机械毕业设计（论文）-饲料自动混合搅拌机设计（全套图纸）.pdf

毕业论文（设计）毕业论文（设计） 设设 计计 题题 目目: 饲料自动混合搅拌机饲料自动混合搅拌机 院院 系系 名名 称称: 机电工程学院机电工程学院 专专 业业 班班 级级: 机械机械 10-1 学学 生生 姓姓 名名: 导导 师师 姓姓 名名: 完完 成成 时时 间间: 2014 年年 月月 日日 i 【摘摘 要要】：本产品主要针对饲料的搅拌而设计。根据产品的主要搅拌对象与其 内部结构命名为块状物质立式搅拌棒饲料自动混合搅拌机。 文章首先介绍了饲料 的现状及一些相关内容， 然后说明饲料自动混合搅拌机的发展史以及目前国内现 状和未来的发展方向，并根据产品的性能等要求，说明产品的设计方案由来。在 饲料自动混合搅拌机的设计过程中，对主要的部件进行了详细的设计，并根据饲 料自动混合搅拌机的性能确定了 v 带、齿轮、电机、轴的具体参数。再根据这些 参数绘制出了饲料自动混合搅拌机的装配图， 同时论文对其他的部件也进行了说 明，如：进料口、搅拌棒等。此产品的主要优点在于物料搅拌均匀，能耗低等。 详细信息请参考本文。 【关键词关键词】：块状物质 饲料自动混合搅拌机 搅拌棒 结构设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 i abstract: this product mainly for feed and mixing design. according to the products main stirring object and its internal structure named clumps of vertical mixing rod mixer. this paper firstly introduces the present situation of feed and some related content, then explains the development history and the current status of the mixer and the future direction of development, and according to the product performance requirements, the design scheme of product origin. in the design process of mixer, the main part of the detailed design, and to determine the specific parameters of the v belt, gear, electric motor, shaft according to the performance of mixer. then according to the parameter drawing assembly drawing mixer, the other parts are also described, such as: inlet, a stirring bar. the main advantage of this product is uniform mixing of materials, low energy consumption. keyword: rod structure design of bulk material mixer i 目 录 绪论 1 1 设计概述 2 1.1 传动方案的选择 . 2 1.1.1 链传动 2 1.1.2 齿轮传动 . 2 1.1.3 蜗杆传动 2 1.1.4 带传动 2 1.2 饲料自动混合搅拌机类型及特点 . 3 1.3 立式和卧式饲料自动混合搅拌机性能比较 4 1.4 饲料自动混合搅拌机的发展方向 5 1.5 本次设计思路 . 7 2 饲料自动混合搅拌机的理论与要求 8 2.2 饲料自动混合搅拌机的结构设计 8 2.3 饲料自动混合搅拌机的工作原理 9 3 饲料自动混合搅拌机的设计（这部分传动件的计算数据能不能解释下，我们老师重点要求 这部分，谢谢。亲） 10 3.1 电机 . 11 3.2 传动装置设计 . 13 3.2.1 动力学和运动学计算 13 3.2.2 带传动设计计算 （这个转矩怎么来的啊） 14 六、v 带设计传动零件的设计 . 14 3.2.3 齿轮结构与传动的设计计算 18 3.2.4 轴的初步计算 22 3.2.5 初选联轴器和轴承 27 3.3 饲料自动混合搅拌机的主体设计 27 3.3.1 中心轴及搅拌棒 28 3.3.2 筒体 . 28 3.3.3 进料口和出料口 29 3.3.4 搅拌棒 . 30 3.3.5 旋转挡板 . 30 4 机体的设计 32 4.1 对机架结构的基本要求 32 4.2 机架的结构 33 4.3 横梁设计 35 4.4 机架的基本尺寸的确定. 35 4.5 架子材料的选择确定. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.6 主要梁的强度校核. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总 结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1 绪论 随着中国经济的持续快速发展，人民生活质量的提高，生产和畜产品消费量 也相应增加；同时，国家也越来越重视现代农业和增加投资建设，迫使塑料饲料 和其他农产品加工机械的需求增加。 目前，奶牛养殖生产集约化，现代化水平的不断提高，饲养规模不断扩大， 饲料加工设备的乳品业的要求越来越高。然而，在这一阶段，我国大部分地区中 小企业仍采用传统的饲料混合器，混合器老，设备陈旧，技术落后，生产水平很 低，显然不能满足现代市场竞争 近年来，在一系列国家发展的带动下，当前的自动送料机产业是历史上最好 的时期，一般认为，在五年的持续快速增长中，出现了蓬勃发展的生产和销售的 喜人形式。同时，2007 年以来国家继续增加补贴购买农产品，并鼓励地方科研 单位与企业合作研发新产品， 企业的收入将增加， 减轻企业负担， 减少企业开支。 这些因素将使饲料搅拌机和其他农产品加工机械有较大幅度的增长。 近 10 年来, 随着饲料添加剂工业和成套饲料加工设备的发展, 对混合机的 要求越来越高。一般说来,要求混合精度高(混合变异系数 cv 为 5% )、混合速度 快、能耗低、粉尘密封性好、装载系数大、出料干净、噪音小、操作容易、运转 平稳、 清洗维修方便和使用寿命长, 以及对不同物性混合料有较好的适应性和混 合后的制剂不产生离析分层现象, 对某些混合料还要求不产生混合过热等。 为了适应混合要求, 饲料加工中使用的混合机型多样。 按不同分类观点划分, 有单轴结构与双轴结构, 有立式与卧式, 有分批式与连续式, 有锥形、 v 形或圆 筒形, 有搅拌式与无搅拌式。 另外, 还可划分为两大类: 一是容器回转型, 如滚 筒型、v 型、双圆锥型、正立方型或 s 型; 二是容器固定型, 如卧式螺带型、 立式螺带型、行星型、犁刀型、锥式螺带型和无重力型。 这些类型的混合机各有各的特点及其适用范围,混合速度有快有慢, 混合精 度有高有低。其中, 双轴浆叶式、螺带式、螺带和浆叶组合式混合机、双螺带混 合机等机型是近年来普遍选用的机型。 基于混合机性能和价值等各方面的考虑, 卧式混合机的性能条件和要求为: 混合均匀度高( cv 可达 3% ) , 速度快; 装填量可变范围大; 出料采用底卸大 开门结构, 排料迅速、 无残留; 出料门密封可靠, 无漏料现象; 出料可采用气动 和电动两种形式; 混合过程温和, 不会产生偏析, 不会破坏物料的原始物状态; 在同一混合机内能混合不同批量物料, 占用空间少, 易与电子秤实现连锁控制; 可用于全价料、补充料和预混料的生产。该类混合机已是一般饲料厂选用混合机 的理想目标。 2 1 设计概述 1.1 传动方案的选择 1.1.1 链传动 1)优点: 没有滑动, 传动尺寸比较紧凑, 张紧力小, 传动效率高。 2)缺点: 瞬时速度不均匀, 只能用于平行间的传动, 不宜在载荷很大和急 促反向的传动中应用, 工作时有噪音, 制造费用较高。 3)适用范围: 适用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油和化工等各种机 械的动力传动。 1.1.2 齿轮传动 1)优点: 工作可靠, 使用寿命长, 瞬时传动比为常数, 传动效率高, 结构 紧凑, 功率和速度的适用范围十分广泛。 2)缺点: 齿轮制造需用专用机床和设备, 成本较高, 精度低时振动和噪音 较大, 不宜用于轴间距离大的传动。 3)适用范围: 适用于各类机械。 1.1.3 蜗杆传动 1)优点: 结构紧凑、 工作平稳、 无噪音、 冲击振动小, 有很大的单级传动比。 2)缺点: 效率低, 价格昂贵。 3)适用范围: 广泛用于机床、机车、仪器、冶金机械以及其它机械制造部门 中。 1.1.4 带传动 1)优点: 能缓和载荷冲击, 运行平稳, 无噪音, 制造安装精度低, 过载时 带轮上的带打滑, 防止其他零件的损坏。 2)缺点: 有弹性滑动和打滑, 使效率降低, 且不能保持准确的传动比, 带 的寿命短。 3)适用范围: 应用范围十分广泛, 可用于各类传动中。通过对各传动(链传 动、齿轮传动、蜗杆传动、带传动等)的优缺点及适用范围的比较, 以及对各传 3 动的适用性和经济性的比较, 选择比较适合该混合机的带传动。 1.2 饲料自动混合搅拌机类型及特点 （1）卧式饲料自动混合搅拌机结构原理及特点 tmr卧式饲料自动混合搅拌机核心部件一般由2 根或3根水平且平行布置的 搅龙和搅龙仓构成，根据需要还可以配备自动取料装置。卧式搅龙饲料搅拌仓如 图1-1，主搅龙转叶上配置有特殊圆刀和长圆刀如图1-2，主搅龙设有3段不同形 状的搅拌叶片。 第一段是送料段， 第二段是混合段， 多个叶片按螺旋线间隔排列， 第三段为物料出口段，叶片较宽。另外，在主搅龙混合段叶片上装有动力刀片， 转动中与箱体侧面定刀片对物料产生剪切和揉搓作用。 物料按配方称质，从底部或上部进入箱内，靠重力落入箱底。启动主搅龙旋 转，搅龙的第一段将物料向前推进到第二段，速度有所减缓，增加了横向搅拌混 合作用， 在动、 定刀片的共同作用下， 切割搅拌物料。 物料继续向前进入第三段， 物料向前、向上堆积进入副搅龙工作区，副搅龙为左旋，由物料由前向后输送， 在重力作用下，物料再次进入主搅龙工作区，进行再次推进、搅拌、并逐渐向后 移动至混合均匀。 其优点是搅拌时间短，尤其适合比重差异较大、较松散、含水率相对较低的 物料混合；另外，卧式tmr 混合搅拌设备外形通常较窄、较低，通过性好，也易 于装料。其缺点是在处理、切割大草捆时不如立式饲料自动混合搅拌机快速，且 搅龙容易磨损；容积相同的情况下，卧式饲料自动混合搅拌机的配套动力一般大 于立式饲料自动混合搅拌机1。 图 1- 1 搅龙仓结构图 图 1- 2 主搅龙 4 （2）立式饲料自动混合搅拌机结构原理及特点 立式tmr饲料饲料自动混合搅拌机核心部件主要由料箱、底板、螺旋套筒、 锥形螺旋叶片和刀片组成。螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋 套筒旋转。其结构如图1-3示。 混合时饲料以先粗后精的加料顺序，按照干草、青贮、糟渣类、精料顺序加 入，边加料边混合，其混合过程包含多种混合形式。立式tmr饲料自动混合搅拌 机的螺旋搅龙呈锥形，通常由2 3片螺旋叶片焊接在螺旋套筒上组成，其底部 叶片直径与料箱直径几乎相等。搅龙推动饲料转动23圈，可将饲料从底部推至 顶部，由于搅龙的锥形结构，物料在上升过程中，叶片承载面积逐渐减小，而料 箱顶部的空间很宽大，使得一部分物料被推至顶部下落到料箱底部，而另一部分 在上升过程中就向周围抛洒， 落至料箱底部。 随着搅龙的旋转， 物料不断被翻运， 形成强烈的对流混合。由于搅龙周围也填满了物料，所以物料在随搅龙旋转和上 升的过程中，与周围物料摩擦形成剪切面，物料在升运过程中与周围物料发生剪 切混合。物料在随搅龙旋转的过程中，当到达某一转速时，由于离心力的作用使 物料沿螺旋套筒径向方向具有一分速度，受周围物料的阻碍，而与周围物料发生 扩散混合。以上三种混合方式是立式tmr饲料自动混合搅拌机物料混合的主要形 式。为了在混合时能够处理长草，通常在螺旋搅龙上安装有动刀片，为了提高切 割作用，还可在料箱上装有长度可调的定刀。饲料在搅龙、切刀的综合作用下不 断的被剪切、揉搓、搅拌作用下快速混合均匀。 其优点是可以迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长(一般 20min/批左右)，比较适合含水率相对较高、粘附性好的物料混合。立式饲料自 动混合搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料时排料干净，不留余 料1。 1.3 立式和卧式饲料自动混合搅拌机性能比较 下面我们分别从价格、搅拌效果、搅拌时间、结构特点等方面对卧式和立式 饲料自动混合搅拌机进行比较 ，见表1.1。 表1.1 卧式、立式饲料自动混合搅拌机性能比较 5 机型性能指标 卧式饲料自动混合搅拌机 立式饲料自动混合搅拌机 相同容积的tmr饲料自 动混合搅拌机价格 较高 较低 搅拌均匀程度 相同 相同 每批次搅拌时间 约为1215分钟 约为1520分钟 饲料处理能力 整捆草料或大块青贮甚至会堆 积在绞龙上方 能够处理整捆草料 饲料装载 相对容易 相对较难 结构特点 卧式机型需要链条传动，加工 过程中负荷很大，链条寿命短， 需要不断更换 立式机型的每根绞龙只有一个 驱动齿轮箱，结构简单，可靠性高 相同容积饲料自动混合 搅拌机消耗动力 大 小 可靠性 卧式机型因其绞龙过长，饲料 横压在绞龙上，绞龙和绞龙轴承 容易变形或开焊，加大了维护成 本 立式机型因其结构简单， 故而故 障率低，可靠性高 损耗性 容易损耗 不易损耗 卸料 困难 方便 目前在欧美市场销售的饲料自动混合搅拌机中，有 7080是立式机 型。立式绞龙呈锥形，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等，绞龙推动饲料 转动 2 至 3 圈，就可将饲料从底部推至顶部，而料箱顶部的空间很宽大，被 推至顶部的饲料落回底部， 从而不断循环切割、 搅拌。 它不仅能处理大草捆， 而且可以胜任所有饲料配方，容积可以达到很大，最大可达 45m。 1.4 饲料自动混合搅拌机的发展方向 未来饲料原料或材料总的发展趋势是高纯、超细和功能化。以高纯超细饲料 深加工原料为龙头，综合开发利用各种非金属矿产。虽然可以通过化学合成法制 6 备高纯超细粉体，但成本过高，至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要 手段仍然是机械搅拌方式， 用机械方式制取超细粉体所依赖的超细搅拌与分级技 术的难度不断增大，其研究深度永无止境。超细搅拌技术是多方面技术的综合， 其发展也有赖于相关技术的进步，如高硬高韧耐磨构件的加工、高速轴承、亚微 米级颗粒粒度分布测定等。因此，超细搅拌技术的发展应集中在以下几个方面： （1） 开发与超细搅拌设备相配套的精细分级设备及其它配备设备。 超细搅拌与 分级设备相结合的闭路工艺，可以提高生产效率，降低能耗，保证合格产 品粒度。 可以说， 大处理量、 高精度分级设备是超细搅拌技术发展的关键。 要更多地从整个工艺系统的角度来进行研究与开发， 在现有搅拌设备的基 础上改进、配套和完善分级设备、产品输送设备等其它辅助工艺设备。 （2） 提高效率，降低能耗，不断提高和改进超细搅拌设备。超细搅拌技术的关 键是设备，因此，首先要开发新型超细搅拌设备及其相应的分级设备，后 者似乎更为迫切。助磨剂和表面活性分散剂将应用于超细搅拌工艺中。 （3） 设备与工艺研究开发一体化。 超细搅拌与分级设备必须适应具体物料特性 和产品指标，规格型号多样化，而不存在对任何物料都是万能的超细搅拌 与分级设备。 （4） 开发多功能超细搅拌和表面改性设备。如将超细搅拌和干燥等工序结合、 超细搅拌与表面改性相结合、机械力化学原理与超细搅拌技术相结合，可 以扩大超细搅拌技术的应用范围。借助于表面包覆、固态互溶现象，可制 备一些具有独特性能的新材料。 （5） 开发研究与超细搅拌技术相关粒度检测和控制技术。 超细搅拌的粒度检测 和控制技术是实现超细粉体工业化连续生产的重要条件之一。 粒度测试仪 器和测定的控制技术，是与超细搅拌技术密切相关的，必须与这些领域的 专家联合攻关。 现代工程技术将需要越来越多的高纯超细粉体,超细搅拌技术在高新技术研究开 发中将起着越来越重要的作用。 在未来相当长的时间内仍将以机械搅拌方式为主， 多种搅拌设备和搅拌工艺同时 发展， 产品功能多和产品品种多这一特点决定了饲料搅拌加工技术和设备的多样 性发展。 7 1.5 本次设计思路 由于搅拌技术及其设备的应用广泛，所涉及的领域有化工、建材、电子、医 药、农业、造纸等，被搅拌的物料也是多种多样，再加上现代高新技术的发展对 材料的深加工提出的要求越来越高，如粒度为均匀化、品质高纯度、粉体形状的 特护要求等等，这些因素都促使超细搅拌技术及其设备向跟高更远的方向发展。 虽然各个领域的超细搅拌设备个不一样，但其设计思路主要围绕以下几点： 1)原理上考虑提高有效搅拌能，大多采用冲击、剪切、摩擦等力的综合作用 进行超细搅拌； 2)结构采用超细搅拌一分级一体型式， 利用高效气流分级装置不仅可以提高 其微细化粒度，而且可以实现粒度分布均匀化或特定化； 3)搅拌产品流动性好、纯度高。 8 2 饲料自动混合搅拌机的理论与要求 2.2 饲料自动混合搅拌机的结构设计 本次设计的是立式搅拌棒饲料自动混合搅拌机。 立式机械冲击饲料自动混合搅拌 机的转子驱动轴竖直设置，在驱动轴上有不同梯度的搅拌棒回转进行物料的搅 拌。 机械冲击饲料自动混合搅拌机有立式和卧式之分， 结构分别如图 21 （a） 、 （b）所示 （a）卧式饲料自动混合搅拌机 （b）立式饲料自动混合搅拌 机 图 21 饲料自动混合搅拌机示意图 从图中可以看出，立式结构在空间利用率、饲料自动混合搅拌机的安装稳定 性等方面都具有明显的优势。另外，从实践中可知，立式结构的饲料自动混合搅 拌机， 物料从进料口进入搅拌室进行搅拌再从出料口出物料，这一过程中物料受 重力的作用，可以更方便的搅拌和排出物料，因而搅拌充分且效率高，粒度要求 容易满足；还由于其轴是竖直安装，因而其轴承及其它密封装置所受的纵向力要 小，使用寿命要长。因此本人选取立式饲料自动混合搅拌机，其图如下 9 图 22 立式饲料自动混合搅拌机结构示意图 16 1电机 2变速器 3小带轮 4大带轮 5筛网 6中心轴 7搅拌棒 8旋转挡盘 9轴承 10轴承盖 2.3 饲料自动混合搅拌机的工作原理 破碎理论是解决物料搅拌与能量消耗关系的理论基础， 探索物料搅拌状态与 能量消耗之间的内在联系，对指导制造更有利于搅拌、更节能的搅拌设备，对降 低能耗、节约能源有重要的理论研究价值和重大的现实意义。自 19 世纪，提出 了破碎理论的新概念以来，到上个世纪 80 年代加巴洛夫从结构化学的角度研究 了搅拌能耗问题。破碎理论经过 100 多年的发展与完善，在搅拌领域起着重要的 指导作用。但这些理论都在一定程度上存在不足及其局限性，从实际使用出发， 三大搅拌理论都有各自的适用范围，具有一定的片面性。随着科学技术的发展， 现有的理论落后于实践，传统破碎理论的缺陷与不足日显突出，在许多领域已不 能起到指导作用。为此，寻求更合理、更准确、更能反映实际搅拌状态的破碎理 论已迫在眉睫。物料变形、破碎过程十分复杂、它不是一个孤立系统，而是一个 10 与外界有物质和能量交换的开放系统， 也是一个由稳态一渐变一突变的螺旋式演 变过程，同时伴随声、热等能量的耗散。要完整建立系统，建立物料搅拌功耗方 程，需要多学科的理论做基础，在多学科交叉融合的前提下，来建立功耗方程才 可能更完善和全面，才能揭示物料搅拌这一复杂系统的内在演变机理。 立式饲料自动混合搅拌机采用多口进料， 增大了物料进入搅拌室的第一次打 击面，喂料轮将物料均匀分散地送至搅拌室进料口，从而使搅拌过程均匀自如。 转子为水平状态下旋转工作，转子周围 360 度范围及下方均为筛板，因而筛选面 积大。进料装置无需配备吸风系统，这样即节省了这部份电耗，又解决了由于吸 风系统故障而产生的搅拌效率低下的问题。 但当筛网孔小于 4mm 时应考虑采用吸 风装置。因为温度较低时容易产生粉尘，出料口采用吸风装置，搅拌效率会有所 提高。 立式饲料自动混合搅拌机可配变频器以实现喂料量的自动调控，使主电机 始终保持在额定负荷状态下工作，以获得最经济加工手段。与卧式饲料自动混合 搅拌机相比，立式饲料自动混合搅拌机的重力作用比较明显，物料从搅拌室顶部 进入进料口时，其运动轨迹正好与旋转的搅拌棒的运动轨迹垂直相交，加上有多 个进料口同时进料，因而物料击中率较高。由于转子上下层存在长短差异，在上 层由较短的搅拌棒末端和筛网之间形成的预搅拌区内， 大部分物料就得到了搅拌 或半搅拌，搅拌合格的物料迅速通过周围 360 范围的筛孔排出搅拌室。半搅拌或 未搅拌的物料继续下落，落入转子下层的主搅拌区，于下层搅拌棒对物料继续施 加冲击力外，还入得研磨力等联合作用，以使物料得到进一步的搅拌。 3 饲料自动混合搅拌机的设计（这部分传动件的计算数据能不能 解释下，我们老师重点要求这部分，谢谢。亲） 本文第二章已经为饲料自动混合搅拌机的结构进行了初步的设计。现在我 们将对饲料自动混合搅拌机的各组成零部件进行详细的设计，其中包括电机的 选择，传动装置的设计及搅拌执行机构的设计计算。 本次设计主要是搅拌和筛选饲料，达到所需的粒度要求来进行更好的利 用。 已知混合容量：5m； 最大负荷（25km/h） ：5000kg 11 3.1 电机 传动效率： 4 2 321 = =0.9997 . 0 99 . 0 96 . 0 2 =0.90 联轴器传动效率ll99 . 0 1 = 带传动效率vll96 . 0 2 = 一对滚动轴承传动效率ll99 . 0 3 = 一对圆柱齿轮传动效率ll97 . 0 4 = 饲料自动混合搅拌机的转子转速为 6 /6 60 /min360 /minnr srr= = 选电机时，令最大物料质量 m=5000kg，在 5s 内饲料自动混合搅拌机从转速为 0 达到正常运转的转速 10n/s。现计算如下： 物料看做是均匀分布在搅拌中的，则其转动惯量 j=1/2mr=1/2*5000*0.3=3kg.m （这部分没看 懂） r 为圆筒半径 达到正常工作的转速 10n/s,物料所具有的能量为 e=1/2*j*=5916j ，t=2， 具体看百度链接。如果实在不会我也没办法。 /view/a8f86822aaea998fcc220e21.html 12 则平均功率 p=1183.2w， 由于传动总效率为=0.9，故电机所需功率为 p=1314w 所以，选取电机功率为 1.5 kw 其型号为：y90l4 其有关参数如下： 电动机满载转速 mn =1400r/min 额定功率 p=1.5kw 电动机伸出端直径 d=24mm 13 3.2 传动装置设计 3.2.1 动力学和运动学计算 总传动比及其分配 总传动比 g d n n i = 0 ( 3-1) 33. 2 600 1400 = d n 电机满载转速， g n 饲料自动混合搅拌机转子转速； 21 iii= (3-2) 查阅相关资料，取 i1=1.37 算得 i2=1.7 3 i=3.17 i1代表一对圆柱齿轮的传动比，i2代表 v 带传动的传动比； 代表末级传动比 3 i 各轴转速计算 1n = 1400r/min 2nmin/1021 37. 1 1400 r= 3n =min/600 7 . 1 1021 r= min189 17 . 3 600 4 rn= 轴的功率计算如下 kwpp49 . 1 99 . 0 5 . 1 1i = 额 = 额 ppiikw43 . 1 97 . 0 99 . 0 99 . 0 5 . 1 4 2 3 = kwppiii36 . 1 97 . 0 99 . 0 96 . 0 99 . 0 5 . 1 2 4 2 321 = 额 kwppiv30 . 1 97 . 0 99 . 0 96 . 0 99 . 0 99 . 0 5 . 1 2 4 2 3221 = 额 1 9550 10.16() i i p tn m n = 9550 13.38() ii ii ii p tn m n = 14 9550 21.65() iii iii iii p tn m n = 9550 65.69() iv iv iv p tn m n = 各轴转速、转矩、功率列表如下： 轴号 功率（kw） 转速 n(r/min) 转矩t(n.m) i 1.49 1400 10.16 ii 1.43 1021 13.38 iii 1.36 600 21.65 iv 1.30 189 65.69 3.2.2 带传动设计计算 （这个转矩怎么来的啊） 带输出的转速为带输出的转速为 600r/min 六、六、v 带设计传动零件的设计带设计传动零件的设计 （1）计算设计功率）计算设计功率 pd edad pkp = 表表 4 工作情况系数 a k 工作机 原动机 类 类 一天工作时间/h 10 10 载荷 平稳 液体搅拌机；离心式水泵；通风 机和鼓风机（7.5kw） ；离心 式压缩机；轻型运输机 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 载荷 变动小 带式运输机（运送砂石、谷物） ， 通风机（ 7.5kw ） ；发电机； 旋转式水泵；金属切削机床；剪 床；压力机；印刷机；振动筛 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 载荷 变动较大 螺旋式运输机；斗式上料机；往 复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉 机；锯木机和木工机械；纺织机 械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 载荷 变动很大 破碎机（旋转式、颚式等） ；球 磨机； 棒磨机； 起重机； 挖掘机； 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 15 橡胶辊压机 根据 v 带的载荷平稳，两班工作制（16 小时） ，查机械基础p296表表 4， 取 ka1.1。即1.2 1.51.8kw daed pk pkw= （2）选择带型）选择带型 普通 v 带的带型根据传动的设计功率 pd 和小带轮的转速 n1 按机械基础p297 图 1311 选取。 根据算出的 pd1.8kw 及小带轮转速 n11400r/min ，查图得：d d=80100 可知应选 取 a 型 v 带。 （3）确定带轮的基准直径并验证带速）确定带轮的基准直径并验证带速 由机械基础p298表 137 查得，小带轮基准直径为 80100mm 则取 dd1= 80mm ddmin.=75 mm（dd1根据 p295表 13- 4 查得） 表表 3. v带带轮最小基准直径 mind d 槽型 y z a b c d e mind d 20 50 75 125 200 355 500 2 12 1 2.4,=80 2.4=192mm d d d d id d =所以 由机械基础p295表 13- 4 查“v 带轮的基准直径” ，得 2d d=200mm 误差验算传动比： 16 2 1 200 =2.43 (1)80 (12%) d d d i d = 误 （为弹性滑动 率） 误差 1 1 2.432.4 100%100%1.234%5% 2.4 ii i i = 误 符合要求 带速 1 80 1400 v=8.44/ 60 100060 1000 d d n m s = 满足 5m/s300mm，所以宜选用 e 型轮辐式带轮。 总之，小带轮选 h 型孔板式结构，大带轮选择 e 型轮辐式结构。 带轮的材料：选用灰铸铁，ht200。 （7）确定带的张紧装置）确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 （8）计算压轴力）计算压轴力 由 机械基础 p303表1312查得， a型带的初拉力f083.12n， 上面已得到 1 a=153.14o， z=4，则 1 a153.14 2sin=2 3 83.12 sinn=494.75n 22 o o fzf = 18 齿轮部分的公式表什么的来自教材，我会齿轮部分的公式表什么的来自教材，我会 附加给你的。附加给你的。 3.2.3 齿轮结构与传动的设计计算 本设计采用的是圆柱齿轮 1.齿轮结构尺寸： 小齿轮采用齿轮轴结构 大齿轮采用锻造结构 12，其结构尺寸如下： 轮毂直径 1 d=37mm 轮毂长度1.5d lb 取 l=49mm 2.选择齿轮材料 小齿轮 45#钢 调质 hb =260hb 大齿轮 45#钢 调质 hb =240hb 3.初步计算 齿宽系数 d ：由教材机械设计 （邱宣怀编第五版，下同） 表 1213 取 d =1.0 转矩 1 t =9.55*10 6*p/ 1 n *=9986.3n/mm 接触疲劳极限 limh 由图 12.17c lim1h =720mpa lim2h =590mpa 初步计算接触应力 h ： mpah imh 6487209 . 09 . 0 1l1 = mpah imh 5315909 . 09 . 0 2l2 = 取 ad值：由表 12.16 取 ad=82 初步计算小轮直径 d1： 19 3 1 12 1 d dh tu da u + (3- 3) =()37 . 1 *531*85 . 0 /137 . 1 9* 2 . 9987*82 2 + =58mm 取 d1=60mm 初步估计齿宽 b = d 1 d =50mm 4.齿面接触疲劳强度计算 圆周速度v： v= 100060 11 nd (3- 4) =*60*1400/60*1000=4.4m/s 精度等级：由表 12.6 得 8 级精度 齿数 z 和模数 m 初选齿数 1 z =20， 2 z = 12 i z=20*1.37=27.7 1 z =20， 2 z =28 模数 m t m = 1 1 z d =3. 取 m=3 初选螺旋角 0 10= 33 . 4 10cos4 . 4cosm 0 = tn m 由表 12.3 n m=2.5mm cos1 使用系数 h ：由 12-9 a =1.8 动载荷系数 v :由 12.9 v =1.15 齿间载荷分配系数 h ：由图 12.10，先求 1 1 2 t t f d = = 60 2 .99872 =331.4n=331n （3- 7） 20 a k *ft/b=1.5*331/50=9.93n/mm100n/mm a = cos) 11 (2 . 388. 1 21 zz + （3- 8） =1.83 z= 0.89 （3- 9） 由此可得 h k=1.25 （3- 10） 由表 12- 11，齿向载荷分布子系数（装配时不作检验调整） h k =a+b+c*b （3- 11） = 1.17+0.16*0.85+0.61*51 =1.317 载荷系数 avhh kkkkkk =： (3- 12) =51.317 =3.41 弹性系数 e ：由表 12-12 节点区域系数 h ：由图 12.16 h =2.5 接触应力最小安全系数 hmin s：由表 12-14 hmin s=1.05 总工作时间（预期使用寿命 15 年，每年 300 个工作日，单班制，使用期限内 工作时间占 50%） t总=15*300*8*0.5=18000h 应力循环次数 nl 由表 12.15 估计 10 7n l10 9 指数 m=8.78 nl=60*1*1420*18000=1.54*10 9 原估计应力循环次数正确 接触寿命系数 n z ：由图 12.18 n1 =0.93 n2 =0.95 许用接触应力 h ： h1=531mpa (3- 15) h2=504.3mpa (3- 16) 验算接触应力： 21 () 1 2 1 21 heh kt u z z z bd u + = (3- 17) =306.8mpa h 计算证明接触疲劳强度合格，上面的选择合理。齿轮尺寸无需调整。 5.确定传动的主要尺寸 实际分度圆直径 d： d1=mz1=3*20=60mm d2=mz2=3*28=84mm 中心距 a=70.5 mm 齿宽 b=d*d1=0.85*60=51mm b1=60mm b2=51mm v=4.4588m/s z120 z228 mt=3 mn=3 ka1.5 kv1.15 a=1.6 h k=1.25 h k=1.317 h z =2.5 e z 189.8 z=0.89 1h =531mpa 2h =504.3mpa 6.齿根弯曲疲劳强度验算 h =306.8mpa a=70.5 重合度系数 y= 75 . 0 25 . 0 +=0.72 y=0.72 齿间载荷分配系数 kf 前面以求得 = f k= h k1.33 齿向载荷分配系数 f k 22 由图 12.14 7 . 7)33/(70/=hb ， f k=1.35 载荷系数 k k= ffua kkkk=1.5*1.15*1.33*1.35=3.097 齿形系数 f y 由图 12.21 得 yf1=2.8 yf2=2.58 应力修正系数 as y 由图 12.22 ysa=1.54 ysa2=1.6 弯曲疲劳极限 limf 由图 12.23c 得 1limf =600mpa 2limf f=450mpa 弯曲最小安全系数 minf s 由 12.14 minf s=1.25 应力循环次数 nl 由表 12.15，估计 10 6n l10 10 m=49.91 nl1=60r*n*th=60*1*1420*1800=1.54*10 9 n l1=1.54*10 9 nl2= nl1/i=1.124*10 9 弯曲寿命系数 yn 由图 12.24 yn1=0.9 yn2=0.91 尺寸系数 yx 由图 12.25 yx=1.0 许用弯曲应以f 1f = min 11lim f xnf s yy = 25 . 1 0 . 19 . 0600 =432.4mpa 2f = 25 . 1 0 . 191 . 0 450 min 22lim = f xnf s yy =327.5mpa 验算 yyyy mbd kt fafa n i f11 1 1 2 = =21.9mpa 1f 12ff = 故 2f 2f 传动无过载，故不作静强度校核。 3.2.4 轴的初步计算 材料：45#钢 调质处理 按许用切应力估算轴的直径 3 min n p cd (3- 33) 23 查表 16-2,取 c=112mm ii 轴: mmd in 50.11 1400 49 . 1 112 3 im = iii 轴 ：mmd53.12 1021 43 . 1 112 3 min = iv 轴 ： mmdiii38.17 359 36 . 1 113 3 min = 小齿轮分度圆半径 r=30mm，较小，故将其与轴作为一起，成为齿轮轴。 轴的结构设计及其按许用弯曲应力计算 （以 iii 为例） 作出 iii 轴的结构设计如图 31 图 3- 1 iii 轴结构示意图 按许用弯曲应力校核轴径 轴的材料选用 # 45 钢，调质处理，= b 650mpa，= s 360mpa （一）确定轴上各力作用点及支点跨距 由于选用的是单列圆柱滚子轴承，其负荷中心在其轴向宽度的中点位置，齿 轮的作用力按作用在轴上零件轮缘宽度的中点考虑，由前面的设计可得出： 左右轴承到齿轮中间面得距离 l1、l2分别为 l1=63.5mm l2=65.5mm （二）齿轮作用力计算 24 圆周力 t f =333n (3-34) 径向力 r f =tan* t f (3-35) =333*tan20 =120.6n 轴向力： fa=0 （=0） (3-36) （三）计算支承反力 水平支反力： 22 ff = =166.5n 垂直支反力： 11 ff =60.6n (3- 38) 轴受力如图 32： 图 32 iii 轴的受力示意图 （四）计算弯矩、绘制轴弯矩图 水平面受力如图 33： 25 图 33 iii 轴的水平受力图 图 34 iii 轴水平面得受力弯矩图 图 35 iii 轴垂直面受力图 图 36 iii 轴的垂直受力弯矩图 合成弯矩如图：合成弯矩 26 22 yx mmm+= mmnm=2 .10188 图 37 iii 轴的合成弯矩图 （六）画轴转矩图如图 图 38 iii 轴的转矩图 （七）许用应力 用插入法由表 16.3 查得： mpa b 5 .102 0 = mpa b .60 1 = 应力校正系数 1 0 60 102.5 b b = = 59 . 0 = （八）画当量弯矩图 当量转矩 t=0.59*9987.2 =5892.5n.mm 当量弯矩 在小齿轮中间截面处 (3- 39) 27 22 )( tmm+= (3- 40) m =11769.5nmm 图 39 iii 轴的当量弯矩图 （九）校核轴径 齿轮根圆直径 1 dd =- 2（ha+c）*m =60- 2*（1+0.25）*m =52.5mm d=12.52mm52.5mm (3- 41) 3.2.5 初选联轴器和轴承 联轴器 电动机的输出端与变速器的输入端之间采用弹性柱销联轴器联接，其型号 yl4 主要参数尺寸如下： 公称扭矩：mn n =160t 许用转速： 5600 /minnr= 轴承选择 轴轴颈选择圆锥滚子轴承 型号为 6306 轴轴颈选择圆锥滚子轴承 型号为 630614 3.3 饲料自动混合搅拌机的主体设计 此饲料自动混合搅拌机的工作部分主要集中在机体部分，机体外观是一个 圆形筒，其中包括中心轴、五根搅拌棒、旋转挡板、铁网笼、筛网、进料口、 28 出料口等，除此之外是支撑部分等等。 3.3.1 中心轴及搅拌棒 如图所示： 饲料自动混合搅拌机筒体 中心轴是一个阶梯形的，连接在其上的依次有带轮、上轴承、搅拌棒和下轴 承。基本上是采用键连接的方式，其中搅拌棒是通过焊接的方式进行固定。搅拌 棒的主要作用是对较粗的原料进行搅拌， 而达到一定要求的颗粒则通过旁边的筛 网进行过滤，较粗的颗粒掉在旋转挡板上，旋转挡板的作用使其向上流动，最终 被搅拌棒进行再次绞碎，直至达到要求的颗粒大小。 （旋转挡板上也有过滤孔， 使掉下的原料不至于堆积在最底层造成对挡板的损坏） 3.3.2 筒体 筒体的结构如下图所示。该结构由筒壁、盖板组成，上下盖板是以螺栓连接 在筒体上的，上盖板为 ht200 所铸，在筒体的选材上，考虑到成本的控制和性能 的要求，选用某地区产的 4269 的无缝钢管。搅拌筒的内腔安装有中心轴、搅 拌棒和旋转挡板。 29 筒体结构简图 3.3.3 进料口和出料口 1.进料口 进料口的结构如下图所示： 进料口结构示意图 进料口是由铁皮和肋板焊接成方形的一个漏斗形的进料口， 进料口倾斜的焊接在 筒体盖板上，以方便装料和进料。其中肋板能够增强进料口的强度，防止在装料 过程中由于原料重量过大使料斗产生变形。 2出料口 （1）上下盖板主要用于固定饲料自动混合搅拌机的中心轴，由滚动轴承和 端盖组成，其结构详见附图。 （2）支撑及出料口（如下图） 。主要由钢条和铁皮制成，其中支撑的重要部 30 件是四个支撑脚，采用钢条焊接在底盖上，它是承受饲料自动混合搅拌机的全部 重量。 在支撑脚的内圈则是由钢和铁皮制成的出料口，是焊接在支撑脚和底盖上 的。 图 314 支撑及出料装置结构示意图 3.3.4 搅拌棒 搅