3522 太阳能水循环水稻干燥机设计
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江西农业大学毕业设计(论文)任务书设计(论文)课 题 名 称太阳能水循环水稻干燥机设计学生姓名 刘志洋 院(系) 工学院 专 业 机制 081指导教师 张庐陵 职 称 副教授 学 历 本科毕业设计(论文)要求:1.设计态度端正,思路清晰,技术路线科学合理;2.水稻干燥机结构及尺寸参数应能保证干燥机的形状、尺寸、精度均符合图纸要求; 3.干燥机结构应尽可能简单、合理,制造维修方便,成本低廉;。4.干燥机要操作方便,工作安全可靠。5.设计图纸量应达到 A01.5 张以上。6.编制设计说明书 1 份。 (5000 字左右)毕业设计(论文)内容与技术参数:1.设计及绘制干燥机装配图。2.设计及绘制零件图。3.编制设计说明书 1 份。毕业设计(论文)工作计划:1.(2011 年 11 月)下达任务;2.(2011 年 12 月)详细阅读设计要求,查找相关资料,绘出大概模型。3.(2012 年 3 月)着手设计干燥机外形、主轴、动力装置等并且计算相关零件的参数和验算、校核。4.(2012 年 4 月 设计及绘制搅拌机的装配草图、设计及绘制搅拌机装配图、设计及绘零件图、按规定格式和要求编制设计说明书。5.(5 月上旬)打印图纸、制作答辩演示文件、准备毕业答辩。接受任务日期 2011 年 11 月 10 日 要求完成日期 2012 年 4 月 30 日学 生 签 名 刘志洋 2012 年 05 月 14 日指导教师签名 年 月 日院长(主任)签名 年 月 日太阳能水循环水稻干燥机设计,学校:江西农业大学学院:工学院姓名: 刘志洋专业:机械设计制造及其自动化学号:2085013年级:081级指导老师:张庐陵 职称:副教授,设计出发点,本论文设计的是太阳能水循环谷物干燥机,根据小型水泥搅拌机原理。地球含有巨大的太阳能,水作为介质也有巨大的优势,一水的比热容很大、二水在地球储存非常丰富。太阳能水循环谷物干燥机是通过太阳能将水箱中的加热,然后将水箱中的热水送到搅拌机的隔层里,而水稻从搅拌机上方倒入,通过电机带动主轴中叶片,将水稻不停地翻转,从而使水稻达到干燥,干燥的的程度可以根据不同的需求。搅拌机隔层中的热水温度可以用温度计测量,当温度下降到30就换水,但是碰到阴雨天气,没什么太阳,可以使用电加热搅拌机隔层中水。干燥的水稻从搅拌机下底部流出,搅拌机下底部有倾角为45,便于干燥的水稻快速流出。,原理图,搅拌机,搅拌机外壳,主轴大齿轮,搅拌机旋转主轴,叶片,叶片,齿轮轴,涡轮,蜗杆,轴承座组合,动力带传动,轴支撑架,装配图,太阳水循环图,太阳能热水器原理图,总结,通过本次设计我有以下几点体会:对以前学过的知识遗忘一部分,通过设计有重新找回来了。学会如何查资料获取有用的信息。可以大概把大学4年里学过的知识、课程相关的贯穿在一起。不足之处是没有把装配图中所有部件画在一起,而是分成了几个大块来画。,致谢,非常评委老师对我的指点,我相信通过此次的答辩将对我以后的 人生道路起指南作用,再次用我诚挚的感谢给各位老师对我精彩的点评!,江西农业大学毕业设计(论文)任务书设计(论文)课 题 名 称太阳能水循环水稻干燥机设计学生姓名 刘志洋 院(系) 工学院 专 业 机制 081指导教师 张庐陵 职 称 副教授 学 历 本科毕业设计(论文)要求:1.设计态度端正,思路清晰,技术路线科学合理;2.水稻干燥机结构及尺寸参数应能保证干燥机的形状、尺寸、精度均符合图纸要求; 3.干燥机结构应尽可能简单、合理,制造维修方便,成本低廉;。4.干燥机要操作方便,工作安全可靠。5.设计图纸量应达到 A01.5 张以上。6.编制设计说明书 1 份。 (5000 字左右)毕业设计(论文)内容与技术参数:1.设计及绘制干燥机装配图。2.设计及绘制零件图。3.编制设计说明书 1 份。毕业设计(论文)工作计划:1.(2011 年 11 月)下达任务;2.(2011 年 12 月)详细阅读设计要求,查找相关资料,绘出大概模型。3.(2012 年 3 月)着手设计干燥机外形、主轴、动力装置等并且计算相关零件的参数和验算、校核。4.(2012 年 4 月 设计及绘制搅拌机的装配草图、设计及绘制搅拌机装配图、设计及绘零件图、按规定格式和要求编制设计说明书。5.(5 月上旬)打印图纸、制作答辩演示文件、准备毕业答辩。接受任务日期 2011 年 11 月 10 日 要求完成日期 2012 年 4 月 30 日学 生 签 名 刘志洋 2012 年 05 月 14 日指导教师签名 年 月 日院长(主任)签名 年 月 日太阳能水循环水稻干燥机设计,学校:江西农业大学学院:工学院姓名: 刘志洋专业:机械设计制造及其自动化学号:2085013年级:081级指导老师:张庐陵 职称:副教授,设计出发点,本论文设计的是太阳能水循环谷物干燥机,根据小型水泥搅拌机原理。地球含有巨大的太阳能,水作为介质也有巨大的优势,一水的比热容很大、二水在地球储存非常丰富。太阳能水循环谷物干燥机是通过太阳能将水箱中的加热,然后将水箱中的热水送到搅拌机的隔层里,而水稻从搅拌机上方倒入,通过电机带动主轴中叶片,将水稻不停地翻转,从而使水稻达到干燥,干燥的的程度可以根据不同的需求。搅拌机隔层中的热水温度可以用温度计测量,当温度下降到30就换水,但是碰到阴雨天气,没什么太阳,可以使用电加热搅拌机隔层中水。干燥的水稻从搅拌机下底部流出,搅拌机下底部有倾角为45,便于干燥的水稻快速流出。,原理图,搅拌机,搅拌机外壳,主轴大齿轮,搅拌机旋转主轴,叶片,叶片,齿轮轴,涡轮,蜗杆,轴承座组合,动力带传动,轴支撑架,装配图,太阳水循环图,太阳能热水器原理图,总结,通过本次设计我有以下几点体会:对以前学过的知识遗忘一部分,通过设计有重新找回来了。学会如何查资料获取有用的信息。可以大概把大学4年里学过的知识、课程相关的贯穿在一起。不足之处是没有把装配图中所有部件画在一起,而是分成了几个大块来画。,致谢,非常评委老师对我的指点,我相信通过此次的答辩将对我以后的 人生道路起指南作用,再次用我诚挚的感谢给各位老师对我精彩的点评!,1太阳能水循环水稻干燥机设计1 绪论1.1 稻干燥的意义水稻干燥历来是农业生产中的重要问题,但是在农村水稻干燥是水稻产后处理过程中的一个薄弱环节。近年来,国家对农业工程十分重视,水稻干燥已成为农业生产中的重要问题。水稻干燥是水稻加工过程中的关键,水稻在收获时一般含水量都较高,如果不能及时晒干,会很快发热变质,造成严重损失,在存储期间,水稻含水率高低决定水稻的呼吸强度,尤其是采用密封包装的水稻,一旦含水率较高,呼吸强度明显增强,一方面加快水稻自身的营养消耗,另一方面在密封条件下发生无氧呼吸,在很短时间内水稻的生命力就会丧失。由于水稻是一种热敏性的物料,干燥速度过快或参数选择不当容易产生爆腰, 导致颗粒表面产生微观裂纹, 这将直接提高水稻碾米时的碎米率, 影响它的产量和经济价值。总结、整理国内外水稻干燥技术的成功经验,对于指导水稻干燥作业、研究开发新型干燥设备具有十分重要的意义。因此,水稻干燥机主要应用在两种情况下:第一种情况:在水稻收获期间,由于天气原因无法自然踪晒,如不及时进行干燥会造成水稻的发芽变质,此时应用水稻干燥机对水稻进行干燥,使水稻的含水量达到短时间安全存储要求,待自然干燥条什具备后再进行自然干燥。第二种情况:水稻包装前,使水稻中的水分达到能够安全长期保存,并保证水稻保持窿好生命力的条件。这时,自然干燥法无法使水稻中的水分降低到这样的程度。需用水稻干燥机进行干燥。实践证明,经过充分干燥的水稻可使其新陈代谢作用进行的非常缓慢,从而延长水稻寿命,保持较高的发芽率,同时具有杀虫,抑制微生物的作用,使水稻在贮藏期间更加稳定。当前,应用于普通水稻干燥的大型干燥设备的开发研制比较多,由于过去水稻的产业化程度很低,因此专门针对水稻干燥研制的设备很少,小数可以应用于水稻干燥的设备,不是很容易推广应用。随着水稻产业化程度的提高,对水稻干燥机的需求也越来越大。为了满足广大农户及小型水稻加工的需求,设计制造水稻干燥机具有很重要的现实意义。1.2 水稻干燥机理水稻干燥是利用水稻内部水分不断向外表面扩散和表面水分不断蒸发来实现的。水稻表面水分的蒸发,取决于空气中水蒸气分压力的大小。空气中水蒸气压力与水稻表面问的水蒸气分压力之差,是水稻干燥的推动力,它的大小决定水稻表面水分蒸发速度。水稻内部水分的移动现象。称为内扩散,内扩散又分为湿扩散和热扩散。水稻干燥过程中,表面水分蒸发,破坏了水稻水分平衡,其表面含水率小于内部的含水率,形成了湿度梯度。由于湿度梯度,而引起水分向含水率低的方向移动,这种现象称为湿扩散。水稻受热后,表面温度高于内部温度,形成温度梯度。由于存在温度梯度。水分随着热源方向由高温处移向低温处,这种现象称为热扩散。温度梯度与温度梯度方向一致时,水稻中水分热扩散和湿扩散方向一致,加速水稻干燥而不影响干燥效果和质量。如温度梯度和湿度梯度方向相反,使水稻中水分热扩散和湿扩散以相反的方向移动时,影响干燥速度。但由于加热温度较低,水稻体积较小,对水分向外移动影响不2大。如果温度较高,热扩散比澎扩散进行得强烈时,往往水稻内部水分向外移动的速度低于水稻表面水分蒸发的速度,而影响干燥质量。严重的情况,水稻内部的水分不但不能扩散到水稻表面,反而把水分往内迁移,形成水稻表面裂纹等现象。1.3.1 太阳能干燥机的前景太阳能,一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电。太阳能是一种无污染的能量,自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存。而以前人们是直接利用太阳能干燥谷物,而不是先收集能量或者利用能量转化来干燥谷物。而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,风能、水的势能等等。到目前只有很少人研究太阳能水循环谷物干燥机。而太阳能水循环干燥机有很多优势,可以利用的太阳能储存非常巨大、对环境无污染使用非常方便。循环介质水更是非常丰富,可以说是取之不竭用之不尽,而且可以循环利用,水的比热容很大(4.210 3kJ/kgK),因此水作为介质可以说比较理想。1.3.2 太阳能热水器原理及优势太阳能热水器原理,太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用的太阳能电池组,这是其它电源无法比拟的。电池板原料:玻璃,EVA,电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等 。太阳能热水器把太阳光能转化为热能,将水从低温度加热到高温度,以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由集热管、储水箱及相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热器受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。太阳能电池板和太阳能热水器工作原理相差较远,唯一相同的是都吸收太阳能,太阳能在南方一年四季非常充足,可以说取之不尽用之不竭,且无污染。在农村有着不可替代的作用,在生活中可以充分利用。但是在南方夏天和秋天农村收割水稻时万一碰到连续几天的下雨收回来的水稻无法晒,农民的损失可能比较大,这样他们就可以利用太阳能水循环干燥机,成本低且无污染,碰到连续的阴雨天气,农民可以让减少最低。在生活中其他方面也可以利用。1.3.3 水介质的优势太阳能水循环(水稻)干燥机有很多优点(主要是在南方使用),第一,太阳能源源不断地向地球发射能量供人类使用,而且无污染,人类可以充分使用太阳能用在各种用途中。而且太阳能水循环(水稻)干燥机中的水是循环使3用,对外界来说基本是没有污染,不论是淡水还是海水都可以使用,使用海水也许可能会对金属有一点的伤害,但是对太阳能水循环水稻干燥机稍微加以改善,无论是使用淡水还是海水对机器影响都不大。根据用户不通的需要,加以改善还可以使用其他介质,比如油类、有机物液体等。但是它们的价格比较贵,而且当温度达到 90 度以后可能会产生一些易挥发有害的气体,无论是对空气还人类的健康都有一定的害处。而水有很多优点:第一水的比热容很大(4.210 3kJ/kgK);第二,地球上水储存量很大(据统计目前地球水的储存量总体积约有 13 亿 8600 万千米立方);第三,水没达到沸点一般是不挥发,再循环使用量是不会有很大的变化,且对人体和大气无伤害、无污染。综合各方面的因素考虑,太阳能干燥机用水作为循环的介质无论是价格还环保等各方面都是最安全、最可靠、最理想的。而且在南方水资源是非常丰富,可以说是随处可取。在南方,一般是一年种两季水稻,收割水稻的时间早稻在南方一般是7 月初至八月,晚稻九月末至十月中旬,收割期间阳光太阳可以说是非常充沛、日照时间长、有大量的太阳能可以利用吸收。特别是农业、农村、和农民。比如说非常繁忙在收割的季节,下雨的次数有时会很多但时间且很短,对农民晒水稻有着很大的影响,而且非常繁重。收割回来的水稻碰到下雨而不能及时晒干水稻是很容易腐烂、发芽,水稻的加工出来的米粒口感不好。水稻的重量也会减少很多,对农民来说那是一笔不小的损失。而有了太阳能水循环(水稻)干燥机,碰到短时间的阴雨天农民就不用担心了收割回来的水稻的干燥问题。因此可以说太阳能水循环(水稻)干燥机在南方有着不可比拟的优势。水在地球的量可谓是取之不竭用之不尽,所以用水作为循环介质。42 太阳能水循环水稻干燥机工作过程设计2.1 干燥机基本工作简述 开始利用太阳能电池板吸收太阳辐射的热量将热水器水箱中的水加热达到一定的温度,在水箱中装水泵,利用水泵将热水输送到空心搅拌机中并加满,在搅拌机中倒约为搅拌机体积 80%的水稻。装有叶片的搅拌机通过电动机的带动不断搅拌在搅拌机的水稻,使在搅拌机中的水稻的水分在热水的烘干下和搅拌机的不停地搅拌作用下,水稻的水分快速蒸发,以达到水稻干燥的目的。空心搅拌机中装有一个温度计,当温度低于一定温度时就换水或者加热。当碰到连续几天的阴雨天气,我们可以利用电加热搅拌机中水将水稻干燥。 图 2.1 干燥机工作示意图1、供热水箱体 2、进水热水管 3、出水热水水管 4、进水阀门5、出水阀门 6、搅拌机 7、叶片 8、叶片轴 9、底座 10、电动机2.2 水稻干燥机的基本设计要求所设计水稻干燥机(普通型)主要应用于农村小户或者小农场(耕地面积不超过100亩耕地面积很大可以使用几个干燥机)所处理水稻的量中等,要求其5能适应大部分农民水稻的干燥,移动方便、自动化程度一般,寿命较长,维护方便,能有效保证水稻安全性,确保水稻不会出现没有或者部分干燥的现象。每次的干燥量不多于3 0 0公斤,每次干燥时间不多于3小时。针对以上要求,采用搅拌机干燥机的.搅拌机的搅拌中心轴要满足一定强度,保证在合作过程中不变形并且能带动叶片正常旋转使得水稻在干燥过程中都能均匀的被翻转,已达到水稻在限制的时间内都被干燥。2.2.1 水稻有关参数水稻从田里收割回来时,它含有一定的湿度,但密度为 660kg-830kg/rn3取750kg/rn 3,含水量为10%15%,需要干燥到含水量6%3%,根据不通的需求、用途和保存时间,就可选择干燥程度。而农民需要水稻干燥后能最长保持一年不腐烂,超低含水量(4 %2 % ) 的水稻种子不适宜在室温、 条件下贮藏;贮于45 的最佳含水量为 4 %5 % ;贮于室温的最佳含水量是5 %7% 。所以选择干燥后水稻的含水量为6%。2.3.水稻干燥耗能计算水稻干燥的能量消耗主要包括水稻吸热和机械设备运行所需能量消耗,其中机械设备中能量消耗最大的是水稻,这也是设计所需的,其他机械设备运行所用能量较少。水稻干燥中的能量消耗按下述方法计算:热水放出热量=水稻吸收的热量+ 机械设备所耗能量+ 其他损耗但是除了水稻吸收以外的热量可以折算成传热效率阳光充足时太阳能可以将水箱中的水加热到 90,而水箱可以装 2 立方米的水。干燥用过的水低 35就基本不在放出热量,需流回水箱重新加热。水从水箱流到搅拌机水环中可放出的热量为:QCV( T2T 1)1 2 (32)1:水管中和搅拌机传热效率(80%)2:水放热效率(80%)C: 水的比热容 4.2103kJ/ 据公式(32)代入数据得:最后水稻可吸收的热量为: Q4.210 3(85-35)80%80%=1.344105J水稻的干燥程度可以根据农民的经验。这样搅拌机可以不用测温装置及减少装置的复杂性而且便与维修只需用简单的温度计即可。也许收割回来很多水稻但有碰到连续几天的阴雨天气,这时太阳能不能将水箱中的水加热到理想的温度。如不立刻干燥水稻可能会发芽、腐烂,这时我们还是利用此设备,只是在搅拌机中加满水,利用电加热将水直接加热到沸水。也可以将水稻干燥,免去了农民在阴雨连绵而不能干燥水稻忧虑。63 干燥机设计3.1 搅拌机的容积设计搅拌机设计为双层圆柱形,中间为空的,可以通热水且无上盖。下底面有带有阀门的空以便水稻干燥后卸料。3.1.1尺寸设计直径为 1 米,高度 0.8 米 搅拌机的体积: V R2h (31)V; 搅拌机的体积将以上代人(31)公式可得,V=3.140.520.8=0.628m3 水稻只装搅拌机体积的 80%,约只能装 0.5m3 的水稻,重量大约是 300kg。3.1.2 热量计算阳光充足时太阳能可以将水箱中的水加热到 90,而水箱可以装 2 立方米的水。干燥用过的水低 35就基本不在放出热量,需流回水箱重新加热。水从水箱流到搅拌机水环中可放出的热量为:Q CV(T2 T1)1 2 (32)1:水管中和搅拌机传热效率(80%)2:水放热效率(80%)C: 水的比热容 4.2103J/K据公式(32)代入数据得:最后水稻可吸收的热量为: Q4.210 3(85-35)80%80%=1.344105J水稻的干燥程度可以根据农民的经验。这样搅拌机可以不用测温装置及减少装置的复杂性而且便与维修只需用简单的温度计即可。74 动力装置选用4.1.1 叶片选用常用的叶片有三桨叶片、两桨叶片、带框叶片和带齿叶片。选用三桨叶片较合适。图 4.1 各种叶片 选用的三桨叶片的每个叶片半径长度约 0.4 米。每扇叶片的面积大概是0.15m2。每扇叶片在旋转过程中受到的力大约为 80N。4.1.2主轴转速的确定主轴的回转速度是搅拌机干燥机的重要技术参数之一。它决定了水稻在搅拌机内的运动轨迹。若转速太慢,不能翻转效果,干燥效果较差。若转速太快,翻转果太强,可能会使水稻抛到搅拌机的外面,也使翻转的种子在搅拌机内分布不均匀,影响干燥效果。当主轴转速高到一定值时,由丁离心力的作用,才能使水稻翻转合适,当水稻的重力等于旋转离心力时,水稻干燥效果也是最好的。即: mg= (42)Rmv2g:重力加速度9.8m/s 2v= (43)60n据公式(4 2)和(43)代入数据得:求得转速: nmax= 47.3r/min 选用主轴的转速n=35r/min 即可满足要求。4.2 传动装置设计84.2.1传动链设计4.2.2电动机选择电动机分为直流电动机和交流电动机。选用三相异步电动机。根据公式 :T=9550 (44) nP据公式(4 4) 代入数据得:P= = =1.34kw950T3.4728故选额定功率 P 额 =1.5kw 能满足要求,电动机的型号为 Y90L4。转速 n 为 1400r/min.4.2.3带轮设计主轴转速 n4=36r/mini 总 = = =38.88 41350i1 减 =8i2 减 =5i 带 = i 总 /i12i23=0.97 因此取 i 带 =1.0231总i12: 涡轮减速i23: 齿轮减速1)确定计算功率P。计算功率P。是根据传递的功率P ,井考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的。即Pc=KAP=1.11.34kw=1.47kw2)选择带型根据计算功率 Pc 和小带轮转速选择 SPZ 型窄平带。3)确定带轮的基准喜径D 1和D 2。(1) 根据平带截型,选取小带轮的基准直径D1=80mmDmin。(2) 验算带的速度 VV= = m/min=5.87m/minVmax061n06148.3(3) 从动轮基准直径D 2 D2=i带 Dl=160mm9(5) 确定带的根数z由表11.8 P0=1.93kw;由表11.7 ka=0.969由表11.12 kL =1.03;由表11.10 P0=0.17kw z= (45)Lcp)(0= =0.84 03.196.)7.931(4取z=1根由机械设计表11.8 P 0=1.93kw;由表11.7 k a=0.96;由表11.12 KL=1.03;由表11.10 P0=0.17kw去电动机两轮的中心距a=500mm。4.2.4 蜗杆涡轮设计1)蜗杆z 1选择蜗杆一般选用右旋z 1=4,模数m=4, 压力角为=20;h a*=1;c*=0.25d1=mz1=20mm2)涡轮z 2选择涡轮选用z2=33i12=z2/z1=33/4=8.258d2=mz2=334=132mm涡轮宽度b=68mm ;蜗杆长度L=485mm表41 标准蜗杆涡轮几何尺寸计算公式 单位(mm) 名称 符号 公式 蜗杆(1) 涡轮(2)分度圆直径 d d=mz 16 132齿顶高 ha ha=ha*m 4 4齿根高 hf hf=(ha*+c*)m5 5齿全高 h h=ha+hf 9 9齿顶圆直径 da da=d+2ha 24 140齿根圆直径 df df=d-2hf 6 122基圆直径 db db=dcos 15 118齿距 p m 12.56 12.56中心距 a A=(d1+d2)/274经验算蜗杆涡轮疲劳强度和刚度符合要求。4.2.5 齿轮传动设计已知:电动机:额定功率P=1.5Kw 转速n l=1400r/minV皮带传动:传动比i 带 =1 传动效率 1=0.96蜗轮减速器;传动比i 12=8 传动效率 2=0.83齿轮传动:传动比i 34=5 传动效率 3=0.931)设计齿轮的步骤如下计算齿轮的转矩T 210总传动比 i总 =i带 i23i34=185=40齿轮的功率P 2 P2 =P1123=1.50.960.830.93=1.11kw转矩T 2 T2=9550 =9550 N.m=294.5 N.m4n61.齿轮与滚筒采用焊接工艺结台成一体。2) 选定材料及确定许用应力(按对称循环载荷计算)齿宽系数 d 由表12.13,取 d=1.0 查表 Hlim4=7100Mpa; Hlim3=580Mpa 3) 据传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。5) 考虑到工作条件是低速重载,故大、小齿轮都选用硬齿面。由机械设计手册选得大、小齿轮的材料均为40Cr,并经调质段表面淬火,齿面硬度为4855HRC。6)选取精度等级。因采用表面淬火轮齿的变形不人,不需磨削,故初选6级精度(GBl0095881)。4)为了保证齿顶不变尖且具有一定厚度,以及保证重合度的许用值不小于1.41.75许用接触应力 HH4= (46)min14lZNS据(46)代入数据得:= =698Mpa05.186H3= min13lHNSZ据(46)代入数据得:= =590Mpa05.128验算: 弹性系数Z E节点区域系数Z H重合度系数Z H= ZEZHZ (47)ubdKT)1(21据(47)代入数据得:=1890.872.5 285.94.3)1(=157.6MpaH计算结果表明,接触疲劳强度合适,齿轮尺寸无需调整。否则,尺寸调整后还应再进行验算。(1)齿根弯曲疲劳强度计算11重合度系数Y Y= Y=0.6845.1702.齿间载荷分配系数K F 由表12.10,K F= KF=1.47齿向载荷分配系数K F 由4的 图12.14 KF=1.38载荷系数K 由图12.14 K=KAKVKFKF=1.51.21.471.38=3.65齿形系数Y Fa 由图12.21 YFa1=2.46;YFa2=2.19应力修正系数Y sa 由图12.22 Ysa1=1.65;Ysa2=1.8 弯曲疲劳极限 Flim 由图12.23c Flim1=600Mpa;Flim2=450Mpa弯曲最小安全系数S Fmin 由表12.14 SFmin=1.25弯曲寿命系数Y N 由图12.24 YN1=0.95;YN2=0.97尺寸系数Y X 由图12.25 YX=1.0许用弯曲应力 F F1= (48):min1lFXNSY据(48)代入数据得: . F1=426Mpa25.1906F2= minlFXNSY据(48)代入数据得:= F2=318Mpa25.19704验算后都小于极限应力,传动无严重过载,故不作静强度校核。(2)确定传动主要尺寸 小齿轮的齿数取z 3=23,模数m=2.5;压力角为=20;h a*=1;c*=0.25大齿轮z 4=i34z3=523=115,取z 4=116,大小齿轮互为质数,以减小出轮在啮合过程中的磨损。实际分度圆的直径 d3=mz1=2.523=57.5mmd4=mz2=2.5116=290mm中心距a a = = =173.75mm )(1zm2)163(5.齿宽b b=dd3=157.5=57.5mm 取b 1=60mm;b 2=60mm表42 标准齿轮几何尺寸计算公式 单位(mm) 名称 符号 公式 齿轮(3) 齿轮(4)12分度圆直径 d d=mz 57.5 290齿顶高 ha ha=ha*m 2.5 2.5齿根圆 hf hf=(ha*+c*)m 3.125 3.125齿全高 h h=ha+hf 5.625 5.625齿顶圆直径 da da=d1+2ha 62.5 295齿根圆直径 df df=d1-2hf 51.25 283.5基圆直径 db db=dcos 54 272.5齿距 p m 12.56 12.56中心距 a a=(d1+d2)/2 173.754.3 叶片轴的设计电动机带动搅拌机的主轴转动,转速均匀,并且在转动过程中轴不能变形,必须满足使用刚度和强度。搅拌机的复杂程度中等,通过电动皮带带动就可满足使用要求。4.2 主轴4.3.1轴的材料轴材料的有碳素钢和合金钢,碳素钢比合金钢廉价,对应力集中的敏感性较小,所以应用较为广泛。常用的碳素钢有 3050 钢。选用 45 钢。搅拌机主轴上安装三层三桨叶片。因此主轴上受到的力矩为:T= FRN1N2 (49)F: 每扇叶片受到到的力R: 叶片到主轴的距离N1:叶片的扇数N2: 叶片的层数据(49)代入数据得:M=800.433N=288N只要弯曲应力到达要求,切应力也基本上能小于极限切应力,故只根据弯曲应力设计搅拌机的主轴。= = (410)WM32ddmin (411)313据(411)代入数据得:= 36014.28=8.15mm由于安全系数的考虑,取主轴的直径 d=36mm取主轴的长度 L=800mm经过强度、刚度的校核,主轴符合要求。4.3.2 轴上圆角与倒角确定参考机械设计手册,取轴端倒角为245,轴肩处的圆角半径为r=1.5mm 。轴的各段尺寸见零件图。4.3.3轴承轴承的安装最小直径显然是安装滚动轴承的直径,轴承只受径向力作用,因此。选用6010深沟球轴承,轴承采用挡圈进行轴向固定(见零件图), 滚动轴承与轴的周向定位靠过盈配合来保证,此处选轴的直径公差为p6。4.4太阳能电池板选择太阳能电池板主要材料是“硅” , “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。我们应该性价比高的。它适合农村小户使用,通过太阳能加热的水用去干燥水稻后,干燥之后还是温水,我们可以用在生活方面,比如洗衣服,洗澡。完全符合充分利用资源、节约资源的理念。表 42 选用的太阳能热水器及参数品牌 美的 型号 58*1800集热管管数 18(支) 价格范围 10002000(元)水箱内经 460(mm) 集热管管长 18000(m)系统承压 0.3(Mpa) 反光板 无冬季水温 75(C) 夏季水温 100(C)产热水量 160(kg/日) 保温层材质 全聚氨酯内胆材质 不锈钢食品级 304 外壳材质 珠光板支架材料 彩钢不锈钢 水箱体积 150200(L)145 其它部件的选用5.1 搅拌机底座支架由于主轴向下伸出 250mm。底座的支架必须大于这个长度,选用搅拌机的底部到地面的距离 500mm。四根对称的圆柱支持,圆柱下是个底板。由于此机构可以有一定震动,精度不需要很高,圆柱和底板材料选用 HT200 即可。支柱的直径 40mm,长度 500mm,底板为 50050040mm. 根据力学知识,搅拌机下底部的椎体的锥角选用 45图 5.1 搅拌机15图 5.2 搅拌机主轴叶片图 5.3 太阳能水热水管16图 5.4 太阳能电池板图 5.4 太阳能集热管5.2水管水箱到搅拌机送水的水管材料选用不锈钢材料,耐热且不易生锈,才能使水管使用寿命长, 。PPR 管:作为一种新型的水管材料,PPR 管具有得天独厚的优势,它既可以用作冷管,也可以用作热水管。由于其无毒、轻质、耐压,正在成为一种推广的材料。也适合用于热水管道,甚至纯净饮用水管道 PPR 管的接口采用热熔技术,管子之间完全融合到了再一起,所以一旦安装打压测试通过,就不需要经常更换。而且 PPR 管不会结垢,最后选用 PPR 管。5.3水泵和阀门水泵是用来将太阳能加热过的热水送到搅拌机的内胆中,间断性的提供水,所以选取水泵的型号越经济越好。选用型号 150QJ10-50/7,扬程使用使用范围4055 米;电机功率 3kw;额定电流 7.9A;出水管直径 2 寸。5.4搅拌机材料搅拌机的盛水的外围材料应该隔热效果好,在干燥过程中减少热水的热量散失,同时可以减少供热水的次数以节约能量。而内胆材料恰好相反,应该传热效应要好,短时间散出的热量越多越好,水稻干燥的速度也就越快,每天干燥的量也就越多。选材应该综合以上几个因素来选搅拌机的外围和内胆材料。但是考虑它的用途和性价比。我们可以选用 45 钢的材料用在搅拌机的外围,并在外围的里层涂上保温隔热材料。选用 AA-GA 隔 热 王 基 层 涂 料 。 内 胆 选 用 不易 生 锈 的 防 锈 铝 合 金 铝 材 比 较 经 济 实 惠 , 且 铝 材 的 导 热 效 果 也 比 较 好 , 选 用防 锈 铝 合 金 的 型 号 : 5A05( 旧 牌 号 LF5) 搅 拌 机 的 底 部 设 有 一 个 阀 门 , 水 稻干 燥 了 便 于 流 出 农 民 打 包 。 水 稻 干 燥 程 度 可 以 根 据 农 民 的 经 验 。 同 时 , 搅 拌机 的 外 围 与 内 胆 间 上 方 留 一 小 孔 便 于 测 水 温 , 随 时 方 便 换 热 水 。其它有些小零件可能没有选择,都是选用标准件。零件图的尺寸及形状在 CAD 图中可看见17小结随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得和感触太多了,总之,不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的指导老师张老师对我悉心的指导,感谢老师给我的帮助。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。通过此次毕业设计我学到了很多以前不知道知识。特别是对我以后的认识道路是个标榜。18主要参考文献1 曹崇文中国稻谷干燥现状和稻谷干燥设备的开发J农业工程学报, 2001,17 (1):5 92 陈怡群,常春,胡志超,王海鸥循环式谷物干燥机干燥过程的模拟计算和分析J农业工程学报,2009,25(7):233 郑文纬,吴克坚 .机械原理M北京:高等教育出版社,1995,234 邱宣怀,郭芝俊,吴宗泽机械设计M北京:高等教育出版社,19995 于永泗,齐民,机械工程材料北京:大连理工大学出版社,20106 邓星钟,周祖德,冯清秀等机电传动控制 M北京:华中科技大学出版社,19987 傅秦生热工基础与应用M北京:机械工工业出版社,20078 严霖元,曾一凡,夏如艇机械制造基础M. 北京:中国农业大学出版社19959 刘鸿文材料力学 M 北京:高等教育出版社,200410 孙波,何万库,吴坚机械设计专业毕业设计宝典M 西安:西安电子科技大学出版社200811 (美)Neil SclaterNicholas PChironis 编,邹平 译机械设计实用机构与装置图册M北京:机械工业出版社.200312 李文望,金玉狮,诸世敏机械制图M 北京:北京航空航天大学出版社201013 成大先,王德夫,姬奎生,韩学铨,姜勇,李长顺机械设计手册M北京:化学工业出版社.第四版,第 3 卷200214 哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学M北京:高等教育出版社20021915 洪家娣,李明,黄兴元机械设计指导M南昌:江西高校出版社200616 杨洲,段洁利我国南方水稻干燥工艺分析J华南农业大学199931517 奚河滨,王桂香,曹崇文水稻干燥工艺参数的选择M黑龙江省农垦科学院1993218 李长友发展南亚热带水稻干燥装备技术问题的研讨J华南农业大学工程学院2002419 高树林,褚晓强 混流式干燥工艺试验台烘干水稻性能试验M 哈尔滨东宇农业工程机械有限公司2006041420 邢佐群,尹思万粮食烘干机及烘干工艺的选择与确定M农业部干燥机械设备质量监督检验测试中心20030321 杨生龙,王兴盛,康建宏,马秀芳水稻不同干燥方法与不同收割期对裂纹米的影响研究M宁夏农林科学院农作物研究所2003622 陈于萍,周兆元互换性与测量技术基础M北京,机械工业出版社200510 23 奚河滨,王桂湘,邵明军,田阳,于文江水稻干燥技术的研究J黑龙江省农垦科学院1996924 楼锡元,段洁利水稻种子加温干燥的研究M 浙江农大农学系种子教研组1994525 刘立山圆筒式谷物种子干燥机的研制D 中国农业大学硕士学位论文2005091026 赵海,瑞陶,雷纪,鸿波,郑威谷物千燥机械化苗术装备现状与发展M江苏农业机械化20070123 27 赵祥涛. 谷物干燥企业工艺优选模糊综合评价.国家谷物储备局郑州科学研究设计院J200861物储务局郑州科学研究设20致谢首先,我要感谢我的导师张老师、和班主任曾老师,他们严谨细致,一丝不苟的作风一直是我学习、工作中的榜样,给了我起到指明灯的作用,他循循善诱的指导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪,让我很快感受到了设计的快乐并融入其中。其次我要感谢帮助过的同学,他们在很多细节上给了我很大的帮助和指点,没有张老师的帮助和提供资料,没有他的鼓励和加油,这次毕业设计就不会如此的顺利进行和圆满完成。此次毕业设计历时一个多月,是我大学学习中遇到过的时段最长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当是把以前的小课程设计综合在一起的过程,只要把握住每个小课程设计的精华、环环相扣、增强逻辑性。那么这次的任务也就不难了。我此次的任务是设计太阳能水循环水稻干燥机,虽说老师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么难,但是当我真的开始着手时,还的确是困难重重。同时也感谢我的室友,在我有困难时,总是第一时间帮助我,CAD 是比较早学的,可能有些命令遗忘了,每次我不知道的时候室友就会立刻来帮助我,且教会我。当每次遇到不懂得问题时,我都会第一时间记在本子上面,自己去查找资料,还有不懂的就去找导师,每次请教张老师他都会细心的解析,同时张老师对于我提出来的问题都会一一解答,从来不会因为我的问题稍过简单加以责备,而是告诫我做设计该注意的地方,从课题的选择到设计项目的最终完成,张老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持,他真正起了“传道授业解惑疑” ,的作用,让人油然而生的敬佩。有时到了下班的时间,张老师都在办公等我帮我解决疑惑,由此让我敬佩不已,是为感动。同时张老师不仅在学业上给了我精21心指导,还在思想、生活上给了我无微不至的关怀,除了敬佩张老师的专业水准外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向张老师以诚挚的谢意和崇高的敬意。最后还要感谢母校对我的栽培。
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