1、 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 44 页1绪论1.1 固体粒子混合1.1.1 固体粒子固体混合是工业生产过程中一种重要的单元操作，它广泛用于化工、医药、食品、饲料、塑料和建材等部门 1。固体混合设备中所述及的固体是指粉粒体，而粉粒体可再细分为两种，一种是粒体（粒料） ，另一种是粉体。两者的区别如图 1-1 所示。图 1-1 各种固体粒子的粒径范围和测量方法两者的粒径约为 50 为界，粒料上限为数毫米，而粒料与粉体的更本质的区别m在于两种固体颗粒的力学行为的区别。粒料的力学行为主要受重力所控制。当粒子的粒径不断减小，则粒子之间的附着力所引起的作用逐渐增大，当
2、粒径小至数十微米时，附着力与重力平衡。粒径进一步减小，附着力急剧增加，当粒径小至数微米本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 44 页时，重力的作用小到可以忽略，由附着力的作用会形成凝集体，即发生所谓逆粉碎现象，粒径大小对混合物性能的影响主要是通过两相的界面起作用的，过小的粒子（如在 3 以下）对混合物的力学性能不一定有好处。m1.1.2 固体混合固体混合是指两种或两种以上不同性质的粉粒体，在干燥状态或加入少量液体的状态下，在外力作用下进行搅混，使之逐步达到均一分布的操作，是不均匀度不断减小的一种随机过程。其混合状态如图 1-2。（a）原状态 （b）理想完全状态 （
3、C）随机完全状态图 1-2 混合状态黑白格子各表示一种物料。图中的理想完全混合状态是难以达到的，实际混合过程总是无序、不规则排列，它所能达到的最佳程度称为随机完全混合。1.1.3 固体混合的影响因素与液体搅拌相比，固体混合不具有自身扩散的性质，因而必须施加外力才能强制流动。影响混合的因素，除混合设备和操作条件外，固体粉粒体的性质，包括粒子的粒度与粒度分布、粒子形状、表现密度、表面性质、静电荷、水分含量、休止角、流动性、凝聚性，对混合过程的影响极大，如图 1-3 所示。图中 M 为混合度，t为混合时间。图（a）所示的曲线为一条典型的正常曲线。在混合的初始阶段。混合度 M 增加甚快。呈直线上升，到
4、后阶段，混合度的增加程度逐渐变得平缓，从图（b）可看出，因粉粒体的粒度差大，在混合过程中，混合程度不稳定，曲线经过一个峰值后反而下降了。混合后阶段，曲线下降的趋势逐渐趋于平坦，这与混合过程中，大颗粒较容易分离，而且小颗粒物料又较容易沉积在设备的下部有关。图（c）因粉粒体的密度差大，混合初期，混合度呈无规则曲线状上升，过了峰值反而逐渐下降。此曲线后阶段的走势与图（b）曲线有些类似，也是由物性差异较大所造成的。图（d）因混合过程中产生静电作用，混合的初始阶段，混合度上升的规律性很差，呈反复的波动状，到后阶段才稳定定下来，呈曲线状缓慢上升。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3
5、页 共 44 页(a)物性差小，混合良好 (b)粒度差大，混合不良(c)密度差大，混合不良 (d)混合过程中发生静电的再混合图 1-3 物性对混合过程的影响1.2 混合设备的分类固体混合设备可按不同的方法分类： 按对粉粒体作用力的方式分为容器回转型、容器固定型（包括机械搅拌式、气流搅拌式、流体切割式）和复合型混合设备； 按操作方式分为间歇式和连续式； 按运动部件回转速度分为高速型和低速型。列出的各种混合设备的特性和适用范围，归纳起来可分为以下几大类。1.2.1 容器回转型混合设备 适用于物性差异小、流动性好的物料的混合，可以获得较高的混合精度；但对粒径比等物性差异大、流动性差的物料，采用该种型
6、式大多数情况下不能得到良好的效果。 装料系数低，一般为 0.30.4。 最佳回转速度，即处于最佳混合状态的速度一般为临界速度为 50%80%；也可以用费劳德数 是离心力与重力之比。当装料系数为 0.3 时，不同种类混合设备rF的 值分别为： V 型 0.3 0.4，双重圆锥 0.55 0.65，滚筒 0.70.8，正立方体r0.5。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 44 页图 1-4 容器回转型混合设备 设备容易清洗，适合于多品种小批量生产。 回转速度慢、适合于易磨损物料的混合。 容器回转空间大，但伴随回转容易引起负荷变动，因而需要设置 安全栅和牢固的基础。
7、进出口的定位较困难。1.2.2 容器固定型混合设备 机种多，不仅可满足各种物性粉粒体的混合，也可用于粉粒体中添加液体的混合。 因容器是固定的，混合设备与粉粒体进出料装置容易连接。 装料系数大，一般 0.50.6。 设备清洗困难，适合于少品种大批量生产。 存在搅拌桨叶磨损和轴封部件粉尘等问题。1.2.3.复合型混合设备这类混合设备是在容器回转型的基础上，在容器内部增设了搅拌物料用的叶片，以增强物料的混合和分散作用，从而提高混合效果。如在常用的滚筒、V 型、双重圆锥型等混合设备中，分别设置了特定的叶片，便构成了复合型混合设备。复合型混合设备的优缺点：适合粒径比等物性差异较大，流动性较差的物料，也适
8、合于需添 加液体的混合。 装料系数中等，一般为 0.40.5。 混合时间较短，生产效率高，混合精度较高。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 44 页 因为有旋转叶轮工作，故清洗衣较容易。 容易造成物料的粉碎和磨损。 该设备运转时发热较大，不适合受热分解和热敏性物料。 存在搅拌叶片的磨损和粉尘进入轴封部件处而影响密封等问题。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 44 页2. 混料机的组成及各部分功能2.1 混料机的组成本论文对小型混料机的设计要求是倾斜式滚筒混料机，目的是进行固体粉末的搅拌混合，而不具备液体混合的能力。为了符合设计要求
9、，在参阅了相关资料中涉及的滚筒混料机的技术参数后，将该混料机的组成分为以下四部分：动力装置、传动装置、混合装置和混料机机架这四个部分。图 2-1 混料机的组成混料设备的搅拌轴通常由电动机驱动，并且由于该混料机的使用场合是在实验室内，电力能源的获取是最简单易得的，故该小型混料机的动力源部分采用电动机驱动。当混料机由静止起动时，滚筒要克服自身的惯性，还要克服滚筒所推动的固体粉末的惯性以及传动装置等部件的惯性，这时滚筒与固体粉末的相对速度最大，滚筒所受阻力的作用面积也是最大，困此此所需的功率值必然较大，该最大功率即为混料机的启动功率。但试验测定表明，搅拌即在启动时，电动机启动电流的最高点持续时间一般
10、仅为 23 秒，随后立即大幅度下降至接近正常动转电流，说明出现最大功率的时间极短，由于一般电动机都允许有启动过载量，即允许较大范围的启动电流。如 380V 三相交流异步电动机，在 510 秒的持续时间内，其启动电流一般允许达到额定电流的 6.57 倍；且电动机功率越小，则启动电流相对于额定电流的允许倍数越大。所以，只要选择合理的电动机，在启示录动时依靠转矩余量来加速小型混料机电动机 传动装置 混料滚筒 机架减速器 传动齿轮配换齿轮传动 一号（左）机架二号（右）机架本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 44 页搅拌即滚筒直达稳定工作转速，不会引起电动机过热或者不能启
11、动的情况。混料机的传动装置包括减速装置，变速装置和滚筒驱动装置。减速装置即减速器，由于搅拌设备的转速一般都比较低，因而电动机绝大多数情况下都是与变速器组合在一起使用的，有时也采用变频直接调速。因此，选用电动机时，应特别考虑与变速器的匹配问题。变速装置照设计要求应该能达到四级变速的要求，在考虑了小型混料机的工作特性以及工作场所后，决定采且配换齿轮的变速方式。驱动装置采用齿轮来驱动混料滚筒的转动，鉴于齿轮传动的稳定性，决定采用开式齿轮传动来驱动混料滚筒。混合装置是一个直径 300，长度 500，壁厚 5的圆柱型滚筒，滚筒的两端用支撑轴固定在机架上，混料滚筒的右侧焊接上轴承，该轴承上的齿轮与滚筒驱动
12、装置的齿轮啮合，以达到使滚筒转动的目的。混料机的机架分成两个部分，两机架的立柱结构完全相同，区别是一侧的机架底座较大，这部分的底座上要安放电动机，减速器以及传动齿轮箱，且要保证电动机减速器以及传动齿轮箱的中心轴线位于同一水平面上，另一侧的机架只是负责混料滚筒的固定以及整个混料机系统的稳定。机架的两个部分的相对位置的固定采用连接杆来实现。2.2 混料机的各部分功能该小型搅拌的动力装置部分为电动机，电动机为整个小型混料机提供动力，电动机的功率经过联轴器传递到小型混料机的传动装置，经过减速器的减速，将电动机的高转速降低为比较低的转速，经过配换齿轮副的调整之后，由传动齿轮最终将功率传递到混料滚筒上面，
13、带动混料滚筒的转动，以达到混合不同粉末的目的。减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来以满足工作需要。减速器的输入端轴通过连轴器与电动机的输出轴相连，由于电机的转速太高而扭矩较低，不能直接输出到混料滚筒段齿轮，必须经过减速器的减速，来降低转速和增大扭矩。有级（或分级）变速是指在一定的转速范围内，能够实现若干固定、不连续的转速（或速度）变化。其优点是工作可靠，传动比准确，采用多轴传动时变速范围大，其缺点是不能在运转中变速，不易选择最佳转速值。该小型混料机的变速装置为配换齿轮，变速时两齿轮位置互换或另装一对齿数比不同的齿轮，结构简单，不需要操纵机构或者互锁装置，轴向尺寸小，但是更换齿轮
14、费时费力，悬臂安装受力本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 44 页条件差。适用于不经常变速且要求结构简单、紧凑的变速机构。传动齿轮是机器中应用最广泛的一类传动形式，它的功能是将机器中的原动机（如电动机、内燃机、汽轮机）的运动和动力向工作机（如水泵、抽油泵、鼓风机、起重机的钢缆转鼓、汽车的车轮、车床的卡盘）传递其所需要的运动和动力。而在仪器仪表中齿轮是以传递运动为主。齿轮传动和其他的传动形式相比具有传动功率范围宽、传动效率高、传动比准确、寿命长和结构紧凑等优点。图 2-2 混料机装配示意图滚筒式混合设备的混料装置为一圆柱型混料滚筒，当驱动齿轮转动时，带动混料滚筒一
15、起转动。初始位于滚筒底部的物料，由于物料间的黏结作用以及物料与侧壁间的摩擦力而随滚筒升起：又由于离心力的作用，物料向滚筒壁面靠近，并且物料之间以及物料与滚桶壁之间的作用力在增大。当物料上升到一定高度时，在重力作用下飞落到底部，如此反复进行循环混合。该小型混料机的机架分为两个部分。在无齿轮筒盖一侧的机架为一号机架，在有齿轮筒盖一侧的为二号机架。一号机架结构比较简单，主要功能仅为支撑滚筒，保持其稳定。二号机架结构略为复杂，除了与一号机架相同的结构功能外，还包括一个底座，用于安放电动机、减速器及传动齿轮箱，并保证这三个部件的中心高一致。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页
16、共 44 页3 .电动机的选用原动机的种类一般情况下均选用交流电动机。电动机为系列化产品。机械设计中仅需根据工作机的工作情况，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号 2。3.1 电动机选用原则一、选择电动机的类型和结构形式如无特殊的需要，一般选用 Y 系列三相交流异步电动机。经常起动、制动和正反转动的，例如起动、提升设备，要求电动机具有较小的转动惯量和较大的过载能力，应选用冶金及起重用三相异步电动机，常用 YZ 型或 YZR 型。电动机的结构有防滴式、封闭自扇冷式和防爆式等，可根据防护要求选择。二、选择电动机的功率电动机的功率选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性能
17、都有影响。功率选的过小不能保证工作机的正常工作，或使电动机因超载而过早损坏，功率选的过大则电动机的价格高，能力又得不到充分发挥，而且由于电机经常不在满载下运转，其效率和功率因数都较低而造成能源的浪费 3。对于载荷比较稳定、连续运转的机械，通常只需使电动机的额定功率 Ped 等于或稍大于所需电动机的工作功率 Pd，即 PedPd ，而不必校验电动机的发热和起动转矩。所需电动机工作功率为:Pd= （3-1）aw式中 Pw-工作机所需功率，指输入工作机轴的功率，KW。-由电动机至工作机的总效率。工作机所需功率 Pw 由工作阻力和运动参数计算求得本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第
18、10 页 共 44 页Pw= （3-Fv102）或Pw= （3-Tn9503）其中： F-工作机的阻力， NV-工作机的线速度，m/sT-工作机的阻力矩，Nmnw-工作机转速，r/minw-工作机效率。总效率 按下式计算：=123。 。 。 。 。 。 n （3-4）其中： 1 2 3。 。 。 。 。 。 n分别为传动装置中每一传动副（齿轮、蜗杆、带、链）每对轴承或每个联轴器的效率，其数值可按表 3-3-1 选取。计算总效率时要注意以下几点：1.所取传动副效率是否已包括其轴承效率，如已包括，则不再计入轴承效率。2.同类型的几对传动副、轴承或联轴器，要分别考虑效率，例如有两级齿轮传动副时，效率
19、为 齿 齿 = 齿 2。3.轴承效率均指一对轴承而言。4.蜗杆传动效率与蜗杆头数及材料有关，应先初选头数，估计效率，待初步设计出蜗杆、蜗轮参数后，再计算效率并校核传动效率。5.当资料给出的效率数值为一范围时，一般可取中间值，如工作条件差、加工精度低、润滑脂润滑或维护部良时，则应取低值；反之可取高值。表 3-1 机械传动和轴承效率的概率值本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 11 页 共 44 页类 型 开 式 闭 式圆 柱 齿 轮 传 动 0.94 0.96 0.96 0.99圆 锥 齿 轮 传 动 0.92 0.95 0.94 0.98蜗 杆 传 动自 锁 蜗 杆 0.30
20、 0.4单 头 蜗 杆 0.5 0.6 0.70 0.75双 头 蜗 杆 0.6 0.7 0.75 0.82三 头 或 四 头 蜗 杆 _ 0.82 0.92圆 弧 面 蜗 杆 _ 0.85 0.95单 级 NGW行 星 齿 轮 传 动 0.97 0.99链 传 动 0.90 0.93 0.95 0.97摩 擦 轮 传 动 0.70 0.88平 带 传 动 0.97 0.98三 角 带 传 动 0.94 0.97滚 动 轴 承 （ 每 对 ）滑 动 轴 承 （ 每 对 ）联 轴 器具 有 中 间 可 动 元 件 的万 向 联 轴 器齿 轮 联 轴 器弹 性 联 轴 器0.97 0.980.99
21、0.99 0.9950.98 0.9950.97 0.990.97 0.99三、电动机转速的选择额定功率相同的同类型电动机，可能有不同的转速。如三相异步电动机就有四种常用的转速，即 3000 r/min、1500 r/min、1000 r/min、750 r/min,低转速电动机的极数多，外廓尺寸及重量都较大，价格高，但可使传动装置总传动比及尺寸较小，高转速电动机则相反。因此确定电动机转速时，应进行分析比较，以确定合理的电动机转速。一般来说，如无特殊要求通常多选用同步转速为 1500r/min 或1000r/min 的电动机。为使传动装置社的合理，可以根据工作机转速要求和各传动副的合理传动比范
22、围推算电动机转速的可选范围，即nd,=ianw=(i1i2in)nw （3-5）式中 n d, 电动机可选转速范围 r/minia 传动装置总传动比的合理范围i1i2in各级传动副传动比的合理范围（见表 3-2）nw工作机转速 r/min表 3-2 各类传动传动比的数值范围本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 12 页 共 44 页一 般 范 围 最 大 值一 级 开 式 传 动 3 7 15 20一 级 减 速 器 3 6 12.5二 级 减 速 器 8 40 60一 级 行 星 （ NGW） 减 速 器 3 9 13.7二 级 行 星 （ NGW） 减 速 器 10 60
23、 150一 级 开 式 传 动 2 4 8一 级 减 速 器 2 3 610 25 40蜗 杆 传 动 一 级 开 式 传 动 15 60 120一 级 减 速 器 10 40 80二 级 减 速 器 70 800 360060 90 48060 80 250带 传 动 开 口 平 带 传 动 2 4 6有 张 紧 轮 的 平 带 传 动 3 5 8三 角 带 传 动 2 4 72 6 8圆 柱 齿 轮 -蜗 杆 减 速 器链 传 动传 动 类 型圆 柱 齿 轮 传 动圆 锥 齿 轮 传 动圆 锥 -圆 柱 齿 轮 减 速 器蜗 杆 -圆 柱 齿 轮 传 动根据选定的电动机类型、结构、容量和转
24、速，由标准中查出电动机型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、电动机中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸等，并将这些参数列表备用。四、传动装置传动比确定与分配原则传动装置的设计功率通常按实际需要的电动机工作效率 Pd 考虑，而转速则按电动机额定功率时的转速（满载转速）计算。根据电动机满载转速 nm 和工作机转速 nw，可得到传动装置总传动比为= (3-6)aiwmn总传动比为各级传动比 i1i2in的连乘积，即ia= i1i2in (3-7)合理分配总传动比，可使传动装置得到较小的外廓尺寸或叫较轻的重量，以实现降低成本和结构紧凑的目的，也可以使转动零件获得较低的园周速度以减少齿轮动载和降低传动精度等级的要
25、求，还可以使齿轮有较好的润滑条件。但这几方面的要求不可能同时满足，因此在分配传动比时，主要考虑以下几点。（1）各级传动比都在各自的合理范围内，以保证符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 13 页 共 44 页（2）分配各传动形式的传动比时，应注意各传动尺寸协调，结构均匀合理。例如，带传动的传动比过大，大带轮半径大于减速器输入中心高度（如图 1）而与地基相碰（3）各传动件彼此不应该发生干涉碰撞现象。例如，在两级圆柱齿轮减速器中。若高速级传动比分配过大，则可能使高速级的大齿轮的轮缘与低速级的大齿轮相碰，如图 3-1 和图 3-2 所示。图 3
26、-1 带轮过大与地基相碰 图 3-2 高速级大齿轮与低速轴相碰（4）为使各级大齿轮浸油深度合理（低速级大齿轮浸油稍深） ，对各类减速器的传动比分配可参考下列几点。a) 展开式二级圆柱齿轮减速器，考虑润滑条件，应使两个大齿轮直径相近，低速级大齿轮略大些，按 ia=（1.31.4 ）i2，对同轴线式则取 i1i2= （i 为减速器的总传动比） 。这些关系只适应于两级齿轮的配对材料相同，齿宽系数选取同样数值的情况。b) 对于圆锥 -圆柱齿轮减速器，可取圆锥齿轮传动比 i10.25i,并使 i13，最大允许 i14.c) 蜗杆-齿轮减速器，可取齿轮传动比 i2(0.03 0.06)id) 齿轮-蜗杆减
27、速器，可取齿轮传动比 i122.5。应该注意，以上传动比的分配只是理论计算值，是初步的。待各级传动零件的参数（如齿轮齿数、带轮直径等）确定后，应核算传动装置的实际传动比。对于一般机械，总传动比的实际值允许与设计要求的理论计算值有3%5%的误差。五、传动装置的运动和动力参数的计算为了进行传动件的设计计算，应将工作要求的功率或转矩推算到各轴上，分别本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 14 页 共 44 页求出个轴的转速功率和转矩。如将减速器、变速机构的各轴由高速至低速依次定为轴、轴、并设io,i1,为相邻两轴的传动比；01， 12为相邻两轴间的传动效率；P ,P 为各轴的输入功
28、率 KW；T ,T 为各轴的输入转矩 Nmn ,n 为各轴的转速 r/min;则可由电动机轴值至工作机轴方向依次推算，得到各轴的运动和动力参数。1、各轴转速n = （3-8）0im式中 n m电动机的满载转速 r/minIo电动机轴至轴的传动比。同理n = = r/min1i0mn = = r/min （3-9）2i210i其余类推。2、各轴功率P =Pd KW （3-10）01式中 Pd电动机的实际输出功率电动机轴与轴间的传动效率01同理P =P =Pd KW （3-1120121）其余类推。3、各轴转矩T =Td io N m （3-101本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ）
29、 第 15 页 共 44 页2）其中电动机轴的输出转矩 Td为Td=9550 （3-13）mdnP所以 T = Td io =9550 io Nm01d01T = T i1 =9550 io i1 Nm （2mdnP23-14）其余类推。3.2 电动机选择计算1、确定电动机类型 按工作要求和条件，选用 Y 系列三相异步电动机。2、确定电动机容量 原始数据：（1）每次混料合计重不大于 20kg.（2）混料滚筒转速 10-60r/min。 （3）滚筒（圆柱体)直径 300mm，长度 500mm，壁厚 5mm。 计算出滚筒实际体积 V 实 =V 外-V 内=（ - ）H=3.14（ - ）2外R内
30、215.024.0.5=2.32 。滚筒的质量 m=V 实=7.9 2.32 =18.29(kg)。310 3103图 3-3 混料机滚筒受力分析混料重量计为 20kg，则滚筒质量（含料）共计 38kg， =380cos10=374(N)，1F=380cos80=66 (N)2F查表矿物油润滑金属表面的摩擦系数为 0.150.3，取摩擦系数 0.2，系数安全本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 16 页 共 44 页取 2.5，则计算的轴承转动需要的牵引力是 F= 2.5=4650 N。轴承转速最大为2.01F50r/min,则线速度 V= = =0.785m/s106Dn6
31、345工作机所需功率 Pw,按式计算：Pw= （3-1Fv5）工作机效率 = ，滚筒效率 =0.95，滑动轴承效率 =0.98，代人上式得：wspp sPw= = =3.92kwFv1098.05746电动机所需功率 按下式公式计算 d= （3-16dPaw）式中 电动机至工作机的传动装置的总效率，由传动装置图可知a= （3-17a3421）由表 3-1，取弹性联轴器效率 =0.994，闭式圆柱齿轮效率 =0.97，开式圆柱1 2齿轮效率 =0.95， 滚动轴承（每对）效率 =0.98834=0.9940.970.950.9883=0.91a故 Pd= = =4.31 KW （3-18aw91
32、.023）电动机的额定功率 略大于 即可。由机械设计手册选择电动机额定功率edd本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 17 页 共 44 页为 5.5KWedP3.选择电动机转速 滚筒轴工作转速为 =50r/min。由表 3-2 推荐的传动副传wn动比合理范围，取一级圆柱齿轮减速器传动范围 =（36） ，配换齿轮传动的传动比1i范围 =（3 7）2i则传动装置总传动比的合理范围为：= =（36）（37）=942 （3-19）ai12电动机转速的可选范围为：= =（942）50=450 2100r/min （3-20）mnaiw符号这一范围的常用同步转速有 720、960、14
33、40r/min。以三种方案作比较，结果如表 3-3表 3-3 电动机型号参数比较电动机转速 传动装置的传动比方案 电动机型号额定功率（kw）同步 满载电动机重量（kg） 总传动比开式齿轮传动比减速器传动比1 Y160M2-8 5.5 750 720 127 112.8 4.0 28.212 Y132M2-6 5.5 980 960 90 70 4.0 17.373 Y132S-4 5.5 1500 1440 68 56 4.0 14.0选电动机型号为 Y132S-4，表 3-4 Y132S-4 电动机参数满载时电动机型号 额定功率（KW） 转速（r/min）电流 效率 功率因数 额 定 转 矩
34、堵 转 转 矩 额 定 转 矩最 大 转 矩Y132S-4 5.5 1440 15.4 87 0.85 2.2 2.24.混料机传动装置的设计4.1 减速器的设计4.1.1 确定传动装置总传动比和分配各级传动比本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 18 页 共 44 页传动装置总传动比= = =28.8 （ 4-aiwmn50141）分配传动装置各级传动比= （4-ai212）式中 、 分别为一级圆柱齿轮减速器和开式圆柱齿轮的传动比1i2为使开式圆柱齿轮传动中大齿轮分度圆直径大于滚筒直径，以免开式圆柱齿轮传动的小齿轮与滚筒发生干涉，取 =5.0,减速器传动比为 = =5.76
35、2i 1i0.582考虑到四级变速，变速箱的传递比分别是当转速 =20min，传动比 =5.76， =12.5wn1i2i当转速 =30r/min，传动比 =5.76， =8.3当转速 =40min，传动比 =5.76， =6.25w1i2i当转速 =50r/min，传动比 =5.76， =5.0n4.1.2 传动装置的运动和动力参数1. 各轴由高速至低速依次设为轴、轴、轴（工作轴） ，输出转速是（计算转速 =50r/min）wn轴 n = = =1440r/min0im.14轴 n = = =250r/min1i76.5轴 n = = =50r/min （4-3）2i0.2、输出功率轴 P
36、= = =4.310.994=4.27 kw01d本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 19 页 共 44 页轴 P = = =4.270.970.988=4.09 kw124轴 P = = =4.090.950.988=3.84 kw （4-4）33、各轴输出转矩电动机输出转矩 =9550 =9550 =28.58 NmdTmdnP1403.轴 T = = =28.580.9940.97=27.56 Nm01d21轴 T = =27.560.970.9885.76=152.14 Nm42i轴 T = =152.140.950.9885=714 Nm （4-35）应注意的是：
37、同一根轴上输出功率和输出转矩与其输入功率和转矩不同，一般相差一对轴承效率。将上述计算得到的运动和动力参数列表如下表：表 4-1 电动机轴及各轴的运动和动力参数轴号 功率 P(kw) 扭矩 T（Nm）转速 n(r/min)传动比 i效率 电动机轴 4.31 28.58 1440 1.0 0.994轴 4.27 27.56 14405.76 0.97轴 4.09 152.14 250轴 3.84 714 505.0 0.954.1.3 传动零件的设计计算圆柱齿轮传动的设计计算 4已知输入功率 Pd=4.31kw（略大于小齿轮的实际功率） ，小齿轮的转速为：n1=1440r/min,大齿轮的转速为
38、n2=250r/min，传动比 i=5.76,由电动机驱动，工作寿命（设每年工作 300 天, 工作 15 年） ，单班制，工作时有轻微震动，在室外工作。1.选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数1） 按已知条件，选用直齿圆柱齿轮传动。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 20 页 共 44 页2） 减速器的齿轮齿面采用硬齿面齿轮传动，由表 9-1 取大小齿轮的 材料，选用 45Cr，调质后表面淬火，表面硬度 HRC4855。3） 因表面淬火，齿轮变形小，不需磨削，故选用 7 级精度。4） 选用小齿轮的齿数 =23，则 = =1321Z2Z2. 按齿面接触疲劳强度设计根据设计计
39、算公式进行试算，即2.32 （4-td1 321HEdtZuTK6）（1）确定上式中各参数 1） 试选载荷系数 Kt1.32） 小齿轮传递的扭矩 =0.2756105 Nmm1T3） 查表，选齿宽系数 =0.9d4） 查表，得弹性影响系数 =189.8EZaMP5） 按齿面硬度中间值 HRC52，查得大小齿轮的接触疲劳强度极限为 = =1170MPa1limH2li6） 重合度系数 ，端面重合度Z=1.88-3.32( + )cos12= 1.88-3.32 ( + )cos0=1.713由式得 = = =0.874Z47.7） 计算应力循环次数N1= =6014401(300158)=3.1
40、1109次hjLn1608） N2=3.11109/3.2=0.97109次9） 查图得接触疲劳强度寿命系数 0.1HNK2.HN本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 21 页 共 44 页10） 计算接触疲劳许用应力：取安全系数 S=1，则11） MPaSKHNH105379.01lim1 12） 4.62.li22（2）计算1）设计公式中代入 中较小的值，得H2.32td1321EdtZuTK=2.323 2510538.974.69.07. =23.53 mm （4-7）2)计算小齿轮分度圆圆周速度 vsmnv /7.106453.21.06d1t 3)计算齿宽 bb=
41、 dt 53.2.14)计算齿宽与齿高之比 b/h模数 mzmtt 02.1/./1齿高 ht 9525.9/32/b5)计算载荷系数查图，由 v=3.15m/s，7 级精度，得 KV=1.17查表，得 ,查表，得 KA=1, 查表，得 KH =1.63,1.FHK查表，得 KF =1.53载荷系数 1.263.17.HVA6）按实际载荷系数修正 td1本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 22 页 共 44 页mKdtt 09.243.15.20317）计算模数 mz./9.4/1(3).按齿根接触疲劳强度设计设计公式为 （4-8）FSadYzKT21（1）.确定设计公式中
42、的参数1）查图，得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限为MPaFE680212）查图，得弯曲疲劳寿命系数 9.0,8.21FNFNK3）计算弯曲疲劳许用应力：取安全系数 S=1.4，则MPaSKFENF 4.7.16011FEF 1.3.89224）计算载荷系数 K97.5.71FVA5）查表，得齿形系数 3.2,69.1Y6）查表，得应力校正系数 8,SS7）计算重合度系数 69.071.52.075.2.08）计算大、小齿轮的 值FSFY/09.4.2751691FSY832FS所以小齿轮弯曲强度较弱。本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 23 页 共 44 页（2）计算齿轮模数
43、设计公式中代人 的较大值，得FSFY/（4-mm72.169.0.239.0175613 9）由计算结果可看出，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 略小于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，但由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以，可取由弯曲强度算得的模数 1.72，并就近圆整为标准值 m=1.5mm。因按接触强度算得的分度圆直径d1=24.09mm，这时需要修正齿数 56，取 06.15.9241mdz 16z则 712u(4).几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mzd245.161（4-38.9210）（2）计算中心距（4
44、-mda8132412111）（3）计算齿轮宽度db6.2149.01取 b2=22mm,b1=b2+5=27mm （4-12）(5).验算NdTFt 67.294102756.1本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 24 页 共 44 页 ，合适。 （4-13）mNbFKtA/17.0326.9/04.1.4 轴的结构设计计算及校核已知求得 7P =4.09 kw T =152.14 Nm n =250 r/mind2=mz2=138 mm Ft=2T /d2=2152.14/0.138=2204.93 NFr=Fttgn=2204.93tg20=802.53 N F a=
45、0 N选取轴的材料为 45Cr。查表 11-3，知 A0=1001初步确定轴的最小直径d （4-mNPA4.2509.133014）2. 轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案图 4-1 轴上零件的装配i. I-II 段轴用于安装轴承 30307，故取直径为 35mm。ii. II-III 段轴肩用于固定轴承，查手册得到直径为 44m。iii. III-IV 段为大齿轮，外径 52mm。iv. IV-V 段为轴肩，直径为 57mm。v. V-VI 段为轴肩，直径为 50mm。vi. VI-VIII 段安装套筒和轴承，直径为 38mm、35mm。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度本 科
46、 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 25 页 共 44 页I-II 段轴承宽度为 22.75mm，所以长度为 22.75mm。II-III 段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙 12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为 16mm。III-IV 段为大齿轮，长度为 90mm。IV-V 段轴，长度为 20mm。V-VI 段轴为 83mm。VI-VIII 长度为 40mm、44mm。综上得出轴各段的直径和长度。1-2 段：D-=35mm,L-=22.75mm 2-3 段：D-=44mm,L-=16mm3-4 段：D-=52mm,L-=90mm 4-5 段：D-=57mm,L-=20mm5-6 段：D-=50mm,L-=8
