0217-自動抹灰機(jī)設(shè)計(jì)【全套15張CAD圖+PROE模型】
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摘 要
本論文設(shè)計(jì)的是一種自動抹灰機(jī)，文中簡要概述了抹灰機(jī)目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢。對產(chǎn)品進(jìn)行了方案的確定，按照機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟，計(jì)算并設(shè)計(jì)了抹灰機(jī)上的主要零部件。設(shè)計(jì)中對工作零件和支架均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。抹灰機(jī)的固定導(dǎo)軌縱向固定在裝有輪子的基座上，抹灰裝置在升降架上，其特點(diǎn)在于：增設(shè)活動導(dǎo)軌，活動導(dǎo)軌驅(qū)動裝置包括固定在平臺上的蝸輪減速電機(jī)、通過鍵安裝在蝸輪軸端部的齒輪、與齒輪嚙合且固定在固定導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)的齒條。升降架與蝸輪蝸桿電機(jī)的平臺固定連接，并經(jīng)減震裝置與抹灰裝置連接。
本論文所設(shè)計(jì)的減速器動力通過齒輪齒條傳動，帶動活動導(dǎo)軌和抹灰裝置上下運(yùn)動，克服了傳統(tǒng)的帶輪傳動、液壓傳動等的脈動現(xiàn)象的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)自動抹灰。
關(guān)鍵詞：抹灰裝置，減速器，升降架，齒輪齒條。
Abstract
This paper designs a kind of automatic pasting machine, this paper briefly summarizes the pasting machine present development status and trends. To the scheme of the products in accordance with the general steps of mechanical design, calculation and design of main components of the plaster machine. To work in the design of parts and support all the necessary checking calculation. Pasting machine fixed guide rail vertical fixed on the base of the wheels, rendering device in lifting frame, its characteristic is: add activity guide rail, guide rail drive including fixed on the platform of worm gear deceleration motor, through the key installation at the end of worm wheel gear and gear meshing and fixed rack and the inside of the fixed guide rail. Lifting platform with worm gear and worm motor fixed connection, and the damping device connected to the rendering device.
In this paper the design of the reducer power through the gear rack driving, drive the activity guide rail and rendering device moves up and down, to overcome the traditional pulley drive, hydraulic drive pulsation phenomenon appeared, such as automatic rendering.
Key words：Plastering installment, Speed reducer, Erector, Worm gear.
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
目 錄 3
第一章 緒 論 5
1.1 前言 5
1.2 抹灰機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 5
1.3 抹灰機(jī)的背景 6
1.4 抹灰機(jī)的工作特點(diǎn) 6
1.5抹灰機(jī)的適用范圍 7
第二章 總體方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案 8
2.2 輸料裝置 9
2.3 抹灰裝置 10
第三章 減速器各部件的設(shè)計(jì) 13
3.1傳動比的分配及轉(zhuǎn)速校核 13
3.2減速器各軸轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 13
3.2.1各軸轉(zhuǎn)速 13
3.2.2各軸的輸入功率 14
3.3.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩 14
3.3蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 14
3.3.1選擇材料 14
3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì) 14
3.3.3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸確定 16
3.3.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 17
3.3.5求蝸桿圓周速度并校核效率 17
3.3.6計(jì)算蝸桿傳動主要尺寸 17
3.3.7蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.3.8熱平衡校核 18
3.4齒輪齒條設(shè)計(jì) 19
3.4.1選擇材料 19
3.4.2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì) 19
3.5蝸桿軸的設(shè)計(jì) 22
3.5.1扭矩初算軸徑 22
3.5.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
3.6輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
3.6.1輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩： 24
3.6.2求作用在蝸桿上的力 24
3.6.3初步確定軸徑的最小直徑 24
3.6.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
3.6.5精度校核軸的疲勞強(qiáng)度 27
3.7標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 30
3.7.1滾動軸承的選擇 30
3.7.2鍵連接的選擇及校核計(jì)算 30
第四章 輸料器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 32
4.1底座軸的校核 32
4.2輸料電動機(jī)的選擇 32
4.2.1螺旋軸的功率Pw 32
4.2.2傳動裝置的總效率η總： 33
4.2.3電機(jī)所需的工作功率： 33
4.2.4確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 33
4.2.5確定電動機(jī)的型號 34
4.3聯(lián)軸器選擇 34
4.4螺旋軸選擇 35
4.4.1 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 35
總結(jié)與展望 37
參考文獻(xiàn) 38
致 謝 39
第一章 緒 論
1.1 前言
自動抹墻機(jī)由底座、垂直支架、水平支架、抹頭箱、送料裝置、電氣控制箱組成，其特征是底下裝有走輪和可伸縮支腿，垂直支架分左右支架，分別固定在底座的兩端，水平支架通過兩端的左右導(dǎo)向支承座套在左右垂直立柱上，抹頭箱在水平支架上可以左右移動，抹頭箱上有抹板和抹頭罩，抹板靠抹頭旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，抹料是通過送料裝置上的送料軟管送往抹板的。該抹墻機(jī)屬全自動，它具有：抹墻速度快，抹出的墻質(zhì)量高，易生產(chǎn)、制造等優(yōu)點(diǎn)。
1.2 抹灰機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
目前，市場上銷售的抹灰機(jī)械一般由兩部分組成：一部分是抹灰機(jī)；另一部分配套設(shè)備。國內(nèi)抹灰機(jī)械的研制主要集中在抹灰機(jī)部分，其配套設(shè)備已有現(xiàn)成產(chǎn)品可供選擇。通過對國內(nèi)近十年公布的有關(guān)抹灰機(jī)的專利分析，我國抹灰機(jī)的研制現(xiàn)狀可歸納為以下幾個方面：
根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和抹灰裝置的操縱方式，抹灰機(jī)一般可分為兩種：
一類是手持式抹灰機(jī)，其特點(diǎn)是抹灰裝置沒有固定安裝在抹灰機(jī)器上，工作時工人用手掌控抹灰裝置。抹灰裝置沿墻壁高度方向上、下移動，沿墻寬度方向左、右移動。抹灰裝置與墻壁厚度方向的相對距離都完全憑操作工人手工掌控。
另一類是機(jī)械式抹灰機(jī)，這類機(jī)器的特點(diǎn)是將抹灰裝置安裝在機(jī)器的立柱或門架上，而立柱或門架則固定在底盤上，整臺機(jī)器形成一個剛性整體。抹灰裝置借助于升降架可在立柱或門架上上下移動。
根據(jù)公布的專利，抹灰裝置可分為兩種：
一類是旋轉(zhuǎn)盤式抹灰裝置，它借助于旋轉(zhuǎn)的抹灰盤將來自灰漿管的灰漿壓到墻壁上，并予以抹平。這類抹灰裝置的驅(qū)動方式有：電動機(jī)——軟軸式、油馬達(dá)式、氣馬達(dá)式和壓縮空氣式直接葉輪工作等四種，以上的四種形式的抹灰裝置結(jié)構(gòu)都過于復(fù)雜。
另一類是平移式抹灰裝置，它是借助于移動的抹灰板將來自灰漿管的灰漿抹到墻壁上并予以抹平，抹灰板和板體之間沒有相對的移動，其結(jié)構(gòu)相對簡單。
抹灰機(jī)械的傳動方式多采用液壓傳動，如液壓多功能抹灰機(jī)，其抹灰的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動、上下升降、水平移動和灰漿泵的驅(qū)動都采用液壓傳動。屋面抹灰機(jī)除旋轉(zhuǎn)盤式抹灰裝置本身的驅(qū)動采用電動機(jī)—軟軸外，其他傳動都采用液壓傳動。
通過在使用中發(fā)現(xiàn)以上的設(shè)計(jì)存在許多的缺點(diǎn):采用手持式抹灰機(jī)存在的主要問題是勞動強(qiáng)度仍然較大，不能起到減輕工人勞動強(qiáng)度的作用，且抹灰質(zhì)量難以控制。為解決上述問題大都采用機(jī)械式抹灰機(jī)。但是現(xiàn)有的抹灰機(jī)存在平整度和表面光澤度達(dá)不到國家規(guī)定要求的問題，尤其是相鄰兩個剛抹出灰面不在同一個平面上。機(jī)械傳動采用的液壓傳動易產(chǎn)生脈動現(xiàn)象，抹灰質(zhì)量難以控制，同樣會出現(xiàn)平整度和表面光澤度達(dá)不到國家規(guī)定要求的問題。為了解決上述問題，特研制設(shè)計(jì)了新型抹灰機(jī)。
1.3 抹灰機(jī)的背景
我國建筑業(yè)各種工程特別是一般民用建筑需大量抹灰,因此抹灰施工一直保持著在建筑裝飾工程中的重要地位。隨著綠色建筑概念在21世紀(jì)的興起,人們?nèi)找孀非笞匀慌c舒適,內(nèi)外墻以涂料為主的環(huán)保型裝飾方式已經(jīng)成為21世紀(jì)的新潮流,這給機(jī)械噴涂抹灰?guī)砹诵碌陌l(fā)展契機(jī)。
在建筑工程中就工期而言,裝修工程要占總工期的三分之二,就勞力而言則占總量的35%,而抹灰工程一項(xiàng)就占人工總數(shù)的15~26%。在我國長期以來裝修落后于主體工程形成拖后腿的局面,拖延了工期,原因在于手工操作,效率不高,一般磚混結(jié)構(gòu)中磚墻面抹灰每100平方米需抹灰工4. 75個，而抹灰機(jī)的使用則是一個時效性抹灰工具。
1.4 抹灰機(jī)的工作特點(diǎn)
特點(diǎn)可以用四個字來概括，那就是：多、快、好、省。
1、自動粉墻機(jī)它粉墻的速度快，每分鐘可粉墻4平方米左右，比人工粉墻快得多。
2、它所粉出的墻面平整度垂直度能達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，附著力好,粘結(jié)力強(qiáng),絕不會出現(xiàn)空鼓、空殼現(xiàn)象，所粉的墻面質(zhì)量好。
3、省工、省力、省料。粉刷中沒有落地灰，不要搭腳手架，節(jié)省了建筑架子的費(fèi)用，體現(xiàn)了一個省字。
4、精心設(shè)計(jì)、精心制造，制造過程中的每道工序都有專職檢驗(yàn)員嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，整機(jī)在出廠前要經(jīng)過幾個小時的帶負(fù)載檢驗(yàn)。因此機(jī)器作業(yè)安全可靠、經(jīng)久耐用。
1.5抹灰機(jī)的適用范圍
自動抹灰機(jī)是居民樓、辦公樓、地面硬化的民房室內(nèi)立墻抹灰的理想設(shè)備。可抹得墻體有：水泥墻、磚混墻、空心墻、輕體磚墻、免燒磚墻等。適用的灰有：白沙灰、石粉、水泥粉、發(fā)泡沙漿、干粉沙漿、石膏等。抹灰厚度5mm以下，抹墻高度5m以下都可以使用。
第二章 總體方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案
此次設(shè)計(jì)的抹灰機(jī)為自動抹灰機(jī)，它是由電動機(jī)帶動減速器實(shí)現(xiàn)減速效果，然后帶動齒輪齒條系統(tǒng)使摸灰裝置上下運(yùn)動，以完成抹灰機(jī)的工作。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，此次設(shè)計(jì)的減速器為一級蝸輪蝸桿減速器。因?yàn)槟ɑ已b置回程時速度遠(yuǎn)大于工作速度，所以要求選用可調(diào)速電動機(jī)。結(jié)構(gòu)如圖2.1
圖2.1 抹灰機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖
2.2 輸料裝置
帶有地面行走輪的槽鋼固定著底板和各機(jī)構(gòu)，輸料器底盤上有電動機(jī)，電動機(jī)與減速器，接著與聯(lián)軸器，然后與輸料筒相連接構(gòu)成灰漿輸送裝置。輸料裝置中的各部件裝配在底座上，底座主要起固定零件和支撐作用。底座設(shè)計(jì)成簡易小拖車的形式，前邊配有拉桿孔，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的小拖車是純機(jī)械式的，所以設(shè)計(jì)拉桿孔方便對小拖車進(jìn)行拖拉。其簡易結(jié)構(gòu)如圖2.2：
圖2.2 機(jī)底座
由圖2-2可知從左到右主要的工作部件是電動機(jī)、減速器、離合器、螺旋輸料器。在工作時，當(dāng)輸料器電機(jī)啟動后，按要求配置的灰漿就從送料口送到輸料機(jī)內(nèi)，再由輸料機(jī)內(nèi)的螺旋輸送器通過旋轉(zhuǎn)將灰漿擠壓到末端出料口處，并經(jīng)過輸料管送達(dá)抹灰裝置上的圓型抹灰斗中，以此來實(shí)現(xiàn)灰漿輸送。
這樣設(shè)計(jì)與以往的抹灰機(jī)不同之處在于把料斗單獨(dú)隔離出來，通過輸料機(jī)進(jìn)行灰漿輸送,這一工作主要是通過電機(jī)帶動輸料筒中的螺旋輸料器來實(shí)現(xiàn)的。這一裝置主要是考慮到了噴灰機(jī)的特點(diǎn)，噴灰機(jī)工作時候是不需要移動灰漿輸送機(jī)的，這樣可以定點(diǎn)輸送灰漿，不需要和普通抹灰機(jī)那樣隨時運(yùn)灰。這樣可以節(jié)省人力和物力，在一定程度上提高效率。同時對于抹灰裝置的設(shè)計(jì)及總體設(shè)計(jì)都是有利的。
2.3 抹灰裝置
圖2-3為此次設(shè)計(jì)的抹灰機(jī)主體結(jié)構(gòu)中的另一部分抹灰裝置部分。墻面抹灰就是通過抹灰裝置實(shí)現(xiàn)的。具體結(jié)構(gòu)如圖2.3和圖2.4 ：
圖2.3 抹灰、傳動裝置結(jié)構(gòu)圖
圖2.4 抹灰板側(cè)面圖
抹灰機(jī)的抹灰裝置主體結(jié)構(gòu)采用門架安裝的方式，底部固定在底盤上，此部分結(jié)構(gòu)主要包括門架、抹灰裝置和傳動裝置。其中抹灰裝置和傳動裝置與門架分別固定在兩個不同的底座上。抹灰裝置上的底座是固定在一起的，這樣可以構(gòu)成一個固定的整體，在進(jìn)行抹灰工作時可以整體上升和下降。而門架固定的底盤是拖車式的。
門架是由兩根鋼管和方管橫梁構(gòu)成的。鋼管是抹灰機(jī)工作時抹灰裝置和傳動裝置上下滑行的軌道，適應(yīng)高度為2米?4米。在進(jìn)行移動時，如果需要抹灰的墻面高度較高時，每側(cè)支架可分兩節(jié)套管組成，通過這樣的方式可以增加抹灰的高度，提高抹灰效率。橫梁上兩邊各有一個固定的滑輪，鋼絲繩穿過滑輪后通過電機(jī)帶動的卷揚(yáng)筒提升抹灰裝置。橫梁的作用是，在抹灰機(jī)工作時頂住房屋頂端固定住門架結(jié)構(gòu)。橫梁和鋼管在搬運(yùn)或者不用時可以拆分放置， 這樣不但可以減小抹灰機(jī)的體積，而且運(yùn)送起來方便，快捷，省時省力。
門架固定在底盤上，而底盤與灰漿輸送裝置底盤基本相同，但是考慮到抹灰時穩(wěn)定性的要求，底盤上會有螺紋支撐桿。根據(jù)實(shí)際工作要求，在抹灰時，上下墻面灰的厚度應(yīng)保持一致，這就要求有一個機(jī)構(gòu)固定底板，使其與墻面的距離保持不變，螺紋支撐桿就是起的這個作用。在具體工作時，底盤與墻體保持一定的距離，且是水平放置的，其水平移動是通過人力拖動實(shí)現(xiàn)的。底盤也是由方槽鋼構(gòu)成。在使用時鋼管插入底盤上的與鋼管所對應(yīng)的孔中。由于采用自上而下抹灰方式，在確定好底盤位置后，固定好底盤，先讓抹灰上升，到達(dá)頂部后再下降進(jìn)行抹灰。不需要和以前自下而上工作方式需要多次重復(fù)移動底座[1]。
此次設(shè)計(jì)的抹灰裝置是灰頭和灰斗一體圓型封閉式的，這樣可以保重在電機(jī)停掉時由于其封閉性，可以防止灰漿外漏，灰斗是抹灰機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在從上到下抹灰時，抹灰采用攪灰、壓灰、抹灰方式來實(shí)現(xiàn)抹灰動作。工作部件還有螺旋軸，其主要作用在工作時通過攪灰、圧灰把灰漿壓到墻壁上，螺旋軸的轉(zhuǎn)動是通過電機(jī)帶動卷揚(yáng)軸，通過皮帶連接帶動螺旋軸帶輪轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)抹灰，通過這個抹灰動作，可以使會將結(jié)合更緊密，抹灰質(zhì)量更好。同時抹灰裝置之所以這樣設(shè)計(jì)主要是考慮到墻面抹灰的壓實(shí)效果和采用自上而下的抹灰方式。其他工作部件還有抹平板、耐壓橡膠板，而根據(jù)對墻面平整度和光澤度的要求，對抹平板的粗糙度也是有要求的，以達(dá)到施工要求。
動力和傳動裝置主要由電動機(jī)、減速器、皮帶及帶輪、聯(lián)軸器、鋼絲繩、螺旋軸、卷筒等主要部件組成。電機(jī)產(chǎn)生的動力經(jīng)減速器和皮帶傳動裝置減速后，一方面帶動螺旋軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)抹灰，另一方面通過卷筒工作，帶動鋼絲繩經(jīng)門架上方的橫梁上的滑輪帶動整個抹灰裝置沿著鋼管移動。動力系統(tǒng)中取消了液壓系統(tǒng)，也無氣動系統(tǒng)，這樣設(shè)計(jì)是考慮到這些系統(tǒng)中本身存在不穩(wěn)定因素，不利于提高抹灰質(zhì)量。在傳動系統(tǒng)中，電機(jī)和螺旋軸的連接是通過皮帶實(shí)現(xiàn)的，皮帶傳遞動力比較安全，如果突然負(fù)載過大，皮帶可以通過打滑起到保護(hù)電機(jī)作用，使電機(jī)不至于因負(fù)載過大而燒毀。
第三章 減速器各部件的設(shè)計(jì)
3.1傳動比的分配及轉(zhuǎn)速校核
采用一級蝸輪蝸桿減速器減速并且要求自鎖，當(dāng)要求自鎖時，且蝸輪的齒數(shù)要求大于29，
所以蝸輪軸的轉(zhuǎn)速
所以齒輪的直徑 (式3.1)
取齒輪分度圓直徑為63mm，模數(shù)m=6.3，齒數(shù)為31
則實(shí)際蝸輪轉(zhuǎn)速 (式3.2)
傳動比
取 (式3.3)
則蝸輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速為 (式3.4)
檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速誤差
轉(zhuǎn)速誤差，合乎要求。
3.2減速器各軸轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
3.2.1各軸轉(zhuǎn)速
蝸桿軸 (式3.5)
蝸輪軸 (式3.6)
3.2.2各軸的輸入功率
蝸桿軸 (式3.7)
蝸輪軸 (式3.8)
3.3.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩
計(jì)算電動機(jī)軸的輸入轉(zhuǎn)矩 (式3.9)
蝸桿軸 (式3.10)蝸輪軸 (式3.11)
表3.1各傳動參數(shù)
運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于下表：
參數(shù) 軸名
電動機(jī)軸
蝸桿軸
蝸輪軸
轉(zhuǎn)速n/（r/min）
2840
2840
91.61
輸入功率P/kW
1.5
1.46
0.58
輸入轉(zhuǎn)矩T/（N·M）
5.04
4.89
58.09
傳動比i
1
31
效率η
0.97
0.397
3.3蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)
3.3.1選擇材料
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。
3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式（11-12）， 傳動中心距
(1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T
按Z=1,估取，有
(式3.12)
(2)確定載荷系數(shù)K
因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動載系；則
(式3.13)
(3)確定彈性影響系數(shù)
因選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有
(4)確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和中心距a的比值，可查到
(5)確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (式3.14)
壽命系數(shù) (式3.15)
則 (式3.16)
(6)計(jì)算中心距
(式3.17)
因要求自鎖，所以取a=160mm,由 i=31，則從表11-2中查取模數(shù)m=4，蝸桿分度圓直徑d1=71mm
可查，由于＜，即以上算法有效。
3.3.3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸確定
(1)蝸桿
軸向尺距 直徑系數(shù)
齒頂圓直徑 齒根圓直徑
分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚
(2)蝸輪
蝸輪齒數(shù), 變位系數(shù)
驗(yàn)算傳動比i= 這時傳動比誤差=3.3%, 是允許的
蝸輪分度圓直徑 (式3.18)
喉圓直徑 (式3.19)
齒根圓直徑 (式3.20)
咽喉母圓半徑 (式3.21)
圖3.1 蝸輪簡圖
3.3.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
(式3.22)
當(dāng)量齒數(shù) (式3.23)
根據(jù) 可查得齒形系數(shù)。
螺旋角系數(shù) (式3.24)
許用彎曲應(yīng)力
查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù) (式3.25)
(式3.26)
(式3.27)
彎曲強(qiáng)度是滿足的。
3.3.5求蝸桿圓周速度并校核效率
(式3.28)
已知；；與相對滑動速度有關(guān)。
(式3.29)
從表中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計(jì)值。因此不用重算。
3.3.6計(jì)算蝸桿傳動主要尺寸
傳動比i、蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2
i=31 Z1=1 Z2=31
蝸桿導(dǎo)程角 (式3.30)
得 (式3.31)
蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q
取
蝸輪分度圓直徑 (式3.32)
中心距
(式3.33)
取整數(shù)100mm
變位系數(shù)x2
普通圓柱蝸桿傳動變位的主要目的是配湊中心距使之符合標(biāo)準(zhǔn)或推薦值。蝸桿傳動的變位方法與齒輪傳動相同，也是在切削時，將刀具相對于蝸輪移位。湊中心距時，蝸輪變位系數(shù)x2為
(式3.34)
在0.4～0.7之間符合要求。
3.3.7蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。蝸輪采用整體式，鑄造.具體尺寸見零件圖
3.3.8熱平衡校核
初步估計(jì)散熱面積A
(式3.35)
周圍空氣的溫度t
取t=20°C
熱散系數(shù)K 從 取
熱平衡校核
由式
(式3.36)
得符合條件。
3.4齒輪齒條設(shè)計(jì)
3.4.1選擇材料
齒條選用40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280，齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240,二者之差為40。精度等級選7級精度。選齒輪齒數(shù)
圖3.2 齒輪簡圖
3.4.2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)
按式（10-21）試算，即
(式3.37)
(1)確定各計(jì)算值
1)試選，齒寬系數(shù)
2)由表查得材料的彈性影響系數(shù)
3)按圖10-21d ： 齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限
齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
4)計(jì)算應(yīng)力系數(shù)
(式3.38)
5)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)
6)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式10-12，得
(式3.39)
(式3.40)
7）計(jì)算齒輪傳遞的分度圓直徑dlt，帶入中較小的值的。
(式3.41)
8）計(jì)算圓周速度v。
(式3.42)
(式3.43)
9）計(jì)算齒寬b。
(式3.44)
10）計(jì)算齒寬與齒高之比。
模數(shù) (式3.45)
齒高 (式3.46)
11）計(jì)算載荷系數(shù)。
根據(jù)，7級精度，由圖查得動載系數(shù)；
直齒輪，；
由表查得使用系數(shù)；
由表用插值法查得。
由，查圖得；故載荷系數(shù)
(式3.47)
12）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得
(式3.48)
13）計(jì)算模數(shù)m。
(式3.49)
（2）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1）由圖查得：齒條的彎曲疲勞強(qiáng)的極限；
齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)的極限；
2）由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；
3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得
(式3.50)
(式3.51)
4）計(jì)算載荷系數(shù)K。
(式3.52)
5）查取齒形系數(shù)。
查得，。
6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。
查得，。
7）計(jì)算齒輪、齒條的并加以比較。
(式3.53)
(式3.54)
齒輪的數(shù)值大。
設(shè)計(jì)計(jì)算 (式3.55)
對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.16并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出齒輪齒數(shù)。
（3） 幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算分度圓直徑 (式3.56)
2）計(jì)算齒輪寬度 (式3.57)
3.5蝸桿軸的設(shè)計(jì)
3.5.1扭矩初算軸徑
選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為
取
(式3.58)
考慮到有鍵槽，將直徑增大7%，則：
(式3.59)
因此選
3.5.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)軸上零件的定位，固定和裝配
一級蝸桿減速器可將蝸輪安排在箱體中間，兩隊(duì)軸承對稱分布，蝸輪由軸肩定位，蝸輪周向用平鍵連接和定位。同時另一邊用套筒固定。軸承用套筒和端蓋定位固定。
蝸桿
圖3.3 蝸桿軸結(jié)構(gòu)簡圖
段：軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑，故同時選用聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，查教材14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取
(式3.60)
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件查機(jī)械手冊
表3.4聯(lián)軸器的選擇
選用型號彈性套柱銷聯(lián)軸器
型號
公稱轉(zhuǎn)距
許用轉(zhuǎn)速
軸的直徑（mm）
D
(mm)
160
7100
27
32
14
90
因此選擇段長度取軸上鍵槽鍵寬和鍵高以及鍵長為總鍵槽鍵4
段：因?yàn)槎ㄎ讳N鍵高度
因此，。軸承端蓋的總長為20mm,根據(jù)拆裝的方便取端蓋外端面于聯(lián)軸器右端面間的距離為
所以，
段：初選用單列圓錐滾子軸承，參考要求，選用直徑 查機(jī)械手冊選用型號滾子軸承
且
滾子軸承右端用于軸肩定位。查手冊型號軸承定位軸肩高度選用因此可以確定段的尺寸。
段：查變形系數(shù)所以
,
段：安裝軸承和軸承蓋，因此
3.6輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.6.1輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩：
(式3.61)
(式3.62)
輪軸的轉(zhuǎn)速 (式3.63)
3.6.2求作用在蝸桿上的力
3.6.3初步確定軸徑的最小直徑
選用鋼，硬度
根據(jù)教材公式式，并查教材表15-3，取
(式3.64)
考慮到鍵槽，將直徑增大10%，則；
(式3.65)
所以，選用
3.6.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)軸上的零件定位，固定和裝配
蝸輪蝸桿單級減速裝置中，可將蝸輪安裝在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右端面用軸端蓋定位，軸向采用鍵和過度配合，兩軸承分別以軸承肩和軸端蓋定位，周向定位則采用過度配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，右軸承從右面裝入。
圖3.5 蝸輪軸結(jié)構(gòu)簡圖
(2)確定軸的各段直徑和長度
由輸出端開始往里設(shè)計(jì)。
表3.3聯(lián)軸器的選擇
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用HL1彈性柱銷聯(lián)軸器。
型號
公稱轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)速
（r/min）
L1
L
軸孔直徑
(mm)
HL1
160
7100
38
52
20
I段和Ⅶ段：，。軸上鍵槽取，
II段：初選用單列圓錐滾子軸承，參照要求取，型號為
初選30206型圓錐滾子軸承
，考慮到軸承右端用套筒定位，取齒輪距箱體內(nèi)壁一段距離a=10mm，考慮到箱體誤差在確定滾動軸承時應(yīng)據(jù)箱體內(nèi)壁一段距離S，取S=8。已知寬度T=17.25，
則
Ⅲ段：因定位軸肩高度，，軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)拆裝方便，取外端蓋外端面與聯(lián)軸器右端面間的距離為30mm,因此
，
Ⅳ段：為安裝蝸輪段， ，
蝸輪齒寬
，
V段：Ⅵ段右端為軸承的軸向定位。，
VI段：該段為軸承安裝故選
。
(3)軸上零件的周向定位
齒輪、半聯(lián)軸器與軸的定位均采用平鍵連接。按由教材表6-1查得平鍵截面，鍵槽用銑刀加工，長為32mm，同時為了保證齒輪與軸配合由良好的對稱，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵分別為為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
(4)參考教材表15-2，取軸端倒角為圓角和倒角尺寸，各軸肩的圓角半徑為1~2
(5)求軸上的載荷
可以看出安裝蝸輪處的軸截面是軸的危險截面
(式3.66)
(式3.67)
(式3.68)
(式3.69)
(式3.70)
(式3.71)
(式3.72)
(式3.73)
表3.4軸上各載荷參數(shù)
載荷
H
V
支反力
N
118.6
118.6
43.2
43.2
彎矩M
總彎矩M
扭矩
(式3.74)
故安全。
3.6.5精度校核軸的疲勞強(qiáng)度
由于軸的最小直徑是按扭矩強(qiáng)度為寬裕確定的，所以截面均無需校核。由第三章附表可知鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合小，因而該軸只需校核安裝軸承處軸截面。
抗截面系數(shù) (式3.75)
抗扭截面系數(shù) (式3.76)
截面E左側(cè)彎矩 (式3.77)
截面E上扭矩T=29.22 (式3.78)
(式3.79)
(式3.80)
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表查得
，，， (式3.81)
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及
因，
,
又由附圖3-1可知軸的材料敏性系數(shù)，
故有效應(yīng)力集中系數(shù)
(式3.82)
(式3.83)
尺寸系數(shù)，，
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 (式3.84)
(式3.85)
又由碳鋼的特性系數(shù)
取；，
計(jì)算安全系數(shù)
(式3.86)
(式3.87)
(式3.88)
截面右側(cè)
抗截面系數(shù)按教材表15-4中的公式計(jì)算
(式3.89)
抗扭截面系數(shù) (式3.90)
彎矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
(式3.91)
(式3.92)
(式3.93)
過盈配合處由附表3-8用插值法求出并取
=3.16，故 (式3.94)
附圖3-4 表面質(zhì)量系數(shù) (式3.95)
附圖3-2尺寸系數(shù)， 故得綜合系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 (式3.96)
(式3.97)
又由碳鋼的特性系數(shù)
取；，
計(jì)算安全系數(shù)
(式3.98)
(式3.99)
(式3.100)
故該軸的強(qiáng)度足夠。
3.7標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
3.7.1滾動軸承的選擇
根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：12000小時
由于軸受較大的軸向力，因此采用圓錐滾子軸承
蝸桿軸使用的軸承30204GB/T294-1994
蝸輪軸使用的軸承30216 GB/T294-1994
3.7.2鍵連接的選擇及校核計(jì)算
1.聯(lián)軸器1與蝸桿軸連接采用平鍵連接：
軸徑，
查手冊GB/T1096-2003選用A型平鍵 得
即：鍵
可算得
又
根據(jù)教材P106式（6-1）平鍵連接強(qiáng)度條件得
(式3.101)
2.蝸輪軸與蝸輪連接采用平鍵連接：
軸徑
查手冊GB/T1096-2003 選A型平鍵，得：
即：鍵10×20
可算得
又
根據(jù)教材P106式（6-1）平鍵連接強(qiáng)度條件得
(式3.102)
3.輸出軸與聯(lián)軸器2連接用平鍵連接:
軸徑
查手冊GB/T1096-2005 選A型平鍵，得：
即：鍵
可算得
又
根據(jù)教材P106式（6-1）平鍵連接強(qiáng)度條件得
(式3.103)
第四章 輸料器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1底座軸的校核
軸的結(jié)構(gòu)如下圖4.1：
圖4.1 底座軸
在進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)校核時主要考慮的是彎矩的作用。
p----軸的傳遞功率 n----軸的轉(zhuǎn)速
p=0.06kw n=8轉(zhuǎn)/分 C=112 計(jì)算得軸徑14.5mm 取軸的直徑為15mm。
4.2輸料電動機(jī)的選擇
電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖如下圖4.2：
圖5.2 輸料器電機(jī)
按已知的工作要求和條件選用 Y系列三相異步電動機(jī)[7]
4.2.1螺旋軸的功率Pw
螺旋軸的結(jié)構(gòu)圖如下
(式4.1)
4.2.2傳動裝置的總效率η總：
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊效率?。?
聯(lián)軸器：0.99
求減速器的效率
（式4.2）
4.2.3電機(jī)所需的工作功率：
Po =Pw/傳動裝置總效率
取電動機(jī)的工況系數(shù)為k=1.1
電動機(jī)的額定功率Pm=1.1Po 所以Pm= 1.48kW
查表后，選擇電動機(jī)的額定功率為1.5kW。
4.2.4確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速
工作機(jī)轉(zhuǎn)速為，減速器按二級圓柱減速器則傳動比為
取減速器的傳動比為23
電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：根據(jù)功率及傳動比
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750，1000，1500r/min三種。
總傳動比=滿載轉(zhuǎn)速/工作機(jī)轉(zhuǎn)速
4.2.5確定電動機(jī)的型號
表4.1 電動機(jī)型號
電動機(jī)型號
額定功率
電動機(jī)轉(zhuǎn)速
r/min
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
Y100L-6
1,5
1000
940
Y90L-4
1.5
1500
1400
Y90S-2
1.5
3000
2840
在選擇電動機(jī)時，考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和總傳動比，選擇型號為的Y90L-4電動機(jī)。
4.3聯(lián)軸器選擇
聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如下圖4.3：
圖4.3 輸料機(jī)聯(lián)軸器
聯(lián)軸器選擇為由設(shè)計(jì)手冊查取聯(lián)軸器工作情況系數(shù)K=1.3，則傳遞轉(zhuǎn)矩
查閱資料取彈性柱銷聯(lián)軸器HL2。
4.4螺旋軸選擇
螺旋軸結(jié)構(gòu)圖如下圖4.4：
圖4.4 螺旋軸
已知輸送機(jī)的功率為 P=1.5Kw,工作轉(zhuǎn)速為 n=63r/min。
對只受轉(zhuǎn)矩或以承受轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸,應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的直徑。若有彎矩作用,可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮影響。
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算：
(式4.3)
式中： d—計(jì)算剖面處軸的直徑mm
T—軸傳遞的額定扭矩, T=9550000
N —軸傳遞的額定功率 1.5kw
n—軸的轉(zhuǎn)速190r/min
[]—軸的許用應(yīng)力
按[]所定的系數(shù)查表得A=130
將數(shù)據(jù)帶入公式（4.3）得：
圓整取螺旋軸的的直徑為40mm
4.4.1 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核
疲勞強(qiáng)度校核判斷根據(jù)為 S≥[S]。 當(dāng)該式不能滿足時， 應(yīng)改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以降低應(yīng)力集中，亦可采用熱處理，表面強(qiáng)化處 理等工藝措施以及加大軸徑，改用較好材料等方法解決。軸的疲勞強(qiáng)度是根據(jù)減速器 作用在軸上的最大變載荷進(jìn)行校核計(jì)算。 危險截面安全系數(shù) S 的校核計(jì)算公式為[6]：
（式4.4）
式中： —只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)
—只考慮扭矩作用時的安全系數(shù)
—按疲勞強(qiáng)度計(jì)算的許用安全系數(shù)
—對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限
—對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限
—彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)
—表面質(zhì)量系數(shù)
—彎曲和扭轉(zhuǎn)時的尺寸影響系數(shù)
—彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力
—扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力
查表知：=115；=1.20；=0.21 =0.81；
計(jì)算:
所以
符合疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。
總結(jié)與展望
通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了抹灰機(jī)的很多相關(guān)知識。使我也了解了當(dāng)前國內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)。本次設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年本科所學(xué)的一個綜合考察。我覺得作為一名機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，我在機(jī)械設(shè)計(jì)方面有了更大的進(jìn)步。在這段時間里，通過網(wǎng)上查找資料，翻閱設(shè)計(jì)手冊等相關(guān)專業(yè)書籍，使我了解到很多輸送機(jī)的相關(guān)知識。熟悉了抹灰機(jī)設(shè)計(jì)的過程和步驟，鞏固了機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識。
在本次設(shè)計(jì)中，更多的是對機(jī)械CAD軟件的使用，這使我能更加熟練的運(yùn)用CAD畫圖，而且還熟練掌握了一些常用軟件的應(yīng)用，比如Pro/E，OFFICE等。
本設(shè)計(jì)中不足的是，沒有對抹灰機(jī)的控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以還不能夠投入生產(chǎn)，如果要設(shè)計(jì)一個合格的實(shí)際使用的商品的話，還要做市場調(diào)查，考慮成本，工作環(huán)境，優(yōu)化設(shè)計(jì)等，所以，我覺得現(xiàn)在做的還不夠，可以說是差的很多，所以要作為一名真正的設(shè)計(jì)人員，還要更加的努力！
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[13]薛奎﹒新型半自動多功能抹灰機(jī)的設(shè)計(jì)﹒工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2002年,第10期
[14]趙文武﹒抹灰機(jī)的現(xiàn)狀與提高抹灰質(zhì)量的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)﹒建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，1995年第3期(總第41期)
[15] 沈孝芹,于復(fù)生,王佩鳳，半自動墻面抹灰機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新 2008(1)
[16] 楊振宇,鞏傳根,劉芝霞,武愛華新型抹灰機(jī)的設(shè)計(jì),建筑機(jī)械 2007(8)
[17] 薛奎,新型半自動多功能抹灰機(jī)的設(shè)計(jì),工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2002(10)
致 謝
大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我做完本次畢業(yè)設(shè)計(jì)時，有一種如釋重負(fù)的感覺，感慨良多。
感謝培養(yǎng)教育我的母校，濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境我將終生難忘！祝母校蒸蒸日上，永創(chuàng)輝煌！
感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師。他在忙碌的科研工作中擠出時間來審查、修改我的論文。他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在課題研究的整個過程中，老師一直都給予了悉心的指導(dǎo)與幫助。
同時感謝我的同窗好友，他們和我共同度過了四年美好難忘的大學(xué)時光，正是由于他們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本設(shè)計(jì)的順利完成。
最最感謝生我養(yǎng)我的父母，他們給予了我最無私的愛，為我的成長付出了許多許多，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，惟愿他們健康長壽！
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