攪拌機畢業(yè)設計---混凝土攪拌機的設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　題目《混凝土攪拌機的設計》</p><p>　　設 計：____ 馬周耀 _</p><p>　　指導教師: 賈如磊_____________</p><p><b>　　機電工程學院<

2、/b></p><p><b>　　二0一一年五月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　1.引

3、言1</b></p><p><b>　　1.1背景技術(shù)2</b></p><p>　　1.2水泥攪拌機的功能以及原理2</p><p>　　1.3我國水泥攪機的現(xiàn)狀及種類3</p><p>　　1.3.1.1 鼓筒式3</p><p>　　1.3.1.2 盤式4</

4、p><p>　　2.整體方案的分析和確定6</p><p>　　2.1攪拌機的選型6</p><p>　　2.2傳動機構(gòu)分析7</p><p>　　2.3執(zhí)行機構(gòu)分析[9-10]8</p><p>　　2.4最終方案的確定9</p><p>　　3. 電動機及減速器的選型10</p

5、><p>　　3.1電動機的選型10</p><p>　　3.2傳動比的分配11</p><p>　　3.3計算傳動裝配的運動和動力參數(shù)12</p><p>　　3.4 減速器的選擇13</p><p>　　4.鏈接部分以及其他零件設計17</p><p>　　4.1主要部分連接固定設計

6、17</p><p>　　4.2卸料裝置19</p><p>　　4.3攪拌軸的設計及其結(jié)果驗證19</p><p>　　5.三維建模以及仿真24</p><p>　　5.1三維造型軟件Pro/E簡介24</p><p>　　5.2水泥攪拌機的三維建模24</p><p>　　5.3水

7、泥攪拌機的運動仿真28</p><p>　　6.畢業(yè)設計總結(jié)30</p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻32</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　混凝土攪拌機就是把

8、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械。本文主要體現(xiàn)的是小型水泥攪拌機的傳動機構(gòu)的分析設計以及強度的校核過程。最終用Pro/E實現(xiàn)三維仿真，其中主要考慮的是減速器、電動機等鏈接固定、以及運動的傳遞等。</p><p>　　關鍵詞：機構(gòu)分析；傳動設計；二級減速器；Pro/E；仿真</p><p><b>　　Abstract</b>

9、</p><p>　　Concrete mixer is a machine to mix some of the sand, stone, cement and water into a uniform materials to meet the quality requirements of concrete. The design process of the transmission mechanism

10、and strength check of the small cement mixer is expounded in this paper. Last the speed reducer, motor, other links fixed, and the movement of the transmission of the concrete mixer are mainly concerned with the Pro/E ai

11、ded software to realize three-dimensional simulation.</p><p>　　Key words：Institutional analysis; Transmission design; Two reducer; Pro/E; Simulation</p><p><b>　　1.引言</b></p>&

12、lt;p>　　攪拌機在化工、建筑、食品、環(huán)保等工業(yè)生產(chǎn)中應用極為廣泛。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，進而達到密度場、濃度場、溫度場的均勻一致。</p><p>　　本次設計的水泥攪拌主要考慮的是機構(gòu)傳動的設計，還有主軸、齒輪尺寸的選擇以及強度校核，以及電動機功率的選擇，傳動比的分配，各個零件之間的鏈接以及匹配，還有如何上料卸料等。</p><p&

13、gt;　　畢業(yè)設計是一次綜合性的設計。設計中需要結(jié)合大學四年中所學的相關課程的知識，并且在課程設計的基礎上拓展開來，綜合所學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的裝配圖、零件圖，以及使用Pro/E實現(xiàn)三維圖造型和運動仿真，最終能過清楚表達自己的設計意圖。但由于專業(yè)知識的缺乏，能力有限，要想設計一個復雜的水泥攪拌難以實現(xiàn)，所以我設計的攪拌機屬于日常比較簡單的直

14、立式小型攪拌機。如果在繪圖和尺寸計算上有問題，希望老師給予指出和指導。</p><p>　　設計中查閱了大量的文獻資料以及各類有關的書籍，并且得到了指導老師大力支持與幫助，在此深表謝意。</p><p><b>　　1.1背景技術(shù)</b></p><p>　　水泥攪拌機是建筑設備的重要組成部分，由于建筑事業(yè)越來越產(chǎn)業(yè)化，對攪拌機的要求也越來越高

15、，傳統(tǒng)攪拌機效率低，運輸不便，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。隨著科技水平的進步，發(fā)達國家看到了水泥攪拌機落后的現(xiàn)在，正在極力推進攪拌機產(chǎn)業(yè)變革，正極力研究新型攪拌機，比如高效攪拌機、新型立式可升降泥漿攪拌機、移動式自裝料混凝土攪拌機等[1]。</p><p>　　1.2水泥攪拌機的功能以及

16、原理</p><p>　　水泥攪拌機是用來混合各種砂漿、物料、水泥、粘合劑的攪拌設備，可廣泛應用在建筑砂漿混合、膩子粉混合、干粉涂料混合等領域。砂漿攪拌機的工作原理砂漿攪拌機的核心攪拌部件是兩個轉(zhuǎn)子與螺旋帶，在砂漿攪拌機運行時，兩個轉(zhuǎn)子同時轉(zhuǎn)動、方向相反。攪拌機內(nèi)的物料在旋轉(zhuǎn)運動的過程中還伴隨有自身的滾動翻轉(zhuǎn)。攪拌機兩個轉(zhuǎn)子分別帶動物料轉(zhuǎn)動時，存在有交叉重疊區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)物料，無論形狀大小，都會因受到相互交錯

17、剪切的力而處于瞬間的失重狀態(tài)。砂漿攪拌機的轉(zhuǎn)子運動，可以達到令物料全方位連續(xù)循環(huán)翻動而快速混合的效果.攪拌機的結(jié)構(gòu)特點砂漿攪拌機為臥式筒體攪拌設備，內(nèi)部設有兩個反方向轉(zhuǎn)子和內(nèi)外兩層的螺旋帶，這種設計結(jié)構(gòu)令砂漿攪拌機獲得了更佳的物料混合效果、更好的運行穩(wěn)定性和更長的使用壽命。攪拌機的螺旋帶上可以安裝刮板，以適應粘稠、糊狀物料的攪拌工作。</p><p>　　1.3我國水泥攪機的現(xiàn)狀及種類</p>&l

18、t;p>　　我國水泥攪拌主要以錐形反轉(zhuǎn)出料攪拌機和各類攪拌車為主，反轉(zhuǎn)出料型是筒體兩端都敞著，一端正轉(zhuǎn)進料，攪拌也正轉(zhuǎn)，一端反轉(zhuǎn)出料[2]，這是目前國內(nèi)主要的自落式機型，經(jīng)常能在小型建筑工地上見到。</p><p>　　根據(jù)攪拌機旋轉(zhuǎn)軸的定位方式不同，可以將間歇式攪拌機分為水平式、傾斜式（鼓筒式攪拌機）、垂直式（盤式或鍋式攪拌機）。</p><p>　　1.3.1 間歇式攪拌機<

19、;/p><p>　　1.3.1.1 鼓筒式</p><p>　　鼓筒式攪拌機拌筒截面見圖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，拌筒每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，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：非傾翻式鼓筒、反轉(zhuǎn)式鼓筒、傾翻式鼓筒。非傾翻式鼓筒是固定的，骨料從投料端投入，從卸料端卸出，見圖1-1。反轉(zhuǎn)式攪拌機與非傾翻式攪拌機相似，不同之處是，反轉(zhuǎn)式攪拌機

20、的投料口與卸料口是統(tǒng)一的。反轉(zhuǎn)式攪拌機一般用于攪拌小于1m3的混凝土；傾翻式鼓筒攪拌機的</p><p>　　圖1-1 鼓筒式攪拌機</p><p>　　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，而在卸料時鼓筒軸線向水平線負方向傾斜。傾翻式攪拌機是實驗室和施工現(xiàn)場攪拌小批量（小于0.5m3）混凝土最常用的機型[3]。</p><p>

21、;　　1.3.1.2 盤式</p><p>　　盤式攪拌機工作原理基本一致：物料在拌筒內(nèi)受旋轉(zhuǎn)葉片作用進行攪拌，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)；另一種情況是攪拌機的葉片旋轉(zhuǎn)軸線與拌筒的軸線有偏距(行星式攪拌機和逆流式攪拌機)，這時葉片既繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，同時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

22、攪拌機)，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]。</p><p>　　圖1-2 盤式的不同葉片組合</p><p>　　1.3.2 連續(xù)式攪拌機</p><p>　　連續(xù)式攪拌機工作過程中骨料被持續(xù)加入拌筒以恒定速率進行攪拌、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

23、，攪拌時間取決于拌筒傾角（通常取15°）。適用于工作時間短、卸料時間長、施工現(xiàn)場偏遠并且運輸量較小的情況，主要用于低坍落度混凝土(如路面攤鋪) [6-7]。</p><p>　　2.整體方案的分析和確定</p><p><b>　　2.1攪拌機的選型</b></p><p>　　常見的水泥攪拌機主要有兩種形式：</p>

24、<p>　　一、直立式小型攪拌機，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 直立式小型攪拌機</p><p>　　該攪拌機體型小，造價便宜，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[8]。</p><p>　　二、錐型反轉(zhuǎn)出料移動式水泥攪拌機。如圖2-3</p><p>　　圖2

25、-3 錐型反轉(zhuǎn)出料移動式水泥攪拌機</p><p>　　本機的主要特點有上料方便，攪拌量大，便于運輸，適用于大型建筑工程，但供水控制也不方便，傳動結(jié)構(gòu)復雜，造價高[9]。</p><p>　　綜上結(jié)合自身能力以及專業(yè)知識考慮，我所選擇要設計的是第一種直立式小型攪拌機。</p><p><b>　　2.2傳動機構(gòu)分析</b></p>

26、<p>　　直立式小型攪拌機是一個組成比較簡單的水泥攪拌機，它主要有以下幾個部分組成：攪拌鍋、腳架、電動機、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——皮帶輪——帶——皮帶輪——減速器——主軸——攪拌葉片。以這樣的一個傳動過程最終實現(xiàn)攪拌動作，其傳動簡單高效。由于電動機的轉(zhuǎn)速比較高，功率較大，所以在整個傳動過程中一定得有個減速器，對于減速器我們大家多知道有一級減速器和多級減速器，考慮到我所設計的攪拌

27、機的電動機轉(zhuǎn)速大概是1440轉(zhuǎn)每分鐘，最終要達到主軸轉(zhuǎn)速30來轉(zhuǎn)左右，所以減速器應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

28、接，以下就是水泥攪拌機的機構(gòu)傳動簡圖;如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 機構(gòu)傳動簡圖</p><p>　　2.3執(zhí)行機構(gòu)分析[9-10]</p><p>　　水泥攪拌機的執(zhí)行機構(gòu)主要的就是鋼管和攪拌葉片，通過電動機的帶動最終使攪拌葉片轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對混凝土的攪拌。所以對于攪拌機的葉片主要考慮的問題就是空間分布問題以及葉片的強度問題，還有問了實現(xiàn)攪拌葉片的平穩(wěn)

29、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系，我采用是120°夾角的空間位置關系，然后每個離攪拌軸圓心的半徑不一樣，使其能達到充分攪拌的效果。如圖2-5：</p><p><b>　　圖2-5 攪拌葉片</b></p><p>　　另外為了有足夠的強度和剛度鋼管采用圓鋼，葉片與圓鋼之間采用螺釘連接，三個圓鋼固定在圓盤上，同樣采用螺釘連接。如圖

30、：2-5,2-6所示。</p><p>　　圖2-6 葉片固定 圖2-7 葉片固定</p><p>　　當然除了空間分布、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、減速器和皮帶之間來調(diào)節(jié)。</p><p>　　2.4最終方案的確定</p><p>　　經(jīng)過對水泥攪拌機的

31、類型、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的分析，最終我擬定了</p><p><b>　　如下方案：</b></p><p>　　方案一：電動機——皮帶輪——二級圓柱齒輪減速器——攪拌軸，電動機</p><p>　　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。</p><p>　　方案二：電動機——二級

32、圓錐齒輪減速器——攪拌軸，使用減速器直接</p><p>　　減速將動力以及轉(zhuǎn)矩傳送到攪拌軸上。</p><p>　　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。然后估算電動機至攪拌軸之間的傳動比，初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的原動機，攪拌軸轉(zhuǎn)速為30r/min，則u=1000/30=33.3。&

33、lt;/p><p>　　方案一使用皮帶輪進行一級減速，使用二級圓柱齒輪減速器二級減速，電動機軸與攪拌軸雖然在同一方向上，但電動機不直接連接減速器，同樣可以避免安裝分布范圍過大。同時其傳動比u最大為455=100，大于本次設計所需要的最大傳動比。</p><p>　　方案二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)點在于圓錐齒輪具有換向性，避免了電動機軸與攪拌軸在同一方向上，避免造成

34、安裝分布范圍過大。其傳動比u最大為35=15，遠遠小于33.3。</p><p>　　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到電動機、主軸和減速器在同一方向上，只要到時候電動機豎直放置即可。所以攪拌機的整體結(jié)構(gòu)可以定型為如圖2-8。</p><p>　　圖2-8 攪拌機整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　3. 電

35、動機及減速器的選型</p><p><b>　　3.1電動機的選型</b></p><p>　　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，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)[11]。</p><p>　　計算電機所需功率： 查手冊第3頁表1-7：</p><p>　?。瓗鲃有剩?.96</p><p&

36、gt;　?。繉S承傳動效率：0.99</p><p>　　－圓柱齒輪的傳動效率：0.96</p><p>　?。?lián)軸器的傳動效率：0.993</p><p>　　—葉片傳動效率：0.96</p><p>　　(1)攪拌軸的輸出功率</p><p>　　初選電動機為P=5KW</p><p>　

37、　(2) 電動機的輸出功率Pd</p><p><b>　　傳動裝置的總效率</b></p><p>　　則 Pd = Pw /η =4.52 / 0.81KW=5.5KW</p><p>　　(3)電動機額定功率的選擇</p><p>　　由《機械設計課程設計》P272表22-1選取電動機額定功率 PW =5.5K

38、W</p><p>　?。?）確定電機轉(zhuǎn)速：取V帶傳動比i=24,二級圓柱齒輪減速器傳動比i=840所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍是：</p><p>　　符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000</p><p>　　根據(jù)電動機所需功率和轉(zhuǎn)速查《機械設計課程設計》第272頁表22-1有4種適用的電動機型號如下表：</p><p>

39、　　表3-1 5.5KW攪拌機的不同型號</p><p>　　綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2種方案比較合適，因此選用電動機型號為Y132S-4。</p><p><b>　　3.2傳動比的分配</b></p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速1440r/min，最終主軸轉(zhuǎn)速30r/min，所以總的傳動比 r/m

40、in</p><p>　　由于V帶傳動比i=2---4，所以取</p><p>　　則減速器的總出動比：</p><p><b>　　一級變速的傳動比</b></p><p><b>　　二級變速的傳動比</b></p><p>　　以上就是整個攪拌機傳動比的分配。</

41、p><p>　　3.3計算傳動裝配的運動和動力參數(shù)</p><p><b>　　(1)各軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　假設電動機軸為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</p><p>　　no =1440r/min</p><p>　　n1= no /i1

42、=1440/3=480r/min</p><p>　　n2= n1/i2=480/4.7=102.1/min</p><p>　　n3= n2/ i3 =102.1/3.4=30.02r/min</p><p>　　n4 = n3=30.02r/min</p><p><b>　　(2)各軸輸入轉(zhuǎn)矩</b></p&

43、gt;<p>　　按電動機額定功率計算各軸輸入功率即、</p><p><b>　　P=P=5.5KW</b></p><p>　　PⅠ= Pη1=5.50.99=5.45kw</p><p>　　P=5.450.97 =5.28kw</p><p>　　p =5.280.98=5.17kw</p&g

44、t;<p>　　P = P=5.17kw</p><p><b>　　各軸轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　N·M</b></p><p><b>　　N·M</b></p><p><b>　　N·M</b

45、></p><p><b>　　N·M</b></p><p>　　T4 = T3 =1664.6N·M</p><p>　　運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表：</p><p>　　表3-2 運動和動力參數(shù)表</p><p>　　3.4 減速器的選擇</p>&l

46、t;p>　　3.4.1減速器的分析</p><p>　　減速器是專用的是一種動力傳達機構(gòu)[12]，它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。而之前分析過了本次用于水泥攪拌機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、低速軸大齒輪、低速軸小齒輪。那么到底二級圓柱齒輪減速器是什么樣子的呢?如圖3-1,3-2所示。&

47、lt;/p><p>　　圖3-1 二級圓柱齒輪減速器</p><p>　　圖3-2 二級圓柱齒輪減速器</p><p>　　這種是最常見的二級圓柱齒輪減速器，是臥式的二級圓柱齒輪減速器，一般用于水平軸的傳動，但本次的水泥攪拌機設計是豎直方向傳動，考慮到這樣的減速器設計會在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)漏油等情況，所以我改變了減速器的箱體結(jié)構(gòu)以及各軸和齒輪的安裝方式，如圖3-3。&

48、lt;/p><p>　　圖3-3 二級圓柱齒輪減速器</p><p>　　3.4.2選擇減速器應注意得問題[13]</p><p>　　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、扭矩計算：對減速機的壽命而言，扭矩計算非常重要，并且要注意加速度的最大。轉(zhuǎn)矩值(TP)，是否超過減速機之最大負載扭力；3、減速機的適用性很高，工作系數(shù)都能維持

49、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、輸入軸徑不能大于提供的最大使用軸徑；5、根據(jù)選擇的機型號、負載轉(zhuǎn)距、傳動比、輸出轉(zhuǎn)速確定所需的電機規(guī)格；</p><p>　　規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。具體選擇時從以下幾點考慮：</p><p>　?、伲礄C械功率或轉(zhuǎn)矩選擇規(guī)格（強度校核）</p><p>　　通用減速器和專用

50、減速器設計選型方法的最大不同在于，前者適用于各個行業(yè)，但減速只能按一種特定的工況條件設計，故選用時用戶需根據(jù)各自的要求考慮不同的修正系數(shù)，工廠應該按實際選用的電動機功率（不是減速器的額定功率）打銘牌；后者按用戶的專用條件設計，該考慮的系數(shù)，設計時一般已作考慮，選用時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。</p><p>　　通用減速器的額定功率一般是按使用（工況）系數(shù)KA=1（電動機或汽輪機

51、為原動機，工作機載荷平穩(wěn)，每天工作3~10h，每小時啟動次數(shù)≤5次，允許啟動轉(zhuǎn)矩為工作轉(zhuǎn)矩的2倍），接觸強度安全系數(shù)SH≈1、單對齒輪的失效概率≈1％,等條件計算確定的。</p><p>　　所選減速器的額定功率應滿足</p><p><b>　　P=PKKK≤PN</b></p><p>　　式中PC———計算功率（KW）；</p>

52、;<p>　　PN———減速器的額定功率（ KW）；</p><p>　　P2———工作機功率（KW）；</p><p>　　KA———使用系數(shù)，考慮使用工況的影響；</p><p>　　KS———啟動系數(shù)，考慮啟動次數(shù)的影響；</p><p>　　KR———可靠度系數(shù)，考慮不同可靠度要求。</p><p&g

53、t;　　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兩個系數(shù)，</p><p>　　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清楚），國外選型時一般均留有較大的富裕量，相當于已考慮了KR\ KS的影響。</p><p>　　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

54、。系數(shù)KR就是實際需要的可靠度對原設計的可靠度進行修正。它符合ISO6336、GB3480和AGMA2001—B88（美國齒輪制造者協(xié)會標準）對齒輪強度計算方法的規(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計規(guī)定（SH≥1.25，失效概率≤1/1000），較重要場合取KR=1.25=1.56左右。</p><p>　　因此本次設計中PC= P2KAKSKR=1.120.81

55、.25=2.2 KW≤PN</p><p>　　故選取額定功率為2.2 KW的減速器。</p><p><b>　　②.熱平衡校核</b></p><p>　　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100％,連續(xù)運轉(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</p&g

56、t;<p>　　時按相應系數(shù)（有時綜合成一個系數(shù)）進行修正。</p><p><b>　　所選減速器應滿足</b></p><p>　　Pct=P2KTKWKP≤Pt</p><p>　　式中 Pct———計算熱功率（KW）；</p><p>　　KT———環(huán)境溫度系數(shù)；</p><p&

57、gt;　　Kw———運轉(zhuǎn)周期系數(shù)；</p><p>　　Kp———功率利用率系數(shù)；</p><p>　　Pt———減速器許用熱功率（KW）。</p><p>　　因此本次設計中PCt=P2KTKWKP=1.10.911.5=1.485 KW</p><p>　?、?校核軸伸部位承受的徑向載荷</p><p>　　通用減

58、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，應予校核，超過時應向制造廠提出加粗軸徑和加大軸承等要求。</p><p>　　4.鏈接部分以及其他零件設計</p><p>　　4.1主要部分連接固定設計</p><p>　　水泥攪拌機是一個裝配體[14-15]，其主要由攪拌機機架、攪拌葉片、主軸、減速器、電動機、皮帶輪。每個部分多是按照一定的要

59、求連接固定的，最終達到整個攪拌機實現(xiàn)攪拌動作。所以只有合理的設計各部分的連接和固定才能實現(xiàn)攪拌動作。機械鏈接有兩大類：一類是機器工作時，被連接的零件可以有相對運動的鏈接，稱為機械鏈接，如機械原理課程中討論的各種運動副；另一類則是在機器工作時，被連接的零件間不允許產(chǎn)生相對運動的鏈接，稱為機械靜鏈接。</p><p>　　那么個部分怎么連接的呢，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<

60、;/p><p>　　圖4-1 主軸與葉片的鏈接</p><p>　　這樣既可以方便安裝拆卸，也有很強的預緊防松作用。</p><p>　　主軸與減速器的鏈接方式，由于是兩個豎直軸之間的鏈接，所以我們采用聯(lián)軸器鏈接，但由于機器的工況各異，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，為了適應不同的要求，聯(lián)軸器

61、有很多類型，那到底選擇哪個呢，綜合考慮我選用的是凸緣聯(lián)軸器， 如圖4-2,4-3</p><p>　　圖4-2 聯(lián)軸器簡圖</p><p>　　圖4-3 聯(lián)軸器三維圖</p><p>　　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。</p><p>　　考慮到機架是不需要拆卸的，而且還需要很強的強度和剛度所以機架采用

62、的是焊接，其他部分采用螺紋鏈接。</p><p><b>　　4.2卸料裝置</b></p><p>　　攪拌機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)，然后使電動機反轉(zhuǎn)把混泥土轉(zhuǎn)出攪拌鍋，從而實現(xiàn)卸料的過程，手柄與閥門之間采用螺母鏈接固定。</p><p>　　圖4-4 卸料手柄 圖

63、4-5 卸料孔</p><p>　　4.3攪拌軸的設計及其結(jié)果驗證</p><p>　　4.3.1攪拌軸外形結(jié)構(gòu)裝配方案設計</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置和形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸鏈接的方法；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

64、異，所以軸沒有標準的結(jié)構(gòu)形式。設計時，必須針對不同的情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)多應該滿足：軸地和裝在軸上的零件要有準確的位置：軸上的零件應便于裝拆和調(diào)整；軸應具有良好的制造工藝性等。</p><p><b>　　圖4-6攪拌軸</b></p><p>　　根據(jù)傳動簡圖，攪拌軸上裝有聯(lián)軸器，軸承端蓋，軸承透蓋，聯(lián)軸器依次從軸的右端向左端安裝，擋

65、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，同時為了防止鋼管上下跳動，軸上還有螺紋預緊。</p><p>　　4.3.2攪拌軸的材料選擇 和結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　由《機械設計》表10-1選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217-255HBS,由《機械設計》表15-3查得45號鋼取Ao=112,由P = P=5.17kw

66、,</p><p>　　n = n=30.02r/min</p><p>　　式中：p--軸所傳遞的功率，KW</p><p>　　N--軸的轉(zhuǎn)速，r/min</p><p>　　A--由軸的許用切應力所確定的系數(shù)</p><p>　　得d≥34.6mm 軸最小端安裝聯(lián)軸器，考慮補償軸的可能位移，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，

67、查GB5014-85 選用HL3彈性柱銷聯(lián)軸器，標準孔徑d=35mm，即軸伸端直徑d1=40mm。</p><p>　　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)軸器的計算轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　由《機械設計》表14-1查得K=1.7</p><p>　　得T=2795968N.mm</p><p>　　按照計算的

68、轉(zhuǎn)矩T應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標準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=35mm，故取D1=35mm，半聯(lián)軸器的長度L=45mm</p><p>　　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=40mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm，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

69、上而不壓在軸的端面上，故第一段的長度L1應比L稍短，取L1=42mm。</p><p>　　初步選擇滾動軸承。因軸承同時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=45mm，由軸承產(chǎn)品目錄中的初步選擇取0基本游隙組、標準精度的單列圓錐滾子軸承30209，其尺寸為d*D*T=458520.75,所以D3=45mm，L3=20.75mm。</p><p>　　右端

70、滾動軸承采用軸肩進行定向定位。由手冊上查的30209型的定位軸肩高度h=2.5mm，因此取D4=50mm，考慮的攪拌機攪拌鍋的高度以及上面蓋板的厚度等，取L4=270mm。</p><p>　　因為軸套的高度為15mm，直徑為45mm，所以D5=45mm，L5=15mm。</p><p>　　因為上軸承蓋的高度為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=

71、75mm，</p><p>　　直徑等于軸承直徑，所以D6=40mm。</p><p>　　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，</p><p>　　考慮到上蓋板高度，螺母的高度等取L7=62mm</p><p>　　4.3.3輸出軸的強度校核</p><p><b&g

72、t;　?、庞嬎銛嚢杓苁芰?lt;/b></p><p>　　轉(zhuǎn)矩T4=9550* PⅣ/ nⅣ =388.8 N·M</p><p>　　攪拌架切向力Ft1=2T1/d1=2388.8/6010-3N=1296N</p><p>　　攪拌架徑向力Fr1=Ft1tanα=1296tan20N=71.3N</p><p>　　攪拌

73、架軸向力Fx= Ft1tanβ=0</p><p>　　⑵軸的受力簡圖[如圖5(a)]</p><p>　?、怯嬎阒С蟹戳如圖5(b)及（d）]</p><p>　　水平平面：Fh1=( F d/2+65Fr)/125=37.1N</p><p>　　Fh2 = Fr - Fh1 =71.3-37.1=34.2N</p>&

74、lt;p>　　垂直平面：FvⅠ= FvⅡ= Ft1 /2=1296/2=648N</p><p><b>　　⑷繪制彎矩圖</b></p><p>　　水平平面彎矩圖[如圖5(c)]</p><p>　　b截面Mhb1=65 Fh1=2411.5N·mm</p><p>　　Mhb2=Mbh1-Fd/2=

75、 2411.5 N·mm</p><p>　　垂直平面彎矩圖[如圖5(e)]</p><p>　　Mvb=65FvⅠ=65648=42120 N·mm</p><p>　　合成彎矩圖[如圖5(f)]</p><p>　　Mb1=42188.9N·mm</p><p>　　Mb2= Mb1=

76、42188.9N·mm</p><p>　　⑸繪制轉(zhuǎn)矩圖[如圖5(g)]</p><p>　　T4 = T3 =388800N·mm</p><p>　?、世L制當量彎矩圖[如圖5(h)]</p><p>　　單向運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，α=0.6</p><p>　　αT=0.6388800=2332

77、80N·mm</p><p>　　b截面Mb1=237064 N·mm</p><p>　　Mb2=237064 N·mm</p><p>　　a截面和I截面Mea=Met=αT=0.6388800=233280N·mm</p><p>　?、朔謩e校核a和b截面</p><p>

78、　　da=34.87mm</p><p>　　db=35.06mm</p><p>　　考慮鍵槽，da=105%34.87=36.6mm，db=105%35.06=36.8mm。實際直徑為38mm和38mm，強度足夠，設計無需修改。</p><p>　　圖4-7 軸的強度校核</p><p>　　5.三維建模以及仿真</p>&

79、lt;p>　　5.1三維造型軟件Pro/E簡介</p><p>　　Pro/Engineer是世界上最成功的CAD/CAM軟件之一。它是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corporation，簡稱PTC公司)的重要產(chǎn)品。它是同步工程(Concurrent Engineering)觀念的產(chǎn)物，為現(xiàn)今CAD/CAM的應用提供了優(yōu)良的軟件工作環(huán)境。所謂同步工程，其主要目的是以有系統(tǒng)的

80、步驟來整合產(chǎn)品設計和相關的制造和支持程序，以大幅縮短產(chǎn)品的設計過程，降低生產(chǎn)、產(chǎn)品測試以及模型產(chǎn)品生產(chǎn)等成本。</p><p>　　Pro/Engineer的功能非常強大，為工業(yè)產(chǎn)品設計提供完整的解決方案，廣泛用于造型設計、機械設計、模具設計、加工制造、機構(gòu)分析、有限元分析及關系數(shù)據(jù)庫管理等各個領域。主要包括三維實體造型、裝配模擬、加工仿真、NC自動編程、有限元分析等功能模塊，以實現(xiàn)面向制造設計DFM (Desi

81、gn For Manufacturing),面向裝配設計DFA(Design For Assembly)、反向設計ID(Inverse Design)、同步工程CE等先進的設計方法和模式。</p><p>　　5.2水泥攪拌機的三維建模</p><p>　　Pro/E的三維建模主要靠的是拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、孔特征、倒角、抽殼、筋板等工具，首先在草繪界面內(nèi)繪制草圖，再進行實體操作。</p

82、><p>　　水泥攪拌機的三維建模主要繪制的是攪拌機機架的實體、減速器的三維實體、電動機的三維實體、皮帶輪的三維實體、攪拌葉片、聯(lián)軸器的三維實體、以及一些小零件的三維實體。</p><p>　　下面我來簡單介紹下，機架首先得繪制一個圓再利用拉伸工具拉出一個圓柱再利用抽殼抽出上面的攪拌鍋，再在上面繪制三個腳，最后再把鐵架話上去。最終達到如圖效果：如圖5-1所示：</p><p

83、><b>　　圖5-1 機架</b></p><p>　　再者就是減速器和電動機的繪制，由于我主要的是設計水泥攪拌機的機構(gòu)傳動和運動仿真，所以在此我的減速器和電動機簡單繪制一下，主要還是利用到拉伸和抽殼倒角等工具。像減速器等復雜的零件，首先得繪制各個零件餓零件圖，再利用裝配功能，進行實體裝配，最終完成實體效果。如下圖5-2,5-3所示。</p><p>　　

84、圖5-2 減速器 圖5-3 電動機</p><p>　　同樣聯(lián)軸器也是一個簡單的裝配體，里面包含了兩個半聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器上多有鍵槽用來固定減速器的輸出軸和攪拌機主軸的鏈接，兩個半聯(lián)軸器之間采用鍵和螺栓雙重鏈接方式鏈接。如圖5-5,5-6所示。</p><p>　　圖5-4 半聯(lián)軸器 圖5-5 聯(lián)軸器</p&g

85、t;<p>　　攪拌葉片也是一個裝配體，它由三個鋼管和三個葉片，以及一個固定盤組成，每個之間采用螺栓鏈接，考慮到為了能充分攪拌，各個鋼管的形狀和空間分布也不一樣，現(xiàn)在我來一一介紹下各個鋼管：如下圖</p><p>　　圖5-6 攪拌抓1 圖5-7 攪拌抓2</p><p>　　圖5-8 攪拌抓3 圖5-

86、9 上蓋板</p><p>　　圖5-10 攪拌葉片</p><p>　　為了達到各個空間的攪拌效果，大半徑的鋼管離圓心的半徑遠點，中間的次之，最后一個鋼管最短，最后三者之間采用螺栓按每個之間120°固定在盤上，下面的葉片再采用螺栓固定。最終達到如圖5-11效果。</p><p>　　圖5-11 攪拌葉片裝配體</p><p>　

87、　繪制好各個小零件和小裝配體，最后就是把各個按一定得要求裝配起來，由于最終要達到運動仿真效果，所以實體裝配之間要按需要采用一些特定的鏈接方式裝配，比如銷釘鏈接。最終達到如下效果：</p><p>　　圖5-12 組裝體效果圖</p><p>　　5.3水泥攪拌機的運動仿真</p><p>　　Pro/E是一款很方便的三維建模和運動仿真軟件，所以我采用了Pro/E進

88、行三維建模與運動仿真，水泥攪拌機的運動仿真主要就是讓攪拌機的葉片轉(zhuǎn)動，最終達到攪拌的效果。在Pro/E中，單靠設置元件與組件的鏈接方式，只能設置元件在裝配體中保留部分自由度，并沒有達到模擬機構(gòu)的效果。此時必須對機構(gòu)中的保留自由度的元件賦予運動和動力，這些元件才具有模擬運動。提供這些運動的工具分別是伺服電機和運動副。那么怎么設置伺服電機和運動副。</p><p>　　首先右擊【應用程序】點機構(gòu)【機構(gòu)】選項，系統(tǒng)將進

89、入運動仿真環(huán)境，單擊【定義伺服電機】按鈕，打開【伺服電機定義】對話框定義。</p><p>　　運動副在整體裝配的時候已經(jīng)定義了，如圖5-13。</p><p>　　圖5-13 運動副圖</p><p><b>　　下面是運動分析</b></p><p>　　圖5-13 運動分析圖</p><p&g

90、t;　　最后生成攪拌機運動仿真視頻文件donghua.mpg，見電子文檔文件目錄。</p><p><b>　　6.畢業(yè)設計總結(jié)</b></p><p>　　畢業(yè)設計是大學四年學習成果的一次大檢驗，經(jīng)過畢業(yè)設計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識，在以后的工作中有了改正的目標和方向。</p><p>　　經(jīng)過兩個月多的看書

91、和學習，以及指導老師方老師的指導，我的畢業(yè)設計水泥攪拌機的設計，主要內(nèi)容已經(jīng)完成。作為一個沒有實際經(jīng)驗的學生在設計過程中，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，以及其他老師和同學的幫助，是很難如期完成的。</p><p>　　通過此次的畢業(yè)設計，我學到了很多知識，在設計過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。在以往的傳統(tǒng)的學習模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)

92、設計，我們學會了如何將學到的知識轉(zhuǎn)化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結(jié)合的問題。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先，向*老師表示感謝，從最初的選題到中后期修改，再到最后定稿，**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，更多的是對待學習、對待生活的態(tài)度，乃至做人的道理。<

93、;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王美蘭.機械制圖.[M].北京：高等教育出版社，2006.2</p><p>　　[2] 濮良貴,紀名剛主編.機械設計.第八版[M].北京：高等教育出版社，2006.5</p><p>　　[3] 朱家誠主編.機械設計課程設計[M].合肥：合肥工業(yè)大學

94、出版社，2005.8</p><p>　　[4] 廖念釗主編.互換性與技術(shù)測量[M].北京：中國計量出版社，2000.1</p><p>　　[5] 申永勝主編.機械原理教程[M].北京：清華大學出版社，2005</p><p>　　[6] 葉偉昌.機械工程設計及自動化簡明設計手冊（上、下冊）.[M].北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　

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96、in，LI Zhiyuan.《Noise and Vibration Control》[J]. 2003，（4）：15-17</p><p>　　[11] 《JOURNAL OF SHANDONG INSTITUTE OF ARCHITECTURE AND ENGINEERING》[J] Zhang Guiqing; Jiang Bentian; Zhang Yunchu，1994/01</p>