-
粉状物质往复式筛选机结构设计
专业：机械设计制造及其自动化
学生：
指导老师：
【摘要】
：
往复式筛选机在我国煤矿、选矿企业以及其他行业应用已有几十年，生产
实践证明，筛选机构的可靠性，直接影响整个生产系统的正常运行。随着国民经济的增长
和工业的快速发展，在矿山、建材环卫等行业中，对物料的筛分要求越来越高，有必要进
一步对筛选机构进行研究设计。
本设计是
根据某模具厂提供的物料形状
,
物理性能和改善要求
,
参考大量的相关资料
和文献
,
设计出了往复式运动筛选机的相关设备，包括筛选机、一级圆柱齿轮减速器
.
本文
首先介绍了筛选机的种类，工艺要求，
以及国内外发展的现况。然后根据自己筛选机的运
动方式，选择筛选机的类型以及发展状
况。并根据具体的设计要求选择出最优方案进行设
计
.
并且详细分析了筛选机的设计过程
,
并对筛选机
的齿轮传动、
v
带和链进了详细的数据
处理。根据这些分析画出了我设计筛选机装配图以及部分零件的零件图。
【关键词】
：
粉状物质
往复式
筛选机
I
Powdered
substance
reciprocating
screening
machine
structure
design
【
Abstract<
/p>
】
：
Reciprocating
feeder in China
’
s coal
mines, coal preparation plant and other
industry
application
has
been
several
decades.
Practice
has
proved
that
the
reliability
of
equipment
to
the
coal
,a
direct
impact
on
the
whole
production
system
the
normal
operation.
Along with the
national economy increasement and the industry
fast development ,in profession
and so
on mine, building materials processing quality
requirement which lies between to be more
and more high.
The design is
according to the shape of a mold factory
materials, physical properties and
improve the requirements, refer to a
lot of relevant information and documentation, the
design of
the reciprocating movement
screening machine equipment, including a screening
machine. This
paper first describes the
types of screening machines process requirements,
as well as the current
situation at
home and abroad. Then the movement of the
screening machine, select the type of
development of the screening machine.
And asked to choose the best plan design,
depending on
the design and detailed
analysis of the design process of the screening
machine, and screening
machines
of
the
gear
transmission,
worm
and
chain
into
the
details
of
the
data
processing.
I
designed
screening
machine
assembly
drawing
and
part
of
the
component
graphs
are
drawn
based on these analyzes.
【
Keywords
】
: Powdered
substance
Reciprocating
Screening machine
II
目录
1
绪论
.
..
..................................................
.................
1
1.1
本课题的研究内容和意义
................................................
1
1.2
筛选机国内外研究现状及发
展趋势
........................
................
1
1.2.1
国内研究现状
............................................ ..........
1
1.2.2
国外发展状况
............................................ ..........
2
1.2.3
未来发展趋势
.
................................................ .....
2
2
筛选机总体结构设计
.
.............................................
..........
3
2.1
筛选机的种类
..............................................
............
4
2.2
筛选机总体结构设计图
..........................................
........
6
2.
3
工作原理
.......................................
......................
6
2.3.1
曲柄连杆机构的运动分析
.
...........................
................
6
2.3.2
往复式筛选机的运行阻力分析
.
.......................................
7
2.
4
筛子设计
.......................................
......................
8
2.
5
导轨设计
............
.................................................
8
3
筛选机结构设计
.
< br>............................................... ............
9
3.1
电动机的选择
..............................................
...........
10
3.1.1
选择电动机类型
...........................................
........
10
3.1.2
选择电动机容量
.
< br>............................................... ...
10
3.1.3
确定电动机转速
...........................................
........
11
3.1.4
总传动比及其分配
.
..............................................
..
11
3.1.5
传动装置运动和动力参数计算
.
......................................
11
3.2
带传动的设计及校核计算
.........................................
......
12
3.3
齿轮传动的设计及校核计算
<
/p>
........................................
.....
15
3.3.1
选择齿
轮类型、精度等级、材料及齿数
...............................
15
3.3.2
按齿面接触疲劳强度设计
.......................................
....
15
3.3.3
主要几何尺寸计算
..........................................
.......
17
3.3.4
校核齿根弯曲疲劳强度
<
/p>
........................................
.....
17
4
轴的设计及校核计算
.
.............................................
.........
19
4.1
输入轴的设计及校核计算
.........................................
......
19
4.1.1
按转矩初步估算轴径
.........................................
......
19
4.1.2
轴的结构设计
............................................ .........
19
III
4.1.3
轴上受力分析
............................................ .........
20
4.1.4
按当量弯矩校核轴的强度
.......................................
....
21
4.2
输出轴的设计及校核计算
.........................................
......
23
4.2.1
按转矩初步估算轴径
.........................................
......
23
4.2.2
轴的结构设计
............................................ .........
23
4.2.3
轴上受力分析
............................................ .........
24
4.2.4
按当量弯矩校核轴的强度
.......................................
....
25
5
轴承的设计及校核计算
.
............................................ .......
28
5.1
输入轴轴承的设计及校核计算
...
........................................
28
5.1.1
计算并确定当量动载荷
.
............................................
28
5.2
输出轴轴承的设计及校核计算
...
........................................
29
5.2.1
计算并确定当量动载荷
.
............................................
29
6
键的设计及校核计算
.
.............................................
........
31
6.1
I
轴上键的设计及校核
.................................................
31
6.1.1
大带轮处
..............................................
...........
31
6.1.2
小齿轮处
..............................................
...........
31
6.2
II
轴上键的设计及校核
................................................
32
6.2.1
大齿轮处
..............................................
...........
32
7
结论与展望
.
.................................................
............
33
致谢
.
..
..................................................
..................
34
参考文献
.
..................................................
................
35
IV
1
绪论
随着
社会不断的发展与科学不断的进步，人们对于各方面的追求在不断提高。在提倡
节约与高
效的现在，传统的手工选料筛选方式已经不能满足于现代生产的需要，它们不仅
耗费时间
与精力，更是浪费产能。所以需要高效的筛选设备来适应当今的生产需求。筛选
设备就是
根据所筛选物质的大小，配备相应规格筛孔的筛面，以一定的运动形式来进行物
质筛分的
设备。它们结构简单，生产效率高，工作可靠，很多企业已经利用筛分机械取代
人工分拣
，所以，工艺效果，生产效率以及能源的节省，和筛分设备技术水平的高低以及
质量的好
坏有着直接的关系，是影响企业经济效益的根本因数
。
1.1
本课题的研究内容和意义
某模具厂要
实现分颗粒较大的铜屑、砾石、碎石和其他物料。而我的设计是一种往复
式的运动，而固
定筛正好符合这种往复式运动。固定筛依靠曲柄连杆机构使筛箱作往复运
动。振动筛的特
点是：筛箱的振幅与运动轨迹是由传动机构确定的，即振幅一定，不受偏
心轴转速和筛网
上物料质量大小的影响。筛选机设计这个题目主要是针对机械的结构设
计，是大学四年在
机械设计制造及其自动化这个专业学习后的最接近日常学习知识的毕业
课题，是大学四年
本专业学习知识的综合应用和学习成果的综合考核。该课题涉及了机械
设计的各种基础知
识，运动学和动力学的计算以及齿轮等零件的选择，并且要对设计方案
进行最优化选择，
是大学学习的一次综合实践，也是一次进行创新设计的实习机会
1.2
筛选机国内外研究现状及发展趋势
1.2.1
国内研究现状
我国筛分机械的发展主要是新中国成立后到现在的
60
年的事情，由于新中国刚成立
时工业基础比较薄弱，理论研究和技术水平也十分落后
。因此我国的筛分机械的发展大体
上可以分为测绘仿制、自行研制和引进提高三个阶段，
完成了从无到有、从小到大、从落
后到先进的发展历程。
模仿制造阶段：新中国成立初期，我国的筛分设备相当落后，生产上使用的筛分机主
要是从国外引进的。例如
TY11
型圆振动筛、
BKT-11
、
KT-OMZ
型摇动筛都是从苏联引进
的。
通过对从国外引进
的筛分机的测绘仿真，
形成了我国的自主生产的产品，
其系列有
SSZ
系列的直线筛、
SSZ
系列的自定心中心筛和
SZ
系列的惯性筛等，为
我国筛分机械打下了
坚实的基础，并培养了一大批过硬的技术人员。
自行研制阶段：经过模仿制造阶段奠定的基础，我国从
1
966
年起到
1980
年，自主研
发制造了一批性能优良的筛分设备。
1974
年，
ZSM
系列双轴振动筛与
ZDM
系列单轴振动
1
筛产品投入生产制造，基本满足了
当时国内中、小型选煤厂生产的需要。通过采用当时先
进技术如环槽柳丁、自同步原理等
，进行了包括
YK545
和
2YK21
45
圆振动筛、
YH1836
重型振动
筛、
2ZKB2163
直线振动筛、
F
Q1244
复合振动筛等四种基型新系列振动筛设计工
作。
1980
年，鞍矿厂成功的制造了这四种基型筛，并且通过了技术鉴
定，这标着着我国筛
分机械走上了自主研发的道路。
引进提高阶段：上世纪
80
年代来，煤炭与冶金
系统不断从国外引进先进的振动筛产
品。在冶金方面：上海宝钢引进了川崎重工株式会社
与日本神户制钢所制造的用于原料分
级、焦炭筛分、电厂煤用分级的振动筛和烧结矿所用
的冷矿筛
；鞍钢、唐钢从德民申克
公
司引进了热矿筛。在煤炭方面：各煤炭主要产地的矿务局分别从德国波兰日本等地引进
先
进的筛选设备。
这些筛选机拥有先进的参数，
同时结构合理，<
/p>
工作平稳高效且可靠耐用，
代表了那个年代在振动筛分方面的先进
的技术水平。与此同时，国内生产振动筛的厂家们
都先后派遣专业技术人员去德国与美国
考察技术并进行技术的引进。通过技术的引进与学
习，我国筛分机械的制造人员们的设计
技术与制造工艺水平得到了极大的提高
1.2.2
国外发展状况
国外对筛分机械的研究和生产可以追溯到
16
世纪
，
到了
18
世纪第一次工业革命时期，
筛分机械得到了第一次飞跃发展，再经过了几个世纪的发展国外的筛分机械发展到了一个
较高水平。
在欧洲，代表性的国家是
德国、英国和波兰，而德国的
STK
公司、申克公司、
KHD
公司、
KUP
公
司以及海因勒曼公司生产的筛分机械品种齐全，
技术水平较高而且通用程度
较高；
英国则研制出了能将细粒末煤从湿原煤中筛出的旋流概率筛。
在美洲，
美国的
RNO
公司和
DRK
公司生产的筛分设备具备了世界先进水平。在日本
，
RXR
公司和东海株式会
社也具备了
世界一流的筛分设备的制造技术，他们一起合作研制的垂直料流筛，将旋转运
动和回转运
动结合起来，对细料一次分级特别有效。
1.2.3
未来发展趋势
绝大多数筛分机器能够
满足不同的物质的筛分，但没有一种万能的筛分机，能够满足
所有物料的筛分。随着工业
的发展，又会产生许多新的物料，随着筛分物料的多样化，国
内外的发展趋势都是针对不
同的物料使用不同的筛分机械。综合国内外的筛分机发展趋
势，筛分机将向一下几个方向
发展：
（
1
）
大型化。工业的现代化进程促使企业扩大规模，大大提高生产能力，德国
KHD
公
司生产的
USK
型筛分机尺寸为
4500×
6000mm
，筛面的面积为
27m
2
。
（
2
）
超重型化。某些较大的矿业工程中需要处理较大块的物料，法国素梅斯塔公司生产
的一种振动棒可以处理直径为
1mm
以上的大块物
料。
（
3
）
轨迹的理想化。为了提高整个筛机生产率与各区段的筛分效率，研制一种以理想的
轨迹运动为基础的新型筛分机。
（
4
）
标准化、系列化、通用化。
2
（
5
）
振动强度增大。筛分机的振动过程逐渐强化，以取得较大的速度和加速的，提高生
产能力和筛分效果。
（
6
）
空间化发展。对于筛分较细物料，先后出现了旋转式振动筛、锥形式振动筛、旋转
式概率筛等，即减少了占地的面积，又提高了生产能力与筛分效率。
（
7
）
改变现有的激振器激振方式，向新的激振方式发展。
随着计算机全球的普及和各种专业软件的出现，大大提高了工作效率。
3
2
筛选机总体结构设计
2.1
筛选机的种类
筛分类机械被广泛用于许多工业部门。其种类繁多，一般按筛面的结构形式和运动形
式，将其分为了以下几种类型。
（
1
）
固定筛
固
定筛是一种最简单，也是一种最为古老的筛分机械。根据筛缝大小，筛面可采用圆
钢、方
钢、钢轨或
T
形断面的型钢。物料由倾斜筛面的上方给入，靠自
重由上而下沿筛面
下滑，并进行筛分。
安装固定棒筛时，要把筛面的倾斜角度找好，因为角度过小，筛上
物料不能自行滑落；
角度过大，将使筛分效率降低。筛分原煤时，如用输送机直接给料，
可取
35
。
~25
。
的倾角；如给料速度不大，可采用
40~35
。合适
的倾角与煤的粒度及水分有
关。粉煤多或煤的水分高时，倾角可适当加大些。
固定筛的优点是构造简单，寿命长，
不需要动力
，
坚固可靠，
设备成本和使用成本低，
但是，
它的缺点是单位面积处理能力低，
筛分效率低，
而且安装时要求比较大的落差。
所以这种筛子一般只用于分级粒度
≥50mm
时
的筛分。
图
2-1
固定筛
（
2
）
辊轴筛
辊轴筛的筛面是由许多根垂直于筛上料的辊轴排列而成，各辊轴间用电机通过链传动
或者齿轮传动的方式带动而同向旋转。
辊
轴筛结构坚固、工作可靠、运转平稳，但结构
复杂、笨重，生产能力和筛分效率低。辊轴
筛适用于入料粒度比较大时的原煤预先筛分。
（
3
）
滚筒筛
滚
筒筛的筛面主要是圆柱面，也有的是圆锥面的，沿筛筒的对称轴线装有转轴，当传
动装置
带动转轴运动时，
筛筒也随之回转。
滚筒筛的运转平稳且可靠，
但是生产能力低下，
筛孔又易堵塞，而且筛分效率还低，可用于
粗、中粒物料的筛分。
（
4
）
摇动筛
4
摇动筛
的筛分工作面是一个带平面的矩形筛箱，筛箱利用吊杆吊挂在机架上，利用偏
心连杆机构
使筛箱作往复摆动。为使筛面上的颗粒能够向前运动，常常把筛面安装成倾斜
的。吊杆与
筛箱成一定角度，筛面在向前运动的同时，就会稍微向上抬高一些，物料则被
抛起并落在
筛面上的靠前位置，即向前跳动一次。筛箱不断摇动，物料不断缶前跳动。徭
动筛的优点
是筛箱的摇动幅度不因给料量的变化而变化，即运动稳定，缺点是生产率和效
率较低，因
此在新设计的选煤厂中已不再被选用。
（
5
）
弧形筛
弧
形筛是一种具有一定的曲率半径与包角的固定条缝筛，主要作用是在选煤工艺中用
于脱水
、脱介、脱泥。其主要缺点是筛上产物的水分较高。
在选煤厂
弧形筛主要用地细
粒煤和煤泥的预先脱水、脱泥和脱介。由于弧形筛的泄水能力很大，故
选煤厂亦将其用在
脱水筛之前作为预先脱水的设备。
（
6
）
振动筛
振
动筛是目前许多工业部门应用最广泛的筛分机械。在选煤厂的筛分、脱水、脱泥、
脱介等
到生产环节，基本上都是振动筛在工作。
振动筛可按产生振动
的方法不同来分为偏心振动筛、惯性振动筛和电磁振动筛。由于
惯性振动筛结构简单，工
作性能好，发展很快，结构日趋完善，性能越来越好。
惯性振动筛可按振动轨迹的不同来分为圆振动筛与直线振动筛。
圆振动筛是选煤厂使用较多的一种筛分机。这种筛子的结构简单、造价低廉，维修工
作量少。
圆振
动筛按使用激振器的个数分为单轴圆振动筛和双轴圆振动筛。
直线振动筛是目前我国的选煤厂所使用最多的一种振动筛。直线振动筛与其他的筛子
比较
，具有结构简单、使用可靠、制造容易、筛分效果好等优点，是目前我国选煤厂中使
用最
广泛的一种较好的筛分设备，
现在我国的直线筛已有
DS
和
ZS
两个系列产品，
并且性
能良好。
由于固定筛结构简
单，安装方便，成本低，再加上本次设计要求的是一种往复式运动
的筛选机，运动形式单
一，所以选择固定筛为本次设计的筛选机结构形式，其传动结构简
图如图
2-2
所示。
图
2-2
曲柄连杆简图
5
2.2
筛选机总体结构设计图
图
2-3
筛选机总体结构设计
2. 3
工作原理
当电机启动后，首先通过<
/p>
V
带，将动力传递到一级圆柱减速器，然后再通过曲柄滑块
机构将输出的功率传递给固定筛，使其沿一定倾角做往复运动。
根据使用要求
,
筛子的行程
S=1000mm ,
依据
该尺寸可设计曲柄具体尺寸
,
小轴的转动
半径
R = S/2
=500mm
。
如图
2-2
所示
,
部件
4
为机架
,a
为曲柄的长度，
b
为连杆的长度。
对
于对
心曲柄滑块机构
,
由于
e= 0,
故其曲柄存在的条件为
:a≤b
。
取
<
br>1000mm
a
曲柄
1,<
/p>
与机架
4
可以作
整周的相对转动
,
它们之间的夹角
α<
/p>
可以在
0
到
36
0°
的范围内变化。同样
,
曲柄
1
与连杆
2
之间也可
作整周相对转动
,
它们之间的夹角
β<
/p>
也可在
0°
—
3
60°
范围内变化；连杆
2
与滑块
3
在机架上的移动方位线之间夹角为
γ
，只能在小于
360
的范围内变化
,
即此两构件之间只能
相对摆动。
2.3.1
曲柄连杆机构的运动分析
用图解法来
求连杆的长度
,
已知的曲柄的长度为
R
=500mm,
以给定连杆的
3
个特殊
位置
,
可求出连杆的长度。
图
2-4
中
，
a
为曲柄的长度，
b
为连杆的长度。
已知滑块的行程为
，可以求出
a=500mm
，根据总体结构之间的位置关系，取
连杆的长度
b=2
150mm
，曲柄转速
n
曲
=
60r/min
，计算滑块的运动速度为：
2
π
n
曲
r
2×
π
×60×
0.
125
V<
/p>
?
?
?
10
?
3
m/s
=0.785m/s
（
2-1
）
60
60
6
2.3.2
往复式筛选机的运行阻力分析
粉末状
物质筛选机运行时，电动机功率主要消耗在克服下列阻力上。
（
1
）
正行时：
底板在钢棒上的运行阻力
F1
和粉末状物质欲固定侧板的摩擦阻力
F2
。
（
2
）
逆行时：底板在钢棒上的运行阻力
F1
和粉
末状物质与底板的摩擦阻力
F3
。
<
/p>
除此之外，还有一些能量消耗于克服底板的加速运动时的运行阻力上，往复式运动机
构在正行时的功耗是有效功耗，在逆行时的功耗是无效功耗，往复式机构的运行阻力计算
公式如下：
F=
1
[
(m
1
+m
2
)g+pl
3
b
]
?
F
2
=
??
[
h
2
?
(l
1
-l
2
)g+pl<
/p>
3
h
]
F
3
=
?
(
m
1
g+pl
3
h
)
式中：
（
1
）
m
1
为粉末状物质的质量，单位
kg
；
（
2
）
m
2
为给料运动部件的质量，单位
kg
；
（
3
）
g
为重力加速度，
g
=9.8m/s
；
（
4
）
p
为料仓出口处的压力，
N
/m
2
；
（
5
）
l
1
为筛选机底板水平投影长度，单位
m
；
（
6
）
l
2
为料仓出口对底板有效压力区长度，单
位
m
；
（
7
）
b
为筛选机槽体净宽度，单位
m
；
（
8
）
?
为底板在钢板上的运动阻力系数，
?
=0.08
；
（
9
）
?
为粉末状的测压系数；
（
10
）
<
/p>
?
粉末状物质的松散容重，
?
=950
kg
/m
3
；
（
11
）
<
/p>
h
为粉末状物质的厚度，
h
?
0.7
h
1
；
查阅资料可知：
正行阻力：
F
4
?
F
1
?
F
2
逆行阻力：
F
5
?
F
1
?
F
3
运行阻力计算公式为：
7
2-2
）
2-3
）
2-4
）
2-5
）
2-6
）
（
（
（
（
（
F
0
?
1
2
(
F
4
?
F
5
2
)
（
2-7
）
2
往复式筛选机的运行阻力可以由以下简化公式计算：
F=(m
1
1
+m
2
)g
?
（
2-8
）
F
2
=
??<
/p>
h
2
?
l
1
g
（
2-9
）
F
3
=
?
m
1
g
（
2-10
）
根据实际情况，取
m
1
=0.7
t
，
m
2
=0.4
t
，则：
F=(m
1
1
+m
2
)g
?
=
（
0.9+0
.2
）
?
9.8
?
0.08
?
10
< br>3
=862N
；
F
2
=
??
h
2
?
l
1
g
=0.9
?
0.995
?
0.8
2
?
600
?
1.2
?
9.8=4044N
；
F
3
=<
/p>
?
m
1
g
=0.9
?
900
?
9.8N=7938N
；
所以，正行阻力为：
F
4
?
F
1
?<
/p>
F
2
=862
+4044
（
N
）
=4906N
逆行阻力为：
F
5
?
F
1
?
F
3
=862+7938(N)=8800
N
由式
2
-7
计算所得：
F
< br>0
?
1
2
1
(
F
4
?
F
5
2
)
=
(4906
2
?
8800
2
)
N=7124N
2
2
2. 4
筛子设计
筛子采用的是叠加式
,
就是把筛体连接在架子上。筛体是在一矩
形框上焊接上直径为
6mm
的圆柱体形的钢筋
< br>,
铜屑从想个的柱体之间的空隙中漏下。
当筛架左右运
动时
,
筛体连
同筛架一起运动。这种结
构的筛子主要是便于维修
,
在能满足使用要求的前提下也很经
济
实用。
2. 5
导轨设计
可以设计成在角钢架上固定
几根滑柱
,
然后在滑柱上分别安装几个滚珠
,
滚珠可以在
8
滑柱上自由滑动
< br>,
最后
,
把筛子安装在固定座上
,
实现了筛子沿滑柱自由滑动。这样
,
大大的减
小了筛子运行时的运动阻力
,
改善了筛子的运行状况。
三项异步电
机用于带动传动装置工作，它是筛选机的动力来源，功率可以根据实际需
要做调整。在工
作时，首选将三项异步电机通上电，然后电机带动齿轮转动，间接带动曲
柄盘的转动，继
而在带动偏心轮的转动。最后偏心轮机构带动筛网的前后往复运动，然后
实现筛面上的物
料因为筛的往复运动而获得惯性力，克服与筛面间的摩擦力。可以产生与
筛面的相对运动
。最后因为筛选的颗粒小于筛网孔，最后落入收集装置。
9
3
筛选机结构设计
3.1
电动机的选择
3.1.1
选择电动机类型
本设计中的往复式粉状物质筛选机，工作环境粉尘多，功率要求较大，选择
Y
系列三
相异步电动机。
Y
系列三相异步电动机具有高效、节能、起动转矩高、噪声低、振动小和
运行安全可
靠等优点，一般用于各种机械设备，如金属切削机床、鼓风机和水泵等。
3.1.2
选择电动机容量
电动机所需工作效率为：
p
w
P
d
?
即：
P
d
?
Fv
?
（
3-1
）
????
传动装置的总效率为：
?
?
?
?
??
?
2
.
?
< br>?
2
.
?
?
.
?
?
（
3-2
）
参考文献【机械设计手册】，查表
2-3
可知：
（
1
）
V
带传动效率，
?
1
?
0.96
；
（
2
< br>）滚动轴承传递效率（一对），
η
2
=
0.99
；
< br>（
3
）闭式圆柱齿轮传递效率（一对）
< br>η
3
=
0.97
；
（
4
）弹性联轴器传递效率，
η
4
=<
/p>
0.99
；
（
5
）曲柄连杆传递效率，
?
5
?
0.99
。
代入式
3-2
，求出总传递效率
?
=0.87
。
由式
3-1
可知，所需电动机的功率为：
Fv
7124
?
0.785
P
d
?
=
= 6.43KW
????
1000
?
0.87
因
载荷有轻微冲击，故电动机额定功率
P
cd
要大于
P
d
，查表
K.1Y
系列三相异步电动
机的技术数据，选用
P
cd
为
7.5
KW
。
10
3.1.3
确定电动机转速
连杆所需的转速
n
连
=
60
r/min
。
< br>按推荐的传动比合理范围，取一级圆柱齿轮传动减速器的传动比范围为：
i
齿
=4~8
，取
V<
/p>
带传动比范围为：
i
V
< br>=2.5~3.5
，则总传动比理时范围为
i
总
=10~28
。
那么，电动机转速的可选范围为
n
电
=
i
总
×
n
连
=
（
10~28
）
×
60=60
0~1680
r/min
参考表
K.1
，经过比较同时结合本次设计
的实际情况，选取电动机型号为：
Y160M-6
，
n
电
= =970
r/m
in
，额定功率为
7.5
KW
。
3.1.4
总传动比及其分配
根据选定的三相异
步电机转速
970r/min
，曲柄转速
60r/min
，可以计算总传动比
:
（
1
）
总传动比
n
电
i
?
（
3-3
）
n
曲
所以，
i
=
16.16
。
（
2
）
分配传动装置各级传动比
查表
2-1
，传动比可按下式分配：
i
1
=
（
1.3
~
1.4
）
i
2
（
3-4
）
即
i
1
=
i
，代入式（
3-4
）得：
i
2
i
1
=
1.35
i=
1.35
?
16.16
=4.67
i
16.16
< br>所以，
i
2
=
< br>=
=3.46
。
i
1
4.67
3.1.5
传动装置运动和动力参数计算
（
1
）
计算各轴转速
筛分机各轴的转速要根
据选定电动机的满载转速
n
电
及传动比
来进行计算。
在此我们作
如下定义：
筛
选机传动装置中从高速轴到低速轴依次编号为
0
轴
（电动机轴）
、
Ⅰ
轴和Ⅱ<
/p>
轴；
相邻两轴传动比为
i
12
和
i
23
。
各轴转速如下：
11
0
轴（电动机轴）
n
电
=970 r/min
Ⅰ
轴（中速轴）
n
带
=
n
电
970
?
=207.71 r/min
i
12
4.67
Ⅱ
轴<
/p>
(
低速轴
)
n
齿
=
（
2
）
计算各轴功率
<
/p>
n
带
i
23
?
207.71
=60.03 r/min
3.46
各轴的输出功率定义为
P
0
、
P
1
、
P
2
，计算如下：<
/p>
0
轴（电动机轴）
P
0
=
P
d
=6.43KW
Ⅰ
轴（中速轴）
P
1
=
P
0
.
?
1
=6.43
?
0.96=6.17 KW
Ⅱ
轴
(
低速轴
)
P
2
=
P
1
.
?
2
.
?
3
=6.17
?
0.99
?
0.97
=5.93 KW
（
3
）
计算各轴扭矩
各轴的输出扭矩定义为
T
0
、
T
1
、
T
2
，计算如下：
P
6.
4
3
0
轴（电
动机轴）
T
0
?
T
d
=
9
5
5
0
d
=
9
5
< br>?
5
0
=63.31N.m <
/p>
n
电
970
P<
/p>
6.
1
7
9
5
5
0
1
=
9
5
?
5
0
Ⅰ
轴（中速轴）
T
1
=
=283.68N.m
n
带
2
0
< br>7.
7
1
Ⅱ
轴
(
低速轴
)
T
2
=
9550<
/p>
P
2
5.93
=
9550
?
=943.39N.m <
/p>
n
齿
60.03
通过以上计算，传动装置传动比和运动动力参数值如表
3-1
所
示。
表
3.1
传动比及运动参数表
轴号
0
1
2
传动比
i
4.67
3.46
转速
n(r/min)
970
207.71
60.03
功率
P(KW)
6.43
6.17
5.93
扭矩
T
（
N.m
）
63.31
283.68
943.39
3.2
带传动的设计及校核计算
（
1
）设计功率
P
C
12
由表
14
.1-12
查的工况系数
K
A
=1.1
。
P
=
K
P
=1.1
?
7.5KW=8.25KW
C
A
d
（
2
）选定带型
根据
P
C
=8.25KW
和
n
电
=970 r/min
，由图
14.1-2
确定为
A
型。
（
3
）传动比
i
12
=
n<
/p>
电
n
?
970<
/p>
=4.67
带
207.71
（
4
）小带轮基准直径
参考表
14.1-18
和图
14.1-2
，取
d
d1
=125mm
大带轮基准直径
d
d
2
?
i
1
2
d
(
d
1
?
< br>1
?
)
=4.67
?
125
?
(1-0.01)mm=577.91mm
由表
14.1-18
取
d
d2<
/p>
=560mm
。
（
5
）大带轮轴的实际转速（
I
轴转速）
n
带
=
（
1-
ε
）
n
电
d
d1
(1
?
0.01)
?
970
?<
/p>
125
d
=
d2
150
r/min=800.25r/min
（
6
）带速
v=
?<
/p>
n
电
d
p1
60
?
1000
?
3.14
?
970
?
125
60
?
< br>1000
m/s=6.35m/s
此处取
d
p1
?
d
d1
。
（
< br>7
）初定轴间距
按下列公式选择：
0.7
（
d
d1
+
d
d2
）
?
a
0
?
（
2
d
d1
+
d
d2
）
所以
47
9.5
?
a
0
?
1370
，按要求取
a
0
=
700
mm
。
（
8
）所需基准长度
计算公式如下：
L
< br>?
（
d
2
d2
-d
d1
）
d0
=
2
a
0
+
2
（
d
d1
+
d
d2
）
+
4
a
0
所以，
L
?
?
2
?
700
+
?
（
（
560
-
125
）
2
?
d0
=
?
2
125
+
560
）<
/p>
+
4
?
700<
/p>
?
=2543.6mm
。
?
13
3-5
）
3
-6
）
（
（
由表
14.1-7
选取基准长度
L
d
=
2500
mm
。
（
9
）实际轴间距
a
?
a
L
-L
2500
-
2543.6
0
+
d
d0
2
=
（
700
+
2
）
mm=678mm
。
安装时所需最小轴间距
a
min
?
a
?
0.015
L
d
?
(678
?
0.015
?
2500)
mm=640.5mm
。
张紧或补偿伸长所需最大轴间距
a
max
?
a
?
0.03
L
d
?
(678
?
0.03
?
2500)
mm=753
mm
。
（
1
0
）小带轮包角
a
< br>d
d2
-d
d1
1
?
180
?
a
?
57.3
=
180
?
560
-
125
678
?
57.3
=
143.24
（
11
）单根
V
带的基本额功率
根据
d
d1
=125mm
和
n
电
=970 r/mi
n
由表
14.1-17c
查得
A
型带
P
1
?
1.37
KW
。
（
12
）考虑传动比的影响，额定功率的增量
?
P
1
由表<
/p>
14.1-17c
查得：
?
P
1
=0.11KW <
/p>
（
13
）
V
带的根数
计算公式如下：
z
< br>?
P
c
(
P
1
?
?
P
1
)
K
?
K
L
由表
14.1-13
查得
K
?
?
0.9
。
由表
14.1-15
查得
K
L
?
< br>1.09
。
z
?
8.25
(1.37
?
0.11)
?
0.9
?
1.09
=5.682
根，取
6
根。
（
14
）单根
V
带的预
紧力
计算公式如下：
F
0
=
500(
2.5
K
-
1)
P
c
?
mv
2
?
zv<
/p>
由表
14.1-14
查得
m=0.10kg/m
F
=
500(
2.5
-
1)
?
8.25
0
?
0.1
?
6.35
2
0.9
6
?
6.35
N
=196.5N
14
3-7
）
3-8
）
（
（
综上所述，设计结果如下表所示。
表
3.2
V
带选择参数
名称
小带轮
大带轮
带
基准直径
(mm)
125
560
轴间距
(mm)
根数
6
3.3
齿轮传动的设计及校核计算
<
/p>
3.3.1
选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（
1
）
根据筛选机的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
（
2
）
精度选择
筛选机为一般性工作机，速
度不高，故选用
8
级精度。
（
3
）
材料选择
由表
5.6
选择小齿轮材料为
40Gr
，
调质处理，齿面硬度
HB
1
=280H
BS
；大齿轮材料为
45
钢，调质处理
，齿面硬度
HB
2
=240HBS
；两个齿轮齿面硬度差
HB
1
?
HB
2
=40HBS
，在
25-50HBS
范围内。
（
4
）
初选齿数
小齿轮齿数
z
1
=25
；大齿轮齿数
z
2
?
i
2
z
1
?
3.46
?
25
=86.5
，取
z
2
=8
6
。
3.3.2
按齿面接触疲劳强度设计
2
K
T
u
?
1
?
Z
E
Z
H
Z
?
?
由式，
d
1
?
3
?
< br>t
1
?
?
d
u
?
[
?
H
]
?
2
（
1
）
确定设计公式中的参数
1
）
初选载
荷系数
K
t
=1.3
< br>。
2
）
小齿轮传递的转矩
6
T
1
'
?
9.55
?
10
6
P
1
/
n
带
?
9.55
?
< br>10
?
6.17
/
207.71N.m
=283.68N.m
3
）
选取齿
宽系数
?
d
查表
5.9
得
?
d
=1
。
4
）
弹性系数
Z
E
查表
5.11
得
Z
E
=189.8
。
15
-
-
-
-
-
-
-
-
-
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