立式電機驅(qū)動精粗飼料混合攪拌機的設(shè)計（含三維圖SW及CAD圖紙）

立式電機驅(qū)動精粗飼料混合攪拌機的設(shè)計（含三維圖SW及CAD圖紙）,立式,電機,驅(qū)動,粗飼料,混合,攪拌機,設(shè)計,三維,SW,CAD,圖紙 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 精粗飼料混合攪拌機的設(shè)計 前 言 隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)科技水平不斷提高，對飼料提出了更高的要求，原有的飼料廠的成料已無法同時滿足每家每戶的不同要求。飼料工業(yè)是現(xiàn)代畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接關(guān)系著農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生活水平的提高，己成為中國國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一。為了進一步提高養(yǎng)殖質(zhì)量，養(yǎng)殖戶需要自行對飼料進行調(diào)整，這樣能夠滿足養(yǎng)殖戶的要求的占地面積小、制造成本低的飼料混合攪拌機便迅速在市場中熱銷。 飼料混合攪拌機的發(fā)展至今已在飼料機械行業(yè)占有重要位置，對其所開展的理論分析和實驗研究也更加深入。對混合攪拌技術(shù)的研究主要圍繞著兩個方面展開：一方面是開發(fā)新型、高效的混合設(shè)備，另一方面是合理地選擇混合設(shè)備。為了提高飼料混合攪拌機的混合質(zhì)量，本課題對市場上現(xiàn)有的精粗飼料混合攪拌機的進行改進研究，并設(shè)計了立式電機驅(qū)動精粗飼料混合攪拌機。 關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖業(yè)；飼料；混合攪拌機；立式 目 錄 1 概述 1 1.1課題綜述 1 1.2 設(shè)計任務(wù)分析及方案選擇 3 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.1 攪拌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.2 攪拌機主要結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計 4 3 傳動系統(tǒng)總體設(shè)計 8 3.1 傳動方案的擬定 8 3.2 攪龍轉(zhuǎn)速的確定 8 3.3 電機的選擇 9 3.4傳動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 11 3.5傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算 11 4 傳動零件的設(shè)計計算 13 4.1 帶輪傳動設(shè)計 13 4.2 減速器傳動設(shè)計 14 4.3 齒輪傳動設(shè)計 15 4.4 主軸的設(shè)計與校核 20 4.5 軸承的選定及校核 25 5 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封及潤滑 28 5.1 料倉門設(shè)計 28 5.2 刀片的選擇 28 5.3 潤滑和密封 29 總 結(jié) 30 致 謝 31 參考文獻 32 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 工程概況 本文首先分析了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展狀況及當今飼料混合攪拌機的發(fā)展，根據(jù)設(shè)計要求，本課題設(shè)計的是電機驅(qū)動立式飼料混合攪拌機，飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器，它的功能包括切割、混合攪拌各類飼料原料，該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅(qū)動機械傳動實現(xiàn)切割、混合各類飼料原料，通過機械傳動的結(jié)合，實現(xiàn)各種飼料混料的出料。 本次設(shè)計的精粗飼料混合攪拌機與傳統(tǒng)混合攪拌機相比，其葉片是錐形螺旋葉片，在混合攪拌的過程可以實現(xiàn)徑向及周向雙向混合攪拌，以達到快速混合攪拌均勻的目的。 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 1概述 目前，隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)科技水平不斷提高，對飼料提出了更高的要求，原有的飼料廠的成料已無法同時滿足每家每戶的不同要求。飼料工業(yè)是現(xiàn)代畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接關(guān)系著農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生活水平的提高，為了進一步提高養(yǎng)殖質(zhì)量，養(yǎng)殖戶需要自行對飼料進行調(diào)整，這樣能夠滿足養(yǎng)殖戶的要求的占地面積小、制造成本低的飼料混合攪拌機便迅速在市場中熱銷。然而，現(xiàn)階段在我國大部分地區(qū)中小企業(yè)仍然使用傳統(tǒng)的攪拌機，這種攪拌機設(shè)備陳舊，工藝落后，生產(chǎn)水平很低，顯然是不能夠滿足現(xiàn)代社會市場的競爭要求。 1.1 課題綜述 1.1.1飼料混合攪拌機的類型及特點 飼料混合攪拌機根據(jù)攪龍的特點分為立式和臥式，根據(jù)動力源的不同又分牽引式，自走式和固定式。 （1）立式混合攪拌機[1]。立式混合攪拌機的加工部件由1～2根垂直布置的攪龍構(gòu)成，其優(yōu)點是可迅速打開并切碎大型圓、方形草捆，但混合時間較長（一般20/min批左右），適合含水率相對高，粘附性較好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長，圓錐型料箱無死角，卸料干凈，不留余料。 （2）自走式混合攪拌機。自走式混合攪拌機能完成除精料加工外的所有工作，即自動取料、自動稱質(zhì)計量、混合攪拌、運輸和飼喂等，具有自動化程度高，效率高，視野開闊和駕駛舒適等優(yōu)點，是混合攪拌機中的理想產(chǎn)品，適合現(xiàn)代化畜牧業(yè)使用，但缺點是制造成本高。這種攪拌機由于可移動，因此又被稱為攪拌車。 （3）臥式混合攪拌機[2]。臥式混合攪拌機由2～3根水平且平行布置的攪龍構(gòu)成，優(yōu)點是攪拌時間短（一般6～10min/批），適合體積質(zhì)量比差異大，松散和含水率相對較低的物料混合。另外，臥式混合攪拌設(shè)備外形通常較窄、較低，通過性好，也易于裝料。缺點是在處理，切割大草捆時不如立式攪拌機效率高，且攪龍容易磨損。容積相同的情況下，臥式攪拌機的配套動力一般大于立式攪拌機。 （4）固定式混合攪拌機。固定式混合攪拌機一般以三相電動機為動力，常見機型為臥式結(jié)構(gòu)，通常放置在各種飼料儲存相對集中，取運方便的地點，將各種精粗飼料加工攪拌后，用手推車或小型機動車運至養(yǎng)殖場進行飼喂。該機型適合飼料加工配送中心和養(yǎng)殖地通道狹窄的養(yǎng)牛小區(qū)使用。 （5）牽引式混合攪拌機。牽引式混合攪拌機由拖拉機牽引作業(yè)，物料混合及運送的動力來自拖拉機動力輸出軸和液壓控制系統(tǒng)。送料時，邊行走邊進行物料混合，行至養(yǎng)殖地時，即可飼喂。該機可使攪拌和飼喂連續(xù)完成，并根據(jù)需要可加裝取料系統(tǒng)。牽引式混合喂料機適合通道較寬的飼料廠（寬度大于2.5m）飼喂作業(yè)。 1.1.2 立式混合攪拌機結(jié)構(gòu)原理及特點 立式混合飼料攪拌機核心部件主要由料桶、箱體、螺旋套筒、錐形螺旋葉片和刀片組成。螺旋套筒中安裝有傳動軸，用來傳遞動力，帶動螺旋套筒旋轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖1-3示。 圖1-1 飼料攪混合拌機外部結(jié)構(gòu) 混合時飼料以先粗后精的加料順序，按照干草、青貯、糟渣類、精料順序加入，邊加料邊混合，其混合過程包含多種混合形式。立式混合攪拌機的螺旋攪龍呈錐形，通常由2～3片螺旋葉片焊接在螺旋套筒上組成，其底部葉片直徑與料箱直徑幾乎相等。攪龍推動飼料轉(zhuǎn)動2～3圈，可將飼料從底部推至頂部，由于攪龍的錐形結(jié)構(gòu)，物料在上升過程中，葉片承載面積逐漸減小，而料箱頂部的空間很寬大，使得一部分物料被推至頂部下落到料箱底部，而另一部分在上升過程中就向周圍拋灑，落至料箱底部。隨著攪龍的旋轉(zhuǎn)，物料不斷被翻運，形成強烈的對流混合。由于攪龍周圍也填滿了物料，所以物料在隨攪龍旋轉(zhuǎn)和上升的過程中，與周圍物料摩擦形成剪切面，物料在升運過程中與周圍物料發(fā)生剪切混合。物料在隨攪龍旋轉(zhuǎn)的過程中，當?shù)竭_某一轉(zhuǎn)速時，由于離心力的作用使物料沿螺旋套筒徑向方向具有一分速度，受周圍物料的阻礙，而與周圍物料發(fā)生擴散混合。以上三種混合方式是立式混合攪拌機物料混合的主要形式。為了在混合時能夠處理長草，通常在螺旋攪龍上安裝有動刀片。飼料在攪龍、切刀的綜合作用下不斷的被剪切、揉搓、攪拌作用下快速混合均勻。 其優(yōu)點是可以快速打開并切碎大型圓、方形草捆，但混合時間較長(一般20min/批左右)，比較適合含水率相對較高、粘附性好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長，圓錐型料桶無死角，卸料時排料干凈，不留余料。 1.2 設(shè)計任務(wù)分析及方案選擇 1.2.1 機械設(shè)計的基本原則 強度準則 要求機械零件的工作應(yīng)力σ不超過許用應(yīng)力[σ]，即σ[σ]。 剛度準則 要求機械零件在載荷作用下的彈性變形y在允許的極限值[y]以內(nèi)，即y[y]。 可靠性準則 對于重要的機械零件要求計算其可靠度，作為可靠性的性能指標。 振動穩(wěn)定性準則 對于高速運動的機械零件，就避免發(fā)生振動。要求其激振源的頻率與零件的固有頻率錯開。 此外，還有耐熱性準則、壽命準則等。 1.2.2任務(wù)要求 本課題設(shè)計的是電機驅(qū)動立式飼料混合攪拌機，飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器，它的功能包括切割、混合攪拌各類飼料原料，該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅(qū)動機械傳動實現(xiàn)切割、混合各類飼料原料，通過機械傳動的結(jié)合，實現(xiàn)各種飼料混料的出料。 2結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 攪拌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 立式飼料混合攪拌機主要由料桶和一個垂直的錐形螺旋攪龍組成，其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。其攪龍的螺旋葉片焊接在螺旋套筒上，螺旋套筒中安裝有傳動軸，用來傳遞動力，帶動螺旋套筒旋轉(zhuǎn)。螺旋葉片上安裝有刀片，從而實現(xiàn)對干草的剪切加工，因此，這種混合機幾乎能夠直接加工所有粗飼料皆為長草的全混合日糧。 圖2-1 精粗飼料混合攪拌機 2.2 攪拌機主要結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計 2.2.1 料桶材料尺寸的設(shè)計計算 物料的特性主要包括容重、摩擦系數(shù)、休止角都將影響到混合的過程，因此，參數(shù)的確定首先要確定研究的物料。飼料主要由粗料和精料組成。粗料：包括青干草、青綠飼料，農(nóng)作物秸桿等。精料：包括能量飼料、蛋白質(zhì)飼料、以及糟渣類飼料。根據(jù)物料特性，確定物料的休止角為55°，物料與螺旋葉片間摩擦角為35°(系數(shù)為0.4）。 為使合物料沿壁面順利下滑的要求，攪拌機的料倉壁與料倉底夾角取100°(根據(jù)物料的結(jié)拱因素，料倉壁與料倉底夾角應(yīng)在105°～120°之間），螺旋葉片錐角α取60°。 圖2-2 料箱結(jié)構(gòu)尺寸圖 料箱結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-2所示，根據(jù)料箱容積 計算公式： （2-1） 其中：h——裝料高度； r1——料箱底部半徑； r2——裝料高度h處半徑。 根據(jù)料倉壁與料倉底夾角100°，可推出 （2-2） 即 若取 則 , v=1.6 。 綜合計算方便，加工容易和外形等因素，取，這樣裝料高度小于料箱高度，飼料不會從箱頂飛出。 選料箱材料為35號鋼，料桶壁厚為10mm，底厚為80mm。 尺寸結(jié)構(gòu)如圖2-3所示 圖2-3 料桶結(jié)構(gòu)尺寸 2.2.2攪龍螺旋葉片參數(shù)的確定 立式混合攪拌機的螺旋攪龍呈錐形，通常由2～3片螺旋葉片（圖2-4）焊接在螺旋套筒上組成。而螺旋葉片的直徑、錐角、螺距是立式混合攪拌機核心部件——攪龍的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)對飼料中纖維飼料尺寸（4～10cm)的要求，一般取底部螺旋葉片最大直徑與料箱壁面間隙為15mm左右，以避免對干草等纖維飼料過度切割，所以取葉片最大直徑850。根據(jù)攪龍推動飼料轉(zhuǎn)動2～3圈，可將飼料從底部推至頂部的要求和螺旋錐角α=60°及攪龍總體高度790mm的參數(shù)，取螺旋葉片1、2螺距300mm，掃料用螺旋葉片3螺距400mm，據(jù)此設(shè)計螺旋葉片樣圖，與套筒焊接效果如圖2-5所示。 圖2-4 攪龍螺旋葉片 圖2-5 攪龍 2.2.3套筒參數(shù)的確定 螺旋套筒用于焊接葉片，并能適于剛度的要求及螺旋葉片內(nèi)徑的安裝要求。為了節(jié)省材料和減少功耗，把套筒設(shè)計成由直徑不同的兩部分組成。據(jù)此，設(shè)計下部螺旋套簡直徑400mm，長度550mm，上部螺旋套簡直徑250mm，長度790mm，材料選60鋼。形式如圖2-6所示。 圖2-6 套筒結(jié)構(gòu)尺寸 3傳動系統(tǒng)總體設(shè)計 3.1 傳動方案的擬定 攪拌機的傳動系統(tǒng)與整機的技術(shù)經(jīng)濟指標有密切關(guān)系，它影響攪拌機的結(jié)構(gòu)、布局、包裝精度、傳動效率、制造以及制造成本、操作與調(diào)整是否方便等，因此，設(shè)計傳動系統(tǒng)時必須注意滿足下列要求： （1）電機輸出軸和全部傳動機構(gòu)需能滿足足夠的功率和扭矩，并且具有較高的傳動效率。 （2）各執(zhí)行件的位置、速度應(yīng)有比較準確的相對關(guān)系,又要便于獨立調(diào)整。 （3）結(jié)構(gòu)簡單、潤滑與密封良好, 操作方便可靠,便于加工裝配,成本低。 （4）為便于調(diào)整試攪拌機,傳動系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有調(diào)整機構(gòu)。 該飼料攪拌機采用電機驅(qū)動，其進給與動力系統(tǒng)的動力均是由電機提供。其具體傳動形式如圖3-1是： 電機 帶輪 絞龍 齒輪 減速器 圖3-1 傳動系統(tǒng)框圖 3.2 攪龍轉(zhuǎn)速的確定 臨界轉(zhuǎn)速是螺旋葉片某一位置處的物料能被升運的最低轉(zhuǎn)速，同普通的垂直升運攪龍不同的是，物料在上升過程中，攪龍葉片任意物料所受到的摩擦力不是物料與料箱壁面的摩擦力，而是物料與物料之間的內(nèi)摩擦力。根據(jù)垂直攪龍的臨界轉(zhuǎn)速[1]公式可以計算出立式混合攪拌機工作的臨界轉(zhuǎn)速范圍。 假定螺旋葉片某點處有1個質(zhì)量為m的物料粒，設(shè)此處螺旋直徑為D，螺距為S，螺旋升角為α， 攪龍以順時針旋轉(zhuǎn)，角速度為為ω，（3-2）系數(shù)為，根據(jù)垂直攪龍的臨界轉(zhuǎn)速公式： （3-1） 得： 攪龍的臨界轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)/min） （3-2） 式中：α為錐形攪龍任意點處的螺旋升角；為物料與螺旋葉片間的摩擦角。 由于旋葉片各點處的臨界轉(zhuǎn)速各不相同，由此式可計算出攪龍臨界轉(zhuǎn)速范圍，根據(jù)此攪龍的相關(guān)參數(shù)：螺距S=0.3m，物料與葉片間摩擦角=35°，物料休止角=55°。 1.按螺旋套簡直徑d=0.2m，計算攪龍的臨界轉(zhuǎn)速。 得 =25.5° ≈53（r/min） 2.按攪龍螺旋葉片最大直徑，計算攪龍的臨界轉(zhuǎn)速。 得 =6.8° ≈23（r/min） 由于螺旋攪龍有錐角，與普通攪龍不同，旋葉片各點處的臨界轉(zhuǎn)速各不相同，此攪拌機的臨界轉(zhuǎn)速范圍為23～53r／min。 由于飼料攪拌機是用于物料混合，當攪拌機結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，轉(zhuǎn)速及其效率之間的關(guān)系與用于物料升運的螺旋攪龍有所區(qū)別，其最佳轉(zhuǎn)速的確定還需要通過試驗進一步分析。 3.3 電機的選擇 1.選擇電機類型 因為本傳動的工作狀況是：工作機空載啟動，有輕微振動；按功能工作要求選擇Y型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓為380V。 2.選擇電機容量 根據(jù)本次設(shè)計要求設(shè)備重量為250～300kg，主軸葉片最低載荷4KN,電機所需工作效率，按式計算為 （3-3） （3-4） 查表機械傳動和摩擦副效率概略值，確定部分效率為：帶輪效率，減速器傳動效率，圓錐滾子軸承傳動效率，齒輪傳動效率 η4=0.97，代入得 所需電機功率為 ===4.2KW 3.確定電動機轉(zhuǎn)速為1500r/min 綜合以上信息，最終選擇型號為Y132S-4的電機,可選取電機參數(shù)如下表所示：外形結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。 圖3-3 電機結(jié)構(gòu)及尺寸 外形參數(shù)如表3-1所示 表3-1 電機外形參數(shù) 型號 A B C D E F G H K Y132S-4 216 178 89 38 80 10 33 132 12 技術(shù)參數(shù)如表3-2所示 表3-2 電機技術(shù)參數(shù) 電機型號 額定功率 /kw 滿載轉(zhuǎn)速 /(r/min) 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 Y132S-4 5.5 1440 2.2 2.3 3.4傳動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 由于該攪拌機的動力傳動系統(tǒng)的傳遞相對較簡單，傳遞的構(gòu)建比較少，由于，電機選擇為Y132S-4，轉(zhuǎn)速為1440r／min，最終攪龍的轉(zhuǎn)速要求為23～53r／min，結(jié)合到實際情況，確定總傳動比為42，選擇帶輪傳動比為2，減速器傳動比為14，齒輪傳動比為1.5，經(jīng)減速系統(tǒng)后攪龍轉(zhuǎn)速為34.3 r／min，符合攪龍臨界轉(zhuǎn)速要求。 3.5傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算 在選定電動機的型號、分配傳動比之后，應(yīng)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，即各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩，為后面進行傳動零件的設(shè)計計算提供計算數(shù)據(jù)。 計算各軸運動和動力參數(shù)時，先將傳動裝置中各軸從高速到低速依次編號為電動機軸、Ⅰ軸（減速器輸入軸）、Ⅱ軸（減速器輸出軸）、Ⅲ軸（工作機軸）。 并設(shè)： ——相鄰兩軸間的傳動比； ——相鄰兩軸間的傳動效率； ——各軸的輸入功率（kw）； ——各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（N·m）； ——各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）； 則可由電機軸至工作機軸方向依次推算，計算得到各軸的參數(shù)。 (1)各軸的速度 （3-5） 式中： ——電機的滿載轉(zhuǎn)速（r/min）； ——電機軸至Ⅰ軸的傳動比 。 同理 其余類推 (2)各軸輸入功率 式中：Pd——電機的實際輸出功率（kw）； η01——電機與一軸間的傳動效率。 同理 其余類推 (3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩 式中： ——電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）。 其中： ——電動機實際輸出功率（km）； ——電動機轉(zhuǎn)速（r/min）。 所以 其余類推 將上述結(jié)果列入表3-3，供后面的合計計算使用。 表3-3 運動和動力參數(shù) 軸號 功率P/kw 轉(zhuǎn)矩T（N·m） 轉(zhuǎn)速n（r/min） 傳動比i 效率η 電動機軸 5.5 36475.7 1440 2 0.93 減速器傳入軸 5.1 67844.7 720 14 0.80 減速器傳出軸 4 759860.8 51.4 1.5 0.97 工作機軸 3.8 1105597.4 34.2 —— —— 4傳動零件的設(shè)計計算 4.1 帶輪傳動設(shè)計 (1) 計算設(shè)計功率 由表查得工作情況系數(shù)故 (2) 選擇帶型號 根據(jù)Pc=33kw,n1=1470r/min，由手冊初步選用A型帶 (3) 選取帶輪基準直徑 由表選取小帶輪基準直徑，則（設(shè)滑動率，傳動比i=2） 取直徑系列值： (4) 驗算帶速 (4-1) 在(5-25m/s)范圍內(nèi)，帶速合適。 (5) 確定中心a 和帶的基準長度 在 范圍，初選中心距a=400mm。 查圖選取A型帶的標準基準長度 可得實際中心距 (4-2) 代入數(shù)據(jù)可得，a≈400mm ?。篴=400mm (6) 驗算小帶輪包角 包角合適。 (7) 確定帶的根數(shù)Z 因，帶速，傳動比i=2。 由表14-13c，基本額定功率。 單根皮帶額定功率的增量。 由表14-9， 由表14-11， 由公式得 (4-3) 取Z=3根。 (8) 確定初拉力 由公式得單根普通V帶的初拉力 (9) 計算帶輪軸所受壓力 由公式得 綜上，所選V帶為A型帶。 4.2 減速器傳動設(shè)計 (1) 選用減速器的額定功率 選用減速器的公稱輸入功率滿足： (4-4) 式中：——計算功率，KW; ——載荷功率; ——減速器公稱輸入功率; ——工況系數(shù); ——啟動系數(shù); ——可靠度系數(shù); 由于是電機驅(qū)動，中度沖擊，故工況系數(shù)=1.3。 考慮到每批飼料的攪拌時間為10-15min，故每小時的啟動次數(shù)5次，且=1.3，故啟動系數(shù)=1。 可靠度要求一般，故=1。 得計算功率： 為滿足減速器的機械強度，要求，按i=14，輸入轉(zhuǎn)矩為n=720r／min，查手冊，初選CW315，i=14，r／min，。 當r／min時，折算公稱功率為： (2) 校核熱平衡許用功率 查手冊得 ，， 根據(jù)公式可得熱平衡許用功率 (4-5) 查手冊，對于CW315型減速器 故無需采用冷卻裝置，因此可以選定CW315型減速器，采用油池潤滑。 4.3 齒輪傳動設(shè)計 （1)選定齒輪的精度等級和材料，初選齒數(shù) 1)攪拌機為一般工作機械，按傳動方案該齒輪組為直齒輪，精度等級選擇7級精度； 2)由《機械設(shè)計》表10－1，由于齒輪傳比為1.5，齒輪材料選擇為45鋼，調(diào)制后表面淬火，硬度為240HBS，軟齒面，懸掛布置。 3)輪齒數(shù)初選為＝73，＝109。 （2)按齒面接觸強度進行設(shè)計 按《機械設(shè)計》式（10－9）試算， (4-6) 確定公式內(nèi)的各計算值： 1)初選載荷系數(shù)Kt＝1.3； 2)計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由前文可知齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為67844.7N·m; 3)由《機械設(shè)計》表10－7及其說明，可選定齒寬系數(shù)＝0.3； 4)由《機械設(shè)計》表10－6，查得材料的彈性影響系數(shù)＝189.8； 5)由《機械設(shè)計》圖10－21d，按齒面接觸硬度查得齒輪的接觸疲勞強度＝600Mpa； 6)兩齒輪的設(shè)計壽命為50000h，由式10－13，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7)由《機械設(shè)計》圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)==0.95; 8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%,安全系數(shù)s＝1。由式（10－12）， (2)將以上參數(shù)代入公式進行計算 1)試算齒輪分度圓直徑，代入[H-]中較小的值 2)計算圓周速度 3)計算齒寬 4)計算齒寬與齒高之比 齒輪模數(shù) 齒高 5)計算載荷系數(shù)K 由《機械設(shè)計》圖10－8，查得動載系數(shù)； 由《機械設(shè)計》表10－3，查得; 由《機械設(shè)計》表10－2，查得使用系數(shù)＝1.25； 小齒輪精度為6級，相對支撐作懸掛分布。由表10－4， 由b/h＝9.7，=1.15,查圖10－13，得＝1.12， 故，動載系數(shù) 6)按實際得載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10－10a）得 (4-7) 7)計算模數(shù) 3)按齒根彎曲強度設(shè)計 由《機械設(shè)計》式（10－5）得彎曲疲勞的設(shè)計公式為 (4-8) 確定式中各參數(shù)的值： 1)由《機械設(shè)計》圖10－24c查得齒輪的彎曲疲勞強度極限＝440MPa； 2)由《機械設(shè)計》圖10－18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)＝＝0.87； （3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.3，由式（10－12）得 ＝＝＝0.87×440/1.3＝294.46Mpa 4)計算載荷系數(shù) K 5)查取齒形系數(shù) 由《機械設(shè)計》表10-5查得。 6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由《機械設(shè)計》表10－5,查得；。 7)計算齒輪的 (3)設(shè)計計算 將以上參數(shù)代入《機械設(shè)計》式（10－5）進行計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)差不多，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而由齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度所算得的模數(shù)m=2mm，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出齒輪齒數(shù) ，取Z1=73 ； ，由于齒數(shù)互質(zhì)故取Z2=109 。 (4)幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 2）計算中心距 3）計算齒輪寬度 取。 (5)驗算 ，合適。 (6)設(shè)計匯總 , , , , ; 大小齒輪均選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒輪按7級精度設(shè)計。 (7)設(shè)計齒輪外形結(jié)構(gòu)如圖4-1所示 圖4-1 齒輪外形結(jié)構(gòu) 4.4 主軸的設(shè)計與校核 (1) 求軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n以及轉(zhuǎn)矩T。忽略傳遞效率，則： 該軸輸入功率 該軸轉(zhuǎn)速 n=34.2r/min 轉(zhuǎn)矩 (4-9) (2) 初步確定軸以及套筒的最小直徑。 選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查手冊，取，則： (4-10) (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸最小直徑出采用平鍵連接齒輪,內(nèi)徑d1選取70mm。 根據(jù)零件的轉(zhuǎn)配方案的要求,最終確定軸的外形尺寸如圖4-2所示。 圖4-2 主軸 (4) 求作用在攪龍葉片上的力。 齒輪的分度圓直徑 則：圓周力 (4-11) 徑向力 圓周力，徑向力的方向。 (5) 求軸上的載荷，軸的載荷分析布圖，如圖4-3所示。 圖4-3 軸的載荷分析布圖 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖，根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖如圖4-3所示。 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面A是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面A處的、以及M的值列于下表4-2。 載荷 水平面 垂直面 支反力F , ， 彎矩M Mh=-3274628N.mm Mv=-4685246N.mm 總彎矩 M=5275624N.mm 扭矩T T2=7376237.5N.mm 表4-2 A面彎矩扭矩值 (6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度。 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面A）的強度。根據(jù)公式以及上表中的數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 (4-12) 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查手冊得，因此，故安全。 (7) 精確校核軸的疲勞強度。 1) 判斷危險截面 根據(jù)彎矩圖以及扭矩圖，可以知道右端軸承的支點截面，即A面所承受的彎矩和扭矩是最大的，但是從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，軸與齒輪連接處截面B處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重，且截面B處所承受的應(yīng)力與A面很接近，而截面A并沒有應(yīng)力集中，直徑也較大，故截面A不必校核，只需校核截面B即可。 2) 截面B左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm (4-13) 抗扭截面系數(shù) 截面B左側(cè)的彎矩 M=5256433 N·m 截面B上的扭矩 T=5073437.5 N·m 截面上的彎曲應(yīng)力