土豆清洗機的設(shè)計（單獨論文不含圖）

原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計說明書論文 QQ 194535455 土豆清洗機的設(shè)計 摘 要：隨著我國農(nóng)產(chǎn)品的快速發(fā)展，清洗農(nóng)作物工作是否效率開始變得重要，這促使農(nóng)產(chǎn)品清洗設(shè)備在我國逐步發(fā)展起來。采用大量人力作業(yè)的話必然導(dǎo)致大量勞動力資源的浪費，所以生產(chǎn)一種農(nóng)作物清洗機械對提高生產(chǎn)力具有重要影響。土豆清洗機是一種常用的土豆清洗機械設(shè)備，廣泛用于清洗工作。本次的設(shè)計能使土豆的清洗效率大大提高，減少人力物力資源的浪費，提高了勞動效率，而且此設(shè)備具有設(shè)備尺寸縮小，結(jié)構(gòu)簡單，耗水量少，土豆破損率降低等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：土豆清洗機；設(shè)計；清洗；滾筒。The design of the potato washing machineAbstract: With the rapid development of agricultural products in China, whether the efficiency of the cleaning crop work started to become important, which prompted the cleaning equipment of agricultural products in China has gradually developed. A lot of manpower job, will inevitably lead to a waste of labor resources, to produce a crop cleaning machinery to increase productivity has an important influence. Potato washing machine is a common potato cleaning machinery and equipment, widely used in cleaning work. Greatly improve the cleaning efficiency of this design can make potatoes, reduce the waste of human and material resources, improve labor efficiency, and this device has a device to reduce the size, simple structure, water consumption, potatoes damaged rate.Key words: potato washing machine, design, cleaning, drum.1 前言1.1 土豆文化在我國 ,馬鈴薯經(jīng)常被叫做“洋芋”或“土豆”等 ,非常形象地說明了它是一種從國外引進的作物 ,以及我們吃的“洋芋”是從土里挖出來的 ;僅從這一點上就反映了馬鈴薯是極其特殊的一種作物。1事實上 ,它對整個人類社會的發(fā)展一直有著深刻但鮮為人知的影響。 以馬鈴薯為原料的菜肴種類繁多，可方便地用于成年人和兒童的早餐、午餐或晚餐,大多數(shù)人喜歡營養(yǎng)豐富的馬鈴薯。馬鈴薯富含提供能量的碳水化合物，但卻不含有任何脂肪。食用150克土豆，能提供：45%的每日需要攝取的維生素C；21%每日需攝取的鉀；3克纖維；僅100卡熱量。作為蔬菜，馬鈴薯有助于實現(xiàn)每日最低食用5次蔬菜和水果的最低目標(biāo)。增加蔬菜和水果的消費，能有效減少感染諸如癌癥等慢性病的風(fēng)險。聯(lián)合國最近一項調(diào)查表明，到2100年，全世界人口將增加到105億，可能導(dǎo)致糧食危機。而有的科學(xué)家認(rèn)為，到那個時候，最有可能幫助人類渡過危機的就是那貌不驚人、我們天天見到的馬鈴薯。作為僅次于小麥、水稻和玉米的全球第四大重要糧食作物，馬鈴薯不僅有著廣泛的種植面積，而且擁有悠久的栽培歷史，至今已經(jīng)成為各國飲食和烹飪文化不可或缺的一部分。時下，在全球化浪潮的影響下，越來越多的美食愛好者開始嘗試將東西方飲食文化更好的融合，于是，更多“個性化”的菜譜在不知不覺中已經(jīng)步入了我們的餐桌。至于原料方面，諸如美國薯星和長薯餅等廣為國內(nèi)消費者接受的馬鈴薯制品在國內(nèi)的許多大型超市如家樂福、麥德龍、易初蓮花等的貨架上都可以輕易找到。 據(jù)測定，馬鈴薯的營養(yǎng)價值是胡蘿卜的2倍、大白菜的3倍、西紅柿的4倍。特別是維生素C的含量為蔬菜之冠。 近年來，人類在馬鈴薯品種培育方面有了新的突破。匈牙利育種家花了20年時間，育成了生吃的馬鈴薯品種，它蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)價值不低于牛肉，且不用煮，不用炒，去皮就可吃。羅馬尼亞育種家成功地培育出高產(chǎn)馬鈴薯，人們特地為他豎立了一座馬鈴薯紀(jì)念碑，表彰他對人類作出的貢獻。1.2 選題的背景與目的清洗是一種與人們生活實踐關(guān)系十分密切的勞動，人類從遠古時期就開始從事這種勞動。由于傳統(tǒng)清洗操作簡單，或只是作為一道工序依附于生產(chǎn)過程中，沒有引起廣 泛關(guān)注。進入21世紀(jì)，人們生活已經(jīng)從溫飽階段進入到舒適時代，對于清洗產(chǎn)品越來越多的需求，加速了新產(chǎn)品研發(fā)步伐；同時，制造業(yè)的高速發(fā)展，也促進了清洗設(shè)備、清洗劑等企業(yè)的快速進步。民用、工業(yè)兩大清洗領(lǐng)域巨大的市場需求，造就了中國清洗行業(yè)嶄新的未來。我國主要的農(nóng)業(yè)大省，在發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時一些機械工業(yè)也迅速發(fā)展，特別是中小型企業(yè)如雨后春筍般蔓延開來。而馬鈴薯產(chǎn)品加工又是一個具有生機和活力的產(chǎn)業(yè)，但是要把企業(yè)做強做大，還必須要在生產(chǎn)設(shè)備上更新?lián)Q代，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)效率。馬鈴薯是地下塊莖，收獲時沾有泥土，其形狀不規(guī)則，一般呈卵圓形，表面有很多小窩，馬鈴薯表皮很薄，很容易受外力作用而破損，另外馬鈴薯對溫度很敏感，溫度過高過低都會影響日后淀粉的質(zhì)量?；谝陨显颍瑢︸R鈴薯清洗的要求是很高的，清洗效果直接影響馬鈴薯淀粉的質(zhì)量，如淀粉的白度和雜質(zhì)的含量。1.3 土豆清洗機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1 發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外成套設(shè)備中清洗工藝采用2臺或3臺板式清洗機串聯(lián)。板式清洗機的主要優(yōu)點是能滿足設(shè)計要求，清洗效果較好，清洗后可以進行連續(xù)生產(chǎn)。國內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)有很多廠家生產(chǎn)清洗機或者是清洗去皮機，技術(shù)發(fā)展比較成熟，但也存在著一定問題。1.3.2 存在問題缺點是設(shè)備尺寸較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，功率較大，耗水量大，土豆破損率大。對清洗機的設(shè)計就是保證優(yōu)點的情況下，能夠使設(shè)備尺寸縮小，結(jié)構(gòu)簡單，耗水量少，使土豆破損率降低?，F(xiàn)在的土豆清洗機要求要容積大，清洗效率高，可連續(xù)清洗，且操作十分簡便，洗完后呈現(xiàn)為本色，無殘留雜質(zhì)，有效的去除殘留的農(nóng)藥，可以大大提高客戶的銷售價格。具有清洗有效容積大、效率高，節(jié)水，可連續(xù)清洗，操作簡單，使用壽命長等特點。2 土豆清洗機的概述2.1 土豆清洗機的分類清洗工藝及設(shè)備:主要是清除物料外表皮層沾帶的泥沙， 并洗除去物料塊根的表皮，去石清洗機是要去除物料中的硬質(zhì)雜。對作為生產(chǎn)淀粉的原料進行清洗, 是保證淀粉質(zhì)量的基礎(chǔ)，清洗的越凈,淀粉的質(zhì)量就越好。輸送是將物料傳遞至下一工序，往往輸送的同時也有清洗功能。常用的輸送、清洗、去石設(shè)備有：水力流槽、螺旋清洗機、斜鼠籠式清洗機、漿葉式清洗機、去石上料清洗機、（平）鼠籠式清洗機、轉(zhuǎn)筒式清洗機、刮板輸送機等。根據(jù)土壤和物料特性可選擇其中的一些進行組合，達到清洗凈度高，輸送方便的要求。 2.2. 滾筒清洗機的結(jié)構(gòu)及工作原理： 1)結(jié)構(gòu)：設(shè)計的馬鈴薯清洗機主要由滾筒、傳動裝置、機架、水箱池、電機、進出料斗、出泥斗等組成,通常稱為滾筒式馬鈴薯清洗機或鼠籠式馬鈴薯清洗機。電機固定在機架上，電動機與減速器直接聯(lián)式，減速器采用的是擺線針輪減速器。滾筒被兩個支座支撐，滾筒的主軸通過金屬滑塊聯(lián)軸器和減速器的輸出軸相聯(lián)。滾筒的主軸與焊接在滾筒內(nèi)口上的連接件相互固定在一起。電機帶動減速機,清洗滾筒由很多根直徑8mm的圓鋼繞滾筒直徑方向焊接而成4，滾筒式馬鈴薯清洗機的動力來自電動機，通過滾筒在水池中旋轉(zhuǎn)，以達到清洗的目的。在水池的底部設(shè)有淤泥清除口，此出泥口也具有聚集淤泥的作用，為清除淤泥帶來很大方便。 2)工作原理：滾筒式馬鈴薯清洗機的工作原理：馬鈴薯在清洗溝槽中被水浸泡后，附著在表面的相當(dāng)一部分大塊泥土脫落，經(jīng)傳送帶送入滾筒式馬鈴薯清洗機進料口,馬鈴薯經(jīng)進料斗進入到旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)，滾筒在水池中旋轉(zhuǎn)。利用馬鈴薯自身的重力的分力作為推進力，實現(xiàn)馬鈴薯的自動推進。馬鈴薯沿滾筒壁向前運動，在運動過程中馬鈴薯不斷被水刷洗，馬鈴薯之間的摩擦、翻轉(zhuǎn)間的刷洗，馬鈴薯與滾筒壁之間的磨擦，在共同作用下完成馬鈴薯表面的清洗過程。3. 滾筒式土豆清洗機3.1 滾筒式清洗機結(jié)構(gòu)圖1. 電機 2.聯(lián)軸器 3.減速器 4.聯(lián)軸器 5.軸承座 6.機架 7.滾筒篩傘支架 8.篩網(wǎng)軸 9.篩網(wǎng) 10.轉(zhuǎn)軸 11.篩網(wǎng)架 12.入料口焊接總成 13.出水口 14.螺栓 15.出料口 16.支架 17.滾筒篩上支架總成圖1 清洗機結(jié)構(gòu)圖Fig 1 Structure of washing machine3.2 傳動方案1. 電動機 2.減速器 3聯(lián)軸器 4工作機圖2 傳動方案圖Fig 2 Transmission scheme4. 設(shè)計計算4.1 運動和動力參數(shù)的設(shè)計計算 我們知道由于滾筒的轉(zhuǎn)動，物料在水平的滾筒上的相對運動軌跡是個正圓。這時，馬鈴薯沒受到其它向前推進力的作用，只能在面上周而復(fù)始地作圓周運動，不能由一端向另一端推進。即使與滾筒壁接觸的那部分物料也只能沿壁作逆向旋轉(zhuǎn)。這與要求馬鈴薯從滾筒的一端向另一端移動并不相符合。故依靠馬鈴薯與滾筒壁接觸的摩擦力來推進馬鈴薯移動的方法并不能完成清洗任務(wù)5。 設(shè)計中采用滾筒與水平面成一定角度的方法，這種方法是利用馬鈴薯自身的重力的分力作為推進力，實現(xiàn)馬鈴薯的自動推進。對于馬鈴薯來說，只要使?jié)L筒傾斜一個很小的角度就可使其向前移動。這種方法易于實現(xiàn)，而且制造比較簡單，實際意義更大。馬鈴薯在傾斜滾筒內(nèi)運動時，由于受到物料自身重力在滾筒傾斜方向下滑力的圖3 土豆運動受力圖Fig 3 potatoes motion diagram作用；物料在滾筒內(nèi)受到一定大小的加速度，其運動軌跡不再是一個正圓，而是一條封閉的螺旋線。 假使沿滾筒傾斜方向取x 軸，沿滾筒橫向取y 軸。在 xo1y 坐標(biāo)中，馬鈴薯顆粒M的運動的速度為： （1） （2） t馬鈴薯顆粒理論每旋轉(zhuǎn)一周所用的時間，s；兩邊積分即得在xo1y坐標(biāo)中馬鈴薯顆粒的相對運動軌跡方程式：當(dāng)t = 0 時，x = 0 、y = 0 求得C1 = rr 、C2 =0 。 兩式即可作出馬鈴薯顆粒在傾斜滾筒內(nèi)的運動軌跡。所以得出物料為套圈狀或螺旋狀向前推進。圖4 土豆顆粒軌跡圖Fig 4 potato particle trajectory diagram4.2 滾筒材料及驅(qū)動方式的選擇4.2.1 滾筒材料的選擇 筒體部分的質(zhì)量占到整機的70%80%, 因此筒體的材質(zhì)和壁厚是決定設(shè)備制作成本的重要因素。筒體的大小標(biāo)準(zhǔn)著規(guī)格和生產(chǎn)能力。筒體應(yīng)具有足夠的剛度和強度。在安裝和運行中應(yīng)保持規(guī)范化，這對減小運轉(zhuǎn)阻力及功率消耗、減輕不均勻磨損、減少機械事故、保證長期安全高效運轉(zhuǎn)、延長回轉(zhuǎn)圓筒的壽命都十分重要，必須根據(jù)這一要求來設(shè)計筒體。筒體的剛度主要是筒體截面在較大力作用下，抵抗徑向變性的能力。筒體的強度問題表現(xiàn)為筒體在載荷作用下產(chǎn)生裂紋及變形。筒體材料一般用A3鋼、普通低合金鋼，其中以16Mn用的較多；也可以用鍋爐鋼。要求耐腐蝕時，用不銹鋼。本設(shè)計中筒體材料選用A3鋼6。4.2.2 滾筒轉(zhuǎn)動驅(qū)動方式的選擇： 滾筒的最大生產(chǎn)能力為每小時2噸，設(shè)計的滾筒的內(nèi)徑為0.5米，長度為1.2米，這在制造中也比較容易。這里就可以計算出滾筒的大致轉(zhuǎn)速范圍了。由滾筒的轉(zhuǎn)速計算公式:r/min = 11.319.8 r/min (3)所選滾筒驅(qū)動方式是采用中間軸式傳動。 在滾筒的中心線上設(shè)有傳動軸，用支承臂與滾筒相連，電動機通過減速器把動力傳到中心軸，由中心軸帶動滾筒轉(zhuǎn)動。這種傳動方式比較簡單。由于所設(shè)計要求的滾筒長度不長，轉(zhuǎn)動比較平穩(wěn)。但是，馬鈴薯有時會和中心軸及支撐臂發(fā)生碰撞，馬鈴薯重量及體積又不大 ，而且滾筒的轉(zhuǎn)速和傾角都不是太大，故一般馬鈴薯顆粒不會對中心軸及支承臂造成太大的沖擊力。所以選擇中心軸驅(qū)動的方式。4.3 功率的計算及電動機的選擇計算滾筒工作所需的功率 （4）力矩計算公式得 （5）計算電動機的所需功率Pd 。首先確定從電動機到工作機之間的總效率 。 設(shè) ， ， ，分別為，減速器，滑塊聯(lián)軸器，滾動軸承，滾筒的效率。由機械設(shè)計手冊表22查得： =0.96 ， =0.98 . =0.97 . =0.99 . 則傳動裝置的總效率為 = 0.88 = 1.43（kw） （6）4.4 電動機的選擇 選擇原則：功率選的過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率選的過大，則電動機價格高，且常不在滿載下運行，功率因素很低，造成浪費.對于長期連續(xù)工作負(fù)荷較穩(wěn)定的負(fù)載機械，可根據(jù)電動機所需要的功率 Pd來選擇，選擇時應(yīng)使電動機的額定功率Pn稍大于電動機的所需功率Pd 。由計算已知電動機所需功率為.Pd =1.43 kw ,所以我們可選擇電動機功率為1.5 kw 。如表所示，同一功率的異步電動機的同步轉(zhuǎn)速有2840 r/min、1400 r/min 、940 r/min 三種。一般來說，電動機的同步轉(zhuǎn)速高，磁極對數(shù)少，輪廓尺寸小、價格低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外輪廓尺寸愈大，價格愈高。由于工作機滾筒的轉(zhuǎn)速很低7，所以不易選用高速電動機，一般應(yīng)選擇同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min或1000 r/min 的電動機。表1 電動機選擇Table 1 motor selection電動機型號 額定功率/kW 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量/Kg Y90S-2 1.5 2840 2.2 2.3 25Y100L-6 1.5 940 2.0 2.0 33Y90L-4 1.5 1400 2.3 2.3 27 根據(jù)所要求的的轉(zhuǎn)速和功率選擇Y系列三相異步電動機，由機械設(shè)計課程設(shè)計手冊查得可選用電動機Y100L-6，功率1.5kw，轉(zhuǎn)速940r/min。因為工作環(huán)境，如果不加防護，水有可能進入電動機中導(dǎo)致電機短路而燒壞，于是在設(shè)計中選擇電機的防護等級為IP44。4.5 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算由上述理由，此處根據(jù)所選電動機的滿載轉(zhuǎn)速和減速器的傳動比可以得出滾筒的工作轉(zhuǎn)速。由傳動比公式 (7)代入數(shù)據(jù)得：因為滾筒的轉(zhuǎn)速比較低，一般低于30r/min，而計算所得的轉(zhuǎn)速取為 ，是比較合適的。4.6 軸的設(shè)計計算 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。1)輸出端軸1 由于轉(zhuǎn)速n=16r/min，功率p=1.43Kw，轉(zhuǎn)矩： =853.53N.m （8）2)初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)教科書取=112，算出功率P=1.43KW，轉(zhuǎn)速n=16r/min軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強度法進行估算，即 50.3mm (9)初算軸徑還要考慮鍵槽對軸強度的削弱影響。當(dāng)該軸段截面上有一個鍵槽時，d 應(yīng)增大5% ；兩個鍵槽時，d 應(yīng)增大10% 。在本軸的設(shè)計中，軸上有一個鍵槽。所以：d= 50.3(1+5%)= 52.8mm 圓整取軸的直徑為50mm。據(jù)以上計算可知軸上所承受的最大轉(zhuǎn)矩 TP =636N.m 根據(jù)工況的要求選擇的是金屬滑塊聯(lián)軸器。選擇的材料為45號鋼，45號鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，b =637 Mpa , E =210Gpa。由以上計算知軸徑可為45mm，考慮裝聯(lián)軸器加鍵的影響，故取軸和聯(lián)軸器相連部分的直徑為50mm。我們知道軸上要安裝滾動軸承，為便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑為55mm。本設(shè)計滾動軸承中所選的型號為30311型，其寬度為29mm ,根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選用軸肩擋圈GB886-86 5565，由于在入料口處需布置料斗，所以軸承應(yīng)安裝在料斗的外端，以免和料斗發(fā)生干涉，根據(jù)生產(chǎn)能力為2噸/小時，再加上入料中混有大量的水，所以料斗設(shè)置應(yīng)足夠的大，料口長為300mm, 在高度上為便于安裝在機架上且不和主軸發(fā)生干涉。在滾筒內(nèi)主軸上要焊接肋條，以支撐滾筒，所以在焊接處取主軸直徑為60mm,在滾筒的尾端要支撐和安裝聯(lián)軸器和電動機。如果在入料口端安裝驅(qū)動裝置的話，這樣就不好布置入料輸送裝置，而尾端則不會發(fā)生這些現(xiàn)象，因為尾端的出料口在機架的底部，所以應(yīng)在尾端安裝聯(lián)軸器和電動機。3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)定位要求，1-2軸段右端需要一個軸肩擋圈，取GB886-86 5565取軸d1-2段為87mm, d2-3段=58mm，d3-4段位32mm.選擇滾動軸承。應(yīng)為同時承受徑向力和軸向力作用，故選用圓錐滾子軸承。其尺寸為參照工作要求取d4-5=29mm,d5-6=153mm.4.7 滾動軸承的校核計算根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動摩擦軸承和滾動摩擦軸承兩大類。滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗小，機械效率高，易起動；尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，具有互換性，便于安裝拆卸，維修方便；精度高，轉(zhuǎn)速高，磨損小，使用壽命長；適用于大批量生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，因此在一般機器中應(yīng)用較廣，但滾動軸承也有噪音大、徑向尺寸過大、軸承座的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、成本較高等缺點8?；瑒虞S承具有徑向尺寸小、裝配空間小，減小設(shè)備體積；價格相對比較便宜，安裝拆卸方便；具有良好的潤滑性和抗磨耗性，能在無油或少油條件下工作，特別適用于高溫，水溶液浸潤或其他無油加油或加油困難場合；且滑動軸承具有較好的自潤滑、耐磨損、低摩擦等性能。由于滑動軸承本身具有的這些獨特優(yōu)點，使得它在某些不能、不便或使用滾動軸承沒有優(yōu)勢的場合仍占有重要地位。例如,在承受較大負(fù)荷的場合和或要求徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合,多采用滑動軸承?；瑒虞S承根據(jù)承受載荷的方向不同分為: 推力滑動軸承與徑向滑動軸承兩種。根據(jù)潤滑膜的形成原理不同分為：動壓滑動軸承與靜壓滑動軸承，根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同可分為：整體式滑動軸承與剖分式滑動軸承。根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 =1030016=48000h （10）1)由初選的軸承的型號為: 30311, 查表可知:d=55mm,外徑D=120mm,寬度B=29mm,基本額定動載荷C=152KN, 基本靜載荷CO=188KN, 查表可知極限轉(zhuǎn)速3400-4300r/min 2）已知n=16(r/min)兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N根據(jù)參考文P265（11-12）4得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N (11)3) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N4)求系數(shù)x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根據(jù)P265表（14-14）4得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0 y2=05)計算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)P264表（14-12）4取f P=1.5根據(jù)P264（14-7）4式得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5(11083+0)=1624N (12) P2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5(11083+0)=1624N (13)6)軸承壽命計算P1=P2 故取P=1624N軸承=3根據(jù)得30311型4的Cr=152000N由P264（14-5）4式得 LH=106(ftCr/P)/60n （14） =106(1152000/1624)3/60X121.67=998953h>48000h 預(yù)期壽命足夠4.8 軸的抗彎、抗扭系數(shù)計算 由于軸采用的是實心軸，且端面都為圓面，參考機械設(shè)計表15-4，可以得到公式： (15) (16)式中：W為抗彎截面系數(shù)，； 為抗扭截面系數(shù)，； d為截面直徑，mm,在L1段： 1663.7 =0.2=3327.5在L2段： =0.1=9112.5 =0.2=18225在L3段： =0.1=21600 =0.2=432004.9 軸的強度計算 從軸的結(jié)構(gòu)圖上可以知道，軸的中心面的應(yīng)力最大，但應(yīng)力不是很集中，軸與軸承采用過盈配合.校核軸徑45處 抗彎截面系數(shù)：W=9112.5 抗扭截面系數(shù)：=18225 此次的軸為心軸，只受到彎矩，經(jīng)受力分析知，水平面上的彎矩基本上可以忽略不計，垂直面上的彎矩主要由滾筒的質(zhì)量產(chǎn)生，因此： (17) 軸上壓力： (18) 而且，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力，且為靜應(yīng)力，故取0.3，對于此軸為圓軸，彎曲應(yīng)力,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，又計算應(yīng)力公式： (19) 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計表151查得637，355，200 ，故滿足強度要求。圖5 軸的彎矩扭矩圖Figure 5 axial bending moment diagram of torque4.10. 軸的疲勞強度校核 截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，查機械設(shè)計附表3-2查取， =0.111，=1.111 (20)經(jīng)查值可以得到：1.46，1.22又由附圖3-14可得軸的材料敏感系數(shù)為 =0.81，=0.84故有效應(yīng)力集中系數(shù)查機械設(shè)計附表3-4為 1+0.81(1.46-1)=1.37 =1+0.84(1.22-1)=1.18由附圖3-24的尺寸系數(shù)=0.72，=0.85由附圖3-44得表面質(zhì)量系數(shù) 0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即=1，則綜合系數(shù)值為 =1.98 (21) =1.48 (22)由機械設(shè)計3-1和3-2，可得 =0.10.2，取=0.12 =0.050.1，取=0.06計算安全系數(shù)，得=1.63=171.9=1.62>S=1.5 (23)故可知其是安全的。5. 減速器的設(shè)計5.1 減速器傳動比的分配 由于減速器采用的是二級圓柱立式減速器，所以傳動比的分配為： 令，計算得到：，5.2 減速器各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動慣量 1）各軸的輸入功率2）各軸的轉(zhuǎn)速3）各軸的輸入扭矩5.3. 高速級齒輪的計算，材料：大小齒輪采用的材料為，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火9，硬度為閉式傳動，精度7級，初選材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小時。1）選用小齒輪齒數(shù)，得，取。2）由公式 （24）試選載荷系數(shù)。小齒輪傳遞扭矩。由表10.75取齒寬系數(shù)。由表10.65查得，材料的彈性影響系數(shù)。由圖10.305選取區(qū)域系數(shù)。由圖10.265查得 由圖10.21e5查得，大小齒輪。應(yīng)力循環(huán)系數(shù) (25)由圖10.195查得接觸疲勞壽命系數(shù) 計算疲勞許用應(yīng)力取失效率為1%，安全系數(shù)S=1。 （26） （27）許用接觸應(yīng)力 （28），取 3）計算= (29)計算圓周速度 （30）計算齒寬及模數(shù) (31)計算載荷系數(shù)查表10.24得根據(jù)，7級精度，由圖10.84查得動載系數(shù)由表10.44查得，6級精度 (32)考慮齒輪為7級精度，取 由圖10.134查得 假設(shè) ，由表10.34查得 (33)計算縱向重合度 （34）= （35）計算模數(shù) （36）4)按齒輪彎曲強度計算 （37）計算載荷系數(shù) （38）根據(jù)縱向重合度，從圖10.285查得螺旋角影響系數(shù)計算當(dāng)量齒數(shù)查取齒形系數(shù)由表10.55查得 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10.55查得 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10.20d5查得由圖10.185查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4計算大小齒輪的 ，并加以比較。小齒輪的數(shù)值大(39)對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑 。 取 取 （4）幾何尺寸計算計算中心距取 (40)按圓整后中心距修正螺旋角 （41）角改變不多，故參數(shù)不必修正。計算大小齒輪的分度圓直徑計算齒寬 (42)圓整后 驗算 所以，滿足齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度。5.4. 低速級齒輪的計算，材料：大小齒輪采用的材料為，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為閉式傳動，精度7級，初選材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小時。1、選用小齒輪齒數(shù)，得，取2、由公式試選載荷系數(shù)小齒輪傳遞扭矩由表10.74取齒寬系數(shù)由表10.64查得，材料的彈性影響系數(shù)由圖10.304選取區(qū)域系數(shù)由圖10.264查得 由圖10.21e4查得，大小齒輪應(yīng)力循環(huán)系數(shù)由圖10.194查得接觸疲勞壽命系數(shù) 計算疲勞許用應(yīng)力，取失效率為1%，安全系數(shù)S=1許用接觸應(yīng)力，取(2)計算計算圓周速度計算齒寬及模數(shù)計算載荷系數(shù)查表10.24得根據(jù)，7級精度，由圖10.85查得動載系數(shù)由表10.44查得，6級精度考慮齒輪為7級精度，取由圖10.134查得假設(shè) ，由表10.34查得計算縱向重合度計算模數(shù)(3)按齒輪彎曲強度計算計算載荷系數(shù)根據(jù)縱向重合度，從圖10.284查得螺旋角影響系數(shù)計算當(dāng)量齒數(shù)查取齒形系數(shù)由表10.54查得 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10.54查得 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10.20e4查得由圖10.184查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4計算大小齒輪的 ，并加以比較。小齒輪的數(shù)值大對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑 。 取 取(4)幾何尺寸計算計算中心距取按圓整后中心距修正螺旋角角改變不多，故參數(shù)不必修正。計算大小齒輪的分度圓直徑計算齒寬圓整后 所以，滿足齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度。6. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 6.1 聯(lián)軸器的選用 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，為了使選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器。金屬滑塊聯(lián)軸器是利用中間滑塊，在其兩側(cè)半聯(lián)軸器端面的相應(yīng)徑向槽內(nèi)滑動，以實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接，并補償兩軸的相應(yīng)位移。金屬滑塊聯(lián)軸器適應(yīng)于低速重載的場合。且金屬滑塊聯(lián)軸器制造工藝成熟，加工成本低，考慮到經(jīng)濟性，這里選擇金屬滑塊聯(lián)軸器從機械設(shè)計課程手冊 的表162412金屬滑塊聯(lián)軸器的主要尺寸和特性參數(shù)可以查得 ，所以應(yīng)選WH7，軸孔直徑為55mm。圖6 聯(lián)軸器Fig 6 coupling6.2 滾動軸承及軸承座的選擇圖7 軸承座Fig 7 bearing seat根據(jù)計算出的軸的尺寸為55mm，我們可從機械傳動裝置設(shè)計手冊12的圓錐滾子軸承尺寸與性能參數(shù)表中選擇；查機械設(shè)計課程手冊得出，選擇30311型號的圓錐滾子軸承。由于選擇的滾動軸承為圓錐滾子軸承，根據(jù)本設(shè)計的要求未找到適合的軸承座，于是在參照已有軸承座的基礎(chǔ)上，稍作改動設(shè)計了一個軸承座。7 結(jié)束語 本設(shè)計針對清洗土豆導(dǎo)致大量勞動資源的浪費，設(shè)計出清洗機，該機構(gòu)的優(yōu)點是設(shè)備尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡單，耗水量少，土豆破損率低，容積大，清洗效率高，可連續(xù)清洗，且操作十分簡便，洗完后呈現(xiàn)為本色，無殘留雜質(zhì)，有效的去除殘留的農(nóng)藥，可以大大提高客戶的銷售價格。能夠?qū)崿F(xiàn)較高的生產(chǎn)效率，。這次設(shè)計從最初選題，開題，計算和繪圖直到完成設(shè)計。這是一次理論聯(lián)系實際的過程，也進一步鞏固和拓展了我們所學(xué)的知識，這是對我們大學(xué)的總結(jié)。這次設(shè)計，讓我認(rèn)識到了樹立正確設(shè)計思想的重要性，還增強了我們的創(chuàng)新意識和分析解決問題的能力。設(shè)計計算，繪圖中，我進行了較全面的機械設(shè)計基本技能訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計業(yè)暴露了我的很多不足。讓我認(rèn)識到了我的動手能力，理論聯(lián)系實踐 能力還要有很大的提高。我認(rèn)識到自己的知識還很薄弱，自己的學(xué)習(xí)之路還應(yīng)該有很長。參考文獻1 張永成,田豐.馬鈴薯實驗研究方法.高等教育出版社.2007. 2 孫桓,陳作模.機械原理第7版M.高等教育出版社.2006. 3 王昆,何小柏,汪信遠.機械設(shè)計課程設(shè)計M.高等教育出版社.1996:117196 4 濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計(第8版) 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450t門式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計 JS750混凝土攪拌機結(jié)構(gòu)設(shè)計 PLC控制的翻轉(zhuǎn)機械手的設(shè)計 PLC控制的移置機械手的設(shè)計 S11-M-10010-0.4型變壓器的設(shè)計及制造工藝 SYYZ792銅連鑄連軋機（軋機部分）液壓系統(tǒng)設(shè)計 X5040升降臺銑床數(shù)控改造（橫向） ZL50輪式裝載機工作裝置及其液壓系統(tǒng)設(shè)計 安裝支架的沖壓工藝及模具設(shè)計背負(fù)式小型機動除草機設(shè)計步進電機驅(qū)動的小車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計側(cè)邊傳動式深松旋耕機的設(shè)計茶籽含油量高光譜檢測技術(shù)研究柴油機活塞的加工工藝及夾具設(shè)計車床撥叉加工工藝及夾具設(shè)計車載機頂盒硬盤固定架優(yōu)化和散熱分析搭扣沖壓模具設(shè)計帶機架的立式擺線針輪減速機的設(shè)計帶式輸送機自動張緊裝置單相電子式預(yù)付費電度表的設(shè)計低壓電動機軟啟動器的設(shè)計電極片多工位級進模設(shè)計蝶形螺母注塑模設(shè)計多 功 能 鉆 機 的 鉆 架 設(shè) 計仿形刨床液壓系統(tǒng)設(shè)計封箱機設(shè)計蓋帽墊片的沖壓工藝及模具設(shè)計缸體氣缸孔鏜削動力頭設(shè)計缸體曲軸孔與凸輪軸鏜削動力頭的設(shè)計鋼筋調(diào)直機的設(shè)計高溫高速摩擦磨損試驗機設(shè)計刮板式脫殼機設(shè)計軌道式小型液壓升降機機架和小車設(shè)計紅薯丁切制機構(gòu)設(shè)計紅薯條切制機構(gòu)的設(shè)計高壓瓶蓋注塑模具設(shè)計戶用型太陽能水泵的設(shè)計機床手柄注塑模設(shè)計基于JN338的電動機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的包裝生產(chǎn)線計數(shù)分配環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的材料分揀模型控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的加熱反應(yīng)爐電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計基于PLC的食用油灌裝生產(chǎn)線的電氣控制設(shè)計基于PLC的四軸聯(lián)動機械手控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC的污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計基于PLC四自由度機械手基于單片機的電子秤的設(shè)計基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計基于單片機的非接觸式紅外測溫儀設(shè)計基于單片機的智力競賽搶答器設(shè)計基于單片機的自動照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計基于單片機控制的LED亮化設(shè)計基于浮子流量計單片機流量控制系統(tǒng)的設(shè)計矩形柱座雙面倒角專用機床設(shè)計矩形柱座雙面銑專用機床設(shè)計礦用固定式帶式輸送機的設(shè)計辣椒切碎機的設(shè)計離心式茶葉雨水葉脫水機設(shè)計犁刀變速齒輪箱體加工工藝及夾具設(shè)計立式離心式剝殼機設(shè)計立式推桿減速機的設(shè)計連桿端孔軸線平行度自動檢測儀的設(shè)計連桿端面平行度自動檢測儀的設(shè)計龍門動模式鋼板模壓機設(shè)計漏斗式熱風(fēng)干燥機的設(shè)計螺旋式榨油機設(shè)計密封墊罩的冷沖壓模具設(shè)計棉花裸苗移栽機取苗機構(gòu)設(shè)計與仿真棉花裸苗移栽機送苗機構(gòu)設(shè)計與仿真棉花裸苗移栽機移栽機構(gòu)設(shè)計與仿真滅火器外殼注塑模設(shè)計農(nóng)用鋪膜機設(shè)計平衡臂機械手設(shè)計普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計汽車變速箱體加工工藝及夾具設(shè)計淺盒形件拉深工藝及模具設(shè)計曲軸加工工藝及夾具設(shè)計曲軸軸頸圓度自動檢測儀的設(shè)計曲軸軸線同軸度自動檢測儀的設(shè)計山茶采摘平臺升降機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計山區(qū)履帶式噴霧機總體方案山楂采摘平臺行走控制系統(tǒng)設(shè)計上前蓋注塑模設(shè)計上下樓梯搬運器設(shè)計與仿真生物質(zhì)秸稈切碎機設(shè)計手持式激光測距儀的設(shè)計手動機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計手機外殼注塑模設(shè)計手推式草坪修剪機設(shè)計與仿真手推式割草機設(shè)計數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計雙活塞漿體泵液力缸設(shè)計水稻育秧播種流水線控制系統(tǒng)水力切割除草試驗臺設(shè)計太陽能路燈的設(shè)計太陽能逆變設(shè)計太陽能蓄電池充放電器控制的設(shè)計太陽能最大功率跟蹤系統(tǒng)的研究筒形件的沖壓工藝及模具設(shè)計土豆清洗機的設(shè)計拖拉機液壓提升實驗臺設(shè)計挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計萬能材料試驗機設(shè)計微機控制硫化機卸胎裝置設(shè)計臥式離心式剝殼機設(shè)計臥式推桿減速機的設(shè)計洗地吸干機設(shè)計小型便捷式除雪機的設(shè)計小型電動絞肉機的設(shè)計小型雕刻機結(jié)構(gòu)設(shè)計小型掃雪機設(shè)計小型載貨電動三輪車的設(shè)計新型潛污泵的設(shè)計壓蓋機設(shè)計煙草基質(zhì)覆填鎮(zhèn)壓機設(shè)計煙機分煙包裝機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計煙支分離裝置的設(shè)計液壓控制的翻轉(zhuǎn)機械手的設(shè)計液壓控制的移置機械手的設(shè)計液壓驅(qū)動油菜淺耕直播機設(shè)計液壓升降機的設(shè)計液壓站設(shè)計一種柴油機箱體加工工藝及夾具設(shè)計一種花生摘果機設(shè)計異型管接頭模具設(shè)計易拉罐有償回收器設(shè)計與仿真油杯的冷沖壓模具設(shè)計圓錐滾筒式水稻種子清選機設(shè)計軋機鋼板厚度液壓自動控制系統(tǒng)設(shè)計軋機液壓位置伺服系統(tǒng)設(shè)計與仿真直流電機驅(qū)動的小車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計智能搬運機器人設(shè)計中噸位叉車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中心孔打孔機設(shè)計軸流壓縮機增速箱設(shè)計鑄型輸送機液壓系統(tǒng)設(shè)計自動搬運機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計自適應(yīng)平衡調(diào)整系統(tǒng)的研制附錄附錄1：滾筒式清洗機總裝圖A0一張附錄2：支架圖，滾筒篩傘梁架減速機共A1三張附錄3：主要零件圖A3三張33