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UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目: 碼坯機(jī)夾盤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授
二○一二 年 五 月
1
目錄
目錄 I
摘要 II
Abstract III
1 緒論 1
1.1 磚的主要特點(diǎn)及功用 1
1.2 碼坯機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3 碼坯機(jī)的概述 2
1.3.1 碼坯機(jī)工作原理及運(yùn)動(dòng)流程 2
1.3.2 碼坯機(jī)未來發(fā)展的影響因素 3
2 碼坯機(jī)夾盤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3
2.1 夾盤機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案 3
2.1.1夾盤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 4
2.1.2 夾盤各功能板塊 4
3 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5
3.1 軸的校核計(jì)算 5
3.1.2 軸承的校核 6
3.2 大小齒輪的校核計(jì)算和選用 7
3.2.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)材料及熱處理 8
3.2.2 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 8
3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10
3.2.4 幾何尺寸計(jì)算 11
3.2.5 軸上鍵連接的選擇及校核 12
4 氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選用 12
4.1 橫向氣壓裝置的選用 12
4.2 縱向氣壓裝置的選用 13
5 夾板機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13
5.1 夾板的整體設(shè)計(jì) 13
5.1.1 掛板軸的校核和設(shè)計(jì) 14
6 掛輪的設(shè)計(jì) 17
6.1 掛輪的整體設(shè)計(jì) 17
6.1.1 掛輪軸的校核和設(shè)計(jì) 17
6.1.2 軸承的選用 19
6.1.3 掛輪筒的設(shè)計(jì) 19
7 框架及各焊接件的作用和選用 20
8 電機(jī)和減速器的選用 20
參考文獻(xiàn) 22
致謝 23
摘要
目前，常見碼坯機(jī)夾盤機(jī)構(gòu)有自動(dòng)夾坯機(jī)構(gòu)、先進(jìn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)以及半自動(dòng)半手動(dòng)夾坯機(jī)構(gòu)等多種形式。一般多采用半自動(dòng)半手動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)坯條由切坯機(jī)切出并有傳送帶運(yùn)送至夾盤正下方，夾盤在手動(dòng)按鈕的控制下，開始下降，到達(dá)一定高度后停止下降，并在電機(jī)傳動(dòng)和氣缸傳動(dòng)控制下，橫向氣缸裝置向中心推動(dòng)，帶動(dòng)夾板加緊，同時(shí)縱向氣缸裝置向豎直方向推動(dòng)，由焊接在下方的方管推動(dòng)兩側(cè)的角鐵從而同時(shí)將夾板加緊，達(dá)到夾坯的效果，然后由升降機(jī)構(gòu)將夾盤提起并移送至烘燒軌道，依次循環(huán)。整個(gè)夾盤機(jī)構(gòu)由夾板，縱橫氣缸裝置，中心旋轉(zhuǎn)軸架裝置，夾板掛架裝置，電動(dòng)氣動(dòng)裝置以及其他焊件裝置構(gòu)成。夾板兩側(cè)為直線導(dǎo)軌引導(dǎo)的側(cè)板方管，承受壓力大，并且直線性能好，摩擦力小，平穩(wěn)性能好，有利于夾坯?？v向氣缸裝置也為加緊機(jī)構(gòu)增加橫向作用力，更大程度上有利于磚坯的夾緊。本文就是通過各方面考慮，綜合對(duì)比傳統(tǒng)的夾坯機(jī)構(gòu)，獲取整機(jī)各零件的參數(shù)，并且通過計(jì)算，論證了該設(shè)計(jì)方案的可行性。
關(guān)鍵詞：碼坯機(jī)；夾盤；夾坯原理
Abstract
At present, a common code base machine chuck mechanism has automatic blank clamping mechanism, advanced mechanical hand mechanism and a semi-automatic manual blank clamping mechanism and so on many kinds of forms. The general use of semi automatic and manual mechanism design, when the strip by cutting machine cut out and the conveyor to the chuck is below, chuck in the manual button control, began to decline, reaches a certain height to halt the decline, and in motor drive and a cylinder driving control, horizontal cylinder device to the center push, drive the splint intensified, while a longitudinal cylinder device to a vertical drive, at the bottom of the tube driven by welding on both sides of the angle iron and at the same time to reach the splint, blank clamping effect, and then by the lifting mechanism to chuck up and transferred to bake track, followed by cycle. The clamp mechanism consists of a splint, vertical and horizontal cylinder device, a center rotating shaft frame device, clamping plate rack device, electric pneumatic device and other welding device. Two sides of the splint is a linear guide rail guide plates of the square tube, large bearing pressure, and the straight line performance, small friction force, stable performance, is conducive to the blank clamping. Longitudinal cylinder device for clamping mechanism to increase the transverse force, more conducive to the clamping tile. This paper is through the aspects to consider, comprehensive comparison of traditional blank clamping mechanism, acquiring the various parameters of parts, and through calculation, it proves the feasibility of design scheme.
Key words :Setting machine ； Chuck mechanism ；Principle of Folder blank
III
1 緒論
1.1 磚的主要特點(diǎn)及功用
磚體是砌墻用的一種長(zhǎng)方體石料，用泥巴燒制而成，多為紅色，俗稱“紅磚”，也有青色“青磚”。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)粘土磚的尺寸為240×115×53mm，這一尺寸的目的是為了保證磚的長(zhǎng)寬高之比為4:2:1（包括10mm的灰縫寬度）。磚墻的厚度多以磚的倍數(shù)稱呼，由于磚的長(zhǎng)度為240mm，因此厚度為一磚的墻又稱“二四”墻，厚度為一磚半的墻又稱“三七”墻，厚度為半磚的墻又稱“一二”墻。 磚一般分為通體磚，假面磚，釉面磚，拋光磚，陶瓷磚等。我們通常用的都是常見的通體磚。燒結(jié)頁巖磚作為一種新型建筑節(jié)能墻體材料，既可用于砌筑承重墻，又具有良好的熱工性能，符合施工建筑模數(shù)，減少施工過程中的損耗，損高工作效率。因此常將貝巖作為磚的常用材料。
1.2 碼坯機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國(guó)墻體改革政策，國(guó)家對(duì)墻材有了一些新的革新要求，國(guó)內(nèi)許多磚材生產(chǎn)廠家，吸收引進(jìn)了國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)出國(guó)內(nèi)外一流水平的成套制磚設(shè)備，為舊磚廠改造成為先進(jìn)的自動(dòng)化磚廠提供了可靠的技術(shù)保障。
從上世紀(jì)八十年代我國(guó)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)開始，我國(guó)制磚行業(yè)的技術(shù)裝備得到了快速的發(fā)展，例如熱工設(shè)備——中斷面、大斷面平頂隧道窯的出現(xiàn)改善了過去輪窯、小窯的操作環(huán)境和操作水平；成型設(shè)備使產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量都得到了極大的提高，取代了非真空擠出機(jī)，在燒結(jié)磚廠得到了普遍的推廣和應(yīng)用，而碼坯設(shè)備——自動(dòng)碼坯機(jī)也是運(yùn)行可靠、技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備，目前在很多新建磚廠中應(yīng)用，但還沒有達(dá)到普遍使用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，企業(yè)對(duì)改善勞動(dòng)環(huán)境，提高科技含量的觀念也在逐漸增強(qiáng)，而人們生活水平提高后，對(duì)自己所從事工作的環(huán)境要求也越來越高，逐漸的由體力勞動(dòng)向非體力勞動(dòng)或輕體力勞動(dòng)轉(zhuǎn)變。這就對(duì)磚廠的碼坯和卸坯工段用人多且勞動(dòng)繁重提出了一個(gè)課題，用自動(dòng)碼坯機(jī)替代人工碼坯勢(shì)在必行，是將來發(fā)展的必然趨勢(shì)。
許多磚材機(jī)械廠經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐和摸索，研制生產(chǎn)的全自動(dòng)碼坯機(jī)，設(shè)計(jì)大膽?yīng)毺兀δ芟冗M(jìn)，解決了很多生產(chǎn)應(yīng)用中的難題，自動(dòng)碼坯機(jī)的組成主要由行走小車、夾盤、分坯臺(tái)、升降導(dǎo)桿、鋼軌、液壓系統(tǒng)與電器系統(tǒng)等。主要用于將磚坯編組分縫后自動(dòng)碼放到窯車上，碼坯形式可按用戶要求確定。工作過程由PLC自動(dòng)控制，適用于一次碼燒隧道窯和二次碼燒隧道窯的自動(dòng)化生產(chǎn)。特點(diǎn)：定位準(zhǔn)確、夾坯力度可調(diào)、運(yùn)行穩(wěn)定、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。
自動(dòng)碼坯機(jī)設(shè)備是真空制磚機(jī)系列磚瓦自動(dòng)化生產(chǎn)線中的主要設(shè)備。全自動(dòng)碼坯機(jī)可以將編組好的磚坯，按工藝要求的碼放形式，將磚坯整齊、快捷地碼放到窯車上。全自動(dòng)碼坯機(jī)適用一次碼燒或二次碼燒工藝。傳統(tǒng)的人工碼坯，不僅成本高，利潤(rùn)薄，投資回報(bào)小，而且在生產(chǎn)的過程中，人工碼坯受人的影響較大，一旦碼坯工人數(shù)不夠，必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量的降低，而使用碼坯機(jī)則完全避免了這種情況。所以，從發(fā)展的眼光考慮，應(yīng)該用自動(dòng)碼坯機(jī)取代人工碼坯。
而國(guó)外最先進(jìn)的自動(dòng)碼坯機(jī)、自動(dòng)碼坯機(jī)國(guó)內(nèi)外知名品牌、WDJX05 ZMPI型自動(dòng)碼坯機(jī)主要適用于一次碼燒隧道窯中的磚坯自動(dòng)碼放，本自動(dòng)碼坯機(jī)采用較先進(jìn)的PLC集中控制。行走旋轉(zhuǎn)采用變頻控制，升降、分坯采用液壓控制，具有高效節(jié)能，維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低廉，運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，全自動(dòng)碼坯系統(tǒng)代表著目前國(guó)際最先進(jìn)水平。 自動(dòng)碼坯機(jī)主要有專用切條機(jī)、切坯機(jī)、分坯機(jī)、夾坯機(jī)、行走系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。 自動(dòng)碼坯機(jī)的工作流程：當(dāng)切坯機(jī)把切好的磚坯推到分坯板上后，分坯缸伸出，帶動(dòng)分坯板張開對(duì)磚坯進(jìn)行分縫動(dòng)作，磚坯分縫完成后升降缸下降。當(dāng)夾盤到達(dá)預(yù)定夾坯位置后，夾盤夾具工作，夾起磚坯，接著由升降缸提開夾盤至預(yù)定高度，分坯缸伸出張開磚坯間風(fēng)道，行走裝置驅(qū)動(dòng)碼坯機(jī)行走至窯車正上方，旋轉(zhuǎn)裝置完成轉(zhuǎn)向90°，然后開降缸下降至預(yù)定放坯高度，夾盤夾具張開把磚坯碼放在窯車上，碼坯機(jī)碼放一層，旋轉(zhuǎn)一層，形成十字交叉，經(jīng)過上述動(dòng)作循環(huán)，即可完成窯車的全部碼坯過程。碼坯機(jī)這些功能均通過較行進(jìn)的PLC變頻通過電器集中控制，實(shí)現(xiàn)碼坯機(jī)的自動(dòng)化。 我廠生產(chǎn)的真空磚機(jī)設(shè)備具有高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)滿足大、中、小型制磚企業(yè)的不同需求，是粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰等原料的理想制磚設(shè)備。
1.3 碼坯機(jī)的概述
1.3.1 碼坯機(jī)工作原理及運(yùn)動(dòng)流程
碼坯機(jī)主要有專用切條機(jī)、切坯機(jī)、分坯機(jī)、夾坯機(jī)、行走系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。 碼坯機(jī)的工作流程：當(dāng)切坯機(jī)把切好的磚坯推到分坯板上后，機(jī)械手伸出，帶動(dòng)分坯板張開對(duì)磚坯進(jìn)行分縫動(dòng)作，分縫完成后的磚坯移送至碼坯機(jī)夾盤正下方。當(dāng)夾盤到達(dá)預(yù)定夾坯位置后，夾盤夾具工作，夾起磚坯，接著由升降機(jī)構(gòu)提開夾盤至預(yù)定高度，分坯缸伸出張開磚坯間風(fēng)道，行走裝置驅(qū)動(dòng)碼坯機(jī)行走至窯車正上方，旋轉(zhuǎn)裝置完成轉(zhuǎn)向90°，然后開降缸下降至預(yù)定放坯高度，夾盤夾具張開把磚坯碼放在窯車上，碼坯機(jī)碼放一層，旋轉(zhuǎn)一層，形成十字交叉，經(jīng)過上述動(dòng)作循環(huán)，即可完成窯車的全部碼坯過程。
1.3.2 碼坯機(jī)未來發(fā)展的影響因素
碼坯機(jī)發(fā)展的影響因素有許多，主要的有以下幾個(gè)方面。第一，各組成機(jī)構(gòu)單元的配合精度；第二，各組成環(huán)節(jié)的效率和流水線能力；第三，碼坯機(jī)的整體效益和成本之間的對(duì)比。對(duì)于碼坯機(jī)的全方面的發(fā)展，我們只有多多汲取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，融合國(guó)內(nèi)的具體發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)國(guó)情利用國(guó)內(nèi)豐富資源大力改革，努力爭(zhēng)取自己的專利。
2 碼坯機(jī)夾盤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 夾盤機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案
夾盤的總體設(shè)計(jì)采用現(xiàn)代傳統(tǒng)的碼坯機(jī)夾盤機(jī)構(gòu)形式，根據(jù)本地地質(zhì)狀況和土質(zhì)資源進(jìn)行研制，適合于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)磚體240×115×53mm，一次性碼坯數(shù)量為27X9塊,加上框架總重量約1.5t。要求盡可能的少掉坯，不掉坯，不會(huì)將坯夾壞，夾變形?？傃b圖如下：
2.1.1夾盤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
夾盤機(jī)構(gòu)是碼坯機(jī)中很重要的組成部分，主要負(fù)責(zé)對(duì)于磚坯的夾緊和移送，對(duì)于生產(chǎn)廠家的工作質(zhì)量和環(huán)境要求較高，對(duì)于廠家的效益影響更是很大，因此對(duì)于夾盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求較為嚴(yán)格。第一，夾盤的各構(gòu)件要有足夠的承重能力和抗拉能力，尤其是夾板和夾板掛架尤其需要注意。第二，因夾盤大部分為焊接件，因此對(duì)于焊件的要求亦要求較高，本設(shè)計(jì)中焊接件全部為平焊，要求不能有焊縫，連接處要圓滑，對(duì)于重要部位的焊接要定位準(zhǔn)確，焊接牢固，嚴(yán)格遵守工藝流程進(jìn)行，不能本末倒置。第三，夾盤中夾板的移動(dòng)對(duì)于磚坯的夾緊尤其重要，因此在選用滑動(dòng)副方面要求摩擦力小，平穩(wěn)性能好，便于調(diào)節(jié)，使用壽命長(zhǎng)。第四，氣壓缸的選用要合適，氣壓夾緊裝置的配合要到位，如：橫向氣壓夾緊和縱向氣壓夾緊裝置要同時(shí)到位，以便于磚坯的更好夾緊。第五，氣壓缸的各進(jìn)出氣管安裝要準(zhǔn)確。
2.1.2 夾盤各功能板塊
夾盤整體可以分成五個(gè)板塊：轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，夾板機(jī)構(gòu)，掛輪機(jī)構(gòu)，架體。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由軸架、齒條、齒輪組成；氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由氣壓缸、尾座，拉桿座等組成；夾板機(jī)構(gòu)由夾板、掛板、掛板軸，軸承組成；掛輪由掛輪板、掛輪軸、軸承組成；架體是由各種型鋼焊接而成。
3 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 軸的校核計(jì)算
中心軸架示意圖如下：
在定位設(shè)計(jì)上，采用一根中心軸，連接圓盤和夾坯框架，起到定位旋轉(zhuǎn)作用，同時(shí)也受拉力作用。軸承可以選用圓錐滾子軸承30318。
機(jī)架(約1.4t)與濕磚(約1.2t)坯總重約2.6t，因此，中心軸軸向拉力F=26000N，由于機(jī)架的旋轉(zhuǎn)對(duì)中心軸的扭矩很小，故可以忽略不計(jì)。中心軸只受軸向拉力。
軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，=650Mpa，=360Mpa。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：
計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果
計(jì)算材料許用應(yīng)力
初算軸徑d
取d=80mm
初步計(jì)算軸上各段長(zhǎng)度 軸承選擇圓錐滾子軸承30318，寬度B=36mm,兩軸承位之間加一軸套，長(zhǎng)度l=30mm
軸的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
螺紋的校核計(jì)算 其中：是螺紋的計(jì)算直徑；
（是螺紋小徑，H是螺紋牙型全高）
（P是螺紋螺距為2）
所以以上設(shè)計(jì)參數(shù)合理
3.1.2 軸承的校核
（1）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P：
由式：P=X+Y知， 對(duì)于深溝球滾子軸承，X=1，Y=0
；
由力學(xué)相關(guān)知識(shí)解得：=2599.6N；；
；728.46N
==3409.6N
==5894.3N
得：= =3409.6N；= =5894.3N
（2）校核計(jì)算
軸承的計(jì)算額定動(dòng)載荷，它與所選用軸承型號(hào)的基本額定載荷C值必須滿足下式要求：
C=；=3
為軸承的預(yù)期使用壽命，
查表，取=6000h
解得=3409.6=15.76KwC=29.5Kw
=5894.3=27.24KwC=29.5Kw
綜上：軸承滿足使用要求，選用合理
3.2 大小齒輪的校核計(jì)算和選用
濕磚坯是互相垂直擺放的，而分坯機(jī)上的磚坯是單向，這就需要一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，能旋轉(zhuǎn)90°然后將濕磚坯放下堆砌。在這里采用齒輪傳動(dòng)，利用行星齒輪，將電機(jī)固定，利用另外一齒輪做相對(duì)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)90°。齒條的圓周角為110°，實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)為90°，用于保險(xiǎn)。將月牙齒輪固定在夾坯框架上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)框架一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到90°時(shí)停止。
3.2.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)材料及熱處理
考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線齒輪
（1）齒輪材料及熱處理
大小齒輪的材料為40Cr。齒面滲碳淬火，齒面硬度為48～55HRC；
（2）齒輪精度
選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。
3.2.2 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸
因?yàn)橛昌X面齒輪傳動(dòng)，具有較強(qiáng)的齒面抗點(diǎn)蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核持面接觸疲勞強(qiáng)度。
（1）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
按式（10—21）試算，即 ?dt≥
1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算系數(shù)
① 試選Kt＝1.6
試選小齒輪齒數(shù)=35，則大齒輪齒數(shù)=164
②因?yàn)辇X輪為硬齒面，宜選取較小齒寬系數(shù)φd＝0.8
③由選取區(qū)域系數(shù)ZH＝2.433
④由查得＝0.76，＝0.92，則εα＝＋＝1.68
⑤由查得材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8
⑥由,按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，查?。剑?100MPa；
⑦ 由式10－13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1＝60n1jLh＝60×480×1×（2×8×300×8）＝1.105×
N2＝N1/5＝2.21×
由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1＝0.95；KHN2＝0.97
⑧ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，得
[σH]1＝＝0.95×1100MPa＝1045MPa
[σH]2＝＝0.97×1100MPa＝1067MPa
[σH]＝([σH]1＋[σH]2)/2＝1056MPa
2） 計(jì)算
① 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥ =140
③ 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt
b=φd×d1t=0.8×58.748mm=46.9984.mm
= =2.85
h=2.25=2.25×2.85mm=6.413mm
b/h=46.9984/6.413=7.33
④ 計(jì)算縱向重合度εβ
=0.318×0.8×20× =1.269
⑤ 計(jì)算載荷系數(shù)K
已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1
根據(jù)v=1.48m/s,7級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.04；由表10—4查與直齒輪的相同，按硬齒面，非對(duì)稱布置查得=1.281
由表10—13查得KFβ=1.19
由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故載荷系數(shù)
K= =1×1.04×1.4×1.281=1.865
⑥ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得
?=61.824mm
⑦ 計(jì)算模數(shù)mn
= mm=2.999
3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):
由式(10—17) ≥
1） 確定計(jì)算參數(shù)
① 計(jì)算載荷系數(shù)
K==1×1.04×1.4×1.19=1.733
②根據(jù)縱向重合度εβ==1.269，從圖10－28查得螺旋角影響系數(shù) ? Yβ＝0.88
③ 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
=/cos β=20/cos =20.061
=/cos β=160/cos =164.897
④ 查取齒型系數(shù)
由表10－5查得=2.80；=2.18
⑤ 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表10－5查得=1.55；=1.790
⑥ 計(jì)算[σF]
查10-20（d）圖，取＝＝700Mpa。
取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，
KFN1=0.9
KFN2=0.92
[σF]1=450Mpa
[σF]2=460MPa
⑦ 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較
=0.009435
=0.008215
?小齒輪的數(shù)值大。
2） 設(shè)計(jì)計(jì)算
mn≥ =2.7699
對(duì)比兩計(jì)算結(jié)果，法面模數(shù)相差不多。
取標(biāo)準(zhǔn)值，=3，=61.824
3.2.4 幾何尺寸計(jì)算:
1） 計(jì)算中心距
=19.996，取=20
則=100
a ==185.5mm ，a圓整后取186mm
2） 按圓整后的中心距修正螺旋角
=
3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑
d1 =62.000
d2 =310.000
4） 計(jì)算齒輪寬度
b=φd×d1=49.6mm
圓整B1=50mm，B2=45mm
3.2.5 軸上鍵連接的選擇及校核
因無特殊要求，選用圓頭普通平鍵，鍵8×7，通常（1.6～1.8）d
因此，L（1.6～1.8）×34=54.4～61.2mm，取L=50mm；
校核計(jì)算如下：
鍵的接觸長(zhǎng)度=L-b=50-10=40mm。鍵與縠的接觸高度h2=82=4mm；
許用擠壓應(yīng)力查表取=150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：
T=d=×0.004×0.04×0.034×150×=408N·m=129.68N·m。
所以，以上選擇的參數(shù)滿足強(qiáng)度要求。合理。
4 氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選用
4.1 橫向氣壓裝置的選用
由工作過程知，四個(gè)氣缸須各提供推力F，取臨界狀態(tài)，即所有磚坯的重量由四個(gè)氣缸提供的推力4F來平衡，查資料得磚坯與鋼板之間的摩擦因數(shù)約為0.6，已知磚坯總重約1.2t。
4F=12000 F=5KN，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用QGBQ系列氣缸，缸徑為100mm，推程為300mm的氣缸。
4.2 縱向氣壓裝置的選用
由于縱向氣缸主要用于輔助橫向氣缸夾緊磚坯作用，因此可選用小型號(hào)氣缸，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用QGBQ系列氣缸，缸徑為32mm，推程為150mm的氣缸。
5 夾板機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1 夾板的整體設(shè)計(jì)
夾坯機(jī)構(gòu)是由氣缸收緊帶動(dòng)兩邊夾板對(duì)濕磚坯進(jìn)行壓緊，產(chǎn)生摩擦力，從而對(duì)磚坯進(jìn)行碼放。在對(duì)夾板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到夾板移動(dòng)和懸吊的問題，采用滾輪，這樣摩擦力較小，兩邊夾板是同時(shí)向中間運(yùn)動(dòng)，其兩邊夾板最大行程為360mm。在設(shè)計(jì)夾板掛輪的同時(shí)，考慮到平衡性問題，所以一組掛板需要兩個(gè)掛輪，因?yàn)閵A板分兩組，所以采用10組掛輪掛板。在軌道上，采用方管銑削一槽，可起到懸吊夾板掛板軸并沿方管滾動(dòng)的作用。
在中間夾板的設(shè)計(jì)上，考慮到每塊磚兩頭互相擠壓如果沒有定位的話，比較容易歪，同時(shí)，中間夾板只起到增加摩擦和定位的作用，所以采用3mm鐵板，因?yàn)槠錄]有受到很大的向下的壓力，所以，同樣采用輪式，但是考慮到加工和更換簡(jiǎn)便，直接采用軸承代替輪子在軌道上走，軌道是用60×60mm方鋼在中間銑槽，軸承采用6203。
在碼放磚坯完成一次后，氣缸伸出，夾板要回復(fù)到初始狀態(tài)，需要一個(gè)定位裝置，這里采用布帶，要求布帶能承受受較大拉力，且拉伸時(shí)布帶所產(chǎn)生彈性形變較小，因?yàn)槠涔ぷ鲌?chǎng)所，對(duì)布帶要求抗污抗油能力較強(qiáng)，這里選用軍用背包布帶。
在氣缸連接上，在一端夾板上固定尾端，氣缸端部加法蘭，因?yàn)闅飧仔谐?00mm,不滿足兩夾板中間距離，加一桿件，與氣缸用螺紋連接。兩端用活節(jié)螺栓，用銷連接。
5.1.1 掛板軸的校核和設(shè)計(jì)
（1） 初步選定滾動(dòng)軸承
軸的材料選用45鋼。根據(jù)滾輪軸承位內(nèi)徑d=52mm，初步選用6203軸承。由手冊(cè)查得軸承內(nèi)徑d=17mm，寬B=14mm。
掛板軸示意圖如下：
（2) 擬定軸上裝配零件的裝配方案
掛輪在方管內(nèi)壁行走，且平均受力不大，故每組掛輪只設(shè)一個(gè)軸承，軸上設(shè)一軸肩用來定位軸承，軸末端設(shè)計(jì)一軸用卡簧槽。
（3）計(jì)算設(shè)計(jì)并校核軸
首先，根據(jù)軸的受力情況，計(jì)算軸所受彎矩，因?yàn)樵谪?fù)載時(shí)軸所受的力是最大的，所以依此計(jì)算，負(fù)載時(shí)濕磚坯重1.2噸，另外機(jī)架夾板總重0.3噸，總共相當(dāng)于有24根短軸平均受力，每根軸受力F=625N。
作軸的受力簡(jiǎn)圖
F1=F2=F/2=312.5N
做軸的彎矩圖：
（4）校核其彎曲強(qiáng)度：
校核軸彎矩最大的截面
355Mpa
校核軸肩處的截面
355Mpa
以上校核均滿足要求，所以軸的參數(shù)設(shè)計(jì)合理。
（5）校核軸承疲勞壽命
計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P：
由式：知：對(duì)不承受軸向載荷的深溝球軸承，X=1，Y=0
==312.5N
得： ===312.5N；
校核計(jì)算
已知軸承轉(zhuǎn)速為57r/min。軸承的計(jì)算額定動(dòng)載荷，它與所選用軸承型號(hào)的基本額定載荷C值必須滿足下式要求：
C=；
為軸承的預(yù)期使用壽命，
查表，取=6000h
解得=312.5= 0.855Kw
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