合工大毕业论文干刷机设备设计

1、毕业设计论文设计（论文）题目 干刷机设备设计 学院名称专 业 （班 级） 机械设计及其自动化 姓 名 （学 号） 指 导 教 师 系（教研室）负责人 目 录 中文摘要 11引言（绪论）. .22参数计算2 2.1设计参数. .3 2.2传动机构设计方案. 3 2.3 电动机功率计算. 4 2.4皮带轮选取. .5 2.5减速机齿轮及轴设计. .7 2.5.1齿轮参数计算. . .8 2.5.2高速轴设计. . .12 2.6万向接轴选取. . .143 设备安装要点 . 15结论15致谢 16参考文献17干刷机设备毕业设计摘要：设计的干刷机设备为冶金行业铜加工企业消除铜带表面缺陷的专用设备之一

2、，由减速机带动一组橡胶辊进行夹送，二组干钢丝刷进行同时干刷消除铜带表面质量，钢丝刷与橡胶辊之间的速比为10:1，所设计的钢丝刷和橡胶辊尺寸系列为200x480，由一台机座组成。干刷机设备组成是由电机做为原动机，传动装置和执行机构三部分组成。采用的配置方式为电动机减速机万向接轴刷辊。本次设计的设计主要包括：电动机的选取，减速机的设计，轴系部件的设计，其中包括对减速器的润滑和密封以及万向接轴等设计过程按照国家标准和机械设计标准来设计的。本次设计重点是减速机内部各轴的设计和各齿轮的设计，以及电动机驱动功率的计算。本次设计的干刷机结构简单紧凑新颖、外形美观实用性强，主要用来进行铜带表面干刷。关键词：干

3、刷机设备、电机、减速机、减速机、万向接轴设计。1引 言（绪论）11干刷机发展状况铜带（铜合金H59-H68、Qsn6-0.5系列）表面受车间湿度以及轧机运作方式及退火加热温度不当等因素影响，铜带表面出现变色、起皮等现象，严重影响铜带表面质量。为消除铜带表面质量，提升带材表面质量，满足客户对铜带表面的质量要求，故需对铜带表面进行处理。目前大中型企业的铜带表面质量多采用清洗机组来消除铜带表面质量缺陷，该设备具有酸洗线表面质量高、机组酸洗速度快、效率高等优点，但是机组价格昂贵一次性投入费用高，维护保养要求高，主要用于大卷重高精铜带表面的酸洗。为此中小企业生产的小卷重多品种规格的铜带在清洗机清洗受限，

4、故要求一种制作简单，投入费用较低，且经济适用的酸洗线机组挥之欲出，其中干刷机设备的比不缺少的有机组成部分。结合酸洗线机组的改进过程，原干刷机由1台电机驱动1台减速机带动1支橡胶辊和两支钢丝刷，出料口橡胶辊由1台电机带动皮带轮进行驱动，其余2支钢丝刷由2台电机带动皮带轮进行驱动，该结构尺寸庞大，更换维护保养不变，且电机功率配备不当造成能量损耗较大。新设计的干刷机由一台电机带动减速机进行驱动，实现上述功能，结构紧凑外形美观，减少能耗。1.2干刷机的组成及结构干刷机主要包括：主电机、传动机构和工作机座等部分。主电机是为刷辊旋转提供动力的设备。传动机构是由皮带轮、减速机、连接轴等部件组成的。工作机座是

5、主机的主要组成部分。包括：（1）机架，在窗口内安装轴承；（2）刷辊，轧件在其间被夹送和干刷；（3）刷辊轴承，用以刷辊的支撑和定位；（4）刷辊调整装置用来调整刷辊间的距离，根据不同铜带表面质量合理调整刷辊间距；（5）导位装置，用来使酸洗线件按照规定的位置、方向和状态准确地进出干刷机。2参 数 计 算2.1设计参数：来料品种：H62-H68，QSn6-0.5来料规格（宽度x厚）：度150310mmx(0.22.2)mm钢丝刷及橡胶辊尺寸：200x480钢丝刷及橡胶辊线速度：0-40m/min（0-0.67m/s）原料尺寸：280mm × 380mm成品规格：160mm ×200

6、mm刷辊压力：1400N钢丝刷与橡胶辊速度比：10:1（误差±2%）运作及载荷特性：24h连续运作，轻微冲击2.2传动机构设计方案2.2.1确定设计方案：根据橡胶辊及钢丝刷辊之间的直径为200，要求输出轴之间的中心距尽量在200mm左右，降低万向接轴的万向角度，提升万向接轴使用效果；按照橡胶辊及钢丝刷辊速比为1:10的要求，分配减速机齿轮箱内齿轮配比，为方便安装及强度对等的原则，所有齿轮的模数相同。考虑后期维修保养方便，尽量要求备件统一，即采用相同齿数及旋向的齿轮；为降低减速箱制作周期及制作精度，要求所有齿轮均采用标准啮合圆柱齿轮进行传动，减速箱箱体采用焊接箱体；为降低设备运转过程中

7、存在的噪音，提升运作效率，要求所有的齿轮均采用斜齿轮，为降低轴向力以及提升齿轮强度要求齿轮螺旋角=815°；为方便后期维修保养及更换备件方便，要求箱体一侧采用活动结构，考虑密封效果以及补偿加工误差，在固定侧及活动侧箱体上开设O型密封槽，安装O型密封圈；考虑车间空间较为拥挤，要求整台设备宽度1900mm，故要求采用皮带传动，并制作皮带轮防护罩；为提升传动效率及降低噪音，降低设备制作周期，后期保养维护方便，故采用SWC系列万向接轴。2.2.2减速箱齿轮啮合传动示意图如下：i减=45*42*42*31/27/17/17/26=12.13i钢丝刷=31/31=1i橡胶辊=45*42*42/2

8、7/17/17=10.172.3电动机功率计算：PD=（Pgss+Pxjg+Pdon）/PD电动机功率Pgss钢丝刷功率Pxjg橡胶辊功率Pdon动力转矩功率nxjg=V/D=40*1000/（3.14*200）=63.7r/minngss=nxjgx10=637r/minVxjg=0.67m/sVgss=Vxjgx10=6.7m/sPgssd=F1Vgss =pxVgss =2.814kwPgss=4x Pgssd=11.256 kw其中：摩擦系数，铜带与钢丝刷之间的摩擦系数取0.3Pgssd为单支钢丝刷辊传动功率Pxjg=FVxjg =*2*pxVxjg=1x2*1400x0.67 =1.

9、876kw摩擦系数，铜带与橡胶辊之间的摩擦系数取1，考虑橡胶使用过程中发热膨胀，取较大数值进行计算。橡胶辊为一支被动，一支主动，传动力矩全部由主动辊输出，故功率计算乘以2进行设计计算。为简化设计计算，综合考虑传动过程中的空转能量损耗，取Pdon=0.2（Pgss+Pxjg）=0.2x(11.256+1.876)=2.626 kw故： PD=（Pgss+Pxjg+Pdon）/=（11.256+1.876+2.626）/0.73 =21.59kw按照电机功率标准选取22kw电机，根据线速度0-40m/min的要求，要求选用6级电机，即电机转速1000r/min,并采用变频电机通过变频控制。故选取电

10、机型号为：YVF2-200L-6/22kW，额定转速为980r/min。2.4皮带选取：2.4.1选取V型带型号设计功率Pc=KA×P （kW）KA -工况系数，(查表12-1-16。按载荷变动较小，轻载启动，每天工作24小时。) KA =1.2P-传动功率。 Pc=1.2×22=26.4 kW根据Pd 与n1，普通V型带由图12-1-1，选取V型带型号。选取V型带型号为C型。选取电机皮带轮外径da1（按表12-1-10）选“基准宽度制”，=340取标准值（按表12-1-11）查得电机皮带轮基准直径dd1=250mm电机皮带轮外径da1=260 mm电机皮带轮基准直径dd1

11、=250mm2.4.3求减速器皮带轮外径传动比i=980x26/31/640=1.28减速器皮带轮基准直径dd2= dd1×i =250×1.28 =320mm减速器皮带轮外径公式、ha（查表12-1-10）da2= dd2+2ha=320+2×5=330mm2.4.4求皮带速度 V皮带速度：（查表12-1-15，在12-11页。）皮带速度 V=×dd1×n1/60/1000 =3.14×250×980/60/1000 =12.82 m/s 普通V型带带速规定：（查表12-1-15） 5 m/s V25 m/s 皮带速度合适

12、。2.4.5基准长度Ld：基准长度（查表12-1-15） 按照结构设计初选中心距ao=650mm L0=2ao+/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4ao=2x650+3.14x(250+320)/2+(320-250)2/4/650 =2196.8mm普通C型V型带基准长度，按表12-1-4，查得Ld=2000。2.4.6实际中心距a:（查表12-1-15） aao+(Ld-L0)/2 =650-98.4=552mm中心距a的变动范围为amin=a-0.015Ld=552-0.015x2000=522mmamin=a+0.03Ld=552+0.03x2000=612mm2.4.7验

13、证小皮带轮包角1（公式按表12-1-15）小皮带轮包角1应大于1200。1=180-(dd2-dd1) /ax57.3° =180-（320-250）/552x57.3° =172.73°>120°2.4.8设计皮带根数ZA、单根V带额定功率P1（按表12-1-18选取）查得P1=7.18Kw。B、i1时，单根V带额定功率增量P1,（按表12-1-18选取）根据C型，n1=980r/Min，i=1.28 ,Ki=1.0804，Kb=7.5019x10-3P1=Kbn1(1-1/Ki)=7.5019x103x980x(1-1/1.0804)=0.54

14、4kwC、包角修正系数K（按表12-1-21选取）按包角172.730，查得K=0.98。D、带长修正系数KL（按表12-1-22选取）按普通V带C型带基准长度Ld=2000 P1=7.18kw查得KL=0.88。皮带根数Z（公式按表12-1-15） Z= Pc/(（P1+P1）KKL )=26.4/(7.18+0.544)x0.98x0.88) =3.97根皮带圆整根数Z=42.4.9计算单根V带初张紧力Fo（公式按表12-1-15） FO=500Pc(2.5/K-1)/(zv)+qv22=448.3N(m-V带单位长度质量， ，见表12-1-23）按普通V带C型查得m=0.3Kg/ m22

15、.4.10计算作用在轴上的压力FQ（公式按表12-1-15） FQ=2 FOzsin(1/2 ) = 2x448.3x4xsin(172.73/2 ) =3579.2N 2.4.11设计大、小带轮工作图，见AutoCAD图。2.4.12设计结果选用4根C-2000 GB1171-89V带，中心距a=552mm，带轮直径dd1= 250mm，dd2=320mm，轴上压力FQ=3579.2N 2.5减速器齿轮及轴设计 选主减速器的齿轮设计及强度校核（高速级）电动机的转速n=980rmin，各级传动轴，速比及功率转速列表如下：传动轴序号i转速（rmin）功率（kw）备注1位轴i1=1.2876621

16、.932位轴i2=1.26374每支钢丝刷功率3位轴i3=2.472583.854位轴i4=2.471053.695位轴i5=1.67631.5从表中可以看出减速箱高速级功率较大，齿轮啮合次数最多，故需对高速级的齿轮和轴进行设计 2.5.1.齿轮参数计算 2.5.1.1选齿轮材料、精度等级及参数（1）考虑此减速器的功率不大，大、小齿轮用45#钢调质后表面淬火参考表7-1推荐，取小齿轮齿面硬度为42-45HRC，计算时取42HRC，大齿轮齿面硬度为45-50HRC，计算时取45HRC。（2）取7级精度等级。（3）选小齿轮齿数26，31.2，取z=31 （4）初选螺旋角122.5.1.2.硬齿齿面

17、齿轮，先按齿根弯曲强度设计 按式（7-15）设计公式为（1） 试取Kt=1.4（2） 小齿轮传递的转矩 （3） 据表7-8，非对称布置，取齿宽系数0.5（4） 计算当量齿数 （5） 由表7-7,得齿形系数2.65，2.54。（6） 由表7-7，得应力修正系数1.59，1.63。 （7）许用弯曲应力 1）由图7-16（1）得弯曲疲劳强度极限，。 2）计算应力循环次数 3）由图7-19得4）按表7-9取 1.25 选的一般可靠度(11)计算大、小齿轮的,并加以比较 小齿轮数值大，按小齿轮计算（12）设计计算 因硬齿面且高速轴齿轮承受双面压力，mn选大些，取 2.5.1.3.几何计算 （1

18、）模数取标准值。 （2）计算中心距 圆整。 （3）中心距圆整后修正螺旋角 因值改变不多，故参数等不再修正。确定有关系数及参数：1） 分度圆直径：2)齿宽b1，由表7.20硬齿面齿轮不对称布置0.30.6，取齿宽系数 b2=75mm3）u=i=1.192.5.1.4.按齿面接触疲劳强度校核 按式（7-12）校核公式为 (1)许用接触应力 1）由图7-17aMQ线得。 2）由图7-18得 3）安全系数 （2）由表7-6得，。 （3）由图7-28得2.43. （4）重合度系数。 （5）螺旋角系数 =0.977。2.5.1.5、验算圆周速度vV=×dd1×n1/60/1000有表7

19、.22选取7级精度是合适的。2.5.1.6、几何尺寸计算及绘图见AutoCAD图纸。2.5.2高速轴设计2.5.2.1高速轴材料选取：由于减速器传递功率不大，对材料无特殊要求，故选用45#钢并经调质处理，由表14.4查得强度极限为b=650MPa，再由表14.2得需用弯曲应力-1b=60Mpa。2.5.2.2按扭转强度估算轴径表为 轴常用材料的及A值 轴的材料 Q235 45 40Cr 35 SiMn 2Cr13 / 1220 3040 4052 A 160135 11810710790 故选择A 107118 取A=118，轴直径的设计公式考虑到轴的最小直径处要安装皮带轮，会有键槽存在，且齿

20、轮位置有键槽存在，故将估算值加大5-10%，取为38.440.23,考虑皮带安装方便，要求采用锥形内孔，由设计手册选取最小轴径d1=47mm，锥比为1:10。2.5.2.3设计轴的结构并绘制结构草图：(1) 各轴段尺寸及轴径尺寸见下图：1、 考虑齿轮为斜齿轮产生轴向力，轴承采用圆锥滚子轴承，型号为：33211；2、 为方便拆装及密封，密封圈采用J型有骨架密封，密封圈尺寸为55x80x12；3、 为防止齿轮与箱体干涉，轴承与箱体之间采用隔套进行定位，为定位可靠，要求轴肩位置叫轴径尺寸增加5mm，即为60。（2） 求作用在齿轮上的力： 1、Ft1=2T/d1=273000x2/159.32=342

21、7N 2、（3）求轴承上支反力:垂直平面内：FNV1=934N FNV2=342N水平平面内：FNH1=2510N FNH2=917N（4）画受力简图与弯矩图：（5）计算合成力矩：MV1MAX1=FNV1X59=934X59=55106N.mmMV2MAX1=FNV1X94=934X94=87796N.mmMH1MAX1=FHV1X59=2510X59=148090N.mmMH2MAX2=FHV1X94=2510X94=235940N.mm-截面：M=(M2V1MAX1+M2H1MAX1)1/2=(551062+1480902)1/2 =158010N.mm-截面：M=(M2V2MAX1+M2

22、H2MAX1)1/2=(877962+2359402)1/2 =251745N.mm（6）求当量弯矩因高速轴齿轮双向受力，为对称循环转矩，修正系数=1-截面：Me=(M2+(T)2)1/2=(1580102+2730002)1/2 =315430N.mm-截面：Me=(M2+(T)2)1/2=(2517452+2730002)1/2 =371355N.mm（7） 确定危险截面及校核强度：由图可以看出-截面和-截面为危险截面，根据第四强度理论且忽略键槽影响，对上述两截面进行校核。 =M/W-1=60MPaW=d3/32-截面：e 1 =M/W =Me/d3=315430x32/(3.14x603

23、)=14.88MPa-1=60MPa-截面： e2 =M/W =Me/d3=371355x32/(3.14x653)=13.78MPa-1=60MPa 满足 e -1的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。2.5.2.4修改轴结构：因所设计轴的强度裕量不大，此轴不必再做修改。2.5.2.5绘制轴的零件图：见AutoCAD图纸。2.6万向接轴选取：由机械设计手册查取标准十字万向节轴，考虑整机宽度方向结构紧凑，故选用无伸缩单元结构短型万向轴。初选SWC120X400。万向接轴工作扭矩校核：Tn=KAKBKST（公称扭矩） 式中KA为工况系数，每日工作时间>16h,取KA=2 式中KB为

24、环境系数，考虑加油润滑不良，车间粉尘较大,取KA=1.5 式中KS为安全系数，该设备对车间生产损失一般,取KA=1.3 Tn=KAKBKS5=1.06x105N.MM=1060N.M Tn=1060(T-n)=1250N.M 满足日常使用要求。修改万向接轴结构：因所设计万向接轴的扭矩裕量不大，此轴不必再做修改。2.6.3万向接轴图纸略。3设 备 安 装 要 点 设计的干刷机设备齿轮箱及主减速箱及机架部分分体固定在底部框架上，考虑刷辊转动倾覆力矩较小，整体框架重量约5t，框架放置在地面靠自重实现定位，故不需要制作设备基础。1、设备安装时刷辊中心线与酸洗线机组中心线共线，误差不超过2mm，以防铜带跑偏卡入机架位置造成卡铜停机故障；2、减速机齿轮箱放置L-CKC100工业闭式齿轮油进行润滑，要求润滑油不低于油标最低位置，不高于油标最高位置；3、设备安装结束后正反转运行各2h，轴承位置无明面温度，轴伸端不允许出现渗油现象，轴向无明显窜动；4、钢丝刷辊钢丝刷采用并帽紧固，要求并帽紧固到位后采用点焊方式焊接在钢丝刷辊轴上，防止并帽脱落卡入机架造成设备停机。 结 论设计的题目是干刷机设备的设计，本次设计包括了电动机