本科畢業(yè)設計滾筒式拋丸清理機的設計滾筒式拋丸清理機的設計摘要滾筒式拋丸清理機是利用高速回轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋向滾筒內(nèi)不斷翻轉(zhuǎn)的錐鑄件或者鍛件，來清除其表面的殘余型砂或者氧化鐵皮、清理均勻、生產(chǎn)效率高，適宜于中、小型鑄鍛車間清理小件使用，解決了小批量零件的清理工作。本論文先就課題背景進行了分析，接下來介紹了本設計中的滾筒式拋丸清理機總體結(jié)構和工作原理，接下來是機器的殼體、滾筒、拋丸器、彈丸輸送回收裝置、分離器、除塵器等各部件系統(tǒng)設計。最后是主要零部件的設計計算。整個機器結(jié)構簡單，布局緊湊；制造加工容易，維修拆裝方便；工作穩(wěn)定可靠，使用安全，具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。關鍵詞：滾筒拋丸清理彈丸回收除塵機械結(jié)構ThedesignofDrumshotblastingcleaningmachineAbstractDrumshotblastingcleaningmachineisadevicewhichusepelletsfromthehigh-speedrotatingimpellertohitcastingorforgingwhichconstantlyrotatingwiththerollertogether.Thismethodcanremovetheresidualsandorironoxideonthesurface,theresultisgoodandhashighproductionefficiency,suitableformediumandsmallcastingworkshoptocleansmallparts.Thisthesistopicbackgroundisanalyzedfirst,andthenintroducestheoverallstructureandworkingprincipleofthedrumtypeshotblastingcleaningmachine.Thefollowingfocusesonthedetailedanalysisanddesignofshellofthemachine,roller,shotblastingmachine,theprojectileconveyingrecoveryunit,separator,filter;andsomepartswerebedrawn.Thelastisthedesignandcalculationofmaincomponents.Thewholemachinestructureissimple,compactlayout;Easymanufacturing,maintenanceconvenient;Stableandreliablework,safe,hashighproductivityandeconomicbenefits.Keywords:roller;blasting;cleaning;conveyingrecoveryunit;filter;Mechanicalstructure目錄第1章緒論 11.1選題背景與意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3設計任務 21.4設計思路 4第2章滾筒式拋丸清理機總體功能設計 52.1滾筒式拋丸清理機總體結(jié)構及工作原理 52.2滾筒式拋丸清理機分系統(tǒng)設計 62.2.1殼體 62.2.2滾筒 82.2.3滾筒支撐架 82.2.4拋丸器 92.2.5彈丸輸送回收裝置 112.2.6分離器 122.2.7除塵器 12第3章傳動設計 143.1傳動類型介紹 143.2滾筒式拋丸清理機主要部件傳動方案的確定 183.3滾筒驅(qū)動電機功率計算 193.3.1滾筒回轉(zhuǎn)電機功率計算 193.3.2滾筒擺動電機功率計算 20第4章主要傳動及零部件的計算 214.1鏈傳動的計算 214.1.1鏈條的設計與計算 214.1.2滾子鏈的靜強度計算 224.1.3鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸計算 234.2齒輪傳動計算 244.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 244.2.2按齒面接觸強度設計 244.2.3按齒根彎曲強度設計 264.2.4幾何尺寸計算 27結(jié)語 28參考文獻 29致謝 30附錄 31第1章緒論1.1選題背景與意義鋼鐵等金屬材料長期暴露在大氣中必然發(fā)生腐蝕，形成疏松的鐵銹。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年為腐蝕支付的直接費用已達人民幣2000億元以上。如果考慮間接損失，花費在腐蝕方面的費用總和估計可達5000億元，約占國民經(jīng)濟總值的5%，而其他發(fā)達國家多年的統(tǒng)計數(shù)字也在3%～5%之間。世界范圍內(nèi)每年因腐蝕而損失的鋼鐵材料占總產(chǎn)量的五分之一，對現(xiàn)代工業(yè)造成了嚴重的破壞。鑄件、鍛件和焊件表面的粘砂、氧化皮和焊渣等清理和后處理是整個生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)，對于提高零部件表面質(zhì)量，改善勞動環(huán)境，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)具有重要作用。以前的清理方法常用酸洗、水爆、砂輪磨、砂紙打磨等，這些方法費時、費工、費力，經(jīng)濟性和環(huán)保性差。拋丸清理工藝與設備可通過機械的方法把丸料以很高的速度和一定的角度拋射到工件表面上，讓丸料沖擊工作表面，然后在機器內(nèi)部通過配套的丸砂分離器將丸料和清理下來的雜質(zhì)分別回收，使丸料循環(huán)利用，從而達到高效清理的目的。拋丸清理具有以下優(yōu)勢：能夠改善工件的力學性能，提高疲勞強度以適應高效應變力，延長壽命；低成本，高效率，既經(jīng)濟又環(huán)保；機械化、智能化程度高[1]1。當今世界，科學技術不斷的發(fā)展，為了趕上時代的節(jié)奏和腳步，實用技術不斷推陳出新，其中拋丸清理機也不例外，不斷升級和創(chuàng)新，技術也逐漸成熟。拋丸清理工藝與設備的發(fā)展，對節(jié)約資源，提高資源利用率，實現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會具有十分重要的戰(zhàn)略意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀上世紀30年代美國維爾貝萊特(wheelabrator)公司在世界上制成第一臺拋丸機。中國的拋噴丸強化設備生產(chǎn)始于上世紀50年代，主要是仿前蘇聯(lián)技術。60年代初，青島機械廠（現(xiàn)青島鑄造機械集團公司）設計生產(chǎn)了一臺Q31l0滾筒式拋丸清理機，標志著中國拋噴丸技術與裝備從純仿制到可自行開發(fā)和制造的轉(zhuǎn)變，中國也開始有拋噴丸設備專業(yè)生產(chǎn)廠家。多年來拋噴丸技術與裝備日臻完善，性能不斷提高，應用范圍從單純的鑄造業(yè)的表面清理擴大到冶金礦山、機械制造、汽車拖拉機、兵器制造、輕紡機械、船舶車輛、航空宇航等不同行業(yè)，其工藝范圍亦從鑄鍛件的表面清理擴展到金屬結(jié)構件的強化、表面加工、拋噴丸成形等不同的領域[2]。拋丸機型號種類型號繁多，一般來說，通用類的拋丸機有這么幾種類型及型號：Q31系列的滾筒式拋丸清理機，Q32系列的履帶式拋丸清理機，Q35系列的轉(zhuǎn)臺式拋丸清理機，Q36系列的臺車式拋丸清理機，Q37系列的吊鉤式拋丸清理機，Q38系列的吊鏈式拋丸清理機，Q69系列的輥道通過式拋丸清理機，鼠籠式拋丸清理機，機械手式拋丸清理機[3]。滾筒式拋丸清理機，是利用拋丸器將彈丸拋向滾筒內(nèi)不斷翻動的工件，從而達到清理或除銹目的，本系列設備清理效果好，結(jié)構緊湊，價格較低，適宜于中小型鑄鍛車間清理15kg以下的小件使用。目前國內(nèi)生產(chǎn)的滾筒式拋丸清理機選用的拋丸器葉片多數(shù)用螺釘或彈簧卡固定，裝拆困難。滾筒內(nèi)襯球鐵或鑄鋼護板，精密鑄件在滾筒內(nèi)翻動時容易碰壞，細長鑄件容易插入襯板夾縫中。由于取用旋風除塵器，粉塵排放濃度不能達到國家規(guī)定的排放標準[4]。拋丸清理機設備核心部件拋丸器定向套的調(diào)整與檢測，國外已經(jīng)實現(xiàn)自動在線調(diào)整，定向套窗口磨損情況也已實現(xiàn)在線監(jiān)測，而國內(nèi)此項技術尚未開始研究。彈丸電磁流量閘門尚依靠進口。諸如此類，國內(nèi)拋噴丸設備無論是在機械結(jié)構性能還是在設備控制、監(jiān)測等方面與國外先進技術相比都存在較大差距。我國在拋丸機技術與裝備方面與國外先進水平相比差距是非常明顯的，主要原因有以下幾個方面：一是我國由于機械工業(yè)整體設計與制造水平較低，影響了拋噴丸設備的水平。提高基礎原材料及配套元器件的設計和制造水平，才能保證拋丸機設備整體水平的提高，保證設備的可靠性。二是國內(nèi)企業(yè)普遍對產(chǎn)品研發(fā)特別是自主研發(fā)投入不夠，靠低價競爭，甚至沒有研發(fā)機構或研發(fā)人員，擁有自主知識產(chǎn)權的成果比較少，產(chǎn)品技術水平離國外先進技術水平差距越來越大。三是由于院所專業(yè)調(diào)整等原因，國內(nèi)專門研究拋噴丸工藝的科研院所比較少，專業(yè)研究人員也比較少，在拋噴丸技術基礎研究方面比較薄弱。四是隨著拋噴丸技術應用領域的拓展，很多從事拋噴丸技術的工程技術人員由于缺乏對拋噴丸工藝的研究，而多側(cè)重于拋丸設備設計制造方面，故成套成線性比較差，單機較多，成套成線設備穩(wěn)定性差。五是國家宏觀管理沒有到位，缺乏相應的激勵政策。希望對重大技術專項和研發(fā)給與支持和扶持，提高中國拋噴丸設備自主品牌水平，為中國裝備制造業(yè)的振興貢獻應有的力量[2]。1.3設計任務查閱資料了解國內(nèi)外滾筒式拋丸清理機的結(jié)構和原理，通過閱讀文獻了解相關知識后，設計出滾筒式拋丸清理機。通過本次設計，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識和各項技能，著重培養(yǎng)設計、計算、分析問題和解決問題的能力，進而總結(jié)、歸納和獲得合理結(jié)論，進行較為系統(tǒng)的工程訓練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫和技術表達能力，為實際工作奠定基礎。結(jié)構設計：滾筒拋丸清理機在整機結(jié)構上由拋丸器、滾筒體、傳動機構、分離器、除塵器等組合而成。其結(jié)構簡單，適應性廣，易損件更換方便，清理效果好，粉塵排放濃度達到國家規(guī)定的排放標準。（1）拋丸器：采用新式結(jié)構的拋丸器，提高彈丸拋射能力，簡化結(jié)構，易損件更換方便。（2）滾筒：筒體內(nèi)襯板改為鋼板，并內(nèi)襯橡膠板，這樣可減少工件在筒體內(nèi)滾動，由于與襯板碰撞而造成損壞，同時亦兼顧了在清理比較大的工件時純橡膠護板的強度問題。（3）傳動機構：滾筒轉(zhuǎn)速由3轉(zhuǎn)/分提高到4轉(zhuǎn)/分，增加工件翻動能力及彈丸循環(huán)量，增加彈丸拋射量，提高清理效果。（4）分離器：采用雙層篩分離器，提高丸砂分離效果，延長除塵器布袋使用壽命。（5）除塵器：選用目前國內(nèi)比較先進的PL型單機扁布袋除塵器，其體積小，噪音低，除塵效果好，粉塵排放濃度達到國家規(guī)定的排放標準[4]。工作原理：當工件放入裝料機中以后，裝料機上升，滾筒旋轉(zhuǎn)，同時進料門打開。裝料機到達最高位置時，將工件從進料斗卸入滾筒。然后料斗下降，進料門關閉，拋丸器將加速到70m/s的彈丸打在隨滾筒不斷翻動的工件上，達到清理除銹的目的。清理完畢拋丸器停止工作，打開卸料門，旋轉(zhuǎn)滾筒可實現(xiàn)自動卸料[5]。參數(shù):經(jīng)過查閱資料，和實現(xiàn)相關功能，滾筒式拋丸清理機可以確定以下參數(shù),見表1-1。表1-1滾筒式拋丸清理機設計參數(shù)參數(shù)大小滾筒直徑1000mm滾筒轉(zhuǎn)速5r/min滾筒最大裝載量500kg工件最大重量15kg生產(chǎn)率2～4t/h最大拋丸量200kg/min分離器丸砂分離量28000kg/h電機總功率24.55kW1.4設計思路（1）根據(jù)工作原理，制定整機結(jié)構功能和方案；（2）根據(jù)制定的方案，進行滾筒拋丸機的總體結(jié)構設計；（3）總體結(jié)構的功能分塊，進行各功能塊、實現(xiàn)機構、運動方式的選擇；（4）拋丸機總體的初步設計，繪制滾筒式拋丸清理機原理圖；（5）詳細設計，進行具體的結(jié)構設計，繪制相應圖紙；（6）進行測試方法、評價方法的理論分析，優(yōu)化步驟和流程。第2章滾筒式拋丸清理機總體功能設計2.1滾筒式拋丸清理機總體結(jié)構及工作原理圖2-1滾筒式拋丸清理機結(jié)構簡圖1-裝料機；2-殼體；3-斗式提升機；4-分離器；5-拋丸器；6-除塵器；7-滾筒；8-電控柜本設計中的滾筒式拋丸清理機分為裝料機系統(tǒng)、殼體、斗式提升機系統(tǒng)、分離器系統(tǒng)、拋丸器系統(tǒng)、除塵器系統(tǒng)、滾筒系統(tǒng)、電控柜（電氣系統(tǒng)），如圖2-1。工作原理：當工件放入料斗中以后,安裝在殼體頂端橫梁上的環(huán)鏈葫蘆使料斗繞料斗絞軸向后翻轉(zhuǎn)，裝料機上升翻動時,滾筒開口端向前旋轉(zhuǎn)，同時進料門因弧形擋板自重自動下降而打開。裝料機到達最高位置時，將工件從進料斗卸入滾筒。然后料斗下降,滾筒向工作位旋轉(zhuǎn)，滾筒機構兩側(cè)的方梁帶動弧形板上升，使進料門關閉,拋丸器將加速到70m/s的彈丸打在隨滾筒不斷回轉(zhuǎn)翻動的工件上,達到清理除銹的目的。拋出的丸粒和清理下來的氧化皮等去除物流入拋丸室底部，經(jīng)下螺旋輸送器運輸至斗式提升機，由斗式提升機提升至頂部，再經(jīng)上螺旋輸送器運輸至丸粒分離器中進行分離，分離后的干凈丸粒進入丸粒儲料倉再循環(huán)利用，碎丸粒和清理下來的去除物由廢料管流出，用戶可回收。清理過程中產(chǎn)生的粉塵通過連接管由風機吸送到除塵器中過濾，清潔空氣排人大氣中，布袋上的灰塵經(jīng)機械震打落入除塵器底部的集塵袋中，用戶可定期清理[7]。清理完畢拋丸器停止工作，滾筒向卸料工位旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中卸料門打開，工件因重力而自動卸料，卸料后，旋轉(zhuǎn)滾筒至進料工位，裝料機上升裝料開始下一個循環(huán)。2.2滾筒式拋丸清理機分系統(tǒng)設計2.2.1殼體殼體機架由80mm×80mm的方形鋼管焊接而成，機架外側(cè)的封板選用10mm厚的Q235-B鋼板。弧形防護門鉸接在機架兩側(cè)的墻板上。下面詳細介紹一下殼體防護門的設計工作原理。滾筒從工作位向卸料位旋轉(zhuǎn)時，設置在滾筒支撐架上的方梁會隨滾筒同步旋轉(zhuǎn)，依托在方梁上的安全防護門隨著方梁的旋轉(zhuǎn)靠自身的重力逐漸下移，安全防護門完全打開后,滾筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn),安全防護門與滾筒支撐架聯(lián)鎖部位（方梁）脫開，直至滾筒達到卸料位停止。滾筒卸料完畢,啟動向上料位旋轉(zhuǎn),到達上料位后上料,上料完畢后,滾筒向工作位旋轉(zhuǎn),隨著滾筒的旋轉(zhuǎn),方梁與安全防護門接觸并帶動安全防護門旋轉(zhuǎn),當滾筒到達工作位,安全防護門即可完全關閉,同時拋丸機的拋射口對準滾筒的開口,拋丸機開始工作。圖2-2工作位時的內(nèi)部結(jié)構左視圖和軸測圖1-殼體；2-弧形裝卸料口；3-拋丸機；4-絞龍；5-弧形板；6-防護門連接板；7-防護門轉(zhuǎn)軸；8-弧形框；9-滾筒支撐架；10-滾筒；11-滾筒驅(qū)動電機；12-擺動減速電機；13-滾筒角度指針；14-接近開關；15-方梁圖2-3裝料位時的內(nèi)部結(jié)構左視圖和軸測圖2.2.2滾筒本設計中采用的拋丸清理機滾筒，其特征是在一底部成錐形的內(nèi)筒體的內(nèi)壁上，裝有螺旋狀的凸筋，內(nèi)筒體的外圍裝有外筒體，外筒體外圍中部裝有環(huán)導軌，內(nèi)筒體和外筒體之間裝有聯(lián)接板，內(nèi)筒體底部的中央裝有轉(zhuǎn)軸裝置。工作時，將工件裝入內(nèi)筒體內(nèi)，外筒體通過環(huán)導軌的配合，帶動內(nèi)筒體繞底部的轉(zhuǎn)軸裝置旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒體內(nèi)壁上的凸筋撥動小工件翻轉(zhuǎn)滾動。筒體內(nèi)襯板改為鋼板，并內(nèi)襯橡膠板，這樣可減少工件在筒體內(nèi)滾動，由于與襯板碰撞而造成損壞，同時亦兼顧了在清理比較大的工件時純橡膠護板的強度問題[9]。圖2-4滾筒結(jié)構圖1-轉(zhuǎn)軸裝置；2-凸筋；3-環(huán)導軌；4-聯(lián)接板；5-外筒體；6-內(nèi)筒體2.2.3滾筒支撐架如圖2-5所示，采用均布4個托輪托住滾筒，托輪通過滾動軸承安裝在支撐架上。支撐圓環(huán)兩側(cè)擋板卡住滾筒上的環(huán)導軌，起軸向固定作用[12]。圖2-5滾筒支撐架1-支撐圓環(huán)；2-托輪；3-連接轉(zhuǎn)軸；4-托輪軸；5-鎖緊螺母2.2.4拋丸器拋丸器是拋丸清理設備的關鍵部件，清理效果的好壞及生產(chǎn)率高低在很大程度上取決于拋丸器的性能。圖2-6為機械進丸拋丸器工作原理圖。彈丸由進丸管加入，落到與葉輪同軸的分丸輪中。分丸輪將彈丸卷起旋轉(zhuǎn)，在離心慣性力的作用下，彈丸通過分丸輪窗口，進入定向套，并由定向套窗口拋出，立即被高速旋轉(zhuǎn)的葉片所承接。在離心力作用下，彈丸沿葉片向外運動，最后以60～80m/s的速度離開葉片，拋向鑄件。由于彈丸離開葉片時間先后不一，故沿葉輪徑向散射成一扇面。調(diào)整定向套窗口位置，可以改變拋射的角度[1]114。拋頭是拋丸器的核心部件，主要由進丸管、分丸輪、定向套、葉輪和葉片等部件組成，其結(jié)構圖如圖2-7所示。圖2-6機械進丸拋丸器工作原理圖1-主軸；2-電動機；3-連接盤；4-殼體；5～7-護板；8-輸丸管；9-分丸輪；10-定向套；11-葉輪；12-葉片圖2-7拋頭結(jié)構圖1-分丸輪；2-定向套；3-聯(lián)動盤；4-葉輪；5-葉片2.2.5彈丸輸送回收裝置本設計中設備要求緊湊，占地面積小，選用機械回收裝置，主要由垂直提升機械和水平輸送機械組成。垂直提升機械基本上只有一種形式，即斗式提升機。而水平輸送設備，則形式比較多，有以下幾種：振動輸送機、刮板輸送機、帶式輸送機、螺旋輸送機。本設計中選用螺旋輸送機，優(yōu)點是設備安裝高度小，結(jié)構緊湊。螺旋輸送機不單獨配備電動機傳動裝置，而由提升機下輥筒出軸帶動，這種裝配方式可以保持水平進料和垂直提升自然連鎖，如圖2-8。螺旋輸送機分下螺旋輸送機和上螺旋輸送機。從拋丸室底部出來的彈丸、鐵銹、雜質(zhì)混合物，經(jīng)下螺旋輸送器運輸至斗式提升機，由斗式提升機提升至頂部，再經(jīng)上螺旋輸送器運輸至丸粒分離器中進行分離。如圖2-9。圖2-8提升機帶動螺旋輸送機簡圖1-提升機底座；2-下輥筒伸出軸；3-螺旋輸送機出軸；4-螺旋輸送機圖2-9螺旋輸送機簡圖1-傳動裝置；2-進料口；3-螺旋葉片；4-中間軸承；5-帶螺旋葉片的滾筒篩；6-大粒物料出料口；7-彈丸出料口；8-機殼；S-葉片的螺距2.2.6分離器本機采用流幕式分離器,其結(jié)構見圖2-10，主要由滾筒篩和分離箱組成。當彈丸由提升機進入分離器上部時，經(jīng)螺旋軸、滾筒篩在分離箱上部形成流幕狀，進入分離箱分離,同時把大塊雜物清除。在分離箱彈丸經(jīng)擋砂板下落，由除塵器的風量將彈丸、廢粒和灰塵分離。分離后彈丸從供丸閘門進入拋丸器，廢粒從廢料管流入廢料箱，灰塵進入除塵器。該分離器丸砂分離率高，是一種比較先進的分離器[5]。圖2-10流幕式分離器1-窗；2-分離箱；3-內(nèi)螺旋片；4-滾筒篩網(wǎng)；5-外螺旋片；6-螺旋篩罩；7-滾筒篩；8-帶螺旋片的螺旋軸；9-風管；10-調(diào)節(jié)板；11、12-鋼板；13-分離箱2.2.7濾筒式除塵器濾筒式除塵器具有體積小、效率高、操作簡便等優(yōu)點，近年來在各行業(yè)得以推廣運運濾。濾筒式除塵器主要由進風管道、排風管道、框架、濾芯、反吹系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)、電控裝置組成。其優(yōu)勢如下：1）濾筒式除塵器表面過濾的除塵效率遠遠高于舊式除塵器，大大減少了有害物的排放量，空氣凈化指標達到了世界先進水平，徹底改變了舊式除塵器達不到要求的落后狀態(tài)。2）濾筒式除塵器無濾料磨損現(xiàn)象，其本體上無可動部件，可長期使用不須維修（即使拆換濾筒也極方便）避免了舊式除塵器不斷換濾料的煩惱，省錢省時省力又無二次污染。3）濾筒式除塵器其體積、重量遠遠小于同規(guī)格的舊式除塵器，節(jié)省土建空間及土建負荷，節(jié)省基建投資顯著。4）濾筒式除塵器阻力小，耗壓縮空氣量小，無維修工作量。比各類舊式除塵器節(jié)能，節(jié)資30%以上，任何企業(yè)都不可忽視這一節(jié)能效果給企業(yè)帶來的顯著經(jīng)濟效益。第3章傳動設計3.1傳動類型介紹1.摩擦輪傳動摩擦輪傳動的優(yōu)點：a.制造簡單、操縱方便;b.維護方便、節(jié)省材料。摩擦輪傳動的缺點:a.效率低;b.穩(wěn)定性差。利用兩個或兩個以上互相壓緊的輪子之間的摩擦力傳遞動力和運動的機械運動。摩擦輪傳動可分為定傳動比和變傳動比的傳動兩類。工作時，摩擦輪之間必須有足夠的壓緊力，以免產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，損壞摩擦輪，影響正常傳動。圖3-1摩擦傳動簡圖2.帶傳動帶傳動的主要優(yōu)點：a.緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲小；b.帶傳動靠摩擦力傳動，過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；c.適用于兩軸中心矩較大的場合；d.結(jié)構簡單，制造、安裝和維護等均較為方便，成本低廉。帶傳動的缺點：a.不能保證準確的傳動比；b.需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力；c.整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；d.帶的壽命較短，傳動效率較低。鑒于上述特點，帶傳動主要適用于：a.速度較高的場合，多用于原動機輸出的第一級傳動。b.中小功率傳動，通常不超過50kw。c.傳動比一般不超過7，最大用到10。d.傳動比不要求十分準確。圖3-2帶傳動機構運動示意圖1-主動帶輪;2-傳動帶;3-從動帶輪3.齒輪傳動齒輪傳動的主要優(yōu)點是：a.瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)，傳動準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；b.適用于功率和速度范圍廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)萬千瓦，圓周速度從很低到300m/s；c.傳動效率高，η=0.92～0.98，在常用的機械傳動中，齒輪的傳動效率較高；d.工作可靠，使用壽命長；外廓尺寸小，結(jié)構緊湊。齒輪傳動的主要缺點：制造和安裝精度要求較高，需專門設備制造，成本較高，不宜用于較遠距離兩軸之間的傳動。齒輪傳動應滿足的基本要求是：a.瞬時傳動比不變，沖擊、振動和噪聲小，能保證較好的傳動平穩(wěn)性和較高的運動精度；b.在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，輪齒的強度高，耐磨性好，承載能力大，能達到預期的工作壽命。圖3-3齒輪傳動4.鏈傳動鏈傳動具有帶傳動和嚙合傳動的一些特點，其優(yōu)點是：鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比；傳動尺寸比較緊湊；不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小；承載能力大；效率高（η=0.95～0.98）。同時；鏈傳動能吸振與緩和沖擊，結(jié)構簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較大中心距的傳動，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等惡劣環(huán)境中工作。鏈傳動的缺點是：高速運轉(zhuǎn)時不夠平穩(wěn)；傳動中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中使用；只能用于平行軸間的傳動；安裝精度和制造費用比帶傳動高。圖3-4鏈傳動5.蝸桿傳動蝸桿傳動的主要優(yōu)點有：a.傳動比大，結(jié)構緊湊。傳遞動力時，一般i=8～100；b.蝸桿傳動相當于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲低；c.當蝸桿的導程角小于當量摩擦角時，可實現(xiàn)反向自鎖，即具有自鎖性。蝸桿傳動主要缺點有：a.因傳動時嚙合齒面間相對滑動速度大，故摩擦損失大，效率低。一般效率為η=0.7～0.9；具有自鎖性時η＜0.5。所以不宜用于大功率傳動；b.為減輕齒面的磨損及防止膠合，蝸桿一般使用青銅等貴重的減摩材料制造，故成本高；c.對制造和安裝誤差很敏感，安裝時對中心矩的尺寸精度要求很高。圖3-5圓柱蝸桿傳動6.螺旋傳動螺旋傳動由螺桿與螺母所組成，主要功用是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成直線運動并傳遞運動和動力。根據(jù)螺桿與螺母的相對運動關系，螺旋傳動常用的運動形式主要有圖2-6a、b所示的兩種：a.螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動；b.螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動。螺旋傳動按其用途不同可分為3類：a.傳力螺旋以傳遞動力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，間歇工作，運動速度不高，一般有自鎖要求。如起重和加壓裝置中的螺旋；b.傳導螺旋以傳遞運動為主，有時也承受較大的軸向載荷，常在較長的時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度較高，對傳動精度的要求也較高。如機床進給機構中的螺旋；c.調(diào)整螺旋用以調(diào)整和固定零件的相對位置，對自鎖性有較高的要求。如機床、儀器和測試裝置等的微調(diào)機構中的螺旋[6]。圖3-6螺旋傳動的運動形式3.2滾筒式拋丸清理機主要部件傳動方案的確定1.滾筒回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：本設計要求結(jié)構簡單、緊湊，運動傳遞空間小，因此采用齒輪傳動。在滾筒底端安裝可使?jié)L筒以滾筒中心線為軸線轉(zhuǎn)動的滾筒驅(qū)動電機，滾筒驅(qū)動電機通過一級齒輪減速機構帶動滾筒回轉(zhuǎn)，如圖3-7。2.滾筒擺動系統(tǒng)：采用鏈傳動，滾筒支撐架轉(zhuǎn)軸上裝有大鏈輪，減速電機安裝在殼體靠地面位置，電機通過小鏈輪帶動大鏈輪，可使?jié)L筒上下傾斜，實現(xiàn)自動上下料，如圖3-7。3.彈丸輸送機構：采用垂直提升機械和水平輸送機械的組合式。垂直提升機械即斗式提升機，采用鏈傳動，上下輥筒采用鏈輪，提升機在運輸過程中不會打滑，使固連在鏈鉤上的彈丸料斗能夠連續(xù)進料；鏈條還便于工廠制造、檢修、調(diào)整長度。水平輸送機械選用螺旋輸送機，傳動為螺旋傳動；設備安裝高度小，結(jié)構緊湊。4.拋丸器：拋丸器將彈丸加速拋出，是一個增速過程，運轉(zhuǎn)速度大，采用大帶輪驅(qū)動小帶輪的帶傳動可以防止過載，保護設備。圖3-7滾筒傳動示意圖3.3滾筒驅(qū)動電機功率計算[14]本設計中最主要的傳動設計部分為清銹過程中的滾筒回轉(zhuǎn)傳動以及上下料過程中的滾筒擺動傳動，先分別計算滾筒回轉(zhuǎn)、擺動傳動的電機功率。3.3.1滾筒回轉(zhuǎn)電機功率計算滾筒最大裝載量:滾筒質(zhì)量（由結(jié)構設計三維模型質(zhì)量屬性測量得）:滾筒加工件的總質(zhì)量:滾筒加工件總重量:滾筒與托輪間的摩擦力(摩擦系數(shù)μ取0.2):滾筒所需的驅(qū)動力矩：滾筒所需功率：滾筒驅(qū)動電機通過一級齒輪減速傳動帶動滾筒回轉(zhuǎn)，取齒輪傳動效率為0.9，則電機功率為：選用YCJ系列齒輪減速三相異步電動機，根據(jù)額定功率選用YCJ180。該選用型號電機額定功率1.1kw，輸出轉(zhuǎn)速15r/min,配用電動機90L-6。滾筒轉(zhuǎn)速5r/min，則傳動比i=15/5=33.3.2滾筒擺動電機功率計算滾筒支撐架和滾筒近似認為對擺動軸對稱，質(zhì)心在擺動軸上。認為擺動電機只需將500kg的工件帶動擺動，完成上下料。滾筒擺動所需的驅(qū)動力矩：滾筒深度約1000mm，取L=500mm滾筒擺動所需功率：取滾筒擺動轉(zhuǎn)速為2r/min。取鏈傳動效率為0.96，則電機功率為：選用G系列電機GLW32-550-200：G系列，臥式鋁合金箱體，直聯(lián)專用電機，功率550W，輸出轉(zhuǎn)速7r/min。傳動比i=7/2=3.5第4章主要傳動及零部件的計算4.1鏈傳動的計算4.1.1鏈條的設計與計算[14]1.選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)鏈輪傳動電機選用GLW32-550-200(G系列，臥式鋁合金箱體，減速機型號32，直連專用電機0.55kw，輸出轉(zhuǎn)速7r/min)，滾筒旋轉(zhuǎn)裝卸料轉(zhuǎn)速2r/min，i=7/2=3.5。則大鏈輪齒數(shù)，取2.確定計算功率查表9-6得工況系數(shù)，齒數(shù)系數(shù)Kz=1.35，單排鏈3.選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)查圖9-11，可選20A型滾子鏈，查表9-1，鏈條節(jié)距為p=31.75mm。4.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距：a0=(30～50)p=(30～50)×31.75=952.5～1587.5mm。取a0=1000mm。鏈條節(jié)數(shù)：，其中取（取偶）查表9-7，得中心距計算系數(shù)f1=0.24281,則鏈的最大中心距為：實際中心距為：,一般5.計算鏈條速度由v=0.07m/s和鏈號20A，查圖9-14，采用定期人工潤滑。6.計算壓軸力F有效圓周力為：為壓軸力系數(shù)，對于水平傳動則壓軸力4.1.2滾子鏈的靜強度計算[15]在低速（）重載鏈傳動中，鏈的主要失效形式是過載拉斷，鏈條的靜強度占主要地位，應進行鏈條的靜強度驗算。鏈條靜強度計算公式為式中為靜強度安全系數(shù)；為鏈排數(shù)；為工況系數(shù)；為有效圓周力；為單排鏈的極限拉伸載荷F=7.857kN,并查表得，，F(xiàn)Q=86.7kN所以為許用安全系數(shù)，一般為4～8；如果按最大尖峰載荷來代替進行計算，則可為3～6；所以滿足要求4.1.3鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸計算[15]鏈輪齒數(shù)Z1=19,Z2=67,滾子鏈條節(jié)距p=31.75,鏈條滾子外徑dr小鏈輪尺寸計算：小鏈輪分度圓直徑d1=p小鏈輪齒頂圓直徑?=31.75小鏈輪齒根圓直徑?最大齒根距離:奇數(shù)齒L大鏈輪尺寸計算：大鏈輪分度圓直徑d2=p大鏈輪齒頂圓直徑?=31.大鏈輪齒根圓直徑?最大齒根距離L=677.4×4.2齒輪傳動計算[14]4.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)(1)按滾筒傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)拋丸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度(GB10095-88)。(3)材料選擇。由表10-l選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。(4)選小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=3×20=60。4.2.2按齒面接觸強度設計由設計計算公式（10-9a）進行試算，即(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)試選載荷系數(shù)Kt=1.3。2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。T3)由表10-7選取齒寬系教?d4)由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa。5)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限6)由式10-l3計算應力循環(huán)次數(shù)。NN設定滾筒拋丸機工作壽命10年，每年300天，每天8h。7)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.08;KHN2=1.17。8)計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=l，由式(10-12)得σσ(2)計算1)試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入σd2)計算圓周速度vv=3)計算齒寬bb=4)計算齒寬與齒高之比b模數(shù)m齒高h=2.25b5)計算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.11m/s,7級精度,由圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.01直齒輪，K由表10-2查得使用系數(shù)K由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪懸臂布置時，K由b/h=4.44,KHβ=1.195,查圖K=6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得d7)計算模數(shù)m。m=4.2.3按齒根彎曲強度設計由式(10-5)得彎曲強度的設計公式為m≥（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值l)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE1=610MPa；大齒輪的彎曲強度極限2)由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K3)計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(10-12)得σσ4)計算載荷系數(shù)KK=5)查取齒形系數(shù)由表10-5查得YFa1=2.8,YFa2=2.286)查取應力校正系數(shù)由表10-5查得YSa1=1.55,YSa2=1.737)計算大、小齒輪的YFaYY大齒輪的數(shù)值大(2)設計計算m≥對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關.可取由彎曲強度算得的模數(shù)5.06并就近圓整為標準值m=5mm，按接觸強度算得的分度圓直徑d1=145.1mm,算出小齒輪齒數(shù)z大齒輪齒數(shù)z4.2.4幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑dd(2)計算中心距a=(3)計算齒寬b=取B2=72.5mm，B1=80mm結(jié)語本課題涉及機械、電氣、編程等方面的內(nèi)容，由于篇幅的限制以及本人知識的局限性，本論文著重進行的是滾筒式拋丸清理機機械裝置部分的結(jié)構設計，繪制了裝配圖和零件圖。在設計過程中，較多的運用了經(jīng)驗，及借鑒他人的發(fā)明專利，而少于精準的計算。說明經(jīng)驗重要的同時，也指出