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1、课程程设计日程安排日程安排v1-21-2天天：设设计计计计算算事事先先预预备备好好计计算算器器、手手册册，教教材材等等技技术术资料；资料；v3-53-5天：绘制总装配图天：绘制总装配图A1(1:3)A1(1:3)；v6-76-7天：绘制轴零件图天：绘制轴零件图A3(1:1)A3(1:1)；v8-98-9天天：绘绘制制开开启启门门立立体体图图( (交交开开门门和和关关门门形形状状的的两两张张图图，放放在在一一张张A4A4纸纸上上。要要求求表表达达开开关关门门时时的的相相关关构构造造，如如把把手手、门门枢枢等等，关关门门时时门门如如何何关关严严；开开门门时时如如何何取取料料，可可配配有有一一定的文
2、字阐明。此立体图应与装配图中的开启门对应定的文字阐明。此立体图应与装配图中的开启门对应) )；v1010天：写设计阐明书；天：写设计阐明书；v11-1211-12天：争辩天：争辩. .消费线上的球磨机消费线上的球磨机现场运用的球磨机现场运用的球磨机实践消费中运用的球磨机实践消费中运用的球磨机实践消费中运用的球磨机实践消费中运用的球磨机实践消费中运用的球磨机实践消费中运用的球磨机实践消费中运用的球磨机球磨机三维实体模型球磨机三维实体模型小型球磨机小型球磨机：北科大实验室运用的球磨机北科大实验室运用的球磨机北科大实验室运用的球磨机北科大实验室运用的球磨机球磨机球磨机ball grinding mi
3、ll 球磨机是物料被破碎之后，再进展粉碎的关键设备。球磨机是工业消费中广泛运用的高细磨机械之一。球磨机广泛运用于水泥，硅酸盐制品，新型建筑资料、耐火资料、化肥、黑与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等消费行业，对各种矿石和其它可磨性物料进展干式或湿式粉磨。球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业。球磨机任务根本原理球磨机任务根本原理 当球磨机回转时，研磨体由于惯性离心力的作用贴附在磨机筒内壁的衬板面上，与筒体一同回转，并被带到一定的高度。在这样的高度在重力的作用下，以一定的速度，像抛射体一样落下，将筒体内的物料击碎。另外，在球磨机回转过程中，研磨体还产生滑动和滚动，因此研磨体
4、、衬板与物料之间发生研磨作用使物料磨细。 如下图的工业球磨机是由电动机原动机驱动齿轮减速器和开式齿轮传动传动系统带动内装研磨钢球的滚筒任务机构及带有操作安装、控制安装的进料部分、给料部分和出料部分组成。 设计的最终结果：设计的最终结果：v工程图工程图2 2张张+ +立体图立体图1 1张张 + + 设计阐明书设计阐明书一、一、设计义务书 知知条条件件、运运用用要要求求、设计内内容容包包括括：设计标题、简图、设计义务见阐明明书目目录 P18-23知知条条件件：周周边及及粉粉碎碎效效率率90%； 制造方式制造方式为单件消件消费； 球磨机研磨物料球磨机研磨物料20kg；运用要求：每天任运用要求：每天任
5、务8小小时； 要求任要求任务平平稳， 允允许有有细微冲微冲击。带带传传动动交流电机交流电机齿齿轮轮传传动动3.设计义务设计义务1确定总体方案2选择规范件3带传动设计计算4轴系设计5绘制总图(A1)6小齿轮轴零件图(A3)7编写设计阐明书二、二、传动安装的安装的总体体设计及初步及初步计算算1.1.球磨机的根本参数见球磨机的根本参数见 P19P191 1研磨介质的合理载量研磨介质的合理载量G0G0 G1=0.14G0 G1=0.14G0式中：式中： G1 G1：研磨物料：研磨物料kgkg，知条件可知，知条件可知G1=20kgG1=20kg； G0 G0：研磨介质钢球的合理装载量：研磨介质钢球的合理
6、装载量kgkg。 得到得到 G0=G1/0.14= G0=G1/0.14=2 2计算罐体体算罐体体积V V G0=V G0=V式中：式中： V V：罐体容：罐体容积m3m3 ：研磨介：研磨介质钢球的比重，球的比重，取取4800kg/m34800kg/m3 ：研磨介：研磨介质的填充系数，的填充系数，对于干式球磨机于干式球磨机取取0.30.3。 得到得到 V=G0/()= V=G0/()=3 3计算罐体内径计算罐体内径D D式中：式中： D D：球磨机内径：球磨机内径m m； L L：球磨罐长度，：球磨罐长度，L L取取1.2D1.2Dm m 。 得到得到4 4计算球磨机有利任算球磨机有利任务转速
7、速n2n2 得到得到 n2= n2= 球磨机筒体的回球磨机筒体的回转速度速度对于粉磨物料的作用影响很大。于粉磨物料的作用影响很大。当当转速到达一定速到达一定值时，最外，最外层研磨体与筒体一同回研磨体与筒体一同回转，而，而不分开筒壁，不分开筒壁，这时的的转速叫做磨机的速叫做磨机的临界界转速。速。 为了使磨了使磨机机进展正常的粉磨任展正常的粉磨任务，球磨机的，球磨机的转速必需小于速必需小于临界界转速，速，这一一转速也叫任速也叫任务转速。最有利的任速。最有利的任务转速速应该保保证球沿球沿抛物抛物线下落下落时的高度最大，从而使球在垂直方向的高度最大，从而使球在垂直方向获得最大得最大的的动能来粉碎物料。
8、任能来粉碎物料。任务转速可速可经过转速公式速公式计算求得。算求得。 磨机转速对粉磨任务的影响磨机转速对粉磨任务的影响 当当筒筒体体转速速过低低时图a a，筒筒体体不不能能将将研研磨磨体体带到到一一定定的的高高度度，冲冲击物物料料的的作作用用很很小小。反反之之，假假设筒筒体体的的转速速过大大图c c，转速速超超越越“临界界转速速时，研研磨磨体体在在其其惯性性离离心心力力的的作作用用下下贴附附在在筒筒体体上上，与与筒筒体体一一同同作作圆周周运运动，也也根根本本起起不不到到对物物料料的的冲冲击作作用用。只只需需当当筒筒体体的的转速速适适宜宜时以以“临界界转速速的的60%60%70%70%，研研磨磨体
9、体抛抛出出后后，才才干干获得得最最大大的的降降落落高高度度，对物物料料产生生较大大的的冲冲击效果，如效果，如图b b所示。所示。v有利任有利任务转速速研研讨热点点2.2.总体方案确定见总体方案确定见 P19P19从球磨机的根本参数计算可知，从球磨机的根本参数计算可知，nw=n2= nw=n2= ？rpm,rpm,电电动动机机的的转转速速普普通通有有3000rpm3000rpm、1500rpm1500rpm、1000rpm1000rpm、750rpm750rpm几种，从构造尺寸、价钱等思索选几种，从构造尺寸、价钱等思索选nd,nd,那么总传动比那么总传动比i=nd/nwi=nd/nw，可采用，可
10、采用2 2级传动。级传动。所所以以初初步步拟拟定定四四种种传传动动方方案案参参见见教教材材，从从任任务务条条件件、传传动动性性能能、传传动动比比、空空间间构构造造尺尺寸寸、分分量量、效效率率、功功率率及及本本钱钱等等方方面面讨讨论论，确确定定一一种种最最正正确确方案方案传动方案传动方案评价分析评价分析 四种传动方案以传动平稳、效率高等目的为评价目的，采用5级分制进展技术评价隐含经济要素，如制造简单、寿命长等，给出了各方案的评分及评价结果。表中加权系数之和为1，加权分为加权系数乘以评分，加权分之和除以评价目的的理想分值5分得到技术价值。评价表评价表根据技术评价分析结果，选择方案？根据技术评价分析
11、结果，选择方案？ 3.3.选择电动机机见 P5P5、 P427-428P427-428球磨机所需功率：球磨机所需功率：式中：式中： V V：球磨机的有效容：球磨机的有效容积，V=V= D: D:球磨机的内径，球磨机的内径，D=D= G G：球磨机的装：球磨机的装载量，量，G=G1+G0=G=G1+G0= K K：电动机的机的贮藏系数，藏系数，K K取取1.11.1； ：粉碎效率，知：粉碎效率，知=90%=90%。 v电动机机实践功率：践功率：Pd=Pw/aPd=Pw/a；va=a=带齿轮轴承承见 P44P44v所以所以,Pd=Pw/a,Pd=Pw/av电动机机选用：用：表表1 1 电动机主要性
12、能电动机主要性能 表表2 2 电动机外形尺寸电动机外形尺寸(mm) (mm) 电动机的外形尺寸型号型号功率功率/kw同步（满载）转速同步（满载）转速/r/min最大转矩最大转矩/Nm电机重量电机重量/kg1000（ ）中心高中心高（H）外外 廓廓 尺尺 寸寸 （L(AC/2）AD）安装尺寸安装尺寸 （AB）轴伸尺寸轴伸尺寸 （CE）平键尺寸平键尺寸 （FG）4.4.确定传动安装总传动比，分配各级传动比确定传动安装总传动比，分配各级传动比v由所选电动机的转速和任务机转速，可得总传动比：由所选电动机的转速和任务机转速，可得总传动比：v i= nd/nw i= nd/nw v式中式中 nd nd：电
13、动机的满载转速，：电动机的满载转速，r/minr/min； v nw nw：任务机的转速：任务机的转速nw =nw =？，？，r/minr/min。 4.4.确定传动安装总传动比，分配各级传动比确定传动安装总传动比，分配各级传动比v多多级传动中，中，总传动比比为各各级传动比的乘比的乘积：v式中式中 i1 i1、i2i2、i3i3、inin为各各级传动机构机构传动比。比。v 思思索索到到安安装装和和罐罐体体的的尺尺寸寸，大大齿轮需需做做成成齿圈圈和和罐体相罐体相连，因此，因此i i齿可取大一些，可取大一些，i i齿=5=5v 开开式式圆柱柱齿轮传动比比引引荐荐范范围为88见 P44P44v 对于
14、于普普通通齿轮传动, , 当当传动比比i i8 8可可采采用用单级传动； 当当i i8 8时, , 宜宜采采用用多多级传动, , 以以免免传动安安装装的的外外廓廓尺尺寸寸过大大。 直直齿圆柱柱齿轮的的传动比比普普通通取取i3, i3, 最最大大可可达达5 5； 斜斜齿圆柱柱齿轮的的传动比可大些比可大些, , 取取i5, i5, 最大可达最大可达8 8。 v 在在知知总传动比比要要求求时，如如何何合合理理选择和和分分配配各各级传动比，比，见教材第二十一章教材第二十一章简易机械易机械设计。v设设计计计计算算传传动动件件时时，需需求求知知道道各各轴轴的的功功率率、转转速速、转转矩矩，因因此此应应将将
15、任任务务机机上上的的功功率率、转转速速、转矩推算到各轴上。转矩推算到各轴上。v假假设设一一传传动动安安装装从从电电动动机机到到任任务务机机有有两两根根轴轴，依次为依次为 I I、IIII轴，那么：轴，那么：5.5.传动安装的运动和动力参数传动安装的运动和动力参数v1 1各轴转速各轴转速v v v 式式中中 ndnd：电电动动机机的的满满载载转转速速，r/minr/min；nInI、nIInII分分别别为为 I I、IIII轴轴的的转转速速，r/minr/min；I I 轴轴为为高高速速轴轴、IIII轴轴为为低低速轴。速轴。v2 2各轴功率各轴功率v v v v 式式中中: : PdPd电电动动
16、机机的的输输出出功功率率，kWkW；PIPI、PII PII 依依次次I I、IIII、轴输入功率，、轴输入功率，kWkW。 3 3 各各轴转矩矩 式中式中:Td :Td 电动机的机的输出出转矩，矩，NmNm； 轴号轴号传动比传动比i效率效率 功率功率(kW)转速转速(r/min)扭矩扭矩T(N.m)电机I轴II轴各轴的动力参数各轴的动力参数三、三、带传动设计1. 带传动设计要点 设计带传动时应留意检查带轮尺寸与传动安装外廓尺寸的相互关系，例如小带轮外圆半径能否大于电动机的中心高，大带轮外圆半径能否过大呵斥带轮与机器底座相关涉等。要留意带轮孔径尺寸与电动机轴或减速输入器轴尺寸能否相顺应。 带轮
17、直径确定后，应验算带传动的实践传动比，并以此修正各轴的运动、动力参数。带轮的构造方式主要由带轮的直径决议，见教材。v带传动设计时所所需需确确定定的的内内容容主主要要为通通常常选用用V V带传动：v确定确定计算功率算功率PcPc；v选择V V带型号；型号；v选取大取大带轮和小和小带轮的基准直径的基准直径d1d1和和d2d2；v验算算带速速v v；v确定中心距确定中心距a a和和带长LdLd；v验算包角算包角11；v计算算带的根数的根数z z；v计算算在在轴上上的的作作用用力力FQFQ。本本次次设计不不需需计算算FQ FQ 带传动的的设计计算算v计算功率算功率Pc=KAPPc=KAP注：注：P P
18、取取计算所得算所得v 由由知知条条件件和和运运用用要要求求，载荷荷平平稳、一一班班制制：教教材材P262-P262-表表11-311-3，KA =1.1 KA =1.1 那么那么 Pc=KAP= Pc=KAP=v确确定定V V带型型号号根根据据PcPc、n1n1由由教教材材P267-P267-图11-511-5选取取，留留意意：选Z Z会出会出问题：根数太多，在：根数太多，在Z Z、A A共同区域共同区域, ,可可选A A型型v确定确定带轮直径留意按直径留意按规范系列引荐运用范范系列引荐运用范围选取取v 由由图11-511-5及及表表11-1011-10，取取d1=112d1=112，那那么么
19、d2= d2= i i带d1=d1=？ , ,取取d2=315d2=315；v i i带实=315/112=2.81=315/112=2.81v验算算带速速525m/s V带型号确型号确实定定 根据小根据小根据小根据小带轮带轮的的的的转转速速速速n1n1n1n1和和和和计计算功率算功率算功率算功率PCPCPCPC来确定来确定来确定来确定V V V V带带的型号。的型号。的型号。的型号。图图中中中中还给还给出了小出了小出了小出了小带轮带轮的基准直径的基准直径的基准直径的基准直径d1d1d1d1的引荐运用范的引荐运用范的引荐运用范的引荐运用范围围。 小带轮转速n1(r/min) 计算功率Pc(kW
20、) Z区 A区Z与与A相相邻区区v确定确定带轮中心距中心距a a和和带长LdLdv初初取取a0=500a0=500：0.70.7d1+d2d1+d2a02a02d1+d2d1+d2及及场地地条条件件v计算算Ld0=2a0+3.14Ld0=2a0+3.14d1+d2d1+d2/2+/2+d2-d1d2-d12/2/4a04a0 v v查出出Ld=Ld=？v算出算出a aa0+(Ld-L0)/2=a0+(Ld-L0)/2=？v带的的调整范整范围：由：由a+0.030Lda+0.030Ldv验算包角算包角1111201120v计算算带的根数的根数vz=Pc/(P1+P1)KKL)=z=Pc/(P1+
21、P1)KKL)=？-0.015Ld-0.015Ld 带带的根数的根数的根数的根数? ?v计算作用在算作用在轴上的力上的力v FQ=2F0Zsin(1/2) FQ=2F0Zsin(1/2)v v FQ FQ的求解很关的求解很关键，为轴系的受力分析作系的受力分析作预备。v确定确定带轮构造尺寸构造尺寸见教材教材v张紧安装滑安装滑块张紧安装易于装配安装易于装配 张紧安装见张紧安装见-图图7-25：滑块张紧安装易于装配：滑块张紧安装易于装配 调整中心距整中心距调整中心距整中心距开式开式齿轮传动的的设计计算算 开式齿轮传动设计准那么：开式齿轮传动设计准那么： 按按弯弯曲曲疲疲劳劳强强度度进进展展设设计计，
22、再再将将计计算算确确定定的的模模数数增增大大的的方方法法，来来思思索磨损对轮齿强度减弱的影响。索磨损对轮齿强度减弱的影响。 1 1、选资料、选资料 开开式式齿齿轮轮传传动动，要要求求齿齿面面有有较较高高的的耐耐磨磨性性，由由表表12-1112-11选选择择齿齿轮轮资资料如下小齿轮资料要优于大齿轮：料如下小齿轮资料要优于大齿轮： 小齿轮：小齿轮：4545 调质调质 HB217286 HBS=250 HB217286 HBS=250 大齿轮：铸铁大齿轮：铸铁310-570310-570 正火正火 HB163-207 HBS=185 HB163-207 HBS=185 按表按表按表按表12-1212
23、-1212-1212-12查查取最小平安系数：取最小平安系数：取最小平安系数：取最小平安系数：代入数代入数代入数代入数值值：许许用弯曲用弯曲用弯曲用弯曲应应力：力：力：力：2 2、确定许用应力、确定许用应力3 3、确定齿数、确定齿数 取小齿轮的齿数为取小齿轮的齿数为z1 =20z1 =20对于开式对于开式齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使轮齿不致过小，故小齿轮不宜选用过多使轮齿不致过小，故小齿轮不宜选用过多的齿数，普通可取的齿数，普通可取z1 =1720z1 =1720，那么大齿，那么大齿轮的齿数为：轮的齿数为： 取整取整 z2 =127 z2 =127
24、相互啮合齿轮对磨损相互啮合齿轮对磨损均匀，传动平稳，普通均匀，传动平稳，普通z1z1和和z2z2互为质数互为质数 那么开式齿轮的实践传动比为：那么开式齿轮的实践传动比为：4 4、按轮齿弯曲强度设计模数、按轮齿弯曲强度设计模数式中：式中：载荷系数荷系数取：取：取：取：KA= KA= KA= KA= 表表表表12-812-812-812-8 KV = KV = KV = KV = K K K K= = = = 图图12-2612-2612-2612-26代入数代入数代入数代入数值值： K= K= K= K=应应力影响系数力影响系数力影响系数力影响系数 由于两个由于两个由于两个由于两个齿轮齿轮的的的
25、的齿齿数和数和数和数和资资料不同，料不同，料不同，料不同，为为使两使两使两使两齿轮齿轮的弯曲的弯曲的弯曲的弯曲强强度都能度都能度都能度都能满满足，需将足，需将足，需将足，需将YFS1/YFS1/YFS1/YFS1/ F1F1F1F1和和和和YFS2/YFS2/YFS2/YFS2/ F2F2F2F2中的中的中的中的较较大大大大值值代入式中。代入式中。代入式中。代入式中。 由表由表由表由表12-1012-1012-1012-10，z1=20, YFS1 =4.36z1=20, YFS1 =4.36z1=20, YFS1 =4.36z1=20, YFS1 =4.36 z2=127, YFS2 =3.
26、98 z2=127, YFS2 =3.98 z2=127, YFS2 =3.98 z2=127, YFS2 =3.98 计计算小算小算小算小齿轮齿轮的的的的转转矩矩矩矩T1T1T1T1vv传传送的功率送的功率送的功率送的功率P=P=P=P=？kWkWkWkWvv小小小小齿轮齿轮的的的的转转速速速速n1=n1=n1=n1=？rpmrpmrpmrpm 确定确定确定确定齿宽齿宽系数系数系数系数 由表由表由表由表12-912-912-912-9：取：取：取：取 d =d =d =d =？计计算模数算模数算模数算模数 思索磨思索磨损对轮齿强度减弱的影响，模数增大度减弱的影响，模数增大10%15%10%1
27、5%，那么：，那么： m =1.7 m =1.7(1+15%)=1.955(1+15%)=1.955mmmm 取取规范模数：范模数：m =2.0mm m =2.0mm ？表？表12-112-1 思索到思索到齿轮的构造和安装方便，大的构造和安装方便，大齿轮的分度的分度圆直径需取直径需取至至630650mm630650mm。 取取d2=630mm m=d2/z2=630/127=4.96d2=630mm m=d2/z2=630/127=4.96 取取规范模数：范模数：m =5.0mmm =5.0mm5 5、确定齿轮的主要参数及几何尺寸、确定齿轮的主要参数及几何尺寸小小小小齿轮齿轮的分度的分度的分度
28、的分度圆圆直径直径直径直径大大大大齿轮齿轮的分度的分度的分度的分度圆圆直径直径直径直径大大大大齿轮齿宽齿轮齿宽小小小小齿轮齿宽齿轮齿宽两两两两齿轮齿轮中心距中心距中心距中心距Again(Again(传动比发生改动传动比发生改动) )传动安装的运动和动力参数传动安装的运动和动力参数v1 1各轴转速各轴转速v v v 式式中中 ndnd：电电动动机机的的满满载载转转速速，r/minr/min；nInI、nIInII分分别别为为 I I、IIII轴的转速，轴的转速，r/minr/min；I I 轴为高速轴、轴为高速轴、IIII轴为低速轴。轴为低速轴。v2 2各轴功率各轴功率v v v v 式式中中:
29、 : PdPd电电动动机机的的输输出出功功率率，kWkW；PIPI、PII PII 依依次次I I、IIII、轴输入功率，、轴输入功率，kWkW。 3 3 各各轴转矩矩 式中式中:Td :Td 电动机的机的输出出转矩，矩，NmNm； 轴号轴号传动比传动比i效率效率 功率功率(kW)转速转速(r/min)扭矩扭矩T(N.m)电机I轴II轴各轴的动力参数各轴的动力参数四、球磨机罐体及四、球磨机罐体及轴系系设计 1. 1. 罐体的构造设计罐体的构造设计 铸造：罐体尺寸较大，普通可用铸造：罐体尺寸较大，普通可用ZG35ZG35铸造；铸造； 焊焊接接：钢钢板板卷卷曲曲后后焊焊接接。罐罐体体壁壁厚厚101
30、5mm1015mm，两两端焊接。单件消费端焊接。单件消费罐体构造设计罐体构造设计罐体构造设计罐罐体体部部件件图图2.2.支撑辊及其辊系设计滚轮和滚轮轴支撑辊及其辊系设计滚轮和滚轮轴滚轮轴部件滚轮轴部件混凝土搅拌机混凝土搅拌机G0： 研磨介质分量；G1： 研磨物料分量; Gg： 罐体分量;Gch：齿圈分量；Gk： 箍分量。TII： 旋转罐体的扭矩。1支撑辊的支撑角度直接影响到力矩平衡，在竖直方向：2摩擦力矩由公式1、2得到：其中：F为支撑总分量；F=G0+G1+Gg+Gch+Gk ；滚轮轴的设计计算构造设计滚轮轴的设计计算构造设计+强度设计强度设计 1固定心轴 计算强度设计轴径选择轴承 计算时可
31、大致估计定出支撑点的间隔 Nl2轴承的强度校核寿命计算 可按一天任务8小时，一年按250计算轴承的转速应为滚轮轴的转速： 3轴固定在滚轮支架上，固定方式可采用各种方式。如图构造是在轴上开槽，插入一固定板，该固定板用螺钉固定在支架上。3 .3 .小齿轮轴的设计计算小齿轮轴的设计计算 轴上安装齿轮和带轮。轴上安装齿轮和带轮。由分析可知，该轴是由分析可知，该轴是转轴，既受弯矩又受转轴，既受弯矩又受扭矩。在设计该轴时，扭矩。在设计该轴时，可在绘制草图的同时可在绘制草图的同时进展计算。进展计算。轴系设计应思索轴上的轴系设计应思索轴上的零件安装和固定，可零件安装和固定，可参考教材中的有关章参考教材中的有关章节；轴承座的构造要节；轴承座的构造要思索拆装方便。思索拆装方便。4 4设计开启门设计开启门 开启门可设计成各种构造方式，设计应思索装料、开启门可设计成各种构造方式，设计应思索装料、取料方便，开启灵敏可靠。取料方便，开启灵敏可靠。总体方案配置图五、参考资料五、参考资料六、设计总结及领会六、设计总结及领会v要求：v A1总装配图1张；35分v A3零件图1张；10分v 开启门立体图；10分v 阐明书1份。15分v v 争辩20分v 创新10分
