带齿轮离心风机结构设计

本科论文目录TOC\o"1-3"\h\u10356摘要 I31174Abstract II20557引言 1305781绪论 390301.1研究的目的及意义 360661.2离心风机的发展趋势 4326821.3离心风机的研究内容 5126042离心风机的设计方案 7298302.1离心风机的工作原理 795572.2离心风机的传动设计 8232483离心风机的主要技术参数确定 11314483.1电机的选型计算 11206813.2带传动的设计计算 1516723.3联轴器选型计算 17290673.4轴承选型计算 19130424离心风机的强度校核 21127644.1主轴的强度校核 21195664.2叶轮强度校核 24216925三维造型和整体装配 2766455.1叶轮、外壳三维设计 27156935.2轴承座三维设计 2845905.3同步带三维设计 29207355.4整体装配造型 3012832结论 3229741参考文献 3331846致谢 35本科论文摘要随着社会科技快速的发展，离心式风机作为风机的一种在各类生产制造行业中被广泛应用，离心风机广泛应用于能源、化工、冶炼、造纸以及环保等重要行业。尽管目前离心风机发展已较为完善，但还是存在着一些不足。例如，在噪音减小方面还有待提高；结构设计不够完美；传动效率较低等。本文主要针对通风、除尘等间歇性工作及以上不足作出了如下设计：(1)在了解其工作原理及结构后，对其进行传动设计和电机选型设计，并应用Solidworks软件，对离心风机进行三维建模设计，整体装配，使得设计的结构合理，从而达到通风、除尘的效果。(2)考虑到离心风机速度不高且伴有冲击，采用同步带提高其传动效率。并对主要传动进行设计计算，及强度校核。通过以上结构设计及合理的计算，查表选取额定功率11kW，主轴转速1460r/min的Y160M-4型号电机，符合应用场所的需求。并通过带传动的设计计算，选取XH型号带，验证了带传动的可靠性。关键词：离心式风机；结构设计；选型设计；Solidworks；强度校核

AbstractWiththerapiddevelopmentofsocialscienceandtechnology,centrifugalfansasakindoffaniswidelyusedinvariousmanufacturingindustries,centrifugalfansarewidelyusedinenergy,chemical,smelting,paperandenvironmentalprotectionandotherimportantindustries.Althoughthedevelopmentofcentrifugalfansisnowrelativelycompleted,therearestillsomeshortcomings.Forexample,thereisroomforimprovementinnoisereduction,thestructureisnotperfect,lowtransmissionefficiency,etc.Thispaperisdesignedtoaddressintermittentworksuchasventilation,dustremovalandtheabovedeficienciesasfollows:Afterunderstandingitsworkingprincipleandstructure,thetransmissiondesignandmotorselectiondesign,applySolidworkssoftware,three-dimensionalmodelingdesignofthecentrifugalfan,theoverallassembly,sothatthedesignstructureisreasonable,thusachievingtheeffectofventilationanddustremoval.Takingintoaccountthelowspeedofthecentrifugalwindandtheassociatedshocks,theuseoftimingbeltstoimproveitstransmissionefficiency.Designcalculationsandstrengthchecksareperformedonthemaindrive.Throughtheabovestructuraldesignandreasonablecalculations,theY160M-4modelmotorwithratedpowerof11kWandspindlespeedof1460r/minwasselectedtomeettheneedsoftheapplicationsite.ThereliabilityofthebeltdrivewasverifiedbythedesigncalculationofthebeltdriveandtheselectionoftheXHtypebelt.Keywords:Centrifugalventilator;physicaldesign;selectiontypedesign;Solidworks;intensitycheck引言风机是一种通用并且有着十分广泛应用的机械。比如通风、排尘和冷却的作用在工厂、矿井、车辆、船舶和建筑物中都得到发挥；通风和引风作用在锅炉和工业炉窑中也加以展示；烘干和清选的作用对农业谷物更是有着极大的影响；还有就是风洞风源和气垫船的充气和推进等。风机主要以气体为介质，经过多级的机械过程，最终能将机械能传递给气体，原理较为简单，故风机就是一种提升空气的压力并抽取吸收或压送气体的机械。按照风机的出口气体压力来分，风机包括压缩机、通风机（离心风机）、鼓风机。按照风机的工作原理来分，风机有叶轮式和容积式两种，其中叶轮式风机又可以分为离心式、轴流式和混流式[1]。目前在我们已较成熟的生产制造生活以及科学研究成果中，离心机械的应用可以说是很普遍了，然而离心机械就是通过离心运动产生离心力，使一些粒子做高速旋转，加快分离。生活中我们常见的离心运动也有很多很多，例如电风扇扇叶的旋转，洗衣机甩干滚筒的运动等等都属于离心运动，所以说离心运动是我们生活中不可或缺的。机械的结构及其参数的设计和确定，在机械这个大系统中有着不可或缺的重要作用，或者间接的影响着生产效率以及生产质量。然而，离心风机作为机械，也是一种应用广泛的机械，无论是从哪个角度看都有着很重要的地位，离心风机在各种不同的领域有很大的用途，它可以为不同的空间场景进行通风排气保证正常的空气流通，离心风机最基本的参数就是空气的流量，在转动过程之中所承受的压力，还有工作过程中所损耗的效率以及因为摩擦产生的热量，这些参数和产品本身的功率和转速有很大的关系，在选择离心风机的时候，还要考虑环境因素对风机的影响。虽说目前为止离心风机发展还不够成熟，但在未来的发展中还有惊喜、奇迹等待着我们更深层的探索及期待，知识与创新都在激励着每一位研究学者进步，相信在每一位研究学者的一步步探索下，都会有新的发现和结论。也许下一步可能会是进一步提高通风机不同状况下的效率，气动、装置和使用效率等等，以降低电能消耗；也可能是再进一步更大幅度上降低离心通风机的噪音；或者是在叶轮和机壳的耐磨性上的提高，从而使排烟、排尘通风效果更佳；再或者实现变速调节和自动化调节等等，都等着我们进一步的探索。

1绪论1.1研究的目的及意义本次毕业设计来源工业应用，主要介绍了在民用，工业，农业，制造业，军事，航空等领域中有着十分广泛的离心式风机。如图1.1所示。本文中对离心式风机设计改善，主要包括主要传动结构的设计、电机选型设计以及强度校核。其中对主要传动系统组成部分进行了受力分析，对离心式通风机进行了电机选型，选取了带齿轮作为主要传动机构，验证了传动系统的可靠性。本次设计内容包括根据原有的相关离心式通风机的传动设计基础对其传动部分进行设计改进，传动部分选取轴、带齿轮进行传动，带轮是悬臂安装在轴的一端，轴通过轴承座的支撑，从而连接轴的另一端，而轴的另一端安装的是叶轮悬臂，电机带动带轮从而进行风机工作。传统风机一般是采用电动机直连的运作，由直连转速固定，其转速就等于电机转速的原因传动小效率较低且容易发生损坏。所以选取带齿轮传动离心风机，这样转速可调，想要调节转速，只要选择主动轮和从动轮的不同传动比就可以实现转速的调节，并且电机安装位置也比较灵活。主要研究的内容包括确定主传动系统的基本参数，对电机进行选型计算，选取新型电机来简化传动结构，提高能源利用率；选取带齿轮传动，并对其进行了设计计算和强度校核；对转轴进行了设计和强度校核；对连接电机轴和转轴的联轴器进行了选取。还要进行的有利用三维软件进行离心风机的三维建模，对非标准件进行二维图纸的绘制，以及整体装配图纸的绘制以及设计说明书的整理。虽说目前为止离心风机发展还不够成熟，但未来的发展还等待着我们更深层的探索及研究，相信在每一位研究学者的一步步探索下，都会有新的发现和结论。也许下一步的研究方向会发生改变，可能是研究通风机在不同状况的传动效率，也可能研究装置的利用效率，这样可能会降低电能的消耗，也有可能是对离心通风机的整体装置的改进，例如降低通风机在工作时候产生的噪音过大的问题；另外就是通风机在排烟，排尘的过程中对叶轮和外壳的磨损的问题；或是以后能实现自动化的控制。除此之外还有很多方面等待着我们以后去探索。图1.1离心式通风机1.2离心风机的发展趋势离心风机在我国发展的比较晚，在1950年以前，我国风机都是通过国外进口的，并没有自主研发的产品，对于我们这种工业大国来说是有很大的弊端的，直接限制了某些领域的发展，不过从1980年开始，我国的研究人员从国外的技术之中提取精华，投入到本国的研究中，也就是在这个阶段，一些国外生产中的先进技术在我国风机制造中得到了吸收，从而形成了一定的生产能力，同时国内还形成了比较完备的生产链，开始小规模的投入市场。自从二十一世纪以来，我国风机研发制造领域开始有质的飞跃，各个行业都能够见到它的身影，在不同的行业中，风机也拥有不同的用途，例如，在工业，农业，纺织业都有离心风机的存在。不仅如此，对于风机的研究，还在进行。为了进一步提高离心式风机发展，国内外许多专家学者对其做了大量的研究与实验。浙江理工大学刘晓晨等人以机架作为离心式风机的主体承载连接部件，通过机架的共振频率数据开展模态试验，从而验证有限元分析结果的正确性[2]。然而确定这种分析方法可行，是通过比较测试结果，发现机架的振动明显减小。机械研究学者林圣全等人结合数值模拟和实验测量的方法[3]、利用Creo三维建模软件对叶轮进行一个细致的建模,然后进行网格划分，当然划分时是结合叶轮的实际结构的,进行仿真分析是在最后阶段利用ANSYS软件进行仿真分析的,并提出了优化措施[4]，优化后的通风机不但很好地克服了传统离心式通风机的缺点,而且极大地提高了其工作时的稳定性和可靠性,对于离心式通风机的优化和结构设计提供了理论和技术支持[5-7]。而在实际中风机叶片的优化改型及性能改善,除了结构还有就是噪音优化，西安交通大学刘晓良,祁大同等提出寻求蜗壳的最佳宽度是提高离心风机的气动性能并降低风机气动噪声的方法之一[8]。还应用Icem建立了分流叶片与直流叶片进行气动噪声分析的网络模型,通过对Fluent中DetachedEddySimulation与Broadband模块的仿真,得到分流叶片与直流叶片之间近场声源及噪声水平的差异,分析分流叶片与直流叶片之间内部噪声产生机理的差异,达到控制噪声的目的[9,10]。还有利用传声器、加速度计、微型精密压力传感器对离心风机噪声、管道振动及压力脉动进行测量分析[11-13]。有研究表明增加蜗壳宽度，改变倾斜蜗舌角度可对离心风机气动性和降噪效果上有一定影响[14-18]。2011年Se-ungHeo等将叶片的线性后缘改为S型后缘，发现S型后缘叶片可以有效降低空调风机的噪声，使噪声降低接近2.2dB[19]。通过以上国内外研究学者的结论发现，目前国内的研究学者，通过多种多样的实验分析，例如，有限元分析、ANSYS仿真分析、Icem建立网格模型等，使其在结构和风机性能提高等方面研究的较为深入，而国外专家研究学者则在降低噪音方面研究较多。1.3离心风机的研究内容本次毕业设计涉及大学所学各类知识以及实习期间在公司学习到的知识，如机械制图、设计和制造等一系列知识，以及AutoCAD、Solidworks、UG等软件的操作，机械结构设计等一系列知识。是综合性较强的课题，既总结了毕业前的专业知识，又为日后走上相关工作岗位做好预备。本次设计是针对离心风机选型计算以及传动部分，做一个整体的结构设计，整体结构简图如图1.2所示。具体内容如下：(1)在了解其工作原理及结构后，对其进行传动设计和电机选型设计，并应用Solidworks软件，对离心风机进行三维建模设计，整体装配，使得设计的结构合理，从而达到通风、除尘的效果。(2)考虑到离心风速度不高且伴有冲击，采用同步带提高其传动效率。并进行设计计算，对主要传动设计中涉及的相关参数计算，以及对需要强度校核的零件进行简单校核。图1.2传动简图

2离心风机的设计方案2.1离心风机的工作原理本产品的主要由负责提供动力的电机，传递扭矩和力的轴，同步带，和负责高速旋转的风扇组成，图2.1所示为离心风机的主要结构组成图，可以看到具体结构的分布，离心风机中的转子经过高速转动，在大气压的作用下，产生了巨大的离心力，使离心风机中气流被压缩到风机中，经过风扇的旋转，交换空间内的空气，通常做用在比较大型并且空气不流通的地方，例如比较狭窄的井下空间，地下矿洞等没有空气交换的地方，还有就是需要时刻保证新鲜空气的地点。图2.1离心风机结构组成图离心风机在工作的过程中，由电机提供电源，同步带开始转动，将动力传递给轴，轴通过轴承座的支撑，并且和轴承之间的配合，最终使叶轮开始转动，压缩空气，再高速运转的情况下达到交换的效果。图2.2工作原理图2.2离心风机的传动设计各类机械中或者说生活中最为常用或常见的传动装置就是带传动,这种传动装置不仅传动过程中简单，并且在一些计算方面，它的易懂程度相比较于其他传动来说难度系数是很低的。带传动中按着带的截面形状分为平带、V带、多楔带、同步带传动,然而在这么多种的形状带中，不同领域对其选择都是不一样的，但其中应用广泛属于平带和V带传动。带传动装置属于挠性传动装置,优点很多，例如它的传动很稳,噪声又很低,又能缓振和吸力。当过载时,会发生保护其他零件受损的打滑现象。然而这种装置在机械设计中如此受欢迎，原因也很简单，它结构简单,并且在制造时、在安装维护它的都很简便,最主要是相比较其他装置来说它的成本较低。图2.3链传动示意图图2.4同步带传动示意图图2.5摩擦带传动示意图比较与摩擦型带的传动，带轮和传送带之间的相对滑动在同步带传动中是不存在的，因此在传动比对的严格程度上是得到保证的。并且符合本次设计的要求，传动效率高，可以省去在传动过程之中的损耗。但同步带传动更高的要求是在中心距离及其尺寸的稳定性中提出。同步带传动对中心距和稳定性的要求比较严格，因此它所需要考虑的因素也更多，同步带是由齿形带和带轮啮合进行传动，它结合了齿轮传动和链传动的优点，所以它不存在普通带传动的打滑问题，并且传动的过程中，啮合的优势是可以保证比较精准的传动，因此传动具有很具体的传动比。也可以说，同步带传动保证了精确地传动比。同步带的材料特殊，用这种材料做出来的带薄而且轻，因此在较高的速度下使用是没有太多相对于其他带型的顾虑。它传动时的线速度可达50m/s，因此能符合本次离心风机设计中所需同步带的线速度。且传动比可达10，效率可达98%。这也可以说是同步带传动的一个优点。然而同步带传动还有很多的优点，例如有缓冲、减小振动大小的能力，耐磨程度很好，自带消音，况且在润滑方面是不需要油，还有相对重要的是，它的使用寿命比摩擦带长。主要失效形式有几种：带体疲劳断裂；带齿剪断和压溃；冲击、过载使带体断裂；承载层伸长、节距增大、爬齿等。而且它对制造和安装精度要求更高，主要的严格要求是在对中心距上，这也可以说是他的一个缺点。因此，同步带广泛应用于要求精确传动比的中、小功率传动装置中。对于本毕业设计的离心风机而言，我选择同步带传动，针对间歇性工作的应用环境，同步带能够能够更好地提高传动效率。

3离心风机的主要技术参数确定3.1电机的选型计算根据本次毕业设计的应用的环境场所需求指定：风机流量Q=10800/3600=3风机全压根据任务要求采用带传动，且为防止除尘离心式通风机。以下计算过程公式参考离心通风机[20]手册。首先确定通风机的转速、叶片出口角与轮径。根据环境要求，设计中初选取n=950r/min。转速比计算如下：(3-1)根据转速比值，由离心通风机手册中图5-5预选。故根据值估算出叶片出口角。(3-2)式中：——叶片出口角，°；——压力系数。值与通风机的压力P有关，为了使通风机的压力满足设计要求，确定。压力系数为：(3-3)圆周速度为：(3-4)(3-5)取整，确定(3-6)(3-7)然后确定叶轮入口参数。叶轮入口喉部直径为：(3-8)由于是径向自由入口，。根据集流器不同类型的特点，本设计采用锥弧形集流器，叶轮入口截面气流充满系数。从而预选。大多数高效率前弯叶片通风机的系数值都较大，选取。将各值代入下式得：确定喉部直径，叶道入口直径。叶片入口最大和最小直径。代入数值：由如下公式确定叶轮进口宽度为：(3-9)式中：D1——叶道入口直径，m；——通风机系数；u0、u1——圆周速度，m/s；v——入口速度，m/s。选取叶道入口前截面气流充满系数。将各值代入上式，得：，确定叶道入口前速度为：(3-10)故，确定，确定叶片数，由下式计算。(3-11)式中：Z——叶片数，片；D——直径，m；——叶片出口角，°。代入数据叶片数量得：取Z=16，确定叶轮出口宽度，由下式计算：(3-12)式中：——叶片底厚度，m。选取叶片厚底。选取叶道出口截面气流充满系数。预选，于是代入数值得：确定。验算叶道的当量扩散角：(3-13)由计算公式得：(3-14)叶片长度为：(3-15)将各值代入下式得：小于5度，符合要求。最终进行效率估算，根据上面计算可知，计算出的流量值实际上是容积损失与流动损失的总和。(3-16)式中：——效率，%；P——功率，kW。已知，得流动效率轮盘摩擦损失的功率按下式计算：(3-17)式中：——摩擦系数；——空气密度，kg/m3。取，代入得：内部功率代入数值为：内部机械效率为：(3-18)通风机的内部效率为：(3-19)因，，故通风机所需功率为：(3-20)根据《机械设计手册第五卷》35-15中表35.1-10参考，选取Y160M-4型号电机，额定功率为11，转速为1460。具体参数如下：表3.1电机参数表电机参数数值型号Y160M-4额定功率11kW额定电流22.6A功率因数0.84额定转速1460r/min效率88%电机重量122kg3.2带传动的设计计算以下设计计算过程中应用的公式均参考《机械设计》[22]。(1)设计功率在同步带传动中的确定(3-21)式中：——在和修正系数(根据离心机性能和运转时数查《机械设计》中表3得)；——工作机上电动机功率，kW。(2)带的型号和节距的确定由设计功率和，由《机械设计》中图2-9查得带的型号为XH型，对应节距。(3)选择小带轮齿数由小带轮转速和型带，参考《机械设计》中表2-11得小带轮最小许用齿数，则大齿轮齿数，其中，，取标准带齿轮数。(4)带轮节圆直径的确定(3-22)(5)同步带的节线长度的确定(3-23)图3.1同步带简图式中：——带的节线长,mm；——两轮中心距，mm；——计算的辅助角，°。(3-24)代入(3-21)见算出。根据参考《机械设计》表4选择计算值标准节线长。(6)计算同步带齿数(3-25)(7)传动中心距确定(3-26)把M代入(3-24)得，与精确计算结果较为一致。(8)带的设计功率为时带宽的确定同步带基准额定功率为：(3-27)式中：——许用工作拉力，查《机械设计》表1得。——单位长度质量，查《机械设计》表1可得。——线速度，m/s。(3-28)代入上式得计算小带轮啮合齿数为：(3-29)确定实际所需带宽为：(3-30)式中：——带所能传递功率，；——啮合系数，因故；——查表1XH型带。将式代入故：根据《机械设计》表1取标准宽度。(9)验算(3-31)结果表明额定功率最终计算结果25.2kW大于设计功率19.8kW，所以带的传动能力在本次设计中是足够的。故所选参数合格。3.3联轴器选型计算联轴器是用于连接不同机构中两轴的零件，顾名思义它的作用除了连接之外，不仅仅是在传递运动和动力的过程中零件单纯的连接，还使得两边机械零件一起转动，达到不分离的效果。如图3.2所示。联轴器主要有机械式，液力式和电磁式三种。其中得到广泛应用的连轴器也就是是机械式连轴器的居多，然而它在传递转矩过程中主要借助于机械构件之间多种多样的相互机械作用力。其他两种却不同，液力式主要借助于液力，电磁式是借助于电磁力，所以说不同种类传递转矩的方式是不一样的。图3.2YL1型凸缘联轴器根据此次毕业设计内容，为了适当减小震动和冲击，选用凸缘联轴器。以下联轴器选型计算中应用到的公式参考《机械设计手册》第三卷。(1)载荷计算：(3-32)式中：T——公称转矩，；P——电动机功率，；n——电动机转速，。根据本次设计中电机选型可知，将数值代入上式得：由机械设计手册表4-11查得KA=1.3，故由公式计算转矩为：(3-33)(2)型号选择：根据以上计算结果，从《机械设计手册》第三卷中查得GY3凸缘联轴器的许用转矩为112，轴径为20~24mm，符合本次设计的应用要求，故选用。其基本参数参考表3.2。表3.2GY3型凸缘联轴器基本参数公称扭矩Tn(N.mm)许用转速n(r/min)孔轴直径d(mm)轴长度L(mm)Y型/J1型D(mm)D1(mm)b1bS重量(kg)11295002252/3810045463062.383.4轴承选型计算根据离心风机的实际情况和预计使用情况，查《机械设计手册》，选用轴承型号为NU1010的圆柱滚子轴承，这一轴承在一个方向上受少量的轴向数据，并且限制位移也是一个方向的，刚性好。该轴承有关性能参数如下：内径，外径，厚度，额定动载荷，额定静载荷，脂润滑极限转速为，油润滑极限转速为。(1)计算当量动载荷P轴承所受到的载荷为，作用在轴承上的径向载荷和轴向载荷分别为、。由于远远小于，所以令,由表3.2查得。因为对支架的作用力由两个轴承承受，故由下式计算得：(3-34)式中：P——当量动载荷，KN；——载荷系数；——轴承所受总载荷；N。(2)计算轴承转速(3-35)式中：n——轴承转速，r/min；n电——电机转速，r/min;i——带传动的传动比。(3)计算轴承使用寿命由《机械设计手册》查得滚子轴承寿命指数，则：(3-36)由离心风机的工况条件，本次设计的离心式风机为间歇性工作机械，每天工作约15小时，一年工作300天，则其使用寿命为：一般离心式风机的实际使用寿命为6~8年左右，所以该型号轴承符合实际的强度要求。表3.2载荷系数fd载荷性质fd举例无冲击或轻微冲击1.0~1.2电动机、汽轮机、通风机等中等冲击或中等惯性冲击1.2~1.8车辆、动力机械、起重机、造纸机等强大冲击1.8~3.0破碎机、轧钢机、钻探机等

4离心风机的强度校核4.1主轴的强度校核根据本次设计通风机的轴向尺寸和带轮的一些基本尺寸以及机械零件相互间的结构要求，确定传动主轴的基本尺寸如图4.1所示。图4.1传动主轴由《风机手册》[21]中图5-57得本设计中离心通风机的传动方式为C式传动。在工作中运转的传动主轴，弯矩和转矩在同时承受，所以在本次设计中传动主轴承受的最大弯矩和转矩就是我们所要计算出的，最终算出应力合成数值。以下设计计算中所用公式均参考《风机手册》。4.1.1主轴承受的负荷如图4.1所示，根据图中数据计算如下：由于轴的悬臂端直径是阶梯式的，设计中为了简化，看做直径相等的轴。且对叶轮质量进行估算：。带轮直径，估算带轮质量。两轴承支承间轴的重量为：(4-1)叶轮端悬臂轴的重量为：叶轮重量与不平衡力之和由《风机手册》中式得：(4-2)带轮重量与带拉力之和由《风机手册》中式得：(4-3)带轮端悬臂轴的重力为：37564.1.2计算弯矩和扭矩支撑A的反作用力为：(4-4)支撑B的反作用力为：(4-5)截面A上的弯矩为：(4-6)截面B上的弯矩为：AB段轴的扭矩由《风机手册》式（5-18）得：(4-7)作图如下：弯矩图扭矩图弯矩图扭矩图图4.2轴的载荷分析193894.1.3计算轴的最大应力和材料选用 最大弯矩值为最大弯矩发生在一截面，因此合成最大的应力位置同样在一截面。其具体数值由《风机手册》中公式得：(4-8)式中，由如下公式得：(4-9)W为主轴的抗弯模数是指在一截面处的，按下式计算：(4-10)将和W代入，得：主轴的材料选用根据计算结果最终选35号优质碳素钢，屈服点。且，满足要求。4.2叶轮强度校核4.2.1轮盘强度计算如图4.3所示为叶轮和轴盘的简单示意图。图4.3叶轮和轴盘示意图轮盘的直径，中间孔的直径。选取轮盘厚度。轮盘的最大应力按下式计算：(4-11)叶片引起的附加应力为：(4-12)式中：K——载荷分配系数；F1，F2——轴向力，径向力，N。由下式得：(4-13)由下式得：(4-14)式中：Rc——叶轮半径，mm；Z——叶轮叶片数量；m——总叶片质量，kg；——角速度，m/s。单个叶片的质量为：(4-15)将以上数值代入(4-14)得：轮盘的叶片负荷分配系数K=1。故带入数值得：(4-16)轮盘的最大应力为：轮盘的材料为Q235A，其屈服点。安全系数，安全。4.2.2轮盖的强度计算此计算过程类似与4.2.1中轮盘强度计算，不同的是负荷分配系数K=0.5。(4-17)轮盖的最大应力为：(4-18)轮盘的材料为Q235A，其屈服点。安全系数为：，安全。

5三维造型和整体装配5.1叶轮、外壳三维设计离心风机在工作过程中，叶轮接收到轴传来的力，在大气压的和离心力的作用下对空气做功，通过高速旋转，推动了介质的交换，在离心力的作用下轴向进入的风通过风机叶轮改变为径向由外壳出口甩出。外壳则可以说是叶轮的载体，整个离心风机工作就是通过外壳进风口进风，经过叶轮转动“加工”后，再由出风口出去，进而达到通风、除尘效果。外壳主要起到控制通风机进出口流量的作用。本次设计中叶轮外形如图5.1，外壳设计如图5.2，装配造型如图5.3所示。图5.1叶轮三维造型图图5.2外壳三维造型图图5.3装配造型图5.2轴承座三维设计本产品是通过轴来连接同步带和叶轮，在一般情况下需要对轴进行保护，因此选择了轴承座来固定轴承，轴承座的主要是对轴承起到一个支撑保护的作用，它可以固定轴承的外圈，使轴承可以转动而且不发生移动，轴承座有很多种类型在本次设计中它的另外的一个作用就是将轴与轴承结合在一起，保护轴不受外界环境的侵蚀，轴承座的这种结构也方便了轴承的润滑，延长了轴承的使用寿命。并且轴承座也是多种多样的，轴承座外形在本次设计中如图5.4和5.5所示。图5.4轴承座三维造型图图5.5轴承座剖切图5.3同步带三维设计选用同步带是因为它比较符合设计的要求，传动效率高，可以省去在传动过程之中的损耗。同步带传动对中心距和稳定性的要求比较严格，因此它所需要考虑的因素也更多，同步带是由齿形带和带轮啮合进行传动，它结合了齿轮传动和链传动的优点，所以它不存在普通带传动的打滑问题，并且传动的过程中，啮合的优势是可以保证比较精准的传动，因此传动具有很具体的传动比。三维如图5.6所示。并且同步带传动时噪音小，而本次设计的离心风机也在降噪方面有着一定要求，所以选择有着这种即结构紧凑，又传动平稳，而且不需要润滑，并且无污染等等优点的它来做此次设计的主要传动部件。同步带的三维造型如图5.7所示。图5.6带齿轮啮合图图5.7同步带三维造型图5.4整体装配造型机械结构设计中每一个完整的机械都是由多种多样的，尺寸不一的零件构成。然而本次设计也不例外，除了以上展示的零件外，还有很多，而这些零件就是通过装配组到一起的，说到整体装配，它需要每个零件之间达到精准配合，想要达到这种配合，当然离不开尺寸的计算，以及对它结构构图的设计等等。在本次的带齿轮离心风机结构设计中，我也是在结构、构图、以及计算上花费了大量的思考，最终终于设计并装配出了符合本次设计的离心风机，总体装配效果图如图5.8所示。图5.8离心风机整体装配图

结论本次毕业设计主要对离心风机结构设计的简单介绍，主要内容包括离心风机的内容简介和国内外发展趋势，讲述了工作原理以及电机的选型，轴承和联轴器的选型等等。也对零件进行了分析，并绘制了零件的三维图和二维图。经过对零件的分析以及整体装配，计算设计结构的合理性，进行主要零件的校核。计算结果证明符合要求。主要得出以下结论成果：(1)在了解其工作原理以及结构的同时对其进行电机选型设计，选择适用于本文设计的功率,并设计合理的结构，利用Solidworks软件，对离心风机三维建模设计，整体装配。(2)考虑到离心风速度不高且伴有冲击，采用同步带提高其传动效率。并对主要传动进行设计计算，及强度校核。通过以上主要设计的内容及合理的计算，我们选取功率11kW，主轴转速1460r/min的电机，符合应用场所的需求，并通过带传动的设计计算，选取XH型同步带，验证了带传动的可靠性。

参考文献[1]王晓燕,张绍广等.离心式风机及其结构的研究进展[J].沈阳航空航天大学学报，2017，34(03)：56-62[2]刘晓晨,李振,贺磊盈等.离心式风机机架振动分析及减振试验[J].风机技术，2018，60(05)：59-64[3]林圣全,丁云斌,李嘉渊.多翼离心风机叶片的结构改型设计与试验研究[J].风机技术，2019，61(02)：43-49[4]冯培军.离心式通风机结构优化研究[J].机械管理开发，2018,33(03)：101-167[5]张金彪,刘永玲,冯志明等.离心风机概述[J].装备机械，2018(03)：63-66[6]丁雪.流体工况对离心式风机喘振的影响[D].沈阳工业大学，2018.[7]邓绍强.分析多级离心风机设计要点[J].现代制造技术与装备，2014(02)：26-27[8]刘晓良,祁大同,毛义军等.串列叶片式前向离心风机气动与噪声特性的优化研究[J].应用力学学报，2009，26(1)：40-44[9]颜鲁华.后向离心风扇的内部流场分析与降噪研究[D].青岛大学，2018.[10]于思琦.空调系统多翼离心风机性能和噪声分析及改进设计[D].浙江大学，2019.[11]吴正人,郝晓飞,戎瑞等.离心风机叶片脊状结构减阻特性的三维数值分析[J].中国电机工程学报，2014，34(11)：1815-1821[12]蔡建程,鄂世举,蒋永华等.离心风机振动噪声及压力脉动实验研究[J].中国机械工程，2019，30(10)：1188-1206[13]肖云峰,马壮,李爱琴等.离心压气机分流叶片气动噪声的数值分析[J].内蒙古科技与经济，2019(13)：101-103[14]张冀喆.双吸多翼离心风机蜗壳降噪在OTR上的应用[C].中国家用电器协会.2019年中国家用电器技术大会论文集.中国家用电器协会:《电器》杂志社，2019：824-830[15]张磊.蜗壳设计对空气净化器风机系统风量及噪声的影响研究[D].合肥工业大学，2019.[16]王杨.车用离心通风机蜗壳气动分析及噪声预测[J].风机技术，2018,60(02)：34-49[17]周志勇,王宗娟,周朦佳,贾志彬.吸声蜗壳在离心风机降噪中的应用研究[J].机械制造与自动化，2018，47(01)：59-87[18]雷乐,谭俊飞,李景银.改变蜗壳结构对离心风机性能及噪音的影响[J].工程热物理学报,2015,36(12)：2604-2607[19]SEUNGHEO，CHEOLUNGCHEONG,TAE-HOONKIM．Developmentoflow-noisecentrifugalfansforarefrigeratorusinginclinedS-shapedtrailingedge[J].InternationalJournalofRefrigeration,2011(34):2076-2091[20]成心德.离心通风机[M].北京：化学工业出版社,2007：127-160[21]续魁昌.风机手册[M].北京：机械工业出版社,2004：164-185[22]

濮良贵.机械设计[M].第九版.

北京：北京高等教育出版社,2013.5：143-161

致谢时间过的太快了，一晃眼就到了毕业的时候了，回想起刚进入学校的时候的兴奋和激动，一想到即将就要毕业了，马上要离开学校了。与敬爱的老师，亲爱的同学马上就要分离，心中不由得依依不舍。学校使我从一个什么事情都不懂的萌新，成长到一个具有专业知识技术的大学生。使我对未来的校外工作充满憧憬和信心。本次毕业设计,从最初的选题目到现在完成了论文，三维建模，图纸，实物等一系列材料。我掌握了模具设计的流程对模具结构有了更深的了解，也能积累了一定的设计经验。学会当独自一人面对整体课题时，如何快速准确的在网上大量浏览相关资料，并且经常要跑到图书馆去找相关的案列和书本，了解风机的结构，以及风机的工作过程和原理。同样也对机械的结构设计有了更深刻的认知，这对今后我在结构设计和制造的工作中起到了重要意义。在这次的毕业设计中,首先非常的感谢我的两位指导老师，感谢老师疫情期间在忙忙碌碌的工作中抽出时间来对我的论文进行指导、审查，在审查过程中老师对我论文中出现的问题给予耐心的指导与建议，使我的毕业设计得以顺利的进展。还要感谢教过我的所有老师们，任课时老师们严谨、精益求精、认真负责。而私下里我们是朋友是亲人，真的非常感谢大学四年里遇见的每一位爱岗敬业的老师们。是您们让我学会了专业这么多的知识，都说知识才是我们进步的阶梯，所以这使我在今后的工作生活中步步高升。也非常感谢母校对我的悉心栽培，给了我四年充实而又美好的大学时光，给我创造了一个学习的机会，创造了美好的学习和生活环境，让我受益匪浅。

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定假设的研究方法。核心在于对所要研究的对象在条件方面加以适当的控制，排除自然状态下无关因素的干扰。

（一）典型例子

采取实验法的一个典例是罗森塔尔效应的提出，美国心理学家罗森塔尔和L.雅各布森通过对小学生进行“未来发展趋势测验”，发现人们对他人行为的期望通常可以导致他人向期望方向改变。

（二）研究步骤

1.发现