BRW200-31.5乳化液泵動力端設(shè)計(jì)含6張CAD圖.zip,BRW200,31.5,乳化,動力,設(shè)計(jì),CAD BRW200/31.5乳化液泵動力端設(shè)計(jì) [摘要] 隨著以曲軸作為動力傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)的大量使用，對其要求不僅僅是動力的傳遞而且要求精確高效，即對曲軸工作性能提出了新的要求。本論文研究的乳化液泵曲軸作為動力元件用于煤礦井下，曲軸為三拐四支撐，因其兩端支撐結(jié)構(gòu)存在不足之處，導(dǎo)致曲軸兩端軸頸產(chǎn)生了偏心誤差，會致使曲軸箱產(chǎn)生振動、噪音，縮短曲軸的使用壽命及減小工作效率，為了解決此問題作出了一系列的分析。 [關(guān)鍵詞]:乳化液泵; 曲軸; 傳動裝置; 校核; 零部件  BRW200/31.5 Emulsion power end Design 【Abstract】: with the extensive use of crankshaft as a power transmission mechanism, it is required not only to transfer power but also to be precise and efficient. This paper study the emulsion pump crankshaft as power components used in the coal mine, the crankshaft to turn three four support, because of its existence deficiency, two-terminal bracing structure is inconsistency on both ends of the crankshaft journal eccentricity error, can produce vibration and noise cause crankcase, shorten the service life of the crankshaft and reduce work efficiency, in order to solve this problem is to make a series of analysis. 【Key words】: emulsion pump; The crankshaft. Transmission device; Check; parts  目錄 中文摘要 I 外文摘要 II 前言 1 1 緒論 2 1.1 選題的背景意義 2 1.2乳化液泵的用途 2 1.3設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)研究的內(nèi)容及方法 2 2 確定乳化液泵的結(jié)構(gòu) 3 2.1 乳化液泵的總體結(jié)構(gòu)的形式的確定與選擇 3 3.乳化液泵的總體設(shè)計(jì) 5 3.1 傳動端結(jié)構(gòu)形式選擇 5 3.2 BRW型乳化液泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 5 3.3 原動機(jī)的選擇原則 6 4. 主要零部件的設(shè)計(jì) 7 4.1傳動端主要零部件的設(shè)計(jì) 7 4.2曲軸設(shè)計(jì) 13 5 傳動零部件的設(shè)計(jì) 31 5.1連桿設(shè)計(jì) 31 6柱塞選擇與計(jì)算及其密封 37 6.1柱塞選擇與計(jì)算 37 6.2密封 37 7 箱體的設(shè)計(jì)與計(jì)算 41 8總結(jié) 43 參考文獻(xiàn) 44 致謝 45 V 前言 在生產(chǎn)技術(shù)的某些領(lǐng)域里面，各種乳化液泵得到廣泛的應(yīng)用，它與乳化液箱組成的乳化液泵站，它是井下作業(yè)的集成的采煤工作面的那個里面的支架保護(hù)設(shè)備的能量動力供給部分。 在做這個乳化液泵的動力端的設(shè)計(jì)的過程中，我是首先確定泵的結(jié)構(gòu)，然后呢我再按照任務(wù)書進(jìn)行一個整體的那個構(gòu)思設(shè)計(jì)。然后在我總體方案確定的以后我再通過對各部分的就結(jié)構(gòu)及組成來進(jìn)行一個選擇，從而呢選擇出我所需要的電動機(jī)的型號以及電動機(jī)的各方面的那個指數(shù)，考慮到任務(wù)書所給出的以及給定的設(shè)計(jì)的參數(shù)，從而呢通過最后的各種計(jì)算，最后由計(jì)算結(jié)果來確定出泵的主要結(jié)構(gòu)尺寸及參數(shù)。再通過設(shè)計(jì)計(jì)算液力端和傳動端的主要部件減速機(jī)構(gòu)、曲軸、連桿的設(shè)計(jì)及校核，從而呢最終確認(rèn)做出來東西的是符合所任務(wù)書要求的。 BRW200/31.5乳化液泵動力端設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 選題的背景意義 作為通用機(jī)，乳化液泵應(yīng)實(shí)現(xiàn)煤礦的安全運(yùn)行地下，提高煤炭開采的工作效率，并確保乳化液泵的安全運(yùn)行良好。由于在井下工作的機(jī)器，這也是一個不可缺少的工具。 1.2乳化液泵的用途 因?yàn)樗鋈橐罕镁哂芯鶆虻牧鲃拥?，穩(wěn)定的壓力，運(yùn)行穩(wěn)定，強(qiáng)度高，小脈沖，油溫低，噪聲低，使用維護(hù)方便的特點(diǎn)，它也被廣泛使用在管道清洗，工件清洗，玻璃清洗，工程開挖等。 1.3設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)研究的內(nèi)容及方法 乳化液泵在許多行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為傳動方式的柱塞泵的傳動方式，簡單可靠，量大面廣。 不過，也有在任何事物發(fā)展的矛盾，任何新的東西只能在某一個領(lǐng)域，它概括如下調(diào)整： （1）恒定位移往復(fù)泵特別適用于油田注水泵，加壓水噴射泵和聚合物噴射泵，具有現(xiàn)實(shí)的技術(shù)開發(fā)價(jià)值。 （2）傳統(tǒng)往復(fù)泵和恒排量往復(fù)泵將在很長的歷史時(shí)期長期共存，并根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，工作條件，工藝要求和經(jīng)濟(jì)利益劃分各自占領(lǐng)的地區(qū)，每個人都有自己的位置，相互補(bǔ)充，共同發(fā)展。 51 2 確定乳化液泵的結(jié)構(gòu) 2.1 乳化液泵的總體結(jié)構(gòu)的形式的確定與選擇 1.BRW200/31.5型乳化液泵的總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述基本原則： ①有足夠長的使用壽命； ②有較高效率，消耗少； ③使用、維護(hù)、維修方便； ④制造工藝性能好； ⑤外形尺寸和重量盡可能小。 2.本畢業(yè)設(shè)計(jì)中乳化液泵的泵型是BRW200/31.5型乳化液泵屬于機(jī)動泵，采用獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)電動機(jī)驅(qū)動。 （1）電動泵的特點(diǎn)是： ①流速僅取決于每泵，柱塞沖程的往復(fù)分鐘周期的數(shù)目，并且所述柱塞的直徑，這是幾乎不依賴于泵的排出壓力的; ②中的泵的排出壓力p是獨(dú)立于泵和原動機(jī)功率的結(jié)構(gòu)參數(shù)的一個獨(dú)立的參數(shù)； ③實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)時(shí)，通過去改變n、S、D 來實(shí)現(xiàn)； 3.BRW200/31.5型乳化液泵也稱為柱塞泵。 （1）柱塞泵的柱塞形狀簡單，且柱塞密封結(jié)構(gòu)容易變形，因此： ①柱塞泵的直徑太小，以增加加工技術(shù);直徑過大，導(dǎo)致在密封件的局部磨損。影響密封的使用壽命。 ②柱塞泵大多制成單作用泵。 ③由于柱塞密封件容易在結(jié)構(gòu)變形，適用于柱塞泵的排出壓力范圍更寬。 4.BRW200/31.5型乳化液泵型的泵也是屬于臥式泵。 臥式泵特點(diǎn)是便于拆裝，使用，維修。 5. 聯(lián)數(shù)，缸數(shù)和作用數(shù) 所述BRW200 / 31.5乳液泵具有三個活塞;因此它也可以被稱為三聯(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BRW型乳化液泵柱塞每往復(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。 圖一 乳化液泵總裝圖 1 隔腔蓋板 2 排液閥 3 油盒 4 排液閥芯 5 缸套組件 6 柱塞 7 吸液閥體 8 吸液閥組件 9 油窗 10 聯(lián)軸器 11 排液接頭 12 安全閥 13齒輪軸 14 吸液接頭 15 軸承套 16角接觸球軸承 17 曲軸 18滑塊 19 十字頭 20 連桿螺栓 21 連桿體 22 軸瓦 23 后蓋板 24 箱體 3 乳化液泵的總體設(shè)計(jì) 3.1 傳動端結(jié)構(gòu)形式選擇 1.在泵的組成部分中用以傳遞動力的部件叫作傳動端。 機(jī)動泵的傳動端組成部分分別是由機(jī)體，曲軸，連桿，曲柄，十字頭及潤滑，冷卻的這各部分組成。 2.在選擇和設(shè)計(jì)傳動端時(shí)，應(yīng)遵循下面的基本原則： ①驅(qū)動端的所需的部件必須滿足泵的最大柱塞力下的剛度和強(qiáng)度的要求。 ②容易損耗的部件部分呢應(yīng)工作有很強(qiáng)的可靠性，使用的壽命要保持較長的的那個時(shí)間，在部件損耗的時(shí)候進(jìn)行更換也應(yīng)該較為方便。 3.BRW乳化液泵的傳動端是采用的兩支點(diǎn)三拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)。 該驅(qū)動端的曲軸是三軸并且僅具有兩個支撐件，一個在前面和后面主軸頸。該發(fā)送端和所述特性的機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是： ①該傳動端的曲軸通常為整體鑄鍛件，三拐的曲柄間交錯為120度慣性力和慣性力矩能得到較好的平衡，曲軸加工量較少，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由于曲軸是一體式鑄件，因此通過轉(zhuǎn)動表面來轉(zhuǎn)動鍛件（毛坯），因此曲軸半徑不會太大，并且柱塞行程不應(yīng)太大。 3.2 BRW型乳化液泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 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)。 下面是任務(wù)書給出的主要技術(shù)參數(shù)： 額定工作壓力：P=31.5MPa 額定流量：Q=200L/min 泵主軸的轉(zhuǎn)速：n=561L/min 柱塞直徑：Ф=50mm 柱塞行程：S=66mm 電機(jī)功率：125(KW) 由以上已知數(shù)可計(jì)算出以下參數(shù)： 泵的理論流量: （1） 容積效率： （2） 活塞的平均速度： （3） 路徑比： （4） 原動機(jī)的選擇： 1.泵的有效功率: （5） 2.已知原動機(jī)功率為125KW， 泵的效率： （6） 3.3 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(shí)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.所選擇的原動機(jī)的大小與原動機(jī)相匹配。 因電機(jī)功率為125KW，且本乳化液泵多用于井下，為保安全，故選擇YBKZ-315M-4型防爆電機(jī),轉(zhuǎn)速1480r/min 4 主要零部件的設(shè)計(jì) 4.1傳動端主要零部件的設(shè)計(jì) 4.1.1機(jī)體的組成及設(shè)計(jì) 機(jī)動往復(fù)泵傳動端所組成的主要是機(jī)體、曲軸、連桿、滑塊等主要零部件。 1.機(jī)體部分的主要作用： （1）是曲柄聯(lián)動機(jī)構(gòu)的傳動和支撐，定位和運(yùn)動引導(dǎo)的支撐部分； （2）承受以及傳遞泵的作用力和力矩； （3）它可以是液壓端的支撐和用于安裝一些輔助設(shè)備。 2.機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的通常原則： （1）足夠的強(qiáng)度和剛度，在這個啊前提下，力求重量輕 （2）結(jié)構(gòu)上力求簡單，外形力求美觀。鑄造以及機(jī)加工工藝性能應(yīng)該是良好。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要有便于制造。 （3）便于進(jìn)行拆除或者是安，還有進(jìn)行整體的調(diào)整，還有就是進(jìn)行檢查以及修理。 3.減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 從各方面計(jì)算出的數(shù)據(jù)來看，因?yàn)樗x擇的馬達(dá)的軸的輸出速度高于高一點(diǎn)，這是所使用的在泵減速，這就是傳說之一的齒輪。 （1）傳動比的計(jì)算 查BRW200/31.5型乳化液結(jié)合網(wǎng)上數(shù)據(jù)，YBK2系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)可知，選取YBK2-315M-4型的電動機(jī)，其中可以得出的數(shù)據(jù)有， ,，L∕min， ，功率因數(shù)0.90 （8） 式中──電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，r∕min ──電機(jī)效率 ──曲軸轉(zhuǎn)數(shù)，r∕min 圖2 減速機(jī)構(gòu) （2）選定精度等級以及材料和齒數(shù) ①此機(jī)器是為我們時(shí)常的工作所用到的機(jī)器，由于速度并不是很高，因此是選用的7級的精度的 ②選小齒輪的材料為40Cr (調(diào)質(zhì))硬度是為280HBS，大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度是為240 HBS ③小齒輪的齒數(shù)，而大齒輪齒數(shù)，故取 （3）按齒面的接觸強(qiáng)度來設(shè)計(jì) （9） ①選出載荷系數(shù) ②計(jì)算出小齒輪的傳遞的轉(zhuǎn)矩 （10） ③查表10-7選取齒寬系數(shù) ④查表10-5取得的那個的材料的彈性影響系數(shù) ⑤查機(jī)械設(shè)計(jì)課本，圖10-25d按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查由表10-15得 (11) (12) 式中 ──齒輪轉(zhuǎn)速 ──齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù) ──齒輪的工作壽命（單位為h） ⑦查圖10-23查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) , ⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%。安全系數(shù)S=1 (13) (14) （4）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 ①試算小齒輪分度圓直徑，代入中極小值 由公式（1） ②計(jì)算圓周速度 (15) ③計(jì)算齒寬 查表10-7，取齒寬系數(shù) ④計(jì)算齒寬和齒高之比 模數(shù) 齒高 ⑤計(jì)算動載荷系數(shù) 根據(jù)，7級的那個精度，由圖10-8查出動載荷系數(shù)，對于直齒輪來說，假設(shè)>100N∕mm，由表10-3查得，查表10-2查得使用安全系數(shù) 查表10-4查得7級精度， (16) 代入數(shù)據(jù)后 由，, 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得 故載荷系數(shù) ⑥按照實(shí)際載荷系數(shù)求得的分度圓直徑 (17) ⑦計(jì)算模數(shù) （5）按照齒根彎曲的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 (18) 確定系數(shù)： ①查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20C得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 ②查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)、 ③計(jì)算彎曲疲勞的許用應(yīng)力 取彎曲疲勞系數(shù) (19) (20) ④計(jì)算載荷系數(shù) ⑤查取齒形系數(shù) 由表10-17查得 ⑥取齒形系數(shù) 查得 ⑦計(jì)算大小齒輪的并加以比較 (21) (22) （6）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 由公式（18） 計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，可以得出結(jié)論，從牙齒表面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的模量高于從根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的彈性模量更大，并且由于齒輪模數(shù)主要由彎曲強(qiáng)度來確定。通過在牙齒表面的接觸疲勞強(qiáng)度所確定的承載能力是關(guān)系到齒輪直徑即，模量的產(chǎn)品和齒的數(shù)量。由彎曲強(qiáng)度計(jì)算出的彈性模量為5.423毫米，和舍入是標(biāo)準(zhǔn)值。由圓的直徑計(jì)算小齒輪的齒的數(shù)量值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑算出小齒輪的齒數(shù) 通過圓整后取 大齒輪齒數(shù) ，取 （7）幾何尺寸計(jì)算 ①計(jì)算分度圓直徑 ②計(jì)算中心距 (23) 計(jì)算齒輪寬度 取 (24) （8）驗(yàn)算 (25) (26) 339004.35>100000 N∕m 由驗(yàn)算得出符合要求。 4.2 曲軸設(shè)計(jì) 曲軸在工作時(shí)，為承受周期性的那個交變載荷，從而產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，曲軸是把原動機(jī)的那個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為那個柱塞往復(fù)運(yùn)動的重要部件之一。 4.2.1 曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選擇 乳化液泵采用兩支承三曲拐曲軸型式。這種類型的曲軸的具有較少的支撐，這減少了曲軸和體的量，和發(fā)送端的組裝是相對簡單的。 曲軸的典型的結(jié)構(gòu)及各個部位如下: （1）軸端 　　軸心線與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心的軸向端部叫軸端。 （2）軸頸 軸頸有主軸頸和支承軸頸以及曲柄銷。軸頸有主軸頸和支承軸頸以及曲柄銷。 （3）曲拐和曲柄以及曲柄半徑 曲軸上連接主軸和曲柄銷或連接兩相鄰曲柄銷的部位叫做曲柄，前者又稱為短臂，后者又稱為長臂。 曲柄和曲柄銷的組合是曲柄，主頸部附近的曲柄短而短。連接兩個曲柄銷的那個更長，因此稱為長拐。 從主軸頸的中心到任何曲柄銷的中心的距離稱為曲柄半徑。 ①拐布置和曲柄錯角選定 曲軸的拐數(shù)和曲軸柄錯角取決于泵的型式，聯(lián)數(shù)和作用數(shù)的選擇。 ②曲軸支承和軸承選擇 對于兩軸承三手搖曲軸，曲軸的剛性差，和主軸頸具有主軸頸的大的傾角。因此，主軸承采用的徑向滾珠軸承，其允許大傾斜角，很少使用的滑動軸承。對于兩軸承三手搖曲軸，曲軸的剛性差，和主軸頸具有主軸頸的大的傾角。因此，主軸承采用的徑向滾珠軸承，其允許大傾斜角，很少使用的滑動軸承。 （4）軸頸 　　鑄造曲軸則因鑄造工藝能夠獲得較為復(fù)雜的形狀，故軸頸可采用空心結(jié)構(gòu)。 （5）曲柄 　　采用橢圓形的曲柄，疲勞強(qiáng)度高。但對自由鍛造曲軸，曲柄外形需靠模加工成型。 （6）過渡圓角 泵工作時(shí)，軸頸與曲柄連接處最容易形成應(yīng)力集中，而導(dǎo)致曲軸早期破壞，因此在此處應(yīng)取圓滑過渡的圓角以提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。 （7）軸端 軸端常見的形狀是：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，但拆裝較困難。圓錐軸端便于拆裝，但加工較麻煩，因前端為總扭矩輸入端，故前端多有鍵槽以備安裝鍵來傳遞扭矩。 （8）軸封 最常用的軸封是橡膠軸封和毛氈軸封。 4.2.2 曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖3 曲軸 （1）曲軸銷直徑確定 圖4 曲柄銷直徑的尺寸 曲拐軸的曲柄銷直徑D（圖4）可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定 ～ 10m （27） 式中 P──最大柱塞力，t ～（──柱塞力） 對于二支承三拐曲軸系數(shù)應(yīng)取偏大值 由公式（27） m 通過圓整后取m （2）主軸頸 m (28) 一般情況下，曲軸的扭轉(zhuǎn)角度是最大的，當(dāng)確定主軸頸的尺寸，還應(yīng)顧及到軸頸的重疊程度，應(yīng)當(dāng)避免盡可能為零或接近零或甚至小于零情況也應(yīng)考慮在內(nèi)（參見圖5）。 + 圖5 曲拐主軸頸尺寸 （3）軸頸長度 軸頸的長度還應(yīng)該滿足曲柄銷也就是液缸中間距a的要求，其中 (29) 式中 ──曲柄厚度,10m ──曲柄兩側(cè)臺肩厚度, 10m （4）曲柄厚度 ～m (30) 式中 ──曲柄銷直徑, 10m （5）曲柄寬度 ～m (31) 式中 ──曲柄銷直徑, 10m （6）曲柄半徑 m （7）核算檢驗(yàn)軸頸的重疊度 相鄰的兩個曲柄銷處 (32) 上式里面──曲柄銷直徑, 10m 主軸頸與曲柄銷處: (33) （8） 連桿大頭軸瓦寬度 m (34) 上式里面──曲柄銷直徑, 10m （9）曲柄的長度 ～m （10）曲柄的厚度 長臂 ～m 取m 短臂取m （11）曲柄寬 ～m 上式里面──曲柄銷的直徑, 10m （12）校核液缸中心距 由公式（4） m (35) 式中 ──曲柄的長度,10m ──曲柄的厚度, 10m ──長臂曲柄的厚度,10m <滿足已知條件 m> 4.2.3 曲軸受力分析 作用在兩支點(diǎn)三拐曲軸上的力有：作用在曲柄銷中點(diǎn)的集中力─切向力和徑向力作用在那個主軸頸上的那個支反力；作用在那個輸入端主軸頸上的那個總扭矩為。 4.2.4曲軸外力計(jì)算 圖6 作用在曲軸銷上的外力 切向力以及徑向力，還有那個支反力及軸前端載荷都是作用在那個曲軸上的外力，而總的輸入扭矩則是作用在那個曲軸上的外力矩。而對于三聯(lián)單作用泵在統(tǒng)一瞬間，作用在各曲軸銷上的力方向是不同的，若設(shè)第一曲柄轉(zhuǎn)角，則，。 圖7 作用在主軸頸上的外力，和力矩 表1 兩支點(diǎn)三拐曲軸外力（力矩） 作用 力名稱 符號 作用點(diǎn) 計(jì)算公式 往復(fù)慣性力 十字頭銷中點(diǎn) 旋轉(zhuǎn)慣性力 曲柄銷 活塞力 活塞端 當(dāng) 綜合活塞力 十字頭銷中點(diǎn) 連桿力 沿連桿中心線 徑向力 曲柄銷中點(diǎn) 切向力 曲柄銷中點(diǎn) 輸入扭矩 輸入銷主軸頸 （阻力矩） 軸前端A 點(diǎn)的支反力 軸前端主軸頸中點(diǎn) [ ] [ ] 軸尾端B 點(diǎn)的支反力 軸尾端主軸頸中點(diǎn) [ ] [ ] 支反力在垂直于軸曲柄中線方向的投影 軸前端主軸頸中點(diǎn) 軸尾端主軸頸中點(diǎn) （1）往復(fù)慣性力 式中 ──每聯(lián)往復(fù)運(yùn)動部分質(zhì)量，10Ns∕m ──曲柄半徑 m ──曲柄角速度rad∕s ──曲柄半徑與連桿長之比 ──曲柄轉(zhuǎn)角 rad 在泵的初步計(jì)算時(shí)： (27) 中 ──最大柱塞力，10N ──柱塞直徑, 10m ──泵的最大排出壓力，10N/m 由公式（27） 當(dāng) (28) =321.428 =-160.714 =-160.714 （2）旋轉(zhuǎn)慣性力 式中 ──轉(zhuǎn)化到曲柄銷中心的曲拐不平衡質(zhì)量，10Ns∕m ──連桿質(zhì)量，10Ns∕m ──轉(zhuǎn)化成往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量的系數(shù) 一般為K=0.3～0.4.也就是要求對高速泵取小值對低速或中速泵取大值。 式中 材料重度 , 10N/m 取(10Ns∕m) 下氣缸中的液體壓力的作用，被用于活塞端和汽缸蓋中產(chǎn)生相等的幅度和相反方向的力P稱為柱塞力P： （29） 式中 柱塞的截面積 10m 由公式（29） =1905.75 ⑴活塞受拉為正 ⑴綜合柱塞力 式中 ──活塞力，10N ──往復(fù)慣性力，10N ──摩擦力， 10N ⑵連桿活塞力 查表（4-4）可知 ， =-2098.167 =163.1796 ⑶徑向力 通過查表4-6 ⑷切向力 通過查表4-5 ⑸輸入扭矩 通過查表5-6兩支點(diǎn)三拐曲軸可知 4.2.5 曲軸強(qiáng)度校核 在正常情況下，疲勞強(qiáng)度需要檢查，但為了簡化計(jì)算過程中的實(shí)際計(jì)算處理中，靜態(tài)強(qiáng)度檢查經(jīng)常被用來代替疲勞強(qiáng)度檢查。 (1)靜強(qiáng)度校核 靜強(qiáng)度校核時(shí)，對兩支點(diǎn)三拐曲軸，求出三個的矢量，和分別求出了對應(yīng)的、、以及矢量和的相位角這一計(jì)算結(jié)果表明： ①所有軸頸兩端主軸頸和各曲柄銷各截面的矢量和最大值（） 均在°，時(shí)產(chǎn)生，這正是各軸頸產(chǎn)生最大內(nèi)力的危險(xiǎn)相位。 ②短臂曲柄截面2雖然內(nèi)力和較小，實(shí)際計(jì)算表明，對應(yīng)內(nèi)力矢量和最大的危險(xiǎn)相位角是：對截面9為°對截面16為°對截面2為° 總上所述，對于兩支點(diǎn)三拐曲軸靜強(qiáng)度校核截面通?？稍谙率鰩讉€截面中選取，即危險(xiǎn)截面： 圖8 兩支點(diǎn)三拐曲軸的計(jì)算截面的選取 Ⅰ.第二曲柄銷中點(diǎn)，對應(yīng)于表5-7的橫截面12中，相應(yīng)的危險(xiǎn)相。、 Ⅱ.長轉(zhuǎn)的兩條長的中點(diǎn)，因?yàn)檫@兩個部分的應(yīng)力值是相似的，它足以只檢查一個。 Ⅲ.輸入端，其中，所述內(nèi)部壓力比所述第二曲柄銷的中心更小，并且由于直徑也小，它被檢查，如果直徑接近曲柄直徑的主軸頸的根部，它是不需要檢查。 靜強(qiáng)度校核的公式： (28) 式中 ──曲軸材料的對稱彎曲疲勞強(qiáng)度，10N/m。 當(dāng)曲軸材料為45號鋼時(shí),10N/m ──危險(xiǎn)截面上所在危險(xiǎn)點(diǎn)的正應(yīng)力,10N/m ──危險(xiǎn)截面所在危險(xiǎn)點(diǎn)的切應(yīng)力,10N/m ──計(jì)算的安全系數(shù) ──許用安全系數(shù)，通常取=4.0～6.5 ⑵危險(xiǎn)截面應(yīng)力計(jì)算 ①軸頸截面應(yīng)力計(jì)算 兩支點(diǎn)三拐曲軸頸：上的兩個點(diǎn)的三手搖曲軸的曲軸的橫截面的應(yīng)力分析計(jì)算具有以下特征：沒有軸向力（見表5-7）。繞Z軸和y軸的彎曲截面模量等于和繞X軸模扭轉(zhuǎn)部分具有這樣的關(guān)系： 查表（1） 表2 曲軸常用斷面幾何特性計(jì)算公式 截面形狀 公式 面積A(10m) 抗彎斷面慣性距(m) 抗彎斷面模數(shù)(10m) 抗扭斷面慣性矩( 10m) 抗扭斷面模數(shù)(10 m)) 形心至斷面邊緣距離(10m) (29) 式中 、、──是校核截面繞軸，繞軸的彎矩，繞軸的扭矩,10N/m 、──這是校準(zhǔn)部分的橫截面和周邊軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)的彎曲部的模量。 圖9 曲軸強(qiáng)度校核截面的選取 ⑶ 軸頸截面的靜強(qiáng)度校核 ① 校核截面1-1，截面的位置垂直于輸入端主軸頸主軸頸與曲柄相接處，危險(xiǎn)相位角°。材料的彎曲疲勞極限=2500～3400（45號鋼）10N/m，許用安全系數(shù)， 繞軸的扭矩，10N/m =46348.7 繞軸彎矩，10N/m =10838.5 繞軸彎矩，10N/m =10245.6 抗彎斷面模數(shù)，10m =2649.375 計(jì)算安全系數(shù) =60.54 ② 校核截面1-1的位置垂直于曲柄銷Ⅱ中線，在曲柄銷Ⅱ中點(diǎn),危險(xiǎn)相位角°，材料的彎曲疲勞強(qiáng)度為=2500～3400（45號鋼）10N/m，許用安全系數(shù)， 繞軸的扭矩，10N.m 繞軸的彎矩，10N.m =381659.4 繞軸彎矩，10N.m [] =298546.5 抗彎斷面模數(shù)，10m =2649.375 計(jì)算安全系數(shù) (29) =16.293 對比計(jì)算的結(jié)果，符號條件. 5 傳動零部件的設(shè)計(jì) 5.1 連桿設(shè)計(jì) 5.1.1連桿結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn) 連桿是連接連接所述曲軸和所述滑塊的發(fā)送端的連桿機(jī)構(gòu)的曲柄的一個組件。 連桿組成結(jié)構(gòu)如下圖十一。 (1)連桿體 通常選用工字形截面的桿體。 1 大頭軸瓦 2 連桿螺母 3 連桿蓋 4 連桿螺栓 5 連桿體 6 小頭襯套 圖10 連桿結(jié)構(gòu) （2）連桿大頭 連桿大頭是由連桿蓋和連桿體所組成。通常，連桿的開口頭將通過連桿螺栓連接。一旦螺栓斷裂，桿體就不會直接報(bào)廢，但也有一些連桿通過螺釘連接，也就是說，直接將螺釘擰入軸的大端的螺釘孔中。連接連桿蓋。 （3）連桿小頭連桿小頭被制成整塊形狀，并且小頭形狀具有圓形的形狀，偏心圓和球形形狀。的設(shè)計(jì)方法是一個圓形的形狀，然后將小頭和滑塊之間的連接是球整體連接的方式。 5.1.2 連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）通常設(shè)計(jì)的要求 ①通常連桿應(yīng)該要有高強(qiáng)度和高硬度，工作時(shí)不至于破壞或者產(chǎn)生彎曲變形。 ②通常大和小頭的結(jié)構(gòu)的合理性，并且該軸承襯套，或具有足夠的承載能力的軸承應(yīng)該進(jìn)行組裝。 ③應(yīng)選擇合理的形狀和截面尺寸盡可能減輕重量，然后降低運(yùn)動的質(zhì)量也將有利于處理的制造和拆卸。 （2）連桿定位這里是采用的小頭進(jìn)行定位，用小頭來進(jìn)行定位時(shí)，通過該端面與小頭體兩側(cè)的配合端面兩者之間的間隙來限制住連桿的竄動，間隙通常取的范圍。而在大頭處則允許產(chǎn)生較大的竄動，間隙通常取的范圍。 （3）連桿長L和連桿比選擇連桿長是指連桿大頭和小頭孔的中心距l(xiāng)，連桿比是指曲柄半徑r與連桿長之比,曲柄半徑即為柱塞行程長度的一半，,取 則 (4)連桿寬度B 便于進(jìn)行加工，通常連桿的大、小頭部分的寬度會是相同的，而只是當(dāng)小頭的寬度在受十字頭尺寸的限制的時(shí)候，才把小頭的寬度取得小一些。便于進(jìn)行加工，通常連桿的大、小頭部分的寬度會是相同的，而只是當(dāng)小頭的寬度在受十字頭尺寸的限制的時(shí)候，才把小頭的寬度取得小一些。 連桿寬度,通常按連桿軸瓦寬度b，由下列公式確定： (30) 因?yàn)椴捎眯☆^定位，所以為小頭襯套寬度，m（見連桿小頭襯套） 由公式（4-11） m (1)桿的連接蓋結(jié)構(gòu)尺寸確定 ①桿的中間的截面部分的尺寸 桿的中間截面的當(dāng)量直徑由下列公式來確定 10m (31) 式中 ──最大柱塞力，10kg 因?yàn)檫B桿體截面為工字形截面 由公式（4-12） m 桿體中間截面面積為m 工字形桿體截面時(shí)，中截面高m寬取m ②連桿的截面部分的尺寸的變化（圖11） 圖11 連桿的結(jié)構(gòu)尺寸 當(dāng)桿體是那個工字形時(shí)，通常桿體寬度不變，高度則會產(chǎn)生變化。 （32） （33） 式中 、──、處的桿體那個截面高度 、──分別為小頭和大頭內(nèi)徑，m 連桿大頭內(nèi)徑 由于曲柄銷直徑m，軸瓦內(nèi)徑m 查表可知，軸瓦內(nèi)徑m時(shí)，軸瓦厚度m 所以得知m 連桿小頭內(nèi)徑 小頭襯套通常采用整體式的結(jié)構(gòu)，襯套的那個十字頭銷直徑m，襯套的那個寬度以及厚度由下式確定： m m 因此小頭的內(nèi)徑m 由公式（32）（33） m m m 1連桿大頭尺寸 截面面積為 對于單作用泵 =m 連桿的大蓋罩和大頭部的連接部和桿體的區(qū)域的橫截面一般是相同的值。連桿的大頭蓋的截面以及大頭和桿體連接截面的面積和，通常相同的值，。 如果要分別選取時(shí) m 2連桿小頭尺寸 連桿小頭處的截面是連桿的最小截面，其面積可取 對于單作用泵 = m 當(dāng)桿的橫截面是圓形的，取小值。當(dāng)桿的橫截面是工形的，取較大的值。連接桿和所述橫截面的小頭的選擇類似于大頭的。通常情況下，它是優(yōu)選的。當(dāng)桿體截面為圓形時(shí)，取較小值，當(dāng)桿體截面為工字形時(shí)取較大值，連桿小頭的和截面選取情形和大頭相似，通?？扇? 5.1.3連桿強(qiáng)度校驗(yàn) 最大活塞力是校核檢驗(yàn)連桿小頭襯套比壓的根本依據(jù)，最大連桿力是校核檢驗(yàn)?zāi)莻€連桿的強(qiáng)度和那個連桿的穩(wěn)定性最主要的依據(jù)。 在實(shí)際校核連桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，常常略去、近似認(rèn)為 1連桿小頭襯套的比壓校核檢驗(yàn) 小頭襯套比壓按下式： 10N/m (34) 式中 ──小頭襯頭套最大比壓，10N/m ──最大活塞力，10N， ──小頭襯套的內(nèi)徑，10m, ──小頭襯套的寬度，10m, ──許用的比壓，對鑄造取 10N/m 由公式（4-15） (35) 1連桿體的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性校核 Ⅰ桿體最小截面強(qiáng)度校核 桿體根部與小頭連接的過渡截面為最小截面，此截面最大應(yīng)力為： 10N/m 式中 ──最大連桿力，10N， ──桿體最小截面面積，10m ──桿體材料的許用應(yīng)力，10N/m， 對碳素鋼和球墨鑄鐵取 10N/m，合金鋼取 10N/m 由公式 10N/m (36) 取 10N/m符合要求。 6 柱塞選擇與計(jì)算及其密封 6.1柱塞選擇與計(jì)算 6.1.1對柱塞的基本要求 （1）有高剛度和強(qiáng)度 （2）表面光潔，硬度高，耐磨性好 （3）有良好的耐腐蝕性 1柱塞的結(jié)構(gòu)形式的選擇 柱塞具有堅(jiān)實(shí)的柱塞和中空柱塞。小直徑和重量輕是通常為固體，這降低了密封件的偏磨，延長密封件的使用壽命。 2 柱塞和滑塊部分的連接 （1）柱塞和滑塊的連接形式通常多采用焊接的形式 （2）螺紋連接的結(jié)構(gòu)相對簡單而且加工也容易且拆裝方便 柱塞截面的壓應(yīng)力校核 由于連接的需要，要出現(xiàn)最小截面，最小截面壓應(yīng)力為 10N/m (34) 式中 ──最大柱塞力，10N ──最小截面面積，10m ──許用應(yīng)力 10m 式中 ──柱塞材料的屈服強(qiáng)度， 10N/m ──安全系數(shù)，通常取 10N/m 10N/m (37) 查表3-2 10N/m 由公式（6-1） (38) 符合條件。 6.1.2 柱塞尺寸的選擇 由《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表26.4-4。泵類產(chǎn)品選用封液式密封箱。 已知柱塞直徑，由《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表26.4-5可得 填料截面寬度 由表26.4-6得 因?yàn)橥鶑?fù)柱塞的壓力＞10MPa，所以填料圈數(shù)或更多 選 選用有封液環(huán)的填料箱，填料箱深度： 填料壓蓋法蘭厚度： 由《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表26.4-8可得 壓蓋螺栓載荷： （石棉類填料：） 壓蓋螺栓直徑： (39) （z是螺栓數(shù)目，一般為2-4個；為螺桿許用應(yīng)力，對低碳鋼螺栓（性能等級3.6）取20-25MPa，時(shí)取高直） 因選用石棉類填料介質(zhì)，取則 為了使填料壓蓋法蘭蓋強(qiáng)度達(dá)到要求所以取。 填料箱長度 (40) 6.1.3柱塞長度及質(zhì)量的確定 柱塞長度 柱塞的材料選用38Cr，其密度為 柱塞的體積 柱塞質(zhì)量 6.2密封 1.柱塞密封常用的型式有壓緊式填料密封、自封式密封和間隙密封等。 本次我的設(shè)計(jì)題目里面的關(guān)于密封是采用的自封式的密封。 2.對柱塞密封總體設(shè)計(jì)要求： （1）密封可靠，泄露量小，磨損少，消耗功率少。 （2）應(yīng)適應(yīng)泵使用條件，使用壽命長。 3.自封式密封采用V型密封。 （1）V型的密封填料箱的結(jié)構(gòu)形式 ①V型密封由密封圈，頂圈和底圈所組成，最簡單的V型密封圈由柱塞導(dǎo)向套，V型密封、填料壓蓋及其壓緊螺母組成，V型圈開口向著液壓方向安裝。 ②型密封的設(shè)計(jì)和V型密封的特點(diǎn) Ⅰ. V型圈通常用合成橡膠或者是多層涂膠織物壓制而成。 Ⅱ. V型密封圈，故應(yīng)依壓力選擇不同圈數(shù)。 圖12 最簡單的V型密封填料 7 箱體的設(shè)計(jì)及計(jì)算 箱體壁厚 箱蓋壁厚 箱體加強(qiáng)肋厚 箱蓋加強(qiáng)肋厚 箱座分箱面凸緣厚 箱蓋分箱面凸緣厚 平凸緣底座厚 地腳螺栓 軸承螺栓 接分箱面的螺栓 地腳螺栓數(shù) 軸承邊緣至軸承螺栓軸線的距離 箱體壁的距離 箱座深度 圓角半徑 箱體內(nèi)壁圓角半徑 8 總結(jié) 至此，我完成了老師布置的任務(wù)書的各項(xiàng)任務(wù)，繪制總裝圖，零件圖和部件圖，并寫下了說明書，完成設(shè)計(jì)乳液泵的設(shè)計(jì)任務(wù)。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對四年里面所學(xué)一些專業(yè)課程以及基礎(chǔ)課等均有了比較系統(tǒng)，全面的了解,然后，也發(fā)現(xiàn)了許多我在其中所存在的問題.比如對所學(xué)知識的細(xì)節(jié)，然后同時(shí)養(yǎng)成了查資料的良好習(xí)慣，然后樹立起嚴(yán)肅求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)。因此這次設(shè)計(jì)增加不夠認(rèn)真、查閱資料及有關(guān)手冊的能力比較差等。經(jīng)過同學(xué)之間相互幫助，以及老師認(rèn)真幫助講解，終于克服了設(shè)計(jì)中的許多問題，順利完成了任務(wù)。 參考文獻(xiàn) [1] 郭衛(wèi),王云平. 乳化液泵曲軸應(yīng)力的有限元分析[J]. 機(jī)床與液壓，2004（06） [2] 王云平,郭衛(wèi). 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