《混凝土攪拌機的設(shè)計》9800字

[10]。方案二的摩擦傳動特點是產(chǎn)生的聲音小，整體結(jié)構(gòu)較緊湊。但摩擦輪遇到油和水等液體時容易發(fā)生打滑現(xiàn)象，使得生產(chǎn)效率變低。方案一是齒輪傳動，齒輪傳動能夠使攪拌筒不會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，而且齒輪傳動使它的傳動比較準確。綜合考慮選擇方案一作為本設(shè)計的總體方案。3.2、攪拌筒尺寸的確定圖3-1攪拌筒示意圖查《混凝土機械》得：（1）（2）δ?為出料系數(shù)設(shè)出料V2=250L，所以V1=357～417L，暫時選V1==350L，所以V0=700L～1400L，暫時選V查進料錐角為47°～50°，出料錐角為30°（3）（4）（5）（6）（7）（8）設(shè)l1=430mm，l其中ρ為拌合料容重（9）為攪拌時拌合料的自然坡度，（10）綜上可得：R1=350mm，3.3、電動機的選擇選擇電動機作為原動機。電機的選擇需要根據(jù)設(shè)備的工作條件和運動形式來確定?；炷翑嚢铏C電動機的功率：（11）其式中：Pw?—由電動機到混凝土攪拌機的總效率（12）M為攪拌筒攪拌時所需的外力據(jù)（N·m）n—攪拌筒轉(zhuǎn)速（r/min）混凝土攪拌機工作時，必須克服偏心阻力和滾筒摩擦阻力。假設(shè)所有物料都向攪拌筒的一側(cè)傾斜，這是極限條件。在此條件下的功率為最大功率。外力矩M的計算：（13）M（14）式中G物料（15）V—攪拌筒容積p—拌合料容重（15）H—物料重心至攪拌筒中心的距離（16）根據(jù)混合時進出口不溢流的原則，進出口應(yīng)為h。（17）（19）所以攪拌時物料產(chǎn)生的偏心力矩為：（20）所以：，，（21）所以外力矩：（22）工作機所需功率為（23）通過查機械設(shè)計手冊，得到各傳動的傳動效率：聯(lián)軸器η1=0.99，滾動軸承η2閉式圓柱齒輪η3=0.98，加工齒的開式齒輪η4=0.94，V帶ηv=0.96，總效率：（24）計算電動機功率:（25）攪拌筒的轉(zhuǎn)速：（26）查手冊得：V帶的傳動比選擇范圍為2～4，展開式二級圓柱直齒輪減速器的傳動比選擇范圍為8～40，圓柱齒輪傳動比選擇范圍3～5?？倐鲃拥倪x擇范圍電動機轉(zhuǎn)速的選擇范圍為nd電動機型號額定功率/KW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)同步轉(zhuǎn)速/(r/min)Y132S1-25.5290030003.4、傳動部分的設(shè)計3.4.1、計算傳動部分的總傳動比以及分配各級傳動比（1）、總傳動比：（27）（2）、分配各級傳動比：查閱手冊確定V帶的傳動比iV=4，圓柱齒輪的傳動比i二級減速器第一級傳動比：（28）則第二級的傳動比i二級減速器傳動比（3）、計算各軸轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩各軸轉(zhuǎn)速：（29）（30）（31）（32）（33）各軸功率：（34）（35）（36）（37）（38）各軸轉(zhuǎn)矩：（39）（40）（41）（42）（43）（44）3.4.2、V帶的設(shè)計（1）、由查表得工作情況系數(shù)KA（45）（2）、根據(jù)Pca、n選用Z（3）、查表選取dV帶的速度：（46）大帶輪的基準直徑;（47）根據(jù)查表，取dd（4）、首先定中心距為a0基準長度：（48）查表得Ld根據(jù)基準長度得實際中心距a：（49）所以a的變化范圍為631~724mm。（5）、驗算αa（50）（6）、由dd1=90mm和n根據(jù)n1=2900r/min，i=4和查表得Kα0.938，K（51）帶的根數(shù)z：（52）取6根。（7）、查表得Z型帶的單位長度質(zhì)量q=0.060kg/m，得單根帶的初拉力：（53）（8）、計算壓軸力F（54）（9）、小帶輪的尺寸計算因為軸孔直徑d=38mm，基準直徑d所以選擇它為實心式其他幾何尺寸：（55）（56）（57）因為L=2.0×d>B（10）、大帶輪的設(shè)計因為軸孔直徑d=23mm，基準直徑d所以選擇它的結(jié)構(gòu)為輪輻式。其他幾何尺寸：（58）（59）（60）（61）（62）（63）（64）（65）（66）（11）、主要設(shè)計結(jié)論選A型的V帶6根，基準長度Ld=2050mm?；鶞手睆絛d1=90mm，d3.4.3減速器的設(shè)計根據(jù)傳動方案，本設(shè)計采用二級圓柱直齒輪減速器。1、減速器第一級齒輪傳動的設(shè)計計算（1）、選精度等級、所用材料及齒數(shù)查表壓力角取為α=20°，選用齒輪精度等級為7級。確定齒輪材料：小齒輪：40Cr（調(diào)質(zhì)）；大齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），查表確定齒輪齒面硬度：小齒輪;硬度為280HBW；大齒輪：硬度為240HBW選小齒輪齒：z1=32，則大齒輪齒（2）、根據(jù)齒輪齒面的σH根據(jù)下式計算小齒輪的分度圓直徑：（67）其式的參數(shù)所代表的意義以及各參數(shù)數(shù)值的選擇和計算：KHt—動載荷系數(shù)：1.3T—小齒輪傳遞的扭矩：62.72φd—齒寬系數(shù)：ZH—區(qū)域系數(shù)：ZE—材料的彈性影響系數(shù)：189.8Zε（68）（69）（70）（71）[σH]—小齒輪（72）（73）KHN—接觸疲勞系數(shù)取安全系數(shù)S=1，得（74）（75）比較[σH]1和[σH]2的大小，3）、根據(jù)各數(shù)據(jù)得：（76）4）、調(diào)整d（77）（78）查表得使用系數(shù)KA根據(jù)v=1.3m/s、7級精度（79）因為所以查表得齒間載荷分配系數(shù)K由表查得K實際載荷系數(shù)：（80）可得調(diào)整后的分度圓直徑：（81）確定模數(shù)（3）、根據(jù)齒輪齒根的σF設(shè)計根據(jù)下式計算模數(shù)：（82）其式的參數(shù)所代表的意義以及各參數(shù)數(shù)值的選擇和計算：KFt—載荷系數(shù)Yε—（83）由齒數(shù)，查圖得[σF，，取安全系數(shù)S=1.4，得（84）（85）（86）（87）大齒輪的大于小齒輪的，故（89）3）、根據(jù)各數(shù)據(jù)得：（90）4）、調(diào)整m（91）（92）（93）（94）（95）由表查得使用系數(shù)KA根據(jù)v=1.49m/s、7級精度，由圖查得動載系數(shù)K（96）因為所以查表得齒間載荷分配系數(shù)KF由表查得，KHβ=1.506，結(jié)合b/h=14.26，得則載荷系數(shù)為：（97）按實際載荷系數(shù)所得到的模數(shù)為：（98）模數(shù)取為標準值m=2mm。（4）、齒輪的尺寸齒數(shù)：z1=d1H中心距：（99）分度圓直徑：（100）（101）齒寬：b=φdd1=60mm，取B1齒頂高：（102）齒根高：（103）全齒高：（104）齒頂圓直徑：（105）（106）齒根圓直徑：（107）（108）注：h主要設(shè)計結(jié)論：齒數(shù)z1=30，z2=99，模數(shù)m=2mm2、減速器第二級齒輪傳動設(shè)計計算（1）、選精度等級、所用材料及齒數(shù)查表得壓力角取為α=20°，查表選用齒輪精度為7級。確定齒輪的材料：小齒輪：40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪：45（調(diào)質(zhì)）。查表確定齒輪的齒面強度：小齒輪：280HBW，大齒輪：240HB初選小齒輪：z1=34，則大齒輪：（2）、根據(jù)齒輪齒面的σH1）、根據(jù)下式計算小齒輪的分度圓直徑：（109）其式的參數(shù)所代表的意義以及各參數(shù)數(shù)值的選擇和計算：KHt—動載荷系數(shù)：1.3T—小齒輪傳遞的扭矩：200.20φd—齒寬系數(shù)：ZH—區(qū)域系數(shù)：ZE—材料的彈性影響系數(shù)：189.8Zε（110）（111）（112）（113）σH—接觸疲勞許用應(yīng)力σHlim1=（114）（115）KHN—接觸疲勞系數(shù)K取安全系數(shù)S=1，得（116）（117）比較[σH]1和[根據(jù)各數(shù)據(jù)得：（118）3)、調(diào)整d（119）（120）查表查得使用系數(shù)KA=1根據(jù)v=0.87m/s、7級精度（121）因為K所以K查表得，得KHβ（122）4）、根據(jù)各數(shù)據(jù)得調(diào)整后d1為（123）5）、確定模數(shù)（124）（3）、根據(jù)齒輪齒根的σF設(shè)計1）、根據(jù)下式計算模數(shù)：（125）其式的參數(shù)所代表的意義以及各參數(shù)數(shù)值的選擇和計算：KFt—載荷系數(shù)：1.3Yε（126）由齒數(shù)，查圖得YFa1=2.46YFa2=2.21YSa1=1.64YSa2=1.77σFσFlim1=500MPaKFN—彎曲疲勞壽命系數(shù)：KFN1取安全系數(shù)S=1.4，得（127）（128）（129）（130）由上面計算得YFa1YSa1（131）3）、根據(jù)各數(shù)據(jù)得：（132）（4）、調(diào)整m（133）（134）（135）（136）（137）由表查得使用系數(shù)KA根據(jù)v=0.635m/s、7級精度，由圖查得K（138）（139）查表得載荷分配系數(shù)KFα由表用查得，KH=1.506，結(jié)合b/h=15.13查圖，得KF則載荷系數(shù)為：（140）根據(jù)各數(shù)據(jù)計算得：（141）取為m=2mm。小齒輪齒數(shù)：z1=d1H（5）、齒輪的尺寸計算中心距：（142）分度圓直徑：（143）（144）齒寬：（145）取B1=90mm，B2=82齒根高:（146）齒頂高:（147）全齒高：（148）齒頂圓直徑：（149）（150）齒根圓直徑：（151）（152）注：h主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)z1=41，z2=100，模數(shù)m=23、軸的設(shè)計與校核（1）、高速軸設(shè)計計算1）、P1=P4.76kW2）、查表確定高速軸的材料：45（調(diào)質(zhì)）查表確定高速軸軸的硬度：240HBS取A0=112，（153）此處將安裝大帶輪，因為安裝鍵，故將直徑增大5%（154）故選取:d12=3）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖圖3-3高速軸為了使大帶輪能夠滿足定位要求，需要軸肩使得d12<d23,故取d23=37mm。因為軸承的擋圈不能再軸的端面上，而大帶輪輪轂寬度L=48mm,4)、選用深溝球軸承。根據(jù)d23=37mm，選擇軸承型號為：6208，查手冊得尺寸d×B×D=40×18×80mm，故d34=d78=5）、由d67=50mm，查表得h=(2～3)R=6mm，所以為了保證齒輪的強度，所以l67<65mm，則取l67=63mm,6）、軸承端蓋厚度e=10，墊片厚度Δt=2，軸承的外端面與帶輪端面之間的長度：K=24，螺釘C1=22mm（155）（156）7）、取軸的直徑為d67的右端到減速器外殼內(nèi)壁之間的長度：Δ1=10mm，兩齒輪之間的長度：Δ3=15mm，軸承外端到減速器外殼內(nèi)壁之間的長度：（157）（158）取l56（159）8）、鍵的選擇大帶輪與軸的連接用A型鍵,查手冊得b×h=8×7mm，長度L=32mm,小齒輪與軸的連接用A型鍵，查手冊得b×h=14×9mm，長度L=45mm。9）、軸各處的轉(zhuǎn)矩（160）（161）查手冊得a=9mm（162）（163）（164）計算FNH和外傳動件壓軸力：Fq=783.01（165）（166）（167）（168）計算B、C處的彎矩（169）（170）（171）（172）（173）畫出彎矩圖和扭矩圖彎矩圖和扭矩圖如圖10）、根據(jù)下式來進行軸的強度校核（174）通過彎矩圖可知C左側(cè)為危險截面（175）（176）（177）取折合系數(shù)α=0.6，則當量應(yīng)力為（178）根據(jù)軸的材料查表得[σ?1]=60MPa，，因為σ（2）、減速器中間軸的設(shè)計1)、P2=4.62kW；n2=220.36r/min；T2=200.20N?m2)、查表確定中間軸的材料：45（調(diào)質(zhì)）查表確定中間軸的硬度：240HBS，取A（179）3)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖圖3-4中間軸示意圖4)、由dmin=30.88mm，選軸承型號為62075)、小齒輪的齒寬為b3=90mm，為了壓緊齒輪，l236)、大齒輪的齒寬b2=60mm，為了壓緊齒輪，所以l45<b2，取l45=58mm。由d7)、取軸的直徑為d23的左端到減速器外殼內(nèi)壁之間的長度：Δ1=10mm，軸的直徑為d45的右端到減速器外殼內(nèi)壁之間的長度：Δ2=12.5mm，兩齒輪之間的距離Δ3=15mm（180）（181）8)、鍵的選擇小齒輪與軸的連接選用A型鍵，查手冊得b×h=16×10mm，長度L=110mm。大齒輪與軸的連接選用A型鍵，查手冊得b×h=16×10mm，長度L=63mm。10)、軸各處的轉(zhuǎn)矩大齒輪：（182）（183）小齒輪：（184）（185）根據(jù)手冊得a=10mm（186）（187）（188）計算FNH和F（189）（190）（191）（192）計算B、C處的彎矩：（193）（194）（195）（196）（197）（198）（199）（200）畫出彎矩圖和扭矩圖彎矩圖和扭矩圖如圖11)、根據(jù)下式進行軸的強度校核（201）根據(jù)彎矩圖可知B處受到的彎矩最大為危險截面（202）（203）（204）（205）取折合系數(shù)α=0.6，則當量應(yīng)力為（206）根據(jù)軸的材料查表得[σ?1]=60MPa，因此σca<σ（3）、減速器低速軸的設(shè)計1)、P3=4.48kW；n3=90.31r/min；T3=473.94N?m2)、查表得低速軸的材料：45（調(diào)質(zhì)），查表得低速軸的硬度：240HBS，取A0=112（207）因為要安裝鍵，所以要將軸的直徑增大7%：（208）取:聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩Tca=K（209）查手冊，選用LX3型?？讖綖椋?5mm，故取d123)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖圖3-5低速軸示意圖為使聯(lián)軸器滿足定位要求，需要軸肩使d12<d23，故取d23=48mm。4)、根據(jù)d23=48mm，選軸承型號為：6210，查表得尺寸為d×D×B=50×90×25)、取d67=55mm；已知齒輪寬度為b4=82mm，因為擋油環(huán)端面要壓緊齒輪，所以l67<b46)、取軸承端蓋厚度e=10，墊片厚度Δt=2，軸承端蓋面到聯(lián)軸器端面的距離K=24，螺釘C1=22mm（210）（211）7)、取軸的直徑為d67的右端到減速器外殼內(nèi)壁之間的長度：Δ2=12.5mm，兩齒輪之間的長度：Δ3=15mm。取擋油環(huán)長度s1=22.5mm（212）（213）（214）8)、鍵的選擇齒輪與軸的聯(lián)接選用A型鍵，查手冊得b×h=16×10mm，長度L=56mm。半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接選用A型鍵，查手冊得b×h=14×9mm，長度L=80mm。9)、軸各處的轉(zhuǎn)矩（215）（216）查手冊得a=10mm（217）（218）（219）計算FNH和F（220）（221）（222）（223）計算C處的彎矩：（224）（225）（226）畫出彎矩圖和扭矩圖10)、根據(jù)下式進行軸的強度校核（227）根據(jù)彎矩圖可知C左側(cè)為危險截面（228）（229）（230）（231）取折合系數(shù)α=0.6，則當量應(yīng)力為：（232）根據(jù)軸的材料查表得，σ?1=60MPa，因為3.4.4聯(lián)軸器的選擇查手冊選LX3彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-2017），公稱轉(zhuǎn)矩Tn=1250N?m，許用轉(zhuǎn)速[n]=4700r/min，Y型軸孔，主動端孔直徑d=45mm，軸孔長度L=112mm。從動端孔直徑d=45mm，軸孔長度L=112mm。3.4.5軸承的選擇高速軸上的軸承，選用型號為6208。中間軸上的軸承，選用型號為6207深。低速軸上的軸承，選用型號為624執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計4.1、攪拌筒的設(shè)計由3.1得攪拌筒的尺寸得：攪拌筒尺寸為長1480mm，寬1200mm，出料口半徑350mm，進料口半徑400mm。4.1.1、滾筒上齒圈的設(shè)計（1）、選精度等級、所用材料及齒數(shù)查表得α=20°查表選擇齒輪的精度等級為7級。齒輪材料的確定：因為攪拌筒直徑較大，所以大齒圈選鑄鋼，調(diào)質(zhì)處理,硬度229?286HBW，取240HBW。小齒輪40鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HB選小齒輪齒數(shù)z1=21，則大齒（2）、根據(jù)齒輪齒根σF1）、根據(jù)下式計算mt（233）其式的參數(shù)所代表的意義以及各參數(shù)數(shù)值的選擇和計算：KFt—載荷系數(shù)T—小齒輪傳遞的扭矩：469.20φd—齒寬系數(shù)Yε—重合度系數(shù)（235）（236）（237）（238）由齒數(shù)，查圖得YFa1=2.76YFa2=2.15YSa1=1.56YSa2=1.80[σFσFlim1=520MPa，KFN—彎曲疲勞壽命系數(shù)：KFN1=0.856取安全系數(shù)S=1.4，得（239）

（240）（241）（242），故?。?43）2）、根據(jù)上面數(shù)據(jù)計算得：（244）因攪拌筒工作沖擊大，所以選用較大齒輪模數(shù)，初選m=12mm。中心距：（245）分度圓直徑：（246）d2齒寬：（248）取B1=105（3）、根據(jù)齒面的σH來根據(jù)下式計算：（249）其式的參數(shù)所代表的意義以及各參數(shù)數(shù)值的選擇和計算：KHt—動載荷系數(shù)：ZH—區(qū)域系數(shù)：ZE—材料的彈性影響系數(shù)：Zε—（250）（251）（252）查表得使用系數(shù)KA根據(jù)v=0.52m/s（253）KA×Ft/b=1×8552.67/109.72=77.9N/mm<100N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)K由表查得K（254）[σσHlim1=（255）（256）KHNK取安全系數(shù)S=1，得（257）（258）比較[σH]1和[σH]2的大小，根據(jù)各數(shù)據(jù)計算得：（259）滿足齒面接觸疲勞強度條件。（4）、計算齒輪的尺寸齒頂高：（260）齒根高：（261）全齒高:（262）齒頂圓直徑:（263）（264）齒根圓直徑:（265）（266）注：h主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)：z1=21，z2=105，模數(shù)：m=12mm，壓力角：α=20°4.1.2、工作機軸的設(shè)計1）、P4=4.13KW2）、查表確定軸的材料：45（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，取A0=112（267）最小直徑是安裝聯(lián)軸器的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大7（268）選擇的連軸器為LX3,所以取d123）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖為使聯(lián)軸器滿足定位，需要軸肩，故d78=d12=50mm。聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長度L=根據(jù)d78=50mm，選擇滾動軸承立式軸承座為SN210，其尺寸為d×d2×D×A=50×60×90×100，所以d小齒輪的齒輪寬為105mm，為了壓緊齒輪，應(yīng)使l56<105mm，取l56=l34=4）、鍵的選擇小齒輪與軸的聯(lián)接選用A型鍵，查手冊得b×h=20×12mm，長度L=80mm。聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接選用A型鍵5）、軸各處的轉(zhuǎn)矩（269）（270）根據(jù)SN210查手冊得g=33mm（271）（272）（273）（274）計算FNH和F（275）（276）計算B、C處的彎矩：（277）（278）（279）（280）（281）（282）畫出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖如圖6）、根據(jù)下式進行軸的強度校核：（283）（284）（285）（286）（287）取折合系數(shù)α=0.6，則當量應(yīng)力為（288）根據(jù)軸的材料查表得：σ?1=60MPa，因為σca<σ?1，故安全。4.1.3葉片角度的選擇葉片焊接在攪拌筒的內(nèi)壁上，有高低葉片各一對。當攪拌筒正轉(zhuǎn)時，物料從進料口進入時物料會被葉片不斷推向內(nèi)部進行攪拌，物料在攪拌筒的轉(zhuǎn)動下向上移動，當達到頂端時物料又落下使得物料能過得到充分攪拌。當攪拌筒向另一方轉(zhuǎn)動時，葉片反過來將物料推向出料口，由兩條空間交叉180°的出料葉片將物料卸出。選擇高葉片角度45°，低葉片角度圖4-1葉片分布圖4.2、進料口進料口的直徑為0.8m，在攪拌機