艺术水泥护栏罗纹柱成型机设计（机械部分设计）.doc

1、摘要 近年来越来越多的水泥艺术围栏出现在城市中，其美观大方富有艺术气质，为城市风貌增添了风采，与传统的铁制护栏相比，其多方面的优越性决定了它将来在不就的将来逐步取代铁制围栏。决定了水泥艺术护栏将具有很广阔的市场前景，所以其成型机的设计制造也具有很大潜力。水泥立柱的精度要求不高，所以对机床的要求很低，主要是对原有方案进行创新，提高效率和节省人力资源，使其更加方便。经过了几次和导师进行讨论，对设计方案进行了不断的改进，提高了精度和生产效率，装夹更加方便，节省了要求也不高，人力物力，保证了安全工作。一天能加工根左右。关键词：联轴器；滚子支撑座；轴承；电机轴；工作台；滚筒模具ABSTRACTIn re

2、cent years, more and more cement fence art appeared in the city, its beautiful rich artistic temperament, for the urban style added, compared with the traditional iron guardrail, the superiority of its various determines its future not just in the future step by step instead of the iron fence. Deter

3、mines the concrete art fence will have very broad market prospects, so the machine design and manufacturing also has great potential.Cement column the accuracy is not high, so demand for machine tools is very low, is mainly to the original plan to innovate, improve efficiency and save human resource

4、s, make it more convenient. After discussed several times and mentors, continuous improvement of design, improves the precision and the production efficiency, the clamping is more convenient, save the request is not high also, human resources, to ensure the safety work. Can process about 10 a day.Ke

5、y words：Coupling; roller support; bearing; the shaft of the motor; table;roller mold- 22 目 录第一章总体设计方案的拟定11.1参考方案的结构原理11.2总体设计方案的拟定1第二章带轮的设计计算3第三章轴的设计校核计算53.1 尺寸的设定53.1.1 电机轴的尺寸53.1.2 带轮轴的尺寸设定53.1.3端盖轴的材料选用45钢（调质）63.2 轴的校核计算63.2.1 带轮轴的校核63.2.2 端盖轴的校核83.3 联轴器的选择93.4 轴承的选取9第四章模具的设计10第五章滚子支撑座的设计12第六章工作台

6、的设计13第七章装夹及工作操作14附录 A15附录 B17结束语19致谢20参考文献21第一章总体设计方案的拟定罗纹柱成型机属于较新的课题，网络和书籍相关的资料非常少，有这种成型机的厂子也很少，而且大部分都是对外界保密的，所以方案的设计刚开始时感觉无从入手，对成型机没有理性的认识，这对设计有很大的障碍，后来经过教室毛教授的努力，我们终于找到一家有这种机器的厂子可以去进行一下调研，经过一下午的调研工作，看到了实物，真是豁然开朗，我们对现有的机型进行了结构的观察和现场测绘草图，我对罗纹柱成型机有了理性的认识，对设计有非常大的参考作用。1.1参考方案的结构原理厂里的现有机型作为一个参考方案，是卧式的

7、，整体放置在水泥地基上，原理及结构是电机通过一级带轮减速带动一根两端固定有轮的长轴，这根轴两端套有轴承，轮和轴整体转动，靠摩擦力传动定位在轮上面的滚筒旋转，滚筒里面通过螺栓固定好填好水泥砂浆，放好网状钢筋的模具，利用离心力使水泥成型，旋转之前在模具中插一根长铁棒，旋转时可以使铁棒滚压水泥砂浆，加速成型和增加强度。制成的水泥柱中空，内有钢筋，强度较高，长，内径，外径。在距离柱顶部处有一孔，用处是通过连杆和小的花瓶柱连接。为了美观，罗纹柱表面带有花纹，根据模具内壁的花纹设计而定。1.2总体设计方案的拟定对参考方案进行分析，确定最终模型的过程一波三折，由于滚筒重量大，体积大，安装麻烦，决定不采用滚筒

8、，而是直接带动模具转动，随之问题出现了，滚子靠摩擦力带动模具转动比较困难，因为不采用大滚筒，质量减少，产生的摩擦力较小，存在带不动或者打滑的状况，所以放弃用滚子摩擦传动的方法，采取在模具端盖上焊一根轴，通过联轴器直接带动轴和模具一起转动，四个支撑滚从动。为了节省空间，让一个机床能够加工种不同尺寸的罗纹柱，四个支撑滚轮座根据种不同半径尺寸的罗纹柱设计了种对应的尺寸来调整高度，而长度则是靠在水泥地基上对应长度浇筑地角螺栓，安装时选尺寸对应的滚轮支撑，固定在相应的地角螺栓上即可。加工罗纹柱上的连接孔如装配图1-1所示，在模具内壁通过螺栓固定一圆柱木块，直接成型。图1-1 装配图第二章带轮的设计计算一

9、级带轮减速传动，采用V型带，槽型为A。1.模具转速的确定：草考离心铸造工艺一书，在实际生产中可采用各种经验公式和图标来确定模具的实际转速。三种罗纹柱尺寸相差不大，转速设为相同。经验确定 模具转速n=300r/min参考厂里的成型机的电机型号，选择112M6型号电机，额定功率为2.2KW，满载转速为940r/min。2.传动比的分配传动比i=n1/n2=940/300=3.133.确定计算功率PcaPca=KAPKA=1.0 P=2.2KW所以Pca=2.2KW4.确定带轮的基准直径小带轮直径选取，为提高V带的寿命，宜选取较大的直径。Dd1=100mm大带轮基准直径Dd2=iDd1（1-）=31

10、5mm 为弹性滑动率通常为0.010.02。5.带速v=dp1n1/601000=4.92m/sv max 普通Vmax带 V=2530确定中心距a和带的基准长度Ld初定轴间距a0=400mm，0.7（d1+d2）a02（d1+d2）所需带长Ld0=2a0+/2（dd1+dd2）+(dd2-dd1)2/4a=1480.77mm取基准带长Ld=1600mm。F=2F0z(1/2)sin(1/2)实际轴间距aa0+（Ld-Ld0）/2=459.61取460。6.验算包角小带轮包角1=180-(（dd2-dd1）/a)57.3=153.20小带轮包角修正系数Ka=0.93带长修正系数KL=0.997

11、.需要的V带的根数单根V带传递的额定功率P1=0.94KW传动比不为1时的额定功率增量p1=0.11KW所需V带的根数 z=Pd/（(P1+P1)KaKL）=3.008.压轴力的计算V带每米长的质量m=0.10KG单根V带的预紧力F0=500（25/Ka-1）（Pd/zv）+mv2=167.69N。作用在轴上的力Fr=2F0z(1/2)sin(1/2)=744.80N。结构如图2-1所示：图2-1 V型带第三章轴的设计校核计算3.1 尺寸的设定3.1.1 电机轴的尺寸电机轴查机械手册得尺寸如图3-1图3-1 电机轴3.1.2 带轮轴的尺寸设定带轮轴的材料选用45钢（调质）计算最小轴径d26.3

12、2mm圆整之后取d=70mm。设计轴的尺寸如图3-2图3-2 带轮轴键的选取：左端和带轮配合的键选取用普通平键A型bhL=221445右端和联轴器配合，选取普通平键A型bhL=1811703.1.3端盖轴的材料选用45钢（调质）计算最小轴径d26.32mm圆整之后去d=70mm 尺寸如图3-3图3-3 端盖轴3.2 轴的校核计算3.2.1 带轮轴的校核带轮轴的受力分析如下图3-4：图3-4 带轮轴的受力分析图FP=744.80N根据平衡方程求支座反力：FA+FB=FPFA64=FB54.5 FA=342.55N FB=402.25N轴的弯矩图如下图3-5：图3-5 轴的弯矩图轴的扭矩计算： T

13、=9550（P/n）=1.27105 Nmm轴的扭矩图如图3-6：图3-6 轴的扭矩图轴的危险截面为带轮压轴力作用点截面M=FA64=0.22105 NmmW=d3/32=4.39104 mm3=0.3ca=（M2+（T）2）/W 带入数据得：ca=11MPa查得45钢-1=60Mpaca-1，所以带轮轴校核合格。3.2.2 端盖轴的校核端盖轴的受力分析，因为右端焊在端盖上，周围受力平衡。所以受力分析如图3-7：图3-7 受力分析图如图所示，轴只受扭矩，联轴器传递扭矩相等，扭矩平衡，两端手扭矩相等扭矩如图3-8图3-8 扭矩图危险截面为焊接截面按扭转强度计算：T=T/WT（9550000P/n

14、）/0.2d3 TT=12.1Mpa查表得45钢的T=25MPa所以端盖轴校核合格。3.3 联轴器的选择由于旋转部分质量较大，而且模具分4部分连接成，不可避免的会有较大的震动和安装误差，于是采用弹性柱销联轴器，该联轴器结构简单，装拆更换弹性元件方便，有微量补偿两轴线偏移和缓冲吸震能力，主要应用于载荷较平稳启动较频繁的中低轴系传动。根据轴的尺寸选取联轴器。3.4 轴承的选取根据轴的直径选取轴承，选取GB/T276-1994深沟球轴承60000型02系列，代号6214第四章模具的设计调研过的机型模具为2个半圆柱通过螺栓连而成，经过导师和我的讨论，决定采用4个四分之一圆柱，提高了精度，较之更方便填水泥和防止钢筋。模具采用45钢铸造而成。内部花纹设计为竖条型花纹和螺旋纹两种。模具尺寸，结构如图4-1俯视图图4-1 模具俯视图图中铸造圆角为R3。为了加工罗纹柱上的连接孔，在模具内壁固定一圆柱木块，这样在旋转过程中孔就直接成型了。结构如图4-2图4-2 圆柱木块结构图