立式行星球磨機設(shè)計【cad高清圖紙和說明書全套】

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機械工程學(xué)院 屆本科生畢業(yè)設(shè)計題目任務(wù)書 指導(dǎo)教師姓名 年齡 職稱 畢業(yè)院校 所學(xué)專業(yè) 題目名稱 立式行星球磨機的設(shè)計 題目類別 工程 題目來源 科研生產(chǎn) 擬指導(dǎo)的人數(shù) 題目內(nèi)容及要求：（5）立式行星球磨機的設(shè)計 行星球磨機是混合、細(xì)磨、小樣制備、納米材料分散、新產(chǎn)品研制和小批量生產(chǎn)高新技術(shù)材料的必備裝置，本課題旨在設(shè)計一種實驗室用立式行星球磨機。參數(shù)如下：1、電源及功率：AC380V/550W；2、球磨罐容積：500ml×4；3、球磨罐：配四個尼龍罐（硬質(zhì)合金、不銹鋼）及氧化鋯球；4、轉(zhuǎn)速： 340 r/min；5、進料粒度：≤5mm 出料粒度：0.1um 具體內(nèi)容及進度： 1、課題調(diào)研：資料檢索、調(diào)研。（1周） 2、毛坯設(shè)計、工藝路線擬定。（2周） 3、工藝設(shè)計。（2周） 4、夾具設(shè)計。（2周） 5、夾具零件圖紙繪制；（2周） 6、產(chǎn)品設(shè)計使用說明書；（1周） 7、與課題相關(guān)的外文資料翻譯3000字。（1周） 8、其他要求：學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨立完成；一組學(xué)生的技術(shù)參數(shù)或結(jié)構(gòu)方案不得相同； 參考資料： 1、《工藝設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》 2、《金屬切削機床夾具設(shè)計手冊》 3、《機械工藝師》雜志 4、相關(guān)專業(yè)教材 題目所涉及的知識面：機械設(shè)計、材料、工藝、電氣控制、環(huán)保 學(xué)院 審 核 意見 院長簽字： 年 月 日 注：1、題目類型：工程設(shè)計、實驗、理論計算、其他； 2、題目來源：科研生產(chǎn)、實驗室建設(shè)、其他。 摘 要 目錄 摘要………………………………………………………………………2 緒論………………………………………………………………………3 一． 圖片及實例……………………………………………………....8 二． 技術(shù)參數(shù)…………………………………………………....…....8 三． 高效行星球磨機的幾項考核措施…………………........………9 四．高效行星球磨機特點…………………………..………..……….9 五．分析工作原理及選擇電動機………………………….………..10 1. 電動機類型的選擇……………………………….........………10 2. 確定電動機的功率………………………………………….....11 3. 確定電動機的轉(zhuǎn)速…………………………………………….13 六．主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………...18 七．小軸的設(shè)計………………………………………………….…..22 八．齒輪的設(shè)計………………………………………………………27 九．下箱體的設(shè)計………………………………………….…….….31 十．大小輪槽設(shè)計……………………………………….…..………31 十一. 帶傳動設(shè)計…………………………………….....…………..32 十二. 參考文獻………………………………....………..…….…….34 十三. 致謝……………………………………………..…..………35 摘　　要 球磨機是通過圓筒內(nèi)的鋼球在材料之上作用來碾磨材料的，是一種能有效的碾磨多種材料的工具。其被廣泛地被用于建材、化工、選礦等行業(yè)。 球磨機的能量利用率很低，這和物料在磨內(nèi)分布情況有極大的關(guān)系。越靠近筒體的外層運動軌跡，研磨作用越大。而磨機實際生產(chǎn)時，物料進入筒體就直接落入內(nèi)層，內(nèi)層的物料要經(jīng)過較長時間才能進入外層充分碾磨，從而損失了大量能量。 為了使物料合理地分布，對磨機進料部分進行改進。將舊式的直角下料溜改為傾角式下料溜，使物料溜角大于休止角，物料順暢進給。合理的選取進料點，使物料直接進入筒體外層。最后通過計算和一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定進料裝置的材質(zhì)，物料填充率，筒體適應(yīng)轉(zhuǎn)速和磨機功率等相關(guān)參數(shù)。 - 2 - - 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院學(xué)院畢業(yè)論文 Abstract Ball mill winch grinds material by rotating a cylinder with steel grinding balls, is an efficient tool for grinding many materials into fine powder. It is widely used in building material, chemical industry, etc. A Ball Mill The ball mill energy use factor is low, the distribution situation has the enormous relations with the material in grinding. Therefore discovered more approached the grinding machine outer layer, the abrasive action is bigger. When grinding machine actual production, the materials entered the mill to fall directly the inner layer, the process dynamics analysis, the inner layer material had to through the long time to enter the outer layer, reduced the production efficiency greatly. In order to cause the material to be quickly even, it has made the improvement to grinding machine feeding. First the old-style right angle feeding change the inclination angle type, then slide the angle to be bigger than stops the angle, will cause the material fast smoothly to enter. Then reasonable selection feeding spot, causes the material to enter the tube body outer layer directly. Finally through the computation and empirical dates, had determined the device material, the material feeding rate, the mill the rotational speed and the grinding machine power and so on. 第3頁 摘 要 目錄 摘要………………………………………………………………………2 緒論………………………………………………………………………3 一． 圖片及實例……………………………………………………....8 二． 技術(shù)參數(shù)…………………………………………………....…....8 三． 高效行星球磨機的幾項考核措施…………………........………9 四．高效行星球磨機特點…………………………..………..……….9 五．分析工作原理及選擇電動機………………………….………..10 1. 電動機類型的選擇……………………………….........………10 2. 確定電動機的功率………………………………………….....11 3. 確定電動機的轉(zhuǎn)速…………………………………………….13 六．主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………...18 七．小軸的設(shè)計………………………………………………….…..22 八．齒輪的設(shè)計………………………………………………………27 九．下箱體的設(shè)計………………………………………….…….….31 十．大小輪槽設(shè)計……………………………………….…..………31 十一. 帶傳動設(shè)計…………………………………….....…………..32 十二. 參考文獻………………………………....………..…….…….34 十三. 致謝……………………………………………..…..………35 摘　　要 球磨機是通過圓筒內(nèi)的鋼球在材料之上作用來碾磨材料的，是一種能有效的碾磨多種材料的工具。其被廣泛地被用于建材、化工、選礦等行業(yè)。 球磨機的能量利用率很低，這和物料在磨內(nèi)分布情況有極大的關(guān)系。越靠近筒體的外層運動軌跡，研磨作用越大。而磨機實際生產(chǎn)時，物料進入筒體就直接落入內(nèi)層，內(nèi)層的物料要經(jīng)過較長時間才能進入外層充分碾磨，從而損失了大量能量。 為了使物料合理地分布，對磨機進料部分進行改進。將舊式的直角下料溜改為傾角式下料溜，使物料溜角大于休止角，物料順暢進給。合理的選取進料點，使物料直接進入筒體外層。最后通過計算和一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定進料裝置的材質(zhì)，物料填充率，筒體適應(yīng)轉(zhuǎn)速和磨機功率等相關(guān)參數(shù)。 - 2 - - 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院學(xué)院畢業(yè)論文 Abstract Ball mill winch grinds material by rotating a cylinder with steel grinding balls, is an efficient tool for grinding many materials into fine powder. It is widely used in building material, chemical industry, etc. A Ball Mill The ball mill energy use factor is low, the distribution situation has the enormous relations with the material in grinding. Therefore discovered more approached the grinding machine outer layer, the abrasive action is bigger. When grinding machine actual production, the materials entered the mill to fall directly the inner layer, the process dynamics analysis, the inner layer material had to through the long time to enter the outer layer, reduced the production efficiency greatly. In order to cause the material to be quickly even, it has made the improvement to grinding machine feeding. First the old-style right angle feeding change the inclination angle type, then slide the angle to be bigger than stops the angle, will cause the material fast smoothly to enter. Then reasonable selection feeding spot, causes the material to enter the tube body outer layer directly. Finally through the computation and empirical dates, had determined the device material, the material feeding rate, the mill the rotational speed and the grinding machine power and so on. 緒論 全自動立式超微球磨粉碎機（簡稱球磨機）。其工作原理：在一轉(zhuǎn)盤上裝有4個球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，球磨罐在繞轉(zhuǎn)盤軸公轉(zhuǎn)、的同時又繞自身軸做行式的反向自轉(zhuǎn)運動，罐中磨球和材料在高速運動中相互碰撞、擠壓、摩擦、達到粉碎、研磨與混合勻化樣品的目的，其效率比傳統(tǒng)的滾筒式球磨機要高出許多倍。 此次畢業(yè)設(shè)計的題目是《立式行星球磨機》。 僅僅是小型的球磨機設(shè)備就種類繁多，但功用無大區(qū)別。 一、 磨機概述 1.1 粉磨的意義 磨機是發(fā)電、選礦、化工和建材等許多工業(yè)部門廣泛采用的粉磨機械。磨機能粉碎各種硬度的材料，在選礦場中被廣泛的用來細(xì)磨各種礦石；在發(fā)電廠用來制備煤粉；在水泥廠經(jīng)過破碎的原料、熟料和其它混合材料都需要在磨機中進行粉碎。歸納起來，粉碎的目的是： 1.增加物料的暴露面積。 保證生料在窯中得到充分的化學(xué)反應(yīng)，使能夠充分完成燃燒，水泥完全水化，產(chǎn)生較高的強度。為此目的，對水泥生料的細(xì)度應(yīng)控制在0.08毫米方孔篩的篩余為10%以下，水泥應(yīng)控制在8%以下，煤粉應(yīng)控制在14%以下。 2.使用各種物料混合均勻。 水泥生料里的石灰石、粘土和鐵粉，水泥中的礦渣、石膏和熟料等經(jīng)過磨機粉磨以后不但能將其粉碎，還能使之混合均勻，以保證水泥的質(zhì)量。 1.2 磨機的分類及工作特點 1.2.1 磨機的種類 由于物料被磨碎的方式不同，是否采用研磨介質(zhì)，磨機運動方式以及磨機結(jié)構(gòu)等不同，粉磨設(shè)備也就有各種形式，有的彼此差別也很大。 建材工業(yè)中一般能見到的磨機有球磨機、棒磨、環(huán)輥磨（中速磨）、自磨磨機（無介質(zhì)磨）等。有時候生產(chǎn)和科研工作中還使用振動磨，氣力磨等超細(xì)磨設(shè)備。 建材工業(yè)中以球磨（包括棒磨）應(yīng)用最多，最普通、環(huán)輥式中速磨也常用粉碎煤，這兩種磨的歷史較長，其他型式磨機都是生產(chǎn)中逐步發(fā)展起來的。 1.2.2 磨機工作的特點 在建筑材料、冶金和化工生產(chǎn)中有大量經(jīng)過破碎到一定粒度的物料：如水泥原料里的石灰石、礦渣、石膏等，選礦場里的礦石顆粒，根據(jù)工藝要求，都還要進行細(xì)磨作業(yè)。 但是細(xì)磨作業(yè)的工作量是相當(dāng)大的，這項繁重的工作，目前都是在磨機里進行的?？墒悄C的工作效率非常低（15%～30%），所以耗用的電能比較多，能量損失嚴(yán)重，碾磨中金屬的消耗量也比較大。為了降低生產(chǎn)成本，就必須在了解磨機這些作業(yè)特點的前提下，根據(jù)物料的性質(zhì)（硬度、含水分多少），如物料粒度和出磨成品的細(xì)度要求，合理選擇粉磨工藝流程和細(xì)磨設(shè)備。而且對現(xiàn)有的設(shè)備進行與生產(chǎn)相適應(yīng)的改進。 1.2.3 磨機粉磨系統(tǒng) 粉磨系統(tǒng)有開流和圈流兩種。 開流在粉磨過程中，物料一次通過磨機后即為成品；而圈流是物料出磨后經(jīng)過分級設(shè)備選出成品，而使粗料返回磨內(nèi)再磨。 開流系統(tǒng)的優(yōu)點是：流程簡單，設(shè)備少，投資省，操作簡單；但物料必須達到產(chǎn)品細(xì)度要求后才能出磨。因此要求產(chǎn)品較細(xì)時，以被磨細(xì)的物料將會產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，并在磨內(nèi)形成緩沖墊層，妨礙粗料進一步磨細(xì)，有時甚至出現(xiàn)細(xì)粉包球現(xiàn)象，從而降低了粉磨效果，增加了電損耗。采用圈流系統(tǒng)，可以及時將細(xì)粉排出，消除了過分碎現(xiàn)象，使磨機產(chǎn)量提高；同時產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調(diào)節(jié)分級設(shè)備的方法改變產(chǎn)品細(xì)度。 1.3. 球磨機的種類 球磨機主要的工作部分是回轉(zhuǎn)圓筒，一般是兩端支承，一端出料并由電動機經(jīng)過傳動裝置變速后帶動，另一端喂料。筒中裝有球、段、棒等研磨介質(zhì)，與物料一起被回轉(zhuǎn)筒體不斷帶起拋落沖擊、研磨將物料磨碎。 球磨機具體類型很多，其差別在于所裝載的研磨介質(zhì)、進出料方法、傳動與支承方式的不同。各種型式球磨機，現(xiàn)歸納如下： (一)按所裝研磨介質(zhì)的不同來分: 1.球磨機：筒體內(nèi)裝鋼球或鋼段，這種磨機使用最普通。 2.棒磨機：簡體內(nèi)裝鋼棒作為粗磨機介質(zhì)，這種磨機產(chǎn)品粒度均勻。 3.礫磨機：用礫石、卵石、瓷球為研磨介質(zhì)，花崗巖、瓷料等襯板，用于生產(chǎn)白色或色彩水泥以及陶瓷工業(yè)用。 (二)按筒體的形狀分: 1.短筒形磨機：筒體長度與直徑之比L/D￡1.0～1.5（圖2中a、c），一般用于粗磨或一級磨。 2.長筒形磨機：筒體長度和直徑之比L/D>1.5(圖2中b、d)，當(dāng)L/D之值增加至3～7則稱為管磨機,管磨機內(nèi)部分隔為幾個倉，稱為倉式管磨機，這種磨機在水泥廠用的較多。 二、球磨機的優(yōu)缺點 由于球磨機有許多優(yōu)點，所以在許多部門中受到重現(xiàn)，得到了廣泛的應(yīng)用，它的主要特點如下： （一）優(yōu)點 1.對于各種物料都能適應(yīng)，能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大，可滿足較大規(guī)模生產(chǎn)的需要。 2.粉碎比大，可達到300以上，并易于調(diào)整產(chǎn)品的細(xì)度。 3.可適度各種不同情況下工作，能干法生產(chǎn)，也可濕法生產(chǎn)，還可以把干燥的粉磨工序合并在一起同時進行。 4.設(shè)備本身操作可靠，能夠長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。 5.維護管理簡單易進行。 6.有很好的密封裝置，防止粉塵飛揚。 (二)缺點 1.工作效率低： 在生產(chǎn)水泥的過程中，用于粉碎作業(yè)的電量約占全廠的2/3，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)一噸水泥的耗電量不低于70千瓦小時，但這部分電能的有效利用率卻很低，據(jù)分析，磨機輸入的功率用于粉碎物料(做有用功)的功率消耗只占一小部分，約5%～7%，而絕大部分電能消耗于其他方面，主要是轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎吐暷芏У?，這是一項很大的浪費。 2.體型笨重：大型磨機的總重量可大幾百噸以上，這樣一次性投資必然很大。 3.配置昂貴：由于磨機筒體轉(zhuǎn)速和很低(每分鐘15～25轉(zhuǎn))，如用普通電動機驅(qū)動，則需配置昂貴的減速裝置。 4.生產(chǎn)成本高： 研磨體在沖擊和研磨物料的同時，本身也要受到磨剝，筒體內(nèi)的襯板等零件也被磨剝，因此在整個水泥生產(chǎn)過程中，粉碎作業(yè)（生料制備、磨水泥）所消耗的鐵板量是很多的，據(jù)分析，大約每生產(chǎn)一噸 一 圖片及實例 請看以下示意圖及其他參數(shù)： ???? ??? 瑪瑙球磨罐???????? 陶瓷球磨罐??????? 不銹鋼球磨罐?????? 真空不銹鋼罐??????? 尼龍球磨罐 　　 行星式球磨機是混和、細(xì)磨、小樣制備、新產(chǎn)品研制和小批量生產(chǎn)高新技術(shù)材料的必備裝置。該產(chǎn)品體積小、功能全、效率高、噪聲低，是科研單位、高等院校、企業(yè)實驗室獲取研究試樣（每次實驗可同時獲得四個樣品）的理想設(shè)備，配用真空球磨罐，可在真空狀態(tài)下磨制試樣。廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、礦產(chǎn)、冶金、電子、建材、陶瓷、化工、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等部門。 　　 行星式球磨機是在一轉(zhuǎn)盤上裝有四個球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，球磨罐中心軸作行星運動，罐中磨球在高速運動中研磨和混和樣品。該產(chǎn)品能用干、濕兩種方法粉碎和混和粒度不同，材料各異的產(chǎn)品，研磨產(chǎn)品最小粒度可至0.1微米（即1.0×10-4mm） 二 技術(shù)參數(shù)： 傳動方式：1.齒輪傳動 2.皮帶傳動 工作方式：兩個或四個球磨罐同時工作 最大裝樣量：球磨罐容積的三分之二 進料粒度：土壤料≤10mm ,其他料≤3mm 出料粒度：最小可達0.1um 轉(zhuǎn)速比（公轉(zhuǎn)：自轉(zhuǎn)）：1：2（0.4L,2L,4L）;1:1.5(12L,20L) 轉(zhuǎn)速(自轉(zhuǎn))：0.4L:0～600轉(zhuǎn)/分 2L：0～550轉(zhuǎn)/分 4L：0～530轉(zhuǎn)/分 20L：0～280轉(zhuǎn)/分 調(diào)速方式：變頻、程控?zé)o級調(diào)速，手動、自動定時正反轉(zhuǎn) 最大連續(xù)工作時間（滿負(fù)荷）：72小時 齒輪傳動的優(yōu)點: 1.一致性好　同樣的工藝條件，同樣的材料，四罐研磨的結(jié)果一致。 2.重復(fù)性好　同樣的工藝條件，同樣的材料，多次試驗的結(jié)果一致。 3.使用方便　無需更換行星輪皮帶，大大減輕了勞動強度。 齒輪傳動徹底解決了皮帶傳動中皮帶打滑、皮帶磨損所引起的一系列問題 三 行星式球磨機的幾項主要考核指標(biāo)： 1.轉(zhuǎn)速　轉(zhuǎn)速是行星式球磨機重要的一項指標(biāo)。要使材料磨細(xì)、磨快，應(yīng)選用合適的轉(zhuǎn)速。 2.最大連續(xù)工作時間　用行星式球磨機制作亞微米或納米材料，往往需要設(shè)備滿負(fù)荷連續(xù)工作50小時以上，并力求工藝條件（如轉(zhuǎn)速）不發(fā)生變化。 3.一致性　對同一種材料、同一種工藝，要求兩罐或四罐磨出的結(jié)果完全一致，運用齒輪傳動完全能夠做到，而用皮帶傳動很難。 4.重復(fù)性　對同一種材料，同一種工藝，要求反復(fù)多次球磨的結(jié)果完全一致。運用齒輪傳動能做到，而用皮帶傳動無法實現(xiàn)。 5.噪音　在空載高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，皮帶轉(zhuǎn)動的噪音為66dB，齒輪傳動的噪音為68dB，但在滿負(fù)荷工作狀態(tài)下，兩種傳動的噪音一樣，均為75dB。這主要是磨球材料相互撞擊、研磨發(fā)出的聲音。因為只有負(fù)載狀態(tài)下的噪音才有意義，所以，皮帶傳動和齒輪傳動的噪音效果是一樣的。 6.轉(zhuǎn)速比：公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速比是行星式球磨機一項技術(shù)性能指標(biāo)，該參數(shù)與轉(zhuǎn)速大小，研磨時間等因素有著密切，復(fù)雜的關(guān)系。為了讓用戶在試驗中減少影響因素，簡化工藝條件，我廠技術(shù)人員在研制行星磨的過程中，經(jīng)過大量反復(fù)的對比試驗，最后選定1：2（≤4L）和1：1.5(≥12L)為最佳轉(zhuǎn)速比（這與進口行星磨的轉(zhuǎn)速比基本相吻合）。 四 高校行星球磨機特點： ★采用齒輪傳動，確保試驗的一致性和重復(fù)性。 ★轉(zhuǎn)度快、能量大、效率高、粒度細(xì) ★一次實驗可同時獲得四種大小不同、材料各異的樣品。 ★變頻、程控?zé)o級調(diào)速，根據(jù)試驗結(jié)果選定理想轉(zhuǎn)速。 ★裝有定時關(guān)機、自動定時正、反轉(zhuǎn)裝置，根據(jù)需要可自由選擇，實用方便。 ★本機具有重心低、剛性好、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、安全可靠、噪聲低、無污染、損耗小等優(yōu)點 。 我現(xiàn)在就以總?cè)萘繛?L（4罐）、自轉(zhuǎn)為800r/min的球磨機為例，說明其工作系統(tǒng)的設(shè)計計算。 五．分析工作原理及選擇電動機 裝入磨球 →放入將要打磨（或未達到目）的物料 → 蓋上罐蓋 ↑ ↓ 進行篩選 ←將磨球和物料導(dǎo)入篩子 ←打磨完成 ← 打開電源 ↓ 裝入已經(jīng)打磨好的容器 1電動機類型的選擇 因球磨機的外形是較小的且并不需要很大的功率，但需要一些特殊的功能要求，比如：需要啟動性能好、價格低廉等特點。 故選擇Y系列自扇冷式籠形三相異步電動機，特點是其結(jié)構(gòu)簡單、啟動性能好、工作可靠、價格低廉、維修方便，適用于不易燃、不易爆、轉(zhuǎn)動慣量小、過載能力大能諸多特點。 2. 確定電動機的功率 電動機功率的選擇直接影響到電動機的工作性能和經(jīng)濟性的好壞。為了保證電動機功率能保證機械能夠正常的工作，故電動機的額定功率Ped稍大于電動機工作功率Pd，既Ped≥Pd，這樣電動機在工作時就不會過熱，這樣就不校驗電動機的啟動轉(zhuǎn)矩和發(fā)熱。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在設(shè)計電機時考慮的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度為40。 因為球磨機整體的上裝部分可以看成是一個整體，故機器在運轉(zhuǎn)的時刻，由電動機帶動的傳動部分傳達到上裝部分時，有加速的過程，當(dāng)電機的速度達到平穩(wěn)時，機器就達到了相對穩(wěn)定的狀態(tài)，故上裝部分的重量不能太大，因為機器運行時，要承受離心力，我們在這里計算一四個罐體需要的功率： 上裝部分由上蓋鎖緊機構(gòu)、外套、罐體、下支撐盤和罐體內(nèi)部的磨球，總重量約16Kg， 整合為20Kg。 由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 η. ηw=η1 。η2 。η3 。 η4 。η5 式中η1 、η2、η3 、η4 、η5分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、齒輪傳動的軸承、磨球在罐體內(nèi)部運動消耗的電機功率。取η1=0.96、η2=0.98、η3=0.97、η4=0.98、η5=0.96 η. ηw=0.96 X X 0.97 X X 0.96=0.082 由公式 （1-1） m- 上裝部分的總重量,Kg； i- 慣性半徑,m； J- 物體對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量，Kg。. 帶入值得： （1-2） 角加速度，rad/； - 角速度，rad/s; t- 電動機從啟動到穩(wěn)速的時間，s； （1-3） n-上罐的轉(zhuǎn)速，每分鐘轉(zhuǎn)速r/s； 將式（1-3）帶入（1-2）得： （1-4） （1-5） (1-6) 因為上裝部分是四個整體，所以總=4=2 KW (1-7) 3 確定電動機轉(zhuǎn)速 主軸的工作轉(zhuǎn)速為 Nw=４００r/min 推薦的合理傳動比范圍，取帶傳動比為i1=1~3，因主軸的傳動與副轉(zhuǎn)體是齒輪傳動，故只要知道帶傳動的傳動比就可以知道他們之間的區(qū)別。 　　=。=（1~3） (1) 采用齒輪傳動，確保試驗的一致性和重復(fù)性。 (2) 轉(zhuǎn)度快、能量大、效率高、粒度細(xì)。 (3) 一次實驗可同時獲得四種大小不同、材料各異的樣品。 (4) 變頻、程控?zé)o級調(diào)速，根據(jù)試驗結(jié)果選定理想轉(zhuǎn)速。 (5) 裝有定時關(guān)機、自動定時正 （1-7） 式中： F 為工作機的工作阻力，單位為N; V 為工作機上罐的線速度，單位為m/s； T 為工作機的阻力矩，單位為N。m； Nw 為工作機的 設(shè)計的前提條件已經(jīng)知道，已知條件是自轉(zhuǎn)：公轉(zhuǎn)=2：1，自轉(zhuǎn)為800r/min、公轉(zhuǎn)為400r/min，從已知條件出發(fā)，我們最先應(yīng)該設(shè)計主軸，從這里拓展，開始設(shè)計其他的配件。 六 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （一） 此軸是較為重要的軸，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則為是; （１）　軸上零件的布置應(yīng)使軸力承受合理； （２）　軸上零件定位可靠，拆裝方便； （３）　有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工制造和保證精度； （４）　此軸要求要有較大的剛性，還應(yīng)該從結(jié)構(gòu)上考慮到減小軸的變形。 （二）　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 1. 根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進行分析比較，選用8-9b所示的裝配方案。 2. 選擇軸的材料 軸的材料選40c r，滲碳處理。其力學(xué)性能由《機械設(shè)計教科書》表8-1查得，=735M，=540M,=355M,=200M,[]=70 M.根據(jù)表8-3.取=100. 3. 求輸出軸的功率=Pη1=2.20.96=2.11KW (2-1) ===398.87r/min (2-2) =9.55=9.55=50518Nmm (2- 3) 4. 初步估算軸的直徑 由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為 ==100=1000.1818mm (2-4) 輸出軸的最小直徑是連接螺紋的直徑圖（1-1）.為了使所選的軸頸能夠更好的與螺母連接可以加強大輪輻的緊固性，根據(jù)上面的計算過程，并考慮鍵槽對軸強度削弱的影響，軸頸增加5%~7%。故連接螺母處的直徑=28mm，L=28mm。 5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 確定軸的各段直徑和長度 為了使大輪輻進行更好的定位，不至于掉落，需要有螺紋，所以要有退刀槽，深2mm大輪輻處連接的軸頸，要有鍵槽，使得動力傳輸?shù)母?，?28mm,L=58mm. =35mm，初選6307深溝球軸承GB/T276-94，其基本尺寸為d x D x B=38mm x 80mm x 21mm，其配合軸段長度=21mm。 下一段是固定兩個軸承的軸肩，=42mm，=89mm。 下一段有軸承孔，有軸肩，此處的軸承定位是為了，機構(gòu)能更好的運行平穩(wěn)，=45mm， =21mm，為使深溝球軸承的軸向定位，且便于軸承的裝卸，由手冊查得深溝球軸承6209 GB/T276-94. =52mm，=34mm，這里需要注意的是此段與固定齒輪內(nèi)圈有1.5mm間隙，因為固定齒輪是與下箱體固定的。 =40mm，=25mm。 在這根軸比較主要的部位就是這個部位，是同大輪盤的軸套連接的部位，這里用的是花鍵連接，根據(jù)《機械手冊》，矩形花鍵基本尺寸系列（GB/T 1144-2001 非等效采用ISO 14-1982）/mm，規(guī)格N x d x D x B=6 x 28 x 34 x 8，此段=28mm，=62mm。 =24mm，=40,包括退刀槽，這段也要加工螺紋，是為了固定與大輪盤連接的軸套，使得大輪盤可以穩(wěn)定的固定在這段軸上，有軸肩。 軸各段直徑和長度至此已初步確定。 （２）　軸上零件的軸向定位 　　　　大輪槽的軸向定位采用Ａ型普通圓形平鍵連接，根據(jù)=28mm，由手冊查的平鍵界面ｂｘｈｘＬ＝８ｘ６ｘ４８.同時為了保證大輪槽與軸能夠有更好的對中性，以及在運行過程中不出現(xiàn)偏心導(dǎo)致的震動的情況，故配合采用Ｈ８/h7。 （３） 確定軸上圓角和倒角尺寸 　　　參考機《機械設(shè)計手冊》，各軸肩的圓角半徑采用表５－１－３，取軸端倒角均為２ｘ。 ６．按彎扭合成強度條件計算 由所確定的結(jié)構(gòu)圖（１－１）可確定出簡支梁的支撐距離，據(jù)此求出齒輪寬度中點所在的界面B的的值。 （1）畫出軸的計算簡圖 為計算方便，將軸上作用力分解到水平面和垂直面（圖8-20b）（圖8-20d）內(nèi)進行計算。取集中力作用于軸上零件寬度的中點。對于支反力的位置，隨軸承類型和分布方式的不同而異，一般按圖8-16取定。 （2） 計算軸上外力 輪盤的圓周力 輪盤的徑向力 (3) 求支反力 水平面內(nèi)支反力 垂直面內(nèi)支反力 圖（1.3） (4)計算軸的彎矩，并畫彎矩圖 水平面彎矩 垂直面彎矩 水平面和垂直面彎矩圖如圖8-20c、圖8-20e所示。合成彎矩（如圖8-20g） = （5）畫轉(zhuǎn)矩圖（圖8-20g） 轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計算，取得： 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面（既危險截面B）的強度。由式（8-4）得 < 所以軸的強度足夠。 七 小軸設(shè)計 1　以下是對這根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進行分析比較，選用8-9b所示的裝配方案。 2.選擇軸的材料 軸的材料選40c r，滲碳處理。其力學(xué)性能由《機械設(shè)計教科書》表8-1查得，=735M，=540M,=355M,=200M,[]=70 M.根據(jù)表8-3.取=100. 3.求輸出軸的功率=Pη2=2.20.85=1.89KW （3-1） ===797.74r/min （3-2） =9.55=9.55=22626Nmm （3-3） 4.初步估算軸的直徑 由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為 ==100=1000.1616mm （3-4） 輸出軸的最小直徑是連接螺紋的直徑圖（1-2）.為了使所選的軸頸能夠更好的與螺母連接可以加強大輪輻的緊固性，根據(jù)上面的計算過程，并考慮鍵槽對軸強度削弱的影響，軸頸增加5%~7%。故連接螺母處的直徑=24mm，L=28mm。 圖（１－2） 5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）確定軸的各段直徑和長度 為了使大輪輻進行更好的定位，不至于掉落，需要有螺紋，所以要有退刀槽，深2mm齒輪處連接的軸頸，要有鍵槽，使得動力傳輸?shù)母茫?24mm,L=33mm. =30mm，=21mm。 初選30207圓錐輥子球軸承GB/T276-94，其基本尺寸為d x D x B=35mm x 72mm x 174mm 下一段是固定兩個軸承的軸肩，=35mm，=16mm。 下一段有軸承孔，有軸肩，此處的軸承定位是為了，機構(gòu)能更好的運行平穩(wěn)，=35mm， =16mm，為使深溝球軸承的軸向定位，且便于軸承的裝卸，由手冊查得30207 GB/T276-94. =46mm，=50mm，裝軸承的部位，起到調(diào)整同心度的作用，使機構(gòu)運行更加的平穩(wěn)。 =35mm，=16mm。 =30mm，=18mm，裝軸承端蓋的位置， =25mm，=42mm，此部位是裝罐體座的位置， （２）　軸上零件的軸向定位 　　　　小齒輪的軸向定位采用Ａ型普通圓形平鍵連接，根據(jù)=24mm，由手冊查的平鍵界面ｂｘｈｘＬ＝８ｘ8ｘ30.同時為了保證小齒輪與固定齒輪能夠有更好的對中性，以及在運行過程中不出現(xiàn)偏心導(dǎo)致的震動的情況，故配合采用Ｈ８/h7。 罐體座的軸向定位采用圓頭普通平鍵，根據(jù)，由手冊查的平鍵界面ｂｘｈ＝８ｘ36mm，為了保證罐體上方運行平穩(wěn)，故需要采用配合Ｈ８/h7。 （3）確定軸上圓角和倒角尺寸 　　　參考機《機械設(shè)計手冊》，各軸肩的圓角半徑采用表５－１－３，取軸端倒角均為２ｘ。 ６．按彎扭合成強度條件計算 由所確定的結(jié)構(gòu)圖（１－１）可確定出簡支梁的支撐距離，據(jù)此求出齒輪寬度中點所在的界面B的的值。 （1）畫出軸的計算簡圖 為計算方便，將軸上作用力分解到水平面和垂直面（圖8-20b）（圖8-20d）內(nèi)進行計算。取集中力作用于軸上零件寬度的中點。對于支反力的位置，隨軸承類型和分布方式的不同而異，一般按圖8-16取定。 （3） 計算軸上外力 輪盤的圓周力 輪盤的徑向力 (3)求支反力 水平面內(nèi)支反力 垂直面內(nèi)支反力 圖1.4 (4)計算軸的彎矩，并畫彎矩圖 水平面彎矩 垂直面彎矩 水平面和垂直面彎矩圖如圖8-20c、圖8-20e所示。合成彎矩（如圖8-20g） = （5）畫轉(zhuǎn)矩圖（圖8-20g） 轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計算，取得： 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面（既危險截面B）的強度。由式（8-4）得 < 所以軸的強度足夠。 八 齒輪設(shè)計 1.選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù) 選擇齒輪材料和熱處理，精度等級，齒輪齒數(shù)，考慮到小齒輪所承受的功率并不是很大，屬于轉(zhuǎn)型設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，由表6-2選大小齒輪材料用40MnB,表面淬火，齒面硬度48~55HRC。 選小齒輪齒數(shù)=27, =i=54，傳動比i==2 按齒輪跟彎曲強度設(shè)計 閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強度，故先按彎曲強度設(shè)計，驗算接觸強度。 m 確定式中各項數(shù)值： 因載荷由較重沖擊，由表6-3查得=1.5，故初選載荷系數(shù)為=2； = （4-1） 由表（6-7）， 計算端面重合度， （4-2） 由式（6-13）， （4-3） 由表6-6，選取 由圖6-19，圖6-2查得 由式（6-12）有， （4-4） 由圖6-21查得 取 由圖6-22d，按齒面硬度均值51HRC,在ML線上查得。 取設(shè)計齒輪模數(shù)。 將確定后的各項數(shù)值代入設(shè)計公式，求得： m （4-5） = （4-6） = 修正m； （4-7） 由圖6-7查得 由圖6-10查得 由表6-4查得 則 （4-8） 由表6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3mm 取 3.校核齒面接觸疲勞強度 （4-9） 由表6-5查得 由圖6-14查得 由圖6-13查得 由圖6-15，按不允許出現(xiàn)點蝕，查得0.88 由圖6-16，按齒面硬度均值51HRC，在MQ和ML線中間查出 取 故 將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得 （4-10） 接觸強度滿足。 以下是大小齒輪的圖紙示意圖； 九 下箱體設(shè)計 1．箱體是鑄件，材料選擇的是灰鑄鐵，其材料的性能為 （1）綜合力學(xué)性能低，抗壓強度大，比其抗拉強度高2~3倍。 （2）消震能力比鋼好，阻尼因子比例比鋼約大10倍，彈性模數(shù)較鋼低。 （3）塑性、韌性低，耐磨性優(yōu)于鋼。 （4）缺口敏感性對其疲勞強度的影響比鋼小很多。 （5）鑄造流動性好，體和線收縮率很小。 （6）冷卻速度的敏感性很大。 2．結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案確定 因此鑄件的特殊性，要承受較大的應(yīng)力，故在設(shè)計時，尤其是在澆注的階段，要按照國家標(biāo)準(zhǔn)的鑄件要求進行鑄造，不允許有氣孔、沙眼、裂縫，冒口設(shè)置要合理。 此鑄件要進行熱處理，進行正火處理后，在有導(dǎo)軌處要進行銑削處理，粗糙度達到1.6，使得導(dǎo)軌在其上運行時要平穩(wěn)。 十 大小輪槽設(shè)計 大小輪槽與同組V帶配合使用，《機械設(shè)計手冊》表8-1-14 基準(zhǔn)寬度制V帶輪輪槽尺寸（GB/T 13575.1-1922）/mm 槽型選擇9N/9J;基準(zhǔn)寬度；有效線差；輪槽深；槽間距；槽邊距； 最小輪緣厚；圓角半徑帶輪寬；外徑。 因大小輪槽是用同組V帶連接形成傳動，故槽型和其他的參數(shù)相同，只是外徑不同，大小輪槽之間的傳動比為，故大輪輻的節(jié)圓直徑。 十一 帶傳動設(shè)計 電機帶動的帶傳動是用同組V帶傳動，將幾根相同的普通V帶的頂面用膠簾布等距離粘結(jié)而成。 1. 確定設(shè)計功率 由表5-6查得 2. 選擇V帶型號 根據(jù)，由圖5-7取z=50mm，應(yīng)使,考慮小帶輪轉(zhuǎn)速不是很高， 故 帶速在5~25m/s之間，適合 ，參考表5-8，取 轉(zhuǎn)速誤差 3 確定中心距a和帶長 查表5-3，取 中心距 a的調(diào)整范圍： 4 驗算小帶輪包角 由式（5-4） 5 確定V帶根數(shù)，Z 按式（5-21） 由表5-5，查得 由表5-10，查得 由表5-3，查得 由表5-3，查得 代入公式（5-21）得 取，符合表5-7的要求。 十二參考文獻 《機械設(shè)計使用手冊第二版》…………….化工工業(yè)出版社 主編 吳宗澤 《機械設(shè)計》………………..........高等教育出版社 主編 譚慶昌 趙洪志 《工程力學(xué)》………………………………高等教育出版社 主編 陳位宮 《機械加工工藝基礎(chǔ)第二版》…………….高等教育出版社 主編 司乃鈞 《工程制圖》……………………………….高等教育出版社 主編 趙大興 《機械設(shè)計基礎(chǔ)第二版》…………………高等教育出版社 主編 陳立德 《幾何量公差與檢測第八版》………上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 主編 甘永立 十三 致 謝 本設(shè)計任務(wù)是在于靜輝老師的認(rèn)真指導(dǎo)下順利完成的。 設(shè)計期間里，我從于老師那里學(xué)到的不僅是嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，還有分析解決問題的方法策略。老師的那種敏銳的見解、活躍的思想以及對待問題的挑戰(zhàn)精神讓我受益菲淺。這里，我衷心地感謝兩位老師，是他們指導(dǎo)我順利的完成了本次設(shè)計任務(wù)。 同時也對于主任在這段時間里對我完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的提供的幫助表示感謝，感謝所有幫助過我、指導(dǎo)過我的其他老師和同學(xué)們。同時對在設(shè)計過程中給我提供方便的其他同學(xué)老師們表示衷心地感謝。 再次謝謝每位老師對我的教導(dǎo)，這些是我一生都值得去尊重的。 真心的謝謝老師能在我離校的最后一刻，對一名學(xué)生的認(rèn)可，并認(rèn)真仔細(xì)的檢查我的畢業(yè)設(shè)計。 至此 敬禮 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院應(yīng)用工程學(xué)院 07機制本班 盛帥 第36頁