秸秆粉碎机-机械设计专业课程设计-机械设计学大作业分析.pdf

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1、XXX大学 专 业 课 程 设 计 说 明 书 题目：秸秆粉碎机 学院（系）： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： xxx 大学专业课程设计任务书 院（系） ：机械工程与自动化学院教研室：机械设计教研室 学 号学生姓名专业（班级） 设计题 目 秸秆粉碎机 技 术 参 数 与 要 求 生产率 :500kg/h ；物料切碎长度 :10mm ； 适用范围：可用于农村大院、田间； 要求：手动上料，注意安全；机器运转震动，置于平稳处。 工 作 量 1. 总装配图一张， 0 #； 2. 机架焊接组件图， 1 #； 3. 设计计算说明书一份 工 作 计 划 1. 方案拟订 2天 2. 设

2、计计算 3天 3. 绘制总装图 9天 4. 绘制机架焊接组件图 2天 5. 编写设计计算说明书 1天 6. 答辩 1天 成 绩 评 定 图面 (50) 说明书 (20) 答辩 (20) 平时 (10) 总分 成绩：指导教师签字： 2016年 1 月 9 日 1 目录 第一章绪论. 1 1.1 研究内容的现状 . 1 1.2 选题意义 . 3 第二章总体方案设计 . 4 2.1 设计任务抽象化 4 2.2 确定工艺原理 4 2.3 确定加工工艺方案，画工艺路线图. 4 2.4 功能分解，画出功能树 4 2.5 确定每种功能方案 5 2.6 确定边界条件 5 2.7 方案评价，确定一种方案 5 2

3、.8 画出整机的方案简图 6 2.10 主要参数确定 . 7 2.11 循环图 . 7 第三章执行系统的设计计算. 8 3.1 动刀的原理分析及设计计算 8 3.1.1 动刀原理 .8 3.1.2 动刀片的受力分析 .9 （1）直刃口动刀片的受力分析 .9 （2） 圆弧刃口动刀片的受力分析 .12 (3) 动刀片的受力特性曲线 .13 3.2 喂入机构设计 15 第四章传动系统的设计计算. 16 4.1 运动与动力参数的设计计算. 16 4.1.1电机的选择 16 4.1.2总传动比计算及传动比分配 16 4.1.3各轴转速、功率及转矩的计算 17 4.2 传动零件的设计计算. 18 4.2.

4、1 v带的设计计算 18 4.2.2II轴上斜齿圆锥齿轮设计计算 20 4.2.3链传动设计计算 23 4.3 轴的校核 . 24 4.4轴承的验算 25 第五章结论 . 27 参考文献 . 28 1 第一章绪论 1.1 研究内容的现状 中国农作物秸秆资源量大面广，每年产出量多达6.4 亿 t ，且随着农作物单产的提 高，秸秆产量也将随之增加。 现阶段其用途大致可分为4 个方面 : 秸秆还田 ; 牲畜饲 料; 替代能源 ; 工业原料，约占12.7%的剩余秸秆就地焚烧或闲置。各种用途所占比 例如图 l.1 所示( 高祥照等， 2002)。 图 1.1 中国农作物秸秆的主要用途 (1) 秸秆还田

5、秸秆还田是目前秸秆利用的最主要方面，据统计，2000年我国主要粮食作物秸秆 粉碎还田的面积占其种植面积的58.6%(韩鲁佳等， 2002)。秸秆还田的方法分为整株还 田技术、粉碎还田技术、 有根茬切碎还田技术和传统沤肥还田技术。配套的秸秆还田设 备有粉碎还田机、灭茬机、收获还田机和水田埋草机等。目前，经过对秸秆还田技术和 配套操作规程等的研究，秸秆直接还田在我国已有了一定面积的推广应用。在“八五” 期间，秸秆直接还田技术规程研究取得了重要突破，已经制定出了包括华北、西南、长 江中游区、江苏水早轮作区和浙江三熟制种植区的麦秸、玉米秸、稻草直接翻压还田的 技术规程，包括还田方式、秸秆数量、施氮量、

6、土壤水分、粉碎程度、还田时间以及防 治病虫害、杂草等方面的技术要求， 实践证明适量的秸秆还田能有效增加土壤的有机质 含量，改良土壤，培肥地力(黄忠乾等， 1999)。 (2) 牲畜饲料 秸秆用作饲料，在中国主要是以秸秆养畜、过腹还田的方式进行的。未经任何处理 2 的秸秆，不仅消化率低，粗蛋白和矿物质含量低，而且适口性差。为提高饲料的适口性 和营养价值，近年来普遍采用氨化、微生物发酵贮存、热喷、揉搓等技术处理，目前全 国的年加工处理量约1000 万 t ，已开发出的加工设备有氨化炉、调质机、青贮收获机、 揉搓机、压饼机、热喷设备等。 (3) 替代能源 据全国农村可再生资源统计资料显示(2001)

7、 ， “九五”期间，秸秆能源用量仍占农 村生活用能的 30%-50% 。传统的秸秆利用方式是直接燃烧，因其密度小，灰分多，己不 再适应农民生活水平的需要，国内现行的秸秆优质能源利用技术，除了本文所要研究的 秸秆压缩成型技术以外，还有秸秆气化集中供气技术、秸秆制取沼气技术、秸秆燃料热 风烘干技术等。秸秆热解气化技术把细软、 松散的低品位秸秆转换成清洁的高品位气体， 热效率可达 40% 。气相燃料速度快，热量输出可以控制，在烘干木材、茶叶、饲料和代 替燃油发电及农村居民炊事等方面己有成功应用。部分气化炉和配套装置己经批量生 产，进入实用推广阶段。 目前全国己有 350 余处秸秆气化集中供气示范点，

8、主要集中在 山东、河南、江苏、河北、山西、北京、陕西等。仅山东就有 170 余处( 韩鲁佳等，2002)。 秸秆制取沼气技术， 近年来经攻关研究在技术上有了较大突破，解决了秸秆易结壳、出 料困难和发酵不充分的难题。干发酵工艺则有助于节约建池费用，提高池容利用率，目 前该技术在北方应用较多。 秸秆燃料热风烘干技术是将成捆或经预处理的秸秆加入由两 段燃料室组成的高效燃料炉，燃烧产物经过离心除尘可得到洁净的热烟道气，产生的热 风温度可以调节 (60-800 ) ，含烟尘量小于 20mg/m ， ，尤其适宜于高湿物料，如粮食、 木材、饲料、鸡粪、酒糟等的烘干( 马学良， 1995)。 (4) 工业原料

9、 秸秆作为工业原料主要用于工业造纸，占秸秆总产出量的2.9%。其它目前正在兴 起的研究与应用有 : 南京林业大学将秸秆压缩成型制作秸秆板材，建筑墙体材料，包装 材料等 ; 西北农大开展模压制品的研究，如一次性快餐盒、托盘、家具构件和建筑构件 等; 辽宁省农科院研制成功秸秆皮镶分离及其综合利用技术; 另外一些科研院所采取生 物技术的手段发酵生产乙醇、糠醛、苯酚、单细胞蛋白、燃料油气、工业酶制剂等。由 于秸秆还田数量有限，作饲料其营养价值不高，因此要真正解决秸秆的合理利用问题， 关键在于研究秸秆的能源化和工业化利用技术。 3 1.2 选题意义 中国是农业大国， 也是秸秆资源最为丰富的国家之一。历史

10、上，中国有利用秸秆的 优良传统，农民用秸秆建房蔽日遮雨，用秸秆烧火做饭取暖，用秸秆养畜积肥还田，合 理利用秸秆是中国传统农业的精华之一。在传统农业阶段， 秸秆资源主要是不经任何处 理直接用于肥料、 燃料和饲料。随着传统农业向现代化农业的转变以及经济、社会的发 展，农村能源、饲料结构等发生了深刻变化， 传统的秸秆利用途径发生了历史性的转变。 在经济发达的地区， 秸秆低效不清洁的直接燃烧利用方式已不适应农民生活水平提高的 需要，富裕起来的农民迫切需要优质、清洁、方便的能源。农业主产区秸秆资源大量过 剩问题日趋突出， 农民就地焚烧秸秆，不仅带来污染大气的严重后果，还因烟雾造成了 附近机场飞机不能下降

11、，高速公路被迫关闭的严重社会问题，引起了全社会的关注。 我国政府十分重视秸秆禁烧和综合利用问题，1999 年 4 月，国家环境保护总局、 农业部、财政部、铁道部、中国民用航空总局联合颁发了秸秆燃烧和综合利用管理办 法 。 办法要求 : 禁止在机场、交通干线、高压输电线路附近和省辖级人民政府划定 的区域内焚烧秸秆，到2005 年，各省、自治区的秸秆综合利用率将达到85% 。科技部 组织力量研究推广秸秆综合利用技术，并把秸秆综合利用技术列入国家 “九五” 、 “十五” 科技攻关计划。 农作物秸秆经粉碎或切碎后机械压缩成燃料块，能有效地改变其燃料特 性，热值接近中质烟煤，平均为16736kJ。压缩成

12、型技术为秸秆燃料异地运输使用创造 条件，可以作为生物煤供应工业生产和居民使用，同时也是很好的气化原料，对推广气 化炉有促进作用。 压制成型的秸秆块也可以进一步炭化处理，得到木炭和活性炭，可广 泛用于冶金、化工、环保、生活燃料。另外，利用压缩成型技术可以将秸秆模压成不同 形状和用途的产品，如一次性快餐盒、盘、碟、包装盒、工业托盘、育苗容器、人造纸 板、瓦楞纸等。 本研究以棉秆等硬茎秆为研究对象，通过对秸秆原料特性的分析，确定切碎原理和 方法，设计出动力消耗低、粒度大小满足压缩成型要求的秸秆切碎机。推动我国目前综 合开发利用农作物秸秆资源的技术创新和实际应用。 4 第二章总体方案设计 2.1 设计

13、任务抽象化 图 2.1 黑箱 2.2 确定工艺原理 图 2.2 功能结构图 2.3 确定加工工艺方案，画工艺路线图 图 2.3 工艺路线图 2.4 功能分解，画出功能树 收割的秸秆 配套动力 黑箱 切碎物料 秸秆送入入料口齿滚转动，传送秸秆刀具转动切碎秸秆落入收料箱 秸秆入料口输送秸秆切碎秸秆输出 5 图 2.4 功能分解图 2.5 确定每种功能方案 表 2.1 功能解 分功能 解法 1 2 A动力源电机汽油机 B刀组切割转动切割往复运动切割 C输送齿滚转动人工推送 D输出重力 有功能解可知：共有2221=8种方案 2.6 确定边界条件 配套动力，切碎物料进入收料箱 2.7 方案评价，确定一种

14、方案 根据经验对方案进行筛选： 秸秆粉碎机 主功能 动力功能： 齿滚传动 刀组切割 电机 6 动力源：电动机，可以在田间或是在家中大院进行工作。 刀组切割：转动切割，运动形式简单，便于安装。 输送方式：齿滚转动 , 入料量均匀，安全。 2.8 画出整机的方案简图 图 2.5 功能分解图 2.9 总体布局图 1.喂入机构 2.喂入槽 3.切碎刀 4.带传动 5.电动机 图2.6 总体结构示意图 1 2 1-上、下齿滚2-刀组（定刀、动刀） 7 2.10 主要参数确定 生产率 :500kg/h 物料切碎长度 :10mm 动刀数 :2; 动刀转速 :550r/min; 喂入齿辊转速 :85r/min

15、: 物料切碎长度 :10mm; 配备动力 :2.2kw 2.11 循环图 齿滚传动 刀组切割 秸秆长度 图 2.7 循环图 8 第三章执行系统的设计计算 3.1 动刀的原理分析及设计计算 3.1.1 动刀原理 动刀是秸秆切碎机的重要工作部件,动刀片和抛送叶片安装在3个互呈 120 的刀架上 (如图3.1)。 切碎机工作时 ,动刀片和抛送叶片在刀架的带动下绕轴O旋转(如图3.2),动刀片 M N 由饲料喂入口的 J 点开始切割物料 , 到L 点完成一次切割。 3个动刀片依次工作实 现青饲切碎机的连续切割工作。 1.定刀片 2. 饲料层 3. 动刀片 4. 抛送叶片 5. 刀架 图3.1切碎器结构

16、简图 图3.2切碎机工作分析图 在图3.2 中,可将动刀片 A 点的速度 v 分解为垂直于刃口的速度vn 和沿着刃口方向 9 的速度 v t; v 与v n 之间的夹角称为滑切角S, tanS 称为滑切系数 ,它的值可以反映滑切作 用的大小 ;动刀片 M N 与在KL 附近安装的定刀片之间的夹角称为钳住角x(或推挤角 ), 该角不能过大 , 否则物料会被推移 , 不利于机器切割 22 。 3.1.2 动刀片的受力分析 （1）直刃口动刀片的受力分析 直刃口动刀片设计尺寸如图5.3, 为了便于分析,其受力情况简化为如图5.4 所示情况 (假设不考 虑物料喂入力的影响)。设动刀刃上任意一点A 受力为

17、 F , 它可分解为沿着刀刃方向的滑切力P 和垂 直于刀刃方向的正压力N z 22 , 其中 N z= sq(5.1) P = fN z (5.2) F = 22 PNz(5.3) 式中：q 比阻 , 即单位刃口长的切割阻力 S 参加切割的刃口长度 f 切割的滑动摩擦因数 图 3.3直刃口动刀片结构简图 图 3.4直刃口动刀片受力简图 10 各种饲料具体的 q 值应由试验确定 (本研究取用玉米秸秆 ) ; 切割玉米秸秆时 S、q 关系见表 5.1。f 与滑切系数 tan 的关系见表 3.2。 表3.1 切割玉米茎秆时与q 的关系 /)(0 10 20 30 40 50 60 /cmNq 117

18、.11 112.7 91.63 75.46 68.11 55.86 40.18 表3.2tan与f 的关系 tan0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 f0 0.042 0.082 0.112 0.140 0.184 0.210 0.242 0.253 0.330 0.3 40 正压力矩 1 T(N z 力对O 点的力矩 ) 为 T 1= N ztan/OG(5.4) 滑切力矩 2 T （P 力对 O 点的力矩 ) 为 2 T = P OG(5.5) 求解直刃口动刀片在切割玉米秸秆时所受的力和力矩的步骤如下: (1) 根据已知切碎器的设计参数: 最

19、大推挤角 Vmax为68 , 切碎器回转中心距定刀 的高度为 90 mm ,回转中心到喂入口的最短距离为150mm , 喂入口宽度为 380 mm , 高 度为110 mm , 见图3.5。 图3.5 参数图 11 (2) 过回转中心 O 作垂直于 M N 线的直线 OG,垂足为G; 以O 为圆心 ,OG 为半径 绘圆, 量得转角 R为63 (见图3.6)。 图3.6 刃口动刀片运动轨迹图 (3) 将转角 R 分成若干份 , 在圆 O 上得出相应点 , 并过这些点分别作圆O 的切线 , 此切线即为刀片在不同转角时的刃口线, 各刃口线在喂入口内的长度即为切割刃口长 S。将不同位置的S 的中点与回

20、转中心 O 相连, 得出滑切角、推挤角。 (4) 由以上图表及式 (1) (5) 即可求出 q、f 、N z、P、F、 1 T 、 2 T 。数据整理后见 表3.3。 表3.3 刃口动刀片数据表 序 号 /( ) /( ) S/mm q/N 1 cm f Nz/N P/N F/N T 1/N T 2/N m 1 0 68 60 0 41.0 0.32 0 0 0 0 0 0 2 10 58 55 34.58 44.8 0.27 0 154.7 44.3 160.9 13.8 5.8 3 20 48 50 66.67 57.1 0.22 0 380.2 83.7 389.342.0 11.0 4

21、 30 38 42 112.55 67.0 0.17 0 754.8 127. 3 765.5 110.4 16.8 5 40 28 33 192.82 74.0 0.13 0 1426. 8 185. 6 1438. 9 280.2 24.4 6 45 23 29 255.44 78.7 0.112010.201.2020.481.0 25.6 12 0 5 3 6 7 50 18 25 359.45 86.7 0.08 0 3123. 7 250. 1 3133. 7 913.4 32.9 8 51 17 22 386.72 90.2 0.07 5 3488. 1 261. 7 3497.

22、 9 1147.5 34.4 9 56 11 20 317.61 93.4 0.06 7 2969. 7 201. 9 2976. 6 1085.5 26.6 1 0 60 8 17 208.86 97.8 0.06 1 2042. 6 124. 7 2046. 4 840.0 16.4 1 1 63 5 14 0 106.5 0.04 7 0 0 0 0 0 （2） 圆弧刃口动刀片的受力分析 圆弧刃口动刀片设计尺寸如图3.7, 它的安装尺寸与直刃口动刀片的安装尺寸相同。 为了便于受力分析 (假设不考虑物料喂入力的影响)将其简化为一段圆弧 (见图3.8)。设圆 弧上任意一点 A 受力为 F ,

23、过A作圆弧切线 B C,则= OA G, 力F 可分解沿切线方向滑 切力P 和垂直于切线方向正压力 z N 图3.7 弧刃口动刀片结构简图 图3.8 弧刃口动刀片受力简图 13 求解圆弧刃口动刀片在切割玉米秸秆时所受的力和力矩的基本步骤与直刃中的步 骤基本相同 , 但略有不同之处是 : 直刃步骤中的位于喂入口中的刀刃线在此作为圆弧刃 的弦来处理 , 在此基础上在喂入口中做出圆弧刀刃线(图5.9)。S 为圆弧刃落在喂入口 中的圆弧长度 ; 取圆弧的中点 ,将其与回转中心 O 相连,并做出过中点的圆弧切线, 可得 、。将数据整理成表 3.4。 图3.9 弧刃动刀片的运动轨迹图 (3) 动刀片的受力

24、特性曲线 综合表 3.3、3.4 做出两种动刀片各个参数随转角变化的综合对比曲线, 如图3.10、 3.11 所示。 图3.10动刀片的推挤角、滑切角随转角的变化曲线 图3.11 刀片的正压力N 和滑切力 P 随转角 R 变化曲线 14 表3.4 圆弧刃口动刀片数据表 序 号 /( ) /( ) S/mm q/N 1 cm f Nz/N P/N F/N T 1/N T 2/N m 1 0 68 60 0 41.0 0.32 0 0 0 0 0 0 2 10 58 55 34.58 44.8 0.27 0 154.7 44.3 160.9 13.8 5.8 3 20 48 50 66.67 57

25、.1 0.22 0 380.2 83.7 389.342.0 11.0 4 30 38 42 112.55 67.0 0.17 0 754.8 127. 3 765.5 110.4 16.8 5 40 28 33 192.82 74.0 0.13 0 1426. 8 185. 6 1438. 9 280.2 24.4 6 45 23 29 255.44 78.7 0.11 0 2010. 5 201. 3 2020. 6 481.0 25.6 7 50 18 25 359.45 86.7 0.08 0 3123. 7 250. 1 3133. 7 913.4 32.9 8 51 17 22 3

26、86.72 90.2 0.07 5 3488. 1 261. 7 3497. 9 1147.5 34.4 9 56 11 20 317.61 93.4 0.06 7 2969. 7 201. 9 2976. 6 1085.5 26.6 1 0 60 8 17 208.86 97.8 0.06 1 2042. 6 124. 7 2046. 4 840.0 16.4 1 1 63 5 14 0 106.5 0.04 7 0 0 0 0 0 (4) 分析结果讨论 15 (1) 在图3.10 中, PCCIV 15.0S 青饲切碎机的动刀片在切割过程中, 推挤角和滑 切角随着切割转角的增大而急剧减小

27、; 在0 20 转角内 , 推挤角很大 , 饲料有被 推挤到喂入口右侧的趋势。 (2) 通过对两种刀片的推挤角、滑切角变化曲线的对比分析可看出, 在切割过程中 当 50 时, 情况相反。直刃口动刀比圆弧刃口动刀在切割过程中所受阻力要 逐渐减小。 (3) 由图3.11 可以看出 , 动刀片在切割过程中, 刀片所受的正压力很大而滑切力P 相对很小 , 砍切作用远大于滑切作用, 因此PCC 1510S 青饲切碎机对饲料的切割过程 主要以砍切为主 , 滑切为辅。 (4) 在图3.11 中, 将两种刀片的正压力和滑切力曲线进行对比可以看出, 直刃口动 刀片的滑切力 P与圆弧刃口动刀片的滑切力P 在变化过

28、程中大小大致相当。当 48 时, 直刃刀正压力 N z 大于圆弧刃刀正压力Nz , 此时圆弧刃动刀比直刃动刀 利于滑切。 3.2 喂入机构设计 喂入机构由喂入槽、 喂入辊和压紧装置等部件组成。它的作用是将物料以一定的速 度喂入切碎器，并在喂入的同时，将其夹住、压紧、无滑动，以保证切碎质量，即切碎 颗粒长度均匀、切口平整。主要结构简图见图3.5。上喂入辊的动力由切碎器刀轴传入， 下喂入辊由一对圆柱齿轮和一对链轮传递动力并改变转动方向，从而获得上下喂入辊转 速一致。 图 3.12 喂入机构的结构示意图 16 第四章传动系统的设计计算 4.1 运动与动力参数的设计计算 4.1.1 电机的选择 切碎机

29、为农户用，电压为220V，所以在 Z3系列电机中选择。此系列小型直流电机 有发动机和电动机两种，具有转动惯量小，调速范围广，体积小重量轻，可用于静止整 流电源供电等优点。电机的工作方式是连续工作制，在海拔不超过1000m ，环境空气温 度不 超过 40时 ，电 机能 按额 定 功 率正 常运 转。 此 系 列 中 电 动 机电 压 等 级 为 110V,160V,220V 和 440V，发电机电压等级为115V 和 230V，其外壳防护等级为IP21, 冷却方式为 IC01,IC06 或者 IC07。 根据前面计算得出的切碎器转速和功率消耗，选择 Z3型电机中的 2332型电动机： 电压 22

30、0V，额定功率 2.2kW，额定转速 1000min r 。 4.1.2 总传动比计算及传动比分配 图 4.1 传动系统图 0 I 17 （1）外联传动比分配 已知 0 1000 / minrn，550/in w rmn得 1 0 1000 1.82 550 w n i n （2）内联传动比分配 总传动比 32.i ii47. 6 85 550 1 喂 n n i 展开式二级锥齿轮传动，高速轴 21 5.13.1ii，则： 23.208.2 5.13.1 2 i i 取1 .2 2 i，则08.3 1 .2 47. 6 2 1 i i i。 4.1.3各轴转速、功率及转矩的计算 0 轴:0 轴

31、即电动机轴 0 0 0 0 0 2200 1000 2.2 1000 / min 9.559.5521.01 pkw nr p TN M n I 轴:I轴即高速轴传动及带动刀转动 10 0 1 1 1 1 =2.20.96=2.112 1000 =549.45/ min 1.82 2112 9.559.5536.71 549.45 ppkw n nr i p TN M n 带 II 轴:II轴低速轴降低转速 21 1 2 2 2 2 =2.1120.970.99=2.03 549.45 =178.4/min 3.08 2030 9.559.55108.67 178.4 ppkw n nr i

32、p TN M n 轴承齿轮 18 III轴: III轴带动上辊子转动，并通过链传动将转速传到IV 轴 32 2 3 23 3 3 3 =2.030.970.99=1.95 178.4 =84.95/ min 2.1 1950 9.559.55219.22 84.95 ppkw n nr i p TN M n 轴承齿轮 IV轴: 带动下辊子转动 43 3 5 5 5 5 212.47 =1.95 0.98 0.99=1.89 84.95 =84.95 / min 1 1890 9.559.55 84.95 ppkw n nr i p TN M n 链轴 承 链 将上述计算结果汇总于表3-1, 以

33、便查用。 4.2 传动零件的设计计算 4.2.1 v带的设计计算 设计 V 带轮时应满足的要求有：质量小；结构工艺性好，无过大的铸造内应力， 质量分布均匀，转速高时要经过动平衡，轮槽工作面要经过精细加工（表面粗糙度一 般应为 3.2 ）以减带的磨损，各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较 为均匀等。 （2）材料 此处带轮的材料，采用铸铁，材料牌号为 HT200 轴序号功率 P/kw 转速 n/(r/min) 转矩 T/（N M ）传动形式传动比 0 2.2 1000 21.01 电机 I 2.112 549.45 36.71 带传动1.82 II 2.03 178.4 108.67

34、齿轮传动3.08 III 1.95 84.95 219.22 齿轮传动2.1 IV 1.89 84.95 212.47 链传动1.0 表 3-1 各轴运动及动力参数 19 （3）确定计算功率 P ca 由 参 考 资 料 25表8.7 查 得 工 作 情 况 系 数K =1.1 ， 设 计 功 率 Pd=KA Pd ,P=2.2KW 则 Pd=2.42KW （4）选取带型 根据 P ca ，n 由参考资料 25 图 8.11 确定选用 Z 系列普通 V带 （5）82.1 550 1000 2 1 n n i （6）确定带轮基准直径d 并验算带速 v 由25 表 8.6 和表 8.8 小带轮基准

35、直径mmdd50 1 （7）大带轮基准直径90)02.01(5082.1)1( 12dd idd （8）按参考资料 25 式(8.13) 验算带的速度 带速smvsm nd v p /25/62.2 100060 max 11 所以： 带的速度合适 （9）确定 V 带的基准长度和传动中心距 根据参考资料 25 式(8.20) 初定中心距：由)(2)(7.0 21021dddd ddadd，28098 0 a 取mma200 0 （10）基准长度：8.621 4 )( )( 2 2 0 2 12 2100 a dd ddaL dd ddd 根据参考资料 1 表 8.2 ，Z 系列普通 V带基准长

36、度mmLd630。 （11）实际中心距：mm LL aa dd 1.204 2 0 0 （12）由参考资料 25 式(8.7),得小带轮包角23.1683 .57180 12 1 a dd dd （13）查得0,123. 0 1 PP （14）计算 V 带的根数 Z 20 由参考资料 25 式(8.26) Z=P ca/Pr=KAP/(P0+?P0)KaKL KL- 长度系数 P0- 单根 V带的基本额定功率 ?P0- 计入传动比的影响时，单根V带额定功率的增量 取：Z=3 （15）由参考文献 25 式 8.6 得 单根 V带初张紧力 Nmv zv P K F d 052.212)1 5.2

37、(500 2 0 （16）由参考文献 25 式 8.28 ，得 作用在轴上的力 r FNZFFr1679 2 sin2 0 ,NFrF5.25185.1 max 4.2.2II轴上斜齿圆锥齿轮设计计算 已知： p1=2.03kw n 1=178.4r/min u=2.1 1）选择齿轮材料及精度等级 . 小齿轮选 45 钢，调质处理， 大齿轮选 45钢，正火处理 由表查得硬度为235-255HB ，取小齿轮硬度为250HB ，大齿轮硬度为 240HB 。 齿轮精度为 8 级 . 查表查得Hlim1 =580MPa ，Hlim2 =540 MPa . 计算应力循环次数 : N1=60njLh=60

38、178.41(9 3008)=2.31 10 8 N2= N1/u=2.31 10 8/2.1 =1.1 10 8 查图得 ZN1=1.1 ZN2=1.1 取 Zw=1.0 SHmin=1.0 Zl vR0.92 查图得 Hlim1=580 MPa Hlim2=540 MPa . 确定疲劳许用应力 21 H1= Hlim1ZN1ZWZlvR/SHmin=(5801.1 1.0 0.92)/1=587MPa H2= Hlim2ZN2ZWZl vR/SHmin=(5401.1 1.0 0.92)/1=546MPa . 计算齿轮的直径 3 21 1 )5.01( 4 H EH RR ZZ u KT

39、d 暂取 K=1.2 其中5 .2 20sin20cos 2 sincos 2 H Z MPaZE8.1893.0 R 3 21 1 )5. 01 ( 4 H EH RR ZZ u KT d=60.43 mm 取 Z1=28， Z 2=iZ1=2.128=59 取 Z2=59 实际传动比： i=Z2/Z1=59/28=2.107 与理论值 i=2.1相同，在允许范围内。 m=d 1/Z1=60.43/28=2.16, 取 m=2.5； d 1=mZ1=2.528=70； dm1=d1(1-0.5 R)=70(1-0.5 0.3)=59.5 V m=( dm1n1)/(60 1000)=( 59

40、.5 591.7)/(601000)=1.84m/s 查表得： K A=1.1 (VmZ1)/100 =(1.8428)/100=0.52 查图得： Kv=1.04 2 2 2 1 2 ZZ m R97.73 mm b= RR =0.3 97.73=29.32 取 b=30 dm=b/dm1 =0.504 查得 K= 1.14 K=KAKVK=1.11.04 1.14=1.30 u u bd KT ZZ m EH H 12 2 2 1 1 =449Preferences-Structural GUI ：Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add-SolidQ

41、uad 4node 42 给定参数 GUIMainMenu-Preprocessor-Materialprops-Materialmodel-structural-Elastic-Isotropi c- EX:2.01 e5 PRXY :0.3 创建面 GUI;MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Rectangle-By Dimensions 绕轴旋转定义面 GUI;MainMenu-Preprocessor-Modeling-Operate-Extrude-Lines-About Axis 体相加 GUI;MainMenu-Preproce

42、ssor-Modeling-Operate-Booleans-Add-Volumes 建立工作坐标系，通过yz 面旋转 90 度，给定x，z 坐标移动到下一工作位置。 创建圆柱体 GUI;MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Cylinder-Solid Cylinder 创建立体 GUI;MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Volumes-Block-By Dimensions 体相减 GUI;MainMenu-Preprocessor-Modeling-Create-Booleans-Subtract-Volum

43、es 划分网格 GUI;MainMenu-Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Free 施加约束力 GUI;MainMenu-Solution-define loads-Apply- structural-Displacement-On Areas 施加均布载荷 GUI;MainMenu-Solution-define loads-Apply- structural-Pressure-On Areas 计算 GUI;MainMenu-Solution-Solve-Current LS 30 查看结果 位移变形图 GUI;MainMenu-General Postproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu-DOF Solution 力变形图 GUI;MainMenu-General Postproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu-Stress-Von Mises stress 图附 1 实物图 图附 2 划分实物图 31 图附 3 位移变形图 图附 4 力变形图