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黑豆
挑选
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黑豆挑选机的设计含5张CAD图,黑豆,挑选,设计,CAD
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中期进展情况检查表学生姓名班级指导教师设计（论文）题目黑豆挑选机的设计目前已完成的任务1. 查阅资料；整理资料；撰写开题报告2. 黑豆挑选机的方案原理设计3. 黑豆挑选机的传动设计中的参数拟定4. 黑豆挑选机的电机选择、传动比分配、是否符合任务书要求进度符合任务书要求进度尚须完成的任务1. 齿轮及结构设计2. 传动轴的设计、风机的设计计算3. 设计说明书的撰写及修改4. 本课题所需装配图、零件图的绘制CAD能否按期完成设计（论文）能按期完成设计论文存在的问题和解决办法存在的问题对黑豆挑选机的结构如何设计，针对工况要求、刚度要求强度要求、稳定性要求等如何进行布置，并且同时怎样考虑材料的选择拟采取的办法查取资料，根据资料对每一项进行分析，然后根据实际可行性进行综合考虑指导教师意见检查日期： 年 月 日I摘摘 要要本文以黑豆挑选机为研究对象，主要研究内容：在黑豆特性和力学特性研究结果的基础上，确定黑豆选机的总体结构和关键结构参数，开展黑豆挑选机的结构设计，并分析主要零部件的受力情况，得到工作过程中驱动力矩的变化规律和最大驱动功率。黑豆是世界上广泛栽培的主要油料和经济作物，市场需求巨大，同时也是主要的创汇农产品之一。针对这一问题，本文针对黑豆加工环节中的去杂质工序进行了机械化设计，设计本台黑豆挑选机。本黑豆挑选机采用两种精选方式达到精选目的，黑豆经过挑选机，首选经过风选，将较轻杂质吹出，然后经过筛选，将黑豆较重杂质过滤去。本文首先分析原始参数，并以此参数设计并选定了电动机，然后对齿轮及轴进行了设计计算，对其它结构进行了详细设计，并绘制出整机装配图及零件图。本文所设计的黑豆挑选机结构简单，操作方便。关键词：结构设计 齿轮传动 轴 鼓风机IIAbstractOn the basis of the research results of the characteristics and mechanical properties of black beans, the paper determined the overall structure and key structural parameters of the black bean selection machine, carried out the structure design of the black bean selection machine, and analyzed the force situation of the main parts, and got the change rule of the driving torque during the work. And the maximum driving power.Black bean is the main oil and economic crop widely cultivated in the world. The market demand is huge, and it is also one of the main agricultural products of foreign exchange .The black bean has a rich battalion to deal with this problem. In this paper, we designed the process of black bean processing, and designed the black bean selection machine. The black bean selection machine is selected by two selection methods. The black bean is selected through the selection machine, the first choice is through the wind selection, the lighter impurities are blown out, and then the black bean is filtered through the filtration.In this paper, the original parameters are analyzed, and the motor is designed and selected by these parameters. Then the gear and shaft are designed and calculated. The other structures are designed in detail, and the assembly drawing and part drawing are drawn.The black bean sorting machine designed in this paper is simple in structure and easy to operate.IIIKeyKey words:words: Structural design gear shaft blower目 录摘摘 要要.IABSTRACT.II第一章 绪论 .11.1 课题来源及研究的目的和意义.11.2 黑豆清洗加工简述.21.2.1初步清理.21.2.2去石.31.3 黑豆挑选机研究现状及发展趋势.31.4 研究方案和预期达到的目标.5第二章 设计任务书 .72.1 方案原理设计.72.1.1原理方案一.82.1.2原理方案二.92.1.3原理方案确定.102.2 传动设计.112.2.1原始参数拟定.112.2.2电机选择.122.2.3传动比的分配.132.2.4齿轮传动设计.142.2.5齿轮结构设计.212.2.6齿轮及齿轮副精度的检验项目计算（大齿轮）.252.2.7传动轴的设计.272.3 风机的设计计算.342.3.1风机全压计算.342.3.2电机及风机的选用.352.4 结构设计.352.4.1机架设计.352.4.2振动筛结构设计.382.4.3风选分离装置.40总结总结 .41参考文献参考文献 .43致致 谢谢 .451第一章 绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义黑豆具有广泛的用途，被誉为粮食中的绿色珍珠，是调节饮食的佳品又是食品工业和酿酒工业的重要原料。黑豆有着丰富的营养价值和药理价值：黑豆营养全面，含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质，有活血、利水、祛风、解毒之功效;黑豆中微量元素如锌、铜、镁、钼、硒、氟等的含量都很高，而这些微量元素对延缓人体衰老、降低血液粘稠度等非常重要;黑豆皮为黑色，含有花青素，花青素是很好的抗氧化剂来源，能清除体内自由基，尤其是在胃的酸性环境下，抗氧化效果好，养颜美容，增加肠胃蠕动。黑豆的药理作用黑豆性平、味甘;归脾、肾经;具有消肿下气、润肺燥热、活血利水、祛风除痹、补血安神、明目健脾、补肾益阴、解毒的作用;用于水肿胀满、风毒脚气、黄疸浮肿、风痹痉挛、产后风疼、口噤、痈肿疮毒，可解药毒，制风热而止盗汗，乌发黑发以及延年益寿的功能。黑豆粉有显著降脂作用，黑豆中含有一种球蛋白和多糖，能促进动物体内胆固醇在肝脏分解成胆酸，加速胆汁中胆盐分泌和降低小肠对胆固醇的吸收。黑豆的有效成分具有抗过敏作用，可辅助治疗荨麻疹等过敏反应。黑豆对葡萄球菌有抑制作用。黑豆中所含蛋白质、磷脂均有兴奋神经，增进食欲的功能。黑豆含丰富胰蛋白酶抑制剂，可以保护肝脏，减少蛋白分解，减少氮质血症，因而保护肾脏。随着我国人民生活水平不断提高，尤其是人民收入的增加，对粮食豆类的需逐渐走向多样化、多层次化，2为粮食豆类加工工业的发展提供了广阔的市场。该设备是粮食精加工系列设备的主要设备之一，可提高黑豆质量。相比起传统筛选方法，选题基于风选原理进行作业的粮豆加工机器在机械化、加工精度以及自动化程度等方面都大大提升。从而极大地提高了粮食精加工产品的产量和质量。黑豆挑选机是粮食精加工系列设备的主要设备之一，可提高黑豆质量。通过该课题的研发工作，使学生能够正确运用所学课程的基本理论和有关知识，学会设计方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算,提高学生应用工程技术设计手册、标准以及编写文件的能力。论述了黑豆挑选机的结构、功能、原理，自动控制部分包括自动调节挡板的移动控制等，以及各种零件的设计计算和选材。其中涉及到机械设计中的结构、强度设计以及机械产品整机的设计思想、方法等内容。1.2 黑豆清洗加工简述国外黑豆经脱皮，清洗，并制成成品豆的工业生产过程称作黑豆加工。由于黑豆外皮含有粗纤维和灰分不能食用，必须经过加工才能制成松酥可口、易于消化的产品，加工皮和碎豆等副产品也有多种开发和利用途径。黑豆加工的工艺过程可分为黑豆脱壳、清理、及分离及成品豆整理等工序。下面简要介绍一下和本课题密切相关的清洗过程。黑豆中混有一定数量的多种杂质，必须首先清除。清理黑豆中杂质的方法很多，主要是借助杂质与黑豆之间物理性质的差异进行分选。通常根据黑豆含杂情况，按以下主要工序进行清理：1.2.1 初步清理 清除黑豆中比较容易清除的杂质，如形状大小与豆粒差异很大的豆荚、3杂草种子等。主要采用筛选、风选，或风筛结合，即借助静止或运动的筛面进行筛选，或者利用黑豆和杂质的悬浮速度等空气动力学性质的差异进行风选，附带除去瘪豆等一类的轻型杂质。清理设备则用带金属筛面的初清筛和自衡振动筛等。1.2.2 去石除去黑豆中那些粒子与黑豆接近平肩石和平肩泥，用筛选法不能除去，必需采用专门的去石工序才能有效地清除。去石设备用得最广的是比重去石机，该机备有往复簸动的筛板，并从筛板下部引入气流，根据豆石比重的不同和自动分级作用使豆石分离。此机去石效率高，结构紧凑，占地面积小。1.3 黑豆挑选机研究现状及发展趋势挑选机国内发展现状：粮食加工机的发展有赖于深化改革。我国粮食加工机的发展依靠深化国有企业改革，建立现代企业制度，加强企业科学管理；合理调整优化行业结构、产品结构和地区布局；大力加强基础技术、基础件、基础材料和基础单元操作四基工作；提高产品质量，加强产品可靠性研究，提高单机和联线可靠性研究，易损件和关键件使用寿命和外观质量研究；通过引进增强自主开发能力；促进机电一体化和高新技术的产业化、商品化；重点开发我国急需的成套设备，增加品种，以高效、高质量的设备来装备食品工业，提高经济效益，积极扩大出口。从“九五”开始每年增加粮食加工机产品 100 种，到 2017 年达 3100 种，基本上能满足国内需求，补齐已有生产线所缺的单机或设备；加大研制高生产效率的机械，届时成套设备比现有的最高每小时生产率至少提高 1 倍，粮食加工4机出口额以年均 12%的速度递增，2017 年出口额达 12.7 亿美元，占该年粮食加工机总产值的 20%。节能型粮食加工机：加快研制食品工业中杀菌、蒸发、浓缩、干燥等单元操作的节能技术与设备。粮食加工机的高新技术应用：到 2017 年，我国粮食加工机主导产品达到发达国家 20 世纪 90 年代中期水平的应占 80%，达到 20 世纪 90 年代初水平的应占 15%，达到国际当时顶尖水平的应占 5%。有效的对策是科技进步。研究区域分布，促进行业整体协调发展。我国幅员广大，地域性差异很大，为了制定符合国情的粮食加工机发展战略，就要研究影响粮食加工机品种数量发展的地域性差异。根据区域自然资源和农业资源制定科学合理的粮机发展区划，这是科学预测全国粮机品种、数量的发展趋势，促进行业布局合理和整体协调发展的重要依据。发达国家粮食加工机企业把科技开发投入、科技队伍、实验基地的建设都放在重要的位置。科技开发的费用占销售额的 8%10%；不惜重金招聘科技人才，企业科技人员占总员工的 30%50%；企业设有新产品开发部、研究中心、试验中心等机构；拥有先进的科研设备、测试仪器和新产品科技开发试验、检测的完备程序。发达国家粮食加工机企业管理水平高，例如瑞士布勒公司目前在 100多个国家与地区设有子公司，以追求生产技术先进和高效率而著称，从零部件投入、产出，到半成品库存等都实行了计算机管理，形成了一套自上而下的调度、统计、生产、营销自动化管理网络，完全实现了现代化文明生产，全员平均劳动生产率是我国同行业的 2030 倍；仅总部就有 90%的产品出口。发达国家粮食加工机工业重视信息的收集，一般公司都有专门由搜集、5整理、分析市场信息的机构，并及时为公司决策提供可靠有据的市场预测分析。中小型企业采取加盟协会或集团来获取所需信息及对外宣传自己的产品。如果按 2017 年粮机产值占食品工业总产值 3.5%来计算，则产值达580756 亿元，是 2000 年的 2.83.5 倍。由此可见我国今后十几年食品工业发展为粮食加工机行业的发展提供了难得的契机，国内外拥有极大市场。1.4 研究方案和预期达到的目标AutoCAD 是由美国 Autodesk 公司于二十世纪八十年代初为计算机应用 CAD 技术而开发的绘图程序软件包，它易于使用、适应性强、易于二次开发，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD 可以绘制任意二维和三维图形，并且同传统的手工绘图相比，用AutoCAD 绘图速度更快、精度更高、而且便于个性，它已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。而 AutoCAD2014 版本以它能在windows 平台下更方便的更快捷的进行绘图和设计工作，以它更高质量和更高速度的超强图形功能、三维功能、internet 功能，而为广大用户所喜爱并广泛流行。AutoCAD 不仅具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作；而且具有减小绘图量、缩短设计周期、易于建立和使用标准图库及改善绘图质量、提高设计及管理水平等一系列优点，并且能根据用户的指令迅速而准确地绘制出所需要的图形，具有易于校正错误以及大量修改图形而无需重新绘制的特点，而且能输出清晰、准确的图纸，是6手工绘制根本无法比拟的一种高效绘图工具。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。随着 CAD 基础理论和应用技术的不断发展，对 CAD 系统的功能要求也越来越高。设计人员不再仅仅满足于借助 CAD 系统来达到“甩图板”的目的，而是希望它能本质上减轻大量简单繁琐的工作，使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次思维活动中。以二维形式表达的工程图是工程技术人员反映其设计思想的语言，还包含着一些行业约定和简化，通过选择最合理的投影面、剖切位置、剖切方式来表达零件的几何和加工信息，具有简单、完整、准确等特点，这种以投影原理为基础的工程图能够表达的零件的复杂性几乎是无限的，人类近 200 年的使用充分证明了工程图表征零件的合理性。由于二维 CAD 能很好的满足我的毕业设计绘图软件需求，因此我选择了二维 CAD。本毕业设计课题为黑豆挑选机设计，借助 AutoCAD 软件，先设计绘制图形，然后编制设计和制造工艺，通过车、铣床进行加工，从而实现零件的设计、制造一体化的图纸设计和图纸制造，具有相当大的实用价值和发展空间。通过本次毕业设计，希望用 AutoCAD 软件把设计和制造为一体，并解决从设计到制造成型的一系列实际问题。7第二章 设计任务书2.1 方案原理设计本次课题所设计的黑豆挑选机是粮豆生产线上的一个关键设备。该设备是将脱荚后的黑豆进行精细分选，把质量轻的碎豆和杂质去除，分选精度要求达到 98%。所设计的黑豆挑选机应满足以下几个方面产品要求：1、具有预定功能的要求 所设计制造的黑豆挑选机必须实现预定的解决生产问题的功能，这是机器设计的最基本出发点。为使所设计的机器具有预定功能，合理选择机器的工作原理是最重要的。显然，预定实现的功能不同，设计的要求也不同。2、经济性要求，机器的经济性是一个综合指标，在挑选机的设计、制造、使用、销售、维修、管理等各个环节均有所体现。总之，经济性要求就是在满足功能要求的前提下使机器的总费用最低。3、安全性要求，在黑豆挑选机的设计阶段就必须对机器的使用安全予以足够的重视。特别是生产使用者的安全。因此，要采用各种各样的防护措施，使运行时刀具不会与人体直接接触4、可靠性要求，可靠性就是黑豆挑选机在使用中性能的稳定性，它是黑豆挑选机的一个重要质量指标。可靠性水平越高，说明机器在使用过程中发生故障的概率越小，能正常工作的时间就越长。5、操作使用方便的要求，在设计黑豆挑选机时必须注意操作时要8轻便省力；操作机构要适应人的生理条件；挑选机的噪声要小；防止污染等，提高机器的使用性能和保证机器的工作质量。2.1.1 原理方案一挑选机如下原理图 2-1，挑选机主要由漏斗、鼓风机、编织振动筛等组成，由曲柄滑块机构实现振动筛子往复运动。图 2-1在该挑选机内，黑豆经过二次精选，首先经过风选，风选是利用不同的物料有不同的悬浮速度，不同的物料由于其物理性质不同，在气流中的飞行系数也不一样，飞行系数大的物料比飞行系数小的物料飞行过的距离更远。气流风选就是利用飞行系数的不同进行除杂的。9黑豆经过风选后，二次经过振动筛将风选未尽的重杂质（如：砂子等）进行二次精选。从而最后得到高质量的精选黑豆。振动筛由曲柄滑块机构实现其往复运动，曲柄滑块机构由齿轮减速装置带动曲柄转动。2.1.2 原理方案二挑选机如下原理图 2-2，挑选机主要由漏斗、鼓风机等组成。料斗用支架固定在上支撑板上，料斗下是振动给料机，振动给料机的板弹簧下端固定在上支撑板上，上端固定在给料机的给料槽上。上支撑板用角钢支撑连接是焊合。滑槽用螺栓和角钢机架连接固定。机器的下支撑板和机架连接，下支撑板上固定吹风装置，出料箱用螺栓和下支撑板连接。电机和轴承座的支撑架固定在底座上，连接是焊合。在该挑选机内，黑豆经过斜向风选，风选是利用不同的物料有不同的悬浮速度,不同的物料由于其物理性质不同，在气流中的飞行系数也不一样，飞行系数大的物料比飞行系数小的物料飞行过的距离更远。气流风选就是利用飞行系数的不同进行除杂的。10图 2-2 黑豆挑选机原理图2.1.3 原理方案确定综合分析以上两种方案：方案一首先经过风选，继而接着进行第二次振动筛选，该种方案精选效果好，不但可以去除黑豆中较轻的渣壳、灰尘、杂皮等杂质，而且还能去除黑豆中较重的砂子、铁屑等杂质，结构简单，原理方案可行。方案二只经过了风选，因此，对黑豆的精选效果没有第一种方案好。而且，方案二采用了丝杠步进电机等进行传动控制出料速度，这样使结构更加复杂，而且没必要这么做。本文认为第一种方案更合理，因此，本设计采用方案一。112.2 传动设计2.2.1 原始参数拟定1生产率：7-8 吨/小时2分选精度：98%振动筛需功率计算：根据公式P Qt可计算出振动筛所需的功率振动筛对黑豆做功：kpQEE：振动筛改变黑豆的动能kE：振动筛改变黑豆的势能 pE 2212121122kEEEmvmvEpmgh式中 黑豆果的初动能1EJ（） 黑豆果的末动能2EJ（） 黑豆果的初速度1v/m s 黑豆果地末速度2v/m s 22121(2)2Qm vvgh2212()2QmPvvghtt12设计的产量要求为 7000-8000，即平均 2.22。振动筛自身/kg h/kg s重量为，黑豆接触振动筛时初速度设为 1，方向向下，脱离振动13kg/m s筛时速度为 15，方向向左，脱离振动筛时相对初位置高度为/m s120。mm=1ts (2.22+13)mkg11vm/s152vm/s0.12hm式2212()2QmPvvghtt221 (132.22)(1159.8 0.12)17282 1PW加上振动筛滑套与导杆摩擦所需要的能量，P 也不会超过 2500W。我们以 2500W 作为设计选择电机的参数。振动筛曲柄运动速度拟为：。240 / minnr2.2.2 电机选择Y 系列三相异步电动机；1. 电动机功率选择：工作机所需转速：；240 / minnr工作机所需输入功率：；2.5WPkW电机所需功率：；WdPP13120.864w其中，为振动筛工作效率，0.9；WW= 为齿轮效率，0.97；11= 为轴承效率，0.99；22=所以电动机所需功率 2.89KW。2.50.864WdPP2. 电机转速选择输送机工作转速：；240 / minwnr电机同步转速选：960；/minr3. 电机型号确定所以查表选电机型号为：Y132S-6 电机参数：额定功率：3kwmp 满载转速：960mn/minr2.2.3 传动比的分配1.总传动比和各级传动比分配：9604240mwnin总其中：为齿轮传动比i总2. 曲柄轴运动和动力参数：；2.88PkW14 ；1/960/ 4240 / minwnnir；22.889550955028.65960wPTN mng2.2.4 齿轮传动设计1.选精度等级、材料及齿数1）为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮小齿轮材料：45 钢调质 HBS1=280接触疲劳强度极限 （由1P207 图 10-6001limH MPa21d）弯曲疲劳强度极限 （由1P204 图 10-1500FE MPa20c）大齿轮材料：45 号钢正火 HBS2=240接触疲劳强度极限（由1P206 图 10-5502limH MPa21c） 弯曲疲劳强度极限 （由1P204 图 10-20b）3802FE MPa2) 精度等级选用 7 级精度；3) 初选小齿轮齿数 24；大齿轮齿数 Z2 = Z1= 244=95 取 96。hi 4) 初选螺旋角14t2. 按齿面接触强度设计 计算公式：15 （由1P216 式 10-21）321112HHEdttZZuuTKd mm（1） 确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数6 . 1tK小齿轮传递的转矩128658TTN mmg齿宽系数 （由1P201 表 10-7） 0 . 1d材料的弹性影响系数 Mpa1/2 （由1P198 表 10-6）8 .189EZ区域系数 （由1P215 图 10-30）2.42HZ，10.7820.87， （由1P214 图 10-26）10.7820.87121.65应力循环次数116060 960 1 (1 10 300 16)hNn jL 92.1 1098122.1 105.2 104hNNi接触疲劳寿命系数 10.94HNK20.95HNK （由1P203 图 10-19）接触疲劳许用应力取安全系数.21HS161lim110.94 600 4701.2HNHHKMPaS2lim220.95 550 435.41.2HNHHKMPaS 取 435.4HMpa（2） 计算1) 试算小齿轮分度圆直径td1321)(12HEHdttZZTKd232 1.6 285684.0 12.42 189.8()1.0 1.654.0435.4=42.7mm2) 计算圆周速度142.7 9601.72560 100060 1000td nv/m s3)计算齿宽 b 及模数ntm11.0 42.742.7dtbdmm11cos42.7 cos141.7224tntdmZ2.252.25 1.723.88nthmmm=10.99/b h4)计算纵向重合度 =2.0933175) 计算载荷系数 HHVAHKKKKK 使用系数 AK根据电动机驱动得 1.0AK 动载系数 VK根据 v=2.22m/s、7 级精度1.1 VK 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数HK 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7 级精度、=1.0、 mm，得 d44.28b =1.4182231.120.18(10.6)0.23 10HddKb 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数HK 根据 b/h=10.99、 1.418HK 1.43FK 齿向载荷分配系数、HKFK 假设，根据 7 级/100/AtKFbN mm精度，软齿面传动，得1.4HFKK=2.18HHVAHKKKKK186) 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径1d 3311/42.72.18/1.647.34tHtddKKmm7) 计算模数nm2211cos47.34 cos 141.85724ndmz3. 按齿根弯曲强度设计2321max2cos FaSandFKTYYYmZ（1） 确定计算参数1) 计算载荷系数 K 2.183AVFFKKKKK2) 螺旋角影响系数 Y 根据纵向重合系数，得2.09330.92Y3) 弯曲疲劳系数 KFN 得 10.87FNK20.88FNK4)计算弯曲疲劳许用应力 F19取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 得111 310.7FNFEFKMPaS222 238.8FNFEFKMPaS5)计算当量齿数 ZV11332426.27coscos 14VZZ取 27223396105.1coscos 14VZZ取 1056)查取齿型系数 YF 应力校正系数 YS 得 12.57FaY22.16FaY 11.59SaY21.83SaY7) 计算大小齿轮的并加以比较YYFaSaF 1110.0131513 FaSaFYY2220.0165488 FaSaFYY比较20111FSaFaYY222FSaFaYY所以大齿轮的数值大，故取 0.0165488（2） 计算 2321max2cos FaSandFKTYYYmZ232 2.184 28659 0.92 cos 140.01654881 24 24 1.65=1.233mm取 1.5（3） 分析对比计算结果对比计算结果，取=1.5 已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足nm接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的42.7来计算应有的、1dmm1Z。2Z 取3111cos47.3 cos1430.61.5ndZm1Z 取120214.0 31119.8ZuZ2Z需满足 Z1、Z2互质。4. 几何尺寸计算（1） 计算中心距a12()(31 120) 2119.82cos2cos14nZZmamm21将圆整为 120mma（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 12()(31 124) 2arccosarccos14.361522 120nZZma（3） 计算大小齿轮的分度圆直径 d1、d248.01131 1.5coscos14.3615nZ mdmm22124 1.5192coscos14.3615nZ mdmm（4） 计算齿宽度B=125045BmmBmm，取 =50，451Bmm2Bmm2.2.5 齿轮结构设计齿轮(包括圆柱齿轮和锥齿轮)的主参数，如齿数、模数、齿宽、齿高、螺旋角、分度圆直径等，是通过强度计算确定的，而结构设计主要确定轮辐、轮毂的形式和尺寸。齿轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的齿轮结构。齿轮的直径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据齿轮直径确定合适的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善，有关细部结构的具体尺寸数值，可参阅相关手册。齿轮结构可分成四种基本形式：1、齿轮轴对于直径很小的齿轮，如果从键槽底面到齿根的距离 2.5，锥齿enm轮 1.6。em22值得注意的是，齿轮轴虽简化了装配，但整体长度大，给轮齿加工带来不便，而且齿轮损坏后，轴也随之报废，不利于回用。故当 2.5 enm(圆柱齿轮)或 1.6(锥齿轮)时，应将齿轮与轴分开制造。则此处的强em度可能不足，易发生断裂，此时应将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴(图3-1)，齿轮与轴的材料相同。(a)圆柱齿轮轴 b)锥齿轮轴图 3-1 齿轮轴2、实心式齿轮当轮辐的宽度与齿宽相等时得到实心式齿轮结构(图 3-2)，它的结构简单、制造方便。适用条件：1) 齿顶圆直径200；(b)对可靠性有特殊要求；(c)高速转动时降admm低噪声。2) 为便于装配和减少边缘应力集中，孔边及齿顶边缘应切制倒角。对于锥齿轮，轮毂的宽度应大于齿宽，以利于加工时装夹。 23(a)实心式圆柱齿轮 (b)实心式锥齿轮图 3-2 实心式齿轮3、腹板式齿轮当齿顶圆直径200500时，可做成腹板式结构，以节省材料、admm减轻重量。考虑到加工时夹紧及搬运的需要，腹板上常对称的开出 46个孔。直径较小时，腹板式齿轮的毛坯常用可锻材料通过锻造得到，批量小时采用自由锻(图 3-4)，批量大时采用模锻。直径较大或结构复杂时，毛坯通常用铸铁、铸钢等材料铸造而成。对于模锻和铸造齿轮，为便于起模，应设计必要的拔模斜度和较大的过渡圆角。(a)自由锻圆柱齿轮(a)自由锻圆柱齿轮24(b)自由锻锥齿轮图 3-4 腹板式自由锻齿轮4、轮辐式齿轮当齿顶圆直径400100时，为减轻重量，可做成轮辐式铸造admm齿轮(图 3-5)，轮辐剖面常为 “+”字形。图 3-5 轮幅式铸造齿轮25由上分析可知，本文中所设计的大齿轮采用腹板式结构，小齿轮采用实心式结构。图 3-6 大齿轮2.2.6 齿轮及齿轮副精度的检验项目计算（大齿轮）1、确定齿厚偏差代号确定齿厚偏差代号为：6KL GB1009588（参考2表 8354 查取） 确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值（参考2表 8358 查取）第公差组检验切向综合公差， 0.063 + 0.009 = 1iF1iFPFfF0.072,(按2表 8369 计算，由2表 8360，表 8359 查取)；mm26第公差组检验齿切向综合公差，0.6（）= 0.61if1ifptftf，（按2表 8369 计算，由2表 83590.0090.0110.012（）mm查取）；第公差组检验齿向公差=0.012（由2表 8361 查取）。F2、确定齿轮副的检验项目与公差值（参考2表 8358 选择）对齿轮，检验公法线长度的偏差。按齿厚偏差的代号 KL，根据表wE8353 的计算式求得齿厚的上偏差=12=120.009=-ssEptf0.108，齿厚下偏差= 0.009=-0.144；mmsiE16ptf16mm公法线的平均长度上偏差：=0.72=0.1080.72 0.360.108WSEssETFsincos020=0sin200.110,mm下偏差：=0.72=0.1440.720.036wiEsiEcosTFsincos020=0.126；按表 8319 及其表注说明求得公法线长度0sin20mm=87.652，跨齿数 K=10，则公法线长度偏差可表示为：knW0.1100.12687.652对齿轮传动，检验中心距极限偏差，根据中心距 a=120，由表fmm查得 8365 查得0.023；检验接触斑点，由表 8364 查得接f触斑点沿齿高不小于 40，沿齿长不小于 70；检验齿轮副的切向综合%公差0.050.0720.125（根据 B1 表 8358 的表注 3，由2icFmm27表 8369，B1 表 8359 及 B1 表 8360 计算与查取）；检验齿切向综合公差=0.0228.（根据2表 8358 的表注 3，由 B1 表 8icfmm369，2表 8359 计算与查取）。对箱体，检验轴线的平行度公差，=0.012，=0.006（由xfmmyfmmB1 表 8363 查取）。3、确定齿坯的精度要求按2表 8366 和 8367 查取。根据大齿轮的功率，确定大轮的孔径为 45，其尺寸和形状公差均mm为 6 级，即 0.016，齿轮的径向和端面跳动公差为 0.014。mmmm2.2.7 传动轴的设计1、确定各轴段直径1）计算最小轴段直径。因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式 14-2 得：考虑到该轴段上开有键槽，因此取3312.7710824.4240PdCmmn28d=30mm，由曲柄的尺寸决定。1l115lLmm2）为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径。因此取，=15。237dmm237dmm2Lmm3）设计轴段，为使轴承装拆方便，由套筒定位，选轴承 7208, 3d，32.5。340d mm3Lmm4）齿轮孔径为 45,因此，齿轮由轴肩定位，因此mm445dmm L4=43, L5=8。559dmmmmmm5）轴承由轴肩定位，L6=8。645dmmmm6）。在这两段中，在安装轴承处精加工，其它部分只7340ddmm粗加工因为轴长要比齿轮宽短 2，18。mm7L mm2、校核该轴：求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。作用在齿轮上的圆周力： 21194tTFNd径向力：/cos275.7rtFFtgN轴向力：tan20446oatFFN29可知： 139Lmm2 44Lmm3 44Lmm求水平面的支承力：2112597tHNl FFNll21597HNtHNFFFN计算、绘制水平面弯矩图：126.27HMN mg30求垂直面的支反力：2132/ 2147.8raVNl FF dFNll21298VNrVNFFFN计算垂直弯矩：6.51vM2 2VNFlN mg13.12vM2 2VNFlN mg合成弯矩：271M N mA127MN mg131.222M N mg扭转切应力是脉动循环变应力，则折合系数=0.6，则轴的计算应力： 轴的材料为 45 钢，调质处理，由（2）表1311.29caMTMpaW15-1 查得：，因此，故安全。190.8Mpa1ca3、精确校核轴的疲劳强度判断危险截面,从应力集中对轴疲劳强度的影响，截面 4 应力集中最严重，因此需校核截面 4 两侧校核危险截面右侧：抗弯截面系数：3330.10.1 459112.5Wdmm31抗扭截面系数：330.218225TWdmm弯矩及弯曲应力：11908MN mm1.3bMMpaW扭矩及扭转切应力：110084TN mmg6.04TTTMpaW轴的材料为 45 钢，调质处理，由（2）表 15-1 查得：，640bMpa1275Mpa1155Mpa应力集中系数： ，查附表 3-210.02540rd451.12540Dd得：， 由附表 3-1 得轴的敏性系数为：2.01.31T， 0.82q0.85q故有效应力集中系数：111.82kq 111.2635kq 由附图 3-2 得尺寸系数：0.67由附图 3-3 得扭转尺寸系数：0.82查附图 3-4 表面质量系数为：0.92轴未经表面强化处理，则：1q综合系数值：3211.821112.800.670.92kK 11.261111.6270.820.92kK 碳钢的特性系数：，取：0.10.2:0.15，取：0.050.1:0.08则计算安全系数，得：caS175amSK 115amSK 2214.71.5caS SSSSS轴左截面安全 4、校核危险截面右侧：抗弯截面系数：3330.10.1 406400Wdmm抗扭截面系数：330.212800TWdmm弯矩及弯曲应力：11908MN mm1.86bMMpaW扭矩及扭转切应力：110084TN mm338.6TTTMpaW过盈配合处的值，由附表 3-8 用插入法求出，并取k，于是得：0.8kk，3.1k2.48k轴按磨削加工，由附图 3-4 得表面质量系数为：0.92故得综合系数为：113.187kK 112.567kK 所以轴在危险截面右侧的安全系数为： 146.37amSK 16.8amSK 226.371.5caS SSSSS342.3 风机的设计计算2.3.1 风机全压计算风机全压是配风机的一个重要参数，由于空气流动是依靠风机运转的吹动作用产生的。因此，风机全压的计算尤其重要。风机全压的计算包wP括：吸风罩和吸风管的总压力损失；过滤筒的压力损失，设备出风1wP2wP品的压力损失；机外必要的余压。3wP4wP吸风罩及的总压力损失：239.1wfjPPPPa式中沿程压力损失，fP214.22fvlPPad沿程阻力系数，根据已知条件，查文献8，=0.013空气密度=1.293kg/m3局部压力损失，局部压力损失由 90 度弯形引起jP2212121122jjjvvPPP27.797.134.9Pa式中：风罩局部压力损失；1 jP35弯形局部压力损失：2jP吸风罩局部压力损失系数，根据已知条件，；110.43弯形局部压力损失系数；210.110设备出风口的压力损失取；机外必要的余压取350wPPa，则风机全压。4200wPPa1234324wwwwwPPPPPPa2.3.2 电机及风机的选用风选的工作机理是含杂质的黑豆,被风吹过后，较轻的杂质被吹出，而较重的黑豆则直接落下去，达到分离的目的。处理风量决定着风选装置的规格大小。一般处理风量都用工况风量。设计时一定要注意风量，风量设计指值在正常风量基础上要增加 5%10%的保险系数,否则今后一旦工艺调整增加风量,将无法达到风选的目的,但若保险系数过大,将会使黑豆也随同质杂被吹出。基于以上分析及上面计算，参考额定处理风量及所计算风机全压，风机选用 CF-2A-1 型离心风机，该风机参数为：风量：2258m3/h全压：500Pa2.4 结构设计2.4.1 机架设计1.机架设计准则底座、机架、箱体、基板等零件都属于机架零件。36机架零件可划分为四大类：即机座类、机架类、基板类和箱壳类，对机架零件一般可提出下列要求:(1)工况要求：即任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起,设置执行某一工况所必需的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。(2)刚度要求：在必须保证特定的外形条件下，对机架的主要要求是刚度。如果基础部件的刚性不足，则在工作的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等的作用下，就会产生变形，振动或爬行，而影响产品定位精度、加工精度及其它性能。例如机床的零部件中，床身的刚度则决定了机床的生产率和加工产品的精度。(3)强度要求：对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求(4)稳定性要求：对于细长的或薄壁的受压结构及受弯-压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的破坏，设计时必须校核。(5)美观：目前对机器的要求不仅要能完成特定的工作，还要使外形美观。(6)其它：如散热的要求，防腐蚀及特定环境的要求。在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。(1)机架的重量轻，材料选择合适，成本低。(2)结构合理，便于制造。37(3)结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。(4)结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形应力小。(5)抗振性能好。2.材料选择1）进料斗、通道、出料箱的选材：选用优质碳素结构钢薄钢板（GB71088）钢牌号 Q235 厚度 5mm该型材用于汽车制造、拖拉机、轻工普通冲压成型型材，由于上述部件的承力不大，考虑到造价，选用易于锻造成型的薄钢板。2）上支撑板及下支撑板的选材：选用热轧钢板（GB70988）公称厚度 10mm，该型材主要用于受高温高压的民用及工业用途的锅炉，由于该部位承受了料斗和吹风机的重量，故在强度上有一定要求，所以选用较厚的耐温耐压的钢材料。机架与钢板焊接或螺母连接。螺栓的选择根据所连接部件或零件的工作要求和所受力的大小进行选择。整机结构中，焊接结构很重要。本机器中焊合部件很多。因为焊接结构有如下特点：1.接头形式合理化，应力集中系数可以降低。2.能有效的发挥原材料的性能，改善机器性能，节省金属、减轻重量。3.水密性和气密性好。4.设计自由度大，壁厚不受限制，可根据承载情况确定结构单元尺寸。5.生产周期短，经济效益高，利于不断改型和创新。38图 4-1 整体机架2.4.2 振动筛结构设计振动筛在机器中的作用是让黑豆与较重的砂子等进行分离，其分离的原理就是“砂子通过，黑豆不过”。黑豆果因为太大，无法通过栅格，将被阻挡在编织网上。振动筛结构是整个机器的关键部分，它的作用就是对黑豆果进行筛选。其结构如图 4-2 所示39图 4-2因为振动筛要往复振动，所以对振动筛的强度有一定要求，滑动套材料是 45 号钢，而且滑套的内表面必须进行处理，表面渗碳 1-1.5mm，热处理硬度 HRC56-62。振动筛选用 5 块 5mm 厚钢板，筛子由 2mm 钢丝编织而成，通过螺钉与筛主体连接在一起。40图 4-3 编织网与筛体连接2.4.3 风选分离装置分离装置分为两个部分，一个是
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