生物质柱塞环模成型装置课程设计明书

生物质柱塞环模成型装置（课程设计）（普通高等教育）论文题目生物质柱塞环模成型装置（设计）班级学号姓名zxc指导教师职称

生物质柱塞环模成型装置设计任务书题目：设计生物质柱塞环模成型装置1.生物质柱塞环模成型装置传动方案：如下图所示：主轴齿轮、惰轮、压辊轴齿轮共同组成本装置的增速部分。传动方案：电动机经过减速器将运动传至环模，环模经增速机构中的主轴齿轮传递扭矩至堕轮，由堕轮进行换向并传递至压辊轴齿轮。当主轴驱动主轴齿轮运动时，惰轮和压辊轴齿轮同时被驱动，形成环模与压辊的相对运动。2.生物质柱塞环模成型装置设计原始参数。生物质颗粒直径d=14mm,配用电动机型号YD160M-2,成型环模转速n=450rYD160M-2电动机的额定转速nN=2920rmin，额定功率PN=11Kw，额定转矩T3.设计任务1设计计算说明书2完整的工程设计图（包括总装配图、部件图和零件图）要求：1）图纸幅面和标题栏采用国标，总装配图为A3或A2幅面复印纸，其余为A4幅面复印纸；2）所有设计图纸为二维视图，总装配图完整、零部件间的装配关系表达清楚。

目录：生物质柱塞环模成型装置设计任务书 1题目：设计生物质柱塞环模成型装置 21.生物质柱塞环模成型装置传动方案： 22.生物质柱塞环模成型装置设计原始参数。 23.设计任务 2生物质柱塞环模成型装置设计说明书 41.传动比的确定 42.计算成型机输入扭矩M 43.确定压辊轴的输入功率 44.确定环模线速度 55.确定环模内外径及压辊外径 56.确定环模孔排数 57.齿轮的设计计算 67.1高速级（压辊轴齿轮与惰轮）的设计计算 67.2.低速级齿轮（惰轮与主轴齿轮）设计计算 108.轴的设计 148.1.轴的材料及最小直径选定 148.2.轴的结构设计 149.轴的校核 169.1.力学模型的建立 169.2压辊轴上所受作用的计算 179.3.压辊轴的弯矩、扭矩及其校核 1810.键的选择与校核 19【参考文献】 20

生物质柱塞环模成型装置设计说明书1.传动比的确定传动比的分配已知电动机额定转速nN=2920rmin、环模与压辊的传动比i模=3，则增速部分传动比：i增=1/3，增速部分中，根据优先序列和传动比最优化原则，取电动机减速至环模柱塞压辊的传动比i2.计算成型机输入扭矩M根据所配用的电动机和环模的转速选择减速器，计算成型机输入扭矩MM=9550PPN─n—电动机额定转速（rpm）i—电动机减速至环模柱塞压辊的传动比则成型机压辊上的输入扭矩M=3.确定压辊轴的输入功率电机的输入功率是：P查询机械设计手册可知，单级圆柱齿轮减速器的传动效率0.97~0.98，一般圆柱齿轮传动的效率为0.96，则总传动效率为：η=0.98×可得压辊轴功率：4.确定环模线速度根据相关资料和合理性设计，取环模线速度：υ=7m/s5.确定环模内外径及压辊外径环模内径d1=60v已知环模转速：n=450rmin，环模线速度可得环模内径：又环模成型模孔长径比H:d=6:1，生物质颗粒直径d=14mm，可得环模成型模孔长：H=84mm，进而可得环模外径：又已知环模与压辊的传动比i模=36.确定环模孔排数选定压辊上每圈的柱塞数为10，柱塞的长度L=10mm，又知环模的转速为n=450rmin，则压辊的转速n棍=则柱塞1s内的功率Pz式中：P为生物质成型所需压力（Pa），S为柱塞的横截面积（m2）,L是柱塞的长度（m），N1是压辊上每圈的柱塞数，柱塞1s内的功率P环模的排数N=PYPZ，式中PY则环模的排数N=PYPZ7.齿轮的设计计算7.1高速级（压辊轴齿轮与惰轮）的设计计算1．齿轮的材料、热处理方式、精度等级与齿数的选择1）按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动2）按载荷及速度并不高，选用7级精度3）选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS4）选压辊轮齿轮的齿数为，根据传动比，得堕轮齿数2.按齿面接触强度设计根据设计公式：（1）确定公式内的的各计算数值。1.选定实选；2.计算压辊齿轮传递的转矩T=N∙95.5×105即压辊齿轮传递的转矩T=N∙3.查表选取齿宽系数Φ4.查表得材料的弹性影响系数Z5.按齿面硬度查得压辊齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限6.计算应力循环次数。NN7.取接触疲劳寿命系数K8.计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，有[[（2）计算1.试算小齿轮分度圆直径d1t，代入[d2.计算圆周速度vv=3.计算齿宽bb=4.计算齿宽与齿高之比b模数m齿高h=2.25b5.计算载荷系数根据v=4.14m/s，7级精度，由图表查得动载系数KV=1.12又查得使用系数KA=1，用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时KＨβ由bh=8.89，KＨ故载荷系数K=6.按实际的载荷系数矫正所算得的分度圆直径d7.计算模数。m=3.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为m≥确定公式内的各计算数值1..查得压辊齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=500MPa；惰轮的弯曲疲劳极限2.取弯曲疲劳寿命系数K3.计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有[[4.计算载荷系数KK=5.查取齿形系数查表得YFa1=2.806.查取应力校正系数查表得YSa1=1.557.计算压辊齿轮、惰轮的YFaYY惰轮的数值大（2）设计计算m≥对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.04并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径d1z惰轮的齿数z这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径dd（2）计算中心距a=（3）计算齿轮宽度b=取B2=70mm7.2.低速级齿轮（惰轮与主轴齿轮）设计计算1．齿轮的材料、热处理方式、精度等级与齿数的选择1）按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）按载荷及速度并不高，选用7级精度。3）选择小齿轮（即惰轮）材料为45钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮（即主轴齿轮）材料为45钢（调质），硬度为240HBS。4）又由于惰轮齿数z1=48，则主轴齿轮齿数z2=2×482.按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即（1）确定公式内的的各计算数值。1.选定实选；2.计算惰齿轮传递的转矩T3.查表选取齿宽系数Φ4.查表得材料的弹性影响系数Z5.按齿面硬度查得压辊齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=550Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限6.计算应力循环次数。NN7.取接触疲劳寿命系数K8.计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，有[[（2）计算1.试算小齿轮分度圆直径d1t，代入[d2.计算圆周速度vv=3.计算齿宽bb=4.计算齿宽与齿高之比bh模数m齿高h=2.25b5.计算载荷系数根据v=3.05m/s，7级精度，由图表查得动载系数KV=1.12又查得使用系数KA=1，用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时KＨβ由bh=17.33，KＨ故载荷系数K=6.按实际的载荷系数矫正所算得的分度圆直径d7.计算模数。m=3.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为m≥（1）确定公式内的各计算数值1..查得压辊齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=380MPa；惰轮的弯曲疲劳极限2.取弯曲疲劳寿命系数K3.计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有[[4.计算载荷系数KK=5.查取齿形系数查表得YFa1=2.3326.查取应力校正系数查表得YSa1=1.6927.计算压辊齿轮、惰轮的YFaYY惰轮的数值大（2）设计计算m≥对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.30并就近圆整为标准值m=2mm，这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径dd（2）计算中心距a=（3）计算齿轮宽度取B2=64mm5.结构设计数据所有齿轮传动的尺寸名称计算公式模数m=2压力角α=20°齿数zzz传动比i=分度圆直径ddd齿顶圆直径ddd齿根圆直径ddd中心距aa齿宽BBB8.轴的设计8.1.轴的材料及最小直径选定1）根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理。2）按扭转强度计算，轴的扭转强度条件为τT式中：τT为扭转切应力（MPa）；T为轴所受的扭矩（Nm）；WT为轴的抗扭截面系数（即轴的直径d≥应当指出，当轴截面上开有键槽时，应增大轴颈以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径d≥100mm的轴，有一个键槽时，轴颈增大3%；有两个键槽时，应增大7%。对于直径d≤100mm的轴，有一个键槽时，轴颈增大5%~7%；有两个键槽时，应增大10%~15%。这样求出的直径，只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径dmin。A0值由机械设计[2]表15—3确定：取A0=112。压辊轴：d'1min=A0惰轮轴：d'2min=A0主轴：d'3min=A03P8.2.轴的结构设计（1）压辊轴的结构设计1）各轴颈直径的确定d11：安装轴承，取d11=45mm，选取圆柱滚子其尺寸为d×D×B=45mm×85mm×19mmd12：轴肩，用于轴承左端的定位，取d12d13：齿轮和轴做成一体，d13为齿轮的齿顶圆，dd14：轴肩，用于压辊右端的轴向定位，取d14d15：安装压辊，取d15=40mm，左端用轴端挡圈定位，取轴端挡圈直径2)各轴段长度的确定L11：由滚动轴承确定，取LL12：由装配关系确定，取L12=10L13：由齿轮宽度确定，取L13L14：由轴肩高度和装配关系确定，取L14L15：选取压辊的长度为60mm确定，取L15（2）惰轮轴的结构设计1）各轴颈直径的确定d21：安装轴承，取d21=30mm，选取圆柱滚子轴承NF206，其尺寸为d×D×B=30mm×62mm×16d22：轴肩，用于齿轮右端和轴承左端的轴向定位，取d22d23：安装齿轮，取d23=30mm，左端用轴端挡圈定位，取轴端挡圈直径2）各轴段长度的确定L21：由滚动轴承确定，取L21L22：由轴肩高度和装配关系确定，取L22L23：由齿轮的宽度确定，取L23（3）主轴的结构设计1）各轴颈直径的确定d31：安装联轴器，取最小直径d32：安装轴承，取d32=40mm，选取圆柱滚子轴承N1008，其尺寸为d×D×B=40mm×68mm×15d33：轴肩，用于轴承的右端定位，取d34：安装齿轮，取d35：齿轮的右端定位，取d36：轴肩，环模的左向定位，d37：安装环模，d38：安装轴承，d38=60mm，选取圆柱滚子轴承N1012，其尺寸为d×D×B=60mm×95mm×182）各轴段长度的确定L31：L32：由轴承端盖的宽度和装配关系确定，取L32=20mmL33：轴肩取L33L34：安装齿轮，取L34L35：由装配关系确定，取L35L36：由轴肩高度和装配关系确定，取L36=10L37：由环模厚度关系确定，取L37L38：由滚动轴承和装配关系确定，取9.轴的校核9.1.力学模型的建立以压辊轴的受力情况为例来建立力学模型，压辊轴所受的力绘出的受力分析图如下其竖直面受力分析图为：水平面受力图：9.2压辊轴上所受作用的计算FF压辊齿轮所受切向力：FF则转换为竖直和水平方向的力为：FNV