球磨機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)目的2.設(shè)計(jì)內(nèi)容二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算1.球磨機(jī)的基本參數(shù)2.總體方案確定3.選擇電動(dòng)機(jī)4.確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比5.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)三、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算及修改傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.第一次修改各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.開式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.驗(yàn)算工作轉(zhuǎn)速5.第二次修訂各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì)1.罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算3.支撐輥及其軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算五、設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓六、設(shè)計(jì)開啟門七、設(shè)計(jì)總結(jié)八、參考資料

一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)目的總結(jié)和綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的有關(guān)知識(shí)，分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題。學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程。進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練，例如計(jì)算、繪制方案草圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料、查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等。2.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)供實(shí)驗(yàn)室使用的球磨機(jī)（如圖1所示）。1.電機(jī)2.帶傳動(dòng)3.齒輪傳動(dòng)4.滾輪5.球磨機(jī)筒體6.軸承電機(jī)、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(jī)研磨物料80kg；每天工作8小時(shí)；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：?jiǎn)渭a(chǎn)。應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作：球磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)及計(jì)算球磨罐體設(shè)計(jì)及軸系設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓。計(jì)算機(jī)或手工繪制工作圖：球磨機(jī)總體圖小齒輪軸系部件草圖編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書

二、傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算1.球磨機(jī)的基本參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容結(jié)果1.1研磨介質(zhì)的合理載量G01.2計(jì)算罐體體積V1.3計(jì)算罐體內(nèi)徑D1.4計(jì)算電機(jī)有利工作轉(zhuǎn)速nw式中：G1：研磨物料（kg），已知條件可知G1=80kg；G0：研磨介質(zhì)（鋼球）的合理裝載量（kg）。式中：V：罐體容積（m3）γ：研磨介質(zhì)（鋼球）的比重，γ取4800kg/m3φ：研磨介質(zhì)的填充系數(shù)，對(duì)于干式球磨機(jī)φ取0.3。式中：D：球磨機(jī)內(nèi)徑（m）；L：球磨罐長(zhǎng)度，L取1.2D（m）。2.總體方案確定從球磨機(jī)的基本參數(shù)計(jì)算可知，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為42.95r/min,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三種，由此可算出本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比i=23.28,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(jí)傳動(dòng)）：表1各種傳動(dòng)方案論證簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)開式齒輪。該傳動(dòng)方案結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但傳動(dòng)效率低，價(jià)格昂貴。電動(dòng)機(jī)通過(guò)V帶傳動(dòng)裝置帶動(dòng)一對(duì)開式齒輪。皮帶具有減震、平穩(wěn)、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是帶傳動(dòng)效率低，占地面積大。簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱減速器帶動(dòng)一對(duì)開式齒輪。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)可靠，缺點(diǎn)是機(jī)械構(gòu)造較復(fù)雜、制造費(fèi)用高。電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓錐齒輪減速器帶動(dòng)一對(duì)開式齒輪。它和圖c的情況相似。結(jié)論：根據(jù)球磨機(jī)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(fèi)用，又可以得到預(yù)期的效果。3.選擇電動(dòng)機(jī)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容結(jié)果3.1球磨機(jī)所需功率式中：V：球磨機(jī)的有效容積，V=0.397m3;D:球磨機(jī)的內(nèi)徑，D=0.75m；G：球磨機(jī)的裝載量，G=G1+G0=571.43+80=651.43kg=0.651tK：電動(dòng)機(jī)的儲(chǔ)備系數(shù)，K取1.1；η：粉碎效率，已知η=90%。ηa=η帶×η齒輪×η軸承=0.95×0.96×0.99=0.90288（見《手冊(cè)》P44）由《手冊(cè)》表8-5：電動(dòng)機(jī)選用：Y132M2-6選取電動(dòng)機(jī)：Y132M2-6表2主要性能型號(hào)電機(jī)功率(kw)同步(滿載）轉(zhuǎn)速(r/min)最大轉(zhuǎn)矩（N?m）電機(jī)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A×B軸伸尺寸C×E平鍵尺寸F×G132515×(270/2)×210216×17889×8010×33圖2電動(dòng)機(jī)外型尺寸4.確定總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果4.1總傳動(dòng)比4.2分配傳動(dòng)比4.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速：I軸轉(zhuǎn)速n1II軸轉(zhuǎn)速n2B.各軸功率：I軸功率p1II軸功率p2C.各軸轉(zhuǎn)矩：I軸轉(zhuǎn)矩T1II軸轉(zhuǎn)矩T2采用b種傳動(dòng)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(dòng)的傳動(dòng)比較帶傳動(dòng)大，因此取，故：=22.34/5=4.4685.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸號(hào)傳動(dòng)比i效率?功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)電機(jī)4.4680.965.6596056.2I軸5.424214.8252.550.94II軸5.10142.961187.40.99表4各軸的動(dòng)力參數(shù)三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)及傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果（一）定V帶型號(hào)和帶輪直徑1.工況系數(shù)2.計(jì)算功率3.帶型4.小帶輪直徑5.大帶輪直徑(二)驗(yàn)算帶速(三)確定中心距和帶長(zhǎng)1.初定中心距和帶長(zhǎng)2.帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度3.包角3.1確定中心距3.2小帶輪包角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)5．V帶根數(shù)(五)軸上載荷1．帶速2．V帶單位長(zhǎng)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(jì)1.小帶輪結(jié)構(gòu)及其尺寸2.大帶輪結(jié)構(gòu)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(jù)P78表11-8，表11-9確定帶輪型號(hào)為A型B=(z-1)×e+2×f=63mme=15±0.3f=9φ=38°bp=11.0mmhamin=2.75mmhfmin=8.7mmδmin=6mmda1=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=1.65kwΔP1=0.12kwKα=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(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容主要結(jié)果3.1選擇齒輪材料3.2確定許用應(yīng)力3.3確定齒數(shù)3.4強(qiáng)度計(jì)算確定模數(shù)m3.5小齒輪轉(zhuǎn)矩3.6計(jì)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(diào)質(zhì)HB217～286,HBS=250大齒輪：鑄鐵，ZG310～570正火，HB163～207HBS=185[σFlim1]=0.7HBS+275＝0.7x250+275=450[σFlim2]=0.6HBS+220=0.6x185+220=331由（表12-11），安全系數(shù)取SF=1.5所以，[σF1]=450/1.5=300MPa,[σF2]=331/1.5=220.67MPa取小齒輪齒數(shù)Z1=20則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1×i齒=20×5=100考慮到螺栓扳手空間及互質(zhì)，取Z2=103所以，i齒實(shí)=Z2/Z1=5.15小齒輪式中：K=KAKVKβ由表12-8所以K=1.51由12-10：Z1=20Z2=103T1=9550×P1/n1=9550×5.424/214.8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(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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=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(dòng)比發(fā)生改變?chǔ)=3%，合理小齒輪：45，調(diào)質(zhì)HB217～286,HBS=250大齒輪：鑄鐵ZG310～570，正火HB163～207HBS=185SFlim=1.5[σF1]=300MPa,[σF2]=220.67MPaZ1=20Z2=103i齒實(shí)=5.15KA=1KV=1.2Kβ＝1.05YFS1=4.36YFS2=3.98取m=4取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=615驗(yàn)算傳動(dòng)裝置和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果4.1各軸轉(zhuǎn)速4.2各軸功率4.3各軸轉(zhuǎn)矩n1=nd/i帶=960/4.5=213.3n2=n1/i齒=213.3/5.15=41.42P1=Pdη帶=5.424kwP2=P1η帶η軸承=5.10kwT1=Tdi帶η帶=56.2×4.5×0.96=242.8N·mT2=T1i齒η齒輪η軸=242.8×5.15×0.95×0.99=1175.9N·mn1=nd/i帶=213.3n2=n1/i齒=41.42P1=5.424kwP2=5.10kwT1=242.8N·mT2=1175.9N·m修改各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表5修改各軸的參數(shù)軸號(hào)傳動(dòng)比i效率?功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)電機(jī)5.150.965.6596056.2I軸5.52213.3242.84.50.94II軸5.1041.21175.90.99四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì)1.罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.1罐體內(nèi)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(zhǎng)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(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)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(zhì)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(zhuǎn)罐體的扭矩。查表《手冊(cè)》8-1有取罐體壁厚有：罐體外徑則：則G0=571.43×9.8=5626.2NG1=80×9.8=784N3.支撐輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果3.1固定心軸的選取3.2軸承的強(qiáng)度校核（按一天工作8小時(shí)，一年工作250天）輥輪軸為固定心軸，垂直平面內(nèi)受力平衡：軸徑設(shè)計(jì)為長(zhǎng)60mm，材料為45號(hào)鋼，調(diào)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(yīng)力：考慮到安裝結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，取查《手冊(cè)》12-4，選用6306型號(hào)，材料Cr，雙支點(diǎn)單向固定，C=27kN，選6306型軸承五．小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果小齒輪軸受力分析軸上作用力轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩齒輪切向力齒輪徑向力帶輪徑向力最小軸徑軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)A.軸承的型號(hào)選擇B.具體參數(shù)C.軸徑的確定D.軸段長(zhǎng)度的確定E.計(jì)算支反力F.軸的強(qiáng)度校核軸的壽命計(jì)算選擇鍵并驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度：A.選擇鍵B.鍵的校核見上圖選45號(hào)鋼，調(diào)制處理，強(qiáng)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(cè)表2-22）d=40mmD=90mmB=23mm對(duì)A點(diǎn)取矩有∑M=0有由力平衡有：危險(xiǎn)截面驗(yàn)算，由剪力彎矩圖（A3復(fù)印圖紙上）可以看出，危險(xiǎn)截面在c點(diǎn)（合成彎矩最大），D點(diǎn)（軸徑最小）。對(duì)C點(diǎn)：查表16-6有：考慮到鍵槽，加大5%，仍足夠安全因選擇6308號(hào)軸承，故C=29.5kN安裝帶輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mm，h=8mmL=56mm安裝齒輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mm，h=8mmL=180mm帶輪鍵：其中齒輪鍵：滿足強(qiáng)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(qiáng)度要求五、聯(lián)接螺栓的校核計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)螺栓（1）滾輪支架上：（2）滾椅上的螺栓因機(jī)器有較重的罐體做旋轉(zhuǎn)動(dòng)功，所以用鉸制孔螺栓連接，一共6個(gè)，3對(duì)，M8分布于d0=8500mm的圓周上F=Gtanθ/（4×4）=（2×242.8×1000）/16=906.3N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=0.57mm（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=2868.1N采用鉸制孔ds≥F/[σP]δ=0.89mm（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(gè)M8鉸制孔螺栓分布于d0=8500mm的圓周上F=906.3N選用螺栓M8×80F=2868.1N六、設(shè)計(jì)開啟門該開啟門在表面焊接一塊長(zhǎng)條形鋼板，右端由螺栓固定在罐體上，可旋轉(zhuǎn)控制門的開閉。左端為一個(gè)小的條狀鋼塊，可繞固定螺栓通過(guò)旋轉(zhuǎn)使開啟門緊閉。該門設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，開啟方便，實(shí)用性強(qiáng)。七、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)小學(xué)期的機(jī)械設(shè)計(jì)制圖，短短不到十天，但我卻收獲頗豐。設(shè)計(jì)，畫圖以及說(shuō)明書，