手扶式混凝土路面切縫機設計

1、畢業(yè)設計（論文）報告紙摘 要混凝土路面切縫機是一種用于水泥混凝土路面公路施工和養(yǎng)護作業(yè)的專業(yè)道路施工裝備。是以切縫為主要功能的路面作業(yè)設備。隨著我國水泥混凝土路面通車里程的不斷增加，混凝土路面切縫機將有較高的社會效益和廣闊的應用前景。本文主要圍繞手扶式混凝土路面切割機的制造和開發(fā)進行的，旨在研制一臺手扶式混凝土路面切割機。本文綜述了切縫機的發(fā)展概況及國內外研宄現(xiàn)狀。對手式混凝土路面切割機總體設計的布局，并逐一研究其結構設計。首先進行了切縫機切縫裝置的設計計算，切縫裝置是切縫機的工作裝置，把切縫鋸片連接在主軸上，安裝在機身前部，由電動機帶動其工作，來實現(xiàn)水泥混凝土路面切縫的功能。而后進行了切縫用

2、機自行走裝置的設計，自行走裝置的動力裝置由變頻電動機和減速機構成，使切縫機具有多級、慢速行走的能力，其動力通過減速機輸出軸上的離合器和傳動部分與行走輪軸相連，從而實現(xiàn)整機自行和手扶推動的功能。然后進行了切縫深度調整裝置的研宄，主要通過絲杠螺母-連桿體結構的杠桿原理來控制整機的升降，從而完成切縫刀片的升降。以上三大裝置的設計完成之后，最后再在機身底板上方的空間進行水箱、 水管、機罩、導向輪等裝置的設置與裝配。關鍵詞：水泥混凝土路面切割機，結構設計，自動行走AbstractCement concrete pavement cutting machine is a dual-purpose mach

3、ine used for the cement concrete pavement road construction and maintenance work of professional equipment, is sculptured with slit multifunctional road work equipment.As China's cement concrete pavement mileage increases, the Cement concrete pavement cutting machine dual purpose machine will ha

4、ve a higher social and broad application prospects.This article mainly around the Cement concrete pavement cutting machine dual-use machine developed with the intention of developing a Sculptured both versatile and can kerf automatically Sculptured walking slit-dryer.This thesis summarizes the devel

5、opment of dual-use machine profile and research status.Cement concrete pavement cutting machine on the overall design of a dual-purpose machines are arranged so its structure one by one research design.First conducted a dual-purpose machine sculptured kerf device design calculations, sculptured kerf

6、 device is a dual-purpose machine working device, and the sculptured blade kerf saw blades on the same axis, mounted in front of the fuselage part of its work by the same motor drive to achieve a dual-purpose machine functions. Then a sculptured dual automatic kerf device is designed to walk, walkin

7、g devices automatically power machine by the inverter motor and reducer composition, so that to achieve multi-speed dual-purpose machine, low ability to walk, its power through the gear output shaft the clutch mechanism and the transmission mechanism and walking axle connection, which automatically

8、go walking and embarked on the functions.Followed by the cutting depth adjustment device research, cutting deep into the screw nut to the main use - linkage structure, through the principle of automatic control of the whole lift lever to control the movements of the cutter engraved.Device is designe

9、d to complete the above three, and then in the space above the body plate production tanks, pipes, hood.Keywords: Concretepavement cutting machine , Structural Design , Automatic walking目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1課題研究的背景及意義11.2切縫機國內外發(fā)展狀況及研究情況11.2.1國內發(fā)展狀況11.2.2國外發(fā)展狀況31.3論文研究的主要內容42 手扶式混凝土路面切縫機的結構設計52.1

10、 總體方案及功能簡介52.1.1總體設計方案52.1.2基本結構和各系統(tǒng)功能52.2切縫工作裝置的設計62.2.1切縫刀片的選擇和力學計算62.2.2金剛石圓鋸片受力分析72.2.2工作電動機的選擇92.2.3傳動裝置的設計112.2.4切縫刀片主軸的設計132.3本章小結163 手扶式混凝土路面切縫機行走裝置的設計173.1行走動力機的設計173.1.1行走電機的選擇173.1.2減速機的選擇173.1.3行走電機與減速機之間的傳動設計173.2行走軸的設計203.2.1軸的結構設計203.2.2軸的工作能力計算223.3 行走傳動機構的設計243.4傳動輪的設計263.5 離合桿的設計26

11、3.6本章小結254 手扶式混凝土路面切縫機的其他輔助裝置的設計264.1 切深調整裝置264.2行走底盤的設計274.3機架的設計284.3.1機架設計準則及要求284.3.2機架的結構設計294.4 導向裝置的設計294.5冷卻系統(tǒng)的設計304.6罩的設計304.7 本章小結305總結與展望325.1總結325.2展望32參考文獻34致謝35共 IV 頁 第 IV 頁1 緒論1.1課題研究的背景及意義混凝土路面是指由水泥、砂、石等用水混合結成整體的工程復合材料的所鋪筑的路面。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，其在制造的過程中會受到物化作用而造成的拉應力以及各種配型材料在硬化過程中受到

12、的各種氣溫、風力、外界因素的影響，會導致水泥混凝土路面出現(xiàn)裂紋斷板等問題。這是水泥混凝土路面一直以來就有的問題。而如果在制造過程中采取一些特定的技術手段，便可大大提高水泥混凝土路面的成型率，使得水泥混凝土路面的使用質量大大提升，延長水泥混凝土路面的使用壽命。切縫便是在水泥土路面施工初期防止路面產生裂紋和斷板的方法之一。在實際施工的過程中通常采用水泥路面切縫機對路面進行切縫工作，在路面內形成薄弱面層，導致未來產生的裂縫形成縮縫。以水泥混凝土為主要材料做面層的路面被稱為水泥混凝土路面，簡稱混凝土路面，也被稱剛性路面，又俗稱白色路面。水泥混凝土路面的剛度較大、荷載應力的擴散能力強、穩(wěn)定性優(yōu)良和使用壽

13、命較長。是一種高級路面。伴隨著國家經濟的提升和交通運輸行業(yè)的發(fā)展，水泥混凝土路面的技術及相關行業(yè)發(fā)展迅速。多年來，我國修建的水泥混凝土公路和城市道路路面總里程已經超過一萬公里。并且國內外的筑路行業(yè)都在不斷進行科研與創(chuàng)新，來使得水泥混凝土路面的建造質量與施工技術不斷提高，水泥混凝土路面的使用壽命能夠更長。 所以切縫作業(yè)對水泥混凝土路面的質量相當重要。目前大多數(shù)施工中的切縫工作通常都是由切縫機來完成的。但是一般的切縫機都只有一種行走速度，不能根據不同的工況和施工對象來調整整機的工作情況，從而會導致切縫機的工作鋸片磨損過快，而且工作效率并不高。1.2切縫機國內外發(fā)展狀況及研究情況1.2.1國內發(fā)展狀

14、況我國的水泥混凝土路面切縫機起步不早，不過伴隨著水泥混凝土路面的大量建造及市場的快速發(fā)展，切縫機的技術迅速發(fā)展。國內研宄混凝土路面切縫機的企業(yè)單位有中德沃克、陜西峰固有限公司、上海焊絲機電公司、常州杰和機械有限公司等。但是由于公司出于技術保密，商業(yè)利益等各種因素，大多數(shù)公司產品的相關技術資料，圖紙等在網絡上無法查看與獲取，只能在各家公司的網址以及一些機械相關網站上看到有關其產品的價格、參數(shù)等簡單介紹。以下為一些在網絡上查找到的一些機型及參數(shù)： HQRS500A型汽油路面切割機 型號：HQS-500A型、HQS-500C型； 轉速：3400r/min、2200r/min； 直徑：5500、400

15、-500； 切割深度：160mm、170mm； 切割線速度：89m/s、46-57m/s； 整機重量：170kg、275kg；圖1.1 HQRS500A型汽油路面切割機 18型混凝土路面高速切紋機 電機功率：7.5千瓦 額定電壓：380V 行進速度：1.2m-2.2m/min 鋸片數(shù)量：18片 整機質量：360KG(公斤)圖1.2 18型混凝土路面高速切紋機 外形尺寸：1450*1370*720（毫米）華通公司12型水泥混凝土路面切縫機作為本文的重點參考圖1.3 12型水泥混凝土路面切縫機裝配圖1.升降進給裝置 2.機架 3.變速動力裝置 4. 行走輪 5.主電機 6.支撐架 7.刻紋刀片軸

16、8.刻紋刀片 9.切縫鋸片 10.行走機構 圖1.4 12型水泥混凝土路面切縫機5. 11.傳動機構 12.鏈輪 13.鏈條 14.行走電機 15.無極變速器該機型擁有兩個電機，其中一個是用來驅動行走裝置的行走電機，另外一個是用來帶動切縫刀片主軸轉動的工作電機。對于切縫機來說，其電機的類型有不同，包擴電動機、柴油機、汽油機三種不同的驅動形式。不同驅動方式的電機帶動不同機型的的切縫機，各自有各自的特點和優(yōu)缺點，適用于不同的工況。但是本文只進行水泥路面切縫裝置及技術的探討，在此對其的刻紋功能不多做贅述及參考。1.2.2國外發(fā)展狀況最近幾年內，國內進口的外國公司生產的水泥混凝土路面切割機也不少，如美

17、國特雷克斯、日本的小松、日立、神鋼等、新加坡陳寶光制造與機械工程有限公司，總結了一下外國公司的一些產品外部參數(shù)后，總結出一下幾點國外切割機的特點：(1)由于每個國家所規(guī)定的標準電源參數(shù)不同，導致使用電動機作為驅動裝置的整機比較少。大多數(shù)的產品都會采用汽油機來提供驅動力，使用多缸大功率的柴油機作為驅動的更是少之又少。(2)調整切縫深度與整機運行速度的機構種類較多。(3)在人機工程學原理的應用更加注重；擁有更多的外部設計；采用了較高的噴涂質量；以及更為輕巧的整機質量設計。大體來說，我國在水泥混凝土路面切割機這一領域產品的技術水平與國外的沒有太多的差別。只是外國公司更傾向并且有能力制造一些自動化的產

18、品技術是中國絕大多數(shù)公司與廠家所不具有的。1.3論文研究的主要內容1、 總體設計 1.混凝土路面切縫時機分析及切縫工藝方案的確定 2.混凝土路面切縫機理和方法的分析 3.動力與傳動方式的確定 4.總體結構設計及造型設計（包括各主要部件的布置）二、切縫機工作裝置的設計三、切縫機吸塵吸渣裝置的設計計算四、底盤的設計計算五、動力與傳動系統(tǒng)的設計計算2 混凝土路面切縫機的結構設計2.1 總體方案及功能簡介2.1.1總體設計方案本文研宄與設計對象是手扶式混凝土路面切縫機，其總設計方案布局如下：將裝有刀片的切縫主軸用軸承座裝在機身底板前下方，電機帶動裝有切割鋸片的工作主軸組成工作裝置；變頻電動機與減速機組

19、成整機行走動力裝置安裝在在機身底板的后端，行走軸通過減速機與行走動力裝置連接，在工作時可滿足自動行走或是人工推動；切割深度控制功能由旋轉螺母，滑動螺桿等機構組合來實現(xiàn)；導向系統(tǒng)安裝在整機的前端，以確保切割工作操作方向的正確性；由水箱與導管組成的冷卻系統(tǒng)使得冷卻水以自流的形式使得切縫刀片能有效的降溫，減少切割刀片的磨損，提高生產效率。主要設計的整機性能參數(shù)如表2.1所示。序號參數(shù)名稱參考設計參數(shù)1切縫深度0-100mm2切縫寬度3-8mm3切縫鋸片直徑300-500mm4行走速度1.5m/min5鋸片線速度45-55m/s6整機重量300-450kg表2.1 水泥混凝土路面切縫機的設計性能參數(shù)2

20、.1.2基本結構和各系統(tǒng)功能手扶式混凝土路面切縫機由機身、行走系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、切縫工作系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和導向系統(tǒng)構成。行走系統(tǒng)由行走動力裝置、驅動輪、驅動電機、驅動輪軸和行走輪構成。該機由變頻電機與減速器相結合，通過傳動機構與后輪相連的減速器輸出軸，實現(xiàn)轉速可調自動行走的效果。切割深度調節(jié)裝置由手輪、絲杠、螺母和調節(jié)桿組成。由于調節(jié)桿和絲杠的上端相連，絲杠下端的連接底盤銷軸，螺桿的頂端由軸承限位，當手輪轉動時，由于一個調節(jié)桿上下的拉桿，在梁的端部變?yōu)槁N曲，動態(tài)和整個后續(xù)動作，從而實現(xiàn)刻切刀片上下升降。切縫工作裝置：把切縫刀片安裝在切縫刀片主軸上，該軸通過兩端軸承座裝在機身底板的下面前端，由電機來

21、提供動力。該電機裝在機身底板上面的前端，與切縫主軸用皮帶和皮帶輪連接。導向裝置：由導向桿、導向輪、銷軸等裝置構成。設置在整機的前端，使導向系統(tǒng)的導向輪與地面標準線重合，以確保切割操作方向的正確性，以此來保證路面切割的方向性。冷卻裝置：由冷卻水箱及冷卻水管道等組成。利用最簡單的水冷方式來解決切割刀片的發(fā)熱問題，從而提高刀具的使用壽命，降低危險發(fā)生的系數(shù)。2.2切縫工作裝置的設計切縫裝置由電動機、皮帶傳動裝置、切縫主軸、軸承座、切縫刀片組成。把切縫鋸片安裝在切縫主軸上，由電機提供動力。電機安裝在整機底盤板的前端，由皮帶和皮帶輪與切割主軸連接。2.2.1切縫刀片的選擇和力學計算切縫刀片的選擇刀片份基

22、體和刀頭兩個部分。粘結刀頭作為主要支撐的基礎部分稱為基體，在切割工作中起到切割功能的部分稱之為刀頭，其會在切縫工作由于摩擦與切割工作造成損失。因為刀頭中含有金剛石，使得刀頭能夠對水泥混凝土進行切割作業(yè)。金剛石是目前自然界中最硬的東西，在刀頭中與水泥混凝土進行摩擦從而對水泥混凝土進行切割。刀頭的金屬把金剛石包裹在刀頭的內部。所以，切縫刀片選擇市面上較為廣泛應用的“激光焊接金剛石鋸片”。如圖2.1所示。刀片內徑30mm，外徑350mm。凹槽寬度為刀片刀頭的厚度， 切縫寬度為38mm。圖2.1 激光焊接金剛石鋸片2.2.2金剛石圓鋸片受力分析在對金鋼石鋸片進行受力分析時，由于圓盤鋸片的厚度遠遠小與其

23、直徑，在這里我們將其視作平面問題。金鋼石切割鋸片在進行切縫工作時，圓周上成陣列排行的刀頭規(guī)律性地對水泥混凝土路面造成切割，人造金剛石鋸齒的剛度和強度遠遠大于水泥混凝土路面，所以金剛石鋸片在轉動的過程中對水泥混凝土路面形成沖擊切削形成切縫。在切削過程，金剛石鋸片與水泥混凝土接觸所受到的應力與其圓周齒數(shù)及刀片切割的深度相關。受力分析如圖2.2所示。圖2.2 金剛石鋸片切割路面的受力分析鋸切時，金剛石鋸片的鋸齒對石材產生的切割力有兩個：一個是法向力Fn，另一個是沿線速度方向的切向力Ft。鋸切力Ft是鋸片的主切割力，直接影響鋸切功率。垂直力Fn則直接影響鋸片的剛度、穩(wěn)定性和耐磨損等特性。但由于Fn和F

24、t直接測量比較困難，把切向力Ft和垂直法向力Fn分解成沿進給方向切割力Fx和切割深度方向的垂直力Fy。在某瞬時，可以把Fn和Ft投影到x、y軸上，通過上述幾何關系，可得到： (2-1) (2-2)式中是取某瞬時，切割石材中點直徑與垂直方向的夾角，也是鋸片從切割最低點沿切割軌跡轉到切削中點時的夾角，即 金剛石鋸片鋸切混凝土過程的鋸切力測試系統(tǒng)如圖2.3所示。圖2.3金剛石鋸片切割性能檢測鋸切力測試系統(tǒng)采用YDMIII99型三向壓電測力平臺同時測量三個方向的鋸切力 Fx、Fy、Fz，鋸切力信號經電荷放大器放大后，通過模數(shù)（A/D)轉換輸入計算機中，進行數(shù)據處理。2.2.2工作電動機的選擇 電動機屬

25、于外購件，該環(huán)的重點在于如何選擇電動機的功率及類型，選擇電機應考慮以下問題: (1)電動機不僅根據其負載的啟動與運行特性進行選擇，更要符合實際工作情形，達到高效、節(jié)能、環(huán)保的需求。 (2)電動機的選擇需要與工作條件相符合，所采用的保護措施及冷卻裝置，也要與其匹配，若不匹配則會造成低效甚至電機的損壞。 (3)算得合適的電動機容量。一般情況下，達到額定負載的75%-100%時，電動機的效率達到頂峰。所以，選擇電動機時，使其容量與設備需求容量匹配度到達最高，則工作時能達到高效性。 (4)綜合考慮各種因素，應選擇可靠度高、易維修的標準電動機。為了整臺機器高效運轉，需要將電壓等級和電機的極數(shù)納入考慮范圍

26、之內。1. 負載特點和適用場合分析工作時，行走輪穩(wěn)定運行，屬于輕載驅動，載荷波動較小，不管工作還是行走，電動機不需要頻繁啟動，行走速度由混凝土強度，集料強度，刀頭鋒利程度及要求的抗滑構造深度決定，為了使鋸片在不同強度的混凝土上能刻制出不同深度的防滑紋，行走速度應該可調，使用場合是在室外，電動機所處的空間濕度，灰塵較大。2.選擇電動機的類型綜合評判電動機產品的類型、裝配的難度、電動機的售價、日常的運轉以及維護費用，以及考慮到不同型號電動機的負載特點與適用工況，這里選擇三相異步交流電動機。其具有結構簡單、耐久度高、價格較低、維修簡單等優(yōu)點。三相異步電動機通常使用的4種轉速為：3000r/min、1

27、500r/min、1000r/min、750r/min。同步轉速越高所對應的極對數(shù)越少，整機的尺寸與質量對應也就越小，但是相對的減速機的尺寸就要越大，而參與構成的整體機械尺寸也就越大，制造機械的成本就會越高。3. 電動機功率的計算(1)力矩的計算切縫時產生的總力矩： (2-3)F一切縫刀片所受的切削阻力 R一切縫刀片外圓半徑 由圖2.2得 代入公式(2-3)得 (2-4) (2)驅動電動機的功率計算 (2-5) 其中w為切縫鋸片的角速度 為帶輪的傳動效率為了充分發(fā)揮金剛石的效率，其切割線速度應控制45-55m/s由 (2-6) 由公式(2-6)根據標準選取n為2900r/min鋸片的角速度 (

28、2-7) 帶傳動的傳動效率為0.92，帶入公式(2-5) 由計算得到的發(fā)動機轉速n以及功率P，查機械設計手冊表，最終選用三相異步發(fā)動機Y132S2-2-7.5KW作為外購件驅動電機型號。2.2.3傳動裝置的設計由于帶傳動的結構簡單，傳動平穩(wěn)、噪聲小，能對機械振動起到吸收和減弱的作用，在過載時會造成打滑，能對其他零件起到保護作用，也比較適合中心距較大的傳動。且購置成本比較低，帶傳動在機器外側安裝易于更換，所以選擇帶傳動作為傳動裝置的傳動方式。在這里采用的普通V帶輪，V 帶輪的設計:1.計算功率P由表8-711查得工況系數(shù)Ka = 1.1，計算： (2-8)2.選擇傳動帶型根據所選電動機型號的P和

29、n，查閱到圖8-1011，選定帶型為A型。 3.確定帶輪的基準直徑并驗算帶速(1)試選小帶輪的基準直徑，根據表8-611和8-811，確定小帶輪的基準直徑。 (2)根據式(8-13)驗算帶速v。 (2-9)滿足帶速要求，所以該結果正確。 (3)確定大輪的基準直徑，由于皮帶傳動的速度比絕大多數(shù)都接近1:1，則有4. 計算傳動帶的中心距和基準長度Ld (1)初定中心距由表8-211選帶的基準長度Ld = 900mm。(2) 計算實際轉動帶的中心距a。(3) 即實際中心距在252-292mm內浮動。5.驗算小帶輪的包角1 6計算帶的根數(shù)z(1)計算單根傳動帶的功率由傳動帶輪直徑，根據表8-4a11可

30、得 根據轉速n = 2800r/min，i = 1 和帶型 A，根據表8-4b可得 。查表8-511得，查表8-5得，于是 (2)確定傳動V帶輪的數(shù)量z 取整數(shù)得到z=47.確定單根傳動帶的最小初始拉力值根據8-3可得帶型A的單位長度質量q = 0.1kg/m則有 所以應該把單根傳動帶的實際初始拉力設計大于118N。 8.帶輪的結構設計根據輪輻結構的不同，V帶輪有腹板式、實心式、孔板式等形式，橢圓輪輻式V 帶輪的結構形式與基準直徑有關，在此我們選擇輪輻結構為實心式。輪轂和輪輻的尺寸參照圖8-1411中的經驗公式。9.V帶輪輪槽的設計V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為使

31、V帶的工 作面與帶輪的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面夾角做成小于40°。帶安裝到輪槽中以后，一般不應超出帶輪外圓，也不應與輪槽底部接觸。因此調節(jié)滑輪繩槽直徑的帶輪圈和最小高度底基準，由表8-1011知A型V帶 10.帶輪材料的選用帶輪通常使用的材料有HT150或者HT200。在這里我們選擇HT200。11.帶傳動張緊方式的選用帶輪傳動運轉一段時間以后，由于傳動帶的塑性變形和磨損會導致皮帶松弛。為保證皮帶輪的正常運轉，應當對皮帶的松弛度進行定期檢查，并采取相應的補救措施，常見的補救措施有：定期張緊裝置、自動張緊裝置、采用張緊輪張緊裝置。本文采用滑道式的定期張緊裝置，在安裝電動

32、機的機架上開長圓形螺孔，電動機與機架螺栓連接，皮帶出現(xiàn)松弛時，松開長圓形螺孔中的連接螺栓，移動電動機便可將松弛的皮帶張緊。解決了皮帶松弛影響切縫裝置平穩(wěn)可靠運行的問題。2.2.4切縫刀片主軸的設計軸是組成機器的主要零件之一，一切做回轉運動的傳動零件，都必須按在軸上才能 進行運動及動力的傳遞。因此，應采用科學的設計方法，結合機械設計輔助軟件進行設計，軸是本設計的重要零件，具有設計的代表性和典型性12。軸的設計包括結構設計和 工作能力計算兩方面的內容，軸的結構設計是根據軸上零件的安裝，定位以及軸的制造 工藝等方面的要求，合理的確定軸的結構形狀及尺寸，軸的結構設計是軸設計的重要內容，軸的工作能力計算

33、是指軸的強度、剛度、振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數(shù)情況下軸 的能力計算主要取決于軸的強度。1軸的結構設計(1)擬定軸上零件的裝配方案右端從左往右依次為軸端墊圈、大螺母、 襯套、軸承座總成、加緊墊片、切縫鋸片、墊圈、螺母等，左端只裝皮帶輪和軸承座總成。這樣就對軸的各個段節(jié)的直徑順序做了初步的安排。(2) 確定軸的各段直徑本機的工況是屬于高速輕載，固選用代號為6309的深溝球軸承，基本尺寸軸承采用軸間定位，定位軸肩的高度，軸承裝在軸承總成，對軸承總成的定位取最大值，為了取整數(shù)，軸承座總成采用軸肩定位，取選用的切縫鋸片內徑為所以，從強度方面考慮它的尺寸應當僅次于，取。帶輪采用軸肩定位，取，安裝皮帶輪的

34、軸直徑取38mm，既(3) 確定軸各段的長度由帶輪結構，知。階段軸為帶輪定位軸，取。查相關手冊找出6309的深溝球軸承配套的標準軸承座，配上軸承蓋加上油封，用螺栓固定軸承蓋和軸承座，從而形成軸承總成，確定。軸為定位軸，取。由軸承總座確定。為過度軸，取，考慮螺母固定軸有剩余，取。所以總長度為312mm。切割鋸片主軸的結構如圖2.4示。 圖2.4 切縫主軸的結構(4)軸上各零件的定位1>.零件的周向定位周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉動。常用的周向定位零件有鍵、花 鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處。此結構軸與皮 帶輪的連接采用鉤頭楔鍵連接，由查機械設計

35、手冊得鉤頭楔鍵截面，再結合軸的具體尺寸，鍵的長度取62.5mm。2>.零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。皮帶輪、軸承座總成是用軸肩定位的，切縫鋸片用加緊墊圈和螺母定位。(5)確定軸上倒角圓角尺寸軸和零件上的倒角和圓角尺寸的常用范圍見表2.111。在設計中為了統(tǒng)一，將軸端 的倒角和圓角定位。2. 軸的工作能力計算軸的計算通常都是在初步完成結構設計后進行校核計算，計算準則是滿足軸的強度 或剛度要求，必要時還應該校核軸的振動穩(wěn)定性。本設計按彎扭合成強度條件計算11。根據軸的結構,計算模型，進行計算。從軸的結構圖和彎矩圖中，我們可以看到軸的危險

36、截面，并計算截面的相關參數(shù)值。帶輪所受扭力 工作裝置進行切割時，切割鋸片受阻力時軸的載荷分析圖如圖2.5所示：圖2.5軸的載荷分析由圖2.5可以看出，靠近切縫鋸片的安裝軸承處的截面是軸的危險截面，計算此處的總彎矩： 根據綜合情況檢查的抗彎強度，通常只檢查軸軸承截面的最大彎曲和扭轉強度。根據上邊數(shù)據， 扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，W為軸的抗彎截面系數(shù)，計算公式見表15-4，取，安裝切割鋸片軸的直徑d=30mm，軸的計算應力:前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由表15-111查得。故安全。2.3本章小結 首先進行了手扶式水泥混凝土路面切縫機總體方案的布置，并簡單介紹手扶式水泥混凝土路面切縫機

37、的各個結構及功能。然后進行手扶式水泥混凝土路面切縫機刻切裝置的設計，包括切縫鋸片的選擇和受力計算、 電動機的選擇、帶輪連接的設計計算，重點進行了切縫鋸片主軸的設計計算，分兩方面展開：軸的結構設計和軸的工作能力的設計。在切縫工況下對軸進行了校核，校核結果滿足設計要求。3 手扶式混凝土路面切縫機行走裝置的設計行走裝置由行走動力機構、傳動輪、傳動機構、行走軸及行走輪所構成。其中行走 動力機構由電動機、減速機組合而成，減速機輸出軸通過傳動輪由傳動機構與行走軸連接，從而達到速度可調的自動行走的作用。3.1行走動力機的設計3.1.1行走電機的選擇 電機屬于外購件，設計重點在于電機的功率和電機類型的選擇，選

38、擇電機應考慮的 問題與切縫工作裝置電動機的選擇一樣，在這里就不在介紹。行走電機選用Y801-4-0.55KW。 3.1.2減速機的選擇減速機是一種動力傳遞機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數(shù)減速到所要 的回轉數(shù)，并得到較大轉矩的機構。它的種類繁多型號各異，不同種類有不同的用途，按照傳動類型可分為齒輪減速機、蝸桿減速機和行星齒輪減速機。擺線針輪減速機是一種采用擺線針齒嚙合行星傳動原理的傳動機型，是一種理想的傳動裝置，具有許多優(yōu)點、用途廣泛、并可正反運轉。根據電動機的性能參數(shù)查機械設計手冊，選用擺線針輪減速機XWE-0.37-42-1/187。3.1.3行走電機與減速機之間的傳動設計電機與減

39、速機之間選用普通V帶輪進行傳動，V帶輪的設計：已知：電機的額定功率P = 0.55kw，轉速 = 1500r/min1.確定計算功率Pa由表8-711查得工作情況系數(shù)Ka = 1.1，故 (3-1)2.選擇V帶的帶型根據Pca、nx由圖8-1111選用Z型。3.確定帶輪的基準直徑并驗算帶速v1)初級小圓基準直徑。從表8-6和8-811，小車輪直徑的基準。2)驗算帶速v。按式(8-13)11驗算帶的速度因為，故帶速合適。3)計算大帶輪的基準直徑。皮帶輪的傳動比取為1:1.2，所以根據表8.811，圓整為4.確定V帶中心距a和基準長度1)初定中心距2)計算帶所需的基準長度 由表8-211選帶的基準

40、長度L=710mm 3)計算實際中心距a。 中心距的變化范圍為197-206mm。 5. 計算傳動帶的根數(shù)z1) 計算單根V帶的額定功率P由，查表8-4a得根據型帶，查表8-4b得查表8-5得，由表8-2得，于是 2) 計算V帶輪的根數(shù)z取2根6.帶輪的結構設計根據輪輻結構的不同，V帶輪可以分為實心式，腹板式，孔板式，橢圓輪輻式帶輪的結構形式與基準直徑有關，在這里我們采用實心式。輪轂和輪輻的尺寸參照圖 8-1411中的經驗公式7.V帶輪的輪槽帶輪的輪槽與選用的V帶的型號相對應。皮帶輪前后的彎曲變形，使之與工作面角的變化。帶輪的工作面與皮帶輪的工作面有著密切的關系，而對帶輪槽工作面的角度則小于4

41、0°。V帶安裝到輪槽中以后，一般不應超過皮帶輪的外圓，不應與底部的輪槽接觸。為此規(guī) 定了輪槽基準直徑到帶輪外圓和底部的最小高度，由表8-1011知Z型V帶。8.帶輪的材料常用的帶輪材料為HT150或HT200,此設計選用HT200。9.帶傳動的張緊V帶輪傳動運轉一段時間以后，會因為帶的塑性變形和磨損而松弛。為了保證帶輪 傳動正常工作，應定期檢查帶的松弛程度，采用相應的補救措施與與第二章帶輪張緊一樣。本文采用第一種定期張緊裝置的滑道式，在安裝電動機的機架上開長圓形螺孔，電動機與機架螺栓連接，傳動裝置中的皮帶出現(xiàn)松弛時，松開長圓形螺孔中的連接螺栓，移動電動機便可將松弛的皮帶張緊.3.2行

42、走軸的設計軸的設計包括結構設計和工作能力計算兩方面的內容。3.2.1軸的結構設計對軸的結構設計，包括確定合理的軸型和整個結構的尺寸，對軸的結構應滿足：軸和軸裝在軸件上具有精確的工作位置；軸類零件應易于安裝和調整，軸應具有良好的制造工藝等。軸上零件的裝配方案該軸的主要作用是將電動機的主要動力輸出到行走輪上，整個軸由兩個軸承支撐。 其裝配方案是：從動鏈輪、帶立式外球面軸承、帶菱形外球面軸承、行走輪一次從軸的右端向左端安裝；左端同樣除了從動鏈輪也要一次安裝帶立式座外球面軸承、帶菱形座外球面軸承、行走輪。 軸上零件的定位 行走輪左端由鉤頭楔鍵固定，右端由軸肩定位，帶立式座外球面軸承和帶菱形座外球面軸承

43、通過幾個螺栓直接安裝到機械裝置的主體上，帶立式座外球面軸承支撐的是整個機架，帶菱形座外球面軸承支撐的是底盤。為了保證工作穩(wěn)定性，從動鏈輪由平鍵固定的同時，還要用內六角螺釘固定。 確定各段軸的直徑和長度 由選定的鏈輪確定，左端軸肩定位取，階段軸安裝軸承，由軸承內徑確定，由和的值取，由軸承內徑確定，同樣由和的值取，取，由行走輪內徑取。從軸的對稱性可知，。由鏈輪長度，軸承寬度，底盤長度，機架長度和行走輪的寬度來確定個階段軸的長度。確定軸上倒角圓角尺寸軸和零件上的倒角和圓角尺寸的常用范圍見表3.111。在設計中為了統(tǒng)一，將軸端 的倒角和圓角定位。行走軸的結構如圖3.1所示。圖3.1行走軸的結構3.2.

44、2軸的工作能力計算軸的計算通常都是在初步完成結構設計后進行校核計算，計算準則是滿足軸的強度 或剛度要求。軸的強度校核計算進行強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并 恰當?shù)剡x取其許用應力。對于僅僅承受扭矩的軸，應按扭轉強度條件計算，對于只承受 彎矩的軸，應按彎曲強度條件計算，對于既承受彎矩又承受扭矩的軸，應按彎扭合成強 度條件進行計算。本設計軸按彎扭合成強度條件校核軸的強度。(1)做出軸的計算簡圖（即力學模型），軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計算時常將軸上的分布載荷簡化為集中力，求出軸上受力零件的載荷，然后把他們全部轉化到軸上，并將其分為水平力和垂直力，做出軸的計

45、算簡圖如圖3.2所示。(2)做出彎矩圖和扭矩圖根據上述簡圖，分別按水平面和垂直面計算各力產生的彎矩，并按計算結果分別做 出水平面上的彎矩圖和垂直面上的彎矩圖，然后計算總彎矩圖并做出M圖。減速器的 功率為0.37KW，鏈傳動的效率為0.95，輸出到軸上的功率為0.35KW。計算過程如下： (3-2)圖3.2 行走軸的載荷分析 (3)校核軸的強度已知軸的彎矩和扭矩后，刻針對某些危險截面（即彎矩和扭矩大而軸頸可能不足的截面）做彎矩合成強度校核計算： (3-2)對于直徑為d的圓柱，彎曲應力為 扭轉應力將代入式中，則軸的彎扭合成條件為： (3-3)式中： 將上面計算的數(shù)據代入上式得：。軸的材料選為45鋼

46、，調質處理，查表15-111得，因此，軸滿足安全條件。3.3 行走傳動機構的設計行走裝置的減速器輸出軸，通過傳動輪由傳動機構與行走軸連接，從而達到速度可 調的自動行走的作用。機械傳動一般分為帶傳動，鏈傳動和齒輪傳動，一下是各種傳動的比較11：1.帶傳動優(yōu)點：結構簡單、傳動平穩(wěn)、噪聲小，能緩沖吸振，過載時帶會在帶輪上打滑，對 其他零件起過載保護作用，適用于中心距較大的傳動。缺點：不能保證準確的傳動比，傳動效率低(約為0.900.94)，帶的使用壽命短，不宜在高溫、易燃以及有油和水的場合使用。2.齒輪傳動優(yōu)點：效率高，結構緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定缺點：制造和安裝要求高，價格貴，不適用于傳

47、輸距離大的場合。3.鏈傳動優(yōu)點：與帶傳動相比，無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，能保持準確的平均傳動比，傳動效率高；作用在軸上的徑向壓力較??；結構較為緊湊；能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。與齒傳動相比，制造與安裝精度要求低，成本也低；較適合傳動距離大的場合。缺點：只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運載時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲；不宜用在載荷變化很大，高速和急速反向的傳動中。綜上所述，從機構緊湊行，可靠性，經濟型綜合考慮本機機械傳動采用鏈傳動。1)鏈傳動應考慮的主要因素9：鏈板和銷軸能承受傳遞的拉力。鏈輪所承受的工作負荷。襯套和銷軸之間的鉸接磨損，在要求壽命期限內應保持許用極限

48、。齒面的磨損在要求壽命期限內應保持許用極限。2)鏈傳動的計算11已知:額定功率P = 0.37kw，主動鏈輪的轉速，傳動比i=1.5，載荷平穩(wěn)。選擇鏈輪的齒數(shù)小鏈輪的齒數(shù)，可以減小外輪廓尺寸，但齒數(shù)太小，會增加運動的不平衡和動載荷，最小的鏈輪齒數(shù)。取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。確定計算功率由表9-611查的，有圖9-1311查的，單排鏈，則計算功率為 (3-4)選擇鏈條型號和節(jié)距根據P和n查圖9-11，可選10A。查表9-111，鏈條節(jié)距P = 15.875mm。計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距取。相應的鏈長節(jié)數(shù)取鏈長節(jié)數(shù)節(jié)。 查表9-7得到中心距計算系數(shù)，則鏈傳動的最大中心距計算鏈速v，確定潤滑

49、方式由v=0.03m/s和鏈號為10A，查圖9-14可知應采用定期人工潤滑。計算壓力軸有效圓周力為：鏈輪垂直傳動時的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為 3) 鏈傳動的基本參數(shù)和主要尺寸鏈傳動的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距p，套筒的最大外徑，排距和齒數(shù)z。由機械設計手冊查得主要尺寸。4)鏈輪的結構和材料小直徑的鏈輪可以做成一個整體式，中間大小鏈輪可以制成一個孔板，鏈輪的大直徑可以與齒輪環(huán)連接或焊接在輪轂上。鏈輪的輪齒要具有足夠的耐磨性和強度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應采用較好的材料制造。所以鏈輪采用45鋼淬火處理。3.4傳動輪的設計傳動輪安裝在減速器的輸出軸上，在這里起到離

50、合的作用，通過離合桿的撥動使主 動鏈輪軸與減速器輸出軸分離，從而實現(xiàn)自動行走與手動行走的切換。傳動輪的結構如圖3.2所示，傳動輪直徑和長度等尺寸是按減速器輸出軸的尺寸和主動鏈輪的尺寸設計的。傳動輪通過平鍵固定安裝在減速器輸出軸上，圖中牙形部位與離合桿間隙配合，按工作要求進行撥動。傳動輪的材料采用一般的45鋼表面淬火處理即可。圖3.2 傳動輪的結構 3.5 離合桿的設計離合桿用來撥動傳動輪從而本機實現(xiàn)既能自動又能手動行走的能力。離合桿由離合固定板、離合拉桿、撥叉、撥叉頭、離合套及支軸等組成。離合固定板通過螺栓固定在機架上，支軸過盈配合在離合固定板上，離合拉桿通過套在 支軸上的離合套與撥叉連接，撥

51、叉頭與傳動輪的牙形槽間隙配合。工作時推動離合拉桿來實現(xiàn)自動和手推的更換。離合拉桿和離合固定板采用Q235鋼板，其他采用45鋼，表面淬火處理。3.6本章小結本章主要進行路面切縫機行走裝置的設計，包括電動機、減速機的選擇以及兩 者之間帶輪連接的設計計算。重點進行行走輪軸的設計，分兩方面展開：軸的結構設計和軸的工作能力的設計。行走動力機構通過傳動機構來使行走輪軸工作，傳動機構在這 里選擇鏈輪傳動，對其選擇原則進行簡單介紹，并對鏈輪的設計進行了計算。對傳動輪 和離合桿進行結構設計。4 手扶式混凝土路面切縫機的其他輔助裝置的設計4.1 切深調整裝置在現(xiàn)有機器上鋸片的切割進刀即進刀深度的控制只能通過機架上

52、的扶手進行操作，切割深度變化時扶手位置相應變化，扶持難以保持在最佳位置上，易出現(xiàn)操作疲勞，容易因震動出現(xiàn)變化，造成切割深度不一致，影響切割質量，因此本文中增設了切深調整。切深調整裝置是一種執(zhí)行裝置，是在工作過程中用來控制切縫深度的。切深調整裝置如圖4.1所示，一般由手輪、絲杠、螺母、調整拉桿、軸承等組成。上拔桿和螺紋連接的上下調整裝置，以及底盤下端的移動銷連接，其上端的螺絲是軸承限位，所以手輪轉動，因為調節(jié)桿的升降架在底盤旋轉的后部行走，于是整機隨之上下移動，從而實現(xiàn)刻切鋸片的上下升降。圖4.1 切縫深度調整裝置絲杠是機械和精密機床中最常用的驅動元件。其主要功能是將旋轉運動轉化為直線運動。傳動

53、形式有滑動螺旋傳動和滾珠螺旋傳動，它們各自的特點如下?；瑒勇菪奶攸c：結構簡單，加工方便；易于實現(xiàn)逆行程自鎖，工作安全可靠;摩擦阻力大，傳動效率低；容易磨損，軸向剛度較差。滾珠螺旋的特點：摩擦阻力小，傳動效率高；磨損小、壽命長、工作可靠性好;具有運動的可逆性，應設防逆動裝置；軸向剛度較高，抗沖擊性能較差；結構復雜，加工制造較難；預緊后得到很高的定位精度（約達5um/300mm)和重復定位精度（可達1-2um)?；炷谅访媲锌p機在工作時會產生較大的振動，所以選定滑動螺 旋傳動方式。根據設計需要，使絲杠固定，絲杠僅能做旋轉運動，這樣固定在絲杠上的螺母就可以隨著絲杠的旋轉而作直線運動，通過滑動螺旋將

54、絲杠的旋轉運動轉變?yōu)槁菽傅闹本€運動。為了節(jié)約成本可以把一小段螺母固定在調整拉桿上，這樣調整拉桿就可以隨絲杠運動，因此，只要將調整拉桿與底盤固定在一起，切縫鋸片就可以隨調整拉桿進行運動。故采用絲杠轉動、螺母移動的滑動螺旋傳動方式。螺母和絲杠配合后應具有較低的摩擦系數(shù)和較高的耐磨性，在這里螺母我們選用黃銅ZHA166-6-3-2，絲杠的材料應具有良好的加工性、耐磨性，一般選用45鋼?；瑒?絲桿的螺紋牙型有梯形和矩形兩種，梯形螺紋應用較廣，矩形螺紋傳動精度高，但制造困難。為了更好控制刻切深度，故螺紋采用矩形螺紋，推薦尺寸大徑，為小徑，P為螺距。選出絲杠大徑為25mm，小徑為20mm，螺距為5mm，螺母小徑為25mm，大徑為35mm，螺母高度H=35mm，故絲杠螺紋部分長度，在