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混凝土搅拌机 传动 卸料 系统 设计 机械 毕业设计 全套 资料 已经 通过 答辩

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湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 倪欣 学 号 200940614115 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师姓名 全腊珍 指导教师职称 教授 论文（设计）题目 混凝土搅拌机传动卸料系统设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 1、资料的查找工作已完成。 2、已完成方案的比较，包括传动方案与卸料方式。并选择了最合理的方案。 3、完成了动力的选择及分配。 4、完成了部分零件的参数计算与部分零件的 。 1、主要部件的参数计算与刚度校核。 2、撰写 1 至 字的设计说明书。 3、绘制零件图与总装配图。 指导教师意见 签名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）任务书 学生姓名 倪欣 学 号 200940614115 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师及职称 全腊珍 教授 学 院 工学院 20 12 年 12 月 3 日 填 写 说 明 一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。 二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。 四、任务书一经下达，不得随意更改。 五、各栏填写基本要求。 （一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式： 请在合适的对应选项前的“”内打“”，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。 （二）主要内容和要求： 1工程设计类选题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2实验研究类选题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3文法经管类论文 明确选题的任务、方向 、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。 （三）主要中文参考资料与外文资料： 在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3 年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。 （四）毕业论文（设计）的进度安排： 1设计类、实验研究类课题 实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的 20%； 主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论文 实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。 毕业论文 （设计）题目 混凝土搅拌机传动卸料系统设计 选题来源 结 合 科 研 课 题 课题名称： 生产实际或社会实际 其他 选题性质 基础研究 应用研究 其他 题目完成形式 毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文 主要内容和要求 主要内容： 1、混凝土搅拌站动力选择及分配 2、传动系统设计 3、混凝土搅拌站卸料系统设计 要求： 1、骨料最大颗粒 120、理论生产率 120m3/h 3、双缸双轴 4、要求结构合理、使用方便。 5、完成 3 张 纸（折合），并要求 制。 6、撰写设计说明书，文字在 字间，条理清楚，计算有据，格式按湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）规范化要求。 翻译一定数量的英文（摘要）。 7、设计说明书的内容包括：课题的目的、意义、国内外动态；研究的主要内容；总体方案的拟定和主要参数的设计计算；传动方案的确定 及设计计算，主要工作部件的设计；主要零件分析计算和校核；参考文献，鸣谢。 注：此表如不够填写，可另加附页。 主要中文参考资料与外文资料 1 黄圣连 ; 修复输送带的小型机具 J;水利电力机械 ; 1991 年 03 期 ; 622 汪新军 ; 方圆搅拌站再添新员 J;筑路机械与施工机械化 ; 2007 年 04 期 ; 17 3 朱敏奇 ,石磊 ; 输送机 让任务越来越轻松 J;现代制造 ; 2006 年 19 期 ; 364 孙金风 ; 轮系机构计算机运动与力分析及其运动设计 D;中国地质大学 ; 2004 年 5 郝晓琳 ; 气力 输送系统中粉料流动机理及实验研究 D;青岛科技大学 ; 2006 年 6 徐慧 ; 全自动钢带卷绕机控制系统设计 J;辽宁省交通高等专科学校学报 ; 2007 年 04期 7 周建东 ; 谈自动变速器中行星轮系的传动比计算 J;重庆职业技术学院学报 ; 2006 年04 期 ; 15156 8 全琼瑛 ; 复合轮系运动分析的数学建模及应用 J;机械设计 ; 2005 年 09 期 ; 9 饶建华 ,孙立鹏 ,李吉春 ; 轮系机构运动分析的新方法 J;机械研究与应用 ; 2000 年 01期 ; 16作进度安排 起止日期 主要工作内容 题、下达设计任务书 研、查找资料、毕业设计开题 计方案修订 计计算 绘图 期考核 写设计说明书，绘图 ，修改 审、修改 辩 要 求 完 成 日 期 ： 20 13 年 5 月 06 日 指 导 教 师 签名： 审查日期： 20 12 年 12 月 04 日 专 业 委 员 会 主 任 签名： 批 准 日 期 ： 20 12 年 12 月 05 日 学 院 指 导 委 员 会 签 名 （ 公章）： 接 受 任 务 日 期 ： 20 12 年 12 月 05 日 学 生 本 人 签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心下载。 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）开题报告 学生姓名 倪欣 学 号 200940614115 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师及职称 全腊珍 教授 学 院 工学院 2013 年 01 月 07 日 毕业论文（设计）题目 混凝土搅拌机传动卸料系统设计 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于 1000 字） 课题的目的与意义 混凝土搅拌机是一种带叶片的轴在圆筒或槽中旋转用以把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的机械。其主要组成结构包括：传动系统、搅拌系统、上料系统、卸料系统、电气控制系统等零部件。通过搅拌轴的回转运动来带动搅拌叶片对筒内物料进行剪切、挤压和翻转推移等搅拌作用，破坏水泥颗粒团聚现象；促进弥散现象的发展，破坏水泥颗粒表面的初始水化物薄膜包裹层；促使物料颗粒间碰撞摩擦，减少灰尘薄膜的影响；提高拌合料各单元体参与运动。的次数和运动轨迹的交叉频率，加速匀质化。 混凝土搅拌机是建筑机械中搅拌混凝土必备的机械，随 着我国房地产建筑行业、公路、铁路、水电站等建设的扩大和商品混凝土的推广，水泥制品产量逐年提高，对混泥土搅拌机的不同需求也越来越大，因此按不同需求发展不同的混泥土搅拌机越来越迫切了。 国内外研究现状 混泥土搅拌机存世许多年了。 19 世纪 40 年代，在德、美、俄等国家出现了以蒸气机为动力源的自落式搅拌机，其搅拌腔由多面体状的木制筒构成，一直到 19 世纪 80 年代，才开始用铁或钢件代替木板，但形状仍然为多面体。 1888 年法国申请登记了第一个用于修筑战前公路的混凝土搅拌机专利。20 世纪初，圆柱形的拌筒自落式搅拌机才开始 普及。形状的改进避免了混凝土在拌筒内壁上的凝固沉积，提高了搅拌质量和效率。 1903 年德国在斯太尔伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的预拌工厂。 1908 年，在美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机则成为主要动力源。从 1913 年，美国开始大量生产预拌混凝土，到 1950 年，亚洲大陆的日本开始用搅拌机生产预拌混凝土。在这期间，仍然以各种有叶片或无叶片的自落式搅拌机的发明与应用为主。自落式搅拌机依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成搅拌。工作时，随着拌筒的转动，物料被搅拌筒内壁固定的叶片提升到一定高度后，依靠 自重下落。由于各物料颗粒下落的高度、时问、速度、落点和滚动距离不同，从而物料各颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合。自落式搅拌机结构简单，可靠性高，维护简单，功率消耗小，拌筒和叶片磨损轻，但搅拌强度不高，生产效率低，搅拌质量不易保证。此种搅拌机适于拌制普通塑性混凝土，广泛应用于中小型建筑工地。按拌筒形状和卸料方式的不同，有鼓筒式搅拌机、双锥反转出料搅拌机、双锥倾翻出料搅拌机和对开式搅拌机等，其中鼓简式搅拌机技术性能落后，已于 1987 年被我国建设部列为淘汰产品。随着多种商品混凝土的广泛使用以及建筑规模的 大型化、复杂化和高层化对混凝土质量、产量不断提出的更高要求，有力地促进了混凝土搅拌设备在使用性能和技术水平方面的提高与发展。各国研究人员开始从混凝土搅拌机的结构形式、传动方式、搅拌腔衬板材料以及搅拌生产工艺等方面进行改进和探索。 20 世纪 40 年代后期，德国 司最先发明了强制式搅拌机，和自落式搅拌机的工作原理不同，强制式搅拌机利用旋转的叶片强迫物料按预定轨迹产生剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到匀质搅拌。强制式搅拌机与自落式搅拌机相比，强制式搅拌机搅拌作用强烈，搅拌质量好 ，搅拌效率高，但拌筒和叶片磨损大，功耗增大。此种搅拌机适于拌制干硬性、轻骨料混凝土以及特种混凝土和专用混凝土，多用于施工现场的混凝土搅拌站和预拌混凝土搅拌楼。根据构造特征不同，主要有立轴涡浆式搅拌机、立轴行星式搅拌机、立轴对流式搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机等。随着技术的发展，强制式搅拌机在德国的 司和 司、美国的 司和 司、意大利的 司和司、日本的日工株式会社和光洋株式会社等企业发展迅速，目前已形成系列产品。比如德国的 列、 列搅拌站和 列、 列搅拌楼，意大利的 列搅拌站、 列大型搅拌基地等。 我国混凝土搅拌设备的生产从 20 世纪 50 年代开始。 1952 年，天津工程机械厂和上海建筑机械厂试制出我国第一代混凝土搅拌机，进料容量为 400L 和 1000L。 20 世纪 70 年代未至 80 年代初，我国为适应建筑业商品混凝土大规模发展的需要，在引进国外样机的基础上，有关院所厂家陆续开发了新一代 双锥自落式搅机、 D 型单卧轴强制式搅拌机。其中， 双卧轴搅拌机在 80 年代初研制成功。 80 年代末，我国混凝土搅拌产品开发重 点转向商品混凝土成套设备，研制出了 10 多种混凝土搅拌楼 (站 )。经过引进吸收、自主开发等几个阶段，到本世纪初，国内混凝土搅拌机技术得到长足发展，在产品规格和生产数量上，都达到了一定规模，出现了一批具有自主知识产权的新技术，逐步形成了一个具有一定规模和竞争能力的行业。 2006 年，我国生产装机容量 6搅拌站 2100 多台，已成为混凝土搅拌设备的生产大国。 主要参考文献 1 黄 圣连 ; 修复输送带的小型机具 J;水利电力机械 ; 1991 年 03 期 ; 622 汪新军 ; 方圆搅拌站再添新员 J;筑路机械与施工机械化 ; 2007 年 04 期 ; 17 3 朱敏奇 ,石磊 ; 输送机 让任务越来越轻松 J;现代制造 ; 2006 年 19 期 ; 364 孙金风 ; 轮系机构计算机运动与力分析及其运动设计 D;中国地质大学 ; 2004 年 5 郝晓琳 ; 气力输送系统中粉料流动机理及实 验研究 D;青岛科技大学 ; 2006 年 6 徐慧 ; 全自动钢带卷绕机控制系统设计 J;辽宁省交通高等专科学校学报 ; 2007 年 04 期 7 周建东 ; 谈自动变 速器中行星轮系的传动比计算 J;重庆职业技术学院学报 ; 2006 年 04 期 ; 15156 8 全琼瑛 ; 复合轮系运动分析的数学建模及应用 J;机械设计 ; 2005 年 09 期 ; 9 饶建华 ,孙立鹏 ,李吉春 ; 轮系机构运动分析的新方法 J;机械研究与应用 ; 2000 年 01 期 ; 1610 濮良贵，纪名刚编。机械设计 M 等教育出版社， 2001 11孙桓，陈作模主编 M 等教育出版社， 2001 12李超；混凝土搅拌站的研制与发展 J；建设机械技术与管理； 1996 年 02 期； 26 13全琼瑛；复合轮系运动分析的数学建模及应用 J；机械设计； 2005 年 09 期 14 齿轮国家标准汇编 国标准出 版社， 1992 15哈尔滨工业大学理论力学教研室编 M 等教育出版社， 2001 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等） 研究目的 通过研究国内混凝土的发展现状与给出的课题要求，设计出一种操作方便，经济实用的混凝土搅拌机。 研究内容 1 确定总体设计方案 2 确定传动方案的比较 3 电动机的选择 4 卸料系统的设计 研究方法 1 确定总体设计方案：根据论文的题目要求骨料最大颗粒 120论生产率 120m3/h 双缸双轴优先选择双卧轴强制式混凝土搅拌机，而且相比其他搅拌机它搅拌功率大、搅拌容积大、搅拌效率高等特点。 2 确定传动方案的比较：方案一 一般减速器传动 , 方案二谐波齿轮传动。 方案一结构简单，总传动比比较大，但沿齿宽载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度；方案二结构较为复杂，承载能力大多用于大功率、大传动比变载荷，齿面磨损小而均匀，传动效率高。根据题目的要求故选方案二。 3 电动机的选择：按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y 系三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 4 卸料系统的设计：据搅拌系统卸料要求 ，搅拌完毕后需要将卸料板打开进行进行卸料；卸料完毕后要将卸料板进行迅速关闭。所以因此整个系统的运行就是一个慢进 快退的工作循环，所以采用液压传动方式，选用液压缸做执行机构。 预期成果 1：完成搅拌的动力选择及分配 2：完成传动的设计 3：完成搅拌站系统的设计 4：完成搅拌机机械部分和工程图的控制 5：完成设计说明书 条件保障 1：有充裕的时间查找资料，选择合理的方案并进行仔细的论证。 2：具有一定的设计基础，能够独立完成简单的机械部分设计 3：能够切身考查搅拌机的正常工作情况 进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等） 进程计划 选题、下达设计任务书 调研、查找资料、毕业设计开题 设计方案修订 设计计算 绘图 中期考核 书写设计说明书，绘图 ，修改 预审、修改 答辩 论证小组意见 组长签名： 20 年 月 日 专业委员会意见 专业委员会主任签名： 20 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 开题论证记录 学 院： 工学院 记录人 ： 学生姓名 倪欣 学 号 200940614115 年级专业及班级 2009 级 机械 设计 制造及其自动化 指导教师姓名 全腊珍 指导教师职称 教授 论文（设计）题目 混泥土搅拌机传动卸料系统设计 论证 小组质疑： 学生 回答 简要记录： 混泥土搅拌机因为功率大 搅拌容量大等特点广泛应用于房地 公路铁路水电站等建设，所以设计一款合理的搅拌机具有重大的意义。 半干硬性混泥土 轻骨料混泥土 砂浆。具有搅拌性强，匀质性好的优点。 级展开式圆柱齿轮减速器传动采用齿轮机构 卸料：液压执行机构 曲柄滑块机构。 论证 小组 成员签名 论证地点 ： 论证日期 ： 20 年 月 日 注：此表可从教务处网站下载中心下载。 记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。 1 混泥土搅拌机传动卸料系统设计 学 生：倪 欣 指导老师：全腊珍 (湖南农业大学工学院，长沙 410128) 摘要 ： 本文通过对混泥土搅拌机发展历史和国内外的现状的研究，结合比较市场上已出现的不同类型混泥土搅拌机之间的技术差别，自主研究和改进当前的缺陷和不足。本文主要通过对中联重科和三一生产的混泥土搅拌机进行借鉴和研究，取其长处，改善其不足和缺陷。本文主要对搅拌机的方案；传动系统和卸料系统进行设计和计算，从而达到所需的技术要求。 关键词： 减速器； 压 to of at on a of to i so as to V 1 前言 究的目的与意义 2 目前 我国的混泥土搅拌机主机基本上依靠国外进口，国内的技术水平参差不齐，只有部分产品接近国际水平，但是缺乏自主产权。随着我国房地产建筑行业、公路、铁路、水电站等建设的扩大和商品混凝土的推广，水泥制品产量逐年提高，对混泥土搅拌机的不同需求也越来越大，因此按不 同需求发展不同的混泥土搅拌机越来越迫切了。双卧轴强制式搅拌机与其他搅拌机相比它 搅拌功率大、搅拌容积大、搅拌效率高等特点。已经 广泛应用于各领域。本文主要设计内容有 （ 1） 双卧轴强制式搅拌机的传动系统设计 （ 2） 双卧轴强制式搅拌机的卸料系统设计。 内外研究现状 最早的混凝土搅拌机出现在 20世纪初，那时候是利用蒸汽作为原动力来驱使搅拌机的运行与生产。 1950 年以后，各种各样的混凝土搅拌机相继被开发出来，逆向转动式和非卧式还有其它类型的搅拌机成为这一时代的代表性产物，之后的混凝土搅拌机分为自落式和强 制 式。 前者 适用于塑性混泥土，后者适用于干硬性混泥土。 我国我国混凝土搅拌设备的生产从 20世纪 50年代开始。 80年代末，我国混凝土搅拌产品开发重点转向商品混凝土成套设备，研制出了 10多种混凝土搅拌楼 (站 )。经过引进吸收、自主开发等几个阶段，到本世纪初，国内混凝土搅拌机技术得到长足发展，在产品规格和生产数量上，都达到了一定规模。 2006年，我国生产装机容量 100多台，已成为混凝土搅拌设备的生产大国。但是相比较欧美一些国家我国的生产水平还是相对落后。 响混泥土搅拌质量因素 为了确保 混泥土的搅拌质量，要求混合料混合搅拌均匀，搅拌时间短，卸料快，残留少，污染低以及耗能少。影响混泥土搅拌机搅拌质量因素有：搅拌机的加料容量与搅拌筒几何容积的比率，搅拌机的结构形式，混合料的加料过程与加料位置，搅拌速度和叶片磨损情况等等。这些都是目前的主要研究方向。 下图为此次研究示意简图，本设计主要研究传动和卸料系统设计。 图 1 搅拌示意简图 2 传动总体方案的确定 速器传动方案的拟定 图 2 传动方案一 3 传动方案二 案一为圆柱齿轮减速器，方案二为谐波齿轮减速器。方案一结构简单应用广泛，使用寿命较方案二较长。方案二结构复杂， 柔轮寿命有限、不耐冲击， 刚性 与金属件4 相比较差。 而谐波齿轮谐波 齿轮传动比 0 500 较大。故而选择方案一，减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。 动机类型和机构 按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y（ 系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 动机的选择 动机容量 (1)搅拌轴机工作机的输出转矩 w （ 1） 式中： 20m h 15s 22s 3s 代入式中并单位换算得： V 970L,即搅拌机的出料容量为 970L。根据文献 5表 6进行比较可取 2） W W N （ 3） (2) 电动机输出功率 4） 传动装置的总效率 = 1 23 32 4 5,式 中， 1 2 5从电动机至搅拌轴之间的各传动机构和轴承的效率。由教材表 2得： V 带传动 1=动轴承 2=圆柱 齿轮传动 3=性联轴器 4=拌轴滚动轴承 5= = = = 5 (3)电动机额定功率 文献 4表 205动机的转速 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由 文献 4表 2 4， 单级圆柱齿轮传动比范围 6，则电动机转速可选范围为 nd=40 4320r 选用电动机的型号为 570r/动装置总传动比和分配各级传动比 （ 1）传动装置总传动比 0 97030 = (5) (2)取 V 带的传动比为 3，故齿轮减速器的传动比 s。参考 文献 4式 14i 2i ，由于减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器，则取 1i =所以算得高速级 1i =速级 2i =3。 4 减速器传动的设计与计算 的设计与计算 （ 1） 电动机轴的计算 转速： 0n =970 r 输入功率： 15出转矩： 310 00310 15970= (6) （ 2） 轴 (高速轴 )的计算 转速： 0 970 r / m i n 3 2 3 . 3 / m i 带(7) 输入功率： P 0 1 0 1 1 5 0 . 9 6 1 4 . 4P K W (8) 输入转矩： 1131055.9 310 1 4 . 4 4 2 5 . 3 23 2 3 . 3 3 (9) （ 3） 轴（中间轴 ） 的计算 转速： 113 2 3 . 3 3 8 9 . 8 1 / m i 6n 输入功率： 1 2 3 3 1 4 . 4 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 7P = (10) 6 输入转矩： 2231055.9 310 1 3 . 4 1 1 4 2 5 . 9 68 9 . 8 1 (11) （ 3） 轴（低速轴）的计算 转速： 22 2 9 m (12) 输入功率： P 3 P 2 2 3 1 3 . 4 1 0 . 9 9 0 . 9 7 = (13) 输入转矩： . 8 89 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 4 1 1 3 . 8 52 9 . 9 (14) 所以 各轴运动和动力参数 如下 表 1 各轴运动和动力参数 号 功率（ 转矩（ 转速（ 电机轴 15 70 高速 轴 间 轴 速 轴 速级齿轮的设计与计算 定齿轮精度等级，材料及模数 (1) 混泥土搅拌机为重型机械，查 文献 4表 10级精度 （ 88） (2) 材料的选择。由 文献 2表 105钢（调质）硬度为 280齿轮的材料为 45钢（ 调质 ）硬度为 240者硬度差为 40 (3) 选小齿轮齿数为 25，大齿轮齿数 由 1i12 =90 齿面接触疲劳强度设计 根据 文献 2式 (10得： 23 11 )( (15) (1) 确定公式中各数值 1）试选 2）由 文献 2表 10d =1。 3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： 0 N 。 4）由 文献 2表 10E =5)由 文献 2图 10接触疲劳强度极限 1=600 大齿轮的接触疲劳强度极限 2=550 6）由 文献 2图 10 7）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为 1，安全系数 S=1，有 H 1 =600=6588 (16) H 2 =550=567 (17) (2) 计算 与 确定小齿轮分度圆直径 代入 H 中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径 由计算公式可得： 5 231 1 . 3 4 . 2 5 3 1 0 4 . 6 1 8 9 . 82 . 3 2 ( )1 3 . 6 5 6 6 . 5 =)计算圆周速度。 v= 11 3 . 1 4 9 9 . 2 3 2 3 . 36 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 =s (18) 3） 计算齿宽 b b=td =1 (19) 4）计算模数与齿高 模数119 9 . 2 3 . 9 725m (20) 齿高 2 . 2 5 2 . 2 5 3 . 9 7 8 . 9 3th m m m (21) 5) 计算齿宽与齿高之比 1 8 6）计算载荷系数 K。 根据 v=s,七级精度，由 文献 2图 10 直齿轮，1； 由 文献 2表 10 用系数 根 据 v=s， 7级精度 ， 由 文献 2表 10支承非对称布置时 8 由 献 2图 10载荷系数 K= K1 )按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 ,由 文献 2式 10 3311 2 . 1 0 89 9 . 2 1 1 6 . 41 . 3d m (22) 8）计算模数 111 1 6 . 3 9 4 . 625m （ 23） 齿根弯曲疲劳强度设计 按公式： (1) 确定计算参数 1）计算载荷系数 K=AK K 1 ）查取 齿形系数 由 文献 2表 10得1）查取应力校正系数 由 文献 2表 10得1）由 文献 2图 10=500齿轮 的弯曲疲劳强度极限 2=380）由 文献 2图 10 1K 2）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=有： 1F 1 = (24) 2F 2 = (25) 7）计算大、小齿轮的并加以比较 9 111 Y = (26) 222 Y= = (27) 经比较 小 齿轮的数值大。 (2)设计计算 m 522 2 . 1 9 4 4 . 2 5 3 1 0 0 . 0 1 6 5 01 2 5 =比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数， 由于齿轮模数 m 的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力 ，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 就近圆整为标准值 m =4已可满 足弯曲疲劳强度。于是有： 1= （ 28） 取 30，则 1 0 =108，这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触强度，又满足了齿跟弯曲强度，做到结构紧凑，避免浪费。 何尺寸计算 （ 1）计算分度圆直径 11 4 3 0 1 2 0d m z （ 29） 22 4 1 0 8 4 3 2 m md m z （ 30） （ 2）计算中心距 21 ( 3 0 1 0 8 ) 42=276 （ 31） （ 3）计算齿轮宽度 b=1 1 1 2 0 1 2 0d d m m （ 32） 120100 （ 33） 以上方式同理可得，另一对齿合齿轮的基本参数：1Z25，2Z=75， m=10, 1d=750, 2d=250,1B=250,2B=230 由此列出各齿轮的参数如下： 10 表 2 齿轮参数 称 符号 小齿轮 1 大齿轮 1 小齿轮 2 大齿轮 2 模数 m 4 4 10 10 压力角 20o 20o 20o 20o 分度圆直径 d 120 432 250 750 齿顶高 4 10 10 齿跟高 6 全高 h 10 10 顶圆直径 28 440 270 770 齿根圆直径 10 422 225 725 齿距 p 准中心距 a 276 500 类零件的设计 出轴 尺寸 的设计 计算 出 轴的功率、转速和转矩 2 2 3= （ 34） N3=n2/ （ 35） 550P3/m （ 36） 已知 低 速级大齿轮的分度圆直径为 50T3/ 0970N （ 37） t （ 38） Ft/ （ 39） 3初步确定轴的直径 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据 文献 2表 15 12，于是得 0 (P3/。为了使所选的直径 需要同时选择联轴器型号。 联轴器的计算转矩 文献 2表 14虑到中等冲击载荷，故取 1 则 170775N （ 40） 图 4 输出轴的结构简图 of 照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件，查 文献 4表 8用 弹性弹性柱销联轴器，其公称转矩为 6300000 大转速为 1700r/径为70半 联轴器的孔径 5取 5联轴器长度为 172联轴器与轴配合的榖孔长度为 132 （ 1）装配方案的拟订 轴上从左到右依次装配的零件为联轴器，端盖 1，滚动轴承 1， 齿轮，滚动轴承 2，端盖 2。如图所示。 （ 2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 1） 因为要满足半联轴器的轴向定位 要求，轴的 1 右 端要制出一轴肩。所以 25 端用轴端挡圈定位， 按轴端直径 取 挡圈直径 95联轴器与轴配合的 榖孔 长度为 L 172了保证挡圈只压在半联轴器上， 1的长度应有所减小，取 72 2）初步选择滚动轴承 ， 选用 深沟球轴承 ,参照工作要求并根据 5轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙、 代号为 6420， d=100=150=24以004于右边是轴肩定位， 10507倒角为 以 0 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。取定位轴肩高度 h=8此取 56 3）取安装齿轮处的轴段的直径 08轮左端与轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度 230了使套筒面可靠地压紧齿轮，此轴段应稍微小于轮毂长度，取 25轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 h取 h=10轴环处的直径 20环 宽度 b取 6 12 4） 轴承端盖的总宽度设计为 50由减速器及轴承端盖的结构设计而定 ） 。 根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖外端面和联轴器的端面的距离30以轴 220 5） 2e=12 525 至此已经确定轴的各段直径和长度，数据列于下表 : 表 3 输出轴各段的尺寸 of 段 1径（ 90 95 100 110 120 108 100 长度 (172 110 58 150 16 225 80 安装零件 联轴器 端盖 轴承 - 轴肩 齿轮 轴承 (3)轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴 器的周向 定位都 用平键连接。 根据齿轮段轴的直径 查 文献 4表 4轮用平键截面 b h=2816键槽用键槽铣刀加工， 长为 200时为了保证齿轮与轴具有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴 的配合为 6n/7H 。半联轴器与轴连接，选用平键 b h=2514160轴器和轴的配合为 6/7 轴承和轴的周向定位由过渡配合来保证，此处选择轴的直径尺寸公差为 （ 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考 文献 2表 15端倒角为 2 45o，轴肩处的圆角半径详情见图。 上的载荷 的计算 (1)受力分析与计算 根据结构图作出轴的 受力分析和弯矩、转矩图如图： 图 5 轴的受力分析图 3 图 6 轴的 力矩 图 of 将计算出的各个截面的 162N， 808N ， 弯矩 22 M 106 （ 41） （ 2） 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时， 通常我们只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面 公式为 ： 1222224 2) 14 其中，轴的计算应力。单位 是轴所受的弯矩，单位 位 似的看成圆轴，计算公式 31.0 d 。 1 是对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，因为是 45 钢，调质处 取为60 6 22 = 1 =60安全。 （ 3） 精确校核轴的疲劳强度 1）判断危险截面 轴承截面 只受 弯 矩作用，所以 轴承截面 不需要校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面 2、 3和 4、 5的过盈配合引起的应力集中最严重。从受载的情况来看，截面 的应力最大。截面 2、 3 和 4、 5 的应力集中的影响相近，但截面 2、 5 不受扭矩作用，同时轴径也较大，所以不用做强度校核。截面 6和 7更不用校核了。截面 应力集中不大，而且轴的直径也大，所以截面 C 也不用校核。所以轴只需校核截面 3、 4左右两侧就可以了 ， 截面 3的弯矩更大，故校核截面 3。 2）截面 3的 右 侧 抗弯截面系数 3 3 30 . 1 0 . 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0W d m m （ 43） 抗扭截面系数 3 3 30 . 2 0 . 2 1 0 0 2 0 0 0 0 0TW d m m （ 44） 截面 3左 侧的弯矩 M 为 6 3 0 7 . 5 1 1 2 . 51 . 1 7 1 0 7 0 5 1 7 0 . 73 0 7 . 5M （ 45） 截面 3上的扭矩为 550P3/ （ 46） 截面上的弯曲应力为 7 0 5 1 7 0 . 7 7 . 0 5100000b M M P （ 47） 截面上的扭转切应力为 3 4 1 1 3 8 5 0 2 0 . 5 7200000 P （ 48） 15 轴的材料为 45钢，调质处理。 由 文献 2表 1540， ， 。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表 3 因为 2 0 100， 108 1 100， 所以 =由 文献 2附图 3轴的材料的敏性系数为 q， q。所以有效应力集中系数计算为 (1 49) 1 ( 1 ) 1 0 . 8 5 ( 1 . 4 8 6 1 ) 1 . 4 1 3 （ 50） 由 文献 2附图 3 由 文献 2附图 3 。 轴按磨削加工，由 文献 2附图 3 。 轴未经表面强化处理， 1q。所以按公式得 1 1 . 8 2 11 1 3 . 5 8 00 . 7 3 0 . 9 2 （ 51） 1 1 . 4 1 3 11 1 2 . 7 4 90 . 8 5 0 . 9 2 （ 52） 因为碳钢的特性系数为 ,取 , 取 （ 53） 于是，根据 文献 2式 1551 275 1 9 . 4 53 . 5 8 3 . 9 5 0 . 1 0 （ 54） （由轴向力入，但因其太小，故忽略不计，下同） 1 155 1 1 . 7 82 . 7 4 9 9 . 5 7 / 2 0 . 0 9 . 5 7 / 2 （ 55） 2 2 2 21 9 . 4 5 1 1 . 7 81 9 . 4 5 1 1 . 7 8= （ 56） 16 当 ， 所以说是安全的。 故该轴在此套筒轴肩左侧的强度也是足够的。由于此 模型无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称，故不进行静强度校核。 的选择及校核 键材料选择 选择常用的 45 钢。轴槽及轮轴线的对称度公差选 8 级。由于高速轴是齿轮轴，故其上无需用键。对于低速轴则有： （ 1） 联轴器处 选 b h L 2514200用挤压力 p=110 强度校核： 332 1 0 2 4 1 1 3 . 8 5 1 00 . 5 1 4 1 7 5 9 0p T k l d 0p=110满足 强度要求，安全。 （ 2） 低速齿轮处 选 b h L 2816200度校核 332 1 0 2 4 1 1 3 . 8 5 1 00 . 5 1 6 1 7 2 1 0 2p T k l d =p=110满足强度要求，安全。 （ 3） 中速齿轮处 选 b h L 201290度校核： 332 1 0 2 1 4 2 5 . 9 6 1 00 . 5 1 2 7 0 6 2p T k l d =108p=110满足强度要求，安全。 滑与 密封 （ 1） 润滑 齿轮采用侵油润滑。参考文献 4。当齿轮圆周速度 v 12m/柱齿轮侵入油的深度约为一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离 h 30承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的 1/3 2/3，采用稠度较小的润滑油。 （ 2）轴承的密封 轴承的密封装置时为了阻止灰尘 水 酸气和其他杂物进入轴承，并且阻止润滑剂的流失。在次选用接触式密封。因为各轴承采用的是飞溅的润滑油润滑，所以选用毡圈油密封较好，它结构简单，但摩擦较大。 17 4 V 带的设计与计算 定计算功率 由参考 文献 2表 8得工作情况系数： P K P15=18 （ 57） 择 V 带的带型 根据献 2图 8型 定带轮的基准直径 d 并验算带速 v （ 1）初选小带轮的基准直径1带的类型为 考 文献 2表 800 2）验算带速 V 参考 文献 2式 810 60000 = 97060000 200=s （ 58） 所以 5m/s V 30m/s，故带速合适 算大轮的基准直径 V 带的传动比1 5，所以本设计取1i=3。根据参考 文 献 4式 （ 8，计算大带轮的基准直径 221i 13 200=600 （ 59） 再根据文献 2表 8行调整取 2600定 V 带的中心距 a 和基准长度 （ 1）根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合 文献 28定中心距0a =800 2）计算相应的带长度 221010 2 0 +24 a （ ）（ ） 2906 （ 60） 由参考 文献 2表 82800 18 由参考 文献 2式 8a 00 2 =800+(28002=747 （ 61） 确定中心距变化范围 2800=705 （ 62） a+747+2800=831 （ 63） 则得中心距变化范围为 705 831算小带轮上的包角 由 文献 2式（ 8（ 8知，打滑只可能在小带轮上发生，为了提高传动的工作能力，应使 180 （2 （ ） 90 （ 64） 算带的根数 Z （ 1） 计算单根 由100n =970r/ 文献 2表 8： 0P =据 0n =970r/0i =3和 考 文献 2表 8 0P =参考 文献 2表 8表 8 以： （ 0P + 0P ） （ 65） （ 2） 计算 Z= （ 66） 所以带的根数为 5。 轮的结构设计 （ 1） 带轮的材料选择 19 选择原则 : 常用的带轮材料为铸铁，牌号为 功率时可以采用铸铝或是塑料。 根据 70r/选择带轮材料为铸钢 （ 2） 带轮的结构形式 辐和轮毂组成。其形式与基准直径有关 : 当带轮基准直径为 .5 d 采用实心式。（其中 当带轮基准直径为 00； 当带轮的直径为 00 00，采用孔板式（其中 当带轮基准直径为 00故选用轮辐式结构 。 5. 根据实际要求，本设计采用定期张紧装置。即定期改变中心距的方法来调节带的初拉力使带重新张紧。 5 卸料系统的设计 卸料系统的要求 当混凝土搅拌完毕时，需要将卸料门慢慢打开将混凝土完全卸出，减小混凝土对卸料系统的冲击；混凝土卸料 完毕时，需要将卸料门迅速关闭，提高生产效率，并且当搅拌主机在搅拌混凝土时需要卸料门关好，并且有一定的密封性能 。 定卸料系统的控制方式 根据搅拌系统卸料要求，混凝土搅拌完毕，将卸料板慢慢的打开进行卸料，减小混凝土对卸料系统的冲击；混凝土卸料完毕时，需要将卸料门迅速关闭，提高生产效率，因此整个系统的运行就是一个慢进 快退的工作循环，本设计采用液压传动方式，选用液压缸做执行机构。 卸料门的开闭式卸料门的圆周运动，卸料时卸料门所受压力角大，因此采用定量齿轮泵；由于搅拌和卸料是两个完全的过程，在搅拌时卸 料门是关闭的，当混凝土搅拌完毕时将卸料门打开完成卸料，因此采用手动控制的方式。 控制元件是一个三位四通具有 M 型机能的换向阀，而当混凝土在搅拌时需要将卸料门关闭，并且要保证有一定的压力保证它的密封性能，因此液压泵在工作时对系统部产生任何压力作用，采用两个液压控制单向阀分别控制液压缸的两个进油（出油）管来完成系统的这一要求。 定液压系统原理图 20 系统控制的是卸料门开与闭，而且两动作的速度不相同，因此在卸料门打开时在液压系统流量一定的情况下从液压缸的无杆腔进油，它的工作原理是高压慢进，不但可以克服 混凝土对卸料板的摩擦，而且还可以将卸料门慢慢的打开；卸料门需要关闭时基本上是在无摩擦的情况下运行的，因此从液压缸的有杆腔进油，它的工作原理是低压快退，完全符合卸料系统的要求。 图 6 液压原理图 算和选择液压元件 算液压缸的总机械载荷 F 根据机构的工作情况，液压缸所受的总机械载荷为： + F工 回 封 （ 67） 21 图 7 卸料板受力图 摩 的计算 根据搅拌机的