瓷磚倒棱機設(shè)計說明書.doc

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1、瓷磚倒棱機設(shè)計 The design of ceramic tile chamfering machine 學(xué)生姓名 學(xué)號 所在學(xué)院 班級 所在專業(yè) 申請學(xué)位 工學(xué)學(xué)位 指導(dǎo)教師 職稱 副 指 導(dǎo) 教 師 職稱 答辯時間 目 錄 目 錄 設(shè)計總說明 .......................................................................................................................................................I introduction .........

2、.............................................................................................................................................II 1 設(shè)計目的 ....................................................................................................................................................1

3、 2 設(shè)計應(yīng)用范圍 ............................................................................................................................................1 3 設(shè)計原理及原理圖 ....................................................................................................................................1 4 瓷

4、磚倒棱機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................................................2 4.1 鋸片的選擇 ....................................................................................................................................2 4.2 切削參數(shù) ..............

5、..........................................................................................................................3 4.3 切削參數(shù)的計算 ............................................................................................................................4 4.4 電動機的選用 ...........................

6、.....................................................................................................5 4.4.1 傳動鏈 ................................................................................................................................5 4.4.2 確定低速電機的容量 .........................................

7、...............................................................5 4.4.3 依據(jù)電動機功率 P 和轉(zhuǎn)速 n 選擇電動機 ......................................................................7 4.5 瓷磚倒棱機機架設(shè)計 ....................................................................................................................8 4.

8、6 傳送帶的設(shè)計 ................................................................................................................................9 4.7 滾動軸承的選取 ..........................................................................................................................10 4.8 滾筒的設(shè)計 ..............

9、....................................................................................................................11 4.8.1 傳動滾筒最小直徑的確定 ..............................................................................................13 4.8.2 筒體的厚度 ......................................................

10、................................................................13 4.8.3 傳動滾筒軸直徑的計算 ..................................................................................................14 4.8.4 材料的確定 .......................................................................................................

11、...............16 4.9 瓷磚夾具設(shè)計 ..............................................................................................................................17 5 瓷磚切割機整體效果圖 ..........................................................................................................................19 6 設(shè)計

12、總結(jié) ..................................................................................................................................................20 鳴 謝 ................................................................................................................................................

13、............21 參考文獻 ........................................................................................................................................................22 設(shè)計總說明 I 設(shè)計總說明 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、石材切削機床、低速電動機、 工程材料等多方面的知識。 小型半自動瓷磚倒棱機是包括倒棱機的設(shè)計應(yīng)用范圍、各部分的設(shè)計（切削參數(shù)、 切削參數(shù)的計算、電動機的選用、瓷磚倒

14、棱機機架設(shè)計、傳送帶的設(shè)計、滾動軸承的 選取、滾筒的設(shè)計、瓷磚夾具設(shè)計） 。在倒棱機設(shè)計中要首先對倒棱機進行分析，了解 倒棱機的工作原理，并設(shè)計倒棱機的結(jié)構(gòu)，并選擇各部件的材料，尺寸；接著各部件 的連接方式，關(guān)鍵是找到一個與滾筒相配合的低速電機；然后進行專用夾具的設(shè)計， 選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與倒棱 機的連接部件以及其它部件；最后畫出瓷磚倒棱機的轉(zhuǎn)配圖。 關(guān)鍵詞：切削參數(shù)；電動機的選用；傳動；機架；夾緊。 ABSTRACT II INTRODUCTION The design involves a mechanical fixture design

15、 and manufacturing technology, stone- cutting machine tools, construction materials, low speed motor, and other aspects of knowledge. Includes small semi-automatic tile chamfering machine chamfering machine design applications, design of the parts (cutting parameters, calculation of cutting paramete

16、rs, motor, tiles selection of chamfering machine design, design, selection of rolling bearing, roller conveyor design design, tiles of clamp). Chamfering machine design would be the first to analyze the chamfering machine, see how the chamfering machine works and chamfering machine design of structu

17、re and select the material of the various components, dimensions; Then the parts are connected, the key is to find the one with which the cylinder is combined with low-speed motor and design of special fixture for, select the individual components designed fixture, Positioning components, clamping e

18、lements, guide components, fixtures and chamfering machine parts and other parts of the connection; last drawn tile chamfering machines go plan. KEYWORDS：Selection of cutting parameters；motor；transmission；rack；clamping. 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 1 － 瓷磚倒棱機設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書 1 設(shè)計目的 隨著近年來我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活的不斷提高，建筑方面也越來越紅火， 對于瓷磚的

19、需求量也在不斷的提高。而我國的建筑行業(yè)有這樣的規(guī)定，在樓房外面用 瓷磚做表面裝修時，陽角拐角的地方的兩塊瓷磚一定要在背面倒出 45的棱角。 而這一工作現(xiàn)在大部分靠人手來完成，不但勞動量大，而且對于工人的要求也 很高，手稍有顫抖就可能刮傷釉質(zhì)導(dǎo)致掉瓷。另一方面，市場對于倒棱瓷磚的需求量 很大，如果單靠人手，成本也太高?，F(xiàn)在市場上的瓷磚切割機主要是把瓷磚放入切割 機下面，靠手用力去推來完成倒棱的工作，不但耗時而且費力。另外市場上也有些大 型自動磨邊機可實現(xiàn)瓷磚倒棱機，但是費用比較高，且不能磨 45mm 以下小尺寸瓷磚。 綜上所述，要設(shè)計一臺半自動瓷磚倒棱機設(shè)備，既可以解決了人手瓷磚倒棱成本 高效率

20、低的問題，也可以解決大型切割機設(shè)備不能切割小尺寸瓷磚的問題。在效率和 成本中間找到一個平衡點。 本設(shè)備的主要設(shè)計目的是對小尺寸的外墻裝飾瓷磚進行倒棱工作的。 比如：(300300mm、250250mm、200200mm、150150mm、100100mmd 等規(guī) 格的瓷磚） 。解決人手倒棱效率低、成品率低、勞動強度大等問題。 2 設(shè)計應(yīng)用范圍 由于瓷磚在建筑行業(yè)中的需求量非常大，尤其是在集中鋪貼瓷磚時，常常須要若 干個工人特地手工倒棱。而半自動瓷磚倒棱機由于價格便宜，生產(chǎn)效率高，必定可以 受到廣大建筑工人的鐘愛，從而收到顯著的經(jīng)濟效益。 而加工的外墻裝飾石材尺寸小于 300300mm，厚度不大

21、于 10mm 的，(如：陶瓷、 大理石、半瓷墻磚、全瓷墻磚)。 3 設(shè)計原理及原理圖 本設(shè)備以高速旋轉(zhuǎn)的金剛石鋸片切除硬質(zhì)材料為基本工作原理。如下圖所示，主 電機 2 帶動金剛石鋸片 3 高速旋轉(zhuǎn)，電機 7 將動力經(jīng)兩次帶傳動減速傳至滾筒 9，滾筒 9 旋轉(zhuǎn)帶動與水平面成 45角的傳送帶 10 移動。工作時，將瓷磚放在傳送帶 10 的待 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 2 － 加工區(qū)，在帶的摩擦力和限位擋板 6 的作用下，瓷磚進入加工區(qū)，被夾持彈性橡膠滾 柱 4 靠變形彈力壓緊在傳送帶 10 上，從而實現(xiàn)瓷磚的夾緊。同時，瓷磚與垂直安置的 金剛石鋸片接觸并進行切割倒棱動作，之后傳送帶再將瓷磚送到已加工區(qū)

22、，完成功能 動作。主電機 2 與金剛石鋸片組成獨立作用的切割機，切割機與機架之間用燕尾槽導(dǎo) 向連接，用蝶尾手擰螺釘緊固，使切割機可以方便的拆卸下來，進行手提式自由切割 加工。 4 瓷磚倒棱機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 鋸片的選擇 瓷磚倒棱機所加工的是石材，陶瓷等硬脆材料。所以平時用的一般鋸片不能滿足 加工的要求，必須選擇金剛石鋸片。 金剛石鋸片主要由兩部分組成：基體和刀頭?；w是粘結(jié)刀頭的主要支撐部分， 而刀頭則是在使用過程中起切割的部分，一般來說，刀頭會在使用過程中不斷耗損。 綜合以上條件初選： 鋸片直徑 Φ110㎜，其轉(zhuǎn)速范圍 6080-8680r/min 假定本設(shè)備加工瓷磚厚度為

23、10㎜，倒棱作業(yè)時 = h=14.14㎜，可取最大進pa2 給量即 1.5m/min，約合 25mm/s。 切削方式為順切。 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 3 － 圖 4-1 金剛石鋸片 4.2 切削參數(shù) 從《石材加工工具與技術(shù)》?趙民編著?電子工業(yè)出版社出版（以下簡稱為【1】 ）中 查得一下切削參數(shù)： 由【1】P111 頁知： （1） 、選擇鋸片:選擇鋸片要使金剛石刀頭的金剛石濃度、粒度、結(jié)合劑、硬度與 石材的硬度和耐磨性相適應(yīng)。金剛石鋸片有寬水口和窄水口兩種。寬水口鋸片用于切 厚度大的板材，窄水口的鋸片適用于切割厚度小的石材和硬度高的石材。 （2） 、切割速度：金剛石鋸片切割花崗巖的

24、最佳切削速度為 20―35m/s，切割大理 石的最佳切削速度為 35―50m/s。選擇金剛石鋸片時，應(yīng)考慮最佳線速度。 （3）切割深度：板材厚度超過 30㎜以上時，應(yīng)進行分層切割，以減少金剛石損耗。 一般每次切深不能超過 30㎜。為保證切割出的板材邊緣平直，切入深度應(yīng)超過所割板 材厚度 5―10㎜。 （4）進給速度：根據(jù)我國的石材加工性能，切割厚度為 20㎜板材的推薦進給速度， 大理石為 1-2m/min，花崗巖為 0.3-0.5m/min。切入切出時適當減小進給速度，保持平 穩(wěn)，以防止崩掉邊角。 （5）操作：板材切割時，磨光的表面上，鋸片的速度方向和進給方向一致。新鋸 片和不能自

25、銳的鋸片，應(yīng)先切割耐火磚使之鋒利，否則會造成切割阻力大、切割中鋸 片跑偏等現(xiàn)象。(即要求盡量是順切) （6）冷卻水：鋸片切割時才時要有足夠的冷卻水對鋸片進行冷卻。冷卻水的作用 主要有兩方面：一方面是冷卻，防止鋸片切削溫度過高；另一方面是及時沖掉切屑， 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 4 － 水流量一般為 33.3-66.6L/min。 4.3 切削參數(shù)的計算 由一【1】P25 知： 在利用垂直力 和水平力 求法向力 和切向力 的過程中，許多研究人員直接vFhnFt 讓 等于 ， 等于 ，這在切深 很小的磨削中，這是一種方法誤差不大，但在tFhnpa 較大，特別是大切深鋸切加工中，該方法導(dǎo)致很大的

26、誤差，因此應(yīng)當根據(jù)它們之間pa 的力學(xué)關(guān)系求出具體數(shù)值。順切時若鋸切水平力 的方向與進給速度 的反方向相同，hFfV 則它們之間有如下關(guān)系： ?sincohvnF??sit? 式中，β 為鋸切合力所在地位置角，但 β 的大小不容易確定，如果按鋸切力的大 小與鋸屑的厚度成正比例計算，則鋸切力在鋸切弧區(qū)內(nèi)的分布基本上為三角分布，因 而鋸切合力所在的位置角（2/3）a，a 為鋸切弧區(qū)角（a=arccos（1-2 ） ） ， 為spda/p 切割深度， 為鋸片直徑。sd 由【1】P26 知： 在同樣的鋸切加工系統(tǒng)下，鋸切過程中鋸片承受的載荷基本上是由鋸切工藝參數(shù) 和石材的種類所決定的。各種鋸切

27、參數(shù)條件下鋸片受到的法向力 和切向力 可以由nFt 測量所得的鋸切功率 P，鋸切垂直力 和鋸切水平力 通過計算得到。根據(jù)實驗得出vFh 的切削力經(jīng)驗公式如下： BaVpfn859.071.9.0?Fft ..23 式中： ——切割深度 14.14mm；pa ——進給速度 25mm/s；fV ——金剛石節(jié)塊寬度 1.8mm。B 由【1】P109 表 6-4 鋸片尺寸得： 外徑：110mm 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 5 － 內(nèi)孔：16/20mm 刀頭寬度 B（即金剛石節(jié)寬）：1.8mm 刀頭高度：10mm 由以上得出： =0.98516 14.14 1.

28、8＝174.6NnF =0.22316 14.14 1.8＝92.5Nt a=arccos（1- ）spda2 a=arccos（1- ）108. a=arccos0.74 a=42 ∵β= a ∴β=28 又∵ = cosβ+ sinβnFvhF = sinβ- cosβt 經(jīng)計算：sin28=0.47 Cos28=0.88 有以上計算得出： =59.6NvF =-77.3N（負號表示力的方向與進給方向相反）h 4.4 電動機的選用 4.4.1 傳動鏈 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)與實訓(xùn)》何克祥、張景學(xué)主編——電子工業(yè)出版社出版【2】

29、1 主運動：石材切割機主軸→金剛石鋸片（此處用瓷磚專用切割機代替） 2 進給運動：低速電機主軸→帶傳動→傳動軸→帶傳動→滾筒軸→傳送帶 4.4.2 確定低速電機的容量 （1）計算低速電機所需功率 電動機所需功率由工作機所需功率和傳動裝置0P 的總效率按下式計算 543210/?wP? 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 6 － 式中： 為低速電機理論功率;0P 為工作機所需的功率;w 、 為帶傳動的效率1?3 、 為軸承效率24 為卷筒效率5 （2）計算工作機所需功率 工作機所需功率 （kw）應(yīng)由機器的工作阻力和wPwP 運動參數(shù)確定?？捎上率?/p>

30、計算 或 wVFP?10?wnT?950? 式中： 為工作積極的阻力，N； 為工作機的線速度，m/s;wv 為工作機的轉(zhuǎn)矩，N.mT 為工作機的轉(zhuǎn)速，r/minwn 為工作機的效率? 對于帶式運輸機，一般取 96.0~4.?w? 由于瓷磚倒棱機工作時， 會使金剛石刀片給瓷磚一向傳送帶的力，使瓷磚與傳vF 送帶更好的接觸，從而避免了打滑現(xiàn)象的發(fā)生，這個力是有益的。 是傳送帶克服的阻力，這也是進給電機要克服的(即電動機的功率主要用來做瓷tF 磚的進給運動用) 綜上可得： （僅克服 所需功率）?1wP95.02?1.tF 又由【

31、1】P26 知： （電機理論功率）ftVF0 WP31.25.9?? 查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第三版由清華大學(xué)吳宗澤、北京科技大學(xué)羅圣國主 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 7 － 編——高等教育出版社出版（以下簡稱【3】 ） 由【3】P5 知： 96.031?? 842 .5 上式中： 、 為帶傳動的效率1?3 、 為軸承效率24 為卷筒效率5 ∴ P= W73.2908.631?? 滾筒轉(zhuǎn)速： 由【2】知轉(zhuǎn)速計算公式： dVn?60? 由上知：v

32、=0.025m/s d=110mm 得出：n=7.2r/min 10/5.9210/.??RFTt mN654? 4.4.3 依據(jù)電動機功率 P 和轉(zhuǎn)速 n 選擇電動機 由于瓷磚倒棱機上滾筒所要求的轉(zhuǎn)速為 7.2r/min，功率為 2.73W,為了安全和倒 棱機的工作穩(wěn)定性更好我們將低速電動機的轉(zhuǎn)速定為 7.5r/min，將功率定為 25w。這 樣瓷磚倒棱機工作起來就十分的安全平穩(wěn)（低轉(zhuǎn)速大功率） 。 查《機械設(shè)計手冊》新版——中國版本圖書館 CIP 數(shù)據(jù)核字（2004）第 068534 號，第 5 卷（以下簡稱【4】 ） 在【4

33、】P35-105 查得： TYV 系列高精度特種減速電動機。 TYV 系列電動機特點： 1、具有內(nèi)置減速機，減速比大，轉(zhuǎn)速范圍為：3.5-500r/min; 2、是一種高效、節(jié)能、低噪音的微型特種減速電動機； 3、具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、降速比大、體積小，輸出扭矩穩(wěn)定等特點。 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 8 － 由于 TYV 系列高精度特種減速電動機具有以上優(yōu)良特性，因此我們選用 TYV 系列 高精度特種減速電動機。 在【4】P35-106 表 35.2-29 查得： 表 35.2-29TYV 系列齒輪減速電動機，減速后允許負載中選用 TYV-120 齒輪減速電 動機。 TY

34、V.2-15 齒輪減速電動機技術(shù)參數(shù)： 輸出轉(zhuǎn)速 7.5r/min 減速比 186 允許負載 8N/m TYV.2-15 極數(shù) 4 輸出功率 25W 電壓 220v 頻率 f=50Hz 電流 I：0.30A 4.5 瓷磚倒棱機機架設(shè)計 查《機械設(shè)計手冊》第 5 版 聞邦椿主編——機械工業(yè)出版社出版 中國版本圖書 館 CIP 數(shù)據(jù)核字(2009)第 221415 號 第 3 卷（以下簡稱【5】 ） 由【5】P18-3 查得機架設(shè)計準則 機架的設(shè)計主要應(yīng)保證剛度、強度及穩(wěn)定性： 1）

35、 剛度 評定大多數(shù)機架工作能力的準則是剛度。 2） 強度 強度是評定重載機架工作性能的基本準則。機架的強度應(yīng)根據(jù) 機 器在運轉(zhuǎn)過程中可能發(fā)生的最大載荷或安全裝置所能傳遞的 最大載荷來校核其靜強度。此外還要校核其疲勞強度。 3） 穩(wěn)定性 機架受壓結(jié)構(gòu)及受彎結(jié)構(gòu)都存在失穩(wěn)問題。有些構(gòu)建制成薄 壁腹式也存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機架正常工作的基本條件，必須加以校核。 4)對于機床、儀器等精密機械還應(yīng)考慮熱變形。熱變形將直接影響機架原有 精度，從而使產(chǎn)品精度下降。 機架設(shè)計的一般要求： 1） 在滿足強度和剛度的前題下，機架的重量應(yīng)要求輕、成本低。

36、 2） 抗震性好，把受迫振幅限制在允許范圍內(nèi)。 3） 噪聲小。 4） 溫度場分布合理，熱變形對精度影響小。 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機械加工。 6） 結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件。 7） 導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好。 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 9 － 8） 造型好，即使用經(jīng)濟，又美觀大方。 機架材料選擇 由【5】P18-4 2.1.1 金屬鑄造機架常用材料知： 鑄鐵 目前是鑄鐵機架使用最多的一種材料，它的流動性好，體收縮率和線 收縮小，容易獲得較復(fù)雜的鑄件。鑄件還具有切削性能好、價格便宜和易于大

37、量生產(chǎn) 等優(yōu)點。 并結(jié)合瓷磚倒棱機的力學(xué)性能 經(jīng)查【5】P18-5 表 18.1-1 鑄鐵機架常用材料得： 選用灰鑄鐵 HT150 HT150 特點及其應(yīng)用舉例： 流動性好。用于承受中等彎曲應(yīng)力（約為 Pa） ，摩擦面間壓強大于 5 Pa 的鑄件。如：大多數(shù)機床的底座（溜板、工作臺） 、鼓風(fēng)機底座、汽輪機操縱座外殼、 減速器箱體和汽車變速箱體、水泵殼體等。 機架的尺寸確定 機架總寬為：300mm 機架總高為：210mm 機架為一個等腰直角三角形框架，機架的壁厚為 10mm。 4.6 傳送帶的設(shè)計 查《機械設(shè)計手冊》

38、第 5 版 聞邦椿主編——機械工業(yè)出版社出版 中國版本圖書 館 CIP 數(shù)據(jù)核字(2009)第 221414 號 第 2 卷（以下簡稱【6】 ） 由【6】P6-33 表 6.1-36 膠帆布平帶規(guī)格查得 膠帆布層數(shù) z 3、4、5、6、7、8、9 帶厚 δ 3.6、4.8、6、7.2、8.4、9.6 寬度范圍 b 16-20、20-315、63-315、63-500 寬度系列： 16 20 25 32 40 50 63 71 80 90 100 112 125 140 160 180 200 224 250 28

39、0 315 355 400 450 500 經(jīng)與滾筒的直徑和寬度要相適合初選傳送帶為： 膠帆布層數(shù) 3 層 帶厚 δ 5mm 寬度 b 200mm 膠帆布平帶組成及其特點： 此類平帶由纖維組織物及組織粘合材料（如橡膠、塑料）制造。其結(jié)構(gòu)由涂覆有 橡膠和塑料的一層或數(shù)層布料或整體組織物構(gòu)成。整個平帶采用統(tǒng)一的方法硫化或融 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 10 － 合為一體。用帆布制成的平帶稱為帆布平帶。 傳送帶尺寸確定： 由于要加工最大瓷磚為 300300mm、最小瓷磚為 10X10mm 因此將傳送帶寬度定為 20

40、0mm 由于兩滾筒見相距 300mm 則傳送帶總長：L=300X2+3.14X100 =914mm 4.7 滾動軸承的選取 （1）根據(jù)工作條件確定軸承部件的結(jié)構(gòu)類型。 由于軸承的工作條件是低速運轉(zhuǎn)，瓷磚倒棱機工作的時候。軸承既要承受徑 向力還要承受軸向力。 軸承的負荷角較大 β=arctan（ / ）aFf 本機器要求 β=45 經(jīng)查《機械設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社出版 第 4 卷（以下簡稱【7】 ） 由【7】P28-20 查得： 應(yīng)選用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承 由【7】P28-23 表 28.2-2

41、3 常用滾動軸承使用性能知： 應(yīng)選用圓錐滾子軸承（其價格便宜） 由【3】P73 表 6-6 知： 徑向當量動載荷： 當 eFfa?/rFP? 當 f?arrY?04. 時才能選用角接觸球軸承 而瓷磚倒棱機的 1/?raF 因此不能選用角接觸球軸承。 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 11 － 綜上所述只能選用圓錐滾子軸承 （2）選擇圓錐滾子軸承的規(guī)格 依據(jù)機器的尺寸、轉(zhuǎn)速來確定 滾筒軸軸頸為 Φ25mm 滾筒轉(zhuǎn)速為低速運轉(zhuǎn) 查【3】P75 表 6-7 圓錐滾子軸承（GB/T297-1994 摘錄）知 應(yīng)選用的

42、軸承代號：30205 軸承的尺寸：內(nèi)孔 d=25mm 外徑 D=52mm 軸承寬 T=16.25mm 4.8 滾筒的設(shè)計 滾筒是帶式輸送機的重要部件，按在輸送機中所起的作用滾筒分為傳動滾筒和改 向滾筒兩大類。傳動滾筒的作用是將驅(qū)動裝置提供的扭矩傳到輸送帶上。改向滾筒包 括用于輸送機端部改向的改向滾筒、增加傳動滾筒包角的增面滾筒和用于拉緊裝置的 拉緊滾筒。焊接結(jié)構(gòu)滾筒由滾筒軸、軸承座、接盤（輪轂、輻板以及筒體一部分鑄造 在一起） 、筒體等部件組成，有的滾筒還有輪轂和滾筒軸的連接件、輪轂和輻板的連接 件。一般地，轉(zhuǎn)動滾筒的表面覆蓋有橡膠或鑲有陶瓷以增大傳動滾筒與輸送帶間的摩

43、 擦系數(shù)。 傳動滾筒典型結(jié)構(gòu) 傳動滾筒表面有裸露光鋼面，人字形和菱形花紋橡膠覆面。小功率、小帶寬及環(huán) 境干燥時可采用裸露光鋼面滾筒。人字形花紋膠面摩擦系數(shù)大，防滑性和排水性好， 但有方向性。菱形膠面用于雙向運行的輸送機。用于重要場合的滾筒，最好采用硫化 橡膠覆面。 滾筒的各個組成部件： 1）滾筒軸：一般采用 45#鋼與 40Cr 兩種材質(zhì)的圓鋼進行加工； 2）軸套：材質(zhì)為 45#鋼； 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 12 － 3）滾筒專用軸承：圓錐滾子軸承； 4）軸承座：滾筒的軸承座根據(jù)材質(zhì)分兩種，一種是鑄鐵材質(zhì)，用于輕型與中型滾 筒。另一種是鑄鋼材質(zhì)，用于重型滾筒。 一般而言，輻板和主軸也大都采用脹套

44、聯(lián)接方式。脹套的結(jié)構(gòu)如圖所示，脹套 聯(lián)結(jié)是通過高強度螺栓的作用，使內(nèi)環(huán)與軸之間，脹套外環(huán)與輪轂之間能夠產(chǎn)生巨 大抱緊力同時當承受負荷時，能夠靠脹套與軸的結(jié)合壓力及相伴產(chǎn)生傳遞扭矩，脹 套軸向力或者二者的復(fù)合載荷的一種新型無鍵聯(lián)結(jié)裝置。以實現(xiàn)機件與軸的聯(lián)結(jié)， 它使用時通過高強度螺栓的作用，使內(nèi)環(huán)與軸之間，外環(huán)與輪轂之間產(chǎn)生巨大抱緊 力；當承受負荷時，靠脹套與機件的結(jié)合壓力及相伴產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭矩，軸向 力或二者的復(fù)合載荷。 脹套結(jié)構(gòu) 與一般過盈聯(lián)結(jié)、有鍵聯(lián)結(jié)相比脹套聯(lián)結(jié)的優(yōu)點是： 第一，脹套的使用壽命長，強度高。脹套依靠摩擦傳動，對被聯(lián)結(jié)件沒有鍵槽消弱， 也無相對運動，工作中不會產(chǎn)生磨損；

45、 第二，定位精度高，傳遞力矩均勻，使軸受力合理，比鍵連接可采用較小的軸截面， 脹套在超載時，將失去聯(lián)結(jié)作用，可以保護設(shè)備不受損害； 第三，裝配簡單，軸向定位可調(diào)整，拆裝維修方便；安裝脹套的軸和孔的加工要求 精度低；脹套安裝時無須加熱、冷卻或加壓設(shè)備，只需將螺栓按要求的力矩擰緊即 可。且調(diào)整方便，可以將輪轂在軸上方便地調(diào)整到所需位置。脹套也可以用來聯(lián)結(jié) 焊接性差的零件。 第四，可改善筒體的制造工藝，制造成本低，降低對筒殼和軸的加工精度要求。 更重要的是在滾筒中應(yīng)用脹套可減薄輻板。在帶式輸送機上使用脹套，輻板減薄為柔 性輻板，可以完全把輪轂和軸鎖緊，消除二者之間的“竄動” ，在裝配時輪轂與軸之間

46、存在軸向移動，可避免端蓋變形、應(yīng)力集中和滾筒過早的疲勞破壞。 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 13 － 第五，脹套拆卸方便，且具有良好的互換性。由于脹套能把較大配合間隙的輪轂 結(jié)合起來，拆卸時將螺栓擰松，即可使被聯(lián)結(jié)件容易拆開。脹緊時，接觸面緊密貼合 不銹蝕，也便于拆開。 4.8.1 傳動滾筒最小直徑的確定 在帶式輸送機的設(shè)計中，選擇滾筒的主要指標是滾筒直徑。選用大直徑的滾筒對 輸送帶使用有利。但是，當滾筒直徑增大后，傳動滾筒的質(zhì)量、驅(qū)動裝置、減速器的 減速比、減速器的質(zhì)量和尺寸都需要相應(yīng)增大。選擇滾筒直徑主要考慮一下因素： （1）輸送帶繞過滾筒時輸送帶的彎曲應(yīng)力； （2）輸送帶發(fā)生彎曲的頻次（與導(dǎo)繞方

47、式、繞過滾筒的數(shù)目、運距和速度有關(guān)） ； （3）輸送帶與滾筒面間的最大或平均比壓； （4）輸送帶許用強度利用率（簡稱 RMBT，它是輸送帶最大張力與樹洞帶許用張力 之比的百分數(shù)） ； （5）輸送機的安裝地點和使用條件（例如：地面、井下、露天、移動、固定等） ； （6）包膠和包膠的變形量。 輸送帶許用比壓的滾筒直徑： ??????][)(360pSD出入 式中：[p]---輸送帶許用比壓，鋼繩芯帶[p]=0.6MPa，尼龍和聚脂帶[p]=0.4MPa，膠 帆布膠帶[p]=0.2MPa ---輸送帶圍包角，rad；? ---輸送帶繞入端張力，N；入S ---輸送帶繞出端張力，N；

48、出 綜上所述，代入數(shù)據(jù)，可得：D=138mm，暫取滾筒直徑為 D=150mm。 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 14 － 4.8.2 筒體的厚度 筒體的厚度取決于滾筒的直徑、筒體長度、輸送帶張力、制動時的磨損等因素。 關(guān)于筒體厚度的計算十分困難，并且一般計算值偏小。但考慮到耐磨損等因素，筒體 的厚度一般取得比較厚。 由于加工的瓷磚的尺寸是 1010cm-3030cm，所以暫取滾筒長度為 280mm 現(xiàn)在只知道大型帶式輸送機筒體厚度如下表： 所以，根據(jù)表格數(shù)據(jù)和實際加工情況，取滾筒的厚度為 5mm。 4.8.3 傳動滾筒軸直徑的計算 滾筒軸受力簡圖如下： 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 15 － （1）按疲勞強

49、度（壽命）計算 ][214.0)(31????nWMLp 式中： ----軸承中心到輪轂中心（脹套）的距離；1L ----輪轂和軸受用脹套連接方式時，為脹套工作長度，否則 =0；3 3L ----作用在軸上的載荷， ；p 2)(出入 Sp?? ----抗彎截面模量， ；W3dW? ----合力產(chǎn)生的扭矩， ；M-DM?出 ）入（ ----抗扭截面模量， ；n 163n? ----許用應(yīng)力， ；][?][rR?? 其中， ----考慮特征系數(shù)和應(yīng)力集中后的疲勞極限；rR? ----疲勞安全系數(shù)；1n 根據(jù)上式，滾筒軸直徑 為： d][12.)(323

50、1??DPLP??? （2）按剛度計算（撓度法） )4(221EIf? 式中： ----軸彎曲產(chǎn)生的撓度，取 ；f 230~L 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 16 － ----兩軸承中心線之間的距離；2L ----材料彈性模量；E ----軸慣性矩，I 64dJ?? 由上可得，滾筒軸的直徑是： 4243)(8?EfLP?? 由以上兩式求出滾筒軸直徑，取其中較大值為設(shè)計值， =30mm。d 4.8.4 材料的確定 查《機械設(shè)計手冊》第 5 版 聞邦椿主編——機械工業(yè)出版社出版 中國版本圖書 館 CIP 數(shù)據(jù)核字(2009)第 221413 號 第 2 卷（以下簡稱【8】 ）

51、由【8】P9-135 國內(nèi)外常用工程塑料商品名稱和性能特點查得： （一） ABS 塑料 ABS 塑料的主體是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一種堅韌 而有剛性的熱塑性塑料。苯乙烯使 ABS 有良好的模塑性、光澤和剛性；丙烯腈使 ABS 有良好的耐熱、耐化學(xué)腐蝕性和表面硬度；丁二烯使 ABS 有良好的抗沖擊強度和低溫 回彈性。三種組分的比例不同，其性能也隨之變化。 1、性能特點： ABS 在一定溫度范圍內(nèi)具有良好的抗沖擊強度和表面硬度，有較好的尺寸穩(wěn)定性、 一定的耐化學(xué)藥品性和良好的電氣絕緣性。它不透明，一般呈淺象牙色，能通過著色 而制成具有高度光澤的其它任何色澤制品，電鍍

52、級的外表可進行電鍍、真空鍍膜等裝 飾。通用級 ABS 不透水、燃燒緩慢，燃燒時軟化，火焰呈黃色、有黑煙，最后燒焦、 有特殊氣味，但無熔融滴落，可用注射、擠塑和真空等成型方法進行加工。 2、級別與用途： ABS 按用途不同可分為通用級(包括各種抗沖級)、阻燃級、耐熱級、電鍍級、透 明級、結(jié)構(gòu)發(fā)泡級和改性 ABS 等。通用級用于制造齒輪、軸承、把手、機器外殼和部 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 17 － 件、各種儀表、計算機、收錄機、電視機、電話等外殼和玩具等；阻燃級用于制造電 子部件，如計算機終端、機器外殼和各種家用電器產(chǎn)品；結(jié)構(gòu)發(fā)泡級用于制造電子裝 置的罩殼等；耐熱級用于制造動力裝置中自動化儀表和電

53、動機外殼等；電鍍級用于制 造汽車部件、各種旋鈕、銘牌、裝飾品和日用品；透明級用于制造度盤、冰箱內(nèi)食品 盤等。 （二） 聚苯乙烯(PS) 聚苯乙烯是產(chǎn)量最大的熱塑性塑料之一，它無色、無味、無毒、透明，不孳生菌 類，透濕性大于聚乙烯，但吸濕性僅 0.02％，在潮濕環(huán)境中也能保持強度和尺寸。 1、性能特點 聚苯乙烯具有優(yōu)良的電性能，特別是高頻特性。它介電損耗小(110-5～310- 5)，體積電阻和表面電阻高，熱變形溫度為 65～96℃，制品最高連續(xù)使用溫度為 60～80℃。有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐多種礦物油、有機酸、堿、鹽、低級醇等，但 能溶于芳烴和鹵烴等溶劑中。聚苯乙烯耐輻射性強，表面易

54、著色、印刷和金屬化處理， 容易加工，適合于注射、擠塑、吹塑、發(fā)泡等多種成型方法。缺點是不耐沖擊、性脆 易裂、耐熱性和機械強度較差，改性后，這些性能有較大改善。 2、級別用途 聚苯乙烯目前主要有透明、改性、阻燃、可發(fā)性和增強等級別?？捎糜诎b、日 用品、電子工業(yè)、建筑、運輸和機器制造等許多領(lǐng)域。透明級用于制造日用品，如餐 具、玩具、包裝盒、瓶和盤，光學(xué)儀器、裝飾面板、收音機外殼、旋鈕、透明模型、 電訊元件等；改性的抗沖阻燃聚苯乙烯廣泛用于制造電視機、收錄機殼、各種儀表外 殼以及多種工業(yè)品：可發(fā)性用于制造包裝和絕緣保溫材料等。 （三） 聚丙烯(PP) 聚丙烯是六十年代發(fā)展起來的新型熱塑性塑

55、料，是由石油或天然氣裂化得到丙烯， 再經(jīng)特種催化劑聚合而成，是目前塑料工業(yè)中發(fā)展速度最快的品種，產(chǎn)量僅次于聚乙 烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯而居第四位。 1、性能特點 聚丙烯通常為白色、易燃的蠟狀物，比聚乙烯透明，但透氣性較低。密度為 0.9g／cm3，是塑料中密度最小的品種之一，在廉價的塑料中耐溫最高，熔點為 164～170℃，低負荷下可在 110℃溫度下連續(xù)使用。吸水率低于 0.02％，高頻絕緣性 好，機械強度較高，耐彎曲疲勞性尤為突出。在耐化學(xué)性方面，除濃硫酸、濃硝酸對 聚丙烯有侵蝕外，對多種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定。制品表面有光澤，某些氯代烴、芳烴 和高沸點脂肪烴能使其軟化或溶脹。缺點是耐候性

56、較差，對紫外線敏感，加入炭黑或 其它抗老劑后，可改善耐候性。另外，聚丙烯收縮率較大，為 1～2％。 2、用途 可代替部分有色金屬，廣泛用于汽車、化工、機械、電子和儀器儀表等工業(yè)部門， 如各種汽車零件、自行車零件、法蘭、接頭、泵葉輪、醫(yī)療器械(可進行蒸汽消毒)、 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 18 － 管道、化工容器、工廠配線和錄音帶等。由于無毒，還廣泛用于食品、藥品的包裝以 及日用品的制造。 綜上所述，各種工程材料的優(yōu)勢作比較我們選用：ABS 塑料 ABS 塑料具有的特點： ABS 有良好的模塑性、光澤和剛性；丙烯腈使 ABS 有良好的耐熱、耐化學(xué)腐蝕性和 表面硬度；丁二烯使 ABS 有

57、良好的抗沖擊強度和低溫回彈性。三種組分的比例不同， 其性能也隨之變化。 4.9 瓷磚夾具設(shè)計 （1）瓷磚倒棱機夾具的類型 由于為了實現(xiàn)瓷磚倒棱的自動化因此我選用自緊式夾具。 夾具的特點是： 1.夾緊力恒定 2.夾緊速度快、定位準確 3.大大降低了工人的勞動強度 夾具的工作原理圖： 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 19 － 9.滾筒 4.上壓板 5.下滾柱 10.傳送帶 瓷磚在下滾珠的作用下限制 3 個自由度： X 轉(zhuǎn)動、Y 轉(zhuǎn)動、Z 移動 瓷磚下棱與擋桿相接處限制 2 個自由度： Y 移動、Z 轉(zhuǎn)動 X 方向為瓷磚進給方向不用限制。 因此夾具設(shè)計合理。

58、 5 瓷磚切割機整體效果圖 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 20 － 6 設(shè)計總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計時間雖短卻令我受益匪淺。通過這次的設(shè)計使我學(xué)會了鉆研問題， 遇到困難的時候，我學(xué)會了自己先思考，尋找解決問題的辦法，而不是一遇到問題就 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 21 － 去詢問同學(xué)或者老師。這次設(shè)計讓我重新回顧了一下大學(xué) 4 年來所學(xué)過的專業(yè)知識， 也讓我再次熟練地掌握本專業(yè)所要求掌握的繪圖軟件 CAD 和 Proe，以及學(xué)會了動畫的 制作和加強了我搜集資料的能力。 這次畢業(yè)設(shè)計使我認識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的 做到理論和實踐的結(jié)合。在這次設(shè)計中，由于本人知識的有限和考慮的不

59、周，可能存 在不足之處，希望老師們能夠理解并給予指點。 最后，衷心的感謝高麗宏老師對我的悉心指導(dǎo)，讓我學(xué)到了很多在書本上學(xué)不到的知 識。 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 － 22 － 鳴 謝 利用這將近兩個月的時間，我終于將本次畢業(yè)設(shè)計完成，在同學(xué)和高麗宏老師的幫 助指導(dǎo)下，解決了在畢業(yè)設(shè)計中遇到的無數(shù)困難和障礙。尤其要強烈感謝我的畢業(yè)設(shè) 計指導(dǎo)老師——高麗宏老師，他對我進行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的指導(dǎo)我的 畢業(yè)設(shè)計。我深深地感受到高麗宏老師的那份執(zhí)著，對學(xué)生的那份強烈的責(zé)任感。我 佩服老師海量的知識庫和考慮問題的周全性、嚴謹性。高麗宏老師的每一個指導(dǎo)都讓 我學(xué)會了很多東西，開拓了我的視野。另外

60、，在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示 最衷心的的感謝。 再次感謝高麗宏老師的悉心指導(dǎo)，讓我受益匪淺。 本文引用了許多位學(xué)者的研究成果，參考他們的文獻，要是沒有各學(xué)者的幫助和 啟發(fā)，我也很難完成本次的畢業(yè)設(shè)計，非常感謝各個學(xué)者。 還要感謝我的同學(xué)和朋友，感謝你們給我的幫助。 由于我的專業(yè)水平有限，所做的畢業(yè)設(shè)計也存在著一些不足之處，懇請各位老師 和同學(xué)批評和指正。 參考文獻 － 23 － 參考文獻 ［1］趙明．石材加工工具與技術(shù)．電子工業(yè)出版社，2009． ［2］何克祥，張景學(xué)．機械設(shè)計基礎(chǔ)與實訓(xùn)．電子工業(yè)出版社出版社，2009． ［3］吳宗澤，羅圣國．機械設(shè)計課程設(shè)計手冊．3 版．北京：高等

61、教育出版社出版社， 2006． ［4］濮良貴，陳國定，吳立言．機械設(shè)計．9 版．北京：高等教育出版社出版社， 2013． ［5］李育錫．機械設(shè)計課程設(shè)計．北京：高等教育出版社，2008． ［6］馮開平，左宗義．畫法幾何與機械制圖．2 版．廣州．華南理工出版社，2007． ［7］吳宗澤．機械設(shè)計實用手冊．北京．化學(xué)工業(yè)出版社，1999． ［8］王光斗，王春福．機床夾具設(shè)計手冊．3 版．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版 社．2000． ［9］駱素君，朱詩順．機械課程設(shè)計簡明手冊．北京．化學(xué)工業(yè)出版社．2006． ［10］聞邦椿．機械設(shè)計手冊．5 版．北京：機械工業(yè)出版社．2009． ［11］孫全穎，唐文明．機械精度設(shè)計與質(zhì)量保證．2 版．哈爾濱．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出 版社．2012．