网链式输送水果清洗机的设计【全套含CAD图纸和说明书】
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编号： 毕业设计(论文)任务书题 目： 水果清洗机设计 院 （系）：专 业：学生姓名：学 号： 指导教师单位： 姓 名：职 称：题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 注：1、本任务书一式两份，一份院办留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。2、任务书均要求打印，打印字体和字号按照本科生毕业设计（论文）统一格式的规定执行。3、以下标题为四号仿宋体、加粗，正文中文用小四宋体，英文用小四Times New Roman，日期采用阿拉伯数字。 4、“一、毕业设计（论文）的内容、要求”位于页面最顶端，“任务下达时间”位于新页面最顶端。5、请不要修改最后一页（即“任务下达时间”所在页的内容）一、毕业设计（论文）的内容水果清洗机用于进行水果清洗的机械，是水果供应企业进行水果自动化加工的关键设备之一。为实现将水果自动清洗的功能，设计水果清洗机。具体任务如下：1. 分析水果清洗的要求，研究系统的工作原理；2. 提出水果清洗的工作原理，进行结构设计；3. 绘制水果清洗机的装配图及典型零件的零件图；4. 对水果清洗机的关键参数进行计算和校核。二、毕业设计（论文）的要求与数据1. 所提出水果清洗的工作原理应能实现高效的水果清洗； 2. 用Solidworks建立水果清洗机的3D装配模型； 3. 绘制水果清洗机的装配图及典型零件的零件图；4设计说明书（毕业设计说明书）应包含中英文摘要、设计方案比较、结构设计等内容。三、毕业设计（论文）应完成的工作1、完成二万字左右的毕业设计说明书（论文）；在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的300-500个单词的英文摘要；2、独立完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文）；3、绘制水果清洗机的装配图及典型零件的零件图（所有图纸均采用计算机绘制，折合A0图纸3张以上）。四、应收集的资料及主要参考文献1 孙桓, 陈作模. 机械原理M. 北京：高等教育出版社, 2001.2 徐灏. 机械设计手册. 机械工业出版社, 1991.3 濮良贵, 纪名刚. 机械设计M. 北京：高等教育出版社, 20054 杨叔子. 机械加工工艺师手册M. 北京：机械工业出版社, 2002.5 吴宗泽. 机械设计实用手册M. 北京：机械工业出版社, 2002.6 张云华, 刘守祥,许登旭. 喷刷式水果清洗机的设计J. 包装与食品机械, 2007, 25(2): 23-24.7程军红. 水果加工中的水果清洗提升装置J. 包装与食品机械, 2001, 19(4): 22-23.8SolidWorks公司著. SolidWorks装配体建模M. 北京：机械工业出版社, 2005.9胡仁喜等. SolidWorks 2005机械设计及实例解析M. 北京：机械工业出版社, 2005.10 Juan G. S, Jos D. M, Emilio S. O, Marcelino M. S, Rafael M. B, Jos B. Detecting rottenness caused by Penicillium genus fungi in citrus fruits using machine learning techniques J. Expert Systems with Applications, 2012, 39: 780-785.五、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件计算机一台任务下达时间：2012年 1 月12日毕业设计开始与完成时间：2012年3月1日至 2012年 6 月 20 日组织实施单位：教研室主任意见：签字： 2012 年1 月 8 日院领导小组意见：签字： 2012 年 1 月 11 日编号： 毕业设计(论文)开题报告题 目： 水果清洗机设计 院 （系）：专 业：学生姓名：学 号： 指导教师单位： 姓 名：职 称：题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 1毕业设计的主要内容、重点和难点等主要内容水果清洗机用于水果清洗的机械，是水果供应企业进行水果自动化的关键设备之一。为实现将水果自动清洗的功能，设计水果清洗机。主要任务如下：1、分析水果清洗的要求，研究系统的工作原理；2、提出水果清洗的工作原理，进行结构设计；3、绘制水果清洗机的装配图及典型零件的零件图；4、对水果清洗机的关键参数进行计算和校核。5、了解相关的国家标准的应用。其重点和难点在于动力传动系统的设计、水循环系统的设计、机械结构设计及主要零部件设计与计算，对水果清洗机的关键参数进行计算和校核。2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）查阅过的文献资料：1 张云华, 刘守祥, 许登旭. 喷刷式水果清洗机的设计J. 包装与食品机械, 2007, 25(2): 23-24. 2 程军红. 水果加工中的水果清洗提升装置J. 包装与食品机械, 2001, 19(4): 22-23.3 长弓. “个性化”的水果清洗法J. 民防苑, 2007, 2, 37-38.4 陈扬祥, 余亚白. 我国果品加工的现状与发展趋势J. 福建农业学报, 2006, 21(4): 436440.5 梁声记. 广西水果加工现状及其持续发展对策J. 中国热作科技, 1998, 3: 5-8.调研情况：果品加工业是农产品加工业的重要组成部分。1980年我国果品总产量只有679万吨，排名世界第10位。从1993年开始，我国果树栽培面积和果品总产量稳居世界第1位，并逐年增长。但果品中用于加工的仅占10%。而发达国家果品加工占果品产量的比例一般都在35%以上。而果品加工能力的提高可直接增加经济效益。因此，发展果品加工业，加强采后减损增值，以促进果业迅速发展,是保证农民增产增收的重要措施。 水果清洗机是水果加工设备的重要组成部分之一。设计一台水果清洗机，它主要是适合清洗柑橘、橙子等质地比较硬的物料。其工作原理是转动+冲洗。将原料置于清洗滚筒中，借着洗滚筒的转动，是物料在其中不断地翻转，同时用水管射水来冲洗翻动的物料，达到清洗的目的。一个完整的清洗设备包含有进出料机构,滚筒式清洗系统,烘干系统,控制系统,PLC控制系统,清洗液循环系统,机架等组成。试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件：计算机一台、电脑中安装有Solidworks三维绘图软件及Excel等软件，以便及时记录设计数据及三维模型。3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料实施方案根据设计目的及内容，需要参考相关的文献资料着重分析水果清洗机系统的工作原理，并对其进行动力和结构设计及关键零部件的强度计算与校核，根据所计算的数据，借助Solidworks三维绘图软件及Excel 2003数据处理软件绘制水果清洗机的典型零件图和装配图，最后编写设计说明书。 速度实施计划 项目设计时间：3月1日至5月31日。1、3月1日至3月20日，查阅相关资料并完成英文翻译；2、3月21日至3月27日，设计方案的比较分析与确定、传动系统的设计；3、3 月28日至4月18日，总体设计、动力系统的选择与设计、水循环系统设计、绘制结构总图；4、4月19日至5月2日，机械结构设计及主要零部件设计与计算、绘制零件图与装配图；5、5月2日至5月13日，进行计算、校核、优化、图纸修改及论文撰写；6、5月14日至5月21 日，论文撰写检查、修改；7、5月22日至5月27日，将论文送予指导老师审阅8、5月28日至5月31日，完成毕业设计，提交论文。预期能提交毕业设计资料1、绘制水果清洗机的装配图及典型零件的零件图；2、包含中英文摘要、设计方案比较、结构设计及二万字左右的毕业设计说明书。指导教师意见指导教师（签字）： 2012年2月日开题小组意见开题小组组长（签字）：2012年 月日 院（系、部）意见 主管院长（系、部主任）签字： 2012年3月日- 4 -编号： 毕业设计说明书题 目： 水果清洗机设计 学 院：专 业：学生姓名：学 号：指导教师： 职 称：题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 第 页 共 页摘 要水果清洗机是用于清洗水果的机械，是水果供应企业进行水果自动化加工的关键设备之一。为实现将水果自动清洗的功能，设计一种网链式输送水果清洗机，以利于水果的保鲜储藏和后续加工。本设计基于清洗机械的研究现状和发展状况，根据清洗机的类型、结构特点和工作原理，结合相关设计手册,通过对清洗机工艺参数及动力学参数的选择计算，电动机的选择，联轴器的选择，链轮的设计，完善清洗机的总体设计。该水果机具有启动平稳、工作可靠和效率高等特点，适合苹果、桃、橘子和红枣等水果的清洗加工。动力部分由电动机、减速器，输入轴为主，其余部分参考外购件的参数加以整合设计。而重点设计的是水果清洗结构。在计算过程中，轴的设计是重点。首先提出水果清洗的工作原理，进行结构设计；然后确定一些原始数据，计算出各个轴的转速、功率、转矩。最后绘制水果清洗机的装配图及典型零件的零件图，对水果清洗机的关键参数进行计算和校核。零件将全部采用solidworks软件进行计算机辅助设计，设计过程中经过较为精确的测量和计算后将所得的数据进行三维建模，利用模型进行模拟装配和干涉检查。构想通过创建三维模型这样一个平台来验证所做的设计，以便于对设计中的细节进行改进。设计完成后，利用Solidworks建立水果清洗机的3D装配模型；较为逼真地体现外型设计的效果及水果清洗机的主要结构及尺寸关系，绘制二维的零件图，装配图。关键词：网链式；水果清洗机； 3D装配模型AbstractFruit washing machine for fruit cleaning machinery, is one of the key equipment of the fruit supply enterprises in the processing of fruits and automation. In order to facilitate fresh fruit storage and subsequent processing, a network chain conveyor fruit washing machine is designed to implement the function of fruits automatic cleaning.The design is based on the research status and development of cleaning machinery, according to the type of washing machine, structural characteristics and working principle, combined with related design manuals, selection and calculation of process parameters and the kinetic parameters of the washing machine, the choice of motor, coupling the choice of the design of the sprocket, and improve the overall design of the washing machine. The fruit machine has to start a smooth, reliable operation and high efficiency, suitable for cleaning and processing of apple, peach, orange and red dates and other fruits.The dynamic part consists of motor, reducer, the input shaft main, the rest of the reference parameters of the purchased parts to integrate design. Focused on the design is the fruit cleaning structure. In the calculation process, the design of the shaft is the key. First proposed the fruit cleansing works, for the structural design; and then determine some of the original data to calculate the shaft speed, power, torque. Finally, draw fruit washing machine assembly drawing and typical component graphs, calculation and verification of the key parameters of the fruit washing machine.Its parts will be using solidworks software for computer-aided design, data more atccurate measurements and calculations will be obtained in the design process, 3D modeling, using the model to simulate the assembly and interference checking. in order to improve on the details of the design ,Idea to verify the design done by creating three-dimensional model of such a platform. Design is complete, the use of Solidworks 3D assembly model to establish the fruit washing machine; more realistically reflect the effect of the exterior design and fruit washing machine, structure and size relations, drawing two-dimensional part drawings, assembly drawings.Keywords: Network chain； Fruit washing machine；3D assembly model.目 录引言61 清洗机的概况及现状分析61.1 概况.61.2 现状分析71.3 清洗工艺及设备设计的要求72 方案的设计82.1 论述.82.1.1清洗机方案选择82.1.2结构92.2 机械结构的设计102.2.1传动方案的分析拟定102.2.2设计方案的选择132.3 电动机的选择142.3.1电动机功率的选择142.3.2确定电动机的转速152.3.3电动机的型号的确定152.4 减速机的选择153 传动机构的设计计算163.1 链轮的选择计算163.2 链轮几何尺寸计算173.3 主要失效形式184 辅助设备的选择194.1 输送带的选择194.2张紧机构的设计194.3调整机构的设计204.4整体槽体的设计204.5泵的选择204.6减速器的选择215 主要部分零件的设计计算及校核215.1 轴的设计计算215.1.1初算轴的直径215.1.2轴的结构设计225.2 轴的受力分析及强度校核235.2.1水果清洗机的轴用键受力分析235.2.2按弯扭合成应力校核轴的强度条件计算245.3 键的选择及其校核255.3.1减速机轴上键的选择255.3.2水果清洗机的轴用键校核265.4 联轴器的选择295.4.1联轴器的选用295.4.2联轴器的型号和主要尺寸295.5 滚动轴承及轴承座的选择305.5.1类型选择305.5.2型号选择315.5.3轴承的结构和定位方法315.5.4滚动轴承润滑和密封325.5.5滚动轴承座的选择及其配置326 水果清洗机的三维建模与设计326.1 Solidworks软件概述326.2 水果清洗机三维模型的组装32总结36谢 辞38参考文献39编号： 毕业设计说明书题 目： 水果清洗机设计 学 院：专 业：学生姓名：学 号：指导教师： 职 称：题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 第 页 共 页摘 要水果清洗机是用于清洗水果的机械，是水果供应企业进行水果自动化加工的关键设备之一。为实现将水果自动清洗的功能，设计一种网链式输送水果清洗机，以利于水果的保鲜储藏和后续加工。本设计基于清洗机械的研究现状和发展状况，根据清洗机的类型、结构特点和工作原理，结合相关设计手册,通过对清洗机工艺参数及动力学参数的选择计算，电动机的选择，联轴器的选择，链轮的设计，完善清洗机的总体设计。该水果机具有启动平稳、工作可靠和效率高等特点，适合苹果、桃、橘子和红枣等水果的清洗加工。动力部分由电动机、减速器，输入轴为主，其余部分参考外购件的参数加以整合设计。而重点设计的是水果清洗结构。在计算过程中，轴的设计是重点。首先提出水果清洗的工作原理，进行结构设计；然后确定一些原始数据，计算出各个轴的转速、功率、转矩。最后绘制水果清洗机的装配图及典型零件的零件图，对水果清洗机的关键参数进行计算和校核。零件将全部采用solidworks软件进行计算机辅助设计，设计过程中经过较为精确的测量和计算后将所得的数据进行三维建模，利用模型进行模拟装配和干涉检查。构想通过创建三维模型这样一个平台来验证所做的设计，以便于对设计中的细节进行改进。设计完成后，利用Solidworks建立水果清洗机的3D装配模型；较为逼真地体现外型设计的效果及水果清洗机的主要结构及尺寸关系，绘制二维的零件图，装配图。关键词：网链式；水果清洗机； 3D装配模型AbstractFruit washing machine for fruit cleaning machinery, is one of the key equipment of the fruit supply enterprises in the processing of fruits and automation. In order to facilitate fresh fruit storage and subsequent processing, a network chain conveyor fruit washing machine is designed to implement the function of fruits automatic cleaning.The design is based on the research status and development of cleaning machinery, according to the type of washing machine, structural characteristics and working principle, combined with related design manuals, selection and calculation of process parameters and the kinetic parameters of the washing machine, the choice of motor, coupling the choice of the design of the sprocket, and improve the overall design of the washing machine. The fruit machine has to start a smooth, reliable operation and high efficiency, suitable for cleaning and processing of apple, peach, orange and red dates and other fruits.The dynamic part consists of motor, reducer, the input shaft main, the rest of the reference parameters of the purchased parts to integrate design. Focused on the design is the fruit cleaning structure. In the calculation process, the design of the shaft is the key. First proposed the fruit cleansing works, for the structural design; and then determine some of the original data to calculate the shaft speed, power, torque. Finally, draw fruit washing machine assembly drawing and typical component graphs, calculation and verification of the key parameters of the fruit washing machine.Its parts will be using solidworks software for computer-aided design, data more atccurate measurements and calculations will be obtained in the design process, 3D modeling, using the model to simulate the assembly and interference checking. in order to improve on the details of the design ,Idea to verify the design done by creating three-dimensional model of such a platform. Design is complete, the use of Solidworks 3D assembly model to establish the fruit washing machine; more realistically reflect the effect of the exterior design and fruit washing machine, structure and size relations, drawing two-dimensional part drawings, assembly drawings.Keywords: Network chain； Fruit washing machine；3D assembly model.目 录引言61 清洗机的概况及现状分析61.1 概况.61.2 现状分析71.3 清洗工艺及设备设计的要求72 方案的设计82.1 论述.82.1.1清洗机方案选择82.1.2结构92.2 机械结构的设计102.2.1传动方案的分析拟定102.2.2设计方案的选择132.3 电动机的选择142.3.1电动机功率的选择142.3.2确定电动机的转速152.3.3电动机的型号的确定152.4 减速机的选择153 传动机构的设计计算163.1 链轮的选择计算163.2 链轮几何尺寸计算173.3 主要失效形式184 辅助设备的选择194.1 输送带的选择194.2张紧机构的设计194.3调整机构的设计204.4整体槽体的设计204.5泵的选择204.6减速器的选择215 主要部分零件的设计计算及校核215.1 轴的设计计算215.1.1初算轴的直径215.1.2轴的结构设计225.2 轴的受力分析及强度校核235.2.1水果清洗机的轴用键受力分析235.2.2按弯扭合成应力校核轴的强度条件计算245.3 键的选择及其校核255.3.1减速机轴上键的选择255.3.2水果清洗机的轴用键校核265.4 联轴器的选择295.4.1联轴器的选用295.4.2联轴器的型号和主要尺寸295.5 滚动轴承及轴承座的选择305.5.1类型选择305.5.2型号选择315.5.3轴承的结构和定位方法315.5.4滚动轴承润滑和密封325.5.5滚动轴承座的选择及其配置326 水果清洗机的三维建模与设计326.1 Solidworks软件概述326.2 水果清洗机三维模型的组装32总结36谢 辞38参考文献39引言随着工农业生产的不断发展，人们生活水平的不断提高，对食物质量的要求也在不断的提高，尤其是对水果的食用，不再仅仅满足于原始的食用方法，对水果的深加工产品如果汁、果酱、果酒的使用数量及质量的要求也越来越高。在进行水果的加工中，如何将大量的水果清洗干净，快速输送于下步加工工序中，是保证产品质量、生产效率的关键一步。本文对这一问题有针对性的设计一种利用水和水果的螺旋流动，使水果清洗干净，并同时将清洗干净的水果立刻送人输送带进行下步加工的设备。为适应我国农产品快速发展需要，农产品清洗设备在我国逐步发展起来，许多农作物由于生产过程中必然会带有泥土和农药，所以清洗农作物的大量劳动是影响我国农作物的一个重要问题，如果采用大量人力的话必然导致劳动力资源的浪费，所以生产一种农作物清洗机械对提高生产力有重要影响。随着我国水果果品加工业的迅速发展，水果清洗机的应用越来越广泛。而水果清洗机用于进行水果清洗的机械，是水果供应企业进行水果自动化加工的关键设备之一。为实现将水果自动清洗的功能，设计水果清洗机。1 清洗机的概况及现状分析1.1 概况食品机械行业是直接为食品工业服务的行业。 食品工业的发展带动了食品机 械的发展；而食品机械行业的科技进步与发展，又为食品工业发展创造了有利的 物质条件，大大推动食品工业向前发展。随着食品工业的发展，食品机械在食品工业中的地位越来越重要。现代化的食品机械不仅可以生产出高附加值的产品，而且可以提高资源的利用率。由于食品工业原料和产品的品种繁多，加工工艺各异，因此食品机械也相应 是门类各异，品种多样。目前，中国的食品机械分类是按机械工业部制定的分类 标准（JB3750-80）进行的，分为食品加工专用机械和食品加工通用设备。专用机械按加工对象或生产品种不同分为 23 类， 通用设备按功能不同分为 10 类， 据 有关部门 1995 年统计，全国专业食品加工机械企业，约有 1920 多家，工业总产 值 110 亿元，产品品种 1700 多种，近十几年来，全国食品机械行业保持年增长 率 20%以上的水平。 近年来，在食品机械行业中已经形成一批不仅能够满足国内市场的需要，而 且能打入国际市场的优良产品，出口创汇约 5000 万美元。 全国食品机械行业发展比较快的有北京、上海、天津、江苏、浙江、山东、 辽宁、广东、福建、四川等省市。 中国许多部委都有一批力量在从事食品机械研究和开发工作。 其中原机械工 业部， 原国内贸易部和原轻工总会下属从事食品机械的企业数量最多， 规模最大， 力量最强，代表了中国食品机械发展总体水平，形成了科研、生产、销售的完整 体系1。果品加工业是农产品加工业的重要组成部分。1980年我国果品总产量只有679万吨，排名世界第10位。从1993年开始，我国果树栽培面积和果品总产量稳居世界第1位，并逐年增长。但果品中用于加工的仅占10%。而发达国家果品加工占果品产量的比例一般都在35%以上。而果品加工能力的提高可直接增加经济效益。因此，发展果品加工业，加强采后减损增值，以促进果业迅速发展,是保证农民增产增收的重要措施2。清洗可以从不同的角度进行分类，根据清洗范围的不同，目前通常将清洗分为民用清洗和工业清洗两类。在日常生活中，与个人和家庭生活密切相关的洗涤，包括衣物清洗，人体皮肤，头发清洗，家庭用品，房屋的清洗等，通常称为民用清洗。在工业生产劳动过程中涉及到的清洗都属于工业清洗的范畴。食品工业。纺织工业。造纸工业。印刷工业石油加工业。交通运输业，电力工业、金属加工业、机械工业汽车制造，仪器仪表，电子工业、邮电通讯、家用电器、医疗仪器。光学产品、军事装备，航空航天，原子能工业等都大量应用到清洗技术3。1.2 现状分析按照清洗精度的要求不同，主要分为一般工业清洗，精密工业清洗和超精密工业清洗三大类。一般工业清洗包括车辆，轮船、飞机表面的清洗，一般只能去掉比较粗大的污垢；精密工业清洗包括各种产品加工生产过程中的清洗，各种材料及设备表面的清洗等，以能够去除微小的污垢粒子为特点；超精密清洗包括精密工业生产过程中对机械零件、电子元件，光学部件等的超精密清洗，以清除极微小污垢颗粒为目的。近年来，干式清洗发展迅速如激光清洗、紫外线清洗、等离子清洗、干冰清洗、真空清洗等。在高,精，尖工业技术领域得到快速发展尤其是碳氢真空清洗技术的引入已在形成现在精密五金零件的主要清洗趋势，是目前替代ODS最好工艺路线。中国清洗行业的现状我国到处都在建设新的工厂和生产线正在逐步成为“世界加工厂”，巨大的市场需求，为工业清洗设备制造商和专业清洗剂生产供应商提供了快速发展的良机。目前，各种清洗设备生产制造经营企业已达1000多家，其中，超声波清洗机生产企业已从20世纪90年代初的几家发展到现在的200多家，从而形成了一个巨大的产业清洗行业概念的首次出现，是在1992年由原国家环保局现国家环保总局组织北京大学等单位编制，并得到国务院批准的中，按照国务院的分工，清洗行业由原电子工业部(现信息产业部)负责4。1.3 清洗工艺及设备设计的要求在选择清洗工艺及设备，必须考虑清洗要求达到的洗净程度。对不同洗净程度要求的清洗应选择不同的清洗工艺和设备。洗净程度要求越高，清洗成本也越高，而且生产成本是以几何级数递增的。在设计清洗工艺及清洗设备时，主要从以下几个方面进行考虑：1.可靠性 要求选用的清洗工艺及设备有稳定的清洗质量，能达到所要求的清洗程度。2.对待清洗对象的影响 要求在清洗过程中对待清洗对象造成的损伤尽可能的小，并且不能对待清洗对象产生新的二次污染。3.对于自然环境的保护 要求清洗工艺及设备能够防止或尽可能减少清洗废液、噪声、废气对环境造成的破坏。4.效率 具有效率高节约劳动力的特点。5.良好的作业环境 能够有良好的作业环境，对工人的作业环境有保证。6.经济性 采用既能达到洗净程度要求，成本又低的清洗工艺及要求。食品加工原料在其成熟阶段及运输、贮藏过程中常常受尘埃、沙粒及微生物等污染，因此，在加工前必须认真清洗，并清除杂物及不合格部分，以便后道工序加工。2 方案的设计2.1 论述针对水果的形状特点，确定清洗机的工艺流程为浸泡清洗喷淋清洗输送出料。在浸泡清洗阶段主要是对水果进行浸泡，为粘附于水果表面上的污物进行初步清洗，并对较难分离的杂质进行浸泡，使杂质在水浸泡变得松脱，以利于在以后清洗过程中容易容易冲洗。在接下来的阶段开始进行喷淋式清洗，在这一阶段中，水果通过不锈钢网传送带传送，由一排喷头进行冲洗，使水果的各部位都能清洗到，从而达到比较好的清洗效果5。关于水采用了循环重复利用。2.1.1清洗机方案选择根据该工况目前比较成熟清洗机的有超声波清洗机以及浸泡清洗机两种。1、超声波清洗机工作原理：利用电子方式产生超声波U(ultrasonic)和强氧化剂O3的SO(OzoneSuperOxidation简称：OSO)，OSO通过布气盘施放到水中；超声波U产生40KHZ的机械震荡和空化作用，它可大大增加OSO在水中的溶解度，最关键的是超声波U提供了物质反应所需的能量，UOSO对浸泡在水中的果菜、肉类及其它物品一方面起到降解农药、分解毒素，消毒杀菌的作用。同时还产生等离子可对处理过物质的分子进行修补，完全解决了人们对解毒和保健的需要，通过超声波U换能后的果蔬原质地完好无损，不会象电机旋转那样破坏丢损果蔬营养元素。2、浸泡清洗机工作原理：原料在水槽高压作用下,被充分打散,翻流、清洗、传送。从物料表面脱洗的泥沙沉入底部隔离仓,不会发生翻扬回流造成再度污染,漂浮水中杂质、小虫,通过去杂机构网孔收集,下次过毛辊清理掉,洗净后物料出水后再经喷淋清洗,送至下到工序。经过比较我们得知，一是超声波清洗机一般为小型家用，二是我们所要的设计的是批量生产使用。显然超声波清洗机无法满足我们的设计要求，所以我们只能选取后一种方案。浸泡清洗机的图片如下：图1 浸泡清洗机的图片2.1.2结构 由于浸泡清洗过程为打散、翻流、清洗、传送，所以机械结构的设计也将是从这几个方面进行的。因为整个过程涉及到清洗所以整台设备必须是安装于密闭的空间内，但又要满足操作人员操作及查看需要，所以初步计划将整机安装于焊接而成的水槽中，该水槽是整个设备的基础；关于输送采用链式输送机，考虑到水果本身特点，所以该输送机采用网链结构，网采用钢丝编织而成，这样有一定的强度，同时长期浸泡在水中又不至于生锈；至于水路采用循环水路，采用卧式安装的水泵，进口直接连接于水槽之上，出口则分为两路，其一连接于水槽，另一连接于喷头管路上，这样在水果清洗完成之后，便于喷头将水果表面的杂物清洗干净。总结起来该机就是网链输送机和水泵加喷嘴组合而成的6。具体讲来其驱动方式为采用摆线针轮减速机采用二级直连的，电机采用普通三相异步电动机，减速机和主机之间采用短节距精密滚子链连接，这是因为链传动效率高，同时结构简单。其三维结构图如下：图2 水果清洗机的三维结构图如图2所示，本机主要由清洗系统、输送系统、泵循环过滤系统、清洗通道等组成，其中清洗系统、输送系统为本机的设计难点。设计的网链式水果清洗机主要由摆线针轮减速器、传动装置、喷淋、水箱池、电机、水泵等组成。该装置结构紧凑，占地面积小，可以实现水果加工生产线中清洗和提升两个任务，水果的清洗利用水和水果的螺旋流动，清洗质量优于其它方式，清洗和提升过程不间断，提高了生产效率。该装置可广泛应用于各种水果加工的前道工序。在使用过程中发现该装置也存在有不尽人意之处，比如下轴端因一直浸在水中所以只能采用滑动轴承，轴承寿命短，需要不断更换轴承。随着下端轴承材料及结构的完善，该装置会有更广阔的应用前途13。2.2 机械结构的设计2.2.1传动方案的分析拟定传动方案的选择分析可以从以下三个表格开始：表1-1 传递连续回转运动常用机构的性能和适用范围表1-2 实现其他特定运动常用机构的特点与应用表1-3 常用减速器的型式、特点及应用另外，传动系统应有合理顺序和布局，除必须考虑各级传动机构所适应的速度范围外，还要考虑到以下几点：(1) 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时结构尺寸较啮合传动大；但带传动平稳，能缓冲吸震，应尽量置于传动系统的高速级(2) 一般滚子链传动运转不均匀，有冲击，宜布置在低速级。(3) 蜗杆传动的传动比大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统的高速级，以获得较小的结构尺寸；同时，由于有较高的齿面相对滑动速度，易于形成液体动压润滑油膜，也有利于提高承载能力及效率。(4) 轮(特别是大模数锥齿轮)的加工比较困难，一般宜置于高速级，以减小其直径和模数。但需注意，当锥齿轮的速度过高时，其精度也需相应提高，此时还应考虑能否达到所需制造精度以及成本问题(5) 斜齿轮传动较直齿轮传动平稳，相对应用于高速级。(6) 开式齿轮传动一般工作环境较差，润滑条件不良，外廓紧凑性可低于闭式传动，应布置在低速级。(7) 制动器通常设在高速轴。传动系统中位于制动装置后面不应出现带传动，摩擦传动和摩擦离合器等重载时可能出现摩擦打滑的装置。(8) 为简化传动装置，一般总是将改变运动形式的机构(如连杆机构、凸轮机构)布置在传动系统的末端或低速处；对于许多控制机构一般也尽量放在传动系统的末端或低速处，以免造成大的累积误差，降低传动精度。(9) 传动装置的布局应使结构紧凄、匀称，强度和刚度好并适合车间布置情况和工人操作，便于装拆和维修。(10) 在传动装置总体设计中，必须注意防止因过载或操作疏忽而造成机器损坏和人员工伤，可视具体情况在传动系统的某一环节加设安全保险装置。(11) 如一台机器中各工作构件的运动彼此无需协调配合，则可由多台原动机分别驱动，亦可共用一台原动机通过传动链并联分支驱动各个工作构件。综上所述，根据本机工作情况的传递方案如下简图所示。采用电动机、摆线针轮减速器、链传动的组合方案14。图3 传动方案的机构简图2.2.2设计方案的选择方案一 ：清洗机器传动：由电动机经皮带轮传动主轴使摩擦轮高速旋转。传动滚筒传动：由电动机经链轮传动带动托轮，再以摩擦传动滚筒。 方案二： 清洗机器传动：由电动机经齿轮传动主轴使摩擦轮高速旋转。传动滚筒传动：由电动机经由皮带轮传动带动托轮，再以齿轮传动滚筒 方案三 ：清洗机器传动：由电动机经链轮主轴使得摩擦轮高速旋转。传动滚筒传动：由电动机经由齿轮传动带动托轮，再以齿轮传动滚筒。 在如今市场经济的大潮中，成本低，经济性好是产品占领市场的一个首要因素，这一概念必须是每一设计者都应具有的。故在毕业设计的全过程要考虑到影响产品成本的诸多因素。方案一结构紧凑， 布局合理， 传动简单， 可靠性高， 使用寿命可以得到保障， 制造成本低，加工简单。方案二、三效率比较低，加工成本高。经过三个方案的比较，选用方案一。2.2.3初步估算功率若设计产量达到每小时清洗2-3T,初定传送带输送距离为3米，水果在放进去再到清洗完毕所经过的时间为3分钟，初定输送速度为0.03m/s。传动滚筒的功率：P0=(K1v+K2Q0.0273QH) K1-空载运行功率系数 K1=0.0192 -输送带水平投影长度 =3m V -带速 v =0.03m/s K2-物料水平运行功率系数 K2=9.5510-5 Q-输送量(t/h) Q=2t/h K3-附加功率系数 K3=2.8代入公式求得: P0=1.06kw电动机功率计算: P=KP0/ P=1.5 kw 取K=1.25 =0.88滚筒可以分为传动滚筒和该向滚筒。传动滚筒：传动滚筒是传递动力的主要部件，可以为钢制表面滚筒，包胶滚筒，一般为铸造或薄钢板卷制而成，在此用薄钢板卷制而成。改向滚筒：用于改变输送带的运行方向和增加输送带与传动滚筒间的围包角。2.3 电动机的选择 2.3.1电动机功率的选择原动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内燃机、蒸汽机、水轮机、汽轮机、液动机等。电动机构造简单、工作可靠、控制简便、维护容易，一般生产机械上大多数均采用电动机驱动。电动机已经系列化，通常由专门工厂，按标准系列成批或大量生产。机械设计中应根据工作载荷(大小、特性及其变化情况)、工作要求(转速高低、允差和调速要求、起动和反转频繁程度)、工作环境(尘土、金属屑、油、水、高温及爆炸气体等)、安装要求及尺寸、重量有无特殊限制等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构型式、容量(功率)和转速，确定具体型号。 选择电动机包括选择电动机的类型、结构、功率、转速和型号。在工业上一般采用三相交流电动机，Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等特点，故一般应优先考虑。当转动惯量和启动力矩较小时，可选用Y系列三相交流异步电动机，在经常启动、制动和反转、间歇或短时工作的场合，要求电动机的转动惯量小和过载能力大，应选用YZ和YZR系列三相交流异步电动机，电动机的结构有开启式、防护式、封闭式、防爆式7。在此可选用封闭式的电动机。 所以选用Y系列全封闭式笼型三相异步电动机。 选择原则：功率选的过小，不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏；功率选的过大，则电动机价格高，且常不在满载下运行，功率因素很低，造成浪费. 对于长期连续工作负荷较稳定的负载机械，可根据电动机所需要的功率来选择，选择时应使电动机的额定功率PN稍大于电动机的所需功率。由计算已知电动机所需功率为：=1.5 kw ,所以我们可选择电动机功率为1.5 kw 。2.3.2确定电动机的转速同一功率的异步电动机的同步转速有3000r/min、1500 r/min、1000 r/min和750 r/min四种。一般来说，电动机的同步转速高，磁极对数少，轮廓尺寸小、价格低；反之，转速愈低，外轮廓尺寸愈大，价格愈高。由于工作机滚筒的转速很低，所以不易选用高速电动机，一般应选择同步转速为1500或1000 r/min 的电动机。2.3.3电动机的型号的确定根据所要求的的转速和功率选择Y系列三相异步电动机，由机械设计课程设计手册查得可选用电动机Y100L-6，功率1.5kw，转速940r/min。因为工作环境，如果不加防护，水有可能进入电动机中导致电机短路而烧坏，于是在设计中选择电机的防护等级为IP44。现在将这种电动机的数据列于下表二中7。表2、电动机型号(Table 2)，Motor model 电动机型号额定功率（kW）最大转矩堵转转矩满载转速（r/min）额定转矩质量（kg）Y100L-61.52.02.09402.0332.4 减速机的选择因为喷淋清洗机中传动带线速度很小，根据水果自身的性质和特点，选择传动比较大的摆线针轮减速机。摆线针轮减速机适用范围：本标准分为单级和两级别。其中又分立式和卧式；双轴型和直联型。适用于矿山，冶金，建筑，化工，纺织，轻工等行业，其适用条件如下：输入功率P1：单级0.6-75KW两级0.052-13.41KW;传动比i： 单级 11-87，共9种两级121-7569，共18种高速轴的转速不大于1500r/min,减速机可用于正反两向运转。根据前面的设计要求，输送带速度v=0.03m/s,故我们选用双级卧式摆线针轮减速器，型号为：XWD8125-4317-1.5KW此减速器的输出转速为2.05r/min，P=1.5KW3 传动机构的设计计算常用的传动方式有链传动和带传动，在此我们选用链传动，链传动有以下一些优点:（1）没有滑动；（2）工况相同时，传动尺寸比较紧凑；（3）不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；（4）效率较高；（5）能在温度较高以及湿度较大的环境中使用。3.1 链轮的选择计算已知:减速器的轴输出转速为2.05r/min，P=1.5kw, 输出轴径d=55mm，因为工作载荷较平稳，所以链轮直接安装于减速机轴上。（1）链轮齿数：减速器轴上链轮齿数为Z1=19，从动轴链轮齿数为Z2=199。传动比i: i= Z1/ Z2=1（2）转速： 主动轴链轮转速n1=2.05r/min，从动链轮转速n2=2.05r/min（3）设计功率：P/() =1.35kw式中：=1.0 =1.11 =1 （4）链条节距P：由设计功率P0=1.35kw和主动轮链轮转速n1=2.05r/min在手册中查得节距P=12A，即 19.05mm。（5）初定中心距a： 暂取 a=30P注：a计算式可保证小链轮上包角大于120，且大小链轮不会相碰。（6）链节数： =81注：取整数并宜取偶数,故取68 取=80节（7）链实际中心距： 取a=542mm （8）链速： v=Z1P/1000 v=1m/min=0.017m/s 与估算相符（9） 验算小链轮轮毂孔径（即轴孔直径）由支承轴的设计确定链轮轮毂孔的最大许用直径 查表8-2-10得45mm（10）有效拉力： F1=1000P/v F1=14117.6N （11）轴上载荷： FQ=1.2KAF1 FQ=16941N 取KA=1（12）润滑方式选定：根据滚子链节距P=19.05和链条的速度v=0.017m/s查图选用润滑方式为用油刷或油壶人工定期润滑。（13）链条标记：根据设计计算结果采用单排12A滚子链，节距为19.05mm，节数为80节。（14）链轮材料及热处理：链轮轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，常用材料为中碳钢，（c3545钢）不重要场合用Q235A、Q275A钢，高速重载时采用合金钢，低速时大链轮可采用铸铁，由于小链轮的啮合次数多，小链轮的材料应优于大链轮，并进行热处理。在本机中，由场合和速度可选用：材料为45钢，热处理渗碳、淬火、回火。齿面硬度为HRC4052。表3 滚子链的基本尺寸链 号节 距P(mm)排 距(mm)滚子直径(mm)12A19.0522.7811.913.2 链轮几何尺寸计算链轮外形尺寸结合设计手册8计算可得，其具体形状如下;图4 小链轮的简图其具体尺寸为;Z=19 ；P=19.05 （1）主动链轮孔径： =50mm=72mm（2）分度圆直径： d=116mm （3）齿顶圆直径： =124mm （4）齿根圆直径： =d- =120mm （5）最大齿根距离： =119.5mm （6）齿轮凸缘直径： 111.2mm 查表得： h=15.0 （查机械设计手册上册表11-1） 取=100mm3.3 主要失效形式链轮和链条相比,链轮的强度高,使用寿命较长,所以链传动的失效,主要是链条的失效,其主要失效形式是: (1) 链条疲劳破坏. 链条各元件在变应力作用下,经过一定循环次数,链板发生疲劳断裂,滚子,套筒表面出现疲劳点蚀和疲劳裂纹.在正常润滑条件下,链板的疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素. (2) 链条铰链的磨损. 铰链磨损会使链节距增大而产生跳齿和脱链.该失效形式一般发生在开式或润滑不良的链传动中. (3) 链条铰链胶合. 在润滑不当或链轮转速过高时,链条铰链的销轴和套筒的工作表面会因润滑油膜破坏,在高温,高压下直接接触导致两表面粘结,相对运动使粘结部位撕开,形成表面撕开而损坏,称为胶合.因而要限制链传动的极限转速. 为使链传动能工作正常，应注意其合理布置，布置的原则简要说明如下： 1）两链轮的回转平面应在同一垂直平面内，否则易使链条脱落和产生不正常的磨损。 2）两链轮中心连线最好是水平的，或与水平面成 以下的倾角，尽量避免垂直传动，以免与下方链轮啮合不良或脱离啮合。 2. 链传动的张紧 链传动中如松边垂度过大，将引起啮合不良和链条振动，所以链传动张紧的目的和带传动不同，张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小。 4 辅助设备的选择4.1 输送带的选择输送带是输送装置中的曳引构件和承载输送构件，本清洗机中输送带采用不锈钢丝编织而成，钢丝直径为1.5mm，钢丝骨架由连接轴组成，输送带总长度为6.8米，其中输送带上链式结构为自行设计钢丝网采用外购。其中钢丝直径d=1.5mm，网格大小为10mm10mm。输送带总长度C6.8m。4.2张紧机构的设计输送带张紧装置：使输送带具有足够的张力，并限制输送带在个托辊间的垂度。在该清洗机中采用调节螺母调整改向滚筒横向移动来张紧输送带。链轮张紧装置：链传动张紧的目的是为了避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。采用张紧轮张紧，使它从外向内压紧链条，从而达到张紧目的，另外还可以使链条与链轮的包角增大，使传动效率提高。4.3调整机构的设计输送带必须有调整机构以调整其松紧程度，本设计采用固定框架选用UCK轴承底部配有滑道，通过对调整螺栓调整实现对输送带调整的目的。4.4整体槽体的设计在喷射清洗工艺中，缸体的主要作用是容纳输送带在其中输送水果，并且容纳喷淋头所喷射出来的大部分水。缸体的尺寸决定了水果清洗的产量，由于本清洗设备不但在自动化联系清洗上有要求，而且在产量规模化也有一定的标准，所以缸体也有一定的设计要求，应该主要根据实际情况来确定。根据经过我们的分析与计算，确定缸体的内壁尺寸为1500mm1202mm4mm。外壁与框架进行焊接。由于输送链必须有稳固的基础，采用4mm钢板为其制作一槽体，该槽体焊接而成，所有的框架均安装于该槽体之上，该槽体在制作完成之后进行带水试验，以保证其没有泄露点10。网链式水果清洗机的槽体可谓是机器构造中较为重要的一个部分，其焊接工艺的要求也较为严格。其要有选择合适的焊接方法；合理控制焊接参数；还有接头的设计要合理。这样才能保证水果清洗机的使用寿命，尽量做到外形美观。材料的选择：经查资料，我们选用不锈钢，经查资料选用材料为2Cr13，主要用于较重要的钢结构和构件，渗碳零件，压力容器等。从材料性能和经济因素各方面来说，对壁厚的设计为4毫米。在下面一排喷头的进水口，我们在缸体壁上开了一个与水管管道同一直径的圆孔，并焊接一同直径的水管，可用弯头实现与泵出水口的连接。在缸体底部设计了两个出水口，用来排放缸内的废水，废水通过专门的管道流到处理系统，经过一系列的处理达到可重复使用的标准，重新回到泵的进水口。4.5泵的选择根据实际生产情况，选用离心泵型号为 11/2BL-6A Y9OS-16 -1.5KW，该离心泵扬程为16m，流量为5m3/h。11/2BL-6A型泵为单级单吸悬臂式直连离心清水泵，转速为n=2900r/min，功率1.5KW。轴封有填料密封及机械密封两种，通过爪型弹性联轴器与电机联接。按耐磨和耐腐蚀及使用温度，泵的主要部件材料来选择我们所需要机型。为了适应清洗不同种类的水果，我们通过对离心泵的电机进行无机调速，从而达到调压的目的。4.6减速器的选择减速器是在原动机和工作机之间的独立传动部件,减速器多用来作为原动机与工作机械之间的减速传动。根据传动型式，减速器可分为齿轮、蜗杆和齿轮蜗杆减速器，根据形状不同，可分为圆柱、圆锥和圆锥圆柱齿轮减速器，根据传动级数，可分为单级和多级减速器。在本设计选择减速器的类型时，首先根据传动装置总体配置的要求，结合减速器的效率、外廓尺寸或质量、制造及运转费用等指标进行综合的分析比较，以期获得最合理、效果最好的结果。本设计因为是中心轴式的传动，省去了皮带轮等传动部件，所以选用摆线针轮减速器，根据前面计算可知选择功率1.5kw，综合分析选择传动比43的型号比较合适，满足设计要求。通过查阅机械工程师手册表19-114选择型号为XWD 8125-4317-1.5KW的摆线针轮减速器。5 主要部分零件的设计计算及校核5.1 轴的设计计算5.1.1初算轴的直径（1）联轴器和滚动轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的结构设计是在初步计算轴径的基础上进行的，故要初算轴径。轴的直径可按扭转强度法进行估算，即10： (336) 式中： P轴传递的功率，kw； n轴的转速，r/min； c由轴的材料和受载情况确定的系数。表4 各种材料系数c的取值范围Table 4, various materials coefficient of c scope轴的材料Q235 120354540Cr,35siMnc16013513511811810710798轴的材料一般为优质碳素钢。c 取值时应考虑轴上弯矩对轴强度的影响，当只受转矩或弯矩相对转矩较小时，c 取小值；当弯矩相对转矩较大时，c 取大值。由于滚筒的转速低转矩较大且弯矩小，故c 应取较小值，在这里我们取c 为100。所以： =42.55 mm 初算轴径还要考虑键槽对轴强度的削弱影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d 应增大5% ；两个键槽时，d 应增大10% 。在本轴的设计中，轴上有一个键槽。 所以： = 42.55(1+5%)=44.67 mm 圆整取轴的直径为45mm。（2）轴的类型和功用阶梯轴，转轴（传递扭矩又承受弯矩）（3）轴的材料45# 碳素钢；特点：具有较好的综合力学性能，价格便宜，没满足本设备要求。热处理方法：调质或正火处理。轴的毛坯：圆钢（直径较小而又不太重要时）。5.1.2轴的结构设计1) 设计成阶梯轴，此轴的装配简单（先右后左），形状如设计图纸所示。另外，为便于轴上零件装拆，在轴的设计时考虑在轴的两头加工倒角：45。各键槽设计在同一圆柱母线上，且尽量选用同一截面尺寸的键。2) 轴上零件的定位 轴向定位：轴肩 特点：结构简单，定位可靠 ，可承受较大的轴向力 轴端挡板 特点：可承受剧烈振动和冲击。周向定位：键共有定位：紧定螺钉 注意： 轴肩或轴环圆角半径R必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R1。 轴肩定位、轴环定位、套筒定位、弹性挡圈定位、螺母定位高度大于相配零件的倒角C1或圆角半径R1。 对于标准件的定位尺寸要查标准件标准。3）减速器轴轴段直径和长度的确定各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关。初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最小直径dmin，然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从dmin处起逐一确定各段轴的直径。=100(0.750.7/16)1/3=34.65mm=1000.314=31.4mmP功率，n转速，A材料系数。 查手册取标准直径d1=35mm；d2=32mm则这两个直径即为链轮轮毂部的轴径，而在链轮设计时查表知轮毂的孔径必须小于34mm，所以满足要求；而选用的减速器的出轴孔径为28mm，也符合要求。再由轴肩的高度规则我们选用30mm的过渡轴。考虑到加工和装配等问题，我们采用同样轮毂孔径的链轮，也就是说，减速器伸出轴与链轮轮毂联接部的轴径亦是28mm。极限偏差为j6.根据减速器的尺寸参数可知，伸出轴的装配孔长度分别为112mm和92mm，再由以上的原则可以设计与减速器装配的长度分别为110和90mm；又链轮的轮毂孔长度分别为40mm和25mm，则与链轮装配的轴长分别为38mm和23mm；而由链轮之间的装配空间可知，链轮的右侧距离减速器出轴断面70mm和37mm，则中间轴的长度分别为37mm和12mm。形状及其结构尺寸如图纸4-2所示11。5.2 轴的受力分析及强度校核5.2.1水果清洗机的轴用键受力分析水果清洗机上主要传递扭矩处为：两链轮与主轴处，该处轴径为d=45mm，从机械设计书本中的表6-1可以查出在此处所用键为bxh=14x9，下面对此处键进行受力分析及强度校核7。图5 主轴的简图根据轴的使用情况，可知该轴为转动轴，主要承受扭矩。则按扭矩强度条件计算。考虑还受有不大的弯矩，则用降低许用扭矩切应力的方法予以考虑1.轴的扭矩强度条件为：式中：扭转切应力，单位为MPa；T轴所受的扭矩，单位为；WT轴的抗扭截面系数，单位为mm；n轴的转速，单位为r/min；P轴传递的功率，单位为KW；d计算截面处轴的直径，单位为mm 许用扭转切应力，单位为MPa此轴选用45号钢，值为2545MPa之间而通过对轴的计算，5.1MPa; =8.5MPa,故轴的扭转条件符合要求。5.2.2按弯扭合成应力校核轴的强度条件计算此轴的图4-进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度，由2简图可知，其危险截面为链轮所在支点处截面，根据机械设计书中式（15-5）及上表中的数值，并取，轴的计算应力以选定的轴的材料是45号钢，调制处理。由表15-1查得60MPa。故安全。5.2.3轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示式中：T轴所受的扭矩，单位为G轴的材料的剪切弹性模量，单位为MPa，对于钢材，GMPa轴截面的极惯性矩，单位为mm，对于圆轴，L阶梯轴受扭转作用的长度，单位为m.分别代表阶梯轴第段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同上Z阶梯轴受扭转作用的轴段数综合上式计算出=0.32(。)/m为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用均合有关，对于一般的传动轴，可取=0.5-1(。)/m；对于精密传动轴可取0.25-0.5(。)/m。对于精度要求不高的轴，可大于1(。)/m。显然对于本设计中所涉及的轴为一般的传动轴，符合扭转刚度要求。综上所述，设计的轴满足工作要求。5.3 键的选择及其校核键联接时，通常被联接的材料构造和尺寸已被初步决定，联接的载荷也已求得。因此，可根据联接的结构特点使用要求和工作条件来选择键的类型，再根据轴的径从标准中选出截面尺寸并考虑毂长选出键的长度，然后用适当的校核计算公式强度验算。尺寸根据轴径从相应标准中选取。键的长度按轮毂长度选取。根据工况条件，在轴和联轴器的联结时主要传递转矩且无轴向的窜动，所以选择此处选择半圆键联接即能满足要求。普通平键主要靠两侧面的挤压来传递转矩，平键连接具有结构简单，对中性良好，装拆方便，应用极其最广，并在市场中占据较大市场，它也适应于高速、高精度或承受循环、冲击载荷的场合。普通平键按构造分，有圆头（A 型）、平头（B 型）及单圆头（C型）三种。单圆头（C型）常用于轴端与毂类零件的连接。由于联接为轴头开槽联接，与之适用应选用C型普通平键，国家标准代号为键149 GB 1096。联轴器的轮毂的长度为60mm ,从机械传动装置设计手册表18-4中，我们查得键的公称尺寸10：bh =149 b键宽,单位mmh键高,单位mm键的材料采用抗拉强度不小于600Mpa 的钢，常用45号钢。键槽表面的粗糙度：轴槽，键槽宽度b两侧的表面粗糙度参数Ra 值推荐1.6-3.2um。平键连接传递转矩要求强度的校核，选择好的键，便是校核其强度是否满足实际工作的需要。一般在传动过程中受的是剪力，所以选择的键是否合适就是校核剪切应力是否满足要求。5.3.1减速机轴上键的选择 根据减速机轴径和轮毂长度从标准中选择键的尺寸如下表和图中所示。表5 键的各参数轴键键槽公 称直径d/mm公称尺寸bh/mm公称尺寸b/mm宽度b深度半径r极 限偏 差轴t/mm毂t1/mm最小/mm最大mm30878-0.015-0.0514.03.30.160.25图6 键的结构图假设压力在键长度内均匀分布，则根据挤压强度或耐磨性的条件计算，求得联接所能传递的转矩： =1/4x7x40x28x150=588 N.m 20 N.m故能满足电动机在满载荷时所需转矩。5.3.2水果清洗机的轴用键校核1）输入轴上键的选择及校核输入轴伸出的输出端与小带轮联结需用键实现周向固定。输入轴传递的转矩为T=9.55160/980=1.56 Nmm,与轴的周向定位可用A型普通平键联接, 按d=14mm进而从相关手册中查得到平键的尺寸为: bhl=14960 , 为保证输入轴与带轮具有较好的对中性,取带轮与输入轴的配合为 H7/r6.键联接选择计算,普通平键在轴上传递转矩T时,键的工作面受到压力N的作用,工作面受挤压,键受剪切,失效形式是键、轴槽和轮毂槽三者中最弱的工作面被压溃和平键被剪坏。当键用45钢制造时，主要失效形式为压溃，所以通常只进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上是均匀分布的，此时挤压强度条件是： N/mm2 键的受力简图如下图所示：图7 轴键设计参数示意图其中k是键与轮毂（或轴槽）的接触高度，mm，k=h/2 ,查设计手册得到 k=7 mm, 为键的工作长度，b为键的宽度 。查手册得到45钢在冲击载荷静联接下键的许用挤压应力为60100 此时联结带轮和输入轴的键的挤压强度为从上面计算可得出输入轴键的强度能够满足强度要求。2）输出轴上键的选择及校核 输入轴上有两处需布键以实现动力的传输：输入端的链轮与轴以及减速机输出端的轴与链轮。键材料用#45钢，其=60100 。1.输入轴即带轮轴上的转矩T=2.43 Nmm,带轮与轴的周向定位可用A型普通平键联接, 按d=45mm进而从相关手册中查得到平键的尺寸为: bhl=14960 。键的选择计算,与上面的一样，普通平键在轴上传递转矩T时,键的工作面受到压力N的作用,工作面受挤压,键受剪切,失效形式是键、轴槽和轮毂槽三者中最弱的工作面被压溃和平键被剪坏。带轮与轴的连接的键可采用45钢，所以它的主要失效形式为压溃，所以通常只进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上是均匀分布的，此时挤压强度条件是： 将已知数据代入挤压强度公式得 33.0 从上面计算可得出链轮处轴上键的强度能够满足强度要求。查机械设计书本中表6-1可知，选用A型普通平键，其尺寸为：bhl=14960,为了确保证链轮与轴具有合适的对中性,取链轮与轴的公差配合为 H7/r6。将已知数据代入挤压强度公式，有 114 由上述计算得到单个平键的强度不够，但差得不多，故采用双键联接。3）链轮轴键的选择及校核链轮轴上总共有两处需要布键：链轮与轴的采用轴向固定轴上的扭矩：T1.2410 N.mm键材料用#45钢，其=60100 。与链轮配合的轴直径d35mm，查相关手册，键联结的强度计算公式如下： 式中 T转矩（Nm）； 各齿间载荷不均匀系数，通常0.70.8； Z 齿数； 齿的工作高度（mm）, =（D-d）/2-2c，c为倒角尺寸；齿的工作长度（mm）；平均直径（mm）,矩形花键（D+d）/2 ； 键联结许用挤压应力（MPa）。将已知数据带入上述键挤压强度计算公式，有 68.8 又经查机械设计手册得，静联结方式下，齿面经热处理在不良的制造和使用的情况下在4070范围内，所以选择键满足强度要求。 2.与减速机配合的轴直径d28mm。查相关手册，选用A型普通平键，其尺寸为：bhl=5632500。为了确保证齿轮与轴具有合适的对中性,取齿轮与轴的公差配合为 H7/r6。将已知数据代入挤压强度公式，有 13.69 从上面计算可得出齿环处轴上键的强度能够满足强度要求。5.4 联轴器的选择5.4.1联轴器的选用这里选择金属滑块联轴器。金属滑块联轴器是利用中间滑块，在其两侧半联轴器端面的相应径向槽内滑动，以实现两半联轴器的联接，并补偿两轴的相应位移。金属滑块联轴器适应于低速重载的场合。且金属滑块联轴器制造工艺成熟，加工成本低，考虑到经济性，这里选择金属滑块联轴器。5.4.2联轴器的型号和主要尺寸从机械传动装置设计手册 的表162412金属滑块联轴器的主要尺寸和特性参数可以查得 ，所以应选WH6，轴孔直径为45mm。5.5 滚动轴承及轴承座的选择5.5.1类型选择轴承的选择要考虑一下几个因素：（1）载荷的方向、大小和性质向心轴承主要承受径向载荷，推力轴承主要承受轴向载荷。当滚动轴承同时承受径向和轴向载荷时，可选用角接触球轴承、圆锥滚子轴承；当轴向载荷较小时可选用深沟球轴承。角接触球轴承和圆锥滚子轴承需成对安装使用，一般滚子轴承比球轴承的承载能力大，且承受冲击载荷的能力强。本设计中，主轴放置有一个5的倾角中，载荷的方向同时来自轴向和径向两个方向，而且轴向载荷与径向载荷相比轴向载荷要远远大于径向载荷。 （2）转速一般轴承的工作转速应低于极限转速。深沟球轴承、角接触轴承和圆柱滚子轴承的极限转速较高，适用于高速运转场合。推力轴承的极限转速较低。本设计工作转速只有16r/min，小于一般轴承的的极限转速。可用任一种轴承。（3）支撑限位要求固定支承限制两个方向的轴向位移，可选用能承受双向轴向载荷的轴承；单向限位支承可选用能承受单方向轴向载荷的轴承；游动支承轴向不限位，可选用内、外圈不可分离的向心支承。本设计需要限制单向轴向位移，防止轴向窜动。（4）调心性能当两个轴承座孔同轴度不能保证或轴的挠度较大时，应选用调心性能好的调心球轴承和调心滚子轴承。本设计，因为应用的金属滑块联轴器，轴承座的同轴度可以保证。（5）刚度要求一般滚子轴承的刚度大，球轴承的的刚度小。角接触球轴承、圆锥滚子轴承采用预紧方法可以提高支承的刚度。（6）其他要求径向空间受限制的场合可选用滚针轴承或滚针和保持架组件；对轴承振动、噪声有要求的场合，可选用低噪音轴承；此外，还应考虑经济性和市场供应情况等。综上，我可以考虑采用外球面球轴承，特点是它的外圈外径表面为球面，可以配入轴承座相应的凹球面内起到调心的作用。在本设备中，机械精度及安装定位的要求不高，且通轴刚度差绕度比较大，所以可以选择带顶丝的外球面球轴承。该轴承还有一个特点：两面带密封圈，能严密防止污物侵入，出厂时已装填适量的润滑剂，安装前不需清洗，不需补加润滑剂。根据上述各种因素综合考虑于是选择带顶丝外球面球轴承（UC型）。根据网链输送机工作情况可知，其头部链轮是固定位置的，在适用过程中不需要对其进行调整，考虑到负荷情况及价格因素，此处轴承主要受径向力，选用球轴承即可满足使用要求，但是选择普通的6类或者1类轴承都需要对其单独进行轴承座设计，但是选用UCP轴承及外球面带座轴承，却可以省略此过程，更重要的是UCP轴承价格低廉用途广，所以选择UC轴承，根据轴径尺寸选用UCP208两套。在选择尾部轴承时同样选用外球面轴承，所不同的是该处轴承必须能够进行径向调整，故选用UCK208轴承两套。5.5.2型号选择根据计算出的轴的尺寸为45mm，我们可从机械传动装置设计手册的带顶丝外球面球轴承尺寸与性能参数表中选择；选择UCK208型号12的带顶丝外球面球轴承。其轮廓见下图9：图9 UCK208轴承5.5.3轴承的结构和定位方法 该类轴承在使用时，其本身带有紧定螺钉，所以不需要单独设计轴向安装定位装置，只需要安装到位之后将紧定螺钉锁死即可。5.5.4滚动轴承润滑和密封由于该轴承在设计时本身带有注油孔，使用时只需定期注射润滑油即可。并且本清洗设备使用于橘子，苹果等水果与水混合时的清洗过程，而且传动滚筒要连续工作不可能手工润滑虽然转速很低但长时间工作也会使内部温度升高，所以要选择耐水和耐热的油脂润滑。查机械设计课程设计手册表72知，可选用的性能比较好的通用锂基润滑脂（GB/T 73241994）。密封既是为了阻止润滑剂从轴承中流失，也为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承，没有合理的密封，将大大影响轴承的工作寿命。密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封不受速度的限制。接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在40HRC以上。由于工作机的转速低，所以温度在100以下，所以根据机械传动装置设计手册表302，对轴承我们采用了脂润滑，所以我们可采用毡圈密封。外球面球轴承较其他普通轴承还有一个特点就是双层密封，因为一般外球面球轴承的使用环境条件比较苛刻，而双层密封保证了灰尘不易进入其沟道内部，延长了轴承的使用寿命。5.5.5滚动轴承座的选择及其配置根据我们是用带顶丝外球面球轴承轴承，属于深沟球轴承，选择代号为UCK208的滚动轴承座，常用紧定螺钉、偏心套或紧定套将轴承内圈固定在轴上。6 水果清洗机的三维建模与设计6.1 Solidworks软件概述Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。6.2 水果清洗机三维模型的组装在Solidworks软件里面，配合主要有重合、平行、垂直、相切、同轴心、锁定、及距离、角度等配合功能，根据具体的配合要求选取不同的配合来完成机器的装配，使之成为一个装配体。装配的配合界面如下图所示17.图5-10合界面示意图根据该机的装配特点，其装配主要是转动副设计配合，及面与面的重合，因此只需用到同轴心配合及重合两种装配方式。下面将以不完全齿轮与主动转轴的装配配合作为重点介绍。首先在Solidworks软件里面建立装配体组装界面。打开装配体文件夹，具体操作过程如下：1、 点击新建，里面有文件夹形式的选取，包括零件及按钮，选取装配体文件，打开装配体界面。2、 点击插入零部件按钮，选取插入零件，如下图打开主轴零件如下图：再继续打开主动链轮零件如下图：之后对这两个零部件进行装配，首先点击按钮，出现如下图示：这是这两个部件的安装方式及要求先点击，需要配合的部分，以便其进行下一步的拾取和安装，我们先选择了进行同心安装，分别选择了两部件的内外圆直径边线，其具体内容如下图所示：点击图中的绿色对号按钮则出现新的配合选项，如下图：此次我们选择进行端面对齐，就出现
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