畢業(yè)論文終稿-一種農作物(大蒜)收割機粉碎裝置設計（送全套CAD圖紙 資料打包）

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買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯編 號學院課 程 設 計 （ 論 文 ）題目：一種農作物收割機粉碎裝置設計工 學 院 專 業(yè)學 號： 　　　　　　 　學生姓名： 指導教師： 　 （職稱： ）2015 年 3 月 30 日 本科課程設計（論文）誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明：所呈交的課程設計（論文） 《一種農作物收割機粉碎裝置設計》 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，除了在課程設計（論文）中特別加以標注引用、表示致謝的內容外，本課程設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。班 級： 學 號： 作者姓名： 2015 年 3 月 30 日學 院工 學 院 　 機 械 工 程 及 自 動 化 　 專 業(yè)畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書一、題目及專題：１、題目 一種農作物收割機粉碎裝置設計 ２、專題　 　二、課題來源及選題依據這是一個發(fā)明類課題，是一種小型的收割機，用于農村收割大蒜用，其不同于傳統的作物收割機，因為大蒜埋于土下，對收割機的切入深度有一定的要求，同則收割完成的蒜葉粉碎，埋于土下可作為肥料用，該設備在小型機功能完善的基礎上，可嘗試設計大型設備。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：1. 根據設計要求，完成設備裝配圖一份及全套非標零件圖；2. 對產品完成功能進行必要的設計和計算； 3.編寫設計說明書（大于 30 頁） ； 4.專業(yè)外語翻譯（大于 8000~10000 字符，約合漢字 5000 字符） ；四、接受任務學生：班 　　姓名 五、開始及完成日期：自 年 月 日 至 年 月 日六、設計（論文）指導（或顧問）：指導教師　 薛慶紅 　簽名簽名簽名教 研 室 主 任〔學科組組長研究所所長〕 　 　　　　　　簽名系主任 　　　　　　簽名年 月 日I摘 要本文設計一種作物收割、粉碎機涉及機械收割及機械粉碎技術領域，適用于地面葉片高于地面5cm~50cm 的地下作物的葉片的收割及粉碎，特別是大蒜蒜葉的收割及粉碎。通過V帶與汽油機動力連接，V帶傳遞的動力經圓錐齒輪減速并變向后傳遞給粉碎滾筒，粉碎滾筒內刀片高速旋轉實現粉碎作業(yè)。本文首先通過對收割機粉碎裝置的調查和結構原理的分析提出本次設計的方案；接著，選擇了總體技術參數并計算了各軸運動及動力參數；然后，對個主要零部件進行了詳細的設計與校核；最后，應用 AutoCAD 制圖軟件繪制了粉碎裝置的裝配圖和主要零件圖。通過本次設計鞏固了大學所學專業(yè)知識，如：機械原理、機械設計、互換性理論、機械制圖、材料力學等；也掌握了普通機械的設計理論和流程，熟悉了 AutoCAD 制圖軟件的使用。關鍵詞：大蒜，收割機，粉碎機，設計IIIIIIVVABSTRACTCrushing machine is applied mechanical force to smash the operation of solid materials, making it a small, fine or powder machinery. The current mill in the production, scientific research, medical, and widely used. In addition to these trades, there are minerals, coatings, metallurgy and other industries, and even scientific research units have a great need for shredders. Therefore, how to design more in line with the production needs of businesses, advanced mill mill production unit is imperative. Present a variety of domestic and international market principle grinder, in particular hammer and disc mill in industrial and agricultural production, has been widely used, and application of simple operation, the two models in performance on the application of hammer machine widely used in materials and roughing, the disc-type machine for semi-intensive or finishing. To this end, the design will hammer and disc-style performance advantages combined with excellent performance designed multi-function mill. Key words: multi-functional, grinder, hammer, grinding style, designVI目 錄摘 要 ....................................................................................................................................................................IABSTRACT..........................................................................................................................................................II1 緒 論 .................................................................................................................................................................11.1 研究背景及意義 .....................................................................................................................................11.2 國內外研究現況 .....................................................................................................................................11.3 市場前景 ................................................................................................................................................21.4 本課題設計的主要思路 ........................................................................................................................21.5 本課題設計的主要內容 ........................................................................................................................22 粉碎裝置的整體設計 .......................................................................................................................................32.1 收割機總體結構及原理分析 .................................................................................................................32.1.1 整機結構部件 ..............................................................................................................................32.1.2 整機結構裝配 ..............................................................................................................................32.2 粉碎裝置的方案設計 ............................................................................................................................42.3 技術參數選定 ........................................................................................................................................52.4 各級動力參數計算 .................................................................................................................................52.4.1 傳動比分配 ..................................................................................................................................52.4.2 運動和動力參數計算 ..................................................................................................................53 各主要零部件的設計 .......................................................................................................................................73.1 V 帶傳動的設計 ......................................................................................................................................73.1.1 V 帶的基本參數計算 ...................................................................................................................73.1.2 帶輪結構的設計 .........................................................................................................................93.2 齒輪傳動的設計 ...................................................................................................................................103.2.1 齒輪的介紹 ...............................................................................................................................10VII3.2.2 選精度等級、材料和齒數 ........................................................................................................113.2.3 按齒面接觸強度設計 ................................................................................................................113.2.4 校核齒根彎曲疲勞強度 ............................................................................................................123.2.5 驗算 ............................................................................................................................................143.3 軸及軸承、鍵的設計 ...........................................................................................................................143.3.1 輸入軸 ........................................................................................................................................143.3.2 輸出軸 ........................................................................................................................................203.4 滾動軸承及鍵的校核 ...........................................................................................................................233.4.1 輸入軸的軸承 ............................................................................................................................233.4.2 輸入軸的鍵 ................................................................................................................................243.4.3 輸出軸的軸承 ............................................................................................................................243.4.4 輸出軸的鍵 ................................................................................................................................253.5 潤滑與密封 ..........................................................................................................................................253.6 器箱體結構尺寸 ...................................................................................................................................264 總 結 ................................................................................................................................................................28參考文獻 .............................................................................................................................................................29致 謝 ...................................................................................................................................................................30附 錄 ...................................................................................................................................................................31無錫太湖學院課程設計說明書11 緒論1.1 研究背景及意義21 世紀的我國農業(yè)技術遠遠地落后于西方的發(fā)達國家和亞洲的個別國家,我們的農業(yè)生產方法還是處于很低層,現如今我們要繼續(xù)的改變他,提高我們的生產效率,增加我們的生產方法,我們可以借鑒他們的先進的生產技術,加以改造,根據我們自己的國情,研究出一套符合自己的機械。世界大蒜看中國,中國大蒜看山東,山東大蒜看金鄉(xiāng),我的家鄉(xiāng)就主要生產大蒜,可是現如今收獲大蒜還是利用很原始的生產方法,利用小鏟子從地底下挖掘出來,效率很低,而且挖掘的質量不高,使用很多勞動力,延長了收獲時間不能如期的完成收獲。最主要的還是環(huán)境污染和資源浪費的問題,大蒜收獲完成后有兩個很頭痛的問題,第一個,蓋大蒜的塑料薄膜怎么收集。第二個,用鐮刀截下來的大蒜的葉子怎么處理。還好第一個隨著科技的進步,我們獨自研發(fā)出了可降解的塑料薄膜,雖然價格高,但是解決了很大的難題。現在,大蒜的葉子切割下來之后,將之從農田里面收集出來,往溝渠里面傾倒,北方的七月是雨季,大蒜葉子被水浸泡后發(fā)出惡臭味,被浸泡的水嚴重的被污染,它可以使溝渠和河流里面的魚死亡,給漁民造成一定的經濟損失。大蒜的葉子還是良好的飼料,由于收集不方便,所以很少有人來將它收集作為飼料,而我們現在將這個很棘手的問題給解決。因此設計一個收割粉碎的機械可以解決農民收獲大蒜的很大的問題,給我們農業(yè)機械增加一種新的工作機械。而現在國內水稻、玉米、棉花、小麥等一些糧食和經濟作物都有聯合收割進行收獲，而大蒜目前還沒有，該裝置可以為以后研究開發(fā)大蒜聯合收機做準備，早日實現我們國家農業(yè)機械化生產。1.2 國內外研究現況中國工業(yè)化的超細粉碎與精細分級技術的發(fā)展及設備的制造始于 20 世紀 70 年代末和 80 年代初。迄今為止,中國超細粉碎技術與設備的發(fā)展大體上經歷了 3 個階段:從 80 年代初至 80 年代中期以引進國外技術和設備為主,期間國內的超細粉碎技術、設備制造和工藝剛剛起步,許多方面還基本上是空白;80 年代中期至 90 年代中期是引進國外技術、設備與國內仿制、開發(fā)同步進行的時期,我國的主要超細粉碎和分級設備研發(fā)機構和制造廠商基本上是在這一階段發(fā)展和形成的;90 年代中期以后 ,進入了自主開發(fā)和制造為主、引進為輔的階段,期間建立的超細粉體加工廠大多采用國產技術和設備。從 1995 年至今,我國超細粉碎與精細分級技術及設備取得了明顯的進展,具有自主知識產權或發(fā)明專利的超細粉碎技術和設備的數量較前 10 年顯著增加。這一進展主要體現在設備的處理能力、耐磨性、工藝配套和自動控制等綜合性能以及超細粉體的生產能力、產品質量、單位產品能耗等方面。而目前國內的收割粉碎機都是大型的聯合收割機在使用，而小型的機械還沒有應用，雖然小型的效率不如大型的機械效率高，但是現在的大蒜種植是家庭種植，不是農場種植，使用的范圍就要有所限制。而被限制的地方就要有小機械來替補，填取這塊空白。一種農作物收割機粉碎裝置設計21.3 市場前景目前，大蒜的主產區(qū)種植畝數初步估計為90 多萬畝，收割依然采用人工，大蒜在集中晾曬時，需將地上葉片切割掉，要花費很大的勞動力，而且效率很低，完全依賴于手工。地下作物集中晾曬后，還要將地中的葉片運出地外，占用很大的空間，不易集中處理，而且由于葉片腐爛，會污染水質，阻塞溝渠，帶來一系列的弊端。該機器會解決上述問題，變廢為寶充當肥料，提高生產效率，縮短生產周期，節(jié)省了人力，操作簡單，實用性強，市場前景廣闊。1.4 本課題設計的主要思路大蒜是生長在地底下的農作物,畝株數多,種植的比較集中,種植的深度較淺,大概每顆的深度100mm 左右。以前農村耕地,是用牛拉耕犁,來翻正土地,它犁的深度要比大蒜的深度要深,所以借鑒這種工作方式,將地下的大蒜給犁出,提高工作效率不傷大蒜。犁出的大蒜有的暴露在地表,有的還在泥土里面,不容一發(fā)現。在農村用來篩土用的篩子,將細小的土粒給篩下去,大的留在上面,收獲大蒜時,北方處于夏季,圖比較干燥,很容易破碎,大蒜和土混在一起通過振動,土塊破碎,從篩孔里面漏下去,大蒜留在篩子上,便于接下來的處理,由于大蒜帶著葉子進行篩選,很容易堵住篩孔,如果在篩選大蒜前將葉子給除掉,可以解決此問題。小麥聯合收割機是用撥禾輪將小麥撥入絞龍內,通過絞龍前端的割臺將其割斷送入處理裝置內。我可以借鑒小麥聯合收割機的前端,將大蒜的葉子割掉,為收獲大蒜做準備。割掉的大蒜葉子需要進一步的處理。在輸送蒜葉后安裝一粉碎裝置,進行粉碎處理,然后排放在一收獲大蒜的空閑地上。這就是整個機器的設計思路。1.5 本課題設計的主要內容收割粉碎機整套機械設計任務量很大,我選取其中具有綜合性的粉碎裝置進行具體的設計，該裝置涉及了在學校所學的主要機械課程。首先,寫出整機結構部件、整機結構裝配、整機結構裝配簡圖。其次，對粉碎裝置的主要零部件進行設計校核，有普通V 帶設計、齒輪設計與校核、軸設計與校核、軸承設計與校核、鍵設計與校核。無錫太湖學院課程設計說明書32 粉碎裝置的整體設計一種作物收割、粉碎機涉及機械收割及機械粉碎技術領域，適用于地面葉片高于地面5cm~50cm 的地下作物的葉片的收割及粉碎，特別是大蒜蒜葉的收割及粉碎。2.1 收割機總體結構及原理分析2.1.1 整機結構部件一種作物收割、粉碎機是采取以下技術方案實現的：一種作物收割、粉碎機包括第一撥輪、割刀、第一鏈輪、第一鏈、第二鏈輪、第一輪、第一絞龍、第二撥輪、第一傳送輪、傳送帶、第一帶輪、平帶、第二帶輪、第三鏈輪、第一圓錐齒輪、第二圓錐齒輪、第二輪、第四鏈輪、第五鏈輪、第二鏈、第三圓錐齒輪、第四圓錐齒輪、第二傳送輪、第二絞龍、第三鏈、第六鏈輪、第七鏈輪、第四鏈、第八鏈輪和粉碎裝置。2.1.2 整機結構裝配割刀安裝在機架上，第一鏈輪安裝在I 軸上，第二鏈輪和第一輪安裝在II 軸上，第一絞龍、第二撥輪、第二絞龍和第六鏈輪安裝在III 軸上，第一傳送輪和第一圓錐齒輪安裝在IV 軸上，第二帶輪和第三鏈輪安裝在V 軸上，第二圓錐齒輪、第二輪、第四鏈輪和第五鏈輪安裝在VI 軸上，第一帶輪和第三圓錐齒輪安裝在VII 軸上，第四圓錐齒輪安裝在VIII 軸上，第二傳送輪安裝在 IX 軸上，第一輪和第七鏈輪安裝在 X 軸上，第一撥輪和第八鏈輪安裝在XI 軸上。第一鏈連接第一鏈輪以及第二鏈輪，第一鏈輪帶動割刀運動，第一圓錐齒輪和第二圓錐齒輪嚙合轉動，傳送帶連接第一傳送輪和第二傳送輪轉動，第二鏈連接第三鏈輪以及第五鏈輪轉動，平帶連接第一帶輪和第二帶輪轉動，第三圓錐齒輪和第四圓錐齒輪嚙合轉動，第三鏈連接第四鏈輪以及第六鏈輪轉動，第四鏈連接第七鏈輪以及第八鏈輪轉動。粉碎裝置安裝在機架上。一種農作物收割機粉碎裝置設計42.2 粉碎裝置的方案設計根據上述對收割機總體結構及原理的分析，粉碎裝置為上圖的35號部件，其通過V 帶與汽油機動力連接，V帶傳遞的動力經圓錐齒輪減速并變向后傳遞給粉碎滾筒，粉碎滾筒內刀片高速旋轉實現粉碎作業(yè)。其機構方案如下圖示：無錫太湖學院課程設計說明書52.3 技術參數選定查閱相關資料及對比同類收割機選定參數如下：發(fā)動機參數（傳送分配到粉碎機的部分）：1.6KW，2000~3000r/min計算取2250r/min粉碎滾筒轉速：350~400r/min ，本次取750r/min一種農作物收割機粉碎裝置設計62.4 各級動力參數計算2.4.1 傳動比分配（1）總傳動比為： min/37502rim?（2）傳動比考慮機構緊湊性和防止帶輪干涉，取 V 帶傳動的傳動比為： 5.1?Vi則錐齒輪傳動比為： 2.513??錐錐 取 iiV2.4.2 運動和動力參數計算（1）各軸的轉速0 軸 min/250rnm?1 軸 in/10.riV?2 軸 ；i/75212inw（2）各軸的輸入功率0 軸 kP6.?1 軸 ；kwm54.196.011????2 軸 ；8.7322（3）各軸的輸入轉矩0 軸 mNnPT????79.6250.195001 軸 ；?8.4.112 軸 ；mNnPT????5.170.95022將各軸動力參數整理如下表：軸名 功率 kwP/轉矩 T?/轉速 in)/(?r傳動比無錫太湖學院課程設計說明書70 軸 1.6 6.79 2250 11 軸 1.54 9.8 1500 1.52 軸 1.48 18.85 750 23 各主要零部件的設計3.1 V 帶傳動的設計3.1.1 V 帶的基本參數計算（1）確定計算功率 ：cP已知： ； ；kw6.?min/250?n查《機械設計基礎》表 13-8 得工況系數： ；2.1?AK則： kwPKAc 9.1.1??（2）選取 V 帶型號：根據 、 查《機械設計基礎》圖 13-15 選用 B 型 V 帶,cmn（3）確定大、小帶輪的基準直徑 d（a）初選小帶輪的基準直徑：；md132?（b）計算大帶輪基準直徑：一種農作物收割機粉碎裝置設計8；mdid 04.192.0135.02.12 ???????）（）（帶圓整選取從動帶輪的基準直徑標準值 ，誤差小于 5%，是允許的。d2（4）驗算帶速： ssndvm /)25,(/54.106134.106 ??????帶的速度合適。（5）確定 V 帶的基準長度和傳動中心距：（a）中心距： )(2)(7.021021 dda???初選中心距 m40?（b）基準長度： maddaLd13.2440)132()20(.022210??????   ?對于 A 型帶選用 Ld5（c）實際中心距： mLad 3621.41504200 ???????（6）驗算主動輪上的包角 ：1?由 ad?? 3.57)(18012???得 ???? 1206.93.)(1 ???主動輪上的包角合適。（7）計算 V 帶的根數 ：z LArKPc ?)(0???（a） ， 查《機械設計基礎》表 13-3 得：min/250rnm?md132無錫太湖學院課程設計說明書9；kwP82.0?（b） ，查表得： ；41.2min/1430?帶，rnm kwP15.0??（c）由 查表得，包角修正系數?67.?98.?K（d）由 ，與 V 帶型號 A 型查表得： Ld2? .L綜上數據，得 26.198.0.)15.082.( ???z取 合適。102??z（8）計算預緊力 （初拉力）：F根據帶型 A 型查《機械設計基礎》表 13-1 得： mkgq/1.0?NvkzvPc45.7124.0195.026.301.5??????????????     ?（9）計算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZ7.352169sin42i0??   ??其中 為小帶輪的包角。1?（10）V 帶傳動的主要參數整理并列表：帶型 帶輪基準直徑 (mm) 傳動比 基準長度(mm)A md2013?1.51 1250中心距（mm） 根數 初拉力 (N) 壓軸力 (N)363 2 71.45 357.73.1.2 帶輪結構的設計（1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）一種農作物收割機粉碎裝置設計10（2）帶輪的結構形式：V 帶輪的結構形式與 V 帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機， 較小，所md132?以采用實心式結構帶輪；大帶輪 較小，所以采用孔板式結構帶輪，如下圖示。md20?3.2 齒輪傳動的設計3.2.1 齒輪的介紹齒輪(Gear) 是依靠齒的嚙合傳遞扭矩的輪狀機械零件。齒輪通過與其它齒狀機械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動，可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。由于傳動效率高、傳動比準確、功率范圍大等優(yōu)點，齒輪機構在工業(yè)產品中廣泛應用，其設計與制造水平直接影響到工業(yè)產品的品質。（1）齒輪材料許多有色金屬合金，鑄鐵，粉末冶金，甚至塑料用于制造的齒輪。但最常用的鋼材，因為他們的高強度重量比，成本低。常用塑料是在成本和重量是一個問題。設計合理的塑料齒輪可以代替鋼在許多情況下，因為它有許多理想性能，包括耐污垢，低速嚙合，并能夠“跳過 ”相當不錯的。制造商已經采用塑料齒輪，使負擔得起的消費項目物品，如影印機，光存儲設備，錄像機，價格便宜發(fā)電機，消費類音頻設備，伺服電機，和打印機。在機械設備中，齒輪常用材料有45 號調質鋼，40Cr 調質鋼等。45 號鋼，40Cr在調質后進行表面淬火可以在基本保持齒根彎曲疲勞強度的前提下很大程度地增加齒面疲勞強度，40Cr 齒輪采用調質后表面淬火的熱處理工藝可使齒面硬度達到45～55 HRC。20CrMnTi （滲炭后淬火）是比較好的齒輪材料，其強度極限（1200MPa ）和屈服極限（1100MPa）是相對較高的，表面硬度可達58 ～62 HRC ，在高速重載并且對機械尺寸和質量有較高要求的設備中的典型材料。（2）制造齒輪的加工方法有鑄造、模鍛、冷扎、熱扎、切削加工等，其中以切削加工最為常見。切削加工可按原理分成仿形法和范成法兩種。無錫太湖學院課程設計說明書11仿形法是在銑床上采用刀刃形狀與被切齒輪的齒槽兩側齒廓形狀相同的銑刀逐個齒槽進行切質的加工工藝。仿形法生產效率低，加工精度低，適用與對精度要求不高的大模數單件小批量生產。范成法又稱展成法，是目前齒輪加工中最常用的一種，如插齒、滾齒、磨齒等。范成法是利用齒廓嚙合基本定律來切制齒輪的，假想將一對嚙合的齒輪之一作為刀具，而另一個作為齒坯，使兩者仍按原傳動比運動，同時刀具作切削運動，則在齒輪坯上便可加工出與刀具齒輪共軛的齒輪廓。搓齒加工的成形原理。安裝在滑臺上的上下對置的兩把搓齒模具，在經同步齒輪同步后由油壓或伺服電機驅動作相對直線運動，模具被修磨成逐漸切入的齒形，工件由前后頂尖支撐，并可以通過前后頂尖的位移功能方便的調整工件加工部位，上下模具相對運動驅動工件旋轉并逐漸的將工件擠壓成形，經休整后最終退出，花鍵的成形精度及穩(wěn)定性是由上下搓齒模具的預置剛性距離而獲得，數秒鐘內完成無屑成形。花鍵冷成形實際上時一次齒根材料被逐漸擠壓替換到齒頂的無屑加工過程。搓齒成形工藝及其優(yōu)點。效率與傳統的切削加工相比，提高30 倍以上，工件承載能力比切削件提高40%，粗糙度可達Ra0.4 以下，節(jié)約材料9%-15%，經冷成形的齒形的疲勞強度及扭轉強度、耐磨性大幅提高。3.2.2 選精度等級、材料和齒數選用直齒錐齒輪傳動，速度不高，故選用 7 級精度；由機械設計表 6.1 選取小齒輪材料為 45（調質） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調質） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。選小齒輪齒數 Z1＝20，大齒輪齒數 Z2＝i 1·Z1＝2×20=40,取 Z2=40。3.2.3 按齒面接觸強度設計由設計計算公式進行試算，即 ????uKTZdRRHEt 21231 5.09.2??????????1）確定公式內的各計算數值（1）試選載荷系數 ?tK（2）計算小齒輪傳遞的轉矩 3108.9?TmN?（3）選取齒寬系數 3/?R?（4）知齒輪，查得節(jié)點區(qū)域系數 5.2HZ（4）由表 6.3 查得材料的彈性影響系數 2/18.9MPaE?一種農作物收割機粉碎裝置設計12（5）由圖 6.14 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，大齒MPaH401lim??輪的接觸疲勞強度極限 MPaH3602lim??（6）由式 6.11 計算應力循環(huán)次數 9h1 1073.8015nj ???LN123.4i?N（7）由圖 6.16 查得接觸疲勞強度壽命系數96.01NZ0.12NZ（8）計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為 1％，安全系數為 S=1 ??MPaSHNH384.1lim1 ????Z602li2 PaHH3])[,in(][21????2）計算（1）試算小齒輪分度圓直徑 ，由計算公式得td??mt 32.751.038926.1892. 2331 ????????????????（2）計算圓周速度 sndvt /6.1067.42..106?????（3）模數及主要尺寸的確定模數： ，取 。7.320.51?zdm4m分度圓直徑： z8021???d6422?節(jié)錐角： ?57.0211arctgzrct?無錫太湖學院課程設計說明書13??43.69012???錐距 mdR892?平均分度圓直徑： mRm 68)3.051()5.01( ???????齒寬 ，取Rb82943??b3.2.4 校核齒根彎曲疲勞強度（1） 彎曲強度校核公式： ????YmbKFFRVAt ?????)5.01(cos（2）確定各參數平均分度圓處螺旋角 ，則0??m查得動載系數 1.15 齒向載荷分布系數?VK12.?K使用系數 5.1A故 932?V（3）分度圓圓周 3311 109.2)15.0(.372)5.0( ???????zmTdFRt ?（4）齒輪系數 YF 和應力修正系數 YS 94.1.41cos221 ???u?36.0.22.5cos111???zZe 8.27922e查表 4.4 得 65.21?FY3.2F一種農作物收割機粉碎裝置設計1458.1?SY76.12S（5）許用彎曲應力可由下式算得 srFXNPYS??minl?由機械設計圖 6.15 可查出彎曲疲勞極限應力小錐齒輪的彎曲疲勞強度極限 MaE501大錐齒輪的彎曲疲勞強度極限 PF382??查得壽命系數 9.;.01?NY查得 ，85srY2sr查得安全系數是 .FS故許用彎曲應力 MPaYSsrFXNP 2.49085.210min1l1 ?????srFXP .3.2inl2? ????YbKFRmVAt ?????)5.01(co1317.9 58.162)3.(0.48FPFMa????2122 .765.9FPF MaY?????因此滿足齒根彎曲疲勞強度3.2.5 驗算1）齒面接觸強度驗算 HERVAtmH zudbKF??????1)5.01(2???接觸強度壽命系數 ,最小安全系數NZ.min?HSMPaZWNHP 541.6inli2 ???無錫太湖學院課程設計說明書15][3.465 108.95.21.4)3.051(082..1)( 36321HHERVAtmHMPazudbKF????? ?????????因此齒面強度足夠3.3 軸及軸承、鍵的設計3.3.1 輸入軸（1）求輸入軸上的功率 、轉速 和轉矩1p1n1T=1.54kW； =1500r/min； =9.8N·m1（2）求作用在齒輪上的力已知高速級小圓錐齒輪的分度圓半徑為mm??68)3.051(85.01??????Rmd?NTFt 276921??cosan??tr N1.73459.1costan??N??1it 2i05??如圖： Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ（3）初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼（調質）根據課本表 15-3，取 得：120?AmnPAd3.1504.12330min ???一種農作物收割機粉碎裝置設計16因軸上有兩個鍵槽，故直徑增大 10%—15%，取 =12.5mm 左右。綜合考慮?。?2d=20mm1（4）軸各段各段尺寸的確定為了滿足帶輪的軸向定位，1-2 軸段右端需制出一軸肩，故取 2-3 段的直徑=30mm23d初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據 =30mm ，由指導書表 15-1，初步選取 03 系列， 30206 GB/T 276，其尺23d寸為 。1860???BD由指導書表 15-1 查得；md364?l1034取安裝齒輪處的軸段 5-6 的直徑 56齒輪的左端與套筒之間采用軸肩定位。已知齒輪輪轂的寬度為 40mm，應使套筒端面可靠地壓緊軸承， 由套筒長度，擋油環(huán)長56l度以及略小于輪轂寬度的部分組成，故 ml3856?為使齒輪軸向定位應設置軸肩，取 ；d04l1045?至此，已經初步確定了軸的各段直徑和長度。（5）軸上零件的周向定位齒輪、半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接軸與半聯軸器之間的平鍵，按： =20 mm12d查得平鍵截面，長 32 mmmhb6??軸與錐齒輪之間的平鍵按 d4056由課本表 6-1 查得平鍵截面，長為 25 mmhb812??鍵槽均用鍵槽銑刀加工。為保證齒輪、半聯軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇半聯軸器與軸配合為，齒輪輪轂與軸的配合為 ；6/7kH6m/7H滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為 m6。確定軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2，取軸端倒角為 ，其他均為 R=1.6?452?軸段編號長度（mm）直徑（mm） 配合說明Ⅰ-Ⅱ 38 20 與大帶輪配合無錫太湖學院課程設計說明書17Ⅱ-Ⅲ 150 30 滾動軸承 30206 配合Ⅲ-Ⅳ 10 36 軸承定位Ⅳ-Ⅴ 10 50 錐齒輪定位Ⅴ-Ⅵ 30 40 與錐齒輪配合總長度 248mm（5）求軸上的載荷根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 B 是軸的危險截面。先計算出截面 B 處的 MH、M V 及 M 的值列于下表。載荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F NN35.941? NFNV50.2391??一種農作物收割機粉碎裝置設計18NFNH72.352? NFNV04.8312?B 截面彎矩 M mL??6401 mLM??652總彎矩 MVH?????48332242max扭矩 NT?980（6） 按彎扭合成應力校核軸的強度根據式(15-5)及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取 ，軸的計算6.0?應力 ??MpaWTMca 21.201.986483)(3222 ???????＝已選定軸的材料為 45Cr，調質處理。由表 15-1 查得 。因此 ，70P][1-?][1-ca??故安全。（7） 精確校核軸的疲勞強度1）判斷危險截面截面ⅤⅥⅦ只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合引起的應力集中將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以截面ⅤⅥⅦ無需校核。從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅲ和Ⅳ處過盈配合引起應力集中最嚴重；從受載情況來看，截面B上的應力最大。截面Ⅲ的應力集中影響和截面Ⅳ的相近，但截面Ⅲ不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面B上雖然應力最大，但應力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端） ，而這里軸的直徑也大，故截面B不必校核。截面ⅠⅡ顯然更不必校核。由《機械設計》第三章附錄可知，鍵槽的應力集中系數比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側。2）截面Ⅳ左側抗彎截面系數 3332701.0. mdW???抗扭截面系數 542T截面Ⅳ左側的彎矩為 NM?????163278423截面Ⅳ上的扭矩為 mNT?1709截面上的彎曲應力 MPaWb .5.86?截面上的扭轉切應力 T25.1643720???無錫太湖學院課程設計說明書19軸的材料為 45Cr，調質處理。由表 15-1 查得 20MPa,35Pa,735MPa11b ???????截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數按附表 3-2 7.,027.dDDr經插值后可查得 3.1,.2????又由附圖 3-1 可得軸的材料的敏性系數為 85.02.???q，故有效應力集中系數為 ????72.13.58.0110??????????qk由附圖 3-2 得尺寸系數 65.0??由附圖 3-3 得扭轉尺寸系數 ?軸按磨削加工，附圖 3-4 得表面質量系數為 92.0????軸未經表面強化處理，即 βq=1，則得綜合系數值為 7.3192.065.71?????????kK6..8.???又由§3-1 和§3-2 查得碳鋼的特性系數, 取 ；2.0~1???15.0???, 取 ；5? 7?于是，計算安全系數 值，按式(15-6)～(15-8) 則得caS 35.2801.8327.51 ???????maK??? 1.42.65.2.6.11??aS??一種農作物收割機粉碎裝置設計205.163.12.435.282 ??????? SSSca??故可知其安全。1） 截面Ⅳ右側抗彎截面系數 33340701..0mdW???抗扭截面系數 682T截面Ⅳ右側的彎矩為 NM?????14327543截面Ⅳ上的扭矩為 mNT?17092截面上的彎曲應力 MPaWb .6?截面上的扭轉切應力 T98.1803???軸的材料為 45Cr，調質處理。由表 15-1 查得 20Pa,35Pa,735Pa11b ????截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數按附表 3-2 7.,029.??dDDr經插值后可查得 3.1,2.????又由附圖 3-1 可得軸的材料的敏性系數為 85.02.???q，故有效應力集中系數為 ????62.130.58.119??????????qk由附圖 3-2 得尺寸系數 67.0??由附圖 3-3 得扭轉尺寸系數 2?軸按磨削加工，附圖 3-4 得表面質量系數為 92.0????軸未經表面強化處理，即 βq=1，則得綜合系數值為 4.3192.067.81?????????kK無錫太湖學院課程設計說明書2162.19.082.61??????????kK又由§3-1 和§3-2 查得碳鋼的特性系數, 取 ；.~10??5.??, 取 ；5?? 07??于是，計算安全系數 值，按式(15-6)～(15-8) 則得caS 79.24015.740.31 ????maK??? 81.2..298.6.11 ?????aS?? 5.6.10.7.4222 ???SSca??故可知其安全。3.3.2 輸出軸（1）軸上的功率 P2,轉速 n2 和轉矩 T2， ，kwP48.12?min/7502rn?mNT??85.12（2）求作用在齒輪上的力圓周力： mm??36).1(6.02 ???Rmd?TFmt 0938521??徑向力： ?cosan??tr N8.1674.cos2tan0.96???軸向力： N1ita 97i?（3）初步確定軸的最小直徑先按式 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料 45 鋼，調質處理。根據機3PdCn??械設計表 11.3，取 ，于是得：12?mPC05.1478.12nd33?????該處開有鍵槽及螺孔故軸徑應適當加大，故取 d12一種農作物收割機粉碎裝置設計22（4）軸的結構設計（a）為了滿足軸承的軸向定位的要求，2-3 軸段左端需制出軸肩，故取 2-3 段的直徑 ，長度 。md23?mL102?(b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。根據 ，查機械設計師手冊（軟件版）選取 0 基本游隙組，標準精度12級的單列圓錐滾子軸承 30204，其尺寸為 mTDd1472???(c)取安裝齒輪處的軸的直徑 ；已知齒輪輪轂的寬度為 34mm，為了使套m3045?筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的右端采用l5.34軸肩定位，軸肩高度 ，取 ，則 ，綜合考慮匹配后，取dh07.?hd034， 。 。 。ml