小型混泥土攪拌機(jī)設(shè)計(jì) 【混凝土】【13張CAD高清圖紙和文檔】【GC系列】

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In order to meet market demands, improving the product series, adapt to the small building construction and laboratory work demand, design the concrete mixer.This topic research vertical shaft type concrete mixer work principle and blender mixing system design. According to the requirements of the design of concrete mixer, the mixing system, and the preliminary finalize the design of the main parts by mixing system design and calculation. The main conclusions are as follows:(1)mixer with the overall structural design of program analysisThe structure is a rack mixer, mixing equipment, drive into the main. The support of the entire equipment rack is part of the channel steel and steel pipe welded. Mixing device consists of the mixing tube, shaft, mixing shovel into a film by Lord Spatula piece fixed to the mixing arm, and with the main shaft into one, Spatula and mixing tube at the end of the gap can be micro-adjusted. Transmission from the motor, gearbox, belt drive, chain drive of the composition. (2) mixing device design Mixing device is installed in the sleeve piece on the shovel blade, blade rotation with the axis of rotation of the barrel for mixing the material, the material is mixed, stirring arm extended upward, may play a role in mixing the material above. (3) transmission system design Transmission by V belt drive and chain drive to transfer movement. Motor output speed to pass through the V-belt transmission to the gearbox, gearbox and chain drive to speed to pass through to the mixer spindle drive shaft rotation, so that the mixing blades rotating, stirring to complete the work.朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典Keywords Mixer Vertical axis Concrete 目 錄1 總體概述1 1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)課題1 1.2 設(shè)計(jì)的總體要求1 1.3 設(shè)計(jì)大綱1 1.3.1 設(shè)計(jì)原則1 1.3.2 原始數(shù)據(jù)1 1.4泥土攪拌機(jī)的概述12、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2 2.1攪拌裝置的設(shè)計(jì)2 2.2傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)2 2.3機(jī)座與支架的設(shè)計(jì)3 2.4電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)33、主要機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)3 3.1攪拌裝置的設(shè)計(jì)3 3.1.1攪拌桶的設(shè)計(jì)3 3.1.2攪拌葉片的設(shè)計(jì)4 3.2傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)6 3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇6 3.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇8 3.2.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算15 3.2.4滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算24 3.2.5鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算26 3.2.6減速器附件的選擇27 3.2.7潤滑與密封27 3.3機(jī)座與支架的設(shè)計(jì)27 3.4電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)284、參考文獻(xiàn)291 總體概述1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 小型混泥土攪拌機(jī)1.2 設(shè)計(jì)的總體要求 滿足使用要求 滿足經(jīng)濟(jì)性要求 力求整機(jī)的布局緊湊合理 工業(yè)性要求簡單而實(shí)用 滿足有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.3 設(shè)計(jì)大綱1.3.1 設(shè)計(jì)原則 攪拌機(jī)技術(shù)條件應(yīng)滿足GB9142-2000混泥土攪拌機(jī)技術(shù)條件規(guī)范； 所用圖紙的幅面應(yīng)符合GB4457-2000中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖中的相關(guān)定。1.3.2 原始數(shù)據(jù)攪拌機(jī)類型：多功能攪拌機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域：固、液、干粉、飼料、肥料、混泥土、沙石、灰漿、泥灰、灰泥、沙漿、砂漿、膏體、粉末、水泥、泥漿動(dòng)力類型：電動(dòng)布局形式：立式作業(yè)方式：連續(xù)作業(yè)式型號(hào)：JY1-150攪拌方式：強(qiáng)制式攪拌攪拌鼓形狀：鼓筒型裝置方式：移動(dòng)式料桶容量：150（L）生產(chǎn)能力：120（L）轉(zhuǎn)速范圍：30（r/min） 1.4泥土攪拌機(jī)的概述 混泥土攪拌機(jī)種類繁多，混泥土攪拌機(jī)按作業(yè)方式分有循環(huán)作業(yè)式和連續(xù)作業(yè)式兩種。循環(huán)作業(yè)式的供料、攪拌、卸料三道工序是按一定的時(shí)間間隔周期進(jìn)行的，即按份拌制。由于拌制的各種物料都經(jīng)過準(zhǔn)確的稱量，故攪拌質(zhì)量好。目前大多采用此種類型的作業(yè)方式。連續(xù)作業(yè)式的上述三道工序是在一個(gè)較長的筒體內(nèi)連續(xù)進(jìn)行的。雖然其生產(chǎn)率較循環(huán)作業(yè)式高，但由于各料的配合比、攪拌時(shí)間難以控制，故攪拌質(zhì)量差。目前使用較少。 混泥土攪拌機(jī)按攪拌方式分有自落式攪拌、強(qiáng)制式攪拌兩種。自落式攪拌機(jī)就是把混合料放在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的攪拌鼓內(nèi)，隨著攪拌鼓的旋轉(zhuǎn)，鼓內(nèi)的葉片把混合料提升到一定的高度，然后靠自重自由撒落下來。這樣周而復(fù)始地進(jìn)行，直至拌勻?yàn)橹?。這種攪拌機(jī)一般拌制塑性和半塑性混泥土。強(qiáng)制式攪拌機(jī)是攪拌鼓不動(dòng)，而由鼓內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸上均置的葉片強(qiáng)制攪拌。這種攪拌機(jī)拌制質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高；但動(dòng)力消耗大，且葉片磨損快。一般適用于拌制干硬性混泥土?；炷嗤翑嚢铏C(jī)按裝置方式分有固定式和移動(dòng)式兩種。固定式攪拌機(jī)是安裝在預(yù)先準(zhǔn)備好的基礎(chǔ)上，整機(jī)不能移動(dòng)。它的體積大，生產(chǎn)效率高。多用于攪拌樓或攪拌站。移動(dòng)式攪拌機(jī)本身有行駛車輪，且體積小，重量輕，故機(jī)動(dòng)性能好。應(yīng)用于中小型臨時(shí)工程?；炷嗤翑嚢铏C(jī)的出料方式分有為傾翻式和非傾翻式兩種。傾翻式靠攪拌鼓傾翻卸料，而非傾翻式靠攪拌鼓反轉(zhuǎn)卸料。 混泥土攪拌機(jī)可按攪拌鼓的形狀不同，有梨型、鼓筒型、雙錐形、圓盤立軸式和圓槽臥軸式五種。前三種系自落式攪拌；后兩種為強(qiáng)制式攪拌，目前國內(nèi)較少使用?；炷嗤翑嚢铏C(jī)按攪拌容量分有大型（出料容量10003000L）、中型（出料容量300500L）和小型（出料容50250L）。各攪拌機(jī)的分類。2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì) 攪拌裝置是混泥土攪拌機(jī)的主要裝置，主要起將物料攪拌攪拌均勻的作用，主要由攪拌軸、攪拌葉片和攪拌桶組成。2.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)裝置主要起動(dòng)力傳輸以及控制轉(zhuǎn)速作用，主要由齒輪、皮帶輪，軸、軸承等一系列零件組成。減速機(jī)與攪拌主軸間采用鼓型齒聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，攪拌主軸采用高速端十字軸萬向聯(lián)軸器同步，使兩軸作反向同步運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到強(qiáng)制攪拌效果，與傳統(tǒng)的大小的鏈輪傳動(dòng)，大齒輪同步的結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，遇非正常過載時(shí)能通過皮帶打滑保護(hù)等特點(diǎn)。2.3 機(jī)座與支架的設(shè)計(jì) 機(jī)座與支架主要起固定支撐作用，使混泥土攪拌機(jī)能正常穩(wěn)定的工作而不至于在攪拌的時(shí)候由于攪拌導(dǎo)致機(jī)器的晃動(dòng)。2.4 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要通過控制電機(jī)和傳動(dòng)裝置來調(diào)節(jié)攪拌速度和精度。3 主要機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì) 攪拌裝置包括：主要由攪拌軸、攪拌葉片和攪拌桶組成。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示3.1.1 攪拌桶的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求 攪拌類型：強(qiáng)制式攪拌 攪拌鼓形：為鼓桶型 鼓桶容量：150L 底端內(nèi)徑：D=600mm 底端外徑：D1=620mm鼓桶大致設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下：圖1鼓桶鼓桶強(qiáng)度計(jì)算：混泥土密度不固定，根據(jù)配料比例不同，密度會(huì)不一樣，一般來說：輕質(zhì)泡沫混泥土的密度小，密度等級(jí)一般為300-1800kg/m3。所以在鼓桶滿載的情況下鼓桶中混泥土的重量為： M=V=18000.15=270kg則延鼓桶軸線作用于同底的作用力為： F=Mg=2709.8=2646N鼓桶的壁厚=10mm， ，所以鼓桶為薄壁圓筒。所以鼓桶的橫截面積為：A=D=3.1460010=18840mm2=1.8810-2m2所以鼓桶截面上的最大應(yīng)力為： = =140445.86N/m2鼓桶材料選?。篞345鼓桶制作工藝：采用沖壓工藝3.1.2 攪拌葉片的設(shè)計(jì)攪拌葉片是混泥土攪拌機(jī)實(shí)現(xiàn)其工作性能的關(guān)鍵，攪拌桶攪拌性能是通過攪拌葉片對拌合料連續(xù)不斷的碰撞而實(shí)現(xiàn)的，因此攪拌葉片的設(shè)計(jì)直接影響攪拌機(jī)整體設(shè)計(jì)的成敗。目前攪拌葉片的形式大致分為渦輪式、螺旋槳式、槳式三種。一般常用的形式為平直葉片渦輪式、傾斜葉片渦輪式、船用螺旋槳式、錨式、帶式。葉片螺旋線母線：目前攪拌葉片普片采用直板螺旋面，其圓筒母線采用的線型是阿基米德螺旋線，錐筒葉片采用對數(shù)螺旋線接頭處進(jìn)行螺旋線的擬合。母線在繞軸線作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí), 沿軸線方向作勻速或變速直線運(yùn)動(dòng), 該母線的運(yùn)動(dòng)軌跡形成等螺距或變螺距螺旋面。母線為直線形成直紋螺旋面母線為曲線形成非直紋螺旋面。軸線與螺旋面軸線重合的圓柱面或圓錐面同該螺旋面的交線分別稱為圓柱螺線或圓錐螺線。螺線的切線和圓柱面或圓錐面的母線之間的夾角稱為螺旋角, 用表示。斜面傾角和物料下滑角：性質(zhì)一定的物料，在性質(zhì)（主要是粗糙度）一定的傾角平板上，由于自身重力在斜面方向的分力剛夠克服平板對物料的摩擦力和粘附力而開始下滑，這時(shí)平板的斜角叫做該種物料對于該種平板的下滑角，用表示。物料沿斜線下滑的條件是。圖2混泥土下滑實(shí)驗(yàn)曲線斜面最大傾斜線S：斜面上物料的下滑方向，是沿著斜面的最大傾斜線S的方向，如圖3所示,即斜面上對水平面H的最大傾斜線AC由圖3 可知 （1）圖3斜面及最大傾斜線 （1）由（1）式得 又因?yàn)?故有 代入上式得： （2） （3）由（2）或（3）式可求出最大傾斜位置。代入數(shù)據(jù)，根據(jù)臨界線圖可得出圓住螺旋角為68o。3.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)圖4傳動(dòng)裝置3.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇類型和結(jié)構(gòu)的選擇： 選擇Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步立式電動(dòng)機(jī)。功率的確定：1)工作機(jī)所需功率 Vm=300.323.14/60=0.1413m/s Pw=FwVw=3.00.1413=0.429KW2)電機(jī)至工作間總效率的確定： 取聯(lián)軸器效率10.99；滾動(dòng)軸承效率20.99；錐齒輪傳動(dòng)效率30.97圓柱齒輪傳動(dòng)效率40.98工作機(jī)效率w0.96；則總效率(1)2(2)2(3)2(4)2w0.83。3)電動(dòng)機(jī)所需功率Pd：PdPw/0.517KW。4)電動(dòng)機(jī)額定功率Pm：因PmPd，故取Pm550W，查機(jī)械設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)表177選擇型號(hào)為Y80M14的電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)額定功率Pm550W，滿載轉(zhuǎn)速nm1390r/min。傳動(dòng)比的分配：1)總傳動(dòng)比：鼓桶轉(zhuǎn)速nw=30r/min，則總傳動(dòng)比inm/mw46.33。2)確定一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)比i1：i13.1。3)確定二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比i2：i22.0。4)確定三級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)比i3：i3=7.5。傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算：1)各級(jí)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算（r/min） 高速軸轉(zhuǎn)速:n1=nm=1390r/min。 中間軸的轉(zhuǎn)速：n2=n1/i1=448.4r/min。低速軸轉(zhuǎn)速：n3=n2/i2=224.2r/min。滾筒的轉(zhuǎn)速：n4=n3/i3=30r/min。2)各軸輸入功率計(jì)算(KW)高速軸的輸入功率P1Pm10.545kW。 中間軸的輸入功率P2P1230.523KW。低速軸的輸入功率P3P2240.507W。鼓筒錐齒輪的輸入功率P4P3230.487KW。3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩(Nmm) 高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩T19550P1/n13.74105Nmm。 中間軸的輸入轉(zhuǎn)矩T29550P2/n21.11106Nmm。 低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩T39550P3/n32.16106mm。 鼓筒的輸入轉(zhuǎn)矩T49550P4/n41.55107Nmm。3.2.2 直齒圓錐齒輪設(shè)計(jì) 選材:所設(shè)計(jì)的小型混泥土攪拌機(jī)工作工作有輕微振動(dòng)。經(jīng)常滿載、空載起動(dòng)、不反轉(zhuǎn)、單班制工作，運(yùn)輸帶允許的速度誤差為，小批量生產(chǎn)，使用期限10年。由課本表12.7選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為241HB286HB。大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為229HB286HB。齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算:齒數(shù)Z:選取小齒輪齒數(shù)為Z123，大齒輪齒數(shù)為Z2Z1i1233.171.3，取Z271。 精度等級(jí)：估算vm3m/s，由表12.6可選8級(jí)精度。 使用壽命KA：由表12.9可選KA=1.0。 動(dòng)載荷系數(shù)KV：由圖12.9可選KV=1.17 齒間載荷分配系數(shù)KH： 由表12.10，估計(jì)KAFt/b100N/mm 當(dāng)量齒數(shù)： 端面重合度： 齒向載荷分布系數(shù)K：由表12.20及注3，取K=1.9 載荷系數(shù)K：K=KAKVKHK=11.171.321.9=2.93 轉(zhuǎn)矩T1： 彈性系數(shù)ZE:由表12.12，ZE=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH:由圖12.16，ZH=2.5 接觸疲勞極限：由圖12.7c,=710MPa；=680MPa 接觸最小安全系數(shù)：由表12.14，=1.05 接觸壽命：由題意Z1=Z2=1.0 許用接觸應(yīng)力: 小輪大端分度圓直徑d1:取 確定傳動(dòng)主要尺寸： 大端模數(shù)m： mm 由表12.3，取m=1.5 實(shí)際大端分度圓直徑d: d1=mz1=1.523=34.5mm d2=mz2=1.571=106.5mm 錐距R: 齒寬b: 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 齒形系數(shù)YFa：由圖12.30，YFa1=2.73 YFa2=2.15 應(yīng)力修正系數(shù)Ysa：由圖12.31，Ysa1=1.64 Ysa2=2.07 重合度系數(shù)Y: 齒間載荷分布系數(shù)KF: 由表12.10，KAFt/b100N/m 載荷系數(shù)K: K=KAKVKFK=1.351.171.471.9=4.41 彎曲疲勞極限：由圖12.23c,=600MPa =570MPa 彎曲最小安全系數(shù)SFlim：由表12.14，SFlim=1.25 彎曲壽命系數(shù)YN:由題意YN1=YN2=1.0 尺寸系數(shù)YX：由圖12.25，YX=1.0 許用彎曲應(yīng)力： 2) 斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì) 選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1)圓錐斜齒圓柱齒輪減速器是通用減速器，速度不高，故選用7級(jí)精度2)選擇材料 根據(jù)課本表12.7選擇大小齒輪材料均為45鋼（調(diào)質(zhì)），小齒輪齒面硬度250HBS，小齒輪硬度為220HBS 選擇小齒輪齒數(shù)為Z1=23,大齒輪齒數(shù)Z2Z1i2=232=463)初選螺旋角14 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式為1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt1.6 小齒輪轉(zhuǎn)矩T21.11106Nmm 選齒寬系數(shù)d1 由12.16選區(qū)域系數(shù)ZH2.433 由圖12.31查得a10.765，a20.866，則aa1+a21.631 由表12.12查得材料的彈性影響系數(shù)ZE189.8MPa0.5 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N160n2jLh60448.41（1830010）6.457108 N2N1/i23.228107由圖12.17c按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1600MPa，大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限Hlim2570MPa 由圖12.18取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.95KHN20.98 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S1，得 H1KHN1Hlim1/S0.95600/1MPa570 MPa H2KHN2Hlim2/S0.98570/1MPa558.6 MPa 則許用接觸應(yīng)力H（H1+H2）/2564.3 MPa2）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑d1t，由公式得 =62.7mm 計(jì)算圓周速度v vd1tn2/（601000）3.1462.7241.2/（601000）=0.79m/s 計(jì)算齒寬b級(jí)模數(shù)mnt bdd1t162.7mm62.7mm mntd1tcos/Z162.7cos14/232.645mm h2.25mnt2.252.6455.95mm b/h62.7/5.9510.54 計(jì)算縱向重合度 ：0.318dZ1tan0.318123tan141.824 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)v0.79m/s，7級(jí)精度，由課本圖12.9查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv1.06 由【4】表12.10查得齒間載荷分配系數(shù)KHKF=1.4 由【4】表12.9查得使用系數(shù)KA1.25 由【4】表12.10查得齒向載荷分配系數(shù)KH1.42，由圖12.31和b/h10.54查得KF1.34 載荷系數(shù)KKAKVKHaKH1.251.061.41.422.63 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得 d1 d1t 74mm 計(jì)算模數(shù)mn mnd1cos/Z174cos14/233.12mm，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式為： 1）確定計(jì)算參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù)KKAKVKFaKF1.251.061.41.342.486 根據(jù)縱向重合度1.824，從圖1028查得螺旋角影響系數(shù)Y0.88. 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) Zv1Z1/cos323/cos31425.18 Zv2Z2/cos392/cos31450.34 查取齒形系數(shù) 由【4】圖12.21查得YFa12.6164，YFa22.18 由【4】圖12.22查得應(yīng)力校正系數(shù)Ysa11.5909，Ysa21.7 由【4】圖12.23c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1440MPa大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2425MPa 由【4】圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN10.9KFN20.92 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù)S1.4，得 F1KHN1FE1/S0.9440/1.4282.86MPa F2KHN2FE2/S0.92425/1.4279.3MPa 計(jì)算大小齒輪的YFaYSa/F并加以比較 YFa1YSa1/F12.61641.5909/282.860.01472 YFa2YSa2/F12.181.7/279.30.01327小齒輪數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算 =2.19mm對比計(jì)算結(jié)構(gòu)，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于有齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn2.19，已可滿足彎曲強(qiáng)度，圓整為標(biāo)準(zhǔn)值mn2.5。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度原直徑d174mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有Z1d1cos/mn74cos14/2.528.72取Z129，Z2i2Z1229584.2.4 幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距 a（Z1+Z2）m/（2cos）（29+58）2.5/（2cos14）112.1mm將中心距圓整為112mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角 arccos（Z1+Z2）mn/（2a）arccos（Z1+Z2）2.5/(2187)=141424（3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 d1Z1mn/cos292.5/cos14142474.8mm d2Z2mn/cos582.5/cos141424149.6mm（4）計(jì)算齒輪寬度 bdd1174.8mm74.8 圓整后取B75mm（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪齒頂圓直徑小于160mm，故，做成實(shí)心結(jié)構(gòu)；大齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸按4圖1039薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)數(shù)值結(jié)果直接標(biāo)注在大齒輪零件圖上。大齒輪零件圖見附圖1。3) 鼓桶圓錐齒輪 選材:所設(shè)計(jì)的小型混泥土攪拌機(jī)工作工作有輕微振動(dòng)。經(jīng)常滿載、空載起動(dòng)、不反轉(zhuǎn)、單班制工作，鼓桶允許的速度誤差為 ，小批量生產(chǎn)，使用期限年。由課本表12.7選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為241HB286HB。大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為229HB286HB。齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算:齒數(shù)Z:選取小齒輪齒數(shù)為Z124，大齒輪齒數(shù)為Z2Z1i1247.571.3，取Z2180。 精度等級(jí)：估算vm1m/s，由4表12.6可選9級(jí)精度。 使用壽命KA：由4表12.9可選KA=1.0。 動(dòng)載荷系數(shù)KV：由4圖12.9可選KV=1.17 齒間載荷分配系數(shù)KH： 由4表12.10，估計(jì)KAFt/b100N/mm 端面重合度： 齒向載荷分布系數(shù)K：由表12.20及注3，取K=1.9載荷系數(shù)K：K=KAKVKHK=11.171.321.9=2.93 轉(zhuǎn)矩T1： 彈性系數(shù)ZE:由表12.12，ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH:由圖12.16，ZH=2.5接觸疲勞極限：由圖12.7c,=710MPa =680MPa接觸最小安全系數(shù)：由表12.14，=1.05接觸壽命：由題意Z1=Z2=1.0許用接觸應(yīng)力: 小輪大端分度圓直徑d1:取 確定傳動(dòng)主要尺寸大端模數(shù)m： mm，由表12.3，取m=3.5實(shí)際大端分度圓直徑d: d1=mz1=3.524=82mm d2=mz2=3.5180=630mm錐距R: 齒寬b: 4)整理圓錐齒輪：m1.5，Z123，Z271，d134.5mm，d2106.5mm，118272，B14mm斜齒圓柱齒輪：mn2.5，Z129，Z258，d175mm，d2150mm14，B75mm，中心距a112.5mm鼓桶圓錐齒輪：m7.5，Z124，Z2180，d182mm，d2630mm，112278，B16mm3.2.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1)輸入軸設(shè)計(jì) 輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1、和轉(zhuǎn)矩T1：P1=0.545KW,轉(zhuǎn)速n11930r/min，T1=9550P1/n1=3.74102Nm 求作用在齒輪上的力： 已知小圓錐齒輪的分度圓直徑為d1=34.5mm，則平均分度圓直徑dmd1=（1-）=34.5(1-0.50.3)mm=29.3mm而Ft=2T1/dm=23.74105/29.3=25529N 初步確定軸的最小直徑：先初步估計(jì)軸的最小直徑。選取材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)4表153，取Ao112，得=14.77mm 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑d12，為了使所選的軸直徑d12與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TcaKAT3，查表12.9，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故選KA1.3則：TcaKAT31.35.2510468250Nmm 查GB/T42242002，選HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000Nmm，半聯(lián)軸器的孔徑為d120mm，故選d1220mm，半聯(lián)軸器長度L50mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長為38mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)圖5擬定軸的結(jié)構(gòu)（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，12斷軸右端需制出一軸肩，故23段的直徑d2327mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d2327mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表157中初步取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為dDT30mm72mm20.75mm,d34=d56=30mm,而l3420.75mm，為了便于套筒可靠地壓緊左端軸承，套筒需向軸承端伸出少許，也就是說3-4段應(yīng)增長少短，故最終取l3420mm。這對軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由表157查得30306型軸承的定位軸肩高度h3.5mm，因此取d4537mm。 取安裝齒輪出的軸段67的直徑d6725mm ，為使套筒可靠得壓緊軸承，56段應(yīng)略短與軸承寬度，故取l5619mm。 軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的間距為l30mm，故取l2350mm。 錐齒輪輪轂寬度為67.27mm，為使套筒斷面可靠地壓緊齒輪取l6770mm。45段裝定位套筒，套筒長度不固定，故取l4550mm認(rèn)為比較合適。（3）軸上的周向定位 圓錐齒輪和半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d67由4表6-1查得平鍵截面鍵寬b鍵高h(yuǎn)8mm7mm鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/k6；同樣，聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵為6mm6mm25mm，半連州其與軸的配合為H7/k6；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是有過度配合來保證的，吃出選軸的尺寸公差為k6。（4） 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考4表15-2，取軸端倒角為245。各軸肩處的圓角半徑見圖。按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)句軸的單向選裝，扭轉(zhuǎn)求應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力2.65MPa 根據(jù)已選定的材料為45鋼，調(diào)制處理，查表151的-160MPa。因此ca-1，故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：（1）判斷危險(xiǎn)截面靠近齒輪滾動(dòng)軸承的支反力作用點(diǎn)所在截面C所受彎矩最大，但應(yīng)力不集中，且前面所計(jì)算得到的這段直徑能滿足力學(xué)要求，故不是危險(xiǎn)截面，不必校核。而由圖易知，截面5右端最靠近截面C，且截面5出有圓角，應(yīng)力集中最嚴(yán)重。所以截面5右側(cè)最危險(xiǎn)。（2）截面5右側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.1d30.13032700mm抗扭截面系數(shù) WT0.2d30.23035400mm截面5右側(cè)彎矩M及彎曲應(yīng)力 M（FNH22+ FNV2）0.5（l56-a） （28402+13.62）0.5（0.019-0.015）11360Nmm其中a由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-1查軸承30306得到。a15mm bM/W11360/27004.21MPa扭矩T152525Nmm TT1/WT52525/54009.73MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本表151查得B640MPa，-1275MPa -1155MPa截面上由于周建而形成的理論集中系數(shù)及按附表3-2插取。因r/d2.0/300.067，D/d37/301.233，經(jīng)插值后查得1.93，1.55又由4附圖3-1可得材料敏感系數(shù)為qa0.82，q0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為: k1+q（a-1）1+0.82（1.93-1）1.76 k1+q（a-1）1+0.85（1.55-1）1.47由4附圖3-2得尺寸系數(shù)0.85，0.87軸按磨削加工，有附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，及q1則綜合系數(shù)Kk/+1/-11.76/0.85+1/0.92-12.16Kk/+1/-11.47/0.87+1/0.92-11.78取碳鋼特性系數(shù)為=0.1,=0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，得S-1/（Ka+m）275/（2.614.21+0.10）25S-1/（Ka+m）155/（1.479.73/2+0.059.73/2）20.96Sca= SS/(S2+S2)0.5=2520.96/(252+20.962)0.5=16.06S1.5故安全。2)中間軸設(shè)計(jì)求中間軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2： P20.523KW n2448.4r/min，T21.11106Nmm求作用在齒輪上的力： 已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑d175mm,而 Ft12T3/d121.11106/752960N Fr1=Ft1tan/cos=4011tan20/cos1414241506N Fa1Ft1tan4011tan201460N 已知圓錐直齒輪的平均分度圓直徑 dm2d2（1-0.5）106.5（1-0.50.33）90.525mm而 Ft22T2/dm21302N Fr2Ft2tancos1=150N Fa2=Ft2tansin1450N 圓周力Ft1、Ft2，徑向力Fr1、Fr2，軸向力Fa1、Fa2的方向及軸的彎矩和扭矩圖如圖6所示圖6初步確定軸的最小直徑： 先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。取Ao105，得 26.32mm，中間軸最小的直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑d12和d56。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)如圖所示（見圖7）圖7（2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d12d5626.32mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-7初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度及的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為dDT30mm72mm20.75mm，d12d5630mm 這對軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，由，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-7查30306型軸承的定位軸肩高度h3.5mm應(yīng)查取套筒的直徑為37mm。 取安裝齒輪的軸段d23d4535mm，錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，由課本圖10-39可知，錐齒輪輪轂長為L（11.2）D23（11.2）353542mm，取平均值L38.5mm。但為了是套筒端面可靠地壓緊輪轂端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長，故去l2335mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h0.007d，故取h4mm，則軸環(huán)出的直徑為d3443mm 已知圓柱斜齒輪齒寬B180mm；為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于圓柱齒輪輪轂長，故取l4576mm 取軸肩寬l3412mm，初選左右兩套筒分別長為35. 75mm和30.25mm，則可確定l1260mm，l5655mm，軸總長為238mm。（3）軸上的周向定位 圓錐齒輪和圓柱斜齒輪的周向定位采用平鍵連接，按d23d4535mm由4表6-1查得平鍵截面bh10mm8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為25mm，50mm同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選初論輪轂與軸的配合H7/m6；滾動(dòng)軸承與軸的定位是由過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為6mm.(4)確定軸上的圓角和倒角尺寸取軸端倒角為245按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及中軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，區(qū)0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力60MPa前面已經(jīng)選定軸的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），有課本表15-1查得-170MPa，ca-1，故安全。精確校核中歐疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面 由彎矩圖知，截面C處彎矩最大，但前面已經(jīng)校核過截面C所在軸段的強(qiáng)度，完全滿足設(shè)計(jì)要求，故不是最危險(xiǎn)截面。由軸零件圖易知，截面5右端軸段直徑d56較d45小，且截面5處存在圓角，會(huì)引起應(yīng)力集中，故截面5右側(cè)最危險(xiǎn)。（2）截面5右側(cè) 抗彎截面系數(shù)W0.1d5632700mm 抗扭截面系數(shù)WT0.2d5635400mm 截面5的右側(cè)彎矩及彎曲應(yīng)力分別為 其中，a由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-1查滾動(dòng)軸承30306得到。a15mmbM/W=123620/2700MPa=45.8MPa 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分別為T2150000Nmm TT2/WT150000/5400MPa27.8MPa 軸材料為40Cr，調(diào)制處理，有表15-1查得B735MPa，-1355Mpa， -1200MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按4附表3-2查取，因r/d2.0/300.067，D/d35/301.167，經(jīng)插值后查得1.90，1.47又由4附圖3-1得軸的材料銘感系數(shù)為q0.82，q0.85。故有效應(yīng)力集中系數(shù)為： k1+q（-1）1.74 k1+q（-1）1.40由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-2得尺寸系數(shù)0.85，由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0.87軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為0.92。軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，及q1，得綜合系數(shù)為 Kk/+1/-11.74/0.85+1/0.92-12.13 Kk/+1/-11.40/0.87+1/0.92-11.70取合金鋼的特性系數(shù)0.1，0.05計(jì)算安全系數(shù)Sca值，得 S-1/（Ka+m）355/（2.1345.8+0.10）=3.64 S-1/（K+m）=200/(1.7027.8/2+0.0527.8/2)=8.22 Sca= SS/(S2+S2)0.53.648.22/(3.642+8.222)0.5=3.33S=1.5故可知安全。3)低速軸的設(shè)計(jì)求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3、和轉(zhuǎn)矩T3：P30.507KW，n3224.2r/min，T32.16106mm求作用在齒輪上的力:已知圓柱斜齒輪的分度圓直徑d2150mm，則 Ft2T3/d222.16106/15028800N FrFttan/cos3904tan20/cos1414241466N Fa=Fttan=3904tan141424=991N圓周力Ft、徑向力Fr、軸向力Fa及軸的彎矩圖如圖8所示圖8初步估算軸的最小直徑: 選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)課本表15-3，取Ao112，得34.14mm， ，輸出軸的最小直徑為安裝。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):（1）擬定軸的結(jié)構(gòu)如圖所示（見圖9）圖9（2）根據(jù)軸向的定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑d2362mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端擋圈直徑D65mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為L184mm，為了幫助軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取l1282mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)承受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)的d2362mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-7中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313，其尺寸為dDT65mm140mm36mm，故d34d7865mm，l3436mm左端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由表15-7查得30313型軸承的定位軸肩高度為h6mm，因此，取d4577mm；齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為75mm，為了是套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l67=72mm。取安裝齒輪處的軸端6-7的直徑d6770mm，齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d，故取h6mm，則軸環(huán)出直徑d5682mm。軸環(huán)寬度b1.4h，取l5612mm 軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆級(jí)便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離為l30mm故取l2350mm。由于中間軸長為238mm，則低速軸在減速箱部分的軸長也應(yīng)為238mm，則有l(wèi)45+l78+l端蓋+l34+l56+l67l45+l78+20+36+12+72l45+l78+140=238，即有l(wèi)45+l7898mm。同時(shí)，需滿足大小斜齒圓柱齒輪正確嚙合，對比中間軸和低速軸，可適當(dāng)取l7858mm，則l4540mm，套筒長19mm。(3)軸上的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按d67和d12有4表6-1查得兩處平鍵截面尺寸分別為bh20mm12mm和bh16mm10mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為50mmm和63mm。同時(shí)為幫助齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂、半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/m6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是有過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為245。按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度: 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)即軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取0.6軸的計(jì)算應(yīng)力ca（M2+（T3）20.5/W169.42+（0.6584）20.5/（0.10.0703）11.35MPa 前面已經(jīng)選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由4表15-14查得-160MPa，ca-1，故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度:（1）判讀危險(xiǎn)截面由彎矩圖知道截面C的應(yīng)力最大，但前面已經(jīng)校核過，C截面所在軸段的強(qiáng)度完全滿足設(shè)計(jì)要求，故不是最危險(xiǎn)截面。由軸零件圖易知，截面7右端軸段直徑d78較d67小，且截面7處存在圓角，會(huì)引起應(yīng)力集中，故截面7右側(cè)最危險(xiǎn)。（2）截面7右側(cè)抗彎截面系數(shù)W0.1d30.165327462.5mm扭截面系數(shù)WT0.2d30.265354925mm截面7右側(cè)彎矩M及彎曲應(yīng)力b分別為M（FNH22+FNV22）0.5（l78a）（23172+6532）0.5（0.058-0.029）69811mm其中a由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-1軸承30313查得。a29mm bM/W69811/27462.52.54MPa截面上扭矩T3及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T分別為 T3584000Nmm ，TT3/WT584000/