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螺旋式
洗米机
结构设计
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螺旋式洗米机结构设计,螺旋式,洗米机,结构设计
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洗米机总体设计目 录摘要Abstract第1章 绪论11.1 洗米机设计的目的及意义11.2 我国洗米行业发展概况11.3 各类洗米机简介21.4 本章小结2第2章 总体结构方案设计及运动和动力参数计算42.1 总体结构方案设计42.2 电机的选择42.3 水平螺旋运动和动力参数计算42.3.1 计算总传动比及分配各轴传动比52.3.1各轴参数计算62.4倾斜螺旋运动和动力参数计算62.4.1 计算总传动比及分配各轴传动比62.4.2 各轴参数计算62.5本章小结7第3章 水平螺旋减速器设计83.1高速级齿轮传动设计83.2 低速级齿轮传动设计103.3 各轴的结构设计与强度校核133.3.1 输入轴的设计133.3.2 中间轴的设计153.3.3 输出轴的设计163.4 各轴轴承与键的设计193.5 本章小结21第4章 水平螺旋减速器设计224.1高速级齿轮传动设计224.2 低速级齿轮传动设计244.3 各轴的结构设计与强度校核274.3.1 输入轴的设计274.3.2 中间轴的设计294.3.3 输出轴的设计304.4 各轴轴承与键的设计334.5 本章小结35第5章 螺旋轴机架结构设计365.1 水平及倾斜螺旋轴设计365.1.1 水平螺旋轴的设计365.1.2 倾斜螺旋轴的设计385.2 机架结构的确定405.3 料斗及出料口设计415.4 润滑方案415.5 密封方案415.2 本章小结41结论42参考文献43致谢44II黑龙江工程学院本科生毕业设计本科学生毕业设计螺旋式洗米机结构设计 院系名称： 机电工程学院 专业班级：机械设计制造及其自动化08-4班 学生姓名： 朱 亮 指导教师： 苗淑杰 职 称： 教 授 黑 龙 江 工 程 学 院二一二年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Screw Washing MachineCandidate：Zhu Liang Specialty：Mechanical design and automationClass：08-4Supervisor：Prof. Miao ShujieHeilongjiang Institute of Technology2012-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 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：螺旋洗米机；减速器；水平螺旋轴；倾斜螺旋轴；机架ABSTRACTRice 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 designKey words:Spiral rice washing machine;Retarder；Horizontal spiral shaft;Tilting screw shaft；RackII黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 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。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（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（2）循环式洗米机如图1.2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1.2循环式洗米机1.4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第2章 总体结构方案设计及运动和动力参数计算2.1 总体结构方案设计螺旋式洗米机结构简图如图2.1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 2.1 洗米机结构简图2.2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和倾斜螺旋电机 (2-1) (2-2)式中：功率备用系数，取=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；阻力系数，此取=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：得：G=8.1(T/h) , G =10.2(T/h)以上各数值代入式(2-1)、式(2-2)，可得： N =0.058kw，N=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%）。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，可取式中，高速级传动比，低速级传动比；为总传动比，要使均在推荐的数值范围内。 i=N/n=1400/80=17.5 i=4.9，i=3.5(取i=1.4)2.3.2各轴的功率转速扭钜的计算 ； 表2.1水平螺旋减速器参数电机轴轴轴轴转速n（r/min）1400140028580功率p（kw）0.120.1190.1170.115扭矩T(Nm)0.820.813.9213.7传动比i14.93.5效率0.9920.9850,9852.4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；表2-2倾斜螺旋减速器参数电机轴轴轴轴转速n（r/min）14001400316100功率p（kw）0.250.2480.24430.244062扭矩T(Nm)1.71.647.3822.97传动比i14.24.3.15效率0.9920.9850,9852.5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斜减速器各级传动比及各轴转速、功率、扭矩的计算。第3章 水平螺旋减速器设计3.1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 （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 （3.1）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。（2）小齿轮扭矩（3）查取弹性影响系数（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）计算许用应力。取失效概率为1%，接触强度最小安全系数。 （3.2） （3.3）（5）设计计算1 试算小齿轮分度圆直径 2 圆周速度3 定载荷系数查设计书表10-2取使用系数，（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 。由模数、 查设计书图10-13得 故载荷系数 （6）按实际载荷系数教正小齿轮分度圆直径计算值：3确定主要几何尺寸和参数（1）确定模数 取（2）计算分度圆直径 （3） 计算中心距 （4）计算齿宽 4校核齿根弯曲疲劳强度（1）确定计算参数1 由设计书图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度大齿轮的弯曲疲劳强度 由图10-18查取弯曲疲劳强度寿命系数： 2 计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数查设计书表10-5得齿形系数 ；查设计书表10-5应力校正系数 （2）校核计算 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Z1=30,U=i1=3.5Z2=Z1U=303.5=105（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（2）小齿轮扭矩（3）查取弹性影响系数（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）计算许用应力。取失效概率为1%，接触强度最小安全系数。据式（3.2）（3.3）计算得，。(5)设计计算1 据式（3.1）计算小齿轮分度圆直径 2 圆周速度3 定载荷系数查设计书表10-2取使用系数，（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 由模数、 查设计书图10-13得 故载荷系数 （6）按实际载荷系数教正小齿轮分度圆直径计算值 3确定主要几何尺寸和参数（1）确定模数 ， 取（2）计算分度圆直径 （3） 计算中心距 （4）计算齿宽 4 校核齿根弯曲疲劳强度（1）定计算参数1 由设计书图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度大齿轮的弯曲疲劳强度 由图10-18查取弯曲疲劳强度寿命系数： 2 计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数查设计书表10-5得齿形系数 查设计书表10-5应力校正系数 （2） 校核计算 符合要求3.3 各轴的结构设计与强度校核3.3.1输入轴的设计1求轴传递扭矩 2求作用在齿轮上的力 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为轴的最小直径。根据A=102126考虑轴上键槽的削弱，轴径需加大3%7%，则取=9mm。选取联轴器：按扭矩T=812N查手册，选用LT1型弹性柱销联轴器其半联轴器的孔径=9mm, 半联轴器长L。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，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） 装联轴器段A：=9mm，=18mm，因半联轴器与轴配合各部分长L，为保证轴挡圈压紧联轴器。小于20，可取=18mm。（4） 装轴承段B：，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，故。，。（5） 轴肩段C： 。（6） 装齿轮段D：经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺寸x,应做成齿轮轴。（7） 轴肩段E：。（8） 装轴承段F：。（9） 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。 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，。3.3.2中间轴的设计1求轴传递的扭矩 2.求作用在齿轮上的力3.估算轴的最小直径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：=17mm，由上面所求第二段轴的直径=20mm.，则直径应小于，取=17mm，。 （4）轴肩段B：（5）装齿轮段C： 。 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。（6）轴环段D：（7）装右端齿轮段E：，经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺寸x,应做成齿轮轴。（8）轴肩段F：（9）装右端轴承段G：=17mm，.（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。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。 3.3.3输出轴的设计1求轴传递扭矩 2求作用在齿轮上的力 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为轴的最小直径。根据表，A=103126取=14mm.选取联轴器：按扭矩T=13728N查手册，选用LT1型弹性柱销联轴器其半联轴器的孔径=14mm, 半联轴器长L4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：=14mm，=30mm，因半联轴器与轴配合各部分长L，为保证轴挡圈压紧联轴器。小于32，可取=30mm。（4）装轴承段B：，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。（5）轴肩段C： 。（6）轴环段D：。（7）装齿轮段E：。（8）轴肩段F：。（9）装轴承段G：。（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。 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。6画轴的结构简图如图（3.1a）所示，确定出轴承的支点跨距，悬臂由此可画出轴的水平面的支反力：,垂直面支反力：，7画弯矩图，转矩图（1）水平弯矩图如图(3.1d), (在C截面处)。（2）垂直面弯矩图如图(3.1f)， (在C截面处)。（3）合成弯矩图如图(3.1g)，在C截面处，（4）转矩图如图(3.1h)，T=13728N图3.1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， ，可得：校核结果：，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，。按渐开线花键查得。1 查表得尺寸系数。2 查表得表面质量系数=0.93。，3 查表得钢的。4 查表许用安全系数。5 弯曲应力幅。 6 扭转应力幅：。 7 只考虑弯矩作用时的安全系数 8 只考虑转矩作用时的安全系数 9 安全系数：= ，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表3.1 各轴轴承型号及尺寸输入轴中间轴输出轴型号600260036003尺寸（dDB）153510173510173510（2） 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F为：F=N计算轴承寿命由式L=计算其中：由表查得f=1.01.2 取f=1.1；由表查得基本额定载荷C=5580N；轴转速n=80r/min；深沟球轴承=3；L=按每年300日工作日，每天8小时可知轴承使用年限为 L=设计年限10年所以轴承满足使用要求。（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（bhL）33105525齿轮键（bhL）87108718（4）联轴器键尺寸b=5mm,h=5mm,L=25mm 校核挤压强度： （3-4） K=2.5mm , 25-5=20mm ,T=13728 设计书表6-2，由式（3-1）计算 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：，K=3.5mm, 18-8=10mm ,T=13728 设计书表6-2 ， 挤压强度满足要求。3.5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。第4章 倾斜螺旋减速器设计4.1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（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 确定公式内的各计算参数值。试选载荷系数K=1.3 （1）选齿宽系数（2）小齿轮扭矩（3）查取弹性影响系数（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）计算许用应力。取失效概率为1%，接触强度最小安全系数。 （5）设计计算1 试算小齿轮分度圆直径： 2 圆周速度 3 定载荷系数，查设计书表10-2取使用系数， （直齿轮），由设计书图10-8查得：Kv=1.08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 由模数、 查设计书图10-13得。 故载荷系数 4 按实际载荷系数教正小齿轮分度圆直径计算值3 确定主要几何尺寸和参数（1）确定模数， 取（2）计算分度圆直径 （3）计算中心距 （4）计算齿宽 4校核齿根弯曲疲劳强度（1）确定计算参数1 由设计书图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度 大齿轮的弯曲疲劳强度 由图10-18查取弯曲疲劳强度寿命系数： 2 计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数 查设计书表10-5得齿形系数 查设计书表10-5应力校正系数 （2） 校核计算 符合要求4.2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（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 （3.5）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 （2）小齿轮扭矩（3）查取弹性影响系数 （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）计算许用应力。取失效概率为1%，接触强度最小安全系数。 （3.6） （3.7）（5）设计计算1 据式（3.5）计算小齿轮分度圆直径： 2 圆周速度 3 定载荷系数：查设计书表10-2取使用系数：， （直齿轮），由设计书图10-8查得：Kv=1.014，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 由b=26.72模数、 查设计书图10-13得故载荷系数 4 按实际载荷系数教正小齿轮分度圆直径计算值： 3确定主要几何尺寸和参数 （1）确定模数，取 （2）计算分度圆直径 （3）计算中心距 （4）计算齿宽 取4校核齿根弯曲疲劳强度（1）确定计算参数1 由设计书图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度 大齿轮的弯曲疲劳强度 由图10-18查取弯曲疲劳强度寿命系数 2 计算许用应力，取弯曲强度最小安全系数 查设计书表10-5得齿形系数 查设计书表10-5应力校正系数 （2） 校核计算 符合要求4.3 各轴的结构设计与强度校核 4.3.1输入轴的设计1求轴传递扭矩 2求作用在齿轮上的力： 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为轴的最小直径。根据A=102126考虑轴上键槽的削弱，轴径需加大3%7%，则取=10mm.选取联轴器：按扭矩T=1691N查手册，选用LT1型弹性柱销联轴器其半联轴器的孔径=10mm, 半联轴器长L4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，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） 装联轴器段A：=10mm，=23mm，因半联轴器与轴配合各部分长L，为保证轴挡圈压紧联轴器。小于25，可取=23mm。（4）装轴承段B：，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，故。，。（5）轴肩段C： 。（6）装齿轮段D：经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺寸x,应做成齿轮轴。（7）轴肩段E：（8）装轴承段F：（9）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。 5.2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，。4.3.2中间轴的设计1求轴传递的扭矩 2.求作用在齿轮上的力3.估算轴的最小直径 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：=17mm，由上面所求第二段轴的直径=20mm.，直径应小于，取=17mm，。 （4）轴肩段B： （5）装齿轮段C： 。 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。（6）轴环段D： （7）装右端齿轮段E：，经计算圆柱齿轮齿根圆到键槽底部尺寸x,应做成齿轮轴。（8）轴肩段F：（9）装右端轴承段G：=17mm，. （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。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，。 4.3.3输出轴的设计1求轴传递扭矩 2求作用在齿轮上的力 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为轴的最小直径。根据表，A=103126取=18mm.选取联轴器：按扭矩T=22979N查手册，选用LT1型弹性柱销联轴器其半联轴器的孔径=18mm, 半联轴器长L4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：=18mm，=30mm，因半联轴器与轴配合各部分长L，为保证轴挡圈压紧联轴器。小于32，可取=30mm。（4）装轴承段B：，这段（两）轴径由滚动轴承的内圈孔径决定。选用深沟球轴承6004。（5）轴肩段C： 。（6）装齿轮段D：。（7）轴环段E：。（8）轴肩段F：。（9）装轴承段G：。 (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。 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，。6画轴的结构简图如图（3.2a）所示，确定出轴承的支点跨距悬臂由此可画出轴的水平面的支反力： ；垂直面支反力，。7画弯矩图，转矩图（1）水平弯矩图如图(3.1d), (在C截面处)。（2）垂直面弯矩图如图(3.2f)， (在C截面处)。（3）合成弯矩图如图(3.2g)，在C截面处，（4）转矩图如图(3.2h)，T=22979N8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， 可得校核结果，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，。按渐开线花键查得。查表得尺寸系数，查表得表面质量系数=0.93，查表得钢的，查表许用安全系数，弯曲应力幅， 扭转应力幅：， 只考虑弯矩作用时的安全系数只考虑转矩作用时的安全系数 ，安全系数：= ，满足强度要求图4-1 倾斜螺旋减速器输出轴弯矩、扭矩图4.4各轴轴承与键的设计（1）各轴轴承选用如表4.1表4.1 各轴轴承型号及尺寸输入轴中间轴输出轴型号600260036004尺寸（dDB）153510173510204212（2）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F为：F=N计算轴承寿命由式L=计算其中：由表查得f=1.01.2 取f=1.1；由表查得基本额定载荷C=5580N；轴转速n=100r/min；深沟球轴承=3；L=按每年300日工作日，每天8小时可知轴承使用年限为 L=设计年限10年所以轴承满足使用要求。（4） 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（bhL）33185525齿轮键（bhL）87188720（5)输出轴联轴器键b=5mm,h=5mm,L=25mm 校核挤压强度：，K=2.5mm, 25-5=20mm,T=22979 设计书表6-2 挤压强度满足要求。 齿轮键b=8mm,h=7mm,L=20mm 校核挤压强度：，K=3.5mm , 20-8=12mm ,T=22979 设计书表6-2 ， ，挤压强度满足要求。4.5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。第5章 螺旋轴及机架结构设计5.1 水平及倾斜螺旋轴设计5.1.1 水平螺旋轴的设计求水平螺旋直径为D1，转速为N1及长度L1螺旋直径和转速计算公式如下： （5.1） （5.2）式中，D1水平螺旋直径，m；G生产能力，0.5T/h;K物料综合特性系数，此处选K=0.049物料填充系数，由于螺旋具有输送和揉搓作用，故应适当取小值，可选=0.25见表5-1；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=1；N1水平螺旋转速（rpm）；A物料综合特性系数，此处A=50见表5-1表5.1 常用物料的填充、特性、综合系数物料的磨琢性物料的典型例子推荐的填充系数推荐的螺旋面型式特性系数K综合系数A粉状无磨琢性半磨琢性面粉、石墨、石灰、0.350.40实体螺旋面0.041575粉状磨琢性水泥、石膏粉、白粉0.250.30实体螺旋面0.056535粒状无磨琢性半磨琢性谷物、锯木屑0.250.30实体螺旋面0.049050粒状磨琢性造型土、型砂0.250.30实体螺旋面0.060030小块a60mm无磨琢性半磨琢性煤、石灰石0.250.30实体螺旋面0.053740小块a60mm磨琢性卵石、砂岩0.250.30实体螺旋面或带式螺旋面0.064525中等及大块a60mm无磨琢性半磨琢性块煤、块状石灰0.250.30实体螺旋面或带式螺旋面0.060030中等及大块a60mm磨琢性干粘土、硫矿石0.250.30实体螺旋面或带式螺旋面0.079515固状粘性、易结块含水糖、淀粉质的团0.250.30带式螺旋面0.071020 代入式(5.12)可求出D1，N1。圆整为标准系列D1=150mm。N1=120rpm。螺旋填充系数的校核公式为： (5.3)式中S螺距（ m），此处S=0.8D=0.12，其他符号意义同前。从上所得=0.04小于前面的初选=0.25，为此可以考虑降低转速以减少摩擦。取N1=80rpm，则可得=0.060.2，为此，最终取定水平螺旋的直径和转速为：D1=150mm;N1=80rpm;另由有关试验及经验，兼顾机体尺寸，取水平螺旋长为L1=0.6m.水平螺旋轴选用碳素钢，其屈服点=235Mpa.在一般机械设计中塑性材料Ns=1.22.5 (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拒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。得：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=40mm。校核轴的强度：当米完全充满水平螺旋时，米的体积约为：质量为，则若米的全部重力完全作用于水平螺旋轴的尾部，则弯矩 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。5.1.2 倾斜螺旋轴的设计 倾斜螺旋设计计算求倾斜螺旋直径为D2，转速为N2及长度L2螺旋直径和转速计算公式如下： (5.4) (5.5)式中：D2倾斜螺旋直径，m；G生产能力，0.5T/h;K物料综合特性系数，此处选K=0.049物料填充系数，由于螺旋具有输送和揉搓作用，故应适当取小值，可选=0.25；P物料的堆积密度，此处C与输送倾角有关的系数，C=0.65见表5-2；N2水平螺旋转速（rpm）；A物料综合特性系数，此处A=50表5-2 倾角系数表倾斜角05101530螺旋输送器倾斜布置时的输送校正系数C1.00.90.80.70.65 代入式(5.4)可求出D2，N2。圆整为标准系列D2=150mm。N2=120rpm。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=0.063小于前面的初选=0.25，为此可以考虑降低转速以减少摩擦。取N2=100rpm ，则可得=0.0.0750.2，为此，最终取定水平螺旋的直径和转速为D2=150mm;N2=100rpm;另由有关试验及经验，兼顾机体尺寸，取水平螺旋长为L2=0.8m.倾斜螺旋轴选用碳素钢，其屈服点=235Mpa.在一般机械设计中塑性材料Ns=1.22.5 (安全系数)许用应对塑性材料的许用剪应力：为了保证受扭拒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。得：为了把水平螺旋输送来的米很好的送到出料口，由经验公式取d=35mm。校核轴的强度：当米完全充满倾斜螺旋时，米的重力约若米的所有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。5.2机架结构的确定由装配图可知，机架主要承受其上的重力，所以只校核机架的弯矩即可，当总载荷P作用在跨距中点时，对机架上的角钢产生的弯矩最大，P由两个减速器的及水完全充满两槽时和其它质量产生。P约为24950N，最大弯矩M=PL/4=0.25x245950=6084Nm.,从角钢表查得W=3870立方毫米，已知角钢的弯曲许用正应力由正应力强度条件：。最大弯矩M 小于 总上弯矩强度足够。5.3 料斗及出料口设计为了方便将米进入工作舱内且减少米的浪费，料斗采用上粗下细的造型，上端直径260mm，下端直径120mm。出料口放置在倾斜螺旋的上端，保证水流有足够的空间与米形成逆流运动，使米中的砂石能够被充分冲刷干净。出料口直径设为83mm。5.4润滑方案 减速器齿轮采用油润滑，润滑油高度能够达到大齿轮轮齿即可，大齿轮上的残留润滑油即可对小齿轮进行润滑。 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，适合本设计使用。5.5密封方案 两螺旋槽端面出采用皮碗密封。其余密封处采用密封毛毡密封。5.6本章小结本章完成了两个螺旋轴的设计。设计中螺旋的直径要保证有足够的空间使米进行流动
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