【基于螺旋推進(jìn)器的藥丸擠壓裝置設(shè)計(jì)案例】3800字

基于螺旋推進(jìn)器的藥丸擠壓裝置設(shè)計(jì)案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u5614基于螺旋推進(jìn)器的藥丸擠壓裝置設(shè)計(jì)案例綜述 1119001.1動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1218071.4.1傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 2287841.4.3錐齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算 33924⑴錐齒輪的材料及熱處理方法 417566⑵按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 4780⑶按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 6123721.4.4空心軸的校核計(jì)算 79334⑵按彎扭合成應(yīng)力校核空心軸的強(qiáng)度 829456⑵精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 12269971.4.5軸承的校核計(jì)算 16302361.2螺旋推進(jìn)裝置設(shè)計(jì) 19擠壓裝置的初步設(shè)計(jì)是利用螺旋推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)、擠壓和藥料的重力作用下，藥料被擠成條從出料口送出。所以我們的初步思想是設(shè)計(jì)一個(gè)合理穩(wěn)定的減速以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)時(shí)螺旋推進(jìn)器工作。所以我們可以將我們的設(shè)計(jì)初步分為傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，螺旋推進(jìn)器的設(shè)計(jì)。1.1動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.1.1傳動(dòng)參數(shù)我們可以先大致決定螺旋推進(jìn)裝置的大致轉(zhuǎn)速。由于任務(wù)書中規(guī)定每分鐘需要完成200-400粒每分鐘，之后的成丸裝置暫時(shí)考慮一次成丸10粒。所以大致需要20-40次的成丸運(yùn)動(dòng)，這里我們選取中間數(shù)值300顆，30次成丸。所以我們需要每?jī)擅胪瓿梢淮螚l狀藥泥切割。主軸轉(zhuǎn)速先設(shè)定為144轉(zhuǎn)每分鐘。電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為：式中：為這次的設(shè)計(jì)里面的總效率，其中電機(jī)和聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，一對(duì)錐齒輪嚙合傳動(dòng)效率為。一般略大于選型時(shí)根據(jù)的輸出功率，所以查表后選擇。1.2.1電機(jī)的選擇電機(jī)我們根據(jù)估算可以得到大致的轉(zhuǎn)速，由于只有一對(duì)錐齒輪減速的減速機(jī)構(gòu)能夠帶來(lái)的減速比并不大，所以看來(lái)看去我感覺(jué)用500r/min，且它的輸出轉(zhuǎn)矩為左右。因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速為為144r/min，所以我們?cè)炝C(jī)中的錐齒輪的傳動(dòng)比。1.4.1傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算（1）空心軸和錐齒輪軸的傳動(dòng)比錐齒輪組的傳動(dòng)比為：。（2）動(dòng)力參數(shù)的統(tǒng)計(jì)各軸轉(zhuǎn)速：電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速，錐齒輪軸的轉(zhuǎn)速，空心軸的轉(zhuǎn)速。各軸的輸入功率如下所以：電動(dòng)機(jī)軸輸出功率錐齒輪軸空心軸各軸輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩錐齒輪軸空心軸將以上算的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表，如表3-1表3-1動(dòng)力參數(shù)表軸名電動(dòng)機(jī)軸錐齒輪軸空心軸參數(shù)轉(zhuǎn)速n(r/min)500500144功率P(kW)2928.725.8轉(zhuǎn)矩T(N·mm)5.54×1055.46×1051.71×106傳動(dòng)比i1.001.47效率0.990.901.4.3錐齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算錐齒輪嚙合結(jié)構(gòu)如圖所示。圖3-5錐齒輪結(jié)構(gòu)圖經(jīng)過(guò)排查手冊(cè)中的數(shù)據(jù)手冊(cè)第二卷，得出了我們?cè)炝C(jī)的載荷系數(shù)。令，稱為錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)，通常取，這里去最常用的值。根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，錐齒輪壓力角暫定為。由表得得。⑴錐齒輪的材料及熱處理方法小齒輪材料其實(shí)沒(méi)有什么好去選擇的，一般都是40Cr，當(dāng)然也要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，一般這樣處理后的硬度為280HBS（布氏硬度），大齒輪其實(shí)也是一樣的，我們一般用的材料都是45鋼，大齒輪在進(jìn)行了調(diào)質(zhì)的處理后一般可以得到硬度為240HBS。通常這個(gè)尺寸的錐齒輪組中小齒輪的齒數(shù)我們一般會(huì)取，則對(duì)應(yīng)之前計(jì)算的傳動(dòng)比，大齒輪齒數(shù)為，取。此時(shí)，與直接計(jì)算得出的1.47相差0.06，誤差為2%，問(wèn)題不大，我覺(jué)得很棒。⑵按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算①小齒輪分度圓錐角所以大齒輪分度圓錐角。②按公式計(jì)算錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)，則小齒輪的當(dāng)量齒數(shù)為，大齒輪的當(dāng)量齒數(shù)為。③小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。取彎曲疲勞安全系數(shù)，由公式計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，得；。④計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。查取齒形系數(shù)得；；查取應(yīng)力校正系數(shù)得；。結(jié)果為，故將用計(jì)算模數(shù)。⑤計(jì)算錐齒輪大端模數(shù)。查表得大端模數(shù)為。⑥計(jì)算錐齒輪參數(shù)計(jì)算分度圓直徑：計(jì)算外錐距：計(jì)算齒寬：，圓整為計(jì)算平均分度圓直徑：計(jì)算錐齒輪圓周速率：⑶按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核對(duì)于壓力角的錐齒輪，齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為：式中：齒面接觸應(yīng)力；許用接觸應(yīng)力；材料的彈性影響系數(shù)，查得40Cr的彈性影響系數(shù)。①計(jì)算許用接觸應(yīng)力。按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。取接觸疲勞壽命系數(shù)；。取安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力的公式為：接觸疲勞許用應(yīng)力取較小的值。②接觸疲勞強(qiáng)度校核。按公式，得：計(jì)算結(jié)果，所以我們?cè)O(shè)計(jì)的錐齒輪組強(qiáng)度很高，完全可以滿足我們所需要的工作強(qiáng)度。1.4.4空心軸的校核計(jì)算空心軸的結(jié)構(gòu)圖為。圖空心軸的結(jié)構(gòu)圖按彎扭合成應(yīng)力校核空心軸的強(qiáng)度空心軸上的所有載荷的分布如圖所示?？招妮S的材料我們以及選擇了45鋼，當(dāng)然也要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理一下來(lái)增加他的強(qiáng)度。由之前的計(jì)算中我們已經(jīng)可以知道的是右端的扭矩。YY1Y2T2FtM1FaX2X1T2FrFt受力簡(jiǎn)圖水平受力圖水平彎矩圖垂直受力圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖M2M3圖3-7空心軸的載荷分布①空心軸受力情況分析空心軸受的水平分力為：空心軸受的垂直分力為:水平最大彎矩為：垂直最大彎矩為：計(jì)算最大總彎矩。將危險(xiǎn)截面A的彎矩值列表，如表3-2。表3-2空心軸受力分析表載荷水平面垂直面支反力，，彎矩M總彎矩扭矩T②按彎扭合成應(yīng)力校核軸的硬度進(jìn)行校核時(shí)，我們根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)估計(jì)一下，取折合系數(shù)。彎扭合成應(yīng)力所適用的校核公式為：式中：軸的計(jì)算應(yīng)力；軸的抗彎截面系數(shù)；折合系數(shù)；對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力?？招妮S危險(xiǎn)截面A的內(nèi)徑為，外徑為，軸的危險(xiǎn)截面面積為：（3-21）式中。所以。軸的彎曲應(yīng)力：查得空心軸的許用彎曲應(yīng)力，因此，故安全。⑵精確校核軸的疲勞強(qiáng)度①判斷危險(xiǎn)截面空心軸截面B左右兩側(cè)由于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)即為危險(xiǎn)截面。②截面B左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面B左側(cè)的彎矩截面B上的扭矩截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力空心軸的材料我們之前討論過(guò)了，還是45鋼，要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，所以，，。經(jīng)過(guò)調(diào)查，可以知道應(yīng)力集中系數(shù)為，我們又查了一些軸的材料的常規(guī)的敏性系數(shù)為，故有效應(yīng)力集中系數(shù)為取尺寸系數(shù)扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸加工后，查了一下得到表面系數(shù)為軸因?yàn)闆](méi)有進(jìn)行過(guò)處理，即，則軸疲勞極限綜合系數(shù)為查得碳鋼的特性系數(shù)，取，取于是，彎矩安全系數(shù)為扭矩安全系數(shù)為安全系數(shù)的值為由于，可知軸安全。③截面B右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面B右側(cè)的彎矩截面B上的扭矩截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力由于，；，故彎矩安全系數(shù)為扭矩安全系數(shù)為安全系數(shù)的值為由于，可知軸安全。1.4.5軸承的校核計(jì)算由于軸的下方負(fù)載較大，所以我們對(duì)軸下方的軸承來(lái)進(jìn)行一下強(qiáng)度校核，只要這個(gè)負(fù)載最大的軸承能夠滿足我們的需要，那么整臺(tái)機(jī)器在使用的壽命年限方面就一定可以滿足我們的需求。由于負(fù)載較大，用一般的軸承估計(jì)承受不了，我們我們考慮采用一種滾動(dòng)軸承，它的國(guó)標(biāo)代號(hào)是33121GB/T297，這種軸承有著相當(dāng)大的負(fù)載承受能力，它的額定系數(shù)動(dòng)載荷為，值為。根據(jù)一般農(nóng)機(jī)的使用其情況，這種造粒機(jī)一般需要工作15年，而在這15年中一年工作大概要300天，每天的工作時(shí)長(zhǎng)也不短，大概16個(gè)小時(shí)，所以預(yù)計(jì)我們的造粒機(jī)工作壽命為我們的軸承同時(shí)要承受兩個(gè)方向上的載荷，在承受軸向載荷的同時(shí)，還有一部分的徑向載荷。根據(jù)上述的計(jì)算可以知道軸向載荷就是當(dāng)電機(jī)將扭矩傳遞過(guò)來(lái)之后，錐齒輪上受力對(duì)空心軸的表面產(chǎn)生了軸向的作用力，而且不僅這樣，在碾壓工作進(jìn)行時(shí)，對(duì)物料的擠壓還有一定的摩擦力和壓力。其中的徑向載荷就是在造粒機(jī)工作時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)的錐齒輪它對(duì)在旁邊不停旋轉(zhuǎn)的空心軸產(chǎn)生的那些徑向壓力的反作用力。徑向載荷的計(jì)算滾輪在碾壓時(shí)對(duì)有機(jī)物產(chǎn)生的總擠壓力，其中我們?nèi)∠禂?shù)，那么輥輪工作時(shí)對(duì)軸產(chǎn)生的軸向壓力就是同時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)的錐齒輪在工作時(shí)對(duì)軸產(chǎn)生的軸向的作用力就是故軸向載荷為由于根據(jù)不停翻書查找系數(shù)，我們決定系數(shù)選擇為，通過(guò)書上的公式，我們來(lái)求當(dāng)量動(dòng)載荷指數(shù)，那么我們的軸承壽命為顯而易見(jiàn)，我們的軸承十分耐用，完全滿足壽命要求。1.4.6主軸花鍵的設(shè)計(jì)花鍵和普通的鍵不一樣，普通的鍵一般都是指一個(gè)鍵，一個(gè)偏長(zhǎng)方體的鍵，在軸和軸上其他零件的配合中十分常見(jiàn)。而花鍵的聯(lián)接，也和普通鍵的連接有所區(qū)別。不在使由單一的鍵齒去和軸以及周圍的零件進(jìn)行配合，而是由自身多個(gè)鍵齒的軸去和轂孔配合，不再是像普通鍵一樣通過(guò)間隙配合安裝在軸上。齒的側(cè)面還是一樣是工作面，不僅能用在靜聯(lián)接也可以用在動(dòng)聯(lián)接。與普通的鍵聯(lián)接相比，這次選用的花鍵聯(lián)接它有著更高的承載能力，同時(shí)也能很好的保持定心性和導(dǎo)向性；這樣就能實(shí)現(xiàn)在高速旋轉(zhuǎn)下的滑動(dòng)聯(lián)接。設(shè)計(jì)中軸上花鍵主要傳遞轉(zhuǎn)矩，并起到軸端的導(dǎo)向定心作用。根據(jù)表3-1主軸零件的選用，選用花鍵規(guī)格為：（）8×32×36×6GB/T1144-1987（為齒數(shù)×內(nèi)徑×外徑