毕业设计（论文）-高效立式行星球磨机设计（全套图纸）.pdf

摘 要 - - 1 - 目录目录 摘要2 绪论3 一 图片及实例.8 二 技术参数.8 三 高效行星球磨机的几项考核措施.9 四高效行星球磨机特点.9 五分析工作原理及选择电动机.10 1. 电动机类型的选择.10 2. 确定电动机的功率.11 3. 确定电动机的转速.13 六主轴的结构设计.18 七小轴的设计.22 八齿轮的设计27 九下箱体的设计.31 十大小轮槽设计.31 十一. 带传动设计.32 十二. 参考文献.34 十三. 致谢.35 摘 要 - - 2 - 摘摘 要要 球磨机是通过圆筒内的钢球在材料之上作用来碾磨材料的，是一种 能有效的碾磨多种材料的工具。其被广泛地被用于建材、化工、选矿等 行业。 全套图纸加 153893706 球磨机的能量利用率很低，这和物料在磨内分布情况有极大的关系。越 靠近筒体的外层运动轨迹，研磨作用越大。而磨机实际生产时，物料进 入筒体就直接落入内层，内层的物料要经过较长时间才能进入外层充分 碾磨，从而损失了大量能量。 为了使物料合理地分布，对磨机进料部分进行改进。将旧式的直角下料 溜改为倾角式下料溜，使物料溜角大于休止角，物料顺畅进给。合理的 摘 要 - - 3 - 选取进料点，使物料直接进入筒体外层。最后通过计算和一些经验数据， 确定进料装置的材质，物料填充率，筒体适应转速和磨机功率等相关参 数。 第 4 页 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. 绪论绪论 全自动立式超微球磨粉碎机（简称球磨机）。其工作原理：在一转盘上 装有 4 个球磨罐，当转盘转动时，球磨罐在绕转盘轴公转、的同时又绕 第 5 页 自身轴做行式的反向自转运动，罐中磨球和材料在高速运动中相互碰撞、 挤压、摩擦、达到粉碎、研磨与混合匀化样品的目的，其效率比传统的 滚筒式球磨机要高出许多倍。 此次毕业设计的题目是立式行星球磨机 。 仅仅是小型的球磨机设备就种类繁多，但功用无大区别。 一、 磨机概述 1.1 粉磨的意义粉磨的意义 磨机是发电、选矿、化工和建材等许多工业部门广泛采用的粉磨机 械。磨机能粉碎各种硬度的材料，在选矿场中被广泛的用来细磨各种矿 石；在发电厂用来制备煤粉；在水泥厂经过破碎的原料、熟料和其它混 合材料都需要在磨机中进行粉碎。归纳起来，粉碎的目的是： 1.增加物料的暴露面积。 保证生料在窑中得到充分的化学反应，使能够充分完成燃烧，水泥 完全水化， 产生较高的强度。 为此目的， 对水泥生料的细度应控制在 0.08 毫米方孔筛的筛余为 10%以下，水泥应控制在 8%以下，煤粉应控制在 14% 以下。 2.使用各种物料混合均匀。 水泥生料里的石灰石、粘土和铁粉，水泥中的矿渣、石膏和熟料等 经过磨机粉磨以后不但能将其粉碎，还能使之混合均匀，以保证水泥的 质量。 第 6 页 1.2 磨机的分类及工作特点磨机的分类及工作特点 1.2.1 磨机的种类磨机的种类 由于物料被磨碎的方式不同，是否采用研磨介质，磨机运动方式以及 磨机结构等不同，粉磨设备也就有各种形式，有的彼此差别也很大。 建材工业中一般能见到的磨机有球磨机、棒磨、环辊磨（中速磨） 、 自磨磨机（无介质磨）等。有时候生产和科研工作中还使用振动磨， 气力磨等超细磨设备。 建材工业中以球磨（包括棒磨）应用最多，最普通、环辊式中速磨也 常用粉碎煤，这两种磨的历史较长，其他型式磨机都是生产中逐步发 展起来的。 第 7 页 1.2.2 磨机工作的特点磨机工作的特点 在建筑材料、冶金和化工生产中有大量经过破碎到一定粒度的物料： 如水泥原料里的石灰石、矿渣、石膏等，选矿场里的矿石颗粒，根据工 艺要求，都还要进行细磨作业。 但是细磨作业的工作量是相当大的，这项繁重的工作，目前都是在 磨机里进行的。可是磨机的工作效率非常低（15%30%），所以耗用的 电能比较多，能量损失严重，碾磨中金属的消耗量也比较大。为了降低 生产成本，就必须在了解磨机这些作业特点的前提下，根据物料的性质 （硬度、含水分多少），如物料粒度和出磨成品的细度要求，合理选择 粉磨工艺流程和细磨设备。而且对现有的设备进行与生产相适应的改进。 1.2.3 磨机粉磨系统磨机粉磨系统 粉磨系统有开流和圈流两种。 开流在粉磨过程中，物料一次通过磨机后即为成品；而圈流是物料出磨 后经过分级设备选出成品，而使粗料返回磨内再磨。 开流系统的优点是：流程简单，设备少，投资省，操作简单；但物料必 须达到产品细度要求后才能出磨。因此要求产品较细时，以被磨细的物 料将会产生过粉碎现象，并在磨内形成缓冲垫层，妨碍粗料进一步磨细， 有时甚至出现细粉包球现象，从而降低了粉磨效果，增加了电损耗。采 用圈流系统，可以及时将细粉排出，消除了过分碎现象，使磨机产量提 高；同时产品粒度均匀，并且可以用调节分级设备的方法改变产品细度。 第 8 页 1.3. 球磨机的种类球磨机的种类 球磨机主要的工作部分是回转圆筒，一般是两端支承，一端出料并由电 动机经过传动装置变速后带动，另一端喂料。筒中装有球、段、棒等研 磨介质，与物料一起被回转筒体不断带起抛落冲击、研磨将物料磨碎。 球磨机具体类型很多，其差别在于所装载的研磨介质、进出料方法、传 动与支承方式的不同。各种型式球磨机，现归纳如下： (一)按所装研磨介质的不同来分: 1.球磨机：筒体内装钢球或钢段，这种磨机使用最普通。 2.棒磨机：简体内装钢棒作为粗磨机介质，这种磨机产品粒度均匀。 3.砾磨机：用砾石、卵石、瓷球为研磨介质，花岗岩、瓷料等衬板，用 于生产白色或色彩水泥以及陶瓷工业用。 (二)按筒体的形状分: 1.短筒形磨机：筒体长度与直径之比 L/D1.01.5（图 2 中 a、c） ，一 般用于粗磨或一级磨。 2.长筒形磨机：筒体长度和直径之比 L/D1.5(图 2 中 b、d)，当 L/D 之值 增加至 37 则称为管磨机,管磨机内部分隔为几个仓，称为仓式管磨机， 这种磨机在水泥厂用的较多。 二、二、球磨机的优缺点 由于球磨机有许多优点，所以在许多部门中受到重现，得到了广泛的应 用，它的主要特点如下： （一）优点 1.对于各种物料都能适应，能连续生产，生产能力大，可满足较大规模 第 9 页 生产的需要。 2.粉碎比大，可达到 300 以上，并易于调整产品的细度。 3.可适度各种不同情况下工作，能干法生产，也可湿法生产，还可 以把干燥的粉磨工序合并在一起同时进行。 4.设备本身操作可靠，能够长时间连续运转。 5.维护管理简单易进行。 6.有很好的密封装置，防止粉尘飞扬。 (二)缺点 1.工作效率低： 在生产水泥的过程中，用于粉碎作业的电量约占全厂的 2/3，据统计，每 生产一吨水泥的耗电量不低于 70 千瓦小时，但这部分电能的有效利用率 却很低，据分析，磨机输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，约 5%7%，而绝大部分电能消耗于其他方面，主要是转 变为热能和声能而消失掉，这是一项很大的浪费。 2.体型笨重：大型磨机的总重量可大几百吨以上，这样一次性投资必然 很大。 3.配置昂贵：由于磨机筒体转速和很低(每分钟 1525 转)，如用普通电 动机驱动，则需配置昂贵的减速装置。 4.生产成本高： 研磨体在冲击和研磨物料的同时，本身也要受到磨剥，筒体内的衬 板等零件也被磨剥，因此在整个水泥生产过程中，粉碎作业（生料制备、 磨水泥）所消耗的铁板量是很多的，据分析，大约每生产一吨 第 10 页 一一 图片及实例图片及实例 请看以下示意图及其他参数： 第 11 页 第 12 页 玛瑙球磨罐玛瑙球磨罐 陶瓷球磨罐陶瓷球磨罐 不 锈钢球磨罐 不 锈钢球磨罐 真空不锈钢罐真空不锈钢罐 尼龙球磨罐尼龙球磨罐 行星式球磨机是混和、细磨、小样制备、新产品研制和小批量生产 高新技术材料的必备装置。该产品体积小、功能全、效率高、噪声低， 是科研单位、高等院校、企业实验室获取研究试样（每次实验可同时获 得四个样品）的理想设备，配用真空球磨罐，可在真空状态下磨制试样。 广泛应用于地质、矿产、冶金、电子、建材、陶瓷、化工、轻工、医药、 环保等部门。 行星式球磨机是在一转盘上装有四个球磨罐，当转盘转动时，球磨 罐中心轴作行星运动，罐中磨球在高速运动中研磨和混和样品。该产品 能用干、湿两种方法粉碎和混和粒度不同，材料各异的产品，研磨产品 第 13 页 最小粒度可至 0.1 微米（即 1.010-4mm） 二二 技术参数：技术参数： 传动方式：1.齿轮传动 2.皮带传动 工作方式：两个或四个球磨罐同时工作 最大装样量：球磨罐容积的三分之二 进料粒度：土壤料10mm ,其他料3mm 出料粒度：最小可达 0.1um 转速比（公转：自转）：1：2（0.4L,2L,4L）;1:1.5(12L,20L) 转速(自转)： 0.4L:0600转/分 2L： 0550转/分 4L： 0530转/分 20L： 0280 转/分 调速方式：变频、程控无级调速，手动、自动定时正反转 最大连续工作时间（满负荷）：72 小时 齿轮传动的优点: 1.一致性好 同样的工艺条件，同样的材料，四罐研磨的结果一致。 2.重复性好 同样的工艺条件，同样的材料，多次试验的结果一致。 3.使用方便 无需更换行星轮皮带，大大减轻了劳动强度。 齿轮传动彻底解决了皮带传动中皮带打滑、皮带磨损所引起的一系列问 题 三 行星式球磨机的几项主要考核指标：行星式球磨机的几项主要考核指标： 1.转速 转速是行星式球磨机重要的一项指标。要使材料磨细、磨快， 第 14 页 应选用合适的转速。 2.最大连续工作时间 用行星式球磨机制作亚微米或纳米材料，往往需 要设备满负荷连续工作 50 小时以上，并力求工艺条件（如转速）不发生 变化。 3.一致性 对同一种材料、同一种工艺，要求两罐或四罐磨出的结果完 全一致，运用齿轮传动完全能够做到，而用皮带传动很难。 4.重复性 对同一种材料，同一种工艺，要求反复多次球磨的结果完全 一致。运用齿轮传动能做到，而用皮带传动无法实现。 5.噪音 在空载高速转动状态下，皮带转动的噪音为 66dB，齿轮传动的 噪音为 68dB， 但在满负荷工作状态下， 两种传动的噪音一样， 均为 75dB。 这主要是磨球材料相互撞击、研磨发出的声音。因为只有负载状态下的 噪音才有意义，所以，皮带传动和齿轮传动的噪音效果是一样的。 6.转速比：公转与自转的转速比是行星式球磨机一项技术性能指标，该 参数与转速大小，研磨时间等因素有着密切，复杂的关系。为了让用户 在试验中减少影响因素，简化工艺条件，我厂技术人员在研制行星磨的 过程中， 经过大量反复的对比试验， 最后选定 1： 2 （4L） 和 1： 1.5(12L) 为最佳转速比（这与进口行星磨的转速比基本相吻合）。 四四 高校行星球磨机特点：高校行星球磨机特点： 采用齿轮传动，确保试验的一致性和重复性。 转度快、能量大、效率高、粒度细 一次实验可同时获得四种大小不同、材料各异的样品。 变频、程控无级调速，根据试验结果选定理想转速。 第 15 页 装有定时关机、自动定时正、反转装置，根据需要可自由选择，实用 方便。 本机具有重心低、刚性好、结构紧凑、操作方便、安全可靠、噪声低、 无污染、损耗小等优点 。 我现在就以总容量为 2L（4 罐）、自转为 800r/min 的球磨机为例，说明 其工作系统的设计计算。 五分析工作原理及选择电动机五分析工作原理及选择电动机 装入磨球 放入将要打磨（或未达到目）的物料 盖上罐盖 进行 筛选 将磨球和物料导入筛子 打磨完成 打开电源 装入已经打磨好的容器 1 电动机类型的选择 因球磨机的外形是较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：需要启动性能好、价格低廉等特点。 故选择 Y 系列自扇冷式笼形三相异步电动机，特点是其结构简单、 启动性能好、工作可靠、价格低廉、维修方便，适用于不易燃、不易爆、 转动惯量小、过载能力大能诸多特点。 2. 确定电动机的功率 电动机功率的选择直接影响到电动机的工作性能和经济性的好坏。 第 16 页 为了保证电动机功率能保证机械能够正常的工作，故电动机的额定功率 Ped 稍大于电动机工作功率 Pd，既 PedPd，这样电动机在工作时就不会 过热，这样就不校验电动机的启动转矩和发热。国家标准规定在设计电 机时考虑的标准环境温度为 40。 因为球磨机整体的上装部分可以看成是一个整体，故机器在运转的 时刻，由电动机带动的传动部分传达到上装部分时，有加速的过程，当 电机的速度达到平稳时，机器就达到了相对稳定的状态，故上装部分的 重量不能太大，因为机器运行时，要承受离心力，我们在这里计算一四 个罐体需要的功率： 上装部分由上盖锁紧机构、外套、罐体、下支撑盘和罐体内部的磨 球，总重量约 16Kg， 整合为 20Kg。 由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机效率）为 . w=1 。2 。3 。 4 。5 式中1 、2、3 、4 、5分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿 轮传动、齿轮传动的轴承、磨球在罐体内部运动消耗的电机功率。取 1=0.96、2=0.98、3=0.97、4=0.98、5=0.96 . w=0.96 X 2 98 . 0 X 0.97 X 2 98 . 0 X 0.96=0.082 由公式 2 miJ = （1-1） 第 17 页 m- 上装部分的总重量,Kg； i- 惯性半径,m； J- 物体对回转轴线的转动惯量，Kg。 2 m. 带入值得： 22 0288 . 0 038 . 0 038 . 0 20mkgmiJ= （1-2） t = 角加速度，rad/ 2 s； - 角速度，rad/s; t- 电动机从启动到稳速的时间，s； 30 n = （1-3） n-上罐的转速，每分钟转速 r/s； 将式（1-3）带入（1-2）得： 2 /733.83 5 30 80014 . 3 30 srad t n = = mNJT=041. 074.160288. 0 （1-4） s Tn P w W 041 . 0 9 . 09550 800468 . 0 9550 = = （1-5） KW P Pd5 . 0 082 . 0 041 . 0 = (1-6) 因为上装部分是四个整体，所以 d P总= d P 4=2 KW (1-7) 3 确定电动机转速 第 18 页 主轴的工作转速为 Nw=r/min 推荐的合理传动比范围，取带传动比为 i1=13，因主轴的传动与副 转体是齿轮传动，故只要知道带传动的传动比就可以知道他们之间的区 别。 d n / = / i。 w n=（13） (1) 采用齿轮传动，确保试验的一致性和重复性。 (2) 转度快、能量大、效率高、粒度细。 (3) 一次实验可同时获得四种大小不同、材料各异的样品。 (4) 变频、程控无级调速，根据试验结果选定理想转速。 (5) 装有定时关机、自动定时正 w T P nw W 9550 = （1-7） 第 19 页 式中： F 为工作机的工作阻力，单位为 N; V 为工作机上罐的线速度，单位为 m/s； T 为工作机的阻力矩，单位为 N。m； Nw 为工作机的 设计的前提条件已经知道，已知条件是自转：公转=2：1，自转为 800r/min、公转为 400r/min，从已知条件出发，我们最先应该设计主轴， 从这里拓展，开始设计其他的配件。 六六 主轴的结构设计主轴的结构设计 （一） 此轴是较为重要的轴，其结构设计的一般原则为是; （） 轴上零件的布置应使轴力承受合理； （） 轴上零件定位可靠，拆装方便； （） 有良好的结构工艺性，便于加工制造和保证精度； （） 此轴要求要有较大的刚性，还应该从结构上考虑到减小轴 的变形。 （二） 轴的结构设计； 1. 根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的装配方案。拟定不 同装配方案进行分析比较，选用 8-9b 所示的装配方案。 2. 选择轴的材料 轴的材料选 40c r，渗碳处理。其力学性能由机械设计教科书表 8-1 查得， b =735M a p， s =540M a p, 1 =355M a p, 1 =200M a p, 1 =70 M a p.根据表 8-3.取 0 A=100. 3. 求输出轴的功率 P=P1=2.20.96=2.11KW (2-1) 第 20 页 n= i n1 = 78. 1 710 =398.87r/min (2-2) T=9.55 6 10 n P =9.55 6 10 87.398 11 . 2 =50518Nmm (2- 3) 4. 初步估算轴的直径 由式（8-2）初步估算轴的最小直径为 min d= 0 A3 n p =1003 400 11 . 2 =1000.1818mm (2-4) 输出轴的最小直径是连接螺纹的直径 d图（1-1）.为了使所选的轴颈 能够更好的与螺母连接可以加强大轮辐的紧固性，根据上面的计算过程， 并考虑键槽对轴强度削弱的影响，轴颈增加 5%7%。故连接螺母处的直径 d=28mm，L=28mm。 5. 轴的结构设计 （1） 确定轴的各段直径和长度 为了使大轮辐进行更好的定位，不至于掉落，需要有螺纹，所以 要有退刀槽，深 2mm 大轮辐处连接的轴颈，要有键槽，使得动力传输的 更好，故 - d=28mm,L=58mm. - d=35mm，初选 6307 深沟球轴承 GB/T276-94，其基本尺寸为 d x D x B=38mm x 80mm x 21mm，其配合轴段长度 - L=21mm。 下一段是固定两个轴承的轴肩， d=42mm， L=89mm。 下一段有轴承孔，有轴肩，此处的轴承定位是为了，机构能更好的运行 平稳， d=45mm， L=21mm，为使深沟球轴承的轴向定位，且便于轴承的装卸，由手册查 得深沟球轴承 6209 GB/T276-94. 第 21 页 - d=52mm， - L=34mm，这里需要注意的是此段与固定齿轮内圈有 1.5mm 间隙，因为固定齿轮是与下箱体固定的。 - d=40mm， - L=25mm。 在这根轴比较主要的部位就是这个部位，是同大轮盘的轴套连接 的部位，这里用的是花键连接，根据机械手册 ，矩形花键基本尺寸系 列（GB/T 1144-2001 非等效采用 ISO 14-1982）/mm，规格 N x d x D x B=6 x 28 x 34 x 8，此段 - d=28mm， - L=62mm。 - d=24mm， - L=40,包括退刀槽，这段也要加工螺纹，是为了固定与大 轮盘连接的轴套，使得大轮盘可以稳定的固定在这段轴上，有轴肩。 轴各段直径和长度至此已初步确定。 （） 轴上零件的轴向定位 大轮槽的轴向定位采用型普通圆形平键连接， 根据 - d=28mm， 由手册查的平键界面.同时为了保证大轮槽 与轴能够有更好的对中性，以及在运行过程中不出现偏心导致的震动的 情况，故配合采用/h7。 （） 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考机机械设计手册 ，各轴肩的圆角半径采用表， 取轴端倒角均为 0 45。 按弯扭合成强度条件计算 由 所确 定的结 构图 （ ） 可确 定出 简支梁 的支 撑距 离 mmLmmLmmL62,105,100 321 =，据此求出齿轮宽度中点所在的界面 B 的 caVVH MMMM,的值。 第 22 页 （1）画出轴的计算简图 为计算方便，将轴上作用力分解到水平面和垂直面（图 8-20b） （图 8-20d）内进行计算。取集中力作用于轴上零件宽度的中点。对于支反力 的位置，随轴承类型和分布方式的不同而异，一般按图 8-16 取定。 （2） 计算轴上外力 轮盘的圆周力 N d T Ft 7 . 415 243 5051822 1 = = 轮盘的径向力 = r FNF nt 3 . 15136 . 0 7 . 415tan= (3) 求支反力 水平面内支反力 NFFF NN LL LF F LLFLF HtH t H Ht 7 . 202213 7 . 415 213 105100 105 7 . 415 )( 12 21 2 1 2112 = = + = + = += 垂直面内支反力 图（1.3） NFFF N LL LF F LFLLF VrV r V rV 8 . 73 5 . 77 3 . 151 5 . 77 105100 105 3 . 151 )( 12 21 2 1 2211 = = + = + = =+ (4)计算轴的弯矩，并画弯矩图 水平面弯矩 mmNLFM HH .21300100213 11 = 垂直面弯矩 mmNLFM VV .7750100 5 . 77 111 = 水平面和垂直面弯矩图如图 8-20c、图 8-20e 所示。合成弯矩（如图 第 23 页 8-20g） 2 1 2 1VH MMM+=mmNmmN.22666.775021300 22 + mmNMM H .21300213002 2 2 = （5）画转矩图（图 8-20g） 转矩按脉动循环变化计算，取6 . 0=得： mmNTMM mmNMM mmNNT e e .370463031121300)( .226666 .30311505186 . 0 2222 22 11 1 +=+= = = 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩及扭矩的截面（既危险截 面 B）的强度。由式（8-4）得 MPa W M W TM e ca 7 . 26 241 . 0 37046)( 3 2 22 = = + = MPa70 1 = 所以轴的强度足够。 七 小轴设计 1 以下是对这根轴的结构设计； 根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的装配方案。拟定不同装 配方案进行分析比较，选用 8-9b 所示的装配方案。 2.选择轴的材料 轴的材料选 40c r，渗碳处理。其力学性能由机械设计教科书表 8-1 查得， b =735M a p， s =540M a p, 1 =355M a p, 1 =200M a p, 1 =70 M a p. 根据表 8-3.取 0 A=100. 3.求输出轴的功率 P=P2=2.20.85=1.89KW （3-1） n=in =287.398=797.74r/min （3-2） 第 24 页 T=9.55 6 10 n P =9.55 6 10 74.797 89 . 1 =22626Nmm （3-3） 4.初步估算轴的直径 由式（8-2）初步估算轴的最小直径为 min d= 0 A3 n p =1003 74.797 89 . 1 =1000.1616mm （3-4） 输出轴的最小直径是连接螺纹的直径 d图（1-2）.为了使所选的轴颈 能够更好的与螺母连接可以加强大轮辐的紧固性，根据上面的计算过程， 并考虑键槽对轴强度削弱的影响，轴颈增加 5%7%。故连接螺母处的直径 d=24mm，L=28mm。 图（2） 5.轴的结构设计 （1）确定轴的各段直径和长度 为了使大轮辐进行更好的定位，不至于掉落，需要有螺纹，所以 要有退刀槽，深 2mm 齿轮处连接的轴颈，要有键槽，使得动力传输的更 好，故 - d=24mm,L=33mm. - d=30mm， - L=21mm。 初选 30207 圆锥辊子球轴承 GB/T276-94，其基本尺寸为 d x D x B=35mm x 72mm x 174mm 下一段是固定两个轴承的轴肩， d=35mm， L=16mm。 下一段有轴承孔，有轴肩，此处的轴承定位是为了，机构能更好的运行 平稳， d=35mm， 第 25 页 L=16mm，为使深沟球轴承的轴向定位，且便于轴承的装卸，由手册查 得 30207 GB/T276-94. - d=46mm， - L=50mm，装轴承的部位，起到调整同心度的作用，使机构 运行更加的平稳。 - d=35mm， - L=16mm。 d=30mm， L=18mm，装轴承端盖的位置， d=25mm， L=42mm，此部位是装罐体座的位置， （） 轴上零件的轴向定位 小齿轮的轴向定位采用型普通圆形平键连接， 根据 - d=24mm， 由手册查的平键界面830.同时为了保证小齿轮与固 定齿轮能够有更好的对中性，以及在运行过程中不出现偏心导致的震动 的情况，故配合采用/h7。 罐体座的轴向定位采用圆头普通平键，根据，由手册查的平键 界面36mm，为了保证罐体上方运行平稳，故需要采用配合 /h7。 （3）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考机机械设计手册 ，各轴肩的圆角半径采用表， 取轴端倒角均为 0 45。 按弯扭合成强度条件计算 由 所确 定的结 构图 （ ） 可确 定出 简支梁 的支 撑距 离 mmLmmLmmL62,105,100 321 =，据此求出齿轮宽度中点所在的界面 B 的 第 26 页 caVVH MMMM,的值。 （1）画出轴的计算简图 为计算方便，将轴上作用力分解到水平面和垂直面（图 8-20b） （图 8-20d）内进行计算。取集中力作用于轴上零件宽度的中点。对于支反力 的位置，随轴承类型和分布方式的不同而异，一般按图 8-16 取定。 （3） 计算轴上外力 轮盘的圆周力 N d T Ft 3 . 269 168 2262622 2 = = 轮盘的径向力 = r FNF nt 94.9636 . 0 3 . 269tan= (3)求支反力 水平面内支反力 NFFF NN LL LF F LLFLF HtH t H Ht 1 . 97 2 . 172 3 . 269 2 . 172 7141 71 3 . 269 )( 12 21 2 1 2112 = = + = + = += 垂直面内支反力 NFFF N LL LF F LFLLF VrV r V rV 94.346294.96 62 7141 7194.96 )( 12 21 2 1 2211 = = + = + = =+ 图 1.4 (4)计算轴的弯矩，并画弯矩图 水平面弯矩 mmNLFM HH . 2 . 706041 2 . 172 11 = 垂直面弯矩 mmNLFM VV .14324194.34 111 = 第 27 页 水平面和垂直面弯矩图如图 8-20c、图 8-20e 所示。合成弯矩（如图 8-20g） 2 1 2 1VH MMM+=mmNmmN. 9 . 7203.1432 2 . 7060 22 + mmNMM H . 2 . 7060 2 . 7060 22 2 = （5）画转矩图（图 8-20g） 转矩按脉动循环变化计算，取6 . 0=得： mmNTMM mmNMM mmNNT e e .15302 6 . 13575 9 . 7060)( . 9 . 7203 . 6 .. 0 2222 22 11 1 +=+= = = 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩及扭矩的截面（既危险截 面 B）的强度。由式（8-4）得 MPa W M W TM e ca 11 241 . 0 15302)( 3 2 22 = = + = MPa70 1 = 所以轴的强度足够。 八八 齿轮设计齿轮设计 1.选择齿轮材料和热处理、精度等级、齿轮齿数 选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数，考虑到小齿轮所承受 的功率并不是很大，属于转型设备，要求结构紧凑，由表 6-2 选大小齿 轮材料用 40MnB,表面淬火，齿面硬度 4855HRC。 选小齿轮齿数 1 Z=27, 2 Z=i 1 Z=54，传动比 i= 1 2 Z Z =2 按齿轮跟弯曲强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强 第 28 页 度设计，验算接触强度。 m) ( 2 3 2 1 1 F SaFaY Y dz YKT 确定式中各项数值： 因载荷由较重冲击，由表 6-3 查得 A K=1.5，故初选载荷系数为 1 K=2； 1 T=mmNmmN n p =22626 800 89 . 1 1055 . 9 1055 . 9 66 （4-1） 由表（6-7） ，cos) 11 (2 . 388. 1 21 zz += 计算端面重合度， （4-2） 67 . 1 = 由式（6-13） ， 7 . 0 67. 1 75. 0 25. 0=+= Y （4-3） 由表 6-6，选取4 . 0= d 由图 6-19，图 6-2 查得 25 . 3 0 . 3 2 1 = = Fa Fa Y Y 75 . 1 56 . 1 2 1 = = Sa Sa Y Y 由式（6-12）有， 9 1 1045 . 3 153008218006060= n nijLN （4-4） 91 2 1072 . 1 = i N N 由图 6-21 查得 8 . 0 1 = N Y 89 . 0 2 = N Y 取25 . 1 min = F S 由图 6-22d，按齿面硬度均值 51HRC,在 ML 线上查得。 第 29 页 0104 . 0 377 75 . 1 25 . 2 0147 . 0 339 67 . 1 0 . 3 377 25 . 1 89 . 0 530 339 25 . 1 8 . 0530 530 2 21 1 11 lim 2lim 1 lim 1lim 1 limlim = = = = = = = = = F SaFa F SaFa F NF F F NF F FF YY YY MPaMPa S Y MPaMPa S Y MPa 取0147 . 0 1 1a1a = F SF YY 设计齿轮模数。 将确定后的各项数值代入设计公式，求得： m) ( 2 3 2 1 1 F SaFaY Y dz YKT （4-5） = 2 4 2731 . 0 0127 . 0 7 . 01062 . 2 22 3 （4-6） = 3 71.21 mm79. 2 修正 m； sm nzm V/15 . 3 100060 8002779 . 2 14 . 3 100060 111 = = = （4-7） 由图 6-7 查得05 . 1 = V K 由图 6-10 查得05 . 1 = K 由表 6-4 查得0 . 1= k 则 6 . 2 2 65 . 1 79 . 2 65 . 1 5 . 10 . 105 . 1 05 . 1 3 3= = t t VA K K mm KKKKK （4-8） 由表 6-1，选取第一系列标准模数 m=3mm 第 30 页 mmdb mmzz m a mmmzd mmmzd d 6 . 214 . 054 5 . 121)( 2 162543 81273 1 21 22 11 = =+= = = 取 mmB mmB 27 22 2 1 = = 3.校核齿面接触疲劳强度 HHEH u u bd KT ZZZ 12 2 1 = （4-9） 由表 6-5 查得MPaZE 9 . 188= 由图 6-14 查得5 . 2= H Z 由图 6-13 查得89 . 0 = Z 由图 6-15，按不允许出现点蚀，查得= 1N Z0.88 91 . 0 2 = N Z 由图 6-16，按齿面硬度均值 51HRC，在 MQ 和 ML 线中间查出 MPa HH 1060 limlim = 取1 lim = H S 故 MPa S Z MPa S Z H NH H H NH H 6 . 964 1 91 . 0 1060 4 . 943 1 88 . 0 1060 lim 22lim 2 lim 11lim 1 = = = = = = 将确定出的各项数值代入接触强度校核公式，得 HH H MPa 6 . 840 25422 31062 . 2 65 . 1 2 89 . 0 5 . 2 9 . 188 2 4 = = （4-10） 接触强度满足。 第 31 页 以下是大小齿轮的图纸示意图； 九 下箱体设计 1箱体是铸件，材 料选择的是灰铸铁，其 第 32 页 材料的性能为 （1）综合力学性能低，抗压强度大，比其抗拉强度高 23 倍。 （2）消震能力比钢好，阻尼因子比例比钢约大 10 倍，弹性模数较钢低。 （3）塑性、韧性低，耐磨性优于钢。 （4）缺口敏感性对其疲劳强度的影响比钢小很多。 （5）铸造流动性好，体和线收缩率很小。 （6）冷却速度的敏感性很大。 2结构设计的方案确定 因此铸件的特殊性，要承受较大的应力，故在设计时，尤其是在浇注 的阶段，要按照国家标准的铸件要求进行铸造，不允许有气孔、沙眼、 裂缝，冒口设置要合理。 此铸件要进行热处理， 进行正火处理后， 在有导