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1、目 录摘 要IAbstractII引 言11 绪论31.1 研究的目的及意义31.2 离心风机的发展趋势41.3 离心风机的研究内容52 离心风机的设计方案72.1 离心风机的工作原理72.2离心风机的传动设计83 离心风机的主要技术参数确定113.1 电机的选型计算113.2 带传动的设计计算153.3 联轴器选型计算173.4 轴承选型计算194 离心风机的强度校核214.1 主轴的强度校核214.2 叶轮强度校核245 三维造型和整体装配275.1 叶轮、外壳三维设计275.2 轴承座三维设计285.3 同步带三维设计295.4 整体装配造型30结 论32参考文献33致 谢35摘 要随着
2、社会科技快速的发展，离心式风机作为风机的一种在各类生产制造行业中被广泛应用，离心风机广泛应用于能源、化工、冶炼、造纸以及环保等重要行业。尽管目前离心风机发展已较为完善，但还是存在着一些不足。例如，在噪音减小方面还有待提高；结构设计不够完美；传动效率较低等。本文主要针对通风、除尘等间歇性工作及以上不足作出了如下设计：(1)在了解其工作原理及结构后，对其进行传动设计和电机选型设计，并应用Solidworks软件，对离心风机进行三维建模设计，整体装配，使得设计的结构合理，从而达到通风、除尘的效果。(2)考虑到离心风机速度不高且伴有冲击，采用同步带提高其传动效率。并对主要传动进行设计计算，及强度校核。
3、通过以上结构设计及合理的计算，查表选取额定功率11kW，主轴转速1460r/min的Y160M-4型号电机，符合应用场所的需求。并通过带传动的设计计算，选取XH型号带，验证了带传动的可靠性。关键词：离心式风机；结构设计；选型设计；Solidworks；强度校核AbstractWith the rapid development of social science and technology, centrifugal fans as a kind of fan is widely used in various manufacturing industries, centrifugal fan
4、s are widely used in energy, chemical, smelting, paper and environmental protection and other important industries.Although the development of centrifugal fans is now relatively completed, there are still some shortcomings. For example, there is room for improvement in noise reduction, the structure
5、 is not perfect, low transmission efficiency, etc. This paper is designed to address intermittent work such as ventilation, dust removal and the above deficiencies as follows:(1) After understanding its working principle and structure, the transmission design and motor selection design, apply Solidw
6、orks software, three-dimensional modeling design of the centrifugal fan, the overall assembly, so that the design structure is reasonable, thus achieving the effect of ventilation and dust removal.(2) Taking into account the low speed of the centrifugal wind and the associated shocks, the use of tim
7、ing belts to improve its transmission efficiency. Design calculations and strength checks are performed on the main drive.Through the above structural design and reasonable calculations, the Y160M-4 model motor with rated power of 11kW and spindle speed of 1460r/min was selected to meet the needs of
8、 the application site. The reliability of the belt drive was verified by the design calculation of the belt drive and the selection of the XH type belt.Keywords: Centrifugal ventilator; physical design; selection type design; Solidworks; intensity check引 言风机是一种通用并且有着十分广泛应用的机械。比如通风、排尘和冷却的作用在工厂、矿井、车辆、
9、船舶和建筑物中都得到发挥；通风和引风作用在锅炉和工业炉窑中也加以展示；烘干和清选的作用对农业谷物更是有着极大的影响；还有就是风洞风源和气垫船的充气和推进等。风机主要以气体为介质，经过多级的机械过程，最终能将机械能传递给气体，原理较为简单，故风机就是一种提升空气的压力并抽取吸收或压送气体的机械。按照风机的出口气体压力来分，风机包括压缩机、通风机（离心风机）、鼓风机。按照风机的工作原理来分，风机有叶轮式和容积式两种，其中叶轮式风机又可以分为离心式、轴流式和混流式1。目前在我们已较成熟的生产制造生活以及科学研究成果中，离心机械的应用可以说是很普遍了，然而离心机械就是通过离心运动产生离心力，使一些粒子
10、做高速旋转，加快分离。生活中我们常见的离心运动也有很多很多，例如电风扇扇叶的旋转，洗衣机甩干滚筒的运动等等都属于离心运动，所以说离心运动是我们生活中不可或缺的。机械的结构及其参数的设计和确定，在机械这个大系统中有着不可或缺的重要作用，或者间接的影响着生产效率以及生产质量。然而，离心风机作为机械，也是一种应用广泛的机械，无论是从哪个角度看都有着很重要的地位，离心风机在各种不同的领域有很大的用途，它可以为不同的空间场景进行通风排气保证正常的空气流通，离心风机最基本的参数就是空气的流量，在转动过程之中所承受的压力，还有工作过程中所损耗的效率以及因为摩擦产生的热量，这些参数和产品本身的功率和转速有很大
11、的关系，在选择离心风机的时候，还要考虑环境因素对风机的影响。虽说目前为止离心风机发展还不够成熟，但在未来的发展中还有惊喜、奇迹等待着我们更深层的探索及期待，知识与创新都在激励着每一位研究学者进步，相信在每一位研究学者的一步步探索下，都会有新的发现和结论。也许下一步可能会是进一步提高通风机不同状况下的效率，气动、装置和使用效率等等，以降低电能消耗；也可能是再进一步更大幅度上降低离心通风机的噪音；或者是在叶轮和机壳的耐磨性上的提高，从而使排烟、排尘通风效果更佳；再或者实现变速调节和自动化调节等等，都等着我们进一步的探索。1 绪论1.1 研究的目的及意义本次毕业设计来源工业应用，主要介绍了在民用，工
12、业，农业，制造业，军事，航空等领域中有着十分广泛的离心式风机。如图1.1所示。本文中对离心式风机设计改善，主要包括主要传动结构的设计、电机选型设计以及强度校核。其中对主要传动系统组成部分进行了受力分析，对离心式通风机进行了电机选型，选取了带齿轮作为主要传动机构，验证了传动系统的可靠性。本次设计内容包括根据原有的相关离心式通风机的传动设计基础对其传动部分进行设计改进，传动部分选取轴、带齿轮进行传动，带轮是悬臂安装在轴的一端，轴通过轴承座的支撑，从而连接轴的另一端，而轴的另一端安装的是叶轮悬臂，电机带动带轮从而进行风机工作。传统风机一般是采用电动机直连的运作，由直连转速固定，其转速就等于电机转速的
13、原因传动小效率较低且容易发生损坏。所以选取带齿轮传动离心风机，这样转速可调，想要调节转速，只要选择主动轮和从动轮的不同传动比就可以实现转速的调节，并且电机安装位置也比较灵活。主要研究的内容包括确定主传动系统的基本参数，对电机进行选型计算，选取新型电机来简化传动结构，提高能源利用率；选取带齿轮传动，并对其进行了设计计算和强度校核；对转轴进行了设计和强度校核；对连接电机轴和转轴的联轴器进行了选取。还要进行的有利用三维软件进行离心风机的三维建模，对非标准件进行二维图纸的绘制，以及整体装配图纸的绘制以及设计说明书的整理。虽说目前为止离心风机发展还不够成熟，但未来的发展还等待着我们更深层的探索及研究，相
14、信在每一位研究学者的一步步探索下，都会有新的发现和结论。也许下一步的研究方向会发生改变，可能是研究通风机在不同状况的传动效率，也可能研究装置的利用效率，这样可能会降低电能的消耗，也有可能是对离心通风机的整体装置的改进，例如降低通风机在工作时候产生的噪音过大的问题；另外就是通风机在排烟，排尘的过程中对叶轮和外壳的磨损的问题；或是以后能实现自动化的控制。除此之外还有很多方面等待着我们以后去探索。图1.1 离心式通风机1.2 离心风机的发展趋势离心风机在我国发展的比较晚，在1950年以前，我国风机都是通过国外进口的，并没有自主研发的产品，对于我们这种工业大国来说是有很大的弊端的，直接限制了某些领域的
15、发展，不过从1980年开始，我国的研究人员从国外的技术之中提取精华，投入到本国的研究中，也就是在这个阶段，一些国外生产中的先进技术在我国风机制造中得到了吸收，从而形成了一定的生产能力，同时国内还形成了比较完备的生产链，开始小规模的投入市场。自从二十一世纪以来，我国风机研发制造领域开始有质的飞跃，各个行业都能够见到它的身影，在不同的行业中，风机也拥有不同的用途，例如，在工业，农业，纺织业都有离心风机的存在。不仅如此，对于风机的研究，还在进行。为了进一步提高离心式风机发展，国内外许多专家学者对其做了大量的研究与实验。浙江理工大学刘晓晨等人以机架作为离心式风机的主体承载连接部件，通过机架的共振频率数
16、据开展模态试验，从而验证有限元分析结果的正确性2。然而确定这种分析方法可行，是通过比较测试结果，发现机架的振动明显减小。机械研究学者林圣全等人结合数值模拟和实验测量的方法3、利用Creo三维建模软件对叶轮进行一个细致的建模, 然后进行网格划分，当然划分时是结合叶轮的实际结构的, 进行仿真分析是在最后阶段利用ANSYS软件进行仿真分析的, 并提出了优化措施4，优化后的通风机不但很好地克服了传统离心式通风机的缺点, 而且极大地提高了其工作时的稳定性和可靠性, 对于离心式通风机的优化和结构设计提供了理论和技术支持5-7。而在实际中风机叶片的优化改型及性能改善,除了结构还有就是噪音优化，西安交通大学刘晓良,祁大同等提出寻求蜗壳的最佳宽度是提高离心风机的气动性能并降低风机气
