【導(dǎo)讀】在鋼鐵企業(yè)中，利用慣性振動(dòng)輸送機(jī)為電弧爐輸送物料。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是根據(jù)。煉鋼企業(yè)改造電弧爐后所使用的一種新的工藝而提出的。對(duì)于現(xiàn)有的電弧爐，加料時(shí)必須首先。打開電弧爐蓋，添加鋼料后再將電弧爐蓋合上。這種進(jìn)料方式灰塵大，工人的作業(yè)環(huán)境差，而。且不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送與冶煉。針對(duì)這些缺點(diǎn)，意大利德興公司構(gòu)想在電弧爐的側(cè)壁上建個(gè)孔，料機(jī)封閉的料槽內(nèi)，可將鋼料預(yù)熱，從而設(shè)計(jì)出了一種新型的電弧爐廢鋼預(yù)熱水平輸送系統(tǒng)。這樣就省略了電弧爐的開合動(dòng)作，節(jié)省了人力，改善了工作環(huán)境。水平振動(dòng)輸送機(jī)的原理分析，確定輸送機(jī)方案，繪制輸送機(jī)原理圖；終完成輸送機(jī)總裝圖與主要零部件工程圖。

　　

【正文】 帶 軸 承 （ 328） 軸的最小 直徑 可 通過公式 計(jì)算 ： 330 1 2 .0 51 2 6 3 2 .2 2360PdA n? ? ? ? ? （ 329） 這里說明一下 ，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)該增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的消弱。對(duì)于 直徑小于 100mm 的軸，當(dāng)有一個(gè)鍵槽時(shí)軸徑增大 5%~7%； 當(dāng)有兩個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑應(yīng)增大10%~15%。然后 將軸徑 圓整至標(biāo)準(zhǔn)值。 m in 7 % 3 2 .2 2 ( 1 7 % ) 3 4 .4 7d d m m?? ? ? ? ? ? （ 330） 圓整后 ，軸的最小直徑為 35mm。 （ 2） 軸 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù) 軸上零件的分布，軸的結(jié)構(gòu)大致如圖所示 軸 的 初步 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 由于 該軸的最小直徑段在右側(cè)，故我們從右側(cè)設(shè)計(jì) 起 ： 78 軸段 ： 根據(jù) 軸上所裝配的零件， 同時(shí) 考慮到 軸 的剛度與強(qiáng)度， 我們?nèi)?12 軸段 12 80d mm? ? ， 軸上所此處裝有 齒輪 ，根據(jù) 齒輪 的寬度 200mm，我們?nèi)≥S的長(zhǎng)度 12 194l mm? ? ； 67 軸段： 該段 軸起定位作用， 右 側(cè)軸肩對(duì) 齒 輪定位 ，故 該段軸徑 23 100d mm? ? ， 軸的長(zhǎng)度選根據(jù)下端軸 與 左側(cè)殼體的位置來定，這里我們?nèi)?23 100l mm? ? ；同樣的 ， 89 段 軸與之對(duì)應(yīng)相同。 56 軸段 ： 該段軸 用于裝軸承， 由于 該 軸承 主要承受較大的徑向載荷，故 軸承選用 能夠承受較大載荷的雙列 滾子 軸承， 同時(shí) ，為了與低速軸保持一致， 根據(jù)手冊(cè)查的，所選軸承型號(hào)為 NF224，該軸承基本尺寸 為：內(nèi)徑 120d mm? 、 外徑 215D mm? 、寬度 為 40B mm? 。故 我們這里34 120d mm? ? ，軸段長(zhǎng)度 應(yīng)小于 軸承 寬度，取 軸段 長(zhǎng)度 34 38l mm? ? ；同樣的 ，右側(cè)軸承 所對(duì)應(yīng) 的 23 軸段 與 本段相同。 45 軸段 ： 該段軸 用于對(duì)軸承 進(jìn)行 軸向定位，取軸肩高度為 10mm，所以該段軸軸徑 45 130d mm? ? ，軸 段 長(zhǎng)度取 45 100l mm? ? ； 右側(cè) 12 軸段 與之相同 。 34 軸段 ： 該段軸 主要用于承受 偏心塊 的激振力，軸徑初選為 56 160d mm? ? ， 長(zhǎng)度為 45 1680l mm? ? ； （ 3） 軸 的強(qiáng)度校核 前面 我們校核過 了 低速 軸 ， 而 高速軸危險(xiǎn)截面與之相對(duì)應(yīng)，但偏心塊質(zhì)量 小 得多 ， 故無需校核，該軸安全。 由于 前面我們計(jì)算出了偏心塊的質(zhì)量與偏心距，這里我們根據(jù)數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整軸徑以滿足相應(yīng)的偏心距 ， 具體尺寸見圖紙。 齒輪 的設(shè)計(jì) 已知 條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù) 結(jié)構(gòu) 可知 ： 齒輪 傳動(dòng)共需要 3 組 ， 齒輪分布 見 圖 ， 由于 激振器 結(jié)構(gòu)的限制，四個(gè)齒輪的中心距已給定，故只需計(jì)算齒輪的其他參數(shù)即可。 齒輪傳動(dòng)比 ：大：小 =1:2 結(jié)構(gòu)圖 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） 根據(jù) 傳動(dòng)方案，選用 圓柱直齒齒輪傳動(dòng) 。 2） 材料：小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì) 處理 ，齒面硬度為 280HBS； 取小齒齒數(shù) 1Z =50 大齒輪選用 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 ，齒面硬度 為 240HBS，大齒輪齒數(shù) Z2=2 50=100； 二者材料硬度差 40HBS。 3） 齒輪精度 ， 按 GB/T10095－ 1998，選擇 9級(jí)。 4）根據(jù) 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)的中心距已定，即大小齒輪的分度圓已定。 d1=1000,d2=500。 這樣可根據(jù) 公式 d mz? 得出 齒輪模數(shù)為 10 。 （ 2） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1） .確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 由 設(shè)計(jì)公式 進(jìn)行 試算 ? ?131 Et dHK T Zud u??????? ???? （ 331） ○ 1 試選 K=； ○ 2 查閱資料 選取 彈性影響 系數(shù) ZE =188； ○ 3 1`1 9550 9 5 5 0 5 5 1459360PT N mn ?? ? ? ? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 =60 n2 j Ln =60 360 1 (2 8 300 8)= 108 （ 332） 8 812 8 . 3 1 0 4 . 1 5 1 02NN i ? ?? ? ? ? （ 333） 由課本 203P 圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) K 1HN =； K 2HN = （ 334） 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6001lim ?? , 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 5501lim ?? 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,則接觸疲勞許用應(yīng)力 [ H? ]1 = SK HHN 1lim1? = 5641 ?? MPa （ 335） [ H? ]2 = SK HHN 2lim2? = 550/1=517MPa （ 336） [ ???2 )(] 2lim1lim HHH ??? （ 337） 查課本由 198P 表 106 查材料的彈性影響系數(shù) ZE = （ 2） .計(jì)算圓周速度 1 1 1 / 6 0 1 0 0 0tV d n??? = 500 720/（ 60 1000） m/s （ 338） =（ 3） .計(jì)算縱向重合度 a a 1 ????? ??? ? zd （ 339） （ 4） .計(jì)算載荷系數(shù) K K ?H =+(1+ 22)dd?? + 103? b （ 340） =+(1+)+ 10 3? = 使用系數(shù) KA =1 同高速齒輪的設(shè)計(jì) ,查表選取各數(shù)值 vK =； K ?F =； K ?H =K ?F = 故載荷系數(shù) K＝ ?HHvA KKKK ? =1 = （ 341） （ 5） .按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) m≥][c o s212213FSFdYYZYKT ??? ?? ???? （ 342） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1 確定齒數(shù) z 因?yàn)槭怯昌X面，故取 z ＝ 50， z ＝ i z ＝ 100； 考慮 到齒數(shù) 互質(zhì) 原則 ， 故 z1 取 51， z2 取 101 傳動(dòng)比誤差 2 1 0 1 / 5 1 0 . 0 1 %2tiii? ??? ? ? 2 初選齒寬系數(shù) 按 懸臂 布置，由表查得 ? ? 3 載荷系數(shù) K K＝ K K K K =1 ＝ （ 343） 4 模數(shù) 選 10 3） 幾何尺寸 計(jì)算 分度圓 直徑 12500 。1000 。d mmd mm?? 中心距為 750a mm? 計(jì)算齒輪寬度 1 500 200db d mm?? ? ? ? （ 344） 取 12200BB?? 。 4） 按齒寬 強(qiáng)度校核 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖紙。 其余 附 件 設(shè)計(jì) 振動(dòng)框架 根據(jù) 振動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)原則 ， 振動(dòng)體部分優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)為整體，所以 整棟框架 選擇焊接件，整體形狀為 振動(dòng)框架 示意圖 1） 由于 兩側(cè)受較大的壓力載荷，故壁厚根據(jù)計(jì)算取 50mm，上壁厚取 30mm。 2） 兩側(cè)對(duì)應(yīng) 切制安裝軸的圓孔， 孔 的大小依據(jù)軸承套 大小來定 。 3）兩側(cè)面需要 連接加固 板 ，故應(yīng)開制螺栓孔，大小根據(jù)查詢資料取 M24。 電機(jī) 架 電機(jī) 架采用可調(diào)節(jié) 設(shè)計(jì) ， 具體的使用螺桿頂 壓 機(jī)構(gòu)，可使得安裝電機(jī)時(shí)方便預(yù)緊帶輪。 加固板 設(shè)計(jì) 根據(jù) 激振器結(jié)構(gòu) ， 需要在激振器兩側(cè)面加固，已保證工作時(shí)激振器與底座能穩(wěn)固連接，同時(shí)為了方便連接右側(cè)的輸送槽 ， 應(yīng)該在兩側(cè)面加焊兩加固板。輸送槽 邊 應(yīng)多伸出一些余量，以便連接輸送槽。 本章 小結(jié) 本章完成了 對(duì) 水平 振動(dòng)輸送機(jī)其中最重要的核心部件 激振器 的設(shè)計(jì)，其中包含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸以 、 電機(jī) 以及 偏心塊 等 零部件的設(shè)計(jì)。 該激振器部分 主要 依靠 電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶有偏心塊的四條偏心軸 進(jìn)行 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生 水平方向 上具有周期性的激振力而工作的。在 豎直 方向上， 由于 兩組激振力互相抵消，所以在此方向上不產(chǎn)生振動(dòng)。在該部分 的 設(shè)計(jì)中，要注意偏心軸的轉(zhuǎn)速（ 影響 激振頻率、激振力 幅值 ） 、 偏心質(zhì)量及質(zhì)心位置（ 影響 激振力幅值） 要設(shè)計(jì)成 可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)，以便適應(yīng)不同的工作狀況 。 懸 掛系統(tǒng) 對(duì)于 振動(dòng)體而言， 是其 不可或缺的的重要部分，它的作用是為其提供 振動(dòng) 平面內(nèi)的自由度。 該系統(tǒng) 主要由懸掛基座、懸掛螺桿組、支撐小輪組等部分構(gòu)成。 下圖 為該系統(tǒng)的示意圖： 懸掛系統(tǒng) 示意圖 懸掛基座 懸掛基座 通過螺栓連接 激振器 ，通過 兩側(cè)焊接的吊耳，將輸送機(jī)上部分的質(zhì)量懸掛在下部分底座上。 該零件 主要由鋼板焊接而成， 板厚 根據(jù)資料查詢校核 選 30mm。上平面與激振器連接的部分需要開制螺栓孔，孔的大小根據(jù)螺栓大小而定。 懸掛螺桿 組 該部分 由 懸掛螺桿、 防松 螺母、墊圈、向心軸承座、軸承構(gòu)成。螺桿 與 軸承緊密配合，而螺桿與支撐架之間有一定的間隙， 可 使螺桿 圍繞 軸承的 球心 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到懸掛擺動(dòng)的效果，請(qǐng)見下圖： 懸掛 螺桿組 在上圖中 ，使用了向心軸承，該軸承由 支座 和軸承芯部?jī)刹糠纸M成， 工作時(shí) ，球芯在球碗支座上做球面轉(zhuǎn)動(dòng) 、 中間均有 空 ，而球芯與螺桿緊密配合，支座與螺桿間有一定的間隙 ， 這樣就有了一定的擺動(dòng)空間。 阻尼器 根據(jù)設(shè)計(jì) ，輸送機(jī)整機(jī)重量可達(dá) 數(shù) 十噸， 而 懸掛系統(tǒng)支撐能力 是 有限的 ，再 加上物料在放入料槽中對(duì)輸送機(jī)產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的沖擊力，這樣對(duì)懸掛螺桿的壽命是非常有害的。所以我們?yōu)槠鋵ｉT設(shè)計(jì)了 支撐 系統(tǒng)，也起到了一定的緩沖作用。 從圖中 我們可以看出，在靠近懸掛螺桿組附近有個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，這里我們使用鋼板焊接在基座上。同時(shí) 在 底部小車上固定有四組小輪，小輪頂在該支撐結(jié)構(gòu)上。在 釋放 物料時(shí)，強(qiáng)大的沖擊力會(huì)被支撐小輪減小，以更好地保護(hù)懸掛螺桿組。 5 小車 系統(tǒng) 眾所周知 ，像這么龐大的設(shè)備，如果出現(xiàn)了問 題 需要維修時(shí) ， 移動(dòng)是個(gè)非常大的難題 ， 所以為了方便維修，設(shè)備應(yīng)該配有相 應(yīng) 的可移動(dòng)的系統(tǒng)。查閱相關(guān)資料 ， 我們?yōu)?輸送機(jī) 設(shè)計(jì)了 小車 系統(tǒng) 。 小車 系統(tǒng) 車架 車架 采用焊接結(jié)構(gòu) ， 包括輪轂 、 連接板 以及 加固筋板 詳見 圖紙。 車輪 車輪 采用 中間 帶槽式的 ， 與之配合有對(duì)應(yīng)大小的車軌，這樣整個(gè)設(shè)備可方便移動(dòng)以供維護(hù)。同時(shí) 車輪上應(yīng)該 設(shè)有 剎車 裝置，以便工作時(shí)固定設(shè)備。 6 總結(jié)與 展望 工作 總結(jié) 本 說明書 以鋼鐵冶煉系統(tǒng)中所使用的慣性水平振動(dòng) 輸送 機(jī)為 設(shè)計(jì) 對(duì)象，分析 輸送機(jī) 的工作原理，建立料槽 運(yùn)動(dòng) 的力學(xué)模型，得出運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并在 MATLAB 對(duì) 輸送機(jī) 的傳輸特性進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，后對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本 說明書 的主要工作總結(jié)如下： 輸送 的工作原理，建立 輸送機(jī) 的力學(xué)模型，得出 輸送機(jī) 料槽的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程； MATLAB 討論 分析 了初始相位差角、偏心質(zhì)量距之比、轉(zhuǎn)速比對(duì) 料槽運(yùn)動(dòng) 的影響，繪制曲線，分析并得出結(jié)論； 所分析的結(jié)果，設(shè)計(jì)水平振動(dòng)輸送機(jī)，主要包含電機(jī)的選擇、偏心塊質(zhì)量矩的確定、軸的計(jì)算校核、齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)以及輸送機(jī)其他附件的簡(jiǎn)單 設(shè)計(jì) 說明 。 工作 展望 由于 初次接觸 設(shè)計(jì) 該類輸送機(jī)，在國(guó)內(nèi)這方面的資料也比較匱乏，所以設(shè)計(jì)過程中也有很多不 合理 之處 ，總結(jié)如下 ： 1） 由于知識(shí) 層次的欠缺，在各個(gè) 環(huán)節(jié) 的設(shè)計(jì)還是有一定的不完善性 ， 其中包含軸設(shè)計(jì)中軸與偏心塊的最優(yōu)化設(shè)計(jì)等； 2） 在使用 MATLAB 進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)，提出了差動(dòng)性，但并未具體給出差動(dòng)性的定量分析公式。 3） 本次設(shè)計(jì)中 ，未涉及物料，若加上物料的分析，運(yùn)動(dòng)形式又是怎樣，這方面值得深層次的探究。 4） 由于 時(shí)間與能力有限，未能對(duì) 設(shè)計(jì) 結(jié)果進(jìn)行虛擬樣機(jī)仿真，不能 直觀 的得出輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式，只是存在于理論之中。 四軸 慣性水平振動(dòng)輸送機(jī)冶金行業(yè)中還是有很高的應(yīng)用價(jià)值，所以這方面的 研究 是非常有必要的 。 此類 大型振動(dòng)式輸送機(jī)國(guó)內(nèi)還沒有相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，希望在以后的科研中能在這方面有更多的研究人員， 以推進(jìn) 該設(shè)備在中國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用。 致 謝 歲月如歌，光陰似箭，轉(zhuǎn)眼 四 年的 本科 生生活已走到盡頭。想想剛剛?cè)雽W(xué)時(shí)的自己，看看現(xiàn)在，這 四 年經(jīng)歷了太多太多，有悲亦有喜，有失去亦有收獲。借著這畢業(yè)來臨之際，向所有引導(dǎo)我、幫助我、激勵(lì)我的老師、同學(xué)、朋友和家人們，表示衷心的感謝。 首先感謝