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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：抬包清理机床设计学生姓名： 学 号：0604103505专 业：机械设计制造及自动化班 级：机06-5班指导教师： 抬包清理机床设计摘 要随着铝工业的飞速发展,电解铝工业对现代化技术装备的需求日益迫切。而我国传统的清理电解铝用铝包的清理均采用人工清理的方法,工作条件差,工作量大,劳动强度高,工作效率低,清理周期长。应本着降低工人劳动强度、改善工作环境、提高生产效率的目的,特别是结合我国电解铝厂的实际情况,应用当今先进技术,设计制造出了第一台铝包清理机;铝包清理安装在电解铝厂铸锭车间,用于清除液态金属铝出铝抬包中的铝渣和沉淀物,实现铝包清理机
2、械化;目前首台铝包清理机样机已经制造完成,正处工业试验阶段。关键词:铝包清理机;机械结构ladle cleaning machine tool designAbstractAlong wit h the fast development of aluminum indust ry t he elect rolytic aluminum indust ry de2mands urgently t he modernization technical equipment . But t he t raditional cleaning up aluminum clad was done by ha
3、nds , t he working condition was bad , t he workload was big , t he labor intensity was high ,t he working efficiency was low , t he cleaning up cycle was long. To reduce t he worker labor intensity , to improve working conditions and to enhance production efficiency , specially according to the act
4、ual sit uationof t he elect rolysis aluminum plant s in China , our company has applied the vanguard technology designing and manufacturing a fir st Aluminum - clad cleaning machine. The aluminum - clad cleaning machine has been installed in t he aluminum ingot casting workshop , used to clean up al
5、uminum dregs and deposit s lef t in t he aluminum - clad , which realized aluminum - clad cleaning up in mechanization ; At present the fir stprototype of aluminum - clad cleaning machine has already been made and now placed in indust rial testingstage.Key words :Aluminum - clad cleaning machine ;me
6、chanical st ruct ure目 录摘 要I第一章 引 言31.1 吸铝真空抬包的研制与开发31.1.1 吸铝抬包制造的技术难点41.1.2 铝水抬包在生产中的问题51.1.3 抬包清理国内外发展状况51.2 抬包清洗机床总体设计要求6第二章 设计思路与分析8第三章 固定机座的外形及参数设计93.1 工作台部分外形参数的设计93.1.1 挡板及肋的尺寸设计93.1.2 V型铁的设计参数93.2 主机部分的设计103.2.1 导轨的参数设计103.2.2 导轨机架的设计10第四章 夹紧装置的参数设计134.1 夹紧液压缸的选择134.1.1 确定液压缸结构类型和各部分的连接形式134.
7、1.2 液压缸基本参数的计算13第五章 铣刀装置的参数设计175.1.1 铣刀盘的参数计算175.1.2 连接法兰的选择185.1.3 刀杆轴的尺寸确定185.1.4 滚动轴承及轴承座的选择195.2 键的选择和强度计算27第六章 主机小车的参数设计286.1 减速器的设计及选用286.1.1分配传动装置传动比286.1.2传动装置的运动和运动参数的计算286.1.3齿轮的计算286.1.4减速器的选取316.2 、联轴器的选择336.2.1 刀杆、低速轴之间的联轴器的选择336.2.2减速器高速轴与马达之间的联轴器346.3 液压马达的选择366.4 主机小车车身尺寸的确定39第七章 进给装
8、置的设计40第八章 液压系统的设计42参考文献44第一章 引 言1.1 吸铝真空抬包的研制与开发真空抬包是电解铝冶炼过程中的一个重要设备，其主要功能是将电解槽中的电解铝液吸出并倒运至混合炉。在其结构上分为小型和大型。小型吸铝真空抬包在外形上一般为普通倾注式锥桶形真空抬包，在结构上可分为包体、人孔、吊架、吸铝管、减速机及真空管等几部分，其容重一般在2吨以下，体积小，减速机为手动操作。小型抬包主要用于小型电解铝厂，工作时直接采用负压吸铝，需要单独配置一套真空系统，由于吸入空气温度较高，真空泵一般采用水环真空泵，设备配置价高，抬包的清渣、检修及砌包衬均通过人孔进行，极为不便，为提高使用效率，小型抬包
9、使用时往往需要大型敞口浇包配合使用，这样会带来铝液热量的损失。大型吸铝真空抬包主要由包盖、包体、包衬、吊架、人孔、快开盖、喷射器、吸铝管、减速机、电机等部件组成。其主要特点表现在以下几方面：(1)外形为圆柱状，方便制作、节省材料，与同体积锥桶形真空抬包相比，散热面积小，有利于保温。虽然锥桶形抬包比圆柱状抬包更有利于清理熔渣及残余铝液，但对于大容积抬包清除残渣已较为方便。(2)采用茶壶式浇包的结构形式，铝液从包底浇出，熔渣被挡在包内，撇渣效果好。(3)抬包带包盖，包盖与包体采用活节螺栓连接，固定方便。包盖与包底封头采用平底封头。抬包大修、清渣、砌包衬均可开盖进行，十分方便。考虑到抬包的少量清渣、
10、日常检修以及解决抬包在使用间歇中自身散热的问题，在包盖上设立了人孔。(4)包嘴盖设计成快开的结构形式，包嘴盖与包口管铰接，并采用偏心自锁机构来控制包嘴盖的开启与关闭，使用安全方便。(5)采用喷射器利用压缩空气抽真空吸铝。考虑到电解槽工作时，打壳下料、母线提升等工序均采用压缩空气工作，因此可与电解槽共用一个气源，减少设备配置喷射器由工作喷嘴、负压室、扩压管、接收室、消声器等组成，压缩空气通过收缩的喷嘴后，在负压室内形成一束高速射流，吸卷负压室内的空气一起进入扩压管，在扩压管内减速扩压后进入接收室，最后在接收内消音后排出至大气。(6)减速机是抬包的倾转机构，由于抬包容积的增大，自重及盛铝量均增大，
11、抬包的倾转力矩增大，手动倾转费力、效率低而且不安全，该减速机在结构形式设计为手动与电动均可，正常操作为电动，手动为检修和突发事故时用，手动与电动的切换采用爪式离合器，切换迅速方便，安全可靠。该减速机电动为三级蜗轮蜗杆减速，手动为两级蜗轮蜗杆减速，减速比大。1.1.1 吸铝抬包制造的技术难点吸铝抬包制造的技术难点有以下几方面：(1)包盖与包体的密封及防变形措施。对于大型吸铝真空抬包，包体直径较大，包盖与包体法兰采用凸凹止口密封，密封件为石棉盘根。由于包盖与包体受热不均以及包体在起吊时的受力不均，容易导致包盖与包体法兰止口错位，从而引起密封不严。对于这个问题，一方面要加强包体与包盖强度，包体与包盖
12、均需加筋，采用厚法兰。另一方面要采用合理的密封方式，可将包盖法兰嵌入至包体法兰内，形成双重止口密封，一旦小止口密封失效，可启用大止口密封。(2)包衬及吸铝管使用寿命。对于小型吸铝真空抬包，由于其直径小、高度低，采用耐火砖砌包衬，其强度足可满足其使用寿命，对于大型吸铝真空抬包，由于其容积大，包衬必需采用浇注料整体浇注，其强度才可满足使用寿命。吸铝管属耗损件，为提高其使用寿命，可采用耐温900 以上的耐热铁铸造，并需进行热处理，耐热铁材质中Si含量不可过高，以防止和电解槽中的氟化盐发生化学反应，影响吸铝管使用寿命。(3)转轴位置的确定及倾转力矩的计算。对于大型吸铝真空抬包，由于采用电动操作，从操作
13、安全的观点出发，转轴位置应高于空包和满包的重心。抬包倾转力矩包括空抬包包体所引起的转矩，以及在浇注过程中由于铝液不断倾出，余留在抬包内的铝液所引起的转矩，此外还有转轴与其轴颈的摩擦力矩，三者均为转角的函数。用分析计算求转矩比较复杂，采用计算机编程可方便求得。1.1.2 铝水抬包在生产中的问题铝水抬包是电解铝厂必不可少的铝液运输容器。而铝水抬包的铝渣清理是摆在厂家面前的一个严峻的问题。铝厂在每天出铝后都要对抬包进行彻底清理。对于年产量10万吨左右的中型铝厂每天至少有12个抬包进行运转。国内绝大多数电解铝厂都采用人工方法对抬包进行清理，其方法是用铁锤、铁钎、风镐等简单的劳动工具对其进行清理，工人劳
14、动强度大，生产效率低，通常2人一天清理一个抬包，而且抬包内壁保温材料经常被破坏，效果不佳。考虑到国内那么多的电解铝厂，每天的非必要的清理支出就是一个不菲的数目。1.1.3 抬包清理国内外发展状况丹江口铝厂在97年曾引进丹麦3吨抬包清理机一台，虽然运行几年效果尚可，但维护费用高昂，近来更由于设备老化，已经停用。但是在国外，早已经实现了清理的自动化，意大利Thmormw Technology公司开发出一种新型的有色金属抬包自动清理机，设备由专家组集体研制，并和铝及其它有色金属用户合作对各种类型的抬包进行了清理试验。这种新型的有色金属抬包自动清理机是一种特殊的铣床，可三维动作，微机控制移动，铣刀备有
15、可更换的齿在抬包内侧工作，清理粘在抬包内侧和底部的金属渣.可用于圆柱型、圆锥型、椭圆型抬包。这家公司采用一种特殊控制程序驱动和检查铣刀的运行，能达到彻底清理抬包的目的。该设备还能在更换耐火材料包衬时除去旧的耐火材料包衬，设备装在一干净防尘的柜里，前部份由一滑动通道组成，易于开启，后半部份在地面固定，抬包由天车运送。整个清理工作完全自动化，其主要特点是:投资成本低、清理周期短，易于使用，维护方便，运行和维护费用低，由于铣刀清理的动作均匀，可延长耐火材料使用寿命，并清除了操作者工作区域的粉尘和噪音，由于清理过程完全自动化，所以不需要很高的操作水平。基于国内的市场对抬包清洗机床的急需和市场上该产品的
16、空白，沈阳冶金设备厂提出开发一种适应5吨抬包清理的专用清理机床的想法，并委托我校进行研制。要求这种专用清理机床技术先进、结构简单、生产效率高、制造成本低、易于维护、整体动、静态性能好节省能源降低工人的劳动强度造型美观。1.2 抬包清洗机床总体设计要求机床是人类在长期生产实践中不断改进生产工具的基础上产生的。随着社会生产的发展和科学技术的进步，机床设计思想也在不断改进、发展和完善。机床设计思想的主要内容是，把实际问题简化为模型，根据提供的数据和选定的目标函数。一台好的铣床应具有以下几个方面的特点:l)良好的使用性能所有的动作都要符合清理的工艺要求;运动平稳准确，具有足够的强度和刚度，能保证规定的
17、运动；可靠性高；使用维修方便，操作简单安全。2)合理的技术性能指标清理后的铝包应保证满足客户提出的要求。例如:清理后的抬未清理干净等情况;具有一定的灵活性，能适应一定范围产品规格、品种变化的具有合理的自动化程度。要根据需要和可能性来综合考虑，的追求先进性;贯彻标准化、通用化和系列化;结构简单，制造容易，成本低;生产效率高、能耗少;节约材料。3)其他减轻劳动强度，改善劳动条件，提倡绿色设计，讲究技术美学，创造文明生产条件；留有发展的余地，需要改进时而不致造成全机废弃。第二章 设计思路与分析方案设计是整个设计的关键，是从质的方面保证设计水平的重要步骤。根据设计要求及设计数据分析，本机采用手动按钮控
18、制，可以实现单个动作的开停控制，并且操作方便。主要组成部分：1. 固定机座部分：主要实现抬包的固定，夹具的安装，以及主机小车的支撑导向等作用2. 主机小车部分：作为轴承座、减速机以及液压马达的基础装置，以及小车整体在固定机座上的导轨的平移装置3. 夹紧装置：主要用于抬包的固定，采用液压缸驱动4. 铣刀装置：包括铣刀头、连接法兰以及带有叶片的铣刀杆装置5. 进给装置：采用后置液压缸进给第三章 固定机座的外形及参数设计固定机座部分是整部设备的基础部分,它分为工作台部分和主机部分,分别用于夹紧装置和主机部件的支撑固定工作台部分用于夹紧装置的固定。主机部分固定机座用于主机的固定,分为底座、轨道座、轨道
19、、机座连杆及机械限位装置。3.1 工作台部分外形参数的设计已知参数：空抬包重量3吨，内径1800，外径2032，外形全高1310，抬包有效深度1200。根据所需，总体长度为7550mm，宽度为3514mm，高度为100mm，底座的固定方式采用地脚螺栓固定。3.1.1 挡板及肋的尺寸设计 根据需要，挡板长度2000mm，高度1000mm，厚度100mm。材料为HT200所以，根据机械设计手册，肋的厚度：0.8s=0.8100=80mm（s为壁厚，即挡板的厚度）肋的高度：500mm。材料选择HT2003.1.2 V型铁的设计参数在这里，v型铁的主要用途是固定抬包的位置，以及通过适当添加垫板来调整抬
20、包的中心高度。根据抬包的外形尺寸，v型铁总高度定位500mm，厚度为100mm。材料选择为HT200固定采用地脚螺栓固定。地脚螺钉选择为M16，长度为80mm。3.2 主机部分的设计3.2.1 导轨的参数设计鉴于为了实现主机小车的直线运动，导轨选择常用的机床导轨设计方案，及采用燕尾形滑动导轨，此形式的导轨有点在于机构简单，维修方便，普遍应用于大型机床、冶金设备。通过机械设计手册介绍，选择的燕尾形导轨的形状如下图所示：其中b为斜镶条小段厚度，滑座及镶条斜度K为1:50；1:100，镶条法向斜度垂直与550方向的斜度K：1.82:50；0.82:100。在其中以系列参数中选择下面一组参数：HH1d
21、bAA1BB1B2(=)F8081.58010500510612624.1125733.68其中B2取为1303.2.2 导轨机架的设计因为考虑到节省材料，减轻重量，此结构采用型钢中的H型钢H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。H型钢分为宽翼缘H型钢（HK） 、窄翼缘H型钢（HZ） 、H型钢桩（HU）。H型钢的优点在于：钢截面形状经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小，与普通工字钢比较
22、，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40%；又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25%。常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑（如厂房、高层建筑等），以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等。H型钢属于高效经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)，由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承裁能力。不同于普通工字型的是H型钢的翼缘进行了加宽，且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺桂和其他构件连接。其尺寸构成合理系列，型号齐全，便于设计选用。基于上述H型钢的优点，在这里选择HM型号H型钢，
23、其参数为H=400,B=300,t1=10，t2=16，r=25，理论重量：107kg/m 。 （其中：H-高度,B-宽度,t1-腹板厚度,t2-翼缘厚度,r-圆角半径）具体的H型钢焊接的截面图如下： 导轨与机架之间的连接采用焊接第四章 夹紧装置的参数设计夹紧装置包括夹紧部件、支撑部件等。进行清理工作前把需要清理的抬包人工拆下抬包上盖部分和吸铝管部分并吊离现场,起重设备吊起铝包,人工利用铝包上的蜗轮蜗杆装置将铝包旋转- 90后安放到工作台上的支撑部件上,然后控制液压系统使夹具夹紧抬包,实现铝包的夹紧过程;结束后,夹紧部件松开,旋转55,回初始位置,起重设备吊起铝包,人工利用铝包上的蜗轮蜗杆装置
24、将铝包旋转90 后,将铝包的上盖部分和吸铝管部分安装原位后继续使用。4.1 夹紧液压缸的选择已知参数：抬包电解质的剪切强度为70MPa，电解质厚度为300根据已知参数70MPa，可算出铣刀在抬包在径向的受力Fs，因为=Fs/A= ，Fs=A，则：Fs=70106/4(180010-3)2-(150010-3)2=54.428103N则抬包整体所收扭矩M=Fsd=54.4281031800103=9.8104N.M(其中d为抬包内径)4.1.1 确定液压缸结构类型和各部分的连接形式根据液压缸的工作特点，应选择的结构类型为双作用单杆伸缩缸，以便实现夹具的摆动，正是由于液压缸也随之摆动，所以液压缸应
25、选择头部和尾部均为耳环式的连接方式4.1.2 液压缸基本参数的计算（1）首先应该对液压缸的活塞杆的受力F1进行计算，那么首先应该知道夹具头部受抬包的竖直方向的受力F，下面对抬包的受力分析如下： 查机械设计手册第一卷表1-1-7，=0.3，则由力学平衡可得：G+F=2N/2M=（F+2N）D/2 取=120o ，则算得F=87.5KN下面开始计算液压缸活塞杆的受力，计算受力前则需对夹具杆的长度进行分析： 设夹具杆长边长度x，短边长度y，则根据实际中的具体尺寸，可列下列等式：x ；解得：x=1152.43，y=1000.837下面以液压缸支点为分析对象，进行受力分析：Fax+F1；Fay+F=F1
26、；解得：F1=98.5KN所以求得液压缸活塞杆所受力为98.5KN。（2）工作压力的选定：P=10MPa（3）缸筒直径的计算 =117由于活塞杆受拉，取d=0.3D=351根据机械设计手册（GB/T2348-1993），取D=125，根据速比=1.3，取d=63（4）活塞的运动速度的确定：为避免活塞最低运动速度太低，从而产生爬行，一般取v0.10.2m/min，因此取此液压缸活塞回程时v=0.5m/min（5）最大允许长度Lk Lk= （安全系数nk=3.5） 根据安装方式，活塞杆计算长度L=Lk（6）缸筒的材料：选择Q420根据以上的计算，在机械设计手册上选择型号为工程液压缸HSG125型的
27、液压缸其具体的外形如下图所示： 第五章 铣刀装置的参数设计铣刀装置包括带有硬质合金刀片的铣刀盘和带法兰、螺旋叶片的铣刀杆。由主轴带动旋转,由固定在固定机座连杆上的进给液压缸推动主机与镗刀沿轨道进给。铣刀盘与铣刀杆法兰、铣刀杆与主轴间的定位采用圆周定位,键传动、螺栓联接固定的方式。铣刀盘端面上装有硬质合金铣刀,分为三组,呈120 度均列;刀与刀之间的距离几乎相等且不在同一圆周上,使铣削头旋转时刀头覆盖整个端面。外侧装有弯头硬质合金铣刀,呈三点120 度均布圆周,与端面铣刀一起完成对铝包的清理工作。为使端面上的铣刀旋转时覆盖整个端面,对位于端面上最内侧和最外侧的两把铣刀刀片的结构进行调整,使其在不
28、改变机械性能的前提下,在旋转时覆盖(切削) 的面积增大。5.1.1 铣刀盘的参数计算因为已知铣刀径向的切削力F=5.4428104N，根据需要，取铣刀的切削速度v=0.3m/s,则n=v/r=0.3/0.9=22r/min. 则铣刀的切削所需功率P0=刀片的材料：硬质合金。所谓硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在1000时仍有很高的硬
29、度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。硬质合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴等。5.1.2 连接法兰的选择为使铣刀盘与刀杆连接起来，这里采用法兰连接，法兰连接的主要特点是拆卸方便、强度高、密封性能好，而且使用也方便，能够承受较大的压力。其属于标准件，在机械设计手册上选择甲型平焊法兰，型号为JB/T4701-2000其基本的参数有：公
30、称压力为1MP，公称通径：900mm ；法兰外径：1030mm；直径：990mm； 厚度：60mm；通孔直径：23mm ；通孔个数：48 ；重量：84.3kg5.1.3 刀杆轴的尺寸确定选择轴的材料和热处理方式：选择轴的材料为45钢，经调质处理, 其机械性能由表7-1查得：650MPa，=360MPa，=300MPa，155MPa；查表7-3得，60MPa。初算轴的最小轴径：Dmin 。 轴的最危险截面处需开两个键槽，故将最小轴径增加12%，查机械设计手册，取标准直径为与后面的减速器的低速轴的轴径一致，以便选择配套的联轴器，这里选择刀杆轴的直径为170mm按弯曲扭转合成应力校核的强度 进行校核
31、时，通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面的强度。根据机械设计课本式（155）及上表中的数据，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=前已选轴材料为45钢，调质处理。查表15-1得=60MP ，故此轴合理安全.5.1.4 滚动轴承及轴承座的选择一、滚动轴承的工作情况分析及计算1、滚动轴承的失效形式（1）点蚀轴承工作时，滚动体和内、外套圈之间产生相对运动，在负荷作用下，滚动体和内、外套圈的接触处产生循环变化的接触疲劳应力。长期工作会产生点蚀破坏，使轴承运转时产生振动、噪声，乃至丧失运转精度。（2）塑性变形低速轴承和间歇摆动轴承，一般不会产生疲劳点蚀破坏，但在过大的冲
32、击负荷或静负荷下，滚道和滚动体会出现不均匀的永久塑性变形凹坑，增大摩擦，降低运转精度。（3）磨损 在多粉尘或润滑不良条件下，滚动体和套圈的工作面产生磨损。速度过高时还会出现胶合、表面发热甚至滚动体回火。其他还有因安装、拆卸、维护不当引起的元件断裂、锈蚀、化学腐蚀等。2、设计准则（1）对回转的滚动轴承，最主要的失效形式是疲劳点蚀破坏。一般情况下，均应进行轴承的寿命计算。（2）对低速轴承或摆动轴承，要求控制其塑性变形，应进行静强度计算。负荷较大或有冲击负荷的回转轴承，亦应进行静强度计算。（3）对高速轴承，主要是由于发热而引起的磨损、烧伤失效，除需要进行寿命计算外，还应验算极限转速。二、滚动轴承的选
33、择轴承是机械中的固定机件，当其他机件在轴上彼此产生相对运动时，用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件。究其作用来讲应该是支撑，即字面解释用来承轴的，但这只是其作用的一部分，支撑其实质就是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的。就是固定轴使其只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。 电机没有轴承的后果就是根本不能工作。因为轴可能向任何方向运动，而电机工作时要求轴只能作转动。 从理论上来讲不可能实现传动的作用，不仅如此，轴承还会影响传动，为了降低这个影响在高速轴的轴承上必须实现良好的润滑，有的轴承本身已经有润滑，叫做预润滑轴承，而大多数的轴承必须有润滑油，负责在高速运转时，由于摩擦不仅会增
34、加能耗，更可怕的是很容易损坏轴承。把滑动摩擦转变为滚动摩擦的说法是片面的，因为有种叫滑动轴承的东西在这里，为了避免主轴在向前运动过程中，刀杆因为受到过大的径向载荷而导致弯曲，在刀杆的尾部安装两个有一定间距的轴承，其具体的选择型号为带有紧定套的调心滚子轴承，这种轴承所具有的特点有：具有两列滚子，主要承受径一载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，能补偿同轴度误差。其为后置代号为K、K30，安装在相配的紧定套上，则成为后置代号为K+H型和K30+H型轴承。此种轴承可以装在没有轴肩的光
35、轴上，适用于需要经常安装和拆卸轴承的场合。所以，选择带紧定套的调心滚子轴承，正适用与此处，因为此处需要安装在铣刀杆上，而铣刀杆为光轴。通过机械设计手册GB/T288-1994，选择的调心滚子轴承参数为，系列号：30规格：23036 ；轴承内径：180mm ；轴承外径：280mm ；轴承宽度：74mm紧定套宽：112紧定套孔径:170紧定套的外形如图所示：三、滚动轴承的寿命计算1、基本额定寿命（1）寿命滚动轴承任一元件的材料首次出现疲劳点蚀前的总转数或在某一给定的恒定转速下的运转小时数。（2）基本额定寿命一批型号相同的轴承，在相同的运转条件下，其中90在疲劳点蚀前能运转的总转数或在给定转速下所能
36、运转的总工作时数。其可靠度为90，以符号L10或Lh10表示。2、滚动轴承的寿命计算轴承的负荷P与寿命L之间的关系曲线如图所示，其方程式为PL10=常数式中 P当量动负荷（N）L10基本额定寿命（106r）寿命系数，球轴承=3，滚子轴承=10/3。若以工作时数表示寿命，根据寿命公式，得游动端轴承： =8968.36h7300h满足使用寿命要求。固定端：=8968.28h7300h满足使用寿命要求。式中 n轴承的工作转速（r/min）；轴承寿命计算后满足LhLh 四、滚动轴承的静强度计算基本额定静载荷C0：取决于正常运转时轴承允许的塑性变形量，即受载最大的滚动体与滚道接触处中心处引起的接触应力达
37、到一定值滚子轴承：4000Mpa 轴承的当量静载荷：在当量载荷作用下轴承的塑性变形量与实际载荷作用下轴承的塑性变形量相同。P0=X0R+Y0AR、A轴承所受的实际径向和轴向载荷X0、Y0静径向和轴向载荷系数如果P0R，则取P0=R或五、滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合结构设计包括：轴承的固定、调整、预紧、配合、装拆、润滑和密封等问题。1、滚动轴承的固定（1）、周向固定合轴向固定目的：保证轴承受力后，其内圈与轴颈、外圈与座孔之间不产生相对圆周运动。保证轴上零件受到轴向力作用时，轴和轴承不致产生轴向相对移动。内圈与轴：由于此处设计的轴为光轴，轴承内圈与轴颈间需要使用紧定套，即开口圆锥紧定套+圆螺母
38、和止动垫圈。外圈与座孔：轴承外圈陷入轴承座固定槽内固定2、轴组件的轴向固定（1）单支点双向固定（一端固定，一端游动式）一个支承限制轴的双向移动，另一个支承可以沿轴向移动。当轴在工作温度较高的条件下工作或轴细长时，为弥补轴受热膨胀时的伸长，常采用一端轴承双向固定、一端轴承游动的结构形式。六、轴承的润滑与密封1、轴承的润滑轴承的润滑的目的：（1）降低摩擦和磨损；（2）缓冲、吸振、降低噪音；（3）防锈和密封。根据该轴承的的使用特点，即载荷大、运转速度低的特点，采用脂润滑。脂润滑特点：承载大，不易流失，结构简单，密封和维护方便，但Ff大，易于发热。适合于不便经常维护，转速不太高的场合。一般润滑剂的填充
39、量1/31/2轴承空间。常用钙基脂（T65），钠基脂、钙钠基脂（T较高），n较高时，锂基脂。2、轴承的密封密封的目的：防止灰尘、水分和杂物侵入轴承内，并阻止润滑剂的流失。由于转速低采用接触式密封毡圈密封，要求接触处表面粗糙度小于R1.60.8轴承盖上梯形槽内放置矩形剖面细毛毡，其适合于V45m/s，轴承脂润滑的密封七、轴承座的选择轴承座分为：剖分式轴承座、滑动轴承座、滚动轴承座、带法兰的轴承座、外球面轴承座等。这里选择滚动轴承座。根据GB/T 7809-1995，选择铸造立式轴承座，其具体尺寸参数为：系列：直径系列3型号：P326球面直径（Da）：280球面高度（C）：72中心高（H）：180
40、长度(L)：600宽度(A)：140螺栓孔中心距(J)：480螺栓孔长度(N1)：55螺栓孔宽度(N)：40底座高度(H1)：81配置名称：P326其外形如下图所示：5.2 键的选择和强度计算选择键连接的类型和尺寸为了使传动的过程中有更好的定心精度，应选用平键连接，由于链轮不在轴端，故选取圆头普通平键（A型）。根据d=170mm，从表6-1中查的键的截面尺寸为：宽度b=32mm，高度h=18mm，由轮毂宽度114.33mm并参考键的长度系列，取键长L=138mm（比轮毂宽度小些）第六章 主机小车的参数设计主机小车部分由主机（减速器）、小车架、联轴器及液压马达等组成,主机与小车架通过键定位保证中
41、心与小车架中心一致，主机的箱体内部采用齿轮传动的方式将液压马达的传动扭矩传给主轴,带动主轴旋转,进而带动由通过联接法兰固定在主轴上的铣刀旋转。6.1 减速器的设计及选用选择单级圆柱直齿齿轮6.1.1 、分配传动装置传动比i减=56.1.2 、传动装置的运动和运动参数的计算(1) 各轴功率PI=P/m l=16/0.90x 0.98=18.14(KW), m为切削效率，l为联轴器效率P= =PI/轴齿=18.14/0.92 x 0.99=20(KW)(2) 各轴扭矩TI=9.8 x 104(N/m)T=9550 x P /n2=1736.4(N/m)(3) 各轴转速nI =22(r/min)n=
42、nI x iI=22 x 5=110(r/min)6.1.3 、齿轮的计算 1. 选择材料小齿轮选用45号钢调质，大齿轮用45号钢正火，查表得小齿轮齿面硬度HBS=217-255，大齿轮齿面硬度为160-217，计算时取平均值小齿轮为236，大齿轮为188。2. 按齿面接触强度确定主要参数 D2（671/H）x（KT1/d）x(u+1)/u 1/3TII为大齿轮传递的转矩 TII=1736.4(N/m)d为齿宽参数;由表知软齿面对称布置时d=0.8214,由于是单级传动,速度低,轴的刚性较大,因此d=1.1,K为载荷系数,对带式运输机,载荷平稳,且齿轮相对于轴承为对称布置,取K为1.4.H为许
43、用接触应力,由 H= Hlim*ZN/Shmin(N/mm)Hlim为实验齿轮的接触疲劳极限应力,查表,根据HBS1=236，查得Hlim1=580N/mm(碳钢调质)；根据HBS188 ，查得Hlim2=530 N/mm(碳钢正火).ZN为接触疲劳强度的寿命系数,由N=60ant得:当a=1时,n1=384r/mint=15x300x16=72000h N1=60x384x72000=1660000000N2=N1/u=1660000000/3.35=500000000查得ZN1=1,ZN2=1.05(允许一定点蚀)SHmin为接触疲劳强度的最小安全系数,取SHmin1=SHmin2=1故H
44、1= Hlim1xZN1/SHmin1=580x1/1=580N/ mmH2= Hlim2xZN2/SHmin2=530x1.05/1=557 N/ mm，计算时的以小值代入为齿数比. 将各参数代入得则为避免加工和测量带来不便，应调整为整数。故取d2=155mm ，则 d1=d2 i=775 所以中心距a=（d1+d2）1/2=455，齿宽，3、校核齿根弯曲强度为齿形系数，查得；为应力，修正系数，查得为 用弯曲应力，由查得；为弯有疲劳强度的寿命系数： 查得；故；将各参数代入所以大小齿轮弯曲强度足够4、确定齿轮的主要几何尺寸分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿跟圆直径：中心距：5、确定齿轮制造精度查表
45、确定齿轮第 II公差组为8级精度，第I，III公差与II组同为8级，并按设计手册资料推荐确定齿厚偏差。小轮为GJ，在零件上标示为8-GJGB10098-88，大轮齿厚偏差为KK，在零件工作图上标示为8-HKGBl0095-88。6.1.4 、减速器的选取因为已算出中心距a=455，则在机械设计手册上，选择减速器的型号为ZDY系列，450型号，其外形如下图所示：选择的型号为450，其详细参数值为：ABHad1l1L1b1t1d21150645109045010016547028106170l2L2b2t2Cm1m2m3n1n22405454017980950475550165335e1e2e3hd3n2653315015604266.2 、联轴器的选择联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件。20世纪后期国内外联轴器产品发展很快，在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的各种联轴器中选用能满足机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一个困扰的问题。常
