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摘 要 我國目前農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展速度十分迅速,清洗農(nóng)產(chǎn)品的機器在我國也迅速發(fā)展起來。有不少農(nóng)作物在生產(chǎn)出來時都帶有大量的泥土、雜物,清洗這類農(nóng)作物如果通過人工清洗,會消耗大量的時間和金錢,對農(nóng)作物的產(chǎn)出效率也有很大影響，所以清洗機是非常重要的,它可以解放出大量的人力資源以及時間。 本項目涉及到的滾筒式清洗機,是借助滾筒的轉(zhuǎn)動,讓物料在里面不停地攪拌,同時滾筒里面會注入水，來使物料清洗干凈，在清洗完畢后，污水通過滾筒下端的排水口排出，物料通過取料口可以拿出。本機器是初加工機械，可以清洗核桃、橙子等質(zhì)地較為堅硬的物料。這清洗機是一款偏向?qū)嶋H使用的初加工機械,主要是機架、電動機、聯(lián)軸器、帶傳動系統(tǒng)、滾筒、進料口、軸承和軸承支架等零部件組成。電動機通過聯(lián)軸器與小帶輪相互作用，再通過帶傳動系統(tǒng)，帶動從動軸上連接的滾筒轉(zhuǎn)動。這款滾筒式清洗機,具有結(jié)構(gòu)相對簡單、能量消耗低、工作更加可靠、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。 關鍵字： 清洗機 初加工機械 帶傳動 成本低  Abstract At present, the development speed of agricultural products in China is very rapid, and the machines for cleaning agricultural products have also developed rapidly in China.Many crops are produced with a lot of mud and debris.Cleaning such crops, if washed by hand, consumes a lot of time and money, and has a great impact on the productivity of crops.Therefore, the washing machine is very important, it can free up a lot of human resources and time. The drum type cleaning machine involved in this project is to rotate the material in the drum by means of the rotation of the drum. At the same time, water is injected into the drum to clean the material. After the cleaning is completed, the sewage passes through the drain port at the lower end of the drum. Discharge, the material can be taken out through the take-up port.This machine is a primary processing machine that can clean oranges, oranges, potatoes, sweet potatoes and other materials.This washing machine is a primary processing machine that is biased towards practical use, mainly consisting of a frame, a motor, a coupling, a belt drive system, a drum, a feed port, a discharge port, a bearing, and a bearing bracket. Keywords: drum cleaning machine, primary processing machine, belt drive, low cost  目錄 第一章 緒論 1 1.1引言 1 1.2滾筒式清洗機的運用情況 1 1.3滾筒式清洗機未來的發(fā)展市場 1 第二章 傳動裝置的總體設計 2 2.1傳動方案的論證 2 2.2電動機的選擇 3 （1）選擇電動機的類型 4 （2）選擇電動機型號 4 2.3分配各級傳動比 5 （1）對于傳動裝置方面的計算： 5 （2）計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù) 6 2.4聯(lián)軸器的選擇 7 第三章 V帶傳動的設計計算 8 3.1確定V帶的型號及帶輪的基準直徑 8 第四章軸的設計與校核 14 4.1帶傳動主動軸(I軸）的設計與校核計算 14 （1）選擇軸的材料 14 （2）按照扭轉(zhuǎn)強度測算 14 （3）設計軸，并繪圖 14 4.2 帶傳動從動軸(II軸）的設計與校核計算 19 (1)選擇軸的材料 19 (2)按照扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑 19 (3)設計軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖 19 第五章 滾筒式清洗機其他零件的選擇與設計 22 5.1軸承的選用 24 （1）軸承的型號選擇 24 （2）軸承的壽命計算 24 5.2鍵的選擇 25 （1）鍵的型號選擇 25 （2）鍵的檢測 25 第六章 裝配圖 29 總 結(jié) 33 致 謝 34 參考文獻 35 IV 第一章 緒論 1.1引言 俗話說“民以食為天”，食品工業(yè)在我國還是非常重要的，這一個行業(yè)的直接目的就是給食品機械行業(yè)方面提供定制的服務,食品工業(yè)可以帶動食品機械的不斷改進;特別是在“八五”這段時間里經(jīng)過吸收創(chuàng)造出的，在國際上都排名前列的機械,更是讓食品機械快速的成長起來。 在進入千禧年后,人們生活水準一直在提高,人們對于食品的需求也一直在不斷的提升,廣闊的市場前景讓食品機械行業(yè)擁有了不斷發(fā)展的動力。 因為食品工業(yè)的原料和產(chǎn)品,不僅品種很多、同時加工工藝也不同,這就造成了機械的類別數(shù)量也很多。中國對于制定食品機械分類的標準,分為加工機械和包裝設備這兩個類別。這些年，我國在食品機械行業(yè)中已經(jīng)涌現(xiàn)出一批不僅能滿足國內(nèi)需求，還能夠進入國際市場的優(yōu)秀產(chǎn)品，出口創(chuàng)收約5000萬美元。 我們國家的食品機械行業(yè)的發(fā)展路還很長，其中的主要因素就是我國人品購買的食品大部分都是沒有加工過的食品，損失量高達幾十億元，沒有經(jīng)過食品加工機械處理過，很多食品都不能的到有效的貯藏、保鮮而變質(zhì)，食品加工的目的也是將我國的這些資源浪費節(jié)約下來，所以市場前景廣闊。 1.2滾筒式清洗機的運用情況 經(jīng)濟正在迅猛的發(fā)展之中，相應帶來的是人們對于生活的簡便要求提高。滾筒式清洗機可以更加高效率的對農(nóng)作物進行初步的清洗工作，可以讓工人更加輕松，同時提升工作效率。 1.3滾筒式清洗機未來的發(fā)展市場 現(xiàn)階段國家生產(chǎn)的滾筒式清洗機還是比較少的，對于社會這個大市場的開發(fā)還有許多空間，本設計主要希望能夠解放出部分勞動力，減少清洗農(nóng)作物這步工作量大、又繁瑣的工作，將這部分工作交給機器來做，從而能夠更好的利用節(jié)省下來的人力物力，這是個及其龐大的市場，對于本設計的滾筒式清洗機有一個很好的發(fā)展前景。  第二章 傳動裝置的總體設計 2.1傳動方案的論證 （1） 齒輪傳動 圖2-1齒輪傳動簡圖 選用齒輪傳動的優(yōu)點是:1.傳遞運動更加可靠，工作平穩(wěn)，可按需要來設計非圓齒輪傳動2.適用的載荷和速度、傳動功率范圍大，可以用在減速或者增速③傳動效率高④適用壽命長，外尺寸小。3.維修起來成本比較低，整體傳動系統(tǒng)會比較簡單。 選用齒輪傳動的缺點是：加工相對比較復雜，制造成本會比較高，和帶傳動相比，振動較大，不能夠無極調(diào)速。 本機械對齒輪傳動的要求是:承載能力要高一些，對于機械的使用壽命也有一定的要求,能夠保證傳動的平穩(wěn)和工作精度。 （2）帶傳動 圖2-2帶傳動簡圖 選用帶傳動的優(yōu)點:如果選用帶傳動，在一定程度上能起到緩沖和吸收振動的作用,同時噪聲小,它的結(jié)構(gòu)也相對來說比較簡單,制造、安裝都比較簡單,而且造價低廉,不需要潤滑 帶傳動的缺點：對軸和軸承的各方面的要求都比較高，對清洗機的外輪廓尺寸比較大，傳動效率比較低 通過上面的比較，帶傳動主要適用于：速度比較高、對傳動比不要求精準的的機械中。 （3）鏈傳動 圖2-3 鏈傳動簡圖 鏈傳動具有帶傳動的一些特點,其優(yōu)點是:能夠讓傳動比保持平均的水準;傳動尺寸比較緊湊;在軸上施加的作用力較小。鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單,制造起來成本不高，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。 鏈傳動的缺點是:如果機械需要比較高的速度運轉(zhuǎn)，相比較上面的帶傳動和齒輪傳動，會不夠平穩(wěn)。 鏈傳動的適用場合:鏈傳動比較多的是運用在中心距比較大的傳動 （4）經(jīng)過考慮，對上面的三種方案進行了分析和比較，從加工的難易程度和可實施性來考慮，最終確定本課題適用的傳動方案為帶傳動，即采用方案二 2.2電動機的選擇 滾筒式清洗機屬于生產(chǎn)加工的設備，屬于重型機械，一般適用場合是工廠，如果選擇的電動機功率太大,既會造成成本的增加,也會讓電動機不能充分發(fā)揮性能,使用效率低下，而工廠的電力一般是工業(yè)用電，標準工業(yè)用電電壓為380V三相交流電，所以初步選定使用三相交流異步電動機。 本次清洗機的設計是為了清洗核桃、馬鈴薯、紅薯等較為堅硬的農(nóng)作物，經(jīng)過翻閱資料，發(fā)現(xiàn)清洗堅硬農(nóng)作物的滾筒清洗機比較適合的轉(zhuǎn)速為150-200r/min，參照以往的清洗機可以知道，清洗機滾筒的直徑和長度為0.5x1m米比較合適，清洗的農(nóng)作物為150KG，清洗機需要在常溫下長期連續(xù)工作。 （1）選擇電動機的類型 根據(jù)上面已經(jīng)得出的結(jié)論，本次設計可以采用Y型全封閉籠型異步電動機。 （2）選擇電動機型號 查閱參考文獻《機械設計基礎課程設計》[1] 其中可以根據(jù)公式 就可以最終算出 其中是電動機到最后使用機器的傳動總效率，它的計算公式如下： 公式中，是聯(lián)軸器的傳動效率，是帶傳動傳動效率、是軸承的傳動效率，其值可由《機械設計基礎課程設計》[1]查找可知。 所以總效率 v為滾筒清洗機的線速度，由于清洗機轉(zhuǎn)速為150-200r/min,可以得到： 由于電動級需要帶動滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒的直徑和長度為0.5x1米，厚度為4.5mm，根據(jù)公式可以計算出： 滾筒外殼體積： 查表得 滾筒外殼質(zhì)量： 滾筒重力： 清洗機機的最大裝載量: 工件所受重力： 滿載時軸兩端軸承所受切向力： 由此可以求出輸出功率 經(jīng)查《機械設計基礎課程設計》[1]可以得知,由于滾筒轉(zhuǎn)速不高,比較適合選擇Y系列三相異步電動機，這款電動機分為4和5.5kw，如采用5.5kw電動機，電動機不能充分發(fā)揮性能,使用效率低下，所以我們采用額定功率4kw的電動機，符合范圍的電動機的滿載轉(zhuǎn)速分別為：720r/min、960r/min、1440r/min、2890r/min，共有四種電動機選擇，如表2-1 所示 表2-1 電動機型號 方案 電動機型號 額定功率（kw） 電動機轉(zhuǎn)速（r/min） 傳動裝置的傳動比 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動比 V帶傳動 1 Y160M1-8 4 750 720 3.69 3.69 2 Y132M1-6 4 1000 960 4.92 4.92 3 Y112M-4 4 1500 1440 7.38 7.38 4 Y112M-2 4 3000 2890 14.82 14.82 由于帶傳動的傳動比為2-4，同時設計本滾筒清洗機的轉(zhuǎn)速為150-200r/min，所以選擇電動機型號為Y160M1-8，額定功率為4kw，滿載轉(zhuǎn)速為720r/min，經(jīng)計算滾筒轉(zhuǎn)速最佳為200r/min。 2.3分配各級傳動比 （1）對于傳動裝置方面的計算： 電動機轉(zhuǎn)速 滾筒轉(zhuǎn)速 傳動裝置總傳動比計算 經(jīng)查詢《機械設計基礎》[2]中，可以查到常見機械傳動的主要性能，其中帶傳動的單級傳動比的常用值是2-4，經(jīng)計算本次傳動裝置的傳動比為3.6，符合帶傳動的單級傳動比，所以本次設計中只需采用帶傳動來進行減速 （2）計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù) a）各軸轉(zhuǎn)速 軸的轉(zhuǎn)速 軸的轉(zhuǎn)速 滾筒轉(zhuǎn)速與軸相同為 b）各軸的輸入功率 c）各軸轉(zhuǎn)矩 電動機輸入轉(zhuǎn)矩： 將上述運動和動力參數(shù)的結(jié)果列入表2-2： 表2-2 運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果 軸號 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 效率 電機軸 4 53.06 720 1 0.99 Ⅰ軸 3.92 52 720 3.6 0.96 Ⅱ軸 3.73 177.91 200 2.4聯(lián)軸器的選擇 為了使電動機和傳動軸進行連接，必須要使用聯(lián)軸器作為中間的連接零件 ，選用的電動機的出軸直徑為42mm，通過查找可知GYS5凸緣聯(lián)軸器符合要求，它的零件簡圖如下所示 圖2-4聯(lián)軸器參數(shù)圖 聯(lián)軸器的具體參數(shù)如下表所示 表2-3聯(lián)軸器參數(shù)表 型號 T/N.M D/mm D1/mm L/mm m/KG GYS5 42 8000 120 85 84 5.43  第三章 V帶傳動的設計計算 3.1確定V帶的型號及帶輪的基準直徑 從上一章電動機的選擇中，已經(jīng)通過計算確定了電動機的輸出功率P=4kw，轉(zhuǎn)速n=720r/min。可以選擇V帶傳動，能夠傳遞較大的功率，中心距大，也能起到過載保護的作用。如圖3-1所示 圖3-1 V帶傳動示意圖 （1）確定計算功率 根據(jù)前面的選擇的電動機，型號為Y160M1-8,可以知道額定功率，的值可以從《機械設計基礎》[2]表16-3處查詢得到：，因此可以算出 （2）選擇帶傳動中帶的型號 1）根據(jù)選擇的電動機功率和算出的小帶輪轉(zhuǎn)速，可以在《機械設計基礎》[2]表16-4中查詢到對于直徑的最小限制，取。 （3）驗算V帶的速度： 公式中：v--帶輪在運動時產(chǎn)生的圓周速度（m/s） --小帶輪的轉(zhuǎn)動速度 --小帶輪直徑 在一般情況下，我們需要v不能小于5m/s,帶速過小會導致需要的圓周力過大，因此我們選擇：，得到 （4）計算從動帶輪基準直徑 公式中，由前文計算，已經(jīng)得到，所以 根據(jù)參考文獻《機械設計基礎》[2]表16-4，可取的基準直徑范圍，確定取 （5）確定中心距和帶的長度 如果V帶的長度太短，那么在同樣的時間內(nèi)，V帶經(jīng)過帶輪的次數(shù)會更加的多，長期下來會減少V帶的使用壽命；中心距過大則相反，同時在帶輪高速度工作的時候，帶過長會導致顫動明顯，不利于帶輪的工作。 根據(jù)查資料《機械設計基礎》[3]，可以查到公式，初步確定中心距 選取 根據(jù)公式選擇完后，可以根據(jù)以下公式計算 根據(jù)初選長度，由參考文獻《機械設計基礎》[4]可知，和長度接近的基準長度 （6）計算出實際中心距 在計算完實際中心距后，在實際安裝的時候，需要考慮到膠帶松弛后張緊的需要，要對中心距留出一定的調(diào)整余量，中心距調(diào)整的變動范圍是 （7）驗算小帶輪的包角 小帶輪的包角可以按照下面的公式來計算 一般要求，如果小于這個值，那么說明中心距選擇的過小，需要重新選擇。 根據(jù)查找《機械設計基礎》[5]中的公式可以確定帶的根數(shù) （當包角等于180°、特定帶長、工作平穩(wěn)地情況下、單根普通V帶的額定功率）由《機械設計基礎》表16-8查得 （包角系數(shù)）由《機械設計基礎》[5]查得： （長度系數(shù)）由《機械設計基礎》[5]查得， （當包角不等于180°時，單根普通V帶的額定功率的增量）由《機械設計基礎》表16-8查得: 取 計算預拉力和傳動作用在軸上的壓力 公式中，q（帶每米長的質(zhì)量）由《機械設計基礎》[6]查得： 因為需要設計軸承，所以必須在設計時將帶傳動作用在軸上的壓力計算出后確定： （10） 選擇帶輪的結(jié)構(gòu)并繪制帶輪的零件圖 1）選擇制造帶輪選用的材料 因為本次計算中，帶輪的圓周速度沒有達到25m/s，所以根據(jù)查閱資料，選用的帶輪可以用鑄鐵HT200來制造 2）確定主動帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 主動帶輪的基準直徑，軸與帶輪相互配合的直徑為，通過確定滿足要求，所以主動帶輪可以采用實心式結(jié)構(gòu)。根據(jù)帶的截型確定帶輪輪槽尺寸，帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸參考文獻《機械設計基礎》[7]所列公式計算，列出表3-1所示數(shù)據(jù) 表3-1 主動帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 槽型 基準寬 槽頂高 槽根高 槽間寬 槽邊寬 輪槽角 B 14 3.5 10.8 19±0.4 11.5 34° 基準直徑 外徑 輪轂直徑 輪轂寬 輪緣寬 140 3）確定從動帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 從動帶輪的基準直徑 d = 560mm，從動軸(II軸)與帶輪相互配合的直徑為 ，因為d ≥ 300mm，所以從動帶輪采用橢圓輪輻式。根據(jù)帶的截型確定帶輪輪槽尺寸，帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸參照參考文獻《機械設計基礎》[8]所列公式計算，可以列出表3-2所示的數(shù)據(jù)，同時通過查閱資料《機械制造基礎》[9]，可以得到圖3-3所列出的數(shù)據(jù)，帶輪公差及精度，帶輪的尺寸還是比較多的，當繪制零件圖時也相對來說比較繁瑣，但是帶輪好在可以起到過載保護的作用，這一作用對于滾筒式清洗機來說非常有必要，可以防止電動機損壞，降低維修成本的作用 表3-2 從動帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 基準寬 槽頂高 槽根高 槽間寬 槽邊寬 輪槽角 B 14 3.5 10.8 19±0.4 11.5 38° 基準直徑 外徑 輪轂直徑 輪緣寬 輪緣內(nèi)徑 560 輪輻寬、 輪輻長 輪輻長 表3-3 帶輪公差及精度 加工表面 表面粗糙度值 輪槽表面 6.3 基準孔或軸 3.2 平鍵鍵槽 工作面：3.2 非工作面：6.3 5） 參考資料《機械制圖多學時》[9]，可以查到各類繪制帶輪的零件圖的注意事項和標注尺寸的格式，小帶輪采取1:1繪制，大帶輪采取1:2繪制，根據(jù)提示，可以繪制出下面的小帶輪和大帶輪的零件圖 圖3-2 小帶輪零件圖 圖3-3 大帶輪零件圖 第四章軸的設計與校核 4.1帶傳動主動軸(I軸）的設計與校核計算 （1）選擇軸的材料 本次算軸選用設計算法，雖然方法更加繁瑣一些但是能夠更加精確的選擇合適的軸來使用在清洗機上，根據(jù)從動軸的工作條件可以得到傳動機構(gòu)的功率不大，又對材料沒有特殊的要求，所以選用 45 鋼。由參考文獻《機械原理》[10]中的可以查得45鋼的抗拉強度 ，再由參考文獻《機械原理》[10]中可以查得45鋼的許用彎曲應力 （2）按照扭轉(zhuǎn)強度測算 抗拉根據(jù)參考文獻《機械原理》[10]得,同時由計算公式 因為軸主要受轉(zhuǎn)矩，所以取為較大值，同時考慮到需要安裝聯(lián)軸器，同時這個軸段有鍵槽存在，所以取整，d=42mm （3）設計軸，并繪圖 由于傳動方案的設計，帶輪為實心式結(jié)構(gòu)，所以需要軸承安裝在帶輪的兩端，同時軸左側(cè)的外伸端安裝半聯(lián)軸器 1）確定軸上零件的位置和裝配方案 圖4-1 軸一裝配示意圖 1-半聯(lián)軸器2-軸承端蓋 3-軸承 4-小皮帶輪 5-套筒 6-軸承 7-軸承端蓋 要確定軸的形狀，首先要確定軸上零件的安裝順序，根據(jù)實際情況，繪制了如上裝配示意圖，小帶輪從軸的右端裝入，小帶輪的左端用軸肩限制，右端用套筒限制。小帶輪的周向我們用平鍵限制。軸承安裝在小皮帶輪的兩側(cè)，周向用軸肩和端蓋限制，周向用軸肩限制。 2）確定軸的各軸段直徑 軸段直徑最小，，考慮到要在軸上安裝帶輪和軸承，軸段2.、3、4上需要有軸肩，為了能夠在軸段2、7上安裝軸承，軸段2、7需要滿足軸承內(nèi)徑要求，通過查找《機械設計基礎》可以得知軸段2、7的直徑為軸段3、4為坎肩，直徑分別為，直徑是小帶輪的內(nèi)徑，為50mm，軸段6上需套套筒，直徑為45mm 3）確定各個軸段的長度 軸段1需要安裝聯(lián)軸器，由于軸段一的長度需要略小于聯(lián)軸器的長度，所以，軸承寬度為19mm，在安裝時需要用軸承端蓋固定軸承，為了寶成軸承端蓋與聯(lián)軸器之間有一定的距離，所以取，軸段三和軸段四分別為軸肩，取長度為5mm,軸段五應該比小帶輪略短一些，，，軸段七上安裝了軸承，根據(jù)軸承來確定，通過計算得出的軸段的長度比較更加安全一些免去了許多不值得的方案，非常的實用。 4）確定軸的結(jié)構(gòu)細節(jié) 軸在兩端和軸段4的倒角，經(jīng)查閱《機械設計基礎》[1]表21-2可以得知，倒角推薦值為C=1mm 由于是帶輪和聯(lián)軸器的周向固定，所以本次鍵連接選擇使用A型普通平鍵和C型普通平鍵來連接。 軸段1處的鍵槽，經(jīng)查閱《機械設計基礎》[1]表19-1可得知，選用12x8x73，也就是鍵槽尺寸，寬度為12mm，深度為8mm，長度為73mm 軸段5處的鍵槽，經(jīng)查閱《機械設計基礎》[1]表19-1處可知，選用14x9x64，也就是鍵槽尺寸，寬度為14mm，深度為8mm，長度為73mm 5）根據(jù)設計畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（見圖4-2a） （4）按彎扭合成強度校核軸徑 1）根據(jù)實際情況繪出軸的受力圖（見圖4-2b） 圖4-2 軸一的受力分析圖 2）畫出軸的彎矩圖（見圖4-2c） 支點約束力為 I截面處的彎矩為 II面處的彎矩 3） 作垂直面內(nèi)的彎矩圖（見圖4-2d），支點約束力為 I截面左側(cè)彎矩為 I截面右側(cè)的彎矩為 II界面處的彎矩為 4）作合成彎矩圖（見圖4-2e） I截面 II截面： 5）作轉(zhuǎn)矩圖（見圖4-2f） f)求當量彎矩 由于皮帶輪是單向運轉(zhuǎn)，在工作中，所以可以認為轉(zhuǎn)矩是脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)為0.6 I截面： II處的截面 g)確定危險截面及檢測強度。有圖可以看出，截面I-I,II-II轉(zhuǎn)矩可以看出是相同的，但是彎矩，且有鍵槽，所以截面I-I比較有概率出現(xiàn)比較不安全的截面，同時由于軸徑，所以也應該對截面II-II進行校核 I-I截面 II截面 查《機械設計基礎》[1]表21-5可得到，滿足所以設計的軸有足夠的強度，并有一定的余量。 （5）修改軸的結(jié)構(gòu) 由于設計的軸強度有一定的裕量，所以不需要重新修改 （6） 繪制軸的零件圖 圖4-3 軸I零件圖 4.2 帶傳動從動軸(II軸）的設計與校核計算 (1)選擇軸的材料 根據(jù)從動軸的工作條件可以得到傳動機構(gòu)的功率不大，又對材料沒有特殊的要求，所以選用 45 鋼。由參考文獻《機械設計基礎》[1]表 21-1，抗拉強度 ，再由參考文獻《機械設計基礎》[1]表 21-5 查得許用彎曲應力 (2)按照扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑 抗拉根據(jù)參考文獻《機械設計基礎》[1]表21-4得,同時由計算公式 因為軸主要受轉(zhuǎn)矩，所以取為較大值，同時考慮到軸的最小直徑處需要安裝軸承，所以取整，d=45mm (3)設計軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖 由于傳動方案的設計，帶輪為橢圓輪輻式，軸的兩端安裝軸承，帶輪在右端軸承與滾筒之間。 1)確定軸上零件的位置和裝配方案 圖4-4 軸二裝配示意圖 1-軸承端蓋 2-軸承 3-滾筒 4-大皮帶輪 5-套筒 6-軸承 7-軸承端蓋 要確定軸的形狀，首先要確定軸上零件的安裝順序，根據(jù)實際情況，繪制了如上裝配示意圖，示意圖中間部分為截斷部分，大帶輪的左端用軸肩固定，右端采用軸套固定，大帶輪的周向采用平鍵限制為止，軸承安裝在軸的最左端和最右端，軸承的兩端分別安裝了軸承端蓋，軸承端蓋裝在軸承支架上，左側(cè)軸承采用軸肩和軸承端蓋定位，右側(cè)軸承采用套筒和軸承端蓋限制位置。 2)確定軸的各軸段直徑 軸段直徑最小，，考慮到要在軸上安裝帶輪和軸承，軸段2.、3、4上需要有軸肩，為了能夠在軸段1、10上安裝軸承，軸段1、1需要滿足軸承內(nèi)徑要求，通過查找《機械設計基礎》[11]可以得知軸段1、10的直徑為軸段2、3、4為坎肩，由于軸的直徑跨度不宜太大，但是此軸為組合式的軸體，所以經(jīng)過合理分配，選擇的直徑分別為，直徑是滾筒的直徑，為50cm，軸段6、7和軸段3、4相同，軸段8與大帶輪內(nèi)徑相同，軸端9為軸肩，固定軸段10上的軸承 3)確定各個軸段的長度 軸段1需要軸承，由于軸段一的長度需要略長于軸承的寬度，所以，軸承寬度為19mm，軸段2、3、4為軸肩，軸端5為滾筒長度，，軸段6、7與前面相同，軸端8上安裝大帶輪，寬度需比大帶輪短一點，取，軸端9上安裝套筒，，軸段10上安裝軸承，。 4)確定軸的結(jié)構(gòu)細節(jié) A.軸在兩端和軸段3、7的倒角，經(jīng)查閱《機械設計基礎》[2]表21-2可以得知，倒角推薦值為C=1mm B.軸段8處的鍵槽，經(jīng)查閱《機械設計基礎》[2]表19-1可得知，選用14x9x49，也就是鍵槽尺寸，寬度為14mm，深度為9mm，長度為49mm 5)根據(jù)設計畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（見圖4-5a） （4）按彎扭合成強度校核軸徑 1）根據(jù)實際情況繪出軸的受力圖(見圖4-5b) 2）畫出軸的彎矩圖(見圖4-5c) 支點約束力為 圖4-5 軸二受力分析圖 I-I截面處的彎矩為 Ii-II面處的彎矩 3）作垂直面內(nèi)的彎矩圖(見圖4-5d)，支點約束力為 I-I截面左側(cè)彎矩為 I截面右側(cè)的彎矩為 II界面處的彎矩為 4）作合成彎矩圖(見圖4-5e) I截面 II截面： 5）作轉(zhuǎn)矩圖(見圖4-5f) 6）求當量彎矩 因為皮帶輪在工作的時候是單向運轉(zhuǎn)，所以可以認為轉(zhuǎn)矩是脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)為0.6 I截面： II處的截面 7）確定危險截面及校核強度。有圖可以看出，截面I-I,II-II所承載的轉(zhuǎn)矩一樣，但是彎矩，鍵槽在軸上，所以截面I-I可能存在比較危險的面，同時由于軸徑，所以也應該對截面II-II進行校核 I-I截面 II截面 查《機械設計基礎》[2]表21-5可得到，滿足，所以設計的軸有足夠的強度，并有一定的余量。 （5）修改軸的結(jié)構(gòu) 由于設計的軸強度有一定的裕量，所以不需要重新修改 （6）繪制軸的零件圖 軸4-6 II軸零件圖 第五章 滾筒式清洗機其他零件的選擇與設計 5.1軸承的選用 （1）軸承的型號選擇 軸承分為滑動軸承和滾動軸承，在和比較大的時候比較適合選用滾子軸承，只受到徑向載荷的時候比較適合選用深溝球軸承。在實際使用當中，滾動軸承的使用更加廣泛，因為它摩擦損失小，對機器也沒有什么特殊的要求，對于維護方面來講也不需要有特別的要求，并且在市場上已經(jīng)實現(xiàn)了標準化，更加容易購買到。對于帶輪在軸上，只收到徑向載荷，對此，本次設計采用深溝球軸承，為了方便安裝，全部采用6209型深溝球軸承，具體參數(shù)如表： 表5-1 軸承參數(shù)表 軸承代號 d/mm D/mm 基本額定動載荷Cr/KN 基本額定靜載荷C0r/KN 6209 45 85 31.5 20.5 （2）軸承的壽命計算 首先計算軸1上一對軸承的壽命。軸1的轉(zhuǎn)速為，，軸承1所受的徑向載荷，軸承2所受的徑向載荷。軸承的壽命計算公式為 由上表6-1可知，6209軸承的Cr=31500N，對于深溝球軸承而言，。受到的力繪制下圖 圖5-1軸承受力分析圖 接下來計算軸承1的壽命。軸向外力作用在軸承2上，所以軸承1沒有軸向力的影響。故，代入上式可得軸承1的工作壽命 接著計算軸承2的數(shù)據(jù)， 通過以上計算，軸一上的軸承滿足設計所需條件。 接下來對軸2上的軸承進行壽命計算。軸2得轉(zhuǎn)速為200r/min，與軸1的情況相似，預設，且預設值滿足條件，受力情況大致與圖6-3相同。選用6209軸承，可知基本額定動載荷為31500N，。計算軸承1得 接著測算軸承2的允許的工作壽命 通過以上計算，軸承6209滿足設計所需條件。 所以以上所選軸承都達到我們所需要求，所有軸承均采用6209型深溝球軸承。 5.2鍵的選擇 （1）鍵的型號選擇 鍵是標準件，在進行機械設計時可以根據(jù)要求選擇鍵的類型，軸上的零件和軸之間不僅需要軸向固定，同時也需要周向固定。目前常用的輪轂連接就是鍵連接、銷連接等等，而采用最頻繁的，就是鍵連接，所以本次設計就采用了鍵連接，將其安裝在軸和聯(lián)軸器、軸和帶輪之間的鍵槽內(nèi)。 鍵的長度選擇有公式L=B-(5~10)mm來決定，之前算得到的輪轂寬度分別為59mm、74mm、83mm，代入公式中計算可得到三個鍵的長度分別為：49mm、64mm、73mm. 平鍵的具體參數(shù)經(jīng)過查閱《機械設計基礎課程設計》[2]可以得到，內(nèi)容如下 表5-2 鍵的型號 軸 鍵 公稱尺寸b 深度 公稱直徑 公稱尺寸 軸 轂 ＞30-38 10x8 10 5.0 3.3 ＞38-44 12x8 12 5.0 3.3 ＞44-50 14x9 14 5.5 3.8 鍵的長度系列：6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70 （2）鍵的檢測 影響鍵的使用有剪切和擠壓這兩種，接下來分別對這2種方式進行檢測。查《機械設計手冊》可知鍵的許用切應力和許用擠壓應力分別和許用正應力有關 此次預選鍵的材料為30鋼，上述公式分為為脆性材料和塑性材料的選擇公式，經(jīng)查找可知30鋼為塑性材料，所以其許用切應力為，許用擠壓應力為。鍵的受力如下圖所示 圖5-2 鍵的受力分析圖 1）先對軸1上的鍵進行檢測，通過計算已知軸1的直徑為四十二毫米，鍵可以采用，，傳遞的力矩為M=52000N.mm接下來計算鍵所受的外力 鍵的剪切面積為，剪力，接下來進行剪切應力的校核 滿足剪切強度的要求。 鍵受到的擠壓力 擠壓的面積為 所以擠壓強度為 滿足要求。 2）接下來對軸1上帶輪位置上的鍵進行校核，由于在同一根軸上，所以力矩為52000N.mm,直徑為50mm，鍵的尺寸為，鍵的選用材料與前一個鍵一樣，接下來計算鍵所受的外力。鍵的剪切面積為，接下來進行抗剪強度的計算 通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強度要求。 鍵受到的擠壓力，擠壓面積為 計算擠壓輕度 通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強度要求。 3）接下來對軸2上大帶輪位置上的鍵進行校核，大帶輪的力矩為177910N.mm,直徑為50mm，通過選擇鍵的尺寸為，鍵的選用材料與上一個軸一上的鍵一樣，接下來計算鍵所受的外力。鍵的剪切面積為，接下來進行抗剪強度的計算 通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強度要求。 鍵受到的擠壓力，受到的擠壓面積為 計算擠壓輕度 通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強度要求。 綜上計算，選用這3種鍵符合要求。 第六章 裝配圖 裝配圖包括第三章V帶傳動零件圖，第四章軸的零件圖，以及第五章的一些國標零件構(gòu)成，繪成如下裝配圖 圖6-1 小帶輪 圖6-2 大帶輪 圖6-3 主動軸零件圖 圖6-4 從動軸零件圖 由此，裝配圖如下： 圖6-5 裝配圖主視圖 圖6-6 裝配圖側(cè)視圖 圖6-7 裝配圖俯視圖 圖6-7 三維圖 總 結(jié) 我的大學生活已接近尾聲，經(jīng)過了兩個多月的艱苦奮斗，對于畢業(yè)設計也終于完成最終定稿，對于畢業(yè)設計也可以松一口氣了，。當開題報告定下的時候，我正在頂崗實習期間，絲毫不知道該從什么地方下手，圖查找資料也不知道需要看上面書，經(jīng)過李勤濤老師的指點，我開始慢慢的對自己的課題有了充分的了解，同時也知道了自己該去何處看什么書，起初問題非常的多，但是同學也都很熱心，有問題也都幫我解決了，這讓我對畢業(yè)設計更加的有信心。但是機械設計是一項非常繁瑣復雜的過程，很多時候設計到接近尾聲的時候，卻發(fā)現(xiàn)尺寸不對，又得從頭再來，而我也碰到過兩次，但是在同學的安慰下，還是重拾起筆，繼續(xù)完成自己的設計，這樣的經(jīng)歷也讓我深有感觸，受益良多，我相信這兩個月是我人生中寶貴的財富，讓我能夠認清自己需要學習的還有很多，在機械這一行還是新手，才剛剛起步，不過我也不會放棄，我相信在未來的某一天，能夠在我手上誕生出更加具有技術含量、實用性更加高的、有利于人們生活的產(chǎn)品! 致 謝 對于完成本次畢業(yè)論文和畢業(yè)設計，和老師給與我的鼓勵和幫助是分不開的，他協(xié)助我、指導我完成了本次畢業(yè)設計,給予了我海量的理論知識。 這次畢業(yè)設計給與了我從事相關行業(yè)扎實的基礎，最后讓我說一聲：老師你們辛苦了。 參考文獻 [1]李海萍. 機械設計基礎課程設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2015.2 [2]李海萍. 機械設計基礎[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2015.11 [3]陳庭吉. 等. 機械設計基礎[M] .2版.北京:機械工業(yè)出版社，2010. 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