S114型碾輪式混砂機的設(shè)計(混凝土)【含11張CAD圖紙、說明書】
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畢業(yè)設(shè)計說明書
S114型碾輪式混砂機的設(shè)計(總裝及傳動機構(gòu)設(shè)計)
摘要：課題來源于大豐市春城鑄造機械廠。設(shè)計主要包括混砂機的傳動部分，齒輪傳動的設(shè)計，軸的設(shè)計與校核，混砂機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析與計算。其中S114型碾輪式混砂機減速機采用圓錐+二級漸開線圓柱齒輪軟齒面減速方式，不僅滿足了混砂機傳動裝置傳動比大和承載能力高的要求，而且使減速機具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于制造，安裝、調(diào)整要求低，運行維護方便，可靠性更強等特點。在混砂機設(shè)計中，還采取了以下措施，以保證其技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性:（1）采用矮刮板，加強對型砂的混合攪拌作用，并降低其功率消耗；（2）加大卸砂門面積，縮短卸砂時間；（3）采用輝綠巖鑄石做底盤護板，增加其使用壽命，減少刮板磨損,改堆焊WC（碳化鎢）為直接焊接硬質(zhì)合金刀片,針對強度不足,在刮板反面焊上加強筋以增加其強度,經(jīng)改進后,一副刮板可正常使用1年左右,刮砂干凈,結(jié)砂很少,負荷波動小。因此,設(shè)計具有較好的應用前景和實用價值。?
關(guān)鍵詞：輾輪式混砂機；傳動裝置；密封；潤滑；減速機
The Design of the S114 Roller Sand Mixer (the Design of the General Fitting and the Drive Gear)
Abstract: The subject stems from the machine-casting factory of Chuncheng of Dafeng City. The design mainly includes the drive system of the sand mixer, the gear, the design and check of the axle, the analyzing and calculation of the general fitting. The S114 type sand-mixture machine uses a 2-stage spiral gear box which not only satisfies to machine transmission and the requirement of bearing capacity, but also makes deceleration facility simple, economical, contributes to manufacture, makes requirement of installation and adjustment low, and makes reliability strong. In the machine design, the following measures have been adopted in order to guarantee technology advancement and economy reliability. Welded WC (tungsten carbide) is adopted instead of direct welding blade of hard alloy According to strength. The scraper reverse sides of welds are enforced in order to increase its strength. After improvement, a pair of scraper may be used for one year in common. It is clean to scrape sand, with few knot sand and little load fluctuation. So, the design will have better prospect of application and practical value.
Keywords： wheel rolling type sand mixer；transmission；sealing device；lubrication；Gearbox
目 錄
1 前言 1
2 總體方案論證 2
3 傳動方案的論證 3
3.1 方案一、帶傳動 3
3.1.1 帶傳動的主要優(yōu)點 3
3.1.2 帶傳動的缺點 3
3.2 方案二、齒輪傳動 4
3.2.1 齒輪傳動的主要優(yōu)點 4
3.2.2 齒輪傳動的主要缺點 4
3.3 方案三、蝸桿傳動 4
3.3.1 蝸桿傳動的主要優(yōu)點 4
3.3.2 蝸桿傳動主要缺點 4
4 選用電動機 6
5 機械傳動裝置的總體設(shè)計 7
5.1 傳動裝置的運動簡圖 7
5.2 傳動裝置總傳動比 7
5.3 分配各級傳動比 7
5.4 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù) 8
5.4.1 各軸轉(zhuǎn)數(shù) 8
5.4.2 各軸功率 8
5.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 8
5.5 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進行整理并列于下表 9
6 機械傳動件的設(shè)計 10
6.1 錐齒輪設(shè)計及計算項目 10
6.1.1 按接觸疲勞強度設(shè)計計算 10
6.1.2 有關(guān)參數(shù)修正 11
6.1.3 彎曲疲勞強度校核計算 11
6.2 高速級直齒圓柱齒輪的設(shè)計 15
6.2.1 選擇齒輪材料 15
6.2.2 按齒面接觸疲勞強度計算 15
6.2.3 校核齒根彎曲疲勞強度 16
6.3 低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計 18
6.3.1 齒輪材料的選擇 18
6.3.2 確定公式中個參數(shù)值 18
6.3.3 設(shè)計計算 19
6.3.4 校核齒面接觸疲勞強度 19
6.3.5 校核計算 20
6.3.6 計算齒輪傳動幾何尺寸 20
6.3.7 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 21
7 軸的設(shè)計 23
8 主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 24
9主要結(jié)構(gòu)及工作原理 25
9.1 機體 25
9.1.1 機盤 25
9.1.2 出砂門 25
9.2 傳動機構(gòu) 25
9.2.1 電動機 25
9.2.2 減速器 25
9.3 輾輪機構(gòu) 25
9.3.1 混輾機構(gòu) 25
9.3.2 輾輪 25
9.3.3 刮砂板 26
10 操作與使用 27
11 結(jié)論 28
參考資料 29
致 謝 30
31
1 前言
混砂機是鑄造車間手工或機械化造型線各類型(芯)砂混制的專用設(shè)備。亦可用于耐火材料、化工、玻璃、陶瓷等行業(yè)混合粉粒狀物料。目前世界上各國都致力研究和生產(chǎn)各種類型的高效率混砂機。即滿足以下三方面的要求：
a. 在混砂機盤徑一定時，能增加每次加料量。
b. 在保證型砂質(zhì)量的前提下，能縮短混砂周期，提高混砂機的生產(chǎn)率。
c. 每次加料量和生產(chǎn)率提高后，功率消耗應適當[1]。
我的課題來源于大豐市春城鑄造機械廠。為保證鑄造車間混制型砂及型砂、化工、輕工、建筑材料等行業(yè)中混制粉粒狀物料的要求，設(shè)計混砂機的傳動部分，要求達到如下目的：（1）綜合運用機械和電器知識；（2）齒輪傳動的設(shè)計；（3）軸的設(shè)計與校核；（4）混砂機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析與計算。根據(jù)國內(nèi)制造水平，混砂機減速機多采用圓錐+二級漸開線圓柱齒輪軟齒面減速機，也有采用行星和擺線針輪行星減速機。目前，德國、美國、瑞士、日本等國家從S1110到S1130型混砂機減速機均采用圓錐+二級漸開線圓柱齒輪硬齒面減速機。這種減速機體積小，壽命長，可滿足混砂機傳動裝置的要求，但存在以下問題：(1)結(jié)構(gòu)復雜；(2)造價高；(3)難于制造，安裝、調(diào)試要求高；(4)由于減速機為立式，圓柱齒輪為水平放置，難于潤滑，必須配備潤滑系統(tǒng)，因此，運行維護不便。輾輪式混砂機主要由輾壓機構(gòu)、刮板、傳動裝置、輔助裝置等組成，其中傳動裝置是混砂機的心臟，是其重要部份之一。傳動裝置由電機、聯(lián)軸器和減速機組成，電機一般采用Y系列四級電機。而設(shè)計減速機時，必須充分考慮混砂機的工作條件，如砂處理工部灰塵多，減速機一般安裝在混砂機底盤下面，安裝位置小，維修困難大等。減速機設(shè)計是否合理，制造和安裝是否達到技術(shù)要求，對混砂機的使用效果關(guān)系極大。因此在設(shè)計時，除了滿足傳動比及承載能力等要求外，要全面地考慮制造、安裝、使用和維修問題，力求做到技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理。
2 總體方案論證
減速機作為混砂機的主要傳動機構(gòu)，其性能的好壞直接影響混砂機的效率、混砂質(zhì)量及混砂機各項技術(shù)性能的發(fā)揮。
設(shè)計的參考方案有：
A．混砂機采用雙輾輪。雙碾輪混砂機具有輾壓、搓擦和攪拌作用，型砂質(zhì)量好；具有中等碾壓力、中等圓周線速度；每只碾輪的重量是一次加料量的0.4～0.8倍．寬碾輪，增加了單位時間輾壓和搓擦的面積(單位寬度面積上碾壓力也進一步降低）；出砂門尺寸加大，快速卸砂；一般采用回轉(zhuǎn)霧化噴水裝置、彈簧加減壓機構(gòu)。減少了設(shè)備體積，提高了生產(chǎn)效率，具有噪聲低．使用壽命長．安裝簡便．維修方便等優(yōu)點[2]。
B．采用輾輪+中等速度的轉(zhuǎn)子。在輾輪混砂機的基礎(chǔ)上將其中的一個輾輪改為轉(zhuǎn)子，同時利用刮板和輾輪、刮板和高速旋轉(zhuǎn)的固定轉(zhuǎn)子的雙重作用，對物料進行混合、剪切和搓擦作用，使型砂質(zhì)量進一步提高，同時也有松散作用。但這種混砂機結(jié)構(gòu)較復雜，制造、維護都不如輾輪混砂機簡單[2]。
C．采用轉(zhuǎn)子混砂機。無輾輪，完全利用高速轉(zhuǎn)子強化撮擦，有松砂功能，高速、高效、高性能，以適應各種高壓高速造行線的生產(chǎn)。轉(zhuǎn)子混砂機是依靠高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及低速刮板的共同作用，將粘土高速剪切、撮擦并均勻涂覆在粒砂表面，其成膜速度比輾輪混砂機快1倍以上。適用于粘土砂的混制，尤其適用于潮模單一砂，也可用于普通水玻璃背砂的混制。但因其造價高，應用受到一定的限制。
經(jīng)過和同學們的研討和老師的指導，再依據(jù)經(jīng)濟實用的原則和適用的場合綜合考慮，決定采取第一種設(shè)計方案，即采用雙輾輪混砂機構(gòu)，設(shè)計立式減速機構(gòu)。
3 傳動方案的論證
3.1 方案一、帶傳動
3.1.1 帶傳動的主要優(yōu)點[2]
a. 緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲小；
b. 帶傳動靠摩擦力傳動，過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；
c. 適用于兩軸中心矩較大的場合；
d. 結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護等均較為方便，成本低廉。
3.1.2 帶傳動的缺點[2]
a. 不能保證準確的傳動比；
b. 需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力；
c. 整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；
d. 帶的壽命較短，傳動效率較低。
鑒于上述特點，帶傳動主要適用于：
a. 速度較高的場合，多用于原動機輸出的第一級傳動。
b. 中小功率傳動，通常不超過50 kw。
c. 傳動比一般不超過7，最大用到10。
d. 傳動比不要求十分準確。
圖3-1 帶傳動方案
3.2 方案二、齒輪傳動
3.2.1 齒輪傳動的主要優(yōu)點[2]
a. 瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)，傳動準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；
b. 適用于功率和速度范圍廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)萬千瓦，圓周速度從很低到300 m/s；
c. 傳動效率高，η=0.92～0.98，在常用的機械傳動中，齒輪的傳動效率較高；
d. 工作可靠，使用壽命長；外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。
3.2.2 齒輪傳動的主要缺點[2]
a. 制造和安裝精度要求較高，需專門設(shè)備制造，成本較高；
b. 不宜用于較遠距離兩軸之間的傳動。
3.3 方案三、蝸桿傳動
3.3.1 蝸桿傳動的主要優(yōu)點[2]
a. 傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。傳遞動力時，一般i=8～100；
b. 蝸桿傳動相當于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲低；
c. 當蝸桿的導程角小于當量摩擦角時，可實現(xiàn)反向自鎖，即具有自鎖性。
3.3.2 蝸桿傳動主要缺點[2]
a. 因傳動時嚙合齒面間相對滑動速度大，故摩擦損失大，效率低。一般效率為η=0.7～0.9；具有自鎖性時η＜0.5。所以不宜用于大功率傳動；
b. 為減輕齒面的磨損及防止膠合，蝸桿一般使用貴重的減摩材料制造，故成本高；
c. 對制造和安裝誤差很敏感，安裝時對中心矩的尺寸精度要求很高。
圖3-2 蝸桿傳動方案
綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、制造成本和安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設(shè)計課題的傳動方案采用方案2，即采用齒輪傳動。
4 選用電動機
選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)形式。按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費[4]。
目前混砂機功率的確定多采用類比法，根據(jù)現(xiàn)有混砂機的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對于輾輪式混砂機每一千克加料量需要的安裝功率為0.030—0.035 ；S114輾輪式混砂機的加砂量為500㎏，則需電動機功率為500×(0.030—0.035)=15～17.5；因此選擇電動機的型號Y160L—4，額定功率15，滿載轉(zhuǎn)速 1460，同步轉(zhuǎn)速 1500，可滿足混砂機需要[1]。
5 機械傳動裝置的總體設(shè)計
5.1 傳動裝置的運動簡圖
圖5—1 齒輪傳動運動簡圖
5.2 傳動裝置總傳動比
電動機選定后，根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速n m及工作軸的轉(zhuǎn)速n w即
可確定傳動裝置的總傳動比。
具體分配傳動比時，應注意以下幾點：
a. 各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內(nèi)選取，對減速傳動盡可能不超過其允許的最大值。
b. 應注意使傳動級數(shù)少﹑傳動機構(gòu)數(shù)少﹑傳動系統(tǒng)簡單，以提高和減少精度的降低。
c. 應使各級傳動的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。
d. 應使傳動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。
5.3 分配各級傳動比[3]
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》初取，iⅠ=3.3，iⅡ=5.4
則
5.4 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)[4]
5.4.1 各軸轉(zhuǎn)數(shù)
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
主軸
5.4.2 各軸功率
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
主軸
5.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
主軸
5.5 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進行整理并列于下表
表（5—1） 運動和動力參數(shù)
參數(shù)
軸名
電動機軸
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
主軸
轉(zhuǎn)速
1460
442
82
25
25
功率
15
13.83
13.15
12.5
12.25
轉(zhuǎn)矩
98.12
298.82
1534.49
4775
4679.5
傳動比 i
3.3
5.4
3.28
1
效率
0.92
0.95
0.95
0.98
6 機械傳動件的設(shè)計
6.1 錐齒輪設(shè)計及計算項目[3]
說明: 取8級精度軟齒面標準傳動,小齒輪45鋼,鍛件,調(diào)質(zhì).H1=270HB,大齒輪45鋼,鍛件,正火H2=220HB。按接觸強度設(shè)計計算,工作載荷基本平穩(wěn),單向傳動，小齒輪懸臂布置,使用壽命10年,兩班制,每年工作300天. 齒面粗糙度3.2。
6.1.1 按接觸疲勞強度設(shè)計計算
（6—1）
A. 齒數(shù)比 u=i=3.3
B. 尺寬系數(shù)φR=0.3
C. 小齒輪轉(zhuǎn)矩T1=98.12=9.812×104
D. 載荷系數(shù)K K=KAKvKβ
a. 工況系數(shù) KA=1
b. 動載荷系數(shù) Kv=1.7
初估ν=5—8
c. 齒向載荷分布系數(shù) Kβ=1.06（用滾子軸承）
于是得： K=1.8
E. 材料彈性系數(shù) ZE=189.8
F. 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH=2.5
G. 許用接觸疲勞應力
（6—2）
a. 小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限應力分別為：
σHlim1=605
σHlim2=560
b. 小齒輪和大齒輪的最小許用接觸疲勞安全系數(shù)
[SH]min1=[SH]min2=1
c. 接觸壽命系數(shù) ZN
① 小、大齒輪每轉(zhuǎn)一周同一側(cè)齒面的嚙合次數(shù)
γ1=γ2=1
② 小、大齒輪的轉(zhuǎn)速
n1=1460 r/min，n2=442 r/min
③ 應力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=60×1460×1×10×300×16=4.205×109
N2= N1/u=4.205×109/3.3=1.274×109
于是得：ZN1=1，ZN2=1
將上列諸值代入（6-2）中，得：
[σH]1=605
[σH]2=560
取[σH]=560
按式（6-1）計算，得小齒輪大端分度圓直徑d1=84.69
取d1=88 ,模數(shù)m=4 ,小齒輪齒數(shù)Z1=22，大齒輪齒數(shù)Z2=73，大齒輪大端分度圓直徑d2=292 ，查公式R
錐距:
齒寬:b==0.3×152.49=45.75
6.1.2 有關(guān)參數(shù)修正
小齒輪圓周速度
與初估值 ν=5-8 相符，Kv無需修正，K亦無需修正，保持K=1.8
6.1.3 彎曲疲勞強度校核計算
（6-3）
A. 齒形系數(shù)YFa
a.小、大齒輪的分錐角 δ1、δ2
δ1+δ2=90
b.小大齒輪的當量齒數(shù) Ze1、Ze2
于是得小、大齒輪的齒形系數(shù)
YFa1=2.68, YFa2=2.18
B.應力修正系數(shù) YSa
小、大齒輪應力修正系數(shù)
YSa1=1.57, YSa2=1.81
C.許用彎曲疲勞應力
（6-4）
a.小、大齒輪的彎曲疲勞極限應
σFlim1=220
σFlim2=195
b.小、大齒輪的尺寸系數(shù)
YX1=1， YX2=1
c.小、大齒輪的最小許用彎曲安全系數(shù)
[SF]min1=1
[SF]min2=2
d.小、大齒輪的彎曲應力循環(huán)次數(shù)（與接觸應力循環(huán)次數(shù)相同）
N1=4.205×109
N2=1.274×109
e.小、大齒輪的彎曲壽命系數(shù)
YN1=YN2=1
于是小大齒輪的許用彎曲疲勞應力
[σF]1=220
[σF]2=195
D.K、T1、φR、Z1、m和u值均同接觸強度計算中的所用值將上列參數(shù)值代入式（6-3）中，得：
σF1=128.33 ≤[σF]1=220
σF2=33.29 ≤[σF]2=195
小、大齒輪均滿足彎曲疲勞強度要求。
E.小、大錐齒輪的尺寸計算
模數(shù)
錐距
齒頂高
齒根高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
全齒高
齒根角
齒頂角
分度圓錐角
頂錐角
根錐角
分度圓齒厚
齒寬
取
F. 小、大齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖[4，5]
圖6-1 大錐齒輪
圖6-2 小錐齒輪
6.2 高速級直齒圓柱齒輪的設(shè)計[2]
6.2.1 選擇齒輪材料
考慮到該減速器功率不大，故大小齒輪都選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為220HBS、260HBS，屬軟齒面閉式傳動，載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，初選7級精度，小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，，取。按軟齒面非對稱安置查表6.5，取齒寬系數(shù)
6.2.2 按齒面接觸疲勞強度計算
（6-5）
A. 確定公式中各參數(shù)
a. 載荷系數(shù)Kt 初選 Kt=1.5
b. 小循環(huán)傳遞轉(zhuǎn)矩 T1 T1=298.82×103
c. 材料系數(shù) ZE
d. 小、大齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1、σHlim2
按齒面硬度，查得：
，
e. 應力循環(huán)次數(shù)
f. 按接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1、KHN2
查得：KHN1=0.90，KHN2=0.95
g. 確定許用接觸應力 [σH1]、[σH2]
取安全系數(shù) SH=1
B. 設(shè)計計算
a. 試計算小齒輪分度圓直徑 d1
b. 計算圓周速度 v
c. 計算載荷系數(shù) K
查得：使用系數(shù)KA=1，根據(jù)v=2.19 m/s,7級精度查得：動載荷系數(shù)Kv=1.05，查圖得：Kβ=1.15
則
d. 校正分度圓直徑 d1
C. 計算齒輪傳動的幾何尺寸
a. 計算模數(shù)
按標準取模數(shù)m=4
b. 兩分度圓直徑 d1、 d2
c. 中心距 a
d. 齒寬 b
e. 齒高 h
6.2.3 校核齒根彎曲疲勞強度
（6-6）
A. 確定公式中各參數(shù)值
a. 小、大齒輪的彎曲疲勞強度極限σFlim1、σFlim2
查取 σFlim1=240 Mpa σFlim2=220 Mpa
b. 彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1、KFN2
取 KFN1=0.84 KFN2=0.89
c. 許用彎曲應力 [σF1]、[σF2]
取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4，應力修正系數(shù)YST=2.0,得
d. 齒形系數(shù)YFa1、YFa2和應力修正系數(shù)YSa1、YSa2
查得：YFa1=2.69 YFa2=2.16
YSa1=1.575 YSa2=1.81
f. 計算小、大齒輪的與，并加以比較，取其
中大值代入公式計算：
小齒輪的數(shù)值大，應按照大齒輪校核齒根彎曲疲勞強度。
B. 校核計算
σF1=74.65≤[σF1]
彎曲疲勞強度足夠。
C．小、大齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖[6，7，8，9]
大齒輪：齒頂圓直徑大于500㎜，故選用輪輻式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按推薦公式計算，大齒輪零件工作圖見圖6-3。
圖6-3 大齒輪
6.3 低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計[2]
6.3.1 齒輪材料的選擇
考慮此減速器要求結(jié)構(gòu)緊湊，故小、大齒輪均用40Cr調(diào)質(zhì)處理后表面淬火。因載荷平穩(wěn)、齒輪速度不高，故初選7級精度，閉式硬齒面齒輪傳動，考慮傳動平穩(wěn)，齒數(shù)宜取多些，選Z1=25,Z2==3.28×25=82。按硬齒面齒輪，非對稱安裝，選齒寬系數(shù)φd=0.8；初選螺旋角，按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計。
6.3.2 確定公式中個參數(shù)值
（6-7）
A. 載荷系數(shù) Kt 初選 Kt=1.5
B. 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 T1=1534.49103
C. 小、大齒輪的彎曲疲勞強度極限 σFlim1、σFlim2
查圖6.9得：σFlim1=σFlim2=380
D. 應力循環(huán)次數(shù)
E. 彎曲疲勞壽命系數(shù)
查得：
KFN1=0.89 KFN2=0.92
F. 計算許用彎曲應力
取彎曲疲勞安全系數(shù) SF=1.4，應力修正系數(shù) YST=2，則
G. 查取齒形系數(shù)和應力校核系數(shù)
根據(jù)當量齒數(shù)
由表查取齒形系數(shù)和應力校正系數(shù)
YFa1=2.58 YSa1=1.598
YFa2=2.205 YSa2=1.777
H. 計算小、大齒輪的，并加以比較
>
故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設(shè)計
I. 重合度系數(shù)Yε及螺旋角系數(shù)Yβ
取Yε=0.7， Yβ=0.86
6.3.3 設(shè)計計算
a. 試計算齒輪模數(shù)mnt
b. 計算載荷系數(shù)
查得KA=1，根據(jù)V=0.393 m/s,7級精度，查得：KV=1.07；斜齒輪傳動取Kα=1.2；查得Kβ=1.23,則載荷系數(shù)
6.3.4 校核齒面接觸疲勞強度
確定公式中個參數(shù)
（6-8）
a. 小、大齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1、σHlim2按齒面硬度查得小、大齒輪的接觸疲勞強度極限
σHlim1=σHlim2=1170 MPa
b. 接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1、KHN2
KHN1=0.95 KHN2=0.99
c. 計算許用接觸應力
取安全系數(shù)SH=1，則
d. 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH
查得節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH=2.29
e. 重合度系數(shù)Zε 重合度系數(shù)Zε=0.8
f. 螺旋角系數(shù) Zβ
螺旋角系數(shù)Zβ=
g. 材料系數(shù)ZE
由表查得材料系數(shù)ZE=189.8
6.3.5 校核計算
接觸疲勞強度滿足要求。
6.3.6 計算齒輪傳動幾何尺寸
a. 中心距a
圓整為a=330 mm
b. 螺旋角β
β=
c. 兩分度圓直徑 d1、d2
d. 齒寬 b1、b2
取
6.3.7 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖[4]
大齒輪：齒頂圓直徑大于400 mm但小于1000 mm，故選用輪輻式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按薦用公式計算。
圖6-4 大齒輪
圖6-5 小齒輪
7 軸的設(shè)計[3]
按扭轉(zhuǎn)強度概略計算軸徑
a. 選用45號鋼，調(diào)質(zhì),查表20.3得。
b. 按軸的直徑設(shè)計計算公式 （㎜）
45號鋼，C=107～118（[τ]=40～30N/mm2）
算得 取最小軸徑
取最小軸徑
取最小軸徑
取最小軸徑
8 主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)
a. 加料量 ≤500㎏（0.4m3）/次
b. 混合時間 3～7 min
c. 生產(chǎn)率 10000～13000㎏/h
d. 盤徑 Φ1830㎜
e. 輾輪（直徑×寬） 750×240㎜
f. 總傳動比 58.4
g. 一個輾輪的壓力 0～3000 N
h. 配套功率 15
i. 主軸轉(zhuǎn)速 25 r/min
j. 外形尺寸 2082×1882×1755㎜
k. 理論總量 3500㎏
注：加料量與生產(chǎn)率的測定，以在機械化砂處理工部使用混型單一砂（含水5%以下）為標準。
若混制的型砂不符合本規(guī)定，加料量與生產(chǎn)率可根據(jù)實際情況而定。
9主要結(jié)構(gòu)及工作原理
該機由機體、傳動機構(gòu)、混輾機構(gòu)三大部分組成。
9.1 機體
由機盆、出砂門、手動桿等組成。
9.1.1 機盤
圍圈與底盆螺釘緊固在一起形成混制型砂的機盆。內(nèi)圈圓角鐵底板在磨損以后可拆開螺栓更換新的。
9.1.2 出砂門
混制好的型砂由此門卸出，它由手動桿來完成。
9.2 傳動機構(gòu)
由減速器、主軸等組成。
9.2.1 電動機[6，7]
由剛性聯(lián)軸器與減速器輸入聯(lián)接，經(jīng)過三級變速由輸出軸即主軸帶動十字頭做逆時針旋轉(zhuǎn)。緊固在十字頭上的曲臂、輾輪、內(nèi)外刮砂板隨同十字頭一起回轉(zhuǎn)而輾輪還同時繞輾輪軸自轉(zhuǎn)。
9.2.2 減速器[10，11]
為三級傳動的減速器，固定在混砂機底盤上。由電動機借助剛性聯(lián)軸器帶動兩錐齒輪完成第一級傳動，再通過齒輪軸齒輪和另一齒輪的嚙合帶動另外一對斜齒輪完成第三級傳動。
齒輪箱側(cè)壁裝有長形油標，用來觀察注入減速箱內(nèi)油面的高低。
9.3 輾輪機構(gòu)
9.3.1 混輾機構(gòu)
混輾機構(gòu)裝在傳動機構(gòu)的主軸上，在主軸上裝置著該機構(gòu)的十字頭，在十字頭兩邊裝有兩個曲臂拖動的兩個輾輪，內(nèi)外刮砂板也均裝在十字頭上[11，12]。
9.3.2 輾輪
型砂的輾壓、搓揉全靠此部分的重量給型砂以壓力來完成的。輾輪借以輾輪軸聯(lián)接在曲臂上，曲臂軸又將曲臂和十字頭連接在一起，當十字頭轉(zhuǎn)動時帶動輾輪一起繞主軸回轉(zhuǎn)，由于和型砂的摩擦輾輪也做自轉(zhuǎn)。曲臂可繞曲臂軸轉(zhuǎn)動，以便輾輪可隨砂層厚度的變化自由起落。輾輪與底板保持一定間隙，由調(diào)節(jié)螺栓來控制，以免輾碎型砂[13]。
9.3.3 刮砂板
刮砂板的作用是在混制型砂時，將型砂攪和并聚集在輾輪之下，卸料時將型砂刮至出砂門卸出，內(nèi)刮砂板和外刮砂板由刮砂板臂緊固在十字頭上[14]。
10 操作與使用
將機器安裝后應做如下調(diào)整：（1）將輾輪和底板之間的間隙調(diào)至10～30㎜；（2）外刮砂板與機盆內(nèi)圈之間的間隙調(diào)至6～10㎜；（3）內(nèi)刮砂板與主軸之間的間隙調(diào)至6～10㎜；（4）內(nèi)外刮砂板與底板之間的間隙調(diào)至為6～10㎜。
使用前應注意：（1）檢查各潤滑部分是否加足潤滑油，減速箱油位應在最高位置；（2）檢查各緊固件是否牢固，活動處是否靈活，轉(zhuǎn)動件不應相互碰撞；（3）空車運轉(zhuǎn)30min觀察十字頭是否沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，減速箱是否有不正常振動及劇烈的噪音，停車檢查后，再空車運轉(zhuǎn)1h，使油充分清洗各齒輪及軸承；（4）加400㎏石英砂和8㎏煤油，直至混砂機內(nèi)有型砂直接接觸的表面被拋光為止，再進行負荷試車；（5）必須按潤滑規(guī)定對機器進行潤滑；（6）每次工作結(jié)束時，應將機盆內(nèi)各個角落殘留的型砂清除干凈，以免殘留型砂硬化影響下次的混砂質(zhì)量和機器的正常工作；（7）型砂必須在機器開動后在加入；（8）每次型砂的加入量不能超過規(guī)定的數(shù)量。
11 結(jié)論
本課題設(shè)計的S114型碾輪式混砂機減速機采用圓錐+二級漸開線圓柱齒輪軟齒面減速機和剛性聯(lián)軸器，不僅滿足混砂機傳動裝置傳動比和承載能力要求，而且減速機具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于制造，安裝、調(diào)整要求低，運行維護方便，可靠性更強。在混砂機設(shè)計中，還采取了以下措施，以保證其技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性。（1）采用矮刮板，加強對型砂的混合攪拌作用，并降低其功率消耗；（2）加大卸砂門面積，縮短卸砂時間；（3）采用輝綠巖鑄石做底盤護板，增加其使用壽命，減少刮板磨損；（4）目前大部分刮板材料為45鋼,工作面上堆焊有3mm厚WC（碳化鎢）耐磨層, 在使用過程中發(fā)現(xiàn),耐磨層不耐磨,用不到1周,刮板已嚴重磨損,混砂機底板上結(jié)砂嚴重,消耗功率明顯提高;另外,刮板強度差,使用過程中易發(fā)生彎曲變形,造成混砂桶壁結(jié)砂增厚,也使設(shè)備負荷增大。針對上述不足,改堆焊WC為直接焊接硬質(zhì)合金刀片,針對強度不足,在刮板反面焊上加強筋以增加其強度。經(jīng)改進后,一副刮板可正常使用1年左右,刮砂干凈,結(jié)砂很少,負荷波動小。
減速機輸入輸出軸漏油是機械行業(yè)老大難問題，針對混砂機減速機設(shè)計采取相應措施取得了良好效果。影響輸入輸出軸滲漏的主要因素有：設(shè)計密封結(jié)構(gòu)不合理；密封部位軸的制造質(zhì)量差；密封件的質(zhì)量差，選型不合理；使用維護不當?shù)取２扇〈胧┯校翰扇『侠淼拿芊饨Y(jié)構(gòu)；選用優(yōu)質(zhì)密封件及油封軸套，密封件的壽命長且防滲漏效果好，配以美國CR型油封軸套，克服了軸的表面加工質(zhì)量低的缺點，既保護了軸表面不磨損，又可防滲漏；增加了潤滑油回油槽，避免造成密封部位形成憋壓而滲漏；對密封部位零件、標準件表面進行強化處理，降低磨擦系數(shù)，減少磨損；對零件密封部件的機加工質(zhì)量提出較高要求。減速機可油池潤滑，立軸及其它轉(zhuǎn)動件可脂潤滑，無需專用的潤滑系統(tǒng)。
參考資料
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[14] 鄭明忠，姜樹斌．進口混砂機用單螺桿偏心螺旋轉(zhuǎn)子泵[J]．中國鑄造裝備與技術(shù)，2000，3：40-41.
致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計是對我們大學四年所學知識的一次全面考驗，它也是對即將走向社會的我們的進行的一次有效的訓練?；仡欉@場畢業(yè)設(shè)計，雖然過程中充滿了困難與曲折，但我感到受益匪淺。本次設(shè)計課題是S114型碾輪式混砂機的設(shè)計(總裝及傳動機構(gòu)設(shè)計)。本設(shè)計是為了解決實際生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)力低的問題，因此廠方對我的要求很高。本設(shè)計是學完所有大學期間本專業(yè)應修的課程以后所進行的，是對我四年來所學知識的一次大檢驗。使我能夠在畢業(yè)前將理論與實踐更加融會貫通，加深了我對理論知識的理解，強化了實際生產(chǎn)中的感性認識。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，我基本上掌握了混砂機減速器的設(shè)計方法和步驟，以及設(shè)計時應注意的問題等，另外還更加熟悉運用查閱各種相關(guān)手冊，選擇使用工藝裝備等。
總的來說，這次設(shè)計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛煉，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設(shè)計的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實際工程技術(shù)工作奠定了一個堅實的基礎(chǔ)。
本次設(shè)計任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗，難免會留下一些遺憾，在此懇請各位專家、老師及同學不吝賜教。
此次畢業(yè)設(shè)計是在**老師的認真指導下進行的。熊老師經(jīng)常為我解答一系列的疑難問題，以及指導我的思想，引導我的設(shè)計思路。在歷經(jīng)三個多月的設(shè)計過程中，一直熱心的輔導。在此，我忠心地向他們表示誠摯的感謝和敬意！
附錄二 鑄造設(shè)備型號編制方法
為了記認容易，稱呼簡便相統(tǒng)一，我國鑄造沒備采用統(tǒng)一的代號——型號。下面將1991年頒布的我國機械行業(yè)標準《鑄造設(shè)備型號編制方法》加以摘錄，以供參考。
鑄造設(shè)備型號是鑄造設(shè)備的代號，由正楷大寫漢語拼音字母（以下簡稱“字母”）和阿拉伯數(shù)字（以下簡稱“數(shù)字”）組成。
1. 通用鑄造設(shè)備型號
1.1 型號的表示方法示意圖
1.2 鑄造設(shè)備的分類及其代號的表示方法
鑄造設(shè)備分為10類，用字母表示。分類及字母代號見附表1。
1.3 鑄造設(shè)備的組、型（系列）代號及主參數(shù)
1.3.1 每類鑄造設(shè)備分為若干組、型(系列)，分別用數(shù)字組成，位于分類字母代號之后。
1.3.2 型號中的主參數(shù)用折算值表示，位于組、型（系列）代號之后，當主參數(shù)折算值小于1時，則應在折算值前加數(shù)字“0”組成主參數(shù)代號，當折算值大于1時，則取整數(shù)。
1.3.3 組、型(系列)的劃分及型號中主參數(shù)的表示方法，見本編制方法的第2、3條。
1.4 鑄造生產(chǎn)線型號的表示方法，在生產(chǎn)線上主機(通用或?qū)Ｓ?型號前加字母X。
1.5 鑄造機組型號的表示方法，在機組上主機(通用或?qū)Ｓ?型號前加字母Z。
1.6 鑄造設(shè)備改型順序號，對有些鑄造設(shè)備的工作參數(shù)、傳動方式和結(jié)構(gòu)等方面的改進，應在原設(shè)備型號之后按A、B．C……等字母的順序加改型順序號(但“I”及 “ O”兩個字母不允許選用)。
1.7 型號示例：
a. 盤徑為1800 ㎜的輾輪混砂機，其型號為S118。經(jīng)第—次改型的1800㎜輾輪混砂機，其型號為S1118A。
b. 砂箱內(nèi)尺寸為1200㎜×1000㎜的多觸頭高壓造型機，其型號為Z3112。
c. 以Z3112型多觸頭高壓造型機為主機組成的生產(chǎn)線，其型號為XZ3112。
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