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毕业论文（设计）题 目 块状物质滚筒回转式粉碎机结构设计 系 部 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年级 学生姓名 学 号 指导教师 块状物质滚筒回转式粉碎机结构设计专业：机械设计制造及其自动化【摘 要】：本产品主要针对非金属矿物的粉碎而设计。根据产品的主要粉碎对象与其内部结构命名为块状物质立式搅拌棒粉碎机。文章首先介绍了非金属矿物的现状及一些相关内容，然后说明粉碎机的发展史以及目前国内现状和未来的发展方向，并根据产品的性能等要求，说明产品的设计方案由来。在粉碎机的设计过程中，对主要的部件进行了详细的设计，并根据粉碎机的性能确定了V带、齿轮、电机、轴的具体参数。再根据这些参数绘制出了粉碎机的装配图，同时论文对其他的部件也进行了说明，如：进料口、搅拌棒等。此产品的主要优点在于物料粉碎均匀，能耗低等。详细信息请参考本文。【关键词】：块状物质 粉碎机 搅拌棒 结构设计Rod mill structure design of clumps of vertical mixingMajor: Mechanical Engineering and automation【Abstract】:This product is designed mainly for crushing of non-metallic minerals. According to the product main crushing object and its internal structure named clumps of vertical mixing rod mill. This article first introduces the status of non-metallic minerals and some related content, then explain the history of the development of mill and the present situation and the future development direction, and according to the product performance requirements, design scheme of product origin. In the design process of mill, has carried on the detailed design to the main component, and the specific parameters of V belt, gear, shaft, motor was determined according to the performance of crusher. According to these parameters to draw the assembly drawing mill, at the same time, the other parts are also described, such as: inlet, a stirring bar. The main advantage of this product is to crush materials uniform, low energy consumption. Detailed information please refer to this article.【Key words】: bulk material mill stirring rod structure design目 录1 前 言11.1绪论11.2 破碎机的分类及工作原理详解12 粉碎机的工作原理和构造42.1概述42.2破碎机的工作原理与结构42.3粉碎机的发展方向52.4本次设计思路63粉碎机的理论与要求63.1非金属性能63.2粉碎机的结构设计73.3粉碎机的工作原理84粉碎机的设计94.1电动机的选择94.2传动装置的总传动比和传动比分配94.3传动装置运动和动力参数的计算105 传动零件的设计115.1圆锥齿轮设计计算115.1.1按齿面接触疲劳强度设计115.1.2 按齿根弯曲疲劳强度设计125.1.3几何尺寸计算135.2 圆柱斜齿轮的设计计算146 轴的计算196.1减速器高速轴I的设计196.2中速轴的设计246.3低速轴的设计266.4 轴承的选择及寿命计算287 键的校核357.1根据轴的直径选择键357.2校核键的承载能力358 轴承的润滑及密封379 粉碎机的主体设计379.1中心轴及搅拌棒379.2进料口和出料口389.3搅拌棒399.4旋转挡板399.5机架装置39总 结40参考文献41致 谢42431 前 言1.1绪论随着我国国民经济的快速发展，矿产资源的综合利用技术与其产业迅猛前进，到1999年我国已建成10 879座国有大中型矿山和227 854个乡镇集体企业，全国矿石采掘总量超过50亿吨，矿业总产值为4 000亿元。物料的破碎是许多行业(如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷筑路等)产品生产中不可缺少的工艺过程。由于物料的物理性质和结构差异很大,为适应各种物料的要求,破碎机的品种也是五花八门的。就金属矿选矿而言,破碎是选矿厂的首道工序,为了分离有用矿物,不但分为粗碎、中碎、细碎,而且还要磨矿。因为破碎是选矿厂的耗能大户(约占全厂耗电的50%),为了节能和提高生产效率,所以提出了“多碎少磨”的技术原则。这使破碎机向细碎、粉碎和高效节能方向发展。另外随着工业自动化的发展,破碎机也向自动化方向迈进(如国外产品已实现机电液一体化、连续检测,并自动调节给料速率、排矿口尺寸及破碎力等)。随着开采规模的扩大,破碎机也在向大型化发展,如粗碎旋回破碎机的处理能力已达6000th。至于新原理和新方式的破碎(如电、热破碎)尚在研究试验中,暂时还不能用于生产。对粗碎而言,目前还没有研制出更新的设备以取代传统的颚式破碎机和旋回式破碎机,主要是利用现代技术,予以改进、完善和提高耐磨性,达到节能、高效、长寿的目的。细碎方面新机型更多些。总的来看,值得提出的有:颚式破碎机、圆锥破碎机、冲击式破碎机和辊压机。而应用最广泛的就是鄂式破碎机。1.2 破碎机的分类及工作原理详解专业的矿山机械行业用的碎石机可分为：鄂式破碎机，锤式破碎机，复合式破碎机，辊式破碎机，冲击式破碎机，石头破碎机，反击式破碎机等。1、鄂式破碎机：颚式破碎机具有破碎比大、产品粒度均匀、结构简单、工作可靠、维修简便、运营费用经济等特点。 2、锤式破碎机：（环锤式破碎机）简称：锤破，主要适用于破碎各种脆性材料的矿物。被破碎物料为煤、盐、白亚、石膏、明矾、砖、瓦、石灰石等。3、反击式破碎机：简称反击破，适用于破碎中硬物料，如水泥厂的石灰石破碎，具有生产能力大，出料粒度小的优点。4、复合式破碎机：简称（复合破）适用于建材、矿业、冶金、化工工业破碎石灰石、熟料、煤及其它矿石。特点：生产能力大；破碎比高，能耗低；密封性好，运转平稳；维护方便。 5、辊式破碎机：对辊破碎机（辊式破碎机,对辊式破碎机）供选矿、化学、水泥、建筑材料等工业部门中碎和细碎各种中等硬度以下的矿石和岩石之用。6、冲击式破碎机：又称制砂机，广泛适用于各种岩石、磨料、耐火材料、水泥熟料、石英石、铁矿石、混凝土骨料等多种硬、脆物料的中碎、细碎（制砂粒）。HX系列冲击式破碎机（制砂机）对建筑用砂、筑路用砂石优为适宜。7、破碎块料所用的方法？破碎块料所用的方法（见图）有：压碎。将块料置于两个平面之间,施加压力,块料因应力超过其抗压强度而破碎。此法适用于破碎坚硬的物料。劈裂。块料受带有尖棱的工作面的挤压，因挤压力作用面上的拉应力超过大块物料抗拉强度而被劈裂。脆性物料的抗拉强度比抗压强度小得多，故宜采用劈裂。折断。使块料受到弯曲，因弯曲应力超过物料的抗弯强度而破碎。在多数情况下，块料的破碎是上述各种方法综合作用的结果，仅有主次之分。在生产中可根据物料的性质（主要是硬度及韧度）来选择破碎的方法。9、破碎过程的能耗分析破碎过程消耗大量的机械能。大部分能量消耗在物料的变形和裂缝的形成，仅一小部分用于形成固体自由表面。1867年，雷廷格尔 (P.R.vonRittinger)提出“面积说”，认为：“破碎过程的功耗与破碎过程中物料新生成的表面积成正比。”1874年基尔皮乔夫 (.)、1885年基克（F.Kick）提出“体积说”，认为“破碎时的功耗与被破碎物料的体积或重量成正比”,适用于粗碎作业。1950年邦德(F.C.Bond)和王仁东提出了“裂缝说”,认为：“破碎过程功耗与物料在破碎过程中所形成的裂缝长度成正比”，成为现在广泛应用的破碎“第三理论”，适用于中、细碎作业。 矿石和物料的破碎难易度,取决于其物理-机械性质和本身的裂隙。通常以可碎性表示。方法有二： 可碎性系数法 同一破碎机在同样条件下破碎不同矿石时处理能力之比。可碎性系数为破碎机在同样条件下破碎待定矿石的处理能力和破碎机破碎中硬矿石的处理能力的比值,通常以石灰石作为标准中硬矿石,其可碎性系数为1。 功指数法 用双摆锤式冲击试验机测定矿石或物料的冲击破碎功指数，并用功指数大小表示其可碎性。 破碎机的效率通常用比功耗表示，即破碎一吨矿石功耗的大小(kWh)。把粒度上限为9001200mm颗粒群破碎到粒度上限为25mm颗粒群的比功耗约为1.53kWh。通常选矿厂破碎作业 (包括筛分和运输)的能量消耗约占选矿厂总能量消耗的10左右。输入破碎机的能量消耗于发生声、热、破碎机零件和部件的磨损、机械传动系统的摩擦损失、电气损失和使矿石产生微裂缝及形成新表面等方面。除最后两项为有用功外，其他都属于能量的无益损耗。60年代中期以来正研究新的破碎方法，如热电、激光、高速气流、减压等。2 粉碎机的工作原理和构造2.1概述粉碎机是一种较古老的粉碎机械。破碎机的主要优点是：结构简单，机体紧凑轻便，价格低廉，工作可靠，调整破碎比较方便，破碎时过粉碎现象少，能粉碎粘湿物料。正由于辊式破碎机具有上述优点，目前仍有一些工业部门使用，且有新的改进和发展。辊式破碎机的缺点是：生产能力低，要求将物料均匀连续地喂到辊子全长上，否则辊子磨损不均，且所得产品粒度也不易均匀，需要经常修理。对于光面辊式破碎机，喂入料块的尺寸要比辊子的直径小得多，故不能破碎大块物料，也不宜破碎坚硬物料，通常作中硬或松软物料的中、细碎。齿面辊式破碎机虽然可以钳进较大的料块，但也限于中碎时使用，而且料块的抗压强度不能超过60.8MPa，否则齿棱很易折断。按辊子的数目，辊式破碎机可以分为单辊、双辊、三辊和四辊四种型式；按辊面形状，可以分为光面、槽面和齿面辊式破碎机等三种。辊式破碎机的规格用辊子的直径( 辊子长度L来表示)。2.2破碎机的工作原理与结构粉碎机的结构见图。破碎机构是由一个转动辊子和一块颚板组成。带齿的衬套! 用螺栓安装在辊芯上，齿尖向前伸出如鹰嘴状，衬套磨损后可以拆换，辊子面对着颚板，颚板挂在心轴上，颚板上面镶有耐磨的衬板。颚板通过两根拉杆( 借助于顶在机架上的弹簧) 的压力拉向辊子，使颚板与辊子保持一定距离。辊子轴支承在装于机架两侧壁的轴承上，工作时只有辊子旋转，料块从加料斗喂入，在颚板与辊子之间受挤压作用，并受到齿尖的冲击和劈裂作用而粉碎。如遇有难碎物掉入，所产生的作用力就会使弹簧压缩，颚板离开辊子而增大出料口，使难碎物排出而避免机件的损坏。辊子轴上装有飞轮，以平衡破碎机的动能。破碎时，料块受到辊子上的齿棱拨动而卸出机外，因此是强制卸料，粉碎粘湿的物料也不致发生堵塞。单辊破碎机宜用于粉碎中硬或松软的物料，如石灰石、硬质粘土及煤块等。当物料比较粘湿（如含土石灰石等）时，它的粉碎效果比使用颚式破碎机和圆锥破碎机都好，特别是对于破碎片状粘土物料，与颚式或圆锥破碎机相比，在性能与机体紧凑方面均有优越之处。单辊破碎机的规格是用辊子直径和长度来表示。2.3粉碎机的发展方向未来非金属矿物原料或材料总的发展趋势是高纯、超细和功能化。以高纯超细非金属矿物深加工原料为龙头，综合开发利用各种非金属矿产。虽然可以通过化学合成法制备高纯超细粉体，但万恶过高，至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要手段仍然是机械粉碎方式，用机械方式制取超细粉体所依赖的超细粉碎与分级技术的难度不断增大，其研究深度永无止境。超细粉碎技术是多方面技术的综合，其发展也有赖于相关技术的进步，如高硬高韧耐磨构件的加工、高速轴承、亚微米级颗粒粒度分布测定等。因此，超细粉碎技术的发展应集中在以下几个方面：（1） 开发与超细粉碎设备相配套的精细分级设备及其它配备设备。超细粉碎与分级设备相结合的闭路工艺，可以提高生产效率，降低能耗，保证合格产品粒度。可以说，大处理量、高精度分级设备是超细粉碎技术发展的关键。要更多地从整个工艺系统的角度来进行研究与开发，在现有粉碎设备的基础上改进、配套和完善分级设备、产品输送设备等其它辅助工艺设备。（2） 提高效率，降低能耗，不断提高和改进超细粉碎设备。超细粉碎技术的关键是设备，因此，首先要开发新型超细粉碎设备及其相应的分级设备，后者似乎更为迫切。助磨剂和表面活性分散剂将应用于超细粉碎工艺中。（3） 设备与工艺研究开发一体化。超细粉碎与分级设备必须适应具体物料特性和产品指标，规格型号多样化，而不存在对任何物料都是高义万能的超细粉碎与分级设备。（4） 开发多功能超细粉碎和表面改性设备。如将超细粉碎和干燥等工序结合、超细粉碎与表面改性相结合、机械力化学原理与超细粉碎技术相结合，可以扩大超细粉碎技术的应用范围。借助于表面包覆、固态互溶现象，可制备一些具有独特性能的新材料。（5） 开发研究与超细粉碎技术相关粒度检测和控制技术。超细粉碎的粒度检测和控制技术是实现超细粉体工业化连续生产的重要条件之一。粒度测试仪器和测定的控制技术，是与超细粉碎技术密切相关的，必须与这些领域的专家联合攻关。现代工程技术将需要越来越多的高纯超细粉体,超细粉碎技术在高新技术研究开发中将起着越来越重要的作用。在未来相当长的时间内仍将以机械粉碎方式为主，多种粉碎设备和粉碎工艺同时发展，太和和产品品种多这一特点决定了非金属矿物粉碎加工技术和设备的多样性发展。2.4本次设计思路由于超细粉碎技术及其设备的应用广泛，所涉及的领域有化工、建材、电子、医药、农业、造纸等，被粉碎的物料也是多种多样，再加上现代高新技术的发展对材料的深加工提出的要求越来越高，如粒度为均匀化、品质高纯度、粉体形状的特护要求等等，这些因素都促使超细粉碎技术及其设备向跟高更远的方向发展。虽然各个领域的超细粉碎设备个不一样，但其设计思路主要围绕以下几点：1)原理上考虑提高有效粉碎能，大多采用冲击、剪切、摩擦等力的综合作用进行超细粉碎；2)结构采用超细粉碎一分级一体型式，利用高效气流分级装置不仅可以提高其微细化粒度，而且可以实现粒度分布均匀化或特定化；3)粉碎产品流动性好、纯度高。3粉碎机的理论与要求3.1非金属性能非金属材料的密度较钢、铁、铜、铅等金属材料小得多，有些比铝、镁、钛等还轻。按比强度(强度/比非金属材料重)计算，有的纤维树脂复合材料的常温比强度超过高强度钢和高强度铝。这些材料被用来制造手轮、手柄、支架、罩壳、仪表板等一般轻质结构件，也可用来制造飞机机翼和叶片、整体船艇、汽车车身和传动轴、高速纺织综框、高压容器等高强度结构件，这样可以减轻自重、增加运载能力或提高运行速度、节约能源。某些无机非金属材料因硬度高而耐磨，如用金刚石、 碳化硅、 刚玉等制作的砂轮、砂布(纸)、油石、研磨剂和刀具，可供磨削和切削之用;有些材料因有高弹性而耐磨，如橡胶轮胎和运输皮带能抵抗泥沙、矿石、煤炭等颗粒的磨损;有些材料借其自身固有的润滑性能和低摩擦系数而能减少摩擦和磨损，如塑料、石墨、氮化硅等制成的轴承、导轨、活塞环、密封圈等机械零件，能在无油干摩擦或少油润滑条件下安全运行，这对忌油脂或不便供给油润滑的场合特别有利。耐腐蚀材料,如陶瓷、搪瓷、石墨、铸石、塑料等的大多数品种，都能耐酸、碱、盐、有机溶剂和很多其他化学药品。非金属材料实验机如不透性石墨能抵抗浓酸和浓碱，聚四氟乙烯塑料则几乎能耐所有化学药品，甚至在氧化性最强的沸腾王水中也不受侵蚀。这些材料适于制造化工用的容器、塔器、鼓风机、泵、管、阀等机械设备和零部件。密封材料,如橡胶、塑料、石棉和柔性石墨等因有良好的柔性和弹性而适于制造动态和静态的密封零件，如压缩机的活塞环、密封填料、O型和V型密封圈等。20世纪60年代以来，还出现了一种以树脂或橡胶为基体、称为液体密封胶的密封材料，适用于各种静态密封，使用方便。电绝缘材料,如橡胶、塑料、陶瓷、石棉、云母、玻璃布层压板(属复合材料)都是应用广泛的。3.2粉碎机的结构设计本次设计的是立式搅拌棒粉碎机。立式机械冲击粉碎机的转子驱动轴竖直设置，在驱动轴上有不同梯度的搅拌棒回转进行物料的粉碎。机械冲击粉碎机有立式和卧式之分，结构分别如图21（a）、（b）所示 （a）卧式粉碎机 （b）立式粉碎机图24 粉碎机示意图从图中可以看出，立式结构在空间利用率、粉碎机的安装稳定性等方面都具有明显的优势。另外，从实践中可知，立式结构的粉碎机，物料从进料口进入粉碎室进行粉碎再从出料口出物料，这一过程中物料受重力的作用，可以更方便的粉碎和排出物料，因而粉碎充分且效率高，粒度要求容易满足；还由于其轴是竖直安装，因而其轴承及其它密封装置所受的纵向力要小，使用寿命要长。3.3粉碎机的工作原理破碎理论是解决物料粉碎与能量消耗关系的理论基础，探索物料粉碎状态与能量消耗之间的内在联系，对指导制造更有利于粉碎、更节能的粉碎设备，对降低能耗、节约能源有重要的理论研究价值和重大的现实意义。自19世纪，提出了破碎理论的新概念以来，到上个世纪80年代加巴洛夫从结构化学的角度研究了粉碎能耗问题。破碎理论经过100多年的发展与完善，在粉碎领域起着重要的指导作用。但这些理论都在一定程度上存在不足及其局限性，从实际使用出发，三大粉碎理论都有各自的适用范围，具有一定的片面性。随着科学技术的发展，现有的理论落后于实践，传统破碎理论的缺陷与不足日显突出，在许多领域已不能起到指导作用。为此，寻求更合理、更准确、更能反映实际粉碎状态的破碎理论已迫在眉睫。物料变形、破碎过程十分复杂、它不是一个孤立系统，而是一个与外界有物质和能量交换的开放系统，也是一个由稳态一渐变一突变的螺旋式演变过程，同时伴随声、热等能量的耗散。要完整建立系统，建立物料粉碎功耗方程，需要多学科的理论做基础，在多学科交叉融合的前提下，来建立功耗方程才可能更完善和全面，才能揭示物料粉碎这一复杂系统的内在演变机理。立式粉碎机采用多口进料，增大了物料进入粉碎室的第一次打击面，喂料轮将物料均匀分散地送至粉碎室进料口，从而使粉碎过程均匀自如。转子为水平状态下旋转工作，转子财团360度范围及下方均为筛板，因而筛理面积大。进料装置无需配备吸风系统，这样即节省了这部份电耗，又解决了由于吸风系统故障而产生的粉碎效率低下的问题。但当筛网孔小于4mm时应考虑采用吸风装置。因为温度较低时容易产生粉尘，出料口采用吸风装置，粉碎效率会有所提高。立式粉碎机可配变频器以实现喂料量的自动调控，使主电机始终保持在额定负荷状态下工作，以获得最经济加工手段。与卧式粉碎机相比，立式粉碎机的重要重力作用比较明显，物料从粉碎室顶部进料口萍时，其运动轨迹正好与旋转的搅拌棒的运动轨迹垂直相交，加上有多个进料口同时进料，因而物料击中率较高。由于转子上下层存在长短差异，在上层由较短的搅拌棒末端和筛网之间形成的预粉碎区内，大部分物料就得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的物料迅速通过周围360范围的筛孔排出粉碎室。半粉碎或未粉碎的物料继续下落，落入转子下层的主粉碎区，于下层搅拌棒对物料继续施加冲击力外，还入得研磨力等联合作用，以使物料得到进一步的粉碎。4粉碎机的设计本文第二章已经为粉碎机的结构进行了初步的设计。现在我们将对粉碎机的各组成零部件进行详细的设计，其中包括电机的选择，传动装置的设计及粉碎执行机构的设计计算。本次设计主要是粉碎和筛选非金属矿物，达到所需的粒度要求来进行更好的利用。本文以硬质pvc为例，进行设计介绍。硬PVC比重：1.38克/立方厘米，成型收缩率：0.6-1.5%，成型温度：160-190。软化温度为80。一次进料10kg，其体积为V=7246.35cm，硬PVC材料被粉碎后的体积为实料的2倍，V1=14492.7 cm。粉碎机中物料占粉碎同的2/3，故V筒=21739 cm。V筒=rh。考虑到成本的预算，粉碎机筒体采用的无缝钢管426*9，故r=213mm。4.1电动机的选择初步确定传动系统总体方案如上图所示。选择圆锥圆柱斜齿轮减速器。传动装置的总效率aa123456720.990.980.980.980.980.920.960.75；1为联轴器的效率，2为第一对轴承的效率，3第二对轴承的效率，4为第三对轴的效率，5为第三对轴的效率，6为链传动的效率，7为每对齿轮啮合传动的效率。 输送功率Pw=Fv=8KN0.37m/s=2.96KW电动机所需工作功率为： PPw/a2.96/0.753.95 kW输送机链轮转速nv60/（D）=0.3760/（3.140.351）=20 r/min，经查表按推荐的传动比合理范围，圆锥圆柱斜齿轮减速器传动比i11025，链传动传动比i2=26则总传动比合理范围为ia20150，电动机转速的可选范围为naian（20150）204003000r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为YB2M16的三相异步电动机，额定功率为4kW，额定电流8.2A，满载转速nm960 r/min，同步转速n=1000r/min。 4.2传动装置的总传动比和传动比分配1.总传动比ianm/n960/20482.传动装置传动比分配iai1i2式中i1，i2分别为减速器的传动比和带传动比。初步取i24，则减速器传动比为i1ia/ i148/412。选取圆锥齿轮传动比i113，圆柱齿轮传动比i2=12/3=44.3传动装置运动和动力参数的计算1.各轴转速 nnm nn/ i11960/3320r/min nn/ i12320/480 r/minn=n/ i280/4=20 r/min2.各轴输入功率PPd40.993.96kWPP63.960.960.983.7 kWPP623.70.960.983.5 kWP=P53=3.50.920.98=3.2 kW3.各轴输入转矩轴 T9550 P/ n=95503.96/960=39.4 kNm轴 T9550 P/ n=95503.7/320=106.24 kNm轴 T9550 P/ n=95503.5/80=400 kNm轴 T=9550 P/n=95503.2/20=1442.1 kNm5 传动零件的设计5.1圆锥齿轮设计计算传动比i=3，小锥齿轮选用40Cr（调质），大锥齿轮选用45钢，精度选择7级5.1.1按齿面接触疲劳强度设计 设计公式： （1）确定公式内的各计算值1）由表10-6查得材料弹性影响系数。2）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。3）计算应力循环次数小齿轮：大齿轮：4）由图10-19查得接触疲劳寿命系数，5）计算接触疲劳许用应力6）查图10-8得=1.09，由表10-2得=1，=1.5=1.875，（由表10-9查得为1.25），=1所以，7）8）（2）、计算1）试算小齿轮的分度圆直径，带入中的较小值得2）大齿轮齿数，其中C=14，d2=id1=376.2=228.6mm所以=64.4，取=66，则=66/3=223）模数5.1.2 按齿根弯曲疲劳强度设计公式： m（1）确定公式内的各计算值1）由图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度。2）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.2，则，4）载荷系数5）节圆锥角6）当量齿数7）由表10-5查取齿形系数 8）由表10-5查取应力校正系数 9）计算大小齿轮的 ,并加以比较。大齿轮的数值大。（2）设计计算m对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=3.0mm，已满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算的的分度圆直径d1=77.5mm来计算应有的齿数。，取=26，则5.1.3几何尺寸计算（1）计算大端分度圆直径（2）计算节锥顶距（3）节圆锥角（4）齿顶圆直径（5）齿宽5.2 圆柱斜齿轮的设计计算1.材料选择小齿轮材料和大齿轮材料都为40Cr（调质及表面淬火）选用7级精度。2.选小齿轮齿数 初定螺旋角 153.按齿面接触疲劳强度设计 公式：（1）确定公式内的各计算值1）初选载荷系数 由图10-30选区域系数ZH=2.433 端面重合度2）计算小齿轮传递的转矩3）由表10-7选取齿宽系数 4）由表10-6查得材料弹性影响系数。5）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。6）计算应力循环次数小齿轮：大齿轮：7）由图10-19查得接触批量寿命系数 8）计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1.5（2）计算1）小齿轮的分度圆直径 =58.6mm2）计算圆周速度v3）计算齿宽b，齿高比 ，齿高h,模数齿宽: 模数：齿高：纵向重合度4）计算载荷系数根据，7级精度，可由图10-8查得动载荷系数 ，由表10-3查得 由表10-2查得使用系数 由图10-13查得由表10-4查得所以。5）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：6）计算模数4.按齿根弯曲疲劳强度设计 设计公式： mn（1）、确定公式内的各计算参数1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度。2）查得弯曲疲劳寿命系数 3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则，4）计算载荷系数 K根据纵向重合度=09，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.89当量齿数5）由表10-5查取齿形系数 6）由表10-5查取应力校正系数 7）计算大、小齿轮的,并加以比较。 ，小齿轮的数值大。（2）设计计算 mn对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=3.0mm，已满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算的的分度圆直径d1=62.27mm来计算应有的齿数。取=21，则=214=845.几何尺寸计算（1）中心距将中心距圆整为162mm（2）修正螺旋角 （3）分度圆直径（4）齿宽，取，6 轴的计算6.1减速器高速轴I的设计1.求输出轴上的功率，转速和转矩由前面的计算可得2.求作用在齿轮上的力圆锥小齿轮3.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。取,于是得同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩：，则，结合电动机的参数，选用凸缘联轴器，型号GY2,GYS2,GYH5联轴器，该端选用的半联轴器的孔径，故取轴径，半联轴器毂孔的长度L=52mm。4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案下图为轴上的装配方案（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如下图：1）由联轴器尺寸确定由联轴器的毂孔长度L 和直径d及相关要求，可确定2）初步选择滚动轴承。轴承同时承载径向力和轴向力，选用单列圆锥滚子轴承。型号为30206，其尺寸为。为了利于固定，一般取比b小1mm，故可确定。3）由经验公式算轴肩高度：取轴肩高为4mm ，确定。由课程设计指导书P47图46的要求可得，取。4）根据圆锥齿轮孔的轴径和长度，确定。5）根据轴承安装方便的要求，取，得根据安装轴承旁螺栓的要求，取 。由课程设计指导书P47图46的要求可得， 。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上的零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按手册查得，半联轴器与轴的联接处的平键截面。圆锥齿轮与轴的联接处的平键截面 。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，除下图标注外，各轴肩处的圆角半径，均为R1，如图： 5求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算简图。根据轴的计算简图画出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的弯矩和扭矩图中可以看出截面D是轴的危险截面。现将计算出的截面D处的MHMV，及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FNH1=1194.03N, FNH2=5.53NFNV1=517.1N ,FNV2=112.2N弯矩MMH=39400N.mmMV=5924.8N.mm总弯矩M=扭矩TT=39400N.mm6.按弯扭合应力校核轴的强度根据上表中的数据，以及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 前面已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得。因此，故安全7.精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面 D面的受载最大，应力最大，且轴径较小，所以需要校核，而D面处于轴的右端，所以只需校核D面的左侧（2）截面D的左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩M为 .mm 截面上的扭矩T为 T=39400N.mm 截面上的弯曲应力 截面上的扭转应力 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2查取。因，经插值后查得 又由附图3-1可得轴的材料的敏感系数为 故有效应力集中系数为 有附图3-2的尺寸系数；由附图3-3的扭转系数轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 又碳钢的特性系数 于是，计算安全系数Sca值得 故可知其安全。6.2中速轴的设计1.求输出轴上的功率，转速和转矩由前面的计算可得2.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。取,于是得3.拟定轴上零件的装配方案下图为轴上的装配方案4.确定轴的各段直径和长度，如下图（1） 初步选择滚动轴承。 轴承同时承载径向力和轴向力，选用单列圆锥滚子轴承。参考，选取型号为30305的轴承，其尺寸为。所以确定（2） 根据圆柱斜齿轮孔的轴径和长度确定，（3） 根据圆锥齿轮孔的轴径和长度确定，（4） 轴肩高度，故取，所以可以确定， 轴肩宽度所以取至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。5. 轴上零件的周向定位圆柱斜齿轮、圆锥齿轮与轴的周向定位均采用平键联接。按手册查得，圆柱斜齿轮与轴的联接处的平键截面，同时为了保证齿轮与轴具有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。圆锥齿轮与轴的联接处的平键截面 ，同时为了保证齿轮与轴具有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。6.确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，其余的倒角为R1。6.3低速轴的设计1.求输出轴上的功率，转速和转矩由前面的计算可得2.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。取,于是得3.拟定轴上零件的装配方案下图为轴上的装配方案4.确定轴的各段直径和长度，如下图（1）初步选用滚子轴承 选用单列圆锥滚子轴承。参考，选取型号为30208的轴承，其尺寸为。确定。（2）根据圆柱斜齿轮孔的轴径和长度确定，（3）轴肩高度，故选取，则轴肩宽度，选取（4）选取，根据装配位置关系得，轴轴承间距离和轴的轴承间距离相等，所以 ，确定出（5）为了便于轴承的拆装，取（6）轴的右端连接着链轮，取5.轴上零件的周向定位圆柱斜齿轮、链轮与轴的周向定位均采用平键联接。按机械设计手册查得，圆柱斜齿轮与轴的联接处的平键截面。链轮与轴的联 接处的平键截面 。6.确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，其余的倒角为R1。6.4 轴承的选择及寿命计算（一）第一对轴承查机械设计手册得，初选圆锥滚子轴承30206基本额定动载荷C=50.5KN，计算系数e: 0.37，Y: 1.6，Y0: 0.91.受力分析：圆锥小齿轮2.轴承受力图：V面受力图H面受力图3. 两轴承受到的径向载荷Fr1和Fr2由力分析可知： 4. 轴承的计算轴向力Fa1，Fa2对于30000型轴承，按表13-7查得，轴承派生轴向力 因为所以5 .轴承当量动载荷P1和P2 由表10-5查得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1 X1=1，Y1=0对轴承2 X2=0.40，Y2=0.96. 轴承寿命用轴承1来计算所以轴承符合要求第二对轴承查机械设计手册得，初选圆锥滚子轴承30305基本额定动载荷C=48KN，计算系数e: 0.30，Y: 2，Y0: 1.11.受力分析：圆锥大齿轮， ， （其中，为圆锥小齿轮上的力）圆柱小齿轮2.轴的受力图： V面受力图H面受力图3.两轴承受到的径向载荷Fr1和Fr2由力分析可知： 力的方向与图相反4.轴承的计算轴向力Fa1，Fa2对于30000型轴承，按表13-7查得，轴承派生轴向力 因为所以5.轴承当量动载荷P1和P2才 由表10-5查得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1 X1=1，Y1=0对轴承2 X2=0.40，Y2=1.16.轴承寿命用轴承1来计算所以轴承符合要求第三对轴承查机械设计手册得，初选圆锥滚子轴承30208基本额定动载荷C=74KN，计算系数e: 0.37，Y: 1.6，Y0: 0.91.受力分析圆柱大齿轮2.受力图：V面受力图H面受力图3.两轴承受到的径向载荷Fr1和Fr2由力分析可知： 4.轴承的计算轴向力Fa1，Fa2对于30000型轴承，按表13-7查得，轴承派生轴向力 因为所以5.轴承当量动载荷P1和P2 由表10-5查得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1 X1=0.40，Y1=0.9对轴承2 X2=1，Y2=06.轴承寿命用轴承2来计算所以轴承符合要求7 键的校核设定输入轴与联轴器之间的键为1 ，小锥齿轮与轴之间的键为键2，大锥齿轮与轴之间的键为键3，小圆柱斜齿轮与轴之间的键为键4，大圆锥齿轮与轴之间的键为键5，小链轮与轴之间的键为键6。7.1根据轴的直径选择键根据条件选取的键型号规格如下键1：圆头普通平键（A型） b=6mm ，h=6mm，L=40mm 键2：圆头普通平键（A型） b=8mm ，h=7mm ，L=22mm键3：圆头普通平键（A型） b=10mm ，h=8mm ，L=30mm 键4：圆头普通平键（A型） b=10mm ，h=8mm ，L=35mm 键5：圆头普通平键（A型） b=10mm ，h=8mm ，L=35mm 键6：圆头普通平键（A型） b=10mm ，h=8mm ，L=40mm 7.2校核键的承载能力键1受到的转距T1=39.4Nm键2受到的转距T2=38.6Nm键3受到的转距T3=106.24Nm键4受到的转距T4=104.1Nm键5受到的转距T5=400Nm键6受到的转矩T6=392Nm键的材料为钢，轻微冲击，为100120Mp,取=110 Mp键的校核公式：（k=0.5h ,l=L-b ,d为轴的直径）校核键1：校核键2：校核键3：校核键4：校核键6：从校核结果看出键1、键2、键3、键4都符合要求，键5和键6不符合，所以键5和键6采用双键成周向180连接。采用双键后校核公式为对键5，键6再次校核校核键5：校核键6：采用双键后符合要求8 轴承的润滑及密封 根据轴颈的圆周速度,轴承可以用润滑脂和润滑油润滑,由于齿轮的转速大于2m/s,所以润滑可以靠机体的飞溅直接润滑轴承。或引导飞溅在机体内壁上的油经机体泊分面上的油狗流到轴承进行润滑，这时必须在端盖上开槽。如果用润滑脂润滑轴承时，应在轴承旁加挡油板以防止润滑脂流失。并且在输入轴和输出轴的外伸处，都必须密封。以防止润滑油外漏以及灰尘水汽及其它杂质进入机体内。密封形式很多，密封效果和密封形式有关，通常用橡胶密封效果较好，一般圆周速度在5m/s以下选用半粗羊毛毡封油圈。9 粉碎机的主体设计此粉碎机的工作部分主要集中在机体部分，机体外观是一个圆形筒，其中包括中心轴、五根搅拌棒、旋转挡板、铁网笼、筛网、进料口、出料口等，除此之外是支撑部分等等。9.1中心轴及搅拌棒如图所示： 粉碎机筒体中心轴是一个阶梯形的，连接在其上的依次有带轮、上轴承、搅拌棒和下轴承。基本上是采用键连接的方式，其中搅拌棒是通过焊接的方式进行固定。搅拌棒的主要作用是对较粗的原料进行粉碎，而达到一定要求的颗粒则通过旁边的筛网进行过滤，较粗的颗粒掉在旋转挡板上，旋转挡板的作用使其向上流动，最终被搅拌棒进行再次绞碎，直至达到要求的颗粒大小。 （旋转挡板上也有过滤孔，使掉下的原料不至于堆积在最底层造成对挡板的损坏）筒体结构简图9.2进料口和出料口1.进