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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘 要 我国是一个农业大国，有着丰富的生物质资源，大部分生物质原料在开发 利用前都需要进行碾碎加工处理， 粉碎碾碎技术在食品、 药品方面得到广泛应用。 本文根据传统碾碎技术的结构特点，设计了一款多功能碾碎机，该碾碎机主 要是用于对纸张、秸秆、粮食等材料不同规格碎粒的碾碎加工。 本文首先比较分析了碾碎机，确定了传动方案，通过 V 带传动及齿轮传动， 实现增速。 在碾碎机的可调方面， 采用伸缩咬合板， 由调节螺纹实现可调板伸缩。 然后，对 V 带传动，齿轮传动，转子及伸缩板进行了设计计算。 本文所设计的多功能碾碎机，具有以下特点： （1）对加工纸张、秸秆、粮食等各种材料加工的广泛适应性，对含水量较 大、纤维较长的粗塑料也应具有较好的适应性。 （2）粉碎程度应能够根据要求进行大范围调整，粉碎粒度应尽量均匀。 （3）结构简单、操作方便、不需要较大的技术要求。 （4）工作部件耐磨性好，减少更换次数。 （5）机型结构简单、尺寸紧凑、体积小、占地少、成本低、以适合广大工 业的生产。 关键词：V 带传动，齿轮传动，转子，伸缩板，碾碎机 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 Abstract China is a large agricultural country, is rich in biomass resources, most biomass materials need grinding processing in the development and utilization of, crushing crushing technology is widely used in food, medicine. According to the structural characteristics of the traditional grinding technology, a multifunctional crusher, the crusher is mainly used for grinding processing of paper, straw, grain and other materials of different size particles. This paper compares and analyzes the crusher, determine the transmission scheme, through the V belt drive and gear drive, realize the growth. In the aspect of crusher is adjustable, use telescopic splint, the adjustable telescopic adjusting screw. Then, the V belt drive, gear drive, the rotor and the expansion board to carry out the design and calculation. Multifunctional crusher is designed in this paper, with the following characteristics: (1) extensive adaptability to processing of paper, straw, grain and other materials processing, thick plastic on the higher water content, fiber length should also have good adaptability. (2) crushing degree should be able to perform a wide range of adjustment according to the requirements, particle size should be as uniform as possible. (3) has the advantages of simple structure, convenient operation, does not require a larger technology. (4) part of good wear resistance, reduce the number of replacement. (5) model has the advantages of simple structure, compact size, small size, less land occupation, low cost, suitable for industrial production. Keywords: V belt drive, gear drive, the rotor, the telescopic plate, crusher 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 目目 录录 摘 要 I Abstract II 第一章 绪论 . 1 1.1 课题背景及意义 . 1 1.2 我国粉碎机碾碎机技术现状 2 1.3 课题研究要求 4 第二章 传动方案拟定 . 5 2.1 设计要求及参数 5 2.2 多功能碾碎方案拟定 . 6 第三章 原动机选择及动力分配 . 8 3.1 动力选择 . 8 3.2 电动机功率确定 8 3.2.1 电动机选择的方法 8 3.2.1 电动机的选择 10 3.3 传动比的分配 . 11 第四章 带轮传动设计计算 . 13 4.1 带轮参数确定 . 13 4.2 带轮结构设计 . 14 第五章 齿轮传动设计 . 17 5.1 齿轮传动和动力设计 . 17 5.2 齿轮结构设计设计 . 22 第六章 结构设计 . 26 6.1 可调板设计 . 26 6.2 转子设计 . 27 6.2.1 转子锤片形状与质量 27 6.2.2 转子锤片选材与加工 . 28 6.3 机架设计 . 29 结论 31 参考文献. 32 致谢 34 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第一章 绪论 1.1 课题背景及意义 我国是一个农业大国，有着丰富的生物质资源，如：秸秆、粮食等。由于大 部分生物质原料在开发利用前都需要进行碾碎加工处理，以便作进一步加工利 用。 碾碎技术在食品、 药品方面得到广泛应用。食品超微碾碎技术的应用是食品 加工业的一种新尝试，美国、日本市售的果味凉茶、冻干水果碾、超低温速冻龟 鳖碾等都是应用超微碾碎技术加工而成的“超微碾碎食品可作为食品原料添加到 糕点、糖果、果冻、果酱、冰淇淋、酸奶等多种食品中，增加食品的营养，增进 食品的色香味，改善食品的品质，丰富食品的品种。鉴于超微碾食品的溶解性、 吸附性、分散性好，容易消化吸收，故可作为减肥食品、糖尿病人专用食品、中 老年食品、保健食品、强化食品和特殊营养食品。各行各业的碾碎工艺研究促进 碾碎机械机构学的发展。 当前大多数是使用传统的碾碎机对其进行加工； 而国外的加工机械也只是处 于初级阶段。虽然，目前市场上已经生产出几种立式和卧式无筛碾碎机，其中立 式无筛碾碎机有：AMC 型无筛碾碎机、ZPS 型微碾碎机和国产立式碾碎机；而卧 式无筛碾碎机有：日本生产的卧式多级微碾碎机、美国生产的卧式单级微碾碎机 和卧式无筛双转子锤片碾碎机。这些碾碎机虽有生产率高、能耗低、调节操作方 便等优点，但由于各类型的碾碎机结构较为复杂，且采用多级电动机带动工作， 使得成本较高且为微碾碎， 中国工业化的超细碾碎与精细分级技术的发展及设备的制造始于 20 世纪 70 年代末和 80 年代初。迄今为止,中国超细碾碎技术与设备的发展大体上经历了 3 个阶段:从 80 年代初至 80 年代中期以引进国外技术和设备为主,期间国内的超细 碾碎技术、 设备制造和工艺刚刚起步,许多方面还基本上是空白;80 年代中期至 90 年代中期是引进国外技术、设备与国内仿制、开发同步进行的时期,我国的主要 超细碾碎和分级设备研发机构和制造厂商基本上是在这一阶段发展和形成的;90 年代中期以后,进入了自主开发和制造为主、引进为辅的阶段,期间建立的超细碾 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 体加工厂大多采用国产技术和设备。从 1995 年至今,我国超细碾碎与精细分级技 术及设备取得了明显的进展,具有自主知识产权或发明专利的超细碾碎技术和设 备的数量较前 10 年显著增加。这一进展主要体现在设备的处理能力、耐磨性、 工艺配套和自动控制等综合性能以及超细碾体的生产能力、产品质量、单位产品 能耗等方面。 食品、饲料、纸张工业上常用碾碎机有锤片式和盘片式。这两种碾碎机都是 靠锤片或盘片与物料冲击或碰撞来实现碾碎，存在锤片和盘片磨损问题，适合用 来处理硬度不太大的物料。这类碾碎机具有碾碎功率大，应用范围广，占地小， 易实现连续闭路碾碎。因此在市场上具有较高的占有率。 本课题根据目前市面上使用的碾碎机传统结构，利用机电、机械设计知识， 创新设计一种可根据碾碎需要和不同材料碾碎程度、 大范围自行调节碾碎精度的 碾碎机，实现纸张、秸秆、粮食等材料不同规格碎粒的碾碎。 由于这两种碾碎机适合于不同类型的物料，又具有各自的优点。对此，本设 计设计出一种适用范围广、价格便宜、性能优良、能被普通小型用户适用的多功 能碾碎机具有重要意义。 1.2 我国粉碎机碾碎机技术现状 中国工业化的超细粉碎与精细分级技术的发展及设备的制造始于 20 世纪 70 年代末和 80 年代初。迄今为止,中国超细粉碎技术与设备的发展大体上经历了 3 个阶段:从 80 年代初至 80 年代中期以引进国外技术和设备为主,期间国内的超细 粉碎技术、 设备制造和工艺刚刚起步,许多方面还基本上是空白;80 年代中期至 90 年代中期是引进国外技术、设备与国内仿制、开发同步进行的时期,我国的主要 超细粉碎和分级设备研发机构和制造厂商基本上是在这一阶段发展和形成的;90 年代中期以后,进入了自主开发和制造为主、引进为辅的阶段,期间建立的超细粉 体加工厂大多采用国产技术和设备。从 1995 年至今,我国超细粉碎与精细分级技 术及设备取得了明显的进展,具有自主知识产权或发明专利的超细粉碎技术和设 备的数量较前 10 年显著增加。这一进展主要体现在设备的处理能力、耐磨性、 工艺配套和自动控制等综合性能以及超细粉体的生产能力、产品质量、单位产品 能耗等方面。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 国内外对粉碎技术、碾碎技术展开的研究，主要集中在粉碎理论、物料环流 层、粉碎机设计理论和粉碎机性能影响因素几个方面。 1.在粉碎理论方面： 传统上学者一直认为物料进入粉碎室后受到锤片的正面冲击， 受冲击的物料 撞向齿板或筛片，然后反弹到锤片上，多次重复此过程。同时物料被旋转的锤片 和固定的筛片摩擦粉碎。 前西德的 Friedrich 教授利用高速摄影首次证实了物料 进入粉碎室后受到的是偏心冲击而不是传统上认为的正面冲击。 中国农机院通过实验得出了粉碎机比功率及粉碎物料的几何平均值之间的 关系；此外还得出粉碎机度电产量与筛孔直径的关系。 2. 物料环流层： 为了破坏环流层，近年来出现了水滴形粉碎机。水滴型粉碎机是将普通锤片 粉碎机的粉碎室从圆形变为了水滴形，这样既增大了粉碎室筛板的有效筛理面 积，又能破坏物料在粉碎室形成环流，有利于粉碎后物料排出粉碎室，粉碎效率 有所提高。另外水滴型粉碎机有主粉碎室和再粉碎室，物料在粉碎室内可形成二 次打击，同一台粉碎机就能实现粗、细、微细 3 种粉碎形式。但这种粉碎机体积 较大、制造复杂、成本较高，适合于综合性饲料厂使用。 粉碎室有圆形和水滴形之分，粉碎室为圆形时，容易形成环流层，不利于出 料，而粉碎室为水滴形时较易破坏环流层。内蒙古农业大学的刘文广、刘伟峰研 究使用异型筛（非圆形）破坏环流层、提高效率，原理与使用水滴形或椭圆形粉 碎室一样，但仍存在筛片磨损的问题。 3.粉碎机设计理论 孙红彬等研究了立式粉碎机的工作原理及结构， 对立式粉碎机的结构设计做 了阐述，包括喂料装置、下料叉管等。张乾能、宗力利用 UG NX 的三维建模功能， 建立粉碎机的三维模型。同时，用 UGNX 的模型分析和运动仿真模块，对粉碎机 进行分析，提高了设计的可靠性，并对锤片进行了有限元分析，找出了锤片的危 险截面。黄石市饲料公司的徐新武对饲料粉碎机的吸风系统进行设计与研究，通 过生产实践证明产量比原来提高 73%，粉碎机无灰尘外溢现象，排料口吸风罩运 转正常，粉碎机温度低，电机负荷小。 4.粉碎机性能影响因素 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 天津理工学院的董坚挺等建立了锤片式粉碎机转子组振动的力学模型及数 学模型,分析了其固有频率及在额定转速下的振幅与其它参数的关系,为锤片式 粉碎机在设计、制造、安装 3 个环节减少设备振动提供理论依据。 1.3 课题研究要求 该粉碎机主要是用于对纸张、秸秆、粮食等材料不同规格碎粒的碾碎加工， 对其具有以下要求: （1）对加工纸张、秸秆、粮食等的适应性广，对含水量较大、纤维较长的 粗塑料也应具有较好的适应性。 （2）粉碎程度应能够根据要求进行大范围调整，粉碎粒度应尽量均匀。 （3）配套动力合理能耗低。 （4）结构简单、操作方便、不需要较大的技术要求。 （5）工作部件耐磨性好，减少更换次数，以降低生产成本，提高经济效益。 （6）噪音低、粉尘少、以减少环境污染。 （7）机型结构简单、尺寸紧凑、体积小、占地少、成本低、以适合广大工 业的生产。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第二章 传动方案拟定 2.1 设计要求及参数 该粉碎机主要是用于对纸张、秸秆、粮食等材料不同规格碎粒的碾碎加工， 对其具有以下要求: 转子转速要求为 3200r/min（粉碎机一般 n 在 3000 转以上） 所设计的碾碎机机应满足以下几个方面产品要求： 1、 具有预定功能的要求 所设计制造的碾碎机必须实现预定的解决生产问 题的功能，这是机器设计的最基本出发点。为使所设计的机器具有预定功能，合 理选择机器的工作原理是最重要的。显然，预定实现的功能不同，设计的要求也 不同。 本碾碎机具有如下预设功能： （1）对加工纸张、秸秆、粮食等的适应性广，对含水量较大、纤维较长的 粗塑料也应具有较好的适应性。 （2）粉碎程度应能够根据要求进行大范围调整，粉碎粒度应尽量均匀。 （3）配套动力合理能耗低。 （4）结构简单、操作方便、不需要较大的技术要求。 （5）工作部件耐磨性好，减少更换次数，以降低生产成本，提高经济效益。 （6）噪音低、粉尘少、以减少环境污染。 （7）机型结构简单、尺寸紧凑、体积小、占地少、成本低、以适合广大工 业的生产。 2、经济性要求，机器的经济性是一个综合指标，在切片机的设计、制造、 使用、销售、维修、管理等各个环节均有所体现。总之，经济性要求就是在满足 功能要求的前提下使解救人质机的总费用最低。 3、安全性要求，在碾碎机的设计阶段就必须对机器的使用安全予以足够的 重视。特别是生产使用者的安全。因此，要采用各种各样的防护措施，使运行时 刀具不会与人体直接接触 4、可靠性要求，可靠性就是碾碎机在使用中性能的稳定性，它是碾碎机的 一个重要质量指标。可靠性水平越高，说明机器在使用过程中发生故障的概率越 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 小，能正常工作的时间就越长。 5、操作使用方便的要求，在设计碾碎机时必须注意操作时要轻便省力；操 作机构要适应人的生理条件；切片机的噪声要小；防止污染等，提高机器的使用 性能和保证机器的工作质量。 2.2 多功能碾碎方案拟定 传动方案一如图 2-1，传动方案原动件为电机，传动件为带轮和圆柱齿轮， 齿轮带动固定带齿旋转辊子转动， 固定辊子上的锥形齿与可滑动档板上的锥形齿 交互咬合，从而实现纸张，秸杆，粮食的碾碎。通过如图所示的手柄旋转丝杠， 可以调节滑动档板与辊子的距离，从而实现调节咬合齿之间的间隙，达到碾碎机 的可调节要求。 图 2-1 传动方案一 传动方案二如图 2-2，传动方案原动件为电机，传动件为带轮和圆柱齿轮， 齿轮带动固定带齿旋转辊子转动， 固定辊子上的锥形齿与可调辊子的锥形齿交互 咬合，可调辊子与固定辊子相向转动，由带轮带动，从而实现纸张，秸杆，粮食 的碾碎。通过如图所示的手柄旋转丝杠，可以调节可调辊子与固定辊子的距离， 从而实现调节咬合齿之间的间隙，达到粉碎机的可调节要求。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 2-1 传动方案二 比较方案一与方案二，传动系统中都采用了带轮传动，能够在碾碎过程中具有过 载保护功能。方案一结构简单，生产制造方便，使用操作方便简单，生产成本更 低。 方案二比方案一结构要复杂， 调节间距的时候， 方案二要调整张紧轮和手柄， 使用操作比方案一复杂，生产成本也更高。因此，本课题选用方案一更为合理。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第三章 原动机选择及动力分配 3.1 动力选择 机器动力来源一般有：电动机、电池、柴油发动机、汽油发动机等。本 着经济、环保、方便原则兼顾安全性能，根据多功能粉碎机使用用户经济承受能 力，可选用电动机或发动机。考虑到碾碎机变速大，要求结构紧凑，所以使用电 动机作为动力来源。 3.2 电动机功率确定 3 3.2.1.2.1 电电动机选择的方法动机选择的方法 选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环 境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速。 A 电动机种类的选择： 电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励 串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。 电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范 围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。 凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步 电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球 磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。 如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作， 可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。 因为目前应用的交流 调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期 运行。 对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动， 或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。 B 电动机型式的选择： 各种生产机械的工作环境差异很大， 电动机与工作机械也有各种不同的连接 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结 构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。 C 电动机容量的选择： （1）等效电流法 等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的 负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流 Icq 与实际变化的负载电流所产生 的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平方成正比， 由此可得等效电流为 Icq = I12t1+I22t2+In2tn t1+t2+tn 式中，tn 为对应负载电流 In 时的工作时间。求出 Icq 后，则选用电动机的 额定电流 In 应大雨或等于 Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负 载图。 （2） 等效转矩法 如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁 保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时） ，则式（9.3.1）可以 改写成等效转矩公式。 Teq= T12t1+T22t2+Tn2tn t1+t2+tn 此时，选用电动机的额定转矩 T 应大于或等于 T，当然，这时应先求出用转 矩表示的负载。 （3）等效功率法 如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式可 得等效功率为 Peq= P12t1+P22t2+Pn2tn t1+t2+tn 此时，选用电动机的功率 P 大于或等于 P 即可。 必须注意的是用等效法选择电动机容量时， 要根据最大负载来校验电动机的 过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的 电动机。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 电动机的选择要根据动力源和工作条件，首先要满足的就是所需功率要求。 根据设计目的，本电机主要是带动曲柄转动，实现摇杆张合，需要克服弹簧力。 3 3.2.1.2.1 电电动机动机的的选择选择 碾碎机设计没有现成的公式， 根据粉碎耗能的假说理论确定功率需要一系列 的参数，这些参数有与粉碎的物料有关，所以需实践实验得到，一般设计不需要 这么麻烦。有下经验公式可以以少许参数确定功率 dlQ4530 lkndP 2 其中： Q 碾碎机缘计算的转子的生产能力 kg/h d按锤片外的直径 m,4000.4mmmm l转子长度 m 物料粉碎前的密度 P粉碎机消耗功率, 07563032. 171708688. 0p n转子的转速, 3200 min r n k系数 ：大型机 k=0.15 中型机 k=0.15 小型机 k=0.1 根据资料 5p38 由于玉米密度大，具有代表性，所以粉碎机以粉碎玉米为依据设计，可以应 用到粉碎其它物料。 根据式2-1、2-2可得 )4530( dQn kP 选 k=0.15 (选功率系数尽可能选大一点) 这样只需一个系数 d, 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 d 一般在 0.30.65 之间 选 d=0.4m 查资料 3得 =1.19kg/cm n 初选 3600r/min (粉碎机一般 n 在 3000 转以上) 得： (3045) 0.4 200 3200 0.15 (30 45) 1.19 1000 dQn Pk 这样: P=1.0756302520.717086kw 初选 P=1kw P=P/i1i2i3i4i5 P电机功率 P粉碎机计算功率 i1带传动传动功率效率 i2齿轮的传动功率效率 i3I 轴上轴承传动功率效率 i4II 轴上轴承传动功率效率 i5粉碎机主轴联轴器传动功率效率 98. 098. 096. 099. 095. 0/1p kw15314. 1 取 kwp3 因此根据 4选择电动机基本数据如表 2-1 所示： 表 2-1 电动机基本参数 电机型号 额定功率 /kw 满载转速 minr 堵矩 N.mm 最大转矩 N.mm 重量 kg Y132M-8 3 710 2.0 2.0 79 3.3 传动比的分配 （1）总传动比和各级传动比分配： 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1 2 710 0.22187 3200 m w n iii n 总 其中：i1为 V 带传动比 i2为齿轮传动比 i1=0.555 i2=0.4 （2）轴运动和动力参数 输入轴 1 2.91PkW； 1/ 710/0.5551277 /min w nn ir ； 2 2.91 9550955021.75 1277 w P TN m n ； 转子轴 2.8PkW； 3200 /min w nr ； 2 2.8 955095508.38 3200 w P TN m n ； 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第四章 带轮传动设计计算 4.1 带轮参数确定 （1）确定计算功率 ca P 由书1表 8-7 得：1.3 a K 故3 1.33.9A ca PK PKw （2）选 V 带带型 根据 3.3 ca PKw ，710 min r n 由1图 8-11 得：选择 SPA 型带 （3） 确定带轮基准直径dd并验算带速 v 1）由1表 8-6 8-8 取大带轮基准直径1180ddmm 2）验算带速 v： 1 13.14 180 710 6.68/ 60 100060 1000 dd n vm s 3）根据18-15a 得：21 1 100.8ddddimm 1表 8-8 ，确定为 100mm （4） 确定 V 带中心距 a 和基准长度dL 据1式 8-20 120120.7()2()ddddddadd 0(1 9 6 , 5 6 0 )am m 取0400amm 由1式 8-22，计算所需基准长度 2 21 0012 0 () 2()1243.6 24 dd ddd dd Laddmm a 选取基准长度1250dLmm 按 8-23，计算实际中心距 0 0 1250 1248 400403.2 22 ddLL aamm 变动范围min0.015440.7daaLmm m a x0 . 0 33 8 4 . 4 5daaLmm 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 （5）验算小带轮的包角 21 57.3 180()168.590dddd a (6)计算带的根数 1）计算单根rP 由100dmm根据1表 8-4a 得01.76PKw 根据710 min r n ，0.555i ，SPA 型带，1表 8-4b 得00PKw 1表 8-5 得：0.98K，表 8-2 得：0.99LK r00P()1.70LPPKKKw 2） V 带根数 r 2.14 P caP Z 根，考虑到冲击过程中的未可预知因素，取 Z3 （7）计算单根 V 带的初拉力的最小值 根据1表 8-3 SPA 型带取0.1kgq m 所以 2 0min 500 (2.5/1) ()156.1 caKP FqvN Zv （8） 计算压轴力pF 1 min0min()2 ()sin931.9 2 pFZ FN 4.2 带轮结构设计 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮 缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 V 带两 侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小， 故规定普通 V 带轮槽角 为 32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确 定） 。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮 幅（腹板） ，用来联接轮缘与轮毂成一整体。 带轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计准则，通 过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的带轮结构。带轮的直 径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据带轮直径确定合适 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善。 带轮结构可分成三种基本形式： 1、实心式带轮 当轮辐的宽度与齿宽相等时得到实心式带轮结构， 它的结构简单、 制造方便。 适用条件： (a)带轮顶圆直径 da200mm；(b)对可靠性有特殊要求；(c)高速转动时降低噪 声。 2、腹板式带轮 当顶圆直径 da200mm 时，可做成腹板式结构，以节省材料、减轻重量。考 虑到加工时夹紧及搬运的需要，腹板上常对称的开出 46 个孔。直径较小时， 腹板式齿轮的毛坯常用可锻材料通过锻造得到，批量小时采用自由锻，批量大时 采用模锻。直径较大或结构复杂时，毛坯通常用铸铁、铸钢等材料铸造而成。对 于模锻和铸造齿轮，为便于起模，应设计必要的拔模斜度和较大的过渡圆角。) 200500 3、轮辐式带轮 当顶圆直径 da4001000 mm 时，为减轻重量，可做成轮辐式铸造带轮， 轮辐剖面常为“+“字形。 图 3-1 带轮 B0 d0 dd db B feb s L ds de ha hf 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-3 小带轮结构 图 4-4 大带轮 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第五章 齿轮传动设计 5.1 齿轮传动和动力设计 （一）选精度等级、材料及齿数 为提高传动平稳性及强度， 选用直齿圆柱齿轮， 因为这是增速齿轮传动， 低速级齿轮大，高速级齿轮小。 小齿轮材料：45 钢调质 HBS1=280 接触疲劳强度极限600 1lim H MPa （由1P207 图 10-21d） 弯曲疲劳强度极限 1 500 FE Mpa （由1P204 图 10-20c） 大齿轮材料：45 号钢正火 HBS2=240 接触疲劳强度极限550 2lim H MPa （由1P206 图 10-21c） 弯曲疲劳强度极限380 2 FE Mpa （由1P204 图 10-20b） 精度等级选用 7 级精度 初选小齿轮齿数 21 大齿轮齿数 Z2 = Z1 h i = 21 2.5=52.58 取 52 （二）按齿面接触强度设计 计算公式： 3 2 1 1 12 H HE d t t ZZ u uTK d mm （由1P216 式 10-21） 1）确定公式内的各计算参数数值 初选载荷系数6 . 1 t K 小齿轮传递的转矩 1 8381.8TT Nmm 齿宽系数0 . 1 d （由1P201 表 10-7） 材料的弹性影响系数 8 .189 E Z Mpa1/2 （由1P198 表 10-6） 区域系数2.42 H Z （由1P215 图 10-30） 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1 0.78 ， 2 0.87 （由1P214 图 10-26） 12 1.65 应力循环次数 11 6060 3200 1 (1 15 300 8) h Nn jL 9 6.9 10 9 9 1 2 6.9 10 2.7 10 2.5 h N N i 接触疲劳寿命系数 1 0.94 HN K 2 0 . 9 5 HN K （由1P203 图 10-19） 接触疲劳许用应力 取安全系数2 H S 1lim1 1 0.94 600 279 2.0 HNH H K MPa S 2lim2 2 0.95 550 258.5 1.0 HNH H K MPa S 取258.5 H Mpa （三）计算 （1）试算小齿轮分度圆直径 t d1 3 2 1 ) ( 12 H EH d t t ZZTK d 2 3 2 1.6 8381.82.5 12.42 189.8 () 1.0 1.652.5258.5 =41.65mm （2）计算圆周速度 1 41.65 3200 2.785 60 100060 1000 t d n v m/s （3）计算齿宽 b 及模数 mnt 1 1.0 41.6541.65 dt bd mm 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1 1 cos41.65 1.98 21 t nt d m Z 2.252.25 1.984.46 nt hmmm b/h=9.33 4计算纵向重合度 =2.0933 （5） 计算载荷系数 HHVAH KKKKK 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 使用系数 A K 根据电动机驱动得1.25 A K 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 动载系数 V K 根据 v=2.785m/s、 7 级精度 V K1.1 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 H K 根据小齿轮相对支承为对称布置、7 级精度、 d =1.0、 41.65b mm，得 bK ddH 3 22 1023. 0)6 . 01 (18. 012. 1 =1.42 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数 F K 根据 b/h=9.3342. 1 H K 42. 1 F K 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 齿向载荷分配系数 H K、 F K 假设mmNbFK tA /100/ ， 根据 7 级精度， 软齿面传动，得 1.40 HF KK 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 HHVAH KKKKK=2.26 （6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 1 d 3 3 11 /41.652.26/1.646.8 tHt ddKKmm （7） 计算模数 n m 1 1 46.8 2.23 21 n d m z （四）按齿根弯曲强度设计 3 max 2 1 2 cos2 F SaFa d n YY Z YKT m 1 确定计算参数 （1）计算载荷系数 K 2.73 AVFF KKKKK （2）螺旋角影响系数 Y 根据纵向重合系数2.0932 ，得 Y0.92 （3）弯曲疲劳系数 KFN 得 86. 0 1 FN K 2 0 . 8 7 FN K （4）计算弯曲疲劳许用应力 F 取弯曲疲劳安全系数 S=1.5 得 11 1 286.66 FNFE F K MPa S 22 2 220.4 FNFE F K MPa S （5）查取齿型系数 YF 应力校正系数 YS 得 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 57. 2 1Fa Y 16. 2 2 Fa Y 1 1.60 Sa Y 2 1.82 Sa Y （7）计算大小齿轮的 YY FaSa F 并加以比较 11 1 0.014254 FaSa F YY 22 2 0.017935 FaSa F YY 比较 1 11 F SaFa YY 2 22 F SaFa YY 所以大齿轮的数值大，故取 0.014254。 （五）计算 3 2 1 max 3 2 2 2.72 8381.8 0.92 0.014254 1 21 21 1.65 FaSa n dF KTY YY m Z =0.953mm 取 m=1,则足以抗拒不确定恶劣环境带来的影响。 （六）分析对比计算结果 对比计算结果，取mn=2.0 已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接 触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的 d146.8mm 来计算应有的 1 Z 2 Z 1 1 cos46.8 46.8 1.0 n d Z m 取 1 Z50 21 2.5 50125ZuZ 取 2 Z125 （七）几何尺寸计算 1 计算中心距阿 a 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 12 ()(50 125) 1 87.5 22 n ZZ m amm 3 计算大小齿轮的分度圆直径 d1、d2 11 50 n dZ mmm 12 125 n dZ mmm 4 计算齿宽度 B= 1 1.0 5050 dd mm 取 B1=50mm，B245mm 5.2 齿轮结构设计设计 齿轮(包括圆柱齿轮和锥齿轮)的主参数，如齿数、模数、齿宽、齿高、螺旋 角、分度圆直径等，是通过强度计算确定的，而结构设计主要确定轮辐、轮毂的 形式和尺寸。齿轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计 准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的齿轮结构。 齿轮的直径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据齿轮直径 确定合适的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善，有关细部结构的具 体尺寸数值，可参阅相关手册。 齿轮结构可分成四种基本形式： 1、齿轮轴 对于直径很小的齿轮，如果从键槽底面到齿根的距离 xx2.5，锥齿轮 x1.6m、m 值得注意的是， 齿轮轴虽简化了装配， 但整体长度大， 给轮齿加工带来不便， 而且，齿轮损坏后，轴也随之报废，不利于回用。故当 x(圆柱齿轮)或 xm(锥 齿轮)时，应将齿轮与轴分开制造。1.62.5 为模数)，则此处的强度可能不足， 易发生断裂，此时应将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴，齿轮与轴的材料相同。 ， 过小(如圆柱齿轮 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 (a)圆柱齿轮轴 (b)锥齿轮轴 图 4-1 齿轮轴 2、实心式齿轮 当轮辐的宽度与齿宽相等时得到实心式齿轮结构(图 3-24)，它的结构简单、 制造方便。 适用条件： (a)齿顶圆直径 da200mm；(b)对可靠性有特殊要求；(c)高速转动时降低噪 声。 为便于装配和减少边缘应力集中， 孔边及齿顶边缘应切制倒角。 对于锥齿轮， 轮毂的宽度应大于齿宽，以利于加工时装夹。 (a)实心式圆柱齿轮 (b)实心式锥齿轮 图 4-2 实心式齿轮 3、腹板式齿轮 当齿顶圆直径 damm 时，可做成腹板式结构，以节省材料、减轻重量。 考虑到加工时夹紧及搬运的需要，腹板上常对称的开出 46 个孔。直径较小时， 腹板式齿轮的毛坯常用可锻材料通过锻造得到，批量小时采用自由锻，批量大时 采用模锻(图 3-26。直径较大或结构复杂时，毛坯通常用铸铁、铸钢等材料铸造 而成(图 3-27。对于模锻和铸造齿轮，为便于起模，应设计必要的拔模斜度和较 大的过渡圆角。)200500 (a)自由锻圆柱齿轮 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 (b)自由锻锥齿轮 图 4-3 腹板式自由锻齿轮 4、轮辐式齿轮 当齿顶圆直径 da4001000 mm 时， 为减轻重量， 可做成轮辐式铸造齿轮， 轮辐剖面常为“+“字形。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-4 轮幅式铸造齿轮 由上分析可知， 本文中所设计的大齿轮采用腹板式结构， 小齿轮采用实心式结构， 图 4-5 小齿轮结构 图 4-6 大齿轮 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第六章 结构设计 6.1 可调板设计 碾碎机主要由喂入料斗，转子，锤片可调板等组成。其结构简图如图 5-1 所示。 图 6-1 可调结构原理 为实现可调，对于多功能碾碎机，其可调原理如下图 6-2： 设调节前的间隙为 t， 则调节后间隙为 t+c 可调板移动距离为 x 锤片锥角为 a 则其关系为 c=xsin(a/2) 意思就是如果调节旋转螺纹，将可调板旋出距离 x,则可调板与锤片间的间 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 隙则变为 t+c,从而达到碾碎不同粒度的物料。 本设计中，a=18 度， 可调本能旋出距离最大值 max X=40mm 最小间隙 t=1mm， 最大间隙 max 1 40 sin9ot =7.25mm 图 6-2 间隙可调 可调板选材与结构: 粉碎时，主要依靠锤片与可调板与物料撞击和磨搓进行粉碎，因此对磨片材 料要求具有良好的耐磨性和强度， 因此选用 45 钢， 盐炉淬火， 可调板表面有 0.4mm 的硬化区，5458.SHRC。 6.2 转子设计 6 6.2.1.2.1 转子锤片形状与质量转子锤片形状与质量 1） 转子锤片的形状与破碎物料性质和粒度有关， 即与被碾碎物料硬度、 脆性、 粒 度等因素有关。 2)锤片形状与质量形；一是加大打击力度；二是延长锤片的使用寿命。 3）锤片设计成契形，契形对破碎物料产生轴承推力，推动物料往出料口推移。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 2、锤片质量的确定 锤片是锤式破碎机最关键的零件，而锤片的质量大小直接影响破碎效果。若 锤片质量过小，不能满足一次将物料打碎的要求；若锤片质量过大，则无用功消 耗过大，也不经济。 整个转子的零件都由主轴来支撑，主轴又装在机架侧壁流 动轴承中。破碎板工作时所产生的冲击力也由主轴承受，因此，要求主轴的材料 具有较高的