魔芋精粉高效筛分机设计书

1 魔芋精粉高效筛分机设计书 第一章 ：魔芋产品概述与精粉筛分前景 魔芋是中国的传统食品及医药资源，在现代食品加工业中具有巨大的开发潜力。魔芋别名蘑芋、蒟蒻、蒻头、麻芋子、鬼芋等，半野生植物，分布很广，栽培较粗放。 随着魔芋食品科学技术的发展和对魔芋认识的提高，魔芋精粉作为食品的重要原料或添加剂而制成各种食品、饮料、果冻、果汁的系列产品越来越多。魔芋葡甘露聚糖作为食品饮料添加剂能起到优良稳定剂、凝胶和增进口感的作用。魔芋精粉对高脂血症患者降血脂效果显著 ,可起到预防高血脂的作用。葡甘露聚糖吸水后体积膨大 80 100 倍，粘着力强，在包装、建材、交通运输、填充材料、防化工泄漏等方面可作为粘着剂，是所有植物胶中粘着力最强的。在造纸业，利用魔芋精粉的特殊性，已研制出高强度纸张、高级打印纸、具有吸水性能的专用纸等。魔芋精粉的成模性还可用于电镀工业，作为抗腐蚀金属的保护剂使用。由此，魔芋精粉加工机械的相关研究有着现实的意义与价值。 对精粉筛分的需求越大，则对筛分机械的要求越高。 筛分机械有着如下的发展趋势： 集成计算机设计的成果，包括动力学分析、参数计算、强度计算、三维绘图、模拟装配和仿真运行等程序，形成像汽车、飞机计算机设计那样的系 统软件包；利用复合仿真试验技术，开发研究各种物料的仿真筛分试验。 深入研究新的筛分理论技术，创造出新型的振动筛分设备。目前新的筛分理论与技术主要是针对难筛物料干法深度筛分开展的研究。主要研究和探讨在重力、流体中（风力、浮力）、离心力、电磁力、振动力复合作用下的新筛分理论与技术，研究出适合各种条件各种物料的新型筛分装置，以满足新的生产工艺要求。 满足市场需要，推进难筛物料筛分设备大型化的研制工作，积极扩大筛分设备的应用领域。 推进筛分机零部件的标准化、系列化、通用化，研究关键技术与工艺，提高大型和重型振动筛的 产品质量，取代进口产品，满足国内经济发展的需求。 2 加强环保理念，注重振动筛的降噪和防尘设计与制造，在节能、节水和循环经济发展的领域寻找振动筛分的新用途和新市场。 第二章： 动机选择 （倒数第三页里有东东） 择电动机类型 择电动机容量 电动机所需工作功率为： ； 工作机所需功率 1000； 传动装置的总效率为： 4321 ； 传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得： 244321 所需电动机功率为： d 0 01 0 0 0 01 0 0 0 大于 选用同步转速 1460r/ 4 级 ；型号 1 确定电动机转速 取滚筒直径 00 m 55 001 00 060 w 3 （ 1）总传动比 )分配动装置各级传动比 取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 则低速级的传动比 i 电机端盖组装 图 图 机端盖 动和动力参数计算 动机轴 5 0m 4 6 速轴 中间轴 i n/i n/速轴 i n/筒轴 i n/ 5 6 定齿轮类型、精度等级 、材料及齿数 1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（ 0095 3材料选择。由表 100质），硬度为 280 齿轮材料为 45钢（调质）硬度为 240 者材料硬度差为 40 4选小齿轮齿数 241 z ，大齿轮齿数 z 。取 972 z 5初选螺旋角。初选螺旋角 14 齿面接触强度设计 由机械设计设计计算公式（ 10行试算，即 3 01 12 H 定公式内的各计算数值 （ 1）试选载荷系数 6.1 （ 2）由机械设计第八版图 10取区域系数 433.2 （ 3 ）由机械设计第八版图 10得 ， ， 。 （ 4）计算小齿轮传递的转矩。 51051 （ 5）由机械设计第八版表 10取齿宽系数 1d（ 6）由机械设计第八版表 10得材料的弹性影响系数 7）由机械设计第八版图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限001 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 002 。 13 计算应力循环次数。 911 912 （ 9 ） 由 机 械 设 计 第 八 版 图 （ 10 取 接 触 疲 劳 寿 命 系 。 7 （ 10）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由机械设计第八版式（ 10 M P i M P 2l i （ 11） 许用接触应力 1 算 （ 1）试算小齿轮分度圆直径 031 2 1t d 3 24 = 3 9 = = 2）计算圆周速度 t / 0 060 6 01 0 0 060 11 （ 3）计算齿宽及模数 11c o s 4 9 . 5 6z c 24 = 24 =2mm h=2= 4）计算纵向重合度 ta 1 24 14 = 5）计算载荷系数 K。 已知使用系数 ,1据 v= m/s,7 级精度，由机械设计第八版图 10得动载系数 ;v 由机械设计第八版表 10得 的值与齿轮的相同，故 ;H 由机械设计第八版图 10 得 由机械设计第八版表 10得 6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（ 10 8 311 9 33 （ 7）计算模数 n 11c o s 4c 齿根弯曲强度设计 由式（ 10 3 22112 c o s 定计算参数 （ 1）计算载荷系数。 = 2）根据纵向重合度 ，从 机械设计第八版图 10得螺旋角影响系数 （ 3）计算当量齿数。 4241424 o sc o s 33311 71497c o sc o s 3322 zz v （ 4）查齿形系数。 由表 10得 1 （ 5）查取应力校正系数。 由机械设计第八版表 10得 1 （ 6）由机械设计第八版图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲强度极限 802 ； （ 7）由机械设计第八版图 10弯曲疲劳寿命系数 K K （ 8）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S 机械设计第八版式（ 10 9 5 0 （ 9）计算大、小齿轮的 1 3 6 3.03 1 22 = 由此可知大齿轮的数值大。 计计算 n 3 23 14( c o 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取 ，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度， 需按接触疲 劳强度得的分度圆直径 来计算应有的齿数。于是由 4c o o 取 271z ，则 1092 z 何尺寸计算 算中心距 a= n 0927(c 1 将中以距圆整为 141 10 圆整后的中心距修正螺旋角 c co 02 2)1 0 927(ar c co (ar c co s 21 a n 因 值改变不多，故参数 、 k 、 不必修正。 算大、小齿轮的分度圆直径 o o o o 24552 21 算齿轮宽度 圆整后取 B 61;5612 . 低速级 取 m=3; ;303 4 2 . 8 8 3 0 8 6 . 4z 取 874 61873903034433 52 2 6 1902 43 09013 圆整后取 B 95,9034 11 表 1 高速级齿轮： 名 称 代号 计 算 公 式 小齿轮 大齿轮 模数 m 2 2 压力角 20 20 分度圆直径 d zd =2 27=54 zd =2 109=218 齿顶高 ()(21 h 2( *21 齿顶圆直径 1 ( 2 )2( *22 表 2 低速级齿轮： 名 称 代号 计 算 公 式 小齿轮 大齿轮 模数 m 3 3 压力角 20 20 分度圆直径 d zd =3 27=54 zd =2 109=218 齿顶高 2 2a a a mh h h 齿根高 ()(21 h 2( *21 齿顶圆直径 1 ( 2 )2( *22 12 4. 轴的设计 速轴 输出轴上的功率 速 转矩 若取每级齿轮的传动的效率 ,则 i n/作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 0 41 0 1444 o o st 圆周力 ,径向力 及轴向力 的 步确定轴的最小直径 先按式初步估算轴的最小直径 5钢 ,调质处理 机械设计第八版 表 15 1120 A ,于是得 33330m i n 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应 ,故需同时选取联轴 器型号 . 联轴器的计算转矩 , 查表考虑到转矩变化很小 ,故取 A ,则 : 6 5 9 47 3 5 8 4 按照计算转矩 小于联轴器公称转矩的条件 ,查标准 5014手册 , 13 选用 弹性柱销联轴器 ,其公称转矩为 2500000 51 ,故取 021 ,半联轴器长度 L=112半联轴器与轴配合的毂孔长度 41 . 的结构设计 （ 1）拟定轴上零件的装配方案 图 4 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1)根据联轴器 ;84,50 1212 为了满足半联轴器的轴向定位要示求 ,1段右端 需制出一轴肩 ,故取 2的直径 232 ;左端用轴端挡圈 ,按轴端直径取挡圈直径 D=41 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上 ,故 1的长度应比 略短一些 ,现取 221 . 2)初步选择滚动轴承 故选用单列圆锥滚子轴承 232 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313。其尺寸为 d D T=651403657643 ；而 2,565 。 3）取安装齿轮处的轴段 4054 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 90了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段 应略短 于轮毂宽度，故取 554 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取 h=6，则轴环处的直径 265 。轴环宽度 ，取 。 4）轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承端盖的结构设计而 定）。根据轴承端 14 盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30取 低速轴的相关参数： 表 4率 转速 r 转矩 1402235454径 05265 3）轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 表查得平键截面b*h=2012槽用键槽铣刀加工，长为 L=63时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为67样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 14970联轴器与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 间 轴 输出轴上的功率 2 15 5 09 5 5 0m i n/i n/ 6 作用在齿轮上的力 （ 1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为： 4 035433 o o st （ 2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为： 9 91 3 3322 o o st 步确定轴的最小直径 先按式初步估算轴的最小直径 5 钢 ,调质处理 51120 A ,于是得： 33220m i n 轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径 16 图 4 初步选择滚动轴承 . （ 1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 ,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 521 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d D*T=3572 56521 ， ； （ 2）取安装低速级小齿轮处的轴段 2的直径 532 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮 轮毂的宽度为 95了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 032 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取 h=6轴环处的直径。轴环宽度 ，取243 。 （ 3）取安装高速级大齿轮的轴段 4的直径 ;4554 齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 56了使套筒端 面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 154 。 上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 表查得平键截面b*h=2214槽用键槽铣刀加工，长为 63时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 14970联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 中间轴的参数： 表 4率 速 矩 117 150253274145速轴 输出轴上的功率 速 转矩 若取每级齿轮的传动的效率 ,则 i n/ 求作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 224311 o o st 步确定轴的最小直径 先按式初步估算轴的最小直径 5 钢 ,调质处理 51120 A ,于是得： 18 333110m i n 10 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 故需同时选取联轴器型号 . 联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小 ,故取 A,则 : 8 8 5 1 76 8 0 9 按照计算转矩 查标准 5014 或手册 ,选用 弹性柱销联轴器 ,其公称转矩为 560000 01 ,故取 021 ,半联轴器长度 L=82半联轴器与轴配合的毂孔长度 21 . 的结构设计 定轴上零件的装配方案 图 4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求 ,1故取 2段的直径 232 ;左端用轴端挡圈 ,按轴端直径取挡圈直径 D=4521 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上 ,故 段的长度应比 略短一些 ,现取 021 . 2)初步选择滚动轴承 故 选用单列圆锥滚子轴承 232 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d*D*T=45557643 ；而 ， l 3）取安装齿轮处的轴段 4 ,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为 61轮轴的直径为 4）轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30取 。 5） 轴上零件的周向定位 19 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 表查得平键截面b*h=14，键槽用键槽铣刀加工，长为 L=45时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为67样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 14970联轴器与轴的配合为67动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 高速轴的参数： 表 4率 速 矩 100223544156520 轮的建模 （ 1） 在上工具箱中单击 按钮，打开 “新建 ”对话框，在 “类型 ”列表框中选择 “零件 ”选项，在 “子类型 ”列表框中选择 “实体 ”选项，在 “名称 ”文本框中输入 “如图 5 图 5建 ”对话框 2取消选中 “使用默认模板 ”复选项。单击 “确定 ”按钮，打开 “新文件选项 ”对话框，选中其中 “项，如图 5后单击 ”确定 “按钮，进入三维实体建模环境。 图 5文件选项 ”对话框 （ 2）设置齿轮参数 1在主菜单中依次选择 “工具 ” “关系 ”选项 ，系统将自动弹出 “关系 ”对话框。 2在对话框中单击 按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内 21 容如图 5成齿轮参数添加后，单击 “确定 ”按钮，关闭对话框。 图 5（ 3）绘制齿轮基本圆 在右工具箱单击 ，弹出“草绘”对话框。选择 准平面作为草绘平面，绘制如图 5 （ 4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数 1按照如图 5“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。 2双击草绘基本 圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为 d 、ad、bd、 图 5 图 5系”对话框 22 图 5 图 5线：从方程”对话框 （ 5）创建齿轮 齿廓线 1在右工具箱中单击 按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图 5 2在模型树窗口中选择 坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图 5开记事本窗口。 3在记事本文件中添加渐开线方程式，如图 5后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。 图 5单管理器”对话框 图 54选择图 5、曲线 2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点 照设置如图 5 23 图 5准点参照曲线的选择 图 5准点”对话框 5如图 5击“确定”按钮，选取基准平面 为放置参照，创建过两平面交线的基准轴 图 6 图 5准轴”对话框 图 5准轴 线 1 曲 线 2 24 6如图 5击“确定”按钮，创建经过基准点 _1的基准平面 图 5示。 55 5准平面 如图 5示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴 由基准平面 z”的基准平面 图 5 图 5准平面”对话框 图 5准平面 镜像渐开线。使用基准平面 果如图 5 25 图 5像齿廓曲线 （ 6）创建齿根圆实体特征 1在右工具箱中单击 按钮打开设计图标版。选择基准平面 为草绘平面，接收系统默认选项放置草绘平面。 2在右工具箱中单击 按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图 5的曲线 1 作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“ b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图 5 图 5绘的图形 26 5（ 7）创建一条齿廓曲线 1在右工具箱中单击 按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面 为草绘平面后进入二维草绘平面。 2在右工具箱单击 按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和 并结合绘图工具绘制如图 5 图5绘曲线图 53打开“关系”对话框，如图 5示，圆角半径尺寸显示为“ 在对话框中输入如图 5 27 图 5系“对话框 （ 8）复制齿廓曲线 1在主菜单中依次选择“编辑” “特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。 图 5次选取的 菜单 2选取“平移”方式，并选取基准平面 为平移参照，设置 平移距离为“ B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。 28 图 5入旋转角度 3继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴 置旋转角度为“ *b*d)”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角度。最后生成如图 5 图 5建另一端齿廓曲线 （ 9）创建投影曲线 1在工具栏内单击 按钮，系统弹出“草绘”对话框。选取“ 作为草绘平面，选取“ 作为参照平面，参照方向为“右”，单击 “草绘”按钮进入草绘环境。 2绘制如图 5示的二维草图，在工具栏内单击 按钮完成草绘的绘制。 图 5制二维草图 3主菜单中依次选择“编辑” “投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影 29 表面，投影结果如下图 5 图 5影结果 （ 10）创建第一个轮齿特征 1在主菜单上依次单击“插入” “扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图 5示。 2在“扫描混合”操控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照” 上滑面板，如图 6 图 5扫描混合”操作面板 图 5照”上滑面板 3在“参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在 30 “水平 /垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面”选项，如图 5 4在绘图 区单击选取分度圆上的投 影线作为扫描混合的扫引 线，如图5 图 5取扫描引线 5在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“ 所选截面”选项，如图 5 图 5面”上滑面板 图 5取截面 6在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图 5 7在“扫描混合”操控面板内单击 按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如扫描引线 31 图 5 图 5成后的轮齿特征 图 5择性粘贴“对话框 (11)阵列轮齿 1单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击 按钮，然后单击 按钮，随即弹出“选择性粘贴 ”对话框，如图 5该对话框中勾选“对副本应用移动 /旋转变换”，然后单击“确定”按钮。 图 5转角度设置 图 52单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴 在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“ 360/z” ,如图 6后单击 按钮，完成轮齿的复制，生成如图 6个轮齿。 3在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征， 在工具栏内单击 按钮，或者依次在主菜单中单击“编辑” “阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图 6 32 图 5阵列”操控面板 图 5成后的轮齿 图 5轮的最终结构 4在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“ 88”偏移角度为“ 360/z”。在“阵列”操控面板内单击按钮，完成阵列特征的创建，如图 5 5最后“拉伸”、“阵列”轮 齿的结构，如图 5 第 1 页 共 27 页 致谢 本论文是在 师的悉心指导下完成的。 e 老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。 在此，谨向 e 老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同 学和朋友的关心和帮助。感谢 训中心老师的指导和帮助。 后文是被我人为屏蔽掉了，想要原版吗？小伙伴，在第 2 章电机选择中 里找我联系方式吧 第 2 页 共 27 页 参考文献 1王定 M煤炭工业出版社 ,1981. 2程居山 M中国矿业大学出版社 ,3王洪欣 ,李木 ,刘秉忠 M中国矿业大学出