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- 2 - 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 板栗脫毛殼機的設(shè)計 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 20XX年X月X日 - 56 - 目錄 摘要： I Abstract： I 第一章 緒論 - 1 - 1.1 本設(shè)計的研究背景 - 1 - 1.2 課題研究的目的和意義 - 2 - 1.3 文獻(xiàn)綜述 - 2 - 1.3.1 該論文的目的和現(xiàn)實意義 - 2 - 1.3.2國內(nèi)外研究情況 - 2 - 1.3.3本設(shè)計的主要概況 - 4 - 1.3.4 參考文獻(xiàn) - 5 - 第二章 總體方案的擬定與分析 - 6 - 2.1 方案的比較與選擇 - 6 - 第三章 電機以及其他配件的選擇 - 7 - 3.1 電機的選擇 - 7 - 3.2 機器的整體設(shè)計 - 7 - 第四章 零部件的設(shè)計和選擇 - 9 - 4.1 各部分傳動比的確定 - 9 - 4.2 執(zhí)行部件的設(shè)計 - 9 - 4.2.1 雙輥輪機構(gòu)的設(shè)計 - 9 - 4.2.2 輥輪軸的設(shè)計 - 10 - 4.2.3 抖動篩板的設(shè)計 - 12 - 4.2.4 凸輪的設(shè)計 - 13 - 4.2.5 凸輪軸的設(shè)計 - 14 - 4.3 傳動部件的設(shè)計 - 15 - 4.3.1 電機至主動輥輪的傳動設(shè)計 - 15 - 4.3.2 主動輥輪至凸輪機構(gòu)的傳動設(shè)計 - 18 - 4.4 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及校核 - 21 - 4.4.1 滾動軸承的選擇及校核 - 21 - 4.4.2 鍵的選擇計算及校核 - 23 - 4.5 支架結(jié)構(gòu)和尺寸的確定及其附件的選擇 - 24 - 4.5.1 支架結(jié)構(gòu)的確定 - 24 - 4.5.2 附件的選擇 - 26 - 第五章 機器的潤滑與防護(hù) - 29 - 第六章 總結(jié) - 30 - 參考文獻(xiàn) - 31 - 附錄Ⅰ：英文文獻(xiàn)原文 - 32 - 附錄Ⅱ：英文文獻(xiàn)譯文 - 47 - 板栗脫毛殼機的設(shè)計 摘要： 板栗脫毛殼機是一種專門去除板栗最外層毛殼的半自動中小型農(nóng)用機械，設(shè)計的主要目的是減輕板栗去毛殼工作的勞動強度、提高生產(chǎn)工作效率。該機械的動力源是YC型單相電動機，主要的工作執(zhí)行部件是兩個相反轉(zhuǎn)動的輥輪，機械的傳動方式是帶傳動，在目前的市場上已經(jīng)有幾個農(nóng)用機械生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)該作用的機械。本論文以理論設(shè)計計算為基礎(chǔ)，計算機三維建模和二維圖紙生成為輔助手段，全面詳細(xì)的表述了本課題板栗脫毛殼機的設(shè)計過程和設(shè)計成果。 關(guān)鍵詞：半自動去殼，農(nóng)用機械，帶傳動，電力驅(qū)動。 Designof chestnuthairshellmachine Abstract： Chestnut hair shell machine is a dedicated to remove the outermost shell of chestnut hair semi automatic small agricultural machinery, the main purpose is to reduce the design of chestnut hair shell the labor intensity, improve production efficiency. A power source of the machine is YC type single phase motor, the main working parts are two opposite rotating roller, transmission machinery is the belt drive, in the current market has the function of the production of agricultural machinery production enterprise in several mechanical. In this thesis, theoretical calculation based on 3D modeling and 2D drawing, computer as auxiliary means, the design process and results of comprehensive and detailed describes the chestnut hair shell machine. Keywords: Semi automatic shell, agricultural machinery, belt drive, electric drive. 第一章 緒論 1.1 本設(shè)計的研究背景 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對無害的農(nóng)副產(chǎn)品以及他們的加工食品的需求量越來越大，有些農(nóng)產(chǎn)品甚至已經(jīng)形成了一條完整的種植、采摘、收購、加工和銷售的產(chǎn)業(yè)鏈，給果農(nóng)、生產(chǎn)銷售商以及消費者帶來了很大的方便、有保障的農(nóng)副食品。 板栗是我國的一個傳統(tǒng)的堅果類美食，在今天，板栗不僅僅是作為我們一種新鮮的蔬果類食品，由它加工而成的副產(chǎn)品也深受消費者的喜愛，比如炒板栗、板栗脯、板栗罐頭等等，也將板栗作為一種食用材料加入到烹飪中去。但是，消費市場需求的擴(kuò)大，并沒有導(dǎo)致板栗加工產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，在板栗的采摘和去殼以及加工的工程中，我國的現(xiàn)狀還是大部分停留在人力手工操作的層次上。果農(nóng)在板栗成熟的季節(jié)里用竹竿將板栗從樹上打落下來，然后將板栗苞搬運回家中，用剪刀或者其他尖銳的工具將板栗苞撬開，取出苞里面的板栗，通常做到這一步后才能將板栗賣給采購商。這種方法是最簡單、最原始的方法，勞動強度很大、生產(chǎn)效率很低，而且很容易對操作者造成意外傷害。這種傳統(tǒng)的去毛殼方法由于效率低，在先前完成去殼的板栗在存放時候也會出現(xiàn)一定的困難。通常去殼后的板栗還是比較多的水分的，假如長時間堆積在倉庫中，勢必會造成最底層的板栗發(fā)生霉變，影響了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益，也給消費者的食品安全帶來了一個隱患。 在這個情況下，設(shè)計生產(chǎn)處一個能夠半自動或者自動去除板栗毛殼的機械已經(jīng)是時不可待。 對此，我通過查找資料等途徑，在理論上設(shè)計了一種能夠進(jìn)行板栗去毛殼的機器。該機器使板栗苞在一對相互反轉(zhuǎn)的輥輪之間，通過擠壓和滑擦作用將最外層的毛刺剝離下來，機器并設(shè)計有分離和篩選機構(gòu)，能夠?qū)冸x后的板栗果實和粗細(xì)毛殼進(jìn)行進(jìn)一步的分離，使板栗果實完全從苞中分離出來，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工板栗剝殼作業(yè)，切實解決板栗去毛殼難的問題。 1.2 課題研究的目的和意義 目的：用現(xiàn)代化的機械作業(yè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的板栗去毛殼操作，減輕勞動者的勞動強度，提高去毛殼工作效率，切實解決板栗去毛殼的難題。 意義：本設(shè)計目前只是在理論的層面上對板栗脫毛殼機進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計包括圖紙和設(shè)計計算說明書兩個部分。該設(shè)計的理論成果能應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)出來的機器是板栗果農(nóng)和板栗加工商之間的一條強韌的紐帶。目前，我國的板栗從種植到食品銷售還未形成一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，本設(shè)計的另一個意義是希望能夠帶動板栗行業(yè)，促進(jìn)板栗初級加工和精加工機械和設(shè)備的研發(fā)和制造，進(jìn)一步加快板栗產(chǎn)業(yè)鏈的形成，加快板栗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 1.3 文獻(xiàn)綜述 1.3.1 該論文的目的和現(xiàn)實意義 本論文是本科階段最后一次全面的自我檢測，論文介紹了板栗脫毛殼機的方案選擇、工作原理、部件設(shè)計和校核、總體設(shè)計等等，是本設(shè)計的文件指導(dǎo)。設(shè)計計算部分詳細(xì)的介紹了零部件的設(shè)計計算過程以及必要的校核過程。包括雙滾輪機構(gòu)的設(shè)計、輥輪端軸的設(shè)計、各個帶輪的設(shè)計、凸輪以及凸輪軸的設(shè)計、電機的選擇等等，是本設(shè)計文件敘述部分中最重要的語言文字。 本設(shè)計的最終目的是要制造出板栗脫毛殼機，因此在現(xiàn)實中，本論文是除了工程圖和三維模型之外的最全面的對本機器的介紹和解剖。本論文表述了零部件選擇的材料、各個尺寸的設(shè)計、組件間尺寸的配合等等要求，是工程圖紙外對本設(shè)計的要詳細(xì)要求。實際生產(chǎn)和使用中，使用本論文也具有相當(dāng)大的指導(dǎo)意義，讓生產(chǎn)者和使用者更清晰地了解本機器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及重要注意事項。保證產(chǎn)品能順利生產(chǎn)和順利投入到顯示的使用中去，切實解決果農(nóng)板栗去殼的難題。 本論文最后階段所列出的參考文獻(xiàn)，是本人在整個設(shè)計過程中所參閱的文獻(xiàn)，包括書籍、期刊等等，衷心的感謝他們給我提供了這么好的學(xué)習(xí)機會！ 1.3.2國內(nèi)外研究情況 國外研究情況：國外辦理去殼機械設(shè)備比國內(nèi)的先進(jìn)而且要完善，以葡萄牙為首的板栗生產(chǎn)和銷售大國，已經(jīng)形成了基本的板栗種植到銷售的產(chǎn)業(yè)鏈，能較方便、高效率地對板栗進(jìn)行去毛殼、去硬殼等操作。歐洲板栗產(chǎn)業(yè)是全球最大的板栗生產(chǎn)區(qū)域，占全世界板栗銷售的50%左右。相比于中國板栗，歐洲板栗殼較硬，不易脫落，也可能正是由于這個原因，歐洲的板栗加工方面的機械設(shè)備比我國的走在前面。 國內(nèi)研究情況：國內(nèi)的板栗出口主要是出口日本，占據(jù)我夠板栗出口的90%的份額。相比于其他品種的板栗來講，我國的板栗殼較軟，比較容易剝削，所以傳統(tǒng)的手工脫殼操作還保留至今，甚至在板栗大量收獲季節(jié)，果農(nóng)也依舊采用這種操作方式，給生產(chǎn)帶來了很大的時間上的弊端，同時，該方式勞動強度偏大。我國的板栗去毛殼機械初步生產(chǎn)大致始于本世紀(jì)初，目前已經(jīng)有幾個企業(yè)生產(chǎn)出來了能應(yīng)用于實際中的板栗脫毛殼機。比如富康食品機械廠生產(chǎn)的辦理去殼機（圖1），是該廠工廠工程師根據(jù)市場需求研制的板栗去毛刺機專用來解決板栗怎么去皮等板栗加工難題。板栗去殼機使用簡單，只需簡單閱讀說明書即會操作。采用220V的工作電壓，整個機械的功率為1.5kw ，機器的型號是FK-300，該產(chǎn)品的尺寸：780x330x980，產(chǎn)品凈重：43kg，實用工作效率：每小時可剝凈板粟300kg以上。 圖1 富康食品機械生產(chǎn)的FK-300型板栗去殼機 另一代表型的板栗去殼機是京山縣沃仕力農(nóng)機制造廠生產(chǎn)的沃仕力牌板栗脫毛殼機（圖2），該板栗脫殼機解決了板栗收獲季節(jié)時沉重的勞動強度和生產(chǎn)效率低下的難題，采用單相電源，耗電低、體積小、重量輕，便于安裝和移動。該板栗脫蓬機由機架、不劃傷板栗籽的不銹鋼振動篩、脫蓬軸、脫蓬外筒、電機架、電機、鼓風(fēng)機、籽殼分離裝置、傳動裝置等組成，工作過程中采用螺旋式推進(jìn)揉搓原理，整個機械是立式機械，自下而上進(jìn)行機械的安裝，自上而下機械進(jìn)行板栗脫毛殼作業(yè)。 圖2沃仕力牌板栗脫蓬機 1.3.3本設(shè)計的主要概況 本次設(shè)計的板栗脫毛機的工作原理是兩個向相反方向轉(zhuǎn)動的輥輪通過對板栗外殼的相互擠壓和滑擦，使板栗苞和栗子相互分離，擠壓的作用是將包裹在板栗果實上面的毛殼擠碎，使毛殼與果實相分離，滑擦的作用是將已經(jīng)擠碎或者粘附在果實上的細(xì)小的毛殼和毛刺掃落下來，以增加工作機對板栗毛殼脫毛的去殼率，然后分離后的板栗果實和毛殼經(jīng)過抖動帶孔的篩板的篩選，讓比較大的毛殼與果實分離，細(xì)小的毛刺和板栗果實進(jìn)入下一級篩選機構(gòu)——鼓風(fēng)機篩選，鼓風(fēng)機的風(fēng)力作用，將細(xì)小的毛徹底地從板栗果實和毛刺的混合物中分離出來，達(dá)到果實與毛殼的徹底分離，最后果實落入已放置好的集物箱，這是整個機械的工作原理。 該方案的主要工作部件是兩個輥輪、篩板、鼓風(fēng)機、電機、導(dǎo)向槽、外殼、電源開關(guān)，機構(gòu)有電機提供動力源，輥輪、篩板、鼓風(fēng)機和導(dǎo)向槽是工作部分，電源開關(guān)是控制部分。所有的運動傳遞都采用帶傳動，由電機到主運動的輥輪上的運動傳遞采用普通Z型帶傳動，由主動輥輪到從動輥輪和凸輪軸的運動也采用普通Z型帶傳動，從動輥輪的帶輪在帶的外側(cè)，實現(xiàn)其與主動輥輪的反向轉(zhuǎn)動，也在這個帶傳動中起張緊作用，并在整個機械相互配合的部位上加潤滑油。該機構(gòu)的優(yōu)點是去殼和脫毛率都能達(dá)到要求，并且制造成本和精度都不是很高，就是普通農(nóng)用機械的制造精度，還有由于是帶傳動，所以對工作環(huán)境的要求不是很高，能適應(yīng)在果園現(xiàn)場作業(yè)，機構(gòu)的去毛率和工作效率都比較高，缺點是帶傳動需要定期的進(jìn)行張緊操作，工作久了之后容易出現(xiàn)整體打滑的情況。 1.3.4 參考文獻(xiàn) [1]、王民等. 秸稈制作成型燃料的試驗與研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報.1993，9（Ⅱ）：99- 103. [2]、郭康權(quán)，趙東等. 植物材料壓縮成型時，粒子的變化及結(jié)合形式. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報.1995，11（1）：138- 143. [3]、成大先. 機械設(shè)計手冊. 第三版. 第2 卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004. [4]、宋 超. 板栗精加工技術(shù). 期刊論文 食品工業(yè)科技. 1993(06) [5]、中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院. 農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊. 北京：中國工業(yè)出版社，1971. [6]、孫繼臣, 常顯伶, 王志軍, 劉文華, 劉建. 板栗脫蓬機的設(shè)計研究. 學(xué)術(shù)期刊論文.技術(shù)設(shè)計制造 2011 [7]、陳俊紅, 鄢豐霞. 國內(nèi)外板栗產(chǎn)業(yè)研究進(jìn)展. 學(xué)術(shù)期刊. 板栗產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)化 2012 [8]、鄭傳祥. 新型板栗脫殼機及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析. 學(xué)術(shù)期刊. 設(shè)計研究制造 2001 [9]、Wallace R D. The Chestnut Industry in United States[Z].Proceedings of the International Congress on Chestnut, 1993. [10]、Bounous. Chestnut Industry in Europe[J].1995,4(2) 53~60. [11]、濮良貴, 紀(jì)名剛, 機械設(shè)計. 第八版. 北京：高等教育出版社。 第二章 總體方案的擬定與分析 2.1 方案的比較與選擇 方案一：板栗脫毛機的工作原理是兩個向相反方向轉(zhuǎn)動的輥輪通過對板栗外殼的相互擠壓和滑擦，擠壓的作用是將包裹在板栗果實上面的毛殼擠碎，是毛殼與果實相分離，滑擦的作用是將已經(jīng)擠碎或者粘附在果實上的細(xì)小的毛殼和毛刺掃落下來，以增加工作機對板栗毛殼脫毛的去殼率，然后分離的板栗果實和毛殼經(jīng)過抖動帶孔的篩板的篩選，讓比較大的毛殼與果實分離，細(xì)小的毛刺和板栗果實進(jìn)入下一級篩選機構(gòu)——鼓風(fēng)機篩選，鼓風(fēng)機的風(fēng)力作用，將細(xì)小的毛刺徹底地從板栗果實和毛刺的混合物中分離出來，達(dá)到果實與毛殼的徹底分離，最后果實落入已放置好的集物箱。 該方案的主要工作部件是兩個輥輪、篩板、鼓風(fēng)機、電機、導(dǎo)向槽、外殼、電源開關(guān)，機構(gòu)有電機提供動力源，輥輪、篩板、鼓風(fēng)機和導(dǎo)向槽是工作部分，電源開關(guān)是控制部分。所有的運動傳遞都采用帶傳動，并在相互嚙合的部位上加潤滑油。該機構(gòu)的優(yōu)點是去殼和脫毛率都能到到要求，并且制造成本和精度都不是很高，就是普通農(nóng)用機械的制造精度，還有由于是帶傳動，所以對工作環(huán)境的要求不是很高，能適應(yīng)在果園現(xiàn)場作業(yè)，機構(gòu)的去毛率和工作效率都比較高，缺點是帶傳動需要定期的進(jìn)行張緊操作，工作久了之后容易出現(xiàn)整體打滑的情況。 方案二：板栗脫毛機的工作原理是通過一個兩端大小不一的圓錐形滾筒轉(zhuǎn)動，然后使板栗苞擠壓到滾筒和機器外殼之間，通過擠壓是板栗苞和果實之間實現(xiàn)分離操作。分離后的毛殼和果實落入第一級篩選機構(gòu)，抖動篩板，將大的毛殼分離出去，細(xì)小的毛刺和板栗果實落入第二級篩選機構(gòu)，鼓風(fēng)機篩選，將細(xì)小的毛刺徹底地與辦理果實分離，最后果實落入集物箱，完成整個去毛殼工作。 該機構(gòu)的工作部分是滾筒、兩級分離機構(gòu)，動力部分是電機，控制部分是電源開關(guān)。所有的運動都由帶傳動來傳遞，由電機到抖動篩板和滾筒，相互嚙合的機械部分需加入潤滑油潤滑。機構(gòu)的優(yōu)點是整體機構(gòu)比較簡單，部件和傳動路線少，易于維護(hù)和修理，制造成本和制造精度不高，帶傳動對機器的工作環(huán)境要求不高，能滿足果園現(xiàn)場操作的要求，缺點是帶傳動需要電器張緊操作，長時間使用后容易出現(xiàn)整體打滑的現(xiàn)象，該機構(gòu)的去毛率和工作效率并不是很高，并且很難再設(shè)計過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)。 綜上所述，最終的設(shè)計方案選擇方案一。 第三章 電機以及其他配件的選擇 3.1 電機的選擇 電動機類型的選擇： 該機械是小型農(nóng)用機械，動力驅(qū)動是電源，通常是普通家庭單相電源，即220V交流電源。在單相電機中，YC（JB/T 1011-2007）系列的單相電容啟動異步電動機，啟動力矩大，啟動電流小，適用于滿載啟動的機械，如空壓機、磨粉機等等，使用環(huán)境沒有很大的限制，能在較為臟亂的環(huán)境中正常使用，滿足本機械的使用情況，因此電機選用YC型單相電容啟動異步電動機。 選擇電動機的容量： 電動機所需功率 取電動機工作功率： 執(zhí)行機構(gòu)所需功率： 由電動機至輸送鏈的傳動總功率為 上式中=0.96，為帶傳動的效率；=0.99，為滾動軸承的效率 將各個數(shù)據(jù)代入上式可得：η=0.96*0.99=0.9504 工作機所需功率為： 根據(jù)農(nóng)用機械手冊，小型家庭型農(nóng)用機械的工作轉(zhuǎn)速約為700r/min，帶傳動的傳動比≤7，因此可選用的電機轉(zhuǎn)速范圍為≤4900r/min. 由以上計算數(shù)據(jù)，根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》，選擇電機型號為YC-100L2-4，額定功率為1.5kw，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，整體尺寸為430*260*260。 3.2 機器的整體設(shè)計 通過初步的設(shè)計計算過程，利用現(xiàn)代化的信息科學(xué)技術(shù)，我對本機器的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)作出如下圖所示的三維模型： 圖3 機器左側(cè)效果圖 圖4 機器右側(cè)效果圖 第四章 零部件的設(shè)計和選擇 4.1 各部分傳動比的確定 在上面的設(shè)計過程中已經(jīng)選定了本機器所使用的電動機類型為YC100L2-04型電容驅(qū)動異步電動機， 滿載轉(zhuǎn)速為=1450r/min; 帶傳動的傳動比為i≤7； 農(nóng)用中小型機械的工作執(zhí)行部分轉(zhuǎn)速約為n=700r/min左右； 綜上所述，選取從電動機到主動輥輪之間帶傳動的傳動比為=2, 因此有： 輥輪工作是轉(zhuǎn)速n=715r/min 由此算得此時的生產(chǎn)效率為514.7KG/h,滿足任務(wù)書要求。 通過查找和參閱文獻(xiàn)，我找到了在果實去殼這一尅行的機械裝置中采用輥輪的構(gòu)件的都需要一個相對轉(zhuǎn)速差，以實現(xiàn)外殼的滑擦剝落，查找文獻(xiàn)后決定采用主從動輥輪之間的傳動差取=4.2最合適，再此傳動差工作情況下，該機械能得到最高的去殼率，又不會對板栗造成損壞。 運動從主動輥輪傳遞到凸輪軸的過程是通過帶傳動來實現(xiàn)的，目的是讓軸帶動凸輪轉(zhuǎn)動，通過一個凸輪推桿機構(gòu)的作用使篩板發(fā)生抖動，加大板栗與毛殼混合物的篩選力度，提升去殼率，因此這個傳遞沒有傳動比要求，只要滿足機械設(shè)計手冊要求即可，綜合實際情況，在本設(shè)計中選取=1.067，滿足說機械設(shè)計手冊中傳動比小于等于1的要求，設(shè)計合理。 4.2 執(zhí)行部件的設(shè)計 4.2.1 雙輥輪機構(gòu)的設(shè)計 本機械的主要工作部件是雙輥輪的轉(zhuǎn)動。 結(jié)構(gòu)確定：輥輪采用鋼滾筒結(jié)構(gòu)作為支撐以及保證輥輪的強度，以至于整機工作時候有震動的情況下依然能夠保持原有的結(jié)構(gòu)；為了不損壞加工的板栗，在輥輪的外圍設(shè)計為一圈套上去的橡膠套，以減輕與板栗直接接觸部分的剛度，有效地保護(hù)了需去毛殼的板栗栗子；為了更好更高效的去除板栗毛殼，本設(shè)計采用的橡膠外套最外層有凸起的橡膠齒，該結(jié)構(gòu)能確保在雙輥輪的相互作用下，把板栗苞中的毛殼和栗子進(jìn)行完全的分離，并不損壞里面的板栗栗子，綜合市場上的板栗栗子尺寸，橡膠輪齒的結(jié)構(gòu)設(shè)計為梯形臺柱狀，頂部為5*5的正方形形狀，齒高15mm，齒側(cè)面傾斜度為45度?？紤]到輥輪的尺寸比較大，倘若用整個軸來傳遞轉(zhuǎn)動和支撐，會使州的結(jié)構(gòu)變得過大，加大了機械的整體重量，也增加了機器的制造成本，為解決這一問題，本設(shè)計中采用端軸的方式對輥輪進(jìn)行固定，輥輪內(nèi)圈的鋼制滾筒是空心的，兩端的端面上有與端軸相配合的預(yù)留孔，以及為了連接端軸和輥輪的螺紋孔。 取主動輥輪的轉(zhuǎn)速為n=700r/min， 假設(shè)板栗苞為一個直徑為d=75mm球形， 一次裝料大約能裝載7.5KG左右的板栗苞到機器中，按50%的果實率，也就是有3.75KG左右的板栗栗子被裝入機器中，如果要達(dá)到500KG/h的生產(chǎn)率，則所需的橡膠齒輪的面積大約為85000,為了有一個適當(dāng)?shù)罔樗?，考慮到農(nóng)用機械的尺寸問題以及整體的協(xié)調(diào)性，綜上所述取輥輪的最大直徑為205，長度為420，按上述方法得到的機械生產(chǎn)效率是497.32KG/h,基本滿足設(shè)計任務(wù)中生產(chǎn)效率為500KG/h的要求。 輥輪的三維模型如下圖： 圖6 輥輪三維模型 4.2.2 輥輪軸的設(shè)計 按扭矩初計算輥輪端軸直徑： 輥輪端軸作為輥輪的支撐件和起到運動的傳遞作用，在該機械中，輥輪和端軸都只承受較小的工作壓力，因此可選擇材料為45鋼，處理方法為調(diào)制處理，依據(jù)《機械設(shè)計》第八版軸的設(shè)計章節(jié)中查表可得，取：C=114， 按扭矩計算軸的最小直徑公式為： d> 其中d為軸的足校直徑，P為輥輪的輸入功率，P=14.32kw，n為軸的轉(zhuǎn)速，即是輥輪的轉(zhuǎn)速，n=725r/min,代入數(shù)據(jù)算得d=11.30mm 考慮到鍵槽以及軸承的選擇和裝配問題，取軸的最小直徑為d=34mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 本機械中的軸為兩個端軸，與輥輪噢誒和是的時候不是貫穿整個輥輪，而是軸和輥輪通過螺栓連接，因此將軸設(shè)計成臺階式，即為階梯軸。軸承的一端以軸肩來軸向定位，另一端以軸承端蓋來軸向定位，軸端擋圈是通過螺釘鏈接固定于機架上的，軸的最外端是用于與帶輪連接配合，設(shè)計有鍵槽，通過鍵實現(xiàn)帶輪的周向固定，帶輪的一端用軸肩進(jìn)行軸向固定，另一端是以軸端擋圈來軸向固定帶輪。 軸的各個段的直徑和長度按結(jié)構(gòu)和整體尺寸而定。軸的最小直徑顯然是與帶輪相配合的那一段軸，以此為最小直徑，即此段=34mm,初選帶傳動的傳動方式為普通V帶Z型傳動，出算帶輪尺寸可得此段軸的長度=30mm;與軸承配合的軸段中，初選軸承為深溝球軸承，標(biāo)記為：滾動軸承 6008 GB/T 276-1994，其尺寸為d*D*T=40*68*15,根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》，按照軸承的安裝尺寸設(shè)計軸與其配合段的結(jié)構(gòu)尺寸，有=40mm,長度=15mm，其他結(jié)構(gòu)尺寸按照整體機械的尺寸確定，輥輪端軸的三維模型如下所示： 圖7 輥輪端軸 4.2.3 抖動篩板的設(shè)計 抖動篩板是作為本機械中的第一級篩選機構(gòu)，目的是將大的板栗苞碎塊和板栗栗子進(jìn)行分離操作。篩板上面開有孔，以便于板栗栗子從空中落下，到達(dá)第二級篩選機構(gòu)，通過篩板的抖動運動，將無法落入下一級篩選機構(gòu)的大塊板栗苞慢慢地向機械的肥料口端送去，完成大塊板栗苞和板栗栗子之間的分離操作。篩板的抖動是通過一個類似凸輪推桿機構(gòu)的運動來實現(xiàn)的，該機構(gòu)同構(gòu)凸輪的轉(zhuǎn)動，在遠(yuǎn)程情況下推動篩板，篩板的一端通過彈簧與機架相連接，在凸輪由遠(yuǎn)程到近休的過程中彈簧通過彈力的作用將篩板彈回原有的位置，如此反復(fù)，實現(xiàn)篩板的反復(fù)抖動。取板栗栗子近似的尺寸為35mm的球形物體，為保證板栗栗子順利落入下一級篩選機構(gòu)，在篩板上開設(shè)的孔直徑設(shè)計為d=40mm,大于該尺寸的板栗苞碎塊將在篩板的反復(fù)抖動運動下被送入廢料出口，完成第一級篩選作業(yè)。 抖動篩板的其他外形尺寸和與凸輪及彈簧相互作用的尺寸按照凸輪和彈簧的尺寸確定，整體外形尺寸按照整個機器的結(jié)構(gòu)尺寸確定，篩板的三維模型如下圖。 圖8 抖動篩板 4.2.4 凸輪的設(shè)計 凸輪的類型有很多種，在本機械中，由于是中小型農(nóng)用機械，所以為了盡可能的降低生產(chǎn)制造成本，所以采用最簡單的盤形凸輪。本零件的作用是在凸輪遠(yuǎn)休和近休的相互轉(zhuǎn)換下，通過凸輪推桿機構(gòu)使篩板發(fā)生反復(fù)的來回抖動，在這個剛運動的過程中，要求凸輪的行程為H=25mm，其他的要求都不做嚴(yán)格限定。 根據(jù)《機械原理》第4章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計的內(nèi)容介紹，設(shè)計了該機械中的類似凸輪推桿機構(gòu)，凸輪采用盤形凸輪，材料選擇45鋼，不做熱處理，凸輪和推桿的連接接觸方式為平底從動件凸輪凸輪機構(gòu)連接方式，該連接方式凸輪對從動件的作用力始終垂直于從動件的平底，傳力性能很好，而在本次設(shè)計中，凸輪推桿機構(gòu)所傳遞和承受的工作載荷均不大，搞采用此結(jié)構(gòu)可行，該機構(gòu)在運動時接觸處容易形成潤滑油膜，有利于減少摩擦和磨損，在此機械中抖動篩板的抖動頻率比較大，古需要滿足能在比較高的速度下運動的機構(gòu)，平底從動件凸輪推桿機構(gòu)滿足本機械的設(shè)計要求。 凸輪的設(shè)計圖如下圖所示： 圖9 凸輪結(jié)構(gòu)機器尺寸 4.2.5 凸輪軸的設(shè)計 在抖動篩板的下方，是類似的凸輪推桿機構(gòu)，該機構(gòu)是通過一根軸的固定支撐作用，使凸輪能在軸的轉(zhuǎn)動帶動下，對篩板實現(xiàn)反復(fù)的來回推動效果。 按扭矩初算軸徑： 該軸的材料選用45鋼，熱處理方式為調(diào)制處理，硬度217-255HBS，根據(jù)《機械設(shè)計》教材，取：C=114， 按扭矩計算軸的最小直徑公式為： d>， 代入數(shù)據(jù)算得凸輪軸的最小直徑是d=9.32mm, 考慮到該軸的作用是固定凸輪以及將運動從帶輪傳遞到凸輪上，因此在該軸上還需裝配上其他零部件，有軸承、帶輪、鍵、圓螺母等零件。該軸上零件的固定方案為兩端軸承的軸向固定是由軸肩和軸承端蓋完成，帶輪的軸向固定是由軸肩和圓螺母來實現(xiàn)，帶輪的周向固定是由普通平鍵的周向固定來實現(xiàn)。軸上零件的裝配順序為現(xiàn)將軸裝入到機架上，然后裝入兩側(cè)的凸輪和鍵，將凸輪軸向和周向都固定好，然后裝入兩端的軸承，再裝配軸承端蓋，并在這一步將軸、軸承以及軸承端蓋都在機架上固定好，只留下伸出來的一段裝帶輪的軸，將帶輪、鍵裝配到預(yù)留的軸段上，擰上圓螺母，實現(xiàn)軸上所有零件的裝配和固定。 確定軸的各段直徑和長度： 該軸上最小軸徑處是與帶輪裝配的軸段，安扭轉(zhuǎn)條件計算算得的最小直徑是9.32mm，在實際中取最小直徑為13mm。軸上的滾動軸承初步選擇深溝球軸承軸承，根據(jù)該處的實際工作情況和《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》，選取代號為6002的深溝球軸承，標(biāo)注為：滾動軸承 6002 GB/T 276-1994，其尺寸為d*D*T=15*32*9,因此在與軸承相配合的軸段上軸的直徑為=15mm,該軸段的長度為=9mm，與凸輪相配合的軸段安凸輪的實際尺寸確定，即為直徑=20mm,該軸段的長度為=20mm,軸端與帶輪裝配的軸段，初級設(shè)計帶傳動為普通V帶Z型傳動，按前面的敘述以及設(shè)計計算結(jié)果，初步設(shè)計帶輪的直徑為160mm，與軸相配合的孔直徑為13mm，古在此段軸段上的軸直徑為=13mm,長度按后續(xù)帶輪以及圓螺母的尺寸在后面的設(shè)計中確定。至此，其他尺寸按機器的整體結(jié)構(gòu)尺寸確定。 4.3 傳動部件的設(shè)計 4.3.1 電機至主動輥輪的傳動設(shè)計 該機械是作為中小型家庭用農(nóng)用機械，要求傳動系統(tǒng)簡單，能在比較惡劣的工作環(huán)境中正常工作，并且要求制造和維修成本都比較低，因此電機到主動輥輪之間的運動傳遞采用帶傳動，帶傳動是一種撓性傳動，能滿足該機械的傳動要求，并且能實現(xiàn)兩個輥輪的方向轉(zhuǎn)動，同時帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等特點，結(jié)合本設(shè)計的實際使工作環(huán)境以及參閱《機械設(shè)計》第八章帶傳動的內(nèi)容做出如下設(shè)計：該路線的傳動采用普通V帶Z型帶傳動，根據(jù)《機械設(shè)計》帶傳動章節(jié)表8-1得出以下傳動帶數(shù)據(jù)： 普通V帶的帶型 節(jié)寬 /mm 頂寬 b/mm 高度 h/mm 橫截面積 A/ 楔角 Z 8.5 10.0 6.0 47 表1 V帶截面尺寸 帶的截面及節(jié)線示意圖如下所示： 圖10 皮帶節(jié)線輪廓示意圖 圖11 皮帶截面示意圖 電機軸帶輪的設(shè)計： 電機軸帶輪是整個機器的第一級動力輸出輪，皮帶采用普通V帶Z型帶，此帶輪與電機軸的裝配時軸端的固定是依靠電機軸上的軸肩和軸端擋圈來實現(xiàn)軸端固定的，周向固定是通過普通平鍵來實現(xiàn)，同時普通平鍵將電機軸的軸向轉(zhuǎn)動傳遞到帶輪上，通過帶輪再傳遞到主動輥輪的帶輪上，完成運動的傳遞。根據(jù)《機械設(shè)計》教材表8-8以及機械的整體尺寸，選擇電機軸輸出帶輪的基準(zhǔn)直徑為=75mm,由以上的數(shù)據(jù)算得此帶輪的軸的直徑d=28mm. 帶輪的基準(zhǔn)直徑≤2.5d，所以采用實心式帶輪 根據(jù)《機械設(shè)計》第八章章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計次帶輪的尺寸結(jié)果如下： =1.8d=53.2mm 取=52mm; 由表8-10得 =3mm;=61mm; =+2=81mm; f=10mm; B=2f+e=32mm; L=B=32mm。 三維模型如下： 圖12 電機輸出軸帶輪 主動輥輪帶輪的設(shè)計： 主動輥輪的帶輪采用鑄鐵通過鑄造方式而制成，此帶輪與主動輥輪端軸的裝配時軸端的固定是依靠主動輥輪端軸上的軸肩和軸端擋圈來實現(xiàn)軸端固定的，周向固定是通過普通平鍵來實現(xiàn)，同時普通平鍵將帶輪上的軸向轉(zhuǎn)動傳遞到主動輥輪端軸上，完成運動的傳遞。由以上的設(shè)計計算結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)上的帶輪孔直徑為d=34mm，而V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與其基準(zhǔn)直徑有關(guān)，根據(jù)《機械設(shè)計》教材第八章章節(jié)內(nèi)容可知，在該結(jié)構(gòu)上要保持i=2的傳動比的帶輪的基準(zhǔn)直徑是=150mm， 由于2.5*d=100<150= 因此該帶輪可采用實心式結(jié)構(gòu)，而=150<300mm，所以該帶輪最終應(yīng)該選擇腹板式帶輪結(jié)構(gòu)。 根據(jù)《機械設(shè)計》第八章章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計此帶輪的尺寸結(jié)果如下： =1.8d=72mm 取=72mm; 由表8-10得 =3mm; =136mm; =+2=156mm; f=10mm; B=2f+e=32mm; C=10mm; L=B=32mm。 該帶輪的三維模型以及工程圖在此說明書上不列出，在本次設(shè)計的工程圖和三維建模上有詳細(xì)的圖示。 4.3.2 主動輥輪至凸輪機構(gòu)的傳動設(shè)計 在這條運動的傳動路線中，要求運動從主動輥輪的另一端輸出，通過傳動部件最終傳遞到凸輪輪軸上，帶動凸輪的運動，在期間，該傳動部件還需帶動從動輥輪的運動，并且要保證主動輥輪和從動輥輪之間轉(zhuǎn)向相反。 傳動方案的確定：由以上傳動要求，以及該機械是作為中小型農(nóng)用機械，傳動系統(tǒng)應(yīng)該簡單易維修，并且能經(jīng)受住比較惡劣的工作環(huán)境，在制造和生產(chǎn)上還要求價格低廉，容易制造生產(chǎn)，因此在此傳動路線上選擇帶傳動。 根據(jù)《機械設(shè)計》教材第八章帶傳動章節(jié)內(nèi)容可知，若要滿足以上的傳動要求，在改機械上可選用普通V帶Z型帶傳動。查閱《機械設(shè)計》教材表8-1，得此傳動帶的截面尺寸如下表： 普通V帶的帶型 節(jié)寬 /mm 頂寬 b/mm 高度 h/mm 橫截面積 A/ 楔角 Z 8.5 10.0 6.0 47 表2 V帶Z型帶的截面尺寸 此路線上的帶節(jié)線的長度有機械的整體結(jié)構(gòu)尺寸而定，具體數(shù)值在整機裝配工程圖上詳細(xì)標(biāo)注，此處不做特表表示。 主動輥輪輸出軸帶輪的設(shè)計： 由以上敘述可知，該結(jié)構(gòu)是普通V帶的帶輪，在前面的章節(jié)我們涉及到輸出路線上主動輥輪和從動輥輪需要保持一定的轉(zhuǎn)速差，這個轉(zhuǎn)速差也就是傳動比，已經(jīng)確定這個轉(zhuǎn)速比的最合適的值為i=4.2。 參考《機械設(shè)計》教材第八章表8-6，結(jié)合本設(shè)計的綜合結(jié)構(gòu)尺寸，該處的帶輪尺寸要設(shè)計的比較小，只有這樣才能使從動輥輪的帶輪不至于過大，按表中推薦的V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑，選取基準(zhǔn)直徑為=50mm,為了降低生產(chǎn)設(shè)計以及加工成本，因此使輸出端軸和輸入端軸采用同樣的結(jié)構(gòu)，因此該帶輪的輪孔直徑為d=34mm,2.5d=84mm≥50mm=,并且≤300mm，因此該帶輪的結(jié)構(gòu)形式采用實心式結(jié)構(gòu)。 由《機械設(shè)計》教材第八章，圖8-14的設(shè)計計算公式可得此帶輪的基本結(jié)構(gòu)尺寸如下：=1.8d=61.2mm， 取=64mm; 由表8-10得 =3mm; =34mm; =+2=54mm; f=10mm; e=12mm; B=2f+e=32mm; =8.5mm; L=B=32mm 該帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖在此不作表述。 從動輥輪輸入軸帶輪設(shè)計： 該帶輪的作用是接受從主動輥輪傳遞下來的運動，轉(zhuǎn)換成為從動輥輪的輸入運動，在這個過程中要實現(xiàn)運動的反向傳遞，因此設(shè)計成該帶輪安裝在皮帶的外側(cè)，帶輪的外表面與皮帶的背面接觸配合，通過皮帶和帶輪外表面的摩擦作用帶動帶輪的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)運動的傳遞。 為了實現(xiàn)上述運動要求以及滿足V帶的配合，因此將此帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計成沒有輪槽的結(jié)構(gòu)，而是一個輪轂，外圍是包裹的一圈橡膠制的外圈，該外圈的作用是增大帶輪與皮帶之間的摩擦，同時橡膠層的存在也在一定程度上起到了吸振緩沖、張緊的作用。該帶輪的輪轂結(jié)構(gòu)按照《機械設(shè)計》教材第八章章節(jié)內(nèi)容設(shè)計，由于該路線上的傳動比 i=4.2,因此該帶輪最外圈橡膠層的直徑為=210mm,帶輪的中心軸孔按照輥輪端軸的尺寸選取，即選取d=34mm, 根據(jù)《機械設(shè)計》教材第八章章節(jié)內(nèi)容可知，該帶輪的結(jié)構(gòu)可設(shè)計為孔板式帶輪，設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸如下： =1.8d=72mm 取=72mm; 由表8-10得 =136mm; f=10mm; B=2f+e=32mm; C=10mm； L=B=32mm。 三維模型如下圖所示： 圖13 從動輥輪帶輪 凸輪軸帶輪的設(shè)計： 凸輪軸的帶輪作用是將主動輥輪上的運動輸出傳遞給凸輪軸，再由凸輪軸的轉(zhuǎn)動帶動凸輪，實現(xiàn)類似凸輪推桿機構(gòu)的運動輸入。由前面設(shè)計計算結(jié)果可知，在此凸輪軸帶輪的連接處軸的直徑為d=13mm,因此該帶輪的中心軸孔的直徑為d=13mm， 根據(jù)《機械設(shè)計》教材第八章帶輪的設(shè)計內(nèi)容介紹，按表8-1以及機器的實際尺寸選取該帶輪的基準(zhǔn)直徑為=160mm。V帶的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，2.5d=2.5*13=32.5<160=，因此該帶輪不能采用實心式帶輪結(jié)構(gòu)。 在本帶輪的設(shè)計中，=160mm<300mm, =2d=26mm; d=13mm; =3mm; =+2=164mm; =7mm; 取 δ=10mm; 則有 =-2(δ++)=126mm; =0.5(+)=76mm; 取 f=10mm; e=12mm; B=e+2f=32mm; =8.5mm; =20mm; 由于 B<1.5d; 所以 L=B=32mm; =0.25B=8mm. 該帶輪的所有結(jié)構(gòu)尺寸計算完成。 4.4 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及校核 4.4.1 滾動軸承的選擇及校核 滾動軸承的選擇應(yīng)該按照軸承所承受載荷的大小，性質(zhì)以及方向，還有轉(zhuǎn)速及工作環(huán)境要求等等情況來進(jìn)行選擇。假如軸承在工作工程中只承受或者基本上支承受徑向載荷，而軸向載荷很小，甚至可以忽略不計的情況下，而且轉(zhuǎn)速比較高，在這種情況下應(yīng)該選用深溝球軸承軸承；假如軸承在工作的過程中，軸承同時要承受較大的軸向力和徑向力，或者傳動件的軸向位置需要調(diào)整的情況，則應(yīng)該選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。在本機器的設(shè)計中，軸承在工作過正中受到的徑向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其受到的軸向力，而且工作環(huán)境比較多雜物，轉(zhuǎn)速也比較高，因此本機器的滾動軸承選用深溝球軸承。 滾動軸承型號的選擇： 根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第六章滾動軸承的內(nèi)容，以及在前面章節(jié)對軸的設(shè)計結(jié)果綜合考慮，在本機器的設(shè)計中選擇的軸承如下： 雙輥輪軸的軸承標(biāo)記為： 深溝球軸承 6008 GB/T 276-1994 其尺寸為：d*D*B=40*68*15; 該型號軸承的基本額定動載荷=17.0KN,基本額定靜載荷=11.8KN; 凸輪軸的軸承標(biāo)記為： 深溝球軸承 6002 GB/T 276-1994 其尺寸為：d*D*B=15*32*9; 該型號軸承的基本額定動載荷=5.58KN,基本額定靜載荷=2.85KN 軸承使用壽命的校核： 假設(shè)該板栗去毛殼機的使用年限為十年，每年在秋季板栗的收獲季節(jié)每天工作八小時，連續(xù)工作一個月，則軸承預(yù)計所需的壽命為： =24*30*8=5760h; 滾動軸承的壽命校核根據(jù)《機械設(shè)計》教材第十三章壽命的校核內(nèi)容來校核。軸承的壽命校核公式為： = 對于深溝球軸承，根據(jù)機械設(shè)計教材的內(nèi)容可對上式中=3，結(jié)合該軸承在工作中的工作環(huán)境，本設(shè)計中取=1.00,因為軸承在工作中所承受的軸向載荷相比于景象在和來講小很多，可以做到忽略不計，因此可認(rèn)為軸承在整個工作過程中只受到徑向載荷作用，所以軸承當(dāng)量動載荷的計算式為：P=X； 根據(jù)機械設(shè)計教材的內(nèi)容選取上式中=1.00. 雙輥輪軸上的軸承壽命校核： 由 所以在此機器上雙輥輪軸上的軸承選擇滿足該機器在實際使用過程中的工作要求，選擇合理。 凸輪軸上的軸承壽命校核： 由 所以在此機器上凸輪軸上的軸承選擇滿足該機器在實際使用過程中的工作要求，選擇合理。 4.4.2 鍵的選擇計算及校核 鏈接鍵的選擇包括選擇其類型和尺寸，類型的選擇是由機器的工作環(huán)境和鍵在工作中收到的載荷和振動等情況來選擇的，而鍵的尺寸是通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強度要求選擇。 根據(jù)本設(shè)計機械在實際的工作情況和鏈接鍵在工作中所受的載荷情況，查閱《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第四章章節(jié)內(nèi)容，確定本機械中的鍵選擇類型為普通平鍵A型，各個連接處的鍵的尺寸計算和校核如下： 與電機軸鏈接的鍵： 電機軸的軸徑d=28mm,根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第四章表4-1選擇該鍵的標(biāo)記為: GB/T 1096 鍵 8*7*28 選擇的鍵的材料是鋼，而電機軸和電機軸帶輪的材料也是鋼，查閱《機械設(shè)計》教材可知其許用應(yīng)力[]=100120MP,在該鍵的強度校核中選取其中間值，即取其許用應(yīng)力[]=110MP。 鍵和電機軸帶輪輪轂的接觸高度為： K=0.5h=0.5*7=3.5mm; 由《機械設(shè)計》教材得鍵的工作長度為： L=L-b=28-8=20mm; 查閱《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》可知所選的電機輸出的最大轉(zhuǎn)矩為=2.5Nm, 由《機械設(shè)計》教材第六章6-2式可得該鍵的工作應(yīng)力為： ==2.1MP<[] 因此該鍵的設(shè)計選擇合理。 輥輪軸上鍵的選擇及校核： 輥輪軸上相配合的端軸的軸徑d=34mm,根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第四章表4-1選擇該鍵的標(biāo)記為: GB/T 1096 鍵 10*8*25 選擇的鍵的材料是鋼，而輥輪軸的材料是45鋼經(jīng)過調(diào)制處理，輥輪端軸帶輪的材料也是鋼，查閱《機械設(shè)計》教材可知其許用應(yīng)力[]=100120MP,在該鍵的強度校核中選取其中間值，即取其許用應(yīng)力[]=110MP。 鍵和輥輪軸帶輪輪轂的接觸高度為： K=0.5h=0.5*8=4mm; 由《機械設(shè)計》教材得鍵的工作長度為： L=L-b=25-10=15mm; 在雙輥輪結(jié)構(gòu)中，主動輥輪承受的工作載荷最大，其承受的工作轉(zhuǎn)矩也最大，由前面章節(jié)的設(shè)計計算結(jié)果可知，主動輥輪端軸上的轉(zhuǎn)矩為=24.8Nm, 由《機械設(shè)計》教材第六章6-2式可得該鍵的工作應(yīng)力為： ==26.27MP<[] 因此該鍵的設(shè)計選擇合理。 凸輪軸帶輪鍵的選擇和校核： 凸輪軸的軸徑d=13mm,根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第四章表4-1選擇該鍵的標(biāo)記為: GB/T 1096 鍵 5*5*28 選擇的鍵的材料是鋼，而凸輪軸和凸輪軸帶輪的材料也是鋼，而且凸輪軸與帶輪相配合處還經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查閱《機械設(shè)計》教材可知其許用應(yīng)力[]=100120MP,在該鍵的強度校核中選取其中間值，即取其許用應(yīng)力[]=110MP。 鍵和凸輪軸帶輪輪轂的接觸高度為： K=0.5h=0.5*5=2.5mm; 由《機械設(shè)計》教材得鍵的工作長度為： L=L-b=25-5=20mm; 凸輪軸在工作過程中獎承受凸輪和抖動篩板接觸而帶來的工作轉(zhuǎn)矩，在滿載荷工作的情況下，由前面章節(jié)的設(shè)計計算結(jié)果可知=21.6Nm。 由《機械設(shè)計》教材第六章6-2式可得該鍵的工作應(yīng)力為： ==66.46MP<[] 因此該鍵的設(shè)計選擇合理。 4.5 支架結(jié)構(gòu)和尺寸的確定及其附件的選擇 4.5.1 支架結(jié)構(gòu)的確定 整個機架分為三個部分，第一部分是進(jìn)料部分，該部分在本設(shè)計中設(shè)計成鈑金件，其作用是作為整個機器的進(jìn)料口以及雙輥輪機構(gòu)工作執(zhí)行部分的保護(hù)殼，除此之外，板栗苞在雙輥輪轉(zhuǎn)動的作用下也會與外殼相擠壓和碰撞，加大了板栗去毛殼的力度；第二部分是雙輥輪、抖動篩板、凸輪軸的安裝支架，該部分是由鑄造件經(jīng)過后期的機加工而成，材料是鑄鐵，這部分與雙輥輪的安裝部位上的結(jié)構(gòu)及其尺寸是按照減速器的結(jié)構(gòu)及其尺寸設(shè)計的，其結(jié)構(gòu)具體參照本設(shè)計的附帶三維圖紙；第三部分是作為底架，該部分的作用是支撐第一部分以及第二部分，整個機械的動力源，即電動機是安裝在這個部分上，第二級篩選機構(gòu)包括出料口、鼓風(fēng)機等零部件也都是安裝在這個部分上。 各個部分以及與零部件的裝配方案： 第一部分與第二部分是通過焊接連接，將第一部分即進(jìn)料口直接焊接在第二部分的支撐腿上，完成連接；第二部分與第三部分是通過螺栓連接固定。機器中的電機、鼓風(fēng)機是通過其底架的螺栓孔用螺栓與機器的底架固定連接。 查閱《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第十一章表11-1得第二部分的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表所示： 名稱 符號 計算公式 計算 結(jié)果 下殼體厚度 0.04a+3>8 10mm 上殼體厚度 =0.85 10mm 下殼體凸緣厚度 =1.5 15mm 上殼體凸緣厚度 =1.5 15mm 上殼體與下殼體連 接螺栓直徑 16mm 軸承端蓋 螺栓直徑 6mm 定位銷直徑 d d=0.8 10mm 螺栓扳手空間與凸緣寬度 安裝螺 栓直徑 M8 M 10 M 12 M 16 M 20 M 24 M 30 至外箱 壁距離 13 16 18 22 26 34 40 至凸緣 邊距離 11 14 16 20 24 28 34 沉頭座直徑 20 24 24 32 40 48 60 軸承旁凸臺半徑 = 10mm 凸臺高度 h 自定 30mm 外箱壁至軸承 座端面距離 =++（5~8） 35mm 雙輥輪與 內(nèi)壁距離 > 15mm 下殼體肋厚 ≈0.85=10mm 軸承端蓋外徑 D+(5~5.5)或 =1.25D+10 (D軸承外徑) 98mm 軸承端蓋 凸緣厚度 t T=（1~1.2） 3mm 表3 機架主要結(jié)構(gòu)尺寸 4.5.2 附件的選擇 軸承蓋的選擇： 軸承蓋是作為軸承軸向固定的零部件，在本機械的設(shè)計中，軸承蓋一共有六個，分別是兩個主動輥輪軸軸承蓋、兩個從動輥輪軸承蓋和兩個凸輪軸軸承蓋。根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第十一章章節(jié)內(nèi)容，本機械中所用到的軸承蓋采用凸緣式軸承蓋。參照表11-10和各軸的軸徑設(shè)計計算各個軸承蓋的結(jié)構(gòu)和尺寸，在這里不全部意義列舉，僅以主動輥輪端軸的軸承蓋為例，該軸承蓋的設(shè)計計算圖示尺寸如下圖： 圖14 軸承蓋結(jié)構(gòu)及尺寸 圓螺母的選擇： 在該機器中，凸輪軸的軸徑比較小，它的帶輪的軸端固定不適合用軸端擋圈固定，因此采用圓螺母來固定凸輪軸的帶輪。 根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第五章表5-6以及凸輪軸的軸徑為13mm確定此處選用的圓螺母類型標(biāo)記為 GB/T 810 M121.25； 由前面的設(shè)計計算結(jié)果及表中的公式通過計算可得： =25mm; h=4.2mm; t=2.5mm; 螺紋規(guī)格為M12，材料為45鋼，槽或全部熱處理后的硬度為3545 HRC，圓螺母的表面經(jīng)過氧化處理。 如下圖所示： 圖15 圓螺母三維模型 軸端擋圈的選擇： 在本機械的雙輥輪端軸的帶輪的軸向固定、電機軸帶輪的軸向固定采用軸端擋圈來實現(xiàn)。根據(jù)前面章節(jié)的設(shè)計計算結(jié)果，參閱《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第五章表5-3的內(nèi)容，確定該機械中使用在輥輪軸上的軸端擋圈采用螺栓緊固B型軸端擋圈，螺栓的規(guī)格為M620； 墊圈的標(biāo)記為 墊圈 GB/T 93-1987 6； 按表5-3的計算式，有D=45mm;H=5mm;L=12mm;d=6.6mm; 使用在電機軸上的軸端擋圈采用螺栓緊固B型軸端擋圈， 螺栓的規(guī)格為：M1620; 墊圈的標(biāo)記為 墊圈 GB/T 93-1987 6; 按表5-3的計算式，有D=35mm;H=5mm;d=6.6mm。 第五章 機器的潤滑與防護(hù) 潤滑： 本研究的設(shè)計成品的使用環(huán)境雜物較多，有時候甚至?xí)斜容^多的水分，因此機器的潤滑要能夠防水和防塵。通過查閱文獻(xiàn)期刊和專業(yè)課教材，本機器中各個滾動軸承的潤滑采用潤滑脂潤滑，滿足本機械使用