高效轧辊毛豆脱壳机设计.doc

Shazhou Professional Institute of Technology2017 届毕业（设计）论文报告题目：高效轧辊毛豆脱壳机设计 系 部： 机械动力工程系 .专 业：机械制造与自动化.班 级： 14机制1 班 学 号： 14331136 .姓 名： 赵 磊 .指导教师： 徐向红 程言沛 2017 年 6月沙洲职业工学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 高效轧辊毛豆脱壳机设计学生姓名：赵磊学号：14331136设计（论文）类别：设计专业：机制班级：14机制1班设计（论文）性质：实用型校内指导教师：徐向红职称：副教授、高工是否隶属科研项目：是校外指导教师：程言沛职称：工程师实习单位：苏州京东方光科技有限公司实习岗位：机调1. 设计（论文）的主要任务及目标主要任务：1）查找相关文献，了解高效轧辊毛豆脱壳机的工作原理。 2）查找专利及相关文献，熟悉高效轧辊毛豆脱壳机结构，确定设备的主要结构尺寸和技术参数。 3）利用力学原理，对脱壳机的传动装置等进行优化设计。 4）选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置. 5）对高效轧辊毛豆脱壳机的传动系统以及执行系统进行优化设计。目标：1） 了解机械设计项目研究工作的一般流程，了解高效轧辊毛豆脱壳机的工作方式、工作原理和制造过程，熟悉生产实践中的新技术和新工艺；2） 掌握调查研究、收集处理信息和查阅科技文献的能力；3） 综合运用所学专业知识和实践技能，制定和论证方案、工程设计（或：工艺设计），通过分析比较和设计计算提出技术措施；4） 学习论文的逻辑表达和写作方式，完成技术总结；培养效益意识，提高创新能力和团队协助能力。2. 设计（论文）的主要内容1） 介绍与高效轧辊毛豆脱壳机设计的相关进展状况；2） 高效轧辊毛豆脱壳机特点的分析、新型轧辊的设计；3） 高效轧辊毛豆脱壳机的工艺分析、结构、尺寸的设计计算；4） 进行主要零件的加工，完成高效轧辊毛豆脱壳机的制作过程，对高效轧辊毛豆脱壳机进行安装调试；5） 提供文献参考资料。 要结合自己的工作过程，理论联系实际进行实例分析，撰写毕业论文正文。0沙洲职业工学院毕业设计（论文）任务书3、设计（论文）的基本要求1）设计课题来自生产一线，设计成果已经得到应用有推广应用价值；独立完成规定的工作任务，不弄虚作假，不抄袭别人的成果；2）运用的基本知识和原则准确，技术参数完整，完成的设计计算过程及图纸程序正确，阐述的基本观点和概念清楚、内容正确、数据可靠、结果可信；3）能提出新问题，探索解决问题的方法、手段有一定的特色或新意，方案设计合理可行，结论有新见解；4）论文全文应不少于15000字，其中设计说明或研究应在8000字以上；5）结构严谨，语言通顺，立论正确，论据充分，分析深入，格式规范。4、主要参考文献1 徐淑科. 荞麦的营养功能、应用及其脱壳工艺好设备J. 粮食与饲料工业，2004（12）: 17-19.2 黄和祥.豌豆剥壳机械的设计J.农机化研究，2005(3): 109-110.3 郑传祥.锥栗脱壳去衣及设备的开发J.农业工程学报，2003（1）: 165-167.4 刘少达，未立学，刘清生.银杏（白果）脱壳分离机的设计J.食品与机械，2004（5）:31-32.5 刘瑞根，杨忠.经济作物剥壳加工技术J.粮油加工与食品机械,2005（6）.6 党新安.板栗真空爆壳机及其控制系统的设计J.轻工机械，2002(4): 51-53.7 张艳华.板栗脱壳设备的设计J.粮油加工与食品机械，2004 (5): 70-7l .5、进度安排设计（论文）各阶段任务时间安排1规划论文题材方向，论文目录与框架4.094.182收集资料，论文准备4.185.013整理资料，初步写好各章内容5.015.154修改并细化论文内容，自我纠错5.155.205指导老师审核并按要求修改论文5.206.016修改后经指导老师确认，打印成稿6.016.057论文答辩6.058注：1、此表一式三份，学院、指导教师、学生各一份。2、设计（论文）类别是指设计、论文，性质指应用型、理论研究型和其他。教研室主任签名：_ 系主任签名：_0 Abstract Efficient roll edamame sheller design高效轧辊毛豆脱壳机设计目前，青毛豆剥壳机采用剥壳方式，大多用单对轧辊对毛豆进行剥壳，并且剥壳效率低，且籽粒破碎率较大。针对于此，本文设计了一种基于挤压剥壳原理，能调节多对轧辊转速、间距，并可对籽粒进行清选的青毛豆剥壳机。此剥壳机的整体方案设计布置上采用三对轧辊剥壳机构，偏心振动机构驱动的鱼鳞振动筛和调节轧辊转速的无级变速装置，传动机构，电机和机架等组成。本机以漏斗状输入物料的形式设计布置，机架支撑着可调节物料的喂料斗，主要承担青毛豆荚的送料功能，主电动机布置于无级变速装置的下部，传动机构在机架的两侧，其剥壳过程是通过可调节转速和间距的剥壳轧辊对毛豆进行剥壳，剥出籽粒沿轧辊滚落入鱼鳞振动筛完成清选的过程。该剥壳机构的性能技术指标：外形尺寸（长×宽×高）2257×1226×1211（mm）；轧辊数6只；轧辊直径67.5mm；轧辊间隙0.71.5mm；主电动机配套动力是1.1kW，生产效率200600kg/h。其特点是：剥壳部分采用可传动用钢管；剥壳双辊采用啮合齿轮同步等速驱动；双辊表面附着一层橡胶滚花；轧辊的间距通过蜗杆传动和丝杆传动装置来实现，能满足不同尺寸的毛豆荚对剥壳间隙的要求。关键词：毛豆脱壳；高效；轧辊 II Abstract Efficient roll edamame sheller designEfficient roll edamame sheller designAt present, green soy bean exhausted shell machine selects the exhausted shell method, mostly uses the list axis roller to carry on the exhausted shell to green soy bean,and efficiency of exhausted shell is low, also the broken rate is bigger. In view of this,this article designed one kind based on extrudeing the exhausted shell principle, could adjust rotational speeds of the axis roller, the spacing,and might carry on green soybean exhausted shell machine to the grain which can be elected. This exhausted shell machine overall plan designed arranges three pairs of axis roller exhausted shells organizations, the bias vibrator unitactuation scale shaker and the adjustment roller rotational speed step less speed-change device, the transmission system, composition and so on electrical machinery and rack. This machine by the funnel shapein put material form design arrangement, the rack supports may adjust the material to feeding mouth, mainly undertakes green soybean feeding function, the main motor arrangement is in the steplessspeed-change device lower part, the transmission system in the rack two sides, its exhausted shell process is through adjusting the rotational speed and the spacing of exhausted shell roller to carry on the exhausted shell to green soybean, peels the grain to roll along the roller falls the process which the scale shaker completes clear elects. This exhausted shell organization performance technical specification:The external dimensions (long * width * high) 2257×1226×1211(mm); Roller several 6; Roller diameter 67.5mm; Roller gap 0.7 1.5mm; The main motor necessary power is 1.1KW, production efficiency200 600kg/h. Its characteristic is: The exhausted shell partially uses may pass on uses the steel pipe; The exhausted shell axis roller uses the counter gear synchronization constant speed actuation; axis roller the surface is attaching a rubber knurling; The roller spacing realizes through the worm drive and the lead screw transmission device, can satisfy the different size the wool bean pod to the exhausted shell gap request. key word：Soybean sheller; Efficient; Roll高效轧辊毛豆脱壳机设计目 录1 前言11.1 研究的目的和意义11.2 毛豆剥壳的研究现状21.3 研究内容及方法31.3.1 研究内容31.3.2 研究方法32 毛豆的物理性能及参数43 毛豆剥壳方案及机构组成的确定43.1 剥壳方案43.2 机构组成54 轧辊剥壳部分设计54.1 剥壳轧辊与滚花的设计5411毛豆进入轧辊工作区受力分析6422剥壳过程的分析64.2 剥壳轧辊部分电机及动力传动设计84.2.1 电机选定84.2.2 V带轮的设计84.2.3 轴的结构设计及计算94.2.4轴套的设计124.2.5 斜齿轮的设计135 轧辊间距调节机构设计146 筛选机构运动分析及其设计156.1 鱼鳞筛机构的设计156.2 鱼鳞筛机构运动分析16621筛体运动分析16622被筛物的运动及受力分析167 结论与建议197.1 主要结论19参 考 文 献211 前言毛豆的开发利用是一个新兴产业。大豆是植物蛋白的主要来源,在我国淀粉营养供应有余、蛋白质营养供应不足的情况下,发展大豆生产迫在眉睫。但长期以来人们直接摄取大豆蛋白质营养不多,仅是通过豆制品、豆奶等方式,约占大豆总产的30% ,而70%的大豆子粒均用于榨油,其豆饼通过动物加以利用。20 世纪80年代以后,东南亚国家由于观念更新,率先通过直接食用毛豆来摄取蛋白质营养,相继受到许多地区人民的响应,目前发达国家对毛豆的需求量每年以15%的速度递增,次发达国家对毛豆的需求量每年以105的速度递增。在我国浙江、安徽、上海等省市,毛豆产业已成为一个重要的新兴产业。毛豆已成为南方各省夏秋两季的主要蔬菜,尤其是在经济发达地区大豆鲜食比重明显上升,并由南方逐步向北方扩展,由城市向农村扩展,毛豆已被人们作为保健食品摆上了餐桌。经试验，一台普通的毛豆剥壳机能剥青毛豆200kg/h ，而人工剥壳最多4kg/h，机械化剥壳是手工剥壳效率的约50倍（海门市农业机械化技术推广服务站，2005）。但现今技术水平远不能适应当前加工需要，缺乏长远竞争力。要实现对青毛豆的大量加工，需要技术含量更高的一体化加工生产线。1.1 研究的目的和意义市场经验表明，一个产业的发展和完善必须走产业化发展道路。商品化大生产大流通的市场体系对产品的专业化、规模化要求较高，仅靠农民一家一户的小规模生产经营，很难在市场竞争中立足，必须积极创造条件发展规模种植、规模经营(陈仪，2002)。剥壳作为青毛豆进行深加工的一个重要环节，目前毛豆的剥壳大多由人工完成。随着青毛豆需求的日益增大，其工业化程度越来越高，手工剥壳难以满足其生产率的要求。并且人工剥壳生产效率低、成本高，产品质量和卫生条件得不到保证，且相当伤手。因此，研制开发一种新型、高效、适用青毛豆剥壳机械，不仅可以满足青毛豆剥壳机械化，把工人从繁重的劳动中解脱，对促进毛豆产业的规模化，机械化发展都具有很大的现实意义。只进行单一剥壳功能的青毛豆剥壳机结构简单，价格便宜，而集剥壳、分离、清洗和分级功能为一体的豆类剥壳机械成为了发展趋势。现今的青毛豆剥壳机械大多都采用单对的等辊径的轧辊进行剥壳，虽然剥壳设备对毛豆的破碎率都可以得到降低，但采用机械的方式将豆类荚壳剥离，剥壳后的豆粒存在破皮和损伤率仍然较高，只能用于榨油、食品加工和食用，而不能用于做种子，严重制约了其规模化和系列化，致使其技术水平远不能适应当前加工需要，缺乏长远竞争力。采用对等径双轧辊剥壳机构剥壳率和破损率的影响因素很多，主要有轧辊间隙、豆荚喂入方向、轧辊直径、双辊轴线平面倾角、轧辊转速等，而破损率随辊径减小、转速增高和倾角减小而减小。 即采用高的转速、小的辊径和倾角。可以获得较低的破损率，辊径对破损串影响很显著，倾角显著，转速不显著，提高剥壳生产率，转速应取大值。在轧辊间隙、豆荚喂入方向的影响因素已探明的情况下，在青毛豆的剥壳机的设计中通过对轧辊直径、双辊轴线平面倾角、轧辊转速设计，是可以提高青毛豆剥壳机的生产率的。1.2 青毛豆剥壳的研究现状我国青毛豆剥壳技术研究起步较晚，但发展较快，而且吸收了国外先进技术的优点，结合自身情况，研制出了以下一些机械青毛豆脱壳机。何瑞银等分析了青毛豆剥壳机，他们通过研究认为，青毛豆剥壳机输送工作台做成V型倾斜导向槽，可以自动完成青毛豆原料的定向分布和输送，减少了人工劳动量。剥壳装置主要由夹持辊和剥壳轧辊两部分组成，轧辊表面做成网格状结构。弹性夹持装置与可调间隙的轧辊共同完成了剥壳过程，剥壳原理巧妙地借助于两个工作部件的时速差,并在剥壳过程中借助于青毛豆荚自身壳体的保护作用，降低了青毛豆表面的损伤率，减少了青毛豆由于表面的损伤而产生的褐变。清选筛通过支架与输送装置的振动电机相连，自动完成豆荚与青豆的分离(何瑞银,2005）。在轧辊间距的调整上，因为其间距的调节范围较小，其采用的调整分体式滑动轴承座来位置来实现，不能较为精确的进行调整，而采用蜗轮、蜗杆和丝杆装置进行调节更有利于在小范围间距的调整。陈新华等在适应不同成熟程度、不同饱满程度、不同个体大小的豆荚剥壳作业要求下，经多次试验、改进，形成了双轴辊剥壳机构，剥净率达到90%以上，籽粒破碎率为8%，机构的适应性、稳定性、可靠性明显。该机构的特点是：剥壳双辊由啮合齿轮同步等速驱动；双辊表面滚花，夹持附着力强；轧辊间隙通过调整分体式滑动轴承座位置实现，满足了不同厚度毛豆荚对剥壳间隙的要求，减少了破碎率；在送料机构到剥壳轧辊间增设一组橡胶轴辊，起着稳定夹持、送料，加速、加力作用，便于两片荚壳的分离(陈新华,2005）。因为轧辊线水平倾角对其剥壳效果影响不是显著，采用单对轧辊水平放置，其生产率对于较大规模的生产将得不到满足，因此，采用多对轧辊倾斜一定的倾角放置，既可更大的提高生产率，还可以通过人工调节满足各种生产规模的需要。骆娅君等对青毛豆剥壳机质量影响因素进行了研究，通过对其工作原理的分析，得出该青毛豆剥壳机主要有一下特点：一是振动式自动送料装置能可靠、自动地将清毛豆荚定向送入剥壳部件；二是弹性夹持装置与轧辊之间的空间组合和参数的合理配置使豆荚喂入科学、可靠；三是挤压剥壳轧辊间的间隙可调，以适应不同规格青毛豆荚的剥壳加工，减少毛豆籽粒的破碎率；四是联动式清选机构使加工的毛豆籽粒清洁度高，避免了二次清洗，节省了人工。提出了青毛豆剥壳机剥壳性能的优劣关键在于结构配置和参数的选择，并得出了影响剥壳机性能的因素有三个方面，即轧辊直径、转速及轧辊间的间隙对剥壳性能的影响，剥壳轧辊和夹持轧辊之间的位置和转速对剥壳性能的影响和结构配置对剥壳清洁度的影响(骆娅君等,2006）。王铮的新鲜豆类脱壳机的研究，介绍了新鲜豆类挤压剥壳原理。即通过一对有一定间距的圆形橡胶轧辊，以不同的速度相对旋转，挤压撕剥豆荚，豆类受挤压脱出并落在轧辊一侧，外壳则通过轧辊间隙由另一侧脱出。为了使更快破裂及豆粒顺利挤出，同时采用了二轧辊差速装置，使豆荚除受挤压外还受到剪切力作用，这样可使豆荚更快撕裂(王铮,1993）。轧辊用不同的速度相对旋转，有其局限性，虽然可以产生一定的剪切力，但用齿轮啮合等速驱动也可以达到相同的效果，同时采用等速驱动将使机构简单化，降低成本。江文在每月纵横介绍了一种被研制的青毛豆剥壳机，它采用柔性夹持、差速破壳原理创新设计的夹持辊和剥壳辊等核心技术(江文,2005）。1.3 研究内容及方法1.3.1 研究内容（）对青毛豆剥壳的工作方式分析并确定剥壳机工作原理；（）剥壳机总体方案的确定与总体结构的设计;（）主要工作部件的设计，包括双轴辊剥壳机构、清选机构、传动系统和机架总成的设计等（）确定筛选部分、双辊剥壳部分中所配置的电机功率。1.3.2 研究方法通过类比的方法，比较分析国内外相关的青毛豆剥壳机械机以及其他相似作物的剥壳机械，结合青毛豆剥壳中的特殊性，确定剥壳机的设计方案及机构组成，而后具体完成剥壳部分、轧辊调速部分、清选部分的设计。2 毛豆的物理性能及参数青毛豆荚为扁长条状，中间厚，两头扁平，豆荚长度在4050mm,每荚含籽粒14个，其中23粒的占85%以上，籽粒在壳内纵向排列，籽粒间有一定间隙，受外力挤压时会移动；豆荚外壳比较柔韧，两片荚壳结合力较紧，无一定的外力作用，籽粒不可能脱出；籽粒和荚壳的含水率较高，壳韧籽脆，籽粒易受伤关于毛豆几何尺寸和基本力学性质，杭州地区产量高、品质好的当家品种大青豆给出数据如表2-1(卢盛超,1991）。3 毛豆剥壳方案及机构组成的确定青毛豆品种繁杂，形状较为规则，壳仁间隙小，在一定的角度上对毛豆用力是可以有效的剥壳的。目前剥壳工艺通常为：首先将毛豆分级，可分为饱满、干瘪两级；然后使毛豆保持一定的湿度，使毛豆壳变软，增大壳籽的润滑；而后挤压，剥壳、；最后是豆粒清选。本设计亦参照此工艺进行。3.1 剥壳方案机械剥壳常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剥壳，借助撞击作用的撞击剥壳，利用剪切作用的剪切剥壳和利用成对轧辊挤压作用的挤压剥壳。鲜大豆粒相当娇嫩，表面极易损伤，不能采用常规的挤压，碾搓法剥壳。据试验分析（卢盛超，1991），随着轧辊间隙的增大，剥壳率下降而破损率增加，适当的间隙，即0.71.5mm，破损率低于5%，符合质量要求，剥壳率达95%以上所以鲜大豆荚的剥壳轧辊间要求为小间隙，其值以鲜大豆荚厚度的ll015为宜从剥壳效率及实现工艺考虑，选择小间隙轧辊挤压的方案。分析小间隙轧辊挤压的运动可知，影响双轧辊剥壳机构剥壳率和破损率的影响因素有：轧辊间隙、豆荚喂入方向、轧辊直径、双辊轴线平面倾角、轧辊转速等。由试验结果表明剥壳率很高，接近100% ，可认为基本上不受三因素的影响，而破损率随辊径减小、转速增高和倾角减小而减小。 即采用高的转速、小的辊径和倾角。可以获得较低的破损率。通过对已有的理论分析结果表明：辊径对破损率影响很显著，倾角显著，转速不显著。针对于这三方面对剥壳程度的不同影响，设计此剥壳机时把辊径控制在70mm以下，为了保持毛豆能够顺利的下滑，参考相关资料，选择轧辊轴线的平面倾角为20°，同时为了最大程度的提高剥壳效率，采用无级变速装置控制轧辊的转数。表2-1 大青毛豆鲜豆荚特性名称数值长度 （L）56.985mm宽度 （B）15.906mm厚度 （T）5.785mm弯曲半轻（r)54.115mm重心(C)距顶端25.050mm偏距(e)3.4433mm摩擦角()23°35摩擦系数()0.473极限拉伸力(P)38.024N屈服极限()1.753N/极限弯曲力(W)45.835N极限挤压力(Q)5.953N3.2 机构组成由上述方案可将整个剥壳机设计成三部分机构，即：传动系统和机架总成部分，轴辊剥壳部分，清选部分。从机械装配方面考虑，可将轴辊剥壳部分和传动系统部分设计成一体，清选系统部分为另一体，为了保持整个装置在剥壳过程中保持稳定，不发生因振动而影响了剥壳效率，将两部分固定于同一平台，。设计剥壳机结构如图3-1所示：图 3-1 脱壳机结构示意图4 轧辊剥壳部分设计4.1 剥壳轧辊与滚花的设计对青毛豆因挤压作用而实现剥壳的主要部件为轧辊与滚花。为探求合适的辊径，参考卢盛超的鲜大豆剥壳元件的试验研究，其在不考虑轧辊间隙、豆荚喂入方向、轧辊直径、轧辊轴线平面倾角、轧辊转速等因素间的交互作用的情况下，得出轧辊直径、轧辊轴线平面倾角、轧辊转速三者的最优组合分别为40°、37.5mm和60r/min。由于倾角对破损率影响不很显著， 且倾角过小则豆荚喂入困难，为了使毛豆在轧辊上充分的和轧辊接触，故取倾角为20°。转速取60rmin40rmin，同时考虑到在较大规模的剥壳需要和不同品质毛豆间对最优速度的不同，因此转速取在60r/min到460r/min之间；轧辊间距根据毛豆的特性设计为可调在0.7mm之间1.5mm。辊径根据所选的传动用电焊钢管及附着在其上的橡胶可以达到67.5mm，虽然较最优组合中辊径大，但从已有的理论分析看出，此范围内不同辊径所造成的破损率相差不大， 且较小的辊径会出现咬入困难的现象，同时考虑到安装轧辊上安装齿轮，轴套和轧辊质量不能太大的需要，因此取这个值。钢管数据如下表4-1：表4-1 钢管尺寸特性外径(/mm) 壁厚(/mm) 内径及其允许偏差(/mm) 静扭矩破坏值（/N.m） 63.5 5 58.5±0.18 1570 411毛豆进入轧辊工作区受力分析图4-1 毛豆进入胶辊工作区受力分析图在两轧辊相对旋转、转速相同的条件下，青毛豆进入两辊之间被夹住时受到的正压力与、摩擦力与的作用，接触点和为起扎点，其与辊中心的连接构成角与，与成为起扎角。此时=，=，=，其受力图如图4-1。 = 式中 、 胶辊与清毛豆的摩擦系数及摩擦角。要是青毛豆进入轧辊工作区，必须满足下列条件：即 422剥壳过程的分析因为两轧辊的速度相等，则=，=。与的合力为，与的合力为。与分别沿x、y轴分解为、。=，两力方向相反，作用在同一直线，使青毛豆受到挤压，但没有剥壳作用。=，二力方向相同，只能使青毛豆进入轧辊扎区，也不能剥壳。其受力图如图4-2所示。 图4-2 两胶辊的速度相等时毛豆剥壳过程受力图在青毛豆是单层进入剥壳区时，青毛豆剥壳机的生产率可用下式计算（黄和祥，2005） 式中 Q=生产率（kg/h）青毛豆的平均速度，（、为剥壳两轧辊的线速度）B轧辊长度（m）；青毛豆长度；青毛豆宽度；青毛豆入辊的连续性系数，一般为0.5；青毛豆入辊的充满系数，可取0.70.8；剥壳率（%）；物料密度（kg/）；剥壳轧辊设计成3组，为了增强夹持力每组轧辊上布满带一定斜度的滚花，滚花之间的距离为1mm，每个滚花其沿轴线方向的为1.5mm，采用邵氏硬度为6065的橡胶包裹于钢管外层（查尔斯.A.哈博，2004），这样对青毛豆在剥壳过程中的夹持更有力，从而保证毛豆能被充分挤压剥壳；在分布上采用内凹的同向滚花，并且两轧辊上在夹持时滚花是相对应的，以保证青毛豆能进入轧辊工作区，即，。为了最大程度的适应不同几何尺寸毛豆剥壳的需要，将剥壳轧辊间距设计为可调的。通过蜗轮和蜗杆装置调节和可调轧辊的轴承座相连的带细螺纹的长杆，同时调节三组轧辊各自的间距。本设计中调节轧辊间距装置采用双向调节，通过操作分布于轧辊两端的调节装置对剥壳间距进行调节。4.2 剥壳轧辊部分电机及动力传动设计4.2.1 电机选定此设计主要针对于家庭用青毛豆剥壳机，根据剥壳机的电动机的功率分配比的特点，结合电动机的工作特性，我们可以选择主电动机为额定转速2840 r/min额定功率为1.5 kW的三相异步电动机，鱼鳞振动筛电动机为额定转速2825r/min额定功率为0.75 kW的三相异步电动机。4.2.2 V带轮的设计此部分的动力传动比为i=1，传送要求在此传动比情况下能平稳传动，且能满足一定的动载荷，考虑带传动以标准化且具有结构简单、造价低廉以及缓冲吸振等特点，可以采用此种传动形式中的V带传动。V带设计如下：(1)所传送的计算功率=，参考工作条件：载荷变动较大，软起动，每天工作小时数为1016h。故工况系数取1.4，传递的额定功率P即为所选电动机的额定功率1.1kW，于是=1.4×1.1 = 1.5kW。(2)根据计算功率和小带轮转速（即为电动机额定转速2825rpm）选定带型为普通V带B型。(3)确定带轮的基准直径和。1)初选小带轮的基准直径为125mm。2)验算带的速度。由= 18.48 m/s，对于普通V带5m/s<18.48m/s<=30 m/s,并且也接近于=20m/s,因此是比较合适的。3)计算从动轮基准直径。由传动比i=1，故= i =125mm。4)确定中心距和带的基准长度。根据传动的结构需要初定中心距,由0.7（+）2（+），取=425mm。带基准长度=2+（+）+=1242 mm，取=1250mm，则实际中心距=+ =429mm。考虑安装调整和补偿预紧力的需要，中心距变动范围为： =- 0.015=447.75mm =+ 0.015=410.25mm 5)验算主动轮上的包角。=180- ×57.5°=180120，故是合适的。6)确定带的根数z。由z = （4-3）其中 包角系数，查表取0.95； 长度系数，查表取1.13； 单根V带的额定功率，取4.5； 单根V带的增量，取0.38。算得z =0.93，故取z =1。7)确定带的预紧力。= 500=471.55N。8)带传动作用在轴上的力（压轴力）。= 2zsin=620.19N。带轮的材料选择HT150铸铁，其基准直径为=429mm3dmm，采用实心式；对电机上主动轮，因其基准直径也为=429mm，因此也选实心式。4.2.3 轴的结构设计及计算1）初选最小直径。轴的扭转强度条件为： 式中 扭转切应力，单位为MPa；T 轴所受的扭矩，单位为N·mm；轴所受的扭转截面系数，单位为mm；n 轴的转速，单位为r/min；P 轴传递的功率，单位为kW；d 计算截面处轴的直径，单位为mm；许用扭转切应力，单位为MPa；以上公式所要用到的数据中和所选材料有关，现在确定材料为45钢，调质处理，查阅相关资料得到45钢的许用扭转切应力为2545，现在取30。由上式可得轴的直径 =26.89mm由于轴上开有键槽，故应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱，可以将轴径圆整为标准直径30。2）装配方案。如图4-3所示：1、3处安装轴承，此处轴径d =35mm；5处安装与轧辊带连接和电机带连接的带轮，此处轴径d =30mm；4处安装齿轮，此处轴径d =32mm；2处安装轧辊，此处轴径d = 63.5mm；3）结构设计。1，3处轴长度由轴套确定，L= 23mm；2处轴长度由轧辊确定，L= 1200mm；4处轴长度由齿轮确定，L= 60mm；5处轴长度由带轮确定，L= 56mm；其余轴段由整体结构定。 图4-3 轴安装说明图4）按弯扭合成强度条件较核。(1)轴的功率P，转速n，转矩TP=1.1kW， n = 60r/min ， T252.2Nm(2)轧辊上的力轧辊径向受力主要为齿轮运动时所产生的力；齿轮的运动对轧辊也产生轴向力,但由于与水平成一定倾角的档块支撑,其所产生的沿轴向的反作用分力，抵消了此轴向力，故整体上传动轴轴向受力为0。于是：切向力=6554N；径向力：=2385.46N；轴向力；=0N；(3)带轮上的力带轮5上压轴力：N；（4）计算支反力H平面支反力如图4-5-2：=0 =0解得：=6898.73N,=-344.73N (负号表示方向相反)V平面支反力如图4-5-4： 解得：=2472.20N，=2832.77N其中： 1285.20mm, =67.60mm, =64.03mm（5）求弯矩，画弯矩图：H平面与V平面的弯矩图分别如图4-4所示：=-443046.40Nmm=3117707.87Nmm=181382.26Nmm=181449.86Nmm总弯矩：=681000Nmm（6）校核 =21195 =32.91MPa60MPa式中： 折合系数。这里，由于扭转切应力为脉动循环变应力，取为0.6； 轴的抗弯截面系数； d 轴直径； b 轴上键槽宽度； t 轴上键槽深度；弯曲应力满足要求，所以安全。由于轴的受力情况与结构决定了其强度和刚度将远高于其工作要求，故不需要对轴进行精确校核。 图4-4 轴的载荷分布图4.2.4轴套的设计由于剥壳轧辊的转数不大、轻载，因此根据剥壳轧辊的直径配备选用结构简单的轴套。选用代号Q/ZB84.5.。其主要尺寸如表4-2（机械设计手册联合编写组，1979）： 表4-2：轴套的主要尺寸 35±0.045 45±0.060 8 16 1.5 1.5 8 1.5 1 4.2.5 斜齿轮的设计(1)选择材料和精度等级考虑到轧辊的转速和功率不是很高,对传动的精度要求不是很高，故大、小齿轮均采用45钢，调质处理，硬度HB=229286,取其平均值240HB,精度等级7级精度。（2）初步估计小齿轮直径按齿面接触强度初步估计小齿轮分度圆直径。由机械设计图10-13，查得区域系数=2.433。试选载荷系数=1.6。由机械设计图10-26查得=0.78，=0.87，则=+=1.65。计算小齿轮传递的转矩=N.mm。查表10-7选取齿宽系数=1。查表10-6查得材料材料的弹性影响系数=189.8。由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa； 由图10-19查得接触疲劳强度寿命系数=0.90；=0.95；计算接触疲劳许用应力，由式（10-12）得=0.9×600MPa=540MPa=0.95×550MPa=522.5MPa可知 =531.25MPa由式得 =54.36mm初步定为=55.93mm（3）确定基本参数 初定模数m=2mm，选取螺旋角=14°，可得=27.12。取=27，则=1.44×27=39(4)