自動核桃脫殼機設(shè)計和實現(xiàn) 機械制造自動化專業(yè)

1、 摘 要 本次設(shè)計為自動核桃脫殼機設(shè)計，原來的機器進(jìn)行剝殼的過程比較繁瑣，這款核桃脫殼機主要的工作原理便是利用蝸桿蝸輪傳動的慢進(jìn)和曲柄滑塊機構(gòu)的快砸的特點，這樣既可以提高產(chǎn)量，又大大節(jié)省了人力物力，從而使得下降。本文主要介紹了自動核桃脫殼機的工作原理、直齒齒輪曲柄滑塊機構(gòu)的運動特點、各部分的分工及其作用、材料的選擇及其計算。設(shè)計中涉及到帶傳動、鏈傳動、直齒圓柱齒輪傳動以及曲柄滑快機構(gòu)的運動，經(jīng)過計算他可以準(zhǔn)確的去除果皮，去除的果皮落入廢果皮箱中，以此來實現(xiàn)提高剝殼效率，使核桃脫殼更加簡易便捷。關(guān)鍵詞：核桃脫殼機；標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪；曲柄滑塊機構(gòu)；鏈傳動；ABSTRAT HYPERLINK / l

2、 zh/en/javascript:void(0); o 添加到收藏夾 This design is designed for automatic walnut sheller. The process of the original machine is tedious. The main working principle of this walnut sheller is to use the slow speed of worm and worm gear drive and the quick smashing of the crank slider mechanism. This

3、can not only improve the output, but also save the manpower and material resources, which makes it decline.This paper mainly introduces the working principle of the automatic walnut sheller, the movement characteristics of the crank slider mechanism of the spur gear, the division of labor and its fu

4、nction, the selection and calculation of the material.The design involves the movement of belt drive, chain drive, spur gear drive and crank fast mechanism. After calculation, he can accurately remove the peel and remove the peel into the waste fruit suitcase, in order to improve the efficiency of s

5、hell peeling and make the walnut shelling easier and easier.Keywords: walnut sheller; Standard straight tooth cylindrical gear; Crank slider mechanism; Chain drive; 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc29266 1 緒論 PAGEREF _Toc29266 1 HYPERLINK l _Toc28657 1.1 設(shè)計研究的意圖和意義 PAGEREF _Toc28657 1 HYPERLINK l _T

6、oc30750 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc30750 1 HYPERLINK l _Toc20522 1.3 本設(shè)計的總體方案 PAGEREF _Toc20522 1 HYPERLINK l _Toc23355 2 動力裝置的選擇 PAGEREF _Toc23355 3 HYPERLINK l _Toc4512 2.1 選擇電動機的類型 PAGEREF _Toc4512 3 HYPERLINK l _Toc29719 2.2 選擇電動機功率 PAGEREF _Toc29719 3 HYPERLINK l _Toc22127 3 自動脫殼機軸的帶及帶輪的設(shè)計 PAGEREF

7、 _Toc22127 4 HYPERLINK l _Toc549 3.1 傳動帶的設(shè)計 PAGEREF _Toc549 4 HYPERLINK l _Toc30456 3.1.1 確定計算功率 PAGEREF _Toc30456 4 HYPERLINK l _Toc8206 3.1.2 選擇V帶的型號 PAGEREF _Toc8206 4 HYPERLINK l _Toc32713 3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 PAGEREF _Toc32713 4 HYPERLINK l _Toc14990 3.1.4 驗算帶速 PAGEREF _Toc14990 5 HYPERLINK l _Toc31

8、629 3.1.5 確定傳動中心距a和帶長L PAGEREF _Toc31629 5 HYPERLINK l _Toc10006 3.1.6 確定V帶的根數(shù) PAGEREF _Toc10006 6 HYPERLINK l _Toc20889 3.1.7 確定帶的初拉力 PAGEREF _Toc20889 6 HYPERLINK l _Toc8363 3.1.8 求V帶傳動作用在軸上的壓力 PAGEREF _Toc8363 6 HYPERLINK l _Toc1494 3.2 V帶帶輪的設(shè)計 PAGEREF _Toc1494 7 HYPERLINK l _Toc25758 3.2.1 帶輪的材料

9、選擇 PAGEREF _Toc25758 7 HYPERLINK l _Toc19742 3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc19742 7 HYPERLINK l _Toc13832 3.2.3 從動帶輪的設(shè)計 PAGEREF _Toc13832 8 HYPERLINK l _Toc16699 4 自動脫殼機軸的設(shè)計 PAGEREF _Toc16699 9 HYPERLINK l _Toc1592 4.1 軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T PAGEREF _Toc1592 9 HYPERLINK l _Toc6703 4.2 軸的材料選擇 PAGEREF _Toc6703 9 HYPE

10、RLINK l _Toc12656 4.3 初步確定軸的最小直徑 PAGEREF _Toc12656 10 HYPERLINK l _Toc15983 4.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc15983 10 HYPERLINK l _Toc31392 4.4.1 假設(shè)軸上零件的裝配方案 PAGEREF _Toc31392 11 HYPERLINK l _Toc18992 4.4.2 確定軸的各段直徑和長度 PAGEREF _Toc18992 11 HYPERLINK l _Toc1548 4.4.3 軸上零件的軸向定位 PAGEREF _Toc1548 15 HYPERLINK l _

11、Toc28160 4.4.4 確定軸上圓角和倒角尺寸 PAGEREF _Toc28160 15 HYPERLINK l _Toc20985 4.5 軸的疲勞強度校核 PAGEREF _Toc20985 15 HYPERLINK l _Toc18239 4.5.1 判斷危險截面 PAGEREF _Toc18239 15 HYPERLINK l _Toc26062 5 自動脫殼軸軸承的校核 PAGEREF _Toc26062 18 HYPERLINK l _Toc10541 5.1 計算軸承受到的徑向載荷 PAGEREF _Toc10541 18 HYPERLINK l _Toc29529 5.2

12、 計算軸承軸向力 PAGEREF _Toc29529 18 HYPERLINK l _Toc17326 5.3 求軸承的當(dāng)量動載荷 PAGEREF _Toc17326 18 HYPERLINK l _Toc17169 5.4 軸承的壽命驗算 PAGEREF _Toc17169 18 HYPERLINK l _Toc15607 6 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的設(shè)計 PAGEREF _Toc15607 20 HYPERLINK l _Toc19336 6.1 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的材料及熱處理 PAGEREF _Toc19336 20 HYPERLINK l _Toc15798 6.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱

13、齒輪傳動的幾何尺寸計算 PAGEREF _Toc15798 20 HYPERLINK l _Toc5497 6.3 校核齒根彎曲疲勞強度 PAGEREF _Toc5497 21 HYPERLINK l _Toc11131 6.4 齒輪上作用力的計算 PAGEREF _Toc11131 22 HYPERLINK l _Toc22789 7 蝸桿傳動的設(shè)計 PAGEREF _Toc22789 23 HYPERLINK l _Toc27497 7.1 蝸輪蝸桿的材料及熱處理方式 PAGEREF _Toc27497 23 HYPERLINK l _Toc26145 7.2 普通蝸桿傳動的主要參數(shù) PA

14、GEREF _Toc26145 23 HYPERLINK l _Toc6014 7.3 普通蝸桿傳動的幾何尺寸計算 PAGEREF _Toc6014 23 HYPERLINK l _Toc14666 7.4 普通蝸桿傳動的強度剛度計算 PAGEREF _Toc14666 25 HYPERLINK l _Toc8937 7.4.1 齒面接觸強度 PAGEREF _Toc8937 25 HYPERLINK l _Toc26357 7.4.2 齒根彎曲強度 PAGEREF _Toc26357 26 HYPERLINK l _Toc3658 7.5 蝸輪、蝸桿的材料和許用應(yīng)力 PAGEREF _Toc

15、3658 26 HYPERLINK l _Toc6993 7.6 蝸桿傳動的效率 PAGEREF _Toc6993 26 HYPERLINK l _Toc4824 7.7 蝸桿蝸輪結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc4824 26 HYPERLINK l _Toc6492 8 鏈傳動的設(shè)計 PAGEREF _Toc6492 28 HYPERLINK l _Toc9145 8.1 滾子鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 PAGEREF _Toc9145 28 HYPERLINK l _Toc15191 8.2 鏈傳動的參數(shù)選擇 PAGEREF _Toc15191 28 HYPERLINK l _Toc24335 8.2

16、.1 鏈輪齒數(shù) PAGEREF _Toc24335 28 HYPERLINK l _Toc18459 8.2.2 傳動比 PAGEREF _Toc18459 28 HYPERLINK l _Toc5263 8.2.3 鏈的節(jié)距P和排數(shù) PAGEREF _Toc5263 29 HYPERLINK l _Toc19424 8.2.4 中心距a PAGEREF _Toc19424 29 HYPERLINK l _Toc30099 8.2.5 計算當(dāng)量的單排鏈的計算功率 PAGEREF _Toc30099 29 HYPERLINK l _Toc22646 8.2.6 鏈的節(jié)距P PAGEREF _To

17、c22646 29 HYPERLINK l _Toc25356 8.2.7 驗算小鏈輪軸孔直徑dK PAGEREF _Toc25356 29 HYPERLINK l _Toc28667 8.2.8 以節(jié)距計的初定中心距 PAGEREF _Toc28667 29 HYPERLINK l _Toc12228 8.2.9 鏈條節(jié)數(shù)Lp PAGEREF _Toc12228 30 HYPERLINK l _Toc13975 8.2.10 鏈條長度L PAGEREF _Toc13975 30 HYPERLINK l _Toc8642 8.2.11 中心距ac PAGEREF _Toc8642 30 HYP

18、ERLINK l _Toc10951 8.2.12 鏈條速度v PAGEREF _Toc10951 30 HYPERLINK l _Toc5080 8.2.13 小鏈輪包角 PAGEREF _Toc5080 30 HYPERLINK l _Toc24884 8.3 有效圓周力 PAGEREF _Toc24884 31 HYPERLINK l _Toc24741 8.4 作用在軸上的力 PAGEREF _Toc24741 31 HYPERLINK l _Toc26678 8.5 鏈傳動的潤滑 PAGEREF _Toc26678 31 HYPERLINK l _Toc19080 設(shè)計總結(jié) PAGE

19、REF _Toc19080 32 HYPERLINK l _Toc22637 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc22637 33 HYPERLINK l _Toc28769 致 謝 PAGEREF _Toc28769 341 緒論1.1 在設(shè)計研究的意圖和意義核桃，我們大家對于這種產(chǎn)品并不陌生，在日常生活中，人們對于這種產(chǎn)品比較喜愛，核桃也是重要的油料產(chǎn)品，隨著社會的不斷發(fā)展，核桃已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶，同時，很多廠家也在核桃身上尋找到商機，它們將核桃仁加工制作出很多人們喜歡的食品，像是核桃酥、核桃飲料等等，這些產(chǎn)品進(jìn)入千家萬戶，深受廣大人民群眾的喜愛。核桃的發(fā)展歷史比較悠久，在很早之前，人

20、們就已經(jīng)開始食用核桃。核桃在古代又叫做胡桃，它最早是從西域傳入到中原的，核桃與扁桃、腰果、榛子并稱為四大干果，核桃對人類的健康非常有好處，核桃作為保健食品可以降低血糖、健腦益智，目前我國的核桃栽培面積已經(jīng)達(dá)到5275萬畝以上，年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到90萬噸以上。一般核桃的加工工藝除脫青皮、分級、清洗、脫水、烘干、炒制、取仁與包裝外，還可以進(jìn)一步深加工。在食用核桃以及使用核桃制作一些產(chǎn)品時，需要將核桃進(jìn)行剝殼，然后獲取核桃仁，在加工過程中，主要存在的問題是核桃脫殼比較困難，基本由人工完成脫殼。人工剝殼難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求，核桃剝殼效率成了目前存在的最大問題。使得核桃剝殼成為一個難題，也嚴(yán)重影響了核桃仁

21、的產(chǎn)量，為此，發(fā)明一款核桃脫殼機來進(jìn)行核桃脫殼是非常重要的，原來的機器進(jìn)行剝殼過程比較繁瑣麻煩，所以我想設(shè)計出一款方便生產(chǎn)且效率高的自動核桃脫殼機。1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)利用機械將核桃破殼取仁的方法有以下五種：離心碰撞式破殼法，化學(xué)腐蝕法，真空破殼取仁法，超聲波破殼法，定間隙擠壓破殼法。第一種果仁完整性差，第二種損失率高，仁易受腐蝕，實際操作不好控制。第三種與第四種設(shè)備昂貴，作業(yè)成本偏高，且破殼效果不夠理想。綜合這幾種方法來看，定間隙擠壓破殼法還是比較優(yōu)秀的。1.3 本設(shè)計的總體方案為了做好本次設(shè)計，在進(jìn)行設(shè)計時，我們需要提供一些可行的方案，然后將這些方案進(jìn)行一一對比，從這些方案當(dāng)中選

22、出一個最佳的方案來進(jìn)行設(shè)計，以此設(shè)計出我們需要的核桃脫殼機。本設(shè)計從電動機到最后的破殼都經(jīng)過精心的制作，為了脫殼機整體傳動的穩(wěn)定性，由電動機出來就應(yīng)用了帶傳動，接下來是鏈傳動，考慮到鏈傳動應(yīng)用在運作速度不高的情況下較為理想，用在此機器上恰到好處，為了使核桃得到良好的固定，特意將鏈條做寬這樣連接寬度就增大了，可以固定各種大小不一的核桃，將曲柄滑塊機構(gòu)的滑塊端部做成螺絲形的錘頭，而曲柄滑塊機構(gòu)的滑塊在兩極限之間來回滑動時，這時就要求較精確控制鏈傳動的速度，一定要與曲柄滑塊機構(gòu)滑塊端部錘頭下落達(dá)成配合，讓錘頭下落時準(zhǔn)確的砸向鏈條放核桃的坑中。具體設(shè)計如下：方案一：傳動路線， 方案二：傳動路線，圖1-

23、3機器總裝圖經(jīng)仔細(xì)研究，考慮到電動機的轉(zhuǎn)速，鏈傳動的傳動速度，棘輪傳動雖能停頓等待錘頭下落，可是設(shè)計時要根據(jù)下落時間來確定棘輪的角速度從而確定棘輪的齒數(shù)，比較復(fù)雜，為簡單方便起見選用第二種方案。其傳動路線如下：方案二：傳動路線，電動機帶傳動 蝸桿蝸輪傳動鏈傳動 標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動曲柄滑塊機構(gòu)軸1:蝸桿齒輪軸(為了結(jié)構(gòu)的緊湊感,將同一根軸既做成蝸桿軸又做成齒輪軸)軸2:普通軸安裝蝸輪的軸 安放鏈輪的軸軸3：蝸輪鏈輪軸（為了減慢鏈輪的傳動速度，特意將蝸輪蝸桿傳動與鏈輪傳動結(jié)合起來）2 電動機的選擇2.1 選擇電動機的類型 根據(jù)本次核桃脫殼機設(shè)計的實際情況，我們選擇使用的電動機為三相異步電動機。2.2

24、 選擇電動機功率 根據(jù)本次設(shè)計的實際情況，電動機需達(dá)到的功率范圍為。因此經(jīng)過綜合考慮，我在此次設(shè)計中選用的電動機型號為。選擇電動機的額定功率，轉(zhuǎn)速，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)合理且緊湊。表2-2 主要參數(shù)型 號額定功率KW轉(zhuǎn)速r/min電流/A效率（%）功率因數(shù)額定電流A額定轉(zhuǎn)矩T最大轉(zhuǎn)矩T圖2-2 電動機外形3 自動脫殼機軸的帶及帶輪的設(shè)計在進(jìn)行設(shè)計的過程中，考慮到實際情況，本次設(shè)計需要使用到帶傳動裝置，所以我們需要進(jìn)行帶以及帶輪的設(shè)計，V帶具有彈性好，韌性強，抗拉力和傳動較平穩(wěn)等優(yōu)點，使用V帶可以增加傳動能力，也可以減少部件互相碰撞產(chǎn)生的噪音及磨損。雖然在傳動過程中V帶與帶輪之間存在一定的

25、摩擦且由于兩輪初拉力不同會存在拉力差，導(dǎo)致兩者產(chǎn)生相對滑動，使傳動比精確度降低，但不會影響自動核桃脫殼機的傳動，原因是脫殼機不需要非常精確的傳動比，只要實際傳動比比較準(zhǔn)確就可以滿足使用要求，而且V帶傳動會出現(xiàn)帶打滑現(xiàn)象，可以對自動核桃脫殼機的一些重要部件起到過載保護(hù)的作用，從而不會造成機體部件的嚴(yán)重?fù)p壞，V帶及帶輪還擁有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝的優(yōu)點。所以，在電動機與核桃破殼機之間選用V帶與帶輪的傳動配合是非常合理的。3.1 傳動帶的設(shè)計3.1.1 確定計算功率傳動帶所需的功率是輸送帶所需功率 根據(jù)查表可以得到 。,帶的從動輪轉(zhuǎn)速為。3.1.2 選擇V帶的型號根據(jù)和轉(zhuǎn)速,

26、查圖6-4知,選型三角帶3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑帶傳動的傳動比(1)確定小帶輪直徑查表6-8,取。(2)確定大帶輪直徑取彈性滑動率。 查表6-8取。實際傳動比： 從動輪實際轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)速誤差：對于帶式傳動裝置,轉(zhuǎn)速誤差在5%的范圍內(nèi)是允許的,因此。 3.1.4 驗算帶速 在規(guī)定的范圍內(nèi),合理。3.1.5 確定傳動中心距a和帶長L(1)初選中心距 (2)初選帶長L0(3)選擇V帶所需的基準(zhǔn)長度Ld查表6-5,找到與1584.3mm相接近的數(shù)據(jù),取L=1600mm. (4)實際中心距a 驗算主動輪(小帶輪)上的包角 經(jīng)過驗算，主動輪（小帶輪）包角取值合理.3.1.6 確定V帶的根數(shù)(1)計算單

27、根V帶的基本額定功率P1根據(jù)和,查表用插值法得,取得A型V帶的。(2)額定功率的增量根據(jù)和,查表6-9（c）用插值法得。(3)計算V帶根數(shù)根據(jù),查表得包角系數(shù),根據(jù),查表得帶長修正系數(shù)為。 取根。標(biāo)記。3.1.7 確定帶的初拉力確定單根V帶的預(yù)緊力: 查表6-4每米長度質(zhì)量m=0.1kg/m3.1.8 求V帶傳動作用在軸上的壓力確定帶對軸的壓力 3.2 V 帶帶輪的設(shè)計3.2.1 帶輪的材料選擇由于,所以在選擇帶輪材料的型號時選取。3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計我們在進(jìn)行帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計時，最先要考慮到帶輪直徑，選取合適的帶輪結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定帶輪輪槽的尺寸，帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：主動帶輪的結(jié)構(gòu)

28、選擇：因為根據(jù)主動帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸,而與主動帶輪配合的電動機軸的直徑是，根據(jù)公式，因此實心帶輪可以作為本設(shè)計的主動帶輪。帶輪參數(shù)的選擇：通過參考機械設(shè)計一書，從而明確了主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)。帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表，其他相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的公式計算求得。主動帶輪（小帶輪）的孔直徑是。 表3-1 主動帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm）槽型基準(zhǔn)寬度基準(zhǔn)線上槽深基準(zhǔn)線下槽深槽間距e第一槽對稱面至端面的距離輪槽角A11.01111.52.758.7150.39主動帶輪的厚度經(jīng)由機械設(shè)計手冊查得： 。圖3-1 主動帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖3.2.3 從動帶輪的設(shè)計從動輪結(jié)構(gòu)的選擇：從動帶輪輪輻結(jié)構(gòu)的確定取決于主動帶輪的基

29、準(zhǔn)直徑以及傳動比，因，所以從動帶輪(大帶輪)采用幅板式。從動帶輪參數(shù)的選擇：通過查看機械設(shè)計手冊一書，查出了帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)表，其他相關(guān)的尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的公式計算求得。從動帶輪的厚度可以查看機械設(shè)計手冊得： 其中是輪槽數(shù)，是槽間距 ，f 是第一槽對稱面至端面的最小距離 ：4 自動脫殼機軸的設(shè)計4.1 軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T(1)帶輪軸、主動帶輪軸的功率p、轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T： b、從動帶輪軸(齒輪軸、蝸桿軸)的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T:(2)蝸輪軸的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T: (3)大齒輪軸的的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T: (4)鏈輪軸（大鏈輪）的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T: 4.2 軸的材料選擇在確定軸材料的

30、類型選擇過程中，由于本次設(shè)計軸起到非常關(guān)鍵的作用，因此需要充分考慮所需要的軸的強度、剛度以及耐磨性等重要參數(shù)，確定軸應(yīng)使用哪種類型。可以選用軸的種類比較多，在本次設(shè)計中，我們選擇的軸需要經(jīng)過合適的熱處理方式，還需要兼顧制造加工等工藝問題，在進(jìn)行設(shè)計的過程中還需要考慮到節(jié)省成本這一原則。我們平時常見的鋼材型號為35，45，50優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在這個設(shè)計中，我們使用45號鋼，45鋼是實際生產(chǎn)中常用的鋼材，材料來源廣泛且經(jīng)濟，使用正火處理的方法，得到設(shè)計需要的性能。查表7-1，材料強度極限 =600MPa，對稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力-1b=55MPa。4.3 初步確定軸的最小直徑查表7-11常用材料的值

31、和C值取取.(軸端彎矩較小) ，由于軸上有鍵,故軸需加大。則。 。4.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計的軸采用階梯軸的結(jié)構(gòu)形式，毛坯尺寸定為mm，軸的直徑從軸端逐漸向中心增大。軸向定位采用常見的軸肩定位，為了達(dá)到減小應(yīng)力集中的目的，軸段間采用圓角過渡。軸做軸向固定時，要把軸頭長度做到比零件輪轂長mm，以確保軸向固定的裝置能夠緊靠零件端面。軸肩的圓角半徑小于相配零件的倒角或圓角半徑，軸肩高要大于所安裝零件的倒角。為了使軸方便加工以及安裝，軸上的每個鍵槽都設(shè)計在同一母線上，鍵槽截面尺寸相同，使得軸上零件便于裝拆。將軸的一端設(shè)為自由端，用軸承端蓋軸向固定，另一端則設(shè)計成固定端。繪制軸的結(jié)構(gòu)圖：圖 4-4蝸桿齒

32、輪軸圖 4-5蝸桿鏈輪軸尺寸圖4.4.1 假設(shè)軸上零件的裝配方案由于軸設(shè)計成了一種中間直徑大，兩邊直徑逐漸減小的階梯軸結(jié)構(gòu)。因此軸上的回轉(zhuǎn)零件需要從軸的兩端裝入，軸的左右兩邊均有軸承支撐軸；從軸的左端裝入后在左邊裝上軸承，從軸的右端裝入后在右邊裝上軸承，軸端用軸承端蓋。至于軸頸的尺寸和軸承的選擇下文會詳細(xì)講解。4.4.2 確定軸的各段直徑和長度(1)蝸桿齒輪軸：軸段的設(shè)計：軸段上安裝帶輪，此段設(shè)計我與帶輪設(shè)計同步進(jìn)行。由軸的最小直徑可初步確認(rèn)軸段的軸徑，帶輪輪轂的寬度為： 故軸段的長度略小于轂孔寬度，轂孔寬度取。軸段軸徑設(shè)計：考慮帶輪的軸向固定及密封圈的尺寸，帶輪左端用軸肩定位，軸肩高度為：

33、軸段的軸徑。這個軸的圓周速度在前面中已經(jīng)計算出來,可選用彈簧皮碗密封。查表得，選取彈簧皮碗，則。軸段的設(shè)計,軸段設(shè)計成蝸桿軸,蝸桿的分度圓直徑已算出，所以蝸桿段長度定為，該段軸的左右兩邊個各留出。軸段和軸段的設(shè)計：軸段安裝軸承，考慮到帶輪只受徑向力與圓周力，所以選用球軸承就可以滿足設(shè)計要求，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)暫取軸承為，計算出軸承的壽命不夠，故選軸承可符合設(shè)計要求，查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑：，外圈定位凸肩內(nèi)徑，該段長度定為。軸段安裝軸承考慮齒輪軸受到軸向及徑向力，故可以選擇6深溝球軸承。根據(jù)齒輪的分度圓直徑計算得出。該段無齒部分為，股該段軸頸

34、定為，故選軸承，由查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位，該段定長為。(2)蝸輪鏈輪軸的設(shè)計: 軸段的設(shè)計：軸段上安裝鏈輪,根據(jù)軸的最小直徑,該段軸頸定為30mm,由于鏈輪受徑向載荷大,故選用軸承為角接觸球軸承,選用7005C, 由查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。鏈輪左端就用軸承7005C。該軸段長度定為35mm。軸段的設(shè)計，該軸段安裝蝸輪，根據(jù)蝸輪的寬度，該軸段的長度取55mm，一般角接觸球軸承都是成對使用，蝸輪右邊的軸承也是用7005C。軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。該自動脫殼機蝸輪的圓周速度大于小于，故軸承采

35、用浸油潤滑,油的運動粘度為。用蝸輪蝸桿油,代號選用N1000。(3)大齒輪軸的設(shè)計: 軸段的設(shè)計：軸段上安裝鏈輪,根據(jù)軸的最小直徑,該段軸徑定為，齒輪輪轂的長度：該軸段左邊的軸頸定為30mm，經(jīng)過查表選用7006C，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。由于軸承成對配合使用，故右邊也用7006C。該自動脫殼機大齒輪的圓周速度，故軸承應(yīng)采用油潤滑，并且需要安裝擋油環(huán)，取擋油環(huán)端面到內(nèi)壁距離，為補償箱體的鑄造誤差以及安裝的擋油環(huán)，靠近箱體內(nèi)壁的軸承端面致箱體內(nèi)壁的距離，(4)大鏈輪軸的設(shè)計,該大鏈輪設(shè)計由于受到較大的徑向載荷,鏈輪的圓周速度極低,選用圓錐滾子軸承，并且成對使用。

36、根據(jù)設(shè)計軸的最小直徑，定該軸段直徑為。該軸段長度為經(jīng)查表選用軸承，由查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑，該軸右端軸頸段長定為。選用軸承，經(jīng)過查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。由于該軸的轉(zhuǎn)速小于,于是選用號齒輪潤滑脂。軸段的長度設(shè)計：軸段的長度除了與軸上零件有關(guān)之外，還與軸承座寬度以及軸承端蓋等零件有關(guān)。由表查得，下箱座壁厚由公式計算求得。則，取。上箱座壁厚由公式計算求得，則，?。惠S段的設(shè)計：該軸段間接為軸承定位，可取，齒輪兩端面與箱體內(nèi)壁距離取為，則軸段的長度為： 式（4-4）軸段的設(shè)計：軸段上安裝齒輪，為便于安裝，應(yīng)略大于，可初定，

37、則由表查得該處鍵的截面尺寸為，輪轂鍵槽深度為，該處齒輪輪轂鍵槽到齒根的距離為： 故該軸應(yīng)設(shè)計成齒輪軸，。箱體內(nèi)壁之間的距離為，力作用點間的距離 軸承力作用點距外圈距離：則， (5)鍵的選擇軸上零件的定位除了軸向定位以外還有周向定位，所以軸的周向定位也非常重要。小帶輪上鍵的選擇：由于電動機輸出軸的直徑為，查表知選用型普通平鍵，鍵的公稱尺寸選擇鍵。軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。蝸桿蝸輪軸的帶輪采用型普通平鍵連接，根據(jù)軸的直徑，查表確認(rèn)鍵的公稱尺寸為。軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。蝸輪鏈輪軸的鍵選擇：蝸輪小齒輪軸的軸頭直徑相同，根據(jù)直徑選擇合適的鍵，這里選擇平鍵連接即可。選擇型平鍵，查機械設(shè)計表得鍵選擇

38、. 軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。定位鏈輪的鍵設(shè)計同上。大齒輪軸上的鍵設(shè)計：軸頭直徑為，查表選取鍵的公稱尺寸,鍵選擇軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。大鏈輪軸上的鍵設(shè)計：軸頭直徑為，查表選取鍵的公稱尺寸鍵選擇軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。鍵的強度校核：平鍵連接的鍵強度校核公式為式中：鍵、軸、轂三者中最弱材料的需用壓力。 ：軸的直徑 ：鍵的工作長度：鍵與輪轂的接觸高度4.4.3 軸上零件的軸向定位(1)齒輪蝸桿軸上的主動帶輪(小帶輪):左邊用軸上結(jié)構(gòu)的軸肩作軸向定位,右邊選用彈性擋圈作軸向定位。(2)安裝蝸輪的軸的軸上的軸向定位:蝸輪的左邊用軸肩定位,右邊選用長套筒定位。(3)安裝大鏈輪軸的軸上的軸向定位

39、:大鏈輪的左邊用軸肩定位,右邊選用軸端擋圈定位。(4)安裝大齒輪軸的軸上的軸向定位：大齒輪的左邊用軸肩定位，右邊選用套筒作軸向定位。4.4.4 確定軸上圓角和倒角尺寸軸上的圓角尺寸根據(jù)所安裝軸上的零件的端面倒角和圓角來決定。為了使零件緊靠定位面，使軸上的圓角半徑小于安裝的軸上零件的端面倒角和圓角。軸環(huán)的高度軸環(huán)寬度。4.5 軸的疲勞強度校核4.5.1 判斷危險截面齒輪軸處彎矩較大，且軸頸較小，所以該剖面為危險剖面。圖4-2 軸的載荷分析圖其抗彎截面系數(shù)為： 抗扭截面系數(shù)為： 扭剪應(yīng)力為：按彎扭合成強度進(jìn)行校核計算，對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)，則當(dāng)量應(yīng)力為： 由查表得4

40、5鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強度極限，由查表得軸的許用彎曲應(yīng)力。，強度滿足設(shè)計要求。校核鍵鏈接的強度：帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為： 取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表查得，強度足夠。當(dāng)量動載荷：由表查得軸承的，軸承受力如圖所示。因為軸承不承受軸向力，軸承A、B當(dāng)量動載荷為。，軸承壽命：因，故只需校核軸承A，對于自動脫殼機來說，軸承在以下運行，由表查得。查得載荷系數(shù)。 自動脫殼機預(yù)期壽命為，故軸承壽命滿足要求。5 自動脫殼軸軸承的校核 HYPERLINK l _Toc358371414 5.1 計算軸承受到的徑向載荷(1)查機械設(shè)計手冊可知，的，前面求得的兩個軸承所受的載荷分別為： ， 式（5-1），；5.2

41、計算軸承軸向力初選軸承型號，查表得 ， ， 因為， 所以軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”。所以： QUOTE * MERGEFORMAT 5.3 求軸承的當(dāng)量動載荷確定軸承的徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù) QUOTE * MERGEFORMAT 所以軸承和軸承都取：，。5.4 軸承的壽命驗算 QUOTE * MERGEFORMAT 因，所以按軸承2驗算壽命。 軸承預(yù)期壽命。因,故軸承滿足使用。6 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的設(shè)計6.1 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的材料及熱處理在日常生活中，我們廣泛使用各種類型的結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵等材料來制作圓柱齒輪。我們查閱相關(guān)資料可以獲得一些相關(guān)信息，

42、所以，在本次設(shè)計中使用軟齒面，大齒。選擇，選用級精度。其熱處理方式?jīng)Q定使用滲碳淬火+回火，滲碳后要進(jìn)行磨齒，硬度在，滲碳后齒面接觸強度高，耐磨性好，而齒心部仍保持有較高的韌性，用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動中是非常合適的。6.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸計算根據(jù)設(shè)計尺寸經(jīng)由機械設(shè)計手冊查得選用計算傳動尺寸：中心距： 分度圓直徑： , 取。 取。 計算齒輪傳動其他幾何尺寸：齒頂高 齒根高 全齒高 頂隙 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 6.3 校核齒根彎曲疲勞強度、和同前；齒寬；齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：自外齒輪的齒形修正系數(shù)圖,查得： ,;自外齒輪齒根應(yīng)力修正系數(shù)圖,查得： ,。自重合度系數(shù)圖,查得

43、： 。許用彎曲應(yīng)力：由查圖得彎曲疲勞極限應(yīng)力為：,由圖查得壽命系數(shù)，由表查得安全系數(shù)，故： 6.4 齒輪上作用力的計算在進(jìn)行齒輪作用力計算這一方面，我們需要進(jìn)行后繼軸的設(shè)計、鍵的選擇、驗算以及軸承的選擇和校核提供數(shù)據(jù)。齒輪上作用力的計算如下：高速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為,轉(zhuǎn)速為，小齒輪分度圓直徑為。小齒輪（齒輪軸）1的作用力(1)圓周力為： 作用力方向與力作用點圓周速度方向相反。(2)徑向力為： 作用力方向由力的作用點指向輪1的轉(zhuǎn)動中心。(3)大齒輪2的作用力，從動齒輪2各個力與主動齒輪1上相應(yīng)的力大小同等，作用方向相反。7 蝸桿傳動的設(shè)計7.1 蝸輪蝸桿的材料及熱處理方式這里采用做為蝸輪的材料，鑄造方法：砂模，相應(yīng)的蝸桿選用淬火鋼：鑄錫青銅。7.2 普通蝸桿傳動的主要參數(shù)(1)蝸桿模數(shù)查機械設(shè)計手冊表6-42取蝸桿模數(shù)為1.25。(2)蝸桿分度圓直徑d1由于該段軸的直徑是40mm，故蝸桿的分度圓直徑根據(jù)表6-43的國標(biāo)選20mm。(3)蝸桿導(dǎo)程角 (4)蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)蝸桿頭數(shù)一般為,常用的是1、2、4、6，這里需要大的傳動比，故選擇蝸桿的頭數(shù)=1，蝸輪齒數(shù)一般取為了獲得大的傳動比,我在這里選用.(5)中心距a標(biāo)準(zhǔn)蝸輪蝸桿傳動中心距的計算公式為 7.3 普通蝸桿傳動的幾何尺寸計算蝸桿分度圓直徑 。蝸桿齒頂高(齒頂系數(shù)一般取) 蝸桿齒根高 (頂隙系