细石混凝土搅拌机设计【Word+4张CAD图纸】【优秀】【工程机械】
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混凝土搅拌机
设计
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摘要
本文设计的混凝土搅拌机是强制式卧轴混凝土搅拌机的一种，强制式混凝土搅拌机不仅能搅拌干硬性混凝土，而且能搅拌轻骨料混凝土，能使混凝土达到强烈的搅拌作用，搅拌非常均匀，生产率高，质量好，成本低。它是目前国内较为新型的搅拌机，整机结构紧凑、外形美观。其主要组成机构包括：搅拌装置，搅拌传动系统，上料、卸料系统，机架及行走系统，电气控制系统等。主要设计计算内容混凝土搅拌机机架的设计，主要包括：机架结构方案的确定、机架上所有部件之间相互位置的确定、机架上所有部件与机架的连接方式及安装位置、机架外形尺寸的确定、机架钢结构的选材，机架稳定性的校核、完成总成图及零部件图。
关键词 混凝土搅拌机；机架；强制式
Abstract
The design of the concrete mixer is compulsory horizontal axis in a concrete mixer, compulsory mixing concrete mixer can not only dry hard concrete, but also stirred lightweight aggregate concrete, concrete can achieve a strong role in stirring very uniform，high productivity，quality Low cost. It is a new type of domestic mixer with two compact structure，good looks .The main components of its structure including: mixing device, stirring drive system, feeding, unloading system, rack and walking systems, electrical control system and so on. Design of the main content is concrete mixer rack design, these mainly include: rack structure of the programme of, all the components on the rack and rack of connections and installation of position, the determination of rack form factor, the selection frame steel structure，checking the stability of the rack，complete plans and parts rack assembly plans.
Keywords concrete mixer rack compulsory
目 录
摘要I
AbstractII
1 绪论1
1.1 混凝土搅拌机械1
1.2 混凝土搅拌机结构和工作原理3
2传动部分设计4
2.1电动机的选择4
2.2传动比的分配7
2.3计算传动装置的运动和动力参数8
2.4第一级齿轮传动的设计10
2.4.1材料的选择10
2.4.2确定齿轮主要尺寸13
2.5第二级齿轮传动的设计16
2.5.1材料的选择16
2.5.2确定齿轮主要尺寸18
2.6减速器的润滑和密封21
2.6.1传动的润滑21
2.6.2轴承润滑22
2.6.3密封装置22
3 搅拌机的工作原理23
3.1 搅拌机的结构组成23
3.1.1搅拌机料筒24
3.1.2搅拌机叶片24
3.1.3搅拌机轴承24
3.1.4搅拌机联轴器27
3.1.5搅拌机轴28
3.1.6搅拌机支架34
3.2 工作过程35
3.3电路控制36
4.1搅拌机使用的注意事项37
4.2搅拌机的日常保养37
结论39
致谢40
参考文献41
- 内容简介：
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毕 业 设 计 (论 文 )细石混凝土搅拌机设计THE DESIGN OF THE CONCRETE MIXER学 生 姓 名学 院 名 称专 业 名 称指 导 教 师20*年 5 月 27 日摘要本文设计的混凝土搅拌机是强制式卧轴混凝土搅拌机的一种，强制式混凝土搅拌机不仅能搅拌干硬性混凝土，而且能搅拌轻骨料混凝土，能使混凝土达到强烈的搅拌作用，搅拌非常均匀，生产率高，质量好，成本低。它是目前国内较为新型的搅拌机，整机结构紧凑、外形美观。其主要组成机构包括：搅拌装置，搅拌传动系统，上料、卸料系统，机架及行走系统，电气控制系统等。主要设计计算内容混凝土搅拌机机架的设计，主要包括：机架结构方案的确定、机架上所有部件之间相互位置的确定、机架上所有部件与机架的连接方式及安装位置、机架外形尺寸的确定、机架钢结构的选材，机架稳定性的校核、完成总成图及零部件图。关键词 混凝土搅拌机；机架；强制式AbstractThe design of the concrete mixer is compulsory horizontal axis in a concrete mixer, compulsory mixing concrete mixer can not only dry hard concrete, but also stirred lightweight aggregate concrete, concrete can achieve a strong role in stirring very uniform，high productivity， quality Low cost. It is a new type of domestic mixer with two compact structure，good looks .The main components of its structure including: mixing device, stirring drive system, feeding, unloading system, rack and walking systems, electrical control system and so on. Design of the main content is concrete mixer rack design, these mainly include: rack structure of the programme of, all the components on the rack and rack of connections and installation of position, the determination of rack form factor, the selection frame steel structure，checking the stability of the rack，complete plans and parts rack assembly plans.Keywords concrete mixer rack compulsory徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )目 录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 混凝土搅拌机械 .11.2 混凝土搅拌机结构和工作原理 .32 传动部分设计 .42.1 电动机的选择 .42.2 传动比的分配 .72.3 计算传动装置的运动和动力参数 .82.4 第一级齿轮传动的设计 .102.4.1 材料的选择 .102.4.2 确定齿轮主要尺寸 .132.5 第二级齿轮传动的设计 .162.5.1 材料的选择 .162.5.2 确定齿轮主要尺寸 .182.6 减速器的润滑和密封 .212.6.1 传动的润滑 .212.6.2 轴承润滑 .222.6.3 密封装置 .223 搅拌机的工作原理 .233.1 搅拌机的结构组成 .233.1.1 搅拌机料筒 .243.1.2 搅拌机叶片 .243.1.3 搅拌机轴承 .243.1.4 搅拌机联轴器 .273.1.5 搅拌机轴 .283.1.6 搅拌机支架 .343.2 工作过程 .353.3 电路控制 .364.1 搅拌机使用的注意事项 .374.2 搅拌机的日常保养 .37结论 .39致谢 .40参考文献 .41徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )01 绪论1.1 混凝土搅拌机械混凝土施工机械的发展状况是影响建筑工程施工机械化程度的重要因素之一。因为建筑技术与建筑工程的现代化已经使建筑物的基础、梁、柱、板等主要构件几乎都是混凝土浇筑而成的如果工程中所用的大量混凝土，其生产过程中的各道工序(即贮料、装料、配料、搅拌、运输、浇筑和振捣)都采用人工操作，则不仅需要大量的劳动力，而且劳动强度高、效率低、混凝土的质量差。为此，必须十分重视混凝土施工机械的发展和应用，并作为提高建筑施工机械化程度的主要技术措施之一。当前，我国建筑工程中混凝土的加工虽已基本机械化，但分散件很强，尚不能走向较高程度的工业化，商品混凝土应用的程度还很小。今后一段时间内，要把注意力放在混凝土施工地机械化体系的配套上，使之更加完善。混凝土搅拌机是将一定配合比的水泥(胶结材料)、砂、石(骨料)和水(有时还加入一些混合材料)拌和成匀质混凝土的机械。同人工拌和混凝土相比，混凝土搅拌机具有生产率高，拌和质量好，减轻工人劳功强度等优点，如今它是建筑施工现场、混凝土构件厂及商品混凝土供应站生产混凝土的重要机械设备之一。混凝土搅拌机按搅拌混凝土的原理来分有自落式和强制式两种。自落式混凝土搅拌机工作机构是筒体，沿筒内壁圆周安装若干搅拌叶片。工作时，将物料投入搅拌筒内，筒体绕其自身轴旋转，靠搅拌筒的旋转，由筒内的搅拌叶片将物料推到一定的高度后，物料靠自重坠落下来，反复对物料进行搅拌而加工成匀质混凝土。这种搅拌机特点是搅拌强度不大，效率低，只适合加工普通塑性混凝土，对骨料的粒径要求不严格，广泛地应用于各种中小型建筑工地。是现在建筑行业中应用较为广泛的一种混凝土搅拌机。强制式混凝土搅拌机的搅拌机构是水平式设置在筒内的搅拌轴，轴上安装搅拌叶片，工作时，强制式混凝土搅拌机的搅拌筒固定不动，是由筒内转轴的带动叶片旋转来对物料进行强制式的剪切，挤压、翻转的强制搅拌作用，使拌合料在剧烈的相对运动中达到均匀拌和。这种搅拌机搅拌质量好，效率高，适合加工普通塑性和半硬性的混凝土。由于受构造上的限制，对粗骨料粒径的要求较为严格，施工现场的混凝土搅拌站和混凝土预拌工厂的搅拌楼中使用的搅拌机均系此种类型。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )1混凝土搅拌机，按其外形又可分为鼓形、锥形和盘形二种；按所用动力装置不同又分为电动式和内燃式两种；由搅拌量的不同，又将搅拌机分成多种容量型号，目前世界上的混凝上搅拌机已有 200 种以上。我国混凝土搅拌机的容量、规格的发展也很迅速，容量仅在 3000L 以下的就合 11 种之多，它们是；50，100，150、200，250，350，500，750，1000，1500 和 3000L 这些搅拌机都同属周期作业式，随着混凝土施工工艺的发展和对搅拌机要求的提高，必将很快推出各种新型的混凝土搅拌机械。根据搅拌机搅拌筒容量参数的小同，又常把混凝土搅拌机划分为大型(出科容量为 1 3 )、中型(出料容量为 0.35 075 )和小型(出料容量为m3m30.5 一 0.25 )三种。3我国混凝土搅拌机的生产业已定型，并自成系列，其代号和主要技术参数的意义：J搅拌机：G鼓形自治式混凝土搅拌机；Z锥形反转出料式混凝土搅拌机；F锥形顿翻出料式混凝 1：搅拌机；D单卧轴强制式混凝土搅拌机；JG250 型混凝土搅拌机表示鼓形自落式混凝土搅拌机，电动机驱动，出料容量并经捣实后的混凝土体积为 250L。混凝土搅拌机其主要组成部分有：搅拌机构.它是混凝土搅拌机的主要工作机构，由搅拌筒、搅拌叶片等组成。传动装置它是向搅拌机各工作机构传递力和速度的系统。般有由带条、摩擦轮、齿轮,、链轮和轴等传动元件组成的机械传动系统和由液压元件组成的液压传动系统两大类。上料机构,它是向搅拌筒内装人混凝土物料的设施一般有卷扬提升式料斗、固定式料斗和翻转式料斗三种形式 c配水系统,它的作用是按照混凝土的配合比要求定量供给搅拌用水。搅拌机配水系统的型式主要有：水泵配水箱系统、水泵水表系统和水泵时间继电器系统三种。卸料机构,它是将搅拌好的匀质熟料混凝土从搅拌筒中卸出的装置。主要有溜槽式、螺旋叶片式和倾翻式三种型式。我选用的是 HJW 型混凝土搅拌机，它主要由搅拌机构（由搅拌筒，搅拌叶片等组成） ，传动装置（由减速器、联轴器等组成） ，支撑机构（机架等） ，配水徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )2系统（由水泵配水箱系统） ，电器控制系统组成。1.2 混凝土搅拌机 结构和工作原理搅拌筒的基本形状，即有鼓形、双锥形、盘形和圆槽形等。其中，鼓形、双锥形搅拌机工作原理为自落式，即作业时，搅拌筒旋转，物料靠自重坠落达到搅拌要求；盘形相圆槽形搅拌机为强制式，作业时搅拌筒固定不动，靠转轴带功筒内的搅拌叶片对混凝土物料进行强制挤压、翻转和抛掷而达到拌合均匀的目的。从搅拌原理上看，锥形反转出料式混凝土搅拌机是一种自落式混凝土搅拌机。搅拌筒正向回转进行搅拌，反向回转进行出料，它是作为取代鼓形自落式混凝土搅拌机的一种机型，可以用来拌合普通塑性和低流动性的混凝土。搅拌时，双锥形搅拌筒旋转。叶片使物料作提升、下落运动的同时，还强迫物料作轴向窜动。所以，此种搅拌机同鼓形自落式搅拌机相比，其搅拌运动比较强烈，生产率高，拌和出来的混凝土质量好。机械构造也比较简单、操作方便，因而得到了广泛应用。锥形反转出料式混凝土搅拌机主要有以电动机为动力的 JZ 系列型号和 JZY系列型号。JZY 型除进料机构采用液压传动外，其余构造及技术性能均与 JZ 型相同。目前，该系列产品的出料容量有 150L，200L，350L,500L 和 750L 等。所示为 JZ350 型混凝土搅拌机的外形，其出料混凝土体积为 350L。它主要由动力装置、传动装置、进料系统、搅拌系统、供水系统、底盘和电气系统等组成。本机有机架，搅拌装置，传动系统，出料系统和电器控制系统所组成。机架是整个设备的支承部件，由槽钢，角钢焊接而成，搅拌装置由搅拌筒，搅拌轴，搅拌铲片所构成，搅拌铲片固定在搅拌臂上，并且与搅拌轴成为一体，形成两组螺旋方向相反，但导程及螺旋升角相同的螺旋带状搅拌铲，搅拌铲与搅拌筒内壁的间隙小于 3mm。传动机构是由电动机，减速机，联轴器所组成。出料系统为手工卸料，电气控制具有启动，点动，停止，定时的功能。工作原理，电动机通过减速机和联轴器使搅拌轴沿一个方向旋转，搅拌轴上的正反两组铲片搅拌物料，由于正反两个螺旋升角的作用，在铲片工作时，徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )3使筒内的物料由一侧推向另一侧，又由另一侧推回原处的循环动作，同时铲片两端的刮边板将粘在料筒两端的物料刮下，使物料得到充分的搅拌从而获得较理想的搅拌效果。2 传动部分设计2.1 电动机的选择电动机是常用的原动机，并且是系列化和标准化的产品机械设计中需要根据工作机的工作情况和运动，动力参数，合理选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速，确定电动机的型号。电动机有交流电动机和直流电动机之分，工业上采用交流电动机交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛如无特殊需要，一般忧先选用型笼型三相异步电动机，因其具有高效，节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点，且安装尺寸和功率等级符合国际标准，适用于无特殊要求的各种机械设备电动机的功率选择是否合适将直间影响到电动机的工作性能和经济性能。如果选用额定功率小于工作机所需要的功率，就不能保证工作机正常工作，甚至使电动机长期过载过早损害，如果选用额定功率大于工作机所需要的功率，则电动机的价格高，功率未得到充分的利用。从而增加电能的消耗，造成浪费。搅拌机电动机的功率按所需的（单位：KW）计算公式为：wdp式（2.1）式中： 工作机所需工作效率。wp由电动机到工作机的总效率。工作机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得：950wMnp式（2.2）式中 搅拌时所需的外力矩（N.m） 。M徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )4搅拌轴转速（r/min） 。n式（2.3）其中双锥反转出料混凝土搅拌机在工作时，其搅拌功率主要用于克服混凝土物料在搅拌时产生的偏心阻力矩及托轮滚动磨檫阻力矩。为讨论方便，现假定最恶劣的工作状况，即全部物料倾向拌筒的一侧，呈斜面，球此种情况下的搅拌功率。外力矩 M 的计算：式（2.4）摩 擦 物 料式中 搅拌时拌合料所产生的偏心阻力矩；物 料搅拌时机器运转时的摩擦阻力矩；摩 擦式（2.5）Msin9.8sin(.)GHVHNm物 料 物 料式中 拌合物料发质量；物 料式（2.6）物 料V搅拌筒容积；拌合料容重；H拌合料重心至拌筒中心的距离，mm；式（2.7）2312xtan3RhbSS弓 弓认为混合料在拌筒内为一水平面，且以搅拌时进、出料口均不得有溢出进料锥内拌合物所产生的偏心阻力矩。给 x 以微小增量 则在 X=x 及 平面之间的有效容积微元体xXx对 X 轴的微元阻力矩。V进式（2.8）2139.8sin2tasin3MVHRxhx 进 进积分可得混合料所产生的偏心阻力矩式2319.8si2tansin3VRxhx 进 进徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )5（2.9）出料锥内拌合物所产生的偏心阻力矩由进料锥公式可直接得出。柱体内地混合料所产生的偏心阻力矩为式3229.8sin16.MVHRhlNm柱 柱（2.10）综上，搅拌时混合料所产生的总偏心力矩式（2.11）M物 料 进 出 柱式（2.12322129.8tansin430.13RxhxNm进）式（2.133222.tasi9.2xx出）式（2.14）32219.6sin105MRhlNm柱搅拌时产生的惯性摩擦阻力矩式（2.15）1 2118.5i jnmi irNKNKrR摩 擦式（2.16）09.73.45wpw式（2.17）3.84.610wd K式中 f混凝土与钢叶片的磨檫系数 f=0.62传动效率w式（2.18）23410.85式中 联轴器的传动效率，取 10.9齿轮传动的传动效率，2 27徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )6轴承的传动效率，330.98确定电动机的转速经查表：一级开式齿轮的传动比 ,二级圆拄齿轮减速器的传动比7ai，总的传动比合理范围为 ，故电动机的转速的可选范840i2480a围为：式（2.19）(2480)17.59minadrni根据工况和计算所选电动机为:表 2-1 电动机的主要参数图 2-3 电动机简图电动机尺寸如表：表 2-1 电动机的主要外形参数中心高 H 外形尺寸 L 安装脚 B 轴伸尺寸132 515 178 3880型号 额定功率(KW) 转速 r/min 轴径 mmY132S-4 5.5 1440 38徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )72.2 传动比的分配由电动机的转速和工作机的主动轴的转速，可得到传动装置的总传动比为式mani（2.20）式中 电动机的转速mn搅拌轴的转速式（2.21）140in26.75mmarni总传动比为各级传动比 的乘积，既012ni 、 、式（2.22）01a使减速器装置不至于过大初步取 i0=7则式（2.23）026.738ai按展开式布置，考虑润滑条件，为使两级大齿轮相近，查得 13.8i2.3 计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率） 如将传动装置各轴由高速至低速依次定为、轴、滚筒。相邻两轴间传动比012i、相邻两轴间传动效率0、轴的输入功率（）12T、各轴之间的输入转矩（）0p、各轴的转速（r/min）12n、则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和参数各轴的输入功率轴轴的输入功率：轴 1215.09.85.36dpkw式（2.43）轴 21235.6.87.2p k式（2.24）徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )8轴 22335.07.98.74.p kw式（2.25）式中 电动机的出功率（KW）dp传动效率110.9传动效率2 28传动效率33.7同一根轴的输出功率与输入功率的数值不同，需要精确计算时取不同的数值。各轴的输入转矩电动机的输出转矩：式（2.mNnPTmdd .4736105.95026）轴轴的输入转矩：式（2.2iTd .74359.47.36101 7）式（2.28mNi .102.80.51212）式（2.29）iT .58379.3922323 运动和动力参数计算结果整理于下表表 2-2 各轴计算结果效率 P（Kw） 转矩T（N.m）轴名 输入 输出 输入 输出转速N（r/min） 传动比 i效率电动机轴 5.5 36.47 1440 1 0.99轴 5.445 5.336 35.74 35.02 1440轴 5.175 5.072 129.10 126.51 2067 0.98徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )93.8 0.97轴 4.92 4.724 375.58 364.41 54注：此表最右列是故意错开的，意思是上下级之间的传动关系2.4 第一级齿轮传动的设计 2.4.1 材料的选择应传动尺寸和批量较小,小齿轮设计成齿轮轴,选择 40Cr，调质处理,硬度为 241HB-286HB，大齿为 45 钢，调质处理，硬度 240HB,暂取传动比 8.3i初步计算小齿轮的分度圆直径式（2.30）mNnPTmd .3647510.5.9105.9661 齿宽系数 由机械手册查表得d，取 式（2.31）2.60d d接触疲劳极限 由机械手册查表得limH式（2.32）Mpa751li式（2.33）H602lim初步计算的许用接触应力式（2.34）paHH759.lim式（2.35）M400li的值由机械手册查表得dA8dA初步计算小齿轮分度圆直径muTHdd 6.478.315216433lim211 式（2.36） 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )10取 md501初步取齿宽 b式（2.37） md501校核计算圆 周速度:式（2.38）sndV/768.3461精度等级 选 8 级计算齿数 和模数12z、 1m初选 则 01式（2.39）768.32012iz模数 m式（2.40） mzd5.201则由机械手册查表得为标准模数 m5.21使用系数 ：查机械设计手册表 12.9，AK.A动载系数 ：查机械设计手册表 12.9，V1.2V齿间载荷分配系数 ： H.9HK齿向载荷分配系数 ： HK1.45H载荷系数 K： 式（2.41）3.6=1.45 29 .15HVAK弹性系数 ： EZ徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )11式（2.42）MPaZE8.19节点区域系数 ：H式（2.43）2.5HZ接触最小安全系数 ：minS式（2.44）1.05inH总工作时间 ：ht式（2.45）960h=.4 38 10=th应力循环系数 ：LN式（2.46）71 109.63.601 hnitL式（2.47）56128./9./iNL接触寿命系数 ： 查表Z， 式（2.48）.1N28.1NZ许用接触应力 ：H式（2.49）MPaSN2.86405.17min1l1 式（2.50）ZHN.731.in2l2验算 ： ubdKTZHE121徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )1260.5Mpa=8.31506423.28.052.189 式（2.51）计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还需再进行验算。2.4.2 确定齿轮主要尺寸由于采用正常标准齿轮，所以齿顶高系数 取为 1，顶隙系数 取为 0.25, ahc分度圆压力角度数为标准值 =20。小齿轮的参数如下：分度圆直径：式（2.52）m052.Zd1式（2.53）91762中心距：式（2.54）zma205,21齿顶高：式（2.55）mha5.21*齿根高：式（2.56）chaf 125.3)25.01()(*齿全高：式（2.57）mmcha 625.)25.0()2(*齿顶圆直径：式（2.58）hzdaa 5.2)0()2(*1 式（2.59mmaa 19.76*2）徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )13齿根圆直径：式（2.60）mmchzdaf 75.43.2)502()2(*1 式（2.61）af .18.76*2基圆直径：式（2.62）mdb 9.4620cos5cs1式（2.63）b 5.1789o2齿宽：式（2.64）mb501式（2.65）62齿距：式（2.66）p85.714.3齿厚：式（2.67）m925.3p/s齿槽宽：式（2.68）925.3p/e基圆齿距：式（2.69）7.35m= cos20 7.85=20 cosPb法向齿距：式（2.70）3. bn顶隙：式（2.71）m625.0.mc*徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )14齿根接触疲劳强度验算：重合度系数 ：Y式（2.78）79.06.152.075.2.0a齿间载荷分布系数 FK式（2.97）27.190/1Y齿向载荷分布系数 ：F式（2.98）8.65./hb由机械设计手册图 12.14， 2.1FK载荷系数 K： 式（2.99）2.74=1 . 21.5FVA齿形系数 ： FaY6.213应力修正系数 ： Sa6.18.12SaY弯曲疲劳极限 ： limF0Mpli452弯曲最小安全系数 ：li .limF弯曲系数寿命 ： NY9.1702尺寸系数 ： X.许用弯曲应力 ： F式（2.100）MPaSYFXN4562.10.96min1l1 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )15式（2.101）MPaSYFXNF 34925.10.74min2l2 验算： 4.1079.6.25.06347.22 111 FSaFF PaYdbKT 式（2.102）式（2.103）2122 8.106.34.07FSaFF MPaY 根据以上分析，传动在允许的时间之内有效，没发生过载，故所选齿轮满足要求。2.5 第二级齿轮传动的设计2.5.1 材料的选择应传动尺寸和批量较小,小齿轮设计成齿轮轴,选择 40Cr，调质处理,硬度为 280HB ，大齿为 45 钢，调质处理，硬度 240HB,传动比暂取 。09.3i齿轮传动的计算转矩式（2.104）mNnPT .1235796.105.9105.9261 齿宽系数 由机械手册查表得 ，取d.d1d接触疲劳极限 由机械手册查表得limHMpaH01lipaH602li初步计算的许用接触应力式（2.105）6759.0lim式（2.106）paHH40li的值由机械手册查表得dA8dA初步计算小齿轮分度圆直径徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )16muTAdHd 3.7109.35217833lim211 式（2.107）取 751初步取齿宽式（2.108） mdb751校核计算圆周速度:式（2.109）snV/.069381精度等级 选 8 级计算齿数 和模数21z、 1m初选 则 30式（2.110）7.920.312iz整合为 93模数式（2.111）mzd5.3071则由机械手册查表得为标准模数 21使用系数 ：查机械设计手册表 12.9，AK.AK动载系数 ：查机械设计手册表 12.9，V V齿间载荷分配系数 ： H.3齿向载荷分配系数 ： 147载荷系数 K： 式（2.106）3.52=. .25HVA弹性系数 ： EZMPaE8.19节点区域系数 ：H2.5接触最小安全系数 ：minS10in总工作时间 ：ht徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )17式（2.107）960h=.4 38 10=th应力循环系数 ： LN式（2.108）61 102.9652.360hniLt式（2.1095612 ././iNL）接触寿命系数 ： 查表 ，NZ8.1N2.NZ许用接触应力 ： H式（2.110）MPaSN84205.17min1l1 式（2.111）ZHN.6in2l2验算 67.8Mpa=09.317512.3867.052.189 式（2.112）计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还需再进行验算。2.5.2 确定齿轮主要尺寸由于采用正常标准齿轮，所以齿顶高系数 取为 1，顶隙系数 取为 0.25, ahc分度圆压力角度数为标准值 =20。小齿轮的参数如下：分度圆直径：ubdKTZHE21徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )18式（2.113）m7530.2Zd1式（2.114）.9m2中心距：式（2.115）za75.13205,21齿顶高：式（2.116）mha5.1*齿根高：式（2.117）chaf 125.3)25.01()(*齿全高：式（2.118）mmcha 625.)25.0()2(*齿顶圆直径：式（2.119）hzdaa 805.2)30()2(*1 式（2.12mmaa .37.9*20）齿根圆直径：式（2.121）chzdaf 75.68.2)503()2(*1 式（2.122）mmaf .9*2基圆直径：式（2.123）db 485.702cos75cs1式（2.124）mb .1.32齿宽： m851徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )19mb752齿距：式（2.125）mp85.7214.3齿厚： m925.3p/s齿槽宽： ./e基圆齿距：式（2.126）7.35m= cos20 7.85=20 cosPb法向齿距： m3. n顶隙：式（2.127）625.0.c*齿根接触疲劳强度验算：重合度系数 ：Y式（2.） 79.06.152.075.2.0a齿间载荷分布系数 ：FK式（2.）27.190/1Y齿向载荷分布系数 ：F式（2.）8.65./hb由机械设计手册图 12.14， 2.1FK载荷系数 K：式（2.）2.74=1 . .5FVA徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )20齿形系数 ： FaY6.21Fa3应力修正系数 ： Sa.182弯曲疲劳极限 ： limF60Mpa1li452li弯曲最小安全系数 ：limFS1.li弯曲系数寿命 ： NY95.0197.02NY尺寸系数 ： XX许用弯曲应力 ： F式（2.）MPaSYFXN4562.10.96min1l1 式（2.）FXN39.745in2l2验算： 4.1079.6.25.06347.22 111 FSaFF MPaYmdbKT 式（2.）式（2.）2122 8.106.34.07FSaFF aY 根据以上分析，传动在允许的时间之内有效，没发生过载，故所选齿轮满足要求。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )212.6 减速器的润滑和密封2.6.1 传动的润滑圆周速度 的齿轮减速器广泛采用油脂润滑，自然冷却。smv/15/2为了减少齿轮运动的阻力和油的温升，浸入油中的深度，以 12 个齿高为宜，速度高的还应该浅些，建议 0.7 倍左右，但至少 10cm，速度较低的也允许浸入深些，可达到 16 的齿轮半径，更低速时可到 13 的齿轮半径，润滑圆锥齿轮传动时，齿轮浸入油中，的深度应达到齿轮的半个齿宽，对于油面有波动的减速器，浸入深些。在多级减速器中应尽量使各级传动浸入油中深度近于相对。如果发生低速级齿轮浸入减速器箱盖和箱座的剖面做成倾斜的，从而使高速级和低速级传动的浸油深度大致相等。减速器油池的容积平均可按每 1KW 约需 0.35L0.7L 润滑油计算，同时应保持齿顶圆距离箱底部低于 30mm50mm 左右，以免太浅时激起沉降在箱底的油泥。在此处因为高速级与低速级大齿轮分度圆直径相差不大，所有可以直接使低速级大齿轮中深度浸油。2.6.2 轴承润滑滚动轴承的润滑主要是为了降低摩擦阻力和减轻磨损，也可以吸振，冷却，防锈和密封等作用。合理的润滑对提高轴承性能，延长轴承寿命都有重要意义。滚动轴承高速时一般采用油润滑，低速时采用脂润滑，某些特殊环境如高温和真空条件下采用固体润滑。本减速器使用的是深沟球滚子轴承，轴承的润滑方法可以根据齿轮的圆周速度来选择：圆周速度在 2m/s3m/s 以上时，可以采用飞溅润滑，把飞溅到箱盖上的油在本设计中，我选用飞溅润滑，油量足以满足轴承的需要，所有最后采用刮油润滑，或根据轴承传动座圈十大大小选用由脂润滑或滴油润滑。本设计为选用飞溅润滑，故在设计减速器时在箱体壁上设计出油沟，可使飞溅的油通过油够流向轴承，供轴承使用。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )222.6.3 密封装置密封式为了阻止润滑剂从轴承中流失，也为了防止外界灰尘，水分等侵入轴承。没有合理的密封将大大影响轴承的使用寿命，密封按照其原理不同可分为接触式和非接触式密封两大类，非接触式密封不受速度的限制，接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在 40HRC 以上。在低压油润滑系统中，油封被广泛地用作转轴密封件和往复运动密封件。油封通常由刚性骨架和有柔性唇的橡胶密封圈组成。毡封主要用于环境比较干燥。以脂类润滑的轴承或柱塞部位，压力低于0.1MPa,速度 45m/s，故本设计中选用毡封来满足轴承的密封。到此，减速器设计完成，在减速器中选用了大量标准件，特列表如下：表 2-5 减速器用标准件名称 代号 尺寸 数量螺栓 GB5782-86 M16100 8垫圈 GB97.1-2000 与 M16 配套使用 8螺母 GB6170 M16 8螺栓 GB5782-86 M1222 2垫圈 GB97.1-2000 与 M12 配套使用 2螺母 GB6170 M12 2螺栓 GB5782-86 M1230 36毡圈 JB/ZQ4606-1986 内径 45 1毡圈 JB/ZQ4606-1986 内径 40 1键 GB/T1095-1990 1656 1键 GB/T1095-1990 16100 1键 GB/T1095-1990 1056 1销 GB/T117 A812 2轴承 GB/T276-19946210 6210 2轴承 GB/T276-19946210 6209 4徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )233 搅拌机的工作原理3.1 搅拌机的结构组成由机架、搅拌装置、传动系统、出料系统和电器控制系统所组成。机架是整个设备的支撑部件，由槽钢、角铁焊接而成。搅拌装置由搅拌筒、搅拌轴、搅拌铲片所构成，搅拌铲片固定在搅拌臂上，并且与搅拌轴成为一台，形成两组螺旋方向相反，但导程及螺旋升角相同的螺旋带状搅拌铲，搅拌铲与搅拌筒内壁的间隙均可调整。传动机构是由电动机、减速器、连轴器所组成。出料系统为手工卸料，由蜗轮、蜗杆、手轮所组成，电器控制系统具有启动、点动、停止、定时的功能。3.1.1 搅拌机料筒料筒的几何容积由工作容积确定，主要考虑是否有足够的空间能够把相当于工作容积的混凝土搅拌得开，根据使用经验，国外一些资料的统计数值为搅拌容量是搅拌筒几何容积的 75%左右。料筒的形状由大部分为圆柱体和一个长方体的端盖所组成。圆柱体的直径受机架底盘宽度的限制，过大则会造成料筒在机架上不稳定而晃动，过小则会造成不能充分利用底座的支撑能力。圆柱体的高度决定于工作容积大小和在机架上的布置位置。因此从总体布置要求来看，希望满载时料筒可以很稳定的固定在机架上，在搅拌过程中可以很稳定而获得较高的搅拌质量。在料筒的出口处，合理安排出料口的大小，以便可以充分快速的出料。3.1.2 搅拌机叶片根据目前国内外卧轴式搅拌机叶片结构型式看，广泛采用铲片式，就单个叶片来说，它是一个平板，他通过搅拌臂与轴形成一体，使全部叶片呈螺旋线分布，叶片间没有直接联系，因而这种化整为零的结构方式具有很突出的优点。它使得叶片的加工安装非常方便，从而代替了加工安装要求高的螺旋带叶片。从磨损角度看，铲片式易受到局部磨损，这是因为物料与叶片之间的滑动逐步不均匀，而且波动，易形成卡料，使磨损加剧，搅拌效果有所下降，故从磨损和搅拌效果来看，铲片式比螺旋带式差。所以一般选择螺旋式叶片。又物料在徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )24拌筒内的运动，是由搅拌叶片推动的。虽然较大的叶片能够在搅拌过程中推动更多的物料，从而强化搅拌效果，但是较大的叶片也会阻碍物料在拌筒内的运动，降低搅拌质量和效率，同时也会导致搅拌功率的增大。目前，主叶片的尺寸都是根据搅拌半径计算确定的。3.1.3 搅拌机轴承在许多场合，轴承的内孔尺寸已经由机器或装置的结构具体所限定。不论工作寿命，静负荷安全系数和经济性是否都达到要求，在最终选定轴承其余尺寸和结构形式之前，都必须经过尺寸演算。该演算包括将轴承实际载荷跟其载荷能力进行比较。滚动轴承的静负荷是指轴承加载后是静止的）或旋转速度非常低。在这种情况下，演算滚道和滚动体过量塑性变形的安全系数。大部分轴承受动负荷，内外圈做相对运动，尺寸演算校核滚道和滚动体早期疲劳损坏安全系数。只有在特殊情况时，才根据 DIN ISO 281 对实际可达到的工作寿命做名义寿命演算。对注重经济性能的设计来说，要尽可能充分的利用轴承的承载能力。要想越充分的利用轴承，那么对轴承尺寸选用的演算精确性就越重要。静负荷轴承 计算静负荷安全系数 Fs 有助于确定所选轴承是否具有足够的额定静负荷。 FS =CO/PO 其中 FS 静负荷安全系数， CO 额定静负荷KN，PO 当量静负荷KN 静负荷安全系数 FS 是防止滚动零件接触区出现永久性变形的安全系数。对于必须平稳运转、噪音特低的轴承，就要求 FS 的数值高；只要求中等运转噪声的场合，可选用小一些的 FS；一般推荐采用下列数值： FS=1.52.5 适用于低噪音等级 FS=1.01.5 适用于常规噪音等级 FS=0.71.0适用于中等噪音等级。额定静负荷，在滚动体和滚道接触区域的中心产生的理论压强为： 4600 N/MM2 自调心球轴承 4200 N/MM2 其它类型球轴承 4000 N/MM2 所有滚子轴承在额定静负荷 CO 的作用下，在滚动体和滚道接触区的最大承载部位，所产生的总塑性变形量约为滚动体直径的万分之一。当量静负荷POKN是一个理论值，对向心轴承而言是径向力，对推力轴承来讲是轴向和向心力。PO 在滚动体和滚道的最大承载接触区域中心所产生的应力，与实际负荷组合所产生得应力相同。PO=XO*F r +Ys * FaKN 其中 PO 当量静负荷， Fr 径向负荷，Fa 轴向负荷，单位都是千牛顿，XO 径向系数，YO 轴向系数动负荷轴承 DIN ISO 281 所规定的动负荷轴承计算标准方法的基础是材料疲劳失效，寿命计算公式为： L10=L=(C/P)P ，其中 L10=L 名义额定寿命，C 额定动负荷 KN P 当量动负荷 KN P 寿命指数 L10 是以 100 万转为单位徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )25的名义额定寿命，C 额定动负荷 KN P 寿命指数 L10 是以 100 万转为单位的名义额定寿命。对于一大组相同型号的轴承来说，其中 90%应该达到或者超过该值。额定动负荷 C KN在每一类轴承的参数表中都可以找到， P=X*Fr+Y*Fa 其中：P 当量动负荷，Fr 径向负荷，Fa 轴向负荷，单位都是千牛顿，X 径向系数，Y 轴向系数。不同类型轴承的 X,Y 值及当量图书分类号：密 级：毕 业 设 计 (论 文 )细石混凝土搅拌机设计THE DESIGN OF THE CONCRETE MIXER学 生 姓 名 姜 卫 东学 院 名 称 机 电 学 院专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化指 导 教 师 李 菊 丽2011 年 5 月 27 日徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )I徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )I摘要本文设计的混凝土搅拌机是强制式卧轴混凝土搅拌机的一种，强制式混凝土搅拌机不仅能搅拌干硬性混凝土，而且能搅拌轻骨料混凝土，能使混凝土达到强烈的搅拌作用，搅拌非常均匀，生产率高，质量好，成本低。它是目前国内较为新型的搅拌机，整机结构紧凑、外形美观。其主要组成机构包括：搅拌装置，搅拌传动系统，上料、卸料系统，机架及行走系统，电气控制系统等。主要设计计算内容混凝土搅拌机机架的设计，主要包括：机架结构方案的确定、机架上所有部件之间相互位置的确定、机架上所有部件与机架的连接方式及安装位置、机架外形尺寸的确定、机架钢结构的选材，机架稳定性的校核、完成总成图及零部件图。关键词 混凝土搅拌机；机架；强制式徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )IIAbstractThe design of the concrete mixer is compulsory horizontal axis in a concrete mixer, compulsory mixing concrete mixer can not only dry hard concrete, but also stirred lightweight aggregate concrete, concrete can achieve a strong role in stirring very uniform，high productivity， quality Low cost. It is a new type of domestic mixer with two compact structure，good looks .The main components of its structure including: mixing device, stirring drive system, feeding, unloading system, rack and walking systems, electrical control system and so on. Design of the main content is concrete mixer rack design, these mainly include: rack structure of the programme of, all the components on the rack and rack of connections and installation of position, the determination of rack form factor, the selection frame steel structure，checking the stability of the rack，complete plans and parts rack assembly plans.Keywords concrete mixer rack compulsory徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )I目 录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 混凝土搅拌机械 .11.2 混凝土搅拌机结构和工作原理 .32 传动部分设计 .42.1 电动机的选择 .42.2 传动比的分配 .72.3 计算传动装置的运动和动力参数 .82.4 第一级齿轮传动的设计 .102.4.1 材料的选择 .102.4.2 确定齿轮主要尺寸 .132.5 第二级齿轮传动的设计 .162.5.1 材料的选择 .162.5.2 确定齿轮主要尺寸 .182.6 减速器的润滑和密封 .212.6.1 传动的润滑 .212.6.2 轴承润滑 .222.6.3 密封装置 .223 搅拌机的工作原理 .233.1 搅拌机的结构组成 .233.1.1 搅拌机料筒 .243.1.2 搅拌机叶片 .243.1.3 搅拌机轴承 .243.1.4 搅拌机联轴器 .273.1.5 搅拌机轴 .283.1.6 搅拌机支架 .343.2 工作过程 .353.3 电路控制 .364.1 搅拌机使用的注意事项 .374.2 搅拌机的日常保养 .37结论 .39致谢 .40参考文献 .41徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )11 绪论1.1 混凝土搅拌机械混凝土施工机械的发展状况是影响建筑工程施工机械化程度的重要因素之一。因为建筑技术与建筑工程的现代化已经使建筑物的基础、梁、柱、板等主要构件几乎都是混凝土浇筑而成的如果工程中所用的大量混凝土，其生产过程中的各道工序(即贮料、装料、配料、搅拌、运输、浇筑和振捣)都采用人工操作，则不仅需要大量的劳动力，而且劳动强度高、效率低、混凝土的质量差。为此，必须十分重视混凝土施工机械的发展和应用，并作为提高建筑施工机械化程度的主要技术措施之一。当前，我国建筑工程中混凝土的加工虽已基本机械化，但分散件很强，尚不能走向较高程度的工业化，商品混凝土应用的程度还很小。今后一段时间内，要把注意力放在混凝土施工地机械化体系的配套上，使之更加完善。混凝土搅拌机是将一定配合比的水泥(胶结材料)、砂、石(骨料)和水(有时还加入一些混合材料)拌和成匀质混凝土的机械。同人工拌和混凝土相比，混凝土搅拌机具有生产率高，拌和质量好，减轻工人劳功强度等优点，如今它是建筑施工现场、混凝土构件厂及商品混凝土供应站生产混凝土的重要机械设备之一。混凝土搅拌机按搅拌混凝土的原理来分有自落式和强制式两种。自落式混凝土搅拌机工作机构是筒体，沿筒内壁圆周安装若干搅拌叶片。工作时，将物料投入搅拌筒内，筒体绕其自身轴旋转，靠搅拌筒的旋转，由筒内的搅拌叶片将物料推到一定的高度后，物料靠自重坠落下来，反复对物料进行搅拌而加工成匀质混凝土。这种搅拌机特点是搅拌强度不大，效率低，只适合加工普通塑性混凝土，对骨料的粒径要求不严格，广泛地应用于各种中小型建筑工地。是现在建筑行业中应用较为广泛的一种混凝土搅拌机。强制式混凝土搅拌机的搅拌机构是水平式设置在筒内的搅拌轴，轴上安装搅拌叶片，工作时，强制式混凝土搅拌机的搅拌筒固定不动，是由筒内转轴的带动叶片旋转来对物料进行强制式的剪切，挤压、翻转的强制搅拌作用，使拌合料在剧烈的相对运动中达到均匀拌和。这种搅拌机搅拌质量好，效率高，适合加工普通塑性和半硬性的混凝土。由于受构造上的限制，对粗骨料粒径的要求较为严格，施工现场的混凝土搅拌站和混凝土预拌工厂的搅拌楼中使用的搅拌机均系此种类型。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )2混凝土搅拌机，按其外形又可分为鼓形、锥形和盘形二种；按所用动力装置不同又分为电动式和内燃式两种；由搅拌量的不同，又将搅拌机分成多种容量型号，目前世界上的混凝上搅拌机已有 200 种以上。我国混凝土搅拌机的容量、规格的发展也很迅速，容量仅在 3000L 以下的就合 11 种之多，它们是；50，100，150、200，250，350，500，750，1000，1500 和 3000L 这些搅拌机都同属周期作业式，随着混凝土施工工艺的发展和对搅拌机要求的提高，必将很快推出各种新型的混凝土搅拌机械。根据搅拌机搅拌筒容量参数的小同，又常把混凝土搅拌机划分为大型(出科容量为 1 3 )、中型(出料容量为 0.35 075 )和小型(出料容量为m3m30.5 一 0.25 )三种。3我国混凝土搅拌机的生产业已定型，并自成系列，其代号和主要技术参数的意义：J搅拌机：G鼓形自治式混凝土搅拌机；Z锥形反转出料式混凝土搅拌机；F锥形顿翻出料式混凝 1：搅拌机；D单卧轴强制式混凝土搅拌机；JG250 型混凝土搅拌机表示鼓形自落式混凝土搅拌机，电动机驱动，出料容量并经捣实后的混凝土体积为 250L。混凝土搅拌机其主要组成部分有：搅拌机构.它是混凝土搅拌机的主要工作机构，由搅拌筒、搅拌叶片等组成。传动装置它是向搅拌机各工作机构传递力和速度的系统。般有由带条、摩擦轮、齿轮,、链轮和轴等传动元件组成的机械传动系统和由液压元件组成的液压传动系统两大类。上料机构,它是向搅拌筒内装人混凝土物料的设施一般有卷扬提升式料斗、固定式料斗和翻转式料斗三种形式 c配水系统,它的作用是按照混凝土的配合比要求定量供给搅拌用水。搅拌机配水系统的型式主要有：水泵配水箱系统、水泵水表系统和水泵时间继电器系统三种。卸料机构,它是将搅拌好的匀质熟料混凝土从搅拌筒中卸出的装置。主要有溜槽式、螺旋叶片式和倾翻式三种型式。我选用的是 HJW 型混凝土搅拌机，它主要由搅拌机构（由搅拌筒，搅拌叶片等组成） ，传动装置（由减速器、联轴器等组成） ，支撑机构（机架等） ，配水徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )3系统（由水泵配水箱系统） ，电器控制系统组成。1.2 混凝土搅拌机 结构和工作原理搅拌筒的基本形状，即有鼓形、双锥形、盘形和圆槽形等。其中，鼓形、双锥形搅拌机工作原理为自落式，即作业时，搅拌筒旋转，物料靠自重坠落达到搅拌要求；盘形相圆槽形搅拌机为强制式，作业时搅拌筒固定不动，靠转轴带功筒内的搅拌叶片对混凝土物料进行强制挤压、翻转和抛掷而达到拌合均匀的目的。从搅拌原理上看，锥形反转出料式混凝土搅拌机是一种自落式混凝土搅拌机。搅拌筒正向回转进行搅拌，反向回转进行出料，它是作为取代鼓形自落式混凝土搅拌机的一种机型，可以用来拌合普通塑性和低流动性的混凝土。搅拌时，双锥形搅拌筒旋转。叶片使物料作提升、下落运动的同时，还强迫物料作轴向窜动。所以，此种搅拌机同鼓形自落式搅拌机相比，其搅拌运动比较强烈，生产率高，拌和出来的混凝土质量好。机械构造也比较简单、操作方便，因而得到了广泛应用。锥形反转出料式混凝土搅拌机主要有以电动机为动力的 JZ 系列型号和 JZY系列型号。JZY 型除进料机构采用液压传动外，其余构造及技术性能均与 JZ 型相同。目前，该系列产品的出料容量有 150L，200L，350L,500L 和 750L 等。所示为 JZ350 型混凝土搅拌机的外形，其出料混凝土体积为 350L。它主要由动力装置、传动装置、进料系统、搅拌系统、供水系统、底盘和电气系统等组成。本机有机架，搅拌装置，传动系统，出料系统和电器控制系统所组成。机架是整个设备的支承部件，由槽钢，角钢焊接而成，搅拌装置由搅拌筒，搅拌轴，搅拌铲片所构成，搅拌铲片固定在搅拌臂上，并且与搅拌轴成为一体，形成两组螺旋方向相反，但导程及螺旋升角相同的螺旋带状搅拌铲，搅拌铲与搅拌筒内壁的间隙小于 3mm。传动机构是由电动机，减速机，联轴器所组成。出料系统为手工卸料，电气控制具有启动，点动，停止，定时的功能。工作原理，电动机通过减速机和联轴器使搅拌轴沿一个方向旋转，搅拌轴上的正反两组铲片搅拌物料，由于正反两个螺旋升角的作用，在铲片工作时，徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )4使筒内的物料由一侧推向另一侧，又由另一侧推回原处的循环动作，同时铲片两端的刮边板将粘在料筒两端的物料刮下，使物料得到充分的搅拌从而获得较理想的搅拌效果。2 传动部分设计2.1 电动机的选择电动机是常用的原动机，并且是系列化和标准化的产品机械设计中需要根据工作机的工作情况和运动，动力参数，合理选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速，确定电动机的型号。电动机有交流电动机和直流电动机之分，工业上采用交流电动机交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛如无特殊需要，一般忧先选用型笼型三相异步电动机，因其具有高效，节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点，且安装尺寸和功率等级符合国际标准，适用于无特殊要求的各种机械设备电动机的功率选择是否合适将直间影响到电动机的工作性能和经济性能。如果选用额定功率小于工作机所需要的功率，就不能保证工作机正常工作，甚至使电动机长期过载过早损害，如果选用额定功率大于工作机所需要的功率，则电动机的价格高，功率未得到充分的利用。从而增加电能的消耗，造成浪费。搅拌机电动机的功率按所需的（单位：KW）计算公式为：wdp式（2.1）式中： 工作机所需工作效率。wp由电动机到工作机的总效率。工作机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得：950wMnp式（2.2）式中 搅拌时所需的外力矩（N.m） 。M徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )5搅拌轴转速（r/min） 。n式（2.3）其中双锥反转出料混凝土搅拌机在工作时，其搅拌功率主要用于克服混凝土物料在搅拌时产生的偏心阻力矩及托轮滚动磨檫阻力矩。为讨论方便，现假定最恶劣的工作状况，即全部物料倾向拌筒的一侧，呈斜面，球此种情况下的搅拌功率。外力矩 M 的计算：式（2.4）摩 擦 物 料式中 搅拌时拌合料所产生的偏心阻力矩；物 料搅拌时机器运转时的摩擦阻力矩；摩 擦式（2.5）Msin9.8sin(.)GHVHNm物 料 物 料式中 拌合物料发质量；物 料式（2.6）物 料V搅拌筒容积；拌合料容重；H拌合料重心至拌筒中心的距离，mm；式（2.7）2312xtan3RhbSS弓 弓认为混合料在拌筒内为一水平面，且以搅拌时进、出料口均不得有溢出进料锥内拌合物所产生的偏心阻力矩。给 x 以微小增量 则在 X=x 及 平面之间的有效容积微元体xXx对 X 轴的微元阻力矩。V进式（2.8）2139.8sin2tasin3MVHRxhx 进 进积分可得混合料所产生的偏心阻力矩式2319.8si2tansin3VRxhx 进 进徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )6（2.9）出料锥内拌合物所产生的偏心阻力矩由进料锥公式可直接得出。柱体内地混合料所产生的偏心阻力矩为式3229.8sin16.MVHRhlNm柱 柱（2.10）综上，搅拌时混合料所产生的总偏心力矩式（2.11）M物 料 进 出 柱式（2.12322129.8tansin430.13RxhxNm进）式（2.133222.tasi9.2xx出）式（2.14）32219.6sin105MRhlNm柱搅拌时产生的惯性摩擦阻力矩式（2.15）1 2118.5i jnmi irNKNKrR摩 擦式（2.16）09.73.45wpw式（2.17）3.84.610wd K式中 f混凝土与钢叶片的磨檫系数 f=0.62传动效率w式（2.18）23410.85式中 联轴器的传动效率，取 10.9齿轮传动的传动效率，2 27徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )7轴承的传动效率，330.98确定电动机的转速经查表：一级开式齿轮的传动比 ,二级圆拄齿轮减速器的传动比7ai，总的传动比合理范围为 ，故电动机的转速的可选范840i2480a围为：式（2.19）(2480)17.59minadrni根据工况和计算所选电动机为:表 2-1 电动机的主要参数图 2-3 电动机简图电动机尺寸如表：表 2-1 电动机的主要外形参数中心高 H 外形尺寸 L 安装脚 B 轴伸尺寸132 515 178 3880型号 额定功率(KW) 转速 r/min 轴径 mmY132S-4 5.5 1440 38徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )82.2 传动比的分配由电动机的转速和工作机的主动轴的转速，可得到传动装置的总传动比为式mani（2.20）式中 电动机的转速mn搅拌轴的转速式（2.21）140in26.75mmarni总传动比为各级传动比 的乘积，既012ni 、 、式（2.22）01a使减速器装置不至于过大初步取 i0=7则式（2.23）026.738ai按展开式布置，考虑润滑条件，为使两级大齿轮相近，查得 13.8i2.3 计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率） 如将传动装置各轴由高速至低速依次定为、轴、滚筒。相邻两轴间传动比012i、相邻两轴间传动效率0、轴的输入功率（）12T、各轴之间的输入转矩（）0p、各轴的转速（r/min）12n、则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和参数各轴的输入功率轴轴的输入功率：轴 1215.09.85.36dpkw式（2.43）轴 21235.6.7.2p k式（2.24）徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )9轴 22335.07.98.74.p kw式（2.25）式中 电动机的出功率（KW）dp传动效率110.9传动效率2 28传动效率33.7同一根轴的输出功率与输入功率的数值不同，需要精确计算时取不同的数值。各轴的输入转矩电动机的输出转矩：式（2.mNnPTmdd .4736105.95026）轴轴的输入转矩：式（2.2iTd .74359.47.36101 7）式（2.28mNi .102.80.51212）式（2.29）iT .58379.3922323 运动和动力参数计算结果整理于下表表 2-2 各轴计算结果效率 P（Kw） 转矩T（N.m）轴名 输入 输出 输入 输出转速N（r/min） 传动比 i效率电动机轴 5.5 36.47 1440 1 0.99轴 5.445 5.336 35.74 35.02 1440轴 5.175 5.072 129.10 126.51 2067 0.98徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )103.8 0.97轴 4.92 4.724 375.58 364.41 54注：此表最右列是故意错开的，意思是上下级之间的传动关系2.4 第一级齿轮传动的设计 2.4.1 材料的选择应传动尺寸和批量较小,小齿轮设计成齿轮轴,选择 40Cr，调质处理,硬度为 241HB-286HB，大齿为 45 钢，调质处理，硬度 240HB,暂取传动比 8.3i初步计算小齿轮的分度圆直径式（2.30）mNnPTmd .3647510.5.9105.9661 齿宽系数 由机械手册查表得d，取 式（2.31）2.60d d接触疲劳极限 由机械手册查表得limH式（2.32）Mpa751li式（2.33）H602lim初步计算的许用接触应力式（2.34）paHH759.lim式（2.35）M400li的值由机械手册查表得dA8dA初步计算小齿轮分度圆直径muTHdd 6.478.315216433lim211 式（2.36） 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )11取 md501初步取齿宽 b式（2.37） md501校核计算圆 周速度:式（2.38）sndV/768.3461精度等级 选 8 级计算齿数 和模数12z、 1m初选 则 01式（2.39）768.32012iz模数 m式（2.40） mzd5.201则由机械手册查表得为标准模数 m5.21使用系数 ：查机械设计手册表 12.9，AK.A动载系数 ：查机械设计手册表 12.9，V1.2V齿间载荷分配系数 ： H.9HK齿向载荷分配系数 ： HK1.45H载荷系数 K： 式（2.41）3.6=1.45 29 .15HVAK弹性系数 ： EZ徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )12式（2.42）MPaZE8.19节点区域系数 ：H式（2.43）2.5HZ接触最小安全系数 ：minS式（2.44）1.05inH总工作时间 ：ht式（2.45）960h=.4 38 10=th应力循环系数 ：LN式（2.46）71 109.63.601 hnitL式（2.47）56128./9./iNL接触寿命系数 ： 查表Z， 式（2.48）.1N28.1NZ许用接触应力 ：H式（2.49）MPaSN2.86405.17min1l1 式（2.50）ZHN.731.in2l2验算 ： ubdKTZHE121徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )1360.5Mpa=8.31506423.28.052.189 式（2.51）计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还需再进行验算。2.4.2 确定齿轮主要尺寸由于采用正常标准齿轮，所以齿顶高系数 取为 1，顶隙系数 取为 0.25, ahc分度圆压力角度数为标准值 =20。小齿轮的参数如下：分度圆直径：式（2.52）m052.Zd1式（2.53）91762中心距：式（2.54）zma205,21齿顶高：式（2.55）mha5.21*齿根高：式（2.56）chaf 125.3)25.01()(*齿全高：式（2.57）mmcha 625.)25.0()2(*齿顶圆直径：式（2.58）hzdaa 5.2)0()2(*1 式（2.59mmaa 19.76*2）徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )14齿根圆直径：式（2.60）mmchzdaf 75.43.2)502()2(*1 式（2.61）af .18.76*2基圆直径：式（2.62）mdb 9.4620cos5cs1式（2.63）b 5.1789o2齿宽：式（2.64）mb501式（2.65）62齿距：式（2.66）p85.714.3齿厚：式（2.67）m925.3p/s齿槽宽：式（2.68）925.3p/e基圆齿距：式（2.69）7.35m= cos20 7.85=20 cosPb法向齿距：式（2.70）3. bn顶隙：式（2.71）m625.0.mc*徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )15齿根接触疲劳强度验算：重合度系数 ：Y式（2.78）79.06.152.075.2.0a齿间载荷分布系数 FK式（2.97）27.190/1Y齿向载荷分布系数 ：F式（2.98）8.65./hb由机械设计手册图 12.14， 2.1FK载荷系数 K： 式（2.99）2.74=1 . 21.5FVA齿形系数 ： FaY6.213应力修正系数 ： Sa6.18.12SaY弯曲疲劳极限 ： limF0Mpli452弯曲最小安全系数 ：li .limF弯曲系数寿命 ： NY9.1702尺寸系数 ： X.许用弯曲应力 ： F式（2.100）MPaSYFXN4562.10.96min1l1 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )16式（2.101）MPaSYFXNF 34925.10.74min2l2 验算： 4.1079.6.25.06347.22 111 FSaFF PaYdbKT 式（2.102）式（2.103）2122 8.106.34.07FSaFF MPaY 根据以上分析，传动在允许的时间之内有效，没发生过载，故所选齿轮满足要求。2.5 第二级齿轮传动的设计2.5.1 材料的选择应传动尺寸和批量较小,小齿轮设计成齿轮轴,选择 40Cr，调质处理,硬度为 280HB ，大齿为 45 钢，调质处理，硬度 240HB,传动比暂取 。09.3i齿轮传动的计算转矩式（2.104）mNnPT .1235796.105.9105.9261 齿宽系数 由机械手册查表得 ，取d.d1d接触疲劳极限 由机械手册查表得limHMpaH01lipaH602li初步计算的许用接触应力式（2.105）6759.0lim式（2.106）paHH40li的值由机械手册查表得dA8dA初步计算小齿轮分度圆直径徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )17muTAdHd 3.7109.35217833lim211 式（2.107）取 751初步取齿宽式（2.108） mdb751校核计算圆周速度:式（2.109）snV/.069381精度等级 选 8 级计算齿数 和模数21z、 1m初选 则 30式（2.110）7.920.312iz整合为 93模数式（2.111）mzd5.3071则由机械手册查表得为标准模数 21使用系数 ：查机械设计手册表 12.9，AK.AK动载系数 ：查机械设计手册表 12.9，V V齿间载荷分配系数 ： H.3齿向载荷分配系数 ： 147载荷系数 K： 式（2.106）3.52=. .25HVA弹性系数 ： EZMPaE8.19节点区域系数 ：H2.5接触最小安全系数 ：minS10in总工作时间 ：ht徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )18式（2.107）960h=.4 38 10=th应力循环系数 ： LN式（2.108）61 102.9652.360hniLt式（2.1095612 ././iNL）接触寿命系数 ： 查表 ，NZ8.1N2.NZ许用接触应力 ： H式（2.110）MPaSN84205.17min1l1 式（2.111）ZHN.6in2l2验算 67.8Mpa=09.317512.3867.052.189 式（2.112）计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还需再进行验算。2.5.2 确定齿轮主要尺寸由于采用正常标准齿轮，所以齿顶高系数 取为 1，顶隙系数 取为 0.25, ahc分度圆压力角度数为标准值 =20。小齿轮的参数如下：分度圆直径：ubdKTZHE21徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )19式（2.113）m7530.2Zd1式（2.114）.9m2中心距：式（2.115）za75.13205,21齿顶高：式（2.116）mha5.1*齿根高：式（2.117）chaf 125.3)25.01()(*齿全高：式（2.118）mmcha 625.)25.0()2(*齿顶圆直径：式（2.119）hzdaa 805.2)30()2(*1 式（2.12mmaa .37.9*20）齿根圆直径：式（2.121）chzdaf 75.68.2)503()2(*1 式（2.122）mmaf .9*2基圆直径：式（2.123）db 485.702cos75cs1式（2.124）mb .1.32齿宽： m851徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )20mb752齿距：式（2.125）mp85.7214.3齿厚： m925.3p/s齿槽宽： ./e基圆齿距：式（2.126）7.35m= cos20 7.85=20 cosPb法向齿距： m3. n顶隙：式（2.127）625.0.c*齿根接触疲劳强度验算：重合度系数 ：Y式（2.） 79.06.152.075.2.0a齿间载荷分布系数 ：FK式（2.）27.190/1Y齿向载荷分布系数 ：F式（2.）8.65./hb由机械设计手册图 12.14， 2.1FK载荷系数 K：式（2.）2.74=1 . .5FVA徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )21齿形系数 ： FaY6.21Fa3应力修正系数 ： Sa.182弯曲疲劳极限 ： limF60Mpa1li452li弯曲最小安全系数 ：limFS1.li弯曲系数寿命 ： NY95.0197.02NY尺寸系数 ： XX许用弯曲应力 ： F式（2.）MPaSYFXN4562.10.96min1l1 式（2.）FXN39.745in2l2验算： 4.1079.6.25.06347.22 111 FSaFF MPaYmdbKT 式（2.）式（2.）2122 8.106.34.07FSaFF aY 根据以上分析，传动在
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