基于solidworks的锤片式饲料粉碎机的设计毕业设计说明书

河南机电高等专科学校毕业设计说明书设计题目基于SOLIDWORKS的锤片式饲料粉碎机的设计系部专业班级学生姓名学号指导教师2014年3月15日摘要锤片式粉碎机作为中碎饲料粉碎设备的主要粉碎机械。具有通用性广、效率高、粉碎质量好、操作维修方便、动力消耗低等优点，得到广泛的应用和发展。此锤片式饲料粉碎机设计采用切向进料，自重落料，水滴形粉碎室，额定生产能力为，能耗比为5065公斤/度电，配置功率为3KW左右，符合环卫指HKG/34标，以粉碎谷物为主，兼顾饼谷和秸秆，通用性强适合农户及小型养殖厂使用，具有低吨电耗、高筛分效率、结构简单、造价便宜的特点。对锤片式粉碎机设计之后，进一步借重计算机辅助设计软件SOLIDWORKS建模仿真，使设计更加直观科学。关键词锤片式粉碎机计算机辅助设计SOLIDWORKS建模与仿真ABSTRACTHAMMERMILLASTHEMAINCRUSHINGMACHINERYCRUSHINGGRINDINGEQUIPMENTHASWIDEAPPLICABILITY,HIGHEFFICIENCY,GOODGRINDINGQUALITY,CONVENIENTMAINTENANCEANDREPAIR,LOWPOWERCONSUMPTION,ISWIDELYUSEDANDDEVELOPEDTHISFEEDHAMMERGRINDERDESIGNWITHTANGENTIALFEEDING,SELFWEIGHTBLANKING,DRIPPINGPULVERIZINGROOM,RATEDPRODUCTIONCAPACITY,ENERGYCONSUMPTIONRATIOIS5065KG/KWH,ALLOCATIONOFPOWERISABOUT3KW,MEETTHESANITATIONINDEX,TOCRUSHGRAINBREAD,BOTHVALLEYANDSTRAW,STRONGUNIVERSALITYFORFARMERSANDSMALLFARMSUSE,HASTHECHARACTERISTICSOFLOWPOWERCONSUMPTION,TONSOFHIGHSCREENINGEFFICIENCY,SIMPLESTRUCTURE,CHEAPCOSTAFTERTHEHAMMERMILLDESIGN,FURTHERUSEOFCOMPUTERAIDEDDESIGNSOFTWAREPRO/EMODELINGANDSIMULATION,TOMAKETHEDESIGNMOREINTUITIVESCIENCEKEYWORDSHAMMERMILLCOMPUTERAIDEDDESIGNSOLIDWORKSMODELINGANDSIMULATION目录摘要I第1章绪论111饲料粉碎的目的与要求212粉碎粒度及其它指标213粉碎方法和粉碎理论314饲料粉碎设备6第2章锤片式粉碎机821锤片式粉碎机的种类822粉碎机的构造与粉碎机理923主要工作部件924影响锤片式粉碎机效率的因素1325锤片式粉碎机的使用1526锤片式粉碎机发展趋势15第3章总体方案选择与设计1731总体方案1732粉碎室参数确定1833主要性能指标计算1934配套功率和电机的选择20第4章轴和轴承的相关设计2541轴的结构设计2142主轴的校核2243滚动轴承寿命计算2744滚动轴承润滑方式的选择2845连接键的选择和计算28第5章转子的设计计算3051锤片的设计3052锤片架的设计32第6章组合筛的设计3661组合筛的结构和原理分析3662筛片的设计与选择38第7章零件的装配4071SOLIDWORKS软件简介4072主要零件的建模4073零件的装配41总结43致谢45参考文献46绪论粉碎是用机械的方法克服固体物料的内聚力，从而使之破碎的一种操作方法。饲料原料的粉碎是饲料加工过程中的最主要的工序之一。它是影响饲料质量、产量、电耗和加工成本的重要因素。因此，合理选用先进的粉碎设备、设计最佳的工艺路线、正确使用粉碎设备，对于饲料生产企业至关重要。第一章11饲料粉碎的目的与要求111粉碎目的饲料粉碎能增加饲料的表面积，有利于动物的消化和吸收；减小了颗粒尺寸，能有效改善干物质、蛋白质和能量的消化和吸收，降低料肉比。改善和提高物料的加工性能。通过粉碎可使物料的粒度基本一致，减少混合均匀后的物料分级。添加剂及其载体，只有粉碎到一定的程度，保证其有足够的粒子数，才能满足混合均匀度要求；对于制粒加工工艺，粉碎物料的粒度必须考虑粉碎粒度与颗粒饲料的相互作用，粉碎的粒度会影响颗粒的耐久性和水产饲料在水中的稳定性。112粉碎粒度要求对于不同的饲养对象、不同的饲养阶段，饲料需求差异较大。在饲料加工过程中，首先要满足动物对粒度的基本要求，再考虑其它指标。12粉碎粒度及其它指标121粒度物料颗粒的大小称之粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。对于球形颗粒来说，其粒度即为直径。对于非球形颗粒，则有的以面积、体积或质量为基准的各种名义粒度表示法。在饲料行业一般采用粒度来表示物料的粒径。122粉碎粒度的测定确定散粒体的组成，有平面筛筛分法、显微镜法和沉降法等多种方法。在饲料行业，除对个别微小的组分因粒度极微，采用显微镜法外，通常采用筛分法。123粉碎比物料粉碎前后的粒度比称为粉碎比或粉碎度。它主要是指粉碎前后的粒度变化，同时近似反映出粉碎设备的作业情况。一般粉碎设备的粉碎比为330，但微粉碎和超微粉碎远远超过这个范围，达到3001000以上。对于一定性质的物料来说，粉碎比是确定粉碎作业程度、选择设备类型和尺寸的主要根据之一。对于大颗粒物料粉碎成细粉的粉碎操作，如要通过一次粉碎完成则粉碎比太大，设备的利用率低，故通常分成若干级，每级完成一定的粉碎比。这时可用总粉碎比来表示，它是物料经几道粉碎后各道粉碎比的总和。124目数目是指每平方英寸筛网上的空眼数目，50目就是指每平方英寸上的孔眼是50个，500目就是500个，目数越高，孔眼越多。除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小。粉体颗粒大小称颗粒粒度。由于颗粒形状很复杂，通常有筛分粒度、沉降粒度、等效体积粒度、等效表面积粒度等几种表示方法。筛分粒度就是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸，以1英寸（254MM）宽度的筛网内的筛孔数表示，因而称之为“目数”。目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准，各个企业都有自己的粒度指标定义和表示方法。在不同国家、不同行业的筛网规格有不同的标准，因此“目”的含义也难以统一。13粉碎方法和粉碎理论131粉碎方法在饲料加工过程中，对于谷物和饼粕等饲料，常用击碎、磨碎、压碎与锯切碎的方式将其粉碎。A击碎利用安装在粉碎室内的许多高速回转锤片对饲料进行撞击而破碎。如锤式粉碎机和爪式粉碎机，应用最广。B磨碎利用两个表面光滑的压锟以相同的速度相对转动（V1V2），依靠两压辊对物料颗粒的正压力和摩擦力而进行挤压破碎，它不能充分粉碎物料，在配合饲料加工中应用较少，主要用于饲料的压片，如压扁燕麦作马的饲料。C压碎利用两个磨盘上带齿槽的坚硬表面，对饲料进行切削和摩擦而破图11粉碎方法A裂饲料。该法仅用于加工干燥而不含油的饲料。可以磨成各种粒度的成品，但粉末多，饲料温度高。DE锯切碎利用两个表面有齿而转速不同（V11000R/MIN粉碎机通常为高速粉碎机。按粉碎机械的结构特征，可将粉碎设备分为五类锤片式粉碎机该机利用高速、旋转的锤片撞击作用使物料破碎。其结构简单、操作方便、价格便宜、适应性广，除水分较高饲料外，几乎可粉碎所有饲料。如淀粉含量较高的谷物，含油较高的饼粕，含纤维较高的果壳、秸秆等。目前国内外饲料厂普遍采用该种机型。爪式粉碎机主要利用撞击和剪切作用，撞击部件与设备固定，撞击作用强烈，适合粉碎脆性硬质物料。盘式粉碎机（盘磨）利用磨擦与切削作用粉碎饲料。盘式粉碎机的工作面有圆盘形式或圆锥形，可以一盘固定、一盘转动，或以两盘相向转动。该机适用于粉碎干燥而不含油的饲料，可得较细的成品。辊式粉碎机常用两个表面带有横向斜齿的同径磨辊，因相向或不同速转动而产生的剪切、挤压作用将物料粉碎，适合粉碎谷物饲料，不适于粉碎含油或含图13卧式锤片式粉碎机水分大于18的物料。破饼机将大块油饼破碎成小块，以后经粉碎机细碎。破饼机有锤片式及对辊式两种。锤片式机械结构简单，但噪声大，辊式的机械结构复杂。图14爪式粉碎机图15带辊式喂料器1料斗2动齿盘3皮带轮4主轴5出料口6筛片7定齿盘8入料口9插板图16几种粉碎机1喂入板2轧碎辊3轧碎室4齿板5击碎辊6击碎室7圆孔筛片8饼块第2章锤片式粉碎机21锤片式粉碎机的种类按粉碎机的进料方向，锤片式粉碎机有三种方式切向进料式、轴向进料式、径向进料式。切向进料式它由切线方向喂入饲料，上机体上安有齿板，所以筛片包角较小，一般为180。它是一种通用型粉碎机，可以粉碎各种不同的饲料，广泛用于农村及小型加工企业中。轴向进料式常为自吸喂入式。特点是整个机体左右对称、物料沿粉碎室径向从顶部进入粉碎室。转子可正反转工作，这样，当锤片的一侧磨损后，可以通过改变位于粉碎室正上方导料机构的方向以改变物料进入粉碎室的方向。径向进料式喂入的原料垂直下落，经导向机构落入粉碎室中粉碎，被粉碎的饲料通过筛孔由下方带吸风的螺旋输送器排出。只能用于粒状饲料的粉碎，配合饲料工厂的大中型粉碎机常用此种型式。图21锤片式粉碎机的类型1进料口2转子3锤片4筛片5进料口按筛板的形式分类有有筛式、无筛式。按粉碎室的形状分类有环形粉碎室和水滴形粉碎室粉碎机。在饲料厂中应用最为广泛的是顶部进料的锤片式粉碎机。22粉碎机的构造与粉碎机理锤片式粉碎机一般由供料装置、机体、转子、齿板、筛片（板）、排料装置以及控制系统等部分组成。工作时，饲料从喂料斗进入粉碎室，首先受到高速旋转的锤片打击而飞向齿板，然后与齿板撞击而被弹回，再次受到锤片的打击和齿板的撞击，如此不断反复，使饲料被碎成小碎粒，由筛孔漏出，留在筛面上的较大颗粒，再次受到锤片打击和在锤片与筛片之间受摩擦，直至从筛孔中漏出。随后，颗粒物料流被锤片加速形成沿着筛片内表面运动的环流层，环流层的速度略低于锤片末端的速度。贴近筛面的粉碎物料受到筛面的磨擦作用而降低其环流速度，并受到与筛面垂直的离心力、压力和气流作用，使其能排出筛外。但从根本上说，环流层沿筛面的运动速度很高，使受离心力作用影响大的大颗粒贴近筛面，而细颗粒不能及时排出，造成锤片的磨损、料温升高以及过度粉碎。23主要工作部件231供料装置有螺旋给料器，电磁振动给料器，负压进料三种。图22锤片式粉碎机的粉碎室示意图图23螺旋给料器1进料口2变形管3减压板4机壳5出料口6螺旋体7检查口8衬板9电机机座10皮带轮232锤片锤片是锤片式粉碎机最主要的，也是最易损耗的工作部件，锤片借助销轴连结在锤架板上。其形状尺寸、工作密度与排列方式、材料材质与制造工艺等，对粉碎效率和工作质量均有较大的影响。锤片的形状很多，如图所示。其中矩形锤片因其通用性好、形状简单、易制造和节约原料而应用最广。它有两个销孔，其中一销孔连在销轴上，可轮换使用四个角来工作。在角边堆焊碳化钨或特殊的耐磨合金，可以延长使用寿命23倍，但制造成本较高。阶梯形锤片耐磨性能差，多角形锤片与尖角形锤片相似，它们具有粉碎效果好、使用寿命长的优点，但制造复杂、生产成本高。我国的锤片式粉碎机的锤片已标准化，1986年由中国农机院拟定的机械工业部部标三种规格，都是矩形双孔锤片。锤片安装在转子销轴上的位置，称做排列方式。它关系到转子平衡、物料在图24锤片的种类A矩形B、C、D堆焊锤片E阶梯形F多角形G尖角行H环形I复合钢矩形粉碎室内的分布、锤片磨损的均匀程度。对锤片排列的要求锤片的运动轨迹不重复、沿粉碎室宽度锤片运动均匀、物料不被推向一侧、有利于转子的平衡。233筛片有圆柱形孔筛、圆锥孔筛和鱼鳞筛等。由于圆柱形冲孔筛结构简单、制造方便，因而应用最广。234齿板齿板的作用是加强对物料的碰撞、搓擦作用，同时可以阻滞粉碎室内物料环流层的运动并降低其速度。对于纤维多、韧性大、水分高的物料作用较明显。齿板由铸铁制造，表面激冷成白口，增强耐磨性能。齿板通常安装在进料口的两侧，形式有三种形式。齿形有人字形、直齿形和高齿槽形等。235筛片1、分类图25齿形种类A人字形B直齿形C高齿槽形图26齿板安装位置A径向安装B切向安装C交叉安装环筛筛片包角360（轴向进料）水滴形筛360（顶部侧向进料）底筛180切向进料）侧筛及无筛2、筛孔直径与生产能力呈线性关系；在满足粒度要求的前提下尽量采用较大直径筛孔的筛片。筛孔直径一般分为四个等级小孔12MM，中孔34MM，粗孔56MM，大孔8MM。3、筛片的包角筛片包角，筛理面积，粉碎效率。4开孔率即筛片上筛孔总面积占整个筛面有效筛粒面积的百分率。开孔率，粉碎效率。5、筛片的厚度愈厚越不易通过，粉碎室内物料环流层厚度，粉碎效率，粉碎质量恶化。6、锤筛间隙锤片末端与筛片之间的最小距离为锤筛间隙，决定了粉碎室内物料层的厚度。我国的粉碎机一般设计为1216MM。图27部标筛片形式A展开图B筛孔排列24影响锤片式粉碎机效率的因素241粉碎机工作效果的指标成品粒度、电耗、产量242影响因素（1）原料性质与物料的强度、含水量、含油量有关。（2）锤片末端线速产量、粉碎细度相同时，脆性物料要求的锤片线速度较韧性物料低。筛孔25MM，最佳线速玉米52M/S大麦88M/S麸皮、米糠110M/S国产8090M/S国外60128M/S（3）锤片厚度锤片过厚，与物料的撞击接触面大，不利于粉碎，同时锤片运动所消耗的能量大。锤片薄，粉碎效率高，以2MM厚的锤片效率最高，但薄锤片易于磨损，大型粉碎机一般采用厚度58MM的锤片。（4）锤片密度锤片密度系数BD/ZB粉碎室宽度（M）D转子直径（M）Z锤片数（5）锤片排列影响转子的平衡和物料在粉碎室的分布。图28锤片的排列方式（A）螺旋线排列（B）对称排列（C）交错排列（D）对称交错排列（6）锤筛间隙转子旋转时锤片末端与筛片之间的距离为锤筛间隙，它决定了粉碎室内物料层的厚度。物料层太厚，粉粒可能将筛孔堵塞，不易穿过筛孔。物料层太薄，研磨粉碎作用减弱，筛片和锤片易于磨损。间隙最佳值国产1012MM（7）筛片的影响筛孔直径与生产率呈直线关系筛片厚度愈厚物料愈不易通过。筛板的弯曲形态决定粉碎室的形状。圆形粉碎室物料易跟锤片作圆周运动，降低物料与锤片的相对速度，削弱锤片的撞击力。并且由于离心力的作用，小颗粒处于物料层内侧而不能及时排出，导致过度粉碎。水滴形粉碎室物料到达粉碎室上部时，不受向心力的作用而沿切线方向飞出，撞击到对面的筛板后落下，在下落过程中，自动分级被打扰，使大颗粒及时被撞击，并用利小颗粒及时排出。（8）吸风的影响吸风可及时将粉碎时由于物料中的水分蒸发而形成的湿热空气排出，保持筛孔畅通。图29几种环筛形式A正圆形B全筛水滴形C偏心圆形25锤片式粉碎机的使用251安装粉碎机应安在水泥基座上。大中型粉碎机应安减振器。安装时应作水平检查。各管道及弯头应密封。252操作开机前应认真检查各部分螺栓和皮带张紧度，关闭喂入斗插丁然后进行起动。起动后先空转23MIN，转速正常且无异常时即打开喂入斗插门。并调节开度使粉碎机在正常负荷下工作。工作结束后停止喂料，再使机器空转23MIN，使机内饲料大部排出后再关闭电动机。253调整和保养饲料的粉碎度可靠更换不同孔径的筛片来调整，在满足饲养要求的前提下，应尽量选用较大的孔径。锤片尖角磨损到锤片宽度的1/2时，应调换另一角或另一端使用，四角磨损后应更换新锤片，换装时不应改变原来的排列，且每组锤片的重量差不得大于5G。26锤片式粉碎机发展趋势近年来，我国养殖规模、养殖品种的多元化发展，对饲料粉碎机提出了新的要求，今后几年的粉碎机技术研究应主要集中在以下几个方面（1）粉碎机应主要从最佳粉碎粒度和粉碎成本的经济合理方面考虑，研究粉碎机与畜禽鱼饲料的最佳粉碎粒度的关系，促进粉碎机向专业化、系列化方向发展，同时开发一些专用粉碎机。（2）新型锤片式粉碎机开发研究，对锤片式粉碎机的结构进行优化，开发锤筛间隙可在线调整锤片粉碎机。（3）粉碎机与吸风系统的配套研究。通过对粉碎机结构的改进、粉碎机吸风系统的合理配置，以获得最佳经济性能和粉碎效果。（4）锤片式粉碎机的转速从单速驱动发展为双速驱动，目前正向变速驱动发展；由原来的既粉碎又控制物料的最大粒度向只负责粉碎而配置相应的筛分设备的方向发展；粉碎室内的粉碎区即有效粉碎点的数量由一个发展为多个；欧美各国因为物料原料的特点曾使锤片粉碎机向两个方向发展美国式追求筛板面积大，而欧洲式讲究冲击齿板面积大。第3章总体方案选择与设计31总体方案小型粉碎机的优点是结构简单，体小灵活，造价低，采用单相电机驱动。从而可以根据自养禽畜及饲料资源情况，进行自行饲料加工，无疑有利于农村开发和利用饲料资源，发展畜牧业生产，活跃商品经济。总体方案设计的核心主要是粉碎室、转子及主要性能参数的设计与计算。粉碎机粉碎室的结构形式对粉碎性能有重要影响。目前粉碎室的型式主要有圆型、椭圆型、水滴型等。圆型模式相对来说制造方便，但物料在喂料口沿切向进入粉碎机时，可能会弹出，存在一定损耗。而椭圆型的型式，按照现有的设计理论和方法还不能仅经过计算就能获得这些主要参数的最佳值。因此，由粉碎理论综合考虑，破坏物料在粉碎室内所形成的环流，是提高粉碎效率、降低能耗的关键。为此，设计了水滴型粉碎室。使物料环流在筛片与转子组成的水滴型粉碎室内，由于锤筛间隙不等受到破坏，同时增加了锤片对物料的打击次数，使已经粉碎好的物料能及时通过筛孔排出。达到了提高粉碎能力，排粉效率和降低能耗的目的。如图31所示图31粉碎室及转子的配置32粉碎室参数确定粉碎机采用双圆盘转子，中间设计架板，既做转子骨架支撑两片圆盘，又起到风机叶片的作用，在转子高速旋转时造成负压，实现了轴向高负压进料和高压差排料的理想设计。转子直径D和粉碎宽度B是粉碎机的主要参数之一。两者之积可以用一下经验公式取得（31）N/VKDB0式中V锤片末端线速度K0经验系数，一般取055075N配套动力同时，两者应有一定的比例关系，通常D和B确定之后，/135DB为了降低噪音，一般采用大转子低转速，确定要根据粉碎物料的品种具体分析。如果以粉碎玉米颗粒为主，要采用较小的B和较大的D；如果是以粉碎牧草为主，则要采用较大的B和较小的D。为了增大饲料喂入口的尺寸，必须增加粉碎室的宽度。若过宽必然导致转子悬臂过长受力不良，因此，本机转子直径依据我国机系列型谱设计要求和以往经验设计为D300MM，粉碎室宽度B150MM，其比值,符合设计要求。转子在粉碎室内为偏心配置，偏心距C5MM。由于饲料D/2喂入口占据一部分位置，取筛片有效包角为3000。锤筛间隙是影响粉碎机的重要性能参数之一。粉碎机在工作时，粉碎室R内锤片末端和筛片之间有一层随锤片旋转着的物料环流气流层，其平均速度约为锤片速度的一半，这将降低打击作用，增加摩擦功耗。由于离心力的作用，粗颗粒处在环流层外层（靠近筛面），得不到很好的粉碎，而细粒处在环流层的内层，难以从筛孔及时排出，这就不能保证粗粒的粉碎效果，同时又使细粒产生过分粉碎现象。在齿板区，由于细粒不能及时排出，被锤片反弹出的细粒到不了齿板的作用面而沉入被粉碎的物料层中，要粉碎物料层中的粗粒就需要更多的能量，环流层中细粒和粗粒的数量随喂入量的增加而增加，结果恶化了物料加工量，降低了产品的均匀度。过大时，这种情况更加严重。相反，如果过小，环流物RR料层的速度就大，致使粉碎后的物料不易通过筛孔，使产品粒度偏细，从而增加能量消耗，一般取12MM；粉碎谷物时8MM，粉碎茎蔓类时R14MM。R为使本机能够粉碎精、粗饲料，喂入口设计为切向式配置，物料喂入口方向与锤片圆周轨迹相交，相交值S30MM左右，喂入口下边缘和转子中心线与转子水平线夹角670左右，可保证喂入料不架空，不反料，并能增强锤片打击性能。排料采用自重落料形式。33主要性能指标计算331锤片速度及转子转速锤片末端线速度对粉碎机的生产率和功耗有很大的影响。锤片末端线速度增大时，锤片对物料的打击、搓擦和磨碎作用增强，能增加粉碎能力和产品细V度，但过大则机器的空载功率增加，同时因转子不平衡产生的噪音和振动也随之增加，粉碎能力反而下降。因此合适的值对提高粉碎机性能至关重要。V锤片撞击力的强弱与其工作速度大小有关，但考虑到粉碎时可能是几种物料的混合，同时本机是小型粉碎机，以粉碎精料为主，故锤片速度选为50M/S。由此，转子转速为32605301814VNRPMD取N3600RPM式中D转子直径，D03M332额定生产能力粉碎机的额定生产能力是指在粉碎机生产实践的时候，该机性能良好，使用中没有发现任何问题时工作一小时所能粉碎的饲料重量。可按下述经验公式计算33034T/H603512B3KDQ2N式中，D、B转子直径及转子长度M；物料容量，玉米；37T/转子转速，N3500RPM；NK粉碎机结构系数（与其结构型式、筛片结构参数有关），一般K01604234配套功率和电机的选择341配套功率粉碎机配套主要决定其生产能力的大小，依照下式计算3424KW037QKN/式中，Q粉碎机理论生产率T/H；K/配套动力系数，K/0610，一般粗粉碎取小值，细粉碎取大值。342选择电动机电动机选择包括选择类型，结构型式，容量（功率）和转速，并确定型号。工业上一般用三相交流电源，无特殊要求一般应选三相交流异步电动机。最常用的电动机是Y系列笼型三相异步交流电动机。其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低、适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。因此按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。卷轴筒的输出功率前面已经算得为24KW,因WP此电动机输出功率可以为D35D式中，传动装置的总效率，其中，分别为V带传动效率，321滚动轴承效率，圆柱齿轮传动效率。通过查取机械设计手册，取，则通过计算960127903取873906代入原来式子，故36KWPWD92604因此选取电动机额定功率。E为了选择电动机的转速，可推算出电动机转速的可选范围。由机械设计手册查得V带传动常用范围比范围I124,单级圆柱齿轮传动比范围I236，则电动机转速可选范围为。MIN/215821RINWD可见同步转速为750R/MIN、1000R/MIN和1500R/MIN的电动机均符合。选定电动机的型号为Y132S6由相关表查出该电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用。第4章轴和轴承的相关设计41轴的结构设计主要考虑以下因素轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。设计时，必须针对不同情况进行具体分析。但必须满足轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。轴的校核计算应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。主轴上安装有转子和小带轮，通过滚动轴承和支座连接在一起。轴与转子以及小带轮的连接为键连接，与支座的连接为轴承连接，且小带轮和轴承都需要在轴向设置定位轴肩，小带轮外端采用螺母定位限制其轴向移动。转子长度为120MM，粉碎有效宽度为150MM，小带轮与轴配合处的轮毂宽度为53MM。考虑到以上因素，设计主动轮轴结构如图所示。图41主轴结构简图主轴上段为螺纹段，用于装螺母和垫片以固定带轮的轴向移动，考虑到AB小带轮的孔径为，选用的螺母进行轴端固定，所以在此段加工M2620M的螺纹，长度为；段安装小带轮，由于小带轮孔径为，20M3BCM26故此段轴径为，长度为，同时考虑到带轮右端的轴向定位，在此段5C处设计高度为的轴肩；CD段安装滚动轴承与箱体相连接，此段直径为2，选用型号为6006的深沟球轴承，由于用的轴承的宽度为，内径为3013，设计长度为的外圈挡片来定位轴承外圈，同时要考虑端盖的结构，M30M10故此段长度为，轴与滚动轴承配合为过渡配合，此处选轴的直径尺寸公差42为；DE段和FG段安装转子，由前章设计的转子结构可知这两段的直径应为6，又考虑到转子结构和粉碎室的整体尺寸，设计这两段的长度为；40M25EF段用于转盘的轴向固定，在此处设计高度为的轴肩，由转子的结构可知M5此段长度为；GH段同样安装与CD段相同的滚动轴承，故此段直径为M120，长度为，轴与滚动轴承配合为过渡配合，此处选轴的直径尺寸公差303为。6轴上零件的轴向定位，采用键连接，实现轴上零件的周向定位和运动及动力的传递。BC段小带轮和主轴通过圆头平键连接传递运动和转矩，根据该段直径值参考设计手册2，得出该处平键公称尺寸为，键槽用铣削刀MHB78加工，长度为，由于小带轮和轴的配合为间隙很小的配合，故采用M45配合。转子的周向定位和动力传递也是通过平键实现的，此处采用平头键6/7KH连接，同样根据此段轴径由设计手册查得平键截面，键长为HB812，由于转盘和轴的配合为间隙很小的配合，故采用配合。轴上倒角126/7KH均为，以便于安装轴上零件。04542主轴的校核1初步校核轴的最小直径，估算最小直径。选取轴的材料为45刚，调质处理。根据机械设计手册2，取，于是得012A（51）33MIN00645PDM式中P和N分别为轴的功率和转速。2由设计的轴的结构可知轴的最小直径满足要求，现在对轴进行精确校核。轴的计算简图，如图52所示TFNNTF1NH1NH2图42轴的计算简图1）计算图中各力带轮的压轴力，由前面带传动的计算中得520N；FFT专递的转矩，由前面的计算得T8186NMM转子对轴的压力，估计转子重量为30KG；则13010300N；1FN轴承对轴的支撑力为F1的一半，即N150NNH152063/183179N，NH2520179341N做出各平面受力分析图、弯矩图和扭矩图，如图53所示F520NNH1179NNH2341NMH32760NMMF1300NN150NN150NMV13725NMMB垂直面受力分析及弯矩图A水平面受力分析及弯矩图T8186NMMC扭矩图图43各平面受力分析图、弯矩图和扭矩图由图52和图53可知，D截面为危险截面，算出D截面的总弯矩和扭矩MH32760NMMT8186NMM2）按弯扭组合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据计算公式及上面所算的截面的弯矩和扭矩，以及轴运动时需正反转，扭转切应力为D对称循环变应力，取1，轴的计算应力（52）22223760181044CAMTMPAW前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由设计手册查得。因此160AMP，故安全。CA13）精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面根据前面的分析计算，截面虽然直径较小，且开有键槽、轴肩及过HGCB,渡配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳度，但由于只受到扭矩和较小的弯矩作用，所以这些截面都不需校核。从应力集中和受载的情况来看，截面和D上的应力最大。由于截C右侧和C截面D左侧直径相等，截面C左侧直径比截面D右侧小，而载荷D截面稍大一点，故只需校核截面C左侧和截面D左侧即可。（2）截面C左侧抗弯截面系数（53）33301261756WM抗扭截面系数（54）32TDM截面左侧的弯矩为CM（55）473260230N截面上的扭矩为T81M截面上的弯曲应力（56）27307651BAAMPMW截面上的扭转切应力8233TAA（57）轴的材料为45钢，调质处理。查得640，BAP175AP。15AMP截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及在设计手册中查取。因，,经插值后可查得03826RD01526DD225182查得轴的材料的敏性系数为082Q085Q故有效应力集中系数为（58）1121K（59）085697Q查得尺寸系数；扭转尺寸系数。058轴按磨削加工，查得表面质量系数为2轴未经表面强化处理，即，得综合系数为1Q（510）2051357889KK5111672又由设计手册得碳钢的特性系数0102，取0100501，取005于是，计算安全系数值，按设计公式得CAS5121156522330AMSK5131795861B5142296597CAS2，故安全故可知其安全。CA（3）截面D左侧抗弯截面系数33301027WDM（515）抗扭截面系数2754T（516）弯矩M及弯曲应力为83601071N（517）（518）5762BW扭矩T及扭转切应力为816M51915540TAAMP过盈配合处的，查机械设计手册2用插值法求出，并取08，于是KK得31608316253K轴按磨削加工，查得表面质量系数为，故得综合截面系数为092520113635KK521252609所以轴在截面D左侧的安全系数为522117552602AMSK5231731B52422527CAS2，故安全。主轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可CAS略去静强度校核。至此，主轴的的设计计算结束。43滚动轴承寿命计算查滚动轴承样本可知6006号深沟球轴承的基本额定动载荷，基102ORCN本额定静载荷。680OCN求两轴承受到的径向载荷和1RF2R将轴系部件受到的空间力系分解为水平面和铅垂面两个平面力系，分别如图54A和图54B所示F520NNH1179NNH2341N（A）水平面受力分析图F1300NNV1150NNV2150N（B）垂直面受力分析图图44轴承受力分析图由上图的受力分析可知NH1341NNH2139NNV1NV2150N（525）22113915048RHVFN（526）21求轴承当量动载荷和1P21PRF482N202计算轴承寿命因为，所以按左边轴承的受力大小计算21（527）3661001270493548ORHCLHNP44滚动轴承润滑方式的选择由于主轴上滚动轴承安装在轴支座中，考虑到脂润滑形成的润滑膜强度高，能承受较大载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长的一段时间，所以选用脂润滑。45连接键的选择和计算键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来决定。451小轮与主轴的键连接小带轮与主轴之间的键连接，主要是传递运动和转矩，故采用普通平键连接，由小带轮孔径为26MM，查机械设计手册得键的截面尺寸为键宽B键高H8MM7MM，又考虑到带轮宽度为56MM，故选用键长L45MM。现在对键进行校核。假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键的强度条件为3210PPTKLD（528）式中，传递的转矩，由前面的计算可知T8186NM；键与轮毂键槽的接触高度，K05H057MM35MM；键的工作长度，圆头平键LLB45837MML轴的直径，D26MM；键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，查得P110。PAMP计算P（529）3321086104810572APTMPPKLD故键的强度满足设计要求。452转子与主轴的键连接转子与主轮的连接由于结构和载荷要求，采用普通平键连接，根据连接处轴径的大小参照键的标准规格，选用平键的截面尺寸为键宽B键高H12MM8MM，又考虑到转盘的厚度为6MM，故选用键长L6MM。现在对键进行校核。假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键的强度条件为3210PPTKLD（530）式中，传递的转矩，由前面的计算可知T8186NM，每个键只承担一半及计算时T4093NM；键与轮毂键槽的接触高度，K05H058MM4MM；K键的工作长度，平头键L6MML轴的直径，D40MM；D键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，查得110。PPAMP计算53133210491085106PAPTMPPKLD故键的强度满足设计要求。第5章转子的设计计算转子作为整个设计的核心，主要包括锤片、锤片架及转轴三大部分。三大部分结构的设计，主要依据的因素有转子的转速，转子的直径，电机功率，传动机构以及结的合理性，在本设计的总体方案设计中，经过设计计算，已得知转子转速为3500R/MIN,转子直径D150MM，电机功率为3KW，又考虑的轴的设计需根据带传动、轴承及箱体结构来设计计算，并需要强度校核，故本节主要设计内容为锤片以及锤片架的设计计算，轴的设计计算见第7章。51锤片的设计根据JB/T982222008，综合此设计要求，选择锤片形状为矩形，然后进行锤片尺寸、锤片数量及锤片排列方式的设计。锤片作为加工的核心零件，要求比较高，根据JB/T982222008，本锤片选择65MN钢作为金属制造材料，要求热处理并淬火，保证淬火区硬度为50HRC57HRC,渗碳区硬度不超过28HRC。511锤片尺寸因选用矩形锤片，其结构及相关尺寸设计如图52所示。根据经验公式确定各具体参数，分别如下（61）MDA84302式中锤片长度系数，023036，本设计取028；D转子直径，D84MM。B01D0130030MM,62C60MM,C为锤片销孔至顶端距离，为了避免工作的冲击力引起机器强烈震动，其值应该根据打击中心理论进行设计计算，再考虑转子直径大小，为了不导致转子内锤片不引起干涉，经过综合计算考虑，取其值为C60MM。D8MM，E3MM，D为销孔直径，E为锤片厚度，的取值范围为210MM,在保证使用寿命情况下，薄锤片有利于提高粉碎机的度电产量，故取3MM，销孔选择系列设计值，取D8MM。512锤片数量锤片的数量主要依据锤片工作的密度、粉碎室有效宽度以及锤片厚度来确定，其计算如下，取,631432051BKZZ式中锤片工作密度系数，027047，此设计取035；11K1K粉碎室有效宽度，因B值为150MM，故取120MM。B513锤片排列方式锤片排列方式有四种螺旋排列、对称排列、交错排列、混合排列。混合式排列可使锤片轨迹不重复，打击面广，物料在粉碎室内分布均匀等有点，比起均图51锤片结构图布式的平衡性好，混合法更符合设计的要求，效率更高，故在本设计中，14块锤片，采用四组混合排列，按4343布置，其具体分布图，如图63所示图52锤片混合式排列52锤片架的设计锤片架即为安装锤片并与转轴固定的机构，锤片架的设计要实现如下几个功能1锤片安装不能固定，能旋转并不能与内部机构互相干涉；O3602与转轴一起高速径向运动，不能轴向移动；3使锤片的有效打击范围达到粉碎室内最大。另外，在锤片架设计中，参考以下数据转子直径D，锤片尺寸规格，粉碎室有效宽度，转轴直径D，锤片数目以及排列方式。1B综上考虑，锤片架设计包括以下几个零件2个转盘，4套长螺栓，19个不同规格的套筒。因考虑到内部结构的特殊性，螺栓未能采用国家标准。这个锤片架结构的设计原理是14个锤片分布在四个长螺栓上，每个锤片之间通过不同套筒进行轴向定位，径向无需定位，然后四个螺栓连接两个转盘，这个就构成了整个锤片架，其锤片架通过键与转轴连接一起运动。其效果图如图64所示图53锤片架结构设计521转盘设计如图55所示，转子直径D300MM，锤片总长84MM，其销孔至锤片顶端距离长60MM，所以,D1300260180MM考虑转盘不宜过大，故取D2220MM。D40MM，转盘与转轴通过键连接，故D与转轴直径相等，取D40MM。其键槽尺寸根据机械设计手册查得为12X8MM。D1为螺钉孔，而螺钉大小有锤片销孔决定，故螺钉尺寸为M8，螺孔应取比螺钉稍大一点，所以，取D19MM。另外，考虑到粉碎室内有效宽度，取转盘厚度6MM。图54转盘尺寸结构522螺栓设计本锤片架上螺栓主要作用有1连接两转盘，并固定整个结构；214个锤片分别安装于四个螺栓上面，由套筒进行定位。所以，螺栓各尺寸需按照结构需要而定，因粉碎室宽有效粉碎宽度B1120MM，又因为转盘厚度6MM，加上螺母长度6MM,并留有4MM的余量，22设计图如下图66所示，尺寸结构计算如下LB1266422152MM；L66416MM；64D18MM；D216MM。图55螺钉尺寸结构523套筒设计本锤片架的套筒作用就是用来给锤片定位，又因为锤片的排列方式为混合法排列，故存在不同长度的套筒14个，经过计算，套筒长度有三种，30MM，9MM，255MM。30MM套筒为锤片之间的套筒，共10个，9MM，255MM为两段固定的套筒，各2个。套筒主要固定在螺栓上，故其内径D18MM，外径D412MM，具体设计及结构如图57，图68所示图56套筒尺寸图第6章组合筛的设计筛片作为控制粉碎粒度的重要工作部件，其面积、筛孔形状、孔径、开孔率对粉碎机度电产量均有重要影响。目前粉碎机的筛片是具有一定开孔率和一定开孔形状的薄钢片，一般是圆形冲孔筛，并有一套不同孔径的筛片用以调节粉碎饲料粒度大小，满足不同的要求，其布置形式是成一定形状包裹转子。61组合筛的结构和原理分析611组合筛的结构针对第一节中所分析的情况，本设计采用组合筛片的方式来提高物料的粉碎效率。其结构由齿条板、筛片、湍流板等组合而成，其结构如图71所示612组合筛工作原理物料在粉碎腔内不同位置所处的状态是不同的。物料处于粉碎机上部时，只受锤片的打击，几乎没有过滤状态；物料处于转子下半圆时才有很大的过滤机会。因此，完全可针对物料所处的状态将筛片分为几个部分，在筛子上部可采用撞击板代替筛片（目前这种替代已用于粉碎机中，本文只是从筛片设置完整性的角度作进一步配合运用），其覆盖弧度1/4。撞击板为齿条型等。这样物料在受到锤片打击后以一定的动能撞击到撞击板上进行第二次破碎，然后反弹向锤片进行多次粉碎，撞击板的刃片会对物料产生较强的破碎力，使物料易于粉碎。物料和锤片存在着同速运动，对粉碎不利，只有加大两者间的速度差才能提高粉碎效率。1、锤片2、齿形条3、湍流板4、筛片图61组合筛结构图本设计将从增加物料和锤片的速度差入手，并引入流层换位的概念，以提高粉碎效率。将3/4以下的筛片分为2片，中间增设湍流板。为椭圆形的面，椭圆面用不锈钢或其它耐磨材料制作。湍流板设置轴向可调，以适应不同物料及其过筛要求。湍流板的作用是使物料环在筛面上高速移动时突遇外力作用而出现短暂的停顿，这一停顿将减少物料对筛片的摩擦，同时惯性的作用使物料之间产生剪切力，使物料破碎，惯性又增加物料间的碰撞，物料因撞击而破碎。环流层继续沿椭圆面向下移动，处于内侧的细料粒层将因为惯性先向前移动而转至外侧，和筛片接触，绕开粗料粒层的阻碍而通过筛片。由于在椭圆面顶处与锤片间隙减小，流速加快，物料重新获得高动能向下移动，同时椭圆面对物料粒的漫反射作用使物料又进入粉碎区，锤片获得捕捉物料的机会进行打击粉碎。见图72所示图62湍流板的工作原理设计于筛片底部的湍流板除了以上作用外，还可以消除筛片底部的润滑层（相对禁止层）。截面变化使气流加速，气流的高速流动会存在引射作用，这种引射会使物料进入锤片捕获区被再次粉碎，并重新获得动能向前移动，既提高筛片的利用率，又提高粉碎效率。关于这点即使振动筛片也无法解决，因为此处的振动趋于水平，物料左右移动而无法抛开。本设计中的湍流板可设计成筛片并将其弯成有一定弧度的面来替代，可用凸起的物块设置在筛片上，和湍流板一样可调。613组合筛的效果通过粉碎机对物料粉碎过程和筛片的作用分析，改变现有的筛片结构，提高锤片对物料的有效捕捉，突破现有的锤筛间隙理论，从筛体的功能出发将筛体由筛片、湍流板组合成多个弧面，对物料进行减速，加强破碎；对于高水分、油性、吸附力强的超细粉碎，其作用将会更加明显。62筛片的设计与选择锤片式粉碎机上所用筛片多为圆孔筛，筛孔大小分4个等级，细孔直径12MM；中孔直径34MM；粗孔直径56MM；大孔直径8MM以上。合理选取筛片面积是提高粉碎机度电产量的又一重要措施，一般来说，S较大粉碎后的物料能尽快排出筛外，而使度电产量较高。筛片的通过性能受有效筛理面积的百分比K影响极大，K为筛片上筛孔总面积占整个筛面面积百分比，按下式计算712D907T式中D为筛孔直径（MM）T为筛孔孔距（MM）。K值随筛孔直径的增大而增大，随筛孔孔距的增加而减少。另外，如配以适当面积和形状的齿板，虽然S小了，但由于齿板的存在改变了环流层的运动状态会增加粉碎效果，度电产量反而提高。根据以上设计公式，以及本毕业设计课题的要求，因其为小功率粉碎机，设计两种的筛片，筛孔分别为设为1MM和4MM。可查的所对应的T值为2MM、55MM。分别取厚度为1MM、15MM，则其有效百分数K分别为227和482。又根据总体设计中，知道粉碎室总体宽度为150MM，转子直径D为300MM。有经验数据可知，筛锤之间的距离可取6、12、20MM三个等级，经过验算，本设计取筛锤间距离为12MM，而在章第二节中，设计筛片为2块，所以每块筛片的宽度为150MM，其长度可通过公式721235DLL式中D为转子直径，D300MM；L为筛锤间距离，L12MM；L1为湍流板的长度，取L130MM。代入各数据求得，L185MM；同时，也可得知，齿形条长度为185MM。其具体的筛孔布置及筛板的基本尺寸如图73所示图63筛孔布置及筛片基本外形尺寸第7章零件的装配71SOLIDWORKS软件简介SOLIDWORKS公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（CONCORD,MASSACHUSETTS）内，当初所赋予的任务是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统，SOLIDWORKS软件是世界上第一个基于WINDOWS开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SOLIDWORKS公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。该软件能将从设计到生产的过程集成在一起，让所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作。它提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关及工程数据再利用等概念改变了MDAMECHANICALDESIGNAUTOMATION的传统观念。这种全新的概念已成为当今世界MDA领域的新标准。通过SOLIDWORKS的建模与仿真不仅能准确的确定各组件的参数修正，还能更好的设计出各配合组件的最佳运动状态。SOLIDWORKS操作软件作为CAD/CAM/CAE一体化的三维软件，是参数化技术和行为建模技术相互渗透的结晶，参数化技术是其核心功能，参数化具有基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改等特点。SOLIDWORKS是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，它作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，在国内产品设计领域占据重要位置。它第一个提出了机械化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。SOLIDWORKS的