湿法制粒机减速器设计论文 (上).doc

成人高等教育 毕业设计（论文）题 目 高效湿法混合制粒机的 减速箱改造设计 学 院 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化年 级 级 姓 名 指导教师 （ 年6月）广东工业大学继续教育学院制高效湿法混合制粒机的减速箱改造设计摘 要在湿法制粒中，必须要有适当平稳转速和高效的制粒效率，而影响上述条件的就是制粒设备中，从电机到机械传动部分的重要过程，即减速器的机械传动。GHL型高效湿法混合制粒机采用一级立轴式蜗杆蜗轮减速器，对工作效率而言，一级蜗杆蜗轮减速器由于齿面间存在较大的滑动速度，因此，摩擦损耗大，传动效率低。对维修方面而言，由于一级蜗杆蜗轮减速器的体积过大，造成设备维修时困难。因此，有必要对GHL型高速湿法混合制粒机的减速器进行重新设计改造。圆锥圆柱齿轮减速器是现代机械中应用广泛的一种传动形式，它主要适用于输出轴必须垂直布置的场合中。由于是二级传动，因此较平稳，准确可靠。箱体外型较小，重量轻，结构紧凑。综述以上优点，刚好符合GHL型高效湿法混合制粒机的改造要求。当今的减速器是向着大动率，大传动比，小体积，高机械效率，以及使用寿命长的方向发展。随着近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加精度，加工效率得到提高，减速器内的齿轮，传动轴，箱体等的制造更加精密化、标准化、模块化，伴随着机械设备更加精确与完美。关键词 ：圆锥圆柱齿轮减速器、齿轮、传动轴、箱体、轴承High wet granule attaining the reducer designAuthor: Mo moTutor: Zhaoyong HuABSTRACT In the wet granule, must have appropriate steady speed and high efficiency, and granulating effect of the above conditions is granulating equipment, mechanical transmission from the motor to process, the important part of the mechanical transmission gear reducer. GHL type high wet attaining grain machine adopts worm gear reducer primary vertical shaft type of work efficiency, level of worm gear reducer gear tooth surface due to exist between the speed of sliding friction loss is big, therefore, the efficiency is low, the transmission. For maintenance, the worm gear reducer volume 1, when too much equipment maintenance. Therefore, it is necessary to GHL type high wet granule attaining the reducer redesigned transformation.Taper - cylindrical gear reducer is widely used in modern machinery of a kind of transmission, it mainly applies to the output shaft must vertical layout.Due to a secondary transmission, therefore is smooth, accurate and reliable. Box shape smaller, light weight, compact structure.With advantages, just above the review GHL type high wet attaining the reconstructive requirement. GrainTodays rate of big move towards the speed reducer is big, small size, high transmission efficiency, long service life and the development direction. With the modern computer technology and the development of numerical control technology, mechanical and precision machining efficiency and improve the transmission gear reducer, in case of manufacturing, precision, standardization, more modular, with more accurate with perfect equipment.Key words: tapered gear reducer, gear - cylindrical gears, bearings, box, shaft目 录摘要.IIABSTRACTIII目录.1 绪论.11.1湿法制粒的概述.11.2 GHL型高效湿法混合制粒机的工作原理.11.3 GHL型高效湿法混合制粒机的特点与应用.21.4 减速器设计改造的意义.31.5论文的主要工作.32 减速器传动装置的总体设计.42.1确定参数. 42.2总体结构的确定.42.3电动机的选择与分配传比.43 减速器的V带轮与齿轮设计.73.1 减速器的V带轮.73.2 齿轮传动设计. 93.2.1高速级圆锥齿轮（级）. 93.2.2低速级齿轮设计（级）. 124 减速器传动轴的设计 . 174.1输入轴的设计. 174.1.1选择材料与初步估算最小轴径 . 174.1.2轴的径向尺寸确定 . 174.1.3轴的轴向尺寸确定 . 184.2 中间轴的设计 . 184.2.1选择材料与初步估算最小轴径 . 184.2.2轴的径向尺寸确定. 194.2.3轴的轴向尺寸确定. 204.3 输出轴的设计 . 204.3.1选择材料与初步估算最小轴径. 204.3.2轴的径向尺寸确定. 214.3.3轴的轴向尺寸确定. 214.3.4输出轴的校核 . 224.4 各轴的轴承校核. 254.4.1校核输入轴的轴承. 254.4.2校核中间轴上的轴承. 274.4.3校核输出轴的轴承. 31总结. . 36致谢. . 37参考文献. . 38151 绪 论1.1 湿法制粒的概述制粒操作使颗粒具有某种相应的目的性，以保证产品质量和生产的顺利进行。如在颗粒剂、胶囊剂中颗粒是产品，制粒的目的不仅仅是为了改善物料的流动性、飞散性、黏附性及有利于计量准确、保护生产环境等，而且必须保证颗粒的形状大小均匀、外形美观等。而在片剂生产中颗粒是中间体，不仅要改善流动性以减少片剂的重量差异，而且要保证颗粒的压缩成型性。制粒方法有多种，制粒方法不同，即使是同样的处方不仅所得制粒物的形状、大小、强度不同，而且崩解性、溶解性也不同，从而产生不同的药效。因此，应根据所需颗粒的特性选择适宜的制粒方法。在医药生产中广泛应用的制粒方法可以分为三大类：湿法制粒、干法制粒、喷雾制粒，其中湿法制粒应用最为广泛。而湿法制粒包括挤压制粒、转动制粒、流化制粒和搅拌制粒等湿法制粒是在药物粉末中加入黏合剂，靠黏合剂的桥架或黏结作用使粉末聚结在一起而制备颗粒的方法。湿法制成的颗粒经过表面润湿，具有颗粒质量好，外形美观、耐磨性较强、压缩成型性好等优点，在医药工业中应用最为广泛。湿法制粒原理 湿法制粒首先是黏合剂中的液体将药物粉粒表面润湿，是粉粒间产生黏着力，然后在液体架桥与外加机械力的作用下制成一定形状和大小的颗粒的方法。经干燥后最终以固体桥的形式固结。图1.1湿法制粒原理1.2 GHL型高效湿法混合制粒机的工作原理高效湿法混合制粒机是引进国外最新工艺技术的制粒设备，能一次完成混合，加湿，制粒等工序。生产效率高，制粒效果好，无交叉感染，并符合国际GMP标准。高效湿法混合制粒机由制粒锅，机械传动部分（减速箱），出料机构，电器，操作部分，切碎器（辅助搅拌）和搅拌浆组成。如图1.2所示。高效湿法混合制粒机工作原理:将多种粉状物料进入制粒容器（6）内，在操作屏幕（10）上关好制粒倉盖（7）；开动搅拌电机（11），通过减速箱（1）减速，在搅拌桨（5）的作用下，使到物料混合均匀；然后快速通入粘合剂或熔融剂，与粉状物料聚集成为料快，开启制粒电机（9），使高速切粒刀（8）将料块粉碎为颗粒；再打开出料气缸（4），湿颗粒在搅拌浆的离心作用下推出料口（2）。图1.2高效湿法混合制粒机结构图1.3 GHL型 高效湿法混合制粒机的特点与应用1）整机由可编程序控制（人机界面选件），统一工艺，确保质量稳定，亦可进行手动操作，便于摸索工艺参数和流程。 2）搅拌桨与切割刀均采用变频调速，易于控制颗粒大小。 3）转动轴腔充气密封，消除了粉尘粘结现象。带自动清洗功能。 4）圆锥形料槽，使物料翻滚均匀。槽底为夹层，内置水冷循环系统，恒温性能比一般气冷系统好，提高了颗粒质量。 5）锅盖自动提升，出料口与干燥设备相匹配，大机型自带扶梯，便于操作。 6）搅拌浆装拆方便，而且密封性好。更有利于浆和锅体清洗。 7)出料口为圆弧型，杜绝了死角。适用于医药、化工、食品等行业中粉与粉之混合、粉与粘合剂之造粒。1.4减速器设计改造的意义因为GHL型 高效湿法混合制粒机采用单级蜗杆减速器（蜗杆侧置式，蜗轮垂直布置）。这种减速器当蜗杆圆周速度太大时，油的扰动损失较大，一般用于圆周速度小于4m/s的情况。而且齿面间存在较大的滑动速度，因此摩擦损耗大，传动效率较低。安装时，如果出现蜗杆轴线偏离蜗轮轴线情况，容易出现蜗轮齿面一半出现磨损严重的失效形式。而且箱体比较大，造成维修时拆卸困难。综述以上原因，所以对GHL型 高效湿法混合制粒机的减速器进行设计改造。考虑到GHL型 高效湿法混合制粒机搅拌浆在制粒容器内必须垂直布置，所以改造为立轴式二级圆锥圆柱齿轮减速器。圆锥圆柱齿轮减速器为二级传动，承载能力强，体积小，噪声低，适用于输入轴、输出轴成直角布置的机械传动中，从结构上保证能进行轴向调整。1.5论文的主要工作论文的主要工作是把GHL型 高效湿法混合制粒机的单级蜗杆减速器改造设计成立轴式二级圆锥圆柱齿轮减速器。根据根据资料确定参数，然后根据参数进行论文设计。首先选定电机，分配各级的传动比。然后根据传动比设计V带轮和齿轮，齿轮传动分为高速级和低速级。高速级为圆锥齿轮传动，低速级为斜齿轮传动。再设计各传动轴，包括计算轴的轴径和长度，轴上所安装的零件，还有选定轴承和校核轴承等等。再设计箱体，画齿轮和轴的零件图和圆锥-圆柱减速器的转配图。2 减速器传动装置的总体设计2.1确定参数根据广州市星群药业股份有限公司的设备档案确定基本参数。GHL-250高效湿法混合制粒机的电机功率为18.5KW，搅拌浆的速度为0-170rmp,切碎刀电机功率3.3/4.0kw,切碎刀转速为1250/2870rpm,有效容积为250L,每批可制湿颗粒80KG，每批制粒时间为8-10min。2.2总体结构的确定高效湿法混合制粒机搅拌浆在制粒容器内必须垂直布置，所以改造为圆锥圆柱齿轮减速器，如图2.1所示。由电机转速通过V带轮的加速，再通过减速器减速，从而达到所需要的转速。主要设计有，V带轮，输入轴，中间轴，输出轴，一对圆锥齿轮，一对斜齿轮，轴承的选用与校核。图2.1减速器总体结构图2.3电动机的选择与分配传动比1） 根据挤塑机的工作环境条件，选用卧式封闭型Y系列（IP44）三相异步电动机。2）电动机转速选择查文献4,表1取V带的传动比范围,圆锥圆柱齿轮减速器传动比范围为。所以总传动比的合理范围。所以电动机转速的可选范围符合这一范围的同步转速有1000，1500和3000。由文献3,表20-1选择电动机型号为Y180M-4，额定功率为18.5kw，满载转速为。3）计算传动比V带轮的传动比取由4，P18可知，圆锥齿轮传动比约为，考虑到小圆锥必须浸泡在润滑油里，所以高数级的转动比为。所以低数级的转动比为4）计算各轴的动力参数计算各轴的功率由文献3,表2-4查得，V带轮的效率为0.95,齿轮效率为0.97，滚动轴承效率为0.99。所以各轴的功率为：计算各轴的转速计算各轴的转矩 3 减速器的V带轮与齿轮设计3.1 减速器的V带轮1）确定计算功率功率P由文献1,表5-9，取工况系数。所以2）选择V带型号根据文献1,图5-11a，选SPA型V带。3）确定带轮的基准直径，。 选取小带轮的基准直径，由文献1,图5-11a及1,表5-4，选取小带轮的基准直径=125mm。 验算带的速度所以在525m/s内合适。确定大带轮的直径 查文献1,表5-4，取大带轮基准直径=250mm.4）确定中心距与基准长度初选中心距，由文献1,式5-24得所以取中心计算带的基准长度，由文献1,式5-24得 =1645mm查文献1,表5-2，取确定中心距a，由文献1,式5-25计算实际中心距由文献1,式5-26确定中心距调整范围 5）验算小带轮包角，由文献1,式5-11得=因为=，所以小带轮包角合适。6）确定V带的根数z查文献1,表5-8b得，时单根SPA型V带的额定功率分别为5.15KW和5.33KW，用线性插值法求=2940r/min时的额定功率值查文献1,表5-10b得查文献1,表5-11得包角系数查文献1,表5-12得长度系数计算V带根数z ，由文献1,式5-28得 所以取V带根数为4根7）计算单根V带初拉力，查文献1,式5-29得Q由文献1,表5-6查得q=0.068）计算对轴的压力9）确定带轮的结构尺寸小带轮基准直径=125mm，采用实心式结构，设计从略。大带轮基准直径=250mm，采用孔板式结构，结构从略。3.2齿轮传动设计3.2.1高速级圆锥齿轮（级）1）选定圆锥齿轮类型，精度等级，材料及齿数。选用圆锥齿轮圆柱齿轮传动（软齿面）。高效湿法混合制粒机的减速箱为一般用减速箱，查文献1,表7-10,选用齿轮传动精度为8级。材料选择：因要结构紧凑，载荷有轻冲击，所以由文献1,表7-10得小齿轮选用40Cr，调质，硬度为241-286HBS，大齿轮选用35SiMn，调质，硬度为220-269HBS。计算时小齿轮选取270HBS，大齿轮选取240HBS。初选小齿轮齿数2）初步确定主要尺寸。在一般工作条件下的闭式齿轮传动中，对软齿面（350HBS）齿轮主要失效形式是点蚀，通常从保证齿面接触疲劳强度为主，所以应对齿面接触疲劳强度进行设计计算，并校核其齿根弯曲疲劳强度，所以由文献1查得按齿面接触疲劳强度设计的公式为 （3.1）确定式中各值a)试取载荷系数=1.6 b)小齿轮传递的转矩c)查文献1,表7-8，取齿宽系数=0.3d)查文献1,表7-6得材料的弹性影响系数e)节点区域系数f)计算接触疲劳许用应力查文献1,图7-16a，查得所以查文献1,图7-18寿命系数由文献1,表7-9，取接触安全系数，计算计算圆周速度计算载荷系数Ka) 查文献1,表7-3，取b)按和9级精度，查文献1,图7-8，取c) 查文献1,表7-12，得d)所以载荷系数所以K为修正计算3）几何尺寸计算大端模数 ，取标准值m=3.5mm分度圆直径 分度圆锥角 锥距 齿宽 取b=42mm4）校核齿根弯曲疲劳强度 （3.2）计算当量齿数查文献1,表7-7，得齿形系数 查文献1,表7-7，得应力修正系数 许用弯曲应力查文献1,图7-17，取所以弯曲疲劳寿命系数 查文献1,表7-9，取弯曲安全系数 校核计算所以该组齿轮强度校核合格。4）齿轮的结构设计分度圆直径已知计算齿顶圆直径查文献3，表9-2，小圆锥齿轮设计为实心式齿轮，大圆锥齿轮设计为腹板式齿轮。3.2.2低速级齿轮设计（级）1）选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数选用斜齿轮圆柱齿轮传动（软齿面），小齿轮为左旋，大齿轮为右旋。高效湿法混合机为