畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-三維打印機(jī)耗材專用擠出機(jī)設(shè)計(jì)(含全套CAD圖紙)

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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763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(yùn)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(lái)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(duì)該擠出機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)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(dòng)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(duì)擠出機(jī)擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)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(jì)了擠出機(jī)的三維模型。關(guān)鍵詞：擠出機(jī)，螺桿，齒輪，CAD，SolidworksAbstractForming 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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘要 ........................................................................................................................................IABSTRACT ..........................................................................................................................I第一章 緒 論 ......................................................................................................................51.1 課題背景 ....................................................................................................................51.2 擠出機(jī)概述 ................................................................................................................51.2.1 擠出成型工藝流程 .............................................................................................51.2.2 擠出機(jī)主要裝置 ................................................................................................61.3 擠出機(jī)的工作原理 ....................................................................................................61.3.1 擠出機(jī)的分類 ....................................................................................................61.3.2 單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu) ........................................................................................71.3.3 單螺桿擠出機(jī)工作原理 ....................................................................................8第二章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................92.1 螺桿主要參數(shù)計(jì)算 ....................................................................................................92.1.1 螺桿長(zhǎng)徑比的確定 ............................................................................................92.1.2 螺桿轉(zhuǎn)速的確定 ................................................................................................92.1.3 擠出機(jī)產(chǎn)量的確定 ............................................................................................92.1.4 擠出機(jī)功率的確定 ..........................................................................................102.1.5 螺桿螺紋的設(shè)計(jì) ..............................................................................................102.2 機(jī)筒的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................112.2.1 機(jī)筒結(jié)構(gòu)類型 ..................................................................................................112.2.2 加料口的設(shè)計(jì) ..................................................................................................112.2.3 機(jī)筒與機(jī)頭的聯(lián)結(jié)方式 ..................................................................................122.2.4 螺桿與料筒的間隙 δ.......................................................................................122.3 螺桿與機(jī)筒材料的選擇及校核 ..............................................................................122.3.1 材料的選擇 .......................................................................................................122.3.2 螺桿強(qiáng)度校核 ..................................................................................................122.3.3 機(jī)筒強(qiáng)度校核 ..................................................................................................14第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................................................................153.1 確定各級(jí)效率 ..........................................................................................................153.2 分配傳動(dòng)比 ..............................................................................................................15優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.2.1 總傳動(dòng)比 ..........................................................................................................153.2.2 各級(jí)傳動(dòng)比的粗略分配 ..................................................................................153.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ..............................................................................153.3.1 0 軸：（電動(dòng)機(jī)軸） ........................................................................................163.3.2Ⅰ軸：（減速器高速軸） ................................................................................163.3.3 Ⅱ軸：（減速器中間軸） ...............................................................................163.3.4 Ⅲ軸：（減速器低速軸） ...............................................................................163.4 減速器高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................................173.4.1 材料的選擇 ......................................................................................................173.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 ..........................................................................173.4.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ..................................................................................193.4.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ..................................................................................203.4.5 齒輪的主要幾何參數(shù) ......................................................................................213.5 減速器低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................................................................213.5.1 材料的選擇 ......................................................................................................213.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 ..........................................................................223.5.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ..................................................................................233.5.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ..................................................................................243.5.5 低速級(jí)齒輪主要參數(shù) ......................................................................................253.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................................................263.6.1 高速軸的設(shè)計(jì) ..................................................................................................263.6.2 中間軸的設(shè)計(jì) ..................................................................................................263.6.3 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................................263.7 軸的強(qiáng)度校核 ..........................................................................................................263.7.1 低速軸校核 ......................................................................................................263.7.2 作彎矩圖 ..........................................................................................................273.7.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ..................................................................................293.7.4 中間軸校核 ......................................................................................................303.8 滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算 .............................................................................343.8.1 低速軸軸承 ......................................................................................................343.8.2 高速軸軸承 ......................................................................................................353.9 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 ..............................................................................................373.9.1 中間軸上鍵的選擇 ..........................................................................................373.9.2 低速軸上鍵的選擇與驗(yàn)算 ..............................................................................38優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第四章 擠出機(jī)輔助零件的設(shè)計(jì) ......................................................................................394.1 聯(lián)軸器的選擇 ..........................................................................................................394.2 推力軸承的選擇及校核 ..........................................................................................394.2.1 軸承的選擇 ......................................................................................................394.2.2 軸承的校核 ......................................................................................................394.3 花鍵的選擇及校核 ..................................................................................................394.3.1 花鍵的選擇 ......................................................................................................394.3.2 花鍵擠壓強(qiáng)度校核 ..........................................................................................394.4 減速器的潤(rùn)滑及密封形式選擇 ..............................................................................40總 結(jié) ....................................................................................................................................41參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................42致 謝 ....................................................................................................................................43優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第一章 緒 論1.1 課題背景三維打印（3D 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(yùn)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(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)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(jià)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(xiàng)技術(shù)的普及。三維打印機(jī)不僅使立體物品的造價(jià)降低，且激發(fā)了人們的想象力。未來(lái)三維打印機(jī)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。 3D 打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工或任何模具 ,就能直接從計(jì)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(xiàng)技術(shù)目前正迅猛發(fā)展,已越來(lái)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(dòng)漫、氣象、教育、外科醫(yī)療等領(lǐng)域都能發(fā)揮獨(dú)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(shí)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?shí)立體彩色模型，令教學(xué)更為生動(dòng)；在建筑領(lǐng)域，3D 打印機(jī)能夠?yàn)榍娈愋谓ㄖ闹匾軜?gòu)件快速制作精確模型，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑模型制作無(wú)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(dòng)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(dòng)下，連續(xù)不斷地向前運(yùn)動(dòng)，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(lái)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(diǎn)主要是操作簡(jiǎn)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(jiǎn)單，造價(jià)低，靈活機(jī)動(dòng)性大，生產(chǎn)能力大，且能連續(xù)操作。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。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(jì)量牽引 切割 質(zhì)量檢查 入庫(kù)圖優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763PVC-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(tái)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(jì)將主要針對(duì)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(duì)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(shí)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(yùn)輸、儲(chǔ)存和裝配要求,需將型材切割成一定長(zhǎng)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(dòng)翻板式。制品切割后自動(dòng)進(jìn)入托架。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631.3 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(lái)分，分為無(wú)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(diǎn)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(dòng)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(cè)速電機(jī) 9—止推軸承 10—料斗 11—減速機(jī) 12—冷卻管1、傳動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī) 8、止推軸承 9 等組成，其作用是驅(qū)動(dòng)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(chǔ)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(duì)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。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397635、控制系統(tǒng)由電控柜、檢測(cè)元件、儀器、電氣元器件及其他電器裝置等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠出機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)及工藝條件的測(cè)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(shí)間后，啟動(dòng)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） 。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(shí)，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(shí)。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(shí)與此同時(shí)，在料筒外加熱以及螺桿與料筒內(nèi)表面對(duì)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(diǎn)，塑料溫度到達(dá)熔點(diǎn)，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(shí)各點(diǎn)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?cái)D入到機(jī)頭。機(jī)頭中口模是個(gè)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。圖四優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第二章 擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 螺桿主要參數(shù)計(jì)算2.1.1 螺桿長(zhǎng)徑比的確定查閱三維打印機(jī)產(chǎn)品手冊(cè)可知目前的三維打印機(jī)對(duì)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(duì)于不同塑料所采用的長(zhǎng)徑比不同，一般在 15～25 不等，L/D 過小對(duì)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(huì)因受熱時(shí)間太長(zhǎng)而出現(xiàn)分解。所以，取 L/D=252.1.2 螺桿轉(zhuǎn)速的確定因?yàn)槁輻U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(huì)使物料在機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生膠燒，根據(jù)物料被螺桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的離心力與其重力相等的條件來(lái)確定。（1-2）Dn42?臨 界 cmr/in螺 桿 直 徑 ，螺 桿 臨 界 轉(zhuǎn) 速 ，臨 界 ?螺桿轉(zhuǎn)速 r/min91.3~8.42.70）（）（ ?n根據(jù)大徑選大值，小徑取小值，取 n=80r/min優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632.1.3 擠出機(jī)產(chǎn)量的確定根據(jù)螺桿的轉(zhuǎn)速，按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算擠出機(jī)的產(chǎn)量（1-3）nDQ??3?）（計(jì) 算 系 數(shù) ， 07.~3.???cm螺 桿 直 徑 ， r/in螺 桿 轉(zhuǎn) 速 ，nhKg/87.2105.43.0??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(lái)設(shè)計(jì)（1-4）nDkN2N————擠出機(jī)功率，KWk————計(jì)算系數(shù)， 0354.?kD————螺桿直徑，cmn————螺桿轉(zhuǎn)速，r/min 85.403.2??KW7.?根據(jù)表 4.2-9 確定各部分的效率：彈性聯(lián)軸器效率 9.01??滾動(dòng)軸承效率 8軸 承齒輪傳動(dòng)效率 7.齒 輪則傳動(dòng)總效率η = × ×3軸 承?2齒 輪 187.09.7.098.???KWN54635電 機(jī)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(jì)（1）本設(shè)計(jì)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(duì)于結(jié)晶型物料聚乙烯、聚丙烯等，按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：L=25×45=1125mm加料段：（40%～60%）* L=（450～675）mm，取 mL501?優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763塑化段：（3～5）* D=（135～225）mm，取 mL20?均化段：（30%～45%）* L=（337.5～506）mm，取 43（2）目前市場(chǎng)上常用的單螺桿擠出機(jī)的壓縮比范圍為 （2～5）?按經(jīng)驗(yàn) ， 是一個(gè)漸變值， ～mDh5.41.0??2h0.(3h取加料段螺紋槽深 ，均化段螺紋槽深)7~9()06.?61?mh3?對(duì)于等距不等深螺紋，若螺紋棱寬相等，則壓縮比 31?（3）取螺紋距與螺桿直徑相等 t45按公式 （1-5）??tan?Dt 9317????Drcg?則螺桿的螺紋升角為 9317???（4） 螺紋棱寬按經(jīng)驗(yàn)公式 me5.4.0?則螺棱頂部螺槽法向?qū)挾龋海?-6）itW???)(cos?————導(dǎo)程（螺紋距）————螺紋頭數(shù)（單頭螺紋 ）i 1?ie————螺棱頂部法向?qū)挾萴4.385.917cos)45(?????螺棱頂部螺槽軸向?qū)挾龋篧B2.0.38????（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(yàn)公式得： mhR)4.1~()7.05(31??8212（6） 選擇頭部為半圓形的螺桿，適用于流動(dòng)性較好的材料，如聚氯乙烯、聚丙烯等。2.2 機(jī)筒的設(shè)計(jì)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(wú)縫鋼管，壁厚查表 1-3-9 得（40～45）mm，取優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763。襯套也采用分段的形式，襯套壁厚 ，為m40?? mD）（）（ .756~415.0~?加工方便取 。為防止襯套和機(jī)筒 可能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在襯套與機(jī)筒間常用制5動(dòng)套或制動(dòng)銷加以緊固。2.2.2 加料口的設(shè)計(jì)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(wú)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，?15~7加料口的形狀（俯視）為矩形，其長(zhǎng)邊平行于軸線，長(zhǎng)度約為（1.3～1.8）*D=（58.5～81） m2.2.3 機(jī)筒與機(jī)頭的聯(lián)結(jié)方式考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)高。但 δ 小時(shí)，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(yàn)取 mD）（）（ 25.0~13.05.~3.???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： AlMCor38機(jī)筒的材料選用： ;鑄 鋼2.3.2 螺桿強(qiáng)度校核（1） 機(jī)頭壓力 ：機(jī) 頭P機(jī)頭壓力是由于旋轉(zhuǎn)的螺桿對(duì)物料所作用的作用力的反壓力。同時(shí)，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(dòng)，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(yàn)中的多點(diǎn)測(cè)量來(lái)確定。查表 1-3-8， 2/50~125~1cmkgMPaP）（）（機(jī) 頭 ??取 /0cmkg機(jī) 頭（2） 軸向力 ：z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(shí)由于動(dòng)載荷產(chǎn)生的附加壓力 ，因此軸向力1P 2P優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763的合力。由于 、 不易求，故按經(jīng)驗(yàn)公式：21Pz??1P2（3-2） kgD8.3145.0342?????機(jī) 頭取)95.7~().~.()5.0~.(12 ?kgP2.4?kgz 6821?（3） 由軸向力 產(chǎn)生的正應(yīng)力 ：zPc?（3-3） ）（）（ 202c445.~.dDsz?????)()5.1(20Psz? 22 /64.53~97.5.3692.~ cmkg）（???cmds—螺 桿 冷 卻 水 孔 直 徑 ， ，螺 桿 最 小 端 面 的 根 徑0（4） 由螺桿自重 產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 ： Gb?（3-4）)1()1(3243224cdDLcdWMssb ????????)5.0(6.87954???2/78.50mkgkgGcb—螺 桿 自 重 ，抗 彎 截 面 模 量 ，螺 桿 自 重 產(chǎn) 生 的 彎 矩3,??????LdDs2)(16 3-1085.7?材 取螺 桿 材 料 的 比 重 ， 鋼?（5） 由扭矩 產(chǎn)生的剪應(yīng)力 ：tM?（3-5）)1(69043maxcdnNWsst ???????????)1(08.443maxa5cdns優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632435 /3.71%8)5.01(6.1086.4 cmkg??????ssdcrnKWNcmW0max 3in—擠 出 機(jī) 的 傳 動(dòng) 效 率螺 桿 轉(zhuǎn) 速 ，擠 出 機(jī) 電 機(jī) 功 率 ，抗 扭 截 面 模 量 ，?（6） 螺桿的總應(yīng)力 :r?Mpacmkgr 56.172/852.17603.4954222 ????????式中 （3-6）bc查表得螺桿材料的許用應(yīng)力 ??pany3405.28?—螺 桿 的 安 全 系 數(shù)螺 桿 材 料 的 屈 服 極 限yn?得 ，故螺桿強(qiáng)度滿足要求。???r2.3.3 機(jī)筒強(qiáng)度校核 2/0cmkgPr??機(jī) 頭?（3-7）)()(2bbt rRr??機(jī) 頭222 /46.17.5.97.5.9cmkg??)(2bbz?機(jī) 頭22/3.8..0?)()()(2 rzzttr ??????2)302.158(3.46.1.60 222 ??Mpacmkg78./7.932?查表得材料的許用應(yīng)力 ??Mpany256.40??得 ，故機(jī)筒強(qiáng)度滿足要求。????優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖 3-1 傳動(dòng)部分系統(tǒng)圖3.1 確定各級(jí)效率根據(jù)表 4.2-9 確定各級(jí)的效率：彈性聯(lián)軸器效率 9.01??滾動(dòng)軸承效率 8軸 承齒輪傳動(dòng)效率 7.齒 輪則傳動(dòng)總效率η = × ×3軸 承?2齒 輪 187.09.7.098.???3.2 分配傳動(dòng)比3.2.1 總傳動(dòng)比 125.8097?wni3.2.2 各級(jí)傳動(dòng)比的粗略分配根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)》第二版，取 213.ii減速箱內(nèi)高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比 04.1?i減速箱內(nèi)低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976332?i3.3 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算3.3.1 0 軸：（電動(dòng)機(jī)軸）kwp5.7?電 機(jī)min/90rnmNT ????84.73901...03.3.2Ⅰ軸：（減速器高速軸）kwp25..5.7101???min/9801rinmNpT ?????1.730425.7.5.13.3.3 Ⅱ軸：（減速器中間軸） kwp 084.9.8.452.712?齒 輪軸 承 ?min/04.912rin?mNPT ????8.2148.75323.3.4 Ⅲ軸：（減速器低速軸）kwp734.69.08.723????軸 承齒 輪 ?min/0423rinmNPT ?????87.038174.659.3各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)見表 1-1：表 1-1 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)軸 功率(kw)轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（N·m） 傳動(dòng)類型 傳動(dòng)比 效率Ⅰ軸 7.425 970 73.1 聯(lián)軸器 1 0.99優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763Ⅱ軸 7.084 240 281.88 齒輪、軸承 4.04 0.95Ⅲ軸 6.734 80 803.87 齒輪、軸承 3 0.953.4 減速器高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 1082.)301(9860?????hjLnN（5-1）82 .5.42i查圖 5-17，Z N1=1.0 ZN2=1.05 （允許一定點(diǎn)蝕）由式 5-29，Z X1=ZX2=1.0 ，取 SHmin=1.0 ZW=1.012 ZLVR=1.0（光整齒輪）由圖 5-16b，得,21lim/675NH??22lim/530H??計(jì)算許用接觸應(yīng)力?? 21minl1 /10.683.1..67mNZSLVRWXNH ???22inl2 /.5.02.50.3???因 ，故取 2??1H???2/18.6NH?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=13 о , 。987.013cos?????Z初取 ，由表 5-5 得0.2tK? 2/.8mNE減速傳動(dòng) ，取4iu6.0a?優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763端面壓力角 ???483.20)1cos/20()cos/( ???tgartgarnt ??基圓螺旋角 ??? .).3()(?tttb? 4.28.0sin4.2co1sinco2??????ttbHZ??由式（5-39）計(jì)算中心距 a??mZuKTaHEat 34.1088.5639714.206.2731)04.()(3 2321 ?????????????????????由表 4.2-10,取中心距 。 ma?估算模數(shù)： ，n )2.~()2.~1.(取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 。 m小齒輪齒數(shù)： ????7.104.23cos1cos1 ??????uazn?大齒輪齒數(shù)： 987.42取 85,1?z實(shí)際傳動(dòng)比 05.12i實(shí)傳動(dòng)比誤差，%52.0104.%0?????????理 實(shí)理 i在允許誤差的范圍內(nèi)。修正螺旋角??????? 5.102)8(arcos2)(arcos1zmn?與初選 β=13 0相近, 可不修正。?Zh,齒輪分度圓直徑 mzdn 58.43.1cos/2cos/11 ?????m2768522優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圓周速度 smndv /21.1069758.43.1063?????由表 5-6,取齒輪精度為 8 級(jí)3.4.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng),載荷稍有波動(dòng),由表 5-3,取 。10.?AK由圖 5-4b，按 8 級(jí)精度和 ，得 。smvz /36/78.310/?10.?vK齒寬： 。mab6.0????由圖 5-7a，按 ,9.741d考慮軸的剛度較大和齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，得 。10.??由表 5-4，得 。.??K載荷系數(shù) 8634.10.1.??vA計(jì)算重合度 ：??、齒頂圓直徑 mmhdnaa 7.20.17.32*1 ?????315462端面壓力角 ???45.20).cos/20()cos/(tgartgarnt ??齒輪基圓直徑 mdtf 1.6945.7.31 ????tf 8320cos146cos2端面齒頂壓力角 ?.7.9arsars11 ??ftd??14.23.508coc22afat ??01. )45.201.(8)4.8.7(2)21?????? ???? tgttgtzztattt?????優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397639.253.1sin0si??????? ?nmb..1??Z98.053.2cos????? ???76.1)45.2cos1()( ??tgartgartb 3..0in567.cs3sinco ??ttbHZ?a8.19MPE?由式 5-39,計(jì)算齒面接觸應(yīng)力（5-2）??22221 /18.563/31.490.7.3508641 9.0.8. mNmNubdKTZHEH ?????? ??????故安全。3.4.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按 ，85,21?Z由圖 5-18b，得 ， 。21lim/0NF?22lim/80NF??由圖 5-19，得 ， 。.NY.?由式 5-32，m =2mm[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(xiǎn)性小，無(wú)需校核。3.8 滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算3.8.1 低速軸軸承作用在齒輪上的圓周力　 NdTFt 84.160594.587223??