SCF-1020B全自動水性覆膜機-涂膠部分設(shè)計【三維SW】【15張cad圖紙+說明書完整資料】

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Motor powered by a belt wheel deceleration will need to transfer the power to the belt wheel, belt wheel drives the ceramic coating roller, so as to drive the movement of the deviceAbstract this thesis research:(1) water dry-type laminated machine overall structure design.(2) analysis of water dry-type laminated machine performance.(3) the choice of motor.(4) transmission system, execution unit and a water dry-type laminating machine.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) the use of computer aided design, 3D modeling on Design of parts.(7) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.Keywords: water dry-type laminating machine, structure design, 3D modeling目 錄摘要IIAbstractIII第1章 水性干式覆膜機的發(fā)展?fàn)顩r1第2章 水性干式覆膜機涂膠部總體方案分析及確定52.1 涂膠部整體工作圖52.2涂膠部各個部分的功能介紹52.3壓合部分82.3.1壓合部分的功能82.3.2熱壓合裝置的工作原理82.3.3壓合裝置的調(diào)節(jié)原理82.4 涂膠部設(shè)計參數(shù)92.5 確定電機所需功率92.6傳動比分配11第3 章 水性干式覆膜機涂膠機構(gòu)的計算133.1 帶傳動設(shè)計133.2選擇帶型143.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速143.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角153.5確定帶的根數(shù)z163.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸163.7確定帶的張緊裝置163.8齒輪的設(shè)計計算183.9 軸的設(shè)計243.10涂膠輥軸的設(shè)計313.11 鍵的選擇與校核333.11.1 帶輪1上鍵的選擇與校核333.11.2 帶輪2上鍵的選擇與校核353.12墻板受力分析36結(jié)論與建議39參考文獻(xiàn)41致謝42第1章 水性干式覆膜機的發(fā)展?fàn)顩r水性覆膜機：使用水性環(huán)保膠水覆膜的機器。覆膜就是將塑料薄膜涂上粘合劑，將其與以紙張為承印物的印刷品，經(jīng)橡皮滾筒和加熱滾筒加壓后合在一起，形成紙塑合一 的產(chǎn)品。水性覆膜機使用環(huán)保膠水，復(fù)合后產(chǎn)品具有透明度高，立體感強，無毒，無氣味，無污染，粘合力好，不需要加熱干燥裝置，高速節(jié)能，適用于包裝裝璜工 業(yè)中紙盒、掛歷、書刊封皮等的覆膜加工，且對覆膜紙的質(zhì)量沒有太高的要求，是包裝行業(yè)理想的技術(shù)設(shè)備。從給紙、給膠、壓合、收紙均實現(xiàn)自動化，由輸送皮帶 配合無級變速器可方便地控制各種規(guī)格紙張的輸送及定位。作為保護(hù)和裝飾印刷品表面的一種工藝方式，覆膜在印后加工中占很大的份額，隨便走進(jìn)一個書店，你就會發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)圖書都采用這種方式。這是因為經(jīng)過覆膜的 印刷品，表面會更加平滑、光亮、耐污、耐水、耐磨，書刊封面的色彩更加鮮艷奪目、不易被損壞，印刷品的耐磨性、耐折性、抗拉性和耐濕性都得到了很大程度的 加強，保護(hù)了各類印刷品的外觀效果，提高了使用壽命。最值得一提的就是，覆膜可以很大程度地彌補印刷產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷，許多在印刷過程中出現(xiàn)的表觀缺陷，經(jīng) 過覆膜以后（尤其是覆亞光膜后），都可以被遮蓋。因此，覆膜工藝在我國廣泛應(yīng)用于各類包裝裝潢印刷品，各種裝訂形式的書刊、本冊、掛歷、地圖等，是一種很受歡迎的印品表面加工技術(shù)。覆膜工藝于20世紀(jì)80年代進(jìn)入我國，由于它的諸多優(yōu)點，在極短時間內(nèi)便風(fēng)靡全國，并逐漸成為書刊表面裝飾的寵兒。如今，人們的環(huán)保意識逐漸增強，相關(guān)法律法規(guī)不斷完善，覆膜加工過程中所產(chǎn)生的污染和覆膜制品廢棄時重復(fù)利用困難這兩大問題擺在人們面前，提起覆膜，人們往往會想到“白色污染”。許多業(yè)內(nèi)人士對覆膜的功能以及能否繼續(xù)應(yīng)用產(chǎn)生懷疑，原國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會在 2002年發(fā)布的第32號令中，已將溶劑型即涂覆膜機列入第三批淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄中?？梢钥隙?，在今后的發(fā)展過程中，覆膜技術(shù)將會接受越來越多的考驗。覆膜將會怎樣發(fā)展？是完全淘汰還是合理發(fā)展？這些問題都將成為覆膜工藝發(fā)展過程中無法回避的難題。盡管禁用溶劑型即涂覆膜工藝的規(guī)定已出臺多年，但目前我國仍有許多小型覆膜廠在繼續(xù)使用。據(jù)了解，這種工藝主要存在以下問題。（1）影響操作人員健康，存在火災(zāi)隱患溶劑型覆膜由于使用含苯的溶劑，損害操作人員的身體健康，對車間環(huán)境造成極大的污染。同時，隨著周圍有機溶劑濃度的不斷增加，極易因薄膜材料產(chǎn)生的靜電而突發(fā)火災(zāi)。而且對周圍的環(huán)境來說，覆膜工廠本身就是一個嚴(yán)重的污染源，存在潛在危險。（2）覆膜后的紙張和薄膜材料難以回收，浪費資源據(jù)了解，現(xiàn)在我國造紙纖維80%的來源是依靠回收廢舊紙張，包括紙毛、紙邊等。在印刷品中，書刊封面的用紙量也是巨 大的，如果大批量采用覆膜（特別是即涂型覆膜材料），又無法將紙張和塑料薄膜分離，那么覆過膜的廢舊紙張以及紙邊、紙毛都將無法回收，無法降解，這樣會帶 來無法估計的經(jīng)濟損失，實際上就是一種資源浪費。既然溶劑型覆膜有這么大的危害，為什么仍有如此大的市場呢？以下原因或多或少地決定著其存在的理由。第一，用溶劑型膠黏劑的覆膜機已使用多年，設(shè)備的發(fā)展 已經(jīng)很成熟，且覆膜精度有保證，這些機器一般不易壞、維修也不復(fù)雜，在長期使用中積累了很多生產(chǎn)和維修方面的經(jīng)驗，故很多生產(chǎn)廠不愿意把這種還能派得上用 場的溶劑型覆膜機淘汰。第二，溶劑型覆膜工藝推廣幾十年，技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量有保證。許多企業(yè)及技術(shù)人員不愿將一項自己熟練的工藝技術(shù)，換成一項自己并不 太熟悉的技術(shù)。第三，從成本上考慮，溶劑型覆膜機還是比較便宜的，對印刷廠來講，節(jié)約成本就是爭取利潤。第四，水性覆膜工藝雖然改善了生產(chǎn)過程中的環(huán)境問 題，避免了對操作人員身體的傷害，但相對于溶劑型覆膜工藝來說仍有很多缺陷，如產(chǎn)品質(zhì)量難以讓人滿意等。影響覆膜發(fā)展因素總 體來說，溶劑型覆膜工藝被徹底淘汰是遲早的事情，通過采訪我們也證明了這樣的趨勢?？梢灶A(yù)見，溶劑型覆膜已經(jīng)到了退出歷史舞臺的時刻了。但是，我們是否可 以據(jù)此而將覆膜技術(shù)全盤否定呢？筆者認(rèn)為，在目前的情況下，將覆膜技術(shù)徹底淘汰的看法是不現(xiàn)實的,以下兩個方面值得引起大家的注意。(1)印刷廠 利潤難以割舍對于多數(shù)印刷廠來說，覆膜是印后加工中一個很大的利潤點，尤其是現(xiàn)今印刷業(yè)已進(jìn)入微利時代，對于覆膜加工，印刷廠是難以割舍的。覆膜一線的操作人員是有害氣體的第一受害者，可以讓我們感到安慰的是，現(xiàn)在的印刷廠（即使是一些小規(guī)模的印刷廠）一 般都能認(rèn)識到覆膜工藝的危害，并正在設(shè)法將可能出現(xiàn)的污染減少到最小，如采用比較環(huán)保的工藝和材料，完善廠房的通風(fēng)設(shè)施等，他們歡迎環(huán)保型的產(chǎn)品，如水性 覆膜、預(yù)涂膜等。(2)出版社 覆膜已經(jīng)成為習(xí)慣記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，覆膜工藝深受出版社推崇，美編在選擇書刊表面的裝飾方法時，往往都首選覆膜，甚至在局部UV上光 時，也要先覆膜再上光。可以說，在是否覆膜的問題上，出版社是起著決定作用的，因為按照一般圖書出版的流程，出版社要先制定方案，印刷廠或者裝訂廠也只是 在執(zhí)行出版社的意愿。一些科教類出版社幾乎對所有的圖書都要進(jìn)行覆膜。在環(huán)保的問題上，出版社一方顯然沒有印刷廠一方表現(xiàn)得積極。人們在生活水平提高的同時，對紙質(zhì)出版物的印刷質(zhì)量和表面裝飾效果的要求也有了很大的提高。出版社為了追求圖書產(chǎn)品的銷量,必然需要在書刊封面上大做文章。紙質(zhì)出版物在經(jīng)過覆膜加工以后，圖文可以得到保護(hù)，視覺效果更佳，尤其是亞光膜給人柔和、高檔、舒服的感覺。此外，覆膜還可以增加色彩的濃度和亮度，提高色彩對比度，還可以防水，不會粘臟。同時，紙張的張力值、平滑度、抗老 化、抗撕裂、抗戳穿等物理性能普遍提高，減少了紙質(zhì)品受水分影響而引發(fā)的形變和破損，提高了書籍的剛性和成型穩(wěn)定性，大大提高了印刷品的附加值。況且，覆 膜成本的投入，要遠(yuǎn)低于產(chǎn)品的附加值、商品促銷率等的增加。對于出版社來說，既然覆膜有如此多的利處，那又何樂而不為呢?因此，出版單位同印刷廠應(yīng)加強溝通，印刷廠應(yīng)多將覆膜工藝的利弊介紹給出版單位，出版單位在制定書刊裝飾方案時能多考慮到各種工藝的優(yōu)缺點，帶著一種社會責(zé)任感去做設(shè)計。預(yù)涂膜大約是在1989年開始使用，在歐美國家已得到了廣泛的應(yīng)用，1996年左右進(jìn)入亞洲。在進(jìn)入亞洲的同時，歐 美已經(jīng)宣布禁止使用即涂膜，改為預(yù)涂膜。由于使用較晚，亞洲除日本現(xiàn)已全部使用預(yù)涂膜外，其他國家（如中國、韓國等）都處于預(yù)涂膜和即涂膜兼用的狀態(tài)。我 國從2000年以后才開始使用預(yù)涂膜，現(xiàn)在預(yù)涂膜在我國的市場份額仍然很小。與即涂膜相比，預(yù)涂膜有很多優(yōu)點。如減少了污染，對人身體無損傷；不會因紙張性質(zhì)不同或墨色不同而影響覆膜質(zhì)量；預(yù)涂膜覆膜機操作更簡單，加工后的圖文效果更好；基本消滅了皺褶、氣泡、脫落等現(xiàn)象。最值得一提的是，這是一種環(huán)保型的工藝，整個生產(chǎn)過程對人身體無害。但預(yù)涂膜在我國的推廣還是比較緩慢的，這其中，成本問題是一個很大的影響因素，決定著投資者對預(yù)涂膜工藝的熱情。在 最近的一項調(diào)查中表明，有超過半數(shù)的受訪者認(rèn)為預(yù)涂膜產(chǎn)品在價格方面偏高，因為預(yù)涂膜產(chǎn)品屬于印刷耗材，印刷廠在選擇耗材時價格成本是一個不可忽略的問 題。此外，由于我國缺乏紙張和薄膜分離的技術(shù)，使得預(yù)涂膜在我國無法完全稱為一個環(huán)保型工藝。針對這種現(xiàn)狀，預(yù)涂膜產(chǎn)品應(yīng)該通過規(guī)模生產(chǎn)降低成本，從而使市場價格越來越接近印刷廠的需求。與此同時，紙膜分離技術(shù)的研發(fā)或引進(jìn)也應(yīng)引起相關(guān)部門的重視，以在無法舍棄覆膜工藝的情況下，實現(xiàn)環(huán)保型覆膜，合理發(fā)展覆膜工藝。第2章 水性干式覆膜機涂膠部總體方案分析及確定2.1 涂膠部整體工作圖 上膠指將經(jīng)由涂布座將膠水涂布于膠膜表面,再經(jīng)過大干燥滾筒的上方首先進(jìn)行干燥,將膠中水分揮發(fā)，然后送入壓合部與紙張進(jìn)行壓合。上膠部主要結(jié)構(gòu)如圖所示。 上膠步驟：為防止膠水涂布到壓合輥上，上膠順序應(yīng)為：給紙給膜上膠壓合。圖2-34 上膠部1-壓膜輥；2-陶瓷涂布輥；3-刮刀；4-膠槽2.2涂膠部各個部分的功能介紹 涂膠部采用陶瓷網(wǎng)紋輥加刮刀的涂布方式，膠水涂布量小、均勻，配合氣動自動上膠系統(tǒng)，涂膠部分裝有調(diào)節(jié)裝置以調(diào)節(jié)上膠量的多少，滿足不同印件的要求。上膠裝置的工作原理 1.涂膠座 涂膠座包含陶瓷涂布輥1及刮刀2，將膠水均勻涂布于膠膜上。刮刀安裝在架刀座3上，兩邊的架刀座可以采用細(xì)紋螺桿4進(jìn)行前后調(diào)節(jié)，改變刮刀與涂布輥的角度。陶瓷涂布輥抗腐蝕、抗變形性比鋼輥更好，外表面有細(xì)網(wǎng)紋，如圖2-35所示。圖2-35 陶瓷涂布輥結(jié)構(gòu)圖1-陶瓷涂布輥；2-刮刀；3架刀座；4-調(diào)節(jié)螺桿 2.烘干裝置 膠膜涂上膠水后，繞過干燥滾筒1上方，由熱水機內(nèi)的電熱管加熱為85以上并利用泵送至中空鋼管3，再流入帶有射流形狀曲線水槽2內(nèi)，再回到加熱箱進(jìn)行循環(huán)，溫度可自控制，溫度最高120度。使膠水內(nèi)水份易于蒸發(fā)，并配合將熱風(fēng)吹入加速干燥，排風(fēng)機再將含有大量水汽的空氣排出，以達(dá)到快速干燥的效果。滾筒中水的溫度設(shè)定值隨覆膜速度的提高而升高，最高達(dá)到120。 圖2-36 干燥壓合滾筒結(jié)構(gòu)圖1-外壁 ；2-內(nèi)芯；3-中空管在干燥壓合滾筒1上方有翅片管加熱器2，它的結(jié)構(gòu)是是采用中間為銅管外壁包裹螺旋形鋁片，增大散熱面積；利用抽風(fēng)機讓內(nèi)部的空氣循環(huán)以達(dá)到熱能回收的目的。同時抽風(fēng)機將含有大量水蒸氣的空氣抽出，濕氣外排，大大提高膠水干燥速度。 圖2-37 烘干裝置1-干燥壓合滾筒；2-翅片管加熱器圖2-39 膠量控制1-陶瓷涂布輥；2-刮刀；3架刀座；4-調(diào)節(jié)螺桿2.3壓合部分2.3.1壓合部分的功能這部分是覆膜的關(guān)鍵，直接關(guān)系到覆膜產(chǎn)品的粘結(jié)牢度。壓合部是采用加壓、加熱方式將膠膜貼合于紙張表面上。熱壓原理是黏合劑在融熔狀態(tài)下能夠很快地浸潤和滲入到印件表層中，從而獲得牢固的結(jié)合界面層。2.3.2熱壓合裝置的工作原理 使用熱能及壓力將已涂膠的膠膜緊密貼合于紙張上，壓合滾筒內(nèi)有熱水循環(huán)系統(tǒng)，其加熱系統(tǒng)是由熱水機內(nèi)的電熱管加熱并利用泵送至中空鋼管，再流入帶有射流形狀曲線水槽內(nèi)，再回到加熱箱進(jìn)行循環(huán)，溫度可自控制，溫度最高120。 圖2-40 壓合裝置1-壓合滾筒；2-壓合膠輥；3-油壓系統(tǒng)2.3.3壓合裝置的調(diào)節(jié)原理1.壓合壓力的調(diào)整 壓合膠輥壓力太大會把印刷品邊緣處的膠水?dāng)D出，導(dǎo)致印刷品邊緣出現(xiàn)雪花；反之壓力太小也會出現(xiàn)雪花，解決方法是調(diào)整施壓輥壓力；施壓輥壓力太大會造成覆膜產(chǎn)品打皺，解決方法是減小壓力；壓合壓力太小或不均，將會使薄膜和紙張之間出現(xiàn)氣泡、貼合不牢，可適當(dāng)加大施壓輥壓力。壓力的調(diào)整是利用液壓系統(tǒng)上的壓力控制器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，通過油壓系統(tǒng)3將壓合膠輥1升降，提供膠膜和紙張在貼合時所需的壓力，壓力范圍912MPa ,一般在10MPa。 壓合膠輥膠質(zhì)采用優(yōu)質(zhì)聚脂橡膠，回彈性好、耐高溫、耐磨損，并配有自動給壓、保壓、斷電缷壓的液壓控制系統(tǒng)，在忽然斷電和停機時，壓合膠輥自動脫離，大大延長了膠輥的使用壽命,并保證了薄膜和紙張貼合牢固、表面亮度高。 2.停機后的清洗膠水在常溫下一般5分鐘左右即可干燥成膜，為保證覆膜質(zhì)量，停機后應(yīng)立即對陶瓷輥和刮刀進(jìn)行清洗。方法是：換下回膠管，插入清洗用膠管（排放到合適位置）先用清水，而后用酒精對陶瓷輥和刮刀進(jìn)行清洗，用棉絲擦拭干凈。2.4 涂膠部設(shè)計參數(shù)電機通過一級帶傳動，大帶動帶動陶瓷涂布輥，然后陶瓷涂布輥再通過齒輪傳動帶動涂膠輥。適用薄膜厚度（mm）0.010-0.025最小紙張尺寸400X350最大紙張尺寸1020X1050最高覆膜速度88m/min(1.47(m.s-1) )2.5 確定電機所需功率1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：從電動機到工作機的傳動總效率為：其中、分別為V帶傳動、齒輪、滾動軸承、和陶瓷涂布輥的效率，查取機械基礎(chǔ)P459的附錄3 選取=0.96 、=0.98（8級精度）、=0.99（球軸承）、=0.96故 (1)工作機的功率PW設(shè)該工作機在工作時的工作阻力為F=4500N(3)所需電動機功率Pd又因為電動機的額定功率查機械基礎(chǔ)P499的附錄50，選取電動機的額定功率大于為7.3kW，滿足電動機的額定功率 。3、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：按機械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第三版）P5推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍Ia=36。由相關(guān)手冊V帶傳動比I1=24，則總傳動比理時范圍為Ia=624。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為n筒=（624）107.01=6422568r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。查機械設(shè)計課程設(shè)計手冊得：選擇，其銘牌如下表1-1：表2-2 Y系列三相異步電動機 電動機型號額定功率 KW滿載轉(zhuǎn)速 r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量 KgY132M-4 7.5同步轉(zhuǎn)速1500 r/min,4級 14402.22.281（a）（b） 圖2.1 電動機的安裝及外形尺寸示意圖表2.2 電動機的安裝技術(shù)參數(shù)中心高/mm 外型尺寸/mm L（AC/2+AD）HD 底腳安裝 尺寸AB地腳螺栓 孔直徑K 軸伸尺 寸DE 裝鍵部位 尺寸FGD132515 345 315216 1781238 8010 432.6傳動比分配工作機的轉(zhuǎn)速取，則42第3 章 水性干式覆膜機涂膠機構(gòu)的計算3.1 帶傳動設(shè)計電機功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min, 取，n2=500r/min表4 工作情況系數(shù)工作機原動機類類一天工作時間/h10161016載荷平穩(wěn)液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風(fēng)機（）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大螺旋式運輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械1.21.31.41.41.51.6載荷變動很大破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機1.31.41.51.51.61.8根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查機械設(shè)計P296表4，取KA1.1。即3.2選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按機械設(shè)計P297圖1311選取。根據(jù)算出的Pd8.25kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n11440r/min ，查圖得：dd=80100可知應(yīng)選取A型V帶。3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速由機械設(shè)計P298表137查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm則取dd1=90mm ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）表3 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機械設(shè)計P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=250mm 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率）誤差 符合要求 帶速 滿足5m/sv300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪?？傊л嗊xH型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。3.7確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.8計算壓軸力由機械設(shè)計P303表1312查得，A型帶的初拉力F0133.46N，上面已得到=153.36o，z=8，則對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進(jìn)行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32、34、36、38（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項目 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 67.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f z 輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32 對應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 極限偏差 1 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd(2.53)d時)，如圖7 -6a。 （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd 300mm 時)，如圖7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪(ddd) 100 mm 時)，如圖7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd 500mm 時)，如圖7-6d。（a） （b） （c） （d）圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）3.8齒輪的設(shè)計計算（1）選擇齒輪材料、熱處理方法及精度等級 齒輪材料、熱處理方法及齒面硬度因為載荷中有輕微振動，傳動速度不高，傳動尺寸無特殊要求，屬于一般的齒輪傳動，故兩齒輪均可用軟齒面齒輪。查機械基礎(chǔ)P322表1410，小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度236HBS；大齒輪選用45號鋼，正火處理，硬度為190HBS。 精度等級初選減速器為一般齒輪傳動，圓周速度不會太大，根據(jù)機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P145表57，初選8級精度。選小齒輪齒數(shù)Z1=20，則大齒輪齒數(shù)為Z2=i Z1，所以=3.5620=71.2使兩齒輪的齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，取值（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計齒輪由于本設(shè)計中的減速器是軟齒面的閉式齒輪傳動，齒輪承載能力主要由齒輪接觸疲勞強度決定，其設(shè)計公式為： 確定載荷系數(shù)K因為該齒輪傳動是軟齒面的齒輪，圓周速度也不大，精度也不高，而且齒輪相對軸承是對稱布置，根據(jù)電動機和載荷的性質(zhì)查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P147表58，得K的范圍為1.41.6， 取K1.5。接觸疲勞許用應(yīng)力 ）接觸疲勞極限應(yīng)力由機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P150圖530中的MQ取值線，根據(jù)兩齒輪的齒面硬度，查得45鋼的調(diào)質(zhì)處理后的極限應(yīng)力為=600MPa , =560MPa ）接觸疲勞壽命系數(shù)ZN 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)公式為 N=60 n jth 工作壽命每年按300天，每天工作28小時，故 th=(3001028)=48000h N1=60466.798148000=1.344109 查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P151圖531，且允許齒輪表面有一定的點蝕 ZN1=1.02 ZN2=1.15) 接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)SHmin查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P151表510，得SHmin1 ）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。將以上各數(shù)值代入許用接觸應(yīng)力計算公式得 ）齒寬系數(shù)由于本設(shè)計的齒輪傳動中的齒輪為對稱布置，且為軟齒面?zhèn)鲃?，查機械基礎(chǔ)P326表1412，得到齒寬系數(shù)的范圍為0.81.1。取。 ）計算小齒輪直徑d1 由于，故應(yīng)將代入齒面接觸疲勞設(shè)計公式，得 圓周速度v查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P145表57，v1和N2=，查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P156圖534得， YN1=1，YN2=1 )彎曲疲勞強度的最小安全系數(shù)SFmin 本傳動要求一般的可靠性，查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P151表510，取SFmin1.2。）彎曲疲勞許用應(yīng)力 將以上各參數(shù)代入彎曲疲勞許用應(yīng)力公式得 ）齒根彎曲疲勞強度校核 因此，齒輪齒根的抗彎強度是安全的。3.9 軸的設(shè)計主要進(jìn)行的是低速級軸的設(shè)計與校核 3.9.1 求作用在帶輪上的力因已知低速級帶輪的直徑為500 而 F8926.93 N FF3356.64 N FFtan4348.162315.31 N圓周力F，徑向力F及軸向力F的方向如圖7.1所示。圖7.1 軸的載荷分布圖3.9.2 初步確定軸的最小直徑（1）先按課本式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本，取，于是得11260.36（2）聯(lián)軸器的選擇。輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑（圖7.2）。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適,故需同時選取聯(lián)軸器的型號。查課本表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取1.3，則：1.31495.51091834.287 按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設(shè)計手冊表17-4，選用LT10彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T43232002），其公稱轉(zhuǎn)矩為2000。半聯(lián)軸器的孔徑d165 mm，故取65 mm，半聯(lián)軸器的長度L142 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1107 mm。3.9.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取-的直徑80 mm；左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑D85 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1107 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故-的長度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)取105 mm。 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)80 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承（GB/T 2971994）30217型，其尺寸為dDT85 mm150 mm30.5 mm，故85 mm；右端圓錐滾子軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，取套筒寬為14 mm，則44.5 mm。 取安裝帶輪處的軸段90 mm；帶輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知帶輪的寬度為90 mm，為了使套筒端面可靠地壓緊帶輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取86 mm。帶輪的右端采用軸肩定位，軸肩高h(yuǎn)0.07d，故取h7 mm，則104 mm。軸環(huán)寬度,取b12 mm。 軸承端蓋的總寬度為37.5 mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離,故取67.5 mm。至此，已初步確定了低速軸的各段直徑和長度。 圖7.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖表 7.1 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 段名參數(shù)-直徑/mm65 H7/k68085 m690 H7/n610485 m6長度/mm10567.546861244.5鍵bhL/mm20 12 90251470C或R/mm處245o處R2處R2.5處R2.5處R2.5處R2.5處2.545o（2） 軸上的零件的周向定位帶輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按90 mm由課本表6-1查得平鍵截面bh25 mm14 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為70 mm，同時為了保證帶輪與軸配合有良好的對中性，故選擇帶輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為20 mm12 mm90 mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（3） 確定軸上圓周和倒角尺寸參考課本表15-2，取軸左端倒角為2，右端倒角為2.5。各軸肩處的圓角半徑為:處為R2，其余為R2.5。3.9.4 求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖(圖7.2）作出軸的計算簡圖（圖7.1）。在確定軸承的支點位置時,應(yīng)從手冊中查得a值。對于30217型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a29.9 mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距57.1+71.6128.7 mm。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖7.1）。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面。計算步驟如下：57.1+71.6128.7 mm4 966.34 N3 960.59 N2 676.96 N3 356.64-2 676.96679.68 N4 966.3457.1283 578.014 2 676.9657.1152 854.416 679.6871.6486 65.09 322 150.53 287 723.45 表5.2 低速軸設(shè)計受力參數(shù) 載 荷水平面H垂直面V支反力4 966.34 N，3 960.59 N2 676.96 N，679.68 N彎矩M283 578.014 152 854.416 486 65.09 總彎矩322 150.53 ,287 723.45扭矩T1 410 990 3.9.5 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)課本式(15-5)及表7.2中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取0.6，軸的計算應(yīng)力 MPa12.4 MPa前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查課本表15-1得60MP。因此 ，故此軸安全。3.9.6 精確校核軸的疲勞強度（1）判斷危險截面截面A,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面A,B均無需校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，從受載來看，截面C上的應(yīng)力最大。截面的應(yīng)力集中的影響和截面的相近，但是截面不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面C上雖然應(yīng)力最大，但是應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大,故截面C也不必校核，截面和顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過盈配合的小，因而，該軸只需校核截面左右兩側(cè)即可。（2）截面左側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.10.161 412.5 抗扭截面系數(shù) 0.20.2122 825 截面的右側(cè)的彎矩M為 90 834.04 截面上的扭矩為 1 410 990 截面上的彎曲應(yīng)力1.48 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 11.49 MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得1.9，1.29又由課本附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為，0.88故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(課本附表3-4）為1.756由課本附圖3-2的尺寸系數(shù)；由課本附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸為經(jīng)表面強化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)，取，取于是，計算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得S65.66S16.9216.38S1.5 故可知其安全。（3） 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.10.172 900 抗扭截面系數(shù) 0.20.2145 800 截面的右側(cè)的彎矩M為 90 834.04 截面上的扭矩為 1 410 990 截面上的彎曲應(yīng)力1.25 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 9.68 MPa過盈配合處的，由課本附表3-8用插值法求出，并取0.8，于是得3.24 0.83.242.59軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸為經(jīng)表面強化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為3.332.68又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)，取，取于是，計算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得S66.07S16.9211.73S1.5 故該軸的截面右側(cè)的強度也是足夠的。本軸因無大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。至此，低速軸的設(shè)計計算即告結(jié)束。3.10涂膠輥軸的設(shè)計 選擇軸的材料和熱處理采用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查機械基礎(chǔ)P369表161，得其許用彎曲應(yīng)力，。 初步計算軸的直徑由前計算可知：P2=4.026KW,n2=114.56r/min計算軸徑公式：即：其中，A取106。 考慮到有一個鍵槽，將該軸徑加大5%，則 查機械基礎(chǔ)P458附錄1，取d=40mm從動軸的強度校核求圓周力：FtFt=2T2/d2=3762.96N 求徑向力FrFr=Fttan=3762.96tan200=1369.61N （5）軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 = 1881.48 N 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則Fa=0那么RA=RB =Fr62/124= 684.81 N（6）畫彎矩圖 右起第四段剖面C處的彎矩： 水平面的彎矩：MC=RA62= 116.65 Nm 垂直面的彎矩：MC1= MC2=RA62=41.09 Nm 合成彎矩： （7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= Ftd2/2=508.0 Nm （8）畫當(dāng)量彎矩圖 因為是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險截面并驗算強度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險截面。已知MeC2=307.56Nm ,由課本表13-1有:-1=60Mpa 則：e= MeC2/W= MeC2/(0.1D43)=307.561000/(0.1603)=14.24 Nm-1右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=304.81000/(0.1453)=33.45 Nm-1 所以確定的尺寸是安全的 。3.11 鍵的選擇與校核3.11.1 帶輪1上鍵的選擇與校核1鍵的選擇在本設(shè)計中，所選擇的鍵的類型均為A型圓頭普通平鍵，其材料為45鋼，在帶輪1上鍵的尺寸如下表所示：軸鍵鍵槽半徑r稱直徑d公稱尺寸bh寬度b深度公稱尺寸b極限偏差軸t轂一般鍵聯(lián)結(jié)軸N9轂9公稱尺寸極限偏差公稱尺寸極限偏差最小最大288780-0.0360.0184.0+0.203.3+0.200.250.40表5-1 帶輪1上鍵的尺寸2 鍵的校核1.鍵的剪切強度校核鍵在傳遞動力的過程中，要受到剪切破壞，其受力如下圖所示：圖5-6 鍵剪切受力圖鍵的剪切受力圖如圖3-6所示，其中b=8 mm,L=25 mm.鍵的許用剪切應(yīng)力為=30 ，由前面計算可得，軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=55 Nm ，由鍵的剪切強度條件： （其中D為帶輪輪轂直徑） （5-1） =10 M30 （結(jié)構(gòu)合理）2.鍵的擠壓強度校核鍵在傳遞動力過程中，由于鍵的上下兩部分之間有力偶矩的作用，迫使鍵的上下部分產(chǎn)生滑移，從而使鍵的上下兩面交界處產(chǎn)生破壞，其受力情況如下圖所示：（初取鍵的許用擠壓應(yīng)力=100 ）圖5-7 鍵擠壓受力圖由 （5-2） =2000 N又有 （5-3）8 結(jié)構(gòu)合理3.11.2 帶輪2上鍵的選擇與校核1 鍵的選擇同上所述，帶輪2上所選擇的鍵的類型均為A型圓頭普通平鍵，其材料為45鋼，鍵的尺寸如下表所示：軸鍵鍵槽半徑r公稱直徑d公稱尺寸bh寬度b深度公稱尺寸b極限偏差軸t轂一般鍵聯(lián)結(jié)軸N9轂9公稱尺寸極限偏差公稱尺寸極限偏差最小最大35108100-0.0360.0184.0+0.203.3+0.200.250.40表5-2 帶輪2上鍵的尺寸2 鍵的校核鍵的剪切受力圖如圖5-6所示，其中b=10 mm,L=50 mm.鍵的許用剪切應(yīng)力為=30 ，由前面計算可得，軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=110 Nm ，由鍵的剪切強度條件： （其中D為帶輪輪轂直徑） （5-4） =6.3 M30 （結(jié)構(gòu)合理）同理校核鍵的擠壓強度，其受力如圖5-7，初取鍵的許用擠壓應(yīng)力=100 。由 （5-5） =3150 N又有 （5-6）6.3 結(jié)構(gòu)合理3.12墻板受力分析 如圖3-3所示，下橫梁I-I截面受力圖及剪力彎矩圖。 均布載荷 圖3-3 下橫梁受力圖 在I-I截面上彎矩為： （3-13） 截面(-)剪力： （3-17）