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1、第 1 章：绪论1.1 、钉磨机 床的技 术现 状及发 展趋 势随着科学技术的进步，对报废轮胎的回收利用方向及领域在不 断地发展和扩展。世界各国纷纷积极开辟废旧轮胎综合利用新途径。 尤其是近些年来，公众的环境保护意识日益增强，利用废旧资源培 育新型产业，实现经济可持续性发展成了世界各国的共识。跟钉磨 机床的加工原理相似的机床在国外得到很好的利用，同时机床的设 计及制造质量也达到了一定的水平。并形成了一定的生产规模。在国内，首先我国是一个橡胶消费大国， 2000 年汽车轮胎产量 就达到 7828 万条，废旧轮胎日益增多，已成为亟待解决 的问题。勿 庸置疑，努力开发各种处理废旧轮胎的新技术、新工艺
2、，对充分利 用再生资源，减少环境污染，改善人类的生存环境。在国内的钉磨 机床主要是国内各个企业自己根据自己的需要而自行设计的所以它 在国内的设计还不够成熟还有待进一步改进。第2章 钉磨机床的机构方案2.1 钉磨 机床 的研究 目的 和意义为了把报废轮胎进行回收利用，加工成农业机械用的实心轮胎 而设计了钉磨机床，钉磨机床是属于专用机床，它是实心轮胎加工 中 的 其中 一 道工 序 。据 统计 ， 目前 全 世界 每年 有 15 亿 条轮 胎 报废 ， 其中北美大约4亿条，西欧近2亿条，日本1亿条15。如何将 废旧轮胎 资源化、减量化、无害 化， 不仅关系到环境保护这个重 要 的社会问 题， 而且
3、还关系到持续 发展 这一全球性的战略问题。 所 以 对为了把废旧轮胎进行回收加工的机械进行优化设计是有重大意义 的， 国外 例如 美 国等国家关于类 似的 机床设计挺多的他们关于废 轮 胎回收利用的企业挺多的。2.2 钉磨 机床 的特点改变了钉磨机床原来加工效率低的不足。同 时也对它的结构进 行了优化设计， 降低了它的制造成本 ， 提高了它的利用效率 。2.3 钉磨 机床 的用途 和应 用领域钉磨机床主要用于橡胶的加工， 例如 ：磨轮胎的凹型面 。 它的 设计结构简单， 制造成本 低。 可以很好的应用于我国各大 中 小型企 业 加 工的 需 要， 应 用领 域非 常 的广 泛 ， 发 展前 景
4、 十分 乐 观。2.4 总体 方案 确定钉磨机床是用来对报废轮胎的切块进行磨削加工的机床。它的 结构有两种设计方案。第一种方案 把磨头布置在机架的一边的正 中间，且磨 头成 圆 柱形设计。磨头的两侧用两个压辊压住工件。对于磨头和压辊的空 间位置由两个手柄操作。第二种方案 把磨头布置在机架一边的右侧 端。磨头设 计成 为 成型件，也就是改为成型加工。磨头压着的工件只用一个压辊来压 住，且磨头和工作台，它们的运动方向的关系是相反的。且磨头和 压辊的空间位置由一个手柄来操作。我选择第二种设计方案，由于第二种方案采用的是成型加工它 比起第一种方案在效率上比较高些。而且第二种设计方案中机床的 结构比第一
5、种设计方案要简单许多。由此第二种设计方案可以降低 机床的设计成本，提高了工件的加工效率。2.5 钉磨 机床 的结构 方案 确定钉磨机床主要分为四大部分，它们是：1、钉磨头部分；2、蜗杆传动部分3、带传动部分；4、齿轮传动部分5、压辊部分。钉磨机床的总体结构：2-1 钉磨机 床结构图2.5.1 钉磨 头部 分钉磨头部分它是机床的主要工作部件，它的四周布满了钉头。 且它们成螺旋式布置。钉磨头的工作原理是在电机的带动下，它利 用布置在其周围的钉头来对废轮胎切块进行磨削加工。钉磨头的结 构图如下：2-2 钉磨头 的结构 图2.5.2 蜗杆 传动 部分蜗杆传动部分在机床中的作用是：实现大的传动比和大的扭
6、距 它在机床中也是主要的传动部分。2.5.3 带传 动部 分带传动部分主要包括两个部分：第一个部分是主电机与钉磨头 之间的传动；第二个部分是辅助电机与工作台之间的传动。且第二 部分的机构简图如下：才士.-图 2-3 带传动的 结构 简图2.5.4 齿轮 传动 部分齿轮传动部分的主要作用是将蜗轮传递过来的扭距传递给与工 作台相连接的轴，从而实现工作台的转动。2.5.5 压辊部 分压辊部分它的主要作用是当钉磨头在工作时，压住工件。且它的组成部分主要有两大部分：支架；压辊。其结构图如下：支架压辐图 2-4 压 辊 结 构 图第 3 章：钉磨头部分的结构方案设计3.1 引 言随着科学技术的飞快发展，世
7、界的工业也随着快速地发展，特 别是电子及汽车行业。汽车给人们带来了交通便利，公路运输促进 了国民经济的发展。但我们在享受便利和品尝经济发展的成果时， 不得不面对日益增多的废旧轮胎。据统计，目前全世界每年有 15 亿 条轮胎报废，其中北美大约4亿条，西欧近2亿条，日本1亿条1 5。如何将废旧轮胎资源化、减量化、无害化，不仅关系到环境保护 这个重要 的社会问题， 而且还关 系到 持续发展这一全球性的战略 问 题。轮胎工业的原材料在很大程度上依赖于石油， 特别是在天然橡 胶资源缺乏、大量使用合成橡胶和合成纤维的国家， 70以上的原 材料是以石油为基础。在美国，每生产 1 条乘用轮胎要消耗 26 升石
8、 油， 每生产 1 条载重轮胎要消耗 106 升石油。可以说， 不管以何种 方式利用废旧轮胎， 其最终结果都是提高了石油的利用价值， 在目 前能源日 趋紧张的形势下， 回收利用废旧轮胎对节约能源具有重大 意义。我国是一个橡胶消费大国， 2000 年汽车轮胎产量就达到 7828 万条， 废旧轮胎日 益增多，已 成为亟待解决的问题。如不未雨绸缪， 及早治理 ， 必将给城乡环境带来 不良 影响。勿庸置疑， 努力开发 各 种处理废旧轮胎的新技术、新工艺， 对充分利用再生资源， 减少环 境污染， 改善人类的生 存环境具有积极意义。同时 为了 解决这一问题而兴起的行业和解 决方 向逐 渐增 多， 同 时绿
9、色回收就是其中一个重要的方向。例如把报废轮胎加工成实心 轮胎（用于农用机械）而钉磨机床是这一工作中的其中一道工序所 用的专用机床。3.2 钉磨 头的 结构方 案钉磨头的结构可以有两种形式：其一就是：成圆柱形的外形结 构， 钉头 成螺旋式布置。且它在 加工 时需要两个压辊来压住工件 。 其二就是：成成形的外形结构， 钉头也成螺旋式布置。它在加工时 只需一个压辊来压住工件。3.2.1 钉磨头 的 结构方案确 定我选用的是第二种设计方案， 由于它采用的是成形加工。 且压 辊只需一 个， 这样能很好地简化 机床 机构。同时又能提高加工的 效率。这样也能降低机床的制造成本。第 4 章：蜗杆传动部分设计4
10、.1 蜗杆 传动的 类型目前，我国生产的包络环面蜗杆副主要有：平面一次包络环面 蜗杆副；锥面二次包络环面蜗杆副等。以直齿或斜齿平面蜗轮为产形轮而展成包络环面蜗杆称为平面 包络环面蜗杆，这些特定齿面的蜗轮可以和它们各自的包络环面蜗 杆组成蜗杆传动，称为平面一次包络环面蜗杆传动。其中直齿平面 蜗 杆 传 动 是 由 美 国 格 里 森 公 司 wildharber 于 1922 年 发 明 的 ，适用 于 大传动比场合的；斜 齿平面蜗杆传动是由日本的左藤于 1952 年发明 的 ， 适用 于 中、 小 传动 比， 最 小传 动 比 i=10. 该平面 包 络 蜗杆 的形 成 过程称为第一次包络，如
11、果以次包络环面蜗杆为产形轮再展成一个 蜗轮，其过程称为第二次包络；平面包络环面蜗杆与由它展成的蜗 轮构成的传动，称为平面二次包络环面蜗杆传动。平面二次包络环 面蜗杆副与普通圆柱蜗杆及直廓环面蜗杆相比较，具有接触齿数多 蜗杆齿面可淬硬精确磨削、齿面硬度高、齿面光洁、精度高、齿面 接触面较大，并有瞬时双线接触、接触线总长度长、综合曲线半径 大、接触应力小、啮合润滑角大，啮合中容易形成动压油膜，减少 齿面磨损等特点。由于平面二次包络蜗杆传动具有上述优点，因 此，自 该传动型式 诞生以来，很快在全国各行各业中被推广，现已大量应用于冶金设 备，并在造船、采矿、机械、建筑、军工、化工等各行业中采用， 受到
12、普遍欢迎。由于在多头小速比的场合，平面二次包络环面蜗杆会产生蜗杆齿 面根切和边齿齿顶变尖等现象，而且头数越多越严重，因此，一般 速 比 不能 小于 8，按正常 情况 只 能 做到 4 个头 。直廓 环面 蜗 杆则 在工 艺 上 十分 复 杂， 成 本较 高， 国 内最 多 只能 做到 6 个头 。锥面二次包络环面蜗杆传动是介于平面二次包络环面蜗杆传动 和直廓环面蜗杆之间的一种新型环面蜗杆传动，它既具有平面包络 环面蜗杆可以淬硬磨削、制造工艺较易实现的特点，又具有直廓环 面蜗杆可避免蜗杆边齿齿顶变尖和根切的优点。但是，它在蜗杆齿 面接触区面积上不如平面二次包络环面蜗杆传动大，而比直廓环面 蜗杆传
13、动宽；在边齿齿顶变尖和根切方面不如直廓环面蜗杆那样根 本不会产生，而平面包络环面蜗杆那样根本不会产生，而平面包络 环 面 蜗杆 当 速比 小 于 10 时却 难于 避 免 。为了更好地发挥各自的优势，当蜗杆头数为 14 时，可 制成平面 二 次 包络 环 面蜗 杆 副， 而当 蜗 杆头 数 大于 4 时 ，则 可 制 成锥 面二 次 包络环面蜗杆副。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机 构。如图图蜗4杆-1传动蜗杆传动简图4.2 蜗杆 传动 的失效 形式和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀（齿面接触疲劳 破坏）、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。1.模数和压力角a 蜗杆和
14、蜗轮啮合时，在中间平面上，蜗杆的轴面模数压力角应与蜗轮的端面模数压力角相等，即 m二m二ma1t 2a = a = 20。a1t 2蜗杆轴向压力角的法向压力角的关系为：tan a = tan a”a COS Y式中Y为导向角。2. 蜗杆的 分 度圆 直 径 d1q= d1 q为蜗杆的直径系数m3，蜗 杆头 数 z1以 根 据要 求 的 传 动 比和 效率 来 选定 。 一般 为 1，2，4， 6。4,导程角yzpT a = 兀d1Pz兀d1对于要求具有自锁性能的传动则采用Y 30。30,的蜗杆传动。z z m tan y = ti=qd1pa为蜗杆轴向齿距直径系数q和蜗杆头数za15，传 动比
15、 i 和 齿 数 比 uni= in2n ： 蜗 杆 转 速1n ： 蜗轮转速2zu= T z1当蜗杆为主动时nzi= f = 2 =u nz6,蜗轮齿数z2蜗 轮 齿数 z 主 要根 据 传动 比来 确 定2当z 3022时， 则可始终保持有两对以上的齿啮合， 所以通常规定 z 大于 28。 2 对于动力传动， z 一般不大于 80。27， 蜗 杆的标准中心距为 a aa a= (d +d )=212m (q+z )22中心距时变位蜗杆传动的中心：a/= (d +d + 2mx) = m(q + 2x + z )2 1 2 2 2 蜗轮变位系数x的常用范围为-0. 5x +0.,为了有利于蜗轮齿强度 提高， 最好 x 为正值。4.3 蜗杆 刚度 计算和 蜗轮 轮齿强 度计 算分 析4.3.1 蜗轮齿 面 接触疲劳强 度计 算Fno -Hc H由于阿基米的蜗杆传动在中间平面上相当于支持齿条的蜗轮的 啮合传动， 而蜗轮本身有相当于一个斜齿圆柱齿轮， 因此蜗轮齿面 接触疲劳强度计算与斜齿圆柱齿
