【2017年整理】球磨机设计说明书参考版(其数据仅供参考)

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1、北科大 0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.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.支撑辊及其轴系（或改进工作罐体轴系）的设计计算五、设计联接螺栓六、设计开启门七、设计总结八、

2、参考资料北科大 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（Autodesk Inventor）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 7-1) 1.电机 2.带传动 3.齿轮传动 4.滚轮 5.球磨机筒体

3、 6.轴承 a.电机、小带轮轴 b.大带轮轴 c.大齿轮、筒体轴心北科大 22） 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辊及其轴系（或改

4、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 3D、2D 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） 。北科大 3二、传动方案的总体设计及初步计算球磨机的基本参数（参考手册P19）计算内容 结果1）研磨介质的合理载量 G0 0.4式中

5、：G 1：研磨物料（kg） ，已知条件可知 G1=20kg；G0：研磨介质（钢球）的合理装载量（kg） 。kg857.421.0/./12）计算罐体体积 V0式中：V：罐体容积（m 3）：研磨介质（钢球）的比重， 取 4800kg/m3：研磨介质的填充系数，对于干式球磨机 取 0.3。0 0.92m48).142.57/(0)/(G3）计算罐体内径 D LV2式中：D：球磨机内径（m） ；L：球磨罐长度，L 取 1.2D（m） 。0.472.134）计算电机有利工作转速 N2in)/(7.2rnr/mi 54.103142.857kgG030.92mV0.472mDr/in 54.12n总体方

6、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,电动机的转速一般有北科大 41500r/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，

7、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减速器带动一对开式齿轮。优点是结构紧凑、传动可靠，缺点是机械构造较复杂、制造费用高。电动机通过圆锥齿轮减速器带动一对开式齿轮。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。北科大 5选择电动机（参考手册P5/P20, 参考教材 PP427-428）计算内容 结果球磨机所需功率： (kw)D0.2VP8.02KnG式中：V：球磨机的有效容积，V=0.0992m 3;D:球磨机的内径，D=0.472m；G：球磨机的装载量，G=G 1

8、+G0=142.857+20=162.857kg=0.163t；K：电动机的储备系数，K 取 1.1；：粉碎效率，已知 =90%。 1.023kw(./9)92)(.6/.54.720.9.2P 0.8 总 = 带 齿轮 轴承 =0.950.960.99=0.90288（见手册P44）1.3kw/总实 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1.023kP.实表 2 主要性能型号 电机功率(kw) 同步转速(r/min) 最大转矩（Nm）90L 1.133 1000 11.04北科大 6表 3 外型尺寸（mm）中心距H外廓尺

9、寸L(AC/2+AD)HD安装尺寸AB轴伸尺寸DE平键尺寸FG900-0.5 335(175/2+155) 190140125 24j650 820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）图 3 大齿圈与罐体连接结构18.099/54./n2i 电总北科大 7又有 齿 轮带总 ii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；齿轮传动的传动比较带传动大，则取 i 齿轮 =6那么就有： 3.01618.9/ii 齿 轮总带计算传动装置的运动和动力参数 （1

10、）各轴转速（2）各轴功率（3） 各轴转矩表 4 各轴的动力参数电机 2.890.96I轴 1.07 350.25 31.36 0.97II轴轴号 传动比i 效率 功率(kW) 转速(r/min) 扭矩T(N.m)1.11 940 11.281.03 54.15 180.341 0.99北科大 8三、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）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5.大带轮直径(二)计算带长1 初定带长2 带的基准长度由教材P262-表11-31.3P

11、Kac由Pc、n1由教材P267-图11-5选取由图11-5及表11-10，选取 d1 301.6m3.6i2带故 5/1带根据教材P268式11-16及场地条件，初定 a0=600mm 17.4m6 10)2/4-(35)(1/2addL2dKa=1.1Pc=1.246kwA 型取 d1=100mm取 d2=315mm选 Ld=1800mm北科大 9（三）中心距和包角1 中心距2 小带轮包角（四）V 带根数1基本额定功率2功率增量3包角系数4带修正系数5V 带根数（五）轴上载荷1带速2V 带单位长度质量3初拉力4作用在轴上的力（六）带轮结构设计1.小带轮结构及其尺寸2.大带轮结构及其尺寸2/

12、187.4-06 - )L(ad）（ ）（ 式a 调节 564.43+54-27 5.36./-35 )a(121）（表 11-4表 11-5表 11-2表 11-7 1.21.0.9460.1)73/(9KPzLc10)98)/(6(0ndv1表 11-1 2 2c05.13.94)/0-(25)/(mvKz.vPF/)sin(8.0. 6-1 zQ式根据P271表11-9，手册P9-图2-1根据P271表11-9，手册P9-图2-1B=(z-1)e+2f=(2-1)15+210=35mme=150.3 f=10+2-1 1=34 2=38 bp=11.0mmhamin=2.75mm hfm

13、in=8.7mm min=6mm da1=d1+2ha=105.5mmda2=d2+2ha=320.5mma=564.43mm 1=158.2120P1=0.97kwP 1=0.11kwK =0.9446KL=1.01取 z=2 根=5.13m/s 5m/sm=0.10kg/mF0=103.22NFQ=405.82N（注意，大、小带轮轮毂结构尺寸附上带轮毂的小图）北科大 10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电机 2.84(2.81)0.96I轴 1.07 330.99(334.52)30.75(30.43)6.11(6.18)0.97II轴轴号 传动比i 效率 功率(

14、kW) 转速(r/min) 扭矩T(N.m)1.11 940 11.281.03 54.15 180.43(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 主要结果（1）选择齿轮材料（机械设计制图（第三版） PP304-305） 小齿轮：建议选 45#，调质 HB217286,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 ZG310570，取齿面平均硬度 HB185 (选 45#，正火 HB162217,取齿面平均硬度 190)。 （2）确定许用应力（ 机械设计制图（第三版） PP3

15、04-305 ） 极限应力（表 12-11） ： =0.7HBS+2750.7x250+275=450=0.6HBS+220=0.6x185+220=331 （=0.7HBS+2750.7x190+275=408）由（表 12-11） ，安全系数取 SF=1.5F1=450/1.5=300(MPa),F2=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：=10mm ; 外径 D2=D+2=492; F1=300MPa F2=221MPa北科大 11 连接螺栓：M10 d2:估计 630mm（见下图及书图 1253、手册参考图） 由手册图：d2=600650 如取 630mm， i 齿i 总/i 带17.