玉米秸桿生物燃料備料剪切機設計剪切機

1、太原理工大學畢業(yè)設計（論文）任務書第1頁畢業(yè)設計（論文）題目：玉米秸桿生物燃料備料剪切機設計畢業(yè)設計論文是高等學校教學計劃的重要組成部分，是學生完成教學計劃規(guī)定要求學習的全部課程及相關內容之后，能夠按照指定的課題獨立自主完成和解決具體問題的基本訓練，是檢查與培養(yǎng)學生全面運用所學的理論知識與技能并進行綜合性實踐檢驗的教學環(huán)節(jié)，是對學生在校期間綜合素質能力培養(yǎng)與教育效果的全面檢驗，是檢查學校教育質量的綜合反映，也是考查學生畢業(yè)水平及學位資格認證的重要依據(jù)。畢業(yè)設計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：設計參數(shù)：1、 根據(jù)自己熟悉的專業(yè)知識選定適當形式的機型；2、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定剪切機的規(guī)格參數(shù)；3、

2、確定實用的剪切方式方法；4、 給出剪切的參數(shù)要求；5、 指出剪切機的受力分析及響應精度；6、 標明剪切機的參數(shù)對比。根據(jù)論點及相應參考數(shù)據(jù)與實驗結果確定。畢業(yè)設計論文是通過對論點的提出、論點的意義、圍繞論點進行的一系列實驗試驗或開展的專題設計與研究，使學生通過靈活與深化運用所學的專業(yè)理論知識，培養(yǎng)自己獨立地認識、分析和解決科學與工程實際問題的能力，以達到科學工作者或高級工程師應當掌握和具備的科學技術知識水平方面基本訓練目的。本課題是探索性研究型課題，要求在綜述中闡明如下問題：1、 自然界能源存在的形式種類及轉化利用狀況2、 人類社會生存活動與能源的關系3、 生物能源的轉化途徑4、 生物能源的生

3、產(chǎn)與利用5、 生物能源材料的塑性成型壓力加工工藝技術與裝備6、 生物能源材料塑性成型壓力加工工藝技術應用的展望7、 生物能源轉化的相關基礎理論8、 玉米秸桿轉化為燃料的可能性分析9、 生物能源的加工工藝及可行性分析10、 生物能源生產(chǎn)原料的來源轉化工藝及其機械模具工裝設備11、 生物能源模制的效果及剪切機結構與受力分析進行課題的研究應提出論點，給出論據(jù)，做出必要的實驗并取得相關的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析對比，選定其中真實的結果給出明確的結論。研究中用到的試驗裝具要求畫出機構圖，對主要工模裝具要畫出相應的結構圖，給出相應的圖表。第2頁畢業(yè)設計（論文）主要內容：通過畢業(yè)設計要求學生具備：1、 綜合運用理論、

4、基本知識、專業(yè)技能的能力；2、 調查研究，收集、整理和使用技術資料的能力；3、 制定研究方案，進行分析、比較、論證、的能力；4、 進行辨析論證的能力；5、 從事科學實驗的能力；6、 應用計算機技術、外語和工具書的能力；7、 編輯文獻、資料、說明書的能力；8、 繪制工程圖表的能力；9、 分析、論證、綜述專業(yè)知識及課題的能力。畢業(yè)設計要求圍繞畢業(yè)設計所做的畢業(yè)設計說明書、工程計算說明書和產(chǎn)品使用說明書內容完整、計算準確、論述簡潔、文理通順、裝訂整齊，文字敘述不少于2萬字。畢業(yè)設計圖紙要求能夠正確的表達設計意圖，圖面布局應合理美觀，圖形文字要準確清晰，符合制圖標準要求與有關規(guī)定（計算機繪圖應具有相當

5、量）。畢業(yè)設計論述部分的相關論述要求立論合理，數(shù)據(jù)準確，論據(jù)充分，層次清晰，引用文獻資料要客觀準確，并詳細注明來源出處。電子文件一律用Word撰寫，工程制圖建議使用AOTOCAD或其兼容軟件制圖。在畢業(yè)設計過程中要愛護公物、設備及工具，正確使用，精心維護，及時歸還。要注意保持畢業(yè)設計論文場所的環(huán)境清潔衛(wèi)生。第3頁學生應交出的設計文件（論文）：一、 調研資料及立論安排計劃：（由學生自己擬訂）二、 太原理工大學畢業(yè)設計資料：1、 太原理工大學畢業(yè)論文統(tǒng)一封面；2、 畢業(yè)論文中英文摘要：中文摘要300字左右；英文摘要和中文摘要對應，列出主題詞；3、 畢業(yè)論文目錄；4、 畢業(yè)論文（含綜述報告一份、可行

6、性研究及開題報告一份）；5、 論述相關的實驗設計計算說明書；6、 論述相關的實驗意義及過程說明；7、 致謝；8、 參考文獻；9、 與課題相關的外文參考資料原件及譯文（原文不少于2萬字符）；10、 附錄；三、 畢業(yè)設計資料電子版?zhèn)浞菁疤厥鈱Ｓ帽貍涞能浻布ǜ揭晕淖终f明）；四、 畢業(yè)實驗用具圖（利用計算機繪制的圖紙可與畢業(yè)設計資料裝訂在一起不必另附）；1、 研究方案思路方框圖；2、 研究方案實驗用具簡圖系列；3、 研究方案試件圖片；4、 研究實驗示意圖；5、 答辯用圖；五、 其他論證圖表資料及清單；六、 答辯用PPT制件；七、 關于畢業(yè)設計的說明（單獨用Word制一文件）第4頁主要參考文獻（資料）

7、：1、 材料力學2、 鍛壓手冊3、 工程制圖學與計算機繪圖4、 機構學5、 機械設計6、 機械設計手冊7、 機械原理8、 機械制造技術9、 計算機繪圖技術10、 剪切機11、 理論力學12、 模具制造工藝學13、 曲柄壓力機14、 生物燃料15、 壓力加工與現(xiàn)代先進加工技術關于參考圖書文獻只給出大類，具體書目應學會利用圖書館、資料室與現(xiàn)代網(wǎng)絡技術，查閱后應給出詳細目錄與出處。上述畢業(yè)論文要求可查閱太原理工大學教務處網(wǎng)頒布的本年度有關畢業(yè)設計（論文）相關要求予以補充執(zhí)行。專業(yè)班級 材料成型與控制鍛壓200902班 學生 張大財 要求設計（論文）工作起止日期 2013021820130628 指導

8、教師簽字 日期 教研室主任審查簽字 日期 系主任批準簽字 日期 摘 要本課題是玉米秸稈生物燃料備料剪切機的結構設計。首先介紹了一下國內外剪切機生產(chǎn)技術的發(fā)展狀況以及各種不同的剪切設備，然后在這些剪切機的基礎上對本設計進行整體方案的確定。本設計主要包括剪切、傳動和減速部分。剪切部分采用圓輥剪切,粉碎盤為輥式結構，其結構緊湊，生產(chǎn)效率高。其傳動系統(tǒng)采用帶傳動，可以緩沖吸振，傳動平穩(wěn)無噪聲，且適用于較大距離間兩軸的傳遞。設計過程中的很多數(shù)據(jù)都是采用以往的經(jīng)驗值，選材部分也是通過以往的經(jīng)驗來選擇。通過查閱相關的技術手冊來確定一些標準件。設計的過程中首先分析剪切機的結構以及其的工作原理，剪切方式。了解各

9、部分的功能及組成。其次查閱相關緊固件的尺寸，理論聯(lián)系實際確定各部件選用的制作材料。最后運用CAD畫出總的裝配圖及主要部件的零件圖。關鍵詞：；圓輥剪切機；結構設計；二維圖。ABSTRACTThe issue is the structural design of corn stalk biofuel preparation shear. First introduced the look at home and abroad shear manufacturing technology development and a variety of mill equipment. And then,

10、based on these shears to determine the overall program of the design.The design includes shearing, transmission and deceleration portion. Cut section using a round roll shear because of its compact structure and high production efficiency. Its transmission system using belt drive, it can buffer vibr

11、ation, no noise, smooth transmission, and is suitable for a large distance between the two axes passing. In the design process, many of the data are based on past experience, the selection part also through past experience to choose. Then after a review of relevant technical manual to determine some

12、 of the standard parts.In the design process, first analysis the structure of the shears as well as its working principle, understand the function of each part and composition. Second, access to dimensions of relevant fasteners, theory and practice of the components used to determine the production

13、of materials, linking theory with practice to determine the production materials of the components. Finally, we use CAD to draw the general assembly drawing and parts diagram of main parts.Key words: sound roll shears；structure design；two-dimensional map.目 錄1 綜述11.1 自然界能源存在的形式種類及轉化利用狀況11.1.1 能源的分類11

14、.1.2 能源的利用現(xiàn)狀11.2 生物能源的轉化途徑21.2.1 機械化秸稈粉碎直接還田技術21.2.2 秸稈做工業(yè)原料21.2.3 秸稈作為基料生產(chǎn)食用菌技術31.2.4 利用秸稈生產(chǎn)燃料乙醇31.3 生物質固化成型燃料31.3.1 生物質固化成型燃料的特點31.3.2 生物秸稈固化燃料使用設備及發(fā)展前景41.4 我國秸稈能源化利用瓶頸及原因41.5 可行性分析42 設計說明書52.1 電動機的選擇52.1.1 電動機類型52.1.2 確定電動機轉速52.2 傳動比的分配62.3 V帶及帶輪的選擇7 確定V帶型號和帶輪直徑72.3.2 計算帶長72.3.3 求中心距和包角82.3.4 求V帶

15、根數(shù)82.3.5 求軸上載荷92.4 傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)92.4.1 各軸轉速92.4.2 各軸的輸入功率102.4.3 各軸輸入轉矩102.5 直齒圓柱齒輪的計算112.5.1 齒面接觸疲勞強度計算112.5.2 齒根彎曲疲勞強度驗算152.6 軸的設計162.6.1 軸的設計162.6.2 軸的設計20參考文獻25致 謝26附錄一 英文文獻27附錄二 中文翻譯371 綜述1.1 自然界能源存在的形式種類及轉化利用狀況1.1.1 能源的分類所謂能源是指可向人類提供各種能量和動力的物質能源。迄今為止，由自然界提供的能源有：水力能、風能、太陽能、地熱能、燃料的化學能、原子能、海洋能以及

16、其它一些形式的能量。能源可以根據(jù)能量來源、形態(tài)、使用程度和技術、污染程度以及性質等進行分類。能源可按其有無加工、轉換分為一次能源和二次能源。一次能源是自然界現(xiàn)成存在、可直接取得而未改變其形態(tài)的能源，如煤炭、石油、天然氣、水力能、風能、海洋能、地熱能和生物能等。一次能源中又可根據(jù)能否再生分為可再生能源和非再生能源：可再生能源是指那些可以連續(xù)再生，不會因使用而逐漸減少的能源。這類能源大都直接或間接來自太陽，如太陽能、水力能、風能、地熱能等；非再生能源是指那些不能再循環(huán)的能源，它們會隨人類不斷地使用而逐漸減少，如煤炭、石油、天燃氣和核燃料等。1.1.2 能源的利用現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國乃在全世

17、界對能源的需求越來越大。但是目前能源利用主要以煤、石油，天然氣等不可再生能源為主。近年來，由于人們過多的追求利益最大化，從而不加節(jié)制的大量消耗這些不可再生能源，使得能源問題日趨嚴重。雖然近年來一些諸如太陽能、風能等新型能源也逐漸被人們利用，但是這些新能源在整個能源利用的格局中所占的比例還是非常少的。世界上含量最豐富的物質就是纖維素，而纖維素主要以植物秸稈為主要存在方式。秸稈是成熟農(nóng)作物莖、葉、穗等部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農(nóng)作物在收獲籽實后的剩余部分。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸稈中秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質等，是一種具有多用途的可再生的

18、生物資源。秸稈的價值如此之高，有效的利用秸稈對我們的生活有無盡的益處。但是我國作為農(nóng)業(yè)大國，面對如此豐富的秸稈資源卻沒有做到有效地利用。相反，由于我們直接焚燒秸稈不僅造成資源的浪費而且對我們的環(huán)境也有很多不利影響。目前人們對秸稈處理方式最直接的印象就是在田里大量焚燒，這種現(xiàn)象在我國東部表現(xiàn)得尤為突出。每年夏收、秋收之后，田野里火光沖天、濃煙籠罩，有時滾滾濃煙幾乎使人窒息。由于焚燒秸稈而造成的機場停運、高速公路封閉的情況時有發(fā)生，損失難以計數(shù)。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有的15億畝耕地，農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)出量達6億噸之多，其中稻草1.8億噸，玉米2.2億噸，小麥1.1億噸，還有甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗梢、高

19、粱秸、花生秧及殼等產(chǎn)出的秸稈量都超過千萬噸。而每年其中80%約5億噸的秸稈都被燒掉了，簡直成了一大社會公害。 秸稈焚燒帶來的社會危害不僅是社會某一個部分的事，它對社會各個層面都有內在影響。做好秸稈的合理利用顯得刻不容緩，但是它也需要我們社會的共同努力去解決。為解決能源危機、減輕環(huán)境污染、保護生態(tài)環(huán)境、開發(fā)利用農(nóng)作物秸稈尤為重要，而且農(nóng)作物秸稈的開發(fā)利用越來越受到國家的高度重視。1.2 生物能源的轉化途徑 目前國內處理秸稈有效措施主要有以下幾個：1.2.1 機械化秸稈粉碎直接還田技術 它是以機械的方式將田間的農(nóng)作物秸稈直接粉碎并拋灑于地表，隨即耕翻入土，使之腐爛分解，從而培肥地力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增

20、收。并有如下優(yōu)點增加土壤有機質增肥地力。秸稈中含有氮、磷、鉀、鎂、鈣及硫等元素這些正是農(nóng)作物生長所必需的營養(yǎng)元素。據(jù)有關資料統(tǒng)計目前我國每年生產(chǎn)秸稈6億噸，其中含氮300多萬噸，含磷70多萬噸，含鉀700多萬噸，相當于我國目前化肥施用總量的四分之一以上。改善土壤環(huán)境，改造中低產(chǎn)田。秸稈中含有大量的能源物質，還田后生物激增，生物固氮增加，堿性降低，促進了土壤的酸堿平衡，養(yǎng)分結構趨于合理。此外秸稈還田可使土壤容量降低，土質疏松，通氣性提高，犁耕比阻減小，土壤結構明顯改善。 優(yōu)化環(huán)境、防治污染。機械化秸稈還田使秸稈中的有機質得到充分的利用，避免了長期以來農(nóng)民大量焚燒秸稈而造成的環(huán)境污染，有利于生態(tài)農(nóng)

21、業(yè)和環(huán)保農(nóng)業(yè)的發(fā)展。 1.2.2 秸稈做工業(yè)原料 秸稈經(jīng)碾磨處理后的秸稈纖維與樹脂混合物在金屬模中加壓成型處理可制成各種各樣的低密度纖維板材。再在其表面加壓和化學處理，可用于制作裝飾板材和一次成型家具，具有強度高、耐腐蝕、防火阻燃、美觀大方及價格低廉等特點。這種秸稈板材的開發(fā)，對于緩解國內木材供應數(shù)量不足和供求趨緊的矛盾、節(jié)約森林資源、發(fā)展人造板產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。還可用來生產(chǎn)一次性衛(wèi)生筷、快餐盒，使用后可自然生物降解，無毒無害不產(chǎn)生任何環(huán)境污染。 1.2.3 秸稈作為基料生產(chǎn)食用菌技術利用農(nóng)作物秸稈作為基料栽培食用菌，不僅來源豐富、價格低廉，而且，可以緩解諸如棉籽殼等其他基料日漸緊缺且價

22、高而影響食用菌生產(chǎn)的問題，大大增加了食用菌生產(chǎn)原料的來源。同時，生產(chǎn)菌菇后的菌糠是一種富含營養(yǎng)的菌體蛋白飼料，既能作為飼料過腹還田，也可作為優(yōu)質的有機肥直接還田。1.2.4 利用秸稈生產(chǎn)燃料乙醇乙醇是重要的工業(yè)原料，應用十分廣泛。用乙醇作為燃料具有能效高、清潔、安全、可再生等優(yōu)點。當前全球資源危機，油價持高不下，尋找石油的合理替代物就得到了前所未有的重視。從人類現(xiàn)有的技術看，乙醇很有可能是未來的石油替代品。1.3 生物質固化成型燃料1.3.1 生物質固化成型燃料的特點生物質固化成型燃料，是指以農(nóng)作物秸稈、稻殼、樹枝等為原料，經(jīng)粉碎加壓增密成型的固體燃料，其密度為0.81.4g/cm3，一般熱值

23、在32004500卡之間，灰分為5%左右，含硫量在5%以下，是高揮發(fā)性的固體燃料，燃燒率達95%以上。燃盡的灰粉可做作優(yōu)質的鉀肥直接還田改良土壤。秸稈燃料的特點：一是環(huán)保節(jié)能。以農(nóng)村的玉米秸稈、小麥秸稈、棉稈、稻草、稻殼、樹技、花生殼、玉米芯等廢棄物為原料。二是比重大，燃燒時間長。秸稈經(jīng)粉碎加工壓密成型，密度加大。成型產(chǎn)品的體積相當于原秸稈的1/30。大大延長了秸稈燃燒時間，是同重量秸稈的1015倍。三是熱值高。秸稈燃料是在高溫擠壓下，不完全碳化的過程中成型的，成型產(chǎn)品比原秸稈的熱值提高5001000卡。四是體積縮小便于燃燒、貯存和運輸。五是應用范圍廣，可以代替木柴、液化氣等。廣泛用于生活爐灶

24、、取暖爐、熱水鍋爐、工業(yè)鍋爐等，是國內新型的環(huán)保清潔可再生能源。 生物秸稈固化燃料使用設備及發(fā)展前景秸稈燃料成型機是由變速系統(tǒng)、壓輥、壓塊工作部件、進料器、機架等部件組成的成套設備。目前秸稈燃料成型機種類比較多，其中鄭州秸寶機械設備開發(fā)有限公司生產(chǎn)的有JBM1000型、1500型、2000型系列產(chǎn)品。從秸稈資源產(chǎn)量看，我國農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量達7億噸，且分布范圍廣。秸稈經(jīng)過熱壓成型達到一定的密度后再燃燒，可提高燃燒溫度和熱利用率，減少環(huán)境污染，可使秸稈成為高品位的能源產(chǎn)品。秸稈燃料是未來新能源的一個重要發(fā)展方向，由于生物質秸稈燃料具有無染污、可再生等顯著特點，用其替代原煤，對于有效緩解能源緊張、

25、治理有機廢棄物污染、保護生態(tài)環(huán)境，促進人與自然和諧發(fā)展都具有重要意義。1.4 我國秸稈能源化利用瓶頸及原因目前秸稈的能源化利用，無論是液化，氣化還是固化成型，基本上都是工廠化的生產(chǎn)。因此，秸稈收獲后都需要將秸稈搬運到工廠。然而，秸稈質地疏松， 不論何種運輸工具都是得不償失。目前，農(nóng)作物秸稈綜合利用比例相對較低，未有太大突破，原因就是秸稈的價格還不抵運輸成本, 除了廠周圍的一些秸稈外, 大部分被燒掉。從農(nóng)村現(xiàn)狀來看，首先要解決的問題就是如何將秸稈轉化為便于運輸，儲藏的原料。一個行之有效的方法是，將秸稈就地加工，固化成型為可以實現(xiàn)長途運輸?shù)慕斩掝w粒，以解決能源化利用的瓶頸問題。1.5 可行性分析秸

26、稈固化成型項目是采用秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物作為原材料，通過專用設備經(jīng)過粉碎、壓塊等工藝，壓制成一種可直接燃燒的固體生物質燃料。壓塊成型后的顆粒比重大、體積小，便于儲存和運輸，是優(yōu)質固體燃料，其熱值可達3200-4500大卡，具有易燃、灰分少、成本低等特點，可替代木柴、原煤等燃料，廣泛用于取暖、生活爐灶、鍋爐、生物質發(fā)電廠等。生物質燃料作為新的商品能源已在各個行業(yè)得到了大量的使用。而且因其密度高、熱值高、形狀規(guī)則、流動性好，很方便的可以實現(xiàn)燃燒自動控制，通過專用的燃燒設備可以方便的對現(xiàn)有工業(yè)鍋爐進行節(jié)能改造，特別是以生物質燃料替代的鍋爐改造可以為企業(yè)節(jié)省大額的能源成本。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量大

27、、分布廣、種類多，長期以來一直是農(nóng)民生活和農(nóng)業(yè)發(fā)展的寶貴資源。但是，以前處理秸稈的主要方法就是焚燒，這樣做產(chǎn)生的危害十分巨大：一是污染大氣。焚燒秸稈使得空氣中煙塵、顆粒物和其他污染物的濃度急劇增加，空氣質量迅速下降，不利于人體健康；二是生活中燃燒散煤做飯、取暖，對環(huán)境的污染也很嚴重。散煤中含有大量的灰份、硫等污染物，直接燃燒由于溫度低，燃燒不充分，產(chǎn)生大量的顆粒物、二氧化硫、一氧化碳等污染物，尤其是低空排放，會對周邊環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。因此，推進秸稈資源綜合利用，實現(xiàn)秸稈商品化和資源化，節(jié)約資源、減輕污染、增加農(nóng)民收入，加快建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，將具有重大的現(xiàn)實意義。生物質能源作為一種

28、能夠進行物質生產(chǎn)的可再生能源正日益受到世界各國的青睞和重視，發(fā)展生物質能源對于緩解能源危機、保護國家平安等都有著極其重要的意義。2 設計說明書2.1 電動機的選擇2.1.1 電動機類型按照工作條件和要求，選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380V，功率40kw。2.1.2 確定電動機轉速主軸工作轉速n=150 r/min。按課程設計指導書表一推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動的傳動比i1=24,一級圓柱齒輪減速器的傳動比i2=36,則總傳動比的合理范圍為ia =624，故電動機轉速可選范圍為： na =ia n=(624)150=9003600 r/min符合這一范圍的同步轉速有1000、

29、1500和3000 r/min。根據(jù)容量和轉速，由有關手冊查出有三種實用的電動機型號，因此有三種方案，如下表：方案電動機型號滿載時啟動電流A啟動轉矩最大轉矩轉子 轉動慣量kg/m2電動機質量kg轉速電流效率%功率因數(shù)滿載轉矩滿載轉矩r/minA1JO2-82-697077.490.50.875051.41.81.0354252JO2-82-4147075910.984871.22.00.7624253JO2-82-2295074.3900.914831.22.20.433952.2 傳動比的分配1、總傳動比ia=nmn=1470150=9.82、分配傳動裝置傳動比ia=i0i式中：ia、i分別

30、為帶傳動和減速器的傳動比。初步取i0=2.8,則減速器的傳動比為 i=iai0=9.82.8=3.5 i0=nmn2=n1n2所以 n2=n1i0=14702.8=525 r/min2.3 V帶及帶輪的選擇 確定V帶型號和帶輪直徑計算項目計算內容計算結果工作情況系數(shù) 由表5.11ka=1.1計算功率pc=ka91% （式11.19)pc=40.04 kwV帶型號由圖11.15 C型小帶輪直徑由表11.6 取D1=200 mm 大帶輪直徑 D2=（1-）D1n1n2 (式11.15) =(1-0.01)2001470525D2=554.4 mm取=1%取D2=554 mm大帶輪轉速n2=1-D1

31、n1D2 =(1-0.01)2001470554n2=252.38 r/min2.3.2 計算帶長求DmDm=D1+D22=200+5542Dm=377 mm求=D2-D12=554-2002=177 mm對于V帶傳動，中心距一般可取2(D1+D2）a0.55D1+D2+h其中，h為V帶高度經(jīng)查表：h取14mm1508a429初取中心距帶長基準長度a=1000mmL=Dm+2a+2a (式11.2) =377+21000+17721000由圖11.4L3215 mmLd=3150 mm2.3.3 求中心距和包角中心距a=L-Dm4+14(L-Dm)2-82小輪包角=3150-3774+14(3

32、150-377）2-817721=180-D2-D1a60a=967 mm =180-554-200967601=158.041202.3.4 求V帶根數(shù)線速度vv=D1n1601000=200147060000V=15.4 m/s傳動比i0=n1n2=1470525i0=2.8V帶根數(shù)由表11.8 po=4.68kw由表11.7 k=0.95由表11.2 kL=0.97由表11.10 po=1.27kwZ=pc(po+po)kkL=40.04(4.68+1.27)0.950.97Z=7.3取Z=72.3.5 求軸上載荷張緊力F0=pcvz(2.5-kk)+qv2=50040.0415.472

33、.5-0.950.95+0.3015.42表11.4 q=0.30kg/mFo=535.43 N軸上載荷FQ=2ZFOsin12 =27535.43sin158.042FQ=7358.8 N2.4 傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)2.4.1 各軸轉速 軸 n=nmi0 r/min=14702.8=525 r/min 式中：nm為電動機滿載轉速； I0電動機至軸的傳動比。 軸 n=ni=5253.5=150 r/min 主軸 n=n=150 r/min2.4.2 各軸的輸入功率 軸 P=Pd01=Pd1=400.96=38.40 kw 軸 P=P12=P23=38.40.980.97=36.5 kw

34、 主軸 P=P23=P23=35.60.980.99=35.4 kw式中：1、2、3、4分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動和離合器的傳動效率。分別取1=0.96、2=0.98、3=0.97、4=0.99。軸到主軸的輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率0.98。例如：軸輸出功率P1=P10.98=38.40.98=37.63 kw,其余類推。2.4.3 各軸輸入轉矩電動機輸出轉矩 Td=9550401470=259.86 Nm軸到主軸的輸入轉矩 軸 T=Tdi001=Tdi01 259.862.80。96=698.51 Nm 軸 T=Ti12=Ti23 =698.513.50.980.97=2324.03

35、 Nm 主軸 T=T24=2324.030.980.99=2254.77 Nm軸到主軸的輸出轉矩分別為各軸的輸入轉矩乘軸承效率0.98,。例如：軸的輸出轉矩T=T0.98=698.510.98=684.54 Nm運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表：軸 名功率 P/kw轉矩 T/Nm轉速nr/min傳動比i效 率輸入輸出輸入輸出電動機軸40259.8614702.80.96軸38.437.63698.51684.545253.50.95軸36.535.772324.032277.551501.00.97軸35.434.702254.772209.671502.5 直齒圓柱齒輪的計算 小齒輪轉速n1

36、=525 r/min ,傳動比i=u=3.5 ，單班制，使用壽命10年，每年300個工作日，使用期限內工作時間占20。傳動齒輪尺寸無嚴格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr，調制處理，硬度為241 HB286 HB，平均硬度為260 HB，大齒輪用45鋼，調制處理，硬度為229 HB286 HB，平均為240 HB。2.5.1 齒面接觸疲勞強度計算（1） 初步計算計算項目計算內容計算結果轉矩T1T1=9.55106Pn=9.5510637.63525T1=684507.62 Nmm齒寬系數(shù)由表12.13 取d=1.0d=1.0接觸疲勞極限 Hlim由圖12.17CHlim1=710 MPaHli

37、m2=580 MPa初步計算的許用接觸應力HH10.9Hlim1 （式12.15） =0.9710H20.9Hlim2=0.9580H1=639 MPaH2=522MPa（2） 校核計算圓周速度vv=d1n1601000=128525601000v=3.52 m/s精度等級由表12.6選8級精度齒數(shù)Z和模數(shù)m初取齒數(shù)Z1=30；Z2=Z1i=303.5=105.m=d1Z1=12830=4.27由表12.3，取m=4則Z1=d1m=1284=32Z2=iZ1=3.532=112 m=4Z1=32Z2=112使用系數(shù)KA由表12.9KA=1.5動載系數(shù)KV由圖12.9KV=1.15齒間載荷系數(shù)K

38、H齒向載荷分布系數(shù)KH載荷系數(shù)K彈性系數(shù)ZE節(jié)點區(qū)域系數(shù)HZ接觸最小安全系數(shù)SHmin總工作時間應力循環(huán)次數(shù)NL接觸壽命系數(shù)ZN許用接觸應力H驗算由表12.9，先求Ft=2T1d1=2684507.62128=10695.43KAFtb=1.510695.43128 =125.34 N/mm100N/mm=1.88-3.21Z1+1Z2cos （式12.6） =1.88-3.2132+1112=1.75Z=4-3=4-1.753=0.87（式12.10）由此可得，KH=1Z2=10.872=1.32由表11.12KH=A+Bbd12+C10-3b=1.17+0.161281282+0.6110

39、-3125K=KAKVKHKH =1.51.251.321.41由表12.12由圖12.16由表12.14th=1030080.2NL1=60n1th=6015254800NL2=NL1i=1.51108/3.5由圖12.18H1=Hlim1ZN1SHmin=7101.151.05H2=Hlim2ZN2SHmin=5801.251.05H=ZEZHZ2KT1bd12u+1u =189.82.50.87 23.21684507.6212812823.5+13.5計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。=1.75Z=0.87KH=1.32KH=1.32K=3.21ZE=189.9MP

40、aHZ=2.5SHmin=1.05th=4800hNL1=1.51108NL2=4.32107ZN1=1.15ZN2=1.25H1=778MPaH2=690MPaH=678MPa H2（3） 確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑中心距a齒寬b因模數(shù)取標準值時，齒數(shù)已重新確定，但并未圓整，故分度圓直徑不會改變，即d1=mZ1=432=128mmd2=mZ2=4112=448mma=mZ1+Z22=4(32+112)2b=dd1=1128=128mmd1=128mmd2=448mma=228mm取b1=138mmb2=128mm2.5.2 齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù)Y齒間載荷分布系數(shù)KF齒向載荷分配

41、系數(shù)KF載荷系數(shù)K齒形系數(shù)YF應力修正系數(shù) YS彎曲疲勞極限Flim彎曲最小安全系數(shù)SFmin應力循環(huán)次數(shù)NL彎曲壽命系數(shù)YN尺寸系數(shù)許用彎曲應力F驗算Y=0.25+0.75=0.25+0.751.75 （式12.18）由表12.10KF=1Y=10.68bh=1282.254=14.2 由圖12.14K=KAKVKFKF =1.51.151.471.40由圖12.21由圖12.22由圖12.23C由圖12.14NL1=60n1thNL2=NL1i由圖12.24由圖12.25F1=Flim1YN1YXSFlim=6000.9511.25F2=Flim2YN2YXSFlim=4000.9711.

42、25F1=2KT1bd1mYF1YS1Y=23.55684507.6212812842.511.60.68F2=F1YF2YS2YF1TS1=2062.171.822.511.63傳動無嚴重過載，故不作靜強度校核。Y=0.68KF=1.47KF=1.40K=3.55YF1=2.51YF2=2.17YS1=1.63YS2=1.82Flim1=600MPaFlim2=450MPaSFmin=1.25NL1=1.51108NL2=4.32107YN1=0.95YN2=0.97YX=1.0F1=456MPaF2=349MPaF1=206MPaF1F2=198.86MPaF22.6 軸的設計2.6.1

43、軸的設計 軸材料選45鋼，調制處理，B=650MPa，S=360MPa。1）估算軸徑 查表16.2 C取102 d1023Pn=102338.4525=42.7mm2）計算齒輪受力齒輪直徑：小輪 大輪小齒輪受力： 轉矩 圓周力 徑向力小齒輪軸受力圖d1=mZ1=432d2=mZ2=4112T1=9.55106Pn=9.5510638.4525Ft=2T1d1=2698514128Fr=Fttann=10914tan20如圖bd1=128mmd2=448mmT1=698514 NmmFt=10914NFr=3972N3）計算支承反力水平支反力垂直面支反力水平面受力圖垂直面受力圖FR1=7358.

44、8189.5+397294.5189FR2=7358.8378.5+397294.5189FR1=FR2=Ft2=109142見圖c見圖eFR1=5392NFR2=16723NFR1=FR2=5457N4）畫彎矩圖水平彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖見圖d Mxy圖見圖f Mxz圖見圖g 合成彎矩M=Mxy2+Mxz25）畫轉矩圖軸受轉矩轉矩圖T=T1見圖hT=698514Nmm6）許用應力許用應力值 應力校正系數(shù)用插入法由表16.3查得:0b=102.5MPa, -1b=60MPa=-1b0b=60102.5=0.597)畫當量彎矩圖當量轉矩當量彎矩當量彎矩圖T=0.59698514 見圖h在小齒

45、輪中間截面處M=M2+(T)2=7749662+4121232在右軸頸中間截面處M-=M2+(T)2=9787202+4121232見圖iT=412123NmmM=877735NmmM-=1061950Nmm8）校核軸徑齒根圓直徑軸徑df1=d1-2ha+cmn =128-(21+0.25）4d=3M0.1-1b=38777350.160d-=3M-0.1-1b=310619500.160df1=119mmd=52.7mm119mmd-=56.1mm80mm所以結構設計中的軸符合要求。2.6.2 軸的設計 1）初步估算軸徑 選擇軸的材料為45鋼，調制處理，B=650MPa，S=360MPa。

46、查表16.2 C取102 d1023Pn=102336.5150=63.7mm考慮到安裝離合器，將其軸徑增加4%5%，故取軸徑為70mm。2）軸的結構設計 見圖a3）計算大齒輪受力轉矩圓周力大齒輪軸受力圖T2=9.55106Pn=9.5510636.5150Ft=2T2d2=22323833448Fr=Fttann=10374tan20離合器因制造和安裝誤差所產(chǎn)生的附加圓周力F0（方向未定）F00.32T2D1=0.322323833120見圖bT2=2323833NmmFt=10374NFr=3776NF0=11619N 4)計算支承反力水平面受力圖垂直面受力圖水平面支反力垂直面支反力F0作

47、用，在1、2處的支反力見圖C見圖dFR1=Fr90.594.5+90.5FR2=Fr94.594.5+90.5FR1=Ft90.594.5+90.5FR2=Ft94.594.5+90.5如圖gFR1=F0169.594.5+90.5FR2=F0169.594.5+90.5FR1=1847NFR2=1929NFR1=5075NFR2=5271NFR1=10646NFR2=22265N5）畫彎矩圖水平彎矩圖垂直彎矩圖F0作用面彎矩圖合成彎矩圖見圖e見圖f 見圖h見圖i 合成彎矩M=Mxy2+Mxz2+MF026）畫轉矩圖軸受轉矩轉矩圖T=T2見圖jT=698514Nmm7）許用應力許用應力值 應力

48、校正系數(shù)用插入法由表16.3查得:0b=102.5MPa, -1b=60MPa=-1b0b=60102.5=0.598)畫當量彎矩圖當量轉矩當量彎矩當量彎矩圖T=0.592323833 見圖j在小齒輪中間截面處M=M2+(T)2=11280552+13710612在右軸頸中間截面處M-=M2+(T)2=19694202+13710612見圖kT=1371061NmmM=1775476NmmM-=2399672Nmm9）校核軸徑齒根圓直徑軸徑df1=d1-2ha+cmn =448-2（1+0.25）4d=3M0.1-1b=317754760.160d-=3M-0.1-1b=323996720.1

49、60df1=438mmd=66.46mm438mmd-=73.68mm80mm綜上所述，軸徑滿足要求。參考文獻1 羅圣國.機械設計課程設計指導書,第二版,北京：高等教育出版社,1990年2 吳宗澤, 羅圣國.機械設計課程設計手冊,第二版,北京：高等教育出版社,1999年(5)：20233陸振曦，陸守道.食品機械原理與設計M.北京：中國輕工業(yè)出版社，19964吳建明.超微粉碎機組的特點及在中藥生產(chǎn)中的應用J.機電信息，2005，3(18)：34375 濮良貴.機械設計,第六版,北京：高等教育出版社,1996年(5)：1311326宿坤根，馮艷，陳慧，等.立式粉碎機與其它粉碎機的差異和應用前景J.中國飼料，1998，(21)：15167盧壽慈.粉體加工技術M.中國輕工業(yè)出版社，19998 大連理工大學工程畫教研室.機械制圖,第四版,北京：高等教育出版社,1993年9宋美玲，顏景平.離心沖擊式超細粉碎機粉碎機理研究J.電子工業(yè)專用設備，1993，2(22)：162010趙敏.立式?jīng)_擊粉碎機分級葉輪的優(yōu)化設計J.北京礦冶總院，2001，4(10)：353811 劉 品，劉麗華.互換性與測量技術基礎,（第二版）,哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,2001年12張永林.新型