球磨机设计说明书参考版(其数据仅供参考)

1、球磨机设计说明书参考版（其数据仅供参考）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 .诜择申动机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 .支撑相及其轴系（或改进工作罐体轴系）的

2、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1一、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（AutodeskInventor）进行计算机辅助设计绘图。设计内容（参考手册PP18-19）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P18-图7-1KI瑜图11IBIMIUIrihait

3、lllIIMIIMlIIMtlUMI!IMIIIIIBMItlU11IMirMI1. 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

4、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辐及其轴系（或改进工作罐体轴系）的设计计算。d.设计联接螺栓。e.计算机或手工绘制工作图：球磨机总体图（附手册P39-图723）: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3D2D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）。二、传动方案的总体设计及初步计算球磨机的基本

5、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;G:研磨介质（钢球）的合理装载量（kg）。GoG0.1420/0.14142.857kg012）计算罐体体积VGV式中：V:罐体容积（m3）Y:研磨介质（钢球）的比重，丫取4800kg/m34:研磨介质的填充系数，对于干式球磨机。取0.3。V G0/（）142.857/（0.34800）0.0992m33）计算罐体内径D_2V 一DL4G0142.857kg_3V0.0992m式中：D:球磨机内径（m）;D 0.472mL:球磨罐长度，L取1.2D（m）D34V12

6、0.472m4）计算电机有利工作转速N2n237.2/、D（r/min）n237.2/.0.4754.15r/minn254.15r/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/min,电动机的转速般有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

7、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、缺点电动机通过圆锥齿轮减 速器带动一对开式齿简图 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、传动可轮。它和图c的情况相靠，缺点是机械构造较复杂、制造费用高。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。选择电动机（参考手册P5/P20,参考教材PP427教28）90.8P 0.222V D n2(G)K(kw)V计算内容球磨机所需功率:式中：V:球磨机的有

8、效容积，V=0.0992m3;D:球磨机的内径，D=0.472miG: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;刀：粉碎效率，已知T=90%0.8P1.023kwP0.2220.09920.47254.15(0.1629/0.0992)(1.1/0.9)1.023kw刀总二刀带X刀齿轮X刀轴承P 实 1.133kw=0.95X0.96X0.99=0.90288（见手册P44）限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.选择电动机表2主要性能型号

9、电机功率同步转速最大转矩(kw)(r/min)（N?m）90L1.133100011.04中心距H900-0.5表3外型尺寸(mm外廓尺寸安装尺轴伸尺平键LX(AC/2+AD)X寸寸尺寸HDAXBDXEFXG335X(175/2+15140X1224j6X58X2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 ）5)X1905003大齿圈与罐体连接结构i总n电/n2980/54.1518.098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；齿轮传动的

10、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18.098/63.016计算传动装置的运动和动力参数?(1)各轴转速(2)各轴功率(3)各轴转矩表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）19计算项目计算与根据计算结果（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 .小带轮直径由教材P262表1

11、1-3PcKaP1.11.133由Pc、m由教材P267图11-5选取由图11-5及表11-10,选Ka=1.1Pc=1.246kw5.大带轮直径（二）计算带长1初定带长2带的基准长度（三）中心距和包角1中心距2小带轮包角取d1d2i带d13.016100301.6mm故i带d2/d1315/1003.15根据教材P26赋11-16及场地条件，初定a0=600mmLd02a0/2(d1d2)(d2-d1)2/4a02600/2(100315)(315-100)2/46001871.14mmaa0(Ld-Ld0)/2(式11-17)600(1800-1871.4)/2a调节564.43+54-2

12、71180-(d2-d1)/a57.3180(-315-100)/564.4357.3表11-4表11-5表11-2表11-7zPc/(P1P1)KKL1.133/(0.970.11)0.94461.011.21d1=100mm取d2=315mm选Ld=1800mma=564.43mm（四）V带根数1基本额定功率v(d1n1)/(601000)(100980)/(601000)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 带速收 1=158.2 120P1=0.97kwAP1=0.11kwKa =0.9446KL=1.012 V 带单位长度质量3初拉力4 作用在轴上的 力表1

13、1-12F0500Pc/(vz)(2.5-K)/Kmv25001.133/(5.132)(2.5-0.94)/0.9420.105.132FQ2zF0sin(1/2)(式11-6)22103.22sin(158.2/2)根据P271表11-9,手册P9-图2-1根据P271表11-9,手册P9-图2-1B=(z-1)Xe+2Xf=(2-1)X15+2X10=35mme=150.3f=10+2-1()1=34()2=38bp=11.0mm取z=2根hamin=2.75mmhfmin=8.7mm8min=6mmV=5.13da1=d1+2ha=105.5mmm/sda2=d2+2ha=320.5m

14、m5m/sm=0.10kg/m（六）带轮结构设计1.小带轮结构及其尺寸Fo=103.22NFq=405.82N及其尺寸（注意，大、小带轮轮毂结构尺附L带轮毂的小图）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/min)扭矩T(N.m)电机2.84(2.81)0.961.1194011.28I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）计算与说明（1）选择齿轮材料（机械设计制图（第三版）

15、PP304-305）?小齿轮：建议选45#调质HB21入286,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，建议选铸钢ZG31卜570,取齿面平均硬度HB185?（选45#,正火HB162217，取齿面平均硬度20190)2)确定许用应力(机械设计制图(第三版)PP304-305)极限应力(表12-11)：=0.7HBS+275=0.7x250+275=450afi=3=0.6HBS+220=0.6x185+220=331aF2=2(=0.7HBS+275=0.7x190+275=408)由(表12-11)，安全系数取SF=1.5(rF1=450

16、/1.5=300(MPa),aF2=331/1.5=220.67(MPa)=408/1.5=272(MPa)3)确定齿数?罐体内径：D=472mm;?罐壁厚度：8=10mm;?夕卜径D2=D+28=492;?连接螺栓：M10?d2:估计630mm(见下图及书图1253、手册参考图)39a孤放大LiX_nXiTlm=1.65?由手册图：d2=600650如取630mm?i齿=i总/i带=17.359/2.84（2.81）=6.11（6.18）?对于开式齿轮：Z1=1720,若取Z1=23?贝UZ2=Z1i齿=23X6.11=143（考虑到两齿数互为质数）?m=630/143=4.4,取m=5?所

17、以i齿=143/23=6.217（4）强度计算确定模数m（开式齿轮应计算模数3再增大m以考虑磨损的影响）?KA=1（表128）、KV=1.2、jd=0.8（表129）,KB=1.03（图1226）,YFS1=4.3&YFS2=3.98（表1210;手册P364）,3004.360.243 Ysa2YFa2F23 3.96:220.670.26取m=5m32立尸2321.236307503.961.62,dZ1F2-0.820220.67?m=1.621.62x0.1=1.8，?mW5（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5）确定几何尺寸?d1=5x23=115,

18、d2=5x143=715,?da1=,da2=?df1=,df2=（此为关心所在）?为了解决在安装时的误差：?b1=b2+（510）=90,?b2=d1-（J）d=100X0.8=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/min)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*齿轮18.44.Ai=(i总-i总

19、)/i总=1.88%5%n2实二门电/i总=980/18.44=53.145r/min=An2=|n2实-n2|/n2=|53.145-53.15|/53.15=0.0094%10320.33=16.53mm,0.445轴承寿命：n辐=nnXR/R2=53.18266=282.92r/50min轴承选用C=10.8kN,P=fpXC=1.2X1169.59=1394NL=10610.8n60282.921.3943=27394.8h=13.7年或球磨机罐体轴系改进设计:小齿轮轴系的设计计算/1.轴受力分析如上图2.确定轴上作用力转速ni=311.11r/min;功率Pi=1.075kw;转距：

20、Ti=33.01N?m;3齿轮圆周力Fta2330110644.1Nd1102.5齿轮径向力Fr=FtXtann=644Xtan20=234.4N带轮径向力Fq=405.82N3 .估算最小轴径选45号钢，调质处理，ab=600MPad1A3P11731.07517.69mmn1311.11因有键槽,增大4%d1=1.04X17.69=18.4mm4 .轴的结构设计轴承类型选择：6207深沟球轴承，轴径的确定：d=35mm,d2=42mm,d3=60mm,d4=42mm,d5=35mm,d6=25mm,确定轴承型号：d=35mm,D=72mm,B=17mm,rsmin=1.1min,damin

21、=42mm,Dmax=65mm,C=19.8kN,C=13.5kN轴段长度的确定：L1=17mm;L=13mm;L=5mm;L=85mm;L=66.5mm;L6=38mm计算支反力：XA=XB=Ft/2=322.05N-FrX70+YBX140-FqX200=0,/.Yb=696.9NYA=Fr+FbYB=-56.68N轴的强度校核：危险截面在B处，Md=103329=16.85mm,考虑键槽,0.155dmin=1.04X16.85=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=fpRB=(919.2)算寿命：Lh=85142小时=4

22、3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=25mm选平键。B=8mm,h=7mm,L=30mm,t丽0.2,t1=3,3002安装齿轮处，由d4=42mm,L=85mm选平键。B=12mm,h=8mm,L=7,t=Q00.2,t1=3.3002键的校核3齿轮键：p=建=233.0110=8.58MPapdkl454.538=50MPa=125MPa带轮键:=50MPa2Medbl32 33.01 1045 14 38=2.76MPa32Me = 2 33.01 10dkl 25 3.5 30=25.15MPatp=2.76MPat3_2Me_233.0110=dbl25830=125MPa五、联接螺栓的校核用普通螺栓，一共6个，3对，M10分布于d=550mm勺圆周上FX550X10-3=T1.=F33.012320N2655010Fq产=10=173.33fm0.151=U,Ss=5,45号钢的S=360MPaSS