北科大 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(shù)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(shù)三、傳動件的設計計算及修改傳動裝置的運動和動力參數(shù)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(shù)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(shù) 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1） 總結和綜合運用已經(jīng)學過的有關知識，分析和解決工程實際問題。2） 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。3） 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(jīng)驗數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗估算等。2.設計內容1） 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2） 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）。3） 已知條件：周邊及粉碎效率90%；制造方式：單件生產(chǎn)。4） 應完成的設計工作：a. 球磨機總體方案設計b. 傳動件的設計及計算c. 球磨罐體設計及軸系設計d. 設計聯(lián)接螺栓。e. 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f. 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(shù)計算項目計算內容結果1.1研磨介質的合理載量G01.2計算罐體體積V1.3計算罐體內徑D1.4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）：研磨介質（鋼球）的比重，取4800kg/m3：研磨介質的填充系數(shù)，對于干式球磨機取0.3。式中：D：球磨機內徑（m）；L：球磨罐長度，L取1.2D（m）。2.總體方案確定從球磨機的基本參數(shù)計算可知，球磨機轉速為42.95r/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=23.28,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(jù)球磨機的工作要求并考慮經(jīng)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3.1球磨機所需功率式中：V：球磨機的有效容積，V=0.397m3;D:球磨機的內徑，D=0.75m；G：球磨機的裝載量，G=G1+G0=571.43+80=651.43kg=0.651tK：電動機的儲備系數(shù)，K取1.1；：粉碎效率，已知=90%。a=帶齒輪軸承=0.950.960.99=0.90288（見手冊P44） 由手冊表8-5： 電動機選用：Y132M2-6選取電動機：Y132M2-6=0.222*0.0992*0.472*54.15*(0.163/0.0992)0.8*(1.1/0.9)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（Nm）電機重量（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安裝尺寸AB軸伸尺寸CE平鍵尺寸FG132515(270/2) 21021617889801033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4.1總傳動比4.2分配傳動比4.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算A. 各軸轉速： I軸轉速n1 II軸轉速n2B.各軸功率： I軸功率p1 II軸功率p2C.各軸轉矩： I軸轉矩T1 II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：=22.34/5=4.4685.計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)軸號傳動比i效率h功率(kW)轉速(r/min)扭矩T(N.m)電機4.4680.965.6596056.2I軸5.424214.8252.550.94II軸5.10142.961187.40.99表4 各軸的動力參數(shù)三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)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(shù)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3.1確定中心距3.2小帶輪包角(4) V帶根數(shù)1基本額定功率2功率增量3包角系數(shù)4帶修正系數(shù)5V帶根數(shù)(五)軸上載荷1帶速2V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539a01540 初取a0=540mm表11-4表11-5表11-2表11-7表11-1根據(jù)P78表11-8，表11-9確定帶輪型號為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重力張緊Ka=1.1Pc=6.215kwA型取d1=140mm取d2=630mm選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.開式齒輪的設計計算計算項目計算內容主要結果3.1選擇齒輪材料3.2確定許用應力3.3確定齒數(shù)3.4強度計算確定模數(shù)m3.5小齒輪轉矩3.6計算齒輪模數(shù)3.7確定齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸由表12-11選擇齒輪材料如下：小齒輪：45 ，調質HB217286,HBS=250 大齒輪：鑄鐵，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） ，安全系數(shù)取SF=1.5 所以，F(xiàn)1=450/1.5=300MPa, F2=331/1.5 =220.67MPa 取小齒輪齒數(shù)Z1=20 則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1i齒=205=100 考慮到螺栓扳手空間及互質，取Z2=103 所以，i齒實=Z2/Z1=5.15 小齒輪 式中：K=KAKVK由表12-8所以K=1.51由12-10： Z1=20 Z2=103T1=9550P1/n1=95505.424/214.8 考慮到磨損，將模數(shù)增大10%15%，則 m=2.98（1+0.15）=3.43mm 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=8.74 取標準模數(shù)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=dd1=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i=3%，合理小齒輪：45，調質HB217286,HBS=250 大齒輪：鑄鐵 ZG310570，正火 HB163207 HBS=185 SFlim=1.5F1=300MPa,F2=220.67MPaZ1=20Z2=103i齒實=5.15KA=1KV=1.2K1.05YFS1=4.36YFS2=3.98取m=4取標準模數(shù)m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=6154. 驗算傳動裝置和動力參數(shù)計算項目計算內容計算結果4.1各軸轉速4.2各軸功率4.3各軸轉矩 n1=nd/i帶=960/4.5=213.3 n2=n1/i齒=213.3/5.15=41.42 P1=Pd帶=5.424kw P2=P1帶軸承=5.10kw T1=Tdi帶帶=56.24.50.96=242.8Nm T2=T1i齒齒輪軸=242.85.150.950.99 =1175.9Nm n1=nd/i帶=213.3 n2=n1/i齒=41.42 P1=5.424kw P2=5.10kw T1=242.8Nm T2=1175.9Nm修改各軸的運動和動力參數(shù)表5 修改各軸的參數(shù)軸號傳動比i效率h功率(kW)轉速(r/min)扭矩T(N.m)電機5.150.965.6596056.2I軸5.52213.3242.84.50.94II軸5.1041.21175.90.99四、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1.1罐體內徑D1.2箍厚1.3罐體壁厚1.4箍寬b1.5罐體外徑D21.6箍外徑D31.7罐體總長l2D=750mm=20mm=10mm b=20mmD2=D+2=770mmD3=D+2（+）=810mmL=900mmD=750mm=20mm=10mm b=20mmD2=770mmD3=810mmL=900mm2. 支撐輥的設計計算計算項目計算內容計算結果2.1豎直方向2.2摩擦力矩其中：F為支撐總重量：其中：f摩擦系數(shù)，f=0.15;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=571.439.8=5626.2NG1=809.8=784N3.支撐輥軸的設計計算計算項目計算內容計算結果3.1固定心軸的選取3.2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(shù) 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4. 軸的壽命計算5. 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=135120，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?。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=29.5kN安裝帶輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mm，h=8mm L=56mm 安裝齒輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mm，h=8mm L=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=8mm L=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1. 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=Gtan/（44）=（2242.81000）/16 =906.3N查表可知s=185235MPa， b=370500MPa查表9-6得=s/SS=80MPa P=s/SP=320MPadsF/P=0.57 mm （取=5mm）考慮到一上最小直徑選用螺栓M880（桌子厚度取50mm）F=2T2/d=2868.1N 采用鉸制孔dsF/P=0.89mm （取=10mm）考慮到以上最小直徑，選用螺栓M10100 （板厚為15mm，10mm）6個M8鉸制孔螺栓分布于d0=8500mm的圓周上F=906.3N 選用螺栓M880F=2868.1N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