【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析為手段，對篩箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力分析并建立有限元模型，對篩箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析，以改進(jìn)篩機結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，針對篩機的啟動過程，進(jìn)行應(yīng)力分析，本課題具體研究的內(nèi)容和方案為包括以下方面 : (1)利用 ANSYS 建模軟件，按照直線振動篩建立模型，判斷振動篩能否按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。 (2)研究直線振 動篩的工作原理，確立振動篩篩箱有限元模型的建模方法，并建立其有限元模型。 (3)利用有限元分析軟件 ANSYS 對該振動篩篩箱進(jìn)行模態(tài)分析，獲得結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)和模態(tài)振型，分析結(jié)構(gòu)能否避免共振。檢驗結(jié)構(gòu)是否存在過大的應(yīng)力集中，較大的變形或某處應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力。 (4)對振動篩進(jìn)行諧響應(yīng)分析，通過諧響應(yīng)分析了解結(jié)構(gòu)的改進(jìn)對振動篩穩(wěn)態(tài)工作時應(yīng)力分布情況的影響。 ee 9 電動機選擇 （倒數(shù)第三頁里有東東） 選擇電動機類型 選擇電動機容量 電動機所需工作功率為： ?wdPP ? ； 工作機所需功率 wP 為： 1000FvPw ? ； 傳動裝置的總效率為： 4321 ????? ? ； 傳動滾筒 ?? 滾動軸承效率 ?? 閉式齒輪傳動效率 ?? 聯(lián)軸器效率 ?? 代入數(shù)值得： 2244321 ?????? ????? 所需電動機功率為： kWkWFvP d 40100001000 ??? ??? ? ee 10 dP? 略大于 dP 即可。 選用同步轉(zhuǎn)速 1460r/min ； 4 級 ；型號 11kW 確定電動機轉(zhuǎn)速 取滾筒直徑 mmD 500? m in/ rvn w ??? ? 配傳動比 （ 1）總傳動比 0 ??? wmnni (2)分配動裝置各級傳動比 取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比 ?? ii 則低速級的傳動比 ??? iii 電機端蓋組裝 CAD 截圖 圖 電機端蓋 ee 11 運動和動力參數(shù)計算 電動機軸 mNrkWnPTnnppmd??????? 5 5 0m in/1 4 6 000000 高速軸 mNrkWnpTnnppmd?????????1 4 6 0 5 5 09 5 5 0m i n/1 4 6 0111141 ? 中間軸 mNrrkWnpTinnppp??????????????9 5 5 09 5 5 0m i n/ i n/1 4 6 022201123202112??? 低速軸 mNrkWnpTinnppp??????????????9550m i n/33312233210223 ??? 滾筒軸 mNrkWnpTinnppp?????????????72095509550m i n/44423344220334 ??? ee 12 ee 13 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1按傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。 2絞車為一般工作機器，速度不高，故選用 7級精度（ GB 1009588）。 3材料選擇。由表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240 HBS，二者材料硬度差為 40 HBS。 4選小 齒輪齒數(shù) 241?z ，大齒輪齒數(shù) ???z 。取 972?z 5初選螺旋角。初選螺旋角 ??14? 按齒面接觸強度設(shè)計 由《機械設(shè)計》設(shè)計計算公式（ 1021）進(jìn)行試算，即 ? ?3 01 12 H EHd tt ZZTKd ????? ? ?? 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （ 1）試選載荷系數(shù) ?tk 1。 （ 2）由《機 械設(shè)計》第八版圖 1030 選取區(qū)域系數(shù) ?hz 。 （ 3 ）由 《機 械設(shè) 計》 第八 版 圖 1026 查得 ??? ， ??? ，則 ??? ??? ??? 。 （ 4）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 mmNmmNn pT . 451 051 ???????? （ 5）由《機械設(shè)計》第八版表 107 選取齒寬系數(shù) 1?d? （ 6）由《機械設(shè)計》第八版表 106 查得材料的彈性影響系數(shù) MPaZe ? （ 7）由《機械設(shè)計》第八版圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限MPaH 6001lim ?? ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 MPaH 5002lim ?? 。 13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 911 ?????????? hjLnN 912 ??? NN （ 9 ） 由 《 機 械 設(shè) 計 》 第 八 版 圖 （ 1019 ） 取 接 觸 疲 勞 壽 命 系 數(shù) ?HNK 。 ?HNK 。 ee 14 （ 10）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由《機械設(shè)計》第八版式（ 1012）得 ? ? MP aMP aSK HNH ???? ?? ? ? MP aMP aSK HNH ???? ?? （ 11）許用接觸應(yīng)力 ? ? ? ? ? ? MP aHHH 21 ??? ??? 計算 （ 1）試算小齒輪分度圓直徑 dt1 ? ?031 2 1t HEt d HKT ZZd ? ?? ? ? ????3 24 ?? = 3 3 9 ?? = ? =4 （ 2）計算圓周速度 v0 smnd t / 11 ?? ????? ??? （ 3）計算齒寬及模數(shù) 11c o s 4 9 . 5 6tnt mmdm z??? ?? zdm tnt11 cos ? 24 ?? = 24 ? =2mm h= ?ntm ? 2= ?hb （ 4）計算縱向重合度 ?? ??? ? 1zd ? 1? 24? tan ?14 = （ 5）計算載荷系數(shù) K。 已知使用系數(shù) ,1?KA 根據(jù) v= m/s,7 級精度，由《機械設(shè)計》第八版圖 108 查得動載系數(shù) 。?Kv 由《機械設(shè)計》第八版表 104 查得 KH? 的值與齒輪的相同，故 。?KH? 由《機械設(shè)計》第八版圖 1013 查得 ??fK 由《機械設(shè)計》第八版表 103 查得 ?? ?? HH KK .故載荷系數(shù) ?? ?? HHVA KKKKK 1? ? ? = （ 6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（ 1010a）得 ee 15 ?? 311 KddttK 33 ???? （ 7）計算模數(shù) ?? zdmn 11cos? 14c ????? 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式（ 1017） ? ?3 22112 c o s??? ???FSaFadnYYzYTm K ??? 確定計算參數(shù) （ 1）計算載荷系數(shù)。 ?? ?? ffVA KKKKK ??? = （ 2）根據(jù)縱向重合度 ??? ，從《機械設(shè)計》第八版圖 1028 查得螺旋角影響系數(shù) ?Y? （ 3）計算當(dāng)量齒數(shù)。 24241424 sco s 33311 ????? ?zz V 971497coscos 3322 ???? ?zz v （ 4）查齒形系數(shù)。 由表 105 查得 。 21 ?? YY FaFa （ 5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由《機械設(shè)計》第八版表 105 查得 。 21 ?? YY SaSa （ 6）由《機械設(shè)計》第八版圖 1024c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE 5001 ?? ；大齒輪的彎曲強度極限 MPaFE 3802 ?? ； （ 7）由《機械設(shè)計》第八版圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ?KFN ， ?KFN ； （ 8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ ,由《機械設(shè)計 》第八版式（ 1012）得 ee 16 ? ?? ? M P aM P aSFM P aM P aSFFEFNFEFNKK 222111??????????? （ 9）計算大、小齒輪的 ? ??FYY SaFa 并加以比較。 ? ? 1363.. 11 ???? FYY SaFa ? ??FYY SaFa 2 22 = 016 ?? 由此可知大齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計計算 mmmmmmm n * 33 23 224 24 )14( c o s10 ??????????? ? 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強 度計算的法面模數(shù) mn 大于由齒面齒根彎曲疲勞強度計算 的法面模數(shù)，取 ?mn 2，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度， 需按接觸疲勞強度得的分度圓直徑 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 14c o o s11 ????? mdzn? 取 271?z ，則 2 ???z 取 。1092?z 幾何尺寸計算 計算中心距 a= ? ? mmmzz n os2 2)10927(c os2 21 ??? ???? ? 將中以距圓整為 141mm. ee 17 按圓整后的中心距修正螺旋角 ???? ????? rc c 2)10927(a rc c os2 )(a rc c os 21 a mzz n? 因 ? 值改變不多，故參數(shù) ?? 、 k? 、 ZH 等不必修正。 計算大、小齒輪的分度圓直徑 mmmmmzdmzdnn22421814c o s2109c o s555414c o s227c o s2211???????????? mma dd 224552 21 ????? 計算齒輪寬度 mmb dd ???? ? 圓整后取 mmmm BB 61。5612 ??. 低速級 取 m=3。 。303?z 由 3412 ?? zzi 4 30 ? ? ? 取 874?z mmmmm zd zd261873903034433 ???? ???? mmmma dd 261902 43 ????? mmmmb dd 909013 ???? ? 圓整后取 mmmm BB 95,90 34 ?? ee 18 表 1 高速級齒輪： 名 稱 代號 計 算 公 式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 2 2 壓力角 ? 20 20 分度圓直徑 d zd m11?=2? 27=54 zd m22?=2? 109=218 齒頂高 ha 22121 ????? ? mhhh aaa 齒根高 hf 2)1()(21 ?????? ??? cmchhh aff 齒全高 h mchhha )2( *21 ?? ?? 齒頂圓直徑 da *11 ( 2 )aamdhz?? mhzdaa )2( *22 ?? 表 2 低速級齒輪： 名 稱 代號 計 算 公 式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 3 3 壓力角 ? 20 20 分度圓直徑 d zd m11?=3? 27=54 zd m22?=2? 109=218 齒頂高 ha 12 1 2 2a a amh h h ?? ? ? ? ? 齒根高 hf 2)1()(21 ?????? ??? cmchhh aff 齒全高 h mchhha )2( *21 ?? ?? 齒頂圓直徑 da *11 ( 2 )aamdhz?? mhzd aa )2( *22 ?? ee 19 4. 軸的設(shè)計 低速軸 求輸出軸上的功率 p3 轉(zhuǎn)