1、中國礦業大學成人教育學院2013屆畢業設計畢業設計（論文）任務書函授站（點） 專業年級 學生姓名 任務下達時期： 年 月 日設計（論文）日期： 年月日至 年月日設計（論文）題目：設計（論文）專題題目：設計（論文）主要內容和要求：指導教師簽字：畢業設計(論文)指導教師評閱書指導教師評語(包含基礎理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內容的理論依據和技術方法；取得的主要成果及創新點；工作態度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）；建議成績： 指導教師簽字： 年 月 日畢業設計(論文)答辯及綜合成績函授站(點) 專業年級 學生姓名 說明書 頁 圖紙 張 其他材料 答 辯

2、 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學院領導小組綜合評定成績：學院領導小組負責人： 年 月 日摘 要本文是關于工業用塑料聚合物雙螺桿擠出機的設計。在工業上和實驗室中，螺桿擠出機都應用及其普遍，是塑料加工設備的重要元部件之一。作為工業中使用的雙螺桿擠出機，在設計過程中，除了要求能夠完成固體輸送、增壓、熔融、熔體輸送和泵壓等一系列通用過程以外，還要求涉及到復合塑料與聚合物顆粒之間的混合，以及物料喂料量的控制。物料喂料量的控制則是通過控制主螺桿及其輔助喂料螺桿的轉速來完成的。同時，雙螺桿擠出機具有

3、分布混合和分散混合效果良好、自潔作用較強、可實現高速運轉、產量高等特點，特別適合聚合物的改性，如共混、填料、增強及反應擠出。有利于增加擠出機的擠出產量，提高塑化質量。關鍵詞： 雙螺桿擠出機； 輔助喂料螺桿； 工業； 同向嚙合1中國礦業大學成人教育學院2013屆畢業設計目 錄1、緒論11.1 塑料擠出成型概述11.2塑料擠出成型的基本特點11.3塑料擠出成型設備的組成21.4 擠出機的分類31.5 擠出機的選擇原則和方法31.6 擠出螺桿的選擇32、同向嚙合雙螺桿擠出機42.1 擠出機型號說明42.2 擠出成型基本原理52.3 同向嚙合雙螺桿擠出機工作原理及其特性72.4本次所設計擠出機類型的確

4、定72.5 同向嚙合雙螺桿擠出機的主要技術參數和規格73、 同向嚙合雙螺桿擠出機性能參數的選擇83.1螺桿直徑的選擇83.2螺桿中心距公稱尺寸的選擇83.3螺桿長徑比的選擇83.4螺桿轉速要求及范圍的選擇93.5 擠出機功率的確定93.6擠出機加熱功率的確定94、同向嚙合雙螺桿擠出機主要零部件的設計94.1 主螺桿的設計104.2機筒的設計114.3 螺桿與機筒的配合要求124.4分流板及過濾網124.5料斗的設計125 擠出機電機的選擇136 減速器的設計136.1 傳動方案的總體設計136.2齒輪設計136.3 齒輪軸的設計246.6 箱體的設計38結 束 語40參考文獻41致 謝4244

5、1、緒論1.1 塑料擠出成型概述擠出成型是在擠出機中通過加熱、加壓使各種塑料以熔融流動狀態連續通過口模成型的方法。當今世界四大材料體系（木材、硅酸鹽、金屬和聚合物）中，聚合物和金屬是應用最廣泛和最重要的兩種材料。其中不僅包括板、管、膜、絲、和型材等制品的直接成型，還包括熱成型、中空吹塑等坯料的擠出加工。擠出機幾乎成為任何一個塑料有關公司或研究所最基本的裝備之一。擠出成型有如此發展趨勢主要原因為：螺桿擠出機能將一系列化工基本單元過程，如固體輸送、增壓、熔融、排氣、脫濕、熔體輸送和泵出等物理過程集中在擠出機內的螺桿上來進行。螺桿擠出工藝裝備逐步取代了一些由多臺經典化工裝備組成的生產線。連續生產代替

6、間歇生產，必然有較高的生產率和較低的能耗，減少生產面積和操作人員數量，降低生產成本，也易于實現生產自動化，創造好的勞動條件和減少的環境污染。正因如此，螺桿擠出這種工藝不僅廣泛地用于聚合物加工，而且在建材、食品、紡織、軍工、和造紙等工業部門中都得到了愈來愈多的應用。1.2塑料擠出成型的基本特點與其他成型方法比較，擠出成型具有以下的特點：（1） 擠出成型可實現生產的連續化和自動化。生產操作簡單，工藝控制容易，效率高，產品質量穩定。（2） 可以根據產品的不同要求，改變產品的斷面形狀。其產品為管材、薄膜、電纜、單絲、棒材、板材、片材、中空制品及異型材等。（3）連續的生產操作，特別適合于較長尺寸的制（4

7、） 應用范圍廣泛。如可以加工大多數熱塑性塑料及部分熱固性塑料，用擠出法進行共混改性、塑化、造粒、脫水和著色等。（5） 設備成本低、投資少、見效快，生產占地面積小，生產環境清潔。（6） 可進行綜合性生產。伴隨著塑料工業的迅猛發展，還將具有更廣闊的應用前景。1.3塑料擠出成型設備的組成一套完整的擠出設備由主機、輔機及控制系統組成。1.3.1 主機擠出機是塑料擠出成型的主要設備，即主機。由擠壓系統、傳動系統及加熱冷卻系統和主機控制系統組成。 擠壓系統 由機筒、螺桿和料斗組成，是擠出機的核心工作部分。 傳動系統 由電機、調速裝置和傳動裝置組成。作用是給螺桿提供所需轉速和扭矩。 加熱冷卻系統 由溫控設備

8、組成。作用是通過對機筒進行加熱和冷卻，以保證擠出系統成型在工藝要求的溫度范圍內進行。 控制系統 主要由儀表、電器及執行機構組成。作用是調節控制機筒溫度、機頭壓力和螺桿轉速。1.3.2輔機 通常包括：機頭、冷卻系統、定型裝置、牽引裝置、切割裝置和卷曲裝置等。 機頭是制品成型的主要部件，熔融塑料通過機頭獲得斷面與流道幾何形狀相似的塑料制品。 定型裝置 作用是將機頭中擠出的制品的形狀穩定下來，并對其進行精確調整，從而得獲得斷面尺寸精確且表面光滑的塑料制品。 冷卻裝置 從定型裝置出來的制品冷卻，獲得最終的形狀和尺寸。 牽引裝置 作用是均勻的牽引制品，使擠出過程穩定。 切割裝置 作用是將擠出的連續硬制品

9、切成所需長度及寬度。 卷取裝備 作用是將軟制品（薄膜、單絲等）卷繞成卷。1.3.3 控制系統 由各種電器、儀表及執行機構組成。根據自動化水平的高低，可控制擠出機、輔機的拖動電機、油（汽）缸、驅動油泵及其他各種執行機構按所需的速度、功率和軌跡運行監控主輔機的流量、溫度及壓力，最終實現對整個擠出成型設備的自動控制和對產品質量的控制。1.4 擠出機的分類1.4.1 分類方法按裝置位置分為立式擠出機和臥式擠出機。按可否排氣分為排氣擠出機和非排氣擠出機。按螺桿轉速分為普通擠出機、高速擠出機和超高速擠出機。按螺桿數目的多少和結構分為無螺桿擠出機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機。單螺桿擠出機有普通

10、型、部分型和排氣式三種機型；雙螺桿擠出機又可分為異向旋轉同向旋轉和雙螺桿反應器三種機型。1.5 擠出機的選擇原則和方法選擇擠出機的總原則是技術上先進、經濟上合理、確保產品質量，除此之外還要全面衡量機器的技術經濟特性，并以下列因素為選擇依據： （1） 機器的生產效率；（2） 擠出質量；（3） 能量消耗；（4） 機器的使用壽命；（5） 擠出機的通用性和專用性。擠出機的選擇可按三步進行：首先是選擇擠出機的類型；其次是選擇螺桿的形式；然后再根據用戶生產規模和產品質量要求以確定要選取的擠出機的主要技術性能。1.6 擠出螺桿的選擇1.6.1 螺桿結構形式的選擇（1） 普通型螺桿 （2）新型螺桿（3） 排氣

11、螺桿 （4）多功能組合式螺桿1.6.2 螺桿基本參數的選擇螺桿的基本參數有：螺桿直徑（D）、轉速（n）、長徑比（L/D）、壓縮比（）和機頭壓力（p）。1.螺桿直徑 螺桿直徑的大小主要由轉數和產量及其它幾何參數決定的。螺桿直徑： 式中： Q-生產能力 kg/h; D-螺桿直徑 mm; n-螺桿轉速 r/min； -經驗出料系數，通常取=0.0030.007由公式計算出直徑后，在從國標螺桿直徑系列：30，45，65，90，120，150，200來選取。2、同向嚙合雙螺桿擠出機2.1 擠出機型號說明塑料機械的輔助代號用于表示機組（代號為Z）、輔機（代號為F）、附機（代號為U）。主機不標輔助代號。設計

12、序號是產品設計的順序，按字母A，B，C順序選用，但字母I，O不選，首次設計的機械產品不標注設計序號。2.2 擠出成型基本原理擠出成型是將物料加入機筒與機筒內旋轉著的螺桿之間進行固體輸送、壓縮、熔融塑化，最終定量地通過機頭口模而實現制品的成型。擠出過程的基本原理是通過擠出理論研究得到的。突破性進展至今，擠出機中的塑料在一定外力作用下，隨不同溫度出現的三種不同物理狀態與螺桿的結構、塑料的性能及加工條件之間的關系。為了更好地說明擠出成型的基本原理，先簡要說明塑料存在的三種物理狀態。2.2.1 塑料隨溫度的三態變化塑料在一定的外力作用下，受熱時會出現三種物理狀態：玻璃態、高彈態、粘流態，這三種狀態在一

13、定外在條件下可以相互轉化。2.2.2擠出過程中的物態變化將螺桿分成三個基本職能區域：加料段、壓縮段、計量段。2.2.3 固體摩擦輸送理論 2.2.4 熔融理論熔融段是固體輸送段和熔體輸送段之間的部分。在熔融段內塑料從固態轉變為熔融態，并且高彈態與粘流態共存。因此，熔融段塑料的流動情況比固體輸送更為復雜。熔融理論研究的是在熔融段內塑料的熔融過程及其流動情況。它是建立在流變學、熱力學等基礎上的理論，用于指導螺桿熔融段的設計。2.2.5熔體輸送理論熔體輸送區的作用相當于一個泵，對物料進行進一步均勻混合、融化和加壓，然后使其在適宜的溫度下，定壓、定量地輸送到機頭。所以，熔體輸送段有時又稱為計量段、壓出

14、段或均化段。研究這一段的基本規律的理論稱為熔體輸送理論，又稱流體動力學理論。2.2.6擠出機的工作狀態2.2.6.1 螺桿特性線擠出機穩定工作時，若 式中 反流系數，cm; 正流系數，cm； 漏流系數，cm。 擠出量為：當螺桿轉速和溫度不變時，不變，所以擠出量與壓力降成線性關系。在確定轉速下的Q-P為線性關系，就稱為螺桿特性線。同一根螺桿，在不同轉速下得到的不同的螺桿特性線，稱為螺桿特性線族。由上式可得出如下結論：（1）螺桿轉速不變是，擠出機擠出量隨壓力的升高而下降，其下降的程度取決于螺桿的幾何參數和膠料的粘度。（2）增加均化段的螺槽深度，將會增大螺桿特性線的斜率，而使擠出量隨壓力的變化幅度而

15、增加，這不利于對擠出機的控制操作。（3）增加均化段的長度，會使螺桿特性線斜率減少，使擠出量隨壓力的變化減少，這有利于對擠出機的控制操作。（4）在相同壓力下，擠出機的螺桿的轉速高，擠出量越大。2.3 同向嚙合雙螺桿擠出機工作原理及其特性同向嚙合雙螺桿擠出機表現為物料的正位移輸送特性。由于螺槽縱向開放，由加料口到機頭，兩螺桿間有一通道，當物料由加料口加到一根螺桿上后，物料在摩擦拖曳作用下沿著這跟螺桿的螺槽向前輸送物料至下方的楔形區，在這里物料會受到一定的壓縮。因螺棱比螺寬窄，那么另一根螺桿的螺棱不會把物料向前輸送的道路堵死。兩根螺桿在楔形區有大小相等、方向相反的速度梯度，因此物料不會進入嚙合區繞同

16、一根螺桿繼續前進而被另一螺桿托起，在擠出機機筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺桿的螺槽向前輸送。 與單螺桿擠出機相比，雙螺桿擠出機有如下優點：（1）混合作用。相對速度大，所以混煉效果十分好。（2）自潔作用。（3）節能特性。2.4本次所設計擠出機類型的確定由于同向雙螺桿擠出機具有分布混合及分散混合良好、自潔作用較強、可實現高速運轉、產量高等特點，特別適用于聚合物的改性，如共混、填料、增強及反應擠出。2.5 同向嚙合雙螺桿擠出機的主要技術參數和規格（1）螺桿公稱直徑。 指螺桿外圓直徑，用D表示，單位（mm）；對于變徑螺桿而言，公稱直徑是個變值。（2）螺桿長徑比。 指螺桿有效長度L（有螺紋部分長度，即由加

17、料口中心線到螺紋末端的長度）與外徑D之比，用L/D表示。（3）螺桿的轉動方向。 雙螺桿的轉向有同向和異向之分。（4）螺桿轉速范圍。 指螺桿的最低轉速到最高轉速間的允許值單位（r/min）；（5）驅動電機功率。表征擠出機的驅動能力用P表示，單位（KW）；（6）機筒加熱功率。指雙螺桿擠出機加熱功率的總和，用H表示，單位（KW）；（7）雙螺桿中心距公稱尺寸。 指平行布置兩螺桿中心的距離，用a表示，單位為(mm)；（8）實際比功率。 指每小時平均加工1kg物料所需實際使用功率指標；（9）比流量。 指擠出機螺桿每轉的生產能力；（10）生產能力：指每小時的制品擠出量，用Q表示，單位（kg/h）。3、 同向

18、嚙合雙螺桿擠出機性能參數的選擇3.1螺桿直徑的選擇同向嚙合雙螺桿擠出機的幾個特征參數：螺桿直徑、螺桿中心距公稱尺寸、長徑比、螺桿轉速要求及范圍、擠出機功率和擠出機加熱功率在進行擠出機設計或選用前，首先要對這些參數給予確定。螺桿直徑：即螺桿的外徑，它是擠出機的重要參數，一般用D表示，單位為mm，它表征擠出機擠出量的大小。螺桿直徑的選取是根據擠出機的產量來確定設計參數：生產以聚氯乙烯（PVC）為主料的復合塑料，最大產量為 200Kg/h，最高轉速為260r/min。根據我國同向雙螺桿擠出機基本參數表(JB/T 5420-91)和螺桿直徑系列標準，取螺桿公稱直徑:D=72mm。3.2螺桿中心距公稱尺

19、寸的選擇指平行布置兩螺桿中心的距離，用a表示。單位為mm。 根據螺桿直徑、螺桿計量段螺紋槽深度和計量段嚙合程度確定。3.3螺桿長徑比的選擇用L/D）來表示，即螺桿有效螺紋部分長度L與螺桿外徑D之比，它可以表征螺桿的塑化能力和塑化質量，用（L/D）來表示。螺桿長徑比的增加有如下好處：（1）螺桿加壓充分，能提高塑料制品的物理機械性能。（2）提高塑化質量，制品外觀質量好。（3）有利于類似于PVC粉料擠管的成型。（4）螺桿特性曲線斜率小，擠出量穩定，擠出量可以提高20%40%。但螺桿長徑比與很多因素有關，因此可以根據加工條件和實際需要再由試驗確定，還可以由統計類比的方法來確定。國產同向旋轉擠出機的主要

20、技術參數表(JB/T 5420-91)顯示生產能力為300kg/h的螺桿擠出機螺桿長徑比L/D=2832，取 L/D=303.4螺桿轉速要求及范圍的選擇螺桿轉速范圍：用（最高轉速）（最低轉速）表示，其單位是r/min。對擠出機速度要求有兩方面，既能實現無級調速又要有一定的調速范圍。要求實現無級調速的目的是容易控制擠出質量并與輔機的一致配合；要求有一定的調速范圍的目的是為了適應多種加工物料及滿足多種工藝要求。根據常用擠出機的設計參數，確定螺桿轉速范圍為： n=50260r/min3.5 擠出機功率的確定雙螺桿擠出機功率的確定通常是根據經驗選取，根據我國同向雙螺桿擠出機基本參數表(JB/T 542

21、0-91)選取擠出機主電機功率:P=55KW.3.6擠出機加熱功率的確定機筒加熱功率：用H表示，單位為千瓦（KW）。通常情況下按機筒的內表面積計算加熱功率：H= =41.1KW式中 H機筒加熱功率，單位為KW； 機筒內直徑，單位為mm； A單位面積的加熱功率，W/。A值根據各種塑料性能靠經驗選定，取A=5.5× W/。4、同向嚙合雙螺桿擠出機主要零部件的設計同向嚙合雙螺桿擠出機主要零部件包括螺桿、機筒、分流板、過濾網、料斗及料斗傳輸螺桿等裝置。4.1 主螺桿的設計螺桿是擠出機的核心部分，是輸送、塑化塑料的最重要部件。4.1.1 螺桿的基本尺寸初步確定螺桿的螺紋長度為：L=30D=30

22、×72=2160mm根據實踐經驗，螺桿三段長度的分配如下：塑料類型 加料段壓縮段計量段非結晶型塑料10%25%全長55%65%全長22%25%全長結晶型塑料60%65%全長12 螺距25%35%全長所以：加料段=（10%25%）L，取 =0.15L=0.12×2160=259mm壓縮段=（55%65%）L，取 =0.6L=0.65×2160=1404mm計量段=（22%25%）L，取 =0.25L=0.23×2160=497mm螺桿壓縮比。因壓縮比的確定非常復雜，目前國內根據經驗選取。對塑料而言，螺桿幾何壓縮比大多數為25,根據常用塑料螺桿的幾何壓縮比表

23、，選取螺桿壓縮比：=3 為了加工方便，等距螺桿取S=D 螺距S：S=D=72mm 螺紋頭數： i=1螺紋升角：=arctan=arctan= 螺棱法向寬度e：根據對緊密共軛齒廓的要求和齒輪傳動嚙合基本原理，取螺棱法向寬度為： e=30mm 螺棱軸向寬b：b=e/Cos=30/Cos=12.6mm 螺槽法向寬E： E=S×Cos30=72×Cos30=38.7mm 螺槽軸向寬B：B=Db=7231.4=40.6mm螺桿與機筒間隙的確定。根據我國螺桿與機筒之間的間隙值(JB1291-73),選取 =0.3mmL=2160mm=259mm=1404mm=497mm=3=12.9m

24、mS=D=72mmi=1 4.2機筒的設計機筒是雙螺桿擠出機最重要的部件之一。4.2.1機筒的結構類型選擇及特性機筒的結構類型主要有分段式、整體式、雙金屬和軸向開槽結構形式，機筒的優劣以及雙螺桿螺桿擠出機的設計要求，選擇分段式機筒。4.2.2機筒的結構尺寸設計根據參考值，可選擇機筒壁厚h=40mm機筒的內徑。機筒的外徑：機筒兩孔的中心距為兩螺桿中心距，即為70.7mm. 機筒總長度L的確定。查GB/T297-95,選取安裝在機筒內深溝球軸承的代號為61810，其內徑為50，外徑為65mm ,寬為7mm .軸承端蓋暫取40mm ,螺桿螺紋端末端到軸承需留一段長度供密封，取該段長度為30mm. 則

25、螺桿的重長度L為：L=2160+7+40+30=2237 mm 取：L=2240mm4.2.3機筒的材料選擇這里我們選擇40Cr鋼作為機筒的制造材料。4.3 螺桿與機筒的配合要求4.4分流板及過濾網作用是：防止熔料中的雜質和未熔物料進入機頭而堵塞機頭流道或影響產品質量；使由機筒來的熔料的旋轉運動變為直線運動，并分成若干束，以保證擠出穩定；攪拌混合，增強塑化效果。設置料流障礙，以增加背壓來保證制品的密實；支撐過濾網。4.5料斗的設計料斗的設計遵循不允許物料結成團、架橋和掛料的原則。料斗角度應該大于塑料顆粒的靜止角。為了達到設計所需要求，該擠出機設置兩個料斗：一個用于盛裝主料；另一個用于盛裝添加料

26、。如下圖所示：5 擠出機電機的選擇為了實現在調速范圍內的無級調速和保證雙螺桿擠出機50r/min260r/min 的調速范圍，選擇直流電機作為擠出機電機。選取擠出機主電機功率為：P=55KW擠出機電機選擇江蘇東元電機電控有限公司生產的型號為Z3-250-31直流電動機，其主要技術參數為：額定功率為55 KW、額定電壓440V、額定轉速為500r/min。6 減速器的設計6.1 傳動方案的總體設計直流電動機的額定轉速為500r/min，擠出機設計的最高轉速為260 r/min，因此需要在電機輸出軸和螺桿之間設置減速器?？倐鲃颖龋?1.92傳動比的分配：由于配位齒輪受到螺桿直徑的限制，如果第一級傳

27、動比取得過小，則減速器的第二根軸上的小齒輪會較小，而此軸的直徑較地一根軸大，如此對鍵和齒輪的強度有很大的不利，因此應把第一級減速的傳動比設置大些?。?，則后續總傳動比=0.86.2齒輪設計6.2.1第減速級齒輪設計（1）選擇齒輪材料，確定許用應力查常用齒輪材料及其機械性能表，選?。盒↓X輪選用滲碳淬火，大齒輪選用滲碳淬火許用接觸應力 由式接觸疲勞極限 查圖接觸強度壽命系數 設計擠出機每天工作24小時，每年工作300天，預期壽命為10年，應力循環次數N 由式 查接觸強度計算的壽命系數圖表得 接觸強度最小安全系數 許用彎曲應力 由式彎曲疲勞極限 查試驗齒輪的彎曲疲勞強度極限查彎曲強度壽命系數圖 查彎曲

28、強度尺寸系數圖（假設模數小于5mm）彎曲強度最小安全系數則 （2）齒面接觸疲勞強度設計計算確定齒輪傳動的精度等級，按估取圓周速度=2.4m/s，參考通用機械所用齒輪傳動的精度范圍圖表和齒輪第公差精度與齒輪圓周速度圖表選取小輪分度圓直徑，由式 齒寬系數 查圓柱齒輪的齒寬系數表，按相對軸承為非對稱分布選取小齒輪齒數 在推薦值2040中取大齒輪齒數 圓整選取 =55齒數比 u 傳動比誤差u/u u/u=（2.4-2.39）/2.4 =0.0042<0.05小齒輪轉矩：= =1050500N·mm載荷系數K=使用系數 查使用系數表動載荷系數 由推薦值1.051.4 齒向載荷分

29、布系數 由推薦值1.01.2齒間載荷分布系數 由推薦值1.01.2載荷系數K K= = 材料彈性系數 查材料彈性系數表節點區域系數 查節點區域系數表重合度系數 由推薦值0.850.92 故： =70.74mm齒輪模數 =3.08按漸開線齒輪標準模數表圓整 故小輪分度圓直徑： 大輪分度圓直徑： 圓周速度v標準中心距 =156mm齒寬大齒輪齒寬 取=57mm小齒輪齒寬 取=65mm （3）齒根彎曲疲勞強度校核計算由式查齒形系數和應力修正系數表 齒形系數 小輪 大輪應力修正系數 小輪 大輪重合度 重合度系數故 = =（4）齒輪其他主要尺寸計算齒根圓直徑 齒頂圓直徑 6.2.2第級減速及第級增速齒輪設

30、計此兩級的傳動方式為小齒輪與大齒輪嚙合把功率傳遞給大齒輪，然后大齒輪和配位齒輪嚙合把功率傳遞給配位齒輪，兩螺桿上的配位齒輪需要錯位配置。由于兩螺桿上的配位齒輪錯位配置，因此第級減速齒輪為參數相同的兩對齒輪，沒對齒輪傳遞的功率是總功率的一半，即：（1）選擇齒輪材料，確定許用應力查常用齒輪材料及其機械性能表，選?。盒↓X輪選用滲碳淬火大齒輪選用滲碳淬火配位齒輪選用滲碳淬火許用接觸應力 由式接觸疲勞極限 查圖接觸強度壽命系數 設計擠出機每天工作24小時，每年工作300天，預期壽命為10年，應力循環次數N 由式 此時三個齒輪的應力循環次數都大于，查接觸強度計算的壽命系數圖表得 接觸強度最小安全系數 許用

31、彎曲應力 由式彎曲疲勞極限 查試驗齒輪的彎曲疲勞強度極限彎曲強度壽命系數 查彎曲強度壽命系數圖 彎曲強度尺寸系數 查圖（假設模數小于5mm）彎曲強度最小安全系數則 （2）齒面接觸疲勞強度設計計算確定齒輪傳動的精度等級，按估取圓周速度=2.1m/s，參考通用機械所用齒輪傳動的精度范圍圖表和齒輪第公差精度與齒輪圓周速度圖表選取小輪分度圓直徑，由式 由于螺桿上的配位齒輪的大小受到空間的嚴格限制，因此先確定配位齒輪的分度圓直徑。由于兩螺桿的中心距為70.7mm，兩配位齒輪錯位放置，螺桿上安裝配位齒輪段的直徑大致取50mm，考慮到安裝容易，則配位齒輪的齒頂圓直徑不能超過85mm,假設模數為3，則齒輪的分

32、度圓直徑最大為79mm,此時齒輪齒數為26.3， 取配位齒輪分度圓直徑 小齒輪齒數 圓整取齒數比u 傳動比誤差 小齒輪分度圓直徑為了空間需要取取大圓齒數 大齒輪的分度圓直徑：齒寬系數 查圓柱齒輪的齒寬系數表，按相對軸承為非對稱分布選?。盒↓X輪轉矩 = =525250N·mm載荷系數K=使用系數 查使用系數表動載荷系數 由推薦值1.051.4 齒向載荷分布系數 由推薦值1.01.2齒間載荷分布系數 由推薦值1.01.2載荷系數K K= = 材料彈性系數 查材料彈性系數表節點區域系數 查節點區域系數表重合度系數 由推薦值0.850.92 故： =25.2mm因此滿足接觸疲勞強度 圓周速度

33、v小齒輪和大齒輪的標準中心距=156mm配位齒輪和大齒輪的標準中心距 =145.5mm齒寬取大齒輪齒寬 小齒輪齒寬 取=68mm 配位齒輪齒寬（3）齒根彎曲疲勞強度校核計算由式 查齒形系數和應力修正系數表 齒形系數 小輪 大輪應力修正系數 小輪 大輪重合度 重合度系數重合度 重合度系數 因此有： = = =（4）齒輪其他主要尺寸計算齒根圓直徑P=55KWn=500r/min11公差組8級=0.8=23=55=2.39合適 =1050500N·mm=1.0=1.251.05=1.1K=1.44=189.8=0.8870.74mm4mm s與估取值接近=156mm=57mm=65mm =

34、1.66齒根彎曲滿足強度要求11公差組8級合適=0.8 =525250N·mm=1.0=1.251.05=1.1K=1.44=189.8=0.8825.2mm s與估取值接近=156mm=62mm=68mm =68mm =1.736.3 齒輪軸的設計 根據整個減速箱設計規劃，軸上的齒輪最多，出于減速箱加工工藝和降低成本需要減速箱兩側內壁在同一平面上，因此減速箱的寬度由軸來確定，因此先進行軸的設計計算，再進行軸、軸和螺桿無螺紋段的設計計算。6.3.1軸的設計計算（1）計算軸轉矩，軸的輸出功率： =55×0.97×0.99=52.82KW轉速：=208.3r/min

35、求軸上轉矩=1940119N·mm（2）求作用在齒輪上的力（3）初步估算軸直徑選取38GrMoAlA作為軸的材料，調質處理。由式 計算軸的最小直徑并加大3%考慮鍵槽對軸的強度的影響。查表取A=90，得：（4）軸的結構設計1）擬定軸的結構方案左右軸承均采用軸承端蓋，齒輪4和右軸承從軸的右端裝入，齒輪左側端面靠軸肩定位，齒輪和右軸承之間用定位套筒使右軸承左端面得以定位；齒輪2、齒輪3和左軸承從軸的左端裝入，齒輪2右側端面靠軸肩定位，齒輪2和齒輪3之間用定位套筒使齒輪2左端面得以定位，齒輪3和左軸承之間用定位套筒使左軸承右端面得以定位，齒輪采用普通平鍵得到周向固定。采用調心滾子軸承。軸的結

36、構簡圖如下所示：裝配方案如下圖所示：軸的結構簡圖1） 確定各軸段直徑和長度段 根據圓整（按GB/T288-1994）,且符合標準軸承內徑，暫選調心滾子軸承型號為22212C/W33, ，其寬度。軸承潤滑方式選擇：，選擇脂潤滑。齒輪3與減速箱體內壁間隙取，考慮到軸承脂潤滑，取軸承距箱體內壁距離，為了使齒輪軸向可靠定位，軸段應伸入齒輪3內孔一段距取其長度為，則有 ：段 ，齒輪3與齒輪2之間的間隙取10mm，為了使與左軸承相連的套筒1端面可靠地壓緊齒輪3，軸段上齒輪3占據的長度應比輪轂孔短14mm，取其長度為2mm，為了使套筒2可靠地壓緊齒輪2，軸段還應在以上長度基礎上加上2mm，則：段 ，套筒2端

37、面可靠地壓緊齒輪2，應比齒輪2的輪轂長度短2mm段 取齒輪2右端定位軸肩高度為，則軸環直徑，長度取段 因齒輪4和齒輪3的技術參數完全相同，考慮到加工方便和降低成本，取，為了使套筒3端面可靠地壓緊齒輪4，應比齒輪轂孔的長度短2mm段 長度和直徑都和段相同2） 確定軸承及齒輪作用力位置；（5）繪制軸的彎矩和扭矩圖1）求軸承反力 ：V垂直面；H水平面 ：； =52.82KW=208.3r/min=1940119N·mm= 2）求危險截面處的彎曲軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖。從軸的結構圖及當量彎矩圖中可以看出，C截面的當量彎矩最大，是軸的危險截面。C截面處的M、T及的數據如

38、下。 V垂直面 H水平面 合成彎矩M 扭矩 =1940119N·mm6.3.2 軸的設計計算 由于齒輪較小，傳遞功率較大，把軸和齒輪做成齒輪軸。（1）求軸轉矩軸的輸出功率：轉速：求輸入軸上轉矩:=1050500N·mm（2）計算作用在齒輪上的力（3）初步估算軸直徑選取38GrMoAlA作為軸的材料，調質處理。由式 計算軸的最小直徑查表取A=90，得：（4）軸的結構設計1）擬定軸的結構方案右擋油圈和右軸承從軸的右端裝入，右擋油圈左端面靠軸肩定位。左擋油圈和左軸承從軸的左端裝入，左擋油圈靠軸肩定位。半聯軸器靠軸肩定位。左右軸承均采用軸承端蓋，半聯軸器靠軸肩得到軸向固定。齒輪和半

39、聯軸器采用普通平鍵得到周向固定。采用調心滾子軸承和彈性柱銷聯軸器。軸的結構簡圖如下所示： 軸的結構簡圖2）確定各軸段直徑和長度段 此軸段用于聯軸器的安裝，根據圓整（按GB5014-85圓整），其直徑應該與聯軸器的孔徑相配合，并根據輸入軸的轉矩和轉速選用型號為HL4聯軸器(GB/T5014-1985)，為了使軸端擋圈能夠可靠地對半聯軸器進行軸向定位，取比轂孔長度短14作為段長度。段 為了使半聯軸器軸向能夠可靠得定位，軸肩高度取，半聯軸器孔倒角C取2mm，并且要符合標準密封內徑(JB/ZQ4606-86)。取端蓋寬度為，端蓋外端面與半聯軸器右端面留空隙，則段 為了方便軸承內圈的裝拆，應，并且應符合

40、標準軸承內徑。根據GB/T288-1994，初選調心滾子軸承代號為22212 C/W33，其寬度B為。軸承潤滑方式的確定：，選擇脂潤滑，考慮擋油圈寬度為17mm。段 查機械設計手冊可知軸承的安裝尺寸,?。骸Ｓ奢S的設計計算可知，齒輪軸向中點到箱體左內壁的距離為116.5mm，軸承右端面距箱體內壁為7mm,則有：段 該段為齒輪所占長度，長度等于齒輪寬度。段 由于箱體內壁相對于齒輪對稱，因此該段與4段數據相同。段 該段數據與3段數據相同3）確定軸上圓角和倒角尺寸各軸肩出的圓角半徑為R2，軸端倒角為2×45。4）確定軸承及齒輪作用力位置（5）繪制軸的彎矩和扭矩圖1）求軸承的反力H水平面 V垂

41、直面 2）求齒寬中點處彎矩 H水平面 V垂直面 合成彎矩M =扭矩 =1050500（6）按彎扭合成強度校核軸的強度當量彎矩 =軸的材料為38GrMoAlA，調質處理。查表可得：，取8493，取，則軸的計算應力為： =根據計算結果可得，該軸滿足強度要求。6.3.3 軸的設計計算 （1）計算軸轉矩軸的輸出功率： =52.82×0.97×0.99=50.72KW轉速：=96.8r/min 求軸上轉矩=5003884N·mm（2）計算作用在齒輪上的力（3）初步估算軸直徑選取38GrMoAlA作為軸的材料，調質處理。由式 計算軸的最小直徑并加大3%考慮鍵槽對軸的強度的影響

42、查表取A=90，得：（4）軸的結構設計1）擬定軸的結構方案右齒輪和右軸承從軸的右端裝入，右齒輪左端面靠軸肩定位，右齒輪和右軸承之間用定位套筒使右軸承左端面得以定位。左齒輪和左軸承從軸的左端裝入，齒輪右側端面靠軸肩定位，左齒輪和左軸承之間用定位套筒使左軸承右端面得以定位，左右軸承均采用軸承端蓋。齒輪采用普通平鍵得到周向固定。采用調心滾子軸承。軸的結構簡圖如下所示：2）確定各軸段直徑和長度段 根據按GB/T288-1994圓整，選擇調心滾子軸承型號為22215C/W33,其寬度。軸承潤滑方式的選擇：，選擇脂潤滑?？紤]軸承潤滑，取軸承距箱體內壁距離為7mm。由軸計算可知，左齒輪軸向中點到箱體左內壁的

43、距離為44mm，則：段 ，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，應比齒輪轂孔短2mm。段 取左齒輪右端定位高度為4mm。由前面計算軸可知兩齒輪徑向中心距為145mm，則此軸環的長度由于是對稱布置，因此段分別與、段相同。3）確定軸上圓角和倒角尺寸各軸肩出的圓角半徑為R1，軸端倒角為2×45。4）確定軸承及齒輪作用力位置（5）繪制軸的彎矩和扭矩圖軸上齒輪與前一級齒輪和配位齒輪相對位置如圖：其中齒輪5與齒輪3、齒輪7嚙合，齒輪6與齒輪4、齒輪8嚙合。1）求軸承反力：H水平面 V垂直面 2）求齒寬中點處彎矩H水平面 V垂直面 合成彎矩 由于不受扭矩作用，因此按彎矩進行強度校核。軸的材料為38GrMo

44、AlA，調質處理。查表可得：，取8493，取，則軸的計算應力為： = 根據計算結果，該軸滿足強度要求。6.3.4螺桿齒輪軸段設計計算 （1）計算軸轉矩每根螺桿的輸出功率： =50.72×0.97×0.99=24.4KW轉速：=260r/min 求軸上轉矩=896230.8N·mm（2）計算作用在齒輪上的力（3）初步估算軸直徑螺桿的材料為38GrMoAlA，調質處理。由式 計算軸的最小直徑并加大3%考慮鍵槽對軸的強度的影響查表取A=90，得：6.3.5 螺桿推力軸承的選擇螺桿的軸向力，軸向力較大，應設置推理軸承。=1940119N·mm=1050500N&

45、#183;mm=1050500=96.8r/min=260r/min合格6.6 箱體的設計完整的減速器箱體上設有窺視孔、窺視孔蓋、連通器、軸承蓋、定位銷、起箱螺釘、油標、放油孔、放油螺塞和起吊裝置等。本設計為臥式減速器。減速器箱體設計數據如下表所示。 減速器箱體的設計參數名稱符號尺寸箱座壁厚11箱蓋壁厚11箱座上凸緣厚度b12箱蓋凸緣厚度b16.5底座凸緣厚度b27.5地腳螺栓直徑24地腳螺栓數目n6軸承旁連接螺栓直徑20蓋和座連接螺栓直徑12軸承端蓋螺釘直徑10檢查孔蓋螺釘直徑8定位銷直徑d8連接螺栓間距軸承旁凸臺半徑凸臺高度軸承旁連接螺栓間距外箱壁到軸承座端面距離螺桿上齒輪頂圓與內壁距離齒輪端面與內壁距離箱座肋厚箱蓋肋厚減速箱箱體分箱面凸緣圓角半徑內壁圓角半徑結 束 語經過三個月的專心設計，我的畢業設計已經