混辗式混砂机机械结构设计--大学论文.doc

毕业设计（论文）题目： 混辗式混砂机机械结构设计 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 混辗式混砂机机械结构设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械94 学 号： 0923203 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目混辗式混砂机的机械结构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 在现代铸造生产中，都有一个砂型供应问题。尤其跨入21纪元，高压高压造型机自动化级别的生产线的迅速发展，对型砂的质量以及数量都提出更加苛刻的要求，所以，型砂供应中的问题就显得更为突出。为了解决这个问题，目前世界上各国斗致力于研究和生产各种类型的高效率混砂机。所谓高效率混砂机应满足三方面的要求：（1）在混砂机盘径一定时，能增加每次加料量;（2）在保证型砂质量的前提下，能缩短混砂周期，提高混砂机的生产率；（3）每次加料量和生产率提高后功率消耗应适当。我们通常用技术经济指数K来全面衡量和评价一台混砂机。K值表示每一千瓦时电力，每一分钟能混合的合格型砂数量。本课题来源于宜兴某工程机械有限公司，为了满足上面高效的混砂要求需要在原有的混砂机的基础上设计一款混辗式的混砂机机械结构，尤其是其传动部分和气缸部分。设计出来的混砂机会更加平稳，顺畅，便于维护，效率更高。三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉混砂机的发展历程，特别是近几十年来新的混砂机种类； 熟练掌握混砂机的原理以及设计减速箱的原理和方法； 熟练掌握气缸的设计和选择； 熟练使用AUTOCAD等绘图软件； 锻炼自己自学，分析和解决问题的能力。 四、接受任务学生： 机械94 班 姓名 宦乾元 五、开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年11月12日V摘 要 此次毕业设计是进行混辗式混砂机的机械结构设计，属于比较传统的机械结构类的设计。集思考，绘图，计算合三为一的设计形式叫做机械结构设计，机械结构设计是机械设计中涉及的问题最集中，最详细，工作量最大的阶段，这次设计主要包括了对混砂机的种类的叙述，混砂机传动部分的设计，砂门控制机构的选择还有控制部分的设计。在这些部分中比较重要的是控制部分的设计，传动机构和砂门控制机构。控制部分设计采用了PLC控制。在传动设计中，首先对传动方案确立，然后在对传动部件的进行设计。在传动部件的设计中我主要设计其中的一级圆锥减速箱的中传动部件的设计，还有混砂机立式主轴的设计。在砂门控制部分，设计的要点在气缸的选择上。通过这些使新设计的混砂机在使用时更加平稳，适应性更强，效率高，而且具有结构紧凑，比例协调，美观大方，价格便宜的优点。 关键词：混砂机；机械结构；传动部件；减速箱 Abstract This graduation design is the design of mechanical structure of mixed rolling type sand mixing machine. it is belong to the mechanical structure design of traditional. Design of mechanical structure is a set of thinking, drawing, design calculation process, it is the most involved problems in mechanical design and the most detailed, the workload of the largest stage, This design includes the types of sand mixing machine description, design of transmission machine parts, door control mechanism choice and control part of the design.The important ones of them is the control part of the design, the transmission mechanism and sand control mechanism. The control part of the design use PLC .In the transmission design, we establish transmission scheme firstly, and then design the transmission parts. In the design of transmission part, I mainly design a conical gear box and sand mixing machine vertical spindle design. In the sand control part, the main point is the design of the cylinder which is the choice of the cylinder. Through these designs make new sand mixer more stable, more adaptable and high efficiency, and has the advantages of compact structure, proportion, beautiful generous, and cheap price.Keywords: sand mixer; mechanical structure; transmission parts; reducer 目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第一章 绪论11.1本课题的研究内容和意义11.1.1 本课题的研究内容11.1.2 本课题的研究意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的要求2第二章 混砂机的设计32.1混砂机构的分类与选择32.1.1 移动式双臂连续混砂机32.1.2 固定式单臂混砂机42.1.3 辗轮转子混砂机42.1.4 转子混砂机42.1.5 混碾式混砂机62.2减速器的选择72.2.1 减速器的分类72.2.2 减速器的选择112.3电动机的选择112.4砂门控制机构122.5控制电路部分设计122.5.1 控制电路采用PLC的优点132.5.2 控制部分的设计13第三章 传动部件的设计163.1减速器圆锥齿轮传动的设计163.2轴的设计203.2.1 轴的功用及分类203.2.2 一级减速箱轴的设计213.2.3 轴承的校核283.2.4 联轴器的选择293.2.5 主轴的设计31第四章 气缸部件的选择334.1气缸的特点334.1.1 单作用气缸334.1.2 双作用气缸334.1.3 缓冲气缸334.2气缸设计344.2.1 计算气缸的钢径344.2.2 活塞杆直径的计算35第五章 结论与展望365.1 结论365.2 不足之处与展望36致 谢37参考文献38附 录39VII混辗式混砂机机械结构设计 第一章 绪论1.1本课题的研究内容和意义1.1.1 本课题的研究内容本课题来源于宜兴某工程机械有限公司，主要内容是：此次毕业设计是进行混辗式混砂机的机械结构设计，主要包括了对混砂机的种类的叙述，混砂机传动部分的设计，砂门控制机构的选择还有控制部分的设计。在这些主要部分是控制部分的设计，传动机构和砂门控制机构。控制部分设计采用了PLC控制。在传动设计中，首先对传动方案确立，然后在对传动部件的进行设计。在这次传动部件的设计中我主要设计东西是一级圆锥减速箱中的传动部件的设计，而且包括设计混砂机立式主轴。在砂门控制部分，设计的要点在气缸的选择上。通过这些使新设计的混砂机在使用时更加平稳，适应性更强，效率高，而且具有结构紧凑，比例协调，美观大方，价格便宜的优点。1.1.2 本课题的研究意义在现代铸造生产中，都有一个砂型供应问题。尤其跨入21纪元，高压高压造型机自动化级别的生产线的迅速发展，对型砂的质量以及数量都提出更加苛刻的要求。所以，型砂供应中的问题就显得更为突出。为了解决这个问题，目前世界上各国斗致力于研究和生产各种类型的高效率混砂机。所谓高效率混砂机应满足三方面的要求：(1) 在混砂机盘径一定时，能增加每次加料量;(2) 在保证型砂质量的前提下，能缩短混砂周期，提高混砂机的生产率；(3) 每次加料量和生产率提高后功率消耗应适当。我们通常用技术经济指数来全面衡量和评价一台混砂机。值表示每一千瓦时电力，每一分钟能混合的合格型砂数量。本课题的意义在于对机械结构设计深入认识和对混砂机的加深了解。在我们进行毕业设计中我们会深入了解混砂机的工作原理，机械结构。也为我们以后工作和学习中积累经验。1.2国内外的发展概况自从1911年美国的辛普森在德国辗碎机的基础上发明出来辗轮混砂机以来的80年中，不但混砂机的种类和形式有许多改进，而且人们对混砂原理的认识也在不断地提高。在上世纪40年代末苏联的阿德肖克夫教授提出要湿粘土膜吸附在砂粒表面。必须在混台时有研磨作用。阿德肖克夫教授感觉只有在混砂机具有搓揉部件后才能达到这一要求，而且砂粒的运动有不同方向的要求，且具备速度间隔。1960年前后有一个新型的混砂机叫强力型转子混砂机开始出现在铸造工业，这种混砂机具有完全不同于以往混砂机的设计原理，因此许多特点出现在这种结构上。混辗式混砂机混制型砂的统治地位被它的登场打破了，也使混砂机工作方法的专研兴趣也出现在人们的视线中，因此这方面有许多重要的探索和论述诞生于这黄金30年里。 1963年温宁尔已经对沉重的辗轮压力能达到的混砂效果提出他的想法，他在1970年谈到：美国混砂机工厂根据十年来的研究成果开始优化混砂机设计。这些构成有效混辗(Mulling)的基础是使机械力能更好地促进砂粒间的碰撞和摩擦。1975年德国波力士教授指出：混砂工具的搓揉能力(Kneading ability)，以及由混砂工具引起的砂粒运动速度是影响型砂制备效率的两个主要因素。主要来说混砂原理和混砂结构工具决定了搓揉，而混砂工具的速度则影响着型砂的运动速度，还有整个型砂的能力被混砂工具加快，在垂直和水平方向进行连续运动是型砂必须条件，但是混砂是否成功不是只有型砂的运动速度说的算的。混合力基本由辗轮或其他搓研部件，或者利用冲击原理的快速旋转叶片或转子产生。混合力应足够大，但也不能太高,它的大小与所混材料有关。理应使型砂在混砂机中流动，以保证搓揉或搅拌零件与型砂连续而强烈地接触美国铸造学会8A-2委员会于1980年的一份报告中指出 ：混辗(Mulling)可以定义为砂粒间的摩擦，粘土是砂粒的研磨剂。混辗是砂粒间的压力和接触频率问题。他们对压力要求不是很高，但对频率要求很高。设计和调节的话，这两个要求不但要符合他们，而且不可以超过他们。莱茵顿 1983年指出：混辗(Mulling)只限于对湿型砂的混合，它的要求是施一强大的工作力于混合料，将粘土膜覆盖在砂粒表面，提高型砂的强度和塑性。有效提高型砂的湿强度的方法是在混辗工作的时候时施以拖(Smearing)、搓揉(Kneadhag)、摩擦(Rubbing)和剪切(Shearing)作用, 在压力下引起物料流动。混制粘土砂的目标，仅仅混合(Mixing)是达不到。莱茵顿对混辗和混合的论点与日本粉体工业协会对混练和混合的定义有共通之处，后者认为：混制是指在颗粒中加入微量液体或细粉粘结剂，使粘结剂在颗粒表面形成塑性物质或胶体物质的示范操作。混制的第一步是混合，混合分为对碰混合、扩散混合和剪切混合。对碰混合是搅拌叶片或混合容器等的转动使颗粒群位置发生变化。在混台机内形成循环流动而进行的混合。扩散混合是指邻近颗粒间的位置变化，实际上是随机混合由方向和速度不同而引起的。剪切混合是因为颗粒群内速度差造成的滑移或撞击混合。在实际混合过程中这三种混合是同时存在的，究竟那一种混合起主要作用则取决于混合设备的型式、结构和操作条件。1.3本课题应达到的要求本课题要求跟据一定的参数要求进行混砂机的机械结构设计。该混砂机为混辗式的混砂机，为中批量生产。这个课题能充分体现机械专业知识，对机械结构能力有一定的考验。通过本课题的研究，我们要达到的要求有：(1) 熟悉混砂机的发展历程，特别是近几十年来新的混砂机种类； (2) 熟练掌握混砂机的原理以及设计减速箱的原理和方法； (3) 熟练掌握气缸的设计和选择； (4) 掌握混砂机未来的发展和前景； (5) 熟练使用AUTOCAD等绘图软件。通过对这次机械结构的设计，可以加强我们的专业知识和基本功为以后从事实际工作和研究工作打下一定的思想基础，也同时使我们具有一定的机械设计能力。另外加深了对机械基础知识的应用，提高了机械行业整体认识。第二章 混砂机的设计2.1混砂机构的分类与选择目前在生产中使用的混和搅拌方式大致分为以下几种：2.1.1 移动式双臂连续混砂机 移动式双臂连续混砂机是近年来通过技术合作消化吸收国内外先进机型的结构、特点，它具有生产率高、能耗低、混砂质量稳定、自动化程度高、工作环境好、操作简单方便等特点。移动式双臂连续混砂机实物如图2.1所示，其主要特点有1： (1) 配置有进砂读式转速无级调速，可任意设定需要的流量也可以按用户要求预先设定多种不同配比量，使用十分方便。闸板及新旧砂比例调节器，新旧砂比例由气缸气阀控制可多比例调节。(2)消化吸收艾姆弗铸造设备和德国沃尔重工科技等国外公司的先进技术的混砂搅笼让叶片形成多螺旋线的轨迹路线，快速的混砂、均匀兼顾多处反螺旋的运动轨迹，既保证了关尾砂的质量又可以确保混砂均匀、快速。(3) 设计有PLC控制的智能头尾砂控制系统，确保无头尾砂。(4) 可以让高性能的隔膜泵以及气动阀输送固化剂，较长的使用使用时间，液料输送定量误差低于1%，调速系统可以分成直读式转速以及无级调速，可随意设定需要的流量，多种不同配比量预先设定也可以按用户要求，人性化设计。(5) 混砂槽是可以两面180度敞开甚至还要完全裸露能够搅笼轴和刀杆，使极其易于维修检查。钛化钨硬质合金刀片嵌焊在混砂刀杆头部延长的使用时间，搅笼内臂为硬络镀层，使用方便长久、硬度高。(6) 电器控制由进口日本三菱FX1N型PLC主机及输出输入接口，PLC主机留有余地有充分的输出输入接口，以备扩展。其它电气元器件均选用国内正厂生产的优质件。(7) 随机配置有树脂、固化剂液料桶各一只，并设有自动温控加热装置。(8) 各路液料的输入有专门设计然后才用在喷嘴混砂机上，通过压缩空气助变化成扩大扇型雾状带状态，更容易快速均匀混合粘结剂和砂子。图2.1 移动式双臂连续混砂机实物图2.1.2 固定式单臂混砂机使用途径：经常应用于混制铸铁、铸钢、有色件、自硬砂，不但频繁用于小批量生产大中型铸件的单件，还可以进行其它造型设备所组成的机械化塑型生产线配套。固定式单臂混砂机实物如图2.2所示2。结构：主要由加料、混砂机主机、防腐液料储存罐、液料供给系统、电控系统等组成。特点：(1) 液料系统定量准确，耐腐蚀，经久耐用；(2) 混砂均匀，效率高，可根据生产需求，调节生产率；(3) 叶片采用硬质合金材质，耐磨、使用时间长。图2.2 固定式单臂混砂机2.1.3 辗轮转子混砂机该机的混砂装置由辗轮、混砂转子、刮板等部分组成。主要用于大，中型铸造车间混制机器造型用湿型单一砂。这个融会贯通了众多学者专家的最新技术，采用多项国家以及专利，技术参数一流，技术领先、结构完美，海内外众多厂家十分喜欢使用。辗轮转子混砂机如图2.3所示，其技术参数见表2-1。其主要特点是3： (1) 混砂效率高、质量好、适用范围广； (2) 辉绿岩铸石、2号填料等新型材料，大大提高了容易受损件使用时间；(3) 液力偶合器、合金钢齿轮、润滑控机，确保传动系统平稳可靠，并能负载启动； (4) 旋转卸料门开启灵活，工作可靠，彻底解决了底部漏砂的问题； (5) 钢结构底座便于使用和安装。2.1.4 转子混砂机转子混砂机主要用于砂混合的大型和中型铸造砂成型机不仅可以混合使用单砂，混合砂造型，快速硬化砂子，砂子和砂面,亦可用于耐火材料，陶瓷等不同混制各种高科技粉图2.3 辗轮转子混砂机实体图表2-1 辗轮转子混砂机技术参数型号S1310S1312CS1316BS1320C盘径(mm)1000126016002000一次加料量(kg)150280450800生产率(t/h)4.56.51020主轴转速(r/min)30344030转子转速(r/min)480396340220辗压力(kg/F)60-110160-330220-420400-800辗轮直径(mm)420550670800辗轮宽度(mm)130170210260装机功率(kw)5.216.52630.55机器质量(kg)1200200029002900粒状物料，如图2.4所示，这种混合方式具有结构简单，生产效率高的特点，但是浊砂质量差，且不稳定，在铸造中对型砂质量要求较高,不能满足生产要求，其特点是4：(1) 低速刮板与中速转子最佳配合、混砂量大、混匀能力强，型砂综合性能好； (2) 辉蓝石铸石、碳化钨堆焊、3号填料等新材料的运用全面提升了易损件使用时间，液力偶合器、复合钢齿轮、5号填料、润滑控机除了保证传动系统稳定还可以负载中启动； (3) 最新式旋转卸料门开启灵活，工作可靠，彻底解决了底部漏砂的问题； (4) 对称开设的检修门极大的方便了检修和清理； (5) 钢结构底座便于使用和安装。图2.4 转子混砂机实物图2.1.5 混碾式混砂机混辗式混砂机的混砂方式混合砂质量好且稳定，生产效率也较高，功率损耗小，目前机械铸造业中普遍应用，混辗式混砂机如图2.5所示，其技术参数如表2-2所示。其特点5：(1) 混砂效率高、质量好，适用范围广； (2) 辉绿岩铸石、碳化钨堆焊、2号填料等新式材料可以全面提高易损件使用时间； (3) 液力偶合器、合金钢齿轮、润滑控机，确保传动系统平稳可靠，并能负载启动； (4) 旋转卸料门（国家专利：9824038.6）开启灵活，工作可靠，彻底解决了底部漏砂的问题； (5) 钢结构底座极大方便了使用和安装。统合所述，选定混砂方式为混碾式。本机供型砂试验混制型砂及芯砂之用。其结构由碾盘、碾轮、垂直主轴、内外括砂板、减速器、出砂口、电动机等部分组成。 图2.5 混辗式混砂机实物图表2-2 混辗式混砂机技术参数参数机器型号S1110DS1112S1116DS1120DS1120ES1122盘径(mm)100012001600200020002240一次加料量(kg)1102005008008001350主电机功率(kW)47.518.5303755生产率(t/h)2.5512202230机器质量(kg)800200040005500600095002.2减速器的选择2.2.1 减速器的分类分类：摆线针轮减速器、谐波传动减速器、三环减速器、行星齿轮减速器。 （1）摆线针轮减速器的特点作为摆线针轮减速机具备了如下特点：1、大传动比 2、高传动效率 3、紧密结构 4、平稳地运转噪音低，能承受过载和冲击。5、使用可靠，较长使用时间。电动滚筒涵盖齿轮滚筒、摆线滚筒、行星滚筒三大类别，拥有紧密结构，体积较小，重量较轻，大承载能力的优点，好密封性，方便安装，维修简单等特色。所有滚筒均可配置逆止器。产品使用环境温度在。可用于粉尘大、潮湿、泥泞、露天等环境恶劣场所。适用于矿山、冶金、 煤炭、建材、电力、轻工、粮食及交通运输等部门。螺型杆升降机的上升、跟进、降落等功能通过蜗轮转动螺杆完成，冶金、煤炭、机械、建材、化工等各项行业中广泛应用，具有紧凑结构，体积小，重量轻，大承载能力，好密封性，方便安装，维修简单等特色。本系列升降机可自锁，承载能力在之间，最高输入转速，工作温度在之间6。点线啮合齿轮传动是一种区别于之前的传动模式,1998年8月被列为我国“九五”重点技术推广项目，摆线针轮减速器实物如2.6图所示。图2.6 摆线针轮减速器 （2）谐波传动减速器的特点谐波齿轮减速器是一种新型减速器。它脱胎于行星减速器。谐波齿轮减速器，它是利用柔性零件产生的一种弹性机械波来传递能量的行星齿轮传动，其实物图如图2.7所示。 传动原理： 它主要由三个基本构件组成：a、带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮），它相当于行星系中的中心轮； b、带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮），它相当于行星齿轮；c、波发生器，它相当于行星架。当作减速器使用，一般情况下波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式，作为一个杆状零件波的发生器，其两边配有滚动轴承组成滚轮，与柔轮的内壁相互挤压，柔轮可产生具有可观弹性的薄壁齿轮，还可以变形，它的内孔直径短于波发生器的总长，波发生器是产生控制弹性柔轮的更换元件，当一种柔轮波发生器，柔轮的力从原始的圆形横截面的挤压成椭圆形，只是完全啮合的齿轮的齿的端部附近的长轴，短轴和牙齿附近的两人只是车轮完全分离，其他路段处于过渡状态的齿啮合和脱开的周长。当波发生器是连续显示的方向旋转，柔轮的变形不断变化的，所以柔轮，刚轮啮合状态始终是不同啮合，啮合，啃出关，然后咬成，循环地进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器不同方向的缓慢旋转，刚轮固定，动力通过波发生器输入，柔轮输出，其输入与输出转向不同，在作用过程中，波发生器发生一周，柔轮上点旋转变换的次数称为波数，以 n 表示，常用的是双波和三波两种，双波传动的柔轮应力较小，结构相对简单，方便获得大的传动比,所以是目前应用最广的一种7。谐波传动减速器的实物如2.7图所示。谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同，但齿数不等，通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数，即式中 、分别为刚轮与柔轮的齿数。当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时，谐波齿轮传动的传动比为 。双波传动中，柔轮齿数很多。上式负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。由此可看出，谐波减速器可获得很大的传动比。其主要特点如下： 1) 高承载能力 谐波传动中，齿与齿的啮合为面接触，加上同时啮合齿数（叠加系数）比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较高于其他传动形式； 2) 传动比大 单级谐波齿轮传动的传动比，可达 ； 3) 体积小、重量轻； 4) 传动效率高、使用时间长； 5) 传动平稳、无冲击，无噪音，运动精度高。谐波减速器国内于七八十年代才开始研究，到现在很多厂家特地生产，并形成各种系列。广泛应用于电器电子、航空科技、人工智能等行业，由于它的独特优点，在化工行业应用也逐渐增多。图2.7 谐波传动减速器 （3）三环减速器的特点三环减速器的特点: 1、承载能力强，使用使用时间长，对齿同时进入啮合区，可承受过载2.7倍，输出转矩达。2、传动比大，分级密集，单级,双级达11000，级差约1.1倍。3、运转平稳，噪声小于、振动幅值小于。4、效率高，单级为。5、结构紧凑，体积小，重量轻，比普通圆柱齿轮减速器小2/3。6、装拆与维修方便，平行轴，易损件少，易更换，无需特殊材料及热处理。有时候适用性广，结构多，而且衍生出多种系列，减速器中一颗明珠。三环减速器实物如2.8图所示。图2.8 三环减速器 （4）行星齿轮减速器的特点主要适用于冶金、矿山、运输、建材、轻工、能源、交通等行业。主要特点：1) 重量轻、体积小。在同等条件下这种减速器重量减速轻1/2以上，体积则要缩小1/21/3;2) 传动效率高：单级行星减速器；两级行星减速器；三级行星减速器;3) 传动功率范围广，可由不足1kw到超过10000kw，且优点随着功率变大越发突出，经济效益越高;4) 装配型式多样，可由多面安装，适用性广。在符合给定制造条件下，运转平稳，噪音小;5) 运用了优质金属材料通过渗碳淬火，外齿轮可以是6级精度，内齿轮则是7级精度，承载能力水平达到了当代先进工业国水平。使用使用时间一般超过十年。齿轮的圆周速度不大于，工作环境温度为,低于时,启动前润滑油应予热至以上，可正反两向运转。现如今混砂机功率确定多数情况下采用类比法,根据现有混砂机的数据和统计结果，对于辗轮式混砂机每一千克加料量需要的安装功率为;若混辗式混砂机的加砂量为，则需电动机功；故选取电动机，其转速降落较大，要实现大的传动比减速器可采用摆线针轮减速器，蜗轮蜗杆减速器，三级圆锥圆柱齿轮传动8。 如果选用三级圆锥圆柱齿轮传动功率损耗大，初定为摆线针轮减速器，若采用立式带电动机结构，结构上过于庞大，底座离把过高，稳定性不够，也不美观，只能采用不带电动机的型式，由于输入，输出轴皆为主轴，必须设计一台单级圆锥齿轮减速器，若采用动机竖装与带电动机型式的摆线针轮减速器一般无二，行星齿轮减速器实物如2.9图所示。图2.9 行星齿轮减速器2.2.2 减速器的选择决定采用摆线针轮减速器，不但体积巧，重量小，传动比大，还具有效率高（）过载能力大，使用时间长的特点，据, , 查机械设计手册共用i=29其型号为zL-10-1/29型减速器，不足部分采用单级圆锥齿轮减速，取减速比为，无标准型号需自行设计。2.3电动机的选择电动机是一个机器的心脏，虽然在机械结构设计的过程中我们只要选择标准件，不需要自己设计，也不可能自己单独设计出一款合适的电动机，但是电动机的重要性还是要知道的。电动机有很多的种类，大概的分类如下：1通过工作电源分类 。2通过结构和工作原理分类异。3通过起动与运行方式分类。4通过用途分类。5通过转子的结构分类。6通过运转速度分类。大致有如下的名称比如有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还区分成电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机9。上文曾经提到目前混砂机功率的确定多采用类比法，根据现有混砂机的统计数据，对于辗轮式混砂机每一千克加料量需要的安装功率为；若辗轮式混砂机的加砂量为，则需要电动机功率；故本课题所要选取的电动机为,型号为Y180L-4型电动机，该机具有效率高，较大节能起动转矩，性能强噪音低，振动微弱，可靠性高，功率等级与安装尺寸符合IEC级标准，使用方便维护便捷的优点。电动机实物图如图2.10所示。图2.10 电动机实物2.4砂门控制机构（1）采用液动机构有污染需设立单独的液压工作站，制造成本高。（2）采用气动机构有噪音，由于工厂有现成气源，只需选择相应的气阀，气缸即少，投资小，故采用气动机构。2.5控制电路部分设计电动机绕组接成三角形的时候，每相绕组所承受的是电源的线电压（380V）；然而接成星型时，每相绕组所承受的电压是电源的相电压（220V）。如此来说，对于正常运行时定子绕组接成的三角形的电机，控制电路也是通过时间原则进行控制。启动时将电动机定子绕组连成星型，加载电动机的每相绕组上的电压为额定电压，从而减小了启动电流。带启动后按预先整定的时间把电动机换成三角形连接，使得电动机在额定的电压下运行。由于电动机起动扭矩大，功率大，电动机需Y/启动，电动机只需单向旋转，由于采用螺栓调整机构，必须加入较完善的过载保护。本设计选择用采用PLC可编程控制器来控制。 2.5.1 控制电路采用PLC的优点 PLC的主要特点：可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的核心功能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用高标准的生产工艺，内部电路采用领先的抗干扰技术，具有突出的可靠性。如三菱F系列PLC平均无故障时间达到30万小时。一些使用特别中央处理器的PLC的平均无故障工作时间更长。从外电路比较PLC采用PLC控制系统构成，与同级别的继电器接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百上千次，从而大大降低了故障。齐全，功能完备。适用性PLC的快速演变，已经形成了大，中，小各级系列产品。可用于各种水平的工业控制应用。排除逻辑现代PLC基本的计算能力具有良好的数据处理能力，适用于不同领域的数字化控制。近年来，新兴的PLC的功能模块，PLC设定的空间控制，时间控制，CNC和其他各种工业控制。增强的通信能力与PLC及人机界面技术采用PLC控制系统的各个组成部分的重点和发展变得得心应手。系统设计和施工的工作量轻，易于使用和维护方便，容易调整PLC用存储逻辑代替接线逻辑，简化了控制外部设备的接线，使控制系统的设计和施工期变短，同时保持它变得方便。更重要的是，允许相同的设备是可以改变的，通过改变程序生产过程成为现实。这是非常适合多品种，小批量的生产应用。同时，PLC带有硬件故障自我检测功能，故障报警信息及时提示。在其应用程序中，应用程序仍可以导入外围设备的故障自诊断程序，允许系统以排除其它PLC电路及设备也有一个自诊断保护。因此，整个系统有一个非常完美的可靠性见怪不怪了。体积小，重量轻，功耗低，超紧凑型PLC，例如，新品种的底部较小，重量不超过150克，功耗只有几瓦。由于体积小，更加容易进入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备10。目前，PLC在海内外已广泛应用于金属，石油，环保及航空等不同行业，这些行业的发展建设一个非常良好的促进作用。不久的将来还会更加深入在这些领域带来高自动化的产业时代。PLC逻辑控制开关是最基本和最重要的应用，它取代传统的继电器控制电路，逻辑控制，顺序控制，无论是演技上的一个单一的设备控制也可以用于多组控制及自动化生产线。如电镀生产线，注塑机，印刷机，包装机械，机床，生产线。 2.5.2 控制部分的设计先选用S7-200(CPU222)进行电动机Y/启动控制。主电路如2.11所示，输入输出分配表如表2-3所示，控制接线图如2.12所示，梯行图如2.13所示。在图 2.11中，电动机有接触器,控制，其中将电动机定子绕组连接成星型，将电动机定子绕组连接成三角形。与不能同时吸合，否则将产生电源短路。在程序设计过程中，应充分考虑有星型向三角形切换时间，即由完全断开（包括灭弧时间）到接通这段时间应锁定住，以防电源短路。图2.11 控制部分主电路图表2-3 输出/输入分配表输入信号停止按钮启动按钮输出信号接触器接触器接触器图2.12 控制部分I/O接线图图2.13 控制部分梯形图第三章 传动部件的设计3.1减速器圆锥齿轮传动的设计 根据前面2.2节减速箱的选择和2.3节电动机的内容从而知道，该对齿轮传动的输入功率为，小齿轮的转速，传动比为1.4。假设混砂机要工作10年，每年大概300天，每天两班，每班工作8小时，期间载荷平稳，连续单向运转。由这些条件，就可以对齿轮进行设计计算。1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动，齿形制,齿形角，齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位。（2）混砂机为一般工作机器，速度其实不高，故可以选用8级精度。（3）材料选择，小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为，二者材料硬度相差。（4）选小齿轮齿数。2. 按齿面接触疲劳强度设计公式： (3.1)（1） 确定公式内的各计算值 1）查得材料弹性影响系数。 2）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 3）计算应力循环次数小齿轮： (3.2)大齿轮： (3.3) 4