螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),螺旋式,洗米機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
洗米機(jī)總體設(shè)計(jì)
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1 洗米機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義 1
1.2 我國(guó)洗米行業(yè)發(fā)展概況 1
1.3 各類洗米機(jī)簡(jiǎn)介 2
1.4 本章小結(jié) 2
第2章 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4
2.2 電機(jī)的選擇 4
2.3 水平螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4
2.3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)比 5
2.3.1各軸參數(shù)計(jì)算 6
2.4傾斜螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 6
2.4.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)比 6
2.4.2 各軸參數(shù)計(jì)算 6
2.5本章小結(jié) 7
第3章 水平螺旋減速器設(shè)計(jì) 8
3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8
3.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 10
3.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 13
3.3.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 13
3.3.2 中間軸的設(shè)計(jì) 15
3.3.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 16
3.4 各軸軸承與鍵的設(shè)計(jì) 19
3.5 本章小結(jié) 21
第4章 水平螺旋減速器設(shè)計(jì) 22
4.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22
4.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
4.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 27
4.3.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 27
4.3.2 中間軸的設(shè)計(jì) 29
4.3.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 30
4.4 各軸軸承與鍵的設(shè)計(jì) 33
4.5 本章小結(jié) 35
第5章 螺旋軸機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36
5.1 水平及傾斜螺旋軸設(shè)計(jì) 36
5.1.1 水平螺旋軸的設(shè)計(jì) 36
5.1.2 傾斜螺旋軸的設(shè)計(jì) 38
5.2 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定 40
5.3 料斗及出料口設(shè)計(jì) 41
5.4 潤(rùn)滑方案 41
5.5 密封方案 41
5.2 本章小結(jié) 41
結(jié)論 42
參考文獻(xiàn) 43
致謝 44
II
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
院系名稱： 機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化08-4班
學(xué)生姓名： 朱 亮
指導(dǎo)教師： 苗淑杰
職 稱： 教 授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一二年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of Screw Washing Machine
Candidate：Zhu Liang
Specialty：Mechanical design and automation
Class：08-4
Supervisor：Prof. Miao Shujie
Heilongjiang Institute of Technology
2012-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
洗米機(jī)是一種糧食加工機(jī)械，用于洗米的裝置。本設(shè)計(jì)的螺旋洗米機(jī)由電動(dòng)機(jī)、水平螺旋軸、傾斜螺旋軸及與其相對(duì)應(yīng)的減速器、機(jī)架等結(jié)構(gòu)組成。米由進(jìn)料口進(jìn)入洗米機(jī)，經(jīng)過螺旋軸的輸送進(jìn)行揉搓洗滌，水流與米流逆流流動(dòng)，米中的漂浮雜質(zhì)在此過程中漂浮，與洗滌的濁水一起從溢流口排出，達(dá)到洗米的目的。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，集搓米、洗米、除去漂浮雜質(zhì)、砂石等為一體，用水量少洗滌效果好，是一種高效的連續(xù)洗米機(jī)，是食堂、大型飯店、快餐中心等較為理想的糧食洗滌機(jī)械。
本設(shè)計(jì)擬訂了洗米機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；完成了水平螺旋軸、傾斜螺旋軸及與其相對(duì)應(yīng)的減速器傳動(dòng)、機(jī)架等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：螺旋洗米機(jī)；減速器；水平螺旋軸；傾斜螺旋軸；機(jī)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
II
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒論
1.1洗米機(jī)設(shè)計(jì)目的及意義
洗米機(jī)是一種糧食加工機(jī)械，用于洗米的裝置。為了適應(yīng)食堂、大型飯店、快餐中心等的需要，因此設(shè)計(jì)了一種螺旋輸送式連續(xù)洗米機(jī)，該機(jī)包括電動(dòng)機(jī)、齒輪減速傳動(dòng)、機(jī)殼、進(jìn)料口、出料口、螺旋推進(jìn)器等結(jié)構(gòu)。通過水的沖刷及沙石自身沉降達(dá)到清洗大米的目的。
在米深度加工中，洗米是第一道工序。在傳統(tǒng)的加工中，洗米是手工勞動(dòng)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且效果差。螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，集搓米、洗米、除去漂浮雜質(zhì)、沙石等于一體，用水量少、洗滌效果好，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。還具有水力輸送作用，可以將洗凈的米輸送到設(shè)計(jì)位置，是一種高效的連續(xù)式洗米機(jī)械。適合于大米、玉米、小麥、豆類等顆粒糧食的洗滌及輸送，還適用于米制品廠、豆類制品廠等的原料洗滌，也是食堂、大型飯店、快餐中心及釀造、豆類加工作業(yè)中較為理想的糧食洗滌機(jī)械。
1.2我國(guó)洗米行業(yè)發(fā)展概況
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)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(jī)械化水平得到空前的提高。在傳統(tǒng)的服務(wù)業(yè)——餐營(yíng)業(yè)中其機(jī)械作業(yè)也日趨普遍化,從而大大的降低了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，也降低了勞資成本。
目前，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家洗米機(jī)的應(yīng)用以達(dá)到相當(dāng)大的普及，由于其人口密度不大，因此中小型洗米機(jī)的需求量比較大。從在洗米機(jī)的構(gòu)造來(lái)看，國(guó)外的洗米機(jī)趨于小型化，高效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。由于在國(guó)內(nèi)人口眾多，不管是學(xué)校、餐飲和工廠都存在大量學(xué)生、顧客和工人。因此，國(guó)內(nèi)的食品機(jī)械工廠在洗米機(jī)的生產(chǎn)上是以大中型洗米機(jī)為主。在洗米機(jī)的結(jié)構(gòu)上，歐美及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家以從過去的一次性洗滌發(fā)展到現(xiàn)在的連續(xù)式洗滌方式，并且工作機(jī)構(gòu)也以從過去的攪拌型發(fā)展到現(xiàn)在的電磁振動(dòng)和螺旋輸送揉搓等方式。國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域也逐步發(fā)展，現(xiàn)在市場(chǎng)中也出現(xiàn)了螺旋輸送揉搓洗滌的新型洗滌方式。洗米機(jī)的研究在于提高對(duì)大米的洗滌效率，減少對(duì)水源的浪費(fèi)，并可大大的降低食品加工人員的工作量，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的洗滌效果。由于我國(guó)人口眾多特別是在學(xué)校、工廠及餐飲行業(yè)都需解決對(duì)大量米的洗滌工作，通過對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)食品機(jī)械的調(diào)查可看出，目前對(duì)洗米機(jī)的需求量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。所以說(shuō)開發(fā)洗米機(jī)有著重要的實(shí)際意義。
本次洗米機(jī)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)操作安全方便以及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)1000kg米洗滌的理論分析來(lái)看所需時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí)，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(lái)看與人工洗滌相比可大量節(jié)省洗滌成本，且大大的提高了其洗滌效率。
1.3各類洗米機(jī)簡(jiǎn)介
（1） 水壓式洗米機(jī)
如圖1.1所示，此類洗米機(jī)采用自來(lái)水為動(dòng)力，自來(lái)水通過本產(chǎn)品的主體水閥進(jìn)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米進(jìn)行輸送和清洗，對(duì)大米的表面進(jìn)行摩擦和沖擊，使表面和背溝的糠皮得到徹底清涮，對(duì)其他顆粒物也能起到清洗和運(yùn)輸?shù)哪康摹Ｔ谙疵椎倪^程中，能將大米的上浮物質(zhì)通過洗米機(jī)溢水面進(jìn)行排放，進(jìn)行過清洗的大米能保證干凈衛(wèi)生。
特點(diǎn)：提高洗米質(zhì)量，減少浪費(fèi)，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(jī)
（2）循環(huán)式洗米機(jī)
如圖1.2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(shè)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及米水分離器相接，它是利用各種物質(zhì)不同比重，將砂石、米蟲、糠皮、塵埃等雜物清除掉。使用時(shí)把大米投入不銹鋼料斗中，洗米機(jī)通過高水壓從料斗底部將大米吸走流入下一個(gè)不銹鋼容器中，然后從這個(gè)容器底部吸走，再?gòu)捻敹肆魅?。洗米機(jī)這個(gè)動(dòng)作循環(huán)一個(gè)周期，使大米得到了充分的清洗和浸洗，最后通過自動(dòng)程式控制吸入另一個(gè)米水分離裝置將水分濾去。
特點(diǎn)：清除效果好，其用水可反復(fù)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(jī)
1.4本章小結(jié)
本章分析了洗米機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義，介紹了我國(guó)洗米機(jī)行業(yè)的發(fā)展概況，列舉了幾類洗米機(jī)的特點(diǎn)和工作原理
第2章 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.1所示。大米至料斗1加入，在水平螺旋2的輸送過程中進(jìn)行揉搓洗滌，大米中的漂浮雜質(zhì)在此過程中漂浮，與洗滌的濁水一起從溢流口12排出。而大米則被水平螺旋推進(jìn)器從進(jìn)料口運(yùn)輸?shù)絻A斜螺旋9的入口處。在此處，米開始隨傾斜螺旋向上運(yùn)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(shí)拆下進(jìn)行清洗），米最后經(jīng)過噴水裝置以上的瀝干段后從排料口10排出，完成洗米操作。而洗滌水在洗米過程中從噴水裝置11噴入，沿傾斜螺旋往下流動(dòng)，經(jīng)水平螺旋，最后從溢流口流出。機(jī)組在整個(gè)洗米過程中水流與米成逆流流動(dòng)，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 2.1 洗米機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.2電機(jī)的選擇
利用阻力系數(shù)法計(jì)算所需電機(jī)功率，水平螺旋電機(jī)所需額定功率和傾斜螺旋電機(jī)
(2-1)
(2-2)
式中：——功率備用系數(shù)，取=1；
——傳動(dòng)效率，取=0.90；
L——螺旋長(zhǎng)度，水平螺旋長(zhǎng)度L1=0.6m ，傾斜螺旋長(zhǎng)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(jī)生產(chǎn)能力（T/h）。
考慮到水（介質(zhì)）充滿螺旋，計(jì)算阻力時(shí)除輸送阻力外，還應(yīng)有介質(zhì)阻力較難計(jì)算，此外可假設(shè)輸送充填系數(shù)為1的水來(lái)作為其生產(chǎn)能力，以次來(lái)近似計(jì)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(jì)算是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)功率，由于計(jì)算值可看出，所需功率較小，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)中沖擊等突發(fā)載荷，參考有關(guān)其它機(jī)械的經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)試驗(yàn)和電機(jī)效率，最終選取水平螺旋電機(jī)功率位120W，電機(jī)用型號(hào)為YU7114（轉(zhuǎn)速為1400r/min,效率為50%）傾斜螺旋電機(jī)功率為250W，型號(hào)為YU8014（轉(zhuǎn)速為1400r/min效率為58%）。
2.3水平螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
2.3.1計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)比
因?yàn)樗綔p速器電機(jī)功率為120W，N1=1400r/min，i=N1/n=1400/80=17.5
對(duì)展開式二級(jí)減速器，可取
式中，—高速級(jí)傳動(dòng)比，—低速級(jí)傳動(dòng)比；
為總傳動(dòng)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(jì)算
；
；
；
表2.1水平螺旋減速器參數(shù)
電機(jī)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(dòng)比i
1
4.9
3.5
效率η
0.992
0.985
0,985
2.4傾斜螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
2.4.1計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)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(jì)算
；
；
；
表2-2傾斜螺旋減速器參數(shù)
電機(jī)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(dòng)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(jìn)行了洗米機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算。設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)主要在電機(jī)功率的計(jì)算上，利用阻力系數(shù)法來(lái)確定及驗(yàn)算電機(jī)的功率，確定了水平電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YU7114，傾斜電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YU8014，完成了水平減速器和傾斜減速器各級(jí)傳動(dòng)比及各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩的計(jì)算。
第3章 水平螺旋減速器設(shè)計(jì)
3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；捕葹椋?00HBS
（3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（3.1）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(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(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
（3.2）
（3.3）
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算
1 試算小齒輪分度圓直徑
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)，（直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得Kv=1.04；由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置時(shí) 。
由模數(shù)、
查設(shè)計(jì)書圖10-13得
故載荷系數(shù)
（6）按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值：
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù) 取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3） 計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬
4．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）確定計(jì)算參數(shù)
1 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：
2 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù) ；查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2）校核計(jì)算
符合要求
3.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（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(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
Z1=30,U=i1=3.5
Z2=Z1×U=30×3.5=105
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
確定公式（3.1）內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(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(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。據(jù)式（3.2）（3.3）計(jì)算得，。
(5)設(shè)計(jì)計(jì)算
1 據(jù)式（3.1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)，（直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得：Kv=1.01，由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置時(shí)
由模數(shù)、 查設(shè)計(jì)書圖10-13得
故載荷系數(shù)
（6）按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù) ， 取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3） 計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬
4． 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）定計(jì)算參數(shù)
1 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：
2 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2） 校核計(jì)算
符合要求
3.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
3.3.1輸入軸的設(shè)計(jì)
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(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。
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=812N查手冊(cè)，選用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(zhǎng)L。
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（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(zhǎng)度。
（3） 裝聯(lián)軸器段A：=9mm，=18mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長(zhǎng)L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于20，可取=18mm。
（4） 裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q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(jīng)計(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)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(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)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(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能
，。
3.3.2中間軸的設(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)
（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(zhǎng)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(yīng)小于，取=17mm，。
（4）軸肩段B：
（5）裝齒輪段C： 。 段應(yīng)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(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)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(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)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(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能。
3.3.3輸出軸的設(shè)計(jì)
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(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.
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=13728N查手冊(cè)，選用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(zhǎng)L
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q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(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)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(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能。
6．畫軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
如圖（3.1a）所示，確定出軸承的支點(diǎn)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3.1水平螺旋減速器輸出軸彎矩、扭矩圖
8．按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由彎矩圖知C處的彎矩最大，校核該截面強(qiáng)度。截面C處的當(dāng)量彎矩，，
，可得：
校核結(jié)果：，C截面強(qiáng)度足夠。
9．按疲勞強(qiáng)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(xiǎn)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(shù)。
2 查表得表面質(zhì)量系數(shù)=0.93。，
3 查表得鋼的。
4 查表許用安全系數(shù)。
5 彎曲應(yīng)力幅。
6 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅：。
7 只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)
8 只考慮轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全系數(shù)
9 安全系數(shù)：= ，滿足強(qiáng)度要求。
3.4各軸軸承與鍵的設(shè)計(jì)
（1） 各軸軸承選用如表3.1
表3.1 各軸軸承型號(hào)及尺寸
輸入軸
中間軸
輸出軸
型號(hào)
6002
6003
6003
尺寸（d×D×B）
15×35×10
17×35×10
17×35×10
（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(jì)算軸承壽命
由式L=計(jì)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(shí)可知軸承使用年限為
L=>設(shè)計(jì)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(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(qiáng)度： （3-4）
K=2.5mm , 25-5=20mm ,T=13728
設(shè)計(jì)書表6-2，由式（3-1）計(jì)算
擠壓強(qiáng)度滿足要求。
齒輪鍵尺寸b=8mm,h=7mm,L=18mm
校核擠壓強(qiáng)度：，
K=3.5mm, 18-8=10mm ,T=13728
設(shè)計(jì)書表6-2 ，
擠壓強(qiáng)度滿足要求。
3.5本章小結(jié)
水平螺旋減速器采用二級(jí)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(shè)計(jì)與校核。
第4章 傾斜螺旋減速器設(shè)計(jì)
4.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；捕葹椋?00HBS
（3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(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(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算
1 試算小齒輪分度圓直徑：
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)，查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)， （直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得：Kv=1.08由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置時(shí)
由模數(shù)、
查設(shè)計(jì)書圖10-13得。
故載荷系數(shù)
4 按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值
3． 確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù)， 取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3）計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬
4．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）確定計(jì)算參數(shù)
1 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：
2 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2） 校核計(jì)算
符合要求
4.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；捕葹椋?00HBS
（3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（3.5）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(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(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
（3.6）
（3.7）
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算
1 據(jù)式（3.5）計(jì)算小齒輪分度圓直徑：
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)：查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)：， （直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得：Kv=1.014，由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置
由b=26.72模數(shù)、 查設(shè)計(jì)書圖10-13得
故載荷系數(shù)
4 按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值：
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù)，取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3）計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬 取
4．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）確定計(jì)算參數(shù)
1 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
2 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2） 校核計(jì)算
符合要求
4.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
4.3.1輸入軸的設(shè)計(jì)
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(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.
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=1691N查手冊(cè)，選用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(zhǎng)L
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q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(jīng)計(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)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(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)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(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能，
，。
4.3.2中間軸的設(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)
（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(zhǎng)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(yīng)小于，取=17mm，。
（4）軸肩段B：
（5）裝齒輪段C： 。 段應(yīng)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(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)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(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)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(diào)質(zhì)處理
由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能，
，。
4.3.3輸出軸的設(shè)計(jì)
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(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.
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=22979N查手冊(cè)，選用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(zhǎng)L
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。選用深溝球軸承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(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)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(diào)質(zhì)處理
由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能，
，。
6．畫軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
如圖（3.2a）所示，確定出軸承的支點(diǎn)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(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由彎矩圖知C處的彎矩最大，校核該截面強(qiáng)度。截面C處的當(dāng)量彎矩，
可得
校核結(jié)果，
C截面強(qiáng)度足夠。
9．按疲勞強(qiáng)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(xiǎn)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(yīng)力幅，
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅：，
只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)
只考慮轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全系數(shù)
，
安全系數(shù)：= ，滿足強(qiáng)度要求
圖4-1 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(shè)計(jì)
（1）各軸軸承選用如表4.1
表4.1 各軸軸承型號(hào)及尺寸
輸入軸
中間軸
輸出軸
型號(hào)
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(jì)算軸承壽命
由式L=計(jì)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(shí)可知軸承使用年限為
L=>設(shè)計(jì)年限10年
所以軸承滿足使用要求。
（4） 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(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(qiáng)度：
，K=2.5mm, 25-5=20mm,T=22979
設(shè)計(jì)書表6-2
擠壓強(qiáng)度滿足要求。
齒輪鍵b=8mm,h=7mm,L=20mm
校核擠壓強(qiáng)度：，K=3.5mm , 20-8=12mm ,T=22979
設(shè)計(jì)書表6-2 ， ，擠壓強(qiáng)度滿足要求。
4.5本章小結(jié)
水平螺旋減速器采用二級(jí)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(shè)計(jì)與校核。
第5章 螺旋軸及機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 水平及傾斜螺旋軸設(shè)計(jì)
5.1.1 水平螺旋軸的設(shè)計(jì)
求水平螺旋直徑為D1，轉(zhuǎn)速為N1及長(zhǎng)度L1
螺旋直徑和轉(zhuǎn)速計(jì)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)，此處選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(yīng)適當(dāng)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(guān)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5.1 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(wú)磨琢性半磨琢性
面粉、石墨、石灰、
0.35～0.40
實(shí)體螺旋面
0.0415
75
粉狀
磨琢性
水泥、石膏粉、白粉
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0565
35
粒狀
無(wú)磨琢性半磨琢性
谷物、鋸木屑
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0490
50
粒狀
磨琢性
造型土、型砂
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0600
30
小塊
a＜60mm
無(wú)磨琢性半磨琢性
煤、石灰石
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0537
40
小塊
a＜60mm
磨琢性
卵石、砂巖
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面或帶式螺旋面
0.0645
25
中等及大塊
a＞60mm
無(wú)磨琢性半磨琢性
塊煤、塊狀石灰
0.25～0.30
實(shí)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(shí)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(tuán)
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(biāo)準(zhǔn)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(hào)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(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(guān)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)，兼顧機(jī)體尺寸，取水平螺旋長(zhǎng)為L(zhǎng)1=0.6m.
水平螺旋軸選用碳素鋼，其屈服點(diǎn)=235Mpa.
在一般機(jī)械設(shè)計(jì)中塑性材料Ns=1.2~2.5 (安全系數(shù))許用應(yīng)力 ：
對(duì)塑性材料的許用剪應(yīng)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(yīng)力應(yīng)小于材料的許用剪應(yīng)力。
得：
為了減少螺旋旋轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)，提高葉片的強(qiáng)度由經(jīng)驗(yàn)公式取d=40mm。
校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)米完全充滿水平螺旋時(shí)，米的體積約為：
質(zhì)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(qiáng)度校核計(jì)算：
當(dāng)量應(yīng)力
為軸的許用彎曲應(yīng)力，可知強(qiáng)度足夠。
5.1.2 傾斜螺旋軸的設(shè)計(jì)
傾斜螺旋設(shè)計(jì)計(jì)算
求傾斜螺旋直徑為D2，轉(zhuǎn)速為N2及長(zhǎng)度L2
螺旋直徑和轉(zhuǎn)速計(jì)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)，此處選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(yīng)適當(dāng)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(guān)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5-2 傾角系數(shù)表
傾斜角?
0o
≤5o
≤10o
≤15o
≤30o
螺旋輸送器傾斜布置時(shí)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(biāo)準(zhǔn)系列D2=150mm。N2=120rpm。
螺旋填充系數(shù)的校核公式為：
式中S——螺距（ m），此處S=0.8D，其他符號(hào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速為
D2=150mm;
N2=100rpm;
另由有關(guān)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)，兼顧機(jī)體尺寸，取水平螺旋長(zhǎng)為L(zhǎng)2=0.8m.
傾斜螺旋軸選用碳素鋼，其屈服點(diǎn)=235Mpa.
在一般機(jī)械設(shè)計(jì)中塑性材料Ns=1.2~2.5 (安全系數(shù))許用應(yīng)
對(duì)塑性材料的許用剪應(yīng)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(yīng)力應(yīng)小于材料的許用剪應(yīng)力。
得：
為了把水平螺旋輸送來(lái)的米很好的送到出料口，由經(jīng)驗(yàn)公式取d=35mm。
校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)米完全充滿傾斜螺旋時(shí)，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(qiáng)度校核計(jì)算：
當(dāng)量應(yīng)力
為軸的許用彎曲應(yīng)力，可知強(qiáng)度足夠。
5.2機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定
由裝配圖可知，機(jī)架主要承受其上的重力，所以只校核機(jī)架的彎矩即可，當(dāng)總載荷P作用在跨距中點(diǎn)時(shí)，對(duì)機(jī)架上的角鋼產(chǎn)生的彎矩最大，P由兩個(gè)減速器的及水完全充滿兩槽時(shí)和其它質(zhì)量產(chǎn)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(yīng)力由正應(yīng)力強(qiáng)度條件：。最大彎矩M 小于 總上彎矩強(qiáng)度足夠。
5.3 料斗及出料口設(shè)計(jì)
為了方便將米進(jìn)入工作艙內(nèi)且減少米的浪費(fèi)，料斗采用上粗下細(xì)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(yùn)動(dòng)，使米中的砂石能夠被充分沖刷干凈。出料口直徑設(shè)為83mm。
5.4潤(rùn)滑方案
減速器齒輪采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油高度能夠達(dá)到大齒輪輪齒即可，大齒輪上的殘留潤(rùn)滑油即可對(duì)小齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑。
軸承采用脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂選用鈣基潤(rùn)滑脂。鈣基潤(rùn)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(shè)計(jì)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(jié)
本章完成了兩個(gè)螺旋軸的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中螺旋的直徑要保證有足夠的空間使米進(jìn)行流動(dòng)，螺旋的長(zhǎng)度使米中的雜質(zhì)可以充分的被去除。也對(duì)機(jī)架、潤(rùn)滑、密封等方面進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。
結(jié) 論
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的課題是螺旋式洗米機(jī)的結(jié)
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