【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 32 主動(dòng)端 j 型 表 7 1d (mm) 1L (mm) 1l (mm) D (mm) 100 212 167 320 從動(dòng)端 Y 型 2d (mm) 2L (mm) 2l (mm) D (mm) 100 212 － 320 聯(lián)軸器的校核 聯(lián)軸器是根據(jù)連接軸兩端的直徑加以選用，然后按下列公式進(jìn)行聯(lián)軸器強(qiáng)度的檢驗(yàn)： max12gTKK T?? （ 6－ 3） 式中： maxT — 聯(lián)軸。同理可選擇 HL7 彈性柱銷聯(lián)軸器。 圖 9 聯(lián)軸器的尺寸參數(shù)如表 6 所示。 連軸器的選擇計(jì)算 電動(dòng)機(jī)和減速器之間的聯(lián)軸器的選擇 由表 22－ 2 查得 K=, 則計(jì)算轉(zhuǎn)矩 【 11】 9550 22c PT K T K ?? ? ? ? （ 6－ 1） 9550 22?? 7162? Nmg 根據(jù)工作要求選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)依據(jù) 1d =38mm、 2d =32mm 和6732cT? Nm，選擇聯(lián)軸器型號(hào)為 HL3 的聯(lián)軸器如圖 9 所示 【 11】 。 。 改善耦合的辦法就是要了解 原因， 是什么導(dǎo)致了失敗 ， 改正安裝一個(gè)新的耦合。 ，但是聯(lián)軸器 也 可能會(huì)失敗。在苛刻的工作條件大多數(shù)聯(lián)軸器需要 更頻繁地 更換維護(hù) 。它包括： ，檢查是否有磨損或疲勞的跡象，并定期清洗接頭。 ，連接驅(qū)動(dòng)和被驅(qū)動(dòng)部 。其中最常見(jiàn) 的為 以 下幾種 ： ，諸如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的連接，為修理或改裝而斷開(kāi)。聯(lián)軸器用于動(dòng)力和扭矩傳輸?shù)膬蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)軸之間，如在馬達(dá)和泵，壓縮機(jī)，和發(fā)電機(jī)。聯(lián)軸器的主要目的是，同時(shí)允許一定程度的未對(duì)準(zhǔn)或結(jié)束運(yùn)動(dòng)或兩者的旋轉(zhuǎn) 設(shè)備的兩件。一個(gè)耦合是用于兩個(gè)軸在其端部連接在一起，用于發(fā)送功率的目的的裝置。 按彎扭 合力 校核軸的強(qiáng)度 222222 ( 2 )( ) 4 ( )2ca M T M TW W W? ?? ? ? （ 5－ 10） 其中： ca? — 軸的應(yīng)力 M — 和成彎矩 T — 最大扭矩 W— 軸 6－ 7 段上的抗扭截面系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15－ 4 可知 【 14】 3 3 30. 1 0. 1 12 0 17 28 00W d m m? ? ? ? 由此可算得 ca? ＝ Mp 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 28 因?yàn)?ca? ? ?1?? = 60Mp 所以軸的強(qiáng)度合理。因此右半端 傳 遞 的 扭 矩 為 12 9550223733182.PTnN m m? ? ? ??? （ 5－ 9） 由于功率的逐級(jí)傳遞 和 功 率 的 損 失 ， 因 此 第 一 根 圓 盤軸上所受的扭矩最大，在校核軸的強(qiáng)度時(shí)，只對(duì)第一根圓盤軸為 對(duì) 象 的 話 ， 那 么 其 他 的 幾 根軸都會(huì)滿足要求。 垂直面上： 1994rFN? 1117AVFN? 877BVFN? 184305VM N mm?? （ 5－ 4） 水平面上： ? 670BHFN? ? 110136HM N mm?? （ 5－ 5） 水平面與垂直面的合成彎矩為： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 27 2 2 2 21 8 4 3 0 5 1 1 0 1 3 6 = 2 1 4 7 0 5? ? ? ??VHM M MN m m （ 5－ 6） 電機(jī)的額定功率經(jīng)過(guò) 減 速 器 、 聯(lián) 軸 器 和 軸承的損失后，傳遞到第一個(gè)圓盤左端的功率為 W 。 軸 承 的 支 撐 可簡(jiǎn)化成鉸支座。 繪制力學(xué)模型 通常軸上裝有 中 點(diǎn) 的 距 離 的傳動(dòng)件，軸和軸上零件的重量 不 計(jì) ， 載 荷 在 零件上的作用寬度相當(dāng)于軸的長(zhǎng)度 都 較 小 ， 故 作 用 到 軸 上 的 載荷通常簡(jiǎn)化為作用在寬度中點(diǎn)載荷。軸承選取為 6192 軸承，此軸承的負(fù)荷中心也是軸承的中心處，所以可以 計(jì)算出中心 跨 度 距 離 和 軸 上 各 力作用點(diǎn)相互位置尺寸。 軸的直徑和長(zhǎng)度的確定 根據(jù) 設(shè)計(jì)的要求， 繪制軸的零件圖，如圖 11 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 24 此次 初步選定 軸 的材 45料 為 鋼 ， 進(jìn)行 調(diào)質(zhì)處理， 1 263?? ? , 637baMP? ? ， 210 aE GP? 許用應(yīng)力 ? ?1 60MP?? ? 。有多個(gè)支撐點(diǎn)的、或者受力較少的軸，一般用簡(jiǎn)單的方法先估算出其基本外形數(shù)據(jù)并以此為根據(jù)設(shè)計(jì)其他的軸。以保證在工作中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另一種情況，細(xì)長(zhǎng)類型的軸通常需要較大剛度，一般還要?jiǎng)偠?、振?dòng)穩(wěn)定性的效核，以預(yù)防共振效應(yīng)。 軸的性能體現(xiàn)在軸在強(qiáng)度、剛度、磨損、壽命等方面的可靠度。一個(gè)合理的設(shè)計(jì)往往決定了軸的可靠度，直接影響到軸工作時(shí)表現(xiàn)及該系統(tǒng)核心部件的穩(wěn)定性，關(guān)系到設(shè)備的購(gòu)買成本及軸上部件安裝的合理性。 減速器承載能力的計(jì)算 1C d AP P K?? 【 11】 （ 4－ 6） 其中： 1CP － 減速器的計(jì)算功率 （ kw） dP － 傳動(dòng)功率 (kw) AK － 工況系數(shù) 查表 13－ 9 AK ＝ 所以 1 1 1 1 .5 1 6 .5CP kw? ? ? （ 4－ 7） 減速器的選擇 查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 表 13－ 9 可選 【 11】 ZSY18045Ⅰ－ ZBJ19900488 其 公稱傳動(dòng)比 為 i ＝ 45，公稱轉(zhuǎn)速 1n ＝ 1000 r/min ， 2n =22r/min,許用輸出功率1 17PP kw? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 ZSY 型 的 減速器尺寸 以及 裝配型式如圖 8, 圖 8 減速器結(jié)果簡(jiǎn)圖 查 13－ 3 可知 減速器的基本參數(shù)如表 4。 減速機(jī)運(yùn)行正常下有幾方面可能影響其性能：減速器所采用的材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)行的速度、開(kāi)機(jī)時(shí)間等，良好的使用環(huán)境，定期的維護(hù)保養(yǎng)都是影響減速器表現(xiàn)的重要因素。 其主要類型有：減速器、 蝸 輪 蝸 桿 減 速 器、行星減速機(jī)。根據(jù)具體的工作環(huán)境、條件選擇最合適的減速器，考慮的因素包括：電機(jī)的性能、運(yùn)行的效率、經(jīng)濟(jì)性的考量、尺寸大小、傳動(dòng)效率高低等。 表 2 額定功率（ kw） 滿 載 時(shí) 轉(zhuǎn) 速(r/min) 工作效率 (%) 質(zhì)量（ kg） 11 971 160 電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸如表 3 所示 表 3 輸出軸直徑 mm 輸出軸長(zhǎng)度 mm 鍵槽的寬度 mm 中心高 mm 38 110 14 160 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 20 四、 減速器的選擇 減速器的 選擇 在 20 世紀(jì) 80 年代，與新技術(shù)的結(jié)合使得減速器有了較大的發(fā)展。如圖 7 所示 【 11】 。 （２）選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)的功率按式（ 3－ 1）計(jì)算 wd PP??? (3－ 11) 工作機(jī)的功率按式（ 1）計(jì)算 1000FvPw? （ 3－ 12） 因此根據(jù)公式（ 3－ 13） ，計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的需要功率為： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 1000FvPd a?? （ 3－ 13） 算出 電動(dòng)機(jī)到圓盤的總傳動(dòng)效率： 13 6 123? ? ? ?? ? ? ?? （ 3－ 14） 式中： a? — 傳動(dòng)的總效率 ?? — 聯(lián)軸器 2? — 軸承 ?? 減速器的效率 在 本次設(shè)計(jì)的方案：聯(lián)軸器共 用 13 個(gè)，取 ?? ＝ ； 使用 軸承 6 對(duì) ,取 2? ＝； 使用 減速器 1 個(gè)， ?? ＝ 。 工作機(jī)功率的計(jì)算 工件的重力計(jì)算 根據(jù)重力公式： ??G g m （ 3－ 1） 其中： g=㎏ 芯棒的質(zhì)量： 2DlmV ??? ρρ =4 （ 3－ 2） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 其中： V－ 芯棒的體積 (m3) ρ－芯棒的密度 (g/ m3) D －芯棒的直徑 (m) l －芯棒的長(zhǎng)度 (m) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè) ， 表１－１０可知 【 9】 : 合金鋼的密度 為 : ρ =所以芯棒的質(zhì)量為： 233 . 1 4 0 . 1 5 1 7 . 5 7 . 9 1 0 2 4 5 8 . 14? ? ? ???m kg （ 3－ 3） 由此可知芯棒的重力： G=24581 N （ 3－ 4） 工作的受力分析 圓盤與芯棒之間的所產(chǎn)生的摩擦力使芯棒在圓盤上轉(zhuǎn)動(dòng)，在分析中我們 認(rèn)為芯棒的重力 全部 作用 至 圓盤 表面 。這個(gè)設(shè)計(jì)方案的負(fù)載較穩(wěn)，沒(méi)有特殊啟制動(dòng)要求，所以優(yōu)選普通鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。 通過(guò)上面對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單介紹，在選擇電動(dòng)機(jī)需要考慮設(shè)計(jì)所需求的性能，優(yōu)先采取可靠、性能優(yōu)秀、經(jīng)濟(jì)性好、故障率小、容易維護(hù)的電機(jī)類型。 同步電動(dòng)機(jī) 同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：較為精確限制轉(zhuǎn)速，運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性好，過(guò)載能力強(qiáng)，運(yùn)行效率比較高。異步電動(dòng)機(jī)往往會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)不曉得沖擊，供電局會(huì)對(duì)其使用有限制。其中鼠籠型的轉(zhuǎn)子由銅或者鋁制成（我國(guó)鋁礦資源十分豐富），如果該類型電機(jī)完美的解決斷排的缺點(diǎn)后其可靠性將優(yōu)于繞組型轉(zhuǎn)子的電機(jī)。同時(shí)工作時(shí)性能穩(wěn)定讓異步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)的作業(yè)中成為了電機(jī)類型。但變頻的交流電機(jī)通常價(jià)格昂貴，與之相比較，直流電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。一般用于經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)器（礦井的提升機(jī)、鋼廠的軋機(jī)）。 （ 5） 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)： 重點(diǎn)：主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 難點(diǎn)：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 電機(jī)大致可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，其中交流電機(jī)分為同步、異步電動(dòng)機(jī)。 ③兩圓盤的水 平中心距離 l= mm。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 三、 電動(dòng)機(jī)的選擇與確定 設(shè)計(jì)任務(wù)書的參數(shù) （ 1） 芯棒規(guī)格 直徑φ ,芯棒總長(zhǎng) ；芯棒材料 合金鋼 （ 2） 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 需要移送 芯棒根數(shù) 1根 （ 3） 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作周期 （ 4） 方案一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)： ①圓盤的直徑 φ 1000mm。其次 切合 節(jié)能減排的 提倡 ，還 可以 節(jié)約了大量的 資金投入 和 工廠占 地， 從而 提高 工廠的經(jīng)濟(jì)效益 。 綜合兩種方案 的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)際的工作環(huán)境和場(chǎng)地，第一種方案比較好。 在芯棒移動(dòng)期間需要電機(jī)大量做功，耗能非常大、經(jīng)濟(jì)效益差 。缺點(diǎn)是芯棒 在冷卻的時(shí)候回有磨損產(chǎn)生，冷卻的設(shè)備比較龐雜，機(jī)器工作面積比較大投資金額較多。其中兩個(gè)交叉的托架有限位器，防止過(guò)大角度旋轉(zhuǎn)使芯棒跌落從而造成生產(chǎn)事故。 方案二的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖 3 所示，該圖為第二個(gè)方案的結(jié)構(gòu)原理圖，此方案的工作部分是用兩個(gè)交叉的托架共同控制芯棒的升降。 旋轉(zhuǎn)冷卻裝置的設(shè)計(jì) 如圖 2 所示 ,中間軸為主傳 動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)圓盤旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)的圓盤為支撐圓盤，起支撐作用，它受芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦力作用隨芯棒一起轉(zhuǎn)動(dòng)。芯棒在兩組圓盤上，靠摩擦力旋轉(zhuǎn)。當(dāng)芯棒到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，翻轉(zhuǎn)上 料機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，此機(jī)構(gòu)沒(méi)由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)軸連接，在軸上裝有 6 個(gè)轉(zhuǎn)臂裝置，旋轉(zhuǎn)臂的一端裝有托盤，通過(guò)旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，將芯棒放到旋轉(zhuǎn)冷卻裝置上。脫棒機(jī)后兩組輥道中間有一活動(dòng)擋板 ,在正常生產(chǎn)時(shí)活動(dòng)擋板處于升位 ,當(dāng)芯棒接近活動(dòng)擋板時(shí) ,脫棒機(jī)后輥道通過(guò)變頻調(diào)速使輥道減速 ,以減少芯棒對(duì)擋板的沖擊 ,芯棒到位后 ,它會(huì)沿著冷卻裝置的輸入輥道運(yùn)行到相應(yīng)的位置，此位置有一個(gè)可以調(diào)節(jié)的限位系統(tǒng)控制。冷卻的工作部件是圓盤，芯棒由摩擦力的作用隨圓盤旋轉(zhuǎn) 。在零部件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以快速更換、維修、保養(yǎng)，從而產(chǎn)生更佳的經(jīng)濟(jì)效益。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要考慮滿足生產(chǎn)條件的各項(xiàng)指標(biāo)，在完成基本的設(shè)計(jì)任務(wù)前提下，要保證芯棒冷卻降溫的均勻、機(jī)械設(shè)備合理兼容性，讓整個(gè)生產(chǎn)與加工過(guò)程當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)不合理設(shè)計(jì)，從而減少其它不必要 的輔助裝備，減少設(shè)備占地面積，是設(shè)備精簡(jiǎn)、實(shí)用、高效。能滿足上述的各種條件，則是一個(gè)漫長(zhǎng)努力、學(xué)習(xí)、實(shí)踐的過(guò)程。