2470 單螺桿擠出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2470 單螺桿擠出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),螺桿,擠出,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 第 4 章 減速器的設(shè)計(jì)4.1 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4.1.1 減速器傳動(dòng)比的分配，75.36?總i考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問(wèn)題，兩級(jí)大齒輪應(yīng)有相近的浸油深度。因此 = ，1i2.6。2i4.1.2 減速器各軸動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1、各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算r/min470?nr/min1.237.6/12?ir/min5.9/.23?inr/min5.9w2、各軸輸入功率的計(jì)算Kw30?dPKw7.29.11????Kw8022Kw..833??P3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 N·mN·m64.1970/.295/011 ???nTN·m523822PN·m..//334.2 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 高速級(jí)齒輪的計(jì)算1、選擇齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)、材料及齒數(shù)⑴水泥攪拌機(jī)作為一般工作機(jī)，速度不高，參考表 5.1 選用 7 級(jí)精度。⑵材料選擇。選擇小齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 240HBS，大齒輪材料為 45 鋼，正火處理，硬度為 200HBS。⑶ .7536??i⑷高速級(jí) 。6,221?ii低 速 級(jí)⑸初選小齒輪齒數(shù) =22,大齒輪齒數(shù) =2×6.2=136。1Z2Z⑹選取螺旋角 0?2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)321KT1()[]hEtdHzu??????⑴根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù) K=1.6。⑵計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩N·m64.19?T⑶選取齒寬系數(shù) =1d?⑷材料的彈性影響系數(shù) ，標(biāo)準(zhǔn)齒輪 。2/18.9MPaZE?43.2?HZ⑸ 120.78,. =.67??? ???則 端 面 重 合 度⑹按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa；大齒輪的601limH?接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa502lim?H?⑺計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 911 103.2)5308(147660 ?????hLjnN9912.02.3??u⑻基礎(chǔ)疲勞壽命系數(shù) ，.1HNK5.01?HN⑼計(jì)算基礎(chǔ)疲勞需用應(yīng)力取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1,得=0.90×600=540MPa??SKHLimNH111???MPa5.397.222 ??Li3.⑴計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，代入[ ]中較小值1dH?3211d2KT()[]hEt Hzu??????= mm3 2.6940.189.43()61.75???⑵計(jì)算圓周速度 1d6.70v./tnms??⑶確定齒輪參數(shù)mm 0'1cos6.34cos2.68ntdmz???mm1.db??mm2.5268.03nth?b/h=61.34/6.03=10.17⑷縱向重合度 01.tan.812tan62.1dz??????⑸計(jì)算載荷系數(shù) k已知 1,4.7/, k.7,.4,A vHvms ??級(jí) 精 度 查 得 動(dòng) 載 系 數(shù) .35Fk??，HFk? 1.2125AvHk?????⑹按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正所算的分度圓直徑為mm3312.561.47.tdk?⑺計(jì)算模數(shù) nm01cos.3cos163.22dmz?????4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)??213cosFasndkTYz?????? ⑴確定計(jì)算參數(shù)?計(jì)算載荷參數(shù) 1.2741.352.0AvFak?????由 查得螺旋角影響參數(shù)2.01,?? 08Y??當(dāng)量齒數(shù) 133024.7cos6vz??233015.vz?④齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為： ， ； ，92.1?FaY596.1?SaY21.?Fa。74.12?SaY⑤由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， 。8.01FNK8.02FN⑥兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為 MPa， MPa。51?E?32?E?⑦計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,得= MPaSKFENF11][??.304.580?MPa86.2.][22 ?FEF⑧計(jì)算大小齒輪 并加以比較??FasY???12.591.60.33FasY????大齒輪數(shù)值大。2..7.428Fas⑵設(shè)計(jì)計(jì)算2032.0196.8cos16.42.87nmm?????對(duì)比計(jì)算結(jié)果取 =3.于是有 ，取 23，則 n01..5nzm?取 143236.142.z?? 5、⑴計(jì)算中心距 圓整為 259.120()(314)259.3coscos6nzma?????⑵按圓整后的中心距修正螺旋角因 β 值改變不多，故參 012()()arcosars1.259nz??數(shù) 、 、 等不必修正。??kH⑶計(jì)算大小齒輪分度圓直徑mm mm102371.8cos6nzmd????201436.3cossnzmd????⑷齒輪寬度 mm mm51B24.2.2 低速級(jí)齒輪的計(jì)算1、選擇齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)、材料及齒數(shù)⑴水泥攪拌機(jī)作為一般工作機(jī)，速度不高，參考表 5.1 選用 7 級(jí)精度。⑵材料選擇。選擇小齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 240HBS，大齒輪材料為 45 鋼，正火處理，硬度為 200HBS。⑶ 。75.36??i⑷高速級(jí) 。6,221?ii低 速 級(jí)⑸初選小齒輪齒數(shù) =22,大齒輪齒數(shù) =22×6=132。3Z4Z⑹選取螺旋角 08?2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)32KT1()[]hEtdHzu??????⑴根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù) K=1.6。⑵計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩N·m215.T?⑶選取齒寬系數(shù) =1d?⑷材料的彈性影響系數(shù) ，標(biāo)準(zhǔn)齒輪 。2/18.9MPaZE?2.3HZ?⑸ 340.78,. =.6??? ???則 端 面 重 合 度⑹按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa；大齒輪的lim360H??接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPalim450H??⑺計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 932606237(8015).240hNnjL?????9914.40.1u?⑻基礎(chǔ)疲勞壽命系數(shù) ，1.3HNK10.8HN?⑼計(jì)算基礎(chǔ)疲勞需用應(yīng)力取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1,得=0.93×600=558MPa??SHLimNH111???MPa2220.9859LiK??3.⑴計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，代入[ ]中較小值1dH?3212dT()[]hEt Hzu??????= mm3 2.650189.3()105.6654????⑵計(jì)算圓周速度 2d.7.v /tnms??⑶確定齒輪參數(shù)mm 0'23cos15.6cos4.62tntdmz???mm10.db??mm2.5461.35nth?b/h=105.6/10.5=10.2⑷縱向重合度 010.8tan0.812tan82.7dz??????⑸計(jì)算載荷系數(shù) k已知 1,.3/,7k1.02,.,A vHkvms ???級(jí) 精 度 查 得 動(dòng) 載 系 數(shù) 1.2Fk??，HF? .37AvHkk????⑹按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正所算的分度圓直徑為mm3321.705.60.3tdk??⑺計(jì)算模數(shù) nm023cos.cos184.32dmz????4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)??213cosFasndkTYz??????⑴確定計(jì)算參數(shù)?計(jì)算載荷參數(shù) 1.021.26AvFak?????由 查得螺旋角影響參數(shù)2.14,?? 8Y??當(dāng)量齒數(shù) 33025.6cos1vz??4330.48vz?④齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為： ， ； ，32.61FaY?3.592Sa?4.12FaY?。41.832SaY?⑤由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， 。10.8FNK20.FN⑥兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為 MPa， MPa。51?E?382?E?⑦計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1,得= MPaSKFENF11][??0.8954?MPa2.3[] .6FEF ?⑧計(jì)算大小齒輪 并加以比較??FasY???32.61.590.34FasY????大齒輪數(shù)值大。4..8.12Fas⑵設(shè)計(jì)計(jì)算2032.650.8cos1.3.26nmm?????對(duì)比計(jì)算結(jié)果取 =4.于是有 ，則 n01.3nzm??23618z??5、⑴計(jì)算中心距 圓整為 337mm。120()(318)436.7coscosnza?????⑵按圓整后的中心距修正螺旋角因 β 值改變不多，故參 034()()arcosars18.2236nzm??數(shù) 、 、 等不必修正。??kH⑶計(jì)算大小齒輪分度圓直徑mm, mm 3102496.7cos18nzd????4013857.2cosnzmd????⑷齒輪寬度 mm mm3B454.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1 輸入軸軸Ⅰ的設(shè)計(jì)1、軸的材料選擇和最小直徑估算初選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即：126× mm,因電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑為 55mm 因?130'min1PAd 2.3479.503?此考慮到聯(lián)軸器的型號(hào)取軸的最小直徑為 mm.5mind2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)⑴各軸段直徑的確定：最小直徑，安裝大帶輪的外伸軸段， mm。1d 45min1?d：密封處軸段 =50mm。212d：滾動(dòng)軸承處軸段， =55 。滾動(dòng)軸承選取 30211，其尺寸為13 3m=55mm×100mm×22.75mm×21mm。BTDd?：過(guò)渡軸段，由結(jié)構(gòu)定， =55mm。14 14d齒輪處軸段，由于小齒輪直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。過(guò)一周和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為 45 鋼，調(diào)制處理。：過(guò)渡軸段，由結(jié)構(gòu)定， =60mm。15d15d：滾動(dòng)軸承處軸段， = =55mm。6 3⑵各軸段長(zhǎng)度的確定：由聯(lián)軸器及箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系確定， =162mm。1L 1L：由高速級(jí)小齒輪寬 確定 =75mm。2 751?Bm12L：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定 =116mm。13 3：由滾動(dòng)軸承及檔油盤裝配關(guān)系確定 =51mm。4L 143、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸入軸外伸軸段處鍵 mm×9mm-82mm；滾動(dòng)軸承與軸的配合???Lhb采用過(guò)渡配合，此軸段的直徑公差選為 。65k?4.3.2 中間軸軸Ⅱ的設(shè)計(jì)和計(jì)算1、軸的材料選擇和最小直徑的估算選擇州的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力[ ]=60MPa。1??初步確定軸Ⅱ的最小直徑，即 103 mm?230min2PAd8.49.76?由于安裝滾動(dòng)軸承取 mm。5in2?2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)⑴各軸段直徑的確定：最小直徑，滾動(dòng)軸承處軸段， = =50mm。滾動(dòng)軸承選取21d21dmin30210，其尺寸為 =50mm×90mm×21.75mm×20mm。BTDd?：由高速級(jí)大齒輪軸段， =70mm。2 2：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求， =75mm。3d 23d：，低速級(jí)小齒輪軸段 =96mm。24 24d：滾動(dòng)軸承處軸段， = =50mm。5 51⑵各軸段長(zhǎng)度的確定：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定， =45mm。21L21L：由高速級(jí)大齒輪的轂孔寬度 =70mm 確定， =70mm。B2L：軸環(huán)寬度， =5mm。2323L：有低速級(jí)小齒輪的轂孔寬度 =100mm 確定， =100mm。4L324：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定， =63mm。25 25L3、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速級(jí)大齒輪處鍵 mm×11mm-60mm；齒輪輪轂與軸的配合選18???hb為 ；滾動(dòng)軸承與軸的配合采用過(guò)渡配合，此軸段的公差直徑選為6/70rH?。5k4.3.3 輸出軸軸Ⅲ的設(shè)計(jì)1、軸的材料選擇和最小直徑估算初選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即：102× mm,因輸出軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器需?30'min3PAd45.91.37?開鍵槽，應(yīng)將軸徑增大 。 =95mm.%~5min3d3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)⑴各軸段直徑的確定：滾動(dòng)軸承處軸段， =100mm.滾動(dòng)軸承選取 30220，其尺寸為31d31d=100mm×180mm×37mm×34mm。BTDd?：過(guò)渡軸段， =105mm。3232d：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求， =110mm。3d：低速機(jī)大齒輪處軸段， =105mm。34d34：滾動(dòng)軸承處軸段， = =95mm。5 5d1⑵各軸段長(zhǎng)度的確定:由聯(lián)軸器的轂孔寬和箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，31L=220mm。：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定 =64mm。32 32L：過(guò)渡軸段， =59mm。L3L：軸環(huán)， =5mm。344：低速極大齒輪處軸段， =95mm。5 35：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定， =64mm。36L36L4、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝聯(lián)軸器的外伸軸段處鍵 mm×16mm-164mm；低速級(jí)大齒28???hb輪處鍵 mm×16mm-90mm；齒輪輪轂與軸的配合選為 ；28???Lhb 67105rH?滾動(dòng)軸承與軸的配合采用過(guò)渡配合，此軸段的直徑公差選為 。9k5、軸的校核⑴計(jì)算齒輪受力， Nmd764?05.2395760243???dTFtN87.16cos/tan.9cos/tan????r 8.10.23????t⑵作簡(jiǎn)圖如下 各支點(diǎn)位置由軸上相關(guān)尺寸確定。)(⑶計(jì)算軸的支反力、水平支反力N54.879150.2321 ????LFtNHN1..32t垂直面支反力N14.395187.321 ????LFrNVN7.0.32rV⑷軸的彎矩計(jì)算截面 處的水平彎距CN·mm32.18554.8721???LFMNH截面 處的垂直彎距N·mm.0.321NV截面 處的合成彎距 C2vHM??= 1010.4.?=184390.89 N·mm⑸作彎矩圖 )(f⑹按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度，取 ，則有6.0??3222321 17.)89.4(8914)(?????WTMcac??MPa ，故強(qiáng)度足夠。60][15.21??P 圖 4.1 軸的力學(xué)模型及彎矩、轉(zhuǎn)矩圖4.4 鍵的選擇與校核高速軸：由高速軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定：高速軸外伸軸段處鍵 1 為，mLhb80914?????標(biāo)記：鍵 ；1796/TGB中間軸：由中間軸細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定：高速級(jí)大齒輪處鍵 2 為，8標(biāo)記：鍵 。10796/018??TGB低速軸：由低速軸細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定：低速級(jí)大齒輪處鍵 3 為，mLhb852??標(biāo)記：鍵 ；/安裝聯(lián)軸器的外伸軸段處鍵 4 為（ ） ，hb16528??? mrt25.0,?標(biāo)記：鍵 。079/TGB鍵的校核由于同一根軸上的鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，所以只需校核短的鍵即可。鍵 1：高速軸外伸軸段 mm；鍵的工作長(zhǎng)度45?dmm=66mm；鍵的接觸高度 mm=4.5mm；傳遞480??bLl 95.0.??hk的轉(zhuǎn)矩 N·m；鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力[ ]=100MPa。6.91ⅠT p?kldp32??= MPa＜[ ],鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。68.245.1069?p?鍵 2：高速級(jí)大齒輪軸段 mm；鍵的工作長(zhǎng)度0dmm=42mm；鍵的接觸高度 mm=5.5mm；傳8??bLl 1.05.??hk遞的轉(zhuǎn)矩 N·m；鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力[ ]=100MPa。2.12ⅡT p?MPa＜[ ],鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠（采15.836045.03???kldp? p用雙鍵連接） 。鍵 3：低速級(jí)大齒輪軸段 mm；鍵的工作長(zhǎng)度dmm=57mm；鍵的接觸高度 mm=8mm；傳遞285??bLl 165.0.??hk的轉(zhuǎn)矩 N·m；鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力[ ]=100MPa。6.03ⅢT p?MPa＜[ ],鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。28105782.13???kldp? p4.5 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算1 滾動(dòng)軸承的確定由上確定：軸承Ⅰ為 30211 圓錐滾子軸承。 軸承Ⅱ?yàn)?30210 圓錐滾子軸承。軸承Ⅲ為 30220 圓錐滾子軸承。2 軸承Ⅰ的使用壽命校核軸承Ⅰ為 30211 圓錐滾子軸承, KN, KN, ,8.90?rC15?ro4.0e8.0,5.1?Y（1） 計(jì)算兩軸受到的徑向載荷 FNV1、F NV2 NFNVHN 2.86.318.22121 ????903545022?（2） 求兩軸的計(jì)算軸向力 Fa1、F a2軸承派生軸向力 Fd=eFN 查表得 e=0.37Fd1=0.37FN1=0.37 886.2=327.9N；F d2=0.37FN2=0.37 1603.9=593.4N??Fa1=Fae+Fd1=667.8+886.2=1554N；F a2=Fd2=593.4N（3） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P1 和 P2；eNa??3.286154eNa???37.096452查手冊(cè)得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為X1=0.4 Y1=1.6；X 2=1 Y2=0因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，去 fp=1.5P1=fp(X1FN1+Y1Fa1)=1.5 (0.4 886.2+1.6 1554)=4261.32N??P2=fp(X2FN2+Y2Fa2)=1.5 (1 1603.9+0 593.4)=2405.85N（4） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?P1＞ P2，所以按軸承 1 的受力大小驗(yàn)算＞5 年,軸承具有足夠的壽命。年1)32.46908(76)(601 ????CnLrh4.6 潤(rùn)滑與密封1 齒輪的潤(rùn)滑經(jīng)過(guò)齒輪零件的設(shè)計(jì)后，由于齒輪的圓周速度 m/s，采用浸油潤(rùn)滑。12＜v2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑由滾動(dòng)軸承的的圓周速度可以選擇軸承為脂潤(rùn)滑。4.7 減速器的設(shè)計(jì)資料鑄鐵減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 mm（低）5.29?a箱座壁厚 = mm,取 =10mm?487.302.???箱蓋壁厚 = mm，取 =9mm111箱座凸緣的厚度 =1.5 =1.5×10=15mmb?箱蓋凸緣的厚度 =1.5 =1.5×10=15mm1箱底座凸緣的厚度 =2.5 =25mm2箱座肋厚 ≈0.85×10=8.5mmm箱蓋肋厚 ≈0.85×10= 8.5mm1地腳螺栓直徑與數(shù)目 mm，2?fd6n軸承旁連接螺栓直徑 mm1075.f箱座箱蓋連接螺栓直徑 mm,取 1221).~(?fd聯(lián)接螺栓直徑 mmd6?沉頭座直徑 mmD43凸緣尺寸 mm， mm2min1C24min定位銷直徑 mmd15)8.0~7(??d軸承蓋螺釘直徑 mm3f吊環(huán)螺釘直徑 =12mm5D大齒輪圓頂與箱體內(nèi)壁距離 ，取 10mm1??2.?