畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）滾筒式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p>　　全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) </p><p>　　滾筒式紅薯清洗機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　DESIGN OF THE SWEET POTATO WASHING MACHINE</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………

2、……………1</p><p>　　關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………1</p><p>　　1 前言………………………………………………………………………………2</p><p>　　2 清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理…………………………………………………3</p><p>　　2.1 清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)…………………………

3、………………………………3</p><p>　　2.2 紅薯清洗機(jī)的工作原理………………………………………………3</p><p>　　3 總體方案的論證……………………………………………………………4</p><p>　　4 總體方案的論證……………………………………………………………4</p><p>　　4.1 方案一 齒輪傳動…………

4、……………………………………………4</p><p>　　4.2 方案二 帶傳動……………………………………………………………5</p><p>　　4.3 方案三 鏈傳動……………………………………………………………5</p><p>　　5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………6</p><p>　　5.1 選

5、用電動機(jī)…………………………………………………………………6</p><p>　　5.2 機(jī)械傳動裝置的總體設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………8</p><p>　　5.3 機(jī)械傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………9</p><p>　　5.4 帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………10</p><

6、;p>　　5.5 摩擦輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………11</p><p>　　5.5.1 摩擦輪方案選擇………………………………………………………12</p><p>　　5.5.2 摩擦輪的材料…………………………………………………………14</p><p>　　5.5.3 摩擦輪傳動的設(shè)計(jì)和計(jì)算……………………………………………1

7、5</p><p>　　5.6 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算…………………………………………………………15</p><p>　　5.6.1 軸的材料…………………………………………………………………16</p><p>　　5.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………17</p><p>　　5.6.3 軸的強(qiáng)度的校核…………

8、…………………………………………………18</p><p>　　5.7 軸承蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………19</p><p>　　5.8 聯(lián)軸器計(jì)算及選擇…………………………………………………………19</p><p>　　5.8.1 聯(lián)軸器的選用………………………………………………………20</p><p>　　

9、5.8.2 聯(lián)軸器的型號和主要尺寸…………………………………………20</p><p>　　5.9 軸承的選擇和潤滑及其壽命計(jì)算………………………………………21</p><p>　　5.9.1 軸承的選擇……………………………………………………………21</p><p>　　5.9.2 軸承壽命計(jì)算…………………………………………………………21</p>

10、;<p>　　5.9.3 軸承的潤滑…………………………………………………………22</p><p>　　5.10 滾筒材料的選擇………………………………………………………22</p><p>　　6 結(jié)論………………………………………………………………………………22</p><p>　　7 總結(jié)……………………………………………………………………

11、…………23</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………24</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………25</p><p>　　滾筒式紅薯清洗機(jī)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：滾筒式清洗機(jī)是借圓形滾筒的轉(zhuǎn)動，使原料在其中不斷地翻轉(zhuǎn)，同時(shí)用水管噴射高

12、壓水來沖洗翻動的原料，以達(dá)到清洗目的。污水和泥沙由滾筒的網(wǎng)孔經(jīng)底部集水斗排出。該機(jī)用于清洗紅薯。本滾筒式清洗機(jī)，是一種比較實(shí)用的食品初加工機(jī)械，它是由機(jī)架、電機(jī)、皮帶傳動系統(tǒng)、減速器、聯(lián)軸器、鏈輪傳動系統(tǒng)、軸承、螺旋式滾筒、沖洗水管、進(jìn)出料機(jī)構(gòu)組成。電機(jī)、減速器固定在機(jī)架上，電機(jī)通過皮帶傳動系統(tǒng)與減速器相連，減速器通過聯(lián)軸器與小鏈輪相連，大鏈輪帶動滾筒上的摩擦輪而使得滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒內(nèi)部有螺旋導(dǎo)板，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過螺旋導(dǎo)軌實(shí)行原料的推進(jìn)

13、。本新型滾筒式清洗機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、工作可靠、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：清洗機(jī)； 加工機(jī)械； 滾筒式； 螺旋； 摩擦輪 </p><p>　　Design of the Sweet Potato Washing Machine</p><p>　　Abstract：Drum type washing machine for sweet

14、potato is a circular cylinder by rotation, in which the raw materials continue to flip, while high-pressure water spray with a hose to wash turning raw materials to achieve the cleaning purpose. Water and sediment from t

15、he bottom of the drum set by Pelt mesh discharged. The drum washing machine, is a relatively early use of food processing machinery, which is from the rack , motor, belt drive system, reducer, coupling, sprocket drive sy

16、stem, bearings,</p><p>　　Key words：Washing Machine； Food Processing Machinery； Drum Type；Spiral； Friction Wheel</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　食品機(jī)械行業(yè)是直接為食品工業(yè)服務(wù)的行業(yè)。食品工業(yè)的發(fā)

17、展帶動了食品機(jī)械的發(fā)展，而食品機(jī)械行業(yè)的科技進(jìn)步與發(fā)展，又為食品工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件，大大推動食品工業(yè)向前發(fā)展。</p><p>　　隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品機(jī)械在食品工業(yè)中的地位越來越重要?，F(xiàn)代化的</p><p>　　食品機(jī)械不僅可以生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品，而且可以提高資源的利用率。制造業(yè)的高速發(fā)展，也促進(jìn)了清洗設(shè)備、清洗劑等企業(yè)的快速進(jìn)步。民用、工業(yè)兩大清洗領(lǐng)域巨大的市場需求，

18、造就了中國清洗行業(yè)嶄新的未來。</p><p>　　為適應(yīng)我國農(nóng)產(chǎn)品快速發(fā)展需要，農(nóng)產(chǎn)品清洗設(shè)備在我國逐步發(fā)展起來。許多農(nóng)作物由于生長過程中必然會帶有泥土和農(nóng)藥，所以清洗農(nóng)作物的大量勞動是影響我國農(nóng)作物一個(gè)重要問題，如果采用大量人力的話必然導(dǎo)致勞動力資源的浪費(fèi)，所以生產(chǎn)一種農(nóng)作物清洗機(jī)械對提高生產(chǎn)力具有重要影響。</p><p>　　清洗按照精度的要求不同，主要分為一般工業(yè)清洗，精密工業(yè)清

19、洗和超精密工業(yè)清洗三大類。一般工業(yè)清洗包括車輛、輪船、飛機(jī)表面的清洗，一般只能去掉比較粗大的污垢；精密工業(yè)清洗包括各種產(chǎn)品加工生產(chǎn)過程中的清洗，各種材料及設(shè)備表面的清洗等，以能夠去除微小的污垢粒子為特點(diǎn)；超精密清洗包括精密工業(yè)生產(chǎn)過程中對機(jī)械零件、電子元件，光學(xué)部件等的超精密清洗，以清除極微小污垢顆粒為目的。近年來，干式清洗發(fā)展迅速，如激光清洗、紫外線清洗、等離子清洗、干冰清洗、真空清洗等。在高、精、尖工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域得到快速發(fā)展，尤其是碳

20、氫真空清洗技術(shù)的引入已在形成現(xiàn)在精密五金零件的主要清洗趨勢，是目前替代ODS最好工藝路線。中國清洗行業(yè)的現(xiàn)狀我國到處都在建設(shè)新的工廠和生產(chǎn)線,正在逐步成為“世界加工廠”，巨大的市場需求，為工業(yè)清洗設(shè)備制造商和專業(yè)清洗劑生產(chǎn)供應(yīng)商提供了快速發(fā)展的良機(jī)。目前，各種清洗設(shè)備生產(chǎn)制造經(jīng)營企業(yè)已達(dá)1000多家[1]。</p><p>　　所以，農(nóng)作物清洗機(jī)械的優(yōu)化、改進(jìn)、創(chuàng)新是極其重要的。</p><p

21、>　　2 清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　2.1 清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　設(shè)計(jì)的紅薯清洗機(jī)主要由滾筒、傳動裝置、噴淋水管、電機(jī)、進(jìn)出料斗、出泥斗等組成,通常稱為滾筒式紅薯清洗機(jī)或鼠籠式紅薯清洗機(jī)。電機(jī)固定在機(jī)架上,主動軸從傳動系統(tǒng)中得到動力后帶動其上的摩擦輪轉(zhuǎn)動，摩擦輪緊貼滾圈，摩擦輪與滾圈相互間產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動。滾筒是帶有網(wǎng)面的內(nèi)壁有螺旋導(dǎo)軌的圓柱

22、形圓柱筒，滾筒被四個(gè)支座支撐。</p><p>　　2.2 紅薯清洗機(jī)的工作原理</p><p><b>　　圖1 總裝圖</b></p><p>　　Fig 1 Assembly Diagram</p><p>　　紅薯清洗機(jī)的工作原理是紅薯經(jīng)進(jìn)料斗進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)，噴頭進(jìn)行噴水，滾筒在水池中旋轉(zhuǎn)，滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)利用筒內(nèi)

23、壁螺旋導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)紅薯的推進(jìn)。紅薯沿滾筒壁向前運(yùn)動，在運(yùn)動過程中紅薯不斷被水刷洗，紅薯之間的摩擦、翻轉(zhuǎn)間的刷洗，紅薯與滾筒壁之間的磨擦，在共同作用下完成紅薯表面的清洗過程。以達(dá)到清洗的目的。在滾筒的下面設(shè)有淤泥清除口。</p><p>　　3 總體方案的論證</p><p>　　滾筒清洗機(jī)機(jī)的清洗機(jī)器為主要實(shí)行機(jī)構(gòu)，其性能的好壞直接影響清洗機(jī)機(jī)的效率，還有傳動系統(tǒng)和集塵裝置也是清洗機(jī)機(jī)的主要

24、機(jī)構(gòu)。</p><p>　　方案一 清洗機(jī)器傳動：由電動機(jī)經(jīng)皮帶輪傳動主軸使摩擦輪高速旋轉(zhuǎn)。滾筒傳動：由電動機(jī)經(jīng)鏈輪傳動帶動托輪，再以摩擦傳動滾筒。</p><p>　　方案二 清洗機(jī)器傳動：由電動機(jī)經(jīng)齒輪傳動主軸使摩擦輪高速旋轉(zhuǎn)。滾筒傳動：由電動機(jī)經(jīng)由皮帶輪傳動帶動托輪，再以齒輪傳動滾筒</p><p>　　方案三 清洗機(jī)器傳動：由電動機(jī)經(jīng)鏈輪主軸使得摩擦輪

25、高速旋轉(zhuǎn)。滾筒傳動：由電動機(jī)經(jīng)由齒輪傳動帶動托輪，再以齒輪傳動滾筒。</p><p>　　方案一結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，傳動簡單，可靠性高，使用壽命可以得到保障，制造成本低，加工簡單。方案二、三效率比較低，加工成本高。經(jīng)過三個(gè)方案的比較，選用方二。</p><p><b>　　4傳動方案的論證</b></p><p><b>　　方案一

26、齒輪傳動</b></p><p><b>　　圖2 齒輪傳動</b></p><p>　　Fig 2 Gear Drive</p><p>　　齒輪傳動在本設(shè)計(jì)中優(yōu)勢體現(xiàn)在瞬時(shí)傳動比恒定，工作平穩(wěn)，傳動準(zhǔn)確可靠，適用于功率和速度范圍廣，傳動效率高，使用壽命長。但需專門設(shè)備制造，成本較高。</p><p>　　

27、4.2 方案二 帶傳動 </p><p>　　帶傳動帶傳動在本設(shè)計(jì)中優(yōu)勢體現(xiàn)在緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲小，靠摩擦力傳動，過載時(shí)帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件，結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)等均較為方便，成本低廉。但是不能保證準(zhǔn)確的傳動比，需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力，帶的壽命較短，傳動效率較低。</p><p>　　4.3 方案三 鏈傳動</p>&

28、lt;p>　　鏈傳動在本設(shè)計(jì)中優(yōu)勢體現(xiàn)在鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小；承載能力大；效率高（η=0.95～0.98）。同時(shí)；鏈傳動能吸振與緩和沖擊，結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較大中心距的傳動，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等惡劣環(huán)境中工作。但是高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平穩(wěn)；傳動中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中使用；只能用于平行軸間的傳動；安

29、裝精度和制造費(fèi)用比帶傳動高[2]。</p><p><b>　　圖3 帶傳動</b></p><p>　　Fig 3 Belt Drive</p><p><b>　　圖4 鏈傳動</b></p><p>　　Fig 4 Chain Drive</p><p>　　綜合分析上

30、述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、制造成本和安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)課題的傳動方案采用方案二，即采用帶傳動。</p><p><b>　　5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 選用電動機(jī)</p><p>　　電動機(jī)的容量（功率）選得是否合適，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)

31、，電動機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或電動機(jī)因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運(yùn)動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。 </p><p><b>　　根據(jù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)滾筒清洗的工作效率為1.5/；</p><p><b>　　為滾筒外壁半徑；</b&

32、gt;</p><p><b>　　為滾筒內(nèi)壁半徑；</b></p><p><b>　　為滾筒總長度；</b></p><p><b>　　為螺旋導(dǎo)軌總長度；</b></p><p><b>　　為螺旋導(dǎo)軌螺距；</b></p><p

33、><b>　　為螺旋導(dǎo)軌寬度；</b></p><p><b>　　為螺旋導(dǎo)軌高度。</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　滾筒外殼體積：</b&

34、gt;</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　螺旋導(dǎo)軌體積：</b></p><p><b>　　滾筒容積：</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　

35、　查表得：</b></p><p><b>　　滾筒外殼質(zhì)量：</b></p><p><b>　　（4）</b></p><p><b>　　導(dǎo)軌質(zhì)量：</b></p><p><b>　　滾筒的最大裝載量:</b></p>&

36、lt;p><b>　?。?）</b></p><p>　　則滿載時(shí)整個(gè)滾筒所受重力：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　滿載時(shí)每個(gè)托輪所受切向力：</p><p>　　根據(jù)滾筒清洗機(jī)的效率為1.5t/h，即每分鐘清洗紅薯25kg。紅薯在滾筒內(nèi)清洗隨著螺旋導(dǎo)軌做螺旋

37、運(yùn)動，其螺旋運(yùn)動軌跡長度為18m，則其螺旋運(yùn)動速度；設(shè)滾筒線速度為</p><p><b>　　滾筒線速度：</b></p><p><b>　　其中： </b></p><p>　　得： (7)</p><p><b>　　則滾筒所需功率：

38、</b></p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　電動機(jī)至滾筒的總效率：</p><p><b>　　(8)</b></p><p><b>　　電動機(jī)所需功率</b></p><p><b>　　(9)&

39、lt;/b></p><p>　　所以選用電動機(jī)額定功率</p><p>　　由于滾筒轉(zhuǎn)速不高，可選用Y系列三相異步電動機(jī)，根據(jù)額定功率選用Y132M-8型。 5.2 機(jī)械傳動裝置的總體設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　圖5 機(jī)械傳動裝

40、置</b></p><p>　　Fig 5 Mechanical Transmission Device</p><p>　　電動機(jī)選定后，根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速n m 及工作軸的轉(zhuǎn)速n w 即</p><p>　　可確定傳動裝置的總傳動比。傳動裝置的計(jì)算：</p><p>　?。?）電動機(jī)轉(zhuǎn)速

41、 </p><p>　　滾筒轉(zhuǎn)速 </p><p>　　傳動裝置的總傳動比 (9)</p><p>　?。?）分配各級傳動比</p><p><b>　　因，取 </b></p><p><b>　　則</b></p>

42、<p>　　（3） 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)</p><p><b>　　a）各軸轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　1軸 </b></p><p><b>　　2軸 </b></p><p><b>　　3軸 </b>

43、;</p><p><b>　　b）各軸功率</b></p><p><b>　　1軸 </b></p><p><b>　　2軸 </b></p><p><b>　　3軸 w</b></p><p><b>

44、;　　滾筒的滾動功率v</b></p><p><b>　　w</b></p><p><b>　　c）各軸轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　軸 (10)</p><p><b>　　軸 </b></p><p>　　

45、將運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理并列于表1</p><p>　　表1 運(yùn)動和動力參數(shù)表</p><p>　　Table 1 Kinematic and Dynamic Parameters Table</p><p>　　參數(shù) 1軸 2軸 </p><p>　　轉(zhuǎn)速

46、 710 284</p><p>　　功率 3 2.79</p><p>　　轉(zhuǎn)矩 40.5 82.7</p><p>　　傳動比 2.

47、5 2.4</p><p>　　效率 0.93 0.93</p><p>　　5.3 機(jī)械傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　5.3.1 帶傳動的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　(1) 確定計(jì)算功率:</p&

48、gt;<p>　　帶的傳遞功率 （11） </p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　式中： </p><p>　　則：

49、 （13）</p><p>　　(2) 選擇V帶的帶型：</p><p>　　由小帶輪的轉(zhuǎn)速及計(jì)算功率，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11，選取B型V帶。</p><p>　　(3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速：</p><p>　　1)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑</p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6及表8-8選小帶輪

50、的基準(zhǔn)直徑；</p><p><b>　　2）驗(yàn)算帶速</b></p><p>　　據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 8-13有：</p><p><b>　?。?4）</b></p><p>　　3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑</p><p>　　，查表8-8圓整后取</p><p

51、>　　（4）確定中心距，并選擇V帶的基準(zhǔn)長度：</p><p><b>　　1）初定中心距</b></p><p><b>　　(15)</b></p><p>　　即 </p><p><b>　　取</b></p><p>&

52、lt;b>　　2）計(jì)算相應(yīng)的帶長</b></p><p><b>　　(16)</b></p><p><b>　　查表8-2取</b></p><p>　　3）計(jì)算中心距及其變動范圍</p><p>　　傳動的實(shí)際中心距近似為</p><p><b&

53、gt;　　(17)</b></p><p><b>　　中心距變動范圍</b></p><p>　　5)驗(yàn)算小帶輪上的包角，應(yīng)保證其包角大于</p><p><b>　　(18)</b></p><p>　?。?）確定帶的根數(shù)：</p><p><b>

54、　　(19)</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　?。?）計(jì)算帶的初拉力：</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)式8-6，得單根V帶所需的最小初拉力為</p><p><b>　?。?0） </b></p><p>　　對于新安裝的V

55、帶，初拉力應(yīng)為；對于運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶，初拉力應(yīng)為。</p><p>　　（8）計(jì)算帶傳動壓軸力</p><p>　?。?）帶輪結(jié)構(gòu)形式：小帶輪結(jié)構(gòu)采用腹板式，大帶輪結(jié)構(gòu)采用輪輻式。</p><p>　　5.5 摩擦輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　紅薯清洗機(jī)的工作原理是紅薯經(jīng)進(jìn)料斗進(jìn)最簡單的摩擦輪傳動是由兩個(gè)直接接觸并相互壓緊的摩擦輪組成，靠

56、兩輪接觸面所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運(yùn)動和動力。摩擦輪傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲小，有過載打滑保護(hù)作用，可無級調(diào)速；但由于在傳動中存在彈性滑動與打滑，傳動效率低，磨損快，不能保持準(zhǔn)確的傳動比，同時(shí)，作用在軸與軸承上的力較大，只宜于中小功率的傳動。</p><p>　　5.5.1 摩擦輪方案選擇 </p><p>　　方案一 圓柱平摩擦輪傳動（圖7）</p><p>　

57、　圓柱平摩擦輪傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用：</p><p>　　a）結(jié)構(gòu)簡單，制造容易</p><p>　　b）壓緊力大，宜用于小功率傳動</p><p>　　c）為了減小壓緊力，可將輪面之一用非金屬材料作覆面</p><p>　　d）大功率傳動，摩擦輪常采用淬火鋼（如GCr15，淬硬至60HRC），并采用自動壓緊卸載環(huán)</p><

58、p>　　e）為降低兩軸的平行度要求，可將輪面之一制成鼓形，軸系剛性差時(shí)亦應(yīng)如此[10]</p><p>　　方案二 圓柱槽摩擦輪傳動圓柱槽摩擦輪傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用（圖8）：</p><p>　　a）壓緊力較圓柱平摩擦輪傳動小，當(dāng)時(shí)，約為其30%</p><p>　　b）有幾何滑動，易發(fā)熱與磨損，故應(yīng)限制溝槽高度為 </p><p>　　c

59、）加工和安裝要求較高</p><p>　　d）傳動比隨載荷和壓緊力的變化有少量變動</p><p>　　圖7 圓柱平摩擦輪傳動</p><p>　　Fig 7 Cylindrical Flat Friction Wheel Drive</p><p>　　圖8 圓柱槽摩擦輪傳動</p><p>　　Fig 8 Cyli

60、ndrical Groove Friction Wheel Drive</p><p>　　方案三 端面摩擦輪傳動端面摩擦輪傳動的特點(diǎn)與應(yīng)用（圖9）：</p><p>　　a）結(jié)構(gòu)簡單，容易制造；</p><p>　　b）壓緊力大，有幾何滑動，易發(fā)熱和磨損；</p><p>　　c）將小輪制成鼓形，可減少幾何滑動，降低安裝精度；</p&

61、gt;<p>　　d）軸向移動小輪，可實(shí)現(xiàn)正反向無機(jī)變速，但應(yīng)避免在附近運(yùn)轉(zhuǎn)；</p><p>　　e）要注意大輪的剛度，并控制二軸線的垂直度[11]；</p><p>　　圖9 端面摩擦輪傳動</p><p>　　Fig 9 Friction Wheel Drive</p><p>　　綜合以上敘述和此次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要求，選擇第

62、一種方案</p><p>　　5.5.2 摩擦輪的材料</p><p>　　摩擦輪材料應(yīng)滿足彈性模量大、耐磨性好、接觸疲勞強(qiáng)度高、價(jià)格低且熱處理及加工性能好等要求。</p><p><b>　　選用原則：</b></p><p>　　a）要求結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高時(shí)采用淬火鋼對淬火鋼或鋼對鋼。</p>&l

63、t;p>　　b）對于尺寸較大、轉(zhuǎn)速較低、且為干摩擦的開式傳動，一般選用鑄鐵對鑄鐵或鑄鐵對鋼。</p><p>　　c）要求傳動平穩(wěn)、不添加潤滑劑，噪聲小和摩擦系數(shù)高的場合，可選用鑄鐵（或鋼）對酚醛層壓布材、皮革、橡膠或壓制石棉纖維等[12]。</p><p>　　根據(jù)此裝置的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)需要，選用鑄鐵為材料。</p><p>　　5.5.3 摩擦輪傳動的設(shè)計(jì)和

64、計(jì)算</p><p><b>　　傳動比 </b></p><p>　　摩擦系數(shù)查表取 </p><p><b>　　載荷系數(shù) ，取</b></p><p><b>　　齒寬系數(shù) </b></p><p><b>　　取<

65、;/b></p><p>　　綜合彈性模量[13] (21)</p><p>　　,為主、從動輪材料的彈性模量</p><p><b>　　查表得</b></p><p><b>　　所以</b></p>&l

66、t;p><b>　　許用接觸應(yīng)力查表得</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　初算中心距 (22)</p><p><b>　　取</b></p><p>　　式中 為摩擦因數(shù)，查表??；<

67、/p><p><b>　　為傳遞功率；</b></p><p><b>　　為小摩擦輪轉(zhuǎn)速；</b></p><p><b>　　摩擦輪寬度 </b></p><p>　　所以每個(gè)托輪的寬度 </p><p><b>　　小摩擦輪直徑</b&

68、gt;</p><p>　　取 </p><p><b>　　大摩擦輪直徑 </b></p><p><b>　　實(shí)際中心距 </b></p><p><b>　　(23)</b></p><p><b>　　主動轉(zhuǎn)距

69、 </b></p><p>　　圖10 摩擦傳動示意圖</p><p>　　Fig 10 Friction Drive Diagram</p><p>　　5.6 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算</p><p>　　5.6.1 軸的材料</p><p>　　軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最

70、為常用。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選45號鋼作材料</p><p>　　5.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。</p><p>　　由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為</p><p>　　[14]

71、 (24)</p><p>　　式中 為軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為;</p><p>　　為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為;</p><p>　　為軸傳遞的功率，單位為；</p><p>　　為軸的轉(zhuǎn)速，單位為;</p><p>　　為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；</p><p>　　為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位

72、為。</p><p>　　由此推得實(shí)心圓軸的最小直徑(單位為)為</p><p><b>　　(25)</b></p><p><b>　　式中為計(jì)算常數(shù)，</b></p><p>　　取決于軸的材料和受載情況</p><p><b>　　查表取 </b>

73、;</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　當(dāng)軸段上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大直徑以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱：時(shí)，單鍵槽增大3%，雙鍵槽增大7%；時(shí)，單鍵槽增大5%~7%，雙鍵槽增大10%~15%。最后應(yīng)對進(jìn)行圓整。</p><p><b>　　綜合以上取</b></p><p>

74、;　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：</p><p><b>　　圖11 主軸</b></p><p>　　Fig 11 Spindle</p><p>　　5.6.3 軸的強(qiáng)度校核</p><p>　　查資料選擇軸的材料為:45號鋼,正火,硬度170-217HB,抗拉強(qiáng)度бb=590Mpa，бs=295MPa 。軸為水平放置。

75、</p><p>　　因本設(shè)計(jì)中軸為轉(zhuǎn)軸，軸主要受轉(zhuǎn)矩和彎矩，由于對滾筒有三個(gè)支撐輪限制其水平移動，滾筒水平方向固定穩(wěn)定，所以此軸只在垂直方向有力的作用，水平方向沒有受力。</p><p>　　軸的受力情況如圖12（a）所示：</p><p><b>　　計(jì)算彎矩：</b></p><p>　　根據(jù)《材料力學(xué)》上的彎矩的

76、公式[15]:</p><p><b>　　（26）</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　—所受的力，單位N；</p><p>　　—對應(yīng)力臂，單位m。</p><p><b>　　圖12 軸的校核</b></p

77、><p>　　Fig 12 Verification of the Shaft</p><p>　　由力矩平衡，可得A點(diǎn)的受力為：</p><p>　　同理可得B點(diǎn)的受力為：</p><p><b>　　由先前計(jì)算可知：</b></p><p><b>　　C點(diǎn)的受力,</b>&

78、lt;/p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>　　= 608 N</b></p><p><b>　　= 663.3 N</b></p><p>　　再代入公式(26)，得</p><p>　　=729.6 N·m&l

79、t;/p><p>　　軸的彎矩圖見圖12(b)所示。</p><p><b>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　根據(jù)《材料力學(xué)》轉(zhuǎn)矩公式[11]：</p><p><b>　　(27)</b></p><p><b>　　其中：</b></p

80、><p>　　—該點(diǎn)處的轉(zhuǎn)矩，單位N·m；</p><p>　　—某點(diǎn)處的的功率，單位kw；</p><p>　　—對應(yīng)某點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，單位r/min。</p><p>　　根據(jù)所得數(shù)據(jù)功率為1.26kw，轉(zhuǎn)速16r/min，將數(shù)據(jù)代入得，</p><p>　　= 635.65 N·m；</p&g

81、t;<p>　　軸的扭矩圖見圖12(c)所示。</p><p><b>　　求當(dāng)量彎矩圖：</b></p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的當(dāng)量彎矩公式[16]：</p><p><b>　　(28)</b></p><p><b>　　式中：</b></p

82、><p>　　—應(yīng)力校正系數(shù)，對于不變的轉(zhuǎn)矩，??；對于脈動的轉(zhuǎn)矩，??；對于對稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩，取=1；</p><p>　　—彎矩，單位N·m；</p><p>　　—轉(zhuǎn)矩，單位N·m。</p><p>　　本設(shè)計(jì)滾筒連續(xù)工作，滾筒中的馬鈴薯重量相對穩(wěn)定，于是取公式，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表16.3得，。</p><p

83、><b>　　則當(dāng)量轉(zhuǎn)矩N·m。</b></p><p>　　以上數(shù)據(jù)代入(27)得，</p><p><b>　　742 N·m</b></p><p>　　當(dāng)量彎矩圖見圖12(d)所示。</p><p>　　校核軸徑，所以設(shè)計(jì)的軸符合要求。</p><

84、;p>　　由圖可知危險(xiǎn)截面是C處。</p><p>　　根據(jù)《材料力學(xué)》上的公式[11]：</p><p><b>　　(29)</b></p><p>　　驗(yàn)算軸的強(qiáng)度是否符合要求。對于工作機(jī)軸：</p><p>　　=752×16/[π(50×10-3)3]</p><p

85、>　　=61Mpa＜[τ]。</p><p>　　[τ]值查表得到45號鋼的[τ]=370Mpa,故此軸滿足要求。</p><p>　　5.7軸承蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　螺釘連接式軸承蓋調(diào)整軸承間隙方便，密封性好，應(yīng)用廣泛。</p><p><b>　　軸承外徑 </b></p>&l

86、t;p>　　根據(jù)軸承外徑取螺釘直徑 </p><p><b>　　螺釘孔直徑 </b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　由結(jié)構(gòu)確定，</b></p>&

87、lt;p><b>　　查表得 , </b></p><p><b>　　, </b></p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　代號入下圖所示：</b></p><p><b>　　圖13 軸承蓋</b>

88、;</p><p>　　Fig 13 Bearing Cap</p><p>　　5.8 聯(lián)軸器的計(jì)算與選擇</p><p>　　5.8.1 聯(lián)軸器的選用</p><p>　　這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器。金屬滑塊聯(lián)軸器是利用中間滑塊，在其兩側(cè)半聯(lián)軸器端面的相應(yīng)徑向槽內(nèi)滑動，以實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接，并補(bǔ)償兩軸的相應(yīng)位移。金屬滑塊聯(lián)軸器適應(yīng)于低速

89、重載的場合。且金屬滑塊聯(lián)軸器制造工藝成熟，加工成本低，考慮到經(jīng)濟(jì)性，這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器。</p><p>　　5.8.2 聯(lián)軸器的型號和主要尺寸</p><p>　　從《機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)手冊》 的表16—24[17]金屬滑塊聯(lián)軸器的主要尺寸和特性參數(shù)可以查得 ，所以應(yīng)選WH7，軸孔直徑為55mm。</p><p><b>　　如圖14所示：</

90、b></p><p>　　圖14 金屬滑塊聯(lián)軸器</p><p>　　Fig 14 Metal Slider Coupling</p><p>　　5.9 軸承的選擇和潤滑及其壽命計(jì)算</p><p>　　5.9.1 軸承類型選擇</p><p>　　軸承的選擇要考慮一下幾個(gè)因素：</p>&l

91、t;p>　?。?）載荷的方向、大小和性質(zhì)</p><p>　　向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載荷。當(dāng)滾動軸承同時(shí)承受徑向和軸向載荷時(shí)，可選用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較小時(shí)可選用深溝球軸承。角接觸球軸承和圓錐滾子軸承需成對安裝使用，一般滾子軸承比球軸承的承載能力大，且承受沖擊載荷的能力強(qiáng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，載荷的方向同時(shí)來自軸向和徑向兩個(gè)方向

92、，而且軸向載荷與徑向載荷相比徑向載荷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向載荷。 </p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　一般軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于極限轉(zhuǎn)速。深溝球軸承、角接觸軸承和圓柱滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速較高，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)場合。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低。</p><p>　　本設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速只有16轉(zhuǎn)/分鐘，小于一般軸承的的極限轉(zhuǎn)速?？捎萌我?/p>

93、種軸承。</p><p><b>　?。?）支撐限位要求</b></p><p>　　固定支承限制兩個(gè)方向的軸向位移，可選用能承受雙向軸向載荷的軸承；單向限位支承可選用能承受單方向軸向載荷的軸承；游動支承軸向不限位，可選用內(nèi)、外圈不可分離的向心支承。本設(shè)計(jì)需要限制單向軸向位移，防止軸向竄動。</p><p><b>　?。?）調(diào)心性能

94、</b></p><p>　　當(dāng)兩個(gè)軸承座孔同軸度不能保證或軸的撓度較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心性能好的調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承。</p><p><b>　?。?）剛度要求</b></p><p>　　一般滾子軸承的剛度大，球軸承的的剛度小。角接觸球軸承、圓錐滾子軸承采用預(yù)緊方法可以提高支承的剛度。</p><p>

95、　　本設(shè)計(jì)軸的徑向負(fù)荷較大，有來自滾筒、原料和水的壓力共同作用，對軸承的剛度要求較高，并要能承受一定沖擊力，圓錐滾子軸承采用預(yù)緊方法可以提高支承的剛度。根據(jù)計(jì)算出的軸的尺寸，可從《機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)手冊》的圓錐滾子軸承尺寸與性能參數(shù)表中選擇[18]。所以，選擇30311型號的圓錐滾子軸承。</p><p>　　5.9.2 軸承壽命計(jì)算</p><p>　　對于選用的軸承需要進(jìn)行可靠度和疲勞

96、壽命的校核。</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知，先計(jì)算當(dāng)量動載荷，載荷分為軸向和徑向，但此軸為水平放置，軸向力可以忽略不計(jì)，所以只受徑向力，由前面設(shè)計(jì)可知徑向力為1271.3N[19]。</p><p><b>　　當(dāng)量動載荷的公式：</b></p><p><b>　?。?0）</b></p>&l

97、t;p>　　式中： </p><p><b>　　—當(dāng)量動載荷，N</b></p><p><b>　　—徑向載荷，N；</b></p><p><b>　　—軸向載荷，N；</b></p><p>　　X、Y—徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)

98、。</p><p>　　所以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表18.7可得本設(shè)計(jì)的當(dāng)量動載荷的X和Y分別為1和0[20]。將數(shù)據(jù)代入得，</p><p>　　所以圓錐滾子軸承的基本額定壽命計(jì)算根據(jù)公式[21]：</p><p><b>　　（31）</b></p><p><b>　　式中：</b></p&

99、gt;<p><b>　　—當(dāng)量動載荷，N；</b></p><p>　　—基本額定壽命，常以106r為單位；</p><p>　　ε—壽命指數(shù)，球軸承，滾子軸承。</p><p>　　若軸承的工作轉(zhuǎn)速為 r/min，可求出以小時(shí)為單位的基本額定壽命公式：</p><p><b>　?。?2）&l

100、t;/b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得，</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　應(yīng)取。為軸承的預(yù)期使用壽命。根據(jù)本設(shè)計(jì)滾筒篩為24小時(shí)連續(xù)使用的，不是滿載荷使用，中斷會引起比較嚴(yán)重的后果的機(jī)械，在《機(jī)械設(shè)計(jì)》表18.9[22]中查得預(yù)期壽命的推薦值為。故本設(shè)計(jì)選用軸承滿足要求

101、。由于在查圓錐滾子軸承的安裝參數(shù)中有一個(gè)參數(shù)是階梯軸的最小直徑是65mm，而設(shè)計(jì)中階梯軸只有60mm，所以為使安裝的合理性和安全性，此處增加一個(gè)軸肩擋圈。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表5—1[23],可查到GB/T886—1986—55×65的軸肩擋圈。其輪廓圖如下圖所示：</p><p><b>　　圖15 軸肩擋圈</b></p><p>　　Fig 15

102、 Shaft Shoulder Retaining Ring</p><p>　　5.9.3 軸承的潤滑</p><p>　　由于本設(shè)備使用于紅薯與水混合時(shí)的清洗過程，而且滾筒要連續(xù)工作不可能手工潤滑雖然轉(zhuǎn)速很低但長時(shí)間工作也會使內(nèi)部溫度升高，所以要選擇耐水和耐熱的油脂潤滑。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表7—2知，可選用的性能比較好的通用鋰基潤滑脂（GB/T 7324—1994）。由于工作

103、機(jī)的轉(zhuǎn)速低，所以溫度在100°C以下，所以根據(jù)《機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)手冊》表30—2得，軸承座的密封可采用墊密封的材料為天然橡膠的橡膠墊片。 </p><p>　　5.10 滾筒材料的選擇</p><p>　　筒體部分的質(zhì)量占到整機(jī)的70%～80%, 因此筒體的材質(zhì)和壁厚是決定設(shè)備制作成本的重要因素。筒體的大小標(biāo)準(zhǔn)著規(guī)格和生產(chǎn)能力。筒體應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在安裝和運(yùn)行中應(yīng)保持規(guī)

104、范化，這對減小運(yùn)轉(zhuǎn)阻力及功率消耗、減輕不均勻磨損、減少機(jī)械事故、保證長期安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)、延長回轉(zhuǎn)圓筒的壽命都十分重要，必須根據(jù)這一要求來設(shè)計(jì)筒體。筒體的剛度主要是筒體截面在較大力作用下，抵抗徑向變性的能力。同體的強(qiáng)度問題表現(xiàn)為筒體在載荷作用下產(chǎn)生裂紋及變形。筒體材料一般用A3鋼、普通低合金鋼，其中以16Mn用的較多；也可以用鍋爐鋼。要求耐腐蝕時(shí)，用不銹鋼。本設(shè)計(jì)中筒體材料選用A3鋼。</p><p><b&g

105、t;　　6 結(jié)論</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，執(zhí)行工作的從動件能滿足生產(chǎn)工藝提出的運(yùn)動形式、運(yùn)動規(guī)律、功能范圍和運(yùn)動性能等諸方面的具體要求。結(jié)構(gòu)簡單，尺寸大小適度，在整體布置上占有空間小，布局緊湊。制造加工容易，維修拆裝方便，工作中穩(wěn)定可靠，使用安全，具有足夠的壽命。滾筒與電動機(jī)的運(yùn)動方式，功率、轉(zhuǎn)矩及其載荷特性能夠相互協(xié)調(diào)，與其他相鄰機(jī)構(gòu)的銜接正常，傳動運(yùn)動和力可靠，不會發(fā)生運(yùn)動干涉。

106、本機(jī)符合生產(chǎn)的需要，具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　7 總結(jié)</b></p><p>　　為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我深有感受。在設(shè)計(jì)過程中，我翻閱了很多與我課題相關(guān)的資料，同時(shí)將以前所學(xué)的有直接聯(lián)系的相關(guān)專業(yè)科目認(rèn)真的溫習(xí)了一遍，豐富了許多理論方面的知識。這次設(shè)計(jì)使我四年中學(xué)到的基礎(chǔ)知識得到了一次綜合的應(yīng)用，使學(xué)過

107、的知識結(jié)構(gòu)得到了科學(xué)的組合，同時(shí)也從理論到實(shí)踐發(fā)生了一次質(zhì)的飛躍，可以說這次設(shè)計(jì)是理論知識與實(shí)踐運(yùn)用之間相互過渡的橋梁，是我們即將踏上工作崗位的臺階。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)自身的許多不足，理論知識不夠扎實(shí)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，同時(shí)又缺乏實(shí)踐工作的磨礪，從而導(dǎo)致在設(shè)計(jì)時(shí)難以做出正確的選擇，對課題的內(nèi)容茫然不知所措。對資料的應(yīng)用也不夠確切，對設(shè)計(jì)產(chǎn)品的具體形狀、運(yùn)作方式、性能指標(biāo)也不能有一個(gè)準(zhǔn)確的

108、定位。缺乏對具體產(chǎn)品的想象力，這一切都可能導(dǎo)致我本次設(shè)計(jì)有不足之處。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]黃大宇，梅瑛. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].吉林：吉林大學(xué)出版社，2006：10-25.</p><p>　　[2]成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 單行版 機(jī)械傳動[M].北京：化工工業(yè)出版社，2004：4-5.&l

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113、;/p><p>　　[15]Zhang C, WangH. Robust design of assembly and machining tolerance allocations 1IE[M]. </p><p>　　Transactions. 1998：17-20.</p><p>　　[16]孟憲源. 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社

114、，1994：22.</p><p>　　[17]徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2004：19-24.</p><p>　　[18]吉衛(wèi)喜. 機(jī)械制造技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：22-23.</p><p>　　[19]機(jī)械制圖,大連理工大學(xué)工程畫教研室[M].北京：高等教育出版社，2002：7-15.</p>&l

115、t;p>　　[20]卜炎.機(jī)械傳動裝置手冊（上冊）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999：21-25.</p><p>　　[21]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2005，4：18.</p><p>　　[22]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：15.</p><p>　　[23]陳旭俊主編.工業(yè)清洗機(jī)及清洗技術(shù)