雙螺桿膨化擠出機的設計

1、安 徽 農 業(yè) 大 學 畢 業(yè) 論 文（設計）論文題目 雙螺桿膨化擠出機的設計 姓 名 學 號 05110013 院 系 工 學 院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 職 稱 教 授 中國合肥二oo九 年 六 月目 次 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc232489865 1引言 PAGEREF _Toc232489865 h 1 HYPERLINK l _Toc232489866 2工作原理和工作圖 PAGEREF _Toc232489866 h 1 HYPERLINK l _Toc232489867 2.1 工作原理 PAGEREF _Toc23248

2、9867 h 1 HYPERLINK l _Toc232489868 2.2 結構工作圖 PAGEREF _Toc232489868 h 2 HYPERLINK l _Toc232489869 3螺桿和機筒的設計 PAGEREF _Toc232489869 h 2 HYPERLINK l _Toc232489870 3.1 螺桿直徑和驅動功率P PAGEREF _Toc232489870 h 2 HYPERLINK l _Toc232489871 3.1.1 螺桿直徑的確定 PAGEREF _Toc232489871 h 2 HYPERLINK l _Toc232489872 3.1.2 驅動

3、功率P的確定 PAGEREF _Toc232489872 h 3 HYPERLINK l _Toc232489873 3.1.3 中心距A PAGEREF _Toc232489873 h 3 HYPERLINK l _Toc232489874 3.2 螺桿各段主要參數的確定 PAGEREF _Toc232489874 h 3 HYPERLINK l _Toc232489875 3.2.1 加料段的確定 PAGEREF _Toc232489875 h 3 HYPERLINK l _Toc232489876 3.2.2 壓縮段 PAGEREF _Toc232489876 h 3 HYPERLINK

4、 l _Toc232489877 3.2.3 均化段 PAGEREF _Toc232489877 h 3 HYPERLINK l _Toc232489878 3.3 螺紋形狀的確定 PAGEREF _Toc232489878 h 4 HYPERLINK l _Toc232489879 3.4 螺桿的螺紋頭數及結構 PAGEREF _Toc232489879 h 4 HYPERLINK l _Toc232489880 4機筒結構設計和攪拌設備結構設計 PAGEREF _Toc232489880 h 4 HYPERLINK l _Toc232489881 4.1 機筒和加料口的設計 PAGEREF

5、 _Toc232489881 h 4 HYPERLINK l _Toc232489882 4.1.1 機筒的設計 PAGEREF _Toc232489882 h 4 HYPERLINK l _Toc232489883 4.1.2 加料口的設計 PAGEREF _Toc232489883 h 5 HYPERLINK l _Toc232489884 機筒與機頭的連接形式 PAGEREF _Toc232489884 h 5 HYPERLINK l _Toc232489885 4.2 螺旋攪拌混合送料調節(jié)裝置的設計 PAGEREF _Toc232489885 h 5 HYPERLINK l _Toc2

6、32489886 4.2.1 螺旋加料裝置 PAGEREF _Toc232489886 h 5 HYPERLINK l _Toc232489887 4.2.2 攪拌容器的設計和選用 PAGEREF _Toc232489887 h 6 HYPERLINK l _Toc232489888 5加熱與冷卻裝置的設計 PAGEREF _Toc232489888 h 6 HYPERLINK l _Toc232489889 5.1 擠出機的加熱系統(tǒng) PAGEREF _Toc232489889 h 6 HYPERLINK l _Toc232489890 5.2 擠出機的冷卻系統(tǒng) PAGEREF _Toc232

7、489890 h 7 HYPERLINK l _Toc232489891 6 傳動裝置的設計 PAGEREF _Toc232489891 h 7 HYPERLINK l _Toc232489892 電動機的選擇 PAGEREF _Toc232489892 h 7 HYPERLINK l _Toc232489893 6.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 PAGEREF _Toc232489893 h 8 HYPERLINK l _Toc232489894 6.2.1 傳動裝置的總傳動比 PAGEREF _Toc232489894 h 8 HYPERLINK l _Toc232489895

8、6.2.2 分配傳動裝置傳動比 PAGEREF _Toc232489895 h 8 HYPERLINK l _Toc232489896 6.2.3 計算傳動裝置的運動和動力參數 PAGEREF _Toc232489896 h 8 HYPERLINK l _Toc232489897 各軸轉速 PAGEREF _Toc232489897 h 8 HYPERLINK l _Toc232489898 6.2.5 各軸的輸入功率 PAGEREF _Toc232489898 h 8 HYPERLINK l _Toc232489899 6.2.6 各軸輸入轉矩 PAGEREF _Toc232489899 h

9、 8 HYPERLINK l _Toc232489900 6.3 傳動零件的設計 PAGEREF _Toc232489900 h 9 HYPERLINK l _Toc232489901 6.3.1 聯軸器 PAGEREF _Toc232489901 h 9 HYPERLINK l _Toc232489902 6.3.2 齒輪傳動的設計 PAGEREF _Toc232489902 h 9 HYPERLINK l _Toc232489903 6.3.3 軸的設計 PAGEREF _Toc232489903 h 18 HYPERLINK l _Toc232489904 6.4 平衡塊的選擇 PAGE

10、REF _Toc232489904 h 28 HYPERLINK l _Toc232489905 6.5 潤滑及密封 PAGEREF _Toc232489905 h 28 HYPERLINK l _Toc232489906 6.5.1 齒輪的潤滑 PAGEREF _Toc232489906 h 28 HYPERLINK l _Toc232489907 6.5.2 滾動軸承的潤滑 PAGEREF _Toc232489907 h 28 HYPERLINK l _Toc232489908 6.5.3 軸外伸處的密封 PAGEREF _Toc232489908 h 28 HYPERLINK l _To

11、c232489909 結論 PAGEREF _Toc232489909 h 29 HYPERLINK l _Toc232489910 致謝 PAGEREF _Toc232489910 h 29 HYPERLINK l _Toc232489911 參考文獻 PAGEREF _Toc232489911 h 30外文摘要 HYPERLINK l _Toc232489912 PAGEREF _Toc232489912 h 30雙螺桿膨化擠出機的設計 指導老師：安徽農業(yè)大學工學院 05機械設計制造及其自動化 合肥 230036摘要：雙螺桿擠出機的應用現今非常廣泛，因此它成為人們研究的焦點。雙螺桿擠出機是

12、為解決單螺桿擠出機的局限性而逐步發(fā)展起來的，本文設計一種用于玉米等食品膨化的雙螺桿擠出機，該機很容易加入顆粒等物料，物料在機筒內停留時間短，膨化、混合效果優(yōu)良，排氣、自排性能好，比功率消耗低。由于該機的綜合性能優(yōu)良，所以在我國應用相當普遍。本文主要介紹了雙螺桿擠出機的工作原理及組成結構，確定了該機的傳動類型，進而對整體設計方案的確定，主要闡述了傳動系統(tǒng)的設計，加熱冷卻系統(tǒng)的設計，整體結構的設計，主要構件的設計等。另給出了工作原理圖，主要零件工作圖以及該機的裝配圖等。關鍵詞：雙螺桿 擠出機 加料 傳動引言為了適應混合工藝的要求，雙螺桿擠出機自1935年問世后，隨著現代制造業(yè)和先進材料的高速發(fā)展，

13、經過半個多世紀的不斷改進和完善，也得到了長足的發(fā)展，從國內外的研究情況來看，大量的文獻資料表明到目前為止，有關雙螺桿擠出機的理論研究與實驗研究已經達到成熟。在雙螺桿擠出機的設計中，追求的目標總的說來是在實現規(guī)定的螺桿轉數（范圍）、螺桿旋轉方向、扭矩均勻分配、軸承合理布置的前提下，通過傳動方案的確定和結構設計，采取措施，降低齒輪載荷，抵消和減小傳動齒輪的徑向載荷，傳遞更大的功率（扭矩）和軸向力，提高軸承的壽命，裝配維修方便。設計加工的難度在于螺桿中心距限定的狹小空間。因而必須調動一切可能的手段，尋找特殊的結構形式、材料和熱處理工藝來實現上述總目標。為此，本文主要針對雙螺桿食品膨化擠出機的設計，從

14、而對雙螺桿擠出機的工作原理，結構性能以及傳動特點有更深的認識。工作原理和工作圖2.1 工作原理 物料在螺桿1和螺桿2嚙合形成的壓力差作用下，由螺桿1向螺桿2螺槽移，在螺桿2的C型空間內形成新的物料段，接著又在螺桿2的推力下于螺桿2和螺桿1的嚙合區(qū)向螺桿1轉移，從宏觀上看，熟化的物料圍繞桿2和螺桿1形成8字型螺旋向前運動，原料在來自機筒的熱和物料間摩熱的作用下熟化后，以正流和逆流的組合形態(tài)流動。與此同時，不可忽略螺桿擠壓機中的漏流。2.2 結構工作圖由已知螺桿的轉速、軸徑及輸出功率，且是雙螺桿同向旋轉，可先選擇傳動方案，為了使傳動箱的結構更加緊湊，采用扭轉部分和減速部分一體式結構，整個傳動方案為

15、：電動機輸出的功經過二級減速傳到軸3，軸3上的功一部分直接傳給一根螺桿，一部分經軸4傳給軸5傳到另一根螺桿。由已知條件及所選的零件，通過機械傳動和摩擦副的效率值選擇電動機，由電動機的轉速初步確定總傳動比。因為兩螺桿的旋轉方向、轉速、軸徑都一樣，故軸3和軸5的旋轉方向、轉速也一樣，這樣可確定齒輪1，2及齒輪3，4的傳動比，應此可以確定軸1，2，3的轉速、功率及轉矩。因為要保證軸3，4，5間的關系，故先將齒輪5，6的傳動比取為4，因此齒輪7，8的傳動比為0.25。這樣可以確定軸4，5的轉速、功率和轉矩。經過計算，可確定傳動箱內的齒輪尺寸、軸的結構及其它的零件，傳動原理圖如圖2-1所示。圖2-1 運

16、動原理圖18為圓柱斜齒輪 9、10為平衡塊 螺桿和機筒的設計3.1 螺桿直徑和驅動功率P 螺桿直徑的確定根據任務參數Q=120150Kg/h,螺桿最高轉速n=100r/min由經驗公式。=0.0030.007，取=0.005，求出=56mm由表3-27，JB/T5420-2001同向旋轉雙螺桿擠出機的基本參數選=57mm 驅動功率P的確定根據經驗公式對一般擠出機k=0.008,代入數字得P=26KW由表3-27，JB/T5420-2001同向旋轉雙螺桿擠出機的基本參數選電動機所需 率為=30KW螺桿的長徑比L/=2130，取L/=25則L=2557=1425mm 中心距A1）代入數字取A=48

17、mm3.2 螺桿各段主要參數的確定 加料段的確定為了方便加工，通常整條螺桿的螺紋升程=，螺紋升角由經驗公式取=20%L=20%1425=285mm3.2.2 壓縮段壓縮比i=由于螺桿三段的螺紋升程相等，螺棱寬度也相等，故壓縮比i=，一般i=15，取i=4。根據經驗，壓縮段長度=60%L=60%1425=855 mm 均化段均化段的主要參數是和淺的對物料的剪切作用很大，有利于物料進一步的均化，但也不能太淺，一般情況下=（0.0250.06），取=2.3 mm所以加料段的螺紋深=7.6 mm=（20%25%）L=285 mm圖3-1螺桿的各部位幾何尺寸及代號3.3 螺紋形狀的確定采用鋸齒形斷面，矩

18、尺形截面螺棱的后緣面有較大的傾角（一般=10）且過度圓角R較大，有利于物料的流動，同時有較好的混合和均化作用，避免了渦流現象。如圖3-2所示=0.51r=(1/1/3)HR=(12)re=(0.08012) (在保證螺棱強度的條件下，e值取小點) 圖3-2螺桿螺紋形狀3.4 螺桿的螺紋頭數及結構根據經驗為了避免進料不均勻，采用單頭螺紋，為了得到更好的擠出質量，要求物料盡可能平穩(wěn)的從螺桿進入機頭，螺桿末端采用錐形結構，螺桿周圍的壓力均勻分布，使擠壓壓力逐漸增加，并避免脈動現象，現設計螺桿頭部結構如圖3-3。 圖3-3螺桿頭部結構 機筒結構設計和攪拌設備結構設計4.1 機筒和加料口的設計也是在高壓

19、，高溫，嚴重磨損，有一定腐蝕的條件下工作的。機筒上還需要設置加熱冷卻系統(tǒng)和安裝機頭，根據我國生產的擠出機機筒壁厚經驗值及螺桿直徑，機筒和螺桿共同完成對物料的輸送，熔融和定壓定量擠出。和螺桿一樣機筒取壁厚為25。411 機筒的設計整體式機筒是在整體坯料上加工出來的，它有長度大，加工要求高，在加工精度和裝配精度上容易得到保證，裝配簡單，在機鏜上設置外加熱器不易受到限制，機鏜受熱均勻等特點。如圖4-1。 圖4-1整體式機筒 圖4-2加料口結構圖412 加料口的設計加料口的結構形式很多為了使物料能從料斗或加料器中自由的，高效的加入機筒，把加料口做成如圖4-2形式。 機筒與機頭的連接形式機筒與機頭的連接

20、形式采用螺釘連接，此種形式雖然裝拆機頭慢，但結構簡單，應用比較方便。如圖4-3所示。機頭處的分流板，可使物料由旋轉運動變?yōu)橹本€運動物料的流動更加均勻一致。其結構如圖4-4示。 圖4-3機筒與機頭的連接形式 圖4-4 分流板 4.2 螺旋攪拌混合送料調節(jié)裝置的設計 4.2.1 螺旋加料裝置 加料方式分為重力和強制加料兩種，設計如圖4-5所示螺旋強制加料器，加料螺旋是由擠出機螺桿通過錐齒輪驅動的，這樣加料器轉速可與螺桿轉速相適應。這種裝置能使物料均勻的進入螺桿，避免產生加料口的“架橋”現象，能夠提高產品質量。（攪拌與混合設備實際選用手冊，P108-12 攪拌容器的設計和選用根據所需可選用900無折

21、邊錐底，可拆蓋立式鋼制攪拌器1）攪拌容積的確定間歇式操作時，每臺攪拌器的容積可根圖4-5 螺旋加料裝置示意圖 1料斗 2螺旋據經驗公式一般=0.1，2）容器裝液高徑比L/D的確定：3）筒體內徑和高度的確定：由公式，查表6-3，D=600mm,H=520mm4）錐底螺帶式攪拌器主要參數的確定如圖4-6所示，查表5-20攪拌與混合設備設計選用手冊取攪拌容器的公稱直徑d=50mm,=380mm,=100mm,=18mm,h=380mm，查表6-5，取傳動裝置中小錐齒輪的額定功率為4KW，攪拌軸的轉速取80 r/min，查表6-7， 筒體蓋管口公稱直徑放料口取65 mm。圖4-6 錐底螺帶式攪拌器結構

22、加熱與冷卻裝置的設計5.1 擠出機的加熱系統(tǒng)擠出機的加熱方法有三種：熱載體加熱、電阻加熱和電感應加熱。近年來，一般采用了鑄鋁加熱器，其結構如圖，它是將電阻絲裝于金屬管中，并填進氧化鎂粉之類的絕緣材料，然后將此金屬管鑄于鋁合金中。它有體積小，裝設方便及加熱溫度較高的優(yōu)點，又降低了成本而且還有很好的防氧化，防潮等性能，提高了加熱器的壽命，熱傳遞效果也比較好。鑄鋁加熱器的最大加熱溫度為3503700C。根據經驗公式，一般A=34w/cm2 圖5-1鑄鋁加熱器1鋼管 2接線頭 3電阻絲 4氧化鎂粉 5鑄鋁5.2 擠出機的冷卻系統(tǒng) 擠出機的冷卻分為風冷和水冷兩種。兩者進行比較，水冷的速度快，體積成本低，

23、噪聲低，但容易造成急冷，從而影響物料的穩(wěn)定性，如果密封不好還會出現漏水現象。根據要求，設計如圖5-2所示的水冷卻裝置結構，是在筒的表面車出螺溝，然后纏上冷卻水管。螺桿冷卻的主要目的是為了有利于加料段物料的輸送，同時也防止物料在均化段因過熱而分解，有利于排氣。因此螺桿的冷卻道一般是通到 均化段，如圖5-3所示。（沖壓與塑料成型機械，P136-139）圖5-2 冷卻裝置結構圖 圖5-3 冷卻系統(tǒng)1鑄鋁加熱器 2冷卻水管 6 傳動裝置的設計 由螺桿所需的驅動功率PW=26kw及電動機所需功率30KW，可選擇電動機型號為Y225-4，Ped=37kw，同步轉速nN=1500r/min,滿載轉速nm =

24、1480r/min，最大轉矩Tmax=2.2N.m，m=248Kg6.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比621 傳動裝置的總傳動比由公式ia=622 分配傳動裝置傳動比由于總傳動比為各級傳動比的乘積,即Ia=i12i23，取高速級傳動比i12=23即i12=，i23=所得i值符合一般圓柱齒輪傳動和兩級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。注：以上傳動比的分配只是初步的，傳動裝置的實際傳動比必須符合各級傳動零件的參數，即齒輪齒數等確定后計算實際總傳動比一般傳動比的實際值與設計要求值得允許誤差為3%5%。為了結構需求軸3到軸4的傳動比選擇為4,軸4到軸5的傳動比為0.25。623 計算傳動裝置的運動

25、和動力參數i12，i23，i34，i45為相鄰兩軸間的傳動比；01，12，23，34為相鄰兩軸間的傳動效率；PI，PII，PIII，PIV，PV為各軸的輸入功率（kw）;TI，TII，TIII，TIV，TV為各軸的輸入轉矩（Nm）；nI，nII，nIII，nIV，nV為各軸的轉速（r/min）；其中電動機輸出軸為軸1，減速軸為軸2，低速軸為軸3，中間轉換軸為軸4，另一輸出螺桿軸為軸5各軸轉速nI=nm=1480 r/min nII= nI/ i12=1480/=325.27 r/minnIII = nV = nII / i34=/= r/min nIV= nIII/ i34=/4= r/min

26、625 各軸的輸入功率=300.98=29.4 kw0.98=28.2 kw0.98=27.1 kw0.98=26 kw=26626 各軸輸入轉矩Td=9550Pd/ nm=9550=829=829=4=15軸的輸出功率和輸出轉矩分別為各軸的輸入功率和輸入轉矩乘以軸承效率0.98，例如：1軸的輸出功率P=P0.98=28.8 KW，輸出轉矩T=T0.98=189.92 N.m，其余類推。運動和動力參數的計算結果加以匯總列出表格如下：表6-1運動和動力參數結果軸名效率P(kw)轉矩T(Nm)轉速nr/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電動機301480軸1480軸829軸264軸26V軸6.3

27、傳動零件的設計6.3.1 聯軸器選用彈性柱銷聯軸器，此聯軸器結構簡單，制造容易，裝拆更換彈性元件方便，有微量補償兩軸線偏移和緩沖吸振能力，主要用于載荷平穩(wěn)，啟動頻繁，對緩沖要求不高的中、低速軸系傳動。 齒輪傳動的設計由已知條件知，為了使傳動平穩(wěn)并具有較高的承載能力，因此采用斜齒輪，由傳動比i12=，i23=，高速軸的轉速n1=1480 r/min傳遞功率為29.4 KW及減速軸2的轉速為325.27 r/min，傳遞功率為28.2 KW。結構尺寸無特殊限制，故采用軟齒面，現計算齒輪傳動，齒輪基本形狀如圖2 。齒輪1、2的結構尺寸計算1）選擇材料及確定許用應力 為了增加小齒輪的硬度，小齒輪選用調

28、制處理，為了簡化大齒輪的熱處理工藝，大齒輪選用正火處理，因此：小齒輪用45鋼，調制，齒面硬度為240HB大齒輪用45鋼，正火，齒面硬度為190HB查表：取接觸疲勞極限Hlim1=760MPa；Hlim2=680MP 所以：H1Hlim1=684MPa；H2Hlim2=612MPa2）初步計算小齒輪直徑d1已知轉矩T1=查表選齒寬系數d 查表選Ad值，估計12=15所以取Ad為82則： d1Ad= 取d1=70初步計算齒寬b=d d1=703）校核計算 圓周速度v m/s齒數z 模數m 取 =4.55螺旋角 查表 12.3 取 表 12.6 9級精度使用系數 表12.9 動載系數 圖12.9 齒

29、間載荷分配系數 N N/mm 100 N/mm查表取KHa=KFa齒間載荷分布系數KH 由表：KH=A+B1+0.6（b/d）（b/d）+C10-3b所以經計算 KH68 載荷系數K: K=KAKVKHaKH=2.71 查表取彈性系數ZE ZE 由圖取節(jié)點區(qū)域系數ZH ZH 重合度系數Z： 因為： =1.88-3.2（1/Z+1/Z）cos=1.63=bsin/mn=1.71所以： Z= Z=0.81 螺旋角系數：Z= 84）齒根彎曲疲勞強度驗算齒形系數YFa Zv1=Z1/cos=22 Zv2=Z2/cos=101由圖取 YFa1=2.62; YFa2應力修正系數Ysa 由圖取為：Ysa1=

30、1.58; Ysa2重合度系數Y：=1.88-3.2（1/Zv+1/Zv）cos4Y=0.71螺旋角系數Y： Ymin=0.57所以Y=1-/120=0.79Ymin Y=0.79齒向載荷分布系數KF： 因為b/h=703.5)= 則KF載荷系數K： K= KAKVKFaKF查表取彎曲疲勞極限 =680MPa； =580MPa 所以： =/1.35=516.8MPa；=驗算： =254MPa =/=234.35MPa5）確定傳動主要尺寸中心距a=d(i12+1)/2=194mm實際分度圓直徑：d1=70；d=i12d1=319齒寬：b1=70； b= b1-5=65齒頂圓直徑：da1= d+2

31、ha=70+7=77 da2= d+2ha=319+7=326齒根圓直徑：df1= d-2hf=70-9=61 df2= d-2hf=319-9=310齒輪3、4的結構尺寸計算1）選擇材料及確定許用應力為了增加小齒輪的硬度，小齒輪選用調制處理，為了簡化大齒輪的熱處理工藝，大齒輪選用正火處理，因此：小齒輪用45鋼，調制，齒面硬度為240HB大齒輪用45鋼，正火，齒面硬度為190HB查表：取接觸疲勞極限Hlim3=760MPa；Hlim4=680MPa所以，H3Hlim3=684MPa；H4Hlim4=612MPa2）初步計算小齒輪直徑d3已知轉矩T=829N.m，查表選齒寬系數d查表選Ad值，估

32、計34=15所以取Ad為80所以：dAd= 取d=110初步計算齒寬b=d d=1103）校核計算圓周速度v=1.87m/s齒數Z、模數m和螺旋角：取Z3=36，Z4= Z3i34=117，所以mt34=110/36=3.06 由表取mn34=則=arccos查表取使用系數KA 取KA查圖取動載系數KV 取KV齒間載荷分配系數KHa：先求Ft=15072.73N=205.54N/mm100N/mm所以查表取KHa=KFa齒間載荷分布系數KH 由表：KH=A+B1+0.6（b/d3）（b/d3）+C10-3b選取A=1.09 B=0.16 C=0.31 所以經計算KH載荷系數K: K=KAKVK

33、HaKH查表取彈性系數ZE： ZE由圖取節(jié)點區(qū)域系數ZH： ZH重合度系數Z：因為=1.88-3.2（1/Z+1/Z）cos =bsin/mn34所以Z= 因為1 則取=1 則：Z=0.77 螺旋角系數Z= 4）齒根彎曲疲勞強度驗算齒形系數YFa： Zv3=Z3/cos=40 Zv4=Z4/cos=130由圖取 YFa3=2.5 YFa4應力修正系數Ysa： 由圖取為：Ysa3=1.64 Ysa4重合度系數Y：=1.88-3.2（1/Zv+1/Zv）cosY螺旋角系數Y： Ymin所以： Y=1-/120=0.93Ymin Y齒向載荷分布系數KF： 3.25)=17.48 則KF載荷系數K：

34、K= KAKVKFaKF查表取彎曲疲勞極限 =680MPa =580MPa 所以：=/1.35=516.8MPa =驗算： =191.3MPa =/=175.2MPa5）確定傳動主要尺寸中心距a=d3 (i34+1)/2=234mm實際分度圓直徑d3=110 d4=i34d3=358齒寬：b3=110 b4= b3-5=105齒頂圓直徑：=d3+2ha=110+6=116 =d4+2ha=358+6=364齒根圓直徑：= d3-2hf=110-8=102 = d4-2hf=358-8=350齒輪7、8的結構尺寸計算1）選擇材料及確定許用應力齒輪8采用20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度為59H

35、RC；齒輪7采用40Cr，調質，齒面硬度為59HRC。查表取 Hlim7=Hlim8=1440MPa 取SH故: H7= H8=1440/1.2=1200MPa查表取Flim7=Flim8=370MPa 取SF故： F7= F8Flim/1.5=173MPa2）初步計算齒輪尺寸初步選螺旋角=13，已知i=0.25，故取齒數Z=17，Z=68,齒輪選用8級精度。取動載荷系數K=1.3 齒寬系數齒形系數： Zv=17/cos13=18.38 Zv=68/ cos13查表取YF8=2.88 YF7因為 YF8/ F8F7/F7即：YF8/ F8YF7/F7 故將YF8/ F8代入下式計算：mn78查

36、表取mn78所以中心距： a= mn78(Z7+Z8)/2cos=119 取a=120 確定螺旋角： =arccos 齒寬b=a a=72 取b=b=72 b=72+5=773）驗算齒面接觸強度H=305 =1176.36H7所以所選齒輪強度滿足要求。4）計算齒輪基本尺寸 分度圓直徑d=mn78Z/cos=192 d=mn78Z/cos=48 齒頂圓直徑da=d+2ha=192+5.6=197.6 da=d+2ha=48+5.6=53.6 齒根圓直徑df=d-2hf=192-7=185 df=d-2hf=48-7=41齒輪5、6的機構尺寸計算1）計算齒輪尺寸 由已知條件知：a=a+A=120+

37、48=168 又因為a= 所以取Z=20，Z=80，=15，則mn56= =3.25，由表取mn56=3.5 所以: =arccos =16.26取齒寬系數a=0.8 所以：b168=135 b=135+5=1402）選擇材料及許用應力 小齒輪5用45鋼，調質，齒面硬度為220HB 大齒輪6用45鋼，正火，齒面硬度為190HB 查表?。篐lim5=555MPa；Hlim6=530MPa查表取SH=1.1 所以：H5= Hlim5/SH=505MPa H6= Hlim6/SH=482MPa 由圖取： Flim5=490MPa；Flim6=380MPa，查表取SF=1.35 故： F5= Flim

38、5/SF=362.9MPa；F6= Flim6/SF=280MPa3）驗算齒面接觸強度 齒輪按8級精度制造，載荷系數K=1.4（按中等載荷，中等沖擊），齒寬系數取a=0.8。 小齒輪5上的轉矩T=9550=1所以: =156.8172因此滿足齒面接觸強度要求。4）驗算齒輪彎曲強度 齒形系數： Zv=Z/cos=23Zv=Z/cos=90由圖得齒形系數 YF5=2.75 YF6 按最小齒寬b=135計算 F5= =223.9F5F6=F5 YF6/ YF5=179.12F65）算齒輪的圓周速度及齒頂圓直徑和齒根圓直徑V= V= =/s 分度圓直徑: d=Zmn56/cos=73d=Zmn56/c

39、os=263 齒頂圓直徑: da=d+2ha=73+7=80da=d+2ha=263+7=270 齒根圓直徑 df=d-2ha=73-9=64df=d-2ha=263-9=2546.3.3 軸的設計軸1的設計1）選擇材料45等優(yōu)質中碳鋼，因具有較高的綜合機械性能，應用較多，故可取45調質鋼。2）初步計算軸的直徑（如圖6-1）圖6-1dC P為軸1的輸出功率; n軸1的轉d速d114=36為了彌補鍵槽對軸的削弱作用，將軸徑加大5%。所以：d=（1+5%）6=3 取d=35d=d-5=30d=2（0.070.1）d+ d= 取d=40d=253）選擇軸上零件 eq oac(,1)兩端軸承的選擇一般

40、情況下，考慮簡化結構，可取同一型號，試選代號為6206深溝球軸承，d=30，D=62，b=16。 eq oac(,2)軸上套筒的選擇套筒的內徑為30，長度為14和8.54）軸的結構計算 eq oac(,1)計算各段軸長L=40 L=70-2=68（70為齒寬） L=24 L=290 L=70 L=582 eq oac(,2)軸上鍵槽尺寸由軸上齒寬確定鍵槽長度為60，由軸徑取鍵槽寬度為10。軸2的設計1）選擇材料45等優(yōu)質中碳鋼，因具有較高的綜合機械性能，應用較多，故可取45調質鋼。2）初步計算軸的直徑（如圖6-2）圖6-2d (P=MPa，n=r/min)d=114=為了彌補鍵槽對軸的削弱作用

41、，將軸徑加大5%。d=（1+5%）5=5 取d=55 d=d-5=50d=2(0.070.10)d+d=653）軸上零件的選擇 eq oac(,1)軸兩端軸承的選擇 為了簡化結構，選用同一型號的軸承，軸承為6210型號的深溝球軸承，d=50,D=90,b=20。 eq oac(,2)軸上套筒的選擇套筒的內徑為50，長度為18.5。4）軸的結構尺寸計算 eq oac(,1)計算各段軸長 L=43 L=65-2=63（65為齒寬） L=187 L=110-2=108 L=444 eq oac(,2)軸上鍵槽尺寸 由軸徑取鍵槽寬度為16；由軸上齒寬確定鍵槽1長度為54，鍵槽2長度為100。軸3的設計

42、1）選擇材料45等優(yōu)質中碳鋼，因具有較高的綜合機械性能，應用較多，故可取45調質鋼。圖6-32）初步計算軸的直徑（從右向左如圖6-3）d (P=MPa，n=1r/min)d=114=為了彌補鍵槽對軸的削弱作用，將軸徑加大5%。則d=（1+5%）=，取d=63。經計算分析及各零件尺寸的選擇綜合取各段的軸徑為： d=45 d=70 d=65軸中d段為齒軸一體故： d=73 d=d=45因為結構關系d在滿足強度的條件下取直徑為： d=303）軸上零件的選擇 eq oac(,1)軸兩端軸承的選擇 為了簡化結構，選用同一型號的軸承，軸承為30209型號的圓錐滾子軸承，d=45,D=85,B=19,T=，

43、C=16。 eq oac(,2)軸上套筒的選擇 套筒的內徑為45，長度為16和21。4）軸的結構尺寸計算 eq oac(,1)計算各段軸長（從右向左） L=168 L=105-2=103 L=113 L=16 L=140 L=96 L=332 eq oac(,2)軸上鍵槽尺寸 由軸徑為65取鍵槽寬度為18；由軸上齒寬確定鍵槽長度為92。由軸徑為45取鍵槽寬度為14；由平衡塊的寬度取槽的槽長為70?；ㄦI的規(guī)格為：626336，鍵長為85。5）軸的校核 eq oac(,1)繪制軸的空間受力簡圖圖（a）為了簡化計算采用如下假設： eq oac(,1)軸上所受的外力為集中載荷； eq oac(,2)軸

44、及軸上零件的重量略去不計； eq oac(,3)將軸承視為鉸鏈，支座位置在軸承寬度的中央。 eq oac(,2)計算齒輪受力已知齒輪4的螺旋角、直徑d=358mm； 齒輪5的螺旋角=16.26、直徑d=73mm。齒輪4的受力： 轉矩：T=Nm 圓周力：Ft=2Td =17750N 徑向力：Fr=Fttanacos =6697N 軸向力：Fa=Fttan=4849N齒輪5的受力： 因為Fa-Fa=0 所以Fa=4849N 圓周力：Ft=Fatan =16734N 徑向力：Fr=Fttanacos =6602N eq oac(,3)計算支撐反力水平面受力：繪制水平面的受力簡圖 圖(b)由My=0F

45、yD=5680NFyA= =5003N垂直面受力：繪制垂直面受力簡圖圖(c)由Mx=0FxD= =10554NFXA= =-9538N eq oac(,4)畫軸彎矩圖 繪水平面彎矩圖圖(d)MBH左=FyA98=490292NmmMBH= FyA98+Fad/2=657585NmmMCH右=FyD86=488480 NmmMCH=FyD86-Fad/2=-197653.5 Nmm繪垂直面的彎矩圖圖(e)MBV=FxA98=934724 NmmMCV=FxD86=-907644 Nmm繪合成彎矩圖圖(f)MB左= =105508 NmmMB= =1142859 NmmMC右= =1030743

46、NmmMC= =1061368 Nmm計算軸傳遞的轉矩圖T 由T=T+Tm繪轉矩圖圖(g) eq oac(,5)許用應力及當量彎矩圖用插值法查得：_0b需許用應力值：_b=60MPa應力核正系數：a=_b_0b當量轉矩：At3769050=2223729.5 Nmm當量彎矩： MB= =2500229 Nmm MC= =2464045Nmm繪當量彎矩圖圖(h) eq oac(,6)校核軸徑齒輪5的齒根直徑df5=64mm安裝齒輪4的軸徑為63mm軸徑： dB= =35mm df5 dc= =63mm綜上所述可知軸徑滿足強度要求。 eq oac(,7)軸承的校核 查手冊30209軸承主要性能：C

47、r=67.8KN,C0r=83.5KN,e=0.55,x=1, X0，Y0=0.6。附加軸向力：Fs1= Fr1/2Y 且Y=1.23 ，所以Fs1= =2309NFs2= Fr2/2Y= =2034N 軸向力：因為Fs1Fs2，所以軸承1被壓緊故Fa1= Fs1=2309N，Fa2= Fs2=2034N X,Y值： = =0.41e 查表 X1=1 Y1=0 = =0.407e 查表 X2=1 Y2=0 沖擊載荷系數fd：考慮中等沖擊查表?。篺d 當量動載荷：P=fd（X1+ Y1 ）=8250N P2=fd（X22+ Y2 當量動載荷 P0r1=X+Y P0r1=Fr=5680兩者取大：P

48、0r1=5680N P0r2= X+Y P0r2=Fr=5003兩者取大：P0r2=5003N安全系數S：正常使用滾子軸承，因此查表得：S=計算額定靜載荷：Cn=SPr5680=14200(因為：Pr1Pr2，只計算軸承1。許用轉速驗算：載荷系數f =0.122 查表 f =0.111 查表 f軸承分布系數f = =0.41 查表 f =0.41 查表 f許用轉速 N= f fN N= f fN所以N，N都大于正常轉速120r/min,則軸承滿足要求。軸4的設計1）選擇材料 45等優(yōu)質中碳鋼，因具有較高的綜合機械性能，應用較多，故可取45調質鋼。2）初步計算軸的直徑（從左向右如圖6-5）圖6-

49、5d (P=26MPa，n=r/min) d=114=為了彌補鍵槽對軸的消弱作用，將軸徑加大5%。 d=（1+5%）= 取d=122 d=110d=100 d=2（0.070.1）d+ d=130 d = d=122 d = d=110d = d=1003）軸上零件的選擇 eq oac(,1)軸兩端軸承的選擇 為了簡化結構，選用同一型號的軸承，軸承為6020型號的深溝球軸承，d=100,D=150,B=24。 eq oac(,2)軸上套筒的選擇套筒的內徑為100，長度為16和35。4）軸的結構尺寸計算 eq oac(,1)計算各段軸長 L=48 L=20 L=70 L=154 L =133L

50、=20L =68 L=513 eq oac(,2)軸上鍵槽尺寸 由軸徑取鍵槽寬度為28；由軸上齒寬確定鍵槽1長度為62，鍵槽2的長度為105。軸5的設計1）選擇材料45等優(yōu)質中碳鋼，因具有較高的綜合機械性能，應用較多，故可取45調質鋼。2）初步計算軸的直徑（從左向右如圖6-6）圖6-6d=d=30 d=d=35 d=483）軸上零件的選擇 eq oac(,1)軸兩端軸承的選擇 為了簡化結構，選用同一型號的軸承，軸承為30206型號的圓錐滾子軸承，d=30,D=62,B=16，T=17.25，C=14。 eq oac(,2)軸上套筒的選擇套筒的內徑為30，長度為4、14和10。4）軸的結構尺寸計

51、算 eq oac(,1)計算各段軸長（從左向右） L=152 L=L=10 L=77 L=80 eq oac(,2)軸上鍵槽尺寸 由軸徑取鍵槽寬度為8；由軸上平衡塊的寬度確定鍵槽1長度為26?；ㄦI規(guī)格為：626336，鍵長為85。6.4 平衡塊的選擇由已知條件知螺桿的直徑為57mm，選用長度為1425mm，材料為45鋼，經查表知45鋼的密度為。大致估算螺桿的質量為： m=1425(57/2)10=kg由平衡塊的主要作用知，它是用來保證螺桿不發(fā)生傾斜，即用來平衡螺桿的水平穩(wěn)定，則平衡塊的質量幾乎和螺桿的質量一樣，為了簡化裝置使平衡塊的質量和螺桿一樣都為kg.6.5 潤滑及密封6.5.1 齒輪的潤

52、滑傳動箱中傳動件通常用浸油潤滑，所設計的斜齒圓柱齒輪傳動的圓周速度v=v=4.1m/s,v=v1.78m/s,v=v=0.023m/s,v=v=0.02m/s，均小于12m/s，故采用浸油潤滑傳動。由計算知齒輪2的直徑為最大，m=mn12=3.512,v=4.1m/s,在0.81.2m/s范圍內，故大齒輪的浸油深度為一各齒高，并要h10，知全齒高為7.9610，故將hf取為116.5.2 滾動軸承的潤滑傳動箱中的滾動軸承的潤滑方式采用飛濺潤滑，因v不夠大不易形成油霧，應設置輸油溝（如裝配圖）,利用齒輪飛濺的油，將飛濺到箱蓋的油匯集到輸油溝內，再流入軸承進行潤滑。6.5.3 軸外伸處的密封在傳動

53、箱輸入軸和輸出軸的外伸端，應在軸承蓋的軸孔內設置密封件。氈圈密封的特點是結構簡單、價廉，但磨損較快，壽命短。它使用于接觸處軸的圓周速度為0.83m/s小于4.5m/s，工作溫度小于90的脂潤滑。所設計的軸承的圓周速度均小于4.5m/s，且工作溫度較低，考慮到氈圈密封結構簡單，磨損后壞了便于更換等特點，故采用半道的氈圈密封。結 論 畢業(yè)設計是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的同向旋轉雙螺桿擠出機的設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際相結合的設計更鍛煉了我綜合運用所學專業(yè)知識解決實際設計問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等專業(yè)能力水平。 雖然這次設計計算內容繁多、過程繁瑣、尤其是計算公式的輸入，比純文字輸入速度更是慢，但我懂得付出后的充實。各種材料的適用條件，各種標準件的選用，各種零件的安裝方式，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。和謝老師的溝通交流也使我明白了怎樣能把各種工作裝置實現，怎樣提高生產效率并降低生產成本。 提高是有限的，但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數實際經驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來了，也必然會讓我在未來的工作學習中表現出更高的應變能力和綜合思考的能力，更強的溝通力和理解力。順利如期地完