球磨機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書參考版(其數(shù)據(jù)僅供參考)[1]

1、北科大 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書11.設(shè)計(jì)目的2.設(shè)計(jì)內(nèi)容（包括：題目、簡(jiǎn)圖、使用要求、已知條件、設(shè)計(jì)任務(wù)）二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算1.球磨機(jī)的基本參數(shù)2.總體方案確定3.選擇電動(dòng)機(jī)4.確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比5.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)三、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算及修改傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.第一次修改各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.驗(yàn)算工作轉(zhuǎn)速5.第二次修訂各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì)1.罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算3.支撐輥及其軸系（或改進(jìn)工作罐體軸系）的設(shè)計(jì)計(jì)算五、設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓六、設(shè)計(jì)開(kāi)啟門七、設(shè)計(jì)總結(jié)八、參考資

2、料一、設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)目的（參考手冊(cè)P1）1） 總結(jié)和綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的有關(guān)知識(shí)，分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題。2） 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程。3） 進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練，例如計(jì)算、繪制方案草圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料、查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等。4） 運(yùn)用繪圖軟件（Autodesk Inventor）進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖。設(shè)計(jì)內(nèi)容（參考手冊(cè)PP18-19）1） 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)供實(shí)驗(yàn)室使用的球磨機(jī)（如圖1所示）。(參考手冊(cè)P18-圖7-1) 1.電機(jī) 2.帶傳動(dòng) 3.齒輪傳動(dòng) 4.滾輪 5.球磨機(jī)筒體 6.軸承 a.電機(jī)、小

3、帶輪軸 b.大帶輪軸 c.大齒輪、筒體軸心2） 使用要求：球磨機(jī)研磨物料20kg；每天工作8小時(shí)；要求工作平穩(wěn)（允許有輕微沖擊）。3） 已知條件：周邊及粉碎效率90%；制造方式：?jiǎn)渭a(chǎn)。4） 應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作：a. 球磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)： 方案比較并確定最佳方案； 球磨機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算； 選擇電動(dòng)機(jī)； 確定各傳動(dòng)件的傳動(dòng)比；傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。b. 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)及計(jì)算： 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算第一次修改各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 開(kāi)式齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算；第二次修改各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)c. 球磨罐體設(shè)計(jì)及軸系設(shè)計(jì)： 罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算支撐輥及其軸系（或改進(jìn)工作罐體軸系）的設(shè)計(jì)計(jì)算。d

4、. 設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓。e. 計(jì)算機(jī)或手工繪制工作圖： 球磨機(jī)總體圖（附手冊(cè)P39-圖723）； 罐體部件圖（A2，表達(dá)出：罐體結(jié)構(gòu)；大齒圈連接結(jié)構(gòu)；開(kāi)啟門結(jié)構(gòu)）； 小齒輪軸系部件草圖（3#復(fù)印紙，還包括軸系3D、2D受力圖；彎矩圖；扭矩圖） 主要零件的零件工作圖（A3小帶輪；A3小齒輪；A4/A3小齒輪軸）。f. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（按目錄要求內(nèi)容：大小標(biāo)題、內(nèi)容過(guò)程及出處、結(jié)論、討論；一定有輔助說(shuō)明圖；表格。注意，公式、圖、表排好順序）。二、傳動(dòng)方案的總體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算球磨機(jī)的基本參數(shù)（參考手冊(cè)P19）計(jì)算內(nèi)容結(jié)果1）研磨介質(zhì)的合理載量G0式中：G1：研磨物料（kg），已知條件可知G1=20kg；G

5、0：研磨介質(zhì)（鋼球）的合理裝載量（kg）。 2）計(jì)算罐體體積V式中：V：罐體容積（m3）：研磨介質(zhì)（鋼球）的比重，取4800kg/m3：研磨介質(zhì)的填充系數(shù)，對(duì)于干式球磨機(jī)取0.3。3）計(jì)算罐體內(nèi)徑D式中：D：球磨機(jī)內(nèi)徑（m）；L：球磨罐長(zhǎng)度，L取1.2D（m）。4）計(jì)算電機(jī)有利工作轉(zhuǎn)速N2總體方案確定（參考手冊(cè)PP19-20, 參考教材PP425-426/PP428-431）從球磨機(jī)的基本參數(shù)計(jì)算可知，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為54.15r/min,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三種，由此可算出本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比i=18.098,在15到30的范圍之內(nèi)，初步擬訂以下四

6、種方案進(jìn)行選擇（都是2級(jí)傳動(dòng)）：表1 各種傳動(dòng)方案論證簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)開(kāi)式齒輪。該傳動(dòng)方案結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但傳動(dòng)效率低，價(jià)格昂貴。電動(dòng)機(jī)通過(guò)V帶傳動(dòng)裝置帶動(dòng)一對(duì)開(kāi)式齒輪。皮帶具有減震、平穩(wěn)、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是帶傳動(dòng)效率低，占地面積大。簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)簡(jiǎn)圖優(yōu)、缺點(diǎn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓柱減速器帶動(dòng)一對(duì)開(kāi)式齒輪。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)可靠，缺點(diǎn)是機(jī)械構(gòu)造較復(fù)雜、制造費(fèi)用高。電動(dòng)機(jī)通過(guò)圓錐齒輪減速器帶動(dòng)一對(duì)開(kāi)式齒輪。它和圖c的情況相似。結(jié)論：根據(jù)球磨機(jī)的工作要求并考慮經(jīng)濟(jì)條件，選用方案b比較合適，既可以降低制造維修費(fèi)用，又可以得到預(yù)期的效果。選擇電動(dòng)機(jī)（參考手

7、冊(cè)P5/P20, 參考教材PP427-428）計(jì)算內(nèi)容結(jié)果球磨機(jī)所需功率：式中：V：球磨機(jī)的有效容積，V=0.0992m3;D:球磨機(jī)的內(nèi)徑，D=0.472m；G：球磨機(jī)的裝載量，G=G1+G0=142.857+20=162.857kg=0.163t；K：電動(dòng)機(jī)的儲(chǔ)備系數(shù)，K取1.1；：粉碎效率，已知=90%?？?帶×齒輪×軸承=0.95×0.96×0.99=0.90288（見(jiàn)手冊(cè)P44） 由手冊(cè)PP151-152： 電動(dòng)機(jī)選用：Y100L-6-B3參考手冊(cè)P5、教材PP427-428，選擇電動(dòng)機(jī)=0.222*0.0992*0.472*54.15*(0.

8、163/0.0992)0.8*(1.1/0.9)表2 主要性能型號(hào)電機(jī)功率(kw)同步轉(zhuǎn)速(r/min)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）90L1.133100011.04表3 外型尺寸（mm）中心距H外廓尺寸L×(AC/2+AD)×HD安裝尺寸A×B軸伸尺寸D×E平鍵尺寸F×G900-0.5335×(175/2+155) ×190140×12524j6×508×20圖2 電動(dòng)機(jī)外型尺寸確定總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比（參考教材PP428-431）圖3 大齒圈與罐體連接結(jié)構(gòu)又有 采用第二種傳動(dòng)方案，即帶傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式

9、齒輪傳動(dòng)?？紤]到：罐體尺寸較大，大齒輪須做成齒圈和罐體連接，為留出足夠的裝配、連接空間，i齒輪可取大一些；齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比較帶傳動(dòng)大，則取 i齒輪=6那么就有：計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速（2）各軸功率（3） 各軸轉(zhuǎn)矩表4 各軸的動(dòng)力參數(shù) 電機(jī) 2.890.96I軸1.07350.2531.360.97II軸軸號(hào)傳動(dòng)比i效率h功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)1.1194011.281.0354.15180.3410.99三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)及傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（參見(jiàn)手冊(cè)PP8-9）、參考教材第11章）計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算與根據(jù)計(jì)算結(jié)

10、果（一）定V帶型號(hào)和帶輪直徑1.工況系數(shù)2.計(jì)算功率3.帶型4.小帶輪直徑5.大帶輪直徑(二)計(jì)算帶長(zhǎng)1初定帶長(zhǎng)2帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（三）中心距和包角1中心距2小帶輪包角（四）V帶根數(shù)1基本額定功率2功率增量3包角系數(shù)4帶修正系數(shù)5V帶根數(shù)（五）軸上載荷1帶速2V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量3初拉力4作用在軸上的力（六）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.小帶輪結(jié)構(gòu)及其尺寸2.大帶輪結(jié)構(gòu)及其尺寸由教材P262-表11-3 由Pc、n1由教材P267-圖11-5選取由圖11-5及表11-10，選取 d1故根據(jù)教材P268式11-16及場(chǎng)地條件，初定a0=600mm a調(diào)節(jié) 564.43+54-27表11-4表11-5表11-2表11-

11、7表11-1根據(jù)P271表11-9，手冊(cè)P9-圖2-1根據(jù)P271表11-9，手冊(cè)P9-圖2-1B=(z-1)×e+2×f =(2-1)×15+2×10=35mme=15±0.3 f=10+2-11=34° 2=38° bp=11.0mmhamin=2.75mm hfmin=8.7mmmin=6mm da1=d1+2ha=105.5mmda2=d2+2ha=320.5mmKa=1.1Pc=1.246kwA型取d1=100mm取d2=315mm選Ld=1800mma=564.43mm1=158.2°120°

12、P1=0.97kwP1=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、小帶輪輪轂結(jié)構(gòu)尺寸附上帶輪轂的小圖）第一次修改各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表5 第一次修改各軸的參數(shù) 電機(jī) 2.84(2.81)0.96I軸1.07330.99(334.52)30.75(30.43)6.11(6.18)0.97II軸軸號(hào)傳動(dòng)比i效率h功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)1.1194011.281.0354.15180.43(180.59)0.99開(kāi)式齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（參見(jiàn)手冊(cè)PP9-1

13、0，參考教材第12章） 計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（1）選擇齒輪材料（機(jī)械設(shè)計(jì)制圖（第三版）PP304-305） 小齒輪：建議選45#，調(diào)質(zhì)HB217286,取齒面平均硬度250，應(yīng)比大齒輪高 大齒輪：做成一個(gè)齒圈（見(jiàn)手冊(cè) P21-圖），直徑不能太小，建議選鑄鋼ZG310570，取齒面平均硬度HB185 (選45#，正火HB162217,取齒面平均硬度190)。 （2）確定許用應(yīng)力（ 機(jī)械設(shè)計(jì)制圖（第三版）PP304-305 ） 極限應(yīng)力（表12-11） ： =0.7HBS+2750.7x250+275=450 =0.6HBS+220=0.6x185+220=331 （=0.7HBS+2750.7x1

14、90+275=408） 由（表12-11） ，安全系數(shù)取SF=1.5 F1=450/1.5=300(MPa), F2=331/1.5=220.67(MPa)（=408/1.5=272(MPa) ）（3）確定齒數(shù) 罐體內(nèi)徑：D=472mm ; 罐壁厚度：=10mm ; 外徑D2=D+2×=492; 連接螺栓：M10 d2:估計(jì)630mm（見(jiàn)下圖及書圖1253、手冊(cè)參考圖） 由手冊(cè)圖：d2=600650 如取 630mm， i齒i總/i帶17.359/2.84（2.81）=6.11(6.18)， 對(duì)于開(kāi)式齒輪：Z1=1720，若取 Z1=23 則 Z2=Z1·i齒 23

15、5;6.11143（考慮到兩齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)） m=630/143=4.4,取m=5 所以i齒143/23=6.217（4）強(qiáng)度計(jì)算確定模數(shù)m（開(kāi)式齒輪應(yīng)計(jì)算模數(shù)m，再增大m以考慮磨損的影響） KA=1（表128）、KV=1.2、d0.8（表129），K1.03（圖1226）, YFS1=4.36、YFS2=3.98（表1210；手冊(cè)P364）， m=1.621.62x0.1=1.8， m取5(工程中m不能太小，給加工制造帶來(lái)不便且開(kāi)式也應(yīng)取大些,也可類比參考圖（5）確定幾何尺寸 d1=5x23=115,d2=5x143=715, da1= ,da2= df1= ,df2= （此為關(guān)心所在） 為了

16、解決在安裝時(shí)的誤差： b1=b2+（510）90, b2=d1·d=100×0.8=80 罐體長(zhǎng) L=1.2D=570mmF1=300MPaF2=221MPam=1.65取m=5第二次修改各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表6 第二次修改各軸的參數(shù) 電機(jī) 2.840.96I軸1.07330.9930.756.150.97II軸軸號(hào)傳動(dòng)比i效率h功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)1.1194011.281.0353.82181.600.99核算實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)比i帶=315/100=3.15 ; i齒輪=240/41=5.85;i總=i帶×i齒輪=1

17、8.44 i=(i總-i總)/i總=1.88% < 5%n2實(shí)=n電/i總=980/18.44=53.145r/min n2=|n2實(shí)-n2|/n2=|53.145-53.15|/53.15=0.0094% < 5%四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì)罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 制造方法： 鑄造 鋼板卷曲后焊接或鋼管（是單件生產(chǎn)，用此） 參見(jiàn)手冊(cè)P21圖73 結(jié)構(gòu)：罐體內(nèi)徑：D=472mm ; 罐壁厚度：=10mm ; 外徑D2=D+2×=492;箍的外徑：D3=D+2×(+)=532mm ; 箍寬度：b=30mm;罐體總長(zhǎng)：L2=L+10+10+20=566+40=606mm ; 4l

18、=606mm,l=151.5mm,2l=303mm。支撐輥的設(shè)計(jì)計(jì)算由,得：由,得：所以： 輥輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算取d高=20mm；d頭=25mm;d10=16.53mm軸承壽命：n輥=n×R1/R2=282.92r/min軸承選用6205，C=10.8kN,P=fP×Fr=1.2×1169.59=1394NLn=27394.8h13.7年或球磨機(jī)罐體軸系改進(jìn)設(shè)計(jì)：小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算 90302025253810555587.587.565.51 軸受力分析如上圖2 確定軸上作用力轉(zhuǎn)速n=311.11r/min;功率P1=1.075kw;轉(zhuǎn)距：T1=33.01 Nm;

19、齒輪圓周力 齒輪徑向力 Fr=Ft×=644×tan20°=234.4N帶輪徑向力 FQ=405.82N3.估算最小軸徑選45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，b=600MPa因有鍵槽，增大4%，d1=1.04×17.69=18.4mm4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承類型選擇：6207深溝球軸承，軸徑的確定：d1=35mm, d2=42mm, d3=60mm, d4=42mm, d5=35mm, d6=25mm,確定軸承型號(hào)：d=35mm, D=72mm, B=17mm, rsmin=1.1min, damin=42mm, Damax=65mm, C=19.8kN, C0=13.5k

20、N軸段長(zhǎng)度的確定：L1=17mm;L2=13mm;L3=5mm;L4=85mm;L5=66.5mm;L6=38mm計(jì)算支反力：xA=xB=Ft/2=322.05N-Fr×70+YB×140-FQ×200=0, YB=696.9N YA=Fr+FQ-YB=-56.68N軸的強(qiáng)度校核：危險(xiǎn)截面在B處，Md=26.29N·md10=16.85mm,考慮鍵槽，dmin1.04×16.85=17.52mm,可知此軸安全5選擇軸承計(jì)算壽命選6205，查表：C=10800N、fp=1.2、P=fp·RB=(919.2)算壽命：Lh=85142小時(shí)4

21、3年6選擇鍵并驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度 只算帶輪處的鍵強(qiáng)度（最細(xì)）鍵的確定安裝帶輪處，由L=40mm,L6=38mm,d6=25mm,選平鍵。B=8mm,h=7mm,L=30mm,t=,t1=安裝齒輪處，由d4=42mm,L4=85mm,選平鍵。B=12mm,h=8mm,L=7,t=,t1=鍵的校核齒輪鍵： =8.58MPa =50MPa=2.76MPa =125MPa帶輪鍵： =25.15MPa =50MPa=2.76MPa =125MPa五、聯(lián)接螺栓的校核用普通螺栓，一共6個(gè)，3對(duì)，M10分布于d0=550mm的圓周上F××10-3=T1, FQ0= =173.33= ,Ss=5,45號(hào)鋼的=360MPa=360/5=72MPa,d1=0.85d=8.5mm,= =3.