塑膠運(yùn)動(dòng)場地?cái)備仚C(jī)設(shè)計(jì)【含3張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家】.zip
塑膠運(yùn)動(dòng)場地?cái)備仚C(jī)設(shè)計(jì)【含3張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家】.zip,含3張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家,塑膠,運(yùn)動(dòng)場,地?cái)?設(shè)計(jì),CAD,開題,報(bào)告,獨(dú)家
塑膠運(yùn)動(dòng)場地?cái)備仚C(jī)設(shè)計(jì)
Design of Plastic Sports Site Paving Machine
摘要
塑膠運(yùn)動(dòng)地面，包括塑膠跑道、塑膠球類場地等，是 20 世紀(jì) 60 年代西方發(fā)達(dá)國家首先 研制成功的新技術(shù)。我國于 1979 年研制成功，并通過了國家鑒定。塑膠材料的攤鋪是塑膠跑道攤鋪施工中最重要的作業(yè),攤鋪機(jī)的作用之一，就是要把人力從繁重的勞動(dòng)中解放出來。它應(yīng)該像公路瀝青攤鋪機(jī)那樣，機(jī)器開過去即可鋪出塑膠地面。設(shè)計(jì)參考公路瀝青攤鋪機(jī)和觀摩手工攤鋪過程，搜集與設(shè)計(jì)相關(guān)資料從而確定攤鋪機(jī)的性能。必須具有完整的攤鋪功能，既能攤鋪透氣型顆粒塑膠，也能攤鋪混合型塑膠具有混料的功能。
關(guān)鍵詞：攤鋪機(jī)的速度 混料裝置 履帶
ii
Abstract
Plastic sports ground, including plastic runways, plastic ball venues, etc., was the first new technology developed by Western developed countries in the 1960s. Our country was successfully developed in 1979 and passed the National appraisal. The paving of plastic materials is the most important operation in the construction of plastic runway paving. One of the functions of the paving machine is to liberate manpower from heavy labor. It should be like a road asphalt paver, and the machine can open up the plastic floor. Design reference highway asphalt paving machine and observing the manual paving process, collect and design relevant data to determine the performance of the paving machine. Must have a complete paving function, not only can spread the breathable granule plastic, but also can spread the mixed plastic has the function of mixing material.
Keywords：Speed of paver Mixing device Track
目錄
摘要 i
Abstract ii
1 引言 1
2.確定攤鋪機(jī)的性能方案 3
2.1 主要技術(shù)參數(shù)的確定 3
3.機(jī)器的部件劃分與總體布局設(shè)計(jì) 5
3.1 機(jī)器的部件設(shè)計(jì) 5
3.2 機(jī)身部件設(shè)計(jì)及計(jì)算 5
3.3 機(jī)架主要零件強(qiáng)度計(jì)算 7
4.履帶傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)及計(jì)算 15
4.1 .履帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.2 履帶傳動(dòng)的動(dòng)力計(jì)算 16
4.3 履帶傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要元件選型 17
4.4 傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核 19
5. 攤鋪部件設(shè)計(jì) 22
5.1 攤鋪部件的作用與功能 22
5.2 .攤鋪部件的結(jié)構(gòu) 22
5.3 滑座橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 23
6.混料部件設(shè)計(jì)及計(jì)算 26
6.1 混料機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù) 26
6.2 混料轉(zhuǎn)子負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 27
6.3 混料部件傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29
6.4 傳動(dòng)鏈主要零件強(qiáng)度校核 30
6.5 混料部件設(shè)計(jì) 33
7.搖臂起吊部件設(shè)計(jì)及計(jì)算 35
7.1 主要技術(shù)參數(shù)及技術(shù)條件 35
7.2 橫臂受力計(jì)算及用料選擇 35
7.3 立柱受力計(jì)算及用料選擇 36
7.4 提升傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
8.總裝配圖的繪制 40
結(jié)論 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
1 引言
攤鋪機(jī)是一種主要用于路面基層和面層各種材料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的施工設(shè)備，是由各種不同的系統(tǒng)相互配合完成攤鋪工作的，主要包含行走系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，輸分料系統(tǒng)等等，隨著我國等級(jí)趨向多元化。等級(jí)公路，縣鄉(xiāng)級(jí)公路均達(dá)到前所未有的規(guī)模，標(biāo)準(zhǔn)和速度向前推進(jìn)。同時(shí)路面施工的速度也在飛速提高，這樣在推動(dòng)公路施工機(jī)械化的同時(shí)也對施工機(jī)械技術(shù)水平施工工藝和路面材料及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了越來越高的要求。而施工機(jī)械技術(shù)水平和施工工藝對等級(jí)和施工速度有著重要的影響。
現(xiàn)在國內(nèi)使用的攤鋪機(jī):國外的品牌主要有:德國的 ABG、VOGELE、DYNAPAC、美國的 BK、意大利的比泰利、瑪連尼、日本的新瀉等。國內(nèi)主要品牌有:西筑、陜建、徐工、華晨華通、中聯(lián)、三一重工、新筑等。依據(jù)中國的施工現(xiàn)狀和政策機(jī)制等因素,歐洲型的低速度、高密實(shí)、中大寬度攤鋪施工工藝被廣泛采用,德國 ABG 結(jié)構(gòu)型式的攤鋪更是引導(dǎo)行業(yè)的潮流,但從 20 世紀(jì) 90 年代的大型化(即攤鋪寬度大于 9m,甚至到 16m)發(fā)展到了 21 世紀(jì)的中型化,即攤鋪寬度合理化回歸到
6~9m 機(jī)型占主導(dǎo)地位,使得眾多國內(nèi)廠家重新調(diào)整開發(fā)思路,當(dāng)前,主要攤鋪機(jī)廠家都有百花齊放,百家爭鳴之勢。攤鋪寬度覆蓋 4.5~12.5m,厚度覆蓋 10~350mm，形成了攤鋪寬度大 6~12m、中
4~6m;技術(shù)水平高(全液壓、全自動(dòng))、中(半機(jī)械液壓、半自動(dòng))、低(機(jī)械);產(chǎn)品售價(jià)高(200 萬元以上)、中(80~200 萬元以上)、低(80 萬元以下)三種系列產(chǎn)品,以供施工單位選擇。
現(xiàn)代攤鋪對攤鋪面面強(qiáng)度，剛度，密實(shí)性，均勻性。平整度，行車舒適性。高速性，安全性等要求不斷提高。例如近幾年在限制寬大攤鋪后，出現(xiàn)了兩臺(tái)甚至于三臺(tái)攤鋪機(jī)并行作業(yè)的觀點(diǎn)， 近而將來可能出現(xiàn)左右并行攤鋪，再加上前后兩層或三層同時(shí)作業(yè)攤鋪，當(dāng)前我國施工機(jī)械而言， 攤鋪機(jī)其技術(shù)先進(jìn)性與歐美發(fā)達(dá)國家同步，如同時(shí)采用數(shù)字式找平裝置，非接觸式平衡梁，瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車等，但壽命與國際先進(jìn)水平相比還有很大差距，這可能我所的施工工藝和路面設(shè)計(jì)
9
需要很大的改良，而攤鋪機(jī)本身的制造加工質(zhì)量和談工藝對眼鋪面的質(zhì)量影響更不可忽視，由于施工工藝對攤鋪機(jī)設(shè)計(jì)制造提出了更高的要求，同時(shí)對攤鋪機(jī)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，但隨著市場準(zhǔn)入制度的深入，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)宏觀控制和結(jié)果的檢驗(yàn)。
2.確定攤鋪機(jī)的性能方案
攤鋪機(jī)的生產(chǎn)效率按相當(dāng)于一個(gè) 15 人的施工隊(duì)人工攤鋪的生產(chǎn)效率設(shè)定，為 2000m2/日。占用勞力 6 人：駕駛機(jī)器 1 人，操縱混料機(jī)構(gòu) 1 人，配料 1 人，供料 2 人，機(jī)動(dòng) 1 人。
1）攤鋪機(jī)由兩條履帶支承和驅(qū)動(dòng)，與地面接觸面積較大能使機(jī)身能穩(wěn)定行駛，使得攤鋪面的平整度有良好的保證。
2） 兩條履帶由兩臺(tái)滑差電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)。
3） 設(shè)置一個(gè)電磁離合器在傳動(dòng)軸上，可以保證直行時(shí)兩履帶同步運(yùn)行。
4） 為了減少動(dòng)力消耗將履帶設(shè)計(jì)成滾動(dòng)式，與此同時(shí)解決滑動(dòng)履帶容易易磨損的問題。
5） 為了解決攤鋪塑膠的難題，設(shè)計(jì)料槽和鏟料壓光板。鏟料壓光板在攤鋪時(shí)應(yīng)作與前進(jìn)方向垂直的橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把攤鋪層從料槽中割出來，并且壓光壓實(shí)已攤鋪層表面。
6） 設(shè)計(jì)標(biāo)尺，指針，調(diào)節(jié)手柄，方便攤鋪厚度的調(diào)節(jié)。
7） 設(shè)計(jì)供料混料機(jī)構(gòu)，混料桶的桶底設(shè)有閘門，控制排料速度。在料筒的下方安裝滾輪，使料桶能沿料槽移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)均勻布料。
8）行車速度由滑差電動(dòng)機(jī)控制器控制，速度可調(diào)，有數(shù)碼顯示，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒速行駛。
9）攤鋪機(jī)應(yīng)設(shè)有一個(gè)工作平臺(tái)，供操作人員操作和存放攤鋪用的原材料。
10）設(shè)計(jì)一個(gè)起吊機(jī)構(gòu)，便于清理混料轉(zhuǎn)子時(shí)起吊之用。
2.1 主要技術(shù)參數(shù)的確定
1） 攤鋪寬度： 2.44m（2 條跑道寬度）；1.22m （1 條跑道寬度）
2） 攤鋪厚度： 5 ~30mm
3） 行駛速度： 0.6~5m/min）
4） 攤鋪速度：1~3m/min
5） 混料效率：100L/min
6） 使鏟料壓光板實(shí)現(xiàn)橫向往返運(yùn)動(dòng)：頻率： 80 ~ 100 次/min
幅度： 30mm
7） 機(jī)器的外形尺寸：長 2600mm ；
寬 2440mm；高 400mm
3.機(jī)器的部件劃分與總體布局設(shè)計(jì)
3.1 機(jī)器的部件設(shè)計(jì)
1.機(jī)身部件
機(jī)身結(jié)構(gòu)是攤鋪機(jī)的主體，其它部件都是安裝在這個(gè)主體部件上。機(jī)身部件由上下兩層框架結(jié)構(gòu)件組成：下層為是由槽鋼焊接而成的長方形機(jī)架；兩側(cè)的后端各伸出一個(gè)支架，稱為伸臂；上層是由角鋼焊接而成的工作臺(tái)。
2. 履帶及其傳動(dòng)部件
在機(jī)架的左右側(cè)邊框上分別安裝兩條履帶。履帶的兩套傳動(dòng)系統(tǒng)分別安裝在機(jī)架的長方形框架兩側(cè)。
4.攤鋪部件
攤鋪機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)器的末端即兩伸臂的端部。橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝內(nèi)部。
5.混料部件
混料部件則由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，料槽、混料桶組成。料槽由伸臂支承安裝在攤鋪部件的前面?；炝贤暗牡装灏惭b在料槽的正上方，且底部安裝滾輪使混料桶可以沿著料槽移動(dòng)?；炝限D(zhuǎn)子的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在混料桶的底板上，可以隨著底板進(jìn)行移動(dòng)。
6.起吊部件
為了防止影響機(jī)器的駕駛和混料作業(yè)，起吊部件安裝在機(jī)器的左前角。其立柱套筒的底部固定在機(jī)架上，上部固定在工作臺(tái)上。
3.2 機(jī)身部件設(shè)計(jì)及計(jì)算
1.機(jī)身部件的結(jié)構(gòu)
機(jī)身部件主要由以下幾部分組成。
（1）機(jī)架結(jié)合件（見圖 3-1）是由 16#槽鋼焊接而成的長方形框架，長 1600mm,寬 2420mm。其左右邊梁是履帶安裝的位置，下平面是履帶軌道。在距機(jī)架中心線 380mm 處的兩側(cè)，各焊接一個(gè)桁架，用來支撐工作臺(tái)的中部。桁架與左右邊梁的底邊用角鋼相連，構(gòu)成了履帶傳動(dòng)系統(tǒng)的滑差電動(dòng)機(jī)與減速器的安裝底座。機(jī)架為網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)，從而具有足夠的剛度完成攤鋪施工工作。在左右邊梁的后部安裝伸臂，用螺栓緊固，用錐銷定位。在前后橫梁的上平面上各焊三件立柱。立柱高 220mm，端面有螺孔，用來緊固工作臺(tái)。機(jī)架是攤鋪機(jī)最重要的部件對保證機(jī)器運(yùn)行的穩(wěn)定性和攤鋪質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。其加工精度可按比普通機(jī)床床身的精度低 2 級(jí)來要求。履帶導(dǎo)軌的直 線 度 、 平 面 度 、 兩 導(dǎo) 軌 的 平 行 度 均 按 GB/T 1184 — 1996 的 9 級(jí) 精 度 來 要 求 。
圖 3-1 機(jī)架結(jié)合件
(2)工作臺(tái)結(jié)合件工作臺(tái)是由角鋼焊接而成的長方形網(wǎng)格式框架。工作臺(tái)是操作人員的工作場所，也用來存放攤鋪原料。在工作臺(tái)的右前角安裝操作臺(tái)，并設(shè)有座椅和蓬罩，均用螺釘緊固， 必要時(shí)可以拆卸。工作臺(tái)用 10 個(gè) M12X30 螺釘與機(jī)架緊固成一個(gè)整體，使機(jī)身部件的剛度得到
很大提高。
(3)左、右伸臂左伸臂和右伸臂也是用 16#槽鋼和鋼板焊接而成的，像兩條臂膀向后伸出， 上面安裝料槽和攤鋪部件。其端部 200mm* 227mm 的加工面是攤鋪部件的安裝基準(zhǔn)面，并且是調(diào)整攤鋪層厚度的調(diào)整螺桿的安裝位置。所以伸臂安裝時(shí)，對兩伸臂的平行度和等高度、定位槽的位置度和平行度等均有較高的要求。在檢測合格后用螺釘緊固，用錐銷定位。
3.3 機(jī)架主要零件強(qiáng)度計(jì)算
機(jī)架采用型鋼焊接件。設(shè)計(jì)的槽鋼焊接機(jī)架如圖 3-2 所示。初步選定的是 16#槽鋼，并且進(jìn)行機(jī)架主要零件的強(qiáng)度計(jì)算。
(1) 左邊梁與左伸臂裝配后強(qiáng)度計(jì)算經(jīng)過一系列輔助計(jì)算，左邊梁與左伸臂在裝配后所承受的載荷數(shù)值、作用點(diǎn)的位置及載荷的來源如圖 3-2 所示。
圖 3-2 左邊梁左伸臂受力圖
1)計(jì)算簡圖：
2)求支反力：
由圖可知，左邊梁與左伸臂為簡支梁，其平衡條件為：ΣY=0,ΣMa =0,ΣMb=0。由ΣMb=0 得：
Ra =(9.5x2145＋150x2030＋29x1840＋22.3x1800+117x1750+14.5x1362+40x970+56.7x800+22.6 x
400)/1600=460.048kgf
由ΣMa =0 得
RB={22.6x(1600-400)+56.7x(1600-800)+40x(1600-970)+14.5x(1600-1362)-117x(1750-1600)
+22.3x(1800-1600) +29x(1840-1600)+150x(2030-1600)+9.5x(2145-1600)}/1600=1.552kgf
校核計(jì)算值：由 ΣY=0 得:
Σp =(9.5 +150+29+22.3 +117+14. 5 +40+56.7+22.6) kgf =461.6kgf Ra +RS =(460.048 +1.552)
kgf=461.6kgf 。
由上計(jì)算可知，幾乎全部載荷都作用在支座 A 上。3)求左伸臂在各受力截面承受的彎矩和剪力，并求出最大彎矩和最大剪力：校核左伸臂的強(qiáng)度。
由圖 3-2，左伸臂安裝到左邊梁上變成懸臂梁。其最大彎矩與最大剪力，產(chǎn)生在左側(cè)的緊固螺栓所在的截面。此截面的坐標(biāo)值為：X=(1600 -15)mm = 1585mm。
求彎矩的一般法則是：彎矩在數(shù)值上等于作用于梁截面左段或右段諸外力對此截面形心的力矩的代數(shù)和。
因此，計(jì)算各受力截面的彎矩 M：
X=2145mm 截面:M=0
X=2030mm 截 面 :M=-9.5x(2.145-2.03)kgf?m =-1.09kgf?m X=1840mm 截 面 ：M=-9.5x(2.145-1.84)kgf?m-150x(2.03-1.84)kgf?m=-31.4kgf?m X=1800mm 截面:M= -9.5 x(2.145-1.8)kgf?m-150x(2.03-1.8)kgf?m-29 x (L 84 -1, 8)kgf?m
=-38.9kgf?m
X= 1750mm 截 面 M=-9.5x(2.145 - 1.75)kgf?m -150x(2.03-1.75)kgf?m-29x(l.84-1.75)kgf?
m-22.3x(l.8-l.75)kgf?m=-49.48kgf?m
X= 1585mm 截面:M = -9.5x(2.145 -1.585)kgf?m -150x(2.03 -1.585)kgf?m-29x(1.84-1.585)kgf
?m-22.3x(1.8 -1.585)kgf?m-117 x (1.75 -1. 585) kgf?m = -103.56kgf ? m
求剪力的一般法則是：剪力在數(shù)值上等于作用于梁截面左段或右段諸外力的代數(shù)和。 求各受力截面剪力 Q:
X=2030 ~2145mm,Q= -4.5kgf X=1840 ? 2030mm,Q= -(9.5+150)kgf=-159.5kgf X=1800 ~ 1840mm,Q=-(9.5+150+29)kgf= -188.5kgf
X=1750-1800mm,Q=-(9.5+150+29+22.3)kgf=-210.8kgf X=1585 ~ 1750mm,Q=-(9.5+150+29+22.3+117)mm =-327.8kgf
由上述計(jì)算可得，左伸臂承受的最大彎矩 M=103.56kgf?m,危險(xiǎn)截面在 X =1585mm 處;承受的最大剪力為-327.8kgf，位置在 X= 1585 ~ 1750mm 處。
左伸臂受力圖、彎矩圖、剪力圖，如圖 3-3 所示。
2145 2030 1840 1800 1750
彎矩圖
剪力圖
圖 3-3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Kgf. m
0
50
100
150
200
250
300
350
kgf
左伸臂承受的最大剪力僅為 327. 8kgf，16 號(hào)槽鋼可以承受，只校核其抗彎強(qiáng)度即可。
4）左伸臂抗彎強(qiáng)度校核：
19
梁的抗彎強(qiáng)度校核條件：
smax
= M max
W
￡ [s]
式中σmax——危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力；
Mmax 危險(xiǎn)截面承受的最大彎矩，MMAX= 103. 56kgf? m = 10356kgf?cm；
W 材料的抗彎截面系數(shù)，16#槽鋼 W=117cm3；
［σ］——材料的許用彎曲應(yīng)力。材料為 Q235A，［σ］ =70N/mm2,即［σ］ = 714kg/cm2。代入上式得σ= 88. 5kgf/cm2 ?714kgf/cm2
即左伸臂承受的最大彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)小于其許用彎曲應(yīng)力,材料合格。
圖 3-4 左伸臂裝配簡圖，計(jì)算簡圖
(2) 左伸臂剛度計(jì)算
攤鋪部件安裝在左右伸臂的外端，因此伸臂的剛度對攤鋪的質(zhì)量有很大的影響?；炝喜考┘拥揭粋€(gè)伸臂上的作用力最大值為 117kgf，最小值為 7.3kgf。載荷的變化會(huì)使伸臂在載荷作用下產(chǎn)生的撓度同時(shí)變化，有可能影響攤鋪厚度。需對其進(jìn)行剛度計(jì)算。
撓度方程：
fmax =
(3L - C )
式中 f----A 端撓度的變化值(cm);
P——載荷變化值(kgf)，P=(117.4-7.3)kgf =11O.kgf；
E——材料彈性模量(kg/cm2),鋼 E=2xl02kgf/cm2; J----截面慣性矩(cm4), 16#槽鋼 J=935cm4;
C----受力點(diǎn)至危險(xiǎn)截面距離(cm),C=345mm =34.5cm；
L——懸臂梁長度(鏟料壓光板邊緣至危險(xiǎn)截面的垂直距離，cm), L= 493mm=49.3cm代入上式得
f=0.00132cm =0.0132mm
由此得，伸臂的剛度合格，載荷的變化對撓度的影響非常小，對攤鋪厚度的影響忽略不計(jì)。右邊梁、右伸臂的受力狀況與左邊梁、左伸臂相同，因此不需再進(jìn)行計(jì)算。
(3) 后橫梁強(qiáng)度計(jì)算
后橫梁的受力狀況復(fù)雜。經(jīng)計(jì)算，將后橫梁承受的載荷如下： P1——460kgf, 左 邊 梁 傳 遞 的 載 荷 ； P2——455kgf, 右 邊 梁 傳 遞 的 載 荷 ； P3——45.6kgf,工作臺(tái) N2 支點(diǎn)及履帶傳動(dòng)軸作用力； P4——54.2kgf,工作臺(tái) N8 支點(diǎn)及履帶傳動(dòng)軸作用力； P5——129.1kgf, 左 桁 架 作 用 力 ； P6——138.3kgf,右桁架作用力；
p7——20kgf, 履 帶 傳 動(dòng) 軸 作 用 力 ； P8——20kgf, 履 帶 傳 動(dòng) 軸 作 用 力 ； P9——114.4kgf,后橫梁自重及工作臺(tái)支點(diǎn)作用力；
上述各項(xiàng)載荷的作用點(diǎn)的位置，可由機(jī)架結(jié)合件圖、部件裝配圖、總裝配圖中算出。在受力圖中標(biāo) 出 。 1)繪受力圖：
后橫梁受力如圖 3-5 所示。
圖 3-5 后橫梁受力圖，彎矩圖，剪力圖
2)求支反力：
在各載荷作用下梁處于平衡狀態(tài)，得平衡條件為ΣY= 0,ΣMA=0,ΣMB=o由ΣMB=0 得支座 A 的支反力為
RA={460x(2x1005+140) +45.6x(2x1005+105)+15x(2 x1005-70)
＋129.1x(1005+70+230+93)+20x(1005+70+230)+20x(1005+70)
＋114.4x1005+20x(1005-70)+138.3x(542+70)
＋15x70-54.2x(140-35)-455 x 140}÷（2x1005）=742.5853kgf
同理由ΣMA=0=0 得支座 B 的支反力 RB=744.0147kgf
3)求各受力截面彎矩：
P1 截面：M=0
P2 截面：M=0
P3 截面：M=-460 x0.035kgf?m =-16.1kgf?m
P4 截面：M=-455 x0.035kgf?m=-15.9kgf?m
A 截面：M=(-460x0.14-45.6 xO.105)kgf?m = -69.188kgf?m
P5 截面：M =(-460 x0.752 -45.6 x0.717+742.59 x0.612-15 x0.542)kgf?m = 67.72kgf?m
P6 截 面 ：M =(-455 xO.752-54.2x0.717 +744.015 x9.612-15 x0.542)kgf?m = 66.19kgf?m P7 截面：M =(-460 x 1.075 - 45.6x1.04 +742. 59 x0.935 -15 x0.865 - 129.1 x0.323 - 20
x0.23)kgf?m =93.12kgf?m ，
P8 截面 M =(-455x1.075 -54.2x1.04+744.015 x0.935 -15 x0.865 -138.3x0.323)kgf?m = 92.51
kgf?m
P9 截面;M=( -460x1. 145 -45.6x1. 11 +742. 59 x 1005 - 15 x0. 935 - 129.1 x0. 393 -20
x0.3 -20 x0.07)kgf - m=96.85kgf ? m
B 截面：M=(-455x0.14 -54.2x0.105)kgf?m= -69.39kgf?m
4)求受力截面最大剪力：
B—P4 截面 Q=(-234.8 +744)kgf=509.2kgf
5)求最大彎矩和最大剪力：
后橫梁承受的最大彎矩為 96.82kgf?m，位于梁的中心線處。臂承受的最大彎矩(103.56kgf ? m)0 由于兩者所用的材料是相同的， 左伸臂的抗彎強(qiáng)度足夠，后橫梁的抗彎強(qiáng)度也必符合強(qiáng)度條件，故不必再計(jì)算。后橫梁承受的最大剪力為 509.2kgf 和 505.6kgf，位置在 A B 兩處，。
6)后橫梁抗剪強(qiáng)度校核：
由于后橫梁承受最大剪力的方向與槽鋼的對稱軸相差 90°，其剪力主要由槽鋼的腹板承 受， 故危險(xiǎn)截面的剪應(yīng)力可由下式得出滿意的近似值：
V
A
tmax =
w
τmax——危險(xiǎn)截面最大剪應(yīng)力；
V 危險(xiǎn)截面承受的剪力，V = 509.2kgf;
Aw ——槽鋼腹板面積， Aw =13. 4cm x0. 85cm = 11.4cm2。代入上式得：τmax= =44.7kgf/cm2
許用剪應(yīng)力[τ]按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力選材料為 Q235A,[τ] =500kgf/cm2。τmax<< [τ],即符合強(qiáng)度條件。
4.履帶傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)及計(jì)算
4.1 .履帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.攤鋪機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)是用履帶驅(qū)動(dòng)。因?yàn)槁膸c路面是剛性的面接觸，使攤鋪機(jī)的行駛不受路面局部不平整的影響，可以使攤鋪面達(dá)到較高的平面度。
2.履帶強(qiáng)度計(jì)算
在履帶傳動(dòng)中，銷軸承受載荷最大，全部載荷為 2000kgf。在最惡劣的條件下，此載荷只由四節(jié)履帶板來承受，則作用在每件銷軸上的每個(gè)受力截面的載荷為
Q=2000÷（4x2x2）=125kgf
銷軸的強(qiáng)度條件為
t= Q ￡ [t]
A
式中τ——銷軸危險(xiǎn)截面承受的最大剪應(yīng)力； Q——銷軸危險(xiǎn)截面承受的最大剪切載荷，Q = 125kgf = 1225N； A——銷軸危險(xiǎn)截面面積，A =27. 7mm2；
[τ]——材料的許用剪應(yīng)力，材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)、淬火），[τ] =80MPa 代人上式得 τ=44. 2MPa< [τ] =80MPa
故設(shè)計(jì)可行。
3.傳動(dòng)方式的選擇
選擇滑差電動(dòng)機(jī)一減速器的機(jī)械傳動(dòng)方案：
滑差電動(dòng)機(jī)的速度控制為閉環(huán)控制，其輸出轉(zhuǎn)速可由測速發(fā)電機(jī)檢測，可以對誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，因此控制精確、穩(wěn)定，其轉(zhuǎn)速變化率小于 1%，穩(wěn)定精度小于 0.5%。
4.2 履帶傳動(dòng)的動(dòng)力計(jì)算
（1）攤鋪材料工作阻力的測定攤鋪材料對攤鋪機(jī)前進(jìn)所造成的阻力是攤鋪機(jī)動(dòng)力消耗的主要原因。經(jīng)測定， 顆粒復(fù)合型塑膠阻力較大。當(dāng)環(huán)境溫度為 20 度時(shí)， 單位面積的法向阻力為
fn0.06N/mm2,單位面積切向阻力 ft 為 0. 01N/mm2。
（2）鏟料壓光板工作阻力計(jì)算，在攤鋪施工中與攤鋪材料接觸并產(chǎn)生工作阻力的零件是鏟料壓光板。
阻力合計(jì)：F1 =(666.9 + 170. 4 + 19. 8 +197. 6)kgf = 1055kgf
(3)履帶運(yùn)行摩擦力計(jì)算，在運(yùn)轉(zhuǎn)中履帶的摩擦力主要發(fā)生在滾輪與軌道、滾針與銷軸、滾針與滾輪內(nèi)孔間，均為滾動(dòng)摩擦。
摩擦力為 F2=P(f1＋f2)
P——履帶承受的正壓力，設(shè) P=2OOOkgf;
f1——滾輪對軌道的摩擦因數(shù)，f1=0.05;
f2——滾針對銷軸、滾輪內(nèi)孔的摩擦因數(shù)，f2 =0.008。代入上式得：
F2 = 2000kgf x(0.05 +2 x0.008) = 132kgf
(4)攤鋪施工時(shí)機(jī)器行駛的動(dòng)力計(jì)算
P =
P——機(jī)器的動(dòng)力消耗(kW);
Fv 1000h
F——機(jī)器運(yùn)動(dòng)的阻力(N) , F = F1 +F2 =1582kgf+132kgf = 1714kgf = 16797N；
v——機(jī)器的最大攤鋪速度(m/s), v = 3m/min = 0. 05m/s；
η——傳動(dòng)效率，取η =0.9。
代人上式
P=0.933kw
即攤鋪施工時(shí)，機(jī)器行駛的最大動(dòng)力消耗約為 0.93kW。
4.3 履帶傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要元件選型
(1)履帶傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及技術(shù)特征履帶傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 4-1 所示
圖 4-1 履帶傳動(dòng)系統(tǒng)
兩條傳動(dòng)鏈分別由兩臺(tái)滑差電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速器、鏈輪、鏈條驅(qū)動(dòng)兩履帶運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由兩臺(tái)控制器分別控制。當(dāng)兩電動(dòng)機(jī)速度相同時(shí)，攤鋪機(jī)直行；當(dāng)兩電動(dòng)機(jī)速度不同時(shí)，攤鋪機(jī)轉(zhuǎn)彎。控制器對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制：電動(dòng)機(jī)的速度由測速發(fā)電機(jī)檢測，可按設(shè)定值保持恒定。控制精度為 1%,穩(wěn)定性精度為 0.5%。此方案保證了兩電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行，從而保證攤鋪機(jī)沿直線行駛。另外，在攤鋪機(jī)直行時(shí)，為了確保兩履帶同步，在兩傳動(dòng)軸 d 的連接處設(shè)置一個(gè)電磁離合器 C。當(dāng)電磁離合器吸合時(shí)，兩傳動(dòng)軸連成一體，保證兩履帶同步運(yùn)行。
(2)滑差電動(dòng)機(jī)和減速器的選型,按攤鋪施工時(shí)機(jī)器行走的最大動(dòng)力消耗選擇滑差電動(dòng)機(jī)。計(jì)算動(dòng)力消耗為 P=0.933kW。查滑差電動(dòng)機(jī)樣本，選用 YCT132_4A 型電動(dòng)機(jī)。其額定功率為 1. 1kW，額
定轉(zhuǎn)矩為 7. 13N ? m。校核額定轉(zhuǎn)矩：
T = T 1
1 m ih
式中 T1——電動(dòng)機(jī)軸上靜阻負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N ? m);
TM——負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N ? m), TM= FD/（2x2000） 其中 F 為攤鋪機(jī)運(yùn)動(dòng)阻力，F(xiàn) = 16797N,
D 為鏈輪 z5 分度圓直徑，初定 d=91.63mm;
i——傳動(dòng)鏈傳動(dòng)比，初定 59:1
η——傳動(dòng)效率，取η =0.9。
代入上式得 T1= 7.24N·m
比電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩略大(1.6%),故選用可行。選用擺線針輪減速器，有如下優(yōu)點(diǎn)：效率高(η
=0.9~0.95)、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低。減速器的規(guī)格按電動(dòng)機(jī)功率配套選擇，型號(hào)為 XW1.1—4—1/59。
(3)傳動(dòng)系統(tǒng)元件、零件表
a——滑差電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 YCT132 一 A，功率為 1. 1kW，調(diào)速范圍為 125 ~ 1250r/min， 額定轉(zhuǎn)矩為 7. 13N·m。
b——臥式擺線針輪減速器，型號(hào)為 XW1. 1—4—1/59,減速比為 1:59,輸出轉(zhuǎn)矩 490N?m。
C——牙嵌式電磁離合器，型號(hào)為 DLY0—16,額定轉(zhuǎn)矩為 160N?m，電壓為 DC24V。
d——傳動(dòng)軸。
e——短節(jié)距精密滾子鏈，節(jié)距 p=9.525mm
f—短節(jié)距精密滾子鏈，節(jié)距 p=15.875mm。
g——短節(jié)距精密滾子鏈，節(jié)距 p=19.05mm。
h——滾動(dòng)履帶(自制)。
j——滾動(dòng)軸承 1209 (GB/T 281 一 1994)。
Z1——鏈輪，節(jié)距 p=9.525mni，齒數(shù) z=21，分度圓直徑為 63.91mm。
Z2 鏈輪，節(jié)距 p=9. 525mm，齒數(shù) z=21，分度圓直徑為 63.91mm。Z3——鏈輪，節(jié)距 p =15.875mm，齒數(shù) z =18,分度圓直徑為 91.42mm。z4——鏈輪，節(jié)距 p=15.875mm,齒數(shù) z =18,分度圓直徑為 91.42mm。z5——鏈輪，節(jié)距 p =19.05mm,齒數(shù) z =15，分度圓直徑為 91.63mm。z6——鏈輪，節(jié)距 p = 19.05mm，齒數(shù) z =15,分度圓直徑為 91.63mm。 (4)行車速度校核
v =(125 ~ 1250) x
21 x
21
1 x 18 X
59 18
91.63 :x π m/min =0. 6 ~6m/min
1000
符合技術(shù)條件 0. 6 ~ 5m/min 的要求。
4.4 傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核
傳動(dòng)軸 d 承受彎扭組合載荷，其結(jié)構(gòu)圖及計(jì)算簡圖如圖所示。a—a 為危險(xiǎn)截面，校核其強(qiáng)度：p1、p2 為鏈條傳動(dòng)作用在軸上的徑向力，兩鏈輪的分度圓直徑相等，傳遞方向相近，因此
P1 =P2=KF Ft
式中 KF——軸的載荷因數(shù)，KF= 1.05; Ft——鏈輪 Z5 的圓周力，F(xiàn)t=16797?2=8398.5N
P1 =P2=8398.5 x1.05N= 8818.4N A 點(diǎn)的支反力 RA=15972.1N
截面彎矩：
M =8818.4 x (65 +9.5) N ? mm－15972. 1 x9.5N ? mm = 505235. 85N?mm =505. 2N?m
傳動(dòng)軸計(jì)算簡圖 4-2 傳動(dòng)軸計(jì)算
圖 4-2
-1
初定 a—a 截面軸徑 d=45mm 材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，許用彎曲應(yīng)力.[σ ] =100N/mm2。校核 a-a 截面外徑尺寸（mm）:
d = 21.68
M——軸在計(jì)算截面承受的彎矩（N?mm），M=505.2N
T——軸在計(jì)算截面的扭矩（N?m），T=(Ft ?D5) /2=384.55N?m Ψ——校正因數(shù)，Ψ=0.6
代人上式得 d=38.39mm 由于有單鍵槽，增大 5%:
d = 38. 39 x 1.05mm =40.3mm 初定軸徑 d =45mm >40.3mm，設(shè)計(jì)可行。
9.履帶傳動(dòng)部件裝配圖設(shè)計(jì)
（1）兩臺(tái)滑差電動(dòng)機(jī)及兩臺(tái)減速器體積和重量較大， 將它們安裝在機(jī)架的空檔中。這計(jì)有
（2）部件裝配圖說明履帶傳動(dòng)部件
29
3） 履帶的張緊由調(diào)整螺栓 14 控制，調(diào)整后用螺母鎖緊。
4） 左右履帶傳動(dòng)鏈的元件和零件，除傳動(dòng)軸 2 和 2'稍有區(qū)別外，其余完全相同。
5） 圖中各代號(hào)代表的零件及規(guī)格如下：
1——滾動(dòng)軸承 1209 （GB/T 281—1994）。
2——左傳動(dòng)軸。
2,——右傳動(dòng)軸。
3——電磁離合器，型號(hào)為 DLY0—16。
4——軸承座。
5——減速器，型號(hào)為 XW1. 1-4—1/59。
6——短節(jié)距精密滾子鏈，p = 15. 875mm。
7——短節(jié)距精密滾子鏈，P =9. 525mm。
8——滑差電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 YCT132MA。
9 滾動(dòng)軸承 1209 （GB/T 270—1994）。
10——張緊鏈輪支架。
11——滾動(dòng)履帶。
12——履帶驅(qū)動(dòng)鏈輪。
13——履帶張緊鏈輪。
14 調(diào)整螺檢。
5. 攤鋪部件設(shè)計(jì)
5.1 攤鋪部件的作用與功能
1)割料與壓光功能。
2)為了順利完成割料與壓光工作，鏟料壓光板還要像用刀割肉那樣，沿著與前進(jìn) 方向垂直的方向左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，稱為橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)幅度為 30mm，頻率為 85 次/ min。
3)為了防止攤鋪材料與鏟料壓光板粘結(jié)，鏟料壓光板有電加熱的功能，可實(shí)現(xiàn)恒溫自動(dòng)控制。
4)攤鋪厚度在 30mm 范圍內(nèi)可任意調(diào)整，而且調(diào)整方便、控制準(zhǔn)確。
5.2 .攤鋪部件的結(jié)構(gòu)
攤鋪部件由以下零件組成： (1)升降橫梁由 4mm 厚鋼板折彎焊接而構(gòu)成主體。上表面加工成為減速器與立軸等件的安裝
基準(zhǔn)面。下表面面經(jīng)過精密加工，作為滾動(dòng)導(dǎo)軌槽和下導(dǎo)軌的安裝基準(zhǔn)面。其兩側(cè)端面，也經(jīng)精密加工，作為本部件在左右伸臂上安裝與升降調(diào)整的基準(zhǔn)面。在升降橫梁內(nèi)部，安裝橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
(2)下導(dǎo)軌下導(dǎo)軌安裝在升降橫梁的下面，從下方托起座椅。 (3)支架也是由鋼板焊接而成。上平面用螺釘緊固安裝在滑座上；下平面安裝爐料壓光板。
電熱板裝在支架下平面與鏟料壓板之間，料壓光板加熱，并安裝溫度傳感器，進(jìn)行溫控。
(4)鏟料壓光板也是由鋼板焊接而成，其形狀及尺寸如圖 1-22 所示。寬 23mm、角度為 30° 的斜面安裝后伸入到料槽下方的缺口中。在施工時(shí)， 隨著攤鋪機(jī)前進(jìn)，鏟料壓光板不停地作著橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由 30°斜面的刃口把料槽中的材料切開，使攤鋪用料按需要的厚度攤鋪在地面上，多余的料沿斜面上移，被料槽中的塑料簾和鏟料壓光板阻擋，從而留在料槽中。
(5)鏟料壓光板鏟料壓光板也是鋼板焊接件，其形狀及尺寸。在左視圖中，寬 23mm、角度為
30°的斜面安裝后伸入到料槽下方的缺口中。在施工時(shí)， 隨著攤鋪機(jī)前進(jìn)，鏟料壓光板不停地作著橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由 30°斜面的刃口把料槽中的材料切開，使攤鋪用料按需要的厚度攤鋪在地面上，多余的料沿斜面上移，被料槽中的塑料簾和鏟料壓光板的 a 面阻擋，留在料槽中。
（6）升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是用來完成調(diào)整攤鋪的厚度。松開兩伸臂上的鎖緊螺母，使升降橫梁放松，通過手柄轉(zhuǎn)動(dòng)升降螺桿，使升降橫梁帶動(dòng)鏟料壓光板上升或下降， 從而調(diào)整爐料壓光板下平面與地面的距離，就可調(diào)整攤鋪層的厚度。攤鋪厚度由標(biāo)尺指針指示
5.3 滑座橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)
滑座運(yùn)動(dòng)是在水平面內(nèi)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)相同，不同的只是這里的滑塊很長，橫貫攤鋪機(jī)的全部寬度，所以采用曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)來設(shè)計(jì)這一傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖 5-1 所示。
圖 5-1
a——帶電動(dòng)機(jī)立式擺線針輪減速器。輸出轉(zhuǎn)速： 85r/min,減速比：1:17。b—— 曲 柄 ( 即 偏 心 套 )， 偏 心 距 為 15mm 。c—— 連 桿 ， 長 度 為 150mm 。d——滑座往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸承. e——滾動(dòng)導(dǎo)軌。f 滾動(dòng)軸承。
在傳動(dòng)系統(tǒng)中，帶電動(dòng)機(jī)的減速器的功率和輸出轉(zhuǎn)矩是未知數(shù)，所以設(shè)計(jì)中的首要問題便是計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)所需要的功率和轉(zhuǎn)矩
(1)橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的阻力計(jì)算
1)攤鋪材料對鏟料壓光板的摩擦力。在攤鋪時(shí)攤鋪材料與鏟料壓光板四個(gè)工作面,所產(chǎn)生的摩擦力為
F1 = (45 +23 +
4 +80) x2470 x0.OOlkgf = 385.3kgf
sin 30
式中 0.001 是在 20°環(huán)境溫度下測定的單位面積的切向阻力。當(dāng)溫度降至 8°：時(shí)，此數(shù)據(jù)應(yīng)增大 50%。故，F(xiàn)1=385.3kgfxl.5 =577.95kgf = 5663.9N。
2)滑座運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌的摩擦力 F2 為 F2 = mG
式中 G——運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的重量，G = 150kgf = 1471.5N；μ導(dǎo)軌的滾動(dòng)摩擦因數(shù)，取μ=0.005。 代人上式得：
F2 =0.005 xl50kgf = 0。75kgf = 7.35N 3)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣性力 P 為
P=-mac
式中 m——運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，m = 150kg；
ac——滑座在運(yùn)動(dòng)中質(zhì)心 C 的加速度。
（2）減速器選型,
橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)屬于脈動(dòng)循環(huán)負(fù)載?？砂簇?fù)載轉(zhuǎn)矩的平均值選擇，并有適當(dāng)余量。計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的平均值：
M = M1 + M 2 + M 3 + M 4 +M 5+M 6 = 52.9N·m
初選的減速器型號(hào)為 BLDO. 75—1 一 17,電機(jī)功率 N=0.75KW，減速比 i=17，輸出轉(zhuǎn)速 n=85r/min。
（3）連桿強(qiáng)度校核
橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其作用力都經(jīng)連桿軸傳遞至滑座，該零件承受剪應(yīng)力危險(xiǎn)截面軸徑為 4>25mm，
材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）。強(qiáng)度條件為
t= Q ￡ [t]
A
式中 T——危險(xiǎn)截面剪應(yīng)力；
Q——危險(xiǎn)截面承受的剪力，Qmax=5702N； A 截面面積，A = 491mm2 ；
[τ] 許用剪應(yīng)力，[τ]=（0. 6 ~0. 8）[s],取[t] =0.7[s] , [s-1 ] = 60N/mm2, [τ]
= 0.7 x60N/mm2 =42N/mm20 代人上式得 τ =42N/mm2
符合強(qiáng)度條件，故設(shè)計(jì)可行。
6.混料部件設(shè)計(jì)及計(jì)算
混料部件解決了攤鋪機(jī)的供料問題，
6.1 混料機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)
1） 混料效率：100L/min。
2） 混料桶容積：100L。
3） 混料桶主要尺寸：內(nèi)徑中 500mm;內(nèi)高 600mm；裝料高度 520mm。
4） 混料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：約 15?20r/min。
5） 料槽容積： 200L。
2.混料葉片的設(shè)計(jì)
混料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是從混料葉片的設(shè)計(jì)開始的。首先參考了手工攤鋪中用于混料的攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖 6-1 所示。
圖 6-1 混料攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)工作原理
3. 混料轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)如圖 6-2 所示
混料轉(zhuǎn)子則由 5 片葉片和主軸構(gòu)成，葉片按順序連接焊成一體，并自下而上焊接在主軸上。 葉片的螺距為 1OOmm，5 片的總高度為 500mm。
圖 6-2 混料轉(zhuǎn)子
混料轉(zhuǎn)子的工作原理：當(dāng)主軸帶動(dòng)葉片順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，桶壁和主軸附近的材料隨葉片上升。由于桶底是封閉的，所以在桶的下部形成負(fù)壓，迫使桶上部的材料從三角孔中返回桶底。這樣就使桶中的材料產(chǎn)生了垂直方向的循環(huán)流動(dòng)，如圖中箭頭所示。同時(shí)，葉片的旋轉(zhuǎn)又使材料產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成，會(huì)使材料很快被攪拌均勻，其混料的效率很高。又由于葉片與攬拌材料直接接觸，推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，與依靠離心力使材料運(yùn)動(dòng)相比節(jié)省能量。
6.2 混料轉(zhuǎn)子負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算
混料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)最大的阻力是材料對轉(zhuǎn)子的阻力， (1)葉片阻力矩計(jì)算將葉片分成三個(gè)區(qū)域分別計(jì)算。
1)Φ (490 -410) mm 區(qū)域：
軸向投影面積： A= 56548. 6mm2。
n n n
軸向阻力：G = l.5Af (f ——攤鋪材料對鋼片運(yùn)動(dòng)的單位面積法向阻力，f =0.006kgf/mm2 ，G
= 56548. 6 x0. 006 x 1. 5kgf = 508. 9kgf。
螺旋中徑：d2 = 490mm -40mm = 450mm。
螺旋中徑螺紋升角：λ = arctan
t
pd2
=4.046°
葉片旋轉(zhuǎn)阻力矩:M1
=F d2
2
= 8099. 2kgf ? mm。
2)Φ =(410-110) mm (輪輻)區(qū)域：
螺旋中徑：d2 =（410＋110）/2 mm = 260mm螺旋中徑螺紋升角：λ = = 6. 98。
軸向投影面積：A =40199. 8mm2。
軸向阻力：G =40199.8 x0.006 x 1.5kgf = 361.8kgf。
葉片旋轉(zhuǎn)阻力矩：M2 = 361. 8 x tan6. 98°x 260/2kgf?mm =5758. 4kgf?mm。 3)Φ= (110-50) mm 區(qū)域：
螺旋中徑：d2 =(110+50)/2mm=80mm。螺旋中徑螺紋升角：λ = 21. 697° 軸向投影面積:A=7539. 8mm2
軸向阻力：G =7539. 8 x0_006 x1.5kgf=67.86kgf。
葉片旋轉(zhuǎn)阻力矩：M3 =67. 86 x tan21. 697°x80/2kgf?mm = 1080kgf?mm。
每件葉片的阻力矩：M = M1+ M2 + M3 = 8099. 2kgf?mm + 5758.4kgf?m + 1080kgf?mm =14937. 6kgf
?mm = 14. 94kgf?m
5 件葉片的阻力矩：MY=5 x 14. 94kgf?m = 74. 7kgf?m
(2)主軸旋轉(zhuǎn)阻力矩計(jì)算
主軸直徑：D=50mm,裝料高度：H = 520mm,攤鋪材料對鋼片運(yùn)動(dòng)的單位面積切向阻力：ft=0.
001kgf/mm2。
主軸旋轉(zhuǎn)阻力矩：
,
z
M = 1.5pD2 Hf
2 t
= 1.5 px 502 x 520 x 0.001kgf?mm= 3063kgf?mm = 3. 1kgf?m
2
混料轉(zhuǎn)子阻力矩總和ΣM：
ΣM =ΣMy +ΣMz=74. 7kgf?m +3. 1kgf?m =77. 8kgf?m
6.3 混料部件傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于帶孔螺旋葉片混料轉(zhuǎn)子的混料效率較高，要克服的阻力矩也較大，因此其傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，許愿通過傳動(dòng)鏈來降低轉(zhuǎn)速，以達(dá)到增大轉(zhuǎn)矩和節(jié)能的目的。
(1)混料機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 6-3 所示。傳動(dòng)系統(tǒng)由兩級(jí)鏈輪減速和一級(jí)齒輪減速組成。傳動(dòng)鏈的末級(jí)——大齒輪與混料轉(zhuǎn)子的主軸用螺栓緊固，從而帶動(dòng)混料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖 6-3 混料機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)
圖中各代號(hào)所代表的元件和零件說明如下：
1——三相異步電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，功率待定；
2——鏈輪，節(jié)距 9. 525mm,齒數(shù) z=11；
3——短節(jié)距精密滾子鏈，節(jié)距 p = 9. 525mm；
4 鏈輪，節(jié)距 p =9. 525mm，齒數(shù) z =42；
5——鏈輪，節(jié)距 p =9. 525mm，齒數(shù) z = 15；
6——滾動(dòng)軸承 6006 (GB/T 276—1994)；
7——齒輪，模數(shù) m=5mm,齒數(shù) z=14；
8——滾動(dòng)軸承 6006 (GB/T 276—1994) ；
9 短節(jié)距精密滾子鏈，節(jié)距 p =9. 525mm；
10 鏈輪，節(jié)距 p= 9. 525mm，齒數(shù) z= 3；
11——混料葉片;
12 滑動(dòng)軸承;
13——混料桶;
14——大齒輪，模數(shù) m=5mm，齒數(shù) z = 120;
15——滾動(dòng)軸承 7006AC ( GB/T 292—2007);
16——混料轉(zhuǎn)子主軸。
(2)電動(dòng)機(jī)的選型及混料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速校核已確定，混料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 15~20r/min， 校核其轉(zhuǎn)速：
39
n = 1430r/min x 11 x
42
15 x
39
14 = 16. 8r/min 轉(zhuǎn)速符合設(shè)計(jì)要求。
120
確定電動(dòng)機(jī)功率：
Nr = k
Mn
b 975h
式中 Nr——傳動(dòng)系統(tǒng)輸人功率(kW);
kb—計(jì)算不準(zhǔn)確因數(shù)，kb=1~1.6,取 1.6;
M——負(fù)載轉(zhuǎn)矩(kgf?m)，M =77. 8kgf?m；
n——混料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)，n = 16. Br/min； η ——傳動(dòng)效率，取 η=0.85。
代人上式得：Nr =2.52kw
選擇電動(dòng)機(jī)：型號(hào)為 Y100L2—額定功率為 3kW,轉(zhuǎn)速為 1430r/min。
6.4 傳動(dòng)鏈主要零件強(qiáng)度校核
(1)鏈條 9 靜強(qiáng)度校核
傳動(dòng)鏈中共有兩條鏈條，節(jié)距均為 9.525mm,但鏈條 9 傳遞轉(zhuǎn)矩較大，故應(yīng)校核其強(qiáng)度。鏈條 9 承受的最大拉伸載荷：
F =975 x
N x z4 x 2000
max
n z2 d5
式中 N——電動(dòng)機(jī)功率，N= 3kW； n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n= 1430r/min；
z4——鏈輪 4 齒數(shù)，z4=42；
z2——鏈輪 2 齒數(shù)，z2=11；
d5——鏈輪 5 分度圓直徑，d5 =45. 81 mm。代人上式得
鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算式
Fmax = 3341. 5N
n= Q 3 [n]
Ft
式中 n——安全因數(shù)； Q——鏈條極限拉伸載荷，Q=8900N；
Ft——鏈輪圓周力，F(xiàn)t=3341.5N； [n]許用安全因數(shù)，[n]=3~6。
代入上式得
n= 2. 66
n 接近[n]的下限，故設(shè)計(jì)可行。
(2) 大齒輪14 的材料選擇和強(qiáng)度校核大齒輪14 的參數(shù)如下：m=5mm，z = 120,分 度圓直徑D=600mm。此零件由于外徑較大，結(jié)構(gòu)為輻輪，適宜采用鑄件，選用材料為 ZG310-570 (ZG45),由于是開式傳動(dòng)，只校核其齒根彎曲應(yīng)力，強(qiáng)度條件為
s = 2kM n
￡ [s ]
f
W bd mY W
式中 k 載荷因數(shù)，k=1.3-1.5,取 1.4；齒輪承受的轉(zhuǎn)矩
Mn 齒輪承受的轉(zhuǎn)矩（kgf?m ），最大值 Mmax
= 975 ′ 42 ′ 39 ′ 120 ′ 0.85 kgf?m = 147. 9kgf?m；
b 齒寬（mm）, b= 40mm;
df 分度圓直徑（mm）, df= 600mm；
m 模數(shù)（mm）, m =5mm；
Y 齒形因數(shù)，查圖得 Y = 0.302;
1430 11 15 14
w w
[σ ] 許用彎曲應(yīng)力（kgf/cm2），[σ ] = 1420kgf/cm2代入上式得
w
σ = 1142kgf/cm2
即σw <[σw] ,設(shè)計(jì)可行。
(3)小齒輪 7 強(qiáng)度校核小齒輪 7 的參數(shù)如下：m = 5mm, z = 14, df = 70mm, b = 40mm,材料為 45 鋼(調(diào)質(zhì)，高頻感應(yīng)加熱淬火，40~45HRC)。
承受的轉(zhuǎn)矩：Mn= 975 x
3 ′ 42 ′ 39
kgf?rn =20. 3kgf?m = 20300kgf?mm。
載荷因數(shù)：k = 1.4
齒形因數(shù)：Y= 0.238。
1430 11 15
-1w
許用應(yīng)力：[σ ] = 1930kgf/cm2。代人上式得
σw=17. 1 kg￡/mm2 = 1710kgf/cm2即σw <[σ-1w] ,設(shè)計(jì)可行。
（4）混料轉(zhuǎn)子主軸強(qiáng)度校核主軸局部視圖如圖 6-4 所示。
圖 6-4 混料轉(zhuǎn)子局部視圖
其危險(xiǎn)截面 a—a 直徑為 50mm，材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），承
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