1、全套图纸，加 153893706毕业设计说明书题目名称： 内 吸 式 滤 尘 器 设 计 院系名称： 机 电 学 院 班 级： 机 自 0 7 3 中原工学院毕业设计（论文）说明书学 号： 学生姓名： 指导教师： 2011 年 05 月目录第一章 绪论 11.1 纺织滤尘器的现实意义 11.2 纺织滤尘器的的发展和展望 .31 .2.1 外吸式和内吸式滤尘设备 .31.2.2 平板式除尘器 .41.2.3 蜂窝式滤尘器 .41.2.4 鼓式除尘设备 .51.3 内吸式滤尘器简介 .6第二章 内吸式滤尘器整体方案设计 72.1 方案设计 72.1.1 传动布置方案 .82.1.2 设备的 工作条
2、件 .9中原工学院毕业设计（论文）说明书2.1.3 原始数据 .92.1.4 要求 .92.2 内吸式滤尘器的结构设计 .92.3 各参数的选择与计算 102.3.1 内吸式滤尘器各部位转速. .112.3.2 带轮传动装置设计 112.3.3 齿轮的选择 .152.3.4 轴的设计 152.4 丝杠的设计 192.4.1 选择丝杠的材料 .192.4.2 螺距和过渡曲线的确定 192.4.3 滑块的设计 222.4.4 过渡曲线槽宽的修正 .242.5 圆笼的设计 25第三章 减速器和电机 263.1 减速器的选择和特点 263.2 电动机的选择和特点 26结束语 .27中原工学院毕业设计（
3、论文）说明书参考文献 .28致 谢 29中原工学院毕业设计（论文）说明书1第一章 绪论1.1 纺织滤尘器的现实意义在过去的半个世纪里，纺织业在中国既是传统产业，也是优势产业。随着中国的经济腾飞，纺织工业在中国经济所占比重越来越少。纺织工业部也被取消了，但纺织工业作为一个大产业在中国的整个经济结构中仍占有重要地位，持续为国民经济作出巨大的贡献。纺织工业对中国的巨大意义从以下几个方面可以看出来：第一个就是对国民经济的意义，1999 年我国纺织工业出口顺差达 320 亿美元，占全国外贸顺差的 70。而全国的贸易顺差占 GDP 的比重是 29%，纺织的贸易顺差占到全国贸易顺差的百分之 60%，据了解，
4、从 2001 年到 2008 年，全国货物贸易顺差 83%是纺织创造的。由此可见我国纺织业的巨大经济意义第二个就是民生，据 2000 年数字统计，我国纺织业产业工人有 1300 万，占全国产业工人 13，固定资产占全国的 11.4；它是一个劳动密集型产业，从棉花，农民种植，一直到我们的服装，家用纺织品和产业用纺织品，这个产业链是非常长的。对有众多人口的中国来说，意义重大。第三就是出口竞争，我国纺织品的竞争力是很强的，从下表 1 可以看出我国纺织品贸易占世界纺织品贸易的比重。虽然在 2008 受到金融危机影响，中国纺织品服装的出口曾出现负增长。但自 2008 年下半年以来，政府有关部门连续 4
5、次提高了纺织品服装的出口退税率，从 11%提高到 16%。同时随着全球经济复苏，中国纺织品服装出口呈现较快的恢复性增长，2010 年 1-7 月，我国纺织品出口额达1128.2 亿美元，同比增长 23.2%。说明我国的纺织业是很有竞争力的。中原工学院毕业设计（论文）说明书2表 5 全球贸易格局基本情况2001 年 2005 年 2007 年 2008 年全球 3436 4815 5862 6121中国 535 1152 1712 1852印度 109 169 195 211印尼 77 83 97 100日本 67 74 76 79墨西哥 101 94 74 69巴基斯坦 67 107 112
6、111泰国 55 68 72 75土耳其 106 189 228 230美国 175 174 167 169欧盟 27 国 1141.18 1559.39 1869.50 1925.82俄罗斯 8.88 6.52 7.04 7.00然而，辉煌的背后也有隐忧，新世纪以来，随着高科技的发展和国际需求环境的改变，我国纺织业存在的问题越来越明显：纺织设备落后陈旧，从业人员技术水平不高，缺乏高新技术产品等等。我国政府也很重视这个问题，提出了关于纺织业发展的十二五总体构想。 “十二五”期间，我国纺织业不再将量的增长是为重点。劳动生产率的提高；渠道建设，设计体系完整对应品牌建设；加大技术纺织品发展力度将是纺
7、织行业的发展思路。高性能、高仿真、功能性新型材料发展及应用；回收再利用技术；系统集成技术是未来纺织行业发展的方向，以人为本观念发展理念；低碳、节能环保的发展模式；新型能源产业的发展都将给纺织行业带来新的发展空间。我本次设计的课题是内吸式滤尘器，是纺织滤尘器的一种。它对纺织工业的发展十分重要，因为纺织厂使用机械设备对纺织材料的加工生产过，由于对纺织原料中原工学院毕业设计（论文）说明书3的开松、除杂、气力输送、分梳、牵伸、加捻、络整、织造的过程中，均会有落棉、杂质、短绒等的产生，这这些杂质需要借助于除尘系统及时分离回收并处理，否则一方面会影响纺织工艺的正常生产，影响产品的质量，增加生产成本；另一方
8、面会恶化车间环境，影响职工的身心健康。同时，除尘系统又是耗能大户，于较大的节能挖潜余地。因此，对于除尘系统这一块儿还要好好的研究，多加创新尽量合理确定各车间工艺排风的参数，正确设计除尘系统和选择除尘设备，才能充分发挥出尘设备的效能，及时分离可回用纤维，高效过滤系统中的尘杂，保证车间的正常生产工作，同时降低能耗，实现低碳环保的纺织标准。我对这次设计十分的重视，很希望通过我的努力学习最终不但能完成毕业设计，还能有一些新的想法。做出自己的以一点贡献。1.2 纺织滤尘器的的发展和展望2 0 世纪 7 O 年代以前 ，我国纺织除尘技术相对落后，除尘装置仅有沉降室、大布袋等简单形式， 后来出现 了尘笼加小
9、布袋的除尘装置 ，但它们普遍存在设备简 陋 、 性能较差、 处理风量少、 系统阻力大、 能耗高以及效 率低等弊端。改革开放以后， 我国不断引进、 学习、 消化 和改进国外纺织除尘技术， 使我国的纺织除尘技术和产 品得到长足的发展。2 0 世纪 9 0 年代后逐步走向自主研 究、 开发创的道路， 研制出了适合中国国情、 具有中国特色的纺织除尘产品， 尤其是二级除尘设备， 使我国的纺织除尘技术赶上和达到了国际先进水平 。 我国纺织二级除尘技术的发展历程大致可以分为 三个阶段： 2 0 世纪 8 0 年代，以外吸式和内吸式滤尘为 代表； 2 0 世纪 9 0 年代， 以平板式和蜂窝式滤尘为代表； 2
10、 0 世纪 9 0 年代末， 以鼓式和圆笼滤尘为代表 。 1 .2.1 外吸式和内吸式滤尘设备 2 0 世纪 8 0 年代， 我国先后引进了瑞士 L U WA 公司的转笼滤尘器( 外吸式) 和德国 L T G 公司的圆筒式组合滤尘器( 内吸式 ) 。作为二级除尘设备， 它们过滤经一级滤后空气中的微细纤维尘和粉尘， 并且配有纤维和粉尘的回收装置。中原工学院毕业设计（论文）说明书4这两种滤尘器代表了当时世 界纺织除尘技术的先进水平， 对我国的纺织除尘技术进 步起到了一定的推动作用 。通过对这项技术的学习、吸收和应用，我国对这两种设备的除尘性能进行了改进，并逐渐国产化，开发了一些类似的产品，例如 X
11、LZ 复合式滤尘器， 立式内吸式圆筒式组合滤尘器等除尘产品。 外吸式、内吸式除尘器占用空间大， 而单位空问内拥有的过滤面积相对较小， 设备的总阻力较大，能耗较高。 1.2.2 平板式除尘器 2 O 世纪 9 0 年代初， 我国引进了瑞士 L U WA 公司的 平板式除尘器， 它在滤料布置形式和清灰机构方面有所创新， 采用竖直的平面滤料组成滤槽， 自动清灰的机械 吸臂机构 ， 与外吸式、内吸式滤尘器相比具有一定的优越性 ， 提高了空间利用率 ， 提高了滤尘设备的自动化程度。 板式除尘器是由一稳压段和多个狭长形的立式槽 格组成， 槽格两壁布有过滤材料， 在稳压段设有在传动 机构带动下可作纵向和横向
12、移动的皮带式机械吸臂。 它 是一狭长形盒 ， 开有吸口的皮带在盒中回转， 其宽度略 小于槽格 ， 当吸臂依次进入槽格时， 两面的皮带正好面 对槽格滤料内壁， 皮带在回转中由吸口将粘附于滤料内壁上的粉尘吸走。粉尘受阻燃长毛绒滤料的拦截， 过滤 后的净化气流可直接外排或回用， 阻滞于滤料上的粉尘 短绒由清吸机构吸走 ， 送集尘器处理， 从而使滤尘器的 性能保持稳定。我国在消化吸收该项技术的基础上， 也开发出了如 WF L 板式滤尘器等类似的除尘设备。板式除尘器占地面积小 ， 结构紧凑， 电器设置简单 ， 维修方便。 不易出现故障， 一般操作人员均能掌握， 不需 专门培训， 每班只需换一下棉杂桶即可
13、。二级门上有观 察窗， 维修时可进入走道修理， 二级滤料的更换也十分 便利。 但该设备对机械吸臂的加工精度和安装精度要求 高，制造成本高，进人槽格后易卡塞，传动皮带易出现伸长、 打滑、 变形、 漏风现象，从而影响该设备的除尘能力。1.2.3 蜂窝式滤尘器 蜂窝式滤尘器吸取了德国 L T G 公司内吸式滤尘器和瑞士 L u wA 公司板中原工学院毕业设计（论文）说明书5式滤尘 器的优点 ， 广 泛应用于棉纺 织 、化 纤 、 苎 麻、亚麻以及造纸、烟草等行业的两级滤尘系统中。蜂窝式滤尘器由冷轧钢板制作而成， 具有外形美观、器体积小、 过滤面积大、 结构紧凑、 维护方便、 机械吸臂工作可靠等特点。
14、该滤尘器在总体结构上借鉴了 L U WA 公司板式滤器的结构， 但是机械吸臂设计成由回转子吸嘴、 传动和汇流箱组成的密封性好、 工作可靠 、 加工精度要求低的新型结构。在过滤形式设计上， 其用蜂窝式尘笼代立式槽格机械吸臂置于尘笼之外， 含尘空气通过每个小尘笼时粉尘被阻留在滤料内表面。 从而使滤后空气得到净化。蜂窝式滤尘器体积仅为 L T G 公司内吸式滤尘 器的一半，在相同体积下，过滤面积和过滤能力比 L T G 公司产品大 1 倍 ， 并可在正、 负压下运行。蜂窝式除尘器的滤料由多排内吸式小尘笼构成， 采用机械吸臂带动一排小吸嘴依次对每排小尘笼进行自动清灰。 这种除尘器大大增加了单位空间的滤
15、料布置面积，提高了处理能力， 机械吸臂采用先进的程序控制， 自动进行横向、 纵向以及多吸嘴的回转运动 ， 具有占地少 、 过滤面积大、 过滤效率高、 阻力小、 自动化程度高、 能耗低的优点， 其主要技术性能指标均优于内吸式、 平板式过滤器。蜂窝式滤尘器的缺点是过滤周期( 过滤面积清洁一遍所需时间) 较长， 同时由于其传动系统的间歇性和吸臂运动轨迹的复杂化， 使得机械结构和控制系统比较复杂， 给维修管理工作造成了一定的困难。 1.2.4 鼓式除尘设备 2 O 世纪 9 0 年代后期， 我国引进了瑞士 L UWA 公司的 MD V 叠鼓式除尘器 ( 非机组型的单一规格滤尘器) ，此种鼓式除尘器规格
16、少， 处理风量有限； 吸尘方式为双吸臂、 多吸嘴同时连续吸尘， 吸尘能耗较高。 为了增大过滤面积、 降低吸尘能耗， 我国的一些除尘设备生产厂家在滤料布置、 设备结构和吸尘机构上不断创新 ， 形成了具有我国特色的鼓式滤尘器， 其某些性能指标甚至超过进口设备。 鼓式滤尘器成为继蜂窝除尘器后又一代新型纺织除尘产品的代表，它使我国的纺织除尘产品的技术又提高到 了一个新 的水平。如 S Z G 型鼓式过 滤器，它是常熟市鼓风机厂精心研制开发 的一种新型高效节能 的纺织除尘设备。目前 ， S Z G 型鼓式过滤器在纺织除尘领域得到了广泛的应用。但 S Z G 型鼓式过滤器仍然需要完善其性能， 降低其能耗，
17、 以适合国内外广大纺织生产厂商的要求。 中原工学院毕业设计（论文）说明书61.3 内吸式滤尘器简介我要设计的是内吸式滤尘器，就详细说一下内吸式滤尘器的现状和未来发展。2 0 世纪 8 0 年代， 我国从德国 L T G 公司引进了圆筒式组合滤尘器( 内吸式) 。它是最早的内吸式滤尘器，作为二级除尘设备，它过滤经一级滤后空气中的微细纤维尘和粉尘， 并且配有纤维和粉尘的回收装置。它代表了当时滤尘器的世界先进水平。我国展开了积极的学习和研究，相继开发出了很多比较成熟的内吸式滤尘器产品。例如郑州空调环保设备厂生产的 ZKT 型复合圆笼滤尘器，这套除尘系统是纺织工业部设计院消化吸收西德 LTG 公司除尘
18、设备的技术而设计的一种除尘系统。采用统。 采用连续过滤， 连续排尘 两级组合， 具有较 好的防爆性能和较小的占地面积 。投入运行以后， 总体除尘效果比较理想。1992 年六月 27 号隶属江阴集团旗下的一个滤尘器厂申请一种内吸式滤尘器专利，名字叫网盘固定式内吸式滤尘器，它包括开有检修门的预分离箱，同预分离箱连接的过滤网架和过滤网，贴近过滤网安装的回转吸嘴，以及传动机构，其特征在于，所述的预分离箱一侧开有圆孔，所述的过滤网由过滤网架支承，密封固定安装在该圆孔上；回转吸嘴对着过滤网的一面开有长条吸口，吸嘴的另一侧开有圆孔，吸嘴圆孔同一旋转管连接，一弯头的一端通过一管座同该旋转管活动连接，该弯头的另
19、一端连接吸尘管；该传动机构包括一主轴头、一轴承，该吸嘴固定在一吸嘴架上，该吸嘴架可轴向移动地套装于主轴头并由键周向固定，主轴头由轴承支承；吸嘴架上装有可调节吸嘴与过滤网之间间距的调节装置。本发明所述的滤尘器结构简单，杜绝漏风，调节方便，便于运输、堆放，检修省工省料，除尘效果好。到了 1997 年,郑州棉麻工程技术设计研究所研制了 MCZ 型除尘机组，并进行了在稳定、可靠性试验,经过了三个加工季节的生产运行,证明 MCZ 型除尘机组是目前我国轧花厂最理想的更新换代产品。MC Z F 型除尘机组为箱体式，外壳为轻钢结构 ，由混风箱、预分离器圆盘一级过滤、一级纤维回收系统、二级尘笼过滤( 包括往复吸
20、嘴)、二级集尘系统和主排风风机和传动机构等主要部分组成。工作原理是含纤维性粉尘空气进入一级尘室，一级尘笼滤料阻挡的长纤维被吸嘴送往一级旋风分离器 ，分离出的长纤维由一级闭风阀卸下来，含细尘的空气返回一级尘室中原工学院毕业设计（论文）说明书7。透过一级尘笼的含尘空气进入二级尘室，二级尘笼滤料阻挡的短纤维及尘杂被吸嘴送往二级旋风分离器，分离出的短纤维及尘杂由二级闭风阀卸下来，含细尘的空气返回二级尘室。透过二级尘笼的清洁空气由主排风机排出。这种除尘设备优点十分明显： 滤尘效果好，除尘效率高，能达到净化要求。处理风量大，阻力小，节约能耗。可以回收有效纤维，并且进行了能预处理。一级回收的长纤维可作絮棉，
21、二级回收的短纤维可作三道绒。因本机组采用不锈钢滤料，防火性能好，内部不集尘 ， 防火防爆。 占地面积小，不需专门建尘室， 结构紧凑。 本机组实现机电一体化 ， 有压力监测系统，可随时监测机内运行情况。易操作，好管理，安装维修方便。但该机组一次性投资较多，不过与布袋除尘室相比并不。比较各种除尘设备 ，还是 MC Z F 除尘机组的综合性能较好，这是一种性能比较优越的除尘设备 。我在设计内吸式滤尘器时会中和考虑以上几种除尘机组的优点，努力设计出经济高效的内吸式滤尘器。 第二章 内吸式滤尘器整体方案设计2.1 方案设计我设计的内吸式滤尘器第二级精过滤机构。总体构想是圆笼不转，吸嘴旋转。也就是一个固定
22、的圆形尘笼内有一个既做圆周运动又做径向往复运动的吸嘴来完成除尘。所以最关键也是最难的问题就是吸嘴运动如何完成。我有两个方案表述如下:第一个方案就是如上篇论文里所提出的：主轴加一个往复丝杠，主轴和丝杆间有两个齿数相同的齿轮相联系。吸嘴在主轴上跟着主轴做圆周运动，同时跟着丝杠做往复运动。这样就完成了吸嘴的运动。这个方案的完成难度较低，电机不必做正反转，所以电方面的设计很简单。但缺点就是吸嘴在做往复运动时和丝杠间的摩擦会很大。如果吸嘴转速较高时还容易卡死。所以这个方案需要机构间很好的润滑，在尘笼里要做到这一点会比较困难。所以这个方案很好设计完成但后续的维修要求会较高 。中原工学院毕业设计（论文）说明
23、书8第二个方案就是不用往复丝杠，依靠电机的正反转来完成吸嘴的往复运动。这种方案在电控制方面设计会很复杂，让电机正反转很简单，但要确定什么开始反向转就有难度了，而且电机不能说停就停，它有一个惯性，无法瞬间实现反转，所以还要有个提前量。所以这种方案有两个难题：一就是用什么信号来触发正反转，是用时间继电器还是用触发开关。二就是提前量的计算，要确定提前多长时间来让它反转吸嘴能刚好运动到头。所以这个方案电方面设计较困难。但整个系统摩擦力较小，效率高。综合以上两种方案，决定用第一种方案，因为二级除尘中的吸嘴的转速较低，用往复丝杠可以满足要求，只要很好的解决润滑问题这个方案就是很理想的，而第二个方案的实现很
24、难，且由于提前量的问题较复杂，所以径向移动的位移不会太精确。因此本次设计用第一种方案。2.1.1 传动布置方案内吸式滤尘器主要除去空气中的纤尘和粉尘。除尘空间是一个长 3000mm，直径 2000mm 的圆笼，含尘空气透过围在圆笼内的滤布由内往外吹，灰尘就被留在了滤布的内表面。为了防止火灾，滤料为 WS-1 非织造复合滤料 。在工作过程中，圆笼是固定不动的。圆笼中心有一个空心轴，电机通过减速器和带轮的减速，速度由每分钟 1390r/min 变为 4.2r/min,带轮装在主轴上，这样主轴的转速就为 4.2r/min。轴上装有有吸嘴架，吸嘴架可以跟着主轴做圆周运动，同时吸嘴架和一个丝杠连接，丝杠
25、装在主轴上，主轴通过传动比 1:1 的齿轮使丝杠自转，即丝杠以相同的转速自转和公转。这样吸嘴架就能在实现圆周运动的同时实现轴向移动。圆笼内环境比较复杂，不可能有效的传递电信号，同时，空气中又有很多易燃的粉尘，所以不能设计电机正反转装置。要想实现吸嘴架的自动往复运动，必须使用往复丝杠，往复丝杠是立体凸轮副的一种形式，就是在丝杠上加工两条螺距相同中原工学院毕业设计（论文）说明书9、旋向相反的螺纹槽，两端用过渡曲线连接。丝杠在旋转过程中，螺旋槽的侧面推动置于螺旋槽内的滑块作轴向往复运动。当丝杠匀速旋转时，滑块除了完成换向动作外还作匀速直线运动。刻下螺距相同但旋向相反的螺纹槽，在螺纹两端的位置用过渡圆
26、弧连接。这样就能实现自动反向， ，不需要电机的反转。吸嘴架上有四个吸嘴，每个吸嘴之间的距离是 750mm，吸嘴的最大位移为 750mm，刚好可以在 3000mm的范围内吸尘。传动关系为：电动机联轴器减速器小带轮大带轮主轴齿轮丝杠吸嘴2.1.2 设备的工作条件载荷平稳，单向运转，每日工作一班，工作五年，允许螺旋运输机主轴转速误差小于 5%。车间有三相交流电源。2.1.3 原始数据1）二级过滤圆笼长度为 3000mm，直径 2000mm。有效过滤面积为 17.0 平方米。处理风量 40000m3/h.过滤阻力 250Pa.2）安装方式：水平放置 2.1.4 要求 阅读资料，了解内吸式滤尘器的的机构
27、原理，工作特性和选用的各种配套设施。掌握内吸式滤尘器的各部件的结构，在此基础上设计出满足要求的内吸式滤尘器。 2.2 内吸式滤尘器的结构设计内吸式滤尘器有很多型号，工作原理各不相同，本次设计的原理是通过电机通中原工学院毕业设计（论文）说明书10过减速器小带轮把动力传到大带轮上，大带轮固定在主轴上，这样就可以带动主轴转动，主轴通过轴承固定在箱体上，同时主轴上装有齿轮，这个齿轮于另一个齿轮啮合，传动比为 1:1.另一个齿轮固定在丝杠上，丝杠又是固定在主轴上的这样丝杠就能一边和主轴旋转，同时又可以自转。丝杠上丝杠滑块，滑块会在丝杠上来回移动，因为丝杠螺纹为双向螺纹。吸嘴架与丝杠滑块联接在一起这样吸嘴
28、就可以一边旋转，一边左右移动。运动完成，目的达到。2.3 各参数的选择与计算内吸式滤尘器的各项参数选择均参照德国 LTG 公司的内吸式滤尘器，它是由复合式圆笼过滤器（有第一级的圆盘预滤器与第二级的圆筒过滤器二者复合而成） 、纤维压紧器、旋风过滤器和主风机四个主要部分组成。目前国内重点消化吸收的是复合式圆通过滤器部分，它的第二季精过滤部分也可单独设置于各类第一集滤尘设备相配套，广泛应用于各类纺织厂清、梳工序的除尘：还可单独使用作为各车间空调回风过滤。我要设计的就是复合圆笼过滤器的第二季精过滤部分。为防火，将它的二级滤料改为 WS1 型非织造布复合滤料。具体参数如下：圆筒长度 3000mm，直径
29、2000mm。滤料材质：WS1 型非织造布复合滤料有效过滤面积：17.0m2/h.过滤阻力：250Pa。处理风量：40000m3/h。吸嘴转速：4.2r/min。个数：4 个。吸嘴内径 47mm。吸嘴横动速度178.5mm/min。每转一圈横动距离 42.5mm。往复一次需要时间 8.4min。中原工学院毕业设计（论文）说明书11排尘管内径 118mm。往复丝杠螺距：40mm。电动机型号：Y80140.55kw减速器型号 XW30.551/71主动摩擦轮直径 170mm，主轴摩擦轮直径 800mm。集尘风机型号：C513No.5.2A，吸尘风量 500m3/h，风量 580 m3/h，全压：4
30、030Pa，转速 2900 r/min。配套电机 Y100L2 型，3kw。装在地面上。2.3.1 内吸式滤尘器各部位转速.电机型号为 Y8014，功率为 0.55kw，转速 1390r/min，通过联轴器和减速器联接，传动比为 1:71，所以减速器输出轴转速为 19.58 r/min，输出轴装小带轮主轴装大带轮，传动比为 0.21，所以主轴转速为 4.2 r/min。刚好符合要求。2.3.2 带轮传动装置设计 1确定计算功率 caP由表教材机械设计 8-7 查得工作情况系数 =1.1，故AK= P=1.1 =0.605KWcaPAK5.02选用 V 带类型中原工学院毕业设计（论文）说明书12
31、根据 ，n 由图 8-11 选用 B 型caP13确定带轮的基准直径 并验算带速d由表 8-6 和表 8-8 取小袋轮的基准直径 为 170mm1d验算带速 v 按式 v= 验算带的转速；v= =0.17m/s106nd10658.97带速偏低，能用。大带轮的基准直径选为 800mm4确定带轮的基准直径 和长度 Ldd根据 0.7（d +d ） a 2（ d +d ） ;初定中心距 a =1000mm12d012d0由式 Ld 2 a + （ d +d ）+ 得 Ld 2252mm 由表 8-21 选带0120d a4-210的基准长度 Ld=2240mm按式 a=a +(Ld-Ld )/2
32、计算实际中心距 a a=1000-6=994mm;考虑到带轮的00制造误差，带长误差，带的弹性以及因带的松弛而产生的补充紧张的需要，长给中心距变动范围a =a-0.015Ld=960.4mm a =a+0.03Ld=1061.2mmmin mx中心局变化范围 960.41061.2mm5验算小带轮上的包角 1中原工学院毕业设计（论文）说明书13180 -（d -d ） =1441012da03.57096计算带的根数 z计算单根 V 带的额定功率 Pr由 d =170mm 和 n =19.58r/min 查表 8-4a 类比得单根 V 带功率就能满足，带11数应为偶数，所以选 2 根。7计算单
33、根 V 带的初拉力的最小值（F ）0min由表 8-3 知 B 型带的单位长度质量 q=0.18kg/m 所以（F ） =5000min=1427.28N 应使带的初拉力大于（F ）2)5.2(qvzKpca 0in8计算压轴力 p压轴力的最小值为（ ） =2z（F ） sin（ ）=5423.5Npmin0in29主要设计结果B 型窄 V 带 3 根，带长 2240mm，中心距 a=994mm，带轮的基准直径d =170mm，d =800mm1210V 带轮的结构设计a带轮材料：选用铸铁 HT150b小带轮结构尺寸：结构形式采用腹板式中原工学院毕业设计（论文）说明书14初步计算小带轮孔径d
34、取 =110 则 d 33.4mm30npA由于小带轮装在减速器的输出轴上，则取小带轮的孔径 35mm由机械设计中图 814 v 带轮的结构计算得尺寸结果如下：=14mm =4.36mm =12mm e=19 =11.5mm 取dbminahminfhminf 038f=12mm 15轮缘宽度 B=（z-1）e+2f=43mm外径 =178.72mmadah2C大带轮的结构尺寸初步计算大带轮的基准孔径 d 310nPA初步选择输入轴材料 45 钢，调质处理 取 A =110 则输入轴端的最小直径0=33.4mm 由于主轴是空心轴，则大带轮孔径为 149mmmind由表 19-5 查得尺寸如下：
35、=14mm =4.36mm =12mm e=19 =11.5mm 取dbminahminfhminf 038f=12mm 20轮缘宽度 B=（z-1）e+2f=81mm中原工学院毕业设计（论文）说明书15外径 =808.72mmadah22.3.3 齿轮的选择（1）选定齿轮类型 材料及齿数根据以上传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动,就是用标准齿轮，由于主轴转速不高，4.2r/min，故选用 7 级精度（GB10095-88）,材料选择：由于传动比为 1 且工作转速很低，受力不大，而且要求齿轮分度圆很大，而且是安装在空心轴上，所以此轮要材料用层压木，质轻且强度好。次数为 Z1=Z2=86.模数选为
36、4.( 2 )几何尺寸分度圆直径：d=344mm齿顶圆直径：da=344+2x4=352mm齿根圆直径：df =344-2.5x4=334mm齿 宽：B=80mm2.3.4 轴的设计1）主轴的设计选择轴的材料初选取 45 钢调质，硬度 230HBS 强度极限 =640MPa 屈服极限 =355MPa bs弯曲疲劳极限 =275MPa 剪切疲劳极限 =155MPa，对称循环应力时的许用应力11中原工学院毕业设计（论文）说明书16=60MPa12)初步估算轴的最小直径取 =110，的最小直径0Amnpd2.691031min考虑到轴是空心轴且会受到键的影响。取 d=150mm， 由于轴内有排尘管，
37、直径为 118mm，排尘管用的是硬聚氯乙烯，外径为 125mm，所以轴内径选为 130mm，主轴为壁厚为 10mm 的空心轴。3)轴的结构设计图 21 主轴结构图输入轴的结构设计如上图所示，该轴的各段直径和长度的确定如下：中原工学院毕业设计（论文）说明书17a轴的各段直径的确定：自左向右 第一段轴： =150mm d第二段轴： =150mm第三段轴： =150mmd第四段轴：d =150mm第五段轴：dv=149mmb轴的各段长度确定：第一段轴： =1059mm L第二段轴： =1780mm第三段轴： =150mmL第四段轴：L =188.5mm第五段轴：LV=162mmC轴上零件的周向定位：
38、自右向左开始：最右端与大带轮的周向定位采用平键联接 按 d=149mm 由表15-20 查得：选用普通平键（GB1095-79） ，键的截面尺寸 b h=28 20 键槽用键槽铣刀加工，长为 40mm，同时为了保证 V 带轮彀与轴有良好的对中性，故选用其配合为 H7/g6。为防止大带轮在轴上左右移动，左端由法兰固定，法兰通过紧定螺钉与主轴连接。右端有轴套固定。再往左就是角接触球轴承，轴承型号为 GB/T29294，内径为 150mm，通过箱中原工学院毕业设计（论文）说明书18体壁和轴承座加端盖固定在轴上，为保证轴承与轴的周向定位，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。轴承外圈与轴承座孔配合为基轴制，
39、轴承座孔尺寸公差选为 H7。由于圆笼内有含尘空气为防止有灰尘进入轴承内，在面向圆笼一面装挡油环。接下来就到了圆筒内部，从右自左第一个零件就是齿轮，齿轮模数为 4，齿数为 86，厚度为 80，与丝杠上的齿轮啮合，传动比为 1。由于齿轮较大，且圆笼内有易燃的纤尘，所以材料不用 HT150，要用层压木。另外由于主轴两端安装就绪， 那主轴上的齿轮很难安装，以后维修就更为麻烦，为此把主轴齿轮分为两个半圆加工，两边用两个法兰用螺栓把齿轮连接在一起，两个法兰用紧定螺钉与主轴固定。这样就完成了齿轮在主轴上的固定。其中为了保证两个半圆齿轮的院整形，在加工工艺上应注意几个问题：（ 1 ） 在加工齿轮时按圆形齿轮车
40、出毛坯， 而这个圆形毛坯应稍 为放大，以弥补锯割时锯缝的距离。( 2 ) 把圆形毛坯锯成两个半圆，用两个圆形夹板在两边用螺拴固定成个整体， 再修正齿轮毛坯的圆整程度。 ( 3 ) 在加工齿形时， 让两齿的齿根正好在锯缝位置，这样保证了齿形的完好。最后再分割夹板。这样既保证了齿轮的圆整又便于在主轴上直接安装与更换。接下来就是托脚了，托脚一共有两个，用于把丝杠固定在主轴上，托脚底部是内径为 150mm，外径为 180mm，宽为 100mm 的空心圆柱体，与主轴用紧定螺钉连接来防止丝杠左右移动。托脚与主轴配合应为间隙配合基轴制。配合公差为 F8/h7。然后就是内吸式滤尘器的关键部件：吸嘴架，吸嘴架材
41、料用塑料管，我在机械设计手册单行本常用工程材料中寻找，决定用硬聚氯乙烯（QB/T 38021999） ，硬聚氯乙烯材料性能很优越，且质量轻，很适合当排尘风管。吸嘴架与主轴内的套管进行连接，套管材料依然为硬聚氯乙烯。管内径为 118mm，外径为125mm。与吸嘴架用异径套连接。异径套上开孔，异径套一端插入套管中，配合应为紧密配合，为防止漏风，在连接出可以用固体胶密封。最后，在最右端装的就是另一个角接触球轴承，安装方式和配合公差和右面相中原工学院毕业设计（论文）说明书19同。为了防止含尘空气进入，面向圆笼一面装挡油环。2.4 丝杠的设计2.4.1 选择丝杠的材料再选轴的材料时一般选取 45 钢调质
42、，硬度 230HBS 强度极限 =640MPa 屈服b极限 =355MPa 弯曲疲劳极限 =275MPa 剪切疲劳极限 =155MPa，对称循环应s11力时的许用应力 =60MPa。但在选丝杠时由于丝杠一般较细，就需要强度和抗扭1性更强的材料，我们选择 40CR.2.4.2 螺距和过渡曲线的确定吸嘴的往复运动的完成，关键在于丝杠，要想高效的吸尘，吸嘴吸遍圆笼所用时间不能太长，为了吸尘干净，吸嘴运动又不能太快！所以决定丝杠的螺距为40mm，丝杠承受力不大，丝杠直径定为 40mm。由于圆筒长度为 3000mm，吸嘴架上一共有四个吸嘴，没个吸嘴间隔 750mm，所以吸嘴在 750mm 的范围内往复运
43、动，丝杠长度应为 750mm，丝杠应为往复丝杠，就是主轴转向不改变，在丝杠两端丝杠滑块会自动往返。下面就对往复丝杠作下简单的介绍。往复丝杠是立体凸轮副的一种形式，其表现是两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，两端用过渡曲线连接。通过丝杠的旋转，使螺旋槽侧面推动置于螺旋槽内的滑块作轴向往复运动。当丝杠匀速旋转时，滑块除了完成换向动作外还作匀速直线运动。显而易见往复丝杠螺纹的设计重点就是两端过渡曲线的设计，要使用什么样的过渡曲线能使滑块能在不受较大冲击就能实现转向，同时曲线又便于加工。也就是如何过渡曲线理论中心线。中原工学院毕业设计（论文）说明书20传统的方法，就是把过渡曲线的理论中心线设计成一条 2
44、倍于丝杠直径的圆弧。如下图 22 是依照这种理论设计的某种往复丝杠的表面展开图这样在设计上比较简单，螺旋线与过渡曲线连接处 B 点的 B 角相等，曲线顺畅过渡。但是这时两曲线联接点 B 到过渡曲线端点的距离 A 尺寸是一个无法精确控制的尺寸，因为 A 尺寸关系到整条丝杠的摆动幅宽，所以必须使之得到精确控制。同时，简单地用圆弧来作为过渡曲线，其连接点 B 到螺旋线交叉点 E 的距离也难以确定。若这一距离太大，会使过渡曲线太短，滑块转向太突然；若这一距离太小，滑块通过螺旋线交叉点时的导向性不好。这都会导致滑块的运动受到影响。图 22 丝杠展开图通过计算我们可以知道，采用圆弧作为过渡曲线，其滑块在
45、Y 轴方向的速度和加速度在换向的行程中是不断变化的，且这种变化是不均匀、非线性的，这就会使往复机构在换向过程中产生不稳定和冲击，往复丝杆转速越高，这种不稳定及冲击就越中原工学院毕业设计（论文）说明书21猛烈，这是我们不希望发生的。所以在往复丝杠转速较高时。这种简单的过度圆弧连接就不是太好了。为了使滑块在高速换向时能够平稳、顺畅， ，我们采用一条抛物线来代替圆弧连接作为过渡曲线的理论中心线。下图 23 是采用抛物线作为过渡曲线的丝杠展开表面及曲线座标模型。图 23 采用抛物线作为过渡曲线的的丝杠展开表面抛物线的曲线函数形式如下：y=ax2我们仍以 X=ct 化简计算。滑块在 Y 轴方向的速度为：
46、中原工学院毕业设计（论文）说明书22dy/dx=2ac2t滑块在 Y 轴方向的加速度为:d2y/dt2=2ac2这时滑块的运动速度是均匀线性变化的，而加速度为常量，比较符合我们的设计要求。那么，这条抛物线是如何确定的呢?我们知道螺旋线的 B 角，需要计算出抛物线函数式中的 a 值；还要确定(0，O)点位置。要求是：滑块在进出过渡曲线时要顺畅，就是说其斜角应同螺旋线口角一致。再看图 3，要达到这一目的，进出过渡曲线时的导向段 S 一定要不小于滑块长度 K，但又不能太长，因为那样会使过渡曲线变短，滑块换向时会太突然。在螺旋线口角和滑块长度以知的条件下，就可以计算出螺旋线和过渡曲线连接点 B、C 两
47、点的 X 坐标值 Xb和 Xc，而这两点的斜率要与螺旋线的 p 角相等。又因为连接点处的 B 角正切值就是函数的一阶导数，根据以上确定条件，列出下列方程组，就可得到函数方程式及图示原点的位置：tan=2aX带入 Xb或 Xc值及 a 值求得 y，即 A 尺寸，计算完成后，这条过渡曲线就确定下来了。当然，这样计算确定的原点坐标系中，图示的 A 值不一定是一个整数，若想 A值是整数，可以将前面的计算结果微调一下，用以上两式反向计算，先确定原点到B、c 点的距离即 A 值(Y 坐标值)，再求 a 值和 B、C 点的 x 坐标值，同样能够得到过渡曲线函数。2.4.3 滑块的设计在往复丝杠副的运动中，对
48、滑块的要求是强度高、耐磨、平稳、灵活。所以在材质上我们选用 l 铝青铜，保证了滑块的强度和耐磨性。在外形设计上主要应该注意：一是与过渡曲线槽的匹配；二是导向性；三是与螺纹槽底的接触圆弧。结合图 24 来说明这三点。滑块工作的时候是在交错的两条螺旋槽中的一条中运动，其端部应设计成锲形，并倒圆角。其有效接触长度 K 应该是槽宽斜长 S 的 152 倍，这中原工学院毕业设计（论文）说明书23样滑块导向性较好，运动中不会出现切人另一条螺旋线的现象(即“跳槽”现象)；对于滑块与丝杠的接触圆弧，从图 24 中可以清楚地看到，因为螺旋角 0 的原因，它并不是丝杠的半径圆弧，而是长、短轴为 A、B 的椭圆弧线
49、的一部分。这在加工上可能会有一定的难度，但对滑块的运行平稳性是有影响的。为什么呢?因为半径圆弧是一头一尾两条线接触，而椭圆弧是面接触。当然，为降低加工难度，在这里可以用一条与椭圆弧近似的大圆弧来代替它。图 24 滑块外形及工作位置图25 滑块的运动轨迹中原工学院毕业设计（论文）说明书242.4.4 过渡曲线槽宽的修正滑块要与过渡曲线槽匹配，那对于螺旋槽是否有要求呢?图 25 显示了滑块从进入过渡曲线槽到离开过渡曲线槽这段行程的轨迹。假设滑块从 A 点进入从 C 点离开，在这个过程中，滑块的斜率由 A 点处的一口逐渐过渡到 B 点时的 04，再逐渐过渡到 C 点时的口。在它的斜率不断变化的同时，其占用的螺旋稽宽度不是在螺旋槽内直线运动时宽度 S，而是一条相对于过渡曲线理论中心非对称的曲线槽，通过计算，可以得到这条非对称槽在分度圆各个相位上的宽度。
