機械設(shè)計制圖球磨機設(shè)計報告

1、一. 設(shè)計任務(wù)書2（一). 設(shè)計目的（參考手冊P1）2（二). 設(shè)計內(nèi)容（參考手冊P18-19）2二. 傳動方案的總體設(shè)計及初步計算4（一). 球磨機的基本參數(shù)（參考手冊P19）4（二). 總體方案確定:（參考手冊PP19-20）5三. 選擇電動機（參考手冊P5/P20)7四. 確定總傳動比，分配各級傳動比8五. 帶傳動設(shè)計計算（參見手冊PP8-9）9六開式齒輪的設(shè)計計算（參見手冊PP9-10）11七修改各軸的運動和動力參數(shù)12八罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計131.制造方法：132.結(jié)構(gòu)：13九滾輪軸的計算14十小齒輪軸系的設(shè)計計算15十一.聯(lián)接螺栓的校核17十二.選擇鍵并驗算鍵的強度18十三.設(shè)計開啟門18

2、十四.設(shè)計總結(jié)19一.設(shè)計任務(wù)書（一）.設(shè)計目的（參考手冊P1）1.總結(jié)和綜合運用已經(jīng)學(xué)過的有關(guān)知識，分析和解決工程實際問題。2.學(xué)習(xí)機械設(shè)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(shè)計過程。3.進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練，例如計算、繪制方案草圖、運用設(shè)計資料、查閱機械設(shè)計手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及運用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗估算等。4.運用繪圖軟件（Auto CAD）進(jìn)行計算機輔助設(shè)計繪圖。（二).設(shè)計內(nèi)容（參考手冊P18-19）1.設(shè)計題目：設(shè)計供實驗室使用的球磨機（如圖1所示）。(參考手冊P18-圖7-1) 圖1 1.電機 2.帶傳動 3.齒輪傳動 4.滾輪 5.球磨機筒體 6. 軸承 2

3、.使用要求：球磨機研磨物料62kg；長徑比為1.5；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(yīng)完成的設(shè)計工作：1)球磨機總體方案設(shè)計：方案比較并確定最佳方案；球磨機基本參數(shù)的計算；選擇電動機；確定各傳動件的傳動比；2)傳動件的設(shè)計及計算：帶傳動的設(shè)計計算開式齒輪的傳動設(shè)計計算；各軸轉(zhuǎn)矩的計算球磨罐體設(shè)計及軸系設(shè)計：罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪軸系的設(shè)計計算支撐輥及其軸系（或改進(jìn)工作罐體軸系）的設(shè)計計算。4）設(shè)計聯(lián)接螺栓。5）計算機或手工繪制工作圖：球磨機總體圖罐體部件圖小齒輪軸系部件圖 6）編寫設(shè)計說明書二、傳動方案的總體設(shè)計及初步計算

4、（一）球磨機的基本參數(shù)（參考手冊P19）計算內(nèi)容結(jié)果1）研磨介質(zhì)的合理載量G0式中：G1：研磨物料（kg），已知條件可知G1=65kg；G0：研磨介質(zhì)（鋼球）的合理裝載量（kg）。 2）計算罐體體積V式中：V：罐體容積（m3）：研磨介質(zhì)（鋼球）的比重，取4800kg/m3：研磨介質(zhì)的填充系數(shù)，對于干式球磨機取0.3。3）計算罐體內(nèi)徑D式中：D：球磨機內(nèi)徑（m）； L：球磨罐長度，L取1.5D（m）。4）計算電機有利工作轉(zhuǎn)速n2（二）.總體方案確定:（參考手冊PP19-20） 從球磨機的基本參數(shù)計算可知，球磨機轉(zhuǎn)速為54.15r/min,電動機的轉(zhuǎn)速一般有1500r/min、1000r/min、

5、750r/min三種，由此可算出本設(shè)計的傳動比i=21.490,在15到30的范圍之內(nèi)，初步擬訂以下四種方案進(jìn)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(jié)構(gòu)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，但缺點是帶傳動靠摩擦力工作，承載能力較小,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(jié)構(gòu)緊湊、傳動可靠，缺點是機械構(gòu)造較復(fù)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。錐齒輪加工較困難

6、，特別是大模數(shù)的錐齒輪，因此只在需要改變軸的方向時才采用，且應(yīng)盡量布置在高速級和限制其傳動比，以減小其尺寸和模數(shù)。簡圖優(yōu)、缺點簡圖優(yōu)、缺點 e電動機通過帶傳動鏈接展開式圓柱齒輪減速器帶動一對開式齒輪。適用于載荷平穩(wěn)的場合。結(jié)構(gòu)緊湊簡單。易引起軸的變形使輪齒沿齒寬方向載荷分布不均。 f電動機通過同軸式圓柱齒輪減速器帶動一對開式齒輪。設(shè)備布置合理、方便，但軸向尺寸較長，里面的軸承難潤滑。結(jié)論：根據(jù)球磨機的工作要求并考慮經(jīng)濟(jì)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(yù)期的效果。三選擇電動機（參考手冊P5/P20)計算內(nèi)容結(jié)果球磨機所需功率：式中：V：球磨機的有效容積，V=0.308

7、m3;D:球磨機的內(nèi)徑，D=0.639m；G：球磨機的裝載量，G=G1+G0=442.857+62=504.857kg=0.505t；K：電動機的儲備系數(shù)，K取1.1；：粉碎效率，已知=90%?？?帶×齒輪×軸承=0.96×0.96×0.99=0.90288（見手冊P44）由手冊PP151-152：電動機選用：Y132M2-6參考手冊P5，選擇電動機=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)同步轉(zhuǎn)速(r/min)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）Y132M2-65.51000

8、2.0表3 外型尺寸（mm）中心距H外廓尺寸L×(AC/2+AD)×HD安裝尺寸A×B軸伸尺寸D×E平鍵尺寸F×G1320-0.5515×(135+210)×190216×17838×5010×33 圖2 電動機外型尺寸四.確定總傳動比，分配各級傳動比 圖3 大齒圈與罐體連接結(jié)構(gòu)又有 采用第二種傳動方案，即帶傳動和一對開式齒輪傳動?？紤]到：罐體尺寸較大，大齒輪須做成齒圈和罐體連接，為留出足夠的裝配、連接空間，i齒輪可取大一些； 齒輪傳動的傳動比較帶傳動大，則取 i齒輪=5那么就有：五.帶傳動設(shè)計

9、計算（參見手冊PP8-9）計算項目計算與根據(jù)計算結(jié)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)計算帶長1初定帶長2帶的基準(zhǔn)長度（三）中心距和包角1中心距2小帶輪包角（四）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(zhì)量3初拉力4作用在軸上的力（六）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計1.小帶輪結(jié)構(gòu)及其尺寸2.大帶輪結(jié)構(gòu)及其尺寸由教材P262-表11-3 由Pc、n1由教材P267-圖11-5選取由圖11-5及表11-10，選取 d1故根據(jù)教材P268式11-16及場地條件，初定a0=700mm 表11-4表11-5

10、表11-2表11-7表11-1根據(jù)P271表11-9，手冊P9-圖2-1B=(z-1)×e+2×f =(2-1)×19+2×11.5=42mme=19±0.4 f=11.51=34° 2=38° bp=14.0mmhamin=3.5mm hfmin=10.8mmmin=7.5mm da1=d1+2ha=167mmda2=d2+2ha=707mmKa=1.1Pc=4.058kwB型取d1=160mm取d2=700mm選Ld=2800mma=711.153mm=139.699°120°P1=3.882kwP1

11、=0.06kwK=0.89KL=1.05取z=2根=8.042m/s 5m/sm=0.17kg/mF0=239.202NFQ=898.240N（注意，大、小帶輪輪轂結(jié)構(gòu)尺寸附上帶輪轂的小圖）六開式齒輪的設(shè)計計算（參見手冊PP9-10）計算與說明主要結(jié)果（1）選擇齒輪材料小齒輪：建議選45#，調(diào)質(zhì)HB217286,取齒面平均硬度250，應(yīng)比大齒輪高 大齒輪：做成一個齒圈（見手冊 P21-圖），直徑不能太小，建議選鑄鋼ZG310570，取齒面平均硬度HB185 (選45#，正火HB162217,取齒面平均硬度190)。 （2）確定許用應(yīng)力（ 機械設(shè)計制圖（第四版）P114-115 ） 極限應(yīng)力（表

12、12-11） ： 0.7HBS+2750.7x250+275=450 0.6HBS+220=0.6x185+220=331 由（表12-11） ，安全系數(shù)取SF=1.5 F1=450/1.5=300(MPa), F2=331/1.5=220.67(MPa)（=408/1.5=272(MPa) ）（3）確定齒數(shù)罐體內(nèi)徑：D=639mm ; 罐壁厚度：=10mm ; 外徑D2=D+2×=659mm;連接螺栓：M10d2:估計800mm（見下圖及書圖1253、手冊參考圖） 由手冊圖：d2=600650 如取 872mm，i齒i總/i帶20.631/4.375=4.716，對于開式齒輪：Z1

13、=1720，若取 Z1=20則 Z2=Z1·i齒 20×4.716109（考慮到兩齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)）所以i齒109/20=5.45（4）強度計算確定模數(shù)m（開式齒輪應(yīng)計算模數(shù)m，再增大m以考慮磨損的影響） KA=1.5（表128）、KV=1.2、d1.0（表129），K1.05（圖1226）, YFS1=4.360、YFS2=3.980（表1210；手冊P364），m=1.621.62x0.1=1.8， m取8(工程中m不能太小，給加工制造帶來不便且開式也應(yīng)取大些,也可類比參考圖)（5）確定幾何尺寸 d1=8x20=160,d2=8x109=872,為了解決在安裝時的誤差：b1

14、=b2+（510）165,b2=d1·d=160×1.0=160罐體長 L=1.5D=958.660mmF1=300MPaF2=220.667MPa取m=8七修改各軸的運動和動力參數(shù) 表4 修改各軸的參數(shù)軸號傳動比i效率功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)電機4.3750.9124.04496040.262I軸0.963.882219.429168.947II軸5.450.993.68940.262875.094八罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計1.制造方法：鑄造鋼板卷曲后焊接或鋼管（因為是單件生產(chǎn)，所以可以用此方法） 參見手冊P21圖732.結(jié)構(gòu)：罐體內(nèi)徑：D=639mm ; 罐壁

15、厚度：=10mm ; 外徑D2=D+2×=659;箍的外徑：D3=D+2×(+)=699mm ; 箍寬度：b=20mm;罐體總長：L2=L+10+10+20=960+40=1000mm ; 4l=1000mm,l=250mm,2l=500mm。九滾輪軸的計算F=G0+G1+Gg+Gch+Gk=8797.386N由,得：由,得：所以： 取d高=20mm；d頭=25mm;d10=16.53mm軸承壽命：n輥=n×R1/R2=282.92r/min軸承選用6205，C=10.8kN,P=fP×Fr=1.2×1169.59=1394NLn=27394.

16、8h13.7年或球磨機罐體軸系改進(jìn)設(shè)計：十小齒輪軸系的設(shè)計計算20301015850405030404060 軸受力分析如上圖確定軸上作用力轉(zhuǎn)速n=219.429r/min;功率P1=3.882kw;轉(zhuǎn)距：T1=168.947 Nm;齒輪圓周力 齒輪徑向力 Fr=Ft×=2111.836×tan20°=768.645N帶輪徑向力 FQ=898.240N3.估算最小軸徑選45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，b=600MPa4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承類型選擇：6207深溝球軸承，軸徑的確定：d1=30mm, d2=40mm, d3=50mm, d4=60mm, d5=50mm, d6=40

17、mm,確定軸承型號：d=40mm, D=80mm, B=18mm, rsmin=1.1min, damin=47mm, Damax=73mm, Cr=29.5kN, C0=18.0kN軸段長度的確定：L1=40mm;L2=50mm;L3=158mm;L4=10mm;L5=30mm;L6=20mm計算支反力：xA=xB=Ft/2=1055.918N-Fr×70+YB×140-FQ×200=0, YB=696.9N YA=Fr+FQ-YB=-56.68N軸的強度校核：危險截面在B處，Md=103.573N·md10=21.173mm,考慮鍵槽，dmin1.0

18、4×22.173=23.060mm,可知 此軸安全5選擇軸承計算壽命選6205，查表：C=10800N、fp=1.2、P=fp·RB=(919.2)算壽命：Lh=85142小時43年十一.聯(lián)接螺栓的校核用普通螺栓，一共6個，3對，M10分布于d0=550mm的圓周上F××10-3=T1, FQ0= =887.398N= ,Ss=5,45號鋼的=360MPa=360/5=72MPa,d1=0.85d=8.5mm,= =20.340MPa72MPa螺栓安全十二.選擇鍵并驗算鍵的強度只算帶輪處的鍵強度（最細(xì)）1.鍵的確定安裝帶輪處，由L=40mm,L6=38mm,d6=25mm,選平鍵。B=8mm,h=7mm,L=30mm,t=,t1=安裝齒輪處，由d4=42mm,L4=85mm,選平鍵。B=12mm,h=8mm,L=7,t=,t1=2.鍵的校核齒輪鍵： =26.920MPa =50MPa =8.653MPa =125MPa帶輪鍵： =39.15MPa =50MPa =34.524MPa =125MPa十三.設(shè)計開啟門說明書：1.門的設(shè)計靈感來自于日常生活中我們所看到的門，利用門銷在門槽內(nèi)左右移動一次來卡住門，從而達(dá)到關(guān)門的效果。2.如圖