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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(jī)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(shí)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(huì)消耗大量的時(shí)間和金錢,對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)出效率也有很大影響，所以清洗機(jī)是非常重要的,它可以解放出大量的人力資源以及時(shí)間。
本項(xiàng)目涉及到的滾筒式清洗機(jī),是借助滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng),讓物料在里面不停地?cái)嚢?同時(shí)滾筒里面會(huì)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(jī)器是初加工機(jī)械，可以清洗核桃、橙子等質(zhì)地較為堅(jiān)硬的物料。這清洗機(jī)是一款偏向?qū)嶋H使用的初加工機(jī)械,主要是機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、帶傳動(dòng)系統(tǒng)、滾筒、進(jìn)料口、軸承和軸承支架等零部件組成。電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與小帶輪相互作用，再通過帶傳動(dòng)系統(tǒng)，帶動(dòng)從動(dòng)軸上連接的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。這款滾筒式清洗機(jī),具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、能量消耗低、工作更加可靠、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵字： 清洗機(jī) 初加工機(jī)械 帶傳動(dòng) 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(jī)的運(yùn)用情況 1
1.3滾筒式清洗機(jī)未來的發(fā)展市場 1
第二章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 2
2.1傳動(dòng)方案的論證 2
2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 3
（1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型 4
（2）選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) 4
2.3分配各級(jí)傳動(dòng)比 5
（1）對(duì)于傳動(dòng)裝置方面的計(jì)算： 5
（2）計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 6
2.4聯(lián)軸器的選擇 7
第三章 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 8
3.1確定V帶的型號(hào)及帶輪的基準(zhǔn)直徑 8
第四章軸的設(shè)計(jì)與校核 14
4.1帶傳動(dòng)主動(dòng)軸(I軸）的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 14
（1）選擇軸的材料 14
（2）按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度測算 14
（3）設(shè)計(jì)軸，并繪圖 14
4.2 帶傳動(dòng)從動(dòng)軸(II軸）的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 19
(1)選擇軸的材料 19
(2)按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 19
(3)設(shè)計(jì)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(jī)其他零件的選擇與設(shè)計(jì) 22
5.1軸承的選用 24
（1）軸承的型號(hào)選擇 24
（2）軸承的壽命計(jì)算 24
5.2鍵的選擇 25
（1）鍵的型號(hào)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(xiàn) 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(gè)行業(yè)的直接目的就是給食品機(jī)械行業(yè)方面提供定制的服務(wù),食品工業(yè)可以帶動(dòng)食品機(jī)械的不斷改進(jìn);特別是在“八五”這段時(shí)間里經(jīng)過吸收創(chuàng)造出的，在國際上都排名前列的機(jī)械,更是讓食品機(jī)械快速的成長起來。
在進(jìn)入千禧年后,人們生活水準(zhǔn)一直在提高,人們對(duì)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(jī)械行業(yè)擁有了不斷發(fā)展的動(dòng)力。
因?yàn)槭称饭I(yè)的原料和產(chǎn)品,不僅品種很多、同時(shí)加工工藝也不同,這就造成了機(jī)械的類別數(shù)量也很多。中國對(duì)于制定食品機(jī)械分類的標(biāo)準(zhǔn),分為加工機(jī)械和包裝設(shè)備這兩個(gè)類別。這些年，我國在食品機(jī)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(jìn)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(jī)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(dá)幾十億元，沒有經(jīng)過食品加工機(jī)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(fèi)節(jié)約下來，所以市場前景廣闊。
1.2滾筒式清洗機(jī)的運(yùn)用情況
經(jīng)濟(jì)正在迅猛的發(fā)展之中，相應(yīng)帶來的是人們對(duì)于生活的簡便要求提高。滾筒式清洗機(jī)可以更加高效率的對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行初步的清洗工作，可以讓工人更加輕松，同時(shí)提升工作效率。
1.3滾筒式清洗機(jī)未來的發(fā)展市場
現(xiàn)階段國家生產(chǎn)的滾筒式清洗機(jī)還是比較少的，對(duì)于社會(huì)這個(gè)大市場的開發(fā)還有許多空間，本設(shè)計(jì)主要希望能夠解放出部分勞動(dòng)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(jī)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(gè)及其龐大的市場，對(duì)于本設(shè)計(jì)的滾筒式清洗機(jī)有一個(gè)很好的發(fā)展前景。
第二章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
2.1傳動(dòng)方案的論證
（1） 齒輪傳動(dòng)
圖2-1齒輪傳動(dòng)簡圖
選用齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是:1.傳遞運(yùn)動(dòng)更加可靠，工作平穩(wěn)，可按需要來設(shè)計(jì)非圓齒輪傳動(dòng)2.適用的載荷和速度、傳動(dòng)功率范圍大，可以用在減速或者增速③傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)會(huì)比較簡單。
選用齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：加工相對(duì)比較復(fù)雜，制造成本會(huì)比較高，和帶傳動(dòng)相比，振動(dòng)較大，不能夠無極調(diào)速。
本機(jī)械對(duì)齒輪傳動(dòng)的要求是:承載能力要高一些，對(duì)于機(jī)械的使用壽命也有一定的要求,能夠保證傳動(dòng)的平穩(wěn)和工作精度。
（2）帶傳動(dòng)
圖2-2帶傳動(dòng)簡圖
選用帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):如果選用帶傳動(dòng)，在一定程度上能起到緩沖和吸收振動(dòng)的作用,同時(shí)噪聲小,它的結(jié)構(gòu)也相對(duì)來說比較簡單,制造、安裝都比較簡單,而且造價(jià)低廉,不需要潤滑
帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：對(duì)軸和軸承的各方面的要求都比較高，對(duì)清洗機(jī)的外輪廓尺寸比較大，傳動(dòng)效率比較低
通過上面的比較，帶傳動(dòng)主要適用于：速度比較高、對(duì)傳動(dòng)比不要求精準(zhǔn)的的機(jī)械中。
（3）鏈傳動(dòng)
圖2-3 鏈傳動(dòng)簡圖
鏈傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)是:能夠讓傳動(dòng)比保持平均的水準(zhǔn);傳動(dòng)尺寸比較緊湊;在軸上施加的作用力較小。鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單,制造起來成本不高，適合較大中心距的傳動(dòng),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(dòng)的缺點(diǎn)是:如果機(jī)械需要比較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，相比較上面的帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，會(huì)不夠平穩(wěn)。
鏈傳動(dòng)的適用場合:鏈傳動(dòng)比較多的是運(yùn)用在中心距比較大的傳動(dòng)
（4）經(jīng)過考慮，對(duì)上面的三種方案進(jìn)行了分析和比較，從加工的難易程度和可實(shí)施性來考慮，最終確定本課題適用的傳動(dòng)方案為帶傳動(dòng)，即采用方案二
2.2電動(dòng)機(jī)的選擇
滾筒式清洗機(jī)屬于生產(chǎn)加工的設(shè)備，屬于重型機(jī)械，一般適用場合是工廠，如果選擇的電動(dòng)機(jī)功率太大,既會(huì)造成成本的增加,也會(huì)讓電動(dòng)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)機(jī)。
本次清洗機(jī)的設(shè)計(jì)是為了清洗核桃、馬鈴薯、紅薯等較為堅(jiān)硬的農(nóng)作物，經(jīng)過翻閱資料，發(fā)現(xiàn)清洗堅(jiān)硬農(nóng)作物的滾筒清洗機(jī)比較適合的轉(zhuǎn)速為150-200r/min，參照以往的清洗機(jī)可以知道，清洗機(jī)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(jī)需要在常溫下長期連續(xù)工作。
（1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型
根據(jù)上面已經(jīng)得出的結(jié)論，本次設(shè)計(jì)可以采用Y型全封閉籠型異步電動(dòng)機(jī)。
（2）選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)
查閱參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》[1]
其中可以根據(jù)公式
就可以最終算出
其中是電動(dòng)機(jī)到最后使用機(jī)器的傳動(dòng)總效率，它的計(jì)算公式如下：
公式中，是聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，是帶傳動(dòng)傳動(dòng)效率、是軸承的傳動(dòng)效率，其值可由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》[1]查找可知。
所以總效率
v為滾筒清洗機(jī)的線速度，由于清洗機(jī)轉(zhuǎn)速為150-200r/min,可以得到：
由于電動(dòng)級(jí)需要帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)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(jī)機(jī)的最大裝載量:
工件所受重力：
滿載時(shí)軸兩端軸承所受切向力：
由此可以求出輸出功率
經(jīng)查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》[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(dòng)機(jī)，這款電動(dòng)機(jī)分為4和5.5kw，如采用5.5kw電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，符合范圍的電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速分別為：720r/min、960r/min、1440r/min、2890r/min，共有四種電動(dòng)機(jī)選擇，如表2-1 所示
表2-1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)
方案
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率（kw）
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）
傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
總傳動(dòng)比
V帶傳動(dòng)
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(dòng)的傳動(dòng)比為2-4，同時(shí)設(shè)計(jì)本滾筒清洗機(jī)的轉(zhuǎn)速為150-200r/min，所以選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M1-8，額定功率為4kw，滿載轉(zhuǎn)速為720r/min，經(jīng)計(jì)算滾筒轉(zhuǎn)速最佳為200r/min。
2.3分配各級(jí)傳動(dòng)比
（1）對(duì)于傳動(dòng)裝置方面的計(jì)算：
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
滾筒轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比計(jì)算
經(jīng)查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[2]中，可以查到常見機(jī)械傳動(dòng)的主要性能，其中帶傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比的常用值是2-4，經(jīng)計(jì)算本次傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比為3.6，符合帶傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比，所以本次設(shè)計(jì)中只需采用帶傳動(dòng)來進(jìn)行減速
（2）計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)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(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩：
將上述運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的結(jié)果列入表2-2：
表2-2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果
軸號(hào)
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
效率
電機(jī)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(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸進(jìn)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(dòng)機(jī)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(hào)
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(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1確定V帶的型號(hào)及帶輪的基準(zhǔn)直徑
從上一章電動(dòng)機(jī)的選擇中，已經(jīng)通過計(jì)算確定了電動(dòng)機(jī)的輸出功率P=4kw，轉(zhuǎn)速n=720r/min。可以選擇V帶傳動(dòng)，能夠傳遞較大的功率，中心距大，也能起到過載保護(hù)的作用。如圖3-1所示
圖3-1 V帶傳動(dòng)示意圖
（1）確定計(jì)算功率
根據(jù)前面的選擇的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y160M1-8,可以知道額定功率，的值可以從《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[2]表16-3處查詢得到：，因此可以算出
（2）選擇帶傳動(dòng)中帶的型號(hào)
1）根據(jù)選擇的電動(dòng)機(jī)功率和算出的小帶輪轉(zhuǎn)速，可以在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[2]表16-4中查詢到對(duì)于直徑的最小限制，取。
（3）驗(yàn)算V帶的速度：
公式中：v--帶輪在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的圓周速度（m/s）
--小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)導(dǎo)致需要的圓周力過大，因此我們選擇：，得到
（4）計(jì)算從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑
公式中，由前文計(jì)算，已經(jīng)得到，所以
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[2]表16-4，可取的基準(zhǔn)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(shí)間內(nèi)，V帶經(jīng)過帶輪的次數(shù)會(huì)更加的多，長期下來會(huì)減少V帶的使用壽命；中心距過大則相反，同時(shí)在帶輪高速度工作的時(shí)候，帶過長會(huì)導(dǎo)致顫動(dòng)明顯，不利于帶輪的工作。
根據(jù)查資料《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[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(jì)算
根據(jù)初選長度，由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[4]可知，和長度接近的基準(zhǔn)長度
（6）計(jì)算出實(shí)際中心距
在計(jì)算完實(shí)際中心距后，在實(shí)際安裝的時(shí)候，需要考慮到膠帶松弛后張緊的需要，要對(duì)中心距留出一定的調(diào)整余量，中心距調(diào)整的變動(dòng)范圍是
（7）驗(yàn)算小帶輪的包角
小帶輪的包角可以按照下面的公式來計(jì)算
一般要求，如果小于這個(gè)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[5]中的公式可以確定帶的根數(shù)
（當(dāng)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-8查得
（包角系數(shù)）由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[5]查得：
（長度系數(shù)）由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[5]查得，
（當(dāng)包角不等于180°時(shí)，單根普通V帶的額定功率的增量）由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-8查得:
取
計(jì)算預(yù)拉力和傳動(dòng)作用在軸上的壓力
公式中，q（帶每米長的質(zhì)量）由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[6]查得：
因?yàn)樾枰O(shè)計(jì)軸承，所以必須在設(shè)計(jì)時(shí)將帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力計(jì)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?yàn)楸敬斡?jì)算中，帶輪的圓周速度沒有達(dá)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(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)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(dòng)帶輪可以采用實(shí)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(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[7]所列公式計(jì)算，列出表3-1所示數(shù)據(jù)
表3-1 主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
槽型
基準(zhǔn)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(zhǔn)直徑
外徑
輪轂直徑
輪轂寬
輪緣寬
140
3）確定從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 d = 560mm，從動(dòng)軸(II軸)與帶輪相互配合的直徑為 ，因?yàn)閐 ≥ 300mm，所以從動(dòng)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(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[8]所列公式計(jì)算，可以列出表3-2所示的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過查閱資料《機(jī)械制造基礎(chǔ)》[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(dāng)繪制零件圖時(shí)也相對(duì)來說比較繁瑣，但是帶輪好在可以起到過載保護(hù)的作用，這一作用對(duì)于滾筒式清洗機(jī)來說非常有必要，可以防止電動(dòng)機(jī)損壞，降低維修成本的作用
表3-2 從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(jī)械制圖多學(xué)時(shí)》[9]，可以查到各類繪制帶輪的零件圖的注意事項(xiàng)和標(biāo)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(shè)計(jì)與校核
4.1帶傳動(dòng)主動(dòng)軸(I軸）的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算
（1）選擇軸的材料
本次算軸選用設(shè)計(jì)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(jī)上，根據(jù)從動(dòng)軸的工作條件可以得到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功率不大，又對(duì)材料沒有特殊的要求，所以選用 45 鋼。由參考文獻(xiàn)《機(jī)械原理》[10]中的可以查得45鋼的抗拉強(qiáng)度 ，再由參考文獻(xiàn)《機(jī)械原理》[10]中可以查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力
（2）按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度測算
抗拉根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械原理》[10]得,同時(shí)由計(jì)算公式
因?yàn)檩S主要受轉(zhuǎn)矩，所以取為較大值，同時(shí)考慮到需要安裝聯(lián)軸器，同時(shí)這個(gè)軸段有鍵槽存在，所以取整，d=42mm
（3）設(shè)計(jì)軸，并繪圖
由于傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，帶輪為實(shí)心式結(jié)構(gòu)，所以需要軸承安裝在帶輪的兩端，同時(shí)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(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》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(gè)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(shí)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(yīng)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(jì)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(shí)用。
4）確定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)
軸在兩端和軸段4的倒角，經(jīng)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[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(shè)計(jì)畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（見圖4-2a）
（4）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑
1）根據(jù)實(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(dāng)量彎矩
由于皮帶輪是單向運(yùn)轉(zhuǎn)，在工作中，所以可以認(rèn)為轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)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(xiǎn)截面及檢測強(qiáng)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(shí)由于軸徑，所以也應(yīng)該對(duì)截面II-II進(jìn)行校核
I-I截面
II截面
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[1]表21-5可得到，滿足所以設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的余量。
（5）修改軸的結(jié)構(gòu)
由于設(shè)計(jì)的軸強(qiáng)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(dòng)從動(dòng)軸(II軸）的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算
(1)選擇軸的材料
根據(jù)從動(dòng)軸的工作條件可以得到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功率不大，又對(duì)材料沒有特殊的要求，所以選用 45 鋼。由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[1]表 21-1，抗拉強(qiáng)度 ，再由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[1]表 21-5 查得許用彎曲應(yīng)力
(2)按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑
抗拉根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[1]表21-4得,同時(shí)由計(jì)算公式
因?yàn)檩S主要受轉(zhuǎn)矩，所以取為較大值，同時(shí)考慮到軸的最小直徑處需要安裝軸承，所以取整，d=45mm
(3)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖
由于傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，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(shí)際情況，繪制了如上裝配示意圖，示意圖中間部分為截?cái)嗖糠?，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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[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(gè)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(diǎn)，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(xì)節(jié)
A.軸在兩端和軸段3、7的倒角，經(jīng)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[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(shè)計(jì)畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（見圖4-5a）
（4）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑
1）根據(jù)實(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(dāng)量彎矩
因?yàn)槠л喸诠ぷ鞯臅r(shí)候是單向運(yùn)轉(zhuǎn)，所以可以認(rèn)為轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)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(xiǎn)截面及校核強(qiáng)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(xiǎn)的面，同時(shí)由于軸徑，所以也應(yīng)該對(duì)截面II-II進(jìn)行校核
I-I截面
II截面
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[2]表21-5可得到，滿足，所以設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的余量。
（5）修改軸的結(jié)構(gòu)
由于設(shè)計(jì)的軸強(qiáng)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(jī)其他零件的選擇與設(shè)計(jì)
5.1軸承的選用
（1）軸承的型號(hào)選擇
軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，在和比較大的時(shí)候比較適合選用滾子軸承，只受到徑向載荷的時(shí)候比較適合選用深溝球軸承。在實(shí)際使用當(dāng)中，滾動(dòng)軸承的使用更加廣泛，因?yàn)樗Σ翐p失小，對(duì)機(jī)器也沒有什么特殊的要求，對(duì)于維護(hù)方面來講也不需要有特別的要求，并且在市場上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，更加容易購買到。對(duì)于帶輪在軸上，只收到徑向載荷，對(duì)此，本次設(shè)計(jì)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(hào)
d/mm
D/mm
基本額定動(dòng)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(jì)算
首先計(jì)算軸1上一對(duì)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(jì)算公式為
由上表6-1可知，6209軸承的Cr=31500N，對(duì)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(jì)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(jì)算軸承2的數(shù)據(jù)，
通過以上計(jì)算，軸一上的軸承滿足設(shè)計(jì)所需條件。
接下來對(duì)軸2上的軸承進(jìn)行壽命計(jì)算。軸2得轉(zhuǎn)速為200r/min，與軸1的情況相似，預(yù)設(shè)，且預(yù)設(shè)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(dòng)載荷為31500N，。計(jì)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(jì)算，軸承6209滿足設(shè)計(jì)所需條件。
所以以上所選軸承都達(dá)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(hào)選擇
鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)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(shè)計(jì)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(jì)算可得到三個(gè)鍵的長度分別為：49mm、64mm、73mm.
平鍵的具體參數(shù)經(jīng)過查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》[2]可以得到，內(nèi)容如下
表5-2 鍵的型號(hào)
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(duì)這2種方式進(jìn)行檢測。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可知鍵的許用切應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力分別和許用正應(yīng)力有關(guān)
此次預(yù)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(yīng)力為，許用擠壓應(yīng)力為。鍵的受力如下圖所示
圖5-2 鍵的受力分析圖
1）先對(duì)軸1上的鍵進(jìn)行檢測，通過計(jì)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(jì)算鍵所受的外力
鍵的剪切面積為，剪力，接下來進(jìn)行剪切應(yīng)力的校核
滿足剪切強(qiáng)度的要求。
鍵受到的擠壓力
擠壓的面積為
所以擠壓強(qiáng)度為
滿足要求。
2）接下來對(duì)軸1上帶輪位置上的鍵進(jìn)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(gè)鍵一樣，接下來計(jì)算鍵所受的外力。鍵的剪切面積為，接下來進(jìn)行抗剪強(qiáng)度的計(jì)算
通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強(qiáng)度要求。
鍵受到的擠壓力，擠壓面積為
計(jì)算擠壓輕度
通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強(qiáng)度要求。
3）接下來對(duì)軸2上大帶輪位置上的鍵進(jìn)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(gè)軸一上的鍵一樣，接下來計(jì)算鍵所受的外力。鍵的剪切面積為，接下來進(jìn)行抗剪強(qiáng)度的計(jì)算
通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強(qiáng)度要求。
鍵受到的擠壓力，受到的擠壓面積為
計(jì)算擠壓輕度
通過算出的結(jié)果可以看出，此鍵滿足剪切強(qiáng)度要求。
綜上計(jì)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(dòng)零件圖，第四章軸的零件圖，以及第五章的一些國標(biāo)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(dòng)軸零件圖
圖6-4 從動(dòng)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(xué)生活已接近尾聲，經(jīng)過了兩個(gè)多月的艱苦奮斗，對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)也終于完成最終定稿，對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)也可以松一口氣了，。當(dāng)開題報(bào)告定下的時(shí)候，我正在頂崗實(shí)習(xí)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(diǎn)，我開始慢慢的對(duì)自己的課題有了充分的了解，同時(shí)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(xué)也都很熱心，有問題也都幫我解決了，這讓我對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)更加的有信心。但是機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁瑣復(fù)雜的過程，很多時(shí)候設(shè)計(jì)到接近尾聲的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)尺寸不對(duì)，又得從頭再來，而我也碰到過兩次，但是在同學(xué)的安慰下，還是重拾起筆，繼續(xù)完成自己的設(shè)計(jì)，這樣的經(jīng)歷也讓我深有感觸，受益良多，我相信這兩個(gè)月是我人生中寶貴的財(cái)富，讓我能夠認(rèn)清自己需要學(xué)習(xí)的還有很多，在機(jī)械這一行還是新手，才剛剛起步，不過我也不會(huì)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(shù)含量、實(shí)用性更加高的、有利于人們生活的產(chǎn)品!
致 謝
對(duì)于完成本次畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)，和老師給與我的鼓勵(lì)和幫助是分不開的，他協(xié)助我、指導(dǎo)我完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì),給予了我海量的理論知識(shí)。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給與了我從事相關(guān)行業(yè)扎實(shí)的基礎(chǔ)，最后讓我說一聲：老師你們辛苦了。
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