毕业设计论文-小型卧式球磨机结构设计及仿真分析

毕业设计论文-小型卧式球磨机结构设计及仿真分析内容摘要：

“皮带 — 行星式齿轮”传动机构，主要是因为该传动机构具有传动效率高 、加工成本低的优点。 故本次设计也采用“皮带 — 行星式齿轮”传动机构，其传动原理如图 所示： 图 小型球磨机行星式传动机构示意图 本实用新型卧式运动行星球磨机涉及的是一种适用于同时 球磨多种磨料的卧式行星球磨机。 动力传输机构由电动机 小带轮 传动皮带 2和大带轮 10组成。 行星旋转机构由太阳轮 托盘 行星轮 球磨罐 5 组成，其中球磨罐 5和托盘 8之间由深沟球轴承连接组成旋转副。 托盘 太阳轮 9和大带轮 10通过键连接的方式固连。 小带轮 3 和电动机 1通过键连接的方式固连。 其工作过程为：由电动机 1 带动小带轮 3 按规定速度运动，再经皮带 2本科毕业设计说明书 第 7 页 将动力传递到大带轮 10，大带轮 10 与太阳轮 9 和托盘 7 通过键连接固连，从而使太阳轮 9旋转，又由于行星外齿圈 4固定在机体上，行星轮 8只能绕太阳轮 9 进行公转和自转运动。 从而使固连在行星轮 8 上的球磨罐 5 绕太阳轮旋转中心进行公转和自转运动。 由于公转和自转的叠加使球磨罐旋转，球磨罐内的磨球在离心力及重力的作用下与磨料相互碰撞把磨料粉碎和磨细。 2． 4 小型球磨机的主要技术参数 本次设计内容的主要技术参数请参照表 ： 转速（自转） 转速比（公转：自转） 最大连续工作时间 转速允许误差 0580r/min 1:2 48h 177。 5% 球磨罐个数 容量 /罐 4 2L 表 小型球磨机行星式球磨机主要技术参数 2． 5 本章小结 本章主要介 绍了小型行星式球磨机的工作原理以及小型行星式球磨机的用途和分类。 根据目前市场上的小型球磨机的结构，提出了小型球磨机的整体设计方案，并根据要求确定了小型球磨机的主要技术参数。 为后面的具体设计内容提供依据。 第 8 页 本科毕业设计说明书 第三章 小型球磨机主要部件设计和校核计算 3． 1 球磨罐的确定 球磨罐材质的选择 常见的球磨罐材质主要有尼龙、聚氨酯、刚玉、不锈钢、陶瓷等。 其中不锈钢材质的球磨罐不耐磨，会带入杂质，不过耐腐蚀性强。 聚氨酯耐磨性好，而且也具有很好的耐腐蚀性，同时不会带入无机物杂质。 陶瓷罐 无论在耐腐蚀性和耐磨性上都是最好的，但很难做成大尺寸的罐体。 由于该设计的球磨机主要用于陶瓷粉末的研磨，又考虑到陶瓷具有很强的硬度，故选择陶瓷做为球磨罐的材质。 同样，磨球的材质也是陶瓷材料。 球磨罐尺寸的确定 球磨罐均采用圆柱空心结构，故球磨罐的容积为： hdV  221 式中， d代表 球磨罐内孔直径， h表示球磨罐内孔深度。 根据设计要求，球磨罐容积为 2L，由实际要求，定球磨罐内孔深度 h为 100mm。 将 mmV 6102 和 mmh 150 代入（ 1）式得 mmmmhVd 10222 6   初步确定球磨罐壁厚 t=10mm 每罐内陶瓷磨料按 100g 计算，另外球磨罐端盖压头质量为 500g，研磨球质量为 700g 当球磨罐空载时，球磨罐质量为 ghtdVM m a n 232    罐 当球磨罐满载时，球磨罐的总质量为 1 2 3 384 0 100 500 700 514 0gM M M M M         3． 2 行星齿轮的设计 和校核 机构简图的确定 本科毕业设计说明书 第 9 页 由上述原理图得知，该行星式齿轮传动机构简图如图 ，齿轮 a 为太阳轮，齿轮c为行星轮，齿轮 b固定。 齿轮 c绕行星架 X旋转。 当主动齿轮 a按一 定速度旋转时，行星齿轮 c按一定的减速比既绕齿轮 a的中心轴做公转运动又绕自身中心轴线做自转运动。 图 行星齿轮传动机构简图 齿形与精度 常见的齿轮传动主要有直齿齿轮传动和斜齿轮齿 轮传动。 与直齿轮相比，斜齿轮具有以下优点： （ 1） 齿廓接触线是斜线，一对齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的，故运转平稳，噪声小。 （ 2） 重合度大，并随齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力高，适于高速传动。 （ 3） 斜齿轮不发生根切的最少齿数小于直齿轮。 由于该行星齿轮传动属于低速传动，为了方便加工和装配，故齿轮齿形角确定为标准齿形角 20176。 ，齿轮齿形采用直齿齿形。 齿形材料及性能 太阳轮和行星轮均采用硬齿面，内齿轮采用软齿面，以提高承载能力，减小尺寸。 齿轮材料及其性能参照下表。 表 1 齿轮材料及其性能 齿轮 材料 热处理 limH (N/mm178。 ) limF (N/mm178。 ) 加工精度 太阳轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC5862 1400 350 6级 行星轮 245 第 10 页 本科毕业设计说明书 内齿轮 40Cr 调质 HB252286 650 220 7级 齿轮设计计算 由于公转转速与自转转速的速度比为 1:2，故 2xtZZ 式中， tZ 是指太阳轮的齿数； xZ 是指行星轮的齿数； 查《机械设计手册》图 37a 的 17min xZ ，取 17xZ。 传动扭矩 331 4 4 5 1 4 0 1 0 9 .8 1 2 0 1 0 1 8T M g L N m          式中 L 为行星轮中心距太阳轮中心的中心距离，初步确定为 120mm。 （ 1） 按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径 用式  3 211 HEdZuuKTd  进行计算，式中系数如下： 2 xtZZu ,K=， d ， EZ ,  650H 则太阳轮分度圆直径为：   3233211 HEdZuuKTd  现定太阳轮齿数 40tZ ，模数 m=3。 同样地，行星轮齿数 20xZ ，模数 m=3。 经查《机械设计手册》图 1820得知，节点区域系数  端面重合度 121 1 1 11 . 8 8 3 . 2 c o s 1 . 8 8 3 . 2 c o s 9 0 1 . 6 44 0 2 0ZZ               由于已经保证了安装条件，同心条件，具体计算如下表： 本科毕业设计说明书 第 11 页 表 2 行星传动齿轮计算结果 齿轮校核 经《机械设计手册》式 1827计算，螺旋角系数 cos 1Z  经《机械设计手册》式 1827计算，重合度系数 11 0 .7 81 .6 4Z    校核齿面接触疲劳强度 由《机械设计手册》式 1826计算，齿面接触应力 312212 1 2 2 . 1 8 1 8 1 0 2 11 9 0 2 . 4 3 0 . 7 8 1 3 7 6 6 5 03 0 6 0 2HH E H KT uZ Z Z Z M P a M P ab d u             齿面接触疲劳强度足够。 序号 名称 代号 计算公式 计算结果 1 模数 m 取标准值 3mm 2 分度圆压力角  取标准值 20 3 齿顶高系数 *ah 取标准值 1*ah 4 径向间隙系数 *c 取标准值 *c 5 分度圆柱螺旋角  0 0 6 分度圆直径 d tt mZd xx mZd  mmdt 120403 mmd x 60203  7 未变位中心距 a  xt dda  21 mma 90 8 实际中心距 a 采用标准齿轮 mma 90 第 12 页 本科毕业设计说明书 3． 3 电动机的选择 3． 电动机的功率计算 初步设定带传动比为 1:2。 由以上计算得知，大带轮的转矩为 mNT 18 ，大带轮的转速为 m in/2905802121 rnn z ， 则大带轮的传动功率为 kwnTP 9550195501  则电动机的传动功率为  PKP A电 即电机功率选定为。 基于本次设计要求，选定台湾荣立创公司生产的单相交流电动机，该电动机主要技术参数见下表： 型号 额定功率 额定电压 转速可调 配减速器 TCH287504060C 750W 220V 01400r/min 1: 3． 4 带传动设计 3． 带型选择 根据传动带的截面形状，摩擦型带传动可分为平带传动、 V 带传动和圆带传动。 V带传动又可分为普通 V带传动、窄 V带传动、联动 V带传动等。 V 带的横截面为等腰梯形，工作时其两侧面与轮槽的侧面相接触，而 V 带与轮槽槽底并不接触。 由于轮槽的楔形效应，楔形槽可以增大法向压力，在初拉力相同的条件下时， V 带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，故可传递更大的载荷，具有较大的牵引能力。 因此，在本次设计中，采用 V带传动方式。 3． 带传动设计 由以上计算可知，小带轮转速 min/5801 rn  ，大带轮转速 min/2902 rn  普通 V 带型号，查《机械原理与机械设计》中表 174，得 AK kwkwPKP Ac  根据 cP 和 1n ，选取 Z 型 V带 查《机械原理与机械设计》中图 1711 并参照表 175，选取 本科毕业设计说明书 第 13 页 mmdd 501  ， mmnndd dd 1002502112  带速 smsmndvd /   中心距、带长及包角 根据式    21021 dddd ddadd  ，    1 0 05021 0 0  a 即 300105 0 a ，初步确定中心距 mma 2020  带的基准长度         mmmma ddddaL ddddd 501001005022020422 20212210     由表 179，选带的基准长度 mmLd 7。