PAGEPAGE35目錄1前言 22總體及傳動方案的確定 32.1總體方案的確定 32.1.1活塞式加料器的總體結構 32.1.2活塞式加料器的工作原理 32.2傳動方案的確定 33活塞式加料器結構部分設計 53.1曲柄滑塊類型的選擇 53.2曲柄滑塊機構的結構選擇設計 64.加料器的結構和原理 85功率計算和選用電動機 85.1功率計算 85.2選擇電動機 116傳動比的分配 137普通V帶輪的設計 137.1帶輪的設計要求和帶輪材料 137．2帶輪的結構 147.3帶輪的技術要求 147.4V帶傳動的張緊裝置 147.5V帶各參數計算 157.6大小帶輪參數選擇及其帶輪圖 187.6.1小帶輪參數選擇 187.6.2大帶輪參數選擇 198減速器的選型 199軸的設計與計算 219.1計算最小直徑 219．2工作機軸的校核 2210聯軸器的選擇 2411軸承的選擇 2611.1軸承的選擇計算 2711.2軸承盒蓋的設計 2812鍵的選擇及其校核 2912.1電動機軸上鍵的選擇 2912.2大帶輪軸鍵的選擇 3013電控原理圖 30總結： 32致謝： 32參考文獻： 33活塞式加料器設計０６級機械設計制造及其自動化5班：周亮亮指導老師：李慧摘要：活塞式加料器的設計是隨著現代信息技術與控制技術的進步而發展起來的是一種供給的設備，在能源、化工、和礦業等領域的工業生產廣泛應用，本課題主要是針對輸送粉末狀物質。活塞式加料器主要有動力部分、傳動部分、控制部分、料倉和機架部分組成。通過對原始數據的分析、方案的論證比較和有關數據的分析計算，完成了活塞式加料器的總體設計計算。在此基礎上對活塞式加料器機體的結構尺寸、驅動轉軸的結構尺寸、曲柄滑塊、聯軸器、V帶傳動進行了詳細的計算和說明，系統介紹了設計所依據的原則及如何進行設計。關鍵詞：活塞加料器；曲柄滑塊；V帶輪；設計1前言活塞式加料器是一種供給設備，它在能源、食品、化工、水泥和礦業等領域的工業生產和實驗室中,是粉末（顆粒）輸運系統的給料或直接被作為配料和輸送的設備。主要用于化工生產過程中原料的連續供料，也可用于化工、塑料輕工等生產的輔料添加。盡管其應用非常廣泛,針對相應的生產要求確定相應的設計方案，而且活塞式加料器結構設計或改進也是我們所關心的課題。高性能活塞式加料器在提高粉體生產效率、改善工作環境、節約資源、加強環保和安全生產等方面起到了重要作用。因此，開展粉體活塞加料器設計、性能分析及應用研究，具有較大的實用價值和重要的現實意義【1】。由于加料機械的工業環境復雜、條件惡劣、生產企業小，加上我國先進機械行業起步晚等原因，導致我國活塞加料器多為技術含量不高，與國外產品相比使用性能、產品壽命等方面差距較大，尤其是大型、智能、機電一體化方面還存在十分落后的局面。目前，與國外產品相比我國的活塞加料器，仍然制作較為粗放，生產率的調節尤為不便、費時費力，且缺乏規范統一性。活塞式加料器從結構來看主要應用對心式曲柄滑塊機構來實現的，曲柄滑塊機構由曲柄和滑塊來實現轉動和移動相互轉換的平面連桿機構，也稱曲柄連桿機構。曲柄滑塊機構中與機架構成移動副的構件為滑塊，它不僅具有承載能力高、磨損少，便于潤滑結構簡單、生產制作成本低廉、方便的實現往返的直線運動、進卸料靈活等優點而且可以根據需要靈活的改變曲柄滑塊機構桿件的長度，從而可以方便的隨著生產能力不同而改變的優點，在一些場合有著重要的應用。2總體及傳動方案的確定2.1總體方案的確定2.1.1活塞式加料器的總體結構活塞式加料器的結構如圖1圖1活塞式加料器結構圖1.電動機2.小帶輪3.v帶4.大帶輪5.減速器6.聯軸器7.曲柄8.活塞2.1.2活塞式加料器的工作原理活塞式加料器從結構來看其工作原理是電動機通過v帶一級減速，再通過減速器二級減速，再通過聯軸器帶動與曲柄連接的軸旋轉，從而使曲柄做圓周運動，從而實現活塞來回做直線運動，活塞往復一次就下料一次，從而實現連續下料，即簡便又實用。2.2傳動方案的確定常用的機械傳動方法又可供選擇：（1）帶傳動通過一級皮帶輪實現傳動，他有過載保護作用、有緩沖吸振作用、運行平穩無噪音、適于遠距離傳動、制造安裝精度要求不高、成本低；但有彈性滑動使傳動比i不恒定、張緊力較大（與嚙合傳動相比）軸上壓力較大、結構尺寸較大不緊湊、打滑使帶壽命較短等缺點應用范圍傳動比要求不高，要求過載保護，一般的傳動范圍2~5。（2）齒輪傳動采用齒輪傳動，它的優點效率高，傳動比恒定；結構緊湊，壽命長，但制造、安裝精度要求高；中心距不宜較大。但它能夠實現很大的傳動比；圓柱齒輪二級減速器i≤60。（3）鏈傳動采用鏈傳動，但他只能實現平行軸間鏈輪的同向傳動，對惡劣環境能適應；運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比，磨損后易發生跳齒，傳動不平穩，多用于低速傳動等。i≤8（4）蝸桿傳動結構緊湊，傳動比大，傳動平穩，噪聲小；效率低，制造要求精度高，成本較高；i≤120。由于鏈傳動運轉不均勻，有沖擊，不適合高速傳動，而帶傳動平穩，能緩沖減振，由于本設計總傳動比比較高，還要通過減速器二級減速【2】。故本設計機構從總體和經濟性考慮選擇帶傳動、齒輪傳動傳動方案一：電動機直接與減速器通過聯軸器連接，減速器再通過聯軸器與帶輪連接，然后帶動轉動帶動活塞式加料器的工作軸轉動。由于帶傳動有一定的減震作用而鏈輪傳動制造麻煩而且有噪音，且鏈輪上的潤滑油可能污染物料所以這部分傳動選用帶動傳動。其傳動方案如圖2所示。傳動方案二：電動機可先用帶傳動一級減速，然后用減速器二級減速，直接降到工作機軸轉速的要求值。軸上有圓盤，圓盤轉動，就相當于曲柄轉動，從而帶動活塞往復運動，實現連續加料，此傳動結構較緊湊，簡單，容易實現傳動。其傳動方案如圖3。由于帶傳動應布置在低速級，故選擇方案二圖2傳動方案一1電動機2減速器3聯軸器4v帶5工作機圖3傳動方案二1電動機2減速器3聯軸器4v帶5工作機3活塞式加料器結構部分設計3.1曲柄滑塊類型的選擇曲柄滑塊機構有對心式和偏置式兩種見表1。由于對心式曲柄滑塊機構極位夾角θ=0，故對心式無急回特而偏置式曲柄滑塊機構極位夾角θ≠0，偏置式有急回特性，所以偏置式曲柄滑塊機構可以實現滑塊進程的慢進和空程急回的目的可以提高總個機構的機械效率，但對總個機器的結構尺寸、供給中的流量脈動有及滑塊的質量有一定的影響。對心式曲柄滑塊機構無急回特性但考慮到結構總體尺寸比較緊湊，且滑塊的使用壽命相對更長。故綜合考慮選擇對心式曲柄滑塊機構進行設計【3】。表1：曲柄滑塊機構對心式和偏置式比較曲柄滑塊機構各種曲柄滑塊機構的特點結構示意圖對心式曲柄滑塊機構極位夾角θ=0對心式曲柄滑塊機構無急回特性如圖4和圖5偏置式曲柄滑塊機構極位夾角θ≠0偏置式曲柄滑塊機構有急回特性BBACB1C1B2C2圖4對心曲柄滑塊示意圖AABCB1C1C2B2圖5偏置式曲柄滑塊結構示意圖3.2曲柄滑塊機構的結構選擇設計本論文所給的原始參數如下:（1）物料容重1.6噸/米3；（2）工作方式：連續加料；（3）物料粒徑：＜0.5mm；（4）生產能力：加料量0.5噸/小時。活塞式加料器可用于流動性較好的粉末物料和小顆粒物料，其生產能力為Q=60FSnrK（kg/h）F加料機的柱塞截面積；S柱塞的工作行程（m）；n柱塞移動速度（次/Min）n=20~40次/min；r物料的容重(kg/m3)；K輸送系數0.7-1.0。考慮到電動機還有總傳動比比選取n取20r/min；此機構要用于流動性好粉末物料和小顆粒物料，物料粒徑：＜0.5mm，故符合其要求，K取0.88，還考慮到機構總體協調，取活塞的的半徑為2.5cm。把原始數據代入計算可計算得工作行程S為150mm。由于我們上面選擇的是對心式的滑塊機構,所以曲柄的長度為行程的一半75mm。其中r=75mm，當機構運轉時，其轉動角的大小是變化的，為了保證機構傳動良好，設計時應使傳動角，故曲柄轉到垂直位置時傳動角最小，取，故連桿的長度L為150mm。【5】圖6曲柄滑塊示意圖4.加料器的結構和原理圖7加料器的結構圖1.物料存儲倉2.物料3.活塞4.曲柄如圖7加料器結構主要由物料存儲倉、物料、活塞、曲柄、連桿組成，加料器的工作原理是通過電動機經過V帶一級減速和減速器二級減速到與曲柄連接的軸上，從而曲柄做圓周運動，曲柄所作的圓周運動實現滑塊的直線來回往復運動，活塞往復一次就下料一次，從而實現連續下料，即簡便又實用【7】5功率計算和選用電動機5.1功率計算工作機的功率計算和電動機的功率計算=/工作機所需的功率，KW；由電機至工作機主動端的總效率；圖8受力分析圖如圖8所示1OA=r，AB=L，λ=r／L比較小時，以O為坐標原點，滑塊B的運動方程可近似寫為：（1）【12】以活塞B為研究對象，=wt時，受力如圖，寫出滑塊沿x軸的運動微分方程：由公式（1）可得：經計算活塞的質量m=0.15kg，粉末的質量=0.47kg；經計算工作機的功率=式中：—豆粉的質量；M—滑塊的質量；T—滑塊進程的時間。注滑塊材料常用45鋼或T8、T10等制造要求硬度在HRC40，如果滑塊選擇的是45鋼，摩擦系數μ1、μ見表2表3，分別為0.1、1.2；45鋼的密度為7.85g/厘米3。經過計算為：=2.15kw。式中：、、、、分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯軸器和工作機的傳動效力；取=0.96，=0.98（滾子軸承），=0.97（齒輪精度為8級，不包括軸承效率），=0.99（齒輪聯軸器），=0.96，則：=5.2選擇電動機電動機是專門工廠批量生產的標準部件，設計時要選出具體型號以便購置。選擇電動機包括類型，結構，容量（功率）和轉速，并在產品目錄中查出其型號和尺寸。（1）選擇電動機類型和結構形式電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于直流電動機需要直流電源，結構復雜，價格較高，維護比較不便，因此無特殊要求時不宜采用。生產單位一般用三相交流電源，因此，如無特殊要求都應用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機量類。異步電動機有籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應用最多。我國新設計的Y系列三相籠型異步電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結構簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便，適于不易燃、不宜爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上。表2摩擦系數【7】━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━摩擦副材料摩擦系數μ無潤滑有潤滑────────────────────────鋼-鋼0.15*0.1-0.12*0.10.05-0.1鋼-軟鋼0.20.1-0.2鋼-不淬火的T80.150.03鋼-鑄鐵0.2-0.3*0.05-0.150.16-0.18鋼-黃銅0.190.03鋼-青銅0.15-0.180.1-0.15*0.07鋼-鋁0.170.02鋼-軸承合金0.20.040.014軟鋼-鑄鐵0.2*,0.180.05-0.15軟鋼-青銅0.2*,0.180.07-0.15鑄鐵-鑄鐵0.150.15-0.160.07-0.12鑄鐵-青銅0.28*0.16*0.15-0.210.07-0.15銅-T8鋼0.150.03銅-銅0.20-黃銅-不淬火的T8鋼0.190.03━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━表3物料阻力系數表物料特征物料的典型例子物料阻力系數干的，無磨琢性糧食、谷物、鋸木屑、煤粉、面粉1.2濕的，無磨琢性棉子、麥牙、糖塊、石英粉1.5半磨琢性純堿、塊煤、食鹽2.5磨琢性卵石、砂、水泥、焦碳3.2強磨琢性或粘性爐粉、造型土、石灰、硫、砂糖4.0電動機類型要根據電源種類（交流或直流），工作環境（溫度、環境、空間位置尺寸等），載荷特點（變化性質、大小和過載情況），起動性能和起動、制動、反轉的頻繁程度，轉速高低和調速性能要求等條件要求；故按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380V，Y型。（2）選擇電動機的容量電動機的容量（功率）選得合適與否，對電動機的工作和經濟性都有影響。容量小于工作要求，就不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載和功率因數都較低，增加電能消耗，造成很大浪費。電動機的容量主要根據電動機運行時的發熱條件來決定。電動機的發熱與其運行狀態有關。運行狀態有三類，即長期連續運行、短時運行和重復短時運行。變載下長期運行的電動機、短時運行的電動機（工作時間短、停歇時間長）和重復短時運行的電動機（工作時間和停歇時間都都不長）的容量要按等效功率法計算并校驗過載能力和起動轉矩，其計算方法可參看有關電力拖動的書籍。電動機的功率為式中：Pw工作機所需工作功率，是指工作機主動端運輸帶所需功率，KW；ηa由電動機至工作機主動端運輸帶的總效率。經過計算為2.72KW；（3）確定電動機轉速容量相同的同類型電動機，有幾種不同的轉速系列供使用者選擇，如三相異步電動機常用的有四種同步轉速，即3000、1500、1000、750r/min（相應的電動機定子繞組的極對數為2、4、6、8）。同步轉速為由電源頻率與極對數而定的磁場轉速，電動機空載時才可能達到同步轉速，負載時的轉速都低于同步轉速。低轉速電動機的極對數多，轉矩也大，因此外廓尺寸及重量都較大，價格較高，但可以使傳動裝置總傳動比減小，使傳動裝置的體積、重量較小；高轉速電動機時要綜合考慮，分析比較電動機及傳動裝置的性能，尺寸、重量和價格等因素。通常多選用同步轉速為1500和1000r/min常用的電動機（軸不需要逆轉時常用前者）。如無特殊要求，一般不選用750r/min的電動機（參考【9】）。所以綜合以上我們查表選擇電動機型號為Y100L2-4，其主要性能如表4和電動機外形和安裝尺寸表5；表4電動機主要性能參數型號額定功率/kw滿載起動電流額定電流起動轉矩額定轉矩最大轉矩額定轉矩轉速r/min電流A效率%功率因數Y100L2-43143076.02.22.3表5電動機外形和安裝尺寸中心高H(mm)外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD懸掛安裝尺寸A×B安裝螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×D×G100380×(205/2+180)×245160×1401228×608×28×24電動機的結構外形如圖9所示圖9電動機結構圖6傳動比的分配初步確定傳動比；由于總傳動比i總==75普通V帶傳動范圍為2～5，v帶的傳動比取4；那減速器的傳動比就為75/4=18.75，減速器選為二級圓柱齒輪減速器。7普通V帶輪的設計本設計采用V帶作為傳動方案，由前面知iv=4；n小帶輪=n電機=1500轉/min；圖10帶傳動示意圖1大帶輪2V型皮帶3小帶輪三角皮帶是連接電機外伸軸上的帶輪和傳動軸上的帶輪的紐帶，三角皮帶輪使從電機輸入到主軸上的轉速降低，從而使總傳動比達到要求。7.1帶輪的設計要求和帶輪材料帶輪既應有足夠的強度，又應使其結構工藝性好，質量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產生過大的內應力，帶速V＞25m/s輪槽表面應光滑（表面粗糙度一般取），以減輕帶的磨損。帶輪材料常用灰鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等，灰鑄鐵應用最廣，當帶速V≤25m/s時用HT150或HT200，V≥25～45m/s時則采用HT300或鑄鋼如ZG310-570，ZG340-640，也可用鋼板沖壓焊接而成，小功率傳動的帶輪也可以用鑄鋁或塑料。7．2帶輪的結構帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成。輪輻部分有實心輻板（或孔板）和橢圓輪輻式等三種型式。可根據帶輪的基準直徑參考表來確定V帶輪的典型結構。7.3帶輪的技術要求（1）帶輪各部位不允許有裂縫、砂眼、縮孔及氣泡。（2）帶輪輪槽工作面的表面粗糙度，輪轂孔，輪緣和軸孔端面，輪槽底，輪槽的棱邊要倒圓或修鈍。（3）轂孔公差為H7或H8，輪轂長度上偏差為IT14，下偏差為0（參考【10】）。（4）輪圓跳動公差應小于規定值。7.4V帶傳動的張緊裝置各種材質的V帶都不是完全的彈性體，經過一定時間的運轉后，都會發生塑性變形，使預緊力降低。為了保證帶傳動的能力，應定期檢查預緊力的數值。最常見的張緊裝置有定期張緊裝置、自動張緊裝置和張緊輪張緊裝置等幾種，在本設計中，由于自動張緊裝置和張緊輪張緊裝置的自身特點不適合本設計中皮帶輪張緊要求的需要。因此，在本課題加料器的設計中，采用手動定期張緊作為皮帶輪的張緊裝置。如圖11所示圖11張緊裝置其特點是：采用定期改變中心距的方法來調節帶的預緊力，使帶重新張緊。在水平或傾斜不大的傳動中，可用定期張緊的方法，將裝有帶輪的電動機安裝在制有滑道的基板上。要調節帶的預緊力時，松開基板上各螺栓的螺母，旋動調節螺釘，將電動機向右推移到所需的位置，然后擰緊螺母。7.5V帶各參數計算V帶各參數計算見表6。表6：普通V帶的傳動設計計算計算項目符號，單位計算公式和參數說明說明設計功率kw=1.1×3=3.3Kw—工況系數P—傳遞的功率選擇帶型根據和選擇帶型為A型查圖可知傳動比i=4通常=0.01～0.02—小帶輪轉速—大帶輪轉速—小帶輪基準直徑—大帶輪基準直徑—彈性滑動率，為提高V帶壽命和減少帶的根數，條件允許時盡量大些小帶輪基準直徑mm125為提高V帶的壽命，宜選取較大的直徑（查表）大帶輪基準直徑mm=4×125×（1-0.02）=490查表選取=500mm驗算轉動比誤差=4.082×100%=(4.082-4)/4×100%=2.05%符合要求帶速Vm/sυ==9.35m/s初定中心距mm0.7（+）a02（+）437.5a01250或根據總體結構要求定取a0=700確定帶的基準長度0mm=2431.5mm取查機械設計P146頁表8-2選取帶的基準長度=2500mm(GB/T11544-1997)實際中心距amm=734mm安裝時所需最小中心距=696.5mm張緊或補7償申長所需最大的中心距=809mm小帶輪包角角度=V帶的根數z根=1.582取z=2由圖表可查，當=125,=1430當i=4時P0=1.91KW△P0=0.17KW查=0.92=1.09單根V帶的初拉力FN==160N作用在軸上的力QN=619.6N7.6大小帶輪參數選擇及其帶輪圖7.6.1小帶輪參數選擇小帶輪參數選擇小帶輪的各參數見表7表7小帶輪的各參數130.512528333311.45小帶輪結構如圖12圖12小帶輪結構圖7.6.2大帶輪參數選擇大帶輪各參數見表8表8大帶輪各參數505.55002460450333316.31011.45大帶輪結構如圖13圖13大帶輪結構圖8減速器的選型選擇減速器主要考慮以下幾方面問題：（1）根據總體布置選擇減速器的形式在沒有特殊要求的情況下，常選擇圓柱齒輪減速器，其輸入與輸出軸之間平行。（2）根據傳動的主要參數選擇減速器的傳動級數和尺寸根據減速器傳動的功率，輸出軸轉速，由總傳動比確定減速器的級數。i=8-10，可選用單級圓柱齒輪傳動，i=6-6可選用二級圓柱齒輪減速器，i=40-400可選用三級圓柱齒輪減速器。（3）考慮其他要求選定減速器形式有的減速器有運動精度，剛度和回差等方面的要求，在高溫，低溫，高速等條件下運行的減速器也有許多特殊要求。根據上述減速器選擇方法，可選用減速器為：由于前面知道i輪系=18.75根據GB/10090-1988圓柱減速器公稱傳動比系列：由已知條件和計算查表，選用ZLY型減速器。由i=18.75：查《機械設計實用手冊》表9-2-4中ZSY型減速器許用功率表。可查得i=18輸入轉速為1500r/min，考慮到曲柄的長度為75mm故低速級的中心距為180mm，許用輸入功率為14kw。選擇硬齒面二級減速器其型號為：ZLY112型減速器。（參考【11】）減速器的結構尺寸和裝配尺寸如圖14圖14減速器的結構尺寸和裝備尺寸由以上條件在《機械工程手冊》表9-2-10中查ZLY180型減速器的外形尺寸和裝配尺寸。如表9所示：表9ZLY112型減速器的外形尺寸和裝配尺寸中心距ABHai=18d2l2L2b2t2d1l1L1b1t111238521526819224m636141624.548n6821921451112cm1m2m3n1n2e1e2e3h底角螺栓重量潤滑d3nmm22160-180438575.592134125M126533從上表分析可知電機的高速軸D1=24mm，低速軸D2=48mm。9軸的設計與計算由于不同機械有不同的要求，軸的形式是各式各樣的。軸的結構形式和與其相聯接的零件關系很大，因此必須與它們組成的軸系及整個機器一起考慮。對軸的各部分結構進行分析，發現它們主要由下列各部分組成：（1）軸上零件如齒輪、聯軸器和車輪等在軸上定位和固定的部分。（2）將軸支承在箱體或其它零件上的支承部分，一般多與軸承相配合。（3）傳遞轉矩的部分，如鍵、銷軸或過盈配合處的結構。（4）安裝密封件或與密封件相作用的部分的結構。（5）軸的直徑不同部分聯接處的過渡部分的結構。（參考【13】）因此，可以先根據軸系的不同要求，將軸的各部分分開考慮，然后再根據相互關系，和加工、安裝、拆卸、維修等的要求綜合考慮，并相應地調整各部分的結構和尺寸鏈。本設計主要是要設計工作機的傳動軸，即圓盤和軸做在一起的那個軸。9.1計算最小直徑先求輸出軸上的功率P和轉速n（、、分別為帶傳動、減速器、聯軸器的傳動效率）由許用公扭應力計算公式：可得對于45鋼的A值可以查表10：表10軸常用的幾種材料及A值軸的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMo、3Cr13[τT]/MPa15～2520～3525～4535～55A149～126135～112126～103112～97經查表可得；A取112由于軸端截面處開有鍵槽，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸強度的削弱；故軸直徑應加大（5～7）%，則：在設計時，軸的最小處直徑應比理論計算的要大一些，然后，再綜合考慮（軸承的型號和聯軸器的型號）圓整為標準直徑，可取dmin=48mm；選擇軸的材料為45鋼，調質處理。9．2工作機軸的校核圖15軸的水平受力和彎矩圖軸材料選用45鋼調質處理，，計算結果步驟列于表：11圖16垂直受力和彎矩圖表11軸的校核各參數計算計算項目計算內容計算結果計算支承反力軸承受水平力=2561N軸的兩端所受圓周力=10670N=3323N水平面（xy）受力圖見圖15垂直面（xz）受力圖見圖16畫軸彎矩圖水平面彎矩圖見圖15垂直面彎矩圖見圖16合成彎矩圖見圖16畫軸轉矩圖軸受轉矩T=1163N轉矩圖見圖16計算項目計算內容計算結果許用應力許用應力值用插值法由表查得=105Mpa=58MPa應力校正系數=0.55=0.55畫當量彎矩圖當量彎矩=0.55×1163=639.65當量彎矩M′=1476N·m校核軸徑軸徑mmmm=39.5經計算可知，所選取的軸徑和材料滿足傳動需求。10聯軸器的選擇聯軸器分為剛性聯軸器（凸緣聯軸器、套筒聯軸器、夾殼聯軸器）和撓性聯軸器兩大類剛性聯軸器適用于兩軸能嚴格對中并在工作中不發生相對位移的地方；撓性聯軸器適用于兩軸有偏斜（可分為同軸線、平行軸線、相交軸線）或在工作中有相對位移（可分為軸向位移、徑向位移、角位移、綜合位移）的地方。對于載荷平穩、轉速穩定、同軸度好、無相對位移的可選用剛性聯軸器，有相對位移的需選用無彈性元件的撓性聯軸器。載荷和速度不大，同軸度不易保證，宜選用頂剛彈性聯軸器；載荷、速度變化較大的最好選用具有緩沖、減振作用的變彈性聯軸器。對于動載荷較大的機器，宜選用重量輕、轉動慣量小的聯軸器。對聯軸器的其它需求是：1）裝拆方便；2）尺寸較小；3）質量較輕；4）維護簡單等。聯軸器的安裝位置宜盡量靠近軸承。在剛性聯軸器中，凸緣聯軸器是應用最廣泛的一種。這種聯軸器主要由兩個分別在軸端的半聯軸器和聯接它們的螺栓組成。制造半聯軸器的材料通常為:中等以下載荷，V35時采用中等強度的鑄鐵；重載，V時采用鍛鋼或鑄鐵鋼。此處V為聯軸器外緣的圓周速度。凸緣聯軸器對中精度可靠，傳遞轉矩較大，但要求兩軸度較好，主要用于載荷平穩的連接中。根據其載荷情況，計算轉矩，軸的直徑和工作轉速等因素來進行計算。應使：式中：—計算轉矩—工作情況系數—驅動功率—工作轉速—公稱轉矩前面已計算出最小軸徑d=48mm，輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑d聯軸器的計算轉矩，查機械設計書上表14-1，考慮到轉矩變化很小，故取，則：1163Nm聯軸器的結構如圖17圖17聯軸器的結構圖按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件，查GB/T43232002或手冊，選用HL4型彈性柱銷聯軸器，其公稱轉矩為1250N.m，其主要參數如表8。表12聯軸器的各參數型號公稱轉矩軸孔直徑、、軸孔長度D質量m/kg轉動慣量I/kgY型J、J、Z型鋼LLLHL412504811284112195223.411軸承的選擇滾動軸承是標準件，由專門的軸承廠成批生產在機械設計中只需根據工作條件選用合適的滾動軸承內型和型號進行組合結構設計。滾動軸承的內、外圈和滾動體用強度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造，常用牌號如GCr15、GCr15SiMn等（G表示滾動軸承鋼），淬火后硬度應不低于61HRC～65HRC，工業表面要求磨削拋光。保持架選用較軟材料制造，常用低碳鋼板沖壓后鉚接或焊接而成。實體保持架則選用銅合金、鋁合金、酚醛層壓布板或工程塑料等材料。與滑動軸承相比較，滾動軸承有以下優點：1）在一般工作條件下，摩擦阻力矩大體和液體動力潤滑軸承相當，比混合潤滑軸承小很多倍。滾動軸承效率（0.98～0.99）比液體動力潤滑軸承（0.995）略低，但較混合潤滑軸承（0.95）要高一些。采用滾動軸承的機器起動力矩小，有利于在負載下起動。2）徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預緊方法消除游隙，運轉精度高。3）對于同尺度的軸頸，滾動軸承的寬度比滑動軸承小，可使機器的軸向結構緊湊。4）大多數滾動軸承能同時受徑向和軸向載荷，故軸承組合結構較簡單。5）消耗潤滑劑少，便于密封，易于維護。6）不需要用有色金屬。7）標準化程度高，成本較低。滾動軸承因有專門工廠生產，能保證質量，在使用、安裝、更換等方面又很方便，故在中速、中載和一般工作條件下運轉的機器中應用非常普遍。在特殊工作條件在如高速、重載、精密、高溫、低溫、防腐、防磁、微型、特大型等場合，也可以用滾動軸承，但需要在結構、材料、加工工藝、熱處理等方面，采用一些特殊的技術措施。根據本設計結構分析，選用深溝球軸承，它主要承受徑向載荷，也可同時承受小的軸向載荷。當量摩擦系數最小。在高轉速時，可用來承受軸向載荷大量生產，價格較低。11.1軸承的選擇計算滾動軸承的當量動載荷，計算使用如下公式其中：—載荷性質系數—軸承的當量動載荷—徑向系數—軸承所受到徑向載荷—軸向系數—軸承所受到的軸向載荷查表得：=1.2X=1Y=0由上述計算可知：軸承的徑向載荷為Fr=2561N，而軸向載荷Fa可以視為零。X取0.5那么軸承P=1.20.562561=1721N那么軸承應有的基本額定動載荷值C=還要前面所設計的與軸配合的軸徑為60mm按照軸承樣本或設計手冊選擇C=24200N的6012型號軸承滾動軸承的基本壽命計算：其中：—以小時數表示的軸承基本額定壽命—軸承工作轉速—基本額定動載荷—當量動載荷—軸承的壽命指數（其中球軸承壽命指數=3，而對于滾動軸承指數=10/3）取軸承的基本額定壽命為5000h，利用上式可以計算出軸承的計算壽命故綜上所述，所選擇的軸承符合要求，其代號為6012，軸承結構圖如圖18所示。圖18軸承的結構圖11.2軸承盒蓋的設計軸承蓋用來限定軸承的位置和密封作用，常用的軸承蓋有螺栓固定式和嵌入式兩種。前者可較容易調整軸承的軸向間隙和嚙合件的軸向位，但結構較重；后者結構簡單，但嵌槽加工困難。根據結構特點設計為螺栓固定式。軸承盒蓋圖如右圖19所示圖19軸承端蓋結構圖12鍵的選擇及其校核鍵聯接時，通常被聯接的材料構造和尺寸已被初步決定，聯接的載荷也已求得。因此，可根據聯接的結構特點使用要求和工作條件來選擇鍵的類型，再根據軸的徑從標準中選出截面尺寸并考慮轂長選出鍵的長度，然后用適當的校核計算公式強度驗算。12.1電動機軸上鍵的選擇根據電動機軸徑和輪轂長度從標準中選擇鍵的尺寸如表13所示。表13鍵的各參數軸鍵鍵槽公稱直徑d/mm公稱尺寸b×h/mm公稱尺寸b/mm寬度b深度半徑r極限偏差軸t/mm轂t1/mm最小/mm最大mm>228×78-0.0154.05圖20鍵的結構圖鍵的校核假設壓力在鍵長度內均勻分布，則根據擠壓強度或耐磨性的條件計算，求得聯接所能傳遞的轉矩：=故能滿足電動機在滿載荷時所需轉矩。12.2大帶輪軸鍵的選擇根據其軸徑和聯接的結構特點選擇鍵的參數如表14所示.表14鍵的各參數軸鍵鍵槽公稱直徑d/mm公稱尺寸b×h/mm公稱尺寸b/mm寬度b深度半徑r極限偏差軸t/mm轂t1/mm最小/mm最大/mm22～308×78-0.0154.05經計算同樣符傳動要求。其它各軸上所選鍵與電動機軸上鍵相同。13電控原理圖電控主要是控制電動機的起動、停止，實現自動控制，并具有必要的保護。本設計采用控制器、熔斷器、熱繼電器和按鈕所組成的控制裝置對控制對象進行控制。控制裝置可根據生產工藝過程對控制對象所提出實現控制作用。其圖21如下所示：圖21電控原理圖電動機合上閘刀開關QS下起動按鈕SB2，接觸器KM的吸引線圈通電，其主接觸點KM閉合，電動機起動。由于接觸點的輔助接觸點KM并聯于起動按鈕，因此當松開手斷開起動按鈕后，接觸器線圈KM通過其輔助常開接觸點可以繼續保持通電，維持其吸合狀態，故電動機不會停止。和起動按鈕并聯的輔助常開觸點稱為自鎖觸點。按停止按鈕SB1，接觸器KM的吸引線圈失電釋放，所有KM常開觸點斷開。KM主觸點斷開，電動機失電停轉；KM輔助觸點斷開，消除自鎖。總結：本論文是對活塞式加料器進行理論設計，設計內容有：電動機選型、皮帶輪尺寸計算、皮帶類型、傳動軸設計、聯軸器、減速器的選型，工作機軸設計、裝配圖以及電控原理圖。該設計在產品系列設計中具有一定的意義。本次設計同時考慮到產品的系列設計，雖然只是單獨的產品設計，經過本次設計可以擴展為整個系列的設計。同時在本次設計中我們參考了很多有關方面的設計。通過本次設計我深深的認識到系統設計的重要性，以前我們做的主要是單一的零部件的設計，沒有從根本上體會到這一點，而且這次設計把自己在大學期間所學的專業知識都聯系起來，綜合應用，自己的動手操作能力也變強了，還有在這里也非常感謝李慧老師的精心指導，才使得我的論文順利完成。畢業設計對即將畢業的學生無疑是很重要的，認真系統的作好它，不關現在就是對我以后的職業生涯也是很重要的。致謝：論文得以完成，首先要感謝李慧老師，因為論文是在李老師的悉心指導下完成的。通過這次論文，我更深一步了解了李老師嚴謹的治學態度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人。在論文設計當中李老師給了我很大幫助，指引我的論文的寫作的方向和總體架構，并對本論文初稿進行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，她的循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，她的嚴謹細致、一絲不茍的作風，將一直是我工作、學習中的榜樣。同時，還有李立和老師在每次會議中對我們的論文進行了詳細的指導，使我們的論文得以順利完成，在此向李立和老師表示感謝。論文的順利完成，也離不開其它各位老師、同學和朋友的關心和幫助。在整個的論文寫作中，各位老師、同學和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見，在他們的幫助下，論文得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。另外，要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業課知識，這也是論文得以完成的基礎。參考文獻：[1]吳宗澤.機械零件設計手冊.機械工業出版社，2003.11[2]運輸機械設計選用手冊編輯委員會.運輸機械設計手冊（下冊），化學工業出版社，1999.1[3]吳宗澤、羅圣國.機械設計課程設計手冊，高等教育出版社，2006.5[4]肖旭輝.食品機械與設備，科學出版社，2006[5]卜炎.機械傳動裝置設計手冊（上冊），機械工業出版社，1998.12[6]朱孝錄.機械傳動設計手冊，電子工業出版社，2007.7[7]邱宣懷.機械設計，高等教育出版社，1997[8]龔桂義.機械設計課程設計指導書，高等教育出版社，1990.4[9]羅宗澤、羅圣國.機械設計課程設計手冊，高等教育出版社，2006.5[10]孔慶華.機械設計基礎，同濟大學出版社，2004.7[11]任振輝.電器控制技術，中國水利水電出版社，2002[12]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學，高等教育出版社，2002.8[13]楊艷明、岳希明.加料器軸的新加工方法，鄭州大學化工設計研究所[M]，2007.1[14]曹漢昌.催化裂化工藝計算與技術分析[M].北京：石油工業出版社，2000.3[15]盧春喜，王祝安.催化裂化流態化技術[M].北京：中國石化出版社，2002PistonFeederDesign

06MechanicalDesign,ManufacturingandAutomation5classes:ZhouLiang-liang

Instructor:LiHui

Abstract:Thedesignofpiston-typefeeder,withthemoderninformationtechnologyandcontroltechnologyofJinBuwhichdevelopedisakindofsupplyofShebeiinenergy,HuaGong,andtheindustrialminingDengLingYuShengChanwideapplicationisforBensubjectZhuYaopowdermaterialtransport.PistonFeedermainpowerpart,transmissionpart,controlpart,binandrackcomponents.Throughanalysisoforiginaldata,comparisonanddemonstrationprogramsrelatedtodataanalysisandcalculation,andcompletedtheoveralldesignofpistonfeedercalculations.Onthebasisofthepistonfeederstructureofthebodysize,driveshaftofthestructuresize,slider,coupling,V-beltdriveforadetailedcalculationandexplanation,thepaperintroducestheprinciplesunderlyingthedesignandhowtodesign.

Keywords:pistonfeeder;crankslider;Vpulley;design基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監測系統基于單片機網絡的振動信號的采集系統基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統基于單片機的控制系統在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統的研究與開發\t"