前 言搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合； 也可以加 速传热和传质过程。
在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、 石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用 [12] 。
物料搅拌机是一种带叶片的轴在圆筒或槽中旋转用以把物料和水混合并拌制成混合料 的机械。
主要由拌筒、加料和卸料机构、原动机、传动机构、机架 [3] 等组成。
它在家庭中占 有重要的地位。
本课题采用双叶片旋转搅拌机对物料进行搅拌。
本文体现的是小型物料搅拌机传动机构 的分析设计，以及强度校核过程。
最终用 SolidWorks 实现三维建模。
课题的实施是为物料 的搅拌提供了理论依据。
关键词： 传动系统；电动机；轴承；SolidWorks目 录1 绪论 (1)1.1 搅拌机的历史和发展阶段 (1)1.2 搅拌机的特点 (2)1.3 我国水泥搅拌机的现状及种类 (3)2 搅拌机主要部件设计 (6)2.1 电动机的选型 (6)2.2 传动比的分配 (7)3 连接部分以及其他零件设计 (8)3.1 主要部分连接固定设计 (8)3.2 卸料装置 (10)3.3 搅拌轴的设计及其结果验证 (11)4 三维建模 (14)4.1 三维造型软件 SolidWorks 简介 (14)4.2 物料搅拌机的三维建模 (15)总 结 (17)致 谢 (18)参考文献 (19)1 绪论1.1 搅拌机的历史和发展阶段我国混凝土搅拌设备的生产从 20 世纪 50 年代开始。
1952 年，天津工程机械厂和上海 建筑机械厂试制出我国第一代混凝土搅拌机，进料容量为 400L 和 1000L。
20 世纪 70 年代 未至 80 年代初，我国为适应建筑业商品混凝土大规模发展的需要，在引进国外样机的基础 上，有关院所厂家陆续开发了新一代 Jz 型双锥自落式搅机 [4] ．D 型单卧轴强制式搅拌机。
其中，JS 型双卧轴搅拌机在 80 年代初研制成功。
80年代末，我国混凝土搅拌产品开发重点 转向商品混凝土成套设备，研制出了 10 多种混凝土搅拌楼(站)。
经过引进吸收、自主开发 等几个阶段， 到本世纪初， 国内混凝土搅拌机技术得到长足发展， 在产品规格和生产数量上， 都达到了一定规模，出现了一批具有自主知识产权的新技术，逐步形成了一个具有一定规模 和竞争能力的行业。
2006 年，我国生产装机容量 0.5～6 m 3 的搅拌站 2100 多台，已成为混 凝土搅拌设备的生产大国 [56] 。
19 世纪 40 年代，在德、美、俄等国家出现了以蒸气机为动力源的自落式搅拌机，其搅 拌腔由多面体状的木制筒构成，一直到 19世纪 80 年代，才开始用铁或钢件代替木板，但形 状仍然为多面体。
1888 年法国申请登记了第一个用于修筑战前公路的混凝土搅拌机专利。
20 世纪初，圆柱形的拌筒自落式搅拌机才开始普及。
形状的改进避免了混凝土在拌筒内壁 上的凝固沉积，提高了搅拌质量和效率。
1903 年德国在斯太尔伯格建造了世界上第一座水 泥混凝土的预拌工厂。
1908 年，在美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机则 成为主要动力源。
从 1913 年，美国开始大量生产预拌混凝土，到 1950 年，亚洲大陆的日本 开始用搅拌机生产预拌混凝土。
在这期间， 仍然以各种有叶片或无叶片的自落式搅拌机的发 明与应用为主。
自落式搅拌机依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成搅拌。
工作时， 随着拌筒的转动，物料被搅拌筒内壁固定的叶片提升到一定高度后，依靠自重下落。
由于各 物料颗粒下落的高度、时间、速度、落点和滚动距离不同，从而物料各颗粒相互穿插、渗透、 扩散，最后达到均匀混合。
自落式搅拌机结构简单，可靠性高，维护简单，功率消耗小，拌 筒和叶片磨损轻，但搅拌强度不高，生产效率低，搅拌质量不易保证。
此种搅拌机适于拌制 普通塑性混凝土，广泛应用于中小型建筑工地。
按拌筒形状和卸料方式的不同，有鼓筒式搅 拌机、双锥反转出料搅拌机、双锥倾翻出料搅拌机和对开式搅拌机等，其中鼓筒式搅拌机技 术性能落后，已于 1987 年被我国建设部列为淘汰产品。
随着多种商品混凝土的广泛使用以 及建筑规模的大型化、复杂化和高层化对混凝土质量、产量不断提出的更高要求，有力地促 进了混凝土搅拌设备在使用性能和技术水平方面的提高与发展。
各国研究人员开始从混凝土 搅拌机的结构形式、传动方式、搅拌腔衬板材料以及搅拌生产工艺等方面进行改进和探索。
20 世纪 40 年代后期，德国 ELBA公司最先发明了强制式搅拌机，和自落式搅拌机的工作原 理不同，强制式搅拌机利用旋转的叶片强迫物料按预定轨迹产生剪切、挤压、翻滚和抛出等 强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到匀质搅拌。
强制式搅拌机工作原理如图 1.2，与自落式搅拌机相比，强制式搅拌机搅拌作用强烈，搅拌质量好，搅拌效率高，但拌筒和叶 片磨损大，功耗增大。
此种搅拌机适于拌制干硬性、轻骨料混凝土以及特种混凝土和专用混 凝土，多用于施工现场的混凝土搅拌站和预拌混凝土搅拌楼。
根据构造特征不同，主要有立 轴涡浆式搅拌机、立轴行星式搅拌机、立轴对流式搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机 [7] 等。
图 1.1 自落式搅拌机工作原理示意图图 1.2 强制式搅拌机工作原理示图随着技术的发展，强制式搅拌机在德国的 BHS 公司和 ELBA 公司、美国的 JOHNSON 公司和 REX WORKS 公司、意大利的 SICOMA公司和 SIMEN 公司、日本的日工株式会社 和光洋株式会社等企业发展迅速，目前已形成系列产品。
比如德国的 EMC系列、EMS 系列 搅拌站和 UBM 系列、EMT 系列搅拌楼，意大利的 MAO 系列搅拌站、MSO 系列大型搅拌 基地等。
1.2 搅拌机的特点搅拌机的重要性在于它对产品生产过程的效率和质量的影响， 操作的好坏直接影响产品 质量，从而影响生产和经济效益。
我国早年的搅拌技术不如国外，效率、质量上不去，在国 际市场竞争中处于劣势。
近年来，我国经过引进、自主开发，到现在已经是搅拌设备的生产大国。
椐粗略估计，2006 年，我国生产装机容量 0.5～6 m 3 的搅拌站 2100 多台。
因此进行 搅拌技术研究的任务很重要。
[89]1.3 我国水泥搅拌机的现状及种类我国水泥搅拌主要以锥形反转出料搅拌机和各类搅拌车为主， 反转出料型是筒体两端都敞着，一端正转进料，搅拌也正转，一端反转出料，这是目前国内主要的自落式机型，经常 能在小型建筑工地上见到。
根据搅拌机旋转轴的定位方式不同，可以将间歇式搅拌机分为水 平式、倾斜式（鼓筒式搅拌机）、垂直式（盘式或锅式搅拌机） [1011] 。
随着科技水平的进步， 发达国家看到了水泥搅拌机落后的现在， 正在极力推进搅拌机产业变革，正极力研究新型搅 拌机，比如高效搅拌机、新型立式可升降泥浆搅拌机、移动式自装料混凝土搅拌机等 [12] 。
1.3.1间歇式搅拌机1.3.1.1 鼓筒式鼓筒式搅拌机拌筒截面见图 13，搅拌叶片固定在可旋转的鼓筒内壁，鼓筒旋转的过程 中提升物料，拌筒每转一转，被叶片提升到一定高度的物料将自落回拌筒底部，如此循环。
主要有 3 类：非倾翻式鼓筒、反转式鼓筒、倾翻式鼓筒。
非倾翻式鼓筒是固定的，骨料从投 料端投入，从卸料端卸出，见图 13。
反转式搅拌机与非倾翻式搅拌机相似，不同之处是， 反转式搅拌机的投料口与卸料口是统一的。
反转式搅拌机一般用于搅拌小于 1m 3 的混凝土； 倾翻式鼓筒搅拌机的鼓筒倾角是可以变化的。
搅拌过程中鼓筒轴线一般与水平线成 15°倾 角，而在卸料时鼓筒轴线向水平线负方向倾斜。
倾翻式搅拌机是实验室和施工现场搅拌小批 量（小于 0.5m 3 ）混凝土最常用的机型 [1314] 。
图 13 鼓筒式搅拌机1.3.1.2 盘式盘式搅拌机工作原理基本一致： 物料在拌筒内受旋转叶片作用进行搅拌，刮料叶片将拌 筒内壁上的粘料刮去。
图 14 给出了不同形式叶片和拌筒的组合情况，一种情况是叶片旋转 轴线与拌筒的轴线是重合的（单浆搅拌机)；另一种情况是搅拌机的叶片旋转轴线与拌筒的 轴线有偏距(行星式搅拌机和逆流式搅拌机)，这时叶片既绕自身轴线旋转，同时又绕拌筒中 心线旋转；还有一种情况是 2 根轴同步反向旋转(双轴搅拌机)，在靠近拌筒内壁附近的叶片 与轴线成一定角度，作用是将拌筒内壁上粘结的物料刮去，并推向拌筒中心，以便与搅拌叶 片产生冲击 [15] 。
图 14 盘式的不同叶片组合1.3.2连续式搅拌机连续式搅拌机工作过程中骨料被持续加入拌筒以恒定速率进行搅拌、卸料。
通常具有螺 旋带状的搅拌叶片，鼓筒向下倾斜，朝向卸料端，搅拌时间取决于拌筒倾角（通常取 15°）。
适用于工作时间短、卸料时间长、施工现场偏远并且运输量较小的情况，主要用于低坍落度 混凝土(如路面摊铺) [1617] 连续式搅拌机见图 15。
图 15 连续式搅拌机1.3.3立式中心搅拌机将搅拌装置安装在历史设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动， 用 普通电机直接联接，见图 16。
一般认为功率 3.7kW 一下为小型，5.5~22kW 为中型。
本次 设计中所采用的电机功率为 5.5kW，故为中型电机 [18] 。
图 16 立式中心搅拌机2 搅拌机主要部件设计2.1 电动机的选型按工作条件和工作要求选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机，它为卧式封闭结构[1920] 。
计算电机所需功率 d P ： 查手册第 3 页表 17：1 h －带传动效率：0.962 h －皮带轮的传动效率：0.9933 h —叶片传动效率：0.96(1)搅拌轴的输出功率初选电动机为 P =5kWkW kW w 57 . 4 96 . 0 993 . 0 96 . 0 5 .5 3 2 1 = ´ ´ ´ = ´ = ´ R = R h h h h (2) 电动机的输出功率 P dh /w d p P = 传动装置的总效率 9 . 0 3 2 1 = ´ ´ = h h h h 则，P d = P w /η =4.57 / 0.9kW=5.2 kW(3)电动机额定功率的选择由《机械设计课程设计》P272 表 221 选取电动机额定功率 P W =5.5kW(4)确定电机转速：取 V 带传动比 i =2: 4,皮带轮传动比 i=8 : 40 所以电动机转速的可选 范围是：min / 7800 ~ 480 ) 40 ~ 8 4 ~ 2 30i n r n = ´ ´ = ´ = （ ） （ 总 主轴 电动机 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000根据电动机所需功率和转速查《机械设计课程设计》第 272 页表 221 有 4 种适用的电动机 型号如下表：表3-1 5.5kW 搅拌机的不同型号方案电动机型号 额定功率 kW 同步转速 r/min 额定转速 r/min 重量 Kg 总传动比 1Y132S12 5.5 3000 2900 64 96.7 2Y132S4 5.5 1500 1440 68 48 3Y132M26 5.5 1000 960 84 32 4 Y160M28 5.5 750 720 119 24综合考虑电动机和传动装置的尺寸、 重量、和带传动、 的传动比，可见第2 种方案比较合适， 因此选用电动机型号为 Y132S4。