球磨机设计说明书-最终版

1、精心打造目录一、设计任务书1. 设计目的2. 设计内容二、传动装置的总体设计及初步计算1. 球磨机的基本参数2. 总体方案确定3. 选择电动机4. 确定传动装置总传动比，分配各级传动比5. 传动装置的运动和动力参数三、传动件的设计计算及修改传动装置的运动和动力参数1. 带传动的设计计算2. 第一次修改各轴的运动和动力参数3. 开式齿轮传动的设计计算4. 验算工作转速5. 第二次修订各轴的运动和动力参数四、球磨机罐体及轴系设计1. 罐体结构设计2. 小齿轮轴系的设计计算3. 支撑辗及其轴系的设计计算 五、设计联接螺栓未来13六、设计开启门七、设计总结八、参考资料一、设计任务书1. 设计目的1）总

2、结和综合运用已经学过的有关知识，分析和解决工程实际问题。2）学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置 和简单机械的设计过程。3）进行基本技能的训练，例如计算、绘制方案草图、运用设计资料、查阅机械设计手册、标准、规范以及运用经验数据进行经验估算等。2. 设计内容1）设计题目：设计供实验室使用的球磨机（如图 1所示）。1. 电机2.带传动3.齿轮传动4.滚轮5.球磨机筒体6.轴承电机、小带轮轴I轴：大带轮轴II 轴：大齿轮、筒体轴心2）使用要求：球磨机研磨物料80kg；每天工作8小时；要求工作平稳（允许有轻微冲击）。3）已知条件：周边及粉碎效率90%制造方式：单件生产。4）应完

3、成的设计工作：a. 球磨机总体方案设计b. 传动件的设计及计算c. 球磨罐体设计及轴系设计d. 设计联接螺栓。e. 计算机或手工绘制工作图：球磨机总体图 小齿轮轴系部件草图f. 编写设计说明书:、传动方案的总体设计及初步计算1. 球磨机的基本参数计算项目计算内容结果1.1研磨介质的合理 载量G1.2计算罐体体积V1.3计算罐体内径 DG0.14 G 0叫：G:研磨物料(kg),已知条件可知 G=80kg;G:研磨介质(钢球)的合理装载量(kg)。G0 G1/0.14 80/0.14 571.43kgGo V式中：V：罐体容积(m)丫：研磨介质(钢球)的比重，丫取一一 一 34800kg/m()

4、:研磨介质的填充系数，对于干式球磨 机4取0.3。V G0/() 571.43/(0. 3 4800)30.39683mG。571.43kgV 0.39683m31.4计算电机有利工 作转速nw2V D2 L 4式中：d：球磨机内径(m ；L:球磨罐长度，L取1.2D (m)。D if4%?0.7497m几 37.20.47 54.15/minnw 37.2/J0.75 42.95r/minD 0.7497mL 900mmnw 42.95r/min42.95r/min,电动机的转速一般有2. 总体方案确定从球磨机的基本参数计算可知，球磨机转速为1500r/min、1000r/min、750r/

5、min 三种，由此可算出本设计的传动比i=23.28,在15到30的范围之内，初步拟订以下四种方案进行选择（都是 2级传动）：表1各种传动方案论证简图优、缺点简图优、缺点电动机通过蜗轮蜗杆传动带动开式齿轮。该 传动方案结构紧凑，占地面积小，但传动效 率低，价格昂贵。电动机通过V带传动装置带动一对开式齿轮。 皮带具有减震、平稳、制造简单、价格便宜 等优点，但缺点是带传动效率低，占地面积 大。简图优、缺点简图优、缺点电动机通过圆柱减速器带动一对开式齿轮。优点是结构紧凑、传动可靠，缺点是机械构电动机通过圆锥齿轮减速器带动一对开式齿 轮。它和图c的情况相似。造较复杂、制造费用高。结论：根据球磨机的工作

6、要求并考虑经济条件，选用方案b比较合适，既可以降低制造维修 费用，又可以得到预期的效果。3.选择电动机计算项目3.1球磨机所需功率pw计算内容结果Pw式中:0.222V0.8nw(G)VK (kw)V:球磨机的有效容积，V=0.397m3;D:球磨机的内径，D=0.75m；G : 球磨机的装载量G=G+G=571.43+80=651.43kg=0.651tK:电动机的储备系数，K取1.1 ;粉碎效率，已知 Y =90%Pw0.222 0.397 0.75 42.960.8(0.651/0.3 97)(1.1/0.9)5.155kwY a=Y带X Y齿轮X Y轴承=0.95 X 0.96 X 0

7、.99=0.90288 (见手册P44)Pd Pw/ a 5.65kw? 由手册表8-5 :Pw 5.155kwPd 5.65kw选取电动机：Y132M2-6中心高外廓尺寸安装尺寸轴伸尺寸HL X (AC/2 ) X ADAX BCX E132515 X (270/2) X 210216X17889 X 80表3外型尺寸（mm平键尺寸FX G10X 33? 电动机选用：Y132M2-6型号电机功率（kw）问步（柑0转速（r/min）最大转矩（N?m）Y132M2-65.51000 (960)107.92表2 主要性能电机重量（kg）84图2电动机外型尺寸4.确定总传动比，分配各级传动比计算项目

8、计算内容计算结果4.1总传动比4.2分配传动比4.3传动装置的运动和动力参数的计算A. 各轴转速：I轴转速niII 轴转速n2B. 各轴功率：I轴功率piII 轴功率P2i nd/nw 960/42.95 22.34i i带i齿轮采用b种传动方案，考虑到：（1）罐体尺 寸较大，大齿轮需做成齿轮圈和罐体连接，为留出足够的装配、连接空间，i齿轮出取大一些；（2）齿轮传动的传动比较市 传动大，因此取i齿轮5,故：i 带 i/i 齿轮=22.34/5=4.468ni nd/i 带 960/4.468214.8r/minn2 ni/i 齿轮 214.8/542.96r/minpi pd 带 5.65 0

9、.965.424kwi 22.34i 带 4.468ni 2i4.8r/minn2 42.96r/minpi 5.424kwC.各轴转矩：I轴转矩T1II 轴转矩T2p2 pi 齿轮 轴承5.424 0.95 0.99 5.101kwTd 9550pd/nd9550 5.65 960 56.2N mT1 Td i带 带56.2 4.468 0.96 252.5N mT 2 T1 i齿轮 齿轮 轴承252.5 5 0.95 0.99 1187.4N mp2 5.101kwT1 252.5N mT2 1187.4N m5.计算传动装置的运动和动力参数表4各轴的动力参数轴号传动比i效率功率(kW)转

10、速(r/min)电机4.4680.965.65960I轴5.424214.850.94II轴5.10142.960.99fflT(N.m)56.2252.51187.4传动装置的运动和动力参数及传动件的设计计算1.带传动设计计算计算项目（一）定V带型号和带轮直径计算内容计算结果Ka=1.11. 工况系数2. 计算功率由教材P262-表11-3Pc Ka P 1.1 5.65 6.215kwPc=6.215kw3.带型由教材P73-图11-7选取A型4. 小带轮直径5. 大带轮直径（二）验算带速（三）确定中心距和带长由图11-7及表11-10,选取d 1=140mmd2 i 带 d1 4.468

11、 140 624.4mm故 i带宜 dJd. 630/140 4.5 市头21i |i理-i实 |/i理 100%|4.47-4.5| 4.47 0.67% 5%Vdmd/(60 100。3.14140 960/(60 1000) 7.034m/s 5m/s烦;0.7(d1 d2) a0 2( d1 d2)可得中心距 a。：即取 d1=140mm取 d2=630mmV 7.034m/s5m/s1. 初定中心距和带长2. 带的基准长度3. 包角3.1确定中心距539< a0< 1540初取 a0=540mm2 .L d02 a 0/2 (d 1 d 2) (d 2 - d)/4 a

12、022 540/2(140630)(630 -140) 2/45402400mm查表 11 - 7,选取 Ld 2500mma a0 ( Ld Ld0)/2540(2500 - 2400 ) /2590mm选 Ld=2500mma=590mm0.030Lda -0.015 Lda调节范围为:即 a-3；553.2小带轮包角（四）V带根数1 .基本额定功率2. 功率增量3. 包角系数4. 带修正系数5. V带根数1180 - (d2 - d1)/a57.3180 - (630 - 140) / 590 57.3132120Zpc/(p 1P1)K KL)表 11-4表 11-5表 11-2表 1

13、1-7zPC/(P 1 P1)KK.6.215/(1.6 50.12)0.861.093.7461 132120P1=1.65kw P1=0.12kwK“=0.86 Kl=1.09取z=4根（五）轴上载荷1 .带速2. V带单位长度质量3.初拉力v ( d1 n1)/(601000)7.034m/s 5m/s表 11-1F°500Pc/(vz)(2.5 - K )/K mv5006.215 /(7.0344)2(2.5 - 0.86)/0.860.106.9215 .5Nv 7.034m/s5m/sm=0.10kg/m4.作用在轴上的力（六）带轮结构设计1. 小带轮结构及其尺寸2.

14、大带轮结构及其尺寸F,2 zF0sin( 1/2)(式 11-6)24 215.5sin(132 /2)1574.95N根据P78表11-8,表11-9确定带轮型号为 A型B=(z-1) x e+2 x f=63mme=15 土 0.3f=9(j)=38 °bp=11.0mmh amin =2.75mm h fmin =8.7mmSmin =6mmd a1=d 1 +2h a=145.5mmd a2=d 2+2h a=635.5mmF0=215.5NFq=1574.95Nda 1=145.5mmda 2=635.5mm精心打造计算项目3.1选择齿轮材料主要结果小齿轮：45 ,调质HB

15、217286,HBS=250 大齿轮：铸铁ZG310570 ,正火HB165 207 HBS=185（七）张紧装置重力张紧3. 开式齿轮的设计计算计算内容由表12-11选择齿轮材料如下：小齿轮：45，调质 HB21八 286,HBS=250大齿轮：铸铁，ZG31A 570正火，HB163- 207 HBS=185d1.0未来153.2确定许用应力 flim/ Sflimb Flim1 =0.7HBS+275 = 0.7x250+275=450b fi" =0.6HBS+220=0.6x185+220=331由（表12-11 ），安全系数取 SF=1.5所以，F1=450/1.5=30

16、0MPa,b f2=331/1.5=220.67MPaSFlim=1.5b F1=300MPa,b F2=220.67MPa3.3确定齿数取小齿轮齿数Zi=20Zi=20则大齿轮齿数 Z2=ZiX i齿=20 X 5=100考虑到螺栓扳手空间及互质，取乙=103乙=103所以，i 齿实 =Z2/Z 1=5.15i 齿实 =5.153.4强度计算确定 Y Y模数m小齿轮 m £定sa2 Fa2式中：K=KKKp由表12-8K=1KV=1.2精心打造未来30所以K=1.51由 12-10 :TTZ 1=203 sa1 Fa14.360.24Z 2=10333所220.670.26YFsi

17、=4.36YFs2=3.983.5小齿轮转矩3.6计算齿轮模数=9550X P1/n 1=9550X 5.424/214.8241.15 103N mm3T1241.15 10 N mm2kT Ysa2YFa2 dZ1 2 F2考虑到磨损，将模数增大m=2.98 x (1+0.15) 由表12-1 ,取m=42.9810%15% 则 =3.43mm取m=4考虑到齿轮的结构和安装方便，大齿轮分 度圆直径取至900mm取 d2=900mm m=d/d 1=8.743.7确定齿轮的主 要参数及几何尺寸取标准模数m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=615取标准模数m=10

18、mm小齿轮分度圆直径 d1=mZ=200大齿轮分度圆直径 d2=mZ=1030大齿轮齿宽 b2= 0 dX d1=200小齿轮齿宽b1=b2+5=205 两齿轮的中心距 a= (d+d2)/2=615传动比发生改变 i=3%,合理4.验算传动装置和动力参数计算项目计算内容计算结果4.1各轴转速4.2各轴功率4.3各轴转矩n1=nd/i 带=960/4.5=213.3n2=n1/i 齿=213.3/5.15=41.42P1=Pd T带=5.424kwP2=Pi t带平由承=5.10kwT1=Tdi 带 u带=56.2%.5X0.96=242.8N mT2=T1i齿可齿 轮可轴=242.8 >

19、;5.15 >0.95 >0.99=1175.9N mn1=nd/i 带=213.3 n2=n1/i 齿=41.42 P1=5.424kw P2=5.10kw Ti=242.8N m T2=1175.9N m修改各轴的运动和动力参数轴号传动比i效率功率(kW)转 速(r/min)电 机5.150.965.65960I轴5.52213.34.50.94II轴5.1041.20.99表5修改各轴的参数扭矩T(N.m )56.2242.81175.9四、球磨机罐体及轴系设计1.罐体结构设计计算项目计算内容计算结果1.1罐体内径DD=750mmD=750mm1.2箍厚 '=20mm

20、'=20mm1.3罐体壁厚=10mm=10mm1.4箍宽bb=20mmb=20mm1.5罐体外径D2D2=D+2 8=770mmD2=770mm1.6箍外径D3D3=D+2 ( 8+ a) =810mmD3=810mm1.7罐体总长l 2L=900mmL=900mm计算项目计算内容计算结果2.1竖直方向2.2摩擦力矩4Ncos FN F/4cos其中：F为支撑总重量：F Go Gi Gg Gch Gk4 NfR 1 T2cosFfR 1/T1其中：f摩擦系数，f=0.15;Go：研磨介质重量；Gi:研磨物料重量；Gg: 罐体重量；Gd:凶圈重里；Gk： 箍重量。T2:旋转罐体的扭矩。查

21、表手册8-1有 7.8g/cm取罐体壁厚10mm有：罐体外径D外 750 2 10 770mm则： 兀 / _2_2.-兀 _2Gg （ D外-D ） L g 2 D外.g442353.3NGd :d2-（D外 0.1）2 b2g422-（D外 0.1）2 D#.L. .g 4140.3N4- 兀/ - 2- 2、八G k（D 箍-D 外）箍.g 24151.7N则G0=571.43>9.8=5626.2NG1=80X9.8=784N计算项目计算内容计算结果3.1固定心轴的选取车昆轮轴为固定心轴，垂直平面 内受力平衡：N L 4842.5 0.6M2 22272.6N轴径设U为长60mm

22、材料为45号钢，调制处理庭得：b 600MPaF Go G1 Gg Gd Gk56262 784 23533 41403 151.7130555N130555 0.15 (770 2 20) 1031176 0.67447.64813055.5N4842.4N4 0.674F 13055.5N48N 4842.4N3. 支撑车昆轴的设计计算3.2轴承的强度校核（按一天 工作8小时，一年工作 250 天）M疽72.6d4, 360.11b、0.12001060.0154m 15.4mm由教材P226表16-6有静循环 轴的许用弯曲应力：化200MPa考虑到安装结构的问题，取d 30mm查手册12

23、-4，选用6306 型号，材料Cr,双支点单向 固定，C=27kN3P fp FrN1.1 2663.4N2Ring n2R240541.42 335.5r/min50Lh-)60n P106( 27 1 03 广60 335.5 2663.4)5173.4 h 25.8 年1b 200MPad 30mm选6306型轴承 3fp 1.1P 2663.4 Nng 335.5r/minLh 25.8 年五. 小齿轮轴系的设计计算计算项目计算内容计算结果小齿轮轴受力分析轴上作用力转速转矩齿轮切向力齿轮径向力带轮径向力最小轴径见上图n1213.3NT1242.8N m2TFt 2428N diFr F

24、t tan n2428 tan20 883.7NFq 1574.95N选45号钢，调制处理，强度极限b 600MPado A、旦> ni'5 4120 335.24mm 213.3由表16-5有 A=135120 ,最小轴径段有弯矩和扭矩的作用，取较大值既120.考虑到键的削弱，轴径增大5%n1 213.3NT1242.8N mFt2428NFr 883.7 NFq 1574.95Nb 600MPa轴的结构设计A. 轴承的型号选择B. 具体参数C. 轴径的确定D. 轴段长度的确定E. 计算支反力F. 轴的强度校核d0 35.24 （1 0.05） 36.99 37选6308 （教

25、材上册表 2-22） d=40mm D=90mm B=23mm d1 40mm d2 44mm d3 40mm d4 37mm d5 44mm d6 38mm11 25mm12 203mm13 40mm14 72mm15 12mm16 10mmFAy FBy £ 1214N 对A点取矩有E M=0 Fr 0.129 Fq （0.129 2 0.0585）- Fbz 0.129 2 0 有 Fk 2373.9N BZ 由力平衡有：Faz Fr Fq - Fbz84.75N危险截面验算，由剪力弯矩图（A3 复印图纸上）可以看出，危险截面 在c点（合成写矩取大），D点（轴 径最小）。对C点

26、：d0 37mm选 6308 d=40mm D=90mm B=23mm d1 40mm d2 44mm d3 40mm d4 37mm d5 44mm d6 38mm d1 40mm d2 44mm d3 40mm d4 37mm d5 44mm d6 38mmFAy FBy 1214NFbz 2373.9NFAZ 84.75N4. 轴的寿命计算5. 选择键并验算键的强度：A.选择键B.键的校核d J Me网.9 10仰.1 1b V 0.1 5535.45mm 安全对D点：d J MdJ188.1 103仰.1化0.1 5532.46mm 安全 查表16-6有：化55MPa考虑到键槽，加大5

27、%仍足够安全 因选择6308号轴承，故C=29.5kNP fp Frmax1.1 2373.9 2611.29NLh 过(C)60n1 P106( 29.5 103)360 213.3 2611.29 112657.12h 56.3 年安装带轮处：d4 37mm l4 72mm选平键，其尺寸参数为b-12mm,h=8mmL-56mm安装齿轮处：d2 44mm l2 203mm选平键，其尺寸参数为b-12mm,h-8mmL-180mm带轮键：32T 2 242.8 10p dkl37 4 5658.59MPa p 80MPa p一，h .其中k 4mm2安全P 2611.29NLh 112657

28、 .12h56.3 年选平键b-12mm , h-8mm , L-56mm选平键：b-12mmh-8mm L-180mmp 58.59MPa 80MPa p23.44MPa 100MPa32T 2 242.8 10dbl 37 10 56 23.44MPa 100MPa齿轮键：2T 2 242.8 103p dkl 44 4 18015.33MPa p 80MPa p2T 2 242.8 103dbl 44 4 180 5.11MPa 100MPa满足强度要求p 15.33MPa 80MPa p5.11MPa 100MPa满足强度要求五、联接螺栓的校核计算项目计算内容计算结果1.设计螺栓(1)滚轮支架上：因机器有较重的罐体做旋转动功，所以用皎制孔螺栓连接，一共 6个，3对，M8分布于d0=8500mm勺圆周上F=Gtan 0/ (4X4) = (2X242.8 刈 000 ) /16=906.3N查表可知 b s=185235MPa6个M8皎制孔螺栓 分布于d0=8500mm勺 圆周上F=906.3Nb b=370500MPa查表 9-6 得r =(T s/Ss=80MPad p= b s/