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無軸攪拌機傳動系統(tǒng)的設(shè)計
1 緒論
1.1 無軸式攪拌機研究發(fā)展現(xiàn)狀
改革開放35年以來，中國混凝土攪拌機市場從無到有、從小到大。目前，我國年產(chǎn)水泥混凝土約為15億，攪拌機的年產(chǎn)量也居世界前列。相比較而言，我國具有的自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)也很少。但隨著商品混凝土的大力推廣、工程建設(shè)施工的高效率化、高質(zhì)量化和高效益化，推動了混凝土攪拌設(shè)備向高效率、高質(zhì)量的方向不斷發(fā)展，一些傳統(tǒng)設(shè)備己經(jīng)無法滿足施工要求。
在現(xiàn)有的攪拌機的基礎(chǔ)上，對新型攪拌設(shè)備的研究和開發(fā)，提高混凝土攪拌機的設(shè)計水平，同時帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造一個良好的生產(chǎn)空間；對高效混凝土攪拌機的開發(fā)，推動攪拌及機事業(yè)性能的快速發(fā)展，生產(chǎn)出適應市場要求、具有高可靠性和較強競爭力的攪拌機。依據(jù)新的攪拌原理，采用理論探討和試驗分析相結(jié)合的辦法，能方便解決大型雙臥軸攪拌機存在的低效率問題，如果生產(chǎn)工業(yè)化成功應用，一定為研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效攪拌機做出重大貢獻。
長期以來，國內(nèi)外攪拌設(shè)備雖然種類很多，但他們的共同特點：有一根軸貫穿整個攪拌空間?！半p螺旋軸攪拌機”是一種新型的“無軸”攪拌機，它具有雙倍的徑向進給料流，雙倍的軸向進給料流，雙倍的剪切力，使攪拌效率達到普通攪拌機的兩倍，能耗更小?！半p螺旋軸攪拌機”無水平的主軸，不會產(chǎn)生混凝土黏合中心軸并產(chǎn)生結(jié)塊形成抱軸的現(xiàn)象，更適合于加工粘性強和添加有纖維的混凝土材料。
20世紀70年代未至80年代初，我國為了適應建筑業(yè)有關(guān)方面混凝土發(fā)展的需要，在引進國外攪拌機的基礎(chǔ)上，研制出了10多種混凝土攪拌樓（站）。經(jīng)過引進研究、自主開發(fā)生產(chǎn)等幾個階段，到本世紀初，我國攪拌機技術(shù)得到更大的發(fā)展，在產(chǎn)品型號和生產(chǎn)數(shù)量上，都達到了一定規(guī)模，出現(xiàn)了一批更具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，并開始形成了一個具有一定規(guī)模和競爭能力的產(chǎn)業(yè)。2006年，我國生產(chǎn)裝機容量0.5～6的攪拌站2100多臺，已成為攪拌設(shè)備的研究和生產(chǎn)大國。
自上世紀八十年代初已經(jīng)開始研制JS系列雙臥軸混凝土攪拌機，一直到現(xiàn)在，已研制出從JS35～JS6000系列攪拌機，一直處于國際領(lǐng)先水平，尤其從2000年開始采用UG等三維軟件，對攪拌機研究進行優(yōu)化設(shè)計，對攪拌設(shè)備進行了動力分析和受力分析，大大提高產(chǎn)品的可靠性，達到國際先進水平。這些攪拌機的研制，基本滿足了我國混凝土發(fā)展的需求，但隨著主機市場的不斷發(fā)展，新型主機的需求越來越多。無軸式攪拌機在國外也處在研究發(fā)展階段。
1.2攪拌機的各種類型及特點
目前使用的攪拌機就其原理而言，其基本上可分為自落式和強制式兩大類。
自落式攪拌機有較長的歷史，早在20世紀初，混凝土攪拌設(shè)備開始不斷出現(xiàn)。50年代后，人們研發(fā)出反轉(zhuǎn)出料式和傾翻出料式的雙錐形攪拌機，同時，其他一些攪拌機，如裂筒式攪拌機等相繼問世。運作時，拌筒繞著水平軸線旋轉(zhuǎn)，加入攪拌筒內(nèi)的物料，葉片將物料提升至一定高度，然后借助自重下落，這樣不斷的循環(huán)運動，達到攪拌的理想效果。自落式混凝土攪拌機的結(jié)構(gòu)簡單，一般以攪拌塑性混凝土為主。但自落式攪拌機已不符合國家的有關(guān)標準，屬于淘汰產(chǎn)品，所以本文不作研究。
強制式攪拌機從20世紀50年代初興起后，得到了迅速的發(fā)展和生產(chǎn)推廣。最先出現(xiàn)的是圓盤立軸式強制混凝土攪拌機。這種攪拌機分為渦槳式和行星式兩種。19世紀70年代后，隨著輕骨料的出現(xiàn)，研制出了圓槽臥軸式強制攪拌機。
實踐證明，在上述混凝土攪拌設(shè)備的攪拌主機在工作中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土 “抱軸”現(xiàn)象。如果不及時停機清除，“抱軸”的混凝土會越來越多，將會引發(fā)攪拌機電機因過載而堵轉(zhuǎn)，造成電機燒毀。
1.3無軸式攪拌機特點
無軸式攪拌機與以上所述的各種臥軸式攪拌機相比有以下一些優(yōu)點：
（1）解決了攪拌機運作中普遍存在的抱軸現(xiàn)象；
（2）減小了因攪拌臂的重量產(chǎn)生的大量彎矩；
（3）解決了因攪拌臂的安裝而產(chǎn)生的偏心力，緩解了對軸端的沖擊；
（4）攪拌機上安裝攪的拌臂和連接套數(shù)量大，占用攪拌筒的空間大，減少了筒內(nèi)的有效容積，無軸攪拌機攪拌裝置結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思靈活，有效提高了攪拌筒的攪拌容積；
（5）無軸式攪拌機不需攪拌臂的更換，維修也方便，大大降低了工人的工作量；
（6）減少了由于抱軸引起的沖洗次數(shù)，節(jié)約用水量，同時也減少了對環(huán)境的污染，成本得到降低；
1.4 攪拌機的分析及設(shè)計任務
1.4.1 攪拌機常見問題的原因分析
實際工作中，攪拌機的攪拌主體在工作中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土“抱軸”現(xiàn)象。如果不及時停機清除，“抱軸”的混凝土會越來越多，將會引起電機過載而發(fā)生堵轉(zhuǎn)，造成電機燒毀或產(chǎn)生破壞。
經(jīng)過調(diào)查和研究，普遍贊同攪拌機 “抱軸”產(chǎn)生的原因是可以避免的，原因可以分為兩大類：設(shè)計不當和使用不規(guī)范。表現(xiàn)形式如下：
(1) 投料設(shè)備設(shè)計的不合理。比如物料和進水口位置及方向設(shè)計不合理，導致軸上堆積大量物料，粘結(jié)在軸上的物料卡住轉(zhuǎn)軸；
(2)進水口方向和沖洗方向不得當，另外沖水壓力過低也是原因之一。沖洗攪拌筒時，攪拌器上粘著的大量物料清理不掉；
(3) 攪拌筒的容積存在不合理利用率，容積利用率太小，攪拌時，攪拌軸在混凝土上面，粘附在上面的物料得不到攪拌，從而慢慢凝固，阻礙軸的轉(zhuǎn)動；
（4）操作人員在設(shè)備攪拌卸料后，沒有及時清理攪拌罐，同時攪拌軸上殘留的混凝土發(fā)生凝固，攪拌軸的表面上殘留粗糙不平的物料，干燥后凝固在軸上，以后就會越聚越多影響攪拌軸轉(zhuǎn)動。
1.4.2 無軸攪拌的理念
圖1.1“無軸”攪拌機葉片形式
長期以來，國內(nèi)外攪拌機雖難種類繁多，但他們的共同特點就是有一跟軸貫穿整個攪拌空間。
“雙螺旋軸攪拌機”是一種新型的“無軸”攪拌機，其葉片形狀如圖1.1所示。它具有雙倍的徑向物料流，雙倍的軸向物料流，雙倍的剪切力，使攪拌效率是普通攪拌機兩倍多，能耗更小?！半p螺旋軸攪拌機”無水平的主軸，不會產(chǎn)生混凝土骨料黏合中心軸上結(jié)塊形成抱軸現(xiàn)象，利于加工粘性較強和添加有纖維的特種混凝土材料。無攪拌臂的阻礙，使其空間更大。
但是僅對其攪拌部分進行的改進還是不能達到真正的提高效率、節(jié)約能源的效果，所以這次我們在對一些公司、工廠進行調(diào)研后，對其傳動部件進行深入研究確定了最初方案，對機器進行改良，并達到理想效果。
1.4.3 基本設(shè)計任務
畢業(yè)設(shè)計的主要任務主要有：
1、擬定傳動方案；
2、對減速器進行設(shè)計計算；
3、繪制攪拌機裝配部件裝配總圖一份和組要零件圖六份；
4、按指定格式和要求撰寫畢業(yè)設(shè)計計算說明書。
1.4.4 畢業(yè)設(shè)計的目的
畢業(yè)設(shè)計是對學生進行工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計能達到以下目的：
（1）鞏固、熟悉并綜合運用所學的知識；
（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學風；
（3）熟悉進行機械設(shè)計的一般步驟和常見問題，掌握機械設(shè)計的一般技巧；
（4）學會查閱運用技術(shù)資料；初步掌握對專業(yè)范圍內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)問題進行研究的能力。
1.5 課題研究背景及意義
1.5.1 課題研究背景
隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，同時國家加快城市建設(shè)、場所設(shè)施建設(shè)、高鐵事業(yè)等全面展開，并伴隨著一大批國家建設(shè)項目的啟動，國內(nèi)對無軸攪拌機的需求量越來越多。這為無軸攪拌行業(yè)提高了發(fā)展的進程。商品混凝土的大力推廣和工程建設(shè)施工的高效益化、高質(zhì)量化、高效率化，從實際上推動了無軸攪質(zhì)量，此外，攪拌設(shè)備的使用性能和研發(fā)方面得到迅速提高和發(fā)展。同時，從市場需求看，隨著高速公路建設(shè)的普及和高速鐵路建設(shè)的啟動，施工質(zhì)量被用戶要求的越來越高，一些傳統(tǒng)攪拌設(shè)備已無法滿足越來越高的施工要求。
1.5.2 課題研究意義
本課題通過理論分析，針對無軸攪拌機主要參數(shù)進行理論分析；確定攪拌機主要參數(shù)，完成課題研究內(nèi)容，為無軸攪拌機的設(shè)計提供參考。重點需要解決的問題是攪拌機中螺旋葉片的設(shè)計。利用SOLIDWORK完成各部分設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上完成二維工程圖的設(shè)計。要求圖樣繪制及標識符合國家標準。圖面布局和比例合理、圖線清晰、表達正確。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，希望對自己未來的事業(yè)和工作有所幫助，并提高自己各方面的能力，為以后的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。由于本人水平有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計過程當中存在許多不足之處，希望各位老師給予指教，一定虛心改正以期有更大的提高，在此致謝！
2 傳動方案及電動機的選擇
2.1 傳動方案的選擇
機器通常是由原電機，傳動系統(tǒng)和工作機三部分所組成。
傳動系統(tǒng)是將原動機的運動和 動力進行傳遞與分配的作用，可見，傳動系統(tǒng)是機器的重要組成部分。傳動系統(tǒng)的質(zhì)量與成本在整臺機器中占有很大比重。因此，在機器中傳動系統(tǒng)設(shè)計的好壞，對整部機器的性能、成本以及整體尺寸的影響都是很大的。所以合理地設(shè)計傳動系統(tǒng)是機械設(shè)計工作地一重要組成部分。
圖2.1 傳動方案圖
方案（b）
方案（c）
方案（a）
合理的傳動方案首先應滿足工作機的性能要求，其次是滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、使用維護方便、工藝性和經(jīng)濟性好等要求。很顯然，要同時滿足這些要求肯定比較困難的，因此，要通過分析和比較多種傳動方案，選擇其中最能滿足眾多要求的合理傳動方案，作為最終確定的傳動方案。
為此，我們設(shè)計了如下三種傳動方案，分別如圖2.1所示。下面進行分析和比較：
在圖2.1方案（a）中采用兩級圓錐—圓柱齒輪減速器，這種方案結(jié)構(gòu)尺寸小、傳動效率高，適合于較差環(huán)境下長期工作；方案（b）采用V帶輪傳動和一級閉式齒輪傳動，這種方案外廓尺寸較大，有減震和過載保護作用，V帶傳動部適合惡劣的工作環(huán)境；方案（c）采用一級閉式齒輪傳動和一級開式齒輪傳動，成本較低，但使用壽命較短，也不適合于較差的工作環(huán)境。以上三種方案雖然都能滿足攪拌機傳動系統(tǒng)的要求，但結(jié)構(gòu)尺寸，性能指標，經(jīng)濟性能等方面均有較大差異。結(jié)合攪拌機的各種性能要求及工作環(huán)境，最后確認（b）方案為最終方案。
2.2 電動機選擇
Y系列三相交流異步電動機由于其有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便等優(yōu)點，故其應用最廣，本傳動方案的點擊也選用Y系列電動機。
電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響，電動機功率的確定組要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān)，對于長期連續(xù)工作，載荷較穩(wěn)定的機械，根據(jù)電動機所需的功率Pd來選擇，而不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動力矩。選擇時應使電動機的額定功率稍大于電動機所需功率。
由廠方提供的數(shù)據(jù)和查閱相關(guān)手冊，選擇電動機為Y200L-8攪拌軸轉(zhuǎn)速50r/min
Y200L-8型電動機有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應總傳動比如下表2.1：
表2.1 電機技術(shù)參數(shù)
電動機型號
額定功率（kw）
同步轉(zhuǎn)速r/min
滿載轉(zhuǎn)速r/min
總傳動比
Y200L-8
15
750
730
14.6
Y200L-8型電動機：中心高：H=200mm
軸伸出部分用于裝帶輪軸段的直徑和長度為：D=55mm E=110mm
鍵槽尺寸: 寬度F=16mm：深度l=6mm
3 傳動比的計算與分配
3.1 計算總傳動比
根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和工作機所需轉(zhuǎn)速，按下式計算機械傳動系統(tǒng)的總傳動比：
（3.1）
另一方面：由機械設(shè)計課程可知，機械傳動系統(tǒng)的總傳動系統(tǒng)的總傳動比應等于各級傳動比的連乘積 即：
（3.2）
3.2 傳動比的分配
在設(shè)計多級傳動的傳動系統(tǒng)時，分配傳動比是設(shè)計中的一個重要問題。傳動比分配得不合理，會造成結(jié)構(gòu)尺寸大，相互不協(xié)調(diào)，成本高，制造和安裝不方便等。為此，根據(jù)機械手冊中的推薦值，選取帶傳動的傳動比， 故錐齒輪傳動的傳動比：
（3.3）
4 傳動運動參數(shù)的計算
從電機到工作軸間共有一幅帶輪，兩根軸，分別為軸，軸。
4.1 各級轉(zhuǎn)速
令小帶輪的轉(zhuǎn)速為，軸的轉(zhuǎn)速為，軸的轉(zhuǎn)速為。
（4.1）
式中：——電機的滿載轉(zhuǎn)速（r/min）
——電機軸至小帶輪的傳動比 =1
4.2 各級的輸入功率
令小帶輪的輸入功率為，軸的輸入功率為，軸的輸入功率為
（4.2）
式中：——電動機實際輸出功率
——電動機軸與小帶輪間的傳動效率。=1
——V帶傳動效率 =0.95
=150.95=14.25kw
（4.3）
其中：
式中：——滾動軸承傳遞效率 =0.98
——錐齒輪傳動的效率 =0.97 （7級精度）
4.3 各級轉(zhuǎn)矩
（4.4）
式中：——電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩：
同理可得：
5 V帶輪傳動的設(shè)計計算
5.1 設(shè)計準則
帶傳動的主要失效形式為打滑和疲勞破壞。因此，帶輪傳動的設(shè)計準則為：在保證帶輪傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。
5.2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計內(nèi)容
5.2.1 原始數(shù)據(jù)：
傳遞的功率P=15kw，轉(zhuǎn)速：
5.2.2 設(shè)計內(nèi)容：
確定帶的截型、長度、根數(shù)、傳動中心距、帶輪基準直徑及結(jié)構(gòu)尺寸等。
5.3 設(shè)計步驟和方法
5.3.1 確定計算功率
計算功率是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運轉(zhuǎn)時間長短等因素的影響而確定的，即：
（5.1）
式中： ——計算功率，單位為kw
P——傳遞的額定功率，單位為kw
——工作情況系數(shù)
由《新編機械設(shè)計手冊》（以下簡稱《手冊》）表7-30查得=1.1
5.3.2 選擇帶型
根據(jù)和小帶輪轉(zhuǎn)速，由《手冊》圖7-4，選擇帶型為：普通V帶B型。
5.3.3 確定帶輪的基準直徑和
1）初選小帶輪的基準直徑
根據(jù)V帶截型，參考《手冊》表7-28，表7-22選取。為了提高V帶的壽命，宜選取較大的直徑，取：
2）驗算帶輪的速度
根據(jù)公式： 來計算帶的速度，并應使，對于普通V帶輪
經(jīng)計算得，，故選取合適。
3）計算從動輪的基準直徑
（5.2）
并按V帶輪的基準直徑系列表7-22，取
5.3.4 確定中心距和帶輪的基準長度
由于中心距未給出，所以根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)需要初定中心距，取：
（5.3）
計算得：
根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取
根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系，按下式計算所需要的帶輪的基準長度
（5.4）
根據(jù)，由《手冊》表7-18，查取
由于V帶傳動的中心距一般式可以調(diào)整的，故可采用下式作近似計算，取實際中心距a:
（5.5）
考慮到安裝調(diào)整和補償預緊力（如帶的伸長而松弛后的張緊）的需要，中心距的變動范圍為：
（5.6）
（5.7）
5.3.5 驗算主動輪上的包角
根據(jù)對包角的要求，應保證：
（5.8）
所以：符合要求。
5.3.6 單根V帶傳遞的額定功率
根據(jù)帶型、和，查《手冊》表7-38得：
5.3.7 確定帶的根數(shù)Z
（5.9）
式中：
——考慮包角不同德影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)，查表7—27得：
——考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)，查表7—31得：
——單根V帶的基本額定功率。
——計入傳動比的影響時，單根V帶額定功率的增量。
查表圓整取Z=5。
5.3.8 確定帶的預緊力
根據(jù)公式： （5.10）
其中：m——V帶單位長度質(zhì)量，查表7-33得：m=0.17
6 V帶輪設(shè)計
6.1 V帶輪的設(shè)計內(nèi)容
根據(jù)帶輪的基準直徑和帶輪轉(zhuǎn)速等已知條件，確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。
6.2 設(shè)計要求
設(shè)計V帶輪時應滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面邀精細加工，以減少帶的摩損，各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，一使載荷分布較為均勻等。
6.3 帶輪材料的選擇及結(jié)構(gòu)形式
6.3.1 材料的選擇
選取大小帶輪的材料都為為HT200。
6.3.2 結(jié)構(gòu)形式
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)。當帶輪基準直徑為（d為安裝帶輪的軸的直徑）時，可采用實心式；當時，可采用腹板式；當，同時時，可采用孔板式；當時，可采用輪輻式。
所以，本傳動方案中的大帶輪選用輪輻式，小帶輪采用實心式進行制造。具體結(jié)構(gòu)尺寸詳見零件圖。
6.4 V帶輪的輪槽
圖6.1 輪槽結(jié)構(gòu)尺寸圖
根據(jù)所選的帶型為普通V帶B型槽，輪槽的結(jié)構(gòu)圖如圖6.1所示。其具體的參數(shù)如表6.1所示：
表6.1 V帶輪的各種參數(shù)
基準寬度（節(jié)寬）
14
基準線上槽深
3.5
基準線下槽深
10.8
槽間距e
第一槽對稱面至端面的距離f
帶輪寬B
B=（z-1）e+2f=101mm
帶輪外徑
帶輪節(jié)圓直徑
140
630
中心距
859.9mm
帶的根數(shù)z
5
角度
6.5 V帶輪傳動的張緊
V帶傳動運轉(zhuǎn)一段時間以后，會因為帶的塑性變形和磨損而松弛。為了保證帶傳動正常工作，應定期檢查帶的松弛程度，采用相應的補救措施。本帶輪的張緊裝置采用定期張緊，即：采用定期改變中心距地方法來調(diào)節(jié)帶的初拉力，使帶重新張緊。
7 錐齒輪傳動的設(shè)計計算
7.1 選定精度等級，材料及齒數(shù)
7.1.1 齒輪精度等級的選擇
由于其負責將動力輸入，并采用封閉式潤滑，故可選用7級精度。
7.1.2 材料選擇
選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用機械的功率很小，但要求傳動平穩(wěn)、低噪音或無噪聲，以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程朔料作為齒輪材料?？傊?，工作條件的要求是選擇齒輪材料時首先應考慮的因素。另外也應考慮齒輪尺寸的大小、毛胚成形方法及熱處理和制造工藝等其他常用原則。
經(jīng)分析對比，最終選小齒輪材料為20 Cr，小齒輪調(diào)質(zhì)后表面淬火處理55HRC，大齒輪選用45剛，表面淬火處理45HRC。
7.1.3 齒數(shù)選擇
選用小錐齒輪齒數(shù)為，故大錐齒輪齒數(shù)
7.2 按齒面接觸強度設(shè)計
由設(shè)計計算公式進行計算，即：
（7.1）
7.2.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
1）試選載荷系數(shù)
2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
3）選齒寬系數(shù)：
4）《機械設(shè)計》書表10-6查取材料的彈性影響系數(shù)：
5）由《機械設(shè)計》書中圖10-21按齒面硬度查得：
小齒輪的接觸疲勞強度
大齒輪的接觸疲勞強度
6）由書《機械設(shè)計》中式 （7.2）
計算應力循環(huán)次數(shù)，其中，使用壽命為10Y，一天工作12小時，一年按工作300天，檢修期為3年。
7)由書《機械設(shè)計》中圖10-19查得：
8）計算許用應力
取失效概率為1%，安全系數(shù) S=1，有公式
（7.3）
7.2.2 計算
1）計算小齒輪代入中較小的值
2）計算：
（7.4）
3）計算齒寬：b
（7.5）
4）計算 b/h
模數(shù)： （7.6）
齒高： （7.7）
（7.8）
5）計算K：
根據(jù)V=0.95m/s、七級精度，查《機械設(shè)計 》書中圖10-8得，動載荷系數(shù)；同樣在表10-3查得：；由表10-2查得。齒向載荷分布系數(shù)： 由表10-9查得：
故得：
故得出： （7.9）
6)校正分度圓直徑，公式 ：
（7.10）
7）計算模數(shù)： （7.11）
7.3 按齒根彎曲強度設(shè)計
設(shè)計公式為：
（7.12）
7.3.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（以下圖表均由《機械設(shè)計》書中查得）
1）由圖10-20查得：
小齒輪
大齒輪
2）由圖10-18查得：
3）計算許用應力：
4）計算K：
5）查?。?
由表10-5查得：
6）查取應力校正系數(shù)：
由表10-5查得：
7）計算大小齒輪的
（7.12）
顯然大齒輪數(shù)值大。
小齒輪齒數(shù)計算：
（7.13）
大齒輪齒數(shù)：
經(jīng)上述設(shè)計，即滿足了接觸疲勞強度，同時也符合齒根疲勞強度并做到結(jié)構(gòu)經(jīng)湊，避免浪費。
7.4 幾何尺寸計算
7.4.1 計算分度圓直徑
（7.14）
7.4.2 錐距
（7.15）
7.4.3 計算齒輪寬度
（7.15）
7.4.4錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
經(jīng)計算、分析對比，小錐齒輪設(shè)計為齒輪軸形式，大錐齒輪設(shè)計為腹板式。
參數(shù)： m=3.75 i=3.2
8 軸的設(shè)計計算
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容。
下面根據(jù)上述原則對軸進行設(shè)計計算。
8.1 I軸的設(shè)計計算（錐齒輪軸）
8.1.1 材料
由《機械零件設(shè)計手冊》中的圖表查得，選用40，調(diào)質(zhì)處理，HBS=241~286。， ，
8.1.2 初定軸的最小直徑
根據(jù)《機械設(shè)計》書中表15-3，取=110 于是得：
（9.1）
I軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪的直徑。
現(xiàn)取。
8.1.3 根據(jù)軸定位的要求確定軸的各段直徑和長度
現(xiàn)根據(jù)具體要求確定軸的各段直徑和長度如下圖9.1所示：
圖9.1 小錐齒輪圖
8.1.4 小錐齒輪的受力分析
圓周力： （9.2）
徑向力： （9.3）
軸向力： （9.4）
法向載荷： （9.5）
8.1.5 鍵的校核
選用A型普通鍵，軸鍵、輪轂的材料都用20剛。
取L=80mm （9.6）
（9.7）
式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩；
K——鍵與輪轂、鍵槽的接觸高度 K=0.5h=7
l——鍵的工作長度：l=L-b=58mm；
d——軸的直徑；
8.1.6 I軸軸承的校核（30212）
查手冊有：C=102000N； ； Y=1.5； e=0.4；
圖9.2 軸的受力圖
（1）求軸承的載荷（如上圖9.2）
已知：
故得徑向載荷：
軸向力：
與同向且
所以指向軸承1.即軸承1為緊端，軸承2為松端。
故有：
（2）求軸承當量動載荷
由《機械設(shè)計手冊》中表13-6查得：
（3）求軸承的壽命
（9.8）
故所選軸承可用。
8.1.7 軸上載荷的計算
圖9.3 軸的受力及彎扭圖
由圖9.3彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險面，將計算出的截面B處的、及M列如下表9.2：
表9.2 截面B處的彎矩表
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩
總彎矩
扭矩
8.1.8 按彎扭合成應力校核軸的強度
（9.9）
式中：W——軸的抗彎截面系數(shù)：
——對稱循環(huán)應力的軸的許用應力：MPa
——軸的計算應力：Mpa
——軸所受彎矩：
——軸所受的扭矩：
有相關(guān)資料查得：
；；。
所以
所以所設(shè)計的軸符合強度要求。
8.2 II軸的設(shè)計計算
8.2.1 材料
選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS=217~255；；
8.2.2 初定最小直徑
取
（9.10）
II軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器的直徑
8.2.3 聯(lián)軸器的選擇
計算轉(zhuǎn)矩: （9.11）
查表14-1得
選取聯(lián)軸器型號：
8.2.4 根據(jù)軸的定位要求，確定各段直徑和長度
現(xiàn)根據(jù)具體要求確定軸的各段直徑和長度如下圖9.4所示：
圖9.4 軸的尺寸圖
8.2.5 大錐齒輪軸的受力分析
圓周力：
徑向力：
軸向力：
8.2.6 鍵的校核
材料均選用20鋼
II—1鍵的型號： GB/T1096
II—2鍵的型號： GB/T1096
校核公式：
（9.12）
其中：； ； ；
； ； ；
故鍵II—1能用；
故鍵II—2能用；
8.2.7 軸承的校核（32218）
已知： C=270000N；；Y=1.4；e=0.42
；
圖9.5 軸承的受力分析圖
（1）軸承的徑向力：
軸向力：
由于與同向且
所以指向軸承2，即軸承1為松端，軸承2為緊端。
故有：
（2）求軸承的當量動載荷
由《機械設(shè)計手冊》中表13-6查得：
（3）求軸承的壽命
故 所選軸承可用。
8.2.8 軸上載荷的計算
圖9.6 軸的受力及彎矩圖
由圖9.6彎矩圖和扭矩圖看出，截面B為軸的危險截面，將計算出的截面B處的、及M列如下表9.3：
表9.3 截面B處彎矩表
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩
總彎矩
扭矩
8.2.9 按彎扭合成應力校核軸的強度
（9.13）
式中： W——軸的抗彎截面系數(shù)；
——對稱循環(huán)應力的軸的許用應力；MPa
——軸的計算應力；Mpa
——軸所受彎矩；
——軸所受的扭矩；
有相關(guān)資料查得：
；；。
所以
所以所設(shè)計的軸符合強度要求。
9 結(jié)論與展望
通過這次畢業(yè)設(shè)計，集中、綜合從不同的知識方位對以前所學知識進行了一次大的回顧和訓練，是一次四年積累的厚積薄發(fā)、一一展示，對我們以后的學習和工作將起到積極而有深遠的影響。
本次畢業(yè)設(shè)計的題目為無軸攪拌機傳動部件的設(shè)計。首先對傳統(tǒng)的幾種常見的攪拌機構(gòu)進行分析、總結(jié)其工作原理及其存在的常見問題。了解目前對其存在的問題的常用解決方案。熟悉“無軸”攪拌理念，掌握無軸攪拌機的工作原理，然后將其與傳統(tǒng)的攪拌機進行比較，分析其主要優(yōu)點及可能存在的問題以及解決方案。通過分析我們知道了，目前市場使用的攪拌機都存在著“包軸”的現(xiàn)象，雖然也出現(xiàn)如論文前所述的各種解決方案，但由于其都有一根貫穿整個攪拌部件的軸存在，所以無論如何改進也無法完全消除“包軸”現(xiàn)象。而新型開發(fā)的無軸攪拌機正是彌補了這一缺陷。真正做到了無“包軸”現(xiàn)象。
其次，這次設(shè)計的重點是對其傳動部件的設(shè)計計算，在設(shè)計過程中，在查閱資料的同時，運用以前所學知識，對傳動方案進行了不同方案的比較，從中選定了最優(yōu)的工藝方案，其中也不乏對知識的綜合運用，這時才感覺到傳動方案的選擇在機械傳動中的重要性，它可以最大限度上節(jié)省生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，在競爭中處于有利地位、立于不敗之地。所以要振興我國的機械制造業(yè)，必須從最基礎(chǔ)的東西做起，從機械產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計過程中各個環(huán)節(jié)最大程度地減少成本。我采用的是帶輪加錐齒輪的減速機構(gòu)，即利用了帶輪的傳動遠距離傳動、大傳動比，又利用了錐齒輪傳動可改變傳動方向的優(yōu)點。通過設(shè)計計算達到了即提高工作效率又能有效地節(jié)約能源的目的。
無軸攪拌機是一種新生產(chǎn)品，故必存在了其產(chǎn)品不成熟的一面，要想真正做到利國利民，在激烈的市場競爭中立于不敗，就必須對其各個方面進行改進和優(yōu)化，本論文只是對其中的傳動部分進行了設(shè)計改良，在今后的研究中還應注重其它方面的改進。
總之，這次畢業(yè)設(shè)計從各個方面培養(yǎng)了我獨立思考、獨立發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的習慣和素養(yǎng)，這在以后的工作中將受益匪淺。
致 謝
本文是在韓邦華導師的悉心指導下完成的，他嚴謹?shù)淖黠L一直是我工作、學習中的榜樣；在整個論文選題、傳動方案設(shè)計、計算，到學位論文撰寫，都是老師及時給予我建議，指出不足之處，幫助我更好地組織論文結(jié)構(gòu)，不斷充實論文的內(nèi)容鼓勵支持完成的。在此，我對導師付出的心血和汗水表示由衷的感謝！
在做論文期間，由于本人才疏學淺，加之此次設(shè)計時間緊任務重，老師以及我們組的其他成員都積極、熱情的幫我，對我的工作、學習和生活給予了許多無私的關(guān)心與幫助，使我的論文得以順利完成，由于篇幅限制在此不再將他們一一列舉，但是我對他們無私慷慨的幫助表示深深的謝意！
謹以此文，向所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、同事、同學、朋友和家人致以最誠摯的謝意！
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