毕业设计（论文）-立式电驱动自动饲料混合搅拌机设计

毕业设计中文摘要随着时代的发展和进步，人们对生活水平的要求越来越高，牛奶自然成为人们的日常饮品。随之，奶牛养殖业逐步兴起。与此同时，适应规模养殖的TMR饲料混合搅拌机被广泛应用。机器工作时，不仅能够将饲料进行搅拌，更加可以对饲料进行切割，集搅拌与切割于一身。机器主要是通过搅龙的动刀与料箱相互配合，将饲料切碎；TMR饲料混合搅拌机安装了通过计量每种饲料的重量从而控制各种饲料比例的片式称重传感器，这使得TMR饲料混合搅拌机变得更为科学合理。电驱动TMR饲料混合搅拌机是适应大农场式的奶牛养殖饲养农场的机器，经过一系列改进后，它的自动化程度大大提升，适应了市场不断发展的需要。关键词TMR饲料搅拌机搅龙搅拌切割本科毕业设计第1页共38页PAGE毕业设计外文摘要TitleThedesignofElectrically-drivenautomaticmixedfeedmixerAbstractWiththedevelopmentandprogress,itissurethattheattitudepeopletolivingstandardisgettinghigherandhigher.Andmilknaturallybecomesthepeople'sday-to-daydrinks.Asaresult,thegradualriseofmilkcowaquacultures.Atthesametimetoadapttothesizeoffield,TMRfeedmixerhasbeenwidelyused.Themachinecannotonlymixbutalsocuttheration.Themachinemainlycuttherationintopiecebytheknifeontheandthetrad.TMRfeedmixerinstallthesensoroftheweightofrationinordertocontroltheweightoftheration,whichmakesTMRfeedmixerbecomemorescientificandreasonable.ElectricmachinepullingTMRfeedmixerisadaptedtolargefarm-stylefarms.Itwillbeabletoadapttothemarketneedsafteraseriesofimprovements,whichgreatlyenhancedthedegreeofautomation.KeyWordsTMRfeedmixerTwistedDragonMixCut目录TOC\o"1-2"\h\z\u1引言 11.1课题综述 11.2设计任务分析及方案选择 32结构设计 42.1搅拌机总体结构设计 42.2搅拌机主要结构详细设计 43传动系统总体设计 73.1传动方案的拟定 73.2搅龙转速的确定 83.3电机的选择 93.4传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 113.5传动装置运动和动力参数的计算 114传动零件的设计计算 134.1带轮传动设计 134.2减速器传动设计 154.3齿轮传动设计 164.4主轴的设计与校核 214.5轴承的校核 265其他结构设计、密封及润滑 285.1料仓门设计 285.2液压系统的选择 285.2刀片的选择 295.3润滑和密封 30结论 31致谢 32参考文献 33

1引言目前，随着奶牛养殖业生产集约化、现代化水平的不断提高，饲养规模不断扩大，奶牛业对饲料加工设备的需求越来越高。然而，现阶段在我国大部分地区中小企业仍然使用传统的搅拌机，这种搅拌机设备陈旧，工艺落后，生产水平很低，显然是不能够满足现代社会市场的竞争要求。1.1课题综述1.1.1奶牛全混合日粮(TMR)饲养技术TMR饲喂的优点：奶牛全混合日粮(TMR)饲喂技术已经越来越多的被奶牛场所熟悉，采用该技术可降低饲喂成本，减少饲料浪费；提高奶产量和奶产品质量；降低疾病，减少防疫费用；精粗饲料混合均匀，避免奶牛挑食和营养失衡；有利于糖类和碳水化合物的合成，提高蛋白利用率；增强胃瘤机能，维持胃瘤PH值的稳定，防止胃瘤酸中毒；提高奶牛干物质的采食量，提高饲料转化率；减少工人数量和劳动强度；可实现分群管理，提高劳动生产率，降低管理成本。表1-1传统饲喂和TMR饲养方式的比较传统饲喂TMR饲养1饲喂方式精粗饲料分次饲喂精粗饲料混合均匀2采食时间定时分次喂全天候采食（24小时）3饲养方式栓系安产定料分群散栏饲养4机械化程度劳动密集型机械化操作5饲料利用率粗饲料及农副产品利用率较低提高粗饲料利用率，有利于利用农副产品，降低饲料成本1.1.2TMR饲料搅拌机的类型及特点TMR饲料搅拌机根据搅龙的特点分为卧式和立式，根据动力源的不同又分牵引式，自走式和固定式。（1）卧式TMR搅拌机。卧式TMR搅拌机由2～3根水平且平行布置的搅龙构成，优点是搅拌时间短（一般6～10min/批），适合体积质量比差异大，松散和含水率相对较低的物料混合。另外，卧式TMR混合搅拌设备外形通常较窄、较低，通过性好，也易于装料。缺点是在处理，切割大草捆时不如立式搅拌机效率高，且搅龙容易磨损。容积相同的情况下，卧式搅拌机的配套动力一般大于立式搅拌机。（2）立式TMR搅拌机。立式TMR搅拌机的加工部件由1～2根垂直布置的搅龙构成，其优点是可迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长（一般20/min批左右），适合含水率相对高，粘附性较好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料干净，不留余料。（3）自走式TMR搅拌机。自走式TMR搅拌机能完成除精料加工外的所有工作，即自动取料、自动称质计量、混合搅拌、运输和饲喂等，具有自动化程度高，效率高，视野开阔和驾驶舒适等优点，是TMR搅拌机中的理想产品，适合现代化大型牛场使用，但缺点是制造成本高。这种搅拌机由于可移动，因此又被称为搅拌车。（4）牵引式TMR搅拌机。牵引式TMR搅拌机由拖拉机牵引作业，物料混合及运送的动力来自拖拉机动力输出轴和液压控制系统。送料时，边行走边进行物料混合，行至牛舍时，即可饲喂。该机可使搅拌和饲喂连续完成，并根据需要可加装取料系统。牵引式TMR混合喂料机适合通道较宽的牛舍（宽度大于2.5m）饲喂作业。（5）固定式TMR搅拌机。固定式TMR搅拌机一般以三相电动机为动力，常见机型为卧式结构，通常放置在各种饲料储存相对集中，取运方便的地点，将各种精粗饲料加工搅拌后，用手推车或小型机动车运至牛舍进行饲喂。该机型适合TMR饲料加工配送中心和牛舍通道狭窄的养牛小区使用。1.1.3立式搅拌机结构原理及特点立式TMR饲料搅拌机核心部件主要由料箱、底板、螺旋套筒、锥形螺旋叶片和刀片组成。螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。其结构如图1-3示。图1-3TMR图1-3TMR饲料搅拌机外部结构其优点是可以迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长(一般20min/批左右)，比较适合含水率相对较高、粘附性好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料时排料干净，不留余料。目前在欧美市场销售的搅拌机中，有70～80％是立式机型。立式绞龙呈锥形，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等，绞龙推动饲料转动2至3圈，就可将饲料从底部推至顶部，而料箱顶部的空间很宽大，被推至顶部的饲料落回底部，从而不断循环切割、搅拌。它不仅能处理大草捆，而且可以胜任所有饲料配方，容积可以达到很大，最大可达45m³。1.2设计任务分析及方案选择1.2.1机械设计的基本原则强度准则要求机械零件的工作应力σ不超过许用应力[σ]，即σ[σ]。刚度准则要求机械零件在载荷作用下的弹性变形y在允许的极限值[y]以内，即y[y]。振动稳定性准则对于高速运动的机械零件，就避免发生振动。要求其激振源的频率与零件的固有频率错开。可靠性准则对于重要的机械零件要求计算其可靠度，作为可靠性的性能指标。此外，还有寿命准则、耐热性准则等。1.2.2对于牛场来说，TMR搅拌机应该满足如下要求：1．坚固耐用，操作简单。因为TMR对于牛场来说，每天都必须使用，因此可靠性最为重要，如果机器经常出现故障停机，对于奶牛场来说，就不只是奶产量不稳定的问题了，奶牛容易出现疾病，对于牛场的管理也不方便。2．饲料搅拌均匀：饲料搅拌机必须将粗精饲料搅拌的十分均匀。因此，要求搅拌车不能有“死角”．饲料的运动至少有2个方向(例如：垂直和水平，垂直和圆周运动等)。3．有效的切断而又不过度切碎饲草。饲料搅拌车必须能将饲草切断成所需的长度，而不是将饲草磨断，同时又不能过度切碎饲草，以利于奶牛的反刍。4．极佳的适口型。为保证适口型，饲料必须蓬松，不被挤压。因此，饲料搅拌机必须能快速切断纤维性饲草而避免搅拌过度，使得饲料被过分挤压。5．能够处理各类配方的饲料。中国地域广大，各个地区采用的配方不尽相同，饲料的来源各异，即使同一个牛场，每年采购的饲料也可能不同。所以，要求TMR搅拌机的适应能力要强。1.2.3任务要求本课题设计的是电机驱动饲料自动混合搅拌机，饲料自动混合搅拌机制备动物饲料的机器，它的功能包括切割、混合各类饲料原料，该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动实现切割、混合各类饲料原料，通过液压系统与机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。对所要设计的搅拌机的要求：混合容量：5m³；计量精度：≥95%最大负荷（25km/h）：5000kg额定电压：380V；额定功率：42KW2结构设计2.1搅拌机总体结构设计立式TMR饲料搅拌机主要由料箱和一个垂直的锥形螺旋搅龙组成，其结构如图2-1所示。其搅龙的螺旋叶片焊接在螺旋套筒上，螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。螺旋叶片上安装有动刀，料箱壁面上安装有可拆卸定刀，动刀和定图2-1立式TMR饲料搅拌机刀的相对运动形成剪切面，从而实现对干草的剪切加工，因此，这种混合机几乎能够直接加工所有粗饲料皆为长草的全混合日粮。图2-1立式TMR饲料搅拌机2.2搅拌机主要结构详细设计2.2.1料箱材料尺寸的设计计算物料的特性主要包括容重、摩擦系数、休止角都将影响到混合的过程，因此，参数的确定首先要确定研究的物料。饲料主要由粗料和精料组成。粗料：包括青干草、青绿饲料，农作物秸杆等。精料：包括能量饲料、蛋白质饲料、以及糟渣类饲料。根据物料特性，确定物料的休止角为55°，物料与螺旋叶片间摩擦角为35°（系数为0．4）。根据任务书要求确定容积为5m³，为使合物料沿壁面顺利下滑的要求，搅拌机的料仓壁与料仓底夹角取100°（根据物料的结拱因素，料仓壁与料仓底夹角应在105°～120°之间[6]），螺旋叶片锥角α取60°。图2-2料箱结构尺寸图图2-2料箱结构尺寸图料箱结构尺寸如图2-2所示，根据料箱容积计算公式：V=1/3πh（r12+r22+r1×r2）其中：h为装料高度；r1为料箱底部半径；r2为装料高度h处半径。根据料仓壁与料仓底夹角100°，可推出h=(r1-r2)×tan10°公式一根据螺旋锥角α=60°，可推出h=r2×tan60°公式二根据公式一和公式二可推出h=1.732r2r1=1.3r2则带入料箱容积V=1/3πh（r12+r22+r1×r2）可得V=1/3π×1.732r2×[（1.3r2）2+r22+1.3r1×r2]=7.222r23若V=5，则r2=0.89，r1=1.157，h=1.54因为套筒和搅龙叶片比较大，占用一定的体积，所以料箱的计算容积需要有一些余量。若V=6，则r2=0.94，r1=1.22，h=1.63综合计算方便，加工容易和外形等因素，取r1=1.25，r2=0.95，h=1.55，这样装料高度小于料箱高度，饲料不会从箱顶飞出。选料箱材料为35号钢，料箱壁厚为20mm，底厚为100mm。尺寸结构如图图2-3所示图2-3料箱结构尺寸2.2.2搅龙螺旋叶片参数的确定立式TMR搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由2～3片螺旋叶片（图2-4）焊接在螺旋套筒上组成。而螺旋叶片的直径、锥角、螺距是立式TMR搅拌机核心部件——搅龙的关键结构参数。根据对奶牛饲料中纤维饲料尺寸（4～10cm)的要求，一般取底部螺旋叶片最大直径与料箱壁面间隙为15mm左右，以避免对干草等纤维饲料过度切割，所以取叶片最大直径1600mm。根据搅龙推动饲料转动2～3圈，可将饲料从底部推至顶部的要求和螺旋锥角α=60°及搅龙总体高度1550mm的参数，取螺旋叶片1、2螺距600mm，扫料用螺旋叶片3螺距800mm，据此设计螺旋叶片样图，与套筒焊接效果如图2-5所示。图2-4搅龙螺旋叶片图2-4搅龙螺旋叶片图2-5搅龙2.2.3套筒参数的确定图2图2-6套筒结构尺寸3传动系统总体设计3.1传动方案的拟定搅拌机的传动系统与整机的技术经济指标有密切关系，它影响搅拌机的结构、布局、包装精度、传动效率、制造以及制造成本、操作与调整是否方便等，因此，设计传动系统时必须注意满足下列要求：（1）电机输出轴和全部传动机构需能满足足够的功率和扭矩，并且具有较高的传动效率。（2）各执行件的位置、速度应有比较准确的相对关系,又要便于独立调整。（3）结构简单、润滑与密封良好,操作方便可靠,便于加工装配,成本低。（4）为便于调整试搅拌机,传动系统中应设有调整机构。该饲料搅拌机采用电机驱动，其进给与动力系统的动力均是由电机提供。其具体传动形式如图3-1是：绞龙齿轮减速器带轮电机绞龙齿轮减速器带轮电机图3-1传动系统框图3.2搅龙转速的确定临界转速是螺旋叶片某一位置处的物料能被升运的最低转速，同普通的垂直升运搅龙不同的是，物料在上升过程中，搅龙叶片任意物料所受到的摩擦力不是物料与料箱壁面的摩擦力，而是物料与物料之间的内摩擦力。根据垂直搅龙的临界转速公式可以计算出立式TMR搅拌机工作的临界转速范围。假定螺旋叶片某点处有1个质量为m的物料粒，设此处螺旋直径为D，螺距为S，螺旋升角为α，搅龙以顺时针旋转，角速度为为ω，物料间摩擦系数为，根据垂直搅龙的临界转速公式：（公式一）得：搅龙的临界转速（转/min）(公式二)式中：α为锥形搅龙任意点处的螺旋升角；QUOTE为物料与螺旋叶片间的摩擦角。由于旋叶片各点处的临界转速各不相同，由此式可计算出搅龙临界转速范围，根据此搅龙的相关参数：螺距S=0.6m，物料与叶片间摩擦角=35°，物料休止角=55°。按螺旋套简直径d=0.4m，计算搅龙的临界转速。得=25.5°≈53（r/min）2.按搅龙螺旋叶片最大直径d2=1.6m，计算搅龙的临界转速。得=6.8°≈23（r/min）由于螺旋搅龙有锥角，与普通搅龙不同，旋叶片各点处的临界转速各不相同，此搅拌机的临界转速范围为23～53r／min。由于饲料搅拌机是用于物料混合，当搅拌机结构参数确定后，转速及其效率之间的关系与用于物料升运的螺旋搅龙有所区别，其最佳转速的确定还需要通过试验进一步分析。3.3电机的选择1、选择电机应综合考虑的问题(1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。(2)根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力额启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8～0.9。(3)根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护措施，选择电动机的结构型式。(4)根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类型。(5)根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。此外，还要考虑节能、可靠性、供货情况、价格、维护等等因素。2、电动机类型和结构型式的选择由于搅拌机要求主轴输出性能(旋转速度，输出功率，动态刚度，振动抑制等)，因此，主轴选用标准与实际使用需要是紧密相关的。总的来说，选择主轴驱动系统将在价格与性能之间找出一种理想的折衷。3、电动机容量的选择选择电动机容量就是合理确定电动机的额定功率。决定电动机功率时要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下电动机容量主要由运行发热条件而定。电动机发热与其工作情况有关。但对于载荷不变或变化不大，且在常温下同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。一般而言，转速高的电动机，其尺寸和重量小，价格较低，但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动机则情况相反。要综合考虑电机性能、价格、车床性能要求等因素来选择。4、确定电机的型号（1）选择电机类型按功能工作要求选择Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。（2）选择电机容量电机所需工作效率，按式计算为QUOTE=QUOTE=42kw查表机械传动和摩擦副效率概略值，确定部分效率为：带轮效率η1=0.93，减速器传动效率η2=0.80，圆锥滚子轴承传动效率η3=0.98，齿轮传动效率η4=0.97，代入得=0.93×0.80×0.98×0.97=0.71所需电机功率为QUOTE===60KW（3）确定电动机转速为1500r/min综合以上信息，最终选择型号为Y2-280S-4的电机,可选取电机参数如下表所示：外形结构如图3-3所示。图图3-3电机结构及尺寸外形参数如表3.2所示表3.2电机外形参数型号ABCDEFGHKY2-280S-445736819075140185828024技术参数如表3.3所示表3.3电机技术参数电机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y2-280S-47514802.02.23.4传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配由于该搅拌机的动力传动系统的传递相对较简单，传递的构建比较少，由于，电机选择为Y2-280S-4，转速为1480r／min，最终搅龙的转速要求为23-53r／min，结合到实际情况，确定总传动比为30，选择带轮传动比为2，减速器传动比为16，齿轮传动比为1，经减速系统后搅龙转速为49.3r／min，符合搅龙临界转速要求。3.5传动装置运动和动力参数的计算在选定电动机的型号、分配传动比之后，应计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速，功率和转矩，为后面进行传动零件的设计计算提供计算数据。计算各轴运动和动力参数时，先将传动装置中各轴从高速到低速依次编号为电动机轴、Ⅰ轴（减速器输入轴）、Ⅱ轴（减速器输出轴）、Ⅲ轴（工作机轴）。并设：i0，i1，i2····——相邻两轴间的传动比；η01,η12，η23····——相邻两轴间的传动效率；P1,P2,P3····——各轴的输入功率（kw）；T1，T2，T3····——各轴的输入转矩（N·m）；n1，n2，n3····——各轴的转速（r/min）；则可由电机轴至工作机轴方向依次推算，计算得到各轴的参数。各轴的速度n1=式中：nm——电机的满载转速（r/min）；i0——电机轴至Ⅰ轴的传动比。同理n2=n3=其余类推各轴输入功率P1=Pd·η01式中：Pd——电机的实际输出功率（kw）；η01——电机与一轴间的传动效率。同理P2=P1·η12P3=P2·η23其余类推3.各轴输入转矩T1=Td·η01·i0式中：Td——电动机轴的输出转矩（N·m）。Td=9550×其中：Pd——电动机实际输出功率（km）；nm——电动机转速（r/min）。所以T1=Td·η01·i0T2=T1·η12·i1T3=T2·η23·i2其余类推将上述结果列入表3.4，供后面的合计计算使用。表3.4运动和动力参数轴号功率P/kw转矩T（N·m）转速n（r/min）传动比i效率η电动机轴75484148020.93减速器传入轴70900.2740150.80减速器传出轴561080249.310.97工作机轴54.31047949.3————4传动零件的设计计算4.1带轮传动设计1.计算设计功率由表查得工作情况系数KA=1.1故Pc=KA•P=1.1×75kw=82.5kw2.选择带型号根据Pc=82.5kw,n1=1480r/min，由手册初步选用C型带3.选取带轮基准直径由表选取小带轮基准直径dd1=200mm，则（设滑动率，传动比i=2）取直径系列值：4.验算带速在(5-25m/s)范围内，带速合适。5.确定中心a和带的基准长度在0.7（）≤a≤2（）范围，初选中心距a=1200mm。查图选取A型带的标准基准长度可得实际中心距代入数据可得，≈1200mm取：=1200mm6.验算小带轮包角包角合适。7.确定带的根数Z因，带速n1=1480r/min，传动比i=3.4由表14-13c，P1=11.53kwΔP1=0.55kw由表14-9，由表14-11，由公式得取Z=5根。8.确定初拉力由公式得单根普通V带的初拉力9.计算带轮轴所受压力由公式得综上，所选V带为C-1250。4.2减速器传动设计1选用减速器的额定功率选用减速器的公称输入功率满足：式中：——计算功率，KW;——载荷功率;——减速器公称输入功率;——工况系数;——启动系数;——可靠度系数;由于是电机驱动，中度冲击，故工况系数=1.5。考虑到每批饲料的搅拌时间为10~15min，故每小时的启动次数5次，且=1.5，故启动系数=1。可靠度要求一般，故=1。得计算功率：为满足减速器的机械强度，要求，按i=15，输入转矩为n=750r／min，查手册，初选CW315，i=15，r／min，。当r／min时，折算公称功率为：2校核热平衡许用功率查手册得，，根据公式可得热平衡许用功率查手册，对于CW315型减速器故无需采用冷却装置，因此可以选定CW315型减速器，采用油池润滑。4.3齿轮传动设计1.选定齿轮的精度等级和材料，初选齿数1)搅拌机为一般工作机械，按传动方案该齿轮组为直齿轮，精度等级选择7级精度；2)由表10－1，由于齿轮传比为1，齿轮材料选择为45钢，调制后表面淬火，硬度为240HBS。3)轮齿数初选为＝120，＝1212.按齿面接触强度进行设计按式（10－9）试算，(1)确定公式内的各计算值：1)初选载荷系数Kt＝1.3；2)计算齿轮传递的转矩由前文可知齿轮传递的转矩为10802N·m;3)由表10－7及其说明，可选定齿宽系数＝0.2；4)由表10－6，查得材料的弹性影响系数＝189.8；5)由图10－21d，按齿面接触硬度查得齿轮的接触疲劳强度＝600Mpa；6)两齿轮的设计寿命为50000h，由式10－13，计算应力循环次数7)由图10－19查得接触疲劳寿命系数==0.95;8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数s＝1。由式（10－12），===0.95×600/1=570MPa(2)将以上参数代入公式进行计算1)试算齿轮分度圆直径d1t，代入[H-]中较小的值2)计算圆周速度3)计算齿宽4)计算齿宽与齿高之比齿轮模数齿高5)计算载荷系数K由图10－8，查得动载系数；由表10－3，查得;由表10－2，查得使用系数＝1.25；小齿轮精度为6级，相对支撑作对称分布。由表10－4，由b/h＝10.3，=1.15,查图10－13，得＝1.12，故，动载系数6)按实际得载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10－10a）得7)计算模数3.按齿根弯曲强度设计由式（10－5）得弯曲疲劳的设计公式为(1)以下确定式中各参数的值：1)由图10－20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限＝440MPa；2)由图10－18查得弯曲疲劳寿命系数＝＝0.87；3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S＝1.3，由式（10－12）得＝＝＝0.87×440/1.3＝294.46Mpa4)计算载荷系数K5)查取齿形系数由表10-5查得。6)查取应力校正系数由表10－5,查得；。7)计算齿轮的(2)设计计算将以上参数代入式（10－5）进行计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而由齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度所算得的模数，按接触强度算得的分度圆直径，算出齿轮齿数，取Z1=91；，由于齿数互质故取Z2=92。4.几何尺寸计算1）计算分度圆直径2）计算中心距3）计算齿轮宽度取。5.验算，合适。尺寸参数如表4.1所示表4.1齿轮尺寸参参数齿轮12模数m44齿数z9192中心距a366分度圆直径d364368齿顶圆直径372376齿根圆直径354358全齿高h9齿宽b7373压力角节圆直径364368传动比1齿轮宽B8080齿宽系数0.20.2轮毂宽1451456.设计齿轮外形结构如图4-1所示图4-1齿轮外形结构图4-1齿轮外形结构4.4主轴的设计与校核1.求轴上的功率P，转速n以及转矩T。忽略传递效率，则：该轴输入功率该轴转速n=49.3r/min转矩2.初步确定轴以及套筒的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理，查手册，取，则：3.轴的结构设计轴最小直径出采用花键连接,的内径d1选取170mm,外径选取190mm。根据零件的转配方案的要求,最终确定轴的外形尺寸如图4-2所示。图4-2搅龙轴图4-2搅龙轴4.求作用在搅龙叶片上的力。1)齿轮的分度圆直径则：圆周力径向力圆周力，径向力的方向，如图4-3所示。5求轴上的载荷图4-3轴的载荷分析布图图4-3轴的载荷分析布图首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a的值。对于32052型圆锥滚子轴承，由手册中查得L2=46.1mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图如图4-3所示。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的、以及M的值列于下表4.2。表4.2载荷水平面垂直面支反力F,，弯矩M总弯矩扭矩T6按弯扭合成应力校核轴的强度。进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据公式以及上表中的数据以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调制处理，查手册得，因此，故安全。7精确校核轴的疲劳强度。1)判断危险截面根据弯矩图以及扭矩图，可以知道右端轴承的支点截面，即C面所承受的弯矩和扭矩是最大的，但是从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，轴与齿轮连接处截面Ⅳ处过盈配合引起的应力集中最严重，且截面Ⅳ处所承受的应力与C面很接近，而截面C并没有应力集中，直径也较大，故截面C不必校核，只需校核截面Ⅳ即可。2)截面Ⅳ左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面Ⅳ左侧的弯矩M=10826998截面Ⅳ上的扭矩T=5073437.5截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理，查得，，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中稀释以及按手册取。因,,经插值后查得，又由手册可得轴的材料敏性系数为，故有效应力集中系数为由手册可得尺寸系数；由手册可得扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由手册得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，按公式得综合系数为又由手册查得碳钢的特性系数，取，取于是，计算安全系数值，按公式得3)截面Ⅳ右侧抗弯截面系数W按公式计算抗扭截面系数弯矩M及弯曲应力为M=10826998，。扭矩T及扭转切应力为T=5073437，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及查手册取。因r/d=2/150=0.013，D/d=150/130=1.15，经插值后查得，又由手册可得轴的材料敏性系数，故有效应力集中系数为由手册得尺寸系数，扭转尺寸系数。轴未加工，按手册得表面质量系数轴未经表面强化处理，即则综合系数为又由手册得碳钢的特性系数，取，取则轴在界面Ⅳ右侧的安全系数为故轴在界面Ⅳ右侧的强度也是足够的。本设计中无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可以略去静强度校核。4.5轴承的选定及校核根据实际需求选择32052圆锥滚子轴承1.求两轴承受到的径向载荷和2.求两轴承的计算轴向力和对于32052轴承，查手册，轴承的派生轴向力，其中Y=1.4，因此可算得因为所以故,。3.求轴承的当量动载荷和查手册得，判断系数e=0.414对轴承1,对轴承2，因轴承运转中有冲击载荷，查手册，，取，则4验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。5其他结构设计、密封及润滑5.1料仓门设计由于搅拌机一次加工量为5m3，加工量很大，所以需要设计自动出料口。由于立式搅拌机自身结构特点，只需要在料仓底部开一个自动出料口，物料就可以在搅龙的带动下，从出料口飞出。因此只需要在料仓底部开一个出料口。设计结构如图5-1。图5-1料仓门图5-1料仓门5.2液压系统的选择①安装形式的选择根据用户使用设备具体结构确定。②额定推力的确定为满足工程上的使用需要，电动推杆的额定推力应大于负载130%。③额定行程的确定为使电动推杆能正常的工作，额定行程应大于负载行程+60mm。④行程速度的选择由用户根据需要而定，如有特殊要求请与厂家联系。注意事项图5-2并列式液压缸图5-2并列式液压缸由设计料仓门形状选择UEG系列并列式电动液压缸，如图5-2所示。具体参数如表5.1：表5.1并列式液压缸外形参数缸径杆颈L1L2D1D2RBB1S<=80563655540-0.01240-0.012105452820005.3刀片的选择本搅拌机在搅龙上安装动刀片,刀片数量取12把。刀片结构如图5-3所示。图5-3动刀片图5-3动刀片通过螺栓固定在搅龙上,如果搅拌机切割效果不能令人满意的话,可以在料仓内壁安装一定数量的顶刀片,是物料在动定刀片的共同作用下达到最佳效果。5.4润滑和密封搅拌机的传动部件和轴承都需要良好的润滑，其主要目的是减少摩擦、磨损和提高传动效率。润滑过程中润滑油带走热量，使热量通过箱体表面散发到周围的空气当中，因而润滑又起到了冷却、散热的作用。所以圆锥滚子轴承采用脂润滑。润滑脂通常在装配时填入轴承室内，装脂量不超过