1、目錄一、設計任務書11.設計目的2.設計內容（包括：題目、簡圖、使用要求、已知條件、設計任務）二、傳動裝置的總體設計及初步計算1.球磨機的基本參數2.總體方案確定3.選擇電動機4.確定傳動裝置總傳動比，分配各級傳動比5.傳動裝置的運動和動力參數三、傳動件的設計計算及修改傳動裝置的運動和動力參數1.帶傳動的設計計算2.第一次修改各軸的運動和動力參數3.開式齒輪傳動的設計計算4.驗算工作轉速5.第二次修訂各軸的運動和動力參數 四、球磨機罐體及軸系設計1.罐體結構設計2.小齒輪軸系的設計計算3.支撐輥及其軸系（或改進工作罐體軸系）的設計計算五、設計聯接螺栓六、設計開啟門七、設計總結八、參考資料一、設

2、計任務書設計目的（參考手冊P1）1） 總結和綜合運用已經學過的有關知識，分析和解決工程實際問題。2） 學習機械設計的一般方法，了解和掌握常用機械零件、機械傳動裝置和簡單機械的設計過程。3） 進行基本技能的訓練，例如計算、繪制方案草圖、運用設計資料、查閱機械設計手冊、標準、規范以及運用經驗數據進行經驗估算等。4） 運用繪圖軟件（Autodesk Inventor）進行計算機輔助設計繪圖。設計內容（參考手冊PP18-19）1） 設計題目：設計供實驗室使用的球磨機（如圖1所示）。(參考手冊P18-圖7-1) 1.電機 2.帶傳動 3.齒輪傳動 4.滾輪 5.球磨機筒體 6.軸承 a.電機、小帶輪軸

3、b.大帶輪軸 c.大齒輪、筒體軸心2） 使用要求：球磨機研磨物料20kg；每天工作8小時；要求工作平穩（允許有輕微沖擊）。3） 已知條件：周邊及粉碎效率90%；制造方式：單件生產。4） 應完成的設計工作：a. 球磨機總體方案設計： 方案比較并確定最佳方案； 球磨機基本參數的計算； 選擇電動機； 確定各傳動件的傳動比；傳動裝置的運動和動力參數計算。b. 傳動件的設計及計算： 帶傳動的設計計算第一次修改各軸的運動和動力參數 開式齒輪的傳動設計計算；第二次修改各軸的運動和動力參數c. 球磨罐體設計及軸系設計： 罐體結構設計小齒輪軸系的設計計算支撐輥及其軸系（或改進工作罐體軸系）的設計計算。d. 設計

4、聯接螺栓。e. 計算機或手工繪制工作圖： 球磨機總體圖（附手冊P39-圖723）； 罐體部件圖（A2，表達出：罐體結構；大齒圈連接結構；開啟門結構）； 小齒輪軸系部件草圖（3#復印紙，還包括軸系3D、2D受力圖；彎矩圖；扭矩圖） 主要零件的零件工作圖（A3小帶輪；A3小齒輪；A4/A3小齒輪軸）。f. 編寫設計說明書（按目錄要求內容：大小標題、內容過程及出處、結論、討論；一定有輔助說明圖；表格。注意，公式、圖、表排好順序）。二、傳動方案的總體設計及初步計算球磨機的基本參數（參考手冊P19）計算內容結果1）研磨介質的合理載量G0式中：G1：研磨物料（kg），已知條件可知G1=20kg；G0：研磨

5、介質（鋼球）的合理裝載量（kg）。 2）計算罐體體積V式中：V：罐體容積（m3）：研磨介質（鋼球）的比重，取4800kg/m3：研磨介質的填充系數，對于干式球磨機取0.3。3）計算罐體內徑D式中：D：球磨機內徑（m）；L：球磨罐長度，L取1.2D（m）。4）計算電機有利工作轉速N2總體方案確定（參考手冊PP19-20, 參考教材PP425-426/PP428-431）從球磨機的基本參數計算可知，球磨機轉速為54.15r/min,電動機的轉速一般有1500r/min、1000r/min、750r/min三種，由此可算出本設計的傳動比i=18.098,在15到30的范圍之內，初步擬訂以下四種方案進

6、行選擇（都是2級傳動）：表1 各種傳動方案論證簡圖優、缺點簡圖優、缺點電動機通過蝸輪蝸桿傳動帶動開式齒輪。該傳動方案結構緊湊，占地面積小，但傳動效率低，價格昂貴。電動機通過V帶傳動裝置帶動一對開式齒輪。皮帶具有減震、平穩、制造簡單、價格便宜等優點，但缺點是帶傳動效率低，占地面積大。簡圖優、缺點簡圖優、缺點電動機通過圓柱減速器帶動一對開式齒輪。優點是結構緊湊、傳動可靠，缺點是機械構造較復雜、制造費用高。電動機通過圓錐齒輪減速器帶動一對開式齒輪。它和圖c的情況相似。結論：根據球磨機的工作要求并考慮經濟條件，選用方案b比較合適，既可以降低制造維修費用，又可以得到預期的效果。選擇電動機（參考手冊P5/

7、P20, 參考教材PP427-428）計算內容結果球磨機所需功率：式中：V：球磨機的有效容積，V=0.0992m3;D:球磨機的內徑，D=0.472m；G：球磨機的裝載量，G=G1+G0=142.857+20=162.857kg=0.163t；K：電動機的儲備系數，K取1.1；：粉碎效率，已知=90%。總=帶×齒輪×軸承=0.95×0.96×0.99=0.90288（見手冊P44） 由手冊PP151-152： 電動機選用：Y100L-6-B3參考手冊P5、教材PP427-428，選擇電動機=0.222*0.0992*0.472*54.15*(0.163/

8、0.0992)0.8*(1.1/0.9)表2 主要性能型號電機功率(kw)同步轉速(r/min)最大轉矩（Nm）90L1.133100011.04表3 外型尺寸（mm）中心距H外廓尺寸L×(AC/2+AD)×HD安裝尺寸A×B軸伸尺寸D×E平鍵尺寸F×G900-0.5335×(175/2+155) ×190140×12524j6×508×20圖2 電動機外型尺寸確定總傳動比，分配各級傳動比（參考教材PP428-431）圖3 大齒圈與罐體連接結構又有 采用第二種傳動方案，即帶傳動和一對開式齒輪傳動

9、。考慮到：罐體尺寸較大，大齒輪須做成齒圈和罐體連接，為留出足夠的裝配、連接空間，i齒輪可取大一些；齒輪傳動的傳動比較帶傳動大，則取 i齒輪=6那么就有：計算傳動裝置的運動和動力參數 （1）各軸轉速（2）各軸功率（3） 各軸轉矩表4 各軸的動力參數 電機 2.890.96I軸1.07350.2531.360.97II軸軸號傳動比i效率h功率(kW)轉速(r/min)扭矩T(N.m)1.1194011.281.0354.15180.3410.99三、傳動裝置的運動和動力參數及傳動件的設計計算帶傳動設計計算（參見手冊PP8-9）、參考教材第11章）計算項目計算與根據計算結果（一）

10、定V帶型號和帶輪直徑1.工況系數2.計算功率3.帶型4.小帶輪直徑5.大帶輪直徑(二)計算帶長1初定帶長2帶的基準長度（三）中心距和包角1中心距2小帶輪包角（四）V帶根數1基本額定功率2功率增量3包角系數4帶修正系數5V帶根數（五）軸上載荷1帶速2V帶單位長度質量3初拉力4作用在軸上的力（六）帶輪結構設計1.小帶輪結構及其尺寸2.大帶輪結構及其尺寸由教材P262-表11-3 由Pc、n1由教材P267-圖11-5選取由圖11-5及表11-10，選取 d1故根據教材P268式11-16及場地條件，初定a0=600mm a調節 564.43+54-27表11-4表11-5表11-2表11-7表11

11、-1根據P271表11-9，手冊P9-圖2-1根據P271表11-9，手冊P9-圖2-1B=(z-1)×e+2×f =(2-1)×15+2×10=35mme=15±0.3 f=10+2-11=34° 2=38° bp=11.0mmhamin=2.75mm hfmin=8.7mmmin=6mm da1=d1+2ha=105.5mmda2=d2+2ha=320.5mmKa=1.1Pc=1.246kwA型取d1=100mm取d2=315mm選Ld=1800mma=564.43mm1=158.2°120°P1=0

12、.97kwP1=0.11kwK=0.9446KL=1.01取z=2根=5.13m/s 5m/sm=0.10kg/mF0=103.22NFQ=405.82N（注意，大、小帶輪輪轂結構尺寸附上帶輪轂的小圖）第一次修改各軸的運動和動力參數表5 第一次修改各軸的參數 電機 2.84(2.81)0.96I軸1.07330.99(334.52)30.75(30.43)6.11(6.18)0.97II軸軸號傳動比i效率h功率(kW)轉速(r/min)扭矩T(N.m)1.1194011.281.0354.15180.43(180.59)0.99開式齒輪的設計計算（參見手冊PP9-10，參考

13、教材第12章） 計算與說明主要結果（1）選擇齒輪材料（機械設計制圖（第三版）PP304-305） 小齒輪：建議選45#，調質HB217286,取齒面平均硬度250，應比大齒輪高 大齒輪：做成一個齒圈（見手冊 P21-圖），直徑不能太小，建議選鑄鋼ZG310570，取齒面平均硬度HB185 (選45#，正火HB162217,取齒面平均硬度190)。 （2）確定許用應力（ 機械設計制圖（第三版）PP304-305 ） 極限應力（表12-11） ： =0.7HBS+2750.7x250+275=450 =0.6HBS+220=0.6x185+220=331 （=0.7HBS+2750.7x190+2

14、75=408） 由（表12-11） ，安全系數取SF=1.5 F1=450/1.5=300(MPa), F2=331/1.5=220.67(MPa)（=408/1.5=272(MPa) ）（3）確定齒數 罐體內徑：D=472mm ; 罐壁厚度：=10mm ; 外徑D2=D+2×=492; 連接螺栓：M10 d2:估計630mm（見下圖及書圖1253、手冊參考圖） 由手冊圖：d2=600650 如取 630mm， i齒i總/i帶17.359/2.84（2.81）=6.11(6.18)， 對于開式齒輪：Z1=1720，若取 Z1=23 則 Z2=Z1·i齒 23×6.

15、11143（考慮到兩齒數互為質數） m=630/143=4.4,取m=5 所以i齒143/23=6.217（4）強度計算確定模數m（開式齒輪應計算模數m，再增大m以考慮磨損的影響） KA=1（表128）、KV=1.2、d0.8（表129），K1.03（圖1226）, YFS1=4.36、YFS2=3.98（表1210；手冊P364）， m=1.621.62x0.1=1.8， m取5(工程中m不能太小，給加工制造帶來不便且開式也應取大些,也可類比參考圖（5）確定幾何尺寸 d1=5x23=115,d2=5x143=715, da1= ,da2= df1= ,df2= （此為關心所在） 為了解決在安

16、裝時的誤差： b1=b2+（510）90, b2=d1·d=100×0.8=80 罐體長 L=1.2D=570mmF1=300MPaF2=221MPam=1.65取m=5第二次修改各軸的運動和動力參數表6 第二次修改各軸的參數 電機 2.840.96I軸1.07330.9930.756.150.97II軸軸號傳動比i效率h功率(kW)轉速(r/min)扭矩T(N.m)1.1194011.281.0353.82181.600.99核算實際轉速與傳動比i帶=315/100=3.15 ; i齒輪=240/41=5.85;i總=i帶×i齒輪=18.44

17、 i=(i總-i總)/i總=1.88% < 5%n2實=n電/i總=980/18.44=53.145r/min n2=|n2實-n2|/n2=|53.145-53.15|/53.15=0.0094% < 5%四、球磨機罐體及軸系設計罐體結構設計 制造方法： 鑄造 鋼板卷曲后焊接或鋼管（是單件生產，用此） 參見手冊P21圖73 結構：罐體內徑：D=472mm ; 罐壁厚度：=10mm ; 外徑D2=D+2×=492;箍的外徑：D3=D+2×(+)=532mm ; 箍寬度：b=30mm;罐體總長：L2=L+10+10+20=566+40=606mm ; 4l=606

18、mm,l=151.5mm,2l=303mm。支撐輥的設計計算由,得：由,得：所以： 輥輪軸的設計計算取d高=20mm；d頭=25mm;d10=16.53mm軸承壽命：n輥=n×R1/R2=282.92r/min軸承選用6205，C=10.8kN,P=fP×Fr=1.2×1169.59=1394NLn=27394.8h13.7年或球磨機罐體軸系改進設計：小齒輪軸系的設計計算 90302025253810555587.587.565.51 軸受力分析如上圖2 確定軸上作用力轉速n=311.11r/min;功率P1=1.075kw;轉距：T1=33.01 Nm;齒輪圓周

19、力 齒輪徑向力 Fr=Ft×=644×tan20°=234.4N帶輪徑向力 FQ=405.82N3.估算最小軸徑選45號鋼，調質處理，b=600MPa因有鍵槽，增大4%，d1=1.04×17.69=18.4mm4.軸的結構設計軸承類型選擇：6207深溝球軸承，軸徑的確定：d1=35mm, d2=42mm, d3=60mm, d4=42mm, d5=35mm, d6=25mm,確定軸承型號：d=35mm, D=72mm, B=17mm, rsmin=1.1min, damin=42mm, Damax=65mm, C=19.8kN, C0=13.5kN軸段長

20、度的確定：L1=17mm;L2=13mm;L3=5mm;L4=85mm;L5=66.5mm;L6=38mm計算支反力：xA=xB=Ft/2=322.05N-Fr×70+YB×140-FQ×200=0, YB=696.9N YA=Fr+FQ-YB=-56.68N軸的強度校核：危險截面在B處，Md=26.29N·md10=16.85mm,考慮鍵槽，dmin1.04×16.85=17.52mm,可知此軸安全5選擇軸承計算壽命選6205，查表：C=10800N、fp=1.2、P=fp·RB=(919.2)算壽命：Lh=85142小時43年6選

21、擇鍵并驗算鍵的強度 只算帶輪處的鍵強度（最細）鍵的確定安裝帶輪處，由L=40mm,L6=38mm,d6=25mm,選平鍵。B=8mm,h=7mm,L=30mm,t=,t1=安裝齒輪處，由d4=42mm,L4=85mm,選平鍵。B=12mm,h=8mm,L=7,t=,t1=鍵的校核齒輪鍵： =8.58MPa =50MPa=2.76MPa =125MPa帶輪鍵： =25.15MPa =50MPa=2.76MPa =125MPa五、聯接螺栓的校核用普通螺栓，一共6個，3對，M10分布于d0=550mm的圓周上F××10-3=T1, FQ0= =173.33= ,Ss=5,45號鋼的=360MPa=360/5=72MPa,d1=0.85d=8.5mm,= =