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1、 本科畢業(yè)設計 連續(xù)式洗米機設計 The design of the continuous rice washing machine 性 質: R畢業(yè)設計 □畢業(yè)論文 教 學 院： 機電工程學院 系 別： 機械電子系 學生學號： 學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 職 稱： 起止日期： 2015.3.1～2015.6.19 摘 要 本設計是根據國內外洗米機的發(fā)展趨勢：小型化，高效率，結構簡單等，而設計的一種能除去谷殼等漂浮雜質及沙石、用水量少的新型連

2、續(xù)式洗米機。適用于學校食堂，大型飯店等部門，操作安全方便以及制造成本低等優(yōu)點。著重設計計算了水平螺旋，傾斜螺旋及與其向對應的減速器的設計校核計算，機架的設計與校核；水平與傾斜螺旋上的葉面采用實體葉面即S制法，以便于輸送粒狀物料；減速器的設計中又著重設計與校核齒輪和軸，本設計的減速器是二級展開式減速器，二級展開式減速器能實現較大的傳動比，應用較廣，其中各級傳動比的分配方案不同將影響減速器的重量及外觀尺寸和潤滑狀況。減速器中采用了直齒齒輪傳動，深溝球軸承，脂潤滑。減速器與螺旋的聯結采用聯軸器聯結。 關鍵詞：連續(xù)式；洗米機；原理；結構 - I - Abstract The d

3、esign is based on the river and the development trends: small size, high efficiency and simple structure, designed to remove floating silver, and other impurities and sand, a new low-water river plane. Apply to school canteens, large hotels and other departments, operational safety and convenience a

4、dvantages of low manufacturing costs. On the calculation of the level design spiral, tilted downward and its counterpart to the reducer design verification terms, the design and verification racks; Level and tilted spiral leaf surface of the leaf surface entities that use s-law to facilitate transmi

5、ssion granulose materials; Reducer also focus on design and design verification gear and axle, The design is secondary to the reducer - reducer, 2-reducer to achieve a larger than projected, broader applications, including the distribution of the different levels of transmission than reducer will a

6、ffect the appearance and size and weight provide lubrication conditions. Reducer used straight teeth gear transmission, the passenger ball bearings, resin provide lubrication. Reducer used shaft coupling linking up with the screw. Key Words：continuous；washing rice machine；principle；constitution

7、 - 43 - 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1清洗業(yè)的背景 1 1.2 我國清洗業(yè)發(fā)展概況 1 1.3 各類洗米機簡介 2 1.4 本章小結 3 第2章 洗米機傳動方案的設計 4 2.1 洗米機傳動方案的確定 4 2.2電動機的選擇 5 2.3運動和動力參數的計算 6 2.3.1 水平螺旋運動和動力參數計算 6 2.3.2傾斜螺旋運動和動力參數計算 7 2.4本章小結 7 第3章 水平螺旋減速器設計 8 3.1水平螺旋減速器高速級齒輪傳動設計 8 3.1.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒

8、數 8 3.1.2齒面接觸疲勞強度計算 8 3.1.3確定主要幾何尺寸和參數 10 3.1.4校核齒根彎曲疲勞強度 10 3.2水平螺旋減速器低速級齒輪傳動設計 11 3.2.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數 11 3.2.2齒面接觸疲勞強度計算 11 3.2.3確定主要幾何尺寸和參數 12 3.2.4校核齒根彎曲疲勞強度 12 3.3水平螺旋減速器各軸的結構設計與強度校核 13 3.3.1輸入軸的設計 13 3.3.2中間軸的設計 14 3.3.3輸出軸的設計 16 3.4水平螺旋減速器各軸軸承與鍵的設計 19 3.5本章小結 21 第4章 傾

9、斜螺旋減速器設計 22 4.1傾斜螺旋減速器高速級齒輪傳動設計 22 4.1.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數 22 4.1.2齒面接觸疲勞強度計算 22 4.1.3確定主要幾何尺寸和參數 23 4.1.4校核齒根彎曲疲勞強度 24 4.2傾斜螺旋減速器低速級齒輪傳動設計 24 4.2.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數 24 4.2.2齒面接觸疲勞強度計算 25 4.2.3確定主要幾何尺寸和參數 26 4.2.4校核齒根彎曲疲勞強度 26 4.3傾斜螺旋減速器各軸的結構設計與強度校核 27 4.3.1輸入軸的設計 27 4.3.2中間軸

10、的設計 28 4.3.3輸出軸的設計 29 4.4傾斜螺旋減速器各軸軸承與鍵的設計 33 4.5本章小結 35 第5章 螺旋軸及機架結構設計 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機架結構的確定 40 5.3料斗及出料口設計 40 5.4潤滑方案 41 5.5密封方案 41 5.6本章小結 41 結 論 42 參考文獻 43 第1章 緒論 1.1清洗業(yè)的背景 目前我國的炊事機械有較大的發(fā)展，種類也很多，但尚無較理想的洗米機具。我國的食物構成是以米飯為主，即使在比較喜歡面食的

11、北方，米飯也是占很大比例。為此我們對連續(xù)式洗米機進行了研究。本文所介紹的洗米機結構簡單，占地面積小，集搓米、洗米除去漂浮雜質及沙石等于一體，可實現循環(huán)連續(xù)工作，具有勞動強度低，效率高，便于操作，便于維修等優(yōu)點。同時可以充分利用水資源，減少廢水的處理量，有利于環(huán)境保護的功能，是食堂、大型飯店、快餐中心及釀造、豆類加工作業(yè)中較為理想的糧食洗滌機械。 1.2 我國清洗業(yè)發(fā)展概況 隨著我國經濟的迅速發(fā)展，國民經濟水平的不斷提高，在工業(yè)、農業(yè)及第三產業(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)—餐飲業(yè)中其機械作業(yè)也日趨普遍化，從而大大降低了勞動者的勞動強度，也降低了勞動成本。 目前，在歐美

12、發(fā)達國家洗米機的應用已達到相當大的普及，由于其人口密度不大，因此中小型洗米機的需求量比較大。從在洗米機的構造來看，國外的洗米機趨于小型化，高效率，結構簡單等特點。由于在國內人口眾多，不管是在學校、餐飲和工廠都存在大量的學生、顧客和工人。因此，國內的食品機械工廠在洗米機的生產上是以大中型洗米機為主。在洗米機的結構上，歐美及日本等發(fā)達國家已從過去的一次性洗滌發(fā)展到現在的連續(xù)式洗滌方式，并且工作機構也已從過去的攪拌型發(fā)展到現在的電磁振動和螺旋輸送揉搓等方式。國內在這一領域也逐步發(fā)展，現在市場中也出現了螺旋輸送揉搓洗滌的新型洗滌方式。洗米機的研究在于提高大米的洗滌效率，減少對水源的浪費，并可大大降低食

13、品加工人員的工作量，以實現優(yōu)質高效的洗滌效果。由于我國人口眾多，特別是在學校、工廠和餐飲行業(yè)都需解決對大量米的洗滌工作，通過對國內相關食品機械的調查可以看出，目前對洗米機的需求量呈增長趨勢。所以說開發(fā)洗米機有著重要的實際意義。 本次洗米機的設計可實現操作安全方便以及制造成本低等優(yōu)點。通過對1000kg 2小時，用水量在6500L左右，且只需1~2名操作工人。從這一洗滌過程來看與人工洗滌相比可大量節(jié)省洗滌成本，且大大提高了其洗滌效率。 1.3 各類洗米機簡介 （1）?水壓式洗米機? 如圖?1-1?所示，此類洗米機采用自來水為動力，自來水通過本產品的主體水閥進?行加壓，將一束急流的水從小口

14、徑孔射出，從而具有足夠的能量把漏斗中流下的大米?進行輸送和清洗，對大米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洗和運輸的目的。在洗米的過程中，能將大米的上浮物質通?過洗米機溢水面進行排放，進行過清洗的大米能保證干凈衛(wèi)生。? 特點：提高洗米質量，減少浪費，節(jié)省能源，適用于大米、黃豆、小麥、玉米、?豆類等的淘洗。 圖1-1 水壓式洗米機 （2）循環(huán)式洗米機? 如圖?1-2?所示，由分離器和供水桶構成一體，在分離器的內腔按縱向依次設置有?落米室、米砂分離室、存米室及漂浮物排出室，水泵和落米室及供水桶相接，米泵分?別通過輸米管和送米管與存米室

15、及米水分離器相接，它是利用各種物質不同比重，將?砂石、米蟲、糠皮、塵埃等雜物清除掉。使用時把大米投入不銹鋼料斗中，洗米機通過高水壓從料斗底部將大米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。洗米機這個動作循環(huán)一個周期，使大米得到了充分的清洗和浸洗，最?后通過自動程式控制吸入另一個米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，?淘米量大，可廣泛用于家庭、集體食堂和賓館等單位。 圖1-2 循環(huán)式洗米機 1.4 本章小結 本章分析了洗米機設計的目的及意義，介紹了我國洗米機行業(yè)的發(fā)展概況，列舉了幾類洗米

16、機的特點和工作原理。 第2章 洗米機傳動方案的設計 2.1 洗米機傳動方案的確定 為適應食堂、大型飯店、快餐中心等的需要，我們設計研制了一種新型連續(xù)式洗米機。 圖2-1 機組結構簡圖 1）料斗 2）水平螺旋 3）減速器 1 4）電機 1 5）機架 6）電機 2 7）減速器 2 8）沙石沉積槽 9）傾斜螺旋 10）出料口 11）噴水裝置 12）溢流口 該機組結構如圖2-1所示，主要由料斗、水平螺旋、傾斜螺旋、機架、動力裝置、噴水裝置等部分組成。 其工

17、作原理為：大米至料斗加入，經過水平螺旋的輸送進行揉搓洗滌，大米中的漂浮雜質在此過程中漂出，與洗滌的濁水一起從溢流口排出。大米經過水平螺旋輸送洗滌完后，進入傾斜螺旋，在傾斜螺旋的入口處，沉降速度較快的沙石則被沉降在沙石沉積槽內(小槽下有螺孔，可定時拆下進行清洗)，大米則隨著傾斜螺旋的轉動，被進一步揉搓洗滌并往上輸送，最后經過噴水裝置以上的瀝干段瀝干后從排料口排出，完成洗米操作。而洗滌水在洗米過程中從噴水裝置處噴入，沿傾斜螺旋往下流動，經過水平螺旋，最后從溢流口流出。機組在整個洗米過程中水流與米成逆流流動，保證了較好的洗滌效果。為了確保水與米能成較好的逆流流動，在傾斜輸送螺旋上鉆小孔，并使傾斜螺旋

18、的上蓋與螺旋留有一定的間隙，水平螺旋則采用敞蓋，也便于漂浮雜質浮出。 機組設計主要特點：一是米在用螺旋輸送過程中同時進行揉搓，使機組結構簡單，運作可靠；二是米流成逆流流動保證了用水少和較好的洗滌效果；三是漂浮雜質有足夠的漂浮空間，保證洗滌能較徹底地除去米中的漂浮雜質。? ??螺旋輸送機是糧食及機械加工等部門廣泛應用的一種連續(xù)輸送設備。螺旋輸送機與其它輸送設備相比，具有整機截面尺寸小、密封性能好、運行平穩(wěn)可靠、可中間多點裝料和卸料及操作安全、維修簡便等優(yōu)點。 2.2電動機的選擇 利用阻力系數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所需額定功率

19、 (2-1) (2-2) 式中：K電——功率備用系數，取K電=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，此取=4.0； G——螺旋輸送機生產能力（T/h）。 考慮到水（介質）充滿螺旋，計算阻力時除輸送阻力外，還應有介質阻力較難計算，此外可假設輸送充填系數為1的水來作為其生產能力，以次來近似計算總阻力，由此可按公式： 得：

20、 G=8.1(T/h) G =10.2(T/h) 以上各數值代入式(2-1)、式(2-2)，可得： N 1=0.058kw，N=0.111kw 上述計算是穩(wěn)定運轉功率，由計算值可看出，所需功率較小，考慮到運轉中沖擊等突發(fā)載荷，參考有關其它機械的經驗及有關試驗和電機效率，最終選取水平螺旋電機功率位120W，電機用型號為YU7114（轉速為1400r/min,效率為50%）傾斜螺旋電機功率為250W，型號為YU8014（轉速為1400r/min效率為58%）。 2.3運動和動力參數的計算 2.3.1 水平螺旋運動和動力參數計算 1．計算總傳動比及分配各軸傳動比 因為水平減速器電機

21、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，要使均在推薦的數值范圍內。 i=N/n=1400/80=17.5 i=4.9，i=3.5(取i=1.4) 2．各軸的功率轉速扭鉅的計算 ； ； ； 表2-1水平螺旋減速器參數 電機軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 轉速n（r/min） 1400 1400 285 80 功率p(kw) 0.12 0.119 0.117 0.115

22、扭矩T（N·m） 0.82 0.81 3.92 13.7 傳動比 1 4.9 3.5 效率η 0.992 0.985 0.985 2.3.2傾斜螺旋運動和動力參數計算 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. 各軸的功率轉速扭鉅的計算 ；； ； 表2-2傾斜螺旋減速器參數 電機軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 轉速n（r/min） 1400 1400 316 100 功率p(kw) 0.25 0.248 0.244

23、3 0.244062 扭矩T（N·m） 1.7 1.64 7.38 22.97 傳動比 1 4.24 3.15 效率η 0.992 0.985 0.985 2.4本章小結 本章主要進行了洗米機總體結構方案的設計及運動和動力參數的計算。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速、功率、扭矩的計算。 第3章 水平螺旋減速器設計 3.1水平螺旋減速器高速級齒輪傳動設計 3.1.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬

24、度，精度等級，齒數 （1）因為齒輪傳動功率不大，轉速不太高，選用軟齒面齒輪傳動。 （2）小齒輪：45鋼（調質），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，轉速不高，故齒輪選用8級精度 （4）選擇齒數 （5）因選用閉式軟齒面?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。 3.1.2齒面接觸疲勞強度計算 （3-1） 確定公式內的各計算參數值。試選載荷系數K=1.3

25、 （1）選齒寬系數。 （2）小齒輪扭矩 （3）查取彈性影響系數 （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，（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。 （3-2） （3-3） （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 查設計書表10-2取使用系數，（直齒

26、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、 查設計書圖10-13得故載荷系數 （6）按實際載荷系數教正小齒輪分度圓直徑計算值： 3.1.3確定主要幾何尺寸和參數 （1）確定模數 取 （2）計算分度圓直徑 （3） 計算中心距 （4）計算齒寬 3.1.4校核齒根彎曲疲勞強度 （1）確定計算參數 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： ②　 計算許用

27、應力，取彎曲強度最小安全系數 ③　 查設計書表10-5得齒形系數 ；查設計書表10-5應力校正系數 （2）校核計算 符合要求 3.2水平螺旋減速器低速級齒輪傳動設計 3.2.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數 （1）因為齒輪傳動功率不大，轉速不太高，選用軟齒面齒輪傳動。 （2）小齒輪：45鋼（調質），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，轉速不高，故齒輪選用8級精度 （4）選擇齒數 Z1=30，U=i1=3.5 Z2=Z1×U=30×3.5=105 （5）因選

28、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。 3.2.2齒面接觸疲勞強度計算 確定公式（3-1）內的各計算參數值。試選載荷系數K=1.3 （1）選齒寬系數 （2）小齒輪扭矩 （3）查取彈性影響系數 （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，（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。據式（3-2）（3.3）計算得，。 (5)設計計算 ①　 據式（3-1）計算小齒輪分度圓直徑 ②　 圓

29、周速度 ③　 定載荷系數 查設計書表10-2取使用系數，（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、 查設計書圖10-13得 故載荷系數 （6）按實際載荷系數教正小齒輪分度圓直徑計算值 3.2.3確定主要幾何尺寸和參數 （1）確定模數 ， 取 （2）計算分度圓直徑 （3） 計算中心距 （4）計算齒寬 3.2.4校核齒根彎曲疲勞強度 （1）定計算參數 ①　 由設計書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度

30、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： ②　 計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數 查設計書表10-5得齒形系數 查設計書表10-5應力校正系數 （2） 校核計算 符合要求 3.3水平螺旋減速器各軸的結構設計與強度校核 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，選取聯軸器 安裝聯軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據A=102~126 考慮軸上鍵槽的削弱，軸徑需加大3%~7%，

31、則取=9mm。 選取聯軸器：按扭矩T=812N查手冊，選用LT1型彈性柱銷聯軸器其半聯軸器的孔徑=9mm, 半聯軸器長L。 4．軸的結構設計 （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） 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 （3） 裝聯軸器段A：=9mm，=18mm，因半聯軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯軸器。小于20，可取=18mm。 （4） 裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內圈孔徑決定，選用深溝球軸承6002，其尺寸為，故。，。 （5） 軸肩段C： 。 （6） 裝

32、齒輪段D：經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，半聯軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯接，同時為了保證半聯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. 選擇軸的材料為45鋼，調質處理。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.軸的結構設計 （

33、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，采用平鍵聯接

34、，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. 選擇軸的材料為45鋼，調質處理，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，選取聯軸器 安裝聯軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據表，A=103~126 取=14mm. 選取聯軸器：按扭矩T=13728N查手冊，選用LT1型彈性柱銷聯軸器其半聯軸器的孔徑=14mm, 半聯軸器長L 4．軸的結

35、構設計 （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）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 （3）裝聯軸器段A：=14mm，=30mm，因半聯軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯軸器。小于32，可取=30mm。 （4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內圈孔徑決定。選用深溝球軸承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，半聯軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯接，同時為了保證

36、半聯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. 選擇軸的材料為45鋼，調質處理，由設計書表15-1查得軸的主要力學性能。 6．畫軸的結構簡圖 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）轉矩圖如圖(3-1h)，T=13728N 圖3

37、-1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： 校核結果：，C截面強度足夠。 9．按疲勞強度精度校核軸的安全系數 根據軸的結構和彎矩圖及轉矩圖可見，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。 ①　 查表得尺寸系數。 ②　 查表得表面質量系數=0.93。， ③　 查表得鋼的。 ④　 查表許用安全系數。 ⑤　 彎曲應力幅。 ⑥　 扭轉應力幅：。 ⑦　 只考慮彎矩作用時的安全系數 ⑧　 只考慮轉矩作用時的安全系數 ⑨　 安

38、全系數：= ，滿足強度要求。 3.4水平螺旋減速器各軸軸承與鍵的設計 （1） 各軸軸承選用如表3-1 表3-1 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（díDíB） 15í35í10 17í35í10 17í35í10 （2）輸出軸軸承的校核 因輸出軸選用深溝球軸承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；軸轉速n=80r/min；深溝球軸承ε=3；

39、 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。 （3）各軸鍵的選用 各軸上的鍵皆選用A型平鍵，其尺寸如表3-2 表3-2 各軸鍵的選用 輸入軸 中間軸 輸出軸 聯軸器鍵（bíhíL） 3í3í10 — 5í5í25 齒輪鍵（bíhíL） — 8í7í10 8í7í18 （4）聯軸器鍵尺寸b=5mm,h=5mm,L=25mm 校核擠壓強度： （3-4） K=2.5mm , 25-5=20mm

40、 ,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 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。 第4章 傾斜螺旋減速器設計 4.1傾斜螺旋減速器高速級齒輪傳動設計 4.1.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數 （1）因為

41、齒輪傳動功率不大，轉速不太高，選用軟齒面齒輪傳動。 （2）小齒輪：45鋼（調質），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，轉速不高，故齒輪選用8級精度 （4）選擇齒數 （5）因選用閉式軟齒面?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。 4.1.2齒面接觸疲勞強度計算 確定公式內的各計算參數值。試選載荷系數K=1.3 （1）選齒寬系數 （2）小齒輪扭矩 （3）查取彈性影響系數 （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 σHli

42、m=550MPa 計算應力循環(huán)次數，（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。 （5）設計計算 ①　 試算小齒輪分度圓直徑： ②　 圓周速度 ③　 定載荷系數，查設計書表10-2取使用系數， （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 查設計書圖10-13得。 故載荷系數 ④　 按實際載荷系數教正小齒輪分度圓直徑計算

43、值 4.1.3確定主要幾何尺寸和參數 （1）確定模數， 取 （2）計算分度圓直徑 （3）計算中心距 （4）計算齒寬 4.1.4校核齒根彎曲疲勞強度 （1）確定計算參數 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： ②　 計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數 查設計書表10-5得齒形系數 查設計書表10-5應力校正系數 （2） 校核計算

44、 符合要求 4.2傾斜螺旋減速器低速級齒輪傳動設計 4.2.1選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級，齒數 （1）因為齒輪傳動功率不大，轉速不太高，選用軟齒面齒輪傳動。 （2）小齒輪：45鋼（調質），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，轉速不高，故齒輪選用8級精度 （4）選擇齒數 （5）因選用閉式軟齒面?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。 4.2.2齒面接觸疲勞強度計算 （3-5） 確定公

45、式內的各計算參數值。試選載荷系數K=1.3 （1）選齒寬系數 （2）小齒輪扭矩 （3）查取彈性影響系數 （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，（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。 （3-6） （3-7） （5）設計計算 ①　 據式（3.5

46、）計算小齒輪分度圓直徑： ②　 圓周速度 ③　 定載荷系數：查設計書表10-2取使用系數：， （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、 查設計書圖10-13得 故載荷系數 ④　 按實際載荷系數教正小齒輪分度圓直徑計算值： 4.2.3確定主要幾何尺寸和參數 （1）確定模數，取 （2）計算分度圓直徑 （3）計算中心距 （4）計算齒寬

47、取 4.2.4校核齒根彎曲疲勞強度 （1）確定計算參數 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 ②　 計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數 查設計書表10-5得齒形系數 查設計書表10-5應力校正系數 （2） 校核計算 符合要求 4.3傾斜螺旋減速器各軸的結構設計與強度校核 4.3.1輸入軸的設計 1．求軸傳遞扭矩 3． 求作用在齒輪上的力： 3．初步估算軸的最

48、小直徑，選取聯軸器 安裝聯軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據A=102~126 考慮軸上鍵槽的削弱，軸徑需加大3%~7%，則取=10mm. 選取聯軸器：按扭矩T=1691N查手冊，選用LT1型彈性柱銷聯軸器其半聯軸器的孔徑=10mm, 半聯軸器長L 4．軸的結構設計 （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）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 （3） 裝聯軸器段A：=10mm，=23mm，因半聯軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯軸器。小于25，可取=23mm。

49、 （4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內圈孔徑決定，選用深溝球軸承6002，其尺寸為，故。，。 （5）軸肩段C： 。 （6）裝齒輪段D：經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，半聯軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯接，同時為了保證半聯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.材料為45鋼，調質處理 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

50、 2.求作用在齒輪上的力 3.估算軸的最小直徑 4.軸的結構設計 （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

51、端齒輪段E：，經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. 選擇軸的材料為45鋼，調質處理 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，選取聯軸器 安裝聯軸器處軸

52、的直徑為軸的最小直徑。根據表，A=103~126 取=18mm. 選取聯軸器：按扭矩T=22979N查手冊，選用LT1型彈性柱銷聯軸器其半聯軸器的孔徑=18mm, 半聯軸器長L 4．軸的結構設計 （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）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 （3）裝聯軸器段A：=18mm，=30mm，因半聯軸器與軸配合各部分長L，為保證軸擋圈壓緊聯軸器。小于32，可取=30mm。 （4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動軸承的內圈孔徑決定。選用深溝球軸承6004。。

53、（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，半聯軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯接，同時為了保證半聯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. 選擇軸的材料為45鋼，調質處理 由設計書表15-1查得軸的主要力學性能， ，。 6．畫軸的結構簡圖 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，轉矩圖 （1）水平彎矩

54、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 校核結果， C截面強度足夠。 9．按疲勞強度精度校核軸的安全系數 根據軸的結構和彎矩圖及轉矩圖可見，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， 查表得表面質量系數=0.93， 查表得鋼的， 查表許用安全系數， 彎曲應力幅，

55、扭轉應力幅：， 只考慮彎矩作用時的安全系數 只考慮轉矩作用時的安全系數 ， 安全系數：= ，滿足強度要求 圖4-1 傾斜螺旋減速器輸出軸彎矩、扭矩圖 4.4傾斜螺旋減速器各軸軸承與鍵的設計 （1）各軸軸承選用如表4-1 表4-1 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（díDíB） 15í35í10 17í35í10 20í42í12 （2）輸出軸軸承的校核 因輸出軸選用深溝球軸承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

56、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。 （3） 各軸鍵的選用 各軸上的鍵皆選用A型平鍵，其尺寸如表3-2 表3-2 各軸鍵的選用 輸入軸 中間軸 輸出軸 聯軸器鍵（bíhíL） 3í3í18 — 5í5í25 齒輪鍵（bíhíL） — 8í7í18 8í7í20 （4）輸出軸聯軸器鍵b=5mm,h=5mm,L=25mm

57、 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 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。 第5章 螺旋軸及機架結構設計 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，轉速

58、為N1及長度L1 螺旋直徑和轉速計算公式如下： （5-1） （5-2） 式中，D1——水平螺旋直徑，m； G——生產能力，0.5T/h; K—物料綜合特性系數，此處選K=0.049物料填充系數，由于螺旋具有輸送和揉搓作用，故應適當取小值，可選=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，水平輸送C=1； N1——水平螺旋轉速（rpm）； A——物料綜合特性系數，此處A=50見表5-1 表5-1 常

59、用物料的填充、特性、綜合系數 物料的磨琢性 物料的典型例子 推薦的填充系數ψ 推薦的螺旋面型式 特性系數 K 綜合系數 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、

60、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、易結塊 含水糖、淀粉質的團 0.25～0.30 帶式螺旋面 0.0710 20 代入式(5.12)可求出D1，

61、N1。圓整為標準系列D1=150mm ，N1=120rpm。 螺旋填充系數的校核公式為： (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小于前面的初選=0.25，為此可以考慮降低轉速以減少摩擦。取N1=80rpm，則可得=0.060.2，為此，最終取定水平螺旋的直徑和轉速為： D1=150mm； N1=80rpm； 另由有關試驗及經驗，兼顧機體尺寸，取水平螺旋長為L1=0.6m. 水平螺旋軸選用碳素鋼，其屈服點=235Mpa. 在一般機械設計中塑性材料Ns=1.2~2

62、.5 (安全系數)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： 為了減少螺旋旋轉過程中振動，提高葉片的強度由經驗公式取d=40mm。 校核軸的強度：當米完全充滿水平螺旋時，米的體積約為： 質量為，則 若米的全部重力完全作用于水平螺旋軸的尾部，則彎矩 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，轉速為N2及長度L2 螺旋直徑和轉速計算公式如下：

63、 (5-4) (5-5) 式中：D2——傾斜螺旋直徑，m； G——生產能力，0.5T/h; K—物料綜合特性系數，此處選K=0.049物料填充系數，由于螺旋具有輸送和揉搓作用，故應適當取小值，可選=0.25； P——物料的堆積密度，此處 C——與輸送傾角有關的系數，C=0.65見表5-2； N2——水平螺旋轉速（rpm）； A——物料綜合特性系數，此處A=50 表5-2 傾角系數表 傾斜角? 0o ≤5o ≤10o ≤15o ≤

64、30o 螺旋輸送器傾斜布置時的輸送校正系數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。 螺旋填充系數的校核公式為： 式中S——螺距（ m），此處S=0.8D，其他符號意義同前。 從上所得=0.063小于前面的初選=0.25，為此可以考慮降低轉速以減少摩擦。取N2=100rpm ，則可得=0.0.0750.2，為此，最終取定水平螺旋的直徑和轉速為 D2=150mm; N2=100rpm; 另由有關試驗及經驗，兼顧機體尺寸，取水平螺旋長為L2=0.8m. 傾斜螺旋軸選

65、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)許用應 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： 為了把水平螺旋輸送來的米很好的送到出料口，由經驗公式取d=35mm。 校核軸的強度：當米完全充滿傾斜螺旋時，米的重力約 若米的所有重量都作用于出口處則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。 5.2機架結構的確定 由裝配圖可知，機架主要承受其上的重力，所以只校核機架的彎矩即可，當總載荷P作用在跨距中點時，對機

66、架上的角鋼產生的彎矩最大，P由兩個減速器的及水完全充滿兩槽時和其它質量產生。P約為24950N，最大彎矩M=PL/4=0.25x245950=6084Nm.,從角鋼表查得W=3870立方毫米，已知角鋼的彎曲許用正應力由正應力強度條件：。最大彎矩M 小于 總上彎矩強度足夠。 5.3料斗及出料口設計 為了方便將米進入工作艙內且減少米的浪費，料斗采用上粗下細的造型，上端直徑260mm，下端直徑120mm。 出料口放置在傾斜螺旋的上端，保證水流有足夠的空間與米形成逆流運動，使米中的砂石能夠被充分沖刷干凈。出料口直徑設為83mm。 5.4潤滑方案 減速器齒輪采用油潤滑，潤滑油高度能夠達到大齒輪輪齒即可，大齒輪上的殘留潤滑油即可對小齒輪進行潤滑。 軸承采用脂潤滑，潤滑脂選用鈣基潤滑脂。鈣基潤滑脂有一定的耐水性能，工作溫度在55攝氏度以下，適合本設計使用。 5.5密封方案 兩螺旋槽端面出采用皮碗密封。其余密封處采用密封毛氈密封。 5.6本章小結 本章完成了兩個螺旋軸的設計。設計中螺旋的直徑要保證有足夠的空間使米進行流動，螺旋的長度使米中的雜質可以充分的被去除。也對機架、潤滑