乳化液泵站的設(shè)計(jì)

1、太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書BRW315/31.5 型乳化液泵站設(shè)計(jì)畢 業(yè) 生 姓 名 ：專業(yè) ：學(xué)號 ：指導(dǎo)教師所屬系（部） ：二*年五月序言畢業(yè)設(shè)計(jì)是對學(xué)生在畢業(yè)之前所進(jìn)行的一次綜合設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，是為社會培養(yǎng)合格的工程技術(shù)人員最后而有及其重要的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步的培養(yǎng)和鍛煉我們的分析問題能力和解決問題的能力，這對我們今后走向工作崗位有很大的幫助。我們這次設(shè)計(jì)是一個專題性的設(shè)計(jì)，涉及內(nèi)容廣泛，幾乎四年所學(xué)知識或多或少涉及到。但重點(diǎn)是在乳化液泵零部件的設(shè)計(jì)和曲軸強(qiáng)度和剛度的較核。我的實(shí)際任務(wù)是首先是乳化液泵的設(shè)計(jì)，其次是乳化液泵曲軸校合、連桿滑塊的設(shè)計(jì)和校合。這次設(shè)計(jì)

2、畫圖集中于乳化液泵零部件的設(shè)計(jì)，曲軸設(shè)計(jì)、校合是這次的設(shè)計(jì)任務(wù)重點(diǎn)，這次設(shè)計(jì)我們將本著 ：獨(dú)立分析，相互探討，仔細(xì)推敲，充分吃透整體設(shè)計(jì)的整體過程，使這次設(shè)計(jì)反映出我們的設(shè)計(jì)水平，并充分發(fā)揮個人的創(chuàng)新能力。作為一名未來的工程技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)在開始做起，學(xué)好知識，并不斷的豐富自己的專業(yè)知識和提高實(shí)際操作能力。在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，我們較為圓滿的完成了這次設(shè)計(jì)工作，由于學(xué)識和經(jīng)驗(yàn)的不足，其中定會出現(xiàn)很多問題，不足之處懇請各位老師加以批評和指導(dǎo)。摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以乳化液泵為設(shè)計(jì)對象，主要任務(wù)有兩項(xiàng)：第一項(xiàng)是乳化液泵的設(shè)計(jì)；第二項(xiàng)是乳化液泵中傳動裝置的設(shè)計(jì)。在乳化液泵的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)已知參數(shù)確定

3、各零部件的結(jié)構(gòu)，并對重要零件進(jìn)行受力分析和校核。繪制相關(guān)裝配圖和重要零件圖。在傳動裝置的設(shè)計(jì)中，對連桿的校合及對曲軸的校合涉及大量的數(shù)據(jù),需要仔細(xì)的計(jì)算。此次設(shè)計(jì)，通過綜合運(yùn)用四年所學(xué)的知識，不僅鞏固了所學(xué)的知識，同時，還增強(qiáng)了自己分析問題與解決問題的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：乳化液泵 曲軸 連桿 校核需要其他設(shè)計(jì)資料，請直接聯(lián)系聯(lián)系 QQ 客服 1：1459919609 或QQ 客服 2：1969043202。AbstractThis graduation project pumps take the emulsion as the design object,the

4、 primary mission has two items: The first item the design which isthe emulsion pumps; The second item is the emulsion pumps thetransmission device design. Pumps in the emulsion in the designprocess,accordingtotheknownparameterdeterminedvarioussparepartsthe structure,andcarriesonthestressanalysisandt

5、heexaminationtotheimportant components. Draws up the correlationassembly drawing and the important detail drawing.In in thetransmission device design, corrects to the connecting rod andcorrects to the crank involves the massive data, needs the carefulcomputation.This design, utilizes the knowledge t

6、hrough the synthesis which fouryears institute studies, not only has consolidated the knowledge whichstudies, simultaneously, but also strengthened own to analyze thequestion with to solve the question ability, has built the solidfoundation for the next study and the work.Key word: The emulsion pump

7、scrankConnecting rodExamination目錄序言1摘要2Abstract3第一章乳化液泵的總體設(shè)計(jì)5第一節(jié) 概述5第二節(jié)乳化液泵的總體設(shè)計(jì)5第三節(jié) 齒輪和軸的設(shè)計(jì)及校核10第四節(jié)連桿尺寸的初步確定20第五節(jié)曲軸的設(shè)計(jì)與較核22第六節(jié)柱塞的選擇及計(jì)算35第七節(jié)箱體的設(shè)計(jì)與計(jì)算36第二章傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36第一節(jié) 連桿的設(shè)計(jì)37第二節(jié) 十字頭的設(shè)計(jì)40第三章乳化液泵站的設(shè)計(jì)46第一節(jié)乳化液泵站的組成及工作原理46第二節(jié)BRW315/31.5 型乳化液泵站49總 結(jié)53參考文獻(xiàn)54外文資料55致謝63第一章乳化液泵的總體設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述綜采工作面乳化液泵站一般配備兩臺乳化液泵組和

8、一個乳化液箱。兩臺泵可并聯(lián)運(yùn)行，也可一臺工作，另一臺備用。乳化液泵是往復(fù)式柱塞泵。往復(fù)式屬于容積式泵，亦即它也是借助工作腔里的容積周期性變化來達(dá)到輸送液體的目的；原動機(jī)的機(jī)械能經(jīng)泵直接轉(zhuǎn)化為輸送液體的壓力能，泵的流量只取決于工作腔的容積變化值及其在單位時間內(nèi)的變化次數(shù)（頻率），而（在理論上）與排出壓力無關(guān)。往復(fù)泵是借助于柱塞在液壓缸工作腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動來使工作腔容積產(chǎn)生周期性 變化的；在結(jié)構(gòu)上，往復(fù)泵的工作腔是借助于密封裝置于外界隔開，通過泵閥（吸入閥和排出閥）與管路溝通或閉合。往復(fù)泵性能和參數(shù)及總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：瞬時流量是脈動的，平均流量（即泵的流量）是恒定的；泵的壓力取決于管路特性，幾乎不受介

9、質(zhì)的物理性能或化學(xué)性能限制； 有良好的自吸性能。第二節(jié)乳化液泵的總體設(shè)計(jì)一乳化液泵泵型及總體結(jié)構(gòu)形式的選擇.根據(jù)設(shè)計(jì)要求在通常情況下，泵的總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述基本原則：.有 i 足夠長的使用壽命（指大修期應(yīng)長）和足夠的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性（指被迫停車次數(shù)應(yīng)少）；.有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性（效率高，消耗少）；.盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)；.盡可能提高產(chǎn)品的“三化”（系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化）程度；.制造工藝性能好；.使用、維護(hù)、維修方便；.外形尺寸和重量盡可能小。2. 本次設(shè)計(jì)泵型為 BRW315/31.5 屬于機(jī)動泵，即采用獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)原動機(jī)（電動機(jī)）驅(qū)動的泵。因采用電動機(jī)驅(qū)動又叫電動泵。電動泵的特點(diǎn)是：.瞬

10、時流量脈動而平均流量（泵的流量）Q 只取決于泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)n（每分鐘往復(fù)次數(shù)）、S（柱塞行程）、D（柱塞直徑）而與泵的排出壓力幾乎無關(guān)，當(dāng) n、S、D 為定值時，泵的流量是基本恒定的；.泵的排出壓力 P 2 是一個獨(dú)立參數(shù)，不是泵的固有特性，它只取決于派出管路的特性而與泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和原動機(jī)功率無關(guān)；.機(jī)動泵都需要有一個把原旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為柱塞往復(fù)運(yùn)動的傳動端，故一般講，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)動零部件數(shù)量較多，造價(jià)也較昂貴；.實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)時，必須采用相應(yīng)措施，或改變n、S、D 或采用旁路放空辦法來實(shí)現(xiàn)；.結(jié)構(gòu)變形較容易。3. 在液力端往復(fù)運(yùn)動副上，運(yùn)動件上無密封件的叫柱塞。BRW315/31.5 乳化液

11、泵稱為柱塞泵。柱塞泵的柱塞形狀簡單，且柱塞密封（填料箱）結(jié)構(gòu)容易變形，因此：.柱塞直徑可制的很小，但不宜過大。目前柱塞泵直徑范圍大多在3-150mm，個別的達(dá) 200mm。直徑過小會加大加工工藝上的問題；直徑過大， 因柱塞自重過大，造成密封的偏磨。影響密封的使用壽命。.由于結(jié)構(gòu)上的原因，柱塞泵大多制成單作用泵，幾乎不制成雙作用泵。.因柱塞密封（填料箱）在結(jié)構(gòu)上易于變形，在材料選擇上也比較靈活。故柱塞泵適用的排出壓力范圍較廣泛。且宜制成高壓泵。4. BRW315/31.5 乳化液泵柱塞中心線為水平放置的泵，又稱臥式泵。臥式泵的共同特點(diǎn)是：便于操作者觀察泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，拆裝，使用，維修；機(jī)組高度方向

12、尺寸小時，不需要很高的廠房，但長寬方向尺寸較大時， 占地面積則較大；.因?yàn)橹鐾鶑?fù)運(yùn)動時，密封件在工作時須受柱塞自重，容易產(chǎn)生偏磨，尤其當(dāng)柱塞較重時，懸頸很長時，這種現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。5. 聯(lián)數(shù)，缸數(shù)和作用數(shù)每一根柱塞以及該柱塞連接在一起的連桿等稱為組合體，叫一聯(lián)。一般將， 該泵有幾根柱塞就稱幾聯(lián)泵。BRW315/31.5 乳化液泵有五根柱塞；因此又可稱為五聯(lián)泵。只有當(dāng) Z 聯(lián)泵的柱塞間相位差不同各柱塞的直徑也不同，并且各聯(lián)的排口連接在一起來經(jīng)同一排出集合管排出時，才可同時稱為 Z 聯(lián)缸，否則只稱 Z 聯(lián)泵。柱塞每往復(fù)運(yùn)動一次對介質(zhì)吸入和排出的次數(shù)，叫做作用數(shù)。由BRW315/31.5 型乳化

13、液泵柱塞每往復(fù)運(yùn)動依次，介質(zhì)被吸入，排出各一次，因此又稱單作用泵。聯(lián)數(shù)是指相對泵的總體結(jié)構(gòu)形式而言，缸數(shù)是指相對液力端排出流量脈動特性而言，作用數(shù)是相對柱塞在每一次往復(fù)運(yùn)動中對介質(zhì)的作用數(shù)而言的。二液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇1. 在往復(fù)泵上把柱塞從脫開一直到泵的進(jìn)口，出口法蘭處的部件，稱為液力端。液力端是介質(zhì)過流部分，通常由液缸體，柱塞機(jī)器密封，吸入閥和排出閥組件，缸蓋和閥箱蓋以及吸入和排出集合管等組成。2. 在選擇液力端結(jié)構(gòu)形式時，應(yīng)遵循下述基本原則：.過流性能好，水力損失小，為此液流通道應(yīng)要求端而直，盡量避免拐彎和急劇的斷面變化；.液流通道應(yīng)該利于氣體排出，不允許死區(qū)存在，造成氣體滯留。通常，

14、吸入閥應(yīng)置于液缸體下部，排出閥應(yīng)置于液缸體頂部；.吸入閥和排出閥一般應(yīng)垂直布置，以利于閥板正常起動和密封，特別情況下也可以傾斜或水平布置；.余隙容積應(yīng)盡可能的小，尤其是在對高壓短行程泵后當(dāng)泵輸送含氣量大，易發(fā)揮介質(zhì)時，更要求減小余隙容積；.易損件，更換方便；.制造工藝性好。3. BRW315/31.5 為臥式單作用泵液力端由于 BRW315/31.5 液力端的每一個缸里吸，排閥中心線均為同一軸線。稱為直通式液力端。這種泵液力端的特點(diǎn)是：過流性能好余隙容積小，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小。通常是吸入閥安裝不方便。直通式液力端按液缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為四通體和三通體兩種。BRW315/31.5 乳化液泵采用四

15、通體通式液力端，柱塞可以從液缸前蓋處拆裝比較方便。但是在液缸體內(nèi)部存在十字交孔，兩垂直孔相交處應(yīng)力集中較大，常因此而導(dǎo)致液缸體疲勞開裂，特別是當(dāng)輸送強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)時，更容易引起開裂。BRW315/31.5 乳化液泵代用下導(dǎo)向錐形四通體式液力端。閥板上裝有橡膠或聚酯密封圈以減輕關(guān)閉沖擊。導(dǎo)翼采用沖壓件以減輕重量。為使閥板關(guān)閉時不產(chǎn)生偏斜，采用偏置流道。閥座采用大直徑螺紋壓蓋壓緊，便于拆裝，但閥箱體尺寸更大一些。液缸前段可以伸進(jìn)較長的螺堵，這樣既可增加缸蓋剛度， 又可減少缸內(nèi)的余隙容積。同時螺堵中沒有放氣螺釘，以放盡該腔空氣。三 傳動端結(jié)構(gòu)形式選擇1. 往復(fù)泵上傳遞動力的部件叫傳動端。對機(jī)動泵，傳動

16、端是指從十字頭起一直到曲軸伸出端為止的部件。如果是泵內(nèi)減速的，則傳動端包括減速機(jī)構(gòu)。機(jī)動泵的傳動端主要由機(jī)體，曲軸，連桿， 曲柄，十字頭及潤滑，冷卻等輔助設(shè)備組成。2. 在選擇和設(shè)計(jì)傳動端時，通常應(yīng)遵循下面的基本原則：（1）.傳動端所需要的零部件必須滿足該泵最大柱塞力下的剛度和強(qiáng)度要求。(2）.傳動端內(nèi)各運(yùn)動副，必須是潤滑可靠，滿足比壓和 PV 允許值，潤滑油溫升也應(yīng)限制在設(shè)計(jì)要求內(nèi)，必要時應(yīng)有冷卻措施。(3). 在結(jié)構(gòu)和尺寸要求允許的范圍內(nèi)，應(yīng)力求減少連桿比（R/l），這樣不僅能減少十字頭處的比壓，而且可減少慣性力的影響。從而可改善泵閥的工作條件和吸入性能。(4). 要合理選擇液缸中心線的夾

17、角，曲柄間的錯角，力求使機(jī)械的慣性力和慣性力矩得到平衡，減輕對起初的撓度載荷。(5). 傳動端，尤其是立式泵傳動端，因考慮重心的穩(wěn)定性。(6). 拆，裝，檢修方便，大型泵的傳動端還應(yīng)考慮到傳動段的各零部件的起吊方式和措施。(7). 易損件及運(yùn)動副應(yīng)工作可靠，壽命長，更換較為方便。(8).加工，制造工藝性好。3. BRW315/31.5 乳化液泵采用的是兩支點(diǎn)五拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動端。這種傳動端的曲軸為五拐軸且只有兩個支承，分別在前后主軸頸上。這種傳動端的特點(diǎn)及機(jī)構(gòu)特點(diǎn)選擇注意事項(xiàng)是：（1）.該傳動端的曲軸通常為整體鑄，鍛件，五拐的曲柄間交錯為72 度慣性力和慣性力矩能得到較好的平衡，曲軸加工量較

18、少，支承少，拐間距（或泵的液缸間距）小，泵的總體結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕。（2）.兩支點(diǎn)五拐曲軸受力情況復(fù)雜，一般不能簡化為簡單的平面力系或簡支梁。曲軸在工作時的最大撓度和兩主軸頸處偏轉(zhuǎn)角均較大。為此，主軸承常采用轉(zhuǎn)角較大的調(diào)心滾子軸承。為了保證曲軸最大活塞力的要能夠滿足，并保證主軸承能夠正常工作，曲軸必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。（3）.連桿大頭采用剖分式，否則無法裝配。為此連桿大頭軸承多采用剖分式薄壁軸瓦，大頭與連桿采用連桿螺栓連接，技術(shù)要求高，加工量也較大。（4）.由于曲軸為整體鑄、鍛件（毛坯）再經(jīng)車削加工面而成，故曲軸半徑不易過大，亦即這種傳動端組成的五聯(lián)泵，柱塞行程不宜過大。BRW315/

19、31.5 乳化液泵的傳動端機(jī)體為整體式，剛性好，在機(jī)體上方和前后方各開一個孔供拆，裝檢修用。四 BRW315/31.5 型乳化液泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與確定由于已知主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，因此可以計(jì)算出它的其他參數(shù)。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定工作壓力：P=31.5MPa 額定流量：Q=315L/min泵主軸的轉(zhuǎn)速：n=650L/min 柱塞直徑：=45mm柱塞行程：S=66mm 電機(jī)功率：P=200KW由以上已知數(shù)可計(jì)算出以下參數(shù)： 泵的理論流量：p D2 SnZp ´ 0.452 ´ 0.66 ´ 650 ´ 54Q =t4= 340.97L / min容積效率：hv=

20、Q =Qt315340.97= 0.92活塞的平均速度：Vm= 2ns = 2 ´ 650 ´ 66 = 1.43mm / s6060路徑比：y = S =66= 1.4667D45原動機(jī)的選擇：1. 泵的有效功率 Ne= PQ ´10-3 (kw)= 31.5 ´ 315 KW = 165.38KW60由已知泵的2. 原動機(jī)功率為 200KW泵的效率：hN165.38=e = 0.83N200d五.原動機(jī)的選擇原則：1. 原動機(jī)必須滿足要求的功率；2. 選擇原動機(jī)時應(yīng)注意轉(zhuǎn)差率；3. 因注意原動機(jī)的起動力矩和起動電流；4. 要注意輸送介質(zhì)和操作環(huán)境的易

21、燃，易爆性；5. 原動機(jī)外形尺寸與原動機(jī)搭配合適，機(jī)組外形美觀，便于安裝和檢修。因電機(jī)功率為200KW，且本乳化液泵多用于井下，為保安全，故選擇YB315L2-4 型防爆電機(jī),轉(zhuǎn)速 1480r/min。第三節(jié) 齒輪和軸的設(shè)計(jì)及校核一.一級變速的計(jì)算及校核齒輪傳動的失效形式主要是齒的折斷和齒面的損壞。齒面的破壞又分為齒面的點(diǎn)蝕，膠合，磨損，塑性變形等。由于乳化液泵的齒輪封閉帶箱體中，并得到良好的潤滑，因此屬于封閉傳動。在封閉齒輪傳動中，齒輪的失效形式主要是齒面點(diǎn)蝕，齒面膠合，齒輪折斷。齒輪齒面膠合強(qiáng)度的計(jì)算是以限定接觸處的瞬時溫度的溫升，保證潤滑不失效為計(jì)算準(zhǔn)則，目前只在汽輪機(jī)，船舶等高速，重載

22、傳動中試用，尚有待進(jìn)一步的驗(yàn)證和完善。故對一般的閉式齒輪傳動目前只以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞極限強(qiáng)度為計(jì)算準(zhǔn)則。為防止過載折斷和輪齒塑性變形，還要進(jìn)行短期過載的靜強(qiáng)度計(jì)算。接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算依據(jù) ，因此節(jié)點(diǎn)處的綜合曲率半徑值不是最小值，但該處一般只有一對齒嚙合，而且在節(jié)點(diǎn)方向附近的齒根往往先發(fā)生點(diǎn)蝕。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算是以受拉力為計(jì)算依據(jù)，因?yàn)楫?dāng)齒輪長期工作后，在受拉力和壓力將先后產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋發(fā)展、速度前者較慢，后者較快，故輪齒疲勞折斷通常是從受拉力開始發(fā)生。為了對輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行理論分析和計(jì) 算 ，必須先確定齒根危險(xiǎn)截面的位置。確定齒根危險(xiǎn)部分的剖面的方法

23、有很多， 其中以兩直線與齒根圓角曲線相切，連接兩切點(diǎn)的剖面即為齒根的危險(xiǎn)剖面。下面就是對乳化液泵齒輪進(jìn)行強(qiáng)度較核。因傳動力矩較大，批量較小，故小齒輪用 42SiMn，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229-286HBS，s= 785MPa,s= 510MPa; ，大齒輪用 35SiMn，調(diào)質(zhì)處理，硬度 196-255HBS，Bss= 785MPa,s= 510MPa; 精度 8 級。齒寬系數(shù)y由機(jī)械設(shè)計(jì)表 610y=1.2。Bsddn1480由已知：該齒輪是閉式直齒圓柱傳動， i=u= o = 2.277 ,受中等沖擊，n650單向工作，（一天 24 小時），工作情況如下：一天24 小時，每天200 天，使用

24、年限一年。取 Z1= 21, Z2= iZ1= 2.277 ´ 21 = 47.8二.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算1. 初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩TT = 9.55´106P2001 = 9.55´106 ´= 1.291´10 6N · mm11N11480齒寬系數(shù) y由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-22 取y=1dd接觸疲勞強(qiáng)度極限由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-22(i)T =98116N.mm1s=750MPaH lim1小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N= 60n g t1h= 60n g ts=700MPaH lim 2= 60´1480´1&#

25、180; 4800 = 4.262´108 ；= 60´ 650´1´ 4800 = 1.872´108 ；22h查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-11初選接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)ZN，最小安全系數(shù) S為H sinæ 109 ö0.057æ109ö0.057Nøèç÷Z=N11= ç÷è 1.632 ´108 ø= 1.109;，S= S= 1=æ 109 öæZç÷ç109&#

26、246;0.057÷= 1.100H min1H min2èN 2N2øè 1.872 ´108 ø初步計(jì)算接觸許用應(yīng)力s由圖 623 查取工作硬化系數(shù)Z= 1.12HWs= s H min1ZN1H 1SH min1= 750 ´1.109 ´1.12 = 931.6MPa1s= s H min 2 ZN 2 =H 2SH min 2700 ´1.1´1.12 = 862.4MPa1因電機(jī)驅(qū)動工作機(jī)載荷平穩(wěn)，查機(jī)械設(shè)計(jì)表 3-1 得使用系數(shù) KA由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-7KA=1.25動載系數(shù) KvK

27、 =1.15v齒向載荷分布系數(shù) K bKb = 1.07齒間載荷分配系數(shù) KaKa = 1.1則K = K K K K= 1.25´ 1.15´1.0´7Avba查機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-11 ，表 3-2 得1=.11.69ZH = 2.5,ZE = 189.8MPa ，取 Ze = 0.9on1480傳動比 i= 2.277n650初步計(jì)算小齒輪直徑 d1æ ZZ Zö2KTi +1d ³ 41.63 çHEe ÷ ×1 ×= 106.8mm取d= 108.6mmèø1sYi1HP

28、d初步計(jì)算齒寬bb =ydd1= 1´106.8 = 106.8mm取小齒寬 b1= 114mm, 大齒寬b2= 109mmdm= 1z1= 108.6 mm = 5.2mm, 取 m=6.212. 校核計(jì)算齒輪節(jié)圓直徑d ' = d11d ' = d22= z m =21 ´6 mm =126;1= z m =48 ´6 mm = 288 mm.2圓周速度vv =p d n1 160 ´= p ´126 ´1480m / s = 9.76m / sv = 9.76 m / s驗(yàn)算s= Z ZZ2KTi +1×

29、;×bd 211iHEHe100060 ´1000= 268.4´1´ 2.5´ 0.9´1.69´1.291´106´ 2.286 +1MPa = 814.5MPa < 862.4MPa.108.6´12622.286計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整，否則調(diào)整后還應(yīng)再進(jìn)行驗(yàn)算。3. 確定傳動主要尺寸實(shí)際分度圓直徑dd= m ´ z11= 6´ 21 = 126mmd= m ´ z= 6´ 48 = 288mm22中心距 aa =

30、m (z1+ z )6 ´(21+ 48)2=mm = 207mma = 207mm齒寬 bb =ydd122= 1´108.6 = 108.6mmb1= 114mm4. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算b= 109mm2齒形系數(shù)YFa由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 6-18YFa1Y= 2.78= 2.35應(yīng)力修正系數(shù)YSa由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 6-19YSa1Fa 2= 1.56彎曲疲勞極限sF limYSa 2由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-24（i）得= 1.7彎曲最小安全系數(shù) SF mins= 280MPaF lim1s= 240MPaF lim1由機(jī)械設(shè)計(jì)表 6-12SF min1 = SF min2 = 1.25

31、應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NN= N= 60g n tLL1V 1h= 60 ´1´1480 ´ 4800N= 4.262´108L1N= 60g n t22 h= 60´ 650´1´ 4800N= 1.872´ 1082彎曲壽命系數(shù) Y由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-13NY= æ 3´106 ö = æ3´106ö0 . 0 2ç÷÷ø1çN 1èNè 4.262 ´108 ø= 0.90

32、6Y= æ 3´106 ö = æ3´106ö0.02 =ç÷çN 2N÷1.872 ´1080.921è2øèø試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST，按國家標(biāo)準(zhǔn)取 YST= 2.0 ， YX= 0.98許用彎曲應(yīng)力 sFssYY Y280 ´ 0.906´0.9´82.0=FP1F li m 1 N 1 XSF mi n 1ST =1.25= 397.8MPassYY Y240 ´ 0.921´ 0.9

33、8´ 2.0=FP 2F lim2N 2 XSST =1.5= 346.6MPaF min 2比較YY2.78´1.56Fa1sSa1 =397.8= 0.0109,F1YY2.35´1.7Fa 2sSa2 =346.6= 0.0115,F 2YYYYFa1sSa1 Fa 2sSa2，應(yīng)按大齒輪校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度1 Ys= 2KTF1F 2YY=´ 2.35´1.7 ´ 0.73 = 168MPa <2´1.69´1.291´106s F 2bd m1Fa 2Sa 2 e100´126&

34、#180; 6F 2= 346.6MPa.彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。三.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 選擇軸的材料選擇軸材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能查機(jī)械設(shè)計(jì)表 19.1-1 得抗拉強(qiáng)度s= 650MPab屈服極限s= 360MPas彎曲持久極限s= 270MPa-1剪切持久極限t= 155MPa-1軸的許用彎曲應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計(jì)表 2-7 得s2. 初步計(jì)算軸徑-1 b= 60MPa查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表 2-6C=1103Pnd= Cmin= 110´= 60.55mm2003 1480考慮到軸端裝聯(lián)軸器需開鍵槽，將其軸徑增加4%-5%，故取軸的直徑為65mm.由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊表 22.1-1，

35、取工作情況系數(shù)k = 2計(jì)算轉(zhuǎn)矩TP= KT = 2.3´ 9550= 2 ´ 9550 ´200= 2581.08 N · mc聯(lián)軸器的選擇 ：根據(jù)dminn1480和Tc查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 22.5-37 取 LH6 彈性柱銷聯(lián)軸器 ZC 70 ´107JB65 ´142公稱轉(zhuǎn)矩 3150 Tn/ N.mm ；許用轉(zhuǎn)速 2800 n / min ；Tc= 2581.08 £ Tn由于選取聯(lián)軸器的內(nèi)徑為 65，故取最小軸徑為 65。軸承的選擇：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)負(fù)表 4.2選用深溝球軸承 6214，則軸承各項(xiàng)系數(shù)為d =

36、 70mm, D = 125mm, B = 24mm, rs= 1.5mm, da= 79mm,D= 116mm, raas= 1.5mm, Cr= 60.8KN鍵的選擇：查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐表 18-1選用10 ´ 8 ，長 45mm 普通平鍵。要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的拆裝順序和固定方式。由于軸為齒輪軸，齒輪的左端，右端有軸肩，軸承。這樣齒輪軸的機(jī)構(gòu)就確定了。軸承對稱地安裝與齒輪軸的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合和軸承蓋固定。由機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊圖 7-1-7，表 7-1-16 得具體尺寸如圖 1.a 所示。小齒輪受力轉(zhuǎn)矩T = 9.55 ´10613.

37、軸的較核計(jì)算齒輪受力直齒輪螺旋角齒輪直徑小輪bd= 00= 126mmP = 9.55 ´106 ´ 200T = 1290541N × mmn1480圓周力Ft= 2Td1= 2 ´1290541N × mm126mm= 20485NFt= 20485N徑向力Fr= F tana = 20485tan 200 = 7455N.Ftr= 621N軸向力F= Fattan b = 11615´ tan0 N = 0NFa= 0N畫齒輪軸受力圖見圖 a 計(jì)算支承反力F×130 - F (130+125) + F×(13

38、0+125 + 85) = 0（1） 水平面反力AHF+ FAHBHtBH= F = 20485Nt得 F= 8292N; FAHBH= 12193NC 點(diǎn)彎距M= FCHt×85 = 1741225N × mmD 點(diǎn)彎距M= FDHBH× 21 = 256053N × mmF ´ 8585´ 7455F=r=N = 3017.5N（2） 垂直面反力AV125 + 85210F= F- FBVAVr= 3017.5N - 7455N = -4437NC 點(diǎn)彎距MCV= F´125 = 3017.5N ´ 125mm

39、 =377187.N5AV× mmD 點(diǎn)彎距MDV= F´ 21 = -4437.5N ´ 21mm = -93187.5N × mmBV水平面 (xy) 受力圖見圖 c垂直面 (xz) 受力圖畫軸彎矩圖 水平面彎矩圖見圖 e見圖 d垂直面彎矩圖見圖 f合成彎矩C點(diǎn)合成彎矩 M =M 2+ M 2= 1781610 N.mmCHCVM 2DH+ M 2DVD點(diǎn)合成彎矩 M = 272483N.mm軸受轉(zhuǎn)矩T = 1290541 N × mm許用應(yīng)力值由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-4 ，查得s0 bs= 140MPa= 80MPa-1 bs60應(yīng)力校正系數(shù)a

40、= -1b= 0.57 » 0.6a = 0.6sMC2 + (a T )20 b當(dāng)量轉(zhuǎn)矩M '=MD2 + (a T )2C102.5= 1942605N.mmM '=D= 820869N.mm當(dāng)量彎矩在小齒輪中間截面處校合軸的強(qiáng)度C截面處當(dāng)量彎矩為M 'M 'M '=M 2 + (a T )2P= 79586.69N mms ' =c =c= 40.6MPa < s= 60MPacW0.1d 3-1b='s ' = MDM= 27.9MPa < s'D= 60MPacW0.1d 3-1b所以 C

41、截面和 D 截面安全。AFFatC FrDFAHFAVBF FBH BVFtFBVMDHMCHFaFrFAVFBVMDVMCV1.15 ps第四節(jié)連桿尺寸的初步確定1. 查機(jī)械設(shè)計(jì)大典0.72)P曲軸軸拐的直徑d = (0.5431.5´ p ´ 452 ´1.154= (0.54 0.72)= (0.54 0.72 )= 12m9 m取 d = 130mm查中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典表 25.4-4，取連桿大頭軸瓦外徑 DL2= 130mm 壁厚dT= 3.5mm連桿各部分尺寸的確定，查內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)表 6-1，如圖 1；連桿大頭直徑D'2= D= 130mmL2連桿

42、大頭外徑D'2/ D = 0.68 0.76D = 171mm連桿座螺釘厚度H3連桿體螺釘厚度H4/ D'2/ D'2= 0.45 0.5H3= 0.35 0.5H4= 59mm= 59mm連桿小頭外徑D1連桿小頭襯套內(nèi)徑d1/ d = 1.2 1.35D1/ D = 0.35 0.38d1= 156mm= 60mm查機(jī)械設(shè)計(jì)大典取小頭襯套外徑dL= 66mm,寬度bx= 72mm連桿小頭直徑D' = d1LD' = 66mm1連桿兩螺栓中心距C / D'2= 1.2 1.3C = 156mm連桿座螺釘平均直徑dm/ D = 0.12 0.14d

43、m= 21mm連桿體平均直徑H/ D = 0.3 0.4mH= 51mmm連桿體厚度H/ B = 1.4 1.8mB = 28mmrS66連桿長度l =l = 2l = 2 ´ 0.17= 194mm.B = (0.88 0.94)b1x= 632. 連桿質(zhì)量的確定由以上尺寸可得，連桿小頭體積éæ D ö2æ d ö2 ùéæ 156 ö2æ 60 ö2 ùV = êp ç1 ÷-p ç1 ÷ ú B =

44、ê3.14´ç÷- 3.14´ç÷ ú´ 631êëè 2 øè 2 ø úû1êëè2øè 2 ø úûV = 1025498.88mm31連桿大頭體積éæ D ö2æ D ö2 ùéæ 171 ö2æ 130 ö2 ùV= &

45、#234;p ç 2 ÷-p ç2 ÷ ú B= ê3.14 ´ç2÷- 3.14 ´ç2÷ ú ´ 682êëèøè 2 ø úû2êëèøèø úûV= 658762.58mm32螺釘體積éæ dö2(m)ùéæ 21 ö2&

46、#249;V = 2 êp ç 2 ÷ × H+ Hú B= 2 ´ ê3.14 ´ç 2 ÷ ´118ú ´ 683êëèø34 úû2êëèøúûV = 81699.66mm33連桿體的體積pV= F l =4m4 ´ 512 ´ 28 = 114339.96mm3連桿的總體積V = V +V12+V +V34= 18803

47、01.08mm3連桿材料選用 45 鋼，其密度為7.5g / cm3連桿的質(zhì)量m » 14kg圖 1第五節(jié)曲軸的設(shè)計(jì)與較核在往復(fù)泵中，曲軸是把原動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為柱塞往復(fù)運(yùn)動的重要部件之一。工作時，它將承受周期性的交變載荷，產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，因此也是曲軸連桿機(jī)構(gòu)中最重要的受力部件。一.曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. BRW315/31.5 型乳化液泵的曲軸是兩支承五曲拐曲軸。因其支承少，使曲軸和機(jī)體的加工量減少，傳動端裝配也簡單；相反地，因曲柄錯角為 72 的五拐二支承曲軸不能簡化為平面曲軸，故受力狀況復(fù)雜，剛度和強(qiáng)度較差，在同等條件下就顯得粗笨。2. 曲軸各部件名稱（1）.軸端

48、軸中心線與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心的軸向端部叫軸端。軸的外伸端叫前端。因前端一般均與原動機(jī)或泵外減速機(jī)相連，并做為總體扭矩的輸入端，故前端也叫輸入端。相對的另一端叫后端，也叫尾端。（2）.軸頸 包括主軸軸頸，曲柄頸。主軸頸系指軸端上安裝主軸承（滾動軸承）或曲軸支承在機(jī)體主軸承上的部件。曲柄頸是指曲柄上與連桿大頭連接的部件（也叫連桿軸頸），他與主軸頸不同心。（3）.曲拐，曲柄，曲柄半徑曲軸上連接主軸頸和曲柄頸或兩相鄰曲柄銷的部位，叫曲柄。前者又稱為短頸， 后者又稱為長頸。曲柄和曲柄頸的組合體稱為曲拐。靠近主軸頸的曲拐較短，又叫短拐；連接兩曲柄頸的較長的，叫長拐。由主軸頸中心到任意曲柄頸中心的距離稱為曲柄

49、半徑。3. 曲拐布置或曲柄錯角選定曲軸的拐數(shù)和曲柄錯角主要取決于泵的形式，聯(lián)數(shù)和作用數(shù)的選擇。曲柄錯角選擇還應(yīng)該考慮到有利于流量不均勻（性）度，慣性力和慣性力矩的平衡并有利于兩主軸頸處撓曲變形相接近。因此對于五聯(lián)單作用泵，錯角均為 72 度。4. 曲軸支承和軸承的選擇五拐曲軸大多為兩支承的，支承處安裝主軸承。二支承五拐曲軸的剛度較差，主軸承處的主軸頸變形，傾角較大，故主軸承多采用允許傾角較大的調(diào)心滾子軸承。主軸軸承型號 23028C/W33。5. 軸頸由于制造工藝的原因，短在曲軸的軸頸一般均制成實(shí)心圓柱體。BRW315/31.5 乳化液泵曲軸即采用這種實(shí)心圓柱體形式，因此是鍛件。6. 曲柄往復(fù)

50、泵曲軸常采用的曲柄外形有橢圓形， 圓形和矩形三種形式。其中BRW315/31.5 乳化液泵采用圓形，起特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，有利于曲軸平衡；加工方便；但材料利用率次于橢圓形曲柄。成形方法：一般為鍛造成形，也有用棒料車削而成的。這種曲軸外形適用于小批量生產(chǎn)各種類型泵，特別是多支承曲軸圓形曲柄可兼作中間支承頸。曲柄設(shè)計(jì)原則總是盡肯能的將曲柄不 影響強(qiáng)度的多余金屬去掉，以減少曲柄重量，減少旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量。7. 過渡圓角當(dāng)泵工作時，軸頸與曲柄頸連接處最容易形成應(yīng)力集中，而導(dǎo)致曲軸早期破壞， 因此在此處采用圓滑過渡的圓角以提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。過渡圓角常見形式有單圓弧過渡圓角和雙圓弧圓角、內(nèi)凹過渡圓角。BRW3

51、15/31.5 乳化液泵采用最常見的是過渡圓角，我設(shè)計(jì)采用單圓弧過渡。這種過渡圓角的特點(diǎn)是：可減少軸頸與曲軸相連處的應(yīng)力集中，疲勞強(qiáng)度較高， 并便于軸頸和圓角部分的加工。其中 r=(0.05-0.1)D 式中 D 為曲柄頸直徑。r1t1,t1 由具體結(jié)構(gòu)決定，但不應(yīng)小于 2mm。圓角面光潔度 0.8。過渡圓角設(shè)計(jì)是應(yīng)注意： 圓角半徑越大，應(yīng)力集中就越小，曲軸疲勞強(qiáng)度就越高；但軸頸有有效工作長度變短且圓角制造質(zhì)量也難保證，因此應(yīng)合理選取。 軸頸圓柱面和過渡圓角表面應(yīng)為一次磨成，保證銜接處過渡平滑。對重要曲軸、圓角表面應(yīng)施以滾壓，以提高疲勞強(qiáng)度的范圍。 同一曲軸上的圓角，包括軸頸突然變化處的圓角

52、r1 應(yīng)盡量取同一圓角半徑， 以利于加工。8. 軸端軸前端一般與皮帶輪、齒輪、聯(lián)軸器等連接，連接必須可靠。軸端見形式是： 前端多為圓柱體或圓錐體，后端多為圓柱體。圓柱軸端加工方便，但拆卸較困難。圓柱面配合一般為 H7/K6、H7/js6，光潔度 0.8。軸端有中心孔，一般取 GB145-1985 選取 60 度中心孔。9. 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則（1） 曲軸各部件的尺寸和形狀應(yīng)在保證強(qiáng)度和剛度的條件下確定，不影響強(qiáng)度和剛度的部件只要是制造工藝允許并易于實(shí)現(xiàn)的就應(yīng)當(dāng)去掉，以便于減輕重量。另外工作表面尺寸應(yīng)考慮到相關(guān)文件（軸承內(nèi)孔等）尺寸和尺寸數(shù)列的標(biāo)準(zhǔn)化，最后進(jìn)行圓整；（2） 曲柄、曲軸頸尺寸和形狀、曲柄半徑、曲柄間錯角以及曲柄頸軸間距應(yīng)均等，兩主軸頸間距也盡可能小，并盡量使主軸間距小的同時盡可能（減?。ηS幾何中心的不對稱，以利于泵運(yùn)轉(zhuǎn)是慣性力矩的平衡。（3） 曲軸各工作表面過渡圓角在條件允許下應(yīng)力要求做好表面硬化處理并有足夠的尺寸精度和表面光潔度以減少應(yīng)力集中，提高各工作表面耐 磨性和疲勞強(qiáng)度。（4） 曲軸各部件形狀尺寸選擇還應(yīng)考慮到制造和拆裝維修方便。如圖 2。L56.5L63LLLL65.5LLLL10 L65.5 65.5 65.5L65.5 65.5 65.5 65.5 63 56.5FLZLR2R4NTKz1IVT5KTNAzVI2T