小型混凝土搅拌机设计

1、小型混凝土搅拌机设计任务书1 .课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入小型混凝土搅 拌机的工作原理和设计等方面的方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事工作打好基础。2 .主要内容(1)基本参数：电机功率为4kw,进料容量为60L,最大出料容量为40L,搅拌 筒内径为600mm 搅拌叶片转速为30r/min ,叶片距筒底3-5mm搅料粒径为5-20mm(2)确定总体结构方案设计和传动系统。(3)进行基本结构分析，轴和主要部件的设计计算(4)完成装配图一张和零件图两张3 .主要参考资料1 陈宜通.混凝土机械M.北京；中国建筑材料工业出版社，2002.6.2 混凝

2、土搅拌机GB/T9142-2000国家质量技术性能参数.3 吴宗泽.机械设计手册.机械工业出版社,2009.4 .进度安排设计各阶段名称起上日期1确定总体方案和传动系统3月3日3月23日2轴和丰要部件的设计计算3月24日4月13日3结构分析整体设计4月14日5月4日4绘制装配省和零件省5月5日6月1日5完成毕业论文及答辩工作6月2日6月22日审核人：年 月 日小型混凝土搅拌机设计摘 要：小型混凝土搅拌机设计实现了混凝土搅拌的机械化，有效提高了搅拌效率和 搅拌质量，同时也满足了人们对混凝土产量的需求。根据工作原理，小型混凝土搅拌 机可分为自落式和强制式，本次设计内容为强制式立轴小型混凝土搅拌机，

3、此种搅拌 机主要用于干硬性混凝土的搅拌，具有搅拌时间和卸料时间短，生产效率高的优点； 同时，这种搅拌机占地面积小，便于移动，符合节能减排的要求，极大地满足了在日 常生活中的生产需要。在设计过程中包括搅拌装置及机架的设计；电动机的选择；传 动系统的设计(涉及V带传动和链传动，减速器的选择等)以及最后轴的设计与强度 校核。在整个设计过程中采用了CAD绘图软件进行搅拌机部分零件及装配图的绘制，使搅拌机的各个零部件和整体装配更清晰的展示出来。关键词：立轴，电动机，减速器，轴的设计与校核， CADDesign of small concrete mixerAbstract : The design of

4、 small concrete mixer realized the mechanization of concrete mixing, improved the mixing efficiency and quality effectively, meanwhile,it also can meet the demand of concrete output. According to the principle of function, the mixer can be divided into free fall and forced,.the theme of this design

5、is the forced type vertical mixer, this mixer is mainly used for dry and hard concrete mixing, mixing time and unloading time is short, moreover,it has high production efficiency; at the same time,this kind of mixing machine covers little area, what make it easy to move,eaqully important ,it conform

6、s the requirements of energy-saving and emission reduction, it greatly satisfies our demand in daily life. The process of design includes design of mixing device and machine frame ; the choice of motor; design of drive system (involving V belt drive and chain drive,choice of reducer ) and the last s

7、tep: the design of axis and strength check. CAD drawing software is used in the whole design process of the mixer parts and the assembly drawing, so that all parts and the overall assembly of the mixer more clearly demonstrated.Keywords: A vertical scroll of painting , Motor, Retarder, Shaft design

8、and verification, CAD。1 绪论11.1 小型混凝土搅拌机项目研究的目的及意义 11.1.1 混凝土的组成11.1.2 搅拌的任务21.1.3 设计小型混凝土搅拌机的意义 21.2 国内外小型混凝土搅拌机的研究现状及发展趋势 31.3 小型混凝土搅拌机设计内容42技术设计任务书52.1 小型混凝土搅拌机设计的依据及参数 52.2 小型混凝土搅拌机工作范围及用途 52.3 小型混凝土搅拌机主要技术数据和参数 52.4 小型混凝土搅拌机总体布局及结构概述 62.5 小型混凝土搅拌机的关键技术 63小型混凝土搅拌机主参数及各部件的设计计算 71.1 总体设计方案71.1.1 小型

9、混凝土搅拌机各个品种功能的比较 71.1.2 小型混凝土搅拌机结构的选择 81.2 总体结构及工作原理81.2.1 结构组成及工作原理81.3 小型混凝土搅拌机主要部件的设计 91.3.1 搅拌装置的设计 91.3.2 机架和搅拌筒设计 111.4 传动系统的设计111.4.1 电动机选择及总传动比的确定 111.4.2 V带传动的设计141.4.3 减速器的选择191.4.4 链传动的设计 201.5 主轴设计与计算221.5.1 轴的计算过程 221.5.2 轴的强度校核 231.5.3 键与轴承的选 261.5.4 轴承配置 274 小型混凝土搅拌机使用说明及安全防护 284.1 小型混

10、凝土搅拌机使用的注意事项及保养 284.2 小型混凝土搅拌机安全操作规范 285 总 结 29参考文献29致 谢 32III1 绪论1.1 小型混凝土搅拌机项目研究的目的及意义随着社会的快速发展，社会主义现代化建设逐步推进，我国公共设施建设发展，还有房地产建设的需要，都对混凝土的产量和质量提出更高的要求，传统的人工搅拌不管是从搅拌质量还是产量上都不能再满足人们日益增长的需求，因此解决混凝土搅拌机的机械化生产，以提高混凝土搅拌质量和产量就成为了人们亟待解决的问题1 。小型混凝土搅拌机的出现就是为了扭转这种局面，使人们从过去繁重的搅拌工作中解放出来，同时提高混凝土的产量和搅拌质量。它的出现真正实现

11、了建筑行业的现代化变革，不仅大大减少了人们的劳动强度，还使工人远离了以往喧嚣充满灰尘的工作环境。小型混凝土搅拌机的原理是将物料（砂石、水泥、水等）按照一定比例加入到搅拌筒中通过充分搅拌作用达到理想的效果。与以往的人工搅拌相比，它提高了生产效率，改善了生产环境。采用小型混凝土搅拌机实现了混凝土搅拌的机械化生产，大大满足了人们生产生活中对混凝土的需求2 。混凝土的搅拌无论是在房地产建筑还是公共设施建设中都占有极其重要的地位。在搅拌时为了达到最理想的搅拌效果，需要保证物料在搅拌筒内尽可能运动，包括翻转运动与圆周运动，通过这种方式使物料相互混合。小型混凝土搅拌机按工作原理分类可分为自落式（一般用于搅拌

12、塑性混凝土）和强制式（一般用于搅拌干硬性混凝土）本设计课题为强制式混凝土搅拌机设计。小型混凝土搅拌机的设计目的是为了充分满足市场的需求，适用于小型基础设施和小规模的生产建设。混凝土搅拌机是在相对密闭环境中对各物料充分搅拌，降低对环境的污染，提高生产效率。1.1.1 混凝土的组成混凝土建筑行业以及生产建设中必不可少的原材料，广泛应用于房地产建设，公路等公共设施建设，新农村中房舍的兴建，兴修水利等生活的方方面面。在大多数情况下，混凝土主要由砂石、水泥、石子、水等按照一定比例混合搅拌而成。其中水与 水泥反应起到凝结作用，砂石和石子起填充作用，当水泥脱水后经过一系列反应全部 物料凝结在一起形成一个完整

13、的整体，它具有一定的强度、硬度等一些列力学性能， 以满足人们的建筑要求3。1.1.2 搅拌的任务强度是检验混凝土力学性能的一项重要参数，它主要取决于混合材料结合面间的结构。采用小型混凝土搅拌机搅拌混凝土应主要注意以下几点：(l)使原材料间各组分之间混合均匀并使整个混合料达到围观和宏观上的均匀分 布；(2)破坏水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹层，促使其他材料与水泥颗粒的充分 磨合，从而达到充分搅拌的效果，形成理想的水化产物；(3)打破粒子与水泥分子的集聚，促使水泥颗粒外表面被水浸湿；(4)为达到使混凝土快速搅拌均匀的目的， 应提高各组分混合材料运动轨迹相互交错的概率以及参与运动的次数401.1.

14、3 设计小型混凝土搅拌机的意义小型混凝土搅拌机就是为了满足人们对混凝土的大量需求，本次设计中的强制式小型混凝土搅拌机适用范围比较广泛，能同时搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土，能 使混凝土达到强烈的搅拌效果，它的优点是搅拌均匀，生产率高，质量有保障，价格 低廉。然而却存在功率损耗比较大的缺陷。本次设计的强制式混凝土搅拌机在市场上较为 多见，它主要适用于民用建筑等生产需求较小的场合具有占用面积小，易于操作，结构紧凑， 生产效率较高等一系列优点，在日常生产生活中应用较为广泛。它主要包括搅拌系统，搅拌传 动系统，供水系统，卸料系统，电气控制系统，机架等组成通过总结，小型混凝土搅拌机须具备以下几点:(1)

15、能够高效率高质量的代替人工搅拌 混凝土。(2)混凝土搅拌好后能够方便卸出。(3)搅拌时间以及出料时间尽可能短， 应尽可能提高生产效率。(4) 体积较小，占地较小便于移动。(5) 要尽量符合节能减排的要求 6 。混凝土搅拌质量取决于以下几点：:(1) 容积利用比例即混凝土搅拌机搅拌筒几何容积与出料容量的比率; (2) 小型混凝土搅拌机的搅拌速度和它的结构形式;(3) 叶片磨损状况 ;(4) 工作效率即达到搅拌效果所需时间;(5) 各种原材料加料的先后顺序7。1.2 国内外小型混凝土搅拌机的研究现状及发展趋势在小型混凝土搅拌机刚刚出现时，自落式小型混凝土搅拌机在生产生活中较为常见，占有情举足轻重的

16、地位，后来由于它的搅拌质量越来越不能满足人们的要求，所以具有更高搅拌质量的强制式小型混凝土搅拌机被人们发明出来。强制式小型混凝土搅拌机分为卧轴和立轴两大类。目前在我国几乎所有强制式小型混凝土搅拌机都是这两种 8 。卧轴式小型混凝土搅拌机又被称圆槽式混凝土搅拌机，这种搅拌机的发展相对较晚一些，是一种较为新型的小型混凝土搅拌机，它同时兼顾自落式还有强制式两种小型混凝土搅拌机的优点，可以分为双轴式和单轴式两种系列。它的搅拌叶片运动速度比较小，所以具有很好的耐磨性能，使用寿命相比较而言会长于其他小型混凝土搅拌机 13。立轴式小型混凝土搅拌机又称为涡浆式强制式搅拌机，这种搅拌机的主轴是被固定放置在圆盘的

17、正中央，并且装有一个转子臂架，在臂架上装有刮铲叶片和搅拌叶片，通过电动机的带动对混凝土原材料进行混合搅拌14 。后来更为先进的双卧轨小型混凝土搅拌机被人们发明出来，但是在刚开始的时候由于技术不成熟，所以并没有在生产生活中大量应用起来，它的发展受到严重阻碍，自从 20 世纪 50 年代在德国和美国出现以后，就一直处于停滞状态。直到后来新的密封技术的出现才解决了这一困境，双卧轨小型混凝土搅拌机也开始迅速发展起来在市场中占有越爱越重要的地位，同时也衍生出了多种型号。我国经过不懈努力也成功研制了这种小型混凝土搅拌机，并在我国广受欢迎15 。影响着拌合后混凝土质量优劣的关键部件是双卧轴小型混凝土搅拌机的

18、搅拌装置， 除此之外它还影响着混凝土生产效率的高低，维修使用费用的高低等一系列问题。对于双卧轨小型混凝土搅拌机，搅拌叶片、搅拌轴和水平放置的圆筒槽共同组成了其搅拌机构。主轴与搅拌叶片的中心线形成一个相对应的角度，当电动机带动搅拌轴转动时，物料也就被叶片带动做圆周运动在搅拌筒内不断翻转，同时在叶片重叠的地方混合原材料互相交换；另一边推动着混合原材料沿着搅拌轴运动的方向连续不断作着的往复的旋转平面运动，最终将物料搅拌成符合要求的混凝土10。1.3 小型混凝土搅拌机设计内容（ 1）搅拌机机构的总体研究方案和设计小型混凝土搅拌机主要由电动机、传动机构、机架、 传动机构、搅拌装置等组成。在此次设计任务中

19、传动部件包括V 带传动、滚子链传动、电动机、减速箱等零部件。搅拌装置包括搅拌轴、搅拌铲片、搅拌筒等组成，其中搅拌铲片通过螺纹连接被安装在搅拌臂上与搅拌轴形成一体，搅拌铲片与搅拌筒底部的缝隙可以微量修整。机架是整个搅拌机的支承部件，与地面接触支撑着以上所有部件，是搅拌机稳定工作的保障，需要保证一定的强度，所以它是由钢管和槽钢焊接形成。（ 2）搅拌机构的设计将叶片通过螺钉安装到轴套上，轴套与主轴通过键连接保证轴套的周向固定，所以动力通过搅拌轴传动到叶片，进而推动物料进行搅拌运动，同时搅拌臂凸起向上，起到来回搅拌上方各个组分混合原材料的作用。（ 3）传动机构的设计传动系统选用V 带传动传递力矩和运动

20、。V 带适于较远距离的传动，它的结构简单，价格比较低廉也比较适合混凝土搅拌的环境。242技术设计任务书2.1 小型混凝土搅拌机设计的依据及参数由于对原材料和搅拌效果等要求的不同，小型混凝土搅拌机的种类也各不相同。但是设计之前我们有必要根据生产条件及生产效果提出搅拌机必要的设计要求。在大多数情况下搅拌原料多是砂石、水泥、水等，所以我们设计的小型混凝土搅拌机需要 轴承密封良好，传动部件润滑效果良好以及操作尽量简单，出现故障时维修方便，结 构合理，在运转时与地面尽量保持平稳，以便保持良好的搅拌效果。2.2 小型混凝土搅拌机工作范围及用途在我国生产建设中混凝土的产量总是呈现供不应求的局面，所以采用机械

21、化生产以提高生产效率就显得十分重要。小型混凝土搅拌机用途：用机械生产代替人工生产，在水利交通，建筑施工中广 泛应用。2.3 小型混凝土搅拌机主要技术数据和参数表2.1技术参数项目数据.进料容量60L最大出料容量40L.搅拌筒内径600mm搅拌叶片转速30r/min叶片距筒底的间隙35nlm拌料粒径520nlm电动机功率4kw2.4 小型混凝土搅拌机总体布局及结构概述小型混凝土搅拌机主要由机架、搅拌装置、传动系统等构成。机架位于小型混凝土搅拌机的最底部与地面接触支撑着整个搅拌机，它由槽管和管钢焊接而成。搅拌装置：叶片安装在搅拌臂上，搅拌臂安装在搅拌轴上从而形成一个整体。2.5 小型混凝土搅拌机的

22、关键技术(1) 传动机构原料的选择、加工和生产：传动部件所选的原材料强度和硬度满足设计要求即可，没有必要过大，否则会导致成本的增加。在设计零件时要奉行结构简单的标准，以方便以后批量生产，并且尽量选用国家标准零件，以后更换与维修更加快捷。(2) 小型混凝土搅拌机结构的总体布局：搅拌机整体高度不宜过高，因为机架安放在地面上，如果整体过高会在机器运转时产生晃动，不利于平稳工作。(3) 灰尘和噪音的控制：小型混凝土搅拌机在工作时会产生很大噪音和灰尘，这对人们的工作环境造成很大影响，为了减少这些因素对人体的危害需在筒体上方加装一个筒盖，这样在一定程度上减少了对人体的危害。(4) 安全技术：必须确保小型混

23、凝土搅拌机在正确工作时对人体不会造成危害。3 小型混凝土搅拌机主参数及各部件的设计计算3.1 总体设计方案3.1.1 小型混凝土搅拌机各个品种功能的比较根据小型混凝土搅拌机运动方式和结构形式大致可分为两大类:一是通过钢齿轮传动带动某种形状的筒体（圆柱体或圆锥体等）的旋转使物料均匀搅拌；另一种是单运动的轴式传动，在轴上（双轴或单轴）安装各式搅拌叶片（长锥形或者螺旋形等）,使叶片转动均匀搅拌物料。根据工作性质不同可以分为连续式和间歇式；根据搅拌原理的不同分为强制式、自落式和连续式。连续式小型混凝土搅拌机搅拌装置为螺旋状搅拌叶片，各种物料按照不同配合比经过称量后送入搅拌筒之中，搅拌好后由卸料口向外送

24、出。这种小型混凝土搅拌机耗时短，效率高，因此得以迅速发展。自落式小型混凝土搅拌机：由蒸汽机带动的鼓筒式小型混凝土搅拌机早在二十世纪初就已出现。此后通过科技发展，反转出料式和倾翻出料式的双锥形小型混凝土搅拌机以及立筒式小型混凝土搅拌机等相继出现并得到快速发展。自落式小型混凝土搅拌机工作时，将物料放入筒中，筒体绕其自身轴运转，通过搅拌筒运转带动筒内的叶片将物料推送至一定高度，之后物料靠自重落下，通过对物料反复搅拌而加工成符合要求的混凝土。这种搅拌机特点是效率低，搅拌强度不大，通常情况下搅拌普通塑性混凝土。强制式小型混凝土搅拌机：最早出现的强制式小型混凝土搅拌机是圆盘立轴式小型混凝土搅拌机。之后得到

25、了快速应用和发展。这种小型混凝土搅拌机可分为涡桨式与行星式两大类。之后随着轻质原材料的应用和推广，圆槽卧轴式强制小型混凝土搅拌机应运而生，这种小型混凝土搅拌机又分单卧轴式和双卧轴两种，它同时拥有自落和强制两种小型混凝土搅拌机的特点。由于搅拌叶片的耐磨性能好，运动速度小以及能耗少从而获得广泛推广和使用。强制式小型混凝土搅拌机的搅拌装置是水平设置的搅拌轴，轴上安装有叶片，搅拌机工作时，筒内的各种物料在搅拌叶片的强制搅动下发生强制式的翻转、挤压、剪切，使物料在剧烈的相对运动中达到拌和均匀的效果。这种小型混凝土搅拌机比自落式小型混凝土搅拌机搅拌的效率高，质量好，因而适用于搅拌普通塑性混凝土和干硬性混凝

26、土12。3.1.2 小型混凝土搅拌机结构的选择卧轴式小型混凝土搅拌机：搅拌筒内径都做的比较大，搅拌筒内的骨料被甩向外壁，通过离心力作用使拌料离析，并且加水量很难控制，搅拌力量较小，造成物料搅拌效果。立轴式小型混凝土搅拌机：使筒内转轴上的叶片旋转带动强制式搅拌，使物料在强烈的搅拌运动中达到理想效果。综上，立轴式小型混凝土搅拌机不仅制造成本低廉、结构比较简单、拌合效果良好，并且易于控制和操作。所以本次设计题目为强制式立轴小型混凝土搅拌机。3.2 总体结构及工作原理3.2.1 结构组成及工作原理本次设计任务中小型混凝土搅拌机主要构成为：搅拌装置、动力装置、机架、传动系统等。整体结构如图3.1 所示：

27、789 1D 1112图3.1搅拌机总体结构示意图1 .主动链轮 2.电动机 3.主动带轮 4.从动带轮 5.减速器 6.筒体 7从动链 轮8.搅拌体 9.搅拌轴 10.圆锥滚子轴承 11机架12.出料抖本次设计的搅拌机主要工作原理：通过 V带将传动电动机输出转速传递至减速 器，减速器通过链传动带动搅拌轴旋转，搅拌轴上装有叶片，叶片随轴的旋转对物料 进行强制搅拌，从而达到理想的搅拌效果。3.3 小型混凝土搅拌机主要部件的设计3.3.1 搅拌装置的设计立轴式小型混凝土搅拌机通过搅拌轴带动搅拌叶片（分为铲片式和螺旋带式两种形状）做旋转运动，叶片推动物料进行剧烈搅拌运动，从而达到理想的搅拌效果。一般

28、情况下立轴式小型混凝土搅拌机的铲片式叶片表面轮廓为平面, 这样一方面，搅拌机在工作时物料对平面式叶片有很大阻碍作用，对于电动机来说会是很大负担，并且物料没有翻滚运动，达不到搅拌要求。另一方面如果物料没有翻滚效果，会 严重影响搅拌效率。为了达到最理想的搅拌效果，提高生产效率同时降低功率消耗，需要确定合适的叶片的安装角。这对整个搅拌机的总体性能都十分重要。叶片安装角定义：搅拌叶片斜面和搅拌轴线间的夹角。搅拌机运转时，如果安装角a过小，此时物料主要做旋转运动而缺少翻滚运动，不 是理想的搅拌状态；如果极限情况a =0°时，叶片不能推动物料运动，起不到搅拌作用。 如果当a =90°

29、,就会和a =00时情况相同，失去了推动物料的能力，达不到搅拌效果。 综上所述,只有当叶片安装角达到一个合适的数值时物料才能被充分搅拌，搅拌机才会处于一个理想的搅拌状态。目前国内外常采用叶片安装角为45° 6 ，并根据筒体大小确定搅拌臂长度，初步确定长臂 495mm断臂410mm如下图所示：1叶片C9片II图3.2搅拌叶片安装的角度3.3.2 机架和搅拌筒设计机架支撑着整个小型混凝土搅拌机，它承受着小型混凝土搅拌机上所有的受力（传动装置、电动机、减速器、搅拌装置、物料、搅拌筒体等零部件得重力还有轴的 应力）。所以机架是整个机器稳定工作的基础。总而言之，机架不管从材料选择还是 结构形式

30、选择上，都必须使用足够强度的材料与牢靠稳固的结构。小型混凝土搅拌机筒体制作是由热轧钢板卷曲焊接而成，在其上方配有筒盖，在搅拌筒底部有出料口，当完成搅拌是，只要转动阀门把手，就可以打开料口，出物料就 可以卸出。搅拌筒的筒体高 H=300 mm,直径D=600 nim,筒壁厚度为3 mm03.4 传动系统的设计3.4.1 电动机选择及总传动比的确定经过搅拌立轴强制式小型混凝土搅拌机通过叶片推动搅拌筒内物料做搅拌运动,作用是物料达到理想效果。因此搅拌轴对混凝土的搅拌效果至关重要，确定合理的转 速是设计小型混凝土搅拌机必要的前提条件，也关系到混凝土的搅拌质量和效率。假 如转速偏低，就会严重影响生产效率

31、，体现不出机械自动化生产的优势；假如搅拌轴转速偏高，电动机功率消耗就会更高，此外强大的离心力还会是物料飞溅也不能达到搅拌 效果。除此之外，转速增加也必然引起过多功率的消耗。 不符合节能减排的设计理念。 综上所述，想要充分发挥搅拌机作用，必然要确定合理的转速。目前为止，关于转速计算国内外还没有统一的方法，一般情况下小型混凝土搅拌机工作时的重力等于离心力 由此可以求出搅拌轴的“临界转速”，即2 v m- mg3 1v临 <'Rg3 2但是在实际生活中工作线速度为一般设计为 2/3倍的临界转速。以上这种处理方 法在现实生产中应用较为广泛。我们可以通过下图进行分析：图3.3物料在拌筒内受

32、力分析强制式小型混凝土搅拌机工作时，以混凝土不产生离析为条件，即:F >P式中F材料与筒壁或叶片之间的摩擦力P一材料在搅拌叶片拌和中产生的离心力(2)F G? f式中G一叶片上混凝土的物料重量f 混凝土与叶片间的摩擦系数护又因:2 v P mRm?飞30(m)同时存在:2 Rn Rn vP6030式中G m gg一重力加速度R料粒离回转中心的距离，取等于搅拌筒内径当f =0.62时，将式（2）代入（1）式中得: 计算n 42.98r/min取 n 30 r/min外力矩M的计算:M M摩擦M物料其中M摩擦二G物料Hsin a取搅拌臂H=250mm搅拌叶片长b=80mm高h=30mm求得：

33、M物料=908.2N.m式中 G物料一一 搅拌物料质量G物料=V搅拌料容重=(1.5-1.7 ) x 103 (kg/m3)H搅拌叶片臂长 摩擦阻力矩：NiKi i 1R1 201.3N.mrN物一叶片所受正压力K滚动摩擦力矩R搅拌筒半径Mn物料离心半径3.49kw9550小型混凝土搅拌机在传动过程中电动机通过 V带与减速器连接， 减速器通过链 传动与搅拌轴连接，并在轴上安装轴承，参考机械设计手册得如下表：表3.1各传动部件的传动效率类别传动形式效率（%带传动V带传动0.96轴承滚动轴承0.98链传动双排链0.99减速器蜗杆减速0.95通过上表可以计算出整个传动系统总效率为= 必带义轴承抽传动

34、X 减速器=0.96 >0.98 0.99灰95=0.885 即得到主轴功率：P,Fd 3.94kwPd电动机实际所需输出功率整个搅拌装置是靠电动机的旋转带动，电动机通过V带带动减速器，进而带动搅拌轴旋转。所以电动机是整个传动装置的动力元件，决定着整个机构的生产功率。而 此小型混凝土搅拌机所需的功率为3.94kW , 综合考虑暂选带动机型号为 Y112M-4 , 其额定功率为4kW , 转速n 为1440 min/r。小型混凝土搅拌机结构简单，体积比较小。电动机的转速为1440r/min,搅拌轴的转速是30r/min,所以总传动比为48。现将传动比合理分配为：带传动的传动比是 2,减速器

35、的传动比是12,链传动的传动比是2。3.4.2 V带传动的设计带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成为主动从动带轮和传动带，具有结构 简单、能缓冲吸振、传动平稳的特点，可以在轴间距较远的地方传递动力，而且成本 低廉、维护方便、不需润滑等优点，在机械传动中应用广泛。当主动带轮转动时，通 过传动带和带轮间摩擦力，带动从动轮转动。按照工作原理的不同，带传动可分为摩 擦型带传动和啮合型带传动。在摩擦型带传动中，依据传动带的横截面形状不同，又 可分为楔带传动、V带传动、圆带传动和平带传动。因此本次毕业设计所选用的是V带传动。、V带设计计算(1)确定计算功率Pea查机械设计表8 7查得工况系数Ka=1.1

36、,故：Pea Ka P=1.1 ¥=4.4kw(2)选择V带型号根据Pea、ni由机械设计图8 10可以选择V带型号为A型。(3)确定带轮的基准直径dd并验算带速v初选小带轮的直径ddio根据机械设计表8 6和表8 8选取小带轮直径ddi又因为dd1 dmin =75mm ,故取小带轮基准直径 dd1=85mm验算带速，根据机械设计式(8 13)验算带的速度V=dd1A85 1440,m/s60 100060 10006.4056m/s带速一般为v 5 30m / s ,故带速适合。计算大带轮的基准直径dd2 ,根据机械设计式(8 15a)V带的传动比i1 2 5 ,这里取i1 2。

37、贝U: dd2 = i dd1 2 85 170mm。据表 8-8,圆整 dd2 = 180mm。(4)确定V带的中心距a和基准长度Ld ,依据机械设计式(8-20)0.7 (dd1+dd2)<0<2 (dd1+dd2)初定中心距a0 = 500mm。由机械设计式(8 22)(dd1 dd2)L0 2a0(dd1 dd2) (d一d-2 500(85 180)24a02(140mm 1420.56mm由机械设计表8 2选取带的基准长度Ld =1400mm根据机械设计式(8-24)计算实际中心距aaa。LdLd201400 1420.560 500 489.72mm中心距的变化范围:

38、amina 0.0应amax a 0.0£计算得：468mm a 531mm。(5)验算小带轮上的包角o57.3o57.3 “c。1 180(dd2 dd1)=180 (180 85) 169a489o90故符合要求。(6)计算V带的根数Z,计算单根V带的额定功率Pr由 dd1 90mm和 n1 1440r/min ,查机械设计书表 8 4a 得 P0=1.07kw根据n1 1440r/min , i1=2和A型带查表8 4b得 p0 0.17kw,查表8 5得K-0.98,由表 8 2 得 Kl 0.96,所以PR (F0P0)K KL= (1.07+0.17) >0.98

39、0.96=1.17kw计算V带根数Z:Z '=4.4/1.17=3.76Pr故取4根。(7)计算单根V带的初拉力的最小值(F°)min ,由机械设计表8-3得A型带 的单位长度质量q 0.1kg/m,于是(2.5 K )Pca2(F0) min 5001/ _qvK Zv(Fo)min=5OOX (2.5-0.98) 44/(0.98 4冶78)+0.1 W82=130.42N应使带的实际拉力F0 (F°)min。(8)计算压轴力Fp,压轴力的最小值为(FP)min 必立那喘=2必刈30.42 丽169/2=1038.56N。二、V带轮的结构设计(1) V带轮的设计

40、要求设计V带轮时应满足的要求有：质量小、结构工艺性好、无过大铸造内应力，质 量分布均匀，轮槽工作面要精细(表面粗糙度一般应为3.2)。(2) V带轮材料的选择由上述可知，因为V带轮的转速较低，所以带轮常用带轮材料为HT150或HT200, (3)带轮的结构形式V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构的不同， V带轮可以分为实心式、 腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。V带轮的结构形式主要与 V带轮的基准直径有关，并 且V带轮轮槽的尺寸依据 V带的型号来决定。因此 V带轮的结构设计如下：当dd 300mm时可采用轮辐式；当dd 300mm同时D1 d1 100mm时，可采用 孔板式；当dd 2.5d

41、(d轴径)时，可用实心式；当dd 300mm时，可采用腹板式。(4) V带轮轮槽的设计V带轮的轮槽与V带选择的型号相对应，查机械设计表 8 10。V带绕在带轮上容易发生变形，从而使 V带工作面的夹角发生变化，为了使V带更平稳有效地工作，需要将 V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于 40°。安装到轮槽中的带轮，一般不应超出带轮的外圆，也不应与轮槽底部接触， 为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度hamin和hfmin。轮槽工作表面粗糙度为3.2或1.6。表3.2带轮参数项目符号YSPYZSPZASPABSPB基准宽度bd5.38.511.014.0基准线上槽深度hamin1.62.0

42、2.753.5槽间距e80.312 0.3150.319 0.4A槽对称面至端面的距f min67911.5离最小轮缘厚min55.567.5带轮宽BB (Z1)e2f外径dwdwD 2ha主动带轮计算：根据dd 90mm,第一槽对称面至端面的距离： f=9,槽间 距：e 15 0.3mm ,基准线上槽深度：hamin 2.75mm, hf min 8.7mm,最小轮缘 厚：min 6mm,基准宽：bd 11.0mm。M ha 3mm, hf 9mm, 6mm轮缘宽度：B (z 1)e 2 f =(4-1) W+2>9=63mmf B (z 1)e/2=63-(4-1) 15/2=9mm

43、 在总要求范围内。槽宽：b bd 2ha tan( 0/2) 112 3 tan17o 12.83mm。顶圆直径：da dd1 2ha 90 2 3 96 mm。 a d i a根据电动机轴径：d 38mm,轴伸长度：E 80mm。d1 (1.82)d(1.82) 38 68.4 76mm ,取di=75mm取轮缘宽；L E 80mm。而dd1 90 2.5d ,所以采用实心式带轮。从动带轮计算：dd2 180mm，从动轮的设计方法与主动轮基本相同，只是轮毂与轴配合处的直径由轴的直径确定。第一槽对称面至端面距离：f =9,槽间距：e 15 0.3mm,° 38。基准线上槽深：hami

44、n 2.75mm, hfmin 8.7mm,最小轮缘厚：min 6mm,基准宽：bd 11.0mm。取 h 3mm, hf 9mm, 6mm aI轮缘宽度：B (z 1)e 2 f =(4-1) W+2>9=63mmf B (z 1)e/2=63-(4-1) 15=9mm。在总要求范围内。槽宽： b bd 2ha tan( 0/2) 112 3 tan19o 13.07mm顶圆直径：da=dd2+2ha=180+2 M=186mm,这个带轮与减速器主动轴相连，由d减40mm, l减82mm计算得：d1=(1.82)d=7280mm, 取 d1=75mm。D1=dd1-2 f -2 =18

45、0-2 9-2 >6=150mmL=(1.5 2)d=6080mm取 L=80mmC = (1/71/4) B=9 15.75mm取C'=12mm。因为dd2 180 2.5d减，故采用腹板式。3.4.3 减速器的选择减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，它是 种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。 减速器的型号很多，蜗杆 减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下， 可获得大的传动比，工作平稳，噪声较少, 效率较低。为了保证混凝土的搅拌效果，使之能够最大限度的搅拌均匀，搅拌轴的转速不宜 过高，以避免混凝土发生离析，同时也不能太慢，以免影响搅拌效

46、率，所以综合考虑 选取工作转速为30r/min。查机械设计实用手册可以选择的减速器为蜗杆减速器 WHX16 ,它的传动比i 12.5, V带大带轮的转速为 n2 =720r/min 主轴转速为 n3=30r/min。3减速器尺寸：中心距：a 160mm 中心高：H0=125mm ;最大外形尺寸：H=148mm , L=3 mm , B=190mm ;主动轴：d1 =40mm , l1=82mm;从动轴：d2 =65mm , l2=70mm。3.4.4 链传动的设计链传动是一种挠性传动，它由链轮和链条组成，通过链与轮齿的啮合来传递动力 和运动。链传动在机械设计制造中应用广泛。与摩擦型带传动相比，

47、它不会出现弹性 滑动和整体打滑。与齿轮传动相比，它的制造安装精度要求较低，成本也较低适合远 距离传动。链条按有很多种，其中滚子链一般用于传动系统的低速级。 滚子链主要由内链板、 外链板、销轴、套筒和滚子组成。链传动工作时，套筒上的滚子沿链轮齿廓滚动，这 样就可以减轻齿廓的磨损。小直径链轮可选用实心式；中等直径可选用孔板式；直径较大可选用组合式。滚 子链传动的设计计算：(1)选择链轮齿数取小链轮齿数z1 17,大链轮的齿数为Z2=i 1=2X17=34。(2)确定计算功率：依据机械设计表9-7查得Ka 1.0，由图9-13查得Kz=1.5 ,采用双排链，则计 算功率为PcaKaKzP1.0 1.

48、5 43.4286kwKp1.75(3)选择链条型号和节距依据Pca 3.43kw及n 60r/min查图9 11 ,可选16A。查表9 1 ,链条节距为 p 25.4mm。(4)计算链节数和中心距Lp0z1 z2z2 z1 2 P 800()2 22 a025.417 342(34 17)2 25.4 280088.72初选中心距 a0 (30 50) p (30 50) 25.4mm 762 1270mm。取 a0 800mm。 相应的链长节数为取链长节数Lp 89节。查机械设计表9 7得到中心距计算系数f 1 0.24907,则传动的最大中心距(17+34) = 803.45mma f1

49、p2Lp (zi z2) 0.24907 25.4 桂 *9-(5)计算链速v,确定润滑方式nZ1P 60 17 25.460 100060 1000由v 0.4318m/s和链号16A ,查图9 14可知采用滴油润滑。v 1 0.4318m/s(6)计算压轴力F 有效圆周力为：P 1000 4Fe 10009263.5Nv 0.4318链轮水平布置时的压轴力系数Kfp 1.15,则压轴力为:Fp KFpFe 1.15 9263.5 10653N3.5主轴设计与计算3.5.1 轴的计算过程(1)初步估算轴的直径初步选取45号钢作为搅拌机主轴的材料，调制处理，查表得 B=640N/mm2,由 表

50、查得材料的许用应力：60N/mm2,由公式式中，P一轴传递的功率(kw);n一轴的转速(r/min)；A取决于轴材料的许用扭矩切应力t的系数。查表15-3取A=120计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽对轴的强度的影响。.3.54d min 120 3 56.45mm ,30在轴的最细部分轴的直径取 60mm。(2)轴结构的设计确定各轴段直径和长度图3.4轴的结构件图从左至右分析：第1段轴的直径取di 60mm,根据结构要求轴的长度不需要太 长取为L1 70mm。第2段轴的轴颈应稍大一些，根据实际情况取第2段轴的直径d2 70mm o由于考虑到轴承的安装要求，轴承盖与轴承之间需要有一定空隙，第

51、 2 段轴的长度取为L2 74mm。根据安装尺寸和定位要求，确定第 3段轴的直径为 d3 79mm,为了保持平衡性和轴的安全系数，取第3段轴的长度取为L3 60mm。在 第4段轴上要安装第二个轴承，取d4 70mm 0需要将搅拌机筒体安装到此轴段上， 故此处轴段长度适中即可，取L4 74mm o搅拌装置要安装在最后一段轴上，取d5 60mm,长度 L5 100mm。确定轴上圆角和倒角尺寸。查机械设计实用手册书表15 2,选取轴端倒角2 45°。各轴肩处的圆角半 径见图343.5.2 轴的强度校核对于传动轴，应该采用扭转强度条件进行计算；对于心轴，应该采用弯曲强度条 件计算；对于转轴，

52、应采用弯扭合成强度条件计算(1)轴的强度校核计算：按弯扭合成强度计算。通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力 的作用位置均已确定，轴上的载荷已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对搅拌主 轴进行强度校核计算。(2)做出轴的计算简图轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布的中点。作用在轴上的扭 矩，从传动件轮毂宽度中点算起。(简图和弯矩图一起)(3)做出弯矩图根据计算简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩受力分析：PdTd 955026.53N.mnd轴上传递的转矩：T Td? ?i 1127Nm所受圆周力:2T 2 1127Ft 11.27N200所

53、受的轴向力:因为轴是竖直的所以轴向力F径向力:FrFt tancos8o06'34''Ft tan 20F r cos8 06344.16N计算支反力:FNH 1 l2Ft (l2 l3)FNH 2 l2Ft l3Ft(l2l211.27 (60.9 99.9)60.929.76NF NH 1Ft I3I211.27 99.9 18.49N60.9FNV2 l2Fr (1213)FNV2F NV 1l2Fr l3匕。2l228.79 (60.9 99.9)60.976NT 47.2325MHFNH2 l3 50.65 99.92973N mmMVFNV2 l3 129.39 99.97592.4N mmM . M H2 MV2 . 297322 一7592.48154 N mm表3.3危险截面载荷载荷水平向H垂直面VFnhi 18.49Fnvi 47.23支反力F(N)Fnh2 29.76FNV2 76弯矩M (N mm)Mh 2973MV 7592.4扭矩T(N m)112