毕业设计（论文）-洗米机工作原理及其机械结构设计.doc

南昌航空大学学士学位论文洗米机工作原理及其机械结构设计摘要：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。本文简介了洗米机在国内外的发展情况,构思出本文的工作原理,并且介绍了洗米机的分类,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：螺旋洗米机 减速器 水平螺旋轴 倾斜螺旋轴 机架全套图纸加扣3012250582 指导老师签名：Design of The Rice Wash MachineAbstrct:Wash the rice mill is a food processing machinery, equipment for washing rice.The design of spiral machine wash meters by electric motors, horizontal screw axis, inclined screw axis and its corresponding reducer, such as frame structure.Meters from inlet into the washing machine, rub washing after screw axis of conveying, water flow and countercurrent flow meters flow, meters of impurities in the process of the floating, floating with the washing water from overflow vent discharge, reach the purpose of washing rice.Its structure is simple, cover an area of an area small, rub, wash and remove floating impurities, such as sand and gravel, less water washing effect is good, is a highly efficient continuous washing rice machine, is the dining room, large restaurants, fast food centers such as ideal food of washing machine.This design and formulate the wash rice machine overall structure scheme, the movement and the dynamic parameter calculation;Completed the horizontal screw axis, inclined screw axis and its corresponding reducer drive, such as frame structure design.Key words: Screw machine wash meters;Gear reducer;Horizontal screw axis;Inclined screw axis;Rack Signature of supervisor：IV目 录1 绪论11.1 洗米机设计目的及意义11.2 我国洗米机发展情况11.3 各类洗米机的简介21.3.1水压式洗米机21.3.2循环式洗米机31.3.3 YXM-500和TM-600型洗米机41.3.4 无水洗米机51.3.5 自动计时洗米机61.4本章小结62 总体结构方案设计及运动和动力参数计算72.1总体结构方案设计72.2电机的选择82.3水平螺旋运动和动力参数计算82.3.1计算总传动比及分配各轴传动比82.3.2传动装置的运动和动力参数82.4倾斜螺旋运动和动力参数计算92.4.1计算总传动比及分配各级传动比92.4.2传动装置的运动和动力参数92.5本章内容小结103 水平及倾斜螺旋减速器的设计113.1高速级齿轮传动设计113.2低速级齿轮传动设计143.3各轴的结构设计和强度校核173.3.1输入轴的设计173.3.2中间轴的设计183.3.3输出轴的设计203.4各轴轴承与键的设计233.5本章小结244 螺旋轴及机架结构设计254.1 水平及倾斜螺旋轴设计254.1.1水平螺旋轴的设计254.1.2 倾斜螺旋轴的设计274.2 料斗及出料口的设计294.3润滑及密封方案294.4 机架结构的确定294.5 本章小结305 结论316 参考文献327 致谢331 绪论1.1 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。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,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。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。螺旋式洗米机占地面积小，集搓米，洗米，除去漂浮杂质，沙石等多功能效果于一体，并且机械结构设计简单，耗水量少，洗涤效果佳，大幅度的降低了劳动强度。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。适合于玉米，大米，小麦，豆类等这几种颗粒性粮食的输送及洗涤，还可以用于豆类制品厂，米制品厂等的原料洗涤，也是大型饭店，食堂，快餐中心及酿造，豆类加工作业中非常合适的洗涤粮食的机械。1.2 我国洗米机发展情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水平得到空前的提高。在传统的服务业-餐饮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，在欧美各发达国家都很大程度的普及了关于洗米机的各种应用，因为这些欧美发达国家的人口密度不是很大，因此这种中小型的洗米机的需求量相对比较大。从洗米机的构造来看，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，国内的食品机械加工厂在洗米机的生产上是以大中型洗米机为主。从洗米机的结构这方面来看，欧美及日本等发达国家也做出了很大的进步，从过去的一次性洗涤发展到现在的连续式洗涤方式，并且工作机构也发生了很大的改变，从以前的搅拌型进步发展到了现代的螺旋输送揉搓以及电磁振动，自动计时洗涤等多种洗涤方式。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。研究洗米机的各种工作方式及其机械结构的目的就在提高大米的洗涤效果，节省洗米机的耗水量，另外研究新式的洗米机可以很好的降低食品加工人员的工作量，节省人力物力，更好的实现现高效优质的洗涤效果。由于我国人口众多特别是在学校，工厂以及餐饮行业都需要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以看出，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。1.3 各类洗米机的简介1.3.1水压式洗米机如图1.1 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1.1 水压式洗米机 图1.2 循环式洗米机1.3.2循环式洗米机如图1.2 所示的，供水桶和分离器可以组成一体化工作方式，而在分离器的内腔按纵向依次放置了米砂分离室、落米室、存米室及漂浮物排出室，水泵需要和落米室以及供水桶之间互相连接，米泵分别通过送米管以及输米管与米水分离器和存米室互相连接，它的工作原理非常简单，就是利用各种物质的比重各不相同，将米虫、砂石、尘埃、糠皮等有害杂物能够彻底清除掉。工作人员在使用洗米机的时候首先把大米倒入不锈钢的料斗里，再让洗米机通过高水压从料斗的底部把大米给吸走进入到下一个不锈钢做成的容器里面，然后再将大米从这个不锈钢容器的底部给吸走，最后又再从顶端将大米流入。自动洗米机的这几个流程循环一个大的周期，就可以使得大米得到十分彻底的浸洗以及清洗，到了最后再使用控制自动程式吸入另一个米水分离装置将大米中的水分个给滤去，从而完成一次淘米工作。整个流程简单却高效，十分符合当今时代的特征，重视效率，节省各种资源，这种洗米机十分的值得推广。特点：机械洗米装置所用的洗米水可以重复的利用，达到很好的清洁大米的效果，并且还能够节约洗米机的用水，而且整体的机械设计体积十分的小，重量也很轻，整体的机械操作十分的简单方便，最主要的是一次性的淘米量十分巨大，可以很好的推广于快餐部、集体食堂和宾馆等人口较多，洗米工作量比较大的单位。能够很好的把洗米工人的双手给解放出来，意义十分的明显。1.3.3 YXM-500和TM-600型洗米机 这两种型号的大型洗米机是非常合适的大米，豆类等颗粒食物的淘洗机械设备，可以将它们主要的使用在食堂，大型饭店，快餐部，食品加工厂等人多，洗米工作量比较大的单位用来做大米，豆类等颗粒粮食的清洗，过滤等。 特点：这两种型号的大型洗米机能够在淘洗大米，豆类等颗粒食物的过程中，使的大米，石块，泥块，糠皮，米虫等有害的杂物从几个分类不同的出料口十分迅速的排出，这种结构设计得非常合理，具有很高的工作效率。该机具有操作方便，省力，省水，省工，省时，效率高等显著的特点。这种机器不仅能够淘洗大米，并且还能够对红豆，黄豆，绿豆等豆类食品进行淘洗加工。这两种大型的洗米机的主要结构都是由砂石分离器，机架，米斗，浮物分离器，节水器等基本结构互相组合连接而成的。又为了保证长期工作不锈，而且出于食品的安全卫生方面的考虑，整个机体由不锈钢材料制作而成，十分的干净，耐用，且造价低廉。 图1.3 YXM-500型洗米 图1.4 TM-600型洗米机1.3.4 无水洗米机 由于在近代整体橱柜市场发展比较迅速，所以有一些企业研制了一些产品来适应整体厨房的形式。而这种无水洗米机就是其中的产物。这种洗米机的米桶有着节水和环保等效果。它相比传统的淘米既节约了水资源，又可以很好的避免粮食里营养的流失，可以将大米中混杂的沙砾以及米糠给分离出来。它的水龙头部分是可以收缩折叠的，具有节省厨房空间的优点，它的出水方式是瀑布式的，这种出水方式有着很好的清洁能力。而且它的米箱可以安装在下柜那种不方便取放的地方，这样能充分的利用好厨房的空间，是家居现代化的明显产物。跟那种大型的洗米机相比，它的有点特别的明显，非常适合以家庭为单位的人们购买和使用。1.3.5 自动计时洗米机最近，日本的一家食品机械厂研发了一种新型的自动计时淘米机。在过去，人们使用的机械人工洗米的方法存在着许多的缺点，因为这些机械人工洗米的方法全部是使用压力连续搅拌米粒，用水冲洗等等。这样导致米和淘过米的水长期接触，米粒上的氧化物，灰尘等等杂质在水里溶解后还能够被米给吸收。并且以前的旧式洗米机还有个大问题就是耗水量比较大，在这个日益重视环保的社会，解决洗米机耗水量巨大的问题便刻不容缓。这种新型发明的可以自动间歇供水的淘米机，一次性的解决了以上所说的两大缺点。主体结构：自动计时洗米机的下端是装配有自动计时的供水口的，中间的洗米箱是呈漏斗状的，并且里面还有回旋式的洗米翼，其垂直方向是主轴的位置，上端有一个投米口。除了这些主要结构之外，淘米机的侧面还装有排水管,溢流槽等辅助装置。而洗米过程如下，连通水路，放入精米，拨动计时旋钮，启动电机，电机就通过传动元件驱动洗米翼旋转，实现洗米动作。而洗米后所产生的废水则是通过侧面排水口流出。当供水装置设置在截止的状态时，洗米翼能实现揉搓洗米，既可以防止脏水与米粒长期共有造成污染，又能够节约用水。而当供水装置处于供水状态时，洗米翼通过在水中搅动米粒，来实现流水洗米。所以这种自动计时洗米机很好的改进了以前洗米机的缺点，改进十分的明显。值得借鉴与学习。1.4本章小结 在本章中分析了设计洗米机的目的，以及我国和国外洗米机设计的发展情况，并且介绍了几种洗米机以及它们的特点，组成机构，材料，功效，用途，工作原理等。为接下来的设计打下了坚实的基础，也很好的让读者了解到了洗米机这一大家日常生活中常见但是没有深入了解过的事物有了更深的了解。322 总体结构方案设计及运动和动力参数计算2.1总体结构方案设计螺旋式洗米机结构简图如图2.1 所示。大米首先从料斗1 倒入，通过大米在水平螺旋2 的输送过程中进行充分的揉搓洗涤，大米中的有害漂浮杂质在此过程中漂浮，最后与洗涤过大米等颗粒食物后的浊水一起从溢流口12 充分的排出。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。在这个地方，大米等颗粒食物首先随着倾斜螺旋向上输送，又因为有洗涤水的各种冲刷和浸泡，直接的导致了质量更大，所以沉降速度比较快的沙石最终被沉降在了沙石沉积槽8 内（小槽的下方装有螺孔，可以固定时间的拿下来对其进行消毒清洗等），大米等颗粒粮食在最后通过了喷水装置上方的沥干阶段段后又能从排料口10 排出，这样的几个完整的流程组成了一个大的洗米循环，从而完成洗米的操作。而且洗涤大米等颗粒食物的水在整个的洗米过程中首先从喷水装置11 进入，随后再沿着倾斜螺旋往下传送，再流过水平螺旋，在洗米过程的终期阶段从溢流口流出。整个的机械洗米装置在这个完整的洗米操作里，洗大米过程中的水流跟大米之间形成方向完全相反的流动，并且在倾斜输送螺旋的设计上钻有一个小孔，并且让倾斜螺旋的螺旋与上盖之间留出一定的空间。而水平螺旋则使用敞盖的设计，这样的设计可以让漂浮杂质更好的浮出。 图2.1 洗米机结构简图1料斗 2水平螺旋 3减速器1 4电机1 5-机架 6电机2 7减速器2 8砂石沉积槽 9倾斜螺旋 10出料口 11喷水装置 12溢流口2.2电机的选择 根据任务书所给的减速器电机的输出功率为0.75 kW，所以选择水平螺旋输送和倾斜螺旋输送驱动电机的型号为Y801-2（转速为2825 r/min）和Y802-4（转速为1390 r/min）。2.3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 根据水平螺旋的电机功率是750 W，N=2825，i=N/n=2825/342=8.2 由此得知总传动比为8.2. 对于二级减速器，可用公式 i=(1.31.4) i ,i=在公式中，i为高速级传动比，i为低速级传动比。为总传动比，i和i均要在要求范围之内取值。i=N/n=2825/342=8.2 i=3.4 i=2.42.3.2传动装置的运动和动力参数1.各轴转速电动机轴转速为2825 r/minn=n/i=2825/3.4=830 r/minn=n/i=830/2.4=346 r/min2.各轴输入功率P（kW）P=P=0.750.992=0.744 kWP=P=0.7440.985=0.732 kWP=P=0.7320.985=0.72 kW3.各轴输入转矩T（Nm）T=95500.75/2825=2.53（Nm）T=95500.744/2825=2.51（Nm）T=95500.732/830=8.42（Nm）T=95500.72/346=19.8（Nm）表2-1 水平螺旋减速器参数项目电动机轴高速轴1中间轴2低速轴3转速（r/min）28252825830346功率（kW）0.750.7440.7320.72转矩（Nm）2.532.518.4219.8传动比 1 3.4 2.4效率 0.992 0.985 0.9852.4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级传动比 倾斜减速器电机功率为0.75 kW，i=N/n=1390/100=13.9;取i=4.2，i=3.32.4.2传动装置的运动和动力参数1.各轴转速电动机轴转速为1390 r/minn=n/i=1390/4.2=330 r/minn=n/i=330/3.3=100 r/min2.各轴输入功率P（kw）P=P=0.750.992=0.744 kWP=P=0.7440.985=0.732 kWP=P=0.7320.985=0.72 kW3.各轴输入转矩T(Nm)T=95500.75/1390=5.15 NmT=95500.744/1390=5.11 NmT=95500.732/330=21.18 NmT=95500.72/100=68.76 Nm表2-1倾斜螺旋减速器参数项目电动机轴高速轴1中间轴2低速轴3转速(r/min)13901390330100功率(kw)0.750.7440.7320.72转矩(Nm)5.155.1121.1868.76传动比14.23.3效率0.9920.9850.9852.5本章内容小结 本章主要是对洗米机的总体结构的设计以及运动和动力参数的计算。由于功率直接由任务书给出，所以在电机类型的选择上并没有很大的困难，难点主要在于设计各轴之间的传动比以及各轴的转速问题。确定了洗米机两个电机的型号分别为Y801-2（转速为2825 r/min）和Y802-4（转速为1390 r/min）。在这一章节中，我详细的完成了有关于设计洗米机的水平减速器以及洗米机的倾斜减速器的各级的传动比及各个轴的转速，功率，扭矩相关方面的计算等等。3 水平及倾斜螺旋减速器的设计3.1高速级齿轮传动设计1.选定齿轮类型，精度等级，材料和齿数 （1）由于设计齿轮的传动功率并不是很大，同时转速也不是很高，综合这两个原因，所以我决定选用软齿面的齿轮来进行传动。 （2）小齿轮：45钢（调质），硬度为：240HBS 大齿轮：45钢（常化），硬度为：200HBS （3）由于运输机为一般工作的机器，转速不高，故齿轮选用八级精度 （4）选择齿数 Z=22,U=i=3.4 Z= ZU=223.4=74 （5）因为之前选用了闭式软齿面的齿轮来进行传动，由于这种齿轮的设计所以我决定使用接触疲劳强度的设计方法，并且采用了弯曲疲劳强度校核这种比较合适的设计方法。2.齿面接触疲劳强度计算 d （3.1）接下来确定公式中的各参数值（1）试选K=1.3（2）计算小齿轮传递的转矩：T=9.5510/2825=2.515Nm（3）根据查表，取=1（4）查取得弹性影响系数Z=189.8MPa（5）根据齿轮的齿面硬度表可以知道小齿轮的接触疲劳强度=600MPa而且大齿轮的接触疲劳强度=550MPa。 计算应力循环次数，(工作寿命10年，每年300个工作日) N=60njL=6028251(1830010)=4.0710 N=1.2010计算许用应力。取失效的概率为百分之一，接触强度的最小安全系数S=1。根据图表查得，取接触疲劳寿命系数=1，=1。=600MP （3.2）=550MP （3.2）（6）设计计算计算小齿轮分度圆直径d经过计算得出d=29.834mm圆周速度V=4.4m/s定载荷系数根据参考书上查表可取使用系数K=1.K=K=1(直齿轮)由参考书上查得K=1.04；由参考书用插值法可查得8级精度小齿轮支撑非对称布置时K=1.27。由b=29.834 模数m=1.35，=27.07通过查参考书取得K=1.25所以载荷系数 K=KKKK=1.32（7）并且再按实际的载荷系数来让小齿轮的分度圆直径计算值进行校正： d=d=29.834=29.673.确定主要几何尺寸和参数（1）确定模数m=1.34取m=1 mm（2）计算分度圆直径d=mz=122=22 mm d=mz=174=74 mm（3）计算中心距 a=48 mm（4）计算齿宽b=1 mm b=22 mm4.校核齿根弯曲疲劳强度（1）确定计算参数由查看设计书来取得小齿轮的弯曲疲劳强度=500 MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度=380 MPa又从参考书中取得弯曲疲劳强度寿命系数： K=1 K=1计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数S=1.4 =357.1 MPa =271.4 MPa 查参考书得齿形系数Y=2.62，Y=2.14；查参考书又知应力校正系数Y=1.59，Y=1.81。 （2）校核计算=57.14=357.1 MPa=53.13 =271.4 MPa经验算符合要求3.2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）因为齿轮转速不太高，传动功率也不大，所以选用软齿面传动。 （2）小齿轮：45钢(调质)，硬度为：240HBS 大齿轮：45钢(常化)，硬度为：200HBS （3）因为运输机转速不高，为一般工作的机器，所以齿轮选用八级精度。 (4）选择齿数 Z=30，U=i=2.4 Z= ZU=302.4=72 （5）由于之前采用的齿轮设计是闭式的软齿面传动，所以这里使用接触疲劳强度的设计，并且使用的是弯曲疲劳强度校核的设计方法。 2.齿面接触疲劳强度计算d 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（2） 小齿轮的扭矩T=9.55=9.55=8422.4 N（3） 查取弹性系数影响系数Z=189.8 （4） 然后再根据齿面的硬度并去查找参考书得到小齿轮的接触疲劳强度=600 MPa大齿轮的接触疲劳强度=550 MPa（5） 计算应力循环次数，(工作寿命为10年，每年300个工作日)（6） N=60njL=608301(1830010)=11.95（7） N=4.98（8） 计算许用应力。取失效的概率为百分之一，接触强度的最小安全系数S=1。根据公式（3.2）（3.3）计算得=600MP，=550MP。（9） （5）设计计算（10） 根据公式（3.1）计算出小齿轮分度圆直径（11） d=18.10 mm（12） 圆周速度（13） V=0.78 m/s（14） 定载荷系数查参考书可使用系数K=1.K=K=1(直齿轮)，由参考书上查得K=1.01；由参考书用插值法可查得8级精度小齿轮支撑非对称布置时K=1.36。由b=18.10 模数m=0.60，=9.378通过查参考书取得K=1.34所以载荷系数 K=KKKK=1.37按实际载荷系数校正小齿轮分度圆直径计算值： d=d=18.10=18.338 mm3.确定主要几何尺寸和参数(1)确定模数m=0.60 取m=1 mm(2)计算分度圆直径d=mz=130=30 mm d=mz=172=72 mm(3)计算中心距 a=56 mm(4)计算齿宽b=1mm b=25 mm4.校核齿根弯曲疲劳强度（1）确定计算参数然后又根据设计书上的内容查到小齿轮的弯曲疲劳强度=500 MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度=380 MPa又从参考书中取得弯曲疲劳强度寿命系数： K=1 K=1计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数S=1.4 =357.1 MPa =271.4 MPa 查参考书得齿形系数Y=2.62，Y=2.21；查参考书又知应力校正系数Y=1.59，Y=1.778。 (2)校核计算=106.8=357.1 MPa=100.75 =271.4 MPa经验算符合要求3.3各轴的结构设计和强度校核 3.3.1输入轴的设计 1.求轴传递扭矩 T=9.55=9.55=2515.11 N 2.求作用在齿轮上的力 =228.65 N 228.65=83.2 N =243.24 N3.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=102到106 d=(103-126)=13.12-16.05 mm 考虑到轴上键槽的削弱，轴径需要加大到7，则取d=20 mm 根据之前的计算来选取联轴器的型号:按扭矩T=2515.11 N来查找设计手册，选用ML10型号的梅花型弹性联轴器，它的半联轴器长L=60 mm。4.轴的结构设计 (1)然后再设计与轴上相关的零件的各种装配的方式，而轴上的零件同时包括了左端的轴承以及轴承端盖还有联轴器都是全部的由左端开始装配，仅仅只有右端的轴承以及它的轴承端盖是通过右端来装配。 (2)然后再通过轴向的定位的要求来定下轴的各个段的直径以及长度。 (3)装联轴器段A：d=20 mm,l=40 mm，因半联轴器与轴配合各部分长L=60 mm，为保证轴挡圈压紧联轴器。l小于60，可取l=40 mm。 (4)装轴承段B：d=d=26 mm，这段(两)轴径由滚动轴承的内圈孔径决定，选用深沟球轴承6005，其尺寸为d,所以d=d=26 mm，l=65 mm。 (5)轴肩段C：d=28 mm，l=40 mm。 (6)装齿轮段D：d=30 mm，l=42 mm经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺寸，应该做成齿轮轴。 (7)轴肩段E：d=28 mm，l=80 mm。 (8)装轴承段F：d=26 mm，l=30 mm。 (9)同时轴上的零件使用的周向固定方式，半联轴器与轴所采用的周向固定都是使用平键联接这种连接的方式，与此同时为了能够确定半联轴器跟轴之间的配合有很好的对中性，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。5.选择轴的材料为45钢，调质处理。由参考书查得轴的主要力学性能=640 ,=355N/mm,=275 N/mm,=155 N/mm,=98 N/mm,=60 N/mm。3.3.2中间轴的设计1.求轴传递扭矩 T=9.55=9.55=8422.4 N 2.求作用在齿轮上的力 =561.49 N 561.49=204.27 N =597.31 N =227.63N =227.63=82.82 N =227.63/cos=242.14 N3.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=103到126 d=(103-126)=17.74-21.70 mm4.轴的结构设计 (1) 然后再设计与轴上相关的零件的各种装配的方式，而轴上的零件同时包括了左端的轴承以及轴承端盖还有联轴器都是全部的由左端开始装配，仅仅只有右端的轴承以及它的轴承端盖是通过右端来装配。(2) 然后再通过轴向的定位的要求来定下轴的各个段的直径以及长度。 (3)装联轴器段A：d=37 mm,由于上面所求第二段轴的直径为d=40 mm，则d直径应该小于d，则d=37 mm，l=20 mm。(4)装轴承段B：d=40 mm，l=42 mm。 (5)轴肩段C：d=45 mm，l=35 mm。为保证套筒紧靠齿轮左端面使齿轮轴向固定l段应该小于齿轮的宽度。 (6)装齿轮段D：d=45 mm，l=28 mm (7)轴肩段E：d=42 mm，l=50 mm。经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺寸，应该做成齿轮轴。(8)装轴承段F：d=30 mm，l=33 mm。(9)装右端轴承段G：d=27 mm，l=20 mm。 (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。5.选择轴的材料为45钢，调质处理。由参考书查得轴的主要力学性能=640 N/mm,=355 N/mm,=275 N/mm,=155 N/mm,=98 N/mm,=60 N/mm。3.3.3输出轴的设计1.求轴传递扭矩 T=9.55=9.55=19872.83 N 2.求作用在齿轮上的力 =552 N 552=200.7 N =587.1 N3.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，根据参考书A=103到126 d=(103-126)=21.99-26.91 mm，取d=28 mm。选取联轴器：按扭矩T=19872.83 N查设计手册，选用HL9型弹性柱销联轴器其半联轴器的孔径d=28 mm，半联轴器长L=46 mm。4.轴的结构设计 (1) 然后再设计与轴上相关的零件的各种装配的方式，而轴上的零件同时包括了左端的轴承以及轴承端盖还有联轴器都是全部的由左端开始装配，仅仅只有右端的轴承以及它的轴承端盖是通过右端来装配。(2) 然后再通过轴向的定位的要求来定下轴的各个段的直径以及长度。 (3)装联轴器段A：d=28 mm,l=44 mm，因半联轴器与轴配合各部分长L=46 mm，为保证轴挡圈压紧联轴器。l小于46 mm，可取l=44 mm。(4)装轴承段B：d=d=31 mm，这段(两)轴径由滚动轴承的内圈孔径决定。选用深沟球轴承6006。l=70 mm。(5)轴肩段C：d=33 mm，l=60 mm。(6)装齿轮段D：d=45 mm，l=20 mm (7)轴肩段E：d=40 mm，l=35 mm。(8)装轴承段F：d=30 mm，l=33 mm。(9)装右端轴承段G：d=27 mm，l=20 mm。(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。5.选择轴的材料为45钢，调质处理。由参考书查得轴的主要力学性能=640 N/mm,=355 N/mm,=275 N/mm,=155 N/mm,=98 N/mm,=60 N/mm。6.轴的结构，确定出轴承的支点跨距L=72.5 mm，L=43.5 mm，悬臂L=65 mm由此可以画出轴的水平面的支反力： R=F=163.1 N，R=F- R=97.9 N。垂直面支反力：R= F=59.3 N，R=F-R=35.7 N。7.弯矩图，转矩(1)水平弯矩M,M=R=97.5(在C截面处)(2)垂直面弯矩，M=R=35.7(在C截面处)(3)合成弯矩图，在C截面处，M=7103 N(4)转矩图，T=19872 N8.按弯矩合成应力校核轴的强度 由弯矩知C处的弯矩最大，校核该截面强度。截面C处的当量弯矩M=7013 N，0.6，可得=26.8 校核结果：=275 N，C截面强度足够。9.按疲劳强度精度校核轴的安全系数 根据轴的弯矩图和结构以及转矩图可见，C-C截面为危险截面，故校核此截面，查参考书，K=1.59，K=1.47。按渐开线花键查得。 查表得尺寸系数=0.91，=0.89。 查表得表面质量系数 查表得钢的=0.1，=0.05 查表得许用安全系数=1.3-1.5。 弯曲应力幅=4.2 N/mm 扭转应力幅：=2.88 N/mm 只考虑弯矩作用时的安全系数 S=32.54 只考虑转矩作用时的安全系数 S=44.03安全系数：S=26.17=1.3-1.5，满足强度要求。3.4各轴轴承与键的设计 (1)各轴轴承选用如表3.1所示表3.1各轴轴承型号及尺寸输入轴中间轴输出轴 型号 6005 6005 6006 尺寸(d 2525 30 (2)输出轴轴承的校核 因为输出轴选用了深沟球轴承6006，轴上所承受的最大径向力的轴承是靠近齿轮端的其F为： F= 计算轴承寿命 由公式L=来计算其中：由表查得f=1.0-1.2 取f=1.1；由表查得基本额定载荷C=5580 N；轴转速n=80 r/min；深沟球轴承； L=321781699 h按每年300天工作日，每天工作八个小时可知轴承的使用年限为 L=134075设计年限10年所以轴承满足需求。 (3)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3.2 各轴键的选用输入轴中间轴输出轴联轴器键(b3-5齿轮键(b-88(4)联轴器键尺寸b=5 mm，h=5 mm，L=25 mm。校核挤压强度：= (3-4)K=2.5 mm,l=25-5=20 mm,T=19872 查参考书=120-150 ，由公式(3-1)计算 =56.78 所以挤压强度也满足要求。3.5本章小结 水平,倾斜螺旋减速器均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。4 螺旋轴及机架结构设计4.1 水平及倾斜螺旋轴设计4.1.1水平螺旋轴的设计 求水平螺旋直径为D，转速为N及长度L 螺旋直径和转速计算公式如下： D （4.1） N (4.2)公式中，D-水平螺旋直径； G-生产能力，0.5 T/h； K-物料综合特性系数，此处选K=0.049的物料填充系数，由于螺旋具有输送和揉搓的作用，所以应该取较小的值，查参考书，可选。 P-物料的堆积密度，此处； C-与输送倾角有关的系数，水平输送C； N-水平螺旋转速(rpm)； A-物料综合特性系数，查参考书，此处A=50。将这些数值代入公式(5.1)(5.2)中，可求出D与N。圆整为标准系列D=150 mm。N=120 rpm。 螺旋填充系数的校核公式为： (5.3)式中S-螺距(m)，此处S=0.8 D=0.12，其他符号意义同前。 从上所得小于前面的初选，为此可以考虑降低转速以减少摩擦。取N=80rpm，则可得0.2，为此，最终取定水平螺旋的直径和转速为：D=150 mm； N=80 rpm；除此之外根据与此相似的试验还有平时的经验，为了要兼顾考虑到机体的尺寸，所以选取水平螺旋的长度为L =0.6 m。水平螺旋轴选用碳素钢，其屈服点=235 MPa.在一般机械设计中塑性材料N=1.2-2.5(安全系数)许用应力： 对塑性材料的许用剪应力 为了保证受扭矩作用的圆轴正常工作，圆轴中的最大工作剪应力应小于材料的许用剪应力。 即：得： =9.4 mm 为了减少螺旋旋转过程中振动，提高叶片的强度由经验公式取d=40 mm。检验校核轴的总体强度：当大米等颗粒粮食完全充满在水平螺旋里面，大米的总得体积大概为： 则 如果大米等颗粒粮食的所有的重力全部作用在水平螺旋轴尾部的位置，则弯矩等于下式: 按弯矩合成强度校核计算： 当量应力 =7.3为轴的许用弯曲应力，可知强度足够。4.1.2 倾斜螺旋轴的设计 倾斜螺旋设计计算 求倾斜螺旋直径为,转速为及长度 螺旋直径和转速计算公式如下： （5.4） （5.5）式中： D-倾斜螺旋直径； G-生产能力，0.5 T/h； K-物料综合特性系数，在这里我选K=0.049物料填充系数，又因为螺旋有着输送以及揉搓这样的功效，所以这里应该经考虑适当的取小值，所以可以选择； P-物料的堆积密度，此处=0.8 T/m； C-与输送倾角有关的系数，C=0.65查参考书而取； N-水平螺旋转速 A-物料综合特性系数，此处A=50； 代入公式（5.4）可求出D,N。圆整为标准系列D。N=120 rpm。 螺旋填充系数的校核公式为： 式中S-螺距（m），此处S=0.8D，其他符号意义同前。 从上所得小于前面初选的，为此可以考虑降低转速以减少摩擦。取N=100 rpm，则可得，为此最终取定水平螺旋的直径和转速为 D N除此之外根据与此相似的试验还有平时的经验，为了要兼顾考虑到机体的尺寸，所以选取水平螺旋的长度为L=0.8 m。倾斜螺旋轴选用碳素钢，其屈服点 在一般机械设计中塑性材料N=1.2-2.5（安全系数）许用应力对塑性材料的许用剪应力： 为了保证受扭矩作用的圆轴正常工作，圆轴中的最大工作剪应力应小于材料的许用剪应力。 即得： =11.6 mm。 为了把水平螺旋输送来的米很好的送到出料口，由经验取d=35 mm。同时对轴的强度进行校核：当大米等颗粒食物全部充满在倾斜螺旋中的时候，所有大米等粮食的总重力约为： G 若米的所用重量都作用于出口处则按弯扭合成强度校核计算： 当量应力 为轴的许用弯曲应力，可知强度足够。4.2 料斗及出料口的设计 料斗采用上粗下细的造型，为了方便米顺利进入工作舱并且能减少米的浪费。上端直径为260 mm，下端直径为120 mm。 为了保证水流有足够的空间与米形成逆流的运动，使米中的砂石能被充分的冲刷干净，设计出料口放置在倾斜螺旋的上端。出料口的直径为83 mm。4.3润滑及密封方案 水平，倾斜减速器全部都需要对齿轮设计润滑的方案，但是设计方法不是很复杂,只要能让润滑油能够沾到大齿轮的轮齿就行，然后再让大齿轮上残留下来的润滑油再去对小齿轮进行下一步的持续润滑。 轴承采用脂润滑，润滑脂选用钙基润滑脂。钙基润滑脂有一定的耐水性能，工作温度在55 摄氏度以下，在本设计中适合使用。 两螺旋槽端面都采用皮碗密封。其余部分采用密封毛毡密封。4.4 机架结构的确定 根据前面所有进行的设计可以得知，机架是大部分需要承受它上方重物的重力，也是设计的重点，这样的话我们只需要校核到机架的弯矩就行了，而总载荷P起作用于跨距的中点的时候，这个时候对机架结构上的角钢产生的弯矩是最大的，另外P是由其他两个减速器还有洗米的水全部要灌满两槽的时候以及其他物质的质量所产生的。