+設(shè)計(jì)-鏟平機(jī)的設(shè)計(jì)
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第一章 緒論
1.1項(xiàng)目的研究意義
20世紀(jì)70年代以來(lái)，由于工業(yè)的不斷發(fā)展，廢物處理場(chǎng)地緊張，處理費(fèi)用浩大，又由于資源的缺乏，提出了“資源循環(huán)”的口號(hào)，開(kāi)始從固體廢物中回收資源和能源，即資源化。廢舊橡膠是固體廢物的一種，其來(lái)源主要是廢橡膠制品，即廢的輪胎、力車胎、膠管、膠帶、工業(yè)雜品等；另一部分來(lái)源于橡膠制品廠生產(chǎn)過(guò)程中的 邊角、余料和廢品。此外，廢舊輪胎造成的環(huán)境污染是嚴(yán)重的：整條廢輪胎堆積在一起變成了蚊蟲(chóng)孳生的理想場(chǎng)所，這些蚊蟲(chóng)導(dǎo)致腦炎等傳染疾病。整條廢輪胎不會(huì)自然，但是，任何想縱火的人，只要稍微借助一下助燃的東西就能引起難以撲滅的大火，可見(jiàn)廢輪胎堆積既是危害健康的禍源，又是環(huán)境安全的定時(shí)炸彈。當(dāng)然，橡膠的廢與不廢都是相對(duì)的，他們本身都有特定的屬性和用途，都有被人類所利用以及循環(huán)利用的可能。一切所謂的“廢物”只不過(guò)是物質(zhì)的形態(tài)性質(zhì)或者是用途發(fā)生了變化，而他們本身可以利用的屬性并沒(méi)有消失，只要被人們發(fā)現(xiàn)和利用，就能重新發(fā)揮它的作用，由“廢物”變?yōu)椤皩毼铩?，而且有些東西只是在一定地點(diǎn)、一定的條件下，失去了它的使用價(jià)值成為了“廢物”，而通過(guò)再次的加工等途徑又會(huì)獲得其使用價(jià)值，鏟平機(jī)正是廢舊輪胎回收利用過(guò)程中的一種加工設(shè)備，在目前能源日趨緊張的形廢輪胎勢(shì)下，鏟平機(jī)回收利用廢輪胎不僅可以節(jié)約資源、能源，而且對(duì)于保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。
1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
廢橡膠的回收利用率在近年不斷的提高。其中，美國(guó)提高了90%，1992年總計(jì)利用約6800×10的四次方噸廢舊輪胎，利用率為27%。原西德提高了20%～30%，1989年廢輪胎的利用量為45。5×10的四次方噸，占廢橡膠產(chǎn)生量的60%。日本提高了12%，1992年廢橡膠的回收利用率為92%，中國(guó)廢橡膠的回收利用率為50%。從再生資源和保護(hù)環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，人們?cè)絹?lái)越重視廢橡膠的綜合利用。美國(guó)福特汽車公司和Symene公司最近聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一種回收廢舊汽車輪胎再加工成剎車片等汽車零件的新技術(shù)。目前全世界每天生產(chǎn)輪胎大約二百萬(wàn)只,每年全世界廢棄的汽車輪胎近二點(diǎn)四億只,這一方面是橡膠材料的極大浪費(fèi),一方面也對(duì)環(huán)境造成很大的破壞。美國(guó)當(dāng)前也只有百分之五的廢舊輪胎得到再利用。其中主要是利用熱塑技術(shù)加工成地面鋪設(shè)材料的筒單再利用產(chǎn)品,其主要原因是由于橡膠加工成型汽車輪胎后,本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化,使再利用變得極為困難。
我國(guó)廢舊輪胎回收利用現(xiàn)狀等有關(guān)方面提供的資料初步統(tǒng)計(jì),分布在全國(guó)公交、化工、冶金、煤炭、礦山、輕工、交通、物資等部門的舊輪胎翻新企業(yè)約500家,具有一定規(guī)模的輪胎修補(bǔ)企業(yè)約1000家,但這樣的回收利用主要是重新進(jìn)行化學(xué)的加工或者是輪胎修補(bǔ)，前者成本高、不經(jīng)濟(jì)，而對(duì)于后一種利用方法則是沒(méi)有解決根本的問(wèn)題，目前，對(duì)輪胎進(jìn)行機(jī)械加工的環(huán)境保護(hù)的綠色設(shè)計(jì)，廢舊輪胎這方面的設(shè)計(jì)還剛剛起步，還處于研發(fā)設(shè)計(jì)階段，因此，鏟平機(jī)的改進(jìn)、設(shè)計(jì)在廢舊輪胎的回收利用中將起著非常大作用，在國(guó)內(nèi)有著廣闊的發(fā)展前景。
1.3 鏟平機(jī)的應(yīng)用
鏟平機(jī)是廢舊輪胎回收利用中進(jìn)行機(jī)械加工的重要設(shè)備，目前,在國(guó)內(nèi)外是屬于一種綠色的加工設(shè)備，主要是對(duì)廢舊輪胎表面的一層進(jìn)行鏟平，再把鏟平好的廢舊橡膠切割成一片一片的,然后再通過(guò)釘磨機(jī)的磨削,加工成有一定斜度的橡膠片,然后再把這一小片一小片的橡膠通過(guò)擠壓機(jī)擠壓在一起,最后成為實(shí)心的橡膠輪胎。這種輪胎在目前在外國(guó)廣泛應(yīng)用于農(nóng)用機(jī)車上和割草機(jī)上。鏟平機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，所加工的廢舊輪胎范圍比較廣泛， 而且，此鏟平機(jī)對(duì)廢舊輪胎進(jìn)行機(jī)械加工是一種保護(hù)環(huán)境的綠色加工，在處理廢舊輪胎的各種機(jī)器的設(shè)計(jì)研究還剛剛起步， 還處于研發(fā)設(shè)計(jì)階段的今天，可以根據(jù)具體加工的廢舊橡膠的實(shí)際情況，對(duì)鏟平機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)，完全可以應(yīng)用于在其它廢舊橡膠的加工程序中，因此，在注重節(jié)約資源和能源，保護(hù)周圍環(huán)境，不斷發(fā)展的今天而言，鏟平機(jī)在未來(lái)的廢舊輪胎的回收利用中將有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在國(guó)內(nèi)外有著廣闊的發(fā)展前景。
第二章 總體設(shè)計(jì)
2.1總體布局設(shè)計(jì)
鏟平機(jī)最終要實(shí)現(xiàn)的是通過(guò)兩個(gè)齒滾的相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使被加工的廢舊橡膠輪胎繞一個(gè)圓心，呈現(xiàn)出圓的軌跡運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)廢舊橡膠輪胎的切削加工，所以，鏟平機(jī)的設(shè)計(jì)包括確定傳動(dòng)方案、選擇電動(dòng)機(jī)、合理分配傳動(dòng)比以及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，為設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)件和轉(zhuǎn)動(dòng)件創(chuàng)造一些必要的條件。
方案1
鏟平機(jī)的機(jī)架支撐部分主要是有兩部分構(gòu)成的，即鏟平機(jī)的機(jī)架和兩個(gè)支腿，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)雖然可以節(jié)省鋼材料降低成本，但是，由于鏟平機(jī)機(jī)架是由兩部分連接而成的，在加工過(guò)程中所承擔(dān)的振動(dòng)也不同，于齒滾加工部分主要是由兩個(gè)支腿來(lái)支撐，減振效果不好，所以，在實(shí)際加工時(shí)穩(wěn)定性能不好，產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響廢舊輪胎加工的質(zhì)量 。
方案2
綜上分析后，此鏟平機(jī)機(jī)架采用方案2
由于加工橡膠的轉(zhuǎn)速不是很高，從電動(dòng)機(jī)的輸入部分到齒滾的輸出部分，中間傳動(dòng)的主要設(shè)計(jì)部件有減速器、改向器等。其次，是鏟平機(jī)機(jī)架、鏟平機(jī)側(cè)板等的設(shè)計(jì)；以及其它部分的結(jié)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)切割的刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；切割橡膠時(shí)起到支撐橡膠的刀片按滾部分的設(shè)計(jì)；為加工廢舊橡膠提供直接動(dòng)力的齒滾傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)等等。下面大致介紹各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的功能：
改向器 由兩個(gè)傳動(dòng)軸帶動(dòng)兩個(gè)齒滾，兩個(gè)齒滾的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的，并且兩個(gè)齒滾并不是平行的，而是有一個(gè)很小的角度，當(dāng)兩個(gè)相反的齒滾轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使被加工的廢舊橡膠輪胎繞一個(gè)圓心，曾圓的軌跡運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)廢舊橡膠輪胎的切削加工。
刀架結(jié)構(gòu) 刀具是用沉頭螺栓固定在刀架上的，而刀架的結(jié)構(gòu)是主要是由弧形角度板和刀片支架構(gòu)成，通過(guò)絲杠來(lái)調(diào)整使刀架上下移動(dòng)從而帶動(dòng)刀具上下移動(dòng)，達(dá)到調(diào)整高度的目的。
刀片按滾部分，由弧形角度板、刀片按滾絞鏈、刀片按滾連桿軸、刀片按滾等組成。
圖1刀片按滾
圖2刀片按滾鉸鏈
圖3角度板
由于廢舊輪胎的廢舊橡膠來(lái)源于各種各樣的汽車、重型機(jī)車、農(nóng)用機(jī)車、卡車等等，種類和型號(hào)的不同使要加工的廢舊橡膠的厚薄也不同，所以，為了擴(kuò)大鏟平機(jī)的加工范圍，實(shí)現(xiàn)更廣泛的廢舊輪胎的加工，實(shí)現(xiàn)加工的動(dòng)力部分的齒滾設(shè)計(jì)成可以上下可調(diào)整，用來(lái)加工不同厚度的橡膠。
通過(guò)具體的分析確定如下的傳動(dòng)方案：
電動(dòng)機(jī) 蝸桿減速器 改向齒輪箱 齒滾
傳遞動(dòng)力的布局方案如下圖所示：
圖4
2.2各傳動(dòng)軸的數(shù)據(jù)計(jì)算
２.２.１ 選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式：
Y系列電動(dòng)機(jī)為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，用于空氣中不含易燃、易爆或者腐蝕性氣體的場(chǎng)合，適用于電源電壓380伏，且無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)，也用于某些高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)器上。
按照工作條件和要求，選擇一般用途的這種三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)。
２.２.２選擇電動(dòng)機(jī)的容量：
工作機(jī)所需的功率：
電動(dòng)機(jī)所需的功率：
從電動(dòng)機(jī)到齒滾軸之間傳動(dòng)裝置的總效率為：
選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率：使=（1~1.3）
查手冊(cè)后選取電動(dòng)機(jī)為：
電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
額定功率
滿載轉(zhuǎn)速
２.２.３計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速：
蝸桿軸：
蝸輪軸：
改向齒輪軸：
齒滾軸：
２.２.４計(jì)算各軸功率：
（1）蝸桿軸的功率：
（2）蝸輪軸的功率：
（3）改向齒輪軸的功率：
（4）齒滾軸的功率：
２.２.５ 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩：
（1）蝸桿軸的轉(zhuǎn)矩：
（2）蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩：
（3）改向齒輪軸的轉(zhuǎn)矩：
（4）齒滾軸的轉(zhuǎn)矩：
第三章 蝸桿減速器的設(shè)計(jì)
３.１確定蝸桿減速器的總體結(jié)構(gòu)
蝸桿減速器傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，但效率低，用于中、小功率、輸入軸與輸入軸垂直交錯(cuò)的傳動(dòng)。
蝸桿下置式：
蝸桿與蝸輪嚙合處的冷卻和潤(rùn)滑都較好，同時(shí)蝸桿軸承的潤(rùn)滑也比較方便，但當(dāng)蝸桿圓周速度太大時(shí)，攪油損失大，一般用于蝸桿圓周速度小于等于4~5米/秒，傳動(dòng)比的范圍是10~40。
蝸桿上置式：
裝拆方便，蝸桿的圓周速度允許高一些，但蝸桿軸承的潤(rùn)滑不太方便，需要才用特殊的結(jié)構(gòu)措施，一般用于蝸桿圓周速度大于4~5米/秒，傳動(dòng)比的范圍是10~40。
左圖為蝸桿上置式，右圖為蝸桿下置式。
此鏟平機(jī)采用蝸桿在上的蝸桿減速器結(jié)構(gòu)：
蝸輪軸以及蝸桿軸上都是采用單列圓錐滾子軸承，蝸桿的軸端軸承為固定式，在安裝時(shí)軸承必須留有軸向的間隙，用來(lái)防止蝸桿膨脹而使軸承產(chǎn)生軸向的附加壓力，蝸桿、蝸輪、軸承等都是用機(jī)座內(nèi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的，蝸桿軸上軸承的潤(rùn)滑油是由蝸桿將油甩到機(jī)蓋壁上鑄造的油溝而進(jìn)入軸承；蝸桿軸上的軸承的潤(rùn)滑油則靠安裝在蝸輪兩端面的刮油板，將油導(dǎo)入機(jī)座上的油溝而進(jìn)入軸承，蝸桿轉(zhuǎn)向變化時(shí)，刮油板都能起作用。機(jī)座采用剖分式結(jié)構(gòu)，并且在外機(jī)座壁上鑄有散熱片，機(jī)座上的散熱片作成垂直方向，用來(lái)有利于熱傳導(dǎo)；在蝸桿一端裝有風(fēng)扇，用來(lái)冷卻機(jī)蓋，機(jī)蓋上散熱片作成水平的方向，便于空氣流動(dòng)。
３.２蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算
３.２.１根據(jù)蝸桿齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：
此蝸桿傳動(dòng)屬于一般用途等特點(diǎn)，由表可以查得：
蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度大于45HRC
蝸輪齒圈通過(guò)查表得：
選用無(wú)錫青銅,砂模鑄造
蝸桿頭數(shù)：
傳動(dòng)比
5~8
7~16
15~32
30~83
6
4
2
1
由上表可取=1
1、 許用接觸應(yīng)力 ：
由材料的許用接觸應(yīng)力表可以查得：
2、 蝸輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ：
3、 —載荷系數(shù) ：
公式中：
（1）——為動(dòng)載荷系數(shù)：由于蝸桿傳動(dòng)一般比較平穩(wěn)，動(dòng)載荷要比齒輪傳動(dòng)的小的多，故值可取定如下：
對(duì)于精確制造，且蝸輪圓周速度:
當(dāng)時(shí)，取=1.0~1.1
當(dāng)時(shí)，取=1.1~1.2
（2）——為齒向載荷分布系數(shù)：
當(dāng)蝸桿傳動(dòng)在平穩(wěn)載荷下工作時(shí)，載荷分布不均勻現(xiàn)象將由于工作表面良好的摩合而得到改善，此時(shí)可取=1.0；
當(dāng)載荷變化大或者沖擊振動(dòng)時(shí)，蝸桿由于變形不固定，不可能因跑合使載荷分布均勻，這時(shí)取=1.3~1.6：蝸桿剛度大時(shí)，取小值，反之，取大值。
（3）——為使用系數(shù)
工作
類型
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
載荷性質(zhì)
均勻
無(wú)沖擊
不均勻
小沖擊
不均勻
大沖擊
每小時(shí)
起動(dòng)次數(shù)
< 25
25~50
> 50
起動(dòng)
載荷
小
較大
大
1
1.15
1.2
4、 初選蝸桿導(dǎo)程角：
蝸桿頭數(shù)
1
2
4
6
蝸桿倒程角：
初步取=，壓力角。
1126.33
由表14-11查得 =1250
３.２.２蝸桿的尺寸計(jì)算：
模數(shù)：
分度圓直徑：
導(dǎo)程角：
蝸桿齒頂圓直徑 ：
３.３蝸輪的計(jì)算
傳動(dòng)比
蝸輪的齒數(shù)：
蝸輪的分度圓直徑：
蝸輪喉圓直徑：
蝸輪齒根圓直徑 ：
蝸輪咽喉母圓半徑：
蝸輪寬度：
中心距：
符合推薦的中心距，所以不需要變位
３.４蝸桿切向速度計(jì)算
蝸桿圓周速度：
滑動(dòng)速度：
３.５精度等級(jí)的選擇
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 選用8級(jí)精度。
３.６蝸桿傳動(dòng)的效率計(jì)算
閉式蝸桿傳動(dòng)的功率損耗一般包括三部分，即嚙合摩擦損耗、軸承摩擦損耗及浸入油池中的零件攪油時(shí)候的濺油損耗。
因此總效率為：
公式中，、、分別為單獨(dú)考慮嚙合摩擦損耗、軸承摩擦損耗及濺油損耗的效率。而蝸桿的傳動(dòng)總效率，主要取決于計(jì)入嚙合摩擦損耗時(shí)候的效率，
（1） 傳動(dòng)嚙合效率：，
當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)計(jì)算公式：
式子中，
——普通圓柱蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角；
——當(dāng)量摩擦角，，
其數(shù)值可以根據(jù)滑動(dòng)速度由表選取。
查表后得當(dāng)量摩擦角
公式中 ——蝸桿分度圓的圓周速度，單位
——蝸桿分度圓直徑，單位
——蝸桿的轉(zhuǎn)速，單位
（2）攪油損失的效率：
（3）軸承的效率：
總效率為：
=
３.７蝸輪彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
齒根彎曲疲勞極限： 由表8.8查
彎曲疲勞最小安全系數(shù)：
許用彎曲疲勞應(yīng)力：
合格，滿足要求
３.８蝸桿熱平衡計(jì)算
蝸桿傳動(dòng)由于效率低，所以工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能即使散逸，將因?yàn)橛蜏夭粩嗌叨節(jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量等于同時(shí)間內(nèi)的散熱量的條件進(jìn)行熱平衡計(jì)算，來(lái)保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。
由于摩擦損耗的功率，
則產(chǎn)生的熱流量為
公式中 ： ——蝸桿傳遞的效率，單位
以自然冷卻的方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去熱流量：
公式中：
——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，
可以取=，
當(dāng)周圍空氣流通良好時(shí)，取偏大值；
——內(nèi)表面能被潤(rùn)滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻箱體表面面積，單位為
——油的工作溫度，一般限制在，最高不應(yīng)超過(guò)；
——周圍空氣的溫度常溫情況可取為；
按照熱平衡條件，可求得在既定工作條件下的油溫為：
或者在既定條件下，保持正常工作溫度所需要的散熱面積為：
在大于或者有效的散熱面積不足時(shí)，則必須采取措施，以提高散熱能力。通常采?。?
1. 加散熱片增大散熱面積
2. 在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇，以加速空氣流通。
3. 在傳動(dòng)箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路。
３.９蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑
潤(rùn)滑對(duì)蝸桿傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，具有特別重要的意義。因?yàn)楫?dāng)潤(rùn)滑不良時(shí)，傳動(dòng)效率將明顯的降低，并且會(huì)帶來(lái)劇烈的磨損和產(chǎn)生膠合破壞的危險(xiǎn)，所以往往采用粘度大的礦物油進(jìn)行良好的潤(rùn)滑，在潤(rùn)滑油中還加入添加劑，使其提高抗膠合的能力。
１.潤(rùn)滑油：潤(rùn)滑油的種類很多，需根據(jù)蝸桿、蝸輪配對(duì)材料和運(yùn)轉(zhuǎn)條件合理選用。
蝸桿傳動(dòng)常用的潤(rùn)滑油的表格：
全損耗系統(tǒng)用油牌號(hào)
68
100
150
220
320
460
680
運(yùn)動(dòng)粘度
61.2~
74.8
90~
110
135~
165
198~
242
288~
352
414~
506
612~
748
運(yùn)動(dòng)指數(shù)不小于
90
90
90
90
90
90
90
傾點(diǎn)/
不高于
-8
-8
-8
-8
-8
-8
-5
閃點(diǎn)/
不低于
180
180
200
200
200
200
220
２.潤(rùn)滑油粘度及其給油的方法：
一般根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度及其載荷類型進(jìn)行選擇。
對(duì)于閉式傳動(dòng)，常用的潤(rùn)滑油粘度及其給油的方法見(jiàn)下表格：
蝸桿傳動(dòng)
相對(duì)滑動(dòng)速度
0~1
0~2.5
0~5
>5~10
>10~15
>15~25
>25
載荷類型
重
重
中
不限
不限
不限
不限
運(yùn)動(dòng)粘度
900
500
350
220
150
100
80
給油方法
油池
潤(rùn)滑
油池
潤(rùn)滑
油池
潤(rùn)滑
油池
或噴油
0.7
2
3
如果采用噴油潤(rùn)滑，噴油嘴要對(duì)準(zhǔn)蝸桿嚙入端，蝸桿正反轉(zhuǎn)時(shí)，兩邊都要裝有噴油嘴，而且要控制一定的油壓。
３.潤(rùn)滑油量：
對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)采用油池潤(rùn)滑時(shí)，在攪油損耗不致過(guò)大的情況下，應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠土?。這樣不僅有利于動(dòng)壓油膜的形成，而且有助于散熱。對(duì)于蝸桿上置式時(shí)，浸油深度約為蝸輪外徑的1/3。
第四章 改向箱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
４.１材料選擇
由于改向齒輪傳動(dòng)是用于一般工作，速度不高，故選用7級(jí)精度。改向齒輪的傳動(dòng)比為，只是用來(lái)改變兩個(gè)傳動(dòng)軸的方向，所以，選擇齒輪材料為40，調(diào)質(zhì)處理，硬度為
通過(guò)計(jì)算可以得到如下的數(shù)據(jù)：
該改向齒輪軸所傳遞的轉(zhuǎn)速為 ，
傳遞的功率為 ，
傳遞的轉(zhuǎn)矩為
初步選擇齒輪的齒數(shù)：
，
４.２按照齒輪接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即：
４.２.１確定公式中的各參數(shù)的數(shù)值：
試選載荷系數(shù)=1.3
（１）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
（２）選取齒寬系數(shù)：
齒寬系數(shù)越大，輪齒就越寬，其承載能力就越大，但輪齒過(guò)寬，會(huì)使載荷沿著齒寬分布不均勻的現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至偏載引起局部輪齒折斷，因此，齒寬系數(shù)取值要適當(dāng)，
一般齒輪傳動(dòng)常用 ；
通用減速器
變速箱齒輪常用=；
開(kāi)式齒輪
此減速器取
（３）過(guò)查彈性影響系數(shù)表可得彈性影響系數(shù)
（４）按照齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
（５）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
根據(jù)公式
（６）由接觸疲勞壽命系數(shù)圖表可查得接觸疲勞壽命系數(shù)
（７）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：
取失效概率為1%，安全系數(shù)，
由公式計(jì)算：
４.２.２設(shè)計(jì)計(jì)算：
（１） 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入的數(shù)值：
（２） 計(jì)算圓周速度：
（３） 計(jì)算齒寬：
（４） 計(jì)算齒寬與齒高之比：
模數(shù)
齒高
（５） 計(jì)算載荷系數(shù)：
計(jì)算齒輪強(qiáng)度用的載荷系數(shù)，包括使用系數(shù)，動(dòng)載系數(shù)，齒間載荷分配系數(shù)以及齒向載荷分布系數(shù)，即
1.使用系數(shù)是考慮齒輪嚙合時(shí)候外部鄰接裝置引起的附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)。這種動(dòng)載荷取決于原動(dòng)機(jī)械的特性、質(zhì)量比、聯(lián)軸器類型以及運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)等。
2. 動(dòng)載系數(shù)；對(duì)于直齒輪傳動(dòng)，輪齒在嚙合的過(guò)程中不論上由雙對(duì)齒嚙合過(guò)渡到單對(duì)齒嚙合，或者由單對(duì)齒過(guò)渡到雙對(duì)齒嚙合的期間，由于嚙合齒對(duì)的剛度變化，也要引起動(dòng)載荷，為了計(jì)及動(dòng)載荷的影響，引入了動(dòng)載系數(shù)。齒輪的制造精度及圓周速度對(duì)輪齒嚙合過(guò)程中產(chǎn)生動(dòng)載荷的大小影響很大。提高制造精度，減少齒輪直徑以及降低圓周速度，均可以減小動(dòng)載荷。
3.齒間載荷分配系數(shù)：一對(duì)相互嚙合的圓柱齒輪，在嚙合區(qū)中有兩對(duì)齒同時(shí)工作時(shí)，則載荷應(yīng)分配在這兩對(duì)齒上。由于齒間誤差及彈性變形等原因，總載荷并不是按比例分配在這兩條接觸線上。因此其中一條接觸線上的平均單位載荷可能會(huì)大，而另一條接觸線上的平均單位載荷則會(huì)小，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)當(dāng)然按平均單位載荷大的數(shù)值計(jì)算。為此，引入齒間載荷分配系數(shù)。
4.齒向載荷分布系數(shù)
當(dāng)軸承相對(duì)于齒輪作不對(duì)稱配置時(shí)，受載荷前，軸無(wú)彎曲變形，輪齒嚙合正常，兩個(gè)節(jié)圓柱恰好相切；受載荷后，軸產(chǎn)生彎曲變形，軸上的齒輪也就隨之偏斜，這就使作用在齒面上的載荷沿接觸線分布不均勻。當(dāng)然，軸的扭轉(zhuǎn)變形，軸承、支座的變形以及制造、裝配的誤差也是使齒面上載荷分布不均勻的因素。計(jì)算輪齒強(qiáng)度時(shí)，為了計(jì)及齒面上載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象，通常用系數(shù)來(lái)表征齒面上載荷分布不均勻的程度對(duì)輪齒強(qiáng)度的影響。
根據(jù)，7級(jí)精度，由動(dòng)載系數(shù)表，
查得動(dòng)載系數(shù)
直齒輪，假設(shè)，
由表查得
查得使用系數(shù)=1
7級(jí)精度，齒輪相對(duì)于支撐非對(duì)稱布置時(shí)，
將數(shù)據(jù)代入后得
由，
查表可以得
故載荷系數(shù)為：
（6）按照實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑：
（７）計(jì)算模數(shù)
４.３按照齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：
確定公式中的各計(jì)算數(shù)值：
查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：
取彎曲疲勞安全系數(shù)
計(jì)算載荷系數(shù)：
查取齒形系數(shù)
查取應(yīng)力校正系數(shù)
計(jì)算齒輪的的數(shù)值：
=
設(shè)計(jì)計(jì)算：
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可以取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按照接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算齒輪的齒數(shù)：
４.４幾何尺寸計(jì)算
１.計(jì)算分度圓直徑 ：
２.計(jì)算中心距
３.計(jì)算齒輪的寬度
第五章 改向箱軸的強(qiáng)度計(jì)算
５.１受力計(jì)算
1. 改向箱軸即Ⅲ軸，通過(guò)前面的計(jì)算可以得到如下的數(shù)據(jù)：
轉(zhuǎn)速，
傳遞的功率
該軸上齒輪分度圓直徑，
傳遞的轉(zhuǎn)矩
圓周力：
徑向力 ：
軸向力：
５.２初步確定軸的最小直徑
按照公式
初步估算軸的最小直徑
選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
取=70，于是得
此軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)，選用十字軸萬(wàn)節(jié)聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑，故取軸Ⅰ-Ⅱ，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度82，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
５.３軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)工藝性是制軸的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)方便加工和裝配軸上的零件并且生產(chǎn)效率高，成本低，一般地說(shuō)，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好，因此，在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化，為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出倒角，需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽，為了減少裝夾工件的時(shí)間，同一軸上不同軸段的鍵槽應(yīng)布置在軸的同一母線上，為了減少加工刀具種類和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑的相近處的圓角、倒角、鍵槽寬度和退刀槽寬度、砂輪越程槽寬度等應(yīng)盡可能采用相同的尺寸。
５.４擬定軸上的裝配方案
軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，對(duì)軸的結(jié)構(gòu)形式起著決定性的作用，所謂的裝配方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互的關(guān)系。
改向箱軸的裝配方案是：齒輪、套筒、右端軸承、軸承端蓋、半聯(lián)軸器、軸端擋圈，依次從軸的右端向左端安裝，左端安裝套筒、左端軸承、軸承端蓋、半聯(lián)軸器、軸端擋圈。
軸上零件的定位：此改向箱軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸承端蓋、軸端擋圈等來(lái)保證的。齒輪的左端是利用軸肩定位，此定位方便可靠；齒輪的右端用套筒定位，軸上不需要開(kāi)槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠等優(yōu)點(diǎn)，用軸端擋圈固定半聯(lián)軸器，可以承受較大的軸向力。軸承端蓋用螺釘與改向箱體聯(lián)接，而使軸承的外圈得到軸向定位。
５.５根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
５.５.１確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：
為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端制出一軸肩。
Ⅱ-Ⅲ段軸上安裝滾動(dòng)軸承，初選滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，而且軸的轉(zhuǎn)速不高，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的，其尺寸為，故Ⅱ-Ⅲ段軸直徑
取安裝齒輪處的軸段Ⅳ-Ⅴ的直徑，齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。已求得齒輪輪轂寬度為 ，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取軸段Ⅳ-Ⅴ的長(zhǎng)度為
（1） 齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，長(zhǎng)度為
（2） 軸承端蓋的總寬度為 ，套筒寬，軸承端蓋的最外圓直徑為
（3） 軸段Ⅴ-Ⅵ和軸段Ⅵ-Ⅶ的尺寸與左端的相同，大致曾對(duì)稱。
５.５.２軸上零件的圓周定位：
齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。根據(jù)安裝齒輪處的軸段Ⅳ-Ⅴ的直徑，由手冊(cè)查得平鍵截面，鍵槽用鍵銑刀加工，長(zhǎng)為（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)），同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為半聯(lián)軸器與軸的配合。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位上借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為。
５.６求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險(xiǎn)截面。
該截面的相關(guān)計(jì)算如下：
５.６.１水平方向的支持反力分別為，
（1） 由左邊兩個(gè)式子可以得出：
（2）
，
５.６.２ 垂直方向的支持反力分別為，
（1）
（2）
由上邊兩個(gè)式子（1）、（2）可以得出：
，
５.６.３扭矩 ：
５.６.４彎矩：
５.６.５總彎矩：
５.７按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。
通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，
則計(jì)算應(yīng)力為：
公式中的彎曲應(yīng)力為稱循環(huán)變應(yīng)力。
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)， 取;
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，；
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，；
軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：
公式中 ——軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為
—— 軸所受到的彎矩，單位為
—— 軸所受到的扭矩，單位為
—— 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為
——對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力
取，軸的計(jì)算應(yīng)力為：
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=60，因此，〈
所以，安全。
５.８精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
５.８.１判斷危險(xiǎn)截面
截面Ⅱ、Ⅵ，只受到扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩以及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕地確定的，所以截面Ⅱ、Ⅵ均無(wú)需要校核。
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面Ⅳ和Ⅴ處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受到載荷的情況來(lái)看，截面上的應(yīng)力最大。截面Ⅴ的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但截面截面Ⅳ不受到扭矩的作用，同時(shí)軸徑也比較大，故不必作強(qiáng)度校核。截面上雖然應(yīng)力大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合以及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截面也不必校核。鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需要校核截面Ⅴ左右兩側(cè)即可。
５.８.２截面Ⅴ的右側(cè)：
抗彎截面系數(shù):
抗扭截面系數(shù):
截面Ⅴ的右側(cè)彎矩為：
截面Ⅴ上的扭矩為：
截面上彎曲應(yīng)力為：
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
查得， ，
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)和可以由相應(yīng)的表格查取。
因， ，
經(jīng)過(guò)插值后可以查得:
，
查得軸的材料的敏性系數(shù)為：
故有效應(yīng)力集中系數(shù)由公式計(jì)算得：
查得尺寸系數(shù) 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按照磨削加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)為:
軸未經(jīng)過(guò)表面強(qiáng)化處理，即根據(jù)公式計(jì)算得到綜合系數(shù)數(shù)值為：
查得碳鋼的特性系數(shù)：
取
取
于是，計(jì)算安全系數(shù)值，
故可知安全。
５.８.３截面Ⅴ的左側(cè)：
抗彎截面系數(shù):
抗扭截面系數(shù):
截面Ⅴ的右側(cè)彎矩為：
截面Ⅴ上的扭矩為：
截面上彎曲應(yīng)力為：
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：
過(guò)盈配合處的值，用插值法求出，并取，于是得：
軸按照磨削加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)為
故得綜合系數(shù)為：
所以軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為：
故該軸在截面左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。
第六章經(jīng)濟(jì)性分析
在機(jī)械生產(chǎn)加工的過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)性一直都是追求的目標(biāo)，力求用最少的投資獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。加工廢舊輪胎的此鏟平機(jī)的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
１.從選材方面：合適地選擇各零件的材料可以降低耗材的成本。
２.從設(shè)計(jì)方面和從加工方面：選擇合理而又快速的設(shè)計(jì)方法這樣可以縮減機(jī)床的設(shè)計(jì)周期；機(jī)床的零件加工是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它直接影響著機(jī)床的精度，除此之外，許多的零件機(jī)構(gòu)都比較復(fù)雜，對(duì)它們進(jìn)行加工時(shí)一般都采用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工，它可以降低工人師傅的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省加工時(shí)間等等。在鏟平機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，大多數(shù)采用的是標(biāo)準(zhǔn)件的螺釘、螺母和螺栓等，購(gòu)買方便，特殊加工的零件少，因此，采用標(biāo)準(zhǔn)件要比特殊加工的零件更經(jīng)濟(jì)。
論文中對(duì)機(jī)床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，這樣可以在設(shè)計(jì)的同時(shí)還可以將每個(gè)零件進(jìn)行應(yīng)力分析，以確定所選擇的材料的尺寸是否合理，這樣做既直觀又簡(jiǎn)單；對(duì)于機(jī)床中各主要零件的設(shè)計(jì)中，在選材方面都是在滿足了設(shè)計(jì)要求及其強(qiáng)度要求下，而選擇材料這樣很好地減少了材料的浪費(fèi)；在設(shè)計(jì)方面也是盡可能地簡(jiǎn)化零件的結(jié)構(gòu)，在機(jī)床的整體設(shè)計(jì)上比較起以前的機(jī)床機(jī)構(gòu)更加簡(jiǎn)單些；這樣能很好地縮短零件的加工時(shí)間。整臺(tái)機(jī)床的設(shè)計(jì)成本及其設(shè)計(jì)周期比以前的設(shè)計(jì)都得到了降低。
鏟平機(jī)是廢舊輪胎回收利用過(guò)程中的一種加工設(shè)備，在目前能源日趨緊張的形廢輪胎勢(shì)下，鏟平機(jī)對(duì)廢輪胎回收利用不僅可以節(jié)約資源、能源，對(duì)于保護(hù)環(huán)境具有重要的意義，還可以由“廢物”變?yōu)椤皩毼铩保?這些都將帶來(lái)可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
第七章綠色設(shè)計(jì)與生產(chǎn)
７.１綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生的背景
自20世紀(jì)70年代以來(lái)，工業(yè)污染所導(dǎo)致全球性環(huán)境惡化達(dá)到了前所未有的程度，生態(tài)危機(jī)日益嚴(yán)重，人們不得不重視這種環(huán)境污染的現(xiàn)實(shí)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，產(chǎn)品的綠色標(biāo)志制度相繼建立，凡標(biāo)有“綠色標(biāo)志”的產(chǎn)品，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用、回收的整個(gè)過(guò)程符合環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極小，可以實(shí)現(xiàn)資源的再生與回收，這中產(chǎn)品大大地提高了在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)工業(yè)的技術(shù)水平還有較大的差距，工業(yè)產(chǎn)品還存在著資源和原料消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力相對(duì)較弱等問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題的可行途徑，就是通過(guò)綠色設(shè)計(jì)與綠色制造技術(shù)，大力發(fā)展綠色產(chǎn)品，盡可能減少對(duì)環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)，全面提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
７.２ 綠色產(chǎn)品的含義和優(yōu)點(diǎn)
綠色設(shè)計(jì)是由綠色產(chǎn)品的誕生所引伸的一種設(shè)計(jì)技術(shù)。因而，要進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)，首先有必要弄清什么樣產(chǎn)品是綠色產(chǎn)品，綠色產(chǎn)品有何特點(diǎn)，以便于采取一定的方法和手段去設(shè)計(jì)綠色產(chǎn)品。
７.２.１綠色產(chǎn)品的含義 綠色產(chǎn)品是相對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品而言的，至今還沒(méi)有權(quán)威性的定義，為了便于對(duì)綠色產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)給出如下一些定義：
1）綠色產(chǎn)品是指以環(huán)境和環(huán)境資源保護(hù)為核心概念而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的、可以拆卸和分解的產(chǎn)品，其零部件經(jīng)過(guò)翻新處理后可以重新里利用。
2）綠色產(chǎn)品是將重點(diǎn)放在減少部件，使原材料使用合理化并能進(jìn)行回收處理的產(chǎn)品。
3）綠色產(chǎn)品是指從生產(chǎn)到使用乃至回收的整個(gè)過(guò)程都符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害小，以及可以再生或回收、循環(huán)、再利用的產(chǎn)品。
4）綠色產(chǎn)品是指其使用壽命完結(jié)時(shí)，部件可以翻新和重新里利用的產(chǎn)品。
從上述定義可以看出綠色產(chǎn)品是指在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，包括原材料制備、設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、回收、再用或再生過(guò)程，能節(jié)約資源和能源，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或少危害，且對(duì)生產(chǎn)者及是使用者具有良好保護(hù)性的產(chǎn)品。
７.２.２綠色產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)：
1）優(yōu)良的環(huán)境友好性。即產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用乃至廢棄回收處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)環(huán)境無(wú)害或危害甚小。這就要求企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中選用清潔的原料、清潔的工藝過(guò)程，生產(chǎn)出清潔的產(chǎn)品；使用產(chǎn)品時(shí)不對(duì)使用者造成危害；報(bào)廢產(chǎn)品在回收處理過(guò)程中很少產(chǎn)生廢棄物。
2）最大限度地利用材料資源。綠色產(chǎn)品盡量減少材料使用量，減少使用材料的種類，特別是稀有昂貴材料及有毒、有害材料。這就要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，在滿足產(chǎn)品基本功能的條件下盡量簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，合理選用材料，并使產(chǎn)品中零件材料能最大限度的再利用。
3）最大限度地節(jié)約能源。綠色產(chǎn)品在其生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)所消耗的能源最少，能源的節(jié)約本身也是很好的環(huán)境保護(hù)手段。
７.３綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
１.綠色設(shè)計(jì)的描述與建模 準(zhǔn)確全面地描述綠色，建立系統(tǒng)的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型是綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
２.綠色設(shè)計(jì)的材料選擇 綠色設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員改變傳統(tǒng)的選材程序和步驟，選材時(shí)不僅要考慮產(chǎn)品的使用要求和性能，還應(yīng)考慮環(huán)境約束準(zhǔn)則，同時(shí)必須了解材料對(duì)環(huán)境的影響，選用無(wú)毒、無(wú)污染材料，選用易回收、可重用、易降解材料。
３.面向拆卸性設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法多考慮產(chǎn)品的裝備性，很少考慮產(chǎn)品的可拆卸性。綠色設(shè)計(jì)要求把可拆卸作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，使產(chǎn)品在報(bào)廢以后其零部件能夠高效地、不加破壞地拆卸，有利于零部件的重新利用和材料的循環(huán)再生，達(dá)到節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的目的。
產(chǎn)品類型千差萬(wàn)別，不同產(chǎn)品的拆卸性設(shè)計(jì)不盡相同?？傮w上，可拆卸性設(shè)計(jì)的原則包括：1）實(shí)現(xiàn)零件的多功能性，減少拆卸工作量；2）避免有相互影響的材料組合，避免零件的污損；3）易于拆卸，易于分離；4）實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，減少零件的多樣性。
４.產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì) 可回收性設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)是要充分考慮產(chǎn)品的各零部件回收再用的可能性、回收處理方法回收費(fèi)用等問(wèn)題，達(dá)到節(jié)省材料、節(jié)約能源，盡量減小環(huán)境污染的目的?？苫厥招栽O(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：
（1）可回收材料的識(shí)別及標(biāo)志
（2）回收處理工藝方法
（3）可回收性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（4）可回收性的經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)
可回收性設(shè)計(jì)主要原則有：
１）避免使用有害于環(huán)境及人體的材料
2）減少產(chǎn)品所使用的材料種類
3）避免使用與循環(huán)利用過(guò)程不相兼容的材料或零件
4）使用便于重用的材料
5）使用可重用的零部件
５.綠色產(chǎn)品的成本分析 與傳統(tǒng)成本分析不同，綠色產(chǎn)品成本分析應(yīng)考慮污染物的處理成本、產(chǎn)品拆卸成本、重復(fù)利用成本、環(huán)境成本等，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境質(zhì)量雙贏的目的。
６.綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù) 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)龐大復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程起到舉足輕重的作用。數(shù)據(jù)庫(kù)包括產(chǎn)品全生命周期中環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等有關(guān)的一切數(shù)據(jù)，如材料成分、各種材料對(duì)環(huán)境的影響、材料自然降解周期、人工降解時(shí)間、費(fèi)用，以及制造、裝備、銷售、使用過(guò)程中所產(chǎn)生的附加物數(shù)量及對(duì)環(huán)境的影響，環(huán)境評(píng)估準(zhǔn)則所需的各種判斷標(biāo)準(zhǔn)等。
７.４綠色設(shè)計(jì)的原則
與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，綠色設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下的設(shè)計(jì)原則：
（１）“零污染”原則 綠色設(shè)計(jì)應(yīng)徹底拋棄傳統(tǒng)的“先污染、后治理”的治理環(huán)境方式。應(yīng)實(shí)施“預(yù)防為主、治理為輔”的環(huán)境保護(hù)策略。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就必須充分考慮如何消除污染源，盡可能地做到零污染。
（２）“零損害”原則 綠色設(shè)計(jì)應(yīng)該確保產(chǎn)品在生命周期內(nèi)對(duì)勞動(dòng)者（生產(chǎn)者和使用者）具有良好的保護(hù)功能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不僅要從產(chǎn)品的制造、使用、質(zhì)量、可靠性等方面保護(hù)勞動(dòng)者，而且還要從人技工程學(xué)和美學(xué)角度，避免對(duì)人們的身心健康造成危害，力求將損害降到最低程度。
（３）技術(shù)先進(jìn)原則 要使產(chǎn)品成為綠色產(chǎn)品，必須采用最先進(jìn)的技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)及時(shí)了解相關(guān)領(lǐng)域的新進(jìn)展，發(fā)揮創(chuàng)造性，使產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
（４）能量消耗最少原則 在選用能源類型時(shí)，應(yīng)盡可能選用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔、可再生的一次能源，而不是汽油等不可再生的二次能源，以有效地緩解能源危機(jī)；從設(shè)計(jì)上力求產(chǎn)品整個(gè)生命周期循環(huán)中能源消耗最少，減少能源的浪費(fèi)。
（５）資源最佳利用原則 包含兩個(gè)方面內(nèi)容：1）在選用資源時(shí)，應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，考慮資源的再生能力和跨時(shí)段配置問(wèn)題，才不致由于資源不合理使用而加劇有限資源的枯竭，盡可能使用可再生資源；2）在設(shè)計(jì)時(shí)可能保證所選用資源在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中得到最大限度的利用。
（6）生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則 綠色設(shè)計(jì)不僅要考慮產(chǎn)品所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益，還要從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，考慮產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的環(huán)境行為對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)所造成的影響。綠色產(chǎn)品生產(chǎn)者不僅要取得好的經(jīng)濟(jì)效益，也要取得良好的環(huán)境效益。
人類社會(huì)的發(fā)展，特別是工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)和城市規(guī)模的擴(kuò)大，造成環(huán)境污染、生態(tài)破壞、資源枯竭，已經(jīng)嚴(yán)重危機(jī)人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。未來(lái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)著眼于設(shè)計(jì)出健康、保健、安全和易于操作的設(shè)備或產(chǎn)品，使這些設(shè)備或產(chǎn)品的零部件易于取代和重復(fù)使用，盡量節(jié)約資源和能源，減少對(duì)環(huán)境的污染。
綠色設(shè)計(jì)順應(yīng)了歷史發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)了資源的有效利用，減少?gòu)U棄物排放，追求生命周期中對(duì)環(huán)境污染的最小化，對(duì)生態(tài)環(huán)境的無(wú)害化。所以鏟平機(jī)在整個(gè)生產(chǎn)周期中應(yīng)遵循綠色生產(chǎn)原則，極大的減少對(duì)環(huán)境的污染，走可持續(xù)發(fā)展的道路。
結(jié)論
兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)四年所學(xué)全部機(jī)械專業(yè)知識(shí)的驗(yàn)收，對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力的一種鍛煉，是大學(xué)整個(gè)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，可以使我們把所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐生產(chǎn)加工相結(jié)合，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中分析實(shí)際問(wèn)題，解決實(shí)際問(wèn)題，逐步提高實(shí)際工作能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，一方面是檢驗(yàn)四年來(lái)的學(xué)習(xí)，對(duì)所學(xué)機(jī)械專業(yè)知識(shí)的做進(jìn)一步的鞏固，及時(shí)彌補(bǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí)和空缺的地方，是對(duì)自身綜合能力的再提高的過(guò)程。令一方面是培養(yǎng)我們一種獨(dú)立從事科學(xué)研究的方法和工作能力，進(jìn)一步提高我們的工藝，工裝水平，使我們學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，條理化，為將來(lái)的工作奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
我畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是《鏟平機(jī)的設(shè)計(jì)》，它是廢舊輪胎回收利用中進(jìn)行機(jī)械加工的重要設(shè)備，目前,在國(guó)內(nèi)外是屬于綠色產(chǎn)品的加工設(shè)備，鏟平機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,所加工的廢舊輪胎范圍比較廣泛, 因此,鏟平機(jī)在未來(lái)的廢舊輪胎的回收利用中將起著非常大作用，在國(guó)內(nèi)有著廣闊的發(fā)展前景。
致謝
兩個(gè)多月緊張而忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)教師的精心指導(dǎo)下，現(xiàn)在已經(jīng)圓滿的完成了。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,翻閱了大量機(jī)械專業(yè)方面的設(shè)計(jì)資料，使自己的機(jī)械專業(yè)水平得到了很大的提高，繪圖能力和查閱工具書(shū)的能力也得到鍛煉，把以前所學(xué)的理論知識(shí)綜合運(yùn)用的實(shí)踐生產(chǎn)中，也使自己了解到做一名工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的素質(zhì)。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,得到了指導(dǎo)老師--宋勝偉老師的耐心指導(dǎo)和幫助，不斷幫我解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的各種問(wèn)題,使得畢業(yè)設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。在此，我向宋老師表示由衷的感謝！
在雞西實(shí)習(xí)的過(guò)程中,得到孫桂蘭老師的熱情幫助, 在此，我向?qū)O老師表示由衷的感謝！此外，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也得到了其它老師及其同學(xué)的熱情幫助，在此一并致以衷心的感謝！
由于本人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)存在不足之處，敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。
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生產(chǎn)膠粉—廢舊輪胎回收利用的方向
摘要：隨著橡膠工業(yè)及汽車工業(yè)的發(fā)展，大量的廢舊輪胎、橡膠制品及其邊角廢料也不斷增多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年僅輪胎報(bào)廢量就不少于150萬(wàn)噸，并以每年10％的速度遞增。由于不能得到綜合利用，大多成為工業(yè)垃圾，既浪費(fèi)了大量的可用資源，又造成了環(huán)境污染。
關(guān)鍵詞：膠粉 隔音壁
隨著橡膠工業(yè)及汽車工業(yè)的發(fā)展，大量的廢舊輪胎、橡膠制品及其邊角廢料也不斷增多，據(jù) 統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年僅輪胎報(bào)廢量就不少于150萬(wàn)噸，并以每年10％的速度遞增。由于不能得到綜合利用，大多成為工業(yè)垃圾，既浪費(fèi)了大量的可用資源，又造成了環(huán)境污染。長(zhǎng)期以來(lái)，應(yīng)用最廣泛的處理廢舊橡膠和廢舊輪胎的方法是制造再生橡膠，但這種方法存在耗能高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，污染嚴(yán)重等問(wèn)題。
自七十年代以來(lái)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在廢舊橡膠的二次利用方面有了很大的發(fā)展。尤其是九十年代以來(lái)，相繼研究出常溫和低溫粉碎工藝制造微細(xì)硫化膠粉的方法并形成規(guī)模生產(chǎn)。這種精細(xì)膠粉(80--120目)是一種重要的添加劑。例如，將精細(xì)膠粉添加到天然橡膠中(一般橡膠制品的摻入量可達(dá)50％)，可提高膠粉的靜態(tài)性能，耐疲勞等動(dòng)態(tài)性能。在德國(guó)，輪胎制品中加入20％的膠粉，可提高其耐磨性，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，膠粉越細(xì)，提高的幅度越大。膠粉的價(jià)格只有天然橡膠的1/3一1/2，由此可大大地降低輪胎成本。精細(xì)膠粉還可以添加到塑料中，生產(chǎn)出來(lái)的橡塑材料，強(qiáng)度高、耐磨、彈性好、擴(kuò)大了塑料的應(yīng)用范圍。在傳統(tǒng)的建筑材料中添加精細(xì)膠粉，可生產(chǎn)出防震、防裂、防漏、耐用的新品建材。
雖然目前利用廢舊輪胎有翻新利用、切碎做燃料用于發(fā)電、化學(xué)裂解回收炭黑和燃料油、制成膠粒等多種途徑，但國(guó)際上越來(lái)越趨向于利用廢舊輪胎生產(chǎn)膠粉。因?yàn)橄鹉z粉有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。后者沒(méi)有再生膠生產(chǎn)所帶來(lái)的污染，也沒(méi)有其他二次污染。橡膠粉最神奇的地方在于，可使廢舊輪胎的利用率達(dá)到100％，可以循環(huán)使用，是真正的循環(huán)利用并且可持續(xù)發(fā)展。美國(guó)的高速公路敷路材料中，規(guī)定必須在瀝青中添加25％以上的膠粉，可以防凍、防滑、防水塌陷，并增強(qiáng)路面的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)強(qiáng)度，大大提高路面的承載能力(約4倍)。
目前我國(guó)在精細(xì)膠粉生產(chǎn)方面還處于落后狀態(tài)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)大小再生膠企業(yè)近500家，總生產(chǎn)能力達(dá)70萬(wàn)噸，產(chǎn)量約30萬(wàn)噸以上，居世界首位。我國(guó)膠粉生產(chǎn)廠家大約有40多家，總產(chǎn)量約5萬(wàn)噸，其生產(chǎn)和應(yīng)用總體落后，再生橡膠尚處于主導(dǎo)地位。
按照《汽車工業(yè)“九五”規(guī)劃綱要》，汽車工業(yè)將逐步發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，與之配套的輪胎生產(chǎn)也將迅猛發(fā)展，這就給膠粉市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑩?jù)調(diào)查，僅山東省的輪胎生產(chǎn)企業(yè)，每年所需膠粉在萬(wàn)噸以上，而目前基本依靠進(jìn)口解決。同時(shí)隨著膠粉在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，其市場(chǎng)前景是極其廣闊的。
我國(guó)廢舊輪胎生產(chǎn)膠粉技術(shù)的發(fā)展:
我國(guó)膠粉生產(chǎn)始于80年代后期。1989年我國(guó)首次組團(tuán)赴德國(guó)考察橡膠利用情況。“八五”規(guī)劃中由青島化工學(xué)院與山東高密再生膠廠、航空航天部第609研究所合作，承擔(dān)原化工部下達(dá)的“低溫冷凍法生產(chǎn)微細(xì)膠粉及其應(yīng)用研究”的攻關(guān)項(xiàng)目，冷凍采用渦輪空氣膨脹法，并于1993年通過(guò)鑒定。此后中國(guó)科學(xué)院低溫工程中心、北京航空航天大學(xué)也開(kāi)展了這方面研究工作。這期間，一些原生膠生產(chǎn)廠家利用粉研后的粗膠粉(40目左右中間產(chǎn)品)，經(jīng)活化處理生產(chǎn)數(shù)量不多的活化膠粉；同時(shí)，河北、江蘇、遼寧、廣東、山東、浙江等一些地區(qū)先后從美國(guó)、意大利、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家的不同公司引進(jìn)10條以上生產(chǎn)線及單機(jī)設(shè)備，使我國(guó)膠粉生產(chǎn)開(kāi)始起步，但這些生產(chǎn)線多采用常溫法生產(chǎn)，幾乎都只能生產(chǎn)粗膠粉和細(xì)膠粉(60目)。為此，國(guó)內(nèi)一些機(jī)械設(shè)備制造廠也開(kāi)始研制采用常溫制備微細(xì)膠粉的設(shè)備。1996年以后，大連、江陰、無(wú)錫、珠海、嵊州、山西等地相繼試制出了橡膠粉碎機(jī)并進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)，1998年深圳東部集團(tuán)建設(shè)了常溫膠粉生產(chǎn)，1999年珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)精業(yè)機(jī)電技術(shù)研究所和青島綠葉橡膠有限公司研制成功了液氮冷凍法（ＪＹ型微細(xì)膠粉生產(chǎn)線），為我國(guó)制造微細(xì)硫化膠粉又提供了成套設(shè)備，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)的微細(xì)膠粉生產(chǎn)將會(huì)有較大的發(fā)展。
常溫輥壓法在我國(guó)普遍使用。就生產(chǎn)總量來(lái)說(shuō)，我國(guó)的廢膠粉碎生產(chǎn)尚以常溫輥軋法為主。一般采用雙溝輥粗碎、雙光輥或光輥細(xì)碎。在小型企業(yè)有的采用溝光輥同時(shí)進(jìn)行粗碎和細(xì)碎，當(dāng)然這樣做投資少、占地小，但設(shè)備安全和產(chǎn)量均會(huì)受到限制。國(guó)外的粗碎機(jī)一般都比國(guó)內(nèi)設(shè)備大，生產(chǎn)效率高。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了一種新型盤工粉碎機(jī)，以剪切研磨為原理，齒盤耐磨，工作壽命較長(zhǎng)，可將粒度４毫米以下廢膠塊一次粉碎成粒度８０目以上。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一定粒度的膠粉在一定性能要求下，膠粉的摻用量受到較大限制。要提高廢舊橡膠利用價(jià)值，就得對(duì)膠粉進(jìn)行改性。膠粉用各種表面處理方法改性，制成活性膠粉，不但大幅度提高摻用量，而且拉伸應(yīng)用、疲勞生熱、耐撕裂性、耐磨耗性都有提高?；钚阅z粉技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)大了膠粉代替部分生膠的應(yīng)用，改善了膠料加工性，保持了摻用量膠料的性能，減少了產(chǎn)品性能損失，同時(shí)摻用過(guò)程不需要大量投資。
目前活性膠粉有三種生產(chǎn)方法：機(jī)械化學(xué)法、單體、聚合物涂層法和輻射法。我國(guó)國(guó)內(nèi)采用機(jī)械化學(xué)法生產(chǎn)活性膠粉有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在輻射法生產(chǎn)丁基再生膠和膠粉方面取得了成果，在涂層包復(fù)技術(shù)方面做了大量工作。機(jī)工化學(xué)法以其操作簡(jiǎn)單、成本低、污染小、能耗低而成為國(guó)內(nèi)外活性膠粉生產(chǎn)的主要方法。中科院大連化學(xué)物理研究所也研制出催化劑829、
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