資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 壓縮包內(nèi)含CAD圖紙和三維建模及說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 摘 要 三維打印即快速成形技術(shù)的一種，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。三維打印機(jī)用到的耗材，如塑料等，需要用到擠出機(jī)，本課題針對該擠出機(jī)進(jìn)行設(shè)計。 本次設(shè)計的三維打印專用耗材擠出機(jī)采用單螺桿擠出機(jī)，單螺桿擠出機(jī)主要由傳動系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)架等幾部分組成。 本文首先分析了單螺桿擠出機(jī)的工作原理及技術(shù)參數(shù)，接著對擠出機(jī)擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計與校核，最后使用CAD二維軟件繪制了擠出機(jī)的裝配圖和主要零件圖并采用Solidworks三維軟件設(shè)計了擠出機(jī)的三維模型。 關(guān)鍵詞：擠出機(jī)，螺桿，齒輪，CAD，Solidworks Abstract Forming a three dimensional printing technique that is rapid, which is a digital model as a base, using a powdered metal or plastic materials may be bonded by way of the printed layer by layer technology to construct the object. 3D printer used supplies, such as plastic, etc., need to use the extruder, the topic for the extruder design. The special design of 3D printing supplies extruder using a single-screw extruder, single screw extruder mainly by the transmission system, feeding system, extrusion systems, heating and cooling systems, control systems, and a framework of several parts. This paper analyzes the working principle and technical parameters of a single-screw extruder, and then on the extruder extrusion system, transmission system, such as a detailed design and verification, finally using a two-dimensional CAD software to draw a diagram of the extruder assembly and major parts drawing and three-dimensional software design using Solidworks three-dimensional model of the extruder. Keywords: Extruder, Screw, Gear, CAD, Solidworks 目 錄 摘要 I ABSTRACT I 第一章 緒 論 5 1.1 課題背景 5 1.2 擠出機(jī)概述 5 1.2.1擠出成型工藝流程 5 1.2.2 擠出機(jī)主要裝置 6 1.3 擠出機(jī)的工作原理 6 1.3.1 擠出機(jī)的分類 6 1.3.2 單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu) 7 1.3.3 單螺桿擠出機(jī)工作原理 8 第二章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計 9 2.1 螺桿主要參數(shù)計算 9 2.1.1 螺桿長徑比的確定 9 2.1.2 螺桿轉(zhuǎn)速的確定 9 2.1.3 擠出機(jī)產(chǎn)量的確定 9 2.1.4 擠出機(jī)功率的確定 10 2.1.5 螺桿螺紋的設(shè)計 10 2.2 機(jī)筒的設(shè)計 11 2.2.1 機(jī)筒結(jié)構(gòu)類型 11 2.2.2 加料口的設(shè)計 11 2.2.3 機(jī)筒與機(jī)頭的聯(lián)結(jié)方式 12 2.2.4 螺桿與料筒的間隙δ 12 2.3 螺桿與機(jī)筒材料的選擇及校核 12 2.3.1材料的選擇 12 2.3.2 螺桿強(qiáng)度校核 12 2.3.3 機(jī)筒強(qiáng)度校核 14 第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 15 3.1 確定各級效率 15 3.2 分配傳動比 15 3.2.1 總傳動比 15 3.2.2 各級傳動比的粗略分配 15 3.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 15 3.3.1 0軸：（電動機(jī)軸） 16 3.3.2Ⅰ軸：（減速器高速軸） 16 3.3.3 Ⅱ軸：（減速器中間軸） 16 3.3.4 Ⅲ軸：（減速器低速軸） 16 3.4減速器高速級齒輪的設(shè)計計算 17 3.4.1 材料的選擇 17 3.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 17 3.4.3 驗算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 19 3.4.4 驗算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 20 3.4.5 齒輪的主要幾何參數(shù) 21 3.5 減速器低速級齒輪的設(shè)計計算 21 3.5.1 材料的選擇 21 3.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 22 3.5.3 驗算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 23 3.5.4 驗算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 24 3.5.5 低速級齒輪主要參數(shù) 25 3.6 軸的設(shè)計計算 26 3.6.1 高速軸的設(shè)計 26 3.6.2 中間軸的設(shè)計 26 3.6.3 低速軸的設(shè)計計算 26 3.7 軸的強(qiáng)度校核 26 3.7.1 低速軸校核 26 3.7.2 作彎矩圖 27 3.7.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 29 3.7.4 中間軸校核 30 3.8 滾動軸承的選擇及其壽命驗算 34 3.8.1 低速軸軸承 34 3.8.2 高速軸軸承 35 3.9 鍵聯(lián)接的選擇和驗算 37 3.9.1 中間軸上鍵的選擇 37 3.9.2 低速軸上鍵的選擇與驗算 38 第四章 擠出機(jī)輔助零件的設(shè)計 39 4.1 聯(lián)軸器的選擇 39 4.2 推力軸承的選擇及校核 39 4.2.1 軸承的選擇 39 4.2.2 軸承的校核 39 4.3 花鍵的選擇及校核 39 4.3.1 花鍵的選擇 39 4.3.2 花鍵擠壓強(qiáng)度校核 39 4.4 減速器的潤滑及密封形式選擇 40 總 結(jié) 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 3D三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計【全套含CAD圖紙、說明書、三維模型】 第一章 緒 論 1.1 課題背景 三維打?。?D Printing），即快速成形技術(shù)的一種，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。特別是一些高價值應(yīng)用（比如髖關(guān)節(jié)或牙齒，或一些飛機(jī)零部件）已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。“三維打印”意味著這項技術(shù)的普及。 三維打印機(jī)不僅使立體物品的造價降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來三維打印機(jī)的應(yīng)用將會更加廣泛。 3D 打印技術(shù)最突出的優(yōu)點是無需機(jī)械加工或任何模具,就能直接從計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期,提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。這項技術(shù)目前正迅猛發(fā)展,已越來越引起人們的廣泛重視。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在3D 打印機(jī)在電影動漫、氣象、教育、外科醫(yī)療等領(lǐng)域都能發(fā)揮獨特的作用。在教育領(lǐng)域，3D 打印機(jī)能夠?qū)⒊橄蟾拍顜氍F(xiàn)實世界，將學(xué)生的構(gòu)思轉(zhuǎn)變?yōu)樗麄兛梢耘踉谑种械恼鎸嵙Ⅲw彩色模型，令教學(xué)更為生動；在建筑領(lǐng)域，3D 打印機(jī)能夠為曲面異形建筑的重要精密構(gòu)件快速制作精確模型，實現(xiàn)傳統(tǒng)建筑模型制作無法達(dá)到的工藝水平；在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，3D 打印機(jī)可以為金屬鑄件直接打印模型、模型插件和圖案；在地理空間領(lǐng)域，3D 打印機(jī)可以輕松將GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維地形及城市景觀模型或沙盤；而在娛樂藝術(shù)領(lǐng)域，3D 打印機(jī)還可根據(jù)電子游戲、三維動畫以及其他創(chuàng)作產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)輕松制作自定義頭像和雕像。 1.2 擠出機(jī)概述 1.2.1擠出成型工藝流程 擠出成型是橡膠工業(yè)的基本加工工藝之一。它是指利用擠出機(jī)及其輔機(jī)，使膠料在螺桿的推動下，連續(xù)不斷地向前運動，再借助于口型擠出各種所需形狀的半成品，然后由特定的輔機(jī)配合，來完成擠出成型或其他作業(yè)的工藝過程。擠出成型工藝的優(yōu)點主要是操作簡單、經(jīng)濟(jì)，半成品質(zhì)地均勻、致密，容易變換規(guī)格和斷面形狀，設(shè)備占地面積小，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，靈活機(jī)動性大，生產(chǎn)能力大，且能連續(xù)操作。 原料混合 擠出機(jī)造粒 擠出機(jī)塑化成型 三輥壓光 冷卻輸送 切邊 按聚氯乙烯板制品用配方選料計量 牽引 切割 質(zhì)量檢查 入庫 圖 塑料板的擠出成型可用聚氯乙烯﹑聚乙烯﹑聚丙烯﹑聚碳酸酯﹑ABS﹑聚偏氟乙烯和聚苯乙烯等樹脂。其生產(chǎn)工藝順序如圖一。 PVC-U異型材的生產(chǎn)工藝路線主要分為單螺桿擠出機(jī)成型工藝和雙螺桿擠出機(jī)成型工藝。 單螺桿擠出成型工藝適用于小批量、小規(guī)格異型材生產(chǎn)及裝飾型材生產(chǎn)。其塑料板擠出機(jī)成型設(shè)備生產(chǎn)線如圖二。 圖二 塑料板擠出生產(chǎn)線 1—擠出機(jī) 2—成型模具 3—三輥壓光機(jī) 4—冷卻輸送輥組 5—切邊裝置 6—牽引裝置 7—切斷機(jī) 8—制品檢查堆放平臺 1.2.2 擠出機(jī)主要裝置 （1）擠出成型裝置 擠出機(jī)與成型模具，它是制件成型的主要部件，熔融塑料通過它獲得一定的幾何截面和尺寸。本設(shè)計將主要針對擠出機(jī)的工作原理進(jìn)行分析研究。 （2）冷卻定型裝置 該裝置包括真空定型和水冷卻兩部分。當(dāng)溫度為190℃左右，PVC-U熔融型坯從機(jī)頭口模出口后，立即進(jìn)入冷卻定型模。模內(nèi)抽真空，使型材外壁和定型模具表面貼緊，并用水通過定型套進(jìn)行冷卻定型。對真空吸附要求吸附力大而且均勻，定型套分型要求密封性好，特別是在筋與棱角處吸附要好，以保證型材外觀和尺寸精度及表觀質(zhì)量。 （3）牽引裝置 異型材擠出型坯進(jìn)入定型套后，由于真空吸附力和摩擦力作用，必須配置牽引力牽伸，才能保證正常擠出，同時也保證型材壁厚、尺寸公差、性能及外觀要求，使型材擠出速度和牽引速度相匹配。門窗異型材生產(chǎn)中通常采用履帶式牽引機(jī)，其夾緊面較寬，型材受力均勻，牽引速度穩(wěn)定。 （4）切割與翻轉(zhuǎn)裝置 為使擠出異型材滿足運輸、儲存和裝配要求,需將型材切割成一定長度。這里選用的是行走式圓鋸。翻轉(zhuǎn)裝置主要作用是支承制品，使制品定向，保證制品平直并將其堆積成垛，這里選用的是采用氣動翻板式。制品切割后自動進(jìn)入托架。 1.3 擠出機(jī)的工作原理 1.3.1 擠出機(jī)的分類 隨著塑料擠出機(jī)成型工藝的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，塑料擠出機(jī)的類型日益增多，分類方法也不一致。按螺桿的空間位置可分為臥式和立式擠出機(jī)；按螺桿的轉(zhuǎn)速又可分為普通擠出機(jī)、高速和超速擠出機(jī)；按螺桿的數(shù)量來分，分為無螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)等。 目前，我們主要研究的是單螺桿擠出機(jī)和它的結(jié)構(gòu)特點以及它的工作原理。 1.3.2 單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu) 單螺桿擠出機(jī)主要由傳動系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)架等幾部分組成。其基本結(jié)構(gòu)如圖三所示。 圖三 單螺桿擠出機(jī)基本結(jié)構(gòu) 1—機(jī)頭聯(lián)接板 2—分流板 3—冷卻器 4—加熱器 5—螺桿 6—機(jī)筒 7—液壓泵 8—測速電機(jī) 9—止推軸承10—料斗 11—減速機(jī) 12—冷卻管 1、傳動系統(tǒng)由驅(qū)動電機(jī)、減速機(jī)8、止推軸承9等組成，其作用是驅(qū)動螺桿5旋轉(zhuǎn), 為螺桿5旋轉(zhuǎn)提供所需的扭距和轉(zhuǎn)速，承受螺桿軸向力。 2、加料系統(tǒng)由料斗10、加料斗座等組成。料斗用于儲存一定量的塑料。加料斗座除支撐斗外，還在機(jī)筒6和減速機(jī)之間起連接作用。 3、擠壓系統(tǒng)由螺桿5、機(jī)筒6等組成，是擠出機(jī)工作的“心臟”部分，完成對塑料的連續(xù)輸送、塑化、均化、定壓定量擠出。 4、加熱冷卻系統(tǒng)由加熱器4、冷卻器3、冷卻管12等組成，以保證擠壓系統(tǒng)中的塑料能夠在一定工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成塑化和均化。 5、控制系統(tǒng)由電控柜、檢測元件、儀器、電氣元器件及其他電器裝置等組成，實現(xiàn)對擠出機(jī)的運轉(zhuǎn)及工藝條件的測控。 1.3.3 單螺桿擠出機(jī)工作原理 當(dāng)擠壓系統(tǒng)加熱到給定工藝溫度并保溫一定時間后，啟動電機(jī)，通過減速機(jī)提供給螺桿所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。料斗中的塑料在自重或加料器推力的作用下，由加料口進(jìn)入螺槽。隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，塑料在與機(jī)筒螺桿摩擦力的作用下被向前輸送。 物料在擠壓系統(tǒng)中的形態(tài)變化（如圖四所示）。圖四 塑料自料口進(jìn)入螺桿后，在旋轉(zhuǎn)著的螺桿作用下，通過料筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用向前輸送。在成型過程中，物料以粉狀或顆粒狀從料斗加入至擠出機(jī)后，要完成輸送，壓實，壓縮，熔融塑化、均化成均勻融體的過程。在螺桿加料段，松散的固體粒料（或料末）充滿螺槽，隨著物料的不斷輸送，物料開始被壓實。當(dāng)物料進(jìn)入壓縮段后，由于螺桿螺槽深度逐漸變淺以及機(jī)頭的阻力，使塑料逐漸形成高壓，并進(jìn)一步被壓實與此同時，在料筒外加熱以及螺桿與料筒內(nèi)表面對物料的強(qiáng)烈攪拌、混合和剪切摩擦所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦剪切熱的作用下，塑料溫度不斷升高，與料筒相接觸的某一點，塑料溫度到達(dá)熔點，開始熔融。隨著物料的輸送，繼續(xù)加熱，熔融的物料量逐漸增多，而未熔融物料量相應(yīng)減少。大約在壓縮段的結(jié)束處，全部物料都轉(zhuǎn)變黏流態(tài)，但這時各點溫度尚未均勻，經(jīng)過均化段的均化作用就比較均勻了，最后螺桿將熔融物料定量、定壓、定溫地擠入到機(jī)頭。機(jī)頭中口模是個成型部件，物料通過它而獲得一定截面的幾何形狀和尺寸，再經(jīng)過冷卻定型和其它工序，就可得到成型好的制品。 第二章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計 2.1 螺桿主要參數(shù)計算 2.1.1 螺桿長徑比的確定 查閱三維打印機(jī)產(chǎn)品手冊可知目前的三維打印機(jī)對塑料的使用量通常在5~50Kg/h，參照下表擠出機(jī)規(guī)格參數(shù)選定螺桿直徑D=45mm ，對于不同塑料所采用的長徑比不同，一般在15～25不等，L/D過小對塑料的混合和塑化都不利；L/D大的螺桿適應(yīng)性強(qiáng)，適合多種塑料的擠出，但過大熱敏性塑料會因受熱時間太長而出現(xiàn)分解。 所以，取L/D=25 2.1.2 螺桿轉(zhuǎn)速的確定 因為螺桿的轉(zhuǎn)速越高產(chǎn)量也越大，但過高的轉(zhuǎn)速并不能提高產(chǎn)量，反而會使物料在機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生膠燒，根據(jù)物料被螺桿帶動旋轉(zhuǎn)的離心力與其重力相等的條件來確定。 （1-2） 螺桿轉(zhuǎn)速 根據(jù)大徑選大值，小徑取小值，取n=80r/min 2.1.3 擠出機(jī)產(chǎn)量的確定 根據(jù)螺桿的轉(zhuǎn)速，按經(jīng)驗公式來計算擠出機(jī)的產(chǎn)量 （1-3） 2.1.4 擠出機(jī)功率的確定 本擠出機(jī)的功率按冷喂料來設(shè)計 （1-4） N————擠出機(jī)功率，KW k————計算系數(shù)， D————螺桿直徑，cm n————螺桿轉(zhuǎn)速，r/min 根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率： 彈性聯(lián)軸器效率 滾動軸承效率 齒輪傳動效率 則傳動總效率 η =×× 查表選Y160M-6型步進(jìn)電機(jī)，額定功率7.5KW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min,額定轉(zhuǎn)速970r/min，效率90.8% 2.1.5 螺桿螺紋的設(shè)計 （1）本設(shè)計采用等距不等深螺桿，螺紋槽深度由進(jìn)料段逐漸變淺 螺桿螺紋部分的分段： 對于結(jié)晶型物料聚乙烯、聚丙烯等，按如下經(jīng)驗公式計算： L=25×45=1125mm 加料段：（40%～60%）* L=（450～675）mm，取 塑化段：（3～5）* D=（135～225）mm，取 均化段：（30%～45%）* L=（337.5～506）mm，取 （2）目前市場上常用的單螺桿擠出機(jī)的壓縮比范圍為（2～5） 按經(jīng)驗，是一個漸變值，～取加料段螺紋槽深，均化段螺紋槽深 對于等距不等深螺紋，若螺紋棱寬相等，則壓縮比 （3）取螺紋距與螺桿直徑相等 按公式 （1-5） 則螺桿的螺紋升角為 （4） 螺紋棱寬按經(jīng)驗公式 則螺棱頂部螺槽法向?qū)挾龋? （1-6） ————導(dǎo)程（螺紋距） ————螺紋頭數(shù)（單頭螺紋） e————螺棱頂部法向?qū)挾? 螺棱頂部螺槽軸向?qū)挾龋? （5） 螺紋截面的形狀有矩形（圖a）和鋸齒形（圖b）兩種。 矩形螺紋截面根部圓弧很小，容積很大，適用于加料段和均化段。 鋸齒形螺紋截面根部圓弧較大，應(yīng)力集中小，牙根強(qiáng)度高，適用于塑化段。 根據(jù)經(jīng)驗公式得： （6） 選擇頭部為半圓形的螺桿，適用于流動性較好的材料，如聚氯乙烯、聚丙 烯等。 2.2 機(jī)筒的設(shè)計 2.2.1 機(jī)筒結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)冷喂料選擇分段式機(jī)筒，將機(jī)筒分為三段加工，然后用法蘭連接，在機(jī)筒內(nèi)部裝配上可以更換的合金無縫鋼管，壁厚查表1-3-9得（40～45）mm，取。襯套也采用分段的形式，襯套壁厚，為加工方便取。為防止襯套和機(jī)筒 可能產(chǎn)生相對運動，在襯套與機(jī)筒間常用制動套或制動銷加以緊固。 2.2.2 加料口的設(shè)計 加料口的結(jié)構(gòu)必須與物料的形狀相適應(yīng)，使被加入的物料能從料斗或加料器中無間斷地自由流入，所以本加料口在其右口壁開斜角，一般為或稍大于此值，加料口的形狀（俯視）為矩形，其長邊平行于軸線，長度約為（1.3～1.8）*D=（58.5～81） 2.2.3 機(jī)筒與機(jī)頭的聯(lián)結(jié)方式 考慮結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，工作可靠，便于裝拆等因素，故采用螺釘聯(lián)結(jié)。 2.2.4 螺桿與料筒的間隙δ 其大小影響擠出機(jī)的生產(chǎn)能力和物料的塑化。δ值大，熱傳導(dǎo)差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生產(chǎn)效率也不會高。但δ小時，熱傳導(dǎo)和剪切率都相應(yīng)提高。但δ過于小，就易引起物料降解，按經(jīng)驗取 2.3 螺桿與機(jī)筒材料的選擇及校核 2.3.1材料的選擇 螺桿和襯套的材料均選用： 機(jī)筒的材料選用：; 2.3.2 螺桿強(qiáng)度校核 （1） 機(jī)頭壓力： 機(jī)頭壓力是由于旋轉(zhuǎn)的螺桿對物料所作用的作用力的反壓力。同時，由于螺槽容積的漸變和機(jī)頭、口模、分流板等阻礙物料的正向流動，使物料通道中產(chǎn)生了壓力梯度，因此在機(jī)頭區(qū)域產(chǎn)生了壓力—即機(jī)頭壓力。 在不同的情況下，機(jī)頭壓力分布是復(fù)雜的。一般按試驗中的多點測量來確定。查表1-3-8， 取 （2） 軸向力： 螺桿的軸向推力由兩部分組成，一部分是機(jī)頭處的物料作用于螺桿端面上總壓力；另一部分是在擠出時由于動載荷產(chǎn)生的附加壓力，因此軸向力的合力。由于、不易求，故按經(jīng)驗公式： （3-2） 取 （3） 由軸向力產(chǎn)生的正應(yīng)力： （3-3） （4） 由螺桿自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力： （3-4） （5） 由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力： （3-5） （6） 螺桿的總應(yīng)力: 式中 （3-6） 查表得螺桿材料的許用應(yīng)力 得，故螺桿強(qiáng)度滿足要求。 2.3.3 機(jī)筒強(qiáng)度校核 （3-7） 查表得材料的許用應(yīng)力 得，故機(jī)筒強(qiáng)度滿足要求。 第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 圖3-1 傳動部分系統(tǒng)圖 3.1 確定各級效率 根據(jù)表4.2-9確定各級的效率： 彈性聯(lián)軸器效率 滾動軸承效率 齒輪傳動效率 則傳動總效率 η =×× 3.2 分配傳動比 3.2.1 總傳動比 3.2.2 各級傳動比的粗略分配 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計課程手冊》第二版，取 減速箱內(nèi)高速級齒輪傳動比 減速箱內(nèi)低速級齒輪傳動比 3.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 3.3.1 0軸：（電動機(jī)軸） 3.3.2Ⅰ軸：（減速器高速軸） 3.3.3 Ⅱ軸：（減速器中間軸） 3.3.4 Ⅲ軸：（減速器低速軸） 各軸運動及動力參數(shù)見表1-1： 表1-1 各軸運動及動力參數(shù) 軸 功率 (kw) 轉(zhuǎn)速 （r/min） 轉(zhuǎn)矩 （N·m） 傳動類型 傳動比 效率 Ⅰ軸 7.425 970 73.1 聯(lián)軸器 1 0.99 Ⅱ軸 7.084 240 281.88 齒輪、軸承 4.04 0.95 Ⅲ軸 6.734 80 803.87 齒輪、軸承 3 0.95 3.4減速器高速級齒輪的設(shè)計計算 工作條件見表1-2： 表1-2 工作年限 工作班制 工作環(huán)境 載荷性質(zhì) 生產(chǎn)批量 10 2 清潔 平穩(wěn) 大批 3.4.1 材料的選擇 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度 241--286HBS 大齒輪 45鋼 正火處理 齒面硬度 162--217HBS 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （5-1） 查圖5-17，ZN1=1.0 ZN2=1.05 （允許一定點蝕） 由式5-29，ZX1=ZX2=1.0 ， 取SHmin=1.0 ZW=1.012 ZLVR=1.0（光整齒輪） 由圖5-16b，得 , 計算許用接觸應(yīng)力 因，故取2 3.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 小齒輪轉(zhuǎn)矩T1=73100N·mm 初定螺旋角β=13о,。 初取，由表5-5得 減速傳動，取 端面壓力角 基圓螺旋角 由式（5-39）計算中心距a 由表4.2-10,取中心距。 估算模數(shù)： ， 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 小齒輪齒數(shù)： 大齒輪齒數(shù)： 取 實際傳動比 傳動比誤差 ， 在允許誤差的范圍內(nèi)。 修正螺旋角 與初選β=130相近, 可不修正。 齒輪分度圓直徑 圓周速度 由表5-6,取齒輪精度為8級 3.4.3 驗算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動,載荷稍有波動,由表5-3,取。 由圖5-4b，按8級精度和，得。 齒寬：。 由圖5-7a，按, 考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置，得。 由表5-4，得。 載荷系數(shù) 計算重合度： 齒頂圓直徑 端面壓力角 齒輪基圓直徑 端面齒頂壓力角 由式5-39,計算齒面接觸應(yīng)力 （5-2） 故安全。 3.4.4 驗算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按， 由圖5-18b，得，。 由圖5-19，得，。 由式5-32，m=2mm<5mm,故。 取Y=2.0，S=1.4。 由式5-31計算許用彎曲應(yīng)力 由圖5-14得Y=2.60，Y=2.24。 由圖5-15得Y=1.65，Y=1.79。 由式（5-47）計算，因 3.4.5 齒輪的主要幾何參數(shù) ，，，， 取 3.5 減速器低速級齒輪的設(shè)計計算 3.5.1 材料的選擇 根據(jù)工作條件及其載荷性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀? 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度 241--286HBS 大齒輪 45鋼 正火處理 齒面硬度 162--217HBS 查圖5-17，，（允許一定點蝕） 由式5-29， 取，，（精加工齒輪） 由圖5-16b，得 , 由5-28式計算許用接觸應(yīng)力 因，故取 3.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 小齒輪轉(zhuǎn)矩T=281880N·mm 初定螺旋角β=13о, 初取，由表5-5得 減速傳動，;取。 由式（5-41）計算 端面壓力角 基圓螺旋角 由式（5-39）計算中心距a 取中心距a=133mm 估算模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)。 取Z=22，Z=66。 實際傳動比 傳動比誤差 在允許誤差范圍內(nèi)。 修正螺旋角 與初選β=130相近,Z 、Z可不修正. 齒輪分度圓直徑 圓周速度，由表5-6,取齒輪精度為8級. 3.5.3 驗算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動,載荷稍有波動,由表5-3,取。 由圖5-4b，按8級精度和，得。 齒寬。 由圖5-7a，按,考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置，得。 由表5-4，得。 載荷系數(shù) （5-3） 計算重合度： 齒頂圓直徑 端面壓力角 齒輪基圓直徑 端面齒頂壓力角 由式5-39,計算齒面接觸應(yīng)力 （5-4） 故安全。 3.5.4 驗算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按， 由圖5-14得 由圖5-15得 由式5-23計算 由式5-47得 由圖5-18b，得， 由圖5-19，得Y=1.0，Y=1.0 由式5-32，m=3mm<5mm,故Y=Y=1.0。 取Y=2.0，S=1.4 由式5-31計算許用彎曲應(yīng)力 （5-5） 故安全。 3.5.5 低速級齒輪主要參數(shù) 取 三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計 3.6 軸的設(shè)計計算 3.6.1 高速軸的設(shè)計 初步估定減速器高速軸外伸段軸徑: 根據(jù)所選電機(jī)查表4-12-2選電機(jī)軸徑 ，軸伸長 則d=(0.8～1.0)d=(0.8～1.0)*42=（33.6～42）mm 取d=40mm。 3.6.2 中間軸的設(shè)計 軸的材料為選擇45鋼, 調(diào)質(zhì)處理，由表８-２，查得 ，取 （6-2） 3.6.3 低速軸的設(shè)計計算 軸的材料為選擇45鋼, 調(diào)質(zhì)處理，由表８-２，查得 ,因軸端處需開一個鍵槽， 軸徑加大５％,,取。 因為是大批生產(chǎn)，故軸外伸段采用圓柱形。 3.7 軸的強(qiáng)度校核 3.7.1 低速軸校核 作用在齒輪上的圓周力　 （7-1） 徑向力 　 （7-2） 軸向力 （7-3） 繪軸的受力簡圖，求支座反力： 圖7-1 低速軸受力簡圖 （1）垂直面支反力 , （2）水平面支反力 　　得， 　　　 ， 3.7.2 作彎矩圖 （1）垂直面彎矩MY圖 C點 （2）水平面彎矩MZ圖 C點右 C點左 （3）合成彎矩圖 C點右 C點左 （4）計算轉(zhuǎn)矩T （5）計算彎矩 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取α=0.6 C點左邊 C點右邊 D點 （6）校核軸的強(qiáng)度 由以上分析可見，C點彎矩值最大，而D點軸徑最小， 所以該軸危險斷面是C點和D點所在剖面。 查表8-1得查表8-3得。 C點軸徑 因為有一個鍵槽。該值小于原 設(shè)計該點處軸徑60mm，故安全。 D點軸徑 因為有一個鍵槽。該值小于原 設(shè)計該點處軸徑60mm，故安全。 3.7.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1） 校核Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ剖面的疲勞強(qiáng)度 Ⅰ剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1， 查得， Ⅱ剖面因配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1， 查得， 所以， 。因1-1、2-2剖面主要受轉(zhuǎn)矩作 用，起主要作用，故校核1-1剖面。 1-1剖面產(chǎn)生的 45鋼的機(jī)械性能查表8-1， 得， 絕對尺寸影響系數(shù)由附表1-4，得， 表面質(zhì)量系數(shù)由附表1-5，得, 查表1-5，得， 1-1剖面安全系數(shù) 取，，所以1-1剖面安全。 (2) 校核III,IV剖面的疲勞強(qiáng)度 III剖面因配合(H7/k6)引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1， 查得， IV剖面因過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-2： 所以， 。 IV剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1， 查得，。 故應(yīng)按過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)校核III剖面。 III剖面承受 III剖面產(chǎn)生正應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為 ， III剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為 由附表1-4,查得,表面質(zhì)量系數(shù)由附表1-5， 得, ,,表面質(zhì)量系數(shù)同上.III剖面的安全系數(shù)按 配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)計算， ,所以III剖面安全。 其它剖面與上述剖面相比，危險性小，不予校核。 3.7.4 中間軸校核 圖7-2 中間軸受力簡圖 （1） 繪軸的受力簡圖 ，求支座反力 ① 垂直支反力 由得 由得 ② 水平面支反力 由得 由得 R1=3503.3N R2=3734.7N （2）作彎矩圖 ① 垂直面彎矩My圖 B點 C點 ② 水平面彎矩Mz 圖 B點左邊 B點右邊 C點左邊 C點右邊 ③ 合成彎矩M圖 B點左邊 B點右邊 C點左邊 C點右邊 ④ 作轉(zhuǎn)矩T 圖 ⑤ 作計算彎矩Mca圖 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮， 取 B點左邊 B點右邊 C點左邊 C點右邊 D點 A點 （3）校核軸的強(qiáng)度 由圖知 C 點彎矩值最大。由45鋼調(diào)質(zhì)處理查表8-1得 ，再由表8-3查得 按式（8-7）計算剖面直徑 C點軸徑 該值小于原設(shè)計該點處軸徑65mm ，安全 B點軸徑 考慮鍵槽影響，有一個鍵槽，軸徑加大5%， 該值小于原設(shè)計該點處軸徑40mm ，安全 （4）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 I剖分面由附表1-1查得 ， Ⅱ剖面因過度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-2查得 ，， ， Ⅱ剖面承受的彎矩和轉(zhuǎn)矩分別為 Ⅱ剖面產(chǎn)生的正應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為 ， Ⅱ剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為 ， 45鋼機(jī)械性能查表8-1得: ， 絕對尺寸影響系數(shù)由附表1-4查得: ， 表面質(zhì)量系數(shù)由附表1-5查得: ， 查表1.-5得 ， Ⅱ剖面的安全系數(shù)為 取S>[S]=1.5～1.8 所以Ⅱ剖面安全。 其它剖面與上述剖面相比，危險性小，無需校核。 3.8 滾動軸承的選擇及其壽命驗算 3.8.1 低速軸軸承 作用在齒輪上的圓周力　 徑向力 軸向力 低速軸軸承選擇一對圓錐滾子軸承，低速軸軸承校核： 條件：轉(zhuǎn)速，工作平穩(wěn)，工作溫度低于。 （1） 確定軸承的承載能力 查表7-2-70，軸承的 （2） 計算徑向支反力 ①垂直面支反力 　　　　　　　　 ②水平面支反力 　 　 　　　 ， （3） 計算當(dāng)量動載荷 查表得 ，右緊左松 ； 查表得； （4） 校核軸承壽命 預(yù)計壽命. 故圓錐滾子軸承適用。 3.8.2 高速軸軸承 作用在齒輪上的圓周力　 徑向力 軸向力 高速軸軸承選擇一對圓錐滾子軸承，高速軸軸承校核： 條件：轉(zhuǎn)速，工作平穩(wěn)，工作溫度低于。 （1） 確定軸承的承載能力 查表7-2-70，軸承的 （2） 計算徑向支反力 ①垂直面支反力 ：　　　　　　　　 ： ②水平面支反力 ： ， （3） 計算當(dāng)量動載荷 查表得 ，右緊左松 ； 查表得； （4） 校核軸承壽命 預(yù)計壽命. （8-4） 故圓錐滾子軸承適用。 3.8.3 中間軸軸承 選擇一對圓錐滾子軸承，中間軸軸承校核： （1）確定軸承的承載能力 查表7-2-70，軸承的 （2）計算徑向支反力 （3）附加軸向力 查表得 查表得 （4）校核軸承壽命 預(yù)計壽命. （8-5） 故圓錐滾子軸承適用。 3.9 鍵聯(lián)接的選擇和驗算 3.9.1 中間軸上鍵的選擇 （1）中間軸上的平鍵 中間軸與大齒輪聯(lián)接鍵的選擇及校核 已知,選用普通平鍵，查表5-3-19得 a.按擠壓強(qiáng)度校核： 平鍵的強(qiáng)度條件： （9-1） 查表8-1得 因為，所以鍵的擠壓強(qiáng)度可以保證。 b.按扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度校核 （9-2） 查表8-1得 因為，所以鍵的剪切強(qiáng)度也可以保證。 3.9.2 低速軸上鍵的選擇與驗算 （1）低速軸與大齒輪聯(lián)接鍵的選擇與校核 已知,選用普通平鍵，查表5-3-19得 a.按擠壓強(qiáng)度校核 平鍵的強(qiáng)度條件： （9-3） 式中 查表8-1得，因為，所以鍵的擠壓強(qiáng)度可以保證。 b.按扭矩剪切強(qiáng)度校核 查表8-1得，因為，所以鍵的剪切強(qiáng)度也可以保證。 第四章 擠出機(jī)輔助零件的設(shè)計 4.1 聯(lián)軸器的選擇 高速軸軸端處選擇彈性柱銷聯(lián)軸器， 名義轉(zhuǎn)矩 （10-1） 　 計算轉(zhuǎn)矩為 　　 故聯(lián)軸器適用。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 擠出機(jī)輔助零件的設(shè)計 4.2 推力軸承的選擇及校核 4.2.1 軸承的選擇 為了使螺桿可以浮動工作，選推力調(diào)心滾子軸承低速軸軸徑為，即軸承的內(nèi)徑為，故選，壽命10年。 4.2.2 軸承的校核 由前可知，軸向力 而軸承的基本額定負(fù)荷為 因為，所以該止推軸承可以保證正常工作。 三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計 4.3 花鍵的選擇及校核 4.3.1 花鍵的選擇 采用矩形花鍵，根據(jù)螺桿軸徑為， 故選擇中系列。 4.3.2 花鍵擠壓強(qiáng)度校核 強(qiáng)度條件： （12-1） 因為，故花鍵滿足強(qiáng)度要求。 （1）低速軸帶花鍵部分的強(qiáng)度校核 將它作為內(nèi)花鍵軸 因為，所以低速軸段內(nèi)花鍵強(qiáng)度滿足要求。 （2）螺桿花鍵強(qiáng)度的校核 將它作為外花鍵軸 查表8-1得的 因為，所以螺桿段外花鍵強(qiáng)度滿足要求。 4.4 減速器的潤滑及密封形式選擇 (1)減速器的潤滑采用油潤滑，潤滑油選用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油GB5903-86。 (2)油標(biāo)尺M(jìn)16,材料Q235A。 (3)密封圈 低速軸選用 FB 065072 GB13871-92 高速軸選用 FB 050072 GB13871-92 總 結(jié) 本文首先分析了單螺桿擠出機(jī)的工作原理及技術(shù)參數(shù)，接著對擠出機(jī)擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計與校核，最后使用CAD二維軟件繪制了擠出機(jī)的裝配圖和主要零件圖并采用Solidworks三維軟件設(shè)計了擠出機(jī)的三維模型。 通過這次設(shè)計，我學(xué)到了很多知識，鞏固了一些原來遺忘，疏忽的知識點，原來不理解、沒有掌握好的問題，也通過翻閱資料，請教老師，把它們都解決了。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我體會到了團(tuán)隊精神的重要性。同時，我也發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)過程中存在的不足，尤其是專業(yè)知識的應(yīng)用方面，不能在實踐中很好的運用。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使自己有了一種新的感受和認(rèn)識，相信自己在今后的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中會發(fā)揮的更好。 參考文獻(xiàn) [1]吳大鳴,李曉林,劉穎. 單螺桿精密擠出成型技術(shù)進(jìn)展[J]. 中國塑料. 2003(02) [2]影響擠出成型精密度的因素[J]. 塑料. 2003(01) [3]高聚物精密擠出的研究[J]. 化工進(jìn)展. 2001(11) [4]吳宗澤主編，機(jī)械零件設(shè)計手冊[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [5]譚建榮、張樹有、施岳定主編，圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M]，高等教育出版社，1999 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在這大學(xué)生涯即將結(jié)束的最后半年的畢業(yè)設(shè)計過程中，不僅是對我們每一個人的一次全面的考查，同時也是對我們所學(xué)習(xí)和掌握知識的一次實際而綜合運用，這不僅僅是只是一次知識的檢驗，更是對我們認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的綜合能力的鍛煉與培養(yǎng)。同時對于我們來說，這也是一次難能可貴的在校學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，一次知識和經(jīng)驗的積累的機(jī)會。 為此，我應(yīng)該感謝給予我這個機(jī)會的人，是他們給予了我這次學(xué)習(xí)的機(jī)會，同時也是他們給予我了關(guān)懷與支持，正是在他們的關(guān)心、支持與幫助下，我的大學(xué)學(xué)習(xí)，生活，以及這次畢業(yè)設(shè)計才能完滿結(jié)束，為我大學(xué)生涯畫上一個完美的句號。 在這里，我首先要感謝母校，是母校為我提供了這個平臺，給予我了夢寐已久的學(xué)習(xí)和生活的機(jī)會，從而是我的人生更加精彩。 其次，要感謝的是我的指導(dǎo)老師，在這幾個月畢業(yè)設(shè)計的日子里，對我們的耐心的關(guān)懷與輔導(dǎo)。在這四年的大學(xué)生涯中，以前學(xué)的專業(yè)知識，對于我們來說象一盤散沙，雜亂無章沒有系統(tǒng)性。但是在老師的悉心輔導(dǎo)下，使我們對自己的知識進(jìn)行了整理、組織和裝配，使我的知識結(jié)構(gòu)更加明朗化、體系化了。在此感謝老師在我的畢業(yè)設(shè)計過程中給予了我莫大的支持和幫助。 同時，我還要感謝同組的成員，以及關(guān)心和支持我的所有的同學(xué)，在我們共同學(xué)習(xí)、和生活的日子里，大家共同努力，克服困難，不斷提出和完善新的設(shè)計思路和方法，使我們的學(xué)習(xí)、生活和本次畢業(yè)設(shè)計工作得以順利而完滿的結(jié)束；生活上互相幫助，彼此間留下了最珍貴而溫馨的友誼。是你們讓我擁有了一段美好的大學(xué)生活。 最后，我要感謝所有的教過我的老師們，感謝您們的辛勤培育和無微不至的關(guān)懷，是你們的高尚品德和人格魅力影響了并改變了我。在以后的學(xué)習(xí)、生活、工作中，我將牢記您們的諄諄教誨，不斷學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)步。在此，衷心地祝福和感謝你們!