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 .支撑辗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

2、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）应完成的设计工作：a.球磨机总体

3、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G:研磨介质（钢球）的合理装载积V量（kg）。1.3计算罐体内式中：V:罐体容积（肃）径D丫：研磨介质（钢球）的比重，丫1.4计算电机有取4800kg/m3利工作转速nw小：研磨介质的填充系数，对于干式球磨机小取0.3。式中：d：球磨机内径（m；L:球磨罐长度，L取1.2D（m

4、）。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/min,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命中动对开式齿轮。优点是结构

5、紧凑、传动可靠，缺点是机械构造较复杂、制造费用局。电动机通过圆锥齿轮减速器带动对开式齿轮。它和图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;“：粉碎效率，已知刀=90%Ya=Y带X”齿轮X”轴承=0.95X0.96X0.99=0.902

6、88（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/min)(N?n)(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)XADAXBCXEFXG132515X(270/2)X210216X17889X8010X33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4.2 分配传动比4.3 传动装置的运动和动力分数的计算米用b种传动力杲，考虑到：(1)罐体尺寸较大，大齿轮需做成齿轮圈和

7、罐体连接，为留出足够的装配、连接空间，i齿轮可取大一些；(2)齿轮传动的传动比较带传动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P2C.各轴转矩：I轴转矩TiII轴转矩T2大，因此取i齿轮5,故：i带i/i齿轮=22.34/5=4.4685.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)扭矩T(N.m)电机4.4680.965.6596056.2I轴50.945.424214.8252.5II轴0.995.10142.961187.4三、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

8、计算结果（一i）定V带型号和由教材P262-表11-3由教材P73-图11-7选取带轮直径由图11-7及表11-10,选取d1=140mm1.工况系数故i带实d2/d1630/1404.52.计算功率由式0.7（d1d2）a02（d1d2）可得中心距3.带型既：即539<a0<1540初取a0=540mm4.小带轮直径5.大带轮直径（二）验算带速表11-4表11-5表11-2表11-7表11-1(=1.1Pc=6.215kwA型取d1=140mm取d2=630mm选Ld=2500mma=590mmP1=1.65kwAP1=0.12kwK=0.86Kl=1.09取z=4根v7.034

9、m/s5m/sm=0.10kg/m（三）确定中心距和根据P78表11-8，表11-9确定带轮型号为AFo=215.5N带长Fq=1574.951.初定中心距和带B=(z-1)Xe+2Xf=63mme=15±0.3f=92.带的基准长度（|）=38bp=11.0mmda1=145.5m3.包角hamin=2.75mmhfmin=8.7mm3.1确定中心距加=6mmda2=635.5m3.2小带轮包角da1=d+2ha=145.5mm（四）v带根数da2=d2+2ha=635.5mm2 .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

10、 .初拉力4 .作用在轴上的力（K）带轮结构设计1.小带轮结构及其尺寸ill'*Illi4iiii.LULL,LLiL区2.大带轮结构及其尺寸（七）张紧装置重力张紧1.基本额定功率3.开式齿轮的设计计算计算项目3.1选择齿轮材料3.2 确定许用应力3.3 确定齿数3.4 强度计算确定模数m计算内容由表12-11选择齿轮材料如下：小齿轮：45,调质HB217286,HBS=250大齿轮：铸铁，ZG310-570正火，HB16品207HBS=185（Tfe=0.7HBS+275=0.7x250+275=450主要结果小齿轮：45,调质HB217286,HBS=250大齿轮：铸铁ZG3105

11、70,正火3.5 小齿轮转矩3.6 计算齿轮模数3.7 确定齿轮的主要参数及几何尺寸HB163-207HBS=185SFlim=1.5(TF1=300MPa,(TFiim2=0.6HBS+220=0.6x185+220=331由(表12-11),安全系数取SF=1.5所以，(TF1=450/1.5=300MPa,(tf2=331/1.5=220.67MPa取小齿轮齿数Z=20(TF2=220.67MPaZ1=20则大齿轮齿数Z2=Z1xi齿=20X5=100考虑到螺栓扳手空间及互质，取Z二103所以,i齿实=Z2/Z1=5.15小齿轮2kT1Ysa2YFa2F2式中:K=KK/Kb由表12-8

12、所以K=1.51由12-10:.Z1=203迄暹13空60.24Z2=103F1300Z2=103i齿实=5.15Ka=1氐=1.2Kb=1.05Yfs=4.36Yfs2=3.98取m=4取标准模数m=10mmd1=200d2=1030b2=200b1=205a=615T1=9550XR/n1=9550X5.424/214.8考虑到磨损，将模数增大10%15%则m=2.98X(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=900mmm=d/d1=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

13、d2=mZ=1030大齿轮齿宽b2=6dXd1=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=m/i齿=213.3/5.15=41.42P1=r4带=5.424kwP2=Rt带刀轴承=5.10kwT1=Tii带”带n1=nd/i带=213.3n2=n"i齿=41.42P1=5.424kwP2=5.10kwT1=242.8NmT2=Tii齿刀齿轮刀轴=242.8X5.15>

14、;0.95>0.99=1175.9Nm=56.2X4.5>0,96=242.8NmT2=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)电机5.150.965.65196056.2I5.52213.3242.8轴4.50.94II5.1041.21175.9轴0.99四、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'=20mm1.3罐体壁厚=10mm=10mm1.4箍宽bb=20mmb=20mm1.5罐体外径

15、D2D2=D+2法770mmD2=770mm1.6箍外径D3D3=D+2(6+6)D3=810mm1.7罐体总长l2=810mmL=900mmL=900mm2.支撑辑的设计计算计算项目计算内容计算结果2.1 竖直方向2.2 摩擦力矩其中：F为支撑总重量：FG°G1GgGchGk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。G=571.43X9.8=5626.2NG=80X9.8=784N查表手册8-1有7.8g/cm3取罐体壁厚10mm有：罐体外径D外750210770mm贝上则3.支撑辐轴的设计

16、计算计算项目计算内容计算结果3.1 固定心轴的选取3.2 轴承的强度校核（按一天工作8小时，一年工作250天）辐轮轴为固定心轴，垂直平面内受力平衡：轴径设“为长60mm材料为45号钢，调制处理查表得：b600MPad4IM3；172.66。.1伟00.12001060.0154m15.4mm由教材P226表16-6有静循环轴的许用弯曲应力：1b200MPa考虑到安装结构的问题，取d30mm查手册12-4,选用6306型号，材料Cr,双选6306型轴承支点单向固定，C=27kN3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轴

17、的结构设计A.轴承的型号选B.具体参数C.轴径的确定D.轴段长度的确定E.计舆支反力F.轴的强度校核见上图选45号钢，调制处理，强度极限b600MPa由表16-5有A=135120,最小轴径段后弯矩和扭矩的作用，取较大值既120.考虑到键的削弱，轴径增大5%.d035.24(10.05)36.9937选6308(教材上册表2-22)d=40mmD=90mmB=23mm对A点取矩后ZM=0有Fbz2373.9N由力平衡有：危险截面验算，由剪力弯矩选6308d=40mmD=90mmB=23mm安全选平键b=12mmh=8mmL=56mm选平键：b=12mmh=8mmL=180mm满足强度要求4 .

18、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：Mc244.9103d3：30.1ib0.15535.45mm安全对D点：,Md3188.1103；0.11b0.15532.46mm安全查表16-6有：Hb,1考虑到键槽，加大5%仍足够安全因选择6308号轴承，故C=29.5kN安装带轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mmh=8mmL=56mm安装齿轮处：选平键，其尺寸参数为b=12mmh=8mmL=180mm带轮键：其中kh4mm2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

19、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，所以用较制孔螺栓连接，一共6个，3对，M8分布十d0=8500mni勺圆周上F=Gtan0/(4X4)=(2X242.8X1000)/16=906.3N查表可知(rs=185235Mpa(Tb=370500MPa查表9-6得°=(rs/SS=80MPa(tp=(rs/SP=320MPads*/o-p§=0.57mm(取6=5mm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采用较制孔ds*/(tpS=0.89mm(取6=10mm考虑到以上最小直径，选用螺栓M1M00(板厚为15mm,10mm)6个M8较制孔螺栓分布于d0=8500mm勺圆周上F=906.3N选用螺栓M8x80F=2868.1N六、设计开启门该开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转使开启门紧闭。该门设计简单，开启方便，实用性强七