机械毕业设计（论文）-微型电动食品搅拌机的设计（全套图纸）.pdf

说明书说明书 设计题目：设计题目： 微型电动食品搅拌机微型电动食品搅拌机 专业年级：专业年级： 11 级机械设计制造及其自动化级机械设计制造及其自动化 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师、职称：指导教师、职称： 2015 年年 5 月月 27 日日 目目 录录 摘要 . i abstract . iii 第一章 绪论 - 1 - 第二章 结构及工作原理 - 2 - 2.1、电动食品搅拌机结构方案分析并确定 - 2 - 2.1.1 方案一 食品搅拌机原理图 . - 2 - 2.1.2 方案二 食品搅拌机原理图 . - 3 - 2.1.3 方案三 食品搅拌机原理图 . - 4 - 2.2 食品搅拌机的结构图和工作原理 - 5 - 2.2.1 食品搅拌机的结构图 - 5 - 2.2.2 食品搅拌机的工作原理 - 5 - 第三章 搅拌器的设计 - 6 - 3.1 球形搅拌器设计 - 6 - 3.2 拍型搅拌器的设计 - 7 - 3.3 搅龙搅拌器的设计 - 8 - 3.4 搅拌容器的设计 - 8 - 第四章 传动系统的设计 - 9 - 4.1 搅拌机的功率计算 - 9 - 4.1.1 被搅拌物料为拟塑性和涨塑性液体 - 9 - 4.2 电动机的选择 . - 10 - 4.2.1 按转速选择电动机 . - 10 - 4.3 锥齿轮传动的设计计算 . - 10 - 4.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . - 10 - 4.3.2 按齿面接触疲劳强度计算 . - 11 - 4.3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 . - 13 - 4.3.4 几何尺寸计算 . - 15 - 4.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图 . - 17 - 4.3.6 主要设计结论 . - 18 - 4.4 轴的设计与校核 . - 18 - 4.4.1 轴的设计 . - 18 - 4.4.1.1 搅拌轴的设计 . - 18 - 4.4.1.2 中心轴的设计 . - 19 - 4.4.1.3 高速轴的设计 . - 21 - 4.4.2 轴的校核 . - 22 - 4.5 轴承的选择 . - 24 - 4.5.1 轴承的型号 . - 24 - 4.5.2 滚动轴承的配合形式 . - 25 - 4.5.3 滚动轴承的轴向定位和固定 . - 25 - 4.6 联轴器的选用 . - 25 - 4.6.1 选用的联轴器型号 . - 25 - 4.6.2 联轴器的配合形式 . - 26 - 4.7 行星齿轮设计 . - 26 - 4.7.1 行星齿轮各齿轮数据 . - 26 - 4.7.2 校核齿面疲劳强度 . - 27 - 4.8 弹簧的设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第五章 设计小结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 i 摘要摘要 民以食为天，现在的人已不仅限于温饱问题，现在追求的是生活质量，生活品 质。食品搅拌机的出现悄然改变了人们的生活方式。多功能食品搅拌机集合了搅拌， 打鸡蛋，打奶油，和面等多重功能，主要应用于西餐厨房以及烘焙行业如面包房，西 饼屋，西点屋，咖啡厅等。本论文主要包括对搅拌机电动机的选择、行星齿轮、搅拌 器、轴、锥齿轮等各零部件的设计，以及对各零部件结构的选材、校核，最后完成总 装图和零件图。 关键词：关键词：搅拌机；锥齿轮；搅拌轴；搅拌器 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 ii 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 iii abstract hunger breeds discontentment, now people have not been limited to the problem of food and clothing, now is the pursuit of quality of life, quality of life. the emergence of the food mixer has quietly changed the way people live multifunctional food stirring machine set stirring, beat eggs, whipped cream, and the surface of the multiple functions, mainly used in food in the kitchen and baking industry such as bakery, bakery, pastry shop, coffee shops and so on.this thesis mainly includes all the parts of the choice of the stirring motor, a planet gear, a stirrer, a shaft, a bevel gear design, and the parts structure material, check, the final completion of assembly drawing and parts drawing. keywords: blender; bevel gears; stirring shaft; agitator . 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 1 - 第一章第一章 绪论绪论 人们的饮食水平是一个国家地文明程度和人民生活质量高低地重要标志。全民族 的体制需要好的食品的质量和供应状况，这些都会影响到国家的政治安定和社会进 步。可以看出那些重视食品工业发展的国家经济都已经非常发达。中国现在的经济并 不发达，所以中国的食品工业要快速发展，这样才能满足人民日益增长的物质文化需 要，这样才能提高国家经济建设，中国的食品工业是我们国民经济非常重要的组成部 分。发展食品工业的好处非常多，可以使产品品质得到调整，农业结构得到优化。而 且可以提高农产品的经济价值，从而有一个良性循环的农业生产。 通过上面可以看到，食品工业在国民经济中占有不可替代的地位。食品搅拌机在 生活中的应用是相当的广泛，它不仅可以搅拌一些工作阻力小的稀蛋白液，例如鸡蛋 液等物料。而且可以搅拌奶油、果酱、蛋糕液等具有一点粘稠度的液体而且可以用来 制做面团。 我选择的这个课题是比较综合性的，加上自己专业的经验不足，所以如果想设计 一个合理的产品，我必须要熟悉的掌握机械理论力学、机械原理、机械优化设计、机 械设计、行星齿轮传动设计、机械制造基础、等方面的理论知识。这也是对我大学四 年所学专业知识的一个综合应用。通过做此课题，我将能了解这本科四年来我对专业 知识掌握的程度，同时也是一个系统的复习。这将给我以后走向社会起到一个很好的 开头作用。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 2 - 第二章第二章 结构及工作原理结构及工作原理 2.1、电动食品搅拌机结构方案分析并确定、电动食品搅拌机结构方案分析并确定 2.1.1 方案一方案一 食品搅拌机原理图食品搅拌机原理图 图 1-1 方案一的食品搅拌机是一款手提式的搅拌机，利用调速电机带动减速器，再带动 搅拌器搅拌物体。这个方案的搅拌机虽然结构简单，操作方便，但是它搅拌出来的食 品不均匀。另一方面，它是手持的，具有一定的危险性。所以这个方案的食品搅拌机 只能用来粗略搅拌食品。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 3 - 2.1.2 方案二方案二 食品搅拌机原理图食品搅拌机原理图 图 2-2 方案二设计的食品搅拌机它是通过调速电机带动锥齿轮，锥齿轮带动轴转动，间 接带动搅拌器搅拌，达到搅拌食品的效果。此方案相对于方案一不同在于它具有一个 完整的机架，不需要手持，排除了手持的危险性而且具有一定的平稳性。但是它的缺 点是不能够充分的搅拌食品。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 4 - 2.1.3 方案三方案三 食品搅拌机原理图食品搅拌机原理图 图 3-3 方案三的食品搅拌机是通过调速电机带动锥齿轮，锥齿轮带动传动轴，传动轴带 动拨动座，拨动座带动搅拌轴，搅拌轴带动搅拌器。通过这一系列的传递来充分搅拌 食品。这个方案相对于方案二来说是多了一个行星齿轮的设计，使搅拌器不仅能自 转，而且还能绕着传动轴公转。这样的搅拌方法使得食品能够得到充分的搅拌。具有 良好的搅拌能力和平稳性。 经过对三个方案进行比较，最后选用方案三进行设计。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 5 - 2.2 食品搅拌机的结构图和工作原理食品搅拌机的结构图和工作原理 2.2.1 食品搅拌机的结构图食品搅拌机的结构图 图 2-4 设计的微型电动食品搅拌机主要是由以下部分构成的：底座；支架；调速电机； 转动心轴；锥齿轮；中心轴；拨动座；行星齿轮；搅拌轴；搅拌器；搅拌桶。 2.2.2 食品搅拌机的工作原理食品搅拌机的工作原理 此搅拌机的工作原理是采用行星齿轮的设计原理，首先利用锥齿轮将电动机的速 度降低，并且改变传动方向，由原来的水平方向改为竖直方向，锥齿轮带动中心轮， 中心轮带动拨动座，拨动座上装有搅拌轴，搅拌轴上的行星齿跟内齿圈配合，内齿圈 固定在机架上，是固定不动的，所以拨动座在随着中心轴转动时，搅拌轴也跟着转盘 绕中心轴公转，又因为行星齿跟内齿圈啮合，使得搅拌轴绕自身轴线旋转，形成自 转。这样搅拌器在工作过程中即绕着中心轴公转又绕着搅拌轴自转。这个合成运动实 现行星运动，从而满足调和高粘度物料的运动要求。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 6 - 第三章第三章 搅拌器的设计搅拌器的设计 搅拌器的作用是直接与被搅拌物料接触，并通过自身的运动达到搅拌的目的。所 以搅拌器形状设计就变得尤为重要，并且通过对不同的物体设计不同的搅拌器。 3.1 球形搅拌器设计球形搅拌器设计 图 3-1 图 3-1 所示是钢丝球形搅拌器，材料为不锈钢丝，优点是容易使液体湍动，缺点 是搅拌球的强度比较低，所以只能适用于一些工作阻力小的稀蛋白液等物料的搅拌。 在设计过程中，考虑到能够充分搅拌因素，又不能跟容器发生碰撞，所以搅拌器的半 径不能大于搅拌轴到容器壁的距离，而且搅拌器安装上去后，搅拌器的底部不能碰到 容器底部。所以设计的搅拌球距离容器各 1cm。搅拌器是套在搅拌轴上面的。利用弹簧 的弹性使得搅拌器不会掉下来。具体的制造尺寸见零件图。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 7 - 3.2 拍型搅拌器的设计拍型搅拌器的设计 图 3-2 图 3-2 所示为拍形搅拌器，它是由整体铸锻形成的，强度比球形搅拌器高，作用 面积大，适用于糖浆、蛋白浆等物料的搅拌。它的连接部分是跟球形搅拌器一样的。 具体的制造尺寸见零件图。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 8 - 3.3 搅龙搅拌器的设计搅龙搅拌器的设计 图 3-3 图 3-3 所示为搅龙搅拌器，它是以整体锻造成的。桨的结构强度比上面两种都 高。这种搅拌器能够借助搅拌的回转运动，使各点在容器内形成复杂的运动，适用于 粘度比较高的物料的搅拌。 3.4 搅拌容器的设计搅拌容器的设计 考虑到我们搅拌的是食用品，容器是不能生绣，而且具有一定的耐腐蚀性。所以 采用 304 不锈钢材料，形状类似碗的形状。 容器总高 165mm，容器口宽 200mm，容器底宽 119mm，厚度 1mm。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 9 - 第四章第四章 传动系统的设计传动系统的设计 4.1 搅拌机的功率计算搅拌机的功率计算 4.1.1 被搅拌物料为拟塑性和涨塑性液体被搅拌物料为拟塑性和涨塑性液体 2 按字数津流体的搅拌功率计算，计算时使用平均表观粘度a，由平均梯度计算而 得。即 a p nd r 2 e= （4-1） 而平均表观粘度a 为 1 a = n av dy du k （4-2） 非牛顿液体在搅拌容器内，平均速度梯度 av dy du 有如下简单的近似正比关系： av dy du =cn （4-3） 由以上式子连解得 a =k(cn) n-1 （4-4） 式中 c, c分别为搅拌容器几何尺寸及非牛顿型液体种类的有关常数； k与搅拌机结构尺寸有关的比例系数，一般由实验求得； n转速。 经过计算求得 n=0.15kw。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 10 - 4.2 电动机的选择电动机的选择 任何机器都必须要有动力驱动，以机械化生产力标志的工业革命正是源于最早的 机器动力蒸汽机的发明。用于驱动机器的机械我们称之为原动机。在目前常用的 原动机中，电动机和内燃机应该广泛，液压传动具有重量轻，体积小，结构紧，驱动 力大等特点，但考虑到目前国内状况，液压马达虽然比以前在质量上提高了，但价格 昂贵，用一般的搅拌机上，成本太高，不经济，故本设计采用了传统的机械传动。传 动系统由电动机、皮带轮、减速器来传递。所以本设计选用了电动机。 电动机的合理选择是保证电动机安全可靠、经济运行的最要环节。电动机的选择 包括：电动机的额定功率（额定转矩） 、电动机的种类、电动机的结构形式、电动机的 额定电压=电动机的额定转速等。 4.2.1 按转速选择电动机按转速选择电动机 电动机的额定转速的选择要结合电动机和传动系统进行综合选择：如电机转速选 择过高，电机尺寸重量小，成本低，但带来传动系统的传动比较高，传动系统复，成 本高；如电机转速过低，传动系统传动小，结构简单，成本低，但电机尺寸重量大， 成本高。 本设计的搅拌机的最大容量是 7l，启动负载不大，转速在 70200r/min 范围之 内，应选择调速电动机；根据上面求得搅拌机功率为 0.15kw,查机械设计课程表 12- 16，可选用小功率异步电动机，可直接在市场选购，型号为 61k180gu-cfw 感应电动 机，其功率为 n=180w，转速为 n=1440r/min，电压为 u=220v，电流为 i=2.8a，频率为 f=50hz。电机的输出转速为 n=466r/min,减速比为 i=3。 4.3 锥齿轮传动的设计计算锥齿轮传动的设计计算 3 由上面选用的电机可知，输出功率 p=0.18kw，电机的输出转速为 n=466r/min，即 小齿轮转速 n1=466r/min。因为搅拌轴最高转速在 200 左右，所以选定齿数比 u=2.2。 由电动机驱动，工作寿命 15 年， （设每年工作 300 天） ，两班制，转向不变。以下设计 过程，表格及数据均参考机械设计 。 4.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）因为传动轴和锥齿轮轴轴线相交且轴交角 =90，所以选用标准直齿锥齿轮传 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 11 - 动，压力角取为 20。 （2）搅拌机为一般工作机器，由表 10-6，选用 7 级精度。 （3）材料选择。参考表 10-1，选择小齿轮材料为 40cr（调制） ，齿面硬度 280hbs，大 齿轮材料为 45 刚（调制） ，齿面硬度 240hbs。 （4）选小齿轮齿数 z1=24，大齿轮齿数 z2=uz1=2.224=52.8，取 z2=53。 4.3.2 按齿面接触疲劳强度计算按齿面接触疲劳强度计算 （1）由式（4-5）试算小齿轮分度圆直径，即 d1t3 2 2 1t )5 . 01 ( 4 h eh rr h zz u tk （4-5） 1）确定公式中的各参数数值。 试选 kht=1.3。 计算小齿轮传递的转矩。 t1=9.55106p/n1=9.5510 60.18/466nmm=3.688103 nmm （4-6） 选取齿宽系数r=0.3。 由图 10-20 查得区域系数 zh=2.5。 由表 10-5 查得材料的弹性影响系数 ze=189.8mpa 1/2。 计算接触疲劳许用应力h。 由图 10-25d 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 hlim1=600mpa, hlim2=550mpa。 由图（10-15）计算应力循环次数： n1=60n1jlh=604461（2830015）=1.92710 9 （4-7） n2=n1/u=1.927109/2.2=0.87610 9 （4-8） 由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数 khn1=0.9，khn2=0.95。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 12 - 取失效率为 1，安全系数 s=1，由式（4-9）得 h1= s hlim1hn1 k = 1 60090 . 0 mpa=540 mpa （4-9） h2= s hlim2hn2 k = 1 55090 . 0 mpa=523 mpa （4-10） 取h1和h2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 h1 =h2=523 mpa 2）试算小齿轮分度圆直径 d1t3 2 2 1t )5 . 01 ( 4 h eh rr h zz u tk （4-11） =3 2 2 3 523 8 . 1895 . 2 24/53)3 . 05 . 01 (3 . 0 10688 . 3 3 . 14 mm =32.068mm （2）调整小齿轮分度圆直径 1）计算实际载荷系数前的数据准备。 圆周速度 dm1=d1t(10.5r) =32.068(10.50.3)mm=27.258mm （4-12） m= 100060 d 11 n m = 100060 44627.258 m/s=0.637 m/s （4-13） 当量齿轮的齿宽系数 d b=r d1t2/1u2+=0.332.0682/124/53 2 +）（mm=11.661mm （4-14） d=b/ dm1=0.428 2）计算实际载荷系数 kh。 由表 10-2 查得使用系数 ka=1。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 13 - 根据 vm=0.637m/s、8 级精度（降低了一级精度） ，由图 10-8 查得动载系数 kv=1.103。 直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数 kh=1。 由表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮悬臂时，得齿向载荷分布系数 kh=1.207。 由此，得到实际载荷系数 kh=kakvkhkh=1.331 （4-15） 3）由式（10-12） ，可得按实际载荷系数算得的分度圆直径为 d1=d1t3 th h k k =32.0683 3 . 1 331 . 1 mm=32.320mm （4-16） 及相应的齿轮模数 m=d1/z1=32.320/24=1.347mm （4-17） 4.3.3 按齿按齿根弯曲疲劳强根弯曲疲劳强度设计度设计 （1）由式（10-27）试算模数，即 mt3 sa 2 2 1 2 1t 1)5 . 01 ( +f fa rr f yy uz tk （4-18） 1)确定公式中的各参数值。 试选 kft=1.3。 计算 sa f fay y 由分锥角 1=arctan(1/u)= arctan(24/53)=24.362和 2=90-24.362=65.638， 可得当量齿数 zv1=z1/cos1=24/cos(24.362)=26.34， （4-19） zv2=z2/cos2=53/cos(65.638)=128.48。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 14 - 由图 10-17 查得齿形系数 yfa1=2.58、yfa2=2.25 由图 10-18 查得应力修正系数 ysa1=1.63、ysa2=1.82 由图 10-24c 查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为flim1=500mpa、 flim2=380mpa。 由图 10-22 取弯曲疲劳寿命系数 kn1=0.85、kn2=0.88。 取弯曲疲劳安全系数 s=1.7，由式（4-20）得 f1= s flim1fn1 k = 7 . 1 50085 . 0 mpa=250 mpa （4-20） f2= s flim2fn2 k = 7 . 1 38088 . 0 mpa=197 mpa （4-21） 1 sa11 f fay y = 250 63 . 1 58. 2 =0.0168 （4-22） 2 sa22 f fa yy = 197 82 . 1 25. 2 =0.0208 （4-23） 因为大齿轮的 sa f fay y 大于小齿轮，所以取 sa f fay y = 2 sa22 f fa yy =0.0208 2）试算模数。 mt3 sa 2 2 1 2 1t 1)5 . 01 ( +f fa rr f yy uz tk （4-24） =3 222 3 0208 . 0 1)24/53(24)3 . 05 . 01 (3 . 0 10688 . 3 3 . 1 + mm =0.763mm （2）调整齿轮模数 1）计算实际载荷系数前的数据准备。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 15 - 圆周速度 v。 d1=mtz1=0.76324=18.307mm （4-25） dm1=d1(1- 0.5r)=18.307(1- 0.50.3)=15.561mm （4-26） m= 100060 11 ndm = 100060 446561.15 =0.363m/s （4-27） 齿宽 b。 b=r d1 2/1u 2 + =0.318.307 2/124/53 2 +）（ mm=16.137mm （4-28） 2）计算实际载荷系数 kf。 根据 v=0.363m/s，8 级精度，由图 10-8 查得动载系数 kv=1.03 直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数 kf=1。 由表 10-4 用插值法查得 kh=1.204，设计的是直齿锥齿轮，于是 kf= kh=1.204。 则载荷系数为 kf=kakvkfkf=11.0311.204=1.240 3）由式（4-29） ，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数为 m=mt3 tf f k k =0.7633 3 . 1 240 . 1 =0.751mm （4-29） 按照齿根弯曲疲劳强度计算的模数，就近选择标准模数=0.8mm。 按 照 接 触 疲 劳 强 度 算 得 的 分 度 圆 直 径d1=32.320mm ， 算 出 小 齿 轮 齿 数 z1=d1/m=32.320/0.8=40.4。 取 z1=41，则大齿轮齿数 z2=uz1=2.241=90.2。为了是两齿轮的齿数互质，取 z2=90。 4.3.4 几何尺寸几何尺寸计算计算 （1）计算齿顶圆直径 d1=z1m=410.8=32.8mm （4-30） 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 16 - d2=z2m=900.8=72mm （2）计算分度圆直径 dm1=d1(1-0.5r)=32.8(1-0.50.3)=27.88mm （4-31） dm2=d2(1-0.5r)=72(1-0.50.3)=61.2mm （3）计算分锥角 1=arctan(1/u)=arctan(41/90)=244919 （4-32） 2=90-244919=655081 （4）计算齿轮宽度 b=r d12/1u2+=0.332.82/141/90 2 +）（ mm=11.87mm （4-33） 取 b1=b2=12mm。 （5）计算锥距 r= 22 1 2 2 2 + dd = 22 2 72 2 8 . 32 + =39.56mm （4-34） （6）齿顶高 ha=1m=0.8mm （4-35） （7）齿根高 hf=1.2m=0.96mm （4-36） 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 17 - 4.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图结构设计及绘制齿轮零件图 （1）小锥齿轮 图 4-1 （2）大锥齿轮 图 4-2 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 18 - 4.3.6 主要设计结论主要设计结论 齿数 z1=41、z2=90，模数 m=0.8mm，压力角 =20，变位系数 x1=0、x2=0，分锥 角 1=244919、2=655081，齿宽 b1=b2=46mm。小齿轮选用 40 cr（调 质） ，大齿轮选用 45 钢（调质） 。齿轮按 7 级精度设计。 4.4 轴轴的设计的设计与校核与校核 2,3,5,7 4.4.1 轴的设计轴的设计 轴是轴系零、部件中的核心零件，其设计的好坏对整个轴系乃至整个机器都至关 重要。一般地说，轴的结构越简单，工艺学越好。因此，在满足使用要求的前提下， 轴的结构形式应尽量简化。轴的设计包括轴的合理外形和全部结构尺寸。本设计中有 三条轴，一根高速轴，一根中心轴，一根搅拌轴。 轴上零件的装配方案，中心轴上装有锥齿轮，轴承端盖，轴承，拨动座。搅拌轴 上有行星齿，套筒，轴承，弹簧，挡片，搅拌器。高速轴上装有联轴器和锥齿轮。 4.4.1.1 搅拌轴的设计搅拌轴的设计 如图 4-3 所示 图 4-3 （1）确定各轴段的直径 轴段装的是行星齿，轴的选用材料为 45 号钢，调质处理。查表可得计算系数 a0=126 则 dminmmmm n p a6 . 8 446 18 . 0 1263 3 0 =。轴的最小直径为 8.6mm.整个轴的直 径不能小于该值。考虑到行星齿的外径为 25mm,所以选 d1=9mm。 轴段和为轴承配合和套筒配合的轴段，就按轴承内径的标准系列来取，取 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 19 - d2=10mm，无特殊情况时尺寸系列按正常宽度、中系列选，由此，可以初选轴承型号为 7000c。 轴段的轴段，定位轴肩高度为 a=（0.070.1）9=0.630.9，取 a=1mm，则 d3=12mm。 （2）确定各轴段的长度 锥齿轮的最大宽度为 10mm，考虑压紧空间，轴段的长度比大带轮毂长度小 0.51mm，因为轴套会多出 0.5mm，则该段的长度为 l1=10mm。 轴段和的宽度可以按轴承的宽度来取，查相关手册，轴承的宽度为 8mm，轴段 还有一个轴套，所以加上轴套的长度，l2=21.5mm。 结合整个结构，轴段的宽度取 l3=20mm。 如图 4-4 所示轴的尺寸及相关： 图 4-4 搅拌轴 4.4.1.2 中心轴的设计中心轴的设计 如图 4-5 所示 图 4-5 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 20 - （1）确定各轴段的直径 轴段装的是锥齿轮，轴的选用材料为 45 号钢，调质处理。查表可得计算系数 a0=120 则 dminmmmm n p a 7 . 10 200 4 1203 3 0 =。轴的最小直径为 10.7mm.整个轴的直 径不能小于该值。考虑到锥齿轮的外径为 25mm,所以选 d1=11mm。 轴段为轴承配合的轴段，就按轴承内径的标准系列来取，取 d2=12mm，无特殊情 况时尺寸系列按正常宽度、中系列选，由此，可以初选轴承型号为 7001c。 轴段的轴段，定位轴肩高度为 a=（0.070.1）11=0.771.1，取 a=1mm，则 d3=14mm。 轴段为轴承配合的轴段，就按轴承内径的标准系列来取，取 d2=12mm，无特殊情况 时尺寸系列按正常宽度、中系列选，由此，可以初选轴承型号为 7001c。 轴段与拨动座连接，取 d5=10mm。 （2）确定各轴段的长度 锥齿轮的最大宽度为 22.5mm，考虑压紧空间，轴段的长度比锥齿轮毂长度小 0.51mm，则该段的长度为 l1=22mm。 轴段为跟小锥齿轮连接，考虑结构要求，l2=42.5mm。 结合整个结构，轴段的长度取 l3=16mm。 为了结构的紧凑性，轴段就放一个轴承，根据选用的联轴器来决定，查相关手 册，所以该轴段的长度取 l4=14mm。 轴段连接拨动座，该轴段长度取 l5=12mm。 。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 21 - 如图 4-6 所示轴的尺寸及相关： 图 4-6 4.4.1.3 高速轴的设计高速轴的设计 如图 4-7 所示 图 4-7 （1）确定各轴段的直径 如图 4-5，该轴是用来装联轴器和小锥齿轮的，电动机伸出的轴的直径是14mm, 设计用套筒联轴器来连接，所以跟套筒连接的轴段直径选用 d1=14mm。另一端轴可以选 小一点。所以 d锥=12mm。 （2）确定各轴段的长度 左端长度与选用是联轴器决定，取 l1=24mm,右端装小带轮，考虑到压紧空间，该 轴段的长度应比小带轮长度小 0.51mm，小锥齿轮轮毂长度为 14.5mm，则该轴段长为 l锥=14mm。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 22 - 最终所得的轴的尺寸如图 4-8 图 4-8 4.4.2 轴的校核轴的校核 轴的强度校核计算有 3 种常的方法：按扭矩变形强度条件进行计算；按弯扭 组合变形强度条件进行计算；按疲劳强度条件进行精确计算。 对于仅仅承受扭矩的传动轴，只需按扭转强度条件计算；对于只承受弯矩的心轴，只 需按弯曲强度计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴） ，应按弯扭合成强度条件 进行计算。 由于该轴为转轴，应按弯扭合成强度条件进行计算。 （1）作轴的受力简（图 4-9（a） ） （2）作轴的垂直面受力简图（图 4-9（b） ） （3）绘制垂直面弯矩图 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 23 - 图 4-9 求垂直面的支反力 () 221 qlllfa=+ （4-37） 由前面计算锥齿轮得：q=346.5n，所以 n ll ql fa 6 . 138 1624 16 5 . 346 21 2 = + = + = （4-38） nfqf ab 9 . 207 6 . 138 5 . 346= （4-39） 求垂直面弯矩： mmnlfm ac = 4 . 332624 6 . 138 1 （4-40） 绘制弯矩图（图 4-7（d） ） （4）绘制扭矩当量弯矩图（图 4-7（c） ） 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 24 - 轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，则扭矩当量弯矩： mmn n p tmt=56.2312 446 18 . 0 1055 . 9 6 . 01055 . 9 66 （4-41） （5）绘总当量弯矩图 计算总当量弯矩 mm 3 . 4051 6 . 2312 4 . 3326 22 22 =+=+=nmmm tbca （4-42） 绘总当量弯矩图（图 4-7（e） ） （6）校核轴的强度 轴的材料为 45 号钢，调质处理，由设计手册查得： a30 1 mp= 从总当量弯矩图可以看出，截面 c 为危险面。 截面锥齿轮 a 为处 d=12mm pmpa w m c ca bc 45.23 121 . 0 3 . 4051 3 = =30mpa （4-43） 强度足够。 4.5 轴承轴承的选择的选择 轴承是轴系中的重要部件，其功用是支承轴及轴上零件并保证轴的旋转精度，减 少转动轴与固定支承间的摩擦和磨损。 4.5.1 轴承轴承的型的型号号 根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。 滚动轴承摩擦阻力小，启动容易，功率消耗少，而且已经标准化，选用、润滑、 维护都很方便，因而在一般机器中得到更为广泛的应用。 滑动轴承承载能力高，噪声低，径向尺寸小，油膜有一定的吸振能力，但一般情 况下摩擦大、磨损严重，制造、维护费用较高。 福建农林大学金山学院本科毕业设计说明书 - 25 - 总上所述，本设计采用了滚动轴承，结合轴的设计，对于两根不同的轴，选用不 同型号的轴承，中心轴选用（gb/t 2922007 摘录）中型号为 7000c 的角接触球轴 承；搅拌轴选用（gb/t 2922007 摘录）中型号为 7001c 的角接触球轴承。 4.5.2 滚动轴承的配合形式滚动轴承的配合形式 滚动轴承的配合：由于滚动轴承是标准部件，因此轴承内圈内圆柱面与轴颈的配 合按基孔制，采用 h7/r6 的过盈配合；轴承外圈外圆柱面与外壳孔的配合