球磨机设计（传动）

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1、球磨机传动装置 设计说明书 机械制图课程设计 学院：机械工程学院 专业班级：设备101 姓名：马秀岩 学号：41042063 指导教师：陈华 2012 北京科技大学2012-9-3目 录一、 设计任务书1. 设计目的.22. 设计内容（包括：题目、简图、使用要求、已知条件、设计任务）2二、 传动装置的总体设计及初步计算1. 球磨机的基本参数.42. 总体方案确定.43. 选择电动机.54. 确定传动装置总传动比，分配各级传动比.65. 传动装置的运动参数和动力参数.6三、 传动装置的运动和动力参数及传动件的设计计算1. 带传动的设计计算.72. 开式齿轮传动的设计计算.93. 计算各轴的运动和

2、动力参数9、11四、 球磨机罐体及轴系设计1. 罐体结构设计.112. 支撑辊及其轴系的设计计算.123. 小齿轮轴系的设计计算.14五、 设计联接螺栓.17六、 设计开启门.18七、 设计总结及体会.18八、 参考资料.19 一、设计任务书1、设计目的（1）总结和综合运用已经学过的有关知识，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）题目： 实验室使用的球磨机罐体（2）简图： 1、电动

3、机 2、带传动 3、齿轮传动 4、支承辊 5、球磨机筒体 6、轴承3、使用要求（1）球磨机研磨物料20KG（2）每天工作8小时（3）要求工作平稳（允许有轻微冲击）（4）使用折旧期5年4、已知条件（1）粉碎效率90%（2）制造方式为单件生产5、设计任务（1）总体方案设计： 方案比较并确定最佳方案球磨机的基本参数计算 选择电动机 确定各传动件的传动比（2）传动件的设计计算 带传动的设计计算 开式齿轮的传动设计计算 计算各轴的运动和动力参数（3）球磨机罐体设计及轴系设计： 罐体结构设计支撑辊及其轴系的设计计算小齿轮轴系的设计计算（4）设计连接螺栓（5）设计开启门（6）设计总结及体会（7）参考资料另外

4、，绘制A1图幅球磨机总装配图一张、A3小齿轮轴系草图及受力分析、A3小齿轮轴系零件图主要步骤计算与说明计算结果1、球磨机参数1)研磨介质合理载量G02)罐体体积 V3)罐体内径 D4)有利工作转速 2、总体方案G1=0.14G0 G0=20/0.14V=G0/r=142.86/(4800*0.3) =37.2/ a方案：电机不稳，涡轮蜗杆传动效率低，造价高。b方案：结构合理紧凑，成本低，效率高，带传动具有减震、平稳的特性，满足要求。 C方案：占用空间大，闭式齿轮传动，造价高。d方案：传动可靠精确，但是电机不稳，占用空间大，闭式圆锥齿轮传动机械复杂，造价高。G0=142.86kgV=0.1mD=

5、473mm=54.06rpm最终选择b方案二.传动装置的传动装置的总体设计及初步计算主要步骤计算与说明计算结果3.选择电动机1)球磨机所需功率2)总传动效率3)电动机实际功率选择电动机：主要性能表：外形尺寸： G：球磨机的装载量，G=G1+G0= K：电动机的储备系数，K取1.1； ：粉碎效率，已知=90%。=1.14kw型号功率/kw同步（满载）转速/r/min最大转矩/Nm电机重量/kgY100L-61.51000（940）233电动机的同步转速一般有3000rpm，1500rpm,1000rpm,750rpm,几种从结构尺寸选择，查手册152页， Pw=1.026kw=0.903电动机选

6、Y100L-6主要步骤计算与说明计算结果4.计算传动装置总传动比和分配各级传动比总传动比 i齿轮传动比 带轮传动比 5.传动装置的运动参数和动力参数 1）各轴转速 2)各轴功率 3）各轴转矩 取最大i=17.38=5rpmrpm三、传动装置的运动和动力参数及传动件的设计计算主要步骤计算与说明计算结果1.带传动的设计1）选 定 型 号 与 直 径工况系数 计算功率 带 型小带轮直径大带轮直径2）算带长初定带长 3）中心距和包角中心距 a小带轮包角 4）V带根数基本额定功率功率增量 包角系数 带长修正系数V带根数 Z由于允许轻微冲击，一天工作8小时，查表得查图为Z带，但由于验算后数量过多，取大一型

7、号的带查图11-5，查表11-10，mm =1862mm 查表11-7， 查表11-4得到， 查表11-5得到查表11-2, 带长为1800mm的A带，A带取125mm初定中心距kwZ=0.95，1根主要步骤计算与说明计算结果5）轴上载荷带速VV带单位长度质量m初拉力F0轴上载荷确定小带轮结构尺寸确定大带轮结构尺寸，6）张紧装置查表11-1小带轮用腹板式腹板式，仅仅，与小齿轮不同如右图所示，利用重力调整中心距。m/s5m=0.10kg/m主要步骤计算与说明计算结果7）传动比发生改变，重新修改。2.开式齿轮的传动设计1）选材料2）确定许用应力 疲劳极限应力安全系数 计算许用弯曲应力3)确定齿数小

8、齿轮齿数z1大齿轮齿数Z2实际传动比由于初选方案含有开齿的齿轮传动，因此考虑到耐磨性，小齿轮硬度比大齿轮硬度大50以上，因此选择：小齿轮：45钢 调质 HBS 217-286 大齿轮：ZG310-570 正火 HBS163-207查表12-11查表12-12，较高可靠性，开式齿轮的小齿轮齿数不能过多,取Z1=20。小齿轮HBS 250大齿轮HBS 185Z1=20取Z2=107二者互质主要步骤计算与说明计算结果4)按齿轮的弯曲强度设计模数 使用系数 动载系数齿向载荷分布系数载荷系数复合齿形系数计算小齿轮转矩T1确定齿宽系数校核最小模数m计算大齿轮模数m5）确定齿轮的主要参数及几何尺寸大齿轮直径

9、 小齿轮直径大齿轮齿宽小齿轮齿宽中心距查表12-8，工作平稳，轻微冲击由于设计方案为直齿轮传动，取大值查图12-26，两轮均为软齿面，对称布置，查表12-10，根据齿数选取，查表12-9软齿面，对称布置，（取大齿轮计算） 大齿轮直径取640m=640/107=5.98，根据表12-1，取标准模数=4.36=3.96m=6mmmmmm主要步骤计算与说明计算结果6)传动比发生改变，重新计算各轴转速： 各周转矩：四、球磨机罐体及轴系设计主要步骤计算与说明计算结果1、罐体结构设计 铸造材料 焊接由于尺寸较大，内装钢球来粉碎工质，需要承受一定撞击，并有一定的耐磨性，选用铸钢钢板卷曲后焊接，两端焊接。相关

10、尺寸说明见图示ZG3501、罐体内径：D1=473mm 2、罐壁厚度： 3、罐顶圆壁厚度：4、罐底厚度： 5、罐体外径：D2=D+=493mm 6、箍厚度：7、箍宽度：b=20mm 8、箍的外径：D3=533mm 9、罐体总长度:L=600mm2.支承辊及其轴系设计1）计算支承辊所承受的总重量铸钢材料的密度： 罐体重量：箍的重量：为保证运行安全与平稳，结果按照稍大重量估算。查手册得到=主要步骤计算与说明计算结果大齿圈的重量：钢球与物料的重量：总重量G：求支撑辊受力N：支撑角：2）滚轮轴的设计计算最大弯矩M：求轴的许用弯曲应力：设计直径d:3）滚轮轴承的设计计算 轴承的额定动载荷当量动载荷：计算

11、轴承转速：计算轴承寿命：=（142.86+20）9.8=1596N（f为摩擦系数，f=0.15）该滚轮轴为固定心轴估算支撑点距离端面36mm M=361120查手册及表17-2得到选择6205号深沟球轴承，参数见图D=52mm d=25mm B=15mmd1=D2查手册得到， 为载荷系数，有表查得到，运转平稳，轻微冲击（对于深沟球轴承） N=1120N=39.28M=40320mm=130Mpa取。每天8小时，一年250天，可使用23年3. 小齿轮轴的 设计计算 已知选择材料：计算轴上作用力：齿轮切向力：齿轮径向力：带轮径向力：2）估算最小轴径d： 3）设计轴上零件的安装和固定 选择轴承：确定

12、轴径：转速：=293.74rpm, 功率：转矩： 选择45钢调质、由之前计算可以得到因有一个键槽，轴径增大5%，该轴有较大弯矩作用，载荷平稳，无轴向载荷，单向旋转，综合考虑以上因素，A取118.6205深沟球轴承,参数见上页图选择45钢调质主要步骤计算与说明计算结果 确定轴段长度：4）计算支反力： Y方向:Z方向： 5）草图及受力分析： 由当量弯矩图： 6） 轴强度校核： B处：C处：7）轴承寿命计算： 见下页=27.85NM=31.91NM B处与C处为危险截面，所以B轴承危险只验算B轴承的寿命。=328073h符合要求符合要求164年主要步骤计算与说明计算结果8）选择键并校核强度 安装带轮

13、处安装齿轮处键的校核：带轮键的校核：齿轮键的校核：键的材料选择45钢，查表10-10，得到许用挤压应力和许用切应力符合要求符合要求符合要求符合要求五、设计连接螺栓主要步骤计算与说明计算结果初选螺栓：防滑安全系数C：摩擦系数f:用普通螺栓6个M10均布在半径为568的圆上。 查书，C=1.11.3ZG350的摩擦系数为f=0.15.C=1.2f=0.15.主要步骤计算与说明计算结果接触面数量m:预紧力：安全系数：计算许用应力：M10螺栓的最小直径强度校核：由实际情况可知，查表10-7、查手册得到,粗牙普通螺纹m=1d1=8.376mm符合要求六、设计开启门设计的灵感来自于高压锅, 采取旋转开关方

14、案，横握手柄，将开启门插入罐体预先做好的槽内，旋转90，则可以把门卡在槽内，开启时，再反向旋转90，把门拿出，可以利用手柄两端的重量差来利用重力避免球磨机工作过程中钢珠撞击导致的振动造成的门的偏转。见图 优点：开关方便，密封性好。 缺点：制造难度大，成本高，易磨损。七、设计总结及体会为期10天的机械制图课程设计对我们近机类、非机类专业的学生来说的确是一个庞大的工程。当老师布置下设计任务书的时候，我的确感到压力很大，难度很大。毕竟，这次设计涉及到了我们曾经学过的绝大多数的机械制图知识。虽然只是一个传动装置的设计，就有如此多的复杂的细节和项目要一一来计算和校核，这令我感到了那些机械类的学生要从事工

15、作的需要极大的耐心和严谨的精神。课程设计前两天我们完成了设计草稿，在这个过程中，我们需要大量的查阅手册和相关资料，综合运用以前学过的各种知识，综合考虑各种因素（实用性、成本高低、工作状况.），但这并不是最终的结果，在之后绘图的过程中，又发现了很多不合理的地方需要修改。设计草稿有一个特点，就是牵一发而动全身，每修改一个数据，往往有很多其他相关的数据需要一起修改。当然在这个过程中，离不开同学们的相互学习和合作，才能使我们每一个人的设计各个不同，却能够尽量避免重大的设计错误。手绘A1大白图是我们从来没有过的经验，因此我们在这部分耗费了比较长的时间，作为一个工科的大学生，绘图的能力是必须的。这次的课程

16、设计对于扎实我们的基本功、提升我们的专业素养有着极大的帮助。最后，我选择了用电脑WORD来完成设计说明书，因为这样看上去比较工整，插图极为方便，虽然用MathType打公式耗费了大量的时间，但也使我对我们专业最重要的工具更加熟练掌握。这次机械制图课程设计耗费了我大量的心血，但是完成后我感到十分高兴，并且认为一切的付出都是值得的。从事这样比较专业的设计工作虽然比较辛苦，但是能够极大的提升我们的专业能力。由于本人水平有限，设计过程中不敢保证不犯错误，希望老师和同学们批评指正。八、参考资料1、机械设计制图第三版，尹常治主编，高等教育出版社，2004年2、机械设计制图设计手册，张苏华主编，北京科技大学专用，2005年3、机械制图课程设计课件，陈华，北京科技大学机械工程学院，2012年21