北京科技大學(xué)球磨機(jī)設(shè)計(jì)說明書

目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容二、傳動(dòng)裝置的整體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算球磨機(jī)的基本參數(shù)整體方案確立選擇電動(dòng)機(jī)確立傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比，分派各級(jí)傳動(dòng)比傳動(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)算及改正傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算第一次改正各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)開式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算驗(yàn)算工作轉(zhuǎn)速第二次訂正各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì)罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算支撐輥及其軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算五、設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓六、設(shè)計(jì)開啟門七、設(shè)計(jì)總結(jié)八、參照資料一、設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)目的1）總結(jié)和綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)知識(shí)，剖析和解決工程實(shí)質(zhì)問題。2）學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，認(rèn)識(shí)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)過程。3）進(jìn)行基本技術(shù)的訓(xùn)練，比如計(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)估量等。設(shè)計(jì)內(nèi)容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）。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.軸承電機(jī)、小帶輪軸I軸：大帶輪軸II軸：大齒輪、筒體軸心2）使用要求：球磨機(jī)研磨物料80kg；每日工作8小時(shí)；要求工作安穩(wěn)（同意有稍微沖擊）。3）已知條件：周邊及粉碎效率90%；制造方式：?jiǎn)渭a(chǎn)。4）應(yīng)達(dá)成的設(shè)計(jì)工作：球磨機(jī)整體方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)及計(jì)算球磨罐體設(shè)計(jì)及軸系設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓。計(jì)算機(jī)或手工繪制工作圖：球磨機(jī)整體圖小齒輪軸系零件草圖編寫設(shè)計(jì)說明書二、傳動(dòng)方案的整體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算球磨機(jī)的基本參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容結(jié)果1.1研磨介質(zhì)的式中：G1：研磨物料（kg），已知條件可01合理載量G知G=80kg；1.2計(jì)算罐體體G0：研磨介質(zhì)（鋼球）的合理裝載積V量（kg）。1.3計(jì)算罐體內(nèi)3式中：V：罐體容積（m）徑Dγ：研磨介質(zhì)（鋼球）的比重，γ1.4計(jì)算電機(jī)有取4800kg/m3利工作轉(zhuǎn)速nwφ：研磨介質(zhì)的填補(bǔ)系數(shù)，關(guān)于干式球磨機(jī)φ取0.3。式中：D：球磨機(jī)內(nèi)徑（m）；L：球磨罐長(zhǎng)度，L取1.2D（m）。整體方案確立從球磨機(jī)的基本參數(shù)計(jì)算可知，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為42.95r/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=23.28,

在15到

30的范圍以內(nèi)，初步擬定以下四種方案進(jìn)行選擇

（都是2級(jí)傳動(dòng)）：表1各樣傳動(dòng)方案論證簡(jiǎn)圖優(yōu)、弊端簡(jiǎn)圖優(yōu)、弊端電動(dòng)機(jī)經(jīng)過蝸輪蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)開式電動(dòng)機(jī)經(jīng)過V帶傳動(dòng)裝置帶動(dòng)一對(duì)齒輪。該傳動(dòng)方案結(jié)構(gòu)緊湊，占地面開式齒輪。皮帶擁有減震、安穩(wěn)、制積小，但傳動(dòng)效率低，價(jià)錢昂貴。造簡(jiǎn)單、價(jià)錢廉價(jià)等長(zhǎng)處，但弊端是帶傳動(dòng)效率低，占地面積大。簡(jiǎn)圖優(yōu)、弊端簡(jiǎn)圖優(yōu)、弊端電動(dòng)機(jī)經(jīng)過圓柱減速器帶動(dòng)一對(duì)開電動(dòng)機(jī)經(jīng)過圓錐齒輪減速器帶動(dòng)一式齒輪。長(zhǎng)處是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)靠譜，對(duì)開式齒輪。它和圖c的狀況相像。弊端是機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、制造花費(fèi)高。結(jié)論：依據(jù)球磨機(jī)的工作要求并考慮經(jīng)濟(jì)條件，采納方案b比較適合，既能夠降低制造維修花費(fèi)，又能夠獲得預(yù)期的成效。選擇電動(dòng)機(jī)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容結(jié)果3.1球磨機(jī)所需式中：V：球磨機(jī)的有效容積，V=0.397m3;選用電動(dòng)機(jī)：功率pwD:球磨機(jī)的內(nèi)徑，D=0.75m；Y132M2-6G：球磨機(jī)的裝載量，G=G1+G0=571.43+80=651.43kg=0.651tK：電動(dòng)機(jī)的貯備系數(shù)，K取1.1；η：粉碎效率，已知η=90%。ηa=η帶×η齒輪×η軸承=0.95×0.96×0.99=0.90288（見《手冊(cè)》P44）由《手冊(cè)》表8-5：電動(dòng)機(jī)采納：Y132M2-6表2主要性能型號(hào)電機(jī)功率同步(滿載）最大轉(zhuǎn)矩電機(jī)重量(kw)轉(zhuǎn)速(r/min)（N?m）（kg）Y132M2-65.51000（960）107.9284表

3

外型尺寸（

mm）中心高

外廓尺寸

安裝尺寸

軸伸尺寸

平鍵尺寸H

L×(AC/2）×AD

A×B

C×E

F×G132515×(270/2)

×210

216×178

89×80

10×33圖2電動(dòng)機(jī)外型尺寸確立總傳動(dòng)比，分派各級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果4.1總傳動(dòng)比采納b種傳動(dòng)方案，考慮到：（1）4.2分派傳動(dòng)比罐體尺寸較大，大齒輪需做成齒4.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)輪圈和罐體連結(jié)，為留出足夠的動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)裝置、連結(jié)空間，i齒輪可取大一些；算（2）齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比較帶傳動(dòng)A.各軸轉(zhuǎn)速：大，所以取i齒輪5，故：I軸轉(zhuǎn)速ni帶i/i齒輪=22.34/5=4.4681軸轉(zhuǎn)速n2B.各軸功率：軸功率p1軸功率p2C.各軸轉(zhuǎn)矩：軸轉(zhuǎn)矩T1軸轉(zhuǎn)矩T2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表4各軸的動(dòng)力參數(shù)軸傳動(dòng)比i效率?功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩號(hào)T(N.m)電5.6596056.2機(jī)4.4680.96I軸5.424214.8252.550.94II軸5.10142.961187.40.99三、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)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果由教材P262-表11-3K=1.1（一）定V帶型號(hào)和a由教材P73-圖11-7選用Pc=6.215kwA型帶輪直徑取d=140mm由圖11-7及表11-10，選用d1=140mm11.工況系數(shù)取d2=630mm選L=2500mm故i帶實(shí)d2/d1630/1404.5da=590mm2.計(jì)算功率12012P=1.65kw由式0.（7dd）a（2dd）可得中心距1P1=0.12kw3.帶型Kα=0.860004.小帶輪直徑a：即539≤a≤1540初取a=540mmKL=1.09表11-4取z=4根5.大帶輪直徑表11-5v7.034m/s表11-25m/s(二)驗(yàn)算帶速表11-7表11-1m=0.10kg/m(三)確立中心距和依據(jù)P78表11-8，表11-9確立帶輪型號(hào)為AF0=215.5N帶長(zhǎng)型FQ=1574.951.初定中心距和帶B=(z-1)×e+2×f=63mmN長(zhǎng)e=15±0.3f=9A型2.帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度φ=38°bp=11.0mmda1=145.5m3.包角hamin=2.75mmhfmin=8.7mmm3.1確立中心距δmin=6mmda2=635.5m3.2小帶輪包角da1=d1+2ha=145.5mmm(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)5．V帶根數(shù)(五)軸上載荷1．帶速2．V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)小帶輪結(jié)構(gòu)及其尺寸大帶輪結(jié)構(gòu)及其尺寸(七）張緊裝置

da2=d2+2ha=635.5mm重力張緊開式齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容主要結(jié)果3.1選擇齒輪資料由表12-11選擇齒輪資料以下：小齒輪：45，調(diào)質(zhì)3.2確立許用應(yīng)力小齒輪：45，調(diào)質(zhì)HB217～286,HBS=250HB217～3.3確立齒數(shù)大齒輪：鑄鐵，ZG310～570正火，HB163～286,HBS=2503.4強(qiáng)度計(jì)算確立207HBS=185大齒輪：鑄鐵模數(shù)m[σFlim1]=0.7HBS+275＝0.7x250+275=450ZG310～570，正火3.5小齒輪轉(zhuǎn)矩[σFlim2]=0.6HBS+220=0.6x185+220=3313.6計(jì)算齒輪模數(shù)由（表12-11），安全系數(shù)取SF=1.53.7確立齒輪的主所以，[σF1]=450/1.5=300MPa,要參數(shù)及幾何尺寸[σF2]=331/1.5=220.67MPa取小齒輪齒數(shù)1Z=20則大齒輪齒數(shù)21齒=20×5=100Z=Z×i考慮到螺栓扳手空間及互質(zhì)，取Z2=103所以，i齒實(shí)=Z2/Z1=5.15小齒輪m2kT1Ysa2YFa23Z2dF21式中：K=KAKVKβ由表12-8所以K=1.51由12-10：Z1=20Ysa1YFa134.3630.24Z2=103F1300T1=9550×P1/n1=9550×5.424/214.8考慮到磨損，將模數(shù)增大10%~15%，則m=2.98×（1+0.15）=3.43mm由表12-1，取m=4考慮到齒輪的結(jié)構(gòu)和安裝方便，大齒輪分度圓直徑取至900mm取d2=900mm，m=d2/d1=8.74取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=10mm小齒輪分度圓直徑d1=mZ1=200大齒輪分度圓直徑d2=mZ2=1030大齒輪齒寬b2=φd×d1=200小齒輪齒寬b1=b2+5=205兩齒輪的中心距a=（d1+d2）/2=615傳動(dòng)比發(fā)生改變i=3%，合理驗(yàn)算傳動(dòng)裝置和動(dòng)力參數(shù)

HB163～207HBS=185SFlim=1.5[σF1]=300MPa,[σF2]=220.67MPaZ1=20Z2=103i齒實(shí)=5.15KA=1KV=1.2Kβ＝1.05YFS1=4.36YFS2=3.98取m=4取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=615計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果4.1各軸轉(zhuǎn)速n1=nd/i帶=960/4.5=213.3n1=nd/i帶=213.34.2各軸功率n=n/i齒=213.3/5.15=41.42n=n/i齒=41.4221214.3各軸轉(zhuǎn)矩P1=Pdη帶=5.424kwP1=5.424kwP2=P1η帶η軸承=5.10kwP2=5.10kwT=Ti帶η帶T=242.8N·m1d1=56.2×4.5×0.96=242.8N·mT2=1175.9N·mT2=T1i齒η齒輪η軸=242.8×5.15×0.95×0.99=1175.9N·m改正各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表5改正各軸的參數(shù)軸傳動(dòng)比號(hào)i電機(jī)5.15I軸4.5II軸

扭矩功率轉(zhuǎn)速效率?T(N.m(kW)(r/min))0.960.941175.90.99四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì)罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.1罐體內(nèi)徑DD=750mmD=750mm1.2箍厚’’=20mm’=20mm1.3罐體壁厚=10mm=10mm1.4箍寬bb=20mmb=20mm1.5罐體外徑D22=D+2δ2=770mmD=770mmD1.6箍外徑D3D3=D+2（δ+δ’）D3=810mm1.7罐體總長(zhǎng)l2=810mmL=900mmL=900mm支撐輥的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果2.1豎直方向此中：G0=571.43×9.8=5626.2N2.2摩擦力矩F為支撐總重量：G1=80×9.8=784NFG0G1GgGchGk此中：f摩擦系數(shù)，f=0.15;G0：研磨介質(zhì)重量；G1：研磨物料重量;Gg：罐體重量;Gd：齒圈重量；Gk：箍重量。T2：旋轉(zhuǎn)罐體的扭矩。查表《手冊(cè)》8-1有7.8g/cm3取罐體壁厚10mm有：罐體外徑D外750210770mm則：則支撐輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果3.1固安心軸的選用輥輪軸為固安心軸，垂選6306型軸承3.2軸承的強(qiáng)度校核直平面內(nèi)受力均衡：（按一天工作8小時(shí)，軸徑設(shè)計(jì)為長(zhǎng)60mm，材一年工作250天）料為45號(hào)鋼，調(diào)制辦理查表得：b600MPaM72.6d4361b]0.12000.1[100.0154m15.4mm由教材P226表16-6有靜循環(huán)軸的許用曲折應(yīng)力：[1b]200MPa考慮到安裝結(jié)構(gòu)的問題，取d30mm查《手冊(cè)》12-4，采納6306型號(hào)，資料Cr，雙五．

支點(diǎn)單向固定，C=27kN，3小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果小齒輪軸受力剖析見上圖軸上作使勁選45號(hào)鋼，調(diào)制辦理，強(qiáng)度轉(zhuǎn)速極限b600MPa轉(zhuǎn)矩由表16-5有A=135~120，最齒輪切向力小軸徑段有彎矩和扭矩的作齒輪徑向力用，取較大值既120.帶輪徑向力考慮到鍵的削弱，軸徑增大最小軸徑5%軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)d035.24（10.05）A.軸承的型號(hào)選∴36.9937選6308（《教材》上冊(cè)表擇2-22）B.詳細(xì)參數(shù)d=40mmC.軸徑確實(shí)定D=90mmB=23mmD.軸段長(zhǎng)度確實(shí)對(duì)A點(diǎn)取矩有∑M=0定有FBZ2373.9NE.計(jì)算支反力由力均衡有：F.軸的強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面驗(yàn)算，由剪力彎矩

選6308d=40mmD=90mmB=23mm安全選平鍵b=12mm，h=8mm，L=56mm選平鍵：b=12mmh=8mmL=180mm知足強(qiáng)度要求4.軸的壽命計(jì)算圖（A3復(fù)印圖紙上）能夠看5.選擇鍵并驗(yàn)算鍵出，危險(xiǎn)截面在c點(diǎn)（合成的強(qiáng)度：彎矩最大），D點(diǎn)（軸徑最A(yù).選擇鍵?。.鍵的校核對(duì)C點(diǎn)：Mc3244.9103d31b]0.1550.1[安全35.45mm對(duì)D點(diǎn)：Md3188.1103d31b]0.1550.1[32.46mm安全查表16-6有：考慮到鍵槽，加大5%，仍足夠安全因選擇6308號(hào)軸承，故C=29.5kN安裝帶輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mm，h=8mmL=56mm安裝齒輪處：選平鍵，其尺寸參數(shù)為b=12mm，h=8mmL=180mm帶輪鍵：h4mm此中k2齒輪鍵：知足強(qiáng)度要求五、聯(lián)接螺栓的校核計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.設(shè)計(jì)螺栓因機(jī)器有較重的罐體做旋轉(zhuǎn)動(dòng)功，所以用鉸6個(gè)M8鉸制孔螺栓（1）滾輪支架上：制孔螺栓連結(jié)，一共6個(gè)，3對(duì)，M8散布于散布于d0=8500mm的（2）滾椅上的螺d0=8500mm的圓周上圓周上栓F=Gtanθ/（4×4）=（2×242.8×1000）/16F=906.3N=906.3N采納螺栓M8×80查表可知σs=185~235MPa，F(xiàn)=2868.1Nbσ=370~500MPa查表9-6得[τ]=σs/SS=80MPa[σPσs/SP=320MPa]=ds≥F/[σP]δ=0.57mm（取δ=5mm）考慮到一上最小直徑采納螺栓M8×80（桌子厚度取50mm）F=2T2/d=2868.1N采納鉸制孔ds≥F/[σP]δ=0.89mm（取δ=10mm）考慮到以上最小直徑，采納螺栓M10×100（板厚為15mm，10mm）六、設(shè)計(jì)開啟門該開啟門在表面焊接一塊長(zhǎng)條形鋼板，右端由螺栓固定在罐體上，可旋轉(zhuǎn)控制門的開閉。左端為一個(gè)小的條狀鋼塊，可繞固定螺栓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)使開啟門關(guān)閉。該門設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，開啟方便，適用性強(qiáng)。七、設(shè)計(jì)總結(jié)及領(lǐng)會(huì)小學(xué)期的機(jī)械設(shè)計(jì)制圖，短