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基于摩擦车道的 高分辨率和大行程微进给机构 摘要 根据摩擦传动原理，设计了一个 有很 长冲程 距离 和高分辨率行走的微型送料置 ，这个装置 由压电陶瓷元件 驱动 ，并与螺旋轴和空气静压导轨结合起来。通过灵活的四连杆设计了可调预压装置。进行了灵活的联动装置的静态特性分析与有限元分析。微 进给装置 的传输特点是彻底分析。 关键词： 摩擦驱动器，压电驱动器，柔性铰链，有限元 1. 引言 非球面光学系统已被广泛用于诸如航空，航天产业，国防等。然而，大型面的 非球面光学制造 面 临很大的困难 ， 诸 如 工作效率低，成本高，增加对工艺设备的要求等问题。为了 达到高精度，微位移分辨率的超精密机器必须进一步推进，以补偿 在生产 线上 生产时产生的错误 。因此，设计微进给机构已成为关键技术之一。近年来 ， 压电陶瓷是新的微进给机构的发展。它具有体积小，功率大，分辨率高的优点，以及高频率响应 等现象，如不加热，不反弹和粘 性 ，因此它被广泛应用于微进给微控制器 机制。如今，摩擦传动装置正逐渐被收购和使用。 2 微进给 机构的 结构和工作原理 该微进给机构是由三部分组成：摩擦传动装置，滚珠丝杆及静压空气轴承 指向 方式。微进给机构采用压电陶瓷摩擦传动块，扭转了套筒和驱动器滚珠丝杠，从而带动空气轴承 导轨实现微进给运动。该结构显示如图 1 轴承支架 2 摩擦传动装置 3 摩擦传动套筒 4 静压空气轴承 及 导轨 5 滚珠丝杠 6 压电陶瓷基地 7 压电陶瓷 进料装置 图 1：（ a）送料机构的结构 如图 2 所示，饲料机制的工作原理是 ： 摩擦传动与滚珠丝杠， 4 块摩擦传动原件 对称放置在套筒两侧。 每块压电陶瓷材料的疲劳导致了相应的夹持装置的疲劳，夹具夹持装置的疲软影响生产的压电陶瓷材料。 当送料机构 工作时 ，压电陶瓷用于在同一侧的两个块摩擦传动装置的 紧固。 电子邮箱： 话：（ 0451） 15904608295，地址：哈尔滨工业大学 413 邮箱，邮编： 150001。 针 对先进光学 夹具， 测试技术 ， 高级光学制造技术 的 第三届国际 李扬，陈尧隆，恩斯特，伯恩哈德克利，李 龙斌 编辑 。 图 1：（ b） 送料机构图片 图 2： 进给 机制 的运行 原则 3 可调预紧机制 的 设计 此外， 在 摩 擦传动装置 上需要 可调整的 预紧 机制，它必须有足够的预紧力。典型的预紧方法是钢板弹簧预紧 机制 ，螺旋预紧机制，气压预紧机制等。 在本文中 该 预紧 机 的 制设计 是 灵活的平行四杆机构。它由压电陶瓷 提供 预紧力。该预紧力可以改变压电陶瓷的输入电压。如图 3 所示，利用有限元软件进行静态特性分析。当压电陶瓷 的 驱动力是最大 值 500N 时 ，灵活安排四杆机构的刚性，通过有限元分析软件， 得到 K =m，以及弹性铰链的最大应力为 = 果没有灵活的四杆机构（即当摩擦传动 装置紧密接触时 ），压电陶瓷输出力通过灵活的四杆机 构将完全转化为预紧力。 4 传动 机构的 特性分析 学习和掌握辐射源驱动机制的特点，以采取适当的措施，以改善整体性能和设计提供了控制系统设计提供了依据。 动力矩 当系统启动时，有一个初步的转动惯量作为结果的部分存在质量问题。为了研究驱动力矩，选择摩擦传动 套筒作为研究课题 。根据动力学理论的能量 守恒，齿轮 加工 前和改装后， 套筒的 每部分摩擦转化为旋转惯 量 。正因为如此，我们可以得到转换后的转动惯量是 （ a） 预紧机构的结构 （ b） 运动节点图 （ c）应力分布图 图 3：静态特性试验计划预紧机制 其中 p 是丝 杠间距， m; r 是摩擦 套筒半径 ， m; 球螺杆质量， 摩擦套管质量， 通过上述分析，我们得到摩擦套筒的等效转动惯量。现在，我们选择的摩擦套筒作为课题调查 ，讨论驱动力矩（驱动力）所需要的设备启动时，它的影响因素。下面的等式工程设备开始时： （ 2） 其中 j是等效转动惯量， kg是摩擦套筒角加速度， r 是摩擦 套筒 半径， m; M 是驱动力矩， Nm; F 是驱 动力（突破块之间摩擦和摩擦套筒摩擦） ， N 当系统启动时，为了使套筒可以有一定的角加速度 ， 一个适宜的驱动器偏转配件 应用 在 对摩擦袖子 上 。偏转 配件 是由压电驱动器产生的输出力陶瓷。从式 2我们可以得到的等效转动惯量，半径套筒和驱动器的摩擦压电陶瓷的力（突破块之间摩擦和摩擦套筒）是影响摩擦机制启动的因素，所以我们认为应该 考虑 每个因素的影响，以确保机制的正常启动。存在同样的问题时，送料机构 将 停止移动。动刚性 驱动 刚性是 进给 的重要推动机制特征之一。现在，我们将详细 的 分析 进给 机制 的驱动 刚性，每个部分的刚性连接的级联有 计算公式如下： （ 3） 其中 K 是 进给 机制总硬度 ; 压电陶瓷 的刚性 ; 擦 块之间的 刚度 ; 轴向刚度 ; 是丝杠扭转刚度 ; 刚性 ; 承的轴向刚度 ; 承座刚度 ; 下面是部分的分析和刚度计算 ： 电陶瓷刚性 本文 中 压电陶瓷陶瓷微定位 系统 是由中国电子科技集团公司第 26 研究所生产 的 。它是通过实验测量的刚性 m，如图 4 所示。 擦套筒 的 硬度块之间 接触 表面 的 的摩擦 两个物体互相接触将有一定的向外力。力和位移之间的比例关系实际上反映了刚性特征。相应的刚性现在是： 其中 k 是常数 ; N 是压力 ; r 是球体的摩擦表面理想化的半径。 很显然在方程 中 ，在特殊的摩擦传动装置系统 中 ， k 是从实验得到， r 是常数，接触刚度的唯一的影响因素是压力 N。 图 4：压电陶瓷刚性曲线 杠扭转刚度 转变为 轴向刚度 传动链层面的转变需要统一计算它的刚性。因此，扭转刚性必须转化为轴向刚度 ， 公式如下： 其中 是螺旋上升的 角度 ，（ ） ; D 是丝杠直径， F 是丝杠轴向力， N; M 是丝杠输入 扭矩 ， N是丝杠和螺母之间的摩擦角（ ） ; 丝杠扭转刚度， 是螺丝扭转变形 ， P 是丝杠 长度 ， G 是螺杆材料弹性剪切模量， 面 惯性， 是点到两个推力轴承 的距离 ， 通过 有限元分析 可获得 连接螺母块的轴向刚度，。螺母支架和轴承块的刚度是非常大的，可以 不予考虑 。通过查找表和计算 可以得到其他部分刚 度 。总之，通过 公式 推导的 机制 驱动 刚度 ，我们已经找到了 驱动特性对学习的 影响因素， 驱动刚度对进一步研究驱动 特性提供了 基础 。 5. 进给机构 的 实验研究 验系统 的 基础 如图 5 所示，该实验系统是由 进给 机构，计算机，压电陶瓷驱动程序 ， 电源组成 图 5：实验 系统 本文采用 以平均曲线模型为基础的 控制方法 ，建立开环控制模型 。总之，测量压电陶瓷控制电压 和滑行 运输距离 关系的 实验曲线。利用 件，以适应的三次多项式代数和安装 的时 错误 ， 图 6 所示，从中我们得到了相应的控制电压和距离和关系表达式 ， 因此，控制 进给 机构的距离。 拟合线 错误拟合线 图 6：三次代数多项式拟合 控制电压和距离的关系表达 如 方程 7 所示： 其中 x 是输出的距离， ; u 是控制电压， V 统分辨率的实验研究 如图 7 所示，压电陶瓷具有一定的伸长率。在这个时候，微工作台的距离 后在此基础上逐步延伸，并在每一个时刻保持 。取样时间为 100毫秒。该决议曲线可以通过测量得到的微进给机构的做法距离使用的电感 图 7： 进给机制的距离分辨率曲线 6. 结论 本文中 高分辨率 和长冲程的 微进给机构， 有如下结论 ： 1 预紧机制 的关键在于设计了基于 分析压电陶瓷静态特性的有限元软件 ; 2 分析了微进给机构的起动转矩和转动惯量计算的等效 ;分析驾驶微进给机构的刚度特性，并发现其影响因素 ; 3 该微进给机构游行可达 300 毫米，分辨率为 参考文献 1. R 2003, 5056: 424431 2. , , , et a 1998, 64(4):619623. 3. . R, A, L et he 2001,2100. 4. D, , . 1996, 2865:1520. 5. A 2003, 27:14221 6. , , . A 2001, 36: 425443. 7. A. A. . 2001, 25: 7781 8. 2005, 6048: 18 9. of a a 7, 1997, 09 10. i. 3 i i, 6722, 67222E, (2007) 02777/$18 6722 672226722 672226722 672226722 672226722 67222l:0:6722 I 6722 67222E-7全日制普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 学生姓名 学 号 年级专业及班级 指导教师姓名 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 饲料粉碎机的设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 市场调研，了解饲料粉碎机的工作原理，形成了总体设计思路 开题报告以及所有设计计算说明书一份 粉碎机总装图 传动、减速装置部装图设计 快慢速轴、大小齿轮及锤片、筛体等重要零部件的设计 指导教师意见 签名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 全日制普通本科生毕业设计 锤片式饲料粉碎机的设计 F 南长沙 提交日期： 目 录 摘要 . 1 关键词 . 1 1. 绪 论 . 2 内外锤片式饲料粉碎机的技术现状 . 2 前国内粉碎机的质量方面存在的主要问题 . 3 料粉碎机的 种类和性能分析 . 3 片式粉碎机技术发展研究的方向 . 5 2 总体方案选择与设计 . 6 体方案 . 6 碎室参数确定 . 7 要性能指标计算 . 8 套功率和电机的选择 . 9 3 带传动的设计 . 10 带传动的特点 . 10 带传动设计计算 . 10 4 轴和轴承的相关设计 . 14 的结构设计 . 14 轴的校核 . 16 动轴承寿命计算 . 20 动轴承润滑方式的选择 . 22 接键的选择和计算 . 22 5 转子的设计计算 . 23 片的设计 . 23 片架的设计 . 25 6 筛片的设计 . 28 碎机工作状态分析 . 28 合筛的结构和原理分析 . 29 片的设计与选择 . 30 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 附录 . 34 毕业论文（设计）开题论证审批表 学生姓名 学号 年级专业及班级 指导教师及职称 任述光 副教授 开题时间 年 月 日 毕业论文（设计）题目 饲料粉碎机的设计 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等） 选题研究意义 随着农村产业结构的调整，农村的专业养殖户在不断增加，饲料使用也不断增加，粉碎机的应用更加广泛。如何提高粉碎机的效率、粉碎机操作的安全性和方便性、降低粉碎机能耗、易损部件的耐磨性产品质量的提高等是许多研究人员和生产企业一直探索的课题。 国内外研究现状 我国企业最新研制开发的横宽形振动筛锤片式粉碎机 ,它是由电动机、多层筛体（筛体分内层筛和外层筛）、振动器、机体等组成。具有饲料的粗粉碎和超细粉碎两者可以通用 ;效率高 ;粉粒比较均匀 ;对水分较高的原料和含纤维的原料有较好的适应性 ;易损件筛片寿命长 ;锤片更换周期长等优点。目前 ,我国饲料粉碎机的生产企业约有 300 多家 ,生产的产品品种、规格齐全 ,能基本满足我国畜牧、水产养殖业发展的需要 ,但还有一些有特殊要求的饲料粉碎机和特大功率的机型 ,仍然需要从国外进口。我国现在生产的许多规格的产品已经能替代进口产品 ,在主要的技术指标已经接近国际先进水平 ,而且在价格上有很大的优势。在我国生产的各种机型都有不同数量的出口 ,其中小型粉碎机的出口批量较大 ,主要销往东南亚、非洲等第三世界国家。 锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中应用最为广泛。由于在饲料所用原料上的差异 ,在欧洲的饲料 多采用混合粉碎（先配料后粉碎） ,且经常没有任何谷物原料 ;而美国的饲料配方是以 50%的玉米或小麦为基础的 ,很少使用难以粉碎的比如燕麦、大麦之类的谷物等 ,原料水分也略低于欧洲。这样也就使得锤片式粉碎机向两个方向发展 :首先在于美国的产品追求筛板面积大 ,而欧洲的讲究冲击齿板面积大。其次在于筛板的安装。美国锤片式粉碎机在安装、更换筛板时必须停机并且打开机壳才能进行 ,而欧洲的许多锤片式粉碎机是从轴向插入式 ,不需停机和打开机壳即可抽出原有筛板 ,插入新换筛板 ;还有的机型可沿轴的一端插入从另一端抽出 ,还可实现自动遥控换筛。 主要参考文献 1 汪志民 锤式粉碎机的研究 J2009. 2 何明打 . 9饲料粉碎机的研究设计 J. 制造业自动化， 2008. 3 刘华权 ,何培军 饲料粉碎机的研究设计 J. 制造业自动化，2009. 4 马德懿 锤片式饲料粉碎机设计及试验研究 J. 制造业自动化， 2007. 5 锤片式粉碎机参数确定及对性能的影响 J. 制造业自动化， 2009. 6 穆维好 J. 制造业自动化， 2008. 7 张肇鲲 J. 制造业自动化， 2009. 8 何占松等 功能精粗饲料粉碎机研究设计 J. 制造业自动化， 2008. 9 高国章等 多级无筛粗饲料粉碎机试验研究 J. 制造业自动化， 2010. 10 孙恒，陈作模，郭文杰 七版） M高等教育出版社 11 濮良贵，纪名刚 八版） M等教育出版社 12 戴 亚春 . 机械制造工艺实习指导书 M. 北京：化学工业出版社， 2007. 13 徐学林 . 互换性与测量技术基础 M. 长沙：湖南大学出版社， 2005. 注：此表如不够填写，可另加页。 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等） 研究目的 ：我国饲料粉碎机企业的关键和核心技术基本依赖从国外引进 ,自主技术开发和创新能力弱。现在国外的技术和设备大举挺进中国 ,市场竞争日趋激烈的情况下企业理应成为技术创新的主体应该增加在科研开发的投入 ,提高企业技术创新能力 ,立足做优做强 ,提升企业的核心竞争力。同时也最大限度的满足国内养殖户对饲料粉碎机的需求。 研究内容 ：结合国内外现有的一些饲料粉碎机装置，采用一些国内外先进技术技术，设计出一种小型多功能饲料粉碎机装置。设计饲料粉碎机内部结构；对相关部件 的 结构参数计算和校核。 研究方法 ： 进行实地调研，确定设计的可行性及推广性，收集有关饲料粉碎机的资料及较新较前沿相关设备的技术资料，对现有的机型进行调研，分析各机型的优缺点，将原有的饲料粉碎机与新技术结合起来，设计出一种高效、节能的饲料粉碎机。 预期成果 ：设计出来的饲料粉碎机 效果高效、节能，小型轻便、操作简单、价格适中，能满足农户的购买能力，能在广大饲料养户中得到推广。 条件保障 ：查阅相关专业书籍、期刊杂志，了解最新前沿饲料粉碎机的知识，对现有的一些机型的调研，加以老师的指导和支持以及自己这四年来学到的相关专业知识和 绘图软件。 时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等） 2010 年 11 月 25 日前 查阅文献收集资料，调研 2011 年 1 月 1 日前 了解饲料粉碎机的结构和工作原理，形成总体设计思路 2011 年 3 月 20 日前 完成总装图，部装图和零件图的设计绘制 2011 年 4 月 1 日前 中期考核 2011 年 5 月 1 日前 撰写设计计算说明书 2011 年 5 月 18 日前 毕业设计审查 2011 年 5 月 28 日前 毕业设计答辩 开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日 专业委员会意见 专业教研室主任签名： 年 月 日 注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。 毕业论文（设计） 开题论证记录 系 部 ： 工程技术系 学生姓名 学 号 年级专业及班级 2007 级 机械设计制造及其自动化 （ 4） 班 指导教师姓名 指导教师职称 论文（设计）题目 饲料粉碎机的设计 论证小组质疑 及指导意见 ： 1. 多功能 锤片式粉碎机的工作原理 2. 多功能 锤片式粉碎机 的传动方式 3. 如何实现减震 学生回答简要记录： 1. 粉碎机根据机械冲击的原理，利用围绕水平或垂直轴旋转转于上的冲击工件对物料施以高速冲击，并使其与定子间产生的强力冲击、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎 2. 通过电机带动皮带会齿轮实现动力的传送 3. 通过优化结构的设计或安装动平衡机来实现减震效果 论证小组 成员签名 记录人签名： 论证日期： 年 月 日 注： 记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。 毕业论文（设计）成绩评定册 学生姓名 学号 年级专业及班级 指导教师及职称 毕业论文（设计）题目 锤片式饲料粉碎机设计 完成时间 2011 年 月 日 答辩时间 20 年 月 日 摘要： 我国农村迫切需要一种高效、低耗、结构简单、一机多用、操作方便、使用安全小型饲料粉碎机。而国内现有小型饲料粉碎机普遍存在吨料电耗高的缺点，本设计以降低吨料电耗为主要目的，从增加粉碎能力和筛分效率入手，设计了一款锤片饲料粉碎机。锤片式粉碎机是一种利用高速旋转的锤片来击碎饲料的机器，它具有通用性广、 效率高、 粉碎质量好、 操作维修方便、动力消耗低 等优点。本文对锤片式粉碎机进行了设计讨论。将重点对方案选择及总体设计、主轴的设计、箱体的结构设计进行深刻的研究和探讨。 关键词： 饲料；锤片式粉碎机；设计 答辩资格审查意见： 专业委员会主任签名： 年 月 日 指导教师评语： 指导教师建议成绩： 指导教师签名： 年 月 日 评阅教师评语： 评阅教师建议成绩： 评阅教师签名： 年 月 日 答辩小组评语： 答辩小组建议成绩： 组长签名： 年 月 日 成绩评定 综 合 成 绩 （ 百 分制）： 分 折合五级记分制成绩： 答辩委员会审查意见： 答辩委员会主任签名： 年 月 日 成绩评定说明： 毕业论文（设计）的成绩评定采用综合加权评分的办法，按指导教师评分占 30%、论文评阅人评分占 30%和答辩小组评分占 40%计算出百分制的综合成绩，并根据综合成绩确定相应五级记分制等级。系部答辩委员会对毕业论文（设计）的预评、评阅、答辩成绩进行审查，对评定等级为优秀或不及格以及答辩评分中有争议的论文（设计）要进行重点审核，最终确定成绩。指导教师、评阅教师、答辩小组应分别严格按湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）评分标准中的相应标准客观、公正赋分。本表一式二份，一份进入学生个人档案，一份存学院档案室 。 指导教师指导检查学生进行毕业论文（设计）工作情况登记表 系（部）名称： 理工学部 指导教师姓名： 时 间 地 点 指导、检查的主要内容 学生签名 注：此表在每次指导、检查工作时由学生带来，指导教师填写。内容包括学生的学习、工作态度；毕业论文（设计）工作的进展情况；论文（设计）工作中尚需解决的问题等。 20 年 月 日 填 写 说 明 一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。 二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。 四、任务书一经下达，不得随意更改。 五、各栏填写基本要求 （一）毕业论文 （设计）选题来源、选题性质和完成形式： 请把合适的对应选项前的“”涂黑，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。 （二）主要内容和要求： 1工程设计类选题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2实验研究类选题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3文 法经管类论文 明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。 （三）主要参考文献与外文资料： 在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3 年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。 （四）毕业论文（设计）的进度安排 1设计类、实验研究类课题 实习、调研、收集资料、 方案制定约占总时间的 20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%，撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论文 实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。 毕业论文（设计）题目 饲料粉碎机的设计 选题来源 （ ）结合科研课题 课题名称： （ ）生产实际或社会实际 （ ）其他 选题性质 （ ）基础研究 （ ）应用研究 （ ）其他 题目完成形式 （ ） 毕业论文 （ ） 毕业设计 （ ） 提交作品，并撰写论文 主要内容和要求 锤片式饲料粉碎机原理是由高速旋转的活动锤片与固定圈的相对运动，使物料在粉碎室内发生旋转，对物料进行粉碎 (含锤击、碰撞、摩擦等 )的机具。物料在粉碎室内受高速旋转锤片的冲击作用，使物料在粉碎室内沿筛面形成圆周运动，产生环流层，大颗粒物料在外层，小颗粒物料在内层，物料达到粉碎粒度后通 过筛孔，获得人们所要求大小的饲料。其生产效率与其对物料的破碎能力和分离能力紧密相关，而生产效率低往往是由于粉碎后的碎物料不能及时排出粉碎室，造成重复粉碎，浪费了功耗。 如何提高碎物料的分离能力是解决锤片式饲料粉碎机生产效率的关键，本设计从提高碎物料分离能力入手设计高效饲料粉碎机。主要内容为： 1 总体方案的拟定与设计计算； 2 粉碎室主要参数的设计计算；主轴、从动轴，带轮、齿轮、箱体等重要零部件的设计； 3 轴承及其它重要标准件选用的原因分析及计算依据。 设计具体要求如下： 1设计图纸不得少于 4 张 0#图纸 2设计说 明书全部打印，格式规范符合湖南农业大学东方科技学院毕业设计规范要求，字数不得少于 1 万字。正文的主要结构层次： 1）前言：简要介绍粉碎机设计现状及问题，本设计的目的、意义、主要内容，改进与创新。 2）总体方案的拟定与优选：要有方案的比较，选优，要有必要的简图和设计说明。 3）设计计算与分析：如工作过程中的物料速度、流量计算及主要零部件的受力分析及强度、刚度、稳定性方面的设计和校核计算。 4）绘出设计总装图，主轴、从动轴、箱体等主要零部件部装图的 纸。 5）设计总结：对整个毕业设计主要成果的总结。明确指出 本次设计的优点（对已有设计所做的改进）和缺点（不足及没有考虑周全的地方），对其应用前景及社会、经济价值加以预测和评价，并指出今后进一步改进设计的方向与设想。 主要参考文献与外文资料 1 汪志民 锤式粉碎机的研究 J2009. 2 何明打 . 9饲料粉碎机的研究设计 J. 制造业自动化， 2008. 3 刘华权 ,何培军 饲料粉碎机的研究设计 J. 制造业自动化， 2009. 4 马德懿 锤片式饲料粉碎机设计及试验研究 J. 制造业自动化， 2007. 5 锤片式粉碎机参数确定及对性能的影响 J. 制造业自动化， 2009. 6 穆维好 J. 制造业自动化， 2008. 7 张肇鲲 J. 制造业自动化， 2009. 8 何占松等 功能精粗饲料粉碎机研究设计 J. 制造业自动化， 2008. 9 高国章等 多级无筛粗饲料粉碎机试验研究 J. 制造业自动化， 2010. 工作进度安排 阶段 起止日期 阶段工作内容 2010 年 11 月 25 日前 查阅文献收集资料，调研 2011 年 1 月 1 日前 了解饲料粉碎机的结构和工作原理，形成总体设计思路 2011 年 3 月 20 日前 完成总装图，部装图和零件图的设计绘制 2011 年 4 月 1 日前 中期考核 2011 年 5 月 1 日前 撰写设计计算说明书 2011 年 5 月 18 日前 毕业设计审查 2011 年 5 月 28 日前 毕业设计答辩 要求完成日期： 20 年 月 日 指导教师签名： 审 查日期： 20 年 月 日 专业委员会签名： 批准日期： 20 年 月 日 学生签名： 接受任务日期： 20 年 月 日； 注：签名栏必须有相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心下载。 全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计 是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业 设计 作者签名： 年 月 日 1 目 录 摘要 1 关键词 1 1. 绪 论 . 2 内外锤片式饲料粉碎机的技术现状 2 前国内粉碎机的质量方面存在的主要问题 3 料粉碎机的种类和性能分析 3 片式粉碎机技术发展研究的方向 5 2总体方案选择与设计 . 6 体方案 6 碎室参数确定 7 要性能指标计算 8 套功率和电机的选择 9 3 带传动的设计 . 10 带传动的特点 10 带传动设计计算 10 4 轴和轴承的相关设计 . 14 的结构设计 14 轴的校核 16 动轴承寿命计算 20 动轴承润滑方式的选择 22 接键的选择和计算 22 5 转子的设计计算 . 23 片的设计 23 片架的设计 25 6筛片的设计 . 28 碎机工作状态分析 28 合筛的结构和原理分析 29 片的设计与选择 30 2 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 附录 . 34 3 锤片式饲料粉碎机的设计 摘 要： 我国农村迫切需要一种高效、低耗、结构简单、一机多用、操作方便、使用安全小型饲料粉碎机。而国内现有小型饲料粉碎机普遍存在吨料电耗高的缺点，本设计以降低吨料电耗为主要目的，从增加粉碎能力和筛分效率入手，设计了一款锤片饲料粉碎机。 锤片式粉碎机是一种利用高速旋转的锤片来击碎饲料的机器 ， 它具有通用性广、 效率高、 粉碎质量好、 操作维修方便、动力消耗低 等优点。 本文对锤片式粉碎机进行了设计讨论。将重点对方案选择及总体设计、主轴的 设计、箱体的结构设计进行深刻的研究和探讨。 关键词： 饲料；锤片式粉碎机；设计 f f a of a of of at of of of of of so a of of a of to as of so of it, 4 1 绪论 内外锤片式饲料粉碎机的技术现状 粉碎机是饲料加工厂的主要设备之一，饲料产品生产成本的高低主要地决于粉碎设备生产性能、效率的好坏。影响粉碎机工作效率的因素很多，如筛孔的形状与大小，锤片的形状与新旧程度物料出机型式等等。 目前在我国薯类淀粉生产中，原料破碎大部分都采用睡式粉碎机，这主要是由于睡式粉碎机具有度电产量较高，粉碎物 料粗细均匀，适应性强等优点。但是有相当一部分淀粉生产厂把符合国标的饲料粉碎机直接用于淀粉生产，结果出现了不少问题。主要是由于薯类淀粉和饲料的生产条件不一样，即饲料生产要求被粉碎的水含量应低于 15%，属于干粉碎。而淀粉生产原料的破碎是在湿粉碎 的条停下进行的，也就是被粉碎物的水分远远大于饲料生产中破碎物的水分。在这种特定的条件下，直接选用饲料粉碎机用于淀粉生产就暴露出了许多不足。主要表现为粉碎机效率低，粉碎性能差，噪音大，振动剧烈，粉碎机使用寿命短等现象。 锤片式饲料粉碎机是饲料加工机械中使用最为广泛的一种产 品，它具有结构简单、使用方便、生产效率高等特点。如何提高其锤片这个重要零件的使用寿命一直是各生产企业关心的问题，用户亦把锤片的磨损快慢作为选购饲料粉碎机的主要考察指标之一。目前各生产企业分别在选材及相应的热处理方法上不断改进，一是选用低碳钢 20进行渗碳处理 +表面淬火；二是选用弹簧钢 65行表面淬火；三是采用碳化钨堆焊锤片或硬质合金焊接锤片，后者虽早有研究，但因成本、工艺稳定性等原因仍未获全面推广。 改革开放以来，养殖业得到较快的发展，饲料粉碎机也得以快速发展。据不完全统计，日前我国饲料粉碎机生产厂家达 200余家，总的年产量近 300000台，遍布全国各地，但这快速发展也带来了许多不利因素，许多厂家因经济利益驱动，并不懂饲料粉碎机的工作原理就制造生产，造成了产品工作性能指标的下降。 近年来，随着农村产业结构的调整，农村的专业养殖户在不断增加，粉碎机的应用更加广泛。如何提高粉碎机的效率、粉碎机操作的安全性和方便性、降低粉碎机能耗、易损部件的耐磨性、操作环境的改善、产品质量的提高等是许多研究人员和生产企业一直探索的课题。 过去的粉碎理论认为，物料在粉碎室内受到冲击先裂后碎，在粉碎室内沿筛面形成物料环流层，由于离 心力的作用，大颗粒紧贴筛面，阻碍细粉过筛，既造成过细粉碎，又影响粉碎效率，因而认为要提高粉碎效率，避免过细粉碎，就要通过改变粉碎 5 室结构来破坏物料的环流层。据此，国内外近年来研制了多种形式的粉碎机结构，如偏心式、水滴式、桃形式，但对提高粉碎效率均不理想。 9 人提出了有关环流运动规律的新假设；在环流层内，大小颗粒 自由运动，不存在大颗粒因离心力作用紧贴筛片而阻碍细粉过筛的现象，破坏环流并不能有效地提高粉碎效率。 前国内粉碎机的质量方面存在的主要问题 1) 标准不完善 首先，我国的标准化信息网络 不够完善与普及，有的企业找不到产品的相关标准，有的产品没有标准，再加上企业的标准化生产的意识差，造成了许多企业无标生产。其次，目前我国的标准技术规范大多以产品性能指标为主，而对产品安全技术方面的标准技术要求还不够健全与完善，对饲料粉碎机而言，就无转速、壳体的有关限制要求。企业在竞争中，一方面提高转速以提高粉碎机的生产率，另一方面又降低壳体厚度节省材料，所以其产品的安全性就可想而知了。 2) 安全意识不够 这是生产者与使用者都欠缺的。目前，生产者与使用者看重的是产品的使用性能，而对安全质量性能不太重视。这表现在产品 上无安全标识或标识不全、使用说明书中无安全操作规范等。同样，使用者在使用中图方便而忽视安全，例自行拆卸防护罩 、擅自提速、更换锤片时不注重平衡等现象，这些深刻说明了我们的使用者自我保护意识与安全生产意识还很不完善。因此提高生产者与使用者的质量安全意识也是保证产品安全质量有效性的重要一环。 料粉碎机的种类和性能分析 粉碎机可分为锤片式、劲锤式、对辊式和齿爪式。一般的畜禽饲料通常采用普通的锤片式粉碎机或对辊式粉碎机，普通的水产饲料可采用微粉碎机、水滴式锤片粉碎机、齿爪式粉碎机，而特种水产饲料和水产的 开口饲料需要采用超微粉碎机，有的甚至需要用胶体磨才能达到开口饲料所需要的粒度要求。目前应用最广泛的是锤片式粉碎机和齿爪式粉碎机。 片式粉碎机 锤片式饲料粉碎机生产效率与其对物料的破碎能力和分离能力紧密相关，而生产效率低往往是由于粉碎后的碎物料不能及时排出粉碎室，造成重复粉碎，浪费了功耗 。 如何提高碎物料的分离能力是解决锤片式饲料粉碎机生产效率的关键，本文定义分离能力为单粒碎物料的分离速度与单粒碎物料过筛概率的乘积。基于此，研究碎物料的分离速度和过筛概率是提高分离能力的有效途径，本文从理论上分 析影响碎物料分离 6 速度的主要原因并提出提高分离能力的有效途径。 其粉碎原理是无支承式的冲击粉碎，在粉碎过程中由高速旋转的活动锤片与固定 圈的相对运动，使物料在粉碎室内发生旋转，对物料进行粉碎 (含锤击、碰撞、摩擦等 )的机具。物料在粉碎室内受高速旋转锤片的冲击作用，使物料在粉碎室内沿筛面形成圆周运动，产生环流层，大颗粒物料在外层，小颗粒物料在内层，物料达到粉碎粒度后通过筛孔，获得人们所要求大小的饲料。该类机具在粉碎过程 中锤片与物料的碰撞 绝大部分为偏心冲击，会消耗一部分能量，这也是锤片式粉碎机耗能高的重要原因之 一。同时，由于锤片式粉碎机的粉碎室结构和物料受高速锤片的冲击作用 ，物料在离心力作用下产生环流层，粉碎物料达到粒度要求后小颗粒物料不能及时从筛孔正常排出，出现了物料与锤片的反复冲击，形成物料的过度粉碎，粉碎电耗增加，物料的温度升高 ，使物料内的水分形成水蒸汽，水蒸汽与细粉末会粘附于筛片，产生堵塞筛孔现象，使粉碎效率下降，尤其在物料细粉碎时，环流对粉碎效率的影响更严重。要提高锤片式粉碎机效率，就必须破坏粉碎过程的环流产生。 爪式粉碎机 它是一种固定锤式粉碎机。工作时，料斗的物料借 自重和负压吸 力而进入粉碎室的中央，受离心力和气流作用，自内圈向外圈运动，同时受到动、定齿爪和筛片的冲击、剪切、摩擦作用而被粉碎 ，利用动齿盘旋转时形成的风压，将粉碎物通过筛孔从 出料口吹出。由于该类型机具主轴转速较高，轴承易磨损、损坏，特别是金属异物进入粉碎室易造成破坏性事故，工作可靠性较低，噪声较高。 饲料生产中对粉碎机的性能要求： 粉碎质量好，粒度均匀，利于混合；生产效率高，单位成品的功率消耗小，成本低；密封性能好，能防尘，减少泄漏损失；构造简单，使用维修方便；工作时灰尘少、噪音小。 影响粉碎效率的主要因 素有：物料因素、粉碎机自身因素以及风网系统因素。 物料品种：不同品种物料的物理特性不同。粉碎的难易程度也不同。从物料物理性质比较，脆性、坚硬的物料较韧、软性物料易粉碎；从物料成分组成比较，水分、油脂、粗纤维含量高的物料难以粉碎。一般淀粉含量较高的玉米、大麦、高粱因结构松脆，易粉碎，产量高。而茎秆粗饲料的纤维含量高。难粉碎、产量低。例：在筛片孔径 d=料含水率 15的情况下，玉米和高粱产量 45 60(h)；薯藤 12 16(h)，由此可见。物料不同度电产量相差很大。 物料的 湿度：物料的湿度增大。结构松脆度下降。粉碎较难。而且容易堵塞筛孔。通常物料水分不超过 14时。水分增加，产量降低。有关资料表明：当玉米含水量从 7 到 21时。其生产率下降 29。功率消耗增加 125。其关系大致如表 1 表 1 物料水分对粉碎产量的影响 to 目 水分增加（ %） 1 2 3 4 5 产量降低 6 8 10 15 筛片面积及开孔率的影响：锤片式粉碎机的生产率受筛片通过能力的制约。它们的关系如下式： 3600* （ 1 式中： G 生产率 (t h)； v 物料通过筛孔时的平均速度 (m s)； F 筛片的有效筛理面积 ( 物料的容重 (t m )。 由上式可见，加大筛片面积、提高筛片的开孔率 (增大有效筛理面积 )，可提高粉碎机的生产率。 片式粉碎机技术发展研究的方向 粉碎机技术的发展是随着饲料粉碎技术的发展而发展，近年来，我国养殖规模、养殖品种的多元化发展，对饲料粉碎机提出了新的要求，今后几年的粉碎机技术研究应主要集中在以下几个方面： （ 1）粉碎机应主要从最佳粉碎粒度和粉碎成本的经济合理方面考虑，研究粉碎机与畜禽鱼饲料的最佳粉碎粒度的关系，促进粉碎机向专业化、系列 化方向发展，同时开发一些专用粉碎机。 （ 2）新型锤片式粉碎机开发研究，对锤片式粉碎机的结构进行优化，开发锤筛间隙可在线调整锤片粉碎机。 （ 3） 粉碎机与吸风系统的配套研究。通过对粉碎机结构的改进、粉碎机吸风系统的合理配置，以获得最佳经济性能和粉碎效果。 2 总体方案选择与设计 体方案 小型粉碎机的优点是结构简单，体小灵活，造价低，采用单相电机驱动。从而可以根据自养禽畜及饲料资源情况，进行自行饲料加工，无疑有利于农村开发和利用饲 8 料资源，发展畜牧业生产，活跃商品经济。总体方案设计的核心主要是粉碎室、转子及主要性能参数的设计与计算。 锤片粉碎机时利用高速旋转的锤片对进入粉碎室的物料反复锤击，加上转子的旋转离心作用，使物料在粉碎室内的齿板与筛片间互相撞击，粉碎成细小粉末。粉碎机粉碎的结构形式对粉碎性能有重要影响。目前粉碎室的型式主要有圆型、椭圆型、水滴型等。圆型模式相对来说制造方便，但物料在喂料口沿切向进入粉碎机时，可能会弹出，存在一定损耗。而椭圆型的型式，按照现有的设计理论和方法还不能仅经过计算就能获得这些主要参数的最佳值。像粉碎机的锤片线速度、短轴锤筛间隙，粉碎室椭圆度、筛片包角等 4 个主要参数的最佳值及其 组合只有通过试验获得。因此，由粉碎理论综合考虑，破坏物料在粉碎室内所形成的环流，是提高粉碎效率、降低能耗的关键。为此，设计了水滴型粉碎室。使物料环流在筛片与转子组成的水滴型粉碎室内，由于锤筛间隙不等受到破坏，同时增加了锤片对物料的打击次数，使已经粉碎好的物料能及时通过筛孔排出。达到了提高粉碎能力，排粉效率和降低能耗的目的。如图 2 图 2碎室及转子的配置 -1 s 碎室参数确定 粉碎机采用双圆 盘转子，中间设计架板，既做转子骨架支撑两片圆盘，又起到风机叶片的作用，在转子高速旋转时造成负压，实现了轴向高负压进料和高压差排料的理想设计。转子直径 D 和粉碎宽度 B 是粉碎机的主要参数之一。两者之积可以用一下经验公式取得。 N/ . （ 2 式中 V 锤片末端线速度 经验系数，一般取 配套动力 9 同时，两者应有 一定的比例关系，通常 / 1 5确定之后，为了降低噪音，一般采用大转子低转速，确定要根据粉碎物料的品种具体分析。如果以粉碎玉米颗粒为主，要采用较小的 B 和较大的 D；如果是以 粉碎牧草为主，则要采用较大的。为了增大饲料喂入口的尺寸，必须增加粉碎室的宽度。若过宽必然导致转子悬臂过长受力不良，因此，本机转子直径依据我国机系列型谱设计要求和以往经验设计为 D=300碎室宽度 B=150比值 D/B 2 ,符合设计要求。转子在粉碎室内为偏心配置，偏心距 C=5于饲料喂入口占据一部分位置，取筛片有效包角为3000。 锤筛间隙 R 是影响粉碎机的重要性能参数之一。粉碎机在工作时，粉碎室内锤片末端和筛片之间有一层随锤片旋转着的无聊环流气流层，其平均速度约为锤片速度的一半，这将降低打击作用，增加摩擦功耗。由于离心力的作用，粗颗粒处在环流层外层（靠近晒面），得不到很好的粉碎，而细粒处在环流层的内层，难以从筛孔及时排出，这就不能保证粗粒的粉碎效果， 同时又使细粒产生过分粉碎现象。在齿板区，由于细粒不能及时排出，被锤片反弹出的细粒到不了齿板的作用面而沉入被粉碎的物料层中，要粉碎物料层中的粗粒就需要更多的能量，环流层中细粒和粗粒的数量随喂入量的增加而增加，结果恶化了物料加工量，降低了产品的均匀度。 R 过大时，这种情况更加严重。相反，如果 R 过小，环流物料层的速度就大，致使粉碎后的物料不易通过筛孔，使产品粒度偏细，从而增 加能量消耗，一般取 R =12碎谷物时 R =8碎茎蔓类时 R =14 为使本机能够粉碎精、粗饲料，喂入口设计为切向式配置，物料喂入口方向与锤片圆周轨迹相交，相交值 S=30入口下边缘和转子中心线与转子水平线夹角 670 左右，可保证喂入料不架空，不反料，并能增强锤片打击性能。排料采用自重落料形式。 要性能指标计算 片速度及转子转速 锤片末端线速度对粉碎机的生产率和功耗有很大的影响。锤片末端线速度 V 增大时，锤片对物料的打击、搓擦和磨碎作用增强，能增加粉碎能力和产品细度，但 V 过大则机器的空载功率增加，同时因转子不平衡产生的噪音和振动也随之增加，粉碎能力反而下降。因此合适的 V 值对提高粉碎机性能至关重要。根据有关资料，不同的物料不要不同的 表 2 2同物料所需锤片末端线速度 10 -1 料 高粱 玉米 小麦 黑麦 大麦 燕麦 米糠 燕麦壳 线速度 48 52 65 75 88 105 110 115 锤片撞击力的强弱与其工作速度大小有关，但考虑到粉碎时可能是几种物料的混合，同时本机是小型粉碎机，以粉碎精料为主，故锤片速度选为 50m/s。 由此，转子转速为： 6 0 6 0 5 0 3 5 0 3 . 1 83 . 1 4 0 . 3vn r p (2取 n=3600中： D 转子直径， D= 理论生产率 粉碎机的理论生产率是指在粉碎机生产实践的时候，该机性能良好，使用中没有发现任何问题。可按下述经验公式计算： 0 . 3 4 4 t / h 603 5 0 30 . 23 . 660 6 K n(2式中， D、 B 转子直径及转子长度， m； 物料容量，玉米 ； N 转子转速， n=3500 K 粉碎机结构系数（与其 结构型式、筛片结 构参数有关），一般 K=此本机生产率按照我国饲料粉碎机的分等标准，满足加工的时间和配料的要求 。 套功率和电机的选择 套功率 粉碎机配套主要决定其生产能力的大小，依照下式计算： 2 K W)0 40 (2式中， Q 粉碎机理论生产率， t/h； K/ 配套动力系数， K/=般粗粉碎取小值，细粉碎取大值 。 择电动机 电动机选择包括选择类型， 结构型式，容量（功率）和转速，并确定型号。工业上一般用三相交流电源，无 11 特殊要求一般应选三相交流异步电动机。最常用的电动机是 效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低、适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。因此按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y（ 系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 卷轴筒的输出功率 此电动机输出功率 (2式中， 传动装置的总效率，其中 321 ，分别为 动轴承效率，圆柱齿轮传动效率，通过查取机械设计手册，取 ， ， ，则通过计算取 代入原来式子，故 (2因此选取电动机额定功率 推算出电动机转速的可选范围。由机械设计手册查得 级圆柱齿轮传动比范围 电动机转速可选范围为 m 1 1 25 2 821 可见同步转速为 750r/1000r/500r/电动机均符合。这里初选同步转速分别为 1000r/ 1500r/下表 2 2种电动机方案比较 wo of 案 电动机 型号 额定功率（ 电动机转速（ r/ 电动机 质量（ 传动装置的传动比 同步 满载 总传动比 单级减速器 1 1500 1420 38 1000 960 63 表中数据可知两者方案均可行，但方案 2的传动比小，传动结构装置尺寸较小。因此， 可采用方案 2，选定电动机的型号为 装尺寸，并列表记录备用（略）。 12 3 带传动的设计 带传动的特点 带传动是一种绕行传动，具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，是广泛应用的机械传动机构。带传动的类型包括平带传动、圆带传动、 V 带传动和多楔带传动。其中平带传动结构简单，传动效率高，带轮制造简便，多应用于中心距较大的带传动中；圆带传动结构简单，多用于小功率传动； V 带传动传递动力大，允许传动的传动比大，结构紧凑，应用普遍；多楔带传动柔性 好且能传动较大动力，传动平稳，多用于传动功率较大且要求结构紧凑的场合。综合考虑各种带传动的特点，选用 V 带传动作为本设计的传动机构。 带传动设计计算 计 V 带传动时一般已知的条件是 (1) 传动的功率 P ； 已计算得 P=3 (2) 大 、 小动 带轮的转速 n 2和 n 1； 已计算得 n 2=960r/n 1=3500r/ (3) 传动的用途、工作情况和原动机类型以及工作制度； (4) 对传动的尺寸要求等。 计计算的主要内容包括确定 (1) V 带的型号、长度和根数； (2) 中心距； (3) 带轮基准直 径及结构尺寸； (4) 作用在轴上的压力等。 计计算 1） 确定计算功率 在工作时，欲传递的额定功率 于传动的用途、工作情况和原动机类型以及工作制度等工况不同，带传动传递的功率会有变化，因此为设计安全可靠，按计算功率 （ 3 式中 ， P 是 传递的额定功率 ， K A 是工况系数，见表 3 2） 选择 V 带型号 根据计 算功率 P 主动 带轮转速 n 1 由 机械设计手册 选择普通 V 带型号 为 Z 型 ,当在两种型号的交线附近时，若取截面尺寸小的带型，带的弯曲应力较小，但带的根 13 数多，当带的根数太多，则可取大一型号的带；截面尺寸大的带型，传动的中心距、带轮直径大，但带的根数少。可以对两种型号同时计算，最后选择较好的一种。 表 3况系数 K A 况 K A 空、轻载启动 重载启动 每天工作小时数 /h 10 1016 16 10 1016 16 载荷变动微小 液体搅拌机、通风机和鼓风机（ 小于 、离心式水泵和压缩机、轻载荷输送机 荷变动小 带式输送机、通风机（ 、旋转式水泵和压缩机（非离心式）、发电机等 荷变动较大 制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机 荷 变动很大 破碎机 、 磨碎机（球磨、棒磨、管磨） ） 确定带轮基准直径 d d 提高带的寿命，应减小带的弯曲应力。条件允许时尽量采用较大的带轮直径，但这使传动的轮廓尺寸增大。一般根据 V 带的型号，选取 d d 比规定的最小基准直径略大些。 （ 1） 初选小动带轮基准直径 d 机械设计手册 1可以知道，取小带轮的基准直径为 d 0 （ 2） 验算带速 v。按公式验算带的速度 14 d /00060 350090100060 11 （ 3 因为带速在 5m/s30m/s 之间，故带速合适。 （ 3）计算大带轮的基准直径。由公式 12 dd （ 3 式中 i=算出大带轮的基准直径为 d 24据带轮的标准系列圆整为 d 15 4）确定 d （ 1）根据式 21021 （ 3 初选中心距 00 （ 2）由公式 （ 3 由带长的基准长度系列选取带的基准长度 600 （ 3）计算实际中心距 a。 7 02 1 6 6 11 6 0 05 0 02 00 （ 3 中心距的变化范围为 443515 5）验算小带轮上的包角 3 6）计算带的根数 z （ 1）计算单根 r。 由 d 0n 1=3500r/设计手册 1查得 根据 n 1=3500r/i=型带，查得 15 查手册得 是 （ 3 （ 2）计算 V 带的根数 z。 3 取 4 根。 7）计算单根 V 带的初拉力的最小值 型带的单位长度质量 q=m，所以 i （ 3 应使带的实际初拉力 F 。 8）计算压轴力 轴力的最小值为 010 m i nm i n 1522 s i n 2 4 6 7 s i n 5 2 022pF z F N N （ 3 9）带轮结构 设计 带轮的结构形式有实心式、腹板式、孔板式和轮辐式，考虑到大、小带轮的基准直径大小，大带轮采用轮辐式结构，小带轮采用实心式结构。 4 轴和轴承的相关设计 的结构设计 轴的结构设计需定出轴的合理外形和全部尺寸。主要考虑以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。设计时，必须针对不同情况进行具体分析。但必须满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 轴的校核计算应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地 16 选取其许用应力。 主轴上安装有转子和小带轮，通过滚动轴承和支座连接在一起。轴与转子以及小带轮的连接为键连接，与支座的连接为轴承连接，且小带轮和轴承都需要在轴向设置定位轴肩，小带轮外端采用螺母定位限制其轴向移动。转子长度为 120碎有效宽度为 150带轮与轴配合处的轮毂宽度为 53虑到以上因素，设计主动轮轴结构如图 4 图 4轴结构简图 of 动轮轴上 于装螺母和垫片以固定带轮的轴向移动，考虑到小带轮的孔径为 26用 以在此段加工 2的螺纹，长度为 30安装小带轮，由于小带轮孔径为 26此段轴径为 26度为 53时考虑到带轮右端的轴向定位，在此段 段直径为 30用型号为 6006的深沟球轴承，由于用的轴承的宽度为 13径为 30计长度为 10时要 考虑端盖的结构，故此段长度为 42与滚动轴承配合为过渡配合，此处选轴的直径尺寸公差为 和 安装转子，由前章设计的转子结构可知这两段的直径应为 40考虑到转子结构和粉碎室的整体尺寸，设计这两段的长度为 25用于转盘的轴向固定，在此处设计高度为 5轴肩，由转子的结构可知此段长度为 120此段直径为 30度为 13与滚动轴承配合为过渡配合，此处选轴的直径尺寸公差为 轴上零件的轴向定位，采用键连接，实现轴上零件的周向定位和运动及动力的传递。 小带轮和主轴通过圆头平键连接传递运动和转矩，根据该段直径值参考设计手册 2，得出该处平键公称尺寸为 b h=87槽用铣削刀加工，长度为 45于小带轮和轴的配合为间隙很小的配合，故采用 H7/合。转子的周向定位和动力传递也是通过平键实现的，此处采用平头键连接，同样根据此段轴径由设计手册查 17 得平键截面 b h=128长为 12于转盘和轴的配合为间隙很小的配 合，故采用 H7/上倒角均为 1 45，以便于安装轴上零件。 轴的校核 算最小直径。选取轴的材料为 45 刚，调质处理。根据 机械设计手册 2，取0 112A ，于是得 33m i n 0 31 1 2 1 0 . 6 43500 m （ 4 式中 p和 2由设计的轴的结构可知轴的最小直径满足要求，现在对轴进行精确校核。 轴的计算简图如图 4 图 4的计算简图 ）计算图中各力 F 带轮的压轴力 ， 由 前面带传动 的计算中得 F =520N； T 专递的转矩，由前面的计算得 T=8186N F 转子对轴的压力，估计转子重量为 30 1F=30 10=300N； N 轴承对轴的支撑力为 一半，即 N=150N 20 63/183=179N， 20 179= 341 N 做出各平面受力分析图、弯矩图 和扭矩图如图 4示： T F N N T 18 b 垂直面受力分析及弯矩图 c 扭矩图 图 平面受力分析图、弯矩图 和扭矩图 图 4出 F=520N 79N 41N 2760N 1=300N N=150N N=150N 3725N mm a 水平面受力分析及弯矩图 T=8186N 19 2760N =8186N ）按弯扭组合成应力校核轴的强度 进 行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据计算公式及上面所算的 d 截面的弯矩和扭矩，以及轴运动时需正反转，扭转切应力为对称循环变应力，取 =1，轴的计算应力： 2 2 2 23( ) 3 2 7 6 0 ( 1 8 1 8 6 ) 1 0 . 40 . 1 4 0 P a M P （ 4 前已选定轴的材料为 45钢，调质处理，由 设计手册 查得 1 60 。因此 1，故安全。 3）精确校核轴的疲劳强度 （ 1）判断危险截面 根据前面的分析计算，截面 b， c， g， 开有键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳度，但由于只受到扭矩和较小的弯矩作用，所以这些截面都不需校核。 从应力集中和受载的情况来看，截面 c 和 d 上的应力最大。由于截 c 右侧和截面 面 c 左 侧直径比截面 d 右侧小，而载荷 d 截面稍大一点，故只需校核截面 c 左侧和截面 d 左侧即可。 （ 2）截面 抗弯截面系数 3 3 3 30 . 1 0 . 1 2 6 1 7 5 7 . 6W d m m m m （ 4 抗扭截面系数 3 3 30 . 2 2 2 1 7 5 7 . 6 3 5 1 5 . 2TW d W m m m m （ 4 截面 为： 4 2 73 2 7 6 0 2 7 3 0 042M N m m N m m （ 4 截面 为： 8186T N m m 截面上的弯曲应力： 27300 7 . 7 63 5 1 5 . 2b a P M （ 4 截面上的扭转切应力： 8186
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