90型塑料挤出机设计毕业设计论文完整版毕业设计正文.doc

本科毕业设计说明书题 目： 90型塑料挤出机 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日沈阳化工大学学士学位说明书 第二章 挤压系统的设计教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录 第一章、绪论 1第二章、挤压系统的设计 2 1.1 螺杆主要参数的计算 21.1.1 螺杆长径比的确定 21.1.2 螺杆转速的确定 21.1.3 挤出机产量的确定 3 1.1.4 挤出机功率的确定 3 1.1.5 螺杆螺纹的设计 3 1.2 机筒的设计 4 1.2.1 机筒结构类型的设计 4 1.2.2 加料口的设计 4 1.2.3 机筒与机头的链接方式 4 1.2.4 螺杆与料筒的间隙 4 1.3 螺杆与机筒材料的选择及校核 5 1.3.1 螺杆与衬套及机筒材料的选择 5 1.3.2 螺杆强度的校核 5 1.3.3 机筒强度的校核 10第三章、传动系统的设计 112.1 各级效率的确定 112.2 各级传动比的分配 112.3 各轴功率、转速和转矩的计算 122.4 高速级齿轮的设计 122.5 低速级齿轮的设计 202.6 轴的设计 212.7 轴的校核 24 2.7.1 低速轴的强度校核 24 2.7.2 中间轴的强度校核 262.8 滚动轴承的设计 27 2.8.1 低速轴轴承的设计 27 2.8.2 高速轴轴承的设计 28 2.8.3 中间轴轴承的设计 302.9 键的设计 32 2.9.1 中间轴上键的选择及校核 322.9.2 低速轴上键的选择及校核 33第四章、挤出机辅助零件的设计 343.1 联轴器的设计 343.2 推力轴承的设计 343.3 花键的设计 343.4 减速器的润滑及密封 36参考文献 37致谢 38第二章 挤压系统的设计2.1 螺杆主要参数计算2.1.1 螺杆长径比的确定：螺杆直径D=90mm ，对于不同塑料所采用的长径比不同，一般在1525不等，L/D过小对塑料的混合和塑化都不利；L/D大的螺杆适应性强，适合多种塑料的挤出，但过大热敏性塑料会因受热时间太长而出现分解。所以，取L/D=252.1.2 螺杆转速的确定： 因为螺杆的转速越高产量也越大，但过高的转速并不能提高产量，反而会使物料在机筒内产生胶烧，根据物料被螺杆带动旋转的离心力与其重力相等的条件来确定。 （1-2） 螺杆转速根据大径选大值，小径取小值，取n=60r/min2.1.3 挤出机产量的确定： 根据螺杆的转速，按经验公式来计算挤出机的产量 （1-3） 2.1.4 挤出机功率的确定： 本挤出机的功率按冷喂料来设计 （1-4） N挤出机功率，KW k计算系数， D螺杆直径，cm n螺杆转速，r/min 根据表4.2-9确定各部分的效率：弹性联轴器效率 滚动轴承效率 开式齿轮的传动效率 则传动总效率 =×× 查表选Y225M-6型步进电机，额定功率30KW，同步转速1000r/min,额定转速980r/min，效率90.8%2.1.5 螺杆螺纹的设计：（1） 本设计采用等距不等深螺杆，螺纹槽深度由进料段逐渐变浅 螺杆螺纹部分的分段：对于结晶型物料聚乙烯、聚丙烯等，按如下经验公式计算：加料段：（40%60%）* L=（9001350）mm，取塑化段：（35）* D=（270450）mm，取均化段：（30%45%）* L=（6751012）mm，取（2） 目前市场上常用的单螺杆挤出机的压缩比范围为（25）按经验，是一个渐变值，取加料段螺纹槽深，均化段螺纹槽深 对于等距不等深螺纹，若螺纹棱宽相等，则压缩比（3） 取螺纹距与螺杆直径相等按公式 （1-5） 则螺杆的螺纹升角为 （4） 螺纹棱宽按经验公式 则螺棱顶部螺槽法向宽度： （1-6） 导程（螺纹距） 螺纹头数（单头螺纹） e螺棱顶部法向宽度 螺棱顶部螺槽轴向宽度： （5） 螺纹截面的形状有矩形（图a）和锯齿形（图b）两种。矩形螺纹截面根部圆弧很小，容积很大，适用于加料段和均化段。 锯齿形螺纹截面根部圆弧较大，应力集中小，牙根强度高，适用于塑化段。 根据经验公式得： （6） 选择头部为半圆形的螺杆，适用于流动性较好的材料，如聚氯乙烯、聚丙烯等。沈阳化工大学学士学位说明书 第二章 挤压系统的设计2.2 机筒的设计 2.2.1 机筒结构类型：根据冷喂料选择分段式机筒，将机筒分为三段加工，然后用法兰连接，在机筒内部装配上可以更换的合金无缝钢管，壁厚查表1-3-9得（4045）mm，取。衬套也采用分段的形式，衬套壁厚，为加工方便取。为防止衬套和机筒 可能产生相对运动，在衬套与机筒间常用制动套或制动销加以紧固。2.2.2 加料口的设计： 加料口的结构必须与物料的形状相适应，使被加入的物料能从料斗或加料器中无间断地自由流入，所以本加料口在其右口壁开斜角，一般为或稍大于此值，加料口的形状（俯视）为矩形，其长边平行于轴线，长度约为（1.31.8）*D=（117162）2.2.3 机筒与机头的联结方式： 考虑结构简单，制造方便，工作可靠，便于装拆等因素，故采用螺钉联结。2.2.4 螺杆与料筒的间隙：其大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。值大，热传导差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生产效率也不会高。但小时，热传导和剪切率都相应提高。但过于小，就易引起物料降解，按经验取沈阳化工大学学士学位说明书 第二章 挤压系统的设计2.3 螺杆与机筒材料的选择及校核2.3.1 螺杆和衬套的材料均选用：; 机筒的材料选用：;2.3.2 螺杆强度校核：（1） 机头压力： 机头压力是由于旋转的螺杆对物料所作用的作用力的反压力。同时，由于螺槽容积的渐变和机头、口模、分流板等阻碍物料的正向流动，使物料通道中产生了压力梯度，因此在机头区域产生了压力即机头压力。 在不同的情况下，机头压力分布是复杂的。一般按试验中的多点测量来确定。查表1-3-8， 取（2） 轴向力： 螺杆的轴向推力由两部分组成，一部分是机头处的物料作用于螺杆端面上总压力；另一部分是在挤出时由于动载荷产生的附加压力，因此轴向力的合力。由于、不易求，故按经验公式： （3-2） 取 （3） 由轴向力产生的正应力： （3-3） （4） 由螺杆自重产生的弯曲应力： （3-4）（5） 由扭矩产生的剪应力： （3-5） （6） 螺杆的总应力: 式中 （3-6） 查表得螺杆材料的许用应力 得，故螺杆强度满足要求。2.3.3 机筒强度校核： （3-7） 查表得材料的许用应力 得，故机筒强度满足要求。沈阳化工大学学士学位论说明书 第三章 传动系统的设计第三章 传动系统的设计图3-1 传动部分系统图3.1 确定各级效率：根据表4.2-9确定各级的效率：弹性联轴器效率 滚动轴承效率 开式齿轮的传动效率 则传动总效率 =×× 3.2 分配传动比：3.2.1 总传动比 3.2.2 各级传动比的粗略分配根据机械设计课程手册第二版，取减速箱内高速级齿轮传动比 减速箱内低速级齿轮传动比 3.3 各轴功率、转速和转矩的计算：3.3.1 0轴：（电动机轴） 3.3.2轴：（减速器高速轴） 3.3.3 轴：（减速器中间轴） 3.3.4 轴：（减速器低速轴） 各轴运动及动力参数见表1-1： 表1-1 各轴运动及动力参数轴功率(kw)转速（r/min）转矩（N·m）传动类型传动比效率轴29.1980283.577联轴器10.97轴27.42091250.959齿轮、轴承4.6950.94轴25.8604106.500齿轮、轴承3.4780.943.4减速器高速级齿轮的设计计算工作条件见表1-2： 表1-2工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量102清洁平稳大批3.4.1 材料的选择：小齿轮 40Cr 调质处理 齿面硬度 241-286HBS大齿轮 45钢 正火处理 齿面硬度 162-217HBS计算应力循环次数 （5-1）查图5-17，ZN1=1.0 ZN2=1.05 （允许一定点蚀）由式5-29，ZX1=ZX2=1.0 ，取SHmin=1.0 ZW=1.012 ZLVR=1.0（光整齿轮）由图5-16b，得,计算许用接触应力 因，故取23.4.2 按齿面接触强度确定中心距: 小齿轮转矩T1=283577N·mm初定螺旋角=13,。初取，由表5-5得减速传动，取端面压力角基圆螺旋角由式（5-39）计算中心距a由表4.2-10,取中心距。 估算模数： ，取标准模数。 小齿轮齿数：大齿轮齿数：取 实际传动比传动比误差，在允许误差的范围内。 修正螺旋角 与初选=130相近, 可不修正。 齿轮分度圆直径 圆周速度由表5-6,取齿轮精度为8级3.4.3 验算齿面接触疲劳强度:按电机驱动,载荷稍有波动,由表5-3,取。由图5-4b，按8级精度和，得。齿宽：。由图5-7a，按,考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置，得。由表5-4，得。载荷系数计算重合度：齿顶圆直径端面压力角 齿轮基圆直径端面齿顶压力角由式5-39,计算齿面接触应力 （5-2）故安全。3.4.4 验算齿根弯曲疲劳强度:按，由图5-18b，得，。由图5-19，得，。由式5-32，m=2mm<5mm,故。取Y=2.0，S=1.4。由式5-31计算许用弯曲应力由图5-14得Y=2.60，Y=2.24。由图5-15得Y=1.65，Y=1.79。由式（5-47）计算，因 3.4.5 齿轮的主要几何参数: ， 取 3.5 减速器低速级齿轮的设计计算 3.5.1 材料的选择： 根据工作条件及其载荷性质，选择适当的材料。小齿轮 40Cr 调质处理 齿面硬度 241-286HBS大齿轮 45钢 正火处理 齿面硬度 162-217HBS 查图5-17，（允许一定点蚀）由式5-29，取，（精加工齿轮）由图5-16b，得,由5-28式计算许用接触应力 因，故取3.5.2 按齿面接触强度确定中心距:小齿轮转矩T=1252559N·mm初定螺旋角=13,初取，由表5-5得减速传动，;取。由式（5-41）计算端面压力角 基圆螺旋角 由式（5-39）计算中心距a取中心距a=329mm。 估算模数，取标准模数 小齿轮齿数 大齿轮齿数。取Z=48，Z=166。 实际传动比传动比误差在允许误差范围内。修正螺旋角 与初选=130相近,Z 、Z可不修正. 齿轮分度圆直径 圆周速度，由表5-6,取齿轮精度为8级.3.5.3 验算齿面接触疲劳强度:按电机驱动,载荷稍有波动,由表5-3,取。由图5-4b，按8级精度和，得。齿宽。由图5-7a，按,考虑轴的刚度较大和齿轮相对轴承为非对称布置，得。由表5-4，得。载荷系数 （5-3）计算重合度：齿顶圆直径 端面压力角 齿轮基圆直径 端面齿顶压力角 由式5-39,计算齿面接触应力 （5-4）故安全。3.5.4 验算齿根弯曲疲劳强度:按，由图5-14得由图5-15得由式5-23计算由式5-47得 由图5-18b，得，由图5-19，得Y=1.0，Y=1.0由式5-32，m=3mm<5mm,故Y=Y=1.0。取Y=2.0，S=1.4由式5-31计算许用弯曲应力， （5-5） 故安全。3.5.5 低速级齿轮主要参数: 取沈阳化工大学学士学位论文 第六章 传动系统的沈阳化工大学学士学位说明书 第三章 传动系统的设计3.6 轴的设计计算3.6.1 高速轴的设计初步估定减速器高速轴外伸段轴径: 根据所选电机查表4-12-2选电机轴径 ，轴伸长 则d=(0.81.0)d=(0.81.0)*40=（4860）mm 取d=40mm。3.6.2 中间轴的设计轴的材料为选择45钢, 调质处理，由表-，查得 ，取 （6-2）3.6.3 低速轴的设计计算轴的材料为选择45钢, 调质处理，由表-，查得,因轴端处需开一个键槽，轴径加大,取。 因为是大批生产，故轴外伸段采用圆柱形。 沈阳化工大学学士学位论文 第七章 轴的强度校核沈阳化工大学学士学位说明书 第三章 传动系统的设计3.7 轴的强度校核3.7.1 低速轴校核： 作用在齿轮上的圆周力 （7-1） 径向力 （7-2） 轴向力 （7-3）绘轴的受力简图，求支座反力：图7-1 低速轴受力简图（1）垂直面支反力 , （2）水平面支反力得， ， 3.7.2 作弯矩图（1）垂直面弯矩MY图C点 （2）水平面弯矩MZ图C点右 C点左 （3）合成弯矩图C点右 C点左 （4）计算转矩T （5）计算弯矩 该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.6 C点左边 C点右边 D点 （6）校核轴的强度由以上分析可见，C点弯矩值最大，而D点轴径最小，所以该轴危险断面是C点和D点所在剖面。查表8-1得查表8-3得。C点轴径 因为有一个键槽。该值小于原 设计该点处轴径95mm，故安全。D点轴径 因为有一个键槽。该值小于原设计该点处轴径95mm，故安全。3.7.3 精确校核轴的疲劳强度（1） 校核,剖面的疲劳强度剖面因键槽引起的应力集中系数由附表1-1，查得，剖面因配合引起的应力集中系数由附表1-1，查得， 所以， 。因1-1、2-2剖面主要受转矩作用，起主要作用，故校核1-1剖面。1-1剖面产生的 45钢的机械性能查表8-1，得，绝对尺寸影响系数由附表1-4，得， 表面质量系数由附表1-5，得,查表1-5，得，1-1剖面安全系数 取，所以1-1剖面安全。(2) 校核III,IV剖面的疲劳强度III剖面因配合(H7/k6)引起的应力集中系数由附表1-1，查得， IV剖面因过渡圆角引起的应力集中系数由附表1-2： 所以， 。IV剖面因键槽引起的应力集中系数由附表1-1，查得，。故应按过渡圆角引起的应力集中系数校核III剖面。III剖面承受 III剖面产生正应力及其应力幅、平均应力为 ， III剖面产生的扭剪应力及其应力幅、平均应力为 由附表1-4,查得,表面质量系数由附表1-5，得,表面质量系数同上.III剖面的安全系数按配合引起的应力集中系数计算，,所以III剖面安全。 其它剖面与上述剖面相比，危险性小，不予校核。