皮带扣压铸件分离机研究设计 毕业设计.pdf

毕毕毕毕 业业业业 设设设设 计（论计（论计（论计（论 文）文）文）文） 题题题题 目目目目皮带扣压铸件分离机研究设计皮带扣压铸件分离机研究设计皮带扣压铸件分离机研究设计皮带扣压铸件分离机研究设计 i 摘摘摘摘 要要要要 皮带扣是人们日常生活中的必需品， 本文研究和设计了一种皮带扣压铸件分 离机。目前从铸件上分离皮带扣的方法只有两种：第一，人工带上手套将工件从 浇道上分离下来。第二，采用滚筒分离。本皮带扣压铸件分离机的设计包括可调 分离装置、链板传动装置、链板传动松紧调节装置及整体机架等五大部分，它只 需一次就能从压铸件上分离出料袋及皮带扣， 为皮带扣的生产解决了一系列的问 题。它不仅避免工人被铸件刮伤、烫伤，皮带扣表面被划伤，而且使得皮带扣分 离后与料袋、 浇道分类回收， 提高了皮带扣加工的效率， 减少皮带扣的加工成本。 本设计已获得国家发明专利。 关键字关键字: :皮带扣压铸件分离机装置 ii abstractabstractabstractabstract belt buckle is one of necessities in our daily life, this paper researches and designs a kind of casting centrifuge belt press. at present from the casting isolation belt buckle there are only two ways: first, the artificial with gloves on the workpiece is separated from the sprue. in second, the drum separation. the belt pressing casting separator design includes adjustable separating device, transmission device, a chain plate chain plate driving device for regulating tightness and overall frame of five parts, it only needs one time can be isolated from die casting material bag and belt buckle, belt buckle production to solve a series of problems. it not only avoids the workers were casting scratches, burns, belt buckle surface from being scratched, and the belt buckle after separation with plastic bags, sprue recycling, improves the belt buckle processing efficiency, reduce the cost of processing belt buckle. this design has won state invention patents. keywordkeywordkeywordkeyword：belt buckledie castingseparatordevice i 目目目目录录录录 1 1 概概 述述1 1.1 本课题研究的目的及意义1 1.2 皮带扣生产的现状及发展前景2 1.3 本课题的研究内容2 2 2 整体方案整体方案 3 2.1 方案简述3 2.2 皮带扣压铸件的传动4 2.3 料袋及皮带扣的分离4 2.4 主浇道的顶出4 3 3 传动方案及电机的选取传动方案及电机的选取 6 3.1 传动方案6 3.2 电机的选取6 4 4 可调分离装置的结构设计可调分离装置的结构设计10 4.1 可调分离装置的工作原理 10 4.2 斜块固定板间距调节实现方案 11 4.2.1 丝杆的自锁验算11 4.3 料袋及皮带扣分离实现方案 13 4.4 斜块固定板定位实现方案 14 5 5 链板传动装置的结构设计链板传动装置的结构设计16 5.1 链板传动装置的工作原理 16 5.2 压铸件在链板传动装置上定位实现方案 18 5.3 主动轴相关设计 20 5.3.1 主动轴的结构设计 20 5.3.2 主动轴的强度校核 21 5.3.3 主动轴的固定 22 5.4 从动轴相关设计 23 5.4.1 从动轴的结构设计 23 ii 5.4.2 从动轴的强度校核23 5.4.3 从动轴的固定23 6 6 链板传动松紧调节装置的结构设计链板传动松紧调节装置的结构设计 25 6.1 链板传动松紧调节装置的工作原理25 7 7 机架的结构设计机架的结构设计 28 7.1 前后板的结构设计28 7.2 支架的结构设计31 7.3 整体机架结构32 8 8 重要零部件的设计重要零部件的设计 35 8.1 主动轴链轮的设计35 8.2 从动轴链轮的设计37 8.3 主动轴小链轮与电机小链轮的设计39 9 9 皮带扣压铸件分离机结构图皮带扣压铸件分离机结构图 43 9.1 皮带扣压铸件分离机三维效果图43 9.2 各部分三维装配爆炸图43 9.3 皮带扣压铸件分离机结构二维图45 9.4 皮带扣压铸件分离机零部件明细表45 设计小结设计小结 48 参考文献参考文献 49 附附 录录50 1 1 1 1 1 概概概概 述述述述 1.11.11.11.1 本课题研究的目的及意义本课题研究的目的及意义本课题研究的目的及意义本课题研究的目的及意义 众所周知，皮带是人们日常生活中必不可少的生活用品。随着经济的发展， 生活水平的不断提高，人们不仅仅只是追求实用，更多的是追求外观的精致、 多 变。 这样就使得人类对皮带更新速度的要求越来越高，因此皮带扣的生产量越来 越大。大家知道，皮带扣的生产是从压铸成型开始的，必须将皮带扣从皮带扣压 铸件上分离下来， 后续加工才能继续进行。所以皮带扣压铸件的分离这道加工过 程的工作效率直接影响整个生产效率。 1.料袋2.皮带扣3.浇道4.主浇道1.料袋2.皮带扣3.主浇道4.浇道 （a）一字型皮带扣压铸件（b）工字型皮带扣压铸件 （c）皮带扣压铸件实物 图 1-1 皮带扣压铸件 然而，针对于现在从铸件上分离皮带扣的方法只有两种：第一，人工带上手 套将料袋及皮带扣从浇道上分离下来。 人工分离劳动强度大， 手容易被铸件刮伤； 其次， 很多情况下为了达到快速生产的目的， 很多铸件没有完全冷却就进行分离， 2 容易将工人烫伤，在温度冷却的过程中也延长了加工时间，效率低。第二，采用 滚筒分离，皮带扣在滚筒中转动分离时容易被划伤，并且分离后皮带扣与飞边、 浇道混在一起，仍需人工进行分捡。而且作为皮带扣生产公司来说，大量的皮带 扣加工所雇佣人工的花费成本也较高。 而本皮带扣压铸件分离机将为这些问题带 来解决方法。本皮带扣压铸件分离机可以实现至少三大类的皮带扣压铸件分离： “一”字型、 “工”字型、 “王”字型等。通过链板传动装置可以实现准确的传动 并且不打滑、稳定性好，通过可调分离装置可以满足不同宽度铸件的分离，由于 本设计与铸件接触部分为金属材料，所以可以实现稍高温度的加工，大大的缩短 加工周期，提高生产效率。 综上所述，本皮带扣压铸件分离机打破了皮带扣分离加工不能机械化的瓶 颈。 在此， 我们建议皮带扣生产厂家将皮带扣压铸件统一压铸成 “一” 字型、 “工” 字型、 “王”字型等，以便机械加工。 1.21.21.21.2 皮带扣生产的现状及发展前景皮带扣生产的现状及发展前景皮带扣生产的现状及发展前景皮带扣生产的现状及发展前景 我们通过与一些公司沟通了解到，目前，皮带扣的生产大多数公司采用的都 是人工作业， 工人戴上手套对皮带扣压铸件上的料袋及皮带扣进行分离，生产环 境差、人工劳动强度大、生产效率低并且不安全。毫无疑问，现在各个行业的生 产加工都向着低成本、高效率的方向发展，并且生产加工过程更为人性化。皮带 扣的生产也不例外， 会向着机械加工代替人工作业的方向发展，从而大大提升生 产效率， 也避免了工人安全问题的产生。逐步降低工人参与的加工时间与劳动强 度，最终达到“无人工厂”的状态。 1.31.31.31.3 本课题的研究内容本课题的研究内容本课题的研究内容本课题的研究内容 本课题针对目前皮带扣生产的状态， 研究设计出一种皮带扣压铸件分离机可 以实现至少三大类的皮带扣压铸件分离： “一”字型、 “工”字型、 “王”字型等。 通过链板传动装置可以实现准确的传动并不打滑、稳定性良好，通过可调分离装 置可以满足不同宽度铸件的分离，由于本设计与铸件接触部分为金属材料，所以 可以实现稍高温度的加工，大大的缩短加工周期，提高生产效率。 3 2 2 2 2 整体方案整体方案整体方案整体方案 2.12.12.12.1 方案简述方案简述方案简述方案简述 1.链板传动装置 2.电机保护罩 3.回收箱 4.链板传动松紧调节装置 图 2-1 皮带扣压铸件分离机 整个分离流程是由链板传动装置带动，当压铸件被放到传动链上后，压铸件 通过传动链上的定位孔及定位销实现定位，传动链载着压铸件向前运动。首先， 传动链载着压铸件通过第一斜块组，在压铸件的移动过程中，料袋逐渐被斜块向 下压，随着传动链的移动，料袋被斜块折叠的程度越大；其次，如果料袋没有被 分离下来， 会随着传动链继续进入第二个斜块进行分离，经过三次反复折叠能很 好地实现料袋与压铸件的分离。传动链继续向前运动，通过第二斜块组，经过三 次折叠实现工皮带扣与浇道分离，最后皮带扣、浇道均掉入对应的回收箱中， 当 浇道在传动链上运动到头， 安装在轴下端的顶板将浇道顶出定位孔，以防止浇道 4 被定位孔卡死，最后完成整个分离过程。 整个加工过程如下： 2.22.22.22.2 皮带扣压铸件的传动皮带扣压铸件的传动皮带扣压铸件的传动皮带扣压铸件的传动 皮带扣压铸件形状有其特殊性，在传动加工的过程中，我们根据其形状选择 采取锥孔进行平面定位，用销进行旋转定位，另外，主浇道轴向用压板防止铸件 轴向移动。 从而保证了皮带扣压铸件在整个传动加工过程中充分定位，详细工作 原理后面我们会说明。 2.32.32.32.3 料袋及皮带扣的分离料袋及皮带扣的分离料袋及皮带扣的分离料袋及皮带扣的分离 我们从企业拿回了一些皮带扣压铸件实物， 经研究及当前企业生产的经验可 知，由于皮带扣压铸件的材料特性，料袋、皮带扣只需很小的力轻轻掰动即可从 铸件上分离下来。这也是当前采取人工作业可行的原因。鉴于此，我们设计了可 调分离装置， 利用两组斜块分别对料袋及皮带扣进行分离，详细工作原理后面我 们会说明。 2.42.42.42.4 主浇道的顶出主浇道的顶出主浇道的顶出主浇道的顶出 为防止主浇道在重力的作用下仍不能从定位孔中脱离， 从而卡住链板传动装 置运转，我们设计了废料顶出板如图 2-2 所示，在料袋和皮带扣分离之后，利用 5 废料顶出板的斜度将主浇道顶出。 图 2-2 废料顶出板 当料袋及皮带扣均从皮带扣压铸件上分离后， 只剩皮带扣压铸件主浇道随链 板传动装置继续前进，当主浇道遇到废料顶出板时由于斜坡作用会被往上顶， 从 而防止其卡住链板传动装置，如图 2-3 所示。 1.链板传动装置 2.皮带扣压铸件主浇道 3.废料顶出板 图 2-3 废料顶出板工作原理 至此，整个皮带扣压铸件分离加工过程完成。 6 3 3 3 3 传动方案及电机的选取传动方案及电机的选取传动方案及电机的选取传动方案及电机的选取 3.13.13.13.1 传动方案传动方案传动方案传动方案 图 3-1 传动方案简图 通过与企业的沟通，考虑加工的实际情况，传动装置移动速度 v 取 0.2m/s。 为降低成本及简化机器的结构， 我们选取带有减速机的电机，这样电机可以直接 固定在前后板上，无需另外设计机架来安放。 3.23.23.23.2 电机的选取电机的选取电机的选取电机的选取 主动轴旋转带动链板传动装置对皮带扣压铸件进行加工， 需要克服链板传动 装置与链板支撑、链板与链板、轴与轴承等之间的摩擦阻力，经估算，主动轴带 动链板传动装置及皮带扣压铸件运转， 考虑到各方面摩擦阻力及链板链条张紧力 的影响，为充分保证机器正常运转，取总阻力 f 最大为 2kn。由于要确保工作人 员能准确将皮带扣压铸件安插在定位孔中，并且保证一定的传送速度和加工效 率，取传动装置移动速度 v 为 0.2m/s。则所需功率 kwsmnvfp4 . 0/2 . 02000=（3.1） 终上所述， 为满足设计要求，我们采用嘉田传动机械有限公司的三相卧式齿 轮减速电机，如图 3-1 及表 3-1 所示。 7 图 3-1 三相卧式齿轮减速电机 表 3-1 三相卧式齿轮减速电机参数 根据所需功率、 实际安装尺寸、分离机整体外观等由表 3-1 查出所需电机参 数。从而选出电机型号：gh28-0.4-50s，如图 3-2。 8 图 3-2 gh28-0.4-50s 三相卧式齿轮减速电机 表 3-2 g 系列齿轮减速电机输出扭矩表 標準型 kg-m 減 速 比 輸出轉速 輸出扭矩 0.1kw0.2kw0.4 kw0.75 kw1.5 kw2.2 kw3.7 kw hz 50605060506050605060506050605060 35006000.190.160.370.310.700.601.301.102.602.203.803.206.005.50 53003600.310.260.620.521.201.002.201.904.503.806.725.6011.010.0 101501800.620.521.241.042.402.004.503.809.107.6013.711.222.020.0 151001200.910.761.801.503.603.006.805.7013.511.320.116.832.629.8 2075901.201.002.402.004.804.009.007.5018.115.126.822.443.636.0 2560721.401.203.002.506.005.0011.29.4022.618.933.628.053.949.5 3050601.801.503.603.007.206.0013.511.327.122.640.333.664.758.8 4037452.201.904.603.909.307.8017.514.634.929.152.043.486.378.4 4533402.702.205.404.4010.99.1020.617.041.134.059.849.698.581.7 5030362.802.405.704.8011.69.7021.918.343.636.465.154.310797.0 6025303.402.906.905.8013.911.626.221.952.443.778.165.1127115 7021254.303.608.006.8016.213.531.526.362.452.092.577.1 8019234.804.009.207.7018.415.435.529.670.859.010587.5 9 9017205.204.4010.38.6020.717.339.332.877.164.311394.3 10015185.804.9011.59.6023.019.243.236.083.769.8126105 12012156.905.8013.811.527.723.151.843.210183.7 14011138.006.7016.013.432.026.759.749.811696.8 1609119.107.6018.315.336.330.368.056.7132110 18081010.38.6020.717.340.834.076.864.0148123 2007911.69.7022.919.143.236.082.869.0 注：1kg-m=9.8nm 查表 3-2 可知，gh28-0.4-50s 型三相卧式齿轮减速电机相关性能参数如下 表。 表 3-3 gh28-0.4-50s 型三相卧式齿轮减速电机相关性能 10 4 4 4 4 可调分离装置的结构设计可调分离装置的结构设计可调分离装置的结构设计可调分离装置的结构设计 4.14.14.14.1 可调分离装置工作原理可调分离装置工作原理可调分离装置工作原理可调分离装置工作原理 根据皮带扣压铸件加工的实际需要， 由于的不同种类的皮带扣压铸件料袋及 皮带扣的间距均不相同， 为了提高的本分离机的多用途性能，我们设计了可调分 离装置。 （a）可调分离装置二维图 11 1.斜块固定板 2.斜块组 3.手轮 4.斜块固定板导杆 5.丝杆 （b）可调分离装置三维图 图 4-1 可调分离装置 可调分离装置包括斜块固定板、连接两斜块固定板的斜块固定板导杆、丝杆 上的手轮与安装在钢板上的斜块组，通过手轮转动丝杆可调节斜块组的位置， 达 到料袋、皮带扣与主浇道分离的目的。 4.24.24.24.2 斜块固定板间距调节实现方案斜块固定板间距调节实现方案斜块固定板间距调节实现方案斜块固定板间距调节实现方案 4.2.14.2.14.2.14.2.1 丝杆的自锁验算丝杆的自锁验算丝杆的自锁验算丝杆的自锁验算 为达到两个斜块固定板同时相向或背向移动，丝杆采用两段反向螺纹如图 4-2 所示。 图 4-2 丝杆 12 当加工一批皮带扣压铸件时， 我们先根据皮带扣压铸件的实际结构特征通过 摇动手轮转动丝杆来调节斜块固定板之间适宜的距离，再进行加工。故当斜块固 定板调定后不允许其位置再次变动。所以需要丝杆螺纹能够自锁。 螺纹升角度 = 2 arctan d l ，且 2 cos arctan s =（为当量摩擦角） 式中各个参数为： （1） s 螺纹副的摩擦系数取 0.09 （2）梯形螺纹的牙形角 30= （3）l导程为单头螺纹，故mmpl1= （4）丝杆中径mmd30 2 = 则 6 . 0 030 . 0 14 . 3 001 . 0 arctanarctan 2 = = d l （4.1） 323. 5 2 30 cos 09 . 0 arctan 2 cos arctan= s （4.2） 显然满足 = 2 arctan d l ，且使得034 ，故经验算，丝杆螺纹自锁。 利用丝杆套筒与斜块固定板过盈配合，丝杆套筒上攻螺纹，旋转 丝杆即可调节斜块固定板的间距，如图 4-3 所示。 1.丝杆套筒 2.丝杆 3.斜块固定板 图 4-3 丝杆与斜块固定板的连接 13 4.34.34.34.3 料袋及皮带扣分离实现方案料袋及皮带扣分离实现方案料袋及皮带扣分离实现方案料袋及皮带扣分离实现方案 可调分离装置可以根据不同的皮带扣压铸件调整斜块固定板之间的距离， 从 而加工不同的类型的皮带扣压铸件。由于皮带扣压铸件的材料特性，料袋、皮带 扣只需很小的力轻轻掰动即可从铸件上分离下来， 得出料袋及皮带扣的分离方案, 如图 4-2、图 4-3 所示。 图 4-2 料袋分离过程 当皮带扣压铸件随链板传动装置通过第一斜块组时，在压铸件的移动过程 中，料袋逐渐被第一个斜块向下压，随着传动链的移动，料袋被斜块折叠的程度 越大。当然，就算料袋没有被分离下来，会随着传动链继续进入第二个斜块进行 分离，经过三次反复折叠能很好地实现料袋与铸件的分离，如图 4-2 所示。 14 图 4-3 皮带扣分离过程 当皮带扣压铸件继续随链板传动装置通过第二斜块组时， 在压铸件的移动过 程中，皮带扣逐渐被第一个斜块向下压，随着传动链的移动，皮带扣被斜块折叠 的程度越大。当然，就算皮带扣没有被分离下来，会随着传动链继续进入第二个 斜块进行分离，经过三次反复折叠能很好地实现皮带扣与铸件的分离如图 4-3 所示。 丝杆上加工出正反向螺纹， 旋转丝杆两块斜块固定板相向或背向而行，从而 达到调节斜块组间距的目的。 4.44.44.44.4 斜块固定板定位实现方案斜块固定板定位实现方案斜块固定板定位实现方案斜块固定板定位实现方案 为确保分离能够实现，斜块固定板不能松动、偏移，我们采用导杆将两块斜 块固定板连接在一起， 使其只能延导杆轴向移动，斜块固定板与导杆之间用铜套 连接从而保证不会松动。 15 1. 斜块固定板导杆套筒 2.斜块固定板导杆 3.斜块固定板 图 4-4 斜块固定板导杆与斜快固定板的连接 16 5 5 5 5 链板传动装置的结构设计链板传动装置的结构设计链板传动装置的结构设计链板传动装置的结构设计 5.15.15.15.1 链板传动装置的工作原理链板传动装置的工作原理链板传动装置的工作原理链板传动装置的工作原理 如图 5-1 所示， 链板传动装置包括从动轴链轮、 链板支撑、 压铸件定位链板、 主动轴小链轮、主动轴、主动轴链轮、合页、传动链、从动轴及深沟球轴承。 通 过传动链可以得到准确、平稳的传动，并可防止打滑。 1.从动轴链轮 2.链板支撑 3.压铸件定位链板 4.主动轴小链轮 5.主动轴 6.主动轴链轮 7.合页 8.传动链 9.从动轴 10.深沟球轴承 （a）链板传动装置整体 17 1.合页 2.压铸件定位链板 3.从动轴链轮 4.传动链 5.从动轴 6.链板支撑 （b）链板传动装置局部 图 5-1 链板传动装置 如图 5-2 所示，合页与压铸件定位板随传动链条在主动轴转动下一起传动， 在链板支撑的作用下，合页成水平状态，与压铸件定位板成零度夹角，从而便于 料袋的分离。当经过第一斜块组后，无链板支撑作用，合页在重力作用下竖直成 九十度，与压铸件定位板成九十度夹角，从而便于皮带扣的分离。 1.链板支撑 2.合页1.压铸件定位链板 2.合页 （a）有链板支撑时合页状态（b）无链板支撑时合页状态 图 5-2 链板传动装置 18 5.25.25.25.2 压铸件在链板传动装置上定位实现方案压铸件在链板传动装置上定位实现方案压铸件在链板传动装置上定位实现方案压铸件在链板传动装置上定位实现方案 我们根据皮带扣压铸件的实际外形特征设计出了专用定位装置， 压铸件定位 链板，如图 5-3 所示。 （a）压铸件定位链板二维图 定位销定位孔 （b）压铸件定位链板三维图 图 5-3 压铸件定位链板 我们将皮带扣压铸件的主浇道安插在压铸件定位链板的定位孔中从而得到 19 平面定位，利用定位销阻止其旋转，如图 5-4 所示。另外，我们利用压板防止其 轴向窜动，得到轴向定位。 皮带扣压铸件定位链板合页 料袋浇道主浇道 图 5-4 压铸件定位链板与皮带扣压铸件 合页被链板支撑托着的过程中能防止皮带扣压铸件在运动时被链板支撑划 伤。 压铸件定位链板的定位孔能与皮带扣压铸件的圆锥形主浇道配合，将压铸件 部分约束。压铸件定位链板上有定位销，很好的固定了皮带扣压铸件的位置， 能 够很好的保证其在被分离的过程中不会转动和移动。 当然， 定位销可以是圆锥销、 圆柱销等不同形状。这样可以提高定位的多样性。 20 1.压铸件定位链板 2.定位销 3.皮带扣压铸件 4.合页 5.定位孔 图 5-5 链板传动装置及皮带扣压铸件 5.35.35.35.3 主动轴相关设计主动轴相关设计主动轴相关设计主动轴相关设计 5.3.15.3.15.3.15.3.1 主动轴的结构设计主动轴的结构设计主动轴的结构设计主动轴的结构设计 由于主动轴需给链板传动装置提供动力， 主动轴链轮与主动轴我们采用键连 接进行周向定位， 利用紧定螺钉进行轴向定位， 故在主动轴上加工出键槽及小孔。 （a）主动轴二维图 21 （b）主动轴三维图 图 5-6 主动轴 5.3.25.3.25.3.25.3.2 主动轴的强度校核主动轴的强度校核主动轴的强度校核主动轴的强度校核 本分离机正常运转对皮带扣压铸件进行分离时， 经估算链板传动装置所受各 种阻力之和最大取 2kn，能够充分保证机器的正常运转。 则有，主动轴链轮分度圆周向力为 f=2kn，主动轴链轮分度圆直径 d=127mm。 主动轴所受扭矩mn m n d ft=127 2 127 . 0 2000 2 （5.1） 分析可知，主动轴链轮之间的轴所受扭矩处处相等，其余部分不受扭矩， 故 只需校核主动轴上最危险的截面mm35。 危险截面抗扭截面系数 r i w p t =（5.2） 其中 7 44 1047 . 1 32 035 . 0 14 . 3 32 = = d ip ，mmrd352=（5.3） 得 6 7 104 . 8 2 035 . 0 1047 . 1 2 = = d r ii w pp t 则mpa mnt wt 1 . 15 104 . 8 127 6max = = （5.4） 本主动轴设计材料采用调质 45 号优质碳素钢，查询机械设计表 8-2 可 知，此钢剪切疲劳极限mpa155 1 = 。 22 故mpampa155 1 . 15 1max = 显然满足强度要求。 5.3.35.3.35.3.35.3.3 主动轴的固定主动轴的固定主动轴的固定主动轴的固定 如图 5-7 所示，主动轴与轴承、轴承与主动轴法兰均为过渡配合，而主动轴 法兰由螺栓固定在前后板上从而充分保证主动轴的准确定位。 1.主动轴链轮 2.主动轴 3.深沟球轴承 4.定位套筒 5.主动轴小链轮 6.键 7.螺栓 8.主动轴法兰 （a）主动轴的固定二维图 （b）主动轴的固定三维图 图 5-7 主动轴的固定 23 5.45.45.45.4 从动轴相关设计从动轴相关设计从动轴相关设计从动轴相关设计 5.4.15.4.15.4.15.4.1 从动轴的结构设计从动轴的结构设计从动轴的结构设计从动轴的结构设计 （a）从动轴二维图 （b）从动轴二维图 图 5-8 从动轴 5.4.25.4.25.4.25.4.2 从动轴的强度校核从动轴的强度校核从动轴的强度校核从动轴的强度校核 由于从动轴与从动轴链轮之间由轴承连接，从动轴链轮相对从动轴转动， 而 从动轴固定不动，故从动轴不受扭矩，因而无需校核剪切应力。从动轴只受链板 传动装置施加的张紧力，而此张紧力很小可以忽略不计。 5.4.35.4.35.4.35.4.3 从动轴的固定从动轴的固定从动轴的固定从动轴的固定 如图 5-9 所示，从动轴固定在松紧调节器上，两端由松紧螺母紧固， 24 1.套筒 2.松紧调节器 3.松紧螺母 4.松紧调节器固定 5.从动轴 6.从动轴链轮 （a）从动轴的固定二维图 松紧调节螺母松紧调节器从动轴链轮 松紧调节器固定松紧螺母从动轴 （b）从动轴的固定三维图 图 5-9 从动轴的固定 25 6 6 6 6 链板传动松紧调节装置的结构设计链板传动松紧调节装置的结构设计链板传动松紧调节装置的结构设计链板传动松紧调节装置的结构设计 6.16.16.16.1 链板传动松紧调节装置的工作原理链板传动松紧调节装置的工作原理链板传动松紧调节装置的工作原理链板传动松紧调节装置的工作原理 此装置的设计灵感来自于自行车后轮松紧调节原理。利用丝杆螺母原理， 如 图 6-1 所示，拧动松紧调节螺母，而松紧调节螺母被松紧调节器固定所固定， 则 松紧调节器上的丝杆产生平移， 使得整个松紧调节器带着从动轴延前后板上的导 轨缓缓平移，从而达到调节松紧的目的。 （a）链板传动松紧调节装置状态为松 26 （b）链板传动松紧调节装置状态为紧 松紧调节器松紧螺母 松紧调节螺母松紧调节器固定从动轴 （c）链板传动松紧调节装置三维 图 6-1 链板传动松紧调节装置 此处需要注意，前后板上均有一个松紧调节器，在拧动松紧调节螺母时， 两 个螺母拧动的程度应当尽量一致，不能相差太大，否则可能造成链板传动装置不 27 能正常运转。而这样设计的目的在于，使得分离机适应性提升，有利于针对不同 的加工情况调节链板传动装置的松紧。 28 7 7 7 7 机架的结构设计机架的结构设计机架的结构设计机架的结构设计 7.17.17.17.1 前后板的结构设计前后板的结构设计前后板的结构设计前后板的结构设计 方案一： 图 7-1 采用轻质槽钢加工的前板 此方案我们采用槽钢加工分离机前后板，槽钢加工的优点: 1槽钢有外沿，可增加其抗扭、抗弯强度，从而保证加工时不会变型。 2. 有外沿可直接钻孔来固定脚架、电机等零部件，无需再焊接钻孔用的衔 接板。 槽钢加工的缺点： 1. 相对其他型材稍重。 29 图 7-2 采用轻质槽钢加工前后板的分离机整体 方案二： 图 7-3 采用轻质钢板加工的前板 此方案我们采用钢板加工分离机前后板，钢板加工的优点: 30 1. 整个前后板重量较轻。 钢板加工的缺点： 1. 由于材料结构为板状，加工时容易产生变形，从而影响装配甚至无法装 配。 2. 由于压板支撑、电机固定板等零部件需固定在前后板上，故需另外焊接 钢板钻孔来固定。这增加了板加工变形的可能性，而且工作量较多。 图 7-4 采用轻质钢板加工前后板的分离机整体 比较两种方案我们可知， 方案一由于槽钢有外沿， 具有较好抗弯、 抗扭强度， 可以避免加工后因板变形而不能装配的问题。 方案二板料加工会出现变形影响装 配，并且加工焊接处较多，容易引起变形。综合考虑，我们选用方案一。 31 7.27.27.27.2 支架的结构设计支架的结构设计支架的结构设计支架的结构设计 为充分保证整个机器的结构强度，支架我们采用方钢焊接而成，并用筋板固 定前后板连接板，如图 7-5 所示。 （a）支架二维图 前后板连接板筋板 （b）支架三维图 图 7-5 支架 支架底部焊接一定厚度的钢板，中心钻孔并攻丝，与可调式升降脚螺纹连 32 接，如图 7-6 所示。 1.螺杆 2.方钢 3.钢板 4.止动螺母 5.升降脚底座 图 7-6 可调式升降脚 螺杆与升降脚底座焊接在一起，调节高度时先拧松止动螺母，转动升降脚底 座至适宜高度，然后拧紧止动螺母即可。 7.37.37.37.3 整体机架结构整体机架结构整体机架结构整体机架结构 从皮带扣压铸件的实际加工情况，综合考虑，我们给出了三种整体机架结构 方案，如图 7-7、图 7-8、图 7-9 所示。 方案一， 电机固定在主动轴下方机架外侧，电机输出轴与链板传动装置主动 轴之间采用皮带轮传动。 方案二， 电机需另外设计一个支架加以固定，电机输出轴与链板传动装置主 动轴直接连接。 方案三，电机固定在机架的前后板上，电机输出轴与链板传动装置主动轴 之间采用链轮传动。 33 方案一： 图 7-7 整体机架方案一 方案二： 图 7-8 整体机架方案二 34 方案三： 图 7-9 整体机架方案三 从机体功能实现、结构紧凑、装配方便、外观等各方面综合分析，我们选取 方案三。 35 8 8 8 8 重要零部件的设计重要零部件的设计重要零部件的设计重要零部件的设计 8.18.18.18.1 主动轴链轮的设计主动轴链轮的设计主动轴链轮的设计主动轴链轮的设计 1.选择链轮材料、热处理方式和精度等级 由于本皮带扣压铸件分离机中，主动轴链轮只需带动链板传动装置运转即 可，无冲击等较大阻力，故主动轴链轮所承受载荷相对来说较小，故主动轴链轮 及主动轴小链轮均选用 45 钢表面淬火，平均齿部表面硬度淬火硬度为 48hrc。 选用 8 级精度。 2.确定链轮齿数 主动轴链轮结构如图 8-1 所示。根据皮带扣压铸件分离机的实际需要，我们 选取主动轴链轮弦齿距 p p=19mm， 分度圆直径mmd127=， 查阅链轮设计制造应用 手册表 2-9 链轮设计速查表得主动轴链轮齿数21 1 =z，由于链板传动装置为水 平传动，故取从动轴链轮齿数21 2 =z。 3.修正功率 21 :fpfpp cc = 式中各参数如下： （1）p：链板传动装置所需功率kwp2 . 0=； （2） 1 f：工况系数，查阅机械设计手册表 6.2-8（p6-102）取7 . 1 1 =f； （3） 2 f： 主动轴链轮齿数系数，90 . 0 21 1919 08 . 1 08 . 1 1 2 = = = z f；（8.1） 则，kwkwfpfpc306 . 0 9 . 07 . 12 . 0 21 =。（8.2） 4.初定中心距 根据皮带扣压铸件分离机的实际结构需要，我们选取中心距mma1781 0 =。 5.链长节数 0 x（其中，p为弦齿距） 0 3210 0 2 2 pfzz p a x+ + +=（8.3） 其中，0 2 2121 2 22 12 3 = = = zz f（8.4） 47.2080 2 2121 19 17812 2 2 0 3210 0 =+ + + =+ + += pfzz p a x（8.5） 36 将 0 x圆整，取209 0 =x。 故链条长度mm px x l p 971 . 3 1000 19209 10001000 0 = = =。（8.6） 6.有效圆周力 n sm kwp f c 1530 /2 . 0 306 . 0 10001000 = = （8.7） 其中，链板传动装置运转速度根据实际加工情况取sm/2 . 0=。 7.链轮强度计算 1 n ffff f n fca + = （8.8） 其中， n：强度安全系数； n：许用安全系数； f：链条极限拉伸载荷，查阅机械设计手册表 6.2-2 得knf 2 . 20= ； a f1：工况系数，查阅机械设计手册表 6.2-8 取1 . 2 1 = a f； c f：离心力引力的接力，因smsm/4/2 . 0=，故 c f可忽略不计； f f：悬垂拉力，查阅机械设计手册图 6.2-7，在 f f和 f f中取大者； nnqakf ff 4981083023010 22 = （8.9） nnqakf ff 8 . 4961082823010 22 = （8.10） 因此对链轮传动的悬垂拉力取， nff498= 则强度安全系数44 . 5 498015301 . 2 1000 2 . 20 1 = + = + = fca ffff f n （8.11） 取 5=n，因 nn，故主动轴链轮强度满足要求。 最终设计出的主动轴链轮如图 8-1 所示。 37 图 8-1 主动轴链轮零件图 主动轴链轮相关性能参数如表 8-1 所示。 表 8-1 主动轴链轮相关性能参数 8.28.28.28.2 从动轴链轮的设计从动轴链轮的设计从动轴链轮的设计从动轴链轮的设计 1.选择链轮材料、热处理方式和精度等级 38 由于本皮带扣压铸件分离机中，从动轴链轮只需支撑链板传动装置运转即 可，无冲击等较大阻力，故从动轴链轮所承受载荷相对来说较小，故从动轴链轮 选用 45 钢表面淬火，平均齿部表面硬度淬火硬度为 48hrc。选用 8 级精度。 2结构设计 根据本皮带扣压铸件分离机实际加工过程，链板传动装置为平行传动，从动 轴与主动轴平行，故从动轴设计成与主动轴一致，如图 8-2 所示。 图 8-2 从动轴链轮零件图 从动轴链轮相关性能参数如表 8-2 所示。 39 表 8-2 从动轴链轮相关性能参数 8.38.38.38.3 主动轴小链轮及电机小链轮的设计主动轴小链轮及电机小链轮的设计主动轴小链轮及电机小链轮的设计主动轴小链轮及电机小链轮的设计 1.选择链轮材料、热处理方式和精度等级 由于本皮带扣压铸件分离机中，主动轴小链轮只需带动主动轴运转即可， 无 冲击等较大阻力，故主动轴小链轮所承受载荷较小，故主动轴小链轮选用 45 钢 表面淬火，平均齿部表面硬度淬火硬度为 48hrc。选用 8 级精度。 2.确定链轮齿数 主动轴小链轮结构如图 8-3 所示。根据皮带扣压铸件分离机的实际需要， 我 们选取主动轴小链轮弦齿距 p p=12mm，分度圆直径mmd73=，查阅链轮设计制造 应用手册表 2-9 链轮设计速查表得主动轴小链轮齿数18 1 =z，由于本皮带扣压 铸件分离机采用的是带减速机的电机，输出转速已达实际生产要求，故无需再减 速，取电机小链轮齿数18 2 =z。 3.修正功率 21 :fpfpp cc = 式中各参数如下： （1）p：链板传动装置所需功率kwp2 . 0=； （2） 1 f：工况系数，查阅机械设计手册表 6.2-8（p6-102）取2 . 1 1 =f； （3） 2 f：主动轴链轮齿数系数，06 . 1 18 1919 08 . 1 08. 1 1 2 = = = z f； 40 则，kwkwfpfpc254 . 0 06 . 1 2 . 12 . 0 21 =。 4.初定中心距 根据皮带扣压铸件分离机的实际结构需要，我们选取中心距mma295 0 =。 5.链长节数 0 x（其中，p为弦齿距） 0 3210 0 2 2 pfzz p a x+ + += 其中，0 2 1818 2 22 12 3 = = = zz f 17.670 2 1818 12 2952 2 2 0 3210 0 =+ + + =+ + += pfzz p a x 将 0 x圆整，取68 0 =x。 故链条长度mm px x l p 816 . 0 1000 1268 10001000 0 = = =。 6.有效圆周力 n sm kwp f c 4417 /0575 . 0 254 . 0 10001000 = = 其中，电机小链轮带动主动轴小链轮运转速度， sm/0575. 0=。 7.链轮强度计算 1 n ffff f n fca + = 其中， n：强度安全系数； n：许用安全系数； f：链条极限拉伸载荷，查阅机械设计手册表 6.2-2 得knf 2 . 20= ； a f1：工况系数，查阅机械设计手册表 6.2-8 取1 . 2 1 = a f； c f：离心力引力的接力，因smsm/4/0575. 0=，故 c f可忽略不计； f f： 悬垂拉力， 由于电机输出轴与主动轴为竖直平行放置， 且两轴距离较小， 链条短，故电机小链轮与主动轴小链轮之间的链条悬垂拉力可忽略不计。 因此对链轮传动的悬垂拉力取， 41 nff0= 则强度安全系数18 . 2 0044171 . 2 1000 2 . 20 1 = + = + = fca ffff f n 取 2=n，因 nn，故主动轴链轮强度满足要求。 最终设计出主动轴小链轮及电机小链轮如图 8-3 所示。 图 8-3 主动轴小链轮零件图 主动轴小链轮及电机小链轮相关性能参数如表 8-3 所示。 42 表 8-3 主动轴小链轮及电机小链轮相关性能参数 43 9 9 9 9 皮带扣压铸件分离机结构图皮带扣压铸件分离机结构图皮带扣压铸件分离机结构图皮带扣压铸件分离机结构图 9.19.19.19.1 皮带扣压铸件分离机三维效果图皮带扣压铸件分离机三维效果图皮带扣压铸件分离机三维效果图皮带扣压铸件分离机三维效果图 图 9-1 皮带扣压铸件分离机三维效果图 9.29.29.29.2 各部分三维装配爆炸图各部分三维装配爆炸图各部分三维装配爆炸图各部分三维装配