3148 碼坯機升降機構設計

3148 碼坯機升降機構設計,碼坯機,升降,機構,設計 1碼坯機升降機構設計1 緒論1.1 磚瓦工業(yè)的現狀磚瓦作為房屋建筑最基本、最古老的材料在我國房屋建筑中有著非常重要的歷史。眾所周知，我國是世界上磚瓦生產第一大國，進入 21 世紀以來，每年磚瓦產量 8100億塊，其中粘土實心磚 4800 億塊以上，空心磚和多孔磚 1700 億塊以上，煤矸石、粉煤灰等多種廢渣磚 1600 億塊以上。磚瓦生產的第一大國，必然在磚瓦生產能耗上也是第一大國。當前我國正處在全面建設小康社會的重要時期，城市化步伐不斷加快，建筑業(yè)和房地產業(yè)成為拉動國民經濟增長的主要源動力之一。建筑業(yè)的持續(xù)增長，特別是新農村建設促使廣大農村建筑需求的增長，將繼續(xù)為磚瓦工業(yè)的發(fā)展提供廣闊的市場空間。在農村住房消費方面， “十一五”規(guī)劃提出了新農村建設的重大戰(zhàn)略任務和目標。毫無疑問，隨著新農村建設不斷發(fā)展，農村房屋建設無論是數量，還是結構、功能、質量，都將出現新的變化，對磚瓦和其他墻體屋面材料需求的拉動力將非常巨大。 因此，完全可以相信，在未來相當長一個時期，隨著城鄉(xiāng)建筑業(yè)的發(fā)展，磚瓦工業(yè)仍然有著巨大的市場發(fā)展空間。1.2 碼坯機在國內的發(fā)展現狀隨著我國墻體改革政策，國家對墻材有了一些新的革新要求，國內許多磚材生產廠家，吸收引進了國內外最先進的生產技術，研發(fā)生產出國內外一流水平的成套制磚2設備，為舊磚廠改造成為先進的自動化磚廠提供了可靠的技術保障。從上世紀八十年代我國引進國外技術開始，我國制磚行業(yè)的技術裝備得到了快速的發(fā)展，例如熱工設備 中斷面、大斷面平頂隧道窯的出現改善了過去輪窯、小窯的操作環(huán)境和操作水平；成型設備使產品質量產量都得到了極大的提高，取代了非真空擠出機，在燒結磚廠得到了普遍的推廣和應用，而碼坯設備 自動碼坯機也是運行可靠、技術先進的設備，目前在很多新建磚廠中應用，但還沒有達到普遍使用。隨著我國經濟的快速發(fā)展，企業(yè)對改善勞動環(huán)境，提高科技含量的觀念也在逐漸增強，而人們生活水平提高后，對自己所從事工作的環(huán)境要求也越來越高，逐漸的由體力勞動向非體力勞動或輕體力勞動轉變。這就對磚廠的碼坯和卸坯工段用人多且勞動繁重提出了一個課題，用自動碼坯機替代人工碼坯勢在必行，是將來發(fā)展的必然趨勢 。1.3 碼坯機的概述碼坯機碼坯機主要由切條機、切坯機、分坯機、夾盤機構、行走機構、升降機構、旋轉機構和電氣系統(tǒng)等組成。碼坯機的工作流程：切條機將坯切條，切坯機把切好的磚坯推到分坯機上后分坯，分坯完成后的磚坯送至碼坯機夾盤機構正下方。當夾盤到達預定夾坯位置后，夾盤夾具工作，夾起磚坯，接著由升降機構上升至預定高度，行走機構驅動機體行走至窯車正上方，旋轉裝置完成轉向 90，然后升降機構下降至預定放坯高度進行碼坯，碼坯機碼放一層，旋轉一層，形成十字交叉，經過上述動作循環(huán)，即可完成窯車的全部碼坯過程。2 機構工作原理與方案的確定32.1 機構的工作原理升降采用滾子鏈，使其運動準確，避免打滑現象，同時利用四個導向柱，增加設備的穩(wěn)定性。滾子鏈由大小鏈輪帶動，共四組，布于四周，通過擺線針輪減速機通過齒輪箱帶動兩根軸實現同步上升。最后在車架兩端加上配重，通過鋼絲繩與夾盤機構連接，這樣可以減輕滾子鏈受力，減小功率。行走機構通過另一擺線針輪減速機帶動行走軸實現行走。2.2 機構方案的確定設計方案見圖 1 圖 13 運動與動力參數的計算43.1 機構傳動簡圖圖 21.行走輪 2.行走軸 3.行走擺線針輪減速機 4.行走從動齒輪5.行走主動齒輪 6.小鏈輪軸 7.小鏈輪 8.大鏈輪 9.升降軸10.升降從動齒輪 11.升降擺線針輪減速機 12.升降主動齒輪3.2 減速器及電機的選擇本設計選用 B 系列擺線針輪減速機，因為擺線針輪減速機具有高速比和高效率。單級傳動，就能達到 1：87 的減速比，效率在 90以上，結構緊湊體積小。運轉平穩(wěn)噪聲低，使用可靠、經久耐用壽命長，設計合理，維修方便。B 系列擺線針輪減速機減速機適用于 24 小時連續(xù)作制，并允許正反向運轉。型號的表示方法:圖 35B 系列擺線針輪減速機選型表見圖 4圖 4 根據本地地質狀況和土質資源進行研制，適合于國家標準磚體 24011553mm，一次性碼坯數量為 27X9 塊,加上夾盤機構框架總重量約 1.5t 總重約 2.4t。配重設計為兩個，每個 600Kg,因此本設計選用升降擺線針輪減速機：BWDC15-30-35 輸出轉速 43r/min 輸出轉矩 2343N.m 電壓 380v行走擺線針輪減速機：BWDC5.5-22-23 輸出轉速 65r/min輸出轉矩 6460N.m 電壓 380v減速機外形見圖 5圖 563.3 傳動比分配升降齒輪傳動比 i1= =1.742340行走齒輪傳動比 i2=1鏈輪傳動比 i3= =2.161593.4 各軸的轉速計算升降軸 n1=43x =24.7r/min402行走軸 n2=65x1=65r/min3.5 各軸輸入扭矩計算齒輪傳動效率查表取 1=0.9齒輪軸 T1=T1=2343N.mx0.9=2108.7N.m行走軸 T2=T1=6460N.mx0.9=5814N.m 4 齒輪傳動的設計計算4.1 升降機構齒輪設計計算使用要求：預期使用壽命 10 年，每年 360 個工作日,每日 24 小時。傳動尺寸無嚴格限制，無嚴重過載。傳動比 i=1.74。因傳動尺寸無嚴格限制，故小齒輪用 45Cr，采用鍛件加工，鍛打后正火 HB170-210，粗加工后調質處理 HB210-230，平均取 220HB。大齒輪用 40Cr，調質處理，硬度 241HB286HB，平均取為 260HB。主要失效形式是彎曲疲勞折斷和磨粒磨損，磨損尚無完善的計算方法，故只進行彎曲疲勞強度計算。計算步驟(參照機械設計課本）如下：齒面接觸疲勞強度計算：（1）初步計算：轉矩： N.m234105.961nPT7齒寬系數： 表12.13 ，取1db81d接觸疲勞極限：由圖 取 ， ；C7.2MP701limHPa5802limH初步計算的許用接觸應力： ；a639.1li；2li2值 由表12.16 取 ； dA885dA初步計算的小齒輪直徑：其中 ， 321d1uTH874.1u取 ；147.8dmd20初步齒寬： 91b（2）校核計算：圓周速度v: s06ndv1/3.4精度等級：由表12.6 ，取為7級精度。8齒數z和模數m：初取 21z取 ；,403.2z 402z；1/d由表12.3 ，取8m則 23/z1407.2i使用系數： 由表12.9 取 ；0.1Ak動載系數： 由圖12.9 取 ；85V齒間載荷分配系數 ：由表12.10 ，先求：HK8N75.4312dTFt10N/m89./.0.bktA2.cos12.3812z887.032.1-4-Z由此得.22ZKH齒向載荷分布系數 ：由表12.11 ，8bCdbBAH3210)(28.1061.7. 載荷系數： HVAK94.28.35.10彈性系數 ： 由表12.12 EZ8MPa1ZE節(jié)點區(qū)域系數 ： 由圖12.16 H5.H接觸最小安全系數：由 表12.14 80minS總工作時間： h482301.th應力循環(huán)次數 由表12.15，估計，則指數m=8.78LN9710LN787.1maxmax11 10.36n60 hiniiiihiVL tTtTt722./接觸壽命系數 由圖12.18 NZ88.1NZ2.NZ許用接觸應力 H37MPa70Hminl11S.6.258inN2l2驗算 ubdKTZHE1215.2180794.7.058.93H2MPa.7計算結果表明，接觸疲勞強度足夠。（3）確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑d 9因模數取標準值時，齒數已重新確定，但并未圓整，故分度圓直徑不會 改變 ，經確定：13小齒輪 z1=23 m=10 d1=mz1=230mm 齒寬 b1=90mm大齒輪 z2=40 m=10 d2=mz2=400mm 齒寬 b2=90mm中心距 a m3152)40(12)(1 zm齒寬b 91db齒根彎曲疲勞強度計算：重合度系數 68.073.52.0Y齒間載荷分配系數 由表12.10，FK47.168.0/1YKF齒向載荷分布系數 53.29)/(h/b由圖12.14 82.F載荷系數K 3.1475.01FVAK齒形系數 由圖12.21 =2.53 2.23FaY8FaY2Fa應力修正系數 由圖12.22 =1.62 =1.74S 1SS彎曲疲勞極限 由圖12.23c =600MPa lim8lim=450MPa2liF彎曲最小安全系數 由表12.14 =1.25liF8li應力循環(huán)次數 由表12.15 ，估計 ， LN106103LN則指數m=49.91791.41maxh1 .60hiniiVL tTt722./iN彎曲壽命系數 由圖12.24 =0.95 =0.96Y81NY2N尺寸系數 由圖12.25 =1.0X X許用彎曲應力 F MPa45690611 .SminFXNlF驗算 Pa345204522 .SYminFXNl 10MPa456Pa5.232111 FSaFFYmbdKT .36.2122SaF傳動無嚴重過載，故不作靜強度校核。4.2 行走機構齒輪設計計算因傳動尺寸無嚴格限制，故兩個齒輪均用45Cr，采用鍛件加工，鍛打后正火HB170-210，粗加工后調質處理HB210-230，平均取220HB 。由于傳動比為1，所以兩齒輪齒數設計為28，模數為10，所以d=280,a=280。齒根彎曲疲勞強度計算：重合度系數 68.073.152.0Y齒間載荷分配系數 由表12.10，FK47.168.0/1YKF齒向載荷分布系數 53.29)/(h/b由圖12.14 82.F載荷系數K 3.1475.01FVAK齒形系數 由圖12.21 =2.53 2.23FaY8FaY2Fa應力修正系數 由圖12.22 =1.62 =1.74S 1SS彎曲疲勞極限 由圖12.23c =600MPa lim8lim=450MPa2liF彎曲最小安全系數 由表12.14 =1.25liF8li應力循環(huán)次數 由表12.15 ，估計 ，LN106103LN則指 數m=49.91791.41maxh1 .60hiniiVL tTt722./iN彎曲壽命系數 由圖12.24 =0.95 =0.96Y81NY2N尺寸系數 由圖12.25 =1.0X X11許用彎曲應力 F MPa4562190611 .SYminFXNlF驗算 MPa634521904522 .SYminFXNlF Pa.111 FSabdKTPa6.3456.2212SaFFY兩齒輪合格。5 軸系零件的設計計算5.1 升降軸的設計5.1.1 升降軸的結構設計初步計算升降軸的結構尺寸：升降軸為實心軸軸材料選用45鋼，按許用切應力計算： 3/nPAd14取 ;12603A10AkW.5Pmin/r7.4n; md取d=90mm。 升降軸的結構圖： 圖612升降軸的校核（參照機械設計步驟）：簡化軸上載荷如圖：圖 7其中， =1752N，T= =129.68Nm， = =3458 =3249.5N= =3458 =1182.7N畫軸的彎矩圖，扭矩圖13圖 8由彎矩圖、扭矩圖可知 B 點為危險截面。對 B 點進行校核計算：M= = =276.64N m查表得： =215Mpa， =102.5Mpa， =60Mpa對于不變的轉矩，取 = = =0.27= = =278Nm所以：= = =43.43Mpa =60Mpa滿足強度要求。5.1.2 行走軸的結構設計初步計算升降軸的結構尺寸：升降軸為實心軸軸材料選用45鋼，按許用切應力計算： 3/nPAd14取 ;12603A10AkW.9Pmin/r5; 5d取 d=100mm。升降軸的結構圖：圖 914升降軸的校核（參照機械設計步驟）：同前經校核滿足要求。6 軸上鍵連接的選擇及校核6.1 升降軸上鍵的選擇及校核因無特殊要求，選用圓頭普通平鍵，鍵 2280，通常 （1.61.8）d因此，L （1.61.8）85=136153mm，取 L=80mm；校核計算如下：鍵的接觸長度 =L-b=80-22=58mm。鍵與縠的接觸高度 h 2=14 2=7mm；許用擠壓應力 查表取 =150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉矩為：T= d = 0.0040.040.034150 =408Nm =129.68Nm。所以，以上選擇的參數滿足強度要求。合理。6.2 行走軸上鍵的選擇及校核因無特殊要求，選用圓頭普通平鍵，鍵 2570，通常 （1.61.8）d因此，L （1.61.8）95=152171mm，取 L=70mm；校核計算如下：鍵的接觸長度 =L-b=70-25=45mm。鍵與縠的接觸高度 h 2=14 2=7mm；許用擠壓應力 查表取 =150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉矩為：T= d = 0.0040.040.034150 =408Nm =129.68N m。所以，以上選擇的參數滿足強度要求。合理。157 滾動軸承的選擇及校核升降軸上軸承的選擇及校核選擇的滾動軸承為 6315 GB/T 276 與 6317 GB/T 276 兩種軸承 6315 的校核徑向力 5.16821VHrF派生力，NYFrAd7.52NYFrBd7.52軸向力由于 ，dAdBa .31所以軸向力為 ，2aAF752aB當量載荷由于 ， ，erAa3.1erBa31.0所以 ， ， ， 。4.0X6.AYX0BY由于為一般載荷，所以載荷系數為 ，故當量載荷為2.pfNFfParpA 4.509)( 2.0)(aBrFYXP軸承壽命的校核hCnLAh 218.3)(6017軸承 6317 的校核徑向力 NFVHrA5.14821rb.603216派生力，NYFrAd432NYFrBd1892軸向力由于 ，dAdBa 0891所以軸向力為 ，FaA63aB189當量載荷由于 ， ，erAa45.0erBa.0所以 ， ， ， 。.X6.1AYX0BY由于為一般載荷，所以載荷系數為 ，故當量載荷為2.1pfNFfParpA 84.905)( NFYXPaBr2.74)(軸承壽命的校核hPCnLAh 201.)(60178 齒輪箱及雙聯軸承座的設計本設計兩樣都采用 ZG230-450 材料做成，強度夠，且能實現批量生產，具體參數見零件圖。9 鏈輪與鏈條的設計有大鏈輪與小鏈輪，傳動比為 2.16，由鏈盤與輪轂焊接而成，鏈條采用 24A，大鏈輪 24 牙，小鏈輪 11 牙，具體參數見零件圖。10 車架的設計焊 接 產 品 比 鉚 接 件 、 鑄 件 和 鍛 件 重 量 輕 ， 對 于 大 的 機 械 產 品 來 說 可 以 減 輕 自重 ， 節(jié) 約 能 量 。 焊接結構強度和剛度高，結構重量輕， ，成本低，生產周期短，可靠性好，而且施工簡便。車架即大部分采用焊接。車架的焊接要求全部為平焊，無焊縫，無裂紋，表面平整，垂直度和平行度要求達標，17嚴格按照工藝流程規(guī)定進行焊接。主要的焊接原料為 14#槽鋼，以及不同型號的鐵板，具體規(guī)格材料見圖紙。18參考文獻1朱中平.新編鋼鐵材料手冊M. 北京：化學工業(yè)出版社， 2008.12孔凌嘉.簡明機械設計手冊M. 北京：北京理工大學出版社， 2008.23劉混舉、趙河明、王春燕.機械可靠性設計.北京：國防工業(yè)出版社 .20104卜嚴.機械傳動裝置設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社， 1998.125鄭文緯、吳克堅.機械原理.7 版.北京：高等教育出版社 .20106鄭文偉，吳克堅.機械原理M .北京：高等教育出版社， 1997.77何銘新、錢可強.機械制圖.5 版.北京：高等教育出版社 .20088邱宣懷，郭可謙，吳宗澤，等.機械設計M. 第四版.北京：高等教育出版社， 199710成大先.機械設計手冊M .北京：化學工業(yè)出版社，199811陳于萍、周兆元.互換性與測量技術基礎.2 版.北京：機械工業(yè)出版社 .200912劉鴻文.材料力學M.第四版 .北京：高等教育出版社， 2004.113方昆凡.公差與配合技術手冊M .北京：北京出版社， 2000.214王少懷.機械設計師手冊.中冊M. 北京：電子工業(yè)出版社， 2006.815葉玉駒，焦永和，張彤.機械制圖手冊M. 北京：北京機械工業(yè)出版社， 2008.216楊光，席偉光，李波等機械設計課程設計. M .北京：高等教育出版社， 2010.617汝元功，唐照明.機械設計手冊. M .北京：高等教育出版社， 199518蔣曉.AutoCAD 2008 中文版機械設計標準實例教程.M.北京：清華大學出版社，2008.319致謝畢業(yè)設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。畢業(yè)設計是一項辛苦而漫長的工作，在設計過程中遇到些許棘手的問題。通過畢業(yè)設計，使我發(fā)現了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。當然，通過這次畢業(yè)設計我也學會了許多，我感覺自己的能力有了很大的提高。 最后，我要感謝我的大學老師們，沒有他們的教導，我不會有現在的基礎。我特別要感謝我的班主任曾一凡老師，他在畢業(yè)設計過程中給了我好多指導，同時也給我指出了好多錯誤，讓我少走了好多彎路。還要感謝我的同學也給了我好多幫助。由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免有許多錯誤與不足，懇請老師們諒解多多指正。