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電解加工螺旋內(nèi)部渦流器（紊流器）
王名喚和彭偉和姚春燕和張喬芳
接收2009年6月28日/接受:11月20到2009年倫敦斯普林格出版社,2009年
摘要電解加工(ECM)是很有希望的來加工復(fù)雜的表面由于沒有的優(yōu)點(diǎn)刀具的磨損,強(qiáng)調(diào)自由和良好的加工精度。在這個(gè)研究中,內(nèi)部的螺旋形加工方法的肋板ECM算法。首先,ECM試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)達(dá),由電解質(zhì)供應(yīng)模塊,電源設(shè)備,工件-支撐裝置。然后,形狀的陰極被用來處理螺旋-紊流器建立孔系統(tǒng)。成型的陰極也準(zhǔn)備好了通過紫外線- 固化螺旋面具方法考慮預(yù)期的螺旋紊流器的工件。此外,參數(shù)加工精度影響的形狀重復(fù)和加工效率進(jìn)行了分析和討論,特別是電壓和電解質(zhì)濃度有處理后的主要影響因素結(jié)果。
關(guān)鍵詞電解加工。螺旋內(nèi)部紊流器形狀電極。螺旋根肋板
m .王明歡:彭偉:姚春燕:張喬芳
大學(xué)機(jī)電工程,
浙江理工大學(xué),
310014,杭州,
浙江,中央人民出版社。
minghuanwang@hotmail.com電子郵件:
w·pengwei@zjut.edu.cn電子郵件:
ycy@zjut.edu.cn電子郵件:
zg0609@zjut.edu.cn電子郵件:
Published online :13 December 2009
12月13在線發(fā)表,到2009年
1介紹
工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)追求效率高,越來越多的熱生產(chǎn)的[1]的設(shè)備如氣渦輪葉片,緊湊的熱量燃料的加工設(shè)備,先進(jìn)的氣冷堆元素,電子冷卻裝置等。因此,一生的設(shè)備減少顯著。為了克服這一問題,符合現(xiàn)代工業(yè)的需要有效的冷卻方式進(jìn)行了研究。冷卻方法介紹給提高一生的熱設(shè)備包括涂層[2]的基礎(chǔ)上,內(nèi)部冷卻[3,4]和影片冷卻[5]。使用的涂布方式、設(shè)備能從它的環(huán)境保護(hù)。在氣膜冷卻、冷卻通常空氣注入或沿著熱表面形成一個(gè)表面保溫層保護(hù)免受過熱內(nèi)部冷卻包括強(qiáng)制對(duì)流在通過葉片蛇形流量通道。動(dòng)蕩利用各種所能得到的肋板和這加強(qiáng)了傳熱通道。有各種形狀肋板,如長(zhǎng)方形管不同傾斜[6、7],螺旋根肋板[8],[9]舉或錐孔壁內(nèi)在。
這些肋板的準(zhǔn)備工作中的應(yīng)用來說,都至關(guān)重要工廠。機(jī)械方法和非傳統(tǒng)的方法[13]了。球旋轉(zhuǎn)-成型方法[10]可以過程內(nèi)凹槽管大直徑和薄墻。激光法能加工表面紋理當(dāng)鉆孔直徑大于5毫米由于設(shè)備[11]。電解加工使用(ECM),由詹恩[12]Noot[13]形成神秘的洞,是因?yàn)椴牧峡蔀楸浑娊狻?也沒有刀具的磨損,沒有熱能傷害的工件。 此外,復(fù)雜加工型材可輕易被使用的形狀電極在ECM。不過,正因?yàn)榘l(fā)生了亞洲的體積和形狀陰極的,只有紊流的根肋板,在環(huán)形孔超過2.5毫米直徑可以編造的。
在這基礎(chǔ)上,本文提出了內(nèi)部冷卻方法和螺旋的肋骨介紹了孔壁的采用和誤差修正方法機(jī)器的螺旋冷卻管采用形狀的工具電極。首先,洞口制造光墻電線電-腐蝕去除加工方法。然后,螺旋紊流的孔壁表現(xiàn)形式的基礎(chǔ)上,在此基礎(chǔ)上,采用電解的形狀為陰極工具電極。
2試驗(yàn)系統(tǒng)的螺旋形加工內(nèi)部冷卻的ECM
圖一顯示了實(shí)驗(yàn)的主要成分系統(tǒng),包括電解質(zhì)、電力供應(yīng)模塊供應(yīng)單位,工件-支撐裝置。電解液提供供應(yīng)模塊在給定的電解質(zhì)溶液流量、壓力、溫度。電解質(zhì)設(shè)施過濾、溫度控制、和污泥的去除包括在內(nèi)。電源設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)器電流不斷的直流電壓。工件-支撐裝置修復(fù)工件和形式和陽極之間的差距陰極。鈉硝酸鹽的硝態(tài)氮(NaNO3)是選中的電解液。選擇與流量計(jì)計(jì)量器具的壓力測(cè)量液壓壓力、流量等的壓力、流量可以調(diào)節(jié)閥門。這電解質(zhì)溫度保持在大約30°C。
3陰極準(zhǔn)備螺旋冷卻管在ECM
在ECM,設(shè)計(jì)適合的工具,一個(gè)愿望的工件形狀是很重要的,因?yàn)榧庸すぜ螤钔ǔＨQ于陰極的身材。在這篇文章中,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)螺旋冷卻管壁、螺旋-成型工具電極必須做好準(zhǔn)備。圖二顯示示意圖陰極的準(zhǔn)備。首先,一個(gè)直接的金屬絲絕緣涂覆冰雪覆蓋之前就已安裝機(jī)械手的。然后,紫外線是專注于集中目標(biāo),通過電腦標(biāo)記問題與一個(gè)孔徑。絕緣涂覆暴露在外的紫外線光可能是凝固。這樣,絕緣涂料模式固化成一種欲望使用電腦標(biāo)記和運(yùn)動(dòng)的金屬電線。在那之后,未加工過的用丙酮處理。然后形狀電極與螺旋對(duì)她們的一種侮辱涂于金屬皮膚可以獲得(圖3)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆糯髨D,可以看出接觸邊緣和侮辱涂層金屬絲抓得更緊了。有必要說直徑的準(zhǔn)備螺旋陰極D1和大小螺距P考慮到直徑變化光滑的洞制造的進(jìn)步和必要的內(nèi)螺旋骨刺。因此,最初的距離陰極和陽極之間不了決定eD2 _ dT=2 e1T由何處、D2、d是光滑的直徑孔金屬絲,分別。
4電解加工螺旋冷卻管和討論
在螺旋狀的制備、電化學(xué)陰極加工冷卻管的螺旋執(zhí)行消解過程,通過控制的工件(陽極)與工具(陰極)在一個(gè)電解槽的期間電解過程。由于受侮辱的一部分陰極表面,電場(chǎng)僅僅存在于人的曝光
部分。然后材料對(duì)工件電源部分附近與其他部分溶解仍然(見圖4)。而加工時(shí)間的推移,螺旋狀而形成造成孔壁光滑,螺旋冷卻槽是捏造的。
在實(shí)驗(yàn),一些參數(shù)應(yīng)該的計(jì)算確定包括電解質(zhì)速度和壓力、電壓、電解質(zhì)濃度等。
4.1決心電解液的物質(zhì)速度
在ECM,電解液流電極之間的間距必須保持在一定的速度為了加強(qiáng)傳質(zhì)和消除污泥、熱、和天然氣泡沫產(chǎn)生的差距。在典型的制造、國(guó)家速度必須狂暴的。根據(jù)雷諾茲規(guī)則,速度可以方程計(jì)算Re =uDh /v
即為雷諾數(shù)在哪里,你的速度是打擊電解質(zhì)、液壓直徑、ν是黏性系數(shù)電解液的物質(zhì),其值是20°C的溫度。眾所周知,當(dāng)湍流流動(dòng)的狀態(tài)是比2300大。
所以最低速度umin電解液的物質(zhì)可以計(jì)算出umin > 2300v/D n估計(jì),從Dh可以估計(jì)Dh =D-d。
根據(jù)3Eqs和4Eqs,最低速度umin應(yīng)該如下
umin > 7:8m m/ s
考慮增加的電解質(zhì)溫度在實(shí)驗(yàn),最低速度給出電解質(zhì)的在哪里,我是電流密度、ρ是κ0電解質(zhì)、密度的電解質(zhì)電導(dǎo)率的,C是溫度系數(shù)、ΔTe是溫度升高,年限的管道。
考慮Eqs。5、6電解質(zhì)、臨界速度實(shí)驗(yàn)采用的有待u _ maxfumin; u0g
4.2決心電解液的物質(zhì)的壓力
電解液壓力是另一個(gè)重要的參數(shù)ECM. 某些電解液壓力所能提供的運(yùn)動(dòng)解決途徑和沖的產(chǎn)品加工的差距。也可能受到的壓力摩擦的管道、粘度電解液等。為了供應(yīng)足夠的壓力實(shí)驗(yàn)期間入口壓力電解液的物質(zhì)應(yīng)該是確定的P0 _ Pu t Pe t Pv
摘要聚氨酯是在哪里,液動(dòng)壓、Pe壓力出口和極限Pv壓力損失,因?yàn)檎承阅Σ?
此外,根據(jù)情節(jié)為極化鐵,電壓應(yīng)大于5條電解質(zhì)濃度可控制從100 g/l 300 g/l考慮到加工效率及加工精度。
上述討論的基礎(chǔ)上,這個(gè)范圍變參數(shù)被顯示在實(shí)驗(yàn)中使用表1。
表1參數(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)
速度的入口 電解質(zhì) 電壓(V) 濃度
電解質(zhì)的 壓力 電解質(zhì)的
(m × s?1) inlet (MPa) (g/L)
10–25 0.1–0.5 5–12 100–300
4.3實(shí)驗(yàn)和討論電子戰(zhàn)的螺旋形內(nèi)部紊流器
加工精度高身材復(fù)制和高預(yù)計(jì)ECM,效率會(huì)受電壓、電解質(zhì)濃度和速度,等等。在電解加工螺旋冷卻管壁、加工精度的加工可以通過引入工件寬度凹槽侵蝕的工件。更大的凹槽寬度為低的加工精度越高.這效率溶解的資料可以描述去除速率的工件。在ECM,應(yīng)用的電壓和電解質(zhì)濃度分布的影響最終影響電流密度的準(zhǔn)確性和效率。電解質(zhì)流速和壓力的影響來擦除的產(chǎn)品。在這里等參數(shù),電解質(zhì)速度和加工電壓進(jìn)行了分析和討論。
考慮到電壓、電解質(zhì)濃度的關(guān)系,速度形成的主要參數(shù)的內(nèi)部螺旋風(fēng)管,的去除率資料需要討論
在這，η是當(dāng)前效益,ω是化學(xué)等效的容積，I是電流密度
電流密度至關(guān)重要的侵蝕的物質(zhì)和它改善了增加的電壓電解液密度。陽極極化的基礎(chǔ)上電解質(zhì)和電壓曲線[14],當(dāng)前的密度是明顯增加電壓的增加電解液濃度。因此,電壓起著重要的角色,材料去除的。然而,洗掉電極上的積屑是關(guān)鍵,速度電解液的物質(zhì)都必須予以考慮。此外,應(yīng)用的電壓調(diào)整,是再容易不過了電解質(zhì)濃度的真正的實(shí)驗(yàn)。
加工精度的復(fù)制、形狀取決于之間的差距,陽極和陰極
圖5變化的去除率凹寬度和與電壓 圖6變化的去除率凹槽寬度和的調(diào)查電解質(zhì)濃度
在螺旋內(nèi)部螺旋的加工陰極不調(diào),所以變量的差距有可能被[14]
在這里, Δb是最初的電極間距, κ是導(dǎo)電性能。
根據(jù)等式10,更好的復(fù)制精度可狹窄的情況下獲得初始縫隙、低電壓、電解質(zhì)濃度。
測(cè)量實(shí)驗(yàn)值五次在五點(diǎn)鐘不同的位置同樣的加工參數(shù)。這標(biāo)明值范圍的數(shù)量和錯(cuò)誤被計(jì)算。
4.3.1電壓對(duì)加工精度效率的影響
圖5給出了寬度變化的凹槽材料去除率的變化的電壓。這不同的數(shù)值為不同的位置沿著軸為5%在同一加工參數(shù)。作為電壓增加,其寬度凹槽反而變大加強(qiáng)的電場(chǎng)。根據(jù)這個(gè)理論的電器、電壓的增加,該材料是a小遠(yuǎn)從陰極,然后被腐蝕定位日益惡化從而增強(qiáng)了凹的寬度。最后,加工精度越高更糟。此外,材料去除率提高電壓的提高的基礎(chǔ)上,法拉第法則?？梢垣@得更高的效率在更高的電壓。
圖7螺旋風(fēng)管冷卻通道時(shí)處理
所以,考慮到高的效率和準(zhǔn)確度,適當(dāng)?shù)碾妷簯?yīng)選擇。
4.3.2電解質(zhì)濃度對(duì)影響加工精度和效率
圖6說明了價(jià)值觀的凹槽寬度和去除速率不同材料電解質(zhì)濃度。可以看出值的誤差在7%相同的情況參數(shù)。它也表示寬的凹槽變得更廣和了去除速率增加材料的增加電解液的物質(zhì)的濃度。在高電解質(zhì)濃度,有更多的離子反應(yīng)的物質(zhì),電場(chǎng)提高電路。因此,工件材料可以拆卸最后,加工精度的工件變得更糟。圖6也表明凹槽寬度的增加大比,低濃度高濃度噴施株移除率的增大而物質(zhì)差不多線性增加的電解質(zhì)濃度。根據(jù)當(dāng)前的曲線電解液的物質(zhì)電流效率變化速率較大在低濃度比高濃度噴施株。很明顯讓更多的材料可以的增加將其切除電解質(zhì)只是因?yàn)樵黾拥钠骄诫娏髟陔娐贰?
圖7顯示螺旋的樣品,內(nèi)部的肋骨8 V 150 g/l NaNO3,0.2 Mpa,15米/秒電解質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度及10分鐘加工時(shí)間。螺旋狀切斷電化學(xué)腐蝕孔”是由電線加工(隅角加工)測(cè)量尺寸螺旋根肋板。我們可以看出螺旋的肋板孔壁是清楚的。高度的尺寸的0.32-0.35毫米和寬度為1.40-1.53 mm的肋板。平均偏差為< 8.5%。加工精度的形狀重復(fù)是0.07-0.1毫米。預(yù)計(jì)精度更高脈沖電源進(jìn)行。
5結(jié)論
本研究的螺旋形、電解加工內(nèi)部螺旋方法。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),構(gòu)造進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
一些結(jié)論來自研究如下:
1。一個(gè)任意形狀的電極可以準(zhǔn)備的治療方法和被用于在陰極電化學(xué)加工的內(nèi)部螺旋散熱孔
2。電解液速度至關(guān)重要的洗的被解散的產(chǎn)品在電極間距。
3。增加的加工電壓和電解液濃度、加工精度的形狀重復(fù)效率降低,提高。
4。為了更好的加工精度,狹窄的初始縫隙、低電壓、電解質(zhì)濃度均可以采用。
確認(rèn)在此感謝全國(guó)水平中國(guó)自然科學(xué)支持。浙江省教育廳中國(guó)金融中心由格蘭特給予的支持。
參考文獻(xiàn)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)
機(jī)制1101班
學(xué)生：王宏智
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：根據(jù)題目進(jìn)行調(diào)研并參觀相似實(shí)物及照片，主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成螺旋式洗米機(jī)設(shè)計(jì)方案，對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析和確定。
起止時(shí)間：2015年3月16號(hào)~2015年6月4號(hào)
指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日
沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)考核評(píng)價(jià)表
畢業(yè)設(shè)計(jì)
名 稱
螺旋式洗米器設(shè)計(jì)
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
機(jī)制1101
姓名
王宏智
評(píng)價(jià)人
權(quán)重
評(píng)價(jià)點(diǎn)
得分
指導(dǎo)教師
10
圖紙完備、整潔，設(shè)計(jì)說明書的撰寫質(zhì)量
5
分析、計(jì)算、論證的綜合能力
5
能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立工作能力強(qiáng)
5
畢業(yè)實(shí)習(xí)表現(xiàn)、進(jìn)度表書寫情況
評(píng)閱人
10
設(shè)計(jì)的有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定應(yīng)用價(jià)值
5
設(shè)計(jì)的難度和工作量，結(jié)合本專業(yè)情況
5
計(jì)算、圖紙、公式、符號(hào)、單位是否符合工程設(shè)計(jì)規(guī)范
5
說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平
答辯小組
10
設(shè)計(jì)規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度
10
答辯掛圖準(zhǔn)備情況
10
答辯中思維敏捷，知識(shí)面寬厚程度
10
回答問題的正確性，有無錯(cuò)誤
10
是否有創(chuàng)新意識(shí)，設(shè)計(jì)是否有新意
教師、評(píng)閱人和答辯小組按以上各條的相應(yīng)評(píng)價(jià)點(diǎn)給出得分，合計(jì)總分?jǐn)?shù)。
在總成績(jī)分?jǐn)?shù)中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側(cè)成績(jī)欄中。
注意：有嚴(yán)重抄襲現(xiàn)象的學(xué)生成績(jī)應(yīng)定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴(yán)重的學(xué)生成績(jī)應(yīng)降檔處理。指導(dǎo)教師、評(píng)閱人及答辯小組對(duì)此應(yīng)切實(shí)注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會(huì)裁定。
合計(jì)分?jǐn)?shù)
成績(jī)
答辯小組：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱意見表
專業(yè)
機(jī)械制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
機(jī)制1101
姓名
王宏智
題目
螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
指
導(dǎo)
教
師
評(píng)
語
該同學(xué)按畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書完成規(guī)定的任務(wù)工作量，論文題目難度較大，工作量較大。設(shè)計(jì)成果具有較廣泛的應(yīng)用性。該同學(xué)勤奮努力，按選題要求能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并掌握和運(yùn)用新知識(shí)；能夠進(jìn)行選題要求的計(jì)算，理論依據(jù)正確，數(shù)據(jù)處理方法及結(jié)果合理。能夠熟練應(yīng)用CAD軟件繪圖和運(yùn)用辦公軟件進(jìn)行計(jì)算、錄入、排版。論文概念清楚、文理通順、圖表規(guī)范結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯性強(qiáng)。從完成論文情況來看該同學(xué)已經(jīng)具備了較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，達(dá)到了本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求。同意答辯。
簽字： 年 月 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)于 2015 年 6 月 日 審查了 機(jī)制 專業(yè)螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。
設(shè)計(jì)（論文）題目： 螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 螺旋式洗米機(jī)設(shè)計(jì)的分析和確定
設(shè)計(jì)（論文）共 48頁，設(shè)計(jì)圖紙 5 張
指導(dǎo)教師：
評(píng) 閱 人：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)意見：
成績(jī)：
學(xué)院答辯委員會(huì)
主任委員（簽章）
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄
專業(yè)班級(jí):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí):1101 學(xué)號(hào)：311202205 姓名: 王宏智
答辯內(nèi)容記錄:
記錄人：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱意見表
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
機(jī)制1101
姓名
王宏智
題目
螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
評(píng)
閱
人
評(píng)
語
該生能夠認(rèn)真地完成畢業(yè)論文任務(wù)書提出的內(nèi)容和各項(xiàng)要求，靈活地運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)來分析問題和解決問題；能夠獨(dú)立查閱文獻(xiàn)、翻譯外文資料；；能很好地收集加工各種信息以及獲取新的知識(shí)。從論文的結(jié)果上看，達(dá)到了本專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo)和要求。從論文的整體上看，符合論文任務(wù)書的內(nèi)容和要求，論點(diǎn)比較明確，論述較全面，思路較清晰，邏輯性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)較合理，格式較規(guī)范。
同意參加答辯。
簽字： 年 月 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)制1101
學(xué)生姓名： 王宏智
指導(dǎo)教師： 侯志敏
論文提交日期： 2015年 6 月 1 日
論文答辯日期： 2015年 6 月 4 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)
機(jī)制1101班
學(xué)生：王宏智
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：根據(jù)題目進(jìn)行調(diào)研并參觀相似實(shí)物及照片，主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成螺旋式洗米機(jī)設(shè)計(jì)方案，對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析和確定。
起止時(shí)間：2015年3月16號(hào)~2015年6月4號(hào)
指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日
摘 要
洗米機(jī)是一種食品加工機(jī)械，是洗米裝置。是由電動(dòng)機(jī)，水平螺旋軸的設(shè)計(jì)，傾斜螺旋軸和相應(yīng)的減速器，框架和其他結(jié)構(gòu)。米從入口到洗米機(jī)，洗滌的摩擦螺旋軸交付后，流量計(jì)和流量逆流流動(dòng)，在流動(dòng)過程中的漂浮雜質(zhì)米，洗滌渾濁的水從溢流排出淘米。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，集搓米，洗米，除去漂浮的雜質(zhì)，如砂石作為一個(gè)整體，用更少的水洗滌效果，是一種高效連續(xù)式洗米機(jī)，食堂，大型酒店，快餐中心理想的糧食洗滌機(jī)械。
本設(shè)計(jì)制定洗米機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算；完成了水平螺旋軸，傾斜螺旋軸及其相應(yīng)的減速器，與框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).
關(guān)鍵詞：螺旋洗米機(jī)；減速器；水平螺旋軸；傾斜螺旋軸；機(jī)架；
Abstract
Rice 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 design
Key words:Spiral rice washing machine;Retarder；Horizontal spiral shaft;Tilting screw shaft；Rack
目 錄
第一章緒論 1
1.1 洗米機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義 1
1.2 我國(guó)洗米行業(yè)發(fā)展概況 1
1.3 各類洗米機(jī)簡(jiǎn)介 2
1.4 本章小結(jié) 3
第二章 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4
2.2 電機(jī)的選擇 5
2.3 水平螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 6
2.3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)比 6
2.3.2各軸參數(shù)計(jì)算 6
2.4傾斜螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 7
2.4.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)比 7
2.4.2 各軸參數(shù)計(jì)算 7
2.5本章小結(jié) 8
第三章水平螺旋減速器設(shè)計(jì) 9
3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9
3.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 12
3.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 14
3.3.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 14
3.3.2 中間軸的設(shè)計(jì) 16
3.3.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 17
3.4 各軸軸承與鍵的設(shè)計(jì) 21
3.5 本章小結(jié) 23
第四章水平螺旋減速器設(shè)計(jì) 24
4.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
4.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 26
4.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 29
4.3.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 29
4.3.2 中間軸的設(shè)計(jì) 31
4.3.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 33
4.4 各軸軸承與鍵的設(shè)計(jì) 37
4.5 本章小結(jié) 38
第五章螺旋軸機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39
5.1 水平及傾斜螺旋軸設(shè)計(jì) 39
5.1.1 水平螺旋軸的設(shè)計(jì) 39
5.1.2 傾斜螺旋軸的設(shè)計(jì) 42
5.2 機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定 44
5.3 料斗及出料口設(shè)計(jì) 44
5.4 潤(rùn)滑方案 44
5.5 密封方案 44
5.6 本章小結(jié) 45
結(jié)論 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 48
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章緒論
第一章 緒 論
1.1 洗米機(jī)設(shè)計(jì)目的及意義
洗米機(jī)是一種食品加工機(jī)械，洗米裝置．為了適應(yīng)餐廳，大型酒店，快餐中心，所以一個(gè)螺旋輸送機(jī)連續(xù)式洗米機(jī)的設(shè)計(jì)，該機(jī)主要由電機(jī)，減速器，套管，進(jìn)料口，進(jìn)料口，螺旋推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)．水的侵蝕和泥沙沉降達(dá)到清洗大米的目的．
在水稻深加工，洗米是第一個(gè)過程。在傳統(tǒng)加工中，洗米是手工勞動(dòng)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且效果差。螺旋式洗米機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，集搓米，米洗凈，除去漂浮雜質(zhì)，砂等于一體，用更少的水，清洗效果好，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。它還具有液壓運(yùn)輸功能，可以洗米輸出至設(shè)計(jì)位置，是一種高效的連續(xù)洗米機(jī)。適用于洗衣粉和大米，玉米，小麥，豆類和其他食物顆粒輸送，也可用于大米制品廠，豆制品廠，如洗滌原料，又是一個(gè)餐廳，大型酒店，快餐中心及釀造，理想的糧食洗滌機(jī)械加工。
1.2 我國(guó)洗米行業(yè)發(fā)展概況
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)民生活水平的提高，其機(jī)械化水平在行業(yè)得到了空前的發(fā)展，農(nóng)業(yè)和三產(chǎn)業(yè)．在傳統(tǒng)的服務(wù)行業(yè)，對(duì)餐飲企業(yè)的機(jī)械作業(yè)越來越普及，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也降低了勞動(dòng)力成本．
目前，發(fā)達(dá)國(guó)家在歐洲和美國(guó)的洗米機(jī)的應(yīng)用為了達(dá)到相當(dāng)?shù)钠占?，因?yàn)樗娜丝诿芏炔淮螅灾行⌒拖匆聶C(jī)的需求量也比較大．從洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)看，洗米機(jī)外趨于小型化，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等。由于人口眾多，有許多學(xué)生，在學(xué)校的顧客和工作人員，餐飲和工廠．因此，在洗衣機(jī)的生產(chǎn)是以大中型洗米機(jī)國(guó)內(nèi)食品機(jī)械廠．在洗米機(jī)結(jié)構(gòu)，歐洲，美國(guó)，日本和其他發(fā)達(dá)國(guó)家從過去的一次性洗滌發(fā)展到現(xiàn)在的連續(xù)型在過去的混合型發(fā)展到現(xiàn)在的電磁振動(dòng)和螺旋輸送摩擦方式洗滌模式和工作機(jī)制．中國(guó)正逐漸在這一領(lǐng)域的發(fā)展，現(xiàn)在市場(chǎng)上也出現(xiàn)在清洗螺旋輸送機(jī)新的洗滌方式．淘米洗衣機(jī)是提高
50
水稻的洗滌效率，減少水的浪費(fèi)，而且可以大大降低食品加工工人的工作量，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效的洗滌效果．由于中國(guó)人口眾多，特別是在學(xué)校，工廠，食品和飲料行業(yè)需要解決大量M洗滌，通過調(diào)查國(guó)內(nèi)食品機(jī)械中可以看出，目前洗米機(jī)的需求增長(zhǎng)趨勢(shì)．所以，洗衣機(jī)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)安全操作和低成本的優(yōu)點(diǎn)．通過1000kg m洗衣的理論分析，所需時(shí)間為2小時(shí)，水的消耗量約為6500l，只有1-2個(gè)操作是需要的。與手洗相比，洗滌過程中可以節(jié)省清洗成本，大大提高了清洗效率．
1.3 各類洗米機(jī)簡(jiǎn)介
（1） 水壓式洗米機(jī)
如圖1.1所示，該洗米機(jī)，它利用水作為驅(qū)動(dòng)力，通過水主閥壓力水，將孔內(nèi)注入一束噴射的水，它有足夠的能量在水稻輸送和清洗料斗的摩擦和沖擊，大米表面，徹底沖洗干凈表面和糠后通道，其他粒子的清洗和運(yùn)輸．在洗米的過程中，大米可以用洗米機(jī)放電表面洗凈，大米可以保證清潔衛(wèi)生．特點(diǎn)：提高洗米質(zhì)量，減少浪費(fèi)，節(jié)省能源，適用于大米、黃豆、小麥、玉米、豆類等的淘洗．
圖1.1水壓式洗米機(jī)
（2）循環(huán)式洗米機(jī)
如圖1.2所示，由分離器和供水管，形成一個(gè)整體，在分離器內(nèi)縱向設(shè)有落米的房間，米砂分離室，儲(chǔ)米倉和放電室中的漂浮物，泵和落米的房間，斗連接，M泵分別由傳輸測(cè)量管和送飯管和米的房間和大米和水分離器連接，它是各種物質(zhì)的不同比例，礫石，帕瓦諾，糠，塵土等雜物清除．當(dāng)使用米放入不銹鋼料斗，水稻從料斗底部的高壓清洗機(jī)．水稻是吸進(jìn)一個(gè)不銹鋼容器，然后從容器的底部被吸入，并從頂部流入．洗米機(jī)這個(gè)動(dòng)作循環(huán)一個(gè)周期，所以適當(dāng)?shù)那逑春徒?，自?dòng)程序控制吸入另一個(gè)米水分離裝置和過濾水．
特點(diǎn)：清洗效果好，水可重復(fù)利用，節(jié)約用水，體積小，重量輕，操作方便，大量的大米，廣泛適用于家庭，餐廳，酒店和其他單位．
圖1.2循環(huán)式洗米機(jī)
1.4 本章小結(jié)
本章分析了洗米機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義，介紹了我國(guó)洗米機(jī)行業(yè)的發(fā)展概況，列舉了幾類洗米機(jī)的特點(diǎn)和工作原理．
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
第二章 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
2.1 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
螺旋洗米機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1所示．在水平螺旋2在輸送擦在流動(dòng)過程中的漂浮雜質(zhì)，洗米的過程中加入粳米1斗，并從溢流口排出的洗滌污水12．大米是從運(yùn)料口斜螺旋9的水平螺旋槳..在這里，我開始斜螺旋向上運(yùn)輸，由于水浸泡侵蝕，沙子和礫石沉降速度在砂槽8沉（有螺絲孔，小槽定時(shí)拆下清潔），噴水裝置，從出料口排出10以上的排水后最終米，米洗滌操作。洗滌水在洗滌過程中從噴霧裝置11成流，沿著傾斜的螺旋向下流動(dòng)，水平螺旋，從溢流最后流出。在整個(gè)洗米，水流流動(dòng)的米，有斜鉆一個(gè)洞，并有上蓋和螺絲..之間的差距臥式螺旋的開蓋暴露，也容易漂浮雜質(zhì)浮出水面．
圖 2.1 洗米機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.2 電機(jī)的選擇
利用阻力系數(shù)法計(jì)算出所需要的電機(jī)功率，以額定功率和斜螺旋運(yùn)動(dòng)的螺旋運(yùn)動(dòng)水平所需額定功率和傾斜螺旋電機(jī)
(2-1)
(2-2)
式中：——功率備用系數(shù)，取=1；
——傳動(dòng)效率，取=0.90；
L——螺旋長(zhǎng)度，水平螺旋長(zhǎng)度L1=0.6m ，傾斜螺旋長(zhǎng)度L2=0.8m；
——傾斜螺旋的傾角=30度；
——阻力系數(shù)，此取=4.0；
G——螺旋輸送機(jī)生產(chǎn)能力（T/h）。
考慮到水（介質(zhì)）充滿螺旋，計(jì)算阻力時(shí)除輸送阻力外，還應(yīng)有介質(zhì)阻力較難計(jì)算，此外可假設(shè)輸送充填系數(shù)為1的水來作為其生產(chǎn)能力，以次來近似計(jì)算總阻力，由此可按公式：
得：
G=8.1(T/h) , G =10.2(T/h)
以上各數(shù)值代入式(2-1)、式(2-2)，可得：
N =0.058kw，N=0.111kw
上述計(jì)算是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)功率，由于計(jì)算值可看出，所需功率較小，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)中沖擊等突發(fā)載荷，參考有關(guān)其它機(jī)械的經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)試驗(yàn)和電機(jī)效率，最終選取水平螺旋電機(jī)功率位120W，電機(jī)用型號(hào)為YU7114（轉(zhuǎn)速為1400r/min,效率為50%）傾斜螺旋電機(jī)功率為250W，型號(hào)為YU8014（轉(zhuǎn)速為1400r/min效率為58%）．
2.3 水平螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
2.3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)比
因?yàn)樗綔p速器電機(jī)功率為120W，N1=1400r/min，i=N1/n=1400/80=17.5
對(duì)展開式二級(jí)減速器，可取
式中，—高速級(jí)傳動(dòng)比，—低速級(jí)傳動(dòng)比；
為總傳動(dòng)比，要使均在推薦的數(shù)值范圍內(nèi)。
i=N/n=1400/80=17.5
i=4.9，i=3.5(取i=1.4)
2.3.2 各軸的功率轉(zhuǎn)速扭鉅的計(jì)算
；
；
；
表2.1 水平螺旋減速器參數(shù)
電機(jī)軸
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
轉(zhuǎn)速n（r/min）
1400
1400
285
80
功率p（kw）
0.12
0.119
0.117
0.115
扭矩T(N·m)
0.82
0.81
3.92
13.7
傳動(dòng)比i
1
4.9
3.5
效率η
0.992
0.985
0,985
2.4 傾斜螺旋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
2.4.1 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各軸傳動(dòng)比
傾斜減速器功率為250kw，i=N1/n=1400/100=14；i1=4.42，i2=3.15(取i=1.4)
2.4.2 各軸的功率轉(zhuǎn)速扭鉅的計(jì)算
；
；
；
表2-2 傾斜螺旋減速器參數(shù)
電機(jī)軸
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
轉(zhuǎn)速n（r/min）
1400
1400
316
100
功率p（kw）
0.25
0.248
0.2443
0.244062
扭矩T(N·m)
1.7
1.64
7.38
22.97
傳動(dòng)比i
1
4.24.
3.15
效率η
0.992
0.985
0,985
2.5 本章小結(jié)
本章主要對(duì)洗衣機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算．主要在電動(dòng)機(jī)功率的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中的困難，以確定阻力系數(shù)法和電動(dòng)機(jī)功率的驗(yàn)算確定為yu8014 yu7114傾斜電機(jī)模型的電機(jī)模型的水平，臥式減速器和傳動(dòng)比和軸的轉(zhuǎn)速，功率水平傾斜的減速裝置，轉(zhuǎn)矩的計(jì)算．
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章水平螺旋減速器設(shè)計(jì)
第三章 水平螺旋減速器設(shè)計(jì)
3.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；?，硬度為：200HBS
（3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（3-1）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(shù)。
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
（3-2）
（3-3）
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算
1 試算小齒輪分度圓直徑
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)，（直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得Kv=1.04；由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置時(shí) 。
由模數(shù)、
查設(shè)計(jì)書圖10-13得
故載荷系數(shù)
（6）按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值：
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù) 取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3） 計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬
4．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）確定計(jì)算參數(shù)
1 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：
2 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù) ；查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2）校核計(jì)算
符合要求
3.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；?，硬度為：200HBS
（3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
Z1=30,U=i1=3.5
Z2=Z1×U=30×3.5=105
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
確定公式（3.1）內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(shù)
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。據(jù)式（3-2）（3-3）計(jì)算得，．
(5)設(shè)計(jì)計(jì)算
1 據(jù)式（3.1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)，（直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得：Kv=1.01，由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置時(shí)
由模數(shù)、 查設(shè)計(jì)書圖10-13得
故載荷系數(shù)
（6）按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù) ， 取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3） 計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬
4． 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）定計(jì)算參數(shù)
1 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：
2 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2） 校核計(jì)算
符合要求
3.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
3.3.1 輸入軸的設(shè)計(jì)
1．求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力
3．初步估算軸的最小直徑，選取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)A=102~126
考慮軸上鍵槽的削弱，軸徑需加大3%~7%，則取=9mm。
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=812N查手冊(cè)，選用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=9mm, 半聯(lián)軸器長(zhǎng)L。
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 提出的方案對(duì)裝配軸類零件，軸類零件包括左軸承和端蓋軸承和聯(lián)軸器在裝配的左端，右端的軸承和軸承端蓋裝配的右端。
（2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度．
（3） 裝聯(lián)軸器段A：=9mm，=18mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長(zhǎng)L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于20，可取=18mm．
（4） 裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定，選用深溝球軸承6002，其尺寸為，故。，．
（5） 軸肩段C： ．
（6） 裝齒輪段D：經(jīng)計(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)做成齒輪軸．
（7） 軸肩段E：．
（8） 裝軸承段F：．
（9） 軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸采用H7/k6。
（10）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1．
5. 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能
，．
3.3.2 中間軸的設(shè)計(jì)
1．求軸傳遞的扭矩
2.求作用在齒輪上的力
3.估算軸的最小直徑
4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）提出的方案對(duì)裝配軸類零件，軸的大部分零件包括齒輪，軸套，左軸承和軸承端蓋反過來從裝配的左端，右端的軸承和軸承端蓋裝配的右端。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度．
（3）裝左端軸承段A：=17mm，由上面所求第二段軸的直徑=20mm.，則直徑應(yīng)小于，取=17mm，。
（4）軸肩段B：
（5）裝齒輪段C： 。 段應(yīng)小于齒輪的寬度，為保證套筒緊靠齒輪左端面使齒輪軸向固定。
（6）軸環(huán)段D：
（7）裝右端齒輪段E：，經(jīng)計(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)做成齒輪軸。
（8）軸肩段F：
（9）裝右端軸承段G：=17mm，.
（10）軸上零件的周向固定，采用平鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能。
3.3.3 輸出軸的設(shè)計(jì)
1．求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力
3．初步估算軸的最小直徑，選取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)表，A=103~126
取=14mm.
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=13728N查手冊(cè)，選用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=14mm, 半聯(lián)軸器長(zhǎng)L
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的零件包括左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，齒輪、右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（3）裝聯(lián)軸器段A：=14mm，=30mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長(zhǎng)L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于32，可取=30mm。
（4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。選用深溝球軸承6003。。
（5）軸肩段C： 。
（6）軸環(huán)段D：。
（7）裝齒輪段E：。
（8）軸肩段F：。
（9）裝軸承段G：。
（10）軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能。
6．畫軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
如圖（3.1a）所示，確定出軸承的支點(diǎn)跨距，懸臂由此可畫出軸的水平面的支反力：
,
垂直面支反力：，
7．畫彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖
（1）水平彎矩圖如圖(3.1d), (在C截面處)。
（2）垂直面彎矩圖如圖(3.1f)， (在C截面處)。
（3）合成彎矩圖如圖(3.1g)，在C截面處，
（4）轉(zhuǎn)矩圖如圖(3.1h)，T=13728N
圖3.1水平螺旋減速器輸出軸彎矩、扭矩圖
8．按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由彎矩圖知C處的彎矩最大，校核該截面強(qiáng)度。截面C處的當(dāng)量彎矩，，
，可得：
校核結(jié)果：，C截面強(qiáng)度足夠。
9．按疲勞強(qiáng)度精度校核軸的安全系數(shù)
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖可見，C——C截面為危險(xiǎn)截面，故校核此截面，查表，。按漸開線花鍵查得。
1 查表得尺寸系數(shù)。
2 查表得表面質(zhì)量系數(shù)=0.93。，
3 查表得鋼的。
4 查表許用安全系數(shù)。
5 彎曲應(yīng)力幅。
6 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅：。
7 只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)
8 只考慮轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全系數(shù)
9 安全系數(shù)：= ，滿足強(qiáng)度要求。
3.4 各軸軸承與鍵的設(shè)計(jì)
（1） 各軸軸承選用如表3.1
表3.1 各軸軸承型號(hào)及尺寸
輸入軸
中間軸
輸出軸
型號(hào)
6002
6003
6003
尺寸（d×D×B）
15×35×10
17×35×10
17×35×10
（2） 輸出軸軸承的校核
因輸出軸選用深溝球軸承6003，軸上所承受的最大徑向力的軸承是靠近齒輪端的其F為：
F=N
計(jì)算軸承壽命
由式L=計(jì)算
其中：由表查得f=1.0～1.2 取f=1.1；
由表查得基本額定載荷C=5580N；軸轉(zhuǎn)速n=80r/min；深溝球軸承ε=3；
L=
按每年300日工作日，每天8小時(shí)可知軸承使用年限為
L=>設(shè)計(jì)年限10年
所以軸承滿足使用要求。
（3） 各軸鍵的選用
各軸上的鍵皆選用A型平鍵，其尺寸如表3.2
表3.2 各軸鍵的選用
輸入軸
中間軸
輸出軸
聯(lián)軸器鍵（b×h×L）
3×3×10
—
5×5×25
齒輪鍵（b×h×L）
—
8×7×10
8×7×18
（4）聯(lián)軸器鍵尺寸b=5mm,h=5mm,L=25mm
校核擠壓強(qiáng)度： （3-4）
K=2.5mm , 25-5=20mm ,T=13728
設(shè)計(jì)書表6-2，由式（3-1）計(jì)算
擠壓強(qiáng)度滿足要求。
齒輪鍵尺寸b=8mm,h=7mm,L=18mm
校核擠壓強(qiáng)度：，
K=3.5mm, 18-8=10mm ,T=13728
設(shè)計(jì)書表6-2 ，
擠壓強(qiáng)度滿足要求。
3.5 本章小結(jié)
水平螺旋減速器采用二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，完成了減速器中齒輪、軸、軸承、鍵等零件的設(shè)計(jì)與校核。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章傾斜螺旋減速器設(shè)計(jì)
第四章 傾斜螺旋減速器設(shè)計(jì)
4.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；?，硬度為：200HBS
（3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(shù)
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算
1 試算小齒輪分度圓直徑：
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)，查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)， （直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得：Kv=1.08由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置時(shí)
由模數(shù)、
查設(shè)計(jì)書圖10-13得。
故載荷系數(shù)
4 按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值
3． 確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù)， 取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3）計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬
4．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）確定計(jì)算參數(shù)
1 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：
2 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2） 校核計(jì)算
符合要求
4.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1．選擇齒輪材料及熱處理，齒面硬度，精度等級(jí)，齒數(shù)
（1）因?yàn)辇X輪傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速不太高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。
（2）小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為：240HBS
大齒輪：45鋼（?；?，硬度為：200HBS
（3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作的機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故齒輪選用8級(jí)精度
（4）選擇齒數(shù)
（5）因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。
2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（4-1）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值。試選載荷系數(shù)K=1.3
（1）選齒寬系數(shù)
（2）小齒輪扭矩
（3）查取彈性影響系數(shù)
（4）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度σHlim=550MPa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（工作壽命為10年，每年300工作日單班值）
計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
（4-2）
（4-3）
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算
1 據(jù)式（3.5）計(jì)算小齒輪分度圓直徑：
2 圓周速度
3 定載荷系數(shù)：查設(shè)計(jì)書表10-2取使用系數(shù)：， （直齒輪），
由設(shè)計(jì)書圖10-8查得：Kv=1.014，由設(shè)計(jì)書表10-4用插值法查得8級(jí)精度小齒輪支撐非對(duì)稱布置
由b=26.72模數(shù)、 查設(shè)計(jì)書圖10-13得
故載荷系數(shù)
4 按實(shí)際載荷系數(shù)教正小齒輪分度圓直徑計(jì)算值：
3．確定主要幾何尺寸和參數(shù)
（1）確定模數(shù)，取
（2）計(jì)算分度圓直徑
（3）計(jì)算中心距
（4）計(jì)算齒寬 取
4． 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）確定計(jì)算參數(shù)
① 由設(shè)計(jì)書圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
由圖10-18查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
② 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5得齒形系數(shù)
查設(shè)計(jì)書表10-5應(yīng)力校正系數(shù)
（2） 校核計(jì)算
符合要求
4.3 各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
4.3.1輸入軸的設(shè)計(jì)
1．求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力：
3．初步估算軸的最小直徑，選取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)A=102~126
考慮軸上鍵槽的削弱，軸徑需加大3%~7%，則取=10mm.
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=1691N查手冊(cè)，選用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=10mm, 半聯(lián)軸器長(zhǎng)L
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的零件包括左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器
依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（3） 裝聯(lián)軸器段A：=10mm，=23mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長(zhǎng)L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于25，可取=23mm。
（4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定，選用深溝球軸承6002，其尺寸為，故。，。
（5）軸肩段C： 。
（6）裝齒輪段D：經(jīng)計(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)做成齒輪軸。
（7）軸肩段E：
（8）裝軸承段F：
（9）軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸采用H7/k6。
（10）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5.2材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能，
，。
4.3.2中間軸的設(shè)計(jì)
1．求軸傳遞的扭矩
2.求作用在齒輪上的力
3.估算軸的最小直徑
4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括齒輪，套筒，左端軸承和軸承端蓋依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（3）裝左端軸承段A：=17mm，由上面所求第二段軸的直徑=20mm.，
直徑應(yīng)小于，取=17mm，。
（4）軸肩段B：
（5）裝齒輪段C： 。 段應(yīng)小于齒輪的寬度，為保證套筒緊靠齒輪左端面使齒輪軸向固定。
（6）軸環(huán)段D：
（7）裝右端齒輪段E：，經(jīng)計(jì)算圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底部尺寸x,應(yīng)做成齒輪軸。
（8）軸肩段F：
（9）裝右端軸承段G：=17mm，.
（10）軸上零件的周向固定，采用平鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能，
，。
4.3.3輸出軸的設(shè)計(jì)
1．求軸傳遞扭矩
2．求作用在齒輪上的力
3．初步估算軸的最小直徑，選取聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)表，A=103~126
取=18mm.
選取聯(lián)軸器：按扭矩T=22979N查手冊(cè)，選用LT1型彈性柱銷聯(lián)軸器其半聯(lián)軸器的孔徑=18mm, 半聯(lián)軸器長(zhǎng)L
4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上的零件裝配方案，軸上的零件包括左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，齒輪、右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
（3）裝聯(lián)軸器段A：=18mm，=30mm，因半聯(lián)軸器與軸配合各部分長(zhǎng)L，為保證軸擋圈壓緊聯(lián)軸器。小于32，可取=30mm。
（4）裝軸承段B：，這段（兩）軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。選用深溝球軸承6004。。
（5）軸肩段C： 。
（6）裝齒輪段D：。
（7）軸環(huán)段E：。
（8）軸肩段F：。
（9）裝軸承段G：。
(10)軸上零件的周向固定，半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用平鍵聯(lián)接，同時(shí)為了保證半聯(lián)軸器與軸的配合有良好對(duì)中性，采用H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸采用H7/k6。
（11）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取1。
5. 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
由設(shè)計(jì)書表15-1查得軸的主要力學(xué)性能，
，。
6．畫軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
如圖（3.2a）所示，確定出軸承的支點(diǎn)跨距懸臂由此可畫出軸的水平面的支反力：
；
垂直面支反力
，。
7．畫彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖
（1）水平彎矩圖如圖(3.1d), (在C截面處)。
（2）垂直面彎矩圖如圖(3.2f)， (在C截面處)。
（3）合成彎矩圖如圖(3.2g)，在C截面處，
（4）轉(zhuǎn)矩圖如圖(3.2h)，T=22979N
8．按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由彎矩圖知C處的彎矩最大，校核該截面強(qiáng)度。截面C處的當(dāng)量彎矩，
可得
校核結(jié)果，
C截面強(qiáng)度足夠。
9．按疲勞強(qiáng)度精度校核軸的安全系數(shù)
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖可見，C——C截面為危險(xiǎn)截面，故校核此截面，查表，。按漸開線花鍵查得。
查表得尺寸系數(shù)，
查表得表面質(zhì)量系數(shù)=0.93，
查表得鋼的，
查表許用安全系數(shù)，
彎曲應(yīng)力幅，
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅：，
只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)
只考慮轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全系數(shù)
，
安全系數(shù)：= ，滿足強(qiáng)度要求
圖4-1 傾斜螺旋減速器輸出軸彎矩、扭矩圖
4.4各軸軸承與鍵的設(shè)計(jì)
（1）各軸軸承選用如表4.1
表4.1 各軸軸承型號(hào)及尺寸
輸入軸
中間軸
輸出軸
型號(hào)
6002
6003
6004
尺寸（d×D×B）
15×35×10
17×35×10
20×42×12
（2）輸出軸軸承的校核
因輸出軸選用深溝球軸承6003，軸上所承受的最大徑向力的軸承是靠近齒輪端的其F為：
F=N
計(jì)算軸承壽命
由式L=計(jì)算
其中：由表查得f=1.0～1.2 取f=1.1；
由表查得基本額定載荷C=5580N；軸轉(zhuǎn)速n=100r/min；深溝球軸承ε=3；
L=
按每年300日工作日，每天8小時(shí)可知軸承使用年限為
L=>設(shè)計(jì)年限10年
所以軸承滿足使用要求。
（4） 各軸鍵的選用
各軸上的鍵皆選用A型平鍵，其尺寸如表3.2
表3.2 各軸鍵的選用
輸入軸
中間軸
輸出軸
聯(lián)軸器鍵（b×h×L）
3×3×18
—
5×5×25
齒輪鍵（b×h×L）
—
8×7×18
8×7×20
（5)輸出軸聯(lián)軸器鍵b=5mm,h=5mm,L=25mm
校核擠壓強(qiáng)度：
，K=2.5mm, 25-5=20mm,T=22979
設(shè)計(jì)書表6-2
擠壓強(qiáng)度滿足要求。
齒輪鍵b=8mm,h=7mm,L=20mm
校核擠壓強(qiáng)度：，K=3.5mm , 20-8=12mm ,T=22979
設(shè)計(jì)書表6-2 ， ，擠壓強(qiáng)度滿足要求。
4.5本章小結(jié)
水平螺旋減速器采用二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，完成了減速器中齒輪、軸、軸承、鍵等零件的設(shè)計(jì)與校核。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章螺旋軸及機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第五章 螺旋軸及機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 水平及傾斜螺旋軸設(shè)計(jì)
5.1.1 水平螺旋軸的設(shè)計(jì)
求水平螺旋直徑為D1，轉(zhuǎn)速為N1及長(zhǎng)度L1
螺旋直徑和轉(zhuǎn)速計(jì)算公式如下：
（5.1）
（5.2）
式中，D1——水平螺旋直徑，m；
G——生產(chǎn)能力，0.5T/h;
K—物料綜合特性系數(shù)，此處選K=0.049物料填充系數(shù)，由于螺旋具有輸送和揉搓作用，故應(yīng)適當(dāng)取小值，可選=0.25見表5-1；
P——物料的堆積密度，此處
C——與輸送傾角有關(guān)的系數(shù)，水平輸送C=1；
N1——水平螺旋轉(zhuǎn)速（rpm）；
A——物料綜合特性系數(shù)，此處A=50見表5-1
表5.1 常用物料的填充、特性、綜合系數(shù)
物料的磨琢性
物料的典型例子
推薦的填充系數(shù)ψ
推薦的螺旋面
型式
特性系數(shù)
K
綜合系數(shù)
A
粉狀
無磨琢性半磨琢性
面粉、石墨、石灰、
0.35～0.40
實(shí)體螺旋面
0.0415
75
粉狀
磨琢性
水泥、石膏粉、白粉
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0565
35
粒狀
無磨琢性半磨琢性
谷物、鋸木屑
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0490
50
粒狀
磨琢性
造型土、型砂
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0600
30
小塊
a＜60mm
無磨琢性半磨琢性
煤、石灰石
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面
0.0537
40
小塊
a＜60mm
磨琢性
卵石、砂巖
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面或帶式螺旋面
0.0645
25
中等及大塊
a＞60mm
無磨琢性半磨琢性
塊煤、塊狀石灰
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面或帶式螺旋面
0.0600
30
中等及大塊
a＞60mm
磨琢性
干粘土、硫礦石
0.25～0.30
實(shí)體螺旋面或帶式螺旋面
0.0795
15
固狀
粘性、易結(jié)塊
含水糖、淀粉質(zhì)的團(tuán)
0.25～0.30
帶式螺旋面
0.0710
20
代入式(5.12)可求出D1，N1。圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列D1=150mm。N1=120rpm。
螺旋填充系數(shù)的校核公式為：
(5.3)
式中S——螺距（ m），此處S=0.8D=0.12，其他符號(hào)意義同前。
從上所得=0.04小于前面的初選=0.25，為此可以考慮降低轉(zhuǎn)速以減少摩擦。取N1=80rpm，則可得=0.060.2，為此，最終取定水平螺旋的直徑和轉(zhuǎn)速為：
D1=150mm;
N1=80rpm;
另由有關(guān)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)，兼顧機(jī)體尺寸，取水平螺旋長(zhǎng)為L(zhǎng)1=0.6m.
水平螺旋軸選用碳素鋼，其屈服點(diǎn)=235Mpa.
在一般機(jī)械設(shè)計(jì)中塑性材料Ns=1.2~2.5 (安全系數(shù))許用應(yīng)力 ：
對(duì)塑性材料的許用剪應(yīng)力
為了保證受扭拒作用的圓軸正常工作，圓軸中的最大工作剪應(yīng)力應(yīng)小于材料的許用剪應(yīng)力。
得：
為了減少螺旋旋轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)，提高葉片的強(qiáng)度由經(jīng)驗(yàn)公式取d=40mm。
校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)米完全充滿水平螺旋時(shí)，米的體積約為：
質(zhì)量為，則
若米的全部重力完全作用于水平螺旋軸的尾部，則彎矩
按彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算：
當(dāng)量應(yīng)力
為軸的許用彎曲應(yīng)力，可知強(qiáng)度足夠。
5.1.2 傾斜螺旋軸的設(shè)計(jì)
傾斜螺旋設(shè)計(jì)計(jì)算
求傾斜螺旋直徑為D2，轉(zhuǎn)速為N2及長(zhǎng)度L2
螺旋直徑和轉(zhuǎn)速計(jì)算公式如下：
(5.4)
(5.5)
式中：D2——傾斜螺旋直徑，m；
G——生產(chǎn)能力，0.5T/h;
K—物料綜合特性系數(shù)，此處選K=0.049物料填充系數(shù)，由于螺旋具有輸送和揉搓作用，故應(yīng)適當(dāng)取小值，可選=0.25；
P——物料的堆積密度，此處
C——與輸送傾角有關(guān)的系數(shù)，C=0.65見表5-2；
N2——水平螺旋轉(zhuǎn)速（rpm）；
A——物料綜合特性系數(shù)，此處A=50
表5-2 傾角系數(shù)表
傾斜角?
0o
≤5o
≤10o
≤15o
≤30o
螺旋輸送器傾斜布置時(shí)的輸送校正系數(shù)C
1.0
0.9
0.8
0.7
0.65
代入式(5.4)可求出D2，N2。圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列D2=150mm。N2=120rpm。
螺旋填充系數(shù)的校核公式為：
式中S——螺距（ m），此處S=0.8D，其他符號(hào)意義同前。
從上所得=0.063小于前面的初選=0.25，為此可以考慮降低轉(zhuǎn)速以減少摩擦。取N2=100rpm ，則可得=0.0.0750.2，為此，最終取定水平螺旋的直徑和轉(zhuǎn)速為
D2=150mm;
N2=100rpm;
另由有關(guān)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)，兼顧機(jī)體尺寸，取水平螺旋長(zhǎng)為L(zhǎng)2=0.8m.
傾斜螺旋軸選用碳素鋼，其屈服點(diǎn)=235Mpa.
在一般機(jī)械設(shè)計(jì)中塑性材料Ns=1.2~2.5 (安全系數(shù))許用應(yīng)
對(duì)塑性材料的許用剪應(yīng)力：
為了保證受扭拒作用的圓軸正常工作，圓軸中的最大工作剪應(yīng)力應(yīng)小于材料的許用剪應(yīng)力。
得：
為了把水平螺旋輸送來的米很好的送到出料口，由經(jīng)驗(yàn)公式取d=35mm。
校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)米完全充滿傾斜螺旋時(shí)，米的重力約
若米的所有重量都作用于出口處則按彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算：
當(dāng)量應(yīng)力
為軸的許用彎曲應(yīng)力，可知強(qiáng)度足夠。
5.2機(jī)架結(jié)構(gòu)的確定
由裝配圖顯示，重力作用下的機(jī)主架，所以只有檢查框架彎矩可以，當(dāng)總P加載跨中的最大彎矩，角鋼框架由兩個(gè)減速裝置和水完全充滿了兩槽和其他質(zhì)量，P. P是24950n，最大彎矩M＝PL / 4 = 0.25x245950 = 6084nm。，從查找表的角度為W = 3870毫米，已知的正常應(yīng)力彎曲角度應(yīng)力條件：最大彎矩小于總彎矩強(qiáng)度足夠的M.
5.3 料斗及出料口設(shè)計(jì)
為了方便米到工作艙和減少表的廢物，料斗采用上部和底部造型精美，上端直徑為260mm，下端直徑120mm。
出料孔位于斜螺桿的上端，和水的流動(dòng)可以充分地形成一個(gè)逆流運(yùn)動(dòng)，以便在米沙子可以洗干凈。出料口直徑設(shè)為83mm。
5.4潤(rùn)滑方案
減速器齒輪采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油高度能夠達(dá)到大齒輪輪齒即可，大齒輪上的殘留潤(rùn)滑油即可對(duì)小齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑。
軸承采用脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂選用鈣基潤(rùn)滑脂。鈣基潤(rùn)滑脂有一定的耐水性能，工作溫度在55攝