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ee 糧食烘干機 ee （ee） 指導(dǎo)教師：ee [摘要] 糧食干燥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要步驟和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著糧種的改進、單產(chǎn)的提高和國家對糧食烘干設(shè)備的投資增加，建設(shè)大、中、小型糧食烘干設(shè)施的越來越多。能否選配質(zhì)量高、使用壽命長、經(jīng)濟實用、可靠性好和自動化程度高的烘干機至關(guān)重要。充分發(fā)揮糧食干燥機的生產(chǎn)能力，增強我國糧食產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，具有十分重要的意義。 設(shè)計的糧食烘干機主要針對農(nóng)村家庭收割糧食之后碰到惡劣天氣的時候可以使用，為了確保農(nóng)民的產(chǎn)量不因惡劣的陰雨天氣造成損失，設(shè)計此糧食烘干機可以讓糧食很安全的存放幾天而不至于發(fā)霉，家用小型糧食烘干機就是要易移動，易使用，方便。 [關(guān)鍵詞] 糧食干燥 經(jīng)濟實用 陰雨天氣 可靠 ee The Dryer of Food ee （ee） tutor: ee Abstract: Grain drying is an important step in the process of agricultural production and key links.With the improvement of the grain species, the increase in yield improvement and national investment in the grain drying equipment, the construction of large, medium and small grain drying facilities are more and more. Can a matching high-quality, long life, economical and practical, good reliability and high degree of automation is essential for the dryer. and give full play to the capacity of the grain dryer, and enhance the competitiveness of our food products in the international market has a very important significance. Grain dryer designed mainly for rural families after the harvest of grain encounter inclement weather when you can use to ensure that farmers production losses due to extreme wet weather, the design of this grain dryer can make food safe storage of a few day which is not moldy, small household food dryer is easy to move, easy to use and convenient. Key words：Grain drying Economical and practical Rainy weather Reliable 目 錄 1. 緒論 1 1.1. 課題研究的目的和意義 1 1.2. 國內(nèi)外糧食干燥設(shè)備的研究和發(fā)展狀況 2 1.2.1. 國外糧食干燥設(shè)備的研究和發(fā)展狀況 2 1.2.2. 我國糧食干燥設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3 1.3. 糧食烘干的主要機理 5 1.4. 影響糧食干燥的因素 5 1.4.1. 糧食的生理狀態(tài) 5 1.4.2. 糧食種類、狀態(tài)及水分 5 2. 電機功率及軸徑的選擇 6 2.1. 機器傳動設(shè)計 6 2.1.1. 電動機的選擇 6 2.2. 軸徑的設(shè)計 6 3. 3產(chǎn)品主要零部件設(shè)計 9 3.1. 烘干部件的設(shè)計 9 3.2. 糧食滾筒部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.3. 軸支承部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 3.4. 產(chǎn)品支承框架部分設(shè)計 13 4. 產(chǎn)品總成 15 5. 致謝 16 參考文獻 17 1. 緒論 1.1. 課題研究的目的和意義 干燥就是以供熱的方式從物料中脫去水分的過程，是一個復(fù)雜的熱質(zhì)交換過程。糧食干燥的對象是一個有生命的有機體，在不斷地進行著呼吸作用，水分含量是影響糧食呼吸作焉強弱的最重要的因素，糧食干燥的疆的在于降低糧食的水分，從而降低呼吸強度，利于安全儲藏，但是，如果干燥條件過于強烈，糧食中的一些酶將失活，蛋良質(zhì)將變性，使糧食失去生余力，從焉對糧食品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。 我國是世界上最大的糧食生產(chǎn)和消費國，年總產(chǎn)糧食約5億噸。由于經(jīng)濟和技術(shù)等方面酶原因，除大型農(nóng)場和經(jīng)濟較發(fā)達的地送韓，糧食干燥還多依靠傳統(tǒng)的囪然晾曬法，糧食干燥的機械化程度很低，收獲的糧食經(jīng)常因得不到及時的干燥，焉發(fā)生發(fā)芽、變質(zhì)、霉爛，造成巨大的損失。據(jù)統(tǒng)計，我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運輸?shù)冗^程中的損失高達15％，遠遠超過聯(lián)合國糧農(nóng)組織規(guī)定的5％的標準。在這些損失中，每年因氣候潮濕，濕糧來不及曬于或未達到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食高達5％，若按年產(chǎn)5億噸計算，每年將損失2500萬噸糧食。另外，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，無論糧食焉于食用還是深加工，對糧食的品質(zhì)要求都越來越高。特別是在我國加入WTO以后，國外高品質(zhì)的糧食將會使國內(nèi)糧食市場受到嚴重沖擊，全球糧食市場也會提高對我國糧食干燥品質(zhì)的要求。因此，在糧食干燥領(lǐng)域，要提高認識、更耨觀念，從追求數(shù)量向提高質(zhì)量轉(zhuǎn)變，科學(xué)合理地發(fā)展糧食干燥設(shè)備及控制技術(shù)，以確保干燥后糧食的品質(zhì)滿足安全儲存、合理流通和后續(xù)加工的要求。 目前，我國對糧食干燥機控制理論的研究與實踐尚處于起步階段，缺乏系統(tǒng)全面的研究，而在整個糧食干燥系統(tǒng)中自動控制是最薄弱的環(huán)節(jié)。在實際生產(chǎn)中，糧食于澡機的設(shè)計還依靠經(jīng)驗方法進行，基本上以手動搽作為主，自動化程度低，因此生產(chǎn)的干燥機往往能耗大、效率低、故障率高，操作非常不方便，穩(wěn)定性較差。特別是干燥過程中糧食本分的測定是靠人工閩斷墩樣測定，然后再進行控制。由于測控過程僅靠人工控制，導(dǎo)致被干燥糧食的含水分波動范圍大，失控機會多，直接影響了糧食產(chǎn)量和品質(zhì)的穩(wěn)定性。 隨著現(xiàn)代干燥技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大型糧食十燥機的不斷外發(fā)和生產(chǎn)，大力研究與糧食于燥楓配套的自動控制系統(tǒng)，將計算機技術(shù)、智能詫技術(shù)應(yīng)用于糧食干燥機的設(shè)計、分析和干燥過程的控制，可以大大提高糧食干燥機的自動化水平。這對減少糧食損失，提高我團的糧食干燥技術(shù)水平，充分發(fā)揮糧食干燥機的生產(chǎn)能力，增強我國糧食產(chǎn)晶在國際市場上的競爭力，具有十分重要的意義和廣闊的發(fā)展前景。 1.2. 國內(nèi)外糧食干燥設(shè)備的研究和發(fā)展狀況 1.2.1. 國外糧食干燥設(shè)備的研究和發(fā)展狀況 國外糧食干燥技術(shù)已有60多年的發(fā)展歷史，大體經(jīng)歷了四個階段強：20世紀50年代到60年代基本上實現(xiàn)了糧食干燥機械化；60年代至70年代糧食干燥實現(xiàn)了自動化；70年代到80年代糧食干燥向高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、降低成本和電腦控制方向發(fā)展；20世紀90年代開始的糧食干燥機的高度蠢動化和智能化階段，主要繼續(xù)提高糧食的干燥質(zhì)量、自動化和信息化水平。近年來，在糧食干燥過程的計算機模擬方面取得了較大的進展，傳統(tǒng)軟件和專用軟件的不斷開發(fā)，對糧食干燥機械的設(shè)計和產(chǎn)品質(zhì)量的改進起到了極其重要的作用?？偨Y(jié)起來，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1)干燥機類型多，規(guī)格多樣化。歐美國家，如美國、英國、丹麥、加拿大等國家的糧食于燥機生產(chǎn)率都比較高，如美豳的受克利公司，丹麥的西勃剩亞公司都是生產(chǎn)大型糧食干燥機的廠家，主要用于干燥玉米、小麥；只本雖然人多地少，但卻有幾家生產(chǎn)糧食干燥機的專業(yè)廠，如金子、靜岡、山本、左竹等公司都是生產(chǎn)糧食干燥機的專監(jiān)廠家，他們生產(chǎn)的比較典型的機型是循環(huán)干燥機系列，屬于中小型的糧食干燥機。 2)自動化水平比較高。從20世紀60年代起，國外學(xué)者就開始研究糧食干燥過程自動控制問題，一些發(fā)達國家，如美國、日本產(chǎn)的糧食干燥機已經(jīng)實現(xiàn)了干燥作業(yè)半自動化和干燥介質(zhì)溫度控制的自動化。到了20世紀70年代，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用傳統(tǒng)控制理論實現(xiàn)了糧食干燥過程的自動化。近年來，由予微型計算機的迅速普及，智能控制系統(tǒng)，如專家系統(tǒng)、模糊邏輯控制等汜經(jīng)開始應(yīng)用于糧食干燥過程控制。1997年，Taprantzis等人研究了流化床干燥器的模糊控制問題，并與PI控制的結(jié)果相比較，結(jié)果表明模糊控制比PI控制具有較好的動態(tài)特性。1999年，Siettos等人分別研究了流化床干燥器的模糊控制過程和PID控制過程，結(jié)果表明，模糊控制較PID控制具有較好的控制特性，控制器的設(shè)計也較傳統(tǒng)的非線性控制器簡單，且控制目標單一，僅限于糧食干燥后水分。密歇根州立大學(xué)的EW．Bakker和劉強在出席1999年的IFT年會時，提交的論文提出了一種新的干燥機含水率控制策略，它由模型預(yù)測控制算法和近年來迅速發(fā)展的分布參數(shù)過程模型組成，對于控制非線性和靜態(tài)時域過程非常有效。以上這些控制方法的使用，大大提高了糧食干燥機的自動化水平。 3)機械化糧食干燥率高，干燥機使用普遍。美國糧食干燥已實現(xiàn)機械化；日本糧食干燥機的擁有量為150萬臺，谷物干燥機械化水平已達到90％。 4)熱源以天然氣、汽油、丙烷為主，污染少，安裝和維修比較方便，可靠性高，控制比較便利。 5)以糧食品質(zhì)為中心設(shè)計和使用干燥機。為在干燥過程中保證糧食的品質(zhì)，一是從工藝上著手，嚴格控制谷溫和干燥速度，如日本的循環(huán)式干燥機，干燥水稻在10h以上，降水率保持在1．2％／h左右；二是以干燥均勻性為重點，采取措施改進烘后糧食品質(zhì)，如改進排糧機構(gòu)、喂入裝置以改善糧食流動和干燥的均勻性。 1.2.2. 我國糧食干燥設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國糧食干燥機械的發(fā)展是從解放初期引進仿制日本、前蘇聯(lián)等國外的干燥機開始的。20世紀70年代后期，有關(guān)科研單位丌始研制開發(fā)適合于我國國情的糧食干燥機，它們大多適用于農(nóng)場生產(chǎn)連隊和農(nóng)村生產(chǎn)隊使用。80年代后，我國農(nóng)村經(jīng)濟體制開始進行改革，研制的干燥機械大多向多用化、小型化方向發(fā)展。90年代以來，隨著農(nóng)村改革的深入發(fā)展，農(nóng)村經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平有了較快的提高，專業(yè)化、集約化的規(guī)模經(jīng)營也有了新的發(fā)展，特別是大型糧庫、國有農(nóng)墾系統(tǒng)的種子和糧食生產(chǎn)基地，逐步裝備起成套的糧食干燥設(shè)備，并與倉儲、加工等設(shè)施配套成龍，成為我國糧食烘干機械的主要應(yīng)用代表。同時，也出現(xiàn)了四川省三臺烘干機械廠、遼寧省鐵嶺精工機械廠、黑龍江紅興隆機械廠等干燥設(shè)備的專業(yè)化生產(chǎn)廠家，以及中國農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計院、四川省農(nóng)機研究院、黑龍江省農(nóng)機研究院等干燥機的研究部門。 在糧食干燥過程的自動控制研究方面，同國外相比，我國雖然起步較晚，但經(jīng)過一些大專院校及有關(guān)科研單位的不斷努力獲得了較大的發(fā)展。1993年到1997年，中國農(nóng)業(yè)大曹崇文教授先后發(fā)表數(shù)篇論文，詳細介紹了其關(guān)于糧食干燥過程模糊數(shù)學(xué)方法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的研究成果，包括糧食干燥機的模糊控制和模糊優(yōu)化、干燥品質(zhì)的模糊預(yù)測和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逆流式谷物干燥機模型辨識等問題。1996年，吉林大學(xué)李俊明、殷永光等以干燥塔熱風(fēng)溫度為依據(jù)，根據(jù)操作者的經(jīng)驗制定了模糊控制規(guī)則，利用模糊控制實現(xiàn)了排糧電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并針對干燥過程的大滯后問題，設(shè)計了自組織模糊控制器，開發(fā)了模糊控制系統(tǒng)。2002年，李長友教授試驗研究了稻谷干燥過程模糊控制問題，開發(fā)了稻谷循環(huán)干燥機自動控制專家系統(tǒng)。 近年來，我國還在糧食干燥領(lǐng)域開展了一系列的國際合作。與美國、英國、日本、加拿大、法國等國家的科研機構(gòu)、學(xué)校和干燥機生產(chǎn)廠家就有關(guān)糧食干燥技術(shù)和設(shè)備進行了廣泛的技術(shù)交流。部分院校、科研院所和生產(chǎn)廠家與國外建立了合作關(guān)系。國外干燥機也通過合資、合作的方式在國內(nèi)生產(chǎn)制造，如鐵嶺的帥英干燥機、江蘇的三九干燥機、上海的金子干燥機等。 雖然我國的糧食干燥機械經(jīng)過了近50年的不斷探索與發(fā)展，已經(jīng)擁有50多家生產(chǎn)企業(yè)。但還存在數(shù)量少、技術(shù)含量低、成熟機型不多、產(chǎn)品種類少、耗能高、自動化水平低等問題。我國現(xiàn)有糧食干燥機械2萬多臺，每年機械干燥的糧食僅占全國總產(chǎn)量的1％左右，而世界發(fā)達國家機械烘干的糧食占總產(chǎn)量的95％左右。而且，我國的糧食干燥機械基本上采用手動控制，自動化程度不高，能耗大，經(jīng)常造成堵糧、過火及干燥不均勻，嚴重影響我國糧食的品質(zhì)，也給糧食儲藏帶來了困難?？梢?，我國糧食干燥機械的發(fā)展還遠遠不能適應(yīng)于糧食生產(chǎn)發(fā)展需要。 我國糧食干燥設(shè)備的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面： 1)自動控制及微機應(yīng)用將有較大發(fā)展。近十年年，我國對糧食干燥機的結(jié)構(gòu)進行了大量的理論與實踐的研究，在干燥工藝上基本達到了國際水平。但我國在自動控制、微機應(yīng)用等方面與國外的差距還較大，按照國家有關(guān)大型糧食干燥機項目的招標文件要求，糧食干燥機必須配備糧食水分的在線檢測系統(tǒng)。隨著該系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，整個干燥工藝的自動控制也就很容易實現(xiàn)，同時也必將使電器自動保護、自動超溫報警、故障報警及記憶、熱風(fēng)風(fēng)量的自動調(diào)節(jié)、糧食入機出機流量的自動控制等方面都會有進一步的完善、提高和發(fā)展，從而實現(xiàn)自動控制。 2)廢氣余熱利用將有較大發(fā)展。在利用廢氣余熱方面，國外進行了很多探討，取得了一些效果，我國今后也會在這方面繼續(xù)深入進行研究，以利于節(jié)能和提高糧食的干燥品質(zhì)。 3)干燥機的適應(yīng)性將得到重視。糧食干燥機的多適應(yīng)性將進一步得到重視，主要是適應(yīng)多種糧食作物干燥的需要，即適應(yīng)降水幅度的需要。比如，在黑龍江省的機型要做到既能干燥高水分玉米，又能干燥水稻及其它作物。 4)干燥機的制造質(zhì)量將會提高。隨著計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)的廣泛應(yīng)用，加之與模具化生產(chǎn)技術(shù)的結(jié)合，必定會推動糧食予燥機的制造質(zhì)量迅速提高。 5)干燥機操作與維修更加方便。隨著效能設(shè)計的廣泛應(yīng)用和為用戶服務(wù)意識的大幅度提高，今后的糧食干燥機必然在操作上更容易，在維修上更方便。 1.3. 糧食烘干的主要機理 糧食干燥是一個復(fù)雜的熱質(zhì)交換過程，它不僅受物料特性和介質(zhì)參數(shù)的影響，而且還與氣候條件和干燥工藝有重要關(guān)系。它不僅是一個物理過程，還是一個化學(xué)和生物過程。對干燥的要求不僅是除去水分，而且要求保留糧食的營養(yǎng)成分，有時還要保留它的色香味。所以，糧食干燥涉及生物，化學(xué)，熱力學(xué)，機械學(xué)和流體力學(xué)等多種學(xué)科，是一門多學(xué)科交叉的加工技術(shù)。 糧食的干燥過程，是干燥介質(zhì)把熱量傳遞給糧食，同時帶走糧食水分的過程，伴隨著水分和能量的交換和轉(zhuǎn)移，高溫干燥介質(zhì)與糧食接觸，進行熱質(zhì)交換，將熱量傳給糧食，使糧食中的水分蒸發(fā)，達到干燥的目的。 1.4. 影響糧食干燥的因素 1.4.1. 糧食的生理狀態(tài) 剛收獲的糧食含水率較高，大部分尚處于后熟階段，其新陳代謝活動還比較旺盛。進行干燥時要緩慢些(或先低溫，后高溫兩次干燥)。若干燥初期溫度過高，就會損壞糧食內(nèi)部的毛細管和胚部，從而引起內(nèi)部水分難以向外轉(zhuǎn)移，并降低種子的生活力。 1.4.2. 糧食種類、狀態(tài)及水分 糧食種類不同，其化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)也不同。一般是含淀粉成分多、含脂肪成分少、籽粒尺寸小、結(jié)構(gòu)較松弛、含水率較大的糧食則內(nèi)部擴散速度較大，干燥速度快。小麥、玉米等作物一次降水幅度較大，可達5％～6％，而大豆、稻谷等一次降水幅度較少，～般為1％--一3％。 第 35 頁 共 17頁 2.電機選擇 2.1電動機選擇（倒數(shù)第三頁里有東東） 2.1.1選擇電動機類型 2.1.2選擇電動機容量 電動機所需工作功率為： ； 工作機所需功率為： ； 傳動裝置的總效率為： ； 傳動滾筒 滾動軸承效率 閉式齒輪傳動效率 聯(lián)軸器效率 代入數(shù)值得： 所需電動機功率為： 略大于 即可。 選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min ；4級 ；型號 Y160M-4.功率為11kW 2.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速 取滾筒直徑 1.分配傳動比 （1）總傳動比 (2)分配動裝置各級傳動比 取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比 則低速級的傳動比 2.1.4 電機端蓋組裝CAD截圖 圖2.1.4電機端蓋 2.2 運動和動力參數(shù)計算 2.2.1電動機軸 2.2.2高速軸 2.2.3中間軸 2.2.4低速軸 2.2.5滾筒軸 3.齒輪計算 3.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1>按傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。 2>絞車為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095-88）。 3>材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。 4>選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。取 5初選螺旋角。初選螺旋角 3.2按齒面接觸強度設(shè)計 由《機械設(shè)計》設(shè)計計算公式（10-21）進行試算，即 3.2.1確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù)1。 （2）由《機械設(shè)計》第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。 （3）由《機械設(shè)計》第八版圖10-26查得，，則。 （4）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 （5）由《機械設(shè)計》第八版表10-7 選取齒寬系數(shù) （6）由《機械設(shè)計》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) （7）由《機械設(shè)計》第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 。 13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 （9）由《機械設(shè)計》第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù); 。 （10）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機械設(shè)計》第八版式（10-12）得 （11）許用接觸應(yīng)力 3.2.2計算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 ===49.56mm （2）計算圓周速度 （3）計算齒寬及模數(shù) ==2mm h=2.252.252=4.5mm 49.56/4.5=11.01 （4）計算縱向重合度 0.318124tan=20.73 （5）計算載荷系數(shù)K。 已知使用系數(shù)根據(jù)v= 7.6 m/s,7級精度，由《機械設(shè)計》第八版圖10-8查得動載系數(shù) 由《機械設(shè)計》第八版表10-4查得的值與齒輪的相同，故 由《機械設(shè)計》第八版圖 10-13查得 由《機械設(shè)計》第八版表10-3查得.故載荷系數(shù) 11.111.41.42=2.2 （6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得 （7）計算模數(shù) 3.3按齒根彎曲強度設(shè)計 由式（10-17） 3.3.1確定計算參數(shù) （1）計算載荷系數(shù)。 =2.09 （2）根據(jù)縱向重合度 ，從《機械設(shè)計》第八版圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) （3）計算當量齒數(shù)。 （4）查齒形系數(shù)。 由表10-5查得 （5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由《機械設(shè)計》第八版表10-5查得 （6）由《機械設(shè)計》第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲強度極限 ； （7）由《機械設(shè)計》第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，； （8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4,由《機械設(shè)計》第八版式（10-12）得 （9）計算大、小齒輪的 并加以比較。 = 由此可知大齒輪的數(shù)值大。 3.3.2設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲勞強度計算 的法面模數(shù)，取2，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度得的分度圓直徑100.677mm 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取 ，則 取 3.4幾何尺寸計算 3.4.1計算中心距 a= 將中以距圓整為141mm. 3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。 3.4.3計算大、小齒輪的分度圓直徑 3.4.4計算齒輪寬度 圓整后取. 低速級 取m=3; 由 取 圓整后取 表 1高速級齒輪： 名　　稱 代號 計 算 公 式 　　　小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 2 2 壓力角 20 20 分度圓直徑 d =227=54 =2109=218 齒頂高 齒根高 齒全高 h 齒頂圓直徑 表 2低速級齒輪： 名　　稱 代號 計 算 公 式 　　　小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 3 3 壓力角 20 20 分度圓直徑 d =327=54 =2109=218 齒頂高 齒根高 齒全高 h 齒頂圓直徑 4.　軸的設(shè)計 4.1低速軸 4.1.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪的傳動的效率,則 4.1.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 圓周力 ,徑向力 及軸向力 的 4.1.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)《機械設(shè)計》第八版表15-3,取 ,于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號. 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則: 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準GB/T 5014-2003或手冊,選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度. 4.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案 圖4-1 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取. 2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。 3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。 4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取 低速軸的相關(guān)參數(shù)： 表4-1 功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 1-2段軸長 84mm 1-2段直徑 50mm 2-3段軸長 40.57mm 2-3段直徑 62mm 3-4段軸長 49.5mm 3-4段直徑 65mm 4-5段軸長 85mm 4-5段直徑 70mm 5-6段軸長 60.5mm 5-6段直徑 82mm 6-7段軸長 54.5mm 6-7段直徑 65mm （3）軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 4.2中間軸 4.2.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 4.2.2求作用在齒輪上的力 （1）因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為： （2）因已知高速級大齒輪的分度圓直徑為： 4.2.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得： 軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑。 圖 4-2 4.2.4初步選擇滾動軸承. （1）因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm18.25mm，故，； （2）取安裝低速級小齒輪處的軸段2-3段的直徑 ；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。 （3）取安裝高速級大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。 4.2.5軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 中間軸的參數(shù)： 表4-2 功率 10.10kw 轉(zhuǎn)速 362.2r/min 轉(zhuǎn)矩 263.6 1-2段軸長 29.3mm 1-2段直徑 25mm 2-3段軸長 90mm 2-3段直徑 45mm 3-4段軸長 12mm 3-4段直徑 57mm 4-5段軸長 51mm 4-5段直徑 45mm 4.3高速軸 4.3.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪的傳動的效率,則 4.3.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 4.3.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得： 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號. 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則: 按照計算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準GB/T 5014-2003 或手冊,選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為560000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長度 L=82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度. 4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.4.1擬定軸上零件的裝配方案 圖4-3 4.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)為了滿足半聯(lián) 軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的端面上,故 段的長度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取. 2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。 3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29mm。 4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取。 5）軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=45mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 高速軸的參數(shù)： 表4-3 功率 10.41kw 轉(zhuǎn)速 1460r/min 轉(zhuǎn)矩 1-2段軸長 80mm 1-2段直徑 30mm 2-3段軸長 45.81mm 2-3段直徑 42mm 3-4段軸長 45mm 3-4段直徑 31.75mm 4-5段軸長 99.5mm 4-5段直徑 48.86mm 5-6段軸長 61mm 5-6段直徑 62.29mm 6-7段軸長 26.75mm 6-7段直徑 45mm 5.齒輪的參數(shù)化建模 5.1齒輪的建模 （1）在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項，在“子類型”列表框中選擇“實體”選項，在“名稱”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。 圖5-1“新建”對話框 2>取消選中“使用默認模板”復(fù)選項。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框，選中其中“mmns_part_solid”選項，如圖5-2所示，最后單擊”確定“按鈕，進入三維實體建模環(huán)境。 圖5-2“新文件選項”對話框 （2）設(shè)置齒輪參數(shù) 1>在主菜單中依次選擇“工具” “關(guān)系”選項，系統(tǒng)將自動彈出“關(guān)系”對話框。 2>在對話框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體內(nèi)容如圖5-4所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對話框。 圖5-3輸入齒輪參數(shù) （3）繪制齒輪基本圓 在右工具箱單擊，彈出“草繪”對話框。選擇FRONT 基準平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個圓。 （4）設(shè)置齒輪關(guān)系式，確定其尺寸參數(shù) 1>按照如圖5-5所示，在“關(guān)系”對話框中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關(guān)系式。 2>雙擊草繪基本圓的直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、、、修改的結(jié)果如圖5-6所示。 圖5-4草繪同心圓 圖5-5“關(guān)系”對話框 圖5-6修改同心圓尺寸 圖5-7“曲線：從方程”對話框 （5）創(chuàng)建齒輪齒廓線 1>在右工具箱中單擊按鈕打開“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線選項” “從方程” “完成”選項，打開“曲線：從方程”對話框，如圖5-7所示。 2>在模型樹窗口中選擇坐標系，然后再從“設(shè)置坐標類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項，如圖5-8所示，打開記事本窗口。 3>在記事本文件中添加漸開線方程式，如圖5-9所示。然后在記事本窗中選取“文件” “保存”選項保存設(shè)置。 圖5-8“菜單管理器”對話框 圖5-9添加漸開線方程 4>選擇圖5-11中的曲線1、曲線2作為放置參照，創(chuàng)建過兩曲線交點的基準點PNTO。參照設(shè)置如圖5-10所示。 曲 線1 曲 線 2 圖5-11基準點參照曲線的選擇 圖5-10“基準點”對話框 5>如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準平面TOP和RIGHT作為放置參照，創(chuàng)建過兩平面交線的基準軸A_1，如圖6-13所示。 圖5-12“基準軸”對話框 圖5-13基準軸A_1 6>如圖5-13所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準點PNTO和基準軸A_1的基準平面DTM1,如圖5-14所示。 5 5-15基準平面對話框 5-15基準平面DTM1 7>如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準軸A_1，并由基準平面DTM1轉(zhuǎn)過“-90/z”的基準平面DTM2，如圖5-17所示。 圖5-16“基準平面”對話框 圖5-17基準平面DTM2 8>鏡像漸開線。使用基準平面DTM2作為鏡像平面基準曲線，結(jié)果如圖5-18所示。 圖5-18鏡像齒廓曲線 （6）創(chuàng)建齒根圓實體特征 1>在右工具箱中單擊按鈕打開設(shè)計圖標版。選擇基準平面FRONT作為草繪平面，接收系統(tǒng)默認選項放置草繪平面。 2>在右工具箱中單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖5-19中的曲線1作為草繪剖面。再圖標中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的結(jié)果如圖5-20所示。 圖5-19草繪的圖形 5-20拉伸的結(jié)果 （7）創(chuàng)建一條齒廓曲線 1>在右工具箱中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，選取基準平面FRONT作為草繪平面后進入二維草繪平面。 2>在右工具箱單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇“單個”單選按鈕，使用和并結(jié)合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。 圖 5-21 草繪曲線圖 5-22顯示倒角半徑 3>打開“關(guān)系”對話框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對話框中輸入如圖5-23所示的關(guān)系式。 圖5-23“關(guān)系“對話框 （8）復(fù)制齒廓曲線 1>在主菜單中依次選擇“編輯” “特征操作”選項，打開“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復(fù)制”選項，選取“移動”復(fù)制方法，選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線作為復(fù)制對象。 圖5-24依次選取的 菜單 2>選取“平移”方式，并選取基準平面FRONT作為平移參照，設(shè)置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側(cè)。 圖5-25輸入旋轉(zhuǎn)角度 3>繼續(xù)在“移動特征”菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”方式，并選取軸A_1作為旋轉(zhuǎn)復(fù)制參照，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為“asin(2*b*tan(beta/d))”，再將前一步平移復(fù)制的齒廓曲線旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線。 圖5-26創(chuàng)建另一端齒廓曲線 （9）創(chuàng)建投影曲線 1>在工具欄內(nèi)單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向為“右”，單擊“草繪”按鈕進入草繪環(huán)境。 2>繪制如圖5-27所示的二維草圖，在工具欄內(nèi)單擊按鈕完成草繪的繪制。 圖5-27繪制二維草圖 3>主菜單中依次選擇“編輯” “投影”選項，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結(jié)果如下圖5-28所示。 圖5-28投影結(jié)果 （10）創(chuàng)建第一個輪齒特征 1>在主菜單上依次單擊“插入” “掃描混合”命令，系統(tǒng)彈出“掃描混合”操控面板，如圖5-29所示。 2>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊“參照”按鈕，系統(tǒng)彈出“參照”上滑面板，如圖6-30所示。 圖5-29 “掃描混合”操作面板 圖5-30“參照”上滑面板 3>在“參照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于軌跡”選項，在“水平/垂直控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于曲面”選項，如圖5-30示。 4>在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖5-31示。 掃描引線 圖5-31選取掃描引線 5>在“掃描混合”操作面板中單擊“剖面”按鈕，系統(tǒng)彈出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中選擇“所選截面”選項，如圖5-32所示。 圖5-32“剖面”上滑面板 圖5-33 選取截面 6>在繪圖區(qū)單擊選取“掃描混合”截面，如圖5-33所示。 7>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊按鈕完成第一個齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖5-34所示。 圖5-34完成后的輪齒特征 圖5-35“選擇性粘貼“對話框 (11)陣列輪齒 1>單擊上一步創(chuàng)建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即彈出“選擇性粘貼”對話框，如圖5-35所示。在該對話框中勾選“對副本應(yīng)用移動/旋轉(zhuǎn)變換”，然后單擊“確定”按鈕。 圖5-36 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置 圖5-37復(fù)制生成的第二個輪齒 2>單擊復(fù)制特征工具欄中的“變換”，在“設(shè)置”下拉菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”選項，“方向參照”選取軸A_1，可在模型數(shù)中選取，也可以直接單擊選擇。輸入旋轉(zhuǎn)角度“360/z”,如圖6-36所示。最后單擊按鈕，完成輪齒的復(fù)制，生成如圖6-37所示的第2個輪齒。 3>在模型樹中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個輪齒特征，在工具欄內(nèi)單擊按鈕，或者依次在主菜單中單擊“編輯” “陣列”命令，系統(tǒng)彈出“陣列”操控面板，如圖6-38所示。 圖5-38 “陣列”操控面板 圖5-39 完成后的輪齒 圖5-40齒輪的最終結(jié)構(gòu) 4>在“陣列”操控面板內(nèi)選擇“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根園的中心軸作為陣列參照，輸入陣列數(shù)為“88”偏移角度為“360/z”。在“陣列”操控面板內(nèi)單擊按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建，如圖5-39所示。 5>最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結(jié)構(gòu)，如圖5-40所示 致謝 本論文是在ee老師的悉心指導(dǎo)下完成的。e老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標、掌握了基本的研究方法，，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。 在此，謹向e老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。感謝CAD培訓(xùn)中心老師的指導(dǎo)和幫助。 后文是被我人為屏蔽掉了，想要原版嗎？小伙伴，在第2章電機選擇中CAD圖里找我聯(lián)系方式吧 參考文獻 [1]王定.礦用小絞車[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1981. 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