壳体零件自动清洗机设计(共33页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上河南农业大学本科生毕业论文（设计）题 目 壳体零件自动清洗机设计 摘 要本设计是关于壳体零件清洗机的设计。首先初定了清洗机的总体方案，接着分析了清洗机的输送系统并确定了设计原则；然后根据这一原则按照初定的尺寸进行设计，首先对输送系统的输送链和与其相对应的链轮进行了设计并确定了输送链链节数及与其配套的输送板的具体尺寸。在此基础上选择电动机，确定电动机后根据已知条件选取了减速器并完成动力系统的设计。接着对清洗机壳体和水槽进行了设计，最后对清洗机的喷淋系统和吹干系统进行了设计。最终确定清洗机的总装配图。在设计的基础上，加强自己对专业课的学习和巩固，提高自己查阅文献和利用计算

2、机绘图的能力。关键词：壳体零件，输送系统，动力系统，喷淋系统，吹干系统The Washing Machine Parts on The Shell DesignAbstractThe Project is the washing machine parts on the shell design. First of all, the initial overall program washing machine, washing machine and then an analysis of the transportation system and to determine the desi

3、gn of principles; and then in accordance with this principle in accordance with the size of an initial design, the first of the chain conveyor system and its corresponding chain round for the design and to determine the number of chain links and support the delivery of its specific size board. Choic

4、e on the basis of the motor to determine the conditions of the motor according to known reducer selected and completed the design of dynamic systems. Then the shell of the washing machine and sink has been designed, the last of the washing machine and drying system, spray system has been designed. F

5、inally, to determine the total washing machine assembly drawing. In the design, based on my own to strengthen and consolidate the specialized course of study, to improve m access to documents and the use of computer graphics capabilities. Key words: shell parts, conveyor systems, power systems, spri

6、nkler systems, drying systems目 录专心-专注-专业1.引言随着机械行业的发展，对机械加工效率也提出了更高的要求，加工过程中零件的清洗效率也有待提高。金属零件通常是用钢、铁、铝等材料制成，它们在机械加加工过程中要使用各种切削油、润滑油和防锈油，这些油类的主要成分是矿物油或动植物油。这些附着在零件表面的油在进行下一步加工前，大多被要求除去，而人工清洗去除效率很低，零件清洗机应运而生。本课题主要研究壳体零件清洗机的设计过程，以清洗拖拉机后桥壳体为例进行设计。被清洗零件最大重量293kg， 规格为L×W×H=1042×388×437

7、mm；清洗机输送速度定为0.4m/min。清洗工艺按操作方法分为浸洗法、喷淋法、滚筒法。其中喷淋法按输送方式分为悬链式、输送链式，考虑到被清洗零件为壳体零件且质量较大，我们选择输送链式喷淋清洗机进行设计。这样的工程设计课题，能培养我们解决工程实际问题的能力，这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练，我们对非标设计有了深刻的认识。2. 设计的主体内容 初定清洗机的总体方案已知清洗机的输送速度为0.4m/min。为保证清洗和吹干时间，初定清洗室长度为3200mm，吹干室长度为1600mm，总长度初定为7800mm。为保证零件通过空间及喷

8、嘴的喷射距离，清洗室和吹干室的宽度初定为800mm，高度初定为900mm。考虑到工人操作时上肢的舒适活动区域和下肢的舒适活动空间，输送系统高度初定为1100mm，机器总高为2000mm。输送系统采用滚子输送链输送方式，喷淋系统采用离心泵提供高压清洗液，吹干系统采用外供压缩空气。 输送系统的设计输送系统承担被清洗零件的输送任务。考虑到两轴相距较远，低速重载输送系统采用滚子链传动，其动力由电动机输入。2.2.1 输送系统草图图2-1 输送系统示意图2.2.2 选择输送链参照清洗机输送系统高度为1100mm，初定输送链轮分度圆直径为d=500mm，标准长节距输送链齿数范围从6-40，优先采用8、10

9、、12、16和24，取齿数为z=16。1计算链条节距：P=d·sin(180/z)=500×sin(180/16)=97.54mm查长节距输送链GB参数表，如表2-1所示，选择节距p=100mm的M40号P型链条。其主要参数如下：滚子直径d3=36mm，内节内宽b1=19mm，链板高度h=26mm，销轴长度d2=45mm.如图2-2所示图2-2 链条示意图表2-1 长节距输送链GB参数表链号节距小滚子直径S型大滚子直径P型轮缘滚子直径F型轮缘宽度内节内宽链板高度销轴直径销轴长度极限拉伸载荷GBPd2d3d4b3b1hd1d2daNM204050638010012516025

10、3515196352000M28506380100125160200153040417217402800M4063801001201602002501836451926454000M5663801001251602002502142555233110525600M80801001251602002503152550656273612628000M1128010012516020025031530607573141157311200M1601001501602002503154003670903651188516000M22416020025031540050063042851051042622

11、19822400M315160200250315400500630501001251247722511231500M450200250315400500630800601201501455823013545000M63025031540050063080010007014017516651033615463000M900250315400500630800100085170210187612344180900002.2.3 确定输送链轮的尺寸 输送系统低速重载，材料可选择45钢，表面淬火硬度HRC5060，其设计计算过程参考机械设计P1702计算分度圆直径：d=p/sin(180/z)=100

12、/sin(180/16)=512.58mm圆整为d=513mm计算齿顶圆直径:damin=d+(1-)p-d3=513+(1-)100-36=567mm计算齿顶圆直径:damax=d+=513+=602mm则da取值范围为567mmda602mm，取da=570mm。计算齿顶圆直径:df=d-d3=513-36=477mm其他参数后面计算确定。2.2.4张紧轮尺寸的确定其设计计算过程参考机械设计P1702张紧轮不会受很大的力，也不会出现传动的不均匀和载荷的增大，不会加速链条的磨损。材料选择45钢，表面淬火硬度HRC4050，张紧轮齿数不必取很大，取z=6。计算分度圆直径：d=p/sin(180

13、/z)=100/sin(180/6)=200mm计算齿顶圆直径:damin=d+(1-)p-d3=200+(1-)100-36=241.14mm计算齿顶圆直径:damax=d+=200+=289mm则da取值范围为241.14mmda289mm，取da=250mm。计算齿顶圆直径:df=d-d3=200-36=164mm由链传动轮毂内孔允许最大直径取dk=40mm。则轮毂厚度轮毂直径轮毂长取齿宽2.2.5 估算输送链条节数Lp输送链左右对称，其长度包括两部分，一部分是张紧轮和输送链轮输送系统，另一部分可看为两输送链轮中心距离的两倍。对于第一部分取中心距 另一部分链条总长输送链总节数取则链条总长

14、为一直每米链条质量15.34kg/m。所以输送链总质量2.2.6 输送板的设计输送系统采用输送链带动输送板输送零件的方式。输送板应足以承受零件重量且耐用，优先选用经济型材料根据链板高度选择宽度为20mm，厚度为10mm的扁钢，单位质量1.57kg/m。为增加强度将型钢宽厚尺寸较大边立放，为不遮挡下方喷淋水流输送板设计为孔状，形状如图2-3所示，将输送板焊接在两相对的内链板上。输送板宽度和长度由被清洗零件尺寸和喷淋距离图2-3 输送板示意图每个输送板用型钢长度每个输送板质量输送板数等于输送链节数Lp，输送板总质量：2.2.7 导轨的设计为了保证输送链运动平稳，避免承重后链条的过度下垂，在输送滚子

15、链下面布置导轨。设计只需考虑其耐磨性和强度要求。输送链内节内宽为19mm，销轴长度为45mm，故选择边长b=45mm，厚度d=5mm的角钢。需4.8m的两根，直接焊接在箱体的角钢上。 输送链动力系统设计2.3.1电动机的选择3按工作要求和条件，选择YD型三相异步电动机，封闭式结构，电压380V。 （1）计算电机容量:粗略计算东方红-75后桥壳体最重为293kg,输送系统长度为6500mm，若一次最多放置5件。所放置零件重量为输送链和输送链板重量和为滚子与导轨的摩擦因数为，所以满载时最大有效圆周力链传动所需输入功率为电动机所需的工作功率为（1）式中为动力输入系统总功率。（2）式中，分别为链传动、

16、减速器、联轴器和滚动轴承的传动效率。查表知滚子链传动的的传动效率为，圆柱齿轮蜗杆减速器的传动效率为，弹性联轴器的传动效率为，滚子轴承的效率为。根据公式（2）总效率为根据公式（1）所需电动机工作功率为（2）计算电动机转速输送链工作转速为查链传动传动比10,圆柱齿轮蜗杆减速器传动比。则总传动比合理范围为2864，故电动机转速可选范围为：716符合这一范围的同步转速为500。根据容量和转速，查机械零件手册，选用YD-160M型号的电动机，其参数：功率，满载转速480。2.3.2分配传动比3电动机转速为480，输送轮转速为。实际总的传动比由式（3） （3）式中，分别为链传动和减速器的传动比。为使链传动

17、尺寸不致过大，初步取=7，则减速器的传动比为：查机械设计师手册P532，选择S77型减速器，其参数如下：传动比，输出轴直径45mm。则链传动的传动比为2.3.3设计链传动以下计算过程参考机械设计P1702（1）确定输送轮齿数取小链轮齿数，大连轮齿数（2）确定计算功率由表9-6查得KA=，由图9-13查得Kz=，单排链，则计算功率为：（3）选择链条型号和节距根据Pca=，及n1=查图2-4 A系列滚子链额定功率曲线，选12A型链条，查表2-2滚子链规格和主要参数表，链条节距P=19.05mm。图2-4 A系列滚子链额定功率曲线表2-2滚子链规格和主要参数表链号节矩p滚子外径销轴直径内链节内宽内链

18、板高度排距单排每米质量q/（kg/m）单排链极限拉伸载荷10A2180012A3110016A5560020A86700（4）计算链节数和中心距初定中心距952.5mm，取相应链节数 取链节数为164查表9-7，得中心距计算系数则链传动的最大中心距mm取a=916mm（5）计算压轴力计算链速有效圆周力压轴力2.3.4主动轮设计小链轮采用整体式钢制结构。计算小链轮尺寸计算小链轮分度圆直径计算齿顶圆直径: damin=d+(1-)p-d1=+(1-)115.57mm计算齿顶圆直径:damax=d+=+109.01mm则da取值范围为109.01mmda115.57mm，取da=110mm。计算齿顶

19、圆直径:df=d-d1=91.76mm根据减速器输出轴直径定主动轮轮毂孔直径为45mm。查链轮最大轮毂孔直径表知dkmax=53mm，所以dk=45mm可用。轮毂厚度轮毂直径轮毂长取齿宽2.3.5从动轮设计大链轮采用孔板式结构，材料为40Cr。计算大链轮尺寸计算大链轮分度圆直径计算齿顶圆直径:damin=d+(1-)p-d1=+(1-)696.71mm计算齿顶圆直径:damax=d+=+703.51mm则da取值范围为696.71mmda703.51mm，取da=702mm。计算齿顶圆直径:df=d-d1=680.45mm其他参数后面计算确定。轴的设计及其强度校核以下计算过程参考机械设计P37

20、822.4.1 轴的设计主动轴选用40Cr，正火处理，根据表15-3，取A0=120，于是由公式（4）知mm （4）如图2-5所示图2-5 主动轴示意图取则，。则从动轮dk= 轮毂厚度轮毂直径轮毂长齿宽凸缘宽度腹板厚度t=16mmg=2t=32mmc=9.53mm0=+4=8.76mm输送轮dk= 轮毂厚度轮毂直径轮毂长取l=108mmbr=30mm齿宽腹板厚度t=20mmg=2t=40mmc=50mm0=+4=29mm从动轴如图2-6所示图2-6 从动轴示意图，。张紧轮轴如图2-7所示图2-7 张紧轮轴示意图，。2.4.2 轴承的选用本设计中轴承主要承受径向载荷，故选取轴承类型为深沟球轴承。

21、如图2-8所示图2-8 深沟球轴承根据轴颈大小，查机械零件手册，输送轮轴选择轴承为6313型，张紧轮轴选择轴承为6207型。其参数如表2-3所示表2-3型号dDBdaDara62073572174265163136514033771282.4.3 轴承座的选用由于轴承选择为6207型号和6313型号深沟球轴承，查新编机械设计手册（P782）表选择SN207型号和SN313型号滚动轴承座，轴承座内径d分别为35mm和65mm。轴承座如图2-9所示图2-9 轴承座示意图2.4.4 主动轴的强度校核各轴中主动轴受力最大，所以只需校核它的强度。画受力图 (1)计算输送链对传动轴的压轴力有效圆周力压轴力

22、（2）计算扭矩（3）计算支反力水平面：画其受力图由以上两式解得： 垂直面：画其受力图由以上两式解得： （4）做弯矩图和扭矩图 水平弯矩 垂直弯矩 合成弯矩扭矩 （5）校核强度根据第三强度理论公式（5）校核危险截面 （5）式中为轴的计算应力，Mpa M为轴所受弯矩， T为轴所受扭矩， W为轴的抗弯截面系数， 为折合系数，=则故安全。2.4.4 键的选取及其强度校核本设计中键不受轴向力，载荷为轻微冲击，选择键连接类型为普通平键连接。输送轮毂配套平键选取查表2-3普通平键和普通楔键的主要尺寸表。表2-3 普通平键和普通楔键的主要尺寸表mm轴的直径d>3038>3844>4450&g

23、t;5058>5865>6575键宽b×键高h10×812×814×916×1018×1120×12键的长度系列6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180选择20×12mm长度为100mm的平键。同样张紧轮毂配合键选为12×8mm长度为40mm的平键，主动轮毂配合键选为14×9mm长度为50mm的平键，从动轮毂配合键选为18×11mm长度为100mm的平键。

24、校核从动轮配合键的强度过程如下表2-4键连接的许用挤压应力、许用压力 许用挤压应力许用压力连接工作方式键或毂、轴的材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击 静连接钢1201501001206090铸铁708050603045动连接钢504030键的强度必须符合公式（6） （6）式中：T 传递的转矩，单位N·m： k 键与轮毂槽的接触高度，单位mm： l 键的工作长度，单位mm： d 轴的直径，单位mm： 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位，见表2-4：由表2-4查得许用挤压应力=110120，取其平均值=110.键的工作长度=63-18=45mm，键与轮毂槽的接触高度k=×

25、;11=5.5mm。所以故键的强度符合要求。喷淋系统的设计2.5.1喷嘴的设计液柱离开喷嘴之后，尚须经过一段距离才能冲击到零件上，因此在在此之前液柱已发生产期现象而失去原有的密实性，这就使液柱的作用力大为减弱。当液柱L超过150d（d为喷嘴直径）时，作用力仅为计算所得的30%左右4。由于零件距离零件最远表面为700mm，依据表2-5表2-5 喷嘴直径与最远喷射距离关系表d(mm)23456789101214L(mm)300450600750900105012001350150018002100表中d为喷嘴直径，L为最远喷射距离。选用d=5mm，L=750mm的喷嘴。当喷嘴采用圆锥形喷嘴，圆锥收

26、敛角为12400时，喷嘴水头损失小，效率高。流速系数，流量系数。喷嘴形状如图2-10所示图2-10 喷水嘴示意图取锥角为。2.5.2离心泵的选取在某一类型的喷嘴下，射流的喷嘴前水头H0，流量Q，喷嘴直径d，紧密射程之间的关系曲线称为射流工况图4。如图2-11所示图2-11 射流工况图查看图，当水头时，直径5mm射程750mm的喷嘴流量为0.4L/s。60个喷嘴的总流量为24 L/s。水泵是喷淋式清洗机的重要部件，选择水泵时重点考虑水泵的扬程和流量两个参数。水泵类型一般选择离心式单级水泵，该型水泵结构简单，效率高，维修方便，有一定的扬程能满足我们的要求。查阅水泵手册，选择IS100-65-200

27、型水泵，其参数如下：转速2900r/min，流量27.8 L/s，扬程50m，电机功率22kw，必须汽蚀余量3.6m。配用电机选用Y180M-2型三相异步电动机。2.5.3输液管道的设计 以下设计参考压力管道设计及工程实例P67根据水泵进、出水口内径选取进水口法兰内径为100mm,进水管内径为100mm，外径为114.3mm，出水口法兰内径为65mm，出水管内径65mm，外径76.1mm。输送管径采用内径为50mm外径60.3mm和内径32mm外径42.4mm的管路。输液管道一律采用输送用钢管。接头选用便于拆装、维修的螺纹管接头。参考管接头与管件（P390）采用的有公称直径DN为100mm，6

28、5mm，50mm，32mm的转角，三通，四通。吹干系统的设计压力空气由工厂专门的气压设备提供，不再考虑供气装置的设计问题。2.6.1喷嘴的设计查有关资料，取喷嘴公称直径2mm，锥角，形状如图2-12所示图2-12 喷漆嘴示意图喷嘴空气流量公式（7）（7）式中，d为喷嘴直径，mm P为喷射压力，bar q为喷射流量，L/min n为喷嘴个数 为喷嘴效率系数。2.6.2 输气管道的设计以下设计参考压力管道设计及工程实例P677为保证足够的气量和压力，输气管路截面内径为管路上分路管道内径和的2倍。输送管径采用内径为50mm外径60.3mm和内径32mm外径42.4mm的管路。输液管道一律采用输送用钢

29、管。接头选用便于拆装、维修的螺纹管接头。参考管接头与管件（P390）采用的有公称直径DN为100mm，65mm，50mm，32mm的转角，三通，四通。 清洗机箱体的设计清洗液具有腐蚀性，机器箱体内壁应涂防锈漆。清洗机箱体结构如图2-13所示图2-13清洗机箱体示意图2.7.1 清洗、吹干室的设计清洗、吹干室壳体支撑用型号的等边角铁和18/11型号的不等边角钢，其间焊装钢板组成清洗吹干室。型钢：b=63mm，d=10mm18/11型钢：B=180mm，b=110mm，d=10mm。室壁为厚度为5mm，宽度为63mm的钢板，周围布有厚度为5mm的加强板。与机座采用焊接的连接方式。为防止高压水溅入吹

30、干室，清洗室与吹干室间装有隔帘。2.7.2 机座的设计机座起到支撑传动系统和储存清洗液的作用，水槽安装在上下输送链之间。支撑采用型等边角钢，宽度63mm，厚度10mm，其间焊装钢板组成机座。2.7.3 水槽的设计为了便于操作，将水槽安装在清洗机后侧，并与机座焊接在一起，它与机座储水池通过过滤通道连接在一起，过滤通道装过滤网。为保证清洗液供水量，水槽尺寸为L×W×H=3000×1000×800mm。支撑采用型钢，槽壁为厚度为5mm，宽度为63mm的钢板，周围布有厚度为5mm的加强板，水槽结构如图2-14所示图2-14 水槽结构示意图 清洗机的总装图最终的装

31、配示意图，如图2-15所示图2-15清洗机的总装示意图 一些说明本次设计是清洗机的整机设计，所涉及的小零件和标准件较多，对于不太重要的零件和标准件的设计和选取文中未加以详细计算和说明。3. 结语三个月的努力，我的毕业设计终于告一段落。清洗机已经是非常成熟的产品，对它的设计是一种非标的设计，不可避免的遇到了很多问题。输送系统运转速度很低，用标准齿轮减速器无法达到要求，经过多次计算和查阅资料，我选择了圆柱齿轮蜗杆减速器才达到了预定的要求。喷嘴和管道都是我们比较陌生的部件，这次设计使我对它们也有所了解。本次毕业设计大学所学知识的综合运用，对机械原理、机械设计、材料力学、理论力学、材料学、机械制图等都

32、有涉及，设计计算包括了链轮、轴、键、轴承，是机械行业典型的设计过程。由于实践经验的缺乏和自身水平的限制，在设计中必定存在着许多不足和错误，只能吸取教训，在以后的学习与实践中不断完善自身，敬请老师和同学们多提宝贵意见。虽然这次设计结束了，但是我的学习并没有结束，因为值得我学习的东西还有很多，我知道的太少了。参考文献1 孔凌嘉.简明机械设计手册.北京理工大学出版社，2 濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）.高等教育出版社，3 蔡春源.新编机械设计手册.辽宁科技技术出版社，4 郑波.输送链式喷淋清洗机的概述. 维普资讯Http：械零件手册（第五版）.高等教育出版社，6 王少怀.机械设计师手册.电子工业

33、出版社，7 宋岢岢.压力管道设计及工程实例.化学工业出版社，8 文斌.管接头和管件选用手册.机械工业出版社，9 Hindhede I, Design Fundamentals：A Pratical Approach. New York：Wiley,198310 刘鸿文.材料力学（第四版）.高等教育出版社，11 Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ. House, 198512 张世芳.泵与风机.机械工业出版社，13 王先逵.机械制造工艺学.机械工业出版社，14 成大先.机械设计手册.化学工业出版社，15 陈廷炉.零件清洗机设计的探讨.维普资讯Http：法几何及机械制图（修订版）.天津大学出版社，17 左健民.液压与气压传动（第3版）.机械工业出版社.致 谢大学四年的学习生活即将结束，在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利的完成，要特别感谢我的导师魏宗信老师的关怀和教导。在本次设计过程中，我得到了指导老师的悉心指导。从课题的选择到项目的最终完成，魏老师都始终给我细心的指导和不懈的支持。魏老师专业知识和经验丰富，令我感到十分敬佩，使我对自己选择的专业有了新的认识。在做设计的过程中，魏老师每周都对我们指导和我们讨论，发现