搅拌机传动系统的设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上. . 山东农业大学毕 业 论 文搅拌机传动系统的设计 院 部 机电学院 专业班级 交通运输二班 届 次 2009 学生姓名 王迎迎 学 号 指导教师 赵 冉 二O九年六 月十日装订线. . . 专心-专注-专业目录Contents搅拌机传动系统的设计作者：王迎迎，指导教师：阴英梅1 赵冉2（1.泰安航天特种车有限公司 工程师；2.山东农业大学 讲师）【摘要】搅拌机上的传动系统对于搅拌机具有重要的作用，本文根据某一搅拌机的技术要求和加工生产的技术条件，专门设计了搅拌机的单独的传动机构，其中包括电动机和减速装置。根据设计了合理的传动比，主要对齿轮减速器进行了针对性的设计

2、，其中对齿轮和轴进行了相应的设计和校核，并对键和轴承进行了选定。对电动机皮带及带轮等进行了合理的选择。设计过程中，较多参数采用类比的方法，试选后再通过计算校核。关键词：传动系统 皮带传动 减速器 齿轮传动The drive system of mixer designAuthor：Wang Yingying，Supervisor：Yin Yingmei1 Zhao Ran2（1.Tai'an astronautics special vehicle Limited company Engineer2.Shandong Agricultural University Lecturer）A

3、bstract The mixer drive system plays an important role in mixer, In this paper, a mixer in accordance with the technical requirements of production technology and processing conditions, a specially designed mixer separate transmission，including the motor,and deceleration devices,. According to the d

4、esign of a reasonable transmission ratio, the main gear reducer to a specific design, which carried out the gear and shaft to the design and verification, and bearing keys and a selection . Belt on the motor and coupling, such as a reasonable choice. The design process, the more parameters using the

5、 method of analogy, trial by calculating the check after the election.Keywords: ransmission system; belt transmission; reducer; gear transmission引言搅拌设备在工业生产中的应用十分广泛。搅拌设备在工业生产中被用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、聚合反应等。搅拌设备的作用主要有(1)使物料混合均匀;(2)使气体在液相中很好分散;(3)使固体在液相中均匀悬浮;(4)使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化;(5)强化相间的传质;(6)强化传热. 搅拌机可被分

6、为：星式搅拌机、防险搅拌机、立式搅拌机、混凝土搅拌机、双轴搅拌机、单轴搅拌机、防滑混凝土搅拌机。本位主要介绍的是混凝土搅拌机，即使用的搅拌设备的第一个作用。混凝土搅拌机就是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的机械。主要由拌筒、加料和卸料机构、供水系统、原动机、传动机构、机架和支承装置等组成。混凝土搅拌机，包括通过轴与传动机构连接的动力机构及由传动机构带动的滚筒，在滚筒筒体上装围绕滚筒筒体设置的齿圈，传动轴上设置与齿圈啮合的齿轮。当前的混凝土结构的均质性很不理想，而混凝土结构的非均质性在很大程度上取决于搅拌机拌制出来的混合料成分的均质性与否，目前搅拌机拌制出来的混合料成分实际上都是非均

7、质的。实际的均质过程包括两个阶段,第一阶段是将所有原材料分开成单个颗粒，第二阶段是使已经分成颗料的原材料均匀地分布于容器内。搅拌机的搅拌作用应当使水泥、砂、碎石和水等混合料呈对称结构均匀地分布于整个容器内。这就要求搅拌机要有良好的比较完善的搅拌过程，具有较好的搅拌效果。经过优化的工作装置搅拌质量好，能耗小，同时机构简单，便于产业化。然而混凝土搅拌机作为初级建筑制品加工机械，其更新换代问题往往得不到重视。一般的搅拌机劳动强度较大、效率低，而且噪音污染和对周围的环境污染都十分严重。中国加入WTO后，国家将大力加快城市化进程，这必将促进商品混凝土、污水处理工程、城市交通工程的迅猛发展，为混凝土搅拌机

8、的制造提供了更加广阔的市场。因此加快搅拌机的发展是十分有必要的。目前的混凝土搅拌机一般都是单级搅拌，适用范围广，可适用于建筑，及食品加工业，但缺点是搅拌的物料有限、机械效率较低。多机搅拌机机可搅拌多种物料，机械效率较高。但设计较复杂，价格较贵。为此，本设计拟设计一个搅拌机的传动机构，以满足城市化快速发展的需要。1 拟定搅拌机的动力装置1.1 初步拟定搅拌机传动系统的示意图 1-电动机 2-小带轮 3-皮带 4-大带轮 5-高速级齿轮大齿轮6-中速轴 7-低速轴8-轴承 9-低速级齿轮大齿轮 10-低速级齿轮小齿轮 11-端盖 12-高速轴 13-高速级齿轮小齿轮 图1-1 搅拌机传动系统示意图

9、1.2 确定电动机采用二级展开式二级圆柱齿轮减速器总的传动效率 (1-1)查表2选传动效率,其中选用v带传动效率为0=0.96，四对滚子滚动轴承传动效率均为1=3=5=7=0.99,第一二级齿轮均选用9级精度的齿轮，其传动效率2=4=0.93,十字滑块联轴器的传递效率为6=0.98.代入数据，计算得=0.7816选择电动机 假定传动装置的输出轴转矩T=25.6N·m，转速n=200r/min其中选用V带传动的传动比为=24；二齿轮减速器传动比为=26，=26；则总的传动比的范围为，故电动机转速的可选范围为取，则总传动比 (1-2) (1-3) (1-4)根据这一范围，综合考虑电动机和

10、传动装置的尺寸、重量、价格，选取同步转速为3000r/min（2级）的 Y801-2型号电动机1，有关数据如表1-1.表1-1 电动机的选型电动机型号额定功率/kw满载转速/（r/min）起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量/kgY801-20.7528302.22.25561.3 分配传动比取V带传动的传动比i0=2 ，则减速器的传动比i为取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比则低速级的传动比1.4 计算传动装置各轴的运动和动力参数0轴（电动机）1轴(高速轴)2轴（中间轴）3轴（低速轴）1.5 带传动的设计1.5.1 确定计算功率 （1-5）取KA=1.3，则。其中KA-工作情况系数4，P-传递

11、功率（kw），此处为P=0.686kw.1.5.2 选V带的带型根据,小带轮转速n=2820r/min,查出此坐标选Z型5带.1.5.3确定大小带轮的基准直径初选小带轮的基准直径2，取=56mm。相应的大带轮的基准直径取=112mm1.5.4 验算带速 (1-6)带速在5m/s25m/s，故带速合适1.5.5 V带基准长度和中心距中心距偏大些有利于增大包角，但过大会使结构不紧凑，且在载荷变化时引起带颤动，降低带传动的工作能力。一般根据安装条件的限制由（1-7）初步确定中心距： =1.5×(56+112)=252mm （1-7）符合由式(1-8)得带长： (1-8)=对Z型带选用2=8

12、00mm。再由式 (1-9) 计算实际中心距,得a264.8mm考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要，中心距变化范围为：（a-0.015Ld）(a+0.03Ld)故amin=a-0.015Ld=252.6mm amax=a+0.03Ld=276mm1.5.6 验算小带轮的包角带与带轮接触弧所对应的中心角称为包角。显然小轮包角比大轮包角要小。中心距a相同条件下，包角越大，带的摩擦力和能传递的功率也越大。小轮包角可按（1-10）进行近似计算： (1-10)即：,合适1.5.7 计算带的根数带传动的承载能力受打滑和带疲劳两方面限制。根据计算功率Pc和单根V形带所能传递的功率P，可按式1-11计算所

13、需的根数Z。 (1-11)式中:P0 实际工作条件下，单根V形带所能传递的功率，称为许用功率,kw；P0单根V形带所能传递的功率,kw；P0功率的增量，考虑i1时，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的条件下，可增大传递的功率,kw； 小带轮包角修正系数，考虑包角不同时的影响系数；带长修正系数，考虑带的长度不同时的影响系数由=56mm和v=8.9m/s，查表1得PO=0.33kw；由n1=2820r/min, i0=2和Z型带得；由=167.3o查得=0.95；由L=800mm,得=0.9，将数据代入式(1-10)由此可得所以取3根带。2 减速器的设计1-高速轴 2-第一组齿轮小齿轮 3-第

14、一组齿轮大齿轮 4-中间轴 5-低速轴6-轴承 7-第二组齿轮大齿轮 8-第二组齿轮大齿轮 9-端盖图2-1 减速器示意图2.1 齿轮传动的设计与校核2.1.1 第一组齿轮选定 选择大小齿轮的材料为45钢（调质）1，设齿轮按8级精度制造。 按MQ级质量要求取值，假定硬度为220HBS,查得：齿面接触疲劳极限 齿根弯曲疲劳极限 基本值 最小安全系数 ，2.1.2 按接触疲劳强度设计中心距 （2-1）分度圆直径 （2-2）式中：T1小齿轮所需传递的额定转矩（N·mm）；K载荷系数，可取1.5； 齿宽系数；许用弯曲应力（N/mm2）。齿宽系数、：取，；许用接触应力：；取最小安全系数，得：。

15、将以上数据代入（2-1）,（2-2）计算 大、小齿轮传动的中心距小齿轮分度圆直径 齿数取z1=24,则 。模数 取标准模数 小齿轮分度圆直径 大齿轮的分度圆直径 确定中心距 齿宽 取b=40mm。2.1.3 校核轮齿弯曲强度查齿形系数2,，按下式验算 （2-3） ,安全。2.1.4 齿轮的圆周速度符合八级精度的直齿圆柱齿轮的圆周速度要求。2.1.5第二组齿轮选定选用直齿圆柱齿轮传动，材料为45钢（调制），按8级精度制造。2.1.6 按接触疲劳强度设计计算公式及有关数据如上一组齿轮，其中小齿轮的转矩变为T=12.9 N·mm，。将以上数据代入计算公式得：大、小齿轮传动的中心 小齿轮分度

16、圆直径 齿数取z1=28,则。模数 取标准模数。小齿轮分度圆直径 大齿轮的分度圆直径 确定中心距 齿宽 取b=36mm。2.1.7 校核轮齿弯曲强度查齿形系数,，按下式验算 ,安全。2.1.8 齿轮的圆周速度 （2-4）符合八级精度的直齿圆柱齿轮的圆周速度要求。表2-1 高速级齿轮传动的尺寸名 称计 算 公 式结 果模数m2传动比i3.14中心距a=m(Z1+Z2)/2100齿数（小齿轮）Z124齿数（大齿轮）Z276分度圆直径（小齿轮）d148分度圆直径（大齿轮）d2152齿顶圆直径（小齿轮）da1=d1+2ha*m52齿顶圆直径（大齿轮）da2=d2+2ha*m156齿根圆直径（小齿轮）d

17、f1=d1-2(ha*+c*)m43齿顶圆直径（大齿轮）df2=d2-2(ha*+c*)m147表2-2 低速级齿轮传动的尺寸名 称计 算 公 式结 果模数m2传动比i2.37中心距a=m(Z1+Z2)/294齿数（小齿轮）Z128齿数（大齿轮）Z266分度圆直径（小齿轮）d156分度圆直径（大齿轮）d2132齿顶圆直径（小齿轮）da1=d1+2ha*m60齿顶圆直径（大齿轮）da2=d2+2ha*m136齿根圆直径（小齿轮）df1=d1-2(ha*+c*)m51齿顶圆直径（大齿轮）df2=d2-2(ha*+c*)m1272.2 轴的结构设计与校核2.2.1 轴的材料选择和最小直径计算根据工作

18、条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。按扭矩强度进行最小直径估算8，按如下公式计算 （2-5）式中：轴的许用转应力,N/mm2，对45刚可取35 N/mm2。高速轴： 中间轴： 低速轴：2.2.2 轴的结构设计(1) 高速轴的结构设计：d11最小直径要装大带轮的外伸轴段直径，则取d11=16mmd12密封处轴段根据大带轮的轴向定位要求定位高度h=（0.070.1）d11=1.121.6mm则d12=d11+h=17.1217.6mm因为毡圈密封，所以d12=20mmd13滚动轴承处轴段,则d13=30mmd14采用齿轮轴结构，所以轴和齿轮的材料和热处理方式一样均为45钢调制处理，d14=32m

19、md15过度轴段，d15=34mmd16滚动轴衬处轴段。d16=30mm 查表确定各轴段长度地确定L11=30mm, L12=40mm, L13=30mm, L14=75mm, L15=34cm , L16=40cm(2) 中间轴的结构设计d21最小直径，取d21=30mmd22高速级大齿轮轴段,d22=32mmd23低速级小齿轮轴段，是段齿轮轴,d23=40mmd24滚动轴承轴段,d24=35mm查表确定各轴段长度地确定L21=35mm，L22=65mm，L23=62mm，L24=35mm(3) 低速轴的结构设计d31最小直径，取d31=20mmd32密封处轴段，滚动轴承轴段，则取d32=2

20、6mmd33 d33=32mmd35低速级大齿轮轴段。d35=26mmd36滚动轴承轴段，则取d36=20mm查表确定各轴段长度地确定L31=30mm，L32=60mm，L33=30mm，L34=40mm，L35=55mm，L36=30mm2.2.3 轴的校核(1)高速轴的校核计算轴上的作用力，取齿轮的压力角为，如图2-2（a）,求垂直面的支反力，如图2-2（b）:由 得：=31.4N由 得：=58.56N求水平面的支反力,如图2-2（d）:由 得：=89.3N由 得：=161N计算垂直平面弯矩,如图2-2(c):计算水平面弯矩，如图2-2（e）:计算合成弯矩，如图2-2（f）: 图2-2 高

21、速轴受力分析图取折算系数=0.6，故所以D处按弯度合成强度校核：而调制处理的45钢的需用弯曲应力为=60MPa，故<，所以整个高速轴的强度符合要求。(2)中间轴的校核计算轴上的作用力，取齿轮的压力角为，如图2-3(a):，,计算垂直面支反力，如图2-3（b）：由 得：=245N 得：=254N图2-3 中速轴受力分析计算水平面的支反力，如图2-3（d）:由 得：=672N 得：=698N计算垂直面弯矩，如图2-3（c）： 计算水平面弯矩,很显然，A点的大于D点的，如图2-3（e），所以计算合成弯矩 取折算系数=0.6，得，所以A处当量弯矩 按弯度合成强度校核：而调制处理的45钢的需用弯曲

22、应力为=60MPa，故<,所以整个中速轴的强度符合要求(3)低速轴的校核计算轴上的作用力，取齿轮的压力角为，如图2-4（a）:求垂直面支反力，如图2-4（b）:由 得：=339N 得：=133.2N求水平面的支反力,如图2-4（d）:由 得：=1414N 得：=555.6N计算垂直面弯矩, 如图2-4（c）:计算水平面弯矩，如图2-4（e）:计算合成弯矩，取折算系数，则所以D处当量弯矩为：按弯度合成强度校核：图2-4 低速轴受力分析而调制处理的45钢的需用弯曲应力为=60MPa，故<，所以整个低速轴的强度符合要求。2.3键的选择及校核2.3.1 键的选择高速轴 d11=16mm，d

23、14=32mm键的公称尺寸b1×h1=5×5，L1取25mm；b1,×h1,=10×8,L1,取70mm。中间轴 d22=32mm键的公称尺寸b2×h2=10×8，L2 取60mm。低速轴 d31=20mm，d35=26mm键的公称尺寸b3×h3=6×6,L3取25mm；b3,×h3,=8×7，L3,取50mm。2.3.2键的校核设载荷均匀分布，则平键联结的挤压强度条件 （2-6）式中：转矩（N·mm）；轴的直径（mm）； 键的工作长度（mm）；键与轮毂的接触高度（mm），对于平键：，

24、键的厚度；l键的工作长度（mm），对于圆头普通平建（A型），l=L-b；对于高速轴和低速轴只需校核承担挤压强度较大的键。高速轴所以此轴所选键合适。中间轴所以此轴所选键合适。低速轴所以此轴所选键合适。2.4轴承的选择高速轴d13=d16=30mm，均选角接触球轴承7006C。中间轴d21=30mm，选角接触球轴承7006C；d24=35mm，选角接触球轴承7007C。低速轴d32=26mm，选角接触球轴承7004C：d36=20mm，选角接触球轴承7004C。表2-3 选择轴承的相关数据轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm70000C极限转速/(r/min)dDBdamina/mm脂润滑7006

25、C3055133612.295007007C3562144113.585007004C20421225102140002.5减速器箱体的结构设计箱体的加强肋有外和内两种结构型式，内结构强度大，箱体外面光滑美观但增加搅油损耗制造工艺复杂，故选用外肋结构。 轴承旁连接螺栓凸台结构设计：为提高箱体轴承座空处的连接刚度，应使轴承座空两侧的连接螺栓尽量靠近轴承，通常取两联接螺栓的中心距SD2。箱盖凸缘结构设计：为保证箱盖与箱座的联接刚度，箱盖与箱座联接凸缘应有较大的厚度b1和b，箱座凸缘的宽度B应超过箱座的内壁，以利于支撑。箱盖凸缘联接螺栓的布置：对于中小型减速器，螺栓间距取100150mm。为避免传动

26、零件转动时将沉淀在油池底部的污物搅起，造成齿面磨损，应使大齿轮齿顶距油池底部的距离不小于3050mm为保证润滑和散热，减速器内要有足够的油量。单级减速器每传动1kw功率需油量Vo=0.350.7L,多级按级数比列增加，应使油池容积V>Vo。结合以上理论，确定减速器箱体的主要结构尺寸如表2-5所示。表2-5 减速器箱体的主要结构尺寸名称符号及其运算公式结果（单位：mm）箱座壁厚8箱盖壁厚18箱盖凸缘厚度b1=1.5112箱座凸缘厚度b=1.512箱座底凸缘厚度b2=2.520地脚螺钉直径df=0.036a+1214地脚螺钉数目n=44轴承旁连接螺栓直径d1=0.75df10.5盖与座连接螺

27、栓直径D2=0.5-0.6df7连接螺栓d2的间距l=150-200180轴承端盖螺钉直径d3=0.4-0.5df7定为销直径d=(0.7-0.8)d25d1d2df至外箱壁距离C120d2df至凸缘边缘距离C218轴承旁凸台半径R1=C218凸台高度h外箱壁至轴承端面距离l1=c1+c2+(5-10)45铸造过渡尺寸x.yK=3,h=15,r=5大齿轮顶圆与内箱壁距离1>1.220齿轮端面与内箱壁距离2>15箱盖箱座肋厚m1=0.851 ; m=0.856.86.8轴承旁连接螺栓直径ss=D2视孔盖螺钉直径d4=(0.3-0.4)df5轴承端盖外径D2=D+(5-5.5)d33

28、标准件的选择3.1螺纹标准在机器或部件的装配和安装中，广泛使用螺纹紧固件及其他连接件紧固,连接。这些被大量使用的零件，有的在结构尺寸等方面都以标准化，称为标准件。螺纹是零件上常用的一种结构，有外螺纹和内螺纹两种。螺纹的制造都是根据螺旋线形成原理而得到的。普通螺纹的三角形和梯形。普通螺纹又分为粗牙和细牙，它们的代号相同。一般连接都用粗牙螺纹。当螺纹的大径相同时，细牙螺纹的牙型高度比粗牙小因此细牙螺纹适用于薄壁零件的连接。3.2螺母设计选用滑动螺旋传动副的失效形式是磨损，因此应以耐磨性的计算来决定丝杠的中径，或是由结构决定中径后进行耐磨性的计算。青铜或铸铁螺母以及重载荷的螺旋副应校核螺牙的切应力和

29、弯曲应力。4 结束语本次论文的完成，主要做了以下工作：（1）主要对减速器进行了设计，它包含有齿轮和轴的选定与校核，壳体的尺寸确定，与减速机输入轴相联的皮带轮的选定。（2）对电机、皮带轮以及皮带，连接部位所需要的键、轴承、以及联轴器进行了相应的选择。参考文献1 机械设计手册联合编写组.机械设计手册.中册.北京:化学工业出版社,1982.102 机械手册编委会机械设计手册第三卷.北京:北京机械工业出版社，2004.83 王少怀.机械设计师手册.北京：电子工业出版社，20064 吴宗泽机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社，20065 杨可桢,李仲生机械设计基础.北京:高等教育出版社，2006，2012106 王大康,卢颂峰.机械设计课程设计.北京工业大学出版社,2000.1,1031207 濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2001,45508 卢耀祖,郑慧强.