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北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文
畢業(yè)設(shè)計報告(論文)
報告(論文)題目： 可調(diào)軌跡慣性激振器
設(shè)計與分析
作者所在系部： 機電工程學院
作者所在專業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化
作者所在班級： B13113
作 者 姓 名 ： 魏許杰
作 者 學 號 ： 20134011311
指導教師姓名： 段新豪
完 成 時 間 ： 2017年6月
北華航天工業(yè)學院教務處制
北華航天工業(yè)學院
本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性及知識產(chǎn)權(quán)聲明
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）
可調(diào)軌跡慣性激振器設(shè)計與分析
是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本設(shè)計（論文）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。因本畢業(yè)設(shè)計（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔。
本畢業(yè)設(shè)計（論文）成果歸北華航天工業(yè)學院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以營利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容。
特此聲明
畢業(yè)設(shè)計（論文）作者： 指導教師：
年 月 日 年 月 日
摘 要
振動篩是利用振子激振所產(chǎn)生的往復旋型振動而工作的，而激振器可以產(chǎn)生周期變化的激振力，是振動篩實現(xiàn)功能的重要核心部件。
目前常用的激振器大多都是單一運動方式的，即直線型、圓型、橢圓型的運動方式。隨著人們對生產(chǎn)力的要求日益提高，單一模式的激振器已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求了。設(shè)計一種可以在一臺機器上獲得不同軌跡運動的激振器已經(jīng)成了迫切要求。而本文則是主要設(shè)計一種新型的可變軌跡慣性激振器，從而獲得較高的生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)效益。
在設(shè)計可變軌跡激振器之前，首先了解產(chǎn)生激振力的條件以及影響因素，了解目前生活中常用的激振器分類及其工作方式。其次去了解目前激振器的應用場合和工作環(huán)境。最后，結(jié)合文獻、教材、國內(nèi)外論文充分了解設(shè)計的基本思路，通過分析，著重去解決設(shè)計方面的核心難點。
本次設(shè)計的設(shè)計的可變軌跡激振器有以下優(yōu)點：
1、 可以在一臺機器上獲得不同的運動軌跡，省時省力大大提高了效益，降低了成本。
2、 在工作期間，例如采煤，篩礦石時由于不規(guī)則的物體在振動時卡在了篩網(wǎng)上，影響生產(chǎn)效率，此時可以用可變軌跡激振器變換運動軌跡將物體震落。而不需要人工參與，提高了安全系數(shù)。
3、 本次設(shè)計的激振器的偏心塊的質(zhì)量可變，可以獲得不同的偏心塊質(zhì)量，可以獲得不同大小的激振力，進而改變振幅大小。提高了激振器的利用效率。
關(guān)鍵詞： 激振器 激振力 可變軌跡 偏心塊
II
Abstract
Vibrating screen is to use the vibrator excitation generated by the reciprocating screw type vibration and work, and the vibrator can produce cycle vibration force, is one of the important core parts vibrating screen function.
The most commonly used vibrators are simple motion, which is linear, circular, and elliptical. With the increasing demand for productivity, the single mode of exciter has failed to meet production requirements. The design of an exciter that can achieve different trajectories on a machine has become an urgent requirement. In this paper, the main design is a new type of variable trajectory inertia exciter, which can achieve high production efficiency and increase production efficiency.
Before the design variable trajectory vibrator, first understand the terms and conditions of the exciting force and impact factors, understand the current classification of vibrator is commonly used in life and the way to work. Second, to understand the application and working environment of the current exciter. Finally, the paper discusses the basic idea of design in combination with the literature, teaching materials, domestic and foreign papers, and analyzes the key points of design.
The design of a variable trajectory vibrator has the following advantages:
Frist, can obtain different motion track on a machine, save time saves greatly the benefit, reduces the cost.
Second, during the period of work, such as coal, ore screen when the vibration due to the irregular object when the card on the screen, affects the production efficiency, can use at this time variable trajectory vibrator transform objects trajectory will shatter. Instead of requiring human involvement, the safety factor is improved.
Finally, the design variable, the quality of the eccentric block vibrator can get different quality of eccentric block, can get different sizes of exciting force, and then change amplitude. The efficiency of the exciter is improved.
Key words： Vibration exciter exciting force Variable trajectory Eccentric block
IV
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 激振器的產(chǎn)生： 1
1.2 激振器分類： 1
1.3 慣性激振器工作原理： 1
1.4 激振器特點及發(fā)展方向： 1
1.5 畢業(yè)設(shè)計設(shè)計內(nèi)容： 1
第2章 激振器的工作理論 2
2.1 慣性激振器的理論基礎(chǔ) 2
2.1.1 直線形運動軌跡 2
2.1.2 圓線形運動軌跡 3
2.1.3 橢圓線形運動軌跡 3
第3章 可調(diào)軌跡激振器的設(shè)計 4
3.1 可調(diào)軌跡的實現(xiàn) 4
3.2 可調(diào)軌跡的分析 4
第4章 偏心塊 6
4.1 偏心塊的設(shè)計 6
4.1.1 偏心塊形狀的選擇 6
4.1.2 偏心塊材料的選擇 7
4.1.3 激振力的計算 7
第5章 齒輪設(shè)計與校核 8
5.1 齒輪的設(shè)計 8
5.1.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
5.1.2 齒輪的受力分析 8
5.2 齒輪強度校核 9
第6章 平鍵的設(shè)計與校核 10
6.1 平鍵的設(shè)計 10
6.2 平鍵強度校核 11
第7章 軸的設(shè)計與校核 12
7.1 主動軸的設(shè)計 12
7.1.1 主動軸的直徑和長度設(shè)計 12
7.1.2 主動軸的校核 13
7.2 從動軸的設(shè)計 16
7.2.1 從動軸的直徑與長度設(shè)計 16
7.2.2 從動軸的強度校核 17
第8章 箱體的設(shè)計 20
第9章 結(jié)論 21
第1章 緒論
1.1 激振器的產(chǎn)生：
在很多的情況下，振動是一種不必要的和有害的。但是在某些特定的場合，振動是有益的。最近二十多年，應用振動原理而工作的機械（簡稱振動機械）得到了迅速的發(fā)展。在礦山和冶金行業(yè)、選煤廠、水泥廠等得到了廣泛的應用，發(fā)揮了在重要作用。
1.2 激振器分類：
振動機械由以下三個部分構(gòu)成：激振器、工作機體、彈性元件。其中激振器是振動機械的核心部分。目前常用的激振器有慣性激振器、彈性連桿式激振器、電磁式激振器、液壓式或氣動式激振器，以及凸輪式激振器等。
1.3 慣性激振器工作原理：
偏心塊回轉(zhuǎn)產(chǎn)生所需的激勵力。單向激勵力慣性式激振器一般由兩根轉(zhuǎn)軸和一對速比為 1的齒輪組成。兩根轉(zhuǎn)軸等速反向回轉(zhuǎn),軸上兩偏心塊在Y方向產(chǎn)生慣性力的合力。工作時將激振器固定于被激件上，被激件便獲得所需的振動。在振動機械中還廣泛采用一種自同步式慣性式激振器。這種激振器的兩根轉(zhuǎn)軸分別由兩臺特性相近的感應電動機驅(qū)動,而且不用齒輪,依靠振動同步原理使兩個帶偏心塊的轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)等速反向回轉(zhuǎn)，從而獲得單向激勵力。
1.4 激振器特點及發(fā)展方向：
激振器與其他類型的機械相比，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造難度較低、重量較輕、成本低安裝方便等優(yōu)點，但是也存在零部件的壽命較短以及噪音較大等特點。
隨著社會的進步以及對生產(chǎn)質(zhì)量要求得提高，以后的激振器會朝著更加智能多樣化發(fā)展。集合多重優(yōu)勢于一身提高生產(chǎn)效率，降低成本。
1.5 畢業(yè)設(shè)計設(shè)計內(nèi)容：
本次的畢業(yè)設(shè)計主要是在單一軌跡激振器的基礎(chǔ)上做出改進，實現(xiàn)激振器可調(diào)軌跡的功能。
第2章 激振器的工作理論
2.1 慣性激振器的理論基礎(chǔ)
2.1.1 直線形運動軌跡
激振器原理如圖2-1：
圖2-1激振器結(jié)構(gòu)簡圖
圖2-1是一個最基本的直線型激振器，結(jié)構(gòu)簡圖如下圖。激振器有主動軸偏心塊、傳動齒輪、從動軸偏心塊、主動軸、偏心軸組成。此時為初始狀態(tài)，兩個偏心輪的位置相同。兩齒輪的模數(shù)和壓力角以及齒數(shù)完全一樣，即齒輪為1：1的外嚙合齒輪，從而兩個軸的速度相同。
根據(jù)激振器的結(jié)構(gòu)可知，偏心塊的產(chǎn)生的力是周期性的離心力。由公式：
（2-1）
式中：F——激振力（N）
m——偏心塊的質(zhì)量（kg）
E——偏心塊的偏心距(m)
——偏心塊的角速度（r/min）
得出結(jié)論：
當兩偏心塊運動到正上方或正下方的時候，其中大小相等、方向相同，質(zhì)量相等，偏心距相同，此時兩個偏心塊各自的激振力F1、F2大小相同方向相同，此時激振器的合力為2F;
當偏心塊處于其他位置上時，質(zhì)量相等、偏心距相等，但在此時兩個偏心塊的速度卻大小相等、方向相反。根據(jù)公式可知F1=-F2，此時合力F=0;
在偏心塊反復做圓周運動的時候，合力是周期性變化的即0→2F→0→2F→0……
可以推出：激振器在這種運動方式是上下的直線形軌跡。
2.1.2 圓線形運動軌跡
此外，激振器還有兩種基本運動軌跡橢圓形和圓形。它們的實現(xiàn)形式分別如下圖簡圖：
圖2-2圓形軌跡示意圖 圖2-3橢圓形軌跡示意圖
圖2-2為圓形運動軌跡的簡圖。在這種運動方式下，激振器中只有主動軸運動，從動軸不運動。因此只有一個偏心塊運動，產(chǎn)生圓周各個方向的離心力。此時激振器的力F大小相同，方向時刻變化（切于偏心塊）。
根據(jù)上述的分析：當僅有一個偏心塊做圓周運動時，激振器的運動軌跡是圓形。
2.1.3 橢圓線形運動軌跡
圖2-3實現(xiàn)的橢圓形運動軌跡，它的實現(xiàn)方式與圓形類似。主動軸與從動軸以大小相等的速度轉(zhuǎn)動。但此時的從動軸多了一個小偏心塊，該小偏心塊產(chǎn)生的激振力為F3。激振器運動軌跡將不再是直線。
當偏心塊運動到正上方或正下方時，激振器的合力為F=F1+F2+F3。但在其他位置激振器的合力卻不再是0。比如當偏心塊位于90°或270°時，此時主動軸和從動軸產(chǎn)生的力是相反的，合力F=F1=F2+F3=F3（其中F1=-F2）。
在這種運動形式下，當偏心塊不位于正上方或正下方時，合力大小也不為0。但力是小于偏心塊在正上方或正下方位置的合力。
根據(jù)上述的分析：當兩軸的偏心塊質(zhì)量不同時，激振器的運動軌跡是橢圓形的。
第3章 可調(diào)軌跡激振器的設(shè)計
3.1 可調(diào)軌跡的實現(xiàn)
基于上述分析已經(jīng)了解了激振器的基本工作方式，但傳統(tǒng)的激振器只能單一的實現(xiàn)某種運動軌跡。本次設(shè)計就是要在一臺激振器上實現(xiàn)直線、圓、橢圓、三種方式。
圖3-1可調(diào)軌跡的結(jié)構(gòu)簡圖
如圖3-1：
在實現(xiàn)圓、橢圓運動軌跡的時候，需要一個齒輪的滑動，于是采用了滑移齒輪，而從動軸則采用了花鍵聯(lián)接。因為花鍵有較好的導向性。8是一個雙滑移齒輪，它與從動軸通過花鍵聯(lián)接可以在指定位置自由滑動。7是一個撥叉用以實現(xiàn)滑移齒輪的滑動。
3.2 可調(diào)軌跡的分析
5是外嚙合齒輪，與雙滑移齒輪的大齒輪的壓力角、齒數(shù)、模數(shù)都相等。當皮帶輪轉(zhuǎn)動時，主動軸與從動軸等速反向轉(zhuǎn)動，帶動兩個大偏心塊轉(zhuǎn)動。此時激振器為直線運動軌跡。
當撥叉滑移到主動軸的兩個齒輪中間位置時，只有主動軸轉(zhuǎn)動，齒輪無嚙合。此時只有主動軸的偏心塊產(chǎn)生激振力，激振器的運動軌跡是圓形。
根據(jù)第一章的分析，產(chǎn)生橢圓形的運動軌跡需要添加一個新的偏心塊。但如果小偏心塊與從動軸連接在一起，即小偏心塊隨著偏心軸一起轉(zhuǎn)動時，由于主動軸和從動軸偏心塊的質(zhì)量不一樣，產(chǎn)生的激振力也不同會導致直線形的運動軌跡不能實現(xiàn)。
考慮加入一個空套的偏心塊。如下圖一個帶有內(nèi)嚙合齒輪的小偏心塊與軸承配合在一起，軸承與從動軸配合到一起。當滑移齒輪的大齒輪與主動軸的齒輪嚙合到一起時，由于小偏心塊空套在軸承上，此時的小偏心塊是不會隨著從動軸轉(zhuǎn)動的。
當撥叉將滑移齒輪撥到外齒輪與內(nèi)齒輪嚙合的位置時，此時從動軸的兩個偏心塊同時轉(zhuǎn)動，且速度相同（傳動比是1:1的內(nèi)嚙合齒輪的速度和轉(zhuǎn)動方向完全相同）。這樣就實現(xiàn)了橢圓形的運動軌跡。 上述分析了可變軌跡激振器的設(shè)計方法，此設(shè)計主要利用的離心力的特點以及齒輪嚙合的特征。
第4章 偏心塊
4.1 偏心塊的設(shè)計
4.1.1 偏心塊形狀的選擇
根據(jù)激振器的工作原理，選擇半圓形的偏心塊。在轉(zhuǎn)動的時候可以產(chǎn)生回轉(zhuǎn)的離心力。結(jié)大偏心塊的結(jié)構(gòu)簡圖如下：
圖4-1大偏心塊的結(jié)構(gòu)簡圖
如圖4-1，偏心塊大徑R=213mm，小徑r=82mm，中心孔r0=58.5mm。偏心塊厚度為B=83mm。
小偏心塊的結(jié)構(gòu)簡圖如下：
圖4-2小偏心塊的結(jié)構(gòu)簡圖
如圖，偏心塊大徑R=220mm，小徑r=140mm，中心孔r0=107.5mm。偏心塊厚度為B=73mm
4.1.2 偏心塊材料的選擇
偏心塊材料選用Q235,材料的密度為ρ=7.8×103Kg/m3，此材料適用于要求不太高的零件比較合適。激振器主動軸和從動軸各有一個大偏心塊，若要實現(xiàn)橢圓的運動軌跡則需要加進來一個偏心塊2。
4.1.3 激振力的計算
偏心塊的偏心距公式為：
（4-1）
質(zhì)量計算公式為：
（4-2）
激振力的計算公式為：
（4-3）
式中：F——激振力
m——偏心塊的質(zhì)量（kg）
E——偏心塊的偏心距(m)
——-偏心塊的角速度（rad/min）
或：
（4-4）
其中ρ為密度(T/m3)
將上面的數(shù)據(jù)代入方程中可得到：
大偏心塊的激振力F1=3624.5N; 小偏心塊的激振力F2=2765.1N
第5章 齒輪設(shè)計與校核
5.1 齒輪的設(shè)計
根據(jù)激振器的結(jié)構(gòu)，要實現(xiàn)可變軌跡慣性激振器，需要一對1:1外嚙合齒輪實現(xiàn)直線振動。如果要實現(xiàn)橢圓軌跡則需要再加入一個偏心塊。此時需要利用一對內(nèi)嚙合齒輪將偏心塊加進來?；诖嗽韥韺崿F(xiàn)齒輪。要求兩軸等速反向轉(zhuǎn)動。
5.1.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
齒輪選用的材料是45號鋼調(diào)質(zhì)HB241-269，7級精度。采用標準圓柱直齒輪，外齒輪和內(nèi)齒輪均使用模數(shù)m=5，標準壓力角α=20°。
外嚙合齒輪參數(shù)如下:
齒數(shù)z=56
分度圓直徑d=mz=280mm
齒頂高 ha=ha×m=5mm
齒根高hf=(ha+c)×m=6.25mm
齒全高h=11.25mm
齒頂圓直徑da=d+2ha×m=290mm
齒根圓直徑df=d-2(ha+c)×m=267.5mm
齒厚 s=πm/2=7.85mm
內(nèi)嚙合齒輪參數(shù)如下：
內(nèi)嚙合齒輪：齒數(shù)z=40
分度圓直徑d=mz=200mm
齒頂高ha=ha×m=5mm
齒根高hf=(ha+c)×m=6.25mm
齒全高h=11.25mm
齒頂圓直徑da=d+2ha×m=210mm
齒根圓直徑df=d-2(ha+c)×m=187.5mm
齒厚s=πm/2=7.85mm
5.1.2 齒輪的受力分析
主動軸的主要受力情況如下：
轉(zhuǎn)矩T=9550P/n=9550×7.1×1000/960=70.6N.mm
齒輪圓周力Ft=2T/d=2×70.6/0.28=1008.6N
齒輪徑向力Fr=Ft×tan20=367.2N
5.2 齒輪強度校核
齒輪傳動的主要失效形式是輪齒的失效，而輪齒的失效形式與工作條件、速度、載荷、材料熱處理等有關(guān)。為了保證齒面有足夠的接觸疲勞強度和輪齒有足夠的彎曲疲勞強度，必須進行校核以保證機器的傳動安全而準確。
1、齒輪的彎曲疲勞強度校核
彎曲疲勞強度校核計算式為：
（5-1）
其中：
（5-2）
φd=b/d （5-3）
查《簡明機械手冊》表6-2取使用系數(shù)KA=1.35；動載系數(shù)KV=1.2；齒間載荷分配系數(shù)Kα=1.2；齒向載荷分配系數(shù)Kβ=1.388，即K=1.35×1.2×1.2×1.388=2.698。
查表6-5取齒形系數(shù)YFa=2.32，應力修正系數(shù)YSa=1.70
將上述數(shù)據(jù)代入公式（5-1）中可得：
σF=72.8Mpa<［σF］=350Mpa,因此齒輪的彎曲疲勞強度符合設(shè)計要求。
2、齒面接觸疲勞強度校核
接觸疲勞強度計算公式為：
(5-4)
其中ZH是區(qū)域系數(shù)大小為2.5，ZE查表取ZE=188.9，μ是嚙合齒數(shù)之比大小為1。將數(shù)據(jù)代入公式（5-4）得：
σH=662.865MPa<［σH］=800Mpa，所以滿足齒面接觸疲勞強度要求。
綜上齒輪設(shè)計滿足要求。
第6章 平鍵的設(shè)計與校核
6.1 平鍵的設(shè)計
在激振器的設(shè)計中，齒輪和偏心塊都是通過平鍵與軸相連。鍵是一種標準件，通常用來連接軸與軸上的旋轉(zhuǎn)零件起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運動和扭矩。平鍵的主要失效形式擠壓破壞和剪斷。
普通平鍵通常分為兩種類型，如下圖：
圖6-1鍵的示意簡圖
圖6-2平鍵尺寸
如圖6-1與圖6-2：普通平鍵分為A型、B型，該激振器采用的是A型平鍵，材料選用45號鋼。
平鍵1的尺寸是L=83mm，h=18mm，b=32mm，l=51mm，平鍵2的尺寸是L=47mm，h=18mm，b=32mm，l=15mm。
6.2 平鍵強度校核
對于普通平鍵聯(lián)接，分為動聯(lián)接和靜聯(lián)接。其中動聯(lián)接的主要失效形式是磨損，需要進行壓強校核。而該激振器的聯(lián)接方式為靜聯(lián)接，靜聯(lián)接的只要失效形式是壓潰，只需要進行擠壓強度校核。
平鍵聯(lián)接的擠壓強度條件為：
（6-1）
式中：
T——轉(zhuǎn)矩（N·mm）；
d——軸徑（mm）；
h——鍵的高度（mm）；
l——鍵的工作長度（mm）；
[σp]——許用擠壓應力（MPa）；
對于平鍵1：
主動軸的d=117mm、L=83mm、h=18mm、b=32mm、l=51mm、T=47086N·mm；將數(shù)據(jù)代入公式（6-1）得σp=8.75Mpa。
通過《簡明機械書冊》可知鋼的許用應力[σp]=120~150Mpa，取[σp]=130Mpa>σp，所以平鍵1滿足強度要求，設(shè)計合理。
對于平鍵2：
從動軸徑是d=116mm、L=47mm、h=18mm、b=32mm、l=15mm、T=47086N·mm；將數(shù)據(jù)代入公式（6-1）得σp=8.75Mpa?！躘σp]=130Mpa，同樣滿足要求，設(shè)計合理。
綜上，平鍵可以滿足強度要求，設(shè)計合理。
第7章 軸的設(shè)計與校核
7.1 主動軸的設(shè)計
先初步估算軸的最小軸徑，選用軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《簡明機械設(shè)計手冊》表14-11取A=120，于是根據(jù)公式：
（7-1）
其中：
Dmin——最小軸徑（mm）；
A——固定數(shù)；
P——軸的功率（kw）；
n——軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；
該激振器選用的電機是 。該電機的額定功率是7.5kw，轉(zhuǎn)速是1440r/min。
由于電機與激振器采用的是帶傳動，而帶傳動的效率η=94.6%。所以主動軸的功率P=7.5kw×94.6%=7.1kw。而采用的帶傳動的傳動比是1.5，則主動軸的轉(zhuǎn)速n=1440/1.5=960rad/min。
可以得公式中的數(shù)據(jù)分別為：A=120；n=960r/min；P=7.1kw。代入公式（7-1）得到dmin=23.47mm
選擇軸徑為90mm。
7.1.1 主動軸的直徑和長度設(shè)計
各軸段的直徑確定
D90： 最小直徑 安裝軸承及端蓋處d=90mm
D116： 安裝偏心塊1以及平鍵的位置，直徑d=116mm
D119：根據(jù)從動軸偏心塊安裝位置確定，直徑d=119mm
D127：軸環(huán)，根據(jù)定位要求確定直徑為d=127mm
D119：安裝齒輪1的位置，直徑為d=119mm
D117：撥叉空擋調(diào)節(jié)區(qū)域，直徑為d=117mm
D116： 齒輪2的安裝位置，直徑為d=116mm
D105：根據(jù)從動軸偏心塊3安裝位置，避免干涉直徑為105mm
D45：支撐軸承的安裝位置，直徑為90mm
各軸段的直徑確定
D90： 根據(jù)軸承的厚度以及端蓋，令長度l=94mm
D116： 安裝偏心塊1以及平鍵的位置，令長度l=89mm
D119：根據(jù)從動軸偏心塊安裝位置確定，令長度l=88mm
D127：軸環(huán)，根據(jù)定位要求確定，令長度l=6mm
D119：安裝齒輪1的位置，令長度l=48mm
D117：撥叉空擋調(diào)節(jié)區(qū)域，令長度l=211mm
D116： 齒輪2的安裝位置，令長度l=48mm
D105：根據(jù)從動軸偏心塊3安裝位置，避免干涉令長度l=194mm
D45：支撐軸承的安裝位置，令長度l=94mm
主動軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下：
圖7-1主動軸的結(jié)構(gòu)簡圖
7.1.2 主動軸的校核
主動軸的受力分析：
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，畫出軸的載荷分析。在確定軸的支撐點時，由手冊可以得到，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下所示：
圖7-2主動軸力簡圖
其中激振力F=3624.5N,根據(jù)第5章5.1.2可知齒輪的圓周力Ft=504.3N,徑向力Fr=183.6N。
做水平面內(nèi)彎矩圖（圖7-3）
由力的平衡關(guān)系可得Ft=FH1+FH2;齒輪的合力矩為零得FH1×（89+88）=FH2×（211+48+190）可得FH1=104.8N，F(xiàn)H2=399.5N。
齒輪處的彎矩為
MH=FH1×（88+89+6）=19123.5N·mm
圖7-3水平面彎矩圖
做垂直面內(nèi)彎矩圖（圖7-4）
由力的平衡關(guān)系可得Fr+F=FV1+FV2;F×（89+47）=Fr1×（89+88+6）+Fv2×（190+211+48）代入數(shù)據(jù)可得Fv1=2782.5N,FV2=1025.5N;
偏心塊處的彎矩為
Mv1=Fv1×（45+47）=256026.8N·mm
齒輪處的彎矩為
Mv2=Fv1×（88+89+6）=509197.5N·mm
圖7-4垂直面彎矩圖
做合成彎矩圖(圖7-5)
由：
（7-2）
帶入數(shù)據(jù)可得偏心塊處總彎矩M1=256588.4N·mm；齒輪處總彎矩M2=569934N·mm
圖7-5總彎矩圖
主動軸上載荷分布
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖以及扭矩圖可以得出齒輪中間截面處為危險截面，先計算出軸的彎矩，如下表7-1所示：
載荷
水平面(H)
豎直面（V）
支反力(N)
FH1=104.8N,FH2=399.5N
FV1=2782.5N,FV2=1025.5N
彎矩（N·mm）
MH=19123.5N·mm
MV1=256026.5N·mm
MV2=509197.5N·mm
扭矩（N·mm）
T=70600N·mm
總彎矩（N·mm）
M1=569924N·mm
表7-1
軸的強度校核
按照彎矩扭矩的合成應力計算校核軸的強度時，只需要校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面，也就是左邊偏心塊的中心截面處的強度，根據(jù)如下公式：
(7-2)
其中[-1]為軸的許用彎曲應力。
考慮到主動軸的運轉(zhuǎn)不均勻、振動、啟動、停車等因素，假定為脈動循環(huán)應力，查表10-6取折合系數(shù)α為0.59。將上表中的數(shù)據(jù)代入公式(7-2),可得a=62.78Mpa。
式中W為抗扭截面模量（mm3），計算公式為：
（7-3）
其中b=32mm，h=18mm，d=117mm，代入公式（7-3）得W=175cm3
主動軸采用的材料是40cr，調(diào)質(zhì)處理。查表10-2可知[-1]=70Mpa。因此ca ＜[-1]，故滿足強度設(shè)計要求，所以設(shè)計合理。
7.2 從動軸的設(shè)計
由于齒輪選用的是傳動比為1:1嚙合，則主動軸與從動軸的轉(zhuǎn)速相同n=960r/min。
齒輪傳動的傳動效率約為0.97，則P=7.0kw。
最小軸徑的確定：
先初步估算軸的最小軸徑，選用軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《簡明機械設(shè)計手冊》表14-11取A=120，于是根據(jù)公式
（7-4）
其中：A=120；n=960r/min；P=7.0kw，代入公式（7-4）得：dmin=23.1mm
選擇軸徑為90mm
從動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
7.2.1 從動軸的直徑與長度設(shè)計
各軸段的直徑確定：
D45：最小直徑 安裝軸承及端蓋處d=90mm
D58：主動軸安裝偏心塊的位置，直徑d=116mm
D59.5：從動軸偏心塊安裝位置確定直徑d=119mm
D63.5：軸環(huán)，根據(jù)定位要求確定直徑為d=127mm
D60：花鍵位置，直徑為d=120mm
D48：偏心塊3和軸承區(qū)域 直徑為d=96mm
D45：軸承1的安裝位置 直徑為d=90mm
各軸段的長度確定：
D45：最小直徑 安裝軸承及端蓋處長度L=92mm
D58：主動軸安裝偏心塊的位置，L=89mm
D59.5：從動軸偏心塊安裝位置確定直徑L=94mm
D63.5：軸環(huán)，根據(jù)定位要求確定直徑為L=6mm
D60：花鍵位置，直徑為L=388mm
D48：偏心塊3和軸承區(qū)域L=103mm
D45：軸承1的安裝位置直徑為L=92mm
從動軸的結(jié)構(gòu)簡圖如下：
圖7-6從動軸的結(jié)構(gòu)簡圖
7.2.2 從動軸的強度校核
從動軸的受力分析
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，畫出軸的載荷分析。在確定軸的支撐點時，由手冊可以得到，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下所示：
圖7-7從動軸力簡圖
圖7-8水平面彎矩圖
圖7-9垂直面彎矩圖
圖7-10總彎矩圖
軸上載荷分布
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖以及扭矩圖可以得出齒輪中間截面處為危險截面，先計算出軸的彎矩，如下圖所示：
載荷
水平面(H)
豎直面（V）
支反力(N)
FH1=270.5N,FH2=233.8N
FV1=2978.3N,FV2=3411.3N
彎矩（N·mm）
MH=13052N·mm
MV1=325064N·mm
MV2=578754.5N·mm
MV3=337536N·mm
扭矩（N·mm）
T=70600N·mm
總彎矩（N·mm）
M1=595267N·mm
表7-2
軸的強度校核
按照彎矩扭矩的合成應力計算校核軸的強度時，只需要校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面，也就是從動軸左邊偏心塊的中心截面處的強度。
根據(jù)公式（7-3）可算得該位置該位置的抗扭截面模量W=143.5cm3，其中b=32mm，h=18mm，d=115mm。
又由表7-2可知T=70600N·mm，M=595267N·mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式(7-2)可得a=52.16Mpa
從動軸采用的材料是40cr，調(diào)質(zhì)處理。查表10-2可知[-1]=70Mpa。因此ca ＜[-1]，故滿足強度設(shè)計要求，所以設(shè)計合理。
綜上所述，主動軸和從動軸滿足設(shè)計要求。
第8章 箱體的設(shè)計
本次激振器的箱體采用的是鑄鐵，箱體的側(cè)面與軸承的端蓋通過螺絲配合在一起。箱體支撐并包容了激振器的各個零件，如：滑移齒輪、軸承、主動軸、從動軸等。箱體應有如下特點：
1、具有足夠的支撐強度和剛度，保證機器的正常運行與工作。
2、箱體應結(jié)構(gòu)簡單、便于加工與安裝。
3、在滿足工作要求下，箱體的尺寸應足夠小以減輕質(zhì)量。
4、箱體兩側(cè)有把手,以方便運輸和移動.
5、箱體蓋有法蘭，方便與振動臺連接。
箱體的設(shè)計圖及如下：
圖8-1 箱體簡圖
第9章 結(jié)論
本次設(shè)計的激振器是新型的可變軌跡慣性激振器。慣性激振器擁有結(jié)構(gòu)簡單、動力強、維修方便、等特點，所以在日常社會生產(chǎn)中應用最為廣泛。但日常運用的慣性激振器比較單一，只能完成某一種類型的運動軌跡，不利于生產(chǎn)力的提高。
可變軌跡慣性激振器的設(shè)計突破了傳統(tǒng)激振器的約束，在一臺激振器上實現(xiàn)了三種運動軌跡。設(shè)計的主要思路是在不影響直線運動軌跡的前提下實現(xiàn)圓形和橢圓形的運動軌跡如下圖9-1所示。這也是本次設(shè)計的重點和難點所在。
以往的慣性激振器利用兩個齒輪的嚙合獲得激振力，本次的創(chuàng)新就是添加了一個空套的偏心塊，可以產(chǎn)生橢圓形的運動軌跡。但在實際應用中考慮到環(huán)境因素、濕度、溫度、地形等復雜因素等等，肯定與設(shè)計有差異。所以在正常使用時要根據(jù)實際情況進行具體分析。
根據(jù)對外文文獻、發(fā)明專利分析學習，設(shè)計出了這次激振器。本次的創(chuàng)新對于生產(chǎn)力和效率有了顯著的提高。
創(chuàng)新是進步的動力。在日益發(fā)展的當今社會，在制造方面創(chuàng)新確是很缺失的。本次的設(shè)計對我的創(chuàng)新思維有很大的幫助。希望以后能繼續(xù)進步。
圖9-1激振器三維圖
致 謝
為期幾個月的畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)在已經(jīng)基本結(jié)束?；仡櫿麄€畢業(yè)設(shè)計過程，雖然在這個過程中遇到了很多的困難與挫折，但我從中學到了很多東西，有的甚至是我要從零開始學起，這整個的過程受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計的題目是可調(diào)軌跡慣性激振器的設(shè)計與分析。這次的畢業(yè)設(shè)計題目是老師自擬題目，本意在于設(shè)計一個新式的慣性激振器。為工業(yè)生產(chǎn)提供一種更加科學的與人性化的振動篩激振器。此次畢業(yè)設(shè)計要求嚴謹細致。這個畢業(yè)設(shè)計集合了我的大學所學內(nèi)容，是我在大學期間完成本專業(yè)應修的課程后的體現(xiàn)，是對我這幾年來來所學知識的一次大檢驗，也是對我實習過程的再學習和在溫習，為走出校園面向社會做出了更好的鋪墊。此次畢業(yè)設(shè)計使我能夠在畢業(yè)前將理論與實踐融會貫通，并且學到了書本上沒有提及的知識點，提高了我對機械軟件的更深的認識，加深了我對理論知識的理解，加深了我對工業(yè)機械的認識，讓我的實踐與思考能力得到很好地提升。
經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計，我掌握了現(xiàn)在世界上最新的慣性激振器的品種與工作狀態(tài)。對于激振器的常用運動軌跡做出了了解與仔細分析。對于機械的各種結(jié)構(gòu)的調(diào)整我查閱了很多的資料，讓我對機械方面的知識有了更深入的了解。同時也讓我了解了我國在重工業(yè)機械與發(fā)達國家之間的差距。我們要在今后努力的去發(fā)展屬于我們自己的工業(yè)機械。
總的來是說，這次畢業(yè)設(shè)計讓我在基本的理論綜合運用和正確地去解決實際問題方面得到比較好的提高。不僅僅提高了我在問題中獨立思考、創(chuàng)新設(shè)計以及解決問題的能力，而且減小了我和工廠從事技術(shù)的專業(yè)人員之間的差距，這對我以后從事工程技術(shù)工作奠定了一個很好的橋梁。
本次的畢業(yè)設(shè)計雖然已經(jīng)完成了，但是由于我個人水平不高比較有限，而且缺乏一些真正實踐的經(jīng)驗，有可能會在論文中出現(xiàn)很多問題甚至是一些很明顯的錯誤，在此我真誠的懇請各位老師的批評與指正。
此次畢業(yè)設(shè)計是在段新豪老師的認真指導下完成的。段老師經(jīng)常會為我解答一系列的疑難問題，為我在完成畢設(shè)過程中提出了很多寶貴意見，同時指導我的思想，引導我的設(shè)計思路，讓我在此次過程中少走了很多彎路。在這次的畢業(yè)設(shè)計過程中，一直熱心的輔導我，再次我表示由衷的感謝。很多其他的同學也對我在自己的畢業(yè)設(shè)計過程中給予許多的幫助。在此，感謝各位老師和同學的付出和指導。
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31
北華航天工業(yè)學院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）成績單
姓 名
班 級
學 號
入學時間
系 別
機械工程系
專 業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
指 導
教 師
職 稱
設(shè)計（論文）
起止時間
設(shè)計（論文）題目
指導教師評語
成績1
指導教師簽名：
年 月 日
評閱驗收小組評語
成績2
評閱人簽名：
年 月 日
答辯小組評語
成績3
答辯小組負責人簽名：
年 月 日
綜合評定成績
系答辯委員會主任簽字： 年 月 日
注：綜合評定成績=成績1*0.4+成績2*0.2+成績3*0.4