球磨機設(shè)計說明書參考版

1、目錄一、 設(shè)計任務(wù)書11設(shè)計目的 2設(shè)計內(nèi)容（包括：題目、簡圖、使用要求、已知條件、設(shè)計任務(wù)）二、傳動裝置的總體設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計計算4. 驗算工作轉(zhuǎn)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(shè)計1. 罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計2. 小齒輪軸系的設(shè)計計算3. 支撐輥及其軸系（或改進(jìn)工作罐體軸系）的設(shè)計計算五、設(shè)計聯(lián)接螺栓六、設(shè)計開啟門七、設(shè)計總

2、結(jié)八、參考資料設(shè)計任務(wù)書設(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（Autodesk Inven tor ）進(jìn)行計算機輔助設(shè)計繪圖。設(shè)計內(nèi)容（參考手冊PP18-19）P18-圖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7-1）1. 電機2.帶傳動3.齒輪傳動4.滾輪5.球磨機筒體6.軸承a. 電機、小

3、帶輪軸 b.大帶輪軸c.大齒輪、筒體軸心2）使用要求：球磨機研磨物料 20kg;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：a. 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；傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算。b. 傳動件的設(shè)計及計算：帶傳動的設(shè)計計算第一次修改各軸的運動和動力參數(shù)開式齒輪的傳動設(shè)計計算；第二次修改各軸的運動和動力參數(shù)c. 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。d. 設(shè)計聯(lián)接螺栓。e.

4、 計算機或手工繪制工作圖：球磨機總體圖 （附手冊P39-圖7 23）；罐體部件圖（A2，表達(dá)出：罐體結(jié)構(gòu)；大齒圈連接結(jié)構(gòu)；開啟門結(jié)構(gòu)）；小齒輪軸系部件草圖 （3#復(fù)印紙，還包括軸系3D 2D受力圖；彎矩圖； 扭矩圖）主要零件的零件工作圖 （A3小帶輪；A3小齒輪；A4/A3 小齒輪軸）。f. 編寫設(shè)計說明書 （按目錄要求內(nèi)容：大小標(biāo)題、內(nèi)容過程及出處、結(jié)論、討論；一定有輔助說明圖；表格。注意，公式、圖、表排好順序）。1、傳動方案的總體設(shè)計及初步計算球磨機的基本參數(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 G0Gi0.14G0式中：G:研磨物料（kg）,已知條件可知 G=20kg ;

5、G:研磨介質(zhì)（鋼球）的合理裝載量（kg ）。G0G1 /0.1420/0.14142.857 kgG°142.857kg2）計算罐體體積 VG oV式中：V:罐體容積（m5）Y：研磨介質(zhì)（鋼球）的比重，丫取4800kg/m30：研磨介質(zhì)的填充系數(shù)，對于干式球磨機0取0.3。VG0/()142.857/(0.3 4800)0.0992m3V30.0992m3）計算罐體內(nèi)徑 DV-D2 L4式中：D:球磨機內(nèi)徑（m）;L：球磨罐長度，L取1.2D （ m）。D彳嗽。0.472m /1.2D0.472m4）計算電機有利工作轉(zhuǎn)速N237.2/VD(r/mi n)537.2/J0.4754.1

6、5 r/min54.15 r/min總體方案確定（參考手冊 PP19-20,參考教材 PP425-426/PP428-431）從球磨機的基本參數(shù)計算可知，球磨機轉(zhuǎn)速為54.15r/mi n,電動機的轉(zhuǎn)速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min 三種，由此可算出本設(shè)計的傳動比i=18.098,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

7、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(jié)構(gòu)緊湊、傳動可靠，缺點是機械構(gòu)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。造較復(fù)雜、制造費用高。選用方案b比較合適，既可以降低制造維修結(jié)論：根據(jù)球磨機的工作要求并考慮經(jīng)濟條件, 費用，又可以得到預(yù)期的效果。選擇電動機（參考手冊 P5/P20,參考教材PP427-428）結(jié)果1.023kw1.133kwF實 P/ 總 1.133kw由手冊PP151-152 :電動機選用：Y100L-6-B3參考手冊P5、教材PP427-428，選擇電動機型號表2 主要性

8、能電機功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）最大轉(zhuǎn)矩（N?m）計算內(nèi)容球磨機所需功率：0.8P 0.222V D n2 (G) K(kw)V3式中：V:球磨機的有效容積，V=0.0992m ;D:球磨機的內(nèi)徑，D=0.472m；G:球磨機的裝載量，G=G+G=142.857+20=162.857kg=0.163t ；K:電動機的儲備系數(shù)，K取1.1 ;n：粉碎效率，已知 n =90%0.8PP 0.222 0.0992 0.472 54.15 (0.1629/0.0992)(1.1/0.9)1.023kwn總=n帶耳齒輪Xn軸承=0.95 x 0.96 x 0.99=0.90288 (見手冊 P4

9、4)表3外型尺寸（mr）i中心距外廓尺寸安裝尺寸軸伸尺寸平鍵尺寸HLX (AC/2+AD) X HDAX BDX EFX G90°-0.5335 X (175/2+155) X 190140X12524j6 X 508X 2090L1.133100011.04圖2電動機外型尺寸確定總傳動比，分配各級傳動比（參考教材PP428-431 ）圖3大齒圈與罐體連接結(jié)構(gòu)i 總n 電 /n2 980/54.15 18.098又有 i總i帶i齒輪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

10、的傳動比較帶傳動大，則取i齒輪=6那么就有：i 帶i 總/i 齒輪 18.098/6 3.016計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)(2 )各軸功率(3)各軸轉(zhuǎn)矩?( 1 )各軸轉(zhuǎn)速表4各軸的動力參數(shù)軸號傳動比i效率功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/mi n)扭矩T(N.m)電機2.890.961.1194011.28I軸1.07350.2531.360.97II軸1.0354.15180.3410.99三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)及傳動件的 設(shè)計計算帶傳動設(shè)計計算（參見手冊 PP8-9）、參考教材第 11章）計算項目（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

11、計算與根據(jù)計算結(jié)果Ka=1.1由教材P262-表11-3Pc Ka P 1.1 1.133Pc=1.246kw由Pc、n1由教材P267-圖11-5選取由圖11-5及表11-10，選取d 1d2 i 帶 d13.016 100301.6mm取 d1=100mm取 d2=315mm故 i帶 d2/d1315/1003.15（二）計算帶長1初定帶長2帶的基準(zhǔn)長度根據(jù)教材P268式 11-16及場地條件,初定 a°=600mmL d0 2 a012 (d1 d2)2 600/2 (100 315)6001871.14mm(d2-dJ2/4 a。(315-100)2/4選 Ld=1800mm

12、（二）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)5. V帶根數(shù)（五）軸上載荷1.帶速a ao (Ld-Ldo)/2 (式 11-17)600(1800-1871.4)/2a 調(diào)節(jié) 564.43+54-271180 -(d2-d1)/a 57.3180 -(315-100)/564.43 57.3表 11-4表 11-5表 11-2表 11-7zPc/(P1P1)K Kl1.133/(0.97 0.11) 0.9446 1.011.21a=564.43mma 1 = 158.2 > 120P1=0.97kw P1=0.11kwKa

13、 =0.9446Kl=1.012. V帶單位長度質(zhì)量3 .初拉力v (d1 n1)/(60 1000)(100980)/(601000)取z=2根v =5.13m/s> 5m/s m=0.10kg/m4 .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)及其尺寸表 11-12F0500 FC/(v z)(2.5-K )/K mv500 1.133/(5.13 2) (2.5-0.94)/0.940.10 5.132FQ2 z F0 sin( 1/2)(式 11-6)2 2 103.22 sin(158.2/2)根據(jù)P271表11-9，手冊P9-圖2-1根據(jù)P271

14、表11-9，手冊P9-圖2-1B=(z-1) x e+2X f=(2-1) x 15+2 x 10=35mme=15± 0.3 f=10+2-10 1=34$ 2=38bp=11.0mmhamin=2.75mmhfmin=8.7mmS min=6mm d a1=d1+2ha=105.5mmF0=103.22NFc=405.82N（注意，大、小帶 輪輪轂結(jié)構(gòu)尺 寸一一附上帶輪 轂的小圖）da2=d2+2ha=320.5mm第一次修改各軸的運動和動力參數(shù)表5第一次修改各軸的參數(shù)軸號傳動比i效率功率（kW）轉(zhuǎn)速(r/mi n)扭矩T(N.m)電機2.84(2.81)0.961.119401

15、1.28I軸1.07330.99(334.52)30.75(30.43)6.11(6.18)0.97II軸1.0354.15180.43(180.59)0.99開式齒輪的設(shè)計計算（參見手冊PP9-10，參考教材第12章）主要結(jié)果計算與說明（1）選擇齒輪材料 （機械設(shè)計制圖（第三版）PP304-305）? 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，HB185190)。PP304-305 )建議選鑄鋼ZG31C570,取齒面平均硬度 丨?（選45#，正火HB162217,取齒面平均硬度（2） 確定許

16、用應(yīng)力 （機械設(shè)計制圖（第三版）極限應(yīng)力(表12-11 ):=0.7HBS+275= 0.7x250+275=450=0.6HBS+220=0.6x185+220=3310.7x190+275=408 )(表12-11 )，安全系數(shù)取 SF=1.5 d F1=450/1.5=300(MPa), d F2=331/1.5=220.67(MPa)(=0.7HBS+275由（3 ）確定齒數(shù)? 罐體內(nèi)徑：? 罐壁厚度：(=408/1.5=272(MPa)d Fi=300MPad F2=221MPaD=472mm ; 合=10mm ;? 外徑 D2=D+2X3 =492;? 連接螺栓：M10? d2:估

17、計630mm（見下圖及書圖12 53、手冊參考圖）曲故大由手冊圖：d2=600650如取630mm,? i 齒=i 總/ 帶=17.359/2.84（2.81 ） =6.11（6.18）,? 對于開式齒輪：Z仁1720,若取Z1=23? 則Z2=Z1 i齒=23 X 6.11143 （考慮到兩齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)）?m=630/143=4.4,取 m=5? 所以 i 齒=143/23=6.217m=1.65（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 （表 12 8）、KV=1.2、$ d= 0.8 （表 12 9） , K3= 1.03 （圖12 26），丫

18、FS1=4.36、YFS2=3.98 （表 12 10;手冊 P364）,4.363000.243 Ysa2*a2F23.96:220.670.26/ 2kT1 Ysa2YFa23 ,'2 1.236 30750 3.96m 3,23 21.62 dZ1 F2 0.8 20220.67?m=1.62+ ,? m取5（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,也可類比參考圖取m=5（5）確定幾何尺寸? d仁 5x23=115,d2=5x143=715,? da1= ,da2=? df1= ,df2=（此為關(guān)心所在）? 為了解決在安裝時的誤差：? b仁 b2+ （5 10）=

19、 90,?b2=d1 $ d=100 X 0.8=80?罐體長 L=1.2D=570mm第二次修改各軸的運動和動力參數(shù)表6第二次修改各軸的參數(shù)軸號傳動比i效率功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/mi n)扭矩T(N.m)電機2.840.961.1194011.28I軸1.07330.9930.756.150.97II軸1.0353.82181.600.99核算實際轉(zhuǎn)速與傳動比i 帶=315/100=3.15 ; i 齒輪'=240/41=5.85;i 總'=i 帶X i 齒輪=18.44二 i=(i 總'-i 總)/i 總=1.88% < 5%n2 實=n 電/i 總'

20、=980/18.44=53.145r/min n2=|n 2實-n 2|/n 2=|53.145-53.15|/53.15=0.0094% < 5%四、球磨機罐體及軸系設(shè)計罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計? 制造方法：? 鑄造? 鋼板卷曲后焊接或鋼管是單件生產(chǎn)，用此)? 參見手冊P21 -圖7 3? 結(jié)構(gòu)：罐體內(nèi)徑：D=472mm ;罐壁厚度：3 =10mm ;外徑C2=D+2XS =492;箍的外徑：D3=D+2X ( s + S' )=532mm ;箍寬度：b=30mm;罐體總長：L2=L+10+10+20=566+40=606mm ; 4l=606mm,l=151.5mm,2l=303mm。支

21、撐輥的設(shè)計計算F G0 G1 GgGch由 4NfRi T ,得：NT4fRi185.39 1034 0.15 2661161.59由 4Ncos F,得：cos0.8244N所以:34.5輥輪軸的設(shè)計計算10610.860 282.92 1.3943=27394.8h 13.7 年取 d 高=20mm d 頭=25mm;d> 10320.33 =l6.53mmA10.4 45軸承壽命：n 輥=nn x R/R2= 53.18266 =282.92r/min50軸承選用 6205, C=10.8kN,P=f pX Fr=1.2 x 1169.59=1394N或球磨機罐體軸系改進(jìn)設(shè)計:小齒

22、輪軸系的設(shè)計計算65.5 Z/(Zc87.587.5| 丄 lIJ丄卻1*tlL *一門丨 I 丨T廠11 111.軸受力分析如上圖2.確定軸上作用力轉(zhuǎn)速 m =311.11r/min; 功率 Pi=1.075kw;轉(zhuǎn)距：Ti=33.01 N ?m;選45號鋼，調(diào)質(zhì)處理,o- b=600MPadiA1173.T.075311.1117.69mm齒輪圓周力Ft務(wù)d132 33.01 10644.1N102.5齒輪徑向力F r=Ft x tann =644 x ta n20=234.4N帶輪徑向力F F405.82N3.估算最小軸徑因有鍵槽，增大 4% d1=1.04 X 17.69=18.4mm

23、4.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=35mm, d2=42mm, d3=60mm, d4=42mm, d5=35mm, d6=25mm,確定軸承型號：d=35mm,D=72mmB=17mm,r smin=1.1min, damin=42mm,DamaX=65mm, C=19.8kN,C0=13.5kN軸段長度的確定：Li=17mm;L=13mm;L3=5mm;b=85mm;L=66.5mm;L6=38mm 計算支反力：Xa=Xb=F/2=322.05N-Fr X 70+YbX 140-FqX 200=0,/ Yb=696.9N Y a=R+FctYb=-56.6

24、8N軸的強度校核：危險截面在B處，M=. 24.352(0.3 33.01)2 =26.29N md> 103 26.290.1 55=16.85mm,考慮鍵槽,dmg 1.04 X 16.85=17.52mm,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6選擇鍵并驗算鍵的強度? 只算帶輪處的鍵強度(最細(xì))鍵的確定安裝帶輪處，由 L=40mm,L=38mm,d=25m m選平鍵。0 2 0 2B=8mm,h=7mm,L=30mm,t4.00 . ,t i=3.30 .安裝齒輪處，由

25、d4=42mm,L=85m m選平鍵。0 2 0 2B=12mm,h=8mm,L=7,t=5.00 . ,t i = 3.30 .鍵的校核齒輪鍵：P = 2Me = 2 33.01 10 =8.58MPa p =50MPadkl 45 4.5 382Me=2 33.01 103=2.76MPa帶輪鍵:dbl 45 14 38t = 125MPa32Me = 2 33.01 10dkl 25 3.5 30=25.15MPaP =50MPa=2.76MPat = 125MPa32Me 2 33.01 10T = 一dbl 25 8 30五、聯(lián)接螺栓的校核r用普通螺栓，一共6個，3對，M10分布于do=55Omm的圓周上FX 550 X 10-3=， F233.01 2