回转容器型混合机设计【含8张CAD图纸+文档全套资料】
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目录目录前 言.11 总体方案的设计.21.1 原始参数 .21.2 箱体方案的设计 .21.3 传动方案的选取 .22 回转容器的设计.32.1 混合机的进、出料口的设计 .32.2 容器的材料选择 .32.3 回转容器各部分的计算与壁厚确定 .43 电动机的动力配备.63.1 电动机的功率计算 .63.2 电动机的选择 .84 减速器的选择.94.1 总传动比及各级传动比 .94.2 按设计的需要选择减速器的型号 .105 三角带轮的传动设计.115.1 确定大、小带轮的尺寸 .115.2 V带传动的中心距的确定及小带轮的包角验算 .135.3 确定V带根数 .145.4 V带传动的安装及张紧 .145.5 V带的安装要求 .165.6 V带传动的带轮结构设计 .165.7 键联接强度的校核 .186 强度校核.196.1 驱动转轴的强度校核及尺寸确定 .197 选择联轴器.217.1 确定联轴器的类型 .217.2 选择联轴器的键 .228 轴承的选择与轴承座的设计.238.1 轴承的选择 .238.2 轴承端盖的设计 .249 混合机机架的设计.2610 混合机电控图的确定.26结 论.27致 谢.27参考文献.28英文翻译.291回转容器型混合机设计机电技术教育 指导老师 摘要：摘要：本课题所设计的回转容器型混合机为倾斜式，此混合机为饲料加工所设计的。回转容器型混合机的组成主要有混合室、机架、传动部分和控制部分。本次设计通过原始数据和现实生产相结合、方案的论证比较选择和有关数据的分析计算，完成了回转容器型混合机的总体设计。并且对混合机机体的结构尺寸、驱动转轴的结构尺寸、联轴器、减速器、V带传动进行了设计计算和选择，系统说明了设计的依据和设计原则。 关键词：关键词：回转容器；V带传动；减速器；混合机；设计前 言理论上把任何状态（固态、液态、气态和半液态）下，物料均匀地掺和在一起的操作称为混合，但习惯上常把固态物料之间的掺和或者固态物料加入少量液体的操作称为混合。混合机是饲料加工的核心，在配合饲料的工艺中，饲料的混合是一项很重要的工序，因为它直接关系到配合饲料的质量，所以这个过程必须由饲料混合机来完成。其中混合机的性能好坏与使用效果，直接影响生产率和产品质量。随着饲料添加剂工业和成套饲料加工设备的发展，对混合机的要求越来越高。一般说来，要求混合精度高、混合速度快、能耗低、粉尘密封性好、装载系数大、出料干净、噪音小、操作容易、运转平稳、清洗维修方便、使用寿命长，对不同物性混合料有较好的适应性，混合后的制剂不产生离析分层现象，对某些混合料还要求不产生混合过热等1。为了适应混合要求，饲料加工中使用的混合机型多样。按不同分类观点划分，有单轴结构与双轴结构；有立式与卧式；有分批式与连续式；有锥形、V形或圆筒形；有搅拌式与无搅拌式。还可划分为两大类2:容器回转型:滚筒型、V型、双圆锥型、正立方型、S型。容器固定型:卧式螺带型、立式螺带型、行星型、犁刀型、锥式螺带型、无重力型。这些类型的混合机各有各的特点及其适用范围，混合速度有快有慢，混合精度有高有低。今后对于动物的饲养程度加大，对混合机的设计以及各种功能都是一项巨大的挑战，今后的混合机大发展方向会向着高速，低能耗，高效率而又节能，不污染环境方面发展，人机结合，自动化生产也会出现在饲料混合机上面，混合机的前景还很广阔。21 总体方案的设计1.1 原始参数 容重1.2吨/米3；作业形式：间歇；物料名称：饲料混合料；生产能力：0.5t/ 次。 1.2 箱体方案的设计 对于回转容器式混合机的设计，回转容器的放置有两种，即：水平放置和倾斜放置。两种放置方式进行比较：水平放置时，混合物在箱体内只沿径向运动，混合半径小并且混合物在箱体内不易翻转，物料混合不均匀。倾斜放置时，混合物沿容器壁轴向和径向和环向运动，混合半径大并且混合物易于翻转，使物料充分流动，扩散，掺和，从而达到均匀混合的效果。所以本次设计选择倾斜式回转容器。1.3 传动方案的选取1电动机 4皮带2减速机 5联轴器3带轮 6回转箱体 方案 11电动机 4皮带2减速机 5联轴器3带轮 6回转箱体 方案 2 图1 传动方案Fig.1 transmission project3如图1所示两种传动方案，先比较两种方案然后进行选择：第一种方案：电动机与带传动系统之间由减速器相连，最后与工作机连接。由于电动机直接与减速器相连，所以皮带的传动速度是电机减速后的速度，这时的速度非常低，这样在皮带传输过程中，皮带容易打滑第二种方案：电动机首先与皮带传动系统连接，然后经过减速机减速，最后与工作机相连。采用电机的高速轴与皮带相连，从而保证了皮带的传输速度不小5m/s，也就是保证皮带在传输过程中保证速度不打滑。由于本设计的传动装置采用的带传输必须保证皮带的速度不能太小，经分析第一种方案中存在带速低，打滑缺点，而第二种方案回避了这一缺点所以本次设计选择第二种传动方案。2 回转容器的设计 2.1 混合机的进、出料口的设计 0.2m0.4m0.9m 图2 回转容器及尺寸Fig.2 circumgyrate of case and size对于进料口的要求是：能够使物料方便并且快速的放入回转容器中；对于出料口的要求是：能够快速彻底地把混合好的物料从回转容器中排出。其尺寸大小的确定如图2所示：进、出料口的宽度为 B=0.2m ；长度为 L=0.4m；其进口和出口面积都为S=0.2m0.2m+3.140.10.1m2=0.0714m2。2.2 容器的材料选择 由于该混合机的主要用途是应用在饲料加工这一方面，饲料也属于食品类，所以应该确认选择的材料制成的容器加工出来的饲料无害并且耐腐蚀强等性能，目前材质上多采用C4rNi188型，其优点有：铸造性能好，在硝、酸、有机酸等介质中具有良好的耐腐蚀性能；在固溶处理后具有良好的抗晶间腐蚀性能；低温冲击性好。根据机械零部件手册3查得CrNi188的抗拉强度为b = 411 MPa；屈服强度为S= 196 MPa 。2.3 回转容器各部分的计算与壁厚确定 对回转容器进行设计时，我们要确定回转容器的体积。合理的容器体积决定了每次物料投入的对少，因此我们需要一个合理的体积数据，才能达到合理的物料投入量。我们通常把回转容器式混合机的混合量（即每一次混合所投入容器的物料量）取容器体积的30%50%。回转容器的原始数据：容重1.2吨/立方米；一次处理量0.5吨。故由原始数据则可以计算出混合机的混合量为： V1 = 0.5/1.2 = 0.42 m3根据以往的设计经验我们可以取混合量为容器体积的50%，由此可以确定出回转容器的体积V为： V = V1/50% = 0.42/0.50 = 0.84 m3如果要使物料混合操作合理，那么在对回转容器的尺寸进行确定时，就必须要考虑其转速要低于混合机的临界转速（即是指混合机在操作时物料混合与分离达到平衡时的容器转速），一般混合机的临界转速n1=42.3/ r/min，所以常取混合机的工作转速为临界转速4的90%即n=n1*90%。又由于回转容器式混合机的工作转速一般在n=40100r/min，所以n1=44110r/min，由以上条件可以计算出：容器直径的取值范围如下：D =（42.3/n1）2=（42.3/44）2 m（42.3/110）2 m= 0.920.148 m容器底面面积的取值范围如下： S = （D/2）2 = 3.14（0.92/2）2 m23.14（0.148/2）2 m2= 0.660.018 m2由于现在确定的是范围，下面列举三种方案进行比较并分析选择容器底面直径和高度：方案 ：取S=0.66 m2 ；由 V=1.0 m3；可得容器高度为： H = V/S = 0.84/0.66 = 1.2m 由计算可知容器的底面直径与容器的高度之间的比例悬殊过小，不合适； 5方案：取S=0.2 m2 ；由 V=1.2 m3；可得容器高度为： H = V/S = 0.84 /0.2 = 4.2 m 由计算可知容器的底面直径与容器的高度之间的比例悬殊过大，不合适；方案：取S=0.6m2 ；由 V=1.0m3；可得容器高度为： H = V/S = 0.84/0.6 = 1.4 m 由计算可知容器的底面直径与容器的高度之间的比例比较合适。此时容器的底面直径为D=0.87 m通过以上方案分析论证，方案（3）比较合适，所以本次设计选取（3）。为了在实际生产过程中更便于设计和测量，因此取回转容器的底面直径 D=0.9m ，而容器的高度取整后为 H=1.3 m 。回转容器在旋转的时候会受到弯矩和扭矩的作用，因此要合理的确定容器的壁厚以确保安全和顺利的生产工作。混合机在工作时其回转容器上的弯矩的最大值应该在其中心处，其弯矩值为： M = R1L3= 25000.98= 2450 Nm回转容器上所受到的扭矩为： T = 9549= 1307 NmnN回转容器上的抗弯截面系数为： W = 4432dDD其中 D容器的外径（0.9m）； d容器的内径。又因为所选用的材料为CrNi188，其屈服强度为s=196 MPa；对于塑性材料的安全系数的取值范围为：nS=1.22.5；为了确保安全我们可以选用安全系数5为nS=2.5。则回转容器的许用应力为： = = Ssn5 . 2196 = 78.4 MPa采用第四强度理论1对塑性材料的强度进行校核如下： 2275. 01TMW 6 6224104 .78130775. 02450132 d由以上计算可得回转容器的内径的取值范围为：d0.886 m取内径为d=0.87m；即回转容器的壁厚t=D-d=0.9-0.87=0.03m,即t=3cm。3 电动机的动力配备 3.1 电动机的功率计算 驱动混合机的电动机的功率主要消耗在两个方面:用来转动需要混合的物料，使它达到一定的高度而抛出落下以达到均匀混合的目的，这部分的能量主要用来对物料的混合。用来克服驱动轴承、所有传动装置上的机械摩擦力。3.1.1 混合机所消耗的功率对于倾斜式回转容器式混合机它的回转轴线与容器轴线之间的夹角一般为=100150左右，为了便于计算取=150；由回转容器体积的计算我们知道筒体的直径D=0.9m；筒体的高度H=1.3m；而且混合物料的体积与回转容器体积之比为30%50%，为了便于计算，取它们的体积之比为35%。如图3所示，所以：%50%352211RLRLL1 = 1.3/cos15 = 1.35 m R1 = 1cos15 = 0.96 m 故 R2L2 = 1.1 m2物料 7 图3 容器体积计算示意图Fig.3 hint picture of vol. with case又因 （L1+L2）（R1-R2）/R1L1 = 0.3 L2 0.96 = 1.65R2故 R2/R1 = 1.40所以 R2 = 0.80m L2 = 1.4R2 = 1.13mR3 = R内 = 0.15m R外 = 0.60m所以根据回转体动力学可知，缩集层的半径为R0：R0 = = = 0.44m2/22）（外内RR2/61. 016. 022）（设缩集层的重心O1即混合物料的重心，其距转筒的回转中心距离r；一般取C=1200；那么，r的值为： r = R0sin（C/2）/（C/2） = 0.44sin6001800/600 = 0.44（0.8663/） = 0.37m由上面计算可知，当0=600时，重心O1对于筒体回转中心的力臂为：a = rsin0 = 0.37sin600 = 0.32m一般情况下，当混合机的转速n=90%n1，混合物料的填充率为50%时，随同筒体上升的混合物料占物料总质量的60%，是故被提升的混合物料在重心O1上的垂直向上的分速度为0，则 0 = an/30 = 3.140.32n/30因为在回转容器计算中我们可知道容器的回转速度为： n = 90%n1 = 90%32.4/D = 32.40.9 = 29.16r/min取整为 n=29r/min；即 0 = 3.140.3229/30 = 0.97r/min所以混合机对提升物料所消耗的功率为P1：P1 = G0 = 0.60.51000100.97 = 2.91KW83.1.2 混合机为克服机械摩擦而消耗的功总的机械效率由相关资料6我们可以查出在整个机械传动中所涉及的传动的机械效率，其确定值如下表1表1 机械效率表 Table 1 mechanical efficiency table 对于混合机的传动系统,首先动力由电动机输送到V带传动，然后依次为圆柱齿轮减速器、联轴器，最后是通过驱动转轴而带动筒体的旋转。所以，在传动过程中需要克服的摩擦力的地方有：V带传动、减速器传动、联轴器以及驱动转轴的滚动轴承。故总的机械效率为： = 1234 =0.950.970.990.98 =0.89综上所述，可得驱动混合机的电动机所需要的总功率大小为P： P = P1/ = 2.91/0.89 3.3 KW3.2 电动机的选择对于电动机的选择，如果没有特殊要求,通常选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。由上面的计算知道，工作机即回转容器的工作转速n=29r/min；所以当选用同步转速为1500r/min的电动机时，则总的传动比为1： 1 = 1500/29 = 51.72当选用同步转速为1000r/min的电动机时，则总的传动比为2： 2 = 1000/29 = 34.48圆柱齿轮传动的机械效率197%V带传动的机械效率295%滚动轴承的机械效率398%联轴器的机械效率399%9所以，对二者进行比较及考虑到传动装置，若选用同步转速为1500r/min的电动机，其传动比过大，这样会导致V带传动的总体尺寸过大，从而使混合机的整体尺寸过大，难以符合传动装置紧凑性这一要求。所以我们认为采用同步转速为1000r/min的电动机比较合理。在加工工业上一般采用三相交流电动机。Y系列三相交流电动机由于具有结构简单，价格低廉，维护方便等优点，故应用广泛，经查图表3得：选电动机型号为 Y132M16;功率为4 KW；总长L=515mm；总宽B=270mm；总高H=315mm；净重G=75Kg输出轴的直径为D=38mm 。其示意图4如下所示： 图4 电动机示意图Fig.4 The electromotor sketch map104 减速器的选择4.1 总传动比及各级传动比 4.1.1各级传动比的分配 由以上各个方面的计算知道，电动机的满载转速为n1=960r/min，且工作机即回转容器的转速为n2=29r/min；所以我们可以得到传动装置的总传动比为： = n1/n2 = 960/29 = 33.10表2传动比确定表 Table 2 transmission ratio to determine the tableV带传动的传动比范围 常用值在24最大值为15圆柱齿轮传动的传动比范围常用值在740最大值为80 合理地分配各级传动比是传动装置总体设计中的一个重要的问题，它将直接影响到传动装置的外部尺寸，质量大小及润滑条件等。一般原则是：各级传动的传动比都应在常用的合理范围内，以符合各种传动形式的工作特点；使结构比较紧凑；获得较小的外部尺寸和较小的质量等。所以，各级传动的传动比可作如下分配：V带传动的传动比1=2.0；圆柱齿轮传动的传动比 2=18.33；则总的传动比 = 1 2 =2.018.33 =36.66 误差在3%5%之间，故可取。4.2 按设计的需要选择减速器的型号 由上传动比的分配可以知道，圆柱齿轮减速器的传动比=18.33 ，则我们认为可以选用的圆柱齿轮减速器型号为：ZLY125型3；其表示为两级圆柱齿轮（硬齿面）减速器，低速级的中心距为125mm。其主要技术特征参数如下：低速级中心距a1=180 mm； 高速级的中心距 a2=90 mm；实际传动比为=18.33； 质量为m=69 ；高速轴直径 d=24； 低速轴直径 D=55；轴离底面的高度为 H=200; 高速轴的伸出长度为36mm；11低速轴的伸出长度为82mm； Pd = P1KA 其中 P1传递的功率； KA工况系数 ；经查表得工况系数4为1.25；又因为： = 111PPnn其中 n1许用输入功率表中靠近的转速；要求的输入转速； 经查表得n1=750r/min时；型号为=480r/min；折算许用输入功率，即时的许用输入功率；PP1n1时的许用输入功率，即PP1=10.5 KW；所以 Pd = P1KA = 40.951.25 = 4.75 KW； = = = = 6.72 KW；111PPnn5 .10750480即Pd；故选用的型号为125是可以的。4.2.1 减速器的热功率 对于其热功率的校核我们可以用下式来进行： Pt = P1f1f2f3 PG其中 f1环境温度系数为1；f2小时载荷系数为0.94；f3功率利用系数为1.1； Pt = P1f1f2f3 = 2.9110.941.1= 3.0KW；经查表7得： ZLY125减速器的PG为2038 KW；所以符合要求。综上所述我们选择 ZLT125型减速器。5 三角带轮的传动设计本设计中大带轮和小带轮之间我们选择V带传动，因为带轮传动摩擦系数小所以机械效率比较高，而且结构比较简单，经济又实惠。所以选择选择带轮传动，接下来的任务也就12是V带的设计了。考虑到所要设计的倾斜式回转容器式混合机的机械性能和经济性等因素，选用窄V带8。5.1 确定大、小带轮的尺寸 5.1.1 设计功率Pd的计算由于混合机的载荷的变动范围比较小，且工作时间不超过12小时，皮带轮的设计功率Pd=KAP (KA为工况系数)，KA3的值选择KA=1.1。又由于原动机Y132M1的输出功率为P=4 KW；所以 Pd = PKA= 41.1= 4.4 KW5.1.2 选择带型因为由表8-97可以查出原动机的满载转速为n1=960r/min；所以我们可以根据设计功率Pd和小带轮的转速即原动机的满载转速n1查出V带的型号为：A型。5.1.3 传动比的计算 由原动机的满载转速n1=960r/min；大带轮的转速n2=480r/min；所以带传动的传动比为： i = n1/ n2 = dd2/ dd1(1-)= 960/480 = 25.1.4 大、小带轮的基准直径dd1为提高V带的使用寿命和减少带的根数，dd1应尽量选大一些，但又考虑到混合机的整体安装尺寸不易过大，故综合考虑。可以根据图8-97和表8-727，表8-737选定，根据GB/T13575.192 选用，dd1=118mm；因为： = = = 21nn112dddd一般取带传动的弹性滑动率为：1%2%；我们取带传动的弹性滑动率为：=1.5%。 所以： dd2 = dd！（1-） = 2118（1-0.015） = 232 mm则由GB/T13575.192中选用标准值为 dd2 = 224 mm；5.1.5 传动比误差与带速验算 对于V带传动的传动比误差范围一般在： 3%5% 。13因为： 1 =112dddd = 015. 01118224 = 1.927所以： = 100%1 = 100%22927. 1 = 3.6% 故符合的取值范围。对于V带传动，为了防止打滑其带速一般不低于5m/s；为了充分发挥带的传动能力，应尽量使带的速度达到v=20m/s；因为，V带的带速计算公式如下：带速v=vmax（vmax=2530m/s）100060d2d2n = 10006011ndd = 10006096011814. 3 = 5.93 m/s因为V带的最大带速为vmax=2530m/s；所以V带的带速是符合要求的。5.2 V带传动的中心距的确定及小带轮的包角验算 5.2.1 V带传动的中心距的初步确定在V带传动中，一般取其中心距a0 的范围为：a00.7（dd1 +dd2）= 0.7（118+224）= 239.4mm a0 2（dd1 +dd2）=2（118+224）= 684即 ： 239.4a0684；为了考虑到混合机的整体结构的紧凑性，所以a0的值不宜过大，我们认为其值取 a0=400 mm 较为合适。5.2.2 V带的基准长度Ld与实际中心距a的确定 对于V带的基准长度我们可以用下公式来进行计算：根据 Ld0 = 2a0+/2（dd1 +dd2）+( dd2- dd1)2/4a0 = 2400+/2(118+224)+1062/(4400)14 得： Ld0 =1343.96 mm按照表8-187取Ld=1400mm，其中V带的极限偏差为：+23mm， -11mm；配组允差为 4mm；即所选的V带可以作如下标注： A 1400 GB1154489对V带传动的实际中心距a可以用如下公式计算：根据公式a = a0+（LdLdo）/2得a = 400+56.04/2 = 428 mm一般中心距应能调整，在安装时所需要的最小中心距为： amin = a 0.015Ld= 428-0.0151400= 407 mm；张紧或补偿带伸长所需要的最大中心距为： amax = a 0.03Ld= 4000.031400= 470 mm5.2.3 小带轮包角（rad）的验算小带轮的包角计算可以用如下公式进行计算： adddd12= 42811822414. 3= 2.892 rad；一般 2.09 rad，最小不小于1.57 rad；如果取值较小应增大V带传动的中心距a或采用张紧轮。所以对于本V带传动，其小带轮的包角是满足要求的。5.3 确定V带根数 5.3.1单根V带所能传递的额定功率P0及其增加量P0由于我们所选用的带型为： A 1400 GB1154489；且小带轮的基准直径为dd1 =118mm ，转速n1=960r/min ；所以可以查表3得知 P0 =1.68 KW ； 又由V带的传动比可查出 P0 =0.44 KW 。5.3.2 V带传动的带根数的确定 皮带的根数可以用如下公式来确定：根据公式3：z = ladkkPPP)(00式中： ka：小带轮包角修正系数（见表8-203） kl：带长修正系数（见表8-213）15可得： z = 96. 096. 044. 068. 14 . 4 = 2.25（根）因此，V带传动所需要的皮带根数为z =3 根。5.4 V带传动的安装及张紧5.4.1 V带的张紧和安装V带的张紧方法有定期张紧和自动张紧两种方法8。所设计的传动V带用于电动机和减速器之间的传动，结合倾斜式回转容器式混合的具体工作情况，采用张紧轴的定期张紧的方法。如图5所示。 图5 定期张紧装置 Fig.5 The reay time close fitting5.4.2初拉力的控制对于V带的初拉力的检测可以在带的切边的中点处加一规定的载荷Q，使切边的边长每100mm产生1.6mm的挠度，以保证V带的初拉力。对于本V带传动，经查表可得 Q=9.514 N/根；如下图6所示：16 图6 V带传动示意图Fig.6 V strap transmission sketch map对于本V带传动，其切边的长度为： L=42122aadda其中， da1小带轮的外径； da2大带轮的外径；且 da1=123.5mm； da2=229.5mm；所以 L=45 .1235 .22942822 =424.7 mm故而挠度y为： y = = = 6.80 mm；1006 . 1L1007 .4246 . 1即保证当载荷Q=9.514 N/根时，每根V带的挠度y=6.80 mm即可。5.5 V带的安装要求1）普通V带和窄V带不得混用；2）各带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的V形槽对称平面应重合，误差不得超过20，如图7所示。 3）带轮嵌入轮槽前，应先调小中心距，不得强行撬入；4）中心距调定应使带的张紧适度，应控制好初张紧力；175.6 V带传动的带轮结构设计5.6.1 单根V带的初拉力F0 对于单根V带的初拉力计算可以按照以下公式进行计算：根据公式4 Fv=500（2.5/ ka1）Pd/Zv+mv2 图7 V带误差示意图 Fig.7 V strap error sketch map其中，mV带每米长的质量（kg/m）；可由表查出本V带传动的V带的m为：m= 0.10 kg/m 。所以，得7： F0=293. 510. 093. 5310004 . 4196. 05 . 2500 =198361.027 N5.6.2 作用于传动轴上的力Fr 作用于传动轴上的力Fr我们可以用如下的公式进行计算： Fr = 2F0zsin（/2） = 2198361.0273sin（2.89/2） = 1180645 N由于考虑到新带的最初拉力为正常带的初拉力的1.5倍，所以作用于传动轴上的最大作用力为： Fr max = 1.5Fr = 1.51180645 = 1770967 N5.6.3 V带传动带轮的结构尺寸带轮的材料主要采用铸铁，常用的材料牌号为HT150 或 HT200；转速较高的宜采用铸钢；小功率的可采用铸铝或塑料。对于本混合机我们选用V带轮的材料为：铸铁 HT150；18对于V带轮的结构尺寸，当带轮的基准直径dd2.5d（d为轴的直径）时可采用实心式；dd300mm时，可采用腹板式；dd300mm时，可采用轮辐式；所以：对于小带轮其 dd=118mm ； 轴径为d=38mm； 2.5d = 2.538 = 95dd （采用腹板式）对于大带轮其 dd=224；轴径为d=24mm；是故我们采用孔板式；小、大带轮的示意图如图8和图9所示： 图8 小带轮的示意图 Fig.8 The small wheel sketch map 图9 大带轮的示意图 Fig.9 The large wheel sketch map5.6.4 V带传动的轴向固定 由上述可知电动机的输出轴的伸出长度为：L=80mm；轴径为d=38mm； 减速器的高速轴的伸出长度为L=36mm；轴径为d=24mm；选用平键来进行V带传动的径向定位19。经查表得：小带轮上的为： 键 1040 GB109679；表示为：圆头普通平键（A型）；b=10mm，h=8mm；l=40mm；大带轮上的为：键 828 GB109679；表示为：圆头普通平键（A型）；b=8mm，h=7mm；l=28mm；5.7 键联接强度的校核5 jy=jydklT2 =dblT2在式中： T-传递扭矩N.m； k-键与轮毂接触高度m d-轴的直径m； jy-许用挤压应力Pa l-键的工作长度m； - - 许用应力Pa计算得到大带轮的键：jy=2132.616/3810-3（8-5）10-3（56-26）10-3=54.1MPa=2132.616/3810-31210-3（56-26）10-3=13.5 MPa在轮与轴径联接且轮不用热处理的情况下，查表3jy为60100之间，故上面的计算结果满足公式，符合要求。带轮的材料HT200，静联接，轻微冲击的在100-120之间，也满足要求。综上所述，选择的键也满足要求。同理小轮的键通过验证也符合要求。206 强度校核6.1驱动转轴的强度校核及尺寸确定6.1.1驱动转轴的受力示意图图10 转轴受力示意图 Fig.10 The turn axis for force sketch map图11中R 1 、R2 表示为轴承的支反力； P为混合物料的总质量；T为驱动轴受到的扭矩。6.1.2驱动转轴的尺寸确定与材料选择由于考虑到混合机的经济成本，故驱动转轴的材料在满足强度的前提条件下应选用成本较低的8。比较结构合金钢与优质碳素钢我们选择优质碳素钢，牌号为45。这种钢可以用于强度要求较高的、韧性中等的机械零件。经查表5得：45钢的抗拉强度为b=600 MPa；屈服强度为s=355 MPa。如果要使驱动转轴的强度满足工作条件的要求，则必须使驱动转轴具有一个合理的尺寸结构。由前文可知回转容器的高度为H=1.3m；底面直径为D=0.9m；又有上图可知： L1 = 15cos8 . 0 = 0.825 mm我们取 L3=0.9m ；则 L2=0.15 m；所以由驱动转轴的受力平衡可得驱动转轴的支反力分别为： R1 = R2 = （已知P=0.5100010=5000 N）P21 = 2500 N21所以：驱动转轴上受到的弯矩的最大值应是离轴承最远处，其受到的弯矩值为： M = R1L2 = 25000.15 = 375 Nm又因为驱动转轴上受到的扭矩值为： T = 9549nN其中N驱动转轴上的输入功率； n驱动转轴的转速；由上面的计算可以知道驱动转轴上的输入功率的值为： N = 40.950.970.980.99 = 40.89 = 3.56 KW；且驱动转轴的转速为： n=26 r/min； 所以 T = 9549= 9549nN2656. 3 = 1307 Nm；因为所选用的材料为45号碳素钢，且其屈服强度S=355 MPa；对于塑性材料的安全系数的取值范围为：nS=1.22.5；为了安全起见我们选用安全系数3为nS=2.5。则驱动转轴的许用应力为 ：= = Ssn5 . 2355 =142 MPa；又因为驱动转轴的抗弯截面系数W为：W = 323d对于塑性材料的强度校核我们可以采用第四强度理论5，即： 2275. 01TMW所以我们可得： 622310142130775. 037532d其中d即为驱动转轴的直径；解得驱动转轴的直径的取值范围为：22 d0.044 m我们取驱动转轴的最大直径为d=60 mm ；对于驱动转轴的长度的确定，我们结合混合机与之有关零件的尺寸大小，给予如图11确定：图11驱动转轴 Fig.10 The turn axis of drive7 选择联轴器 7.1 确定联轴器的类型 根据混合机设计的需要，我们选择滑快联轴器连接皮带轮和减速器以及减速器和电动机。联轴器的类型应根据传动装置的要求来选择。在转动方案中我们所用的联轴器式联接减速器和电机的，因此应具有一定的承载能力，转速不是很低，且两轴间具有一定的轴线偏移，振动并不是很大。根据联轴器的特点，选用十字滑块联轴器3。十字滑块联轴器适应于低速大扭矩，因此我们选用十字滑块联轴器。一般的联轴器的选择是根据其载荷情况、计算转矩、轴的直径和工作转速等因素来进行的，应使： nWCTnPKT9550上式中： TC计算转矩； K工作情况系数； PW驱动功率 n工作转速； Tn公称转矩。又因为： PW = P12= 40.950.98 = 3.56 KW由表查得工作情况系数为： K = 1.523所以 TC = K9550=1.59550= 1961.42 NmnPW2656. 3故需要选择的联轴器应使其公称转矩Tn大于它的计算转矩TC；可以从表1624 7金属滑块联轴器的主要尺寸和特性参数我们可以查得，我选择的联轴器为：金属滑块联轴器。 其公称转矩 Tn=2000 Nm； 工作温度在 2070 ；补偿量分别为： 轴向 X= 1.5mm；径向 Y= 0.15mm； 角向 = 030；该联轴器的总体尺寸为： 总长L =287 mm； 最外径D=220 mm；如12图所示：图12 联轴器的示意图 Fig.12 The unite axis sketch map7.2 选择联轴器的键 联轴器的输入端的长度为L=95mm；轴径为D=55mm； 联轴器的输出端的长度为L=95mm；轴径为D=50mm；选用平键作为其径向定位；对于轴向则采用联轴器的内孔与轴的过盈配合而达到轴向定位。经查表得：输入端上的为： 键 1680 GB109679；表示为：圆头普通平键（A型）；b=16mm，h=10mm，l=80mm；输出端上的为： 键B 1480 GB109679；表示为：平头普通平键（B型）；b=14mm，h=9mm；l=80mm 。248 轴承的选择与轴承座的设计8.1 轴承的选择 8.1.1选择轴承的类型与计算 对于径向轴承其主要承受径向载荷，同时也可以承受较小的单向轴向载荷或承受较小的双向轴向载荷；前者如内圈或外圈挡边的圆柱滚子轴承，后者的如深沟球轴承、调心滚子轴承。根据比较我们认为选择深沟球轴承较为合适。 对于滚动轴承的当量动载荷计算可以使用如下公式来进行计算： P=fP（XFrYFa）其中: fP载荷性质系数； P 轴承的当量动载荷； Fr轴承所受到的径向载荷; Fa轴承所受到的轴向载荷； X径向系数； Y轴向系数。经查表得： fP=1.2； X=1； Y=0。由上述计算可知：轴承的径向载荷为FR = 2500 N，而轴向载荷Fa可以视为零，则： P = fP （XFrYFa）= 1.22500= 3000 N对于滚动轴承的基本寿命计算可以使用如下公式来进行： L10h = hPCn366010其中：L10h以小时数表示的轴承的基本额定寿命；n轴承的工作转速； C基本额定动载荷； P轴承的当量动载荷； 轴承的寿命指数（其中对于球轴承的寿命指数为=3；而对于滚子轴承的寿命指数为=10/3）。我们取轴承的基本额定寿命为C=23.2 KN（即手册中的Cr值）；则利用上公式可以计算出轴承的计算寿命为： L10h=hPCn36601083000102 .2326601036 =237948.7而查表得：符合该工作条件下的轴承所推荐的预期使用寿命为Lh=4000050000；故符合要求。综上所述，所选用的轴承的代号为：6010 25型；其外形的总体尺寸如图13所示：其中； D=90mm; d=55mm； D1=79.4mm；d1=66.5mm； 重量为0.383。图13 滚动轴承Fig.13 The roll axletree8.1.2 选择轴承的润滑方式随着工作机的轴转动，摩擦会使轴的温度升高，需要润滑使轴承冷却，减小磨损，增长使用寿命。由于工作条件是在有灰尘的环境下，又防止物料的粉末进入轴承座，可以选用脂润滑。滚动轴承工作中元件间既有相对滚动又有相对滑动，因此，为了减少摩擦和磨损，防止烧伤和锈蚀，必须进行润滑。常用的润滑剂有润滑油和润滑脂和固体润滑剂，润滑油的性能优于润滑脂，适应于高速高温的条件下，在润滑脂不能满足要求的常选用润滑油。润滑脂比润滑油稠得多，有膜强度高，能承受较高的载荷，且不易流失，密封装置简单，一次加油可使用较长时间，不必添加或更换，所以润滑脂的应用是比较广泛的。此设计中转速很低且要承受一定的载荷而且一般是连续工作，所以选择润滑脂比较适合。8.2轴承端盖的设计 8.2.1 确定轴承端盖与轴承盒的尺寸轴承端盖在这里主要起到的作用是对滚动轴承的轴向定位以及对其进行密封。这主要是防止滚动轴承在润滑时润滑油的泄漏而会污染到混合物料。结合到驱动转轴的尺寸和深沟球轴承的外径的具体尺寸，对轴承盖的尺寸进行如下设计10。其示意图见图14所示。由于轴承的外圈的配合精度要求较高，如果直接与机架进行配合，则要求的精度较高在机架上不便加工，故采用轴承盒比较合适。轴承盒的示意图如图15所示。268.2.2 轴承端盖的安装 轴承端盖12在混合机中与其他零件的装配关系如图16所示。图14 轴承端盖Fig.14 The axletree top 图15 轴承盒Fig.15 The axletree box 联轴器驱动轴轴承端盖轴承轴承盒27图16 联轴器和端盖装配示意图Fig.16 The unite axis and the top assemblage sketch map9 混合机机架的设计考虑到混合机的结构紧凑性及结合各传动的本身的特点，机架本身材料选择如下：机架底座平台采用45钢，其余部分采用HT200，机架13的简图： 向A图17 机架Fig.17 The machine frame10 混合机电控图的确定混合机的电控10主要是控制电动机的起动、停止，实现自动控制，并具有必要的保护。其图18如下所示： KMFRMKMFRSB1FU1FU2KMSB2L1L2L3QSPE28图18 电控原理图Fig.18 The eletricity control principium picture本设计采用控制器、熔断器、热继电器和按钮所组成的控制装置对控制对象进行控制。控制装置可根据生产工艺过程对控制对象所提出的基本要求实现其控制作用。电动机，合上闸刀开关Qs，按下起动按钮SB2，接触器KM的吸引线圈通电，其主触点KM闭合，电动机起动。使电动机停转：按停止按钮SB1，接触器KM的吸引线圈失电释放，所有KM常开触点断开。KM主触点断开，电动机失电停转；KM辅助触点断开，消除自锁电路，清除“自锁功能”。(1)线路保护环节短路保护短路时通过熔断器FU1或FU2的熔体熔断切断主电路，使电动机立即停转，避免将电路和电机烧坏;过载保护通过热继电器FR实现。当发生过载运行时，FR动作，其常闭触点将控制电路切断，KM吸引线圈失电，切断电动机主电路使电动机停转；零压保护通过接触器KM的自锁触点来实现的。当电源电压消失（如停电），或者电源电压严重下降，使接触器KM由于铁心吸力消失或减小而释放，这时电动机停转并失去自锁。而电源电压又重新恢复时，要求电动机及其拖动的运动机构不能自行起动，以确保操作人员和设备的安全性。由于自锁触点KM的作用，当电网停电后自锁触点KM的自锁已消除时，即不重新按起动按钮就不能起动电机，从而实现零压保护作用。结 论本次所设计的混合机为回转型倾斜式，针对饲料加工厂所设计。本次设计的混合机主要由传动方案的选择；回转容器的设计；滑块联轴器的计算和选择；电动机的选用；轴承的计算与设计；减速器的选择；带传动的设计计算；电控原理图的设计；零件图与装配图的绘制以及设计说明书的编写等各项规定的任务所组成。该类型混合机回转振动噪声较低，安装比较方便，各个部件的通用性及互换性强，所以便于维护，运转平稳可靠，效率高等特点，可以广泛应用在各种饲料混合加工中。在这次设计中我学到了很多：理论与实践相结合才能设计出实用的东西，我综合运用29以前学过的机械知识，电力知识，以及和具体实践相结合，从整体向着局部进行设计，顺利完成了本次回转型混合机的设计，希望这次设计为以后的设计中打下一个坚实的基础。致 谢本次设计能够顺利进行并且完工，在这
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