本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯1土豆清洗機的設計摘 要：隨著我國農(nóng)產(chǎn)品的快速發(fā)展，清洗農(nóng)作物工作是否效率開始變得重要，這促使農(nóng)產(chǎn)品清洗設備在我國逐步發(fā)展起來。采用大量人力作業(yè)的話必然導致大量勞動力資源的浪費，所以生產(chǎn)一種農(nóng)作物清洗機械對提高生產(chǎn)力具有重要影響。土豆清洗機是一種常用的土豆清洗機械設備，廣泛用于清洗工作。本次的設計能使土豆的清洗效率大大提高，減少人力物力資源的浪費，提高了勞動效率，而且此設備具有設備尺寸縮小，結(jié)構(gòu)簡單，耗水量少，土豆破損率降低等優(yōu)點。關鍵詞：土豆清洗機；設計；清洗；滾筒。本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯2The design of the potato washing machineAbstract: With the rapid development of agricultural products in China, whether the efficiency of the cleaning crop work started to become important, which prompted the cleaning equipment of agricultural products in China has gradually developed. A lot of manpower job, will inevitably lead to a waste of labor resources, to produce a crop cleaning machinery to increase productivity has an important influence. Potato washing machine is a common potato cleaning machinery and equipment, widely used in cleaning work. Greatly improve the cleaning efficiency of this design can make potatoes, reduce the waste of human and material resources, improve labor efficiency, and this device has a device to reduce the size, simple structure, water consumption, potatoes damaged rate.Key words: potato washing machine, design, cleaning, drum.本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯31 前言1.1 土豆文化在我國 ,馬鈴薯經(jīng)常被叫做“洋芋”或“土豆”等 ,非常形象地說明了它是一種從國外引進的作物 ,以及我們吃的“洋芋” 是從土里挖出來的 ;僅從這一點上就反映了馬鈴薯是極其特殊的一種作物 。[1] 事實上 ,它對整個人類社會的發(fā)展一直有著深刻但鮮為人知的影響。 以馬鈴薯為原料的菜肴種類繁多，可方便地用于成年人和兒童的早餐、午餐或晚餐,大多數(shù)人喜歡營養(yǎng)豐富的馬鈴薯。馬鈴薯富含提供能量的碳水化合物，但卻不含有任何脂肪。食用 150 克土豆，能提供：45%的每日需要攝取的維生素C；21%每日需攝取的鉀；3 克纖維；僅 100 卡熱量。作為蔬菜，馬鈴薯有助于實現(xiàn)每日最低食用 5 次蔬菜和水果的最低目標。增加蔬菜和水果的消費，能有效減少感染諸如癌癥等慢性病的風險。聯(lián)合國最近一項調(diào)查表明，到 2100 年，全世界人口將增加到 105 億，可能導致糧食危機。而有的科學家認為，到那個時候，最有可能幫助人類渡過危機的就是那貌不驚人、我們天天見到的馬鈴薯。作為僅次于小麥、水稻和玉米的全球第四大重要糧食作物，馬鈴薯不僅有著廣泛的種植面積，而且擁有悠久的栽培歷史，至今已經(jīng)成為各國飲食和烹飪文化不可或缺的一部分。時下，在全球化浪潮的影響下，越來越多的美食愛好者開始嘗試將東西方飲食文化更好的融合，于是，更多“個性化”的菜譜在不知不覺中已經(jīng)步入了我們的餐桌。至于原料方面，諸如美國薯星和長薯餅等廣為國內(nèi)消費者接受的馬鈴薯制品在國內(nèi)的許多大型超市如家樂福、麥德龍、易初蓮花等的貨架上都可以輕易找到。 據(jù)測定，馬鈴薯的營養(yǎng)價值是胡蘿卜的 2 倍、大白菜的 3 倍、西紅柿的 4 倍。特別是維生素 C 的含量為蔬菜之冠。近年來，人類在馬鈴薯品種培育方面有了新的突破。匈牙利育種家花了 20 年時間，育成了生吃的馬鈴薯品種，它蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)價值不低于牛肉，且不用煮，不用炒，去皮就可吃。羅馬尼亞育種家成功地培育出高產(chǎn)馬鈴薯，人們特地為他豎立了一座馬鈴薯紀念碑，表彰他對人類作出的貢獻。1.2 選題的背景與目的清洗是一種與人們生活實踐關系十分密切的勞動，人類從遠古時期就開始從本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯4事這種勞動。由于傳統(tǒng)清洗操作簡單，或只是作為一道工序依附于生產(chǎn)過程中，沒有引起廣 泛關注。進入 21 世紀，人們生活已經(jīng)從溫飽階段進入到舒適時代，對于清洗產(chǎn)品越來越多的需求，加速了新產(chǎn)品研發(fā)步伐；同時，制造業(yè)的高速發(fā)展，也促進了清洗設備、清洗劑等企業(yè)的快速進步。民用、工業(yè)兩大清洗領域巨大的市場需求，造就了中國清洗行業(yè)嶄新的未來。我國主要的農(nóng)業(yè)大省，在發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時一些機械工業(yè)也迅速發(fā)展，特別是中小型企業(yè)如雨后春筍般蔓延開來。而馬鈴薯產(chǎn)品加工又是一個具有生機和活力的產(chǎn)業(yè)，但是要把企業(yè)做強做大，還必須要在生產(chǎn)設備上更新?lián)Q代，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)效率。馬鈴薯是地下塊莖，收獲時沾有泥土，其形狀不規(guī)則，一般呈卵圓形，表面有很多小窩，馬鈴薯表皮很薄，很容易受外力作用而破損，另外馬鈴薯對溫度很敏感，溫度過高過低都會影響日后淀粉的質(zhì)量?；谝陨显?，對馬鈴薯清洗的要求是很高的，清洗效果直接影響馬鈴薯淀粉的質(zhì)量，如淀粉的白度和雜質(zhì)的含量。1.3 土豆清洗機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外成套設備中清洗工藝采用 2 臺或 3 臺板式清洗機串聯(lián)。板式清洗機的主要優(yōu)點是能滿足設計要求，清洗效果較好，清洗后可以進行連續(xù)生產(chǎn)。國內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)有很多廠家生產(chǎn)清洗機或者是清洗去皮機，技術發(fā)展比較成熟，但也存在著一定問題。1.3.2 存在問題缺點是設備尺寸較大，結(jié)構(gòu)較復雜，功率較大，耗水量大，土豆破損率大。對清洗機的設計就是保證優(yōu)點的情況下，能夠使設備尺寸縮小，結(jié)構(gòu)簡單，耗水量少，使土豆破損率降低?，F(xiàn)在的土豆清洗機要求要容積大，清洗效率高，可連續(xù)清洗，且操作十分簡便，洗完后呈現(xiàn)為本色，無殘留雜質(zhì)，有效的去除殘留的農(nóng)藥，可以大大提高客戶的銷售價格。具有清洗有效容積大、效率高，節(jié)水，可連續(xù)清洗，操作簡單，使用壽命長等特點。2 土豆清洗機的概述2.1 土豆清洗機的分類清 洗 工 藝 及 設 備 :主 要 是 清 除 物 料 外 表 皮 層 沾 帶 的 泥 沙 ， 并 洗 除 去 物 料 塊 根的 表 皮 ， 去 石 清 洗 機 是 要 去 除 物 料 中 的 硬 質(zhì) 雜 。 對 作 為 生 產(chǎn) 淀 粉 的 原 料 進 行 清洗 , 是 保 證 淀 粉 質(zhì) 量 的 基 礎 ， 清 洗 的 越 凈 ,淀 粉 的 質(zhì) 量 就 越 好 。 輸 送 是 將 物 料本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯5傳 遞 至 下 一 工 序 ， 往 往 輸 送 的 同 時 也 有 清 洗 功 能 。 常 用 的 輸 送 、 清 洗 、 去 石 設備 有 ： 水 力 流 槽 、 螺 旋 清 洗 機 、 斜 鼠 籠 式 清 洗 機 、 漿 葉 式 清 洗 機 、 去 石 上 料 清洗 機 、 （ 平 ） 鼠 籠 式 清 洗 機 、 轉(zhuǎn) 筒 式 清 洗 機 、 刮 板 輸 送 機 等 。 根 據(jù) 土 壤 和 物 料特 性 可 選 擇 其 中 的 一 些 進 行 組 合 ， 達 到 清 洗 凈 度 高 ， 輸 送 方 便 的 要 求 。 2.2. 滾筒清洗機的結(jié)構(gòu)及工作原理：1)結(jié)構(gòu)：設計的馬鈴薯清洗機主要由滾筒、傳動裝置、機架、水箱池、電機、進出料斗、出泥斗等組成,通常稱為滾筒式馬鈴薯清洗機或鼠籠式馬鈴薯清洗機。電機固定在機架上，電動機與減速器直接聯(lián)式，減速器采用的是擺線針輪減速器。滾筒被兩個支座支撐，滾筒的主軸通過金屬滑塊聯(lián)軸器和減速器的輸出軸相聯(lián)。滾筒的主軸與焊接在滾筒內(nèi)口上的連接件相互固定在一起。電機帶動減速機,清洗滾筒由很多根直徑 8mm 的圓鋼繞滾筒直徑方向焊接而成 [4]，滾筒式馬鈴薯清洗機的動力來自電動機，通過滾筒在水池中旋轉(zhuǎn)，以達到清洗的目的。在水池的底部設有淤泥清除口，此出泥口也具有聚集淤泥的作用，為清除淤泥帶來很大方便。2)工作原理：滾筒式馬鈴薯清洗機的工作原理：馬鈴薯在清洗溝槽中被水浸泡后，附著在表面的相當一部分大塊泥土脫落，經(jīng)傳送帶送入滾筒式馬鈴薯清洗機進料口,馬鈴薯經(jīng)進料斗進入到旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)，滾筒在水池中旋轉(zhuǎn)。利用馬鈴薯自身的重力的分力作為推進力，實現(xiàn)馬鈴薯的自動推進。馬鈴薯沿滾筒壁向前運動，在運動過程中馬鈴薯不斷被水刷洗，馬鈴薯之間的摩擦、翻轉(zhuǎn)間的刷洗，馬鈴薯與滾筒壁之間的磨擦，在共同作用下完成馬鈴薯表面的清洗過程。3. 滾筒式土豆清洗機3.1 滾筒式清洗機結(jié)構(gòu)圖1.電機 2.聯(lián)軸器 3.減速器 4.聯(lián)軸器 5.軸承座 6.機架 7.滾筒篩傘支架 8.篩網(wǎng)軸 9.篩網(wǎng) 10.轉(zhuǎn)軸 11.篩網(wǎng)架 12.入料口焊接總成 13.出水口 14.螺栓 15.出料口 16.支架 17.滾筒篩上支架總成圖 1 清洗機結(jié)構(gòu)圖本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯6Fig 1 Structure of washing machine3.2 傳動方案1.電動機 2.減速器 3 聯(lián)軸器 4 工作機圖 2 傳動方案圖Fig 2 Transmission scheme4. 設計計算4.1 運動和動力參數(shù)的設計計算我們知道由于滾筒的轉(zhuǎn)動，物料在水平的滾筒上的相對運動軌跡是個正圓。這時，馬鈴薯沒受到其它向前推進力的作用，只能在面上周而復始地作圓周運動，不能由一端向另一端推進。即使與滾筒壁接觸的那部分物料也只能沿壁作逆向旋轉(zhuǎn)。這與要求馬鈴薯從滾筒的一端向另一端移動并不相符合。故依靠馬鈴薯與滾筒壁接觸的摩擦力來推進馬鈴薯移動的方法并不能完成清洗任務 [5]。設計中采用滾筒與水平面成一定角度的方法，這種方法是利用馬鈴薯自身的重力的分力作為推進力，實現(xiàn)馬鈴薯的自動推進。對于馬鈴薯來說，只要使?jié)L筒傾斜一個很小的角度就可使其向前移動。這種方法易于實現(xiàn)，而且制造比較簡單，實際意義更大。本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯7馬鈴薯在傾斜滾筒內(nèi)運動時，由于受到物料自身重力在滾筒傾斜方向下滑力的圖 3 土豆運動受力圖Fig 3 potatoes motion diagram作用；物料在滾筒內(nèi)受到一定大小的加速度，其運動軌跡不再是一個正圓，而是一條封閉的螺旋線。假使沿滾筒傾斜方向取 x 軸，沿滾筒橫向取 y 軸。在 xo1y 坐標中，馬鈴薯顆粒 M 的運動的速度為：（1）??sini' gtVx??（2）cory?rt??sinsi' gtrx??try?cost—馬鈴薯顆粒理論每旋轉(zhuǎn)一周所用的時間， s；兩邊積分 212insi1cos Ctrtr ???即得在 xo1y 坐標中馬鈴薯顆粒的相對運動軌跡方程式：本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯8當 t = 0 時，x = 0 、y = 0 求得 C1 = rr 、C2 =0 。2/sin)co1(???gr???sinry?兩式即可作出馬鈴薯顆粒在傾斜滾筒內(nèi)的運動軌跡。所以得出物料為套圈狀或螺旋狀向前推進。圖 4 土豆顆粒軌跡圖Fig 4 potato particle trajectory diagram4.2 滾筒材料及驅(qū)動方式的選擇4.2.1 滾筒材料的選擇筒體部分的質(zhì)量占到整機的 70%～80%, 因此筒體的材質(zhì)和壁厚是決定設備制作成本的重要因素。筒體的大小標準著規(guī)格和生產(chǎn)能力。筒體應具有足夠的剛度和強度。在安裝和運行中應保持規(guī)范化，這對減小運轉(zhuǎn)阻力及功率消耗、減輕不均勻磨損、減少機械事故、保證長期安全高效運轉(zhuǎn)、延長回轉(zhuǎn)圓筒的壽命都十分重要，必須根據(jù)這一要求來設計筒體。筒體的剛度主要是筒體截面在較大力作用下，抵抗徑向變性的能力。筒體的強度問題表現(xiàn)為筒體在載荷作用下產(chǎn)生裂紋及變形。筒體材料一般用 A3 鋼、普通低合金鋼，其中以 16Mn 用的較多；也可以用鍋爐鋼。要求耐腐蝕時，用不銹鋼。本設計中筒體材料選用 A3 鋼 [6]。4.2.2 滾筒轉(zhuǎn)動驅(qū)動方式的選擇：滾筒的最大生產(chǎn)能力為每小時 2 噸，設計的滾筒的內(nèi)徑為 0.5 米，長度為 1.2米，這在制造中也比較容易。這里就可以計算出滾筒的大致轉(zhuǎn)速范圍了。由滾筒的轉(zhuǎn)速計算公式:r/min = 11.3～19.8 r/min (3)RV14~8?V所選滾筒驅(qū)動方式是采用中間軸式傳動。在滾筒的中心線上設有傳動軸，用支承臂與滾筒相連，電動機通過減速器把動力傳到中心軸，由中心軸帶動滾筒轉(zhuǎn)動。這種傳動方式比較簡單。由于所設計要求的滾筒長度不長，轉(zhuǎn)動比較平穩(wěn)。但是，馬鈴薯有時會和中心軸及支撐臂發(fā)本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯9生碰撞，馬鈴薯重量及體積又不大 ，而且滾筒的轉(zhuǎn)速和傾角都不是太大，故一般馬鈴薯顆粒不會對中心軸及支承臂造成太大的沖擊力。所以選擇中心軸驅(qū)動的方式。4.3 功率的計算及電動機的選擇計算滾筒工作所需的功率 ???60nMN（4）力矩計算公式得 2GDM?（5） wTPnw?90/?計算電動機的所需功率 Pd 。首先確定從電動機到工作機之間的總效率 。 ?設 ， ， ， ，分別為，減速器，滑塊聯(lián)軸器，滾動軸承，滾筒的效1234率。由《機械設計手冊》表 2—2 查得： =0.96 ， =0.98 . =0.97 . 1?2?3=0.99 . 則傳動裝置的總效率為4?= 0.88 = 1.43（kw） 2431? /wdP?（6）4.4 電動機的選擇選擇原則：功率選的過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率選的過大，則電動機價格高，且常不在滿載下運行，功率因素很低，造成浪費.對于長期連續(xù)工作負荷較穩(wěn)定的負載機械，可根據(jù)電動機所需要的功率 Pd 來選擇，選擇時應使電動機的額定功率 Pn 稍大于電動機的所需功率 Pd 。由計算已知電動機所需功率為.Pd =1.43 kw ,所以我們可選擇電動機功率為 1.5 kw 。如表所示，同一功率的異步電動機的同步轉(zhuǎn)速有 2840 r/min、1400 r/min 、940 r/min 三種。一般來說，電動機的同步轉(zhuǎn)速高，磁極對數(shù)少，輪廓尺寸小、價格低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外輪廓尺寸愈大，價格愈高。由于工作機滾筒的轉(zhuǎn)速很低 [7]，所以不易選用高速電動機，一般應選擇同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min 或 1000 r/min 的電動機。表 1 電動機選擇本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯10Table 1 motor selection電動機型號 額定功率/kW 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量/KgY90S--2 1.5 2840 2.2 2.3 25Y100L--6 1.5 940 2.0 2.0 33Y90L--4 1.5 1400 2.3 2.3 27根據(jù)所要求的的轉(zhuǎn)速和功率選擇 Y 系列三相異步電動機，由 ?機械設計課程設計手冊?查得可選用電動機 Y100L-6，功率 1.5kw，轉(zhuǎn)速 940r/min。因為工作環(huán)境，如果不加防護，水有可能進入電動機中導致電機短路而燒壞，于是在設計中選擇電機的防護等級為 IP44。4.5 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算由上述理由，此處根據(jù)所選電動機的滿載轉(zhuǎn)速和減速器的傳動比可以得出滾筒的工作轉(zhuǎn)速。由傳動比公式 (7)wmni/?代入數(shù)據(jù)得： 5940win/16r?因為滾筒的轉(zhuǎn)速比較低，一般低于 30 r/min，而計算所得的轉(zhuǎn)速取為 ，是比較合適的。in/16r4.6 軸的設計計算軸結(jié)構(gòu)設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。1)輸出端軸 1由于轉(zhuǎn)速 n=16r/min，功率 p=1.43Kw，轉(zhuǎn)矩：= =853.53N.m （8）Tnp9502)初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)教科書取 =112，算出功率0AP=1.43KW，轉(zhuǎn)速 n=16r/min軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強度法進行估算，即 50.3mm (9)?310minpd初算軸徑還要考慮鍵槽對軸強度的削弱影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d 應增大 5% ；兩個鍵槽時，d 應增大 10% 。本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯11在本軸的設計中，軸上有一個鍵槽。所以：d= 50.3×(1+5%)= 52.8mm 圓整取軸的直徑為 50mm。據(jù)以上計算可知軸上所承受的最大轉(zhuǎn)矩 TP =636N.m 根據(jù)工況的要求選擇的是金屬滑塊聯(lián)軸器。選擇的材料為 45 號鋼，45 號鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，бb =637 Mpa , E =210Gpa。由以上計算知軸徑可為 45mm，考慮裝聯(lián)軸器加鍵的影響，故取軸和聯(lián)軸器相連部分的直徑為 50mm。我們知道軸上要安裝滾動軸承，為便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑為 55mm。本設計滾動軸承中所選的型號為 30311 型，其寬度為29mm ,根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選用軸肩擋圈 GB886-86 55×65，由于在入料口處需布置料斗，所以軸承應安裝在料斗的外端，以免和料斗發(fā)生干涉，根據(jù)生產(chǎn)能力為 2 噸/小時，再加上入料中混有大量的水，所以料斗設置應足夠的大，料口長為 300mm, 在高度上為便于安裝在機架上且不和主軸發(fā)生干涉。在滾筒內(nèi)主軸上要焊接肋條，以支撐滾筒，所以在焊接處取主軸直徑為 60mm,在滾筒的尾端要支撐和安裝聯(lián)軸器和電動機。如果在入料口端安裝驅(qū)動裝置的話，這樣就不好布置入料輸送裝置，而尾端則不會發(fā)生這些現(xiàn)象，因為尾端的出料口在機架的底部，所以應在尾端安裝聯(lián)軸器和電動機。3）軸的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)定位要求，1-2 軸段右端需要一個軸肩擋圈，取 GB886-86 55×65取軸 d1-2 段為 87mm, d2-3 段=58mm ，d3-4 段位 32mm.選擇滾動軸承。應為同時承受徑向力和軸向力作用，故選用圓錐滾子軸承。其尺寸為 參照工作要求取 d4-5=29mm,d5-6=153mm.m29105?4.7 滾動軸承的校核計算根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動摩擦軸承和滾動摩擦軸承兩大類。滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗小，機械效率高，易起動；尺寸標準化，具有互換性，便于安裝拆卸，維修方便；精度高，轉(zhuǎn)速高，磨損小，使用壽命長；適用于大批量生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，因此在一般機器中應用較廣，但滾動軸承也有噪音大、徑向尺寸過大、軸承座的結(jié)構(gòu)比較復雜、成本較高等缺點 [8]?；瑒虞S承具有徑向尺寸小、裝配空間小，減小設備體積；價格相對比較便宜，安裝拆卸方便；具有良好的潤滑性和抗磨耗性，能在無油或少油條件下工作，特別適用于高溫，水溶液浸潤或其他無油加油或加油困難場合；且滑動軸承具有較好的自潤滑、耐磨損、低摩擦等性能。由于滑動軸承本身具有的這些獨特優(yōu)點，本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯12使得它在某些不能、不便或使用滾動軸承沒有優(yōu)勢的場合仍占有重要地位。例如,在承受較大負荷的場合和或要求徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合,多采用滑動軸承?；瑒虞S承根據(jù)承受載荷的方向不同分為: 推力滑動軸承與徑向滑動軸承兩種。根據(jù)潤滑膜的形成原理不同分為：動壓滑動軸承與靜壓滑動軸承，根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同可分為：整體式滑動軸承與剖分式滑動軸承。根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命=10×300×16=48000h hL?（10）1)由初選的軸承的型號為: 30311,查表可知:d=55mm,外徑 D=120mm,寬度 B=29mm,基本額定動載荷 C=152KN, 基本靜載荷 CO=188KN, 查表可知極限轉(zhuǎn)速 3400-4300r/min 2）已知 n=16(r/min)兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N根據(jù)參考文 P265（11-12） [4]得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則 FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N (11)3) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取 1 端為壓緊端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N4)求系數(shù) x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根據(jù) P265 表（14-14） [4]得 e=0.68FA1/FR148000h ∴預期壽命足夠4.8 軸的抗彎、抗扭系數(shù)計算由于軸采用的是實心軸，且端面都為圓面，參考機械設計表 15-4，可以得到公式：(15)31.02dW???(16).6T式中：W 為抗彎截面系數(shù)， ；3m為抗扭截面系數(shù)， ；Td 為截面直徑，mm,在 L1 段：1663.7????33351.0.2dW?=0.2× =3327.5.16T3在 L2 段：=0.1× =9112.53.02dW???45=0.2× =18225.16T在 L3 段：本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯14=0.1× =2160031.02dW???360=0.2× =43200.6T524.9 軸的強度計算從軸的結(jié)構(gòu)圖上可以知道，軸的中心面的應力最大，但應力不是很集中，軸與軸承采用過盈配合.校核軸徑 45 處抗彎截面系數(shù)：W=9112.5 3m抗扭截面系數(shù)： =18225TW此次的軸為心軸，只受到彎矩，經(jīng)受力分析知，水平面上的彎矩 基本上HM可以忽略不計，垂直面上的彎矩 主要由滾筒的質(zhì)量產(chǎn)生，因此：VM(17)?軸上壓力：(18)2sin0?zFp而且，彎曲應力為對稱循環(huán)應力，且為靜應力，故取 0.3，對于此軸為圓?軸，彎曲應力 ,扭轉(zhuǎn)切應力 ，又計算應力公式：WM??WT??(19)??24????ca軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由機械設計表 15—1 查得 637 ，?B?MPa355 ， 200 ， 故滿足強度要求。??1?Pa??1?P??本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯15圖 5 軸的彎矩扭矩圖Figure 5 axial bending moment diagram of torque4.10. 軸的疲勞強度校核截面上由于軸肩形成的理論應力集中系數(shù) 及 ，查機械設計附表 3-2 查???取，=0.111， = =1.111 (20)?dr45dD450經(jīng)查值可以得到： 1.46， 1.22????又由附圖 3-1[4]可得軸的材料敏感系數(shù)為=0.81， =0.84q?故有效應力集中系數(shù)查機械設計附表 3-4 為1+0.81×(1.46-1)=1.37??????1??k=1+0.84×(1.22-1)=1.18??q由附圖 3-2[4]的尺寸系數(shù) =0.72， =0.85???由附圖 3-4[4]得表面質(zhì)量系數(shù)0.92????軸未經(jīng)表面強化處理，即 =1，則綜合系數(shù)值為q?= =1.98 (21)1???kK192.07.3??本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯16= =1.48 (22)1??????kK192.085.??由機械設計 3-1 和 3-2，可得?=0.1—0.2，取 =0.12????=0.05—0.1，取 =0.06??計算安全系數(shù) ，得caS= =1.63mKS????1012.598.3???= =171.9??? .62.4= =1.62S=1.5 (23)2??ScaS??9.1763.??故可知其是安全的。5. 減速器的設計5.1 減速器傳動比的分配由于減速器采用的是二級圓柱立式減速器，所以傳動比的分配為：令 ， 計算得到： ，59??低高 ii 低高 ii??3.1758.?高i 73.6?低i5.2 減速器各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量 KWP.1電 動 機 min/40r 213.0mKg?1）各軸的輸入功率 K85.19.5????電 動 機 W397.16.0412齒滾P437.3 ??齒滾 K29814???齒滾 ?2）各軸的轉(zhuǎn)速 min/901rn本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯17min/3.10758.9412rin?i/623i3）各軸的輸入扭矩 mNnPT????087.1594.509011 ?3.2.22 mNnPT????74.89.150950335.3. 高速級齒輪的計算， ， ，KWP485.1?in/401r?758.1?mNT?07.1材料：大小齒輪采用的材料為 ，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火 [9]，硬度為CrHRC?閉式傳動，精度 7 級，初選材料螺旋角 使用期 6 年，每年工作 300 天，每?2?天 8 小時。1）選用小齒輪齒數(shù) ，得 ，取 。19?Z402.19758.12??iZ162?Z2）由公式 （24）321 ][)()2HdEtt uTK???????①試選載荷系數(shù) 。6.?t②小齒輪傳遞扭矩 。mNT?310875③由表 10.7[5]取齒寬系數(shù) 。.d?④由表 10.6[5]查得，材料的彈性影響系數(shù) 。2/18.9MPaZE?⑤由圖 10.30[5]選取區(qū)域系數(shù) 。450.2H⑥由圖 10.26[5]查得 76.01?????64.121????⑦由圖 10.21e[5]查得，大小齒輪 。paHLimLi 021??本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯18⑧應力循環(huán)系數(shù) 811 102.6308946060 ??????hLjnN(25)81273.9??i⑨由圖 10.19[5]查得接觸疲勞壽命系數(shù).01HNK9.02?HN⑩計算疲勞許用應力取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1。?? MpaSHLimNH 10292.0111 ?????（26）??KHLimNH 788.222（27）許用接觸應力 ????MpaHH 104521021 ??????（28），取 ??23.1H??Mpa453）計算① 3211 ][)()HdEtt uZTK??????= (29)m102.9104578.68.08.9522??）（②計算圓周速度sndVt /361???（30）③計算齒寬及模數(shù) ntmdbt1.72???mZmtnt 712.39coscos1????hnt 5.8.25.2??本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯19(31)mhb63.852.17?④計算載荷系數(shù) K查表 10.2[4]得 5.A根據(jù) ，7 級精度，由圖 10.8[4]查得動載系數(shù)sV/.1? 08.1?VK由表 10.4[4]查得，6 級精度(32)??242305.10602.5. 32 ??????bKdH??考慮齒輪為 7 級精度，取 941?HK由圖 10.13[4]查得 2.?F假設 ，由表 10.3[4]查得 mNbKtA???10 2.1??FHK(33)56.29.108.5?????HVA⑤計算縱向重合度07.331.318.01 ?????tgZd（34）⑥ = 1t3tKm6.5.265.03??（35）⑦計算模數(shù) nm（36）mZdn 83.192cos613.5cos1 ??????4)按齒輪彎曲強度計算321][csFdSan YKTm???????（37）①計算載荷系數(shù)41.2.108.5??????FVA（38）②根據(jù)縱向重合度 ，從圖 10.28[5]查得螺旋角影響系數(shù)27.1?? 90.??Y③計算當量齒數(shù)本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯20302.1cos9331????ZV 54.4332V④查取齒形系數(shù)由表 10.5[5]查得 79.21??FY14.2??F查取應力校正系數(shù)由表 10.5[5]查得 5S83SY⑤計算彎曲疲勞許用應力由圖 10.20d[5]查得 MpaFE6201??由圖 10.18[5]查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 86.1FNK90.2?FN⑥取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4?? paSKFENF 57.304.1628011 ????MFEKF 1.98.22⑦計算大小齒輪的 ，并加以比較。??FSY?????0135.857.3921??FSY??9842FS小齒輪的數(shù)值大(39)???321][cosFdSanZYKTm????? m735.164.198.002cos4123 ???對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 與由齒根彎曲疲勞強度計nm算的法面模數(shù)相差不大，取標準值 ，取分度圓直徑 。mn2?d613.51?取 417.2cos613.5cos1 ????nmdZ?01Z取 .708.12i 52?本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯21（4）幾何尺寸計算①計算中心距取 (40)??mmZan356.192cos5cos21 ??????a20?②按圓整后中心距修正螺旋角（41）???8.0arsars21n角改變不多，故參數(shù) 不必修正。?HZK,???③計算大小齒輪的分度圓直徑 mmZdn026.41839.2cos01????n 75752?④計算齒寬(42)mdb821.306.4181????圓整后 B352驗算 NdTFt 16.2579.401 mbKtA /0.857.326????所以，滿足齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度。5.4. 低速級齒輪的計算， ， ，KWP397.1?in/3.107rn?73.6?mNT?37.124材料：大小齒輪采用的材料為 ，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為C4 HRC548?閉式傳動，精度 7 級，初選材料螺旋角 使用期 6 年，每年工作 300 天，每??天 8 小時。1、選用小齒輪齒數(shù) ，得 ，取193?Z03.128973.44??Zi 1284?Z2、由公式 322][)()HdEtt uTKd???????本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯22①試選載荷系數(shù) 6.1?tK②小齒輪傳遞扭矩 mNT??32074③由表 10.7[4]取齒寬系數(shù) 8.d?④由表 10.6[4]查得，材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaZE?⑤由圖 10.30[4]選取區(qū)域系數(shù) 450.2H⑥由圖 10.26[4]查得 7.03???7??64.13????⑦由圖 10.21e[4]查得，大小齒輪 paHLimLi 043??⑧應力循環(huán)系數(shù) 723 12.9608.176060 ?????hLjnN724.1i⑨由圖 10.19[4]查得接觸疲勞壽命系數(shù).5?HNK2.6HN⑩計算疲勞許用應力，取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1?? MpaSLimH 120.333 ???KHLiN3.444?許用接觸應力????MpaHH 126501243 ?????，取42.1?(2)計算① 322][)()1HdEtt uZTKd??????? m937.21616573.6418.040.89.3 2??? ）（本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯23②計算圓周速度 smndVt /219.60379.21603 ?????③計算齒寬及模數(shù) ntmdbt5.173??? mZmtnt 168.92cos26cos3 ????hnt .518.5.2.??mb0619.57④計算載荷系數(shù) K查表 10.2[4]得 5.1?A根據(jù) ，7 級精度，由圖 10.8[5]查得動載系數(shù)sV/20. 01.?VK由表 10.4[4]查得，6 級精度??29.3.205.1061.5. 32 ???????bKdH??考慮齒輪為 7 級精度，取 由圖 10.13[4]查得1??HK1??F假設 ，由表 10.3[4]查得mNbFtA???10 2.?HK367.02.1.5??????HVK⑤計算縱向重合度 98.31.0318.03????tgZd⑥ ?3ttKm7.56.2.9?⑦計算模數(shù) nmZd409.5192cos0.cos3 ?????(3)按齒輪彎曲強度計算 23][FdSan YKT??????①計算載荷系數(shù) 21810.5??????FVA②根據(jù)縱向重合度 ，從圖 10.28[4]查得螺旋角影響系數(shù)027.1?? 90.?Y本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯24③計算當量齒數(shù) 302.1cos933????ZV 68.12cos334???ZV④查取齒形系數(shù)由表 10.5[4]查得 79.3??FY.4?F查取應力校正系數(shù)由表 10.5[4]查得 5S78?SY⑤計算彎曲疲勞許用應力由圖 10.20e[4]查得 MpaFE6205??由圖 10.18[4]查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 95.FNK98.06?FN⑥取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4?? paSKFENF 714.204.1695033 ????MFEKF 3.844⑦計算大小齒輪的 ，并加以比較。??FSY?????012.74.2593??FSY??9.84FS?小齒輪的數(shù)值大 323][cosFdSanZYKTm???????41.564.198.00s22???對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 與由齒根彎曲疲勞強度計nm算的法面模數(shù)相差不大，取標準值 ，取分度圓直徑 。mn6md071.53?取129.76cos071.5cos3 ?????nmdZ?03?Z取4.32.34i 5本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯25(4)幾何尺寸計算①計算中心距取??mmZan38.47512cos6cos243 ??????a475?②按圓整后中心距修正螺旋角 ??????78.1903rcos2arcos43Zn?角改變不多，故參數(shù) 不必修正。?HZK,??③計算大小齒輪的分度圓直徑 mmZdn58.127.cos603????n454?④計算齒寬 db06.985.12803????圓整后 mB14 NdTFt 316.4825.273?mbKtA /0.9.81???所以，滿足齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度。6. 結(jié)構(gòu)的設計 6.1 聯(lián)軸器的選用輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，為了使選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器。金屬滑塊聯(lián)軸器是利用中間滑塊，在其兩側(cè)半聯(lián)軸器端面的相應徑向槽內(nèi)滑動，以實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接，并補償兩軸的相應位移。金屬滑塊聯(lián)軸器適應于低速重載的場合。且金屬滑塊聯(lián)軸器制造工藝成熟，加工成本低，考慮到經(jīng)濟性，這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器從《機械設計課程手冊》 的表 16—24[12]金屬滑塊聯(lián)軸器的主要尺寸和特性參數(shù)可以查得 ，所以應選 WH7，軸孔直徑為 55mm。本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯26圖 6 聯(lián)軸器Fig 6 coupling6.2 滾動軸承及軸承座的選擇 ×圖 7 軸承座Fig 7 bearing seat根據(jù)計算出的軸的尺寸為 55mm，我們可從《機械傳動裝置設計手冊》[12]的圓錐滾子軸承尺寸與性能參數(shù)表中選擇；查《機械設計課程手冊》得出，選擇本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯2730311 型號的圓錐滾子軸承。由于選擇的滾動軸承為圓錐滾子軸承，根據(jù)本設計的要求未找到適合的軸承座，于是在參照已有軸承座的基礎上，稍作改動設計了一個軸承座。7 結(jié)束語本設計針對清洗土豆導致大量勞動資源的浪費，設計出清洗機，該機構(gòu)的優(yōu)點是設備尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡單，耗水量少，土豆破損率低，容積大，清洗效率高，可連續(xù)清洗，且操作十分簡便，洗完后呈現(xiàn)為本色，無殘留雜質(zhì)，有效的去除殘留的農(nóng)藥，可以大大提高客戶的銷售價格。能夠?qū)崿F(xiàn)較高的生產(chǎn)效率， 。這次設計從最初選題，開題，計算和繪圖直到完成設計。這是一次理論聯(lián)系實際的過程，也進一步鞏固和拓展了我們所學的知識，這是對我們大學的總結(jié)。這次設計，讓我認識到了樹立正確設計思想的重要性，還增強了我們的創(chuàng)新意識和分析解決問題的能力。設計計算，繪圖中，我進行了較全面的機械設計基本技能訓練。這次畢業(yè)設計業(yè)暴露了我的很多不足。讓我認識到了我的動手能力，理論聯(lián)系實踐 能力還要有很大的提高。我認識到自己的知識還很薄弱，自己的學習之路還應該有很長。本科畢業(yè)設計（論文）通過答辯28參考文獻[1] 張永成,田豐.馬鈴薯實驗研究方法.高等教育出版社.2007. 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