xj橡膠冷喂料擠出機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、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)2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及主要工藝參數(shù)的確定2螺桿的消耗功率與電機(jī)的選擇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7加料段機(jī)筒7中間段和擠出段機(jī)筒7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齒輪傳動(dòng)計(jì)算19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29各軸軸徑的初步估算29軸的具體結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計(jì)30各軸的強(qiáng)度校核324.4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51低速軸帶花鍵部分的強(qiáng)度校核51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)。在擠出機(jī)設(shè)計(jì)的過程中，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

3、要有很好的冷卻裝置，并且在機(jī)筒上鉆冷卻水道，用來減少膠料在擠出過程中產(chǎn)生的熱量。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Abstract The aetioporphyrin design recommended the air-cooling hello material cotter nail machine the tube to extrude the machines universe construction the design. In the extrusion machine design process

4、inter, cardinal recommend the design of the electrical engineerings select, decelerate mechanism with adjust the design of the riboside, screw such as lengthways diameter ratio, charge zone, extrusion zone of allotment. The decelerate mechanism is which extrude machine the select of the core divisio

5、n, 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 divided into the completed product sum the semiproduct, glue material in the machine tube inside the staying

6、time is longer, thereupon the requirement have the good cooling apparatus, and reduce the glue material in the extrusion process inter calorific value that produce. Key word: Air-cooling hello material cotter nail machine tube extrusion the machine screw machine of the machine decelerate principal.前

7、言螺桿擠出機(jī)已有100多年的使用歷史，由于其生產(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)工藝過程的連續(xù)化，自動(dòng)化，因此在橡膠加工過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年代中期在國(guó)際上出現(xiàn)的新一代冷喂料擠出機(jī)，它一出現(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

8、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，每單核心通過銷釘時(shí)，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，與此同時(shí)，在擠出的過程中，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

9、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程中將會(huì)受到比較大的彎曲和剪切應(yīng)力，加之銷釘材料，膠料以及意外破壞脫落或其他物品掉入膠料中易引起銷釘斷裂，彎曲，若不及時(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。為防止出現(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

10、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)筒上橫向開溝槽。在銷釘間隙處依次開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，完成加熱冷卻過程，從受力角度來說螺桿受力較為復(fù)雜，故采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

11、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)無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)的擠出機(jī)的機(jī)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，是本次的設(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（平鍵）擠出系統(tǒng)螺桿軸向力的封閉傳導(dǎo)路線如下:螺桿止推軸承軸承座箱

12、體聯(lián)接螺栓機(jī)筒聯(lián)接螺栓機(jī)頭膠料螺桿1.1工作原理直流電機(jī)通過減速機(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38CrMoAIA,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）和擠出段上。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=120×14=1680mm，將各段長(zhǎng)度分配為，加料段L1=560

13、mm,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幾何壓縮比：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和螺紋升角加料段：雙頭螺棱，寬?。?.06-0.08）D=7.2-9.6故取8mmt=（0.6-1.5）D=72-180故取150mm=21.71° 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=80mm,2=3=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

14、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r1=10mm,過渡螺紋背面，有較大的過渡圓弧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4-6mm。螺桿的消耗功率與電機(jī)的選擇功率的計(jì)算： N=D3(L/D)nk10-5 KW （1-1） 式中 D=120mm=12cm L/D=14 n臨=424/(D-1/2)r/min=122.398r/min （1-2） n=(0.1-0.7)n臨 n取40r/min K=0.0

15、05-0.067， K取0.06 故N=1231440610-5 N=58.06KW選擇電機(jī)國(guó)產(chǎn)冷喂料銷釘冷喂料擠出機(jī)的主要性能參數(shù)的類比電機(jī)功率 Pd=Pw/a 式中pw=58.06 KWa =132 33=0.963×0.993×0.97=0.84Pd=69.12KW 故取75 KW確定電機(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=40×(8-40)=320-1600r/minnd為1000r/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

16、流227A額定轉(zhuǎn)速/最高轉(zhuǎn)速為 1000/2000轉(zhuǎn)效率=88%螺桿的強(qiáng)度校核剪應(yīng)力的計(jì)算： N/mm2 Mn=9550000Nmax/nmax Nmax電機(jī)最大功率 nmax螺桿最大轉(zhuǎn)速M(fèi)n=955000090/500.7=17190000 N.mmWn=/16d13 (1-4)d1為螺桿根徑 為內(nèi)孔徑/螺紋根徑d1為120-218=84mm 取40Wn=/16843 (1-（40/84）4)=110337 mm3=17190000/110337=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 cm2 =2

17、00/4122 =22608NF=/4d12 =3.14/4842=5539mm2=22608/5539=4.1N/mm2彎曲應(yīng)力的計(jì)算最大的彎曲應(yīng)力在螺桿中部 =Mmax/WzMmax=GL/2 G為螺桿伸出的重量N，L為伸出長(zhǎng)度，=7.9103 Kg/m3G=/8(D2+Ds2)L/D127.910-3 =3.14/8×(144+72.56)×14127.910-3 =111.77Kg Mmax=111.771680/2=93887 N.mmWz=/32(d13(1-4)=3.14/32843(1-4)=1/2Wn=55169mm3G=Mmax/Wz =1.7N/mm2

18、強(qiáng)度計(jì)算：按第三強(qiáng)度理論計(jì)算 螺桿材料 38CrMoAlA= （1-3）=272N/mm2=s /ns ns=3 s=835=835/3=278.33 N/mm2 故螺桿滿足要求。第二章 機(jī)筒設(shè)計(jì) 本次設(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?。?.1-0.15）D=12-18mm 襯套外徑為152mm，外套外徑去240mm2.1加熱冷卻通道的設(shè)計(jì)和校核加料段機(jī)筒 此段需要加熱，設(shè)計(jì)時(shí)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/里面2 飽和蒸汽。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

19、，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-t1）式中 C=1col /g.c t2-t1=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%=4.2104cal/h Q機(jī)頭=0Q膠=G C膠（t出-t進(jìn)）Kcal/h （2-2）G=D3350=332 Kg/hC膠=0.45 Kcal/kg.°C t出取120 t進(jìn)取24C膠=0.4596332=14342 Kcal/hQ散=F（t機(jī)-t介）

20、 Kcal/h （2-3）F=dl=2003.1412014=1.06m2=1.02（t機(jī)-t介）/-4=3.97 Kcal/Kg .Q散=1.063.9746=194 Kcal/hQ螺=G冷螺C冷（t出-t進(jìn)）Kcal/h （2-4）G冷螺=2.5103 Kg/h C冷=1 Kcal/Kg . t出-t進(jìn)=2Q螺=2.5×103×1×2=5.0×103 Kg/h Q機(jī) =QN-Q機(jī)頭-Q膠-Q散-Q螺 （2-5） =4.2×104-0-14542-134-5000 =10.2×103 Kcal/h G=10.2×103/（

21、1×2）=5.1×103Kg/h體積流量為5.1×103 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 機(jī)筒的強(qiáng)度校核 襯套根據(jù)前面提到的材料問題可選38CrMoAl 外套材料選HT200襯套外內(nèi)徑比 K=152/120=1.261.1外套外內(nèi)徑比 K=240/152=1.581.1機(jī)筒襯套和外套都屬于厚壁圓筒 膠料壓力P=107Pa a工作應(yīng)力 b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2.1a1襯套內(nèi)壁處：r=-P=-107Pat=PR22+R12)/(R22-R1

22、2) （2-6）=1071202+602)/(1202-602)=1.7×107Pa2襯套與外套結(jié)合面處：r=PR12/(R22-R12)(1-R22/r2) （2-7）=107×3600/10800(1-1202/762)=-5×106Pat=PR12/(R22-R12)(1+R22/r2)=1.2×107Pa3:外套軸向應(yīng)力：z=PR12/(R22-R12) （2-8）=107×3600/10800=3.3×106Pa2.2裝配應(yīng)力的計(jì)算 如圖2.1bPk=/2r/E2(R22+r2)/(R22-r2）+N2+2r/E1(r2+R

23、12)/(r2-R12)-N1 （2-9） 式中為壓配時(shí)產(chǎn)生的過盈量 0.046mmE1=206×103 N/mm2E2=150×103 N/mm2N1=0.3N2=0.25Pk=0.046/2X76/150(1202+762)/(1202-762+0.25)+2X76/206(762+602)/(762-602)-0.3 =7.7 N/mm21襯套內(nèi)壁處：r=0t=-2r2/(r2-R12)Pk =2×762/(762-602)×7.7 =-40.88N/mm22襯套外壁處：r=-Pk=-7.7 N/mm2t=-(r2+R12)/(r2-R12)Pk

24、=- (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）Pk =20176/8624×7.7 =18 N/mm24.外套外壁處：r=0t=2r2/(R22-r2 )Pk =2×76×76/(14400-5776)×7.7 =10.3 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： xd=1/2(r-t)2+(t-z)2+(z-r)21/2 （2-10）r=-107Pa =-1×10 N/mm2

25、t=1.7×107+(-40.88)=-23.88 N/mm2z=0=278.3 N/mm2xd=1/2(-10+23.88)2+(-23.88-0)2+(10)21/2=20.77< 滿足強(qiáng)度要求 (2)外套內(nèi)壁：xd=1/2(r-t)2+(t-z)2+(z-r)21/2 （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)21/2=37.96 N/mm2=65 N/mm2 < 滿足強(qiáng)度要求2.4機(jī)筒上銷釘?shù)牟贾娩N釘布置在中間段和擠出段，銷釘

26、的排數(shù)及每排的數(shù)量的選擇，根據(jù)有關(guān)材料，通過類比，一共布置8排銷釘，中間段6排，擠出段2排，而且在外套上加工螺孔，用來安裝和拆卸銷釘，注意銷釘?shù)陌惭b的應(yīng)該避開冷卻水管道。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=1MPa乘以受力面積再除以6.Qp1=6×/4×202×2/6=628N 取 650NQp1=Qp-(Cm/Cm+Cb)FQp=Qp1+(Cm/C

27、m+Cb)Fd650+0.25×3768 3475NQp取3475N螺栓受總拉力Q=Qp+(Cm/Cm+Cb)FQ=34765+0.25×3768 =4409N滿足強(qiáng)度要求條件為：d1 （2-12）螺栓查資料的=s/s=120 N/mm2 d1 17.8 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)，中間段6排，擠出段2排）3.1銷釘?shù)某醪皆O(shè)計(jì)通過查閱有關(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

28、出來，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33-38HRC。另外為了保證發(fā)現(xiàn)意外時(shí)，使銷釘螺紋損壞，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 8.7mm為考慮其安全使用，可增大銷釘直徑為12mm，小圓臺(tái)為10mm查閱資料，銷釘?shù)木o故螺紋取M18，旋合長(zhǎng)度取20mm第四

29、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，輸出端采用花鍵與螺桿聯(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=1000/50=20i1第一級(jí)傳動(dòng)比 i1=5.1i2第二級(jí)傳動(dòng)比 i2=i1/(1.3-1.4)=3.9實(shí)際總傳動(dòng)比i=i1i2=5.1×3.9=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：I軸：nI=nm=1000rpmII 軸：nII= n1/i1 =1000/5.1=196rpmIII 軸：

30、nIII= nII/i2= 196/3.9=50 rpm 螺桿nIII=50 rpm各軸的輸出功率：2=0.98 3=0.96 4=0.99I軸：PI=Pd 4=90×0.99=89.1KwII 軸：PII=Pd0112=Pd432 =90×0.99×0.98×0.96=83.82KwIII 軸：PIII=Pd011213 =Pd43222 =90×0.99×0.98×0.98×0.96×0.96 =78.86Kw螺桿：PIII2=78.86×0.96=77.28KwIII：各軸的輸出功率（各軸

31、的輸出功率乘以軸承的效率2）I軸：PI1=PI2=87.32KwII 軸：PII1=PII2=82.14KwIII 軸：PIII1=PIII2=77.28KwIV各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550Pd/nm=9550×90/1000=859.5 N.MI軸：TI=Tdi001=Tdi04=859.5×1×II 軸：TII=TIi112=Tdi04i123 =859.5×1×0.99×5.1×0.98×III 軸：TIII=TIIi223=Tdi04i123i223 =859.5×1×

32、0.99×5.1×0.98×0.96×0.96×3.9T螺= TIII 2=14980×0.98=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：TI1=TI2=850.9×II 軸：TII1=TII2=4082.7×0.98=4001.0 N.MIII 軸：TIII1=TII2=14980×0.98=14680.4 N.M 將以上各參數(shù)整理于下表4-1表4-1 減速器總體分布功率P（Kw）轉(zhuǎn)矩T N.m轉(zhuǎn)速 n(rpm)傳動(dòng)比 i 效率 輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸90859.91

33、000 10.99I軸89.1 87.32850.9833.91000 5.10.94II 軸83.8282.144082.74001.0196 3.90.94III 軸78.8677.281498014680.450 10.98螺桿77.2814680504.2齒輪傳動(dòng)計(jì)算高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核計(jì)算由于該減速器的功率較大，故大小齒輪都采用40Cr調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面強(qiáng)度為250-280HBSN1=60njLh=60×1000×1×10×300×8 =1.4×109N2=N1/i1=0.27×109ZN1=1.0 ZN2=1.

34、1 ZX1=ZX2=1 Zw=1.6 ZlvR=0.92Hlim1=Hlim2=690MpaH1=Hlim1/SHmin ZN1Zx1ZwZLVR （4-1）=634.8 Mpa H2=Hlim1/SHmin ZN2ZX2ZWZLVR=690/1.0×1.1×1.0×0.92=698.38 Mpa按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距T1=833.9N.M =8.3×105n.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 t= =20.1686°基圓螺旋角 b= =10.321

35、4°ZH= =2.46at(u+1)3 293 取295mm估算模數(shù)Mn=（0.007-0.02）×295=（2.06-5.9）取4 小齒輪齒數(shù) Z1=2acos/mn(u+1) =2×295×cos11/4×6.1 =23.72 Z2=uZ1=23.72×5.1=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 = 1i理-i實(shí)1/i理×100% =0.04/5.0=0.8%<5% 允許修正螺旋角 =arccosmn(Z2+Z1)2a =arccos4(121+

36、24)/2×295 =10.56°接近11°不用修正 齒輪分度圓直徑 d1=mnZ1/cos =4×24/cos10.56 =97.654mm d2=mnZ2/cos =492.358 mm 圓周速度 V =d1n1/60×103 =3.14×97.654×100/60×103 =5.11 故采用8級(jí)精度驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 KA=1.0 VZ/100=5.11×24/100=1.23 KV=1.17 齒寬 b=a×a=0.4×295=118 b/d1=118/97.654=1.208

37、 K=1.23 K=1.2K=KAKKVK=1.0×1.17×1.23×1.2 =1.727計(jì)算重合度： 齒頂圓直徑：da1=d1+2ham=97.654+2×4×1=105.654 da2=492.338+2ham=500.338端面壓力角：t=arctan(tann/cos)=20.3181°齒輪基圓直徑:db1=d1cost=97.654×cos20.3181° =91.578mm db2=d2cost=492.338×cos20.3181° =461.704mm端面齒頂圓壓力角：at1=

38、 arccos(db1/da1) =arccos(91.578/105.654) =21.9143° at2= arccos(db2/da2) =arccos(461.704/500.338) =22.6634 ° =1/ Z1(tanat1-tant) +Z2(tanat2-tant) = 1/ 24(0.5754-0.3703) +Z2(0.4176-0.3703) =1.695 =bsin/mn=118sin10.56/(3.14×4)=1.722Z=0.768Z=0.991基圓螺旋角：b =arctan(tancost) （4-2） =arctan(0.1

39、86×0.938) =9.897° ZH=2.46計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：H=ZHZEZZ （4-3） =2.46×189.8×0.768×0.991×=621.8 Mpa <634.8 Mpa 安全驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：Flim1=Flim2=290MpaYN1=YN2=1.0 m=4<5 Yx1=Yx2=1.0YST=2.0 SFmin=1.4 （4-4） F1=F2=414MpaZV1=Z1/cos3=24/cos310.56=25ZV2=Z2/cos3=121/cos310.56=127YFa1=2.56 YFa2=2.

40、30 Ysa1=1.65 Ysa2=1.81Y=1- =0.912 Y=0.25+0.75cos310.56/1.695 =0.670計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力：F1=YFa1Ysa1YY （4-5） =161.286<290 Mpa 安全F2=F1（Ysa2YFa2/YFa1Ysa1） （4-6） =161.286（2.20×1.81/2.56×1.65） =152.046<290Mpa 安全 主要參數(shù)如下：d1=97.654mm d2=492.338mm da1= 105.654mm da2=500.338mmdf1=d1-2(ha×+c×)mn=

41、87.657mm df2=d1-2(ha×+c×)mn =482.338mma=1/2(d1+d2)=294.5=295mm齒寬 b2=b=118mm b1=b2+(5-10)=126mm計(jì)算低級(jí)傳動(dòng)齒輪小齒輪選用40Cr，齒面硬度在250-280HBS之間大齒輪選用ZG310-570 正火處理硬度162-185 HBS之間計(jì)算壽命：N1=60njLh=60×1×10×300×8×196=2.82×108N2=2.82×108/3.9=7.2×107Zx1=Zx2=1.0 取SHmin=1.0

42、Zw=1.0 ZLVR=0.92ZN1=1.1 ZN2=1.18 Hlim1=690Mpa Hlim2=490MpaH1=Hlim1/SHminZN1Zx1ZwZLVR （4-7） =690×1.1×1.0×0.92=698.3MpaH2=(440/1.0)×1.0×0.92×1.18=477.7MpaH1 < H2 取H=H2=477.7Mpa T1=4001000N.mm 初定螺旋角=12°Z=0.989初取KtZ2t=1.0 ZE=188.9MpaU=3.9 =0.4端面壓力角=arctan(tan/cos)=2

43、0.4147°基圓螺旋角 b= arctan(tancos) =11.2868° （4-8） = =2.45 a(u+1)3 （4-9） 517.4 取520mm Mn=3.64-10.4 取6 Z1=2acos/mn(u+1) =2×520×cos12°/6×4.9 =34.6 Z2=UZ1=3.9×34.6=134.9 Z1取35 Z2取135i實(shí)=Z2/Z1=135/35=3.86i=|3.9-3.86|/3.9=1%<5% 允許修正角 =arccos =11.2547° 可不修正d1=mnZ1/cos

44、=6×35/cos11.2547° =214.118mmd2=mnZ2/cos=6×135/cos11.2547° =825.882mm周圍速度V=d1n1/60×103 =3.14×214.118×196.1/60×103 =2.2m/s 取8級(jí)精度驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度：KA=1.0 UZ1/100=2.20×35/100=0.77m/sKV=1.05 b=a.a=0.4×520=208b/d1=208/214.118=0.971 k=1.08K=1.2 K=KAkKKV=1×1.2

45、×1.08×1.05=1.361計(jì)算重合度 齒頂圓直徑：da1=d1+2ha*m=214.118+2×1×6=226.118mm da2=d2+2ha*m=825.882+12=887.882mm端面壓力角：at=arctan(tan/cos)=arctan(tan20/cos11.2547) =20.3618°齒輪基圓直徑：db1=d1cos=214.118×cos20.3618° =200.739mm Db2=d2cos=925.882×cos20.3618° =774.276mm端面齒頂壓力角：at

46、1=arccos (db1/da1) =arccos (200.788/226.118) =27.4072° at2=arccos (db2/da2) =arccos (774.276/837.882) =22.4689°=1/2Z1(tanat1-tant)+Z2(tanat2-tant) （4-10） =1/235(0.591-0.371)+135(0.414-0.371) =1/2×3.145.18+5.81 =1.750=bsin/mn=208sin11.2547°/3.14×6 （4-11） =2.15Z=0.756Z=0.990基圓

47、螺旋角：b=arctan(tancost) （4-12） =arctan(tan11.254cos20.3618) =10.5733°ZH= = =2.46計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：H=ZHZEZZ （4-13） =2.46×189.8×0.756×0.99×=416.6 Mpa <477.7 Mpa 安全Hlim1=290Mpa Hlim2=152MpaYN1=YN2=1 YX1=YX2=1.0YST=2.0 SFmin=1.4F1=414Mpa F2=217MpaYFa1=2.46 YFa2=2.22YSa1=1.65 YSa2=1.82=2

48、.15>1Y=1-(11.2547/120)=0.906Y=0.25+0.75cos3b/ =0.654計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力：F1=2K/bd1mn(YFa1YSa1YY) （4-14） =2×3.14×4001000/(208×214.118×6)×2.46×1.65×1.654×0.906 =87.04<H 414Mpa 安全 F2=F1YFa2YSa2/YFa1YSa1 （4-15） =2.22×1.82/(2.46×1.65)×87.04 =86.64<217Mp

49、a 安全低級(jí)傳動(dòng)齒輪主要參數(shù)：d1=214.118mm d2=825.882mm da1= 226.118mm da2=837.882mmdf1=214.118-2×1.25×6=199.118mm df2=810.882mma=1/2(d1+d2)=520mm齒寬 b2=b=208mm b1=b2+(5-10)=216mmZ1=35 Z2=135U=3.9 =11.2547°4.3軸及軸承的的計(jì)算與校核各軸軸徑的初步估算按扭矩強(qiáng)度來估算軸徑d: （4-16）I：高速軸 材料為40Cr A=100 P=89.1Kw n=1000rpmd=45II ：中間軸 材料為

50、45號(hào)鋼 A=110 P=83.82Kw n=196rpmd=83III： 低速軸 材料為45號(hào)鋼 A=110 P=78.86Kw n=50rpm d=128由于可能在軸上開鍵槽 為滿足軸的強(qiáng)度要求，對(duì)原軸應(yīng)加粗5%I軸：d1=45×5%+45=47.25mmII 軸：d2=83×5%+83=87.15mmIII 軸：d3=128×5%+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=374軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)I高速軸：dI1=97.654 bI1=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II 軸：d12=492.338 b12=118 dII1=214.118 bII1=216 軸承選3318E 內(nèi)徑90 T=46.5 根據(jù)軸徑 判斷鍵槽 26×18結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖圖4.3 II軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖III 軸：dII2=825.882 bI