球磨机设计说明书-最终版.doc

北科大 目录一、设计任务书1.设计目的2。设计内容二、传动装置的总体设计及初步计算1.球磨机的基本参数2.总体方案确定3。选择电动机4.确定传动装置总传动比，分配各级传动比5。传动装置的运动和动力参数三、传动件的设计计算及修改传动装置的运动和动力参数1。带传动的设计计算2.第一次修改各轴的运动和动力参数3.开式齿轮传动的设计计算4。验算工作转速5。第二次修订各轴的运动和动力参数 四、球磨机罐体及轴系设计1。罐体结构设计2。小齿轮轴系的设计计算3。支撑辊及其轴系的设计计算五、设计联接螺栓六、设计开启门七、设计总结八、参考资料一、设计任务书1.设计目的1） 总结和综合运用已经学过的有关知识，分析和解决工程实际问题。2） 学习机械设计的一般方法,了解和掌握常用机械零件、机械传动装置和简单机械的设计过程。3） 进行基本技能的训练，例如计算、绘制方案草图、运用设计资料、查阅机械设计手册、标准、规范以及运用经验数据进行经验估算等。2。设计内容1） 设计题目:设计供实验室使用的球磨机（如图1所示）。 1.电机 2.带传动 3。齿轮传动 4.滚轮 5.球磨机筒体 6.轴承 电机、小带轮轴 I轴：大带轮轴 II轴:大齿轮、筒体轴心2） 使用要求:球磨机研磨物料80kg；每天工作8小时;要求工作平稳（允许有轻微冲击）.3） 已知条件：周边及粉碎效率90%；制造方式:单件生产.4） 应完成的设计工作：a. 球磨机总体方案设计b. 传动件的设计及计算c. 球磨罐体设计及轴系设计d. 设计联接螺栓。e. 计算机或手工绘制工作图： 球磨机总体图 小齿轮轴系部件草图f. 编写设计说明书二、传动方案的总体设计及初步计算1。球磨机的基本参数计算项目计算内容结果1.1研磨介质的合理载量G01.2计算罐体体积V1.3计算罐体内径D1.4计算电机有利工作转速nw式中：G1：研磨物料(kg），已知条件可知G1=80kg；G0:研磨介质（钢球)的合理装载量（kg). 式中：V:罐体容积（m3）：研磨介质（钢球）的比重，取4800kg/m3：研磨介质的填充系数，对于干式球磨机取0.3。式中:D：球磨机内径(m)；L：球磨罐长度,L取1.2D（m）.2。总体方案确定从球磨机的基本参数计算可知，球磨机转速为42。95r/min，电动机的转速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三种,由此可算出本设计的传动比i=23.28,在15到30的范围之内，初步拟订以下四种方案进行选择（都是2级传动）：表1 各种传动方案论证简图优、缺点简图优、缺点电动机通过蜗轮蜗杆传动带动开式齿轮。该传动方案结构紧凑，占地面积小，但传动效率低,价格昂贵。电动机通过V带传动装置带动一对开式齿轮。皮带具有减震、平稳、制造简单、价格便宜等优点，但缺点是带传动效率低,占地面积大。简图优、缺点简图优、缺点电动机通过圆柱减速器带动一对开式齿轮。优点是结构紧凑、传动可靠,缺点是机械构造较复杂、制造费用高.电动机通过圆锥齿轮减速器带动一对开式齿轮.它和图c的情况相似。结论：根据球磨机的工作要求并考虑经济条件，选用方案b比较合适，既可以降低制造维修费用,又可以得到预期的效果。3.选择电动机计算项目计算内容结果3.1球磨机所需功率式中：V：球磨机的有效容积，V=0。397m3;D:球磨机的内径，D=0.75m;G：球磨机的装载量，G=G1+G0=571。43+80=651。43kg=0。651tK：电动机的储备系数，K取1.1;：粉碎效率，已知=90%。a=带齿轮轴承=0.950。960。99=0.90288（见手册P44） 由手册表85： 电动机选用：Y132M26选取电动机:Y132M26=0.222*0。0992*0。47254.15（0.163/0.0992）0。8*(1。1/0。9)表2 主要性能型号电机功率（kw）同步(满载）转速(r/min)最大转矩（Nm）电机重量（kg）Y132M2-65。51000（960)107。9284表3 外型尺寸（mm）中心高H外廓尺寸L（AC/2）AD安装尺寸AB轴伸尺寸CE平键尺寸FG132515(270/2） 21021617889801033图2 电动机外型尺寸4.确定总传动比，分配各级传动比计算项目计算内容计算结果4.1总传动比4。2分配传动比4.3传动装置的运动和动力参数的计算A. 各轴转速： I轴转速n1 II轴转速n2B。各轴功率: I轴功率p1 II轴功率p2C.各轴转矩： I轴转矩T1 II轴转矩T2采用b种传动方案，考虑到：（1）罐体尺寸较大,大齿轮需做成齿轮圈和罐体连接,为留出足够的装配、连接空间,可取大一些;(2）齿轮传动的传动比较带传动大，因此取，故：=22.34/5=4。4685.计算传动装置的运动和动力参数轴号传动比i效率h功率（kW）转速(r/min)扭矩T（N.m）电机4.4680。965。6596056。2I轴5.424214.8252.550.94II轴5.10142.961187。40。99表4 各轴的动力参数三、传动装置的运动和动力参数及传动件的设计计算1.带传动设计计算计算项目计算内容计算结果（一）定V带型号和带轮直径1.工况系数2.计算功率3.带型4。小带轮直径5。大带轮直径（二)验算带速（三)确定中心距和带长1.初定中心距和带长2。带的基准长度3。包角3。1确定中心距3.2小带轮包角(四) V带根数1基本额定功率2功率增量3包角系数4带修正系数5V带根数(五）轴上载荷1带速2V带单位长度质量3初拉力4作用在轴上的力(六）带轮结构设计1。小带轮结构及其尺寸2.大带轮结构及其尺寸(七）张紧装置由教材P262-表113由教材P73-图117选取由图11-7及表1110，选取 d1=140mm故由式可得中心距a0:即539a01540 初取a0=540mm表11-4表115表11-2表11-7表111根据P78表118,表119确定带轮型号为A型B=(z-1)e+2f=63mme=150.3 f=9=38 bp=11。0mmhamin=2.75mm hfmin=8。7mmmin=6mm da1=d1+2ha=145。5mmda2=d2+2ha=635.5mm重力张紧Ka=1。1Pc=6。215kwA型取d1=140mm取d2=630mm选Ld=2500mma=590mmP1=1。65kwP1=0.12kwK=0。86KL=1.09取z=4根m=0.10kg/mF0=215。5NFQ=1574.95NA型da1=145.5mmda2=635.5mm3。开式齿轮的设计计算计算项目计算内容主要结果3.1选择齿轮材料3。2确定许用应力3。3确定齿数3。4强度计算确定模数m3.5小齿轮转矩3.6计算齿轮模数3.7确定齿轮的主要参数及几何尺寸由表12-11选择齿轮材料如下：小齿轮:45 ,调质HB217286,HBS=250 大齿轮：铸铁，ZG310570正火，HB163207 HBS=185 Flim1=0.7HBS+2750。7x250+275=450 Flim2=0.6HBS+220=0.6x185+220=331 由（表12-11) ，安全系数取SF=1。5 所以，F1=450/1.5=300MPa， F2=331/1.5 =220。67MPa 取小齿轮齿数Z1=20 则大齿轮齿数Z2=Z1i齿=205=100 考虑到螺栓扳手空间及互质，取Z2=103 所以，i齿实=Z2/Z1=5。15小齿轮 式中:K=KAKVK由表12-8所以K=1。51由1210： Z1=20 Z2=103T1=9550P1/n1=95505。424/214。8考虑到磨损，将模数增大1015，则 m=2.98（1+0。15）=3。43mm 由表12-1，取m=4 考虑到齿轮的结构和安装方便,大齿轮分度圆直径取至900mm 取d2=900mm，m=d2/d1=8。74 取标准模数m=10mm 小齿轮分度圆直径d1=mZ1=200 大齿轮分度圆直径d2=mZ2=1030 大齿轮齿宽b2=dd1=200 小齿轮齿宽b1=b2+5=205 两齿轮的中心距a=（d1+d2）/2=615传动比发生改变i=3%，合理小齿轮：45，调质HB217286,HBS=250 大齿轮：铸铁 ZG310570,正火 HB163207 HBS=185 SFlim=1.5F1=300MPa，F2=220.67MPaZ1=20Z2=103i齿实=5。15KA=1KV=1。2K1.05YFS1=4。36YFS2=3。98取m=4取标准模数m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=6154. 验算传动装置和动力参数计算项目计算内容计算结果4.1各轴转速4.2各轴功率4。3各轴转矩 n1=nd/i带=960/4.5=213.3 n2=n1/i齿=213。3/5。15=41.42 P1=Pd带=5.424kw P2=P1带轴承=5.10kw T1=Tdi带带=56.24。50。96=242.8Nm T2=T1i齿齿轮轴=242。85.150.950.99 =1175。9Nm n1=nd/i带=213.3 n2=n1/i齿=41。42 P1=5。424kw P2=5.10kw T1=242。8Nm T2=1175。9Nm修改各轴的运动和动力参数表5 修改各轴的参数轴号传动比i效率h功率(kW）转速(r/min)扭矩T（N。m）电机5.150.965.6596056。2I轴5.52213。3242.84。50。94II轴5.1041。21175。90.99四、球磨机罐体及轴系设计1.罐体结构设计计算项目计算内容计算结果1.1罐体内径D1。2箍厚1。3罐体壁厚1。4箍宽b1。5罐体外径D21。6箍外径D31.7罐体总长l2D=750mm=20mm=10mm b=20mmD2=D+2=770mmD3=D+2（+)=810mmL=900mmD=750mm=20mm=10mm b=20mmD2=770mmD3=810mmL=900mm2. 支撑辊的设计计算计算项目计算内容计算结果2.1竖直方向2。2摩擦力矩其中：F为支撑总重量：其中：f摩擦系数，f=0.15;G0: 研磨介质重量；G1： 研磨物料重量； Gg: 罐体重量；Gd：齿圈重量；Gk: 箍重量。T2: 旋转罐体的扭矩。查表手册81有取罐体壁厚有：罐体外径则：则G0=571。439.8=5626。2NG1=809。8=784N3.支撑辊轴的设计计算计算项目计算内容计算结果3.1固定心轴的选取3。2轴承的强度校核（按一天工作8小时，一年工作250天）辊轮轴为固定心轴,垂直平面内受力平衡:轴径设计为长60mm，材料为45号钢,调制处理查表得：由教材P226表166有静循环轴的许用弯曲应力：考虑到安装结构的问题，取查手册124，选用6306型号,材料Cr，双支点单向固定，C=27kN，选6306型轴承五小齿轮轴系的设计计算计算项目计算内容计算结果小齿轮轴受力分析轴上作用力 转速 转矩齿轮切向力齿轮径向力带轮径向力最小轴径轴的结构设计 A。轴承的型号选择 B。具体参数 C.轴径的确定 D。轴段长度的确定 E.计算支反力 F。轴的强度校核4. 轴的寿命计算5. 选择键并验算键的强度： A.选择键 B。键的校核见上图选45号钢，调制处理,强度极限由表165有A=135120,最小轴径段有弯矩和扭矩的作用，取较大值既120.考虑到键的削弱，轴径增大5% 选6308（教材上册表2-22）d=40mmD=90mmB=23mm对A点取矩有M=0有由力平衡有：危险截面验算,由剪力弯矩图(A3复印图纸上)可以看出,危险截面在c点（合成弯矩最大)，D点（轴径最小）。对C点：查表166有：考虑到键槽,加大5，仍足够安全因选择6308号轴承，故C=29。5kN安装带轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mm，h=8mm L=56mm 安装齿轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mm,h=8mm L=180mm带轮键:其中齿轮键：满足强度要求选6308d=40mmD=90mmB=23mm安全选平键b=12mm,h=8mm,L=56mm选平键:b=12mmh=8mm L=180mm满足强度要求五、联接螺栓的校核计算项目计算内容计算结果1. 设计螺栓 （1）滚轮支架上： (2）滚椅上的螺栓因机器有较重的罐体做旋转动功,所以用铰制孔螺栓连接,一共6个，3对，M8分布于d0=8500mm的圆周上F=Gtan/（44）=（2242.81000)/16 =906.3N查表可知s=185235MPa， b=370500MPa查表96得=s/SS=80MPa P=s/SP=320MPadsF/P=0。57 mm (取=5mm）考虑到一上最小直径选用螺栓M880（桌子厚度取50mm）F=2T2/d=2868.1N 采用铰制孔dsF/P=0。89mm （取=10mm)考虑到以上最小直径，选用螺栓M10100 (板厚为15mm，10mm）6个M8铰制孔螺栓分布于d0=8500mm的圆周上F=906。3N选用螺栓M880F=2868。1N六、设计开启门该开启门在表面焊接一块长条形钢板，右端由螺栓固定在罐体上，可旋转控制门的开闭。左端为一个小的条状钢块，可绕固定螺栓通过旋转使开启门紧闭。该门设计简单，开启方便，实用性强。七、设计总结及体会小学期的机械设计制图，短短不到十天，但我却收获颇丰。设计，画图以及说明书,几乎涵盖了我大二一学年里学过的机械制图知识:比如螺栓的选择校核，轴及轴承的配合,各种尺寸粗糙度的标注.将一些零散、理论的东西与实际所结合。让我对机械设计制图有了更深刻的理解，知道了图纸在实际之中的作用.而且，我还学会了如何用word来写公式及处理说明书，虽然手写很方便，但我不想以如此简单的方式，来结束这门课.也许是大学最后一幅图吧.制图虽然累，但是当一幅图从自己笔下慢慢浮现时的成就感与喜悦感难以言表，制图还能极大的锻炼我的耐心和毅力。第一次画A1的图，教室很热，真的很辛苦，但是正是有苦才有乐,大家聚在一起讨论，画图，虽然大汗淋漓,但干劲十足，大家的关系也更进一步。以前自己是个马虎大意的人，在制图学习中发现真正要画好一幅图，必须得踏踏实实,一步一步走，画细线，加粗，都是需要耐心和细心的。最最重要的是各种国标，规则。所以在制图时会查手册是一件很重要的事，之前还因为键的配合尺寸怎么查忘了，结果纠结了一个下午，最后翻遍课本和手册终于完成了标注.本来几分钟的事却耽搁了半天，这说明熟练掌握各种标准和查手册的重要性。总之,制图有苦也有泪也有乐,真心感谢陈华老师的耐心指导和队友杨佳兴，沙梦圆的一起努力让我顺利完成这次设计！八、参考资料机械设计制图第四版 上册 曹彤 万静 王新 丁凌蓉 编 高等教育出版社机械设计制图第四版 下册 曹彤 和丽 编 高等教育出版社机械设计制图设计手册 张苏华 编 北京科技大学 机械工程学院附图（总装配零部件阵列图)11