毕业设计(论文)红薯分级分选机的设计(含全套CAD图纸).doc
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1、全日制普通本科生毕业设计 红薯分级分选机的设计THE DESIGN OF SWEET POTATO SORTING MACHINE由于部分原因,说明书已删除大部分,完整版说明书,CAD图纸等,联系153893706学生姓名:学 号:年级专业及班级:2008级机械设计制造及其自动化指导老师及职称: 学 部:理工学部提交日期:2012年5月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体
2、在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时,本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名: 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言2 2 总体方案的拟定32.1 原理分析32.2 总体结构设计52.3 各执行机构主要参数的计算62.4 传动装置的运动和动力参数的计算133 主要零件的选择和设计153.1 皮带传动的设计计算153.2 直齿圆柱齿轮的设计计算173.3 滚子链传动的设计计算203.4 轴的设计计算213.4.1 高速轴的设计计算21 3.4.2 低速轴的设计计算243.5 轴承的校核273.6 键的设
3、计计算与校核273.7 润滑与密封283.8 主要缺点和有待进一步改进的地方294 结束语29参考文献30致谢31附录32红薯分级分选机的设计摘 要:本文分析了中国国内外红薯分级分选机的研究和发展现状,对未来进行了展望,设计出了一种新型红薯分级分选机构。该红薯分级分选机是由分级滚筒、传动机构和电动机组成。采用电动机提供动力,通过带轮传动机构,将运动和动力传送到直齿圆柱齿轮减速器,然后再通过链轮传动机构,将所需的运动和动力传送至分级滚筒上,从而实现红薯的分选。整个机构简单且易于操作,便于维护,提高了生产效率,降低了劳动强度,为实现红薯加工机械化与规模化提供了前提。关键词:红薯;形状;分级机构;分
4、级滚筒; The design of sweet potato sorting machineAbstract: This paper analyzes the present situation of the Chinese domestic and foreign sweet potato sorting machine research and development, on the future prospects, we design a new type of sweet potato sorting mechanism. The sweet potato sorting mach
5、ine is composed of grading cylinder, transmission mechanism and a motor. The power provided by a motor, through a belt pulley transmission mechanism, the movement and power is transmitted to the straight tooth cylindrical gear reducer, and then through the chain wheel transmission mechanism, the req
6、uired movement and power is transmitted to the classification on the drum, thereby we can realize the separation of sweet potato. The entire mechanism is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, which help to achieve the sweet potato proces
7、sing mechanization and scale and to provide the premise.Key Words: sweet potato; shape; the grading mechanism; grading cylinder1 前言1.1 选题研究意义 红薯具有很高的营养价值,含有丰富的淀粉、膳食纤维、胡萝卜素、维生素A、B、C、E以及钾、铁、铜、硒、钙等10余种微量元素和亚油酸等,被营养学家们称为营养最均衡的保健食品。同时红薯既是美味可口的食物,又具有药用价值,尤其在抗癌蔬菜方面,它的抗癌能力排名第一,正因为红薯具有如此多的价值,市场认可度高,所以对红薯的深加工
8、势在必行,而实现这一目标的前提是红薯的加工必须实现规模化与机械化,作为红薯加工工序之一的分级工序起到了承上启下的关键作用,其主要作用包括:一是保证产品的规格和质量指标;二是降低加工过程中原料的损耗率,提高原料利用率,从而降低产品的成本;三是提高劳动生产率,改善工作环境;四是有利于生产的连续化和自动化1。1.2 国内外红薯机械化发展概况我国是世界红薯生产消费大国,但还不是红薯加工强国。红薯的品质还难以完全满足国内外消费者的要求,红薯市场主要还在国内。随着我国加入WTO,红薯生产销售面临着激烈的全球市场竞争,因此必须尽快提升我国红薯种植和加工的水平,缩短与国外的差距。近几十年来,我国的红薯加工水平
9、提高缓慢,主要是我国的红薯机械加工技术水平落后造成的2。20世纪50年代以前,我国几乎没有食品机械工业,更不用说红薯加工。红薯的生产加工主要以手工操作为主,基本属于传统作坊生产方式。仅在沿海一些大城市有少量工业化生产方式的红薯加工厂,所用设备几乎是国外设备。进入20世纪5070年代,红薯加工业及红薯机械行业得到一定的发展,全国各地新建了一大批红薯加工工厂。但这样依然没有从根本上改变红薯加工落后的面貌,这些加工厂尚处于半机械半手工的生产方式,机械加工仅用于一些主要的工序中,而其他生产工序仍沿用传统的手工操作方式。到了20世纪80年代以后,红薯工业发展迅速。这得益于80年代以后的改革开放政策。随着
10、外资的引入,出现很多独资、合资等形式的外商红薯加工企业。这些企业在将先进的红薯生产技术引进国内的同时,也将大量先进的红薯机械带入国内。再加上社会对红薯加工质量、品种、数量要求的不断提高,极大地推进了我国红薯工业以及红薯机械制造业的发展。通过消化吸收国外先进的红薯机械技术,使我国的红薯机械工业的发展水平得到很大提高。20世纪80年代中期,我国红薯工业实现了机械化和自动化。进入20世纪90年代以后,又进行了新一轮的技术改造工程。在这一轮的技术改造工程中,许多红薯加工厂对设备进行了更新换代,或直接引进全套的国外先进设备,或采用国内厂家消化吸收生产出的新型机械设备。经过两轮的技术改造工程,极大推进了我
11、国红薯机械工业的发展,红薯机械工业现已形成门类齐全、品种配套的产业,已经为机械工业中的重要产业之一3。1.3 国内红薯机械化未来发展方向红薯在中国食品产业占有重要地位,随着社会发展和进步,红薯不但是人们生活的必需品,而且对经济起了很好的作用,而红薯分选机是红薯生产中的一种主要机械。21世纪,中国将实现红薯生产和加工全程机械化,以满足红薯生产规模化、经营产业化、红薯产品多元化、红薯质量无公害化的要求。红薯机械将集机、电、液于一体,向智能化、自动化跨越4。1.4 目前国内常见的红薯分选机主要有以下几种类型目前我国红薯业生产上使用的分选机类型很多,大小不一。根据红薯检测指标的不同,红薯分选机大致可以
12、分为大小分选机、重量分选机、外观品质分选机和内部品质分选机。本课题主要研究的是大小分选机,而根据其结构和工作原理的不同,大小分选机可分为筛子分选机、回转带分选机、辊轴分选机、滚筒式分选机5。2 总体方案的拟定2.1 原理分析分级机上的分级装置的孔眼的大小和形状必须根椐红薯的大小、形状和产品工艺要求确定。特别注意分级级数的设计计算,提高分选质量,以保证后序工序的顺利进行。红薯分选机是由分级机构、传动机构和电动机组成。红薯分选时将红薯运送至进料斗,然后流入到分级滚筒或摆动筛中,使红薯在滚筒里滚转和移动或在摆动筛中作相对运动,并在此过程中通过相应的孔流出,以达到分级目的。2.1.1 方案选择为了实现
13、预定的功用,有两套方案可以实现:(参见图1、图2)方案一 采用摆动筛式进行红薯的分选图1方案一 示意图Fig1 The figure of program 1方案二 采用滚筒式进行红薯分选图2 方案二 示意图Fig2 The figure of program 22.1.2 方案的比较此处已删除3.2.3 按齿根弯曲强度设计由机械设计式12(10-5)得弯曲强度的设计公式为 m32KT1/d z12 (YFa YSa /F) (3-18)(1)确定公式内的各计算数值由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500 MPa;大齿轮的弯曲强度极限FE2=380 MPa;由机械设计
14、图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85,KFN1=0.88;计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由机械设计式12(10-12)得F1= KFN1FE1/S=0.85500/1.4 MPa=303.57 MPaF2= KFN2FE2/S=0.88380/1.4 MPa=238.86 MPa计算载荷系数K。K= KA Kv KFa KFB=11.0411.28=1.331查取齿形系数。由机械设计表10-5查得 YFa1=2.65;YFa2=2.196。查取应力校正系数。由机械设计表10-5查得 YSa1=1.58;YSa2=1.786。计算大、小齿轮的YFa YSa /F
15、并加以比较。YFa1 YSa1 /F=2.651.58/303.57=0.01379YFa2 YSa2 /F=2.1961.786/238.86=0.01642大齿轮的数值大。(2)设计计算m321.3318.502104 /1.2242 (0.01642)=1.75 mm对于计算结果,由齿面接触强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数1.75并就圆整为标准值m= 2.0 mm,按接触强度算得的分度圆直径d1=58.436 mm,
16、算出小齿轮齿数z1 = d1/ m=58.436/229大齿轮齿数 z2 = 429=116这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费12。3.2.4 几何尺寸计算(1)计算分度圆直径d1= z1m=292=58 mmd2= z2m=1162=232 mm(2)计算中心距a = (d1+ d2)/2=(58+232)/2=145 mm(3)计算齿轮宽度b =d d1=1.258=69.6 mm取B2=70 mm,B1=75 mm。(4)机构设计及绘制齿轮零件图(从略)。3.3 滚子链传动的设计计算3.3.1 选择链轮齿数取小链轮齿数z1=
17、19,大链轮的齿数为z1=iz2=219=38。3.3.2 确定计算功率由机械设计表9-7查得KA=1.0,由机械设计图9-13查得KZ=1.52,单排链,则计算功率为Pca= KAKzP=1.01.522.2=3.34 kW3.3.3 选择链条型号和节距根据Pca=3.34 kW及n2=59 r/min查机械设计图9-11,可选20A-1。查机械设计表9-1,链条节距为p=31.75 mm。3.3.4 计算链节数和中心距初选中心距a0=(3050)p=(3050) 31.75=952.51587.5 mm。取a0=1000 mm。相应的链长节数为Lp0=2 a0/p+( z1+ z2)/2+
18、( z2-z1)/22 p/ a0=21000/31.75 + ( 19+38)/2 + ( 38-19)/22 31.75/ 100091.78 取链长节数L=92节。 查机械设计表9-7得到中心距计算系数fi=0.24883,则链传动的最大中心距为a = fip2 Lp-( z1+ z2)=0.2488331.752 92-( 19+ 38)987 mm3.3.5 计算链速v,确定润滑方式v = n2z1p /601000 =591931.75/6010000.6 m/s由v=0.6 m/s和链号20A-1,查机械设计图9-14可知应采用滴油润滑。3.3.6 计算压轴力Fp有效圆周力为:F
19、e=1000P/v=10002.2/0.63667 N 链轮水平布置时的压轴力系数KFp=1.15,则压轴力为FpKFpFe =1.1536674217 N。 3.4 轴的设计计算3.4.1 高速轴的设计计算(1)由机械设计式12(15-2)初步估算轴的最小轴径: dmin= A03P1/n1 (3-19)确定公式内的各种计算数值选轴的材料为45钢(调质),由机械设计表153,取=112由前面的设计算得 P1=2.11 kW,n1=237 r/min(2)设计计算:dmin= A03P1/n1=11232.11/237=23.3 mm轴的最小轴径为d=(1+0.14)=26.6mm 圆整后取2
20、7mm。(3)轴的结构设计1)拟定轴上零件的装配方案根据设计要求,现选用图7所示的装配方案。图7 高速轴的装配方案 Fig 7 The assemble program of high speed shaft2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a、为了满足小皮带轮的轴向定位要求,-轴的右端需制出一轴肩,故取-段的直径d-=34 mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=37 mm。小皮带轮与轴配合的毂孔长度L1=48 mm,为了保证轴端挡圈只压在小皮带轮上而不压在轴的端面上,故-段的长度应比L1略短一些,现取l-=46 mm。b、初步选择滚动轴承。应轴承同时受有径向力和轴向力的
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