无轴搅拌机传动系统的设计（全套含CAD图纸）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 摘 要 本次毕业设计的题目为无轴搅拌机传动部件的设计。首先对传统的几种常见的搅拌机构进行分析、总结其工作原理及其存在的常见问题。了解目前对其存在的问题的常用解决方案。熟悉“无轴”搅拌理念，掌握无轴搅拌机的工作原理，然后将其与传统的搅拌机进行比较，分析其主要优点及可能存在的问题以及解决方案。 其次，这次设计的重点是对其传动部件的设计计算，我采用的是带轮加锥齿轮的减速机构，即利用了带轮的传动远距离传动、大传动比，又利用了锥齿轮传动可改变传动方向的优点。通过设计计算达到了即提高工作效率又能有效地节约能源的 目的。 关键词： 无轴搅拌机 ；传动部件 ；搅拌机构 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 he is of of in of of of of is to on of I of of of a of of of No 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 目 录 . 错误 !未定义书签。 1 绪论 . 1 轴式搅拌机研究发展现状 . 1 拌机的各种类型及特点 . 2 轴式搅拌机特点 . 3 拌机的分析及设计任务 . 3 拌机常见问题的原因分析 . 3 轴搅拌的理念 . 4 本设计任务 . 5 业设计的目的 . 5 题研究背景及意义 . 5 题研究背景 . 5 题研究意义 . 5 2 传动方案及电动机的选择 . 7 动方案的选择 . 7 动机选择 . 8 3 传动比的计算与分配 . 9 算总传动比 . 9 动比的分配 . 9 4 传动运动参数的计算 . 11 级转速 . 11 级的输入功率 . 11 级转矩 . 11 5 V 带轮传动的设计计算 . 13 计准则 . 13 始数据及设计内容 . 错误 !未定义书签。 始数据： . 错误 !未定义书签。 计内容： . 错误 !未定义书签。 计步骤和方法 . 错误 !未定义书签。 定计算功率. 错误 !未定义书签。 择带型 . 错误 !未定义书签。 定带轮的基准直径1. 错误 !未定义书签。 定中心距和带轮的基准长度. 错误 !未定义书签。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 算主动轮上的包角1. 错误 !未定义书签。 4 根 V 带传递的额定功率 . 错误 !未定义书签。 定带的根数 Z . 错误 !未定义书签。 定带的预紧力0F. 错误 !未定义书签。 6 V 带轮设计 . 错误 !未定义书签。 带轮的设计内容 . 错误 !未定义书签。 计要求 . 错误 !未定义书签。 轮材料的选择及结构形式 . 错误 !未定义书签。 料的选择 . 错误 !未定义书签。 构形式 . 错误 !未定义书签。 带轮的轮槽 . 错误 !未定义书签。 带轮传动的张紧 . 错误 !未定义书签。 7 锥齿轮传动的设计计算 . 错误 !未定义书签。 选定精度等级，材料及齿数 . 错误 !未定义书签。 轮精度等级的选择 . 错误 !未定义书签。 料选择 . 错误 !未定义书签。 数选择 . 错误 !未定义书签。 齿面接触强度设计 . 错误 !未定义书签。 定公式内的各计算数值 . 20 算 . 20 齿根弯曲强度设计 . 错误 !未定义书签。 1 定公式内的各计算数值 . 21 何尺寸计算 . 错误 !未定义书签。 2 算分度圆直径 . 错误 !未定义书签。 2 距 . 错误 !未定义书签。 2 算齿轮宽度 . 错误 !未定义书签。 2 齿轮的结构设计 . 错误 !未定义书签。 2 8 轴的设计计算 . 错误 !未定义书签。 5 轴的设计计算（锥齿轮轴） . 错误 !未定义书签。 5 料 . 错误 !未定义书签。 5 定轴的最小直径 . 错误 !未定义书签。 5 据轴定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 错误 !未定义书签。 5 锥齿轮的受力分析 . 错误 !未定义书签。 6 的校核 . 错误 !未定义书签。 6 轴轴承的校核 . 错误 !未定义书签。 6 上载荷的计算 . 28 弯扭合成应力校核轴的强度 . 29 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 I 轴的设计计算 . 29 料 . 29 定最小直径 . 29 轴器的选择 . 29 据轴的定位要求，确定各段直径和长度 . 30 锥齿轮轴的受力分析 . 30 的校核 . 30 承的校核 . 错误 !未定义书签。 0 上载荷的计算 . 错误 !未定义书签。 2 弯扭合成应力校核轴的强度 . 错误 !未定义书签。 3 9 结论 与展望 . 错误 !未定义书签。 5 致谢 . 错误 !未定义书签。 7 参考文献 . 39 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 1 绪论 轴式搅拌机研究发展现状 改革开放 35 年 以 来，中国混凝土搅拌机市场从无到有 、 从小到大。目前 ， 我国年产水泥混凝土约 为 15 亿 3m ，搅拌机的年产量也居世界 前列 。相 比较 而言，我国具有 的 自主知识产权技术 也 很少。 但 随着商品混凝土的大力推广 、 工程建设施工的高效率化、高质量化和高效益化，推动了混凝土搅拌设备向高效率、高质量 的 方向 不断 发展 ， 一些传统 设备己 经 无法满足施工要求。 在现有 的 搅拌机的基础上， 对 新型搅拌设备的 研究和 开发，提高混凝土 搅 拌 机 的设计水平 ， 同时 带动相关技术 的 发展，创造 一个 良好的 生产空间 ； 对 高效混凝土搅拌 机 的 开发 ，推动搅拌 及机事业 性能的 快速发展 ， 生产 出适应市场要求、具有 高可靠性和较强竞争力的搅拌机 。依据新的搅拌 原理 ，采用理论 探讨 和试验 分析 相结合的 办 法， 能方便 解决大型双卧轴搅拌机存在的低效 率 问题，如果 生产 工业化成功应用，一定为研制具有自主知识产权的高效搅拌 机 做出重大贡献。 长期以来，国内外搅拌 设备 虽 然 种类 很 多，但他们的共同特点 ： 有一 根 轴贯穿整个搅拌空间。 “ 双螺旋轴搅拌机 ” 是一种新型的 “ 无轴 ” 搅拌机，它具有双倍的径向 进给 料流，双倍的轴向 进给 料流，双倍的剪切 力 ，使搅拌效率 达到 普通搅拌机 的 两倍，能耗更小。 “ 双螺旋轴搅拌机 ” 无水平的主轴，不会产生混凝土黏合中心轴 并产生 结块形成抱轴 的 现象，更适合于 加工粘性强和添加有纤维的混凝土材料。 20 世纪 70 年代未至 80 年代初，我国为 了 适应建筑业 有关方面 混凝土发展的需要，在引进国外 搅拌机 的基础上，研制出了 10 多种混凝土搅拌楼（站）。经过引进 研究 、自主开发 生产 等几个阶段，到本世纪初， 我国 搅拌机技术得到 更大的 发展，在产品 型号 和生产数量上，都达到了一定规模，出现了一批 更 具有自主知识产权的新 产品 ， 并开始 形成了一个具有一定规模和竞争能力的 产 业。 2006 年，我国生产装机容量 6 3m 的搅拌站 2100多台，已成为搅拌设备的 研究和 生产大国。 自上世纪八十年代初 已经 开始研制 列双卧轴混凝土搅拌机， 一直到现在 ，已研制出 从 列搅拌机，一直处于国 际 领先水平， 尤其从 2000 年 开始 采用 三维软件，对搅拌机 研究 进行优化设计，对搅拌 设备 进行了动 力 分析和受力分析，大大提高产品的可靠性，达到国际先进水平。这些 搅拌机的 研制，基本满足了 我国 混凝土发展的需求，但随着主机市场的 不断发 展，新型主机的需求越来越 多 。无轴式搅拌机在国外也处在研究发展阶段。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 拌机的各种类型及 特点 目前使用的搅拌机就其原理而言，其基本上可分为自落式和强制式两大类。 自落式搅拌机有较长的历史，早在 20 世纪初，混凝土搅拌 设备 开始 不断 出现。 50 年代后， 人们研发出 反转出料式和倾翻出料式的双锥形搅拌机 ，同时，其他一些搅拌机，如裂筒式搅拌机等相继问世。 运作 时，拌筒绕 着 水平轴线 旋转 ，加入 搅拌 筒内的物料，叶片将物料 提升至一定高度， 然后 借 助 自重下落，这样 不断的循环 运动，达到搅拌的 理想 效果。自落式混凝土搅拌机的结构简单，一般以搅拌塑性混凝土为主。但自落式搅拌机已不符合国家的有关标准，属于淘汰产品，所以本文不作研究。 强制式搅拌机从 20 世纪 50 年代初兴起后，得到了迅速的发展和 生产推广 。最先出现的是圆盘立轴式强制混凝土搅拌机。这种搅拌机分为涡桨式和行星式两种。 19 世纪 70 年代后，随着轻骨料的 出现 ， 研制出 了圆槽卧轴式强制搅拌机。 实践证明，在上述混凝土搅拌设备的搅拌主机在工作中经常出现混凝土 “ 抱轴 ” 现象。如果不及时停机清除， “ 抱轴 ” 的混凝土会越来越多，将会引发搅拌机电机因过载而堵转，造成电机烧毁。 轴式搅拌机特点 无轴式搅拌机与以上所述的各种卧轴式搅拌机相比有以下一些优点： （ 1）解决了搅拌 机运作 中普遍存在的抱 轴 现象； （ 2） 减小 了因搅拌臂 的 重 量 产生的 大量 弯矩 ； （ 3） 解决 了因搅拌臂的 安装而 产生的偏心力 ，缓解了 对轴端的冲击 ； （ 4）搅拌机 上安装 搅 的 拌臂 和 连接套数量 大 ，占用 搅拌筒 的空间大，减少了 筒内 的有效容积，无轴搅拌机搅拌装置结构 简单 ，构思灵活，有效提高了 搅拌筒的搅拌 容积 ； （ 5）无轴式搅拌机 不 需搅拌臂 的更换 ，维修 也 方便， 大大 降低了工人的 工作量； （ 6）减少了 由于 抱轴 引起 的冲洗次数，节约 用 水 量 ， 同时也 减少了 对 环境 的 污染，成本 得到降低； 拌机的分析及设计任务 拌机常见问题的原因分析 实际 工作 中，搅拌 机 的搅拌主 体 在工作中经常出现混凝土 “ 抱轴 ” 现象。如果不及时停机清除， “ 抱轴 ” 的混凝土会越来越多，将会引 起 电机过载而 发生 堵转，造成电机烧毁或产生破坏 。 经过 调查和研究 ， 普遍赞同搅拌机 “ 抱轴 ” 产生的原因 是可以避免的，原因 可以分为两大类 ： 设计不 当 和使用不 规范。表现 形式 如下： (1) 投料 设备 设计的不合理。 比 如 物料 和 进水口 位置及方向 设计 不合理，导 致 轴上 堆积大量物料 ，粘结在轴上 的物料卡住转轴； (2)进 水口方向 和冲洗方向不 得当 ， 另外 冲水压力过低 也是原因之一 。冲洗 搅拌筒 时，搅拌 器 上粘着的 大量物料清理 不掉 ； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 (3) 搅拌筒的容积 存在 不合理 利用率 ，容积利用率太小 ，搅拌时， 搅拌轴在混凝土上面，粘附在上面的 物料 得不到搅拌 ，从 而 慢慢 凝固 ，阻碍 轴 的转动； （ 4） 操作人员在 设备 搅拌卸料 后，没有 及时清理搅拌罐 ，同时 搅拌轴上残留的混凝土发生凝固， 搅拌轴的表面上 残留 粗糙不平的 物料 ，干燥后凝固在轴上，以后就会越聚越多影响搅拌轴转动 。 轴搅拌的理念 长期以来，国内外搅拌机虽难种类繁多，但他们的共同特点就是有一跟轴贯穿整个搅拌 空间。 “ 双螺旋轴搅拌机 ” 是一种新型的 “ 无轴 ” 搅拌机，其叶片形状如图 示。它具有双倍的径向 物 料流，双倍的轴向 物 料流，双倍的剪切 力 ，使搅拌效率是普通搅拌机两倍多 ，能耗更小。 “ 双螺旋轴搅拌机 ” 无水平的主轴，不会产生混凝土骨料黏合中心轴上结块形成抱轴现象，利于加工粘性较强和添加有纤维的特种混凝土材料。无搅拌臂的阻碍，使其空间更大。 但是仅对其搅拌部分进行的改进还是不能达到真正的提高效率、节约能源的效果，所以这次我们在对一些公司、工厂 进行调研后，对其传动部件进行深入研究确定了最初方案，对机器进行改良，并达到理想效果。 本设计任务 毕业设计的主要任务主要有： 1、拟定传动方案； 2、对减速器进行设计计算； 3、绘制搅拌机装配部件装配总图一份和组要零件图六份； 4、按指定格式和要求撰写毕业设计计算说明书。 业设计的目的 毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节，通过毕业设计能达到以下目的 ： 图 轴” 搅拌机叶片形式 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 （ 1）巩固、熟悉并综合运用所学的知识； （ 2）培养理论联系实际的学风； （ 3）熟悉进行机械设计的一般步骤和常 见问题，掌握机械设计的一般技巧 ； （ 4）学会查阅运用技术资料；初步掌握对专业范围内的生产技术问题进行研究的能力。 题研究背景及意义 题研究背景 随着 市场经济 的不断发展， 同时 国家加快城市建设 、场所设施 建设 、 高铁事业等全面展开 ，并伴随着 一大批国家建设项目 的启动 ，国内对无轴搅拌 机 的需求量 越来越多 。这为无轴搅拌行业 提高 了 发展的进程 。商品混凝土的大力推广和工程建设施工的高效益化 、 高质量化、高效率化，从 实际 上推动了无轴搅质量 ，此外， 搅拌设备 的 使用性能 和研发 方面得到 迅速提高和发展。 同时 ，从市场 需求看，随着高速公路 建设的普及 和高速铁路建设的启动 ，施工质量 被用户 要求 的 越来越高，一些传统搅拌设备已无法满足越来越高的施工要求。 题研究意义 本课题通过理论分析，针对无轴搅拌机主要参数进行理论分析；确定搅拌机主要参数，完成课题研究内容，为无轴搅拌机的设计提供参考。重点需要解决的问题是搅拌机中螺旋叶片的设计。利用 成各部分设计，并在此基础上完成二维工程图的设计。要求图样绘制及标识符合国家标准。图面布局和比例合理、图线清晰、表达正确。 通过这次毕业设计，希望对自己未来的事业和 工作有所帮助，并提高自己各方面的能力，为以后的发展打下坚实的基础。由于本人水平有限，经验不足，设计过程当中存在许多不足之处，希望各位老师给予指教，一定虚心改正以期有更大的提高，在此致谢 ！ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 2 传动方案及电动机的选择 动方案的选择 机器通常是由原电机，传动系统和工作机三部分所组成。 传动系统是将原动机的运动和 动力进行传递与分配的作用，可见，传动系统是机器的重要组成部分。传动系统的质量与成本在整台机器中占有很大比重。因此，在机器中传动系统设计的好坏，对整部机器的性能、成本以及 整体尺寸的影响都是很大的。所以合理地设计传动系统是机械设计工作地一重要组成部分。 合理的传动方案首先应满足工作机的性能要求，其次是满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护方便、工艺性和经济性好等要求。很显然，要同时满足这些要求肯定比较困难的，因此，要通过分析和比较多种传动方案，选择其中最能满足众多要求的合理传动方案，作为最终确定的传动方案。 为此，我们设计了如下三种传动方案，分别如图 示。下面进行分析和比较： 图 动方案图 方案（ b） 方案（ c） 方案（ a） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 在图 案（ a）中采用两级 圆锥 圆柱齿轮减速器，这种方案结构尺寸小、传动效率高，适合于较差环境下长期工作 ； 方案（ b）采用 V 带轮传动和一级闭式齿轮传动，这种方案外廓尺寸较大，有减震和过载保护作用， V 带传动部适合恶劣的工作环境 ； 方案（ c）采用一级闭式齿轮传动和一级开式齿轮传动，成本较低，但使用寿命较短，也不适合于较差的工作环境。以上三种方案虽然都能满足搅拌机传动系统的要求，但结构尺寸，性能指标，经济性能等方面均有较大差异。结合搅拌机的各种性能要求及工作环境，最后确认（ b）方案为最终方案。 动机选择 Y 系列三相交流异步电动机由于 其有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，故其应用最广，本传动方案的点击也选用 Y 系列电动机。 电动机的功率选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影响，电动机功率的确定组要与其载荷大小、工作时间长短、发热多少有关，对于长期连续工作，载荷较稳定的机械，根据电动机所需的功率 选择，而不必校验电动机的发热和启动力矩。选择时应使电动机的额定功率稍大于电动机所需功率。 由厂方提供的数据和查阅相关手册，选择电动机为 拌轴转速 50r/200电动机有关技术数据及相应总传动比如下表 表 机技术参数 电动机型号 额定功率（ 同步转速r/载转速r/传动比 5 750 730 200电动机：中心高： H=200伸出部分用于装带轮轴段的直径和长度为： D=55E=110槽尺寸 : 宽度 F=16度 l=6买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 3 传动比的计算与分配 算总传动比 根据电动机的满载转速下式计算机械传动系统的总传动比i ： 另一方面：由机械设计课程可知，机械传动系统的总传动系统的总传动比 i 应等于各级传动比的连乘积 即： 21（ 动比的分配 在设计多级传动的传动系统时，分配传动比是设计中的一个重要问题。传动比分配得不合理，会造成结构尺寸大，相互不协调，成本高，制造和安装不方便等。为此，根据机械手册中的推荐值，选取带传动的传动比1 ， 故锥齿轮传动的传动比： 2 1 i （ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 4 传动运动参数的计算 从电机到工作轴间共有一幅带轮，两根轴，分别为轴 轴 级转速 令小带轮的转速为 转速为轴 转速为 0mI nn i（ 式中：电机的满载转速（ r/ 0i电机轴至小带轮的传动比 0i=1 30 m 01 m 22 I 级的输入功率 令小带轮的输入功率为 输入功率为 输入功率为（ 式中：电动机实际输出功率 01电动机轴与小带轮间的传动效率。01=1 502 V 带传动效率 02=5 3 其中：2103 式中：1滚动轴承传递效率 1=锥齿轮传动的效率 2= 7 级精度） 级转矩 0 0 1 i （ 式中：电动机轴的输出转矩： 159 5 5 0 9 5 5 0 1 9 6 . 2 3730dd n 6 同理可得： 5 1032 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 5 V 带轮传动的设计计算 计准则 带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏 。 因此，带轮传动的设计准则为：在保证带轮传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。 始数据及设计内容 始数据： 传递的功率 P=15速 ：1 7 3 0 / m 1 6 2 2 . 2 2 / m i 设计内容： 确定带的截型、长度、根数、传动中心距、带轮基准直径及结构尺寸等。 计步骤和方法 定计算功率，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的，即： （ 式中： 计算功率，单位为 传递的额定功率，单位为 K工作情况系数 由新编机械设计手册（以下简称手册）表 7得15 择带型 根据手册图 7择带型为：普通 V 带 B 型。 定带轮的基准直径 1d 和 21）初选小带轮的基准直径1 带截型，参考手册表 7 7取1 为了提高 V 带的寿命，宜选取较大的直径，取： d 1401 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 2）验算带轮的速
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