搅拌机课程设计

课程设计说明书

搅拌机自动机械设计

学 院：农业工程与食品科学学院

专 业：农机

姓名学号：刘伟国 1011034123

指导教师：宋井玲

SHANDONG UNIVERSITY ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

2

目录

方案

1构简介----------------------------------------------3

2设计数据--------------------------------------------3

设计过程

1.连杆机构运动分析-----------------------------------4

2.飞轮的设计-----------------------------------------7

3.电动机的选择---------------------------------------8

4.计算蜗杆涡轮运动参数-------------------------------9

5.选择联轴器-----------------------------------------9

6.轴计与强度计算-------------------------------------12

7.带传动与以及齿轮减速器设计与计算-------------------17

心得体会---------------------------------------------19

参考资料---------------------------------------------19

3 方案

1．机构简介

搅拌机常用于化学工业和食品工业中，对拌料进行搅拌工作。如图9—9(a)所示，电动机经过齿轮减速(图中只圆出齿轮副zl—z2)，带动曲柄2顺时针方向回转、驱使曲柄摇杆机构(1—2—3—4)运动；同时通过蜗轮蜗杆带动容器绕垂直轴缓慢转动。当连杆3运动时，固联在其上的拌勺E即沿图中虚线所示轨迹运动而将容器中的拌料均匀搅动。为了减小机器的速度波动，在曲柄轴A上安装一调速飞轮。

工作时，假定拌料对拌勺的压力与深度成正比，即产生的阻力按直线变化，如图9—9(b)所示。

2．设计数据

设计数据见表9—8

4

设计过程：

(一)连杆机构的运动分析

曲柄位置图的做法，如下图所示：取摇杆在左极限位置时所对应的曲柄作为起始位置1，按转向将曲柄圆周分为十二等分，得12个位置。并找出连杆上搅拌勺的各对应点E1，E2，………E12，绘出正点轨迹。按搅拌勺的运动轨迹的最低点向下量40mm定出容器地面位置，再根据容器高度定出容积顶面位置。并求出搅拌勺E离开及进入容器所对应两个曲柄位置8\和11\.

1、 设计方案及过程

选第二组数据（X=535MM, Y=420MM,LAB=245MM,LBC=590MM, LCD=420MM,LBE=1390MM）进行设计。

（1）作搅拌勺运动轨迹

首先，做出摇杆在左极限位置（即AB和BC杆共线时）所对应的曲柄位置1，然后按转向将周做十二等分，的十二个位置。再根据其他各干的长度找出连杆上长度找出连杆上搅拌勺E的个对应点，绘出正点轨迹，按搅拌勺的运动轨迹的最低点向下量40mm定出容器地面位置再根据容器高度定出容器顶面位置。容器顶面位置与搅拌勺E离开及进入容器时所对应的曲柄位置。如下图所示：

（2）作构件两个位置的运动简图

根据设计要求，选择3和8位置作为构件的运动简图。先对应上图分别作出在位置3和8的曲柄AB，然后分别以B为圆心，BC长为半径和以D为圆心，DC长为半径画圆弧，两圆弧的交点即为C点位置。延长BC画虚线只E点使BE长为1390mm,即作出了构件在位置3和8的运动简图，如下图所示：

（3）作构件处于位置3和8时的速度多边形和加速度多边形

a.对3位置C,E点进行速度分析和加速度分析

5 1.速度分析

如右图所示，选取速度比例尺Uv=0.025m/s/mm

对于C点 VC = VB + VCB

方向： ⊥CD ⊥AB ⊥BC

大小： ？ √ ？

ω=2πrad/s VB=ω2LAB=1.54m/s

VC=UVLPC=0.025×59=1.47M/S VCB=UVLBC=0.025×19.5=0.49M/S ω3=VCB/LBC=0.83rad/s

对于E点： VE = VB + VEB

方向： ？ ⊥AB ⊥BE

大小： ？ √ √

VEB =ω3LBE =1.15M/S VE = UVLPE=1.625M/S

2．加速度分析

如图所示，选取加速度比例尺UA=0.1M/S2/MM

对于C点： AC = ANC + ATC = AB + ANCB + ATCB

方向： A—C ⊥CD B—A C—B ⊥BC

大小： √ ？ √ √ ？

ω4=VC/LCD=3.51rad/s anc= ω42lcd=5.18m/s2 ab = ω22LAB=9.67M/S2 ancb=ω32LBC=0.41M/S2

ac =ua × 61mm =6.1m/s2 atcb = ua ×40mm =4.0m/s2 a2 =atcb/Lbc = 6.78rad/s

对于E点： aE = ab + aneb + ateb

方向： ？ B—A E—B ⊥EB VB

VC

VE

Aeb

Aneb Ac Atcb

Ancb Ab Ac

Ae Ab 6 大小： ？ √ √ √

Ab = ω22 LAB = 9.67M/S2 ANEB = ω32 LAB =0.96M/S2 ATEB = A3 LEB =9.42M/S2

AE =UA × 37MM = 3.7M/S2

b. 对8位置C 、 E点进行速度分析和加速度分析

1． 速度分析

如下图，取速度比例尺UV=0.025m/s/mm

对于C点： VC = VB + VCB

方向： ⊥CD ⊥AB ⊥BC

大小： ？ √ ？

ω2= 2πrad/s VB = ω2LAB =1.54M/S VC = UV LPC = 0.025×18M/S =0.45M/S

VCB = UV LBC = 0.025×66M/S =1.65M/S ω3 = VCB/LBC =2.8rad/s

对于E点： VE = VB + VEB

方向： ？ ⊥AB ⊥BE

大小： ? √ √

VEB = ω3LBE = 3.89M/S VE = UV LPE = 2.45M/S

2、 加速度分析

如下图所示：选取比例尺UA =0.1M/S2/MM

VE P

VC VB

b c e

Ancb

Atcb

Ab

Atc Anc Ac 7

ω4 = VC /LCD= 1.07rad/s anc= ω4LCD =0.48M/S AB =ω22LAB =9.67M/S2 ANCB=ω32LBC=4.663M/S2

AC=UA ×50MM =5.0M/S2 ATCB=UA ×12MM=1.2M/S2 A3=ATCB/LBC=2.03rad/s

对于E点：如下图

AE = AB + AnEB + ATEB

方向： ? B—A E—B ⊥EB

大小： ? √ √ √

AB = ω22 LAB = 9.67M/S2 AnEB = ω32LEB =10.89M/S2 ATEB = A3LEB = 2.83M/S2

AE = UA ×11MM = 1.1M/S

（二）飞轮的设计

选杆件材料为优质碳素结构钢，其密度ρ=7.85kg/,又取杆件的截面直径d=50mm,且转动惯量=m

再根据运动方程式=可得:

=0.05679kg·，=0.3283rad/s,=5.9351rad/s.

∆==0.9970 J

==3.29585rad/s Aneb

Ab

Ae Ateb 8 ≥∆/([δ]) =0.58567 kg·，( [δ]=),取=0.58567kg· 由=4g，取D=0.3m，则=260.2978N，又由=πDHbγ，可取H=b=0.03m，则γ=76756.83N/.

飞轮尺寸如下图：

（三）选择电动机

1、选择电动机

按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机.

选取Y160L-8 以下是其详细参数

Y160L-8的主要性能参数

额定功率

edP/kw 同步转速

n/(r

1min) 满载转速

n/(r

1min) 电动机总重/N 启动转矩

额定转矩 最大转矩

额定转矩

7.5 750 720 1421 2.0 2.0

根据已知条件，搅拌机的搅拌力矩和转速 ，得

35n1075搅搅搅搅PPT，得P搅=3.94kw

查机械设计手册可得

联轴器效率 n=0.99 ，滚动轴承效率n=0.98 ，双头蜗杆效率n=0.8 ，转油润滑效率n=0.96

转盘摩擦5n=0.89 9 则 64.089.096.08.098.099.022

工作机要求的电动机输出功率为：

wdppnkw16.664.094.3

于是可得：kwPd5.716.6

根据设计要求：i=4.2135750n搅nd

（四）计算蜗杆涡轮运动参数

1、各轴转速

蜗杆轴 n1=720r/min ， 齿轮轴 n2=720/21.4=33.6r/min ，工作轴 n3= n2=33.6r/min

2、各轴的输入功率

蜗杆轴 p1= 12dPnn=5.97kw， 齿轮轴 p2=p1234nnn=4.49kw ， 工作轴 p3=p2 12nn=3.94.kw

3、各轴的转矩

电机输出转矩 T=9550

wPn =9550×6.16/750Nm=78Nm

蜗杆输入转矩 T=T12nn=78×0.99×0.98 Nm =76Nm

蜗轮输入转矩 T=Ti234nnn=76×21.4×0.98×0.8×0.89Nm =1225 Nm

工作机输入转矩 T=T12nn=1225×0.99×0.98×0.89Nm=1060Nm

（五）选择联轴器

1 联轴器（蜗杆）的选择

1.1类型选择

为了隔离振动与冲击，选用弹性套柱销联轴器。

1.2载荷计算

查机械设计手册可得工作情况系数KA=1.5。计算转距Tca

Tca=KAT=1.5×76N·m =114N·m

1.3型号选择

选用LT型弹性套柱销联轴器。

选择d1=d2=35mm

1.4校核许用转距和许用转速