單螺桿擠出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【SJ-150】
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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,考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問題,兩級(jí)大齒輪應(yīng)有相近的浸油深度。因此=,。4.1.2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/minr/minr/minr/min2、 各軸輸入功率的計(jì)算KwKwKwKw3、 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算NmNmNmNm4.2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)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。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。.高速級(jí)。初選小齒輪齒數(shù)=22,大齒輪齒數(shù)=26.2=136。選取螺旋角2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)工作條件,選取載荷系數(shù)K=1.6。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 Nm選取齒寬系數(shù)=1材料的彈性影響系數(shù),標(biāo)準(zhǔn)齒輪。按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)基礎(chǔ)疲勞壽命系數(shù),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=0.90600=540MPaMPa3.計(jì)算小齒輪分度圓直徑,代入中較小值 =mm 計(jì)算圓周速度 確定齒輪參數(shù) mm mmmmb/h=61.34/6.03=10.17 縱向重合度 計(jì)算載荷系數(shù)k已知, 按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正所算的分度圓直徑為mm 計(jì)算模數(shù) 4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷參數(shù)由查得螺旋角影響參數(shù)當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為:,;,。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得彎曲疲勞壽命系數(shù),。 兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為MPa,MPa。 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=MPaMPa計(jì)算大小齒輪并加以比較 大齒輪數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果取=3.于是有,取23,則 取143 5、計(jì)算中心距圓整為259. 按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多,故參 數(shù)、等不必修正。 計(jì)算大小齒輪分度圓直徑 mm mm齒輪寬度mmmm4.2.2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)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。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。高速級(jí)。初選小齒輪齒數(shù)=22,大齒輪齒數(shù)=226=132。選取螺旋角2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)工作條件,選取載荷系數(shù)K=1.6。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 Nm選取齒寬系數(shù)=1材料的彈性影響系數(shù),標(biāo)準(zhǔn)齒輪。按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)基礎(chǔ)疲勞壽命系數(shù),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=0.93600=558MPaMPa3.計(jì)算小齒輪分度圓直徑,代入中較小值 =mm 計(jì)算圓周速度 確定齒輪參數(shù) mm mmmmb/h=105.6/10.5=10.2 縱向重合度 計(jì)算載荷系數(shù)k已知, 按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正所算的分度圓直徑為mm 計(jì)算模數(shù) 4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷參數(shù)由查得螺旋角影響參數(shù)當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為:,;,。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得彎曲疲勞壽命系數(shù),。 兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為MPa,MPa。 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=MPaMPa計(jì)算大小齒輪并加以比較 大齒輪數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果取=4.于是有,則 5、計(jì)算中心距圓整為337mm。 按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多,故參 數(shù)、等不必修正。 計(jì)算大小齒輪分度圓直徑 mm, mm 齒輪寬度mmmm4.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1輸入軸軸的設(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:126mm,因電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑為55mm因此考慮到聯(lián)軸器的型號(hào)取軸的最小直徑為mm.2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸段直徑的確定:最小直徑,安裝大帶輪的外伸軸段,mm。:密封處軸段=50mm。:滾動(dòng)軸承處軸段,=55。滾動(dòng)軸承選取30211,其尺寸為=55mm100mm22.75mm21mm。:過(guò)渡軸段,由結(jié)構(gòu)定,=55mm。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。:滾動(dòng)軸承處軸段,=55mm。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。:由高速級(jí)小齒輪寬確定=75mm。:由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定=116mm。:由滾動(dòng)軸承及檔油盤裝配關(guān)系確定=51mm。 3、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸入軸外伸軸段處鍵mm9mm-82mm;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。4.3.2中間軸軸的設(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。初步確定軸的最小直徑,即103mm由于安裝滾動(dòng)軸承取mm。2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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30210,其尺寸為=50mm90mm21.75mm20mm。:由高速級(jí)大齒輪軸段,=70mm。:軸環(huán),根據(jù)齒輪的軸向定位要求,=75mm。:,低速級(jí)小齒輪軸段=96mm。:滾動(dòng)軸承處軸段,=50mm。各軸段長(zhǎng)度的確定:由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系確定,=45mm。:由高速級(jí)大齒輪的轂孔寬度=70mm確定,=70mm。:軸環(huán)寬度,=5mm。:有低速級(jí)小齒輪的轂孔寬度=100mm確定,=100mm。:由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定,=63mm。3、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速級(jí)大齒輪處鍵mm11mm-60mm;齒輪輪轂與軸的配合選為;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。4.3.3輸出軸軸的設(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:102mm,因輸出軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器需開鍵槽,應(yīng)將軸徑增大。=95mm.3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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=100mm180mm37mm34mm。:過(guò)渡軸段,=105mm。:軸環(huán),根據(jù)齒輪的軸向定位要求,=110mm。:低速機(jī)大齒輪處軸段,=105mm。:滾動(dòng)軸承處軸段,=95mm。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,=220mm。:由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定=64mm。:過(guò)渡軸段,=59mm。:軸環(huán),=5mm。:低速極大齒輪處軸段,=95mm。:由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定,=64mm。4、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝聯(lián)軸器的外伸軸段處鍵mm16mm-164mm;低速級(jí)大齒輪處鍵mm16mm-90mm;齒輪輪轂與軸的配合選為;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。5、軸的校核計(jì)算齒輪受力,NN作簡(jiǎn)圖如下各支點(diǎn)位置由軸上相關(guān)尺寸確定。計(jì)算軸的支反力、水平支反力NN垂直面支反力NN軸的彎矩計(jì)算截面處的水平彎距Nmm截面處的垂直彎距 Nmm截面處的合成彎距 = =184390.89 Nmm作彎矩圖按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度,取,則有MPa ,故強(qiáng)度足夠。 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,標(biāo)記:鍵;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,標(biāo)記:鍵。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,標(biāo)記:鍵;安裝聯(lián)軸器的外伸軸段處鍵4為(),標(biāo)記:鍵。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mm=66mm;鍵的接觸高度mm=4.5mm;傳遞的轉(zhuǎn)矩Nm;鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力=100MPa。 =MPa,鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。鍵2:高速級(jí)大齒輪軸段mm;鍵的工作長(zhǎng)度mm=42mm;鍵的接觸高度mm=5.5mm;傳遞的轉(zhuǎn)矩Nm;鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力=100MPa。MPa,鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠(采用雙鍵連接)。鍵3:低速級(jí)大齒輪軸段mm;鍵的工作長(zhǎng)度mm=57mm;鍵的接觸高度mm=8mm;傳遞的轉(zhuǎn)矩Nm;鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力=100MPa。MPa,鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。4.5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:軸承為30211圓錐滾子軸承。 軸承為30210圓錐滾子軸承。軸承為30220圓錐滾子軸承。2軸承的使用壽命校核軸承為30211圓錐滾子軸承,KN,KN,(1) 計(jì)算兩軸受到的徑向載荷FNV1、FNV2(2) 求兩軸的計(jì)算軸向力Fa1、Fa2軸承派生軸向力Fd=eFN 查表得e=0.37Fd1=0.37FN1=0.37886.2=327.9N;Fd2=0.37FN2=0.371603.9=593.4NFa1=Fae+Fd1=667.8+886.2=1554N;Fa2=Fd2=593.4N(3) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1和P2 ;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;X2=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(0.4886.2+1.61554)=4261.32NP2=fp(X2FN2+Y2Fa2)=1.5(11603.9+0593.4)=2405.85N(4) 驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)镻1P2,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。4.6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。2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)箱座壁厚 =mm,取=10mm箱蓋壁厚 =mm,取=9mm箱座凸緣的厚度 =1.5=1.510=15mm箱蓋凸緣的厚度 =1.5=1.510=15mm箱底座凸緣的厚度 =2.5=25mm箱座肋厚 0.8510=8.5mm箱蓋肋厚 0.8510=8.5mm地腳螺栓直徑與數(shù)目 mm,軸承旁連接螺栓直徑 mm箱座箱蓋連接螺栓直徑 mm,取12聯(lián)接螺栓直徑 mm沉頭座直徑 mm凸緣尺寸mm,mm定位銷直徑 mm軸承蓋螺釘直徑 mm吊環(huán)螺釘直徑 =12mm大齒輪圓頂與箱體內(nèi)壁距離 ,取10mm
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單螺桿擠出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【SJ-150】
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