攪拌機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、目錄方案1構(gòu)簡介-32設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)-3設(shè)計(jì)過程1. 連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析-42. 飛輪的設(shè)計(jì)-73. 電動(dòng)機(jī)的選擇-84. 計(jì)算蝸桿渦輪運(yùn)動(dòng)參數(shù)-95. 選擇聯(lián)軸器-96. 軸計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算-127. 帶傳動(dòng)與以及齒輪減速器設(shè)計(jì)與計(jì)算-17心得體會(huì)-19參考資料-19方案 1機(jī)構(gòu)簡介 攪拌機(jī)常用于化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)中，對(duì)拌料進(jìn)行攪拌工作。如圖99(a)所示，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過齒輪減速(圖中只圓出齒輪副zlz2)，帶動(dòng)曲柄2順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)、驅(qū)使曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(1234)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)通過蝸輪蝸桿帶動(dòng)容器繞垂直軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)連桿3運(yùn)動(dòng)時(shí)，固聯(lián)在其上的拌勺E即沿圖中虛線所示軌跡運(yùn)動(dòng)而將容器中的拌料均勻攪動(dòng)。為了減小機(jī)器的速

2、度波動(dòng)，在曲柄軸A上安裝一調(diào)速飛輪。工作時(shí)，假定拌料對(duì)拌勺的壓力與深度成正比，即產(chǎn)生的阻力按直線變化，如圖99(b)所示。2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表98 設(shè)計(jì)過程：(一)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析曲柄位置圖的做法，如下圖所示：取搖桿在左極限位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲柄作為起始位置1，按轉(zhuǎn)向?qū)⑶鷪A周分為十二等分，得12個(gè)位置。并找出連桿上攪拌勺的各對(duì)應(yīng)點(diǎn)E1，E2，E12，繪出正點(diǎn)軌跡。按攪拌勺的運(yùn)動(dòng)軌跡的最低點(diǎn)向下量40mm定出容器地面位置，再根據(jù)容器高度定出容積頂面位置。并求出攪拌勺E離開及進(jìn)入容器所對(duì)應(yīng)兩個(gè)曲柄位置8和11.1、 設(shè)計(jì)方案及過程選第二組數(shù)據(jù)（X=535MM, Y=420MM,LAB=245MM

3、,LBC=590MM, LCD=420MM,LBE=1390MM）進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1）作攪拌勺運(yùn)動(dòng)軌跡首先，做出搖桿在左極限位置（即AB和BC桿共線時(shí)）所對(duì)應(yīng)的曲柄位置1，然后按轉(zhuǎn)向?qū)⒅茏鍪确?，的十二個(gè)位置。再根據(jù)其他各干的長度找出連桿上長度找出連桿上攪拌勺E的個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)，繪出正點(diǎn)軌跡，按攪拌勺的運(yùn)動(dòng)軌跡的最低點(diǎn)向下量40mm定出容器地面位置再根據(jù)容器高度定出容器頂面位置。容器頂面位置與攪拌勺E離開及進(jìn)入容器時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲柄位置。如下圖所示：（2）作構(gòu)件兩個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)簡圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇3和8位置作為構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)簡圖。先對(duì)應(yīng)上圖分別作出在位置3和8的曲柄AB，然后分別以B為圓心，BC長為半徑和以

4、D為圓心，DC長為半徑畫圓弧，兩圓弧的交點(diǎn)即為C點(diǎn)位置。延長BC畫虛線只E點(diǎn)使BE長為1390mm,即作出了構(gòu)件在位置3和8的運(yùn)動(dòng)簡圖，如下圖所示：（3）作構(gòu)件處于位置3和8時(shí)的速度多邊形和加速度多邊形a.對(duì)3位置C,E點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析 1.速度分析VB 如右圖所示，選取速度比例尺Uv=0.025m/s/mm 對(duì)于C點(diǎn) VC = VB + VCBVC 方向： CD AB BCVE 大?。?？ ？ =2rad/s VB=2LAB=1.54m/s VC=UVLPC=0.02559=1.47M/S VCB=UVLBC=0.02519.5=0.49M/S 3=VCB/LBC=0.83rad/

5、s 對(duì)于E點(diǎn)： VE = VB + VEB 方向： ？ AB BE 大?。?？ VEB =3LBE =1.15M/S VE = UVLPE=1.625M/S2加速度分析AbAeAcAbAncbAtcbAcAnebAeb如圖所示，選取加速度比例尺UA=0.1M/S2/MM 對(duì)于C點(diǎn)： AC = ANC + ATC = AB + ANCB + ATCB 方向： AC CD BA CB BC大小： ？ ？4=VC/LCD=3.51rad/s anc= 42lcd=5.18m/s2 ab = 22LAB=9.67M/S2 ancb=32LBC=0.41M/S2ac =ua 61mm =6.1m/s2

6、atcb = ua 40mm =4.0m/s2 a2 =atcb/Lbc = 6.78rad/s對(duì)于E點(diǎn)： aE = ab + aneb + ateb方向： ？ BA EB EB大?。?？ Ab = 22 LAB = 9.67M/S2 ANEB = 32 LAB =0.96M/S2 ATEB = A3 LEB =9.42M/S2 AE =UA 37MM = 3.7M/S2b. 對(duì)8位置C 、 E點(diǎn)進(jìn)行速度分析和加速度分析1 速度分析P如下圖，取速度比例尺UV=0.025m/s/mmecbVBVCVE對(duì)于C點(diǎn)： VC = VB + VCB 方向： CD AB BC 大?。?？ ？2= 2rad/

7、s VB = 2LAB =1.54M/S VC = UV LPC = 0.02518M/S =0.45M/S VCB = UV LBC = 0.02566M/S =1.65M/S 3 = VCB/LBC =2.8rad/s對(duì)于E點(diǎn)： VE = VB + VEB方向： ？ AB BE大?。?? VEB = 3LBE = 3.89M/S VE = UV LPE = 2.45M/S2、 加速度分析如下圖所示：選取比例尺UA =0.1M/S2/MM AncbAcAncAtcAbAtcb4 = VC /LCD= 1.07rad/s anc= 4LCD =0.48M/S AB =22LAB =9.67M/

8、S2 ANCB=32LBC=4.663M/S2AC=UA 50MM =5.0M/S2 ATCB=UA 12MM=1.2M/S2 A3=ATCB/LBC=2.03rad/sAneb對(duì)于E點(diǎn)：如下圖 AtebAeAb AE = AB + AnEB + ATEB 方向： ? BA EB EB 大小： ? AB = 22 LAB = 9.67M/S2 AnEB = 32LEB =10.89M/S2 ATEB = A3LEB = 2.83M/S2AE = UA 11MM = 1.1M/S（二）飛輪的設(shè)計(jì) 選桿件材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其密度=7.85kg/,又取桿件的截面直徑d=50mm,且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=m再

9、根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程式=可得:=0.05679kg，=0.3283rad/s,=5.9351rad/s.=0.9970 J =3.29585rad/s/() =0.58567 kg，( =),取=0.58567kg由=4g，取D=0.3m，則=260.2978N，又由=DHb，可取H=b=0.03m，則=76756.83N/.飛輪尺寸如下圖：（三）選擇電動(dòng)機(jī)1、選擇電動(dòng)機(jī)按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī). 選取的主要性能參數(shù)額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速n/(r )滿載轉(zhuǎn)速n/(r )電動(dòng)機(jī)總重/N啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩7.575072014212.02.0根

10、據(jù)已知條件，攪拌機(jī)的攪拌力矩和轉(zhuǎn)速 ，得 ，得P攪=3.94kw 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 聯(lián)軸器效率 =0.99 ，滾動(dòng)軸承效率=0.98 ，雙頭蝸桿效率=0.8 ，轉(zhuǎn)油潤滑效率=0.96 轉(zhuǎn)盤摩擦=0.89則 工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)輸出功率為： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：i=（四）計(jì)算蝸桿渦輪運(yùn)動(dòng)參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速 蝸桿軸 n1=720r/min ， 齒輪軸 n2=720/21.4=33.6r/min ，工作軸 n3= n2=33.6r/min 2、各軸的輸入功率蝸桿軸 p1= =5.97kw， 齒輪軸 p2=p1=4.49kw ， 工作軸 p3=p2 =3.94.kw 3、各軸的轉(zhuǎn)矩 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 =9550

11、=95506.16/750Nm=78Nm蝸桿輸入轉(zhuǎn)矩 =780.990.98 Nm =76Nm蝸輪輸入轉(zhuǎn)矩 =i=7621.40.980.80.89Nm =1225 Nm 0.990.980.89NmNm（五）選擇聯(lián)軸器1 聯(lián)軸器（蝸桿）的選擇 1.1類型選擇 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 1.2載荷計(jì)算 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得工作情況系數(shù)KA=1.5。計(jì)算轉(zhuǎn)距Tca Tca=KAT=1.576Nm =114Nm 1.3型號(hào)選擇 選用LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器。選擇d1=d2=35mm1.4校核許用轉(zhuǎn)距和許用轉(zhuǎn)速 查機(jī)械手冊(cè)，選LT5聯(lián)軸器 GB/T 4323-2003。許用轉(zhuǎn)距T=40

12、0Nm，許用轉(zhuǎn)速n=8000r/min。 因 TcaT,nn,故聯(lián)軸器滿足要求。2聯(lián)軸器（蝸輪）的選擇 1.1類型選擇 軸由于軸轉(zhuǎn)速很低，不必要具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量選擇齒式聯(lián)軸器。 1.2載荷計(jì)算 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得工作情況系數(shù)KA=1.5。計(jì)算轉(zhuǎn)距Tca Tca=KAT=1.51225Nm =1837.5Nm 1.3型號(hào)選擇 選用GICL3型齒式聯(lián)軸器。由于與軸的直徑可以任意定，因此選擇d1=d2=45mm 1.4校核許用轉(zhuǎn)距和許用轉(zhuǎn)速 查表，選GIGL聯(lián)軸器 GB/T 8854-2001。許用轉(zhuǎn)距T= 2800Nm，許用轉(zhuǎn)速n=5900/min。 因此TcaT,n45HRC,可查表得蝸輪基本許

13、用應(yīng)力為=268。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 壽命系數(shù) 于是， =0.911268=2441.3.5計(jì)算中心距 取中心距a=200mm。i=21.4，查表取模數(shù)m=8mm，分度圓直徑=80mm,從圖表中可以查的接觸系數(shù)=2.74，因?yàn)閐2,且與軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列相符，故取d3=55mm.( 軸承型號(hào)選30211)軸段4安裝蝸輪，此直徑采用標(biāo)準(zhǔn)系列值，故取d4=60mm軸段5為軸環(huán)，考慮蝸輪的定位和固定取d5=70mm軸段6考慮左端軸承的定位需要，根據(jù)軸承型號(hào)30211查得d6=60mm軸段7與軸段3相同軸徑d7=55mm3.2確定各段長度為了保證蝸輪固定可靠，軸段4的長度應(yīng)小于輪轂寬度2mm，取L4=6

14、0mm為了保證蝸輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰及軸承拆裝方便，蝸輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)有一定間 隙，取兩者間距為23mm為保證軸承含在箱體軸承孔中，并考慮軸承的潤滑，取軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離為2mm .根據(jù)軸承寬度B=21mm，取軸段7長度L7=28mm，因?yàn)閮奢S承相對(duì)蝸輪對(duì)稱，故取軸段3長度為L3=28 mm。為了保證聯(lián)軸器不與軸承蓋相碰， 取L2=22+46=68mm。根據(jù)聯(lián)軸器軸孔長度，取L1=90mm。因此，定出軸的跨距為L=（10+25+60+23+10）=128mm.（一般情況下，支點(diǎn)按照軸承寬度中點(diǎn)處計(jì)算） 蝸輪軸的總長度為Lo=130+68+90+10=298mm。3.4蝸輪軸的強(qiáng)度校

15、核由于其受力分析與蝸桿軸基本相似，在這里過程省略。蝸輪的分度圓直徑d=328mm； 轉(zhuǎn)矩T=1225Nm蝸輪的切向力：Ft=蝸輪的徑向力Fr=Fttan=7469tan20=2718N蝸輪軸向力Fa=Fttan=7469tan11.3=1492N轉(zhuǎn)矩求當(dāng)量彎矩因?yàn)閱蜗騻鲃?dòng)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化，故折算系數(shù)=0.6,危險(xiǎn)截面L4段任意處A點(diǎn)的當(dāng)量彎矩為: =747Nm計(jì)算截面A處的直徑，校驗(yàn)強(qiáng)度因此處有一鍵槽，故將軸徑增大5%，即：d=,在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，此處設(shè)定的是60mm，所以強(qiáng)度足夠。（七）帶傳動(dòng)與齒輪減速器運(yùn)動(dòng)從參數(shù)計(jì)算一、傳動(dòng)比的分配1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=960/76.4=12.

16、572、分配各級(jí)偉動(dòng)比（1） 據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取齒輪i齒輪=6（單級(jí)減速器i=36合理）（2） i總=i齒輪I帶 i帶=i總/i齒輪=12.57/6=2.0951、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機(jī)=960r/min nII=nI/i帶=960/2.095=458.2(r/min)、 nIII=nII/i齒輪=458.2/6=76.4(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率（KW）PI=P工作=2.4KW、PII=PI帶=2.40.96=2.304KW 、PIII=PII軸承齒輪=2.3040.980.96 =2.168KW3、 計(jì)算各軸扭矩（Nmm）TI=9.55106PI/nI=9.551

17、062.4/960=23875Nmm 、TII=9.55106PII/nII=9.551062.304/458.2=48020.9Nmm 、TIII=9.55106PIII/nIII=9.551062.168/76.4=271000Nmm 二、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) 1、 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 選擇普通V帶截型查手冊(cè)得：kA=1.2 、PC=KAP=1.23=3.9KW 、查手冊(cè)得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為75100mm ， 則取dd1=100mmdmin=75 、dd2=n1/n2dd1=960/458.2100=209.5mm，取dd2=200mm

18、實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=n1dd1/dd2=960100/200 =480r/min轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2/n2=458.2-480/458.2 =-0.0481200（適用）（5）確定帶的根數(shù) =0.95KW，P1=0.11KW，K=0.96，KL=0.96 由公式得：=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =3.9/(0.95+0.11) 0.960.96 =3.99(6)計(jì)算軸上壓力由課本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=5003.9/45.03(2.5/0.96-1)+0.15.032N =158.01

19、N 用在軸承的壓力FQ，由公式的：FQ=2ZF0sin1/2=242、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇齒輪材料及精度等級(jí) 考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)課本P139表6-12選7級(jí)精度。齒面精糙度Ra1.63.2m (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 ，定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=6取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=620=120 實(shí)際傳動(dòng)比I0=120/2=60，動(dòng)比誤差：i-i0/I=6-6/6=0%2.5%

20、可用，數(shù)比：u=i0=6d=0.9 (3)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55106P/n1=9.551062.4/458.2=50021.8Nmm (4)載荷系數(shù)k查表取k=1 (5)許用接觸應(yīng)力HH= HlimZNT/SH由表查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa根據(jù)公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NLNL1=60n1rth=60458.21(163658)=1.28109NL2=NL1/i=1.28109/6=2.14108由圖查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=5700

21、.92/1.0Mpa=524.4MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.43150021.8(6+1)/0.9634321/3mm=48.97mm模數(shù)：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm根據(jù)表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)公式式: F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù),度圓直徑：d1=mZ1=2.520mm=50mmd2=mZ2=2.5120mm=300mm齒寬：b=dd1=0.950mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=120由表查的：YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)許用彎曲應(yīng)力F根據(jù)公式：F= Flim YSTYNT/SF由表查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa由圖查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST=2 一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25 計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=Flim1 YST