2021土豆去皮機畢業(yè)論文

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1、土豆去皮機畢業(yè)論文 土豆去皮機畢業(yè)論文 土豆去皮機設計 摘要：本次設計的項目是土豆去皮機的設計。在給定參數(shù)的前提下，主要完成了總體方案論證，去皮機筒設計，圓盤的設計，傳動方案的論證以及電動機的選型，帶傳動設計等內容。對軸承，軸承座的選用情況也做了詳細的介紹。最后，對電動機的控制以及擦皮機的維修保養(yǎng)等也作了一定程度上的敘述。 關鍵詞：土豆去皮機帶傳動控制電路 Abstract: The design of the main issues is potato peeling machine design. Given parameters, the main argument to co

2、mplete the overall program, peeled barrel design, disc design, demonstration and motor drive program selection, belt drive design and so on. Bearing, bearing also made the choice of the situation in detail. Finally, motor control and maintenance of clean paper machine, also to a certain degree of na

3、rrative. Keywords: potato peeling machine belt drive control circuit 前言 隨著我國土豆產量的的不斷發(fā)展和壯大，土豆的加工數(shù)量也不斷的發(fā)展起來了，土豆的產品也越來越多。不論土豆最終做出什么樣的成品，它的之前都會有清洗、去皮這兩道工序。去皮是一道必需的工藝，因為土豆皮會影響后來的成品的口感，所以在加工前，必須將其皮去除。土豆去皮是所有土豆制品加工工藝過程的重要環(huán)節(jié)。 1.土豆去皮機的概述 1.1 國內、外研究情況 土豆去皮是所有土豆制品加工工藝過程的重要環(huán)節(jié)，目前國內外土豆去皮的方法主要有：人工去皮、機械去皮、化學去

4、皮、輻射去皮和蒸汽去皮等。 目前，國內土豆去皮機形式主要有機械去皮，其中機械去皮的應用范圍很廣，種類最多， 既有簡易的手工去皮又有特種去皮機。有毛刷清洗去皮機江蘇科威機械有限公司生產的毛刷清洗去皮機，由北京市某某食品機械廠生產的QJGL一2000型清洗去皮機，山東省諸城市某某食品機械廠TPJ系列土豆清洗去皮機，由興化市某某機械廠生產的JY-T500型薯類磨皮清洗機，由肇慶市某某機械有限設計制作的TP-500型薯類脫皮機，上海某某食品飲料成套設備總廠的砂輥式土豆去皮機等等[1]。 1.2現(xiàn)狀分析 目前，國內土豆去皮機主要是機械去皮的，機械去皮的方法的主要優(yōu)點有以下方面：1）降低了生產成本

5、。2）減少了環(huán)境污染。由于不采用堿液，因而避免了廢棄物污染3）操作簡單，速度快，可一人操作，效率高4）皮屑可利用5）操作簡單，，被去除的果皮含有淀粉和較多的纖維素，又是很好的動物飼料；缺點：對土豆的外形有一定的要求，卵圓形牙眼淺，無傷痕。其它去皮方式，如蒸汽去皮的優(yōu)點：1)生產成本降低2）環(huán)境污染減輕3)產品得率提高4)產品得率提高，去皮完整、均勻 ,且能較好保持土豆的理化性能 ,被去除的果皮含有淀粉和較多的纖維素 ,又是很好的動物飼料。缺點：如果蒸汽溫度，和加熱時間把握不當，出現(xiàn)了因蒸煮過度使表面熟化層過厚的現(xiàn)象等等[2]。 1.3 今后的發(fā)展方向 1）降低了生產成本； 2）減少了環(huán)境

6、污染； 3）操作簡單，速度快，可一人操作，效率高； 4）皮屑可利用，被去除的果皮含有淀粉和較多的纖維素，又是很好的動物飼料； 5）可加工任意外形的土豆。如凹凸表面，表面有損傷的等。 2. 土豆去皮機總體設計 2.1 土豆去皮機的構造及工作原理 去皮機是一種小型間歇式去皮機械。擦皮機由工作圓筒4，旋轉圓盤5，加料斗1，卸料口7，排污口8，傳動裝置6及電動機3等部分組成。 7 38 6 5 214 圖1 土豆去皮機 Figure 1 potato peeling machine 它以電機為原動力，通過減速裝置帶動機筒底部的砂盤旋轉，依靠旋轉的工作構件驅動原料進行

7、旋轉，使得物料在離心力作用下，在機筒內上、下、左、右翻動并與機器構件產生摩擦，物料表面被砂盤均勻地磨蝕，去皮結束時加人清水 再打開側門，塊莖從側門自動排出，皮屑隨水流從砂盤的周圍間晾排出。 工作圓筒內表面是粗糙的，圓盤表面呈波紋狀，波紋角α=20～30，兩者大多采用金剛砂黏結表面，均為擦皮工作表面。圓盤波紋狀表面除兼有擦皮功能外，主要用來拋起土豆，當土豆從加料斗落到旋轉圓盤波紋狀表面時，因離心力作用被拋至圓筒壁，與圓筒壁粗糙表面摩擦而達到去皮的目的[3]。 為了保證正常的工作效果，擦皮機在工作時，不僅要求土豆能夠被完全拋起，在擦皮室內呈翻滾狀態(tài)，不斷改變與工作構件間的位置關系和方向關系，便

8、于各種物料的不同部位的表面被均勻擦皮，并且要保證土豆能被拋至筒壁。因此，必須保持足夠高的圓盤轉速，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，摩擦圓盤線速度V max =5.67m/s 時，對土豆的去皮效果最好，土豆果肉損失最少；同時擦皮機內土豆不得填充過多，一般選用物料料充填系數(shù)為0.50～0.65,依此進行生產能力計算[4]。 2.2 土豆擦皮機的相關計算 2.2.1本設計的主要內容： 原始參數(shù) 1）稱料名稱：土豆； 2）容重0.8噸/米3； 3）間歇生產 ； 4）處理能力200公斤/小時； 5）物料粒徑ρψπτττ436002321H D G ?++= (1) 式中， τ1—裝料時間（秒），設計中取3

9、0秒 τ2—擦皮時間（秒），設計中取240秒 τ3—卸料時間（秒），設計中取90秒 D —圓筒內徑（米），假設取0.4米 H —圓筒有效高度（米），假設取0.4米 ρ—物料的容積密度（接近容重，取200公斤/米3） ψ—圓筒內物料充填系數(shù)（一般取0.50～0.65），設計中選0.52 則帶入數(shù)據(jù)得 小時公斤/20020980052.04 4 .04.0902403036002>=?????++=πG （公斤/小時） =209 >200 (公斤/小時) 2.2.3擦皮機的主軸轉速的理論計算 假設土豆為球形顆粒，且以單個土豆為研究對象，其質量為m ，工作時它必須相對工作盤移動。

10、物料在轉盤旋轉時受力情況如圖1所示。 A 垂直 水平 圖2 物料受力分析圖 Figure 2 Force diagram of materials 設波紋角為α，物料的速度為v 。當轉盤旋轉時推動 物料A 運動，其運動方向垂直于波紋切線。v 可分解為V 垂直和V 水平，CB 與轉盤平面平行，可以看作是轉盤的圓周速度ωR ， 故 αωRSin V = )(s m 式中ω為角速度1/s ； R 為轉盤半徑（m ） )(2 s m Sin R Cos RSin VCosx V α ωααω===垂直 根據(jù)動力學，物料從垂直方向拋起的動能為 αω28 121

11、2222 Sin R m mV E ==垂直垂直 )(m N ? 此動能應等于物料拋起后的勢能mhg 。為了正常運轉，拋高h 一定要超過物料在圓筒內 的厚度，才能使最低層的物料拋起與筒壁進行摩擦，所以用δ代替h ，又因為 30 n πω= 可得 δαπg Sin R D =2)30 (812 22 化簡得： α δ 2260 1RSin n = )m in (r (2) α角一般取?-?3020[3] 為了正常運轉，僅把物料拋起還不行，還要保證物料能拋向側壁進行摩擦，拋向側壁的力靠離心力C 900 )(2 2GRn R R m C ==ω （N ） 此離心

12、力應大于波紋對物料的摩擦力T,才能使物料拋向側壁。 Gf T = （N ） f 為摩擦系數(shù) 使C>T ，則有 R f n 30 2> （min r ）………………………………………… （3） 取物料層厚度δ 3004004 3 43=?==H δ (mm) 摩擦系數(shù)f 為1.1～1.3，設計中取1.1， 波紋角?=20α代入（2），（3）得： 268) 302(2.03 .02602260 1=????=≥Sin RSin n αδ （min r ） 35.702 .01 .13030 2==>R f n （min r ） 擦皮機圓盤的轉速應在n 1及n

13、1中取最大者，n=268（min r ）[4] 驗算圓盤轉速n 60 4268 4.014.326042????= ??=Dn V π （m/s ） =5.61 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，摩擦圓盤線速度V max =5.67m/s 時[5]，對土豆的去皮效果最好，土豆果肉損失最少。 2.2.4 擦皮機所消耗的功率的計算 土豆去皮機所消耗的總功率，可用下式進行粗略估算 η Mn P = (W) 式中 M 為轉盤轉矩(N m),η為傳動效率; fGR M = (4) R 為摩擦臂矩，R=0.4D （D 為轉盤直徑） η =(0.75～0.85),設計中選0.80 假設

14、土豆為球形顆粒，土豆粒徑﹤80㎜，設計中取80mm ，土豆密度ρ=1.0～1.2g/cm 3，設計中取ρ=1.1g/cm 3 則單個土豆的體積V 1 2682814.3342343 311 ≈?? ? ????=??? ???=d V π (cm 3) 單個土豆的質量m 1 8.2941.126811=?=?=ρV m （g ）=0.2498 (kg) 一個圓筒內放入土豆的個數(shù)為N 3752.0268 302402222 12 1≈????? ??=????? ??=?=πψδπψV D V V N (個) 則土豆去皮機所消耗的總功率P 為： 8 .04268

15、4.04.08.92948.0371.14)4.0(???????== = = ηη η n D fNmg fGRn Mn P (W) =6302.5W=6.302 (KW) 3.傳動方案的設計選用 3.1 電動機的選用 3.1.1 幾種常見電動機的特點 Y 系列是我國統(tǒng)一設計的一般用途全封閉自扇籠型三相異步電動機，防護等級為IP44。Y 系列電動機具有效率高、啟動轉矩大、噪聲低，振動小，可靠性高等特點，適用于不含易燃，易爆或腐蝕性氣體的一般場所和無特殊要求的機械，如：金屬切削機床、泵，風機、運輸機械、農業(yè)機械、食品機械等。它的額定電壓380V,頻率50Hz 。YCJ

16、系列齒輪減速電動機由Y 系列（IP44）電動機與齒輪減速器耦合而成，齒輪箱與電動機已成為一整體，可直接輸出低轉速大轉矩。適用于礦山、冶金、建材、化工、食品、造紙，農機等行業(yè)。它的額定電壓380V,頻率50Hz 。YZR,YZ 系列電動機具有較大的過載能力和較高的機械強度，適用于短時或斷續(xù)運轉，頻繁啟動，制動，有過載及有顯著振動與沖擊的設備。專用于起重和冶金機械或類似的其他設備。YZR 系列為繞線型轉子電動機；,YZ 系列為籠型轉子電動機。它的額定電壓380V,頻率50Hz 。[6] 3.1.2 電動機容量的選擇 土豆去皮機所需要的功率P=6.302KW,因為設計傳動中從電動機到圓筒有一對軸承

17、，一個帶傳動 所以電動機到圓筒的傳動總效率為 η0=η滾* η帶 其中，η滾=0.98,η帶=0.95 η0=η 滾* η 帶= 0.98*0.95=0.931 P 1=P/η0=6.302/0.931=6.77 KW 3.1.3 電動機的選型 根據(jù)上述對幾種常用電動機的分析，綜合考慮到土豆去皮機屬于無特殊要求，配用效率高、啟動轉矩大、噪聲低，振動小的 Y 系列三相異步電動機就可以了。同一功率的異步電動機有同步轉速3000、1500、1000、750 r/min 等幾種可供選擇，通常選用同步轉速為1500r/min 或1000r/min 的電動機。根據(jù)去皮機所需要的功率

18、P=6.3025kw 來選型，由于考慮到電動機功率應當比計算的值大一些，查閱標準表7-2-2[6]，查出有倆個適用的電機型號，因此有下面?zhèn)z個傳動方案。 表1 電動機選型表 Table 1 Motor Selection Table 普通V 帶傳動比為2～4，鏈傳動的傳動比為2～6，齒輪的傳動比為3～40，由上表可 方案 電動機 型號 額定功率 KW 空載轉速 r/mim 滿載轉速 r/mim 效率% 功率 因數(shù) 傳動 比 i 1 Y160M-4 7.5 1500 1440 87 0.85 5.37 2 Y160M-6 7.5 1000 970 86 0.78

19、3.62 知，方案1的傳動比為5.37，方案2的傳動比為3.62，對比方案，為使結構緊湊,且的可以選擇的傳動方式多一些，綜合考慮，選擇方案2，所以本設計選用1000r/min的電動機，滿載轉速為970 r/min，查閱標準表7-2-2，選取Y160M-6型電動機。這種電動機的數(shù)據(jù)如下: 表2 電動機主要性能參數(shù) Table 2 Motor performance parameters of the main table 型號 額定功率 kW 滿載時 起動轉矩 額定轉矩 起動電流 額定電流 最大轉矩 額定轉矩轉速 r/min 電流 A 效率 % 功率因 數(shù)

20、 Y160M-6 7.5 970 17 86 0.78 2.0 6.5 2.0 表3 電動機外形和安裝尺寸 Table 3 Motor appearance and installation dimension 中心高 H(mm) 外形尺寸 L(AC/2+AD) 懸掛安裝尺寸 AB 軸伸尺寸 E 裝鍵部位尺寸 FDG 160 605(330/2+265) 254210 112 124237 圖3電動機結構簡圖 Figure 3 Schematic diagram of motor 3.2 傳動方案的論證與設計 3.2.1傳動方案的選擇 去皮機轉速n=268

21、r/min,所選電動機的轉速為1000r/min滿載轉速為970r/min,因此擦皮機的總傳動比為i=970/268=3.62，因為普通V帶傳動比為2～4，鏈傳動的傳動比為2～6，圓柱齒輪的傳動比為3～8可以有三種方案可以選擇： a方案：電動機——三角皮帶輪——轉盤； b方案：電動機——鏈傳動——轉盤； c方案：電動機——齒輪傳動——轉盤。 a方案采用的是帶傳動實現(xiàn)減速的目的，帶傳動的傳動比為3～5左右，帶傳動便于將電動機和圓盤的基礎分離，減輕振動的干擾，傳動平穩(wěn)，結構簡單，成本低，安裝維護方便，帶損壞后容易更換。過載時，帶在帶輪上打滑，可防止其他零件的損壞，起到安全保護的作用。帶

22、傳動對環(huán)境的要求比較低。一般情況下，在帶傳動中只要不接觸潤滑油，都不會影響到其壽命。 b方案采用的是鏈傳動實現(xiàn)減速的目的，與帶傳動相比無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比恒定，傳動效率高，整體尺寸小，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲，不宜用于載荷變化很大，高速和急速反向的場合。 c方案采用的是齒輪傳動實現(xiàn)減速的目的，它的效率高，結構緊湊，工作可靠，壽命強，傳動比穩(wěn)定。齒輪減速傳動器能夠實現(xiàn)單位時間內的精確的傳動比，作為獨立的傳動裝置，能達到3000kw。但它的安裝精度高，結構緊湊，制造成本大。齒輪傳動對環(huán)境的要求比較高，當嚙合齒輪在嚙合的過程中，有粒狀物夾雜其中，會加快齒輪的磨損，進而導致齒輪壽

23、命的減短。 以上這三種傳動方案都能滿足圓盤給料機的功能要求，但結構、性能、經(jīng)濟性和工作環(huán)境不同。根據(jù)設計數(shù)據(jù)，擦皮機的容重0.8噸/米3，處理能力200公斤/小時，求出總傳動比為3.63，綜合考慮選擇方案a較合適。 3.2.2安裝形式選擇 帶傳動具體安裝形式有三種方案可以選擇： 方案a:臥式電動機——萬向聯(lián)軸器——帶傳動——轉盤 方案b:立式電動機(傳動軸向上)——帶傳動——轉盤 方案c: 立式電動機（傳動軸向下）——帶傳動——轉盤 a方案采用聯(lián)軸器將電動機和主軸連接的，電動機是臥式的，中間需要萬向聯(lián)軸器實現(xiàn)90度的換向。這個傳動方案結構簡單，工作不平穩(wěn)。 b方案直接采用立式電

24、動機，傳動軸向上,用電動機的軸直接與小帶輪連接，電動機的傳動軸向上。這個方案傳動平穩(wěn)，結構簡單，成本低，安裝維護方便。 方案方案 方案 圖4 安裝方案圖 Figure 4 installation program map （1.電動機2. 萬向聯(lián)軸器3.小帶輪4.V帶 5.大帶輪6工作機筒） c方案直接采用立式電動機,傳動軸向上,用電動機的軸直接與小帶輪連接，電動機的傳動軸向上。這個方案傳動平穩(wěn)，結構簡單，成本低，安裝維護方便。較方案b結構緊湊。 以上這三種傳動方案都能滿足圓盤給料機的功能要求，但結構、性能、經(jīng)濟性和工作環(huán)境不同。根據(jù)設計數(shù)據(jù)，擦皮機的容重0.8噸/米3,處理能

25、力200公斤/小時，求出總傳動比為3.63，綜合考慮選擇方案c較合適，電動機基本結構形式采用B3，安裝結構形式采用V5安裝。 3.3 V帶的設計選用 帶傳動是由固聯(lián)與主動軸上的帶輪1、（主動軸）、固聯(lián)與從動軸上的帶輪3（從動輪）和緊套在兩輪上的傳動帶2組成的（如下圖）。當原動機驅動主動輪運轉時候，由于帶和帶輪間的摩擦，便拖動從動輪一起轉動，并傳遞一定的動力。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉以及緩沖振動等特點。 1 2 3 圖5 帶傳動示意圖 Diagram5 take to spread to move diagram 帶傳動一般最常用的有幾種皮帶：平帶，

26、V 帶，同步帶。多在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的條件下,V 帶產生的摩擦力要比平帶的摩擦力要大,所以V 帶傳動能力強,結構更緊湊, 在機械傳動中應用最廣泛.V 帶按其寬度和高度相對尺寸的不同, 又分為普通V 帶,窄V 帶,寬V 帶,汽車V 帶,齒形V 帶,大楔角V 帶等多種類型.目前,普通V 帶應用最廣。同步帶相當于平帶與多根V 帶的組合,兼有兩者的優(yōu)點, 多用于結構要求緊湊的大功率傳動中。由于土豆去皮機采用小功率電機，綜合考慮，大小帶輪之間采用普通V 帶。普通V 帶的截型分為Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E 七種。 3.3.1 V 帶的設計計算 1）確定計算功率 P d =K A P

27、查表6-1-11[6]，按每天工作根據(jù)P d =8.25kw 和n=970r/min,查圖6-1-3[6] 選B 型帶。 3）確定帶的基準直徑D 1和D 2 根據(jù)B 型帶截型參考表6-1-22和表6-1-23[6]，選 D 1=140 mm ≥D min = 125 mm 驗算帶速： 11.71000 60970 14014.310006011=???=?=n D V π （m/s ） V 在5～25 m/s 范圍內，所以D 1直徑合適。 計算從動輪的直徑： D 2=iD 1=3.62140=506.8 (mm) 查《簡明機械設計手冊》表6-1-22，V 帶輪的基準系列 圓整

28、為D 2=500 mm ∴ 傳動比 i=57.3140500 12==D D 26957 .3960 960===i n 圓盤 (r/min) 帶速 63.51000 60269 20014.321000602=????=?=rn V π (m/s) 與經(jīng)驗數(shù)據(jù)偏差較小，符合要求，可以采用。 4）確定中心距a 和帶的基準長度 初定中心距 )D D (2)D 0.7(D 21021+≤≤+a )D D (2)D 0.7(D 21021+≤≤+a 取值范圍 12804480≤≤a 初定 a 0=600 (mm) 計算基準長度 ()()0 2 12210042 2a D

29、 D D D a L d -+ ++ =π ()()) (8.2258600 41405005001402 60022 mm =?-+ ++ ?=π 根據(jù)L d0,查表6-1-19[6],取和L d0相近的V 帶基準長度 L d0=2240 (mm) 實際軸間距 6.5902 8 .22582240600200=-+=-+≈d d L L a a （mm ） 5)驗算包角 ?=??--?=??-- ?=1453.576 .590140 5001803.57180121a D D α >?120 6）確定帶的根數(shù)：Z 單根V 帶的基本額定功率P

30、 1 由D 1=140 mm 和n 1=970 r/min,普通V 帶，查[6] 表6-1-37，得 P 1=2.13 kw ,30.0=?P kw 查表6-1-33[6]，α1=145時，K a =0.91 查表6-1-19[6],L d =2240 mm,B 帶，取K L =1.00 473.300 .191.0)3.013.2(25 .8)(1≈=??+=?+= L d K K p p P Z α (根) 7）確定單根V 帶的預緊力F 0 查表6-1-34[6],B 型帶，m=0.17 9.015.25002 0??? ????+???? ??-=mV Z

31、V P K F d a 9.011.717.011.7425 .8191.05.25002????????+???? ??-= =235.82 N 8) 計算作用在軸上的力F Q (或壓軸力) 17992 145sin 482.23522 sin 21 0=? ???==αZ F F Q N 26992 sin 31 0max ==αZ F F Q N 9) V 帶的安裝要求 1）普通V 帶和窄V 帶不得混用； 2）各帶輪軸線應相互平行，各帶輪相對應的V 形槽對稱平面應重合，誤差不得超過 20; 3）帶嵌入輪槽前，應先調小中心距，不得強行撬入； 4）中心距調

32、定應使帶的張緊適度，應控制好初張緊力； 10）V 帶傳動的安裝及張緊 圖 6 V 帶的定期張緊裝置 Figure 6 V belt tensioning device on a regular basis V 帶的張緊方法有定期張緊和自動張緊兩種方法。所設計的傳動V 帶用于電動機和圓筒之間的傳動，結合土豆去皮機的具體工作情況（如傳遞的功率比較?。?，采用張緊軸的定期張緊的方法，通過電動機與支撐板之間的螺栓連接，可以臨時調試v 帶的張緊程度。如圖8所示。 3.4 V 帶輪的設計選用 對于V 帶輪的設計應滿足的要求有：質量小，結構工藝性好；無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，轉速高

33、時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 3.4.1帶輪的材料的選擇 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號為HT150 或 HT200；轉速較高的宜采用鑄鋼；小功率的可采用鑄鋁或塑料。對于本擦皮機我們選用V 帶輪的材料為：鑄鐵 HT150； 3.4.2帶輪結構的確定 鑄鐵制V 帶輪的典型結構有以下幾種形式：實心式，腹板式，孔板式，橢圓輪輻式。 帶輪的結構設計，主要是根據(jù)帶輪的基準直徑選擇結構形式； 根據(jù)V 帶輪的槽型和帶輪的基準直徑，查[6]表6-1-27 小帶輪的基準直徑D 1=140 mm ，B 型槽，做成實心輪

34、； 大帶輪的基準直徑D 1=500 mm>300 mm, B 型槽，做成六橢圓輻輪結構； 根據(jù)帶的截面類型確定輪槽的尺寸；確定了帶輪的各部分尺寸后，即可以繪制出零件圖，并按照工藝要求標注出相應的技術條件。 帶輪一般放在軸的端部，可以先求出軸的最小直徑： 軸的基本直徑尺寸公式如下： 30 3][2.09550000n P A n P d T ?=?≥ τ P — 驅動擦皮機所需要的功率，KW,P=6.3025KW ； n — 軸的轉速，r/min ，n=269r/min ； A 0 ，【τ T 】— 與軸材料有關的系數(shù)，在此處軸的材料為 45號鋼 此次小型土豆擦皮機的軸一般選

35、用45鋼就能滿足要求，45鋼的[]T τ可以查下表：表表 5 軸常用幾種材料的及A 0值 From5 material and A0 of shaft 軸的材料 Q235-A Q275、35 （1Cr18Ni9Ti ） 45 40Cr 、35SiMn 38SiMo 、3Cr13 【τT 】/MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 A 0 149～126 135～112 126～103 112～97 mm n P A d 9.31269 3025.611033 0=?=?≥ 對于d ≤100mm 的軸，有一個鍵槽時候，軸徑要增大5%—7%，有兩個鍵槽時

36、候應該增大10%—15%。因為軸上有1處鍵槽，所以 5.3305.19.31=?≥d mm …………………………………………………… 又由于擦皮機的主軸承受的是沖擊動載荷，故在設計時，軸的最小處直徑應比理論計算的要大一些，然后，再綜合考慮，暫時選取d min =48mm 。所以取d 1=50mm 。 大小帶輪示意圖如下圖所示： 12JS9(+0.0215-0.0215) 45.3+0.2 12.5 .5+0.002-0.001 110按電動機軸長決定 R0.5 技術要求： 1.輪槽工作不得有砂眼和氣孔 2.各槽間距的累積誤差不得超過+ -0.8mm, 任意兩槽

37、的基準直徑不得大于0.4mm 3.未注倒圓角2X45%d 4.材料 HT200 其余 2010.3.20 李立和 06JD 3-01 小帶輪 安徽科技學院1：1 （部件圖） 馬鈴薯去皮從 靜從 靜 圖7 小帶輪結構圖 The diagram 9 the small structure of belt wheel 1:25 1:25 38+1 其余 6.3 3.2 3.2 12.5 6.4 6.4 12.5 圖8 大帶輪結構圖 The diagram 10 the big structure of belt wheel 3.4.2 V 帶輪

38、的設計要求 對于V 帶輪的設計應滿足的要求有：質量小，結構工藝性好；無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，轉速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號為HT150 或 HT200；轉速較高的宜采用鑄 鋼；小功率的可采用鑄鋁或塑料。對于本擦皮機我們選用V帶輪的材料為：鑄鐵 HT150；帶輪的技術要求： 1）帶輪各部位不允許有裂縫、砂眼、縮孔和氣泡； 2）帶輪輪槽工作面表面要光滑，輪槽棱邊要倒圓或倒鈍，以減少V帶輪的磨損； 3）輪槽對稱平面與帶輪軸線垂直度允差30； 4）帶輪

39、輪轂孔公差為H7或H8，輪轂長度上偏差為IT14，下偏差為0； 5）設計帶輪時，結構要便于制造，質量分布均勻。當v>5m/s時要進行靜平衡試驗，當v>25m/s時則應進行動平衡試驗。 3.4.3 V帶傳動的鍵的選擇 在本設計當中，選擇圓頭普通平鍵聯(lián)接。因為圓頭普通平鍵（A型）宜放在軸在上指狀銑刀銑出的鍵槽內，從而使鍵在鍵槽內軸向固定良好。這種鍵用途廣泛。缺點是鍵的端部側面與輪轂并不接觸，不能參與傳遞轉矩，因而鍵的圓頭部分不能得到充分的利用，且軸上鍵槽端部的應力集中較大。平頭平鍵（B型）是放在用盤銑刀銑出的鍵槽內，因而避免的上述的缺點，但對尺寸較大的鍵，宜采用緊定螺釘固定在軸上的鍵槽中，以

40、防松動。單圓頭平鍵（C型）則常用于軸端與轂類零件的連接?？紤]到結構的簡單，安裝方便和與同一個軸應采用的鍵應統(tǒng)一，本設計中加工的鍵槽用端銑刀加工的，故可選用A型鍵槽。 表4 鍵的尺寸選擇 Table4 key sizes 6～8 ＞8 ～10 ＞10 ～12 ＞12 ～17 ＞17 ～22 ＞22 ～30 ＞30 ～38 ＞38 ～44 bh 22 33 44 55 66 87 108 128 軸的直徑＞44 ～50 ＞50 ～58 ＞58 ～65 ＞65 ～75 ＞75 ～85 ＞85 ～95 ＞95 ～110 ＞110 ～130

41、 bh 14 9 16 10 18 11 20 12 22 14 25 14 28 16 32 18 鍵長系列6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180，200…… 根據(jù)上表來選擇 由上述可知電動機的輸出軸的伸出長度為：L=112mm；軸徑為d=42mm；選用平鍵來進行V帶傳動的徑向定位。 (經(jīng)查表得：小帶輪上的為：鍵 1290 GB1096—79；表示為：圓頭普通平鍵（A型）；b=14mm，h=8mm；l=90mm； 大帶輪上的為：鍵14

42、28 GB1096—79；表示為：圓頭普通平鍵（A型）；b=14mm，h=9mm；l=70mm；) 鍵的材料采用抗拉強度不小于600Mpa 的鋼，常用45號鋼。鍵槽的表面粗糙度：軸槽， 鍵槽寬度b 兩側的表面粗糙度參數(shù)Ra 值推薦1.6～3.2um;由軸的長度系列L 確定鍵的長度為90mm 。 平鍵強度的校核，選擇好的鍵，便是校核其強度是否滿足實際工作的需要，根據(jù)強度校核公式： P= 3210T dkl ?≤[P] τ=3210T dbl ?≤[τ] T —傳遞的轉矩 N m ； d —軸的直徑 mm ； l —鍵的工作長度 mm ； k —鍵與輪轂的接觸高度mm ，k=0

43、.5h ，此處h 為鍵的高度； b —鍵的寬度mm ； 查表5-3-17[8]動連接，輕微連接，知，[P]=40 MPa ，[τ]=990 MPa 1）校核鍵1290 帶輪直接放在電動機軸上 9.73970 5.7955095509550111 1=?=?=?= n P n P T N.m ] [)MPa (25.3109012429.732102][)MPa (77.91090 4429.732102331331ττ≤=????=?=≤=????=?= dbl T P dkl T P 2）校核鍵1470 262970 62 .398.05.79550/9550955

44、01222=???=??=?= i n P n P T 帶η N.m ………………………(5) ] [)MPa (69.10107014502262102][)MPa (26.331070 5.4502622102332332ττ≤=????=?=≤=????=?= dbl T P dkl T P 4.軸的設計 軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉運動的傳動零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能運動及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉零件及傳遞動力和運動。 按照承受載荷的不同，軸可以分為轉軸、心軸、和轉動軸三大類。工作中既承受彎矩有 承受扭矩的軸承稱為轉軸。這類軸

45、在各種機器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的稱為心軸，心軸又分為轉動心軸和固定心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動軸。經(jīng)過分析此次設計的軸是轉軸。 軸還可以按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉的運動改變?yōu)橥鶑椭本€運動，或者做相反的運動變化。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。直軸一般都制成實心的。在那些由于機器結構的要求而需要在軸中裝設其它零件或者減小軸的質量具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的?？招妮S內徑與外徑的比值通常為0.5—0.6,以保證軸的剛度及扭轉穩(wěn)定性。 4.1軸的材料選用 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋鋼圓鋼和

46、鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼廉價，對應集中的敏感性較底，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用制造軸尤為廣泛，其中最為常見的是用45鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能。因此在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質量，提高軸徑的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 應力水平很低的軸，從經(jīng)濟上考慮，一般多選用強度等級較差的普通碳素鋼，例如Q235-A 鋼等，有時也選用優(yōu)質碳素鋼如45號鋼等，一般以其毛坯供應的熱處理狀態(tài)作為材料的熱處理要求，圖樣上不再做任何要求。應力水平高的軸一般選用調質鋼，大多數(shù)是含碳量在0.30%-

47、-0.60%范圍內的碳素結構鋼和合金結構鋼，調質鋼就是能進行調質處理。調質處理后得到的是索氏體組織。它比正火或退火所得到的珠光體和鐵素體的混合組織具有更好的綜合力學性能，例如有較高的強度，較高的沖擊韌度，較低的脆性轉變溫度和較高的疲勞強度。調質鋼的鋼種很多，常用的有35、45、40Cr、45Mn2、40MnB、35CrMo、30CrMnSi和40CrNiMo 等。碳素結構鋼如45號鋼等，硬度和強度在調質后均有提高，但其淬透性較差，不易獲得均勻的組織，強度水平也較低，一般用在尺寸較小，應力水平相對較低的軸上。根據(jù)設計形式（轉軸），綜合考慮使用45號鋼作為材料。 4．2軸的結構的設計 軸的設計

48、也和其它零件的設計一樣，包括結構設計和工作能力計算兩個方面的內容。 軸的結構設計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難等。因此軸的結構設計是軸設計的主要內容。軸的工作能力計算是指軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時候只需要對軸進行強度計算，以防止工作產生過大的彈性變形。對高速運轉的軸，還應該進行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。 本次設計主要考慮以下問題：所選材料的強度、硬度以及熱處理狀

49、態(tài)，在特殊情況下還應考慮耐腐蝕性和高溫性等。此外，還應考慮材料的價格、加工容易程度和采購是否容易等 等；軸是否滿足強度、剛度要求和規(guī)定的使用壽命；軸和軸系的尺寸、結構和配置等是否與整個機器相適應；帶輪等的聯(lián)結方法、位置、固定、裝配和拆卸等是否合理；軸的加工是否方便易行；軸及軸系在正常情況下的振動，應在允許的范圍內；軸承的裝配方案、安裝、拆卸及其潤滑是否合理；軸的密封裝置的選擇是否合理；軸上個零件間的相互位置及其安裝和拆卸順序；裝配時的軸向位置調整方法和檢測手段；運轉中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象如振動、噪聲、發(fā)熱時的處理。 軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構主要取決于以下因素：軸在機

50、器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結構因素較多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。設計時候，必須對不同情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構都應該滿足：1）軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置； 2）軸上的零件應便于裝拆和調整； 3）軸應該具有良好的制造工藝性等。 因此，可以先根據(jù)軸系的不同要求，將軸的各部分分開考慮，然后再根據(jù)相互關系，和加工、安裝、拆卸、維修等的要求綜合考慮，并相應地調整各部分的結構和尺寸鏈。 4.3 軸的設計計算 由

51、前面知軸的最小直徑d min =45mm，大帶輪輪轂直徑為d 1 =50mm 4.3.1繪制軸的結構簡圖 圖10 軸的結構圖 Figure 10 chart axis 4.3.2 確定各軸段尺寸 1）確定各軸段直徑 1段：d1=φ50mm, 根據(jù)帶輪的軸徑； 2段：d2=φ55mm, 取決于圓錐滾子軸承的大??； 3段：d3=φ64mm, 取決于圓錐滾子軸承軸向固定軸頸直徑； 4段：d4=φ55mm, 取決于圓錐滾子軸承的大??； 5段：d5=φ50mm, 取決于帶輪直徑； 6段：d5=φ48mm, 取決于圓螺母、墊片的直徑。 2）確定軸上各軸段長 1段： l 1=8

52、0mm,取決于大帶輪的寬度； 2段： l 2=66mm,根據(jù)軸承壓蓋寬度，軸承的厚度和螺栓連接的估算； 3段： l 3=424.5-l 1-l 2-l 4-l 5+2=116.75 mm,它取決于擦皮機的總高度； 4段： l 4=23+22.75+86=131.75mm, 根據(jù)軸承壓蓋寬度，軸承的厚度,下機筒的的估算； 5段： l 5=30mm,轉盤的厚度的大??； 6段： l 5=13.5mm, 圓螺母、墊片的厚度。 3）軸的疲勞強度校核 軸的結構尺寸設計完成，是否能用，還需再校核危險截面。土豆去皮機機再工作時候軸向受力很小，因此軸所受的彎矩很小，相對于扭矩可以忽略不計。 主軸所受的扭矩T ： 262970 62 .398.05.79550/955095501222=???=??=?= i n P n P T 帶η N.m 扭矩圖為： w 圖11 扭矩示意圖 Diagram 11 diagrammatic sketch of moment of torque 強度校核：W T M ca ) 2(2 1ασ+= MPa c a σ —軸的計算應力，單位是MPa ； M —軸所承受的矩，N.m ； T —軸所承受的扭矩，已求得， N.m ；