS=241~286。, ,
8.1.2 初定軸的最小直徑
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)中表15-3,取=110 于是得:
(9.1)
I軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪的直徑。
現(xiàn)取。
8.1.3 根據(jù)軸定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
現(xiàn)根據(jù)具體要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度如下圖9.1所示:
圖9.1 小錐齒輪圖
8.1.4 小錐齒輪的受力分析
圓周力: (9.2)
徑向力: (9.3)
軸向力: (9.4)
法向載荷: (9.5)
8.1.5 鍵的校核
選用A型普通鍵,軸鍵、輪轂的材料都用20剛。
取L=80mm (9.6)
(9.7)
式中:T——傳遞的轉(zhuǎn)矩;
K——鍵與輪轂、鍵槽的接觸高度 K=0.5h=7
l——鍵的工作長(zhǎng)度:l=L-b=58mm;
d——軸的直徑;
8.1.6 I軸軸承的校核(30212)
查手冊(cè)有:C=102000N; ; Y=1.5; e=0.4;
圖9.2 軸的受力圖
(1)求軸承的載荷(如上圖9.2)
已知:
故得徑向載荷:
軸向力:
與同向且
所以指向軸承1.即軸承1為緊端,軸承2為松端。
故有:
(2)求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表13-6查得:
(3)求軸承的壽命
(9.8)
故所選軸承可用。
8.1.7 軸上載荷的計(jì)算
圖9.3 軸的受力及彎扭圖
由圖9.3彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)面,將計(jì)算出的截面B處的、及M列如下表9.2:
表9.2 截面B處的彎矩表
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩
總彎矩
扭矩
8.1.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
(9.9)
式中:W——軸的抗彎截面系數(shù):
——對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力的軸的許用應(yīng)力:MPa
——軸的計(jì)算應(yīng)力:Mpa
——軸所受彎矩:
——軸所受的扭矩:
有相關(guān)資料查得:
;;。
所以
所以所設(shè)計(jì)的軸符合強(qiáng)度要求。
8.2 II軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
8.2.1 材料
選用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,HBS=217~255;;
8.2.2 初定最小直徑
取
(9.10)
II軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器的直徑
8.2.3 聯(lián)軸器的選擇
計(jì)算轉(zhuǎn)矩: (9.11)
查表14-1得
選取聯(lián)軸器型號(hào):
8.2.4 根據(jù)軸的定位要求,確定各段直徑和長(zhǎng)度
現(xiàn)根據(jù)具體要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度如下圖9.4所示:
圖9.4 軸的尺寸圖
8.2.5 大錐齒輪軸的受力分析
圓周力:
徑向力:
軸向力:
8.2.6 鍵的校核
材料均選用20鋼
II—1鍵的型號(hào): GB/T1096
II—2鍵的型號(hào): GB/T1096
校核公式:
(9.12)
其中:; ; ;
; ; ;
故鍵II—1能用;
故鍵II—2能用;
8.2.7 軸承的校核(32218)
已知: C=270000N;;Y=1.4;e=0.42
;
圖9.5 軸承的受力分析圖
(1)軸承的徑向力:
軸向力:
由于與同向且
所以指向軸承2,即軸承1為松端,軸承2為緊端。
故有:
(2)求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表13-6查得:
(3)求軸承的壽命
故 所選軸承可用。
8.2.8 軸上載荷的計(jì)算
圖9.6 軸的受力及彎矩圖
由圖9.6彎矩圖和扭矩圖看出,截面B為軸的危險(xiǎn)截面,將計(jì)算出的截面B處的、及M列如下表9.3:
表9.3 截面B處彎矩表
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩
總彎矩
扭矩
8.2.9 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
(9.13)
式中: W——軸的抗彎截面系數(shù);
——對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力的軸的許用應(yīng)力;MPa
——軸的計(jì)算應(yīng)力;Mpa
——軸所受彎矩;
——軸所受的扭矩;
有相關(guān)資料查得:
;;。
所以
所以所設(shè)計(jì)的軸符合強(qiáng)度要求。
9 結(jié)論與展望
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),集中、綜合從不同的知識(shí)方位對(duì)以前所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了一次大的回顧和訓(xùn)練,是一次四年積累的厚積薄發(fā)、一一展示,對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作將起到積極而有深遠(yuǎn)的影響。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為無(wú)軸攪拌機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。首先對(duì)傳統(tǒng)的幾種常見(jiàn)的攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析、總結(jié)其工作原理及其存在的常見(jiàn)問(wèn)題。了解目前對(duì)其存在的問(wèn)題的常用解決方案。熟悉“無(wú)軸”攪拌理念,掌握無(wú)軸攪拌機(jī)的工作原理,然后將其與傳統(tǒng)的攪拌機(jī)進(jìn)行比較,分析其主要優(yōu)點(diǎn)及可能存在的問(wèn)題以及解決方案。通過(guò)分析我們知道了,目前市場(chǎng)使用的攪拌機(jī)都存在著“包軸”的現(xiàn)象,雖然也出現(xiàn)如論文前所述的各種解決方案,但由于其都有一根貫穿整個(gè)攪拌部件的軸存在,所以無(wú)論如何改進(jìn)也無(wú)法完全消除“包軸”現(xiàn)象。而新型開(kāi)發(fā)的無(wú)軸攪拌機(jī)正是彌補(bǔ)了這一缺陷。真正做到了無(wú)“包軸”現(xiàn)象。
其次,這次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)其傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,在查閱資料的同時(shí),運(yùn)用以前所學(xué)知識(shí),對(duì)傳動(dòng)方案進(jìn)行了不同方案的比較,從中選定了最優(yōu)的工藝方案,其中也不乏對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用,這時(shí)才感覺(jué)到傳動(dòng)方案的選擇在機(jī)械傳動(dòng)中的重要性,它可以最大限度上節(jié)省生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,在競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位、立于不敗之地。所以要振興我國(guó)的機(jī)械制造業(yè),必須從最基礎(chǔ)的東西做起,從機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)最大程度地減少成本。我采用的是帶輪加錐齒輪的減速機(jī)構(gòu),即利用了帶輪的傳動(dòng)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)、大傳動(dòng)比,又利用了錐齒輪傳動(dòng)可改變傳動(dòng)方向的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算達(dá)到了即提高工作效率又能有效地節(jié)約能源的目的。
無(wú)軸攪拌機(jī)是一種新生產(chǎn)品,故必存在了其產(chǎn)品不成熟的一面,要想真正做到利國(guó)利民,在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗,就必須對(duì)其各個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,本論文只是對(duì)其中的傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)改良,在今后的研究中還應(yīng)注重其它方面的改進(jìn)。
總之,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從各個(gè)方面培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的習(xí)慣和素養(yǎng),這在以后的工作中將受益匪淺。
致 謝
本文是在韓邦華導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的,他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣;在整個(gè)論文選題、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算,到學(xué)位論文撰寫(xiě),都是老師及時(shí)給予我建議,指出不足之處,幫助我更好地組織論文結(jié)構(gòu),不斷充實(shí)論文的內(nèi)容鼓勵(lì)支持完成的。在此,我對(duì)導(dǎo)師付出的心血和汗水表示由衷的感謝!
在做論文期間,由于本人才疏學(xué)淺,加之此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊任務(wù)重,老師以及我們組的其他成員都積極、熱情的幫我,對(duì)我的工作、學(xué)習(xí)和生活給予了許多無(wú)私的關(guān)心與幫助,使我的論文得以順利完成,由于篇幅限制在此不再將他們一一列舉,但是我對(duì)他們無(wú)私慷慨的幫助表示深深的謝意!
謹(jǐn)以此文,向所有關(guān)心、支持和幫助過(guò)我的老師、同事、同學(xué)、朋友和家人致以最誠(chéng)摯的謝意!
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