XSD3016輪式洗砂機結(jié)構(gòu)設計

本科論文目錄TOC\o"1-3"\h\u7927摘要 [6]。本文針對XSD3016輪式洗砂機，嚴格按照相關(guān)結(jié)構(gòu)設計標準進行設計，整體結(jié)構(gòu)盡量簡單、可靠，傳動系統(tǒng)盡量穩(wěn)定。在保證洗砂機工作能力的前提下，XSD3016輪式洗砂機金屬結(jié)構(gòu)的制造工藝要求盡量簡單，安裝容易，維修便利，同時其金屬結(jié)構(gòu)外形應盡量美觀、大方。以洗砂機實際應用效果為目的出發(fā)，設計符合要求的XSD3016輪式洗砂機，保證良好的工業(yè)性能，保證設備高效、節(jié)能、可靠的優(yōu)異性能。1設計目標1.1研究目的與意義“環(huán)?！笔侨祟愃媾R的重要問題，隨著人類思想意識的不斷增強，以及社會建設的不斷發(fā)展，對砂石材料的需求和要求不斷提高，這就要求對砂石質(zhì)量級配有所提高。而洗砂機正是配合制砂機使用并對砂石材料進行洗選的重要設備，它不僅可以清洗砂石材料表面的泥土雜質(zhì)還能破壞包覆砂石材料的水汽層，起到有效的清潔作用，來提高砂石材料的質(zhì)量。同時，輪式洗砂機也是近些年來洗砂領(lǐng)域新興的洗砂設備REF_Ref24795\r\h[7]。XSD系列輪式洗砂機，結(jié)構(gòu)簡單，具有新穎的密封結(jié)構(gòu)和可靠的傳動裝置。葉輪傳動軸承裝置與水和受水物料隔離，避免軸承因浸水、砂和污染物導致?lián)p壞，大大降低了故障率。清洗砂石過程中，細砂和石粉流失少，所洗建筑砂級配和細度模數(shù)達到標準要求。同時，它還具有洗凈度高、處理量大、功率消耗小、使用壽命長等優(yōu)點。相比于螺旋洗砂機在外觀結(jié)構(gòu)上具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，占地面積小等特點；在應用上具有應用領(lǐng)域多，單雙可選的特點；在經(jīng)濟性上價格較便宜。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在我國，輪式洗砂機的發(fā)展速度比較快，從昔日引入國外技術(shù)到現(xiàn)在自主研發(fā)。輪式洗砂機設備技術(shù)與礦山建造、基礎(chǔ)設施建造、房地產(chǎn)建造等息息相關(guān)。同時，輪式洗砂機也在不斷地進行創(chuàng)新，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，繼續(xù)向節(jié)約環(huán)保型的設備發(fā)展，在節(jié)省水資源、洗凈度高、無污染等方面繼續(xù)研發(fā)。除此之外，洗砂機正在向一機多用的方向發(fā)展。在國外，洗砂機的技術(shù)實力還比較雄厚。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，國外洗砂機型號眾多，種類豐富；從技術(shù)上看，國外大型和特大型洗砂機技術(shù)較為前沿。

雖然輪式洗砂機應用廣泛，技術(shù)成熟，但作為機械設備行業(yè)的一個分支，洗砂行業(yè)也受到原材料、鋼材市場、河砂、海砂和人工砂的生產(chǎn)和社會需求的影響。下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景直接制約著洗砂機的未來需求，隨著人們生活水平的不斷提高，礦山建造、基礎(chǔ)設施建設、房地產(chǎn)建造等對砂石材料的質(zhì)量要求也在提高，這就決定輪式洗砂機的發(fā)展空間還有很大的提升，新產(chǎn)品的更新?lián)Q代是未來發(fā)展的必然趨勢。1.3主要研究內(nèi)容（1）XSD3016輪式洗砂機的傳動設計對XSD3016輪式洗砂機的動力傳動系統(tǒng)進行設計優(yōu)化，以達到傳動鏈簡短，傳動平穩(wěn)，能量損耗小的作用。（2）XSD3016輪式洗砂機的結(jié)構(gòu)設計對XSD3016輪式洗砂機的各個結(jié)構(gòu)進行合理的布置，使其達到結(jié)構(gòu)布局緊湊，操作合理方便，各部分工作互不干涉，節(jié)約制造成本的目的。（3）XSD3016輪式洗砂機的協(xié)調(diào)性設計對XSD3016輪式洗砂機的設計要有效控制葉輪工作時的轉(zhuǎn)動速度，提高砂石材料的洗凈度。同時，對設計出來的裝置進行優(yōu)化和修改，使其工作效果盡可能達到理論效果。2設計要求2.1內(nèi)容要求2.1.1產(chǎn)品設計要求根據(jù)設備的具體實際情況對XSD3016輪式洗砂機做以下要求：入選粒度：≤10mm。處理量：70-120t/h。耗水量：10-60t/h。葉輪轉(zhuǎn)速：1.6r/min。盡量避免設備在工作過程中產(chǎn)生較大的額外動載荷而引起不必要的震動。2.1.2整體結(jié)構(gòu)設計要求根據(jù)設備的具體使用情況，對整體結(jié)構(gòu)做以下要求：（1）整體機構(gòu)緊湊合理，方便維修。（2）對于易受損件進行分離式設計，可以在維修過程中方便更換。（3）因為高強度的工作環(huán)境，產(chǎn)品要有足夠牢固的結(jié)構(gòu)強度。（4）保證結(jié)構(gòu)的情況下，要盡量保證機器的外觀協(xié)調(diào)，機器的設計盡量保證工業(yè)美感。2.2成果要求（1）畢業(yè)設計說明書，1份。（2）XSD3016輪式洗砂機零件三維造型及裝配，電子文件，1套。（3）所有非標零件圖（標準CAD圖）電子文件，1套。（4）相對復雜的非標零件圖紙，打印圖紙3張，A3圖幅。（5）裝配圖（標準CAD圖）電子文件，1張。（6）裝配圖圖紙，打印圖紙1張，A1圖幅。（7）XSD3016輪式洗砂機仿真動畫，1個。（8）XSD3016輪式洗砂機實物或原理展示模型，1件。3設計方案3.1設計產(chǎn)品的用途及其特點XSD3016輪式洗砂機主要用于：細粒度砂石物料的洗選作業(yè)。建筑、交通、冶金、水利水電等行業(yè)中各種砂石物料的清洗、篩選、除雜和脫水作業(yè)。制砂工藝中的砂子清潔，洗凈砂子中的泥土、粉塵。選礦行業(yè)中的提砂作業(yè)。XSD3016輪式洗砂機主要特點：結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定。軸承與水、物料分開，密封性能好。細砂和石粉流失極少，處理量大，洗凈度高，可滿足高等級別用料。除篩網(wǎng)外幾乎無易損件，使用壽命長，故障率低，維修便利。功率消耗小、節(jié)約水資源。3.2總體結(jié)構(gòu)組成及其工作原理3.2.1工作原理XSD3016輪式洗砂機的工作原理是電動機啟動，通過帶傳動、減速器和齒輪傳動減速后，將運動傳遞給主軸，主軸進而帶動葉輪緩慢轉(zhuǎn)動。砂石材料隨給料槽進入洗槽，在葉輪的驅(qū)動下滾動，并且相互打磨，去除砂石表面的雜質(zhì)，并且破壞砂石表面的水汽層，以便于脫水；同時，加水形成強沖擊力水流，及時清除比重較低的雜質(zhì)和異物，并從溢出口排出洗槽，完成清洗作業(yè)。清洗干凈的砂石由葉片帶走，最后砂石從轉(zhuǎn)動的葉輪倒入出料槽，完成砂石的清洗作用REF_Ref24932\r\h[8]。3.2.2傳動設計XSD3016輪式洗砂機的傳動裝置主要由帶傳動、二級減速器和齒輪傳動構(gòu)成。其傳動設計是帶傳動將運動傳遞給二級減速器，之后二級減速器通過齒輪傳動將運動傳遞給主軸，主軸進而帶動葉輪的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)整體的運動，如圖3.1所示REF_Ref25030\r\h[9]。XSD3016輪式洗砂機傳動過程：電動機轉(zhuǎn)動時，電動機輸出端將運動傳遞給帶輪的主動輪。帶輪的主動輪通過帶傳動系統(tǒng)將運動傳遞給帶輪從動輪。帶輪從動輪通過減速器將運動傳遞給齒輪的主動輪。齒輪主動輪通過齒輪傳動將運動傳遞給齒輪從動輪。齒輪從動輪將運動傳遞給主軸。主軸將運動傳遞給葉輪進而實現(xiàn)洗砂機的運動。圖3.1XSD3016輪式洗砂機傳動簡圖3.2.3結(jié)構(gòu)組成設計XSD3016輪式洗砂機的結(jié)構(gòu)主要由電動機及傳動裝置、主軸、葉輪、洗砂池、支架等構(gòu)成。電動機及傳動裝置：電動機是XSD3016輪式洗砂機的動力來源。傳動裝置采用帶傳動、減速器、齒輪傳動來實現(xiàn)REF_Ref25125\r\h[10]。帶傳動：采用普通V帶傳動；帶輪采用是HT200材料。帶輪采用鑄造的加工方式，在加工過程中要求鑄件光滑平直、無影響質(zhì)量的缺陷。帶輪通過鍵連接的方式分別與電動機輸入軸和減速器的輸入軸相連，同時要進行軸向的固定。減速器：減速器是XSD3016輪式洗砂機傳動裝置不可或缺的設備，它在減速的同時可以提高輸出扭矩并降低負載的慣量。本次設計中減速器采用的是二級減速器，型號為ZQ650-50-I-Z。齒輪傳動：小齒輪采用是42CrMo材料，大齒輪采用是42CrMo材料。齒輪采用鍛造的加工方式，鍛造的材料需符合相關(guān)標準，同時加工齒輪時需進行正火和淬火處理。齒輪通過鍵連接的方式分別與減速器的輸出端和主軸相連，同時要對齒輪進行軸向的固定。主軸：主軸是XSD3016輪式洗砂機的最主要部分，將電動機由傳動裝置傳遞的動力來帶動葉輪的緩慢轉(zhuǎn)動。主軸采用的是45號鋼材料。葉輪：XSD3016輪式洗砂機葉輪是用于洗砂作業(yè)，其直徑是3000mm，寬度是1600mm，是洗砂機的重要部件之一，也是較為脆弱的部件。它由支撐架、輪板、連接筒體、篩網(wǎng)、壓板等結(jié)構(gòu)組成。支撐架、輪板和壓板采用的是Q235A材料，連接筒體采用的是45號鋼，篩網(wǎng)采用的是優(yōu)質(zhì)耐磨鋼。洗砂池：洗砂池采用的是Q235A材料，由鋼板和槽鋼焊接而成，焊接質(zhì)量應符合相關(guān)焊接技術(shù)標準。支架：支架是用于安裝XSD3016輪式洗砂機的電動機和減速器的裝置，起到支承的作用。它采用是Q235A材料，由鋼板和槽鋼焊接而成，焊接質(zhì)量應符合相關(guān)焊接技術(shù)標準，焊接時去除焊接應力，盡量避免焊接變形REF_Ref25256\r\h[11]。3.3主要技術(shù)參數(shù)的確定3.3.1電動機選型XSD3016輪式洗砂機是一種無調(diào)速要求，長期運轉(zhuǎn)工作且負載平穩(wěn)的機械，在機器啟動、工作和制動時無特殊的要求。工作條件：兩班制，工作平穩(wěn)，室外工作。電動機每天工做12小時左右，每年工作300天。三相交流（220V/380V）電源。大批量生產(chǎn)。滿足XSD3016輪式洗砂機的運轉(zhuǎn)傳動效率，降低機器工作時的噪音，增加機器工作時的平穩(wěn)性，保障機器操作人員的安全。綜合考慮，將XSD3016輪式洗砂機的電動機型號選定為Y200L-8。Y系列電動機擁有中心高，功率等級、安裝尺寸均符合IEC\t"/item/y%E7%B3%BB%E5%88%97%E7%94%B5%E6%9C%BA/_blank"國際電工委員會標準，高效節(jié)能，振動較小，噪聲較低，性能可靠，安裝便利，維修方便等特點，符合設計的要求REF_Ref25373\r\h[12]。Y200L-8型號電動機參數(shù)：額定功率：15kW額定電壓：380V額定電流：34.1A額定頻率：50Hz額定轉(zhuǎn)數(shù)：730r/min級數(shù)：8級效率：88%絕緣等級：IP443.3.2帶傳動裝置結(jié)構(gòu)設計已知電動機的功率是15kW，轉(zhuǎn)數(shù)是730r/min，電動機每天工作12h，根據(jù)已知的電動機參數(shù)，對XSD3016輪式洗砂機的帶傳動裝置進行結(jié)構(gòu)設計REF_Ref25494\r\h[13]。（1）確定設計功率在考慮載荷性質(zhì)和每天運轉(zhuǎn)的時間等因素。設計功率應該比傳遞的額定功率略大REF_Ref25550\r\h[14]，即：（3-1）式中，——計算功率，kW；P——傳遞的額定功率，kW；——工作情況系數(shù)。表3.1工況系數(shù)載荷性質(zhì)工作機原動機交流電動機（普通鼠籠式、同步電動機）、直流電動機（并激）、內(nèi)燃機交流電動機（大轉(zhuǎn)矩、大滑差率）、直流電動機（復激、串激）、單缸發(fā)動機的內(nèi)燃機一天運轉(zhuǎn)時間/h<1010-16>16<1010-16>16載荷平穩(wěn)液體攪拌機、通風機、鼓風機（≤7.5kW）、離心式水泵、壓縮機和輕負載輸送機1.0（1.4）1.1（1.6）1.2（1.8）1.1（1.6）1.2（1.8）1.3（2.0）（續(xù)表）載荷性質(zhì)工作機原動機交流電動機（普通鼠籠式、同步電動機）、直流電動機（并激）、的內(nèi)燃機交流電動機（大轉(zhuǎn)矩、大滑差率）、直流電動機（復激、串激）、單缸發(fā)動機的內(nèi)燃機一天運轉(zhuǎn)時間/h<1010-16>16<1010-16>16載荷變動小帶式輸送機、通風機、發(fā)電機等1.1（1.5）1.2（1.7）1.3（1.9）1.2（1.7）1.3（1.9）1.4（2.1）載荷變動較大制磚機、起重機、磨粉機等1.2（1.7）1.3（1.9）1.4（2.1）1.4（1.9）1.5（2.1）1.6（2.3）載荷變動很大破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）、磨碎機1.3（1.8）1.4（2.0）1.5（2.2）1.5（2.0）1.6（2.2）1.8（2.4）XSD3016輪式洗砂機每天工作12小時，載荷變動較大，根據(jù)表3.1，故取設計功率：（2）初選帶的型號根據(jù)設計功率=19.5kW和小帶輪轉(zhuǎn)速=730r/min，由圖3.2初選帶的型號，將帶的型號確定為C型。圖3.2普通V帶選型圖注：該型號是否符合要求，需考慮傳動的空間位置并經(jīng)過帶的根數(shù)計算后確定。（3）確定帶輪的基準直徑①選擇小帶輪的基準直徑因為小帶輪基準直徑小，則傳動所在的空間小，重量輕。又因為小帶輪基準直徑太小，則彎曲應力太大。綜合考慮，小帶輪基準直徑的選擇應滿足，并且應該取標準值。注：普通V帶帶輪最小基準直徑應參考表3.2。表3.2普通V帶帶輪最小基準直徑型號YZABCDE205075125200355500故小帶輪的直徑=200mm。②驗算帶速v根據(jù)帶速的計算公式：（3-2）帶速若過高，則離心力大，減小普通V帶和帶輪間的壓力，易發(fā)生打滑現(xiàn)象；帶速若太低，則傳遞的圓周力就會變大，導致帶的根數(shù)會增加，所以對于帶速v應在5m/s-25m/s之間。根據(jù)計算，該帶傳動帶速在5m/s-25m/s之間，故滿足設計要求。③計算大帶輪基準直徑取帶傳動的傳動比i=3。根據(jù)大帶輪基準直徑的計算公式：（3-3）根據(jù)設計要求，大帶輪基準直徑應取標準值，參考表3.3帶輪標準直徑。故取。表3.3帶輪標準直徑Y(jié)ZABZABCDE63--20071--212-75--22480236-85-25090265-95-280100315106-355112375-118-400125425--132--450--140475-150500160530--170-560180630（4）確定中心距a和帶的基準長度①初定中心距根據(jù)中心距確定原則的公式：（3-4）即：，取。根據(jù)帶的基準長度計算公式：（3-5）根據(jù)和普通V帶基準長度系列表，取接近的基準長度，故=3550mm。②確定中心距因為V帶傳動中心距一般設計成可調(diào)的，所以中心距a的計算公式可近似為：（3-6）又因為考慮安裝、調(diào)整、補償預緊力，中心距需要有一定的調(diào)整范圍，其大小為：（3-7）故取帶傳動的中心距（5）驗算帶輪包角帶輪包角的計算公式（3-8）注：至少。若過小，可考慮重新選中心距a,也可修改傳動比。（6）確定帶的根數(shù)zV帶傳動帶的根數(shù)確定公式：（3-9）式中：——使用條件下，單根V帶所能傳遞的功率；V帶傳動允許的最大根數(shù)，見表3.4。表3.4V帶最多使用根數(shù)型號YZABCDE1256889帶的型號是C型，故。V帶所能傳遞的功率的計算公式為：（3-10）當包角時，包角修正系數(shù)為：（3-11）由傳動比引起的附加功率值為：（3-12）式中：S——i和1/i中的大值。當實際帶長不等于特定的帶長時，引起的附加功率值為：（3-13）小帶輪角速度的計算公式為：（3-14）注：C型帶，，帶的特定長度=3750mm。根據(jù)3-10，3-11，3-12，3-13，3-14公式可得：根據(jù)V帶傳動帶的根數(shù)確定原則，取z=5。即帶的根數(shù)為5根C型帶。3.3.3減速器選型減速器是傳動裝置中實現(xiàn)電動機與工作機之間的減速設備。減速器不僅可以實現(xiàn)減速，還可以提高輸出扭矩和降低負載慣量。ZQ型減速器是漸開線圓柱齒輪減速器，廣泛適用于建筑、礦山、冶金和化工等行業(yè)。這一類型減速器具有承載能力高，體積較小、重量較輕，效率高，噪聲低，振動較小等特點。XSD3016輪式洗砂機選擇的型號是ZQ650-50-I-Z。公稱傳動比50，實際傳動比48.57。3.3.4齒輪傳動裝置結(jié)構(gòu)設計XSD3016輪式洗砂機齒輪傳動裝置部分是開式齒輪傳動，故在齒輪傳動結(jié)構(gòu)設計時，根據(jù)齒根彎曲強度進行設計，按照齒面接觸疲勞強度進行校核REF_Ref25752\r\h[15]。已知電動機的功率是15kW，轉(zhuǎn)數(shù)是730r/min，電動機每天工作12h；帶傳動傳動比是3，傳動效率是0.95；減速器公稱傳動比是50，實際傳動比是48.57，傳動效率是0.87；葉輪轉(zhuǎn)數(shù)是1.6r/min。根據(jù)已知條件對齒輪傳動裝置進行設計。減速器輸出功率：；減速器輸出轉(zhuǎn)數(shù)：；齒輪傳動傳動比：。（1）選擇材料小齒輪選擇材料42CrMo，調(diào)質(zhì)處理HB240-280，探傷檢查，感應淬火HRC54-60；大齒輪選擇材料42CrMo，正火處理HB200-230，探傷檢查，感應淬火HRC54-60；齒輪精度選擇8級精度REF_Ref25873\r\h[16]。查圖3.3，按硬度55HRC查找，取，，彎曲疲勞強度計算的最小安全系數(shù)。根據(jù)彎曲疲勞許用應力計算公式：（3-15）圖3.3齒根彎曲疲勞極限圖（2）按照齒根彎曲疲勞強度進行設計①取小齒輪齒數(shù)是17，即；根據(jù)齒輪傳動比計算公式：（3-16）大齒輪齒數(shù)：，圓整，取齒輪實際傳動比：根據(jù)傳動比驗算公式：（3-17），故符合傳動比要求。②小齒輪轉(zhuǎn)矩根據(jù)轉(zhuǎn)矩計算公式：（3-18）小齒輪轉(zhuǎn)矩③確定齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)齒形修正系數(shù)與齒廓的形狀有關(guān)，與模數(shù)m無關(guān)；應力修正系數(shù)是用它來考慮齒根過渡圓角處的應力集中。根據(jù)圖3.4和3.5，取，；，。圖3.4齒形系數(shù)選擇圖圖3.5應力修正系數(shù)選擇圖④計算，并比較大小，計算時應取較大值?、萦嬎氵x取模數(shù)根據(jù)模數(shù)計算公式：（3-19）初步計算模數(shù)時，可選一個綜合系數(shù)，可取，待參數(shù)確定后，最后求得。若兩者相差較大，模數(shù)按照模數(shù)的修正公式（3-20）進行修正。模數(shù)修正公式：（3-20）取，由式3-19計算模數(shù)：根據(jù)表3.5，取m=20。表3.5圓柱齒輪的標準模數(shù)第一系列1、1.25、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、16、20、25、32、40、50第二系列1.75、2.25、2.75、（3.25）、3.5、（3.75）、4.5、5.5、（6.5）、7、9、（11）、14、18、22、28、（30）、36、45⑥齒輪參數(shù)的初步確定REF_Ref26017\r\h[17]齒數(shù)：，齒輪分度圓直徑：，中心距：齒輪齒頂圓直徑：齒輪基圓直徑：齒寬：圓周速度：齒頂壓力角：⑦計算載荷取使用系數(shù)，動載系數(shù)，齒向載荷分布系數(shù)，齒間載荷分配系數(shù)。根據(jù)計算載荷公式：（3-21）⑧計算齒根彎曲強度的重合度系數(shù)根據(jù)齒根彎曲強度的重合度系數(shù)計算公式：（3-22），與兩者相差較小，故不用進行模數(shù)修正。齒輪傳動的模數(shù)。（3）驗算齒根彎曲疲勞強度根據(jù)齒根彎曲應力計算公式：（3-23），安全。，安全。（4）校核齒面接觸疲勞強度①計算許用接觸應力根據(jù)應力循環(huán)次數(shù)計算公式：（3-24）式中：n——齒輪轉(zhuǎn)速r/min；j——齒輪每轉(zhuǎn)一周同一齒面嚙合的次數(shù)；——齒輪的工作壽命h。查圖3.6接觸強度計算的壽命系數(shù)圖取，圖3.6接觸強度計算的壽命系數(shù)根據(jù)接觸強度計算的尺寸系數(shù)公式：（3-25）根據(jù)工作硬化系數(shù)計算公式：（3-26）取接觸強度計算的最小安全系數(shù)，潤滑油膜影響系數(shù)根據(jù)圖3.7齒面接觸疲勞極限圖，按硬度55HRC?。焊鶕?jù)許用接觸應力計算公式：（3-27）因，故取。圖3.7齒面接觸疲勞極限圖（5）驗算齒面接觸疲勞強度根據(jù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)計算公式：（3-28）根據(jù)接觸強度的重合度系數(shù)計算公式：（3-29）取彈性系數(shù)，根據(jù)齒面接觸疲勞強度計算公式：（3-30）,安全。3.3.5主軸結(jié)構(gòu)設計主軸傳動功率：；主軸轉(zhuǎn)速：。XSD3016輪式洗砂機主軸的材料選擇的是45號鋼。軸承選擇的是22243型軸承REF_Ref26157\r\h[18]。（1）確定各段軸的直徑根據(jù)軸的直徑計算公式：（3-31）取，取輸入端軸的直徑為210mm，軸承所在直徑為215mm，鍵槽所在直徑225mm，葉輪所在直徑235mm。（2）確定各段軸的長度輸入端軸的長度220mm，軸承所在軸段長度分別是80mm和85mm，鍵槽所在軸段長度為135mm，葉輪所在軸段長度1670mm，軸的長度2325mm。（3）主軸的強度校核REF_Ref26258\r\h[19]①動輪扭矩計算②軸上作用的扭矩③從動輪受力計算根據(jù)周向力計算公式：（3-32）根據(jù)徑向力計算公式：（3-33）④H、V平面支座反力H平面支座反力：V平面支座反力:⑤計算H、V平面內(nèi)的彎矩及合成彎矩H平面內(nèi)的彎矩：V平面內(nèi)的彎矩：計算合成彎矩：⑥計算當量彎矩⑦計算危險截面處的軸頸，滿足設計要求。4三維模型4.1主要零部件三維模型4.1.1帶輪三維模型帶輪是XSD3016輪式洗砂機三維建模中的重要零部件，是帶傳動結(jié)構(gòu)裝置的核心。帶傳動共有兩個帶輪，位于電動機輸出軸上的帶輪是小帶輪，位于減速器輸入軸上的帶輪是大帶輪。根據(jù)3.3.2帶傳動裝置結(jié)構(gòu)設計的相關(guān)計算參數(shù)和圖4.1帶輪結(jié)構(gòu)圖對大小帶輪進行三維建模REF_Ref26346\r\h[20]。圖4.1帶輪結(jié)構(gòu)圖（1）小帶輪小帶輪選用實心輪；基準直徑；帶的根數(shù)；帶的型號是C型；孔徑，；；；；槽間距；帶輪槽角；帶輪槽頂邊圓角；帶輪槽底邊圓角；帶輪寬。在建模過程中，首先創(chuàng)建圓柱體，圓柱體尺寸為；其次用【拉伸切除】命令，創(chuàng)建孔徑，孔徑分別是、；之后用【旋轉(zhuǎn)切除】命令，創(chuàng)建帶槽，先根據(jù)相關(guān)參數(shù)繪制草圖，之后在進行旋轉(zhuǎn)切除操作；最后用【倒角】、【圓角】命令，根據(jù)帶輪結(jié)構(gòu)圖的倒角和圓角要求，進行邊倒圓和邊倒角操作。小帶輪三維模型如圖4.2所示。圖4.2小帶輪三維模型（2）大帶輪大帶輪選用輻板輪；基準直徑；帶的根數(shù)；帶的型號是C型；孔徑，斜度；，，；；；；槽間距；帶輪槽角；帶輪槽頂邊圓角；帶輪槽底邊圓角；；帶輪寬，；；。在建模過程中，首先創(chuàng)建圓柱體，圓柱體尺寸為；其次用【拉伸切除】命令，創(chuàng)建孔徑，孔徑是、斜度是1：10；接下來用【旋轉(zhuǎn)切除】命令，創(chuàng)建帶槽，先根據(jù)相關(guān)參數(shù)繪制草圖，之后在進行旋轉(zhuǎn)切除操作；之后根據(jù)橢圓輻板輪的形狀和輻板理論計算的相關(guān)參數(shù)，用【拉伸切除】、【旋轉(zhuǎn)接觸】的命令創(chuàng)建大帶輪的輻板，最后用【倒角】、【圓角】命令，根據(jù)帶輪結(jié)構(gòu)圖的倒角和圓角要求，進行邊倒圓和邊倒角操作。大帶輪三維模型如圖4.3所示。圖4.3大帶輪三維模型4.1.2齒輪三維模型齒輪是XSD3016輪式洗砂機三維建模中的重要零部件，是齒輪傳動結(jié)構(gòu)裝置的核心。齒輪傳動為開式齒輪傳動，共有兩個齒輪，位于減速器輸出軸上的齒輪是小齒輪，位于主軸上的齒輪為大齒輪，用大小齒輪的嚙合傳動來實現(xiàn)減速運動。根據(jù)3.3.4齒輪傳動裝置結(jié)構(gòu)設計的相關(guān)計算參數(shù)對大小齒輪進行三維建模。（1）小齒輪小齒輪是漸開線直齒圓柱齒輪；孔徑；齒數(shù)；齒寬；壓力角；鍵槽寬；鍵槽頂部距離齒輪中心位置距離。在建模過程中，首先，插入Toolbox插件，齒輪選擇正齒輪，并輸入齒輪相關(guān)參數(shù)；其次，用【拉伸切除】命令進行鍵槽，小齒輪最終三維模型如圖4.4所示REF_Ref26575\r\h[21]。圖4.4小齒輪三維模型（2）大齒輪大齒輪是漸開線直齒圓柱齒輪；孔徑；齒數(shù)；齒寬；壓力角；鍵槽寬；鍵槽頂部距離齒輪中心位置距離。在建模過程中，首先，插入Toolbox插件，齒輪選擇正齒輪，并輸入齒輪相關(guān)參數(shù)；其次，用【拉伸切除】命令進行鍵槽；之后用【拉伸切除】命令創(chuàng)建輻板；最后用【倒圓】命令進行邊倒圓操作，大齒輪最終三維模型如圖4.5所示。圖4.5大齒輪三維模型4.1.3主軸三維模型主軸是XSD3016輪式洗砂機三維建模中的核心零部件，用于運動的傳遞，帶動葉輪的轉(zhuǎn)動。根據(jù)3.3.5主軸結(jié)構(gòu)設計相關(guān)計算參數(shù)對主軸進行三維建模。主軸上所有鍵槽深度；軸上所有鍵槽尺寸；軸斷鍵槽長度；軸頭處兩個鍵槽長度。在建模過程中，首先用【拉伸凸臺】命令，創(chuàng)建軸的整體外觀；其次用【拉伸切除】、【鏡像】命令，創(chuàng)建軸上鍵槽；最后用【倒角】、【圓角】命令，根據(jù)要求進行邊倒角和邊倒圓操作，主軸的三維模型如圖4.6所示。圖4.6主軸三維模型4.1.4葉輪三維模型葉輪是XSD3016輪式洗砂機三維建模中的核心零部件，是XSD3016輪式洗砂機工作的重要部件，葉輪是焊接件，由輪板，支架，篩網(wǎng)，管子等焊接安裝而成，因此在繪制三維模型時，先將零部件建模完成后進行裝配。葉輪尺寸為；孔徑。根據(jù)XSD3016輪式洗砂機相關(guān)參數(shù)對葉輪進行三維建模。對于葉輪而言，需要創(chuàng)建管子、輪板、內(nèi)連接圓和固定盤等零部件。在建模過程中常用操作命令有【拉伸】、【拉伸切除】、【旋轉(zhuǎn)切除】、【孔】、【陣列】和【倒圓】等。零部件建模完成后，根據(jù)葉輪的設計要求進行葉輪整體裝配，最終葉輪裝配圖如圖4.7所示。圖4.7葉輪三維裝配模型4.2數(shù)字化裝配及仿真本次設計XSD3016輪式洗砂機60個零部件，其中有24個非標準零部件、34個標準零部件和一些外采購件。其裝配效果圖如圖4.8所示REF_Ref26987\r\h[22]。圖4.8XSD3016輪式洗砂機裝配整體效果圖5實物模型制作5.1實物模型制作方案實物制作的方案：XSD3016輪式洗砂機實物模型，在傳動方面，需要具有帶傳動和齒輪傳動；在結(jié)構(gòu)方面，需要擁有洗砂池、葉輪、軸、齒輪、減速器裝置、皮帶輪、皮帶、電動機、支架等。5.2存在的問題和解決辦法在實物制作過程中所遇到的問題：第一：由于對ABS模型專用膠水了解較少，導致使用過程中出現(xiàn)粘合效果不佳的狀況。圖5.1ABS膠水的板材粘貼效果第二：小型DIY電動機轉(zhuǎn)數(shù)過快，形狀為圓柱體，固定不便。圖5.2電動機第三：在進行減速器模型的制作過程中，由于齒輪模型的厚度較小、手工制作存在誤差，不能實現(xiàn)較為理想的減速傳動效果。圖5.3減速器模型制作效果解決問題的措施：第一：由于對ABS模型專用膠水了解較少后改為熱熔膠，通過熱熔膠槍和熱熔膠對模型進行固定；第二：由于電動機和減速器沒有達到理想效果，通過查閱相關(guān)資料，選擇減速電機。5.3最終實物模型實物制作的過程中，首先制作洗砂池，所應用到的材料為椴木板；其次制作葉輪，所選用的材料為ABS板材、紗布、支架等，最后制作帶傳動、齒輪傳動等傳動裝置。最終實物模型如圖5.4所示。圖5.4輪式洗砂機實物模型結(jié)論本次設計XSD3016輪式洗砂機，其主要研究問題是對該設備的傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)組成進行設計，在設計過程中明確了該設備的工作原理、使用領(lǐng)域、產(chǎn)品特點和設備性能，同時，利用SOLIDWORKS軟件對該設備的零部件進行三維建模和整體裝配。XSD3016輪式洗砂機的傳動過程依次由電動機運轉(zhuǎn)、帶傳動、減速器工作、齒輪傳動和工作機運動等五個部分構(gòu)成，帶傳動為普通V帶傳動，齒輪傳動為開式齒輪傳動。其結(jié)構(gòu)組成由電動機、帶輪、減速器、齒輪、葉輪、主軸、洗砂池等七個主要部分組成，通過相關(guān)的理論設計計算，選擇出合理的電動機型號和減速器型號，計算出帶輪、齒輪及主軸的尺寸參數(shù)。電動機型號Y200L-8；減速器型號ZQ650-50-I-Z；小帶輪選用實心輪，基準直徑，帶的根數(shù)，帶的型號是C型；大帶輪選用輻板輪，基準直徑，帶的根數(shù)，帶的型號是C型；小齒輪是漸開線直齒圓柱齒輪，模數(shù)，齒數(shù)17；大齒輪是輻板輪，模數(shù)，齒數(shù)53；主軸長度；葉輪尺寸。通過對XSD3016輪式洗砂機的結(jié)構(gòu)設計和理論計算，運用建模和繪圖軟件合理繪制產(chǎn)品的三維模型和二維圖紙，最后的實際效果與設計思路一致，完成了XSD3016輪式洗砂機結(jié)構(gòu)的設計。參考文獻[1]黃光燁,曲寶章,翟封祥,梁延德.機械工程實踐與創(chuàng)新[M].北京:清華大學出版社,2014.8[2]翟直上.自動渦洗式洗砂機的研究[D].華中科技大學,2016[3]龔彥波.淺談機械產(chǎn)品的動力與傳動設計[J].建材與裝飾,2017(27)：94-95[4]濮良貴等.機械設計（第九版）[M].北京:高等教育出版社,2013[5]李樹軍,劉杰,王丹,李翠玲.機械原理[M].北京:科學出版社,2018.1[6]鞏亞東,史家順,朱立達.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:科學出版社,2018.1[7]杜俊斌,張海強.機械結(jié)構(gòu)設計中的創(chuàng)新設計應用研究[J].中國設備工程,2019(12)：210-211.[8]曾德江,黃均平.機械基礎(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.1[9]韓澤光等.機械設計[M].武漢:華中科技大學出版社,2016[10]閆玉濤.機械設計基礎(chǔ)[M].沈陽:東北大學出版社,2013[11]林華艷.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010.9[12]聞邦春.現(xiàn)代機械設計師手冊（5版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012[13]張思婉,寧小輝.淺談V帶傳動的設計方法[J].硅谷,2010,12：160-173[14]孫志禮,閆玉濤,田萬祿.機械設計[M].北京:科學出版社,2015.3：75-91[15]李文燕,朱延波,雷玲,吳志陽,黨國棟.圓柱齒輪傳動設計方法研究[J].機械工程師,2019(11)：55-57[16]吳宗澤.機械設計實用手冊（3版）[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010[17]孫恒,陳作模,葛文杰.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2009.6[18]成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010.1[19]單立柱.機械結(jié)構(gòu)設計中抗磨損的改造措施[J].設備管理與維修,2018(12)：97-98[20]AndrzejKo?odziej,MarianDudziak,KrzysztofTala?ka.Thedirectionsofthedevelopmentofthemethodsfordesigningthegeometricformofmechanicalstructures[J].MATECWebofConferences,2019,254[21]高永祥.零件三維建模與制造[M].北京:機械工業(yè)出版,2011.1：85-89[22]陳超祥,胡其登.SOLIDWORKS?零件與裝配體教程（2019版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2019.4：32-60附錄1

附錄2

附錄3致謝四年的大學學習生活即將劃上一個圓滿的句號，而對于我的往后余生而言卻僅僅是一個逗號，這將是踏上嶄新征程的起點。即將畢業(yè)的我，在此對大學時光里遇到的每一個人表示衷心感謝，與君相識，三生有幸！值此論文即將付梓之時，首先，感謝我的導師，本次設計論文是在我的導師親切關(guān)懷和耐心指導下完成的。從論文的選題、開展、撰寫到定稿，導師在每一個環(huán)節(jié)都能夠認真細致地幫我分析過程中出現(xiàn)的問題，以淵博的專業(yè)知識、豐富的實踐經(jīng)驗、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和平易近人的人格魅力對我的論文提出指導和修改意見。同時，我要感謝專業(yè)課老師們對我的教誨和指導以及輔導員們的幫助，老師們傳授的知識和道理使我受益匪淺。其次，感謝朝夕相處的舍友、同學和朋友們，感謝你們的鼓勵、支持和幫助給了我前進的動力，與你們的每一次討論交談都讓我難以忘懷，你們給我大學四年的求學之路留下了許多美好瞬間。最后，感謝我的父母，感恩你們賦予我生命，感恩你們對我無微不至的照顧和細心的培養(yǎng)。從牙牙學語到長大成人，從幼兒園上學到大學畢業(yè)，離不開你們的默默支持和辛勤付出。如今，我已經(jīng)長大成人，我將用一生來報答和感恩你們對我的養(yǎng)育之恩。2020年新冠肺炎疫情肆虐華夏大地，感謝祖國成為我們每一個人的堅強后盾，感謝逆行者們奔赴抗疫一線，無私奉獻，正是如此，我才能安然寫完論文。愿疫情早日散去，國家繁榮昌盛、國泰民安。

論文的研究方法和手段有哪些

（1）調(diào)查法

調(diào)查法是科學研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對象現(xiàn)實狀況或歷史狀況的材料的方法。一般是通過書面或口頭回答問題的方式獲得大量數(shù)據(jù)，進而對調(diào)查中收集的大量數(shù)據(jù)進行分析、比較、總結(jié)歸納，為人們提供規(guī)律性的知識。

（一）典型例子

調(diào)查法中最典型的例子是問卷調(diào)查法。它是通過書面提問收集信息的一種方法，即調(diào)查人員編制調(diào)查項目表，分發(fā)或郵寄給相關(guān)人員，詢問答案，然后收集、整理、統(tǒng)計和研究。

（二）研究步驟

1.確定調(diào)查課題

確定題目時要注意選題是否具有研究的必要性和可能性，同時要注意選題切忌太大，也要避免無意義的重復勞動。

2.制定調(diào)查計劃

要明確調(diào)查課題、調(diào)查目的、調(diào)查對象、調(diào)查范圍、調(diào)查手段、調(diào)查步驟、時間安排。

3.收集材料

收集材料時要盡可能保持材料的客觀性，盡可能采取多種手段或途徑。

4.整理材料

將收集到的材料進行整理，以便后續(xù)總結(jié)歸納、形成結(jié)論。

5.總結(jié)研究

對整理完的材料進行分析、總結(jié)、歸納，得出一般性的結(jié)論。

（三）特點

調(diào)查法相對其他研究方法來說較為耗時耗力，但也有其優(yōu)勢，即獲得的一手資料信息真實具體，能夠?qū)ρ芯繉ο笥懈訙蚀_、清晰的認識。

（2）觀察法

觀察法是指人們有目的、有計劃地通過感官和輔助儀器，對處于自然狀態(tài)下的客觀事物進行系統(tǒng)考察，從而獲取經(jīng)驗事實的一種科學研究方法。

（一）典型例子

皮亞杰的兒童認知發(fā)展理論就是通過觀察法提煉總結(jié)出來的；兒童心理學創(chuàng)始人——普萊爾，也是在一次次地使用觀察法后，提出了兒童心理學領(lǐng)域中的諸多理論。

（二）研究步驟

1.明確觀察對象

在選擇和確定研究問題的基礎(chǔ)上確定觀察者與觀察對象。

2.制定觀察計劃

在觀察計劃中要規(guī)定明確的觀察目的、重點、范圍以及要搜集的材料。

3.做好觀察準備

觀察準備是否充分，往往影響觀察的成敗。

4.做好記錄

在觀察過程中要時時記錄，不放掉任何一個關(guān)鍵信息。

（三）特點

觀察法具有拓展人們的感性知識、啟發(fā)思想等優(yōu)點，但是由于其強調(diào)研究要在自然環(huán)境下進行，且不允許摻雜個人的偏見，確為實際操作帶來了一定困難。

（3）實驗法

實驗法是指經(jīng)過精心設計，在高度控制的條件下，通過操縱某些因素，從而發(fā)現(xiàn)變量間因果關(guān)系以驗證預定假設的研究方法。核心在于對所要研究的對象在條件方面加以適當?shù)目刂?，排除自然狀態(tài)下無關(guān)因素的干擾。

（一）典型例子

采取實驗法的一個典例是羅森塔爾效應的提出，美國心理學家羅森塔爾和L.雅各布森通過對小學生進行“未來發(fā)展趨勢測驗”，發(fā)現(xiàn)人們對他人行為的期望通常可以導致他人向期望方向改變。

（二）研究步驟

1.發(fā)現(xiàn)并提出問題

2.收集與問題相關(guān)的信息

3.作出假設

4.設計實驗方案

5.實施實驗并記錄

6.分析實驗現(xiàn)象

7.得出結(jié)論

（三）特點

1、主動變革性

觀察法與調(diào)查法都