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1、本科機械畢業(yè)設(shè)計論文CAD圖紙 QQ 401339828 題 目： 油水分離機的設(shè)計 姓 名： 班級學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文CAD圖紙 QQ 401339828 摘 要 油水分離機是一種利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力達到不同物質(zhì)的分離層的分離機的一種。分離機是把混合的物質(zhì)分離成兩種或兩種以上不同的物質(zhì)的機器。分離機是一種利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力達到不同物質(zhì)的分離層的分離機的一種。離心機已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)學(xué)、紡織、治金、船舶、軍工各

2、個領(lǐng)域。例如：濕法采煤，中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，放射性元素，三廢治理污泥脫水，各種石油化工產(chǎn)品的制造，各種抗菌素，淀粉及農(nóng)藥的制造，牛奶，啤酒，植物油等食物品的制造，織品，纖維脫水及合成纖維的制造，各種潤滑油，燃料油的提純等都采用分離機。離心機已成為國民經(jīng)濟各個部門廣泛使用的一種通用的機械。本設(shè)計是對油水分離機的部分零件進行了改進。對其控制中的問題也進行了分析。對油水分離機的原理，應(yīng)用，特點進行了分析。對其齒輪進行了較核。其目的是使油水分離機的壽命延長。對電動機也進行了選用，使其匹配。 關(guān)鍵詞：油水分離機 ；齒輪；設(shè)計

3、 第 II 頁 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文CAD圖紙 QQ 401339828 Abstract The breakage of the machine spare parts, generally always from the surface layer beginning of.The function of the product, particularly its credibility and durable, be decided by the quantity of the spare parts sur

4、face layer to a largeextent.Purpose that studies the machine to process the surface quantity be for control the machine process medium various craft factor to process the surface quantity influence of regulation, in order to make use of these regulations to control to process the process, end attain

5、 to improve the surface quantity, the exaltation product use the function of purpose. Keywords：The machine process ；the tired strength； surface quantity. 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文CAD圖紙 QQ 401339828 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒 論 2 1.1 分離機的發(fā)展概況 2 1.2 分離機的應(yīng)用，特點及分類 2 1.2.1 油水分離機的特點及應(yīng)用 2 1

6、.2.2 傳統(tǒng)分離器分類 3 1.2.3 傳統(tǒng)分離器液位和壓力控制中存在的問題 4 1.2.4 變壓力液面控制 4 第 2 章 油水分離機的組成及工作原理 6 2.1 油水分離機的組成 6 2.2 油水分離機的工作原理 6 2.2.1 分離機的工作原理 6 2.2.2 油分計的工作原理 6 2.2.3 自動停止裝置工作原理 7 2.3 油水分離機的主要技術(shù)參數(shù) 7 第 3 章 傳動系統(tǒng)設(shè)計計算 9 3.1 電動機的選用 9 3.2 齒輪參數(shù)設(shè)計 9 3.2.1 初選參數(shù) 9 3.2.2 按接觸強度設(shè)計 9 3.2.3 主要尺寸計算 10 3.3 大齒輪強度校核

7、11 3.3.1 有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)的確定 11 3.3.2 有關(guān)系數(shù)查資料如下 12 3.4 核算齒面接觸疲勞強度 13 3.5 立軸齒輪齒面接觸疲勞強度校核 14 3.6 校核齒根彎曲強度 15 3.7 核算齒根彎曲強度 17 3.8 軸疲勞強度的校核 19 3.9 主軸疲勞強度的計算 20 小 結(jié) 26 參考文獻 27 致 謝 29 附錄1 中文譯文 30 附錄2 英文原文 35 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 本科機械畢業(yè)設(shè)計論文CAD圖紙 QQ 401339828 第 1 章 緒

8、論 1.1 分離機的發(fā)展概況 分離機是把混合的物質(zhì)分離成兩種或兩種以上不同的物質(zhì)的機器。分離機是一種利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力達到不同物質(zhì)的分離層的分離機的一種。 自從1836年第一臺工業(yè)用三足式離心機在德國出現(xiàn)，到今已有一百年的歷史了，現(xiàn)已有了很大的發(fā)展，各種類型的離心機繁多，，正在向技術(shù)發(fā)展，系列化、自動化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，專用的分離機也越來越多。 分離機已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)學(xué)、紡織、治金、船舶、軍工各個領(lǐng)域。例如：濕法采煤，中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，放射性元素，三廢治理污泥脫水，各種石油化工產(chǎn)品的制造，各種抗菌素，淀粉及農(nóng)藥的制造，牛奶，啤酒，植物油等

9、食物品的制造，織品，纖維脫水及合成纖維的制造，各種潤滑油，燃料油的提純等都采用分離機。離心機已成為國民經(jīng)濟各個部門廣泛使用的一種通用的機械。分離器要能保持良好的分離效果，需對其液位和壓力進行控制。傳統(tǒng)分離器液位和壓力的控制采用定壓控制技術(shù)。在分離器的變壓力液面控制中，利用浮子液面控制器帶動油和氣調(diào)節(jié)閥，使其聯(lián)合動作，控制原油和天然氣的液量，完成對分離器中液位的調(diào)節(jié)，而不對分離器的壓力進行控制。變壓力的液面控制方法可以最大程度地減小油氣出口閥的節(jié)流，減小分離器的壓力，提高分離效果。 1.2 分離機的應(yīng)用，特點及分類 油氣分離器和油氣水三相分離器在油田接轉(zhuǎn)站和聯(lián)合站中有著廣泛的應(yīng)用。分離器要

10、能保持良好的分離效果，需要對其液位和壓力進行控制。本文從減小工藝流程中的節(jié)流損失、節(jié)能降耗、提高分離效率的角度，分析了傳統(tǒng)分離器液面和壓力的控制工藝，提出了一種簡單可靠、降低能耗的分離器變壓力液面控制方法。 1.2.1 油水分離機的特點及應(yīng)用 油水分離器的原理是采用油水的比重不同，運用過濾、沉淀、浮升等方法匯集一體進行油水分離的。 (1)去除效率高，設(shè)備對污水進行強化分離，提高出水水質(zhì)，真正能達到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。 (2)結(jié)構(gòu)獨特，設(shè)計新型，脫離了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)引進了新的設(shè)計思想，體現(xiàn)了在同類產(chǎn)品中的領(lǐng)先地位。 (3)結(jié)構(gòu)簡單、可靠，生產(chǎn)成本和使用成本低。在國內(nèi)本產(chǎn)品的價格也大大低

11、于氣浮等產(chǎn)品的價格,為廣大中小飯店、快餐店連鎖店所接受。 (4)占地面積小，施工方便，工程造價低。 (5)無能耗、無耗材，使用成本非常低，只需對產(chǎn)品按說明作簡單的維護。 (6)浮油和沉渣相對集中，便于收集和清撈，為今后形成高效率、企業(yè)型、集中化廢物收集創(chuàng)造條件 適用范圍: a. 廚房污水的隔油，出水動植物含量為20至500mg/L； b.出水中懸浮物（SS）小于1000mg/L； c.由處理污水量1t/h至50t/h的設(shè)備可供選擇； d.可根據(jù)用戶實際情況定做非標(biāo)產(chǎn)品； e.多種材質(zhì)制造； 1.2.2 傳統(tǒng)分離器分類 (1)油氣兩相分離器 油氣兩相分離器將油

12、氣混合物來液分離成單一相態(tài)的原油和天然氣，壓力由天然氣出口處的壓力控制閥控制，液面由控制器控制的出油閥調(diào)節(jié)。 天然氣出口處的壓力控制閥通常是自力式調(diào)節(jié)閥或配套壓力變送器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥等。出油閥通常為配套液位傳感器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥或浮子液面調(diào)節(jié)器操縱的出油調(diào)節(jié)閥等。 有的油氣兩相分離器是用氣動薄膜調(diào)節(jié)閥控制分離器的壓力，用浮子液面調(diào)節(jié)器操縱出油閥控制分離器液面。 (2)油氣水三相分離器 油氣水三相分離器在油井產(chǎn)物進行氣液分離的同時，還能將原油中的部分水分離出來。隨著油田的開發(fā)，油井產(chǎn)出液的含水量逐漸增多，三相分離器的應(yīng)用也逐漸增多。結(jié)構(gòu)不同，

13、三相分離器的控制方法也不同。兩種典型分離器的控制原理如下： a.油氣水混合物進入分離器后，進口分流器把混合物大致分成汽液兩相，液相進入集液部分。集液部分有足夠的體積使自由水沉降至底部形成水層，其上是原油和含有較小水滴的乳狀油層。原油和乳狀油從擋板上面溢出。擋板下游的油面由液面控制器操縱出油閥控制于恒定的高度。水從擋板上游的出水口排出，油水界面控制器操縱排水閥的開度，使油水界面保持在規(guī)定的高度。分離器的壓力由設(shè)在天然氣管線上的閥門控制。 b.分離器內(nèi)設(shè)有油池和擋水板。原油自擋油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操縱的出油閥控制。水從油池下面流過，經(jīng)擋水板流入水室，水室的液面由液面控制器

14、操縱的出水閥控制。 1.2.3 傳統(tǒng)分離器液位和壓力控制中存在的問題 分離器定壓控制中，天然氣管線上的壓力控制閥對天然氣進行一定程度的節(jié)流，以保證分離器內(nèi)壓力的穩(wěn)定。氣量減小或者氣出口處壓力降低時，閥門節(jié)流程度增加；反之，閥門節(jié)流程度減小。 分離器液面控制中，油水出口閥門也對液體進行節(jié)流。液量增大時，節(jié)流程度減小；液量小時，節(jié)流程度加強，以使液面保持穩(wěn)定。 為保證液量較大的情況下能夠正常排液，分離器具有較高的壓力。但是在液量減小時，必須通過油水出口閥對液體節(jié)流，使液面不至于降低。因此生產(chǎn)中，分離器一般在較高的壓力下工作，液相閥門處于節(jié)流狀態(tài)。 分離器壓力過高影響分離器的進液，

15、使中轉(zhuǎn)站或計量站的輸出口以及井口回壓增高，不利于輸油。目前，我國的油井多為機械采油，井口回壓升高，增加了采油的能源消耗。此外，在較高壓力下油中含有的飽和溶解氣，在出油閥節(jié)流后，壓力下降時，從油中分離出來，易使下游流程中的油泵產(chǎn)生氣濁。因此較高的分離器壓力不但影響油氣的分離效率，增加生產(chǎn)能耗，而且影響安全生產(chǎn)。 1.2.4 變壓力液面控制 浮子液面控制器帶動兩個調(diào)節(jié)閥，一個調(diào)節(jié)閥控制天然氣，另一個調(diào)節(jié)閥控制原油，實現(xiàn)原油和天然氣出口處閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)。當(dāng)浮子上升時，連桿機構(gòu)使氣路調(diào)節(jié)閥的開口減小，油路調(diào)節(jié)閥的開口增大；反之，當(dāng)浮子下降時，連桿機構(gòu)將使氣路調(diào)節(jié)閥的開口增大，油路調(diào)節(jié)閥的開口減小

16、。通過改變調(diào)節(jié)閥的開度，改變天然氣和原油的相對流量，對分離器的液面進行控制。這種控制方法不對分離器的壓力進行定值控制，分離器的壓力為天然氣出口處或液體出口處的壓力與天然氣調(diào)節(jié)閥或液體調(diào)節(jié)閥前后的壓力差之和。當(dāng)氣量和液量以及分離器下游壓力變化時，分離器的壓力是變化的，所以這種控制方法為變壓控制。 (1)變壓力液面控制在油氣兩相分離器中的應(yīng)用 進出油氣分離器的液量和氣量不變時，液面穩(wěn)定在某一位置上；當(dāng)進入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，而使液面上升時，浮子連桿機構(gòu)將使天然氣調(diào)節(jié)閥的開口關(guān)小，原油調(diào)節(jié)閥的開口開大，使排氣量減小而排液量增大，直到進出分離器的液量和氣量相等時，液面將重新穩(wěn)定在一個較原

17、來高的位置上；當(dāng)進入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，而使液面下降時，浮子連桿機構(gòu)將使天然氣調(diào)節(jié)閥的開口開大，原油調(diào)節(jié)閥的開口關(guān)小，使排氣量增大而排液量減小，直到進出分離器的液量和氣量相等時，液面將重新穩(wěn)定在一個較原來低的位置上。這樣隨著進入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，浮子連桿機構(gòu)帶動調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生相應(yīng)的動作，從而使液面保持相對穩(wěn)定。 (2)變壓力液面控制在油氣水三相分離器中的應(yīng)用 a.變壓力液面控制在油氣水三相分離中的應(yīng)用。原油液面的控制與油氣分離器的液面控制相同，油水界面由油水界面控制器操縱的排水閥控制。 b.變壓力液面控制在油氣水三相分離器中的應(yīng)用。油池的液面由其液面控制器操縱的原油調(diào)

18、節(jié)閥和天然氣調(diào)節(jié)閥控制，水池的液面由其液面控制器操縱的出水調(diào)節(jié)閥和天然氣調(diào)節(jié)閥控制。 本設(shè)計是油水分離機采用離心形式，屬于碟片分離機，碟片分離機是一種轉(zhuǎn)鼓高速分離機，它是利用轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的一組錐形碟片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強大的離心力達到分層。原油中含有油、水、雜物，它們的密度不同，所產(chǎn)生的離心力也不同，從而能達到分層的效果。油水分離機按照排渣方式：人工排渣，環(huán)閥排渣，噴嘴排渣三種形式。 本設(shè)計的油水分離機采用人工排渣方式，是用于消除燃油和潤滑油以及其他礦物油中水分和雜質(zhì)，減少機械的磨損，提高原油的燃燒率，延長機械使用壽命。 第 2 章 油水分離機的組成及工作原理 2.1 油水分離機的

19、組成 為滿足MARPOL73/78公約的要求，凡400總噸及以上的任何船舶應(yīng)裝設(shè)有油水分離裝置(油水分離器)，10000總噸及以上的任何船舶還應(yīng)裝有應(yīng)裝設(shè)經(jīng)主管機關(guān)批準(zhǔn)的濾油設(shè)備和當(dāng)排出物的含油量超過15ppm時能發(fā)出報警并自動停止含油混合物排放的裝置。機艙油水分離器主要由濾油設(shè)備、油分計（報警器和記錄器組成）和自動停止裝置組成。 2.2 油水分離機的工作原理 2.2.1 分離機的工作原理 分離機是立式離心機，分離機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩干濕衣服；

20、特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物，例如濃縮、分離氣態(tài)六氟化鈾；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。 碟式分離機是也立式離心機，轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件--碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液(或乳濁液)由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進料管加入轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)懸浮液(或乳濁液)通過碟片之間的間隙時，固體顆粒(或液滴)在離心機作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液層)。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。碟片的作用是

21、縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴大轉(zhuǎn)鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機的生產(chǎn)能力。積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在分離機停機后拆開轉(zhuǎn)鼓由人工清除，或通過排渣機在不停機的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排出。 2.2.2 油分計的工作原理 油分計的功能是能連續(xù)記錄油水分離器處理水中的油分濃度，并在處理水超過排放標(biāo)準(zhǔn)（>15ppm）時通過自動報警器報警，并將不合標(biāo)準(zhǔn)的處理水通過三通電磁閥的啟閉自動泄放返回艙底。目前船上的油分計有：紅外線、紫外線、激光和超聲波等多種油分計，以YNY-1型油分計為例，其工作原理如（圖二） 圖2-1 YNY-1型油分計 工作原理：測量時，靠定時器把運轉(zhuǎn)周期控制在1

22、20秒，120秒時，試液泵及三通電磁閥啟動，通過紅外線分析儀比較標(biāo)準(zhǔn)液與萃取液的油分濃度，并通過放大器放大，通過電訊號控制。如果處理水超過排放標(biāo)準(zhǔn)（>15ppm），報警器報警，并啟動電磁閥，把不符合標(biāo)準(zhǔn)的處理水泄放回艙底。同時記錄器記錄處理水中的油分濃度、日期、時間，并打印在記錄紙上。 2.2.3 自動停止裝置工作原理 常見的自動停止裝置有兩種，一種是采用氣控或電控三通閥，當(dāng)排放水樣超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，15ppm報警器報警，同時自動打開旁通回流管路，切斷舷外排放管路，將超標(biāo)污水導(dǎo)回污油水柜；另一種是當(dāng)排放水樣超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，15ppm報警器報警，同時打開旁通回流管路、關(guān)閉舷外排放管路的同時停

23、止污水泵。 2.3 油水分離機的主要技術(shù)參數(shù) （1）本機采用間歇人工排渣方式，排渣的間隔為1—1.5h. （2）碟片主要尺寸的確定 碟片母線與轉(zhuǎn)鼓軸線所成的錐角α與懸浮液中固相在碟片表面上的磨擦角有關(guān)。 根據(jù)?

24、： Q= VgΣ 其中 Q------ 生產(chǎn)能力 -------效率系數(shù) Σ-------生產(chǎn)能力指標(biāo) Vg-------沉降系數(shù) 第 3 章 傳動系統(tǒng)設(shè)計計算 3.1 電動機的選用 對傳動方案的要求：合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護方便等要求 。 原動機是許多機器中運動和任何一個方案，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計：動力的來源，其種類很多，有電動機、內(nèi)燃機、蒸汽機、水輪機、液壓機等。電動機構(gòu)造簡單、工作可靠、控制簡便、維護容易，一般生產(chǎn)

25、機械上大多數(shù)均采用電動機驅(qū)動。本設(shè)計也采用電動機作為原動力。我國已制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。所以本設(shè)計采用Y系列三相異步電動機。 為了客戶，本油水分離機配有交流電動機和直流電動機：電機規(guī)格如下： 型號 功率（千瓦） 電壓（V） 額定電壓（A） 轉(zhuǎn)速（r/m） J02-31-4H(T6) 2.2 380 4.92 1435 Z2C-32(T2) 2.2 220

26、 12.5 1500 3.2 齒輪參數(shù)設(shè)計 因為所設(shè)計的齒輪為軟齒面齒輪，故按齒面接觸強度確定齒輪的基本參數(shù)和尺寸。 3.2.1 初選參數(shù) 選小齒輪齒數(shù)Z=19 大齒輪齒數(shù)Z=195=95 選螺旋角=10 3.2.2 按接觸強度設(shè)計 由教材查得：載荷系數(shù)K=1.2 彈性系數(shù)Z=189.8 節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z= 因為tan=tan/cos=tan20/cos10=0.3696 =20.28 tan=tan=tan10 cos20.28=0.1654 =9.36 所以Z==2.464 Z=

27、 =[]1.88-3.2（]cos=[1.88-3.2（]cos10=1.6524 Z==0.7779 螺旋角系數(shù)Z===0.9848 取=1 =45.69mm 3.2.3 主要尺寸計算 （1）模數(shù)：m==cos10=2.17 取m=2.25（mm） （2）螺旋角 ①大齒輪螺旋角: =33.5 ②立軸齒輪螺旋角 =56.5 ③大齒輪齒數(shù) =95 ④立軸齒輪齒數(shù) =19 （3）端面模數(shù) =mn/cos=2.25/cos33.5=2.69 =mn/cos=2.25/cos56.5=4.08 （4）分度圓直徑 =mt1

28、 * Z1=2.69 * 95 = 255.5 =mt2* Z2=4.08 * 19 = 77.5 （5）齒頂圓直徑 =d1 + 2m =255.5 +2 * 2.25 =260 mm =d2 + 2m =77.5 +2 * 2.25 =82 mm （6）中心距 a=(d1 + d2)/2 =(255.5 + 77.5 )/2 =166.5 mm 3.3 大齒輪強度校核 根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)動強度設(shè)計的原則，閉式轉(zhuǎn)動齒輪（HB<=350）要求保證齒面接觸疲勞為主，而在實際生產(chǎn)中，分離機主要失效的形式是齒面磨損。所以，只對齒面

29、接觸疲勞強度校核。 3.3.1 有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)的確定 1、電動功率P = 2.2 KW 大齒輪額定轉(zhuǎn)矩T T = 9549*P /n =9549 * 2.2 /1435 = 14.64 N.m 2、分度圓上的圓周力Ft = 2000T/255.5 = 2000x14.64/255.5 =114.60 N 3、分度圓上的計算載荷Ftc Ftc =KA*KV*Kα*K*Ft ----------使用系數(shù) ----------動載系數(shù) -------齒間載荷分配系數(shù) --------齒向載荷分布系數(shù) 3.3.2 有關(guān)系數(shù)查資料如下 （1） ;《機械

30、設(shè)計》第六版 P201 表10-2 取 = 1.25 (2) ; 《機械設(shè)計》第六版P202 = 1 + {K1/(KA*Ft/b+k2) Z1V = 34.8 = 0.0087 U = 19/95 = 0.2 V = Л*255.5*1435/60000 = 19.19 m/s 得 = 1.35 (3) 查《機械設(shè)計手冊》表35.2-30 由*/b = 1.25*114.60/20 = 7.16 < 10 得 = 1.1 查《機械設(shè)計手冊》表35.2-31 得 = 1 （4）計算載荷 = 1.25x1.35x1.1x1x11

31、4.6 = 212.73 N （5）材料彈性模數(shù)Z Z = 19 查《機械設(shè)計手冊》得 大齒輪 = 11300 = 0.34 立軸齒輪 =20600 =0.3 （6）節(jié)點數(shù)ZH 查《機械設(shè)計手冊》得 =2.16 （7）轉(zhuǎn)動比 u = /=0.2 3.4 核算齒面接觸疲勞強度 （1）總工作時間 本機每天8h 工作，每年工作150d ,共運轉(zhuǎn)10年計算。 = 10x150x8 = 12000 h （2）總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N = 60уn1 = 60x1435x1x12000 = 1.05x1

32、0 =/u = 5.25x10 （3）接觸強度壽命系數(shù) 查《機械設(shè)計手冊》圖35.2-17 大齒輪 ： = 1.05 = 1.05 （4）工作硬化系數(shù) 因為大齒輪和立軸齒軸均為軟齒面 = 1 （5）安全系數(shù) 查《機械設(shè)計手冊》表35.2-32， 按高可靠度 取 = 1.50 ① 接觸疲勞極限應(yīng)力δHlimb 由《機械設(shè)計手冊》查得 δHlimb = 17.6 Mpa ② 齒面接觸極限應(yīng)力δHlim δHlim = δHlimb1xZHxZw =176.4x1.05x1 =185.2 Mpa ③ 安全系數(shù)SH

33、 SH = δHlim/Δh1=185.2/330.3=0.56 3.5 立軸齒輪齒面接觸疲勞強度校核 (1)齒面接觸疲勞極限應(yīng)力δHlimb2 查《機械設(shè)計手冊》得 = 650 Mpa (2)齒面接觸極限應(yīng)力2 δHlim2 = δHlimb2x ZN2xZw = 650x1.05x1 = 685.2 Mpa (3)有關(guān)系數(shù)的確定 a.彈性模數(shù)ZE2 ZE2 = 161.2 Mpa b.節(jié)點系數(shù)ZH2 c.重合度系數(shù) 前面 = 1.22 ， = 56.5，查《機械設(shè)計手冊》表35.2-15 = 0.75 d.計算接觸應(yīng)力

34、 = xx2 =463.04 Mpa e.安全系數(shù) f.許用安全系數(shù) 查《機械設(shè)計手冊》表35.2-32 按較高可靠度取 立軸齒輪齒面接觸疲勞強度能滿足要求。 3.6 校核齒根彎曲強度 有關(guān)系數(shù)的確定 ①齒形系數(shù) 按當(dāng)量齒數(shù) = 95/(cos33.5)=164 = 19/(cos56.5)=113 查《機械設(shè)計》表10-5 = 2.14 = 2.16 ②端面重合度εα 查《機械設(shè)計》表10-26 = 0.65 = 0.64 = εα1 +εα2 = 1.29 ③重合度系數(shù)Γε = 0.25 +0.75/ε

35、α = 0.83 ④螺旋角系數(shù) = 1 – 33.5/120=0.75 = 1 -56.5/120 =0.43 (查《機械設(shè)計手冊》35.2-19) ⑤彎曲強度壽命系數(shù)Γx 由《機械設(shè)計手冊》35.2-28 得 mn =2.25得 ⑥相對應(yīng)力集中系數(shù) 由表35.2-3 按可高可靠度 ⑦安全系數(shù) 由表35.2－32按較高可靠度 ⑧試驗齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 由《機械設(shè)計手冊》 大齒輪 由圖35.2－16軸齒輪 ⑨許用彎曲應(yīng)力 3.7 核算齒根彎曲強度 (1)齒根彎曲壓力 軸的強度計算 (2)大齒輪軸疲勞強度的精確校核計算 a.繪制軸

36、的受力荷圖 b.計算周上的作用力 ①大齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩，由前計算知： ②圓周力 ③徑向力 ④軸向力 (3)垂直平面的彎矩 ①支座反力 ②C截面彎矩 (4)水平的彎矩圖 ① 支座反力 ②C截面彎矩 (5)合成彎矩圖 Mcw(2)= (6)聯(lián)軸器附加F0的受力和彎矩 T----軸傳遞的彎矩，N*M D----聯(lián)軸器圓周力作用直徑 D2=112mm Mcw(F0)=F0*120=52.25*120=6274.8N*mm 力F0作用的彎矩圖如圖（f）所示 3.8 軸疲勞強度的校核 較核截面C-C，較

37、核計算按下式進行 式中：-只考慮彎矩作用時的安全系數(shù) -只考慮扭矩作用時的安全系數(shù) {S}-按疲勞強度計算的安全系數(shù) 查《機械設(shè)計手冊》表38.3-4 [S]=1.5 以下有關(guān)系數(shù)查《機械設(shè)計手冊》 證明橫向的疲勞強度足夠 由38.1-1得 由38.3-5得 由38.3-8得 由38.3-11得 由38.3-13得 證明橫軸的疲勞強度足夠。 3.9 主軸疲勞強度的計算 (1)繪制軸的受力載荷圖 (2)求作用于軸上的力 ① 軸設(shè)：----電動機額定功率KW -----大齒輪的軸功率KW -

38、----主軸功率 -----大齒輪軸滾動軸承的效率 -----立軸一對滾動軸承效率 -------兩齒輪間嚙合效率 查《機械設(shè)計手冊》得 已知 kw 則 ② 軸的扭矩： 設(shè) NM r/m 立軸的轉(zhuǎn)矩 NM —— 立軸的轉(zhuǎn)速 r/m 已知： ＝7250 r/min 依 NM 求圓周力、徑向力、軸向力、不平衡引起的離心力 a) 圓周力 N b）徑向力 N

39、c）軸 N d) 分離體不平衡引起的離心力 因不平衡引起的偏心矩 式中： —— 分離體上不平衡， 單位：克 —— 分離體上不平衡的半徑位置 G —— 分離體總重 kg 按動平衡精度等級國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ， 離心機轉(zhuǎn)鼓平衡精度等級 G6.3 即 e＝6.3 其中 G = 68 公斤 取 ＝ 29.6/2 毫米 考慮到動平衡惡劣（船用傾斜情況惡劣）情況，實際平衡精度按G16處理 即 e = 16 克 即 在分離體，半徑最大處，殘留7.35克不平衡

40、 由此產(chǎn)量的離心力 N (3)繪垂直平面的彎轉(zhuǎn)圓 1）垂直平面的受力 N 立軸疲勞強度計算 校核截面I-I 和II-II，校核計算按下式： 式中 -----只考慮彎矩作用時的安全系數(shù) -----只考慮扭矩作用時的安全系數(shù) -----許用安全系數(shù) 以下公式及有關(guān)系數(shù)均查自《機械設(shè)計手冊》 查表38.3-4 =1.8 = = 由38.1-1得 由38.3-5得 由38.3-8得 由38.3-11得 由38.3-13得 安全系數(shù) 由上面計算結(jié)果表明： 所以，立軸的疲勞

41、強度足夠。 小 結(jié) 設(shè)計過程中的淳淳教導(dǎo)以及對有關(guān)問題的指點和幫助。畢業(yè)設(shè)計可以說是對未來工作的一種模擬。 通過這次設(shè)計，我對將來及現(xiàn)在所從事的工作充滿兩個月的畢業(yè)設(shè)計轉(zhuǎn)眼間就到了結(jié)尾了，在這兩個月的設(shè)計學(xué)習(xí)過程中，我取得了長足的進步。 我的畢業(yè)設(shè)計的課題是油水分離機的設(shè)計，雖然我以前所沒有接觸過分離機。但它對于我來說并不是一個完全陌生的機械設(shè)備，經(jīng)過指導(dǎo)老師和同事的幫助和指導(dǎo)以及對參考資料的解讀，我已經(jīng)對分離機有了一定的了解。 分離機在我們生活中對于我們也并不陌生，尤其是分離機已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)中，但是在這次設(shè)計中卻遇到不少困難。通過這次設(shè)計，提高了我分析和解決問題的能力

42、，擴寬和深化了學(xué)過的知識，在以前的課程設(shè)計的基礎(chǔ)上學(xué)到了不少東西。進一步掌握了設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機械材料、國家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊等工具書的能力。同時也對我們的獨立思考能力也有了很大的考驗，培養(yǎng)我們認真分析問題，多動手、動腦的能力。通過本次的畢業(yè)設(shè)計對我的大學(xué)四年的知識也是一個很好的總結(jié)，總之，在畢業(yè)設(shè)計的過程中學(xué)到的認識到的，為我們以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。 在這次的畢業(yè)設(shè)計中感謝母校佳木斯大學(xué)給了我一個良好的學(xué)習(xí)氛圍。同時也忠心感謝我的指導(dǎo)老師張老師，沒有他的指導(dǎo)，我也完成不了設(shè)計。 本人設(shè)計中難免有不足之處，敬望各位老師多多諒解指正。 參考文獻 [1]

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49、29: 287-320 [33] Hongqi Li,Yung C．Shin．Analysis of bearing configuration effects of high speed spindles using an integrated dynamic thermo—mechanical spindle mode1．International Journal of Machine Tool&Manufacture．2004,44：347-364 致 謝 大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達我由衷的謝意。

50、 感謝我的家人對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持；感謝我的母校給了我在大學(xué)四年深造的機會，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝大學(xué)的老師和同學(xué)們四年來的關(guān)心和鼓勵。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們在學(xué)習(xí)中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的四年充滿了感動。 這次畢業(yè)論文設(shè)計我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師對我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向老師尋求幫助，而老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中

51、都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個月以來，老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝。 附錄1 中文譯文 機械加工表面質(zhì)量 摘要：機械零件的破壞，一般總是從表面層開始的。產(chǎn)品的性能，尤其是它的可靠性和耐久性，在很大程度上取決于零件表面層的質(zhì)量。研究機械加工表面質(zhì)量的目的就是為了掌握機械加工中各種工藝因素對加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律，以便運用這些規(guī)律來控制加工過程，最終達到改善表面質(zhì)量、

52、提高產(chǎn)品使用性能的目的。 關(guān)鍵字：機械加工 疲勞強度 表面質(zhì)量 殘余應(yīng)力 正文： 一、機械加工表面質(zhì)量對機器使用性能的影響 （一）表面質(zhì)量對耐磨性的影響 1. 表面粗糙度對耐磨性的影響 一個剛加工好的摩擦副的兩個接觸表面之間，最初階段只在表面粗糙的的峰部接觸，實際接觸面積遠小于理論接觸面積，在相互接觸的峰部有非常大的單位應(yīng)力，使實際接觸面積處產(chǎn)生塑性變形、彈性變形和峰部之間的剪切破壞，引起嚴(yán)重磨損。 零件磨損一般可分為三個階段，初期磨損階段、正常磨損階段和劇烈磨損階段。 表面粗糙度對零件表面磨損的影響很大。一般說表面粗糙度值愈小，其磨損性愈好。但表面粗糙度值太

53、小，潤滑油不易儲存，接觸面之間容易發(fā)生分子粘接，磨損反而增加。因此，接觸面的粗糙度有一個最佳值，其值與零件的工作情況有關(guān)，工作載荷加大時，初期磨損量增大，表面粗糙度最佳值也加大。 2. 表面冷作硬化對耐磨性的影響 加工表面的冷作硬化使摩擦副表面層金屬的顯微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高，耐磨性就愈高，這是因為過分的冷作硬化將引起金屬組織過度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落，使耐磨性下降。 （二）表面質(zhì)量對疲勞強度的影響 金屬受交變載荷作用后產(chǎn)生的疲勞破壞往往發(fā)生在零件表面和表面冷硬層下面，因此零件的表面質(zhì)量對疲勞強度影響很大。 1. 表面粗糙度對

54、疲勞強度的影響 在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。表面粗糙度值愈大，表面的紋痕愈深，紋底半徑愈小，抗疲勞破壞底能力就愈差。 2. 殘余應(yīng)力、冷作硬化對疲勞強度的影響 余應(yīng)力對零件疲勞強度的影響很大。表面層殘余拉應(yīng)力將使疲勞裂紋擴大，加速疲勞破壞；而表面層殘余應(yīng)力能夠阻止疲勞裂紋的擴展，延緩疲勞破壞的產(chǎn)生。 表面冷硬一般伴有殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，可以防止裂紋產(chǎn)生并阻止已有裂紋的擴展，對提高疲勞強度有利。 （三)表面質(zhì)量對耐蝕性的影響 零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大，則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就愈多?？刮g性就愈差。

55、表面層的殘余拉應(yīng)力會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，降低零件的耐磨性，而殘余壓應(yīng)力則能防止應(yīng)力腐蝕開裂。 （四）表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響 表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合質(zhì)量。對于間隙配合，粗糙度值大會使磨損加大，間隙增大，破壞了要求的配合性質(zhì)。對于過盈配合，裝配過程中一部分表面凸峰被擠平，實際過盈量減小，降低了配合件間的連接強度。 二、影響表面粗糙度的因素 （一）切削加工影響表面粗糙度的因素 1. 刀具幾何形狀的復(fù)映 刀具相對于工件作進給運動時，在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀時刀具幾何形狀的復(fù)映。減小進給量、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。

56、 此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度，合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。 2. 工件材料的性質(zhì) 加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好，金屬的塑性變形愈大，加工表面就愈粗糙。 加工脆性材料時，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙。 3. 切削用量 （二）磨削加工影響表面粗糙度的因素 正像切削加工時表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也時由幾何因素和

57、表面金屬的塑性變形來決定的。 影響磨削表面粗糙的主要因素有： 砂輪的粒度、砂輪的硬度、砂輪的修整 、磨削速度 、磨削徑向進給量與光磨次數(shù) 、工件圓周進給速度與軸向進給量 、冷卻潤滑液 。 三、影響加工表面層物理機械性能的因素 在切削加工中，工件由于受到切削力和切削熱的作用，使表面層金屬的物理機械性能產(chǎn)生變化，最主要的變化是表面層金屬顯微硬度的變化、金相組織的變化和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于磨削加工時所產(chǎn)生的塑性變形和切削熱比刀刃切削時更嚴(yán)重，因而磨削加工后加工表面層上述三項物理機械性能的變化會很大。 （一）表面層冷作硬化 1. 冷作硬化及其評定參數(shù) 機械加工過程中因切削力作用產(chǎn)

58、生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移,晶粒被拉長和纖維化，甚至破碎，這些都會使表面層金屬的硬度和強度提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化(或稱為強化)。表面層金屬強化的結(jié)果，會增大金屬變形的阻力，減小金屬的塑性，金屬的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化。 被冷作硬化的金屬處于高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，只有一有可能，金屬的不穩(wěn)定狀態(tài)就要向比較穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象稱為弱化。弱化作用的大小取決于溫度的高低、溫度持續(xù)時間的長短和強化程度的大小。由于金屬在機械加工過程中同時受到力和熱的作用，因此，加工后表層金屬的最后性質(zhì)取決于強化和弱化綜合作用的結(jié)果。 評定冷作硬化的指標(biāo)有三項，即表層金屬的顯微硬度HV、硬

59、化層深度h和硬化程度N。 2. 影響冷作硬化的主要因素 切削刃鈍圓半徑增大，對表層金屬的擠壓作用增強，塑性變形加劇，導(dǎo)致冷硬增強。刀具后刀面磨損增大，后刀面與被加工表面的摩擦加劇，塑性變形增大，導(dǎo)致冷硬增強。 切削速度增大，刀具與工件的作用時間縮短，使塑性變形擴展深度減小，冷硬層深度減小。切削速度增大后，切削熱在工件表面層上的作用時間也縮短樂，將使冷硬程度增加。進給量增大，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬作用加強。 工件材料的塑性愈大，冷硬現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。 （二）表面層材料金相組織變化 當(dāng)切削熱使被加工表面的溫度超過相變溫度后，表層金屬的金相組織將會發(fā)生變化。

60、 1. 磨削燒傷 當(dāng)被磨工件表面層溫度達到相變溫度以上時，表層金屬發(fā)生金相組織的變化，使表層金屬強度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。在磨削淬火鋼時，可能產(chǎn)生以下三種燒傷： 2.回火燒傷 如果磨削區(qū)的溫度未超過淬火鋼的相變溫度，但已超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，工件表層金屬的回火馬氏體組織將轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織(索氏體或托氏體)，這種燒傷稱為回火燒傷。 3.淬火燒傷 如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，再加上冷卻液的急冷作用，表層金屬發(fā)生二次淬火，使表層金屬出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，其硬度比原來的回火馬氏體的高，在它的下層，因冷卻較慢，出現(xiàn)了硬度

61、比原先的回火馬氏體低的回火組織(索氏體或托氏體)，這種燒傷稱為淬火燒傷。 4.退火燒傷 如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度，而磨削區(qū)域又無冷卻液進入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降，這種燒傷稱為退火燒傷。 2. 改善磨削燒傷的途徑 磨削熱是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷由兩個途徑：一是盡可能地減少磨削熱地產(chǎn)生；二是改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生地?zé)崃可賯魅牍ぜ? （三）表面層殘余應(yīng)力 1. 產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因 a. 切削時在加工表面金屬層內(nèi)有塑性變形發(fā)生，使表面金屬的比容加大。由于塑性變形只在表層金屬中產(chǎn)生，而表層金屬的比容增大，體積膨脹，不可避免地要受到與它相

62、連的里層金屬的阻止，因此就在表面金屬層產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，而在里層金屬中產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 b. 切削加工中，切削區(qū)會有大量的切削熱產(chǎn)生 。 c. 不同金相組織具有不同的密度，亦具有不同的比容。如果表面層金屬產(chǎn)生了金相組織的變化，表層金屬比容的變化必然要受到與之相連的基體金屬的阻礙，因而就有殘余應(yīng)力產(chǎn)生。 2. 零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇 零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇至關(guān)重要，因為最終工序在該工作表面留下的殘余應(yīng)力將直接影響機器零件的使用性能。 選擇零件主要工作表面最終工序加工方法，須考慮該零件主要工作表面的具體工作條件和可能的破壞形式。 在交變載荷作用下

63、，機器零件表面上的局部微觀裂紋，會因拉應(yīng)力的作用使原生裂紋擴大，最后導(dǎo)致零件斷裂。從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮，該表面最終工序應(yīng)選擇能在該表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法。 附錄2 英文原文 Text: A.the machine processes the surface quantity to use the influence of the function to the machine (A)The surface quantity to bear to whet the sexual influence 1. Rough degree of surface to b

64、ear to whet the sexual influence A just process vice- of two contact surfaces of good friction, the first stage is rough only in the surface of of the peak department contact, the actual contact area is far small get in touch with the area in the theories, at mutually get in touch with of departmen

65、t of peak have very big unit should dint, make actual contact area creation the mold transform, the flexibility transforms to shear to slice the breakage with of the department of peak , cause seriously wear away. The spare parts wear away and can is divided into three stages generally, wearing aw

66、ay the stage, wearing away the stage normally in the early years and violent wear away the stage. The rough degree of surface is very big to the influence that the spare parts surface wear away.Say a value of surface generally more small, it wears away sex more good.But rough degree of surface the value is too small, lubricant not easy storage, contact of the noodles easy occurrence the member glues to connect, wearing away to increase o