滾筒式烘干機設(shè)計

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1、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 滾筒式烘干機及軸組件畢業(yè)設(shè)計 摘要：滾筒式烘干機主要由筒體裝置前后托輪裝置、進出料裝置、傳動裝置與齒輪罩等部件組成。筒體是臥式回轉(zhuǎn)圓筒，其內(nèi)部從前至后焊有交錯排列角度不同的各式抄板。在進料端為防止倒料設(shè)有門圈及螺旋抄板。在其外部裝有用于支承的輪帶。筒體通過前后輪帶支承在托輪裝置上，在后托輪裝置上設(shè)置擋輪以控

2、制筒體的軸向竄動。筒體的轉(zhuǎn)動是由傳動裝置通過小齒輪帶動固定在筒齒輪而回轉(zhuǎn)的。每一托輪均設(shè)置調(diào)節(jié)頂絲，以便調(diào)節(jié)托輪前后位置。同時還設(shè)有托輪刮油氈，使托輪帶接觸面含有良好的油膜，延長托輪與輪帶的使用壽命。筒體兩端伸入進出料裝置內(nèi)，柔性密封板緊貼合在筒體上。進料箱內(nèi)設(shè)有進料溜，進料箱下端密封板內(nèi)側(cè)開有落料和清料的腰形孔，以避免倒料造成的物料擠壓、堵塞。傳動裝置由電動機、減速機、聯(lián)軸器、小齒輪組裝件等零部件組成。 關(guān)鍵字：烘干機，筒體，AutoCAD,齒輪，傳動裝置 目錄 1． 引言 ……………………………………………

3、……………………………………………3 1.1畢業(yè)設(shè)計目的 ………………………………………………………………………………3 1.2烘干機的工作原理 ………………………………………………………………………4 1.3設(shè)計方案 …………………………………………………………………………………5 1.4減速機構(gòu) …………………………………………………………………………………7 2選擇電動機 …………………………………………………………………………………7 2.1原始數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………………7 2．2選擇電動機的型號

4、 …………………………………………………………………8 2．3計算總傳動比各分配各級傳動比 ……………………………………………………8 2．4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) …………………………………………………10 3． 帶設(shè)計 ………………………………………………………………………………11 3．1電動機功率計算 ………………………………………………………………………11 3．2選擇帶輪的直徑，。 ……………………………………………………… 11 3．3驗算帶速v ……………………………………………………………………

5、………… 11 3．4確定傳動的中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld， ……………………………………………12 3．5驗算不帶輪上的包角 …………………………………………………………………12 3．6確定帶輪的根數(shù)Z …………………………………………………………………………13 3．7確定帶的初拉力F0…………………………………………………………………………13 3．8計算帶傳動作用在軸上的力FQ（壓軸力） ……………………………………………13 4． 設(shè)計圓柱齒輪傳動……………………………………………………………………………13 4．1注意事項和基本參數(shù) ……………………………

6、………………………………………13 4．2齒面接觸疲勞強度計算 ……………………………………………………………14 4．3齒輪強度計算 ………………………………………………………………………16 5． 軸的設(shè)計 ……………………………………………………………………………17 5．1擬定軸上零件的裝配方案 ………………………………………………………………18 5．2確定各軸段的直徑和長度 …………………………………………………………………18 5．3軸上零件的軸向定位與固定 ………………………………………………………………19 6．選擇滾動軸承 ……………

7、…………………………………………………………………20 7．焊接工藝 ………………………………………………………………………………………24 8． 圓柱齒輪三維維造型及其技巧………………………………………………………………25 9.烘干機的外觀結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………………….32 謝辭 ………………………………………………………………………………………… 36 參考資料 …………………………………………………………………………………………37 1 引言 1．1畢業(yè)設(shè)計目的 畢業(yè)設(shè)計是本人完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實

8、踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是一種綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓(xùn)練。這對即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。 1．2烘干機的工作原理 烘干機關(guān)鍵工序之一是烘干過程中即采取高溫措施，又使新鮮食品內(nèi)含物迅速地轉(zhuǎn)化，使其水份充分揮發(fā)體積縮小。 烘干機技術(shù)依據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)不同可分為金屬導(dǎo)熱，蒸氣導(dǎo)熱，空氣導(dǎo)熱，采用不同的導(dǎo)熱介質(zhì)可烘干不同的原料。 滾筒烘干機是利用金屬導(dǎo)熱連續(xù)烘干的設(shè)備，原料由送料斗送入溫度為200°~280°Ｃ的滾筒內(nèi)隨著筒內(nèi)導(dǎo)葉板的作用，產(chǎn)生滾筒翻滾拋揚和前進三種運動，在筒內(nèi)熱空氣及筒壁，原料的接觸下，表面和

9、內(nèi)細胞的水分迅速汽化。 烘干原則：“烘勻”“烘透”“烘快”在導(dǎo)葉板的螺旋推動下，原料經(jīng)過0.5~2分鐘加溫由筒尾端送出． 適用范圍：可烘干各種顆粒狀原料． 1.化工、礦工、冶金等行業(yè)，如礦石、礦渣、煤、金屬粉末、粘土、硅藻土、高嶺土。 ???? 2.農(nóng)業(yè)、飼料、肥料行業(yè)，如茶葉、秸稈、牧草、樹葉、魚粉、玉米醬、淀粉渣、酒糟、藥渣、果渣、醬油渣、甘蔗渣、草炭、有機復(fù)合肥、污泥、水產(chǎn)品廢料、食品廠廢料、屠宰廠廢料、有機肥料、無機肥料、磷肥硫銨。 ???? 3.對有特殊要求的粉狀、顆粒狀物料干燥。如各種結(jié)晶體、輕質(zhì)碳酸鈣、活性白土、磁粉、石墨、無機泥漿、陶土、石灰漿、礦石泥漿、磷礦渣、鋁廠

10、赤泥。 ???? 4.要求低溫干燥，且需要大批量連續(xù)干燥的物料。 ???? 載熱體的選擇載熱體及其最高溫度的決定在于被處理固體物料的性質(zhì)以及其是否允許被污染等因素。 ????1)若被處理的固體物料不怕高溫，且非最后產(chǎn)品，可以允許在處理過程中稍被污染，可采用熱風(fēng)爐或煙道氣作為載熱體，則能得到較高的體積蒸發(fā)率和熱效率。例如，對于進口含水量較高的物料干燥，采用氣體進口溫度為300度時，干燥器的體積蒸發(fā)率為5kg/M3/h熱效率為30%—50%；若氣體進口溫度為500度，則體積蒸發(fā)率為35kg/M3/h；熱效率為50%—70%。所以對于處理礦石、砂爍、煤、過磷硫酸鈣等物料的轉(zhuǎn)筒干燥器斗帶有直接產(chǎn)

11、生煙道氣的燃燒爐，氣燃料可以采用煤、油、天然氣、液化氣等。 ??? 2)如處理的物料不允許被污染，需要的溫度高，則可用我公司新型產(chǎn)品煤氣發(fā)生爐作載熱體，本產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保、熱效率高。如當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保要求很高，又想節(jié)能、衛(wèi)生采用煤氣發(fā)生爐將是最佳選擇。煤氣發(fā)生爐在節(jié)能方面比燃燒爐至少節(jié)能在20%以上,在人工上也大大節(jié)省不少，一般煤氣發(fā)生爐有一名工作即可操作，且不需要不停的加煤，另外煤氣發(fā)生爐可以隨停隨用，長達10天不工作，下次還可以繼續(xù)使用。 ?? 3)也有用間接加熱的方式，即熱量由金屬壁傳給被干燥物料，如外加熱式的轉(zhuǎn)筒式干燥器。 ?? 4)若被干燥的物體不允許被污染，而且不允許被空氣沖淡，則熱量

12、應(yīng)通過轉(zhuǎn)筒壁傳入，此時，將轉(zhuǎn)筒裝載磚室內(nèi)，筒外通以煙道氣，也可載筒內(nèi)安裝中心管道或列管，套管等表面熱交換器，利用金屬壁傳熱。載熱體可為煙道氣、水蒸氣或電加熱。載被干燥物料中，僅通過干凈氣體，將蒸發(fā)水分帶走。 優(yōu)點：適用范圍廣，可改進性強、成本低、易控制、結(jié)構(gòu)簡單。 缺點：噪聲大、不易清理內(nèi)壁和導(dǎo)葉板、烘干過程中不易直接觀察食品烘干情況。 1．3設(shè)計方案 方案（一）如圖所如 圖1.1方案（一） 分析： 1.可以實現(xiàn)拋揚、前進、翻滾運動。 2.原料溫度不衡定要求操作水平高。 3.原料可迅速升溫。 4.送料始端有原料倒流，可能形

13、成負壓，累積現(xiàn)象。 圖1.2 方案（二） 方案（二）如圖1.2所示 分析：與方案一相比： 1.采用電爐絲加熱溫度平衡，能得到穩(wěn)定的溫度。 2.圓四圍及兩端加隔熱板，減少熱量散發(fā)。 3.采用送料斗將原料送入螺旋葉中間避免形成負壓，累積現(xiàn)象。 4.缺點：需多透少悶，而四圍封悶出現(xiàn)悶現(xiàn)象。 5.內(nèi)螺旋葉焊接困難。 方案（三）如圖1.3所示 圖1.3 方案（三） 分析： 1.內(nèi)圓筒旋轉(zhuǎn)，最底層加熱，外螺旋葉便于焊接加熱時間長。 2.內(nèi)圓筒與外圓筒總有間隙當(dāng)原料萎軟時易出現(xiàn)擠塞現(xiàn)象。 方案（四）如圖1.4所示 分析： 1.導(dǎo)葉板采用厚2毫米、寬50毫米、長2

14、米。 2.電爐絲加熱（采用雙絲便于多水分原料加熱） 3.四周壁加隔熱板，便于熱量貯藏兩端通暢，便于進出原料也防止多悶少透。 4.采用類似臺式鉆床的多種基準(zhǔn)帶輪，便于改進傳動比。 圖1.4 方案（四） 1.4減速機構(gòu) 方案（一） 圖1.5 減速方案 分析：由于計設(shè)滾筒直徑較小，原料較輕時，固采用滾輪磨擦帶動蝸輪蝸桿減速。 方案（二，三） 分析：量大送料斗出現(xiàn)彎曲迫使?jié)L筒直徑加大，重量加大，采用直齒輪和蝸輪蝸桿減速。 方案（四） 圖1.6 減速方案 本設(shè)計用于家庭式制作，量少時保證盡可能提高生產(chǎn)效率，因此采取較高溫度，轉(zhuǎn)速相對較快的減速機構(gòu)，采用直齒輪

15、加多種基準(zhǔn)直徑的帶輪。 具體采用皮帶輪輸齒輪二級減速運動經(jīng)過皮帶輪減速小齒輪傳到主滾筒上的大齒圈，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)，整個減速機構(gòu)全部安裝在底座經(jīng)螺栓固定在總支架上。 2 選擇電動機 2．1原始數(shù)據(jù) 滾筒的尺寸為450*1620mm(直徑*長度) 滾筒的轉(zhuǎn)速v=0.3m/s, 滾筒的初拉力F=1000N 2．2選擇電動機的型號 本機構(gòu)在常溫下連續(xù)工作，載菏平衡，對起動無特殊要求，但是工作環(huán)境灰塵較多，故選用Y型三相籠型感應(yīng)電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓為380V （1）選擇電動機功率。 工作機所需功率： （2）電動機的工作功率： 電動機到滾筒的總功率為： 由表查得

16、： =0.96（V帶傳動）；=0.98（滾子軸承）；=0.97（齒輪精度為三級）； 代入得：=0.96×0.68×0.97≈0.86 =1.2/0.86=1.39（KW） 查表得： 選電動機額定功率為1.5KW （3）確定電動機轉(zhuǎn)速． 滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為： 按表推薦的傳動比合理范圍，取Ｖ帶傳動的傳動比i1′=2～4，二級圓柱齒輪減速傳動比i2′=10～40，則總傳動比合理范圍為i′=20～160，電動機轉(zhuǎn)速的可選取范圍為nm′=i′nm=（20～160）×1.39=（27.8～1423）r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有Ａ三種，可查得三種方案如下： 表2.1 電動機可

17、用型號 方案 電動機型號 額定功率 電動機轉(zhuǎn)速（r/min） 同步轉(zhuǎn)速 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 1 Y112M-4 4KW 1500 1440 2 Y132M1-6 1000 960 3 Y90L-4 1500 1440 綜合考慮減輕電動機及傳動裝置的重量和節(jié)省資金，選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,－Y90L-4型號，其主要參數(shù)如下查． 主要外形和安裝尺寸如下： 表2.2 電動機安裝尺寸 中心高 H 外形尺寸 L*(AC/2+AK)*HD 安裝尺寸 A*B 軸伸尺寸 D*E 平鍵尺寸 F*GD 132 515*345*315 216

18、*178 38*80 10*41 2．3計算總傳動比各分配各級傳動比． （1）計算總傳動比： = 1500/11.46≈86 （2）分配傳動裝置傳動比： 式中：i 0i′分別為帶傳動和減速齒輪的傳動比；為使Ｖ帶傳動外廓尺寸不致過大，而，所以： （3）分配各級傳動比。 2．4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) （1）計算各軸轉(zhuǎn)速． I軸： n1=nw/i0=1500/2.8=535.7（r/min） II軸：n2=n1/i1=535.7/12.3=43.5（r/min） 滾筒軸：n3==n2=43.5（r/min） （2）計算各軸功率： I軸：（K

19、W） II軸：（KW） 滾筒軸的輸入功率：（KW） （3）計算各軸轉(zhuǎn)矩： 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩： I軸：. II軸： 滾筒軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 將上面算得的數(shù)據(jù)運動參數(shù)和力參數(shù)列表如下表 表2.3 運動參數(shù)和力參數(shù)列表 軸名 參數(shù) 轉(zhuǎn)速n(r/min) 電動軸 1軸 2軸 滾動軸 1500 535.7 43.5 43.5 功率P(KW) 1.2 1.152 1.10 1.07 扭矩T(N·m) 8.85 20.53 241.9 1000 傳動比 2.8 0.96 1.00 效率 0.96 3.95 0.97

20、 3 帶設(shè)計 （1）帶傳動計設(shè)的主要內(nèi)容：選擇合理的傳動參數(shù)，確定帶的型號、長度、根數(shù)、傳動中心距安裝要求（初拉力，張緊裝置）、對軸的作用力及材料、結(jié)構(gòu)、尺寸等。 （2）求出帶的初拉力，以便安裝時檢查，依據(jù)具體情況考慮張緊方案。 （3）算出軸壓力，以供計設(shè)軸和軸時使用。 （4）由帶輪直徑及滑動率計算實際傳動比和大帶輪轉(zhuǎn)速，以此修正減速器傳動比的和輸入轉(zhuǎn)矩。 3．1電動機功率計算 電機1500r/min　從到帶輪ＫA＝1.0 計算功率Pd根據(jù)傳遞功率Ｐ并考慮載荷的性質(zhì)和每天工作時間的長短等因素確定的，即Pd＝KAＰ式中P為傳遞功率．單位為ＫＷ，KA為工作系數(shù)，代入得1.0×1

21、.5＝1.5ＫＷ 3．2選擇帶輪的直徑，。 首先根據(jù)表選取＞，為提高帶的壽命．在結(jié)構(gòu)允許條件下，應(yīng)使足夠的大，然后再根據(jù)公式選取接近表中的數(shù)值。 3．3驗算帶速v 因為帶過大，帶在單位時間應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)增多，帶的壽命將會降低；同時，帶受到的離心力顯著增大，從而使帶下帶輪間的壓力下降，也會降低帶傳的工作能力。帶速過大時應(yīng)減小帶輪的直徑，但帶速也不宜太低，因為帶速過低，帶的有效拉力過大，則所需帶的根數(shù)Z過多，一般應(yīng)保證v>5m/s 3．4確定傳動的中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld， 如無特殊要求，中心距一般可在 0.7(140+75)≤a1≤2×(140+75) 150≤a1

22、≤432 初選a1=362mm，可按下式計算所需帶的計算長度Ld0 然后選取和Ld0相近的V帶的基準(zhǔn)長度Ld1.查得1002 按下面公式近似計算實際中心距a 考慮到安裝調(diào)整和補償初拉力F0的需要，中心距的變動范圍為： 3．5驗算帶輪上的包角 合理。 3．6確定帶輪的根數(shù)Z 式中Ka為小包角修正系數(shù)考慮，a≠1800對傳動能力和影響；K為帶長修正系數(shù)，考慮帶長不為特定長度時對傳動能力的影響，式中，Kb為彎曲影響系數(shù)考慮帶紅過大帶輪時所受彎曲應(yīng)力的減小對傳動能力的影響，查表14-9K1為傳動比影響系數(shù)，考慮i≠1對傳動能力的影響，帶的根數(shù)Z愈多，各根V帶的

23、受力愈不均勻，一般8－10，否則應(yīng)改為選帶的截型。 A型V帶的額定功率分別為1.39KW和1.61KW 包角系數(shù)Ka=0.97 長度系數(shù)KL=0.99 根， 取Z=1根 3．7確定帶的初拉力F0 初拉力F0是保證帶傳動正常工作的必要條件，單根V帶較適宜的初拉力F0的計算公式為 3．8計算帶傳動作用在軸上的力FQ（壓軸力） 為設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承，應(yīng)計算V帶作用在軸上的FQ，如果不考慮帶兩邊的拉力差，則壓軸力FQ可以近似計算為 4 設(shè)計圓柱齒輪輪傳動 4．1注意事項和基本參數(shù)： 齒輪材的選擇要注意毛坯制造方法。直徑d≤500㎜時根據(jù)設(shè)備能力，采用鍛造或

24、鑄毛坯，當(dāng)d＞500㎜時多用鑄造毛坯，材料的力學(xué)性能與毛坯尺寸有關(guān)。 本機構(gòu)齒輪傳動屬于開式齒輪傳動，其主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷，不會發(fā)生點蝕，因為磨損尚沒有成熟的計算方法，故只進行齒根彎曲疲勞強度計算，并將按強度計算所得模數(shù)增大10%～15%，來考慮磨損的影響。 為計算齒輪的強度，同時也為軸、軸承的計算，首先要分析齒輪輪齒上的作用力，如下圖所示為輪齒的受力情況，忽略齒面間的磨擦力，齒面作用的法向力Fn,其方向垂直于齒面。為計算方便，將Fn在節(jié)點分解為相互垂直的兩個力，即圓周力Ft和徑向力Fr 圖5.1 受力分析 各力的大小， Ft=2T1/d1=2×9550×1.6

25、×103/748×450=90N Fr=Ft·tgα=90×tg20o=32.4N Fn=Ft/cosα=90/cos20o=96.7N 式中T為作用在小齒輪上的扭矩，T=9550P/n d1——小齒輪的分度圓直徑，對于變位齒輪應(yīng)為節(jié)圓直徑單位㎜， α——分度圓壓力角，標(biāo)準(zhǔn)齒輪α=20o P——齒輪傳動的名義功率，單位KW， N——小齒輪轉(zhuǎn)速單位r/min 各力的方向：主、從動齒輪上各對分力的大小相等，方向相反，即Fr=- Fr1， Ft=-Ft2，主動輪的圓周力Ft與其相反，從動輪的圓周為Ft2與其轉(zhuǎn)速方向相同，兩輪的徑向力Fr1，F(xiàn)r2沿徑向分別指向各自的輪心。 4．

26、2齒面接觸疲勞強度計算 齒面的疲勞點蝕與齒面接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，為保證在預(yù)定期的工作時間里不發(fā)生疲勞點蝕，應(yīng)使齒面的接觸應(yīng)力σH，小于其許用接觸應(yīng)為[σH]，即σH≤[σH]。 （1） ZE——為彈性系數(shù)，單位為 L——接觸線長度，單位mm ——為綜合曲率半徑，單位mm ——分別為兩圓柱體的曲率半徑 q——接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為N/m （2） b為齒輪的工作寬度，單位為 mm ——重合度系數(shù) （3） U為齒數(shù)比 將（2）（3）

27、代入到（1）得， 令 ∴ ∴接觸強度足夠 ZE——為彈簧性系數(shù)。 L——接觸線長度，單位㎜ ρ∑——綜合曲率半徑，單位㎜。 ρ１，ρ２——分別為兩圓柱體的曲率半徑。 Q——接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為N／m. b——齒輪的工作寬度，單位㎜ Zε——重合度系數(shù)。 原因分析如下：由于選用材料較好，可以更改材料，以便在生產(chǎn)制造上節(jié)約材料方面的開支。 4．3齒輪強度計算 齒根的疲勞折斷與齒根的彎曲應(yīng)力及齒根的應(yīng)力集中等因素有關(guān)，為使齒根在預(yù)期的工作時間里不發(fā)生疲勞折斷，應(yīng)使齒根最大彎曲應(yīng)力σf，小于其許用彎曲應(yīng)力 [σf]，即σf≤[σ]。 （1）按表23.

28、2-22 бF=Ft/6mn×KA×KV×KFβ×KFα×YFS×Yεβ （2）式中彎曲強度計算的載荷系數(shù)： KFβ= KHβ=1.65 KFα= KHα=1.1 （3）復(fù)合齒形系數(shù)YFS：按Zv3=21.4，Zv4=87.6，得： YFS3=4.3 ，YFS4=3.9 （4）彎曲強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)： 按εvα=1.64，β=12°， 得： Yεβ=0.68 （5）將以上各數(shù)值代入齒根彎曲強度計算公式得： бF3=78399/（147×8）×1.5×1.01×1.65×1.1×4.3×0.68=536 бF4=бF3×YFS4/ YFS3=536×(3.9

29、/4.3)=486 （6）計算安全系數(shù)SF： SF=бFE×YN×YSrelT×YRrelT×YX/бF （7）式中壽命系數(shù)YN：對合金鋼，彎曲疲勞應(yīng)力循環(huán)基數(shù)為 N∞=3×106，N3﹥N∞，N4﹥N ∴YN3= YN4=1 （8）相對齒根圓角敏感系數(shù)YSrelT： YSrelT3= YSrelT4=1 （9）相對齒面狀況系數(shù)YRrelT，Ra3=Ra4=1.6μm，得： YRrelT=1 （10）尺寸系數(shù)YX得：YX=1 （11）將以上數(shù)值代入安全系數(shù)計算公式得： SF3 =900×1×1×1×1/486=1.68 SF4 =860×1×1×1×1/486

30、=1.77 （12）SFmin=1.4 ∴SF3、SF4均大于SFmin，故安全。 5 軸的設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮以下幾個主要因素：軸在機器中的安裝位置有形式;軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸聯(lián)接的方法：載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝和裝配工藝性等。 影響軸的結(jié)構(gòu)的相關(guān)因素頗多，所以軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較大的靈活性和多樣性。 在進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般應(yīng)已知：裝配簡圖，軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的效率，以及軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。 下面以單級圓柱齒輪減速器的輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，計算軸的結(jié)構(gòu)的一般步驟和方法。 齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為a；流動軸承

31、內(nèi)側(cè)端面離箱體內(nèi)壁的距離為s；v帶輪內(nèi)側(cè)端面流動軸承端蓋的距離為L；a、s和L均為經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 5．1擬定軸上零件的裝配方案 軸的結(jié)構(gòu)形式取決于軸上零件的裝配方案。因而在進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須擬訂幾種不同的裝配方案，以便進行比較與選擇。圓柱齒輪、套筒、左端軸承、左端軸承端蓋和V型帶輪依次從軸的左端裝配。下面選用此方案進行設(shè)計。 5．2確定各軸段的直徑和長度 （1）各軸段的直徑：軸的直徑取決于它所承受的載荷的大小。由于設(shè)計初期的長度、跨距及支座反力等都未確定，無法求出軸所受的載荷，此時只能用類比法或根據(jù)軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小，初估軸的直徑。 根據(jù)所傳遞的轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑d，其強度條件

32、為 公式 式中，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，單位為Mpa；T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N.mm;Wt為軸的抗扭截面模量，單位為mm3；P為軸的傳速，單位為r/min;d為軸的直徑；[]為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa。 由上式可得軸直徑的設(shè)計公式 公式 式中，A0＝，其值查表5－2。 表5－2　軸常用材料的[]及A0值 軸的材料 Q235 – A、20 Q275、35 45 40Cr、35SiMn []/MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 A0 148～126 135～112 126～103 112～97 注：①　表中所列的[]及A0值，當(dāng)彎矩較扭矩小

33、或只受扭矩時，[]取較大值，A0取較小值；反之[]取較小值，A0取較大值； ②　當(dāng)用Q235及355i Mn時，[]取較小值，A0取較大值。 （2）各軸段的長度　各軸段的長度主要是根據(jù)安裝零件與軸配合部分的軸向尺寸（或者考慮安裝零件的位移以及留有適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙等）來確定。公式（此處B為軸承寬度）；L3為齒輪寬度，而L1則應(yīng)根據(jù)聯(lián)軸器的轂長，并考慮到軸承部件的設(shè)計要求及軸承端蓋和聯(lián)軸器的裝拆要求等定出。確定軸的各段長度應(yīng)考慮保證軸向定位的可靠，與齒輪、聯(lián)軸器等相配部分的軸長一般應(yīng)比轂長短2－3mm。 5．3軸上零件的軸向定位與固定 軸上零件的軸向定位和固定的方式，常用的有軸肩、軸環(huán)、鎖

34、緊擋圈、套筒、圓螺母和止動墊圈、彈性擋圈、軸端擋圈及圓錐面等。 在軸上零件軸向定位和固定的方法確定后，軸的各段直徑和長度才能真正最后確定下來。 軸的強度計算 軸的強度計算應(yīng)根據(jù)軸上所受載荷情況采用相應(yīng)的計算方法。對僅傳遞扭矩的的傳動軸，按扭轉(zhuǎn)強度計算：對既承受彎矩又承受扭矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭合成強度計算，必要時還應(yīng)按疲勞強度條件精確校核安全系數(shù)。介考慮到軸的強度計算在工程上接觸較為多，也較為發(fā)，所以，本章將首先根據(jù)關(guān)于強度計算的一般理論與方法，結(jié)合軸的受力特點，概括列出軸的強度計算要點，然后通過一個設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求較全面的軸設(shè)計實例，具體展示軸的強度計算的過程、步驟與內(nèi)容。 作出彎矩和

35、扭矩圖 ①齒輪的作用力在水平面的彎矩圖 ②齒輪的作用力在垂直平面內(nèi)的彎矩圖： ③齒輪作用力在Ｃ截面作出最大的合成彎矩 ④作出扭矩圖Ｔ1＝1591.5Ｎ.m (6)軸的強度校核： ①確定危險截面　由軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、扭矩圖、截面Ｃ處彎矩最大，對Ｃ截面進行強度校核 ②安全系數(shù)校核計算　由于該減速器軸轉(zhuǎn)動彎矩上起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的我脈循環(huán)的剪應(yīng)力 a、彎曲應(yīng)力幅為 其中 b、由于是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故 c、得： 式中：—對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限

36、，取＝380MPa —彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)，取＝2，因為齒輪與軸為套體 —表面質(zhì)量系數(shù)，取＝1 —彎曲和扭轉(zhuǎn)時的尺寸影響系數(shù)，?。?.62 d、剪應(yīng)幅為 式中：Ｗp—抗扭斷面系數(shù) e、得 式中：—42ＣrMo扭轉(zhuǎn)疲勞極限，得＝230ＭＰa —剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，取為1.7 —同正應(yīng)力情況 —平均應(yīng)力折算系數(shù)，?。?.29 f、軸Ｃ截面安全系數(shù) g、由表26.3-4可知［S］＝1.3-1.5，可見S＞［S］，所以該軸C截面是安全的 根據(jù)如上計算可以得出一個結(jié)論，由于材料選用較好，使得安全系數(shù)S過高，強度大大富余，故將材料更換為45鋼后，計算如下

37、： 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得 故可知其安全。 6 選擇滾動軸承 減速器中常用的軸承是滾動承，滾動軸承類型可參照如下原則進行選擇： （1）考慮軸承所承受載荷的方向與大小。原則上，當(dāng)軸承僅承受純徑向載荷時，一般選用深溝球軸承，當(dāng)軸承既承向載荷時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。 當(dāng)軸承既承受徑向載荷又承受軸向載荷，但軸向載荷不大時，應(yīng)優(yōu)先選用深溝球軸承。 （2）轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較載荷較小時，一般選用球軸承。 （3）載荷較大且有沖擊振動時，宜選用滾子軸承。 在相同外形尺寸下，滾子軸承一般比球軸承載能力大，但當(dāng)軸承同徑d<20mm時，這種優(yōu)點不顯著，由

38、于球軸承價格低廉，這時應(yīng)選擇球軸承。 (4)軸的剛度較差、支承間距較大，軸承孔同軸度較差或多支點支承時，一般選用自動調(diào)心軸承；反之，不能自動調(diào)心的滾子軸承僅能在軸的剛度較大、支承間距不大、軸承孔同軸度能嚴格保證的場合。 (5)同一軸上各支承應(yīng)盡可能選用同類型號的軸承。 (6)經(jīng)濟性。若幾種軸承都適合工作條件，則優(yōu)先選用價格低的。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸上零件、軸承的布置、潤滑和密封，同時需滿足軸上零件定位正確、固定牢靠、裝拆方便、加工容易等條件。軸一般設(shè)計成階梯軸。 軸的徑向尺寸的確定 以初步確定的軸徑為最小軸徑，根據(jù)軸上零件的受力、安裝、固定乃主加工要求，確

39、定軸的各段徑向尺寸，軸上零件用軸肩定位的相鄰軸徑的直徑一般相差5~10mm。當(dāng)滾動軸承肩定位時，其軸肩直徑由滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)中查取。為了軸上零件裝拆方便或加工需要，相鄰軸段直徑之差應(yīng)取1~3mm。軸上裝滾動軸 承和密封件等處的軸徑應(yīng)取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。 需要磨削加工或車制螺紋的軸段，應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的砂輪越程槽或螺紋退刀槽。 軸的軸向尺寸的確定 軸的軸向尺寸主要取決于軸上傳動件的輪轂寬度和支承件的軸向?qū)挾燃拜S向位置，并應(yīng)考慮利于提高軸的強度和剛度。 為保證軸向固定牢靠，應(yīng)保證C=2~3mm，同理，軸外伸段上安裝聯(lián)軸器、帶輪、鏈輪時，必須同樣處理。 軸承用脂潤滑，為了安裝擋油環(huán)，軸承端面距箱體內(nèi)

40、壁距離為10~15mm;若軸承用油潤滑，則取為3~5mm。 軸上平鍵的長度應(yīng)短于該軸段長度5~10mm，鍵長要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 軸上零件端面距軸承蓋的距離為B。如軸端采用凸緣式聯(lián)軸器，則用嵌入式軸承蓋時，則B可取5~10mm。 軸的強度校核 根據(jù)初繪裝配草圖的軸的結(jié)構(gòu)，確定作用在軸上的力的作用點。一般作用在零件、軸承處的力的作用點或支承點取寬度的中點，對于角接觸球軸承或加圓錐滾子軸承，則應(yīng)查手冊來確定其支承點。確定了力的作用點和軸承間的支承距離后，可繪出軸的受力計算生產(chǎn)力簡圖，繪制彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖，然后對危險剖面進行強度校核。 校核后，如果強度不夠應(yīng)增加軸徑，對軸的結(jié)構(gòu)

41、進行修改或改變軸的材料。如果強度已夠，而且算出的安全系數(shù)或計算應(yīng)力與許用值差不大，則初步設(shè)計的軸結(jié)構(gòu)正確，可以不再修改；若計算值小于許用應(yīng)力，也不要馬上減小軸徑，因為軸徑不僅由軸的強度來確定，還要考慮聯(lián)軸器或?qū)S的直徑要求及軸承壽命、鍵連強度等要求。因此，軸徑大小應(yīng)在滿足其他條件后，才能確定。 鍵連接強度校核，應(yīng)校核輪轂、軸、鍵三者擠壓強度的弱者。若強度不夠，可增加鍵的長度，或改用雙鍵，甚至可考慮增加軸徑來滿足強度的要求。 滾動軸承的組合設(shè)計 軸承的組合設(shè)計應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定、游動與游隙的調(diào)整，常用的結(jié)構(gòu)有： （1）兩端固定 這種結(jié)構(gòu)在軸承支點跨距<300mm的減速器中用得

42、最多。 對可調(diào)間隙的向心角接觸軸承，可通過調(diào)整軸承外圈的軸向位置得到合適的軸承游隙，以保證軸系的游動，并達到一定的軸承剛度，使軸承運轉(zhuǎn)靈活、平穩(wěn)。 有固定間隙的軸承，如向心球軸承(深溝球軸承)可在裝配時通過調(diào)整，使固定件與軸承外圈外側(cè)留有適量的間隙。 （2）一端固定，一端流動 此軸系結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但容許軸系有較大的熱伸長。多用于軸系及點跨距較大、溫升較高的軸系中。安排軸承時，常把受徑向力較小的一端作為游動 ，以減小游動時的摩擦力。固定端可選用一個向心球軸承；但支點受力大、要求剛度高時，也可以采用一對向心角接觸軸承組合，并使軸承間隙達到最小，它的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 7. 焊接介紹

43、 本烘干機底部支撐采用大量焊接。 （1）焊接熱源和金屬熔池的溫度高于一般冶金溫度，因而使金屬元素強烈蒸發(fā)、燒損，并使高溫區(qū)的氣體分解為原子態(tài)，從而使一系列物理化學(xué)反應(yīng)更加激烈。 （2）金屬熔池的體積小，冷卻快，熔池處于液態(tài)的時間很短(以秒計)，致使各種化學(xué)反應(yīng)難于達到平衡狀態(tài)，造成化學(xué)成分不夠均勻。有時還會使金屬熔池中的氣體及雜質(zhì)(如氧化物、氮化物)來不及逸出，而在焊縫中造成氣孔、夾渣等缺陷。從而使焊縫金屬的塑性和沖擊韌性顯著降低。為此，要獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，必須解決兩個主要問題：防止空氣對焊接區(qū)域的有害影響；保證焊縫金屬有合適的化學(xué)成份，以達到與母材金屬等強度。 為了防止空氣對焊接區(qū)

44、域的有害影響，可在焊接區(qū)域外圍采用氣體保護層，如電焊條藥皮中加入造氣劑、氣體保護焊采用保護氣體都屬于這種措施。另外，在藥皮中加入造渣劑以形成熔渣覆蓋到液態(tài)金屬的表面，同樣能起到保護作用。 為了保證焊縫金屬有合適的化學(xué)成分，可通過焊條藥皮或焊劑，也可以通過焊條芯或焊絲向焊縫金屬輸入脫氧劑進行脫氧，加入合金化元素，以利于改善和提高焊縫金屬的機械性能。 電弧焊設(shè)備是供給電弧焊電源的裝置，它可以是直流電源裝置，也可以是交流電源裝置，為了便于引弧和電弧的穩(wěn)定燃燒，以保證焊接過程的順利進行，焊接電源必須滿足下列基本要求。 （1）應(yīng)用適當(dāng)?shù)目蛰d電壓 為便于引弧，空載電壓不能太低。但如果太高，則焊工操

45、作不安全。故一般控制在50~90V之間。 （2）焊接電源應(yīng)具有陡降的外特性曲線 電源的外特性是指電路上負荷變化時，電源供給的電壓與電流的關(guān)系，這個關(guān)系通常用曲線表示，稱為外特性曲線。一般工業(yè)用電(電燈照明、電力傳動等)需要工作電壓恒定不變，這類電源的外特性曲線是水平的，不能用作焊接電源。只有具有陡降的外特性曲線的焊接電源，才能確保電焊機的安全工作。焊接短路時，焊接電源的電壓降低到幾乎等于零，由于外特性曲線是陡降的，因此短路電流不致過大，可避免電焊機被燒壞。另外，電弧引燃后的電弧電壓(與電弧長度有關(guān))一般在16~35V范圍內(nèi)變化，這時焊接電源供給的電壓也下降，可保證電弧的穩(wěn)定燃燒。 （3）

46、焊接電源應(yīng)能根據(jù)焊件的材質(zhì)和厚度不同，方便地進行調(diào)節(jié)。 8. 圓柱齒輪三維維造型及其技巧 實例效果 本例完成圓柱齒輪的繪制，最終效果如圖8-1所示。 操作要點 本例主要使用的命令有圓柱體(cylinder)、圓(circle)、圓弧(arc)、修剪(trim)、拉伸(extrude)、直線(line)、差集(subtract)、陣列(array)、圓角(fillet)和渲染(render)。 制作圓柱齒輪 （1）選擇［文件］/［新建］命令，或者單擊［標(biāo)準(zhǔn)］工具欄中的按鈕，進入繪圖窗口。 （2）選擇［繪圖］/［實體］/［圓柱體］命令，或單擊［實體］工具欄中的按鈕 ，或在命令行

47、輸入cyline命令啟動畫圓柱體命令，繪制一個以(0,0,0)為圓心，底面直徑為190，高為60的圓柱體。 （3）選擇［繪圖］/［圓］/［圓心、直徑］命令，或單擊［繪圖］工具欄中的按鈕，繪制3個以(0,0)為圓心，直徑分別為190,200，和208的圓，如圖8-2所示。 （4）選擇［繪圖］/［圓?。?［三點］命令，或單擊［繪圖］工具欄中的圓弧按鈕，繪制兩段圓弧，結(jié)果如圖50-3所示。 8-1 繪制3個圓 8-2 繪制2段圓弧 8-3 剪切后的齒輪 （5）選擇［修改］/［修剪］命令，或單擊［修改］工具欄中的修剪按鈕，將圖形

48、修剪。 （6）選擇［視圖］/［三維視圖］/［東南等軸測］命令，進入東南等軸測窗口。 （7）選擇［繪圖］/［面域］命令，或在［繪圖］工具欄中單擊面域按鈕，將輪齒廓曲線所圍區(qū)域定義為一個面域。 （8）選擇［繪圖］/［實體］/［拉伸］命令，或在命令行輸入extrude命令，啟動拉伸面命令，將輪齒廓面拉伸成高為60的輪齒實體，結(jié)果如圖8-4所示。 （9）選擇［修改］/［陳列］命令，或在［修改］工具欄中單擊陳列按鈕，彈出［陳列］對話框，設(shè)置參數(shù)如圖8-5所示，單擊選擇對象按鈕，選擇第8步繪制的拉伸實體，單擊［確定］按鈕，陣列如果如圖8-6所示。 （10）選擇［繪圖］/［實體］/［圓柱體］命令，

49、啟動繪制圓柱體命令，繪制分別以點(0,0，0)和點(0,0，40)為圓柱體底面中心，直徑為170，高為20的圓柱體，結(jié)果如果8-7所示。 圖8-4 拉伸后的輪齒實體 （11）選擇［修改］/［實體編輯］/［差集］命令，用齒輪體減去繪制的兩個圓柱體。 （12）選擇［繪圖］/［實體］/［圓柱體］命令，啟動繪制圓柱體命令，繪制以點(0,0，0)為圓柱體底面中心，直徑為90，高為60的圓柱體。 （13）選擇［修改］/［實體編輯］/［并集］命令，或在［實體編輯］工具欄中單擊并集按鈕，然后選擇輪齒與齒輪體，對它們求并集。 （14）選擇［繪圖］/［實體］/［圓柱體］命令，啟動繪制圓柱體命令，繪

50、制以點(0,65,20)為圓柱體底面中心，直徑為20，高為20的圓柱體。 （15）選擇［修改］/［實體編輯］/［差集］命令，將陣列的6個圓柱體從齒輪實體中減去。 （16）選擇［繪圖］/［實體］/［長方體］命令，啟動畫長方體命令，繪制以(0,0，0)為圓柱底面中心，直徑為55，高為60的圓柱體。 圖8-5 陣列對話框 圖8-6 陣列后的結(jié)果 圖8 -7繪制一個圓柱體 圖8-8 給制兩個圓柱體 圖8-9求差集后結(jié)果 （17）選擇［繪圖］/［實體］/［長方體］命令，啟動畫長方體命令，繪制一個以點(0，-4,0)為角點，以點(32.5,4，60)為另一角點的長方體。 （18

51、）選擇［修改］/［實體編輯］/［差集］命令，使用齒輪減去繪制的直徑為55的圓柱體和繪制的長方體，結(jié)果如圖8-9所示。 （19）選擇［視圖］/［三圍動態(tài)觀察器］命令調(diào)整視角，選擇［修改］/［圓角］命令，或在［修改］工具欄中單擊圓角按鈕，或在命令行輸入命令fillet，啟動圓角命令，將切削幅板面時產(chǎn)生的棱邊和幅板空倒成等半徑為2的圓角。這樣齒輪全部創(chuàng)建完成。 （20）執(zhí)行［渲染］命令，附著“WHITE PLASTIC 2S”材質(zhì)，渲染結(jié)果如圖8-10所示。 技巧歸納 定義面域的步驟: (1)從［繪圖］菜單中選擇［面域］命令。 (2)選擇對象以創(chuàng)建面域。 (3)這些對象必須各自形成閉合

52、域，例如圓或閉合多段線。 (4)按Enter鍵。 命令行上的消息指出檢測到了多少環(huán)以及創(chuàng)建了多少面域。 圖8-10 效果圖 9.烘干機的外觀結(jié)構(gòu) 圖9.1 烘干機外觀主視圖 圖9.2 烘干機外觀俯視圖 圖9.3 烘干機外觀左視圖 表9.1 烘干機外觀圖明細表 圖9.4 筒體示意圖 謝辭 兩個月的畢業(yè)設(shè)計轉(zhuǎn)眼間就到了掃尾階段，在這兩個月的設(shè)計學(xué)習(xí)過程中，我取得了長足的進步。 我的畢業(yè)設(shè)計的課題是烘干機的設(shè)計，

53、這是一個我以前所沒有接觸的。我對它來說完全是一個陌生者，經(jīng)過指導(dǎo)老師的幫助和對參考資料的拜讀，我已經(jīng)對烘干機有了一定的了解。 機械自動化作為工業(yè)發(fā)展的一個方向，它有著廣闊的市場，屬于實際需要去研制的一種項目。烘干機對設(shè)計的要求較高。通過這次設(shè)計，提高了我分析和解決問題的能力，擴寬和深化了學(xué)過的知識，掌握了設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機身材料、國家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊等工具書的能力。 畢業(yè)設(shè)計是對未來工作的一種模擬。 通過這次設(shè)計，我對未來所從事的工作充滿了信心！ 參 考 資 料 [1]徐灝主編《機械設(shè)計手冊3》

54、 機械工業(yè)出版社, [2]徐灝主編《機械設(shè)計手冊4》 機械工業(yè)出版社, [3]徐灝主編《機械設(shè)計手冊5》 機械工業(yè)出版社, [4]《工業(yè)烘干機-機械結(jié)構(gòu)上》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 《工業(yè)烘干機》編寫組 [5]《機床設(shè)計手冊3》,部件、機構(gòu)及總體設(shè)計 機械工業(yè)出版 《機床設(shè)計手冊》編寫組 [6]《機械制圖》 大連理工大學(xué)工程畫教教研室 高等教育出版社 [7]李恒權(quán)、朱明臣、王德云主編 《畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書》 青島海洋出版社 [8]王棟梁主編《機械基礎(chǔ)》 中國勞動出版社 [9]隆生主編《CAD設(shè)計與應(yīng)用》 電子工業(yè)出版社 [10]黃鶴汀主編《機械制造技術(shù)》

55、機械工業(yè)出版社 [11]任顆主編《焊接應(yīng)用技術(shù)》 機械工業(yè)出版 [12]肖習(xí)方主編著《機械高溫處理》 中國勞動出版社 [13]徐錦康主編著《機械設(shè)計》上下冊　　高等教育出版社 [14] Tsai Mi-ching, Yao Wu-sung. Design of a plug-in type repetitive controller for periodic inputs [J]. IEEE Transcations on Control Systems Technology, 2002, 10. [15] Tzou Y, Ou R, Jung S, et al. High-Performance Programmable AC Power Source with Harmonic Distortion Using DSPbasedRepetitive Control Technique [J] .IEEE rans. on PE, 1997, 12 共 38 頁 第 38 頁