码坯机夹盘机构设计

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本 科 毕 业 设 计

题目: 码坯机夹盘机构设计

学 院： 工学院 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 指导教师： 职 称： 副教授

二○一二 年 五 月

目录

目录 .................................................................... I 摘要 ......................................................................................................................................... II Abstract.................................................................................................................................. III 1 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.1 砖的主要特点及功用 ................................................................................................................ 1 1.2 码坯机在国内外的发展现状 .................................................................................................... 1 1.3 码坯机的概述 ............................................................................................................................ 2

1.3.1 码坯机工作原理及运动流程 ........................................................................................ 2 1.3.2 码坯机未来发展的影响因素 ........................................................................................ 3

2 码坯机夹盘机构设计 ....................................................................................................... 3

2.1 夹盘机构总体设计方案 ............................................................................................................ 3

2.1.1夹盘机构设计要求 ........................................................................................................... 4 2.1.2 夹盘各功能板块 ............................................................................................................ 4

3 转动机构的设计 ............................................................................................................... 5

3.1 轴的校核计算 ............................................................................................................................ 5

3.1.2 轴承的校核 .................................................................................................................... 6 3.2 大小齿轮的校核计算和选用 .................................................................................................... 7

3.2.1 选精度等级、材料及齿数材料及热处理 .................................................................... 8 3.2.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸 .................................................................................... 8 3.2.3 按齿根弯曲强度设计 .................................................................................................. 10 3.2.4 几何尺寸计算 .............................................................................................................. 11 3.2.5 轴上键连接的选择及校核 .......................................................................................... 12

4 气压传动机构的选用 ..................................................................................................... 12

4.1 横向气压装置的选用 .............................................................................................................. 12 4.2 纵向气压装置的选用 .............................................................................................................. 13

5 夹板机构的设计 ............................................................................................................. 13

5.1 夹板的整体设计 ...................................................................................................................... 13

5.1.1 挂板轴的校核和设计 .................................................................................................. 14

6 挂轮的设计 ..................................................................................................................... 17

6.1 挂轮的整体设计 ...................................................................................................................... 17

6.1.1 挂轮轴的校核和设计 .................................................................................................. 17 6.1.2 轴承的选用 .................................................................................................................. 19 6.1.3 挂轮筒的设计 .............................................................................................................. 19

7 框架及各焊接件的作用和选用 ..................................................................................... 20 8 电机和减速器的选用 ..................................................................................................... 20 参考文献 ............................................................................................................................... 22 致谢 ....................................................................................................................................... 23

I

摘要

目前，常见码坯机夹盘机构有自动夹坯机构、先进机械手机构以及半自动半手动夹坯机构等多种形式。一般多采用半自动半手动机构设计，当坯条由切坯机切出并有传送带运送至夹盘正下方，夹盘在手动按钮的控制下，开始下降，到达一定高度后停止下降，并在电机传动和气缸传动控制下，横向气缸装置向中心推动，带动夹板加紧，同时纵向气缸装置向竖直方向推动，由焊接在下方的方管推动两侧的角铁从而同时将夹板加紧，达到夹坯的效果，然后由升降机构将夹盘提起并移送至烘烧轨道，依次循环。整个夹盘机构由夹板，纵横气缸装置，中心旋转轴架装置，夹板挂架装置，电动气动装置以及其他焊件装置构成。夹板两侧为直线导轨引导的侧板方管，承受压力大，并且直线性能好，摩擦力小，平稳性能好，有利于夹坯。纵向气缸装置也为加紧机构增加横向作用力，更大程度上有利于砖坯的夹紧。本文就是通过各方面考虑，综合对比传统的夹坯机构，获取整机各零件的参数，并且通过计算，论证了该设计方案的可行性。

关键词：码坯机；夹盘；夹坯原理

II

Abstract

At present, a common code base machine chuck mechanism has automatic blank clamping mechanism, advanced mechanical hand mechanism and a semi-automatic manual blank clamping mechanism and so on many kinds of forms. The general use of semi automatic and manual mechanism design, when the strip by cutting machine cut out and the conveyor to the chuck is below, chuck in the manual button control, began to decline, reaches a certain height to halt the decline, and in motor drive and a cylinder driving control, horizontal cylinder device to the center push, drive the splint intensified, while a longitudinal cylinder device to a vertical drive, at the bottom of the tube driven by welding on both sides of the angle iron and at the same time to reach the splint, blank clamping effect, and then by the lifting mechanism to chuck up and transferred to bake track, followed by cycle. The clamp mechanism consists of a splint, vertical and horizontal cylinder device, a center rotating shaft frame device, clamping plate rack device, electric pneumatic device and other welding device. Two sides of the splint is a linear guide rail guide plates of the square tube, large bearing pressure, and the straight line performance, small friction force, stable performance, is conducive to the blank clamping. Longitudinal cylinder device for clamping mechanism to increase the transverse force, more conducive to the clamping tile. This paper is through the aspects to consider, comprehensive comparison of traditional blank clamping mechanism, acquiring the various parameters of parts, and through calculation, it proves the feasibility of design scheme.

Key words :Setting machine ； Chuck mechanism ；Principle of Folder blank

III

1 绪论

1.1 砖的主要特点及功用

砖体是砌墙用的一种长方体石料，用泥巴烧制而成，多为红色，俗称“红砖”，也有青色“青砖”。中国标准粘土砖的尺寸为240×115×53mm，这一尺寸的目的是为了保证砖的长宽高之比为4:2:1（包括10mm的灰缝宽度）。砖墙的厚度多以砖的倍数称呼，由于砖的长度为240mm，因此厚度为一砖的墙又称“二四”墙，厚度为一砖半的墙又称“三七”墙，厚度为半砖的墙又称“一二”墙。 砖一般分为通体砖，假面砖，釉面砖，抛光砖，陶瓷砖等。我们通常用的都是常见的通体砖。烧结页岩砖作为一种新型建筑节能墙体材料，既可用于砌筑承重墙，又具有良好的热工性能，符合施工建筑模数，减少施工过程中的损耗，损高工作效率。因此常将贝岩作为砖的常用材料。 1.2 码坯机在国内外的发展现状

随着我国墙体改革政策，国家对墙材有了一些新的革新要求，国内许多砖材生产厂家，吸收引进了国内外最先进的生产技术，研发生产出国内外一流水平的成套制砖设备，为旧砖厂改造成为先进的自动化砖厂提供了可靠的技术保障。

从上世纪八十年代我国引进国外技术开始，我国制砖行业的技术装备得到了快速的发展，例如热工设备——中断面、大断面平顶隧道窑的出现改善了过去轮窑、小窑的操作环境和操作水平；成型设备使产品质量产量都得到了极大的提高，取代了非真空挤出机，在烧结砖厂得到了普遍的推广和应用，而码坯设备——自动码坯机也是运行可靠、技术先进的设备，目前在很多新建砖厂中应用，但还没有达到普遍使用。随着我国经济的快速发展，企业对改善劳动环境，提高科技含量的观念也在逐渐增强，而人们生活水平提高后，对自己所从事工作的环境要求也越来越高，逐渐的由体力劳动向非体力劳动或轻体力劳动转变。这就对砖厂的码坯和卸坯工段用人多且劳动繁重提出了一个课题，用自动码坯机替代人工码坯势在必行，是将来发展的必然趋势。 许多砖材机械厂经过长期的实践和摸索，研制生产的全自动码坯机，设计大胆独特，功能先进，解决了很多生产应用中的难题，自动码坯机的组成主要由行走小车、夹盘、分坯台、升降导杆、钢轨、液压系统与电器系统等。主要用于将砖坯编组分缝

1

后自动码放到窑车上，码坯形式可按用户要求确定。工作过程由PLC自动控制，适用于一次码烧隧道窑和二次码烧隧道窑的自动化生产。特点：定位准确、夹坯力度可调、运行稳定、减少劳动强度、提高生产效率。

自动码坯机设备是真空制砖机系列砖瓦自动化生产线中的主要设备。全自动码坯机可以将编组好的砖坯，按工艺要求的码放形式，将砖坯整齐、快捷地码放到窑车上。全自动码坯机适用一次码烧或二次码烧工艺。传统的人工码坯，不仅成本高，利润薄，投资回报小，而且在生产的过程中，人工码坯受人的影响较大，一旦码坯工人数不够，必然会导致产量的降低，而使用码坯机则完全避免了这种情况。所以，从发展的眼光考虑，应该用自动码坯机取代人工码坯。

而国外最先进的自动码坯机、自动码坯机国内外知名品牌、WDJX05 ZMPI

型自动

码坯机主要适用于一次码烧隧道窑中的砖坯自动码放，本自动码坯机采用较先进的PLC集中控制。行走旋转采用变频控制，升降、分坯采用液压控制，具有高效节能，维护简单，成本低廉，运行可靠等特点，全自动码坯系统代表着目前国际最先进水平。 自动码坯机主要有专用切条机、切坯机、分坯机、夹坯机、行走系统、升降系统、旋转系统、液压系统和电气系统等组成。 自动码坯机的工作流程：当切坯机把切好的砖坯推到分坯板上后，分坯缸伸出，带动分坯板张开对砖坯进行分缝动作，砖坯分缝完成后升降缸下降。当夹盘到达预定夹坯位置后，夹盘夹具工作，夹起砖坯，接着由升降缸提开夹盘至预定高度，分坯缸伸出张开砖坯间风道，行走装置驱动码坯机行走至窑车正上方，旋转装置完成转向90°，然后开降缸下降至预定放坯高度，夹盘夹具张开把砖坯码放在窑车上，码坯机码放一层，旋转一层，形成十字交叉，经过上述动作循环，即可完成窑车的全部码坯过程。码坯机这些功能均通过较行进的PLC变频通过电器集中控制，实现码坯机的自动化。 我厂生产的真空砖机设备具有高效节能、结构紧凑、自动化、维护简单、运行平稳可靠、成本低廉等优点，可同时满足大、中、小型制砖企业的不同需求，是粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰等原料的理想制砖设备。

1.3 码坯机的概述

1.3.1 码坯机工作原理及运动流程

码坯机主要有专用切条机、切坯机、分坯机、夹坯机、行走系统、升降系统、旋转

2

系统、液压系统和电气系统等组成。 码坯机的工作流程：当切坯机把切好的砖坯推到分坯板上后，机械手伸出，带动分坯板张开对砖坯进行分缝动作，分缝完成后的砖坯移送至码坯机夹盘正下方。当夹盘到达预定夹坯位置后，夹盘夹具工作，夹起砖坯，接着由升降机构提开夹盘至预定高度，分坯缸伸出张开砖坯间风道，行走装置驱动码坯机行走至窑车正上方，旋转装置完成转向90°，然后开降缸下降至预定放坯高度，夹盘夹具张开把砖坯码放在窑车上，码坯机码放一层，旋转一层，形成十字交叉，经过上述动作循环，即可完成窑车的全部码坯过程。

1.3.2 码坯机未来发展的影响因素

码坯机发展的影响因素有许多，主要的有以下几个方面。第一，各组成机构单元

的配合精度；第二，各组成环节的效率和流水线能力；第三，码坯机的整体效益和成本之间的对比。对于码坯机的全方面的发展，我们只有多多汲取国外先进技术，融合国内的具体发展状况，根据国情利用国内丰富资源大力改革，努力争取自己的专利。

2 码坯机夹盘机构设计

2.1 夹盘机构总体设计方案

夹盘的总体设计采用现代传统的码坯机夹盘机构形式，根据本地地质状况和土质

资源进行研制，适合于国家标准砖体240×115×53mm，一次性码坯数量为27X9块,加上框架总重量约1.5t。要求尽可能的少掉坯，不掉坯，不会将坯夹坏，夹变形。总装图如下：

3

2.1.1夹盘机构设计要求

夹盘机构是码坯机中很重要的组成部分，主要负责对于砖坯的夹紧和移送，对于生产厂家的工作质量和环境要求较高，对于厂家的效益影响更是很大，因此对于夹盘机构的设计要求较为严格。第一，夹盘的各构件要有足够的承重能力和抗拉能力，尤其是夹板和夹板挂架尤其需要注意。第二，因夹盘大部分为焊接件，因此对于焊件的要求亦要求较高，本设计中焊接件全部为平焊，要求不能有焊缝，连接处要圆滑，对于重要部位的焊接要定位准确，焊接牢固，严格遵守工艺流程进行，不能本末倒置。第三，夹盘中夹板的移动对于砖坯的夹紧尤其重要，因此在选用滑动副方面要求摩擦力小，平稳性能好，便于调节，使用寿命长。第四，气压缸的选用要合适，气压夹紧装置的配合要到位，如：横向气压夹紧和纵向气压夹紧装置要同时到位，以便于砖坯的更好夹紧。第五，气压缸的各进出气管安装要准确。 2.1.2 夹盘各功能板块

夹盘整体可以分成五个板块：转动机构，气压传动机构，夹板机构，挂轮机构，架体。转动机构由轴架、齿条、齿轮组成；气压传动机构由气压缸、尾座，拉杆座等组成；夹板机构由夹板、挂板、挂板轴，轴承组成；挂轮由挂轮板、挂轮轴、轴承组成；架体是由各种型钢焊接而成。

4

3 转动机构的设计

3.1 轴的校核计算 中心轴架示意图如下：

在定位设计上，采用一根中心轴，连接圆盘和夹坯框架，起到定位旋转作用，同时也受拉力作用。轴承可以选用圆锥滚子轴承30318。

机架(约1.4t)与湿砖(约1.2t)坯总重约2.6t，因此，中心轴轴向拉力F=26000N，由于机架的旋转对中心轴的扭矩很小，故可以忽略不计。中心轴只受轴向拉力。 轴材料选用45钢调质，错误！未找到引用源。=650Mpa，错误！未找到引用源。=360Mpa。轴的设计计算步骤如下：

计算项目 计算内容 计算结果

计算材料许用应力



360 236Mpa Ss1.5s426000初算轴径d d 623610

5

4F

d

0.071m 取d=80mm

初步计算轴上各段长度 轴承选择圆锥滚子轴承30318，宽度B=36mm,两轴承位之间加一轴套，长度l=30mm

轴的初步结构设计：

螺纹的校核计算 4Fdc2 其中：dc是螺纹的计算直径；

H dcd1（d1是螺纹小径，H是螺纹牙型全高）

6 H 

3.1.2 轴承的校核

（1）计算轴承的当量动载荷P：

由式：P=X错误！未找到引用源。+Y错误！未找到引用源。知， 对于深沟球滚子轴承，X=1，Y=0

错误！未找到引用源。；

6

0.866p（P是螺纹螺距为2）

220.54Mpa 所以以上设计参数合理

由力学相关知识解得：错误！未找到引用源。=2599.6N；错误！未找到引用源。； 错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。728.46N 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=3409.6N 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=5894.3N

得：错误！未找到引用源。= 错误！未找到引用源。=3409.6N；错误！未找到引用源。= 错误！未找到引用源。=5894.3N

（2）校核计算

轴承的计算额定动载荷错误！未找到引用源。，它与所选用轴承型号的基本额定载荷C值必须满足下式要求：

C错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。；错误！未找

到引用源。=3

错误！未找到引用源。为轴承的预期使用寿命，

查表，取错误！未找到引用源。=6000h 解得错误！未找到引用源。=3409.6错误！未找到引用源。=15.76Kw错误！未找到引用源。C=29.5Kw

错误！未找到引用源。=5894.3错误！未找到引用源。=27.24Kw错误！未找到引用源。C=29.5Kw

综上：轴承满足使用要求，选用合理

3.2 大小齿轮的校核计算和选用

湿砖坯是互相垂直摆放的，而分坯机上的砖坯是单向，这就需要一个旋转机构，能旋转90°然后将湿砖坯放下堆砌。在这里采用齿轮传动，利用行星齿轮，将电机固定，利用另外一齿轮做相对运动旋转90°。齿条的圆周角为110°，实际转动为90°，用于保险。将月牙齿轮固定在夹坯框架上，电机转动，带动框架一起转动，转动到90°

7

时停止。

3.2.1 选精度等级、材料及齿数材料及热处理

考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线齿轮 （1）齿轮材料及热处理

大小齿轮的材料为40Cr。齿面渗碳淬火，齿面硬度为48～55HRC； （2）齿轮精度

选择7级，齿根喷丸强化。

3.2.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸

因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核持面接触疲劳强度。 （1）按齿面接触强度设计

2ktTⅢi1ZHZE3按式（10—21）试算，即 dt≥

diH1） 确定公式内的各计算系数 ① 试选Kt＝1.6

试选小齿轮齿数Z1=35，则大齿轮齿数Z2=164 ②因为齿轮为硬齿面，宜选取较小齿宽系数φd＝0.8 ③由选取区域系数ZH＝2.433

④由查得1＝0.76，2＝0.92，则εα＝1＋2＝1.68 ⑤由查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8MPa

⑥由,按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，查取1100MPa；

＝

＝

122 8

⑦ 由式10－13计算应力循环次数

N1＝60n1jLh＝60×480×1×（2×8×300×8）＝1.105×109 N2＝N1/5＝2.21×108

由图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.95；KHN2＝0.97 ⑧ 计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1％，安全系数S＝1，得 [σH]1＝＝0.95×1100MPa＝1045MPa [σH]2＝＝0.97×1100MPa＝1067MPa [σH]＝([σH]1＋[σH]2)/2＝1056MPa 2） 计算

① 试算小齿轮分度圆直径d1t

321.6371.1106189.82.433d1t≥3 =140 0.81.68510562③ 计算齿宽b及模数mnt

b=φd×d1t=0.8×58.748mm=46.9984.mm

mnt=

d1tcos =2.85 Z1h=2.25mnt=2.25×2.85mm=6.413mm b/h=46.9984/6.413=7.33 ④ 计算纵向重合度εβ

0.318dZ1tan =0.318×0.8×20×tan14。 =1.269

⑤ 计算载荷系数K 已知载荷平稳，所以取KA=1

根据v=1.48m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数KV=1.04；由表10—4查kH与直齿轮的相同，按硬齿面，非对称布置查得kH=1.281 由表10—13查得KFβ=1.19

由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故载荷系数 K= KAKVKHKH =1×1.04×1.4×1.281=1.865

⑥ 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得

9

d1d1t3KK=61.824mm t⑦ 计算模数mn

mn= d1cosZ1 mm=2.999

3.2.3 按齿根弯曲强度设计:

由式(10—17) mn≥32KTⅢYcos2dZ2YFaYSa

1F1） 确定计算参数 ① 计算载荷系数

K=KAKVKFKF=1×1.04×1.4×1.19=1.733

②根据纵向重合度εβ==1.269，从图10－28查得螺旋角影响系数③ 计算当量齿数

Z1=Z1/cos β=20/cos 14。 =20.061 Z2=Z2/cos β=160/cos14。 =164.897

④ 查取齿型系数

由表10－5查得YFa1=2.80；YFa2=2.18 ⑤ 查取应力校正系数

由表10－5查得Ysa1=1.55；Ysa2=1.790 ⑥ 计算[σF] 查10-20（d）图，取

＝

＝700Mpa。

取失效概率为1％，安全系数S＝1， KFN1=0.9 KFN2=0.92 [σF]1=450Mpa [σF]2=460MPa

β＝0.88 10

Y

⑦ 计算大、小齿轮的

YFaYSaF并加以比较

YFa1YSa1F =0.009435

1YFa2YSa2=0.008215

F2 小齿轮的

YFaYSa数值大。

F2） 设计计算

mn≥321.733371.11030.88cos214。0.0093450.82021.68 =2.7699 对比两计算结果，法面模数相差不多。 取标准值，mn=3，d1=61.824

3.2.4 几何尺寸计算:

1） 计算中心距

Z161.824cos14。3=19.996，取Z1=20 则Z2=100 a =aZ1Z22cosmn=185.5mm ，a圆整后取186mm

2） 按圆整后的中心距修正螺旋角

arcosZ1Z2mn =14.593。

2a3） 计算大、小齿轮的分度圆直径 d1 =62.000 d2 =310.000 4） 计算齿轮宽度 b=φd×d1=49.6mm

11

圆整B1=50mm，B2=45mm

3.2.5 轴上键连接的选择及校核

因无特殊要求，选用圆头普通平键，键8×7，通常错误！未找到引用源。（1.6～1.8）d

因此，L错误！未找到引用源。（1.6～1.8）×34=54.4～61.2mm，取L=50mm； 校核计算如下：

键的接触长度错误！未找到引用源。=L-b=50-10=40mm。键与縠的接触高度错误！未找到引用源。h错误！未找到引用源。2=8错误！未找到引用源。2=4mm；

许用挤压应力错误！未找到引用源。查表取错误！未找到引用源。=150Mpa；所以键连接所能传递的转矩为：

T=错误！未找到引用源。d错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。

×0.004×0.04×0.034×150×错误！未找到引用源。=408N·m错误！未找到引用源。=129.68N·m。

所以，以上选择的参数满足强度要求。合理。

4 气压传动机构的选用

4.1 横向气压装置的选用

由工作过程知，四个气缸须各提供推力F，取临界状态，即所有砖坯的重量由四个气缸提供的推力4F来平衡，查资料得砖坯与钢板之间的摩擦因数约为0.6，已知砖坯总重约1.2t。

4F=12000 F=5KN，查机械设计手册，选用QGBQ系列气缸，缸径为100mm，推程为300mm的气缸。

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4.2 纵向气压装置的选用

由于纵向气缸主要用于辅助横向气缸夹紧砖坯作用，因此可选用小型号气缸，查机械设计手册，选用QGBQ系列气缸，缸径为32mm，推程为150mm的气缸。

5 夹板机构的设计

5.1 夹板的整体设计

夹坯机构是由气缸收紧带动两边夹板对湿砖坯进行压紧，产生摩擦力，从而对砖坯进行码放。在对夹板进行设计时，考虑到夹板移动和悬吊的问题，采用滚轮，这样摩擦力较小，两边夹板是同时向中间运动，其两边夹板最大行程为360mm。在设计夹板挂轮的同时，考虑到平衡性问题，所以一组挂板需要两个挂轮，因为夹板分两组，所以采用10组挂轮挂板。在轨道上，采用方管铣削一槽，可起到悬吊夹板挂板轴并沿方管滚动的作用。

在中间夹板的设计上，考虑到每块砖两头互相挤压如果没有定位的话，比较容易歪，同时，中间夹板只起到增加摩擦和定位的作用，所以采用3mm铁板，因为其没有受到很大的向下的压力，所以，同样采用轮式，但是考虑到加工和更换简便，直接采用轴承代替轮子在轨道上走，轨道是用60×60mm方钢在中间铣槽，轴承采用6203。

在码放砖坯完成一次后，气缸伸出，夹板要回复到初始状态，需要一个定位装置，这里采用布带，要求布带能承受受较大拉力，且拉伸时布带所产生弹性形变较小，因为其工作场所，对布带要求

抗污抗油能力较强，这里选用军用背包布带。

在气缸连接上，在一端夹板上固定尾端，气缸端部加法兰，因为气缸行程300mm,不满足两夹板中间距离，加一杆件，与气缸用螺纹连接。两端用活节螺栓，用销连接。

13

5.1.1 挂板轴的校核和设计 （1） 初步选定滚动轴承

轴的材料选用45钢。根据滚轮轴承位内径d=52mm，初步选用6203轴承。由手册查得轴承内径d=17mm，宽B=14mm。

挂板轴示意图如下：

（2) 拟定轴上装配零件的装配方案

挂轮在方管内壁行走，且平均受力不大，故每组挂轮只设一个轴承，轴上设一轴肩用来定位轴承，轴末端设计一轴用卡簧槽。 （3）计算设计并校核轴

首先，根据轴的受力情况，计算轴所受弯矩，因为在负载时轴所受的力是最大的，所以依此计算，负载时湿砖坯重1.2吨，另外机架夹板总重0.3吨，总共相当于有24根短轴平均受力，每根轴受力F=625N。

作轴的受力简图

14

做轴的弯矩图：

（4）校核其弯曲强度：

校核轴弯矩最大的截面 32M0.1d33250.10.023240Mpa 355Mpa

校核轴肩处的截面 32M0.1d3322.50.10.0173162.8Mpa 355Mpa

15

F1=F2=F/2=312.5N

以上校核均满足要求，所以轴的参数设计合理。

（5）校核轴承疲劳寿命

计算轴承的当量动载荷P：

由式：PXFrYFa知：对不承受轴向载荷的深沟球轴承，X=1，Y=0

2 FrF2zFY

错误！未找到引用源。

2 Fr1F2z1FY1错误！未找到引用源。=

220312.5错误！未找到

引用源。=312.5N

Fr2Fr1312.5N

得： 错误！未找到引用源。=P2=错误！未找到引用源。=312.5N；错误！未找到引用源。

校核计算

已知轴承转速为57r/min。轴承的计算额定动载荷C，它与所选用轴承型号的基本额定载荷C值必须满足下式要求：

C错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。；

为寿命指数，球轴承3错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。为轴承的预期使用寿命，

查表，取Lh错误！未找到引用源。=6000h 解得C错误！未找到引用源。=312.5错误！未找到引用源。= 0.855Kw错误！未找到引用源。C=95.8Kw

综上：轴承满足使用要求，选用合理

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6 挂轮的设计

6.1 挂轮的整体设计

圆盘挂轮示意图如下

在连接方面利用一圆盘起到固定悬吊作用，用4个悬挂吊轮挂在圆盘上，框架转动，滚轮转动，在这里滚轮主要起到辅助平稳的作用。

6.1.1 挂轮轴的校核和设计

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（1）轴的初步结构如上图

（2）拟定轴上装配零件的装配方案

因为只有4个挂轮受力，挂轮在圆盘上滚动，需较宽的接触面以平稳滚动，所以拟定每个挂轮用两个轴承，轴承中用轴套来定位，将两个轴承分开。轴上设一轴肩用来定位轴承，轴末端设计一轴用卡簧槽。 （2） 计算设计并校核轴

根据零件受力情况，计算其受力情况并画出其受力弯矩图。 下面机架加湿砖坯重约2.6吨。

实际受力长度等于挂板中心点到轴承中心点距离：

L1=8+27.5+7.5+7.5=50.5mm

L2=8+27.5+7.5+15=58mm

MA=Fl1+Fl2=1.41KN.M

轴的受力分析及弯矩图如下：

（3）校核其弯曲强度：危险截面在挂板中点A M2=1.4Kpa

M320.1d31.4100.10.02431.12Mpa355Mpa

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所以以上设计参数合理。 （4）校核轴承疲劳寿命

根据计算，得轴承所受径向载荷Fr=13000N 轴向载荷Fa=0N 其当量动负荷P=13000N

轴承寿命: 已知轴承转速为173r/min。轴承的计算额定动载荷C，它与所选用轴承型号的基本额定载荷C值必须满足下式要求：

C错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。；

为寿命指数，球轴承3错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。为轴承的预期使用寿命，

查表，取Lh错误！未找到引用源。=6000h 解得C错误！未找到引用源。=13000错误！未找到引用源。=51.53Kw错误！未找到引用源。C=95.8Kw

综上：轴承满足使用要求，选用合理。

6.1.2 轴承的选用

因挂轮在圆盘上滚动，轴承所受轴向力很小，其工作场所为粉尘较大，故选用带

防尘盖的深沟球轴承。根据滚轮轴承位内径d=62mm，初步 选用6305轴承。

由手册查得轴承内径d=25mm，宽B=17mm。

6.1.3 挂轮筒的设计

因为挂轮筒需要在圆盘上面滚动，目的在于是整个框架更加平稳地转动，故选择圆钢进行车削即可实现。

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7 框架及各焊接件的作用和选用

焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于大的机械产品来说可以减轻自重，节约能量。焊接结构强度和刚度高，结构重量轻，，成本低，生产周期短，可靠性好，而且施工简便。

框架的焊接要求全部为平焊，无焊缝，无裂纹，表面平整，垂直度和平行度要求达标，严格按照工艺流程规定进行焊接。主要的焊接原料为H型钢，不同规格的槽钢和方管，以及不同型号的铁板，具体规格材料见CAD图纸。

8 电机和减速器的选用

8.1 电机的选用

初步设计转动90°时间为t=3s n= 0.083r/s= 5r/min v=0.46 m/s F=2800 N P=Fv=1.3 Kw

由于其运行状态时崭歇性运动，所以选择制动电机，根据电机选择原则: 选用Y2EJ100L-4 3Kw 转速为1450r/min.

8.2 减速机的选用

减速器的选用见下表：

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通过选择，选用摆线针轮减速器，型号为：BLY摆线针轮减速器。

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参考文献

[1] 《机械设计（第八版）》，高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编，2006年5月第

八版；

[2] 《工程机械构造图册》，机械工业出版社，刘希平主编；

[3]《机械设计课程设计手册》，高等教育出版社，吴宗泽，罗圣国主编，2006年5月第三版；

[4]《减速器选用手册》，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版； [5] 《机械制图（第四版）》，高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001

年8月第四版；

[6]《互换性与技术测量（第四版）》，中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，

李硕根，杨兴骏编，2001年1月第四版；

[7] 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册[M].北京:机械工业出版社，2001. [8] 李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京:机械工业出版社,1993. [9] 沈世德.机械原理[M].北京:北京机械工业出版社，2001，12.

[10] 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册[M].北京:机械工业出版社,1996. [11] 机械加工技术手册编写组.机械加工技术手册[M].北京:北京出版社，1989，09. [12] 胡家秀.机械零件设计实用手册[M].北京:机械工业出版社，1999，10. [13] 徐灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社，2002. [14] 成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社，1991，09.

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致谢

大四了，马上就面临毕业了，也是我在专业方面学到东西最多的一个学期，从去年的十二月份，我就开始了在江西振大机械制造科技有限公司实习，到现在也有四个多月了，在公司里我们每天都会下车间去亲手查看机器，去研究以前只会在课本上才能见到的零件，机械。虽然说每天都会有点累，但是心里却非常充实，自己也很乐意在公司里呆下去，因为我可以学到很多在学校学不到的东西，理论加实践确实很可行。

在公司的时候，我可以每天都见到自己毕业设计的课题---码坯机夹盘机构。所以，我每天都可以抽时间去仔细研究，在公司也会有好多有经验的技术员，自己不懂的都可以向他们请教，所以打心里来说很开心。

在学校我的指导老师，也是我的班主任老师对我指导颇深，每次遇到难题，遇到自己不懂的设计或者机构，曾老师都会对我细心耐心的指导，直到我弄懂为止，因此，我特别感谢这段日子以来他对我的帮助。每天下班回到学校，曾老师都会让我们去实验室自习三个小时，一方面可以加强课本知识的巩固，增强理论性的见识；另一方面还可以将遇到的不懂得额知识及时解决，以便于更早的进行下一步的打算。曾老师对于我的毕业设计下了很大的心思，在此我万分感激。

另外，我还要感谢大学的所有老师，他们在各个方面都对我有很大的影响，是他们促进了我大学的进步和成长，是他们让我对于我的大学充满感激；我要谢谢我的同学，四年了，他们在不同的方面都或多或少的帮过我，让我能够快乐充实的走完这四年。马上就要毕业了，心中有万分的不舍，希望他们都能够闯出自己的一片天；我还要感谢我的同事，他们在公司也给于了我很大的帮助，让我不管是在学习上，还是生活工作上都有很大的积极作用。

尽管自己在公司呆了一段时间，但是毕竟本人能力有限，在毕业设计方面肯定还是存在许多的不足，不管是在设计说明书还是在图纸上肯定还有不少的漏洞，在此，希望各位老师能够给与批评指正，本人将不胜感激！

最后祝愿每个老师身体健康，工作顺利；祝愿每个同学积极进步，找到属于自己的天地；也祝愿自己能够事业有成，马到成功！

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