畢業(yè)設(shè)計(jì)-玉米果穗剝皮機(jī)的設(shè)計(jì)

資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 圖書(shū)分類(lèi)號(hào)： 密 級(jí)： 摘要 在玉米分段收獲時(shí)，玉米剝皮工序勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)工時(shí)和誤農(nóng)時(shí)，且影響玉米的質(zhì)量等問(wèn)題，針對(duì)我國(guó)玉米收獲后剝皮這個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出玉米果穗剝皮機(jī)。玉米果穗剝皮機(jī)是玉米穗外表皮的一種機(jī)具，本機(jī)為4輥機(jī)型，可滿(mǎn)足單戶(hù)、聯(lián)戶(hù)和種糧大戶(hù)使用。 本機(jī)可采用電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)或三輪農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，本機(jī)采用單相交流電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力。剝皮裝置中剝皮輥一般有螺旋鐵輥和橡膠輥組成，鐵輥對(duì)籽粒有嚴(yán)重?fù)p傷，所以本機(jī)采用全橡膠輥。為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，兩輥高低設(shè)置，且可以根據(jù)玉米棒的大小不同調(diào)節(jié)兩輥間的距離。這避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中采用鑄鐵輥對(duì)玉米籽粒的損壞，而且在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法更為合理。并且在剝皮裝置與傳統(tǒng)方式上有所改進(jìn)，更適于在廣大農(nóng)村的推廣應(yīng)用。 本機(jī)代替了傳統(tǒng)人工剝皮的緊張勞動(dòng)，減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率，有效地防止了因剝皮不及時(shí)而造成的玉米霉?fàn)€損失，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便性能可靠，生產(chǎn)效率高。 關(guān)鍵詞 玉米果穗剝皮機(jī)；剝皮輥；電動(dòng)機(jī) Abstract At the devided harvest time, the labor force of corn’s clothes take-off by hard is to strong. It wastes time and decreases the quantity of the corn. To solve the problem of corn’s clothes take-off in our country, we designed the corn’s clothes take-off machine . It is a machine that take off the corn’s clothes. It has four types, respectively for single, union of several and big harvest. The machine instead of the traditional handed labor, reduce the people’s labor strength, raise the efficiency and prevent the corn’s damage. The structure of the machine is simple. The machine is easily adopted, reiable and efficiency. The power of the machine can use electric motor、diesel engine and the power of agricultural car.This machine adoption list mutually the alternate current motive makes the motive. Peel to equip to win to peel the son of to have the spiral iron casting son of and the rubber son of to constitute generally, cast iron the son of to have severity to the seed grain to hurt,. For get to these requirements, main take-off part makes use of rubber cylinder, and they are installed up-down. It is more reasonable than orthodox way. The transmission system makes use of binary level decreasing velocity. Via computed and checked, the machine is right. Specially, it is better than forming designing. Worthwhile, it is widely applied in rural. Keywords Corn’s clothes Take-off Machine Electric motor 目 錄 1 緒論 1 1.1 玉米果穗剝皮機(jī)的概述 1 1.2 國(guó)內(nèi)玉米果穗剝皮機(jī)的發(fā)展概況 1 1.3題目來(lái)源及技術(shù)要求 2 1.3.1任務(wù)來(lái)源 2 1.3.2玉米果穗剝皮機(jī)的設(shè)計(jì)要求 2 1.3.3玉米果穗剝皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 2 2總體方案的分析 4 2.1玉米果穗剝皮機(jī)的剝皮的工藝過(guò)程 4 2.2玉米果穗剝皮機(jī)的方案的選擇 4 2.3玉米果穗剝皮機(jī)的主要工作部件型式的選擇 4 3總體配置的確定 5 3.1機(jī)架的配置 5 3.2傳動(dòng)系統(tǒng)配置 5 4剝皮裝置、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)的確定 8 4.1剝皮輥長(zhǎng)度確定 8 4.2剝皮輥生產(chǎn)能力的確定 8 4.3剝皮部件的配置 9 4.4執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì) 9 4.4.1果穗料斗的設(shè)計(jì) 9 4.4.2機(jī)架、連接架的設(shè)計(jì) 10 5傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 11 5.1玉米果穗在剝皮輥間的受力分析 11 5.2皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 12 5.3齒輪的設(shè)計(jì) 15 5.4軸的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.5鍵的選擇 30 5.6軸承的選擇 31 5.7電動(dòng)機(jī)的選擇 33 6玉米剝皮機(jī)的保養(yǎng)、使用、調(diào)整及修復(fù) 35 6.1每日技術(shù)保養(yǎng) 35 6.2傳動(dòng)裝置的使用和調(diào)整 35 6.3機(jī)器的保管 35 6.4工作部件損壞的修復(fù)和調(diào)整 36 結(jié)論 37 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄 40 附錄1 40 39 1 緒論 1.1玉米果穗剝皮機(jī)的概述 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，微型玉米剝皮機(jī)是一種玉米表皮的專(zhuān)用機(jī)械。這種機(jī)械主要針對(duì)農(nóng)村的廣大農(nóng)民用戶(hù)使用，所以此機(jī)械必須具有如下特點(diǎn)：（1）操作簡(jiǎn)單，便于廣大農(nóng)村用戶(hù)的使用，零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，便于安裝和維修。（2）整機(jī)安裝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低而且動(dòng)力的選擇要符合農(nóng)村的實(shí)際情況，因此動(dòng)力盡量安裝電動(dòng)機(jī)或者柴油機(jī)。（3）本機(jī)還要有較高的生產(chǎn)率，較低的籽粒破碎率，較高剝凈率。因此，本機(jī)的設(shè)計(jì)根據(jù)農(nóng)村不同用戶(hù)的使用要求，設(shè)計(jì)了不同的類(lèi)型。 在動(dòng)力選擇上，采用電動(dòng)機(jī)與柴油機(jī)互相通用的形式，但不同的是由于小四輪的本身特點(diǎn)，在一個(gè)柴油機(jī)作動(dòng)力時(shí)要有一個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)連接，而使用電動(dòng)機(jī)則可直接安裝在機(jī)架上。 在生產(chǎn)率方面，根據(jù)不同用戶(hù)的使用要求，現(xiàn)已有2對(duì)輥、4對(duì)輥兩種不同生產(chǎn)率的機(jī)型。本機(jī)為4輥機(jī)型，可滿(mǎn)足單戶(hù)、聯(lián)戶(hù)和種糧大戶(hù)使用。它替代了傳統(tǒng)人工剝皮的緊張勞動(dòng)，減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率，有效地防止了因剝皮不及時(shí)而造成的玉米霉?fàn)€損失，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，性能可靠，生產(chǎn)效率高。此種機(jī)械的研制成功，大大減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，為廣大農(nóng)民節(jié)省大量時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也成為農(nóng)民致富的途徑之一。 1.2國(guó)內(nèi)玉米果穗剝皮機(jī)的發(fā)展概況 玉米是世界三大谷物之一，也是我國(guó)五大糧食作物之一。我國(guó)玉米年種植面積為2446.67萬(wàn)hm2，越占全國(guó)糧食作物種植面積的25%；年總產(chǎn)量達(dá)1.27億t左右，約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的27%。近年來(lái)，隨著我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)和玉米深加工業(yè)的發(fā)展，玉米需求量增長(zhǎng)很快，種植玉米的經(jīng)濟(jì)效益較高，農(nóng)民種植玉米的積極性更為提高，玉米種植面積迅速擴(kuò)大，產(chǎn)量急劇增長(zhǎng)。 與此同時(shí)，我國(guó)玉米機(jī)械收獲率還不足，大部分地區(qū)的玉米還是人工收獲，每人每天只能完成0.067hm2的玉米收獲，僅玉米剝皮就需要10.5人/hm2。玉米果穗收獲時(shí)，由于水分較大，其苞葉吸濕性很強(qiáng)，籽粒不能及時(shí)通風(fēng)干燥，會(huì)很快引起霉?fàn)€、變質(zhì)或發(fā)芽等現(xiàn)象，而人工剝皮效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，占用勞動(dòng)力也多，玉米果穗因不能及時(shí)剝皮而造成的損失相當(dāng)大。 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的玉米果穗剝皮機(jī)大都是小型的，功能單一，安全性差，可靠性差，效率低，不能滿(mǎn)足大規(guī)模玉米剝皮作業(yè)的要求。 在對(duì)當(dāng)前玉米剝皮機(jī)械存在的技術(shù)問(wèn)題以及廣大農(nóng)村機(jī)械化玉米生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需求，在進(jìn)行充分調(diào)研基礎(chǔ)上，通過(guò)吸取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)玉米剝皮技術(shù)，對(duì)玉米剝皮工藝進(jìn)行了深入研究，并研發(fā)出了一種玉米剝皮機(jī)。該機(jī)具有性能先進(jìn)、效率高、損失少、安全性高和操作保養(yǎng)方便等特點(diǎn)。 1.3題目來(lái)源及技術(shù)要求 1.3.1任務(wù)來(lái)源 根據(jù)農(nóng)村當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際情況，農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用還沒(méi)有普遍推廣，尤其是在東北這樣的產(chǎn)糧大區(qū)，農(nóng)民收獲的糧食由于不能及時(shí)得到農(nóng)業(yè)機(jī)械的支援，而只能用傳統(tǒng)的手工勞作，這樣使得農(nóng)民在秋季可謂苦不堪言。特別是對(duì)于玉米這一高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的作物，在東北地區(qū)特別是由于有大量的播種面積，而這種作物的本身又是一種勞動(dòng)含量較高的作物，因此，對(duì)于各種玉米所用的農(nóng)業(yè)機(jī)械已迫在眉睫，而玉米生產(chǎn)過(guò)程中的播種、耕管機(jī)械已基本解決，而收獲機(jī)械卻仍是一個(gè)空白，農(nóng)民收獲季節(jié)由于都是用傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)，所以強(qiáng)度特別高，特別是玉米的剝皮，不但時(shí)間長(zhǎng)，且占用勞動(dòng)力多，工作效率又不高，如不及時(shí)剝皮，還易使玉米發(fā)霉、變質(zhì)。所以，玉米剝皮機(jī)不但具有廣泛市場(chǎng)，而且極易推廣，又能解決農(nóng)民的當(dāng)務(wù)之急，使農(nóng)民在玉米的收獲季節(jié)不再為玉米剝皮而犯難了。 1.3.2玉米果穗剝皮機(jī)的設(shè)計(jì)要求 1、玉米穗喂入時(shí)，其軸線(xiàn)的方向應(yīng)與剝皮輥軸線(xiàn)的方向一致。為此，在喂入裝置與剝皮輥之間需設(shè)置導(dǎo)槽。 2、剝皮輥軸線(xiàn)與水平面的傾角α直接影響玉米穗的下滑速度。在裝有壓送器的情況下，常用。 3、剝皮輥表面與壓送器頂端間的配置間隙應(yīng)略小于玉米穗的直徑，并可以調(diào)節(jié)。 4、配套動(dòng)力主要以電動(dòng)機(jī)為主，也可以與農(nóng)村廣泛使用的小四輪拖拉機(jī)配套，主要不同點(diǎn)是與小四輪配套有一個(gè)特殊的傳動(dòng)總成。 5、性能指標(biāo)要求：苞葉剝凈率要求達(dá)到95%以上，而在剝皮過(guò)程中脫凈率，并盡量減少籽粒脫落。 6、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：盡量降低成本，增大工作時(shí)的生產(chǎn)效率。每對(duì)剝皮輥的生產(chǎn)率為1500kg/h,同時(shí)根據(jù)不同用戶(hù)的需要有兩對(duì)輥、四對(duì)輥、八對(duì)輥等不同機(jī)型。 7、盡量采用通用件，提高通用化程度，降低生產(chǎn)成本。 1.3.3玉米果穗剝皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 玉米果穗剝皮機(jī)主要由剝皮機(jī)構(gòu)、壓送器和果穗分布裝置等組成。（1）剝皮機(jī)構(gòu)主要部件為剝皮輥，其作用是清除莖葉混合物和剝掉果穗表皮。其原理是相對(duì)旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥?zhàn)幼ト〔兊粼谄渖线\(yùn)動(dòng)的果穗的表皮，同時(shí)把表皮和莖葉混合物拽到輥下，剝掉表皮。剝皮輥間隙由壓縮彈簧來(lái)保證的，不用經(jīng)常調(diào)整。（2）壓送器對(duì)改善果穗剝皮質(zhì)量，提高剝皮裝置生產(chǎn)率是極其重要的，它把果穗壓向剝皮輥表面，從而增大剝皮輥對(duì)果穗的摩擦力，并促使表皮蓬松和使剝皮輥更好地抓取表皮，而后周期性地放松壓向剝皮輥上的果穗，以使其能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使果穗向四周的表皮與剝皮輥接觸，促使果穗在剝皮時(shí)翹起來(lái)，這樣有利于避免果穗端部掉粒。因本機(jī)采用全橡膠剝皮輥，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對(duì)使用，由于橡膠摩擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器。 2總體方案的分析 2.1玉米果穗剝皮機(jī)的剝皮的工藝過(guò)程 采用人工上料，人工喂入，機(jī)械剝皮，最終使果穗和表皮分離。在這過(guò)程中之所以采用人工上料和人工喂入，主要是如果采用自動(dòng)喂入會(huì)使機(jī)器的成本和造價(jià)大大地提高，而農(nóng)民對(duì)這種機(jī)械由于價(jià)格的增加而使購(gòu)買(mǎi)力下降。配套動(dòng)力源采用Y系列三相電動(dòng)機(jī)，主要工作部件選用全橡膠的玉米剝皮輥，傳動(dòng)部分使用帶傳動(dòng)和直齒輪傳動(dòng)。 2.2玉米果穗剝皮機(jī)的方案的選擇 在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾考慮過(guò)采用自動(dòng)喂入，但這種機(jī)械雖然在效率上有所提高，但同時(shí)它也將提高機(jī)器的成本，從而使購(gòu)買(mǎi)力下降。而采用人工喂入雖然不如自動(dòng)喂入效率高，但也比手工大大的提高，而且適合大多數(shù)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)能力。之所以采用Y系列電動(dòng)機(jī)，是因?yàn)閅系列電動(dòng)機(jī)是目前最常使用的，而且價(jià)格合理。剝皮部件采用全橡膠的剝皮輥，不但不影響剝凈率而且由于橡膠比較有彈性不會(huì)損傷籽粒。傳動(dòng)部分由于該機(jī)比較簡(jiǎn)單所以選用直齒輪既可。 2.3玉米果穗剝皮機(jī)的主要工作部件型式的選擇 剝皮機(jī)主要核心部件是剝皮裝置，傳統(tǒng)式剝皮裝置采用一支鑄鐵螺旋齒輥和一個(gè)橡膠螺旋剝皮輥配對(duì)使用，兩對(duì)輥的中心距a=66.75，且兩對(duì)輥形成一個(gè)槽形，一般采用兩對(duì)或四對(duì)輥，為增加玉米穗與輥?zhàn)拥膲毫?，在剝皮輥的上方配有兩組或三組壓制器，多年來(lái)的實(shí)踐證明，這種輥型的剝凈率最高能達(dá)到85%，籽粒破碎率高達(dá)2%，這是玉米剝皮機(jī)推廣的主要原因。94年通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)出一種全橡膠的玉米剝皮輥，這種輥采用橡膠制成，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對(duì)使用，由于橡膠摩擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器，且橡膠面有彈性布損傷籽粒，并在軸線(xiàn)方向上布置有螺距為2m的螺旋線(xiàn)，果穗能沿線(xiàn)向下滑，再加上與支架本身的傾角，使果穗能自動(dòng)進(jìn)入下料斗，生產(chǎn)率較高，直接利用剝皮裝置專(zhuān)利技術(shù)，配以傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架、動(dòng)力源及上下料斗等部件組成。 3總體配置的確定 總體配置就是合理安排各部件位置和聯(lián)接關(guān)系，確定動(dòng)力的傳動(dòng)路線(xiàn)，與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接關(guān)系，使機(jī)器工藝路線(xiàn)合理，并且便于使用、調(diào)整和維修，同時(shí)機(jī)器外觀(guān)造型要給人以美感。 3.1機(jī)架的配置 機(jī)器的全部重量將通過(guò)機(jī)架傳至基礎(chǔ)上。機(jī)架零件還負(fù)有承受工作時(shí)的作用力和使機(jī)器穩(wěn)定在基礎(chǔ)上的作用。 對(duì)于機(jī)架零件一般可提出下列基本要求：1）足夠的強(qiáng)度和剛度；2）形狀簡(jiǎn)單，便于制造；3)便于在機(jī)架上安裝附件等。對(duì)于帶有缸體、導(dǎo)軌等的機(jī)架零件，還應(yīng)有良好的耐磨性，以保證機(jī)器有足夠的使用壽命。高速機(jī)器的機(jī)架零件還應(yīng)滿(mǎn)足振動(dòng)穩(wěn)定性的要求。 機(jī)架零件形狀復(fù)雜，受外界因素的影響又很多，因而難于用數(shù)學(xué)分析方法準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)架中的應(yīng)力和變形。設(shè)計(jì)時(shí)，通常都是先根據(jù)機(jī)器的工作要求和類(lèi)型相近的機(jī)器擬定機(jī)架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，然后進(jìn)行粗略計(jì)算以核驗(yàn)其危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。 本機(jī)機(jī)架采用角鋼焊接而成，如圖3-1所示： 圖3-1機(jī)架的樣式 為了便于作業(yè)后的移動(dòng)，在機(jī)架底部安裝有四個(gè)行走輪，且在前面的兩個(gè)行走輪要能夠轉(zhuǎn)向，這樣使整機(jī)的移動(dòng)更加方便，更便于生產(chǎn)中的使用，考慮到成本方面的因素，行走輪及轉(zhuǎn)向輪均可外購(gòu)，因?yàn)樗](méi)什么特殊的要求，只要能達(dá)到行走及轉(zhuǎn)向要求即可，也可以本身自己制造。 3.2傳動(dòng)系統(tǒng)配置 利用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源時(shí)，只需一級(jí)皮帶傳動(dòng)，然后再由一級(jí)齒輪傳動(dòng)成降速過(guò)程，最后再由齒輪傳動(dòng)到主動(dòng)軸上。如圖所示：根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，剝皮輥的最佳轉(zhuǎn)速范圍在n=300r/min~350r/min，這里我們?nèi)=333.3r/min，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為=1440r/min. 根據(jù)高端傳動(dòng)比>低端傳動(dòng)比，初定高端傳動(dòng)比 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3-2: 圖3-2電動(dòng)機(jī)與帶傳動(dòng) 所以總降速比: 所以直軸的轉(zhuǎn)速為: 由于依實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，剝皮輥?zhàn)罴艳D(zhuǎn)速范圍為n=300—350n/min所以這一轉(zhuǎn)數(shù)符合要求。 這二級(jí)減速及傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的尺寸如下： 主動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑： 從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑： 齒輪1的分度圓直徑： 齒輪2的分度圓直徑： 齒輪3、4的分度圓直徑： 齒輪5、6、7、8的分度圓直徑： 如圖3-2所示，動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)完成一級(jí)減速，再由皮帶傳到1軸上，1軸上有一與皮帶輪同轉(zhuǎn)速的齒輪1，齒輪1與齒輪2嚙合完成二級(jí)減速。2軸為主動(dòng)軸，在其上有三個(gè)齒輪。齒輪2與齒輪1嚙合完成降速；齒輪3與齒輪4嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為1的傳動(dòng)；4軸的齒輪7與5軸的齒輪8嚙合實(shí)現(xiàn)同速傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的剝皮過(guò)程；2軸上的齒輪6與3軸上的齒輪5嚙合實(shí)現(xiàn)同速傳動(dòng)。2、3、4、5軸的最終轉(zhuǎn)速為333.3r/min。 4剝皮裝置的確定 剝皮裝置是由一對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的剝皮輥?zhàn)ト『蛣兂衩姿氲陌~。剝皮輥與苞葉間的摩擦力必須大于苞葉與穗輥間的鏈接力，為了使苞葉剝凈，在玉米穗沿剝皮輥下滑的同時(shí)，自身應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng)。在剝皮輥的上方設(shè)有壓送器，使果穗對(duì)剝皮輥穩(wěn)定地接觸而避免跳動(dòng)。 4.1剝皮輥長(zhǎng)度確定 傳統(tǒng)式玉米剝皮輥長(zhǎng)度為1.70mm，美國(guó)甜玉米剝皮機(jī)輥長(zhǎng)為1500mm，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出玉米在剝皮輥上的剝凈率在開(kāi)始400mm內(nèi)剝凈率為85%，在600mm內(nèi)剝凈率為93%，因此輥長(zhǎng)定為1000mm可使苞葉的剝凈率在93%以上。剝皮輥的長(zhǎng)度是影響剝凈率的主要參數(shù)，為保證剝凈苞葉，剝皮輥應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，但過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起籽粒脫落和破碎，剝皮輥的直徑應(yīng)不使最小直徑的果穗受擠壓和被抓取為準(zhǔn)。 4.2剝皮輥生產(chǎn)能力的確定 單對(duì)剝皮輥生產(chǎn)能力： 式(4.1) 式(4.2) 其中：q——?jiǎng)儍袈使胭|(zhì)量平均為0.4Kg L——果穗長(zhǎng)度最大為250mm ——果穗沿剝皮輥移動(dòng)速度m/s S——?jiǎng)兤ぽ伮菥鄐=900mm N——?jiǎng)兤ぽ佫D(zhuǎn)速333.3r/min f——滑動(dòng)綜合系數(shù)試驗(yàn)得f=0.05 ——50mm 式(4.2)帶入式(4.1)： 所以，兩對(duì)輥計(jì)算生產(chǎn)率為2132Kg/h，設(shè)計(jì)要求為： 符合設(shè)計(jì)要求。 由于此機(jī)是由人手工喂入，故實(shí)際生產(chǎn)能力大約在每對(duì)輥的生產(chǎn)率1500Kg/h左右，這是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論。 4.3剝皮部件的配置 本機(jī)剝皮裝置其剝皮輥為高苯橡膠面，有數(shù)條螺旋相互嚙合，高低配置成對(duì)使用，每?jī)蓪?duì)輥組成一槽型，每個(gè)輥軸上有每節(jié)250mm的四節(jié)膠輥串接而成螺旋首尾相接，局部磨損后便于更換，下輥2、5為固定輥，上輥1、3可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，既兩輥嚙合間隙可調(diào)的。保證果柄可以通過(guò)，兩輥可以調(diào)節(jié)螺栓6來(lái)調(diào)節(jié)，所以可以根據(jù)不同的品種來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)螺栓，使果穗順利通過(guò)。見(jiàn)剝皮棍裝配圖。 玉米在兩輥所形成的槽型中，輥面的凸棱對(duì)苞葉有撕裂作用，由于兩輥的螺旋相互嚙合，使玉米苞葉在自轉(zhuǎn)過(guò)程中被嵌入凹槽中，此時(shí)由于兩輥的轉(zhuǎn)動(dòng)使苞葉被扯掉，玉米的自轉(zhuǎn)主要由于兩輥對(duì)玉米摩擦力大小不同，雖然兩輥的材料不同，但卻由于兩輥與玉米之間的壓力角不同而產(chǎn)生不等的摩擦力、且>，而使得玉米能夠產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。兩輥中心距a=67.5mm，當(dāng)果穗直徑為時(shí)果穗重力N與下輥壓力方向角與上輥方向壓力角，其相應(yīng)摩擦力：。 由于且方向相反，因此果穗在剝皮過(guò)程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，可加速剝皮過(guò)程，為加速果穗下移速度，剝皮輥還要有一定傾角，傾角小，下滑速度慢，生產(chǎn)率低；傾角大，剝凈率低，確定剝皮輥傾角為。果穗通過(guò)間隙，根據(jù)實(shí)測(cè)果穗直徑最大不超過(guò)，為防止過(guò)大的果穗卡滯現(xiàn)象通過(guò)70mm，可使果穗繞自身軸線(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止在剝皮過(guò)程中產(chǎn)生果穗脫粒，在剝皮輥上方設(shè)有壓穗板，壓穗板通過(guò)間隙為70mm。 4.4執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì) 4.4.1果穗料斗的設(shè)計(jì) 果穗料斗不但有暫存果穗的能力，而且還能使果穗沿剝皮輥軸向方向上進(jìn)入兩輥所形成的槽中，在配置上與剝皮輥的傾角相同，均與水平面成角，在長(zhǎng)度上按展開(kāi)1000mm設(shè)計(jì)，因?yàn)榭紤]到玉米進(jìn)入到剝皮輥時(shí)的方向性，所以將出口處的滑板設(shè)計(jì)成與剝皮輥組數(shù)相等的槽，盡可能保證每次只能通過(guò)一穗玉米。 進(jìn)料斗是送入玉米的裝置，由于本機(jī)采用兩對(duì)剝皮輥工作，所以進(jìn)料斗必須設(shè)計(jì)成雙出口的結(jié)構(gòu)。玉米需自動(dòng)滑到剝皮輥的方向上進(jìn)入兩輥形成的槽型中進(jìn)行剝皮，這就要求料斗具有一定的傾斜度，經(jīng)參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選傾斜度為。為保證玉米滑向剝皮輥時(shí)每次只能通過(guò)一穗玉米，可將出口設(shè)計(jì)成與剝皮輥組數(shù)相同的槽型。同時(shí)為保證玉米在剝皮過(guò)程中受切向力的擠壓導(dǎo)致彈出，在剝皮輥上方增加兩個(gè)壓穗板，以防止果穗彈出。 下料斗是畫(huà)出的入料裝置，它可以設(shè)計(jì)成任何方便的形狀，如圖4-1所示： 圖4-1爐料斗與壓穗板 4.4.2機(jī)架、連接架的設(shè)計(jì) 機(jī)架和連接架均由角鋼焊接而成，兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)相同，僅寬度不同。在滿(mǎn)足要求的前提下具有一定得抗壓能力既可，主要目的是便于組織生產(chǎn)，提高通用程度，因此物沒(méi)特別要求。 5傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 5.1玉米果穗在剝皮輥間的受力分析 兩輥對(duì)玉米產(chǎn)生的兩個(gè)摩擦力、分別為： 所以： 所以： 由實(shí)驗(yàn)可知，撕破苞葉的抓取力大約為： 同時(shí)在自轉(zhuǎn)過(guò)程中撕扯力為： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，扯斷苞葉所需力為： 故 ，此時(shí)每個(gè)軸所承受的力不僅有F，而且還要有與。 每對(duì)剝皮輥消耗的功率： 式(5.1) 因此兩對(duì)棍消耗的總功率： 式(5.2) 與皮帶輪同軸的齒輪所需扭矩為: 式(5.3) 5.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 帶傳動(dòng)是具有中間撓性件的一種傳動(dòng)，所以： 1) 能緩和載荷沖擊； 2）運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪聲； 3）制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格； 4）過(guò)載時(shí)將引起帶在帶輪上的打滑，因而可防止其他零件的損壞； 5）可增加帶長(zhǎng)以適應(yīng)中心距較大的工作條件（可達(dá)15m）。 帶傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)一樣，也有下列缺點(diǎn)： 1） 有彈性滑動(dòng)和打滑，使效率降低和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比（同步帶傳動(dòng)是嚙合傳動(dòng)的，所以可保證傳動(dòng)同步）； 2） 傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙和傳動(dòng)大； 3)帶的壽命較短。 已知：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min，，A型帶，P=3kw。 1、確定計(jì)算功率： 工作情況系數(shù)，故。 式(5.4) 2、選取窄V帶帶型： 根據(jù)、由表5—1確定選用SPA型帶。 表5—1V帶截面尺寸和帶輪輪緣尺寸 尺寸 型號(hào) Y Z A SPZ SPA V帶尺寸 頂寬b 6 10 13 節(jié)寬bp 5.3 8.5 11.3 高度h 4 6 8 （8）① （10） 輪緣尺寸 hamin 1.6 2 2.75 hfmin 4.7 7 8.7 (9) (11) ①h、hf尺寸中未帶（）為普通V帶的數(shù)字；帶（）為窄V帶的數(shù)字；其余尺寸普通V帶、窄帶通用。 3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑： 由表5—2取主動(dòng)輪直徑： 。 式(5.5) 根據(jù)式： 式(5.6) 表5—2V帶傳動(dòng)的功率 型號(hào) 小帶輪計(jì)算直徑D1/mm 小帶輪轉(zhuǎn)速n1/(r/min) 1200 1460 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 A 75 0.60 0.68 0.73 0.84 0.92 1.00 1.04 1.08 1.09 1.02 90 0.93 1.07 1.15 1.34 1.50 1.64 1.75 1.83 1.87 1.82 100 1.14 1.32 1.42 1.66 1.87 2.05 2.19 2.28 2.34 2.25 125 1.66 1.93 2.07 2.44 2.74 2.98 3.16 3.26 3.28 2.91 160 2.36 2.74 2.94 3.42 3.80 4.06 4.19 4.17 3.98 2.67 從動(dòng)帶輪直徑： 由式： 式(5.7) 取。 驗(yàn)算帶的速： 式(5.8) 所以：帶的速度適合。 4、確定窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距： 根據(jù)，初步定中心距 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—179圖11.4選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。 計(jì)算實(shí)際中心距a： 式(5.9) 5、驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角： = 主動(dòng)輪上的包角合適。 6、計(jì)算窄V帶的根數(shù)z： 由，，i=2.4查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.8,11.9得： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—190表11.7得,查P.194表11.12得： ，則 取z=2根。 由于此機(jī)器在高速、強(qiáng)沖、強(qiáng)振動(dòng)下工作，為了使皮帶能夠安全工作，而且有時(shí)可能會(huì)有玉米卡入兩對(duì)剝皮輥中，所以取z=2。 7、計(jì)算預(yù)緊力： 查表7得：q=0.07kg/m,故 8、計(jì)算作用在軸上的壓軸力: 9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）帶輪的材料選為鑄鐵HT250 （2）結(jié)構(gòu)選擇：大小帶輪都選用腹板式的帶輪。 （3）結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖（大帶輪） 10、皮帶采用張緊輪進(jìn)行張進(jìn)。 5.3齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)的使用范圍很廣，傳遞功率可高達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)150m/s（最高300m/s），直徑能做到10m以上，單級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)8或更大，因此在機(jī)器中應(yīng)用很廣。 和其他機(jī)械傳動(dòng)比較，齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度使用范圍很廣等。 齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿(mǎn)足下列兩項(xiàng)基本要求：1)傳動(dòng)平穩(wěn)—要求瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，盡量減小沖擊、振動(dòng)和噪聲；2)承載能力高—要求在尺寸小、重量輕的前提下，齒輪的強(qiáng)度高、耐磨性好，在預(yù)定的使用期限內(nèi)不出現(xiàn)斷齒等失效現(xiàn)象。 對(duì)于d=67.5mm的齒輪模數(shù)的選?。? 根據(jù)式： 式中 ——表示計(jì)算載荷系數(shù)； ——表示扭矩； ——表示齒寬系數(shù)； ——表示的平方； ——表示彎曲應(yīng)力； ——表示齒形系數(shù)； ——表示應(yīng)力修正系數(shù)； 式中： 由上式對(duì)齒數(shù)進(jìn)行試選：選取Z=13 則： 所以 圓整取 幾何尺寸：因?yàn)榉侄葓A直徑d=67.5mm，模數(shù) 所以可知此齒為一變位齒輪Z=13 未變?yōu)橹行木啵? 中心距變位系數(shù)： 分度圓壓力角： 嚙合角： 總變位系數(shù)： 根據(jù)齒數(shù)比u=1 按線(xiàn)圖分配變位系數(shù)得： 齒輪變動(dòng)系數(shù)： 齒頂圓直徑： 對(duì)于的齒輪分別進(jìn)行校核： a.選定齒輪類(lèi)型、精度、材料及齒數(shù) （1）按傳動(dòng)方案，選用直齒輪傳動(dòng)。 （2）剝皮機(jī)為一般工作，速度不高，故選用7級(jí)精度傳動(dòng)（GB10095-8） （3）材料選擇。考慮此齒輪振動(dòng)沖擊較大，選大小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS，表面淬火，齒形變形不大，不需磨削。 表5-3齒輪常用材料及力學(xué)性能 材料 熱處理 截面尺寸/mm 材料力學(xué)性能/MPa 硬度 直徑d 壁厚S HB HRC(表面淬火） 45 正火 調(diào)質(zhì) 588 294 169-217 40-50 101-300 51-150 569 284 162-217 647 373 229-286 101-300 51-150 628 343 217-255 42SiMn 調(diào)質(zhì) 784 510 229-286 45-55 101-200 51-100 735 461 217-269 201-300 101-150 686 441 217-255 40MnB 調(diào)質(zhì) 750 500 241-286 45-55 201-300 101-150 686 441 241-286 35CrMo 調(diào)質(zhì) 750 550 207-269 40-45 101-300 51-150 700 500 207-269 40Cr 調(diào)質(zhì) 750 550 241-286 48-55 101-300 51-150 700 500 241-286 20Cr 滲碳淬火+低溫回火 637 392 56-62 （4）選齒數(shù) b.按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和校核： 根據(jù)式： （1） 確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值: ①載荷系數(shù)： ②計(jì)算每個(gè)齒輪傳遞扭矩： ③由表5-4選取齒輪寬系數(shù)。 表5-4齒寬系數(shù) 齒輪相對(duì)于軸承的位置 齒面硬度 軟齒面（大輪或大、小輪硬度) 硬齒面(大、小輪硬度） 對(duì)稱(chēng)布置 0.8-1.4 0.4-0.9 非對(duì)稱(chēng)布置 0.6-1.2 0.3-0.6 懸臂布置 0.3-0.4 0.2-0.25 齒寬b和小齒輪分度圓直徑的比值稱(chēng)為齒寬系數(shù)。在一定 載荷作用下，增大齒寬可減小齒輪直徑和傳動(dòng)中心距，從而降低圓周速度。但齒寬愈大，載荷分布愈不均勻，因此必須合理的選擇齒寬系數(shù)，由表5-4得。 ④由表5-5彈性系數(shù)ZE可查得材料的彈性影響系數(shù)：材料彈性模量E和泊松比對(duì)接觸應(yīng)力的影響用彈性系數(shù)ZE修正，不同材料組合的齒輪副，其彈性系數(shù)可由表5-5查得。泊松比除尼龍取為0.5外，其余材料均取0.3。由表5-5得ZE: 表5-5彈性系數(shù)ZE 小齒輪材料 大齒輪材料 鋼 鑄鋼 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 鑄錫青銅 錫青銅 尼龍7805① 鋼 189.8 188.9 181.4 162.0165.4 155.0 159.8 56.4 鑄鋼 — 188.0 180.5 161.4 — — — 球墨鑄鐵 — — 173.9 156.6 — — — 灰鑄鐵 — — — 143.7146.7 — — — ⑤按齒面硬度中間值52HRC查得齒輪接觸疲勞極限： ⑥由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—224圖12.18查得疲勞壽命系數(shù)： ⑦計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度需用應(yīng)力取失效概率1%，安全系數(shù)S=1 （2） 計(jì)算 ①試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ,代入中較小的值： ②計(jì)算圓周速度V： 式(5.10) ③計(jì)算齒寬b： 式(5.11) ④計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù)： ，取整 式(5.12) 齒高： 式(5.13) ⑤計(jì)算載荷系數(shù)： 圖5-1計(jì)算載荷系數(shù) 由圖5-1得系數(shù)： 直齒輪： 由表5-6齒間載荷分配系數(shù)KHa和KFa查得： 表5-6齒間載荷分配系數(shù)KHa和KFa KAFt/b精度等級(jí)（Ⅱ級(jí)） N/mm 5 6 7 8 9 經(jīng)表明硬化的直齒輪 KHa 1.0 1.0 1.1 1.2 KFa 1.0 1.0 1.1 未經(jīng)表明硬化的直齒輪 KHa 1.0 1.0 1.0 1.1 1.2 KFa 1.0 1.0 1.0 1.1 1.2 使用系數(shù)是用以考慮動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性、聯(lián)軸器的緩沖性能等外部因素引起的動(dòng)載荷而引入的系數(shù)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—215圖12.9查得使用系數(shù)=1。 傳動(dòng)工作時(shí)，由于軸的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形、軸承的彈性位移以及傳動(dòng)裝置的制造和安裝誤差等原因，將導(dǎo)致齒輪副相互傾斜及齒輪扭曲。齒向載荷分布系數(shù)就是考慮使輪齒沿接觸線(xiàn)產(chǎn)生載荷分布不均勻現(xiàn)象的影響。 表5-7齒向載荷分布系數(shù) 調(diào)質(zhì)齒輪精度等級(jí) 裝配時(shí)不作檢驗(yàn)調(diào)整 裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整或?qū)ρ信芎? A B C A B C 5 1.07 0.16 0.23 1.03 0.16 0.12 6 1.09 0.16 0.30 1.O4 0.16 0.15 7 1.11 0.16 0.47 1.05 0.16 0.23 8 1.17 0.16 0.61 1.09 0.16 0.31 由表5-7查得： 。 ⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正算得分度圓直徑： ⑦計(jì)算模數(shù)m： 取整： c.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： 應(yīng)該注意：同一對(duì)齒輪傳動(dòng)，大、小齒輪的齒形系數(shù)、應(yīng)力修正系數(shù)和許用彎曲應(yīng)力是不相同的。因此，應(yīng)對(duì)大、小齒輪的進(jìn)行比較，并按兩者中的較大值進(jìn)行計(jì)算。模數(shù)應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于傳遞動(dòng)力的齒輪，模數(shù)一般應(yīng)大于1.5mm-2mm。 （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： ②彎曲疲勞壽命系數(shù)： ③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ④計(jì)算載荷系數(shù)K ⑤查取應(yīng)力校正系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—230表12.22可查得： (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的模數(shù)4.7，就近圓整，算得分度圓直徑. 對(duì)于齒輪的計(jì)算及校核。 a.選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按傳動(dòng)方案選用直齒輪傳動(dòng)。 （2）考慮齒輪較大，故大小齒輪都選用硬齒面。選大小齒輪材料均為40Cr（調(diào)質(zhì)），并經(jīng)調(diào)質(zhì)表面淬火，齒面硬度240HBS。 （3）選取精度等級(jí)，因采用表面淬火，輪齒變形不大，不需磨削，故初選7級(jí)精度。 （4）選齒數(shù), b.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即： （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①試選取載荷系數(shù)： ②計(jì)算齒輪的扭矩： ③由表5-4選取齒寬系數(shù)： ④由表5-5查得材料彈性系數(shù)： ⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—224表12.17按齒面硬度中間值52HRC，查得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限： ⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ⑦由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—220表12.15得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)： ⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1 （2）計(jì)算 ①計(jì)算齒輪分度圓直徑 ，代入中較小的值 ②計(jì)算圓周速度V： ③計(jì)算齒寬b ④計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù)： 齒高： ⑤計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)V=3.44m/s,7級(jí)精度 由圖4得動(dòng)載荷系數(shù)： 直齒輪，假設(shè)： 由表5-6查得： 由表5-7查得： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—215表12.9查得使用系數(shù): 所以： ⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正所行分度圓直徑： ⑦計(jì)算模數(shù)： c.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： （1）齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 （2）彎曲疲勞壽命系數(shù) （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力： 取彎曲疲勞安全系數(shù)S （4）計(jì)算載荷系數(shù)： （5）設(shè)計(jì)計(jì)算： 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m略大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)4.86mm，就近圓整為5mm,按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑： d.幾何尺寸計(jì)算： （1）計(jì)算分度圓直徑： （2）計(jì)算中心距： 第二級(jí)降速機(jī)構(gòu)兩齒輪的設(shè)計(jì)： 大齒輪轉(zhuǎn)速為： 小齒輪轉(zhuǎn)速為： 降速比： 傳動(dòng)功率：p=664.7瓦 a.選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。 （1）選用直齒輪傳動(dòng)。 （2）考慮減速機(jī)構(gòu)振動(dòng)較大，且剝皮輥上小齒輪有可能通過(guò)調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)兩剝皮輥的中心距，故在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度前提下，盡量選大一些模數(shù)，大小齒輪的齒面材料也盡可能選取硬度大一些。所在大小齒輪均為40Cr,并調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度48—55HRC。 （3）選取精度等級(jí)： 因采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需磨削，故選7級(jí)精度。 （4）試選小齒輪齒數(shù)： b.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： （1）由 ①試確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)： ②計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩： ③由表5-4查得選取齒寬系數(shù)： ④由表5-5查得材料彈性影響系數(shù)： ⑤由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—224表12.17查得按齒面硬度中間值52HRC查得大小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限： ⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ⑦由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—220表12.15得接觸疲勞壽命系數(shù): ⑧計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力，取失效概率為1% ，安全系數(shù)S=1 （2）計(jì)算： ①計(jì)算小齒輪分度圓直徑(代小值)： ②計(jì)算圓周速度： ③計(jì)算模數(shù)： ④計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù),7級(jí)精度，由圖4得動(dòng)載荷系數(shù)： 直齒輪,假設(shè)： 由表5-6查得： 由表5-7查得： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—215表12.9查得使用系數(shù)： (6級(jí)精度硬齒面齒輪查得適當(dāng)加大) 由表5-6查得： （由b/h、查?。? 故載荷系數(shù)： ⑤按實(shí)際載荷系數(shù)校正所行分度圓直徑得： c.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： （1）大小齒輪彎曲疲勞極限： （2） 彎曲疲勞壽命系數(shù)： （3）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力： 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 （4）計(jì)算載荷系數(shù)： （5）查取齒形系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—229圖12.21查得： （6）查取應(yīng)力校正系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P—230圖12.22查得： （7）計(jì)算大小齒輪比較： 所以： 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m略大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑，即模數(shù)與齒數(shù)乘機(jī)有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的模數(shù)3.94mm，并圓整為4mm，按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑： d.尺寸計(jì)算： （1）計(jì)算分度圓直徑： （2） 計(jì)算中心距： （3） 齒輪中心孔的選取：齒輪中心孔選取主要取決于與之能配套的軸的直徑，因此必須在選擇軸的直徑d后才能選擇孔徑。 5.4軸的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算 作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都要裝在軸上來(lái)實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。軸要用滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承來(lái)支撐。 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較小，所以應(yīng)用較為廣泛。 常用的碳素鋼有30-50鋼，最常用的是45鋼。為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)制或正火處理。合金鋼具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可淬性也較好，可以在傳遞大功率并要求減少質(zhì)量和提高軸頸耐磨性時(shí)采用。常用的合金鋼有12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr、和38SiMnMo等。 軸的材料也可采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵。軸的毛坯是鑄造成型的，所以易于得到更合理的形狀。這些材料吸振性較高，可用熱處理方法獲得所需的耐磨性，對(duì)應(yīng)力集中敏感性也較低。因鑄造品質(zhì)不易控制，故可靠性不如鋼質(zhì)軸。 如圖5-2所示，軸2所需扭矩最大，因?yàn)樗鳛橹鲃?dòng)軸來(lái)帶動(dòng)其余三個(gè)軸，所以只需校核2軸，只要2強(qiáng)度夠用，其余三個(gè)軸就不用校核了，自 然符合設(shè)計(jì)要求。 （1）軸的材料 軸的材料選用45鋼。材料系數(shù)C=126。 圖5-2軸的分布情況 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 各零件在軸2上的裝配順序?yàn)閺淖蟮接?，剝皮輥?zhàn)蠖藶檩S承，齒輪6齒輪3齒輪2，右端裝剝皮裝置，軸承端蓋，由此選擇階梯軸，這樣可以避免對(duì)配合表面的破壞。由齒輪手冊(cè)上查得輪孔直徑必須大于20，由于選用的是階梯軸，所以取軸頸為12，25，32，35，40不等。由于軸頸為40的部分最長(zhǎng)，所以只需校核該處即可。 主動(dòng)軸上有三個(gè)相互并排的齒輪，所以軸的長(zhǎng)度如下： 軸承（GB279—64）帶密封圈的單列向軸承的寬度：B=18mm軸承與右端蓋的距離： 所以：d=25mm軸長(zhǎng)度 因?yàn)辇X輪與軸的配合均采用的平鍵配合，故在軸端應(yīng)用螺栓進(jìn)行軸向定位，在軸承的右端應(yīng)有一個(gè)軸肩，即，而且剝皮輥的橡膠就是套在此段上，所以此段長(zhǎng)度，軸的設(shè)計(jì)見(jiàn)零件圖。 （3）軸的強(qiáng)度校核 軸承的傳動(dòng)功率： 軸的轉(zhuǎn)速： 軸傳遞的扭矩： 初定軸的直徑： 由于皮帶輪和齒輪在手冊(cè)上查得輪孔直徑必須大于20，而軸又要與軸承配合，故軸承的軸頸之間采用同一軸頸，所以每根軸采用同一尺寸，這樣可以簡(jiǎn)化軸的加工工序，更便于維修和裝配，所以軸和齒輪輪孔均采用，四個(gè)軸的軸承均采用的軸承。由于本機(jī)所能承受的彎力較小，故彎矩進(jìn)行校核無(wú)必要，只需進(jìn)行必要的扭矩校核。 根據(jù)式： 式(5.14) 式中：—實(shí)心圓截面抗扭矩模量： 所以： 所以：軸的強(qiáng)度符合要求。 5.5鍵的選擇 鍵是標(biāo)準(zhǔn)零件，分為兩大類(lèi)：1）平鍵和半圓鍵，構(gòu)成松聯(lián)接；2）斜鍵，構(gòu)成緊聯(lián)接。 設(shè)計(jì)鍵連接時(shí)，通常被聯(lián)接件的材料、構(gòu)造和尺寸已初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此，可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇鍵的類(lèi)型，再根據(jù)軸徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸，并參考轂長(zhǎng)選出鍵的長(zhǎng)度，然后用適當(dāng)?shù)男：擞?jì)算公式做強(qiáng)度驗(yàn)算。 對(duì)于平鍵聯(lián)接，可能的失效有：較弱零件（通常為轂）的工作面被壓潰（靜聯(lián)接）或磨損(動(dòng)聯(lián)接，特別是在載荷作用下移動(dòng)時(shí)）和鍵的剪斷等。 軸徑： 軸徑： 根據(jù)式： 式(5.15) 式中： 所以： 即鍵的強(qiáng)度符合要求。 5.6軸承的選擇 典型的滾動(dòng)軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。內(nèi)圈、外圈分別與軸徑及軸承座孔裝配在一起。多數(shù)情況是內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)，外圈不動(dòng)；但也有外圈回轉(zhuǎn)、內(nèi)圈不轉(zhuǎn)或內(nèi)、外圈分別按不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)等使用情況。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承中的核心元件，它使相對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)表面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。根據(jù)不同軸承結(jié)構(gòu)的要求，滾動(dòng)體有球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子等。滾動(dòng)體的大小和數(shù)量直接影響軸承的承載能力。 在球軸承內(nèi)、外圈上都有凹槽滾道，它起著降低接觸應(yīng)力和限制滾動(dòng)體軸向移動(dòng)的作用。保持架使?jié)L動(dòng)體等距離分布并減少滾動(dòng)體間的摩擦和磨損。如果沒(méi)有保持架，相鄰滾動(dòng)體將直接接觸，且相對(duì)摩擦速度是表面速度的兩倍，發(fā)熱和磨損都較大。 與滑動(dòng)軸承相比較，滾動(dòng)軸承有下列優(yōu)點(diǎn)： 1）在一般工作條件下，摩擦阻力矩大體和液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承相當(dāng)，比混合潤(rùn)滑軸承要小很多倍。滾動(dòng)軸承效率（0.98-0.99）比液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承（0.95）要高一些。采用滾動(dòng)軸承的機(jī)器啟動(dòng)力矩小，有利于在負(fù)載下啟動(dòng)。 2）徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊方法消除游隙，運(yùn)轉(zhuǎn)精度高。 3）對(duì)于同尺寸的軸頸，滾動(dòng)軸承的寬度比滑動(dòng)軸承小，可使機(jī)器的軸向結(jié)構(gòu)緊湊。 4）大多數(shù)滾動(dòng)軸承能同時(shí)受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 5）消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)。 6）不需要用有色金屬。 7）標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本較低。 滾動(dòng)軸承存在下列缺點(diǎn)： 1） 承受沖擊載荷能力差。 2） 高速重載荷下軸承壽命較低。 3） 振動(dòng)及噪聲較大。 4）徑向尺寸比滑動(dòng)軸承大。 滾動(dòng)軸承因有專(zhuān)門(mén)工廠(chǎng)大量生產(chǎn)，能保證質(zhì)量，在使用、安裝、更換等方面又很方便，故在中速、中載和一般工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器中應(yīng)用非常普遍。在特殊工作條件下如高速、重載、精密、高溫、低溫、防腐、防磁、微型、特大型等場(chǎng)合，也可以采用滾動(dòng)軸承，但需要在結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝、熱處理等方面，采用一些特殊的技術(shù)措施。 選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型時(shí)，必須了解軸承的工作載荷（大小、方向、性質(zhì)）、轉(zhuǎn)速及其他使用要求。轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)宜選用球軸承；轉(zhuǎn)速較低、載荷較大或有沖擊載荷時(shí)則選用滾子軸承。軸承上同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；若徑向載荷較大、軸向載荷小，可選用深溝球軸承；而當(dāng)軸向載荷較大、徑向載荷小時(shí)，可采用推力角接觸球軸承、四點(diǎn)接觸球軸承或選用推力球軸承和深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。 根據(jù)前面一系列的計(jì)算結(jié)果和研究說(shuō)明，要選定軸承的類(lèi)型為帶密封圈的單列向心球軸承（GB279—64）軸承型號(hào)分別選為18504和18505。這種軸承主要承受徑向載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，軸向載荷不大時(shí)，可以代替推力球軸承承受純軸向載荷，密封圈能較嚴(yán)密地防止污物從一面侵入軸承，因?yàn)榱硪幻嬖O(shè)計(jì)加了軸承嵌蓋，可通過(guò)油潤(rùn)滑及脂潤(rùn)滑降低摩擦力，減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕、散熱等，此類(lèi)軸承主要用