毕业设计说明书-散粮装车机喂料部分结构设计(共28页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上机电工程学院毕业设计说明书设计题目: 散粮装车机喂料部分结构设计 学生姓名: 刘延涛 学 号: 专业班级: 车辆工程0502 指导教师: 徐 芸 2009年 6月 5日专心-专注-专业目 次1 前言输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械,又称连续输送机。输送机输送能力大,运距长,还可在输送过程中同时完成若干工艺操作,所以应用十分广泛。汽车散粮装车机是一种散粮装车设备,也是一种输送机械,具有可移动,操作轻巧方便等特点,可以很好的完成散粮装车任务。散料装汽车是散粮接收发放系统中必不可少的重要组成部分。装车机效率决定着装车发放作业的效率。研究高效的装汽车作业散料装
2、车机具有良好的实际应用价值。本设计的目的在于完成散粮装车机喂料部分结构设计。内容包括:查阅资料、方案设计,撰写方案论证报告,设计计算,绘制图纸(总装图、主要部装和零件图),完成设计说明书等。通过本课题可以训练学生的机械设计、粮食工程、工程材料、计算机应用等综合运用能力。装车机的种类也很繁多,有摇臂式散粮装车机,也有螺旋式散粮装车机,还有刮板式装车机(扒谷机)。形式也较灵活,可以由几种输送机械的配合而组成,也可以是专门的机械设备,但其主体一定还是输送机械。可以采用带式输送机,刮板输送机,螺旋输送机等输送机械;可以是单级,也可以是多级,比如说可以先用一个喂料机喂料,然后在将散粮通过皮带机等输送到散
3、粮车上。有鉴于此,本装车机的基本组成为:喂料部分,输送部分。输送部分采用带式输送机,喂料部分采用双向螺旋式喂料。2 传动方案设计本次设计喂料装置结构如图1所示。喂料部分传动路线为:电机减速机联轴器传动轴链传动螺旋喂料。传动轴轴承采用带立式座外球面球轴承UCP2系列,螺旋输送轴采用带凸台圆形座外球面球轴承UCFC2系列。电机与减速机直联在一起,减速机采用行星摆线针轮减速机,联轴器采用弹性柱销联轴器,螺旋喂料采用双向反螺旋喂料,螺旋轴采用无缝钢管制成,两头各焊接一个轴头。 图1喂料部分3 喂料部分设计及计算3.1 已知原始数据 本次设计装车机主要原始数据如表1所示。表1 已知工艺参数表规格型号ZC
4、J100输送物料散粮装车能力 Q(t/h) 100 物料密度 0(t/m3)0.753.2 螺旋输送设计计算本次设计采用双向反螺旋式喂料,如图1所示。表2 各种散拉物料的特性系数物料名称推荐填充系数A值小麦0.300.4075大豆0.200.3045稻谷0.300.4060表3 倾斜修正系数输送机的倾斜角度(0)05101520修正系数010.90.80.70.65K1值叶片形式满面式齿式带式浆式K11.00.80.70.5(1) 确定螺旋直径 D本螺旋体采用满面式螺旋叶片,水平输送。由于双向螺旋双向喂料,故而将其输送量折合为75t/h计算,取b=s/D为0.9。查表2得A为75,为0.5,查
5、表3得0为1.0,K1为1.0。将上述数据带入公式得螺旋直径式(3-1) 取D=300mm,s=0.9D=270mm,螺旋轴径d=0.2D=60mm。式中,Q输送量(t/h);bs/D比值;A物料特性系数,见表2;填充系数,见表2;物料密度(t/m3);0倾斜修正系数,见表3;K1螺旋叶片的形式对输送量的影响系数,见表3。(2) 确定螺旋转速 式(3-2)验算转速 式(3-3) 验算结果nnmax,不满足要求。可以将转速降低来达到要求,取n=138rpm。(3) 值的验算将有关数据代入公式得: 式(3-4)(4) 校核输送量将验算后的数据带入公式得: 式(3-5)验算结果符合要求,取Q=75t
6、/h。(5) 驱动功率的计算已知Q=100t/h;L平=2m;H=0;取=1.2;取=0.9;K=1.4。将以上数据代入公式得 式(3-6) 式(3-7) 式中,L平输送机水平投影长度(m); H倾斜输送时物料提升高度(m); 物料的总阻力系数,对于谷物、油料及其加工产品,=1.21.3; K功率储备系数,一般为1.21.4; 传动装置的总效率,一般取0.800.90。3.3 电机的选择根据以上计算数据可选电机为Y90S-4型,额定功率为1.1KW,但考虑到本次设计任务为 100t/h,而且在实际作业中有各种不可预料的因素,考虑到以上各种因素选择电机型号为Y系列4极Y90L-4电机,额定功率1
7、.5KW,满载转速1400rpm。3.4 输送量校核根据电机型号从新计算输送量。 式(3-8) 式(3-9) ,满足设计要求。3.5 减速机的选择由于螺旋轴转速较低,而且不能有很大的地方安装减速机,故而需要减速比较大且体积小的减速机。本次设计采用行星摆线针轮减速机。根据电机转速和螺旋轴转速初步确定减速比为 式 (3-10)由于链传动有一定的减速作用故将减速比定为=9。减速机输出转速为 式 (3-11) 输出功率为 式(3-12)输出轴直径45mm,输出转矩为 89.4 N.m 式(3-13)减速机型号选ZWD4型。将电机与减速机直联,如图2所示。 图2 ZWD4型摆线针轮减速机3.6 联轴器的
8、选择 根据减速机的输出轴径45mm,输出转矩为89.4 N.m。查机械设计手册,选用弹性柱销联轴器型号为 。主动端:Z型轴孔、C型键槽、dz=45mm、L1=84mm;从动端:J1型轴孔、A型键槽、d2=40mm、L=84mm。3.7 传动轴轴承的选择 考虑到转速较低,且传动轴外露的特点,宜采用带座轴承。根据联轴器输出轴孔直径40mm,传动轴轴承选用带立式座外球面球轴承UCP208。3.8 机壳的结构考虑到装车机需要进入仓内作业,为了方便出入粮仓,加之考虑到后面输送部分宽度840mm,可以将机壳加宽一点,取机壳左右宽度为2058mm。根据后面输送部分与喂料部分的结合长度,取机壳前后长度为519
9、mm。机壳上装螺旋组件的地方开豁口,便于安装螺旋组件,安装完以后用钢板焊接。3.9 传动轴的设计 根据联轴器输出轴的直径d2=40mm,半联轴器长度L=84mm,带立式座外球面球轴承UCP208宽度49.2mm可定该段轴径为40mm,长度为148mm.中间轴段轴径为50mm,长度根据喂料部分壳体长度可定为460mm,下一轴段与第一轴段轴径相同为45mm,长度可由链传动确定,下一轴段与小链轮配合,轴径定为35mm,由小链轮的宽度可定该轴段长度,其结果见链轮设计部分。3.10 链传动设计计算3.10.1 链传动计算(1) 输入功率。 式(3-14)(2) 输入转速。 式(3-15)(3) 减速比为
10、, 式(3-16)输出转速为。 式(3-17)(4) 选择链轮齿数取小链轮齿数为Z1为25,大链轮的齿数为。 式(3-18)(5) 确定计算功率查机械设计手册得工况系数KA为1.2,主动链轮齿数系数KZ为1.31,单排链,计算功率为 式(3-19)(6) 选择链条型号和节距根据Pca=2.28KW及n1=156rpm,可选链型为12A,链条节距为p为19.05mm。(7) 计算链节数和中心距初选中心距a0=(3050)P=(3050)19.05=700952.5mm。取a0=710mm。相应的链长节数为 式(3-20) 取LP=107。计算理论中心距 式(3-21)实际中心距为a=a-a=72
11、1mm,其中a=0.003a=2mm 。 (8) 计算链条长度将数据带入公式得链条长度 式(3-22)(9) 计算链速,确定润滑方式 式(3-23) 由V=1.24m/s和链号12A,查得应用滴油润滑。(10) 有效圆周力 式(3-24)(11) 作用于轴上的拉力计算压轴力系数为KFp为1.18,工况系数KA为1.2,则作用于轴上的拉力为FP=KFpKA Fe=1.181.21169.35=1655.8N 式(3-25) 3.10.2 链轮计算(1) 小链轮计算小链轮基本参数见下表4 表4 小链轮基本参数(mm)链条节距p19.05链条滚子外径d111.91链条内链板高度h18.08链条排距p
12、122.78链条内链节内宽b112.57a) 分度圆直径 式(3-26) 圆整为d1=152mm。b) 齿顶圆直径 式(3-27) 式(3-27)式中,d1滚子直径。取da1=164mm。 c) 齿根圆直径 式(3-28)d) 齿高 式(3-29) 式(3-30)取ha=5mm。 式中,d1链条滚子外径。e) 轮毂厚度根据传动轴与链轮配合处轴径35mm可得小链轮厚度为 式(3-31)式中,K为常数,当d150mm时取K=9.5。f) 轮毂长度 式(3-31) 式(3-32)取L=55mm。 g) 齿宽因p=19.0512.7,故bf=0.95b1=0.9512.57=12mm。 式(3-33)
13、(2) 大链轮计算基本参数和计算公式按照小链轮。其计算结果为:d2=170mm,da2=179mm,df2=158.23mm,齿高、齿宽同小链轮,轮毂厚度h,轮毂长度L有链轮轴孔决定,结果在螺旋轴设计计算中给出。3.11 螺旋轴的设计(1) 已知数据转速n=137rpm,输送功率P=0.96KW,无缝钢管直径为60mm,长度为2008mm。(2) 选择轴的材料和热处理方式根据转速和功率可选无缝钢管材料为Q235-A,焊接轴头材料为45钢调质处理。(3) 初估轴的最小直径焊接轴头部分最小轴径为与链轮配合处,此处有一个键槽,A值需增加5%,取A=124,于是得。 式(3-34)估算无缝钢管直径。
14、式(3-35)式中,空心轴内外径比值,此处=50/60=0.83。无缝钢管直径d钢管=6029.42mm,满需要求。因焊接轴头与链轮配合处有一键槽,故将计算得出的轴径增大7%得d轴头=25.39mm,但因轴头部分需与钢管焊接,根据钢管内径50mm,初步选定d轴头=40mm。则链轮轮毂厚度为。 式(3-36)轮毂长度为 式(3-37) 式(3-38)取L=58mm。(4) 轴的结构设计最小轴径处根据链轮宽度58mm,在轴端加装轴端挡圈,根据轴径40mm,轴端挡圈公称直径为50mm,为了保证挡圈只压在链轮毂上而不压在轴端,需使轴端长度比链轮宽度稍短,取其长度为57mm,接下来一段应与轴承配合,两者
15、之间应有一个轴肩,取其轴径为45mm,于此同时选定轴承采用带凸台圆形座外球面球轴承UCFC209,根据其轴套长度50mm,且该段尾部应有退刀槽,取其长度为51.2mm,其中退刀槽宽度为1mm,接下来一段轴肩需与无缝钢管焊接在一起,钢管内径50mm,故该段轴径也应为50mm,因无缝钢管长度为2008mm,左右都要安装轴承,机壳两端挡板距离2058mm,挡板厚度4mm,挡板距轴承轴套1mm,故钢管端部距轴肩距离为22mm伸入钢管长度为63mm,即可定出该段长度可定为85mm,即可满足要求。最右端轴段也安装UCFC209轴承,长度只需比轴承轴套宽度稍宽即可,取其长度为50mm,轴径为45mm。(5)
16、 轴上零件的周向固定链轮与轴的周向固定采用平键连接,根据配合处轴径40mm,查得平键截面bh=128,键槽用键槽铣刀加工,根据配合轴段长度57mm,取键长L=50mm。同时为了保证链轮与轴配合有良好的对中性,故选择链轮轮毂与轴的配合为H8/h7;轴承与轴采用过渡配合H7/js6,同时采用紧定螺钉连接也可起到一定的周向固定作用,选紧定螺钉型号为M810。(6) 确定轴上圆角、倒角和退刀槽尺寸轴端倒角1450,各个轴肩圆角半径为R1,退刀槽10.4。(7) 求轴上载荷将轴当成简支梁,两个轴承充当铰链,装配链轮端悬臂,轴上所受载荷为链轮所施加的有效拉力和压轴力。由于左右所受轴向力相同,故轴所受轴向力
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