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菌类培养袋分离机构设计【开题+翻译+实习】【3张图纸】【优秀】

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关键词：: 菌类培养袋分离机构设计开题翻译实习图纸培养袋分离机构菌类培养袋

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菌类培养袋分离机构设计

45页 13000字数+说明书+实习报告+开题报告+外文翻译+3张CAD图纸【详情如下】

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前言1

1培养袋破碎机构的简介3

1.1关于蘑菇培养袋与培养基分离措施的分析3

1.2培养袋破碎机构的工作原理3

2破碎机构的结构尺寸5

2.1箱体尺寸的确定5

2.2工作机构部分尺寸的确定6

2.2.1破碎齿辊轮结构的分析6

2.2.2破碎齿辊轮尺寸的确定8

2.2.3破碎刀具轮的尺寸确定9

3选取电机11

3.1选择电动机系列11

3.2选择电动机功率11

4各轴段轴径的确定13

5轴承型号的选择15

6 V带传动的设计计算16

6.1确定设计功率16

6.2选择带型16

6.3确定小带轮基准直径16

6.4确定大带轮基准直径17

6.5验算带的速度17

6.6初定中心距18

6.7计算基准长度18

6.8计算实际中心距18

6.9计算小带轮包角19

6.10确定V带根数19

6.11确定单根V带的预紧力21

6.12计算作用在轴上的压力21

6.13带轮材料和结构的确定22

6.14带轮结构尺寸的确定22

7齿轮尺寸的确定：24

7.1选择齿轮材料24

7.2按齿面接触疲劳强度设计计算24

7.3齿根弯曲疲劳强度校核计算28

7.4齿轮其他尺寸的计算29

8各轴段长度的确定31

9键的选择及强度校核32

9.1键的选择32

9.1.1键联接的定义及分类32

9.1.2键联接的选择32

9.2键的强度校核33

9.2.1键尺寸的确定33

9.2.2键强度的校核34

10结论38

致谢39

参考文献40

附录A41

附录B52

摘要

目前，随着我国人民的文化生活和物质生活的提高，人们对精神生活的要求也越来越高。其中对饮食的享受就占很大的比列。众所周知，蘑菇的味道十分鲜美，并且深受大家的喜爱。据了解蘑菇已经是世界上人工栽培最广泛，消费量最大的食用菌。但是在蘑菇的培养过程中，却产生了很多急需解决的问题。就拿如何处理用完的培养袋和培养基这个问题来说，我们就会发现其中有很大的研究价值。

　　　本文对如何去分离培养袋和培养基并进行回收进行了综合阐述，对分离培养袋和培养基的方法进行了分析和研究；经过仔细的论证，确定了培养袋分离机构的具体方案。结合常用农用机械中的破碎机构以及矿山双齿辊破碎机的机构，对分离机构的破碎部分进行设计，形成了具有自己特色的破碎工作机构。

　　　该破碎机构可以很方便的将培养袋和培养基分离，并能节省大量的人力和物力，而且也能为很多蘑菇种植场创造出额外的利润。极大的增大了蘑菇培养袋和培养基的回收和利用的效率，对防止造成“白色污染”，节约资源起到了很大的作用。

关键词：培养袋；破碎；齿辊；物料

　　　蘑菇培养袋为食品级塑料袋，比一般塑料较硬，而培养基为锯末等混合物，凝结成块并与培养袋粘在一起。要想将培养袋与培养基分开，就必须采取某种措施使培养基与培养袋不再黏粘在一起，并使凝聚成块的培养基变成很小的颗粒状；若要实现这种想法，可有很多种方式，绞、切、磨、挤，等等。

　　　若是通过绞碎的方式分离培养袋和培养基，虽然破碎效果较为明显，但是生产效率比较低，而且容易使塑料和培养基的颗粒相当，不易分开，所以用绞碎的方式不合理；若是用切割的方式去分离，虽然保持了培养袋较大的颗粒状，但是由于培养基与培养袋之间的黏着，很难将两者彻底分开，所以用切割的方式也不合理；若是采用磨碎的方式，则机器结构会很复杂，而且要求也比较高，造价也会很高，所以不宜采用磨碎的方式；挤压分离的方式，虽然结构相对简单，但是工作效率低，而且不能保证每个培养袋都能被分开，所以也不宜用这种方式。综合来看，若是将切割和挤压这两种方式结合起来，破碎效果则非常显著。

　　　这种方式是将培养袋用某种刀具破碎开来，然后通过挤压的方式使培养袋与培养基不再粘结，培养基不再凝聚成块，最后用振动的方式即可让破碎后的培养袋与培养基分开。根据实地考察，收完蘑菇后的培养袋一般比较柔软潮湿，可先放在空旷处进行晾晒，便于进行破碎工作。对于，蘑菇培养袋这种比较柔软的东西，不宜整体挤压破碎，但是若采用刀具先将培养袋切割成段状，然后再进行挤压就十分容易使培养基与培养袋之间不再黏着，也可使培养基不在凝聚成块并被磨成较小的颗粒，而破碎后的培养袋与培养基的混合物料通过振动的方式便可轻松分开。所以设计的分离机构可以分成两部分：破碎部分和筛分部分。而我重点设计的部分就是破碎部分。

1.2 培养袋破碎机构的工作原理

　　　对于培养袋的破碎机构主要是参考煤矿破碎机工作机构的工作原理去设计，它的主要优点是：结构简单，机体紧凑轻便，价格低廉，工作可靠，调整破碎比比较方便。缺点是：生产能力较低，要求将物料均匀连续地喂到破碎轮全长上，否则破碎轮磨损不均，且所要破碎的物料也不易均匀，需要经常修理。

　　　破碎机构的工作部分如图1.2-1所示，该部分主要由两对轮组成：上面的一对轮装有锯齿形刀具，目的是为了将培养袋切割成条段状；下面一对轮是表面比较粗糙的辊轮，用于进行二次破碎，通过挤压力使培养基与培养袋之间没有黏着力，并使本来凝聚成块的培养基变成很小的颗粒物。另外一方面该工作机构的上下两对轮的左右两部分的转速也是不同步的，正因如此，左右两轮之间形成了一个“搓”力，“切”的力与“搓”的力、“挤”

的力与“搓”的力两者的相互叠加使破碎效果更加显著，也让后期的筛分工作变得十分简单。

内容简介：: 辽宁工程技术大学毕业设计目录前言11培养袋破碎机构的简介31.1关于蘑菇培养袋与培养基分离措施的分析31.2培养袋破碎机构的工作原理32破碎机构的结构尺寸52.1箱体尺寸的确定52.2工作机构部分尺寸的确定62.2.1破碎齿辊轮结构的分析62.2.2破碎齿辊轮尺寸的确定82.2.3破碎刀具轮的尺寸确定93选取电机113.1选择电动机系列113.2选择电动机功率114各轴段轴径的确定135轴承型号的选择156 V带传动的设计计算166.1确定设计功率166.2选择带型166.3确定小带轮基准直径166.4确定大带轮基准直径176.5验算带的速度176.6初定中心距186.7计算基准长度186.8计算实际中心距186.9计算小带轮包角196.10确定V带根数196.11确定单根V带的预紧力216.12计算作用在轴上的压力216.13带轮材料和结构的确定226.14带轮结构尺寸的确定227齿轮尺寸的确定：247.1选择齿轮材料247.2按齿面接触疲劳强度设计计算247.3齿根弯曲疲劳强度校核计算287.4齿轮其他尺寸的计算298各轴段长度的确定319键的选择及强度校核329.1键的选择329.1.1键联接的定义及分类329.1.2键联接的选择329.2键的强度校核339.2.1键尺寸的确定339.2.2键强度的校核3410结论38致谢39参考文献40附录A41附录B52摘要目前，随着我国人民的文化生活和物质生活的提高，人们对精神生活的要求也越来越高。其中对饮食的享受就占很大的比列。众所周知，蘑菇的味道十分鲜美，并且深受大家的喜爱。据了解蘑菇已经是世界上人工栽培最广泛，消费量最大的食用菌。但是在蘑菇的培养过程中，却产生了很多急需解决的问题。就拿如何处理用完的培养袋和培养基这个问题来说，我们就会发现其中有很大的研究价值。本文对如何去分离培养袋和培养基并进行回收进行了综合阐述，对分离培养袋和培养基的方法进行了分析和研究；经过仔细的论证，确定了培养袋分离机构的具体方案。结合常用农用机械中的破碎机构以及矿山双齿辊破碎机的机构，对分离机构的破碎部分进行设计，形成了具有自己特色的破碎工作机构。该破碎机构可以很方便的将培养袋和培养基分离，并能节省大量的人力和物力，而且也能为很多蘑菇种植场创造出额外的利润。极大的增大了蘑菇培养袋和培养基的回收和利用的效率，对防止造成“白色污染”，节约资源起到了很大的作用。关键词：培养袋；破碎；齿辊；物料 AbstractAt present, as our peoples cultural life and improve the material life, spiritual life of the people are getting higher and higher requirements. One of the restaurants on the enjoyment of great than out. As we all know, the mushroom flavor is very tasty, and by everyones favorite. It is understood mushrooms is already the worlds most extensive artificial cultivation, consumption of the largest edible fungi. However, in the course of the cultivation of mushrooms, they have a lot of urgent problems. Take how to deal with the training kit and used the medium of this issue, we will find a great research value. This article on how to separate culture and media kits and a comprehensive recovery on the separation of media kits and training methods for analysis and research; after careful evaluation to determine the training bags from the specific programmes. With commonly used agricultural machinery in the broken bodies, as well as mine double Roll Crusher institutions, separation of the broken parts of the design, formed its own broken body of work. The broken bodies can easily be training kits and medium separation, and can save a lot of manpower and material, but also for many mushroom plantations create additional profits. Greatly increase the mushroom cultivation bags and medium recovery and utilization of efficiency, to prevent the white pollution, resource conservation played a significant role. Key words: training kits; broken; Roll; materials前言日常生活中使用的小小的塑料袋，让国家动用了限制使用的大措施。近来这件事成为各方讨论的热点。据调查，按照销售5万元商品用1000多个塑料袋计算，我国超市行业每年消耗的包装袋总量超过了40万吨。另据测算，菜市场、集贸市场、百货商店、书店、饮食店、水果摊点等塑料袋的用量一般是超市用量的3倍，约120万吨。如此导致目前我国每年随生活垃圾进入填埋场的废塑料已占填埋垃圾重量的3%-5%。塑料袋如果回收是完全可以100%再利用的，塑料袋是用石油做成的，回收1吨塑料袋，就相当于获得了3吨石油。国务院07年12月31日下发了一个关于限制生产销售使用塑料购物的的通知，在08年6月1日起，所有商城、超市、集市都不再免费提供塑料购物袋。应该说意思十分明确，态度也极其坚决，但是，要想推行是极其艰难的。下发通知的目的是很明确的，就是为了消灭“白色污染”，减少资源浪费。然而通观整篇通知，除了限制生产、销售、使用，却没有一个字说到如何回收的问题。而限制生产销售使用，并不是不再生产、销售、使用，只是有条件的生产、销售、使用，有生产、销售、使用，就仍然会有污染，要想杜绝污染，不是在于生产多少，销售多少，而是在于回收多少，如何搞好塑料袋的回收，这才是解决问题的根本。要杜绝“白色污染”，其实非常简单，八个字：有偿使用，等价回收。就是说，卖场把塑料袋卖给你使用，你用完以后卖场还用同样的价格回收。如此，“白色污染”得以遏制，消费者满意，经营者也高兴。我们现在探讨的是发展塑料袋回收业的可能性。其实扩大一点，日常生活中，我们制造的塑料垃圾，岂止是塑料袋，还有各种各样的塑料制品；再扩大一点，我们日常生活中又制造了多少“放错了地方”的垃圾？这些其实是可以变为资源的，只是我们在疏通回收的环节上还缺乏润滑剂。这有认识上的不到位，也有政策上的不到位，现在是到了认真来办这件事的时候了。我们日常生活中吃的食用菌，它们都是用一种装有培养基的特殊的硬质塑料袋（也叫培养袋）去种植的。这种塑料袋因为其特殊的材质，有着较高的回收价值。但是如果处理不当，也是一大污染源。培养基在自然界中是可以被细菌降解的，但是培养袋也和其他塑料袋一样是很难自然降解的。在很多地方，大一点的食用菌养殖场，会对培养袋和培养基采取回收利用措施，但他们一般都是让工人手工去分开培养袋和培养基，很是费时费力。小一点的养殖场和个体种植户，则没有那么大的精力去对培养袋和培养基进行回收，他们通常直接把用过的培养袋扔到路边。据市场调查得知：出菌后培养料废料可以生产复合肥，目前市场价格300元/吨，培养袋塑料回收价格为600元/吨。若是有种机器，可以很方便的把培养袋和培养基进行分离，那么我想回收工作就不再是什么难题了。这样做既响应了国家的政策“杜绝白色污染”，又节约了材料，避免了浪费资源。目前在国内和国外，都还没有关注此事的项目。而我经过考察和参观了很多食用菌养殖场，并参考了众多关于破碎方面的书籍，想到了如何去解决培养袋和培养基分离的问题。1培养袋破碎机构的简介1.1 关于蘑菇培养袋与培养基分离措施的分析蘑菇培养袋为食品级塑料袋，比一般塑料较硬，而培养基为锯末等混合物，凝结成块并与培养袋粘在一起。要想将培养袋与培养基分开，就必须采取某种措施使培养基与培养袋不再黏粘在一起，并使凝聚成块的培养基变成很小的颗粒状；若要实现这种想法，可有很多种方式，绞、切、磨、挤，等等。若是通过绞碎的方式分离培养袋和培养基，虽然破碎效果较为明显，但是生产效率比较低，而且容易使塑料和培养基的颗粒相当，不易分开，所以用绞碎的方式不合理；若是用切割的方式去分离，虽然保持了培养袋较大的颗粒状，但是由于培养基与培养袋之间的黏着，很难将两者彻底分开，所以用切割的方式也不合理；若是采用磨碎的方式，则机器结构会很复杂，而且要求也比较高，造价也会很高，所以不宜采用磨碎的方式；挤压分离的方式，虽然结构相对简单，但是工作效率低，而且不能保证每个培养袋都能被分开，所以也不宜用这种方式。综合来看，若是将切割和挤压这两种方式结合起来，破碎效果则非常显著。这种方式是将培养袋用某种刀具破碎开来，然后通过挤压的方式使培养袋与培养基不再粘结，培养基不再凝聚成块，最后用振动的方式即可让破碎后的培养袋与培养基分开。根据实地考察，收完蘑菇后的培养袋一般比较柔软潮湿，可先放在空旷处进行晾晒，便于进行破碎工作。对于，蘑菇培养袋这种比较柔软的东西，不宜整体挤压破碎，但是若采用刀具先将培养袋切割成段状，然后再进行挤压就十分容易使培养基与培养袋之间不再黏着，也可使培养基不在凝聚成块并被磨成较小的颗粒，而破碎后的培养袋与培养基的混合物料通过振动的方式便可轻松分开。所以设计的分离机构可以分成两部分：破碎部分和筛分部分。而我重点设计的部分就是破碎部分。1.2 培养袋破碎机构的工作原理对于培养袋的破碎机构主要是参考煤矿破碎机工作机构的工作原理去设计，它的主要优点是：结构简单，机体紧凑轻便，价格低廉，工作可靠，调整破碎比比较方便。缺点是：生产能力较低，要求将物料均匀连续地喂到破碎轮全长上，否则破碎轮磨损不均，且所要破碎的物料也不易均匀，需要经常修理。破碎机构的工作部分如图1.2-1所示，该部分主要由两对轮组成：上面的一对轮装有锯齿形刀具，目的是为了将培养袋切割成条段状；下面一对轮是表面比较粗糙的辊轮，用于进行二次破碎，通过挤压力使培养基与培养袋之间没有黏着力，并使本来凝聚成块的培养基变成很小的颗粒物。另外一方面该工作机构的上下两对轮的左右两部分的转速也是不同步的，正因如此，左右两轮之间形成了一个“搓”力，“切”的力与“搓”的力、“挤”的力与“搓”的力两者的相互叠加使破碎效果更加显著，也让后期的筛分工作变得十分简单。图1.2-1破碎部分工作机构的初步构想Fig.1.2-1 The operating mechanism of stave part其工作原理是，物料由进料口喂入两破碎轮之间，然后在摩擦力的作用下，被扯进两对破碎轮之间，物料首先受到刀具的切割作用使培养袋表面破开，之后由重力和刀具转动作用，物料被推到破碎辊轮之间，由于辊子表面类似齿牙的凸起，在这些凸起的作用下，使得培养袋充分破开，并使培养基脱离培养袋，从而达到了培养基与培养袋分离的目的。该破碎部分是连续操作的，有强制卸料的作用，所以不会导致物料的阻塞。2破碎机构的结构尺寸2.1 箱体尺寸的确定对于破碎机构的箱体外壳厚度，由于此机构类型为非大型机械，属于小型机械机构，是比较常用的农用机械机构，并且其箱体只是用来遮挡部件，也不承受较大的力的作用，所以可以参考其他常见的农用机械的尺寸，来决定破碎机构的箱体壁厚以及箱体的材料。破碎机构的箱体可分为三个部分：箱体顶部，箱体中部，箱体底部。箱体顶部主要起遮挡作用，中部和底部均用来支撑破碎轮。为了让物料能顺利导入到破碎轮之间，在进料口处焊接了一个进料口斜板；而出料口则焊接了一个出料接板，目的是把物料导出箱体外，具体结构如图2.1-1示。图2.1-1 破碎机构的箱体Fig.2.1-1 The box body of stave organization参照农用的打料机、收割机等破碎型常用机械的箱体壁厚尺寸，取破碎机外壳壳体上部的壁厚为6；壳体中部虽然要承受刀具轮和壳体上部的重量，但是还不足以导致壳体变形，为制造箱体的方便，所以取中部壁厚也为6。而对于壳体底部，考虑到它承受了整个机体的重量，若壁厚太薄，则可能会造成箱体底部变形，导致重心不稳，从而使整个机体倾斜，导致不必要的伤亡事件；若太厚，则又造成了不必要的浪费。为防止由于壁厚不足而导致底部箱体的变形，参照实际经验，取适中的尺寸，所以有箱体底部底端厚度取20，两侧厚度取，箱体材料均为钢板。对于进料口宽度，由于物料的直径大约为，对比整体机型的尺寸，进料口宽度不宜取太大，根据实际经验取宽度尺寸为，长度取为。对于进料口斜板，由于其只是用来导入物料，尺寸上没有严格要求，所以工作人员可根据安装过程中的实际情况，对其尺寸进行确定。图2.1-2 出料口接板Fig.2.1-2 The discharge hole fish出料口的宽度和长度可适当取大点，这样可以方便人工进行出料，加快出料的速度。所以取其宽度为，长度为。对于出料口接板的尺寸，如图2.1-2所示，取其高度，左边板距右边箱体的长度，其他尺寸也可根据实际生产情况和安装情况进行自定。2.2工作机构部分尺寸的确定2.2.1 破碎齿辊轮结构的分析用来进行二次破碎的辊轮的结构，可以参照在煤矿生产中用到的双齿辊破碎机的齿辊（如图2.2.1-1）进行设计。但是由于我们需要破碎的物料为非矿石类，所以在设计辊子的尺寸时，不能参照双齿辊破碎机的辊子尺寸进行设计，不过结构上的设计还是可以参考双齿辊破碎机的齿辊去设计的。图2.2.1-1所示为双齿辊破碎机的齿辊轮结构图，双齿辊破碎机的齿面辊子在破碎物料时，除了施压作用外，还兼施劈裂作用，适用于破碎具有片状节理的软质和低硬度的脆性物料，如煤、干粘土、页岩等，破碎产品的粒度也比较均匀。若将此结构用到破碎培养袋上，也有较大的适用性，尽管有不少的缺点和弊端。图2.2-1 双齿辊破碎机的齿辊轮结构Fig.2.2-1 The structure of double pin roll breakers pin roll在破碎培养袋时，由于物料颗粒过大，故两齿辊轮之间的间距应适当加大，避免造成卡料现象。对于二次破碎的辊轮结构可以设计成将齿辊轮做成由一块块带有齿形凸起的刚盘并起组成的，钢盘通过键固定在轴上，用螺栓将各块钢盘串接起来，拉紧成为一整体，如图2.2-2所示。其工作原理，与双齿辊破碎机相同。图2.2-2 改进后的齿辊轮Fig.2.2-2 The pin roll wheel after improvement 2.2.2 破碎齿辊轮尺寸的确定（1）齿辊总体尺寸的确定：查破碎与筛分机械设计选用手册，有：齿面辊式破碎机的比值较光面辊式破碎机的比值小，其值视齿形及齿高而定，使用正常齿时：（2-1）辊子直径；物料粒度。由于需要破碎的物料非矿山物料，所以的比值取小值，为方便计算，在这里取，已知物料直径，代入数据：已知物料的长度为，为使物料能充分破碎，不会掉落到破碎轮的外面，根据实际经验，可适当取破碎辊轮的长度。（2）单个齿辊钢板尺寸的确定对于齿辊钢板的相关参数，都参照农用机械的相关常识，来确定。辊齿外圆直径；图2.2-2 齿辊钢板的结构Fig.2.2-2 The structure of roll teel 2.2.3 破碎刀具轮的尺寸确定图2.2-3 齿形刀具的结构Fig.2.2-3 The structure of tooth profile cutting tool该齿形刀具是等间距安装在轴上的，目的是把培养袋分段切开。其设计结构如图2.2-2示，它由两部分组成，一部分是有锯齿形刀齿的刀具板，另一部分是用以固定在轴上的套筒。为使上下轮结构匀称美观，且看起来结构紧凑，取刀具总体直径与辊轮直径相同，所以取。刀具板直径，轴套筒内径与轴直径相同，取，刀具轮套筒的长度，刀具板厚度。3选取电机辊子的切向力和转速可由实验模拟测得：辊轮破碎物料的切向力，辊子转速。3.1 选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380，Y系列。3.2 选择电动机功率辊轮破碎物料所需功率：查机械设计课程设计，按表4.2-9取：皮带传动效率传动装置总效率所需电动机功率查表4.12-1，可选Y系列三相异步电动机Y90S4型，额定功率，或选Y系列三相异步电动机Y90L6型，额定功率。现以同步转速为及两种方案进行比较，由机械设计课程设计表4.12-1查得电动机数据，计算处的总传动比列于表3-1。比较两种方案可见，方案1选用的电动机虽然价格较低，但总传动比大。而对于皮带传动，传动比不能过大，为使结构合理紧凑，故选用方案2。电动机型号为Y90L6，额定功率为1.1，同步转速为1000，满载转速为910。有机械设计课程设计表4.12-2查得电动机中心高，外伸轴段。表3-1 电动机数据及传动比Tablet 3-1 Electric motor parameter and velocity ratio方案号电动机型号额定功率同步转速满载转速总传动比12Y90S4Y90L61.11.11500100014009105.83.84 各轴段轴径的确定图4-1 破碎机构工作机构的轴Fig.4-1 The axis of save organization对于轴I，确定其外伸接电机轴轴段1的直径的尺寸：查机械设计课程设计，外伸轴轴径可按下式求得：（4-1）式中与轴的材料有关的许用扭剪应力系数，通常取，材料好，估计轴伸处弯矩较小时取小值，反之取大值；轴传递的功率，；轴传递的转速，；取120，代入数据：。考虑到零件的尺寸，和机器的工作要求和性能要求，外伸段接皮带轮的轴尺寸不能过小，否则容易弯曲变形，综合实际经验，取外伸轴直径，查机械设计课程设计表4.2-12，装有圆锥滚子轴承的轴段2直径,可由公式计算求得：（4-2）其中为轴肩尺寸。由数据，查机械设计课程设计表4.2-12，取；把数据代入公式：同理可求出装有破碎轮的转动轴轴段3的轴径查机械设计课程设计表4.2-12，取；同一轴上的两个轴承通常取相同的类型和内径，所以取轴段4的直径与轴段2的直径相等，所以有；为使轴的尺寸均匀，轴上零件紧凑，且制造方便，所以取轴段5的直径与轴段1的直径相等：。轴段6是安装齿轮的轴，其直径尺寸也是按公式计算，查机械设计课程设计表4.2-12，取轴肩，所以有：5 轴承型号的选择根据工作要求和工作条件，参考机械设计工程学II表5-2，选用圆锥滚子轴承。由安装轴承的轴段2的轴径，查机械设计课程设计表4.6-3，选取圆锥滚子轴承型号为30211型。同一根轴上轴承一般都取相同型号，可使轴承座孔尺寸相同，可一次镗孔保证两孔有较高精度的同轴度，所以轴段4处的轴承也选30211型圆锥滚子轴承。考虑到使制造工艺方便，故其他轴的轴承型号也选30211型圆锥滚子轴承。6 V带传动的设计计算已知数据：需要传递的功率；主动轮的转速，从动轮的转速，此机构为小型破碎机构，载荷变动不大。6.1 确定设计功率根据工作条件、原动机与工作机类型类型选择工况系数，然后确定设计功率（6-1）式中传递的功率，kW；工作情况系数。查机械设计工程学II表3-3，取工况系数，代入公式： 6.2 选择带型根据设计功率和小带轮转速，从机械设计工程学II图3-10中选取V带型号。由，取V带型号为Z型V带。6.3 确定小带轮基准直径带轮直径越小，带的弯曲应力越大，会加剧带的疲劳损坏，缩短带的寿命。因此，小带轮直径不应小于机械设计工程学II中表3-4中的最小基准直径。在结构尺寸允许的情况下，应该选取较大的带轮直径，这样在传递功率一定时，可以增大带速，减小带的有效拉力和带的根数。由表3-4，Z型V带轮的最小基准直径，电动机轴的轴径，相对于电机轴径，取小带轮的直径。6.4 确定大带轮基准直径确定小带轮的基准直径后，大带轮基准直径按下式计算：（6-2）通常取。式中，代入其他数据，有：参照机械设计工程学II表3-5取标准值，取大带轮的直径。6.5验算带的速度带速通常应在范围内，最适合的速度为左右。带速小于时不能充分发挥带传动的能力，导致带的根数增加；带速过大时会使离心力过大，不仅产生过大的拉应力，降低带的疲劳强度，而且减小了带与带轮之间的正压力，使摩擦力下降，降低传动能力。普通V带的最大带速。带速不合适时可以重选小带轮基准直径，将带速调整到合适范围。带的转速：在范围内，所以转速合格。6.6 初定中心距中心距小时结构紧凑，但单位时间内带绕过带轮的次数增多，带的应力循环次数增多，降低了带的寿命。中心距过大时传动尺寸增大，载荷变化时容易引起带的抖动。一般应根据结构尺寸要求确定中心距，如果没有给定中心距，可以根据下式初定中心距：（6-3）代入两带轮的直径，有：根据破碎机构的箱体尺寸，为了美观和安装其他部件方便，初步取两带轮中心距。6.7 计算基准长度初定中心距后，按下式初定带长（6-4）根据计算结果从机械设计工程学II表3-7中选取相近的基准长度。把数据代入上式：由表3-7，取。6.8 计算实际中心距由于带传动中心距通常是可以调整的，因此可以使用下式计算实际中心距：（6-5）代入数据，有：圆整后取。考虑安装和预紧要求，中心距需要有一个变动范围。安装所需最小中心距为：张紧或补偿伸长所需要的最大中心距为：6.9 计算小带轮包角小带轮包角计算公式为：（6-6）小带轮包角通常应该大于，过小时应该增大中心距或者加张紧轮。将已知数据代入，有：经过圆整取小带轮包角。6.10 确定V带根数V带根数按下式计算：（6-7）式中包角系数，考虑小带轮包角小于对传动能力的影响，查机械设计工程学II表3-6；长度系数，考虑带长与试验带长不相等对传动能力的影响，查机械设计工程学II表3-7；单根V带的额定功率，查机械设计工程学II表3-2；额定功率增量。当传动比时，带在大带轮的弯曲应力较小，故在寿命相同的条件下，带的传动能力有所提高，单根V带实际可以传递的功率为。可按下式计算：（6-8）式中弯曲影响系数，查机械设计工程学II表3-8；传动比系数，查机械设计工程学II表3-9。带的根数不宜过多，否则各条带的载荷分布不均，通常不超过10根，过多时应重选带的型号。查表，先计算出：查表3-8和3-9得，=，=1.1373所以，查表3-2，表3-7，表3-6得，所以，6.11 确定单根V带的预紧力在保证不打滑的条件下，由式，同时考虑离心力的不利影响（略去推导过程），每根V带最适宜的预紧力为（6-9）式中q每米长度V带的质量，见机械设计工程学II表3-10，其他符号意义同上。查表3-10，所以预紧力：6.12 计算作用在轴上的压力设计带轮的轴和轴承时，要计算V带作用在轴上的压力，忽略带两边的拉力差，近似地按两边带的预紧力的合力计算压轴力，如图6.12-1示.根据受力分析可得：代入数据：图6.12-1 压轴力的计算Fig.6.12-1 The computation of next to last act strength 6.13 带轮材料和结构的确定带轮应具有足够的强度，质量分布均匀，结构便于制造。轮槽工作表面应该光滑，粗糙度，以减小带的磨损。高速带轮需要进行动平衡。带轮材料常采用灰铸铁，圆周速度时选用HT150或HT200，速度更高时可以使用球磨铸铁或铸钢，小功率传动时可用铸铝或工程塑料。由于大带轮和小带轮的圆周速度均小于，所以带轮材料选HT200。普通带轮可分为实心式、腹板式、孔板式、轮辐式结构。带轮基准直径（为轴径，）时，采用实心结构；时，可采用腹板式；时，可采用孔板式；时，可采用轮辐式。根据小带轮的尺寸，电机轴轴径，采用孔板式带轮；根据大带轮的尺寸，外伸轴轴径，也采用孔板式带轮。6.14 带轮结构尺寸的确定对于带轮的结构尺寸，可参照机械设计手册表13-1-10和表13-1-11，进行确定。小带轮的相关尺寸：，=116，。大带轮的相关尺寸：，=404，。7齿轮尺寸的确定：为使物料能充分破碎，左右两齿辊轮之间转速应不同步，根据实际经验，破碎物料转速不能过高，参考部分农机以及实际经验，由实验测取主动轮与从动轮之间的传动比。7.1 选择齿轮材料查机械设计工程学I表8-17并根据工作条件：小齿轮选用调质，；大齿轮选用正火，。7.2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按，估取圆周速度，参考机械设计工程学I表8-14，表8-15选取第II公差组9级精度。小轮分度圆直径，可由下式求得：（7-1）式中载荷系数，；使用系数，可查机械设计工程学I表8-20；动载荷系数，查机械设计工程学I图8-57得初值；齿向载荷分布系数，查机械设计工程学I图8-60；齿间载荷分配系数，由式及，得出结果查机械设计工程学I表8-21并差值取得。小轮传递的名义转矩，；齿宽系数，；弹性系数，主要考虑材料弹性模量和泊松比对接触应力的影响，由机械设计工程学I表8-22查取；节点影响系数，用以考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响，由机械设计工程学I图8-64查取；重合度系数，用以考虑重合度对单位齿宽载荷的影响，由机械设计工程学I图8-65查取；许用接触应力，按式计算试验齿轮的接触疲劳极限应力，其值可查机械设计工程学I图8-69，一般取框图中的中间值。齿面接触强度的寿命系数，用以考虑有限寿命时，齿轮的接触疲劳许用应力可以提高的系数。其值可以根据应力循环次数由机械设计工程学I图8-70查取。工作应力循环次数N为：齿轮转速，；齿轮每一转，同一齿面的啮合次数；齿轮的设计寿命，h，要求该破碎机构每天工作8个小时，每年工作100天，预期寿命15年；齿面工作硬化系数，用以考虑硬齿面小齿轮在运转过程中对软齿面大齿轮的齿面产生冷作硬化，从而使大齿轮的接触疲劳许用应力提高的系数。当小齿轮的齿面粗糙度,大齿轮的齿面硬度为时，的取值可用机械设计工程学I图8-71查取。除上述情况外，取。以上参数：齿宽系数查机械设计工程学I表8-23按齿轮相对轴承为悬臂布置，取；齿数多则传动的重合度大，传动平稳，并且，在保持齿轮分度圆直径不变的情况下，齿数增多可以减小模数、降低齿高、缩小毛胚直径，减小滑动系数，提高抗胶合能力；同时，减轻齿轮重量、降低制造成本。因此，当齿轮传动的承载能力主要取决于齿面接触强度时，齿数宜取得多些，通常可取，齿数圆整后传动比的相对误差应小于，所以小轮齿数先估取为；大齿轮齿数，圆整取为；齿数比，传动比误差，误差在范围内，故所取齿数合适；小齿轮转矩可由公式求得，故小轮转矩：使用系数，查表8-20，取；动载荷系数，查图8-57得初值；齿向载荷分布系数，查图8-60，取；查表8-21并插值，可取齿间载荷分配系数；则载荷系数的初值；对于弹性系数，可查表8-22取；查图8-64（），可得节点影响系数；查图8-65（），可取重合度系数；对于接触疲劳极限应力，查图8-69，可得，；应力循环次数：则查图8-70得接触强度的寿命系数、，由于不允许由点蚀，故取，；硬化系数，查图8-71及其说明，取；接触强度安全系数，查表8-27，按较高可靠度查取，则，；故的设计初值为：由于辊轮轴之间的安装尺寸也有要求，为避免齿轮中心距和轴的安装尺寸有冲突，所以取齿轮模数，查表8-3，取；小轮分度圆直径的参数圆整值；对于圆周速度，由公式计算出结果并于估取速度相比：与估取圆周速度很相近，对取值影响不大，不必修正，；小轮分度圆直径；大轮分度圆直径；中心距：齿宽，圆整取。大齿轮齿宽；小齿轮齿宽。7.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算：由公式：（7-2）式中应力修正系数，它是考虑齿根过度曲线处的应力集中及其他应力对齿根应力的影响系数，它与齿数、变位系数有关，其值可由机械设计工程学I图8-68查取；齿形系数，其大小取决于齿数和变位系数，而与模数有关，它是考虑齿形对弯曲应力影响的一个无量纲参数，其值可由机械设计工程学I图8-67查取；重合度系数，它是将载荷作用于齿顶时的齿根弯曲应力折算到载荷作用于单对齿啮合区上界点的齿根弯曲应力的系数，其值可按下式计算：（7-3）许用弯曲疲劳应力，可按下式计算：（7-4）试验齿轮的弯曲疲劳极限应力，其值可查机械设计工程学I图8-72，当轮齿承受双向弯曲（对称循环）应力时，由图中查得的值需乘以0.7；弯曲疲劳强度的寿命系数，用以考虑有限寿命时齿轮的弯曲疲劳许用应力可以提高的系数。其值可根据应力循环次数由机械设计工程学I图8-73查取；弯曲疲劳强度的尺寸系数，用以考虑计算齿轮的尺寸与试验齿轮的尺寸不同时，齿轮材料强度降低的系数，其值可由机械设计工程学I图8-74查取；弯曲强度的安全系数，可参考机械设计工程学I表8-27选取。由于材料弯曲强度的离散性比接触强度的大，同时轮齿折断比点蚀的后果更为严重，因此，应使。查图8-67，小齿轮的齿形系数，大齿轮的齿形系数；查图8-68，小齿轮的应力修正系数，大齿轮的应力修正系数；重合度系数;查图8-72，弯曲疲劳极限，；查图8-73，弯曲寿命系数；查图8-74，尺寸系数；查表8-27，安全系数；则：，；故，；所以齿根弯曲强度足够。7.4 齿轮其他尺寸的计算小齿轮齿顶圆直径：（7-5）齿根圆直径：（7-6）大齿轮齿顶圆直径：（7-7）齿根圆直径：（7-8）已知：齿顶高系数，顶系系数，代入其他数据，可得，小齿轮：，；大齿轮：8各轴段长度的确定对于轴I，轴段1的长度是根据大皮带轮的宽度和皮带轮与箱体之间的间隔大小来确定的，大皮带轮的宽度，皮带轮与箱体之间的间隔根据实际经验取值，参照一般机械箱体与皮带轮之间的间隔，取此间隔，所以轴段1的长度取为。轴段2的长度，则是根据圆锥滚子轴承的内圈的宽度来确定，查机械设计课程设计表4.6-3，可知30211型圆锥滚子轴承内圈的宽度，所以轴段2的长度。轴段3的长度，是根据辊轮的长度以及辊轮与箱体内壁之间的间隔，来决定的。辊轮长度，辊轮与箱体之间的间隔，根据实际经验可取为，所以轴段3的长度。轴段4的长度，一般来说取其长度和轴段2相等，故有。轴段5为一过渡轴段，对其长度，没有太高的要求，只要满足齿轮与轴承端盖间没有碰撞就可以，取小齿轮处轴段，大齿轮处轴段。轴段6的长度则是根据齿轮的宽度来决定，小齿轮的齿宽，考虑到齿轮的安装和固定，所以轴段6的长度适当取比齿轮齿宽大一点。对于轴II中标示的长度，由于该轴段作用不大，只要不超出轴承端盖的长度就可以，在这里取其长度。其他轴段长度，跟轴I相同。9键的选择及强度校核9.1 键的选择9.1.1 键联接的定义及分类键联接是将轴上的转动或摆动零件与轴进行周向固定的联接，用以传递转矩，有的还兼作轴向固定或轴向移动的导向装置。键联接分为平键联接，半圆键联接，斜键联接。平键联接又分为普通平键联接、导向平键联接、滑键，其中平见链接最为常用。半圆键的特点是键在槽中能摆动，制造简易，装配方便，键槽较深，对轴的削弱较大，多用于轻载，适用于锥形轴与轮毂的联接。斜键分为普通楔键、钩头楔键、切向键。其中平键联接和半圆键联接又属于松联接，主要靠侧面挤压传递转矩，对中性好；而斜键联接则属于紧联接，主要靠底面和轴与毂孔间摩擦力传递转矩，对中性差。9.1.2 键联接的选择键是一种标准零件，根据联接的具体结构、使用要求以及工作条件选择适当的类型，最后按联接轴的直径从标准中查取相应的剖面尺寸，并选择键的长度。键长要比轮毂的长度短并且符合键长标准，然后进行键联接的强度校核。下面介绍下各个键联接的特点和应用：（1）平键（周向固定）普通平键又分为A、B、C三种类型：A型在槽中轴向固定良好，B型轴的应力集中较小，C型宜用于轴端。其特点是键与轴槽配合较紧，键易于制造，装拆方便，并且可以采用双键。普通平键应用非常广泛，也适用于高精度，高速或承受变载，冲击的工况。导向平键也有A、B两种类型，其特点是键与毂槽为间隙配合，轮毂可做轴向滑移。导向平键多用于轴上零件轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮面。滑键的特点是键与轴槽为间隙配合，键固定于轮毂上，轴上键槽较长，轮毂带动键一起在轴上滑移。多用于轴上零件轴向移动量较大的场合。（2）半圆键（周向固定）半圆键的特点是键在槽中能摆动，制造简易，装配方便，键槽较深，对轴的削弱较大，多用于轻载，适用于锥形轴与轮毂的联接。（3）斜键（轴向固定和周向固定）普通楔键的联接结构简单，轴向固定不需附加零件，多用于转速较低，传递较大、无振动的转矩。钩头楔键装配时，需用外力打入。钩头楔键用于不能从小端将键打出的场合。钩头端应注意加保护罩。切向键的特点是一般都是成对使用；装配时，键需从两边打入；一对切向键只传递一个方向的转矩，传递双向转矩需用两对，互成，两对不够时，可用四对键。普通平键和切向键联接应用比较广泛，具有代表性。综合考虑各方面的因素，且要求制造简单，装拆方便，所以选用A型普通平键联接。9.2键的强度校核9.2.1 键尺寸的确定键的尺寸确定一般都是根据轴径向和轴向的尺寸，然后查机械设计课程设计表4.5-1，来确定键的相关尺寸：、以及键的长度。图9.2.1-1所示为普通平键的尺寸标注。图9.2.1-1 普通平键的尺寸标注Fig.9.2.1-1 The size marking ordinary flat key（1）刀具轮轴段：轴径，查表4.5-1，得键的公称尺寸：，该键的长度由刀具轮套筒长度决定，刀具轮套筒长度，查表4.5-1，取键的长度。（2）齿辊轮轴段：由于齿辊轮轴径与刀具轮轴径相同，所以键的公称尺寸相同，也为：，此轴段齿辊轮长度为，查表4.5-1，参照键长度的标准尺寸，决定选用双键，两键的长度均取为。（3）齿轮轴段齿轮轴段的轴径，查表4.5-1有，小齿轮的齿宽为，根据表4.5-1中键的标准尺寸，选取键的长度；大齿轮的齿宽为，根据表4.5-1中键的标准尺寸，选取键的长度。（4）大皮带轮轴段大皮带轮轴段的轴径，查表4.5-1有，大皮带轮的宽度为，根据表4.5-1中键的标准尺寸，选取键的长度。（5）电机轮轴段接小皮带轮的轴段轴径为，查表4.5-1有，小带轮的宽度为，根据表4.5-1中键的标准尺寸，选取键的长度

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