振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì),振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì),振動(dòng),紅薯,清洗,設(shè)計(jì)
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
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學(xué)生姓名
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學(xué)??? 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師及職稱(chēng)
學(xué)??? 院
工學(xué)院?
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20?12?? 年??12?? 月??3?? 日
填 寫(xiě) 說(shuō) 明
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一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)是學(xué)校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。
二、此任務(wù)書(shū)必需針對(duì)每一位學(xué)生，不能多人共用。
三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過(guò)自己的努力，可以完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容。
四、任務(wù)書(shū)一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。
五、各欄填寫(xiě)基本要求。
（一）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題來(lái)源、選題性質(zhì)和完成形式：
請(qǐng)?jiān)诤线m的對(duì)應(yīng)選項(xiàng)前的“□”內(nèi)打“√”，科研課題請(qǐng)注明課題項(xiàng)目和名稱(chēng)，項(xiàng)目指“國(guó)家青年基金”等。
（二）主要內(nèi)容和要求：
1．工程設(shè)計(jì)類(lèi)選題
明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。
2．實(shí)驗(yàn)研究類(lèi)選題
明確選題的來(lái)源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評(píng)述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
3．文法經(jīng)管類(lèi)論文
明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對(duì)相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
（三）主要中文參考資料與外文資料：
在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。
（四）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排：
1．設(shè)計(jì)類(lèi)、實(shí)驗(yàn)研究類(lèi)課題
實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%；撰寫(xiě)初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。
2．文法經(jīng)管類(lèi)論文
實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫(xiě)論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。
六、各欄填寫(xiě)完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。
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畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）題目
振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)?
選題來(lái)源
□結(jié)合科研課題?? 課題名稱(chēng)：????????????????????????????????????????
□生產(chǎn)實(shí)際或社會(huì)實(shí)際?????????? ■其他???
選題性質(zhì)
□基礎(chǔ)研究????? ■應(yīng)用研究???? □其他
題目完成形式
□畢業(yè)論文????? ■畢業(yè)設(shè)計(jì)???? □提交作品，并撰寫(xiě)論文
主要內(nèi)容和要求
主要內(nèi)容：
1.進(jìn)行原理的分析及方案的比較?? ( 注意與滾筒式方案不同)
2.進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.進(jìn)行傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
4.進(jìn)行執(zhí)行部分設(shè)計(jì)
5.進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算（含動(dòng)力參數(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、剛度計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算等）
要求：
1.完成至少3張Ａ０圖紙
2.完成約１.５萬(wàn)字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
3.查閱參考文獻(xiàn)２０篇以上
4.圖紙及說(shuō)明書(shū)符合規(guī)范要求并提交電子檔
注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加附頁(yè)。
主要中文參考資料與外文資料
[1] 楊可楨,程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四版[M].高等教育出版社.1999.???????????
[2] 孫桓,陳作模.機(jī)械原理第7版[M].高等教育出版社.2006.????????????????
[3] 王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社.1996:117～196????????????
[4] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第8版) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006,5:140～318???????????
[5] 黃平.常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[M] .上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1979.?????
[6] 孔凌嘉，張春林.機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)[M].北京理工大學(xué)出版社.2004????????????
[7] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)工業(yè)出版社.1971.
[9] 蔣秀珍.“機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)”綜合訓(xùn)練圖冊(cè)[M].科學(xué)出版社.2002
[10] 史美堂.金屬材料[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2003
[11] 陳侍良.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備[M].北京:北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)出版社.1998.
[12] 朱冬梅,胥北瀾主編.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖[M].高等教育出版社.1999
[13] Kelley Manufacture Co Peanut harvesting equipmentIN].1992．
[14] Busono S． Studies on the mechanical harvesting of peanuts，4：Peanut harvester improvement[N]，1990．
工作進(jìn)度安排
起止日期
主要工作內(nèi)容
2013年1月07日前
下達(dá)任務(wù)書(shū)、查閱文獻(xiàn)、開(kāi)題
2013年3月30日前
總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備中期檢查
2013年4月30日前
完成繪圖、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、提交正稿
2013年5月06日前
修改、完善畢業(yè)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備答辯
要求完成日期：20??? 年??? 月??? 日??????? 指導(dǎo)教師簽名：? ??????????????????????
審查日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任簽名： ?????????????????
批準(zhǔn)日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 學(xué)院指導(dǎo)委員會(huì)簽名（公章）：??????????
接受任務(wù)日期：20??? 年??? 月??? 日? ??????學(xué)生本人簽名：???????? ???????????????
注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)
DESIGN OF VIBRATING SWEET POTATO WASHING MACHINE
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)老師及職稱(chēng)： 副教授
學(xué) 院：工學(xué)院
湖南·長(zhǎng)沙
提交日期：2013年05月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師及職稱(chēng)
副教授
學(xué) 院
工學(xué)院
20 13 年 01 月 07 日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字）
一、選題研究意義
振動(dòng)篩是工礦企業(yè)普遍使用的篩分機(jī)械，用作物料的篩分、干濕分級(jí)、洗滌、脫泥、脫介、脫水等。篩分設(shè)備技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)系到工藝效果的好壞、生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的程度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而振動(dòng)篩以它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)在所有篩分設(shè)備中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。最近幾年，各國(guó)對(duì)振動(dòng)篩分技術(shù)的研究很重視，如強(qiáng)化振動(dòng)參數(shù)，設(shè)備大型化，篩機(jī)零部件的三化，自同步技術(shù)的推廣應(yīng)用，新篩機(jī)的出現(xiàn)等都是圍繞著振動(dòng)篩發(fā)展起來(lái)的。二、國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外從16世紀(jì)開(kāi)始篩分機(jī)械的研究與生產(chǎn)，在18世紀(jì)歐洲工業(yè)革命時(shí)期，篩分機(jī)械得到迅速發(fā)展，到本世紀(jì)篩分機(jī)械發(fā)展到一個(gè)較高水平。德國(guó)申克公司可提供260多種篩分設(shè)備，STK公司生產(chǎn)的篩分設(shè)備系列較全，技術(shù)水平較高，KHD公司生產(chǎn)200多種篩分設(shè)備，通用化程度高，KUP公司和海英勒曼公司都研制DP11型雙頻率篩，采用不同速度的激振器。DRK公司研制成三路分配器給料，一臺(tái)高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。日本東海株式會(huì)社和RXR公司等合作研制了垂直料流篩，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和旋回運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)，對(duì)細(xì)料一次分級(jí)特別有效。英國(guó)為解決從濕原煤篩分出細(xì)粒末煤，研制成功旋流概率篩。前蘇聯(lián)研制了一種多用途兼有共振篩和直線振動(dòng)篩優(yōu)點(diǎn)的自同步直線振動(dòng)篩。國(guó)內(nèi)由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)比較薄弱，理論研究和技術(shù)水平落后，我國(guó)篩分機(jī)械的發(fā)展是本世紀(jì)近50年的事情，大體上可分為三個(gè)階段（1）仿制階段：這期間，仿制了前蘇聯(lián)的ГУП系列圓振動(dòng)篩、BKT-11、BKT-OMZ型搖動(dòng)篩；波蘭的WK-15圓振動(dòng)篩、CJM-21型搖動(dòng)篩和WP1、WP2型吊式直線振動(dòng)篩。這些篩分機(jī)仿制成功，為我國(guó)篩分機(jī)械的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了一批技術(shù)人員。(2)自行研制階段：從1966年到1980年研制了一批性能優(yōu)良的新型篩分設(shè)備，1500毫米×3000毫米重型振動(dòng)篩及系列，15m2、30m2共振篩及系列，煤用單軸、雙軸振動(dòng)篩系列，YK和ZKB自同步直線振動(dòng)篩系列，等厚、概率篩系列，冷熱礦篩系列。這些設(shè)備雖然存在著故障較多、壽命較短的問(wèn)題，但是它們的研制成功基本上滿足了國(guó)內(nèi)需要，標(biāo)志著我國(guó)篩分機(jī)走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。(3)提高階段：進(jìn)入改革開(kāi)放的80年代，我國(guó)篩分機(jī)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。成功研制了振動(dòng)概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概率篩系列，完成了箱式激振器等厚篩系列、自同步重型等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、弛張篩、螺旋三段篩的研制，粉料直線振動(dòng)篩、 琴弦振動(dòng)篩、 旋流振動(dòng)篩立式圓筒篩的研制也取得成功。
三、參考文獻(xiàn)
[1] 楊可楨,程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四版[M].高等教育出版社.1999.
[2] 孫桓,陳作模.機(jī)械原理第7版[M].高等教育出版社.2006.
[3] 王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社.1996:117～196
[4] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第8版) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006,5:140～318
[5] 黃平.常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[M] .上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1979.
[6] 孔凌嘉，張春林.機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)[M].北京理工大學(xué)出版社.2004
[7] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)工業(yè)出版社.1971.
[9] 蔣秀珍.“機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)”綜合訓(xùn)練圖冊(cè)[M].科學(xué)出版社.2002
[10] 史美堂.金屬材料[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社.2003
[11] 陳侍良.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備[M].北京:北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)出版社.1998.
[12] 朱冬梅,胥北瀾主編.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖[M].高等教育出版社.1999
[13] Kelley Manufacture Co Peanut harvesting equipmentIN].1992．
[14] Busono S． Studies on the mechanical harvesting of peanuts，4：Peanut harvester improvement[N]，1990．
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
研究目的: 振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)，是機(jī)、氣知識(shí)的一次綜合運(yùn)用。振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)的應(yīng)用廣泛，可以把人從繁重和重復(fù)的勞動(dòng)中解脫出來(lái)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容:在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按設(shè)計(jì)要求完成振動(dòng)篩清洗機(jī)各部分的設(shè)計(jì)。
方法:根據(jù)現(xiàn)有振動(dòng)篩的基本形式設(shè)計(jì)整體機(jī)構(gòu)，然后根據(jù)要求逐步設(shè)計(jì)各個(gè)部分，設(shè)計(jì)中盡量標(biāo)準(zhǔn)件。
預(yù)計(jì)成果: 此設(shè)計(jì)的振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯浴?
條件保障: 振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)精度
進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
2012.11.06～2012.12.02 選題
2012.12.03～2012.12.05 接受任務(wù)書(shū)
2012.12.06～2013.01.13 開(kāi)題報(bào)告、開(kāi)題論證記錄
2013.03.30～2013.04.01 中期檢查表
2013.05.01～2013.05.06 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿和所有書(shū)、表
2013.05.07～2013.05.13 修改完成正稿和書(shū)、表以及交學(xué)院預(yù)審
2013.05.14～2013.05.26 答辯、成績(jī)?cè)u(píng)定冊(cè)
論證小組意見(jiàn)
組長(zhǎng)簽名：
20 年 月 日
專(zhuān)業(yè)委員會(huì)意見(jiàn)
專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任簽名：
20 年 月 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可打印，但意見(jiàn)欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫(xiě)。
2. 此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
3.此表如不夠填寫(xiě)，可另加頁(yè)。
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………1
2 方案比較…………………………………………………………………………2
3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………………3
3.1 連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)………………………………………………………………3
3.2 連桿機(jī)構(gòu)的選擇………………………………………………………………4
3.3 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件…………………………………………………5
3.4 無(wú)急回特性桿長(zhǎng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………5
3.5 校核最小傳動(dòng)角………………………………………………………………6
3.6 桿件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………6
3.6.1 桿件材料的選擇……………………………………………………………6
3.6.2 桿件截面直徑的確定………………………………………………………6
3.6.3 穩(wěn)定性校核…………………………………………………………………8
4 原動(dòng)部分…………………………………………………………………………8
5 傳動(dòng)部分…………………………………………………………………………10
5.1 傳動(dòng)方案對(duì)比…………………………………………………………………10
5.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………10
5.3 V帶輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………11
5.4 V帶傳動(dòng)的張緊………………………………………………………………12
6 零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定……………………………………………………13
6.1 大帶輪軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………13
6.1.1 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算…………………………………………………………13
6.1.2 擬定軸上零件的裝配方案…………………………………………………14
6.1.3 根據(jù)軸向定位確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度…………………………………15
6.2 軸的校核………………………………………………………………………15
6.3 軸承的校核……………………………………………………………………17
6.4 鍵的選擇和校核………………………………………………………………17
6.5 滑動(dòng)軸承………………………………………………………………………18
6.6 軸端擋圈………………………………………………………………………18
6.7 支架穩(wěn)定性校核…………………………………………………………………19
7 振動(dòng)清洗箱………………………………………………………………………19
8 箱體機(jī)架的確定…………………………………………………………………19
9 清洗噴頭…………………………………………………………………………20
10 出水槽…………………………………………………………………………20
11 潤(rùn)滑……………………………………………………………………………20
12 結(jié)論……………………………………………………………………………20
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………21
致謝…………………………………………………………………………………22
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
開(kāi)題論證記錄
學(xué) 院： 工學(xué)院 記錄人：
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（一）班
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱(chēng)
副教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)
論證小組質(zhì)疑：
1、前人做過(guò)哪些相關(guān)或者相近的研究？
2、機(jī)具主要結(jié)構(gòu)和工作原理是怎樣的？
3、準(zhǔn)備采取哪些方法和步驟來(lái)完成你的畢業(yè)設(shè)計(jì)？
學(xué)生回答簡(jiǎn)要記錄：
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論證地點(diǎn)： 論證日期：20 年 月 日
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
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學(xué) 院： 工學(xué)院
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（一）班
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱(chēng)
副教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問(wèn)題
1、總體設(shè)計(jì)
2、零部件設(shè)計(jì)
3、進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.完成至少3張Ａ０圖紙
2.完成約１.５萬(wàn)字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
3、技術(shù)參數(shù)的校核
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振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）
摘 要：振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)的基本工作原理是利用篩箱的振動(dòng)，使紅薯在其中不斷地碰撞和摩擦，同時(shí)用高壓水沖洗，以達(dá)到去泥沙和清洗的效果。本文包括原動(dòng)部分，傳動(dòng)部分，執(zhí)行部分以及各零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省投資，工作高效，能很好地實(shí)現(xiàn)紅薯清洗的機(jī)械化。
關(guān)鍵詞：傳動(dòng)系統(tǒng)；連桿機(jī)構(gòu)；振動(dòng)；噴淋
Design of vibrating sweet potato washing machine
Student:Hu Yongsheng
Tutor:Zhang Lan
(College of engineering,Hunan Agricultural University,Changsha,410128)
Abstract: In order to achieve to sediment and cleaning effect,basic working principle of vibrating sweet potato washing machine is the use of the vibration of the sieve box, making sweet potato in constant collision and friction, rinsing with high pressure water at the same time.In this paper, including the original part, transmission part, execute part and the design and calculation of components. The design of the main features are: simple structure, saving investment, working efficient, it can well realize sweet potato mechanization cleaning.
Key word: The transmission system; Linkage; Vibration;Spray
1 前言
紅薯含有豐富的淀粉、膳食纖維、胡蘿卜素、維生素A、維生素B、維生素C、維生素E以及鉀、鐵、銅、硒、鈣等10余種微量元素和亞油酸等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家們稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)最均衡的保健食品。
但紅薯不可避免地與泥土相粘連。這些泥土、雜質(zhì)的存在,將會(huì)對(duì)產(chǎn)品的加工質(zhì)量帶來(lái)極為不利的影響，所以必須將這些泥沙、雜質(zhì)洗滌除去。
在設(shè)計(jì)清洗工藝及清洗設(shè)備時(shí)，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：
1. 可靠性 要求選用的清洗工藝及設(shè)備有穩(wěn)定的清洗質(zhì)量，能達(dá)到所要求的洗凈程度；
2. 對(duì)待清洗對(duì)象的影響 要求在清洗過(guò)程中對(duì)待清洗對(duì)象造成的損傷盡可能小，并且不能對(duì)待清洗對(duì)象產(chǎn)生新的二次污染；
3. 利于自然環(huán)境的保護(hù) 要求清洗工藝及設(shè)備能夠防止或盡可能減少清洗廢液、噪聲、廢氣等對(duì)自然環(huán)境造成的破壞；
4. 效率 要求清洗工藝及設(shè)備具有效率高、節(jié)約勞動(dòng)力的特點(diǎn)。
2 方案比較
查閱相關(guān)資料，根據(jù)振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)的工況要求，有以下三種方案：
方案一：直接運(yùn)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滑架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)程序控制往返運(yùn)動(dòng)，用單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路來(lái)設(shè)置相關(guān)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
方案二：運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)和齒輪齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)滑架的往返運(yùn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，齒條固定在滑架上，利用齒輪齒條間的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)動(dòng)。
方案三：運(yùn)用普通電動(dòng)機(jī)，帶傳動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)。通過(guò)電動(dòng)機(jī)可以獲得運(yùn)動(dòng)需要的動(dòng)力，帶傳動(dòng)提供相應(yīng)的速度，連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)。
經(jīng)過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)方案三是合理的，也是最有實(shí)際意義的，同時(shí)，經(jīng)濟(jì)性也能很好的實(shí)現(xiàn)，方案一中步進(jìn)電機(jī)的功率和工況要求中的中度沖擊問(wèn)題對(duì)步進(jìn)電機(jī)的影響不能很好的解決，雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。而必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)。方案二也存在類(lèi)似的問(wèn)題，而方案三都能很好的實(shí)現(xiàn)，而且普通電動(dòng)機(jī)容易選擇，帶傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，穩(wěn)定性高,可以允許有一定的沖擊，故此方案較合理。
在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，帶傳動(dòng)部分和連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析應(yīng)是本課題的重點(diǎn)，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理的相關(guān)內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)。
方案示意圖如下：
圖1 方案示意圖
Fig1 Solution diagram
3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
3.1 連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)
連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，折疊傘的收放機(jī)構(gòu)以及人體假肢的設(shè)計(jì)等，都是連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn):
1)連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副，低副兩元素為面接觸，故在傳遞同樣載荷的條件下，兩元素間的壓強(qiáng)較小，可以承受較大的載荷。低副兩元素間便于潤(rùn)滑，所以?xún)稍夭灰桩a(chǎn)生大的磨損。這些條件都能較好的滿足重型機(jī)械的要求。此外,低副兩元素的幾何形狀也比較簡(jiǎn)單，便于制造。
2)在連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)原動(dòng)件以同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度關(guān)系，便可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
3)在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿上各不同點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線，稱(chēng)為連桿曲線，而且隨著各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)短關(guān)系的改變，這些連桿曲線的形狀也將發(fā)生改變，從而可以得到各種不同形狀的曲線，我們可以利用這些曲線來(lái)滿足不同的軌跡要求。由于連桿機(jī)構(gòu)有了上述優(yōu)點(diǎn)，所以在各種機(jī)械和儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。
4)此外，利用連桿機(jī)構(gòu)可以滿足各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求，但要設(shè)計(jì)一種能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)這種要求的連桿機(jī)構(gòu)卻是十分困難的。而且在多數(shù)情況下一般只能近似地得以滿足。正因?yàn)槿绱?，所以如何根?jù)最優(yōu)化要求來(lái)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),使其能夠最佳地滿足設(shè)計(jì)要求，一直是連桿機(jī)構(gòu)研究的一個(gè)重要課題。近年來(lái)對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)的研究，不論從研究范圍上還是方法上都有很大的進(jìn)展。從研究范圍來(lái)說(shuō)，已不再局限于單自由度四連桿機(jī)構(gòu)的研究,也已注意到對(duì)多桿，多自由度平面連桿機(jī)構(gòu)的研究，并且已提出了一些有關(guān)這類(lèi)機(jī)構(gòu)的分析與綜合的方法。
3.2 連桿機(jī)構(gòu)的選擇
另一方面,在設(shè)計(jì)要求上也不再局限于運(yùn)動(dòng)學(xué)要求的范圍內(nèi)，而且已注意到考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性。根據(jù)構(gòu)成連桿機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)可分為平面連桿機(jī)構(gòu)和空間連桿機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)，在一般機(jī)械中采用的多數(shù)是平面連桿機(jī)構(gòu)
經(jīng)分析，參考方案中給出的工作機(jī)構(gòu)是鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)。
圖2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)
Fig2 Enchain four rod organization
構(gòu)件之間都是用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的四桿機(jī)構(gòu)，成為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如圖所示：其中，固定不動(dòng)的桿4稱(chēng)為機(jī)架，與機(jī)架相連的桿1和桿3稱(chēng)為連架桿，而連接兩連架桿的桿2稱(chēng)為連桿。連桿2通常做平面運(yùn)動(dòng)，而連架桿1和3則繞各自回轉(zhuǎn)中心A和D轉(zhuǎn)動(dòng)。其中能做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連架桿稱(chēng)為曲柄，僅能在小于360的某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱(chēng)為搖桿。
在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是曲柄還是搖桿，將其分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。
1．）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿中，有一桿為曲柄，另一桿為搖桿。
2．）雙曲柄機(jī)構(gòu)
具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)中，通常主動(dòng)曲柄做等速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄做變速轉(zhuǎn)動(dòng)。
3．）雙搖桿機(jī)構(gòu)
若兩連桿均為搖桿，則成為雙搖桿機(jī)構(gòu)。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)器工作時(shí)，振動(dòng)箱支承擺桿CD繞垂面左右做對(duì)稱(chēng)擺動(dòng)。我們可以判斷連架桿CD為搖桿，連架桿AB可做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此它是曲柄。
綜上所述，選擇方案（1）中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
3.3 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件
1.）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度和應(yīng)小于或等于其他兩桿的長(zhǎng)度和,此條件通常為桿長(zhǎng)條件。
2.）組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿。
上述條件表明:當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度滿足桿長(zhǎng)條件時(shí),其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副。由此可知,上述四桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副亦為周轉(zhuǎn)副,而轉(zhuǎn)動(dòng)副則只能的擺轉(zhuǎn)副。于是,四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件是各桿的長(zhǎng)度需要滿足桿長(zhǎng)條件,且其最短桿為連架桿或機(jī)架。當(dāng)最短桿為連架桿時(shí),該四桿機(jī)構(gòu)將成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
3.4 無(wú)急回特性桿長(zhǎng)的設(shè)計(jì)
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在機(jī)械中應(yīng)用很廣泛，急回特性是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的重要特性之一。為縮短空行程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，通常要利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性。事物也是一分為二的，急回特性雖然對(duì)搖桿去程為工作行程，回程為空行程的機(jī)械有利，但對(duì)搖桿去程和回程均為工作行程的機(jī)械卻有害。近年來(lái)出現(xiàn)了越來(lái)越多的搖桿去程和回程均是工作行程的機(jī)械，如風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，有株距要求的播種機(jī)，空調(diào)擺風(fēng)機(jī)構(gòu)，故對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了新要求。
目前許多文獻(xiàn)介紹的用于設(shè)計(jì)具有給定急回特性的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的圖解法似乎也能用于無(wú)急回特性的曲柄搖桿設(shè)計(jì)，實(shí)際上不僅無(wú)急回特性時(shí)圖解法所用圓半徑趨于無(wú)限大而使圖解法失效，而且當(dāng)系數(shù)K較小時(shí)圖解法所用半徑變很大而使圖解法不好用。
查閱相關(guān)文獻(xiàn)[20]
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性的充分必要條件是曲柄與機(jī)架的長(zhǎng)度平方和等于連桿與搖桿長(zhǎng)度平方和。
而且無(wú)急回特性的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)具備以下性質(zhì)：
第一，特殊位置上四桿兩兩正交，即無(wú)急回特性的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，存在一個(gè)特殊位置：當(dāng)搖桿與連桿垂直時(shí)曲柄與機(jī)架亦必定垂直。
第二，機(jī)架是最長(zhǎng)桿，若一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架不是最長(zhǎng)桿，則該機(jī)構(gòu)一定有急回特性；若機(jī)架是最長(zhǎng)桿，則該機(jī)構(gòu)才有可能無(wú)急回特性。
第三，搖桿擺角僅與曲柄和搖桿長(zhǎng)度比有關(guān)，
根據(jù)振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)的工作原理，即不需要曲柄搖桿機(jī)構(gòu)具有急回特性。按照上述理論以及參考相關(guān)資料[16]
已知搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)次數(shù)約為4次/s，初定曲柄，連桿以及搖桿的長(zhǎng)度分別為a=134mm,b=800mm,c=b=800mm，則可根據(jù)上述無(wú)急回特性的條件，計(jì)算得出機(jī)架桿長(zhǎng)即d=1123mm
3.5 校核最小傳動(dòng)角
在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,傳動(dòng)角的大小是變化的,為了保證機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能要求,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使≥40°傳遞力矩較大時(shí)，則應(yīng)使≥°；對(duì)于一些受力很小或不常使用的操縱機(jī)構(gòu)，則可允許傳動(dòng)角小些，只要不發(fā)生自鎖即可。最小傳動(dòng)角與機(jī)構(gòu)中的各桿的長(zhǎng)度有關(guān)，按參考文獻(xiàn)[2]
（1）
≥40°
故滿足最小傳動(dòng)角的要求。
所以：L=a=134mm,L=b=800mm,L=c=b=800mm,L=d=1123mm.
以上L為桿件AB的長(zhǎng)度，L為桿件BC的長(zhǎng)度，L為桿件CD的長(zhǎng)度，L為桿件AD的長(zhǎng)度。
3.6 桿件的設(shè)計(jì)
3.6.1 桿件材料的選擇
桿件是四連桿機(jī)構(gòu)，綜合性能要求比較高，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇45鋼，有關(guān)的質(zhì)量系數(shù)見(jiàn)下表
表1 桿件材料的質(zhì)量系數(shù)
Table1 The quality of the bar material coefficient
材料
MPa
MPa
%
E
45
600
350
16
7.8
206
3.6.2 桿件截面直徑的確定
設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)往復(fù)次數(shù)為3.4/s，即曲柄的轉(zhuǎn)速為204r/min。取特殊位置的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，如下圖所示
桿AB繞A轉(zhuǎn)動(dòng)，桿CD繞D擺動(dòng)，桿BC作平面運(yùn)動(dòng)，選取適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度比例尺和速度比例尺作出相應(yīng)的桿件的速度平行四邊形如圖，有
方向如圖，按參考文獻(xiàn)[15]
對(duì)于平面運(yùn)動(dòng)的桿BC，可以點(diǎn)B為基點(diǎn)：
(2)
由此瞬時(shí)的幾何關(guān)系，可得
桿CD的角速度：
為點(diǎn)C相對(duì)于B的速度：
(3)
圖3 速度平行四邊形
Fig3 parallelogram of velocities
由參考資料[15]
桿件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
J=ml㎏·㎡ (4)
轉(zhuǎn)矩
(5)
再由參考資料[19]
(6)
其中圓桿：W=πd^3/32 (7)
由：
以及上述公式可得：
(8)
其中安全系數(shù)取1.1；由上式可求得各桿件的最小直徑如下：
AB桿：28mm；BC桿和CD桿均為：27mm,圓整后各桿直徑均取30mm。
3.6.3 穩(wěn)定性校核
當(dāng)作用在細(xì)長(zhǎng)桿的軸向力到達(dá)或超過(guò)一定限度時(shí)，桿件可能突然彎曲，即產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。根據(jù)紅薯清洗機(jī)實(shí)際工作情況，當(dāng)機(jī)器工作時(shí)，CD桿受壓最大，所以對(duì)于搖桿CD，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性校核。
臨界載荷的計(jì)算
該連桿為兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)壓桿，由參考文獻(xiàn)[19]
可知其臨界載荷為
(9)
代入數(shù)據(jù)可計(jì)算得
臨界載荷與實(shí)際最大壓力之比，為壓桿的穩(wěn)定安全因數(shù)，根據(jù)振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)的實(shí)際工作需求，每次清洗紅薯質(zhì)量最大為40kg，即壓桿所受的最大壓力約為F=400N。
由
(10)
工況為一般中度沖擊條件，所以
所以搖桿CD滿足穩(wěn)定要求。
4 原動(dòng)部分
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1（常用原動(dòng)機(jī)特點(diǎn)），分析比較各類(lèi)原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)功率較大，驅(qū)動(dòng)效率高，調(diào)速性能好，對(duì)環(huán)境影響小，并且與被驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)械連接簡(jiǎn)便，其種類(lèi)和型號(hào)較多，可滿足不同類(lèi)型機(jī)械的工作要求，因此選用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)部分：
Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)是按照國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)。其中，Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工作環(huán)境溫度不超過(guò)+40°，相對(duì)濕度不超過(guò)95％，海拔高度不超過(guò)1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。而且Y系列電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、性能好、振動(dòng)小、噪音低、壽命長(zhǎng)、可靠性高、維護(hù)方便、啟動(dòng)轉(zhuǎn)巨大等優(yōu)點(diǎn)。
查閱相關(guān)資料，可知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)桿件做功為
(11)
所以功率計(jì)算為
(12)
各桿件的功率分別為
所以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的總功率為1.13kW，查參考資料[18]
帶傳動(dòng)的效率概值為0.92~0.97，取，計(jì)算得電動(dòng)機(jī)所需最小功率為1.2kW。
再已知曲柄轉(zhuǎn)速為3.4r/s,即204r/min，查參考資料[18]
帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般為，推薦值為，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為408~1020r/min。查參考資料[17]，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6，具體參數(shù)如下表
表2 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
Table 2 the side of the electrical machinery
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率/kW
滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)
Y112M-6
2.2
940
5 傳動(dòng)部分
5.1 傳動(dòng)方案對(duì)比
一臺(tái)完整的機(jī)器，總是由原動(dòng)部分，傳動(dòng)部分，和執(zhí)行部分所組成，而傳動(dòng)部分的功能是將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)形式傳遞給執(zhí)行部分或轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)預(yù)期的動(dòng)作。實(shí)踐證明，傳動(dòng)部分的質(zhì)量和成本在整個(gè)機(jī)器中所占的比例很大，傳動(dòng)方案的選擇及布局是否合理在很大程度上決定了機(jī)器的工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，合理擬定與選擇傳動(dòng)方案具有十分重要的意義。
合理的傳動(dòng)方案，除應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，使用條件和工作可靠外，還應(yīng)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高及使用維護(hù)便利等。要同時(shí)滿足這許多要求，常常是困難的，實(shí)際上只能照顧重點(diǎn)要求。
綜合考慮紅薯清洗機(jī)的傳動(dòng)比和效益問(wèn)題，優(yōu)先選擇帶傳動(dòng)：
帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。
主要類(lèi)型與應(yīng)用
a.平型帶傳動(dòng)——最簡(jiǎn)單，適合于中心距a較大的情況
b. V 帶傳動(dòng)——三角帶
c.多楔帶傳動(dòng)——適于傳遞功率較大要求結(jié)構(gòu)緊湊場(chǎng)合
d.同步帶傳動(dòng)——嚙合傳動(dòng)，高速、高精度，適于高精度儀器裝置中帶比較薄，比較輕
圖4帶的類(lèi)型
Fig 4 The type of belt
而其中的V帶傳動(dòng)是靠V帶的兩側(cè)面與輪槽側(cè)面壓緊產(chǎn)生摩擦力進(jìn)行動(dòng)力傳遞的。與平帶傳動(dòng)比較，V帶傳動(dòng)的摩擦力大，因此可以傳遞較大功率。V帶較平帶結(jié)構(gòu)緊湊，而且V帶是無(wú)接頭的傳動(dòng)帶，所以傳動(dòng)較平穩(wěn)，是帶傳動(dòng)中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)。故選用V帶。
5.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.2.1 確定計(jì)算功率
查參考文獻(xiàn)[18]P156表8-7得工作情況系數(shù)：=1.4
=P=1.4×2.2=3.08kW (13)
5.2.2 選擇V帶的帶型
根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，由P157圖8-11選擇V帶的帶型為：A型
5.2.3 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑
查參考文獻(xiàn)[18]P155表8-6得：=75㎜
根據(jù)≥查參考文獻(xiàn)[18]P157表8-8?。?112㎜
驗(yàn)算帶速v：根據(jù)P150公式8-13得：
（14）
因?yàn)?m/s
5.2.9 計(jì)算壓軸力
壓軸力的最小值根據(jù)參考文獻(xiàn)[18]P159式8-28得：
=2z=8609N （21）
5.3 V帶輪的設(shè)計(jì)
5.3.1 確定小帶輪的材料
本設(shè)計(jì)中，小帶輪轉(zhuǎn)速要求不高，材料可采用HT200。
5.3.2 確定小帶輪結(jié)構(gòu)形式
由電動(dòng)機(jī)型號(hào)，查參考文獻(xiàn)[18]P168表12-3可知，電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑d=28mm，長(zhǎng)度為60mm。小帶輪直徑106mm采用腹板式，大帶輪直徑500mm則采用輪輻式。輪轂和輪輻的尺寸參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[18]中P160圖8-14中的經(jīng)驗(yàn)公式，小帶輪的具體尺寸參見(jiàn)零件圖。
5.4 V帶傳動(dòng)的張緊
V帶傳動(dòng)一段時(shí)間后，會(huì)因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛。為了保證傳動(dòng)正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，本方案中采用定期張緊裝置滑道式；
詳見(jiàn)裝配圖。
圖5 三角帶輪的結(jié)構(gòu)
Fig5 The structure of the triangle belt wheel
6 零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定
6.1 大帶輪軸的設(shè)計(jì)
6.1.1 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算
當(dāng)軸的支承距離未定時(shí)，無(wú)法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算的辦法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，參考文獻(xiàn)[18]計(jì)算公式：
d≥A ㎜ （22）
式中： P----表示軸所傳遞的功率，KW；
n----表示軸的轉(zhuǎn)速，；
A----表示由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)。
軸常用材料及A的關(guān)系見(jiàn)下表
表3 軸常用材料表
Table3 Axis table commonly used materials
材料
Q235
35
45
40Cr、35NiSn
A
160~135
135~118
118~107
107~98
求出大帶輪軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T
查參考文獻(xiàn)[18]P141表2，取，則
（23）
（24）
（25）
根據(jù)上述公式，確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表3，取A=110，于是得：
考慮到鍵槽的影響，軸的最小直徑為24（1+0.15）=27.6mm，圓整后取30mm
6.1.2 擬定軸上零件的裝配方案
擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),既要滿足強(qiáng)度的要求,又要保證軸上零件的定位,固定和裝配方便,并有良好的加工工藝性,所以軸的結(jié)構(gòu)一般都做成階梯形。
階梯軸的徑向尺寸的變化是根據(jù)軸上零件的受力情況，安裝，固定及對(duì)表面粗糙度，加工精度等要求而定的。階梯軸軸向尺寸則根據(jù)軸上零件的位置，配合長(zhǎng)度及支撐結(jié)構(gòu)確定，根據(jù)振動(dòng)式紅薯清洗機(jī)的實(shí)際工作情況，擬定大帶輪軸的裝配方案如下圖
圖6 軸上零件裝配方案
Fig6 Shaft assembly
6.1.3 根據(jù)軸向定位確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
（1）為了滿足曲柄桿件的軸向定位要求，如上圖所示右端采用軸端擋圈定位，保證軸端擋圈直接壓在軸的斷面上，按軸端直徑取擋圈直徑D=40mm。
（2）初步選擇滾動(dòng)軸承。
因軸承幾乎無(wú)軸向力，只需要考慮所受徑向力，參照軸的直徑和參考文獻(xiàn)[17]
由軸承產(chǎn)品目錄中選取6006 GB/T 276-1994，其尺寸為
（3）滾動(dòng)軸承與曲柄桿件之間，以及滾動(dòng)軸承與帶輪之間采用套筒定位，套筒厚度取4mm，長(zhǎng)度取10mm；那么5段的軸的長(zhǎng)度為78mm。
（4）取安裝帶輪的軸段4的直徑為36mm，帶輪左端采用軸肩定位，定位軸肩的高度h一般取為h=(0.07~0.1)d，所以左端軸肩直徑為42mm；帶輪右端采用套筒定位，套筒厚度選為4mm，長(zhǎng)度為10mm，為了使套筒斷面可靠地壓緊帶輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度。在此，根據(jù)參考文獻(xiàn)[18]
可算得大帶輪的基本尺寸，如下：
(26)
(27)
所以軸端4長(zhǎng)度取為46mm。
（5）軸的左端依次安裝軸承端蓋，滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承右端采用軸肩定位，同理軸肩高度取為3mm，軸段1的長(zhǎng)度為15mm。
考慮到加工情況，軸段2,3 的長(zhǎng)度均取為5mm。
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（6）軸端倒角為1.6*45°，各軸肩的圓角半徑見(jiàn)零件圖。
6.2 軸的校核
軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過(guò)允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。例如，安裝齒輪的軸，若彎曲剛度（或扭轉(zhuǎn)剛度）不足而導(dǎo)致?lián)隙然蛘吲まD(zhuǎn)角過(guò)大時(shí)，將會(huì)影響齒輪的正確嚙合，使齒輪沿著齒寬和齒高方向接觸不良，造成載荷在齒面上嚴(yán)重分布不均。同理。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行剛度的校核計(jì)算。
軸的彎曲剛度以撓度或偏轉(zhuǎn)角來(lái)度量；扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來(lái)度量。軸的剛度校核計(jì)算通常是計(jì)算出軸在受載時(shí)的變形量，并控制其不大于允許值。
軸的彎曲剛度校核計(jì)算：
常見(jiàn)的軸大多數(shù)可視為簡(jiǎn)支梁。若是光軸，可直接用材料力學(xué)中的公式計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角；若是階梯軸，如果對(duì)計(jì)算精度要求不高，則可用當(dāng)量直徑法作近似計(jì)算。即把階梯軸看成是當(dāng)量直徑為的光軸，然后再按材料力學(xué)中的公式計(jì)算。當(dāng)量直徑（單位為mm）為
(28)
式中：—階梯軸第i段的長(zhǎng)度
—階梯軸第i段的直徑
L—階梯軸的計(jì)算長(zhǎng)度
Z—階梯軸計(jì)算長(zhǎng)度內(nèi)的軸段數(shù)。
當(dāng)載荷作用于兩軸承之間時(shí)，L=l（l）為支撐跨距；
軸的彎曲剛度條件為
撓度：y<[y]
偏轉(zhuǎn)角：a<[a]
式中：[y]為軸的允許撓度，mm；[a]為軸的允許偏轉(zhuǎn)角，見(jiàn)參考資料
代入相關(guān)軸的數(shù)據(jù)：
由帶輪的傳動(dòng)，作用在帶輪軸的壓力為F=4162.5N，
軸的受力簡(jiǎn)圖如下
圖7 軸的受力簡(jiǎn)圖
Fig7 Axial force diagram
根據(jù)軸的長(zhǎng)度以及參考文獻(xiàn)[19]
公式：
端截面轉(zhuǎn)角 (29)
最大撓度 (30)
（設(shè)a>b，在處）
代入數(shù)據(jù)得，
經(jīng)校核，軸的設(shè)計(jì)符合要求。
6.3 軸承的校核
由于承受徑向力作用，且右邊軸承受力大于左邊軸承，所以?xún)H校核右邊軸承，故
預(yù)期計(jì)算軸承壽命（按工作10年，年工作200天，4小時(shí)工作制），則有
軸承所需的基本額定動(dòng)載荷：
(31)
查參考文獻(xiàn)[17]
6006型軸承的額定動(dòng)載荷Cr=13.2KN，因此C
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