树枝粉碎机的粉碎动力传动装置设计
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XX大学XX学院毕业论文(设计)任务书论文(设计)题目: 树枝粉碎机的动力传动装置设计 学号: XX63239 姓名: XX 专业: 机 械设计制造及其自动化 指导教师: XX教授 系主任: XX教授 一、主要内容及基本要求 本课题要求设计的树枝粉碎机主要用于粉碎小径级的木料和树叶等园林绿化废料,粉碎出的碎料也适用于制造废料等,对刀片质量要求不高,故对及其的主要要求是体积小,结构简单,移动方便,便于操作,针对这些要求,设计飞刀为对称分布的长刀,以满足最大切削直径和力矩平衡的要求。由于进料方式为水平,故设计进料槽为方形进料口,长度较长,保证长树枝也能顺利进料。进料槽的结构型式也比较简单,以使其安装方便,并便于加工。 设计出粉碎机的主体结构。结构紧凑合理,零件加工方便,操作简便,生产能力大,木片合格率高,木片质量还可以适当调节,单位木片产量能耗低,用一般的牵引机即可拖动和运输,适用于城市绿化,小型人造板生产企业的材料处理,园林企业的废料处理等,是国内生产木片,处理小树枝的理想设备。关键理论和技术:1、 V带和带轮的分析计算。2、 电动机功率,切削功率,切削力参数确定 二、重点研究的问题 1、V带的设计和传动比的确定 2、电机功率的确定和电机的选择 3、轴承和联轴器的选择和确定 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅相关资料第一周2确定传动部分内容第二周3确定各部分的结构第三周4零部件的设计第四、五周5零部件的强度第六周6零部件的刚度第七周7选定的一种结构设计第八周8画零件图第九、十周9画装配图 第十一周10 撰写毕业设计说明书 第十二周四、应收集的资料及主要参考文献1 吴宗泽,罗圣国机械课程设计手册M.3版.北京:高等教育出版社,2006. 2闻邦椿.机械设计手册M.5版.北京:机械工业出版社,2010. 3李境.机械设计基础M.1版.北京:电子工业出版社,2011. 4濮良贵,纪名刚等.机械设计M.8版.北京:高等教育出版社,2006. 5马连生,杨静宁,宋曦.理论力学M.1版.北京:科学出版社,2009. 6罗迎杜.材料力学M.1版.武汉:武汉理工出版社,2001. 7王启平.机床夹具设计M.2版.哈尔滨:哈尔滨工业出版社,2005. 8裴仁清.机电一体化原理M.1版.上海:上海大学出版社,1998. 9朱龙根.简明机械零件设计手册M.2版.北京:机械工业出版社,2005. 10朱龙根.机械系统设计M.2版.北京:机械工业出版社,2002. XX大学XX学院毕业论文题 目: 树枝粉碎机的粉碎动力传动装置设计 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 号: XX63239 姓 名: XX 指导教师: XX教授 完成日期: 2012年5月21号 目录摘要IIIAbstractII第一章 绪论11.1 课题的目的和意义11.2.1国外粉碎机发展概况11.2.2国内粉碎机发展概况2第二章 锤片式粉碎机的动力传动装置设计32.1 锤片式粉碎机的动力传动主要结构32.2.电动机、传动方案选择确定及设计计算42.2.1 配套功率N的确定42.2.2. 传动装置的总体设计52.2.3 V带及带轮的设计计算92.2.3.1带轮的结构形式142.2.3.2带轮的材料162.2.3.3 V带轮的轮槽162.2.2.3 V带传动的张紧172.2.4 联轴器的选择212.2.5 滚动轴承座的选择242.2.6带轮与轴间键的选择及校核242.2.7连接轴的结构设计25第三章 零件强度校核263.2 轴承寿命校核26第四章 基于Pro/E的零件三维实体造型284.1主轴284.2 挡板294.3联轴器294.4 键槽30第五章 总结与建议315.1总结31参考文献31摘要随着人们环境意识的日益增强,随着社会经济的发展,对环境的要求越来越高,城市废弃树枝树枝的随意堆放及焚烧被逐渐禁止,而园林绿化不断扩大,由此而产生的废残树枝等园林养护剩余物的数量也大量增加,废弃树枝的处理及综合利用成了城市园林及环卫部门亟待解决的问题。而树枝粉碎机集切片、粉碎为一体,可切屑废弃树枝,粉碎物料可进行成型再处理,该设备适合流动作业,广泛适用于中小型刨花板和纤维板生产企业的备料工段,也可用于个体户进行商品木片的生产。本毕业设计的树枝型粉碎机主要用于粉碎园林绿化剩余物,要求其结构简单,可靠性强,便于操作,移动方便。本毕业设计采用异步电机驱动,异步电机和带轮支架采用滚动轴承座连接,保持带轮运转的稳定性;V带传动,缓和了载荷冲击;主轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接;连接轴与带轮之间采用平键连接;电机和轴承座采用螺栓和垫片固定。整机重量较轻,移动方便。适合城市园林绿化剩余物加工。关键词:树枝型粉碎机,园林绿化,木材加工 31AbstractWith the social and economic development, peoples environmental awareness and landscaping requirements continue to strengthen and gardening expand, the park maintenance surplus such as waste branch also is multiplied. The traditional approach is the burning of broken branch, landfill, not only cause environmental pollution, but also can not make full use of resources. The modern branch processing method is cutting it to pieces and after fermentation processing, make it to fertilizer. It can be used in the gardening applying fertilizer or in the agriculture, turning waste into wealth. The topice are designed mainly for mobile branches mill residues such as gardening crush smaller branch wood or wood chips. Requirements of its small size, simple structure, easy to move and easy to operate, therefore there is specialty in the design of structure.The machines rack, about the top head has used the casting to reduce the machines center of gravity, Strengthened the stability of complete machine effectively; Between the engine and the main axle adopts the belt transmission to relax the load impact, reduced the harm of overload which brings for the major component such as fly cutter; The connection of main axle and rack is two circular cone roller, to prevent the main axle have great beating; The connection of cutter head and main axle is flat key, coordinates closely; The fly cutter uses the bolt and cushion to be fixed, Reliable and stable, The fly cutter stretches out the quantity to be able to adjust, And advantageous for disassembling and the replacement. Rack is equipped with wheels, can be driven by the traction machine, Suitable to use in the urban green residues and the trail level lumber processing.Key words: mobile branch chipper, landscaping, wood processing第一章 绪论1.1 课题的目的和意义目前,国内外饲料厂的原料粉碎大都采用锤片式粉碎机,它利用高速旋转的锤片对物料产生强烈的冲击和搓擦,而达到物料破碎的目的。其主要特点是结构简单、适应性强。粉碎是工业生产环节不可缺失的工序之一。粉碎是指在外力的作用下,克服了固体物料分子间的内聚力,使固体物料外观尺寸由大变小,物料颗粒的比表面积(单位质量的表面积)由小变大的过程。粉碎后可以提高物理作用及化学反应的速度。在把固体物料变成最终成品的许多加工过程中,粉碎是一个非常重要的工艺过程,据不完全统计,人类生活和生产中每年约有数千亿吨固体物料需要经过各种程度的粉碎加工。由于人类生产的飞速发展和生活水平的迅速提高,人们对粉碎加工的产品需求增加。因而需经粉碎加工处理的固体物料也将增多。这就需要深入研究粉碎过程,对粉碎理论、方法、设备进行系统的探讨。为此在20世纪80年代初形成了一门独立的学科粉碎工程学,专门研究固体物料的粉碎行为及其属性的学科。粉碎机是粉碎加工的主要设备,在工农业生产、人类生活的许多领域被广泛应用。例如在制药业、化工业、食品业、饲料加工业,还有冶金矿山、涂料、建材、造纸等行业,甚至科研单位都需要粉碎机。由于粉碎机在许多行业得到普遍使用,目前粉碎机的市场还有很大潜力,因此国内外对粉碎机的研究与发展均很重视。但是各种物料在粉碎加工过程中产生发热、振动和磨擦等作用,使能源大量消耗,因此粉碎作业是消耗巨大能量的低效作业。多年来,技术人员一直在从理论研究、旧设备改造到创新设备,直至改变生产工艺流程等方面来研究如何达到高效节能地完成粉碎过程,达到降低其功耗高等缺点。但目前真正节能高效的粉碎机还没有开发出来。研制出更符合实际生产需要的高效率的粉碎机,还有待于广大科研人员和制造商们的发明创造。相关粉碎工程学科专家指出,今后若干年内粉碎工程学发展的中心议题仍然是降低能耗,提高经济效益。1.2.1国外粉碎机发展概况近年来,国外对超细粉碎及分级设备、工艺、微细颗粒粒度测定等方面的研究十分活跃,这是由于国外在复合材料、新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展而决定的。在先进的工业化国家,微米级超细粉碎设备已渡过了其发明时期,而进入成熟、配套、完善的阶段 ,设备研究朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉碎技术的发展主要表现在产品微细化、微粉功能化、 设备自动化、节能新工艺和新设备及低污染高强度材料的应用等方面。大多数锤片式粉碎机都具有结构对称,转子可正反转以利用锤片两侧的特点,外形多为上部带斜角的矩形,同时水滴式的也较流行,转速多为3000r/min或1500r/min左右。它们的主要区别在于美国的产品追求筛板面积大,而欧洲的讲究冲击齿板面积大。1.2.2国内粉碎机发展概况20 世纪 90 年代以来 ,我国饲料机械行业中以江苏溧阳粮机厂、江苏扬州粮机厂为代表的企业适应改革潮流 ,先后组建了江苏正昌集团和江苏牧羊集团。这些企业大胆引进国外先进技术和设备 ,根据当前国际上饲料粉碎机发展的潮流 ,先后开发生产160200kW的水滴型粉碎机、立轴式粉碎机 ,冠以水滴王、冠军、优胜等名称。如其中的水滴型粉碎机采用了有利于提高效率的水滴型粉碎室 ,锤筛间隙可调 ,实现了粗细微粉碎 ,还可以实现自动负荷控制等特点。我国企业最新研制开发的横宽形振动筛锤片式粉碎机 ,它是由电动机、多层筛体 (筛体分内层筛和外层筛)、振动器、机体等组成。具有饲料的粗粉碎和超细粉碎两者可以通用;效率高;粉粒比较均匀;对水分较高的原料和含纤维的原料有较好的适应性;易损件筛片寿命长;锤片更换周期长等优点锤片式粉碎机因具有结构简单、通用性好、适应性强等优点,广泛地应用于各种物料的粉碎,被称为万能粉碎机。目前,在国内外饲料加工企业中锤片式粉碎机是最重要的生产设备之一,大约一半以上的物料要经过锤片式粉碎机加工。鉴于粉碎技术及设备的应用涉及化工、冶金、建材、电子、化工、医药、农业等许多领域的广泛性,以及被粉碎材料种类的多样性,尤其是当代高新技术发展对材料深加工制备提出越来越高的要求:粒度微细化、粒度分布均匀化或颗粒形状特定化、品质高纯化、表面处理功能化等等,必将促使粉碎技术与设备的不断发展。其发展和研究的主要方面应包括:1)开发粉碎与分级相结合的闭路工艺及设备,从而降低能耗,提高生产率;2)提高和改进现有粉碎设备的性能,降低生产成本,增加品种和机型;3)实现工艺研究和设备开发的一体化,针对具体物料特性;第二章 锤片式粉碎机的动力传动装置设计2.1 锤片式粉碎机的动力传动主要结构锤片式粉碎机的动力传动装置设计主要由电动机,大小带轮和联轴器,V带等部分组成。简图如下所示:图2.1 锤片式粉碎机动力传动结构已知设计参数:该粉碎机为单轴锤片式谷物粉碎机,为了提高粉碎机的利用率,该粉碎机采用了不同转速用以粉碎不同的物料,所用转子速度为3600r/min,粉碎物料的线速度为67.6m/s,粉碎物料直径约为150mm。工作条件:连续单向运转,工作时有轻微震动,使用期限为10年,小批量生产,每天工作8小时,其生产率为0.6t/h。2.2.电动机、传动方案选择确定及设计计算2.2.1 配套功率N的确定 电动机配套功率由下经验公式确定: N=(6.4-10.5)Q式中:N电动机功率,KW; Q生产率,t/h。得配套电动机的功率为: N=(6.410.5)3.3 KW =21.12 KW 符合这个功率有两个型号的电机:Y180M-2和Y180L-4,但由于Y180M-2这个型号的电机转速太大不适合。根据JB/T52741991 所选电动机的型号为 Y180l4,其主要参数如下所示:额定功率:22 KW满载转速:1470r/min额定转矩:2.0Nm最大转矩:2.4Nm机座带底脚,端盖无凸缘(B3型)安装尺寸和外形尺寸见表31所示:表21电动机安装尺寸机座号DFGEKHABCABACADHDLY180L-438k51442.58015180279279121355360285430710详见图2-2:图2-2电动机外形2.2.2. 传动装置的总体设计1)传动方案的确定 a、根据设计的已知条件可以用以下几种不同的方式来驱动粉碎机如电动机(可换挡电机)直接驱动、电机带动齿轮传动或者是电机通过皮带轮、链轮来驱动。(一) 链传动特点:1、 与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性和整体打滑现象,因而能保持准确的平均传动比,传动效率较高;2、 链条采用金属材料制造,同样的使用条件下,链传动的整体尺寸较小:3、 链传动能在高温和潮湿的环境中工作,链传动主要用在要求工作可靠,两轴相距较远,低速重载,工作环境恶劣的地方。4、 工作时有噪声,不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中,磨损后易发生跳齿。(二) 齿轮传动特点:1、 效率高,在常用的机械传动中,齿轮传动的效率最高。2、 结构紧凑,在同样的使用条件下,齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。3、 工作可靠、寿命长。工作十分可靠,寿命可长达一、二十年。4、 传动比稳定。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高,价格较贵。(三) 蜗杆传动的主要特点:1、 传动比打,零件数目又少,因而蜗杆传动结构很紧凑。2、 在蜗杆传动中,由于蜗杆齿是连续不断地螺旋齿,它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的,同时啮合的齿对又较多,故冲击载荷小,传动平稳,噪声低3、 当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时,蜗杆传动便具有自锁性。蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似,在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大,工作条件不够良好时,会产生较严重的摩擦与磨损,从而引起过分发热。蜗杆传动通常用于减速装置,但也有个别机器用作增速装置。(四) 带传动的主要特点:带传动是一种挠性传动,具有结构简单,传动平稳,价格低廉和缓冲吸振等特点。带传动根据传动带的横截面形状的不同,又可以分为平带传动、圆带传动、V带传动和多楔带传动。i. 平带传动结构简单,传动效率高,带轮也容易制造,在传动中心距较大的情况下应用多。ii. 圆带结构简单,其材料常为皮革、棉、麻等,多用于小功率传动iii. V带的横截面呈等腰梯形,带轮上也做出相应的轮槽。传动时,V带的两个侧面和轮槽接触。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外,V带所允许的传动比大,结构紧凑。iv. 多楔带兼有平带柔性好和V带摩擦力大的优点,并解决了多根V带长短不一而使各带受力不均的问题。多楔带主要用于传递功率较大同时要求结构紧凑的场合。 综合以上分析,从功率和结构上优先选择V型带。a) 当设计选择传动时,所依据的主要指标是:效率高,外廓尺寸小,质量小,运动性能良好,及符合生产条件(生产的可能性、预期的生产率及生产成本)等。表2-2-1传动类型功率P/KW效率使用范围常用范围闭式传动圆柱齿轮及锥齿传动极小600000.960.99蜗杆传动可达80020500.400.45(自锁的)链传动可达4000100以下0.970.98带传动1350020300.920.97(V带)在传递同样的功率时,通过传动零件作用到轴上的压力亦不同。这个力在很大程度上决定着传动的摩擦损失和轴承寿命。带传动作用在轴上的压力最大,斜齿轮及蜗杆传动再次之,链传动和人字齿轮传动则最小。b) 速度是传动的主要运动特性之一。表2-2-2传动类型最大允许速度/(m/s)最大允许转速/(m/min)减速传动比普通V带2530120008(15)链传动408000100006(10)(滚子链)蜗杆传动153540(80)c) 外廓尺寸、质量和成本传动的外廓尺寸和质量与功率和速度的大小密切相关,也与传动零件材料的力学性能有关。但当这些条件一定时,传动装置的外廓尺寸和质量基本上取决于传动的形式。在大传动比的多级传动中,传动比的分配对外廓尺寸有着很大的影响。在同样功率和传动比的条件下,各类传动装置外廓尺寸的差异是很可观的。由下表可以看出,在传动比不大的情况下,从尺寸与质量来看,蜗杆传动质量最小。当传动比很大时,虽然蜗杆传动比便于实现大传动比,但由于涡轮的增大和轴承结构尺寸的增大,其外廓尺寸就不能保持最小。表2-2-3传动类型圆周速度/(m/s)普通V带传动(23.6)滚子链传动(7)齿轮传动(5.85)蜗杆传动(5.85)中心距/mm1800830280280轮宽/mm13036016060质量概值/Kg500500600450相对成本/%100140165125综上所述,生产条件,生产成本及预期的生产率,V带传动能满足效率和传递功率的要求。故选用V带传动。传动简图如2-3图所示:图2-3粉碎机传动图b、V带传动的优点该工作机有轻微振动,由于V带有缓冲吸振能力,采用V带传动能减小振动带来的影响,并且该工作机属于小功率、载荷变化不大,可以采用V带这种简单的结构,并且价格便宜,标准化程度高,大幅降低了成本。带传动是一种挠性传动,不仅满足了工作机的性能要求,适应工作条件、工作可靠,而且结构简单、尺寸紧凑、成本低维护方便快捷且传动效率高。2.2.3 V带及带轮的设计计算 由发动机功率,转速,带轮传动比 i=2.451) 确定计算功率由计算功率由下式确定: = 查表得工作情况系数=1.1,故=1.122 kW=24.2 kW式中计算功率,KW 工作情况系数。P所需传递的额定功率,等于电机的额定功率,KW。 表2-2-3-1 工作情况系数工况空、轻载启动重载启动每天工作小时数/h1010161610101616载荷变动微小液体搅拌机等(7.5 KW)1.01.11.21.11.21.3载荷变化小带式输送机等(7.5 KW)1.11.21.31.21.31.4载荷变化较大制砖机、重载输送机等1.21.31.41.41.51.6载荷变化很大破碎机、磨碎机等1.31.41.51.51.61.82) 选择V带的带型根据、由图2-2-3选用B型。图2-2-3 普通V带选型图3)确定带轮的基准直径并验算带速4)初选小带轮的基准直径。A. 由表2-2-3-2和表2-2-3-3,取小带轮的基准直径 = 160mm ,大带轮直径=400mm,应使(dd)min表2-2-3-2 V带轮的最小基准直径槽型YZABCDE(dd)min/mm205075125200355500表2-2-3-3 普通V带轮的基准直径系列带型基准直径ddY20,22.4,25,28,31.5,35.5,40,45,50,56,63,71,80,90,100,112,125Z50,56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,500,630A75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800B125,132,140,150,160,170,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120C200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000D355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000E500,530,560,600,630,670,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500B. 验算带速带速不已过低或过高,一般应使=525 m/s,最高不超过30 m/s。由下式确定V带的速度: 得:=12.3 m/s =30.7 m/s因为5 m/s30 m/s,故带速合适。5) 计算大(小)带轮的基准直径。根据式(2-5),计算小带轮的基准直径 (25)392mm 根据普通V带轮的基准直径系列,选取=400 mm从动轮转速6) 确定V带的中心距和基准长度a) 中心距大,可以增加带轮的包角,减少单位时间内带的循环次数,有利于提高带的寿命。但是中心距过大,则会加剧带的波动,降低带传动的平稳性,同时增大带传动的整体尺寸。中心距小则有相反的利弊。一般初选带传动的中心距为:得: 取基准长度 计算实际中心距a 考虑到带轮的制造误差,带长误差,带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要,常给出中心距的变动范围: 7) 验算小(大)带轮上的包角 可由式(28)来计算小带轮的包角的大小,小带轮上的包角小于大带轮上的包角。又小带轮上的总摩擦力相应的小于大带轮上的总摩擦力。因此,打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力,应使 将数据代入式(38)来计算转速为1000r/min的小带轮的包角大小为: 8) 计算带的根数Z 为了使各根V带受力均匀,带的根数不宜过多,一般应少于10根,否则应选择横截面积较大的带型,以减少带的根数。,由,和B型带,得取4根。9) 计算单根V带的初拉力的最小值由表2-2-3-4的B型带的单位长度质量q=0.18 kg/m,可由式(211)来计算单根V带的最小初拉力表2-2-3-4 V带的单位长度的质量带型YZABCDEq/(kg/m)0.020.060.100.180.300.610.92对于新安装的V带,初拉力应为;对于运转后的V带,初拉力应为。10) 计算压轴力 为了设计带轮轴的轴承,需要计算带传动作用在轴上的压轴力, 式中为小带轮的包角。2.2.3.1带轮的结构形式V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构不同,V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。而V带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮基准直径为,可采用实心式;当时,可采用腹板式;当时,同时 时,可采用孔板式;当时,可采用轮辐式。图2-2-3-1 V型带轮的结构2.2.3.2带轮的材料常用的带轮材料为HT150或HT200。转速较高时可以采用铸钢。2.2.3.3 V带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选用的V带相对应,见下表V带轮绕在带轮上以后发生弯曲变形,使V带工作面的夹角发生变化。为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合,将V带轮轮槽的工作面的夹角发生变化。为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合,将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。V带安装到轮槽中以后,一般不应超过带轮外圆,也不应与轮槽底部接触。为此规定轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度表2-2-3-1 轮槽截面尺寸槽型bdhaminhfminefmindd与dd相对应的=32=34=36=38Y5.31.604.780.3660-60-Z8.52.007.0120.37-80-80A11.02.758.7150.39-118-118B14.03.5010.8190.411-190-190C19.04.8014.3250.516-315-315D27.08.1019.9370.623-475475E32.09.6023.4440.728-600600图2-2-3-1 V型带轮轮槽截面14)带传动的使用和维护V带传动运转一段时间以后,会因为带的塑性变形和磨损而松弛。为了保证带传动正常工作,应定期检查带的松弛程度,采取相应的补救措施。为了延长带的使用寿命,保证带传动的正常运行,必须正确地安装、使用和维护带传动。具体要求:1、 安装时必须先缩小中心距后装上带,再予调紧,不允许硬撬,以免损坏带;2、 保持带清洁,严防与款物油、酸、碱等介质接触,以避免变质,也不宜在阳光下暴晒,以避免带过早的老化;3、 为了保证生产安全,带传动应设置防护罩;2.2.2.3 V带传动的张紧V带传动运转一段时间以后,会因为带的塑性变形和磨损而松弛。为了保证带传动正常工作,应定期检查带的松弛程度,采取相应的补救措施。1. 定期张紧装置采用定期改变中心距的方法来调节带的初拉力,使带重新张紧。大致分为滑道式和摆架式。其中滑道式多用于水平或接近水平的传动,而摆架式多用于垂直或接近垂直的传动。2. 自动张紧装置将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上,利用电动机的自重,是带轮随同电动机绕固定的轴摆动,以自动保持初拉力。3. 采用张紧轮的张紧装置当中心距不能调节是,可采用张紧轮将带张紧。综上所述,为了保证带传动正常工作,选择摆架式的定期张紧装置适合树枝粉碎机。图2-2-3-2 张紧装置的设计15)V带传动的安装各轮带的轴线应相互平行,各轮带相对应的V型槽的对称平面应重合,误差不得超过20。多根V带传动时,为避免各根V带的载荷分布不均,带的配组公差应在规定的范围内皮带轮布置图如图22-3-3、2-2-3-4所示:图2-2-3-3 与电机相连的皮带轮结构形状图2-2-3-4 与主轴相连的皮带轮结构形状16) 电动机固定方案由于本次设计中粉碎机可粉碎不同物料,粉碎速度不同而引起用皮带轮传动时两皮带轮的中心距不同,因此电动机就不能是固定不动的,必须可以移动用来适应不同粉碎速度下的不同中心距。采用螺纹自锁的方式来实现。螺纹连接件采用单线普通螺纹,当螺旋升角()小于螺旋副的当量摩擦角(),连接螺纹就能够自锁。采用导轨和T型槽利用螺钉来固定。电动机通过导轨移动,螺钉固定在T型槽的中来固定电动机。17) 滚动轴承的选择 两个轴承支撑着刀盘的重量,轴承应能承受较大的单向径向力,同时由于木材对刀盘有冲击作用,以及切削分力,都使得刀盘受到一个轴向力,同时考虑到轴向位置要求准确,从而保证飞刀与底刀的间隙,故选用一对圆锥滚子轴承,轴承型号33010,d=50mm,D=80mm,宽度a=24mm,其径向承载能力大,满足设计要求。2.2.4 联轴器的选择一、 联轴器的选择联轴器是机械传动中常用的部件,主要用来连接轴与轴。以及传递运动与转矩;有时也可用做安全装置。根据联轴器对各种相对位移有无补偿能力(即能否在发生相对位移条件下保持连接的功能),联轴器可分为刚性联轴器(无补偿能力)和挠性联轴器(有补偿能力)两大类。a) 选择一种合用的联轴器类型可考虑以下几点:1. 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能要求。2. 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴,应选用平衡精度高的联轴器。3. 两轴相对位移的大小和方向。在安装调整过程中,难以保持两轴严格精确对中,或工作过程中将产生较大的附加相对位移时,应选用挠性联轴器。4. 联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器比较可靠;需要润滑的联轴器,其性能受润滑完善程度的影响,且可能污染环境。5. 联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足使用性能的前提下,应选用装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单,而且装拆方便,可用于低速、刚性大的传动。综上所述,应选择刚性联轴器。二、 计算联轴器的转矩 由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象,所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩。计算转矩按下式计算式中,T为公称转矩,Nm;kA为工作情况系数。见下表。表2-2-4-1 工作情况系数KA工作机KA原动机分类工作情况及举例电动机汽轮机四缸和四缸以上内燃机双缸内燃机单缸内燃机转矩变化很小,如发电机、小型通风机、小型离心泵1.31.51.82.2转矩变化小,如透平压缩机、运输机1.51.72.02.4转矩变化中等,如搅拌机、冲床1.71.92.22.6转矩变化和冲击载荷中等,如拖拉机1.92.12.452.8转矩变化和冲击载荷大,如碎石机2.32.52.83.2转矩变化大并有极强烈冲击载荷3.13.33.64.0根据计算转矩及所选的联轴器类型,按照的条件由联轴器标准选定GYH6型刚性联轴器。表2-2-4-2 GYH6型刚性联轴器型号公称转矩Tn(N.m许用转速nr/min轴孔直径轴孔长度Dbb1转动惯量Kg.m2S质量kgd1 d2Y型J1型GYH6900680050,501128414040560.01587.592.2.5 滚动轴承座的选择 根据连接轴的直径、极限转速和载荷,选择滚动轴承6211。表2-2-5-2 滚动轴承参数轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定动载荷Cr基本额定静载荷C0r极限转速r/min原原轴承代号dDBRsdgminDamaxrasmaxKN脂润滑油润滑621155100211.564911.543.229.260007500211又由滚动轴承的型号,和连接轴的大小分析,选择SN220型滚动轴承座。表2-2-5-3 滚动轴承座参数型号d/mmD1/mmD/mmg/mmA/mmmaxA1/mmH/mmL/mmJ/mm质量kgSN22010011518070.316011011238032016.52.2.6带轮与轴间键的选择及校核 轴径d=50mm,轮毂长度L=80mm,选A型平键,其尺寸为为b=12mm, h=8mm, L=70mm(GB/T 1095-2003)。 现校核其强度:2.2.7连接轴的结构设计1) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。1. 为了满足带轮的轴向定位要求,选轴的材料为45号钢,调质处理。接联轴器段长度L1=108,又滚动轴承宽度为21,故L3和L5段为21mm;轴右端宽度应能安装带轮,又带轮宽度为80mm,故L7段取80mm。2. 联轴器内径和带轮内径都是50mm,所以L1和L2段的直径为50mm,L4段根据轴承座内部结构确定,轴承座型号为SN520,L4段宽度确定为69mm。3. 根据轴承座壁厚约为30mm,又轴承座与带轮和联轴器键必须保持一定距离,故L2段和L6段都取40mm。4. 轴上零件的轴向定位带轮与轴的周向定位均采用平键连接,轴与联轴器的周向定位也均采用平键连接,L1段键,键槽用键槽铣刀加工,长为100mm。L2段键。5. 确定轴上圆角和倒角尺寸取端圆角245,轴上圆角半径为r=1。图 连接轴结构第三章 零件强度校核3.1主轴强度的校核 首先根据轴的结构做出轴的计算简图。3.2 轴承寿命校核轴承的预计寿命,选用33010型圆锥滚子轴承,轴承代号为33010。e=0.32,Y=1.9,Y0=1,Cr=76.8kN,COR=110kN。1. 已知n1=1470r/min,两轴承的径向反力FR1=3124.6N,FR2=3161.6N,由选定圆锥滚子33010,轴承内部的轴向力2. 因为故3. e=0.32,4. 计算当量载荷P1,P2由下表3-2,取 5. 轴寿命计算,,又33010型圆锥滚子轴承的CR=76.8kN,则故满足预期寿命。表3-2 载荷系数fp载荷性质fp举例无冲击或轻微冲击1.01.2电动机、汽轮机中等冲击或中等惯性冲击1.21.8车辆、动力机械强大冲击1.83.0破碎机、钻探机第四章 基于Pro/E的零件三维实体造型粉碎是饲料加工中最为重要的工序,而锤片式粉碎机是该工序中应用最广泛的一种机型。其工作原理主要是利用高速回转的锤片对物料进行打击来破坏物料内部的凝聚力,从而达到粉碎的目的,具有结构简单、适应性强、生产率高、工作平稳和装卸方便等优点。转子是锤片式粉碎机的主要工作部件,由主轴、定位套筒、锤架板、销轴、锤片和锤片隔套等组成。传统设计方法是以二维平面图来表示转子,抽象性强,不直观,也不便于修改。本次设计中使用三维建模,利用Pro/E软件对锤片式粉机转子进行三维参数化造型、虚拟装配及动态仿真。4.1主轴主轴是粉碎机传递扭矩的部件。轴为阶梯形状,轴肩起定位作用;轴上加工有2个键槽,起传递扭矩的作用;在轴的两端加工有螺纹,与锁紧螺母配合使用,起固定锤架板和定位套筒的作用。主轴的三维模型如图4-1所示。图4-1 主轴三维三维模型4.2 挡板图 4-2 挡板三维图4.3联轴器联轴器是机械传动中常用的部件。它们主要用来连接轴与轴(或连接轴与其他回转零件),以传递运动与转矩;有时也可用做安全装置。主轴的三维模型如图4-3所示。图4-3 联轴器三维图4.4 键槽第五章 总结与建议5.1总结 这个毕业设计查看了很多文献资料,认真总结了各种机构的优缺点,进行详细计算,在结构上,我设计的树枝粉碎机动力装置设计参考了威猛 (Vermeer) 立式生物质粉碎机,粉碎机,本机经过对比,选择带传动且进料口离地面高度约0.8m,保证进料操作方便。传动采用带传动,缓和载荷冲击,减小了噪声,防止因过载而造成零件的损坏,但带的寿命较短,过载时产生打滑,使效率降低且不能保持准确的传动,另外还采用了最简单的定位块定位、螺栓夹紧等,刀盘的安装采用键连接,主轴安装采用完全对称的圆锥滚子轴承,防止主轴有较大的轴向跳动。生产容易、安装方便。润滑采用脂润滑,并装有挡油环,防止木屑飞入轴承影响轴承工作,并隔离油脂与木屑。机身固定在机架上,并装有牵引和车轮,可以再牵引机车的带动移动,方便运输。该机适合于中小型企业和木材采伐地区生产刨花板、纤维板或造纸制材用,也可以用于废弃树枝的后续处理等,应用非常广泛。此设计也有许多不完善的地方,比如,精度不高,自动化程度不高,和生产线联系不紧密等。设计的树枝粉碎机需要改进的地方:减轻重量,加入自动控制反馈装置,设计出更加简单,节能和直径用于生产线的树枝粉碎机。参考文献1 吴宗泽,罗圣国机械课程设计手册M.3版.北京:高等教育出版社,2006.2闻邦椿.机械设计手册M.5版.北京:机械工业出版社,2010.3李境.机械设计基础M.1版.北京:电子工业出版社,2011.4濮良贵,纪名刚等.机械设计M.8版.北京:高等教育出版社,2006.5马连生,杨静宁,宋曦.理论力学M.1版.北京:科学出版社,2009.6罗迎杜.材料力学M.1版.武汉:武汉理工出版社,2001.7王启平.机床夹具设计M.2版.哈尔滨:哈尔滨工业出版社,2005.8裴仁清.机电一体化原理M.1版.上海:上海大学出版社,1998.9朱龙根.简明机械零件设计手册M.2版.北京:机械工业出版社,2005.10朱龙根.机械系统设计M.2版.北京:机械工业出版社,2002.11王知行,刘延荣.机械原理M.北京:高等教育出版社,2000.12刘鸿文,材料力学M.北京:高等教育出版社,1992.13唐增宝,常建娥.机械设计课程设计M.武汉:华中科技大学出版社,2007.14哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学M.北京:高等教育出版社,1997.15魏东伟.机械工程材料及热加工M.北京:化学工业出版社.16东北林学院.林业机械(木材生产切削机械)M.北京:中国林业出版社.1982,232-233
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