北京科技大学球磨机设计说明书

1、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. 支撑辊及其轴系的设计计算五、设计联接螺栓 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）总结和综合运用已经学过的有

2、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）应完成的设计工作：a. 球磨

3、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1、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研磨介质的式中：G:研磨物料（kg）,已知条件可合理载里G0知 G=80kg;1.2计算罐体体G0 :研磨介质（钢球）的合理装载积V里（kg ）。1.3计算罐体内式中：V：罐体容积（m）径D丫：研磨介质（钢球）的比重，丫1.4计算电机有3取 4800kg/m利工作转速nw研磨介质的填充系数，对于干式球磨机©取0.3。式中：D:球磨机内径（m

4、）;L:球磨罐长度，L取1.2D （“。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42.95r/mi n,电动机的转速一般有1500r/min、1000r/min、750r/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幵式 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 幵式齿轮。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

5、点电动机通过圆柱减速器带动一对幵式齿轮。优点是结构紧凑、传动可靠，缺点是机械构造较复杂、制造费用 高。电动机通过圆锥齿轮减速器带动对幵式齿轮。匕和图c的情况相似。结论：根据球磨机的工作要求并考虑经济条件，选用方案可以降低制造维修费用，又可以得到预期的效果。b比较合适，既3. 选择电动机计算项目计算内容结果3.1球磨机所需式中：V:球磨机的有效容积，V=0.397m3;选取电动机:功率pwD:球磨机的内径，D=0.75m；Y132M2-6G :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 ;n：粉碎效率，已知 n =90%n a=

6、 n带Xn齿轮Xn轴承=0.95 X 0.96 X 0.99=0.90288 (见手册P44)由手册表8-5 :?电动机选用：Y132M2-6表2 主要性能型号电机功率同步（满载）最大转矩电机重量(kw)转速(r/mi n)(N?m(kg)Y132M2-65.51000(960)107.9284表3外型尺寸(mm中心高外廓尺寸安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸HLX (AC/2)X ADAX BCX EFX G132515 X (270/2)X 210216X 17889 X 8010X 33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计算内容计算结果4.1总传动比米用b种传动方案，考虑

7、到：（1）4.2分配传动比罐体尺寸较大，大齿轮需做成齿4.3传动装置的运轮圈和罐体连接，为留出足够的动和动力参数的计装配、连接空间，i齿轮可取大一些；算（2）齿轮传动的传动比较带传动A.各轴转速：大，因此取i齿轮5，故：I轴转速n1i带 i /i齿轮=22.34/5=4.468II 轴转速n2B.各轴功率：I轴功率piII轴功率P2C.各轴转矩：I轴转矩TiII 轴转矩T25. 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)转速(r/min)电 机4.4680.965.65960I轴5.424214.850.94II 轴5.10142.960.99扭T(N.m)

8、56.2252.51187.4三、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计算内容计算结果Ka=1.1Pc=6.215kwA型(一)定V带型号和由教材P262-表11-3由教材P73-图11-7选取带轮直径1. 工况系数2. 计算功率3. 带型4. 小带轮直径5. 大带轮直径（二）验算带速（三）确定中心距和由图11-7及表11-10，选取d 1=140mm故 i带实 d2/d1630/1404.5由 式0.7（d1 d2） a0 2（d1 d2）可得中 心距取 d1=140mm取 d2=630mm 选 Ld=2500mm a=590mmP1=1.65kwA R=0

9、.12kwKa=0.86 a°:即卩 539< a0< 1540 初取 ao=540mmKl=1 .09表 11-4表 11-5表 11-2表 11-7表 11-1取z=4根v 7.034m/s5m/s m=0.10kg/m根据P78表11-8，表11-9确定带轮型号为 A Fo=215.5N1. 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3.2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（五）轴上载荷1 .带速2. V带单位长度质量3. 初拉力4. 作用在轴上的力型Fq=1574.95B=(z-1)

10、 x e+2 x f=63mmNe=15 ± 0.3f=9A 型©=38 °bp=11.0mmda 1=145.5mhamin =2.75mm hfmin =8.7mmm8min =6mmda 2=635.5mda1 =d 1+2h a=145.5mmmda2=d 2+2h a=635.5mm重力张紧（六）带轮结构设计1.小带轮结构及其尺寸2.大带轮结构及其尺寸（七）张紧装置3. 开式齿轮的设计计算计算项目计算内容主要结果3.1选择齿轮材料由表12-11选择齿轮材料如下：小齿轮：45 ,调质3.2确定许用应力小齿轮：45，调质 HB21旷 286,HBS=250H

11、B2173.3确定齿数大齿轮：铸铁，ZG310- 570正火，HB16A286,HBS=2503.4强度计算确定207 HBS=185大齿轮：铸铁模数md Fiim1 =0.7HBS+275 = 0.7x250+275=450ZG310570 ,正火3.5小齿轮转矩d Flim2 =0.6HBS+220=0.6x185+220=331HB163- 207 HBS=1853.6计算齿轮模数由（表12-11 ），安全系数取 SF=1.53.7确定齿轮的主所以，d F1=450/1.5=300MPa,SFlim=1.5要参数及几何尺寸d f2=331/1.5d F<|=300MPa,=220.

12、67MPad F2=220.67MPa取小齿轮齿数乙=20乙=20则大齿轮齿数 Z2=ZX i齿=20 X 5=100Z2=103考虑到螺栓扳手空间及互质，取Z2=103i齿实=5.15所以，i齿实=Z/Z 1=5.15Ka=1Kv=1.2小齿轮m3 2kT12 丫3丫刊2 dZF2氐=1.05Yfs1=4.36Yfs2=3.98式中：K=KK/&取m=4取标准模数m=10mm由表12-8d1=200所以K=1.51由 12-10 :Z 1=20Z 2=1033 Ysa"a1F13 端 0.24d2=1030b2=200b1=205a=615=9550X R/n 1=9550

13、X 5.424/214.8考虑到磨损，将模数增大10%15%则m=2.98 x( 1+0.15 ) =3.43mm由表12-1，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=8.74取标准模数m=10mm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= ( d1+d2) /2=615传动比发生改变A 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n 1=门浙带=960/4.5=213.3n 1

14、=nd/i 带=213.34.2各轴功率n 2=n/i齿=213.3/5.15=41.42n 2=n/i 齿=41.424.3各轴转矩P 1=Pd n带=5.424kwP 1=5.424kwP 2=P1 n带n轴承=5.10kwP2=5.10kwT1=Tdi带n带T 1=242.8N m=56.2 X4.5 X).96=242.8N mT2=1175.9N mT 2=T1i_Lb.S_Lb.齿齿轮n轴=242.8 >5.15 >0.95 >0.99=1175.9Nm修改各轴的运动和动力参数表5修改各轴的参数轴号传动比i效率？功率(kW)转速(r/min)扭矩T(N.m)四、球

15、 磨 机 罐 体电机5.150.965.65960I轴5.52213.34.50.94II轴5.10141.20.9956.2242.81175.9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'=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BD 3=D+2( 3 + S')D3=810mm1.7罐体总长1 2=810mmL=900mmL=900mm2. 支撑辊的设计计算计算项目计算内容计算结果

16、2.1竖直方向其中G=571.43 >9.8=5626.2N22摩擦力矩F为支撑总重量：G=809.8=784NF G0 Gl GgGch Gk其中-f摩擦系数，f=0.15;G:研磨介质重量；G:研磨物料重量；Gg罐体重量;Gd齿圈重量；G:箍重量。T2：旋转罐体的扭矩。查表手册8-1 有7.8g/cm3取罐体壁厚10mm 有：罐体外径D外750 2 10 770mm贝y：则3. 支撑辊轴的设计计算计算项目计算内容计算结果3.1固定心轴的选取辊轮轴为固定心轴，垂选6306型轴承五3.2轴承的强度校核直平面内受力平衡：（按天工作8小时，轴径设计为长60mm材一年工作250天）料为45号钢

17、，调制处理小查表得：b 600MPa_lH 齿d 4； M3：726”0.11b 0.1200106轮0.0154m 15.4mm轴由教材P226表16-6有静循环轴的许用弯曲应系力：1b 200MPa的考虑到安装结构的问设题，取d 30mm计查手册12-4，选用计6306型号，材料Cr，双计支点单向固定，C=27kN算3计算项目计算内容计算结果小齿轮轴受力分析见上图选 6308轴上作用力选45号钢，调制处理，强度d=40mm D=90mm转速极限 b 600MPaB=23mm安全转矩由表16-5有A=135120,最选平键齿轮切向力小轴径段有弯矩和扭矩的作b=12mm h=8mm L=56m

18、m齿轮径向力用，取较大值既120.选平键：带轮径向力考虑到键的削弱，轴径增大最小轴径轴的结构设计A. 轴承的型号选择B. 具体参数C. 轴径的确定D. 轴段长度的确疋E. 计算支反力F. 轴的强度校核4. 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5%d035.24 （1 0.05）36.9937选6308 （教材上册表2-22 ）d=40mmD=90mmB=23mm对A点取矩有刀M=0有 Fbz 2373.9N由力平衡有：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 弯矩最大），D点（轴径最 小）。对C点：McJ244.9 103d計

19、a!0.1 1b V 0.1 5535.45 mm安 全对D点：.Md188.1 103d 郭3|0.1 1b 0.1 5532.46 mm安全查表16-6有：考虑到键槽，加大5%仍足 够安全b=12mmh=8mmL=180mm满足强度要求因选择6308号轴承，故C=29.5kN安装带轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mm h=8mm L=56mm安装齿轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mm h=8mm L=180mm带轮键：其中k 4mm2齿轮键：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：（2）滚椅上的螺 栓因机器有较重的罐体做旋转动功，所以用铰 制

20、孔螺栓连接，一共 6个，3对，M8分布于 do=85OOmrrt勺圆周上F=Gtan“ （4X4） = （2X242.8 X1000 ） /16 =906.3N查表可知 cs=185235MPa（T b=370500MPa查表 9-6 得T = （T s/SS=80MPat p= t s/S P=320MPadsF/ t p S =0.57 mm （取 S =5mr）i考虑到一上最小直径选用螺栓 M880 （桌子厚度取50mm）F=2T2/d=2868.1N采用铰制孔6个M8铰制孔螺栓分布于d0=8500mn勺勺圆周上F=906.3N选用螺栓M8x80F=2868.1Nds 才/（T p S =0.89mm （取 S =10mm考虑到以上最小直径，选用螺栓M1Z00（板厚为 15mm，10mm ）六、设计开启门该幵启门在表面焊接一块长条形钢板，右端由螺栓固定在罐体上，可旋转控制门的 开闭。左端为一个小的条状钢块，可绕固定螺栓通过旋