1、I柳条脱皮机的设计 摘 要本文依据柳条的物理特性和脱皮干净、不被折断等工艺要求，设计了一台柳条脱皮机，它主要由喂入槽、挤压辊、导向槽、脱皮装置组成。依据柳条脱皮的工作原理和加工后的工艺要求，确定了用橡胶棍子对其进行挤压、再经传动部分的输送、最后由脱皮装置将柳条皮脱掉的设计方案；采用三角带、圆柱齿轮传动，保证了加工过程的连续性；为适应柳条的直径变化，将挤压辊和脱皮装置设计成浮动结构，保障了脱皮后柳条的安全性，提高了脱净率。关键词：柳条；挤压辊；脱皮装置IIThe Design of Wicker PeelingAbstractIn this paper, the design of wicker
2、 peeling machine based on the physical characteristics of wicker and clean peeling, not easy to be broken, and other technological requirements, It is mainly composed by the feeding trough, squeeze roll, groove-oriented, peeling device . The programmer which based on the principle of wicker peeling
3、and processing of the request is to squeeze by rubber sticks, and transport by transmission part, then from took off skin; using V-belt, spur gear drive to ensure the continuity of the process; wicker to adapt to the changes in diameter, Squeezing rollers and peeling devices designed to floating the
4、 structure to protect the peeling after the wicker security and increase the Efficiency。Key words: wicker; squeeze roll; peeling devicesIII目 录摘 要 IAbstract II第一章 绪论 11.1 研究的目的与意义 .11.2 国内外研究现状 .11.3 研究内容与方法 .41.3.1 研究内容 41.3.2 研究目标 41.3.3 拟采取的研究方法 4第二章 柳条脱皮机的原理与分析 52.1 柳条的物理特性 52.2 柳条脱皮原理与分析 5第三章 柳条
5、脱皮机的总体方案设计 63.1 总体方案的确定 .6第四章 柳条脱皮机的总体设计 74.1 基本参数的确定 74.1.1 计算辊子的线速度 .74.1.2 确定轴的转速 .74.1.3 电动机的选择 .84.2 传动部件的设计计算 94.2.1 带传动的设计计算 .94.2.2 齿轮的设计计算.164.3 轴的设计 204.3.1轴的设计204.3.2 轴的设计.234.3.3 轴的设计.274.4 浮动装置的设计 294.5 挤压辊的设计 30IV4.6 喂入槽和导向槽的设计 314.7 机架的设计 314.8 脱皮装置的设计 32第五章 结论33参考文献.34致谢.35青岛农业大学机电工程
6、学院本科毕业设计1第一章 绪论1.1 研究的目的与意义柳编工艺历时千年，柳编的外贸出口促使了杞柳的种植面积增大及柳编工艺的速猛发展。相比之下延用了千百年的柳条脱皮原始手工工艺远远落后，当改革开放的春风吹过沭河两岸的柳条地，古老的柳编业焕发了新枝，对外贸易的开放为这古老的柳编业插上了腾飞的翅膀，勤劳朴实的柳农们再也不能忍受用古老的手工方式为柳条脱皮了。 杞柳去皮以后洁白卫生，并且具有柔、韧、坚的特点，可用来编制篮、筐等生活用具，也可用来编制花篮、餐篮等工艺品及宠物用具，其产品工艺精湛，样式新颖，造型优美，色调和谐，美观大方，具有使用和观赏价值。近年来，随着对外开放的不断扩大，来自国外的定单不断增
7、加，这种柳制品呈供不应求的态势，价格也一路上扬，带动了杞柳种植面积的不断扩大。但是，柳条脱皮采用手工加工方式，工作效率非常低，阻碍了这种经济作物的大面积推广 1。本设计的目的在于设计一台生产率较高，剥净率较高，损伤率低，结构合理，功能较为齐全的柳条脱皮机，完成对柳条的破皮、皮骨分离、防伤和动力传动功能，实现柳条自动脱皮。提高柳编生产率，减轻劳动强度，增加农民收入 2。本课题旨在通过对柳条脱皮机的设计，并进行适当的改进，最大程度的节省劳动力，减轻劳动强度，破皮装置上安装两个横辊和一个竖辊使破皮更彻底，从而减轻刮皮装置的工作强度，降低刮皮装置的成本，降低柳条脱皮机的设计总成本，同样能够使得刮皮装置
8、刮皮更干净，提高柳条脱皮的工作效率，使杞柳这种经济作物能够大面积种植，推动经济的发展 34。1.2 国内外研究现状通过查阅有关资料和文献发现，杞柳的种植主要分布在我国某些山东临沂、河北、湖北等地，由于柳条脱皮机械的工作效率低阻碍了这种经济作物的大面积推广，从而使得种植杞柳的地区的经济收入较低 5。柳条脱皮机目前主要有如下三种：“宇翔牌”柳条脱皮机 6；链条传动家用小型柳条脱皮机 7；“柳丰牌”柳条脱皮机等青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计2机型。宇翔柳条脱皮机如图 1-1 所示：图 1-1 宇翔牌柳条脱皮机它由电动机、机架、挤压辊、刮皮盘、抛条装置、皮带、齿轮和传动轴组成。其工作原理是：柳条
9、通过喂入槽进入第一对挤压辊进行第一次破皮，通过导向槽进入第二对挤压辊进行第二次破皮，通过导向槽进入刮皮装置将破开的柳皮挂掉。该机型在破皮装置上安装了两对横辊，能够轻易破开柳条上下两个面上的皮，刮皮装置简单实用，而且该机型结构简单，制造成本低，占用空间小，是一种经济实用型机械。但是，这种机型还存在一定的缺点，就是它的两对辊子都是横辊，有的时候不能将柳条的两侧的皮彻底破开，这样就增加了柳条刮皮装置的工作强度，使得刮皮刀的磨损速度加快，降低了刮皮刀的使用寿命，从而提高了装置的制造成本。链条传动家用中、小型柳条脱皮机 78：一种链条传动家用小型柳条脱皮机，由机架、对滚、脱皮力夹、动力传动机构、挡皮机构
10、组成，其特征是：喂入和输送对滚安装在 3 对传动轴的同一端，悬挂在机架的一侧；对滚之间用牙盘链条实现同步传动。出条口设置挡皮机构。本实用新型工作稳定，故障率低，结构紧凑，对柳条的脱皮效果好，不伤条、效率高，生产成本低。传动过程中有链条传动，因此，在工作的过程中噪音较大。“柳丰牌”柳条脱皮机如图 1-2 所示：青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计3图 1-2“柳丰” 牌柳条脱皮机它是由电动机、机架、第一破皮轮组、导向槽、第二破皮轮组、导向轮、第三破皮轮组、刮皮盘、齿轮、皮带和传动轴组成。其工作原理是：柳条通过喂入槽，进入第一破皮轮组破皮，导向轮引导柳条直线运动进入第二破皮轮组再破皮，导向轮引导柳
11、条直线运动到第三破皮轮组第三次破皮，经刮皮盘的刮皮刀刮皮，将柳条上的柳皮和柳条木质杆分离干净，从而实现脱皮机脱皮。它是在原有两对辊子的基础上增加了一对辊子，就成了在机架上安装了三对辊子（三对辊子均为横辊） ，这种机型使得柳条有了三次破皮的机会，比宇翔柳条脱皮机的两次破皮更加彻底，这样就降低了刮皮装置中刮皮刀的工作强度，降低了刀具的磨损速度，延长了刀具的使用寿命，而且，该机型结构紧凑简单，制造成本低，工作稳定，比起两对辊子好了一些，但是辊子仍然全部都是横辊，这样虽然能够轻易破去柳条上下两面的柳皮，但并不能够保证全部破开柳条两个侧面的柳皮，对刮皮装置中的刀具的性能要求较高。在刮皮装置的后面还安装有
12、抛条轮组。综上所述，宇翔柳条脱皮机， “柳丰牌” 柳条脱皮机等机型的输入靠的都是全人力，现有的条件下，对于柳条来说很难实现自动化或半自动化。链条传动家用小型柳条脱青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计4皮机是一种结构简单，实用型机械。1.3 研究内容与方法1.3.1 研究内容设计一台生产率较高，结构合理，功能较为齐全的柳条脱皮机，完成对柳条的输送、输入、破皮、皮骨分离、防伤和动力传动功能，实现柳条自动脱皮，剥净率高，损伤率低，提高柳编生产率，减轻劳动强度，增加农民收入。1.3.2 研究目标我们设计的柳条脱皮机，主要是设计其传送装置、破皮装置和脱皮装置。对于柳条很难实现自动或半自动化的输入，因此，
13、我们设计的柳条脱皮机的输送装置完全靠的是人力往里输送，在破皮装置上，原有的装置是在机架上安装两对横辊，这样只能轻易破去柳条上下两面的皮，对于柳条两侧的皮可能不能破开彻底，增加了刮皮装置的强度，对此我们可以在第一对横辊的后面安装一对竖辊，使柳条两侧的皮破开更加彻底。在刮皮装置上我们可以尽可能的采用简单实用的，降低其成本。本课题所能达到的目标：（1）生产率 600kg/h；2 ）剥净率大于 95%；（3）损伤率小于 1%。1.3.3 拟采取的研究方法采用“人力输入的方式，使柳条进入破皮装置进行破皮，再经过刮皮装置的刮皮，使得柳条皮骨分离” 的原理，在收集查阅大量有关资料和信息的基础上，经过对各种机
14、型的分析比较，初步确定新设计的柳条脱皮机的主要工作部件的型式、工作原理等，确定总体方案，进行设计。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计5第二章 柳条脱皮机的原理与分析2.1 柳条的物理特性2.1.1 柳条的基本特性：灌木，半年生，每年 6-7 月份收割，条长 6003000mm，条粗 511mm，光滑韧性好。表皮与木质部分水分充足的时候可脱离，形成白条。我们选择的单颗柳条长 3000mm，根部 15mm，梢部 1mm。2.1.2 加工后白条的质量要求：光滑白嫩，韧性好， 完整无劈条、无破损，保持稍部完整利于柳编加工。2.2 柳条脱皮原理与分析柳条在适宜的含水率和生长期内，表皮和木质部分受到一定
15、的作用力时，表皮很容易就从木质部分破裂开，然后在柳条的径向给它一定的作用力，表皮和木质部分就很容易分离开了，我们就是利用柳条的这一特性设计柳条脱皮。柳条在经过挤压辊的过程中，受到挤压辊给它的径向力，还有挤压辊和柳条之间的静摩擦力，柳条受到两个力的合成作用，柳皮在承受一定的力后就会破开，在经过刮皮刀给它的一个很小的力，柳皮就会从柳条上脱离下来。利用电动机输出动力，由三角带带动皮带轮转动，将动力传送到传动轴上，带动挤压辊转动，挤压辊设计成可以浮动的，挤压辊在转动的过程中挤压柳条，使柳条皮破开，然后经过脱皮装置将柳皮脱下。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计6第三章 柳条脱皮机的总体方案设计3.1
16、总体方案的确定方案一：电动机、机架、第一破皮轮组、导向槽、第二破皮轮组、刮皮盘、齿轮、皮带和传动轴组成。通过喂入槽，第一破皮轮组破皮，导向轮引导柳条直线运动进入第二破皮轮组再破皮，经刮皮盘的刮皮刀刮皮，将柳条上的柳皮和柳条木质杆分离干净，从而实现脱皮机脱皮。方案二：电动机、机架、第一导向轮组、刮皮刀、第二导向轮组、第三导向轮组、齿轮、皮带和传动轴组成。通过喂入槽，第一导向轮组，进入第一刮皮装置刮皮进行刮皮，经第二导向轮组进入第二刮皮装置进行刮皮，通过第三导向轮组将柳条输送出去。方案三：电动机、机架、第一破皮轮组、导向槽、第二破皮轮组、导向轮、第三破皮轮组、刮皮盘、齿轮、皮带和传动轴组成。柳条通
17、过喂入槽，进入第一破皮轮组破皮，导向轮引导柳条直线运动进入第二破皮轮组再破皮，导向轮引导柳条直线运动到第三破皮轮组第三次破皮，经刮皮盘的刮皮刀刮皮，将柳条上的柳皮和柳条木质杆分离干净，从而实现脱皮机脱皮。 （第一、第二、第三破皮轮组的辊子均为横辊。 ）方案四：电动机、机架、第一破皮轮组 9、导向槽、第二破皮轮组、导向轮、第三破皮轮组、刮皮盘、齿轮、皮带和传动轴组成。通过喂入槽，第一破皮轮组破皮（辊子为横辊） ，导向轮引导柳条直线运动进入第二破皮轮组再破皮（辊子为竖辊）,导向轮引导柳条直线运动进入第三破皮轮组第三次破皮（辊子为横辊） ，经刮皮盘的刮皮刀将柳条上的柳皮和木质杆分离干净，从而实现脱皮
18、机脱皮。经分析，前面的几种方案在破皮装置上采用的都是横辊式的，这样在破皮方面没有第四种方案彻底，因此，我们选择第四种方案进行设计。图 3-1 柳条脱皮机工作流程示意图青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计7第四章 柳条脱皮机的总体设计4.1 基本参数的确定4.1.1 计算辊子的线速度已知：柳条长 3000mm，根部直径 15mm，梢部直径 1mm，湿柳条的密度为，所以34/105.8mg柳条的平均直径为 md8215柳条的截面积为 24.0RS一根柳条的体积为 3510.3mLV一根柳条的质量为 g.2715.84要求的生产率为 600kg/h,即一小时加工的柳条根数 ，辊根8.4705.k6N
19、子的线速度要求为 4m/s5m/s，当辊子的线速度为 4m/s 时，即 ,可根361以达到生产率要求。由于中间的消耗，我们选择辊子的线速度分别为 4.5m/s 和 5m/s。4.1.2 确定轴的转速对 4.5m/s 的辊子上的轴,辊子的直径为 d=100mm,1Rs/rad905.46/21n所以 min/8604.31 r对 5m/s 的辊子上的轴,辊子的直径为 d=100mm,2R青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计8s/rad105.262n所以 min/9514.32 r4.1.3 电动机的选择对 4.5m/s 的辊子上的轴，辊子的直径为 。d10NfFfs204.5式中： -为柳条和
20、辊子之间的摩擦力-为柳条根部破开所需要的力为皮革和木材无润滑时的摩擦系数sf所以 mNRT10520式中： 为工作的阻力矩为辊子的半径于是 11950nPT所以 kW.1式中： 工作过程中的消耗功率为轴的转速 1nmin/8601rn对 5m/s 的辊子上的轴, 辊子的直径为 ,dNfFfs24.5式中： -为柳条和辊子之间的摩擦力-为柳条根部破开所需要的力为皮革和木材无润滑时的摩擦系数sf所以 mNRT10520式中： 为工作的阻力矩为辊子的半径于是 22950nPT所以 kW.2式中： 工作过程中的消耗功率青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计9为轴的转速 2nmin/952rn所以 kWP
21、38.010.1总由于在工作的过程中皮带传动和齿轮传动消耗一定的功率，根据实际工作要求和以上计算，选择 Y 系列的电动机，这种电动机为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，用于空气中不含易燃易爆或腐蚀性气体的场合。它使用与电源电压为 380V，且无特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、运输机、搅拌机、农业机械等，也用于某些需要高起动转矩的机器上，如压缩机等。因此，再该装置上选择 Y 系列三相异步电动机，其电动机技术数据如下 11 电动机型号：Y801-2额定功率：0.75kW同步转速：3000r/min满载转速：2825 r/min堵转转矩/额定转矩：2.2最大转矩/额定转矩：2.2 4.2 传动部
22、件的设计计算其传动简图如图所示： 图 4-1 传动简图1电动机，2 小带轮，31 号 V 带，4大带轮，5A 型小带轮，62 号 V 带，7A 型大带轮，8轴，9轴青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计104.2.1 带传动的设计计算选择了电动机的型号以后，根据脱皮机的工作情况就可以确定设计带传动了。在带传动中，常用的有平带传动、V 带传动、多楔带传动和同步带传动等。在同样的张紧力下，V 带传动相比较而言能产生更大的摩擦力，且它允许的传动比较大，结构比较紧凑，所以选用 V 带传动，其类型是普通 V 带。下面分别对各个带进行设计计算。4.2.1.1 1 号 V 带(Z 型带)的设计计算1、确定计算
23、功率 caP带传动传递的功率为 ，由机械设计表 8-6 查得工作情况系数kW75.0d=1.1AKk825.0.1KAca2、确定带型选择 V 带传动。带传动计算功率 ，满载转速 ，由.caPr/min285wn机械设计图 8-8 选取 Z 型 V 带。3、确定带轮的基准直径 和1d21)初选小带轮直径Z 型 V 带最小有效直径 ，由机械设计表 8-7 V 带轮基准直径系m50in1d列查得小带轮基准直径 ，外径 。63671a2)从动轮大带轮的有效直径(传动比为 )12id96.25821niW计算得 md5.8624、验算带的速度smnv /314.91062854.3104.3对普通 V
24、 带传动 ，因为 v 所以符合要求。s/maxmax5、确定普通 V 带中心距1)初定中心距 0120127. dd所以中心距 的取值范围为 0a4965.4a初定中心距 m32)计算基准长度 /dL青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计11对于 V 带传动： （4-1）021210 4)()(4.32 addaLd =600mm+391.7mm+12.7mmdm4.10由机械设计表 8-2 查得 V 带的基准长度系列查 m10dL3)确定实际中心距 a（4-2 ） 20dL计算得中心距 m98a4)考虑到安装与补偿，带轮中心距 的变动范围a283015.indLmax6、验算小带轮包角 120
25、.56018012d所以小带轮包角符合要求。7、确定带的根数 Z(4-3)LcaKP)(0由机械设计表 8-5a 查得单根普通 V 带的基本额定功率 kW41.0P表 8-5b 查得单根普通 V 带额定功率的增量 表 8-8 查得包角系数 =0.96表 8-2 查得 V 带基准长度系数 =1.06lK计算得带的根数 Z=1.86，所以取 Z=2带轮根数 Z=210，满足各根 V 带受力均匀的要求。8、计算预紧力 0F20)15.(qvKvZPca由机械设计表 8-4 查得 Z 型 V 带单位质量 kg/m06.计算得预紧力 N3.40F9、计算作用在带轮轴上的力青岛农业大学机电工程学院本科毕业
26、设计12(4-4)2sin10ZFPNP 167.5i3.4式中： Z带的根数单根带的预紧力0F主动轮的包角14.2.1.2 与 1 号 V 带匹配的带轮的设计1、带轮的材料：带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为 HT150 或 HT200，转速较高时宜采用铸钢，小功率时可采用铸铝或塑料，我们采用铸铁 HT200。2、带轮的结构尺寸：根据带轮的基准直径 dd (d 为轴的直径，单位为 mm)，可采用实心式；d d5.2时，可采用腹板式（当 D1-d1 时，可采用孔板式） ；d d300mm 时，m30 m0可采用轮辐式。带轮的基准直径 dd=63mm300mm 时，m30 m0可采用轮辐式
27、。带轮的基准直径 dd=105.5,因此此轮我们设计成腹板式。根据机械设计表 810 得 A 型带 V 带轮的参数如表 4-2 所示。表 4-2 皮带轮参数表项目 符号 A 型槽数值 实际选取值基准宽度 )(pdb11.0 mm 11.0mm基准线上槽深 minah2.75 mm 2.8 mm基准线下槽深 if 8.7 mm 8.7 mm最小轮缘厚 min6 mm 6 mm最小轮缘厚 i 6 mm 6 mm小带轮外径 adadah2105.5 mm大带轮外径 116.5mm轮槽角 3434第一槽对称面至端面的距离 f mm1010mm青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计16图 4-3 2 号大
28、带轮4.2.1.5 3 号 V 带的设计计算由于辊子是成对出现的，因此 3 号 V 带和 2 号 V 带所连接的两个辊子的工作情况一致，所以 3 号 V 带和 2 号 V 带设计成一样的即可，带轮也为一样的。4.2.2 齿轮的设计计算由电机的输出功率为 P=0.75kw,而皮带的传动效率为 ，可知轴 1 上的输入95.0功率为 P1=0.750.95=0.7125kw。转速 n1=955.4r/min。1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） 、由传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，2） 、轴的转速不高，故选用 7 级精度（GB10095-88 ）3） 、材料的选择，由机械设计表 10-1 选择
29、齿轮材料为 40Cr（调质）4） 、选齿轮齿数为 z1=20，传动比为 1，取 z2=20。2、按齿轮接触强度设计(4-5)32112. HEdtt ZTKd1)确定公式内的各计算数值(1) 试选 3.tK青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计17(2) 齿轮传递的转矩 mNnPT 3511 1025.79/1.0.9/5.9(3) 圆柱齿轮的齿宽系数 d由机械设计表 10-7 查得(4) 材料弹性影响系数 EZ由机械设计表 10-6 查得 218.9MPa(5) 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限由机械设计图 10-21d 查得 MPa5050lim2lim1 HH(6) 计算应力循环次数因
30、为应力循环次数 hnjLN60所以得： 81 05.)28(952.(7) 由机械设计 图 10-19 查得接触疲劳寿命系数 ，95.01HNK95.02HNK(8)计算接触疲劳许用应力 iHsNilim疲劳强度安全系数 ，即失效概率为 1%，所以 = ， =11HMPa5.22HMPa5.22)计算(1)试算齿轮的分度圆直径 td1由公式(4-1)计算得 ，m25.31t取 d1t=90mm。(2)计算圆周速度（4-6 ）smndvt /5.410694.3106(3)计算齿宽 b =td19(4)计算齿宽与齿高之比 b/h模数 mzmtt 5.4201齿高 ht 12.0青岛农业大学机电工
31、程学院本科毕业设计18m89.125.0hb(5)计算载荷系数 K（47）HVA由机械设计表 10-2 查得使用系数 =1，由机械设计图 10-8 查得动载系AK数 =1.12，由 机械设计 表 10-3 查得齿间载荷分配系数 =1.2，由机械设计VK HK表 10-4 查得齿向载荷分布系数 的简化公式HbKdd 322 10.6.018.1. 4287.19 将 代入（47）得HVAK, 9.1(6)按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径 m03.31ttKd(7)计算模数 nm5201Zdn3、按齿根弯曲疲劳强度(4-8)321dFSaYZKTm1)确定公式内各计算参数. (1)弯曲疲劳强度
32、极限 FE由机械设计图 10-20c 查得 MPa430Pa43021FE(2)弯曲疲劳寿命系数 FNK由机械设计图 10-18 查得 87.87.21FNK(3)计算许用弯曲应力 F取弯曲疲劳安全系数 ，4.SMPa2.67a.1430871 KFENFMP2.612青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计19(4)计算载荷系数 K由机械设计表 10-2 查得使用系数 =1，由 机械设计图 10-8 查得动载系AK数 =1.12，由 机械设计 图 10-13 查得齿向载荷分布系数 =1.45，由机械设VK FK计表 10-3 查得齿间载荷分配系数 =1.2FFVA45.12.1=1.9488(5
33、)查取齿形系数 FaY由机械设计表 10-5 查得 80.280.21SaSaY(6)查取应力校正系数 Sa由机械设计表 10-5 查得 5.15.21SaSa(7)计算齿轮的 FSaY01624267581FSa2FSaY2)设计计算 mYZKTmFSa 04.162.2015.7948.3 3321d 取由弯曲强度算得的模数 1.04 就近圆整为标准值 m=1.25,按接触强度算得的分度圆直径 d1=100,算得齿轮齿数 8025.1/1mdZ802几何尺寸的计算(1) 计算分度圆直径d1=Z1m=801.25=100d2= D1=100(2)计算中心距青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计
34、20mda102/)(1(3)计算齿轮宽度 1bd4、验算NdTF5.14205.7231t mm100N/mm 故合适。bKtA45、齿轮结构设计齿轮的分度圆直径 ，所以将齿轮设计成实心式。齿轮的作用160m1d是用来换向的 ，另一个的齿轮和第一个一样，所以两个齿轮设计成相同的即可。图 4-4 齿轮4.3 轴的设计4.3.1轴的设计1、求 I 轴上的功率 、转速 和转矩IPInIT已知 I 轴的转速为 860r/min青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计21I 轴传递的功率为： ，转速： ，轴kW679.05.907.IP r/min860II 转矩： 。m.N5167.T2、初步确定 I
35、轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢，调质处理，由机械设计表 15-3 查取 =115，初步估0A算轴的最小直径为（4-8 ）m62.10879.15330min PAd当轴上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大 5%7%；有两个键槽时，应增大 10%15%。10d然后将周静圆整为标准直径。应当注意，这样求出的直径，只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径 ，取轴的最小直径为 。mindm20ind3、I 轴的结构设计1)拟定 I 轴上零件装配方案本设计的装配方案拟采用如图所示的装配顺序：图 4-5 I 轴的结构1-螺母，2- 挤压辊，3- 轴承端
36、盖，4- 轴承，5-皮带轮2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足皮带轮的轴向定位要求，5-6 轴段左侧采用轴肩进行轴向定位，右侧用螺母定位锁紧，根据需要取 ，根据皮带轮的宽度和螺母的厚度，取m2065d。m4065L选择所需采用的轴承：因轴承只受有径向力的作用，故可选用单列深沟球轴承 11。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计22所选轴承基本尺寸如表 4-3 所示：表 4-3 轴承参数轴承代号 6005d 25D 47B 12rsmin 0.6轴承的润滑对轴承具有重大的意义，不仅有降低摩擦力的作用，还起着减小接触应力、散热、吸收振动、防止腐蚀等作用。轴承的润滑方式有油润滑和脂润滑
37、两种。选用哪一种轴承，与轴承的速度有关，通常情况下一般用滚动轴承的 值（ 为滚动dn轴承的内径，单位为mm； 为轴承的转速，单位为rpm）表示轴承的速度大小nmi/r10615.286044d所以，润滑方式采用脂润滑。轴承端盖用于固定轴承，调整轴承间隙以及承受轴向载荷。结构形式分为凸缘式和嵌入式两种。每种形式中，按是否有通孔又分为透盖和闷盖。轴承端盖的尺寸确定青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计23图 4-6 轴承端盖图查机械设计课程设计手册知：7206c 型号滚动轴承的安装尺寸 ，m47D，所以选择螺钉直径为 ，螺钉数目为 4。m251d 63Md由此计算出: m670D82取de13m6.
38、9e45取安装挤压辊的的轴段 1-2 的直径为 ,右侧用轴肩定位，已知挤压辊的201d宽度为 100mm，左侧用螺母定位锁紧。故取 。l轴承端盖的总厚度为 17.6mm,根据轴承端盖的装拆方便及对轴承的润滑要求，以及装配的总体尺寸要求取 , 。根据总体设计的需要，取m1032l253d， 。m27143l 8654l3)轴上零件的周向定位皮带轮和挤压辊的周向定位均采用平键联接，按各段直径值由机械设计课程设计表 14-24 查得挤压辊与轴的联接时的 A 型平键截面 (GB/T1564-m6hb青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计241979)，键槽用键槽铣刀加工，根据 GB/T1564-1979
39、 取标准键长为 。同理，皮带m60轮的键长为 14mm,同时为了保证皮带轮及挤压辊与轴的配合有良好的对中性，故选择皮带轮、挤压辊轮毂与轴的配合为 ,轴承端盖于箱体的配合为 ，滚动轴6/7rH8/7fH承的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 。6k4)确定轴上的圆角和倒角尺寸轴端倒角 ，轴肩处圆角半径为 ，其余各处圆角半径452m1Rm2.1R分析各个轴上的受力情况可知，在所有的轴中，轴受力情况最复杂，所受力最大，因此我们只校核轴就可以。4.3.2 轴的设计1、求轴上的功率 、转速 和转矩PnT已知轴的转速为 955r/min；轴传递的功率为： ，kW7125.09.750P
40、转速： ，轴转矩： 。r/min4.95n m.N120.72、求作用在齿轮上的力齿轮的节圆直径 ，与之配对的齿轮的节圆直径10d m10d圆周力 5.14202.723dtTF3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢，调质处理，由机械设计表 15-3 查取 =115，初步估0A算轴的最小直径为 m43.1.957201330min PAd当轴上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，对于直径d=100mm 的轴，有一个键槽时，轴径增大 5%7%；有两个键槽时，应增大 10%15%。然后将周静圆整为标准直径。应当注意，这样求出的直径，只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径 ，取
41、轴的最小直径为 。mindm20ind4、轴的结构设计1)拟定 轴上零件装配方案本设计的装配方案拟采用如图 4-7 所示的装配顺序：青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计25图 4-7 轴的结构图1-螺母，2- 挤压辊，3- 轴承端盖，4-轴承，5-齿轮， 6-A 型小带轮 7-大带轮2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足齿轮的轴向定位要求，5-6 轴段左侧采用轴肩进行轴向定位，右侧用轴套定位，根据需要取 d5-6=30mm， ，右侧采用轴套定位，为了使轴套只压m2576d在齿轮上而不压在轴的梯面上以保证定位的准确可靠应使 5-6 段的长度略短于齿轮的宽度取 。m9865L选择所需
42、采用的轴承：因轴承只受有径向力的作用，故可选用单列深沟球轴承 11。所选轴承的代号6005，基本尺寸同上一级。取安装挤压辊的的轴段 1-2 的直径为 ,右侧用轴肩定位，已知挤压辊的m201d宽度为 100mm，左侧用螺母定位锁紧。故取 。l右端安装有两个皮带轮，小皮带轮的左侧用轴肩定位，因为轴的直径一样，所以皮带轮之间用套筒来定位，大带轮的右端用螺母来定位和锁紧。小带轮的宽度为20mm，大带轮的宽度为 28mm，套筒的长度为 30mm，故取 。轴肩 4-5 的m9865l宽度为 ， 。根据总体设计的需要，取 ，m1054l3654d 1032， 。73l976l3)轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位均采用平键联接，按各段直径值由机械设计课程设计表14-24 查得与齿轮联接时的 A 型平键截面 (GB/T1564-1979)，键槽用m78hb键槽铣刀加工，根据 GB/T1564-1979 取标准键长为 。同理，皮带轮与轴的联接60
