旋桨式搅拌机设计【8张PDF图纸+CAD制图+文档】
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本科学生毕业论文旋桨式搅拌机设计院系名称： 机电工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化10-6 学生姓名： 郭玉锁 指导教师： 刘亚娟 职 称： 教授 黑 龙 江 工 程 学 院二一四年六月The Graduation Thesis for Bachelors DegreeDesign ofPaddle MixerCandidate：Guo YusuoSpecialty：Mechanical Design, Manufacturing and AutomationClass：10-6Supervisor：Associate Prof. Liou YajuanHeilongjiang Institute of Technology2014-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要旋桨式搅拌机因其结构简单、重量轻、安装方便、操作容易、传动部分密封性好、不会沾污泥浆、搅拌效率高、有强烈的化浆作用等特点在工农业生产中得到了非常广泛的应用。小型旋桨式搅拌机能够满足需要，且在如今的能源社会，对于提倡新工艺、看重技术含量，使用专业化机械，为食品等生产企业扩大市场，提高质量，减耗增效具有积极意义。本文介绍了搅拌机在我国食品工业的加工和生产中应用的重要意义以及一些国内外的一些发展现状和趋势。考虑到目前搅拌机种类和规格很多，但没有适合小型淀粉加工厂用于搅拌淀粉的产品，因此本次设计主要是根据淀粉的特殊要求设计出一种利用旋桨式搅拌头进行搅拌工作的搅拌机，本文中主要对搅拌机的方案，传动系统和工作部件进行规范的设计和描述。从而达到所需要求。关键词：旋桨式；搅拌机；传动系统；减速器；箱体；淀粉加工ABSTRACTRotary paddlemixerbecause of its simple structure,light weight,convenient installation,easy operation,good sealing,transmission partwill not stain themud,high mixing efficiency,withstrong characteristicsofplasmaeffectis widely usedin industrial and agricultural production.The smallpropeller typestirrercan meet the needs,andin todaysenergysociety,to promotenew technology,emphasis on technologycontent,the use ofspecialized machinery,improving the quality offoodproduction enterprisesto expand the market,reducing energy consumption and increasing benefit,has positive significance.This paper introduces the significance of the application of blenders to Chinas food production industry as well as the developing situation of blenders both domestically and abroad. Considering there is no suitable product for small-scale starch processing factories to agitate starch, though blenders of lots of types and specifications existing on market, therefore, this design aims at designing a certain type of propeller blender head targeting to meet starch processs special requirements. The designing plan, the transmission system and spare parts are discussed in this paper.Key words: cutter-suction; blender; transmission system; Retarder; Box; Starch processing目 录摘要 Abstract 第1章 绪论1 1.1 概述 1 1.1.1 蜗轮蜗杆传动1第2章 旋桨式搅拌机的组成和工作原理 42.1搅拌器的应用与组成42.2搅拌装置的工作原理42.3旋桨式搅拌机的特点52.4传动方案5 2.4.1 蜗轮蜗杆传动5 2.4.2 圆锥齿轮传动52.5传动装置的合理布置62.6各级传动比的合理分配6 2.4.2 传动比分配的基本原则62.7 本章小结6 第3章 搅拌机的整体结构的设计73.1电机的选择73.2传动比分配73.3计算转动装置的运动和动力参数7 3.3.1 各轴转速7 3.3.2 各轴功率7 3.3.3 各轴转矩83.4圆锥齿轮计算8 3.4.1锥齿轮相关参数的选择8 3.4.2按齿面接触疲劳强度设计8 3.4.3计算基本尺寸9 3.4.4校核齿根弯曲疲劳强度103.5圆柱齿轮计算11 3.5.1圆柱齿轮相关参数的选择11 3.5.2按齿面接触疲劳强度设计11 3.5.3确定公式内的各计算数值11 3.5.4 确定公式内的各计算数值12 3.6 轴的设计与校核13 3.6.1输出轴的功率P,转速N和转矩T13 3.6.2求作用在齿轮上的力14 3.6.3 初步确定轴的最小直径值14 3.6.4 轴的结构设计14 3.6.5 求轴上的载荷15 3.6.6 按弯扭合成应力校核轴的强度15 3.6.7 精确校核轴的疲劳强度15 3.7滚动轴承的选择与校核19 3.7.1轴承的选择193.8本章小结20第4章 其他部分的设计214.1运转功率的计算214.2影响淀粉液搅拌器功率224.3升降部分的选择234.4搅拌桶的尺寸选择234.5本章小结24结论25参考文献 26致谢27IV第1章 绪 论1.1概述搅拌机是工农业中应用非常广泛的一类通用设备，尤其在农产品和食品加工业中发挥着重要作用。目前在工农业中的搅拌机种类和规模很多，但是没有适合小型淀粉加工厂用于搅拌淀粉的产品，本设计的任务是设计一种能是用于搅拌淀粉的小型旋桨式搅拌机。旋桨式搅拌器是以两到三只推进式搅拌部件的一种搅拌器，旋桨式搅拌器在搅拌时有较高的旋转速度，能迫使物料沿轴向运动，使物料充分循环和混合，旋桨式搅拌器多适用于搅拌稠度较低的液体，悬浊液，乳浊液等物料。搅拌机的搅拌能使原料充分的混合均匀，混合的快慢，均匀程度和传热情况好坏，都会影响反应结果，所以搅拌情况的改变，常很敏感的影响到产品的质量。生产中的例子几乎比比皆是。如果搅拌机搅拌情况不好，就会造成传热系数下降或局部过热，原料和催化剂分散不均匀，影响产品的质量，也容易导致聚合物粘壁，使搅拌机聚合反应操作不能良好地进行下去。改善配料、混合、制粒后续工序的质量，提高这些工序的工作效率。以混合为例，在混合过程中，各种不同的原料掺和在一起，要将它们混合均匀，要求他们最好有相同或相似大的粒度。如果原料之间粒度相差很大，使各种原料的粒度尽量接近，从而保证在较短时间内顺利完成混合过程，使产品达到较高的混合均度。因此，研究设计合理实用的搅拌机械，对于此行业，不可或缺。1.1.1 旋桨式搅拌机国内外的发展现状根据搅拌器的形状可以分成直叶浆式、开启涡轮式、推进式、圆盘涡轮式、锚式、螺带式、螺旋式等；根据不同液体的粘度可以分为低粘度搅拌器、中高粘度搅拌器。低粘度搅拌器，如：三叶推进式叶轮，折叶浆式，6直叶涡轮式，超级混合叶轮式等；中高粘度搅拌器如：锚式、螺杆叶轮式、双螺旋螺带叶轮型，超混合搅拌器等；为了达到成品高精度、高品质化要求，国外，特别是日本开发了新型的搅拌器，以满足高粘度产品的生产需要。如倒圆锥形螺带翼式搅拌器、超混合搅拌器、高性能浮动搅拌槽、超震动型搅拌器等。在对物料的操作搅拌过程中，人们希望实现多种搅拌目的，因此了解各种搅拌器的特点，选择适宜的叶轮形式，设计出符合流动状态特性的搅拌器是非常重要的。搅拌槽内的液体进行着三维流动，为了区分搅拌桨叶排液的流向特点，根据主要排液方向，按圆柱坐标把典型桨叶分成径向和轴向流叶轮。齿片式、平叶浆式、直叶圆盘涡轮式和弯曲叶涡轮式在无挡板搅拌槽中除了使液体与叶轮一起回转的周向流外，还由于叶轮的离心力是液体沿叶片向槽壁射出，形成强大有力的径向流，故称这些叶轮为径向流叶轮。径向流叶轮搅拌器旋转时，将物料由轴向吸入再径向排出，叶轮功率消耗大，搅拌速度较快，剪切力强。在湍流状态下，推进式叶轮除了产生周向流动外，还产生大量轴向流动，是典型的轴向流叶轮。折叶涡轮式叶轮与直叶圆盘涡轮和弯曲叶涡轮式叶轮比，轴向流成分较多，多用于轴向流的场合。螺带式和螺杆式叶轮使高粘度物料产生轴向流动，也属轴向流动叶轮型式。轴向流叶轮搅拌器不存在分区循环，单位功率产生的流量大，剪切速率小且在浆液附近较大范围内分布均匀，具有较强大防脱流能力。在通常情况下，大量的搅拌设备用于低粘度物系的混合和固一液悬浮操作，要求叶轮能以低的能耗提供高的轴向循环流量。由于传统的推进式叶轮叶片为复杂的立体曲面，虽能满足要求，但制造却很困难，亦不宜大型化。因此竞发节能高效、造价低廉且易于大型化的第二代高效轴流搅拌器成为混合设备公司的目标。美国莱宁公司开发了A310和A315系列。国内如北京化工大学和华东理工大学等也分别开发了CBY轴流浆和翼型浆；中国石油化工学院的沈慧平教授等人还研制开发了一种新型高效易于加工的轴流式搅拌叶轮。它是一种空间扭曲板材型桨叶，从叶片端部看，它由许多相似的供组成，与其所处半径有关，且具有合理的叶片倾角、拱度及叶片宽度。新型搅拌混合设备近年来欧洲和Et本开发了很多种适用于高粘度和超高粘物系的卧式自清洁搅拌设备。瑞士卧式双轴全相型搅拌机就是典型的一例另外，北京燕山石油化工有限公司设计院针对在大直径、低转速、介质较粘稠的场合，设计了一种复合式搅拌器，很好的解决了无法配备大功率的电机，存在制造、检修以及安装的困难等问题。设备设计智能化的实现。根据混合专家的经验和常识，将搅拌混合设备与自动控制技术相结合，在混合设备选型和设计中运用人工智能技术和基于知识的系统（KBS），即实现了混合设备选型和设计的智能化。搅拌设备设计专家系统采用总设计任务控制各阶段设计分任务，分任务调度相应的设计知识和数据，实现混合设备的专家系统设计的组织方法。通过仔细分析、归属，用智能化设计系统原型阶段性地实现混合设备的设计过程，可以把其表示为一系列的设计过程的链式序列。各阶段相互独立又相互连续，其中每一个设计阶段都将设计结构传递给后续设计过程L6j。该系统从搅拌叶轮的选型、过程设计、机械设计和经济分析评价，到最终机械绘图的全过程都给都给出了智能化的计算机辅助设计。它可应用于牛顿流体和非牛顿流体，液液体系、固液体系和气液体系，并且可以处理容积超过上百立方米的应用体系。20世纪90年代以来，有关搅拌设备选型和设计的专家系统在国外已有少量报道。如1994年美国Chemineer公司报道了该公司有一个用于涡轮式搅拌器的设备均已用此软件进行设计。芬兰的Lappeenranta工业大学在1994年发表了有关混合设备初步的知识库系统的论文。在国内，浙江大学也正与大型石化企业合作开发搅拌槽式反应器的智能化辅助选型和设计软件。 第2章 旋桨式搅拌机的组成和工作原理2.1 搅拌器的应用与组成搅拌器是过程装备行业中典型的设备，大量应用于化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等行业中。带搅拌夹套反应釜由搅拌器和筒体组成。搅拌器包括动力装置、传动装置，搅拌轴，轴封，桨叶、联轴器、减速器;筒体包括筒体、夹套、支座、手孔、视空、工艺接管和保温装置和其他内件等 图2.1 搅拌机组成A.电机 B.减速器 C.支撑架 D.安装贴板 E.轴封F.联轴器G.搅拌轴H.叶轮2.2搅拌装置的工作原理搅拌装置由作为原动机的马达（电动、风动或液压），减速机与其输出轴相连的搅拌轴，和安装在搅拌轴上的叶轮组成。当容器内有压力时，搅拌轴穿过底板进入容器时应有一个密封装置，常用填料密封或机械密封。通常马达与密封均外购，研究重点是传动轴和叶轮。叶轮的搅拌作用表现为“泵送”和“涡流”，即产生流体速度和流体剪切，前者导致全容器中的回流，介质异位，防止固体的沉淀并产生对换热热管束的冲刷；剪切是一种大回流中的微混合，可以打碎气泡或不可溶的液滴，造成“均匀”。2.3螺旋桨式搅拌机特点(1)结构简单、重量轻。(2)安装方便、操作容易，使用面广。(3)传动部分密封性好，不会沾污泥浆。(4)搅拌效率高、有强烈的化浆作用。(5)桨叶的磨损快，要采取有效的措施以延长桨叶使用期。2.4传动方案由于本次设计的要求是设计一种适合小型淀粉加工的搅拌机，工作环境一般用于室内。还要充分考虑次类搅拌机应该利于搬动，重量不宜过大，搅拌时的噪音应该尽量减小到最小，我们用提高传动装置的效率的方式，从而来减少能耗，降低运行费用。所以应选用传动效率较高的齿轮传动进行传动，以达到要求。在满足功能的前提下应尽量简化以降低费用。2.4.1蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，交错角为90；它具有螺旋传动的某些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆，蜗轮蜗杆传动比大，结构紧凑传动平稳，无噪声；具有自锁性；传动效率较低，磨损较严重蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。由于蜗杆蜗轮传动具有以上特点，故常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。2.4.2圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动的特点具有斜齿渐进接触的啮合特点,且重合度较大,故传动平稳,噪声小,承载能力强;最少齿数可到5,因而可获得较大的传动比和较小的机构尺寸图2.2 传动方案2.5传动装置的合理布置许多传递装置往往需要选用不同的传动机构，以多级传动方式组成，而传动先后顺序的变化将对整机的性能和结构尺寸产生重要影响，必须合理安排，本次设计先由一对圆锥齿轮改变传动方向，即将横向传动改变为竖直传动，然后一对圆柱齿轮进行传动，并输出于执行元件2.6各级传动比的合理分配在设计二级和二级以上的减速器时，合理地分配各级传动比是很重要的，因为它将影响减速箱的轮廓尺寸和重量以及润滑的条件。2.6.1传动比分配的基本原则（1）各种传动的传动比，均有其合理应用的范围，通常不应超过。（2）各级传动的承载能力近于相等。（3）各级传动中的大齿轮浸入油中的深度大致相近，从而使润滑最为方便。（4）分配传动比时，应注意使各传动件尺寸协调、结构匀称，避免发生相互干涉。如设计二级齿轮减速传动时，若传动比分配不当，可能会导致中间轴大齿轮与低速轴发生干涉。（5）对于多级减速传动，可按照“前小后大”（即由高速级向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。这种分配方法可使各级中间轴获得较高转速和较小的转矩，因此轴及轴上零件的尺寸和质量下降，结构较为紧凑。增速传动也可按这一原则分配。 （6） 在多级齿轮减速传动中，传动比的分配将直接影响传动的多项技术经济指标。例如：传动的外廓尺寸和质量很大程度上取决于低速级大齿轮的尺寸，低速级传动比小些，有利于减小外廓尺寸和质量。 闭式传动中，齿轮多采用溅油润滑，为避免各级大齿轮直径相差悬殊时，因大直径齿轮浸油深度过大导致搅油损失增加过多，常希望各级大齿轮直径相近。故适当加大高速级传动比，有利于减少各级大齿轮的直径差。2.7 本章小结 本章讲述了旋桨式搅拌机的工作原理和各部分组成以及搅拌机结构特点进行了重要的概述，同时也对各级传动方案进行合理的选择，传动装置的合理布置及其各级传动比的合理分配。第3章 搅拌机的整体结构的设计3.1电机的选择 根据本次设计的具体要求，要求输入的功率在0.5KW1KW的范围内，所以初步选定电动机为0.75KW型号为Y801-2，其转速在2825r/min。3.2传动比分配 根据上面电动机的初步选择，电动机的转速在2825r/min，我们所需要的搅拌时间为1012分钟，经过查相关的资料可知道搅拌器的转速一般在700r/min所以便可确定总的传动比为 取圆柱齿轮的传动比为1.5，知道总的传动比为4.04根据公式 (3.1)所以圆锥齿轮的传动比为 ，所以值符合圆锥齿轮传动比的正常范围，所以圆柱齿轮的传动比设为。3.3 计算转动装置的运动和动力参数3.3.1 各轴的转速电动机的动力输出轴为0轴，第一个传动轴为I轴，第二个传动轴为II轴，输出轴为III轴，所以各轴的转速为 r/min 3.3.2 各轴的功电动机的输出功率为=0.75KW，由于传动时要有功率损失，也就考虑到传动效率的问题 (3.2)式中为从电动机至输出轴之间的各传动机构和轴承效率，滚动轴承0.99；圆柱齿轮传动0.97；弹性联轴器0.99所以各轴的功率如下：3.3.3 各轴的转矩 3.4圆锥齿轮计算3.4.1锥齿轮相关参数的选择齿轮采用45号钢，调质处理后齿面硬度180190HBS，齿轮精度等级为7级。取=25，i=2.7,则。取=68。3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计齿面接触疲劳强度的设计表达式 (3.3)其中， 1， u=2.5 ，选择材料的接触疲劳极限应力为： 选择材料的接触疲劳极限应力为： 应力循环次数N由下式计算可得 = =则 接触疲劳寿命系数，1.02弯曲疲劳寿命系数1，1接触疲劳安全系数1，弯曲疲劳安全系数1.5，又2.0，试选1.3求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入公式得： = =65.32 取标准模数m=2.753.4.3计算基本尺寸 mmmm节锥定距 节圆锥角（未变位时，与分度圆锥角相等） 均不能圆整大端齿顶圆的直径小齿轮 mm大齿轮 mm齿宽 mm取29.88mm 表3.1 锥齿轮的几何尺寸 名称符号公式分度圆直径dmmmm齿顶高mm齿根高mm齿顶圆直径mm齿根圆直径mm齿顶角齿根角分度圆锥角顶锥角根锥角锥距mm齿宽mm至此圆锥齿轮的设计于校核完毕3.4.4校核齿根弯曲疲劳强度复合齿形系数 4.1， 3.8取0.7校核两齿轮的弯曲强度 = 所以齿轮完全达到要求3.5直齿圆柱齿轮计算3.5.1 圆柱齿轮相关参数的选择选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)根据设定的传动方案，采用软齿面直齿轮传动。(2)联合收割机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度(3)材料选择：20CrMnTi，渗碳淬火，查表的硬度为HRC58-62。(4)取小齿轮齿数Z1=20，则大齿轮齿数Z2=iZ1=1.519=30，取Z2=303.5.2 按齿面接触疲劳强度设计设计计算公式： (3.4)3.5.3 确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数 1.4(2)计算小齿轮的转矩 (3)由参考文献2表10-7选取齿宽系数(4)由参考文献2表10-6选取材料的弹性系数(5)由图10-21e按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度，大齿轮的接触疲劳强度极限 (6)由式： (3.5)计算应力循环次数 (7)由参考文献查得接触疲劳寿命系数 ；(8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，取安全系数S=1。由式 得 (3.6)计算试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 计算模数m 取模数m=5 3.5.4 确定公式内的各计算数值(1)由参考文献2图10-20d查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 (2)由参考文献2图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 ； (3)计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S=1.3带入式得 (3.7) (4)查取齿型系数 由参考文献2表10-5查得 ，(5)查取应力校正系数 由参考文献2表10-5可查得 ，(6)计算圆周力 (7)计算轮齿齿根弯曲应力由式 得 因此齿根弯曲强度足够 表3.2圆柱齿轮的几何尺寸 名称符号公式分度圆直径d齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径- 3.6轴的设计与校核由于本次设计中涉及到的轴比较多，所以每根轴都有多个功率和转矩。在此选择受转矩最大的一根轴进行设计校核，即选取最后输出轴进行设计校核。3.6.1 输出轴的功率P,转速N和转矩T P=0.68kwN=697r/min 3.6.2 求作用在齿轮上的力输出轴齿轮的分度圆的直径为d=206.5mm而 N N N 3.6.3 初步确定轴的最小直径值 先按式 (3.8) 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45，渗碳处理。根据表15-3，取,于是由式（30）得取轴的最小直径为11.39mm,由于本轴有2个键槽所以应改增大轴颈10%15%所以圆整后的轴的直径为16mm3.6.4轴的结构设计 图3.1 轴的截面图 (1)为了安装输出轴上的大齿轮，轴段取直径为25mm,长度18mm其中包括段2mm的退刀空间，其直径为20mm同时起定位齿轮和左端轴承的作用。大齿轮与轴的轴向定位均采用普通平键，按段，参考文献3查得平键bxh8x7(GB/T1144-87),键槽用键槽铣刀加工，长为18mm同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择链轮轮毂与轴的配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为6mm。 (2)初选深沟球轴承。为了方便安装，两端选用不同型号的轴承。因轴承承担的径向力远远大于轴向力，参照工作要求，左端初选6205型号的轴承，其尺寸为dDB255215，故轴段的直径为25mm轴承的右端采用轴套外部轴套定位；右端初选6205型号的轴承，其尺寸为dDB255215，故此段轴段的直径为25mm轴承的右端采用轴用弹性档圈A型，其尺寸为dSb=37.51.55mm(GB/T894.1-86-50),材料为65M。 (3)其他长度尺寸由其他部件的安装尺寸决定的。 (4)参照参考文献2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径R1。3.6.5求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于6205深沟球轴承，支点在球心处。由于此类型的轴有两根不同长度，因此得分别校核。在这里选长半轴进行校核。作为简支梁的轴的支承跨距L=108mm根据轴的计算简图，作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图及弯矩和扭矩图(见图3)可以看出截面B是轴的危险截面。先将计算出的截面B处的、及M值列于表1：表3.3 截面B处的受力分析载荷水平面H垂直面V支反力-836N-304N弯矩总弯矩扭矩3.6.6 按弯扭合成应力校核轴的强度因为在危险截面-上出现的最大弯矩和扭矩，所以只需要校核-截面上的强度即可。根据参考文献2及上表中的数值，并取=0.6，轴的计算应力 前已选定轴的材料为20CrMnTi，渗碳淬火处理，由机械设计手册查得,因此，故安全。3.6.7 精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面-只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭矩强度较为宽裕地确定的，所以截面-均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和截面处的过盈配合。图3.2 轴的载荷分布图引起的应力集中最严重，但截面的轴经虽然比较大，但载荷比截面大很多故需要校核；但从受载的情况来看，截面B上的应力最大，但应力集中不大。故只需要校核截面左右两侧即可。（2）截面的左侧抗弯截面系数 W=0.1d3=0.1523=14060.8mm3 抗扭截面系数 W=0.2d=0.252=28121.6mm3 截面右侧的弯矩M为截面上的扭矩 T=692110Nmm截面上的弯曲应 截面上的扭转切 由参考文献2相关图表查得，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按参考文献2查得经插值后可查得 又由参考文献2相关图表查得轴的材料的敏性系数为， 故有效应力集中系数为 =1+0.95(1.83-1)=1.7885 =1+0.93(1.51-1)=1.4743 由参考文献2相关图表查得尺寸系数 =0.72；由参考文献2相关图表查得扭转尺寸系数 =0.83轴按磨削加工，由参考文献2相关图表查得 表面质量系数为 0.87轴的表面渗碳淬火处理，取=1.3，则参考文献2相关公式查得缝合系数值 又由参考文献2查得合金钢的特性系数=0.2，=0.1于是，计算安全系数Sca值，按参考文献2相关公式则得 故可知其安全。（3）截面右侧抗弯截面系数 W=0.1d3=0.1453=9 113mm3抗扭截面系数 WT=0.2d3=0.2453=18 226mm3截面左侧的弯矩M为 Nmm截面上的扭矩 Nmm截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的值，由参考文献2图表用插值法求出，并取，得=1.56 轴按磨削加工，由参考文献2相关图表查得表面质量系数为 0.87轴的表面渗碳淬火处理，取=1.3，则参考文献2相关公式查得缝合系数值于是，计算安全系数Sca值，按参考文献2相关公式则得故可知其安全。3.7滚动轴承的选择与校核3.7.1轴承的选择因轴承主故要承受径向载荷无受轴向载荷，初步选取球深沟轴承。其主要性能和特点:主要承受径向载荷,也可同时承受小的轴向载荷。当量摩擦系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、外圈轴线偏斜量不大于，大量生产，价格最低。这里选输出轴上的轴承校核（其它轴承的选择和校核略）。为了方便安装，两端选用不同型号的轴承。因轴承承担的径向力远远大于轴向力，参照工作要求，左端初选6205型号的轴承，右端初选6205型号的轴承。验算：轴轴承的使用寿命为：12小时/天180天/年10年=21600小时（1）对左端，已知，在理想状况下无轴向力，故，所以X=1，Y=0。根据GB276-89，选6205型轴承，查的：C = 10.8KN，=6.95KN 。求当量载荷P:查参考文献2表13-6得1.21.8，取1.8。 验算6205轴承的寿命 所以6205型满足要求。（2）对左端，已知，在理想状况下无轴向力，故，所以X=1，Y=0。根据GB276-89，选6208型轴承，查的：C = 10.8KN，=6.95KN。求当量载荷P查参考文献2表13-6得fp1.21.8，取1.8 。验算6208轴承的寿命所以6208型满足要求。轴承校核完毕。3.8本章小结本章讲述了旋桨式搅拌机的结构设计，电动机的计算和选取，圆锥齿轮的设计、计算、校核，圆柱齿轮的计算和校核，轴的尺寸设计和轴的接触疲劳强度计算及弯曲疲劳强度的计算，轴承的选取和相关参数的计算 第4章 其他部分的设计 搅拌器的功率分为启动时所需功率和运转时所需功率。启动功率时指启动时克服液体惯性阻力，又叫惯性功率；运转功率时指正常运转时桨叶克服液体摩擦阻力所必须作的功。4.1运转功率的计算 搅拌器的运转功率与进行搅拌的流体力学有关，设阻力为P，则 （4.1）式中阻力系数 F桨叶在运动方向上的投影面积V桨叶运动圆周速度液体密度如图4所示，设搅拌器的一片桨叶在运动方向上的投影可用和两条曲线所围成的面积表示，桨叶的微面积所手的阻力为 (4.2)记N为运转功率，则微面积的运转功率为： (4.3)假设液体是静止的，则相对速度，所以 (4.4)式中：n为搅拌器的转速，对公式（44）进行积分，得到一片桨叶的功率为 (4.5)式中：L/2为一片桨叶的长度。在搅拌的过程中一直伴有一个搅拌阻力系数即，不同类型的桨叶的值也不同，且是雷诺准数的函数，它们之间的关系为 (4.6)因此我们计算搅拌器一片桨叶的运转功率为 (4.7)由于都是已知的根据表3常用搅拌器桨叶的A,m值 表4.1常用搅拌器桨叶的A,m值桨叶型及桨叶数 Am垂直平桨双桨式6.800.20倾斜平桨（45）双桨式4.050.20垂直平桨四桨式8.500.20倾斜平桨四桨式5.500.20旋 浆 式 0.990.15根据本次设计的需要，内容是设计旋浆式搅拌机，所以取A=0.99 m0.15对搅拌器而言，在计算搅拌器功率的时候还要乘上一个修正系数f，对于旋浆搅拌机而言其 所以搅拌器的功率应该为 4.2 影响淀粉液搅拌器功率的因素(1)桨叶数得影响，搅拌器的功率与常数A成正比，同类型桨叶，桨叶数越多，A值越大，桨叶数成倍增加，功率并不成倍增大，其原因在于第一桨叶搅动后的液体尚未复原时，第二叶又工作，说增加的桨叶不是在液体静止状态下运动的，其助理较前面桨叶小(2)转速的影响将公式改写为 (4.8)由于，故功率近似与转速的三次方成正比为减少功率消耗，在不需高速搅拌加工过程中，应尽可能采用较低的转速(3)桨叶长度的影响仍从公式分析可见，功率近似与成正比，在其它条件不变时，桨叶长度稍微增大，就会引起搅拌功率消耗的明显增加，因此，设计搅拌器确定桨叶长度时要了别慎重(4)液体密度的影响，搅拌前并不是均匀的淀粉液，而是下部密度大，有时上部是清水桨叶自上而下进行搅拌工作时，靠摩擦作用逐渐翻起下部淀粉，液体的密度也逐渐增大，淀粉全部翻起后池内成为均匀的淀粉液，计算搅拌器的功率时，应以均匀淀粉液的密度作为计算依据。了解到淀粉的影响因素对我的设计有很大的帮助。4.3升降部分的设计在对升降部分进行设计时考虑到很多的方案，但终究比较还是选择齿轮齿条的升降机构比较合适，齿条有如下特点: (1) 齿条同侧齿廓为平行线,它在与齿定线平行的任一直线上具有相同齿距, (2) 齿条直线齿廓上各点具有相同的压力角,等于直线齿廓的齿形角,一般为标准值;当齿轮齿条标准安装时,齿轮分度圆与齿条分度线重合,啮合角等于齿形角;齿轮以角速度转动, 带动齿条以线速度直线移动，中心距增大后，齿条远离齿轮轴心01移动X距离(下图虚线所示),根据齿条直线齿廓的特点,啮合线不会随齿条位置改变而改变,故节点位置P也不变化,此时,齿轮的分度圆仍然与节圆重合，啮合角仍然等于齿条的齿形角,即等于齿轮分度圆上的压力角;而齿条位置的改变使齿条的中线与节线不再重合，齿侧间隙j加大，顶隙增加。即：齿轮齿条正变位传动时, ，；，所以用齿轮齿条传动具有很大的优势。4.4搅拌桶的尺寸选择 按照任务要求搅拌桶的容积要求在20L到30L之间，所以有此来确定搅拌桶的尺寸。搅拌桶的体积是由一个圆柱体组成。 由公式计算： 符合设计要求。4.5 本章小结本章讲述了旋桨式搅拌机其他部分零件的设计和计算，包括搅拌头的功率的计算和搅拌头搅拌淀粉功率因素的影响，升降部分的设计和结构的组成，以及搅拌桶的结构的设计和搅拌桶的尺寸的计算。结 论本文主要是设计旋桨式搅拌机，旋桨式搅拌机由动力装置、传动装置，搅拌轴，轴封，桨叶、联轴器、减速器装置组成。本设计的关键部分是减速器结构，因为减速器起到了减速和传递的作用，把电动机的转速传递给桨叶来产生一定速度，使淀粉向下运动，在它们撞击到搅拌池底面后，就向池壁方向流动，在碰到池壁后，又顺着壁面向上返回，处在搅拌池上层的淀粉被桨叶吸入，接着又被桨叶往下推，形成一个容积循环的流动状态。桨叶的旋转还使淀粉产生回转运动，淀粉有时还受到高速旋转桨叶的剪切、撞击作用，由于上述几种原因，使搅拌池里的淀粉处于非常紊乱的运动状态，于是使淀粉混合均匀。同时旋桨式搅拌机在生产过程中还要满足以下特点：(1)结构简单、重量轻。(2)安装方便、操作容易，使用面广。(3)传动部分密封性好，不会沾污
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