球磨機設計說明書最終版

目錄一、設計任務書1.設計目的2.設計內容二、傳動裝置的總體設計及初步計算1.球磨機的基本參數2.總體方案確定3.選擇電動機4.確定傳動裝置總傳動比，分配各級傳動比5.傳動裝置的運動和動力參數三、傳動件的設計計算及修改傳動裝置的運動和動力參數1.帶傳動的設計計算2.第一次修改各軸的運動和動力參數3.開式齒輪傳動的設計計算4.驗算工作轉速5.第二次修訂各軸的運動和動力參數四、球磨機罐體及軸系設計1.罐體結構設計2.小齒輪軸系的設計計算3.支撐輥及其軸系的設計計算五、設計聯(lián)接螺栓六、設計開啟門七、設計總結八、參考資料

一、設計任務書1.設計目的總結和綜合運用已經學過的有關知識，分析和解決工程實際問題。學習機械設計的一般方法，了解和掌握常用機械零件、機械傳動裝置和簡單機械的設計過程。進行基本技能的訓練，例如計算、繪制方案草圖、運用設計資料、查閱機械設計手冊、標準、規(guī)范以及運用經驗數據進行經驗估算等。2.設計內容設計題目：設計供實驗室使用的球磨機（如圖1所示）。1.電機2.帶傳動3.齒輪傳動4.滾輪5.球磨機筒體6.軸承電機、小帶輪軸I軸：大帶輪軸II軸：大齒輪、筒體軸心使用要求：球磨機研磨物料80kg；每天工作8小時；要求工作平穩(wěn)（允許有輕微沖擊）。已知條件：周邊及粉碎效率90%；制造方式：單件生產。應完成的設計工作：球磨機總體方案設計傳動件的設計及計算球磨罐體設計及軸系設計設計聯(lián)接螺栓。計算機或手工繪制工作圖：球磨機總體圖小齒輪軸系部件草圖編寫設計說明書

二、傳動方案的總體設計及初步計算1.球磨機的基本參數計算項目計算內容結果研磨介質的合理載量G0計算罐體體積V計算罐體內徑D計算電機有利工作轉速nw式中：G1：研磨物料（kg），已知條件可知G1=80kg；G0：研磨介質（鋼球）的合理裝載量（kg）。式中：V：罐體容積（m3）γ：研磨介質（鋼球）的比重，γ取4800kg/m3φ：研磨介質的填充系數，對于干式球磨機φ取。式中：D：球磨機內徑（m）；L：球磨罐長度，L取（m）。2.總體方案確定從球磨機的基本參數計算可知，球磨機轉速為min,電動機的轉速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三種，由此可算出本設計的傳動比i=,在15到30的范圍之內，初步擬訂以下四種方案進行選擇（都是2級傳動）：表1各種傳動方案論證簡圖優(yōu)、缺點簡圖優(yōu)、缺點電動機通過蝸輪蝸桿傳動帶動開式齒輪。該傳動方案結構緊湊，占地面積小，但傳動效率低，價格昂貴。電動機通過V帶傳動裝置帶動一對開式齒輪。皮帶具有減震、平穩(wěn)、制造簡單、價格便宜等優(yōu)點，但缺點是帶傳動效率低，占地面積大。簡圖優(yōu)、缺點簡圖優(yōu)、缺點電動機通過圓柱減速器帶動一對開式齒輪。優(yōu)點是結構緊湊、傳動可靠，缺點是機械構造較復雜、制造費用高。電動機通過圓錐齒輪減速器帶動一對開式齒輪。它和圖c的情況相似。結論：根據球磨機的工作要求并考慮經濟條件，選用方案b比較合適，既可以降低制造維修費用，又可以得到預期的效果。3.選擇電動機計算項目計算內容結果球磨機所需功率式中：V：球磨機的有效容積，V=;D:球磨機的內徑，D=；G：球磨機的裝載量，G=G1+G0=+80==K：電動機的儲備系數，K?。沪牵悍鬯樾?，已知η=90%。ηa=η帶×η齒輪×η軸承=××=（見《手冊》P44）由《手冊》表8-5：電動機選用：Y132M2-6選取電動機：Y132M2-6表2主要性能型號電機功率(kw)同步(滿載）轉速(r/min)最大轉矩（N?m）電機重量（kg）Y132M2-61000（960）84表3外型尺寸（mm）中心高H外廓尺寸L×(AC/2）×AD安裝尺寸A×B軸伸尺寸C×E平鍵尺寸F×G132515×(270/2)×210216×17889×8010×33圖2電動機外型尺寸4.確定總傳動比，分配各級傳動比計算項目計算內容計算結果總傳動比分配傳動比傳動裝置的運動和動力參數的計算各軸轉速：I軸轉速n1II軸轉速n2B.各軸功率：I軸功率p1II軸功率p2C.各軸轉矩：I軸轉矩T1II軸轉矩T2采用b種傳動方案，考慮到：（1）罐體尺寸較大，大齒輪需做成齒輪圈和罐體連接，為留出足夠的裝配、連接空間，可取大一些；（2）齒輪傳動的傳動比較帶傳動大，因此取，故：=5=5.計算傳動裝置的運動和動力參數軸號傳動比i效率功率(kW)轉速(r/min)扭矩T電機960I軸5II軸表4各軸的動力參數三、傳動裝置的運動和動力參數及傳動件的設計計算1.帶傳動設計計算計算項目計算內容計算結果（一）定V帶型號和帶輪直徑1.工況系數2.計算功率3.帶型4.小帶輪直徑5.大帶輪直徑(二)驗算帶速(三)確定中心距和帶長1.初定中心距和帶長2.帶的基準長度3.包角確定中心距小帶輪包角V帶根數1．基本額定功率2．功率增量3．包角系數4．帶修正系數5．V帶根數(五)軸上載荷1．帶速2．V帶單位長度質量3．初拉力4．作用在軸上的力（六）帶輪結構設計1.小帶輪結構及其尺寸2.大帶輪結構及其尺寸(七）張緊裝置由教材P262-表11-3由教材P73-圖11-7選取由圖11-7及表11-10，選取d1=140mm故由式可得中心距a0：即539≤a0≤1540初取a0=540mm表11-4表11-5表11-2表11-7表11-1根據P78表11-8，表11-9確定帶輪型號為A型B=(z-1)×e+2×f=63mme=15±f=9φ=38°bp=hamin=hfmin=δmin=6mmda1=d1+2ha=da2=d2+2ha=重力張緊Ka=Pc=A型取d1=140mm取d2=630mm選Ld=2500mma=590mmP1=ΔP1=Kα=KL=取z=4根m=mF0=FQ=A型da1=da2=3.開式齒輪的設計計算計算項目計算內容主要結果選擇齒輪材料確定許用應力確定齒數強度計算確定模數m小齒輪轉矩計算齒輪模數確定齒輪的主要參數及幾何尺寸由表12-11選擇齒輪材料如下：小齒輪：45，調質HB217～286,HBS=250大齒輪：鑄鐵，ZG310～570正火，HB163～207HBS=185[σFlim1]=+275＝+275=450[σFlim2]=+220=+220=331由（表12-11），安全系數取SF=所以，[σF1]=450/=300MPa,[σF2]=331/=取小齒輪齒數Z1=20則大齒輪齒數Z2=Z1×i齒=20×5=100考慮到螺栓扳手空間及互質，取Z2=103所以，i齒實=Z2/Z1=小齒輪式中：K=KAKVKβ由表12-8所以K=由12-10：Z1=20Z2=103T1=9550×P1/n1=9550×考慮到磨損，將模數增大10%~15%，則m=×（1+）=由表12-1，取m=4考慮到齒輪的結構和安裝方便，大齒輪分度圓直徑取至900mm取d2=900mm，m=d2/d1=取標準模數m=10mm小齒輪分度圓直徑d1=mZ1=200大齒輪分度圓直徑d2=mZ2=1030大齒輪齒寬b2=φd×d1=200小齒輪齒寬b1=b2+5=205兩齒輪的中心距a=（d1+d2）/2=615傳動比發(fā)生改變Δi=3%，合理小齒輪：45，調質HB217～286,HBS=250大齒輪：鑄鐵ZG310～570，正火HB163～207HBS=185SFlim=[σF1]=300MPa,[σF2]=Z1=20Z2=103i齒實=KA=1KV=Kβ＝YFS1=YFS2=取m=4取標準模數m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=615驗算傳動裝置和動力參數計算項目計算內容計算結果各軸轉速各軸功率各軸轉矩n1=nd/i帶=960/=n2=n1/i齒==P1=Pdη帶=P2=P1η帶η軸承=T1=Tdi帶η帶=××=·mT2=T1i齒η齒輪η軸=×××=·mn1=nd/i帶=n2=n1/i齒=P1=P2=T1=·mT2=·m修改各軸的運動和動力參數表5修改各軸的參數軸號傳動比i效率功率(kW)轉速(r/min)扭矩T電機960I軸II軸四、球磨機罐體及軸系設計1.罐體結構設計計算項目計算內容計算結果罐體內徑D箍厚’罐體壁厚箍寬b罐體外徑D2箍外徑D3罐體總長l2D=750mm’=20mm=10mmb=20mmD2=D+2δ=770mmD3=D+2（δ+δ’）=810mmL=900mmD=750mm’=20mm=10mmb=20mmD2=770mmD3=810mmL=900mm支撐輥的設計計算計算項目計算內容計算結果豎直方向摩擦力矩其中：F為支撐總重量：其中：f摩擦系數，f=;G0：研磨介質重量；G1：研磨物料重量;Gg：罐體重量;Gd：齒圈重量；Gk：箍重量。T2：旋轉罐體的扭矩。查表《手冊》8-1有取罐體壁厚有：罐體外徑則：則G0=×=G1=80×=784N3.支撐輥軸的設計計算計算項目計算內容計算結果固定心軸的選取軸承的強度校核（按一天工作8小時，一年工作250天）輥輪軸為固定心軸，垂直平面內受力平衡：軸徑設計為長60mm，材料為45號鋼，調制處理查表得：由教材P226表16-6有靜循環(huán)軸的許用彎曲應力：考慮到安裝結構的問題，取查《手冊》12-4，選用6306型號，材料Cr，雙支點單向固定，C=27kN，選6306型軸承五．小齒輪軸系的設計計算計算項目計算內容計算結果小齒輪軸受力分析軸上作用力轉速轉矩齒輪切向力齒輪徑向力帶輪徑向力最小軸徑軸的結構設計A.軸承的型號選擇B.具體參數C.軸徑的確定D.軸段長度的確定E.計算支反力F.軸的強度校核軸的壽命計算選擇鍵并驗算鍵的強度：A.選擇鍵B.鍵的校核見上圖選45號鋼，調制處理，強度極限由表16-5有A=135~120，最小軸徑段有彎矩和扭矩的作用，取較大值既120.考慮到鍵的削弱，軸徑增大5%∴選6308（《教材》上冊表2-22）d=40mmD=90mmB=23mm對A點取矩有∑M=0有由力平衡有：危險截面驗算，由剪力彎矩圖（A3復印圖紙上）可以看出，危險截面在c點（合成彎矩最大），D點（軸徑最?。?。對C點：查表16-6有：考慮到鍵槽，加大5%，仍足夠安全因選擇6308號軸承，故C=安裝帶輪處：選平鍵，其尺寸參數為b=12mm，h=8mmL=56mm安裝齒輪處：選平鍵，其尺寸參數為b=12mm，h=8mmL=180mm帶輪鍵：其中齒輪鍵：滿足強度要求選6308d=40mmD=90mmB=23mm安全選平鍵b=12mm，h=8mm，L=56mm選平鍵：b=12mmh=8mmL=180mm滿足強度要求五、聯(lián)接螺栓的校核計算項目計算內容計算結果設計螺栓（1）滾輪支架上：（2）滾椅上的螺栓因機器有較重的罐體做旋轉動功，所以用鉸制孔螺栓連接，一共6個，3對，M8分布于d0=8500mm的圓周上F=Gtanθ/（4×4）=（2××1000）/16=查表可知σs=185~235MPa，σb=370~500MPa查表9-6得[τ]=σs/SS=80MPa[σP]=σs/SP=320MPads≥F/[σP]δ=mm（取δ=5mm）考慮到一上最小直徑選用螺栓M8×80（桌子厚度取50mm）F=2T2/d=采用鉸制孔ds≥F/[σP]δ=（取δ=10mm）考慮到以上最小直徑，選用螺栓M10×100（板厚為15mm，10mm）6個M8鉸制孔螺栓分布于d0=8500mm的圓周上F=選用螺栓M8×80F=六、設計開啟門該開啟門在表面焊接一塊長條形鋼板，右端由螺栓固定在罐體上，可旋轉控制門的開閉。左端為一個小的條狀鋼塊，可繞固定螺栓通過旋轉使開啟門緊閉。該門設計簡單，開啟方便，實用性強。七、設計總結及體會小學期的機械設計制圖，短短不到十天，但我卻收獲頗豐。設計，畫圖以及說明書，幾乎涵蓋了我大二一學年里學過的機械制圖知識：比如螺栓的選擇校核，軸及軸承的配合，各種尺寸粗糙度的標注。將一些零散、理論的東西與實際所結合。讓我對機械設計制圖有了更深刻的理解，知道了圖紙在實際之中的作用。 而且，我還學會了如何用word來寫公式及處理說明書，雖然手寫很方便，但我不想以如此簡單的方式，來結束這門課。也許是大學最后一幅圖吧。制圖雖然累，但是當一幅圖從自己筆下慢慢浮現(xiàn)時的成就感與喜悅感難以言表，制圖還能極大的鍛煉我的耐心和毅力。第一次畫A1的圖，教室很熱，真的很辛苦，但是正是有苦才有樂，大家聚在一起討論，畫圖，雖然大汗淋漓，但干勁十足，大家的關系也更進一步。以前自己是個馬虎大意的人，在制圖學習中發(fā)現(xiàn)真正要畫好一幅圖，必須得踏踏實實，一步一步走，畫細線，加粗，都是需要耐心和細心的。最最重要的是各種國標，規(guī)則。所以在制圖時會查手冊是一件很重要的事，之前還因為鍵的配合尺