土豆清洗削皮装置结构设计.docx

土豆清洗削皮装置结构设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院机械工程黄泽应学 号：职 称：160406102778韩琪、李冶讲师、高级工程师中国·珠海二二一年五月 北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计土豆清洗削皮装置结构设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日土豆清洗去皮装置结构设计摘要土豆的去皮和清洗是在土豆产品加工制作当中的必要的一道工序。眼下，土豆的去皮虽然已经利用机械进行生产，但是生产效率低下、耗能高等因素，存在一些的局限的方面。随着土豆产业的不断的扩大以及我国目前的经济的日新月异，眼前需要一种效率高且消耗能源低的设备来解决土豆深加工所存在的问题。本文设计了一种毛刷辊机械式的土豆去皮清洗结构装置，本装置由电动机、传动装置、毛刷工作区构成，电动机与皮带相连带动由链连接的各毛刷辊转动，土豆由进料口进入，落到转动毛刷辊之上，从而达到去皮目的，最终从卸料口出来。本文对机体结构设计计算、电机选用、带传动设计以及轴承、轴承座的选用做了详细的介绍。关键词：土豆去皮清洗；电机；毛刷辊Structure design of potato cleaning and peeling deviceAbstractPotato peeling and washing is a necessary process in the processing of potato products. At present, although the peeling of potatoes has been produced by machinery, there are some limitations in factors such as low production efficiency and high energy consumption. With the development of potato industry and the rapid progress of China's economy, there is an urgent need for a high-efficiency and low energy consumption equipment to solve the problems of potato deep processing. This paper designs a brush roller mechanical potato peeling and cleaning structure device. This equipment consists of electric motor, transmission and brush working area. The motor is connected to the belt to drive the brush rollers connected by the chain to rotate. The material inlet enters and falls onto the rotating brush roller, so as to achieve the purpose of peeling, and finally comes out of the discharge outlet. This paper introduces in detail the design and calculation of the body structure, the selection of the motor, the design of the belt drive and the selection of the bearing and the bearing seat.Keywords: Potato peeling cleaning; electric machinery; brush roller目 录前言11绪论11.1土豆去皮机的研究现状11.2土豆去皮装置21.3存在的问题41.4研究的意义42土豆去皮机的结构设计42.1薯条自动化生产线流程42.2设计方案的选择52.3土豆去皮机的结构以及其工作原理52.4土豆去皮机的相关计算63传动方案的设计及选用83.1电动机的选择83.2传动方案的设计103.3V带的设计选用113.4V带轮的设计选用133.5链传动的设计计算163.6键的选择184轴的设计194.1轴的材料194.2轴的结构设计205轴承的选择235.1轴承的类型235.2轴承寿命计算235.3轴承座的设计245.4轴承润滑246各零部件的设计256.1轴端挡圈256.2带菱形座外球面球轴承256.3中间板块266.4去皮机的外型机架267建模仿真278结论28参考文献29附录31前言由于我国目前的土豆生产量十分巨大，因此对土豆的加工也不断的增大，而且现如今土豆的产品种类也数不胜数。然而土豆在被做成产品之前，它都需要经过一系列的过程才能完成，而去皮以及清洗则是它成为产品之前的重要的前提。土豆的去皮清洗效果会影响土豆产品的制作效果，其去皮清洗效率也会影响其后的生产效率。所以需要设计出一种高效率、操作简单的设备以满足目前的需求。1绪论1.1土豆去皮机的研究现状1.1.1国内的研究现状以目前的情况来看，尽管国内在土豆采摘以及分类这些方向的研究都取得了不错的成就，但是在对土豆如何高效简易去皮清洗加工的技术及装置这方面却缺乏研究，国内现有的土豆去皮清洗加工技术还很落后。在土豆去皮机应用的初期，土豆去皮的技术通常是使用机械、化学法和蒸汽这三种方式对土豆进行去皮。高增法1，他通过用芋头作为去皮机的研究对象，设计了一款卧式的六角形滚筒去皮机，该去皮机利用离心力对芋头在滚筒中摩擦从而达到去皮目的，并且计算出去皮的各种工作参数，他所设计的这款去皮机一次的去皮率可高于90%以上，可以达到包含土豆在内的其他块茎类水果及蔬菜的自动去皮要求。陈绍光2把土豆放置在600C的体积分数为8% 的烧碱和体积分数为0. 3%的果蔬脱皮剂构成的脱皮液当中浸泡12到15分钟，浸泡完成之后利用机械或人工对土豆刷动，这样可以完整的把土豆外表皮去除，而且经过去皮之后的土豆还可以维持它原来的硬度、营养和光泽。此方式还需要对土豆进行冲洗一遍，然后再把土豆放到由一定质量分数的柠檬酸和亚硫酸钠构成的溶液中30分钟，这样用于中和剩余的碱液和避免生产褐色聚合物。中国包装和食品机械总公司开发型号为ZQP500的蒸汽式去皮机已在块茎类的果蔬中使用，这款设备损耗小，去皮效率好、土豆除去外表皮后的表面圆滑和不会产生污染。1.1.2土豆去皮机国外的研究现状与国内相比较，国外的一些发达国家或者地区在对土豆加工方面，不管是加工技术还是加工设备都已经是相当先进的。Garrote3等利用特殊设计的蒸汽去皮机，通过实验确定了球形土豆的蒸汽去皮后去皮锋面的渗透率和最终土豆的径向坐标；实验获得了蒸汽去皮机的传热系数和马铃薯组织的热扩散率；理论上估计了最低剥离温度和烹饪值。还对新鲜和蒸汽去皮的马铃薯进行了透射和扫描电子显微镜研究，结果表明，要想对土豆进行蒸汽去皮，热处理必须满足的条件是在100摄氏度下烹饪值至少达到17 秒，温度至少达到100摄氏度。Kaack4等使用工业去皮机、实验室刀片去皮机及手工刀这三种不同的方式对土豆实施去皮研究，研究发现工业去皮机处理后的土豆的硬度要比实验室刀片去皮机及手工刀的硬度高得多。而且与使用锋利的刀相比，钝刀导致的土豆更硬， 储存温度从4°C升高到18°C也显着增加了表面硬化，在受伤表面下方的2-8毫米深度（平均4毫米）处发现最大硬度。Chand5等设计并开发了一种踏板操作式一体化土豆去皮机和切片机。一体机的主要部件是去皮滚筒，喷水设备，切片设备，将去皮土豆从去皮机传送到切片机的活塞和动力传输系统。去皮滚筒的内表面上有凸起，通过摩擦旋转并从土豆上剥下果皮。喷水装置将土豆洗净，同时通过滚筒的周向间隙将果皮与滚筒一起从滚筒上去除。切片设备用于对去皮后的土豆进行切片，从而达成去皮、清洗、切片的目的。1.2土豆去皮装置1.2.1化学去皮法装置果蔬的化学去皮法是利用碱液淋在所要去皮的果蔬中因此这个去皮的方法被称作为淋碱法，这种去皮方法通常会在杏、桃、土豆等果蔬中使用。其原理是把热碱液淋洒在被输送的果蔬上，这些果蔬进入滚筒之后与滚筒的边不断滚动摩擦而去皮。图1.1化学法去皮装置结构简图1.2.2蒸汽式去皮装置该去皮机是通过较高的温度对设备内土豆进行加热，从而让土豆的表皮的水分温度变高而使土豆表皮内外产生压力差，然后这样的压力差使得土豆表皮被撑破从而实现去皮目的。图1.2蒸汽式去皮装置结构简图1.2.3机械式去皮装置现今，机械式去皮装置一般有两种，一是滚筒式：由电动机带动滚筒转动，土豆在滚筒内与转动的滚筒内壁进行摩擦达到去皮目的；二是毛刷式：由电动机带动毛刷辊与土豆进行摩擦去皮。图1.3机械式去皮装置结构简图1.2.4各种去皮设备的比较（1）机械式去皮装置：结构相对于繁琐，经过去皮后的土豆表面光滑，不会产生有害的物质，不需要使用加热的设备。（2）化学去皮法装置：结构相对简单，经过去皮后的土豆表面光滑，会存在有毒物质产生污染，需要加热设备。（3）蒸汽式去皮装置：结构比较复杂，经过去皮后的土豆表面光滑，不会产生污染，需要加热设备。1.3存在的问题国内现有的土豆去皮设备仍存在许多问题：（1）功率消耗大现有的土豆去皮装置的结构设计比较复杂，需要的动力大，这就会导致整个装置的功率消耗大。（2）生产率不高目前土豆去皮的多数机型是间歇式工作，只有较少部分能连续工作且需要后期人工处理，这样不仅生产率低下而且还需要较高的成本。1.4研究的意义目前，土豆不仅仅作为我们餐桌上的菜品，它也是我们日常的零食，在日后土豆具备很大的发展前景。我国的土豆产量也是排在世界的前茅，但是我国目前在土豆深加工方面相对于国外的深加工设备及技术都显得十分落后，因此土豆去皮清洗机的研究有利于我国土豆深加工设备和技术的进步及发展；清洗去皮机的研究有利于我国目前的去皮清洗机的改进，提高生产效率、降低能源消耗。研究出效率高、生产加工大量化的土豆去清洗皮机不论是在经济，还是其他土豆加工产业都有重大的促进推动意义作用。2土豆去皮机的结构设计2.1薯条自动化生产线流程我们组所设计的薯条自动化生产线是把土豆从原料切成条状之后经过油炸做成熟薯条的一系列工序。首先，通过设计的土豆采摘设备把土豆从原产地采摘出来对其清理去杂；然后通过所设计的去皮清洗装置对其进行去皮和清洗；最后使用设计的设备对已经去皮及清洗后的土豆进行切条、油炸和包装等工序。流程图如下：切条清洗去皮去杂原料采摘包装拌料沥油油炸沥水漂洗2.2设计方案的选择通过查阅资料以及对国内土豆去皮机市场的了解，目前国内市场土豆去皮机存在较多的类型为：摩擦式滚筒去皮机、毛刷式去皮机和蒸汽式去皮机。因此，设计时选用以下几种方案进行结构设计。方案一：采用摩擦式滚筒去皮机，该去皮机通过电动机与传动装置相连带动拨料盘不断翻动土豆并与土豆摩擦去皮。方案二：采用毛刷式去皮机，该去皮机由电动机通过传动装置带动安装在转轴上的毛刷辊转动与摩擦去皮。方案三：采用蒸汽式去皮机，该去皮机是通过较高的温度对设备内土豆进行加热，从而让土豆的表皮的水分温度变高而使土豆表皮内外产生压力差，然后这样的压力差使得土豆表皮被撑破从而实现去皮目的。摩擦式滚筒去皮机的价格较便宜，效率不高；毛刷式去皮机的价格同样较便宜，效率一般；蒸汽式去皮机的效率比前二者略高，而价格昂贵。综合经济及效率的考虑，最终决定选用毛刷式去皮机。2.3土豆去皮机的结构以及其工作原理2.3.1毛刷式去皮机的结构设计本设计的毛刷式去皮机基于目前现有的毛刷式去皮机的前提下对其进行改进及创新设计，该去皮机的创新设计体现在于在毛刷辊的传动端添加了便于安装及拆卸的中间板块，毛刷辊的一端通过中间板块安装在靠电动机的侧板上、另一端固定安装在出料端侧板上；依靠电动机这边的侧板上设定一些孔，这些孔的大小略比毛刷辊外径大。该创新设计能够在设备安装或者需要变换毛刷辊的时候更为简单方便，明显地增加安装以及变换毛刷辊的效率，而且该创新设计不会对其他部件产生不良的影响，同时不会使设备造成损坏。图2.1去皮机结构简图2.3.2工作原理本设计中的去皮清洗机包含电动机，机架，毛刷辊，喷嘴等部件构成，每个毛刷辊之间通过链传动，由电动机带动。在开启机器之后，土豆通过皮带运输装置进到去皮机里，去皮机开始快速转动对土豆进行去皮处理，在土豆去皮的同时上面的喷嘴也开启对土豆进行初步清洗；土豆在滚动去皮清洗时，杂物会随水从下面流出；当去皮完成时，出料口打开，土豆从出料口滚出进入清洗装置。2.4土豆去皮机的相关计算2.4.1原始给定参数（1）工作轴转速：250r/min；（2）土豆粒径<80mm；（3）连续生产；2.4.2生产能力G=3600t1+t2+t3×Vt1为进料时间（秒），设计中取20秒t2为去皮时间（秒），设计中取240秒t3为进料时间（秒），设计中取40秒V为装放土豆的最大有效容积为物料的容积密度，取1000kg/m3 为物料充填系数，设计中选取0.5则G360020+240+40×（0.5×0.182+0.2×0.36）×1×0.5×1000737kg/cm32.4.3去皮机功率的计算因为去皮机的工作形式主要是以工作轴转动，所以可粗略计算轴的功率来估算去皮机的功率Pw=T.n9550T为工作轴的转矩（N.m）n为工作轴的转速（初设计为250r/min）T=GA2为摩擦系数，设计中取0.8G为每次投放进加工土豆的重量A为摩擦臂距，A取为1.0m假设每个土豆的平均体积为V1=250cm3，其密度为=1.01.2g/cm3，设计中取=1.1g/cm3所以单个土豆的质量m1m1= V1·=250×1.1=275g=0.275kg每次投放土豆的个数为NN=VV1=(0.5·182+20×36)×100×0.75250×0.5185T=G·A2=Nm1g·A2=0.8×185×0.275×9.8×1.0263.513N·mPw=T.n9550= 63.513×25095501.663kW3传动方案的设计及选用3.1电动机的选择3.1.1电动机常见类型的特点Y系列电动机是全封闭自冷式鼠笼型三相异步电动机。Y系列的电动机具备效率高、能源消耗低、安全性能好、寿命较长等优点。其采取B级绝缘，防护等级为IP4。Y系列的电动机通常在一些没有特别要求的机械设备中使用。YCT系列电磁调速三相异步电动机是由三相异步电动机、电磁转差离合器、测速发电机、电器控制装置组成的，主要在恒转矩无级调速的各种机器设备中使用。YZ、YZR系列电动机一般在大型机械设备以及其它的专用设备中使用，其过载能力较高和机械强度较大。3.1.2选择电动机的容量土豆去皮机所需的功率为Pw =1.663kW，整个传动过程中由一个带传动、一个链传动和2对轴承组成。所以总传动效率为0=带链2轴承 P1=Pw0=1.6630.95×0.96×0.992=1.86kW3.1.3电动机的选型对于土豆去皮机的电动机的选择，因为土豆去皮机对电动机的要求不高，因此无须选择那些性能极高的电动机，只须保证电动机的安全性能好、能使用时间长等一些基本性能即可。经过对电动机各种类型的了解及分析，选择Y系列三相异步电动机就能达到本设计中所需电动机的要求。小型机器设备通常选用同步转速为1500r/min或者1000r/min的电动机。根据去皮机所需要的功率Pw =1.663kW来选型，查阅设计手册表17-1-29，有以下几种型号电动机适合。表3.1电动机选型表方案型号额定功率/kW空载转速r/min满载转速r/min效率%功率因数传动比i1Y2-132S-82.275071078.00.792.842Y2-112M-62.2100094079.00.763.763Y2-100L1-42.21500143080.00.815.724Y112M-62.2100094080.50.743.765Y100L-42.21500143081.00.825.72普通V带传动比小于等于10；链传动的传动比小于等于8，经过对上表五种方案的分析及各种参数的对比，综合考虑，选择第四种方案中的电动机作为本次设计中所需要用的电动机，查阅表17-1-29，该电动机的数据如下：表3.2电动机的参数电机品牌上海晟速电机极数6极电机型号Y112M-6电压380V电源相数三相电动机频率50Hz功率2.2kW最大转矩额定转矩2.0N·m电流5.6A堵转转矩额定转矩2.2 N·m转数940r/min重量45kg同步转数1000r/min电源方式交流电图3.1电动机实物图图3.2电动机安装尺寸图表3.3电动机安装尺寸数据表安装尺寸（mm）外形尺寸（mm）机座号极数A×B轴径（D）轴长(E)键槽宽(F)外壳直径（AC）总长（L）基本尺寸基本尺寸基本尺寸基本尺寸Y112M-66190×140286082404003.2传动方案的设计3.2.1传动的类型（1）带传动带传动的优点是在工作传动时平稳、构造简易、制造的价格便宜、使用及维护简单。其缺点是其传动比不精确、皮带会打滑且使用寿命不长、工作效率不高。（2）链传动链传动不会出现打滑而且不存在弹性滑动，其传动比相对精确；链传动可以在各种的场合中使用；生产和装配要求不高。链传动工作的时候不是很稳定，会产生异响。（3）齿轮传动齿轮传动的传动的精度比较好，能在不同领域里使用，能够在任何不同的两根轴之中传动，齿轮传动能够使用较长的时间而且其传动的效率也相当高；但是其生产和装配的要求相对高而且价格也高，对使用的环境条件要求也较严格。（4）蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动的传动比能够做到很大，有相当大的承载能力。3.2.2传动方案的选择所设计的设备的转速n=250r/min，电动机的转速为1000r/min，满载转速为940r/min，所以总传动比为i=3.76。综合考虑各传动方式的特点，最终决定选择的传动方案为：电机-带传动-链传动-工作转轴3.2.3安装形式本设计是卧式去皮清洗装置，为使设计结构美观，因此安装形式以安装在工作区域的左右两侧如下图所示。图3.2安装简图3.3V带的设计选用带传动整个结构包含了两个带轮、两个轴和皮带（如下图）。动力从主动轮通过皮带传递给从动轮。带传动的构造比较简易、在工作运动中也相对平稳、也能同时多轴传动还可以在轴径较大的轴中传递动力，而且其制造成本低、也不用润滑、维护简单。图3.3带传动示意图皮带的类型有多种多样，通常最常用的有平带、V带和同步带这三种。平带比较光滑些，V带则比较粗糙，因此V带的摩擦力较大些，所以其传递的功率要大于平带。V带的结构比较紧凑，因而其传动也相对稳定， V带是带传动当中应用比较广的一种带。V带可分为不同的种类如普通V带和窄、宽V带等。同步带实际是由平带和多根V带构成，因此同步带的特点会包含前两者的特点，它主要用于一些功率比较大传动中。由于土豆去皮机的功率较小，综合考虑，选择采用普通V带。3.3.1V带的设计计算（1）设计功率PdPd=KA·P 查表13-1-17，按照一天工作小于十个小时，载荷变动小，选取KA=1.0Pd=1.0×2.2=2.2Kw（2）选定带型根据Pd=2.2kW和n=940r/min，由图13-1-1选择A型带。（3）确定带的基准直径D1和D2参考表13-1-11和图13-1-1，小轮基准直径取D1=106mm75mm大轮基准直径D2=iD1=3.76×106=398.56mm由表13-1-11，V带轮的基准直径，取D2=400mm（4）带速、传动比和转速带速v=D1n160×1000=3.14×106×94060×1000=5.21m/sv在525m/s范围内，所以D1直径合适传动比i=D2D1=400106=3.77转速n=940i=9403.77=249r/min（5）确定中心距a和带的基准长度初定中心距 0.7（D1+D2）a022（D1+D2）取值范围 354.2mma01012mm初定 a0=400mm计算基准长度Ld0=2a0+2（D1+D2）+(D2-D1)24a0 =2×400+2（106+400）+(400-106）24×400 =1649.18mm由Ld0查表13-1-4，应选择和Ld0差不多的V带基准长度Ld=1600mm实际轴间距aa0+Ld-Ld02=400+1600-1649.182=375.4mm（6）小带轮包角 1=1800-D2-D1a×57.30=135°120°（7）单根V带的基本额定功率P1及其增量P根据D1=106mm和n1=940r/min，由表13-1-19查得A型带P1=1.05kW、额定功率的增量P=0.03（8）V带的根数z=Pd（P1+P）KaKL由表13-1-22，1=135°时，查得Ka=0.88由表13-1-23，Ld=1600mm时,查得KL=0.99z=2.21.05+0.03×0.88×0.993根（9）单根C带的预紧力F0=500（2.5Ka-1）Pdzv+mv2由表13-1-24查得m=0.10kg/mF0=500（2.50.88-1）2.23×5.21+0.10×5.212=132.27N（10）计算作用在轴上的力FQ=2F0zsin12=2×132.27×3×sin13502=733.21NFQmax=3 F0zsin12=1099.81N（11）V带的安装要求aV带应当有合适的拉紧状态。b带轮间的轴线是平行的，而且带轮间的轮槽对称中心面是重合的。 cV带在轮槽中需要有明确的定位。d在V带运转的期间需要做时常查验和修改。eV带传动需要安置保护设备。f在一定的时间里检验皮带的拉紧状态。3.4V带轮的设计选用3.4.1带轮设计的要求在设计带轮的时候，首先设计的带轮不能太过于复杂，构造简单的带轮才容易制造生产；其次，带轮的质量必须平均分布，重量不能够太重，并且还要防止制造时出现较大的内应力。如果带轮速度大于5米每秒的时候则需要对其进行静平衡，如果带轮速度大于25米每秒的时候则需要对其进行动平衡。带轮的轮槽工作表面应当光滑，应为光滑的表面可以降低皮带的摩擦损耗。3.4.2带轮的材料制造带轮的材料通常选择铸铁HT150，在特殊情况下也可选择其他材料。铸铁带轮一般情况下其速度不超过25m/s，如果当速度超过25m/s或者更高的时候，那时候则需要选择铸钢或钢板。塑料带轮的重量比较轻盈，但是其摩擦系数较大，通常应用在机床。对于本设计当中的V带轮的材料应选用铸铁HT150。3.4.3带轮的结构带轮是由轮缘、轮毂和轮辐构成。由于轮辐结构的不一样，通常会把带轮归类为四种：第一种：带轮分度圆的直径小于或者等于2.53倍轴的直径为实心带轮；第二种：带轮分度圆的直径小于或者等于300mm为辐板带轮；第三种：轮毂和轮缘之间的距离超过100mm为孔板带轮；第一种：带轮分度圆的直径小于或者等于300mm为椭圆轮辐带轮。因此，根据上述已经求出的大小带轮的基准直径可确定小带轮为腹板式轮；大带轮为轮辐式轮。带轮通常情况下都是安装于轴的轴端部位处，因此要想确定带轮的结构必须先确定出轴的最小处直径也就是轴端部位处的直径。设计轴的基本直径公式为： d9550×1030.2×3Pn=A03PnP-大带轮轴的功率，P2=Pd·带=2.2×0.95=2.09kWn-大带轮轴的转速，n2=249r/minA0，-与轴材料有关的系数，此处轴的材料为45号钢45钢的A0和可查下表表3.4几种常用轴材料的及A值轴的材料Q235-A、20Q275、35451Cr18Ni9Ti40Cr,35SiMn/MPa15252035254515253555A14912613511212610314812511297dA03Pn=110×32.09249=22.4mm查表6-1-23，对于d<30mm的轴，如果轴上有一个键槽，轴的直径需要扩大7%，如果轴上有两个键槽，那么轴的直径需要扩大15%。由于所设计的轴上有2处键槽，因此d22.4×1.15=25.76mm由于主轴在工作运转的时候会承受冲击载荷，所以在进行设计的时候，轴的最小处直径要比计算的时候略大，因此综合各方面的考虑取轴的最小处直径dmin=38mm。大小带轮示意图如下图所示：图3.4大带轮示意图图3.42大带轮三维图图3.5小带轮示意图图3.6小带轮三维图3.5链传动的设计计算（1）选择链轮的齿数z小链轮齿数取z1=24大链轮齿数取z2=24（2）传动比ii=z2z1=1（3）链轮转速n1=n2=249r/min（4）修正功率PcPc=Pf1fz 由表14.2-4，查得工况系数f1=1.0由表14.2-4，查得主动链轮齿数系数fz=1.1所以Pc=Pf1fz=2.09×1.0×1.1=2.299kW（5）链条节距p由Pc=2.299kW和n1= 249r/min，在图14.2-2选得节距p为12A，即p=19.05mm（6）初定中心距a0因为i=1所以a0min=0.z1（i+1）p =0.2×24×2×19.05 =182.88mm（7）链长节数X0X0=2a0p+z1+z22+pf3a0f3=（z1+z22）2=0X0=43.2取X0=44节（8）链条长度LL=X0·p1000=44×19.051000=0.84m（9）理论中心距aa=p（X-zz） z=z1=z2=24a=19.05×44-242=190.5mm（10）实际中心距aa=a-a =190.5-0.004×190.5 190mm（11）链速vv=pz1n160×1000=24×249×19.0560×1000=1.82m/s（12）有效圆周力FF=1000Pv=1000×2.091.82=1148N（13）作用在轴上的拉力FaFa1.15f1F=1.15×1.0×1148=1320.2N3.6键的选择3.6.1键的类型键的类型一般可分为平键、楔向键、半圆键、切向键和花键等。（1）平键平键的上下两个表面为平滑表面，两个侧表面作为工作面用于确定零件圆周方向的位置及转送转动力矩。平键有容易安装及拆装、构造简单、定位精度高等优点。（2）半圆键半圆键的外形为一半圆柱的形状，工作面为两个侧表面。这种键安装以及加工都很容易。（3）楔向键楔键的上下表面是工作面，键的上表面和轮毂键槽的底面有l:100的斜度。（4）切向键切向键是由一对楔键构成，该键可以传递较大的扭矩,普遍用于较大型的机械设备。 （5）花键花键的表面是带有齿状的，齿在外表面为外花键，齿在内表面为内花键。3.6.2各轴上键的选型综合分析，在本轴设计中选用圆头普通平键（A型），普通平键构造比较简单，在安装和拆卸时十分容易，同时该键可适用速度快、能承受可变的载荷及冲击载荷的场合。由已知的电动机轴径、大带轮轴径及链轮轴径可查表6.3-4选择键的尺寸：小带轮上的键：键8x7x45 GB/T1095-2003大带轮上的键：键10x8x40 GB/T1095-2003链轮上的键： 键10x8x40 GB/T1095-20033.6.3平键强度的校核P=2Tdkl×103P =2Tdbl×103< T为传递的转矩N·m；d为轴的直径mm；l为键的工作长度mm；k为键与轮毂的接触高度mm，k=0.4h，此h为键的高度；b为键的宽度mm；由表5-3-17可查得P=40MPa，=90MPa（1）校核键8x7x45 GB/T1095-2003T1=9550×P1n1=9550×2.2940=22.35N·mP=2T1d1k1l1×103=2×22.3528×2.8×45×103=12.67MPaP=2T1d1b1l1×103=2×22.3528×8×45×103=4.43MPa（2）校核键10x8x40 GB/T1095-2003T2=9550×P2n2=9550×2.09249=80.16N·mP=2T2d2k2l2×103=2×80.1638×3.2×40×103=32.96MPaP=2T2d2b2l2×103=2×80.1638×10×40×103=10.55MPa4轴的设计轴一般的用途是用来支撑旋转的机械零件、同时也可以传递运动、扭矩或者弯矩。轴可按照不同的类型进行分类为转轴、传动轴、心轴和直轴、曲轴等。4.1轴的材料轴的材料应用的最普遍的是碳素结构钢、合金钢。碳素钢具备良好的力学性能，其中45钢使用较多；合金钢的力学方面的性能比碳素结构钢好，但是其费用较为昂贵，常用于一些要求特定或者特殊的轴。综合考虑，选用45钢具有较高的综合力学性能，应用较多且价格较便宜。4.2轴的结构设计4.2.1轴的结构简图图4.1大带轮轴的结构简图4.2.2确定轴上各段的直径由前面可知大带轮轮毂直径为d1=38mm1段：d1=38mm，根据带轮的轴径；2段：d2=45mm，取决于轴承的大小； 3段：d3=55mm，取决于轴承轴向固定直径；4段：d4=45mm，取决于轴承的大小；5段：d5=38mm，根据链轮的轴径。4.2.3确定轴上各段的轴长1段：l1=53mm，取决于大带轮的宽度；2段：l2=50mm，根据轴承座来决定；3段：l3=282mm，根据与电动机及去皮机的装配决定；4段：l4=l2；5段：l5=45mm，取决于链轮的宽度。4.2.4轴的疲劳强度校核T2=9550×P2n2=9550×2.09249=80.16N·m图4.2 扭矩示意图强度校核：=T0.2d3×103=80.160.2×383×103=7.3MPa=40MPa e=M2+（T2）20.1d3 MPa F力产生的弯矩：M1=F·K1=733.21×0.1.3=75.52N·mF力产生的弯矩：M2=F·K2=1320.2×0.098=129.38N·mM=M1+M2=75.52+129.38=204.9N·m e=204.92+（0.6×80.16）20.1×383×103=38.36MPa < -1b=55MPa图4.3弯矩图4.2.5安全系数校核计算弯曲应力幅为 =MW=204.9×1064.67=43.9×106Pa=43.9MPa式中W为抗弯断面系数，由表19.3-17查得W=4.67cm3=4.67×10-6m3由于是对称循环弯曲应力，故平均应力m=0根据式 S=-1K+m =240×1061.760.925×0.88×43.9×106+0 =2.53式中-1为45钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限，由表19.1-1查得-1=240MPa；K为正应力有效应力集中系数，由表19.3-6按键槽查得K=1.76；为表面质量系数，轴经车削加工，按表19.3-8查得=0.925；为尺寸系数，由表19.3-11查得=0.88。切应力幅为=TWp=80.16×10610.05=7.97×106Pa=7.97MPa式中Wp为抗扭断面系数，由表19.3-15查得Wp=10.05cm3=10.05×10-6m3根据式 S=-1K+m =140×1061.540.925×0.81×7.97×106+0.21×3.99×106=8.12式中-1为45钢扭转疲劳极限，由表19.1-1查得-1=140MPa；K为切应力有效应力集中系数，由表19.3-6按键槽查得K=1.54；为表面质量系数，轴经车削加工，按表19.3-8查得=0.925；为尺寸系数，由表19.3-11查得=0.81；为平均应力折算系数，由表19.3-13查得=0.21。截面安全系数S=SSS2+S2=2.53×8.122.532+8.122=2.552由表19.3-5可知，S=1.32.5故SS，该截面是安全的。5轴承的选择5.1轴承的类型滚动轴承的小于滑动轴承，