板栗仁脱出机械设计

目录
摘要 (2)
Abstract (3)
第一章绪论 (5)
1.1课题提出的背景 (5)
1.2板栗仁脱出机械的发展现状 (6)
1.3世界各国机械法的研究现状： (6)
1.4主要研究内容和关键技术问题 (7)
1.4.1 设计的内容 (7)
1.4.2 关键技术问题 (7)
1.5 设计思路 (8)
1.6 总体结构概述 (8)
第二章结构设计方案的选择分析 (8)
2.1总体结构设计方案的选择： (8)
2.2切削刀具的选择设计 (10)
2.3切削刀具类型的选择.......................................................................... 错误!未定义书签。

2.4滚打器的设计 (11)
2.5螺旋输送器的设计 (11)
第三章主要组成部分 (12)
3.1 电动机 (13)
3.2 传动装置............................................................................................. 错误!未定义书签。

3.3 轴 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。

3.5 划口刀辊............................................................................................. 错误!未定义书签。

3.4 滚打器............................................................................................... 错误!未定义书签。

第四章传动系统的计算 (13)
4.1 螺旋输送器带轮的计算 (13)
4.2 切削刀辊及滚打器带轮的计算 (17)
4.3轴的计算 (21)
4.3.1 螺旋输送器轴的计算 (21)
1. 螺旋输送器轴上的功率P、转速n、转矩T (21)
2. 初步确定轴的最小直径 (21)
4.轴上零件的轴向定位 (22)
5.确定轴上圆角和倒角尺寸 (22)
6.轴的润滑 (22)
1.轴上的功率P、转速n、转矩T (22)
2. 初步确定轴的最小直径 (22)
4.轴上零件的轴向定位 (24)
5.确定轴上圆角和倒角尺寸 (24)
6.轴的润滑 (24)
第五章主要零部件校核 (24)
5.1轴的强度校核 (24)
5.2轴承校核 (25)
5.3键的校核 (25)
第六章使用说明书 (26)
6.1板栗仁脱出机的操作方法 (26)
第七章总结与展望 (27)
参考文献及资料名称： (29)
摘要
在我国乃至世界上都有食用板栗的历史，由于板栗中含有大量的维生素c 和矿物质钾、锌、铁等，因此具有食疗价值，深得人们喜爱。

但是由于板栗仁的脱壳取出技术一直以来都是人们难以解决的问题。

出于当今社会板栗的需求跟种植领域都在不断增加，特别是像我们国家这种产栗大国，更是制约着板栗的生产加工和出售。

使用纯手工脱壳的技术根本就已经不能满足市场的需求了，因此运
用机械法脱壳的方式仍然刻不容缓。

板栗仁脱出机械是否能正常工作，取决于紧要部件是不是能够有合理的设计，该次设计的目的主要是为了减少板栗脱壳工作者的劳动时间、提高板栗取仁的生产效率。

本次设计的动力来源是单相异步电动机，主要的工作执行部件是螺旋输送器和切削刀辊以及滚打器，该次设计的传动方式是带传动。

在完成全部设计后，运用Solid works软件进行了三维零件设计及装配，运用AutoCAD软件对主要零部件以及总装配图二维图的绘制。

关键词：板栗板栗仁脱出挤压切削滚打器螺旋输送器
Abstract
Edible Chinese chestnut history in our country and even the world, due to the chestnut contains large amounts of vitamin C and minerals potassium, zinc, iron, etc.. Therefore, it has therapeutic value, won the people's love. But due to Chinese chestnut shelling out technology has been is for people to solve the problem. For Chinese chestnut in today's society needs with the planting areas are increasing, especially as our country the chestnut production big country, is restricts the chestnut production, processing and sale. Using pure manual shelling technology fundamental has been unable to meet the market demand, therefore transported with mechanical shelling is still urgent.Chestnut kernel extrusion machine can work normally, depending on critical components is not to have a reasonable design, the purpose of the design is mainly in order to reduce the labor time of Chinese chestnut shelling workers, improving chestnut kernel production efficiency. The design of power source is a single-phase asynchronous motor, the main execution unit is spiral conveyer, and a cutting knife roller and roller is, the drive mode of the design is belt transmission. After the completion of all design, using SolidWorks software design three-dimensional parts and assembly, using AutoCAD software on the main components of the assembly dimensional map drawing.
Key words: Chinese chestnut
Chestnut prolapse
Extrusion cutting
Rolling machine
Screw conveyor
第一章绪论
1.1课题提出的背景
板栗俗称栗子，原产于中国。

板栗具有非常高的营养价值，具有延缓疲劳和增强记忆力等诸多价值，也有很高的经济价值，是我国有名的传统干果类产品。

新鲜板栗的含水份比重大约在51％左右，蛋白质含量约为4．0％～4．5%，脂肪含量约为0.8％～1％，碳水化合物约为40％～42％，纤维素约为1．6％～1．8％。

还富含大量的维生素a和维生素b以及维生素c，含有少量的Ca、P、Fe、K等人体所需的矿物质。

栗仁味道鲜美，风味十分特别。

板栗还可以当作药物使用，具有健脾、润肺、补肝、消除湿热，医治腰腿痛及调养治病之功效，享有“东方珍珠”之美称。

在我们国家，北起黑龙江，南至云南、海南等地区都有广阔的种植分布。

特别是最近几年以来，随着十三五规划的提出，山川秀美工程的实施，国家大力提倡退耕还林，人民的生活水平得到很大的提高我国各地纷纷提倡退耕还林，所以板栗的种植规模得到非常大的提升，产量也得到了飞速的增长。

然而由于刚刚采摘的板栗的水分含量相对较高，呼吸能力相对较强；加上在板栗开花结果时期以及板栗去苞过程中都会找到无法避免的微生物污染，促使板栗非常容易被腐烂，同时也容易变质而不耐贮藏。

跟据调查显示，我国每年因板栗发霉、腐烂导致的损失大约达到当年板栗总产值的15％～25%，导致了板栗原料的极度浪费，同时板栗的销售和消费也遭遇到了时间上以及地理环境的限制。

严重影响了农民的经济收入，导致很多农民伐树种植庄稼，与国家提出的退耕还林背道而驰。

因此对于很多专家来说，板栗的贮存以及板栗的深加工技术急需解决。

现在在我们的生活中最常见的板栗加工技术就是随处可见的糖炒栗子，虽然板栗在经过糖炒之后味道比较鲜美，但是需要手工去脱壳，这样及其不卫生，同时也比较麻烦。

因此，设计一款适用的板栗仁取出的机械是十分有必要的，以此来解决加工板栗脱壳所出现的效率差、耗时长、劳动力大、成本高等诸多的问题。

1.2 板栗脱壳的发展现状
板栗的外壳与花生、瓜子、核桃等坚果的外壳不同，板栗的外壳与栗仁之间没有结合缝，板栗里面的红衣与板栗仁紧密相连，导致板栗的壳仁相对比较难遇脱离。

现如今板栗仁脱出的方法有传统纯手工法、化学法、机械法、能量法以及真空法等几种方法，其中能量法以及真空法是最近几年才出现的，而且得到了交快的发展，这两种方法能实现板栗仁脱出的大规模生产。

但是费用比较高，在广大的农村地区是很难实现的。

在我们的国家，特别是在那些欠发达的地区，大部分运用的还是人工法。

人工法也是板栗脱壳最早的脱壳法，这种方法效率非常低下，容易导致板栗得不到即使脱壳而腐烂，造成大量的经济损失；且人工法一点也不卫生，而且比较伤手，不适合于大规模生产。

另外，手工法脱壳成本比较高，一个人每天大约能剥壳15公斤，在采收板栗之后需要大量的劳动力来剥壳。

后来采用的是将板栗干燥到一定程度后进行对辊挤压，虽然这种方法解放了大量的劳动力，但是这种方法对板栗仁的损坏率比较高。

后来，伴随着化学工业的兴起，涌现了化学脱壳法。

虽然该种方法对板栗仁的损坏率比较低，但是需添加其它的一些化学成分。

这些添加的化学成分将致使产品具有异味，影响了板栗原有的品质与风味。

与传统的手工法和化学法以及能量发相比，机械法脱壳具有这三种方法难以比拟的优点。

首先，机械式脱壳取仁技术的脱壳去衣率相对较高，栗仁的完好率相对较高，同时机械式取仁技术达到了板栗大大批量加工的要求。

这是因为运用了机械式切割和滚打的方法对板栗的外壳及红衣进行剥离去除，并且由单相异步电机当作动力源，节约了大量的财力与劳动力，大大提高了板栗取仁的加工效率。

其次，机械式脱壳去衣技术对板栗的栗仁没有化学物品的污染，而且栗仁在脱出过程中也不会发生质的变化，更不会改变栗仁成品的深加工。

因此机械法非常适合一些栗仁的精加工成为高档食品。

1.3 世界各国机械法的研究现状：
进入上世纪九十年代以来，由于板栗的种植以及人民的生活水平不断提高，人们对板栗的需求量不断增加，世界上的很多国家逐步开始研究制造板栗仁脱出的机械，以满足板栗大量加工的需求。

在欧洲的许多国家，一些奢华的板栗制品，
很多都是通过机械式脱壳取仁技术加工出来的。

现在欧洲的很多国家，板栗的机械式取仁技术得到了普及，尤其是法国和意大利在这方面的技术已经处于世界领先水平。

虽然机械取仁技术在亚洲起步较晚，但是发展的很快，尤其像日本，韩国，中国这些国家。

虽然各国的技术指导思想大同小异，但其加工过程却各有不同。

下表1-1为世界上部分国家或地区的研究现状。

表 1-1 世界各国或地区机械法的研究现状
1.4主要研究内容和关键技术问题
1.4.1 设计的内容
1、整机结构的设计；
2、板栗仁脱出机构的设计；
3、仁壳分离机构的设计。

1.4.2 关键技术问题
由于关于板栗取仁机械的研究有很多，形成了如今脱壳机械设备的多样化。

板栗的脱壳机构是板栗取仁机械的主要工作部分，主要工作部件对栗仁的损坏率、机械的工作效率以及经济效益等关键问题，主要是由脱壳机构的技术水平决定。

现如今，板栗的加工与销售，板栗仁的损坏率是板栗加工商急需解决的问题。

所以，保证栗仁的完整率是本次设计的关键。

1.5 设计思路
由于板栗的栗仁与外层坚壳没有结合缝，栗仁与外壳之间有一层薄薄的红衣，这层红衣柔软且紧贴在栗仁之上，难于剥离。

所以应先将板栗干燥处理到一定的程度，然后采用下位式高速旋转切削刀辊在一个相对密闭的空间进行切削去壳，板栗的输送装置则采用的是螺旋输送器，运用螺旋输送器将已经切削过的板栗进行输送，然后利用高速滚打器将被切削刀辊切削过的板栗上的壳打掉。

滚打器的作用主要是通过高速碰撞将己被切削过的板栗的残留外壳红衣打掉。

最后由螺旋输送器将板栗输送至出料口。

1.6 总体结构概述
根据家用的打米机等脱壳可知道，坚果类产品的脱壳顺序大致相同。

板栗进入收集料斗后，经螺旋输送器输送，切削刀辊，滚打器这些组件。

因此，板栗取仁机的总体结构设计就出来了。

策划过程中从上到下，从把板栗装进袋子开始，顶部是一个进料箱，进料箱下面是螺旋输送器，螺旋输送器下面是同轴的切削刀辊以及高速滚打器。

本次设计借助的是切削刀辊和螺旋输送器与机架形成一个密闭的空间，运用切削刀辊的挤压切削作用以及螺旋输送器和滚打器的作用即可完成脱壳工作。

要确认机械上的每一块的是否能合理的安装上，必须得设计一个能够起到支撑、定位、连接功能的机架结构，在机架上焊接一块的铁板，电动机就是安装在铁板上。

第二章方案的设计与选择
2.1 整机结构设计方案的选择：
方案一:参考中国农机院板栗划口机以及日本板栗脱壳技术的结构形式，采用刮料输送器配合单轴下位式高速旋转切削刀辊、高速旋转滚打器的结构形式，
具体结构如图2-1所示：
1—切削刀辊2—刮料输送器3—滚打器
图2-1 方案一结构示意图
方案分析:该方案的刮料输送器结构比较笨重，耗能也比较高，而且其矩形刮板结构直接导致了与单轴下位式高速旋转切削刀辊和滚打器的配合不合理，使得刀辊和滚打器得不到充分的利用，因此生产效率较低。

方案二：将方案一中的刮料器换为螺旋输送器，具体结构形式如图2-2所示。

1—机架 2—切削装置电机 3—高速滚打器 4—出料口
5—螺旋输送器 6—进料口 7—高速切削刀辊 8—输送器电机
图2-2 方案二结构示意图
方案分析:方案二是方案一的改进形式，使其结构更为合理，效率更高。

将方案一中的刮料输送器改为螺旋输送器，后者的结构简单合理，能耗较少。

但是用了两个电动机，造成了没有必要的经济损失。

方案三：将方案二中的两个电动机改成一个电机，直接将螺旋输送器轴与电动机、切削轴与电机运用v带传动的方式连接起来。

具体结构图如图2-3所示：
1—高速滚打器 2—螺旋输送器 3—高速切削刀辊 4—电动机
图2-3 方案三结构示意图
方案分析:方案三是方案一以及方案二综合的的改进形式，使其结构上更合理，效率更高。

将方案一中的刮料输送器改为螺旋输送器，后者的结构简单合理，能耗较少。

将方案二中的两个电动机改成了一个电动机。

节约了没有必要的经济损失。

2.2 板栗仁脱出机构的设计
本次设计是通过切削刀辊对板栗进行划口，将板栗的外壳切破。

这一设计也是本次设计的关键。

而切削刀辊最主要的是切削刀具的选择。

生活中常见的非金属切削刀具大部分都是木材的切削刀具，经过干燥后的板栗的外壳与木材的质软、弹性回复大和比较容易破开等特性非常相似。

因此，木材的切削刀具也适用于板栗外壳的切削加工。

木材切削刀具中的刀具主要有钻
头、铣刀和圆锯片和三种，其中钻头适用于给木材钻孔，铣刀主要用于木材的成型加工，而圆锯片则是主要用于木材的切割加工。

因此，本次设计中的切削刀辊中应该运用圆锯片来达到板栗外壳的切削的目的。

具体图如图2-4所示：
图2-4 圆锯片机构示意图
2.4栗仁分离机构的设计
本次设计的栗仁分离机构是运用滚打器，滚打器是板栗仁脱出加工过程中的第二个步骤，此时的板栗外壳与红衣经高速切削刀辊的切削后呈多裂口状，但实际上并没有将外壳与红衣从栗仁上脱去，此时只须运用滚打装置给其一定的滚打力，就可以将已切削过的外壳与红衣祛除。

2.5螺旋输送器的设计
螺旋输送器是将被切削刀具切削后的板栗输送至滚打器处，然后再将被滚打器滚打后的板栗输送至出料口的工具，主要起到输送的作用。

具体结构图如图2-5所示：
图2-5 螺旋输送器结构示意图
第三章 传动系统的计算
3.1 电动机的选择
本次设计的动力源为单相电源，设计对象的生产率是每小时50千克，相当于平均每分钟取仁0.833千克，也就是相当于每分钟被破碎的板栗仁的分量。

根据《农产品加工机械与设备》上的公式有：
)(-=h /4
d 6022t sn D Q ψρ）π（（3-1）
得
式中 Q ：螺旋输送机生产率；(kg/h)
D ：螺旋叶片外径（m ）；
d:转轴外径（m ）； s:螺距（m ）；
n:螺旋转速（r/min ） ；
ψ：物料充满系数，一般取0.3-0.5； ρ：物料的密度（kg/3m ）。

其中Q=50kg/h ；D=100mm ；d=47mm ；s=50mm ；ρ=310kg/3m ；ψ=0.4；
带入式：ψρ
s d D Q
）π（22-604得：
n=220r/min
由于本次设计运用到农村家用的小型板栗仁脱出机上，考虑到人工投料和功率要求上，本次带轮的传动比i=4.5，所以应选择功率小、转速低、价格低、体积小的电动机，满足上面要求的有以下两种电动机。

通过上表的比较，我选择的电动机为型号为Y90S-4，该电动机额定功率为1.1kW ，同步转速=1400r/min ，电动机的外形尺寸310×180×190/mm ，电动机的中心高度H=90mm ，长轴直径是24mm ，轴的外伸长度65mm 。

3.2 带轮的设计与计算
本次设计选用的传动方式为V 带传动，在设计V 带传动时，需要确定的内容
主要是：带的型号、基准长度、大小带轮基准直径，带的根数、中心距、初拉力、作用在轴上的力的大小和方向。

3.2.1螺旋输送器带轮的计算
根据本次机械设计，首先列出设计的一些基本条件
电动机型号： 4-s 90Y 额定功率： 1.1KW 转速： m in /1400n 1r = 传动比： 5.4=i 每天工作10小时以下。

1确定计算功率
查《机械设计》表8-8得工作情况系数 1.1=，故
=KW 21.11.11.1=⨯=（3-3）
2选择V 带带型
取传动比为2.5时转速合适。

根据计算得知的功率ca P 和电动机上带轮（小带轮）的转速1n （与电动机一样的速度），查《机械设计》表8-10，可以选择V 带的型号为A 型。

3确定带轮基准直径
初选主动带轮的基准直径1d ：根据《机械设计》一书，可选择V 带的型号参考表8-6和表8-8，选取小带轮直径1d d =75mm 。

mm 5.337755.4d 12=⨯=⨯=d d d i （3-4）
取标准值为mm d d 2002=
ca P A K ca P P K A
验算带的速度
s
m s m n d d /50.5/1000601400
7510060v 11=⨯⨯⨯=⨯=
ππ（3-5）
Vmin=5m/s ＜v=s m /50.5＜25m/s
因此所选带的速度合适。

4确定中心距a 和带的基准长度
按照首次保证中心距7000=a mm ，计算出带的参考长度：
mm 8.2096=（3-6）
按《机械设计》一书中查表8-2，选择相近的基本长度d L 可查得：：
mm L d 2200=
计算实际中心距a
mm mm L L a a d d 6.751)28.20962200(700200≈-+=+
≈- （3-7）
根据式8-24，d L a a 015.0min -=,Ld
a a 03.0max += 中心距的变化范围是718.6—817.6 mm 。

5验算主动轮上的包角
︒
︒=︒
--︒≈1201603.57)
(180121＞a d d d d α （3-8）
主动轮包角合适。

6计算V 带的根数z
A 带的根数由下列公式确定：
00()ca ca
r L
p p Z p p p k k α=
=+∆⨯⨯ （3-9） 其中：0p —单根普通V 带的许用功率值 )(0kw p 。

αk —包角系数。

)(2)(7.021021dd dd a dd dd +<<+0
2
12210'
4)()(22a dd dd dd dd a d L -+++=π
1α
l k —V 带的基准长度系数，此处取 1.06L k =。

0p ∆—计入传动比的影响时，单根普通V 带所能传递的功率增量。

由1400/min n r =和175d d mm =查表8-4得00.68p kw =。

由1400/min n r =和i=4.5 查表8-50.17p kw ∆=。

查表取值：0.92k α=， 1.06L k =。

00()0.828
r L p p p k k α=+∆⨯⨯=（3-10）
46.1)(a 00=⨯⨯∆+==
L r
r ca k k p p p p p z
选取z=2
7计算单根V 带的初拉力
查表得A 型带的单位长度质量q=0.105kg/m
2.173]50.5105.050.5292.021.192.05.2500[)5.2(500
22
0=⨯+⨯⨯⨯-⨯=+-=）（qv zv
K P K F ca
αα（3-11）
8计算压轴力
（3-12）
得
=682.3N
9带轮的结构和尺寸
根据所学课本《机械设计》，选择HT200作为带轮的材料最为合适。

关键结构尺寸如表3.2所示：
表3.2主要结构尺寸
0F p F 2sin
21
0αzF F p =p F
10主要设计结论
选用A 型普通V 带2根，带基准长度2200mm 。

带轮基准直径1d d =75mm ，2d d =337.5mm ，中心距控制在a=718.6—817.6mm 。

单根带初拉力0F =173.2N 。

3.2.2 切削刀辊及滚打器带轮的计算
根据本次设计以及上面的计算得到： 电动机型号： 4-s 90Y 额定功率： 1.1KW 转速： m in /1400n 1r = 传动比： 2=i 4.2.1确定计算功率
查表得工作情况系数 1.1=
=KW 21.11.11.1=⨯=（3-13）
4.2.2选择V 带带型
取传动比为2.5时转速合适。

根据计算得知的功率ca P 和电动机上带轮（小
ca P A K ca P P K A
带轮）的转速1n （与电动机一样的速度），查《机械设计》表8-10，可以选择V 带的型号为A 型。

4.2.3确定大小带轮基准直径
初选主动带轮的基准直径1d ：根据《机械设计》一书，可选择V 带的型号参考表8-6和表8-8，选取小带轮直径1d d =75mm 。

mm 150752d 12=⨯=⨯=d d d i （3-14）
取标准值为mm d d 1502=
验算带的速度
s
m s m n d d /50.5/1000601400
7510060v 11=⨯⨯⨯=⨯=
ππ（3-15）
Vmin=5m/s ＜v=s m /50.5＜25m/s
因此所选带的速度合适。

4.确定V 带的中心距a 和带的基准长度Ld
根据《机械设计》式子 ，首次保证中心距
5000=a mm ，计算出带的参考长度：
mm 5.1356=（3-16）
按《机械设计》一书中查表8-2，选择相近的基本长度d L 可查得：：
mm L d 1550=
计算实际中心距a
mm mm L L a a d d 75.596)25.13561550(500200≈-+=+
≈-（3-17）
5验算主动轮上的包角
︒︒=︒
--︒≈1201703.57)
(180121＞a d d d d α（3-18）
主动轮包角合适。

)(2)(7.021021dd dd a dd dd +<<+0
2
12210'
4)()(22a dd dd dd dd a d L -+++=π
1α
6计算V 带的根数z
1)计算单根V 带的额定功率Pr 。

带的根数由下列公式确定：
由1400/min n r =和175d d mm =，查表8-4得00.68p kw =。

由1400/min n r =和i=2和A 型带，查表8-5得0.17p kw ∆=。

查表8-6得0.98k α=，表8-2得0.98L k = 带入下面公式有：
00()ca ca
r L
p p Z p p p k k α=
=+∆⨯⨯ （3-19） 其中：0p —单根普通V 带的许用功率值 )(0kw p 。

αk —包角系数。

l k —V 带的带长修正系数。

0p ∆—计入传动比的影响时，单根普通V 带所能传递的功率增量。

00()0.797
r L p p p k k α=+∆⨯⨯=（3-20）
64.1)(a 00=⨯⨯∆+==
l r
r ca k k p p p p p z
选取z=2
7计算单根V 带的初拉力
查表得A 型带的单位长度质量q=0.105kg/m
（3-21）
8计算压轴力
（3-22）
得
0F N qv K vz P F ca 436.125)15.2(500
20=+-=α
p F 2sin
21
0αzF F p =
=483.7N
9带轮的结构和尺寸
根据所学课本《机械设计》，选择HT200作为带轮的材料最合适。

关键结构尺寸如表3.3所示：
表3.3主要结构尺寸
10主要设计结论
选用A 型普通V 带2根，带基准长度220mm 。

带轮基准直径1d d =75mm ，2d d =150mm 。

单根带初拉力0F =173.2N 。

p F
3.3轴的计算
3.3.1 螺旋输送器轴的计算
1.螺旋输送器轴上的功率P 、转速n 、转矩T
若取带轮传动的效率为η1=0.95，深沟球轴承的效率η2=0.99，联轴器的效
率η3=0.99。

所以有：
50.950.990.99 1.1 1.05220/min
1.05955000095500000.447210220
P kW
n r P T N mm n =⨯⨯⨯====⨯=⨯• （ 3-23）
2. 初步确定轴的最小直径
先按《机械设计》式（15—2）初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料45号
钢，调制处理。

根据《机械设计》表15—3，取A 0=120，于是得
min 12020.1d A mm ==≈ （3-24）
轴的最小直径显然是安装V 带从动轮处，为了使所选的轴的直径d1与从动轮
的直径相配合，故取d1=35mm ，V 带轮的长度L1=50mm ，V 带轮与轴配合的毂孔长
度L 1=48mm 。

3确定轴的各段直径和长度
（1）为了满足V 带轮的轴向定位要求，轴段左端需制出一轴肩来定位，故取
d Ⅱ=40mm ；V 带轮与轴配合的毂孔长度L=50mm ，为了保证轴挡圈只压在V 带轮
上而不压在轴的端面上，故第二段的长度应比L1略短些，现取L2=35mm 。

（2）初步选择深沟球轴承。

参照工作要求并根据安装尺寸d3=42mm ，由《机
械设计课程设计》轴承产品目录中初步选用标准精度深沟球轴承6208，其尺寸
为408018d D B mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯。

左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。

由手
册上查得6208型轴承的定位轴肩高度h=5mm ，因此，取d3= d5 = 47mm ，
L3=L5=20mm.
（3）取安装螺旋输送器轴段直径d Ⅳ=50mm ，L4 =900mm 。

至此，初步确定了轴的各段直径和长度。

如图4-1所示
图4-1 螺旋输送器轴的结构示意图
4.轴上零件的轴向定位
带轮与轴的径向定位采用平键连接。

按d1=35mm 由《机械设计》表6-1查得
平键截面10828b h l ⨯⨯=⨯⨯（GB/T1095-1979)，键槽用键槽铣刀加工，长为28mm
（标准键长见GB/T1096-1979），同时为了保证齿盘与轴配合有良好的对中性，
故选择螺旋输送器上带轮与轴的配合为H7/m6。

5.确定轴上圆角和倒角尺寸
参考《机械设计》表15—2，取轴端倒角为1.245⨯︒。

6.轴的润滑
采用油润滑的方式给轴进行润滑。

4.3.2划口刀辊以及滚打器轴的计算
1.轴上的功率P 、转速n 、转矩T
若取带轮传动的效率为η=0.95
2530.95 1.1 1.051440720/min 2
1.05955000095500000.139310720P kW
n n r i P T N mm n =⨯==
====⨯=⨯•电（3-25） 2. 初步确定轴的最小直径
先按《机械设计》式（15—2）初步估算轴的最小直径。

本次设计选择轴的材
料为45号钢，调制处理。

根据《机械设计》表15—3，取A 0=120，于是得
min 12020.1d A mm
==≈ （3-26）
轴的最小直径显然是安装V 带从动轮处的直径d1，为了使所选的轴的直径
d1与从动轮的直径相配合，故取d1=25mm ，V 带轮的长度L=50mm ，V 带轮与轴配
合的毂孔长度L1=48mm 。

3.确定轴的各段直径与
1）为了满足V 带轮的轴向定位要求，轴段左端需制出一轴肩来定位，故
取d2=40mm ；V 带轮与轴配合的毂孔长度L=50mm ，为了保证轴挡圈只压在V 带
轮上而不压在轴的端面上，故第二段的长度应比L1略短些，现取L2=35mm 。

（2）初步选择深沟球轴承。

参照工作要求并根据安装尺寸d3=42mm ，由《机
械设计课程设计》轴承产品目录中初步选用标准精度深沟球轴承6206，其尺寸
为306216d D B mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯。

左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。

由手
册上查得6208型轴承的定位轴肩高度h=5mm ，因此，取d3 = d6 = 47mm ，
L3=L5=20mm.
（3）取安装切削刀辊轴段直径d4=47mm ，L4 =400mm 。

安装滚打器轴段直
径d5=47mm,L5=350mm. 至此，初步确定了该轴的各段直径和长度。

如图4-2所示
图4-2 划口刀辊以及滚打器轴的结构示意图
4.轴上零件的轴向定位
V 带轮与轴的连接，根据《机械设计》表6-1以及本次设计的d1=25mm 可选用的平键为8730b h l mm ⨯⨯=⨯⨯，本次设计带轮和轴的配合为H7/m6。

5.确定轴上圆角和倒角尺寸
参考《机械设计》表15—2，取轴端倒角为1.245⨯︒。

6.轴的润滑
采用油润滑的方式进行。

第四章 主要零部件校核
4.1轴的强度校核
由前面知：螺旋输送器轴的功率为1.05KW ，转速为220r/min ，扭矩T=44720N ·mm 。

由于本次设计所选用轴的材料为45号钢，调制处理。

根据《机械设计》表15-3可查得a 155a 275a 64011MP MP MP B ===--τσσ，，。

根据公式：
式子中r τ 为扭矩切应力，单位MPa ，
d 为转轴的最小直径，上面轴得到最小直径d=35mm ；
把上述数据带入公式
r τ≤[]r τ，所以合理。

同理可校核切削刀棍以及滚打器轴的设计也是合理的。

4.2轴承校核
本次设计选用了两种深沟球轴承
6208 GB/T276-1994以及6206 GB/T276-1994
故只考虑这两种轴承，但由于对轴承寿命无特殊要求，并且轴承受力较小，故满足一般使用要求，不需要进行校核。

4.3键的校核
键在工作中，工作面为两端面，主要受到挤压力，它的失效形式是两端面被压塌，所以按挤压应力来校核就行；
普通平键的工作面上的挤压应力强度计算，查询机械设计P106页公式6—1
式子中p σ为键的许用应力 单位MPa ；T 为传动转矩；单位N.m ；h 为键的高度，单位为mm ；d 为转动轴的直径，单位mm ；l 为键的长度，单位mm ；p σ⎡⎤⎣⎦ 为许用挤压应力，单位MPa ；
根据键的选择为GB/T1096—2003;b ⨯ h=14x9，可以得到键的高度h=9mm ，键的长度l=600mm ，轴的直径d=47mm ，转矩T=2.13N.m ；
把上述数据带入公式；
我们本次设计中，工作时有轻微的冲击，查询机械设计P106页表6—2可以得到许用挤压应力p σ⎡⎤⎣⎦ =60MPa
p σ＜p σ⎡⎤⎣⎦
满足要求；。