垫片冷冲模设计-毕业设计名师资料合集(完整版)资料

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垫片冷冲模设计毕业设计名师资料合集（完整版）资料(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）毕业设计(论文)垫片冷冲模毕业设计院（系）名称工学院机械系专业名称机械制造及其自动化学生姓名指导教师2021年5月1日毕业设计任务书工学院机械系机械设计与制造专业2021级机械2班学号090605131学生指导教师课程设计题目垫片冷冲模设计课程设计工作内容与基本要求（纸张不够可加页）1.已知技术参数：零件：垫片(形状与尺寸如图所示)，材料Q235，板厚1mm，工件精度IT14，大批量生产。2.设计任务与要求(完成后需提交的文件和图表等)：1)绘制该工件制作所需要的模具总装配图1张（A2）2)绘制该模具的凸模、凹模零件图一套（A3或A4）3)编写设计说明书1份课程设计（论文）时间：2021年4月1日至2021年5月1日专业（教研室）审批意见：审批人（签字）：备注：学生一人一题，指导教师对每一名学生下达一份《课程设计（论文）任务书》。垫片冷冲模毕业设计摘要当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来。因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。我们利用模具加工各种的工件，以便来满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。在这次设计中根据所给题目的要求，我首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择了冲孔落料的方案。根据对零件的综合分析，在本人这次设计中我设计的模具是正装冲孔落料模，主要介绍的是模具的冲孔落料，冲压生产中应用最广泛的工序之一。由于材料和厚度的原因，我采用的加工方法为：采用复合工序冲孔落料模进行加工。关键词：冲孔落料搭边目录1.工件的工艺性分析 31.1冲压时的工艺性分析 31.2冲压材料选用 41.3冲裁工艺方案的确定 42模具设计计算 62.1排样方案的确定及计算 62.2冲压力的计算 82.3模具压力中心的确定 102.4冲模刃口尺寸及公差的计算 112.5零件结构尺寸的确定 142.6模具总装图 173.模具材料的选用 184冲压设备的选择 195.模具的装卸 215.1模具的装配 215.2卸料装置的确定 216.模具检测 23结论 24致谢 25参考文献 26

1.工件的工艺性分析零件简图：如图1.1所示工件名称：垫片生产批量：大批量材料：Q235钢厚度：1mm图1.1零件图1.1冲压时的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。对冲压材料的要求冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。1.2冲压材料选用冲压工艺对材料的基本要求主要是：1.对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系大，板平面方向性系数小。2.对材料厚度公差的要求材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。．对表面质量的要求材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好3.常用冲压材料冲压用材料的形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。总上所述，冲压材料我选择10号钢作为冲压件的材料。1.3冲裁工艺方案的确定一般对于这样的工件，通常采用冲孔，落料加工方法。由于该工件的生产批量较大，如果把这道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。将这道工序复合在一起，可以有以下的两种不同工艺方案：①先冲孔，后落料的工步；②落料冲孔为同一工步完成。采用方案2加工工件，不易保证长度尺寸的精度，而且易使孔冲头磨损，降低模具寿命。经分析，使用方案一较好。该冲压工件的形状为简单且对称，有精度要求外其余尺寸精度要求不高，材料为Q-235A钢其冲压性能好，孔与外缘的壁厚较大，根据表1.1知复合摸的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。表1.1强度系数料厚t1.05最小壁厚m2.0最小直径D151821料厚t2.053.03.54.04.55.05.5最小壁厚m4.95.010.012.0最小直径D212528323540452模具设计计算2.1排样方案的确定及计算在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刀”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关：=1\*GB3①材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。=2\*GB3②工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。=3\*GB3③材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。=4\*GB3④送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。常用的排样方法有三种：=1\*GB3①有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。=2\*GB3②少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。=3\*GB3③无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。总上所述排样如图2.1所示。表2-2搭边值表料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料～11.51.521.532>1～221.52.523..52.532>2～32.5232.543.5>3～432.53.535443由表2-2确定搭边值表根据零件形状两式件间按矩形取搭边值b=5mm，侧边取搭边值a=2.5mm。则进距：h=10+5=15mm条料宽度`图2.1排样图2.2冲压力的计算1）落料力2）冲孔力中心孔：2个小孔：3）冲裁时的推件力 表2.3卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料K卸K推K顶纯铜、黄铜0.02～0.060.03～0.09铝、铝合金0.025～0.080.03～0.07钢材料厚度mm～0.10.06～0.0750.10.14>0.1～0.50.045～00550.0650.08>0.5～2.50.04～0.050.0500.06>2.5～6.50.03～0.040.0400.05>6.50.02～0.030.0250.03查表2.3序号1的凹模刃口形式，，则个故：

为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图2.2。图2.2阶梯凸模则最大冲压力：2.3模具压力中心的确定如图2.3根据图形分析，因为工件图形对称，故落料时F落的压力中心在上O1；冲孔F孔1、F孔2的压力中心在O2上。图2.3压力中心设冲模压力中心离O1点的距离为x，根据力矩平衡原理得：由此算得

2.4冲模刃口尺寸及公差的计算1）冲孔部分对冲孔，采用凸、凹模分开的加工方法表2.4初始双面间隙Zmax、Zmin材料厚度t/mm08、10、3509M2、Q235Q34540、5065MnZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1160.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1800.1200.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表2.4确定初始双面间隙Zmax、Zmin的值：表2.5规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差基本尺寸凸模公差凹模公差≦18﹥18～30﹥30～80﹥80～120﹥120～1800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.040≧180～60﹥260～360﹥360～500﹥5000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070对冲孔时：，对冲∅4.3孔时：，故满足条件冲孔部分：

对冲∅4.3孔部分：尺寸极限偏差转化为对冲∅4.3+0.2孔时2）落料部分对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。零件图中末注公差的尺寸其极限偏差：、、尺寸极限偏差转化为、表2.6因数X材料厚度t/mm非圆形x的值圆形x值10.750.50.750.5工件公差/mm1﹤0.160.17～0.35≥0.36﹤0.16≥0.161～2﹤0.200.21～0.41≥0.42﹤0.20≥0.202～4﹤0.240.25～0.49≥0.50﹤0.24≥0.24﹥4﹤0.300.21～0.59≥0.60﹤0.30≥0.30查表2.6得则：该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值。2.5零件结构尺寸的确定1）凹模外形尺寸的确定凹模厚度的确定：——取总压力工件长凹模宽度的确定：取步距=15mm工件宽=10mm2）凸模长度的确定凸模长度计算为其中初定：导尺厚卸料板厚凸模固定板厚凸模修磨量则：图2.4落料凸模图2.5冲孔凸模图2.6凹模2.6模具总装图图2.7总装图

3.模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。1.应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2.应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3.应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等4.应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。总上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火材料也用淬火变形小的模具钢。

4冲压设备的选择按公称压力选取压力机查表2.72.7开式双柱可倾压力机技术规格 型号J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-16BJ23-25JC23-25公称压力31.563100160160250350滑块行程25354555706580滑块行程次数2001701451201205550最大封闭高度120150180220220270280封闭高度调节量25353545605560滑块中心线至床身距离90110130160160200205立柱距离120150180220220270300工作台尺寸前后160200240300300370380左右250310370450450560610工作台孔尺寸前后90110130160110200200左右120160200240210290290直径110140170210160260260垫板尺寸厚度30303540605060直径150模柄孔尺寸直径25303040404050深度40555560606070滑块底面尺寸前后90180190左右100200210床身最大可倾角35选取公称压力630KN的开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关系参数为：公称压力：630滑块行程：130封闭高度调节量：80工作台尺寸：模柄孔尺寸：

5.模具的装卸5.1模具的装配复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料—拉深复合模其装配一般按下面的步骤进行：=1\*GB3①装配压入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。=2\*GB3②将拉深凸模装在下模座上，并相对下模座底面垂直。。同磨端面平齐后，作止动螺钉孔，并安装止动螺钉。=3\*GB3③以顶件块定心，将凹模装在下模座上，经调整与拉深凸模同轴后，用平行夹板夹紧，做螺钉孔和销钉，并拧紧螺钉，配入适当过盈的定位销。=4\*GB3④将凸凹模装在固定板上，并保持垂直，同磨大的；端面齐平。=5\*GB3⑤用平行夹板将上凸凹模的固定板与上模座加紧后合模，使导柱缓慢进入导套。在凸凹模的外圆对正凹模后，配作螺钉和螺钉过孔，并拧入螺钉但不要太紧。用轻轻敲打固定板的方法进行细致的调整，待凸凹模和凹模的间隙均匀后，配作凸凹模固定板和上模座的销孔，并配入相应过盈量的销钉。=6\*GB3⑥加工顶件块时，外圆按凹模的孔实配，内孔按拉深凸模的外圆实配，保持要求的间隙。装配后，顶件块的顶面须高于凹模而拉伸凸模的顶面不得高于凹模。=7\*GB3⑦安装固定挡料销和卸料板，按凹模板上的孔套在凸凹模外圆上应于凹模中心保持一致。在用平行夹板夹紧的情况下，按凹模上的螺孔引作卸料板上的螺钉过孔，并以螺钉固紧，其他零件的装配均符合要求后打标记。5.2卸料装置的确定卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置﹑弹性卸料装置和废料切刀三种。固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我们通常把准过载上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为2.0mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料，又因为是复合模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。

6.模具检测表2.11冲裁模具试冲检测表 序号质量管理及检测内容说明1组织质量监控系统，对模具生产过程全面检查与监控1模具原材料的质量检验模具零件加工后质量检验，主要包括零件的形状、尺寸精度及表面质量、硬度及形位精度。2具装配后前后的检验。3模具试模后的验收。4具内在质量的无损探伤检测。5具包装、运输质量检验。2组织对加工设备及工装夹具检查1检查加工设备运行情况及加工精度2检验共装卡具工作及精度状况。3组织产品质量分析1进行产品质量分析。2提出提高产品质量措施3提出改进方案、意见4组织质量教育与技术教育1对操作者进行质量全面管理教育，以提高操作者责任心。2对操作者进行技术培训，以提高操作者技术水平5组织维护、保养量器具对在检测过程中、所使用的量具、量仪等进行保管、维护，并提出定期鉴定的申请。6组织对模具的整体验收

结论这次的毕业设计是大学三年中的最后一个环节，是对三年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识。在校期间，开设有《机械制图及AUTOCAD》、《机械设计》、《机械制造》、《液压传动》、《数控机床及编程》、《PLC》等课程，这些课程有电子的，有专业课程设计的，对我们搞好这次毕业设计有很大的帮助，综合运用好这些课程，对我这次有巨大的帮助。即将毕业的我，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦，如机器损坏或零件老化等一系列问题时，这时就要靠自己以前所学的知识和积累的经验去解决它。随着科学技术的高度发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格低廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养；增加设计方面的知识而努力。综合运用好这些课程，加之我们平时的知识积累和老师的极大的帮助和指导，为这次课程设计提供了非常有利的保障。因水平有限，设计中必然有许多不足之处，还望老师批评指正。

致谢三年的学习生活一眨眼就过了，在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，对三年以来帮助的人们我满怀感激，时刻没有忘记。所经历的一切将让我倍加珍惜未来的生活。通过此次毕业设计，使我学到了许多知识，比如说模具整体的设计过程和你设计模具的实用性，你所设计的模具的最终目的是用模具来生产出合格的产品，其中还包括许多课本上学不到的知识。当然，在设计过程中出现的一些难题。比如说怎样提高产品的加工精度，以及小型工件的加紧这些问题，都通过我们去翻阅相关的书籍和经过蒋老师的悉心指教和帮助最终才得以解决，通过本次毕业设计，也使得我们这组成员更加齐心协力、努力创新，自始至终，都抱着一颗坚定的信念,即如何做能使其工件更加美观、精度更高、工作效率最高的心态即将毕业的我们，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦。随着科学技术的高度的发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养，树立知识经济意识；善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力；培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗的企业精神，加强环境保护意识，做到清洁生产和文明生产，以最大限度的获得企业效益和社会效益在此，感谢我们的指导老师——蒋老师在百忙之中给予我们作品的悉心指点与帮助。感谢他为我们指点迷律、出谋划策。同时，也感谢我们的这组的成员在这次设计中给予我的帮助！所以，在以后的工作中，继续学习和加深。在此我非常感谢蒋老师在设计过程中对我的指导和帮助，在此向蒋老师致以诚挚的谢意！

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Abstract

Three-footartificialupperunloadingcentrifugeisawidelyusedintheprocessofindustrialseparationofcentrifugalcentrifugalseparationmachinery.Itsmovementispartoftherotarybodymovement,resultinginarelativelylargecentrifugalforcewillbeseparatedfromsolid.Athomeandabroadathomeandabroadawiderangeofthree-dimensionalcentrifuge,butthebasicstructurearesimilar.Three-leggedcentrifugewithitsbaseforthethreesupportfootnamed.Basedontheprinciplemodelofthethree-leggedcentrifuge,theresearchinotherfieldsisbecomingmoreextensive.Throughthemechanicaldesign,mechanicalprinciplesandotherdesigncontent,refertosomeoftheresearchpapersandliterature,combinedwiththeexperimentalresultstoaccesstherelevantbookstounderstandandcalculatethethreedimensionalcentrifugestructuresize.Thethreedimensionalmodelofthethree-dimensionalmodelofthestructureandthetwo-dimensionalmap,thechoiceofmaterials,transmissionsystemdesign,focusingonthedrumandtheshaftstrengthcalculation,thefinaldesignofthree-leggedCentrifugestructure.Keywords:three-leggedcentrifuge;structuraldesign;strengthcalculation目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 Ⅰ英文摘要 Ⅱ第1章绪论 11.1设计要求及任务 11.2分离机械的选型

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22第2章材料的选择 32.1转鼓的材料 3342.2主轴的材料 42.3机壳的材料

5第3章离心机的生产能力及转鼓计算 63.1分离因数

63.2物料的生产能力计算 63.3符号的定义 78910103.4筛网的结构型式 101111第4章主轴的设计 12144.6设计轴的最小直径按公式 154.7主轴的校核 1616161617181818第5章离心机的临界转速 21第6章传动系统的计算 246.1设计V带传动的原始数据 24242424252525266.2

轴承和键的选用 2626266.3电机的选择 26结论 28致谢 29参考文献 30插图清单22554 Ⅴ插表清单 Ⅵ附录A外文文献及其翻译14494 30附录B参考文献及摘要 43附录C论文图纸 45插图清单TOC\o"1-1"\h\u图3-1转鼓开孔的类型图 9图3-2转鼓设计图 12图4-1轴的水平面弯矩图 17图4-2轴的垂直面弯矩图 18图4-3轴的扭矩图 18图4-4轴的设计图 21表格清单TOC\o"1-1"\h\u表1-1三足式离心机的主要参数 2表2-10Gr19Ni9的化学成分 3表2-20Gr19Ni9力学性能 3表4-1轴的疲劳强度计算 19表5-1转鼓加料前后的质量、转动惯量及重心位置变化 22表6-1电机参数 27结论 28第1章绪论离心机主要用于工业，制药业等生产各方面。18世纪工业革命后，由于纺织工业的兴起，那时候出现了棉布脱水机，这也是最早的三足式离心机。三足式离心机的发展迅速，在后来的一百多年里，经过了多方面的创新和改进，三足式离心机已经适应了不同的生产环境和物料分离的要求。对于固液分离的精度也是越来越高，今天的离心机已经不仅用于工业，在医学等其他领域也都有它的身影。由于现代化工生产过程比较复杂，生产条件要求苛刻，这就要求比较高的工艺设计，许多新型的材料的出现，使其在高温、低温、高压、低压、易燃、易爆等一系列条件下正常工作。也因为离心机种类的丰富，几乎每个产品生成都有自己独特的工艺路线。20世纪以来，我国离心机越来越精密化，越来越流程化。从第一台实用的处理量大，能够连续操作，耗电量小的螺旋离心机。它的结构、参数、分离因数、适应能力得到了不同方面的发展。所以在离心机领域占有重要地位，不管在国内还是在国际都有很大的发展空间。三足式离心机在医学上也取得了巨大发展，由于现代医学机械的发展，离心机的分离能力不断增强，对于血液分离分析病源分析起到了重要作用。超速高速的离心机实验的完成，让医用离心机得到了迅速发展，也使离心机向越来越精密化发展。未来医用离心机的用途将越来越广，种类也是越来越多。将为病理分析起到重要作用。随着现代科学的发展，不断出现的巨型离心机和小型的离心机，这些离心机适应了不同的环境，并在不同的苛刻条件下都能正常运转。这些也得益于现在新材料的分析和研制。相反离心机的发展也促进了新型材料的发展。使其领域发展不断的得到扩展，与各个方面得到了相互联系。总之未来科技的发展促进了离心机的蓬勃发展，而离心机的发展带动了科技的不断发展。三足式离心机对物料的适应性强，选用恰当的过滤介质，可以分离粒径为微米级的细颗粒，也可用来使成件物品脱液。通过调整分离操作的时间，能适用于各种难分离的悬浮液，对滤饼洗涤有不同要求时也能适用。与其他形式离心机相比的最大优点是当生产过程中被分离物料的过滤性能有较大变化时，也可通过调整分离操作时间来适应。人工卸料的三足式离心机结构简单，制造安装、维修方便，成本低，操作方便。停机或低速下卸料，易于保持产品的晶粒不被破坏。弹性悬挂支承结构，能减少由于不均匀负载引起的振动，机器运转平稳。如今新材料的应用，比如玻璃钢，工程塑料，硬质合金等。玻璃钢强度高，密度小，质量低，不仅满足了转鼓在高速旋转状态下的强度问题，而且降低了转鼓的总应力；此外玻璃钢的耐腐蚀性强，直接与物料夜不会被腐蚀。工程塑料质轻、节能、强度高、耐腐蚀；硬质合金硬度高，耐磨性好，强度和韧性都很好。近年来这些材料在分离机中都有应用。其次是物料改性与工艺优化，待分离的物料对离心机的分离效果影响很大，一些物料改性技术得到重视和广泛应用。包括加温降低母液的粘度；絮凝与凝聚技术增大颗粒粒度分散降低液相表面张力等。此外，随着能源与资源的不断紧张，分离机更需要高效驱动和发展节能技术，所以离心机发展将永不止步，研究的意义也十分重大，为了研制更加环保更加节能的离心机，全世界的研究团队都在努力创新和开发中。1.1设计要求及任务完成三足式上部卸料离心机（转鼓的主要技术参数范围为：内径1000mm，最大装料量：130KG，高度800mm，转速为800-2000r/min）整机及零部件结构设计。其中对离心机转鼓的直径，厚度进行计算校核。运用到软件ansys.机械设计里面的强度校核，过程装备与设计里面的厚度计算等公式。在对于离心机分离因素的时是运用了计算离心率公式和物体的惯性随物体重量的关系原理。根据最大填料限量来确定转鼓容积以及离心机的外形尺寸。完成功率的计算与电机选择，根据所给的参数查找数据相关的电机，对于主轴和油箱机壳的材料应综合考虑。根据市场要求合理优化设计离心机的长宽高，并进行三维模拟仿真。在零件设计方面可使用标准件便于维修和跟换。对于零件图和装配图的绘制要严格要求，便于加工和转配材料以获取。满足经济实用的要求。要求使用三维模拟仿真。1.2分离机械的选型应从分离物料的性质、分离效果、处理量、分离过程的工艺要求、

经济性等几方面考虑。

分离物料的特性对分离机械的选用至关重要。物料中固相浓度含量、固体颗粒大小、形状及分布、液固相的重度、液相粘度、挥发性、pH值、颗粒聚积状态、腐蚀性、是否易燃、易爆、有毒等，这些特性决定了分离机械的类型，如液一液分离，则用分离机；如有毒则必须使用密闭式的，含固量少且颗粒小的宜用分离因素大的分离机；易挥发不宜用真空过滤机；固相颗粒较细，物料易堵塞滤布或滤网不易再生的，可采用沉降式离心机等等。另外分离效果、分离要求对选型也至关重要。若分离后回收的是滤渣，则应考虑滤渣的完整性，如不允许破坏固体颗粒结晶的则不能用刮刀卸料离心机或螺旋卸科离心机，还应考虑滤渣的干燥度及洗涤效果等；若分离后回收的是滤液，则须考虑滤液的澄清度，滤液的回收率等。

分离过程为间歇的还是连续的，卸渣是人工的还是自动的，自控的程度为多少，处理量的大小，这些因素对分离机械的选型起决定性的作用。如管式分离机适于处理量较小的场合等。选择分离机械时，可根据分离物料的要求及物料特性，选出一种或几种适用的机械，再根据经济性、安装维修是否方便等选出最佳的分离机械。

三足式离心机是一种间歇操作的离心机。适用于分离含固相颗≥5μm的悬浮液，如枝状、结晶状或纤维状物料，也可供纺织物的脱水，金属切削铁屑和润滑油的回收等。该类机型具有结构简单，操作方便，适应性强，过滤时间可根据物料特性及分离要求灵活掌握，滤渣洗涤充分，固体颗粒不易破碎等优点。表1-1三足式离心机的主要参数直径mm1000高度mm800装料限度kg130转速r/min1200分离因素807电机功率KW32外形尺寸长*宽*高1260*1446*1921主机重量kg981材料的选择2.1转鼓的材料NaCl与转鼓有直接接触，对一般的材料具有腐蚀作用，故需采用抗腐蚀材料对转鼓进行设计，不锈钢钢种很多，性能又各异，常见的分类方法有：

按钢的组织结构分类，如马氏体不锈钢、铁索体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢等。

按钢中的主要化学成分或钢中一些特征元素来分类，如铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及超低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等。

按钢的性能特点和用途分类，如耐硝酸(硝酸级)不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强度不锈钢等。

按钢的功能特点分类，如低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。

铬镍奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢类，铬镍奥氏体不锈钢在多种腐蚀介质中具有优秀的耐蚀性，并且综合力学性能良好，同时工艺性能和可焊性等优良，因此选用此类不锈钢作为转鼓的材料制造，由于介质中含有Cl离子，所以要加入钼这种合金元素，加入钼后的铬镍奥氏体不锈钢，提高了钢的耐还原性介质的腐蚀性能和耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀等的性能，所以在实际应用中此类不锈钢常常比不含钼钢具有更好的耐氯化物应力腐蚀性能。选用的不锈钢的钢号为：0Gr19Ni9表2-10Gr19Ni9的化学成分名称碳C硅Si锰Mn硫S磷P硫S铬Cr镍Ni含量≤0.08≤1.00≤2.00≤0.03≤0.04518～208～10.5表2-20Gr19Ni9力学性能名称抗拉强度σb(MPa)条件屈服强度σ0.2(MPa)伸长率δ5(%)断面收缩率ψ(%)硬度数值≥520≥205≥40≥60≤187HBS≤90HRB≤200HV在室温下呈奥氏体单相组织，所以它与Cr13不锈钢相比具有高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑性和韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但室温下的强度较低，晶间腐蚀及应力腐蚀倾向较大，切削加工性较差。奥氏体在加热时无相变,因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理：其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。固溶处理的加热温度一般均较高，在1050-1100C之间，并按含碳量的高低作适当调整。由于18-8不锈钢导热性很差，不仅要通过预热后再进行淬火加热,而且在固溶处理(淬火加热)时的保温时间要长。固溶处理时，要特别注意防止增碳。因为增碳将会增加18-8钢的晶间腐蚀倾向。冷却介质,一般采用清水。固溶处理后的组织一般是单相奥氏体,但对含有钛、铌、钼的不锈钢，尤其当是铸件时,还含有少量的铁素体。固溶处理后的硬度一般在135HBS左右。为了消除冷加工后的残余应力，处理在较低的温度下进行。一般加热至250-425C，经常采用的是300-350C。对于不含钛或铌的钢不应超过450C，以免析出碳化铬而引起晶间腐蚀。为了消除焊接后的残余应力,消除钢对应力腐蚀的敏感性,处理一般在较高的温度下进行。加热温度一般不低于850C。冷却方式，对于含有钛或铌的钢可直接在空气中冷却；对于不含有钛或铌的钢应水冷至500C以后再在空气中冷却。2.2主轴的材料对于主轴的材料要求较强的强度韧性还有一定的耐磨性。这些性能通过一般的工艺是很难达到的，这就需要材料本身具备这些性能，再通过热处理方式提高其热力学性能。45钢是优质碳素结构钢(GB/T699­1999)表2-3力学性能名称抗拉强度屈服强度伸长率收缩率冲击功热轧钢退火钢数值不小于600Mpa不小于355Mpa16%40%39J≤229HB≤197HB表2-4化学成分名称CSiMnPCrNiCu比例含量0.42~0.50%0.17~0.37%0.50~0.80%≤0.035%≤0.25%≤0.25%≤0.25%密度7.85g/cm3，弹性模量210GPa，泊松比0.269。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45#钢优越的机械性能，常将45#钢表面淬火（高频淬火或者直接淬火），这样就能得到需要的表面硬度。2.3机壳的材料

由于机壳一般采用铸造或焊接，当采用铸造式，常用铸铁(HT150或HT200)制成。铸铁易于切削，抗压性能好，并且有一定的吸振性。但其弹性模量E较小，刚性较差，因为离心机振动较大，故在离心机中比较少使用。当采用钢板焊接来代替铸造时，不但不用模具，简化了毛胚制造，而且由于钢的弹性模量E与切变模量G均较铸铁大40%­70%，因而可以得到重量较轻而刚性较好的油箱和机壳。这里选用铸造碳钢牌号为：ZG230­450离心机的生产能力及转鼓计算3.1分离因数离心机分离效果如何，通常用分离因数Fr来衡量。分离因数是指被分离物料在离心力场中受到的离心力Fc和它在重力场中所受的重力G的比值。(3-1)分离因数是离心机性能的重要标志之一，它反映了离心机分离能力的大小。由于离心力通常远大于重力，所以在设计离心机时，可忽略重力的影响。故离心机转鼓轴线位置，取决于结构和操作的方便，可布置在空间的任意位置上。3.2物料的生产能力计算离心机的生产能力的计算是一个复杂的过程，在设计和校核离心机时，生产能力和主轴的功率是核算的主要内容。当然生产能力计算与物料的性质，离心机的操作性能，结构参数密切相关。尽管离心机的发展历史已经有一段时间，对于用一套成熟的通用计算公式进行准确的定量计算，很多情况下利用简化计算和模拟放大来计算离心机的生产能力。(3-2)(3-3)(3-4)式中将最大生产量代入求的转速大于1000转每分钟符合要求最大装料量的生产要求，故可取转鼓转速为1200转每分钟。在离心场中，悬浮液的固相颗粒所受的离心力是：(3-5)3.3符号的定义

离心机的转鼓是在较高的转速下运转，转速从每分钟几百转、几千转到几万转。因此转鼓壁在回转时，除了承受鼓壁自身质量产生的离心力所引起的应力外，转鼓内壁上

还存在物料和液体层，它们回转时产生的离心力也作用在鼓壁上面而引起应力。有时在这些离心力作用下产生很大的应力，使转鼓壁“飞裂”，引起严重后果。因此需要计算这些应力以保证鼓壁的强度。

对于转鼓壁与拦液板，鼓壁与鼓底的边缘连接的地方（活塞卸料离心机无拦液板），以及转鼓的圆筒形与圆锥形边缘连接（如上悬式离心机）的部分，由于变形相互受到约束，将产生附加的“边缘应力”。边缘应力一般都是局限在连接处，随着离边缘距离的增大而迅速的衰减。如对钢制圆筒，当离产生边缘应力的距离RS5.2>c（R为圆筒半径、S为圆筒壁厚）处，边缘应力就衰减到很小的数值。在工程设计中，往往要采用合理的结构来减小边缘应力。如为了尽量避免由于厚度、载荷和曲率发生突变，使连接件变形不谐调，而采用连接处用圆弧连接，或加小一段圆滑的过渡部分；也有时在边缘连接处适当增加厚度以承受边缘应力，并采用塑性好的材料制作转鼓。这里仅研究在高速回转下受离心载荷作用的转鼓壁的强度计算。

转鼓鼓壁在工作时，需承受转鼓鼓壁本身质量在回转时所产生的离心力、筛网质量产生的离心力以及物料质量产生的离心力。转鼓壁开孔引起的表观密度减小系数q计算过滤式离心机转鼓壁上开孔，开孔直径一般在2.5-20范围内，孔间距一般为孔径的3-4倍，开孔面积为5-12%，孔的排列应在保证一定的开孔面积下尽量减少转鼓壁的环向应力，因而多采用错列，令其最大孔距方向沿转鼓轴线方向排列，以减少轴向截面内开孔削弱的影响。此处设计的按开孔直径为8mm，b1=10mm，b2=20mm.转鼓壁交错孔连线的夹角α=30º。图3-1转鼓开孔的类型图转鼓上开孔让鼓壁强度受到削弱，也让鼓壁表面密度减小。当空在鼓壁上均匀分布时，开孔系数与开孔位置有关。则(3-6)式中：(3-7)(3-8)(3-9)求解得为了使转鼓的强度得到加强，我们在转鼓周边设置加强箍提高安全系数。设计a=25mm，e=20mm.(3-10)(3-11)取求得(3-12)设计已知条件G=130kg，r1=500mm，ρ1=7.93g/cm3，h=800mm，K1=0.95代入数据求得设置设计厚度安全系数加上去除腐蚀余量2mm圆整到整数1.空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力按公式求得2.圆筒形转鼓内由物料载荷离心力压力产生的鼓壁环向应力按公式(3-13)求得3.4筛网的结构型式过滤式离心机的转鼓内装有滤网，作为分离悬浮液的过滤介质。离心机的筛网一般分为三种结构型式，即条状滤网、板式滤网和编织网。间歇加料的离心机，加料开始时滤网截留固相，形成渣层并产生“架桥”现象，滤液夹带固相减少，渣层逐渐成为主要的过滤介质，这里设计选用的是金属丝编织的席型筛网。金属丝编织席型网材料与转鼓材料相同，它由纵向网丝及横向网丝组成。此种滤网的纬线彼此靠得很紧密，因而使网孔具有弯曲的形状。其孔隙形状及大小取决于网丝的大小、编织特点、编制密度，编织网的造价低，漏料少，但其刚性差，与物料之间的摩擦阻力大，并容易造成物料分布不均匀而引起的机器的振动。结合此次分离的物料悬浮液粘性不大，故可以选用此筛网。(3-14)筛网的厚度(3-15)解得解得图3-2转鼓设计图第4章主轴的设计4.1

概述

作回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大多数轴还起着传递转矩的作用轴要用滑动轴承或滚动轴承来支承。在一般情况下，轴的工作能力决定于它的强度和刚度，对于机床主轴，后者尤为重要。高速转轴则还决定于它的振动稳定性。在设计轴时，除应按工作能力准则进行设计计算或校核计算外，在结构设计上还须满足其他一系列的要求，例如：①多数轴上零件不允许在轴上作轴向移动，需要用轴向固定的方法使它们在轴上有确定的位置；②为传递转矩，轴上零件还应作周向固定；③对轴与其他零件(如滑动轴承、移动齿轮)间有相对滑动的表面应有耐磨性的要求；④轴的加工、热处理、装配、检验、维修等都应有良

好的工艺性；⑤对重型轴还须考虑毛坯制造、探伤、起重等问题。

4.2

轴的结构设计

（1）轴的毛坯

尺寸较小的轴可以用圆钢车制，尺寸较大的轴则应用锻造毛坯。铸造毛坯应用很少。为了减少质量或结构需要，有一些机器的轴(如水轮机轴和航空发动机主轴等)常采用空心的截面。因为传递转矩主要靠轴的近外表面材料，所以空心轴比实心轴在材料的利用上较经济。但空心轴的制造比较费工，所以必须从经济和技术指标进行全面分析才能决定是否有利。有时为了节约贵重的合金钢或优质钢，或是为了解决大件锻造的困难，也可用焊接的毛坯。

（2）轴颈、轴头、轴身

轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成：轴上被支承部分叫做轴颈，安装轮毂部分叫做轴头，联接轴颈和轴头的部分叫做轴身。轴颈和轴头的直径应该按规范取圆整尺寸，特别是装滚动轴承的轴颈必须按轴承的内直径选取。

轴颈、轴头与其相联零件的配合要根据工作条件合理地提出，同时还要规定这些部分的表面粗糙度，这些技术条件对轴的运转性能关系很大。为使运转平稳，必要时还应对轴颈和轴头提出平行度和同轴度等要求。对于滑动轴承的轴颈，有时还须提出表面热处理的条件等。从节省材料、减少质量的观点来看，轴的各横截面最好是等强度的。但是从加工工艺观点来看，轴的形状却是愈简单愈好。简单的轴制造时省工，热处理不易变形，并有可能减少应力集中。当决定轴的外形时，在能保证装配精度的前提下，既要考虑节约材

料，又要考虑便于加工和装配。因此，实际的轴多做成阶梯形(阶梯轴)，只有一些简单的心轴和一些有特殊要求的转轴，才做成具有同一名义直径的等直径轴。

（3）轴上零件的联接轴上零件常以其毂和轴联接在一起。轴和毂的固定可分为轴向固定和周向固定两类。①轴上零件的轴向固定轴上零件轴向固定的方法有：轴肩(或轴环)、挡圈、圆螺母、套筒、圆锥形轴头等。轴肩结构简单，可以承受较大的轴向力；；螺钉锁紧挡圈用紧定曙钉固定在轴上，在轴上零件两侧各用一上挡圈时，可任意调整轴上零件的位置，装拆方便，但不能承受大的轴向力，且钉端坑会引起轴应力集中；当轴上零件一边采用轴肩定位时，另一边可采用套筒定位，以便于装拆；如果要求套筒很长时，可不采用套筒而用螺母固定轴上零件，螺母也可用于轴端；轴端挡圈常用于轴端零件的固定；圆锥形轴头对中好，常用于转速较高时，也常用于轴端零件的固定。②轴上零件的周向固定周向固定的方法可采用键、花键、成形、弹性环、销、过盈等联接，通称轴毂联接。

4.3

轴的强度计算

轴的强度计算主要有三种方法：许用切应力计算；许用弯曲应力计算；安全系数校核计算。许用切应力计算只需知道转矩的大小，方法简便，但计算精度较低。它主要用于下列情况：①传递以转矩为主的传动轴；②初步估算轴径以便进行结构设计；③不重要的轴。弯矩等的影响，可在计算中适当降低许用切应力。

许用弯曲应力计算必须先知道作用力的大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径等参数。为此，常先按转矩估算轴径并进行轴的结构设计后，即可画出轴的弯扭合成图，然后计算危险截面的最大弯曲应力。它主要用于计算一般重要的、弯扭复合的轴，计算精度中等。

安全系数校核计算也要在结构后进行，不仅要定出轴的各段直径，而且要定出过渡圆角、轴毂配合、表面粗糙度等细节。它主要用于重要的轴，计算精度较高，但计算较

复杂，

且常需有足够的资料才能进行。

安全系数校核计算能判断各危险截面的安全程度，从而改善各薄弱环节，有利于提高轴的疲劳强度。4.5转动轴的总功率

离心机的功率计算问题要求启动后20秒开始加料，启动后120秒全速运转，整个周期350秒。(1)克服转鼓的惯性所需的功率N1(4-1)解得(2)加入物料达到工作转速所需的功率N2(4-2)(4-3)解得(3)轴承摩擦消耗的功率N3(4-4)解得(4)转鼓及悬浮液与空气摩擦所消耗的功率N4(4-5)解得计算得到的总功率根据其选用最大功率启动保障选取额定功率为32kw的三相异步电机。4.6设计轴的最小直径按公式(4-6)化简得公式(4-7)因选用的轴用材料为45号钢，查机械设计手册取得C=110.解得选用的轴的直径为40mm.4.7主轴的校核(4-8)P为电动机的主轴功率，n为主轴转速。解得(4-9)解得（1）水平面上的支反力(4-10)(4-11)（2）垂直面上的支反力(4-12)(4-13)截面D处的弯矩水平面上的弯矩图(4-14)图4-1轴的水平面弯矩图b.垂直面上的弯矩图图4-2轴的垂直面弯矩图(4-15)(4-16)C.合成弯矩M(4-17)(4-18)图4-3轴的扭矩图因单向回转，视扭矩为脉动循环，则截面D处的当量弯矩为(4-19)(4-20)(4-21)由于D点截面的当量弯矩最大，故校核该截面的强度(4-22)查机械设计手册表8-2得大于其危险截面应力，故安全。表4-1轴的疲劳强度计算计算内容及公式计算结果备注剖面IV左剖面IV右转矩T/(N·mm)2546725467—合成弯矩M/(N·mm)21350.521350.5—轴径d/mm3840—抗弯模量W/mm²6400—抗扭模量WT/mm³12800—弯曲应力幅8.107.92—弯曲平均应力σm/MPa00—扭剪应力幅10.128.95—扭剪平均应力τm=τa/MPa10.128.95—弯曲、扭剪疲劳极限/MPa查表8-2弯曲、扭剪的等效系数查表8-2绝对尺寸系数0.780.78查表8-80.740.74表面质量系数β0.94查表8-9弯曲时有效应力集中系数Kσ过盈配合—扭转时有效应力集中系数Kτ只考虑弯矩作用的安全系数Sσ—只考虑扭矩作用的安全系数Sτ—安全系数8.118.72—许用[S]1.3－1.5—校核结果—图4-4轴的设计图第5章离心机的临界转速离心机转鼓内的物料在运转过程中是不均匀分布的。转动时就产生与旋转角速度的平方及偏心距成正比的干扰关系，其方向是周期性变化的，因而引起机器的振动。在设计和操作中，离心机的工作转速一般低于其二阶临界转速。为此应使用刚性轴的一阶临界转速远高于工作转速。使挠性轴的一阶临界转速远低于工作转速。此外，操作也会影响整个离心机的性能。因此对于离心机的临界转速的计算尤为重要。离心机的临界转速确定可以有效改善离心机转子振动引发的多数问题，严重影响机器的寿命。由于振动严重引起的磨损带来的损失也是很大的，每台离心机都有其自身的固有频率，有效的掌握其运动规律，对于提高离心机减小共振是很有帮助的。至于在工作转速下到底采用刚性轴还是挠性轴，需要根据生产要求、安全、经济、强度、物料性质等各方面因素综合考虑来决定。临界转速数值的大小与转子的质量及其在轴上的位置、转子的几何形状、轴的直径和长度、轴的材质、支承形式等等多种因素有关。要想同时考虑全部影响因素，十分精确地计算出临界转速值是相当困难的。工程程上常是根据不同的设计要求，抓住主要影响因素，建立相应的简化计算模型，求得临界转速不同程度的近似值。通常，机械的工作转速往往都是给定了的。因此，在设计时，需要准确计算出轴系

的临界转速值，尤其是它的一、二阶临界转速值。这样才能根据上两式进行判断，看其工作转速是否处于安全工作的范围之内，如有不符，就得重新修改设计，以改变轴系的临界转速。

临界转速数值的大小与转子的质量及其在轴上的位置、转子的几何形状、轴的直径和长度、轴的材质、支承形式等等多种因素有关。要想同时考虑全部影响因素，十分精确地计算出临界转速值是相当困难的。二程上常是根据不同的设计要求，抓住主要影响因素，建立相应的简化计算模型，求得临界转速不同程度的近似值。按主轴结构简化图计算的各项影响系数为：表5-1转鼓加料前后的质量、转动惯量及重心位置变化加料时间名称质量kgf▪s2/cmJ0-Jekgf▪s2臂长cm加料前1.2180-25加料后3.21700-35计算弹性支承的各项影响系数：(5-1)(5-2)(5-3)按照频率方程式有：(5-4)将加料前转鼓质量、转动惯量、臂长及各项影响系数代入频率方程，经整理后可得加料前主轴的临界转速，即：(5-5)同理加料后的临界转速为第6章传动系统的计算6.1设计V带传动的原始数据传递的功率P=32KW，Pc是根据传递的名义功率P，并考虑载荷性质、原动机种类和每天运转的时间等因素而确定的，即(6-1)根据计算功率Pc和小带轮转速n1初选带型。当在两种型号交界线附近时，可以对两种型号同时进行计算，最后择优选定。带轮直径小时，传动尺寸紧凑，但弯曲应力大，使带的疲劳强度降低；传递同样的功率时，所需圆周力也大，使带的根数增多。根据功率可选C型带，小带轮标准直径为200mm。（1）验算带速V。(6-2)带轮过高则离心力大，使带与带轮之间的压力减小，易打滑。（2）计算大轮直径(6-3)中心距小时，传动外轮廓尺寸小，但包角减小，使传动能力降低，同时带短，绕转次数多，使带的疲劳寿命降低。中心距大时，有利于增大包角和使带的应力变化减慢，但在载荷变化或者高速运转时将引起带的抖动，使带的工作能力降低。一般初定中心距a0为：(6-4)初设中心距a0为700mm.初算带长和确定带长(6-5)解得初算带长为2179mm，确定带长的基准长度为2240mm。确定中心距a。(6-6)确定中心距a为730mm小轮包角是影响V带传动工作能力的重要因素。通常应保证(6-7)(6-8)经过修正后的单位V带许用计算公式为初拉力过小时，带与带轮间的极限摩擦力小，带传动未达到额定载荷时就可能出现打滑；初拉力过大时，带内应力过大，将使带的寿命大大缩短，同时加大了轴和轴承的受力。实际上，由于带不是完全弹性体，对非自动张紧的带传动，过大的初拉力将使带很快松弛。对于非自动张紧的V带传动，既能保证传递额定功率的同时不打滑，又能保证V带具有一定寿命的单根带适宜初拉力为(6-9)6.2

轴承和键的选用轴承是用于支承旋转零件并且保持旋转零件的旋转精度和减少旋转零件与支承之间的摩擦和磨损的装置。按轴承所承受的载荷方向，主要分为向心轴承和推力轴承两大类。而此次选用的轴承既受轴向力又受径向力。当选用角接触球轴承。选用型号为7309角接触球轴承由机械设计手册查得，d=45，D=100mm.

转鼓连接端的键选用GB/T1096键[圆头普通平键(A型)、b=20、h=36、L=50]对键在转鼓最大受力处校核：选用的键合格。6.3电机的选择经功率计算32kw的电机满足离心机的功率需求表6-1电机参数电机型号额定功率额定电压额定转速额定转矩最大转矩质量YD-250M-6/432kw380v1470rpm22.5132kg结论本次设计内容为离心机的主要结构设计，在整个设计过程中，涉及到离心机的转鼓设计和离心机的主轴设计。转鼓设计过程中运用了物料校核强度的设计方法。目前离心机设计的各种参数还没有完善计算过程，实际设计过程往往通过模拟或者简化计算得要想要的结果。在离心机转鼓设计的时候，首先通过物料计算出转鼓厚度，再通过校核转鼓的厚度是否符合强度设计，同样离心机主轴设计的时候首先计算出离心机所需要的计算功率，再通过计算功率来得到离心机主轴的最小直径，再反过来校核主轴的强度。整个的计算过程当中经过了一些简化计算。对于传统的设计中，离心机的结构设计已经有比较完善的工艺制造，而此次的设计没有更多改进前人的设计，按照离心机的设计步骤与方法进行了一步步的计算推导。离心机的发展速度是相当迅速的，特别是在各个领域都出现了与自己行业相关的离心机。三足式离心机是比较早的一种离心机，设计它的过程也是了解离心机结构原理的过程。尤其是在解决离心机寿命方面有更好的举措。这次设计在涉及到离心机磨损振动密封等方面没有过多的进行设计。特别是在振动方面是离心机必须要解决的一项重要课题，对于它的研究，是未来离心机一个重要的发展方向。结合本专业所学机械设计、机械制图、过程流体机械、机械制造工艺学等专业课程，理解卧式螺旋卸料沉降离心机的结构和基本原理。参与计算离心机基本结构，重点对转子（转鼓、机件密封）和静子（机座）详细设计。运用所学机械制图知识、计算机绘图知识，画出主要管路图、主要非标准件图、PID图、一级和二级部件装备图。要求详细给出离心机设计说明书，并给出一个与研究课题相关的英文翻译文献，最终达到对三足式卸料离心机更深层次的理性认识。此次设计包括完成三足式上部卸料离心机（转鼓的主要技术参数范围为：内径1000mm，最大装料量：130KG，高度800mm，转速为800-2000r/min）整机及零部件结构设计。完成功率的计算与电机选择，完成离心机的生产能力的计算，完成分离因素的计算，完成了主轴及转鼓的强度计算与校核设计，要求应用软件。进行了三维建模及运动仿真。此次设计按照完成效果基本包括，设计还存在了很多不足，希望读者能够批评指出。还有许多地方需要完善和修正。致

谢在本次设计中，同学和老师给我很大的帮助，我首先要感谢我的导师孙铜生老师，对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使