水泥攪拌裝置設(shè)計(jì)【含CAD高清圖紙和說明書】

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重慶理工大學(xué) 水泥攪拌裝置設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 1 Abstract 1 1.引言 2 1.1背景技術(shù) 2 1.2水泥攪拌機(jī)的功能以及原理 3 1.3我國水泥攪機(jī)的現(xiàn)狀及種類 3 1.3.1.1 鼓筒式 3 1.3.1.2 盤式 4 2.整體方案的分析和確定 5 2.1攪拌機(jī)的選型 5 2.2傳動機(jī)構(gòu)分析 6 2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析 7 2.4最終方案的確定 8 3. 電動機(jī)及減速器的選型 9 3.1電動機(jī)的選型 9 3.2傳動比的分配 10 3.3計(jì)算傳動裝配的運(yùn)動和動力參數(shù) 11 3.4 減速器的選擇 12 4.鏈接部分以及其他零件設(shè)計(jì) 14 4.1主要部分連接固定設(shè)計(jì) 14 4.2卸料裝置 16 4.3攪拌軸的設(shè)計(jì)及其結(jié)果驗(yàn)證 16 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 20 致謝 21 22 摘 要 混凝土攪拌機(jī)就是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料攪拌成均勻的符合質(zhì)量要求的混凝土的機(jī)械。本文主要體現(xiàn)的是小型水泥攪拌機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度的校核過程。 關(guān)鍵詞：機(jī)構(gòu)分析、傳動設(shè)計(jì)、二級減速器；  Abstract Concrete mixer is to have a certain mix of sand , stone, cement and water into a uniform mixing of materials meet the quality requirements of concrete machinery. This paper reflects a small cement mixer drive mechanism analysis and design as well as the intensity of the process of checking Key words：Institutional analysis、 Transmission design、 Two reducer  1.引言 攪拌機(jī)在化工、建筑、食品、環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。從其操作的作用來看，攪拌可以促使兩種或兩種以上的物料相互分散，充分接觸，進(jìn)而達(dá)到密度場、濃度場、溫度場的均勻一致。 本次設(shè)計(jì)的水泥攪拌主要考慮的是機(jī)構(gòu)傳動的設(shè)計(jì)，還有主軸、齒輪尺寸的選擇以及強(qiáng)度校核，以及電動機(jī)功率的選擇，傳動比的分配，各個(gè)零件之間的鏈接以及匹配，還有如何上料卸料等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次綜合性的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中需要結(jié)合大學(xué)四年中所學(xué)的相關(guān)課程的知識，并且在課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上拓展開來，綜合所學(xué)的知識來考慮各種問題。首先的能夠分析課題最后想出方案實(shí)現(xiàn)傳動和最后的攪拌動作，然后使用CAD繪圖繪制正確的水泥攪拌機(jī)的裝配圖、零件圖。最終能過清楚表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖。但由于專業(yè)知識的缺乏，能力有限，要想設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的水泥攪拌難以實(shí)現(xiàn)，所以我設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)屬于日常比較簡單的直立式小型攪拌機(jī)。如果在繪圖和尺寸計(jì)算上有問題，希望老師給予指出和指導(dǎo)。 設(shè)計(jì)中查閱了大量的文獻(xiàn)資料以及各類有關(guān)的書籍，并且得到了指導(dǎo)老師大力支持與幫助，在此深表謝意。 1.1背景技術(shù) 水泥攪拌機(jī)是建筑設(shè)備的重要組成部分，由于建筑事業(yè)越來越產(chǎn)業(yè)化，對攪拌機(jī)的要求也越來越高，傳統(tǒng)攪拌機(jī)效率低，運(yùn)輸不便，上料出料麻煩，攪拌量過于有限，沒有自動化控制系統(tǒng)，供水量不便于把握等一系列的不足，以及很難滿足當(dāng)今建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在的建筑事業(yè)越來越對新型攪拌越來越渴求。隨著科技水平的進(jìn)步，發(fā)達(dá)國家看到了水泥攪拌機(jī)落后的現(xiàn)在，正在極力推進(jìn)攪拌機(jī)產(chǎn)業(yè)變革，正極力研究新型攪拌機(jī)，比如高效攪拌機(jī)、新型立式可升降泥漿攪拌機(jī)、移動式自裝料混凝土攪拌機(jī)等。 1.2水泥攪拌機(jī)的功能以及原理 水泥攪拌機(jī)是用來混合各種砂漿、物料、水泥、粘合劑的攪拌設(shè)備，可廣泛應(yīng)用在建筑砂漿混合、膩?zhàn)臃刍旌?、干粉涂料混合等領(lǐng)域。砂漿攪拌機(jī)的工作原理砂漿攪拌機(jī)的核心攪拌部件是兩個(gè)轉(zhuǎn)子與螺旋帶，在砂漿攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子同時(shí)轉(zhuǎn)動、方向相反。攪拌機(jī)內(nèi)的物料在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中還伴隨有自身的滾動翻轉(zhuǎn)。攪拌機(jī)兩個(gè)轉(zhuǎn)子分別帶動物料轉(zhuǎn)動時(shí)，存在有交叉重疊區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)物料，無論形狀大小，都會因受到相互交錯(cuò)剪切的力而處于瞬間的失重狀態(tài)。砂漿攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動，可以達(dá)到令物料全方位連續(xù)循環(huán)翻動而快速混合的效果.攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)砂漿攪拌機(jī)為臥式筒體攪拌設(shè)備，內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)反方向轉(zhuǎn)子和內(nèi)外兩層的螺旋帶，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)令砂漿攪拌機(jī)獲得了更佳的物料混合效果、更好的運(yùn)行穩(wěn)定性和更長的使用壽命。攪拌機(jī)的螺旋帶上可以安裝刮板，以適應(yīng)粘稠、糊狀物料的攪拌工作。 1.3我國水泥攪拌機(jī)的現(xiàn)狀及種類 我國水泥攪拌主要以錐形反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)和各類攪拌車為主，反轉(zhuǎn)出料型是筒體兩端都敞著，一端正轉(zhuǎn)進(jìn)料，攪拌也正轉(zhuǎn)，一端反轉(zhuǎn)出料，這是目前國內(nèi)主要的自落式機(jī)型，經(jīng)常能在小型建筑工地上見到。 根據(jù)攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的定位方式不同，可以將間歇式攪拌機(jī)分為水平式、傾斜式（鼓筒式攪拌機(jī)）、垂直式（盤式或鍋式攪拌機(jī)）。 1.3.1 間歇式攪拌機(jī) 1.3.1.1 鼓筒式 鼓筒式攪拌機(jī)拌筒截面見圖1-1，攪拌葉片固定在可旋轉(zhuǎn)的鼓筒內(nèi)壁，鼓筒旋轉(zhuǎn)的過程中提升物料，攪拌筒每轉(zhuǎn)一圈，被葉片提升到一定高度的物料將自落回拌筒底部，如此循環(huán)。主要有3類：非翻轉(zhuǎn)式鼓筒、反轉(zhuǎn)鼓筒、翻轉(zhuǎn)式鼓筒。非翻轉(zhuǎn)式鼓筒是固定的，骨料從投料端投入，從卸料端卸出，見圖1-1。反轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)與非傾翻式攪拌機(jī)相似，不同之處是，反轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)的入料與卸料口是統(tǒng)一的。反轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)一般用于攪拌小于1m3的混凝土；翻轉(zhuǎn)式鼓筒攪拌機(jī)的 圖1-1 鼓筒式攪拌機(jī) 鼓筒傾角是可以變化的。攪拌過程中鼓筒軸線一般與水平線成15°傾角，而在卸料時(shí)鼓筒軸線向水平線負(fù)方向傾斜。傾翻式攪拌機(jī)是實(shí)驗(yàn)室和施工現(xiàn)場攪拌小批量（小于0.5m3）混凝土最常用的機(jī)型。 1.3.1.2 盤式 盤式攪拌機(jī)工作原理基本一致：物料在拌筒內(nèi)受旋轉(zhuǎn)葉片作用進(jìn)行攪拌，刮料葉片將拌筒內(nèi)壁上的粘料刮去。圖1-2給出了不同形式葉片和拌筒的組合情況，一種情況是葉片旋轉(zhuǎn)軸線與拌筒的軸線是重合的（單漿攪拌機(jī))；另一種情況是攪拌機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)軸線與拌筒的軸線有偏距(行星式攪拌機(jī)和逆流式攪拌機(jī))，這時(shí)葉片既繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又繞拌筒中心線旋轉(zhuǎn)；還有一種情況是2根軸同步反向旋轉(zhuǎn)(雙軸攪拌機(jī))，在靠近拌筒內(nèi)壁附近的葉片與軸線成一定角度，作用是將拌筒內(nèi)壁上粘結(jié)的物料刮去，并推向拌筒中心，以便與攪拌葉片產(chǎn)生沖擊[4]。 圖1-2 盤式的不同葉片組合 1.3.2 連續(xù)式攪拌機(jī) 連續(xù)式攪拌機(jī)工作過程中骨料被持續(xù)加入拌筒以恒定速率進(jìn)行攪拌、卸料。通常具有螺旋帶狀的攪拌葉片，鼓筒向下傾斜，朝向卸料端，攪拌時(shí)間取決于拌筒傾角（通常取15°）。適用于工作時(shí)間短、卸料時(shí)間長、施工現(xiàn)場偏遠(yuǎn)并且運(yùn)輸量較小的情況，主要用于低坍落度混凝土(如路面攤鋪)。 2.整體方案的分析和確定 2.1攪拌機(jī)的選型 常見的水泥攪拌機(jī)主要有兩種形式： 一、直立式小型攪拌機(jī)，如圖2-2所示。 圖2-2 直立式小型攪拌機(jī) 該攪拌機(jī)體型小，造價(jià)便宜，適用于小型建筑工程，但由于攪拌量有限，生產(chǎn)效率低，上料不方便，一般不在大型建筑工地使用。 二、錐型反轉(zhuǎn)出料移動式水泥攪拌機(jī)。如圖2-3 圖2-3 錐型反轉(zhuǎn)出料移動式水泥攪拌機(jī) 本機(jī)的主要特點(diǎn)有上料方便，攪拌量大，便于運(yùn)輸，適用于大型建筑工程，但供水控制也不方便，傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。 綜上結(jié)合自身能力以及專業(yè)知識考慮，我所選擇要設(shè)計(jì)的是第一種直立式小型攪拌機(jī)。但同于第一種小型立式水泥攪拌機(jī)有一個(gè)致命的缺點(diǎn)-底部容易堆積，于是通過結(jié)構(gòu)改良，設(shè)計(jì)了一種，適合小型規(guī)模生產(chǎn)的立式水泥攪拌機(jī)。裝配圖如下圖2-4 。 圖 2-4 小規(guī)模立式水泥攪拌機(jī)裝配圖 2.2傳動機(jī)構(gòu)分析 直立式小型攪拌機(jī)是一個(gè)組成比較簡單的水泥攪拌機(jī)，它主要有以下幾個(gè)部分組成：攪拌鍋、腳架、電動機(jī)、減速器、皮帶輪、皮帶、聯(lián)軸器及攪拌葉片。所以其傳動部分的主要電動機(jī)——皮帶輪——帶——皮帶輪——減速器——主軸——攪拌葉片。以這樣的一個(gè)傳動過程最終實(shí)現(xiàn)攪拌動作，其傳動簡單高效。由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速比較高，功率較大，所以在整個(gè)傳動過程中一定得有個(gè)減速器，對于減速器我們大家多知道有一級減速器和多級減速器，考慮到我所設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)速大概是1440轉(zhuǎn)每分鐘，最終要達(dá)到主軸轉(zhuǎn)速30來轉(zhuǎn)左右，所以減速器應(yīng)該選擇渦輪蝸桿傳動或二級減速器，對于渦輪蝸桿傳動，考慮到對于攪拌機(jī)的變速不太適合，所以我選擇二級減速器，二級減速器常見的主要有直齒圓柱齒輪二級減速器、斜齒圓柱齒輪二級減速器。兩者之間的區(qū)別在于斜齒圓柱齒輪的穩(wěn)定性較好，傳動平穩(wěn)，但考慮到對于水泥攪拌機(jī)沒那么高的要求，所以我選擇了用直齒圓柱齒輪二級減速器，然后直齒圓柱齒輪二級減速器于主軸之間采用常用的聯(lián)軸器鏈接，以下就是水泥攪拌機(jī)的機(jī)構(gòu)傳動簡圖;如圖2-5所示。 圖2-5 機(jī)構(gòu)傳動簡圖 2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析 水泥攪拌機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要的就是鋼管和攪拌葉片，通過電動機(jī)的帶動最終使攪拌葉片轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)對混凝土的攪拌。所以對于攪拌機(jī)的葉片主要考慮的問題就是空間分布問題以及葉片的強(qiáng)度問題，還有問了實(shí)現(xiàn)攪拌葉片的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，還得考慮到鏈接以及一些安裝問題。對于葉片的空間位置關(guān)系，我采用是90°夾角的空間位置關(guān)系，然后每個(gè)離攪拌軸圓心的半徑不一樣，使其能達(dá)到充分?jǐn)嚢璧男Ч?。如圖2-6： 圖2-6 攪拌葉片、葉片與連桿的連接 另外為了有足夠的強(qiáng)度和剛度及連接方便連桿采用方形鋼，葉片與連桿之間采用螺釘連接，四個(gè)連桿分別固定在兩個(gè)圓盤上，同樣采用螺釘連接。如圖：2-7 圖2-7 連桿與旋轉(zhuǎn)盤的固定 當(dāng)然除了空間分布、剛度以及連接固定，執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速也是很重要的，這就需要電動機(jī)、減速器和皮帶之間來調(diào)節(jié)。 2.4最終方案的確定 經(jīng)過對水泥攪拌機(jī)的類型、傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析，最終我擬定了 如下方案： 方案1：電動機(jī)——皮帶輪——二級圓柱齒輪減速器——攪拌軸，電動機(jī) 首先通過皮帶輪一級減速，再通過減速器經(jīng)過二級減速將動力以及轉(zhuǎn)矩傳送到攪拌軸上。 方案2：電動機(jī)——二級圓錐齒輪減速器——攪拌軸，使用減速器直接 減速將動力以及轉(zhuǎn)矩傳送到攪拌軸上。 首先，已知各種傳動的傳動比u，圓錐齒輪傳動單級傳動比u常用2-3；圓柱直齒輪傳動單級傳動比u常用2-5；皮帶輪單級傳動比u常用2-4。然后估算電動機(jī)至攪拌軸之間的傳動比，初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的原動機(jī)，攪拌軸轉(zhuǎn)速為30r/min，則u=1000/30=33.3。 方案1使用皮帶輪進(jìn)行一級減速，使用二級圓柱齒輪減速器二級減速，電動機(jī)軸與攪拌軸雖然在同一方向上，但電動機(jī)不直接連接減速器，同樣可以避免安裝分布范圍過大。同時(shí)其傳動比u最大為455=100，大于本次設(shè)計(jì)所需要的最大傳動比。 方案2中只使用二級圓錐齒輪減速器，第二級使用圓柱齒輪傳動。優(yōu)點(diǎn)在于圓錐齒輪具有換向性，避免了電動機(jī)軸與攪拌軸在同一方向上，避免造成安裝分布范圍過大。其傳動比u最大為35=15，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于33.3。 綜上考慮，選擇方案一是比較合理的，多級減速避免了一次性速度變化過大，而且使用二級減速器照樣可以達(dá)到電動機(jī)、主軸和減速器在同一方向上，只要到時(shí)候電動機(jī)豎直放置即可。 3. 電動機(jī)及減速器的選型 3.1電動機(jī)的選型 按工作條件和工作要求選用一般用途的Y系列三相異步電動機(jī)，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 計(jì)算電機(jī)所需功率： 查手冊第3頁表1-7： －帶傳動效率：0.96 －每對軸承傳動效率：0.99 －圓柱齒輪的傳動效率：0.96 －聯(lián)軸器的傳動效率：0.993 —葉片傳動效率：0.96 (1)攪拌軸的輸出功率 初選電動機(jī)為P=5KW (2) 電動機(jī)的輸出功率Pd 傳動裝置的總效率 則 Pd = Pw /η =4.52 / 0.81KW=5.5KW (3)電動機(jī)額定功率的選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P272表22-1選取電動機(jī)額定功率 PW =5.5KW （4）確定電機(jī)轉(zhuǎn)速：取V帶傳動比i=24,二級圓柱齒輪減速器傳動比i=840所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是： 符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000 根據(jù)電動機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第272頁表22-1有4種適用的電動機(jī)型號如下表： 表3-1 5.5KW攪拌機(jī)的不同型號 方案 電動機(jī)型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 r/min 額定轉(zhuǎn)速 r/min 重量 總傳動比 1 Y132S1-2 5.5KW 3000 2900 64Kg 96.7 2 Y132S-4 5.5KW 1500 1440 68Kg 48 3 Y132M2-6 5.5KW 1000 960 84Kg 32 4 Y160M2-8 5.5KW 750 720 119Kg 24 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2種方案比較合適，因此選用電動機(jī)型號為Y132S-4。 3.2傳動比的分配 電動機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min，最終主軸轉(zhuǎn)速30r/min，所以總的傳動比 r/min 由于V帶傳動比i=2---4，所以取 則減速器的總出動比： 一級變速的傳動比 二級變速的傳動比 以上就是整個(gè)攪拌機(jī)傳動比的分配。 3.3計(jì)算傳動裝配的運(yùn)動和動力參數(shù) (1)各軸轉(zhuǎn)速 假設(shè)電動機(jī)軸為0軸，減速器高速1軸，中間軸為2軸，低速軸為3軸，攪拌軸4軸。各軸轉(zhuǎn)速為 no =1440r/min n1= no /i1 =1440/3=480r/min n2= n1/i2=480/4.7=102.1/min n3= n2/ i3 =102.1/3.4=30.02r/min n4 = n3=30.02r/min (2)軸輸入的轉(zhuǎn)矩 按電動機(jī)額定功率計(jì)算軸輸入的功率 P=P=5.5KW PⅠ= Pη1=5.50.99=5.45kw P=5.450.97 =5.28kw p =5.280.98=5.17kw P = P=5.17kw 軸轉(zhuǎn)矩： N·M N·M N·M N·M T4 = T3 =1664.6N·M 運(yùn)動和動力參數(shù)結(jié)果如下表： 表3-2 運(yùn)動和動力參數(shù)表 項(xiàng)目 電動機(jī)軸 減速器輸入軸 中間軸 輸出軸 攪拌軸 轉(zhuǎn)速 r/min 1440 480 102.1 30.02 30.02 功率 kw 5.5 5.45 5.28 5.17 5.17 轉(zhuǎn)矩 N·M 36.5 108.5 493.8 1644.6 1644.6 傳動比 i 3 4.7 3.4 1 效率 0.99 0.97 0.99 0.99 3.4 減速器的選擇 3.4.1減速器的分析 減速器是專用的是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。而之前分析過了本次用于水泥攪拌機(jī)的是二級圓柱齒輪減速器，其主要的組成有減速器箱體、高速軸、中間軸、低速軸、、高速軸大齒輪、高速軸小齒輪、低轉(zhuǎn)速軸大齒輪、低轉(zhuǎn)速軸小齒輪。 3.4.2選擇減速器應(yīng)注意得問題 1、盡量選用接近理想減速比：?減速比=輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速； 2、扭矩計(jì)算：對減速機(jī)的壽命而言，扭矩計(jì)算非常重要，并且要注意加速度的最大。轉(zhuǎn)矩值(TP)，是否超過減速機(jī)之最大負(fù)載扭力； 3、減速機(jī)的適用性很高，工作系數(shù)都能維持在1.2以上，但在選用上也可以根據(jù)自己的需要來決定； 4、輸入軸直徑不能大于提供的最大使用軸徑； 5、根據(jù)選擇的機(jī)型號、負(fù)載轉(zhuǎn)距、傳動比、輸出轉(zhuǎn)速確定所需的電機(jī)規(guī)格； 規(guī)格選擇要滿足強(qiáng)度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。具體選擇時(shí)從以下幾點(diǎn)考慮： ①．按機(jī)械功率或轉(zhuǎn)矩選擇規(guī)格（強(qiáng)度校核） 通用減速器和專用減速器設(shè)計(jì)選型方法的最大不同在于，前者適用于各個(gè)行業(yè)，但減速只能按一種特定的工況條件設(shè)計(jì)，故選用時(shí)用戶需根據(jù)各自的要求考慮不同的修正系數(shù)，工廠應(yīng)該按實(shí)際選用的電動機(jī)功率（不是減速器的額定功率）打銘牌；后者按用戶的專用條件設(shè)計(jì)，該考慮的系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)一般已作考慮，選用時(shí)只要滿足使用功率小于等于減速器的額定功率即可，方法相對簡單。 通用減速器的額定功率一般是按使用（工況）系數(shù)KA=1（電動機(jī)或汽輪機(jī)為原動機(jī)，工作機(jī)載荷平穩(wěn)，每天工作3~10h，每小時(shí)啟動次數(shù)≤5次，允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的2倍），接觸強(qiáng)度安全系數(shù)SH≈1、單對齒輪的失效概率≈1％,等條件計(jì)算確定的。 所選減速器的額定功率應(yīng)滿足 P=PKKK≤PN 式中PC———計(jì)算功率（KW）； PN———減速器的額定功率（ KW）； P2———工作機(jī)功率（KW）； KA———使用系數(shù)，考慮使用工況的影響； KS———啟動系數(shù)，考慮啟動次數(shù)的影響； KR———可靠度系數(shù)，考慮不同可靠度要求。 目前世界各國所用的使用系數(shù)基本相同。雖然許多樣本上沒有反映出KS\ KR兩個(gè)系數(shù)， 但由于知己（對自身的工況要求清楚）、知彼（對減速器的性能特點(diǎn)清楚），國外選型時(shí)一般均留有較大的富裕量，相當(dāng)于已考慮了KR\ KS的影響。 由于使用場合不同、重要程度不同、損壞后對人身安全及生產(chǎn)造成的損失大小不同、維修難易不同，因而對減速器的可靠度的要求也不相同。系數(shù)KR就是實(shí)際需要的可靠度對原設(shè)計(jì)的可靠度進(jìn)行修正。它符合ISO6336、GB3480和AGMA2001—B88（美國齒輪制造者協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)）對齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法的規(guī)定。目前，國內(nèi)一些用戶對減速器的可靠度尚提不出具體量的要求，可按一般專用減速器的設(shè)計(jì)規(guī)定（SH≥1.25，失效概率≤1/1000），較重要場合取KR=1.25=1.56左右。 因此本次設(shè)計(jì)中PC= P2KAKSKR=1.120.81.25=2.2 KW≤PN 故選取額定功率為2.2 KW的減速器。 ②.熱平衡校核 通用減速器的許用熱功率值是在特定工況條件下（一般環(huán)境溫度20℃，每小時(shí)100％,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、功率利用率100％），按潤滑油允許的最高平衡溫度（一般為85℃）確定的。條件不同 時(shí)按相應(yīng)系數(shù)（有時(shí)綜合成一個(gè)系數(shù)）進(jìn)行修正。 所選減速器應(yīng)滿足 Pct=P2KTKWKP≤Pt 式中 Pct———計(jì)算熱功率（KW）； KT———環(huán)境溫度系數(shù)； Kw———運(yùn)轉(zhuǎn)周期系數(shù)； Kp———功率利用率系數(shù)； Pt———減速器許用熱功率（KW）。 因此本次設(shè)計(jì)中PCt=P2KTKWKP=1.10.911.5=1.485 KW ③.校核軸伸部位承受的徑向載荷 通用減速器常常須對輸入軸、輸出軸軸伸中間部位允許承受的最大徑向載荷給予限制，應(yīng)予校核，超過時(shí)應(yīng)向制造廠提出加粗軸徑和加大軸承等要求。 4.鏈接部分以及其他零件設(shè)計(jì) 4.1主要部分連接固定設(shè)計(jì) 水泥攪拌機(jī)是一個(gè)裝配體，其主要由攪拌機(jī)機(jī)架、攪拌葉片、主軸、減速器、電動機(jī)、皮帶輪。每個(gè)部分多是按照一定的要求連接固定的，最終達(dá)到整個(gè)攪拌機(jī)實(shí)現(xiàn)攪拌動作。所以只有合理的設(shè)計(jì)各部分的連接和固定才能實(shí)現(xiàn)攪拌動作。機(jī)械鏈接有兩大類：一類是機(jī)器工作時(shí)，被連接的零件可以有相對運(yùn)動的鏈接，稱為機(jī)械鏈接，如機(jī)械原理課程中討論的各種運(yùn)動副；另一類則是在機(jī)器工作時(shí)，被連接的零件間不允許產(chǎn)生相對運(yùn)動的鏈接，稱為機(jī)械靜鏈接。 那么個(gè)部分怎么連接的呢，下面來依次分析，首先攪拌葉片與主軸之間采用的是螺紋連接，如圖4-1 圖4-1 主軸與旋轉(zhuǎn)裝置的鏈接 這樣既可以方便安裝拆卸，也有很強(qiáng)的預(yù)緊防松作用。 主軸與減速器的鏈接方式，由于是兩個(gè)豎直軸之間的鏈接，所以我們采用聯(lián)軸器鏈接，但由于機(jī)器的工況各異，因而對聯(lián)軸器提出了各種不同的要求，如傳遞轉(zhuǎn)矩的大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度變化的情況、體積大小、緩沖吸震能力等，為了適應(yīng)不同的要求，聯(lián)軸器有很多類型，那到底選擇哪個(gè)呢，綜合考慮我選用的是凸緣聯(lián)軸器， 如圖4-2 圖4-2 聯(lián)軸器簡圖 上下聯(lián)軸器之間采用的雙頭螺柱鏈接，軸與聯(lián)軸器之間采用鍵鏈接。 考慮到機(jī)架是不需要拆卸的，而且還需要很強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度所以機(jī)架采用的是焊接，其他部分采用螺紋鏈接。 4.2卸料裝置 攪拌機(jī)的卸料裝置主要采用的是手搖方式，通過手柄搖動使閥門打開如下圖狀態(tài)，然后使電動機(jī)反轉(zhuǎn)把混泥土轉(zhuǎn)出攪拌鍋，從而實(shí)現(xiàn)卸料的過程，手柄與閥門之間采用螺母鏈接固定。 圖4-4卸料裝置 4.3攪拌軸的設(shè)計(jì)及其結(jié)果驗(yàn)證 4.3.1攪拌軸外形結(jié)構(gòu)裝配方案設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置和形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向、及分布情況；軸的加工工藝等；由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨其具體情況的不同而異，軸是沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對不同的情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的位置：軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。 圖4-6攪拌軸 根據(jù)傳動簡圖，攪拌軸上裝有聯(lián)軸器，軸承端蓋，軸承，旋轉(zhuǎn)盤依次從軸的右端向左端安裝，擋油環(huán)左軸承從左向右裝入。軸與聯(lián)軸器之間采用鍵鏈接，所以在軸上挖鍵槽，同樣軸上端也挖有鍵槽便于與攪拌鋼管之間的固定，同時(shí)為了防止鋼管上下跳動，軸上還有螺紋預(yù)緊。 4.3.2攪拌軸的材料選擇 和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217-255HBS,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3查得45號鋼取Ao=112,由P = 5.17kw, n = 30.02r/min 式中：p--軸所傳遞的功率，KW N--軸的轉(zhuǎn)速，r/min A--由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù) 得d≥56.72mm 軸最小端安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，查GB5014-85 選用HL3彈性柱銷聯(lián)軸器，標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=60mm，即軸伸端直徑d1=60mm。 如圖4-6，從左到右長度分別為L1到L7,直徑分別為D1到D7。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表14-1查得K=1.7 得T=2795968N.mm 按照計(jì)算的轉(zhuǎn)矩T應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014--2003或手冊，選用聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩2800000N.mm聯(lián)軸器的孔徑d=60mm，故取D1=60mm，半聯(lián)軸器的長度L=100mm 1）為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，第1軸端需制出軸肩，故取第2端的直徑D2=80mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=80mm，半聯(lián)軸器與軸配合的縠孔長度L=45mm，為了保證軸擋位圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故第一段的長度L1應(yīng)比L稍短，取L1=42mm。 2） 初步選擇滾動軸承。因軸承同時(shí)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)D3=60mm，由軸承產(chǎn)品目錄中的初步選擇取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度的單列圓錐滾子軸承30209，其尺寸為d*D*T=608520.75,所以D3=60mm，L3=20.75mm。 3） 右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行定向定位。由手冊上查的30209型的定位軸肩高度h=2.5mm，因此取D4=72mm，考慮的攪拌機(jī)攪拌鍋的高度以及上面蓋板的厚度等，取L4=270mm。 4） 因?yàn)檩S套的高度為15mm，直徑為45mm，所以D5=80mm，L5=15mm。 5） 因?yàn)樯陷S承蓋的高度為25mm，滾子軸承的高度為20mm，上蓋板與軸承蓋的距離為30mm，所以L6=75mm， 直徑等于軸承直徑，所以D6=40mm。 7）最后一段存在軸肩定向定位，由于軸肩定向高度2.5mm，所以取D7=35mm， 考慮到上蓋板高度，螺母的高度等取L7=62mm 4.3.3輸出軸的強(qiáng)度校核 ⑴計(jì)算攪拌架受力 轉(zhuǎn)矩T4=9550* PⅣ/ nⅣ =388.8 N·M 攪拌架切向力Ft1=2T1/d1=2388.8/6010-3N=1296N 攪拌架徑向力Fr1=Ft1tanα=1296tan20N=71.3N 攪拌架軸向力Fx= Ft1tanβ=0 ⑵軸的受力簡圖[如圖5(a)] ⑶計(jì)算支承反力[如圖5(b)及（d）] 水平平面：Fh1=( F d/2+65Fr)/125=37.1N Fh2 = Fr - Fh1 =71.3-37.1=34.2N 垂直平面：FvⅠ= FvⅡ= Ft1 /2=1296/2=648N ⑷繪制彎矩圖 水平平面彎矩圖[如圖5(c)] b截面Mhb1=65 Fh1=2411.5N·mm Mhb2=Mbh1-Fd/2= 2411.5 N·mm 垂直平面彎矩圖[如圖5(e)] Mvb=65FvⅠ=65648=42120 N·mm 合成彎矩圖[如圖5(f)] Mb1=42188.9N·mm Mb2= Mb1=42188.9N·mm ⑸繪制轉(zhuǎn)矩圖[如圖5(g)] T4 = T3 =388800N·mm ⑹繪制當(dāng)量彎矩圖[如圖5(h)] 單向運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，α=0.6 αT=0.6388800=233280N·mm b截面Mb1=237064 N·mm Mb2=237064 N·mm a截面和I截面Mea=Met=αT=0.6388800=233280N·mm ⑺分別校核a和b截面 da=56.72mm db=72mm 考慮鍵槽，da=105%56.72=59.2mm，db=80mm。實(shí)際直徑為60mm和80mm，強(qiáng)度足夠，設(shè)計(jì)無需修改。 圖4-7 軸的強(qiáng)度校核 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的一次大檢驗(yàn)，經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)的洗禮使我在對自身專業(yè)知識和整體能力上有了清晰的了解和認(rèn)識，在以后的工作中有了改正的目標(biāo)和方向。 經(jīng)過兩個(gè)月多的看書和學(xué)習(xí)，以及指導(dǎo)老師方老師的指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)水泥攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容已經(jīng)完成。作為一個(gè)沒有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有方老師的督促指導(dǎo)，以及其他老師和同學(xué)的幫助，是很難如期完成的。 通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識，在設(shè)計(jì)過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動手能力。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們學(xué)會了如何將學(xué)到的知識轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會了怎么更好的處理知識和實(shí)踐相結(jié)合的問題。 致謝 首先，向方老師表示感謝，從最初的選題到中后期修改，再到最后定稿，賈如磊、李潤老師一直給我提供了許多寶貴建議。還要感謝所有教過我的老師，你們教會我的不僅僅是專業(yè)知識，更多的是對待學(xué)習(xí)、對待生活的態(tài)度，乃至做人的道理。 參與文獻(xiàn) [1] 王美蘭.機(jī)械制圖.[M].北京：高等教育出版社，2006.2 [2] 濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第八版[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [3] 朱家誠主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2005.8 [4] 廖念釗主編.互換性與技術(shù)測量[M].北京：中國計(jì)量出版社，2000.1 [5] 申永勝主編.機(jī)械原理教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005 [6] 葉偉昌.機(jī)械工程設(shè)計(jì)及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊（上、下冊）.[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [7] 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