250L干粉砂石立式搅拌装置虚拟设计(完整版)

1、目录摘要1abstract.2第1章 绪论31.1立式搅拌装置虚拟设计简介31.2立式搅拌机的分类4 1.3设计条件及内容41.4设计的基本研究思路4第2章 搅拌器安装方案确定及选用和校核52.1搅拌装置安装方案确定5 2.2搅拌器的分类72.3搅拌器的选型82.3.1搅拌器的流型82.3.2常用搅拌器特性92.3.3搅拌器的选型.112.4浆叶尺寸的确定及校核.122.4.1搅拌容器的确定122.4.2浆叶尺寸的确定122.4.3浆叶强度的校核12第3章 电动机及减速机的选型143.1搅拌功率的确定143.2电动机的及减速器的选型173.2.1电动机选型173.2.2釜用立式减速器选型19第

2、4章 轴及部分轴上零件的设计204.1联轴器204.1.1联轴器的选择214.1.2计算联轴器的计算转矩224.1.3确定联轴器的型号224.2轴的设计234.2.1传动轴的设计244.2.2搅拌轴设计284.3平键的选择的校核32第5章 搅拌机的虚拟装配32第6章小结37谢辞38参考文献39附录.40 附录a外文翻译40 附录b毕 业 设 计 任 务 书54 附录c华北水利水电大学本科生毕业设计开题报告59摘要搅拌机，是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。 搅拌机分为好多种，有强制式搅拌机、单卧轴搅拌机、双卧轴搅拌机等等。如干粉砂石搅

3、拌通常选用单轴立式搅拌机，而商品混凝土搅拌站用的搅拌机一般为双卧轴搅拌机。机械系统的虚拟样机仿真是以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，加上成熟的三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术，以及广泛应用网络技术、计算机技术、信息技术、集成技术等，将分散的机械系统设计开发和分析过程集成在一起,实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。虚拟设计pro/e采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等。本次设计是基于proe5.0 的虚拟设计，设计题目

4、为250l干粉砂石立式搅拌装置，在虚拟建模之前要准备好一些零件的几何参数：搅拌容器尺寸选用，搅拌器选型，搅拌器尺寸设计及强度校核，电动机 减速机选用，传动轴和搅拌轴的尺寸设计及强度校核。本次的虚拟设计搅拌机的每个装配零件都要虚拟设计出来。当零件模型全部设计出来后，就要进行虚拟装配，虚拟装配时注意零件中心线对齐、插入等操作。关键词：搅拌机 虚拟样机 pro/e虚拟设计 虚拟装配abstractthe mixer is a blade with a shaft rotating in a cylinder or tank, a variety of raw materials mixed with

5、 stirring, into a mixture or a suitable consistency machine. mixer into a good variety, have forced mixer, a single horizontal shaft mixer, twin-shaft mixer and so on. dry sand mix is usually used as single-axis vertical mixer, concrete mixing station while the mixer is generally used twin shaft mix

6、er.mechanical system virtual prototype simulation based on mechanical system kinematics, dynamics and control theory as the core, coupled with sophisticated three-dimensional computer graphics and graphics-based user interface technology and extensive application of network technology, computer tech

7、nology, information technology, integrated technology, will be distributed mechanical systems design, development and analysis process integrated, real-time parallel simulated the entire process of product development and its impact on product design, predict product performance, product manufacturi

8、ng costs, product manufacturability, product maintainability and disassembly, so as to improve the design of a success rate.virtual design pro / e uses a modular approach, you can separately sketching, parts production, assembly design, sheet metal design, processing and so on. the design is based o

9、n proe5.0 virtual design, the design entitled 250l powder sand vertical mixing device, to be ready before the virtual modeling some parts of the geometric parameters: mixing the selection of the size of the container, stirrer selection, blender size design and strength check, motor reducer selection

10、, drive shaft and agitator shaft size design and strength check. the design of the mixer each virtual assembly parts designed to be virtual. when the part model is designed, it is necessary to carry out the virtual assembly, pay attention to the part centerline alignment, insert virtual assembly ope

11、ration.keywords: mixer virtual prototype pro / e virtual design virtual assembly第1章绪论1.1立式搅拌装置虚拟设计简介 立式搅拌机主要由电动机、减速器、联轴器、齿轮箱、主动与从动搅拌轴、简体、底座、机架等部分组成。立式搅拌机传动路线是电动机的动力经减速器、联轴器和传动齿轮副，带动主动、从动搅拌轴做相反方向旋转运动。主动与从动搅拌轴上分层交叉配置搅拌杆和叶轮，工作过程中，按一定配比配置的粉煤（或其他物料）、水和粘结剂的混合物料，经卧式搅拌机搅拌均匀后加入立式搅拌机。物料加入的高度由料位计测定、主动、从动轴上的搅拌杆

12、和叶轮分别对物料进行搅拌混捏作业，混捏后的物料经排料斗排出，可实现连续混捏作业；搅拌机是利用螺杆的快速旋转将原料从桶体底部由中心提升至顶端，再以伞状飞抛散落，回至底部，这样原料在桶内上下翻滚搅拌，短时间内即可将原料均匀的混合完毕。立式搅拌机的优点：搅拌机系列机器占地小，耗能低，操控方便，省时省力，混合效果快捷均匀，采用螺旋搅拌上料，投料方便，工人直接站于地面投料（也可以利用风机从切粒机把塑胶颗粒直接送入桶内），此机具有自动拌料计时，过载保护。机器分类为加热干燥型及非加热型，桶体材料分为不锈钢型及铁板型，可从0.5-15吨等容量机型供客户选用，客户也可按自身需求选择加热或不加热型机器。本次设计为

13、虚拟建模设计，虚拟设计从产品装配设计的角度出发，利用虚拟技术和计算机仿真技术，建立一个虚拟环境。利用它可优化产品设计、避免或减少物理模型制作、缩短开发周期、减少开发风险、降低成本，提高装配人员的培训速度、提高装配质量和效率，解决难以用物理模型解决的技术问题，从而提高产品设计的一次成功率 。本次设计是基于proe5.0的虚拟设计，通过虚拟建模仿真来了解立式搅拌机的工作原理，及学习和熟悉proe5.0软件的操作。 1.2立式搅拌机的分类立式混合机有多种形式，如单螺旋锥形混合机，双螺旋锥形混合机，直筒混合机，以及简易的电机加搅拌浆形式。立式搅拌机根据螺杆数目的不同可分为单立式搅拌机、双立式搅拌机、三

14、立式搅拌机。1.3设计条件及内容已知的设计条件搅拌槽直径为800mm，搅拌介质为干粉砂石，搅拌槽体积0.4m。根据以上资料，需要进行250l干粉砂石立式搅拌机设备各组成部分的pro/e建模同时生成工程图以及搅拌槽设备功率计算及关键零件的选择计算，最后还需利用pro/e进行搅拌机的虚拟装配。1.4设计的基本研究思路 随着现代cad技术的发展和现代生产制造技术的提高，传统的设计方法已经无法满足先进的生产制造的需求。本文在有关立式搅拌机技术及其他相关技术的研究基础上，采用虚拟建模技术进行研究。其思路如下：（1） 利用proe对立式搅拌机各零件进行虚拟设计；（2） 在proe平台上将搅拌装置的零部件进

15、行虚拟装配设计；（3） 利用proe运动仿真模块对搅拌装置进行运动仿真分析和干涉分析。 第2章 搅拌器安装方案确定及选用和校核2.1搅拌装置安装方案确定搅拌轴通常自搅拌釜顶部中心垂直插入釜内，有时也可采用侧面插入、底部伸入或侧面伸入方式，应根据不同的搅拌要求选择不同的安装方式。搅拌机和搅拌容器的典型组合形式如表2-1所示。表2-1搅拌机和搅拌容器的典型组合形式序号搅拌机搅拌容器特点1中心顶插式立式圆筒形这种形式应用最广泛；安装、操作和检修方便；可用于压力容器或常压容器；但这种形式的搅拌轴较长2偏心顶插式立式圆筒形这种形式应用较少，釜内无挡板时漩涡小3顶插式卧式圆筒形可插入多个搅拌机4顶插式矩形

16、或方釜在无压力的混凝土槽中有应用，如水处理槽、土槽等，这种形式可插入多个搅拌机5底插式立式圆筒形搅拌轴比较短，若与顶插式配合，可实现双速搅拌，但这种形式密封比较困难，更换是应有应急密封，这种形式应用较少6斜插式立式圆筒形常用于3kw以下的快装式的可拆搅拌操作7侧插式立式圆筒或矩形在大型储油罐中有广泛应用，可插入多个搅拌机，但侧插式搅拌机密封困难，更换密封时须有应急密封8侧插式卧式圆筒形这种形式比较少见搅拌设备按安装形式可分为：（1） 立式容器中心搅拌将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动或齿轮传动，用普通点电机直接连接或与减速机直接连接。从功率方面看，可从0.1kw到数

17、百kw。但在实际应用中，常用的功率为0.2-2kw。（2）偏心式搅拌搅拌装置在立式容器上偏心安装，能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区”，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。搅拌中心偏离容器中心，会使液流在各点所处压力不同，因而使液层间相对运动加强，增强液层间的湍动，使搅拌效果得到显著提高。但偏心搅拌容易引起震动，一般用于小型设备上比较合适。（3）倾斜式搅拌 为了防止涡流的产生，对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备，可将搅拌器用夹板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘，搅拌轴斜插入桶内。此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单，操作容易，应用范围广。用于药品等稀释、溶解、分解、调和及ph值的调整等

18、。（4）底搅拌底搅拌设备的优点是，搅拌轴短、细、无中间轴承，可用机械密封，易维护、检修，寿命长。底搅拌轴的稳定性好，既节省材料又节省加工费，而且降低了安装要求。但其突出的问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积，时间一长，变成小团物料，混入产品中影响产品质量。（5）旁入式搅拌 旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上，所以轴封结构是最费脑筋的。在小型设备中，可以抽取设备内的物料，卸下搅拌装置更换轴封部分，所以搅拌装置的结构要尽量简单。旁入式搅拌一般用于防止原油贮存罐泥浆大的堆积，用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌，用于各种液体的混合和防止沉降等。特别是大型贮槽中投入少量的功率便可

19、以得到适当的搅拌效果，因而被广泛采用。在此选用应用最广泛及安装、操作、检修方便的中心顶插式的安装方式。这种安装方式是将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动或齿轮传动，用普通点电机直接连接或与减速机直接连接。从功率方面看，可从0.1kw到数百kw。但在实际应用中，常用的功率为0.2-2kw，以上叙述同样与设计初始条件要求吻合。2.2搅拌器的分类 搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮等，它是机械搅拌设备的关键部件。搅拌器的分类方法很多，主要有以下几种：1按搅拌桨叶结构 分为平叶、斜（折）叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器。桨式、涡轮式搅拌器都有平叶和斜叶结构；推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺

20、旋面叶结构。根据安装要求又可分为整体式和剖分式结构，对于大型搅拌器，往往做成剖分式，便于把搅拌器直接固定在搅拌轴上而不用拆除联轴器等其他部件（如表2-2）。表2-2搅拌器按浆叶结构分类叶型平叶斜（折）叶弯叶螺旋面叶搅拌器平桨、直叶开启涡轮、直叶圆盘涡轮、锚式、框式斜叶桨式、斜叶开启涡轮、斜叶圆盘涡轮弯叶开启涡轮、弯叶圆盘涡轮、三叶后掠式推进式、螺杆式、螺带式2按搅拌器的用途 分为低粘流体用搅拌器、高黏流体用搅拌器。用于低粘流体的搅拌器有：推进式、桨式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式等。用于高黏流体的搅拌器有:锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式等（如表2-3）。表

21、2-3搅拌器按用途分类黏度低粘度流体高粘度流体搅拌器推进式、桨式、长薄叶螺旋桨式、开启涡轮式（平叶、斜叶、弯叶）、圆盘涡轮式（平叶、斜叶、弯叶）、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、mig和改进mig等锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋桨式、螺带式（单螺带、双螺带），螺杆式、螺带式3按流体流动形式 分为轴向流搅拌器和径向流搅拌器。有些搅拌器在运转时，流体既产生轴向流又产生径向流的称为混合流型搅拌器。推进式搅拌器是轴流型的代表，平直叶圆盘涡轮搅拌器是径流型的代表，而斜叶涡轮搅拌器是混合流型的代表。2.3搅拌器的选型2.3.1搅拌器的流型搅拌器的流型与搅拌效果、搅拌功率的关系十分密切，搅拌器的改进和新型搅

22、拌器的开发往往从流型着手，搅拌釜内的流型主要取决于搅拌方式、搅拌器、容器形状、挡板等几何特征，以及流体性质、转速等因素，对于工业应用最多的立式圆筒搅拌机顶插式中心安装，搅拌将产生三种基本流型：1径流型 流体的流动方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分成两股流体分别向上、下流动，再回到叶端，不穿过叶片形成上、下两个循环流动，见图2-1（a）。2轴向流 流体的流动方向垂直于搅拌轴，流体由浆叶推动，使流体向下流动，再回到叶端、不穿过叶片形成上、下两个循环流动，见图2-1（b）3切向流 无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时，液面会形成漩涡，如图2-1（c）所示，此时流体从浆叶周围周向卷吸

23、至浆叶区的流量很小，混合效果很差。以上三种流型通常可能同时存在，其中轴向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑制，采用挡板可以削弱切向流，增加轴向流和径向流作用。图2-1搅拌器的流型搅拌器从电动机获得的机械能推动物料运动。搅拌器对流体产生两种作用，即剪切作用和循环作用。剪切作用于液-液搅拌体系中液滴的细化、固-液搅拌体系中固体粒子的破碎以及气-液搅拌体系中气泡的细微化相关；循环作用则与混合时间、传热、固体的悬浮等相关。2.3.2常用搅拌器特性（1）平直叶浆式搅拌器 此类型为最基本的一种桨型，低速时为水平环流型，层流区操作；高速时为径流型。有挡板时，功率准数值np明显上升，为上下循环流，湍

24、流加强，适用于低粘度液的混合、分散、固体悬浮、传热、液相反应等过程。2000cp, n=1100rpm, v=150m/s。常用规格dj /d=0.350.8，b/ dj =0.100.25。当dj /d=0.9以上时可设置多层桨叶，适用于高粘度液搅拌；降低桨叶离底部高度可作刮板用，防止重组份沉附底部，有用于悬浮、结晶与萃取等过程（2）斜叶桨式搅拌器 斜叶桨式搅拌器此搅拌器桨叶可成24、45或60倾角，有轴向分流、径向分流，流型比平直叶桨式复杂，排出能量比平直桨高，综合效果更好，适用过程相同，因此应用频率比平直叶桨式高，运行条件同平直叶桨式。（3）折叶浆式搅拌器 本类搅拌器是斜叶桨式的衍生形式

25、，都是强化了叶末端的液流状态，湍流加强，剪切作用明显提高，对两相物性相差大的混和、分散、悬浮、传热都有增效作用，但由于桨型复杂，制造成本高，局限了一部份应用。运行条件同斜叶桨(4)六叶开启涡轮式搅拌器 本类搅拌器流型为径向流，在有挡板时可自桨叶为界形成上下两个循环流，具有高剪切力和较大的循环能力，其中直叶开启涡轮式剪切力最大，弯叶开启涡轮式剪切力最小，斜叶开启涡轮居中。所以直叶开启涡轮更适合于分散操作过程。弯叶排出性能好，桨叶不易磨损，更适合于固体悬浮。对于固体溶解也很适合的。其它搅拌操作过程，它们都能应用上，所以涡轮式搅拌器是操作过程适用范围最广的搅拌器，适用粘度范围5104，2000kg/

26、m3，常用运转速度n=10300rpm，=410m/s，最高转速可达600rpm，常用尺寸：dj/d=0.20.5，b/ dj=0.2（宽形），b/dj=0.125（窄形）(5)六斜叶开启涡轮式搅拌器 本类搅拌器与直叶开启涡轮式比较，除有径向流外还有轴向分流，剪切性能介于直叶与弯叶之间，所以它具有较优的综合性能，分散、固体、悬浮、固体溶解都较适应合，其它过程也都能应用。运作条件同六直叶开启涡办。(6)四叶开启涡轮式搅拌器 本类搅拌器技术性能同六叶开启涡轮式对应搅拌器，相同运作条件下消耗功率、搅拌能力都次于六叶搅拌。在相对粘度高，运转速度大的条件下比六叶更优，搅拌器重量轻，所以应用也很广泛。(7

27、)三叶开启涡轮式搅拌器 本系列搅拌器较之六叶、四叶开启涡轮式对应搅拌器，有相同规律，而且相对直径大，转速低的情况也可视作浆式搅拌器处理，所以应用也很广泛。稳定器可按要求制成稳定环或稳定片两种，若采用稳定片，将原型号中末位的w改为u。常用条件50000cp， n=10300rpm， v=1410m/s。(8)常用圆盘涡轮式搅拌器 本类搅拌器较之开启涡轮式搅拌器，基本流型相同，同样具有高剪切能力和较大的循环能力，区别在于中位多一圆盘，下面可以存一些气体，使气体分散更平稳，所以在气体分散吸收过程中，它是很合适的。斜叶具有一倾角，有轴向分流；弯叶具有后角，排出性能好，动力消耗低；螺距叶既有倾角又有后角

28、，流型和性能各有部份差异。常用介质粘度5104cp，常用运转速度n=10300rpm，最高转速可达600rpm，常用尺寸dj：l：b=20：5：4，dj/d=0.20.5，斜叶倾角45，60，后弯角=45(9)异形叶圆盘涡轮式搅拌器本搅拌器具有圆盘涡轮搅拌器的通性，它的叶片纵截面变成了圆弧形，强化了剪切作用，影响了上下的混合能力，弧叶有利于上下的混合，箭叶下面存一些气体，作用更有效。操作条件同通用圆盘涡轮式搅拌器。(10)齿形圆盘涡轮式搅拌器 圆盘外缘呈锯齿形，高速旋转下剪切性能很高，循环能力相对弱，分散、粉碎、剥离作用强烈，两相物性差异大的分散混合很适用，如涂料的分散过程。平齿形为一层水平的

29、锯齿，翻齿形和贴齿形为上下两向立式锯齿，前者为齿和圆盘一体冲成上下翻出，齿粗疏，后者为两边锯齿条焊于圆盘外缘，齿细密。(11)旋桨式搅拌器 旋桨式搅拌器的浆叶前部浆面与运动方面的倾角是连续变化的，桨叶后部分像斜叶浆面一样有一个固定倾角，所以它综合了推进式浆和斜叶涡轮式将的特性，是一种应用广泛的搅拌器，它类似推进式属轴流形，循环能力大，动力消耗小，又像斜叶涡轮浆剪切性能得到了提高，因此它的适用范围比较大。低粘度液体混合、分散、溶解，固体悬浮、结晶、传热、液相反应等过程都适用，在一些气体吸收过程也得到了应用。(12)三叶推进式三叶推进式是最典型的轴流型搅拌器，高排液量，低剪切性能；采用挡板或导流筒

30、则轴向循环更强。排出性能明显提高，因为它循环能力强，动力消耗低，在低粘度，大容量均相、混合过程中应用最能体现它的优势，在低粘度的液体传热、反应、固液比小时的悬浮、溶解等过程中应用广泛。可调推进式的桨叶可转动15，调整倾角，在试验性的工艺过程中作用很大。可拆推进式的桨连轮毂分成三辨，组装方便，用在需要拆成小件的场合。常用介质2000cp， 常用运转速度n=100500rpm，v=315m/s，最高转速可达1750rpm，常用规格s/dj=1或2，dj/d=0.20.5，表面要求抛光处理的必须选用焊接型。(13)四叶推进式搅拌器 本类搅拌器的性能、作用基本与三叶推进式相同，在相同的运作条件下可输入

31、更大些的搅拌功率，在实际中也常得到应用。(14)斜叶桨式搅拌器 三窄叶旋桨式搅拌器也是常用的旋桨式搅拌器，性能、应用都相似，相对于宽叶旋桨式，它的排出流量小些，输入功率小些，常用介质粘度104cp，常用转速n=60500rpm，常用尺寸dj /d=0.20.5，b/dj=0.2，常用左旋，可制成右旋。(15) 框式搅拌器 此类搅拌器为慢速型搅拌器，适用于中高粘度液体的混和、传热或反应等过程。常在层流状态操作，产生水平环向流，如为折叶或角钢型叶，可增加浆叶附近的涡流。可根据需要在浆上增加立叶和横梁，以增大搅拌范围。适用介质粘度范围0.9，取0.9；滚动轴承传动效率为=0.99-0.995，取0.

32、99；弹性联轴器传动效率为=0.99-0.995，取0.99；带传动效率为=0.95-0.96，取0.95。3电动机的选型当搅拌器由静止启动时，浆叶除要克服自身的惯性，还要克服浆叶所推动液体的惯性以及液体的摩擦力。这时浆叶与液体的相对转速最大，浆叶受液体阻力的作用面积最大，因而所需的功率值必然增大，故存在过载现象。选取电动机时应考虑此因素。一般异步电动机的同步转速按电动机的级数而分成几档，如3000、1500、1000、750及600rpm等，其中1500rpm的电动机价格较低，供应也较普遍，故应用的最广泛。电机选用y112m-4三相异步电动机，额定功率为4 kw，满载转速1440r/min，

33、同步转速1500r/min,最大转速/额定转速=2.2。3.2.2釜用立式减速器选型在众多减速机品种中，搅拌设备应用最多的是立式结构，其结构和技术性能也与普通减速机有所区别。这时因为搅拌设备用减速机必须能够使用于各种化学工业环境的工艺要求，同时能够承担各种不同搅拌操作过程产生的工作负载和稳定支承问题，而且体积上要求尽可能小的占用高度空间。立式减速机的选用原则：（1） 应优先选用标准减速机以及专业生产的产品；（2） 应考虑减速机在震动和载荷变化情况下工作的平稳性，并连续工作；一般选择传动效率高的齿轮或行星摆线针轮减速机；（3） 出轴旋转方向要求正反向传动的，不宜选用蜗轮蜗杆减速机；（4） 对于易

34、燃、易爆的工作环境，一般不采用带传动减速，否则必须有防静电措施； （5）减速机的额定功率应大于或等于正常运行中减速机输出轴的传动效率，同时还必须满足搅拌设备开车时启动轴功率增大的要求；（6）搅拌轴向力原则上不应由减速机轴承承受，若必须由减速机承受时，需经验算核定；（7）输入轴转速应与电动机转速相匹配，输出轴转速应与要求的搅拌转速一致，当不一致时，可在满足工艺过程要求的前提下相应改变搅拌转速；（8）输入和输出轴相对位置的选择应适合釜顶或釜底传动布置的要求；（9）外形尺寸要满足安装及检修的要求。釜顶传动装置，一般应采用单台立式传动机构；（10）选用减速机时应对使用环境、工厂制造水平、检修能力、造价

35、高低以及其他特殊要求等因素进行综合考虑。根据以上原则，选取摆线针轮减速器，其主要特点是体积小、质量轻、传动比大、传动效率高、故障少、使用寿命长、运转平稳可靠、拆卸方便、容易维修以及承受能力较强、耐冲击、惯性力矩小，适用于启动频繁和正反转的场合等特点。由传动比为i=1500/120=12.5,电机功率为4kw转速为1400r/min，许用转矩为500n.m选用xl4减速机。 第4章 轴及部分轴上零件的设计联轴器可分为刚性联轴器和弹性联轴器。搅拌设备传动装置系统中，常用的刚性联轴器有立式夹壳联轴器、三分式联轴器、带短节联轴器、和凸缘联轴器；弹性联轴器主要为弹性块式联轴器。4.1联轴器4.1.1联轴

36、器的选择（1）选用联轴器应选择装拆方便、不用维护、维护周期长或维护方便、更换易损件不用移动两轴、对中调整容易的联轴器。（2）大型机器设备调整两轴对中较困难，应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。金属弹性元件挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器，必然增加维护工作量。（3）对于长期连续运转和经济效益较高的场合，例如我国冶金企业的轧机传动系统的高速端，目前普遍采用的是齿式联轴器，齿式联轴器虽然理论上传递转矩大，但必须在润滑和密封良好的条件下才能耐久工作，且需经常检查密封状况，注润滑油或润滑脂，维护工作量大，增加了辅助工时，减少了有效工作时间，影响生产效

37、益。（4）已普遍选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴器取代鼓形齿式联轴器，不仅提高了经济效益，还可净化工作环境。（5）凸缘联轴器1(亦称法兰联轴器)是利用螺栓联接两凸缘(法兰)盘式半联轴器，两个半联轴器分别用键与两轴联接，以实现两轴联接，传递转矩和运动。凸缘联轴器结构简单，制造方便，成本较低，工作可靠，装拆、维护均较简便，传递转矩较大，能保证两轴具有较高的对中精度，一般常用于载荷平稳，高速或传动精度要求较高的轴系传动。凸缘联轴器不具备径向、轴向和角向补偿.4.1.2计算联轴器的计算转矩由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象，所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩。计算转矩按下式计算

38、： 式中：t公称转矩，；工作情况系数；=1.5 此处我们需选取两个联轴器，一个为连接减速机与第一根传动轴，另一个为连接传动轴与搅拌轴。 4.1.3确定联轴器的型号根据计算转矩，按照的条件由联轴器标准中选定该联轴器型号。式中的为该型号联轴器的许用转矩。根据以上条件，查gb5843-86得gy4,gys4,gyh4型凸缘联轴器的许用转矩为224，许用最大转速为9000r/min，符合要求，故两个联轴器均选用此种型号的联轴器。结构图:联轴器参数：型号: gy4,gys4,gyh4公称转矩tn/(nm): 224许用转速n/(r/min): 9000轴孔直径d1、d2: 35轴孔长度l|y型: 82轴

39、孔长度l|j1型: 60d: 105d1: 55b: 32b1: 48s: 6转动惯量i/(kgm2): 0.003重量m/kg: 3.154.2轴的设计4.2.1传动轴的设计1）按扭矩强度条件确定最小轴径对于传动轴而言其仅仅承受扭矩的作用，故可按扭转计算其强度。在做轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径，对于不大重要的轴也可作为最后的计算结果。轴的扭转强度条件为： = 式中：扭转切应力，mpa；t轴所受的扭矩，；w轴的抗扭截面系数，mm；n 轴的转速，r/min；p轴传递的功率，kw；d计算截面处轴的直径，mm；许用扭转切应力，mpa，见文献1中表4-1。表4-1部分材料及值轴的材料q2

40、35-a、20q275、35（1cr18ni9ti）45钢40cr、35simn38simnmo、3cr13/mpa152520352545355514912613511212610311297注：1）表中值是考虑影响而降低了的许用扭转切应力。2）在下述情况时，取较大值，取较小值；弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只做单向旋转；反之，取较小值，取较大值。由上式可得轴的直径 （4-8）式中= 轴材料为45钢，由上表可得=2035，=126103，取=126。 （2）确定传动轴的各段轴径及轴段长度已知轴的最小直径为25.62mm，在此初步取为35mm。然后根

41、据最小轴径逐一确定各轴段直径。有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。为了使与轴做过盈配合的零件易于装配，相配轴段的压入端应制出锥度；或在同一轴段的两个部位上采用不同的尺寸公差。确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整间隙。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。根据以上原则，传动轴的结构图如下所示。 图4-1传动轴第i段轴轴段上需要安装联轴器，根据已选择的凸缘联轴器查得其

42、孔径为35mm，与初步确定的最小轴径吻合，故取第一段轴径为35mm。联轴器轴孔长度为82mm，为了保证轴向定位可靠，与联轴器零件相配合的轴段长度一般应比其轴孔长度短2-3mm，故第一段轴长取80mm。联轴器采用平键进行轴向固定。第ii段轴的作用相当于轴肩，其作用是联轴器的轴向定位，轴肩高度一般为2-3mm，故轴径取为40mm，其长度不需太长，在此取5mm。由于第iv段轴上需安装轴承，由于圆锥滚子轴承既能承受轴向力由能承受轴向力，符合要求，所以选用此种轴承。选用的圆锥滚子轴承型号为33109；内径为45mm；外径为80mm；则第iv段轴径为45mm；第iv段轴上安装的轴承内外圈均需固定，内圈用轴

43、套加螺母固定，外圈用透盖固定。由于轴套不是标准件，其长度定为10mm。由于内圈还有圆螺母固定，而轴承加轴套长度不为整数，所以轴长可以稍微比其总长度稍短些，取35mm。在选取轴承后，就可以确定第三段轴上安装的透盖的尺寸，从而确定第三段轴长。由于轴承外径为80mm，故可确定固定透盖的螺钉直径d为10mm。根据文献2可知e=1.2d=12mm，而m由结构确定，此处选取为20mm，因此第三段轴长定为40mm。第v段轴上需安装一个圆螺母来固定轴承内圈。根据第四段轴径大小， gb812-88，初步选取型号为m452的圆螺母，其厚度为12mm。由于该段轴上有螺纹，为减小应力集中造成的影响，故不能太长，定其长

44、度为30mm。由于轴肩高度一般为2-3mm，故第vi段轴径取为40mm。轴上同样需要安装轴承，由于圆锥滚子轴承一般成对使用，故此段轴上也安装圆锥滚子轴承。gb/t297-94选取型号为32908型，其内径为40mm，外径为62mm，符合要求。轴承外圈靠机架固定，内圈同样采用轴套加圆螺母的形式固定。此段轴的长度需考虑整体布局，可以选长些，所以将其定为150mm。第vii段轴上需安装圆螺母固定轴承内圈，查gb812-88，初步选取型号为m362的圆螺母，其厚度为12mm。同样为减小应力集中造成的影响，定其长度为30mm，轴径为36mm。第段轴因为要安装联轴器，根据我们之前选择凸缘联轴器得轴径为35

45、mm；长度为80mm（3）传动轴的校核由于之前就是通过轴的扭矩强度来确定轴的最小轴径，故不用再进行轴的强度校核，只需进行其刚度校核。轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。故进行轴的刚度校核是十分重要的。轴的弯曲刚度以饶度或偏转角来度量；扭转刚度以扭转角来测量。轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受载时的变形量，并控制其不大于允许值。常见的轴若是光轴，可直接用材料力学中的公式计算，若是阶梯轴，如果对计算精度要求不高，则可用当量直径法做计算。在此就采用这种方法计算。当量直径为 式中：阶梯轴第i段的长度，mm；阶梯轴第i段

46、直径，mm；l阶梯轴的计算长度，mm；z阶梯轴计算长度内的轴段数。 轴的扭转刚度校核用每米长的扭转角来表示。圆轴扭转角单位为（）/m的计算公式为 式中：t轴所受的扭矩，； g轴的材料的剪切弹性模量，mpa，对于钢材，g=mpa； 轴截面的极惯性矩，对于圆轴，。轴的扭转刚度条件为：关于扭转角的选择应按实际情况而定，一般有如下规定：（1） 在精密稳定的传动中，可选取；（2） 在一般传动和搅拌轴的计算中科选取1；（3） 对精度要求低的传动中可选取 1。在此选取为1因为=0.28，所以设计的轴满足刚度要求。 4.2.2搅拌轴设计按搅拌轴的传递功率、轴强度、轴刚度以及临界转速来分别计算轴的最小直径，取计算值中较大值作为轴的最小直径。在此选择轴强度和扭转变形来确定搅拌轴最小直径。（1）按扭矩强