课程设计--螺杆式粉料供料装置的设计.doc

目录一、课程设计的目的及意义1二、设计题目：螺杆式粉料供料装置的设计1三、设计任务23.1、设计参数23.2、设计内容23.3、设计要求23.4、设计任务23.5、上交资料3四、设计方案拟定和分析3五、机构设计3 5.1、电动机选取3 5.3、螺杆的结构尺寸5 5.3.1、螺杆的材料5 5.3.2、螺杆的参数确定6 5.3.3、螺杆强度校核：7 5.4、离合器的选用7六、设计总结9参考文献11 螺杆式粉料供料装置的设计（）一、课程设计的目的及意义自动机械设计这门课程是机械专业的一门主要专业课程，学习完这门课程之后同学们在脑中应该对机械系统设计有一个总体的框架。为了加深对这门课程的更深入的理解及运用，充分发挥创造性思维和想象能力，灵活应用各种设计方法和技巧，以便设计出新颖、灵巧、高效的机械产品，培养学生对理论知识的综合应用能力和实践动手能力，安排课程设计这一教学实践环节。通过课程设计进一步培养学生的设计能力、理论联系实际的能力，同时巩固复习前面学过的理论知识，为后续的毕业设计打下一定的理论基础。二、设计题目：螺杆式粉料供料装置的设计该机的工作原理：该压力成型机用于实现对粉末材料进行压力加工而达到成型的目的，并能实现自动出料以便于完成后续工作。粉末压力成型机如图所示。为了对粉末压力成型机供料，采用螺杆式供料机构实现间歇供料。三、设计任务3.1、设计参数（1）压力成型机的生产率 80 件/ 分钟；（2）产品的尺寸： LBH20010050mm（3）粉末材料密度： （4）在0.5s内的时间内必须完成供料。3.2、设计内容（1）根据生产率及工艺要求，确定螺杆的转速； （2）设计螺杆的结构尺寸等；（3）选择并确定合适的离合器；（4）计算该供料机构的生产率；（5）计算驱动功率，选择合适的电动机。3.3、设计要求课程设计是一必修的实践性教学环节，所有学生必须重视、认真对待，必须独立按时完成课程设计任务，遵守设计纪律，严禁雷同、抄袭。图纸要求：使用计算机软件绘图，注意装配图、零件图的标注内容及格式，要求标注完整、规范，结构合理。说明书要求：按照陕西科技大学课程设计的格式规范，内容详实，分析合理，计算又据，数据可靠。3.4、设计任务（1）该机构的装配图（含箱体）。（2）螺杆、料槽、搅拌器等的相关零件图。（3）图纸量最少为1张装配图和3张零件图。3.5、上交资料（1）课程设计说明书（统一左侧装订）（2）相关设计图纸（3）陕西科技大学课程设计评分表（网上下载，不与说明书装订在一起，填写完整的设计题目，姓名等相关资料，并注意评分表下面的日期为2012年）四、设计方案拟定和分析螺杆式供料机构结构如图所示：螺杆设置在料斗导管中，由离合器实现其与驱动装置的结合与脱开，当螺杆转动时，物料填充进入定截面螺旋槽中随螺杆的转动，物料不断的填充输送，最后由出料口落入容器中 。只要控制螺杆的转数（时间），即可完成定量供料。螺杆和搅拌器可将结块物料破开。为保证供料的准确性和稳定性螺杆必须经过精加工，螺杆外径和导管内景间配合间隙要适当，在导管内的螺距数应大于5个。要求比较高。五、机构设计5.1、电动机选取电动机选择的参考因素主要包括：电动机型式、电压与转速；电动机型式种类；电动机防护型式的选择；电动机电压和转速。根据本次设计中电动机使用在压力成型机上，选择Y系列三相异步电动机，具有国际互换性的特点，且易于启动。根据设计参数（1）知压力成型机生产率80件/分钟，且转盘设计有四个下料位置，所以转盘转速达到20转/分钟即可。根据设计参数 (2) 产品尺寸：LBH=20010050mm一件产品的体积为V=1000立方厘米根据设计参数（3）粉末材料密度： 一件产品的质量为m=1000107. 510=7.5kg设计出料口(即下料位置)到转盘中心的距离为400mm,则转矩为:T=7.5kg10N/kg0.4m=30Nm每次运动循环转盘上有3个位置装有物料转动，所以功率为:P=3Tn=33020=1800w=1.8kw查机械零件手册，可选取电动机如下表：机座号同 步 转 速（r/min）300015001000750600功 率（kw）90L2.21.51.1-100L132.21.5112M442.2132S15.55.532.2考虑传动过程中的功率损耗，所以选择机座号132S1，转速750r/min,功率2.2kw的Y系列三相异步电动机，可满足要求。5.2、确定螺杆转速压力成型机生产率80件/分钟，即Q=80件/min由于螺杆供料一次即就生产一件产品，所以一件产品的质量也就是螺杆一次供料量，即： G=7.5kg又由分析可知螺杆式供料机构的生产能力Q=807.5=600kg/min根据公式Q=Gn 可得螺杆转速n=Q/G=6007.5=80 r/min由（4）知在0.5s内必须完成供料，故取工作循环时间T=0.5s，因此供料一次螺杆的转速n=Tn/60=0.58060=0.67r由式G=V n 可得每圈螺旋槽容积 V=7.5(7.510)0.67=1.4910cm5.3、螺杆的结构尺寸5.3.1、螺杆的材料螺杆常用材料的性能要求为：机械强度好，耐腐蚀和抗磨性能好，加工性能好，取材容易。目前，我国常采用的螺杆材料有45钢、40Cr、氮化钢（38CrMoAl）、高温合金等，为了提高耐磨能力和基体金属的性能，近年来采用在螺杆表面喷涂碳化钛和对螺杆进行离子氮化处理等技术。45钢价格便宜，加工性能好，但耐磨性较其他差，热处理为调质HB220-270,高温淬火HRC45-48。40Cr在性能上优于45钢，但往往要镀上一层硌来提高耐磨性，镀层要求高，太薄易磨损，太厚易剥落，剥落后反而加速腐蚀，目前使用较少。氮化钢（38CrMoAl）综合性能较好，一般氮化层达0.4-0.6mm，但其抗氯化氢腐蚀的能力低，且价格昂贵。高温合金材料最优，不用镀层，主要用于注塑机且是无菌螺杆。本次设计是粉末压力成型机，所以选用性价比合理的45钢即可满足要求。螺杆的工艺设计a 氮化硬度：HB220-227b 表面粗糙度：Ra1.0mmc 螺杆直线度：0.016mm5.3.2、螺杆的参数确定在螺杆计量中，螺杆的螺旋常采用矩形截面螺旋。根据经验，螺杆的螺旋升角一般取=17.7。由于螺杆的螺纹为矩形，根据矩形螺纹的特点，牙型为正方形，牙型角=0，但牙根强度弱，由此可计算螺杆直径并进行螺牙强度校核。 基本参数：D螺杆直径，即中径 D-螺杆大径 D-螺杆小径 s螺距 t螺槽深度 L一圈螺旋周长计算螺杆直径:对矩形截面螺旋来讲，t=s/2由图知，s=Dtan L=D/cos 又由前可知每圈螺旋槽容积 V=210cm则由公式V=stL/2可得V=0.25(D)tan/ cos所以经计算得出D=121.60mm，经圆整取125mm。故可解得L=412.21mm，s=125.33mm，t=62.66mm再由公式D=( D+ D)/2 和公式D= D+2t可得D=D-t=62.34mm;取整为63mm D=65+270=205mm,取整为210mm5.3.3、螺杆强度校核：该螺杆用于立式压力成型机，所受载荷主要是物料所施加轴向力，且受力主要是螺牙，故对螺牙进行强度校核。45钢的屈服极限为=340N/，许用应力/(35)=68113.33 N/,取=100 N/。许用弯曲应力=（1.01.2）=90108 N/，取=100 N/。剪切应力=0.6=60 N/。弯曲强度条件：=/，L=(D-D)/2=30mm为弯曲臂力，b=0.5s=62.67mm为螺纹牙根厚度，F/u为每圈螺纹所承受的平均压力，f/u=Vg=1.49107.5109.8=109.515N将已知数据代入上式中得剪切强度条件：/将已知数据代入上式中得从而得出结论，设计满足要求。5.4、离合器的选用离合器按工作原理分为牙嵌式、摩擦式和电磁式三类。牙嵌式离合器结构简单，外形尺寸小，一般用于转矩不大，低速接合处，材料常用低碳钢表面渗碳，硬度5262HRC，或中碳钢表面淬火，硬度4854HRC，但是牙嵌式离合器只应用于两周静止或者转速很小的结合或分离，否则牙齿可能会因撞击而折断！牙数一般为360。 摩擦式离合器利用接触面间的摩擦力传递扭矩，分为单片式和多片式。为提高传递转矩的能力，通常采用多片摩擦式。有润滑剂的称为湿式，无的称为干式。与牙嵌式相比有以下优点：可以在任何转速下接合或分离；过载时摩擦片打滑，能保护其他零件；接合稳定，冲击和振动小。但是相对滑动引起发热与磨损，从而损耗能量！电磁摩擦离合器可实现远距离操纵，动作迅速，没有不平衡的轴向力，广泛应用于数控机床。本次设计螺杆转速较低，可选用单盘摩擦离合器。离合器摩擦片尺寸系列和参数（即GB1457-74）外径D/mm160180200225250280300325350内径d/mm110125140150155165175190195厚度h/mm3.23.53.53.53.53.53.53.54 螺杆设计中，螺杆的小径D=63mm，由上表可取内径为110mm的离合器摩擦片。六、设计总结 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关粉料供料方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获龋最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可! 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。 我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能