SCF-1020B全自动水性覆膜机-涂胶部分设计【三维SW】[含CAD高清图纸和文档所见所得]
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宁XX学院毕业设计(论文)SCF-1020B全自动水性覆膜机涂胶部分设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘要本文主要介绍水性干式覆膜机的发展状况，水性干式覆膜机涂胶部结构设计原理，水性干式覆膜机涂胶部总体方案分析及确定，水性干式覆膜机涂胶部结构设计内容所包含的机械图纸的绘制，水性干式覆膜机涂胶机构的计算，水性干式覆膜机涂胶机构的结构设计结论与建议整机结构主要由给纸给膜上胶压合构成。电动机产生动力通过带轮减速将需要的动力传递到带轮上，带轮带动陶瓷涂布辊，从而带动整机装置运动本论文研究内容摘要：(1) 水性干式覆膜机总体结构设计。(2) 水性干式覆膜机工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) 水性干式覆膜机的传动系统、执行部件及机架设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)运用计算机辅助设计，对设计的零件进行三维建模。(7)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词：水性干式覆膜机，结构设计，三维建模VAbstractThis paper introduces the development situation of waterborne dry-type laminating machine, design principle of water dry-type laminated machine coating structure, analysis of the overall scheme of water dry-type laminated machine glue and determine the mechanical drawing, drawing water dry-type laminated machine coating structure design content includes the gluing mechanism, calculation of water dry laminating machine, conclusion and suggestion of structure design of glue mechanism water dry-type laminating machineThe structure is mainly composed of feeding, to film, adhesive, pressing. Motor powered by a belt wheel deceleration will need to transfer the power to the belt wheel, belt wheel drives the ceramic coating roller, so as to drive the movement of the deviceAbstract this thesis research:(1) water dry-type laminated machine overall structure design.(2) analysis of water dry-type laminated machine performance.(3) the choice of motor.(4) transmission system, execution unit and a water dry-type laminating machine.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) the use of computer aided design, 3D modeling on Design of parts.(7) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.Keywords: water dry-type laminating machine, structure design, 3D modeling目 录摘要IIAbstractIII第1章 水性干式覆膜机的发展状况1第2章 水性干式覆膜机涂胶部总体方案分析及确定52.1 涂胶部整体工作图52.2涂胶部各个部分的功能介绍52.3压合部分82.3.1压合部分的功能82.3.2热压合装置的工作原理82.3.3压合装置的调节原理82.4 涂胶部设计参数92.5 确定电机所需功率92.6传动比分配11第3 章 水性干式覆膜机涂胶机构的计算133.1 带传动设计133.2选择带型143.3确定带轮的基准直径并验证带速143.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角153.5确定带的根数z163.6确定带轮的结构和尺寸163.7确定带的张紧装置163.8齿轮的设计计算183.9 轴的设计243.10涂胶辊轴的设计313.11 键的选择与校核333.11.1 带轮1上键的选择与校核333.11.2 带轮2上键的选择与校核353.12墙板受力分析36结论与建议39参考文献41致谢42第1章 水性干式覆膜机的发展状况水性覆膜机：使用水性环保胶水覆膜的机器。覆膜就是将塑料薄膜涂上粘合剂，将其与以纸张为承印物的印刷品，经橡皮滚筒和加热滚筒加压后合在一起，形成纸塑合一 的产品。水性覆膜机使用环保胶水，复合后产品具有透明度高，立体感强，无毒，无气味，无污染，粘合力好，不需要加热干燥装置，高速节能，适用于包装装璜工 业中纸盒、挂历、书刊封皮等的覆膜加工，且对覆膜纸的质量没有太高的要求，是包装行业理想的技术设备。从给纸、给胶、压合、收纸均实现自动化，由输送皮带 配合无级变速器可方便地控制各种规格纸张的输送及定位。作为保护和装饰印刷品表面的一种工艺方式，覆膜在印后加工中占很大的份额，随便走进一个书店，你就会发现，大多数图书都采用这种方式。这是因为经过覆膜的 印刷品，表面会更加平滑、光亮、耐污、耐水、耐磨，书刊封面的色彩更加鲜艳夺目、不易被损坏，印刷品的耐磨性、耐折性、抗拉性和耐湿性都得到了很大程度的 加强，保护了各类印刷品的外观效果，提高了使用寿命。最值得一提的就是，覆膜可以很大程度地弥补印刷产品的质量缺陷，许多在印刷过程中出现的表观缺陷，经 过覆膜以后（尤其是覆亚光膜后），都可以被遮盖。因此，覆膜工艺在我国广泛应用于各类包装装潢印刷品，各种装订形式的书刊、本册、挂历、地图等，是一种很受欢迎的印品表面加工技术。覆膜工艺于20世纪80年代进入我国，由于它的诸多优点，在极短时间内便风靡全国，并逐渐成为书刊表面装饰的宠儿。如今，人们的环保意识逐渐增强，相关法律法规不断完善，覆膜加工过程中所产生的污染和覆膜制品废弃时重复利用困难这两大问题摆在人们面前，提起覆膜，人们往往会想到“白色污染”。许多业内人士对覆膜的功能以及能否继续应用产生怀疑，原国家经济贸易委员会在 2002年发布的第32号令中，已将溶剂型即涂覆膜机列入第三批淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录中。可以肯定，在今后的发展过程中，覆膜技术将会接受越来越多的考验。覆膜将会怎样发展？是完全淘汰还是合理发展？这些问题都将成为覆膜工艺发展过程中无法回避的难题。尽管禁用溶剂型即涂覆膜工艺的规定已出台多年，但目前我国仍有许多小型覆膜厂在继续使用。据了解，这种工艺主要存在以下问题。（1）影响操作人员健康，存在火灾隐患溶剂型覆膜由于使用含苯的溶剂，损害操作人员的身体健康，对车间环境造成极大的污染。同时，随着周围有机溶剂浓度的不断增加，极易因薄膜材料产生的静电而突发火灾。而且对周围的环境来说，覆膜工厂本身就是一个严重的污染源，存在潜在危险。（2）覆膜后的纸张和薄膜材料难以回收，浪费资源据了解，现在我国造纸纤维80%的来源是依靠回收废旧纸张，包括纸毛、纸边等。在印刷品中，书刊封面的用纸量也是巨 大的，如果大批量采用覆膜（特别是即涂型覆膜材料），又无法将纸张和塑料薄膜分离，那么覆过膜的废旧纸张以及纸边、纸毛都将无法回收，无法降解，这样会带 来无法估计的经济损失，实际上就是一种资源浪费。既然溶剂型覆膜有这么大的危害，为什么仍有如此大的市场呢？以下原因或多或少地决定着其存在的理由。第一，用溶剂型胶黏剂的覆膜机已使用多年，设备的发展 已经很成熟，且覆膜精度有保证，这些机器一般不易坏、维修也不复杂，在长期使用中积累了很多生产和维修方面的经验，故很多生产厂不愿意把这种还能派得上用 场的溶剂型覆膜机淘汰。第二，溶剂型覆膜工艺推广几十年，技术成熟，产品质量有保证。许多企业及技术人员不愿将一项自己熟练的工艺技术，换成一项自己并不 太熟悉的技术。第三，从成本上考虑，溶剂型覆膜机还是比较便宜的，对印刷厂来讲，节约成本就是争取利润。第四，水性覆膜工艺虽然改善了生产过程中的环境问 题，避免了对操作人员身体的伤害，但相对于溶剂型覆膜工艺来说仍有很多缺陷，如产品质量难以让人满意等。影响覆膜发展因素总 体来说，溶剂型覆膜工艺被彻底淘汰是迟早的事情，通过采访我们也证明了这样的趋势。可以预见，溶剂型覆膜已经到了退出历史舞台的时刻了。但是，我们是否可 以据此而将覆膜技术全盘否定呢？笔者认为，在目前的情况下，将覆膜技术彻底淘汰的看法是不现实的,以下两个方面值得引起大家的注意。(1)印刷厂 利润难以割舍对于多数印刷厂来说，覆膜是印后加工中一个很大的利润点，尤其是现今印刷业已进入微利时代，对于覆膜加工，印刷厂是难以割舍的。覆膜一线的操作人员是有害气体的第一受害者，可以让我们感到安慰的是，现在的印刷厂（即使是一些小规模的印刷厂）一 般都能认识到覆膜工艺的危害，并正在设法将可能出现的污染减少到最小，如采用比较环保的工艺和材料，完善厂房的通风设施等，他们欢迎环保型的产品，如水性 覆膜、预涂膜等。(2)出版社 覆膜已经成为习惯记者在采访中发现，覆膜工艺深受出版社推崇，美编在选择书刊表面的装饰方法时，往往都首选覆膜，甚至在局部UV上光 时，也要先覆膜再上光。可以说，在是否覆膜的问题上，出版社是起着决定作用的，因为按照一般图书出版的流程，出版社要先制定方案，印刷厂或者装订厂也只是 在执行出版社的意愿。一些科教类出版社几乎对所有的图书都要进行覆膜。在环保的问题上，出版社一方显然没有印刷厂一方表现得积极。人们在生活水平提高的同时，对纸质出版物的印刷质量和表面装饰效果的要求也有了很大的提高。出版社为了追求图书产品的销量,必然需要在书刊封面上大做文章。纸质出版物在经过覆膜加工以后，图文可以得到保护，视觉效果更佳，尤其是亚光膜给人柔和、高档、舒服的感觉。此外，覆膜还可以增加色彩的浓度和亮度，提高色彩对比度，还可以防水，不会粘脏。同时，纸张的张力值、平滑度、抗老 化、抗撕裂、抗戳穿等物理性能普遍提高，减少了纸质品受水分影响而引发的形变和破损，提高了书籍的刚性和成型稳定性，大大提高了印刷品的附加值。况且，覆 膜成本的投入，要远低于产品的附加值、商品促销率等的增加。对于出版社来说，既然覆膜有如此多的利处，那又何乐而不为呢?因此，出版单位同印刷厂应加强沟通，印刷厂应多将覆膜工艺的利弊介绍给出版单位，出版单位在制定书刊装饰方案时能多考虑到各种工艺的优缺点，带着一种社会责任感去做设计。预涂膜大约是在1989年开始使用，在欧美国家已得到了广泛的应用，1996年左右进入亚洲。在进入亚洲的同时，欧 美已经宣布禁止使用即涂膜，改为预涂膜。由于使用较晚，亚洲除日本现已全部使用预涂膜外，其他国家（如中国、韩国等）都处于预涂膜和即涂膜兼用的状态。我 国从2000年以后才开始使用预涂膜，现在预涂膜在我国的市场份额仍然很小。与即涂膜相比，预涂膜有很多优点。如减少了污染，对人身体无损伤；不会因纸张性质不同或墨色不同而影响覆膜质量；预涂膜覆膜机操作更简单，加工后的图文效果更好；基本消灭了皱褶、气泡、脱落等现象。最值得一提的是，这是一种环保型的工艺，整个生产过程对人身体无害。但预涂膜在我国的推广还是比较缓慢的，这其中，成本问题是一个很大的影响因素，决定着投资者对预涂膜工艺的热情。在 最近的一项调查中表明，有超过半数的受访者认为预涂膜产品在价格方面偏高，因为预涂膜产品属于印刷耗材，印刷厂在选择耗材时价格成本是一个不可忽略的问 题。此外，由于我国缺乏纸张和薄膜分离的技术，使得预涂膜在我国无法完全称为一个环保型工艺。针对这种现状，预涂膜产品应该通过规模生产降低成本，从而使市场价格越来越接近印刷厂的需求。与此同时，纸膜分离技术的研发或引进也应引起相关部门的重视，以在无法舍弃覆膜工艺的情况下，实现环保型覆膜，合理发展覆膜工艺。第2章 水性干式覆膜机涂胶部总体方案分析及确定2.1 涂胶部整体工作图 上胶指将经由涂布座将胶水涂布于胶膜表面,再经过大干燥滚筒的上方首先进行干燥,将胶中水分挥发，然后送入压合部与纸张进行压合。上胶部主要结构如图所示。 上胶步骤：为防止胶水涂布到压合辊上，上胶顺序应为：给纸给膜上胶压合。图2-34 上胶部1-压膜辊；2-陶瓷涂布辊；3-刮刀；4-胶槽2.2涂胶部各个部分的功能介绍 涂胶部采用陶瓷网纹辊加刮刀的涂布方式，胶水涂布量小、均匀，配合气动自动上胶系统，涂胶部分装有调节装置以调节上胶量的多少，满足不同印件的要求。上胶装置的工作原理 1.涂胶座 涂胶座包含陶瓷涂布辊1及刮刀2，将胶水均匀涂布于胶膜上。刮刀安装在架刀座3上，两边的架刀座可以采用细纹螺杆4进行前后调节，改变刮刀与涂布辊的角度。陶瓷涂布辊抗腐蚀、抗变形性比钢辊更好，外表面有细网纹，如图2-35所示。图2-35 陶瓷涂布辊结构图1-陶瓷涂布辊；2-刮刀；3架刀座；4-调节螺杆 2.烘干装置 胶膜涂上胶水后，绕过干燥滚筒1上方，由热水机内的电热管加热为85以上并利用泵送至中空钢管3，再流入带有射流形状曲线水槽2内，再回到加热箱进行循环，温度可自控制，温度最高120度。使胶水内水份易于蒸发，并配合将热风吹入加速干燥，排风机再将含有大量水汽的空气排出，以达到快速干燥的效果。滚筒中水的温度设定值随覆膜速度的提高而升高，最高达到120。 图2-36 干燥压合滚筒结构图1-外壁 ；2-内芯；3-中空管在干燥压合滚筒1上方有翅片管加热器2，它的结构是是采用中间为铜管外壁包裹螺旋形铝片，增大散热面积；利用抽风机让内部的空气循环以达到热能回收的目的。同时抽风机将含有大量水蒸气的空气抽出，湿气外排，大大提高胶水干燥速度。 图2-37 烘干装置1-干燥压合滚筒；2-翅片管加热器图2-39 胶量控制1-陶瓷涂布辊；2-刮刀；3架刀座；4-调节螺杆2.3压合部分2.3.1压合部分的功能这部分是覆膜的关键，直接关系到覆膜产品的粘结牢度。压合部是采用加压、加热方式将胶膜贴合于纸张表面上。热压原理是黏合剂在融熔状态下能够很快地浸润和渗入到印件表层中，从而获得牢固的结合界面层。2.3.2热压合装置的工作原理 使用热能及压力将已涂胶的胶膜紧密贴合于纸张上，压合滚筒内有热水循环系统，其加热系统是由热水机内的电热管加热并利用泵送至中空钢管，再流入带有射流形状曲线水槽内，再回到加热箱进行循环，温度可自控制，温度最高120。 图2-40 压合装置1-压合滚筒；2-压合胶辊；3-油压系统2.3.3压合装置的调节原理1.压合压力的调整 压合胶辊压力太大会把印刷品边缘处的胶水挤出，导致印刷品边缘出现雪花；反之压力太小也会出现雪花，解决方法是调整施压辊压力；施压辊压力太大会造成覆膜产品打皱，解决方法是减小压力；压合压力太小或不均，将会使薄膜和纸张之间出现气泡、贴合不牢，可适当加大施压辊压力。压力的调整是利用液压系统上的压力控制器进行压力调节，通过油压系统3将压合胶辊1升降，提供胶膜和纸张在贴合时所需的压力，压力范围912MPa ,一般在10MPa。 压合胶辊胶质采用优质聚脂橡胶，回弹性好、耐高温、耐磨损，并配有自动给压、保压、断电缷压的液压控制系统，在忽然断电和停机时，压合胶辊自动脱离，大大延长了胶辊的使用寿命,并保证了薄膜和纸张贴合牢固、表面亮度高。 2.停机后的清洗胶水在常温下一般5分钟左右即可干燥成膜，为保证覆膜质量，停机后应立即对陶瓷辊和刮刀进行清洗。方法是：换下回胶管，插入清洗用胶管（排放到合适位置）先用清水，而后用酒精对陶瓷辊和刮刀进行清洗，用棉丝擦拭干净。2.4 涂胶部设计参数电机通过一级带传动，大带动带动陶瓷涂布辊，然后陶瓷涂布辊再通过齿轮传动带动涂胶辊。适用薄膜厚度（mm）0.010-0.025最小纸张尺寸400X350最大纸张尺寸1020X1050最高覆膜速度88m/min(1.47(m.s-1) )2.5 确定电机所需功率1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：从电动机到工作机的传动总效率为：其中、分别为V带传动、齿轮、滚动轴承、和陶瓷涂布辊的效率，查取机械基础P459的附录3 选取=0.96 、=0.98（8级精度）、=0.99（球轴承）、=0.96故 (1)工作机的功率PW设该工作机在工作时的工作阻力为F=4500N(3)所需电动机功率Pd又因为电动机的额定功率查机械基础P499的附录50，选取电动机的额定功率大于为7.3kW，满足电动机的额定功率 。3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：按机械设计课程设计手册（第三版）P5推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。由相关手册V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为n筒=（624）107.01=6422568r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。查机械设计课程设计手册得：选择，其铭牌如下表1-1：表2-2 Y系列三相异步电动机 电动机型号额定功率 KW满载转速 r/min堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩质量 KgY132M-4 7.5同步转速1500 r/min,4级 14402.22.281（a）（b） 图2.1 电动机的安装及外形尺寸示意图表2.2 电动机的安装技术参数中心高/mm 外型尺寸/mm L（AC/2+AD）HD 底脚安装 尺寸AB地脚螺栓 孔直径K 轴伸尺 寸DE 装键部位 尺寸FGD132515 345 315216 1781238 8010 432.6传动比分配工作机的转速取，则42第3 章 水性干式覆膜机涂胶机构的计算3.1 带传动设计电机功率P=7.5kW,转速n1=1440r/min, 取，n2=500r/min表4 工作情况系数工作机原动机类类一天工作时间/h10161016载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；离心式压缩机；轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查机械设计P296表4，取KA1.1。即3.2选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按机械设计P297图1311选取。根据算出的Pd8.25kW及小带轮转速n11440r/min ，查图得：dd=80100可知应选取A型V带。3.3确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得，小带轮基准直径为80100mm则取dd1=90mm ddmin.=75 mm（dd1根据P295表13-4查得）表3 V带带轮最小基准直径槽型YZABCDE205075125200355500由机械设计P295表13-4查“V带轮的基准直径”，得=250mm 误差验算传动比： （为弹性滑动率）误差 符合要求 带速 满足5m/sv300mm，所以宜选用E型轮辐式带轮。总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。3.7确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。3.8计算压轴力由机械设计P303表1312查得，A型带的初拉力F0133.46N，上面已得到=153.36o，z=8，则对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角 为32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表 普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 67.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 0.5 V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d时)，如图7 -6a。 （2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时)，如图7-6b。 （3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮(ddd) 100 mm 时)，如图7 -6c 。 （4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时)，如图7-6d。（a） （b） （c） （d）图7-6 带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b）3.8齿轮的设计计算（1）选择齿轮材料、热处理方法及精度等级 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械基础P322表1410，小齿轮选用45号钢，调质处理，硬度236HBS；大齿轮选用45号钢，正火处理，硬度为190HBS。 精度等级初选减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据机械设计学基础P145表57，初选8级精度。选小齿轮齿数Z1=20，则大齿轮齿数为Z2=i Z1，所以=3.5620=71.2使两齿轮的齿数互为质数，取值（2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动，齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定，其设计公式为： 确定载荷系数K因为该齿轮传动是软齿面的齿轮，圆周速度也不大，精度也不高，而且齿轮相对轴承是对称布置，根据电动机和载荷的性质查机械设计学基础P147表58，得K的范围为1.41.6， 取K1.5。接触疲劳许用应力 ）接触疲劳极限应力由机械设计学基础P150图530中的MQ取值线，根据两齿轮的齿面硬度，查得45钢的调质处理后的极限应力为=600MPa , =560MPa ）接触疲劳寿命系数ZN 应力循环次数公式为 N=60 n jth 工作寿命每年按300天，每天工作28小时，故 th=(3001028)=48000h N1=60466.798148000=1.344109 查机械设计学基础P151图531，且允许齿轮表面有一定的点蚀 ZN1=1.02 ZN2=1.15) 接触疲劳强度的最小安全系数SHmin查机械设计学基础P151表510，得SHmin1 ）计算接触疲劳许用应力。将以上各数值代入许用接触应力计算公式得 ）齿宽系数由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置，且为软齿面传动，查机械基础P326表1412，得到齿宽系数的范围为0.81.1。取。 ）计算小齿轮直径d1 由于，故应将代入齿面接触疲劳设计公式，得 圆周速度v查机械设计学基础P145表57，v1和N2=，查机械设计学基础P156图534得， YN1=1，YN2=1 )弯曲疲劳强度的最小安全系数SFmin 本传动要求一般的可靠性，查机械设计学基础P151表510，取SFmin1.2。）弯曲疲劳许用应力 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得 ）齿根弯曲疲劳强度校核 因此，齿轮齿根的抗弯强度是安全的。3.9 轴的设计主要进行的是低速级轴的设计与校核 3.9.1 求作用在带轮上的力因已知低速级带轮的直径为500 而 F8926.93 N FF3356.64 N FFtan4348.162315.31 N圆周力F，径向力F及轴向力F的方向如图7.1所示。图7.1 轴的载荷分布图3.9.2 初步确定轴的最小直径（1）先按课本式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据课本，取，于是得11260.36（2）联轴器的选择。输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径（图7.2）。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适,故需同时选取联轴器的型号。查课本表14-1,考虑到转矩变化很小，故取1.3，则：1.31495.51091834.287 按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册表17-4，选用LT10弹性套柱销联轴器（GB/T43232002），其公称转矩为2000。半联轴器的孔径d165 mm，故取65 mm，半联轴器的长度L142 mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1107 mm。3.9.3 轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径80 mm；左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D85 mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1107 mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比L1略短一些,现取105 mm。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据80 mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承（GB/T 2971994）30217型，其尺寸为dDT85 mm150 mm30.5 mm，故85 mm；右端圆锥滚子轴承采用套筒进行轴向定位，取套筒宽为14 mm，则44.5 mm。 取安装带轮处的轴段90 mm；带轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知带轮的宽度为90 mm，为了使套筒端面可靠地压紧带轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取86 mm。带轮的右端采用轴肩定位，轴肩高h0.07d，故取h7 mm，则104 mm。轴环宽度,取b12 mm。 轴承端盖的总宽度为37.5 mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离,故取67.5 mm。至此，已初步确定了低速轴的各段直径和长度。 图7.2 低速轴的结构设计示意图表 7.1 低速轴结构设计参数 段名参数-直径/mm65 H7/k68085 m690 H7/n610485 m6长度/mm10567.546861244.5键bhL/mm20 12 90251470C或R/mm处245o处R2处R2.5处R2.5处R2.5处R2.5处2.545o（2） 轴上的零件的周向定位带轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按90 mm由课本表6-1查得平键截面bh25 mm14 mm，键槽用键槽铣刀加工，长为70 mm，同时为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为20 mm12 mm90 mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（3） 确定轴上圆周和倒角尺寸参考课本表15-2，取轴左端倒角为2，右端倒角为2.5。各轴肩处的圆角半径为:处为R2，其余为R2.5。3.9.4 求轴上的载荷 首先根据结构图(图7.2）作出轴的计算简图（图7.1）。在确定轴承的支点位置时,应从手册中查得a值。对于30217型圆锥滚子轴承，由手册中查得a29.9 mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距57.1+71.6128.7 mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图7.1）。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。计算步骤如下：57.1+71.6128.7 mm4 966.34 N3 960.59 N2 676.96 N3 356.64-2 676.96679.68 N4 966.3457.1283 578.014 2 676.9657.1152 854.416 679.6871.6486 65.09 322 150.53 287 723.45 表5.2 低速轴设计受力参数 载 荷水平面H垂直面V支反力4 966.34 N，3 960.59 N2 676.96 N，679.68 N弯矩M283 578.014 152 854.416 486 65.09 总弯矩322 150.53 ,287 723.45扭矩T1 410 990 3.9.5 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据课本式(15-5)及表7.2中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，轴的计算应力 MPa12.4 MPa前已选轴材料为45钢，调质处理，查课本表15-1得60MP。因此 ，故此轴安全。3.9.6 精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面A,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重，从受载来看，截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但是截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但是应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大,故截面C也不必校核，截面和显然更不必要校核。由课本第3章的附录可知，键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而，该轴只需校核截面左右两侧即可。（2）截面左侧抗弯截面系数 W0.10.161 412.5 抗扭截面系数 0.20.2122 825 截面的右侧的弯矩M为 90 834.04 截面上的扭矩为 1 410 990 截面上的弯曲应力1.48 MPa截面上的扭转切应力 11.49 MPa轴的材料为45钢，调质处理。由课本表15-1查得 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按课本附表3-2查取。因，经插值后查得1.9，1.29又由课本附图3-1可得轴的材料的敏性系数为，0.88故有效应力集中系数按式(课本附表3-4）为1.756由课本附图3-2的尺寸系数；由课本附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由课本附图3-4得表面质量系数为轴为经表面强化处理，即，则按课本式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为又由课本及3-2得碳钢的特性系数，取，取于是，计算安全系数值，按课本式（15-6）(15-8)则得S65.66S16.9216.38S1.5 故可知其安全。（3） 截面右侧抗弯截面系数 W0.10.172 900 抗扭截面系数 0.20.2145 800 截面的右侧的弯矩M为 90 834.04 截面上的扭矩为 1 410 990 截面上的弯曲应力1.25 MPa截面上的扭转切应力 9.68 MPa过盈配合处的，由课本附表3-8用插值法求出，并取0.8，于是得3.24 0.83.242.59轴按磨削加工，由课本附图3-4得表面质量系数为轴为经表面强化处理，即，则按课本式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为3.332.68又由课本及3-2得碳钢的特性系数，取，取于是，计算安全系数值，按课本式（15-6）(15-8)则得S66.07S16.9211.73S1.5 故该轴的截面右侧的强度也是足够的。本轴因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。至此，低速轴的设计计算即告结束。3.10涂胶辊轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械基础P369表161，得其许用弯曲应力，。 初步计算轴的直径由前计算可知：P2=4.026KW,n2=114.56r/min计算轴径公式：即：其中，A取106。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 查机械基础P458附录1，取d=40mm从动轴的强度校核求圆周力：FtFt=2T2/d2=3762.96N 求径向力FrFr=Fttan=3762.96tan200=1369.61N （5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 = 1881.48 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB =Fr62/124= 684.81 N（6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC=RA62= 116.65 Nm 垂直面的弯矩：MC1= MC2=RA62=41.09 Nm 合成弯矩： （7）画转矩图： T= Ftd2/2=508.0 Nm （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=307.56Nm ,由课本表13-1有:-1=60Mpa 则：e= MeC2/W= MeC2/(0.1D43)=307.561000/(0.1603)=14.24 Nm-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=304.81000/(0.1453)=33.45 Nm-1 所以确定的尺寸是安全的 。3.11 键的选择与校核3.11.1 带轮1上键的选择与校核1键的选择在本设计中，所选择的键的类型均为A型圆头普通平键，其材料为45钢，在带轮1上键的尺寸如下表所示：轴键键槽半径r称直径d公称尺寸bh宽度b深度公称尺寸b极限偏差轴t毂一般键联结轴N9毂9公称尺寸极限偏差公称尺寸极限偏差最小最大288780-0.0360.0184.0+0.203.3+0.200.250.40表5-1 带轮1上键的尺寸2 键的校核1.键的剪切强度校核键在传递动力的过程中，要受到剪切破坏，其受力如下图所示：图5-6 键剪切受力图键的剪切受力图如图3-6所示，其中b=8 mm,L=25 mm.键的许用剪切应力为=30 ，由前面计算可得，轴上受到的转矩T=55 Nm ，由键的剪切强度条件： （其中D为带轮轮毂直径） （5-1） =10 M30 （结构合理）2.键的挤压强度校核键在传递动力过程中，由于键的上下两部分之间有力偶矩的作用，迫使键的上下部分产生滑移，从而使键的上下两面交界处产生破坏，其受力情况如下图所示：（初取键的许用挤压应力=100 ）图5-7 键挤压受力图由 （5-2） =2000 N又有 （5-3）8 结构合理3.11.2 带轮2上键的选择与校核1 键的选择同上所述，带轮2上所选择的键的类型均为A型圆头普通平键，其材料为45钢，键的尺寸如下表所示：轴键键槽半径r公称直径d公称尺寸bh宽度b深度公称尺寸b极限偏差轴t毂一般键联结轴N9毂9公称尺寸极限偏差公称尺寸极限偏差最小最大35108100-0.0360.0184.0+0.203.3+0.200.250.40表5-2 带轮2上键的尺寸2 键的校核键的剪切受力图如图5-6所示，其中b=10 mm,L=50 mm.键的许用剪切应力为=30 ，由前面计算可得，轴上受到的转矩T=110 Nm ，由键的剪切强度条件： （其中D为带轮轮毂直径） （5-4） =6.3 M30 （结构合理）同理校核键的挤压强度，其受力如图5-7，初取键的许用挤压应力=100 。由 （5-5） =3150 N又有 （5-6）6.3 结构合理3.12墙板受力分析 如图3-3所示，下横梁I-I截面受力图及剪力弯矩图。 均布载荷 图3-3 下横梁受力图 在I-I截面上弯矩为： （3-13） 截面(-)剪力： （3-17） 截面宽度 截面高度 截面积 （3-18） 面积重心至x轴距离 截面对x轴的静面矩 （3-19） 静面矩S与面积重心至x轴距离乘积 （3-20） 各截面积的惯性矩 （3-21） 重心至x轴的惯性矩 截面对x轴的惯性矩 （3-22） 截面对x轴的惯性矩 （3-23） 受压截面和受拉截面弯曲应力相等为 （3-24） 由此可得，在截面-上弯曲应力小于许用应力，安全。 由分析得，最大应力在中心横断面及截面-上。 （3-25） 式中： Q截面-剪切力 B简化截面宽度 H简化截面高度 代入得： （3-26） 由此可得，在截面-上剪切强度小于许用剪切强度，安全。结论与建议经过几个月的努力，并且在指导老师和同学的帮助下完成了此次的毕业设计，从最开始查找各种关于本次毕业设计的资料到确定总体方案，机械传动部件的选型，最后到撰写说明书，这是一个学习的过程，更是一个实践的过程。在大学四年当中，我接触和吸收了大量机械知识，通过此次的毕业设计设计，让我能有机会把学到的理论知识用到实践中。在今后的学习生活中，这次毕业设计的经历将起到重要帮助作用，通过设计使我更加接近生产实际，锻炼了将理论运用于实际的分析和解决实际问题的能力，巩固、加深了有关
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