前置式秸秆粉碎机设计 机械设计制造及其自动化07-3 天涯 指导教师：石荣 摘要 摘要：目前，农作物秸秆及牧草类等粗纤维青物料粉碎加工多采用普通粉碎机，效率低，能耗高，不能够达到粉碎要求，市场上也没有专业的加工机械产品面世，因此研制秸秆和牧草等青物料加工机械存在着客观的必要性。为此，主要介绍了秸秆类青物料粉碎机的设计思想、设计的具体方案、主要零部件的设计要点、性能参数的确定以及本机的工作原理。 本机的机架、上盖都采用了铸件，降低了整机的重心；发动机和主轴之间通过皮带传动，缓和了载荷冲击；主轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接；刀盘和主轴之间采用平键联接；飞刀用垫块和螺栓固定。 关键词:粉碎机，削片机，粗纤维；茎秆 The Design of Straw Crusher Mechanical Design, Manufacturing and Automation 07-3 FangPeng Supervisor：Shi Huairong Abstract：It used to comminute the green crude fiber crops such as straw and forage with common pulverizer at present．It’S inefficiency and high energy consumption could not meet the requirements of comminution．There is no professionalmachining products is available．So there is objective necessity to study the machining machinery for the green crude fibercrops，such as straw and forage．This paper mainly introduces the design ideas，design schemes，and the determinationof performance parameters as well as the working principle of the machining machinery for the green crude fiber crops ofstraw category． The machines rack, about the top head has used the casting to reduce the machines center of gravity, Strengthened the stability of complete machine effectively; Between the engine and the main axle adopts the belt transmission to relax the load impact, reduced the harm of overload which brings for the major component such as fly cutter；The connection of main axle and rack is two circular cone roller, to prevent the main axle have great beating; The connection of cutter head and main axle is flat key, Coordinates closely；The fly cutter uses the bolt and cushion to be fixed, Reliable and stable, The fly cutter stretches out the quantity to be able to adjust，And advantageous for disassembling and the replacement. Key words：Straw Crusher，chopper，Crude fiber，Stem 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 绪论 4 1.1课题研究背景，目的及其意义 4 1.2 粉碎机的分类特点及其工作原理 5 1.3 国内外粉碎机的发展现状和趋势 7 1.4 选题的设计思想，设计方法及改进 7 1.5 预期结果 8 2 秸秆粉碎机的总体设计 8 2.1粉碎机设计任务 8 2.2 普通粉碎机的结构 8 2.3粉碎机的削片原理 10 2.4本章小结 12 3 主要技术参数的确定和计算 13 3.1 生产能力的确定 13 3.2 飞刀数量的确定 13 3.3切削力的计算 14 3.3.1主切削力的理论分析与计算 14 3.3.2主切削力的经验公式 16 3.4切削功率的计算 21 3.4.1 切削功率的计算 21 3.4.2 空载功率的计算 23 3.5飞刀伸出量的确定 23 3.6 本章小结 23 4 主要部件的设计计算 24 4.1刀盘结构设计及尺寸的确定 24 4.2主轴的结构设计 25 4.2.1 轴的最小直径计算 25 4.2.2轴的结构设计 26 4.3 滚动轴承的选择 27 4.4 带传动的计算 27 4.5 键连接的设计 31 4.5.1带轮与输入轴间键的选择及校核 31 4.5.2输出轴与齿轮间键的选择及校核 31 4.6 进料槽的设计 31 4.7 飞刀的设计 32 4.8 机架的设计 32 4.9 箱体结构设计 33 4.10 本章小结 33 5 主要部件的校核和验算 34 5.1 主轴强度的校核 34 5.1.1求轴上的载荷 34 5.1.2按弯扭合成应力校核轴的强度 35 5.1.3 精确校核轴的疲劳强度 35 5.2 滚动轴承的校核 39 5.3 车轮轴的校核 40 5.4 本章小结 40 结论 40 致谢 42 参考文献 43 附录 44 1绪论 1.1课题研究背景，目的及其意义 我国每年有数百亿斤饲料粮食和数千亿斤农作物秸秆被粉碎加工成饲料。饲料工业已发展成为国民经济中必不可少的重要基础产业。饲料加工的核心设备是饲料粉碎机，常用粉碎机的类型主要有锤片式粉碎机、齿爪式粉碎机及劲锤式粉碎机，其中锤片式粉碎机是目前使用最多的机型。 国内外对粉碎机展开的研究，大多分布在在粉碎理论、物料环流层、粉碎机设计理论和粉碎机性能影响因素几个方面。 1.在粉碎理论方面： 传统上学者一直认为物料进入粉碎室后受到锤片的正面冲击，受冲击的物料撞向齿板或筛片，然后反弹到锤片上，多次重复此过程。同时物料被旋转的锤片和固定的筛片摩擦粉碎。前西德的Friedrich教授利用高速摄影首次证实了物料进入粉碎室后受到的是偏心冲击而不是传统上认为的正面冲击。我国江苏正昌集团科研院的朱建东利用高速摄影得出物料进入粉碎室后受锤片打击做加速运动，物料经过加速后，在筛片和锤片的共同作用下，物料层的厚度达到最大并稳定下来。 美国的Jacbon研究了粉碎机生产率、输出功率和筛孔直径的关系，并且得到了大麦、小麦、玉米等几种作物的捷克帕森系数。中国农机院通过实验得出了粉碎机比功率及粉碎物料的几何平均值之间的关系；此外还得出粉碎机度电产量与筛孔直径的关系。 2. 物料环流层： 前苏联学者采用高速摄影技术,对群体物料在粉碎室内的粉碎情况做了研究。发现物料在锤片冲击和锤片非常快速地旋转所产生的气流共同作用下,在粉碎室的四周出现了物料的环流层。 我国的朱新华等研究认为环流层是粉碎机大功耗、低效率的重要的因素，认为可以效通过改变转子结构来降低环流速度。刘文广对粉碎机进行研究后得出，粉碎室内的物料环流层是粉碎机功耗大的根本原因。提出了一种新的粉碎室,即把圆形筛片弯曲成梯形的粉碎室,用于改善锤片式粉碎机的粉碎性能。新疆农科院农业机械化研究所的周向农以及新疆农业大学的史建新设计了一套直接测取粉碎机环流运动状态环流分布数据的装置，用数理统计的方法分析所测数据，初步揭示了粉碎机环流运动状态。 为了破坏环流层，近年来出现了水滴形粉碎机。水滴型粉碎机是将普通锤片粉碎机的粉碎室从圆形变为了水滴形，这样既增大了粉碎室筛板的有效筛理面积，又能破坏物料在粉碎室形成环流，有利于粉碎后物料排出粉碎室，粉碎效率有所提高。另外水滴型粉碎机有主粉碎室和再粉碎室，物料在粉碎室内可形成二次打击，同一台粉碎机就能实现粗、细、微细3种粉碎形式。但这种粉碎机体积较大、制造复杂、成本比较高，适合于综合性饲料厂使用。 粉碎室有圆形和水滴形之分，粉碎室为圆形时，容易形成环流层，不利于出料，而粉碎室为水滴形时较易破坏环流层。内蒙古农业大学的刘文广、刘伟峰研究使用异型筛（非圆形）破坏环流层、提高效率，原理与使用水滴形或椭圆形粉碎室一样，但仍存在筛片磨损的问题。 3.粉碎机设计理论 孙红彬等研究了立式粉碎机的工作原理及结构，对立式粉碎机的结构设计做了阐述，包括喂料装置、下料叉管等。张乾能、宗力利用UG NX的三维建模功能，建立粉碎机的三维模型。同时，用UGNX的模型分析和运动仿真模块，对粉碎机做多元化的分析，提高了设计的可靠性，并对锤片进行了有限元分析，找出了锤片的危险截面。黄石市饲料公司的徐新武对饲料粉碎机的吸风系统来进行设计与研究，通过生产实践证明产量比原来提高73%，粉碎机无灰尘外溢现象，排料口吸风罩运转正常，粉碎机温度低，电机负荷小。 华中农业大学的刘宝研究了锤销摩擦对锤片式粉碎机转子振动的影响，分析了锤销摩擦对锤片运动及受力的影响，对粉碎机不同锤销摩擦组合进行了振动测试。 中国农大的吉颖凤、王顺喜对锤片式饲料粉碎机的筛分效率做了专门的研究，指出：影响锤片式粉碎机筛分效率的最重要的因素是粉碎室内碎物料的运动速度，增大碎物料的径向速度和减小切向速度可提高筛分效率，并在样机设计中采取了大通风量、大气流速度及新型筛(筛片包角287.5度，A型筛孔）。 4.粉碎机性能影响因素 朱建东对锤片和筛板不同参数对锤片式粉碎机性能的影响做了分析，研究指出粉碎机的产量、成品粒度均匀性等是由多方面的因素综合决定的，并可通过调整吸风量、锤片排布、粉碎室、双锤片排布、筛板开孔率、排布方向等因素，使产量达到最佳, 成品粒度均匀。对于不同的粉碎形式,合理的锤头焊层以及筛板合理的结构和使用方法,有助于延长锤片和筛板的常规使用的寿命，提高粉碎效率。 朝阳市农机技术推广站的赵国兴对粉碎机配套动力、锤片末端线速度、粉碎室参数的确定、锤筛间隙、筛片面积等参数进行确定，并分析其对粉碎性能的影响。 天津理工学院的董坚挺等建立了锤片式粉碎机转子组振动的力学模型及数学模型,分析了其固有频率及在额定转速下的振幅与其它参数的关系,为锤片式粉碎机在设计、制造、安装3个环节减少设备振动提供理论依照。 国外有些锤片式粉碎机上采用了吸风出料系统，有的带有吸风出料风机，这提高了分离效率，降低了物料温升，但能耗没有降下来，这是由于进气量与出气量的匹配及气流的组织状态未达到最佳，而且结构也复杂化了。 因此，秸秆粉碎削片机，对提高秸秆等燃烧农作物处理效率、扩大秸秆的用途、提高秸秆等农作物废料的利用率、节约世界资源、美化环境具备极其重大意义。 1.2粉碎机的分类特点及其工作原理 当前，对物料进行粉碎主要有打击、揉搓、锯切和滚压等方式，为此应针对不一样的物料则采用不一样的粉碎方式，以提高粉碎效率及质量。 1．1 锤片式粉碎机 秸秆类粗纤维青饲料一般径向尺寸比较大，在被粗切成小段后，如用锤片式粉碎机进行粉碎，由于尺寸较大，物料与锤片的接触面积较大，同时锤片棱角与物料的接触几率小，加之现今的市场上的锤片式粉碎机多为有筛粉碎机，含有水分较多的青秸秆物料极易造成筛孔阻塞，导致粉碎效果很差，因此不宜采用锤片式粉碎机。 1．2 切碎机 切碎机的加工对象为瓜果等含纤维质较少的物料，对瓜果粉碎能取得较好的效果，但是对秸秆类粗纤维物料来加工则粉碎效果很差，远远不能够达到粉碎要求。工艺流程中只是将粗纤维青饲料进行一次性切碎，不能够达到饲喂要求或者化学处理等后续加工的要求。粗纤维青饲料粉碎机的研究还处于初级研究阶段，虽然在美国曾研制出一款秸秆粉碎桶，但还不够完善，只是对其进行了有关报道，技术资料也不可获得，加工对象也是干物料。 1．3 揉搓滚压 揉搓滚压方式多用于颗粒物料及干粗纤维物料的加工。由于粗纤维青饲料含水量比一般干物料(含水量≤20％)高很多，很多微量元素也溶于水中，采用揉搓滚压加工方式会丢失很多水分，大量微量元素也将随之丢失，且容易加工成泥状，不能够满足喂饲要求。 通过比较可得，要实现对粗纤维青饲料的粉碎，同时不丧失饲料的营养性，应多次锯切碎加工较好的加工方式，既能满足粉碎粒度要求，又极大地减少了营养成分的丢失。 根据秸秆类物料的尺寸特点及现代粉碎理论，确定本机械主体为卧式结构，整体由进料口、切割器、粉碎室、排料口、机身及动力传动部分等机构组成。 一般而言，粉碎机按切削机构的形状可分为鼓式和盘式，它们的结构简图如下图： 1.轴承座 2.主轴 3.刀盘 4.压刀块 5.飞刀 6.侧刀 7.底刀 图 1.1 盘式粉碎机结构简图[ 2 ] 要把秸秆等废料加工成碎片, 第一步是要人工将废料放进料斗, 废料在人力或进料机构的压力作用下进入削片机, 当农作废料的端面碰到飞刀刀盘端面时, 进给停止, 飞刀转到切削位置开始切削, 由于飞刀有一定角度, 当切入废料一定深度时, 废料受到飞刀切削面的分力、刀盘和料斗( 或底刀)的阻碍作用, 局部沿木材纤维方向崩裂成碎片, 从前刀面飞出。切削过程中, 废料在压力和飞刀切削分力的作用下，向刀盘方向进给, 使切削加工得以连续进行, 完成整根废料的切碎。 鼓式粉碎机机座采用高腔度钢板焊接而成，是整台机器的支承基础；刀辊上安装两把飞刀，用专门制造的飞刀螺栓，通过压力块，把飞刀固定在刀辊上；根据被切削原料的不同厚度，上喂料辊总成能借助液压系统在一些范围内上下浮动；切削下来的合格碎片通过网筛孔落下，有底部排处，大的片料将在机内再进行切削。鼓式削片机的结构简图如下图2所示。 1.主轴 2.锁紧装置 3.飞刀 4.飞刀螺栓 5.压刀块 6.飞刀座 7.刀辊 8.上喂料辊 9.下喂料辊 10.底刀 图1.2 鼓式枝桠粉碎机结构简图【3】 Fig 1.2 Schematic of drum chipper 一般而言，盘式粉碎机由于飞刀运动时的切削平面固定不变，飞刀和底刀可以很好的形成剪切作用，所以盘式粉碎机的碎片比鼓式枝桠粉碎机的碎片质量好，生产率高；适宜加工原木、劈木、木芯、较厚的板皮和成捆的枝桠材，因其进料槽为方形或圆形，可充分的发挥其生产能力，大多数都用在生产规模较大的人造板企业和造纸企业。鼓式粉碎机由于飞刀的切削平面随飞刀位置的变化而变化，削片过程中不能形成有利的剪切作用，其进料槽沿刀鼓方向为长方形，适用于加工板皮、板条、碎单板、小径木、枝桠材等厚度较小、径级不大的木料和竹材，这种削片机大多数都用在中小型人造板企业；现在经改进的鼓式削片机的削片质量完全能满足人造板生产的工艺技术要求。盘式粉碎机大多数采用自由进料，而鼓式枝桠粉碎机大多数采用强制进料，水平进料的适宜加工较长的原料，而加工较短的原料一般会用倾斜进料。总之，粉碎机的结构及形式主要根据原料的特征和对削片质量及生产率的要求。 对于中小型粉碎机而言，由于其削制的原料大多数是枝桠、板皮，秸秆等剩余物，材径较小，采用平面盘式机削片时，对平面盘式的削片长度的均匀性影响不大，而其制造成本低廉，易于推广。因此，中小型粉碎机采用平面刀盘结构是一个发展趋势。 水平进料可防止原料撞击刀盘轴，操作便捷，安全可靠；而倾斜进料便于投料，可保证合理的切削参数。 1.3 国内外枝桠粉碎机的发展现状和趋势 我国粉碎机的研制工作始于20世纪60年代，70年代中期开始研究伐区木片生产的基本工艺设备，80年代国家设立“伐区枝桠木片生产设备及工艺的研究”攻关课题，进行了系统研究，取得了一定成果。进入90年代，木片生产得到了加快速度进行发展，木材削片机制造业也随之逐步发展。目前已至少有30多家生产削片机的厂家，生产20多种型号的木材削片机。我国目前所用的削片机主要有以下几种型号：（1）BX117C盘式削片机;(2)BX1107/4盘式削片机;(3)BX116盘式削片机;(4)BX1108/3盘式削片机;此外，还有极少量的BX1710B盘式削片机和BX1112盘式削片机等。至于粉碎机，我国常州市林机厂及其它生产企业在90年代就曾研制过多种机型，功率一般为3-5kW，但都未推广，根本原因都是功率太小，只能削小枝桠，秸秆，径级到30~40mm就削不动，不足以满足使用上的要求。国外大规模的木片生产始于60年代，近年来发展非常迅速，不仅产量迅速增加，而且在一些国家，如日本、前苏联、美国等国已发展成为木材工业部门中的一个独立体系。在瑞典、芬兰等国则成为木材加工公司中必不可少的组成部分。而且国外枝桠削片机的性能也比国内要好一些，这主要体现在其产品型号齐全，功率强劲，外形好看，操作便捷，噪声低，人性化设计等。如美国的百莱玛设备公司的产品威猛系列切枝机。其中威猛BC600XL型就是一款高产量、大功率的切枝机，它具有独创的外观设计和驱动系统，具有同种类型的产品中最大的进料口。从细小的树枝到直径150mm的树干，BC600XL型切枝机都能从容应付。其较大的动力和宽阔的进料口使其功效超卓，并可省去大量的对树枝的预先修理时间。 近年来，国外削片机的研制有了进一步的发展[ 5 ]，主要是增加辅助进料槽；增加进料槽的截面积；铰接式安装进料槽；侧面出料（木片）；减少飞刀尺寸和角度，并且装刀多刀化；飞刀夹装在刀盘上，并呈螺旋线安装；刀盘悬臂式装配；降低削片机噪声；增设第二底刀以及使其多刃化；可调节生产率的削片机；改进切削机构和进给方式和适应不一样原料的削片的专用、通用、以及削片机组和削片生产线 选题的设计思想，设计方法及改进 本课题要求设计的秸秆粉碎机大多数都用在粉碎小径级的废料和树叶等农作物废料,粉碎出的碎料也是用来制造肥料等,对削片质量发展要求不高. 故对机器的主要要求是体积小,结构相对比较简单,移动方便和便于操作.针对这些要求,设计飞刀为对称分布的长刀,以满足最大切削直径和力矩平衡的要求。设想秸秆粉碎机切削出的木片长度为10-20mm，根据设计的基本要求，进料口和出料口有了改进，刀盘保持一定的厚度加大其转动惯量，以防止切削过程中刀盘转速波动太大。刀盘上安装两片风叶，刀盘转动过程中产生风力将切削出的木屑吹出。由发动机的功率要求确定枝桠粉碎机的生产能力，计算出合适的飞刀数量和切削功率以及切削力。飞刀的伸出量能够调整，保证切削质量。选用圆锥滚子轴承和主轴配合，利用皮带传动进行动力传递。 由于进料方式为水平进料，故设计进料槽为方形进料口，长度较长，保证长秸秆也能顺利进料。进料槽的结构型式也最简单，以使其安装便捷，并便于加工。 普通秸秆粉碎机的工作噪声高达110dB左右。为了减低噪声降低噪声，本设计采用以下方式：加厚机罩体的厚度，以提高隔声效果；缩短主轴二轴承的间距，提高主轴刚度，减小振动。 1.5 预期结果 本秸秆粉碎机机，结构紧密相连合理，零件加工方便，操作简单便捷，生产能力大，碎片合格率高，废料质量还可以适当调节，单位废料产量能耗低，用一般的牵引机车即可拖动和运输，适用于农村农业废料的处理，等，是国内将农作物废料转化为有机肥，纸业原材料，处理小型枝桠材的理想设备。 2 移动式枝桠粉碎机的总体设计 2.1 秸秆粉碎机设计任务 根据秸秆粉碎机的用途及其使用上的要求，并结合任务书所给初始参数，设计本机设计任务如下： 切削机构形状：盘式 进料方式：水平进料 出料方式：上出料 最大切削直径：150mm 刀盘半径：560 mm 刀盘转速：1800 r/min 发动机功率：20kw 刀盘形式：平面刀盘 飞刀数：2把 飞刀的调整使用齿形调整结构 2.2 普通盘式秸秆粉碎机的结构 由参考文献可知，普通盘式秸秆粉碎机主要由刀盘、进料槽、传动装置和机壳等部分所组成。 刀盘套装在主轴上，主轴由两个装在轴承座中的轴承支承，由发动机通过皮带传动驱动。刀盘除作为切削机构切削木料外，还起飞轮作用，使飞刀在间断切削时，速度波动不大，因此要求刀盘有较大质量。大型盘式削片机除刀盘起飞轮作用外，在主轴上还专门装有1个飞轮，并兼作制动轮。刀盘的材料一般都会采用30，35，45号铸钢；当切削速度大于50 m/s时采用A4、A5锻钢。铸钢件必须退火处理，锻钢件须正火处理；粗加工后进行探伤检查，在开口处不允许有降低使用性能的缺陷。主轴的毛坯应为锻件，不应有降低使用性能的缺陷。普通（少刀）盘式机的刀盘上装有2~4把飞刀，飞刀在刀盘上的安装一般使其刀刃相对刀盘半径沿转动方向向前倾斜8°～15°布置。在安装每把飞刀下面的刀盘上，沿刃口方向开有一条宽度为100 mm左右的长缝。飞刀和楔形垫块用螺栓固定在刀盘上。垫块的作用是保证飞刀有一定的后角，一般为5°左右。飞刀的材料一般都会采用铬镍合金工具钢或优质碳素工具钢，热处理后刃口部分的硬度为HRC52～56。飞刀的楔角取30°～45°，冻材、硬材取较大值[ 6 ]。飞刀刃口伸出刀盘平面的高度称为刀片的伸出量（又称装刀高度），其大小影响木片的长度，因此刀盘上所有飞刀刃口的伸出量必须相等。飞刀更换或刃磨后，应保持伸出量不变。飞刀有利用刀片后部的齿定位的，属有级调节，也有利用刀片后部的硬木垫块或浇铸的铅条定位的，属无级调节，精度较高。盘式机是由安装在刀盘上的飞刀和安装在进料槽上的底刀形成剪切机构的。底刀的刃口有的是用硬质合金堆焊而成。为防止印较大的冲击力损坏刃口，底刀的刃磨角较大，一般为85°～90°，也有的大于90°的（采用90°的底刀，四角可轮换使用）。飞刀与底刀的间隙一般为0.3 mm～1.0 mm，这取决于削片机的精度和刀盘直径的大小等因素。 大多数盘式秸秆粉碎机不设强制进料机构，仅有进料槽（又称喂料槽）。进料槽相对刀盘平面的安装角度影响自由进料时削出的木片长度。如图2.1所示，A′B′C′D′为平盘平面，BD′为进料槽的中心线，CD′平行于刀盘轴线，其值等于刀盘伸出量，则木片的长度l为： (2.1) 即 (2.2) 式中： h——飞刀伸出量； a1——倾斜角，即进料槽的中心线与水平面间的夹角； a2——偏角，即进料槽的中心线在水平面上的投影与刀盘轴线的夹角。 由于削片时原料尾端在进料槽中抬起，为获得要求的木片长度，实际装刀高度应比计算值小2 mm左右。倾斜角a1取45°～52°，偏角a2取20°～30°。它们的大小不但影响木片的长度及厚度，而且还影响木片的切口面积、木片质量和削片的动力消耗。倾斜进料的进料槽通常还有转角a3，即进料槽底面与水平面的夹角，其作用是使木料在切削时沿槽底滑向刀盘中心，有利于实现连续切削、减小切削的阻力矩。对于水平进料的进料槽，倾斜角a1=0，只有偏角a2，由于偏角的作用，使削片机在削片时产生的进给方向的分力，牵引木料向刀盘进给运动。 盘式秸秆粉碎机的排料分为上排料和下排料两种形式。上排料是在刀盘的外缘安装６个～８个叶片，它在刀盘转动时产生气流，把削出的木片沿刀盘的切口方向从上排料口排出。当叶片的速度为27 m/s～28 m/s时，木片的抛出高度可达4 m～5 m。当刀盘的转速较高或直径较大而使得刀盘线速度较大时，为防止过度打碎木片，减小动力消耗，在刀盘上不装叶片，削出的木片由下部开口的机壳直接落到皮带运输机上输出，这称为下排料。 图2.1 木片长度与进料槽安装角的关系 Fig 2.1 the relationship of Chip length and the trough installation angle 2.3盘式秸秆粉碎机的削片原理 通过观察和研究证明，盘式秸秆粉碎机在削片过程中，秸秆的已被切削面紧贴在飞刀的后面，并沿着飞刀后面滑动，直到与刀盘平面相遇。当秸秆的上端与刀盘表面接触后，被切平面则由斜面变成平行于刀盘表面的直面，最后被切表明产生了一个折面。因此，盘式机的削片过程并不是过去人们认为的那样，原料的被切平面始终平行于刀盘平面。 在削片时，秸秆沿着进料槽的移动，主要是由于飞刀对秸秆的作用力在进给方向的分力（牵引力）的作用而致。理论上可以证明：在倾斜进料时，靠秸秆自重产生的下滑是不能产生足够位移的。无强制进给机构的水平进料盘式秸秆粉碎机，秸秆仍能按碎片长度进料，也充分证明了这一点。对结构参数已定的盘式机，在削片过程中，切削方向与进给方向形成的遇角是不变的，与碎片的厚度和径级大小无关，飞刀对秸秆产生的牵引力的方向不变；牵引力的大小虽与废料的品种、含水率等因素相关，但其大小足以带动废料克服摩擦阻力并向刀盘方向进给。因此大多数盘式秸秆粉碎机不采用强制进给机构，并且适宜加工厚度和径级较大的木料。如图2.2所示，木料被飞刀牵引向前进给的速度u为： 图2.2 盘式削片机的运动分析 Fig2.2 the Motion Analysis of Disc chipper (2.3) 式中：——飞刀的切削速度； ——飞刀的安装后角； ——遇角。 从上述分析可见:盘式削片机的飞刀在运转过程中形成的切削平面是固定不变的，在每一切削层的切削过程中，基本上始终通过底刀刃口，飞刀和底刀可以很好地形成剪切机构，这也使得盘式削片机比鼓式削片机的削片质量好。 废料在飞刀和底刀的剪切作用下，被切下的切屑经过刀盘的窄缝时，由于受到飞刀前面挤压力的作用，被分裂成一定厚度的木片。研究与试验表明，碎片的厚度为： （2.4) 式中： ——秸秆长度； ——沿纤维方向木材的抗剪强度； ——沿纤维方向废料的抗住压力的强度； ——其他因素的影响系数。 如秸秆长度为20 mm时，秸秆厚度为3.9 mm～6.2 mm；秸秆长度为25 mm时，秸秆厚度为4.8 mm～7.5 mm。秸秆厚度不仅取决于秸秆长度和秸秆的物理机械性能等因素，还与进料槽及飞刀的安装角度和飞刀的刃磨角等因素相关。当飞刀的刃磨角和安装后角较大时，则削出的碎片较厚，反之，较薄。 2.4本章小结 本章主要介绍了秸秆粉碎机的结构和工作原理，普通盘式秸秆粉碎机的组成，秸秆的长度和厚度计算，排料方式的选择为上出料，废料被飞刀牵引向前进给的速度计算等。 3主要技术参数的确定和计算 3.1生产能力的确定 在削片过程中，由于加料的不连续性，种类、含水率和被切削断面积的变化，以及同时参加切削的飞刀的数量不同，使切削力不是一个固定的数值。由文献知，目前盘式削片机的主电机功率(kW)一般按下列经验公式推算 式中：——不均匀系数，取； ——加工1实积m3农业作料所需的能量，kWh/实积m3； Q——削片机的生产率，m3/h。 根据实验测得。由发动机功率为20KW，取 K=1.1，E=6，N=20KW则 3.2 飞刀数量的确定 由文献知，非强制进料的盘式秸秆粉碎机的生产能力(实积m3/h)为 （3.2） 式中： ——设备时间利用系数，取； ——上班时间利用系数，取； ——原料形态影响系数，成捆秸秆材取，其他原料取1； ——刀盘转速，r/min； ——飞刀数量； ——木片平均长度，mm； ——原料的断面积，mm2； 取=0.4，=0.7，=0.7，l=10mm，F=，d=150mm 则 ，圆整为Z=2 故由生产率可选飞刀的数量为2把。 选择电动机型号为科勒Command?PRO?CV740?27HP?汽油机，额定功率20.1kw，额定转速3600r/min。 3.3切削力的计算 3.3.1主切削力的理论分析与计算 盘式削片机是由径向安装在刀盘上的飞刀和装在壳体上的底刀组成的切削机构，其切削过程可看成是有支承的铣削或剪切。削片机切削秸秆时，秸秆经进料槽向刀盘进给，刀盘上每把飞刀的切削厚度为h，大小等于飞刀从刀盘表面的伸出量。切掉的秸秆形成木片，穿过刀盘上的通孔，落到刀盘背面，经出料口排出。 秸秆削片机的整机载荷包括切削阻力，风扇叶片阻力，强制进料机构的阻力等，其中切削阻力占绝大部分，飞刀间歇切削和秸秆进料的不连续性使削片机工作时切削阻力在0到最大值之间变化。秸秆径级不一，材性不同及节子等也会引起载荷的变化。秸秆削片机在工作时载荷波动很大，为了使削片机运转平稳和充分的利用原动机的功率，刀盘具有很大的转动惯量，起到了飞轮的作用，利用其惯性能来克服短时的大负荷。此外，异步电动机和汽油机都具有一定的过载能力，当遇到大负荷转速下降的时候，这种过载能力就发挥出来。利用惯性动能和过载能力这两点是削片机不同于一般平稳载荷机械的特点，传统削片机的设计计算中常考虑这两点。 飞刀切削秸秆时，除前刀面对秸秆作用以外，后刀面和刀刃部分对秸秆也有作用力，刀刃处虽应力较大，但表面积很小，刀刃作用力在总作用力中所占比例很小，可忽略不计。为简化问题，设刀刃为直线，切削速度垂直于刀刃方向，秸秆纤维方向亦垂直于刀刃方向。飞刀前刀面对秸秆的作用力合力为Fr，飞刀后刀面对秸秆的作用力由正压力和摩擦阻力两个力合成;除此以外还有底刀对秸秆的作用力,,秸秆受力见下图3.1: 图3.1 木材所受刀片作用力 Fig 3.1 Force acting on wood 将各力投影到X轴和Y轴上,有 则有 则有 联立以上方程解得: 的计算式可参考文献,其中： （3.3） （3.4） 式中: l——秸秆纤维长度,m； B——切削宽度,m； ——秸秆顺纹理剪切强度,N/mm2； ——附加阻力系数,由试验测定； ——飞刀后角； ——飞刀楔角； ——进料槽斜角； ——后刀面与秸秆摩擦角； ——前刀面与秸秆摩擦角； ，——前刀面与秸秆摩擦系数,一般在0.5~0.75之间,常取0.6。 将代入公式得： （3.5） 利用此公式,可以对主切削力进行理论计算,将各已知参数以及不同径级秸秆代入公式,其中飞刀伸出量h=10mm,切削秸秆长度l=10mm,飞刀楔角=30度,水平进料时 =90度, =5度, =75N/cm2, =0.6, ==,最后得出=2347N,由切削最大直径为150mm, ,取切削宽度b=100mm.a=1mm,得出理论单位切削阻力=23.47N/mm2. 3.3.2主切削力的经验公式 由切削力可按下式计算： （3.6） 式中：b——切削宽度，mm； a——切削厚度，mm。 切削力与切削面积的关系，可以用单位切削宽度上作用的切削力与切削厚度a的关系来代替，即： （3.7） 可以把单位切削力P当作一个系数，用以反映切削力与切削厚度之间的函数关系。若表示与a之间变化规律的曲线为通过坐标原点的斜直线，单位切削力便是该斜线的斜率。实际上，从实验结果中可知，随a而变化的直线具有纵截距，而且在不同的切削厚度范围内，直线的斜率不同，即单位切削力不同。所以要根据不同的切削厚度范围，分别建立不同的单位切削力的计算公式。 切削力经验公式的建立，是从确立切削厚度与单位切削力的关系着手的；然后将影响切削力的一系列因素，如刀具变钝，刀具切削方向相对于纤维的方向，切削角，切削速度，材种等，通过系数修正，经验公式换算，加以综合考虑；最后建立随不同因素变化的切削力经验公式。 1.确定切屑厚度与单位切削力的关系 近半个世纪以来，对秸秆切削过程的试验研究表明，在切屑厚度时，单位切削宽度上作用的切削力与切屑厚度之间的关系可用AB直线 单位切削宽度上作用的切削力与切屑厚度之间的关系曲线 The relationship of the cutting force of unit cutting width and cutting thickness 直线） 式中：——AB直线的纵截距。 ——时，直线AB的斜率，。 实际上，当切屑厚度变小，在时，与a之间的函数关系改用曲线BD表示，若以直线BD近似地代替曲线） 式中：——BD直线的纵截距； ——时，BD直线的斜率：。 下面在两种切屑厚度范围内，根据前，后刀面作用力的不同，分别建立作用在前，后刀面上的单位切削力计算公式： 当时： （3.10） 式中：——作用在后刀面上的单位切屑宽度上的切削力。从真实切刀切削秸秆的过程中可以观察到，虽然a=0，但后刀面仍然对切削平面以下的秸秆起作用，这时； ——作用在前刀面上的单位切屑宽度上的切削力，。 当时： （3.11） 式中：——作用在后刀面上的单位切屑宽度上的切削力。该力不因切屑厚度变化而异； ——作用在前刀面上的单位切屑宽度上的切削力，。 相应单位切削力p随切屑厚度a的变化而变化的关系式为： （1）当时： （3.12） 式中：——作用在后刀面上的单位切削力； ——作用在前刀面上的单位切削力。 （2）当时： （3.13） 式中：——作用在后刀面上的单位切削力； ——作用在前刀面上的单位切削力。 2.确定刀具变钝与单位切削力的关系 在真实切刀切削秸秆的过程中，既然刀刃圆半径的大小只是影响后刀面的变形功，那么变钝刀具对单位切削力的影响也应该局限在对后刀面单位切削力的影响上。 刀具变钝的影响用变钝系数修正。根据试验=1~1.7。值与刀刃圆半径的增量成正比。 锐利刀具取=1。刀刃即使刚刚磨锐，但初始圆半径仍有5~10，因而后刀面上还是存在作用力。 变钝刀具取大于1，相应。将上述关系代入单位切削力计算式，得： （1）当时： （3.14） （2）当时： （3.15） 3.确定切削角，切削速度，切削方向相对于纤维方向和材种等因素与单位切削力的关系 单位切削力公式中的两个变量，在综合了对松木，桦木等材种的不同切削方向的试验数据后，可按下法决定。主要切削方向的单位切削力为： （3.16） 式中：——能够准确的通过某一主要切削方向按材种查下表1； ——。（系数根据某一主要切削方向分别查表1和2决定。在该式中同时反映和V对p的影响。在锯切速度小于70m/s，刨削，铣削速度小于40m/s时，以90-V代替V。锯切时，在V大于，等于或者接近于70m/s情况下以V代入。） 表3.1 系数 f’, A的值 Lab3.1 Coefficients f’, A 材种 端向 纵向 横向 端向 纵向 横向 松木 0.49 0.16 0.10 0.056 0.020 0.003 桦木 0.55 0.19 0.14 0.076 0.025 0.0045 麻栎 0.64 0.21 0.172 0.082 0.028 0.006 表3.2 系数 B,C的值 Lab3.2 Coefficients B,C 材种 端向 纵向 横向 端向 纵向 横向 松木 0.020 0.007 0.006-0.007 2.00 0.55 0.066 桦木 0.024 0.008 0.007-0.010 2.30 0.70 0.085 麻栎 0.027 0.009 0.085-0.012 2.56 0.76 0.10 4.最后确定上述所有因素与单位切削力的关系 （1）当时： 主要切削方向） （3.17） （2）当时： 主要切削方向） （3.18） 由材种取松a=1mm,r=280mm,Cp取1.7,得出. 综上所述,单位切削阻力理论计算值与经验值相差不大,故可取切削阻力=2347N.相应的单位切削阻力 3.4切削功率的计算 3.4.1 切削功率的计算 由文献[8]可知计算公式 kW （3.19） 如图3.1所示：图中表示削片时飞刀对木材的总切削力。刀盘对木材的支承力降低了后刀面对木材的支承力，互相影响，所以也包括在总作用力中。总作用力分解为切向分力及法向分力。在切削过程中，随木片的变化而变化，其短时平均值为。与宽度成正比，有： （3.20） 式中：——切削宽度，m； ——单位宽度平均切向阻力，N/m。 一把飞刀一次切削功耗为： (3.21) 式中：——切口面积，(m2)。 ， ——木料横断面积，m2) 如果进料槽在通过主轴线的两个相互垂直平面内的投影倾斜角分别为和，则由下式确定： (3.22) 切削功率为 (3.23) 式中：——刀盘转速，r/min； ——飞刀数。 对于原木有： (3.24) 式中：——原料直径，m 。 考虑农作物径级不同大小不一时，可经计算取其平均直径 (m) 式中：——各径级原料直径，(m)； ——各径级农作物长度占总农作物数的比例。 考虑秸秆之间的空隙时间应增加一个切削连续性系数，则切削功率为： (3.25) 值由下式确定： (3.26) 式中：——每段秸秆切削时间，s ； ——相邻秸秆之间的间隙时间，s 。 由于本机采用水平进料，且入料口轴线与刀盘端面垂直，故，取c=0.9，,单位切削阻力,故根据式3.24,有： =14.13kw 3.4.2空载功率的计算 由文献知 (3.27) (3.28) 当、时，kw =17.13kw 综上所述，发动机的功率符合标准要求。 3.5飞刀伸出量的确定 由2.2盘式秸秆粉碎机的结构分析知 (3.29) 设切削秸秆长度mm ，水平进料方式时，，，则飞刀伸出量mm 3.6 本章小结 本章主要介绍了盘式秸秆粉碎机的各个主要技术参数的确定，包括生产能力，发动机功率，切削功率，切削力，飞刀伸出量的确定等。 4主要部件的设计计算 4.1刀盘结构设计及尺寸的确定 图4.1 刀盘的结构设计 Fig4.1 The structural design of the cutter 如图4.1所示，将刀盘看作实心圆盘，计算刀盘应有的转动惯量： 式中： ——刀盘运转时的盈亏功，取J； ——刀盘的角速度，； ——速度不均匀系数，。 则 =0.41kgm-2 依照国家推荐刀盘直径选取范围，取刀盘直径为560mm 。 由 (4.2) 得： kg 即刀盘重量为102.5kg。 由 (4.3) 式中：——飞轮材料的比重 ——飞轮的宽度 得： m 取 mm 为防止轮缘破裂，验证轮缘的圆周速度 m/s 钢制飞轮的最大圆周速度：60m/s ，故刀盘强度满足规定的要求。 刀盘的材料选用钢，刀盘结构各部位是根据力的要求和安装叶片而设计的，飞刀经夹紧机构夹紧。在刀盘上，刀盘的内孔为圆孔，上挖键槽，以保证刀盘与主轴的同轴度和固定。由于少刀盘式秸秆粉碎机工作时属于间歇运动，故实际消耗功率是变化的，因此，将刀盘看作飞轮设计，以便在驱动力的功超过切削阻力的功时，将多余的能量贮藏起来，使动能增大时，速率增加不太大；反之，当切削阻力的功超过驱动力的功时，把多余的能量释放开来，使动能减少时，速率降低不至于太大。刀盘的作用就是使刀盘的速率波动不至于太大。 4.2主轴的结构设计 4.2.1 轴的最小直径计算 根据实心圆轴公式 [12]，其切应力 MPa 图4.2 主轴结构 Fig4.2 The structure of Spindle 写成设计公式，轴的最小直径 mm （4.4） 上两式中： ——轴的抗扭截面系数，mm3； ——轴传递的功率，kW； ——轴的转速，r/min； ——许用切应力，MPa； ——与轴材料有关的系数，可由表4.1查得[13]。 对于受弯矩较大的轴宜取较小的值。当轴上有键槽时，应适当增大轴径：单键增大，双键增大。 表4.1轴强度计算公式中的系数 Lab4.1 coefficients C of Shaft strength calculation 轴的材料 Q235,20 Q255,Q275,35 45 40Cr,38SiMnMo τ/MPa 12 15 20 25 30 35 40 45 52 C 160 148 135 125 118 112 106 102 98 由带传动传动，取带传动效率，则 轴的最小直径为 mm 为了能够更好的保证轴的强度，选mm。输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。 4.2.2轴的结构设计 (1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 1).为满足带轮的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列圆锥滚子轴承33010，其尺寸为，故；轴右端宽度应能安装轴承，由 。 3).安装刀盘的轴端Ⅳ-Ⅴ的直径，由刀盘宽度为60mm，为了使套筒端面可靠地压紧刀盘，此轴段应略短于刀盘宽度，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由箱体及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与大带轮右端面间的距离，故。 5).取刀盘距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知轴承宽度，则 取，已初步确定了轴的各段直径和长度。 (2).轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由《机械设计》表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。 (3).确定轴上圆角和倒角尺寸 参考文献[13]表15-2，取轴端圆角。 4.3 滚动轴承的选择 两个轴承支撑着刀盘的重量，轴承应能承受较大的单向径向力，同时由于秸秆对刀盘有冲击作用，以及切削分力，都使得刀盘受到一个轴向力，同时考虑到轴的轴向位置要求准确，来保证飞刀与底刀的间隙，故选用一对圆锥滚子轴承[14],轴承型号33010，mm，mm，宽度mm，其径向承载能力大，满足设计的基本要求。 密封装置采用毛毡式。 4.4 带传动的计算 由发动机输出功率 ，转速，带传动传动比i=2，每天工作8小时。 （1).确定计算功率 由文献[13]表8-7查得工作情况系数，故 （4.5） （2).选择V带类型 根据，，由文献可知，选用B型带 (3).确定带轮的基准直径并验算带速 1).初选小带轮基准直径 由文献可知，选取小带轮基准直径，而，其中H为发动机机轴高度，满足安装要求。 2).验算带速 （4.6） 因为，故带速合适。 3).计算大带轮的基准直径 根据文献选取，则传动比， 从动轮转速 (4).确定V带的中心距和基准长度 1).由式得: ，取 2).计算带所需的基准长度 （4.7） 由文献选取V带基准长度 3).计算实际中心距 （4.8） (5).验算小带轮上的包角: （4.9） (6).计算带的根数 1) 计算单根V带的额定功率 由和，查文献得。根据，和B型带，查文献得。查文献得，查表得，于是 （4.10） 2)计算V带的根数 （4.11） 取4根。 (7).计算单根V带的初拉力的最小值 由表得B型带的单位长度质量，所以 （4.12） 应使带的实际初拉力。 (8).计算压轴力 压轴力的最小值为 （4.13） (9).带轮的结构设计 小带轮采用实心式，大带轮为腹板式，由单根带宽为17mm，取带轮宽为80mm。 铸造大、小带轮的结构如图所式： 图 4.3 大、小带轮结构 Fig 4.3 The structure of pulley 下面介绍一下灰口铸铁的特点： 灰口铸铁的拉伸强度和塑性很低，这是由于片状石墨对基体严重割裂作用造成的。石墨片相当于在刚基体上形成的许多裂纹和空洞。受拉应力作用时，裂纹尖端的曲率半径愈小以及石墨片长度愈大，则在裂纹尖端处引起的应力愈大，拉伸度降低愈多。受压应力时，因石墨片不引起大的局部应力，因而对压缩强度影响不大。变质处理后，由于石墨片细化，石墨对基体的割裂减小，使铸铁的强度提高，但对塑性无明显改善。灰口铸铁有良好的消震性。铸铁中的石墨对振动的传播起削弱作用，尤其当石墨为片状的时候，这是灰口铸铁的突出优点之一。对于一般铸铁，在有润滑的条件下，含有石墨的铸铁是很好的耐磨材料。石墨本身有良好的润滑作用和减摩性；尤其是石墨周围的孔隙中可以储存润滑剂，使摩擦面积始终保持良好的润滑条件。铸铁成分一般控制在共晶成分附近，因此流动性能好，熔点比钢低得多，易于制造薄壁复杂形状的零件。铸固时由于析出了石墨，体积膨胀，减少了铸件的凝固收缩。体积减小可减小铸件的内应力避免变形和开裂，同时可大幅度减少补缩用的冒口，简化铸造工艺，容易得到质量放心可靠的铸件[15]。 4.5 键连接的设计 4.5.1带轮与输入轴间键的选择及校核 轴径，轮毂长度，查文献[14]，选A型平键，其尺寸为：，，(GB/T 1095-2003)。 现校核其强度：,， （4.14） 查文献得，因为，故键符合强度要求。 4.5.2输出轴与齿轮间键的选择及校核 轴径，轮毂长度，查文献，选A型平键，其尺寸为：，，(GB/T 1095-2003)。 现校核其强度：,， 查文献得，因为，故键符合强度要求。 4.6 进料槽的设计 进料槽的尺寸根据刀盘的直径确定，方形进料槽的宽度一般为倍的刀盘直径，其长度取决于原料的长短。 由于本次设计的削片机主要是切削成捆的秸秆，最大切削直径为150mm，故设计进料槽的尺寸为170mm190mm380mm，进料槽的长度较长，方便自由进料。只要把成捆的原料扔进进料槽，便可实现自由进料。 4.7 飞刀的设计 飞刀与底刀根据其工作要求，选用合金工具钢4CrW2Si作材料，飞刀楔角取为42°，后角选为7°。飞刀后部加工有均匀分布的调整齿，与垫块上的调整齿相配合，能够适用于调整飞刀伸出量。飞刀用螺栓固定在刀盘上，飞刀前后部的刀盘上都留有防磨板安装槽，用于装配用耐磨材料制造成的防磨板，防止木材切削时磨损刀盘表面。 图4.4 飞刀结构图 Fig4.4 The structure of fly cutter 4.8 机架的设计 根据枝桠粉碎机机身的尺寸和安装条件，设计机架如下图4.5所示。 图4.5 机架结构图 Fig4.5 The structure of frame 机架材料选用热轧槽钢（GB707-1988）,型号10两根纵梁中间焊接四根横梁，。中间两根横梁上打有螺栓孔，用于承载机身与发动机。上面一根横梁用于焊接牵引杆，下面一根横梁用于焊接进料口支承筒。纵梁下端装有支撑板，一方面用于安装车轮轴和车轮，另一方面能抬高机体高度，方便人工进料。车轮选用普通斜交轮胎4.5×16，其高度和承载能力都符合标准要求。 4.9 箱体结构设计 该盘式秸秆粉碎机箱体采用铸造（HT200）制成，箱体外轮廓采用长方形，增加了轴承座刚度，考虑到拆卸和维修的便捷性，箱体分为左上盖，右上盖，和下箱体三部分，下箱体壁厚为20mm，左上盖和右上盖壁厚为12mm。下箱体可以在内壁开槽用于安装底刀 ，增加厚度还能够更好的降低机器产生的噪声。 4.10 本章小结 本章主要介绍了刀盘的结构和尺寸的确定，飞刀的设计，主轴的结构设计，轴承的选用，传动比和大、小带轮的设计和计算，键连接的设计，进料槽，箱体，机架的设计计算等。 5主要部件的核算和验算 5.1主轴强固的校核 5.1.1求主轴上的载荷 首先是根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于32010型圆锥滚子轴承，由文献中查得。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中能够准确的看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表【19】。 表5.1 主轴受力情况 Lab5.1 the Force of spindle 载荷 水平面H 垂直面V 支反力 弯矩 总弯矩 扭矩 图5.1 主轴受力情况图 Fig5.1 the Force of spindle 5.1.2按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度【20】。根据表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力： （5.1） 前已选定轴的材料为45钢，正火处理，由文献[13]表15-1查得。 因此，故安全。 5.1.3 精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面 根据图5.1，由弯矩和扭矩图可知B截面所受弯矩和扭矩的最大，因此只需校核截面III即可。 (2).截面III左侧 抗弯截面系数： 抗扭截面系数： 截面III左侧的弯矩M为： 截面III的扭矩为： 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理，由文献得，，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献[13]附表3-2查取。因，，经插值后可查得： ， 又由文献可得轴的材料的敏性系数为： ， 故有效应力集中系数为： （5.2） （5.3） 由文献的尺寸系数；扭转尺寸系数 轴按磨削加工，得表面上的质量系数为： 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为： （5.4） （5.5） 查手册得碳钢的特性系数： ，取 ，取 于是，计算安全系数值，则 （5.6） （5.7） （5.8） 故可知其安全。 (3).截面III右侧 抗弯截面系数： 抗扭截面系数： 截面III的弯矩为： 截面III 上的扭矩为： 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 过盈配合处的，用插值法求出，并取，于是得 ， 轴按
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