毕业设计（论文）-谷物清洗机的结构设计（全套图纸）

沈 阳 化 工 大 学 科 亚 学 院 本 科 毕 业 论 文 题 目： 谷物清洗机的结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1201 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2016 年 6 月 1 日 论文答辩日期： 2016 年 6 月 7 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 机械设计制造及其自动化 专业 1201 班 学生：张嘉琳 毕业设计（论文）题目：谷物清洗机的结构设计 毕业设计（论文）内容：设计计算书一份； 设计说明书一份； 绘制施工图折合 A0 号图 1 张,A3 号图 3 张。 毕业设计（论文）专题部分： 对谷物清洗机的力学及运动学进行分折并得出最佳参 数，最终完成谷物清洗机的设计，包括谷物清洗机的结构优 化设计，角度关系等研究。 起止时间：2016.3.1-2016.5.27 指导教师： 签字 年 月 日 摘要 洗米机是一种粮食加工机械，用于洗米的装置。本设计的螺旋洗米 机由电动机、水平螺旋轴、倾斜螺旋轴及与其相对应的减速器、机架等 结构组成。米由进料口进入洗米机，经过螺旋轴的输送进行揉搓洗涤， 水流与米流逆流流动，米中的漂浮杂质在此过程中漂浮，与洗涤的浊水 一起从溢流口排出，达到洗米的目的。其结构简单，占地面积小，集搓 米、洗米、除去漂浮杂质、砂石等为一体，用水量少洗涤效果好，是一 种高效的连续洗米机，是食堂、大型饭店、快餐中心等较为理想的粮食 洗涤机械。 本设计拟订了洗米机的总体结构方案，进行了运动和动力参数的计 算；完成了水平螺旋轴、倾斜螺旋轴及与其相对应的减速器传动、机架 等结构设计。 关键词关键词：螺旋洗米机；减速器；水平螺旋轴；倾斜螺旋轴；机架 全套图纸，加 153893706 Abstract Rice washing machine is a kind of food processing machinery, for the rice washing device. The design of the spiral rice washing machine is composed of motor, horizontal spiral shaft, inclined screw shaft and corresponding reducer, a frame structure. Metres from the inlet into the washing machine, the spiral shaft carried by the conveyor to rubbing washing, water flow and countercurrent flow meters flow, Minaka floating impurities in the process of floating, and washing muddy water from overflow outlet, reach the rice washing purpose. It has the advantages of simple structure, small occupation area, rice, rice washing, rubbing the set of removing floating impurities, such as gravel as one with less water, good washing effect, is a kind of high efficient continuous washing rice machine, is the cafeteria, hotel, large fast food centers relatively ideal grain lavation machinery. The design of formulation of the rice washing machine the overall structure scheme, the movement and power parameters; completed the horizontal spiral shaft, inclined screw shaft and corresponding reducer, rack structure design Key words:Spiral rice washing machine;Retarder；Horizontal spiral shaft;Tilting screw shaft；Rack 目 录 第一章前言 1 1.1 洗米机设计目的及意义 1 1.2 我国洗米行业发展概况 1 1.3 各类洗米机简介 2 1.4 本章小结 3 第二章总体结构方案设计及运动和动力参数计算 . 4 2.1 总体结构方案设计 4 2.2 电机的选择 5 2.3 水平螺旋运动和动力参数计算 6 2.3.1 计算总传动比及分配各轴传动比 6 2.3.2 各轴的功率转速扭钜的计算 6 2.4 倾斜螺旋运动和动力参数计算 7 2.4.1 计算总传动比及分配各轴传动比 7 2.4.2 各轴的功率转速扭钜的计算 7 2.5 本章小结 7 第三章水平螺旋减速器设计 9 3.1 高速级齿轮传动设计 9 3.2 低速级齿轮传动设计 . 11 3.3 各轴的结构设计与强度校核 . 14 3.3.1 输入轴的设计 . 14 3.3.2 中间轴的设计 . 16 3.3.3 输出轴的设计 . 17 3.4 各轴轴承与键的设计 . 21 3.5 本章小结 . 22 第四章倾斜螺旋减速器设计 . 23 4.1 高速级齿轮传动设计 . 23 4.2 低速级齿轮传动设计 . 25 4.3 各轴的结构设计与强度校核 . 28 4.3.1 输入轴的设计 . 28 4.3.2 中间轴的设计 . 29 4.3.3 输出轴的设计 . 31 4.4 各轴轴承与键的设计 . 34 4.5 本章小结 . 36 第五章螺旋轴及机架结构设计 . 37 5.1 水平及倾斜螺旋轴设计 . 37 5.1.1 水平螺旋轴的设计. 37 5.1.2 倾斜螺旋轴的设计. 39 5.2 机架结构的确定 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.3 料斗及出料口设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.4 润滑方案 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.5 密封方案 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.6 本章小结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结论 . 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。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言 1 第一章 前言 1.1 洗米机设计目的及意义洗米机设计目的及意义 洗米机是一种粮食加工机械，用于洗米的装置。为了适应食堂、大型饭店、快餐 中心等的需要，因此设计了一种螺旋输送式连续洗米机，该机包括电动机、齿轮减速 传动、机壳、进料口、出料口、螺旋推进器等结构。通过水的冲刷及沙石自身沉降达 到清洗大米的目的。 在米深度加工中，洗米是第一道工序。在传统的加工中，洗米是手工劳动，不仅劳动 强度大，而且效果差。螺旋式洗米机结构简单、占地面积小，集搓米、洗米、除去漂 浮杂质、沙石等于一体，用水量少、洗涤效果好，大大降低了劳动强度。还具有水力 输送作用，可以将洗净的米输送到设计位置，是一种高效的连续式洗米机械。适合于 大米、玉米、小麦、豆类等颗粒粮食的洗涤及输送，还适用于米制品厂、豆类制品厂 等的原料洗涤，也是食堂、大型饭店、快餐中心及酿造、豆类加工作业中较为理想的 粮食洗涤机械。 1.2 我国洗米行业发展概况我国洗米行业发展概况 随着我国经济的迅速发展，国民生活水平的不断提高，在工业、农业及第三产业 的发展中其机械化水平得到空前的提高。 在传统的服务业餐营业中其机械作业也 日趋普遍化,从而大大的降低了劳动者的劳动强度，也降低了劳资成本。 目前， 在欧美发达国家洗米机的应用以达到相当大的普及， 由于其人口密度不大， 因此中小型洗米机的需求量比较大。从在洗米机的构造来看，国外的洗米机趋于小型 化，高效率，结构简单等特点。由于在国内人口众多，不管是学校、餐饮和工厂都存 在大量学生、顾客和工人。因此，国内的食品机械工厂在洗米机的生产上是以大中型 洗米机为主。在洗米机的结构上，欧美及日本等发达国家以从过去的一次性洗涤发展 到现在的连续式洗涤方式， 并且工作机构也以从过去的搅拌型发展到现在的电磁振动 和螺旋输送揉搓等方式。国内在这一领域也逐步发展，现在市场中也出现了螺旋输送 揉搓洗涤的新型洗涤方式。洗米机的研究在于提高对大米的洗涤效率，减少对水源的 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言 2 浪费，并可大大的降低食品加工人员的工作量，以实现优质高效的洗涤效果。由于我 国人口众多特别是在学校、工厂及餐饮行业都需解决对大量米的洗涤工作，通过对国 内相关食品机械的调查可看出，目前对洗米机的需求量呈增长趋势。所以说开发洗米 机有着重要的实际意义。 本次洗米机的设计可实现操作安全方便以及制造成本低等优点。通过对 1000kg 米洗涤的理论分析来看所需时长为 2 小时，用水量在 6500L 左右，且只需 1- 2 名操作 工人。从这一洗涤过程来看与人工洗涤相比可大量节省洗涤成本，且大大的提高了其 洗涤效率。 1.3 各类洗米机简介各类洗米机简介 （1） 水压式洗米机 如图 1 所示，此类洗米机采用自来水为动力，自来水通过本产品的主体水阀进行 加压，将一束急流的水从小口径孔射出，从而具有足够的能量把漏斗中流下的大米进 行输送和清洗，对大米的表面进行摩擦和冲击，使表面和背沟的糠皮得到彻底清涮， 对其他颗粒物也能起到清洗和运输的目的。在洗米的过程中，能将大米的上浮物质通 过洗米机溢水面进行排放，进行过清洗的大米能保证干净卫生。 特点：提高洗米质量，减少浪费，节省能源，适用于大米、黄豆、小麦、玉米、豆类 等的淘洗。 图 1 水压式洗米机 （2）循环式洗米机 如图 2 所示，由分离器和供水桶构成一体，在分离器的内腔按纵向依次设置有 落米室、米砂分离室、存米室及漂浮物排出室，水泵和落米室及供水桶相接，米泵分 别通过输米管和送米管与存米室及米水分离器相接，它是利用各种物质不同比重，将 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言 3 砂石、米虫、糠皮、尘埃等杂物清除掉。使用时把大米投入不锈钢料斗中，洗米机通 过高水压从料斗底部将大米吸走流入下一个不锈钢容器中，然后从这个容器底部吸 走， 再从顶端流入。 洗米机这个动作循环一个周期， 使大米得到了充分的清洗和浸洗， 最后通过自动程式控制吸入另一个米水分离装置将水分滤去。 特点：清除效果好，其用水可反复使用，节约用水，体积小，重量轻，操作方便，淘 米量大，可广泛用于家庭、集体食堂和宾馆等单位。 图 2 循环式洗米机 1.4 本章小结本章小结 本章分析了洗米机设计的目的及意义，介绍了我国洗米机行业的发展概况，列举 了几类洗米机的特点和工作原理。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体结构发难设计及运动参数计算 4 第二章 总体结构方案设计及运动和动力参数计算 2.1 总体结构方案设计总体结构方案设计 螺旋式洗米机结构简图如图 3 所示。大米至料斗 1 加入，在水平螺旋 2 的输送过 程中进行揉搓洗涤，大米中的漂浮杂质在此过程中漂浮，与洗涤的浊水一起从溢流口 12 排出。而大米则被水平螺旋推进器从进料口运输到倾斜螺旋 9 的入口处。在此处， 米开始随倾斜螺旋向上运输，由于水的冲刷浸泡，沉降速度较快的沙石则被沉降在沙 石沉积槽 8 内（小槽下有螺孔，可定时拆下进行清洗） ，米最后经过喷水装置以上的 沥干段后从排料口 10 排出，完成洗米操作。而洗涤水在洗米过程中从喷水装置 11 喷入，沿倾斜螺旋往下流动，经水平螺旋，最后从溢流口流出。机组在整个洗米过程 中水流与米成逆流流动，在倾斜输送螺旋上钻有小孔，并使倾斜螺旋的上盖与螺旋留 有一定间隙。水平螺旋则采用敞盖，也便于漂浮杂质浮出。 图 3 洗米机结构简图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体结构发难设计及运动参数计算 5 2.2 电机的选择电机的选择 利用阻力系数法计算所需电机功率，水平螺旋电机所需额定功率 1 N 和倾斜螺旋 电机 2 N )( 367 N010 1KW WGLK KN= 电 电 (2- 1) )( 367 )(N020 2KW SinWGLK KN + = 电 电 (2- 2) 式中： 电 K 功率备用系数，取 电 K =1； 传动效率，取=0.90； L螺旋长度，水平螺旋长度 L1=0.6m ，倾斜螺旋长度 L2=0.8m； 倾斜螺旋的倾角 =30 度； 0 W 阻力系数，此取 0 W =4.0； G螺旋输送机生产能力（T/h） 。 考虑到水（介质）充满螺旋，计算阻力时除输送阻力外，还应有介质阻力较难 计算， 此外可假设输送充填系数为 1 的水来作为其生产能力， 以次来近似计算总阻力， 由此可按公式： )/(14 2 hTnsDG= 得： G1=8.1(T/h) , G2 =10.2(T/h) 以上各数值代入式(2- 1)、式(2- 2)，可得： N 1=0.058kw，N2=0.111kw 上述计算是稳定运转功率，由于计算值可看出，所需功率较小，考虑到运转中冲 击等突发载荷，参考有关其它机械的经验及有关试验和电机效率，最终选取水平螺旋 电机功率位 120W，电机用型号为 YU7114（转速为 1400r/min,效率为 50%）倾斜螺旋 电机功率为 250W，型号为 YU8014（转速为 1400r/min 效率为 58%） 。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体结构发难设计及运动参数计算 6 2.3 水平螺旋运动和动力参数计算水平螺旋运动和动力参数计算 2.3.1 计算总传动比及分配各轴传动比计算总传动比及分配各轴传动比 因为水平减速器电机功率为 120W，N1=1400r/min，i=N1/n=1400/80=17.5 对展开式二级减速器，可取 () = 2 21 )4 . 13 . 1 (,4 . 13 . 1iiii 式中，1i 高速级传动比，2i 低速级传动比； 2 i 为总传动比，要使 21,i i 均在推荐的数值范围内。 i=N1/n=1400/80=17.5 i1=4.9，i2=3.5(取 i=1.4) 2.3.2 各轴的功率转速扭钜的计算各轴的功率转速扭钜的计算 1400r/minn0.12kw,Pm,0.82N0.12/14009550Td=； 0.119kw0.9920.12Pm,0.81N0.99210.82iTT010d1=； 0.117kw0.9850.119Pm,N 3.920.985iTiT1T11121=； 0.115kw0.9850.117Pm,N 13.70.985iTiTT2232= 表 1 水平螺旋减速器参数 电机轴 轴 轴 轴 转速 n（r/min） 1400 1400 285 80 功率 p（kw） 0.12 0.119 0.117 0.115 扭矩 T(Nm) 0.82 0.81 3.92 13.7 传动比 i 1 4.9 3.5 效率 0.992 0.985 0,985 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体结构发难设计及运动参数计算 7 2.4 倾斜螺旋运动和动力参数计算倾斜螺旋运动和动力参数计算 2.4.1 计算总传动比及分配各轴传动比计算总传动比及分配各轴传动比 倾斜减速器功率为 250kw，i=N1/n=1400/100=14；i1=4.42，i2=3.15(取 i=1.4) 2.4.2 各轴的功率转速扭钜的计算各轴的功率转速扭钜的计算 0.25kwP,m1.7N0.25/14009550Td=； 0.2480.9920.25P,m1.64N0.99211.7iTT010d1=； 0.24430.9850.248PmN 7.380.985iTiTT111211=，； 0.24430.9850.248P,mN 7.380.985iTiTT111211= 表 2 倾斜螺旋减速器参数 电机轴 轴 轴 轴 转速 n（r/min） 1400 1400 316 100 功率 p（kw） 0.25 0.248 0.2443 0.244062 扭矩 T(Nm) 1.7 1.64 7.38 22.97 传动比 i 1 4.24 3.15 效率 0.992 0.985 0,985 2.5 本章小结本章小结 本章主要进行了洗米机总体结构方案的设计及运动和动力参数的计算。 设计过程 中的难点主要在电机功率的计算上，利用阻力系数法来确定及验算电机的功率，确定 了水平电动机型号为 YU7114，倾斜电动机型号为 YU8014，完成了水平减速器和倾 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体结构发难设计及运动参数计算 8 斜减速器各级传动比及各轴转速、功率、扭矩的计算。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 9 第三章水平螺旋减速器设计 3.1 高速级齿轮传动设计高速级齿轮传动设计 1选择齿轮材料及热处理，齿面硬度，精度等级，齿数 （1）因为齿轮传动功率不大，转速不太高，选用软齿面齿轮传动。 （2）小齿轮：45 钢（调质） ，硬度为：240HBS 大齿轮：45 钢（常化） ，硬度为：200HBS （3）运输机为一般工作的机器，转速不高，故齿轮选用 8 级精度 （4）选择齿数 4.9iU20,Z11= 984.920UZZ12= （5）因选用闭式软齿面传动，故采用接触疲劳强度设计，用弯曲疲劳强度校核的设 计方法。 2齿面接触疲劳强度计算 3 2 11 32. 2 + H EZ u u d KT d （3- 1） 确定公式内的各计算参数值。试选载荷系数 K=1.3 （1）选齿宽系数1=d。 （2）小齿轮扭矩 2 6 11012. 8 1400 119 . 0 1055. 9 = =T m （3）查取弹性影响系数 MPZE8 .189= （4）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度Hlim=600MPa 大齿轮的接触疲劳强度 Hlim=550MPa 计算应力循环次数， （工作寿命为 10 年，每年 300 工作日单班值） () 9 111001 . 2 1030081114006060=hjLnN 8 1 21011. 4= U N N 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 10 计算许用应力。取失效概率为 1%，接触强度最小安全系数 1= H S 。 MPa S KHN H600 1 6001 1 1lim1 = = （3- 2） MPa S KHN H550 1 55012lim2 2= = （3- 3） （5）设计计算 试算小齿轮分度圆直径 mmd366.12 9 .4 19 .4 1 1012.83 .1 32.23 2 2 1 550 8 .189 = + = 圆周速度 sm nd Vt/91. 0 100060 11 = = 定载荷系数 查设计书表 10- 2 取使用系数 1= A K ， 1= FaHa KK （直齿轮） ， 由设计书图 10- 8 查得 Kv=1.04；由设计书表 10- 4 用插值法查得 8 级精度小齿轮支撑 非对称布置时 27.1=HK 。 由 366.121=dbd 模数 618. 0 20 366.121 = z d m 、 234.11 102.1 366.12 = h b 查设计书图 10- 13 得 25.1=FK 故载荷系数 32.127.1104.11=HHVAKKKKK （6）按实际载荷系数教正小齿轮分度圆直径计算值： mm K K dd t t3 .12 3 . 1 32. 1 366.12 33 1= 3确定主要几何尺寸和参数 （1）确定模数 615. 0 20 3 .121 = z d m 取 mmm1= （2）计算分度圆直径 mmzmd2020111= 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 11 mmzmd9898122= 计算中心距 () mm dd a57 2 21 = + = （4）计算齿宽 mmdbd2020111= mmb172= 4校核齿根弯曲疲劳强度 （1）确定计算参数 由设计书图 10- 20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度 MPaFE5001= 大齿轮的弯曲疲劳强度 MPaFE3802= 由图 10- 18 查取弯曲疲劳强度寿命系数： 11=FNK 12=FNK 计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数 4 . 1= F S MPa S KFEFN F1 .357 4 . 1 500111 1= = = MPa S KFEFN F4 .271 4 . 1 380122 2= = = 查设计书表 10- 5 得齿形系数 62.21=FaY 14.22=FaY ； 查设计书表 10- 5 应力校正系 数 59. 11=SaY 81. 12=SaY （2）校核计算 MPMP mbd YKTY F SaFa F1 .35732.22 12020 59. 162. 281232. 122 1 1 11 1= = MPMP mbd YKTY F SaFa F4 .27175.20 12020 81. 114. 281232. 122 2 2 22 2= = 符合要求 3.2 低速级齿轮传动设计低速级齿轮传动设计 1选择齿轮材料及热处理，齿面硬度，精度等级，齿数 （1）因为齿轮传动功率不大，转速不太高，选用软齿面齿轮传动。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 12 （2）小齿轮：45 钢（调质） ，硬度为：240HBS 大齿轮：45 钢（常化） ，硬度为：200HBS （3）运输机为一般工作的机器，转速不高，故齿轮选用 8 级精度 （4）选择齿数 1055 . 330 5 . 3,30 11 11 = = UZZ iUZ （5）因选用闭式软齿面传动，故采用接触疲劳强度设计，用弯曲疲劳强度校核的设 计方法。 2齿面接触疲劳强度计算 确定公式（3.1）内的各计算参数值。试选载荷系数 K=1.3 （1）选齿宽系数 1=d （2）小齿轮扭矩 36 1 1 6 11086 . 3 285 119. 0 1055 . 9 1055. 9= n P T m （3）查取弹性影响系数 MPZE8 .189= （4）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度Hlim=600MPa 大齿轮的接触疲劳强度 Hlim=550MPa 计算应力循环次数， （工作寿命为 10 年，每年 300 工作日单班值） () 8 11101 . 4103008112856060=hjLnN 8 8 1 21017 . 1 5 . 3 101 . 4 = = U N N 计算许用应力。取失效概率为 1%，接触强度最小安全系数 1= H S 。据式（3- 2） （3- 3） 计算得MPaH6001=，MPaH5502=。 (5)设计计算 据式（3.1）计算小齿轮分度圆直径 mm u uKtT d H E d t z 43.21 1 32.23 2 1 = + 圆周速度 sm nd Vt/32. 0 100060 28543.2114. 3 100060 11 = = = 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 13 定载荷系数 查设计书表 10- 2 取使用系数 1= A K ， 1= FaHa KK （直齿轮） ， 由设计书图 10- 8 查得：Kv=1.01，由设计书表 10- 4 用插值法查得 8 级精度小齿轮支 撑非对称布置时 36.1=HK 由 43.21=tddb 模数 714. 0 30 43.21 = z dt m 、 10.11 93. 1 43.21 = h b 查设计书图 10- 13 得 34.1=FK 故载荷系数 37.1=HHvAKKKKK （6）按实际载荷系数教正小齿轮分度圆直径计算值 mm Kt K ddt8 .21 3 . 1 37. 1 43.21 33 1= 3确定主要几何尺寸和参数 （1）确定模数 72. 0 30 8 .21 1 1 = z d m ， 取 mmm1= （2）计算分度圆直径 mmzmd3013011= mmzmd105110522= 计算中心距 ()mmdda5.67 2 1 21=+= （4）计算齿宽 mmdbd3030111= mmb252= 校核齿根弯曲疲劳强度 （1）定计算参数 由设计书图 10- 20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度 MPaFE5001= 大齿轮的弯曲疲劳强度 MPaFE3802= 由图 10- 18 查取弯曲疲劳强度寿命系数： 11=FNK 12=FNK 计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数 4 . 1= F S 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 14 MPa S KFEFN F1 .357 4 . 1 500111 1= = = MPa S KFEFN F4 .271 4 . 1 380122 2= = = 查设计书表 10- 5 得齿形系数 62.21=FaY 21.22=FaY 查设计书表 10- 5 应力校正系数 59.11=SaY 778.12=SaY 校核计算 mbd YKTYSaFa F 1 11 1 2 = MPaMPaF1 .35722.50 13030 59. 162. 21096. 337. 12 1 3 = = mbd YKTYSaFa F 2 222 2= MPaMPaF4 .27137.47 13030 778. 121. 21096. 337. 12 1 3 = = 符合要求 3.3 各轴的结构设计与强度校核各轴的结构设计与强度校核 3.3.1 输入轴的设计输入轴的设计 1求轴传递扭矩 mmN n p T = = 812 1400 119. 0 1055. 9 1055. 9 6 6 2求作用在齿轮上的力 NF d T t 2 .81 20 8122 2 = = NtgtgFF tr 55.2920 2 . 81= o NFF tn 38.86 20cos 2 . 81 cos/= o 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 15 3初步估算轴的最小直径，选取联轴器 安装联轴器处轴的直径 d 为轴的最小直径。根据 A=102126 ()mm n p Ad54 . 5 532 . 4 1400 119 . 0 126103 33 = 考虑轴上键槽的削弱，轴径需加大 3%7%，则取 d =9mm。 选取联轴器： 按扭矩 T=812N mm 查手册， 选用 LT1 型弹性柱销联轴器其半联轴器的 孔径 2 d =9mm, 半联轴器长 L mm20= 。 4轴的结构设计 拟定轴上的零件装配方案， 轴上的零件包括左端轴承和轴承端盖及联轴器依次由 左端装配，仅右端轴承和轴承端盖由右端装配。 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 装联轴器段 A： 1d =9mm， l =18mm，因半联轴器与轴配合各部分长 L mm20= ，为 保证轴挡圈压紧联轴器。 l 小于 20，可取 l =18mm。 装轴承段 B： mmdd1562= ，这段（两）轴径由滚动轴承的内圈孔径决定，选用深 沟球轴承 6002，其尺寸为 93215=BDd ，故。 mmdd1562= ， mml542= 。 轴肩段 C： mmlmmd18,18 33 = 。 装齿轮段 D： mmlmmd20,20 4 4= 经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺寸 x m5 . 2p , 应做成齿轮轴。 轴肩段 E： mmlmmd69,18 33 = 。 装轴承段 F： mmlmmd8,1566= 。 轴上零件的周向固定，半联轴器与轴的周向固定均采用平键联接，同时为了保证半联 轴器与轴的配合有良好对中性，采用 H7/k6，滚动轴承与轴采用 H7/k6。 （10）定出轴肩处的圆角半径 R=1，轴端倒角取 1 o 45 。 5. 选择轴的材料为 45 钢，调质处理。由设计书表 15- 1 查得轴的主要力学性能 22 /355,/640mmNmmN sb = 2 11 /155,/275mmNmmN= 2 0/98mmN=， 2 1/60mmN=。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 16 3.3.2 中间轴的设计中间轴的设计 1求轴传递的扭矩 mmN n p T = = 3921 285 117. 0 1055. 9 1055. 9 6 6 2.求作用在齿轮上的力 NF d T t 4 .261 30 39212 1 2 1 = = NtgtgFF tr 1 .9520 4 . 261 11 = o NFF tn 08.278 20cos 4 .261 cos/ 11 = o NF d T t 80 98 39212 2 2 2 = = NtgtgFF tr 11.292080 22 = o NFF tn 1 .85 20cos 80 cos/ 22 = o 3.估算轴的最小直径 ()mm n p Ad19. 965. 7 285 117. 0 126103 33 = 4.轴的结构设计 （1）拟定轴上的零件装配方案，轴上的大部分零件包括齿轮，套筒，左端轴承和轴 承端盖依次由左端装配，仅右端轴承和轴承端盖由右端装配。 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 （3）装左端轴承段 A： d =17mm，由上面所求第二段轴的直径 d =20mm.，则 d 直 径应小于 d ，取 d =17mm， mml91= 。 （4）轴肩段 B： mmlmmd22,2022= （5）装齿轮段 C： mmlmmd15,2533= 。 3l 段应小于齿轮的宽度，为保证套筒紧 靠齿轮左端面使齿轮轴向固定。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 17 （6）轴环段 D： mmlmmd7,3544= （7）装右端齿轮段 E： ,39,3255mmlmmd= ，经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺 寸 x m5 . 2p ,应做成齿轮轴。 （8）轴肩段 F： mmlmmd23,2066= （9）装右端轴承段 G： 7d =17mm， mml97= . （10）轴上零件的周向固定，采用平键联接，同时为了保证齿轮与轴的配合有良好对 中性，采用 H7/k6，滚动轴承与轴采用 H7/k6。 （11）定出轴肩处的圆角半径 R=1，轴端倒角取 1 o 45 。 5. 选择轴的材料为 45 钢，调质处理，由设计书表 15- 1 查得轴的主要力学性能 22 /355,/640mmNmmN sb = 2 11 /155,/275mmNmmN= 2 0/98mmN= 2 1/60mmN=。 3.3.3 输出轴的设计输出轴的设计 1求轴传递扭矩 mmN n p T = = 13728 80 115. 0 1055. 9 1055. 9 6 6 2求作用在齿轮上的力 NF d T t 261 105 137282 2 = = NtgtgFF tr 9 . 9420261= o NFF tn 6 . 277 20cos 261 cos/= o 3初步估算轴的最小直径，选取联轴器 安装联轴器处轴的直径 d 为轴的最小直径。根据表，A=103126 ()mm n p Ad24.1363.11 80 115 . 0 126103 33 = 取 d =14mm. 选取联轴器： 按扭矩 T=13728N mm 查手册， 选用 LT1 型弹性柱销联轴器其半联轴器 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 18 的孔径 2 d =14mm, 半联轴器长 L mm32= 4轴的结构设计 （1）拟定轴上的零件装配方案，轴上的零件包括左端轴承和轴承端盖及联轴器依次 由左端装配，齿轮、右端轴承和轴承端盖由右端装配。 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 （3） 装联轴器段 A： 1d =14mm， l =30mm， 因半联轴器与轴配合各部分长 L mm32= ， 为保证轴挡圈压紧联轴器。 l 小于 32，可取 l =30mm。 （4）装轴承段 B：mmdd1772=，这段（两）轴径由滚动轴承的内圈孔径决定。选 用深沟球轴承 6003。 mml552= 。 （5）轴肩段 C： mmlmmd49,20 33 = 。 （6）轴环段 D： mmlmmd7,30 4 4= 。 （7）装齿轮段 E： mmlmmd23,26 55 = 。 （8）轴肩段 F： mmlmmd27,20 6 6= 。 （9）装轴承段 G： mmlmmd10,1777= 。 （10）轴上零件的周向固定，半联轴器与轴的周向固定均采用平键联接，同时为了保 证半联轴器与轴的配合有良好对中性，采用 H7/k6，滚动轴承与轴采用 H7/k6。 （11）定出轴肩处的圆角半径 R=1，轴端倒角取 1 o 45 。 5. 选择轴的材料为 45 钢，调质处理，由设计书表 15- 1 查得轴的主要力学性能 22 /355,/640mmNmmN sb = 2 11 /155,/275mmNmmN= 2 0/98mmN= 2 1/60mmN=。 6画轴的结构简图 如图（3.1a）所示，确定出轴承的支点跨距mmLmmL 5 . 43, 5 . 7232=，悬臂mmL651= 由此可画出轴的水平面的支反力： NF LL L RtDH1 .163 32 2 = + =NRFR DHtBH9 .97=, 垂直面支反力：NFr LL L RDV3 .59 32 2 = + =，NRFR DVrBV7 .35= 7画弯矩图，转矩图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 19 （1）水平弯矩图 H M 如图(3.1d), mmNLRMBHCH=70975 .729 .972 (在 C 截 面处)。 （2）垂直面弯矩图如图(3.1f)，mmNLRMBVCV=25885 .727 .352 (在 C 截面 处)。 （3）合成弯矩图如图(3.1g)，在 C 截面处，mmN MM M CVCH C= + =7103 22 （4）转矩图如图(3.1h)，T=13728N mm ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) ( g ) 图 4 水平螺旋减速器输出轴弯矩、扭矩图 8按弯矩合成应力校核轴的强度 由弯矩图知 C 处的弯矩最大，校核该截面强度。截面 C 处的当量弯矩， 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 20 mmN MM M CVCH C= + =7103 22 ， 6 . 0 98 59 1 = b b o ，可得： 2 33 8 . 26 261 . 0 2094 1 . 0 mmN d M W M EE e = = = 校核结果： 2 1 275mmN e = p ，C 截面强度足够。 9按疲劳强度精度校核轴的安全系数 根据轴的结构和弯矩图及转矩图可见，CC 截面为危险截面，故校核此截面，查 表， 47. 1,59. 1= KK 。按渐开线花键查得。 查表得尺寸系数 89. 0,91. 0= 。 查表得表面质量系数 =0.93。 ， 查表得钢的 05. 0, 1 . 0= 。 查表许用安全系数 5 . 13 . 1=s 。 弯曲应力幅 2 3 /2 . 4 26 327103 mmN W Me e= = 。 扭转应力幅： 2 3 /98. 1 262 1613728 2 mmN W T TC a = = 。 只考虑弯矩作用时的安全系数 54.32 0 91. 093. 0 2 . 459. 1 275 1 = + = + = m t K S 只考虑转矩作用时的安全系数 03.44 2 . 005. 0 89. 093. 0 98. 147. 1 155 1 = + = + = m t K S 安全系数： 22 SS SS S + = = 5 . 13 . 117.26=Sf ，满足强度要求。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 21 3.4 各轴轴承与键的设计各轴轴承与键的设计 各轴轴承选用如表 3 表 3 各轴轴承型号及尺寸 输入轴 中间轴 输出轴 型号 6002 6003 6003 尺寸（dDB） 153510 173510 173510 输出轴轴承的校核 因输出轴选用深沟球轴承 6003，轴上所承受的最大径向力的轴承是靠近齿轮端的其 Fr为： Fr= 2 . 104 7 . 35 9 . 97 2222 =+=+BVBHRRN 计算轴承寿命 由式 Lh= 3 6 60 10 Pf C nP 计算 其中：由表查得 f p =1.01.2 取 f p =1.1； 由表查得基本额定载荷 Cr=5580N；轴转速 n=80r/min；深沟球轴承=3； Lh=h Pf C nP 321781699 1 . 1104 5580 8060 10 60 10 3 6 3 6 = = 按每年 300 日工作日，每天 8 小时可知轴承使用年限为 Ln=134075 8300 321781689 8300 = = hL 设计年限 10 年 所以轴承满足使用要求。 各轴键的选用 各轴上的键皆选用 A 型平键，其尺寸如表 3.2 表 4 各轴键的选用 输入轴 中间轴 输出轴 联轴器键（bhL） 3310 5525 齿轮键（bhL） 8710 8718 （4）联轴器键尺寸 b=5mm,h=5mm,L=25mm 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 水平螺旋减速器设计 22 校核挤压强度： pp dKl T = 2 （3- 4） K= = 2 h 2.5mm , =l 25- 5=20mm ,T=13728 mN 设计书表 6- 2 2 /150120mmN p = ，由式（3- 1）计算 2 /11.34 205 . 214 137282 mmNp= = pp 挤压强度满足要求。 齿轮键尺寸 b=8mm,h=7mm,L=18mm 校核挤压强度： pp dKl T = 2 ， K= = 2 h 3.5mm, =l 18- 8=10mm ,T=13728 mN 设计书表 6- 2 2 /150120mmN p = ， 2 /17.30 105 . 326 137282 mmN p = = pp 挤压强度满足要求。 3.5 本章小结本章小结 水平螺旋减速器采用二级直齿圆柱齿轮减速器， 完成了减速器中齿轮、 轴、 轴承、 键等零件的设计与校核。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 倾斜螺旋减速器设计 23 第四章 倾斜螺旋减速器设计 4.1 高速级齿轮传动设计高速级齿轮传动设计 1选择齿轮材料及热处理，齿面硬度，精度等级，齿数 （1）因为齿轮传动功率不大，转速不太高，选用软齿面齿轮传动。 （2）小齿轮：45 钢（调质） ，硬度为：240HBS 大齿轮：45 钢（常化） ，硬度为：200HBS （3）运输机为