一同直徑的水管，可用彎頭實現與泵出水口的連接。在缸體底部設計了兩個出水口，用來排放缸內的廢水，廢水通過專門的管道流到處理系統，經過一系列的處理達到可重復使用的標準，重新回到泵的進水口。3.2.5泵的選擇根據實際生產情況，選用離心泵型號為11/2BL-6AY9OS-16-1.5KW，該離心泵揚程為16m，流量為5m3/h。11/2BL-6A型泵為單級單吸懸臂式直連離心清水泵，轉速為n=2900r/min，功率1.5KW。軸封有填料密封及機械密封兩種，通過爪型彈性聯軸器與電機聯接。按耐磨和耐腐蝕及使用溫度，泵的主要部件材料來選擇我們所需要機型。為了適應清洗不同種類的農產品，我們通過對離心泵的電機進行無機調速，從而達到調壓的目的。3.2.6減速器的選擇減速器是在原動機和工作機之間的獨立傳動部件,減速器多用來作為原動機與工作機械之間的減速傳動。根據傳動型式，減速器可分為齒輪、蝸桿和齒輪－蝸桿減速器，根據形狀不同，可分為圓柱、圓錐和圓錐－圓柱齒輪減速器，根據傳動級數，可分為單級和多級減速器。在本設計選擇減速器的類型時，首先根據傳動裝置總體配置的要求，結合減速器的效率、外廓尺寸或質量、制造及運轉費用等指標進行綜合的分析比較，以期獲得最合理、效果最好的結果。本設計因為是中心軸式的傳動，省去了皮帶輪等傳動部件，所以選用擺線針輪減速器，根據前面計算可知選擇功率1.5kw，綜合分析選擇傳動比43的型號比較合適，滿足設計要求。通過查閱《機械工程師手冊》表19-114選擇型號為XWD8125-43×17-1.5KW的擺線針輪減速器。3.3主要部分零件的設計計算及校核3.3.1軸的設計計算初算軸的直徑（1）聯軸器和滾動軸承的型號是根據軸端直徑確定的，而且軸的結構設計是在初步計算軸徑的基礎上進行的，故要初算軸徑。軸的直徑可按扭轉強度法進行估算，即[10]： (3—36)式中：P—軸傳遞的功率，kw；n—軸的轉速，r/min；c—由軸的材料和受載情況確定的系數。表4各種材料系數c的取值范圍Table4,variousmaterialscoefficientofcscope軸的材料Q235120354540Cr,35siMnc160—135135—118118—107107—98軸的材料一般為優質碳素鋼。c取值時應考慮軸上彎矩對軸強度的影響，當只受轉矩或彎矩相對轉矩較小時，c取小值；當彎矩相對轉矩較大時，c取大值。由于滾筒的轉速低轉矩較大且彎矩小，故c應取較小值，在這里我們取c為100。所以：=42.55mm初算軸徑還要考慮鍵槽對軸強度的削弱影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d應增大5%；兩個鍵槽時，d應增大10%。在本軸的設計中，軸上有一個鍵槽。所以：=42.55×(1+5%)=44.67mm圓整取軸的直徑為45mm。（2）軸的類型和功用階梯軸，轉軸（傳遞扭矩又承受彎矩）（3）軸的材料45#碳素鋼；特點：具有較好的綜合力學性能，價格便宜，沒滿足本設備要求。熱處理方法：調質或正火處理。軸的毛坯：圓鋼（直徑較小而又不太重要時）。軸的結構設計設計成階梯軸，此軸的裝配簡單（先右后左），形狀如設計圖紙所示。另外，為便于軸上零件裝拆，在軸的設計時考慮在軸的兩頭加工倒角：45°。各鍵槽設計在同一圓柱母線上，且盡量選用同一截面尺寸的鍵。軸上零件的定位軸向定位：軸肩特點：結構簡單，定位可靠，可承受較大的軸向力軸端擋板特點：可承受劇烈振動和沖擊。周向定位：鍵共有定位：緊定螺釘注意：①軸肩或軸環圓角半徑R必須小于相配零件的倒角C1或圓角半徑R1。②軸肩定位、軸環定位、套筒定位、彈性擋圈定位、螺母定位高度大于相配零件的倒角C1或圓角半徑R1。③對于標準件的定位尺寸要查標準件標準。3）減速器軸軸段直徑和長度的確定各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關。初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段軸的直徑。=100·(0.75·0.7/16)1/3=34.65mm=100·0.314=31.4mmP—功率，n—轉速，A—材料系數。查手冊取標準直徑d1=35mm；d2=32mm則這兩個直徑即為鏈輪輪轂部的軸徑，而在鏈輪設計時查表知輪轂的孔徑必須小于34mm，所以滿足要求；而選用的減速器的出軸孔徑為28mm，也符合要求。再由軸肩的高度規則我們選用30mm的過渡軸。考慮到加工和裝配等問題，我們采用同樣輪轂孔徑的鏈輪，也就是說，減速器伸出軸與鏈輪輪轂聯接部的軸徑亦是28mm。極限偏差為j6.根據減速器的尺寸參數可知，伸出軸的裝配孔長度分別為112mm和92mm，再由以上的原則可以設計與減速器裝配的長度分別為110和90mm；又鏈輪的輪轂孔長度分別為40mm和25mm，則與鏈輪裝配的軸長分別為38mm和23mm；而由鏈輪之間的裝配空間可知，鏈輪的右側距離減速器出軸斷面70mm和37mm，則中間軸的長度分別為37mm和12mm。形狀及其結構尺寸如圖紙4-2所示[11]。3.3.2軸的受力分析及強度校核農產品清洗機的軸用鍵受力分析農產品清洗機上主要傳遞扭矩處為：兩鏈輪與主軸處，該處軸徑為d=45mm，從機械設計書本中的表6-1可以查出在此處所用鍵為bxh=14x9，下面對此處鍵進行受力分析及強度校核[7]。圖5主軸的簡圖根據軸的使用情況，可知該軸為轉動軸，主要承受扭矩。則按扭矩強度條件計算。考慮還受有不大的彎矩，則用降低許用扭矩切應力的方法予以考慮1.軸的扭矩強度條件為：式中：———————扭轉切應力，單位為MPa；T———————軸所受的扭矩，單位為；WT———————軸的抗扭截面系數，單位為mm；n———————軸的轉速，單位為r/min；P———————軸傳遞的功率，單位為KW；d———————計算截面處軸的直徑，單位為mm———————許用扭轉切應力，單位為MPa此軸選用45號鋼，值為25－45MPa之間而通過對軸的計算，＝5.1MPa;=8.5MPa,故軸的扭轉條件符合要求。按彎扭合成應力校核軸的強度條件計算此軸的圖4-進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度，由2簡圖可知，其危險截面為鏈輪所在支點處截面，根據機械設計書中式（15-5）及上表中的數值，并取，軸的計算應力以選定的軸的材料是45號鋼，調制處理。由表15-1查得＝60MPa。故安全。5.2.3軸的扭轉剛度校核計算軸的扭轉變形用每米長的扭轉角來表示式中：T——————————軸所受的扭矩，單位為G——————————軸的材料的剪切彈性模量，單位為MPa，對于鋼材，G＝MPa——————————軸截面的極慣性矩，單位為mm，對于圓軸，＝L———————————階梯軸受扭轉作用的長度，單位為m.———————————分別代表階梯軸第段上所受的扭矩、長度和極慣性矩，單位同上Z———————————階梯軸受扭轉作用的軸段數綜合上式計算出=0.32(。)/m為軸每米長的允許扭轉角，與軸的使用均合有關，對于一般的傳動軸，可取=0.5-1(。)/m；對于精密傳動軸可取＝0.25-0.5(。)/m。對于精度要求不高的軸，可大于1(。)/m。顯然對于本設計中所涉及的軸為一般的傳動軸，，符合扭轉剛度要求。綜上所述，設計的軸滿足工作要求。3.3.3鍵的選擇及其校核鍵聯接時，通常被聯接的材料構造和尺寸已被初步決定，聯接的載荷也已求得。因此，可根據聯接的結構特點使用要求和工作條件來選擇鍵的類型，再根據軸的徑從標準中選出截面尺寸并考慮轂長選出鍵的長度，然后用適當的校核計算公式強度驗算。尺寸根據軸徑從相應標準中選取。鍵的長度按輪轂長度選取。根據工況條件，在軸和聯軸器的聯結時主要傳遞轉矩且無軸向的竄動，所以選擇此處選擇半圓鍵聯接即能滿足要求。普通平鍵主要靠兩側面的擠壓來傳遞轉矩，平鍵連接具有結構簡單，對中性良好，裝拆方便，應用極其最廣，并在市場中占據較大市場，它也適應于高速、高精度或承受循環、沖擊載荷的場合。普通平鍵按構造分，有圓頭（A型）、平頭（B型）及單圓頭（C型）三種。單圓頭（C型）常用于軸端與轂類零件的連接。由于聯接為軸頭開槽聯接，與之適用應選用C型普通平鍵，國家標準代號為鍵14×9GB1096。聯軸器的輪轂的長度為60mm,從《機械傳動裝置設計手冊》表18-4中，我們查得鍵的公稱尺寸[10]：b×h=14×9b—鍵寬,單位mmh—鍵高,單位mm鍵的材料采用抗拉強度不小于600Mpa的鋼，常用45號鋼。鍵槽表面的粗糙度：軸槽，鍵槽寬度b兩側的表面粗糙度參數Ra值推薦1.6-3.2um。平鍵連接傳遞轉矩要求強度的校核，選擇好的鍵，便是校核其強度是否滿足實際工作的需要。一般在傳動過程中受的是剪力，所以選擇的鍵是否合適就是校核剪切應力是否滿足要求。減速機軸上鍵的選擇根據減速機軸徑和輪轂長度從標準中選擇鍵的尺寸如下表和圖中所示。表5鍵的各參數軸鍵鍵槽公稱直徑d/mm公稱尺寸b×h/mm公稱尺寸b/mm寬度b深度半徑r極限偏差軸t/mm轂t1/mm最小/mm最大mm308×78-0.015-0.0514.03.30.160.25圖6鍵的結構圖假設壓力在鍵長度內均勻分布，則根據擠壓強度或耐磨性的條件計算，求得聯接所能傳遞的轉矩：=1/4x7x40x28x150=588N.m>20N.m故能滿足電動機在滿載荷時所需轉矩。農產品清洗機的軸用鍵校核1）輸入軸上鍵的選擇及校核輸入軸伸出的輸出端與小帶輪聯結需用鍵實現周向固定。輸入軸傳遞的轉矩為T=9.55××160/980=1.56×N·mm,與軸的周向定位可用A型普通平鍵聯接,按d=14mm進而從相關手冊中查得到平鍵的尺寸為:b×h×l=14×9×60,為保證輸入軸與帶輪具有較好的對中性,取帶輪與輸入軸的配合為H7/r6.鍵聯接選擇計算,普通平鍵在軸上傳遞轉矩T時,鍵的工作面受到壓力N的作用,工作面受擠壓,鍵受剪切,失效形式是鍵、軸槽和輪轂槽三者中最弱的工作面被壓潰和平鍵被剪壞。當鍵用45＃鋼制造時，主要失效形式為壓潰，所以通常只進行擠壓強度計算。假定擠壓應力在鍵的接觸面上是均勻分布的，此時擠壓強度條件是：N/mm2鍵的受力簡圖如下圖所示：圖7軸鍵設計參數示意圖其中k是鍵與輪轂（或軸槽）的接觸高度，mm，k=h/2,查設計手冊得到k=7mm,為鍵的工作長度，b為鍵的寬度。查手冊得到＃45鋼在沖擊載荷靜聯接下鍵的許用擠壓應力為60～100此時聯結帶輪和輸入軸的鍵的擠壓強度為從上面計算可得出輸入軸鍵的強度能夠滿足強度要求。2）輸出軸上鍵的選擇及校核輸入軸上有兩處需布鍵以實現動力的傳輸：輸入端的鏈輪與軸以及減速機輸出端的軸與鏈輪。鍵材料用#45鋼，其[]=60～100。1.輸入軸即帶輪軸上的轉矩T=2.43×N·mm,帶輪與軸的周向定位可用A型普通平鍵聯接,按d=45mm進而從相關手冊中查得到平鍵的尺寸為:b×h×l=14×9×60。鍵的選擇計算,與上面的一樣，普通平鍵在軸上傳遞轉矩T時,鍵的工作面受到壓力N的作用,工作面受擠壓,鍵受剪切,失效形式是鍵、軸槽和輪轂槽三者中最弱的工作面被壓潰和平鍵被剪壞。帶輪與軸的連接的鍵可采用＃45鋼，所以它的主要失效形式為壓潰，所以通常只進行擠壓強度計算。假定擠壓應力在鍵的接觸面上是均勻分布的，此時擠壓強度條件是：將已知數據代入擠壓強度公式得＝＝33.0≤[]從上面計算可得出鏈輪處軸上鍵的強度能夠滿足強度要求。查機械設計書本中表6-1可知，選用A型普通平鍵，其尺寸為：b×h×l=14×9×60,為了確保證鏈輪與軸具有合適的對中性,取鏈輪與軸的公差配合為H7/r6。將已知數據代入擠壓強度公式，有＝＝114＞[]由上述計算得到單個平鍵的強度不夠，但差得不多，故采用雙鍵聯接。3）鏈輪軸鍵的選擇及校核鏈輪軸上總共有兩處需要布鍵：鏈輪與軸的采用軸向固定軸上的扭矩：T＝1.2410N.mm鍵材料用#45鋼，其[]=60～100。與鏈輪配合的軸直徑d＝35mm，查相關手冊，鍵聯結的強度計算公式如下：式中T——轉矩（Nm）；——各齒間載荷不均勻系數，通常＝0.7～0.8；Z——齒數；——齒的工作高度（mm）,=（D-d）/2-2c，c為倒角尺寸；——齒的工作長度（mm）；——平均直徑（mm）,矩形花鍵＝（D+d）/2；——鍵聯結許用擠壓應力（MPa）。將已知數據帶入上述鍵擠壓強度計算公式，有＝＝68.8又經查機械設計手冊得，靜聯結方式下，齒面經熱處理在不良的制造和使用的情況下在40～70范圍內，所以選擇鍵滿足強度要求。2.與減速機配合的軸直徑d＝28mm。查相關手冊，選用A型普通平鍵，其尺寸為：b×h×l=56×32×500。為了確保證齒輪與軸具有合適的對中性,取齒輪與軸的公差配合為H7/r6。將已知數據代入擠壓強度公式，有＝＝13.69≤[]從上面計算可得出齒環處軸上鍵的強度能夠滿足強度要求。3.3.4聯軸器的選擇聯軸器的選用這里選擇金屬滑塊聯軸器。金屬滑塊聯軸器是利用中間滑塊，在其兩側半聯軸器端面的相應徑向槽內滑動，以實現兩半聯軸器的聯接，并補償兩軸的相應位移。金屬滑塊聯軸器適應于低速重載的場合。且金屬滑塊聯軸器制造工藝成熟，加工成本低，考慮到經濟性，這里選擇金屬滑塊聯軸器。聯軸器的型號和主要尺寸從《機械傳動裝置設計手冊》的表16—24[12]金屬滑塊聯軸器的主要尺寸和特性參數可以查得，所以應選WH6，軸孔直徑為45mm。3.3.5滾動軸承及軸承座的選擇類型選擇軸承的選擇要考慮一下幾個因素：（1）載荷的方向、大小和性質向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載荷。當滾動軸承同時承受徑向和軸向載荷時，可選用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承；當軸向載荷較小時可選用深溝球軸承。角接觸球軸承和圓錐滾子軸承需成對安裝使用，一般滾子軸承比球軸承的承載能力大，且承受沖擊載荷的能力強。本設計中，主軸放置有一個5°的傾角中，載荷的方向同時來自軸向和徑向兩個方向，而且軸向載荷與徑向載荷相比軸向載荷要遠遠大于徑向載荷。（2）轉速一般軸承的工作轉速應低于極限轉速。深溝球軸承、角接觸軸承和圓柱滾子軸承的極限轉速較高，適用于高速運轉場合。推力軸承的極限轉速較低。本設計工作轉速只有16r/min，小于一般軸承的的極限轉速。可用任一種軸承。（3）支撐限位要求固定支承限制兩個方向的軸向位移，可選用能承受雙向軸向載荷的軸承；單向限位支承可選用能承受單方向軸向載荷的軸承；游動支承軸向不限位，可選用內、外圈不可分離的向心支承。本設計需要限制單向軸向位移，防止軸向竄動。（4）調心性能當兩個軸承座孔同軸度不能保證或軸的撓度較大時，應選用調心性能好的調心球軸承和調心滾子軸承。本設計，因為應用的金屬滑塊聯軸器，軸承座的同軸度可以保證。（5）剛度要求一般滾子軸承的剛度大，球軸承的的剛度小。角接觸球軸承、圓錐滾子軸承采用預緊方法可以提高支承的剛度。（6）其他要求徑向空間受限制的場合可選用滾針軸承或滾針和保持架組件；對軸承振動、噪聲有要求的場合，可選用低噪音軸承；此外，還應考慮經濟性和市場供應情況等。綜上，我可以考慮采用外球面球軸承，特點是它的外圈外徑表面為球面，可以配入軸承座相應的凹球面內起到調心的作用。在本設備中，機械精度及安裝定位的要求不高，且通軸剛度差繞度比較大，所以可以選擇帶頂絲的外球面球軸承。該軸承還有一個特點：兩面帶密封圈，能嚴密防止污物侵入，出廠時已裝填適量的潤滑劑，安裝前不需清洗，不需補加潤滑劑。根據上述各種因素綜合考慮于是選擇帶頂絲外球面球軸承（UC型）。根據網鏈輸送機工作情況可知，其頭部鏈輪是固定位置的，在適用過程中不需要對其進行調整，考慮到負荷情況及價格因素，此處軸承主要受徑向力，選用球軸承即可滿足使用要求，但是選擇普通的6類或者1類軸承都需要對其單獨進行軸承座設計，但是選用UCP軸承及外球面帶座軸承，卻可以省略此過程，更重要的是UCP軸承價格低廉用途廣，所以選擇UC軸承，根據軸徑尺寸選用UCP208兩套。在選擇尾部軸承時同樣選用外球面軸承，所不同的是該處軸承必須能夠進行徑向調整，故選用UCK208軸承兩套。型號選擇根據計算出的軸的尺寸為45mm，我們可從《機械傳動裝置設計手冊》[的帶頂絲外球面球軸承尺寸與性能參數表中選擇；選擇UCK208型號[12]的帶頂絲外球面球軸承。其輪廓見下圖9：圖9UCK208軸承軸承的結構和定位方法該類軸承在使用時，其本身帶有緊定螺釘，所以不需要單獨設計軸向安裝定位裝置，只需要安裝到位之后將緊定螺釘鎖死即可。滾動軸承潤滑和密封由于該軸承在設計時本身帶有注油孔，使用時只需定期注射潤滑油即可。并且本清洗設備使用于橘子，蘋果等農產品與水混合時的清洗過程，而且傳動滾筒要連續工作不可能手工潤滑雖然轉速很低但長時間工作也會使內部溫度升高，所以要選擇耐水和耐熱的油脂潤滑。查《機械設計課程設計手冊》表7—2知，可選用的性能比較好的通用鋰基潤滑脂（GB/T7324—1994）。密封既是為了阻止潤滑劑從軸承中流失，也為了防止外界灰塵、水分等侵入軸承，沒有合理的密封，將大大影響軸承的工作壽命。密封按照其原理不同可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類。非接觸式密封不受速度的限制。接觸式密封只能用在線速度較低的場合，為保證密封的壽命及減少軸的磨損，軸接觸部分的硬度應在40HRC以上。由于工作機的轉速低，所以溫度在100°以下，所以根據《機械傳動裝置設計手冊》表30—2，對軸承我們采用了脂潤滑，所以我們可采用氈圈密封。外球面球軸承較其他普通軸承還有一個特點就是雙層密封，因為一般外球面球軸承的使用環境條件比較苛刻，而雙層密封保證了灰塵不易進入其溝道內部，延長了軸承的使用壽命。滾動軸承座的選擇及其配置根據我們是用帶頂絲外球面球軸承軸承，屬于深溝球軸承，選擇代號為UCK208的滾動軸承座，常用緊定螺釘、偏心套或緊定套將軸承內圈固定在軸上。4農產品清洗機的三維建模4.1Solidworks軟件概述Solidworks軟件功能強大，組件繁多。Solidworks功能強大、易學易用和技術創新是SolidWorks的三大特點，使得SolidWorks成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。4.2農產品清洗機三維模型的組裝在Solidworks軟件里面，配合主要有重合、平行、垂直、相切、同軸心、鎖定、及距離、角度等配合功能，根據具體的配合要求選取不同的配合來完成機器的裝配，使之成為一個裝配體。裝配的配合界面如下圖所示[17].圖5-10合界面示意圖根據該機的裝配特點，其裝配主要是轉動副設計配合，及面與面的重合，因此只需用到同軸心配合及重合兩種裝配方式。下面將以不完全齒輪與主動轉軸的裝配配合作為重點介紹。首先在Solidworks軟件里面建立裝配體組裝界面。打開裝配體文件夾，具體操作過程如下：點擊新建，里面有文件夾形式的選取，包括零件及按鈕，選取裝配體文件，打開裝配體界面。點擊插入零部件按鈕，選取插入零件，如下圖打開主軸零件如下圖：再繼續打開主動鏈輪零件如下圖：之后對這兩個零部件進行裝配，首先點擊按鈕，出現如下圖示：這是這兩個部件的安裝方式及要求先點擊，需要配合的部分，以便其進行下一步的拾取和安裝，我們先選擇了進行同心安裝，分別選擇了兩部件的內外圓直徑邊線，其具體內容如下圖所示：點擊圖中的綠色對號按鈕則出現新的配合選項，如下圖：此次我們選擇進行端面對齊，就出現下圖所示部分，繼續點擊綠色對號實現便實現了對該兩部分部件的組裝。對繪制好的所有零部件進行上述操作即可實現整機裝配，最終裝配完成之后的圖形如下圖所示[18]:參考文獻[1]陳揚祥,余亞白.我國果品加工的現狀與發展趨勢[J].福建農業學報,2006,21(4):436~440.[2]梁聲記.廣西農產品加工現狀及其持續發展對策[J].中國熱作科技,1998,3:5-8.[3]陳旭俊