球磨机设计说明书参考版

1、目录一、 设计任务书11设计目的 2设计内容（包括：题目、简图、使用要求、已知条件、设计任务）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（或改进工作罐体轴系）的设计计算五、设计联接螺栓六、设计开启门七、设计总

2、结八、参考资料设计任务书设计目的（参考手册 P1）1）总结和综合运用已经学过的有关知识，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。4）运用绘图软件（Autodesk Inven tor ）进行计算机辅助设计绘图。设计内容（参考手册PP18-19）P18-图1）设计题目：设计供实验室使用的球磨机（如图 1所示）。（参考手册7-1）1. 电机2.带传动3.齿轮传动4.滚轮5.球磨机筒体6.轴承a. 电机、小

3、带轮轴 b.大带轮轴c.大齿轮、筒体轴心2）使用要求：球磨机研磨物料 20kg;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%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：方案比较并确定最佳方案；球磨机基本参数的计算；选择电动机确定各传动件的传动比；传动装置的运动和动力参数计算。b. 传动件的设计及计算：带传动的设计计算第一次修改各轴的运动和动力参数开式齿轮的传动设计计算；第二次修改各轴的运动和动力参数c. 球磨罐体设计及轴系设计：罐体结构设计小齿轮轴系的设计计算支撑辊及其轴系（或改进工作罐体轴系）的设计计算。d. 设计联接螺栓。e.

4、 计算机或手工绘制工作图：球磨机总体图 （附手册P39-图7 23）；罐体部件图（A2，表达出：罐体结构；大齿圈连接结构；开启门结构）；小齿轮轴系部件草图 （3#复印纸，还包括轴系3D 2D受力图；弯矩图； 扭矩图）主要零件的零件工作图 （A3小带轮；A3小齿轮；A4/A3 小齿轮轴）。f. 编写设计说明书 （按目录要求内容：大小标题、内容过程及出处、结论、讨论；一定有辅助说明图；表格。注意，公式、图、表排好顺序）。1、传动方案的总体设计及初步计算球磨机的基本参数（参考手册P19）计算内容结果1）研磨介质的合理载量 G0Gi0.14G0式中：G:研磨物料（kg）,已知条件可知 G=20kg ;

5、G:研磨介质（钢球）的合理装载量（kg ）。G0G1 /0.1420/0.14142.857 kgG°142.857kg2）计算罐体体积 VG oV式中：V:罐体容积（m5）Y：研磨介质（钢球）的比重，丫取4800kg/m30：研磨介质的填充系数，对于干式球磨机0取0.3。VG0/()142.857/(0.3 4800)0.0992m3V30.0992m3）计算罐体内径 DV-D2 L4式中：D:球磨机内径（m）;L：球磨罐长度，L取1.2D （ m）。D彳嗽。0.472m /1.2D0.472m4）计算电机有利工作转速N237.2/VD(r/mi n)537.2/J0.4754.1

6、5 r/min54.15 r/min总体方案确定（参考手册 PP19-20,参考教材 PP425-426/PP428-431）从球磨机的基本参数计算可知，球磨机转速为54.15r/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=18.098,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开式齿轮。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开式齿轮。 皮带具有减震、平稳、制造简单、价

7、格便宜 等优点，但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开式齿轮。 优点是结构紧凑、传动可靠，缺点是机械构电动机通过圆锥齿轮减速器带动一对开式齿 轮。它和图c的情况相似。造较复杂、制造费用高。选用方案b比较合适，既可以降低制造维修结论：根据球磨机的工作要求并考虑经济条件, 费用，又可以得到预期的效果。选择电动机（参考手册 P5/P20,参考教材PP427-428）结果1.023kw1.133kwF实 P/ 总 1.133kw由手册PP151-152 :电动机选用：Y100L-6-B3参考手册P5、教材PP427-428，选择电动机型号表2 主要性

8、能电机功率（kw）同步转速（r/min）最大转矩（N?m）计算内容球磨机所需功率：0.8P 0.222V D n2 (G) K(kw)V3式中：V:球磨机的有效容积，V=0.0992m ;D:球磨机的内径，D=0.472m；G:球磨机的装载量，G=G+G=142.857+20=162.857kg=0.163t ；K:电动机的储备系数，K取1.1 ;n：粉碎效率，已知 n =90%0.8PP 0.222 0.0992 0.472 54.15 (0.1629/0.0992)(1.1/0.9)1.023kwn总=n带耳齿轮Xn轴承=0.95 x 0.96 x 0.99=0.90288 (见手册 P4

9、4)表3外型尺寸（mr）i中心距外廓尺寸安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸HLX (AC/2+AD) X HDAX BDX EFX G90°-0.5335 X (175/2+155) X 190140X12524j6 X 508X 2090L1.133100011.04图2电动机外型尺寸确定总传动比，分配各级传动比（参考教材PP428-431 ）图3大齿圈与罐体连接结构i 总n 电 /n2 980/54.15 18.098又有 i总i带i齿轮采用第二种传动方案，即带传动和一对开式齿轮传动。考虑到：罐体尺寸较大，大齿轮须做成齿圈和罐体连接，为留出足够的装配、 连接空间，i齿轮可取大一些;齿轮传动

10、的传动比较带传动大，则取i齿轮=6那么就有：i 带i 总/i 齿轮 18.098/6 3.016计算传动装置的运动和动力参数(2 )各轴功率(3)各轴转矩?( 1 )各轴转速表4各轴的动力参数轴号传动比i效率功率(kW)转速(r/mi n)扭矩T(N.m)电机2.890.961.1194011.28I轴1.07350.2531.360.97II轴1.0354.15180.3410.99三、传动装置的运动和动力参数及传动件的 设计计算带传动设计计算（参见手册 PP8-9）、参考教材第 11章）计算项目（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

11、计算与根据计算结果Ka=1.1由教材P262-表11-3Pc Ka P 1.1 1.133Pc=1.246kw由Pc、n1由教材P267-图11-5选取由图11-5及表11-10，选取d 1d2 i 带 d13.016 100301.6mm取 d1=100mm取 d2=315mm故 i带 d2/d1315/1003.15（二）计算带长1初定带长2带的基准长度根据教材P268式 11-16及场地条件,初定 a°=600mmL d0 2 a012 (d1 d2)2 600/2 (100 315)6001871.14mm(d2-dJ2/4 a。(315-100)2/4选 Ld=1800mm

12、（二）中心距和包角1中心距2小带轮包角（四）V带根数1 基本额定功率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a ao (Ld-Ldo)/2 (式 11-17)600(1800-1871.4)/2a 调节 564.43+54-271180 -(d2-d1)/a 57.3180 -(315-100)/564.43 57.3表 11-4表 11-5表 11-2表 11-7zPc/(P1P1)K Kl1.133/(0.97 0.11) 0.9446 1.011.21a=564.43mma 1 = 158.2 > 120P1=0.97kw P1=0.11kwKa

13、 =0.9446Kl=1.012. V带单位长度质量3 .初拉力v (d1 n1)/(60 1000)(100980)/(601000)取z=2根v =5.13m/s> 5m/s m=0.10kg/m4 .作用在轴上的力（六）带轮结构设计1. 小带轮结构及其尺寸2. 大带轮结构及其尺寸表 11-12F0500 FC/(v z)(2.5-K )/K mv500 1.133/(5.13 2) (2.5-0.94)/0.940.10 5.132FQ2 z F0 sin( 1/2)(式 11-6)2 2 103.22 sin(158.2/2)根据P271表11-9，手册P9-图2-1根据P271

14、表11-9，手册P9-图2-1B=(z-1) x e+2X f=(2-1) x 15+2 x 10=35mme=15± 0.3 f=10+2-10 1=34$ 2=38bp=11.0mmhamin=2.75mmhfmin=8.7mmS min=6mm d a1=d1+2ha=105.5mmF0=103.22NFc=405.82N（注意，大、小带 轮轮毂结构尺 寸一一附上带轮 毂的小图）da2=d2+2ha=320.5mm第一次修改各轴的运动和动力参数表5第一次修改各轴的参数轴号传动比i效率功率（kW）转速(r/mi n)扭矩T(N.m)电机2.84(2.81)0.961.119401

15、1.28I轴1.07330.99(334.52)30.75(30.43)6.11(6.18)0.97II轴1.0354.15180.43(180.59)0.99开式齿轮的设计计算（参见手册PP9-10，参考教材第12章）主要结果计算与说明（1）选择齿轮材料 （机械设计制图（第三版）PP304-305）? 小齿轮：建议选45#，调质HB217286,取齿面平均硬度 250,应 比大齿轮高? 大齿轮：做成一个齿圈（见手册P21-图），直径不能太小，HB185190)。PP304-305 )建议选铸钢ZG31C570,取齿面平均硬度 丨?（选45#，正火HB162217,取齿面平均硬度（2） 确定许

16、用应力 （机械设计制图（第三版）极限应力(表12-11 ):=0.7HBS+275= 0.7x250+275=450=0.6HBS+220=0.6x185+220=3310.7x190+275=408 )(表12-11 )，安全系数取 SF=1.5 d F1=450/1.5=300(MPa), d F2=331/1.5=220.67(MPa)(=0.7HBS+275由（3 ）确定齿数? 罐体内径：? 罐壁厚度：(=408/1.5=272(MPa)d Fi=300MPad F2=221MPaD=472mm ; 合=10mm ;? 外径 D2=D+2X3 =492;? 连接螺栓：M10? d2:估

17、计630mm（见下图及书图12 53、手册参考图）曲故大由手册图：d2=600650如取630mm,? i 齿=i 总/ 带=17.359/2.84（2.81 ） =6.11（6.18）,? 对于开式齿轮：Z仁1720,若取Z1=23? 则Z2=Z1 i齿=23 X 6.11143 （考虑到两齿数互为质数）?m=630/143=4.4,取 m=5? 所以 i 齿=143/23=6.217m=1.65（4）强度计算确定模数m （开式齿轮应计算模数m再增大m以考虑磨损的影响）? KA=1 （表 12 8）、KV=1.2、$ d= 0.8 （表 12 9） , K3= 1.03 （图12 26），丫

18、FS1=4.36、YFS2=3.98 （表 12 10;手册 P364）,4.363000.243 Ysa2*a2F23.96:220.670.26/ 2kT1 Ysa2YFa23 ,'2 1.236 30750 3.96m 3,23 21.62 dZ1 F2 0.8 20220.67?m=1.62+ ,? m取5（工程中m不能太小，给加工制造带来不便且开式也应取大 些,也可类比参考图取m=5（5）确定几何尺寸? d仁 5x23=115,d2=5x143=715,? da1= ,da2=? df1= ,df2=（此为关心所在）? 为了解决在安装时的误差：? b仁 b2+ （5 10）=

19、 90,?b2=d1 $ d=100 X 0.8=80?罐体长 L=1.2D=570mm第二次修改各轴的运动和动力参数表6第二次修改各轴的参数轴号传动比i效率功率(kW)转速(r/mi n)扭矩T(N.m)电机2.840.961.1194011.28I轴1.07330.9930.756.150.97II轴1.0353.82181.600.99核算实际转速与传动比i 带=315/100=3.15 ; i 齿轮'=240/41=5.85;i 总'=i 带X i 齿轮=18.44二 i=(i 总'-i 总)/i 总=1.88% < 5%n2 实=n 电/i 总'

20、=980/18.44=53.145r/min n2=|n 2实-n 2|/n 2=|53.145-53.15|/53.15=0.0094% < 5%四、球磨机罐体及轴系设计罐体结构设计? 制造方法：? 铸造? 钢板卷曲后焊接或钢管是单件生产，用此)? 参见手册P21 -图7 3? 结构：罐体内径：D=472mm ;罐壁厚度：3 =10mm ;外径C2=D+2XS =492;箍的外径：D3=D+2X ( s + S' )=532mm ;箍宽度：b=30mm;罐体总长：L2=L+10+10+20=566+40=606mm ; 4l=606mm,l=151.5mm,2l=303mm。支

21、撑辊的设计计算F G0 G1 GgGch由 4NfRi T ,得：NT4fRi185.39 1034 0.15 2661161.59由 4Ncos F,得：cos0.8244N所以:34.5辊轮轴的设计计算10610.860 282.92 1.3943=27394.8h 13.7 年取 d 高=20mm d 头=25mm;d> 10320.33 =l6.53mmA10.4 45轴承寿命：n 辊=nn x R/R2= 53.18266 =282.92r/min50轴承选用 6205, C=10.8kN,P=f pX Fr=1.2 x 1169.59=1394N或球磨机罐体轴系改进设计:小齿

22、轮轴系的设计计算65.5 Z/(Zc87.587.5| 丄 lIJ丄却1*tlL *一门丨 I 丨T厂11 111.轴受力分析如上图2.确定轴上作用力转速 m =311.11r/min; 功率 Pi=1.075kw;转距：Ti=33.01 N ?m;选45号钢，调质处理,o- b=600MPadiA1173.T.075311.1117.69mm齿轮圆周力Ft务d132 33.01 10644.1N102.5齿轮径向力F r=Ft x tann =644 x ta n20=234.4N带轮径向力F F405.82N3.估算最小轴径因有键槽，增大 4% d1=1.04 X 17.69=18.4mm

23、4.轴的结构设计轴承类型选择：6207深沟球轴承，轴径的确定：d1=35mm, d2=42mm, d3=60mm, d4=42mm, d5=35mm, d6=25mm,确定轴承型号：d=35mm,D=72mmB=17mm,r smin=1.1min, damin=42mm,DamaX=65mm, C=19.8kN,C0=13.5kN轴段长度的确定：Li=17mm;L=13mm;L3=5mm;b=85mm;L=66.5mm;L6=38mm 计算支反力：Xa=Xb=F/2=322.05N-Fr X 70+YbX 140-FqX 200=0,/ Yb=696.9N Y a=R+FctYb=-56.6

24、8N轴的强度校核：危险截面在B处，M=. 24.352(0.3 33.01)2 =26.29N md> 103 26.290.1 55=16.85mm,考虑键槽,dmg 1.04 X 16.85=17.52mm,可知此轴安全5.选择轴承计算寿命选 6205，查表：C=10800N fp=1.2、P=fp RB=(919.2)算寿命：Lh=85142小时=43年6选择键并验算键的强度? 只算带轮处的键强度(最细)键的确定安装带轮处，由 L=40mm,L=38mm,d=25m m选平键。0 2 0 2B=8mm,h=7mm,L=30mm,t4.00 . ,t i=3.30 .安装齿轮处，由

25、d4=42mm,L=85m m选平键。0 2 0 2B=12mm,h=8mm,L=7,t=5.00 . ,t i = 3.30 .键的校核齿轮键：P = 2Me = 2 33.01 10 =8.58MPa p =50MPadkl 45 4.5 382Me=2 33.01 103=2.76MPa带轮键:dbl 45 14 38t = 125MPa32Me = 2 33.01 10dkl 25 3.5 30=25.15MPaP =50MPa=2.76MPat = 125MPa32Me 2 33.01 10T = 一dbl 25 8 30五、联接螺栓的校核r用普通螺栓，一共6个，3对，M10分布于do=55Omm的圆周上FX 550 X 10-3=， F233.01 2