毕业设计（论文）-小型搅拌器三维造型设计及关键零部件工艺设计

单位代码02学号080105650分类号TH6密级毕业设计说明书小型搅拌器三维设计及关键零部件工艺分析院（系）名称工学院机械系专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名杜炳指导教师杨汉嵩2012年5月6日黄河科技学院毕业设计说明书第I页小型搅拌器三维设计及关键零部件工艺分析摘要搅拌设备使用历史悠久，应用范围广。在化学工业、石油工业、建筑行业等等传统工业中均有广泛的使用。搅拌操作看来似乎简单，但实际上，它所涉及的内容却极为广泛。本文介绍了小型搅拌器设计的基本思路和基本理论，分析了搅拌器的基本结构及其相关内容及搅拌器的运动和其动力装置。通过对搅拌器的基本设备的描述和对其基本工作原理、作用和功能等相关文献的参考，从而对小型搅拌器的设计加以综述。用PRO/E设计软件对搅拌器的零部件和整体进行三维设计。并对关键的零部件进行了工艺分析。关键词传动装置，联轴器，支承装置，电动机，减速器黄河科技学院毕业设计说明书第II页THE3DDESIGNOFSMALLBLENDERANDTHEPROCESSANALYSISFORTHEKEYCOMPONENTSAUTHORDUBINGTUTORYANGHANSONGABSTRACTTHEEQUIPMENTOFPULSATORHAVEALONGHISTORYANDAREUSEDINMOSTAREASMEAWHILEPULSATORAREUSEDINTRADITIONINDUSTRYSUCHASCHEMISTRYINDUSTRY，PETROLEUMINDUSTRY，ARCHITECTUREINDUSTRYANDSOONTHEOPERATIONOFMIXROUNDLOOKSASIFSIMPLENESS，BUTACTUALLY，THEINGREDIENTITINVOLVEDAREPLAGUYCOMPLEXITYTHTTEXTINTRODUCESTHEBASICCONSIDERWAYANDTHEBASICTHEORETICSOFSMALLPULSATORDESIGN，ANDANALYZEDTHEBASICCONFIGURATIONOFPULSATORANDINTERFIXCONTENTANDANALYZEDTHEATHLETICSANDMOTIVITYEQUIPMENTOFPULSATOROVERPASSDESCRIBETHEBASICFIXTUREOFPULSATORANDCONSULTITSBASICEMPLOYMENTPRINCIPLE，FUNCTIONANDOPERATION，THEREBYSUMMARIZETHEDESIGNOFSMALLPULSATORUSINGPRO/ESOFTWARETODRAWASTIRRERONTHECOMPONENTSANDTHEOVERALLTHREEDIMENSIONALIMAGEANDTHEANALYSISOFKEYPARTSOFTHEPROCESSKEYWORDGEARING，JOINSHAFTWARE，BEARINGDEVICE，ELECTROMOTOR，REDUCER黄河科技学院毕业设计说明书第III页目录1绪论111搅拌设备应用及作用112搅拌物料的种类及特性113搅拌装置的安装形式214毕业设计的意义32搅拌器罐体结构设计421罐体的尺寸确定及结构选型422内筒体及夹套的壁厚计算523搅拌器的选型73传动装置选型931选择电动机功率932确定电动机转速933减速器的选择934确定传动装置的总传动比和分配传动比1035计算传动装置的运动和动力参数104传动系统的总体设计1241高速级直齿轮传动的设计计算1242低速级直齿轮传动的设计计算1643用PRO/E绘制齿轮的三维图形2044圆柱齿轮的加工工艺分析255减速器轴及轴承装置、键的设计2751高速轴及其轴承装置、键的设计2752中间轴及其轴承装置、键的设计3453低速轴及其轴承装置、键的设计4054用PRO/E绘制轴承的三维图形466搅拌轴的设计与校核4961轴的结构4962轴的材料49黄河科技学院毕业设计说明书第IV页63搅拌轴的计算5064搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求5065轴径的最后确定5066轴轴的加工工艺分析517搅拌器附件的选择5371搅拌器的轴封装置5372结构选择及计算5473液体进料管5574设备支座的选择55结论57致谢58参考文献59附录60附录A齿轮的加工工艺过程60附录B轴的加工工艺过程61黄河科技学院毕业设计说明书第1页1绪论搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。11搅拌设备应用及作用搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。搅拌设备的作用如下使物料混合均匀；使气体在液相中很好的分散；使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；强化相间的传质（如吸收等）；强化传热。搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中，异种原油的混合调整和精制，汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。12搅拌物料的种类及特性搅拌物料的种类主要是指流体。在流体力学中，把流体分为牛顿型和非牛顿型。非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。在搅拌设备中由于搅拌器的作用，而使流体运动。黄河科技学院毕业设计说明书第2页13搅拌装置的安装形式搅拌设备可以从不同的角度进行分类，如按工艺用途分、搅拌器结构形式分或按搅拌装置的安装形式分等。以下仅就搅拌装置的各种安装形式进行分类说明。1立式容器中心搅拌将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动，用普通电机直接联接。一般认为功率37KW一下为小型，5522KW为中型。2偏心式搅拌搅拌装置在立式容器上偏心安装，能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区”，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。搅拌中心偏离容器中心，会使液流在各店所处压力不同，因而使液层间相对运动加强，增加了液层间的湍动，使搅拌效果得到明显的提高。但偏心搅拌容易引起振动，一般用于小型设备上比较适合。3倾斜式搅拌为了防止涡流的产生，对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备，可将搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘，搅拌轴封斜插入筒体内。此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单，操作容易，应用范围广。一般采用的功率为0122KW，使用一层或两层桨叶，转速为36300R/MIN，常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及PH值的调整等。4底搅拌搅拌装置在设备的底部，称为底搅拌设备。底搅拌设备的优点是搅拌轴短、细，无中间轴承；可用机械密封；易维护、检修、寿命长。底搅拌比上搅拌的轴短而细，轴的稳定性好，既节省原料又节省加工费，而且降低了安装要求。所需的检修空间比上搅拌小，避免了长轴吊装工作，有利于厂房的合理排列和充分利用。由于把笨重的减速机装置和动力装置安放在地面基础上，从而改善了封头的受力状态，同时也便于这些装置的维护和检修。底搅拌虽然有上述优点，但也有缺点，突出的问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积，时间一长，变成小团物料，混入产品中影响产品质量。为此需用一定量的室温溶剂注入其间，注入速度应大于聚合物颗粒的沉降速度，以防止聚合物沉降结块。另外，检修搅拌器和轴封时，一般均需将腹内物料排净。5卧式容器搅拌搅拌器安装在卧式容器上面，壳降低设备的安装高度，提高搅拌设备的抗震性，黄河科技学院毕业设计说明书第3页改进悬浮液的状态等。可用于搅拌气液非均相系的物料，例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。6卧式双轴搅拌搅拌器安装在两根平行的轴上，两根轴上的搅拌叶轮不同，轴速也不等，这种搅拌设备主要用于高黏液体。采用卧式双轴搅拌设备的目的是要获得自清洁效果。7旁入式搅拌旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上，所以轴封结构是罪费脑筋的。旁入式搅拌设备，一般用于防止原油储罐泥浆的堆积，用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌，用于各种液体的混合和防止沉降等。8组合式搅拌有时为了提高混合效率，需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌器组合起来使用，称为组合式搅拌设备。14毕业设计的意义通过本次毕业设计，我们对搅拌器有了完整的了解和深刻认识。而且学会把所学知识有效的用运到解决实际问题中的能力，不仅对课本所学知识有了更深层次的掌握，同时提高了自己解决实际问题的能力。学会了更好的查阅相关资料，为以后打下良好基础。本次毕业设计使我们受益匪浅，通过研究解决一些工程技术问题，各方面的能力均有提升。黄河科技学院毕业设计说明书第4页2搅拌器罐体结构设计21罐体的尺寸确定及结构选型1筒体及封头型式选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头2确定内筒体和封头的直径搅拌罐类设备长径比取值范围是12，综合考虑罐体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取/20IHD根据工艺要求，装料系数，罐体全容积M3，罐体公称容积（操作时盛71V装物料的容积）。1VG初算筒体直径IIDHV423IGID即34078612IM圆整到公称直径系列，去。封头取与内筒体相同内经，封头直边高度90DN，MH253确定内筒体高度H当时，查化工设备机械基础表166得封头的容积290,5DNHMV01113M3，取22413980IVVH14HM核算与/ID，该值处于之间，故合理。140956I12黄河科技学院毕业设计说明书第5页220706991434GGIVDHV该值接近，故也是合理的。074选取夹套直径内筒径,IDM5067018203夹套JIDIDID表21夹套直径与内通体直径的关系由表21，取。10910JIM夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体取相同直径22内筒体及夹套的壁厚计算1选择材料，确定设计压力按照钢制压力容器（）规定，决定选用高合金钢板，该板15098GB0189CRNI材在一下的许用应力由过程设备设计附表查取，常温屈150CD3TMPA服极限。37SMPA计算夹套内压介质密度310/KGM液柱静压力140HMPA最高压力MAX25P设计压力A1所以040125GHMPA故计算压力37CPGMP内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取，按外压0375CMPA则取025CA黄河科技学院毕业设计说明书第6页（2）夹套筒体和夹套封头厚度计算夹套材料选择热轧钢板，其235QB235,13TSMPAA夹套筒体计算壁厚J2CJJTPD夹套采用双面焊，局部探伤检查，查过程设备设计表43得085则051304238JM查过程设备设计表42取钢板厚度负偏差，对于不锈钢，当介质的108CM腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量，对于碳钢取腐蚀裕量，故内筒体厚度20C2附加量，夹套厚度附加量。1208ACM1B根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度。4NJM夹套封头计算壁厚为KJ0591720521385CJKJTPD确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。（3）内筒体壁厚计算按承受内压计算057MPA焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为0375919342218CJTDM按承受外压计算05PA设内筒体名义厚度，则，内筒体外径6NM60852ENAC。291294OIND由过程设备设计图46查得，图49查得，此时许用外0ABMPA黄河科技学院毕业设计说明书第7页压为P502802594EOBMPAD故取内筒体壁厚可以满足强度要求。6NM23搅拌器的选型桨径与罐内径之比叫桨径罐径比,涡轮式叶轮的一般为02505，涡轮式/DD/DD为快速型，快速型搅拌器一般在时设置多层搅拌器，且相邻搅拌器间距不小13H于叶轮直径D。适应的最高黏度为左右。50PAS搅拌器在圆形罐中心直立安装时，涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C一般为桨径的115倍。如果为了防止底部有沉降，也可将叶轮放置低些，如离底高度/10D最上层叶轮高度离液面至少要有15D的深度。图21搅拌器符号说明键槽的宽度搅拌器桨叶的宽度BB轮毂内经搅拌器紧定螺钉孔径D1D轮毂外径搅拌器直径2JD搅拌器参考质量圆盘到轮毂底部的高度G2H黄河科技学院毕业设计说明书第8页搅拌器许用扭矩轮毂内经与键槽深度之和MNMT搅拌器桨叶的厚度选定搅拌器为六直叶开启涡轮式搅拌器，如图21所示。搅拌器的通用尺寸为桨径桨长桨宽。JDL2054B由前面的计算可知液层深度，而，故，则设置123HM170IDM13IHD两层搅拌器。为防止底部有沉淀，将底层叶轮放置低些，离底层高度为，上层叶轮高度2离液面的深度，即。则两个搅拌器间距为，该值大于也轮直径，故2JD60370符合要求。查HGT37961122005,选取搅拌器参数如表22JDD21DB45055850M890HBTG1001453886488表22搅拌器参数黄河科技学院毕业设计说明书第9页3传动装置选型31选择电动机功率根据具体需求设计搅拌器转速为，工作机所需的功率为N60R/MIPWNM/954960324/954920358KW由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机效率）为122432式中1、2、3分别为联轴器、齿轮传动的轴承、齿轮传动。根据机械设计指导书P5表17得各项所取值如表31种类取值齿轮传动的轴承深沟球轴承0993齿轮传动7级精度的一般齿轮传动0962联轴器刚性联轴器099表31各传动件的传动效率0992099340962208819所以PDPW/2035808819KW23084KW32确定电动机转速搅拌轴的工作转速NW60R/MIN，按推荐的合理传动比范围，两级齿轮传动比I860,故电动机转速可选范围为NDINW86060R/MIN（4803600）R/MIN综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，比较三个方案选定电动机型号为Y160M18，所选电动机的额定功率PED4KW，满载转速NM720R/MIN，总传动比适中，传动装置结构紧凑。33减速器的选择搅拌轴的工作转速NW60R/MIN，选定的电动机转速NM720R/MIN，由推荐传动比选I860,选定两级圆柱齿轮减速器。综合搅拌器器型选择同轴式减速器。如图31黄河科技学院毕业设计说明书第10页图31同轴式减速器34确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比因为R/MIN720电所以总传动比72016NI电总搅拌轴2分配传动比根据均匀磨损要求，采用两级减速器连接传动机构，II1I212则1243II，35计算传动装置的运动和动力参数（1）电动机轴P0PD4KWN0NM720R/MINT095505306NM0PN2高速轴P1P01396KWN1N0720R/MINT1955052525NM1N3中间轴黄河科技学院毕业设计说明书第11页P2P1233783KWN2180R/MIN01IT295502007091NM2N4低速轴P3P2233614KWN360R/MIN2IT39550575228NM3N5输出轴P4P333578KWN460R/MIN0IT49550569498NM4PN输出轴功率或输出轴转矩为各轴的输入功率或输入转矩乘以联轴器效率099）运动和动力参数计算结果整理后如表32所示轴名功率P/KW转矩T/NM转速N/RMIN1传动比I效率电机轴4KW53067201099高速轴396KW5252572040095中间轴3783KW200709118030095低速轴3614KW57522860输出轴3578KW569498601099表32运动和动力参数计算结果黄河科技学院毕业设计说明书第12页4传动系统的总体设计41高速级直齿轮传动的设计计算1选精度等级、材料及齿数1材料选择及热处理小齿轮1选用45号钢，热处理为调质HBS1280大齿轮2选用45号钢，热处理为调质HBS2240两者皆为软齿面。2运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3选小齿轮齿数Z120,大齿轮齿数Z2802按齿面接触疲劳强度设计D1T2323112确定公式内各计算数值1试选KT162小齿轮传递的转矩T152525NM。3按机械设计表107选取齿宽系数14由机械设计表106查得材料的弹性影响系数ZE1898MP125由机械设计图1021按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限600MPA；1大齿轮接触疲劳强度极限550MPA26由机械设计式1013计算应力循环次数N160N1JLH607201283001020736109N260N2JLH6072012830010/451841087按机械设计图1019取接触疲劳寿命系数KHN1090,KHN21058计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，由机械设计式（1012）得黄河科技学院毕业设计说明书第13页1090600MPA540MPA112105550MPA5775MPA22计算1计算小齿轮分度圆直径D1T54511232316525104154189854022计算圆周速度V205M/S11601000545117206010003计算齿宽B及模数MNT。BD1NT27255115451120H225MNT22526261323B/H8894计算载荷系数K已知使用系数KA1,根据V205M/S,7级精度，由机械设计图108查得动载系数KV11,由机械设计表104查得1421,由机械设计图1013查得135由机械设计表103查得1。故载荷系数直齿轮KKAKV11111421156315按实际的载荷校正所算得的分度圆直径，由机械设计式（1010A）得D1D1T54511540883315631166计算模数MNMN27044115408820黄河科技学院毕业设计说明书第14页3按齿根弯曲强度设计由机械设计式1017MN32121（1）确定计算参数1）计算载荷系数。KKAKV111113514852查取齿形系数由机械设计表105查得YFA1280；YFA22223）查取应力校正系数。由机械设计表105查得YSA1157；YSA21774由机械设计图1020C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限500MPA,大齿轮弯曲1疲劳强度极限380MPA。27）由机械设计图1018取弯曲疲劳寿命系数KFN1088,KFN2090。8）计算弯曲疲劳许用应力1取弯曲疲劳安全系数S14,由机械设计式（1012）得131429MPA1108850014224429MPA22090380149计算大小齿轮的并加以比较001399128015731429001608122217724429大齿轮的数值大。（2）设计计算黄河科技学院毕业设计说明书第15页MN1843214855251041202001608对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数MN大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取MN2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径D154088L来计算应有齿数。于是由Z1270441540882取Z128,则Z2UZ1428112。4几何尺寸计算（1）计算大小齿轮的分度圆直径D1561282D222421122（2）计算中心距A14012228112223计算齿轮宽度B156561圆整后B255,B1605主要设计计算结果。中心距A140；法面模数MN2；齿数Z128,Z2112分度圆直径D156,D2224MM基圆直径DB152623MM，DB2210491齿顶圆直径DA160MM,DA2228MM齿根圆直径DF151MM,DF2219MM黄河科技学院毕业设计说明书第16页全齿高H145MM,H245MM材料选择及热处理小齿轮1选用45号钢，热处理为调质HBS1280大齿轮2选用45号钢，热处理为调质HBS224042低速级直齿轮传动的设计计算1选精度等级、材料及齿数1）材料选择及热处理小齿轮1选用45号钢，热处理为调质HBS1280大齿轮2选用45号钢，热处理为调质HBS2240两者皆为软齿面。2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3）选小齿轮齿数Z124,大齿轮齿数Z2722按齿面接触疲劳强度设计D1T23231121确定公式内各计算数值1）试选KT162）小齿轮传递的转矩T1200709NM。3）按机械设计表107选取齿宽系数14由机械设计表106查得材料的弹性影响系数ZE1898MP125由机械设计图1021按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限600MPA；1大齿轮接触疲劳强度极限550MPA26由机械设计式1013计算应力循环次数N160N1JLH60720128300105184108N260N2JLH6072012830010/412961087按机械设计图1019取接触疲劳寿命系数KHN110,KHN211黄河科技学院毕业设计说明书第17页8计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，由机械设计式（1012）得110600MPA600MPA11211550MPA605MPA22（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径D1T81182232316200709105143189860022）计算圆周速度V0765M/SD1TN1601000811821806010003计算齿宽B及模数MNT。BD1NT3383118118220H225MNT225338376108B/H10674）计算载荷系数K已知使用系数KA1,根据V0765M/S,7级精度，由机械设计图108查得动载系数KV105,由机械设计表104查得1426,由机械设计图1013查得135由机械设计表103查得1。故载荷系数直齿轮KKAKV110511426149735）按实际的载荷校正所算得的分度圆直径，由机械设计式（1010A）得D1D1T8118279406331497316黄河科技学院毕业设计说明书第18页6计算模数MNMN33081179406243按齿根弯曲强度设计由机械设计式1017MN32KT1DZ21（1）确定计算参数1）计算载荷系数。KKAKV11051135141752查取齿形系数由机械设计表105查得YFA1265；YFA22243）查取应力校正系数。由机械设计表105查得YSA1158；YSA21754由机械设计图1020C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限500MPA,大齿轮弯曲1疲劳强度极限380MPA。27）由机械设计图1018取弯曲疲劳寿命系数KFN1093,KFN2096。8）计算弯曲疲劳许用应力1取弯曲疲劳安全系数S14,由机械设计式（1012）得133214MPAKFN1FE1S09350014226057MPAKFN2FE2S096380149计算大小齿轮的并加以比较00126126515833214黄河科技学院毕业设计说明书第19页0015122417526057大齿轮的数值大。（2）设计计算MN245632141752007091051242001608对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数MN大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取MN25，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径D179406来计算应有齿数。于是由Z12762417940625取Z128,则Z2UZ132884。4几何尺寸计算（1）计算大小齿轮的分度圆直径D17012825D221028425（2）计算中心距A14012MN270210223计算齿轮宽度B170701圆整后B280,B1855主要设计计算结果。中心距A140；法面模数M25MM；齿数Z128,Z284黄河科技学院毕业设计说明书第20页分度圆直径D170,D2210MM基圆直径DB165778MM，DB2197335齿顶圆直径DA175MM,DA2215MM齿根圆直径DF16375MM,DF221375MM全齿高H1625MM,H2625MM材料选择及热处理小齿轮1选用45号钢，热处理为调质HBS1280大齿轮2选用45号钢，热处理为调质HBS224043用PROE绘制齿轮的三维图形在PROE中直齿圆柱齿轮是利用参数进行绘制的，在零件模式下，取消默认模板，使用公制尺寸模板，新建零件零件模型。1）使用FRONT平面草绘4个任意半径的同心圆，确定，按“”退出草绘。2点击“工具参数”弹出参数设置框，点击“”增加参数行，在“名称”列输入直齿圆柱齿轮的参数符号，在“值”列输入需要指定的参数值。如图41图41输入参数其中M（模数）、Z（齿数）、PRSANGLE（齿形角）HA（齿高）、C（齿隙系数）、WIDTH（齿宽）的参数值需要指定其值，其余如D（分度圆直径）、DB（基圆直径）、DA（齿顶圆直径）、DF（齿根圆直径）使用关系式进行尺寸赋值。参数设置完成后，点击“确定”关闭。3点击“工具关系”弹出“关系”框，对齿轮的参数建立参数关系式。将鼠标移到至同心圆上，4个同心圆同时加亮，点击，显示同心圆的尺寸符号。在“关系”黄河科技学院毕业设计说明书第21页栏中输入如下关系式，点击“确定”关闭窗口。如图42图42输入关系式DMZDBDCOSPRSANGLEDAD2MHADFD2HACMD0DD1DBD2DAD3DF4执行“编辑再生”，图形中通过关系式赋值的4个同心圆的直径确定，即D、DB、DA、DF的值，再次打开参数栏可以看到这4个参数已经被赋值。如图43黄河科技学院毕业设计说明书第22页图435绘制齿轮的渐开线点击窗口“创建基准曲线”按钮，选取“从方程”，确定，选取坐标类型为圆柱坐标系后弹出程序运行框和记事本，在记事本中输入渐开线方程如下XTSQRTDA/DB21Y180/PIR05DBSQRT1X2THETAXYATANXZ0图44绘制渐进线点击记事本“文件保存”后关闭记事本，在“曲线从方程”的右下角点击“预览”或直接确定，渐开线绘制成功，如图44。6创建渐开线与分度圆的交点为基准点。黄河科技学院毕业设计说明书第23页执行“基准点创建”工具，选取渐开线后，按下“CTRL”选取分度圆，“确定”，基准点PNT0创建成功。7创建基准轴A1执行“基准轴”创建工具，选取TOP平面后按“CTRL”选取RIGHT平面，取两个平面的交线为基准轴。8创建基准平面DTM1执行“基准平面”工具，选取基准轴后按“CTRL”选取基准点PNT0，“确定”基准平面创建成功。9创建基准平面DTM2执行“基准平面”工具，选取基准平面DTM1后按“CTRL”选取基准轴A1，在偏距中输入旋转角度值“360/4/Z”，选取“是”添加“360/4/Z”作为特征关系，“确定”。如图45图4510通过基准平面DTM2镜像渐开线11修剪齿形选取FRONT平面进入草绘模式，点击“通过边创建图元”按钮，选取齿根圆和两条渐开线，创建渐开线与齿根圆之间的圆角，圆角半径为“D/400”，修剪去除多余的曲线，按“”退出草绘。黄河科技学院毕业设计说明书第24页图4612拉伸齿顶圆成特征实体如图47图47拉伸13利用去除材料拉伸出第一个齿槽在草绘模式下利用“通过边创建图元”选取齿形曲线与齿顶圆的的封闭曲线。如黄河科技学院毕业设计说明书第25页图图4814阵列齿形选取整列方式为“轴”，数量为75，阵列角度为“360/Z”，按确定如图49图49齿轮44齿轮的加工工艺分析1）圆柱齿轮的结构忒点圆柱齿轮一般分为齿圈和轮体两部。在齿圈上切出直齿，而在轮体上有空或带有轴。轮体结构形状直接影响齿轮加工工艺的制定。2）圆柱齿轮传动的精度要求要求齿轮能准确地传递运动，传动比恒定，齿轮转动时瞬时传动比的变化量在一定限度内。要求齿轮工作是齿面接触要均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。3）齿轮的材料选择一般讲，对于低速重载的传动力齿轮，有冲击载荷的传力齿轮面受压产生塑性变黄河科技学院毕业设计说明书第26页形或磨损，且轮齿容易折断，应选用机械强度、硬度等综合力学性能好的材料，经渗碳淬火，芯部具有良好的韧性，齿面硬度可达5662HRC。4）齿轮的毛坯齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低的齿轮。当吃了要求强度高、耐磨和耐冲击是，多选用锻件。这里选用锻件为毛坯。5）圆柱齿轮的加工工艺过程圆柱齿轮的加工工艺如表41表41圆柱齿轮加工工艺过程序号工序内容及要求定位基准设备1锻造2正火3粗车各部，均留余量15MM外圆、端面转塔车床4粗车各部，内孔只锥孔塞规刻线外68MM，其余达图样要求外圆、内孔、端面C6165滚齿FW0036MM，FI010MMFI022MM，0011WMM，齿面8084014019RA25M内孔、端面Y386倒角内孔、端面倒角机7插键槽达图样要求外圆、端面插床8去毛刺9剃齿内孔、端面Y671410热处理齿面淬火后硬度达5055HRC11磨内孔锥，磨至锥孔塞规小端平齿面、端面M22012衔齿达图样要求内孔、端面Y5714黄河科技学院毕业设计说明书第27页13终结检验5减速器轴及轴承装置、键的设计1234567图51高速轴12345图52中间轴1234567图53低速轴轴51高速轴及其轴承装置、键的设计1输入轴上功率11396,N70/MINPKWR转速4120TNM2求作用在齿轮上的力415207588TAN3TAN136TRTFND3初定轴的最小直径黄河科技学院毕业设计说明书第28页选轴的材料为40CR，调质处理。根据机械设计表，取于是初步估算12A轴的最小直径33MIN1/296/701DAPM这是安装联轴器处轴的最小直径，由于此处开键槽，校正值D，联轴器的计算转矩查表141取129750785D1TKACA，则AK412108925CAATKNM查机械设计手册，选用LX2型联轴器，其公称转矩为140N。半联轴器的孔径，轴孔长度L38,J型轴孔,C型键,轴段1的直径,轴段1的长度M24D241应比联轴器主动端轴孔长度略短,故取。135L4轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案（见前图）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度）为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制处一轴肩，轴肩高度,故取段的直径DH107MD272）初选型号6206的角接触球轴承参数如下基本额定动载荷63BDDA3DA56基本额定静载荷195RCKN1RCKN故轴段7的长度比轴承宽度少小,故取M073715LM3由于是做成齿轮轴，故取MD364L644由上可确定轴段5的直径,取,取550为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段6的直径应根据6206角接触球轴承的定位轴肩直径确定,即ADDA3665取齿轮端面与机体内壁间留有足够间距H,取,取轴承上靠近机体内壁MH1的端面与机体内壁见的距离S9MM,取轴承宽度T16MM由机械设计手册可查得轴承盖凸缘厚度E10MM,取联轴器轮毂端离K20MM黄河科技学院毕业设计说明书第29页故MHLSTL1932506326）键连接。联轴器选圆头平键键A828T4MMH7MMB8MM5轴的受力分析1画轴的受力简图计算支承反力在垂直面上NFLVTVT4296854110378231在水平面上NLDMARH45193485271971,03212故NFR2496总支承反力FVH56018522211N897496223）画弯矩图MLFMVV45123812121H76549NDA222故MNVH95107321211M49457224）画转矩图黄河科技学院毕业设计说明书第30页图54转矩图6校核轴的强度C剖面左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故C剖面左右两侧均为危险剖面即45段的左右两侧，先计算C面的左侧33364510MDWBL3L2L1FV1FH2FV2FAFRFTFH1CFV2FV1FTMVBFH2FRFAFH1TM2M1MHBMHB黄河科技学院毕业设计说明书第31页，333291620MDWT15432755432520676，PAMBA4570M，PAT85PATMA932轴的材料为40CR,调质处理由表151查得,B75MPA351PA201截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按表32查取因,36DR,经插值后可查得，317642DD18281可得轴的材料的敏性系数为，80Q0Q故有应力集中系数按式附34为9182711K650Q得尺寸系数得扭转尺寸系数80得91轴未经表面强化处理,即,则按式312及312A得综合系数值为Q4921081KK765由31及32得碳钢的特性系数,取30220,取151黄河科技学院毕业设计说明书第32页于是,计算安全系数值,按式156158则得CAS4260459231MAK311AS故安全538572SC计算C的右侧面33194201MDW336794502DTMPAMBA1368PAWT51MTMA7802K过盈配合处的，由附表38用插值法求出08，并取有K283，227，同时KK910921K37K于是,计算安全系数值,按式156158则得CAS34620951231MAKS黄河科技学院毕业设计说明书第33页810371803721MAKS故安全5452SC7按弯矩合成应力校核轴的强度对于单向转动的转轴,通常转矩按脉动循环处理,故取折合系数,则60MPAWTMCA5722查表151得70MPA,因此,故安全11CA8校核键连接强度联轴器MPAHLDTP053687241查表得故强度足够MAP50P9校核轴承寿命轴承载荷轴承1径向NFR569401轴向A8轴承2径向R272轴向0AF因此,轴承1为受载较大的轴承,按轴承1计算4856901RA按表136,取,介于00290058间，E值20PFPF035129ORACF介于040043有，故E。429058430E1RAF在表135中,对应的E值为04043,Y值为1413线性插值法求Y值黄河科技学院毕业设计说明书第34页381029585314Y故NYFXFPARP06153948674HPCNLRH015390613查表133得预期计算寿命，按一天工作8小时一年300天可用35年。HHL252中间轴及其轴承装置、键的设计1中间轴上的功率22378,N10/MINPKWR转速转矩520791TNM求作用在齿轮上的力高速大齿轮52107917284TAN8TAN06TRTFND低速小齿轮5207910738TAN3TAN2864TRTFND初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取于是由式初步估算轴的最小直径1A33MIN2/78/0391DPM由于此处开键槽，校正值，取轴段最细的直径125245DIN5轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案（见前图）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度黄河科技学院毕业设计说明书第35页1初选型号6207深沟球轴承参数如下基本额定动载荷17235BDDMDA42DA65基本额定静载荷故RCKN1RCKNMD3512轴段2上安装齿轮,为便于齿轮的安装,应略大与,可取齿轮左21D402端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,轴段2的长度应比齿轮毂长略短,已知L齿宽,故取。1285,BM2483,5LML3齿轮右端用肩固定,由此可确定轴段3的直径,轴肩高度,取DH107,为了与1、3轴的齿轮相啮合，故取D480LM4取齿轮端面与机体内壁间留有足够间距H,取,取轴承上靠近机体内H16壁的端面与机体内壁见的距离S8MM,取轴承宽度C17MM故MLMHC54542815）键连接。高速齿轮选圆头普通平键键A1270GB10951979T5MMH8MM低速齿轮选圆头普通平键键A1245GB10951979T5MMH8MM5轴的受力分析1画轴的受力简图计算支承反力在垂直面上NLFFTTV472063211TVT812B11206475281090162C2332863662818045078在水平面上黄河科技学院毕业设计说明书第36页NLDFFLMAARRV349262,032113212AARRV132121212总支承反力NFHV079421138223画弯矩图MNLFMVB75489105961DA621VC33432MNFLA1902故MVBHBB94728652MNMVCHC30924274画转矩图转矩图，如图55黄河科技学院毕业设计说明书第37页图55转矩图6校核轴的强度高速大齿轮剖面，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故高速大齿轮剖面为危险剖面32323548105124010MDTBW323232TTMPAMBBA417254890MPAWT71PATMA462轴的材料为45刚,调质处理由表151查得,PB0MPA2751截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表32查取因MPA15黄河科技学院毕业设计说明书第38页,经插值后可查得0351DR1435DD02431可得轴的材料的敏性系数为74Q70Q故有应力集中系数按式附34为41211K370Q得尺寸系数，得扭转尺寸系数7808得92轴未经表面强化处理,即,则按式312及312A得综合系数值为1Q32190784KK631由31及32得碳钢的特性系数,取20110,取55于是,计算安全系数值,按式156158则得CAS860124731MAK5651AS故安全1322SC黄河科技学院毕业设计说明书第39页同时由于低速小齿轮剖面，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故低速小齿轮剖面为危险剖面其他参数同上。MPAWMCBA514025867932013271MAKS546046251MA故安全13872SSC7按弯矩合成应力校核轴的强度对于单向转动的转轴,通常转矩按脉动循环处理,故取折合系数,则60B面MPAWTMBCA96232C面CCA842查表151得60MPA,因此,故安全11CA1CA8校核键连接强度高速齿轮MPHLDTP86712408542查表得故强度足够MPAP150P低速齿轮AHLDTP583912608452查表得故强度足够PAP1502P9校核轴承寿命轴承载荷轴承1径向NFR07941黄河科技学院毕业设计说明书第40页轴向NFA7421轴承2径向R382轴向A因此,轴承2为受载较大的轴承,按轴承2计算,介于00580087间，E值介于043046间,39087412RAF064175ORACF故E。402950E1RAF查表135得X044,Y14按表136,取,故2PFPF,NYFXFPARP34259HPCNLRH13696053用PROE画轴承的三维图形在零件模式下，取消默认模板，使用公制MM尺寸模板，新建零件零件模型。1执行“旋转”命令，在“FRONT”平面画出轴承内外圈的截面。如图57黄河科技学院毕业设计说明书第46页图57单击“确定”旋转出轴承内外圈三维图。如图58图582）执行“旋转”命令以“FRONT”面为基准面。单击草绘/参照，以轴承截面的四边为参照，以Y轴为旋转中心，画出轴承球槽的截面，点击“确定”。把旋转方式改为去料。点击“确定”结束。如图59黄河科技学院毕业设计说明书第47页图593）执行“旋转”命令，以FRONT面为基准面，点击草绘/参照，以轴承截面的四边为参照，画出轴承球的截面，以过圆中心平行Y轴的直线为旋转轴旋转。如图510图510图511黄河科技学院毕业设计说明书第48页4）执行“阵列”操作，