水果分選機的設計

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充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 0 -水果分選機的設計摘 要：本文分析了中國國內外水果分級分選機的研究和發(fā)展現狀，對未來進行了展望，設計出了一種新型水果分級分選機構。該水果分級分選機是由分級滾筒、傳動機構和電動機組成。采用電動機提供動力，通過帶輪傳動機構，將運動和動力傳送到直齒圓柱齒輪減速器，然后再通過鏈輪傳動機構，將所需的運動和動力傳送至分級滾筒上，從而實現水果的分選。整個機構簡單且易于操作，便于維護，提高了生產效率，降低了勞動強度，為實現水果加工機械化與規(guī)?；峁┝饲疤帷ｊP鍵詞：水果；形狀；分選機構；分級滾筒； 充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 1 -The design of fruit sorting machineAbstract: This paper analyzes the present situation of the Chinese domestic and foreign fruit sorting machine research and development, on the future prospects, we design a new type of fruit sorting mechanism. The fruit sorting machine is composed of grading cylinder, transmission mechanism and a motor. The power provided by a motor, through a belt pulley transmission mechanism, the movement and power is transmitted to the straight tooth cylindrical gear reducer, and then through the chain wheel transmission mechanism, the required movement and power is transmitted to the classification on the drum, thereby we can realize the separation of fruit. The entire mechanism is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, which help to achieve the fruit processing mechanization and scale and to provide the premise.Key Words: fruit; shape; the grading mechanism; grading cylinder充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 2 -目 錄摘要1關鍵詞11 前言22 總體方案的擬定32.1 原理分析32.2 總體結構設計52.3 各執(zhí)行機構主要參數的計算62.4 傳動裝置的運動和動力參數的計算133 主要零件的選擇和設計153.1 皮帶傳動的設計計算153.2 直齒圓柱齒輪的設計計算173.3 滾子鏈傳動的設計計算203.4 軸的設計計算213.4.1 高速軸的設計計算21 3.4.2 低速軸的設計計算243.5 軸承的校核273.6 鍵的設計計算與校核273.7 潤滑與密封283.8 主要缺點和有待進一步改進的地方294 結束語29參考文獻31致謝32充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 3 -1 前言1.1 選題研究意義 水果分選是水果進入流通領域的一個重要環(huán)節(jié)，直接關系到水果生產的效益。在市場經濟高度發(fā)達的今天，異地銷售、大宗農產品交易和農產品國際貿易等均離不開標準化。而水果分選就是實現蘋果商品標準化的最基礎的一步。我國是水果生產大國，但絕大部分蘋果來源于農村集體和個體種植戶，其品質差別很大，加上采摘及運輸過程中不同程度的損傷等影響，給水果的分選工作帶來一定的困難。目前蘋果分選工作多由人工完成，缺點是勞動強度大，生產率低且分選精度不穩(wěn)定。采用微機控制的機電一體化設備來代替人工作業(yè)，可以實現蘋果分選的自動化，有效地提高分選效率和分選精度。因此，研究開發(fā)水果采后的自動化處理設備，對蘋果進行分級篩選然后銷售或加工。1.2 國內外水果機械化發(fā)展概況我國是世界水果生產消費大國，但還不是水果加工強國。水果的品質還難以完全滿足國內外消費者的要求，水果市場主要還在國內。隨著我國加入 WTO，水果生產銷售面臨著激烈的全球市場競爭，因此必須盡快提升我國水果種植和加工的水平，縮短與國外的差距。近幾十年來，我國的水果加工水平提高緩慢，主要是我國的水果機械加工技術水平落后造成的。20 世紀 50 年代以前，我國幾乎沒有食品機械工業(yè)，更不用說水果加工。水果的生產加工主要以手工操作為主，基本屬于傳統(tǒng)作坊生產方式。僅在沿海一些大城市有少量工業(yè)化生產方式的水果加工廠，所用設備幾乎是國外設備。進入 20 世紀 5070 年代，水果加工業(yè)及水果機械行業(yè)得到一定的發(fā)展，全國各地新建了一大批水果加工工廠。但這樣依然沒有從根本上改變水果加工落后的面貌，這些加工廠尚處于半機械半手工的生產方式，機械加工僅用于一些主要的工序中，而其他生產工序仍沿用傳統(tǒng)的手工操作方式。到了 20 世紀 80 年代以后，水果工業(yè)發(fā)展迅速。這得益于 80 年代以后的改革開放政策。隨著外資的引入，出現很多獨資、合資等形式的外商水果加工企業(yè)。這些企業(yè)在將先進的水果生產技術引進國內的同時，也將大量先進的水果機械帶入國內。再加上社會對水果加工質量、品種、數量要求的不斷提高，極大地推進了我國水果工業(yè)以及水果機械制造業(yè)的發(fā)展。通過消化吸收國外先進的水果機械技術，使我國的水果機械工業(yè)的發(fā)展水平得到很大提高。20 世紀 80 年代中期，我國水果工業(yè)實現了機械化和自動化。進入 20 世紀 90 年代以后，又進行了新一輪的技術改造工程。在這一輪的技術改造工程中，許多水果加工廠對設備進行了更充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 4 -新換代，或直接引進全套的國外先進設備，或采用國內廠家消化吸收生產出的新型機械設備。經過兩輪的技術改造工程，極大推進了我國水果機械工業(yè)的發(fā)展，水果機械工業(yè)現已形成門類齊全、品種配套的產業(yè)，已經為機械工業(yè)中的重要產業(yè)之一。1.3 國內水果機械化未來發(fā)展方向水果在中國食品產業(yè)占有重要地位，隨著社會發(fā)展和進步，水果不但是人們生活的必需品，而且對經濟起了很好的作用，而水果分選機是水果生產中的一種主要機械。21 世紀，中國將實現水果生產和加工全程機械化，以滿足水果生產規(guī)?；?、經營產業(yè)化、水果產品多元化、水果質量無公害化的要求。水果機械將集機、電、液于一體，向智能化、自動化跨越。1.4 目前國內常見的水果分選機主要有以下幾種類型目前我國水果業(yè)生產上使用的分選機類型很多，大小不一。根據水果檢測指標的不同，水果分選機大致可以分為大小分選機、重量分選機、外觀品質分選機和內部品質分選機。本課題主要研究的是大小分選機，而根據其結構和工作原理的不同，大小分選機可分為篩子分選機、回轉帶分選機、輥軸分選機、滾筒式分選機。2 總體方案的擬定2.1 原理分析分選機上的分級裝置的孔眼的大小和形狀必須根椐水果的大小、形狀和產品工藝要求確定。特別注意分級級數的設計計算，提高分選質量，以保證后序工序的順利進行。水果分選機是由分選機構、傳動機構和電動機組成。水果分選時將水果運送至進料斗，然后流入到分級滾筒或擺動篩中，使水果在滾筒里滾轉和移動或在擺動篩中作相對運動，并在此過程中通過相應的孔流出，以達到分級目的。2.1.1 方案選擇為了實現預定的功用，有兩套方案可以實現：(參見圖 1、圖 2)方案一 采用擺動篩式進行水果的分選充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 5 -圖 1 方案一 示意圖Fig1 The figure of program 1方案二 采用滾筒式進行水果分選圖 2 方案二 示意圖Fig2 The figure of program 22.1.2 方案的比較方案一采用擺動篩式來進行水果的分選，其機械振動裝置由皮帶傳動使偏心輪回轉，偏心輪帶動曲柄連桿機構實現機體的直線往返式擺動。擺動篩分選機的優(yōu)點為：結構簡單，制造、安裝容易；篩面調整方便，利用率高；以直線往復擺動為主。振動充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 6 -為輔，對物料損傷少；適用多物料及同一物料多種不同規(guī)格的分級。缺點為：動力平衡困難，噪音大，清洗不方便等。方案二采用滾筒式來進行水果的分選，其滾筒由摩擦輪帶動，物料通過料斗流入到滾筒時，在其間滾轉和移動，并在此過程中通過相應的孔流出，以達到分級目的。滾動式分選機的優(yōu)點為：結構簡單，分級效率高，工作平穩(wěn)，不存在動力不平衡現象。缺點為：機器占地面積大，篩面利用率低；由于篩孔調整困難，對原料的適應性差。本課題研究的主要目的是實現水果生產的規(guī)?；蜋C械化，而且主要針對單一物料進行分級，對水果的損傷情況不做過多要求，故采用方案二比較合理。2.2 總體結構設計2.2.1 總體結構總體結構分為以下主要部分（如圖3所示）：進料斗、滾筒、收集料斗、機架、傳動裝置、摩擦輪等。 圖 3 水果分選機結構圖Fig3 The principle figure of the structure of the fruit sorter2.2.2 傳動路線水果分選機的傳動路線如圖 4 所示，該機構是通過電動機驅動皮帶傳動，將運動和動力直齒圓柱齒輪減速器，通過減速器減速后，再由鏈輪傳動機構將運動和動力傳遞給摩擦輪，在摩擦輪的帶動下，以實現對水果的分級。充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 7 -1.電機 2.皮帶輪 3.摩擦輪 4.摩擦輪軸 5.單級直齒圓柱齒輪減速器 6.鏈傳動 圖4 水果分選機的傳動路線Fig4 The transmission route of the fruit sorter2.3 各執(zhí)行機構主要參數的計算2.3.1 滾筒設計考慮到水果大小形狀的差異，將滾筒的分級情況定為 6 級。在實際分級中，可以將相鄰的兩級料斗合為一級，以滿足不同分級的需要。現在設計采用 5 節(jié)篩筒，6 級分級。2.3.2 滾筒孔眼總數的確定生產能力 G 可由下式計算：G 3600zm10001000 （2-1）式中：z為滾筒上的孔眼總數；G為生產能力；為在同一秒內從篩孔掉下物料的系數，因分選機型和物料性質不同而異，滾筒式可取1025；m為物料的平均質量。根據設計要求給定的參數G=12 t/h，m=400g，= 2.0可求出z =10001000G3600m =100010001236000.02400 =417（個）2.3.3 滾筒直徑 D、長度 L 以及各級排數 P 和各排孔數 Z 的確定在生產能力已知的情況下，通過式（2-1）求取的Z為滾筒上所需的孔數。但由于充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 8 -各級篩孔孔徑不同而滾筒直徑相同，所以這個總孔數不能平均分配在各級中，而應根據工藝的要求分成不同直徑的若干級別，再依級數設每級排數以確定同一級每排篩孔數。若把滾筒展開成平面，則其關系為每級孔數=排數每排孔數每級長度=（每級篩孔直徑每排孔數）（篩孔間隙各排孔數）則 滾筒的圓周長度=（排數各級孔徑）（排數孔徑）理論上，每級的孔數之和等于總孔數Z，每級長度之和是所設計的滾筒長度，但這樣設計計算各級滾筒的直徑各不相同，無法連接在一起。因此一般取滾筒中直徑較大的一級作為整個滾筒的直徑。初步確定滾筒直徑和長度后，用D:L=1:46進行校核，若不在此范圍內，就應重新調整每級排數或孔數，直至達到此比例范圍內為止。一般若L6D，則可適當增加排數，減少每排孔數；若L6D，則應增加每排孔數，減少排數。現在由分選所需水果的需求，對篩筒孔徑作如下估計：表1 篩孔孔徑的參數Table 2 the parameter of screen size篩孔 孔徑長寬（mm） 孔隙（mm） 粒徑分布比例系數ai軸向分布比例系數bi第一級 8040 15 1/8 1/2第二級 8545 20 1/2 1/4第三級 9050 25 1/4 1/8第四級 9555 30 1/8 1/8第五級 10060 35 1/8 1/82.3.4 各級篩孔數的計算（1）各級篩孔的孔數Z1=ai bi Z。 （2-2） 式中：Z 1每個篩孔的個數，個；ai原料粒徑分布比例系數；bi原料沿滾筒軸向分布比例系數；充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 9 -Z。 基準孔數，個。（2）基準孔數為Z。 =Z/a i bi （2-3）則 Z。 =417 /（ 1/81/21/21/41/41/81/81/81/81/8）=1668（個）則，可求Z1=ai bi Z。 =1/81/21668=104Z2=ai bi Z。 =1/21/41668=209Z3=ai bi Z。 =1/41/81668=52Z4=ai bi Z。 =1/81/81668=26Z5=ai bi Z。 =1/81/81668=26（3）篩孔排數與每排孔數的計算已知u = L/D （2-4）式中：u長度與直徑之比；L滾筒的長度，m；D滾筒的直徑，m。又知滾筒的長度可表示為L=L i =1/P0Z i/Ci(die i) （2-5）式中：P 0基準排數，通常以第一級為基準；di各級篩孔的直徑，m；ei個級篩孔的孔徑，m；Ci篩孔的直徑及間隙對排數的影響比例系數。又知C I= P1 P0 （2-6）式中：P 1各級篩孔的排數因 Si= die i故 P i=2D / Si3則將這些轉換式對L=L i =1/P0Z i/Ci(die i)進行化簡，得充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 10 -L=2D / SiZ 1(d1e 1)2Z 2(d2e 2)2Z 3(d3e 3)2Z 4(d4e 4)2Z 5(d5e 5)32又估計u = L/D=4 則D= 1/4L則L 2=2 / 104(0.0800.015) 2209(0.0850.020)3252(0.0900.025) 226(0.0950.030) 226(0.1000.035) 2解得L=2.3 m則D= 1/4L=0.575 m則由 Pi=2D / Si ，得3P1=20.575 / (0.0800.015)=233P2=20.575 / (0.0850.020)=20P3=20.575 / (0.0900.025)=18P4=20.575 / (0.0950.030)=173P5=20.575 / (0.1000.035)=15由此可得各級滾筒每排孔數：由 ZPi=Zi/Pi 可得ZP1= Z1/P1 = 10423 =5ZP2= Z2/P2 = 20920 =10ZP3= Z3/P3 = 5218 =3ZP4= Z4/P4 = 2617 =2ZP5= Z5/P5 = 2615 =2經圓整后，各級滾筒每排的孔數為：ZP1=4 ZP2=7 ZP3=3 ZP4=3 ZP5=2（4）滾筒直徑的確定各級滾筒的周長為li = /2 (die i)Pi 3（2-7）l1 = 3/2 (d1e 1)P1= /2 (0.0800.015)23=1.892 m3l2 = 3/2 (d 2 e2)P2= /2 (0.0850.020)20=1.819 ml3 = 3/2 (d 3 e3)P3= /2 (0.0900.025)18=1.793 ml4 = 3/2 (d 4 e4)P4= /2 (0.0950.030)17=1.840 ml5 = 3/2 (d 5 e5)P5= /2 (0.1000.035)15=1.754 m充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 11 -各級計算周長中，最長的作為整個滾筒的周長，則l=1.892 m。（5）篩孔間隙修正因為各級計算周長與確定的滾筒軸長l存在差值，則按下式修正：ei=2l/ Pi di （2-38）則 e 1 =21.892/ 230.080 =0.015e2 =21.892/ 200.085 =0.0243e3 =21.892/ 180.090 =0.031e4 =21.892/ 170.095 =0.034e5 =21.892/ 150.100 =0.0463（6）滾筒直徑D=l/ （2-9）則 D=1.892/=0.60 m（7）長徑比驗算總長度的確定，應將各級的一側邊緣尺寸f i計入，因此L=L if i （2-10）又知 fi= Si 2=1/2(d ie i) （2-11）則滾筒的長度為L=Z Pi(die i)1/2(d ie i) （2-12）則 L=Z Pi(die i)1/2(d ie i) （2-13）L=4(0.0800.015)7(0.0850.020)3(0.0900.025)3(0.0950.030)2(0.1000.035) 1/2(0.0800.015)(0.0850.020)(0.0900.025)(0.0950.030)(0.1000.035)=2.393 m將計算出的滾筒長度和直徑代入長徑比公式中進行驗算，若不超過規(guī)定長度比的5，則可確定長度和直徑；否則要重新進行校正。由計算知 D=0.60 m L=2.393 m充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 12 -則u = L/D=2.393/0.60=3.99規(guī)定的u = L/D=4 則相差值為4-3.99=0.015，符合要求。故可確定滾筒 D=0.60 m L=2.393 m2.3.5 轉速n及水平傾角a的確定滾筒的轉速影響分級效率及生產能力，而滾筒的轉速取決于直徑。滾筒一般呈傾斜放置，則通常轉速可由以下公式確定：n = 1214 /R （2-14）則由前面滾筒尺寸參數計算中，知D=0.60 m，根據公式可得本設計中的轉速范圍n = 1214 /R=1214 /0.60=1518 r/min又考慮滾筒的轉速一般為1015 r/min，一般不超過30 r/min。在結合實際生產需求，最終確定滾筒的轉速n=18 r/min。由上式可知，n與R成反比，即滾筒直徑越大，其轉速越小。而滾筒的傾角a與滾筒的長度有關，一般約為3 o5 o，長的滾筒取小值，短的取大值。本設計中滾筒的長度為L=2.393 m，結合實際生產的需要，取a=4 o。2.3.6 滾輪和摩擦輪滾輪和摩擦輪工作時，滾圈的動力是由摩擦輪與之摩擦所產生的，她們是一對相對運動的部件。通常為了維修及更換零件的方便，在設計上，摩擦輪所選擇的材料要比滾圈耐磨性差，以便把磨損落在摩擦輪上。摩擦輪和滾圈的結構如圖5所示。滾圈的常用材料為Q235、Q255、40號碳素鋼。摩擦輪的材料常為HT250、HT200等。這里取滾圈的材料為Q235，摩擦輪的材料為HT200。摩擦輪的寬度b一般比滾圈寬度B大3040 mm，以補償筒體熱脹冷縮和軸向竄動的需要，經計算摩擦輪外徑為d=375 mm，寬度為90 mm（由與滾圈寬60 mm關系式計算得出）。充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 13 -1.滾筒 2.摩擦輪 3.滾圈圖5 摩擦輪與滾圈Fig5 The friction wheel and the rolling ring2.3.7 功率計算對于摩擦輪傳動式，其功率可用下式計算：P=Rn(m113m 2)g/60 （2-15）式中：P滾筒轉動所需要的電動機功率，W；R滾筒內半徑，m；n滾筒轉速，r/min；m1滾筒本身質量，kg；m2滾筒內原料質量，kg；傳動效率，一般取0.60.7。本設計中取=0.6。m2=R 2Lr1 （2-16）式中：L滾筒的長度，m；r1物料的密度，kg/m 3；物料在滾筒中的填充系數，一般為0.050.10。 在本設計中，所涉及的滾筒用來篩選水果，按其平均質量和半徑，估算出物料密度1.210 3 kg/m3，填充系數選取=0.07，則m2=R 2Lr1=3.14（0.60-0.0022）/2 22.3931.21030.07=56 kg將以上結果代入滾筒轉動時所需的電動機功率P的計算公式中：充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 14 -P=Rn(m113m 2)g/60=（0.60-0.0022）/218(621356) 9.81/600.6=1155 W2.3.8 篩孔的設計篩孔是分選機械的主要工作部分，其優(yōu)劣程度直接影響分級效果。篩孔有正方形、矩形、正三角形等排列。經計算，正三角形排列篩面的有效系數比正方形排列增加16，如圖6所示，其有效篩面面積更大，故在設計中采取正三角形排列。圖6 正三角形排列Fig6 The equilateral triangle arrangement2.3.9 選擇電動機（1）選擇電動機類型和結構形式生產單位一般用三相交流電源，如無特殊要求(如在較大范圍內平穩(wěn)地調速，經常起動和反轉等)，通常都采用三相交流異步電動機。我國已制訂統(tǒng)一標準的 Y 系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械，如金屬切削機床、風機、輸送機、攪拌機、農業(yè)機械和食品機械等。由于 Y 系列電動機還具有較好的起動性能，因此也適用于某些對起動轉矩有較高要求的機械(如壓縮機等)。在經常起動，制動和反轉的場合，要求電動機轉動慣量小和過載能力大，此時宜選用起重及冶金用的 YZ 型或 YZR 型三相異步電動機。三相交流異步電動機根據其額定功率(指連續(xù)運轉下電機發(fā)熱不超過許可溫升的最大功率，其數值標在電動機銘牌上)和滿載轉速(指負荷相當于額定功率時的電動機轉速，當負荷減小時，電機實際轉速略有升高，但不會超過同步轉速磁場轉速)的不同，具有系列型號。為適應不同的安裝需要，同一類型的電動機結構又制成若干種安裝形式。各型號電動機的技術數據(如額定功率、滿載轉速、堵轉轉矩與額定轉充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 15 -矩之比、最大轉矩與額定轉矩之比等)、外形及安裝尺寸可查閱產品目錄或有關機械設計手冊。按已知的工作要求和條件，選用 Y 型全封閉籠型三相異步電動機。（2）選擇電動機類型的功率由前面設計計算已知，工作機所需的電動機輸出功率為P工作輸出 =1.155 KW電動機至運輸帶之間的總效率為 總 = 皮帶 齒輪 3滾動軸承 鏈輪 2摩擦輪=0.960.970.9930.960.902=0.703所以電動機的輸入功率為P電動機輸入 = P工作輸出 / 總=1.155/0.703=1.64 kW（3）初選同步轉速為750 r/min的電動機由P 電動機輸入 P 電動機額定 ，故根據機械設計課程設計手冊表12-1，選擇電動機型號為Y132S-8，其額定功率為2.2 KW，滿載轉速為710 r/min，即P電動機額定 =2.2 kWn電動機額定 =710 r/min2.4 傳動裝置的運動和動力參數的計算2.4.1 各傳動裝置的總傳動比及各軸轉速的計算的計算分配各級傳動比時應考慮的問題：（1）各級傳動比機構的傳動比應在推薦值的范圍內，不應超過最大值，已利于發(fā)揮其性能，并使其結構緊湊。（2）應使各級傳動的結構尺寸協(xié)調、勻稱。例如：由 V 帶傳動和齒輪傳動組成的傳動裝置，V 帶傳動的傳動比不能過大，否則會使大帶輪半徑超過變速器的中心高，造成尺寸不協(xié)調，并給機座設計和安裝帶來困難。（3）應使傳動裝置外廓尺寸緊湊，重量輕。在相同的總中心距和總傳動比情況下，具有較小的外廓尺寸。（4）在變速器實際中常使各級大齒輪直徑相近，使大齒輪有相近的侵油深度。充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 16 -高、低速兩極大齒輪直徑相近，且低速級大齒輪直徑稍大，其侵油深度也稍深些有利于侵油潤滑。（5）應避免傳動零件之間發(fā)生干涉碰撞。高速級大齒輪與低速軸發(fā)生干涉，當高速級傳動比過大時就可能產生這種情況。除考慮上訴幾點還要理論聯系實際，思考機器的工作環(huán)境、安裝等特殊因素。這樣我們就可以通過實測與理論計算來分配各級的傳動比了。電動機的滿載轉速為 710 r/min, 要求的輸出為 18r/min，則總的傳動比為：nm / n=710/1839.44V 帶傳動比常用范圍 i7 ；圓柱齒輪傳動單級減速器傳動比的范圍 i46；鏈傳動傳動比的范圍 i6 ；摩擦輪傳動傳動比的范圍 i5。故設計分配傳動比如下： 第一級 V 帶傳動比 i 1=3；第二級齒輪傳動傳動比 i 2=4； 第三級鏈傳動傳動比 i 3=2；第二級摩擦輪傳動傳動比 i 4=1.6。 電動機軸為 0 軸，減速器高速軸為 1 軸，低速軸為 2 軸，摩擦輪軸為 3 軸，各軸轉速為：n0= nw=710 r/minn1= n0/ i1=710/3=237 r/minn2= n1/ i2=237/4=59 r/minn3= n2/ i3=59/2=30 r/minn4= n3/ i4=30/1.6=18 r/min2.4.2 各軸輸入功率的計算機械效率分布如下：V 帶傳動 1=0.96；滾動軸承 2=0.99；圓柱齒輪傳動 3=0.97；鏈傳動 4=0.96；摩擦輪傳動 5=0.90。各軸輸入功率按電動機額定功率計算，各軸輸入功率即：P0 = PW = 2.2 kWP1 = P0 1=2.20.96=2.11 kW充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 17 -P2 = P1 2 3=2.110.990.97=2.03 kWP3 = P2 4 =2.030.96=1.95 kWP4 = P3 2 5=1.950.990.90=1.74 kW2.4.3 各軸轉矩的計算T0 = 9550 P0/ n0=95502.2/710 =29.59 NmT1 = 9550 P1/ n1=95502.11/237 =85.02 NmT2 = 9550 P2/ n2=95502.03/59 =325.58 NmT3 = 9550 P3/ n3=95501.95/30 =620.75 Nm3 主要零件的選擇和設計3.1 皮帶傳動的設計計算根據設計可知皮帶輪傳動比為3，因傳動速度較快，處于高速端，故采用帶傳動來提高傳動的平穩(wěn)性。并旋轉方向一致 ，帶輪的傳動是通過帶與帶輪之間的摩擦來實現的。帶傳動具有傳動平穩(wěn)，造價低廉以及緩沖吸振等特點。根據槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力。再加上V帶傳動允許傳動比較大，結構較緊湊，以及V帶以標準化并且大量生產的優(yōu)點，所以這里高速軸傳動選用V帶傳動。3.1.1 確定計算功率 Pca由機械設計表8-7 查得工作情況系數 K A =1.1 故 Pca = K A P = 1.12.2=2.42 kW3.1.2 選擇 V 帶的帶型根據P ca=2.42 KW,小帶輪轉速n 1=710r/min,由機械設計圖8-11選用A型。3.1.3 確定帶輪的基準直徑 dd并驗算帶速 v（1）初選小帶輪的基準直徑 dd由機械設計表 8-6 和表 8-8，取基準直徑 dd1=140 mm。（2）驗算帶速 v按式 v=d d1 n1/601000 驗算帶的速度v =d d1 n1/601000=140 710/601000= 5.20 m/s因為 5 m/s0.07d，故取 h=6 mm，則軸環(huán)處的直徑 d- =82 mm。軸環(huán)寬度 b1.4h，取l- =12 mm。d、軸承蓋的總寬度為 20 mm（由減速器及軸承端蓋的結構設計而定） 。根據軸承蓋的拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與小鏈輪左端面的距離l=30 mm，故 l- =50 mm。e、取齒輪距箱體內壁之距離 a=16 mm?？紤]到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離 s，取 s=8 mm，已知滾動軸承寬度 T=22.75 mm，則l- =T+s+a+（70-66）=22.75+8+16+4=50.75 mml- =s+a=8+16=24 mm至此，已經確定了軸的各段直徑和長度。（4）軸上零件的周向定位齒輪、小鏈輪的周向定位采用平鍵連接。按 d- 由機械設計表 6-1 查得平鍵截面 bh=20 mm12 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 56 mm，同時為了保證齒輪與軸配合良好的對中性，故選擇小皮帶輪輪轂與軸的配合為 H7/ n6；同樣，小鏈輪與軸的連接，選用平鍵 12 mm8 mm22 mm，小鏈輪與軸配合為 H7/k6。滾動軸承與軸充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 28 -的周向定位是由過度配合來保證的，此處軸的直徑尺寸公差為 m6。（5）確定軸上圓角和倒角尺寸參考機械設計表 15-2，取軸端倒角為 1.645 o，各軸肩處的圓角半徑見表15-2。（6）求軸上的載荷首先根據軸的結構圖（圖 9）做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取 a 值（參看機械設計圖 15-23） 。對于 30211 型圓錐滾子軸承，由機械設計課程設計手冊查得 a= 21 mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距60.75+60.75=121.5 mm。根據軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖 10 所示。從軸彎矩和扭矩圖中可以看出截面 B 是軸的危險截面?，F將計算出的截面 C 處的MH、M V及 M 的值列與下表（參看圖 10） 。表3 截面B的支反力、彎矩及扭矩數值Table 3 the section B of the reacting force, bending moment and torque value 載荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F FNH1=1403.5N, FNH2=1403.5N FNV1=511N, FNV2=-511N彎矩 M MH=85263 Nmm MV1=31043.25NmmMV2=-31043.25 Nmm總彎矩 M1= M2=85263 2+31043.252=90738 Nmm扭矩 T T1=325580 Nmm充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 29 -圖 10 軸的載荷分析圖Fig10 The analysis of the small gear wheel axle load（7）按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的強度。根據機械設計式（15-5）及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 a=0.6，軸的計算應力 ca=M 12+(aT1)2 /W=90738 2+(0.6325580)2 /0.1703=1.4 MPa前已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由機械設計表 15-1 查得 -1=60 MPa。因此 ca -1,故安全。3.5 軸承的校核3.5.1 高速軸軸承的校核由于同時承受軸向力和徑向力的作用，且左右軸承受力大小相同，所以在這里僅需校核其中任意一個軸承即可，現取右軸承進行校核，故 P=F NH22+FNV22 =1466 2+533.52 = 1560 N。預期計算軸承壽命（按工作 10 年，年工作 200 天，4 小時工作制） ，則有：Lh =10 200 4=8000h充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 30 -右軸承所需的基本額定動載荷 C = P 60 n L h/106=1560 10/360237 8000/10 6=6455 N查機械設計課程設計 表 15-6 可知，30208 型滾動軸承的額定動載荷Cr=63.0 kN。此，C , 故安全！同理左邊軸承 C ，也安全！r rC3.5.2 低速軸軸承的校核 由于同時承受軸向力和徑向力的作用，且左右軸承受力大小相同，所以在這里僅需校核其中任意一個軸承即可，現取左軸承進行校核，故 P=F NH22+FNV22 =1403.5 2+5112 = 1494 N。預期計算軸承壽命（按工作 10 年，年工作 200 天，4 小時工作制） ，則有：Lh =10 200 4=8000h右軸承所需的基本額定動載荷 C = P 60 n L h/106=1494 10/36059 8000/10 6=4074 N查機械設計課程設計 表 15-6 可知，30208 型滾動軸承的額定動載荷Cr=90.8 kN。此，C , 故安全！同理右邊軸承 C ，也安全！r rC3.6 鍵的設計計算與校核3.6.1 高速軸上聯接的鍵的校核 已知裝小帶輪處的軸徑 d = 27，高速軸上的轉矩是85.02 Nm，載荷有輕微沖擊。（1）選擇鍵聯結的類型和尺寸一般8級以上精度的帶輪有定心精度要求，應選用平鍵聯接。由于帶輪在軸端，故選用單圓頭平鍵（A型）。根據 d = 27，由機械設計 表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度 b = 8，高度 h = 7 。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長 L = 40（比輪轂寬度要小些）。（2）校核鍵聯接的強度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機械設計表6-2查得許用擠壓應力 p = 100120MPa，取其平均值， p = 110 MPa。鍵的工作長度 l = L b/2 = 40 8/2 =36,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.57=3.5mm。由機械設計式（6-1）可得： p =2T103/kld=285.02103/3.53627=49.982 MPa p = 110 MPa充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 31 -故合適。鍵的標記為：鍵 840 GB/T 1096-2003。3.6.2 電機上聯接的鍵的校核已知裝大帶輪處的軸徑d =38,皮帶輪輪轂寬度為46，需傳遞的轉矩T=29.59Nm，載荷有輕微沖擊。（1）選擇鍵聯結的類型和尺寸一般8級以上精度的帶輪有定心精度要求，應選用平鍵聯接。由于帶輪在軸端，故選用單圓頭平鍵（A型）。根據 d = 38，由機械設計 表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度 b = 10，高度 h = 8 。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長 L = 40（比輪轂寬度要小些）。（2）校核鍵聯接的強度鍵、電機軸和輪轂的材料都是鋼，由機械設計表6-2查得許用擠壓應力 p = 100120MPa ，取其平均值， p = 110 MPa。鍵的工作長度 l = L b/2 = 40 10/2 =35,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.58=4mm。由機械設計式（6-1）可得： p =2T103/kld=229.59103/43538=11.124 MPa p = 110 MPa故合適。鍵的標記為：鍵 1040 GB/T 1096-2003。 3.7 潤滑與密封因運動副間存在摩擦，摩擦是一種不可逆的過程，其結果必會存在能量的的損耗和摩擦表面物質的喪失和遷移，為了更好的控制摩擦、磨損，減少能量的損失，降低材料的消耗，這里采用潤滑，下面是各運動副的潤滑方式：3.7.1 滾動軸承的潤滑 高速軸上的滾動軸承由于轉速相對來說比較高，由 dn=40237=94802510 4，且此軸承安裝在閉式齒輪傳動裝置中，因此選用油潤滑中的飛濺潤滑較為合適，查機械設計課程設計手冊中表 71，選用全損耗系統(tǒng)用油代號為 L-AN15，適用于小型機床齒輪箱、傳動裝置軸承，中小型電機，風動工具等。低速軸上的軸承由于轉速都不太高，由 dn=55 59=32455 104 ，且也不好設計油溝，在此，采用脂潤滑，查機械設計表 72，選用鈣基潤滑脂代號為 1 號，因其有較好的抗水性，適用于工業(yè)、農業(yè)等機械設備軸承的潤滑，特別是有水或潮濕的場合。充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 32 -3.7.2 直齒圓柱齒輪的潤滑 為了改善齒輪的工作狀況，確保運轉正常及預期的壽命，且齒輪副為開式齒輪，通常用人工周期性加潤滑油，選用全損耗系統(tǒng)用油，牌號選用 L-AN100。3.8 主要缺點和有待進一步改進的地方缺點:（1）還需人工調節(jié)，勞動強度較大（2）該機是間歇性工作，生產連續(xù)性不高有待進一步改進的地方:（1）采用自動控制裝置（2）采用自動送料機構（3）分機滾筒還需進一步的改進4 結束語這次畢業(yè)設計是我對大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設計對自己的四年的大學生活做出總結,同時為將來工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，為今后自己的工作和生活打下一個良好的基礎。這次設計其實是綜合運用本專業(yè)知識，分析并解決設計中遇到的問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學知識。通過這次設計實踐，使我逐步樹立了正確的設計思想，增強了創(chuàng)新意識，熟悉并掌握了機械設計中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問題和解決問題能力。通過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等有關設計資料，使我進行了較全面的機械設計基本技能訓練。另外通過本次設計使我領悟出機械設計的一般進程：設計準備、傳動裝置總體設計、傳動零件設計計算、裝配圖設計、零件工作圖設計、編寫設計說明書。如果隨意打亂這個過程則在設計過程中定會多走彎路。在設計過程中在獨立完成的同時，還要及時跟指導老師溝通和請教。每個階段完成后要認真檢查，有錯誤要認真修改，精益求精。畢業(yè)設計的各個階段是相互聯系的。設計時，零、部件的結構尺寸不是完全由計算確定的，還要考慮結構、工藝性、經濟性以及標準化、系列化等要求。由于影響零、部件尺寸的因素很多，隨著設計的進展，考慮的問題要更全面和合理，故后階段設計要對前階段設計中的不合理結構尺寸進行必要的修改。所以，設計要邊計算、邊繪圖，反復修改，設計計算和繪圖交替進行。在設計中要貫徹標準化、系列化與通用化可以充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 33 -保證互換性、減低成本、縮短設計周期，這是機械設計應遵循的原則之一，也是設計質量的一項評價指標。在設計中應熟悉和正確采用各種有關技術標準與規(guī)格，盡量采用標準件，并應注意一些尺寸需圓整為標準尺寸。同時設計中應減少材料的品種和標準件的規(guī)格。畢業(yè)設計是每一位大學生的必修課,它要求學生獨立的思考問題,并將在大學期間所學的知識進行歸類和深化；能夠多方面的提高學生的能力，為進入社會做足準備。通過本次設計，使我運用各種機械繪圖軟件的技能得到了很大的提高，也正是運用了這些繪圖軟件，才使得我的整個設計過程大大簡化了，設計的速度也得到了很大的提高。通過這次畢業(yè)設計，相信不光是我，其他同學也會有同樣的體會，雖然在這次設計中自己學到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設計的價值所在,以后的日子以后自己應該更加努力認真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情!感謝各位老師的教導和關心，我堅信有您們的支持，我們定能做出一番成績，全體畢業(yè)生都能得到一個很大的提高，也將能應付走入社會將遇到的各種問題。經過幾個月的努力，我相信此次畢業(yè)設計一定能為四年的大學生涯劃上一個圓滿的句號。參考文獻1 唐偉強. 食品通用機械與設備. 廣州：華南理工大學出版社，2010：30-40.2 肖旭霖. 食品通用機械與設備. 北京：科學出版社，2006：25-45.3 殷涌光食品機械與設備北京：化學工業(yè)出版社，2006：35-50.4 吳守一. 農業(yè)機械學. 北京：中國農業(yè)機械出版社，1981：40-50.5 馬海樂. 食品機械與設備M. 北京：中國農業(yè)出版社，2004：75-85.6 呂明. 機械制造技術基礎. 武漢：武漢理工大學出版社，2010：150-160.7 劉鴻文. 材料力學. 北京：高等教育出版社，2004：80-100.8 徐學林互換性與測量技術基礎長沙：湖南大學出版社，2009：50-80.9 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室理論力學北京：高等教育出版社，2009：30-45.充值購買-下載設計文檔后，加 Q-1459919609 免費領取圖紙- 34 -10 侯學林，朱海. 機械制造基礎（上冊）. 北京：中國林業(yè)出版社；北京大學出版社，2006：50-60.11 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