基于零件参数化建模的THG型斗式提升机设计说明

1、 . . . 建筑大学毕业设计说明书毕 业 设 计 题 目 基于零件参数化建模的THG型斗式提升机设计 学院专业班级 交通与机械工程学院 交通运输04-1班 学 生 姓 名 锐 性别男指 导 教 师 王 历 职称高级工程师 2008 年 6 月 10 日摘 要斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，其主要性能与参数符合3926-85垂直斗式提升机（该标准等效参照了国际标准和国外先进标准），牵引圆环链符合MT36-80矿用高强度圆环链,本提升机适于输送粉状，粒状与小块状的无磨琢性与磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等，由于提升机的牵引机构是环行链条，因此

2、允许输送温度较高的材料(物料温度不超过250 )。一般输送高度最高可达40米.参数化设计是Pro/E的一个重要思想。产品开发初期，用CAD方法开发产品时零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才能确定。这就希望零件模型具有易于修改的柔性。参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。而在产品开发的后期，参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计时便凸显出其巨大的应用价值。如果将零件参数化建模应用到THG斗式提升机设计当中，就会使提升机高效设计和产品系列化变得

3、更为轻易。关键词：斗式提升机；参数化；系列化 AbstractThe bucket elevator has the advantages of big conveying capacity, high hoisting height, stable and reliable running and long working life. Its performance and parameter accord with 392685 Vertical Bucket Elevator, which consults the international standard and advanced

4、foreign standard and the towing circle chain accords with MT3680 High-Strength Circle Chain for Mine. The machine is applicable for conveying the power, grain and block materials, such as coal, cement, block, sand, clay and ore. The bucket elevator is allowed to convey materials with high temperatur

5、e with the special circle chain structure.The parametrization design is Pro/E important thoughts. Product development initial period, with CAD method develop products when the components shape and the size have certain fuzziness, must after the assembly confirmation, the performance analysis and the

6、 numerical control programming can determine .This hoped that the components model has the flexibility which easy to revise .The parametrization design method is changes a quantification the model in quota information ,causes parameter which it becomes adjusts willfully .Regarding changes the quanti

7、fication parameter entrusts with the different value ,May obtain the different size and the shape components model. But in product development later period, theparametrization design may greatly enhance the speed of the model production and the revision , then it will highlight its huge application

8、value in product series design and similar design. It would make its efficient product design and product seriation more easily if parts of the modeling parameters applied to the design of THG bucket elevator.Key words：Bucket elevator; Parametrization; Seriation目录第一章 绪 论11.1THG斗式提升机的应用与特点 11.2参数化设计的

9、概念与其对课题的意义 2第二章 THG斗式提升机方案设计32.1总体布置与工作原理 32.2设计原始资料 42.3装卸料类型与选型 52.3.1装载方式与选用52.3.2卸料方式与选用52.4主要零部件与选型62.4.1牵引件62.4.2料斗 72.4.3驱动装置和紧装置 82.5 THG型斗式提升机方案设计总览 10第三章 斗式提升机的设计计算113.1 输送能力和料斗的计算 113.1.1设计目标113.1.2参照数据113.1.3输送能力的推导113.1.4料斗的计算123.1.5核算输送能力133.2运行阻力的计算133.3 电动机和减速器的选择 163.3.1 电动机的选取163.3

10、.2 减速器的选取173.4 驱动轮节圆的简单计算 173.5 轴承的选取 183.6轴的设计与校核193.6.1轴的结构示意图 193.6.2轴的设计与校核 193.6.3精确校核轴的疲劳强度 223.7 联轴器的选取243.8壳体的设计24第四章 零件参数化建模举例264.1Pro/E参数化建模的说明264.2链条的参数化设计 274.2.1链环的参数化设计274.2.2环链钩的参数化设计294.3料斗的参数化设计314.4头轮轮缘的参数化设计334.5中间壳的参数化设计354.5.1对于中间壳参数建模方法的说明354.5.2中间壳体的参数化设计的过程36第五章 斗式提升机的安装、使用说明

11、385.1 斗式提升机的安装 385.1.1斗式提升机的安装说明385.1.2其它安装要求385.2斗式提升机使用维护与常见故障395.2.1使用维护注意事项395.2.2常见故障与排除办法39第六章 技术经济分析41第七章 结 论42参考文献43致 44附件一附件二 第一章 绪 论1.1THG斗式提升机的应用与特点THG型环链式高效斗式提升机是随着国民经济的发展，在运输机械行业引进、吸收、消化了世界各国斗式提升机的最新技术后，结合我国实际情况，设计出的能满足市场对大输送量，大提升高度与结构紧凑的新型高效垂直输送机械。THG型斗式提升机具有输送量大、提升高度高的特点，适用于输送较干燥、松散、流

12、动性好的粉状、粒状、块状物料。THG型为环链式，以高强度园环链为牵引构件，该链条按GB/T12718-91<<矿用高强度圆环链>>制造.除此之外，通过对当前市场的调研，我们发现THG型斗式提升机除在提升能力取得大幅提高的同时，也采用了许多先进的技术保证其在企业实际生产使用过程中保持良好的生产环境，并减少设备在生产过程中故障，进而减少了企业对设备的维护强度与维修费用。这些特点包括：对斗提机头尾部和中部机壳全部作了密封处理，使物料与粉尘不外扬，不会造成环境污染；在传动装置中采用了垂直轴减速器和液力偶合器，并配有逆止装置，使得传动装置结构紧凑，实现了柔性传动，既能使运转平稳，

13、又能使电机减速器与牵引件得到保护，更能使物料在停机时保持稳定状态；而在紧机构的处理上，THG型斗提机下部采用了重锤紧装置，实现了自动紧，一次安装调试后，即可保持恒定的紧力，避免了脱链，从而保证机器正常运行；还有大多数生产企业会为客户提供组装式链轮，轮缘用高强度螺栓联接在轮体上，在链轮磨损后，只需要更换轮缘，这样既更换方便，又可节省材料，降低维修费用；此外，一些企业还在提升机的下部增设了料位器和速度控制器，用户可根据需要选配，以达到将控制信号传入中央控制室的计算机中，以便对提升机的运行情况进行监控。与其他输送机相比，斗提机能在垂直方向输送物料，在一样提升高度时使输送路线大为缩短，进而使整个生产空

14、间系统的布置更为紧凑；而随着THG的技术纯熟，我们可以预见将会有更多的使用企业对原有提升机设备进行升级，以追求更高的效益。而对于提升机的生产企业，只有拥有先进、高效的生产、设计方式才能在这片市场上长久的立足。本次设计，即是以探尝 “基于零件参数化建模”的方式，寻找一种提高提升机企业产品竞争优势的设计过程。1.2参数化设计的概念与其对课题的意义：参数化设计是Pro/E的一个重要思想，它分为两个部分：参数化图元和参数化修改引擎。Pro/E中的图元都是以特征的形式出现，这些特征之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了特征作为数字化零件建模的所有信息。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对

15、零件设计、装配体或工程图任何部分作的改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来。构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以保证所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。从而提高了工作效率和工作质量。用CAD方法开发产品时，零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才能确定。这就希望零件模型具有易于修改的柔性。参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可

16、得到不同大小和形状的零件模型。而在产品开发的后期，参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计时便凸显出其巨大的应用价值。与其它斗式提升机一样，THG型提升机最大的特点就在于他的系列化，与通用化，但在以往的设计过程中，生产企业往往需要针对每种不同的机型，设计绘制不同的对应图纸，以满足生产需求。这样的生产方式，无异于添加了许多重复的工作，且在用户忽然提出产品改进意见时，虽然可以快速提出修改方案，却难以在短时间将修改后的方案反应到支配生产的工程图中。而如果将零件参数化建模应用到THG斗式提升机设计当中，在设计者完整的完成一个型号的提升机设计后。只需对随工作状况会发生变化

17、的零件进行计算与校核，并将计算出的对应数据以参数的形式，输入到先前套机中零件对应的特征当中，就能很快地得到符合改变工况后的提升机设计图纸。这样就会使THG斗式提升机产品的系列化生产变得更为轻易，而更为重要的是，随着参数化建模在提升机应用深度的扩展，可以高效、快速为用户定制更有针对性的产品设计。从而得到更为忠实的客户群体。第二章 THG斗式提升机方案设计2.1总体布置与工作原理在带或链等挠性牵引构件上，每隔一定间隔安装若干个料斗作连续向上输送物料的机械称为斗式提升机。THG型斗式提升机的构造如图2.1所示。它的组成包括封闭的环链1和固接在它上面的料斗2，牵引构件与料斗回绕在上部的驱动链轮3和下部

18、的紧链轮9上。斗式提升机的运行部分和链轮都安装在一个封闭的机壳，机壳由机壳头部5、中间段6和下部机座8所构成，机壳的中间段可以是两个分支共用的，或者是每个分支各设一个管状外罩。为了观察与检修的方便，在机壳的适当位置上设有检视口7。装有料斗的牵引构件由驱动装置5驱动，并由紧装置10紧。在驱动装置上装有防止运行部分返回运动的逆止装置。物料由机壳下部的进料口装入各料斗，当料斗被提升至上部链轮时，便卸入提升机的卸料口。图2.1环链斗式提升机的构造1环链；2料斗；3驱动链轮；4机壳头部；5驱动装置；6中间段；7检视口（座板）；8下部机座；9紧链轮；10紧装置；2.2设计原始资料（1）基本设计参数：料斗宽

19、度：B=315mm；斗式提升机的规格是以料斗的宽度（mm）表示。据此本次设计的THG型斗式提升机型号即为THG315.（2）使用要求： 提升物料（碎石）：容重=1.4t/m3 、粒度d20mm。 提升高度H=20m；提升能力 Q80t/h； 工作环境：室使用； 连续生产：每天工作10小时，一年工作360天。（3）产品制作要求： 本产品按单件生产设计； 立足于中小企业生产加工能力设计。（4）THG型斗式提升机的主要技术性能1：表2-1 THG型斗式提升机的主要技术性能斗提机型号THG160THG200THG250THG315THG400THG500THG630THG800THG1000shzhs

20、hzhshzhshzhshzhshzhshzhshzhshzh输送量Q，m3/h30215033704510074160120210160350250475345715520料斗容量，L2.61.94.12.96.54.6107.4161225194029644710274斗距，mm270270336378420480546630756每米长度牵引链条与料斗重,Kg/m3131.8533.443.2560.979.688.66107150料斗运行速度v,m/s0.930.931.041.041.171.171.321.311.47提升高度Hmax,m6075607560756075607560

21、756075557055702.3装卸料类型与选型2.3.1装载方式与选用斗式提升机的装载方式有掏取式和流入式两种。掏取式（图2-1 a）主要用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的散状物料，由于在掏取物料时不会产生很大的阻力，所以允许料斗的运行速度较高，为0.82m/s。流入式（图2-1 b）主要用于输送大块和磨琢性大的物料，其料斗的布置很密，以防止物料在料斗之间撒落，料斗的运行速度不得超过1m/s。图2-1装载方法（a） 掏取式；（b） 流入式依照THG型斗式提升机的主要技术性能（表2-1）THG型斗式提升机的料斗运行速度一般在0.931.47m/s，结合设计使用要求 “提升物料（碎石）：容

22、重=1.4t/m3 、粒度d20mm.”可以确定本设计的装料方式为掏取式。2.3.2卸料方式与选用斗式提升机的料斗是在行经驱动轮时在头部侧面卸料的，其卸料方式分为三种形式，即离心式、重力式、混合式。料斗卸料完全、不产生回流是斗式提升机的卸料的理想状态。料斗在头轮处受重力和离心力的作用，其合力大小和方向都随着料斗的回转速度而变化，而合力的反向延长线总是与头轮垂直中心线交于一点，这点称为极点。从极点到头轮水平中心线距离称为极距。而极距仅与头轮转速有关。根据头轮转速就可计算出极距。根据极距大小才可判断提升机最终选取何种卸料方式。由于THG型斗式提升机需要较大的斗容保证输送量，而重力式卸载的主要优点在

23、于料斗的填充性良好，料斗尺寸与极距的大小无关。因此容许在较大的料斗运行速度之下应用大容积的料斗2。（参见建材机械与设备p237）故可初步设想本设计的卸料方式为重力式或混合式。2.4主要零部件与选型2.4.1牵引件斗式提升机的牵引件常采用胶带或链条。胶带斗式提升机的优点是：成本低，自重较小，工作平稳无噪声，可采用较高的运行速度，生产效率较高，磨损较小；主要缺点是：料斗在胶带上的固定较弱，因为是用摩擦传递牵引力，需要有较大的初力。环链作为较为常用的一种牵引件，它的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固。但环链相互接触处易磨损，降低链的强度，运行不够平稳。THG型斗式提升机机为环链高效斗式提升机，

24、其牵引件即为有高强度的环链，其应符合MT36-80矿用高强度圆环链。具体来说，这种提升机的牵引构件是锻造环链。锻造环链由3号圆钢锻制而成，我国目前定型的环链节距为50mm、64mm、86mm、92mm等，结构如图2.2所示。环链与料斗的连接采用链环钩，当料斗的宽度为160250mm时，只用一根牵引链条，当料斗的宽度为300630mm时，则用两根牵引链条。图2-2 锻造环链由（表2-1）THG型斗式提升机的主要技术性能，可以对应查得THG315的斗距为378mm，结合圆环链尺寸3（参见链条输送机P257表3-126）可以推断，在THG315的两斗之间，共有6个链节，其中包含5个为节距64mm的链

25、环，和一个节距为64mm的环链钩。2.4.2料斗料斗是提升机的承载构件，通常是用厚度=26mm的钢板焊接或冲压而制成的。为了减少料斗边唇的磨损，常在料斗边唇外焊上一条附加的斗边。根据物料特性和装、卸载方式不同，料斗常制成三种形式：深斗、浅斗和有导向槽的尖棱面斗。与THG型斗式提升机相配用的料斗为深斗或浅斗。（1）深斗深斗的特征是斗口下倾角度较小（斗口与后壁一般成65°角）且深度较大，因此适用于输送干燥的、松散的、易于卸出的物料，如水泥、碎煤块、干砂、碎石等。深斗的几何形状如图2-3所示。图2-3TH型斗式提升机料斗深斗和浅斗的几何尺寸深斗称为S制法；浅斗称为Q制法（2）浅斗浅斗的特征

26、是斗口下倾角较大（斗口与后壁一般成45°角）且深度小，因此适用于输送湿的、容易结块的、难以卸出的物料，如湿砂、型砂、黏土等。浅斗的几何形状如图14.6所示，其各部分尺寸见表14.6与表14.7。深斗和浅斗的底部都制成圆角，以便于物料卸尽。为了不阻碍卸料，料斗需有一定间隔。基于使用要求：提升物料为粒度d20mm的碎石，参照（表2-1）THG315在使用深斗时才能保证80t/h的产量，故将料斗的初步选定为深斗。2.4.3驱动装置和紧装置（1） 驱动装置提升机的驱动链轮装设在提升机的上部卸料处。在传统的TH型斗式提升机驱动装置中的传动部分除减速器外，配有开式齿轮或皮带轮等传动装置。而在TH

27、G型斗式提升机中则配用垂直轴减速器等传动装置，这样可以使传动装置被更为紧凑的布置。环链式斗式提升机的驱动链轮和环链之间是通过摩擦传动的。因此链轮只有槽而无齿，传统的驱动链轮和轴的结构如图2-4所示。图2-4驱动链轮装置图 图2-5先进驱动链轮装置 1驱动链轮；2轴； 1光轴；2组合式链轮；3密封装置；4轴承 3带座球轴承；4帐套虽然这种结构成熟，并在TH型、THG型提升机上使用多年，但本次设计希望更多的应用当前先进技术，故此，对于驱动轮来说，它将会被设计成组合式链轮。这样的好处是：组合式链轮的轮缘用高强度螺栓联接在轮体上，在链轮磨损后，只需要更换轮缘，这样既方便更换，又可节省材料，降低维修费用

28、。而与此相对应，设计选用光轴，并配用帐套驱动轮，使提升机的轴型设计和加工都变的更为简易。对于轴承的选择，则直接采用带座球轴承，由于其是标准件，无需企业另行设计，缩短了产品加工周期。本次设计最终选用的驱动链轮装置依图2-5所示。此外为了防止突然停车时运行部间随意返回，在驱动装置上装设有逆止器。（2） 紧装置在斗式提升机的机壳下部设有紧装置。紧装置有螺旋式、弹簧式与重锤式三种，以螺旋式最常采用，如图2.5所示。其结构与带式输送机紧装置一样。紧装置安装在紧滚筒（或紧链轮）轴的轴承座上，并连接在提升机外罩下部的侧壁上。紧装置的行程在200500mm围。图2.5 螺旋式紧装置而在THG型斗提机在紧机构的

29、处理上，下部采用重锤紧装置，如图2.6所示。它实现了自动紧，一次安装调试后，即可保持恒定的紧力，避免了脱链，从而保证机器正常运行。但在日常生产中却也不可避免的发生滑板卡死、紧机构失去应有的作用、紧力消失的现象4，对其设计仍需进一步的改进。图2.5 重锤紧装置2.5 THG型斗式提升机方案设计总览经过本章的讨论，可以将THG型斗式提升机的各部分设计方案汇总成下表，它们将在接下来“斗式提升机设计计算”的章节中，得到进一步的完善。表2-2 THG型斗式提升机方案设计总览装载方式掏取式卸载方式重力式 、混合式牵引件双条矿用高强度圆环链 单个链环节距P=64mm料斗Sh型深型料斗驱动轮组合式链轮驱动轴光

30、轴轴承带座外球面磙子轴承电机（待计算）减速器垂直轴减速器紧装置重锤式紧装置第三章 斗式提升机的设计计算3.1 输送能力和料斗的计算3.1.1设计目标要求提升机能将物料直径大于20mm的碎石，以不低于80吨/小时的实际输送量，提升到20m的高度。3.1.2参照数据依照表2-1 THG型斗式提升机的主要技术性能对应查得斗提机型号为THG 315的斗式提升机，具有以下性能参数：输送量Q=100m3/h，料为sh，容量i=10L，斗距a=378mm，每米长度牵引链条与料斗重q=43.25Kg/m，料斗运行速度v=1.04m/s，提升高度Hmax, H=60m 。3.1.3输送能力的推导设提升机料斗的容

31、积为升，斗盛装的物料实际容积为升，为小于1的填充系数，则单位长度的载荷量为： 公斤/米 3-1式中 斗的容积，升；斗距，米物料容重，吨/米3；填充系数0.70.8 。关于填充系数的选取可在建材机械设备表15-10中取得。对应小颗粒的或小块的磨硺性小的物料，填充系数取输送能力大小决定于线载荷（单位长度上物料重量）和提升速度，其计算按下式确定：或 3-2将式（3-1）代入得：3-3式中v斗式提升机运行速度，米/秒。由于供料不均匀，计算生产率应大于平均的实际生产率，即： 吨/小时 3-4式中 K供料不均匀系数，取1.21.6 。套用THG型斗式提升机的主要技术性能：斗距a=378毫米，斗速v=1.0

32、4 米/秒，即知确定料斗斗容后即可求得提升机的输送能力。3.1.4料斗的计算在向前的章节中，我们已经结合被输送物料的特性与物料的装卸方式将本THG315所采用的料斗定为深斗。而料斗的尺寸规格与提升机的输送能力有关，由上述输送能力计算公式得：3-5又由式（3-4）推得，计算生产率3-6将 ，K=1.4代入（3-6）即有：将其与=1.4吨/米3，=0.75，v=1.04米/秒，=0.378米一并代入（3-5）中则有： 将其进一步取整，选取3.1.5核算输送能力：在选取的料斗后，对提升机的输送能力进行核算：则有： 显然其远远大于实际生产率，故可以满足生产条件。3.2运行阻力的计算斗式提升机所需的驱动

33、功率，觉得于牵引件运动时所克服的一系列阻力，其中主要有：物料延牵引构件运动方向的重力分量；当牵引构件绕过轮时，各部摩擦力；料斗掏取物料时的阻力；牵引构建力。在如图3-1所示垂直式提升机计算简图中，1、2、3、4各点力分别用、表示，1点的力最小，3点力最大。 图3-1力计算图 为了计算个点的力，可以利用逐点力计算：牵引构件在轮廓上的每一点的力（按运行方向），等于前一点的力与这二点之间区段上的阻力之和。对链斗式提升机作近式计算时，可以用简化经验公式，所得结果与实际相近。（建材机械与设备P241）因为提升机中主要阻力是物料的起升，对于垂直提升机，稳定运动状态下的牵引构件的最大静力Smax，可以近似地

34、按公式（3-7）决定： 公斤 3-7式中 考虑装有料斗的牵引构件的运动阻力和在下部与上部滚筒（链轮）上的弯折阻力的系数，其中包括掏取物料的阻力。可在建材机械与设备表15-14当中，找到双链式深斗的系数=1.5 。每米长度牵引构建重量，公斤/米，可以在表2-1中查得THG315每米长度牵引构件重量 公斤/米 。每米长度的物料重量，公斤/米上式中 Q生产率，吨/小时提升速度，米/秒则据已知设计条件，计算平均生产量为126.28吨（实际平均生产量为80吨），由THG315斗式提升机垂直运输，高度为20米。已知矿渣水泥堆积重度为1.4吨/米3 。计算牵引构件的力（参照图3-1） 公斤/米=1.5 公斤

35、公斤 3-8式中 提升段阻力，公斤；即有： 公斤公斤 3-9式中 尾轮阻力，公斤；取掏取物料阻力，公斤。上式中重量加速度，米/秒2 ；即有： 公斤公斤 3-10式中 下降段阻力，公斤；即有： 公斤3.3 电动机和减速器的选择3.3.1 电动机的选取依建材机械与设备相关章节的计算资料：有驱动轴上圆周力： 公斤 3-11式中 过头轮的阻力，公斤则有： 公斤计算功率： 千瓦 3-12将 米/秒，代入得：千瓦选用电机功率： 千瓦 3-13式中 功率储备系数见建材机械与设备P240这里取驱动装置传动效率，这里选取 。 将其代入（3-13）得： 千瓦 由于在先前的设计过程中对计算生产率的放大余量较大，故在

36、此选取 千瓦的电机，以免造成不必要的浪费。对应机械设计手册第五卷5，选用Y2系列三相异步电动机 Y160M-4 。其功率为11千瓦，转速1460转/分。3.3.2 减速器的选取假设驱动轮节圆直径（参照链条输送机TH型链斗式提升机的基本参数所得），链速 m/s。链轮转速： r/min计算传动比：对应机械设计手册第四卷，选用DCY系列垂直轴硬齿面减速器DCY-160-50 。其传动比，最大输入功率为13KW 。选取垂直轴减速器后，实际能传到驱动轮上的转速： r/min3.4 驱动轮节圆的简单计算环链式斗式提升机的驱动链轮和环链之间是通过摩擦传动的。因此链轮只有槽而无齿，这样可以只需依据驱动轮最终获

37、得的转速，和节圆需要保持的线速度，即斗链的举升速度，就可以确定节圆的半径。节圆角速度： rad/s节圆半径： m3.5 轴承的选取在第二章驱动装置的方案设计中，已经讨论过对于轴承的选择，应直接采用带座球轴承，因为其是标准件，无需企业另行设计，可以缩短产品加工周期。由于其部的轴承均为深沟球轴承，故其计算参数可以与计算深沟球轴承相类比。求比值：由于提升机的工作方向在垂直方向，其驱动轴上轴承的径向力一般会为轴向力的10倍，故 根据机械零件设计手册表22-16可知，深沟球轴承的最小e值为0.19，故此时 。初步计算当量动载荷P：3-14式中 载荷系数考虑提升机需要承受中等冲击或中等惯性力取值在1.21

38、.8之间，故取径向动载荷系数，深沟球轴承当时 。单个轴承所受轴向力：3-15式中 kg， kg， N ，取为的一半。代入得： N N求轴承应有的基本额定动载荷：3-16式中 指数，对于球轴承，工作时间，小时，考虑提升机为间断使用的机械，中断使用后果严重，其预计计算寿命在800012000之间。按照生产使用要求，提升机连续生产：每天工作10小时，一年工作360天。工作3年可将计算寿命落在此围。故取： h据公式（3-16） ： N按机械设计手册第二卷，选择C=122的UCP-320带座式外球面轴承，其径D=100mm。3.6轴的设计与校核3.6.1轴的结构示意图图3-2 轴的结构示意图3.6.2轴

39、的设计与校核（1）轴的材料选用#钢，渗碳处理。（2）按弯扭合成强度条件计算（估算轴危险截面的直径）将轴的关键部分看成两端铰支的梁，则轴上的受力情况如图3-3所示：图3-3 轴的受力简图图中轴粗略长度由提升机约束尺寸得来。其中为轴与单个头轮作用处所受径向力，为单侧轴承所受径向力。即有： N N由其对应可做弯矩图3-4：图3-4 轴的受力与弯矩图依弯矩图所示，轴中部所受弯矩最大，其值：3-17 N.mm 轴受到的扭矩为：3-18式中 D链轮节圆直径，mm链轮牵引力，N N则依： N根据公式：轴的弯扭合成条件为：3-19式中 轴的计算应力，；M轴所受的弯矩，N·mm；T轴所受的扭矩，N&#

40、183;mm；对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，查机械设计表15-1，取=60；W轴的抗弯截面系数，mm，；折合系数，当扭转切应力为脉动循环变应力时，取。取危险截面的直径为110mm 代入（3-19）得： MPa 故安全。考虑轴与驱动轮之间需要使用帐套连接，故轴径的取值还需考虑帐套的配用，这里选取与之配用的帐套径120mm，即轴最终的工作直径为120mm。3.6.3精确校核轴的疲劳强度目的是校核轴对疲劳破坏的抵抗能力，在已知轴的外形尺寸与载荷的基础上，求出安全系数应稍大于设计安全系数S。即 3-20这里S取1.5依先前，轴结构示意图与弯矩图可知，其危险截面在头轮与轴相互作用的轴肩面处。抗弯截面

41、系数： 3-21抗扭截面系数：3-22弯矩 ：扭矩：截面上的弯曲应力：3-23截面的扭转切应力：3-24轴的材料为45钢，由表15-1查得：； ；截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数与，因为： ，按附表3-2查取：查得：；由附图3-1可得轴的材料敏性系数为：；故有效应力集中数（附表3-4）为：3-25 3-26由附图3-2得尺寸系数： 由附图3-3得扭转尺寸系数： 轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为：轴未经表面强化处理：即，则按附式（3-12）与（3-12a）得综合系数值为3-27 3-28由碳钢的特性系数取 ，所以 3-29 3-30式中 弯曲应力的均应力,其值为0 故安全。 本小

42、节公式与数据均出自机械设计第七版，附表、附图需从此书查询。3.7 联轴器的选取查机械设计手册第四卷 选择：（1）电动机与减速器间的联轴器：根据电动机的转速、功率、输出轴径以与减速器的输入轴径电动机的输出轴径，选取TL6型弹性套柱销联轴器GB/T4323-1984。（2）减速器与驱动轮轴间的联轴器：根据传递功率，减速器的输出轴径与驱动轴的输入轴径，选取TL11型弹性套柱销联轴器 GB/T4323-1984。3.8壳体的设计由运输机械手册THG型斗式提升机机有关章节的容，可知其壳体设计已经标准化，对于THG315，其壳体壁长度为1350mm，宽度为540mm。下部区段高度为2000，其中尾轴组距地

43、面950，进料口离上边缘200mm。中间标准节高度为3000mm，出料口与上部壳体下缘平齐，这样，若满足物料的提升高度H=20，需要6个3000mm的标准中间节，附加一个1800mm的非标准中间节 ，但考虑到用户的层高与机体的固定，将1800mm，拆分为一个500mm的层高调整节，和一个1300mm的调高节。至于头节的设计，其需要满足三个条件：其一是，其需要分为3个部分，以便于头轮的安装与检修；其二是，上部机壳完成安装后其顶部要与料斗的上缘保有一定的间隙，最小不低于35mm；最后是，头轴与头部壳体下缘的相对位置，实际由以下公式所定：3-31式中 h头轴离出料口距离，mmH提升高度，mm ，H=

44、20000mmD链轮直径，mm，D=680mm斗距，mm ，=378N料斗个数，一条链上的料斗个数取为120个则依公式（3-31），求得进而估计整个提升机的壳体高度为23.3m第四章 零件参数化建模举例 4.1Pro/E参数化建模的说明Pro/E是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 人们通常对Pro/E参数化设计的理解是 ，它是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角与圆角，人们可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提

45、供了在设计上从未有过的简易和灵活。 但在本设计中，我们要求的重点是，零件实体的参数化，Pro/E参数化的设计过程只是实现它的必要手段。设计中参数化的具体要指：使参数=尺寸、图样中的特征、边界条件等； 或者是建立零件的特征值与特征参数之间的关系。我们将直接由参数等于尺寸的特征参数叫做直接特征参数，将由特征参数形成的关系式等于尺寸的特征值叫做关系特征参数。要达到零件参数化建模，Pro/E可以提供3种方法：其一是建立参数表，通过对参数表的修改，实现零件对应特征的修改。其二是通过编程的方式，将需要参数化的零件特征写入程序，通过修改调入程序的方式，实现零件对应特征的修改。第三种方法是，通过族表建立具有相

46、似零件特征的庞大数据库，不同尺寸的同种零件可以通过由族表生成的模型直接调用，不同规格的相似装配体，可以通过替换的方式在母本模型中修改，形成设计者需要的模型。THG315基于零件参数化建模的设计，所采用的方法主要是参数表法与族表法。本次设计中应用相对广泛的是参数表法，因为本次设计的产品，为满足中小企业的小规模生产，厂家根据设计生产需要，修改零件的参数，就可得到新的模型。但就目前，Pro/E在大型企业中的应用，通过族表为企业建立符合国家标注的标准零件库，建立符合企业标准的通用零件库，零件参数化建模的主流方向，因为族表可以在一次强劳动的工作后，在日后的使用中，仅需调用，对零件出现新规格的情况，企业仅

47、需将其特征参数添加到原有的族表中，就可生成新的零件，并将其保留到零件库中。综上所述，本章关于零件参数化建模举例，将以使用参数表建立模型的零件为主要示例对象，在最后则会以一个装配体为示例，说明族表在产品参数设计中的方法。4.2链条的参数化设计4.2.1链环的参数化设计（1）链环主要参数变量示意图：（非Pro/E中截取图像）图4-1 链环需参数项示意图（2）链环主要参数在Pro/E参数表中的体现：图4-2 链环参数表图4-2所示表中：P为链环节距，B为链环宽度，D为链环直边直径，L为生成零件扫描轨迹时一特征参数，由关系l=p+2×d-b驱动。（3）建立链环关键特征关系式：链环扫描特征轨迹

48、的建立，如图4-3所示：图中的关系特征参数：表示长度为40mm部位的尺寸由关系sd4 = l驱动，依关系l=p+2×d-b即有sd4=64+2×18-60=40 表示半径为30mm部位的尺寸由关系sd2 = b/2驱动即sd29=60/2=30图4-3 链环扫描特征轨迹图4-4 链环扫描特征 图4-5 圆环链图4-4中最外缘的粗实线，即为建立零件链环的扫描轨迹特征，改变影响轨迹的参数，就可以得到新的零件轮廓，改变围绕扫描轨迹旋转形成零件实体圆的直接参数D，可以得到直边直径不同的链环。这样的链环交错排列，就能形成如图4-5所示的圆环链。4.2.2环链钩的参数化设计（1）环链钩主要参数变量示意图：（非Pro/E中截取图像）图4-6环链钩需参数项示意图（2）环链钩主要参数在Pro/E参数表中的体现：图4-7 环链钩参数表（3）建立环链钩关键特征关系式：环链钩无螺纹部分扫描特征轨迹的建立，如图4-7所示： 图中的直接特征参数：表示R2的尺寸由关系sd34 = r1驱动。图中的关系特征参数：表示21mm部位的尺寸由关系sd2 = r+d/2驱动表示53mm部位的尺寸由关系sd29 = h1-h2-d/2驱动。表