米粉混合机设计

仅供个人参考仅供个人参考不得用于商业用途不得用于商业用途目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1绪论 1\o"CurrentDocument"2电动机的设计 2\o"CurrentDocument"2.1电动机类型的选择： 2\o"CurrentDocument"2.2电动机功率选择 2\o"CurrentDocument"2.3确定电动机转速 3\o"CurrentDocument"2.4确定电动机的型号 3\o"CurrentDocument"3皮带的设计 3\o"CurrentDocument"3.1计算功率 4\o"CurrentDocument"3.2选取普通V带型号 4\o"CurrentDocument"3.3确定带轮基准直径D1、D2 4\o"CurrentDocument"4皮带带轮设计 7\o"CurrentDocument"4.1小V带带轮设计 7\o"CurrentDocument"4.2大V带带轮设计 8\o"CurrentDocument"5轴的设计 9\o"CurrentDocument"5.1轴的类型 10\o"CurrentDocument"5.2轴的材料 10\o"CurrentDocument"5.3求输出轴上的功率 P2,转速N2和转矩T 10\o"CurrentDocument"5.4初步确定轴的最小直径 10\o"CurrentDocument"5.5轴的结构设计 11 11 11 12\o"CurrentDocument"5.6精确校核轴的疲劳强度 12\o"CurrentDocument"6轴承的设计 12\o"CurrentDocument"6.1滚动轴承的当量动负荷 13\o"CurrentDocument"6.2滚动轴承疲劳寿命的计算 13\o"CurrentDocument"7键联结的设计 14\o"CurrentDocument"8箱体的设计 16\o"CurrentDocument"9总结 16\o"CurrentDocument"参考文献 18\o"CurrentDocument"致谢 191绪论（1）设计目的通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。（2）传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。 合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为叶轮。传动方案采用皮带传动。该型米粉混合机，采用下侧出料、卧式浆叶搅拌结构。其转速较高，拌料速度快、产量高，主要适用于水份含量在75%-145%之间的松散团粒状粉料的和料,而下侧出料使得取料操作十分方便。 该机可适用于米粉、面粉等粉体的和料生产。主要技术参数：和料产量为250-300公斤/小时，主轴转速约200-300转/分钟，配用电机5.56千瓦。（3）性能特点：1•设计先进，结构紧凑，占地面积少。2.生产工艺简单快捷。3•耗电少，产量高，无污染，安全卫生2电动机的设计原始数据：叶轮满载的工作阻力F=0.6kN;叶轮转速n2=250r/min;叶轮直径为53cm（滚筒效率为0.80）。工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35C。动力来源：电力，三相交流380/220伏。2.1电动机类型的选择:丫系列三相异步电动机2.2电动机功率选择（1） 传动装置的总效率0.85（电动机）X0.99（皮带）X0.96（轴承）X0.99（轴）X0.80（滚筒）=0.64（2） 工作机所需的输入功率因为粗略测得工作阻力F=0.3kN=300NnF「RP箱= 601000口3003.140.53250=10000.6460=3.25kw（3）电动机的输出功率3.250.643.250.64=5.08kw使电动机的额定功率P=(1〜1.3)P'，由查表得电动机的额定功率P=5.56kW2.3确定电动机转速叶轮工作转速n2=250r/min由于系统仅采用1级减速装置，由推荐的传动比合理范围，取V带的传动比i=2~5，故电动机转速的可选范围为ni=(2~5)x250=500~1250r/min2.4确定电动机的型号根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有 720r/min和960r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为960r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为YEP132M2-6，满载转速960r/min。其主要性能为：额定功率5.56kW，满载转速960r/min，满载效率0.64,质量68kg。3皮带的设计传动系统采用挠性传动中开口摩擦型多楔带传动。多楔带是平带和V带的组合结构，其楔形部分嵌入带轮上的楔形槽内，靠楔面摩擦工作，摩擦力和横向刚度较大，兼有平带和 V带的优点，常用于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合，也可用于载荷变动较大或有冲击载荷的传动。而多楔带又可看成是多跟普通V带的并列使用。带传动的应用范围很广。带得工作速度一般为 5~25m/s，初步估计米粉混合机得带速为10m/s。胶帆布平带传递功率小于500kW。

'I'IV带的构造普通V带由顶胶、抗拉体（承载层）、底胶和包布组成。承载层是承受拉力的主体部分，对于米粉混合机转速要求不高， 带轮直径较大的场合，可采用胶帘布芯。V带设计计算和参数选择3.1计算功率Pc=KaP式中P—名义功率Ka—工作情况系数米粉混合机可以认为是载荷平稳的液体搅拌机，一天工作时数为 10—16h，而电动机为交流异步电动机，查表得 Ka=1.1Pc=1.1x5.56kw=6.116kw3.2选取普通V带型号根据计算功率Pc=6.116kw，小带轮转速n1=960r/min,查表确定选用B型。3.3确定带轮基准直径D1、D2带轮直径小能使传动尺寸紧凑，但直径过小，将使带的弯曲应力过大，寿命

降低;反之，则传动的外廓尺寸增大，所以带轮直径应适中。 B型V带最小基准直径Dmin=125mm则我们选择小皮带轮直径Di=125mm,&=1%TOC\o"1-5"\h\znd 960由式得D2^^Di(1-e) X125X(1-0.01)=475.2mmn2 250由皮带轮基准直径系列取大皮带轮直径 D2=475mm大皮带轮转速=n1D1(1~£)=960125(1-0.01)=250.1r/minD2 475其n2估计值与实际算得误差<±5%,故允许(1)验算带速vv=nDg601000(1)验算带速vv=nDg6010003.14125960601000=6.28m/s在5~25m/s范围内，带速合适⑵确定带长和中心距a中心距可按下式进行初选0.55(D1+D2)+hwa<2(D什D2)式中h—V带的高度，可查表初步选取中心距a=500mm，得带长(D2-DJ2TOC\o"1-5"\h\zL=2a(D1D2) 2 1-2 4a2=2 500空(125 475)2 4汉500=2003.25mm查表选用基准长度Ld=2000mm计算实际中心距2L-二(D「D2) [2L-二(D2DJ]2-8(D2-D1)2a=—822000-3.14(125475) [22000-3.14(125+475)]2-8(475-125)28=498.25mm

查表确定中心距为515mm(3)验算小带轮包角a1+180-D^D1 57.3a=180=180-475-12557.3515=141>120合适⑷确定V带根数Z=141>120合适⑷确定V带根数Z传动比i=比=960=3.75

n2256由表查得P0=2.1kw由表查得△P0=0.3kw由表查得K«=0.89由表查得Kl=0.98计算V带根数'由式Z=厂」6.116(2.1 0.3)0.890.98=2.922取Z=3根(5)求作用在带轮轴上的压力Fq由表差得q=0.17kg/m,可得单根V带的张紧力F。500FC2.5Zv(KF。500FC2.5Zv(Ka-1)qv25006.11636.282.50.89-1)+0.17 6.282=300.3N作用在带轮轴上的压力为.% 141°Fq=2ZF0sin =2x3x300.3xsin22=1394.39N4皮带带轮设计V带轮设计的主要要求是质量小，结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀,转速高时要经过动平衡；轮槽工作面粗糙度要合适，以减少带的磨损；轮槽尺寸和槽面角应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。带轮的材料是铸铁，材料牌号为HT150•带轮圆周速度为6.613m/s满足铸铁带轮允许的最大圆周速度25m/s。由于V带在带轮上弯曲时，截面变形使其楔角变小。为保证胶带和带轮工作面的良好接触，一般应适当减小轮槽槽角。由于 D1和D2均大于118mm且V带为B型，所以选择的轮槽角©为34°。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定轮槽尺寸。4.1小V带带轮设计小V带带轮基准直径Di<(2.5~3)d，采用实心式di=(1.8~2)d，d=38mm，取di=70mm

B=(3-1)x19+2x13=64mmL=(1.5~2)d,L取83mmDw=125+2x3.5=132mm4.2大V带带轮设计大V带带轮D2>300mm,采用轮辐式L=(1.5~2)d,d=52mm,L=(1.5~2)d,d=52mm,取L=83mm29035.56256429035.562564=80.3=80mm式中P—传递的功率，kw；n—带轮的转速，r/min；za—轮辐数。h2=0.8h1=40mmb1=0.4h1=20mmb2=0.8b仁16mmV带带轮的轮槽尺寸（mm）III型号轮缘尺寸带轮宽度B带轮外径DwhefB3.51913B=(z-1)e+2f(z—轮槽数)=64Dw=D+2h5轴的设计轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如齿轮，皮带轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装，定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。 这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。5.1轴的类型按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类。转轴一一工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。由此可以得知米粉混合机的主轴为转轴。5.2轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，而且在一般工作温度下（低于200°）,各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，故采用碳钢制造轴尤为广泛，所以转轴材料选择45钢，经调质处理。其机械性能由表差得[（T-i]b=60MPa,cb=640MPa,c-i=275MPa,t-i=155MPa5.3求输出轴上的功率P2,转速n2和转矩TF2=P箱=3.25kwn2=256r/minP2 3250T=9550」=9550 121240Nmmn2 2565.4初步确定轴的最小直径仅供个人参考仅供个人参考先初步估算轴的最小直径，选C=112=C3P=11233.2^26mmn2 .256输出轴的最小直径显然是安装螺母的槽的直径 d=38mm>dmin,符合标准。轴的结构与装配5.5轴的结构设计轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用，决定轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。该米粉混合机轴的装配方案是：螺母、垫圈、叶轮、套筒、轴承、轴承端盖、轴承端盖、轴承、套筒、大皮带轮、键、套筒、螺母依次从轴的左端向右安装，左端只装一盘形螺母固定搅拌叶轮。为了满足叶轮的轴向定位要求，叶轮端盖的右侧w需制出一轴肩，故取川—TV段的直径dmw=45mm；W—V段的直径dwv=64mm。V—W段和VD—W段为对称结构，均由套筒、轴承、轴承端盖组合而成。由不得用于商业用途仅供个人参考仅供个人参考不得用于商业用途不得用于商业用途于轴承选择7211AC/P4型角接触球轴承(后面选择得知)，而轴承和轴之间选择过度配合的方式，故V—切段和VD—W段的直径 dv-可=dw—w=55mm,d可皿=54mm。轴承端盖的总宽度为为20mm(由轴承及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取两端盖之间的距离l=168mm,,故取I可v=268mm。W—K段通过键固定大皮带轮，大皮带轮的左端与右轴承之间采用套筒定位。已知大皮带轮内径d=52mm,所以轴径d皿=52mm。大皮带轮L=83mm,为了套筒与Vffl—K段不直接接触，取I呃=80mm。轴上倒角均为螺纹末端，查表取轴端倒角为 2X45°。5.6精确校核轴的疲劳强度判断危险截面截面W、V、W、V、毗、区只受扭矩的作用，虽然键槽、轴肩过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，所以只需校核最小截面。截面W到区之间的弯矩很小，可以不考虑，而扭矩均相同，所以该轴只需对最小截面W进行校核，如其满足要求，则其他面必定满足。所以危险截面是面W。校核危险截面扭矩抗扭截面模量MT=0.2d3=0.2X403=12800mm3扭矩T为T=121240N•mm则扭转切应力为tT=9.47MPa<[tT]=30KPa故安全。6轴承的设计用于支承轴和轴上零件的装置通称为轴承。其目的是为保证轴及轴上零件能准确地绕固定轴线转动。根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。由于米粉混合机的轴紧有转动的运动形式，所以选择滚动轴承系列。该轴的工作状态是竖直转动，轴承除了承受v带的张力外，还需承受大皮带轮和轴以及皮带的自重，所以轴承需要同时承受轴向负荷和径向负荷，需选择球轴承。通过对轴承的经济性、可靠性、稳定性等性能综合分析选择角接触球轴承。6.1滚动轴承的当量动负荷滚动轴承的基本额定动负荷C是在一定条件下确定的，对向心角接触轴承，基本额定动负荷是使滚道半圈承受负荷的径向分量。因此，必须将工作中的实际负荷换算为与基本额定动负荷条件相同的当量动负荷后才能进行计算。换算后的当量动负荷是一个假象的负荷，用符号 P表示。在当量动负荷P作用下的轴承寿命与工作中的实际负荷作用下的寿命相当量动负荷的计算公式为P=xR+yA式中R—轴承所受的径向负荷；A—轴承所受的轴向负荷；x—径向负荷系数，将实际径向负荷R转化为当量动负荷的修正系数；y—轴向负荷系数，将实际轴向负荷A转化为当量动负荷的修正系数。r=Fq=1394.39N通过实际测量得到大皮带轮和轴承以及皮带的重量大于 70kg，则A=mg=70x9.8=686NA/R=0.49<e=0.68所以查表得x=1,y=0

P=1X1394.39=1.39kN6.2滚动轴承疲劳寿命的计算轴承的寿命与所受负荷的大小有关，工作负荷越大，轴承的寿命越短。实际计算时，用小时数表示寿命比较方便。令n代表轴承的转速（r/min），则以小时数表示的轴承寿命Lh为60nPS=1066025660nPS=10660256（需）3=4167h式中£—寿命指数，对于球轴承£=3C—额定动负荷，C=P=5.56kw。轴承类型结构见图、承受负荷方向类型代号尺寸系列代号组合代号特性角接触球轴承_-w■7272能同时承受径向负荷与单向的轴向负荷，公称接触角a为25C。a越大，轴向承载能力也越大。通常成对使用，对称安装。\rP*7键联结的设计键联接就是用键把轴和轴上零件（带轮）联接起来的一种结构形式。键是标准件，分为平键、半圆键、斜键等。平键联接的结构特点是键的两侧面是工作面，靠键与键槽的相互剪切和挤压来传递转矩，所以轴和大皮带轮之间选择用平键联接。普通平键用于静联接，按键的端部形状分为圆头（A型）、方头（B型）和单圆头（C型）。因圆头键在轴上键槽是由指状铣刀铣出的， 所以圆头键在键槽中的固定良好。而方头在键槽中的定位性较圆形键差，单圆头的键主要用于轴端。所以选用A型普通平键。A型普通平键平键联接的强度计算根据手册中普通平键标准，由轴径 d=52mm,查得键的截面尺寸为bxh=16x10。根据手册中键的长度系列，由皮带轮毂宽度B=50mm选取键的长度L=45mm键的工作长度匸L-b=45-16=29mm根据表由轴和皮带轮材料，选取[cp]=125MPa可4T4121240因 67MPa<[cp]=125MPadhl161045故满足挤压强度条件。8箱体的设计根据米粉混合机的操作工艺条件搅拌容器可采用圆形筒形。从有利于流线型流动和减少功率消耗考虑，容器底的形状也选择圆形底。除有特殊原因外，应避免采用锥形底，因为锥形底会促使粉料形成滞留区不能混合均匀。对方行或带棱角的容器，因为在拐角处容易形成死角，也应该避免采用。此米粉混合机设计的是间歇式固定容器的形式，需要人工装料和卸料。从操作方便的角度考虑，可将装料口设置在容器盖得中央，采用圆形结构。卸料口设置在容器底部，同时需要设置一手动闸门控制粉料的流出。容器结构根据一般设计经验可以确定容器内的物料深度与其内径之比通常在 1：1左右。容器内表面要求光滑平整，这样可避免或减少容器壁对粉料的吸附、摩擦及流动的影响。容器根据食品机械的特点采用无毒、耐腐蚀的材料制造。现采用普遍使用的镍铬18—8型不锈钢薄板。9总结作为一名机械设计制造及自动化大四的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学四年的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，那么如何去锻炼我们的实践面？这就要求我们自己动手， 在实践的过程中学习知识，活学活用。在设计过程中培养了我的综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。本次设计我做的课题是米粉混合机设计，该机器采用皮带传动，具有良好的弹性，可缓和冲击、吸收振动，并且运行平稳，无噪音；传动系统仅采用一级传动，能有效减少功率损耗，传动效率高，皮带轮、轴、轴承均在外部，调整、保养以及维修方便；大量使用标准零部件，降低了混合机的生产成本。本混合机设计合理，符合实际应用，满足加工要求，具有较好的经济性。作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次设计要求用autoCAD制图，因此要想更加有效率的制图，我们必须熟练的掌握它。经过一个寒假的复习到现在的灵活运用，这是我做完本次毕业设计的第二大收获。由于在这半年中常常要东奔西跑寻找工作，加上经验不足，机器设计难免有不足之处，希望老师不吝批评指正。参考文献［1］ 杨明忠，朱家诚主编。机械设计 ［M］。武汉理工大学出版社， 2001。［2］ 谭建荣主编。图学基础教程［M］。高等教育出版社，1999。［3］ 刘鸿文主编。材料力学［M］。高等教育出版社，2004。2006。［4］ 余桂英主编。AutoCAD2006中文版实用教程［M］2006。⑸于永泗，齐民主编。机械工程材料 ［M］。大连理工大学出版社， 2007。⑹徐灏主编。机械设计手册［M］。机械工业出版社，1992。［7］ 傅秦生主编。热工基础与应用 ［M］。机械工业出版社，2004。［8］ 高宗仁主编。常用钢材选用手册 ［M］。山西科学技术出版社，2003。致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师张云老师。张老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查， 后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉