精密铸造型壳干燥线设计本科学位论文

1 前言 1.1 影响型壳干燥的因素 试验和生产实践说明，影响型壳干燥的因素很多，其中以环境温度、风速和环境湿度三种因素作用最大。国外有些熔模铸造车间，制壳采用悬挂链设备，型壳在封闭的干燥通道进行干燥，温度、湿度和风速均能通过较好的设备加以精确控制，干燥通道采用旋转风。目前国内熔模铸造车间很多是将型壳挂在悬挂链上不动，而在型壳干燥车间四壁布置风扇，由于风对型壳作用的方向差别很大，同时，风扇布置不合理会在制壳间形成多处死角，从而影响均匀干燥和干燥周期。[i]

1.2 摆线针轮减速机的原理和特点 摆线1针轮减速机是一种行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个偏心套，在偏心套上装有两个称为圆柱滚子轴承，形成H机构、摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，（为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套）。 当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制之故，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。摆线针轮减速机的特点是：高速比和高效率单级传动，就能达到1：87的减速比，效率在90％左右还可达到更高，采用多级传动，减速比更大；结构紧凑体积小由于采用了行星传动原理，输入轴与输出轴在同一轴心线上，使其机型获得尽可能小的尺寸；运转平稳噪声低摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和嗓声限制在最小程度；使用可靠、寿命长因主要零件采用高碳铬钢材料，经淬火处理（HRC58～62）获得高强度，并且，部分传动接触采用了滚动摩擦，所以经久耐用寿命长；设计合理，维修方便，容易分解安装，最少零件个数以及简单的润滑，使摆线针轮减速机深采用

户的信赖。 1.3 干燥线的设计方案 方案设计：先将熔模铸造型壳制作工艺了解，找出影响加工工艺的因素。影响型壳干燥的因素有温度湿度和风速。通过分析可以将干燥线在封闭空间里控制里面的温度和湿度，再在里面安装风扇。干燥线国内的设备大多是不动的，通过风扇将其干燥，这会造成一定的死角使型壳干燥不好。鉴于此点，将干燥线设计成可以以一定的速度转动就可以弥补这一点，可以使型壳得到很好的干燥，这样加工出来的零件精度更高。

干燥线可以设计成这样，在里面加上一个减速机带动链轮和几个从动轮将干燥线带动旋转。对于减速机的选型可以选择摆线针轮减速机，下图是减速机的简图和减速机的基本结构。

图1.1 摆线针轮减速器基本结构图 1.输出轴 2.机座 3.针齿壳 4.针齿套 5.针齿销 6.摆线轮 7.销轴套 8.销轴 9.偏心轮 10.主动轴 然后对摆线针轮减速机的计算选择里面的零件，通过查阅资料找到参数进行计算。根据计算结果将减速机的基本尺寸得到，然后设计干燥线里面的零件，对立面的尺寸加以设计，将里面的结构设计出来，画出里面的结构图。通过设计将总体装配图画出来，对装配图中的错误加以改进，设计出完整的图纸。对立面的零件画出图纸，编辑说明书完成设计。 2 摆线针轮减速机的设计

2.1 电动机的选型 根据设计的减速机的用途，选择电动机的额定功率为11Kw和电动机的额定转速为1500r/min。根据该条件选择Y系列三相异步电动机，该电动机是按照国际电工委员会标准设计的，具有国际互换性的特点。通过查找国标该电动机可以选择Y160M-4，额定转矩为2.2，最大转矩为2.3。[ii]

2.2 摆线针轮减速机的设计计算 摆线针轮减速机中的零件包括摆线轮、针齿、柱销、柱销套、针齿销、针齿套、偏心轮、轴承、输入轴、输出轴、机座、端盖等零件。其中有许多标准件，其他的零件通过计算可以得到尺寸。

2.2.1 摆线轮、针齿、柱销的计算 （1）电动机的额定功率： P=11Kw （2）输入转速： n=1500r/min （3）传动比： i=17 （4）摆线轮齿数的确定： Z1=17 为了提高生产率和精度尽可能使齿数和传动比选择奇数 （5）针轮齿数的确定： Z2= Z1+1=18 （6）输出转矩：

)(111913294.0150011955000095500mmNinPT （7）初选短副系数： 5.01K （8）初选针径系数： 5.22K （9）针齿中心圆半径： )(4.119111913215.115.133mmTrp （10）根据计算选择针齿中心圆半径： )(120mmrp （11）摆线轮齿宽： pcrb)15.0~1.0( （12）选择摆线轮齿宽： )(12mmbc （13）偏心距： )(33.3181305.021mmzrkap 取a=4（mm） （14）实际短幅系数： 120/184/21prazK=0.6

（15）针齿套半径：

)(58.618180sin5.2120180sin221mmzKrrpp

取)(71mmrp （16）针齿销半径： )(52mmrp （17）实际针径系数： 45.2180sin212zrrkpp

（18）齿形修正系数： )(2.0),(35.01mmrmmrpp （19）转臂轴承径向负载： )(16988NFr（该数值通过计算机算出）

（20）选择圆柱滚子轴承： )(120~96)5.0~4.0(mmdDp 查找文献可得，选N2210轴承，d=50,D=90,B=23. (21) 转臂轴承内外圈相对转速：

min)/(1588171500150011rznnn （22）针齿销跨距： )(70mmL 有结构及前面的计算结果可以得到跨距。 （23）传力齿号： M=2,N=4 (24) 摆线轮齿根圆半径：

)(7.2193.0128240)(2211mmrrdaddppppf （25）摆线轮齿顶圆半径： )(7.2353.0128240)(2211mmrrdaddppppa （26）摆线轮齿高：

)(727.2197.2352mmddhaf （27）销孔中心圆直径： )(23.1033907.2193mmdddfw )(90mmd （28）选择销孔中心圆直径：

)(103mmdw （29）挡圈宽度： )(15mm （30）柱销直径： )(20mmds （31）柱销套直径： )(30mmdwa （32）摆线轮柱销孔直径 )(15.3815.08302mmaddwae 为使柱销孔与柱销套之间有间隙，应适当增加一个值。 上面计算的参数选择都是通过查询文献资料得到的。[iii]

2.2.2 输出轴的计算

图2.1 输出轴结构装配图 （1）转矩：

)(1119132mmNT （2）输出转速： min)/(2.881715001rinn （3）初步确定轴的最小直径：

)(8.532.88/94.0111103310minmmnPAd

（4）轴的结构设计：其转配图如图所示最小轴径选择)(60mmd轴段34上选择深沟球轴承6214其尺寸为)(24),(125),(70mmBmmDmmd，则可得

)(7043mmd，)(6532mmd；轴段45上选择深沟球轴承6215其尺寸为

)(25),(130),(75mmBmmDmmd，所以)(7554mmd所以轴段长为)(11221mmL)(12043mmL)(3032mmL)(2254mmL

。轴上采用平键连接，

查找文献选用平键111890hbl，选择配合为H7/k6,轴端倒角为452，各轴肩圆角圆角半径为r=1.5(mm)。 （5）求轴上的载荷：

{1698816988108211FFF {1698816988116321FFF

由此可得 )(56001NF，)(80142NF，)(24143NF （6）按弯扭合成应力校核：

)(9.28)(32MpaWTMa

前已选定轴的材料为45钢调质处理，查文献可得)(601Mpa，因此1a，故安全。

2.2.3 输入轴的计算

图2.2 输入轴的结构装配图 （1）转矩： )(1119132mmNT （2）公称转矩： )(154871611191323.1mmNTKTAa （3）初步确定轴的最小直径：

)(37.21150011110330minmmnPAd （4）选定轴的最小直径： )(30mmd （5）选取圆柱滚子轴承：选择轴承N406其尺寸如下： )(23),(90),(30mmBmmDmmd （6）轴的结构设计：轴段34上选择深沟球轴承6408，查找文献可得)(27),(110),(40mmBmmDmmd ，则可得

)(24),(40),(40436543mmLmmdmmd，有以前设计的的结构可知，

)(18),(50),(75545432mmLmmdmmL，选取轴段23、56的键连接通过查找

文献可知轴段23上的选用平键连接，其尺寸为81050hbl，轴段56采用平键连接查找文献可知采用尺寸为，81045hbl （7）求轴上的载荷：

169885416988108211{FFF

)(84941NF，)(84942NF

（8）按弯扭合成应力校核：