【導(dǎo)讀】提下，學(xué)?？梢赃m當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部?jī)?nèi)容用于學(xué)術(shù)活動(dòng)。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文的研究成果不包含任何他人。創(chuàng)作的、已公開(kāi)發(fā)表或者沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表的作品的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工。作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性。聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。，分析和掌握設(shè)備的工作原理、特點(diǎn)等；，傳動(dòng)部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及支撐部分設(shè)計(jì)，并進(jìn)行分析論證；具體尺寸，及相關(guān)工藝數(shù)據(jù)；于5張及0號(hào)圖一張；[2]朱昆泉建材機(jī)械工程手冊(cè)[M]．武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2021.[3]許林發(fā)建筑材料機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第一版.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1997.[4]吳宗澤機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.[5]江旭昌管磨機(jī)[M]．北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，.[6]孫長(zhǎng)泉選礦廠工藝設(shè)備安裝與維修北京：冶金工業(yè)出版社，

　　

【正文】 采用球墨鑄鐵 。 本磨機(jī)選用的是鋼板焊接端蓋 ，中空軸與端蓋止口圓用螺栓連接。 中空軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中空軸的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸如圖所示： d0 — 中空軸軸頸部位的直徑，根據(jù)磨筒體內(nèi)研磨體的最大裝載量來(lái)確定必須滿(mǎn)足研磨體不能進(jìn)入中空軸的要求。 本課題選用 ZG200。 已知 D = 2700mm ，則 0 960 1200d ? ～ mm ,取 0d = 1100 mm 。 0b — 中空軸軸頸寬，根據(jù)支座反力 R、主軸瓦的許用壓力 [p]和軸瓦包角θ通過(guò)計(jì)算確定： ? ?000 220si n 2ARbdPd ?? ? ?mm （ 216） Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 24 圖 21 中空軸的結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸 式中 ? ? MPa? ， θ 一般多取 120176。 ， 是為了保持主軸瓦有必要的穩(wěn)定性和油膜的形成。取進(jìn)料中空軸 0b進(jìn) =345mm，出料中空軸 0 320b ?出 mm，初定中空軸內(nèi)徑 2d =925mm。 1d = 0d +3～ 4cm, 1d — 中空軸的軸肩直徑 ,取 1d = 830 mm 。 r — 軸根圓角半徑 ,取 r = 35mm 。 當(dāng) ? =90176。 時(shí)， tzL L r??+～ 。 tL — 由主軸承中心至法蘭端面的距離，取 tL = 276 mm 。 fd — 法蘭外徑 ,取 fd =1350mm。 fh — 法蘭厚度，一般不應(yīng)小于端蓋法蘭部位的厚度， fh ＝ 30mm 。 bd — 螺栓孔直徑，由螺栓直徑?jīng)Q定，應(yīng)使 bd ≤ fh ,bd =30mm。 ( 4)t f bd d d?? ～ ，則 t =1240mm。 fd — 螺栓分布圓直徑 。 傳動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)于傳動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于球磨機(jī)屬于大中型球磨機(jī)，其筒體傳動(dòng)的大齒輪的直徑是比較大的，如果對(duì)齒輪進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，也是可以的，但是加工是比較困難的，所以對(duì)與大齒輪的設(shè)計(jì)要分成兩部分，兩部分整體鑄造，用螺栓連接Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 25 后進(jìn)行加工， 大小齒輪的結(jié)構(gòu)圖如下所示 ： 圖 21 筒體半齒輪 圖 22小齒輪 大小齒輪的詳細(xì)尺寸參數(shù)見(jiàn)附圖。 在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，要嚴(yán)格按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，對(duì)大齒輪才用軟齒面設(shè)計(jì)，對(duì)小齒輪采用硬齒面設(shè)計(jì)，因?yàn)樾↓X輪的轉(zhuǎn)速比較高，要按照齒面接觸系數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)，對(duì)大齒輪來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)速比較低，要按照齒根接觸系數(shù)設(shè)計(jì)。這樣可以有效地利用材料，節(jié)省材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。此外，在安裝的過(guò)程中還要注意裝配精度。因?yàn)檠b配精度決定了設(shè)備的使用性能。所以要想讓球磨機(jī)到達(dá)理想的運(yùn)行狀態(tài)，大小齒輪的裝配精度決定了球磨機(jī)是否能夠運(yùn)行平 穩(wěn)的關(guān)鍵。齒輪在裝配好以后，要考慮球磨機(jī)的運(yùn)行環(huán)境，球磨機(jī)一般在粉塵比較大的環(huán)境中運(yùn)行，就要求對(duì)齒輪要有一定的防塵措施，這就需要安裝齒輪罩，這中裝置可以有效地對(duì)齒輪進(jìn)行保護(hù)和防塵。在設(shè)備運(yùn)行了一段時(shí)間后還要對(duì)齒輪的潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行檢查，及時(shí)更換潤(rùn)滑油。 設(shè)計(jì)過(guò)程如下： Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 26 初始設(shè)計(jì)參數(shù) ： n1=123 (r/min)， n2= (r/min)， P=400 (kW)， 原動(dòng)機(jī)載荷特性 SF=均勻平穩(wěn) ， 工作機(jī)載荷特性 WF=輕微振動(dòng) ， 預(yù)定壽命 H=10000(小時(shí) )。 ⑴ 選擇材料 ， 大齒輪： ZG45B， 調(diào)制、表 面淬 火， HB 217～ 255； 小齒輪：35SiMn,調(diào)制、表面淬火 ,HRC 45～ 50。 按 MQ 級(jí)質(zhì)量要求，查得大小齒輪的齒面接觸疲勞極限σ Hlim、齒根彎曲疲勞極限σ Flim及基本值σ FE為：（如 圖 23） 圖 23 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim1= 1180N/mm2 σ Hlim2=1200 N/mm2 σ Flim1=360 N/mm2 σ Flim2=370 N/mm2 σ FE1=700 N/mm2 σ FE2=720 N/mm2 ⑵ 初選主要參數(shù) ， 因?yàn)槭擒淉X面齒輪，所以?xún)?yōu)先考慮齒面接觸疲勞 強(qiáng)度。 計(jì)算公式以齒面接觸疲勞 強(qiáng)度初步確定模數(shù)： Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 27 31FPmFSn z YKTm ??? （ 217） 小 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1： 6114 0 0 1 0 0 09 5 4 9 9 5 4 9 3 . 1 1 0123PT N m N mn ?? ? ? ? ? ? ? 載荷系數(shù) K：考慮到齒輪 不 對(duì)稱(chēng)軸承分布、傳遞功率較大、原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)等因素，取 K=。 小 齒輪齒數(shù) z1， 根據(jù)高速齒輪傳動(dòng)推薦的模數(shù)和齒數(shù)范圍（下表 21） 表 22 模數(shù)與齒數(shù)推薦表 初步設(shè)定小齒輪齒數(shù)為 z1=23，所以大齒輪齒數(shù)為： 2211123z z 2 3 1 9 7 . 11 9 . 9 0nn? ? ? ? ? （ 218） ?。?z2=198 復(fù)合齒形系數(shù) YFS：根據(jù) ??20n? 、 1/mh nap ? 、 ? 、 ?等條件，查得 YFS1=。（ 如下圖 24） 傳遞功率 /kW 模數(shù) /mm 推薦齒數(shù) ＜ 3 000 2～ 6 一般 z1≥ 17，應(yīng)盡量使 z1和 z2互為質(zhì)數(shù) 3 000～ 6 000 10～ 20 6 000～ 10 000 20～ 30 Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 28 圖 24 復(fù)合齒形系數(shù) 齒寬系數(shù) m? 取值： m? =20， 大齒輪許用彎曲應(yīng)力 FP? ， 設(shè)抗彎強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) SFmin=，則大齒輪許用彎曲應(yīng)力簡(jiǎn)化計(jì)算值為： 22m in1 /500/ mmNmmNSFFEFP ??? ?? （ 219） 將以上參數(shù)代入式 （ 217） 得： 1 3311 . 4 6 3 6 0 3 3 . 9 51 1 . 5 1 1 . 5 1 9 . 7 42 5 3 3 5 0 0FSnm F PK T Ym m m m mz?? ??? ? ? ??? ?。?20nm mm? 中心距 a 為： 12( ) 8 ( 2 3 1 9 8 ) 2 2 0 9 .6 m m2 co s 2 co s 2 0nm z za m m?? ? ?? ? ? 圓整為標(biāo)準(zhǔn)中心距： 2210mma? ⑶ 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ： 計(jì)算接觸應(yīng) 力： Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 29 ??? HHVAtEHH KKKKuubdFZZZ ???? 11 （ 220） 式中參數(shù)， 分度圓上的圓周力： 6360322 1 1 ???? NdTF t （ 221） 使用系數(shù) KA：考慮到原動(dòng)機(jī)是電機(jī)（ 均勻平穩(wěn)），工作機(jī)是風(fēng)機(jī)（輕微震動(dòng)），故而查表得 KA= 齒數(shù)比： 71193312 ??? zzu （ 222） 動(dòng)載系數(shù)： 22121110 01 uuvzKbFKKKtAV ???????????????? （ 223） 其中 ： smsmndv /?? ????? ?? （ 224） 根據(jù)齒輪的圓周速度，參考本減速裝置 的用途，查表選擇齒輪的精度等級(jí)為：8 GB100951988。并因此查得系數(shù) K1=， K2=。 將相關(guān)的參數(shù)值 代入 動(dòng)載系數(shù) VK 的計(jì)算式得： 1 .5 4 22????????????????????VK 齒向載荷分布系數(shù)查表得： 32321???????????????????????? ?? bdbK H ? 徑向載荷分布系數(shù) ?HK ： 按照 22 /720/200/1 1 5 2 3 ??? 查表得： 1??HK （如Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 30 下圖 25） 圖 25 齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù)大小齒輪的材料，查得材料彈性系數(shù) 2/ 89 mmNZ E ? （如下圖 26） 圖 26 材料的彈性系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合 度 ， 首先精確 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ： ()119c os 331 1 ??? ?zz v （ 225） ()33c os 332 2 ??? ?zz v （ 226） 求當(dāng)量齒輪的端面重合度： IIIv ??? ?? ??? 按照 ?vz ， ?vz 分別查出 ??I? 、 ??II? ， （如下圖） Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 31 圖 27 齒輪端面重合度 所以： ????? ??? IIIv ??? 按 20m nbm? ??查得縱向重合度 ??? （如下圖 28） 圖 28 縱向重合度 將以上個(gè)數(shù)值代入式 （ 227） 中： Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 32 221//1mmNmmNKKKKuubdFZZZHHVAtEHH???????????????????（ 227） 計(jì)算安全系數(shù)： HXWL V RNTHH ZZZZS ?? lim? （ 228） 式中，壽命系數(shù)：先計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 922811 0 0 0 015 3 9 06060 0 0 0 011 4 8 56060??????????????ktnNktnN （ 228） 根據(jù)算得的 N N2 值，查得接觸強(qiáng)度的計(jì)算壽命系數(shù) 為 : ?NTZ 、 ?NTZ 。 （如下圖 29） 圖 29 接觸強(qiáng)度的計(jì)算壽命系數(shù) 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) LVRZ ：按照 smv /? 、硬齒面、 5 級(jí)精度，查得： ?LVRZ 。 （如下圖 210） Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 33 圖 210 軟 齒面齒輪系數(shù) 工作硬化系數(shù) ： 00 ???? H B SZ W （ 230） 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) XZ ：查圖得： ?XZ 。 （如下圖 211） 圖 211 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得： 1 . 5 5 1 . 5 9 11l i m211l i m1??????????????HXWL V RNTHHHXWL V RNTHHZZZZSZZZZS????（ 231） Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 34 查表，選較高可靠度，取 ?HS ， minHH SS ? ，故安全。 ⑷ 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算應(yīng)力為： ???? YYKKKKbmF FSFFVAntF ?? （ 232） 式中，為了安全考慮，彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分布系數(shù)： ?? ?? HF KK ，載荷分配系數(shù) 1??? ?HF KK 。 復(fù)合齒形系數(shù) YFS：根據(jù) ??20n? 、 1/mh nap ? 、 ? 、 ? 、 ? 等條件，查得 YFS1=、 YFS2=。 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度 ??Y ：按 ??v? 查得 ???Y 。 （如下圖） 圖 212 抗彎強(qiáng)度計(jì)算重合度 將以上數(shù)值代入式 （ 232） 得 ： Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 35 2212122211/362/359/359/8200115239mmNmmNYYmmNmmNYYKKKKbmFFSFSFFFSFFVAntF?????????????? ???? ??? 計(jì)算安全系數(shù) : FXR relTrelTNTFEF YYYYS ?? ?? （ 233） 上式中：壽命系數(shù) NTY ， 分別根據(jù) 81 ??N 、 92 ??N 查得： ?NTY 、 ?NTY 。 （如下圖 213） 圖 213 抗彎強(qiáng)度的壽命系數(shù) 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) relTY? ：因?yàn)?1sq 和 2sq 都大于 ，查表得出： 1?? RrelTrelT YY? 。 （如下圖 214） Φ 球磨機(jī)設(shè)計(jì) 36 圖 214 相對(duì)齒根圓的敏感系數(shù) 尺寸系數(shù) XY 查表得： ?XY （如下圖 215） 圖 215 尺寸系數(shù) 將以上數(shù)據(jù)代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得： ??????? F XR r e lTr e lTNTFEF YYYYS ?? ? （ 234）