毕业设计--黏稠液体包装机的方案设计

目 录 1 黏稠液体包装机的设计与基本原理 ............................... 3 1.1 方案设计论述 ................................................................................................ 3 1.2 运动基本原理 ................................................................................................ 4 2 黏稠液体包装机的类型选择与主要参数 ............................... 6 2.1 包装机类型的确定 ........................................................................................ 6 2.2 机器性能参数 ................................................................................................ 6 3 黏稠液体包装机传动系统的计算 ..................................... 7 3.1 电动机的选择计算 ........................................................................................ 7 3.2 V带传送及带轮的设计计算 .......................................................................... 7 3.2.1 总传动比的分配 .................................................................................... 7 3.2.2 V带及带轮传动设计 ............................................................................ 7 3.3 主轴(包含轴承)的设计计算 ................................................................... 11 3.4 减速器的设计与选择计算 ........................................................................... 11 3.5 联轴器的选择计算 ...................................................................................... 12 3.6 无极变速器的选择与性能要求 ................................................................... 12 3.7 凸轮机构的设计计算 .................................................................................. 12 3.7.1 基圆半径的选择 .................................................................................. 13 3.7.2 凸轮轮廓线的设计 ............................................................................... 13 3.8 渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算 ............................................................... 18 3.8.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ............................................. 18 3.8.2按齿面接触强度设计 ............................................................................ 18 3.8.3 圆柱齿轮几何尺寸计算 ....................................................................... 20 3.9 直齿锥齿轮的设计计算............................................................................... 20 3.9.1第一对锥齿轮: ................................................................................... 20 3.9.2第二对锥齿轮 ....................................................................................... 23 3.10 曲柄摇杆机构的设计计算 ......................................................................... 24 3.10.1 曲柄摇杆机构一:充填机构阀门 ...................................................... 24 3.10.2 曲柄摇杆机构二:充填机构的活塞杆处 .......................................... 25 3.11 离合器的设计与选择 ................................................................................ 25 1 4 黏稠液体包装机执行机构的设计计算 ................................ 26 4.1 供料填充机构的设计 .................................................................................. 26 4.2 薄膜送纸机构的设计 .................................................................................. 27 4.3 步进电动机的选择 ...................................................................................... 27 4.4 成型器的设计 .............................................................................................. 28 4.5 热封与切断机构的设计............................................................................... 31 毕业设计总结 ...................................................... 33 致 谢 ............................................................. 34 参 考 文 献 ....................................................... 35 2 1 黏稠液体包装机的方案设计与基本原理 1.1 方案设计论述 本次毕业设计课题为立式间歇式黏稠液体包装机——执行机构。 包装机是比较典型的集机、电、液于一体化的自动机械，此次毕业设计黏稠液体包装机属于食品包装机家族序列的一个分支，随着经济全球化的进程加快和我国城市化的快速发展，人们的生活质量要求越来越高，对食品，日用品的包装要求也急剧提高，基于现在的包装机发展趋势，我认为选取袋成型-充填-封口集成的DXD序列的多功能包装机械。 包装机主要由薄膜供送系统，物料计量与填充系统，主传动系统，执行系统，输出机构及控制系统和机架组成。 包装材料的供送装置:该机构是将薄膜进行定长或整理排列，并按要求输送到预定工位的机构，如此次设计中要求间歇式送纸，成型，输送和相应的检测等功用，采用通用的多重辊轮依次排列，使薄膜平整张紧，输送时不褶皱，拉袋时保持韧性不至于被撕裂，很好的满足了设计要求。 物料的计量与供送装置:由于流体，固体，粉末，块状等物料状态不同，决定了其采用的计量方式，供送方式都不同。因为黏稠液体产品我选取了容积式计量装置，柱塞阀式填充推进机构;因为液体的流动性相对于固体颗粒物料而言差距较大，流动性差导致不能依靠自身重力等因素，必须有推进装置(活塞)辅助，挤压液体送至下个工作空间。 主传动系统:将薄膜材料和被包装物料由一个工位传送至下一个工位的装置，为了提高生产效率和可靠性，同时增强包装机的多元化功能，包装作业通常由多个机构，其传动形式决定了整体的形式，如直线式，间歇式，或者连续式。电动机为包装机械提供动力来源，传动系统有包括轴，带轮，齿轮，涡轮蜗杆，凸轮，连杆等动力分配传输装置组成，将运动传递给执行机构和控制系统。 执行机构:直接完成包装作业的机构，是包装机械非常重要的部分，要求比较精密，其性能往往决定了包装机的整体性能，主要完成充填、裹包、封合、贴标、捆扎、切断等操作。 产品输送机构:即把合格的包装产品从机器上输出，或实施定向排列的输出 3 机构，通常选用输送皮带，也有用链式输送，或考机械手抓取等装置。 控制系统:由光电控制装置，各种机械辅助装置，微机芯片组成，从动力的输出，传动机构的运行，执行机构的动作及配合，都是由控制系统发号施令的。包括自动检测，故障诊断，安全保障措施等等。 机架:用于安装、固定、支承包装机械所有的零部件，满足其运动要求和装配位置要求。 本设计要求机身结构紧凑，工作能力较小，主传动系统包括电机，减速器，无极变速器，齿轮，输送带等基本上是件，以前课程设计都有设计经验或者涉及到，可按国标要求进行参数的选择与型号的确定;而此次设计的重点方向则是非标准件的执行部分，例如凸轮机构，连杆机构，柱塞阀式机构，成型器设计计算，热封机构(确定热封时间及转角)和辅助装置等，设计数据量大，任务繁重，难度较大，要以最优化的参数，参观了实践生产的主流包装机械，参照前人的设计经验，才能较好的完成。 1.2 运动基本原理 卷筒薄膜经由导辊被牵引入成型器，通过成型器和加料管的支承与塑形作用，形成三边封口袋的雏形;封合时，L形热封器垂直压合在薄膜的搭接处，通电加热形成牢固的纵封，随后热封器复位张开，由横封牵引滚轮对薄膜进行向下的牵引一个袋长的距离，由切刀在最终位置加压切断，可见L形热封器每次可以完成上一个袋子的下口和下个袋子的上口及同时纵封，物料的充填则是在薄膜受拉向下牵引时完成。 上述执行操作由电动机提供动力，通过联轴器与蜗轮蜗杆减速器相连接，将转矩传递至主轴及直齿轮、锥齿轮、凸轮等传动分配装置，拉袋的步进电机等提供向下牵引动力，与切刀(连在摆臂上)相互配合完成整个，整体示意图如下图1-1所示。 4 图1-1 立式间歇式黏稠液体包装机械运动简图 5 2 黏稠液体包装机的类型选择与主要参数 2.1 包装机类型的确定 结合设计题目，立式间歇式黏稠液体包装机，为满足设计要求，接轨生产实践，确定包装机类型为小型多功能DXDK(60C)系列自动包装机，它集袋成型—充填—封合功能于一身，生产效率高，经济成本较低，性能实用，既满足课题要求，又跟随现代工业自动化发展，故确定选取上述型号的包装机。 2.2 机器性能参数 表2-1 包装机主要性能参数 外形尺包包装包装电动寸/mm 装速度/计量范制袋尺寸热封器电源 重袋材机功材(袋围/ml /mm 功率 电压 量 料 率 料 /min) 液40~60 20~50 长80~145 铝主电180W，2 380V/小长*宽*体 宽30~100箔、动机50Hz，于高 (80*70) 聚乙1360W三相170770*70 20~100 烯、供纸四线，kg 0*2028 膏BOPP 电动应具 体 机40W 备零 线 机器的设计数据如表2-1所示，由于设计要求生产能力和速度可调节，故此计算时应该按照上面中给出的数据范围中最大值进行设计计算，才符合课题要求与实践应用。 6 3 黏稠液体包装机传动系统的计算 3.1 电动机的选择计算 由表2-1知，主电动机功率为1360W，参考同类大小的包装机型号，因为电动机的磁极对数，同步转速等涉及其性能和造价，查阅机械设计标准手册，确定用Y系列电动机(摘自JB/T8680.1—1998)全封闭型自扇冷式鼠笼型三相交流异步电动机，其参数如下表。 表3-1 电动机主要参数 型号 额定功率 额定电流 同步转速 实际转速 效率 重量 Y90L-4 1.5KW 3.65A 1500r/min 1400r/min 0.79 22Kg 3.2 V带传送及带轮的设计计算 3.2.1 总传动比的分配 电动机的转速为1400r/min，包装速度为60袋/ min，即主轴转速为60 r/min， 则总传动比i=n/n=1400/60=23.33，带传动i=2，减速器传动i=11.67，无极变112速器传动i=3(可调)，直齿锥齿轮传动i=1.5 43 3.2.2 V带及带轮传动设计 已知电动机的额定功率为1.5KW,转速n=1400r/min,选取传动比为i1=2,采用普通V带传动. 1.确定计算功率P ca 由参考资料[1]表8-7查得工作情况系数 Ka=1.1,故 P=Ka，P=1.1，1.5=1.65 KW ca 2.选取带型 根据P，n 由参考资料[1]表8-4a确定选用A型 ca 3.确定带轮基准直径 由[1]表8-6和表8-8取小带轮基准直径 d=90mm，则大带轮基准直径 d1 ，，d=i d=290=180mm d2d1 按参考资料[1]式(8-13)验算带的速度 dn,d11 V==6.60m/s 60，1000 因为5m/s120? 所以小带轮上的包角合适。 6.计算V带的根数Z 由参考资料[1]式(8-22)知 Pca z,(P，,P)KK00dl 由n1=1400r/min, dd1=90mm, i=2 查由参考资料[1]表8-4a和参考资料[1] 表8-4b,得 P=1.07kw, ?P=0.17kw 00 查参考资料[1]表8-5,得K=0.98 , 查参考资料[1]表8-2,得K=0.99 l 1.65z, 则=1.29 (1.07，0.17)，0.98，0.99 取z=2 式(8-26)中 K—————包角系数 , 8 K —————长度系数 l P —————单根V带的基本额定功率 0 ?P————计入传动比的影响时,单根V带额定功率的增量 0 7.计算预紧力F 0 式(8-27)知 由参考资料[1] P2.52ca F= 500(,1)，qv0zvK, 查参考资料[1]表8-3, 得q=0.1kg/m,故 1.652.52 F==96.94N 500(,1)，0.1，6.6002，6.600.98 8.计算作用在轴上的压轴力F p 由参考资料[1]式(8-28), 得 169.4:d12，2，96.94，sinF=2F sin==386.1N zp022 9. V带轮的材料 在机械工程中，带轮的材料通常为灰铸铁，当带速v < 25 m/s时，采用HT150;带速v= 25,30 m/s 时，采用 HT200;当带速v更高时，宜采用铸钢或钢的焊接结构;此外，传递小功率时，V带轮也可采用鋁合金或塑料等. 由前面知道，v=6.60m/s，所以V带轮材料采用HT200. 10. 带轮的结构形式及主要尺寸 V带轮一般由轮缘、轮毂和轮辐3部分组成.根据轮辐的结构形式不同，带轮可分为如下4种形式. (a)实心式:主要适用于带轮基准直径d?(2.5,3) d的场合(d为带轮轴dss孔直径). (b)腹板式.:主要适用于带轮基准直径d? 300 mm的场合. d (c)孔板式.:主要适用于带轮基准直径d? 300 mm、且?100 mm的d,dddb场合. (d)轮辐式.:主要适用于带轮基准直径d> 300 mm的场合. d 因为d=90mm d=180mm，所以，大带轮均采用了腹板式结构，小带轮采d1d2 用实心式。 9 图3-1 V带轮的轮槽尺寸 V带轮的结构参数如表3-2所示 10 表3-2 V带轮的结构参数 3.3 主轴(包含轴承)的设计计算 轴的设计:初定轴的最小直径，选用材料45钢，调质处理。根据机械设计表15-3取扭矩系数Ασ=110(转速低且单向旋转)。P=P*λ1*λ2*λ3*λ4= 1 1500*0.96*0.8*0.9*0.98=1016.1W ,3d =28.25mm， 取d=30mm，轴的长度L=1060mm. ,,,*, 包装机属于轻型机械，载荷较轻，所以选择深沟球轴承，6006型号，滚动轴承 6006 GB/T 276—1994.脂润滑. 3.4 减速器的设计与选择计算 已知减速器传动i=11.67，大于一般的圆柱齿轮减速器，故选取蜗轮蜗杆减2 速器CWU80，参阅机械设计课程设计图册图44—46，确定为一级立式蜗杆减速器， 11 既满足了传动减速比要求，又整体机体的结构简单、紧凑，中心距较小，符合设计理念。 蜗杆减速器轴伸出端的直径为41.6，因为电动机的功率本身不大，按照机械设计轴的设计与校核程序，因为弯矩可以忽略不计，经过扭转校核后，确定轴是安全的，完全满足扭转要求与安全性能. 3.5 联轴器的选择计算 蜗杆减速器输出轴端的半联轴器:参阅机械设计手册，由于电动机转速1400r/min,转速小于8000r/min，实际转矩远小于联轴器公称转矩400N*m，确定型号取GYS5 凸缘联轴器 J1 42*60 GB/T5843—2003 A型键槽; 同理，主轴端的半联轴器，确定型号取GYS4 凸缘联轴器 J1 30*60 GB/T5843—2003 A型键槽。 3.6 无极变速器的选择与性能要求 包装执行机构工作速度需要连续无极变化，以合理利用包装材料，电机功率保证产品质量。机械无极变速可通过控制电机输出转速或机械变速机构实现，使得执行机构的输出在2个极限范围内连续变化。无级变速的种类很多，大都利用摩擦来传递运动及功率，机械式无极变速结构比较简单，效率高，空间体积小。常见的有金属带式无级变速和V带无极变速装置，因无极变速器传动i=3，故选3择V带式恒功率型无极变速器，电机输出的转速，通过V带传动，输入蜗杆减速器，转动手轮，带动从动轮活动锥盘沿着轴向移动，使V带沿着径向变动，从而改变从动轮的实际作用半径，实现无极调速。当包装执行机构达到预定转速时，将锁紧螺母拧紧，使调节环和调节螺杆之间没有相对运动，获得稳定的输出转速。 V带无极变速构造简单，过载时可利用摩擦件皮带与带轮间的打滑而避免损坏机器，在可调范围内平稳变速，详细可参考相关机械设计文献。 3.7 凸轮机构的设计计算 凸轮机构通常由凸轮、推杆、机架三个基本构件组成。其特点是凸轮具有曲线工作表面，利用不同的凸轮轮廓曲线可使推杆实现各种预定规律，并且简单紧 12 凑。根据装置要求，为避免包装袋在切刀处积压而影响热封及剪切，需要凸轮有急回特性。故采用偏置摆动滚子推杆盘形凸轮机构，这种推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损比较小，可以用来传递比较大的动力。凸轮运动规律为正弦运动规律，有利于与装置其他部件协调，为不产生过大冲击，凸轮运动采用正弦曲线。 3.7.1 基圆半径的选择 根据上面机械原理公式 其中为位移曲线的斜率，e为偏距，s为推程; 代入数据算的凸轮的基圆半径为，取r为50mm，滚子半径r=16mm. 13.7.2 凸轮轮廓线的设计 中心距初定250mm，a =220mm，b=77.5mm, r1=16mm, 图3-2 凸轮机构简图 13 1.凸轮的重要设计参数如下 ?从动件摆角φ:8.35度 ?滚子半径Rr:16mm ?推程运动角β1:108度 ?远休止角β‘:72度 ?回程运动角β2:108度 ?中心距L:250mm ?基圆半径Rb:50mm ?凸轮转角增量:5度 2.摆动滚子从动件凸轮设计计算公式 14 3.凸轮设计计算值列表 工作工作轮转角压力角工作轮工作轮轮廓廓位移 速度 加速度 θ(度) α(度) 廓X 廓Y nnr φ(度) nn 0 -13.815 -31.717 20.211 50.047 -17.246 0 0 0 5 -14.644 -32.984 16.327 50.055 -22.247 0.005 -0.186 4.235 10 -16.968 -34.219 12.251 50.157 -27.245 0.043 -0.729 8.114 15 -20.379 -35.448 7.984 50.462 -32.233 0.142 -1.582 11.311 20 -24.3 -36.69 3.498 51.063 -37.202 0.326 -2.675 13.558 25 -28.122 -37.933 -1.25 52.031 -42.143 0.613 -3.916 14.666 30 -31.354 -39.136 -6.305 53.411 -47.046 1.011 -5.199 14.542 35 -33.697 -40.229 -11.698 55.211 -51.902 1.518 -6.418 13.195 40 -35.028 -41.12 -17.436 57.406 -56.71 2.126 -7.47 10.74 45 -35.335 -41.709 -23.494 59.937 -61.472 2.815 -8.266 7.383 50 -34.666 -41.891 -29.808 62.711 -66.197 3.559 -8.74 3.405 55 -33.093 -41.573 -36.278 65.617 -70.897 4.33 -8.852 -0.859 60 -30.703 -40.685 -42.777 68.526 -75.588 5.093 -8.592 -5.05 15 65 -27.605 -39.189 -49.151 71.313 -80.286 5.819 -7.983 -8.818 70 -23.941 -37.076 -55.238 73.863 -85.007 6.478 -7.075 -11.844 75 -19.901 -34.365 -60.877 76.081 -89.762 7.047 -5.945 -13.876 80 -15.721 -31.084 -65.921 77.902 -94.561 7.512 -4.687 -14.741 85 -11.671 -27.264 -70.25 79.298 -99.407 7.865 -3.408 -14.368 90 -8.027 -22.934 -73.786 80.275 -104.301 8.109 -2.215 -12.788 95 -5.039 -18.129 -76.491 80.874 -109.237 8.257 -1.208 -10.133 100 -2.905 -12.89 -78.378 81.171 -114.207 8.328 -0.471 -6.627 105 -1.756 -7.269 -79.502 81.265 -119.198 8.349 -0.067 -2.564 110 -1.569 -1.338 -79.943 81.268 -124.198 8.349 0 0 115 -1.569 4.652 -79.774 81.268 -129.198 8.349 0 0 120 -1.569 10.606 -78.999 81.268 -134.198 8.349 0 0 125 -1.569 16.479 -77.622 81.268 -139.198 8.349 0 0 130 -1.569 22.228 -75.655 81.268 -144.198 8.349 0 0 135 -1.569 27.807 -73.111 81.268 -149.198 8.349 0 0 140 -1.569 33.174 -70.012 81.268 -154.198 8.349 0 0 145 -1.569 38.289 -66.379 81.268 -159.198 8.349 0 0 150 -1.569 43.113 -62.241 81.268 -164.198 8.349 0 0 155 -1.569 47.608 -57.63 81.268 -169.198 8.349 0 0 160 -1.569 51.741 -52.58 81.268 -174.198 8.349 0 0 165 -1.569 55.48 -47.13 81.268 -179.198 8.349 0 0 170 -1.569 58.797 -41.321 81.268 -184.198 8.349 0 0 175 -1.569 61.667 -35.197 81.268 -189.198 8.349 0 0 180 -1.569 64.067 -28.806 81.268 -194.198 8.349 0 0 185 -1.055 65.926 -22.226 81.258 -199.2 8.345 0.186 -4.235 190 0.423 67.13 -15.523 81.134 -204.218 8.307 0.729 -8.114 195 2.721 67.639 -8.764 80.788 -209.263 8.208 1.582 -11.311 200 5.642 67.434 -2.047 80.124 -214.347 8.024 2.675 -13.558 205 8.947 66.52 4.501 79.077 -219.475 7.737 3.916 -14.666 16 210 12.377 64.919 10.739 77.612 -224.65 7.339 5.199 -14.542 215 15.672 62.671 16.526 75.732 -229.869 6.832 6.418 -13.195 220 18.596 59.836 21.737 73.474 -235.126 6.224 7.47 -10.74 225 20.94 56.494 26.284 70.908 -240.409 5.535 8.266 -7.383 230 22.525 52.745 30.126 68.131 -245.704 4.791 8.74 -3.405 235 23.188 48.693 33.276 65.256 -250.996 4.02 8.852 0.859 240 22.775 44.436 35.798 62.405 -256.271 3.257 8.592 5.05 245 21.145 40.047 37.797 59.695 -261.516 2.531 7.983 8.818 250 18.197 35.568 39.403 57.231 -266.723 1.872 7.075 11.844 255 13.942 31.028 40.747 55.095 -271.89 1.303 5.945 13.876 260 8.598 26.46 41.946 53.341 -277.018 0.838 4.687 14.741 265 2.666 21.937 43.081 51.994 -282.11 0.485 3.408 14.368 270 -3.134 17.56 44.191 51.045 -287.174 0.241 2.215 12.788 275 -8.073 13.433 45.267 50.454 -292.214 0.093 1.208 10.133 280 -11.619 9.622 46.257 50.155 -297.236 0.022 0.471 6.627 285 -13.508 6.165 47.075 50.055 -302.245 0.001 0.067 2.564 290 -13.813 3.059 47.619 50.051 -307.245 0.001 0 0 295 -13.813 0.008 47.801 50.051 -312.245 0.001 0 0 300 -13.813 -3.043 47.62 50.051 -317.245 0.001 0 0 305 -13.813 -6.071 47.077 50.051 -322.245 0.001 0 0 310 -13.813 -9.052 46.175 50.051 -327.245 0.001 0 0 315 -13.813 -11.965 44.922 50.051 -332.245 0.001 0 0 320 -13.813 -14.786 43.327 50.051 -337.245 0.001 0 0 325 -13.813 -17.495 41.403 50.051 -342.245 0.001 0 0 330 -13.813 -20.071 39.163 50.051 -347.245 0.001 0 0 335 -13.813 -22.494 36.625 50.051 -352.245 0.001 0 0 340 -13.813 -24.746 33.808 50.051 -357.245 0.001 0 0 345 -13.813 -26.81 30.734 50.051 -362.245 0.001 0 0 350 -13.813 -28.67 27.427 50.051 -367.245 0.001 0 0 17 355 -13.813 -30.311 23.91 50.051 -372.245 0.001 0 0 3.8 渐开线直齿圆柱齿轮的设计计算 3.8.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (1) 齿轮类型为直齿圆柱齿轮 (2)传动装置速度不高，故选用7级精度 (3)材料选择:查表可选择两齿轮材料为45钢(调质)，主动齿轮硬度为 280HBS，被动齿轮硬度为240HBS (4)两齿轮齿数Z =Z =4012 3.8.2按齿面接触强度设计 32,,KTZu,1E1按计算式试算即 d2.32,,,t1,,,,u,,dH,, (1)确定公式内的各计算数值 ?试选载荷系数 k,1.3t ?主动轮传递转矩 5595.5，10P95.5，10，1.01651N*mm T,,,1.62，10n601 ?由机械设计课本，查表10,,1-7可选取齿宽系数 d 1 2?查表10-6可得材料的弹性影响系数 ZMP,189.8E ?查机械设计图10-21d得按齿面硬度选取两齿轮的接触疲劳强度极限 =,,550MP ,HlimHalim21 ?按计算式计算应力循环次数 7，N=N= 60njL= ，，=5.410 60，60，1，10，300，51 2 1h ?查图10-19可选取接触疲劳寿命系数 K,K,1.04HN1HN2 ?计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数，按计算式(10-12)得 S,1 18 K,HN1lim1 ,,,,,,,1.04，550MPa,,HH12S =605 MPa (2)计算相关数值 ?试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 d1t 251.3，1.62，102189.8,,3d,2.32,,80.7mm,,t1 11605,, ?计算圆周速度 dn,，80.7，60,1t1 v,,,0.25m/s60，100060，1000 ?计算齿高h齿宽模数m bnt b,,.d,1，80.7mm,80.7mmd1t d80.71t m,,,2.02mmtz401 h,2.25m,2.25，2.02mm,4.54mmt b80.7 ,,17.8h4.54 ?计算载荷系数 k 根据v=0.25m/s,7级精度，查表10-8可得动载系数k,1.07，由表10-4V 直齿轮，kk,,1.0HF,,，由表10-2查得使用系数Ka=1.0; K,1.423H,由表10-14用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置， 由b/h=17.8，k=1.491查图10-13得=1.5; H,KF, 故载荷系数K,KKKK,1，1.07，1，1.423,1.52 AVHH,, ?按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得 K1.5233 d,d,80.7，,85.02mmt11K1.3t 19 ?计算模数m d85.021 m,,mm,2.13mmz401 取模数m=3 mm 3.8.3 圆柱齿轮几何尺寸计算 ** 两齿轮齿数Z =Z =40, m= 3mm, =20?，h=1, c=0.25， ,12a中心距a=(z32mm=120mm +z)m/2=(40+40) ，,12 分度圆直径d=d=mz=340mm=120mm ，1 2 1 *齿顶高h=h= hm=3mm a1a2a ** 齿根高h=h=( h+ c)m=(1+0.25) ，3mm=3.75mm f1f2a 齿全高h=h= h +h=6.75mm 12a1f1 *齿顶圆直径d=d=(z+2h)m=(40+2) ，3mm=126mm a1a21a **齿根圆直径d=d=(z-2h-2c)m=(40-2-0.5) ，3mm=112.5mm f1f21a 齿距p=m=3，3.14mm=9.42mm , 齿厚s=m/2=4.71mm , 3.9 直齿锥齿轮的设计计算 3.9.1第一对锥齿轮: 选用直齿锥齿轮,取锥齿轮传动效率=0.95, ,小锥齿轮传动功率为P=1.016 kw,转速n=60r/min.传动比i=1.5 一、选择齿轮材料 齿轮用45钢调质,齿面硬度240HBS， 根据齿面硬度中值,按参考资料[2]图10-21中MQ线查得 d 齿轮=600MPa ,Hlim1 二、选定齿轮精度等级 根据工作情况,选用8级精度 三、按接触疲劳强度设计齿轮分度直径 2KTZEd,2.92 3122，，,,1,0.5,uHpRR 20 (1)小齿轮传递的转矩T T=9550P/n=95501.016/60=161.7N?m ， (2)齿数比 i=Z/Z=1.5 21 (3)载荷系数 根据载荷情况,齿轮精度和1齿轮结构位置取K=1.5 (4)许用应力 ,Hp =0.9=0.9，600=540MPa ,,Hp1Hlim1(5)计算小齿轮分度圆直径d 1 2189.8，1.5，161.73 =75mm d1,2.9222，，540，0.33，1,0.5，0.33，1.5 四、计算主要尺寸与参数 (1)选定小齿轮齿数z 1由参考资料[2]图17-18,并根据小齿轮直径,齿面硬度选定z=30,则 1 z=i z=45 21 (2)确定模数m d1 =90/30=3mm m,z1 取标准值m=3mm (3)计算分度圆直径, dd12 =m z=90mm d11 d=m z=135mm 22 (4)计算分锥角, ,,12 ,=arc tan(z/ z)=arc tan(30/45)=33.7? 211 ,=90?-,=56.3? 21 (5)计算锥距R m32222z，z R===81.1mm 30，451222 (6)计算轮齿宽度b 21 取=0.33 ,R b=R=81.1=26.6mm ,，0.33R 取b=30mm (7)计算齿顶圆直径, dda1a2 * ==13=3mm ，hhmaa ===95mm dd，2hcos,90，2，3，cos33.7:a11a1 (8)计算平均圆周速度 vm =75.15mm d,d(1,0.5,),90，(1,0.5，0.33)m11R dn3.14，75.15，60,m11,, =0.24m/s vm60，100060，1000 锥齿轮传动参数见下表3-3 表 3-3 第一对锥齿轮计算参数 参数值 参数 代号 小齿轮 大齿轮 ,齿形角 20? 20? 大端面模数 m 3 3 传动比 i 1.5 1 齿数 z 30 45 分锥角 33.7? 56.3? , 分度圆直径 d 90 135 锥距 R 80.6 80.6 齿宽系数 0.33 0.33 ,R 齿宽 b 30 30 h 齿顶高 3 3 a 22 齿高 h 6.75 6.75 h齿根高 3.75 3.75 f d齿顶圆直径 94.9 138.3 a ,齿根角 2.65? 2.65? f ,齿顶角 2.12? 2.12? a ,顶锥角 35.82? 58.42? a ,根锥角 31.05? 53.65? f 从动锥齿轮的转速n=n/i=60/1.5=40r/min=0.67r/s 21 r 传送带的速度v=,, 其中r滚轮为半径，r=40mm v=2nr=2，，0.67，0.04=0.17m/s>0.08m/s 3.9.2第二对锥齿轮 第二对锥齿轮传动参数见表3-4 表 3-4 第二对锥齿轮计算参数 参数值 代号 小齿轮 大齿轮 ,齿形角 20? 20? 大端面模数 m 4 4 传动比 i 1 1 齿数 z 30 30 分锥角 45? 45? , 分度圆直径 d 120 120 锥距 R 84.96 84.96 齿宽系数 0.33 0.33 ,R 23 齿宽 b 30 30 h齿顶高 4 4 a 齿高 h 9 9 h齿根高 5 5 f d齿顶圆直径 125.7 125.7 a ,齿根角 3.37? 3.37? f ,齿顶角 2.70? 2.70? a ,顶锥角 47.7? 47.7? a ,根锥角 41.63? 41.63? f 3.10 曲柄摇杆机构的设计计算 3.10.1 曲柄摇杆机构一:充填机构阀门 设计此四杆机构要满足杆长条件的基本原则:最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和。 a=40.5mm, b=55.4mm, c=101.4mm, d=54mm a+d=94.5mm计划

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