合工大畢業(yè)論文 馬馳 2

1、畢業(yè)設(shè)計論文設(shè)計（論文）題目 干刷機設(shè)備設(shè)計 學(xué)院名稱 專 業(yè) （班 級） 機械設(shè)計及其自動化 姓 名 （學(xué) 號） 馬 馳 指 導(dǎo) 教 師 唐火紅 系（教研室）負(fù)責(zé)人 目 錄 中文摘要 11引言（緒論）. .22參數(shù)計算 2 2.1設(shè)計參數(shù). . 3 2.2傳動機構(gòu)設(shè)計方案. 3 2.3 電動機功率計算. 4 2.4皮帶輪選取. .5 2.5減速機齒輪及軸設(shè)計. .7 2.5.1齒輪參數(shù)計算. . .8 2.5.2高速軸設(shè)計. . .12 2.6萬向接軸選取. . .143 設(shè)備安裝要點 . 15結(jié)論 15致謝 16參考文獻(xiàn)17干刷機設(shè)備畢業(yè)設(shè)計摘 要：設(shè)計的干刷機設(shè)備為冶金行業(yè)銅加工企業(yè)消除

2、銅帶表面缺陷的專用設(shè)備之一，由減速機帶動一組橡膠輥進(jìn)行夾送，二組干鋼絲刷進(jìn)行同時干刷消除銅帶表面質(zhì)量，鋼絲刷與橡膠輥之間的速比為10:1，所設(shè)計的鋼絲刷和橡膠輥尺寸系列為200x480，由一臺機座組成。干刷機設(shè)備組成是由電機做為原動機，傳動裝置和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。采用的配置方式為電動機減速機萬向接軸刷輥。本次設(shè)計的設(shè)計主要包括：電動機的選取，減速機的設(shè)計，軸系部件的設(shè)計，其中包括對減速器的潤滑和密封以及萬向接軸等設(shè)計過程按照國家標(biāo)準(zhǔn)和機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的。本次設(shè)計重點是減速機內(nèi)部各軸的設(shè)計和各齒輪的設(shè)計，以及電動機驅(qū)動功率的計算。本次設(shè)計的干刷機結(jié)構(gòu)簡單緊湊新穎、外形美觀實用性強，主要用來進(jìn)

3、行銅帶表面干刷。關(guān)鍵詞：干刷機設(shè)備、電機、減速機、減速機、萬向接軸設(shè)計。1引 言（緒論）11干刷機發(fā)展?fàn)顩r銅帶（銅合金H59-H68、Qsn6-0.5系列）表面受車間濕度以及軋機運作方式及退火加熱溫度不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?，銅帶表面出現(xiàn)變色、起皮等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響銅帶表面質(zhì)量。為消除銅帶表面質(zhì)量，提升帶材表面質(zhì)量，滿足客戶對銅帶表面的質(zhì)量要求，故需對銅帶表面進(jìn)行處理。目前大中型企業(yè)的銅帶表面質(zhì)量多采用清洗機組來消除銅帶表面質(zhì)量缺陷，該設(shè)備具有酸洗線表面質(zhì)量高、機組酸洗速度快、效率高等優(yōu)點，但是機組價格昂貴一次性投入費用高，維護(hù)保養(yǎng)要求高，主要用于大卷重高精銅帶表面的酸洗。為此中小企業(yè)生產(chǎn)的小卷重多品種規(guī)

4、格的銅帶在清洗機清洗受限，故要求一種制作簡單，投入費用較低，且經(jīng)濟(jì)適用的酸洗線機組揮之欲出，其中干刷機設(shè)備的比不缺少的有機組成部分。結(jié)合酸洗線機組的改進(jìn)過程，原干刷機由1臺電機驅(qū)動1臺減速機帶動1支橡膠輥和兩支鋼絲刷，出料口橡膠輥由1臺電機帶動皮帶輪進(jìn)行驅(qū)動，其余2支鋼絲刷由2臺電機帶動皮帶輪進(jìn)行驅(qū)動，該結(jié)構(gòu)尺寸龐大，更換維護(hù)保養(yǎng)不變，且電機功率配備不當(dāng)造成能量損耗較大。新設(shè)計的干刷機由一臺電機帶動減速機進(jìn)行驅(qū)動，實現(xiàn)上述功能，結(jié)構(gòu)緊湊外形美觀，減少能耗。1.2干刷機的組成及結(jié)構(gòu)干刷機主要包括：主電機、傳動機構(gòu)和工作機座等部分。主電機是為刷輥旋轉(zhuǎn)提供動力的設(shè)備。傳動機構(gòu)是由皮帶輪、減速機、連接

5、軸等部件組成的。工作機座是主機的主要組成部分。包括：（1）機架，在窗口內(nèi)安裝軸承；（2）刷輥，軋件在其間被夾送和干刷；（3）刷輥軸承，用以刷輥的支撐和定位；（4）刷輥調(diào)整裝置用來調(diào)整刷輥間的距離，根據(jù)不同銅帶表面質(zhì)量合理調(diào)整刷輥間距；（5）導(dǎo)位裝置，用來使酸洗線件按照規(guī)定的位置、方向和狀態(tài)準(zhǔn)確地進(jìn)出干刷機。2參 數(shù) 計 算2.1設(shè)計參數(shù)：來料品種：H62-H68，QSn6-0.5來料規(guī)格（寬度x厚）：度150310mmx(0.22.2)mm鋼絲刷及橡膠輥尺寸：200x480鋼絲刷及橡膠輥線速度：0-40m/min（0-0.67m/s）原料尺寸：280mm × 380mm成品規(guī)格：16

6、0mm × 200mm刷輥壓力：1400N鋼絲刷與橡膠輥速度比：10:1（誤差±2%）運作及載荷特性：24h連續(xù)運作，輕微沖擊2.2傳動機構(gòu)設(shè)計方案2.2.1確定設(shè)計方案：根據(jù)橡膠輥及鋼絲刷輥之間的直徑為200，要求輸出軸之間的中心距盡量在200mm左右，降低萬向接軸的萬向角度，提升萬向接軸使用效果；按照橡膠輥及鋼絲刷輥速比為1:10的要求，分配減速機齒輪箱內(nèi)齒輪配比，為方便安裝及強度對等的原則，所有齒輪的模數(shù)相同?？紤]后期維修保養(yǎng)方便，盡量要求備件統(tǒng)一，即采用相同齒數(shù)及旋向的齒輪；為降低減速箱制作周期及制作精度，要求所有齒輪均采用標(biāo)準(zhǔn)嚙合圓柱齒輪進(jìn)行傳動，減速箱箱體采用焊

7、接箱體；為降低設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中存在的噪音，提升運作效率，要求所有的齒輪均采用斜齒輪，為降低軸向力以及提升齒輪強度要求齒輪螺旋角=815°；為方便后期維修保養(yǎng)及更換備件方便，要求箱體一側(cè)采用活動結(jié)構(gòu)，考慮密封效果以及補償加工誤差，在固定側(cè)及活動側(cè)箱體上開設(shè)O型密封槽，安裝O型密封圈；考慮車間空間較為擁擠，要求整臺設(shè)備寬度1900mm，故要求采用皮帶傳動，并制作皮帶輪防護(hù)罩；為提升傳動效率及降低噪音，降低設(shè)備制作周期，后期保養(yǎng)維護(hù)方便，故采用SWC系列萬向接軸。2.2.2減速箱齒輪嚙合傳動示意圖如下：i減=45*42*42*31/27/17/17/26=12.13i鋼絲刷=31/31=1i

8、橡膠輥=45*42*42/27/17/17=10.172.3電動機功率計算： PD=（Pgss+Pxjg+Pdon）/PD電動機功率Pgss鋼絲刷功率Pxjg橡膠輥功率Pdon動力轉(zhuǎn)矩功率nxjg=V/D=40*1000/（3.14*200）=63.7r/minngss=nxjgx10=637r/minVxjg=0.67m/sVgss=Vxjgx10=6.7m/sPgssd=F1Vgss =pxVgss =0.3x1400x6.7 =2.814kwPgss=4x Pgssd=11.256 kw其中：摩擦系數(shù)，銅帶與鋼絲刷之間的摩擦系數(shù)取0.3Pgssd為單支鋼絲刷輥傳動功率Pxjg=FVxjg

9、 =*2*pxVxjg =1x2*1400x0.67 =1.876kw摩擦系數(shù)，銅帶與橡膠輥之間的摩擦系數(shù)取1，考慮橡膠使用過程中發(fā)熱膨脹，取較大數(shù)值進(jìn)行計算。橡膠輥為一支被動，一支主動，傳動力矩全部由主動輥輸出，故功率計算乘以2進(jìn)行設(shè)計計算。為簡化設(shè)計計算，綜合考慮傳動過程中的空轉(zhuǎn)能量損耗，取Pdon=0.2（Pgss+Pxjg）=0.2x(11.256+1.876)=2.626 kw故： PD=（Pgss+Pxjg+Pdon）/ =（11.256+1.876+2.626）/0.73 =21.59kw按照電機功率標(biāo)準(zhǔn)選取22kw電機，根據(jù)線速度0-40m/min的要求，要求選用6級電機，即電

10、機轉(zhuǎn)速1000r/min,并采用變頻電機通過變頻控制。故選取電機型號為：YVF2-200L-6/22kW，額定轉(zhuǎn)速為980r/min。2.4皮帶選?。?.4.1選取V型帶型號設(shè)計功率Pc=KA×P （kW）KA -工況系數(shù)，(查表12-1-16。按載荷變動較小，輕載啟動，每天工作24小時。) KA =1.2P-傳動功率。 Pc=1.2×22=26.4 kW根據(jù)Pd 與n1，普通V型帶由圖12-1-1，選取V型帶型號。選取V型帶型號為C型。2.4.2選取電機皮帶輪外徑da1（按表12-1-10）選“基準(zhǔn)寬度制”，=340取標(biāo)準(zhǔn)值（按表12-1-11）查得電機皮帶輪基準(zhǔn)直徑dd

11、1=250mm電機皮帶輪外徑da1=260 mm電機皮帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=250mm2.4.3求減速器皮帶輪外徑傳動比i=980x26/31/640=1.28減速器皮帶輪基準(zhǔn)直徑dd2= dd1×i =250×1.28 =320mm減速器皮帶輪外徑公式、ha（查表12-1-10）da2= dd2+2ha=320+2×5=330mm2.4.4求皮帶速度 V皮帶速度：（查表12-1-15，在12-11頁。）皮帶速度 V=×dd1 ×n1/60/1000 =3.14×250×980/60/1000 =12.82 m/s 普通V型帶

12、帶速規(guī)定：（查表12-1-15） 5 m/s V25 m/s 皮帶速度合適。2.4.5基準(zhǔn)長度Ld：基準(zhǔn)長度（查表12-1-15） 按照結(jié)構(gòu)設(shè)計初選中心距ao=650mm L0=2ao+/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4ao =2x650+3.14x(250+320)/2+(320-250)2/4/650 =2196.8mm普通C型V型帶基準(zhǔn)長度，按表12-1-4，查得Ld=2000。2.4.6實際中心距a:（查表12-1-15） aao+(Ld-L0)/2 =650-98.4=552mm中心距a的變動范圍為amin=a-0.015Ld =552-0.015x2000=522mm

13、amin=a+0.03Ld =552+0.03x2000=612mm2.4.7驗證小皮帶輪包角1（公式按表12-1-15）小皮帶輪包角1應(yīng)大于1200。 1=180-(dd2-dd1) /ax57.3° =180-（320-250）/552x57.3° =172.73°>120° 2.4.8設(shè)計皮帶根數(shù)ZA、單根V帶額定功率P1（按表12-1-18選?。┎榈肞1=7.18Kw。B、i1時，單根V帶額定功率增量P1,（按表12-1-18選?。└鶕?jù)C型，n1=980r/Min，i=1.28 ,Ki=1.0804，Kb=7.5019x10-3P1=Kbn

14、1(1-1/Ki)=7.5019x103x980x(1-1/1.0804)=0.544kwC、包角修正系數(shù)K（按表12-1-21選?。┌窗?72.730，查得K=0.98。D、帶長修正系數(shù)KL（按表12-1-22選取）按普通V帶C型帶基準(zhǔn)長度Ld=2000 P1=7.18kw查得KL=0.88。皮帶根數(shù)Z（公式按表12-1-15） Z= Pc/(（P1+P1）KKL ) =26.4/(7.18+0.544)x0.98x0.88) =3.97根皮帶圓整根數(shù)Z=42.4.9計算單根V帶初張緊力Fo（公式按表12-1-15） FO=500Pc(2.5/K-1)/(zv)+qv2 =500x26.4

15、x(2.5/0.98-1) /4/12.82+0.3x12.822 =448.3N(m-V帶單位長度質(zhì)量， ，見表12-1-23）按普通V帶C型查得m=0.3Kg/ m22.4.10計算作用在軸上的壓力FQ（公式按表12-1-15） FQ=2 FOzsin(1/2 ) = 2x448.3x4xsin(172.73/2 ) =3579.2N 2.4.11設(shè)計大、小帶輪工作圖，見AutoCAD圖。2.4.12設(shè)計結(jié)果選用4根C-2000 GB1171-89V帶，中心距a=552mm，帶輪直徑dd1= 250mm，dd2=320mm，軸上壓力FQ=3579.2N 2.5減速器齒輪及軸設(shè)計 選主減速器

16、的齒輪設(shè)計及強度校核（高速級）電動機的轉(zhuǎn)速n=980rmin，各級傳動軸，速比及功率轉(zhuǎn)速列表如下：傳動軸序號i轉(zhuǎn)速（rmin）功率（kw）備注1位軸i1=1.2876621.932位軸i2=1.26374每支鋼絲刷功率3位軸i3=2.472583.854位軸i4=2.471053.695位軸i5=1.67631.5從表中可以看出減速箱高速級功率較大，齒輪嚙合次數(shù)最多，故需對高速級的齒輪和軸進(jìn)行設(shè)計 2.5.1.齒輪參數(shù)計算 2.5.1.1選齒輪材料、精度等級及參數(shù)（1）考慮此減速器的功率不大，大、小齒輪用45#鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火參考表7-1推薦，取小齒輪齒面硬度為42-45HRC，計算時取42H

17、RC，大齒輪齒面硬度為45-50HRC，計算時取45HRC。（2）取7級精度等級。（3）選小齒輪齒數(shù)26，31.2，取z=31 （4）初選螺旋角12 2.5.1.2.硬齒齒面齒輪，先按齒根彎曲強度設(shè)計 按式（7-15）設(shè)計公式為（1） 試取Kt=1.4（2） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3） 據(jù)表7-8，非對稱布置，取齒寬系數(shù)0.5（4） 計算當(dāng)量齒數(shù) （5） 由表7-7,得齒形系數(shù)2.65，2.54。（6） 由表7-7，得應(yīng)力修正系數(shù)1.59，1.63。 （7）許用彎曲應(yīng)力 1）由圖7-16（1）得彎曲疲勞強度極限，。 2）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 3）由圖7-19得4）按表7-9取 1.25 選

18、的一般可靠度(11)計算大、小齒輪的,并加以比較 小齒輪數(shù)值大，按小齒輪計算（12）設(shè)計計算 因硬齒面且高速軸齒輪承受雙面壓力，mn選大些，取 2.5.1.3.幾何計算 （1）模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值。 （2）計算中心距 圓整。 （3）中心距圓整后修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)等不再修正。確定有關(guān)系數(shù)及參數(shù)：1） 分度圓直徑：2)齒寬b1，由表7.20硬齒面齒輪不對稱布置0.30.6，取齒寬系數(shù) b2=75mm3）u=i=1.192.5.1.4.按齒面接觸疲勞強度校核 按式（7-12）校核公式為 (1)許用接觸應(yīng)力 1）由圖7-17aMQ線得。 2）由圖7-18得 3）安全系數(shù) （2）由表7-6得，。

19、（3）由圖7-28得2.43. （4）重合度系數(shù)。 （5）螺旋角系數(shù) =0.977。 2.5.1.5、驗算圓周速度vV=×dd1 ×n1/60/1000=3.14x159.36x766/60/1000=6.39m/s有表7.22選取7級精度是合適的。2.5.1.6、幾何尺寸計算及繪圖見AutoCAD圖紙。2.5.2高速軸設(shè)計2.5.2.1高速軸材料選取：由于減速器傳遞功率不大，對材料無特殊要求，故選用45#鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表14.4查得強度極限為b=650MPa，再由表14.2得需用彎曲應(yīng)力-1b=60Mpa。2.5.2.2按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑表為 軸常用材料的及A值 軸的

20、材料 Q235 45 40Cr 35 SiMn 2Cr13 / 1220 3040 4052 A 160135 11810710790 故選擇A 107118 取A=118，軸直徑的設(shè)計公式考慮到軸的最小直徑處要安裝皮帶輪，會有鍵槽存在，且齒輪位置有鍵槽存在，故將估算值加大5-10%，取為38.440.23,考慮皮帶安裝方便，要求采用錐形內(nèi)孔，由設(shè)計手冊選取最小軸徑d1=47mm，錐比為1:10。2.5.2.3設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖：(1) 各軸段尺寸及軸徑尺寸見下圖：1、 考慮齒輪為斜齒輪產(chǎn)生軸向力，軸承采用圓錐滾子軸承，型號為：33211；2、 為方便拆裝及密封，密封圈采用J型有骨架密

21、封，密封圈尺寸為55x80x12；3、 為防止齒輪與箱體干涉，軸承與箱體之間采用隔套進(jìn)行定位，為定位可靠，要求軸肩位置叫軸徑尺寸增加5mm，即為60。（2） 求作用在齒輪上的力： 1、Ft1=2T/d1=273000x2/159.32=3427N 2、（3）求軸承上支反力:垂直平面內(nèi)：FNV1=934N FNV2=342N水平平面內(nèi)：FNH1=2510N FNH2=917N（4）畫受力簡圖與彎矩圖：（5）計算合成力矩：MV1MAX1=FNV1X59=934X59=55106N.mmMV2MAX1=FNV1X94=934X94=87796N.mmMH1MAX1=FHV1X59=2510X59=1

22、48090N.mmMH2MAX2=FHV1X94=2510X94=235940N.mm-截面：M=(M2V1MAX1+M2H1MAX1)1/2=(551062+1480902)1/2 =158010N.mm-截面：M=(M2V2MAX1+M2H2MAX1)1/2=(877962+2359402)1/2 =251745N.mm（6）求當(dāng)量彎矩因高速軸齒輪雙向受力，為對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩，修正系數(shù)=1-截面：Me=(M2+(T)2)1/2=(1580102+2730002)1/2 =315430N.mm-截面：Me=(M2+(T)2)1/2=(2517452+2730002)1/2 =371355N.mm

23、（7） 確定危險截面及校核強度：由圖可以看出-截面和-截面為危險截面，根據(jù)第四強度理論且忽略鍵槽影響，對上述兩截面進(jìn)行校核。 =M/W-1=60MPaW=d3/32-截面：e 1 =M/W =Me/d3=315430x32/(3.14x603)=14.88MPa-1=60MPa-截面： e2 =M/W =Me/d3=371355x32/(3.14x653)=13.78MPa-1=60MPa 滿足 e -1的條件，故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定裕量。 2.5.2.4修改軸結(jié)構(gòu)： 因所設(shè)計軸的強度裕量不大，此軸不必再做修改。2.5.2.5繪制軸的零件圖：見AutoCAD圖紙。2.6萬向接軸選?。?/p>

24、 2.6.1由機械設(shè)計手冊查取標(biāo)準(zhǔn)十字萬向節(jié)軸，考慮整機寬度方向結(jié)構(gòu)緊湊，故選用無伸縮單元結(jié)構(gòu)短型萬向軸。初選SWC120X400。 2.6.2萬向接軸工作扭矩校核：Tn=KAKBKST（公稱扭矩） 式中KA為工況系數(shù)，每日工作時間>16h,取KA=2 式中KB為環(huán)境系數(shù)，考慮加油潤滑不良，車間粉塵較大,取KA=1.5 式中KS為安全系數(shù)，該設(shè)備對車間生產(chǎn)損失一般,取KA=1.3 Tn=KAKBKST=2x1.5x1.3x2.73x105=1.06x105N.MM=1060N.M Tn=1060(T-n)=1250N.M 滿足日常使用要求。2.6.3修改萬向接軸結(jié)構(gòu)： 因所設(shè)計萬向接軸的

25、扭矩裕量不大，此軸不必再做修改。2.6.3萬向接軸圖紙略。3設(shè) 備 安 裝 要 點 設(shè)計的干刷機設(shè)備齒輪箱及主減速箱及機架部分分體固定在底部框架上，考慮刷輥轉(zhuǎn)動傾覆力矩較小，整體框架重量約5t，框架放置在地面靠自重實現(xiàn)定位，故不需要制作設(shè)備基礎(chǔ)。1、設(shè)備安裝時刷輥中心線與酸洗線機組中心線共線，誤差不超過2mm，以防銅帶跑偏卡入機架位置造成卡銅停機故障；2、減速機齒輪箱放置L-CKC100工業(yè)閉式齒輪油進(jìn)行潤滑，要求潤滑油不低于油標(biāo)最低位置，不高于油標(biāo)最高位置；3、設(shè)備安裝結(jié)束后正反轉(zhuǎn)運行各2h，軸承位置無明面溫度，軸伸端不允許出現(xiàn)滲油現(xiàn)象，軸向無明顯竄動；4、鋼絲刷輥鋼絲刷采用并帽緊固，要求并帽緊固到位后采用點焊方式焊接在鋼絲刷輥軸上，防止并帽脫落卡入機架造成設(shè)備停機。 結(jié) 論 設(shè)計的題目是干刷機設(shè)備的設(shè)計，本次設(shè)計包括了