【機(jī)械畢業(yè)論文】振動自動拋光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、第1章緒論1.1本課題的研究背景及意義研磨是一種重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通過磨料作用于 工件表面，進(jìn)行微量加工的過程。研磨加工的特征是加工精度和質(zhì)量高。并且加 工材料廣，幾乎可以加工任何固態(tài)材料。近年來，隨著人們對產(chǎn)品性能的要求日 益提高，研磨加工以其加工精度和加工質(zhì)量高再次受到人們的關(guān)注。振動研磨機(jī)是一種高效、節(jié)能的新型磨粉設(shè)備，主要解決冶金、化工、非金 屬礦、醫(yī)藥、陶瓷、建筑新材料、水泥、磁性材料等諸多行業(yè)超細(xì)粉體加工難題。 由于粉體實(shí)現(xiàn)超細(xì)化或超微化后，原子或分子在熱力學(xué)上處理亞穩(wěn)定狀態(tài)，使得 比面積增大，從而性格較為活潑，其光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)活性等發(fā)生 了變

2、化，并在使用中更具有超常的效果。這些變化既不屬固體物理乂不是原子或 分子物理，是物理學(xué)中一門新課題，形成獨(dú)具特色的超微粒子粉體物理學(xué)。現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)往往需要粉體粒徑細(xì)至50012500 a，有的甚至需要粒徑達(dá)亞微米或納 米，這是古老傳統(tǒng)的粉碎技術(shù)及設(shè)備所無法實(shí)現(xiàn)的。目前國內(nèi)外許多高校、科研 機(jī)構(gòu)都把粉體超細(xì)化或超微化做為研究開發(fā)的主攻方向，將重點(diǎn)集中在如何能獲 得更細(xì)粉碎技術(shù)及設(shè)備的研究上。振動研磨機(jī)的質(zhì)量直接影響工件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。其主要有以下兒個方面 的因素：(1) 研磨平板的振動研磨機(jī)性能。這是決定振動研磨機(jī)質(zhì)量的基本條件，特別 是在機(jī)械研磨中，由于研磨平板是配對使用的，所以還要求配對

3、的兩塊研磨平板 的振動研磨機(jī)性能應(yīng)相近。(2) 研磨平板的平面性。不僅要求研磨平板有良好的平面性，而且還要求配對 使用的兩塊研磨平板的幾何形狀應(yīng)當(dāng)偶合，如果研磨平板的平而性差(例如：用直 徑80 mm, 2級平晶測量時，平面性超過2條光波干涉帶)或配對兩塊平板偶合性 不好吋，則在整個平板板面上振動研磨機(jī)將是不均勻的或根本不可能振動研磨。(3) 所選用的磨料的材質(zhì)。磨科按其來源可以分為天然磨料和人造磨料。天然 磨料包括金剛石、剛玉、石榴石等。人造磨料有人造金剛石、人造剛玉、碳化硅、 磁化硼等。金剛石系碳(c)的結(jié)晶體，比重在3.43.6之間，維氏硬度10000以上，是最硬 的。由于金剛石價格昂貴

4、，因此在研磨加工屮，經(jīng)常使用的是由粒度為微米級的 金剛石粉末配制的研磨膏，對澀質(zhì)合金或陶瓷等材質(zhì)的工件進(jìn)行精研和拋光。岡ij玉系氧化鋁(akcb)的結(jié)晶體，天然剛玉的比重在3.9400之間，人造剛玉比 重在3.24.0之間，氧化鋁具有較大的軔性，維氏硬度約為2000以上。碳化硅(sic)的結(jié)晶系薄板狀，維氏硬度3000左右，由于雜質(zhì)的存在而常常帶 有各種顏色。常見的為綠色和黑色。黑色的碳化硅含量約98%,綠色的約98.5°%, 碳化硅韌性較小，綠色碳化硅比黑的更脆些，適于加工各種脆性材料。碳化硼(b4c)的比重約2.5,硬度超過碳化硅而接近于金剛石。用于硬度很高 的工件的研磨加工。人

5、造金剛石研磨膏是以人造金剛石粉相其它混合劑為原料配制而成。膏體為 水溶性質(zhì)，具有理想的潤滑性。使用時可用水和甘油進(jìn)行稀釋。各生產(chǎn)廠家所生 產(chǎn)的研磨膏，根據(jù)不冋規(guī)格，都配上不同的顏色，便于使用吋鑒別。(4) 操作者的振動研磨機(jī)技術(shù)水平。這里重要的是掌握振動研磨機(jī)時煤油量 的多少。在一般情況下，研磨平板油層厚度應(yīng)是所嵌磨料顆粒大小的12倍。油 量過少，磨料顆粒不易在研磨平板板而布均，影響振動研磨機(jī)的均勻性；如果油 量過多，將產(chǎn)生“趕”砂現(xiàn)象，使振動研磨機(jī)工作受到破壞。實(shí)踐證明，振動研磨機(jī)只奮充分掌握上述各點(diǎn)，才能保證研磨的質(zhì)量。曲軸零件形狀復(fù)雜，其軸頸的拋光，一直以來采用磨削的方法加工。由于零 件

6、安裝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，產(chǎn)量低，加工成本高。制約了發(fā)展。振動拋光機(jī)采用的 磨料為自由移動的松散磨料石塊，當(dāng)把零件放人裝有磨料的振動拋光容器內(nèi)時， 由于容器不停地運(yùn)動而將慣性作用傳遞給磨料使之白由移動，并與零件外表面磨 擦，由于磨料與零件之問都有各自的比重，從而導(dǎo)致這些磨料與零件的相對運(yùn)動， 這種磨擦的切削量很小.從而起到了拋光作用，而這種拋光不改變零件的尺寸。 如果將零件任意放入振動拋光容器內(nèi)，那么被加工零件之問必然發(fā)生相互碰捷，極易損壞零件，而且加工也不均勻。采用專用設(shè)備與振動拋光容器配合，即保證 了拋光的質(zhì)量，又防止了零件相互之間的碰撞，起到較好的效果。1.2振動研磨機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1、國內(nèi)振

7、動磨機(jī)生產(chǎn)研究狀況我國的研磨設(shè)備有：球磨機(jī)、氣流磨、雷蒙磨、攪拌磨、輥式磨和柱磨機(jī)等。 球磨機(jī)目前仍是我國水泥、陶瓷等行業(yè)的主導(dǎo)磨機(jī)。上述這些設(shè)備雖然有許多優(yōu) 點(diǎn)，但也有本身的弱點(diǎn)。比如，受到工藝及磨機(jī)本身加工特點(diǎn)的限制，大多都無 法加工硬度較高的礦渣、粉煤灰以及高硬度非金屬材料，特別是球磨機(jī)還存在著 噪音大、能耗高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，無法滿足生產(chǎn)高標(biāo)號水泥、高檔次陶瓷制品 和其它新型建筑材料所需的粉體細(xì)度。大型多用途超細(xì)振動研磨機(jī)從結(jié)構(gòu)、工藝、磨介外形以及原理上都與傳統(tǒng)的 磨機(jī)有根本的不同，它是采用機(jī)械振動原理，整機(jī)在較小的能量消耗k就可以工 作，從而降低在超細(xì)粉加工過程中，材料破碎等所需的較

8、大功耗。這項技術(shù)成果 可以說是對傳統(tǒng)研磨技術(shù)的一場革命，比較適合對硬度較高的脆性材料做超細(xì)、 超微粉加工。同時具有噪音小、能耗低、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。由于受各種歷史原因的影響，我國在六十年代初開始從事這方而研宄，但由 于大型振動磨機(jī)在設(shè)計和生產(chǎn)屮還存在諸多技術(shù)問題，如支承彈簧壽命、磨體整 體鋼度及連接件強(qiáng)度、焊接強(qiáng)度、耐磨材料等，并缺少配套的部件及相應(yīng)的設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)等原因，其研究進(jìn)展緩慢。到了八十年代中期，僅有溫州礦山機(jī)械廠生產(chǎn)小 型振動磨機(jī)。以后相繼有河南新鄉(xiāng)東方礦山設(shè)備廠、煙臺卓悅機(jī)械傳動有限公司、 洛陽礦山研宂所、武漢大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)等單位生產(chǎn)振動磨機(jī)。但是，上 述單位所研制生產(chǎn)的振動

9、磨機(jī)普遍存在的問題是臺時加工量偏小、人規(guī)模工業(yè)化 生產(chǎn)吋工藝配套不理想、粉磨過程中鐵雜質(zhì)污染原材料。由于超細(xì)粉體在加工、 分級、去污提純、表面改性方面仍存在的許多技術(shù)難題，使得超細(xì)粉體加工工藝 及設(shè)備，長期落后于發(fā)達(dá)國家。許多產(chǎn)品因原材料及制造工藝與國外尚有一定差 距，造成幾十年超細(xì)粉體加工質(zhì)量徘徊不前，尤其在水泥、建材、陶瓷、油漆、 涂料等領(lǐng)域很難邁進(jìn)市場產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良和制造技術(shù)領(lǐng)先行列。開發(fā)推廣新一代節(jié) 能振動粉磨設(shè)備，既可以填補(bǔ)超細(xì)粉加工行業(yè)設(shè)備空缺，又能加快企業(yè)舊設(shè)備的 技術(shù)改造，并充分發(fā)揮新技術(shù)設(shè)備的加工能力，增加產(chǎn)品的市場競爭能力。2、國外振動研磨機(jī)研究發(fā)展概況德國是振動磨機(jī)研制較旱

10、的國家。四十年代初，雖然hochst公司對振動磨機(jī) 進(jìn)行了較系統(tǒng)的研制，但直到五十年代末，四徳klockner-humboldt-deutz公司研 制的palla系列振動磨機(jī)才成為定型產(chǎn)品在歐州各國普遍暢銷。從七十年代起德國國家研究部一直把超細(xì)粉體制備技術(shù)作為特殊研究領(lǐng)域?qū)?待，并以claustabl braunschweig工業(yè)大學(xué)及khdalpine公司為中心形成了攻關(guān)群 體。據(jù)資料介紹，目前l(fā)urge公司所生產(chǎn)的振動磨機(jī)品種齊全，工藝配套性好，磨 筒有效容積為602500l，可滿足不同加工場合的需求。但由于德國在設(shè)備制造過 程屮對材料選擇比較精良，以及工藝標(biāo)準(zhǔn)較高，參振磨體支承采用橡膠復(fù)

11、合簧， 使整機(jī)生產(chǎn)成本偏高，難于向發(fā)展中國家銷售。曰木中央化工機(jī)械、川崎重工、大工產(chǎn)物等公司制造的振動磨機(jī)，是六十年 代初從西徳siebtechnik公司引進(jìn)的單筒磨技術(shù)，爾后他們獨(dú)立地進(jìn)行研究試 制。目前，日本不僅可生產(chǎn)間歇式的，也可生產(chǎn)連續(xù)和臥式渦流振動磨機(jī)，無論 在生產(chǎn)數(shù)量、種類、技術(shù)性能、理論研究和新品試制方面都是極為先進(jìn)的，在市 場上獲得很高的聲譽(yù)，并申報了許多專利，產(chǎn)品銷往中國及東南亞各國。美國allis-chalmers也采用德國技術(shù)，生產(chǎn)出多管振動磨機(jī)，磨管可達(dá)六管， 臺時產(chǎn)量較高，傳動方式由德國的單邊傳動改為中心驅(qū)動雙邊激振。該系列振動 磨機(jī)工作穩(wěn)定，工藝配套性好，應(yīng)用范圍廣

12、，己被世界上許多國家所接受，對世 界振動磨機(jī)的發(fā)展起了推進(jìn)作用，是九十年代超細(xì)粉體加工的主要設(shè)備。前蘇聯(lián)曙光生產(chǎn)聯(lián)合體（cbitahok），于八十年代末在引進(jìn)德國振動磨機(jī)技 術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計開發(fā)出雙電機(jī)同步驅(qū)動式振動磨機(jī)，并采用特殊設(shè)計的非線性 空氣彈簧作支承，既改善了磨體的振型，又起到了隔振降噪的效果。為振動磨機(jī) 向大型化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，在振動磨的設(shè)計研宄領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。目前， 該公司生產(chǎn)的振動磨機(jī)有單管和雙管兩種類型，臺時產(chǎn)量0.38t/h，被廣泛應(yīng)用 于東歐及南亞各國的建材、礦山行業(yè)。俄羅斯斯特羅諾佛依德工廠也在研制振動磨機(jī)方面做了許多工作。據(jù)介紹， 該廠己完成粉磨cao達(dá)15t/

13、h的磨機(jī)設(shè)計，磨管有效容積達(dá)3000l以上，但由于 該企業(yè)經(jīng)濟(jì)原因，至今也未制造出樣機(jī)。由此可見，制造人型振動磨機(jī)技術(shù)，尤其是某些關(guān)鍵技術(shù)，至今仍為少數(shù)國 家掌握，并且對我國采取一定程度的限制。因此開發(fā)研制中國自己的大型振動磨, 將顯示我們的科研實(shí)力和水平，同時也對我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到重要促進(jìn)作用。1.3本課題研究內(nèi)容設(shè)計一臺曲軸振動拋光機(jī)，該機(jī)可以對曲軸進(jìn)行自動拋光，使得曲軸支撐表 面粗糙度達(dá)到0.2微米以下。曲軸自動拋光機(jī)的容器與立式激振器連成一體，并支 承于隔振彈簧上。當(dāng)激振器主鈾高速旋轉(zhuǎn)時，偏心塊產(chǎn)生激振力（離心力）和激振力 矩，容器產(chǎn)生周期性的振動。容器底部為一圓環(huán)形狀，各點(diǎn)的振幅

14、不一.使容器 中的磨料（磨介質(zhì)）和被磨工件既繞容器中心軸線（垂直抽）公轉(zhuǎn)，又繞圓環(huán)中心自轉(zhuǎn)。 其合成運(yùn)動為環(huán)形螺旋運(yùn)動，磨料和工件在運(yùn)動時互相磨削，可對工件進(jìn)行均勻 加工。第2章振動拋光機(jī)研究2.1振動研磨機(jī)的工作原理蝸桿減速器聯(lián)軸器曲軸振動盤振動馬達(dá)振動機(jī)底座圖2-1工作原理圖振動研磨機(jī)的工作原理如圖2-1:在振動盤中安裝有振動馬達(dá)，振動盤通過振 動彈簧與底座連接；啟動振動研磨機(jī)時，振動馬達(dá)產(chǎn)生強(qiáng)大的激振力，通過振動 彈簧帶動振動盤屮的研磨混合物（即研磨材料、研磨助劑等混合物）產(chǎn)生三個方 向的運(yùn)動，即上下振動、由里向外的翻轉(zhuǎn)、螺旋形的逆吋針旋轉(zhuǎn)。為了使曲軸各 部位拋光均勻，曲軸必須能夠自轉(zhuǎn)。

15、電動機(jī)帶動蝸輪蝸桿減速器，減速器輸出軸 與曲軸工件通過聯(lián)軸器連接。這樣，曲軸自轉(zhuǎn)的同時，磨料又圍繞曲軸公轉(zhuǎn)，從 而達(dá)到拋光均勻的a的。振動馬達(dá)是振動研磨機(jī)屮的核心部件，它是一種特殊的振動馬達(dá)（如上圖所 示），它在兩端的軸心上安裝有偏心塊（也叫振動塊），通過調(diào)節(jié)這兩塊偏心塊的 相對角度、重量，可以很方便的調(diào)節(jié)振動研磨機(jī)的振動頻率、翻轉(zhuǎn)速度。木次設(shè) 計選擇yzul-10-4立式振動電機(jī)。振動盤機(jī)體：是該機(jī)主要部分，形狀像個“大火鍋”組成一個環(huán)行槽。槽內(nèi)壁 鑲有粘貼牢同、耐磨且具有彈性、表面平整的橡膠襯里。拋光介質(zhì)和產(chǎn)品放在其 屮。機(jī)座：是個兩端帶法蘭圓簡。下法蘭有地腳螺孔，是全機(jī)的支撐部分。整個

16、機(jī)體靠彈簧座落在上面。其上開有一孔為調(diào)整偏重鐵和裝拆電機(jī)之用。電機(jī)：是該機(jī)振源。牢固地與機(jī)體連接在一起。通常用的是4極電機(jī)。從上往 下看逆時針方向旋轉(zhuǎn)。因?yàn)槭窃趷毫拥恼駝訔l件下工作，所以必須是專用的特殊 電機(jī)。其軸承和線圈其至接線盒都要適應(yīng)強(qiáng)烈的振動。電機(jī)上k端伸出軸固定兩 個偏重鐵，當(dāng)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)吋，產(chǎn)生足夠的激振力矩。振動彈簧：組成振動系統(tǒng)最基木的參量是振體的質(zhì)量（轉(zhuǎn)動慣量）和恢復(fù)力（恢 復(fù)力矩），該振動系統(tǒng)恢復(fù)力（恢復(fù)力矩）就是由彈簧提供的。彈簧為圓柱壓力彈簧， 其制造材料有60mn、50crva等。經(jīng)熱處理后，硬度為hrc=4550,旋向一般為 左旋。一定數(shù)量的彈簧均勻排列在機(jī)座法蘭上。

17、蝸輪蝸桿減速器：蝸輪蝸桿減速機(jī)是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn) 換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)是：1、機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、體積外形輕巧、小型高效；2、熱交換性能好、散熱快；3、安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于維護(hù)檢修；4、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小、經(jīng)久耐用；5、使用性強(qiáng)、安全可靠性大；那么，坯體是如何被拋光的呢，通電后，電機(jī)帶動偏重鐵旋轉(zhuǎn)，由于上下偏 重鐵重心不平衡產(chǎn)生的偏心力矩作用于機(jī)體，使機(jī)體產(chǎn)生振動，進(jìn)而帶動機(jī)體內(nèi) 介質(zhì)運(yùn)動，通過介質(zhì)的沖擊和磨擦作用坯體被拋光。介質(zhì)以螺旋軌跡，繞機(jī)體屮 心逆吋針旋轉(zhuǎn)，如圖2-2。圖2-2磨料運(yùn)動軌跡圖2.2振動研磨機(jī)的運(yùn)動機(jī)理

18、實(shí)際的拋光機(jī)作為一個振動系統(tǒng)是很復(fù)雜的，為便于分析，系統(tǒng)是否可簡化 為最簡單的力學(xué)模型：如圖2-3所示的質(zhì)量彈性系統(tǒng)。m為質(zhì)量，k為彈簧常數(shù)。該 系統(tǒng)具有兩個自由度。振動位置需要兩個坐標(biāo)z, 0才能確定，z表示振體的質(zhì)心， c在鉛垂軸上的坐標(biāo)，0則表示振體在水平方向相對質(zhì)心的轉(zhuǎn)角。系統(tǒng)的振動是由 上下垂直運(yùn)動和水平扭擺振動合成的結(jié)果圖2-3質(zhì)黽彈性系統(tǒng)模型振動理論指出：在簡諧干擾力作用不，受迫振動也是簡諧運(yùn)動。振動的頻率 與干擾力的頻率相同。田電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，即頻率不變；偏重鐵固定后，振幅也不 變，電機(jī)帶動偏重鐵的振動是簡諧振動。所以拋光機(jī)的振動為簡諧振動。振動頻 率按振源電機(jī)的頻率進(jìn)行。即n6

19、01440 24 hz決定振動程度有兩個主要因素；1）上下偏振塊之間的和位角。相位角指從上俯視兩偏鐵之間的夾角，我們通 過觀察三項實(shí)驗(yàn)說明問題吧。a）把兩偏重鐵調(diào)到同一方向，即相位角為0。這時槽內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動的垂直分量很 小，而水平運(yùn)動分量很大，循環(huán)運(yùn)動很快。b）相位角從090°逐漸加大，介質(zhì)運(yùn)動的垂直分量隨角度增大而增大；相應(yīng) 的水平分量逐漸減?。贿\(yùn)動軌跡為螺旋線。c）相位角從90°。這時，運(yùn)動的水平分量很小，而垂直分量很大。這種現(xiàn)象 可稱為“噴流運(yùn)動”。上述試驗(yàn)可解釋為：當(dāng)上下偏重鐵相位角為0°吋，由上下偏重鐵引起的諧振同相；相位角在090°范圍變化時，

20、則兩個諧振相位差也在090°之間變化。介 質(zhì)的運(yùn)動就是兩個諧振運(yùn)動合成的結(jié)果。2）上下偏重鐵距系統(tǒng)重心c的距離。即對重心?產(chǎn)生的力矩。據(jù)英國資料介 紹，下邊的偏重鐵決定垂直分量運(yùn)動程度；上邊的偏重鐵決定水平分量運(yùn)動程度。 從圖中我們可以看出上邊的偏重鐵距重心近，下邊的偏重鐵距重心遠(yuǎn)。但是機(jī)器 裝好后，上下偏重鐵距重心的距離也就確定了，不能隨便調(diào)整，實(shí)際使用中都是 通過增減上h扁重鐵的重量，來調(diào)整對重心的力矩，也就是調(diào)整振幅的。由上述分析可知，使用拋光機(jī)有個選擇最佳相位角問題。試驗(yàn)表明，對于最 大部位尺寸太小不同的被拋光物體，要采用相應(yīng)的偏重鐵相位角才能滿足拋光工 藝耍求，即使拋光介質(zhì)

21、在槽內(nèi)運(yùn)動一周過程中，露出拋光的次數(shù)為12次。再談?wù)剴伖饨橘|(zhì)。拋光機(jī)適用于骨灰瓷、硬質(zhì)瓷、高長石瓷、高石英瓷及紫 砂制品等。介質(zhì)硬度要因瓷而異，一般說介質(zhì)硬度應(yīng)高出被拋光物體硬度10%左右。 介質(zhì)過硬，會使被拋光物體表面劃出痕跡；過軟則介質(zhì)易損耗。常用的介質(zhì)有石 英碴、碎瓷片等。骨灰瓷為瓷質(zhì)軟，其介質(zhì)為正方體小硬木塊和小的三棱柱形瓷 快混合使用，各為50%。此外，介質(zhì)的形狀、規(guī)格尺寸及介質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的深度也很 有講宂，在此不一一贅述。最后要說明的是：拋光機(jī)在起動和停車的片刻，機(jī)體會以超過臨介振相的頻率作過幅的振動，因此在未裝入足夠的介質(zhì)前，決不能空載啟動電機(jī)。第3章蝸輪蝸桿減速器設(shè)計3.1電動機(jī)

22、的選擇（1）選擇電動機(jī)的類型按工作條件和要求，選用一般用途的y系列三和異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電 壓380v。（2）選擇電動機(jī)的功率 電動機(jī)所需的功率pd=p、，l7式中；一工作機(jī)要求的電動機(jī)輸出功率，單位為 "一電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率；工作機(jī)所需輸入功率，單位為輸送機(jī)所需的功率輸送機(jī)所需的功率仏=fv /1000z7iv=1200x1.5/1000x0.8=2.25/cvv電動機(jī)所需的功率盡=pjt"="聯(lián) h "軸 7聯(lián)=0.99x0.99x0.8x0.99x0.990.76g=2.25/0.76=2.96kw查表，選取電動機(jī)的額定功率&

23、amp;=4kw。（3）選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速己經(jīng)曲軸轉(zhuǎn)速為60120/min,暫定轉(zhuǎn)速為80r/min，由表推薦的傳動比的合理 范圍，取蝸輪蝸桿減速器的傳動比廠=10口40,故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd = in =（10口 40）x80 = 800 0 3200，"min符合這范圍的電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速有1000、1500、3000 r/min四種，現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速 1000 r/m in和1500 r/mi n兩種常用轉(zhuǎn)速的電動機(jī)進(jìn)行分析比較。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格、傳動比及市場供應(yīng)情況，選取比較合適的方案，現(xiàn)選用型號為y112m41. 確定傳動裝置的傳動比及其分配減速器

24、總傳動比及其分配：減速器總傳動比 /久.= 1440/80 = 18式中/一傳動裝置總傳動比 nw一工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位r/min人一電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，單位r/min2. 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)（1）各軸的輸入功率車由i p, = p -7 = 2.96x0.99x0.99 = 2.9hv軸iip2 ="蝸 口朕"她=2.9x0.99x0.99x0.8 = 2.27bv（2）各軸的轉(zhuǎn)速 電動機(jī)：= 1440r/min軸i: nj = nm = 1440r/min軸ii: zz2= 1 = 1440/18 = 80/7min（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸：7； = 9550

25、& /=9550x2.96/1440 = 19.637v m 軸i: t= 9550/?, = 9550x2.9 /1440 = 19.237v m 軸ii: t2 =9550p2/n2 = 9550x2.27/80 = 270.98a-m上述計算結(jié)果匯見表3-1 表3-1傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)輸入功率轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩傳動比效率/電動機(jī)軸2.96144019.6310.98軸i2.9144019.23180.784軸ii2.2780270.983.2傳動零件的設(shè)計計算3.2.1蝸輪蝸桿傳動設(shè)計一. 選擇蝸輪蝸桿類型、材料、精度根據(jù)gb/t10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（zi）蝸

26、桿材料選用45鋼，整 體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬4550hrc。蝸輪齒圈材料選用zcusnlopbl,金屬模 鑄造，滾銑后加載跑合，8級精度，標(biāo)準(zhǔn)保證側(cè)隙c。二. 計算步驟1.按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計設(shè)計公式"3.25z,mm查表7.2取9 = 2,z，=zixi = 2x = 35 2 1 /?2 80 22在3064之間，故合乎要求。初估 7； = 0.82(2) 蝸輪轉(zhuǎn)矩t2:r2 =7；= 9.55x106 x 2.9x18 x 0.82/1440 = 2769502v.mm(3) 載荷系數(shù)心因載荷平穩(wěn)，查表7.8取尺 =1.1(4) 材料系數(shù)z£查表7.9, ze = 5

27、6>/mpa(5) 許用接觸應(yīng)力查表7.10，a,h = 220mpah = 60x80x1x12000 = 5.89x105.89x1070.801190<7" = zn(j,u = 0.801190x220 = 116.26mpa(6) m2d' m2d, > kt23.25zemz22l.lx276950x3.25x156220x351320.77znm查表7.1 取m=6.3, 4=63mm26/, =2500 >1320.77(8) 導(dǎo)程角d'63/=arctan 0.2 = 11.3°(9) 滑動速度v、.v.jidxna

28、63xl440;r60 x 1000 x cos /60 x 1000 x cos 11.31= 4.84/72/5(10)嚙合效率由 =4.84m",查表得 v = l°16tan ytan 11.3tan(/+?v) tan (11.3。+ 2。)= 0.2/0.223 = 0.896(id傳動效率7取軸承效率772=0.99,攪油效率t/3=0.9877 = 7/1 ><72 x773 = 0.896x0.99x0.98 = 0.87r2 =7； x/x7/ = 9.55xl06x2.9xl8x0.87/1440 = 3011837v(12)檢驗(yàn)m2彳的值

29、mmm2d, > kt2.25zejjz2=1.1x301183x3.25x156?220x35 >= 1323<2500.47(2) 蝸桿尺寸 分度圓直徑4 齒頂圓直徑6齒根圓直徑導(dǎo)程角軸向齒距齒輪部分長度4 取夂=105mm(3) 蝸輪尺寸 分度圓直徑4齒頂高齒根高齒頂閱直徑2原選參數(shù)滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求 2 .確定傳動的主要尺寸m = 6.3, j, = 63mm, z, = 2, z2 = 35(1) 中心距6/(d, + mz?)(63 + 6.3x35)a = = 141.15mm2 2dx - 63mmda = d' + 2hal = (63 + 2

30、x6.3) = 75.6mm df'=d' -2hf = 63-2x6.3(1 + 0.2) = 47.88mm tan/= 11.30993247° 右旋pvl = 7im - 3.14x6.3 = 19.78/nmbx > m(l l + 0.06xz2) = 82.53mmd2 = mxz2 = 6.3x35 = 220.5 mmha2 = ha xm = 6.3mmhj2 = (/z* + c* )m = (1 + 0.2)x6.3 = 1.56 mmdal = t/2 + 2/zu2 = 220.5 + 2x6.3x1.2 = 235.62mm d齒根

31、圓直徑df2 = d2 -2m(h: +c*) = 205.38mm導(dǎo)程角tan/= 11.30993247° 右旋軸向齒距pv2 = pvl = 3.14x6.3 = 19.78mm蝴輪齒寬辦2b2 = 0j5da = 0.75x80 = 60 mm齒寬角sin(a/2) = b2!d = 0.9蝸輪咽喉母圓半徑 r2=a-da2/2 = 23.94mm(4) 熱平衡計算估算散熱而釈a= 0.33驗(yàn)算油的工作溫度f 室溫通常取20°。141.75 < 1001.75=0.6077m2散熱系數(shù)尺、.：k=2qw/(m2-°c)1000(1-")/k

32、a+ zo1000x(1-0.87)x2.920x0.6077+ 2051.02°c<80°c汕溫未超過限度(5) 潤滑方式根據(jù)vv=4.84m/s,查表7.14,采用浸油潤滑，油的運(yùn)動粘度v40oc=350xl0_6m2/5幾何尺寸計算結(jié)果列于下表:名稱代號計算公式結(jié)果蝸桿中心距a«=141.75傳動比1i = z2 / z,z=17.59蝸桿分度圓柱的導(dǎo)程角7z,y = arctan q7=11.31°蝸桿軸向壓力角x標(biāo)準(zhǔn)值久=20。齒數(shù)2,z, = 2分度圓直徑dxdx - m qj, = 63齒頂圓直徑dux =m(q + 2)<,=

33、75.6齒根圓直徑d fi = m(q-2a)df' =47.88蝸桿螺紋部分長度/?, > (l 1 + 0.06z2)zz7b, =105名稱代號計算公式結(jié)果蝸輪中心距a+ z2)“=141.75傳動比1i = z2 / z,/=17.59蝸輪端面壓力角a。標(biāo)準(zhǔn)值oca = 20°蝸輪分度圓柱螺旋角p = z=n.3r齒數(shù)z2z2 = izxz2 =35分度圓直徑d2d2 = m z2j2 =220.5齒頂圓直徑da2da2 = m(z2 + 2)da2 = 235.62齒根圓直徑dj 2 = m(z2 -2.4)d = 205.38蝸輪最大外圓直徑<2de2

34、 <<2 + 1-5mda2 = 267.753.3.1蝸輪軸的設(shè)計 (1)選擇軸的材料3.3軸的設(shè)計選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度75=230,強(qiáng)度極限久=600a/p6z,由表查得其許用彎曲應(yīng)力戸，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(表10-1、10-3)(2) 初步估算軸的最小直徑取c=120,得 /min2=120x=36.32腳7根據(jù)機(jī)械設(shè)計表11.5,選彳=38(3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸上零件的定位、固定和裝配單級減速器屮，可將齒輪按排在箱體屮央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面 由軸肩定位，右面用套簡軸向固定，周向固定靠平鍵和過渡配合。兩軸承分別以 軸肩和套筒定位，周向則采用過渡配合或過盈配合固定。聯(lián)

35、軸器以軸肩軸向定位， 右面用軸端擋，圈軸向m定.鍵聯(lián)接作周向固定。軸做成階梯形，左軸承從做從左而裝入，齒輪、套筒、 右軸承和聯(lián)軸器依次右面裝到軸上。 確定軸各段直徑和長度i 段名=38mm= 70mmii段選30208型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度為19.75mm。故ii段直徑 d2 = 40mm oiii段考慮齒輪端而和箱體內(nèi)壁、軸承端蓋與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，則取套 筒長力42mm。故 l3 = 40z?m , d, = 45mm。iv段 = 5qmm , l4 = 8smmv段 t/5 =+ 2h = 58mm，ls = 6mmvi段 = 45mm , l6 = 29mm vii

36、段 d-j =d2= 40mm，ly = 25mm(4) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 繪出軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖以)圖 繪出軸的受力簡圖(/?)圖 繪出垂直面受力閣和彎矩閣(c)閣t 749 18f=2zl=2xil=93.1;v245.7fr = ft * tan = 93.1 x tan 20° = 33.88?/軸承支反力：33.88x55110= 16.94/vfrbv = fr + fv =33.88 + 16.94 = 50.82計算彎矩：截面c右側(cè)彎矩：a/n. = xl = 50.82x- = 2.795/v-mcv rb 21000截面c左側(cè)彎矩：c = f/mv xl

37、= 16.94x1 = 0.9327v m腳 21000 繪制水平而彎矩圖g/)圖p 93 1軸承支反力：frah=frlih= = - = 46.55n-m.截面c處的彎矩：mch = frxh x = 46.55x= 2.56/v .mch讓 21000 繪制合成彎矩圖(e)圖mc = m2cv + m2ch = a/2.7952 +2.562 = 3.797v m.m'c=永 m'cv、+ m = 7o.9322 +2.562 = 2.72n m 繪制轉(zhuǎn)矩團(tuán)(/)圖pr = 9.55xl06x- = 9.55xl06x4.54/80 = 5.86x10stv mm = 5

38、86a m n 繪制當(dāng)量彎矩圖u)圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，取0.6,截面c處的當(dāng)量彎矩為= 351.62 論imec=加 l+(at)2 =扣92+(0.6x586)2(a)閣3.2低速軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩（0軸的結(jié)構(gòu)與裝配（/?）受力簡圖（c）水平面的受力和彎矩圖（4垂直面的受力和彎矩圖合成彎矩圖（/）轉(zhuǎn)矩圖u）計算彎矩圖3.3.2蝸桿軸的設(shè)計(1) 選擇軸的材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度hfis=230，強(qiáng)度極限=650m/似，屈服極限 = 360 mpa,彎曲疲勞極限c 300均w ,剪切疲勞極限r(nóng)_, = 155均沁，對稱循環(huán)變應(yīng)力吋的許用應(yīng)力7_丄=60均76z。(2) 初步估

39、算軸的最小直徑最小直徑估算lin cx3| = 120x3 =!5.!5 ,取七=別(3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑6/=40mm,初選軸承型號為30208圓 錐滾子軸承(gb/t29794),采用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，其中，齒根圓直徑6/fl = 47.88mm,分度圓直徑4 = 63mm，齒頂圓直徑t/wl =75.6mm，長度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計，校核的方法與蝸輪軸相類似，經(jīng)過具體的設(shè)計和校核，得該蝸桿 軸結(jié)構(gòu)是符合要求的，是安全的。第4章軸承的選擇和計算4.1蝸輪軸的軸承的選擇和計算按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步選用30208(gb/t29794)圓錐滾子軸承，內(nèi)徑#

40、40mm， 外徑d=80mm，b=20mm.(1) 計算軸承載荷 軸承的徑向載荷軸承?h ra = jrx =a/46.552+16.942 = 49.547v軸承 b:心=批h + r2bv = 746.552+50.822 = 68.927v 軸承的軸向載荷軸承的派生軸向力s = sctga 查表得：30208軸承漢=15°38'32"所以，= /?/8crgl5°38,32,= 17-173yv5« = 啡 15°38'32 = 23.897v 無外部軸向力。因?yàn)槊?lt;,軸承a被“壓緊”，所以，兩軸承的軸向力為4 =s

41、a =17.17377 = 4 計算當(dāng)量動載荷由表查得圓錐滾子軸承30208的e = 0.4 取載荷系數(shù)/p= 1.2,軸承a: a.=21222 = 0.347 <e ra 49.54取x=l, k=0,則/=/p(a7?4+k4j = 1.2x(1x49.54 + 0) = 59.448；v軸承b: = 21 = 025 <er, 68.92取x=l, k=0,貝ij/ =，p(a7 + k4j = 1.2x(lx68.92 + 0) = 82.77v按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選用30208圓錐滾子軸承(gb/t29794),經(jīng)校核所選軸 承能滿足使用壽命，合適。具體的校核過程略。4.2

42、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸(1) 箱座(體)壁厚:=0.04tz + 3>8,取5=15;(2) 箱蓋壁厚：=0.85 j>8,取4=12;(3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度：b = 1.56 = b= 22.5,么=2.55 = 37.5;(4) 地腳螺栓直徑及數(shù)a 根據(jù)“=154.35,得< =0.036 + 12 = 15.76，取人=18, 地腳螺釘數(shù)目為4個；(5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑:4 =0.756/, «14(6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑：< =(0.50.6)七=914.4，取<=12;(7) 表2.5.1軸承端蓋螺釘直徑：高速軸低

43、速軸軸承座孔(外圈)直徑100130軸承端蓋螺釘直徑41216螺釘數(shù)目66(8) 檢查孔蓋螺釘直徑：本減速器為一級傳動減速器，所以取6/4 = 10;(9) 軸承座外徑：d2=d + (55.5)d3,其中d為軸承外圈直徑，把數(shù)據(jù)代入上述公式，得數(shù)據(jù)如下：高速軸：=80 + (5 5.5)x12 = 140 144,取 £>2=140,低速軸：£>2 =110 + (55.5)x16 = 190198，取£)2=190;(10) 表2.5.2螺栓相關(guān)尺寸：d.f -18d,二 14么二12锪孔直徑£>()363026至箱外壁的距離242

44、018至凸緣邊緣的距離201816(11)軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離：s以4螺栓和4螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近,一般取 s =(12) 軸承旁凸臺半徑：r=c2=20,根據(jù) < 而得；(13) 軸承旁凸臺高度：a根據(jù)低速軸軸承外徑02和< 扳手空間的要求，由 結(jié)構(gòu)確定；(14) 箱夕卜壁至軸承座端面的距離：/+<?2+58 = 22 + 20 + 58 = 4750, 取 1 = 48;(15) 箱蓋、箱座的肋厚：mo.85,取砰=12，m>0.s5 6,取m=14;(16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離：a,>,取么=16;(17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外闕角、內(nèi)闕

45、角：鑄造斜度 = 1: 10，過渡斜度y=l: 20，鑄造外閱角/?。=5，鑄造內(nèi)闕角7?=3。第5章其他零件設(shè)計5.1鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核5.1.1高速軸鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核 高速軸釆用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，因此無需采用鍵聯(lián)接。5.1.2低速軸與蝸輪聯(lián)接用鍵的選擇和強(qiáng)度校核(1) 選用普通平鍵(a型)按低速軸裝蝸輪處的軸徑=50mm,以及輪轂長/ = 88mm , 查表，選用鍵 16x10x76 gb10962003。(2) 強(qiáng)度校核鍵材料選用45鋼，查表知鍵的工作長度/71q_i - l-b = 76-16 = 60mm，k = = = 5mm，按公式的擠壓應(yīng)力 2 22tx103kid2x58

46、6.22x105x60x5018a6mpac7p < <7/;,故鍵的聯(lián)接的強(qiáng)度是足夠的5.2聯(lián)軸器的選擇和計算5.2.1高速軸輸入端的聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩 7；“ 二 kat 查表取么=1.5 有 7；“ = kat= .5x38.46 二 57.69 aon，查表 選用tl5型彈性套柱銷聯(lián)軸器，材料為35鋼，許用轉(zhuǎn)矩r = 125/v*m,許用轉(zhuǎn)速zi = 4600r/min,標(biāo)記：lt5聯(lián)軸器30x50 gb432384。選鍵，裝聯(lián)軸器處的軸徑為20mm，選用鍵8x7x45gb109679，對鍵的強(qiáng)度進(jìn)行校核，鍵同樣采用45鋼，有關(guān)性能指標(biāo)見(2.6.2),鍵的工作長度/ = l-

47、b = 28-6 = 22mm，k = = = 3mni，按公式的擠壓應(yīng);zj 2 22rxl03 = 2 x 38_46x103_ = 38 84縱< <7合格。所以高速級選用的聯(lián) p kid 3x22x30p軸器為lt5聯(lián)軸器30x50 gb432384,所用的聯(lián)結(jié)鍵為8x7x45 gb109679。5.2.2低速軸輸出端的聯(lián)軸器根據(jù)低速軸的結(jié)構(gòu)尺寸以及轉(zhuǎn)矩，選用聯(lián)軸器lt8聯(lián)軸器50x70 gb432384, 所用的聯(lián)結(jié)鍵為10x8x50gb109679,經(jīng)過校核計算，選用的鍵是符合聯(lián)結(jié)的強(qiáng) 度要求的，具體的計算過程與上面相同，所以省略。5.3減速器的潤滑減速器中蝸輪和軸承都

48、需要良好的潤滑，起主要0的是減少摩擦磨損和提高 傳動效率，并起冷卻和散熱的作用。另外，潤滑油還可以防止零件銹蝕和降低減 速器的噪聲和振動等。本設(shè)計選取潤滑汕溫度z = 40°c時的蝸輪蝸桿汕，蝸輪采用浸油潤滑，浸油深度約為a121個螺牙高，但油面不應(yīng)高于蝸桿軸承最低一個滾動體屮心。致謝兩個月的畢業(yè)設(shè)計時間匆匆而過，在老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助下，我 如期順利地完成丫畢業(yè)設(shè)計。在此，我對老師及幫助過我的同學(xué)致以誠摯的謝意!畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)課程的一個重要環(huán)節(jié)，它可以讓我們對大學(xué)四年所學(xué)所知所 見綜合的系統(tǒng)的應(yīng)用和實(shí)踐，并在前幾次課程設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)一步鞏固和加深所 學(xué)的理論知識。通過畢業(yè)設(shè)計把所學(xué)相關(guān)課程（如機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè) 計、理