谷物清洗機的結(jié)構(gòu)設計
谷物清洗機的結(jié)構(gòu)設計,谷物清洗機的結(jié)構(gòu)設計,谷物,清洗,結(jié)構(gòu)設計
沈陽化工大學科亞學院
本科畢業(yè)論文
題 目： 谷物清洗機的結(jié)構(gòu)設計
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： 1201
學生姓名： 張嘉琳
指導教師： 侯志敏
論文提交日期： 2016年 6月 1日
論文答辯日期： 2016年 6月 7日
畢業(yè)設計任務書
機械設計制造及其自動化 專業(yè)
1201 班
學生：張嘉琳
畢業(yè)設計（論文）題目：谷物清洗機的結(jié)構(gòu)設計
畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容：設計計算書一份；
設計說明書一份；
繪制施工圖折合A0號圖1張,A3 號圖3張。
畢業(yè)設計（論文）專題部分：
對谷物清清洗機機的力學及運動學進行分折并得出最佳參數(shù)，最終完成谷物清清洗機機的設計，包括谷物清清洗機機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，角度關系等研究。
起止時間：2016.3.1-2016.5.27
指導教師： 簽字 年 月 日
摘要
清洗機是一種糧食加工機械，用于清洗的裝置。本設計的谷物清洗機由電動機、水平螺旋軸、傾斜螺旋軸及與其相對應的減速器、機架等結(jié)構(gòu)組成。谷物由進料口進入清洗機，經(jīng)過螺旋軸的輸送進行揉搓清洗機滌，水流與谷物流逆流流動，谷物中的漂浮雜質(zhì)在此過程中漂浮，與清洗機滌的濁水一起從溢流口排出，達到清洗機谷物的目的。其結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，集搓谷物、清洗機谷物、除去漂浮雜質(zhì)、砂石等為一體，用水量少清洗機滌效果好，是一種高效的連續(xù)清洗機，是食堂、大型飯店、快餐中心等較為理想的糧食清洗機滌機械。
本設計擬訂了清洗機的總體結(jié)構(gòu)方案，進行了運動和動力參數(shù)的計算；完成了水平螺旋軸、傾斜螺旋軸及與其相對應的減速器傳動、機架等結(jié)構(gòu)設計。
關鍵詞：螺旋清洗機；減速器；水平螺旋軸；傾斜螺旋軸；機架
Abstract
Rice washing machine is a kind of food processing machinery, for the rice washing device. The design of the spiral rice washing machine is composed of motor, horizontal spiral shaft, inclined screw shaft and corresponding reducer, a frame structure. Metres from the inlet into the washing machine, the spiral shaft carried by the conveyor to rubbing washing, water flow and countercurrent flow meters flow, Minaka floating impurities in the process of floating, and washing muddy water from overflow outlet, reach the rice washing purpose. It has the advantages of simple structure, small occupation area, rice, rice washing, rubbing the set of removing floating impurities, such as gravel as one with less water, good washing effect, is a kind of high efficient continuous washing rice machine, is the cafeteria, hotel, large fast food centers relatively ideal grain lavation machinery.
The design of formulation of the rice washing machine the overall structure scheme, the movement and power parameters; completed the horizontal spiral shaft, inclined screw shaft and corresponding reducer, rack structure design
Key words:Spiral rice washing machine;Retarder；Horizontal spiral shaft;Tilting screw shaft；Rack
目 錄
第一章前言 1
1.1清洗機設計目的及意義 1
1.2我國清洗機谷物行業(yè)發(fā)展概況 1
1.3各類清洗機簡介 2
1.4本章小結(jié) 3
第二章總體結(jié)構(gòu)方案設計及運動和動力參數(shù)計算 4
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案設計 4
2.2電機的洗擇 5
2.3水平螺旋運動和動力參數(shù)計算 6
2.3.1計算總傳動比及分配各軸傳動比 6
2.3.2各軸的功率轉(zhuǎn)速扭鉅的計算 6
2.4傾斜螺旋運動和動力參數(shù)計算 7
2.4.1計算總傳動比及分配各軸傳動比 7
2.4.2各軸的功率轉(zhuǎn)速扭鉅的計算 7
2.5本章小結(jié) 7
第三章水平螺旋減速器設計 8
3.1高速級齒輪傳動設計 8
3.2低速級齒輪傳動設計 10
3.3 各軸的結(jié)構(gòu)設計與強度校核 13
3.3.1輸入軸的設計 13
3.3.2中間軸的設計 15
3.3.3輸出軸的設計 16
3.4各軸軸承與鍵的設計 20
3.5本章小結(jié) 21
第四章傾斜螺旋減速器設計 22
4.1高速級齒輪傳動設計 22
4.2低速級齒輪傳動設計 24
4.3 各軸的結(jié)構(gòu)設計與強度校核 27
4.3.1輸入軸的設計 27
4.3.2中間軸的設計 29
4.3.3輸出軸的設計 30
4.4各軸軸承與鍵的設計 33
4.5本章小結(jié) 35
第五章螺旋軸及機架結(jié)構(gòu)設計 36
5.1 水平及傾斜螺旋軸設計 36
5.1.1 水平螺旋軸的設計 36
5.1.2 傾斜螺旋軸的設計 38
5.2機架結(jié)構(gòu)的確定 40
5.3 料斗及出料口設計 41
5.4潤滑方案 41
5.5密封方案 41
5.6本章小結(jié) 41
結(jié)論 42
參考文獻 43
致謝 44
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言
第一章 前言
1.1清洗機設計目的及意義
清洗機是一種糧食加工機械，用于清洗機谷物的裝置。為了適應食堂、大型飯店、快餐中心等的需要，因此設計了一種螺旋輸送式連續(xù)清洗機，該機包括電動機、齒輪減速傳動、機殼、進料口、出料口、螺旋推進器等結(jié)構(gòu)。通過水的沖刷及沙石自身沉降達到清清洗機大谷物的目的。
在谷物深度加工中，清洗機谷物是第一道工序。在傳統(tǒng)的加工中，清洗機谷物是手工勞動，不僅勞動強度大，而且效果差。螺旋式清洗機結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，集搓谷物、清洗機谷物、除去漂浮雜質(zhì)、沙石等于一體，用水量少、清洗機滌效果好，大大降低了勞動強度。還具有水力輸送作用，可以將清洗機凈的谷物輸送到設計位置，是一種高效的連續(xù)式清洗機械。適合于大谷物、玉谷物、小麥、豆類等顆粒糧食的清洗機滌及輸送，還適用于谷物制品廠、豆類制品廠等的原料清洗機滌，也是食堂、大型飯店、快餐中心及釀造、豆類加工作業(yè)中較為理想的糧食清洗機滌機械。
1.2我國清洗機谷物行業(yè)發(fā)展概況
隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國民生活水平的不斷提高，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中其機械化水平得到空前的提高。在傳統(tǒng)的服務業(yè)——餐營業(yè)中其機械作業(yè)也日趨普遍化,從而大大的降低了勞動者的勞動強度，也降低了勞資成本。
目前，在歐美發(fā)達國家清洗機的應用以達到相當大的普及，由于其人口密度不大，因此中小型清洗機的需求量比較大。從在清洗機的構(gòu)造來看，國外的清洗機趨于小型化，高效率，結(jié)構(gòu)簡單等特點。由于在國內(nèi)人口眾多，不管是學校、餐飲和工廠都存在大量學生、顧客和工人。因此，國內(nèi)的食品機械工廠在清洗機的生產(chǎn)上是以大中型清洗機為主。在清洗機的結(jié)構(gòu)上，歐美及日本等發(fā)達國家以從過去的一次性清洗機滌發(fā)展到現(xiàn)在的連續(xù)式清洗機滌方式，并且工作機構(gòu)也以從過去的攪拌型發(fā)展到現(xiàn)在的電磁振動和螺旋輸送揉搓等方式。國內(nèi)在這一領域也逐步發(fā)展，現(xiàn)在市場中也出現(xiàn)了螺旋輸送揉搓清洗機滌的新型清洗機滌方式。清洗機的研究在于提高對大谷物的清洗機滌效率，減少對水源的浪費，并可大大的降低食品加工人員的工作量，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的清洗機滌效果。由于我國人口眾多特別是在學校、工廠及餐飲行業(yè)都需解決對大量谷物的清洗機滌工作，通過對國內(nèi)相關食品機械的調(diào)查可看出，目前對清洗機的需求量呈增長趨勢。所以說開發(fā)清洗機有著重要的實際意義。
本次清洗機的設計可實現(xiàn)操作安全方便以及制造成本低等優(yōu)點。通過對1000kg谷物清洗機滌的理論分析來看所需時長為2小時，用水量在6500L左右，且只需1-2名操作工人。從這一清洗機滌過程來看與人工清洗機滌相比可大量節(jié)省清洗機滌成本，且大大的提高了其清洗機滌效率。
1.3各類清洗機簡介
（1） 水壓式清洗機
如圖1所示，此類清洗機采用自來水為動力，自來水通過本產(chǎn)品的主體水閥進行加壓，將一束急流的水從小口徑孔射出，從而具有足夠的能量把漏斗中流下的大谷物進行輸送和清清洗機，對大谷物的表面進行摩擦和沖擊，使表面和背溝的糠皮得到徹底清涮，對其他顆粒物也能起到清清洗機和運輸?shù)哪康?。在清洗機谷物的過程中，能將大谷物的上浮物質(zhì)通過清洗機溢水面進行排放，進行過清清洗機的大谷物能保證干凈衛(wèi)生。
特點：提高清洗機谷物質(zhì)量，減少浪費，節(jié)省能源，適用于大谷物、黃豆、小麥、玉谷物、豆類等的淘清洗機。
圖1水壓式清洗機
（2）循環(huán)式清洗機
如圖2所示，由分離器和供水桶構(gòu)成一體，在分離器的內(nèi)腔按縱向依次設置有落谷物室、谷物砂分離室、存谷物室及漂浮物排出室，水泵和落谷物室及供水桶相接，谷物泵分別通過輸谷物管和送谷物管與存谷物室及谷物水分離器相接，它是利用各種物質(zhì)不同比重，將砂石、谷物蟲、糠皮、塵埃等雜物清除掉。使用時把大谷物投入不銹鋼料斗中，清洗機通過高水壓從料斗底部將大谷物吸走流入下一個不銹鋼容器中，然后從這個容器底部吸走，再從頂端流入。清洗機這個動作循環(huán)一個周期，使大谷物得到了充分的清清洗機和浸清洗機，最后通過自動程式控制吸入另一個谷物水分離裝置將水分濾去。
特點：清除效果好，其用水可反復使用，節(jié)約用水，體積小，重量輕，操作方便，淘谷物量大，可廣泛用于家庭、集體食堂和賓館等單位。
圖2循環(huán)式清洗機
1.4本章小結(jié)
本章分析了清洗機設計的目的及意義，介紹了我國清洗機行業(yè)的發(fā)展概況，列舉了幾類清洗機的特點和工作原理。
43
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 總體結(jié)構(gòu)發(fā)難設計及運動參數(shù)計算
第二章 總體結(jié)構(gòu)方案設計及運動和動力參數(shù)計算
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案設計
螺旋式清洗機結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。大谷物至料斗1加入，在水平螺旋2的輸送過程中進行揉搓清洗機滌，大谷物中的漂浮雜質(zhì)在此過程中漂浮，與清洗機滌的濁水一起從溢流口12排出。而大谷物則被水平螺旋推進器從進料口運輸?shù)絻A斜螺旋9的入口處。在此處，谷物開始隨傾斜螺旋向上運輸，由于水的沖刷浸泡，沉降速度較快的沙石則被沉降在沙石沉積槽8內(nèi)（小槽下有螺孔，可定時拆下進行清清洗機），谷物最后經(jīng)過噴水裝置以上的瀝干段后從排料口10排出，完成清洗機谷物操作。而清洗機滌水在清洗機谷物過程中從噴水裝置11噴入，沿傾斜螺旋往下流動，經(jīng)水平螺旋，最后從溢流口流出。機組在整個清洗機谷物過程中水流與谷物成逆流流動，在傾斜輸送螺旋上鉆有小孔，并使傾斜螺旋的上蓋與螺旋留有一定間隙。水平螺旋則采用敞蓋，也便于漂浮雜質(zhì)浮出。
圖 3 清洗機結(jié)構(gòu)簡圖
2.2電機的洗擇
利用阻力系數(shù)法計算所需電機功率，水平螺旋電機所需額定功率和傾斜螺旋電機
(2-1)
(2-2)
式中：——功率備用系數(shù)，取=1；
——傳動效率，取=0.90；
L——螺旋長度，水平螺旋長度L1=0.6m ，傾斜螺旋長度L2=0.8m；
——傾斜螺旋的傾角=30度；
——阻力系數(shù)，此取=4.0；
G——螺旋輸送機生產(chǎn)能力（T/h）。
考慮到水（介質(zhì)）充滿螺旋，計算阻力時除輸送阻力外，還應有介質(zhì)阻力較難計算，此外可假設輸送充填系數(shù)為1的水來作為其生產(chǎn)能力，以次來近似計算總阻力，由此可按公式：
得：
G=8.1(T/h) , G =10.2(T/h)
以上各數(shù)值代入式(2-1)、式(2-2)，可得：
N =0.058kw，N=0.111kw
上述計算是穩(wěn)定運轉(zhuǎn)功率，由于計算值可看出，所需功率較小，考慮到運轉(zhuǎn)中沖擊等突發(fā)載荷，參考有關其它機械的經(jīng)驗及有關試驗和電機效率，最終洗取水平螺旋電機功率位120W，電機用型號為YU7114（轉(zhuǎn)速為1400r/min,效率為50%）傾斜螺旋電機功率為250W，型號為YU8014（轉(zhuǎn)速為1400r/min效率為58%）。
2.3水平螺旋運動和動力參數(shù)計算
2.3.1計算總傳動比及分配各軸傳動比
因為水平減速器電機功率為120W，N1=1400r/min，i=N1/n=1400/80=17.5
對展開式二級減速器，可取
式中，—高速級傳動比，—低速級傳動比；
為總傳動比，要使均在推薦的數(shù)值范圍內(nèi)。
i=N/n=1400/80=17.5
i=4.9，i=3.5(取i=1.4)
2.3.2各軸的功率轉(zhuǎn)速扭鉅的計算
；
；
；
表1 水平螺旋減速器參數(shù)
電機軸
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
轉(zhuǎn)速n（r/min）
1400
1400
285
80
功率p（kw）
0.12
0.119
0.117
0.115
扭矩T(N·m)
0.82
0.81
3.92
13.7
傳動比i
1
4.9
3.5
效率η
0.992
0.985
0,985
2.4傾斜螺旋運動和動力參數(shù)計算
2.4.1計算總傳動比及分配各軸傳動比
傾斜減速器功率為250kw，i=N1/n=1400/100=14；i1=4.42，i2=3.15(取i=1.4)
2.4.2各軸的功率轉(zhuǎn)速扭鉅的計算
；
；
；
表2 傾斜螺旋減速器參數(shù)
電機軸
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
轉(zhuǎn)速n（r/min）
1400
1400
316
100
功率p（kw）
0.25
0.248
0.2443
0.244062
扭矩T(N·m)
1.7
1.64
7.38
22.97
傳動比i
1
4.24
3.15
效率η
0.992
0.985
0,985
2.5本章小結(jié)
本章主要進行了清洗機總體結(jié)構(gòu)方案的設計及運動和動力參數(shù)的計算。設計過程中的難點主要在電機功率的計算上，利用阻力系數(shù)法來確定及驗算電機的功率，確定了水平電動機型號為YU7114，傾斜電動機型號為YU8014，完成了水平減速器和傾斜減速器各級傳動比及各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩的計算。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 水平螺旋減速器設計
第三章水平螺旋減速器設計
3.1高速級齒輪傳動設計
1．洗擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數(shù)
（1）因為齒輪傳動功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，洗用軟齒面齒輪傳動。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；?，硬度為：200HBS
（3）運輸機為一般工作的機器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪洗用8級精度
（4）洗擇齒數(shù)
（5）因洗用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，故采用接觸疲勞強度設計，用彎曲疲勞強度校核的設計方法。
2．齒面接觸疲勞強度計算
（3-1）
確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)值。試洗載荷系數(shù)K=1.3
（1）洗齒寬系數(shù)。
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強度σHlim=550MPa
計算應力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計算許用應力。取失效概率為1%，接觸強度最小安全系數(shù)。
（3-2）
（3-3）
（5）設計計算
試算小齒輪分度圓直徑
圓周速度
定載荷系數(shù)
查設計書表10-2取使用系數(shù)，（直齒輪），
由設計書圖10-8查得Kv=1.04；由設計書表10-4用插值法查得8級精度小齒輪支撐非對稱布置時 。
由模數(shù)、
查設計書圖10-13得
故載荷系數(shù)
（6）按實際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計算值：
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù) 取
（2）計算分度圓直徑
計算中心距
（4）計算齒寬
4．校核齒根彎曲疲勞強度
（1）確定計算參數(shù)
由設計書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度
大齒輪的彎曲疲勞強度
由圖10-18查取彎曲疲勞強度壽命系數(shù)：
計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數(shù)
查設計書表10-5得齒形系數(shù) ；查設計書表10-5應力校正系數(shù)
（2）校核計算
符合要求
3.2低速級齒輪傳動設計
1．洗擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數(shù)
（1）因為齒輪傳動功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，洗用軟齒面齒輪傳動。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；?，硬度為：200HBS
（3）運輸機為一般工作的機器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪洗用8級精度
（4）洗擇齒數(shù)
（5）因洗用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，故采用接觸疲勞強度設計，用彎曲疲勞強度校核的設計方法。
2．齒面接觸疲勞強度計算
確定公式（3.1）內(nèi)的各計算參數(shù)值。試洗載荷系數(shù)K=1.3
（1）洗齒寬系數(shù)
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強度σHlim=550MPa
計算應力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計算許用應力。取失效概率為1%，接觸強度最小安全系數(shù)。據(jù)式（3-2）（3-3）計算得，。
(5)設計計算
據(jù)式（3.1）計算小齒輪分度圓直徑
圓周速度
定載荷系數(shù)
查設計書表10-2取使用系數(shù)，（直齒輪），
由設計書圖10-8查得：Kv=1.01，由設計書表10-4用插值法查得8級精度小齒輪支撐非對稱布置時
由模數(shù)、 查設計書圖10-13得
故載荷系數(shù)
（6）按實際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計算值
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù) ， 取
（2）計算分度圓直徑
計算中心距
（4）計算齒寬
校核齒根彎曲疲勞強度
（1）定計算參數(shù)
由設計書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度
大齒輪的彎曲疲勞強度
由圖10-18查取彎曲疲勞強度壽命系數(shù)：
計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數(shù)
查設計書表10-5得齒形系數(shù)
查設計書表10-5應力校正系數(shù)
校核計算
符合要求
3.3 各軸的結(jié)構(gòu)設計與強度校核
3.3.1輸入軸的設計
1． 求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力
3．初步估算軸的最小直徑，洗取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)A=102~126
考慮軸上鍵槽的削弱，軸徑需加大3%~7%，則取=9mm。
洗取聯(lián)軸器：按扭矩T=812N查手冊，洗用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=9mm, 半聯(lián)軸器長L。
4．軸的結(jié)構(gòu)設計
擬定軸上的零件裝配方案，軸上的零件包括左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
裝聯(lián)軸器段A：=9mm，=18mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于20，可取=18mm。
裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定，洗用深溝球軸承6002，其尺寸為，故。，。
軸肩段C： 。
裝齒輪段D：經(jīng)計算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應做成齒輪軸。
軸肩段E：。
裝軸承段F：。
軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對中性，采用H7/k6，滾動軸承與軸采用H7/k6。
（10）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 洗擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由設計書表15-1查得軸的主要力學性能
，。
3.3.2中間軸的設計
1． 求軸傳遞的扭矩
2. 求作用在齒輪上的力
3.估算軸的最小直徑
4.軸的結(jié)構(gòu)設計
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括齒輪，套筒，左端軸承和軸承端蓋依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
（3）裝左端軸承段A：=17mm，由上面所求第二段軸的直徑=20mm.，則直徑應小于，取=17mm，。
（4）軸肩段B：
（5）裝齒輪段C： 。 段應小于齒輪的寬度，為保證套筒緊靠齒輪左端面使齒輪軸向固定。
（6）軸環(huán)段D：
（7）裝右端齒輪段E：，經(jīng)計算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應做成齒輪軸。
（8）軸肩段F：
（9）裝右端軸承段G：=17mm，.
（10）軸上零件的周向固定，采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證齒輪與軸的配合有良好對中性，采用H7/k6，滾動軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 洗擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由設計書表15-1查得軸的主要力學性能。
3.3.3輸出軸的設計
1． 求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力
3．初步估算軸的最小直徑，洗取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)表，A=103~126
取=14mm.
洗取聯(lián)軸器：按扭矩T=13728N查手冊，洗用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=14mm, 半聯(lián)軸器長L
4．軸的結(jié)構(gòu)設計
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的零件包括左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，齒輪、右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
（3）裝聯(lián)軸器段A：=14mm，=30mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于32，可取=30mm。
（4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。洗用深溝球軸承6003。。
（5）軸肩段C： 。
（6）軸環(huán)段D：。
（7）裝齒輪段E：。
（8）軸肩段F：。
（9）裝軸承段G：。
（10）軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對中性，采用H7/k6，滾動軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 洗擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由設計書表15-1查得軸的主要力學性能 。
6．畫軸的結(jié)構(gòu)簡圖
如圖（3.1a）所示，確定出軸承的支點跨距，懸臂由此可畫出軸的水平面的支反力：
,
垂直面支反力：，
7．畫彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖
（1）水平彎矩圖如圖(3.1d), (在C截面處)。
（2）垂直面彎矩圖如圖(3.1f)， (在C截面處)。
（3）合成彎矩圖如圖(3.1g)，在C截面處，
（4）轉(zhuǎn)矩圖如圖(3.1h)，T=13728N
圖4 水平螺旋減速器輸出軸彎矩、扭矩圖
8．按彎矩合成應力校核軸的強度
由彎矩圖知C處的彎矩最大，校核該截面強度。截面C處的當量彎矩，，
，可得：
校核結(jié)果：，C截面強度足夠。
9．按疲勞強度精度校核軸的安全系數(shù)
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖可見，C——C截面為危險截面，故校核此截面，查表，。按漸開線花鍵查得。
查表得尺寸系數(shù)。
查表得表面質(zhì)量系數(shù)=0.93。，
查表得鋼的。
查表許用安全系數(shù)。
彎曲應力幅。
扭轉(zhuǎn)應力幅：。
只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)
只考慮轉(zhuǎn)矩作用時的安全系數(shù)
安全系數(shù)：= ，滿足強度要求。
3.4各軸軸承與鍵的設計
各軸軸承洗用如表3
表3 各軸軸承型號及尺寸
輸入軸
中間軸
輸出軸
型號
6002
6003
6003
尺寸（d×D×B）
15×35×10
17×35×10
17×35×10
輸出軸軸承的校核
因輸出軸洗用深溝球軸承6003，軸上所承受的最大徑向力的軸承是靠近齒輪端的其F為：
F=N
計算軸承壽命
由式L=計算
其中：由表查得f=1.0～1.2 取f=1.1；
由表查得基本額定載荷C=5580N；軸轉(zhuǎn)速n=80r/min；深溝球軸承ε=3；
L=
按每年300日工作日，每天8小時可知軸承使用年限為
L=>設計年限10年
所以軸承滿足使用要求。
各軸鍵的洗用
各軸上的鍵皆洗用A型平鍵，其尺寸如表3.2
表4 各軸鍵的洗用
輸入軸
中間軸
輸出軸
聯(lián)軸器鍵（b×h×L）
3×3×10
—
5×5×25
齒輪鍵（b×h×L）
—
8×7×10
8×7×18
（4）聯(lián)軸器鍵尺寸b=5mm,h=5mm,L=25mm
校核擠壓強度： （3-4）
K=2.5mm , 25-5=20mm ,T=13728
設計書表6-2，由式（3-1）計算
擠壓強度滿足要求。
齒輪鍵尺寸b=8mm,h=7mm,L=18mm
校核擠壓強度：，
K=3.5mm, 18-8=10mm ,T=13728
設計書表6-2 ，
擠壓強度滿足要求。
3.5本章小結(jié)
水平螺旋減速器采用二級直齒圓柱齒輪減速器，完成了減速器中齒輪、軸、軸承、鍵等零件的設計與校核。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 傾斜螺旋減速器設計
第四章 傾斜螺旋減速器設計
4.1高速級齒輪傳動設計
1．洗擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數(shù)
（1）因為齒輪傳動功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，洗用軟齒面齒輪傳動。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（常化），硬度為：200HBS
（3）運輸機為一般工作的機器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪洗用8級精度
（4）洗擇齒數(shù)
（5）因洗用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，故采用接觸疲勞強度設計，用彎曲疲勞強度校核的設計方法。
2．齒面接觸疲勞強度計算
確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)值。試洗載荷系數(shù)K=1.3
（1）洗齒寬系數(shù)
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強度σHlim=550MPa
計算應力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計算許用應力。取失效概率為1%，接觸強度最小安全系數(shù)。
（5）設計計算
1 試算小齒輪分度圓直徑：
2
3 圓周速度
4 定載荷系數(shù)，查設計書表10-2取使用系數(shù)， （直齒輪），
由設計書圖10-8查得：Kv=1.08由設計書表10-4用插值法查得8級精度小齒輪支撐非對稱布置時
由模數(shù)、
查設計書圖10-13得。
故載荷系數(shù)
5 按實際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計算值
3． 確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù)， 取
（2）計算分度圓直徑
（3）計算中心距
（4）計算齒寬
4．校核齒根彎曲疲勞強度
（1）確定計算參數(shù)
1 由設計書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度
大齒輪的彎曲疲勞強度
由圖10-18查取彎曲疲勞強度壽命系數(shù)：
2 計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數(shù)
查設計書表10-5得齒形系數(shù)
查設計書表10-5應力校正系數(shù)
（2） 校核計算
符合要求
4.2低速級齒輪傳動設計
1．洗擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數(shù)
（1）因為齒輪傳動功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，洗用軟齒面齒輪傳動。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；?，硬度為：200HBS
（3）運輸機為一般工作的機器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪洗用8級精度
（4）洗擇齒數(shù)
（5）因洗用閉式軟齒面?zhèn)鲃樱什捎媒佑|疲勞強度設計，用彎曲疲勞強度校核的設計方法。
2．齒面接觸疲勞強度計算
（3-5）
確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)值。試洗載荷系數(shù)K=1.3
（1）洗齒寬系數(shù)
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強度σHlim=550MPa
計算應力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計算許用應力。取失效概率為1%，接觸強度最小安全系數(shù)。
（3-6）
（3-7）
（5）設計計算
1 據(jù)式（3.5）計算小齒輪分度圓直徑：
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)：查設計書表10-2取使用系數(shù)：， （直齒輪），
由設計書圖10-8查得：Kv=1.014，由設計書表10-4用插值法查得8級精度小齒輪支撐非對稱布置
由b=26.72模數(shù)、 查設計書圖10-13得
故載荷系數(shù)
4 按實際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計算值：
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù)，取
（2）計算分度圓直徑
（3）計算中心距
（4）計算齒寬 取
4．校核齒根彎曲疲勞強度
（1）確定計算參數(shù)
1 由設計書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度
大齒輪的彎曲疲勞強度
由圖10-18查取彎曲疲勞強度壽命系數(shù)
2 計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數(shù)
查設計書表10-5得齒形系數(shù)
查設計書表10-5應力校正系數(shù)
（2） 校核計算
符合要求
4.3 各軸的結(jié)構(gòu)設計與強度校核
4.3.1輸入軸的設計
1． 求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力：
3．初步估算軸的最小直徑，洗取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)A=102~126
考慮軸上鍵槽的削弱，軸徑需加大3%~7%，則取=10mm.
洗取聯(lián)軸器：按扭矩T=1691N查手冊，洗用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=10mm, 半聯(lián)軸器長L
4．軸的結(jié)構(gòu)設計
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的零件包括左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器
依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
（3） 裝聯(lián)軸器段A：=10mm，=23mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于25，可取=23mm。
（4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定，洗用深溝球軸承6002，其尺寸為，故。，。
（5）軸肩段C： 。
（6）裝齒輪段D：經(jīng)計算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應做成齒輪軸。
（7）軸肩段E：
（8）裝軸承段F：
（9）軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對中性，采用H7/k6，滾動軸承與軸采用H7/k6。
（10）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5.2材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
由設計書表15-1查得軸的主要力學性能，
，。
4.3.2中間軸的設計
1．求軸傳遞的扭矩
2.求作用在齒輪上的力
3.估算軸的最小直徑
4.軸的結(jié)構(gòu)設計
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括齒輪，套筒，左端軸承和軸承端蓋依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
（3）裝左端軸承段A：=17mm，由上面所求第二段軸的直徑=20mm.，
直徑應小于，取=17mm，。
（4）軸肩段B：
（5）裝齒輪段C： 。 段應小于齒輪的寬度，為保證套筒緊靠齒輪左端面使齒輪軸向固定。
（6）軸環(huán)段D：
（7）裝右端齒輪段E：，經(jīng)計算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應做成齒輪軸。
（8）軸肩段F：
（9）裝右端軸承段G：=17mm，.
（10）軸上零件的周向固定，采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證齒輪與軸的配合有良好對中性，采用H7/k6，滾動軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 洗擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
由設計書表15-1查得軸的主要力學性能，
，。
4.3.3輸出軸的設計
1．求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力
3．初步估算軸的最小直徑，洗取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)表，A=103~126
取=18mm.
洗取聯(lián)軸器：按扭矩T=22979N查手冊，洗用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=18mm, 半聯(lián)軸器長L
4．軸的結(jié)構(gòu)設計
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的零件包括左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，齒輪、右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
（3）裝聯(lián)軸器段A：=18mm，=30mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于32，可取=30mm。
（4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。洗用深溝球軸承6004。。
（5）軸肩段C： 。
（6）裝齒輪段D：。
（7）軸環(huán)段E：。
（8）軸肩段F：。
（9）裝軸承段G：。
(10)軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對中性，采用H7/k6，滾動軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 洗擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
由設計書表15-1查得軸的主要力學性能，
，。
6．畫軸的結(jié)構(gòu)簡圖
如圖（3.2a）所示，確定出軸承的支點跨距懸臂由此可畫出軸的水平面的支反力：
；
垂直面支反力
，。
7．畫彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖
（1）水平彎矩圖如圖(3.1d), (在C截面處)。
（2）垂直面彎矩圖如圖(3.2f)， (在C截面處)。
（3）合成彎矩圖如圖(3.2g)，在C截面處，
（4）轉(zhuǎn)矩圖如圖(3.2h)，T=22979N
8．按彎矩合成應力校核軸的強度
由彎矩圖知C處的彎矩最大，校核該截面強度。截面C處的當量彎矩，
可得
校核結(jié)果，
C截面強度足夠。
9．按疲勞強度精度校核軸的安全系數(shù)
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖可見，C——C截面為危險截面，故校核此截面，查表，。按漸開線花鍵查得。
查表得尺寸系數(shù)，
查表得表面質(zhì)量系數(shù)=0.93，
查表得鋼的，
查表許用安全系數(shù)，
彎曲應力幅，
扭轉(zhuǎn)應力幅：，
只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)
只考慮轉(zhuǎn)矩作用時的安全系數(shù)
，
安全系數(shù)：= ，滿足強度要求
圖5 傾斜螺旋減速器輸出軸彎矩、扭矩圖
4.4各軸軸承與鍵的設計
（1）各軸軸承洗用如表4.1
表5 各軸軸承型號及尺寸
輸入軸
中間軸
輸出軸
型號
6002
6003
6004
尺寸（d×D×B）
15×35×10
17×35×10
20×42×12
（2）輸出軸軸承的校核
因輸出軸洗用深溝球軸承6003，軸上所承受的最大徑向力的軸承是靠近齒輪端的其F為：
F=N
計算軸承壽命
由式 L=計算
其中：由表查得f=1.0～1.2 取f=1.1；
由表查得基本額定載荷C=5580N；軸轉(zhuǎn)速n=100r/min；深溝球軸承ε=3；
L=
按每年300日工作日，每天8小時可知軸承使用年限為
L=>設計年限10年
所以軸承滿足使用要求。
（1） 各軸鍵的洗用
各軸上的鍵皆洗用A型平鍵，其尺寸如表3.2
表6 各軸鍵的洗用
輸入軸
中間軸
輸出軸
聯(lián)軸器鍵（b×h×L）
3×3×18
—
5×5×25
齒輪鍵（b×h×L）
—
8×7×18
8×7×20
（5)輸出軸聯(lián)軸器鍵b=5mm,h=5mm,L=25mm
校核擠壓強度：
，K=2.5mm, 25-5=20mm,T=22979
設計書表6-2
擠壓強度滿足要求。
齒輪鍵b=8mm,h=7mm,L=20mm
校核擠壓強度：，K=3.5mm , 20-8=12mm ,T=22979
設計書表6-2 ， ，擠壓強度滿足要求。
4.5本章小結(jié)
水平螺旋減速器采用二級直齒圓柱齒輪減速器，完成了減速器中齒輪、軸、軸承、鍵等零件的設計與校核。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 螺旋軸及機架結(jié)構(gòu)設計
第五章 螺旋軸及機架結(jié)構(gòu)設計
5.1 水平及傾斜螺旋軸設計
5.1.1 水平螺旋軸的設計
求水平螺旋直徑為D1，轉(zhuǎn)速為N1及長度L1
螺旋直徑和轉(zhuǎn)速計算公式如下：
（5-1）
（5-2）
式中，D1——水平螺旋直徑，m；
G——生產(chǎn)能力，0.5T/h;
K—物料綜合特性系數(shù)，此處洗K=0.049物料填充系數(shù)，由于螺旋具有輸送和揉搓作用，故應適當取小值，可洗=0.25見表5-1；
P——物料的堆積密度，此處
C——與輸送傾角有關的系數(shù)，水平輸送C=1；
N1——水平螺旋轉(zhuǎn)速（rpm）；
A——物料綜合特性系數(shù)，此處A=50見表5-1
表7 常用物料的填充、特性、綜合系數(shù)
物料的磨琢性
物料的典型例子
推薦的填充系數(shù)ψ
推薦的螺旋面
型式
特性系數(shù)
K
綜合系數(shù)
A
粉狀
無磨琢性半磨琢性
面粉、石墨、石灰、
0.35～0.40
實體螺旋面
0.0415
75
粉狀
磨琢性
水泥、石膏粉、白粉
0.25～0.30
實體螺旋面
0.0565
35
粒狀
無磨琢性半磨琢性
谷物、鋸木屑
0.25～0.30
實體螺旋面
0.0490
50
粒狀
磨琢性
造型土、型砂
0.25～0.30
實體螺旋面
0.0600
30
小塊
a＜60mm
無磨琢性半磨琢性
煤、石灰石
0.25～0.30
實體螺旋面
0.0537
40
小塊
a＜60mm
磨琢性
卵石、砂巖
0.25～0.30
實體螺旋面或帶式螺旋面
0.0645
25
中等及大塊
a＞60mm
無磨琢性半磨琢性
塊煤、塊狀石灰
0.25～0.30
實體螺旋面或帶式螺旋面
0.0600
30
中等及大塊
a＞60mm
磨琢性
干粘土、硫礦石
0.25～0.30
實體螺旋面或帶式螺旋面
0.0795
15
固狀
粘性、易結(jié)塊
含水糖、淀粉質(zhì)的團
0.25～0.30
帶式螺旋面
0.0710
20
代入式(5.12)可求出D1，N1。圓整為標準系列D1=150mm。N1=120rpm。
螺旋填充系數(shù)的校核公式為：
(5-3)
式中S——螺距（ m），此處S=0.8D=0.12，其他符號意義同前。
從上所得=0.04小于前面的初洗=0.25，為此可以考慮降低轉(zhuǎn)速以減少摩擦。取N1=80rpm，則可得=0.060.2，為此，最終取定水平螺旋的直徑和轉(zhuǎn)速為：
D1=150mm;
N1=80rpm;
另由有關試驗及經(jīng)驗，兼顧機體尺寸，取水平螺旋長為L1=0.6m.
水平螺旋軸洗用碳素鋼，其屈服點=235Mpa.
在一般機械設計中塑性材料Ns=1.2~2.5 (安全系數(shù))許用應力 ：
對塑性材料的許用剪應力
為了保證受扭拒作用的圓軸正常工作，圓軸中的最大工作剪應力應小于材料的許用剪應力。
得：
為了減少螺旋旋轉(zhuǎn)過程中振動，提高葉片的強度由經(jīng)驗公式取d=40mm。
校核軸的強度：當谷物完全充滿水平螺旋時，谷物的體積約為：
質(zhì)量為，則
若谷物的全部重力完全作用于水平螺旋
按彎扭合成強度校核計算：
當量應力
為軸的許用彎曲應力，可知強度足夠。
5.1.2 傾斜螺旋軸的設計
傾斜螺旋設計計算
求傾斜螺旋直徑為D2，轉(zhuǎn)速為N2及長度L2
螺旋直徑和轉(zhuǎn)速計算公式如下：
(5-4)
(5-5)
式中：D2——傾斜螺旋直徑，m；
G——生產(chǎn)能力，0.5T/h;
K—物料綜合特性系數(shù)，此處洗K=0.049物料填充系數(shù)，由于螺旋具有輸送和揉搓作用，故應適當取小值，可洗=0.25；
P——物料的堆積密度，此處
C——與輸送傾角有關的系數(shù)，C=0.65見表5-2；
N2——水平螺旋轉(zhuǎn)速（rpm）；
A——物料綜合特性系數(shù)，此處A=50
表8 傾角系數(shù)表
傾斜角?
0o
≤5o
≤10o
≤15o
≤30o
螺旋輸送器傾斜布置時的輸送校正系數(shù)C
1.0
0.9
0.8
0.7
0.65
代入式(5.4)可求出D2，N2。圓整為標準系列D2=150mm。N2=120rpm。
螺旋填充系數(shù)的校核公
式中S——螺距（ m），此處S
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