立式电机驱动精粗饲料混合搅拌机的设计（含三维图SW及CAD图纸）
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塔里木大学毕业论文（设计）中期检查记录表2016年4月18日学生姓名何亮清班级机械设计16-2课题名称精粗饲料混合搅拌机的设计课题完成进度（学生自述）2周：已确定总体设计方案，整体结构简图。8周：确定各零部件的结构和基本初定尺寸，画装配图和零部件结构图。10周：用SolidWorks绘制了三维图，完成了装配图可行性分析。13周：设计说明书的撰写，绘制二维装配图零件图。15周：ppt的制作，图纸的打印。存在的问题及整改措施（学生自述）1. 饲料混合搅拌机在工作的时候可能会有较大的震动，会导致机器运行不稳定，所以在安装的时候，机架要用螺栓固定在地表面。2.本课题所设计的饲料混合搅拌机是小型机器，所以所设计的出料口是简单的出料口，出料时有可能会有不少残余量，所以设计的出料口尺寸应该大一些，方便处理残余量。指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等） 指导教师签名 王龙 2016年4月18日学院意见负责人签名 2016年4月20日XXX（设计）任务书学院班级学生姓名学号课题名称精粗饲料混合搅拌机的设计起止时间2015年10月15日 2016年6月2日指导教师王龙职称讲师 本课题的主要内容为精粗饲料混合搅拌机的设计,该设备主要由动力装置、传动装置、执行装置以及辅助装置等主要部件构成；可实现饲料的混合搅拌的需求，并且工作起来效率高，功耗小，饲料混合搅拌效果好的特点。拟定工作进度（以周为单位）第12周：根据课题要求，查阅相关资料, 确定研究对象,熟悉课题内容。第34周：撰写开题报告，了解饲料混合搅拌的工作原理。第56周：确定总体设计方案，初步确定在立式精粗饲料混合搅拌的方案。第78周：进行该精粗饲料混合搅拌机的研究工作，初步完成精粗饲料混合搅拌机的设计，并绘制出各个零部件的二维三维图。第910周：对于所设计的零部件进行校核和受力分析，修改设计图。第1112周：整理设计过程，撰写产品设计说明书。根据定型的产品结构，绘制出总装配图及各零件图纸。第1314周：修改完善论文，制作PPT，准备答辩。6主要参考文献（不少于7篇）1朱世浩.立式混合机J.饲料工业, 1985,(4):35-40.2刘清萼.卧式混合机的设计J.饲料工业,1986,(3):26-29.3姚维祯.垂直搅龙的临界转速和最佳参数J.饲料工业,1984,(4):4-10.4王民,杨悦乾,李漫江.饲料混合机的原理及使用维护J.农机化研究,2000(2):136- 138.5饶应昌.混合机的混合原理和计算J.饲料工业,1983,(2):25-29. 6刘娟.浅析几种饲料混合机的结构,性能与工作特点J.粮食与饲料工业,1998(11):17- 18.7饶应昌.饲料加工工艺与设备M.北京:中国农业出版社,1996:96- 139.8陈玉凤.谈饲料加工中保证饲料混合均匀度的几点措施J.饲料工业,2002,23(2):8.9濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计M.9版.北京:高等教育出版社,2013:143-410.10单辉祖.材料力学M.3版.北京:高等教育出版社,2009:55-230.11吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.4版.北京:高等教育出版社,2012:48-163.12孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理M.8版.北京:高等教育出版社,2013:113-403.13龚桂义.机械设计课程设计指导书M.2版.北京:高等教育出版社,2012:48-105.14大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.6版.北京:高等教育出版社,2011:2-379.15张云鹤,王旭峰.互换性与测量技术基础M.2版.北京:中国林业出版社,2012:25-140.16江洪.Solidworks2011M.4版.北京:机械工业出版社,2012:20-200.17曾令宜.AutoCAD2008M.2版.北京:电子工业出版社,2008:46-211.18单辉祖.理论力学M.3版.北京:高等教育出版社,2012:15-105.19田河山,戎易.饲料的搅拌混合及检验方法J.中国饲料,1995,18:30-32. 20靳飞,朱锐.牵引型立式饲料混合搅拌机的设计J.新疆农机化,2011,05:38-40.任务下达人（签字）王龙2015年10月11日任务接受人意见任务接受人签名 何亮清 2015年10月14日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。XXXXXXXXX（设计）开题报告课题名称 精粗饲料混合搅拌机的设计 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 起止时间 XXXXXX开题报告正文精粗饲料混合搅拌机开题报告一、选题背景及研究目的和意义随着我国畜牧业的迅速发展，养殖业科技水平不断提高，对饲料提出了更高的要求，原有的饲料厂的成料已无法同时满足每家每户的不同要求。饲料工业是现代畜牧业和水产养殖业发展的物质基础，直接关系着农业、农村经济发展和人民群众生活水平的提高，己成为中国国民经济的重要基础产业之一。为了进一步提高养殖质量，养殖户需要自行对饲料进行调整，这样能够满足养殖户的要求的占地面积小、制造成本低的饲料混合搅拌机便迅速在市场中热销。饲料混合搅拌机的发展至今已在饲料机械行业占有重要位置，对其所开展的理论分析和实验研究也更加深入。对混合搅拌技术的研究主要围绕着两个方面展开：一方面是开发新型、高效的混合设备，另一方面是合理地选择混合设备。为了提高饲料混合搅拌机的混合质量，本课题对市场上现有的精粗饲料混合搅拌机的进行改进研究，并设计了新型立式精粗饲料混合搅拌机。二、国内外研究现状和发展状况目前，国内对饲料混合搅拌机械的研究处于刚刚起步的阶段，其研制的饲料混合搅拌机仍属于对现有机型的生产性制造，对于研究开发的饲料混合搅拌机尚未见详细的研究报道。在该技术研究方面，华中农学院的饶应昌对混合搅拌机混合机理进行了总结和分析，给出了搅龙式混合机的工艺算法；东北农学院的姚维侦针对立式物料螺旋输送，研究并分析了垂直搅龙的临界转速，通过试验得出了螺旋搅龙结构参数；东北农学院的朱世浩针对立式混合机，对其搅龙转速、混合时间进行了深入分析；东北农业大学的王德福、夏吉庆教授近几年对全混合日粮混合机进行了较为深入的研究，并取得了相应研究成果，然而在实际混合机应用中仍存在着一定问题。单卧轴式混合技术：东北农业大学王德福教授基于奶牛饲料喂养 对单卧轴式全混合日粮饲喂装置进行了总体方案设计和试验研究。通过单轴叶板上所安装的剪切刀、揉搓刀对奶牛混合饲料进行加工，以此满足饲料剪切及揉搓作业要求；同时在轴的旋转下，叶板对饲料进行推送以达到混合的要求。 双轴桨叶式混合技术：两根相向旋转的搅龙轴和安装在搅龙轴上方的桨叶，通过桨叶旋转将桨叶一侧物料提起至桨叶另一侧，另一侧物料随桨叶反向移动。以此物料便会落入对方区域内，从而使物料充分混合。立式混合搅拌技术：石河子大学冯静安等人对立式搅拌机结构进行了设计并对搅龙参数进行了优化。通过立式搅龙轴上螺旋叶片提升物料，螺旋叶片上安装的切刀对长草物料进行切割。美国等畜牧养殖业发达国家对饲料混合机械已进行了较为深入研究。六十年代末美国、英国、以色列等发达国家开始在生产中使用。目前，全混合日粮饲养技术在畜牧养殖业发达国家已基本普及。在亚洲的日本和韩国，饲料混合搅拌设备的推广和应用也已经达到50%。畜牧业发达国家在其研究过程中，不但对混合机的结构参数进行深入研究，而且更为注重物料混合方式的研究。主要涉及物料的填装顺序、物理特性（如容重、粒度、摩擦角等）以及混合时间等对混合均匀度的影响。国外也对全混合日粮的评价进行了研究，如粒度测定及混合均匀度测定研究。目前为止，国外就TMR饲料混合机生产厂家多达 20 多家。混合机按动力来源和行走方式不同可分为固定式、牵引式和自走式三种；按其结构型式分，大约有8 种基本混合机型：即立螺旋式、单螺旋卧式、双螺旋卧式、三螺旋卧式、四螺旋卧式、拨轮式、转筒式和链浆式多种混合机。立式螺旋混合机混合室由一个箱体型壳体和一个（或两个）垂直于料箱底面的中心锥形螺旋组成，中心锥形螺旋通过齿轮变速箱来进行动力传递，螺旋叶片上装有切刀，箱型壳体壁面提供剪切面，以完成长草物料的剪切。该种混合机可增加处理干草，甚至是大圆捆牧草，且不需要前处理干草。该种混合机型以扩散形式为主，其结构简单，使用与维护保养方便。卧式混合机是由水平布置单轴、双轴、三轴或四轴和料箱箱体组成，对单、双螺旋混合机物料在螺旋叶片作用下由混合机两侧中部运动并逐渐堆积。对多螺旋混合机，在混合过程中由一根或两根反向螺旋反方向推送物料，以达到较高的混合均匀度。搅龙叶片上安装有动刀，增强了对长草物料的切割能力，以达到高效、快速的混合目的。 拨轮式混合机由一组相反方向运动的螺旋输送器和一个拨轮组成。旋转的拨轮通过螺旋输送器所在面反方向旋转提升箱体内物料进入一组旋向相反的螺旋输送器工作区域，从而实现物料的对流混合。动刀部分的旋转可对长茎杆饲料有效剪切和粉碎，可切至3-4 英寸，从而很好的将不同种饲料加以混合。这种饲料混合机目前应用也较为广泛。 三、本课题的提纲及重点内容1）本课题的提纲（1）粗精饲料混合搅拌机外形的设计；（2）粗精饲料混合搅拌机工作装置的总体设计；（3）混合搅拌系统的设计。2）本课题的重点内容（1）混合饲料各组成成份物料特性研究，从而为剪切、揉搓及混合室工作部件的几何模型建立提供参数化依据。以饲料各组成份的含水率、摩擦角、休止角及容重等物料特性为影响因素，采用含水率测定仪等仪器按照 JB/T9014.5-1999 等的测定规程，用常规的检测方法对饲料个组成进行物料特性测定。 （2）物料运动混合过程分析研究，利用 solidworks 软件建立混料系统虚拟样机模型。对物料在混合过程中动态进行模拟并分析物料空间方向的速度情况，运用 EDEM 软件对混料系统进行描述，分析混合过程中物料运动轨迹，研究物料在搅龙螺旋不同转速、螺距以及物料距离搅龙中轴线相对位置等前提条件下，物料的运动轨迹和速度变化情况。采用数据分析模块将模拟混合仿真数据导出并计算，从而获取混和物料理论变异系数，以此验证总体方案的可行性。 （3）试验研究分析设计并试制混合搅拌机物理样机，以混合均匀度和饲料剪切率为指标参数对混合搅拌机进行整机性能检测；通过饲喂试验，以肉羊增重效果和采食量为影响因素对饲喂效果进行研究，以此对饲料混合搅拌装备进行评定。四、研究本课题的指导思想及预计可能遇到的困难1）指导思想 通过国内外资料的翻阅整理，掌握了现有饲料混合搅拌机工作装置的特点，并且调研了周边地区饲料混合搅拌机的使用情况及结合周边饲料品种，综合国内外相关方面的成果，整理并分析了资料，针对现有饲料混合搅拌机存在着操作复杂，噪声大，效率低及混合搅拌效果不佳的特点，本课题主要对其主要部件主轴、搅拌叶片和混合搅拌系统以及零部件的耐磨性等进行试验研究，以提高饲料混合搅拌机的设计理论水平。2） 遇到的问题课题要求完成对精粗饲料混合搅拌机的设计，现有饲料混合搅拌机存在着操作复杂，噪声大，效率低，成本高及混合搅拌效果不佳的缺点，本次设计就会针对提高饲料混合搅拌机的混合搅拌效率，降低成本，使混合搅拌后的饲料充分混合、营养均匀为目的作出优化和设计。五、完成本课题的工作方案及进度计划完成本课题必须要了解精粗饲料混合搅拌机的工作原理及各个机构的选择原则，电动机的选择，工作叶片、传动机构、送料口及传输带的设计。且还需明白零件加工工艺的设计，这些问题均可从工具书，资料中查找的到，也可以向导师求教了解。对于课题设计图纸的绘制需要用到计算机，上边要安装CAD及SolidWorks等绘图软件，用来完成课程设计二维三维图纸的绘制。第12周：根据课题要求，查阅相关资料, 确定研究对象,熟悉课题内容。第34周：撰写开题报告，了解饲料混合搅拌的工作原理。第56周：确定总体设计方案，初步确定在立式精粗饲料混合搅拌的方案。第78周：进行该精粗饲料混合搅拌机的研究工作，初步完成精粗饲料混合搅拌机的设计，并绘制出各个零部件的二维三维图。第910周：对于所设计的零部件进行校核和受力分析，修改设计图。第1112周：整理设计过程，撰写产品设计说明书。根据定型的产品结构，绘制出总装配图及各零件图纸。第1314周：修改完善论文，制作PPT，准备答辩。六、参考文献1饶应昌.饲料加工工艺与设备M.北京:中国农业出版社,1996:96- 139.2陈玉凤.谈饲料加工中保证饲料混合均匀度的几点措施J.饲料工业,2002,23(2):8.3刘娟.浅析几种饲料混合机的结构,性能与工作特点J.粮食与饲料工业,1998(11):17- 18.4王民,杨悦乾,李漫江.饲料混合机的原理及使用维护J.农机化研究,2000(2):136- 138.5饶应昌.混合机的混合原理和计算J.饲料工业,1983,(2):25-29. 6姚维祯.垂直搅龙的临界转速和最佳参数J.饲料工业,1984,(4):4-10. 7朱世浩.立式混合机J.饲料工业, 1985,(4):35-40. 8刘清萼.卧式混合机的设计J.饲料工业,1986,(3):26-29.9濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计M.9版.北京:高等教育出版社,2013:143-410.10单辉祖.材料力学M.3版.北京:高等教育出版社,2009:55-230.11吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.4版.北京:高等教育出版社,2012:48-163.12孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理M.8版.北京:高等教育出版社,2013:113-403.13龚桂义.机械设计课程设计指导书M.2版.北京:高等教育出版社,2012:48-105.14大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.6版.北京:高等教育出版社,2011:2-379.15张云鹤,王旭峰.互换性与测量技术基础M.2版.北京:中国林业出版社,2012:25-140.16江洪.Solidworks2011M.4版.北京:机械工业出版社,2012:20-200.17曾令宜.AutoCAD2008M.2版.北京:电子工业出版社,2008:46-211.18单辉祖.理论力学M.3版.北京:高等教育出版社,2012:15-105.19田河山,戎易.饲料的搅拌混合及检验方法J.中国饲料,1995,18:30-32. 20靳飞,朱锐.牵引型立式饲料混合搅拌机的设计J.新疆农机化,2011,05:38-40.学生签名 何亮清 20115年11月11日 指导教师审阅意见指导教师签名 王龙 2015年11月16日塔里木大学毕业设计精粗饲料混合搅拌机的设计前 言随着我国畜牧业的迅速发展，养殖业科技水平不断提高，对饲料提出了更高的要求，原有的饲料厂的成料已无法同时满足每家每户的不同要求。饲料工业是现代畜牧业和水产养殖业发展的物质基础，直接关系着农业、农村经济发展和人民群众生活水平的提高，己成为中国国民经济的重要基础产业之一。为了进一步提高养殖质量，养殖户需要自行对饲料进行调整，这样能够满足养殖户的要求的占地面积小、制造成本低的饲料混合搅拌机便迅速在市场中热销。饲料混合搅拌机的发展至今已在饲料机械行业占有重要位置，对其所开展的理论分析和实验研究也更加深入。对混合搅拌技术的研究主要围绕着两个方面展开：一方面是开发新型、高效的混合设备，另一方面是合理地选择混合设备。为了提高饲料混合搅拌机的混合质量，本课题对市场上现有的精粗饲料混合搅拌机的进行改进研究，并设计了立式电机驱动精粗饲料混合搅拌机。关键词：养殖业；饲料；混合搅拌机；立式目 录1 概述11.1课题综述11.2 设计任务分析及方案选择32 结构设计42.1 搅拌机总体结构设计42.2 搅拌机主要结构详细设计43 传动系统总体设计8 3.1 传动方案的拟定83.2 搅龙转速的确定83.3 电机的选择93.4传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配113.5传动装置运动和动力参数的计算114 传动零件的设计计算134.1 带轮传动设计134.2 减速器传动设计144.3 齿轮传动设计154.4 主轴的设计与校核204.5 轴承的选定及校核255 其他结构设计、密封及润滑285.1 料仓门设计285.2 刀片的选择285.3 润滑和密封29总 结30致 谢31参考文献32塔里木大学毕业设计工程概况本文首先分析了养殖业的发展状况及当今饲料混合搅拌机的发展，根据设计要求，本课题设计的是电机驱动立式饲料混合搅拌机，饲料自动混合搅拌机制备动物饲料的机器，它的功能包括切割、混合搅拌各类饲料原料，该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动实现切割、混合各类饲料原料，通过机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。本次设计的精粗饲料混合搅拌机与传统混合搅拌机相比，其叶片是锥形螺旋叶片，在混合搅拌的过程可以实现径向及周向双向混合搅拌，以达到快速混合搅拌均匀的目的。塔里木大学毕业设计1概述目前，随着我国畜牧业的迅速发展，养殖业科技水平不断提高，对饲料提出了更高的要求，原有的饲料厂的成料已无法同时满足每家每户的不同要求。饲料工业是现代畜牧业和水产养殖业发展的物质基础，直接关系着农业、农村经济发展和人民群众生活水平的提高，为了进一步提高养殖质量，养殖户需要自行对饲料进行调整，这样能够满足养殖户的要求的占地面积小、制造成本低的饲料混合搅拌机便迅速在市场中热销。然而，现阶段在我国大部分地区中小企业仍然使用传统的搅拌机，这种搅拌机设备陈旧，工艺落后，生产水平很低，显然是不能够满足现代社会市场的竞争要求。1.1 课题综述1.1.1饲料混合搅拌机的类型及特点饲料混合搅拌机根据搅龙的特点分为立式和卧式，根据动力源的不同又分牵引式，自走式和固定式。（1）立式混合搅拌机1。立式混合搅拌机的加工部件由12根垂直布置的搅龙构成，其优点是可迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长（一般20/min批左右），适合含水率相对高，粘附性较好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料干净，不留余料。（2）自走式混合搅拌机。自走式混合搅拌机能完成除精料加工外的所有工作，即自动取料、自动称质计量、混合搅拌、运输和饲喂等，具有自动化程度高，效率高，视野开阔和驾驶舒适等优点，是混合搅拌机中的理想产品，适合现代化畜牧业使用，但缺点是制造成本高。这种搅拌机由于可移动，因此又被称为搅拌车。（3）卧式混合搅拌机2。卧式混合搅拌机由23根水平且平行布置的搅龙构成，优点是搅拌时间短（一般610min/批），适合体积质量比差异大，松散和含水率相对较低的物料混合。另外，卧式混合搅拌设备外形通常较窄、较低，通过性好，也易于装料。缺点是在处理，切割大草捆时不如立式搅拌机效率高，且搅龙容易磨损。容积相同的情况下，卧式搅拌机的配套动力一般大于立式搅拌机。（4）固定式混合搅拌机。固定式混合搅拌机一般以三相电动机为动力，常见机型为卧式结构，通常放置在各种饲料储存相对集中，取运方便的地点，将各种精粗饲料加工搅拌后，用手推车或小型机动车运至养殖场进行饲喂。该机型适合饲料加工配送中心和养殖地通道狭窄的养牛小区使用。（5）牵引式混合搅拌机。牵引式混合搅拌机由拖拉机牵引作业，物料混合及运送的动力来自拖拉机动力输出轴和液压控制系统。送料时，边行走边进行物料混合，行至养殖地时，即可饲喂。该机可使搅拌和饲喂连续完成，并根据需要可加装取料系统。牵引式混合喂料机适合通道较宽的饲料厂（宽度大于2.5m）饲喂作业。1.1.2 立式混合搅拌机结构原理及特点立式混合饲料搅拌机核心部件主要由料桶、箱体、螺旋套筒、锥形螺旋叶片和刀片组成。螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。其结构如图1-3示。图1-1 饲料搅混合拌机外部结构混合时饲料以先粗后精的加料顺序，按照干草、青贮、糟渣类、精料顺序加入，边加料边混合，其混合过程包含多种混合形式。立式混合搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由23片螺旋叶片焊接在螺旋套筒上组成，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等。搅龙推动饲料转动23圈，可将饲料从底部推至顶部，由于搅龙的锥形结构，物料在上升过程中，叶片承载面积逐渐减小，而料箱顶部的空间很宽大，使得一部分物料被推至顶部下落到料箱底部，而另一部分在上升过程中就向周围抛洒，落至料箱底部。随着搅龙的旋转，物料不断被翻运，形成强烈的对流混合。由于搅龙周围也填满了物料，所以物料在随搅龙旋转和上升的过程中，与周围物料摩擦形成剪切面，物料在升运过程中与周围物料发生剪切混合。物料在随搅龙旋转的过程中，当到达某一转速时，由于离心力的作用使物料沿螺旋套筒径向方向具有一分速度，受周围物料的阻碍，而与周围物料发生扩散混合。以上三种混合方式是立式混合搅拌机物料混合的主要形式。为了在混合时能够处理长草，通常在螺旋搅龙上安装有动刀片。饲料在搅龙、切刀的综合作用下不断的被剪切、揉搓、搅拌作用下快速混合均匀。其优点是可以快速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长(一般20min/批左右)，比较适合含水率相对较高、粘附性好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料桶无死角，卸料时排料干净，不留余料。1.2 设计任务分析及方案选择1.2.1 机械设计的基本原则强度准则 要求机械零件的工作应力不超过许用应力，即。刚度准则 要求机械零件在载荷作用下的弹性变形y在允许的极限值y以内，即yy。可靠性准则 对于重要的机械零件要求计算其可靠度，作为可靠性的性能指标。振动稳定性准则 对于高速运动的机械零件，就避免发生振动。要求其激振源的频率与零件的固有频率错开。此外，还有耐热性准则、寿命准则等。1.2.2任务要求本课题设计的是电机驱动立式饲料混合搅拌机，饲料自动混合搅拌机制备动物饲料的机器，它的功能包括切割、混合搅拌各类饲料原料，该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动实现切割、混合各类饲料原料，通过机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。2结构设计2.1 搅拌机总体结构设计立式饲料混合搅拌机主要由料桶和一个垂直的锥形螺旋搅龙组成，其结构如图2-1所示。其搅龙的螺旋叶片焊接在螺旋套筒上，螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。螺旋叶片上安装有刀片，从而实现对干草的剪切加工，因此，这种混合机几乎能够直接加工所有粗饲料皆为长草的全混合日粮。图2-1 精粗饲料混合搅拌机2.2 搅拌机主要结构详细设计2.2.1 料桶材料尺寸的设计计算物料的特性主要包括容重、摩擦系数、休止角都将影响到混合的过程，因此，参数的确定首先要确定研究的物料。饲料主要由粗料和精料组成。粗料：包括青干草、青绿饲料，农作物秸杆等。精料：包括能量饲料、蛋白质饲料、以及糟渣类饲料。根据物料特性，确定物料的休止角为55，物料与螺旋叶片间摩擦角为35(系数为0.4）。为使合物料沿壁面顺利下滑的要求，搅拌机的料仓壁与料仓底夹角取100(根据物料的结拱因素，料仓壁与料仓底夹角应在105120之间），螺旋叶片锥角取60。 图2-2 料箱结构尺寸图料箱结构尺寸如图2-2所示，根据料箱容积计算公式： （2-1） 其中：h装料高度； r1料箱底部半径； r2装料高度h处半径。根据料仓壁与料仓底夹角100，可推出 （2-2） 即 若取 则 , v=1.6 。综合计算方便，加工容易和外形等因素，取，这样装料高度小于料箱高度，饲料不会从箱顶飞出。选料箱材料为35号钢，料桶壁厚为10mm，底厚为80mm。尺寸结构如图2-3所示图2-3 料桶结构尺寸2.2.2搅龙螺旋叶片参数的确定立式混合搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由23片螺旋叶片（图2-4）焊接在螺旋套筒上组成。而螺旋叶片的直径、锥角、螺距是立式混合搅拌机核心部件搅龙的关键结构参数。根据对饲料中纤维饲料尺寸（410cm)的要求，一般取底部螺旋叶片最大直径与料箱壁面间隙为15mm左右，以避免对干草等纤维饲料过度切割，所以取叶片最大直径850。根据搅龙推动饲料转动23圈，可将饲料从底部推至顶部的要求和螺旋锥角=60及搅龙总体高度790mm的参数，取螺旋叶片1、2螺距300mm，扫料用螺旋叶片3螺距400mm，据此设计螺旋叶片样图，与套筒焊接效果如图2-5所示。 图2-4 搅龙螺旋叶片 图2-5 搅龙2.2.3套筒参数的确定螺旋套筒用于焊接叶片，并能适于刚度的要求及螺旋叶片内径的安装要求。为了节省材料和减少功耗，把套筒设计成由直径不同的两部分组成。据此，设计下部螺旋套简直径400mm，长度550mm，上部螺旋套简直径250mm，长度790mm，材料选60钢。形式如图2-6所示。 图2-6 套筒结构尺寸3传动系统总体设计 3.1 传动方案的拟定搅拌机的传动系统与整机的技术经济指标有密切关系，它影响搅拌机的结构、布局、包装精度、传动效率、制造以及制造成本、操作与调整是否方便等，因此，设计传动系统时必须注意满足下列要求：（1）电机输出轴和全部传动机构需能满足足够的功率和扭矩，并且具有较高的传动效率。（2）各执行件的位置、速度应有比较准确的相对关系,又要便于独立调整。（3）结构简单、润滑与密封良好, 操作方便可靠,便于加工装配,成本低。（4）为便于调整试搅拌机,传动系统中应设有调整机构。该饲料搅拌机采用电机驱动，其进给与动力系统的动力均是由电机提供。其具体传动形式如图3-1是：电机带轮绞龙齿轮减速器 图3-1 传动系统框图3.2 搅龙转速的确定临界转速是螺旋叶片某一位置处的物料能被升运的最低转速，同普通的垂直升运搅龙不同的是，物料在上升过程中，搅龙叶片任意物料所受到的摩擦力不是物料与料箱壁面的摩擦力，而是物料与物料之间的内摩擦力。根据垂直搅龙的临界转速1公式可以计算出立式混合搅拌机工作的临界转速范围。假定螺旋叶片某点处有1个质量为m的物料粒，设此处螺旋直径为D，螺距为S，螺旋升角为，搅龙以顺时针旋转，角速度为为，（3-2）系数为，根据垂直搅龙的临界转速公式： （3-1）得： 搅龙的临界转速 （转/min） （3-2） 式中：为锥形搅龙任意点处的螺旋升角；为物料与螺旋叶片间的摩擦角。由于旋叶片各点处的临界转速各不相同，由此式可计算出搅龙临界转速范围，根据此搅龙的相关参数：螺距S=0.3m，物料与叶片间摩擦角=35，物料休止角=55。 1.按螺旋套简直径d=0.2m，计算搅龙的临界转速。 得 =25.5 53（r/min） 2.按搅龙螺旋叶片最大直径，计算搅龙的临界转速。得 =6.8 23（r/min）由于螺旋搅龙有锥角，与普通搅龙不同，旋叶片各点处的临界转速各不相同，此搅拌机的临界转速范围为2353rmin。由于饲料搅拌机是用于物料混合，当搅拌机结构参数确定后，转速及其效率之间的关系与用于物料升运的螺旋搅龙有所区别，其最佳转速的确定还需要通过试验进一步分析。3.3 电机的选择1.选择电机类型因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动；按功能工作要求选择Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。2.选择电机容量根据本次设计要求设备重量为250300kg，主轴叶片最低载荷4KN,电机所需工作效率，按式计算为 （3-3） （3-4）查表机械传动和摩擦副效率概略值，确定部分效率为：带轮效率，减速器传动效率，圆锥滚子轴承传动效率，齿轮传动效率4=0.97，代入得所需电机功率为=4.2KW3.确定电动机转速为1500r/min综合以上信息，最终选择型号为Y132S-4的电机,可选取电机参数如下表所示：外形结构如图3-3所示。图3-3 电机结构及尺寸 外形参数如表3-1所示 表3-1 电机外形参数型号ABCDEFGHKY132S-4216178893880103313212技术参数如表3-2所示表3-2 电机技术参数电机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)额定转矩最大转矩Y132S-45.514402.22.33.4传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配由于该搅拌机的动力传动系统的传递相对较简单，传递的构建比较少，由于，电机选择为Y132S-4，转速为1440rmin，最终搅龙的转速要求为2353rmin，结合到实际情况，确定总传动比为42，选择带轮传动比为2，减速器传动比为14，齿轮传动比为1.5，经减速系统后搅龙转速为34.3 rmin，符合搅龙临界转速要求。 3.5传动装置运动和动力参数的计算在选定电动机的型号、分配传动比之后，应计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速，功率和转矩，为后面进行传动零件的设计计算提供计算数据。计算各轴运动和动力参数时，先将传动装置中各轴从高速到低速依次编号为电动机轴、轴（减速器输入轴）、轴（减速器输出轴）、轴（工作机轴）。并设： 相邻两轴间的传动比； 相邻两轴间的传动效率； 各轴的输入功率（kw）； 各轴的输入转矩（Nm）； 各轴的转速（r/min）；则可由电机轴至工作机轴方向依次推算，计算得到各轴的参数。(1)各轴的速度 （3-5）式中： 电机的满载转速（r/min）； 电机轴至轴的传动比 。 同理 其余类推(2)各轴输入功率 式中：Pd电机的实际输出功率（kw）； 01电机与一轴间的传动效率。 同理 其余类推(3)各轴输入转矩 式中： 电动机轴的输出转矩（Nm）。 其中： 电动机实际输出功率（km）； 电动机转速（r/min）。 所以 其余类推 将上述结果列入表3-3，供后面的合计计算使用。表3-3 运动和动力参数轴号功率P/kw转矩T（Nm）转速n（r/min）传动比i效率电动机轴5.536475.7144020.93减速器传入轴5.167844.7720140.80减速器传出轴4759860.851.41.50.97工作机轴3.81105597.434.24传动零件的设计计算4.1 带轮传动设计(1) 计算设计功率由表查得工作情况系数故(2) 选择带型号根据Pc=33kw,n1=1470r/min，由手册初步选用A型带(3) 选取带轮基准直径由表选取小带轮基准直径，则（设滑动率，传动比i=2）取直径系列值： (4) 验算带速 (4-1)在(5-25m/s)范围内，带速合适。(5) 确定中心a 和带的基准长度在 范围，初选中心距a=400mm。查图选取A型带的标准基准长度可得实际中心距 (4-2)代入数据可得，a400mm取：a=400mm (6) 验算小带轮包角包角合适。(7) 确定带的根数Z因，带速，传动比i=2。由表14-13c，基本额定功率。单根皮带额定功率的增量。由表14-9， 由表14-11， 由公式得 (4-3)取Z=3根。(8) 确定初拉力由公式得单根普通V带的初拉力 (9) 计算带轮轴所受压力由公式得综上，所选V带为A型带。4.2 减速器传动设计(1) 选用减速器的额定功率选用减速器的公称输入功率满足： (4-4)式中：计算功率，KW; 载荷功率; 减速器公称输入功率; 工况系数; 启动系数; 可靠度系数;由于是电机驱动，中度冲击，故工况系数=1.3。考虑到每批饲料的搅拌时间为10-15min，故每小时的启动次数5次，且=1.3，故启动系数=1。可靠度要求一般，故=1。得计算功率：为满足减速器的机械强度，要求，按i=14，输入转矩为n=720rmin，查手册，初选CW315，i=14，rmin，。当rmin时，折算公称功率为：(2) 校核热平衡许用功率查手册得，根据公式可得热平衡许用功率 (4-5)查手册，对于CW315型减速器故无需采用冷却装置，因此可以选定CW315型减速器，采用油池润滑。4.3 齿轮传动设计（1)选定齿轮的精度等级和材料，初选齿数1)搅拌机为一般工作机械，按传动方案该齿轮组为直齿轮，精度等级选择7级精度；2)由机械设计表101，由于齿轮传比为1.5，齿轮材料选择为45钢，调制后表面淬火，硬度为240HBS，软齿面，悬挂布置。3)轮齿数初选为73，109。 （2)按齿面接触强度进行设计按机械设计式（109）试算， (4-6) 确定公式内的各计算值：1)初选载荷系数Kt1.3；2)计算齿轮传递的转矩由前文可知齿轮传递的转矩为67844.7Nm;3)由机械设计表107及其说明，可选定齿宽系数0.3； 4)由机械设计表106，查得材料的弹性影响系数189.8；5)由机械设计图1021d，按齿面接触硬度查得齿轮的接触疲劳强度600Mpa；6)两齿轮的设计寿命为50000h，由式1013，计算应力循环次数7)由机械设计图1019查得接触疲劳寿命系数=0.95;8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数s1。由式（1012），(2)将以上参数代入公式进行计算 1)试算齿轮分度圆直径，代入H-中较小的值2)计算圆周速度3)计算齿宽4)计算齿宽与齿高之比 齿轮模数 齿高 5)计算载荷系数K由机械设计图108，查得动载系数；由机械设计表103，查得;由机械设计表102，查得使用系数1.25；小齿轮精度为6级，相对支撑作悬挂分布。由表104， 由b/h9.7，=1.15,查图1013，得1.12，故，动载系数 6)按实际得载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（1010a）得 (4-7) 7)计算模数 3)按齿根弯曲强度设计由机械设计式（105）得弯曲疲劳的设计公式为 (4-8) 确定式中各参数的值：1)由机械设计图1024c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限440MPa；2)由机械设计图1018查得弯曲疲劳寿命系数0.87； （3)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S1.3，由式（1012）得0.87440/1.3294.46Mpa4)计算载荷系数 K 5)查取齿形系数由机械设计表10-5查得。6)查取应力校正系数由机械设计表105,查得；。7)计算齿轮的 (3)设计计算将以上参数代入机械设计式（105）进行计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的模数差不多，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而由齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度所算得的模数m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出齿轮齿数，取Z1=73 ；，由于齿数互质故取Z2=109 。 (4)几何尺寸计算 1）计算分度圆直径 2）计算中心距 3）计算齿轮宽度取。 (5)验算，合适。 (6)设计汇总 , , , ,; 大小齿轮均选用45钢调质处理，齿轮按7级精度设计。 (7)设计齿轮外形结构如图4-1所示图4-1 齿轮外形结构4.4 主轴的设计与校核 (1) 求轴上的功率P，转速n以及转矩T。忽略传递效率，则：该轴输入功率 该轴转速 n=34.2r/min转矩 (4-9)(2) 初步确定轴以及套筒的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理，查手册，取，则： (4-10)(3) 轴的结构设计轴最小直径出采用平键连接齿轮,内径d1选取70mm。根据零件的转配方案的要求,最终确定轴的外形尺寸如图4-2所示。图4-2 主轴(4) 求作用在搅龙叶片上的力。 齿轮的分度圆直径 则：圆周力 (4-11) 径向力 圆周力，径向力的方向。(5) 求轴上的载荷，轴的载荷分析布图，如图4-3所示。图4-3 轴的载荷分析布图首先根据轴的结构图做出轴的计算简图，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图如图4-3所示。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。现将计算出的截面A处的、以及M的值列于下表4-2。载荷水平面垂直面支反力F,，弯矩MMh=-3274628N.mmMv=-4685246N.mm总弯矩M=5275624N.mm扭矩TT2=7376237.5N.mm表4-2 A面弯矩扭矩值(6) 按弯扭合成应力校核轴的强度。进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面A）的强度。根据公式以及上表中的数据以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 (4-12)前已选定轴的材料为45钢，调制处理，查手册得，因此，故安全。(7) 精确校核轴的疲劳强度。1) 判断危险截面根据弯矩图以及扭矩图，可以知道右端轴承的支点截面，即A面所承受的弯矩和扭矩是最大的，但是从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，轴与齿轮连接处截面B处过盈配合引起的应力集中最严重，且截面B处所承受的应力与A面很接近，而截面A并没有应力集中，直径也较大，故截面A不必校核，只需校核截面B即可。2) 截面B左侧 抗弯截面系数 mm (4-13)抗扭截面系数 截面B左侧的弯矩 M=5256433 Nm截面B上的扭矩 T=5073437.5 Nm截面上的弯曲应力 (4-14)截面上的扭转切应力 (4-15)轴的材料为45钢，调质处理，查得 ，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中稀释以及按手册取。因r/d=2/130=0.015,D/d=150/130=1.15,经插值后查得 又由手册可得轴的材料敏性系数为 故有效应力集中系数为由手册可得尺寸系数 ；由手册可得扭转尺寸系数 。轴按磨削加工，由手册得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，按公式得综合系数为又由手册查得碳钢的特性系数，取，取于是，计算安全系数值，按公式得3)截面B右侧抗弯截面系数W按公式计算抗扭截面系数弯矩M及弯曲应力为 M=5256433 N.mm，。扭矩T及扭转切应力为 T=5073437.5 N.mm，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及查手册取。因r/d=2/70=0.029，D/d=75/70=1.07，经插值后查得，又由手册可得轴的材料敏性系数，故有效应力集中系数为由手册得尺寸系数，扭转尺寸系数。轴未加工，按手册得表面质量系数 轴未经表面强化处理，即则综合系数为又由手册得碳钢的特性系数，取，取则轴在界面右侧的安全系数为故轴在界面右侧的强度也是足够的。本设计中无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可以略去静强度校核。4.5 轴承的选定及校核根据实际需求,考虑到设备选择是立式的，所以主轴套在料筒时摩擦较大，所以在主轴与料桶之间选择使用一个51317推力球轴承。根据轴向定位要求，可确定每一段轴的轴径和各段轴的长度，装轴承的轴下一段是最小轴径（齿轮），所以此段d径=75，考虑到主轴既承受较大轴向力又承受径向力，所以选择30215圆锥滚子轴承。(1) 求两轴承受到的径向载荷和(2) 求两轴承的计算轴向力和对于30215轴承，查手册，轴承的派生轴向力，其中Y=1.4，因此可算得因为 所以 故 ,。(3) 求轴承的当量动载荷和查手册得，判断系数e=0.414对轴承1 ,对轴承2 ，因轴承运转中有冲击载荷，查手册，取，则(4) 验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。5其他结构设计、密封及润滑5.1 料仓门设计由于搅拌机一次加工量为，加工量不是很大，所以只需要设计简单的出料口。由于立式搅拌机自身结构特点，只需要在料筒侧面开一个自动出料口，手动将挡料板抽出物料就可以在搅龙的带动下，从出料口飞出。因此只需要在料筒侧面开一个出料口。设计结构如图5-1。图5-1 料仓门5.2 刀片的选择本搅拌机在搅龙上安装动刀片,刀片数量取10把,通过螺栓固定在螺旋叶片上。刀片结构如图5-3所示。 图5-3 刀片33 5.3 润滑和密封搅拌机的传动部件和轴承都需要良好的润滑，其主要目的是减少摩擦、磨损和提高传动效率。润滑过程中润滑油带走热量，使热量通过箱体表面散发到周围的空气当中，因而润滑又起到了冷却、散热的作用。所以推力球轴承和圆锥滚子轴承采用脂润滑。润滑脂通常在装配时填入轴承室内，装脂量不超过轴承内部空间
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