畢業(yè)論文--橡膠冷喂料擠出機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、畢業(yè)論文-橡膠冷喂料擠出機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄第一章設(shè)計(jì)方案的初步確定11.1工作原理11.2螺桿設(shè)計(jì)21. 2.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及主要工藝參數(shù)的確定21. 2. 2螺桿的消耗功率與電機(jī)的選擇31.2.3螺桿的強(qiáng)度校核4第二章機(jī)筒設(shè)計(jì)72. 1加熱冷卻通道的設(shè)計(jì)和校核72. 1.1加料段機(jī)筒72.1.2中間段和擠出段機(jī)筒72. 1.3機(jī)筒的強(qiáng)度校核82. 2裝配應(yīng)力的計(jì)算102. 3合成應(yīng)力的計(jì)算112. 4機(jī)筒上銷釘?shù)牟贾?22. 5機(jī)筒上各處聯(lián)接螺栓的校核12第三章銷釘設(shè)計(jì)143. 1銷釘?shù)某醪皆O(shè)計(jì)143. 2銷釘具體尺寸的設(shè)計(jì)14第四章齒輪減速器的設(shè)計(jì)164.1傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)參數(shù)的選取計(jì)算164.

2、 2齒輪傳動(dòng)計(jì)算19421高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核計(jì)算194. 3軸及軸承的的計(jì)算與校核294. 3. 1各軸軸徑的初步估算294. 3.2軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 304.3.3各軸的強(qiáng)度校核3244軸承的校核 424. 5各軸上的平鍵校核494. 6聯(lián)軸的選擇 50第五章螺桿與低速軸連接的部分計(jì)算與校核515. 1花鍵的選擇與校核515. 1. 1低速軸帶花鍵部分的強(qiáng)度校核515. 1. 2推力軸承的選擇與校核52結(jié)論 53參考文獻(xiàn) 54致謝 55摘要本設(shè)計(jì)介紹了銷釘冷喂料擠出機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在擠 岀機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要介紹電機(jī)的選擇，減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核，螺桿的設(shè)計(jì) 如長(zhǎng)徑比、加料段、塑化段、擠出

3、段的分配，還有機(jī)筒的設(shè)計(jì)和冷卻水道的安裝。 減速機(jī)構(gòu)是擠出機(jī)的核心部分，其組成零件的選擇在下面有詳細(xì)的介紹。該擠出機(jī)適用于冷喂料的擠出，制品可以分為成品和半成品，膠料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，因此需要有很好的冷卻裝置，并且在機(jī)筒上鉆冷卻水道，用來(lái) 減少膠料在擠出過(guò)程中產(chǎn)牛的熱量。應(yīng)該值得注意的是銷釘在機(jī)筒上的位置，避 免與冷卻水道相干涉。關(guān)鍵詞：銷釘冷喂料擠出機(jī)；減速機(jī)；螺桿；機(jī)頭 abstmct the actioporphyrin design recommended the air-cooling hello material cotter nail machine the tube to

4、extrude the machine" s universe construction the design. in the extrusion machine design process inter, cardinal recommend the design of the electrical engineering" s select, decelerate mechanism with adjust the design of the riboside, screw such as lengthways diameter ratio, charge zone,

5、extrusion zone of allotment. the decelerate mechanism is which ext rude machine the selec t of the core division, parts of its composition the presentation of the hereunder possession detail.the extrusion, product that said extrusion machine be applicable to the air-cooling hello the material can is

6、 divided into the completed product sum the semiproduct, glue mat erial in the machine tube inside the staying time is ion ger, thereupon the requirem ent have the good cooling apparatus, and reduce the glue material in the extrusion process inter calorific value that produce. key word: air-cooling

7、hello material cotter nail machine tube extrusion the machine screw machine of the machine decelerate principal.前言螺桿擠出機(jī)己有100多年的使用歷史，由于其牛產(chǎn)能力高，擠出班成品均勻 密實(shí)，尺寸準(zhǔn)確，更換品種容易，而且較容易實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的連續(xù)化，自動(dòng)化， 因此在橡膠加工過(guò)程中得到日益的廣泛的應(yīng)用。在今天，螺桿擠出機(jī)更是向節(jié)能, 高效，而且操作方便的發(fā)展方向。銷釘擠出機(jī)是70年代屮期在國(guó)際上岀現(xiàn)的新一代冷喂料擠岀機(jī)，它一岀現(xiàn) 就由于其優(yōu)點(diǎn)二逐漸成為冷喂料擠出機(jī)的新發(fā)展。與傳統(tǒng)的冷喂料

8、擠出機(jī)相比它 的優(yōu)點(diǎn)：擠出量大，排膠溫度低，能量單耗低，單位擠出量的成本低。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在機(jī)筒的一定部位上裝有數(shù)排沿機(jī)筒圓周方向排列的銷釘， 銷釘直接伸入螺桿的落槽中，在相應(yīng)的機(jī)筒的銷釘?shù)奈恢蒙下輻U在圓周上切成圓 環(huán)槽，環(huán)槽深度即為螺槽深度在螺桿旋轉(zhuǎn)是由于銷釘?shù)淖饔?，加?qiáng)了對(duì)膠料的捏 練作用。當(dāng)膠料在螺槽中呈現(xiàn)環(huán)型螺旋狀流動(dòng)時(shí)，在其中必然形成一個(gè)混合較差 的核心，每單核心通過(guò)銷釘i寸，便會(huì)向銷釘左右分流。螺桿每轉(zhuǎn)一周，膠料便會(huì) 受到(6-10)個(gè)銷釘?shù)亩啻畏指詈蛿嚢?，從而?qiáng)化捏練，加強(qiáng)了加料在螺桿的螺 紋槽中的流動(dòng)，有利于提高產(chǎn)量，由于膠料在普通冷喂料擠出機(jī)的螺紋槽中運(yùn)動(dòng) 時(shí)，受到機(jī)筒內(nèi)壁摩

9、擦阻力的影響產(chǎn)生回流的作用，從而減低了排膠量。而銷釘 擠出機(jī)的銷釘起到阻擋膠料回流的作用，從而提高排膠量，降低了能耗，與此同 吋，在擠出的過(guò)程中，由于銷釘插入膠料的中間，有利于膠料中熱量的導(dǎo)出，有 利于降低排膠溫度，從而是螺桿的轉(zhuǎn)速有可能進(jìn)一步的提高，進(jìn)一步提高產(chǎn)量。 由于銷釘擠出機(jī)的自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在其使用過(guò)程中，也有一定的缺點(diǎn)，如作為 重要件的銷釘在膠料擠出過(guò)程屮將會(huì)受到比較大的彎曲和剪切應(yīng)力，加z銷釘材 及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且停機(jī)處理，會(huì)導(dǎo)致螺桿，機(jī)筒或整個(gè)機(jī)臺(tái)損壞。為防止岀現(xiàn)上述情 況，就要定期地檢查銷釘?shù)那闆r，檢測(cè)維修比較麻煩（如果一個(gè)銷釘出現(xiàn)麻煩， 就必須將全部的銷釘拆出，才能拉出螺桿。）操

10、作費(fèi)用也相應(yīng)增加。盡管如此， 銷釘冷喂料擠出機(jī)仍有廣泛的前景。第一章 設(shè)計(jì)方案的初步確定此次設(shè)計(jì)的擠出機(jī)適應(yīng)與橡膠的冷喂料擠出機(jī)，擠出的成品可直接作為成品 或半成品。由于是冷喂料擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比要相應(yīng)的取大，故膠料在機(jī)筒內(nèi)的時(shí)間 也相應(yīng)的增加，同時(shí)螺桿和機(jī)筒要受到較大的軸向力，從熱平衡的角度考慮，為 使擠出機(jī)吃料性能增加，對(duì)擠出機(jī)的加料段要進(jìn)行加熱，故在機(jī)筒上應(yīng)加加熱通 道，并采用蒸汽加熱；在塑化段和擠出段要進(jìn)行冷卻，又由于在此兩段機(jī)筒上沿 徑向排列有銷釘，故在機(jī)筒上橫向開(kāi)溝槽。在銷釘間隙處依次開(kāi)槽與相臨兩周向 溝槽相通，采用端面密封，循環(huán)，并采用水冷。在螺桿中心鉆水孔（采用端面密 封），并在中

11、心插入通水管，管中通入冷水，冷水在螺桿前段冷卻，螺桿升溫后, 在螺桿后部加料段放熱。對(duì)螺桿加熱，完成加熱冷卻過(guò)程，從受力角度來(lái)說(shuō)螺桿 受力較為復(fù)雜，故釆用較好的材料并做完整式結(jié)構(gòu)，同樣機(jī)筒也要承受較大的摩 擦，但為了節(jié)省貴重金屬，故將機(jī)筒做成雙筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒采用耐磨材料而且可以 更換，外筒采用普通材料制成。本次設(shè)計(jì)的擠出機(jī)對(duì)傳動(dòng)部分的要求：可以調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速（最好是無(wú)級(jí)調(diào)速） 并且是傳動(dòng)系統(tǒng)的工作特性滿足擠出機(jī)的工作特性，而擠出機(jī)的工作特性為恒扭 矩工作特性。另外再考慮傳動(dòng)效率、成本，制造的難以和控制操作的復(fù)雜程度， 根據(jù)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)部分采用直流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)的擠岀機(jī)的機(jī)

12、頭部分不是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，機(jī)頭可根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)自行安 裝。擠出機(jī)的銷釘?shù)募庸ず桶惭b，是木次的設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。整個(gè)機(jī)臺(tái)的布置情況如下：直流電機(jī)（平鍵）聯(lián)軸器（平鍵）齒輪減速器（平座一一箱體一一聯(lián)接螺栓一一機(jī)筒一一聯(lián)接螺栓一一機(jī)頭一一膠料一一螺桿1.1工作原理直流電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給螺桿，而膠料加入膠料口后，在 旋轉(zhuǎn)螺桿作用下，膠料被搓成團(tuán)狀沿螺槽滾動(dòng)前進(jìn)。因螺桿的剪切壓塑和攪拌作 用，膠料受到進(jìn)一步的混煉和塑化，呈現(xiàn)出粘流態(tài)以一定的壓力和溫度通過(guò)機(jī)頭 得到所需一定形狀的制品。1.2螺桿設(shè)計(jì)螺桿的材料為38crmoata,螺桿基本上分為三段：加料段，塑化段和擠出段, 銷釘安裝在塑化段(中間段

13、)和擠出段上。1. 2.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及主要工藝參數(shù)的確定螺桿直徑：120mm螺桿長(zhǎng)度及其各段長(zhǎng)度的分配：根據(jù)工藝要求和資料顯示去長(zhǎng)徑比為14, l 120x14 1680mm,將各段長(zhǎng)度分配為，加料段li 560mm,中間段l2 700mm，擠出 段 l3 420mm螺紋頭數(shù)：加料段為雙頭螺紋，且加單螺紋溝槽，中間段和擠出段為雙頭螺 紋螺桿兒何壓縮比£ : 一般冷喂料擠出機(jī)的壓縮比為1. 7-1. 8故取1. 8螺紋導(dǎo)程t和螺紋升角b加料段：雙頭螺棱，寬取(0. 06-0. 08) d 7. 2-9. 6故取8mmt (0. 6-1. 5) d 72-180 故取 150mma 21

14、.71°彈頭溝槽：寬取22mm,導(dǎo)程t 55mm中間段和擠出段:雙頭螺棱 寬取8mm導(dǎo)程t2 t3 80min,b2 b3 13.45°落槽深度h：加料段:螺棱 h1 (0. 125-0. 17) d (15-20.4)取 18mm溝槽為8mm中間段和擠出段h2 h3 18mm螺紋斷面形狀：取矩形斷面，推料表面與螺桿根徑用小圓弧rl lonrni,過(guò)渡 螺紋背面，有較大的過(guò)渡圓弧r 12mm螺桿頭部形狀：取圓頭桿頭螺桿與減速器低速軸的聯(lián)接方式：采用花鍵聯(lián)接，設(shè)計(jì)與校核見(jiàn)后面的計(jì)算 螺桿上的溝槽：在塑化段和擠出段上，與機(jī)筒銷釘對(duì)應(yīng)的位置上揩油周向溝 槽，溝槽寬度比銷釘直徑大4

15、-6mmo1. 2. 2螺桿的消耗功率與電機(jī)的選擇功率的計(jì)算：nd3l/dnklo-5kw(1-1)式中 d 120mm 12cml/d 14n 臨424/d-l/2 r/min 122.398r/min(1-2)n 0. 1-0. 7 n 臨 n 取 40r/mink 0. 005-0. 067, k 取 0.06故 n 1231440610-5n 5& 06kw選擇電機(jī)國(guó)產(chǎn)冷喂料銷釘冷喂料擠岀機(jī)的主要性能參數(shù)的類比電機(jī)功率pd pw/ n a式中 pw 58. 06 kwna n 13n2 3n 3 0. 963 xo. 993x0. 97 0. 84pd 69. 12kw 故取

16、75 kw確定屯機(jī)的轉(zhuǎn)速：根據(jù)有關(guān)材料推薦的傳動(dòng)比合理范圍即二級(jí)圓柱齒輪減速 器 i 8-40.故電機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍：nd n 螺桿 i 40x 8-40 320-1600r/minnd為looor/min按工作要求和條件：選用直流電機(jī)查機(jī)械手冊(cè)得：選z4-225-31 額定電壓440v額定電流227a額定轉(zhuǎn)速/最高轉(zhuǎn)速為1000/2000轉(zhuǎn)效率a 88%1.2.3螺桿的強(qiáng)度校核剪應(yīng)力的計(jì)算：n/min2mn 9550000n/n nn電機(jī)最大功率n螺桿最大轉(zhuǎn)速n 取 0. 7-0. 8mn 955000090/500. 7 17190000 n. mmwn ji/16dl3 1-4dl為螺桿

17、根徑 為內(nèi)孔徑/螺紋根徑dl 為 120-218 84mm 取 40wn jt/168431- (40/84) 4110337 mm317190000/110337 136 n/mm2壓應(yīng)力計(jì)算：n/mm2p-膠料對(duì)螺桿的軸向作用力n； f-截面斷面積mm2p 200f1 f1為螺桿外徑投形面積cm2200 ji/4122 22608nf n/4dl2 3. 14/4842 5539mm222608/5539 4.ln/mm2彎曲應(yīng)力的計(jì)算最大的彎曲應(yīng)力在螺桿中部m/舫m gl/2 g為螺桿仲出的重量n, l為仲出長(zhǎng)度，7.9103 kg/m3g ji/8 d2+ds2 l/d127. 910

18、-33. 14/8 x 144+72.56 x 14127. 910-3111.77kgm 111.771680/2 93887 n. mmwz ji/32 dl3 1-43. 14/32843 1-4 l/2wn 55169mm3ag m/wz 1. 7n/mm2強(qiáng)度計(jì)算:按第三強(qiáng)度理論計(jì)算螺桿材料38crmoala(13)272n/mm2s 835s /nsns 3835/3 278.33 n/mm2故螺桿滿足要求。第二章機(jī)筒設(shè)計(jì)木次設(shè)計(jì)將機(jī)筒設(shè)計(jì)為分段式機(jī)筒：喂料段，中間段，擠出段，內(nèi)部結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)成組合式，每一段都有襯套和外套組成襯套厚度取(0. 1-0. 15) d 12-18mm襯套

19、外徑為152mni,外套外徑去240mm2.1加熱冷卻通道的設(shè)計(jì)和校核2. 1. 1加料段機(jī)筒此段需要加熱，設(shè)計(jì)吋用加熱蒸汽，故加料段中空。厚度取30mm加熱介 質(zhì)為3-4公斤/里而2飽和蒸汽。2.1.2中間段和擠出段機(jī)筒需要冷卻，并且徑向需要加銷釘，所以軸向鉆孔，加冷卻水采用端面循環(huán)的 辦法冷卻。2-4 m3/h具體設(shè)計(jì)為：在260的圓周上鉆6個(gè)30的孔，端面壓蓋加密封墊密封。冷卻水流量g q機(jī)/c (t2-tl)式中 c lcol /g. ct2-tl 2°q 機(jī)qn-q 機(jī)頭 -q 膠-q散-q 螺(2-1)式中 qn 860n 65-85 % kcal/hqn 8609070

20、% 4. 2104cal/h q 機(jī)頭 0q 膠6(：膠(t 出-t 進(jìn)) kcal/hg d3n 3.841.2350 332 kg/hc 膠 0. 45 kcal/kg. ° c t 出取 120°c t 進(jìn)取 24°c0.4596332 14342 kcal/hkcal/h(2-3)f ndl 2003. 1412014 1. 06m2a 1.02 (t 機(jī)-t 介)/-43. 97 kcal/kg °cq 散 1.063. 9746 194kcal/h出-tkcal/h(2-4)g 冷螺 2.5103 kg/hkcal/kg °ct出_

21、t進(jìn)2°cq 螺 2. 5x103x1x25.0x103 kg/hqn-q機(jī)頭-q膠 -q 散(2-5)4 2x104-0-14542-134-500010.2x103 kcal/hg 10. 2x103/ (1x2)5. lx103kg/h體積流量為5. 1x103 m3/hg 冷機(jī)筒 g-g 冷螺 5. 1-2. 5 2. 6 m3/h國(guó)產(chǎn)的擠出機(jī)的機(jī)筒的冷卻水用量的參考值的2-4m3/h故滿足要求2.1.3機(jī)筒的強(qiáng)度校核襯套根據(jù)前面提到的材料問(wèn)題可選38crmoal外套材料選ht200襯套外內(nèi)徑比k 152/120 1.26>1. 1外套外內(nèi)徑比k 240/152 1.5

22、8>1. 1機(jī)筒襯套和外套都屬于厚壁圓筒膠料壓力p 107pab裝配應(yīng)力c合成應(yīng)力圖2. 1工作應(yīng)力工作應(yīng)力如圖2. la1襯套內(nèi)壁處：r -p -107patpr22+r12/r22-r12(2-6)1071202+602 / 1202-602 1.7x107pa2襯套與外套結(jié)合面處：rpr12/r22-r12(2-7)107x3600/10800 1-1202/762-5x106pat pr12/ r22-r12 l+r22/r21.2x107paa工作應(yīng)力l-r22/r23:外套軸向應(yīng)力：(2-8)107x3600/108003. 3x106pa2. 2裝配應(yīng)力的計(jì)算如圖2. lb

23、pk / 2r/e2 r22+r2 / r22-r2 ) +n2+2r/el r2+r12 / r2-r12 -nl (2-9)式中為壓配吋產(chǎn)生的過(guò)盈量0. 046mmel 206x 103 n/mm2e2 150x 103 n/mm2nl 0.3n2 0. 25pk 0. 046/ 2x76/150 1202+762 / 1202-762+0.25 +2x76/206 762+602 / 762-602 -0.37. 7 n/mm21襯套內(nèi)壁處：r 0t -2r2/ r2-r12 pk2x762/ 762-602 x7.7-40.88n/mm22襯套外壁處：t - r2+r12 / r2-r

24、12 pk-3600+5776 / 5776-3600 pk-3.3 n/mm2外套內(nèi)壁處：r -pk -7. 7 n/mm2t r22+r2 / r22-r2) pk20176/8624x7. 718 n/mm24 外套外壁處：r 0t 2r2/ r22-r2 pk2x76x76/ 14400-5776 x7. 710. 3 n/mm22. 3合成應(yīng)力的計(jì)算如圖2. 1c：危險(xiǎn)點(diǎn)在襯套及外套內(nèi)壁處按第四強(qiáng)度理論襯套內(nèi)壁：(2-10)xd 1/2 r-t 2+ t-z 2+ z-r 2 1/2r -107pa -1x10 n/mm2t 1.7x107+ -40. 88 -23. 88 n/mm

25、2z 0xd 1/2 -10+23. 88 2+ -23.88-0 2+ 10 2 1/220. 77 滿足強(qiáng)度要求2外套內(nèi)壁：xd 1/2 r-t 2+ t-z 2+ z-r 2 1/2(2-11)r -5-7. 7 -12. 7 n/mm2t 12+18 30 n/mm2z 3. 3 n/mm2xd 1/2 -12. 7-30 2+ 30-3. 3 2+ 3. 3+12.7 2 1/237.96 n/mm265 n/mm2 滿足強(qiáng)度要求2. 4機(jī)筒上銷釘?shù)牟贾娩N釘布置在屮間段和擠出段，銷釘?shù)呐艛?shù)及每排的數(shù)量的選擇，根據(jù)有關(guān)材 料，通過(guò)類比，一共布置8排銷釘，中間段6排，擠出段2排，而且在外

26、套上加 工螺孔，用來(lái)安裝和拆卸銷釘，注意銷釘?shù)陌惭b的應(yīng)該避開(kāi)冷卻水管道。2. 5機(jī)筒上各處聯(lián)接螺栓的校核機(jī)筒上的聯(lián)接螺栓包括機(jī)筒與箱體及各機(jī)筒間和機(jī)頭的聯(lián)接螺栓，每處都均 布得6個(gè)螺栓，它們所受的力主要是軸向力p,有前面可知p 22608n所以每個(gè) 螺栓所受的工作拉力為p/6 3768n,為使機(jī)筒之間不發(fā)生滲漏，則需要預(yù)緊力qp impa乘以受力面積再除以6.qpl 6x jt/4x202x2/6 628n 取 650nqpl qp- cm/cm+cb f23475nqp 取 3475n螺栓受總拉力q qp+ cm/cm+cb fq 34765+0. 25x3768(2-12)4409n滿足強(qiáng)

27、度要求條件為：dl2螺栓查資料的s/s 120 n/mm2dl2217. 8 mm所以機(jī)筒上各處螺栓取m20第三章銷釘設(shè)計(jì)銷釘是銷釘擠出機(jī)的重要組成部件，因此銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)的好與 壞，是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，銷釘?shù)陌惭b位置及個(gè)數(shù)(一共8排，每排6個(gè)，屮間段 6排,擠出段2排)3.1銷釘?shù)某醪皆O(shè)計(jì)通過(guò)查閱有關(guān)資料，銷釘端部都應(yīng)制成圓臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。以便 在銷釘彎曲以后可以方便地從銷釘孔中取出來(lái)，為了使銷釘不易斷裂，銷釘采用 40crni.為了保證硬度要求，要進(jìn)行分段熱處理，螺紋以下部分，要保證強(qiáng)度和 耐磨要求，要進(jìn)行調(diào)質(zhì)，硬度33-38hrco另外為了保證發(fā)現(xiàn)意外時(shí)，使銷釘螺 紋

28、損壞，而不致使機(jī)筒螺紋孔損壞，其它部分只需正火，硬度不大于hb250-280. 圖3.1銷釘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3. 2銷釘具體尺寸的設(shè)計(jì)(1)銷釘?shù)闹睆剑?3-1)e為螺棱法向?qū)挾?. 8mmh為螺紋溝槽深度18mmn為銷釘個(gè)數(shù)36b銷釘插入深度16mm螺紋升角13.43°k計(jì)算系數(shù)6 & 7mm為考慮其安全使用，可增大銷釘直徑為12mni,小圓臺(tái)為lomni第四章齒輪減速器的設(shè)計(jì)4.1傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)參數(shù)的選取計(jì)算本次設(shè)計(jì)的減速器裝置采用二級(jí)減速器，輸出端釆用花鍵與螺桿聯(lián)接，其大 體的如圖4. 1所示圖4. 1減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，并分配傳動(dòng)比i 總 nd/n 螺 10

29、00/50 20il第一級(jí)傳動(dòng)比il 5. 1i2 第二級(jí)傳動(dòng)比 i2 il/ 1.3-1. 4 3.9實(shí)際總傳動(dòng)比i ili2 5. 1x3.9 19. 89i ii- i總i/i 19. 89-20/19. 89 0. 5% 5%運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速：1 軸：nl nm looorpmtt 軸:ntt nl/il 1000/5. 1 196rpm111 軸:nlll nll/i2 196/3. 9 50 rpm螺桿 nlll 50 rpm各軸的輸出功率：2 0.983 0. 964 0. 99i 軸：pt pd 4 90x0. 99 89. lkwii 軸：pll pd0112

30、pd43290x0. 99x0. 98x0. 96 83. 82kwiii 軸:phi pd011213pd4322290x0. 99x0. 98x0. 98x0. 96x0. 96 78.86kw螺桿：piii2 78. 86x0. 96 77. 28kwiii：齊軸的輸出功率（各軸的輸出功率乘以軸承的效率2）i 軸：pi1 pi2 87. 32kwii 軸:pill pii2 82. 14kw111軸:piii1 p1112 77. 28kw iv各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 td 9550pd/nm 9550x90/1000 859.5 n.mi 軸:ti tdiool tdi04 8

31、59.5x 1x0. 99 850. 9n. mii 軸：th tiill2 tdi04il23859. 5 x 1 x 0. 99 x 5. 1 x 0. 98 x 0. 96 4082. 7n. miii 軸：till tiii223 tdi04il23i223859.5x1 x0. 99x5. 1 x0. 98x0. 96x0. 96x3.9 14980. n.mt螺till 2 14980x0. 98 14680n. m v：各軸的輸出轉(zhuǎn)矩（各軸的輸出轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率2 ）i 軸：til ti2 850.9x0. 98 833. 9n. mtt 軸：ttt1 ttt2 4082.7x0

32、. 98 4001.0 n. m111 軸:tllll t112 14980x0. 98 14680. 4 n. m將以上各參數(shù)整理于下表4-1功率p (kw) 轉(zhuǎn)矩t n.m轉(zhuǎn)速n rpm 傳動(dòng)比效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸 90859.9100010.99i軸 89. 187.32 850.9 833.910005. 1 0.94 ii 軸 83.8282. 14 4082. 7 4001.0 1963.9 0. 94 iii 軸 7& 86 77. 281498014680.45010.98 螺桿 77.2814680504.2 齒輪傳動(dòng)計(jì)算4. 2.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核計(jì)算由于

33、該減速器的功率較大，故大小齒輪都釆用40"調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面強(qiáng)度為 250-28011bsn1 60njlh 60x1000x1x10x300x81.4x109n2 nl/il 0. 27x109zn1 1.0 zn2 1. 1 zx1 zx2 1 zw 1.6 zlvr 0.92illiml illim2 690mpahlhliml/shminznizxlzwzlvr(4-1)634. 8 mpah2 hliml/shmin zn2zx2zwzlvr 690/1.0x1. ix 1.0x0. 9269& 38 mpa按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距t1 833. 9n. m &a

34、mp; 3x 105n. mm初選螺旋角11°z 0.991初取 ktz2et 1.0 ze 189.8 a 0. 4 i 5. 1端面壓力角t20. 1686°基圓螺旋角b10. 3214°zh 2.46at u+1 32293 取 295min估算模數(shù) mn (0. 007-0. 02) x295 (2. 06-5. 9)取 4小齒輪齒數(shù)z1 2acos/mn u+12x295xcosll/4x6. 123. 72z2 uzl 23. 72x5. 1 120.9取 z1 24 z2 121實(shí)際傳動(dòng)比i實(shí)z2/z1 121/24 5.04傳動(dòng)比誤差i 11理-i

35、實(shí)1/i理x100%修正螺旋角arccosmn z2+z1 2aarccos4 121+24 /2x29510. 56°接近11°不用修正齒輪分度圓直徑dl mnzl/cos4x24/coslo. 5697. 654mmd2 mnz2/cos492.358 mm圓周速度v dlnl/60x1033. 14x97. 654x100/60x1035. 11故采用8級(jí)精度驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度ka 1.0vz/100 5. 11 x24/100 1.23 kv 1. 17齒寬 b axa 0.4x295 118b/dl 118/97.654 1.208k 1.23 k 1.2k k

36、akkvk 1.0x1. 17x1.23x1.21.727計(jì)算重合度：齒頂圓直徑:dal dl+2ham 97. 654+2x4x 1 105. 654端面壓力角：t arctan tann/cos 20. 3181°齒輪基圓直徑:dbl dlcost 97. 654xcos20. 3181°91. 578mmdb2 d2cost 492. 338xcos20. 3181°461. 704mm端面齒頂圓壓力角：atl arccos dbl/dal arccos 91. 578/105. 654 21.9143?at2 arccos db2/da2 arccos 4

37、61.704/500. 338 22.6634 ?1/ z1 tanatl-tant +z2 tanat2-tant 1/ 24 0. 5754-0. 3703 +z2 0. 4176-0. 3703 1.695bsin/mn 118sinl0. 56/ 3. 14?1.722z0. 768z0. 991基圓螺旋角：barctan tancost(4-2)tanlo. 56cos20. 3181arctan 0. 186x0. 9389. 897°zh 2.46計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：h zhzezz(4-3)2. 46x 189.8x0. 768x0. 991 xfliml flim2

38、290mpayn1 yn2 1.0yxl yx2 1.0yst 2.0 sfmin 1.4(4-4)fl f2 414mpazv1 zl/cos3 24/cos310. 56 25zv2 z2/cos3 121/cos310. 56 127yfal 2. 56 yfa2 2. 30 ysal 1.65 ysa2 1.81y 1- 0.912y 0. 25+0. 75cos310. 56/1.6950. 670計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力：(4-5)fl yfalysalyy161.286 290 mpa 安全f2fl(ysa2yfa2/yfalysal(4-6)161.286 (2.20x1.81/2.

39、56x1.65)152. 046 290mpa 安全主要參數(shù)如下：dl 97. 654mmd2 492. 338mmdal 105.654mm da2 500.338mma 1/2 dl+d2 294. 5 295min齒寬 b2 b 118mmbl b2+ 5-10126mm4. 2. 2計(jì)算低級(jí)傳動(dòng)齒輪小齒輪選用40cr,齒面硬度在250-280i1bs z間大齒輪選用zg310-570正火 處理硬度162-185 hbs之間計(jì)算壽命：n1 60njlh 60x1x10x300x8x196 2.82x108n2 2.82x 108/3.9 7.2x 107zxl zx2 1.0 取 shm

40、in 1.0 zw 1.0 zlvr 0. 92zn1 1. 1zn2 1. 18 hliml 690mpa hlim2 490mpa hlhliml/shminznlzxlzwzlvr(4-7)690x1. 1x1. 0x0. 92 698. 3mpah2440/1.0 xi. 0x0. 92x 1. 18 477. 7mpahl h2 取h h2 477.7mpat1 4001000n. mm 初定螺旋角 12°z 0.989初取 ktz2t 1.0 ze 188. 9mpau 3. 90.4端面壓力角 arctan tan/cos 20. 4147°基圓螺旋角 b a

41、rctan tancos 11. 2868°（4一9）2. 45 a u+1 3517.4 取 520mmmn 3. 64-10. 4 取 6z1 2acos/mn u+12x520xcosl2° /6x4. 934.6z2 uz1 3.9x34.6 134.9z1 取 35z2 取 135i 實(shí) z2/z1 135/35 3. 86i |3. 9-3. 86|/3.9 1% 5% 允許修正角 arccos11.2547°可不修正dl mnzl/cos 6x35/cosl 1. 2547°214. 118mmd2 mnz2/cos 6x 135/cosl

42、l. 2547°825.882mm周圍速度v dlnl/60x1033. 14x214. 118x 196. 1/60x 1032. 2m/s取8級(jí)精度驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度：kv 1.05b a. a 0.4x520 208b/dl 208/214. 118 0. 971 k 1.08k 1.2k kakkkv 1x 1.2x 1.08x 1.05 1.361計(jì)算重合度齒頂圓直徑：dal dl+2ha*m 214. 118+2x 1x6 226. 118mmda2 d2+2ha*m 825. 882+12 887. 882mm端面壓力角：at arctan tan/cos arcta

43、n tan20/cosll. 254720. 3618°齒輪基圓直徑：dbl dlcos 214. 118xcos20. 3618°200. 739mmdb2 d2cos 925. 882xcos20. 3618°774.276mm端面齒頂壓力角：atl arccos dbl/dalarccos 200.788/226. 11827. 4072°at2 arccos db2/da2arccos 774.276/837. 88222.4689°1/2z1 tanatl-tant +z2 tanat2tant (410)1/2 35 0. 591-

44、0. 371 +135 0.414-0. 371 1/2x3. 145. 18+5.811.7502. 15z 0. 756z 0.990基圓螺旋角：b arctan tancost(4-12)arctan tanll.254cos20. 361810. 5733°zh2. 46計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：il zi1zezz(4-13)2.46x189.8x0. 756x0. 99 x416.6 mpa 477.7 mpa 安全 hliml 290mpa hlim2 152mpayn1 yn2 1yx1 yx2 1yst 2. 0sfmin 1. 4fl 414mpaf2 217mpayfa

45、l 2.46yfa2 2. 22ysal 1.65ysa2 1.822. 15 1y 1- 11.2547/1200. 9060. 654計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力：fl 2k/bdlmn yfalysalyy(4-14)2x3. 14x4001000/ 208x214. 118x6 x2. 46x 1. 65x 1. 654x0. 906 87. 04 h 414mpa 安全f2flyfa2ysa2/yfalysal(4-15)2. 22x 1. 82/ 2. 46x 1. 65 x87. 0486. 64 217mpa 安全低級(jí)傳動(dòng)齒輪主要參數(shù)：dl 214. 118mmd2 825. 882mmd

46、al 226. 118min da2 837. 882mindf2 810.882mmdfl 214. 118-2x 1.25x6 199. 118mmbl b2+ 5-10 216mma 1/2 dl+d2 520mm 齒寬 b2 b 208mmz1 35u 3. 9z2 13511.2547°4. 3軸及軸承的的汁算與校核4. 3.1各軸軸徑的初步估算按扭矩強(qiáng)度來(lái)估算軸徑d:中間軸材料為45號(hào)鋼a 110 p 83. 82kwn 196rpm d 83iii： 低速軸 材料為 45 號(hào)鋼 a 110p 78.86kw n 50rpm d 128由于可能在軸上開(kāi)鍵槽 為滿足軸的強(qiáng)度

47、要求，對(duì)原軸應(yīng)加粗5%i 軸：dl 45x5%+45 47. 25mmii 軸：d2 83x5%+83 87.15mmiii軸：d3 128x5%+128 134.4mm各軸軸向尺寸的確定及減速箱的初步設(shè) 計(jì)如下：1取值8-15取1221.2為箱壁厚取10 2取123即去104取12內(nèi)壁長(zhǎng)l 3744. 32軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1高速軸：dll 97.654 bll 126軸徑大于47,所以只能做齒輪軸。軸承選7310e內(nèi)徑50 t 29. 25結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)圖如下圖4. 2高速軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖tt 軸：dl2 492. 338bl2 118dttl 214. 118bill 216軸承選3318e內(nèi)徑90

48、t 46.5根據(jù)軸徑 判斷鍵槽26x18軸承選2007928 內(nèi)徑140外徑190t 32鍵槽為36x20結(jié)構(gòu)尺寸入下圖圖4.4 iii軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4. 3.3各軸的強(qiáng)度校核i高速軸：原始數(shù)據(jù)：ti1 833. 9n. m 8. 3x105n. mm高速級(jí)齒輪dl 97. 654mm10. 56°左旋20°齒輪受力情況如圖4. 5:圖4.5高速級(jí)齒輪受力圖ft 2tl/dl 2x833900/97. 654 1. 7x104nfa fttg 1. 7x104xtgl0. 56 3. 2x 103nfr fttg/cos 1. 7x 104x0. 364/0. 9836. 3x

49、103n水平面:f1+f2 1.7x104f1x451 ftx359. 5fl 17000x359.5/451 1.4x104nf2 3x 103nm dl/2fa 97. 654/2x6.3x 103 3. 1x 105n. mmmill mi 12 f1x91.5 f2x359. 5 1078500n. mm 垂直面:f11+f21 fr 6300nfll-451-frx359. 5 3. 1 x 105n. minfll 6300x359. 5+3. 1 x 105/451 5709nf21 591nmv1 91.5x5709 522374n. mm轉(zhuǎn)矩：t 833900n. min計(jì)算

50、合成彎矩:ml(4-17)meal(4-18)1.29x 106n. mm mca2 1. 20x 106n. mmmca3 0. 6t 0.6x833900 5. 0x 105n. mm有mca圖可知：危險(xiǎn)面在i i上me a 1. 29 x 106n. mm直徑 60 w /32 dl3 3. 14x603/32 21195mm2ca mca/w1.29x106/2. 12x104 61mpai1 70mpa ca -1滿足強(qiáng)度要求中間軸：原始數(shù)據(jù)：t 4001n.m 4000000n. mmdl2 492.3382010.56° 右旋dll2 214. 1182011.2547

51、° 右旋齒輪受力：i：ft2 2tl/dl 2x4000000/492. 338 16249nfr2 ft2tg/cos 16253x0. 364/0. 983 6018nfa2 ft2tg 16253tgl0. 56 3030nii： ft3 2tl/dl 2x4x106/214. 48 37363nfa3 ft3tg37363 7435n受力如圖4.6：圖4.6中間軸齒輪受力簡(jiǎn)圖i：水平面受力：f1+f2 ft2+ft3fl. 439-ft2154. 5-ft2 179+154.50 0f1+f2 16249+37363f1439 1.02x107fl 2. 6x104nf2 2

52、. 8x 104nmh11 mh12 2.6x104x 105.5 2. 7x106n. mmmh111 mh112 2.8x104x154.5 4. 3x10+n. mmii：垂直面受力：fll+f21+fr2-fr3 0f11439+fr2 179+145. 5 -ml-ml1-fr3154. 5 0fll 7. 5x105+8. 0x105+13864x154. 5-6018x333. 5/4363. 9x103nf21 fr3-fr2-fll 3946nmvi1 f11x105.5 4. 1 x 105n. minmvt2 mvt1-m1 4. 1 x 105-7.5x 105 -3.

53、 4x 105n. mmmv112 f21x154. 5 3946x154.5 6. 1x105n. mmt 4000000n. mm0.6me amcall3. 6x 106n. mmmeal 23. 6x106n. mmmeal 115. 1x106n. mm meal 125. ox 106n. min有mca可知tt-tt處危險(xiǎn)面：me a 5. 1 x 106n. mm 直徑 100mmw d3/32 3. 14x 1000000/32 98125mm3ca mca/w 51mpa45鋼正火 -1 55mpa 安全低速軸：原始數(shù)據(jù)：t 14980n. m 14980000n. mm左旋dll2 825.882 bll2 20811.2547°n 20°ft4 2tl/dl 2x 14980000/825. 8823. 6x104nfr4 ft4tgn/cos 13104/0.9813358nfa4 ft4rg 36000x0. 1997164n1 1：水平面受力分析：n