摘 要
机械设计主要是培养机械设计能力。本次设计主要是对振动设计。
在冶金工业部门，振动筛应用于选矿厂中，对矿进行预先筛分、检查筛分或预先检查筛分；也用来对磨矿机的产品进行分级，它对提高精矿品位有重要意义。在烧结厂，振动筛用来对热烧结矿和冷烧结矿进行筛分，前者称为热矿筛，而后者成为冷矿筛。此外，也用于焦碳的筛分。
在煤炭工业部门，振动筛作为选煤厂的关键设备而获得广泛应用，用来对煤炭进行分级，或对精煤及末煤进行脱水与脱介，有时也用于除泥等工作。
在机械工业部门，振动筛用于铸造工厂，对铸造用砂进行筛分；在砂轮厂，筛机用于磨料的分级。
在水利电力工业部门，振动筛用于火力发电厂中对煤炭进行预先筛分；在水电站的建设工作中，常用来对砂石进行分级。
在轻工和化工部门，轻工和化工原料及产品的筛分工作中，振动筛是一种不可缺少的设备。
在其它工业部门，筛分机械也有广泛的应用。随着四化建设的发展，对筛机的品种与质量提出了很高的要求，目前它正处在迅速发展过程中。
目 录
目录 .................................................................................................................. 1
摘要 .................................................................................................................. 1
第一章筛机的用途、筛分方法及其特点 ............................................................ 4
1.1筛机的用途及其任务 ....................................................................................................................... 4
1.2筛机的种类 ....................................................................................................................................... 5
1.3筛机在各工业部门中的应用 ........................................................................................................... 6
第二章直线振动筛——激振器 .......................................................................... 7
2.1直线振动筛的类型及特点 ............................................................................................................... 7
2.2激振器的结构、类型及其工作原理 ............................................................................................... 8
2.4筒式激振器的组成、特点及其工作原理 ..................................................................................... 12
2.5其它种类激振器的简述 ................................................................................................................. 14
第三章电动机的选型与设计 ............................................................................ 23
3.1选择电动机 ..................................................................................................................................... 23
3.1.1传动效率的设置： ..................................................................................................................... 23
3.1.2电动机所需功率： ................................................................................................................. 23
3.1.3选择电动机的型号： ............................................................................................................. 23
3.2总传动比及其分配 ......................................................................................................................... 23
3.2.1滚筒轴工作转速： ................................................................................................................. 23
3.2.2总传动比： ............................................................................................................................. 24
3.2.3传动比分配： ......................................................................................................................... 24
3.3运动参数和动力参数的计算 ......................................................................................................... 24
3.3.1各轴转速： ............................................................................................................................. 24
3.3.2各轴上的功率： ..................................................................................................................... 24
3.3.3各轴上的扭矩： ..................................................................................................................... 24
第四章总体的设计 .......................................................................................... 25
4.1齿轮强度的设计 ............................................................................................................................. 25
4.1.1选材 ......................................................................................................................................... 25
4.1.2按齿根弯曲疲劳强度设计 ..................................................................................................... 25
4.1.3齿面接触疲劳强度校核 ......................................................................................................... 27
4.1.4齿根弯曲疲劳强度校核 ......................................................................................................... 28
4.1.5齿轮结构尺寸 ......................................................................................................................... 29
4.2轴的设计 ......................................................................................................................................... 30
4.2.1精确校核危险截面 ................................................................................................................. 30
4.2.2计算危险截面应力 ................................................................................................................. 30
4.2.3确定影响系数 ......................................................................................................................... 31
4.3键强度校核 ..................................................................................................................................... 32
4.3.1齿轮与轴连接处 ..................................................................................................................... 32
4.3.2偏心块轴连接处 ..................................................................................................................... 32
4.4地脚栓强度校核 ............................................................................................................................. 33
4.4.1螺栓材料及性能系数M36 ...................................................................................................... 33
4.4.2螺栓受力分析计算 ................................................................................................................. 33
4.5螺栓疲劳强度校核 ......................................................................................................................... 34
4.6轴承寿命计算 ................................................................................................................................. 34
4.6.1计算轴承支反力 ..................................................................................................................... 34
4.6.2轴承所受的轴向载荷 ............................................................................................................. 34
4.6.2轴承寿命 ................................................................................................................................. 35
4.7激振器润滑与密封 ......................................................................................................................... 36
小结 ......................................................................... 39
参考文献 .................................................................... 41
第一章 筛机的用途、筛分方法及其特点
1.1筛机的用途及其任务
在工业部门中，筛机的种类很多。例如固定筛、滚轴筛、筒筛、摇动筛和振动筛等，其中以振动筛（包括普通振动筛、共振筛、概率筛和等厚筛）应用最为普遍.
振动筛是利用振动的多孔工作面将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级的机械,这种分级作业叫做筛分.筛分工作一般适合用于尺寸为1～300毫米或更细物料（达0.05毫米,甚至更小）的分级.当用于分级时,一层筛面可获得两种产品;用n层筛面分级,可得到n+1种产品。
振动筛除了用于分级之外,还常用于物料的脱水,即除去物料中的水分;脱介,即在筛机中用水清洗并回收重介质微粒(在重介质选煤工作中,选别后的精煤和矸石常常粘附着重介质,通常用水清洗并回收);振动筛也常用于清洗物料表面的污泥.
根据筛分任务的不同,筛分作业可分为以下几种:
1)独立筛分.筛分后的产品成为成品的筛分称为独立筛分.例如在选煤厂中,将原煤分成几种不同粒度级别的产品而直接供消费者使用,就是采用独立筛分的方法来完成的.
2)预备筛分.为下一步加工而进行的筛分作业称为预备筛分.在选矿石有一定的粒度范围,因而,在选别之前,须将矿石分成若干级别,以利选别作业有交地进行.
3)辅助筛分.这种筛分作业是和破碎作业联合在一起的.其目的是当矿石进入破碎机之前,将已符合要求的而不需要破碎的合格产品筛出;或是对经破碎机破碎后的产品进行检查,筛出过大的不合格产品送回破碎机中继续进行破碎.前者称为预先筛分,而后者称为检查筛分.如果一台筛机同时执行预先筛分和检查筛分的任务,则称为预先检查筛分.这三种筛分方式的示意图如图1所示。
4)其它筛分.例如脱水、脱介和脱泥等。
图一
1.2筛机的种类
筛机的种类很多，按筛分方法可分为普通振动筛与共振筛、薄料层振动筛、概率筛、自然分层等厚筛和概率等厚筛等。
筛机按其结构特点可分为以下几种：
1、惯性振动筛。利用惯性激振器激振，这种筛机通常在远超共振状态下工作，分单轴圆运动振动筛和双轴直线振动筛两种。
2、惯性式共振筛。通常由单轴惯性激振器驱动，机器在近共振状态下工作。根据弹性元件的形式分为线性和非线性两种共振筛。
3、弹性连杆式共振筛。
4、电磁振动筛。通常由电磁激振器激振，机器在近共振情况下工作。这类筛机分筛体振动式和筛网振动式两种。
1.3筛机在各工业部门中的应用
在冶金工业部门，振动筛应用于选矿厂中，对矿石进行预先筛分、检查筛分或预先检查筛分；也用来对磨矿机的产品进行分级，它对提高精矿品位有重要意义。在烧结厂，振动筛用来对热烧结矿和冷烧结矿进行筛分，前者称为热矿筛，而后者称为冷矿筛。此外，也用于焦炭的筛分。
在煤炭工业部门，振动筛作为选煤厂的关键设备而获得广泛应用，用来对煤炭进行分级，或对精煤及末煤进行脱水与脱介，有时也用于除泥等工作。
在机械工业部门，振动筛用于铸造工厂，对铸造用砂进行筛分；在砂轮厂，筛机用于磨料的分级。
在水利电力工业部门，振动筛用于火力发电厂中对煤炭进行预先筛分；在水电站的建设工作中，常用来对砂石进行分级。
在其它工业部门，筛分机械也有广泛的应用。
随着四化建设的发展，对筛机的品种与质量提出了很高的要求，目前它正处迅速发展过程中。
第二章直线振动筛——激振器
2.1直线振动筛的类型及特点
直线振动筛是靠两根带偏心块的主轴作同步反向旋转而产生振动的筛机，其运动轨迹为直线，故称之为直线振动筛，又因其筛面呈水平或微倾斜安装，故又称之为水平振动筛。
直线振动筛属双轴振动筛，是利用同步异向旋转的双不平衡重激振器使筛箱振动的筛子。其筛面水平或缓倾斜安装，筛面运动轨迹为直线。 直线振动筛适合煤炭脱水、脱泥和脱介，也适合中、细粒级物料分级，是选煤厂广泛使用的一种设备。
直线振动筛具有以下的优点：
1）该种振动筛的运动轨迹为直线，物料在筛面上的运动情况较为良好，因而有较高的筛分效率；
2）
3） 筛面可以水平安装，因而降低了筛机的高度； 由于筛箱有较大的振动加速，且常安装成水平，所以特别适合于煤炭的脱水，脱泥与脱介，也可用于物料的分级。
国外的不平振动筛绝大部分都作直线运动，如西德的USL型，美国的SS型、SG型和LOW-HEAD型，法国皮克双偏心轴型，波兰WP型等。但是，也有个别水平振动筛作椭圆运动，如日本古河E型振动筛。
自同步式直线振动筛
前述的采用齿轮传动的强迫联系的激振器，虽然其结构很紧凑，成本也较大，所以齿轮的线速度大，齿轮需要比较好材质，较高的制造精度。因为要采用稀油润滑，回转轴的密封装置结构要求也比较高，着就给生产和维修带来不少麻烦。此外，由于偏心轴的动力作用，齿轮在运转中要产生强烈噪声。为了克服这些缺点，近十多年来，国外已出现了双电动机驱动的双轴直线振动筛。
双电动机驱动的双轴直线振动筛，其激振器的双轴分别由两台异步电动机驱动，其间并无强迫联系。两轴的同步运转完全依靠动力学的关系来保
证。双电动机驱动的直线振动筛具有以下一些优点：
1）利用振动同步原理（或称自同步原理）代替了强制同步直线振动筛中的齿轮传动，简化了传动部的结构；
2）由于取消了齿轮传动，而使机器的润滑、维护和检修等经常性工作大为简化；
3）可以减小启动停车通过共振区时垂直方向与水平方向的共振振幅，但在一些自同步直线振动筛中，通过共振区时的摇摆振动的振幅有时会显著增大；
4）双机驱动自同步振动机虽然增加了一个电动机，但目前工业中应用的自同步直线振动筛，不少是采用激振电机直接驱动，使它的结构相当简单；
5）自同步直线振动筛的两根主轴，可以在较大距离的条件下安装；
该种直线震动筛便于实现三化（标准化、系列化和通用化）。
6）双电动机驱动的直线振动筛的缺点是耗电量较大，同时筛机占地面积也较大（除激振电动机驱动的直线振动筛外）。
2.2激振器的结构、类型及其工作原理
直线振动筛的激振器也分为箱式和筒式两种。这两种激振器的主要区别是轴的长短和偏心块的型式。箱式激振器采用带偏心块的短轴；筒式激振器则采用长偏心轴。
箱式激振器的优点是：结构紧凑，所占空间小；可将两个激振器并联安装。缺点是：安装在大断面的横梁上，重量大；高度大；激振力集中在一个位置，而且其安装精度不容易保证，安装误差会直接影响筛箱上各点的振幅。
筒式激振器的优点是：高度小，不必另设横梁，故筛箱重量轻；激振力相当于沿整个筛宽均匀分布的载荷，安装精度容易保证。缺点是：偏心轴的制造比偏心块困难；皮带轮与齿轮在筛箱外，所占面积和空间较大。 国外的直线振动筛采用箱式激振器的较多。
目前，国内外直线振动筛的发展趋势是采用双电机驱动的自同步式激振器，其优点是取消了齿轮同步器及其润滑装置，简化了结构与维修工作，并且便于实现三化（标准化，通用化，系列化）。
摘 要
机械设计主要是培养机械设计能力。本次设计主要是对振动设计。
在冶金工业部门，振动筛应用于选矿厂中，对矿进行预先筛分、检查筛分或预先检查筛分；也用来对磨矿机的产品进行分级，它对提高精矿品位有重要意义。在烧结厂，振动筛用来对热烧结矿和冷烧结矿进行筛分，前者称为热矿筛，而后者成为冷矿筛。此外，也用于焦碳的筛分。
在煤炭工业部门，振动筛作为选煤厂的关键设备而获得广泛应用，用来对煤炭进行分级，或对精煤及末煤进行脱水与脱介，有时也用于除泥等工作。
在机械工业部门，振动筛用于铸造工厂，对铸造用砂进行筛分；在砂轮厂，筛机用于磨料的分级。
在水利电力工业部门，振动筛用于火力发电厂中对煤炭进行预先筛分；在水电站的建设工作中，常用来对砂石进行分级。
在轻工和化工部门，轻工和化工原料及产品的筛分工作中，振动筛是一种不可缺少的设备。
在其它工业部门，筛分机械也有广泛的应用。随着四化建设的发展，对筛机的品种与质量提出了很高的要求，目前它正处在迅速发展过程中。
目 录
目录 .................................................................................................................. 1
摘要 .................................................................................................................. 1
第一章筛机的用途、筛分方法及其特点 ............................................................ 4
1.1筛机的用途及其任务 ....................................................................................................................... 4
1.2筛机的种类 ....................................................................................................................................... 5
1.3筛机在各工业部门中的应用 ........................................................................................................... 6
第二章直线振动筛——激振器 .......................................................................... 7
2.1直线振动筛的类型及特点 ............................................................................................................... 7
2.2激振器的结构、类型及其工作原理 ............................................................................................... 8
2.4筒式激振器的组成、特点及其工作原理 ..................................................................................... 12
2.5其它种类激振器的简述 ................................................................................................................. 14
第三章电动机的选型与设计 ............................................................................ 23
3.1选择电动机 ..................................................................................................................................... 23
3.1.1传动效率的设置： ..................................................................................................................... 23
3.1.2电动机所需功率： ................................................................................................................. 23
3.1.3选择电动机的型号： ............................................................................................................. 23
3.2总传动比及其分配 ......................................................................................................................... 23
3.2.1滚筒轴工作转速： ................................................................................................................. 23
3.2.2总传动比： ............................................................................................................................. 24
3.2.3传动比分配： ......................................................................................................................... 24
3.3运动参数和动力参数的计算 ......................................................................................................... 24
3.3.1各轴转速： ............................................................................................................................. 24
3.3.2各轴上的功率： ..................................................................................................................... 24
3.3.3各轴上的扭矩： ..................................................................................................................... 24
第四章总体的设计 .......................................................................................... 25
4.1齿轮强度的设计 ............................................................................................................................. 25
4.1.1选材 ......................................................................................................................................... 25
4.1.2按齿根弯曲疲劳强度设计 ..................................................................................................... 25
4.1.3齿面接触疲劳强度校核 ......................................................................................................... 27
4.1.4齿根弯曲疲劳强度校核 ......................................................................................................... 28
4.1.5齿轮结构尺寸 ......................................................................................................................... 29
4.2轴的设计 ......................................................................................................................................... 30
4.2.1精确校核危险截面 ................................................................................................................. 30
4.2.2计算危险截面应力 ................................................................................................................. 30
4.2.3确定影响系数 ......................................................................................................................... 31
4.3键强度校核 ..................................................................................................................................... 32
4.3.1齿轮与轴连接处 ..................................................................................................................... 32
4.3.2偏心块轴连接处 ..................................................................................................................... 32
4.4地脚栓强度校核 ............................................................................................................................. 33
4.4.1螺栓材料及性能系数M36 ...................................................................................................... 33
4.4.2螺栓受力分析计算 ................................................................................................................. 33
4.5螺栓疲劳强度校核 ......................................................................................................................... 34
4.6轴承寿命计算 ................................................................................................................................. 34
4.6.1计算轴承支反力 ..................................................................................................................... 34
4.6.2轴承所受的轴向载荷 ............................................................................................................. 34
4.6.2轴承寿命 ................................................................................................................................. 35
4.7激振器润滑与密封 ......................................................................................................................... 36
小结 ......................................................................... 39
参考文献 .................................................................... 41
第一章 筛机的用途、筛分方法及其特点
1.1筛机的用途及其任务
在工业部门中，筛机的种类很多。例如固定筛、滚轴筛、筒筛、摇动筛和振动筛等，其中以振动筛（包括普通振动筛、共振筛、概率筛和等厚筛）应用最为普遍.
振动筛是利用振动的多孔工作面将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级的机械,这种分级作业叫做筛分.筛分工作一般适合用于尺寸为1～300毫米或更细物料（达0.05毫米,甚至更小）的分级.当用于分级时,一层筛面可获得两种产品;用n层筛面分级,可得到n+1种产品。
振动筛除了用于分级之外,还常用于物料的脱水,即除去物料中的水分;脱介,即在筛机中用水清洗并回收重介质微粒(在重介质选煤工作中,选别后的精煤和矸石常常粘附着重介质,通常用水清洗并回收);振动筛也常用于清洗物料表面的污泥.
根据筛分任务的不同,筛分作业可分为以下几种:
1)独立筛分.筛分后的产品成为成品的筛分称为独立筛分.例如在选煤厂中,将原煤分成几种不同粒度级别的产品而直接供消费者使用,就是采用独立筛分的方法来完成的.
2)预备筛分.为下一步加工而进行的筛分作业称为预备筛分.在选矿石有一定的粒度范围,因而,在选别之前,须将矿石分成若干级别,以利选别作业有交地进行.
3)辅助筛分.这种筛分作业是和破碎作业联合在一起的.其目的是当矿石进入破碎机之前,将已符合要求的而不需要破碎的合格产品筛出;或是对经破碎机破碎后的产品进行检查,筛出过大的不合格产品送回破碎机中继续进行破碎.前者称为预先筛分,而后者称为检查筛分.如果一台筛机同时执行预先筛分和检查筛分的任务,则称为预先检查筛分.这三种筛分方式的示意图如图1所示。
4)其它筛分.例如脱水、脱介和脱泥等。
图一
1.2筛机的种类
筛机的种类很多，按筛分方法可分为普通振动筛与共振筛、薄料层振动筛、概率筛、自然分层等厚筛和概率等厚筛等。
筛机按其结构特点可分为以下几种：
1、惯性振动筛。利用惯性激振器激振，这种筛机通常在远超共振状态下工作，分单轴圆运动振动筛和双轴直线振动筛两种。
2、惯性式共振筛。通常由单轴惯性激振器驱动，机器在近共振状态下工作。根据弹性元件的形式分为线性和非线性两种共振筛。
3、弹性连杆式共振筛。
4、电磁振动筛。通常由电磁激振器激振，机器在近共振情况下工作。这类筛机分筛体振动式和筛网振动式两种。
1.3筛机在各工业部门中的应用
在冶金工业部门，振动筛应用于选矿厂中，对矿石进行预先筛分、检查筛分或预先检查筛分；也用来对磨矿机的产品进行分级，它对提高精矿品位有重要意义。在烧结厂，振动筛用来对热烧结矿和冷烧结矿进行筛分，前者称为热矿筛，而后者称为冷矿筛。此外，也用于焦炭的筛分。
在煤炭工业部门，振动筛作为选煤厂的关键设备而获得广泛应用，用来对煤炭进行分级，或对精煤及末煤进行脱水与脱介，有时也用于除泥等工作。
在机械工业部门，振动筛用于铸造工厂，对铸造用砂进行筛分；在砂轮厂，筛机用于磨料的分级。
在水利电力工业部门，振动筛用于火力发电厂中对煤炭进行预先筛分；在水电站的建设工作中，常用来对砂石进行分级。
在其它工业部门，筛分机械也有广泛的应用。
随着四化建设的发展，对筛机的品种与质量提出了很高的要求，目前它正处迅速发展过程中。
第二章直线振动筛——激振器
2.1直线振动筛的类型及特点
直线振动筛是靠两根带偏心块的主轴作同步反向旋转而产生振动的筛机，其运动轨迹为直线，故称之为直线振动筛，又因其筛面呈水平或微倾斜安装，故又称之为水平振动筛。
直线振动筛属双轴振动筛，是利用同步异向旋转的双不平衡重激振器使筛箱振动的筛子。其筛面水平或缓倾斜安装，筛面运动轨迹为直线。 直线振动筛适合煤炭脱水、脱泥和脱介，也适合中、细粒级物料分级，是选煤厂广泛使用的一种设备。
直线振动筛具有以下的优点：
1）该种振动筛的运动轨迹为直线，物料在筛面上的运动情况较为良好，因而有较高的筛分效率；
2）
3） 筛面可以水平安装，因而降低了筛机的高度； 由于筛箱有较大的振动加速，且常安装成水平，所以特别适合于煤炭的脱水，脱泥与脱介，也可用于物料的分级。
国外的不平振动筛绝大部分都作直线运动，如西德的USL型，美国的SS型、SG型和LOW-HEAD型，法国皮克双偏心轴型，波兰WP型等。但是，也有个别水平振动筛作椭圆运动，如日本古河E型振动筛。
自同步式直线振动筛
前述的采用齿轮传动的强迫联系的激振器，虽然其结构很紧凑，成本也较大，所以齿轮的线速度大，齿轮需要比较好材质，较高的制造精度。因为要采用稀油润滑，回转轴的密封装置结构要求也比较高，着就给生产和维修带来不少麻烦。此外，由于偏心轴的动力作用，齿轮在运转中要产生强烈噪声。为了克服这些缺点，近十多年来，国外已出现了双电动机驱动的双轴直线振动筛。
双电动机驱动的双轴直线振动筛，其激振器的双轴分别由两台异步电动机驱动，其间并无强迫联系。两轴的同步运转完全依靠动力学的关系来保
证。双电动机驱动的直线振动筛具有以下一些优点：
1）利用振动同步原理（或称自同步原理）代替了强制同步直线振动筛中的齿轮传动，简化了传动部的结构；
2）由于取消了齿轮传动，而使机器的润滑、维护和检修等经常性工作大为简化；
3）可以减小启动停车通过共振区时垂直方向与水平方向的共振振幅，但在一些自同步直线振动筛中，通过共振区时的摇摆振动的振幅有时会显著增大；
4）双机驱动自同步振动机虽然增加了一个电动机，但目前工业中应用的自同步直线振动筛，不少是采用激振电机直接驱动，使它的结构相当简单；
5）自同步直线振动筛的两根主轴，可以在较大距离的条件下安装；
该种直线震动筛便于实现三化（标准化、系列化和通用化）。
6）双电动机驱动的直线振动筛的缺点是耗电量较大，同时筛机占地面积也较大（除激振电动机驱动的直线振动筛外）。
2.2激振器的结构、类型及其工作原理
直线振动筛的激振器也分为箱式和筒式两种。这两种激振器的主要区别是轴的长短和偏心块的型式。箱式激振器采用带偏心块的短轴；筒式激振器则采用长偏心轴。
箱式激振器的优点是：结构紧凑，所占空间小；可将两个激振器并联安装。缺点是：安装在大断面的横梁上，重量大；高度大；激振力集中在一个位置，而且其安装精度不容易保证，安装误差会直接影响筛箱上各点的振幅。
筒式激振器的优点是：高度小，不必另设横梁，故筛箱重量轻；激振力相当于沿整个筛宽均匀分布的载荷，安装精度容易保证。缺点是：偏心轴的制造比偏心块困难；皮带轮与齿轮在筛箱外，所占面积和空间较大。 国外的直线振动筛采用箱式激振器的较多。
目前，国内外直线振动筛的发展趋势是采用双电机驱动的自同步式激振器，其优点是取消了齿轮同步器及其润滑装置，简化了结构与维修工作，并且便于实现三化（标准化，通用化，系列化）。