拋砂機(jī)的設(shè)計(jì)

1、目 錄摘 要1緒論11.1 研究的目的和意義11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12 方案論證42.1 設(shè)計(jì)要求42.2方案選擇及分析43 設(shè)計(jì)論述73.1 拋頭設(shè)計(jì)73.1.1 拋頭轉(zhuǎn)速選擇73.1.2 拋頭尺寸計(jì)算73.2 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)83.2.1 工作臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)83.2.2 工作臺(tái)與主軸箱間的連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)93.2.3 強(qiáng)度校核103.3 變速箱的設(shè)計(jì)123.3.1 電機(jī)選擇123.3.2 V帶和帶輪的設(shè)計(jì)153.3.3 傳動(dòng)部分第一級(jí)齒輪設(shè)計(jì)163.3.4 傳動(dòng)部分第二級(jí)齒輪設(shè)計(jì)193.3.5 軸上的蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)213.3.6標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪設(shè)計(jì)243.3.7 不完全齒輪設(shè)計(jì)273.3.8 軸（輸出軸

2、）的設(shè)計(jì)計(jì)算293.3.9 軸（中間軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算333.3.10 軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算373.3.11 軸（蝸輪軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算413.3.12 軸（凸輪軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算443.3.13 軸（錐齒輪軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算474 結(jié)論514.1 設(shè)計(jì)總結(jié)514.2 設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)和不足51參考文獻(xiàn)52致謝53拋砂機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要拋砂機(jī)是解決單件、小批生產(chǎn)造型（型芯）行之有效的設(shè)備。拋砂機(jī)使用得當(dāng)時(shí)，沿砂箱在高度上的緊實(shí)度比較均勻，也不需要補(bǔ)充夯實(shí)，緊實(shí)度高，而且拋砂機(jī)與某些其他造型機(jī)械相比振動(dòng)小，噪聲也小。本次設(shè)計(jì)在研究普通拋砂機(jī)的結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一臺(tái)拋頭固定砂箱運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)拋砂機(jī)，并且在拋頭部分加

3、裝一變速裝置使之能夠在型砂高度增加時(shí)拋頭轉(zhuǎn)速相應(yīng)增大，以改善型砂緊實(shí)力隨型砂高度增加而相對(duì)減小的情況。該方案采用了凸輪的時(shí)需控制功能以實(shí)現(xiàn)拋頭轉(zhuǎn)速隨著生產(chǎn)過程不斷增快并且能夠在最后自動(dòng)返回，這種設(shè)計(jì)能夠完全滿足造型的緊實(shí)力要求，提高了造型的質(zhì)量。關(guān)鍵詞：鑄造技術(shù)；型砂緊實(shí)力；拋砂機(jī)Design of AbstractThe sand slinger is an efficient equipment for the producing of the single unit model (core) in small batch. When the sand slinger is used ap

4、propriately, it is quite even in degree of ramming along the flask in altitude, and the degree of ramming is high without supplementing the ramming. Moreover，the noise of the sand slinger is smaller compared with certain other modelling machinery . This program is based on the ordinary sand slingers

5、 structure and its advantages and disadvantages. It is made to be an automatic sand slinger with a moving sandbox but fixed throws, and adding a gearbox to throw head to enable it to speed up correspondingly when the molding sand increases highly, to improve the situation that the molding sand reduc

6、es its tight strength along with the molding sand increase highly. This plan canwith the cams timing control. This kind of designKey words: foundry engineering；molding sand tight strength;1 緒論1.1研究目的與意義長(zhǎng)期以來，我國(guó)中、小型鑄造車間，特別是生產(chǎn)鑄件品種多、批量小、產(chǎn)品變化比較大的鑄造車間，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)是比較困難的。如果廠房條件比較差，資金少，技術(shù)力量薄弱，則實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)的具體困難更多1。拋砂

7、機(jī)是解決單件、小批生產(chǎn)造型行之有效的設(shè)備。近二十年來，在我國(guó)鑄造生產(chǎn)中拋砂機(jī)技術(shù)有了比較大的發(fā)展，現(xiàn)在在許多中大件、單件小批成批生產(chǎn)的造型工部，拋砂機(jī)已成為不可缺少的造型設(shè)備之一。拋砂機(jī)是以高速旋轉(zhuǎn)的葉片，將型砂拋入砂箱，得到緊實(shí)鑄型的造型設(shè)備。它以機(jī)械代替人工加砂與搞實(shí)，一般每小時(shí)可拋砂，比手工生產(chǎn)效率提高3-10倍2。這就大大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕了工人體力勞動(dòng)。而且由于拋出的鑄型緊實(shí)度均勻，從而也提高了鑄件的質(zhì)量。拋砂機(jī)的主要特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)大小高低不同的砂箱均可拋制，也能拋制型芯。工藝裝備要求不高，即使手工造型用的也可以使用。這對(duì)各類大小鑄件，各種批量生產(chǎn)，尤其對(duì)不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的單

8、件小批量生產(chǎn)的大中型鑄件，是較好的方法。此外，拋砂機(jī)還有：加砂與搞實(shí)一道工序完成，動(dòng)力可直接利用電能，無壓縮空氣的廠家也能采用，無強(qiáng)烈震動(dòng)及噪音，工作條件良好等優(yōu)點(diǎn)3。雖然近幾十年來，拋砂機(jī)造型在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快，我國(guó)生產(chǎn)的拋砂機(jī)數(shù)量很多，但品種不多。很多工廠使用的拋砂機(jī)制造質(zhì)量不高，在使用中遇到了種種問題。因此，設(shè)計(jì)出一種新型高自動(dòng)化的拋砂機(jī)是解決這一現(xiàn)狀的行之有效的方法4。1.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀拋砂機(jī)機(jī)構(gòu)的發(fā)展, 主要是圍繞著穩(wěn)定造型質(zhì)量, 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度, 提高生產(chǎn)效率和減少零件磨損等方面進(jìn)行。近年來比較多的工作是解決前三項(xiàng)問題5。拋砂造型的緊砂過程是將預(yù)緊的一團(tuán)團(tuán)砂以高速拋向砂箱, 并根據(jù)模

9、型的特點(diǎn), 以一定的軌跡, 將砂團(tuán)依次排列和還層拋緊。供給高速飛出的一團(tuán)團(tuán)預(yù)緊砂團(tuán)的工作, 主要由拋砂機(jī)的供砂部分等拋頭來完成。以一定軌跡依次逐層地拋緊的工作, 主要由拋頭的移動(dòng)部分和控制部分來完成6。首先在拋頭部分，國(guó)外對(duì)拋砂頭的改進(jìn)，主要是在于提高砂質(zhì)量，減少葉片與弧板的磨損，以及擴(kuò)大拋投對(duì)不同生產(chǎn)率的適應(yīng)性等方面。在提高拋砂質(zhì)量方面，為提高砂團(tuán)拋出的方向，有采用搖頭拋砂機(jī)形式的，拋頭可以繞鉛垂線左右擺動(dòng)，其范圍是15或20也有采用弧板在拋出口處角度和長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)的裝置7；還有的采用寬頭拋砂頭和多盤式拋砂頭，這種拋砂頭和砂箱一樣寬，在拋砂時(shí)只要搖頭在砂箱上直線運(yùn)動(dòng)一次就能拋一層砂8。多盤式

10、拋砂頭是在同一根軸上串有多個(gè)拋砂用的葉片盤，每個(gè)葉片盤旁裝有抽風(fēng)扇，拋頭裝在擺動(dòng)式料斗的底部，每個(gè)拋砂葉片盤上方裝有型砂的開閉器，抽風(fēng)盤將型砂從料斗內(nèi)吸入拋砂頭。在擴(kuò)大拋頭對(duì)各種生產(chǎn)率的適應(yīng)性方面，采用統(tǒng)一更換不同寬度葉片 ，同時(shí)改變送砂皮帶速度的方法，就可既改變了生產(chǎn)率又保證了緊砂質(zhì)量。此外，為提高相同尺寸拋頭的生產(chǎn)率，出現(xiàn)了三葉片拋頭9。在減少葉片與弧板的磨損方面，主要考慮葉片材料和葉片的結(jié)構(gòu)改進(jìn)9。材料上國(guó)外開發(fā)出奧氏體高鋼葉片，并對(duì)此種葉片進(jìn)行強(qiáng)化處理，用氣焊將電極金（Electrode metal）在葉片上均勻地堆一層，使其壽命（實(shí)際工作拋砂時(shí)間）由未處理時(shí)的2.08小時(shí)提高到200

11、小時(shí)。國(guó)外在結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面主要從減少弧板、葉片摩擦作用的弧長(zhǎng)和不使葉片與弧板接觸兩方面進(jìn)行，研制出了徑向進(jìn)砂拋砂機(jī)9。其次是拋砂機(jī)的移動(dòng)部分，國(guó)內(nèi)外對(duì)這個(gè)部分采用砂箱與拋頭之間有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也就是說，采用砂箱靜止、拋頭運(yùn)動(dòng)的方法，也可采用拋頭靜止、砂箱運(yùn)動(dòng)的方法，或兩者都有較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)的方法。目前廣泛見到的拋砂機(jī)是砂箱靜止、拋頭運(yùn)動(dòng)的方法9。在一般液壓傳動(dòng)的雙臂式拋砂機(jī)上，由于兩臂作的是圓弧運(yùn)動(dòng)，而砂箱通常是矩形的，這樣很難使拋頭作等速直線運(yùn)動(dòng)。因此，實(shí)際上拋頭總是在對(duì)砂箱做變動(dòng)速度和曲曲折折軌跡的運(yùn)動(dòng)情況下緊實(shí)鑄型，難以控制緊砂的均勻性和對(duì)同一種鑄型各次緊砂結(jié)果的一致性，

12、也難以穩(wěn)定合理的拋砂工藝制度。近年來國(guó)外出現(xiàn)的橋式拋砂機(jī)克服了這種缺點(diǎn)。從目前國(guó)外發(fā)展看，中型批量不大的鑄件，主要采用拋砂機(jī)實(shí)現(xiàn)造型的機(jī)械化。拋砂機(jī)的品種較多。如德國(guó)就有五十多種，零部件都通用化了。拋砂機(jī)的生產(chǎn)率從最小的，到最大達(dá)9，幾十噸和上百噸的重型鑄件，也可用大型拋砂機(jī)地坑造型。近年來，對(duì)于深而狹，如寬80mm，深2m的鑄型鋼錠模之類，均能完全滿足造型緊實(shí)度要求，并且在部分大中件采用自硬砂等的情況下，也發(fā)展了以自硬砂等作面砂，拋砂機(jī)拋背砂的綜合造型，更擴(kuò)大了拋砂機(jī)的使用范圍。由于拋砂機(jī)的推廣使用，更向組織流水生產(chǎn)線，提高自動(dòng)化程度，如實(shí)現(xiàn)程序控制、隨動(dòng)控制及磁帶式程序控制等方向發(fā)展。從我

13、國(guó)的情況看，近年來, 在我國(guó)鑄造生產(chǎn)中拋砂機(jī)技術(shù)有了較大的發(fā)展, 現(xiàn)在在許多中大件、單件小批成批生產(chǎn)的造型工部, 拋砂機(jī)已成為不可缺少的造型設(shè)備之一。我國(guó)中大件、單件小批手工造型在鑄造行業(yè)中占有相當(dāng)大的比重, 要改變勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差的狀況, 用較少的投資來提高生產(chǎn)率, 使車間原來的砂處理系統(tǒng)、工藝工裝等仍可使用, 拋砂機(jī)就顯示了它特有的適應(yīng)性, 經(jīng)濟(jì)效益比較高、投產(chǎn)較快是它的一個(gè)主要特點(diǎn)。而就我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)而言，上海近年來，大批制造，拋砂機(jī)廣泛推廣于大中型造型、制芯，為我國(guó)大中型造型機(jī)械化開辟了過闊的前景，目前我國(guó)生產(chǎn)的品種，主要有Z6312D型固定式拋砂機(jī)與Z6625型移動(dòng)式拋砂機(jī)兩種9

14、。有的廠已實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)，并且有的廠，如上海重機(jī)鑄造廠，已實(shí)現(xiàn)采用模擬隨動(dòng)和遙控的半自動(dòng)拋砂機(jī)造型。但目前來看，拋砂機(jī)生產(chǎn)品種不多，使用上發(fā)展還很不平衡，流水生產(chǎn)線及自動(dòng)半自動(dòng)控制拋砂機(jī)還不多，說明作為大中件造型機(jī)械的主要設(shè)備拋砂機(jī)，在我國(guó)還有待大力推廣使用。從我國(guó)大中件造型大多仍系手工或采用點(diǎn)風(fēng)動(dòng)工具操作的情況看，拋砂機(jī)造型的采用，對(duì)改變鑄造生產(chǎn)面貌。促進(jìn)我國(guó)鑄造生產(chǎn)四化的進(jìn)程，將起到積極推廣作用。2 設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)要求在了解普通拋砂機(jī)的結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種能在一小時(shí)內(nèi)完成尺寸為的砂箱的拋砂緊實(shí)工作的自動(dòng)拋砂機(jī)，并且要求該拋砂機(jī)可以改善型砂緊實(shí)力隨型砂高度增加而相對(duì)減小的情

15、況。要求動(dòng)力裝置只用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。2.2 方案選擇與分析拋砂機(jī)是以高速旋轉(zhuǎn)的葉片，將型砂拋入砂箱，得到緊實(shí)鑄型的造型設(shè)備。它的結(jié)構(gòu)主要由拋頭、工作臺(tái)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。首先解決拋砂機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式問題。拋砂機(jī)的移動(dòng)部分, 除了使拋砂機(jī)移動(dòng)到指定的工作位置外, 主要是完成使砂團(tuán)能依次逐層地緊實(shí)鑄型的任務(wù)。要達(dá)到這個(gè)主要目的, 只要砂箱與拋頭之間有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)。也就是說, 可以采用砂箱靜止、拋頭運(yùn)動(dòng)的方法, 也可以采用拋頭靜止、砂箱運(yùn)動(dòng)的方法, 或者兩者都有較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng), 組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)的方法。砂箱靜止、拋頭運(yùn)動(dòng)的方法是目前廣泛見到的拋砂機(jī)運(yùn)動(dòng)方法。在一般液壓傳動(dòng)的雙搖臂式拋砂機(jī)上, 由于兩臂作的

16、是圓弧運(yùn)動(dòng), 而通常砂箱是矩形的, 這樣很難使拋頭作等速直線運(yùn)動(dòng)。因此, 實(shí)際上拋頭總是在對(duì)砂箱作變動(dòng)速度和曲曲折折軌跡的運(yùn)動(dòng)情況下緊實(shí)鑄型, 難以控制緊砂的均勻性和對(duì)同一種鑄型各次緊砂結(jié)果的一致性, 也難以穩(wěn)定合理的拋砂工藝制度。而砂箱運(yùn)動(dòng)。拋頭靜止的方法可以避免上述問題，并且結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，故本次設(shè)計(jì)采用的是拋頭靜止，砂箱運(yùn)動(dòng)的方法。砂箱的運(yùn)動(dòng)采用工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式，工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用牛頭刨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，忽略該機(jī)構(gòu)的急回特性，即可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的勻速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)其次解決型砂緊實(shí)度隨拋出型砂的高度增高而減小的問題。對(duì)已確定結(jié)構(gòu)及其參數(shù)的拋砂頭來說,

17、供砂量是影響鑄型緊實(shí)硬度的一個(gè)因素, 只有在合適的供砂量范圍內(nèi), 才能獲得工藝要求的鑄型硬度, 過大或過小的供砂量, 都會(huì)降低硬度。所以國(guó)外發(fā)展了可以由拋砂機(jī)操作者來控制的, 能改變向拋頭供砂量大小的裝置。例如,在貯砂斗壁上出口處裝上電動(dòng)控制供砂量的間門, 當(dāng)閘門拾高時(shí)加大供砂量,閘門降低時(shí)減少供砂量。又如, 采用改變皮帶送砂機(jī)上刮砂板的角度, 來增減供砂量的裝置, 刮砂板中的角度是由蝸桿傳動(dòng)裝置中來驅(qū)動(dòng)的。這兩種方案不論如何改變，其最終結(jié)果也是需要人工進(jìn)行供砂量的控制，并不能實(shí)現(xiàn)全部的自動(dòng)化生產(chǎn)。所以本次設(shè)計(jì)放棄從供砂量方面考慮，將設(shè)計(jì)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向拋頭的轉(zhuǎn)速，已知拋頭的轉(zhuǎn)速越大，拋出的型砂的緊實(shí)

18、度越高，故在完成一個(gè)砂箱的拋砂過程中逐步增大拋頭的轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)緊實(shí)度的要求。拋砂機(jī)的拋頭結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，要想更改拋頭的轉(zhuǎn)速就要從拋砂機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)入手，現(xiàn)設(shè)計(jì)一種可變速傳動(dòng)箱如圖2-2所示，這樣就滿足本次課題的設(shè)計(jì)要求圖2-2 變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 最后，已知拋頭的結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，如圖2-3所示即為本次設(shè)計(jì)所采用的拋頭結(jié)構(gòu)。1-機(jī)頭外殼 2-型砂入口 3-砂團(tuán)出口4-被緊實(shí)的砂團(tuán) 5-砂箱圖2-3 拋頭結(jié)構(gòu)3設(shè)計(jì)論述3.1 拋頭設(shè)計(jì)本次的課程設(shè)計(jì)對(duì)于拋頭部分沒有進(jìn)行改進(jìn)，故采用我國(guó)使用較多的Z6312型拋砂機(jī)拋頭結(jié)構(gòu)。3.1.1 拋頭轉(zhuǎn)速選擇型砂的能否緊實(shí), 主要決定于拋出速度。緊實(shí)度或硬度是反映拋砂機(jī)工作

19、質(zhì)量的一個(gè)參數(shù), 一般要求砂型硬度達(dá)到90HBS以上10, 這就首先要以拋出速度來保證。一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)要求鑄鐵件為, 鑄鋼件為10。根據(jù)我們?cè)囼?yàn), 拋出速度在以上, 即可達(dá)到一般工藝要求的緊實(shí)度。而拋出速度, 也是決定拋頭結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)。由公式(3-1): (3-1)式中：V圓周速度，可近似地看作拋出速度 D拋頭直徑 n拋頭轉(zhuǎn)速由上述公式可知：如拋出速度一定, 則拋頭直徑與轉(zhuǎn)速成反比, 直徑小時(shí), 轉(zhuǎn)速要高, 直徑大時(shí)轉(zhuǎn)速可低些, 從國(guó)內(nèi)外拋頭直徑與轉(zhuǎn)速采用范圍看, 拋頭直徑由, 轉(zhuǎn)速由, 兩者應(yīng)配合, 以獲得要求的拋出速度。因?yàn)楸敬蔚恼n題是在研究普通拋砂機(jī)的結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一臺(tái)拋頭

20、靜止砂箱運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)拋砂機(jī)，并且在拋頭部分加裝一變速裝置使之能夠在型砂高度增加時(shí)拋頭轉(zhuǎn)速相應(yīng)增大，以改善型砂緊實(shí)力隨型砂高度增加而相對(duì)減小的情況。故在拋頭部分的拋出速度選擇上要求，拋出的最大速度可達(dá)，最低速度應(yīng)大于。本次設(shè)計(jì)將拋頭的轉(zhuǎn)速分為3級(jí)，因此可選擇、為拋頭的三級(jí)轉(zhuǎn)速。3.1.2 拋頭尺寸計(jì)算工作臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)由于砂箱尺寸為，根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，工作臺(tái)的材料可選擇灰鑄鐵HT150即可，尺寸要求為。根據(jù)實(shí)際工作要求，工作臺(tái)的往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)宜選用軌道滾動(dòng)的方式來相應(yīng)減小拉動(dòng)工作臺(tái)的力的大小，且工作臺(tái)的行程為1000mm，工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為10s。工作臺(tái)與主軸箱間的連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-1 工作臺(tái)傳

21、動(dòng)示意圖 圖3-2 連桿運(yùn)動(dòng)軌跡（雙點(diǎn)劃線為極限位置）為實(shí)現(xiàn)往復(fù)勻速運(yùn)動(dòng)，本次課程設(shè)計(jì)借用牛頭刨床的進(jìn)給系統(tǒng)11，忽略牛頭刨床進(jìn)給與急回之間的速度差。材料選擇：直徑25mm的45號(hào)鋼為了設(shè)計(jì)機(jī)械的緊湊性，應(yīng)將曲柄與搖桿的回轉(zhuǎn)中心的距離適當(dāng)選擇的小一些，根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將兩回轉(zhuǎn)中心設(shè)計(jì)在同一條垂直線上，兩者之間的距離可選擇150mm，選擇曲柄度為90mm，以實(shí)現(xiàn)方便計(jì)算的目的。由圖2的連桿運(yùn)動(dòng)軌跡可知：曲柄與搖桿垂直的兩位置即為該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的極限位置。工作臺(tái)的行程為1000mm即機(jī)構(gòu)下部的滑塊的兩極限位置之間的距離為1000mm。根據(jù)簡(jiǎn)單的勾股定理可得：搖桿長(zhǎng)度為。設(shè)搖桿與滑塊之間的連桿在極限

22、位置時(shí)與水平面之間的夾角為30，連桿的長(zhǎng)度為100mm。強(qiáng)度校核(1) 工作臺(tái)受力分析：根據(jù)鑄造工藝基礎(chǔ)12查得：型砂密度為，忽略砂箱的厚度與鑄件的大小可知，砂箱的最大質(zhì)量為； 根據(jù)工程材料13可查的：灰鑄鐵HT150的密度為，忽略滾輪與連桿的質(zhì)量可得工作臺(tái)的質(zhì)量為；故工作臺(tái)與砂箱的總質(zhì)量為。由工程材料13查鑄鐵的滾動(dòng)摩擦系數(shù)為：。根據(jù)滾動(dòng)摩擦力的計(jì)算公式，可求得滾輪與導(dǎo)軌之間的滾動(dòng)摩擦力為(2) 工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)的受力分析： 取桿受力最大的極限位置進(jìn)行分析，取連桿進(jìn)行受力分析，忽略各連桿之間的重力與摩擦，圖3-3 對(duì)連桿與滑塊受力分析圖，對(duì)桿與桿之間的連接點(diǎn)進(jìn)行受力分析得：圖3-4 桿與桿之間

23、的連接點(diǎn)的受力分析圖，則是作用在軸上的里與大小相等方向相反的反作用力。對(duì)搖桿的回轉(zhuǎn)中心取矩得：；求得的即為驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。由工作臺(tái)連桿的簡(jiǎn)圖可知，桿所受到的應(yīng)力最大，故只要使桿滿足應(yīng)力要求，則其他的桿相應(yīng)的都能滿足應(yīng)力要求。(3) 疲勞強(qiáng)度計(jì)算：查機(jī)械工程師手冊(cè)15可得直徑25mm的45號(hào)鋼的硬度為217HBS，疲勞強(qiáng)度=600MPa。由材料力學(xué)公式(3-2)可知： (3-2)故桿所收到的應(yīng)力大小為故，桿的強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求。3.3變速箱設(shè)計(jì)圖3-5 變速箱傳動(dòng)簡(jiǎn)圖選擇電機(jī)1.計(jì)算電機(jī)所需功率： 查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)第3頁表1-7：帶傳動(dòng)效率：0.96每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：0.99圓柱齒輪的

24、傳動(dòng)效率：0.96直齒圓錐齒輪的傳動(dòng)效率：0.94聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.993渦輪蝸桿的傳動(dòng)效率：0.80卷筒的傳動(dòng)效率：0.96說明：電機(jī)至工作臺(tái)之間的傳動(dòng)裝置的總效率：2.計(jì)算推動(dòng)工作臺(tái)所需功率的大?。河晒ぷ髋_(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為10s，可求的主軸箱上向工作臺(tái)輸出動(dòng)力的軸的轉(zhuǎn)速為；上面已經(jīng)求得的驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)公式(3-3)14： (3-3)可以求得電機(jī)向工作臺(tái)部分輸出地總功率為：；電動(dòng)機(jī)需要提供給工作臺(tái)的功率為。3.計(jì)算拋頭消耗的功率的大?。簰伾皺C(jī)拋頭的功率消耗，在于克服各種阻力，并給予砂團(tuán)一定的能量。主要包括拋出砂團(tuán)吸收能量所需功率，克服葉片弧板間摩擦阻力及克服旋轉(zhuǎn)中空氣

25、阻力所需功率13。本次設(shè)計(jì)選擇的生產(chǎn)率為，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式表3-1，可查得計(jì)算的總功率為，由于本次課程設(shè)計(jì)中加裝了變速裝置，故其功率應(yīng)按照功率損失計(jì)算。表3-1 國(guó)內(nèi)外使用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表生產(chǎn)率（）計(jì)算總功率（）百分比（%）一般使用的功率（）與計(jì)算值比（%）經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的功率（）與計(jì)算值比（%）122.9810072345.55186157.241001723513.3184258.961001921316.7187故，所以4.需要的總功率的大?。盒枰目偣β始礊橥苿?dòng)工作臺(tái)所需功率與拋頭消耗的功率之和，由于推動(dòng)工作臺(tái)所需功率非常小，故計(jì)算總功率時(shí)可直接將拋頭消耗的功率記為總功率的大小，即需要的總功率的大小

26、為。5.確定電機(jī)轉(zhuǎn)速：根據(jù)拋砂機(jī)需要的總功率為，查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)14有4種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有4種傳動(dòng)方案如下表：表3-2傳動(dòng)方案方案型號(hào)額定功率（）轉(zhuǎn)速（）效 率（%）額定轉(zhuǎn)矩重量（）1Y112M-24289086.22.2702Y112M-441440872.2813Y132M1-64960862.01194Y160M1-84720862.0145由于電動(dòng)機(jī)不僅僅要驅(qū)動(dòng)拋頭轉(zhuǎn)動(dòng)，還要驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量選得小一點(diǎn)來滿足傳動(dòng)比的需要。故根據(jù)最大轉(zhuǎn)速為可以選擇方案3取到的最小電機(jī)轉(zhuǎn)速為。6.確定拋頭傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比：三級(jí)傳動(dòng)的總傳動(dòng)比依次為：，分配傳動(dòng)比：取帶

27、傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：取第二級(jí)上的傳動(dòng)比為：故第一級(jí)上的三個(gè)傳動(dòng)比依次為：，7.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：將傳動(dòng)裝置由帶輪到連接拋頭的軸依次記為軸、軸、軸，依次是電機(jī)與軸，軸與軸，軸與軸，軸與拋頭之間的傳動(dòng)效率。 各軸轉(zhuǎn)速：軸：；軸：，；軸：， 各軸的輸入功率：軸：；軸：；軸：；拋頭： 各軸輸入轉(zhuǎn)矩：電機(jī)：；軸：；軸：，；軸：，。表3-3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表參 數(shù)軸 名電動(dòng)機(jī)軸軸軸拋頭一級(jí)二級(jí)三級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)轉(zhuǎn)速r/min97080080070060080070060060.1轉(zhuǎn)矩37.845.8443.5749.858.141.4247.3458.1功率kw43.843.653.473.41效率

28、 0.960.990.950.9833.3.2 V帶和帶輪的設(shè)計(jì)1.確定V帶型號(hào)查機(jī)械設(shè)計(jì)16表8-7得： 則。根據(jù), ,由機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-1116，選擇A型V帶，取，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-816取。2.驗(yàn)算帶速： 帶速在范圍內(nèi)，故帶速合適。，3.取V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距：初步選取中心距：由于即，取。由式(3-4)得： (3-4)查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-216取。由式(3-5)計(jì)算實(shí)際中心距 (3-5)故，因此中心距的變化范圍為。4.驗(yàn)算小帶輪包角：，所以主動(dòng)輪上包角合適。5.求V帶根數(shù)Z：由式(3-6)得： (3-6)計(jì)算得：。故取V帶的根數(shù)為3根。6.計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值：查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-316得：

29、應(yīng)使帶實(shí)際初拉力則有作用在軸上壓力為：。傳動(dòng)部分第一級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(2) 設(shè)備為一般工工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）(3) 材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-116選小齒輪材為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45#鋼（調(diào)質(zhì)），硬度度為280HBS，而這材料硬度差為40HBS。(4) 初步選擇三級(jí)小齒輪齒數(shù)均為，則三級(jí)大齒輪齒數(shù)依次為為： ,2.按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式(3-7)： (3-7)3.計(jì)算(1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t 由計(jì)算公式得：(2) 計(jì)算圓周速度由公式(

30、3-8)： (3-8)計(jì)算可得： (3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù) 由公式(3-9),(3-10),(3-11)得： (3-9) (3-10) (3-11)計(jì)算可得：(4) 計(jì)算載荷系數(shù)K取，根據(jù)，7級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-816得：，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4得：，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-1316得：。故載荷系數(shù)(5) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑(6) 計(jì)算模數(shù)m 4.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，由公式(3-12): (3-12)計(jì)算可得： 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞壽命系數(shù) 則 (6) 計(jì)算中心距由公式(3-13)可得：取中心距，因，故從表11-216中取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑。這時(shí)，從圖11-1816

31、中可查得接觸系數(shù)，因?yàn)?，因此以上?jì)算結(jié)果可用。4. 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸(1) 蝸桿 軸向齒局； 直徑系數(shù)； 齒頂圓直徑； 頂隙； 齒根圓直徑； 分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚(2) 蝸輪 蝸輪齒數(shù) ；驗(yàn)算傳動(dòng)比，這時(shí)的傳動(dòng)比誤差為，是允許的。蝸輪分度圓直徑 ；位系數(shù)蝸輪齒頂高； 蝸輪喉圓直徑； 蝸輪齒根高； 蝸輪齒根圓直徑； 蝸輪咽喉母半徑5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 (3-14)當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù)，從圖11-1916中可查得齒形系數(shù)。螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力。 壽命系數(shù) 彎曲強(qiáng)度是滿足的。6驗(yàn)算效率 (3-15)已知；與相對(duì)滑

32、動(dòng)速度有關(guān)。 從表11-1816中用差值法差得；代入式中得，大于原估計(jì)值，因此不用重算。7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T 10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f，標(biāo)注為8f GB/T 10089-1988。為了保證傳動(dòng)平穩(wěn)性需要檢測(cè) ：蝸桿軸向齒距偏差，蝸桿軸向齒距累積誤差；蝸輪徑向綜合誤差。查表16-36得蝸桿軸向齒距偏差、蝸桿軸向齒距積累誤差、蝸輪徑向綜合誤差。8.繪制工作圖（見圖紙）3.3.6 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪設(shè)計(jì)1.材料選擇，熱處理方法定精度等級(jí)大、小齒輪材料均為20Cr，滲碳、淬火，硬度均為56

33、-62HRC；由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-2116查得,采用6級(jí)精度，即：6C GB 11365，齒面粗糙度。2初步設(shè)計(jì)圖3-6 直齒錐齒輪示意圖選用直齒錐齒輪，按接觸強(qiáng)度公式(3-16)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，即： (3-16)初步計(jì)算結(jié)果為：3. 幾何尺寸計(jì)算齒數(shù)：取，分錐角：；模數(shù)：，取分度圓直徑：；齒寬中點(diǎn)分度圓直徑：外錐距：；中錐距：齒寬：取齒頂高：；齒根高：；頂圓直徑：；分度圓齒厚：4. 校核接觸強(qiáng)度強(qiáng)度條件：計(jì)算接觸應(yīng)力： (3-17)則許用接觸應(yīng)力： (3-18)則結(jié)論：滿足接觸強(qiáng)度。5. 齒根彎曲強(qiáng)度校核強(qiáng)度條件由式(3-19)計(jì)算尺根應(yīng)力 (3-19)則許用接觸應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)15可得

34、：，滿足齒根接觸強(qiáng)度。6. 錐齒輪工作圖（見圖紙）不完全齒輪設(shè)計(jì)已知輸入功率為，小齒輪的轉(zhuǎn)速為，齒數(shù)比為首先按照完全齒輪設(shè)計(jì)，計(jì)算出齒輪的各項(xiàng)參數(shù)1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(2) 設(shè)備為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7 級(jí)精度（GB10095-88）(3) 材料選擇。由表10-1 16選小齒輪材料為20Cr2Ni4（調(diào)質(zhì)），硬度為350HB，大齒輪為12Cr2Ni4（調(diào)質(zhì)），硬度為320HB，二者材料硬度差為30HB。(4) 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪。2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式(3-7)可得小齒輪分度圓直徑：(2) 根據(jù)公式(3-8)計(jì)算

35、圓周速度:(3) 根據(jù)公式(3-9),(3-10),(3-11)計(jì)算齒寬及模數(shù)得：，(4) 計(jì)算載荷系數(shù)，取，根據(jù)，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-816查得動(dòng)載系數(shù)；由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-416查得由圖10-13 16查得；由表16查得 。故載荷系數(shù)(5) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式16得 (6) 計(jì)算模數(shù) 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，由公式(3-12)計(jì)算可得：對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)，取，可滿足彎曲強(qiáng)度。為滿足接觸疲勞強(qiáng)度，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，由，則 ，此時(shí)符合要求4.幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑(

36、2) 計(jì)算中心距(3) 計(jì)算齒輪寬度，取。間歇設(shè)計(jì)將主動(dòng)齒輪上只保留一個(gè)輪齒，其他輪齒全部去除。去除部分保留齒根圓，并且在從動(dòng)齒輪輪齒頂部加工出與主動(dòng)齒輪齒根圓相配合的圓弧，從而起到防止從動(dòng)齒輪游動(dòng)的情況17，具體結(jié)構(gòu)如圖所示。圖3-7 不完全小齒輪3.3.8 軸（輸出軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算1.作用在圖3-20 受力分析圖計(jì)算出危險(xiǎn)截面的,記錄與表中。表3-17 力矩表載荷水平面H垂直面V支反力；彎矩；總彎矩扭矩根據(jù)選定材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表得取 = 0.6 ，根據(jù)公式(3-21)軸的計(jì)算應(yīng)力為，所以安全。4 結(jié)論4.1設(shè)計(jì)總結(jié)4.2設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)和不足參考文獻(xiàn)1 堤 信久.鑄造工廠設(shè)備.日刊工業(yè)新聞社，1971：88-98.2 日本鑄造機(jī)械工業(yè)會(huì).鑄造機(jī)械設(shè)備.日刊工業(yè)新聞社，1969