玉米秸杆生物燃料备料剪切机设计剪切机

1、太原理工大学毕业设计（论文）任务书第1页毕业设计（论文）题目：玉米秸杆生物燃料备料剪切机设计毕业设计论文是高等学校教学计划的重要组成部分，是学生完成教学计划规定要求学习的全部课程及相关内容之后，能够按照指定的课题独立自主完成和解决具体问题的基本训练，是检查与培养学生全面运用所学的理论知识与技能并进行综合性实践检验的教学环节，是对学生在校期间综合素质能力培养与教育效果的全面检验，是检查学校教育质量的综合反映，也是考查学生毕业水平及学位资格认证的重要依据。毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：设计参数：1、 根据自己熟悉的专业知识选定适当形式的机型；2、 根据实验数据确定剪切机的规格参数；3、

2、确定实用的剪切方式方法；4、 给出剪切的参数要求；5、 指出剪切机的受力分析及响应精度；6、 标明剪切机的参数对比。根据论点及相应参考数据与实验结果确定。毕业设计论文是通过对论点的提出、论点的意义、围绕论点进行的一系列实验试验或开展的专题设计与研究，使学生通过灵活与深化运用所学的专业理论知识，培养自己独立地认识、分析和解决科学与工程实际问题的能力，以达到科学工作者或高级工程师应当掌握和具备的科学技术知识水平方面基本训练目的。本课题是探索性研究型课题，要求在综述中阐明如下问题：1、 自然界能源存在的形式种类及转化利用状况2、 人类社会生存活动与能源的关系3、 生物能源的转化途径4、 生物能源的生

3、产与利用5、 生物能源材料的塑性成型压力加工工艺技术与装备6、 生物能源材料塑性成型压力加工工艺技术应用的展望7、 生物能源转化的相关基础理论8、 玉米秸杆转化为燃料的可能性分析9、 生物能源的加工工艺及可行性分析10、 生物能源生产原料的来源转化工艺及其机械模具工装设备11、 生物能源模制的效果及剪切机结构与受力分析进行课题的研究应提出论点，给出论据，做出必要的实验并取得相关的数据，经过分析对比，选定其中真实的结果给出明确的结论。研究中用到的试验装具要求画出机构图，对主要工模装具要画出相应的结构图，给出相应的图表。第2页毕业设计（论文）主要内容：通过毕业设计要求学生具备：1、 综合运用理论、

4、基本知识、专业技能的能力；2、 调查研究，收集、整理和使用技术资料的能力；3、 制定研究方案，进行分析、比较、论证、的能力；4、 进行辨析论证的能力；5、 从事科学实验的能力；6、 应用计算机技术、外语和工具书的能力；7、 编辑文献、资料、说明书的能力；8、 绘制工程图表的能力；9、 分析、论证、综述专业知识及课题的能力。毕业设计要求围绕毕业设计所做的毕业设计说明书、工程计算说明书和产品使用说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐，文字叙述不少于2万字。毕业设计图纸要求能够正确的表达设计意图，图面布局应合理美观，图形文字要准确清晰，符合制图标准要求与有关规定（计算机绘图应具有相当

5、量）。毕业设计论述部分的相关论述要求立论合理，数据准确，论据充分，层次清晰，引用文献资料要客观准确，并详细注明来源出处。电子文件一律用Word撰写，工程制图建议使用AOTOCAD或其兼容软件制图。在毕业设计过程中要爱护公物、设备及工具，正确使用，精心维护，及时归还。要注意保持毕业设计论文场所的环境清洁卫生。第3页学生应交出的设计文件（论文）：一、 调研资料及立论安排计划：（由学生自己拟订）二、 太原理工大学毕业设计资料：1、 太原理工大学毕业论文统一封面；2、 毕业论文中英文摘要：中文摘要300字左右；英文摘要和中文摘要对应，列出主题词；3、 毕业论文目录；4、 毕业论文（含综述报告一份、可行

6、性研究及开题报告一份）；5、 论述相关的实验设计计算说明书；6、 论述相关的实验意义及过程说明；7、 致谢；8、 参考文献；9、 与课题相关的外文参考资料原件及译文（原文不少于2万字符）；10、 附录；三、 毕业设计资料电子版备份及特殊专用必备的软硬件（附以文字说明）；四、 毕业实验用具图（利用计算机绘制的图纸可与毕业设计资料装订在一起不必另附）；1、 研究方案思路方框图；2、 研究方案实验用具简图系列；3、 研究方案试件图片；4、 研究实验示意图；5、 答辩用图；五、 其他论证图表资料及清单；六、 答辩用PPT制件；七、 关于毕业设计的说明（单独用Word制一文件）第4页主要参考文献（资料）

7、：1、 材料力学2、 锻压手册3、 工程制图学与计算机绘图4、 机构学5、 机械设计6、 机械设计手册7、 机械原理8、 机械制造技术9、 计算机绘图技术10、 剪切机11、 理论力学12、 模具制造工艺学13、 曲柄压力机14、 生物燃料15、 压力加工与现代先进加工技术关于参考图书文献只给出大类，具体书目应学会利用图书馆、资料室与现代网络技术，查阅后应给出详细目录与出处。上述毕业论文要求可查阅太原理工大学教务处网颁布的本年度有关毕业设计（论文）相关要求予以补充执行。专业班级 材料成型与控制锻压200902班 学生 张大财 要求设计（论文）工作起止日期 2013021820130628 指导

8、教师签字 日期 教研室主任审查签字 日期 系主任批准签字 日期 摘 要本课题是玉米秸秆生物燃料备料剪切机的结构设计。首先介绍了一下国内外剪切机生产技术的发展状况以及各种不同的剪切设备，然后在这些剪切机的基础上对本设计进行整体方案的确定。本设计主要包括剪切、传动和减速部分。剪切部分采用圆辊剪切,粉碎盘为辊式结构，其结构紧凑，生产效率高。其传动系统采用带传动，可以缓冲吸振，传动平稳无噪声，且适用于较大距离间两轴的传递。设计过程中的很多数据都是采用以往的经验值，选材部分也是通过以往的经验来选择。通过查阅相关的技术手册来确定一些标准件。设计的过程中首先分析剪切机的结构以及其的工作原理，剪切方式。了解各

9、部分的功能及组成。其次查阅相关紧固件的尺寸，理论联系实际确定各部件选用的制作材料。最后运用CAD画出总的装配图及主要部件的零件图。关键词：；圆辊剪切机；结构设计；二维图。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 录1 综述11.1 自然界能源存在的形式种类及转化利用状况11.1.1 能源的分类11

14、.1.2 能源的利用现状11.2 生物能源的转化途径21.2.1 机械化秸秆粉碎直接还田技术21.2.2 秸秆做工业原料21.2.3 秸秆作为基料生产食用菌技术31.2.4 利用秸秆生产燃料乙醇31.3 生物质固化成型燃料31.3.1 生物质固化成型燃料的特点31.3.2 生物秸秆固化燃料使用设备及发展前景41.4 我国秸秆能源化利用瓶颈及原因41.5 可行性分析42 设计说明书52.1 电动机的选择52.1.1 电动机类型52.1.2 确定电动机转速52.2 传动比的分配62.3 V带及带轮的选择7 确定V带型号和带轮直径72.3.2 计算带长72.3.3 求中心距和包角82.3.4 求V带

15、根数82.3.5 求轴上载荷92.4 传动装置各轴的运动和动力参数92.4.1 各轴转速92.4.2 各轴的输入功率102.4.3 各轴输入转矩102.5 直齿圆柱齿轮的计算112.5.1 齿面接触疲劳强度计算112.5.2 齿根弯曲疲劳强度验算152.6 轴的设计162.6.1 轴的设计162.6.2 轴的设计20参考文献25致 谢26附录一 英文文献27附录二 中文翻译371 综述1.1 自然界能源存在的形式种类及转化利用状况1.1.1 能源的分类所谓能源是指可向人类提供各种能量和动力的物质能源。迄今为止，由自然界提供的能源有：水力能、风能、太阳能、地热能、燃料的化学能、原子能、海洋能以及

16、其它一些形式的能量。能源可以根据能量来源、形态、使用程度和技术、污染程度以及性质等进行分类。能源可按其有无加工、转换分为一次能源和二次能源。一次能源是自然界现成存在、可直接取得而未改变其形态的能源，如煤炭、石油、天然气、水力能、风能、海洋能、地热能和生物能等。一次能源中又可根据能否再生分为可再生能源和非再生能源：可再生能源是指那些可以连续再生，不会因使用而逐渐减少的能源。这类能源大都直接或间接来自太阳，如太阳能、水力能、风能、地热能等；非再生能源是指那些不能再循环的能源，它们会随人类不断地使用而逐渐减少，如煤炭、石油、天燃气和核燃料等。1.1.2 能源的利用现状随着经济的快速发展，我国乃在全世

17、界对能源的需求越来越大。但是目前能源利用主要以煤、石油，天然气等不可再生能源为主。近年来，由于人们过多的追求利益最大化，从而不加节制的大量消耗这些不可再生能源，使得能源问题日趋严重。虽然近年来一些诸如太阳能、风能等新型能源也逐渐被人们利用，但是这些新能源在整个能源利用的格局中所占的比例还是非常少的。世界上含量最丰富的物质就是纤维素，而纤维素主要以植物秸秆为主要存在方式。秸秆是成熟农作物茎、叶、穗等部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的

18、生物资源。秸秆的价值如此之高，有效的利用秸秆对我们的生活有无尽的益处。但是我国作为农业大国，面对如此丰富的秸秆资源却没有做到有效地利用。相反，由于我们直接焚烧秸秆不仅造成资源的浪费而且对我们的环境也有很多不利影响。目前人们对秸秆处理方式最直接的印象就是在田里大量焚烧，这种现象在我国东部表现得尤为突出。每年夏收、秋收之后，田野里火光冲天、浓烟笼罩，有时滚滚浓烟几乎使人窒息。由于焚烧秸秆而造成的机场停运、高速公路封闭的情况时有发生，损失难以计数。据统计，我国现有的15亿亩耕地，农作物秸秆年产出量达6亿吨之多，其中稻草1.8亿吨，玉米2.2亿吨，小麦1.1亿吨，还有甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗梢、高

19、粱秸、花生秧及壳等产出的秸秆量都超过千万吨。而每年其中80%约5亿吨的秸秆都被烧掉了，简直成了一大社会公害。 秸秆焚烧带来的社会危害不仅是社会某一个部分的事，它对社会各个层面都有内在影响。做好秸秆的合理利用显得刻不容缓，但是它也需要我们社会的共同努力去解决。为解决能源危机、减轻环境污染、保护生态环境、开发利用农作物秸秆尤为重要，而且农作物秸秆的开发利用越来越受到国家的高度重视。1.2 生物能源的转化途径 目前国内处理秸秆有效措施主要有以下几个：1.2.1 机械化秸秆粉碎直接还田技术 它是以机械的方式将田间的农作物秸秆直接粉碎并抛洒于地表，随即耕翻入土，使之腐烂分解，从而培肥地力，实现农业增产增

20、收。并有如下优点增加土壤有机质增肥地力。秸秆中含有氮、磷、钾、镁、钙及硫等元素这些正是农作物生长所必需的营养元素。据有关资料统计目前我国每年生产秸秆6亿吨，其中含氮300多万吨，含磷70多万吨，含钾700多万吨，相当于我国目前化肥施用总量的四分之一以上。改善土壤环境，改造中低产田。秸秆中含有大量的能源物质，还田后生物激增，生物固氮增加，碱性降低，促进了土壤的酸碱平衡，养分结构趋于合理。此外秸秆还田可使土壤容量降低，土质疏松，通气性提高，犁耕比阻减小，土壤结构明显改善。 优化环境、防治污染。机械化秸秆还田使秸秆中的有机质得到充分的利用，避免了长期以来农民大量焚烧秸秆而造成的环境污染，有利于生态农

21、业和环保农业的发展。 1.2.2 秸秆做工业原料 秸秆经碾磨处理后的秸秆纤维与树脂混合物在金属模中加压成型处理可制成各种各样的低密度纤维板材。再在其表面加压和化学处理，可用于制作装饰板材和一次成型家具，具有强度高、耐腐蚀、防火阻燃、美观大方及价格低廉等特点。这种秸秆板材的开发，对于缓解国内木材供应数量不足和供求趋紧的矛盾、节约森林资源、发展人造板产业具有十分重要的意义。还可用来生产一次性卫生筷、快餐盒，使用后可自然生物降解，无毒无害不产生任何环境污染。 1.2.3 秸秆作为基料生产食用菌技术利用农作物秸秆作为基料栽培食用菌，不仅来源丰富、价格低廉，而且，可以缓解诸如棉籽壳等其他基料日渐紧缺且价

22、高而影响食用菌生产的问题，大大增加了食用菌生产原料的来源。同时，生产菌菇后的菌糠是一种富含营养的菌体蛋白饲料，既能作为饲料过腹还田，也可作为优质的有机肥直接还田。1.2.4 利用秸秆生产燃料乙醇乙醇是重要的工业原料，应用十分广泛。用乙醇作为燃料具有能效高、清洁、安全、可再生等优点。当前全球资源危机，油价持高不下，寻找石油的合理替代物就得到了前所未有的重视。从人类现有的技术看，乙醇很有可能是未来的石油替代品。1.3 生物质固化成型燃料1.3.1 生物质固化成型燃料的特点生物质固化成型燃料，是指以农作物秸秆、稻壳、树枝等为原料，经粉碎加压增密成型的固体燃料，其密度为0.81.4g/cm3，一般热值

23、在32004500卡之间，灰分为5%左右，含硫量在5%以下，是高挥发性的固体燃料，燃烧率达95%以上。燃尽的灰粉可做作优质的钾肥直接还田改良土壤。秸秆燃料的特点：一是环保节能。以农村的玉米秸秆、小麦秸秆、棉秆、稻草、稻壳、树技、花生壳、玉米芯等废弃物为原料。二是比重大，燃烧时间长。秸秆经粉碎加工压密成型，密度加大。成型产品的体积相当于原秸秆的1/30。大大延长了秸秆燃烧时间，是同重量秸秆的1015倍。三是热值高。秸秆燃料是在高温挤压下，不完全碳化的过程中成型的，成型产品比原秸秆的热值提高5001000卡。四是体积缩小便于燃烧、贮存和运输。五是应用范围广，可以代替木柴、液化气等。广泛用于生活炉灶

24、、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等，是国内新型的环保清洁可再生能源。 生物秸秆固化燃料使用设备及发展前景秸秆燃料成型机是由变速系统、压辊、压块工作部件、进料器、机架等部件组成的成套设备。目前秸秆燃料成型机种类比较多，其中郑州秸宝机械设备开发有限公司生产的有JBM1000型、1500型、2000型系列产品。从秸秆资源产量看，我国农作物秸秆的年产量达7亿吨，且分布范围广。秸秆经过热压成型达到一定的密度后再燃烧，可提高燃烧温度和热利用率，减少环境污染，可使秸秆成为高品位的能源产品。秸秆燃料是未来新能源的一个重要发展方向，由于生物质秸秆燃料具有无染污、可再生等显著特点，用其替代原煤，对于有效缓解能源紧张、

25、治理有机废弃物污染、保护生态环境，促进人与自然和谐发展都具有重要意义。1.4 我国秸秆能源化利用瓶颈及原因目前秸秆的能源化利用，无论是液化，气化还是固化成型，基本上都是工厂化的生产。因此，秸秆收获后都需要将秸秆搬运到工厂。然而，秸秆质地疏松， 不论何种运输工具都是得不偿失。目前，农作物秸秆综合利用比例相对较低，未有太大突破，原因就是秸秆的价格还不抵运输成本, 除了厂周围的一些秸秆外, 大部分被烧掉。从农村现状来看，首先要解决的问题就是如何将秸秆转化为便于运输，储藏的原料。一个行之有效的方法是，将秸秆就地加工，固化成型为可以实现长途运输的秸秆颗粒，以解决能源化利用的瓶颈问题。1.5 可行性分析秸

26、秆固化成型项目是采用秸秆等农业废弃物作为原材料，通过专用设备经过粉碎、压块等工艺，压制成一种可直接燃烧的固体生物质燃料。压块成型后的颗粒比重大、体积小，便于储存和运输，是优质固体燃料，其热值可达3200-4500大卡，具有易燃、灰分少、成本低等特点，可替代木柴、原煤等燃料，广泛用于取暖、生活炉灶、锅炉、生物质发电厂等。生物质燃料作为新的商品能源已在各个行业得到了大量的使用。而且因其密度高、热值高、形状规则、流动性好，很方便的可以实现燃烧自动控制，通过专用的燃烧设备可以方便的对现有工业锅炉进行节能改造，特别是以生物质燃料替代的锅炉改造可以为企业节省大额的能源成本。我国是农业大国，农作物秸秆产量大

27、、分布广、种类多，长期以来一直是农民生活和农业发展的宝贵资源。但是，以前处理秸秆的主要方法就是焚烧，这样做产生的危害十分巨大：一是污染大气。焚烧秸秆使得空气中烟尘、颗粒物和其他污染物的浓度急剧增加，空气质量迅速下降，不利于人体健康；二是生活中燃烧散煤做饭、取暖，对环境的污染也很严重。散煤中含有大量的灰份、硫等污染物，直接燃烧由于温度低，燃烧不充分，产生大量的颗粒物、二氧化硫、一氧化碳等污染物，尤其是低空排放，会对周边环境产生严重污染。因此，推进秸秆资源综合利用，实现秸秆商品化和资源化，节约资源、减轻污染、增加农民收入，加快建设资源节约型和环境友好型社会，将具有重大的现实意义。生物质能源作为一种

28、能够进行物质生产的可再生能源正日益受到世界各国的青睐和重视，发展生物质能源对于缓解能源危机、保护国家平安等都有着极其重要的意义。2 设计说明书2.1 电动机的选择2.1.1 电动机类型按照工作条件和要求，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，功率40kw。2.1.2 确定电动机转速主轴工作转速n=150 r/min。按课程设计指导书表一推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比i1=24,一级圆柱齿轮减速器的传动比i2=36,则总传动比的合理范围为ia =624，故电动机转速可选范围为： na =ia n=(624)150=9003600 r/min符合这一范围的同步转速有1000、

29、1500和3000 r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种实用的电动机型号，因此有三种方案，如下表：方案电动机型号满载时启动电流A启动转矩最大转矩转子 转动惯量kg/m2电动机质量kg转速电流效率%功率因数满载转矩满载转矩r/minA1JO2-82-697077.490.50.875051.41.81.0354252JO2-82-4147075910.984871.22.00.7624253JO2-82-2295074.3900.914831.22.20.433952.2 传动比的分配1、总传动比ia=nmn=1470150=9.82、分配传动装置传动比ia=i0i式中：ia、i分别

30、为带传动和减速器的传动比。初步取i0=2.8,则减速器的传动比为 i=iai0=9.82.8=3.5 i0=nmn2=n1n2所以 n2=n1i0=14702.8=525 r/min2.3 V带及带轮的选择 确定V带型号和带轮直径计算项目计算内容计算结果工作情况系数 由表5.11ka=1.1计算功率pc=ka91% （式11.19)pc=40.04 kwV带型号由图11.15 C型小带轮直径由表11.6 取D1=200 mm 大带轮直径 D2=（1-）D1n1n2 (式11.15) =(1-0.01)2001470525D2=554.4 mm取=1%取D2=554 mm大带轮转速n2=1-D1

31、n1D2 =(1-0.01)2001470554n2=252.38 r/min2.3.2 计算带长求DmDm=D1+D22=200+5542Dm=377 mm求=D2-D12=554-2002=177 mm对于V带传动，中心距一般可取2(D1+D2）a0.55D1+D2+h其中，h为V带高度经查表：h取14mm1508a429初取中心距带长基准长度a=1000mmL=Dm+2a+2a (式11.2) =377+21000+17721000由图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小轮包角=3150-3774+14(3

32、150-377）2-817721=180-D2-D1a60a=967 mm =180-554-200967601=158.041202.3.4 求V带根数线速度vv=D1n1601000=200147060000V=15.4 m/s传动比i0=n1n2=1470525i0=2.8V带根数由表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 求轴上载荷张紧力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轴上载荷FQ=2ZFOsin12 =27535.43sin158.042FQ=7358.8 N2.4 传动装置各轴的运动和动力参数2.4.1 各轴转速 轴 n=nmi0 r/min=14702.8=525 r/min 式中：nm为电动机满载转速； I0电动机至轴的传动比。 轴 n=ni=5253.5=150 r/min 主轴 n=n=150 r/min2.4.2 各轴的输入功率 轴 P=Pd01=Pd1=400.96=38.40 kw 轴 P=P12=P23=38.40.980.97=36.5 kw

34、 主轴 P=P23=P23=35.60.980.99=35.4 kw式中：1、2、3、4分别为带传动、轴承、齿轮传动和离合器的传动效率。分别取1=0.96、2=0.98、3=0.97、4=0.99。轴到主轴的输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98。例如：轴输出功率P1=P10.98=38.40.98=37.63 kw,其余类推。2.4.3 各轴输入转矩电动机输出转矩 Td=9550401470=259.86 Nm轴到主轴的输入转矩 轴 T=Tdi001=Tdi01 259.862.80。96=698.51 Nm 轴 T=Ti12=Ti23 =698.513.50.980.97=2324.03

35、 Nm 主轴 T=T24=2324.030.980.99=2254.77 Nm轴到主轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.98,。例如：轴的输出转矩T=T0.98=698.510.98=684.54 Nm运动和动力参数计算结果整理于下表：轴 名功率 P/kw转矩 T/Nm转速nr/min传动比i效 率输入输出输入输出电动机轴40259.8614702.80.96轴38.437.63698.51684.545253.50.95轴36.535.772324.032277.551501.00.97轴35.434.702254.772209.671502.5 直齿圆柱齿轮的计算 小齿轮转速n1

36、=525 r/min ,传动比i=u=3.5 ，单班制，使用寿命10年，每年300个工作日，使用期限内工作时间占20。传动齿轮尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用40Cr，调制处理，硬度为241 HB286 HB，平均硬度为260 HB，大齿轮用45钢，调制处理，硬度为229 HB286 HB，平均为240 HB。2.5.1 齿面接触疲劳强度计算（1） 初步计算计算项目计算内容计算结果转矩T1T1=9.55106Pn=9.5510637.63525T1=684507.62 Nmm齿宽系数由表12.13 取d=1.0d=1.0接触疲劳极限 Hlim由图12.17CHlim1=710 MPaHli

37、m2=580 MPa初步计算的许用接触应力HH10.9Hlim1 （式12.15） =0.9710H20.9Hlim2=0.9580H1=639 MPaH2=522MPa（2） 校核计算圆周速度vv=d1n1601000=128525601000v=3.52 m/s精度等级由表12.6选8级精度齿数Z和模数m初取齿数Z1=30；Z2=Z1i=303.5=105.m=d1Z1=12830=4.27由表12.3，取m=4则Z1=d1m=1284=32Z2=iZ1=3.532=112 m=4Z1=32Z2=112使用系数KA由表12.9KA=1.5动载系数KV由图12.9KV=1.15齿间载荷系数K

38、H齿向载荷分布系数KH载荷系数K弹性系数ZE节点区域系数HZ接触最小安全系数SHmin总工作时间应力循环次数NL接触寿命系数ZN许用接触应力H验算由表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由图12.16由表12.14th=1030080.2NL1=60n1th=6015254800NL2=NL1i=1.51108/3.5由图12.18H1=Hlim1ZN1SHmin=7101.151.05H2=Hlim2ZN2SHmin=5801.251.05H=ZEZHZ2KT1bd12u+1u =189.82.50.87 23.21684507.6212812823.5+13.5计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。=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） 确定传动主要尺寸实际分度圆直径中心距a齿宽b因模数取标准值时，齿数已重新确定，但并未圆整，故分度圆直径不会改变，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 齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数Y齿间载荷分布系数KF齿向载荷分配

41、系数KF载荷系数K齿形系数YF应力修正系数 YS弯曲疲劳极限Flim弯曲最小安全系数SFmin应力循环次数NL弯曲寿命系数YN尺寸系数许用弯曲应力F验算Y=0.25+0.75=0.25+0.751.75 （式12.18）由表12.10KF=1Y=10.68bh=1282.254=14.2 由图12.14K=KAKVKFKF =1.51.151.471.40由图12.21由图12.22由图12.23C由图12.14NL1=60n1thNL2=NL1i由图12.24由图12.25F1=Flim1YN1YXSFlim=6000.9511.25F2=Flim2YN2YXSFlim=4000.9711.

42、25F1=2KT1bd1mYF1YS1Y=23.55684507.6212812842.511.60.68F2=F1YF2YS2YF1TS1=2062.171.822.511.63传动无严重过载，故不作静强度校核。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 轴的设计2.6.1

43、轴的设计 轴材料选45钢，调制处理，B=650MPa，S=360MPa。1）估算轴径 查表16.2 C取102 d1023Pn=102338.4525=42.7mm2）计算齿轮受力齿轮直径：小轮 大轮小齿轮受力： 转矩 圆周力 径向力小齿轮轴受力图d1=mZ1=432d2=mZ2=4112T1=9.55106Pn=9.5510638.4525Ft=2T1d1=2698514128Fr=Fttann=10914tan20如图bd1=128mmd2=448mmT1=698514 NmmFt=10914NFr=3972N3）计算支承反力水平支反力垂直面支反力水平面受力图垂直面受力图FR1=7358.

44、8189.5+397294.5189FR2=7358.8378.5+397294.5189FR1=FR2=Ft2=109142见图c见图eFR1=5392NFR2=16723NFR1=FR2=5457N4）画弯矩图水平弯矩图垂直弯矩图合成弯矩图见图d Mxy图见图f Mxz图见图g 合成弯矩M=Mxy2+Mxz25）画转矩图轴受转矩转矩图T=T1见图hT=698514Nmm6）许用应力许用应力值 应力校正系数用插入法由表16.3查得:0b=102.5MPa, -1b=60MPa=-1b0b=60102.5=0.597)画当量弯矩图当量转矩当量弯矩当量弯矩图T=0.59698514 见图h在小齿

45、轮中间截面处M=M2+(T)2=7749662+4121232在右轴颈中间截面处M-=M2+(T)2=9787202+4121232见图iT=412123NmmM=877735NmmM-=1061950Nmm8）校核轴径齿根圆直径轴径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所以结构设计中的轴符合要求。2.6.2 轴的设计 1）初步估算轴径 选择轴的材料为45钢，调制处理，B=650MPa，S=360MPa。

46、查表16.2 C取102 d1023Pn=102336.5150=63.7mm考虑到安装离合器，将其轴径增加4%5%，故取轴径为70mm。2）轴的结构设计 见图a3）计算大齿轮受力转矩圆周力大齿轮轴受力图T2=9.55106Pn=9.5510636.5150Ft=2T2d2=22323833448Fr=Fttann=10374tan20离合器因制造和安装误差所产生的附加圆周力F0（方向未定）F00.32T2D1=0.322323833120见图bT2=2323833NmmFt=10374NFr=3776NF0=11619N 4)计算支承反力水平面受力图垂直面受力图水平面支反力垂直面支反力F0作

47、用，在1、2处的支反力见图C见图dFR1=Fr90.594.5+90.5FR2=Fr94.594.5+90.5FR1=Ft90.594.5+90.5FR2=Ft94.594.5+90.5如图gFR1=F0169.594.5+90.5FR2=F0169.594.5+90.5FR1=1847NFR2=1929NFR1=5075NFR2=5271NFR1=10646NFR2=22265N5）画弯矩图水平弯矩图垂直弯矩图F0作用面弯矩图合成弯矩图见图e见图f 见图h见图i 合成弯矩M=Mxy2+Mxz2+MF026）画转矩图轴受转矩转矩图T=T2见图jT=698514Nmm7）许用应力许用应力值 应力

48、校正系数用插入法由表16.3查得:0b=102.5MPa, -1b=60MPa=-1b0b=60102.5=0.598)画当量弯矩图当量转矩当量弯矩当量弯矩图T=0.592323833 见图j在小齿轮中间截面处M=M2+(T)2=11280552+13710612在右轴颈中间截面处M-=M2+(T)2=19694202+13710612见图kT=1371061NmmM=1775476NmmM-=2399672Nmm9）校核轴径齿根圆直径轴径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综上所述，轴径满足要求。参考文献1 罗圣国.机械设计课程设计指导书,第二版,北京：高等教育出版社,1990年2 吴宗泽, 罗圣国.机械设计课程设计手册,第二版,北京：高等教育出版社,1999年(5)：20233陆振曦，陆守道.食品机械原理与设计M.北京：中国轻工业出版社，19964吴建明.超微粉碎机组的特点及在中药生产中的应用J.机电信息，2005，3(18)：34375 濮良贵.机械设计,第六版,北京：高等教育出版社,1996年(5)：1311326宿坤根，冯艳，陈慧，等.立式粉碎机与其它粉碎机的差异和应用前景J.中国饲料，1998，(21)：15167卢寿慈.粉体加工技术M.中国轻工业出版社，19998 大连理工大学工程画教研室.机械制图,第四版,北京：高等教育出版社,1993年9宋美玲，颜景平.离心冲击式超细粉碎机粉碎机理研究J.电子工业专用设备，1993，2(22)：162010赵敏.立式冲击粉碎机分级叶轮的优化设计J.北京矿冶总院，2001，4(10)：353811 刘 品，刘丽华.互换性与测量技术基础,（第二版）,哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2001年12张永林.新型