北京科技大学球磨机设计说明书

1、目录一、设计任务书1. 设计目的2. 设计内容二、传动装置的总体设计及初步计算1. 球磨机的基本参数2. 总体方案确定3. 选择电动机4. 确定传动装置总传动比，分配各级传动比5. 传动装置的运动和动力参数三、传动件的设计计算及修改传动装置的运动和动力参数1. 带传动的设计计算2. 第一次修改各轴的运动和动力参数3. 开式齿轮传动的设计计算4. 验算工作转速5. 第二次修订各轴的运动和动力参数四、球磨机罐体及轴系设计1. 罐体结构设计2. 小齿轮轴系的设计计算3. 支撑辊及其轴系的设计计算五、设计联接螺栓 六、设计开启门七、设计总结八、参考资料一、设计任务书1. 设计目的1）总结和综合运用已经

2、学过的有关知识，分析和解决工程实际问题。2）学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置和简单 机械的设计过程。3）进行基本技能的训练，例如计算、绘制方案草图、运用设计资料、查阅机械 设计手册、标准、规范以及运用经验数据进行经验估算等。2. 设计内容1）设计题目：设计供实验室使用的球磨机（如图 1 所示）。1. 电机 2. 带传动 3. 齿轮传动 4. 滚轮 5. 球磨机筒体 6. 轴承电机、小带轮轴 I 轴：大带轮轴 II 轴：大齿轮、筒体轴心2）使用要求：球磨机研磨物料 80kg； 每天工作 8 小时； 要求工作平稳（允许有轻微冲击） 。3）已知条件： 周边及粉碎效率 90

3、%； 制造方式：单件生产。4）应完成的设计工作：a. 球磨机总体方案设计b. 传动件的设计及计算c. 球磨罐体设计及轴系设计d. 设计联接螺栓。e. 计算机或手工绘制工作图： 球磨机总体图 小齿轮轴系部件草图f. 编写设计说明书1、传动方案的总体设计及初步计算1. 球磨机的基本参数计算项目计算内容结果1.1研磨介质的式中：G:研磨物料（kg），已知条件可合理载量G知 G=80kg ；1.2计算罐体体G:研磨介质（钢球）的合理装载积V量（kg）。1.3计算罐体内式中：V：罐体容积（卅）径D丫：研磨介质（钢球）的比重，丫1.4计算电机有3取 4800kg/m利工作转速nw研磨介质的填充系数，对于干

4、式球磨机©取0.3。式中：d：球磨机内径（m；L:球磨罐长度，L取1.2D （ n）。2. 总体方案确定从球磨机的基本参数计算可知，球磨机转速为42.95r/mi n,电动机的转速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三种，由此可算出本设计的传动比i=23.28,在15到30的范围之内，初步拟订以下四种方案进行选择（都是2级传动）：表1各种传动方案论证简图优、缺点简图优、缺点电动机通过蜗轮蜗杆传动带动幵式 齿轮。该传动方案结构紧凑，占地面 积小，但传动效率低，价格昂贵。电动机通过V带传动装置带动一对 幵式齿轮。皮带具有减震、平稳、制 造简单、价格便宜等优点，但

5、缺点是 带传动效率低，占地面积大。简图优、缺点简图优、缺点电动机通过圆柱减速器带动一对幵式齿轮。优点是结构紧凑、传动可靠，缺点是机械构造较复杂、制造费用 高。电动机通过圆锥齿轮减速器带动对幵式齿轮。匕和图c的情况相似。结论：根据球磨机的工作要求并考虑经济条件，选用方案可以降低制造维修费用，又可以得到预期的效果。b比较合适，既3. 选择电动机计算项目计算内容结果3.1球磨机所需式中：V:球磨机的有效容积，V=0.397m；选取电动机:功率pwD:球磨机的内径，D=0.75m；Y132M2-6G :球磨机的装载量，G二G+G=571.43+80=651.43kg=0.651tK:电动机的储备系数，

6、K取1.1 ;n：粉碎效率，已知n =90%n a= n带Xn齿轮Xn轴承=0.95 X 0.96 X 0.99=0.90288 (见手册P44)?由手册表8-5 :? 电动机选用：Y132M2-6表2主要性能型号电机功率冋步（满载）最大转矩电机重量(kw)转速(r/mi n)(N?m(kg)Y132M2-65.51000 (960)107.9284表3外型尺寸（mm中心高外廓尺寸安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸HLX (AC/2 ):X ADAX BCX EFX G132515X (270/2)X 210216X17889X 8010X 33图2电动机外型尺寸4. 确定总传动比，分配各级传动比计算项

7、目计算内容计算结果4.1总传动比米用b种传动方案，考虑到：（1）4.2分配传动比罐体尺寸较大，大齿轮需做成齿4.3传动装置的运轮圈和罐体连接，为留出足够的动和动力参数的计装配、连接空间，i齿轮可取大一些；算（2）齿轮传动的传动比较带传动A.各轴转速：大，因此取i齿轮5，故：I轴转速niII 轴转速n2B. 各轴功率：I轴功率piII轴功率P2C. 各轴转矩：I轴转矩TiII 轴转矩T2i 带 i/i齿轮=22.34/5=4.4685. 计算传动装置的运动和动力参数表4各轴的动力参数轴 号传动比i效率？功率(kW)转速(r/min)电 机4.4680.965.65960I轴5.424214.85

8、0.94II 轴5.10142.960.99扭T(N.m)56.2252.51187.4三、传动装置的运动和动力参数及传动件的设计计算1. 带传动设计计算计算项目 计算内容 计算结果（一）定 V 带型号和带轮直径1. 工况系数2. 计算功率3. 带型4. 小带轮直径5.大带轮直径（二） 验算带速由教材P262-表11-3由教材P73-图11-7选取由图 11-7 及表 11-10 ，选取 故 i 带实 d2/d1 630/140d 1=140mm由 式 0.（7 d1 d2） a0ao： 即卩 539w ao< 1540表 11-4表 11-5表 11-2表 11-7表 11-14.52

9、（d1初取 a0=540mmd2）可得中心距Ka=1.1Pc=6.215kwA型取 d1=140mm取 d2=630mm选 Ld=2500mm a=590mm P1=1.65kwA R=0.12kwKa=0.86KL=1.09取 z=4 根v 7.034m/s 5m/s m=0.10kg/m绘【/带长da2=d 2+2h a=635.5mm（三）确定中心距和根据P78表11-8，表11-9确定带轮型号为A Fo=215.5N1. 初定中心距和带B=（z-1） x e+2 x f=63mmN长e=15 ±0.3f=9A型2. 带的基准长度©=38 °bp=11.0m

10、mda 1=145.5m3. 包角h amin =2.75mmh fmin =8.7mmm3.1 确定中心距Smin =6mmda 2=635.5m3.2 小带轮包角da1=d1+2h a=145.5mmm型FQ=1574.95（ 四 ）V 带根数2 功率增量3. 包角系数4. 带修正系数5. V带根数（五）轴上载荷1 .带速2. V带单位长度质量3. 初拉力4. 作用在轴上的力（六）带轮结构设计1. 小带轮结构及其尺寸III> I I iIII! | HI12. 大带轮结构及其尺寸（七）张紧装置3. 开式齿轮的设计计算计算项目计算内容3.1选择齿轮材料由表12-11选择齿轮材料如下:3

11、.2确定许用应力小齿轮：45，调质 HB21旷 286,HBS=2503.3确定齿数3.4强度计算确定大齿轮：铸铁，ZG310- 570正火，HB16A207 HBS=185模数md Fiim1 =0.7HBS+275 = 0.7x250+275=4503.5小齿轮转矩d Flim2 =0.6HBS+220=0.6x185+220=331主要结果小齿轮：45 ,调质HB217286,HBS=250大齿轮：铸铁ZG310570 ,正火HB163- 207 HBS=1853.6计算齿轮模数3.7确定齿轮的主 要参数及几何尺寸由（表12-11 ），安全系数取 SF=1.5 所以，d Fi=450/1

12、.5=300MPa, d f2=331/1.5 =220.67MPa 取小齿轮齿数Zi=20则大齿轮齿数 Z2=ZX i齿=20X 5=100考虑到螺栓扳手空间及互质，取Z2=103所以，i齿实 =Z /Z 1=5.15小齿轮m 3 罕®“? dZ1F2式中：K=KK/Kp由表12-8所以K=1.51由 12-10 :Z 1=20Z 2=1033 4.363000.24SFlim =1.5d F1=300MPa,d F2=220.67MPa乙=20乙=103i齿实=5.15Kx=1Kv=1.2氏=1.05Yfs1=4.36Yfs2=3.98 取m=4 取标准模数m=10mm d1=2

13、00d2=1030b2=200b1=205a=615T1=9550X P1/n 1=9550X 5.424/214.8考虑到磨损，将模数增大 10%15%则m=2.98 x( 1+0.15 ) =3.43mm由表12-1，取m=4考虑到齿轮的结构和安装方便，大齿轮分度圆直径取至900mm取 d2=900mm m=d/d 1=8.74取标准模数m=10mm小齿轮分度圆直径 d1=mZ=200大齿轮分度圆直径 d2=mZ=1030大齿轮齿宽 b2=0 dX d1=200小齿轮齿宽b=b2+5=205两齿轮的中心距 a= (d1+d2)/2=615传动比发生改变A i=3%，合理4.验算传动装置和动

14、力参数计算项目计算内容计算结果4.1各轴转速4.2各轴功率4.3各轴转矩n 1=nd/i 带=960/4.5=213.3n 2=ni 齿=213.3/5.15=41.42P1=Fd n 带=5.424kwP2=P n 带 n 轴承=5.10kwT 1=Tii带n带=56.2 X4.5 X）.96=242.8N -mT 2=Td齿n齿轮n轴n 1=nd/i 带=213.3 n 2=ni 齿=41.42 P1=5.424kw P2=5.10kwT 1=242.8N -m T2=1175.9N -m=242.8 >5.15 >0.95 >0.99=1175.9N m修改各轴的运动和

15、动力参数轴号传动比i效率？功率(kW)转速(r/min)电 机I轴II轴5.150.965.659605.52213.34.50.945.1041.20.99表5修改各轴的参数扭矩T(N.m)56.2242.81175.9四、球磨机罐体及轴系设计1.罐体结构设计计算项目计算内容计算结果1.1罐体内径DD=750mmD=750mm1.2箍厚'=20mm'=20mm1.3罐体壁厚=10mm=10mm1.4箍宽bb=20mmb=20mm1.5罐体外径D2D2=D+2 8=770mmD2=770mm1.6箍外径DD 3=D+2( 3 + S')D3=810mm1.7罐体总长1

16、2=810mmL=900mmL=900mm2. 支撑辊的设计计算计算项目计算内容计算结果2.1竖直方向其中：G0=571.43 >9.8 =5626.2N2.2摩擦力矩F 为支撑总重量：G=809.8=784NF Go G1 GgGch Gk其中：f摩擦系数，f=0.15;G:研磨介质重量；G:研磨物料重量；Gg： 罐体重量；Gd:齿圈重量；G: 箍重量。T2:旋转罐体的扭矩。查表手册8-1有7.8g/cm3取罐体壁厚10mm有：罐体外径D外 750 2 10 770mm则：则3. 支撑辊轴的设计计算计算项目计算内容计算结果3.1固定心轴的选取3.2轴承的强度校核（按天工作8小时，一年工

17、作250天）辊轮轴为固定心轴，垂 直平面内受力平衡： 轴径设计为长60mm材 料为45号钢，调制处理 查表得：b 600MPa选6306型轴承d 4； M372.660.1 1b V 0.1 200 100.0154m 15.4mm由教材P226表16-6有静循环轴的许用弯曲应力：1b 200MPa五小_lH齿轮考虑到安装结构的问题，取d 30mm查手册12-4，选用6306型号，材料Cr，双支点单向固定，C=27kN3轴系的设计计算计算项目计算内容计算结果小齿轮轴受力分析见上图选 6308轴上作用力选45号钢，调制处理，强度d=40mmD=90mm转速极限 b 600MPaB=23mm转矩由

18、表16-5有A=135120,最安全齿轮切向力小轴径段有弯矩和扭矩的作选平键齿轮径向力用，取较大值既120.b=12mm h=8mm L=56mm带轮径向力考虑到键的削弱，轴径增大选平键：最小轴径5%b=12mmh=8mm轴的结构设计d035.24 （10.05）L=180mm36.99 37满足强度要求A. 轴承的型号选择B. 具体参数C. 轴径的确定选6308 （教材上册表2-22 ）d=40mmD=90mmD.轴段长度的确B=23mm对A点取矩有刀M=0疋E. 计算支反力F. 轴的强度校核4. 轴的寿命计算5. 选择键并验算键的强度：A. 选择键B. 键的校核有 Fbz 2373.9N由

19、力平衡有：危险截面验算，由剪力弯矩 图（A3复印图纸上）可以看 出，危险截面在c点（合成 弯矩最大），D点（轴径最 小）。对C点：d J Mc3 也4.9 1030.1 1b0.1 5535.45m m 安全对D点：i13d J Md3：188.1 1030.1 ib T 0.1 5532.46m m 安全查表16-6有：考虑到键槽，加大5%仍足 够安全因选择6308号轴承，故C=29.5kN安装带轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mm h=8mm L=56mm安装齿轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mm h=8mm L=180mm带轮键：其中k 4mm2齿轮键：满足强度要求五、联接螺栓的校核

20、计算项目计算内容计算结果1.设计螺栓（1）滚轮支架上：（2）滚椅上的螺 栓因机器有较重的罐体做旋转动功，所以用铰 制孔螺栓连接，一共 6个，3对，M8分布于 do=85OOmm的圆周上F=Gtan" （4X4） = （2X242.8 X1000 ） /16=906.3N查表可知（T s=185235MPa（T b=370500MPa查表 9-6 得T =（T s/SS=80MPacr p= ct s/S P=320MPadsF/ c p S =0.57 mm （取 S =5mm考虑到一上最小直径选用螺栓皿昶0 （桌子厚度取50mm ）F=2T2/d=2868.1N采用铰制孔ds斗/ c p S =0.89mm （取 s =10mm考虑到以上最小直径，选用螺栓M10X100（板厚为 15mm， 10mm ）6个M8铰制孔螺栓分布于d°=8500mn的圆周上F=906.3N选用螺栓M8x80F=2868.1N六、设计开启门该幵启门在表面焊接一块长条形钢板，右端由螺栓固定在罐体上，可旋转控制门 的开闭左端为一个小的条状钢块，可绕固定螺栓通过旋转使开启门紧闭。该门设计简单，