BRW31531.5型乳化液泵站設(shè)計(jì)說明書

題目：BRW315/31.5型乳化液泵站機(jī)電系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化專業(yè) 姓名 設(shè)計(jì)時(shí)間： 評閱意見：成績： 指導(dǎo)教師：（簽字） 職務(wù)：200 年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄卡 機(jī)電 系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè) 答 辯 內(nèi) 容問 題 摘 要評 議 情 況 記錄員： （簽名）成 績 評 定指導(dǎo)教師評定成績答辯組評定成績綜合成績注：評定成績?yōu)?00分制，指導(dǎo)教師為30%，答辯組為70%。 專業(yè)答辯組組長：（簽名） 200 年月日I本文由閏土服務(wù)機(jī)械外文文獻(xiàn)翻譯成品淘寶店整理序 言畢業(yè)設(shè)計(jì)是對學(xué)生在畢業(yè)之前所進(jìn)行的一次綜合設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，是為社會培養(yǎng)合格的工程技術(shù)人員最后而有及其重要的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步的培養(yǎng)和鍛煉我們的分析問題能力和解決問題的能力，這對我們今后走向工作崗位有很大的幫助。我們這次設(shè)計(jì)是一個(gè)專題性的設(shè)計(jì)，涉及內(nèi)容廣泛，幾乎四年所學(xué)知識或多或少涉及到。但重點(diǎn)是在乳化液泵零部件的設(shè)計(jì)和曲軸強(qiáng)度和剛度的較核。我的實(shí)際任務(wù)是首先是乳化液泵的設(shè)計(jì)，其次是乳化液泵曲軸校合、連桿滑塊的設(shè)計(jì)和校合。這次設(shè)計(jì)畫圖集中于乳化液泵零部件的設(shè)計(jì)，曲軸設(shè)計(jì)、校合是這次的設(shè)計(jì)任務(wù)重點(diǎn)，這次設(shè)計(jì)我們將本著 ：獨(dú)立分析，相互探討，仔細(xì)推敲，充分吃透整體設(shè)計(jì)的整體過程，使這次設(shè)計(jì)反映出我們的設(shè)計(jì)水平，并充分發(fā)揮個(gè)人的創(chuàng)新能力。作為一名未來的工程技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)在開始做起，學(xué)好知識，并不斷的豐富自己的專業(yè)知識和提高實(shí)際操作能力。在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，我們較為圓滿的完成了這次設(shè)計(jì)工作，由于學(xué)識和經(jīng)驗(yàn)的不足，其中定會出現(xiàn)很多問題，不足之處懇請各位老師加以批評和指導(dǎo)。 摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以乳化液泵為設(shè)計(jì)對象，主要任務(wù)有兩項(xiàng)：第一項(xiàng)是乳化液泵的設(shè)計(jì)；第二項(xiàng)是乳化液泵中傳動裝置的設(shè)計(jì)。在乳化液泵的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)已知參數(shù)確定各零部件的結(jié)構(gòu)，并對重要零件進(jìn)行受力分析和校核。繪制相關(guān)裝配圖和重要零件圖。在傳動裝置的設(shè)計(jì)中，對連桿的校合及對曲軸的校合涉及大量的數(shù)據(jù),需要仔細(xì)的計(jì)算。此次設(shè)計(jì)，通過綜合運(yùn)用四年所學(xué)的知識，不僅鞏固了所學(xué)的知識，同時(shí)，還增強(qiáng)了自己分析問題與解決問題的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：乳化液泵 曲軸 連桿 校核 AbstractThis graduation project pumps take the emulsion as the design object,the primary mission has two items: The first item the design which isthe emulsion pumps; The second item is the emulsion pumps thetransmission device design. Pumps in the emulsion in the designprocess, according to the known parameter determined various spareparts the structure, and carries on the stress analysis and theexamination to the important components. Draws up the correlationassembly drawing and the important detail drawing. In in thetransmission device design, corrects to the connecting rod andcorrects to the crank involves the massive data, needs the carefulcomputation.This design, utilizes the knowledge through the synthesis which fouryears institute studies, not only has consolidated the knowledge whichstudies, simultaneously, but also strengthened own to analyze thequestion with to solve the question ability, has built the solidfoundation for the next study and the work.Key word: The emulsion pumps crank Connecting rod Examination 目 錄序 言1摘要2Abstract3第一章 乳化液泵的總體設(shè)計(jì)5第一節(jié) 概 述5第二節(jié) 乳化液泵的總體設(shè)計(jì)5第三節(jié) 齒輪和軸的設(shè)計(jì)及校核10第四節(jié) 連桿尺寸的初步確定19第五節(jié) 曲軸的設(shè)計(jì)與較核21第六節(jié) 柱塞的選擇及計(jì)算34第七節(jié) 箱體的設(shè)計(jì)與計(jì)算35第二章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36第一節(jié) 連桿的設(shè)計(jì)36第二節(jié) 十字頭的設(shè)計(jì)40第三章 乳化液泵站的設(shè)計(jì)45第一節(jié) 乳化液泵站的組成及工作原理45第二節(jié) BRW315/31.5型乳化液泵站48總 結(jié)53參考文獻(xiàn)54外文資料55致 謝63第一章 乳化液泵的總體設(shè)計(jì)第一節(jié) 概 述綜采工作面乳化液泵站一般配備兩臺乳化液泵組和一個(gè)乳化液箱。兩臺泵可并聯(lián)運(yùn)行，也可一臺工作，另一臺備用。乳化液泵是往復(fù)式柱塞泵。往復(fù)式屬于容積式泵，亦即它也是借助工作腔里的容積周期性變化來達(dá)到輸送液體的目的；原動機(jī)的機(jī)械能經(jīng)泵直接轉(zhuǎn)化為輸送液體的壓力能，泵的流量只取決于工作腔的容積變化值及其在單位時(shí)間內(nèi)的變化次數(shù)（頻率），而（在理論上）與排出壓力無關(guān)。往復(fù)泵是借助于柱塞在液壓缸工作腔內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動來使工作腔容積產(chǎn)生周期性變化的；在結(jié)構(gòu)上，往復(fù)泵的工作腔是借助于密封裝置于外界隔開，通過泵閥（吸入閥和排出閥）與管路溝通或閉合。往復(fù)泵性能和參數(shù)及總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：瞬時(shí)流量是脈動的，平均流量（即泵的流量）是恒定的；泵的壓力取決于管路特性，幾乎不受介質(zhì)的物理性能或化學(xué)性能限制；有良好的自吸性能。第二節(jié) 乳化液泵的總體設(shè)計(jì)一乳化液泵泵型及總體結(jié)構(gòu)形式的選擇.根據(jù)設(shè)計(jì)要求在通常情況下，泵的總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述基本原則：.有i足夠長的使用壽命（指大修期應(yīng)長）和足夠的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性（指被迫停車次數(shù)應(yīng)少）；.有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性（效率高，消耗少）；.盡可能采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)；.盡可能提高產(chǎn)品的“三化”（系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化）程度；.制造工藝性能好；.使用、維護(hù)、維修方便；.外形尺寸和重量盡可能小。2.本次設(shè)計(jì)泵型為BRW315/31.5屬于機(jī)動泵，即采用獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)原動機(jī)（電動機(jī)）驅(qū)動的泵。因采用電動機(jī)驅(qū)動又叫電動泵。電動泵的特點(diǎn)是：.瞬時(shí)流量脈動而平均流量（泵的流量）Q只取決于泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)n（每分鐘往復(fù)次數(shù)）、S（柱塞行程）、D（柱塞直徑）而與泵的排出壓力幾乎無關(guān)，當(dāng)n、S、D為定值時(shí)，泵的流量是基本恒定的；.泵的排出壓力P是一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，不是泵的固有特性，它只取決于派出管路的特性而與泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和原動機(jī)功率無關(guān)；.機(jī)動泵都需要有一個(gè)把原旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為柱塞往復(fù)運(yùn)動的傳動端，故一般講，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)動零部件數(shù)量較多，造價(jià)也較昂貴；.實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)時(shí)，必須采用相應(yīng)措施，或改變n、S、D 或采用旁路放空辦法來實(shí)現(xiàn)；.結(jié)構(gòu)變形較容易。3.在液力端往復(fù)運(yùn)動副上，運(yùn)動件上無密封件的叫柱塞。BRW315/31.5乳化液泵稱為柱塞泵。柱塞泵的柱塞形狀簡單，且柱塞密封（填料箱）結(jié)構(gòu)容易變形，因此：.柱塞直徑可制的很小，但不宜過大。目前柱塞泵直徑范圍大多在3-150mm，個(gè)別的達(dá)200mm。直徑過小會加大加工工藝上的問題；直徑過大，因柱塞自重過大，造成密封的偏磨。影響密封的使用壽命。.由于結(jié)構(gòu)上的原因，柱塞泵大多制成單作用泵，幾乎不制成雙作用泵。.因柱塞密封（填料箱）在結(jié)構(gòu)上易于變形，在材料選擇上也比較靈活。故柱塞泵適用的排出壓力范圍較廣泛。且宜制成高壓泵。4.BRW315/31.5乳化液泵柱塞中心線為水平放置的泵，又稱臥式泵。臥式泵的共同特點(diǎn)是：便于操作者觀察泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，拆裝，使用，維修；機(jī)組高度方向尺寸小時(shí)，不需要很高的廠房，但長寬方向尺寸較大時(shí)，占地面積則較大；.因?yàn)橹鐾鶑?fù)運(yùn)動時(shí)，密封件在工作時(shí)須受柱塞自重，容易產(chǎn)生偏磨，尤其當(dāng)柱塞較重時(shí)，懸頸很長時(shí)，這種現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。5.聯(lián)數(shù)，缸數(shù)和作用數(shù)每一根柱塞以及該柱塞連接在一起的連桿等稱為組合體，叫一聯(lián)。一般將，該泵有幾根柱塞就稱幾聯(lián)泵。BRW315/31.5乳化液泵有五根柱塞；因此又可稱為五聯(lián)泵。只有當(dāng)Z聯(lián)泵的柱塞間相位差不同各柱塞的直徑也不同，并且各聯(lián)的排口連接在一起來經(jīng)同一排出集合管排出時(shí)，才可同時(shí)稱為Z聯(lián)缸，否則只稱Z聯(lián)泵。柱塞每往復(fù)運(yùn)動一次對介質(zhì)吸入和排出的次數(shù)，叫做作用數(shù)。由BRW315/31.5型乳化液泵柱塞每往復(fù)運(yùn)動依次，介質(zhì)被吸入，排出各一次，因此又稱單作用泵。聯(lián)數(shù)是指相對泵的總體結(jié)構(gòu)形式而言，缸數(shù)是指相對液力端排出流量脈動特性而言，作用數(shù)是相對柱塞在每一次往復(fù)運(yùn)動中對介質(zhì)的作用數(shù)而言的。二液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇1.在往復(fù)泵上把柱塞從脫開一直到泵的進(jìn)口，出口法蘭處的部件，稱為液力端。液力端是介質(zhì)過流部分，通常由液缸體，柱塞機(jī)器密封，吸入閥和排出閥組件，缸蓋和閥箱蓋以及吸入和排出集合管等組成。2.在選擇液力端結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)遵循下述基本原則：.過流性能好，水力損失小，為此液流通道應(yīng)要求端而直，盡量避免拐彎和急劇的斷面變化；.液流通道應(yīng)該利于氣體排出，不允許死區(qū)存在，造成氣體滯留。通常，吸入閥應(yīng)置于液缸體下部，排出閥應(yīng)置于液缸體頂部；.吸入閥和排出閥一般應(yīng)垂直布置，以利于閥板正常起動和密封，特別情況下也可以傾斜或水平布置；.余隙容積應(yīng)盡可能的小，尤其是在對高壓短行程泵后當(dāng)泵輸送含氣量大，易發(fā)揮介質(zhì)時(shí)，更要求減小余隙容積；.易損件，更換方便； .制造工藝性好。 3.BRW315/31.5為臥式單作用泵液力端由于BRW315/31.5液力端的每一個(gè)缸里吸，排閥中心線均為同一軸線。稱為直通式液力端。這種泵液力端的特點(diǎn)是：過流性能好余隙容積小，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小。通常是吸入閥安裝不方便。直通式液力端按液缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為四通體和三通體兩種。BRW315/31.5乳化液泵采用四通體通式液力端，柱塞可以從液缸前蓋處拆裝比較方便。但是在液缸體內(nèi)部存在十字交孔，兩垂直孔相交處應(yīng)力集中較大，常因此而導(dǎo)致液缸體疲勞開裂，特別是當(dāng)輸送強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)時(shí)，更容易引起開裂。BRW315/31.5乳化液泵代用下導(dǎo)向錐形四通體式液力端。閥板上裝有橡膠或聚酯密封圈以減輕關(guān)閉沖擊。導(dǎo)翼采用沖壓件以減輕重量。為使閥板關(guān)閉時(shí)不產(chǎn)生偏斜，采用偏置流道。閥座采用大直徑螺紋壓蓋壓緊，便于拆裝，但閥箱體尺寸更大一些。液缸前段可以伸進(jìn)較長的螺堵，這樣既可增加缸蓋剛度，又可減少缸內(nèi)的余隙容積。同時(shí)螺堵中沒有放氣螺釘，以放盡該腔空氣。三 傳動端結(jié)構(gòu)形式選擇1.往復(fù)泵上傳遞動力的部件叫傳動端。 對機(jī)動泵，傳動端是指從十字頭起一直到曲軸伸出端為止的部件。如果是泵內(nèi)減速的，則傳動端包括減速機(jī)構(gòu)。機(jī)動泵的傳動端主要由機(jī)體，曲軸，連桿，曲柄，十字頭及潤滑，冷卻等輔助設(shè)備組成。2.在選擇和設(shè)計(jì)傳動端時(shí)，通常應(yīng)遵循下面的基本原則： （1）.傳動端所需要的零部件必須滿足該泵最大柱塞力下的剛度和強(qiáng)度要求。(2）.傳動端內(nèi)各運(yùn)動副，必須是潤滑可靠，滿足比壓和PV允許值，潤滑油溫升也應(yīng)限制在設(shè)計(jì)要求內(nèi)，必要時(shí)應(yīng)有冷卻措施。 (3).在結(jié)構(gòu)和尺寸要求允許的范圍內(nèi)，應(yīng)力求減少連桿比（R/l），這樣不僅能減少十字頭處的比壓，而且可減少慣性力的影響。從而可改善泵閥的工作條件和吸入性能。 (4).要合理選擇液缸中心線的夾角，曲柄間的錯(cuò)角，力求使機(jī)械的慣性力和慣性力矩得到平衡，減輕對起初的撓度載荷。 (5).傳動端，尤其是立式泵傳動端，因考慮重心的穩(wěn)定性。 (6).拆，裝，檢修方便，大型泵的傳動端還應(yīng)考慮到傳動段的各零部件的起吊方式和措施。 (7).易損件及運(yùn)動副應(yīng)工作可靠，壽命長，更換較為方便。 (8).加工，制造工藝性好。3. BRW315/31.5乳化液泵采用的是兩支點(diǎn)五拐曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動端。 這種傳動端的曲軸為五拐軸且只有兩個(gè)支承，分別在前后主軸頸上。這種傳動端的特點(diǎn)及機(jī)構(gòu)特點(diǎn)選擇注意事項(xiàng)是： （1）.該傳動端的曲軸通常為整體鑄，鍛件，五拐的曲柄間交錯(cuò)為72度慣性力和慣性力矩能得到較好的平衡，曲軸加工量較少，支承少，拐間距（或泵的液缸間距）小，泵的總體結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕。 （2）.兩支點(diǎn)五拐曲軸受力情況復(fù)雜，一般不能簡化為簡單的平面力系或簡支梁。曲軸在工作時(shí)的最大撓度和兩主軸頸處偏轉(zhuǎn)角均較大。為此，主軸承常采用轉(zhuǎn)角較大的調(diào)心滾子軸承。為了保證曲軸最大活塞力的要能夠滿足，并保證主軸承能夠正常工作，曲軸必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。（3）.連桿大頭采用剖分式，否則無法裝配。為此連桿大頭軸承多采用剖分式薄壁軸瓦，大頭與連桿采用連桿螺栓連接，技術(shù)要求高，加工量也較大。（4）.由于曲軸為整體鑄、鍛件（毛坯）再經(jīng)車削加工面而成，故曲軸半徑不易過大，亦即這種傳動端組成的五聯(lián)泵，柱塞行程不宜過大。BRW315/31.5乳化液泵的傳動端機(jī)體為整體式，剛性好，在機(jī)體上方和前后方各開一個(gè)孔供拆，裝檢修用。四 BRW315/31.5型乳化液泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與確定由于已知主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，因此可以計(jì)算出它的其他參數(shù)。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定工作壓力：P=31.5MPa額定流量：Q=315L/min泵主軸的轉(zhuǎn)速：n=650L/min柱塞直徑：=45mm柱塞行程：S=66mm電機(jī)功率：P=200KW由以上已知數(shù)可計(jì)算出以下參數(shù)：泵的理論流量：容積效率：活塞的平均速度：路徑比：原動機(jī)的選擇：1.泵的有效功率 由已知泵的2.原動機(jī)功率為200KW 泵的效率：五.原動機(jī)的選擇原則： 1.原動機(jī)必須滿足要求的功率； 2.選擇原動機(jī)時(shí)應(yīng)注意轉(zhuǎn)差率； 3.因注意原動機(jī)的起動力矩和起動電流；4.要注意輸送介質(zhì)和操作環(huán)境的易燃，易爆性； 5.原動機(jī)外形尺寸與原動機(jī)搭配合適，機(jī)組外形美觀，便于安裝和檢修。 因電機(jī)功率為200KW，且本乳化液泵多用于井下，為保安全，故選擇YB315L2-4型防爆電機(jī),轉(zhuǎn)速1480r/min。第三節(jié) 齒輪和軸的設(shè)計(jì)及校核一.一級變速的計(jì)算及校核 齒輪傳動的失效形式主要是齒的折斷和齒面的損壞。齒面的破壞又分為齒面的點(diǎn)蝕，膠合，磨損，塑性變形等。由于乳化液泵的齒輪封閉帶箱體中，并得到良好的潤滑，因此屬于封閉傳動。在封閉齒輪傳動中，齒輪的失效形式主要是齒面點(diǎn)蝕，齒面膠合，齒輪折斷。齒輪齒面膠合強(qiáng)度的計(jì)算是以限定接觸處的瞬時(shí)溫度的溫升，保證潤滑不失效為計(jì)算準(zhǔn)則，目前只在汽輪機(jī)，船舶等高速，重載傳動中試用，尚有待進(jìn)一步的驗(yàn)證和完善。故對一般的閉式齒輪傳動目前只以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞極限強(qiáng)度為計(jì)算準(zhǔn)則。為防止過載折斷和輪齒塑性變形，還要進(jìn)行短期過載的靜強(qiáng)度計(jì)算。接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算依據(jù) ，因此節(jié)點(diǎn)處的綜合曲率半徑值不是最小值，但該處一般只有一對齒嚙合，而且在節(jié)點(diǎn)方向附近的齒根往往先發(fā)生點(diǎn)蝕。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算是以受拉力為計(jì)算依據(jù)，因?yàn)楫?dāng)齒輪長期工作后，在受拉力和壓力將先后產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋發(fā)展、速度前者較慢，后者較快，故輪齒疲勞折斷通常是從受拉力開始發(fā)生。為了對輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行理論分析和計(jì)算 ，必須先確定齒根危險(xiǎn)截面的位置。確定齒根危險(xiǎn)部分的剖面的方法有很多，其中以兩直線與齒根圓角曲線相切，連接兩切點(diǎn)的剖面即為齒根的危險(xiǎn)剖面。下面就是對乳化液泵齒輪進(jìn)行強(qiáng)度較核。因傳動力矩較大，批量較小，故小齒輪用42SiMn，調(diào)質(zhì)處理，硬度229-286HBS，大齒輪用35SiMn，調(diào)質(zhì)處理，硬度196-255HBS，精度8級。齒寬系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表610=1.2。由已知：該齒輪是閉式直齒圓柱傳動，i=u=,受中等沖擊，單向工作，（一天24小時(shí)），工作情況如下：一天24小時(shí)，每天200天，使用年限一年。取二.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1.初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩 =98116N.mm齒寬系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-22取=1 接觸疲勞強(qiáng)度極限 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-22(i) =750MPa =700MPa小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-11初選接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)，最小安全系數(shù)為 ， 初步計(jì)算接觸許用應(yīng)力由圖623查取工作硬化系數(shù) = 因電機(jī)驅(qū)動工作機(jī)載荷平穩(wěn)，查機(jī)械設(shè)計(jì)表3-1得使用系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-7 =1.25動載系數(shù) =1.15齒向載荷分布系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 則 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-11，表3-2得 ， 取 傳動比i=初步計(jì)算小齒輪直徑d 取初步計(jì)算齒寬b 取小齒寬大齒寬m=取m=6.2.校核計(jì)算齒輪節(jié)圓直徑 圓周速度 驗(yàn)算 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整，否則調(diào)整后還應(yīng)再進(jìn)行驗(yàn)算。 3.確定傳動主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑d 中心距 齒寬 4.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒形系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-18 應(yīng)力修正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-19 彎曲疲勞極限 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-24（i）得 彎曲最小安全系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-12 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 彎曲壽命系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-13 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，按國家標(biāo)準(zhǔn)取，許用彎曲應(yīng)力 比較 ，應(yīng)按大齒輪校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。三.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.選擇軸的材料 選擇軸材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能查機(jī)械設(shè)計(jì)表19.1-1得 抗拉強(qiáng)度 屈服極限 彎曲持久極限 剪切持久極限 軸的許用彎曲應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計(jì)表2-7得 2.初步計(jì)算軸徑 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表2-6 C=110 考慮到軸端裝聯(lián)軸器需開鍵槽，將其軸徑增加4%-5%，故取軸的直徑為65mm. 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊表22.1-1，取工作情況系數(shù) 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 聯(lián)軸器的選擇 ：根據(jù)和查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表22.5-37取LH6彈性柱銷聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩3150； 許用轉(zhuǎn)速2800； 由于選取聯(lián)軸器的內(nèi)徑為65，故取最小軸徑為65。軸承的選擇：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)負(fù)表4.2選用深溝球軸承6214，則軸承各項(xiàng)系數(shù)為鍵的選擇：查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐表18-1選用，長45mm普通平鍵。要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的拆裝順序和固定方式。由于軸為齒輪軸，齒輪的左端，右端有軸肩，軸承。這樣齒輪軸的機(jī)構(gòu)就確定了。軸承對稱地安裝與齒輪軸的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合和軸承蓋固定。由機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊圖7-1-7，表7-1-16得具體尺寸如圖1.a所示。3.軸的較核計(jì)算齒輪受力直齒輪螺旋角 齒輪直徑 小輪 小齒輪受力轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 軸向力 畫齒輪軸受力圖 見圖a計(jì)算支承反力（1）水平面反力 得C點(diǎn)彎距D點(diǎn)彎距（2）垂直面反力 C點(diǎn)彎距 D點(diǎn)彎距 水平面受力圖 見圖c垂直面受力圖 見圖e畫軸彎矩圖水平面彎矩圖 見圖d 垂直面彎矩圖 見圖f 合成彎矩 C點(diǎn)合成彎矩 D點(diǎn)合成彎矩 軸受轉(zhuǎn)矩 許用應(yīng)力值由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-4，查得 應(yīng)力校正系數(shù) 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處 校合軸的強(qiáng)度 所以C截面和D截面安全。第四節(jié) 連桿尺寸的初步確定1.查機(jī)械設(shè)計(jì)大典 曲軸軸拐的直徑 = 取 查中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典表25.4-4，取連桿大頭軸瓦外徑壁厚連桿各部分尺寸的確定，查內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)表6-1，如圖1； 連桿大頭直徑 連桿大頭外徑 連桿座螺釘厚度 連桿體螺釘厚度 連桿小頭外徑 連桿小頭襯套內(nèi)徑 查機(jī)械設(shè)計(jì)大典取小頭襯套外徑連桿小頭直徑 連桿兩螺栓中心距 連桿座螺釘平均直徑 連桿體平均直徑 連桿體厚度 連桿長度 2.連桿質(zhì)量的確定 由以上尺寸可得，連桿小頭體積 連桿大頭體積 螺釘體積 連桿體的體積 連桿的總體積 連桿材料選用45鋼，其密度為 連桿的質(zhì)量 圖1第五節(jié) 曲軸的設(shè)計(jì)與較核 在往復(fù)泵中，曲軸是把原動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為柱塞往復(fù)運(yùn)動的重要部件之一。工作時(shí)，它將承受周期性的交變載荷，產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，因此也是曲軸連桿機(jī)構(gòu)中最重要的受力部件。一.曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1BRW315/31.5型乳化液泵的曲軸是兩支承五曲拐曲軸。因其支承少，使曲軸和機(jī)體的加工量減少，傳動端裝配也簡單；相反地，因曲柄錯(cuò)角為72的五拐二支承曲軸不能簡化為平面曲軸，故受力狀況復(fù)雜，剛度和強(qiáng)度較差，在同等條件下就顯得粗笨。2.曲軸各部件名稱 （1）.軸端 軸中心線與曲軸旋轉(zhuǎn)中心同心的軸向端部叫軸端。軸的外伸端叫前端。因前端一般均與原動機(jī)或泵外減速機(jī)相連，并做為總體扭矩的輸入端，故前端也叫輸入端。相對的另一端叫后端，也叫尾端。（2）.軸頸 包括主軸軸頸，曲柄頸。 主軸頸系指軸端上安裝主軸承（滾動軸承）或曲軸支承在機(jī)體主軸承上的部件。曲柄頸是指曲柄上與連桿大頭連接的部件（也叫連桿軸頸），他與主軸頸不同心。 （3）.曲拐，曲柄，曲柄半徑 曲軸上連接主軸頸和曲柄頸或兩相鄰曲柄銷的部位，叫曲柄。前者又稱為短頸，后者又稱為長頸。曲柄和曲柄頸的組合體稱為曲拐?？拷鬏S頸的曲拐較短，又叫短拐；連接兩曲柄頸的較長的，叫長拐。由主軸頸中心到任意曲柄頸中心的距離稱為曲柄半徑。3.曲拐布置或曲柄錯(cuò)角選定 曲軸的拐數(shù)和曲柄錯(cuò)角主要取決于泵的形式，聯(lián)數(shù)和作用數(shù)的選擇。曲柄錯(cuò)角選擇還應(yīng)該考慮到有利于流量不均勻（性）度，慣性力和慣性力矩的平衡并有利于兩主軸頸處撓曲變形相接近。因此對于五聯(lián)單作用泵，錯(cuò)角均為72度。 4.曲軸支承和軸承的選擇 五拐曲軸大多為兩支承的，支承處安裝主軸承。二支承五拐曲軸的剛度較差，主軸承處的主軸頸變形，傾角較大，故主軸承多采用允許傾角較大的調(diào)心滾子軸承。主軸軸承型號23028C/W33。5.軸頸 由于制造工藝的原因，短在曲軸的軸頸一般均制成實(shí)心圓柱體。BRW315/31.5乳化液泵曲軸即采用這種實(shí)心圓柱體形式，因此是鍛件。6.曲柄 往復(fù)泵曲軸常采用的曲柄外形有橢圓形，圓形和矩形三種形式。其中BRW315/31.5乳化液泵采用圓形，起特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，有利于曲軸平衡；加工方便；但材料利用率次于橢圓形曲柄。成形方法：一般為鍛造成形，也有用棒料車削而成的。這種曲軸外形適用于小批量生產(chǎn)各種類型泵，特別是多支承曲軸圓形曲柄可兼作中間支承頸。曲柄設(shè)計(jì)原則總是盡肯能的將曲柄不 影響強(qiáng)度的多余金屬去掉，以減少曲柄重量，減少旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量。7.過渡圓角當(dāng)泵工作時(shí)，軸頸與曲柄頸連接處最容易形成應(yīng)力集中，而導(dǎo)致曲軸早期破壞，因此在此處采用圓滑過渡的圓角以提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。過渡圓角常見形式有單圓弧過渡圓角和雙圓弧圓角、內(nèi)凹過渡圓角。BRW315/31.5乳化液泵采用最常見的是過渡圓角，我設(shè)計(jì)采用單圓弧過渡。 這種過渡圓角的特點(diǎn)是：可減少軸頸與曲軸相連處的應(yīng)力集中，疲勞強(qiáng)度較高，并便于軸頸和圓角部分的加工。其中r=(0.05-0.1)D式中D為曲柄頸直徑。r1t1,t1由具體結(jié)構(gòu)決定，但不應(yīng)小于2mm。圓角面光潔度0.8。過渡圓角設(shè)計(jì)是應(yīng)注意： 圓角半徑越大，應(yīng)力集中就越小，曲軸疲勞強(qiáng)度就越高；但軸頸有有效工作長度變短且圓角制造質(zhì)量也難保證，因此應(yīng)合理選取。 軸頸圓柱面和過渡圓角表面應(yīng)為一次磨成，保證銜接處過渡平滑。對重要曲軸、圓角表面應(yīng)施以滾壓，以提高疲勞強(qiáng)度的范圍。 同一曲軸上的圓角，包括軸頸突然變化處的圓角r1應(yīng)盡量取同一圓角半徑，以利于加工。8.軸端 軸前端一般與皮帶輪、齒輪、聯(lián)軸器等連接，連接必須可靠。軸端見形式是：前端多為圓柱體或圓錐體，后端多為圓柱體。圓柱軸端加工方便，但拆卸較困難。圓柱面配合一般為H7/K6、H7/js6，光潔度0.8。軸端有中心孔，一般取GB145-1985選取60度中心孔。 9.曲軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則 （1） 曲軸各部件的尺寸和形狀應(yīng)在保證強(qiáng)度和剛度的條件下確定，不影響強(qiáng)度和剛度的部件只要是制造工藝允許并易于實(shí)現(xiàn)的就應(yīng)當(dāng)去掉，以便于減輕重量。另外工作表面尺寸應(yīng)考慮到相關(guān)文件（軸承內(nèi)孔等）尺寸和尺寸數(shù)列的標(biāo)準(zhǔn)化，最后進(jìn)行圓整； （2）曲柄、曲軸頸尺寸和形狀、曲柄半徑、曲柄間錯(cuò)角以及曲柄頸軸間距應(yīng)均等，兩主軸頸間距也盡可能小，并盡量使主軸間距小的同時(shí)盡可能（減小）對曲軸幾何中心的不對稱，以利于泵運(yùn)轉(zhuǎn)是慣性力矩的平衡。 （3） 曲軸各工作表面過渡圓角在條件允許下應(yīng)力要求做好表面硬化處理并有足夠的尺寸精度和表面光潔度以減少應(yīng)力集中，提高各工作表面耐 磨性和疲勞強(qiáng)度。 （4）曲軸各部件形狀尺寸選擇還應(yīng)考慮到制造和拆裝維修方便。如圖2。 圖2由于BRW315/31.5型乳化泵為低速泵，曲軸材料選用45鋼 ;10.確定各軸段的尺寸曲軸曲拐的直徑查中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典 表21.1-21.8 曲柄短臂 r=0.5S 到角 （1）曲軸個(gè)軸段直徑的確定由d得軸段L的直徑最小，軸段K、A上分別安裝調(diào)心滾子軸承，所以其直徑必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，由中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典表24.4.6選用調(diào)心滾子軸承，其，故取軸段K、A直徑，軸段J、B為軸肩，所以，軸段I、G、M、D、E、C為軸柄，軸段D、F、H、N、P為軸拐的直徑，它與連桿大頭連接，其直徑應(yīng)當(dāng)有連桿大頭內(nèi)徑來定，所以確定其內(nèi)徑。（2）曲軸各軸段長度的確定 圖3 如圖3 軸段L安裝大齒輪，所以其長度為109mm,軸段A、K安裝調(diào)心滾子軸承，故取該軸段長度為53mm，所以；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間就留有一定間距，取間距為10mm，為保證軸承安裝在想體軸承座孔中，并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為2mm，所以軸段B、J長度為12mm；軸段C、I為曲軸中的短臂，根據(jù)計(jì)算出的b值確定其長度為60mm；為了防止連桿與曲軸端面不相碰，連桿徑與曲柄之間應(yīng)當(dāng)留有一定的間隙，取間隙為2mm；軸段D、F、H、N、P為連桿徑，它與連桿大頭連接，所以其長度應(yīng)當(dāng)由連桿大頭的厚度來定，取其長度為66mm；軸段E、G、M、O為曲軸的長臂，根據(jù)b值取該段的長度為65mm.二.曲軸的受力分析及其校核曲軸的受力十分復(fù)雜。除了作用在曲軸上的重力是恒定不變的，其他如連桿力、慣性力、原動機(jī)驅(qū)動扭矩和支座外力間的縱向、橫向、扭轉(zhuǎn)振動慣性矩都將隨著轉(zhuǎn)動角的變化而變化。此外，曲軸還要受到支座變形、加工不同軸度、使用中因軸徑磨損等原因造成的附加載荷。要想把曲軸所有受立情況考慮進(jìn)去，是很難做到的。在實(shí)際分析、計(jì)算時(shí)，常常是忽略那些次要的因素，抓住主要因素予以考慮。為此，在分析、計(jì)算曲軸受力，通常做下列假設(shè)：把多支承曲軸看作是以住軸承中點(diǎn)分開的分段的簡支梁并把曲軸視為絕對剛性系統(tǒng)；把主軸頸中點(diǎn)既看成是支承點(diǎn)，又看成是集中支承力的作用點(diǎn)；連桿力和旋轉(zhuǎn)慣性力，看作是集中力并作用在曲軸頸中點(diǎn)；略去除作用在軸頸上的其它各連聯(lián)間作用力的影響，也略去因加工精度，裝配質(zhì)量以及因使用后磨損、熱變形等造成的附加載荷。除此之外，當(dāng)柱塞力很大時(shí)，在計(jì)算是也可以略去重力和摩擦力。根據(jù)以上假設(shè)對BRW315/31.5曲軸進(jìn)行受力分析與計(jì)算，它的主要參數(shù)如下：最大設(shè)計(jì)流量：最大設(shè)計(jì)排壓：曲軸轉(zhuǎn)速： 柱塞行程： 滑塊質(zhì)量： 連桿質(zhì)量： 柱塞質(zhì)量： 1.曲軸受力分析在上述假設(shè)條件下，作用在兩支承點(diǎn)五拐曲軸上的力有：作用在曲柄頸中點(diǎn)的集中力（切向力和徑向力和旋轉(zhuǎn)慣性力）；作用在主軸上的支承反力、；作用在輸入主軸頸上的總扭矩M。2.曲軸外力的計(jì)算坐標(biāo)系的選擇：在兩主軸頸支承力作用點(diǎn)處選取固定坐標(biāo)系X-Y-Z；X軸前后軸向前端（A點(diǎn)）為正方向。Y軸垂直向上，按右手法則確定曲軸前后兩端以外的坐標(biāo)，將隨曲軸旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，X軸將始終處于任一曲拐作用的平面內(nèi)，并沿曲柄中心線從前端順次移動，Y軸將和X軸一樣，始終處在任一曲拐所在平面內(nèi)，并按右手法則與X軸垂直，Z軸自然應(yīng)始終垂直于各曲拐所在的平面并與X、Y軸保持右手法則的關(guān)系。作用在任一曲柄上的外力F1、F2如下圖所示： 曲軸坐標(biāo)系的選擇如下圖4所示作用于主軸頸上的支承反力、以及力矩M和各尺寸如下圖4所示曲軸的內(nèi)力計(jì)算 曲軸內(nèi)力的計(jì)算任務(wù)在于確定各預(yù)選截面的彎矩、扭距和軸向力，為以后強(qiáng)度校核提供依據(jù)。曲軸外力計(jì)算（1）往復(fù)慣性力其中 低速泵取大值 （2）旋轉(zhuǎn)慣性力（3）柱塞力 （，為泵的最大排壓） （，計(jì)算時(shí)設(shè)）（4）綜合柱塞力（5）連桿力 由往復(fù)泵設(shè)計(jì)表4-4查得 （6）徑向力由表4-6查得 （7）切向力由表4-5查得（8）輸入扭矩（9）在坐標(biāo)z向的投影（10）在坐標(biāo)y向的投影（11）軸前端C點(diǎn)處的載荷（由傳動方式造成的附加載荷）（12）軸前端A點(diǎn)的支反力 （13）軸尾端B點(diǎn)的支反力 （14）支反力在垂直于曲柄中線方向的投影 （15）支反力在平行于曲柄中線方向的投影 （16）在垂直于曲柄中線方向的投影 （17）在平行于曲軸中線方向的投影 （18）在垂直于曲柄中線方向的投影 （19）在垂直于曲拐中線方向的投影 （20）在平行于曲柄中線方向的投影 （21）在平行于曲拐中線方向的投影 （22）在垂直于，曲柄銷中線連線方向的投影 （23）在垂直于，曲柄銷中線連線方向的投影 由以上公式計(jì)算數(shù)據(jù)列入下表得300.302-150.151-150.151-150.151-150.151334.895334.895334.895-150.151-150.151-8042.48-8042.480-150.151-150.1510-7742.178-8192.63-150.151-150.151-150.151300.302-7742.17850665.4-1163-150.151-150.1512268037046.7-851-150.151-150.151013524.02-2377.815328.1-2566.7-43519.4-50585.7-2355.49-62071.8-3155.547110015995-20542-63294426832575-4817-6329-106881701620953-14625481735929-4074525802-3061815995-13478-2516-2054247901575244268-26305-1796332575-20458-1211600-376894079-322821759-2355-176321759-2355-23553.曲軸的校核 由于曲軸是承受交變載荷，其破壞形式多半是由疲勞引起的，因此，在通常的情況下，應(yīng)按疲勞強(qiáng)度校核。為了簡化計(jì)算過程，往往把曲軸所受載荷看成是內(nèi)應(yīng)力幅等于最大內(nèi)應(yīng)力的對稱循環(huán)載荷，略去應(yīng)力集中和尺寸系數(shù)對計(jì)算結(jié)果的影響而代之以選用較大的安全系數(shù)，這樣一來，就可使復(fù)雜的疲勞強(qiáng)度校核具有靜強(qiáng)度校核的簡單形式，即用靜強(qiáng)度校核代替疲勞強(qiáng)度校核；由于曲軸上各軸頸與曲柄相接的過度圓角處存在著高度的應(yīng)力集中，也是曲軸最容易產(chǎn)生疲勞破壞的地方，因此，在類似于這些地方，有是就必須采用包括考慮應(yīng)力集中系數(shù)和尺寸系數(shù)在內(nèi)的疲勞強(qiáng)度校核了。 （1）靜強(qiáng)度校核靜強(qiáng)度校核的一般式為兩支點(diǎn)五拐曲軸軸頸上各截面應(yīng)力計(jì)算有如下特點(diǎn)：沒有軸向()繞z軸和繞y軸的抗彎斷面模數(shù)相等且與繞x軸的抗扭斷面模數(shù)存在這樣的關(guān)系：上式中因此靜強(qiáng)度校核一般式寫為 式中分別是校核截面繞y軸繞z軸的彎矩和繞x軸的扭矩； 分別是校核截面繞z軸的抗彎斷面模數(shù)和繞x軸的抗扭斷面模數(shù)。 = = 曲軸材料的對稱彎曲疲勞強(qiáng)度，當(dāng)曲軸材料為45號鋼時(shí)，；由以上數(shù)據(jù)計(jì)算得 。（2）疲勞強(qiáng)度校核對于曲軸上必須考慮應(yīng)力集中的截面，應(yīng)校核疲勞強(qiáng)度。對于9點(diǎn)截面，內(nèi)力大，也有過渡圓角，下面對9點(diǎn)截面計(jì)算疲勞強(qiáng)度校核。疲勞強(qiáng)度校核的一般式為：校核截面在曲軸旋轉(zhuǎn)一周的過程中繞z軸的最大彎矩、最小彎矩和繞x軸的最大扭矩和最小扭矩：對于截面9對應(yīng)的相位是對應(yīng)相位是由往復(fù)泵設(shè)計(jì)表5-13得 則 則對應(yīng)的相位是對應(yīng)的相位是 則 =-105975.62 則 由以上計(jì)算得由表5-14得 45號鋼 由往復(fù)泵設(shè)計(jì)圖5-41得 由圖5-40得由往復(fù)泵設(shè)計(jì)表5-12得 45號鋼由以上計(jì)算數(shù)據(jù)得 把得 截面9的疲勞強(qiáng)度符合要求，此處的截面應(yīng)力最大，因此其他截面與此相