裝配圖并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床,裝配,并聯(lián),結(jié)構(gòu),機床 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 網(wǎng)帶式、茶葉烘干機 Design of Tea Drying Machinery 學(xué)生姓名：李志琛 學(xué) 號：10130033 年級專業(yè)及班級：10機制2班 指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué) 院： 工學(xué)院 安徽合肥 提交日期：2014年05 月 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計 作者簽名：李志琛 2014 年 2月 15 日 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1 1背景…………………………………………………………………………………2 2 網(wǎng)帶式茶葉烘干機總體概述………………………………………………………2 2.1工作機理………………………………………………………………………2 2.2 破殼裝置的工作參數(shù)的確定和計算…………………………………………3 2.3 減速機構(gòu)…………………………………………………………………………6 3 選擇發(fā)動機……………………………………………………………………7 3.1初始數(shù)據(jù)……………………………………………………………………7 3.2 選擇發(fā)動機的型號………………………………………………7 3.3 計算總傳動比各分配各級傳動比………………………………………………8 3.4計算傳動裝置的運動和動力……………………………………………………9 4帶設(shè)計……………………………………………………………………10 4.1 發(fā)動機功率計算………………………………………………………………10 4.2 選擇帶輪的直徑，………………………………………………………10 4.3 驗算帶速v……………………………………………………………11 4.4 確定傳動的中心距a和帶的基準長度Ld …………………………………11 4.5驗算不帶輪上的包角……………………………………………………12 4.6 確定帶輪的根數(shù)Z……………………………………………………………12 4.7 確定帶的初拉力F0……………………………………………………………12 4.8 計算帶傳動作用在軸上的力FQ（壓軸力）……………………………………12 5 計設(shè)園柱齒輪輪傳動……………………………………………………………13 5.1注意事項和基本參數(shù)……………………………………………………………13 5.2 齒面接觸疲勞強度計算……………………………………………14 5.3 齒輪強度計算………………………………………………………15 6 軸的設(shè)計…………………………………………………………………17 6.1 擬定軸上零件的裝配方案…………………………………………………17 6.2 確定各軸段的直徑和長度…………………………………………………17 6.3 軸上零件的軸向定位與固定…………………………………………………18 7 焊接工藝……………………………………………………………………20 8 選擇滾動軸承……………………………………………………………………22 9 軸跟軸承的設(shè)計…………………………………………………………………23 9.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………23 9.2軸的徑向尺寸的確定……………………………………………………………23 9.3軸的軸向尺寸的確定……………………………………………………………23 9.4軸的強度校核…………………………………………………………………23 9.5滾動軸承的組合設(shè)計……………………………………………………………24 10機器安裝與保養(yǎng)說明……………………………………………………………24 11 結(jié)論……………………………………………………………………………24 參考文獻 ……………………………………………………………………………25 致謝……………………………………………………………………………………25 茶葉烘干機 學(xué) 生：李志琛 指導(dǎo)老師：蔣家伍 (安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，合肥 410128) 摘 要：大學(xué)期間最后一次作業(yè)——畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對在校的每一位大學(xué)生的最后的檢驗，我們知道畢業(yè)設(shè)計是一個綜合性的工作。首先它不僅需要我們用到大學(xué)期間學(xué)到的相應(yīng)專業(yè)的知識；而且還要合理運用我們大學(xué)期間培養(yǎng)起來的分析、處理、解決問題的能力。因此這也就對我們要求比較高的，要求我們必須熟練掌握專業(yè)課知識，理解專業(yè)課的內(nèi)容。所以一篇好的畢業(yè)設(shè)計的完成，也就意味著大學(xué)順利完滿的結(jié)束。 我的課題是——網(wǎng)帶式茶葉烘干機設(shè)計。我們都知道隨著茶葉產(chǎn)量的提高，單純的手工炒茶已經(jīng)不能滿足市場的需求，所以茶葉烘干機也就理所當然的應(yīng)運而生了。但是隨著烘干機的發(fā)展市場上也是出現(xiàn)了多種多樣的系列。而在本文中我的研究主要是網(wǎng)帶式茶葉烘干機。所以我將針對網(wǎng)帶式烘干機的各部件進行研究分析，進行合理的優(yōu)化已達到最佳的烘干效果。 關(guān)鍵詞： 茶葉、烘干機、網(wǎng)帶、AutoCAD Design of Tea Drying Machinery Studen:Li ZhiChen Tutor:Jiang JiaWu (College of Engineering, AnHui Agricultural University, HeFei 410128) Abstract: university during the last operation, graduation design. Graduation design is for every college student in school of final inspection, we know that graduation design is a comprehensive work. First of all, it not only requires us to use the university learned during the corresponding professional knowledge; But also to reasonable use of our university fostered during the analysis, processing, the ability to solve the problem. So it requires higher for us, requires us to master specialized knowledge, understand the content of the course. So a good graduation design is complete, also means that the smooth completion of university. My topic is - mesh belt type tea dryer design. We all know that with the improvement of tea production, pure handmade Fried tea already cannot satisfy the demand of the market, so the tea dryer is of course arises at the historic moment. But with the development of the dryer is also appeared on the market a variety of series. In this article, I research is mainly mesh belt type tea dryer. So I will be on the parts of the mesh belt dryer is research analysis, reasonable optimization has reached the best drying effect. Key words: Tea Drying Machinery mesh belt AutoCAD 1 背景 我們都知道茶葉在我們國家有很悠久的歷史發(fā)展至今仍是非常深受人們的熱愛。東方的茶葉和西方的咖啡一樣，都是世界上最著名的三大飲料之一，而且還被被譽為“東方飲料的皇帝”。 經(jīng)過試驗，茶葉中含有咖啡堿、葉綠素、游離氨基酸、胡蘿卜素單寧、茶多酚、芳香油、酶、蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素Ａ原、維生素Ｂ、維生素Ｃ、以及無機鹽、微量元素等400多種成分。茶葉是我國的特產(chǎn)之一。歷代“本草”類醫(yī)書在提及茶葉時均說它有止渴、清神、治咳、益思、利尿、祛痰、明目、消炎解毒、驅(qū)困輕身、除煩去膩等功效。 我們可以發(fā)現(xiàn)我們身邊有很多人都在喝茶，而且還能發(fā)現(xiàn)經(jīng)常喝茶的人每天的精力是非常旺盛的感覺有永不忘的能量?？茖W(xué)研究表明茶葉中含有5％左右的生物堿，而這其中大多數(shù)是咖啡堿，而且這種咖啡堿在泡茶時有80％可溶進水中，當人們飲用溶有咖啡堿的的茶后能使神經(jīng)中樞產(chǎn)生興奮，進而促進新陳代謝，增強心臟勃起能力；而且還能促進胃液分泌有助于助消化對胃不好的人很是適合，解油膩；所以能使人解除疲勞感提高勞動效率。所以，每天一杯茶，生活樂到家。 我們都知道一個好產(chǎn)品的產(chǎn)生并不是我們用語言就可制造出來的。而是要經(jīng)過很多道的工序，進行慢慢加工而獲得的。因此對于茶葉也是一樣的。在制茶的那么多道工序中，烘干工藝又是非常重要的，因此此道工序的好壞決定著制造出來茶的口感。影響著茶葉的質(zhì)量。因為烘干過程不僅僅是把水分蒸發(fā)出去它還需要保存茶葉中大量豐富的營養(yǎng)物，還要可以能提高茶葉的保存時間。對于我們生活中現(xiàn)在常見的茶葉烘干技術(shù)就是熱炒。這種純手工的工序雖然可以做出口感比較好的茶葉。但是這種技術(shù)不僅會浪費大量的時間和勞動力，產(chǎn)量不高，效率低下不能適應(yīng)市場需求，而且茶葉中所含的豐富營養(yǎng)元素也會丟失。所以，好的茶葉烘干機的對人們的日常生活起著決定性因素。 2 網(wǎng)帶式茶葉烘干機總體概況 2．1工作機理 我們都知道水分的揮發(fā)最主要的因素就是有高溫。所以烘干機顧名思義就是能使用高溫把物品表面和內(nèi)部水分迅速烘干的機械。但是只是簡單的達到烘干效果還是遠遠不夠的，對于茶葉烘干機來說，烘干是最基本的，而且還要使新鮮茶葉內(nèi)含物迅速地轉(zhuǎn)化，又要使其水份充分揮發(fā)體積縮小。我們知道熱源的傳遞可以通過很多不同介質(zhì)存在。所以烘干機技術(shù)根據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)不同可分為金屬導(dǎo)熱，空氣導(dǎo)熱，蒸氣導(dǎo)熱。采用不同的導(dǎo)熱介質(zhì)可烘干不同的原料。然而對于我們的網(wǎng)帶式茶葉烘干機就是利用金屬導(dǎo)熱持續(xù)烘干的機械設(shè)備。首先我們將事項貯備好的原料或者茶葉由送料斗口送入溫度為200°~300°Ｃ的網(wǎng)帶式內(nèi)。然后使原料隨著筒內(nèi)導(dǎo)葉板的運動，此時隨著倒葉板的轉(zhuǎn)動原料會產(chǎn)生翻滾、拋揚、前進三種運動。而此時原料在筒內(nèi)熱空氣及筒壁的接觸下，表面和內(nèi)細胞的水分迅速揮發(fā)。 對于網(wǎng)帶式茶葉烘干機有以下優(yōu)點：一、烘干速度快；二、烘干效果好，達到里外都一樣；三、對于大批量的茶葉烘干比較均勻；四、對于不同形狀大小的茶葉都可以順利的烘干；五、該機械結(jié)構(gòu)簡單成本較低還便于控制。 2．2設(shè)計方案 方案（一）如圖所示 圖2.1 方案（一） 分析： 1， 可以實現(xiàn)拋揚、翻滾、前進運動。 2， 原料溫度不衡定要求操作水平高。 3， 原料可迅速升溫。 4， 送料前端有原料倒流，可能形成負壓，出現(xiàn)累積現(xiàn)象。 圖2.2 方案（二） 分析：與方案一相比 1， 采用電爐絲加熱溫度平衡，能得到恒定的溫度。 2， 圓四圍及兩端加隔熱板，減少熱量散發(fā)。 3， 采用送料斗將原料送入螺旋葉中間避免形成負壓，累積現(xiàn)象。 4， 缺點：殺青需多透少悶，而四圍封悶出現(xiàn)悶現(xiàn)象。 5， 內(nèi)螺旋葉焊接困難。 方案（三）如圖2.3所示 圖2.3 方案（三） 分析： 1， 內(nèi)圓筒旋轉(zhuǎn)，最底層加熱，外螺旋葉便于焊接加熱時間長。 2， 內(nèi)圓筒與外圓筒總有間隙當原料萎軟時易出現(xiàn)擠塞現(xiàn)象。 方案（四）如圖2.4所示 分析： 1， 導(dǎo)葉板采用厚2毫米、寬50毫米、長2米。 2， 電爐絲加熱（采用雙絲便于多水分原料加熱） 3， 四周壁加隔熱板，便于熱量貯藏兩端通暢，便于進出原料也防止多悶少透。 4， 采用類似臺式鉆床的多種基準帶輪，便于改進傳動比。 圖2.4 方案（四） 2. 3減速機構(gòu) 方案（一） 圖2.5 減速方案 分析：因為計設(shè)網(wǎng)帶式直徑較小，原料較輕時，固采用滾輪磨擦帶動蝸輪蝸桿減速。 方案（二，三） 分析：量大送料斗出現(xiàn)彎曲迫使網(wǎng)帶式直徑加大，重量加大，采用直齒輪和蝸輪蝸桿減速。 方案（四） 圖2.6 減速方案 Fig 2.6 scheme (6) 本設(shè)計用于家庭式制作，量少時保證盡可能提高生產(chǎn)效率，因此采取較高溫度，轉(zhuǎn)速相對較快的減速機構(gòu)，采用直齒輪加多種基準直徑的帶輪。具體采用皮帶輪輸齒輪二級減速運動經(jīng)過皮帶輪減速小齒輪傳到主網(wǎng)帶式上的大齒圈，驅(qū)動網(wǎng)帶式旋轉(zhuǎn)，整個減速機構(gòu)全部安裝在底座經(jīng)螺栓固定在總支架上 3 選擇發(fā)動機 3．1原始數(shù)據(jù) 網(wǎng)帶式的尺寸為450*1620mm(直徑*長度) 網(wǎng)帶式的轉(zhuǎn)速v=0.3m/s, 網(wǎng)帶式的初拉力F=1000N 3．2選擇發(fā)動機的型號 本機構(gòu)在常溫下連續(xù)工作，載何平衡，對起動無特殊要求，但是工作環(huán)境灰塵較多，故選用Y型三相籠型感應(yīng)發(fā)動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓為380V 1）選擇發(fā)動機功率。 工作機所需功率： 2）發(fā)動機的工作功率： 發(fā)動機到網(wǎng)帶式的總功率為： 查得： =0.96（V帶傳動）；=0.98（滾子軸承）；=0.97（齒輪精度為著級）； 代入得：=0.96×0.68×0.97≈0.86 =1.2/0.86=1.39（KW） 查表，選發(fā)動機額定功率為1.5KW 3）確定發(fā)動機轉(zhuǎn)速． 網(wǎng)帶式軸工作轉(zhuǎn)速為： 按表推薦的傳動比合理范圍，?。謳鲃拥膫鲃颖萯1′=2～4，二級圓柱齒輪減速傳動比i2′=10～40，則總傳動比合理范圍為i′=20～160，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的可選取范圍為nm′=i′nm=（20～160）×1.39=（27.8～1423）r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有Ａ三種，可查得三種方案如下： 表3.1 發(fā)動機可用型號 Table 3.1 motor available models 綜合考慮減輕發(fā)動機及傳動裝置的重量和節(jié)省資金，選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,－Y90L-4型號，其主要參數(shù)如下查． 主要外形和安裝尺寸如下： 表3.2 發(fā)動機安裝尺寸 Table 3.2 motor installation dimensions 3．3計算總傳動比各分配各級傳動比． 1）計算總傳動比： = 1500/11.46≈86 2）分配傳動裝置傳動比： 式中：i 0i′分別為帶傳動和減速齒輪的傳動比；為使Ｖ帶傳動外廓尺寸不致過大，而，所以： 3）分配各級傳動比。 3．4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1）計算各軸轉(zhuǎn)速． I軸： n1=nw/i0=1500/2.8=535.7（r/min） II軸：n2=n1/i1=535.7/12.3=43.5（r/min） 網(wǎng)帶式軸：n3==n2=43.5（r/min） 2）計算各軸功率： I軸：（KW） II軸：（KW） 網(wǎng)帶式軸的輸入功率：（KW） 3）計算各軸轉(zhuǎn)矩： 發(fā)動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩： I軸：. II軸： 網(wǎng)帶式軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 將上面算得的數(shù)據(jù)運動參數(shù)和力參數(shù)列表如下表： 表3.3 運動參數(shù)和力參數(shù)列表 Table3.3 Motion Parameters and Force Argument List 4 設(shè)計帶 （1）設(shè)計傳動帶的主要內(nèi)容是：選用合適的參數(shù)，確定傳送帶的長度、根數(shù)、型號、對軸的作用力、中心距安裝要求及結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等。 （2）求出帶的初始拉力F0，方便安裝時進行檢查，張緊情況需要具體考慮。 （3）為了設(shè)計軸，需要先算出軸壓力。 （4）計算大帶輪轉(zhuǎn)速、實際傳動比，最后用來修正輸入轉(zhuǎn)矩、減速器傳動比。 4．1 計算發(fā)動機功率 已知電機Ｋ＝1.0，電機1500r/min 根據(jù)荷載的性質(zhì)、每天工作的時間等因素與公式Pd＝KAＰ，其中傳遞功率為P，ＫＷ為單位，工作系數(shù)為KA，代入上述公式最后得1.0×1.5＝1.5ＫＷ。 4．2 帶輪的直徑，的選擇 根據(jù)表14-4和表14-7選取，在條件允許的情況下，使足夠的大以提高帶的使用年限，再根據(jù)選取數(shù)值，需要接近表14-7 中的數(shù)值。 4．3 驗算帶速v 帶過大會將使用壽命大大的降低，再者，會增大帶所受到的離心力，自然而然的會使帶輪壓力下降，降低傳帶的工作性能。帶速不能過低，不然的話拉力過大，帶的根數(shù)也會過多，帶速過大也不行，這時會降低帶輪的直徑，一般應(yīng)該v>5m/s 4．4傳動中心距a和帶的基準長度Ld的確定 在沒有特殊要求的情況下，中心距可在 0.7(140+75)≤a1≤2×(140+75) 150≤a1≤432 初選a1=362mm，所需帶的計算長度Ld0根據(jù)下面公式計算： 然后在表14-2中選取V帶的基準長度Ld1.需要和Ld0相近，查得為1002。 實際中心距a根據(jù)公式大概計算： 考慮到補償初拉力F0和安裝調(diào)整的需要，中心距在以下范圍內(nèi)波動： 4．5 不帶輪上的包角的驗算 驗算結(jié)果合理。 4．6帶輪的根數(shù)Z的確定 其中Ka為小包角修正系數(shù)，考慮到a≠1800對帶的影響，查表14-8；K為帶長修正系數(shù)，考慮帶長不為特定長度時對傳動能力的影響，公式，其中Kb為彎曲影響系數(shù)；帶紅過大會使帶輪受到的彎曲應(yīng)力減小，這樣對帶的傳動能力有著影響，于是查表14-9；式中K1是傳動比影響系數(shù)，考慮到i不等于1對傳動能力的影響，于是查表14-9；如果V帶的根數(shù)愈多，每根V帶的受力就越不均勻，通常根數(shù)在8－10左右，否則應(yīng)改為選帶的截型。 查得A型V帶的額定功率分別為1.39KW和1.61KW 由表查得 包角系數(shù)Ka=0.97 長度系數(shù)KL=0.99 根， 取Z=1 4．7 帶的初拉力F0的確定 要想帶傳動正常工作的話，必須確定適宜的初拉力F0，單根V帶適宜的F0的計算公式： 4．8 計算帶傳動作用在軸上的力FQ（壓軸力） 首先應(yīng)該計算V帶作用在軸上的FQ然后設(shè)計安裝軸和軸承。如果不考慮帶兩邊的拉力差，則FQ可以近似計算為 5 計設(shè)園柱齒輪輪傳動 5．1 注意事項和基本參數(shù) 齒輪的選擇要注意毛坯的制造方法。如果直徑d≤500㎜的時候需要根據(jù)設(shè)備的能力，采用鑄毛坯或者鍛造，如果d＞500㎜的情況下一般經(jīng)常用鑄造毛坯，毛坯的尺寸影響著材料的力學(xué)性能。 本機構(gòu)齒輪傳動屬于開式齒輪傳動，它的主要失效形式是輪齒折斷和齒面磨損，不會發(fā)生點蝕，由于磨損尚沒有成熟的計算方法，所以只計算齒根彎曲疲勞強度，并且需要考慮磨損的影響將強度計算所得模數(shù)增大10%到15%。 為計算齒輪的強度，同時也為軸、軸承的計算，首先要分析齒輪輪齒上的作用力，如下圖所示為輪齒的受力情況，忽略齒面間的磨擦力，齒面作用的法向力Fn,其方向垂直于齒面。為計算方便，將Fn在節(jié)點分解為相互垂直的兩個力，即圓周力Ft和徑向力Fr 圖5.1 受力分析 求得各力的大小： Ft=2T1/d1=2×9550×1.6×103/748×450=90N Fr=Ft·tgα=90×tg20o=32.4N Fn=Ft/cosα=90/cos20o=96.7N 式中T為作用在小齒輪上的扭矩，T=9550P/n d1——小齒輪的分度圓直徑，對于變位齒輪應(yīng)為節(jié)圓直徑單位㎜， α——分度圓壓力角，標準齒輪α=20o P——齒輪傳動的名義功率，單位KW， N——小齒輪轉(zhuǎn)速單位r/min 各力的方向：主、從動齒輪上每對分力的方向相反，大小相等，即Fr=- Fr1， Ft=-Ft2，主動輪的圓周力Ft與其相反，從動輪的圓周Ft2與其轉(zhuǎn)速方向相同，兩輪的徑向力Fr1，F(xiàn)r2沿徑向分別指向各自的輪心。 5．2 齒面接觸疲勞強度計算 齒面接觸應(yīng)力的大小影響著齒面的疲勞點蝕，為了確保在預(yù)定期工作時間不發(fā)生疲勞點蝕，當使齒面的接觸應(yīng)力σH≤其許用接觸應(yīng)為[σH]。 ZE——為彈性系數(shù)，單位為 L——接觸線長度，單位mm ——為綜合曲率半徑，單位mm ——分別為兩圓柱體的曲率半徑 q——接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為N/m b為齒輪的工作寬度，單位為 mm ——重合度系數(shù) U為齒數(shù)比 將（2）（3）代入到（1）得， 令 所以 得出接觸強度足夠 ZE——為彈簧性系數(shù)。 L——接觸線長度，單位㎜ ρ∑——綜合曲率半徑，單位㎜。 ρ１，ρ２——分別為兩圓柱體的曲率半徑。 Q——接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為N／m. b——齒輪的工作寬度，單位㎜ Zε——重合度系數(shù)。 5．3 齒輪強度計算 齒根的應(yīng)力集中和彎曲應(yīng)力等因素影響著齒根的疲勞折斷的情況，為使齒根在預(yù)期工作時間不發(fā)生疲勞折斷，當使齒根最大彎曲應(yīng)力σf≤其許用彎曲應(yīng)力 [σf]。 （1）按表得： бF=Ft/6mn×KA×KV×KFβ×KFα×YFS×Yεβ （2）式中彎曲強度計算的載荷系數(shù)： KFβ= KHβ=1.65 KFα= KHα=1.1 （3）復(fù)合齒形系數(shù)YFS：按Zv3=21.4，Zv4=87.6，查圖得： YFS3=4.3 ，YFS4=3.9 （4）彎曲強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)： 按εvα=1.64，β=12°， 查圖得： Yεβ=0.68 （5）將以上各數(shù)值代入齒根彎曲強度計算公式得： бF3=78399/（147×8）×1.5×1.01×1.65×1.1×4.3×0.68=536 бF4=бF3×YFS4/ YFS3=536×(3.9/4.3)=486 （6）計算安全系數(shù)SF：由表23.2-22得： SF=бFE×YN×YSrelT×YRrelT×YX/бF （7）式中壽命系數(shù)YN：對合金鋼，由圖查得彎曲疲勞應(yīng)力循環(huán)基數(shù)為 N∞=3×106，N3﹥N∞，N4﹥N ∴YN3= YN4=1 （8）相對齒根圓角敏感系數(shù)YSrelT： 由圖得： YSrelT3= YSrelT4=1 （9）相對齒面狀況系數(shù)YRrelT：由表23.2-45，Ra3=Ra4=1.6μm，按式得： YRrelT=1 （10）尺寸系數(shù)YX：由圖得：YX=1 （11）將以上數(shù)值代入安全系數(shù)計算公式得： SF3 =900×1×1×1×1/486=1.68 SF4 =860×1×1×1×1/486=1.77 （12）由式可知SFmin=1.4 所以SF3、SF4均大于SFmin，故安全。 6 軸的設(shè)計 　 由于能影響軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的可變因素很多很多，所以我們可以很靈活的對軸結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。因此在對軸的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時需要考慮到的因素有：（1）機器中對于安裝軸的位置有特殊的規(guī)定;（2）安裝在機器中軸上的零件的類型、數(shù)量、尺寸和如何進行軸聯(lián)接有具體的規(guī)定；（3）軸采取什么樣的加工工藝和裝配工藝性等有要求。 　　對軸的機構(gòu)進行設(shè)計時，一般是需要知道下面這些數(shù)據(jù)：（1）傳遞的效率，（2）軸的轉(zhuǎn)速，（3）軸上各零件的尺寸和主要參數(shù)等。 　　下面以單級圓柱齒輪減速器的輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，介紹軸的結(jié)構(gòu)的一般步驟。 上面圖示中齒輪與箱體內(nèi)壁之間的距離為a；流動軸承內(nèi)側(cè)端面離箱體內(nèi)壁的距離為s；v帶輪內(nèi)側(cè)端面流動軸承端蓋的距離為L；a、s和L均為經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 6．1擬定軸上零件的裝配方案 軸的機構(gòu)形式取決于軸上各零件所采取的裝配方案。所以在對軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般都要有幾套裝配方案作為備用的，以此進而選出最佳的裝配方案。軸的結(jié)構(gòu)形式圖即為裝配方案之一，按照該方案裝配時，依次從軸的左端起裝配圓柱齒輪、套筒、左端軸承、左端軸承端蓋和V型帶輪。 6．2確定各軸段的直徑和長度 （1）各段軸的長度　各軸段的長度主要取決于安裝零件的位移以及留有適當?shù)恼{(diào)整間隙等。公式（此處B為軸承寬度）；L3為齒輪寬度，而L1則應(yīng)根據(jù)聯(lián)軸器的轂長依據(jù)軸承部件的設(shè)計要求和軸承端蓋和聯(lián)軸器的裝拆要求在保證軸向定位的可靠，齒輪、聯(lián)軸器等相配部分的軸長通常軸的各段長度應(yīng)要比轂長短2－3mm。 （2）各段軸的直徑　所承受的載荷的大小決定軸的直徑。設(shè)計初期的長度、跨距及支座反力等都尚未確定，故軸所承受的載荷無法斷定，此刻只能根據(jù)軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小或者用類比法來初步估計軸的直徑。扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，單位為Mpa；T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N.mm;Wt為軸的抗扭截面模量，單位為mm3；P為軸的傳速，單位為r/min;d為軸的直徑；F為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa。 注：1　論文所列的F及A值，當彎矩較扭矩小或只受扭矩時，F(xiàn)取較大值，A取較小值；反之F取較小值，A取較大值； 　　2　當用Q235及355i Mn時，F(xiàn)取較小值，A取較大值。 6．3軸上零件的軸向定位與固定 依據(jù)軸上所受載荷情況，來選取軸的強度計算方法。對單單只受到傳遞扭矩的傳動軸，按扭轉(zhuǎn)強度公式計算：但是對于既承受彎矩又承受扭矩的轉(zhuǎn)軸，需要按照彎扭合成強度計算，必要的時候應(yīng)考慮疲勞強度來對安全系數(shù)進行校核?？紤]到軸的強度計算在工程上接觸較為多，所以首先將根據(jù)關(guān)于強度計算的通常理論與方法，考慮到軸的不同受力特點，分專題概括列出軸的強度計算要點，然后通過一個設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求較全面的軸設(shè)計實例，具體展示軸的強度計算的過程、步驟一與內(nèi)容。 ①齒輪的作用力在水平面的彎矩： ②齒輪的作用力在垂直平面內(nèi)的彎矩： ③齒輪作用力在Ｃ截面作出最大的合成彎矩： ④求出扭矩: Ｔ1＝1591.5Ｎ.m (6)軸的強度校核： 首先確定危險截面：由軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、扭矩圖、截面Ｃ處彎矩最大，故對Ｃ截面進行強度校核。然后進行安全系數(shù)校核計算，因為該減速器軸轉(zhuǎn)動彎矩上起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的我脈循環(huán)的剪應(yīng)力 a、彎曲應(yīng)力幅為 b、因為是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故 圖6.1 受力分析圖 Figure 6.1 Stress FenXiTu c、由公式得： 式中：——對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限，取＝380ＭＰa ——彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)，?。?，因為齒輪與軸為套體 ——表面質(zhì)量系數(shù)，取＝1 ——彎曲和扭轉(zhuǎn)時的尺寸影響系數(shù)，?。?.62 d、剪應(yīng)幅為 式中：Ｗp——抗扭斷面系數(shù) e、由式（26.3-3）得 式中：——42ＣrMo扭轉(zhuǎn)疲勞極限，因為26.1-1得＝230ＭＰa ——剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，取為1.7 ——同正應(yīng)力情況 ——平均應(yīng)力折算系數(shù)，由表26.3-13取＝0.29 f、軸Ｃ截面安全系數(shù) 由式得 g、由表可知［Ｓ］＝1.3-1.5 可見Ｓ＞［Ｓ］ 所以該軸Ｃ截面是安全的 軸上零件的軸向定位和固定的方式通常的有軸環(huán)、鎖緊擋圈、軸肩、圓螺母、套筒和止動墊圈、軸端擋圈、彈性擋圈及圓錐面等。當軸上零件軸向定位和固定的方法確定后，軸的各段直徑和長度才能確定。 7焊接工藝 本烘干機底部支撐大量采用焊接。 7.1 焊接注意事項 1 通常焊接熱源和金屬熔池的溫度要高于冶金溫度，此時金屬元素將猛烈蒸發(fā)、燒損，同樣也會使高溫區(qū)的氣體分解為原子態(tài)，從而加劇一系列物理化學(xué)反應(yīng)。（引用單輝祖.材料力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.） 2為了防止空氣對焊接區(qū)域的有害影響，可在焊接區(qū)域外圍采用氣體保護層，如電焊條藥皮中加入造氣劑、氣體保護焊采用保護氣體都屬于這種措施。另外，在藥皮中加入造渣劑以形成熔渣覆蓋到液態(tài)金屬的表面，同樣能起到保護作用。（引用單輝祖.材料力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.） 3 金屬熔池因為體積很小，冷卻速度快，所以熔池處于液態(tài)的時間很短，這樣就很難達到各種化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)致使各化學(xué)反應(yīng)不能均勻的劃分。有時也會因為金屬熔池中的一些氣體和雜質(zhì)(如氧化物、氮化物)來不及排除，就會使焊縫造成氣孔、夾渣等一系列缺陷。這樣就會讓焊縫金屬的塑性和沖擊韌性明顯的降低。為此，要獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，必須解決兩個主要問題：一是要防止空氣對焊接區(qū)域的有害影響；二是要保證焊縫金屬有合適的化學(xué)成份，從而達到與母材金屬等強度。（引用單輝祖.材料力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.） 4 通過焊條藥皮或焊劑或者通過焊條芯或焊絲向焊縫金屬輸入脫氧劑進行脫氧以確保焊縫金屬有合適的化學(xué)成分，比如加入合金化元素，以改善和提高焊縫金屬的機械性能。（引用單輝祖.材料力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.） 7.2 焊接電弧對電源的要求 電弧焊設(shè)備是供給電弧焊電源的裝置，它可以是直流電源裝置，也可以是交流電源裝置，為確保焊接過程的順利進行以便于引弧和電弧的穩(wěn)定燃燒，下列基本要求焊接電源必須滿足： 1）焊接電源應(yīng)具有陡降的外特性曲線 電源的外特性是指電路上負荷變化時，電源供給的電壓與電流的關(guān)系，這個關(guān)系通常用曲線表示，稱為外特性曲線。通常工業(yè)用電(電燈照明、電力傳動等)通常工作電壓是不變的，這類電源的外特性曲線通常都是水平的，故不可以用做焊接電源。只有在陡降的外特性曲線時焊接電源，才可以保證電焊機的安全工作。當焊接出現(xiàn)短路情況時，焊接電源的電壓會降到幾乎為零，因為外特性曲線是陡降的，所以短路電流不致過大，一般是可以避免電焊機被燒壞。另外，電弧引燃后的電弧電壓通常在16-35V范圍內(nèi)變化，這時焊接電源供給的電壓也會下降，此時可保證電弧的穩(wěn)定燃燒。 2）應(yīng)用適當?shù)目蛰d電壓 為便于引弧，空載電壓不能太低。但如果太高，則焊工操作不安全，故通常控制在50-90V之間。 3）焊接電源應(yīng)能根據(jù)焊件的材質(zhì)和厚度不同，方便地進行調(diào)節(jié)。 8選擇滾動軸承 滾動承是減速器中常用的軸承，對于滾動軸承的類型需要考慮以下因素： （1） 考慮軸承所承受載荷的方向與大小。原則上，當軸承僅承受純徑向載荷時，通常選用深溝球軸承，當軸承既承向載荷時，通常選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。當軸承既承受徑向載荷又承受軸向載荷，但軸向載荷不大時，應(yīng)優(yōu)先選用深溝球軸承。 （2） 當載荷較大同時伴有沖擊振動時，一般較宜選擇滾子軸承。在相同外形尺寸下，滾子軸承通常比球軸承載能力大，但當軸承同徑大于20mm時，因為球軸承價格低廉，這時應(yīng)選擇球軸承。轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較載荷較小時，通常也會選用球軸承。 （3） 軸的剛度較差、支承間距較大，軸承孔同軸度較差或多支點支承時，通常選用自動調(diào)心軸承；反之，不能自動調(diào)心的滾子軸承僅能在軸的剛度較大、支承間距不大、軸承孔同軸度能嚴格保證的場合。 (5)同軸上的各不同支承應(yīng)該盡量選擇同類型號的軸承。 (5)經(jīng)濟性。若幾種軸承都適合工作條件，則優(yōu)先選用價格低的。 9軸跟軸承的設(shè)計 9.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸上零件、軸承的布置、潤滑以及密封會影響軸的結(jié)構(gòu)，同時需滿足軸上零件加工容易、定位正確、裝拆方便、固定牢靠等條件，軸通常設(shè)計成階梯軸。 9.2軸的軸向尺寸的確定 軸的軸向尺寸主要由軸上傳動件的輪轂寬度和支承件的軸向?qū)挾燃拜S向位置決定，同時要考慮到軸的強度和剛度。 為保證軸向固定牢靠，應(yīng)保證C等于2-3mm，同理，軸外伸段上安裝聯(lián)軸器、帶輪、鏈輪時，必須同樣處理。 軸承用脂潤滑，為了安裝擋油環(huán)，軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為10-15mm;若軸承用油潤滑，則取為3-5mm。 軸段長度要高于軸上平鍵長度的5-10mm，鍵長要為標準值。 軸上零件端面與軸承蓋之間的距離為B。如軸端采用凸緣式聯(lián)軸器，則用嵌入式軸承蓋時，則B可取5-10mm。 9.3軸的徑向尺寸的確定 根據(jù)軸上零件的受力、安裝、固定乃主加工要求，以初步確定的軸徑為最小軸徑，確定軸的各段徑向尺寸，軸上零件用軸肩定位的相鄰軸徑的直徑通常相差5-10mm。當滾動軸承肩定位時，在滾動軸承標準中查取其軸肩直徑。相鄰軸段直徑之差應(yīng)取1-3mm以保證軸上零件裝拆方便或加工需要。軸上裝滾動軸承和密封件等處的軸徑應(yīng)取相應(yīng)的標準值。 需要磨削加工或車制螺紋的軸段，應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的砂輪越程槽或螺紋退刀槽。 9.4軸的強度校核 根據(jù)初繪裝配草圖的軸的結(jié)構(gòu)以確定作用在軸上的力的作用點。通常寬度的中點為作用在零件、軸承處的力的作用點或支承點，對于角接觸球軸承或加圓錐滾子軸承，則應(yīng)查手冊以確定其支承點。在已經(jīng)確定了力的作用點和軸承間的支承距離后，就可以繪出軸的受力計算生產(chǎn)力簡圖，繪制彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖，然后對危險剖面進行強度校核。 校核后，如果強度滿足要求，同時已經(jīng)算出的安全系數(shù)或計算應(yīng)力與許用值差不大，則初步設(shè)計的軸結(jié)構(gòu)正確，可以不再修改；若計算值小于許用應(yīng)力，也不要馬上減小軸徑，因為軸徑不僅由軸的強度來確定，還要考慮聯(lián)軸器或?qū)S的直徑要求及軸承壽命、鍵連強度等要求。假如強度不夠則應(yīng)該增加軸徑，對軸的結(jié)構(gòu)進行修改或改變軸的材料。因此軸徑大小應(yīng)在滿足其他條件后才能確定。 9.5滾動軸承的組合設(shè)計 軸承的組合設(shè)計應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定、游動與游隙的調(diào)整，常用的結(jié)構(gòu)有： （1）一端固定，一端流動 這種軸系結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，但是容許軸系的熱伸長比較大，故而多用于軸系及點跨距較大、溫升較高的軸系中。安裝軸承時，為了減小游動時的摩擦力，一般會把受徑向力較小的一端作為游動。固定端則選一個向心球軸承。但是當支點受力大、要求剛度高時，也可以采用一對向心角接觸軸承組合，并使軸承間隙達到最小。 （2）兩端固定 這種結(jié)構(gòu)在軸承支點跨距大于300mm的減速器中用得最多。通過調(diào)整軸承外圈的軸向位置，對可調(diào)間隙的向心角接觸軸承得到合適的軸承游隙，以保證軸系的游動，達到一定的軸承剛度，使軸承運轉(zhuǎn)靈活、平穩(wěn)。有固定間隙的軸承，如向心球軸承(深溝球軸承)可在裝配時通過調(diào)整，使固定件與軸承外圈外側(cè)留有適量的間隙。 10機器安裝與保養(yǎng)說明 1、 安裝前一定要檢查部件齊全與否，薄板件必須避免撞擊，還要保證電爐絲不會受潮銹蝕。 2、 放開螺釘和更換電爐絲時應(yīng)同時進行，電爐絲要平穩(wěn)下放。 3、 對于四個滾輪的支撐，移動錯位時要適當調(diào)整，進口處可以稍高于出口處，四底腳應(yīng)盡量安放平穩(wěn)，不然工作時出現(xiàn)異常噪聲。 4、 給四個滑輪定期進行潤滑，檢查緊定螺釘是否松動。 5、 工作時盡量不要摸隔熱板， 以免酌傷。 11總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計在將近半年的時間里終于完成了.在此次的畢業(yè)設(shè)計過程中，我遇到了許許多多的問題，通過指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)幫助我克服了種種在設(shè)計問題上的困難。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我認識到了自己的問題還很多，自己的不足之處也很多，但是我也從中學(xué)到了許多東西，理論與實際的相結(jié)合是多么得困難，但是在指導(dǎo)老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和關(guān)心下，完成了此次設(shè)計。彌補了我很多的不足，這將是我一生的財富。 參考文獻 [1]濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2005. 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