毕业设计（论文）-混凝土搅拌机传动及卸料系统设计（含全套CAD图纸） .doc

由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706  目 录摘要1关键词11 前言21.1研究的目的与意义21.2国内为研究现状32 传动系统设计42.1 拟定传动方案42.2 电动机类型和结构62.2.1 电动机容量62.2.2 电动机的转速62.3减速器传动装置设计72.3.1 确定传动方案72.3.2主要参数确定92.3.3柔轮设计132.3.4钢轮的设计152.3.5齿廓啮合干涉验算172.3.6波发生器的计算192.3.7 柔性轴承的寿命计算212.3.8 传动效率计算212.3.9 低速轴设计233 带传动设计233.1 确定计算功率Pca243.2 选择V带的带型243.3 确定带轮的基准直径d0并验算带速v243.4 确定v带的中心距a和基准长度Ld253.5 验算小带轮上的包角253.4.7 带轮结构设计264.附件设计264.1润滑与密封274.1.1 润滑：274.2.2 轴承的密封275卸料系统的设计275.1对卸料系统的要求275.2 确定卸料系统的控制方式275.3拟定液压系统原理图285.4计算和选择液压元件285.4.1计算液压缸的总机械载荷F285.5液压泵的计算305.5.1确定液压泵的实际工作压力305.5.2确实液压泵的流量305.5.3确定液压泵电机的功率315.5.4选择控制元件315.5.5油管及其他辅助装置的选择315.5.6 查阅设计手册选择油管公称通径、外径、壁厚参数315.5.7 确定邮箱容量315.5.8液压缸的设计计算326总结33参考文献34致谢35混凝土搅拌机传动及卸料系统设计 摘要：本文通过研究混凝土搅拌机的发展历史和国内外的现状，比较国内和国外混凝土搅拌机的技术差别，自主研究和改进当前的缺陷和不足。本文通过对三一重工和中联重科及国内外其他公司相关产品资料研究，借鉴其长处，改善其不足和缺陷。本文中主要对搅拌机的方案，传动系统和卸料进行规范的设计和描述，从而达到所需要求。关键词：减速箱；轴；齿轮；液压；The Design of Transmission Systems and Dischare Sytems of Concrete Mixing PlantAbstract:The paper is a diquistion of concrete mixing machine fron history and world circs at present time.The comparatitvly of mising machine technology fron inland and abrod,finding the limitation to develop the technology.standying the imformation oi SANY Company to learn strongpoint and improve the short.So in this paper,the main mixer in the programme,off-loudin and transmission system to regulate the design and description.To achieve the necessary requirements.Key words: Transmission;Axes;Gear;Hydraulic pressure1 前言1.1研究的目的与意义目前我国的混凝土搅拌机主机基本上依靠国外进口，国内技术水平参差不齐，只有部分产品接近国际先进水平，但是自主知识产权缺乏，基于商品混凝土的大力推广应用，双卧轴强制式混凝土搅拌机使用与各类混凝土搅拌站或搅拌楼，因为他的搅拌功率大、搅拌容积大、搅拌效率高等特点，现在被广大的商品混凝土行业专家所接受，所以开发本类混凝土搅拌机是符合市场要求和必须的。主要设计内容：（1）双卧轴强制式混凝土搅拌机传动系统设计；（2）双卧轴强制式混凝土卸料系统设计。1.2国内为研究现状在20世纪初，由蒸汽机驱动的鼓筒式混凝土搅拌机已经开始出现使用。50年代后，强制搅拌机和自落式搅拌机等相继出现问世并获得发展。前者适合干硬性混凝土，后者适合塑性混凝土。发展到现在，出现了星式搅拌机、立式搅拌机、混凝土搅拌机、防险搅拌机、单轴搅拌机。双轴搅拌机、防滑搅拌机等等。而目前的搅拌站、搅拌楼、搅拌车都是在此基础上改造和改进而来的。为了确保混凝土的搅拌质量，要求混凝土混合料混合搅拌均匀，搅拌时间短，卸料快，残留少，污染低和耗能少。影响混凝土搅拌机搅拌质量的因素:搅拌机的加料容量与搅拌筒几何容积的比率，搅拌机的结构形式，混合料的加料过程与加料位置，搅拌速度和叶片衬板的磨损状况，搅拌叶片的质量和排列的几何角度等等。所以这些是目前主要的研究方向。在这里面包括了环保要求的设计方向。下图为此次研究的仿物图，此课题研究的是传动和卸料系统。图1 搅拌示意简图Fig1 Agitation station hint diagranm2 传动系统设计2.1 拟定传动方案图2:传动方案1Fig.2：Transmission scheme1图3：传动方案2Fig.3 Transmission scheme2方案一如图一，方案二如图二。方案一结构简单，总传动比比较大，但沿齿宽载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度；方案二结构较为复杂，用于大功率、大传动比变载荷时，故选方案二。2.2 电动机类型和结构按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2.2.1 电动机容量此处已删除直径的值代入，并取钢球数为23及fckrfp=9.2（式中fc取决于零件的几何关系，制造精度和材料品质的系数），参照式（63.2.3-2），可得出柔性球轴承的寿命计算式：当d1280mm时 Lh0.0056n1（d12.8T2）3 (20)当d1>280mm时 Lh4.9n1（d12.4T2）3 (21)d1柔轮分度圆直径T2输入转矩代入数据，求得Lh6.64×107h2.3.8 传动效率估算 谐波齿轮传动的效率，最可靠的确定办法是实测，由于计算确定的值只可能是近似的。这是因为：减速器的具体情况，其细微差别很大；计算模型总是加以简化的；摩擦因数不易选准，等等。实际情况比简化了的计算要复杂得多，有些影响因素，难于列入计算式。但是，估算还是必要的。根据理论分析和实测表明，谐波齿轮传动的效率与如下众多的因素有关，如：1） 传动比2） 轮齿啮入深度3） 波数4） 钢、柔轮齿槽宽窄的比列5） 齿形角（或变位系数）6） 滚动和华东摩擦系数7） 回差值8） 柔轮的最大径向变形量和柔轮的弯曲刚度9） 转速10)负载大小11)减速器的结构和加工精度12）润滑剂的种类、有无搅油损失，等等。上述诸多因素中，4）、7)、9)、11）、12）在计算式中未加考虑。为了简化计算，对于常用的单级和复式谐波齿轮减速器，不论波发生器的类型和具体结构如何，其效率均统一近似的用一套公式计算。对于杯形柔轮，其变形力（滚轮式）可近似按下式计算： P=EJ00.75rm3 (22)式中 JJ1+J2。 J1齿圈段界面的惯性矩，考虑到轮齿的影响。以齿槽厚度增大6%8%作为光滑圆环段来计算，即J1bs0312，而s0=（1.061.08）s； J2简体光滑部分的界面惯性矩。取光滑简体长的1/3作为圆环长来计算，即J2l1s1312； l1相当于光滑简体的圆环长度刚轮固定的减速传动 =1-X1+i（X+dPT2） (23) X=fhnRcosm，（1-ftanm，）+d（tanm，+f）2R(1-ftanm，) (24)式中： f滑动摩擦因素，f=0.050.1（根据润滑剂的种类及齿面加工精度适当选择）； 当量滚动摩擦因素，取=0.00150.003； R刚轮在平均齿高处的圆周半径（mm） m，刚轮齿平均高度处的渐开线压力角 T2低速轴上的转矩（N·m） i传动比的绝对值。带入数据求得传动效率=98.72%2.3.9 低速轴的设计本设计的轴只承受扭矩，故最小轴径的计算按扭转强度条件计算。轴的扭转强度条件为： T=TWT9550000Pn0.2d3T (25)式中： T扭转应力（MPa） T轴所承受的扭矩（N·mm） WT轴的抗扭界面系数（mm3） n轴的转速，r/min P轴传递的功率（kW） d计算截面处轴的直径（mm） T许用扭转切应力（MPa）本设计轴的材料采用45钢，调制处理，其材料的许用扭转切应力为2545MPa。由上式求得最小轴径为60.68mm。3 带传动设计3.1 确定计算功率Pca由参考文献1表8-7查得工作情况系数KA=1.2，故pca=KA×P=1.2×15= 18 kw3.2 选择V带的带型 根据Pca，n0由参考文献1图8-11选用B型。3.3 确定带轮的基准直径dd0并验算带速v1） 初选小带轮的基准直径dd1.由参考文献1表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径dd1=200mm.验算带速v。按参考文献1式（8-13）验算带的速度V = ×dd1×n0600×1000=×200×97060×1000=10.2m/s （26）因为5ms<v<30ms，故带速合适。2） 计算大带轮的基准直径根据参考文献1式（8-15a），计算大带轮的基准直径dd2dd2 = i1×dd1 = 3×200 = 600 mm3.4 确定v带的中心距a和基准长度Ld根据参考文献1式（8-20），初定中心距a0=800mm。同理由参考文献1式（8-22）计算所需的基准长度Ld02×a0+2×（dd1+dd2）+(dd1+dd2)24×a0 （27） 2906 由参考文献18-2选带的基准长度Ld=2800mm。按参考文献1式（8-23）计算实际中心距a。 a=a0 + Ld1Ld02 = (800 + 2800-29062)mm (28) =747 mm确定中心距变化范围amin = a 0.015× Ld=740 - 0.015 × 2800 = 705 mmamin = a +0.03× Ld=740 + 0.03 × 2800 = 831 mm则得中心距变化范围为705831mm。3.5 验算小带轮上的包角180°-（dd2-dd1）×57.3°a=180°-(600-200) ×57.3°747149°90° (29)3.6 计算带的根数z 计算单根V带的额定功率Pr由dd1=200mm和n1=970rmin，据参考文献1表8-4a得： P0=3.82KW根据n1=970rmin，i1=3和B型带，参考文献1表8-4b得：P0=0.31 KW查参考文献1表8-5得：K=0.92查参考文献1表8-2得：KL=1.05故：Pr=(P0+ P0)KKL=3.99kw计算V带的根数Z Z = pcapr=183.994.5 (30)取五根。3.7 带轮结构设计 1） 带轮的材料选择 选择原则: 常用的带轮材料为铸铁，牌号为HT150或HT200.转速较高时采用铸钢或者钢板冲压后焊接而成，小功率时可以采用铸铝或是塑料。根据n0=970r/min，故选择带轮材料为铸钢。2） 带轮的结构形式V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。其形式与基准直径有关:当带轮基准直径为dd22.5×d 采用实心式。（其中d为安装带轮的轴的直径，mm）当带轮基准直径为dd2300 mm 时采用腹板式；当带轮的直径为dd2300 mm 且D1 d1100mm 时，采用孔板式（其中D1为轮辐直径，d1为轮毂直径）：当带轮基准直径为dd2300mm ,故选用轮辐式结构。 3） V带传动的张紧 根据实际要求，本设计采用定期张紧装置。即定期改变中心距的方法来调节带的初拉力使带重新张紧。4.附件设计 包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。4.1润滑与密封4.1.1 润滑： 齿轮采用浸油润滑。参考课程设计教材。当齿轮圆周速度v12m/s时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离h3060mm。参考课程设计教材。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。4.2.2 轴承的密封 轴承的密封装置时为了阻止灰尘、水、酸气和其他杂物进入轴承，并且阻止润滑剂的流失。在次选用接触式密封。因为各轴承采用的是飞溅的润滑油润滑，所以选用毡圈油密封较好，它结构简单，但摩擦较大。5卸料系统的设计5.1对卸料系统的要求 当混凝土搅拌完毕时，需要将卸料门慢慢打开将混凝土完全卸出，减小混凝土对卸料系统的冲击；混凝土卸料完毕时，需要将卸料门迅速关闭，提高生产效率，并且当搅拌主机在搅拌混凝土时需要卸料门关好，并且有一定的密封性能。5.2 确定卸料系统的控制方式 根据搅拌系统卸料要求，混凝土搅拌完毕，将卸料板慢慢的打开进行卸料，减小混凝土对卸料系统的冲击；混凝土卸料完毕时，需要将卸料门迅速关闭，提高生产效率，因此整个系统的运行就是一个慢进快退的工作循环，本设计采用液压传动方式，选用液压缸做执行机构。 卸料门的开闭式卸料门的圆周运动，卸料时卸料门所受压力角大，因此采用定量齿轮泵；由于搅拌和卸料是两个完全的过程，在搅拌时卸料门是关闭的，当混凝土搅拌完毕时将卸料门打开完成卸料，因此采用手动控制的方式。控制元件是一个三位四通具有M型机能的换向阀，而当混凝土在搅拌时需要将卸料门关闭，并且要保证有一定的压力保证它的密封性能，因此液压泵在工作时对系统部产生任何压力作用，采用两个液压控制单向阀分别控制液压缸的两个进油（出油）管来完成系统的这一要求。5.3拟定液压系统原理图 系统控制的是卸料门开与闭，而且两动作的速度不相同，因此在卸料门打开时在液压系统流量一定的情况下从液压缸的无杆腔进油，它的工作原理是高压慢进，不但可以克服混凝土对卸料板的摩擦，而且还可以将卸料门慢慢的打开；卸料门需要关闭时基本上是在无摩擦的情况下运行的，因此从液压缸的有杆腔进油，它的工作原理是低压快退，完全符合卸料系统的要求。图12 液压原理图Fig12 The Priciple of Hydraulic5.4计算和选择液压元件5.4.1计算液压缸的总机械载荷F根据机构的工作情况，液压缸所受的总机械载荷为：-混凝土对卸料板的磨擦力-回油背压形成的阻力-密封阻力的计算因为卸料板为弧装卸料板故 (31)可以将混凝土看成无限小的立方体作用有卸料板上，该立方体的宽度为dl，长度为卸料板长度L，高为h所以查表所得混凝土的密度为，磨擦系数=3得当卸料板旋转45度时液压缸所受的负载最大，因为磨擦力均为卸料板的切向力，根据力矩平衡条件 (32)即1860×300所以 (33)活塞直径因差动比为1：2所以活塞杆直径d=0.7D=0.7×66=46.2mm取标准直径d=50mm，D=70mm，则工作压力：考虑到液压系统中的压力损失，今取5.5液压泵的计算5.5.1确定液压泵的实际工作压力 (34)-沿程和沿路压力损失，可估为（0.5 1.5）Mpa，取1Mpa，因此，可确实液压泵的实际工作压力为1.5Mp5.5.2确实液压泵的流量-卸料板打开时所需最大的流量之和由此可得按压力为2.8Mpa，流量为7.3可选用BBXQA型齿轮泵，其额定压力为3Mpa排量为12m/r。5.5.3确定液压泵电机的功率最大工进时所需功率-一个液压缸最大工进速度下所需流量-液压泵实际工作压力，2.8Mpa-液压泵总数效率，取=0.85.5.4选择控制元件根据系统最高工作压力和通过阀的最大流量，在标准元件的产品样品本中选取控制元件规格。方向控制阀：按P=2.8MPa，q=3.7L/min，按定时兼手动控制方向阀4WMM10MV/23(滑阀机能M型) 液压单向阀：按P=2.8MPa，q=3.7L/min，选择SVG10 溢流阀的选择：DBDHHG10P 液压泵的选择：P=2.8MPa，q=3.7L/min，可选用BBXQA型齿轮泵，其额定压力为3Mpa，排量为12ml/r5.5.5油管及其他辅助装置的选择5.5.6 查阅设计手册选择油管公称通径、外径、壁厚参数 液压泵的出口流量以7.37L/min计，选取通径85.5.7 确定邮箱容量一般取流量的35倍，取5倍，有效容积V=5×7.37L=36.85L5.5.8液压缸的设计计算液压缸的主要尺寸的确定液压缸的主要尺寸包括缸筒内径D、缸的长度L、活塞杆直径d以及缸筒壁厚等。缸筒内径由以上确定D=70mm，活塞杆直径d=50mm，缸的长度根据活塞行程确定。 缸筒壁厚的确定初步确定缸筒壁厚=6mm因为D/=11.710，按薄壁进行校核。试验压力，取=1.5×=1.5×2.8MPaD缸筒内径；缸筒材料许用应力，=/n，一般去安全系数n=5，缸筒材料选用HT250故=50MPa将数值带入上式的：=2.94 (35)故符合要求。液压缸其他部位尺寸的确定活塞宽度B=（0.61.0）D，取B=50mm；导向长度H+=+=49.15mm，取H=50mm5.6 卸料机构的设计卸料口开口的角度为50°，为保障卸料口完全打开，卸料转过的角度必须大于50°。选择卸料版旋转角度为60°。6总结 通过本次毕业设计使我充分认识到，这次设计其实是综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识的过程。通过设计实践，使我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，培养了我分析和解决问题的能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，使我进行了全面的机械设计基本技能的训练。另外通过本次设计使我领悟出机械设计的一般进程为：设计准备、传动装置总体设计、传动零件设计计算、装配图设计、零件工作图设计、编写设计说明书。如果随意打乱这个过程则在设计过程中肯定会多走弯路。在设计过程中我们在独立完成的同时，要时刻跟指导老师沟通和请教，要掌握设计进度，认真设计。每个阶段完成后要认真检查，有错误的要认真修改，精益求精。毕业设计的各个阶段是相互联系的。设计时，零、部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化、系列化等要求。由于影响零、部件尺寸的因素很多，随着设计的进展，考虑的问题要更全面和合理，故后阶段设计要对前阶段设计中的不合理结构尺寸进行必要的修改。所以，设计要边计算、边绘图，反复修改，设计计算和绘图交替进行。在设计中要贯彻标准化、系列化与通用化可以保证互换性、减低成本、缩短设计周期，是机械设计应遵循的原则之一，也是设计质量的一项评价指标。在课程设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规格，尽量采用标准件，并应注意一些尺寸需圆整为标准尺寸。同时设计中应减少材料的品种和标准件的规格。 另外，通过本次设计，使我运用各种机械绘图软件的技能得到了很大的提高，也正是运用了先进绘图软件，才使我整个设计过程大大的简化了，设计速度也得到了很大的提高。 不能说这次设计是非常圆满的完成的，因为还有一些考虑欠妥的地方，希望老师批评指教，但至少可视为一个进步，以后还能因此有更大的进步！ 经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号。参考文献1濮良贵，纪名刚编。机械设计M.北京：高等教育出版社，20012王昆，何小柏，汪信远编机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社.19953徐灏主编.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1991.4机械工业部编.机械产品目录（第九册）M.机械工业出版社.19865中国国家标准汇编.机械卷M第3分册.北京：中国标准出版社，19936齿轮国家标准汇编.北京：中国标准出版社，19927朱冬梅等主编.画化几何及机械制图M.第5版.北京：高等教育出版社，20008刘鸿文主编.材料力学M.第三版.北京：高等教育出版社，20049孙桓，陈作模主编.机械原理M.北京：高等教育出版社，200110哈尔滨工业大学理论力学教研室编.理论力学M.北京：高等教育出版社，200111温松明主编.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，199812史美堂主编.金属材料及热处理M.上海：上海科学技术出版社，200313全琼瑛；复合轮系运动分析的数学建模及应用J；机械设计；2005年09期14饶建华，孙立鹏，李吉春；轮系机构运动分析的新方法J;机械研究与应用；2000年01期；16-1715李超；混凝土搅拌站的研制与发展J；建设机械技术与管理；1996年02期；26-2716林国建；混凝土搅拌站的技术改造J；建筑机械化；2005年06期；58-6017Sachs P.Healthy grass,safe lawnJ.Organic Gardening,1999,46.18Experimental Study on Controlling the Unstable Property of High-speed Centrifugal Pump致 谢 本文是在全腊珍老师的悉心指导和热情关怀下完成的。本文从拟订题目到定稿，历时数月，设计过程中遇到许多问题，在指导老师全腊珍老师的帮助下一一解决。 在毕业设计的整个过程中，全老师给了我许许多多的帮助和关怀。全老师学识渊博、治学严谨，待人平易近人。在全老师的悉心指导下，我不仅对以前所学的知识更熟练更扎实，而且还开阔了视野，更深入，也在怎样处人处事上受益匪浅；同时全老师对工作的热情、一丝不苟、认真负责、有条不紊、实事求是，以实际生产应用为前提的态度，给我留下了深刻的印象，也是我以后参加工作的学习榜样。在次谨向全老师表示衷心的感谢和深深的敬意。 还要感谢学校给我提供了良好的学习环境和丰富的学习资源，一并感谢为我授课的各位老师，是他们的传道、授业、解惑，让我学到了知识，培养了能力。也感谢我的同窗同学，感谢他们的探讨和交流，感谢他们的帮助和支持。 最后，向我的家人和朋友表示深深的谢意。