北京科技大学球磨机设计说明书

1、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 .支撑辗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学过

2、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%制造方式：单件生产。4）应完成的设计工作：a.

3、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:、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）,已知条件可合理载里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（肃）径D丫 ：研磨介质（钢球）的比重，丫1.4计算电机有取 4800kg/m3利工作转速nw小：研磨介质的填充系数，对于干式球磨机小取0.3。式中：d：球磨机内径（m；L:球磨罐长度，

4、L取1.2D （m）。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/min,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

5、减速命中动对开式齿轮。优点是结构紧凑、传动可靠，缺点是机械构造较复杂、制造费用局。电动机通过圆锥齿轮减速器带动对开式齿轮。它和图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b比较合适，既可以降低制造维修费用，又可以得到预期的效果。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=0.397m3;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=G+G=571.43+80=651.43kg=0.651tK:电动机的储备系数，K取1.1 ;“：粉碎效率，已知 刀=90%Y a= Y带X”齿轮X”轴承

6、=0.95 X0.96 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同步(满载)最大转矩电机重量(kw) 转速(r/min) (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H L X (AC/2 ) X ADAX BCX EFX G132515X(270/2) X210216X 17889X 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目计算内容计算结果4.1 总传动比4.2 分配传动比4.3 传动装

7、置的运 动和动力分数的计算米用b种传动力杲，考虑到：(1) 罐体尺寸较大，大齿轮需做成齿 轮圈和罐体连接，为留出足够的 装配、连接空间，i齿轮可取大一些；(2)齿轮传动的传动比较带传动A.各轴转速：I轴转速niII轴转速件B.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T2大，因此取i齿轮5,故：i 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)扭矩T(N.m)电 机4.4680.965.6596056.2I轴50.945.424214.8252.5II轴0.995.

8、10142.961187.4三、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i）定V带型号和由教材P262-表11-3由教材P73-图11-7选取带轮直径由图11-7及表11-10 ,选取d1 = 140mm1.工况系数故 i 带实d2/d1630/140 4.52.计算功率由式0.7（ d1 d2）a0 2（ d1 d2）可得中心距3.带型既：即 539a00.95 0.99=1175.9N m=56.2 X4.5 0.96=242.8N mT2=1175.9N m修改各轴的运动和动力参数表5修改各轴的参数轴 号传动比 i效率？功率(kW)转 速(

9、r/min).扭矩T(N.m )电 机5.150.965.65 1 96056.2I5.52213.3242.8轴4.50.94II5.1041.21175.9轴0.99四、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D3D3=D+2( 6+ 6)D3=810mm1.7罐体总长l 2=810mmL=900mmL=900mm2.支撑辑的设计计算计算项目计算内容计算结

10、果2.1 竖直方向2.2 摩擦力矩其中：F 为支撑总重量：F G0 G1 Gg Gch 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。G0=571.43 X9.8 =5626.2N G=80 X9.8 =784N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贝上则3.支撑辐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（按一天工作8小时，一年工作250天）辐轮轴为固定心轴，垂直平面内受力平衡：轴径设“为长60m

11、m材料为45号钢，调制处理查表得： b 600MPad 4I M3I172.6 6。.1伟 0 0.1 200 106 0.0154m 15.4mm由教材P226表16-6有静循环轴的许用弯曲应力：1b 200MPa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,双选6306型轴承支点单向固定，C=27kN3小齿轮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轴上作用力转速转矩齿轮切向力齿轮径向力带轮径向力最小轴径轴的结构设计A.轴承的型号选B.具体参数C.轴径的确定D.轴段长度的确定E.计舆支反力F.轴的强度校核见上图选45号钢，调制处理，强度极限

12、b 600MPa由表 16-5 有 A=135120,最小轴径段后弯矩和扭矩的作用，取较大值既120.考虑到键的削弱，轴径增大5%.d0 35.24 (1 0.05) 36.99 37选6308 (教材上册表2-22 )d=40mmD=90mmB=23mm对A点取矩后Z M=0有 Fbz 2373.9N由力平衡有：危险截面验算，由剪力弯矩选 6308d=40mmD=90mmB=23mm安全选平键b=12mm h=8mm L=56mm选平键：b=12mmh=8mmL=180mm满足强度要求4 .轴的寿命计算5 .选择键并验算键的强度：A.选择键B.键的校核图（A3复印图纸上）可以看 出，危险截面

13、在c点（合成 弯矩最大），D点（轴径最 小）。对C点：Mc 244.9 103d 3: 3 0.1化0.1 5535.45mm 安全对D点：, Md 3 188.1 103；0.11b0.1 5532.46mm 安全查表16-6有： Hb ,1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 h 4mm2齿轮键：满足强度要求五、联接螺栓的校核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

14、栓因机器有较重的罐体做旋转动功，所以用较 制孔螺栓连接，一共 6个，3对，M8分布十 do=8500mm勺圆周上F=Gtan0/ (4X4) = (2X242.8X1000 ) /16 =906.3N查表可知(rs=185235Mpa(T b=370500MPa查表 9-6 得 =(rs/Ss=80MPa(tp=(rs/Sp=320MPads*/ o- p =0.57 mm (取 6 =5mm考虑到一上最小直径选用螺栓 M880(桌子厚度取50mm)F=2T2/d=2868.1N采用较制孔ds*/ (tp S =0.89mm (取 6 =10mm考虑到以上最小直径，选用螺栓M1M00(板厚为

15、15mm , 10mm )6个M8较制孔螺栓 分布于d0=8500mm勺 圆周上F=906.3N选用螺栓M8x80 F=2868.1N六、设计开启门该开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，开启方便，实用性强七、设计总结及体会小学期的机械设计制图，短短不到十天，但我却收获颇丰。设计，画图以及 说明书，几乎涵盖了我大二一学年里学过的机械制图知识：比如螺栓的选择校 核，轴及轴承的配合，各种尺寸粗糙度的标注。将一些零散、理论的东西与实 际所结合。让我对机械设计制图有了更深刻的理解，知道了图纸在实际之中的 作用。而且，我还学会了如何用 word来写公式及处理说明书，虽然手写很方便， 但我不想以如此简单的方式，来结束这门课。也许是大学最后一幅图吧。制图 虽然累，但是当一幅图从自己笔下慢慢浮现时的成就感与喜悦感难以言表，制 图还能极大的锻炼我的耐心和毅力。 第一次画A1的图，教室很热，真的很辛苦, 但是正是有苦才有乐，大家聚在一起讨论，画图，虽然大汗淋漓，但干劲十足， 大家的关系也更进一步。以前自己是个马虎大意的人，在制图学习中发现真正要画好一幅图，必须 得踏踏实实，一步一步走，画细线，加粗，都是需要耐心和细心的。最最重要 的是各种国标，规则。所以在制