自动抹灰机设计(机械CAD图纸).doc

本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828
摘 要
本论文设计的是一种自动抹灰机，文中简要概述了抹灰机目前的发展状况和趋势。对产品进行了方案的确定，按照机械设计的一般步骤，计算并设计了抹灰机上的主要零部件。设计中对工作零件和支架均进行了必要的校核计算。抹灰机的固定导轨纵向固定在装有轮子的基座上，抹灰装置在升降架上，其特点在于：增设活动导轨，活动导轨驱动装置包括固定在平台上的蜗轮减速电机、通过键安装在蜗轮轴端部的齿轮、与齿轮啮合且固定在固定导轨内侧的齿条。升降架与蜗轮蜗杆电机的平台固定连接，并经减震装置与抹灰装置连接。
本论文所设计的减速器动力通过齿轮齿条传动，带动活动导轨和抹灰装置上下运动，克服了传统的带轮传动、液压传动等的脉动现象的出现，实现自动抹灰。
关键词：抹灰装置，减速器，升降架，齿轮齿条。

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 录
摘 要 1
Abstract 2
目 录 3
第一章 绪 论 5
1.1 前言 5
1.2 抹灰机的研究现状与发展趋势 5
1.3 抹灰机的背景 6
1.4 抹灰机的工作特点 6
1.5抹灰机的适用范围 7
第二章 总体方案和结构设计 8
2.1 总体结构方案 8
2.2 输料装置 9
2.3 抹灰装置 10
第三章 减速器各部件的设计 13
3.1传动比的分配及转速校核 13
3.2减速器各轴转速，功率，转矩的计算 13
3.2.1各轴转速 13
3.2.2各轴的输入功率 14
3.3.3各轴输入转矩 14
3.3蜗轮蜗杆设计 14
3.3.1选择材料 14
3.3.2按齿面接触疲劳强度计算进行设计 14
3.3.3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸确定 16
3.3.4校核齿根弯曲疲劳强度 17
3.3.5求蜗杆圆周速度并校核效率 17
3.3.6计算蜗杆传动主要尺寸 17
3.3.7蜗轮蜗杆的结构设计 18
3.3.8热平衡校核 18
3.4齿轮齿条设计 19
3.4.1选择材料 19
3.4.2按齿面接触强度计算设计 19
3.5蜗杆轴的设计 22
3.5.1扭矩初算轴径 22
3.5.2轴的结构设计 23
3.6输出轴的设计计算 24
3.6.1输出轴上的功率，转速和转矩： 24
3.6.2求作用在蜗杆上的力 24
3.6.3初步确定轴径的最小直径 24
3.6.4轴的结构设计 25
3.6.5精度校核轴的疲劳强度 27
3.7标准件的选择 30
3.7.1滚动轴承的选择 30
3.7.2键连接的选择及校核计算 30
第四章 输料器零部件的设计计算 32
4.1底座轴的校核 32
4.2输料电动机的选择 32
4.2.1螺旋轴的功率Pw 32
4.2.2传动装置的总效率η总： 33
4.2.3电机所需的工作功率： 33
4.2.4确定电动机的转速 33
4.2.5确定电动机的型号 34
4.3联轴器选择 34
4.4螺旋轴选择 35
4.4.1 轴的疲劳强度安全系数校核 35
总结与展望 37
参考文献 38
致 谢 39

第一章 绪 论
1.1 前言
自动抹墙机由底座、垂直支架、水平支架、抹头箱、送料装置、电气控制箱组成，其特征是底下装有走轮和可伸缩支腿，垂直支架分左右支架，分别固定在底座的两端，水平支架通过两端的左右导向支承座套在左右垂直立柱上，抹头箱在水平支架上可以左右移动，抹头箱上有抹板和抹头罩，抹板靠抹头旋转电机带动旋转，抹料是通过送料装置上的送料软管送往抹板的。该抹墙机属全自动，它具有：抹墙速度快，抹出的墙质量高，易生产、制造等优点。
1.2 抹灰机的研究现状与发展趋势
目前，市场上销售的抹灰机械一般由两部分组成：一部分是抹灰机；另一部分配套设备。国内抹灰机械的研制主要集中在抹灰机部分，其配套设备已有现成产品可供选择。通过对国内近十年公布的有关抹灰机的专利分析，我国抹灰机的研制现状可归纳为以下几个方面：
根据执行机构和抹灰装置的操纵方式，抹灰机一般可分为两种：
一类是手持式抹灰机，其特点是抹灰装置没有固定安装在抹灰机器上，工作时工人用手掌控抹灰装置。抹灰装置沿墙壁高度方向上、下移动，沿墙宽度方向左、右移动。抹灰装置与墙壁厚度方向的相对距离都完全凭操作工人手工掌控。
另一类是机械式抹灰机，这类机器的特点是将抹灰装置安装在机器的立柱或门架上，而立柱或门架则固定在底盘上，整台机器形成一个刚性整体。抹灰装置借助于升降架可在立柱或门架上上下移动。
根据公布的专利，抹灰装置可分为两种：
一类是旋转盘式抹灰装置，它借助于旋转的抹灰盘将来自灰浆管的灰浆压到墙壁上，并予以抹平。这类抹灰装置的驱动方式有：电动机——软轴式、油马达式、气马达式和压缩空气式直接叶轮工作等四种，以上的四种形式的抹灰装置结构都过于复杂。
另一类是平移式抹灰装置，它是借助于移动的抹灰板将来自灰浆管的灰浆抹到墙壁上并予以抹平，抹灰板和板体之间没有相对的移动，其结构相对简单。
抹灰机械的传动方式多采用液压传动，如液压多功能抹灰机，其抹灰的旋转驱动、上下升降、水平移动和灰浆泵的驱动都采用液压传动。屋面抹灰机除旋转盘式抹灰装置本身的驱动采用电动机—软轴外，其他传动都采用液压传动。
通过在使用中发现以上的设计存在许多的缺点:采用手持式抹灰机存在的主要问题是劳动强度仍然较大，不能起到减轻工人劳动强度的作用，且抹灰质量难以控制。为解决上述问题大都采用机械式抹灰机。但是现有的抹灰机存在平整度和表面光泽度达不到国家规定要求的问题，尤其是相邻两个刚抹出灰面不在同一个平面上。机械传动采用的液压传动易产生脉动现象，抹灰质量难以控制，同样会出现平整度和表面光泽度达不到国家规定要求的问题。为了解决上述问题，特研制设计了新型抹灰机。
1.3 抹灰机的背景
我国建筑业各种工程特别是一般民用建筑需大量抹灰,因此抹灰施工一直保持着在建筑装饰工程中的重要地位。随着绿色建筑概念在21世纪的兴起,人们日益追求自然与舒适,内外墙以涂料为主的环保型装饰方式已经成为21世纪的新潮流,这给机械喷涂抹灰带来了新的发展契机。
在建筑工程中就工期而言,装修工程要占总工期的三分之二,就劳力而言则占总量的35%,而抹灰工程一项就占人工总数的15~26%。在我国长期以来装修落后于主体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,一般砖混结构中砖墙面抹灰每100平方米需抹灰工4. 75个，而抹灰机的使用则是一个时效性抹灰工具。
1.4 抹灰机的工作特点
特点可以用四个字来概括，那就是：多、快、好、省。
1、自动粉墙机它粉墙的速度快，每分钟可粉墙4平方米左右，比人工粉墙快得多。
2、它所粉出的墙面平整度垂直度能达到国家有关标准，附着力好,粘结力强,绝不会出现空鼓、空壳现象，所粉的墙面质量好。
3、省工、省力、省料。粉刷中没有落地灰，不要搭脚手架，节省了建筑架子的费用，体现了一个省字。
4、精心设计、精心制造，制造过程中的每道工序都有专职检验员严把质量关，整机在出厂前要经过几个小时的带负载检验。因此机器作业安全可靠、经久耐用。
1.5抹灰机的适用范围
自动抹灰机是居民楼、办公楼、地面硬化的民房室内立墙抹灰的理想设备。可抹得墙体有：水泥墙、砖混墙、空心墙、轻体砖墙、免烧砖墙等。适用的灰有：白沙灰、石粉、水泥粉、发泡沙浆、干粉沙浆、石膏等。抹灰厚度5mm以下，抹墙高度5m以下都可以使用。

第二章 总体方案和结构设计
2.1 总体结构方案
此次设计的抹灰机为自动抹灰机，它是由电动机带动减速器实现减速效果，然后带动齿轮齿条系统使摸灰装置上下运动，以完成抹灰机的工作。为了使结构紧凑，此次设计的减速器为一级蜗轮蜗杆减速器。因为抹灰装置回程时速度远大于工作速度，所以要求选用可调速电动机。结构如图2.1

图2.1 抹灰机整体结构图

2.2 输料装置
带有地面行走轮的槽钢固定着底板和各机构，输料器底盘上有电动机，电动机与减速器，接着与联轴器，然后与输料筒相连接构成灰浆输送装置。输料装置中的各部件装配在底座上，底座主要起固定零件和支撑作用。底座设计成简易小拖车的形式，前边配有拉杆孔，因为设计的小拖车是纯机械式的，所以设计拉杆孔方便对小拖车进行拖拉。其简易结构如图2.2：

图2.2 机底座
由图2-2可知从左到右主要的工作部件是电动机、减速器、离合器、螺旋输料器。在工作时，当输料器电机启动后，按要求配置的灰浆就从送料口送到输料机内，再由输料机内的螺旋输送器通过旋转将灰浆挤压到末端出料口处，并经过输料管送达抹灰装置上的圆型抹灰斗中，以此来实现灰浆输送。
这样设计与以往的抹灰机不同之处在于把料斗单独隔离出来，通过输料机进行灰浆输送,这一工作主要是通过电机带动输料筒中的螺旋输料器来实现的。这一装置主要是考虑到了喷灰机的特点，喷灰机工作时候是不需要移动灰浆输送机的，这样可以定点输送灰浆，不需要和普通抹灰机那样随时运灰。这样可以节省人力和物力，在一定程度上提高效率。同时对于抹灰装置的设计及总体设计都是有利的。
2.3 抹灰装置
图2-3为此次设计的抹灰机主体结构中的另一部分抹灰装置部分。墙面抹灰就是通过抹灰装置实现的。具体结构如图2.3和图2.4 ：

图2.3 抹灰、传动装置结构图

图2.4 抹灰板侧面图
抹灰机的抹灰装置主体结构采用门架安装的方式，底部固定在底盘上，此部分结构主要包括门架、抹灰装置和传动装置。其中抹灰装置和传动装置与门架分别固定在两个不同的底座上。抹灰装置上的底座是固定在一起的，这样可以构成一个固定的整体，在进行抹灰工作时可以整体上升和下降。而门架固定的底盘是拖车式的。
门架是由两根钢管和方管横梁构成的。钢管是抹灰机工作时抹灰装置和传动装置上下滑行的轨道，适应高度为2米〜4米。在进行移动时，如果需要抹灰的墙面高度较高时，每侧支架可分两节套管组成，通过这样的方式可以增加抹灰的高度，提高抹灰效率。横梁上两边各有一个固定的滑轮，钢丝绳穿过滑轮后通过电机带动的卷扬筒提升抹灰装置。横梁的作用是，在抹灰机工作时顶住房屋顶端固定住门架结构。横梁和钢管在搬运或者不用时可以拆分放置， 这样不但可以减小抹灰机的体积，而且运送起来方便，快捷，省时省力。
门架固定在底盘上，而底盘与灰浆输送装置底盘基本相同，但是考虑到抹灰时稳定性的要求，底盘上会有螺纹支撑杆。根据实际工作要求，在抹灰时，上下墙面灰的厚度应保持一致，这就要求有一个机构固定底板，使其与墙面的距离保持不变，螺纹支撑杆就是起的这个作用。在具体工作时，底盘与墙体保持一定的距离，且是水平放置的，其水平移动是通过人力拖动实现的。底盘也是由方槽钢构成。在使用时钢管插入底盘上的与钢管所对应的孔中。由于采用自上而下抹灰方式，在确定好底盘位置后，固定好底盘，先让抹灰上升，到达顶部后再下降进行抹灰。不需要和以前自下而上工作方式需要多次重复移动底座[1]。
此次设计的抹灰装置是灰头和灰斗一体圆型封闭式的，这样可以保重在电机停掉时由于其封闭性，可以防止灰浆外漏，灰斗是抹灰机的执行机构，在从上到下抹灰时，抹灰采用搅灰、压灰、抹灰方式来实现抹灰动作。工作部件还有螺旋轴，其主要作用在工作时通过搅灰、圧灰把灰浆压到墙壁上，螺旋轴的转动是通过电机带动卷扬轴，通过皮带连接带动螺旋轴带轮转动，实现抹灰，通过这个抹灰动作，可以使会将结合更紧密，抹灰质量更好。同时抹灰装置之所以这样设计主要是考虑到墙面抹灰的压实效果和采用自上而下的抹灰方式。其他工作部件还有抹平板、耐压橡胶板，而根据对墙面平整度和光泽度的要求，对抹平板的粗糙度也是有要求的，以达到施工要求。
动力和传动装置主要由电动机、减速器、皮带及带轮、联轴器、钢丝绳、螺旋轴、卷筒等主要部件组成。电机产生的动力经减速器和皮带传动装置减速后，一方面带动螺旋轴旋转实现抹灰，另一方面通过卷筒工作，带动钢丝绳经门架上方的横梁上的滑轮带动整个抹灰装置沿着钢管移动。动力系统中取消了液压系统，也无气动系统，这样设计是考虑到这些系统中本身存在不稳定因素，不利于提高抹灰质量。在传动系统中，电机和螺旋轴的连接是通过皮带实现的，皮带传递动力比较安全，如果突然负载过大，皮带可以通过打滑起到保护电机作用，使电机不至于因负载过大而烧毁。

第三章 减速器各部件的设计
3.1传动比的分配及转速校核
采用一级蜗轮蜗杆减速器减速并且要求自锁，当要求自锁时，且蜗轮的齿数要求大于29，
所以蜗轮轴的转速
所以齿轮的直径 (式3.1)
取齿轮分度圆直径为63mm，模数m=6.3，齿数为31
则实际蜗轮转速 (式3.2)
传动比
取 (式3.3)
则蜗轮的实际转速为 (式3.4)
检验转速误差
转速误差，合乎要求。
3.2减速器各轴转速，功率，转矩的计算
3.2.1各轴转速
蜗杆轴 (式3.5)
蜗轮轴 (式3.6)
3.2.2各轴的输入功率
蜗杆轴 (式3.7)
蜗轮轴 (式3.8)
3.3.3各轴输入转矩
计算电动机轴的输入转矩 (式3.9)
蜗杆轴 (式3.10)蜗轮轴 (式3.11)
表3.1各传动参数
运动和动力参数的计算结果列于下表：
参数 轴名
电动机轴
蜗杆轴
蜗轮轴
转速n/（r/min）
2840
2840
91.61
输入功率P/kW
1.5
1.46
0.58
输入转矩T/（N·M）
5.04
4.89
58.09
传动比i
1
31
效率η
0.97
0.397
3.3蜗轮蜗杆设计
3.3.1选择材料
蜗杆选45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。
蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造。
3.3.2按齿面接触疲劳强度计算进行设计
根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计算进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。由式（11-12）， 传动中心距

(1)确定作用在蜗轮上的转矩T
按Z=1,估取，有
(式3.12)
(2)确定载荷系数K
因工作比较稳定，取载荷分布不均系数；由表11-5选取使用系数；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系；则
(式3.13)
(3)确定弹性影响系数
因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故，有
(4)确定接触系数
先假设蜗杆分度圆直径d1和中心距a的比值，可查到
(5)确定许用接触应力
根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度＞45HRC，可从11-7中查蜗轮的基本许用应力
应力循环次数 (式3.14)
寿命系数 (式3.15)
则 (式3.16)
(6)计算中心距
(式3.17)
因要求自锁，所以取a=160mm,由 i=31，则从表11-2中查取模数m=4，蜗杆分度圆直径d1=71mm
可查，由于＜，即以上算法有效。
3.3.3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸确定
(1)蜗杆
轴向尺距 直径系数
齿顶圆直径 齿根圆直径
分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚
(2)蜗轮
蜗轮齿数, 变位系数
验算传动比i= 这时传动比误差=3.3%, 是允许的
蜗轮分度圆直径 (式3.18)
喉圆直径 (式3.19)
齿根圆直径 (式3.20)
咽喉母圆半径 (式3.21)

图3.1 蜗轮简图
3.3.4校核齿根弯曲疲劳强度
(式3.22)
当量齿数 (式3.23)
根据 可查得齿形系数。
螺旋角系数 (式3.24)
许用弯曲应力
查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力[]=56MPa
寿命系数 (式3.25)
(式3.26)
(式3.27)
弯曲强度是满足的。
3.3.5求蜗杆圆周速度并校核效率
(式3.28)
已知；；与相对滑动速度有关。
(式3.29)
从表中用差值法查得： 代入式中，得大于原估计值。因此不用重算。
3.3.6计算蜗杆传动主要尺寸
传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2
i=31 Z1=1 Z2=31
蜗杆导程角 (式3.30)
得 (式3.31)
蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q
取
蜗轮分度圆直径 (式3.32)
中心距
(式3.33)
取整数100mm
变位系数x2
普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是配凑中心距使之符合标准或推荐值。蜗杆传动的变位方法与齿轮传动相同，也是在切削时，将刀具相对于蜗轮移位。凑中心距时，蜗轮变位系数x2为
(式3.34)
在0.4～0.7之间符合要求。
3.3.7蜗轮蜗杆的结构设计
蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用整体式，铸造.具体尺寸见零件图
3.3.8热平衡校核
初步估计散热面积A
(式3.35)
周围空气的温度t
取t=20°C
热散系数K 从 取
热平衡校核
由式
(式3.36)
得符合条件。
3.4齿轮齿条设计
3.4.1选择材料
齿条选用40Cr（调质），硬度为280，齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240,二者之差为40。精度等级选7级精度。选齿轮齿数

图3.2 齿轮简图

3.4.2按齿面接触强度计算设计
按式（10-21）试算，即
(式3.37)
(1)确定各计算值
1)试选，齿宽系数
2)由表查得材料的弹性影响系数
3)按图10-21d ： 齿条的接触疲劳强度极限
齿轮的接触疲劳强度极限
4)计算应力系数
(式3.38)
5)由图10-19取接触疲劳寿命系数
6)计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数，由式10-12，得
(式3.39)
(式3.40)
7）计算齿轮传递的分度圆直径dlt，带入中较小的值的。
(式3.41)
8）计算圆周速度v。
(式3.42)

(式3.43)
9）计算齿宽b。
(式3.44)
10）计算齿宽与齿高之比。
模数 (式3.45)
齿高 (式3.46)

11）计算载荷系数。
根据，7级精度，由图查得动载系数；
直齿轮，；
由表查得使用系数；
由表用插值法查得。
由，查图得；故载荷系数
(式3.47)
12）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得
(式3.48)
13）计算模数m。
(式3.49)
（2）按齿根弯曲强度设计
弯曲强度的设计公式为

确定公式内的各计算数值
1）由图查得：齿条的弯曲疲劳强的极限；
齿轮的弯曲疲劳强的极限；
2）由图取弯曲疲劳寿命系数，；
3）计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得
(式3.50)
(式3.51)
4）计算载荷系数K。
(式3.52)
5）查取齿形系数。
查得，。
6）查取应力校正系数。
查得，。
7）计算齿轮、齿条的并加以比较。
(式3.53)
(式3.54)
齿轮的数值大。
设计计算 (式3.55)
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数2.16并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出齿轮齿数。
（3） 几何尺寸计算
1）计算分度圆直径 (式3.56)
2）计算齿轮宽度 (式3.57)
3.5蜗杆轴的设计
3.5.1扭矩初算轴径
选用45钢调质，硬度为
取
(式3.58)
考虑到有键槽，将直径增大7%，则：
(式3.59)
因此选
3.5.2轴的结构设计
(1)轴上零件的定位，固定和装配
一级蜗杆减速器可将蜗轮安排在箱体中间，两队轴承对称分布，蜗轮由轴肩定位，蜗轮周向用平键连接和定位。同时另一边用套筒固定。轴承用套筒和端盖定位固定。
蜗杆

图3.3 蜗杆轴结构简图
段：轴的最小直径为安装联轴器处的直径，故同时选用联轴器的转矩计算，查教材14-1，考虑到转矩变化很小，故取
(式3.60)
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件查机械手册
表3.4联轴器的选择
选用型号弹性套柱销联轴器
型号
公称转距

许用转速

轴的直径（mm）
D
(mm)

160
7100
27
32
14
90
因此选择段长度取轴上键槽键宽和键高以及键长为总键槽键4

段：因为定位销键高度
因此，。轴承端盖的总长为20mm,根据拆装的方便取端盖外端面于联轴器右端面间的距离为
所以，
段：初选用单列圆锥滚子轴承，参考要求，选用直径 查机械手册选用型号滚子轴承
且
滚子轴承右端用于轴肩定位。查手册型号轴承定位轴肩高度选用因此可以确定段的尺寸。
段：查变形系数所以
,
段：安装轴承和轴承盖，因此
3.6输出轴的设计计算
3.6.1输出轴上的功率，转速和转矩：
(式3.61)
(式3.62)
轮轴的转速 (式3.63)
3.6.2求作用在蜗杆上的力

3.6.3初步确定轴径的最小直径
选用钢，硬度
根据教材公式式，并查教材表15-3，取
(式3.64)
考虑到键槽，将直径增大10%，则；
(式3.65)
所以，选用
3.6.4轴的结构设计
(1)轴上的零件定位，固定和装配
蜗轮蜗杆单级减速装置中，可将蜗轮安装在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面用轴肩定位，右端面用轴端盖定位，轴向采用键和过度配合，两轴承分别以轴承肩和轴端盖定位，周向定位则采用过度配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，右轴承从右面装入。

图3.5 蜗轮轴结构简图
(2)确定轴的各段直径和长度
由输出端开始往里设计。
表3.3联轴器的选择
查机械设计手册选用HL1弹性柱销联轴器。
型号
公称转矩

许用转速
（r/min）
L1
L
轴孔直径
(mm)
HL1
160
7100
38
52
20
I段和Ⅶ段：，。轴上键槽取，

II段：初选用单列圆锥滚子轴承，参照要求取，型号为
初选30206型圆锥滚子轴承
，考虑到轴承右端用套筒定位，取齿轮距箱体内壁一段距离a=10mm，考虑到箱体误差在确定滚动轴承时应据箱体内壁一段距离S，取S=8。已知宽度T=17.25，
则
Ⅲ段：因定位轴肩高度，，轴承端盖的总宽度为20mm，根据拆装方便，取外端盖外端面与联轴器右端面间的距离为30mm,因此
，
Ⅳ段：为安装蜗轮段， ，
蜗轮齿宽
，
V段：Ⅵ段右端为轴承的轴向定位。，

VI段：该段为轴承安装故选
。
(3)轴上零件的周向定位
齿轮、半联轴器与轴的定位均采用平键连接。按由教材表6-1查得平键截面，键槽用铣刀加工，长为32mm，同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对称，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选用平键分别为为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
(4)参考教材表15-2，取轴端倒角为圆角和倒角尺寸，各轴肩的圆角半径为1~2
(5)求轴上的载荷
可以看出安装蜗轮处的轴截面是轴的危险截面
(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轴上各载荷参数
载荷
H
V
支反力
N

118.6
118.6
43.2
43.2
弯矩M

总弯矩M

扭矩
(式3.74)
故安全。
3.6.5精度校核轴的疲劳强度
由于轴的最小直径是按扭矩强度为宽裕确定的，所以截面均无需校核。由第三章附表可知键槽的应力集中系数比过盈配合小，因而该轴只需校核安装轴承处轴截面。
抗截面系数 (式3.75)
抗扭截面系数 (式3.76)
截面E左侧弯矩 (式3.77)
截面E上扭矩T=29.22 (式3.78)
(式3.79)
(式3.80)
轴的材料为45钢，调质处理由表查得
，，， (式3.81)
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及
因，
,
又由附图3-1可知轴的材料敏性系数，
故有效应力集中系数
(式3.82)
(式3.83)

尺寸系数，，
轴未经表面强化处理 (式3.84)
(式3.85)
又由碳钢的特性系数
取；，
计算安全系数
(式3.86)
(式3.87)
(式3.88)
截面右侧
抗截面系数按教材表15-4中的公式计算
(式3.89)
抗扭截面系数 (式3.90)
弯矩及扭转切应力为
(式3.91)
(式3.92)
(式3.93)
过盈配合处由附表3-8用插值法求出并取
=3.16，故 (式3.94)
附图3-4 表面质量系数 (式3.95)
附图3-2尺寸系数， 故得综合系数为
轴未经表面强化处理 (式3.96)
(式3.97)
又由碳钢的特性系数
取；，
计算安全系数
(式3.98)
(式3.99)
(式3.100)
故该轴的强度足够。
3.7标准件的选择
3.7.1滚动轴承的选择
根据根据条件，轴承预计寿命：12000小时
由于轴受较大的轴向力，因此采用圆锥滚子轴承
蜗杆轴使用的轴承30204GB/T294-1994
蜗轮轴使用的轴承30216 GB/T294-1994
3.7.2键连接的选择及校核计算
1.联轴器1与蜗杆轴连接采用平键连接：
轴径，
查手册GB/T1096-2003选用A型平键 得

即：键
可算得
又
根据教材P106式（6-1）平键连接强度条件得
(式3.101)
2.蜗轮轴与蜗轮连接采用平键连接：
轴径
查手册GB/T1096-2003 选A型平键，得：

即：键10×20
可算得
又
根据教材P106式（6-1）平键连接强度条件得

(式3.102)
3.输出轴与联轴器2连接用平键连接:
轴径
查手册GB/T1096-2005 选A型平键，得：
即：键
可算得
又
根据教材P106式（6-1）平键连接强度条件得
(式3.103)

第四章 输料器零部件的设计计算
4.1底座轴的校核
轴的结构如下图4.1：

图4.1 底座轴
在进行轴的设计校核时主要考虑的是弯矩的作用。
p----轴的传递功率 n----轴的转速
p=0.06kw n=8转/分 C=112 计算得轴径14.5mm 取轴的直径为15mm。
4.2输料电动机的选择
电动机结构图如下图4.2：

图5.2 输料器电机
按已知的工作要求和条件选用 Y系列三相异步电动机[7]
4.2.1螺旋轴的功率Pw
螺旋轴的结构图如下
(式4.1)
4.2.2传动装置的总效率η总：
查机械设计手册效率取：
联轴器：0.99
求减速器的效率
（式4.2）
4.2.3电机所需的工作功率：
Po =Pw/传动装置总效率

取电动机的工况系数为k=1.1
电动机的额定功率Pm=1.1Po 所以Pm= 1.48kW
查表后，选择电动机的额定功率为1.5kW。
4.2.4确定电动机的转速
工作机转速为，减速器按二级圆柱减速器则传动比为
取减速器的传动比为23
电动机转速的可选范围为：根据功率及传动比
符合这一范围的同步转速有750，1000，1500r/min三种。
总传动比=满载转速/工作机转速

4.2.5确定电动机的型号
表4.1 电动机型号
电动机型号
额定功率

电动机转速
r/min
同步转速
满载转速
Y100L-6
1,5
1000
940
Y90L-4
1.5
1500
1400
Y90S-2
1.5
3000
2840
在选择电动机时，考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和总传动比，选择型号为的Y90L-4电动机。
4.3联轴器选择
联轴器结构如下图4.3：

图4.3 输料机联轴器
联轴器选择为由设计手册查取联轴器工作情况系数K=1.3，则传递转矩

查阅资料取弹性柱销联轴器HL2。
4.4螺旋轴选择
螺旋轴结构图如下图4.4：
图4.4 螺旋轴
已知输送机的功率为 P=1.5Kw,工作转速为 n=63r/min。
对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴,应按扭转强度条件计算轴的直径。若有弯矩作用,可用降低许用应力的方法来考虑影响。
按扭转强度条件计算：
(式4.3)
式中： d—计算剖面处轴的直径mm
T—轴传递的额定扭矩, T=9550000
N—轴传递的额定功率 1.5kw
n