畢業(yè)設(shè)計（論文）-立式電驅(qū)動自動飼料混合攪拌機設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計中文摘要隨著時代的發(fā)展和進步，人們對生活水平的要求越來越高，牛奶自然成為人們的日常飲品。隨之，奶牛養(yǎng)殖業(yè)逐步興起。與此同時，適應(yīng)規(guī)模養(yǎng)殖的TMR飼料混合攪拌機被廣泛應(yīng)用。機器工作時，不僅能夠?qū)暳线M行攪拌，更加可以對飼料進行切割，集攪拌與切割于一身。機器主要是通過攪龍的動刀與料箱相互配合，將飼料切碎；TMR飼料混合攪拌機安裝了通過計量每種飼料的重量從而控制各種飼料比例的片式稱重傳感器，這使得TMR飼料混合攪拌機變得更為科學(xué)合理。電驅(qū)動TMR飼料混合攪拌機是適應(yīng)大農(nóng)場式的奶牛養(yǎng)殖飼養(yǎng)農(nóng)場的機器，經(jīng)過一系列改進后，它的自動化程度大大提升，適應(yīng)了市場不斷發(fā)展的需要。關(guān)鍵詞TMR飼料攪拌機攪龍攪拌切割本科畢業(yè)設(shè)計第1頁共38頁PAGE畢業(yè)設(shè)計外文摘要TitleThedesignofElectrically-drivenautomaticmixedfeedmixerAbstractWiththedevelopmentandprogress,itissurethattheattitudepeopletolivingstandardisgettinghigherandhigher.Andmilknaturallybecomesthepeople'sday-to-daydrinks.Asaresult,thegradualriseofmilkcowaquacultures.Atthesametimetoadapttothesizeoffield,TMRfeedmixerhasbeenwidelyused.Themachinecannotonlymixbutalsocuttheration.Themachinemainlycuttherationintopiecebytheknifeontheandthetrad.TMRfeedmixerinstallthesensoroftheweightofrationinordertocontroltheweightoftheration,whichmakesTMRfeedmixerbecomemorescientificandreasonable.ElectricmachinepullingTMRfeedmixerisadaptedtolargefarm-stylefarms.Itwillbeabletoadapttothemarketneedsafteraseriesofimprovements,whichgreatlyenhancedthedegreeofautomation.KeyWordsTMRfeedmixerTwistedDragonMixCut目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1引言 11.1課題綜述 11.2設(shè)計任務(wù)分析及方案選擇 32結(jié)構(gòu)設(shè)計 42.1攪拌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 42.2攪拌機主要結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計 43傳動系統(tǒng)總體設(shè)計 73.1傳動方案的擬定 73.2攪龍轉(zhuǎn)速的確定 83.3電機的選擇 93.4傳動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 113.5傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算 114傳動零件的設(shè)計計算 134.1帶輪傳動設(shè)計 134.2減速器傳動設(shè)計 154.3齒輪傳動設(shè)計 164.4主軸的設(shè)計與校核 214.5軸承的校核 265其他結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封及潤滑 285.1料倉門設(shè)計 285.2液壓系統(tǒng)的選擇 285.2刀片的選擇 295.3潤滑和密封 30結(jié)論 31致謝 32參考文獻 33

1引言目前，隨著奶牛養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)集約化、現(xiàn)代化水平的不斷提高，飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴大，奶牛業(yè)對飼料加工設(shè)備的需求越來越高。然而，現(xiàn)階段在我國大部分地區(qū)中小企業(yè)仍然使用傳統(tǒng)的攪拌機，這種攪拌機設(shè)備陳舊，工藝落后，生產(chǎn)水平很低，顯然是不能夠滿足現(xiàn)代社會市場的競爭要求。1.1課題綜述1.1.1奶牛全混合日糧(TMR)飼養(yǎng)技術(shù)TMR飼喂的優(yōu)點：奶牛全混合日糧(TMR)飼喂技術(shù)已經(jīng)越來越多的被奶牛場所熟悉，采用該技術(shù)可降低飼喂成本，減少飼料浪費；提高奶產(chǎn)量和奶產(chǎn)品質(zhì)量；降低疾病，減少防疫費用；精粗飼料混合均勻，避免奶牛挑食和營養(yǎng)失衡；有利于糖類和碳水化合物的合成，提高蛋白利用率；增強胃瘤機能，維持胃瘤PH值的穩(wěn)定，防止胃瘤酸中毒；提高奶牛干物質(zhì)的采食量，提高飼料轉(zhuǎn)化率；減少工人數(shù)量和勞動強度；可實現(xiàn)分群管理，提高勞動生產(chǎn)率，降低管理成本。表1-1傳統(tǒng)飼喂和TMR飼養(yǎng)方式的比較傳統(tǒng)飼喂TMR飼養(yǎng)1飼喂方式精粗飼料分次飼喂精粗飼料混合均勻2采食時間定時分次喂全天候采食（24小時）3飼養(yǎng)方式栓系安產(chǎn)定料分群散欄飼養(yǎng)4機械化程度勞動密集型機械化操作5飼料利用率粗飼料及農(nóng)副產(chǎn)品利用率較低提高粗飼料利用率，有利于利用農(nóng)副產(chǎn)品，降低飼料成本1.1.2TMR飼料攪拌機的類型及特點TMR飼料攪拌機根據(jù)攪龍的特點分為臥式和立式，根據(jù)動力源的不同又分牽引式，自走式和固定式。（1）臥式TMR攪拌機。臥式TMR攪拌機由2～3根水平且平行布置的攪龍構(gòu)成，優(yōu)點是攪拌時間短（一般6～10min/批），適合體積質(zhì)量比差異大，松散和含水率相對較低的物料混合。另外，臥式TMR混合攪拌設(shè)備外形通常較窄、較低，通過性好，也易于裝料。缺點是在處理，切割大草捆時不如立式攪拌機效率高，且攪龍容易磨損。容積相同的情況下，臥式攪拌機的配套動力一般大于立式攪拌機。（2）立式TMR攪拌機。立式TMR攪拌機的加工部件由1～2根垂直布置的攪龍構(gòu)成，其優(yōu)點是可迅速打開并切碎大型圓、方形草捆，但混合時間較長（一般20/min批左右），適合含水率相對高，粘附性較好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長，圓錐型料箱無死角，卸料干凈，不留余料。（3）自走式TMR攪拌機。自走式TMR攪拌機能完成除精料加工外的所有工作，即自動取料、自動稱質(zhì)計量、混合攪拌、運輸和飼喂等，具有自動化程度高，效率高，視野開闊和駕駛舒適等優(yōu)點，是TMR攪拌機中的理想產(chǎn)品，適合現(xiàn)代化大型牛場使用，但缺點是制造成本高。這種攪拌機由于可移動，因此又被稱為攪拌車。（4）牽引式TMR攪拌機。牽引式TMR攪拌機由拖拉機牽引作業(yè)，物料混合及運送的動力來自拖拉機動力輸出軸和液壓控制系統(tǒng)。送料時，邊行走邊進行物料混合，行至牛舍時，即可飼喂。該機可使攪拌和飼喂連續(xù)完成，并根據(jù)需要可加裝取料系統(tǒng)。牽引式TMR混合喂料機適合通道較寬的牛舍（寬度大于2.5m）飼喂作業(yè)。（5）固定式TMR攪拌機。固定式TMR攪拌機一般以三相電動機為動力，常見機型為臥式結(jié)構(gòu)，通常放置在各種飼料儲存相對集中，取運方便的地點，將各種精粗飼料加工攪拌后，用手推車或小型機動車運至牛舍進行飼喂。該機型適合TMR飼料加工配送中心和牛舍通道狹窄的養(yǎng)牛小區(qū)使用。1.1.3立式攪拌機結(jié)構(gòu)原理及特點立式TMR飼料攪拌機核心部件主要由料箱、底板、螺旋套筒、錐形螺旋葉片和刀片組成。螺旋套筒中安裝有傳動軸，用來傳遞動力，帶動螺旋套筒旋轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖1-3示。圖1-3TMR圖1-3TMR飼料攪拌機外部結(jié)構(gòu)其優(yōu)點是可以迅速打開并切碎大型圓、方形草捆，但混合時間較長(一般20min/批左右)，比較適合含水率相對較高、粘附性好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長，圓錐型料箱無死角，卸料時排料干凈，不留余料。目前在歐美市場銷售的攪拌機中，有70～80％是立式機型。立式絞龍呈錐形，其底部葉片直徑與料箱直徑幾乎相等，絞龍推動飼料轉(zhuǎn)動2至3圈，就可將飼料從底部推至頂部，而料箱頂部的空間很寬大，被推至頂部的飼料落回底部，從而不斷循環(huán)切割、攪拌。它不僅能處理大草捆，而且可以勝任所有飼料配方，容積可以達到很大，最大可達45m3。1.2設(shè)計任務(wù)分析及方案選擇1.2.1機械設(shè)計的基本原則強度準則要求機械零件的工作應(yīng)力σ不超過許用應(yīng)力[σ]，即σ[σ]。剛度準則要求機械零件在載荷作用下的彈性變形y在允許的極限值[y]以內(nèi)，即y[y]。振動穩(wěn)定性準則對于高速運動的機械零件，就避免發(fā)生振動。要求其激振源的頻率與零件的固有頻率錯開?？煽啃詼蕜t對于重要的機械零件要求計算其可靠度，作為可靠性的性能指標。此外，還有壽命準則、耐熱性準則等。1.2.2對于牛場來說，TMR攪拌機應(yīng)該滿足如下要求：1．堅固耐用，操作簡單。因為TMR對于牛場來說，每天都必須使用，因此可靠性最為重要，如果機器經(jīng)常出現(xiàn)故障停機，對于奶牛場來說，就不只是奶產(chǎn)量不穩(wěn)定的問題了，奶牛容易出現(xiàn)疾病，對于牛場的管理也不方便。2．飼料攪拌均勻：飼料攪拌機必須將粗精飼料攪拌的十分均勻。因此，要求攪拌車不能有“死角”．飼料的運動至少有2個方向(例如：垂直和水平，垂直和圓周運動等)。3．有效的切斷而又不過度切碎飼草。飼料攪拌車必須能將飼草切斷成所需的長度，而不是將飼草磨斷，同時又不能過度切碎飼草，以利于奶牛的反芻。4．極佳的適口型。為保證適口型，飼料必須蓬松，不被擠壓。因此，飼料攪拌機必須能快速切斷纖維性飼草而避免攪拌過度，使得飼料被過分擠壓。5．能夠處理各類配方的飼料。中國地域廣大，各個地區(qū)采用的配方不盡相同，飼料的來源各異，即使同一個牛場，每年采購的飼料也可能不同。所以，要求TMR攪拌機的適應(yīng)能力要強。1.2.3任務(wù)要求本課題設(shè)計的是電機驅(qū)動飼料自動混合攪拌機，飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器，它的功能包括切割、混合各類飼料原料，該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅(qū)動機械傳動實現(xiàn)切割、混合各類飼料原料，通過液壓系統(tǒng)與機械傳動的結(jié)合，實現(xiàn)各種飼料混料的出料。對所要設(shè)計的攪拌機的要求：混合容量：5m3；計量精度：≥95%最大負荷（25km/h）：5000kg額定電壓：380V；額定功率：42KW2結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1攪拌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計立式TMR飼料攪拌機主要由料箱和一個垂直的錐形螺旋攪龍組成，其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。其攪龍的螺旋葉片焊接在螺旋套筒上，螺旋套筒中安裝有傳動軸，用來傳遞動力，帶動螺旋套筒旋轉(zhuǎn)。螺旋葉片上安裝有動刀，料箱壁面上安裝有可拆卸定刀，動刀和定圖2-1立式TMR飼料攪拌機刀的相對運動形成剪切面，從而實現(xiàn)對干草的剪切加工，因此，這種混合機幾乎能夠直接加工所有粗飼料皆為長草的全混合日糧。圖2-1立式TMR飼料攪拌機2.2攪拌機主要結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計2.2.1料箱材料尺寸的設(shè)計計算物料的特性主要包括容重、摩擦系數(shù)、休止角都將影響到混合的過程，因此，參數(shù)的確定首先要確定研究的物料。飼料主要由粗料和精料組成。粗料：包括青干草、青綠飼料，農(nóng)作物秸桿等。精料：包括能量飼料、蛋白質(zhì)飼料、以及糟渣類飼料。根據(jù)物料特性，確定物料的休止角為55°，物料與螺旋葉片間摩擦角為35°（系數(shù)為0．4）。根據(jù)任務(wù)書要求確定容積為5m3，為使合物料沿壁面順利下滑的要求，攪拌機的料倉壁與料倉底夾角取100°（根據(jù)物料的結(jié)拱因素，料倉壁與料倉底夾角應(yīng)在105°～120°之間[6]），螺旋葉片錐角α取60°。圖2-2料箱結(jié)構(gòu)尺寸圖圖2-2料箱結(jié)構(gòu)尺寸圖料箱結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-2所示，根據(jù)料箱容積計算公式：V=1/3πh（r12+r22+r1×r2）其中：h為裝料高度；r1為料箱底部半徑；r2為裝料高度h處半徑。根據(jù)料倉壁與料倉底夾角100°，可推出h=(r1-r2)×tan10°公式一根據(jù)螺旋錐角α=60°，可推出h=r2×tan60°公式二根據(jù)公式一和公式二可推出h=1.732r2r1=1.3r2則帶入料箱容積V=1/3πh（r12+r22+r1×r2）可得V=1/3π×1.732r2×[（1.3r2）2+r22+1.3r1×r2]=7.222r23若V=5，則r2=0.89，r1=1.157，h=1.54因為套筒和攪龍葉片比較大，占用一定的體積，所以料箱的計算容積需要有一些余量。若V=6，則r2=0.94，r1=1.22，h=1.63綜合計算方便，加工容易和外形等因素，取r1=1.25，r2=0.95，h=1.55，這樣裝料高度小于料箱高度，飼料不會從箱頂飛出。選料箱材料為35號鋼，料箱壁厚為20mm，底厚為100mm。尺寸結(jié)構(gòu)如圖圖2-3所示圖2-3料箱結(jié)構(gòu)尺寸2.2.2攪龍螺旋葉片參數(shù)的確定立式TMR攪拌機的螺旋攪龍呈錐形，通常由2～3片螺旋葉片（圖2-4）焊接在螺旋套筒上組成。而螺旋葉片的直徑、錐角、螺距是立式TMR攪拌機核心部件——攪龍的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)對奶牛飼料中纖維飼料尺寸（4～10cm)的要求，一般取底部螺旋葉片最大直徑與料箱壁面間隙為15mm左右，以避免對干草等纖維飼料過度切割，所以取葉片最大直徑1600mm。根據(jù)攪龍推動飼料轉(zhuǎn)動2～3圈，可將飼料從底部推至頂部的要求和螺旋錐角α=60°及攪龍總體高度1550mm的參數(shù)，取螺旋葉片1、2螺距600mm，掃料用螺旋葉片3螺距800mm，據(jù)此設(shè)計螺旋葉片樣圖，與套筒焊接效果如圖2-5所示。圖2-4攪龍螺旋葉片圖2-4攪龍螺旋葉片圖2-5攪龍2.2.3套筒參數(shù)的確定圖2圖2-6套筒結(jié)構(gòu)尺寸3傳動系統(tǒng)總體設(shè)計3.1傳動方案的擬定攪拌機的傳動系統(tǒng)與整機的技術(shù)經(jīng)濟指標有密切關(guān)系，它影響攪拌機的結(jié)構(gòu)、布局、包裝精度、傳動效率、制造以及制造成本、操作與調(diào)整是否方便等，因此，設(shè)計傳動系統(tǒng)時必須注意滿足下列要求：（1）電機輸出軸和全部傳動機構(gòu)需能滿足足夠的功率和扭矩，并且具有較高的傳動效率。（2）各執(zhí)行件的位置、速度應(yīng)有比較準確的相對關(guān)系,又要便于獨立調(diào)整。（3）結(jié)構(gòu)簡單、潤滑與密封良好,操作方便可靠,便于加工裝配,成本低。（4）為便于調(diào)整試攪拌機,傳動系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有調(diào)整機構(gòu)。該飼料攪拌機采用電機驅(qū)動，其進給與動力系統(tǒng)的動力均是由電機提供。其具體傳動形式如圖3-1是：絞龍齒輪減速器帶輪電機絞龍齒輪減速器帶輪電機圖3-1傳動系統(tǒng)框圖3.2攪龍轉(zhuǎn)速的確定臨界轉(zhuǎn)速是螺旋葉片某一位置處的物料能被升運的最低轉(zhuǎn)速，同普通的垂直升運攪龍不同的是，物料在上升過程中，攪龍葉片任意物料所受到的摩擦力不是物料與料箱壁面的摩擦力，而是物料與物料之間的內(nèi)摩擦力。根據(jù)垂直攪龍的臨界轉(zhuǎn)速公式可以計算出立式TMR攪拌機工作的臨界轉(zhuǎn)速范圍。假定螺旋葉片某點處有1個質(zhì)量為m的物料粒，設(shè)此處螺旋直徑為D，螺距為S，螺旋升角為α，攪龍以順時針旋轉(zhuǎn)，角速度為為ω，物料間摩擦系數(shù)為，根據(jù)垂直攪龍的臨界轉(zhuǎn)速公式：（公式一）得：攪龍的臨界轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/min）(公式二)式中：α為錐形攪龍任意點處的螺旋升角；QUOTE為物料與螺旋葉片間的摩擦角。由于旋葉片各點處的臨界轉(zhuǎn)速各不相同，由此式可計算出攪龍臨界轉(zhuǎn)速范圍，根據(jù)此攪龍的相關(guān)參數(shù)：螺距S=0.6m，物料與葉片間摩擦角=35°，物料休止角=55°。按螺旋套簡直徑d=0.4m，計算攪龍的臨界轉(zhuǎn)速。得=25.5°≈53（r/min）2.按攪龍螺旋葉片最大直徑d2=1.6m，計算攪龍的臨界轉(zhuǎn)速。得=6.8°≈23（r/min）由于螺旋攪龍有錐角，與普通攪龍不同，旋葉片各點處的臨界轉(zhuǎn)速各不相同，此攪拌機的臨界轉(zhuǎn)速范圍為23～53r／min。由于飼料攪拌機是用于物料混合，當攪拌機結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，轉(zhuǎn)速及其效率之間的關(guān)系與用于物料升運的螺旋攪龍有所區(qū)別，其最佳轉(zhuǎn)速的確定還需要通過試驗進一步分析。3.3電機的選擇1、選擇電機應(yīng)綜合考慮的問題(1)根據(jù)機械的負載特性和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。(2)根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力額啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動機功率應(yīng)留有余量，負荷率一般取0.8～0.9。(3)根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護措施，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。(4)根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因素的要求，確定電動機的電壓等級和類型。(5)根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的要求，以及機械減速機構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價格、維護等等因素。2、電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇由于攪拌機要求主軸輸出性能(旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動態(tài)剛度，振動抑制等)，因此，主軸選用標準與實際使用需要是緊密相關(guān)的?？偟膩碚f，選擇主軸驅(qū)動系統(tǒng)將在價格與性能之間找出一種理想的折衷。3、電動機容量的選擇選擇電動機容量就是合理確定電動機的額定功率。決定電動機功率時要考慮電動機的發(fā)熱、過載能力和起動能力三方面因素，但一般情況下電動機容量主要由運行發(fā)熱條件而定。電動機發(fā)熱與其工作情況有關(guān)。但對于載荷不變或變化不大，且在常溫下同一類型、功率相同的電動機具有多種轉(zhuǎn)速。一般而言，轉(zhuǎn)速高的電動機，其尺寸和重量小，價格較低，但會使傳動裝置的總傳動比、結(jié)構(gòu)尺寸和重量增加。選用轉(zhuǎn)速低的電動機則情況相反。要綜合考慮電機性能、價格、車床性能要求等因素來選擇。4、確定電機的型號（1）選擇電機類型按功能工作要求選擇Y型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓為380V。（2）選擇電機容量電機所需工作效率，按式計算為QUOTE=QUOTE=42kw查表機械傳動和摩擦副效率概略值，確定部分效率為：帶輪效率η1=0.93，減速器傳動效率η2=0.80，圓錐滾子軸承傳動效率η3=0.98，齒輪傳動效率η4=0.97，代入得=0.93×0.80×0.98×0.97=0.71所需電機功率為QUOTE===60KW（3）確定電動機轉(zhuǎn)速為1500r/min綜合以上信息，最終選擇型號為Y2-280S-4的電機,可選取電機參數(shù)如下表所示：外形結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。圖圖3-3電機結(jié)構(gòu)及尺寸外形參數(shù)如表3.2所示表3.2電機外形參數(shù)型號ABCDEFGHKY2-280S-445736819075140185828024技術(shù)參數(shù)如表3.3所示表3.3電機技術(shù)參數(shù)電機型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)Y2-280S-47514802.02.23.4傳動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配由于該攪拌機的動力傳動系統(tǒng)的傳遞相對較簡單，傳遞的構(gòu)建比較少，由于，電機選擇為Y2-280S-4，轉(zhuǎn)速為1480r／min，最終攪龍的轉(zhuǎn)速要求為23-53r／min，結(jié)合到實際情況，確定總傳動比為30，選擇帶輪傳動比為2，減速器傳動比為16，齒輪傳動比為1，經(jīng)減速系統(tǒng)后攪龍轉(zhuǎn)速為49.3r／min，符合攪龍臨界轉(zhuǎn)速要求。3.5傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算在選定電動機的型號、分配傳動比之后，應(yīng)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，即各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩，為后面進行傳動零件的設(shè)計計算提供計算數(shù)據(jù)。計算各軸運動和動力參數(shù)時，先將傳動裝置中各軸從高速到低速依次編號為電動機軸、Ⅰ軸（減速器輸入軸）、Ⅱ軸（減速器輸出軸）、Ⅲ軸（工作機軸）。并設(shè)：i0，i1，i2····——相鄰兩軸間的傳動比；η01,η12，η23····——相鄰兩軸間的傳動效率；P1,P2,P3····——各軸的輸入功率（kw）；T1，T2，T3····——各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（N·m）；n1，n2，n3····——各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；則可由電機軸至工作機軸方向依次推算，計算得到各軸的參數(shù)。各軸的速度n1=式中：nm——電機的滿載轉(zhuǎn)速（r/min）；i0——電機軸至Ⅰ軸的傳動比。同理n2=n3=其余類推各軸輸入功率P1=Pd·η01式中：Pd——電機的實際輸出功率（kw）；η01——電機與一軸間的傳動效率。同理P2=P1·η12P3=P2·η23其余類推3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩T1=Td·η01·i0式中：Td——電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）。Td=9550×其中：Pd——電動機實際輸出功率（km）；nm——電動機轉(zhuǎn)速（r/min）。所以T1=Td·η01·i0T2=T1·η12·i1T3=T2·η23·i2其余類推將上述結(jié)果列入表3.4，供后面的合計計算使用。表3.4運動和動力參數(shù)軸號功率P/kw轉(zhuǎn)矩T（N·m）轉(zhuǎn)速n（r/min）傳動比i效率η電動機軸75484148020.93減速器傳入軸70900.2740150.80減速器傳出軸561080249.310.97工作機軸54.31047949.3————4傳動零件的設(shè)計計算4.1帶輪傳動設(shè)計1.計算設(shè)計功率由表查得工作情況系數(shù)KA=1.1故Pc=KA?P=1.1×75kw=82.5kw2.選擇帶型號根據(jù)Pc=82.5kw,n1=1480r/min，由手冊初步選用C型帶3.選取帶輪基準直徑由表選取小帶輪基準直徑dd1=200mm，則（設(shè)滑動率，傳動比i=2）取直徑系列值：4.驗算帶速在(5-25m/s)范圍內(nèi)，帶速合適。5.確定中心a和帶的基準長度在0.7（）≤a≤2（）范圍，初選中心距a=1200mm。查圖選取A型帶的標準基準長度可得實際中心距代入數(shù)據(jù)可得，≈1200mm?。?1200mm6.驗算小帶輪包角包角合適。7.確定帶的根數(shù)Z因，帶速n1=1480r/min，傳動比i=3.4由表14-13c，P1=11.53kwΔP1=0.55kw由表14-9，由表14-11，由公式得取Z=5根。8.確定初拉力由公式得單根普通V帶的初拉力9.計算帶輪軸所受壓力由公式得綜上，所選V帶為C-1250。4.2減速器傳動設(shè)計1選用減速器的額定功率選用減速器的公稱輸入功率滿足：式中：——計算功率，KW;——載荷功率;——減速器公稱輸入功率;——工況系數(shù);——啟動系數(shù);——可靠度系數(shù);由于是電機驅(qū)動，中度沖擊，故工況系數(shù)=1.5?？紤]到每批飼料的攪拌時間為10~15min，故每小時的啟動次數(shù)5次，且=1.5，故啟動系數(shù)=1?？煽慷纫笠话?，故=1。得計算功率：為滿足減速器的機械強度，要求，按i=15，輸入轉(zhuǎn)矩為n=750r／min，查手冊，初選CW315，i=15，r／min，。當r／min時，折算公稱功率為：2校核熱平衡許用功率查手冊得，，根據(jù)公式可得熱平衡許用功率查手冊，對于CW315型減速器故無需采用冷卻裝置，因此可以選定CW315型減速器，采用油池潤滑。4.3齒輪傳動設(shè)計1.選定齒輪的精度等級和材料，初選齒數(shù)1)攪拌機為一般工作機械，按傳動方案該齒輪組為直齒輪，精度等級選擇7級精度；2)由表10－1，由于齒輪傳比為1，齒輪材料選擇為45鋼，調(diào)制后表面淬火，硬度為240HBS。3)輪齒數(shù)初選為＝120，＝1212.按齒面接觸強度進行設(shè)計按式（10－9）試算，(1)確定公式內(nèi)的各計算值：1)初選載荷系數(shù)Kt＝1.3；2)計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩由前文可知齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為10802N·m;3)由表10－7及其說明，可選定齒寬系數(shù)＝0.2；4)由表10－6，查得材料的彈性影響系數(shù)＝189.8；5)由圖10－21d，按齒面接觸硬度查得齒輪的接觸疲勞強度＝600Mpa；6)兩齒輪的設(shè)計壽命為50000h，由式10－13，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7)由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)==0.95;8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)s＝1。由式（10－12），===0.95×600/1=570MPa(2)將以上參數(shù)代入公式進行計算1)試算齒輪分度圓直徑d1t，代入[H-]中較小的值2)計算圓周速度3)計算齒寬4)計算齒寬與齒高之比齒輪模數(shù)齒高5)計算載荷系數(shù)K由圖10－8，查得動載系數(shù)；由表10－3，查得;由表10－2，查得使用系數(shù)＝1.25；小齒輪精度為6級，相對支撐作對稱分布。由表10－4，由b/h＝10.3，=1.15,查圖10－13，得＝1.12，故，動載系數(shù)6)按實際得載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10－10a）得7)計算模數(shù)3.按齒根彎曲強度設(shè)計由式（10－5）得彎曲疲勞的設(shè)計公式為(1)以下確定式中各參數(shù)的值：1)由圖10－20c查得齒輪的彎曲疲勞強度極限＝440MPa；2)由圖10－18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)＝＝0.87；3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.3，由式（10－12）得＝＝＝0.87×440/1.3＝294.46Mpa4)計算載荷系數(shù)K5)查取齒形系數(shù)由表10-5查得。6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10－5,查得；。7)計算齒輪的(2)設(shè)計計算將以上參數(shù)代入式（10－5）進行計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而由齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度所算得的模數(shù)，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出齒輪齒數(shù)，取Z1=91；，由于齒數(shù)互質(zhì)故取Z2=92。4.幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑2）計算中心距3）計算齒輪寬度取。5.驗算，合適。尺寸參數(shù)如表4.1所示表4.1齒輪尺寸參參數(shù)齒輪12模數(shù)m44齒數(shù)z9192中心距a366分度圓直徑d364368齒頂圓直徑372376齒根圓直徑354358全齒高h9齒寬b7373壓力角節(jié)圓直徑364368傳動比1齒輪寬B8080齒寬系數(shù)0.20.2輪轂寬1451456.設(shè)計齒輪外形結(jié)構(gòu)如圖4-1所示圖4-1齒輪外形結(jié)構(gòu)圖4-1齒輪外形結(jié)構(gòu)4.4主軸的設(shè)計與校核1.求軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n以及轉(zhuǎn)矩T。忽略傳遞效率，則：該軸輸入功率該軸轉(zhuǎn)速n=49.3r/min轉(zhuǎn)矩2.初步確定軸以及套筒的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查手冊，取，則：3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸最小直徑出采用花鍵連接,的內(nèi)徑d1選取170mm,外徑選取190mm。根據(jù)零件的轉(zhuǎn)配方案的要求,最終確定軸的外形尺寸如圖4-2所示。圖4-2攪龍軸圖4-2攪龍軸4.求作用在攪龍葉片上的力。1)齒輪的分度圓直徑則：圓周力徑向力圓周力，徑向力的方向，如圖4-3所示。5求軸上的載荷圖4-3軸的載荷分析布圖圖4-3軸的載荷分析布圖首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取a的值。對于32052型圓錐滾子軸承，由手冊中查得L2=46.1mm。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖如圖4-3所示。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面C處的、以及M的值列于下表4.2。表4.2載荷水平面垂直面支反力F,，彎矩M總彎矩扭矩T6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度。進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)公式以及上表中的數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查手冊得，因此，故安全。7精確校核軸的疲勞強度。1)判斷危險截面根據(jù)彎矩圖以及扭矩圖，可以知道右端軸承的支點截面，即C面所承受的彎矩和扭矩是最大的，但是從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，軸與齒輪連接處截面Ⅳ處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重，且截面Ⅳ處所承受的應(yīng)力與C面很接近，而截面C并沒有應(yīng)力集中，直徑也較大，故截面C不必校核，只需校核截面Ⅳ即可。2)截面Ⅳ左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面Ⅳ左側(cè)的彎矩M=10826998截面Ⅳ上的扭矩T=5073437.5截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，，。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中稀釋以及按手冊取。因,,經(jīng)插值后查得，又由手冊可得軸的材料敏性系數(shù)為，故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由手冊可得尺寸系數(shù)；由手冊可得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由手冊得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即，按公式得綜合系數(shù)為又由手冊查得碳鋼的特性系數(shù)，取，取于是，計算安全系數(shù)值，按公式得3)截面Ⅳ右側(cè)抗彎截面系數(shù)W按公式計算抗扭截面系數(shù)彎矩M及彎曲應(yīng)力為M=10826998，。扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為T=5073437，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及查手冊取。因r/d=2/150=0.013，D/d=150/130=1.15，經(jīng)插值后查得，又由手冊可得軸的材料敏性系數(shù)，故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由手冊得尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸未加工，按手冊得表面質(zhì)量系數(shù)軸未經(jīng)表面強化處理，即則綜合系數(shù)為又由手冊得碳鋼的特性系數(shù)，取，取則軸在界面Ⅳ右側(cè)的安全系數(shù)為故軸在界面Ⅳ右側(cè)的強度也是足夠的。本設(shè)計中無大的瞬時過載及嚴重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可以略去靜強度校核。4.5軸承的選定及校核根據(jù)實際需求選擇32052圓錐滾子軸承1.求兩軸承受到的徑向載荷和2.求兩軸承的計算軸向力和對于32052軸承，查手冊，軸承的派生軸向力，其中Y=1.4，因此可算得因為所以故,。3.求軸承的當量動載荷和查手冊得，判斷系數(shù)e=0.414對軸承1,對軸承2，因軸承運轉(zhuǎn)中有沖擊載荷，查手冊，，取，則4驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的受力大小驗算故所選軸承滿足壽命要求。5其他結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封及潤滑5.1料倉門設(shè)計由于攪拌機一次加工量為5m3，加工量很大，所以需要設(shè)計自動出料口。由于立式攪拌機自身結(jié)構(gòu)特點，只需要在料倉底部開一個自動出料口，物料就可以在攪龍的帶動下，從出料口飛出。因此只需要在料倉底部開一個出料口。設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖5-1。圖5-1料倉門圖5-1料倉門5.2液壓系統(tǒng)的選擇①安裝形式的選擇根據(jù)用戶使用設(shè)備具體結(jié)構(gòu)確定。②額定推力的確定為滿足工程上的使用需要，電動推桿的額定推力應(yīng)大于負載130%。③額定行程的確定為使電動推桿能正常的工作，額定行程應(yīng)大于負載行程+60mm。④行程速度的選擇由用戶根據(jù)需要而定，如有特殊要求請與廠家聯(lián)系。注意事項圖5-2并列式液壓缸圖5-2并列式液壓缸由設(shè)計料倉門形狀選擇UEG系列并列式電動液壓缸，如圖5-2所示。具體參數(shù)如表5.1：表5.1并列式液壓缸外形參數(shù)缸徑桿頸L1L2D1D2RBB1S<=80563655540-0.01240-0.012105452820005.3刀片的選擇本攪拌機在攪龍上安裝動刀片,刀片數(shù)量取12把。刀片結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。圖5-3動刀片圖5-3動刀片通過螺栓固定在攪龍上,如果攪拌機切割效果不能令人滿意的話,可以在料倉內(nèi)壁安裝一定數(shù)量的頂?shù)镀?是物料在動定刀片的共同作用下達到最佳效果。5.4潤滑和密封攪拌機的傳動部件和軸承都需要良好的潤滑，其主要目的是減少摩擦、磨損和提高傳動效率。潤滑過程中潤滑油帶走熱量，使熱量通過箱體表面散發(fā)到周圍的空氣當中，因而潤滑又起到了冷卻、散熱的作用。所以圓錐滾子軸承采用脂潤滑。潤滑脂通常在裝配時填入軸承室內(nèi)，裝脂量不超過