泥漿粘度測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,泥漿,粘度,測(cè)量?jī)x,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),cad,圖紙,文檔 摘 要 粘度是陶瓷泥漿的重要物理性質(zhì)之一，陶瓷泥漿粘度的測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)學(xué)科研究中具有十分重要的意義。粘度有相對(duì)粘度和絕對(duì)粘度之分。相對(duì)粘度也稱條件粘度，包括恩氏粘度，賽氏粘度和雷氏粘度等。粘度是液體內(nèi)部阻 礙相對(duì)流動(dòng)的一種特性 , 它是液體分子之間、 固體顆粒之間及液體分子與固體顆粒之間產(chǎn)生摩擦的結(jié)果。 不同類型的液體有不同的粘度。影響泥漿粘度的因素很多，如原料的礦物組成，顆粒的形狀及大小，分散狀態(tài)，電解質(zhì)的種類和用量，泥漿的溫度，用水量，泥漿的陳腐攪拌及真空處理等都 影響泥漿的性能，從而影響泥漿的粘度。 粘度測(cè)量在食品、石油、化妝品和涂料等各行各業(yè)中起著非常重要的作用。目前在建筑方面也來(lái)越受關(guān)注，建筑方面泥漿粘度測(cè)量最為重要。所以粘度計(jì)的市場(chǎng)也逐年增大，對(duì)粘度計(jì)的性能、功能和使用體驗(yàn)也提出了一定的要求。 并且目前正在從更先進(jìn)的技術(shù)方面發(fā)展。即利用超聲波來(lái)完成測(cè)量。超聲波液體粘度測(cè)量與其它測(cè)量方法相比 , 以其獨(dú)有的連續(xù)測(cè)量特點(diǎn) , 從5 0 年代起 在許多需要粘度控制的生 產(chǎn)過程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。近些年來(lái),人們又試圖用它來(lái)測(cè) 量和連續(xù)監(jiān)視石油鉆井泥漿的粘度 , 現(xiàn)場(chǎng)使用后發(fā)現(xiàn),對(duì)于石油泥漿 , 超聲粘度計(jì)幾乎完全不 能準(zhǔn)確有效地工作。 最新分析研究〔1〕指出, 現(xiàn)有超 聲粘度計(jì)都是利用液體對(duì)振子的切變阻抗來(lái)測(cè)量粘度 , 而這種切變聲阻抗方法只 限于純牛頓液體 , 對(duì)石油泥漿等非純 牛頓液體不適用。 關(guān)鍵詞：粘度，測(cè)量，發(fā)展，影響因素 I Abstract Viscosity is one of the important physical properties of ceramic mud, and the measurement of ceramic mud viscosity is very important in industrial production and basic study. Viscosity has a relative viscosity and absolute viscosity.Viscosity has a relative viscosity and absolute viscosity.Relative viscosity is also called conditional viscosity, including the viscosity of the n, the viscosity of the saybolt and the viscosity of the redwood. Viscosity is a feature inside the liquid resistance in relative flow, it is between liquid molecules, solid particles and the friction between solid particles and liquid molecules.Different types of liquids have different viscosity. There are many factors affecting the slurry viscosity, such as the mineral composition of raw material, shape and size of particles, decentralized state, the variety and dosage of electrolyte, the temperature of mud, water, mud stale mixing and vacuum treatment and so on all affect the performance of the slurry, which influence the viscosity of the mud. Viscosity measurement plays an important role in food, oil, cosmetics and coatings. The more attention is being paid to the construction, the most important is the mud viscosity measurement. Therefore, the market of viscosimeter increases with each other, and the performance, functions, and usage experience of the viscosimeter are also required. And it's evolving from more advanced technologies. That means using ultrasound to do the measurement. Ultrasonic liquid viscosity compared with other measurement methods, with its unique characteristics of continuous measurement, since 5 s In many of the need of viscosity control is more and more extensive application in the production process. In recent years, people and try to use it to measure and continuous monitoring of oil drilling mud viscosity, found that after field use for oil slurry, ultrasonic viscometer almost nothing can work accurately and effectively. Latest study [1] points out that the existing ultra sound viscometer is using liquid shear impedance to measure the viscosity of vibrator, which cut voice impedance method is only limited to pure Newtonian liquid, for oil slurry, etc. Not pure is not applicable to Newtonian fluid. Keywords: viscosity, measurement, development, influence factors III 泥漿黏度測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 測(cè)量?jī)x的研究動(dòng)態(tài) 2 1.2 課題研究框架 3 2 測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)的動(dòng)力部分選擇和傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 4 2.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的工況分析 5 2.3 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 2.4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核 17 3 傳動(dòng)軸部分的設(shè)計(jì) 18 3.1 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 3.2 傳動(dòng)軸的校核計(jì)算 26 4 箱體和支架的設(shè)計(jì)計(jì)算 27 4.1 箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算 27 5 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.1 軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.2 軸承的校核計(jì)算 29 6 結(jié) 論 30 參 考 文 獻(xiàn) 31 附錄1：外文翻譯 34 附錄2：外文原文 42 致 謝 49 1 緒 論 1.1 測(cè)量?jī)x的研究動(dòng)態(tài) 1.1.1 測(cè)量?jī)x的研究背景和價(jià)值 粘度測(cè)量?jī)x已被廣泛使用，而且測(cè)量設(shè)備不斷更新，測(cè)量原理也不斷改進(jìn)，所以完成本題有較大的實(shí)用價(jià)值，通過本題目的實(shí)踐對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)際工作能力有一定的指導(dǎo)意義，也可以幫助學(xué)生更加了解這個(gè)裝置，要求學(xué)生能正確運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的聲測(cè)能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生具有創(chuàng)新的思維能力。 隨著社會(huì)的發(fā)展，不止在泥漿粘度的測(cè)量方面，生活中的各個(gè)領(lǐng)域也都需要進(jìn)行粘度的測(cè)量，因此粘度計(jì)得發(fā)展也越來(lái)越受到重視，在一些緊急狀況下運(yùn)用高精度的測(cè)量?jī)x器不太現(xiàn)實(shí)，所以運(yùn)用一些簡(jiǎn)單的一起進(jìn)行測(cè)量的使用越來(lái)越頻繁，因此此設(shè)計(jì)有一定的應(yīng)用價(jià)值。 1.1.2 測(cè)量?jī)x產(chǎn)品的形勢(shì)概況 但觀近年趨勢(shì)，粘度計(jì)的發(fā)展領(lǐng)域較為狹小，研究領(lǐng)域僅限于機(jī)械工程系、建筑工程系和生物工程系，運(yùn)用最廣泛的行業(yè)是石油行業(yè)。測(cè)量原理也比較單一，例如直管式粘度計(jì)，旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)等機(jī)械式的粘度計(jì)。 直管式式粘度計(jì)：主要由測(cè) 量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)兩部分組成，測(cè)量系統(tǒng)由直徑D的直管、兩個(gè)壓力變送器、科里 奧利流量計(jì)、阻尼器、電磁閥、節(jié)流閥、旁路閥、兩個(gè)止回閥、泥漿泵及溢出口等組成，主要完成被測(cè)泥漿的實(shí)時(shí)輸送、流量測(cè)量、密度測(cè)量、溫度測(cè)量、 直管段的壓差測(cè)量及管路的定期清洗等，阻尼器用于消除流體流動(dòng)時(shí)的脈動(dòng)。數(shù)據(jù)采集及處理系 統(tǒng)由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)字顯示、數(shù)據(jù)輸出端 口、泥漿泵及電磁閥控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路等組成。此粘度計(jì)實(shí)現(xiàn)了鉆井液等流體的在線測(cè)量，解決了離線 粘度測(cè)量實(shí)時(shí)性差和監(jiān)測(cè)控制不及時(shí)的缺陷。 旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)：運(yùn)用機(jī)械結(jié)構(gòu)使液體混合均勻，然后再測(cè)量其運(yùn)動(dòng)速度以得到液體的粘度，此測(cè)量方法測(cè)量結(jié)果較為精準(zhǔn)并且較容易實(shí)現(xiàn)。把測(cè)得的液體可以稱為牛頓流體（在層流區(qū)內(nèi), 這種液體的粘度是一個(gè)不隨速度梯度 變化的常數(shù) , 它的流變曲線是一條通過原點(diǎn)的直線）。牛頓流體的流變方程遵守牛頓定律。因此就得出了測(cè)量的原理。 粘度是液體內(nèi)部阻礙相對(duì)流動(dòng)的一種特性,它是液體分子之間、固體顆粒之間及液體分子與固體顆粒之間產(chǎn)生摩擦的結(jié)果。不同類型的液體有不同的粘度。因此可以在液體旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)得液體的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)而得出液體的粘度。 , - 2 - 對(duì)于機(jī)械方面的粘度計(jì)，旋轉(zhuǎn)式的粘度計(jì)最為貼近，所以我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中選出了旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)。 1.1.3 測(cè)量?jī)x的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 粘度計(jì)的發(fā)展在國(guó)外一直處于領(lǐng)先的水平。目前國(guó)外對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的粘度計(jì)研究已經(jīng)有了相關(guān)成果，BROOKFIELD公司也推出了一些相關(guān)產(chǎn)品，但是其在觸摸屏上能完成的工作較少，只是復(fù)刻了傳統(tǒng)粘度計(jì)的操作方法，并讓操作變得更直觀一些，對(duì)于不連接PC時(shí)的功能沒有更好的擴(kuò)充。此粘度計(jì)具有直觀的彩色觸摸顯示屏操作，隨意的轉(zhuǎn)速控制，自動(dòng)掃描式測(cè)量，無(wú)需電腦即可進(jìn)行流變 數(shù)據(jù)分析等優(yōu)點(diǎn)。并且具有良好的可擴(kuò)展性。 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 粘度計(jì)在國(guó)內(nèi)發(fā)展較少，就嵌入式系統(tǒng)而言，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究更少，主要集中在粘度計(jì)功能擴(kuò)展的一些討論。在國(guó)內(nèi)對(duì)于旋轉(zhuǎn)式測(cè)量?jī)x有較多研究，傳統(tǒng)的粘度計(jì)有機(jī)械指針式和數(shù)字液屏顯示兩種類型，操作多采用按鍵操作，在不同的功能間切換需要重復(fù)按鍵數(shù)次才能完成，并且顯示效果不夠理想，多采用象征字符表示功能，可選擇的電機(jī)轉(zhuǎn)速也是有限幾個(gè)，測(cè)量功能單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，另外測(cè)量結(jié)果的展示和保 存的功能也比較不完善，目前其最佳的方案是采用 與計(jì)算機(jī)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和保存。 1.1.4 測(cè)量?jī)x的發(fā)展方向 未來(lái)粘度計(jì)的發(fā)展趨于簡(jiǎn)潔化、多元化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。未來(lái)的粘度計(jì)的使用不僅僅使用在工程系方面。例如自動(dòng)粘度計(jì)，自動(dòng)粘度計(jì)用于對(duì)毛細(xì)血管粘度計(jì)的自動(dòng)清洗、烘干，全過程自動(dòng)控制，具有方便、快速、可靠等特點(diǎn)。用于清洗品氏玻璃毛細(xì)血管粘度計(jì)，也用于芬氏，奧氏，改良奧氏及逆流式粘度計(jì)的清洗。儀器的設(shè)計(jì)制作更加合理、精良，操作更加方便，使用更加安全，具有洗排，沖洗，烘干等多功能。對(duì)粘度計(jì)內(nèi)各種各種不同粘度的潤(rùn)滑油，瀝青及含蠟較高的油污均有理想的測(cè)量效果。 1.2 課題研究框架 1.2.1 課題目標(biāo) 在一定的誤差范圍內(nèi)能夠?qū)δ酀{做出簡(jiǎn)單、有效的測(cè)量。 1.2.2 研究構(gòu)想 在任何液體流動(dòng)的過程中液體分子間都會(huì)產(chǎn)生力的作用，所以可以大膽設(shè)想，利用液體流動(dòng)分子間產(chǎn)生力的作用特點(diǎn)來(lái)測(cè)量其液體的粘度，根據(jù)相關(guān)資料可以找出液體運(yùn)動(dòng)速度、液體粘度和分子間的靜切力之間的關(guān)系，并且利用這一關(guān)系可以大膽設(shè)想。 通過以上的設(shè)計(jì)原理可以大概推出設(shè)計(jì)的測(cè)量原理：當(dāng)被測(cè)液體置于兩圓筒的環(huán)形之間，圓筒以恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)形間隙的液體的粘滯使內(nèi)筒產(chǎn)生扭矩。而扭力彈簧產(chǎn)生一阻止內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)的力，這時(shí)彈簧會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭角，可以根據(jù)扭角的大小測(cè)出所產(chǎn)生的的阻力進(jìn)而測(cè)量出液體的粘度。 1.2.3 課題的設(shè)計(jì)方案 ⑴設(shè)計(jì)方案的選擇 現(xiàn)在的粘度計(jì)分為很多種，其測(cè)量原理大概分為重力式、直管式、超聲波測(cè)量和旋轉(zhuǎn)式 ①重力式粘度測(cè)量?jī)x 根據(jù)液體在旋轉(zhuǎn)不同的分子質(zhì)量不同沉淀速度的原理來(lái)測(cè)量的方式進(jìn)行測(cè)量，此測(cè)量方式較為簡(jiǎn)單，但是實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，其測(cè)量結(jié)果也不會(huì)很理想，誤差較大，所以摒棄此測(cè)量方法。 ②直管式粘度測(cè)量?jī)x 此方案是利用當(dāng)液體通過一條直管時(shí)，根據(jù)通過的流量及壓力感受器測(cè)量的壓力進(jìn)而獲得液體的粘度。此方案多利用的是物理學(xué)方面的設(shè)計(jì)知識(shí)，并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)誤差和難度根據(jù)所學(xué)的知識(shí)不能確定，所以摒棄此設(shè)計(jì)方案。 ③超聲波的粘度測(cè)量?jī)x 此方案的的設(shè)想是當(dāng)今社會(huì)所研究的最超前的方案，其測(cè)量原理還在研究過程中，具體最為準(zhǔn)確的測(cè)量方法尚未確定，此時(shí)選擇此方案極為不妥，所以摒棄此方案的設(shè)計(jì) ④旋轉(zhuǎn)式粘度測(cè)量?jī)x 此方案是利用液體旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生分子間相互作用力的原理進(jìn)行粘度測(cè)量的方法，此方案利用各種機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)裝置，并且測(cè)量部分也是利用測(cè)量彈簧來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，選擇此方案能夠利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行對(duì)測(cè)量結(jié)果及難度進(jìn)行估測(cè)及測(cè)量可行性的估測(cè)，既能利用所學(xué)知識(shí)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，又能更進(jìn)一步擴(kuò)寬此方面的知識(shí)，能夠滿足本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的，所以優(yōu)先選測(cè)此設(shè)計(jì)方案。 ⑵設(shè)計(jì)手段的設(shè)想 本設(shè)計(jì)需運(yùn)用系統(tǒng)化的研究方案，把整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)為一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成，各個(gè)設(shè)計(jì)要素間是即是各自獨(dú)立又是相互配合的有機(jī)體，并且這個(gè)有機(jī)體 是具有層次感的，每個(gè)設(shè)計(jì)要素相聯(lián)系融合后，便能有效完成設(shè)計(jì)任務(wù)。根據(jù)本課題的實(shí)際情況，根據(jù)大學(xué)期間于機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等課程中所學(xué)之知識(shí)ZNN旋轉(zhuǎn)式粘度測(cè)量?jī)x進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用AutoCAD 2010中文版對(duì)測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)裝配圖及其關(guān)鍵零件進(jìn)行繪制。 2 測(cè)量?jī)x動(dòng)力原件選擇和傳動(dòng)齒輪部分的計(jì)算 2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求該設(shè)計(jì)動(dòng)力部分選擇如表1-1 類別 說(shuō)明 動(dòng)力部分 立式電動(dòng)機(jī)型號(hào)90T25HZ，雙速同步50/1500轉(zhuǎn)/分，功率7.5千瓦/15錢千，電源220伏±10%，50赫茲。 表1-1 2.1.1 傳動(dòng)部分的概述 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以初步確定其傳動(dòng)方式如圖1-1所示 圖 傳動(dòng)部分的傳動(dòng)特點(diǎn)概述為：從動(dòng)力部門使1/2的為，3、4間有彈性滑鍵，滑鍵先在3處使得3經(jīng)傳動(dòng)比變速為808r/min，獲得齒輪5的轉(zhuǎn)速808r/min，經(jīng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)使得齒輪6的轉(zhuǎn)速為600r/min 同理1/2輪齒旋轉(zhuǎn)速為1500r/min，滑鍵在輪齒4處使得輪齒4的旋轉(zhuǎn)速為404r/min，得到齒輪5的轉(zhuǎn)速是404r/min，再經(jīng)過傳動(dòng)使得齒輪6的轉(zhuǎn)速是300r/min。 2.1.2 數(shù)據(jù)處理 從以上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的到的最終轉(zhuǎn)速分別為300r/min/600r/min η塑=Ф600-Ф300 毫帕秒 η絕 =0.5Ф600毫帕秒 ι0=0.478（2Ф300-Ф600）帕 ι初=0.478Ф300（1）（1分鐘讀數(shù)）帕 ι終=0.478Ф300（10）（10分鐘讀數(shù)）帕 2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工況分析 2.2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 （2-1） 這個(gè)式子里，z1為主動(dòng)的數(shù)、是從齒輪的數(shù)；n1指動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)時(shí)的速度、是從輪的速，r/min。 （2-2） 此組的傳動(dòng)比表示最終轉(zhuǎn)速為Ф600r/min的傳動(dòng)比的計(jì)算 （2-3） 這個(gè)式子里，z1為主齒的齒數(shù)、是從齒的齒數(shù)；n1指動(dòng)齒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度、是從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min。 （2-4） 此組傳動(dòng)比標(biāo)識(shí)最終轉(zhuǎn)速為Ф300r/min的傳動(dòng)比計(jì)算 1) 選定齒類型，精等，料及數(shù) （1） 選擇材料及熱處理： 小圓齒的質(zhì)料預(yù)選用#鋼，調(diào)質(zhì)度為HBS，大圓齒料選取 #鋼，調(diào)質(zhì)度為HBS （2） 定齒數(shù)： 小圓柱選，大齒輪選;按照齒輪件的互質(zhì)原則取35 （3） 選7級(jí)精度. 2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算即 （2-6） 1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： (1) 試選載荷系數(shù); (2) 查表得 (3) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩; (4) 由設(shè)手表選齒系數(shù); (5) 由設(shè)手表查得料的性響系數(shù)； (6) 按輪的硬查詢表查得小輪的接勞度極=MPa，大輪的觸疲強(qiáng)極=MPa; (7) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ; （2-7） (8)由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù)： ，; (9)計(jì)算疲勞接觸許用應(yīng)力： 取失效概率為10%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 取小 ; （2-8） ; （2-9） 。 3) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)教材式（10-5）得彎強(qiáng)度的計(jì)公式為： （2-10） 求得當(dāng)量齒數(shù) ; 1) 確定公式的各計(jì)算參數(shù)值： （1） 試取 （2） 求 （3） 求 （4） 查圖10-23c得 （5） 查圖10-22得 （6） 計(jì)算其彎曲疲勞許用應(yīng)力得： 取大 （7） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-17得 （8） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-22得 （9） 計(jì)算大小齒輪的并比較大?。? ， 取大即 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算： （2-11） 3) 調(diào)整齒輪模數(shù) 齒寬 齒高 寬高比 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) (1) 查表10-4用插值法得 互質(zhì)=31 4)幾何尺寸計(jì)算 (1)計(jì)算分度圓直徑： (2)計(jì)算齒輪寬度： ,取， 圓整中心距后強(qiáng)度校核 1) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 （1）得 (2)得 (3) 得 5 ， （圖、均為機(jī)械設(shè)計(jì)教材中的參考圖） 滿足要求！ 第三組齒輪的設(shè)計(jì) （1）選擇材料及熱處理： 小柱齒輪料預(yù)選用#鋼，調(diào)質(zhì)度為HBS，大柱齒輪料采用 45#鋼，調(diào)質(zhì)硬為200HBS （2）定齒數(shù)： 小圓柱選，大齒輪選 （3）選7級(jí)精度. 1） 按接觸齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材中設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算即 （2-12） 1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： (1) 試選載荷系數(shù); (2) 查表得 (3) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩; (4) 由機(jī)械計(jì)教材表1-選取齒系; (5) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表1-6查得料的性響系數(shù)； (6) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-19d按齒的硬查表查得小輪的疲接觸度極=MPa，大齒的接疲勞強(qiáng)限=MPa; 取小 ; ; 。 2) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： （2-13） 當(dāng)量齒數(shù) ; 1) 確定公式的各計(jì)算數(shù)值： （10） 試取 （11） 求 （12） 求 （13） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-23c得 （14） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-22得 （15） 計(jì)算其彎曲疲勞許用應(yīng)力得： 取彎疲安系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材式（1-1）得 取大 （16） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-17得 （17） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-22得 （18） 計(jì)算大小齒輪的并比較大小： ， 取大即 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算： 4) 調(diào)整齒輪模數(shù) 齒寬 齒高 寬高比 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) (2) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-4用插值法得 互質(zhì)=23 4)幾何尺寸計(jì)算 (1)計(jì)算分度圓直徑： (2)計(jì)算齒輪寬度： ,取， 圓整中心距后強(qiáng)度校核 1）齒面疲勞接觸強(qiáng)度校核 (5) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)； (6) 由圖10-20d按齒硬表查得小齒輪的接疲勞強(qiáng)限=MPa，大輪的觸疲勞度限=MPa; (7) 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ; (8)由圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)： ，; (9)計(jì)算其疲勞接觸許用應(yīng)力得： 取失效概率為10%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 取小 ; ; 。 2)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械計(jì)教材式（10-5）得曲強(qiáng)度的設(shè)公式為： （2-13） 當(dāng)量齒數(shù)  ; 1) 確定公式的各計(jì)算數(shù)值： （19） 試取 （20） 求 （21） 求 （22） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-23c得 （23） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-22得 （24） 計(jì)算其彎曲疲勞許用應(yīng)力得： 取彎疲勞全系數(shù)，由機(jī)械設(shè)教材式（10-12）得 取大 （25） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-17得 （26） 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-22得 （27） 計(jì)算大小齒輪的并比較大?。? ， - 17 - 取大即 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算： 5) 調(diào)整齒輪模數(shù) 齒寬 齒高 寬高比 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) (3) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-4用插值法得 互質(zhì)=17 4)幾何尺寸計(jì)算 (1)計(jì)算分度圓直徑： (2)計(jì)算齒輪寬度： ,取， 圓整中心距后強(qiáng)度校核 1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 （1）得 (2)得 (4) 得 ， （圖10-17/10-18為在機(jī)械設(shè)計(jì)教材中查的） 滿足要求！ 3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1、第一根傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 初步確定軸的最小直 先按考文獻(xiàn)[2]式（15-2）最初預(yù)算軸的最小徑。預(yù)選用軸的料為鋼，調(diào)質(zhì)處。按照參考文獻(xiàn)[2]表，取，于是得 （1）軸的最徑是裝配聯(lián)器處軸的徑（圖3-1）。根據(jù)軸承的尺寸得到為使所選的軸與聯(lián)器的徑相順應(yīng)，需時(shí)取聯(lián)器型號(hào)。 因高速軸最小直徑有槽，因此軸徑增6%， （2）考慮到軸承的軸向定位故將其傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)為階梯軸的結(jié)構(gòu)得到，此段軸起到軸向定位的功能故得到。 （3）根據(jù)輪齒的內(nèi)徑設(shè)計(jì)到三第段軸的徑直，根據(jù)齒輪的齒寬得到三第段軸長(zhǎng)得度。 （4）根據(jù)齒輪的內(nèi)徑和齒寬得到第四段軸的直徑和長(zhǎng)度分別為，。 （5）根據(jù)第五段軸的功能即為齒輪周向定位的作用得到階梯軸第五段的直徑和長(zhǎng)度分別為，。 （6）第六段軸是為第七段軸在與電動(dòng)機(jī)部分連接的延伸部分，因其更能可定第六段軸的直徑及長(zhǎng)度，。 （7）第七段周是與電動(dòng)機(jī)的連接部分，其部分是與箱體連接的部分，所以與考慮到與箱體部分的連接所以得到其直徑和長(zhǎng)度為，。 聯(lián)器的測(cè)量距 ，查參文獻(xiàn)[2]表14-1，思量到中等沖擊載荷，故取，則 憑據(jù)計(jì)算距，查思考獻(xiàn)[3]標(biāo)-2003，選則HL1型的彈柱銷聯(lián)器，它的公的轉(zhuǎn)距為N.。半聯(lián)器的孔徑，故取，半聯(lián)器漲度L=mm，半聯(lián)器與軸共的轂輪度 2．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖3-1。 圖3-1 齒輪2是套在齒輪1的輪轂上合成雙齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的，由齒輪1的輪轂和齒寬確定齒輪左側(cè)的長(zhǎng)度L=45mm，中間L=10mm做齒輪1的軸向定位作用，軸向定位作用后就是連接電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主輪旋轉(zhuǎn)的作用，再根據(jù)箱體與傳動(dòng)軸之間有軸承的連接，根據(jù)鏈接尺寸得出第三段軸的尺寸L=50mm。 3. 第一根傳動(dòng)軸的校核 圖3-2 首憑據(jù)軸的構(gòu)圖（圖2-4）弄出軸的受力清圖（圖2-5），在決定承軸的定地方時(shí)，采用手中查取a值。出于33905型圓柱滾動(dòng)軸承，由參考文獻(xiàn)[3]P.21-213中查得a=12.50mm。按照軸的測(cè)算清圖出軸的灣矩圖和鈕矩圖(圖2-6)。 圖3-3 從軸的構(gòu)造圖及彎距圖和扭距圖中能夠看清面c是軸的風(fēng)險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將測(cè)算出的斷面c處的，得值列于表3-1。 載荷 平面 垂直面 支反力F N，N ， 彎距M 總彎距 扭距 表3-1 4．按彎扭綜合應(yīng)校對(duì)軸的度 在校對(duì)時(shí)，經(jīng)常只校對(duì)軸上受較大彎距和扭距的斷面（即風(fēng)險(xiǎn)面c）的剛度，按照思考獻(xiàn)[2]式（16-5）及上表中的數(shù)字，和軸單方向回旋，轉(zhuǎn)變切力為來(lái)回循變力，取，軸的計(jì)算力 前已預(yù)先用軸的料為鋼，調(diào)質(zhì)處，由思考獻(xiàn)[2]表16-1得。因此，故安全。 3.2、第二根變速傳動(dòng)軸的設(shè)預(yù)算 1、初步確定軸的最細(xì)徑 先按思考文獻(xiàn)[2]式（16-2）起首預(yù)算軸的最細(xì)徑。預(yù)選定軸的資料為鋼，調(diào)質(zhì)處置。按照參考文[2]表15-3，取，于是得 2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第二根軸的由于第二根軸的功用：有一個(gè)彈性滑鍵，其作用是改變彈性滑鍵的位置從而控制齒輪3/4的傳動(dòng)，進(jìn)而控制下一軸的傳動(dòng)速度，所以第二根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一個(gè)空心階梯軸，空心階梯軸的空心部分為彈性滑鍵所在的桿提供滑鍵切換連接的空間。所以第二根軸的設(shè)計(jì)為： （1） 第二根軸的最小直徑初步確定為11mm即，此段第一要為直徑為8mm的彈性滑鍵軸提供切換空間，還要設(shè)計(jì)為階梯軸的形式為軸上的齒輪進(jìn)行定位。， （2） 第二段軸功用是軸向定位作用，故，。 （3） 第三段周與齒輪3相連接故根據(jù)齒輪的直徑和齒寬定得其尺寸為， （4） 第四段周與齒輪4連接故根據(jù)齒輪的尺寸確定軸的直徑和長(zhǎng)度為，。 （5） 第五段軸其延伸和定位作用所以，。 （6） 第六段軸與箱體連接，與箱體相連考慮到軸承的連接故定其尺寸為，。 圖3-4 軸的長(zhǎng)度只需確定軸上滑鍵的位置和傳動(dòng)軸的尾端和箱體連接即可，即軸的彈性滑鍵位于傳動(dòng)軸始端50mm的位置，根據(jù)箱體和齒輪3 4的位置和傳動(dòng)軸末端和箱體連接得出軸的總長(zhǎng)度為120mm。 3、 傳動(dòng)軸的校核 圖3-5 圖3-6 從軸的構(gòu)造圖及彎圖和扭距圖中能夠得出面B和C是軸的風(fēng)險(xiǎn)斷面?，F(xiàn)在得出的斷面B和C處的的值列于下表 載荷 平面H 垂直面V 支反力 N 彎矩M 總彎矩 扭距T 表3-2 4、按彎扭綜合力校核軸的度 在校對(duì)時(shí)，一般只校對(duì)上接受最強(qiáng)彎距和扭距的面（即風(fēng)險(xiǎn)面c）的度，按照參思文獻(xiàn)[2]式（16-5）及上表中的數(shù)字，和軸單方向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)扭切力為脈動(dòng)輪回變力，取，軸的計(jì)算力 前已預(yù)選用軸的料是45鋼，調(diào)質(zhì)處，由思考文獻(xiàn)[2]表16-1得。因此，故安全。 3． 第三根傳動(dòng)的設(shè)計(jì)算 1、初步確定軸的最小直徑 先按參文獻(xiàn)[2]式（15-2）初步預(yù)軸的最小直。選取軸的料為鋼，調(diào)質(zhì)處。根據(jù)文獻(xiàn)參考[2]表，取，于是得 2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第三根傳動(dòng)軸的傳動(dòng)作用：和第二根傳動(dòng)軸相似，此傳動(dòng)軸包含一根測(cè)量軸，外面的空心軸為測(cè)量軸提供測(cè)量空間。故此傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為： （1）先確定測(cè)量軸的尺寸，根據(jù)測(cè)量彈簧的尺寸定得其直徑d=6mm，根據(jù)測(cè)量部分與被測(cè)液體的距離定得其長(zhǎng)度為170mm. 圖3-7 （2）空心軸的計(jì)算設(shè)計(jì) 1）第一段為延伸作用得到其尺寸為，，。 2）第二段是軸與齒輪6連接所以得其尺寸為，。 3）后面一段軸為齒輪6作軸向定位故，。 4）最后一段為與箱體連接部分，所以得到其尺寸為，。 3、 傳動(dòng)軸的校核計(jì)算 圖3-8 圖9-9 從軸的結(jié)圖以彎距圖和扭圖中能夠看出面c是軸的危險(xiǎn)面?，F(xiàn)在測(cè)出的面c處的的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F N 彎距M 彎距 扭距T 表3-3 4、按彎扭合應(yīng)力校軸的度 在校核時(shí)，通常只校軸上接受大彎距和距的截面（即風(fēng)險(xiǎn)面c）的強(qiáng)度，按照參文獻(xiàn)[2]式（1-5）及上表的數(shù)據(jù)，以及軸向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)扭切力為脈循環(huán)變力，取，軸的計(jì)算力 前已定軸的料為鋼，調(diào)質(zhì)處，由參文獻(xiàn)[2]表1-1得。因此，故安全。 4、箱子體、支架和丈量?jī)?nèi)筒外筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 查表的箱子體的壁厚為10，距離齒輪的距離為30。 支架壁厚為16。 外筒的結(jié)構(gòu)如圖 4-1 圖4-1 內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)示意圖4-2 圖4-2 5、 傳動(dòng)軸上的軸承選擇 6.1、軸承的種類選擇 1、 根據(jù)承選擇的選擇據(jù)即軸所受載的大小，向和性質(zhì) （1） 軸承與軸的接觸為先接觸所以選擇滾子軸承 （2） 軸承只受所給予的向載荷，因此選擇圓滾軸承 6.2.軸承的尺寸確定 確定軸承所受的力 （1） 由于軸承只受到徑向力即 （2） 軸承當(dāng)量載荷的計(jì)算 按表，，取。 （3）按照表，，Y值是等到軸承型號(hào)和基本額定靜載荷確定以后才能得到的值，所以只能取近似中間值。則 （4）基本額定動(dòng)載荷 （5）根據(jù)機(jī)械計(jì)手表查的軸承類型擇為軸承 根據(jù)基額定載荷和軸承型號(hào)用性插值法求得Y值 （6）驗(yàn)算軸承的使用壽命 所以低于預(yù)算的計(jì)算壽命，因此該軸承的選擇改為或者軸承。 總結(jié) 此次設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)式泥漿黏度測(cè)量?jī)x的外轉(zhuǎn)式，其結(jié)構(gòu)分由恒速機(jī)構(gòu)、變速機(jī) 構(gòu)、測(cè)量部分、支架和箱體部分組成。 恒速機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)要由一系列的輪、彈簧、摩擦片、軸等部分組成，恒速機(jī)構(gòu)提供的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過一系列的變速將最終轉(zhuǎn)速變?yōu)楹停偻ㄟ^文獻(xiàn)中的換算方式最終的泥漿黏度，此外，在此次的設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用了軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、齒輪傳動(dòng)的原理、彈簧的扭力換算等知識(shí)通過一系列的知識(shí)從側(cè)面測(cè)得最終的泥漿黏度。隨著社會(huì)科學(xué)的發(fā)展，在此次的設(shè)計(jì)中恒速部分也得到了改善。 最后，在此次的設(shè)計(jì)中很感謝李吉老師和各位同學(xué)的悉心指導(dǎo)，雖然在此次的設(shè)計(jì)中遇到了很多難題，但是通過和老師同學(xué)的交流此次設(shè)計(jì)中存在的難題也都一一得到了解決，在此次的設(shè)計(jì)中自己的收獲很大，不止是在知識(shí)的層面上得到了恨到的提升。自己在團(tuán)隊(duì)合作和解決問題方案的交流方面也得到了很大的提升，通過此次的設(shè)計(jì)感覺自己在以后的社會(huì)這個(gè)大舞臺(tái)上奠下了很大的基石。 1. 參考文獻(xiàn) [1]孫恒，陳作模，葛文杰，機(jī)械原理[M] 北京：高等教育出版社，2013.5 [2]濮良貴，陳國(guó)定，吳立言，機(jī)械設(shè)計(jì)[M] 北京：高等教育出版社，2013.5 [3]劉延俊，關(guān)浩，周德繁，液壓與氣壓傳動(dòng)[M] 北京：高等教育出版社，2007.5 [4]劉延俊，液壓與氣壓傳動(dòng)[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.1 [5]聞邦椿，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2卷）減速器[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 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為了評(píng)估新型粘土泥A的改進(jìn)效果，必須進(jìn)行土壤混合試驗(yàn)，摩擦系數(shù)試驗(yàn)，耐粘連試驗(yàn)和坍落度試驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，充分分析改良效果。 3.1.1 土壤混合試驗(yàn) ?? 土壤混合試驗(yàn)主要模擬了挖掘室中的真實(shí)混合過程。 通過該試驗(yàn)，可以估算出新型泥土的改良效果，并通過混合動(dòng)力的變化來(lái)控制泥土含量。 土壤混合試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)包含混合器和功率計(jì)，如圖1所示。 3.1.2。 摩擦系數(shù)試驗(yàn) ?? 摩擦系數(shù)測(cè)試的主要目的是模擬土壤和鋼的摩擦過程，同時(shí)螺旋出土裝置獲得阻力系數(shù)。 當(dāng)模擬屏蔽機(jī)器再次開始工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)粘合力。 通過力的大小，可以確定作用在鋼上的土壤的系數(shù)阻力。 如果力太大，流動(dòng)性太大，需要更多的動(dòng)力啟動(dòng)機(jī)器。 測(cè)量機(jī)如圖4所示。 3.1.4。 坍落度測(cè)試 ?? 需要坍落度試驗(yàn)來(lái)模擬條件土的流動(dòng)狀態(tài)。 如果坍落度沒有明顯變化，則不需要進(jìn)行坍落度測(cè)試，因?yàn)橐韵聹y(cè)試很容易受到坍落度的影響。 在泥土對(duì)土壤有一定的影響之前，不應(yīng)該采取坍落度。 蕭條的要求需要確定一系列的測(cè)試。 基于早期實(shí)驗(yàn)，部分處理了坍落度試驗(yàn)知識(shí)，可以方便地對(duì)測(cè)試時(shí)間進(jìn)行控制。 每次需要3-5組測(cè)試，并取平均數(shù)據(jù)。 坍落度的實(shí)驗(yàn)裝置是桶中的標(biāo)準(zhǔn)洞穴，如圖5所示。 3.2。新粘土泥的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和分析 ??為了評(píng)價(jià)新型粘土泥漿的改良效果，采用粘土泥A和泥漿B改良圓砂礫土和沙土，比較分析了泥土A的優(yōu)點(diǎn)?；旌显囼?yàn)。圖。圖6描述了粘土泥A和泥漿B的凈功率的比較曲線。 6，可以看出，添加粘土泥A和泥B后，兩種改良土壤的凈混合力明顯降低;兩種泥漿對(duì)攪拌功率的影響大致相同。也可以看出，當(dāng)凈功率達(dá)到零時(shí)，挖掘的土壤將處于塑性流動(dòng)狀態(tài)。粘土泥A的凈功率小于泥漿B，因此降低粘土泥A的混合力的效果優(yōu)于泥漿B. 4. 對(duì)泥土泥漿的影響進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) ??4.1. 背景 ??為了估計(jì)新型泥土對(duì)開挖土壤塑性流動(dòng)性的影響，選擇北京地鐵10號(hào)玉泉站與范家村站區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 4.1.1. 地質(zhì)條件 通過調(diào)查，在盾構(gòu)隧道區(qū)域，發(fā)現(xiàn)的最大深度為42.7米，其中包含雜填土，沙泥，卵石床和圓形礫石土。主要隧道結(jié)構(gòu)位于卵石床。粒徑通常在2-10厘米，最大尺寸達(dá)15厘米，細(xì)中砂占30％，其中部分地層含有超過20％的浮石，分布非常隨機(jī)。的層是沒有水泥的松散結(jié)構(gòu)，并且具有不同粒度的分布。此外，礫石的空隙主要由無(wú)水的中粗粗砂填充。 4.1.2. 主機(jī)形式的盾牌機(jī) ??該區(qū)域盾構(gòu)機(jī)的刀頭設(shè)計(jì)為六個(gè)輪輻，六個(gè)面板，刀具包含撕刀，刮刀，碎石刀，復(fù)印刀，周邊保護(hù)刀等。復(fù)印機(jī)被液壓推動(dòng)，刀頭的尺寸為6240mm長(zhǎng)，孔徑比為41％。通過刀具的最大顆粒的尺寸可以達(dá)到500mm×300mm。 4.2. 實(shí)地測(cè)試 ??本研究開發(fā)的新型粘土泥A用于田間試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，混合罐的體積為3m 3，充滿水。將約3％的膨潤(rùn)土和碳酸鈉和中粒狀粘土加入到混合罐中并混合，然后將1％的膨潤(rùn)土和黃原膠混合并加入到混合槽中，使用2mm的顆粒篩以防止結(jié)塊，如圖1所示。 14.混合均勻（約15分鐘）后，將新的泥土從混合槽轉(zhuǎn)移到體積為50立方米的儲(chǔ)存池中。直到12小時(shí)后才能使用泥漿。 4.3. 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果分析 ??選擇從環(huán)661到環(huán)665（每個(gè)環(huán)為1.2m）的區(qū)域中的典型層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。為了分析比較本研究開發(fā)的粘土泥A的改良效果，現(xiàn)有的泥漿B用于比較目的也改善了655至660號(hào)環(huán)。 5. 結(jié)論 ??在這項(xiàng)研究中，開發(fā)了一種新型粘土泥漿，并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以驗(yàn)證其性能的提高。本文提出的工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（41202220），高等教育博士點(diǎn)研究基金，中央大學(xué)基礎(chǔ)研究基金和深部地質(zhì)鉆探技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究基金的支持國(guó)土資源部 附錄2 外文文獻(xiàn) The new clay mud and its improvement effects of tunnels a b s t r a c t During tunneling process by earth pressure balance (EPB) shield, the strata containing large amounts of sand and gravel are often encountered. The excavated soil in the shield chamber has poor plastic flow and larger permeability, so it leads to the difficult construction of the EPB tunnel. In order to ensure tunneling advance successfully, the excavated soil must be improved by adding modified materials to change its physical and mechanical properties, and make it to have a good plastic flow state, low friction angle and low permeability.Soil improvement techniques can guarantee the stability of excavation face, achieve the balance advance of shield tunnel, reduce machinery load and the ground settlement, and improve the excavation speed. The existing mud used in engineering practice is the dispersing mud and water system whose compositions are bentonite and water. Both the composition and function are simple. The existing mud has various problems, such as large amounts of waste mud emission, difficulties in controlling mud indicators, large areas for mud treatment and large uses of new mud materials and environmental pollution. In this paper, a kind of environmentally friendly clay mud was developed, and the laboratory and field tests were conducted to verify its adaptability and superiority. 2. Introduction With the development of shield construction technology and soil improvement techniques,shield construction technology is widely used in the underground construction, especially in the poor soil and complex geological conditions with high groundwater level. Currently,