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摘 要
目錄
摘要………………………………………………………………………2
緒論………………………………………………………………………3
一． 圖片及實(shí)例……………………………………………………....8
二． 技術(shù)參數(shù)…………………………………………………....…....8
三． 高效行星球磨機(jī)的幾項(xiàng)考核措施…………………........………9
四．高效行星球磨機(jī)特點(diǎn)…………………………..………..……….9
五．分析工作原理及選擇電動(dòng)機(jī)………………………….………..10
1. 電動(dòng)機(jī)類型的選擇……………………………….........………10
2. 確定電動(dòng)機(jī)的功率………………………………………….....11
3. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速…………………………………………….13
六．主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………...18
七．小軸的設(shè)計(jì)………………………………………………….…..22
八．齒輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………27
九．下箱體的設(shè)計(jì)………………………………………….…….….31
十．大小輪槽設(shè)計(jì)……………………………………….…..………31
十一. 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………………….....…………..32
十二. 參考文獻(xiàn)………………………………....………..…….…….34
十三. 致謝……………………………………………..…..………35
摘 要
球磨機(jī)是通過圓筒內(nèi)的鋼球在材料之上作用來碾磨材料的，是一種能有效的碾磨多種材料的工具。其被廣泛地被用于建材、化工、選礦等行業(yè)。
球磨機(jī)的能量利用率很低，這和物料在磨內(nèi)分布情況有極大的關(guān)系。越靠近筒體的外層運(yùn)動(dòng)軌跡，研磨作用越大。而磨機(jī)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，物料進(jìn)入筒體就直接落入內(nèi)層，內(nèi)層的物料要經(jīng)過較長時(shí)間才能進(jìn)入外層充分碾磨，從而損失了大量能量。
為了使物料合理地分布，對(duì)磨機(jī)進(jìn)料部分進(jìn)行改進(jìn)。將舊式的直角下料溜改為傾角式下料溜，使物料溜角大于休止角，物料順暢進(jìn)給。合理的選取進(jìn)料點(diǎn)，使物料直接進(jìn)入筒體外層。最后通過計(jì)算和一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定進(jìn)料裝置的材質(zhì)，物料填充率，筒體適應(yīng)轉(zhuǎn)速和磨機(jī)功率等相關(guān)參數(shù)。
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吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院學(xué)院畢業(yè)論文
Abstract
Ball mill winch grinds material by rotating a cylinder with steel grinding balls, is an efficient tool for grinding many materials into fine powder. It is widely used in building material, chemical industry, etc. A Ball Mill
The ball mill energy use factor is low, the distribution situation has the enormous relations with the material in grinding. Therefore discovered more approached the grinding machine outer layer, the abrasive action is bigger. When grinding machine actual production, the materials entered the mill to fall directly the inner layer, the process dynamics analysis, the inner layer material had to through the long time to enter the outer layer, reduced the production efficiency greatly.
In order to cause the material to be quickly even, it has made the improvement to grinding machine feeding. First the old-style right angle feeding change the inclination angle type, then slide the angle to be bigger than stops the angle, will cause the material fast smoothly to enter. Then reasonable selection feeding spot, causes the material to enter the tube body outer layer directly. Finally through the computation and empirical dates, had determined the device material, the material feeding rate, the mill the rotational speed and the grinding machine power and so on.
緒論
全自動(dòng)立式超微球磨粉碎機(jī)（簡(jiǎn)稱球磨機(jī)）。其工作原理：在一轉(zhuǎn)盤上裝有4個(gè)球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球磨罐在繞轉(zhuǎn)盤軸公轉(zhuǎn)、的同時(shí)又繞自身軸做行式的反向自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，罐中磨球和材料在高速運(yùn)動(dòng)中相互碰撞、擠壓、摩擦、達(dá)到粉碎、研磨與混合勻化樣品的目的，其效率比傳統(tǒng)的滾筒式球磨機(jī)要高出許多倍。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是《立式行星球磨機(jī)》。
僅僅是小型的球磨機(jī)設(shè)備就種類繁多，但功用無大區(qū)別。
一、 磨機(jī)概述
1.1 粉磨的意義
磨機(jī)是發(fā)電、選礦、化工和建材等許多工業(yè)部門廣泛采用的粉磨機(jī)械。磨機(jī)能粉碎各種硬度的材料，在選礦場(chǎng)中被廣泛的用來細(xì)磨各種礦石；在發(fā)電廠用來制備煤粉；在水泥廠經(jīng)過破碎的原料、熟料和其它混合材料都需要在磨機(jī)中進(jìn)行粉碎。歸納起來，粉碎的目的是：
1.增加物料的暴露面積。
保證生料在窯中得到充分的化學(xué)反應(yīng)，使能夠充分完成燃燒，水泥完全水化，產(chǎn)生較高的強(qiáng)度。為此目的，對(duì)水泥生料的細(xì)度應(yīng)控制在0.08毫米方孔篩的篩余為10%以下，水泥應(yīng)控制在8%以下，煤粉應(yīng)控制在14%以下。
2.使用各種物料混合均勻。
水泥生料里的石灰石、粘土和鐵粉，水泥中的礦渣、石膏和熟料等經(jīng)過磨機(jī)粉磨以后不但能將其粉碎，還能使之混合均勻，以保證水泥的質(zhì)量。
1.2 磨機(jī)的分類及工作特點(diǎn)
1.2.1 磨機(jī)的種類
由于物料被磨碎的方式不同，是否采用研磨介質(zhì)，磨機(jī)運(yùn)動(dòng)方式以及磨機(jī)結(jié)構(gòu)等不同，粉磨設(shè)備也就有各種形式，有的彼此差別也很大。
建材工業(yè)中一般能見到的磨機(jī)有球磨機(jī)、棒磨、環(huán)輥磨（中速磨）、自磨磨機(jī)（無介質(zhì)磨）等。有時(shí)候生產(chǎn)和科研工作中還使用振動(dòng)磨，氣力磨等超細(xì)磨設(shè)備。
建材工業(yè)中以球磨（包括棒磨）應(yīng)用最多，最普通、環(huán)輥式中速磨也常用粉碎煤，這兩種磨的歷史較長，其他型式磨機(jī)都是生產(chǎn)中逐步發(fā)展起來的。
1.2.2 磨機(jī)工作的特點(diǎn)
在建筑材料、冶金和化工生產(chǎn)中有大量經(jīng)過破碎到一定粒度的物料：如水泥原料里的石灰石、礦渣、石膏等，選礦場(chǎng)里的礦石顆粒，根據(jù)工藝要求，都還要進(jìn)行細(xì)磨作業(yè)。
但是細(xì)磨作業(yè)的工作量是相當(dāng)大的，這項(xiàng)繁重的工作，目前都是在磨機(jī)里進(jìn)行的?？墒悄C(jī)的工作效率非常低（15%～30%），所以耗用的電能比較多，能量損失嚴(yán)重，碾磨中金屬的消耗量也比較大。為了降低生產(chǎn)成本，就必須在了解磨機(jī)這些作業(yè)特點(diǎn)的前提下，根據(jù)物料的性質(zhì)（硬度、含水分多少），如物料粒度和出磨成品的細(xì)度要求，合理選擇粉磨工藝流程和細(xì)磨設(shè)備。而且對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行與生產(chǎn)相適應(yīng)的改進(jìn)。
1.2.3 磨機(jī)粉磨系統(tǒng)
粉磨系統(tǒng)有開流和圈流兩種。
開流在粉磨過程中，物料一次通過磨機(jī)后即為成品；而圈流是物料出磨后經(jīng)過分級(jí)設(shè)備選出成品，而使粗料返回磨內(nèi)再磨。
開流系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，投資省，操作簡(jiǎn)單；但物料必須達(dá)到產(chǎn)品細(xì)度要求后才能出磨。因此要求產(chǎn)品較細(xì)時(shí)，以被磨細(xì)的物料將會(huì)產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，并在磨內(nèi)形成緩沖墊層，妨礙粗料進(jìn)一步磨細(xì)，有時(shí)甚至出現(xiàn)細(xì)粉包球現(xiàn)象，從而降低了粉磨效果，增加了電損耗。采用圈流系統(tǒng)，可以及時(shí)將細(xì)粉排出，消除了過分碎現(xiàn)象，使磨機(jī)產(chǎn)量提高；同時(shí)產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調(diào)節(jié)分級(jí)設(shè)備的方法改變產(chǎn)品細(xì)度。
1.3. 球磨機(jī)的種類
球磨機(jī)主要的工作部分是回轉(zhuǎn)圓筒，一般是兩端支承，一端出料并由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過傳動(dòng)裝置變速后帶動(dòng)，另一端喂料。筒中裝有球、段、棒等研磨介質(zhì)，與物料一起被回轉(zhuǎn)筒體不斷帶起拋落沖擊、研磨將物料磨碎。
球磨機(jī)具體類型很多，其差別在于所裝載的研磨介質(zhì)、進(jìn)出料方法、傳動(dòng)與支承方式的不同。各種型式球磨機(jī)，現(xiàn)歸納如下：
(一)按所裝研磨介質(zhì)的不同來分:
1.球磨機(jī)：筒體內(nèi)裝鋼球或鋼段，這種磨機(jī)使用最普通。
2.棒磨機(jī)：簡(jiǎn)體內(nèi)裝鋼棒作為粗磨機(jī)介質(zhì)，這種磨機(jī)產(chǎn)品粒度均勻。
3.礫磨機(jī)：用礫石、卵石、瓷球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)，花崗巖、瓷料等襯板，用于生產(chǎn)白色或色彩水泥以及陶瓷工業(yè)用。
(二)按筒體的形狀分:
1.短筒形磨機(jī)：筒體長度與直徑之比L/D￡1.0～1.5（圖2中a、c），一般用于粗磨或一級(jí)磨。
2.長筒形磨機(jī)：筒體長度和直徑之比L/D>1.5(圖2中b、d)，當(dāng)L/D之值增加至3～7則稱為管磨機(jī),管磨機(jī)內(nèi)部分隔為幾個(gè)倉，稱為倉式管磨機(jī)，這種磨機(jī)在水泥廠用的較多。
二、球磨機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
由于球磨機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，所以在許多部門中受到重現(xiàn)，得到了廣泛的應(yīng)用，它的主要特點(diǎn)如下：
（一）優(yōu)點(diǎn)
1.對(duì)于各種物料都能適應(yīng)，能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大，可滿足較大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
2.粉碎比大，可達(dá)到300以上，并易于調(diào)整產(chǎn)品的細(xì)度。
3.可適度各種不同情況下工作，能干法生產(chǎn)，也可濕法生產(chǎn)，還可以把干燥的粉磨工序合并在一起同時(shí)進(jìn)行。
4.設(shè)備本身操作可靠，能夠長時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.維護(hù)管理簡(jiǎn)單易進(jìn)行。
6.有很好的密封裝置，防止粉塵飛揚(yáng)。
(二)缺點(diǎn)
1.工作效率低：
在生產(chǎn)水泥的過程中，用于粉碎作業(yè)的電量約占全廠的2/3，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)一噸水泥的耗電量不低于70千瓦小時(shí)，但這部分電能的有效利用率卻很低，據(jù)分析，磨機(jī)輸入的功率用于粉碎物料(做有用功)的功率消耗只占一小部分，約5%～7%，而絕大部分電能消耗于其他方面，主要是轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎吐暷芏У簦@是一項(xiàng)很大的浪費(fèi)。
2.體型笨重：大型磨機(jī)的總重量可大幾百噸以上，這樣一次性投資必然很大。
3.配置昂貴：由于磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)速和很低(每分鐘15～25轉(zhuǎn))，如用普通電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，則需配置昂貴的減速裝置。
4.生產(chǎn)成本高：
研磨體在沖擊和研磨物料的同時(shí)，本身也要受到磨剝，筒體內(nèi)的襯板等零件也被磨剝，因此在整個(gè)水泥生產(chǎn)過程中，粉碎作業(yè)（生料制備、磨水泥）所消耗的鐵板量是很多的，據(jù)分析，大約每生產(chǎn)一噸
一 圖片及實(shí)例
請(qǐng)看以下示意圖及其他參數(shù)：
????
??? 瑪瑙球磨罐???????? 陶瓷球磨罐??????? 不銹鋼球磨罐?????? 真空不銹鋼罐??????? 尼龍球磨罐
行星式球磨機(jī)是混和、細(xì)磨、小樣制備、新產(chǎn)品研制和小批量生產(chǎn)高新技術(shù)材料的必備裝置。該產(chǎn)品體積小、功能全、效率高、噪聲低，是科研單位、高等院校、企業(yè)實(shí)驗(yàn)室獲取研究試樣（每次實(shí)驗(yàn)可同時(shí)獲得四個(gè)樣品）的理想設(shè)備，配用真空球磨罐，可在真空狀態(tài)下磨制試樣。廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、礦產(chǎn)、冶金、電子、建材、陶瓷、化工、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等部門。
行星式球磨機(jī)是在一轉(zhuǎn)盤上裝有四個(gè)球磨罐，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球磨罐中心軸作行星運(yùn)動(dòng)，罐中磨球在高速運(yùn)動(dòng)中研磨和混和樣品。該產(chǎn)品能用干、濕兩種方法粉碎和混和粒度不同，材料各異的產(chǎn)品，研磨產(chǎn)品最小粒度可至0.1微米（即1.0×10-4mm）
二 技術(shù)參數(shù)：
傳動(dòng)方式：1.齒輪傳動(dòng) 2.皮帶傳動(dòng)
工作方式：兩個(gè)或四個(gè)球磨罐同時(shí)工作
最大裝樣量：球磨罐容積的三分之二
進(jìn)料粒度：土壤料≤10mm ,其他料≤3mm
出料粒度：最小可達(dá)0.1um
轉(zhuǎn)速比（公轉(zhuǎn)：自轉(zhuǎn)）：1：2（0.4L,2L,4L）;1:1.5(12L,20L)
轉(zhuǎn)速(自轉(zhuǎn))：0.4L:0～600轉(zhuǎn)/分 2L：0～550轉(zhuǎn)/分 4L：0～530轉(zhuǎn)/分 20L：0～280轉(zhuǎn)/分
調(diào)速方式：變頻、程控?zé)o級(jí)調(diào)速，手動(dòng)、自動(dòng)定時(shí)正反轉(zhuǎn)
最大連續(xù)工作時(shí)間（滿負(fù)荷）：72小時(shí)
齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):
1.一致性好 同樣的工藝條件，同樣的材料，四罐研磨的結(jié)果一致。
2.重復(fù)性好 同樣的工藝條件，同樣的材料，多次試驗(yàn)的結(jié)果一致。
3.使用方便 無需更換行星輪皮帶，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。
齒輪傳動(dòng)徹底解決了皮帶傳動(dòng)中皮帶打滑、皮帶磨損所引起的一系列問題
三 行星式球磨機(jī)的幾項(xiàng)主要考核指標(biāo)：
1.轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速是行星式球磨機(jī)重要的一項(xiàng)指標(biāo)。要使材料磨細(xì)、磨快，應(yīng)選用合適的轉(zhuǎn)速。
2.最大連續(xù)工作時(shí)間 用行星式球磨機(jī)制作亞微米或納米材料，往往需要設(shè)備滿負(fù)荷連續(xù)工作50小時(shí)以上，并力求工藝條件（如轉(zhuǎn)速）不發(fā)生變化。
3.一致性 對(duì)同一種材料、同一種工藝，要求兩罐或四罐磨出的結(jié)果完全一致，運(yùn)用齒輪傳動(dòng)完全能夠做到，而用皮帶傳動(dòng)很難。
4.重復(fù)性 對(duì)同一種材料，同一種工藝，要求反復(fù)多次球磨的結(jié)果完全一致。運(yùn)用齒輪傳動(dòng)能做到，而用皮帶傳動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)。
5.噪音 在空載高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)的噪音為66dB，齒輪傳動(dòng)的噪音為68dB，但在滿負(fù)荷工作狀態(tài)下，兩種傳動(dòng)的噪音一樣，均為75dB。這主要是磨球材料相互撞擊、研磨發(fā)出的聲音。因?yàn)橹挥胸?fù)載狀態(tài)下的噪音才有意義，所以，皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的噪音效果是一樣的。
6.轉(zhuǎn)速比：公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速比是行星式球磨機(jī)一項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)，該參數(shù)與轉(zhuǎn)速大小，研磨時(shí)間等因素有著密切，復(fù)雜的關(guān)系。為了讓用戶在試驗(yàn)中減少影響因素，簡(jiǎn)化工藝條件，我廠技術(shù)人員在研制行星磨的過程中，經(jīng)過大量反復(fù)的對(duì)比試驗(yàn)，最后選定1：2（≤4L）和1：1.5(≥12L)為最佳轉(zhuǎn)速比（這與進(jìn)口行星磨的轉(zhuǎn)速比基本相吻合）。
四 高校行星球磨機(jī)特點(diǎn)：
★采用齒輪傳動(dòng)，確保試驗(yàn)的一致性和重復(fù)性。
★轉(zhuǎn)度快、能量大、效率高、粒度細(xì)
★一次實(shí)驗(yàn)可同時(shí)獲得四種大小不同、材料各異的樣品。
★變頻、程控?zé)o級(jí)調(diào)速，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選定理想轉(zhuǎn)速。
★裝有定時(shí)關(guān)機(jī)、自動(dòng)定時(shí)正、反轉(zhuǎn)裝置，根據(jù)需要可自由選擇，實(shí)用方便。
★本機(jī)具有重心低、剛性好、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、安全可靠、噪聲低、無污染、損耗小等優(yōu)點(diǎn) 。
我現(xiàn)在就以總?cè)萘繛?L（4罐）、自轉(zhuǎn)為800r/min的球磨機(jī)為例，說明其工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
五．分析工作原理及選擇電動(dòng)機(jī)
裝入磨球 →放入將要打磨（或未達(dá)到目）的物料 → 蓋上罐蓋
↑ ↓ 進(jìn)行篩選 ←將磨球和物料導(dǎo)入篩子 ←打磨完成 ← 打開電源
↓
裝入已經(jīng)打磨好的容器
1電動(dòng)機(jī)類型的選擇
因球磨機(jī)的外形是較小的且并不需要很大的功率，但需要一些特殊的功能要求，比如：需要啟動(dòng)性能好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
故選擇Y系列自扇冷式籠形三相異步電動(dòng)機(jī)，特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)性能好、工作可靠、價(jià)格低廉、維修方便，適用于不易燃、不易爆、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、過載能力大能諸多特點(diǎn)。
2. 確定電動(dòng)機(jī)的功率
電動(dòng)機(jī)功率的選擇直接影響到電動(dòng)機(jī)的工作性能和經(jīng)濟(jì)性的好壞。為了保證電動(dòng)機(jī)功率能保證機(jī)械能夠正常的工作，故電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped稍大于電動(dòng)機(jī)工作功率Pd，既Ped≥Pd，這樣電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過熱，這樣就不校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和發(fā)熱。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)考慮的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度為40。
因?yàn)榍蚰C(jī)整體的上裝部分可以看成是一個(gè)整體，故機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)部分傳達(dá)到上裝部分時(shí)，有加速的過程，當(dāng)電機(jī)的速度達(dá)到平穩(wěn)時(shí)，機(jī)器就達(dá)到了相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，故上裝部分的重量不能太大，因?yàn)闄C(jī)器運(yùn)行時(shí)，要承受離心力，我們?cè)谶@里計(jì)算一四個(gè)罐體需要的功率：
上裝部分由上蓋鎖緊機(jī)構(gòu)、外套、罐體、下支撐盤和罐體內(nèi)部的磨球，總重量約16Kg，
整合為20Kg。
由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為
η. ηw=η1 。η2 。η3 。 η4 。η5
式中η1 、η2、η3 、η4 、η5分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的軸承、磨球在罐體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)消耗的電機(jī)功率。取η1=0.96、η2=0.98、η3=0.97、η4=0.98、η5=0.96
η. ηw=0.96 X X 0.97 X X 0.96=0.082
由公式
（1-1）
m- 上裝部分的總重量,Kg；
i- 慣性半徑,m；
J- 物體對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Kg。.
帶入值得：
（1-2）
角加速度，rad/；
- 角速度，rad/s;
t- 電動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)速的時(shí)間，s；
（1-3）
n-上罐的轉(zhuǎn)速，每分鐘轉(zhuǎn)速r/s；
將式（1-3）帶入（1-2）得：
（1-4）
（1-5）
(1-6)
因?yàn)樯涎b部分是四個(gè)整體，所以總=4=2 KW (1-7)
3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
主軸的工作轉(zhuǎn)速為
Nw=４００r/min
推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取帶傳動(dòng)比為i1=1~3，因主軸的傳動(dòng)與副轉(zhuǎn)體是齒輪傳動(dòng)，故只要知道帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比就可以知道他們之間的區(qū)別。
=。=（1~3）
(1) 采用齒輪傳動(dòng)，確保試驗(yàn)的一致性和重復(fù)性。
(2) 轉(zhuǎn)度快、能量大、效率高、粒度細(xì)。
(3) 一次實(shí)驗(yàn)可同時(shí)獲得四種大小不同、材料各異的樣品。
(4) 變頻、程控?zé)o級(jí)調(diào)速，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選定理想轉(zhuǎn)速。
(5) 裝有定時(shí)關(guān)機(jī)、自動(dòng)定時(shí)正
（1-7）
式中： F 為工作機(jī)的工作阻力，單位為N;
V 為工作機(jī)上罐的線速度，單位為m/s；
T 為工作機(jī)的阻力矩，單位為N。m；
Nw 為工作機(jī)的
設(shè)計(jì)的前提條件已經(jīng)知道，已知條件是自轉(zhuǎn)：公轉(zhuǎn)=2：1，自轉(zhuǎn)為800r/min、公轉(zhuǎn)為400r/min，從已知條件出發(fā)，我們最先應(yīng)該設(shè)計(jì)主軸，從這里拓展，開始設(shè)計(jì)其他的配件。
六 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（一） 此軸是較為重要的軸，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則為是;
（１） 軸上零件的布置應(yīng)使軸力承受合理；
（２） 軸上零件定位可靠，拆裝方便；
（３） 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工制造和保證精度；
（４） 此軸要求要有較大的剛性，還應(yīng)該從結(jié)構(gòu)上考慮到減小軸的變形。
（二） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進(jìn)行分析比較，選用8-9b所示的裝配方案。
2. 選擇軸的材料
軸的材料選40c r，滲碳處理。其力學(xué)性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)教科書》表8-1查得，=735M，=540M,=355M,=200M,[]=70 M.根據(jù)表8-3.取=100.
3. 求輸出軸的功率=Pη1=2.20.96=2.11KW (2-1)
===398.87r/min (2-2)
=9.55=9.55=50518Nmm (2- 3)
4. 初步估算軸的直徑
由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為
==100=1000.1818mm (2-4)
輸出軸的最小直徑是連接螺紋的直徑圖（1-1）.為了使所選的軸頸能夠更好的與螺母連接可以加強(qiáng)大輪輻的緊固性，根據(jù)上面的計(jì)算過程，并考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度削弱的影響，軸頸增加5%~7%。故連接螺母處的直徑=28mm，L=28mm。
5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 確定軸的各段直徑和長度
為了使大輪輻進(jìn)行更好的定位，不至于掉落，需要有螺紋，所以要有退刀槽，深2mm大輪輻處連接的軸頸，要有鍵槽，使得動(dòng)力傳輸?shù)母?，?28mm,L=58mm.
=35mm，初選6307深溝球軸承GB/T276-94，其基本尺寸為d x D x B=38mm x 80mm x 21mm，其配合軸段長度=21mm。
下一段是固定兩個(gè)軸承的軸肩，=42mm，=89mm。
下一段有軸承孔，有軸肩，此處的軸承定位是為了，機(jī)構(gòu)能更好的運(yùn)行平穩(wěn)，=45mm，
=21mm，為使深溝球軸承的軸向定位，且便于軸承的裝卸，由手冊(cè)查得深溝球軸承6209 GB/T276-94.
=52mm，=34mm，這里需要注意的是此段與固定齒輪內(nèi)圈有1.5mm間隙，因?yàn)楣潭X輪是與下箱體固定的。
=40mm，=25mm。
在這根軸比較主要的部位就是這個(gè)部位，是同大輪盤的軸套連接的部位，這里用的是花鍵連接，根據(jù)《機(jī)械手冊(cè)》，矩形花鍵基本尺寸系列（GB/T 1144-2001 非等效采用ISO 14-1982）/mm，規(guī)格N x d x D x B=6 x 28 x 34 x 8，此段=28mm，=62mm。
=24mm，=40,包括退刀槽，這段也要加工螺紋，是為了固定與大輪盤連接的軸套，使得大輪盤可以穩(wěn)定的固定在這段軸上，有軸肩。
軸各段直徑和長度至此已初步確定。
（２） 軸上零件的軸向定位
大輪槽的軸向定位采用Ａ型普通圓形平鍵連接，根據(jù)=28mm，由手冊(cè)查的平鍵界面ｂｘｈｘＬ＝８ｘ６ｘ４８.同時(shí)為了保證大輪槽與軸能夠有更好的對(duì)中性，以及在運(yùn)行過程中不出現(xiàn)偏心導(dǎo)致的震動(dòng)的情況，故配合采用Ｈ８/h7。
（３） 確定軸上圓角和倒角尺寸
參考機(jī)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，各軸肩的圓角半徑采用表５－１－３，取軸端倒角均為２ｘ。
６．按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算
由所確定的結(jié)構(gòu)圖（１－１）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離，據(jù)此求出齒輪寬度中點(diǎn)所在的界面B的的值。
（1）畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
為計(jì)算方便，將軸上作用力分解到水平面和垂直面（圖8-20b）（圖8-20d）內(nèi)進(jìn)行計(jì)算。取集中力作用于軸上零件寬度的中點(diǎn)。對(duì)于支反力的位置，隨軸承類型和分布方式的不同而異，一般按圖8-16取定。
（2） 計(jì)算軸上外力
輪盤的圓周力
輪盤的徑向力
(3) 求支反力
水平面內(nèi)支反力
垂直面內(nèi)支反力 圖（1.3）
(4)計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖
水平面彎矩
垂直面彎矩
水平面和垂直面彎矩圖如圖8-20c、圖8-20e所示。合成彎矩（如圖8-20g）
=
（5）畫轉(zhuǎn)矩圖（圖8-20g）
轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取得：
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面（既危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。由式（8-4）得
<
所以軸的強(qiáng)度足夠。
七 小軸設(shè)計(jì)
1 以下是對(duì)這根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進(jìn)行分析比較，選用8-9b所示的裝配方案。
2.選擇軸的材料
軸的材料選40c r，滲碳處理。其力學(xué)性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)教科書》表8-1查得，=735M，=540M,=355M,=200M,[]=70 M.根據(jù)表8-3.取=100.
3.求輸出軸的功率=Pη2=2.20.85=1.89KW （3-1）
===797.74r/min （3-2）
=9.55=9.55=22626Nmm （3-3）
4.初步估算軸的直徑
由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為
==100=1000.1616mm （3-4）
輸出軸的最小直徑是連接螺紋的直徑圖（1-2）.為了使所選的軸頸能夠更好的與螺母連接可以加強(qiáng)大輪輻的緊固性，根據(jù)上面的計(jì)算過程，并考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度削弱的影響，軸頸增加5%~7%。故連接螺母處的直徑=24mm，L=28mm。
圖（１－2）
5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）確定軸的各段直徑和長度
為了使大輪輻進(jìn)行更好的定位，不至于掉落，需要有螺紋，所以要有退刀槽，深2mm齒輪處連接的軸頸，要有鍵槽，使得動(dòng)力傳輸?shù)母?，?24mm,L=33mm.
=30mm，=21mm。
初選30207圓錐輥?zhàn)忧蜉S承GB/T276-94，其基本尺寸為d x D x B=35mm x 72mm x 174mm
下一段是固定兩個(gè)軸承的軸肩，=35mm，=16mm。
下一段有軸承孔，有軸肩，此處的軸承定位是為了，機(jī)構(gòu)能更好的運(yùn)行平穩(wěn)，=35mm，
=16mm，為使深溝球軸承的軸向定位，且便于軸承的裝卸，由手冊(cè)查得30207 GB/T276-94.
=46mm，=50mm，裝軸承的部位，起到調(diào)整同心度的作用，使機(jī)構(gòu)運(yùn)行更加的平穩(wěn)。
=35mm，=16mm。
=30mm，=18mm，裝軸承端蓋的位置，
=25mm，=42mm，此部位是裝罐體座的位置，
（２） 軸上零件的軸向定位
小齒輪的軸向定位采用Ａ型普通圓形平鍵連接，根據(jù)=24mm，由手冊(cè)查的平鍵界面ｂｘｈｘＬ＝８ｘ8ｘ30.同時(shí)為了保證小齒輪與固定齒輪能夠有更好的對(duì)中性，以及在運(yùn)行過程中不出現(xiàn)偏心導(dǎo)致的震動(dòng)的情況，故配合采用Ｈ８/h7。
罐體座的軸向定位采用圓頭普通平鍵，根據(jù)，由手冊(cè)查的平鍵界面ｂｘｈ＝８ｘ36mm，為了保證罐體上方運(yùn)行平穩(wěn)，故需要采用配合Ｈ８/h7。
（3）確定軸上圓角和倒角尺寸
參考機(jī)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，各軸肩的圓角半徑采用表５－１－３，取軸端倒角均為２ｘ。
６．按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算
由所確定的結(jié)構(gòu)圖（１－１）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離，據(jù)此求出齒輪寬度中點(diǎn)所在的界面B的的值。
（1）畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
為計(jì)算方便，將軸上作用力分解到水平面和垂直面（圖8-20b）（圖8-20d）內(nèi)進(jìn)行計(jì)算。取集中力作用于軸上零件寬度的中點(diǎn)。對(duì)于支反力的位置，隨軸承類型和分布方式的不同而異，一般按圖8-16取定。
（3） 計(jì)算軸上外力
輪盤的圓周力
輪盤的徑向力
(3)求支反力
水平面內(nèi)支反力
垂直面內(nèi)支反力
圖1.4
(4)計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖
水平面彎矩
垂直面彎矩
水平面和垂直面彎矩圖如圖8-20c、圖8-20e所示。合成彎矩（如圖8-20g）
=
（5）畫轉(zhuǎn)矩圖（圖8-20g）
轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取得：
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面（既危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。由式（8-4）得
<
所以軸的強(qiáng)度足夠。
八 齒輪設(shè)計(jì)
1.選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)
選擇齒輪材料和熱處理，精度等級(jí)，齒輪齒數(shù)，考慮到小齒輪所承受的功率并不是很大，屬于轉(zhuǎn)型設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，由表6-2選大小齒輪材料用40MnB,表面淬火，齒面硬度48~55HRC。
選小齒輪齒數(shù)=27, =i=54，傳動(dòng)比i==2
按齒輪跟彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。
m
確定式中各項(xiàng)數(shù)值：
因載荷由較重沖擊，由表6-3查得=1.5，故初選載荷系數(shù)為=2；
= （4-1）
由表（6-7）， 計(jì)算端面重合度， （4-2）
由式（6-13）， （4-3）
由表6-6，選取
由圖6-19，圖6-2查得
由式（6-12）有，
（4-4）
由圖6-21查得
取
由圖6-22d，按齒面硬度均值51HRC,在ML線上查得。
取設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)。
將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求得：
m （4-5）
= （4-6）
=
修正m；
（4-7）
由圖6-7查得
由圖6-10查得
由表6-4查得
則 （4-8）
由表6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3mm
取
3.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度
（4-9）
由表6-5查得
由圖6-14查得
由圖6-13查得
由圖6-15，按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得0.88
由圖6-16，按齒面硬度均值51HRC，在MQ和ML線中間查出
取
故
將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得
（4-10）
接觸強(qiáng)度滿足。
以下是大小齒輪的圖紙示意圖；
九 下箱體設(shè)計(jì)
1．箱體是鑄件，材料選擇的是灰鑄鐵，其材料的性能為
（1）綜合力學(xué)性能低，抗壓強(qiáng)度大，比其抗拉強(qiáng)度高2~3倍。
（2）消震能力比鋼好，阻尼因子比例比鋼約大10倍，彈性模數(shù)較鋼低。
（3）塑性、韌性低，耐磨性優(yōu)于鋼。
（4）缺口敏感性對(duì)其疲勞強(qiáng)度的影響比鋼小很多。
（5）鑄造流動(dòng)性好，體和線收縮率很小。
（6）冷卻速度的敏感性很大。
2．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案確定
因此鑄件的特殊性，要承受較大的應(yīng)力，故在設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是在澆注的階段，要按照國家標(biāo)準(zhǔn)的鑄件要求進(jìn)行鑄造，不允許有氣孔、沙眼、裂縫，冒口設(shè)置要合理。
此鑄件要進(jìn)行熱處理，進(jìn)行正火處理后，在有導(dǎo)軌處要進(jìn)行銑削處理，粗糙度達(dá)到1.6，使得導(dǎo)軌在其上運(yùn)行時(shí)要平穩(wěn)。
十 大小輪槽設(shè)計(jì)
大小輪槽與同組V帶配合使用，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-1-14 基準(zhǔn)寬度制V帶輪輪槽尺寸（GB/T 13575.1-1922）/mm
槽型選擇9N/9J;基準(zhǔn)寬度；有效線差；輪槽深；槽間距；槽邊距；
最小輪緣厚；圓角半徑帶輪寬；外徑。
因大小輪槽是用同組V帶連接形成傳動(dòng)，故槽型和其他的參數(shù)相同，只是外徑不同，大小輪槽之間的傳動(dòng)比為，故大輪輻的節(jié)圓直徑。
十一 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
電機(jī)帶動(dòng)的帶傳動(dòng)是用同組V帶傳動(dòng)，將幾根相同的普通V帶的頂面用膠簾布等距離粘結(jié)而成。
1. 確定設(shè)計(jì)功率
由表5-6查得
2. 選擇V帶型號(hào)
根據(jù)，由圖5-7取z=50mm，應(yīng)使,考慮小帶輪轉(zhuǎn)速不是很高，
故
帶速在5~25m/s之間，適合
，參考表5-8，取
轉(zhuǎn)速誤差
3 確定中心距a和帶長
查表5-3，取
中心距
a的調(diào)整范圍：
4 驗(yàn)算小帶輪包角
由式（5-4）
5 確定V帶根數(shù)，Z
按式（5-21）
由表5-5，查得
由表5-10，查得
由表5-3，查得
由表5-3，查得
代入公式（5-21）得
取，符合表5-7的要求。
十二參考文獻(xiàn)
《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)第二版》…………….化工工業(yè)出版社 主編 吳宗澤
《機(jī)械設(shè)計(jì)》………………..........高等教育出版社 主編 譚慶昌 趙洪志
《工程力學(xué)》………………………………高等教育出版社 主編 陳位宮
《機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)第二版》…………….高等教育出版社 主編 司乃鈞
《工程制圖》……………………………….高等教育出版社 主編 趙大興
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二版》…………………高等教育出版社 主編 陳立德
《幾何量公差與檢測(cè)第八版》………上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 主編 甘永立
十三 致 謝
本設(shè)計(jì)任務(wù)是在于靜輝老師的認(rèn)真指導(dǎo)下順利完成的。
設(shè)計(jì)期間里，我從于老師那里學(xué)到的不僅是嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，還有分析解決問題的方法策略。老師的那種敏銳的見解、活躍的思想以及對(duì)待問題的挑戰(zhàn)精神讓我受益菲淺。這里，我衷心地感謝兩位老師，是他們指導(dǎo)我順利的完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。
同時(shí)也對(duì)于主任在這段時(shí)間里對(duì)我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的提供的幫助表示感謝，感謝所有幫助過我、指導(dǎo)過我的其他老師和同學(xué)們。同時(shí)對(duì)在設(shè)計(jì)過程中給我提供方便的其他同學(xué)老師們表示衷心地感謝。
再次謝謝每位老師對(duì)我的教導(dǎo)，這些是我一生都值得去尊重的。
真心的謝謝老師能在我離校的最后一刻，對(duì)一名學(xué)生的認(rèn)可，并認(rèn)真仔細(xì)的檢查我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
至此
敬禮
吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院應(yīng)用工程學(xué)院
07機(jī)制本班 盛帥
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