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塔里木大學
畢業(yè)論文（設計）任務書
學院
機械電氣化工程學院
班級
數(shù)控13
學生姓名
石峰
學號
8042210016
課題名稱
花生去殼機的設計
起止時間
2012年 10 月 15 日—— 2013年5 月19日（共 14周）
指導教師
安靜
職稱
講師
課題內容
傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝殼。去殼機是指將花生果外殼破碎的一種機械設備。
擬定工作進度（以周為單位）
第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解國內外現(xiàn)狀。了解相關的產(chǎn)業(yè)領域及其有關的交集使用產(chǎn)品。
第2周—第5周 設計總體方案。
第6周—第9周 結構進行具體設計。繪制零件圖紙，尋找問題解決問題。
第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。
第13周—第14周 整理資料準備答辯。
主要參考文獻
[1]石懷榮,芮延年. 新型錐體式花生碎殼機構的設計[J]. 農(nóng)機化研究,2011,(01):111-114..
[2]張亞偉,錢俊. 剝皮/去殼設備的現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J]. 木材加工機械,2008,(02):47-50+35.
[3]花生去殼機[J]. 資源開發(fā)與市場,2000,(04):255.
[4]尚書旗,劉曙光,王方燕.花生生產(chǎn)機械的應用現(xiàn)狀與進展分析[J].花生學報,2003,(增刊)：509～517.
[5]李建東,梁寶忠,郝新明,李洋,尚書旗.鋼齒雙輥筒式花生脫殼裝置的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)技術與裝備,2008,(6)：35～37.
[6]王智才．我國農(nóng)機市場需求及發(fā)展前景[J]．農(nóng)機質量與監(jiān)督，2002，(5)45
[7]段淑芬，胡文廣，李秀平，等．世界花生生產(chǎn)現(xiàn)狀分析[J]．花生學報，1999，(增刊)3
[8]袁金生. 花生紅衣脫除機的研制[J]. 食品研究與開發(fā),1991,(01):25-26.
[9]易苗苗. 花生深加工及其綜合利用[D].合肥工業(yè)大學,2010.74-75
任務下達人（簽字）
年 月 日
任務接受人意見
任務接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。
2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。
3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。
塔里木大學畢業(yè)設計
13 屆畢業(yè)設計
花生去殼機的設計
學生姓名 石 峰
學 號 8042210016
所屬學院 機械電氣化工程學院
專 業(yè) 數(shù)控技術應用
班 級 13
指導教師 安靜
日 期 2013.05
塔里木大學機械電氣化工程學院制
14
前 言
花生在加工或作為出口商品時，需要進行剝殼加工?；ㄉ谥迫∮椭瑫r，剝殼的目的是為了提高出油率，提高毛油和餅粕的質量，利于軋胚等后續(xù)工序的進行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝殼。花生剝殼機的誕生在很大程度上改變了這種局面，使花生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了花生剝殼的效率。
花生脫殼機是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機械。由于花生本身的生理特點決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進行，隨著花生產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。
目錄
1 緒論 1
1.1 課題研究的目的和意義 1
1.2 國內外研究現(xiàn)狀分析 1
2 花生去殼機存在的問題 3
3 花生脫殼機械的研究應用現(xiàn)狀 4
3.1 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 4
3.2 新型脫殼技術 5
3.3 花生脫殼機械的工藝研究 5
4 花生脫殼機械研究重點 6
4.1 提高花生脫殼機械的通用性和適應性 6
4.2 提高機械脫殼率 6
4.3 向自動控制和自動化方向發(fā)展 6
5 總體方案的確定 7
5.1 脫殼原理 7
5.2 工作原理 7
6 花生脫殼機的設計 7
6.1 轉軸部件的半徑和轉速 7
6.2 脫殼功率 9
6.3 驅動電機 9
6.4 傳動方式 10
6.5 凹板篩 10
6.6 料斗 10
6.7 箱體 11
6.8 仁殼分離裝置 11
6.9轉軸部件臨界轉速的校核 11
總 結 12
致 謝 13
參考文獻 14
1 緒論
1.1 課題研究的目的和意義
花生中富含脂肪和蛋白質，既是主要的食用植物油來源，而且又可提供豐富的植物蛋白質。利用花生或脫脂后的花生餅粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作為肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以花生蛋白粉為原料或添加劑制成的食品，既提高了蛋白質含量，又改善了其功能特性?；ㄉ鞍追圻€可以通過高壓膨化制成蛋白肉?；ㄉ鞘秤弥参镉凸I(yè)的重要原料，利用花生油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、調和油等，也可用作工業(yè)原料?；ㄉ?jīng)簡單加工就可食用外，經(jīng)深加工還可以制成營養(yǎng)豐富，色、香、味俱佳的各種食品和保健品?；ㄉ庸じ碑a(chǎn)品花生殼和花生餅粕等可以綜合利用，加工增值，提高經(jīng)濟效益。
花生在制取油脂、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào)易出口時，都需要對花生進行預處理加工?；ㄉ念A處理主要包括花生的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等。
花生在加工或作為出口商品時，需要進行剝殼加工?；ㄉ谥迫∮椭瑫r，剝殼的目的是為了提高出油率，提高毛油和餅粕的質量，利于軋胚等后續(xù)工序的進行和皮殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼，手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷，而且工效很低，所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝殼?；ㄉ鷦儦C的誕生在很大程度上改變了這種局面，使花生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進行剝殼，從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動，同時還提高了花生剝殼的效率。
花生脫殼機是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機械。由于花生本身的生理特點決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進行，隨著花生產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，花生手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。
1.2 國內外研究現(xiàn)狀分析
國外發(fā)達國家在花生脫殼方面研究起步較早,脫殼技術與設備較先進[1]。20世紀80年代初，美國的LIANG 研制了一種脫殼設備,能夠在對物料尺寸分級的同時對其進行破殼。美國的Prussia和Verma又試圖通過碰撞的機理研制種新型脫殼設備。目前,國外一些技術先進的國家,花生脫殼已經(jīng)實現(xiàn)了機械化。我國花生脫殼機的研制自1965年原八機部下達花生脫殼機的研制課題以來，已有幾十種花生脫殼機問世。只進行單一脫殼功能的花生脫殼機結構簡單，價格便宜，以小型家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應用，能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應用較為普遍。國內現(xiàn)有的花生脫殼機種類很多，如6BH一60型花生剝殼機、6BH一20B型花生剝殼機、6BH一20型花生脫殼機等，其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的2O～60倍以上。錦州俏牌集團生產(chǎn)的TFHS1500型花生除雜脫殼分選機組一次能實現(xiàn)花生原料的脫殼、除皮、分選，是一種比較先進的花生后期生產(chǎn)機械。偉民牌6BH一720型花生脫殼機帶有復脫、分級裝置，采用搓板式脫殼、風力初選、比重分離清選等裝置，具有結構緊湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點。6BK一22型花生脫殼機是一種一次喂料就可完成花生脫殼工作的機械，經(jīng)風力初選、風扇振動、分層分離、復脫清選分級后的花生仁可直接裝袋入庫。6BH一1800型花生脫殼機械采用了三軋輥混合脫殼結構，能夠進行二次脫殼。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進一步調整，花生產(chǎn)量逐年增加，花生的機械化脫殼程度將大幅提高，花生脫殼機械將擁有廣闊的發(fā)展前景。
花生剝殼的原理很多，因此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機械?；ㄉ鷦儦げ考腔ㄉ鷦儦C的關鍵工作部件，剝殼部件的技術水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛花生仁破碎率、花生果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟指標。在目前的生產(chǎn)銷售中，花生仁破碎率是社會最為關心的主要指標。
八十年代以前的花生剝殼機械，破碎率一般都大于8%，有時高達l5%以上。加工出的花生仁，只能用來榨油，不能作種用，也達到出口標準。為了降低破碎率而探討新的剝殼原理，研制新式剝殼部件，便有了刮板式花生剝殼機。自1983年以來，在已有的花生剝殼部件的研制基礎上，我國又相繼研制了多種不同結構型式的新式剝殼部件，其主要經(jīng)濟技術指標，特別是破殼率指標大有改善。
以下介紹一下我國上個世紀幾種主要的花生剝殼部件:
（1）封閉式紋桿滾筒，柵條凹板式花生剝殼部件
六十年代初， 我國在吸收國外技術的基礎上，研制了TH-340型花生剝殼機，其剝殼部件是在一個圓筒上鑲上若干根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒，下面裝有若干根圓鋼條組成的柵條式凹板。
在該機構中花生進口大(3O-50mm)，出口小(1O-25mm)，工作時，花生果在滾筒的推動下由進口向出口端運動，在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼，花生受列剝殼機的直接搓擦作用，系強制脫殼，故破碎率高。剝殼時， 直徑同凹板柵縫一樣大小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離出來，所以一次剝凈率低，最高80％。為了將混在一起的花生仁和未脫果分離開來，采用柵條式凹板的剝殼機一般要配置分離機構。后來研制并生產(chǎn)的TH-47O型，6 BH-570型等型式的剝殼機，結構與其大同小異，剝殼質量均不理想。
（2）封閉橡膠板滾筒，直立橡膠板式剝殼部件
該機的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成，剝殼原理系擠壓式作業(yè)時，花生果在膠輥的推動下，通過剝殼間隙(5—20mm)，由膠輥和膠板的擠壓作用脫殼，避開了剝殼部件。
（3）開式紋桿滾筒，編織凹板式花生剝殼部件
剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹板。作業(yè)時，花生果在滾筒的推動下，受擠壓揉搓脫殼，該結構與封閉滾筒式不同，花生果受到開式滾筒的攪拌作用，剝殼力帶有柔性，故其破碎率較低，可控制在3%-5% 。另外，與柵條式凹板不同，因系編織網(wǎng)孔凹板，剝殼時，只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的單粒癟果末脫殼而被網(wǎng)孔分離，雙粒長果則漏不出來，仍被剝殼，故剝凈率較高。
（4）立式剝殼機構
剝殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉子，下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的編織平底篩。在剝殼室內，花生果受立式轉子的推動而相互磨擦，從而達到剝殼的目的，此方法系柔性揉搓剝殼。實踐證明，該機破碎率較低，可控制在3％以下。其缺點是由于采用立式傳動，故傳動機構較為復雜。
（5)開式扁條滾筒，編織凹板式花生剝殼部件
采用了由三根扁鋼條制成的開式隨滾筒轉動，在滾筒和凹板之間形成一個活動層，花生果在該活動層內互相揉搓而脫殼。由于在該機構中，避開了剝殼部件的直接擠壓， 沖擊的作用，而是花生搓花生，系柔性剝殼，故破碎率較低， 該機鑒定時實測破傷率(破碎率+損傷率)為91%。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標亦較理想。
目前國內花生脫殼技術及設備在技術性能和作業(yè)環(huán)節(jié)方面,存在作業(yè)質量差、性能不穩(wěn)定、通用性差、脫殼率低以及破損率高等諸多問題,制約了花生統(tǒng)一供種和精深加工業(yè)的有效發(fā)展。因此,提高花生脫殼技術及設備的適用性、穩(wěn)定性,降低破碎率和損傷率是我國今后研制花生脫殼技術及設備的關鍵問題。
2 花生去殼機存在的問題
目前我國在花生脫殼技術研究方面一直沒有大的突破，資金投入也不足，脫殼部件的研制仍在2O世紀90年代初的技術水平上徘徊，所以在脫殼性能上并沒有很大的提高。由于機械脫殼時對花生仁的損傷率偏高，用于種子和較長期貯存的花生仁至今仍是手工剝殼。脫殼機械在技術性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題：
① 脫殼率低，脫殼后的果仁破損率高，損失大。
② 機具性能不穩(wěn)定，適應性差。
③ 通用性差，利用率低。
④ 作業(yè)成本偏高，多數(shù)是單機制造，制造的工藝水平較低，同時能耗較高。
⑤ 有些產(chǎn)品僅進行了樣機試制或少量試生產(chǎn)，未進行大量生產(chǎn)性考核和示范應用，作業(yè)性能及商品性等方面還存在不少問題。
3 花生脫殼機械的研究應用現(xiàn)狀
目前國內花生脫殼機從其脫殼原理、結構和材料上基本可分為以打擊、揉搓為主的鋼紋桿--鋼柵條凹板 以擠壓、揉搓為主的橡膠滾筒--橡膠浮動凹板兩大類，但脫殼質量均不高，破損率都大于8%，剝出的花生米只能用于榨油和食用，滿足不了外貿(mào)出口和作種子的要求。探索先進的脫殼原理是解決脫殼機現(xiàn)存問題的重要途徑。
3.1 目前花生脫殼機采用的脫殼原理
目前應用比較廣泛的花生機械脫殼原理有以下幾種：
①撞擊法脫殼 撞擊法脫殼是物料高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力，使外殼破碎而實現(xiàn)脫殼的目的。其典型設備為由高速回轉甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板組成的離心脫殼機。甩料盤使花生莢果產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面，只要撞擊力足夠大，莢果外殼就會產(chǎn)生較大的變形，進而形成裂縫。當莢果離開壁面時，由于外殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度，莢果所受到的彈性力較小，運動速度也不如外殼，阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開，從而實現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結合力小，仁殼間隙較大且外殼較脆的莢果。影響離心式脫殼機脫殼質量的因素有，籽粒的水分含量、甩料盤的轉速、甩料盤的結構特點等。
②碾搓法脫殼 花生莢果在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用，使莢果的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。其典型的設備為由一個固定圓盤和一個轉動圓盤組成的圓盤剝殼機。莢果經(jīng)進料口進入定磨片和動磨片的間隙中，動磨片轉動的離心力使籽粒沿徑向向外運動，也使莢果與定磨片問產(chǎn)生方向相反的摩擦力；同時，磨片上的牙齒不斷對外殼進行切裂，在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂，并與殼仁脫離，達到脫殼的目的。該種方法影響因素有，莢果的水分含量、圓盤的直經(jīng)、轉速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片上槽紋的形狀和莢果的均勻度等。
③剪切法脫殼 花生莢果在固定刀架和轉鼓間受到相對運動著的刀板的剪切力的作用，外殼被切裂并打開，實現(xiàn)外殼與果仁的分離。其典型設備為由刀板轉鼓和刀板座為主要工作部件的刀板剝殼機。在刀板轉鼓和刀板座上均裝有刀板，刀板座呈凹形，帶有調節(jié)機構，可根據(jù)花生莢果的大小調節(jié)刀板座與刀板轉鼓之間的間隙。當?shù)栋遛D鼓旋轉時，與刀板之間產(chǎn)生剪切作用，使物料外殼破裂和脫落。主要適用于棉籽，特別是帶絨棉籽的剝殼，剝殼效果較好。由于其工作面較小，故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象，重剝率較高。該種方法影響因素有，原料水分含量、轉鼓轉速的高低、刀板之間的間隙大小等。
④擠壓法脫殼 擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉動方向相反，轉速相等的圓柱輥，調整到適當間隙，使花生莢果通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進入兩擠壓輥的間隙，取決于擠壓輥及與莢果接觸的情況。要使莢果在兩擠壓輥間被擠壓破殼，莢果首先必須被夾住，然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破損率和脫殼率高低的重要因素。
⑤搓撕法脫殼 搓撕法脫殼是利用相對轉動的橡膠輥筒對籽粒進行搓撕作用而進行脫殼的。兩只膠輥水平放置，分別以不同轉速相對轉動，輥面之間存在一定的線速差，橡膠輥具有一定的彈性．其摩擦系數(shù)較大?；ㄉv果進入膠輥工作區(qū)時，與兩輥面相接觸，如果此時莢果符合被輥子嚙人的條件，即嚙人角小于摩擦角，就能順利進入兩輥問．此時莢果在被拉人輥間的同時，受到兩個不同方向的摩擦力的撕搓作用；另外，莢果又受到兩輥面的法向擠壓力的作用，當莢果到達輥子中心連線附近時法向擠壓力最大，莢果受壓產(chǎn)生彈性—— 塑性變形，此時莢果的外殼也將在擠壓作用下破裂，在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程。影響脫殼性能的因素有，線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。
3.2 新型脫殼技術
壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進入花生殼 內，維持一段時間，以使花生莢果內外達到氣壓平衡，然后瞬間卸壓，內外壓力平衡打破，殼體內氣體在高壓作用下產(chǎn)生巨大的爆破力而沖破殼體，從而達到脫殼的目的。主要影響因素有，充氣壓力、穩(wěn)定壓力維持時間、籽粒的含水率等。
真空法 將花生莢果放在真空爆殼機中，在真空條件下，將具有相當水分的莢果加熱到一定溫度，在真空泵的抽吸下，莢果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除，其韌性與強度降低，脆性大大增加；真空作用又使殼外壓力降低，殼內部相對處于較高壓力狀態(tài)。殼內的壓力達到一定數(shù)值時，就會使外殼爆裂。
激光法 用激光逐個切割堅果外殼。試驗顯示，用這種方法幾乎能夠達到1009／6的整仁率，但因其費用昂貴、效率低下等原因，很難得到推廣。
3.3 花生脫殼機械的工藝研究
在脫殼技術方面，除了在原理和設備上進行研究外，人們還在工藝上進行了研究以提高籽粒的脫殼率及脫殼質量。
分級處理 物料的粒度范圍大，必須先按大小分級，再進行脫殼，才能提高脫殼率，減少破損率。
水分含量 花生莢果的含水率對脫殼效果有很大的影響，含水率大，則外殼的韌性增加；含水率小，則果仁的粉末度大。因此應使花生莢果盡量保持最適當?shù)暮剩员ＷC外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，即外殼含水率低到使其具有最大的脆性，脫殼時能被充分破裂，同時又要保持仁的可塑性，不能因水分太少而使果仁在外力作用下粉末度太大，可減少果仁破損率。
4 花生脫殼機械研究重點
我國加入WTO以來，國內外關于花生脫殼機械的開發(fā)與推廣應用日益增多，針對現(xiàn)有花生脫殼機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對花生脫殼機械在生產(chǎn)應用中的經(jīng)驗進行總結，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。
4.1 提高花生脫殼機械的通用性和適應性
提高花生脫殼機械的通用性和適應性仍是當前的主要研究方向之一目前，許多花生脫殼機械只是針對某一花生品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設計，其通用性、兼容性和適應性較差。提高花生脫殼機械的通用性和兼容性，使研制的花生脫殼機械通過更換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅果脫殼作業(yè)需要的脫殼機具，并提高制造工藝水平，降低制造成本，以適應不同加工企業(yè)的需要?；ㄉ摎C械能否適應這種發(fā)展趨勢，將直接影響到花生脫殼機械能否更好的推廣應用與健康發(fā)展。
4.2 提高機械脫殼率
降低破損率對花生脫殼機械的關鍵技術與工作部件進行重點攻關，改革傳統(tǒng)結構，研究新的脫殼機理，優(yōu)化結構設計；同時在整體配置上進一步改進和完善，提高脫殼率，降低籽仁破損率。目前國內外的花生脫殼機械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾，處理好這一關鍵技術將關系到花生脫殼機械的發(fā)展前景。
4.3 向自動控制和自動化方向發(fā)展
大多數(shù)機具目前仍依賴人工喂料或定位，影響了作業(yè)速度和作業(yè)質量。因此應通過機電一體化手段，開發(fā)設計自動喂料、自動定位脫殼裝置，保證均勻喂料與有效定位，實現(xiàn)機組自動化操作，進一步提高作業(yè)精確性和作業(yè)速度，提高產(chǎn)品質量與生產(chǎn)率，滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要，以開拓國內和國外市場。
新技術原理、新結構材料、新工藝將不斷應用于花生機械的研制開發(fā)中，隨著液壓技術、電子技術、控制技術以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展，許多復雜的機械機構、動力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡化操作，減少輔助工作時間，延長使用壽命，降低勞動使用費用等將作為主要設計目標應用于脫殼機械的設計制造。隨著國內外高新技術的進一步發(fā)展，如何將這些高新技術更好的應用到實際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機械需要盡快解決的問題。
5 總體方案的確定
5.1 脫殼原理
目前，花生的主要脫殼方法有撞擊法、碾搓法、剪切法、擠壓法、搓撕法、壓力膨脹法和真空法等［4-8］。本文設計的刮板式花生脫殼機具備撞擊法、碾搓法、剪切法和擠壓法的特點，所以脫殼效率很高，效果好。
5.2 工作原理
刮板式花生脫殼機主要由進料斗、脫殼轉軸部件(包括刮板架和刮板) 、凹板篩、風機、電動機、機架、花生殼出口和花生仁出口等組成，如圖5-1 所示。
1.機架 2.電動機 3.花生殼出口 4.凹板篩
5.轉軸部件 6.料斗 7.風機 8.花生仁出口
圖 5-1 刮板式花生脫殼機
設備工作時，花生果由進料斗進入脫殼室，在高速旋轉的轉軸部件—刮板的反復打擊與碰撞，以及刮板與凹板篩共同作用產(chǎn)生的摩擦、碾搓、剪切、擠壓的作用下，花生殼不斷破裂; 花生殼和花生仁在刮板的旋轉風壓和打擊下穿過凹板篩，花生殼在下落時受到風機的吹力作用，從花生殼出口被吹出，花生仁則從花生仁出口排出。
6 花生脫殼機的設計
6.1 轉軸部件的半徑和轉速
轉軸部件中刮板的旋轉速度必須確保能將花生殼通過打擊作用撞碎。實驗結果表明［6］，當花生與鋼板的相對速度在4～5m/s 時，可以達到較好的破碎花生殼效果。根據(jù)此數(shù)據(jù)來設計轉軸部件的旋轉半徑和旋轉轉速，如圖6-1 所示?；ㄉ侣涞奈恢迷谵D軸部件R/2 到R之間，設計時采用最小打擊半徑R/2 為設計基準。
1.料斗 2.刮板 3.刮板架 4.轉軸
圖 6-1 轉軸部件花生下落簡圖
為了有較高的生產(chǎn)率，此處設計的轉軸部件半徑R = 250mm，v = 4 ～ 5m/s。
（6-1)
由此得出n=305.7～382.2r /min。為了使所設計的設備具有更廣泛的適用性，應根據(jù)花生品種的不同調整轉軸部件的轉速。
由于刮板式脫殼機采用的主要脫殼原理是打擊和擠壓兩種方法，因此對刮板的強度有一定要求，且刮板由于受到間斷式的持續(xù)沖擊，屬于易損件。相關研究實驗結果顯示［6］，破碎板使用橡膠和木板的脫殼效果較差，脫凈率在70% 左右，而鋼板的脫凈率基本能夠保持在95% 左右。刮板零件采用高錳鋼制造，并用螺栓和刮板架聯(lián)接，使其易于調整和更換，其結構見圖6-2 所示。
圖 6-2 轉軸部件三維圖
6.2 脫殼功率
由于脫殼是在高速旋轉的轉軸部件—刮板的反復打擊與碰撞以及刮板與凹板篩共同作用產(chǎn)生的摩擦、碾搓、剪切和擠壓的作用下進行的，因此脫殼功率不能夠簡單地以刮板對花生產(chǎn)生的動能來計算，空氣阻力和摩擦對脫殼功率的消耗非常顯著，進行功率計算時不能夠忽略，因此應按以下公式進行計算，即
(6-2)
式中 Q —脫殼機的加工量( kg /h)；
Rd—每脫1kg 物料所需的功( N·m/kg)；
A —高速運轉空氣阻力所消耗的功率系數(shù)；
η—機械效率；
K —花生與打板間摩擦消耗的功率系數(shù)。
此處，根據(jù)設計要求取Q=1000kg/h；Rd根據(jù)文獻資料對比，取Rd = 300N·m/kg；取A=1.4； 取η =0.7；取K = 2。代入式( 2) 計算得，P = 1.2kW。因此，刮板式脫殼正常工作需要的最小功率為1.2kW。
6.3 驅動電機
由于電磁調速電動機具有在規(guī)定的調速范圍內實現(xiàn)均勻地、連續(xù)地無級調速，并能輸出額定轉矩，在運行中當負載轉矩變動時可通過控制器的速度負反饋系統(tǒng)使輸出轉速基本上保持不變的特點，所以選用電磁調速電動機，能夠提高設備的工作的穩(wěn)定性和通用性。選用YCT132－4B 型號的電磁調速電機來驅動轉軸部件進行脫殼工作，其功率為1.55kW，額定轉矩為9.5N·m，調速范圍為125～1400r/min。
6.4 傳動方式
有兩種傳動方案可供脫殼機選用: 一是皮帶傳動；二是減速器傳動。兩者都可以實現(xiàn)低電動機的轉速和增加轉矩的作用。第2 種傳動方案可以使設備設計的更為緊湊，傳遞效率高，但是其價格相對較高，在設備的實際運行中，還應該考慮設備的過載保護，因為刮板式脫殼機具有慣性沖擊作用，應考慮通過料斗進入小石塊等其它異物時的情況。綜合考慮各種情況，選用第一種皮帶傳動的方案更為合理，可以有效保護運行中的設備安全。
6.5 凹板篩
凹板篩在脫殼機中的作用是使已經(jīng)被脫殼的花生仁和花生殼與花生果進行分離，其分離原理是利用花生仁和花生殼與花生果的尺寸不同進行分離的，即大個的花生果通不過，小個的花生仁和花生殼通過。凹板篩的柵條之間設計成只有容許一個花生仁大小的物體和被破碎的花生殼通過，而未脫殼的花生果無法通過柵條，被阻擋在凹板篩內繼續(xù)脫殼，直到其外殼被破碎，其結構簡圖見圖5-1 所示。由于我國的花生品種多，其大小因品種不同導致其大小尺寸差別較大，花生仁的尺寸一般在7～14mm 之間，因此為了提高所設計脫殼機的通用性針對不同的花生品種或花生尺寸設計了不同尺寸間隔的凹板篩，以使在對不同尺寸的花生脫殼時進行凹板篩的更換。
1．柵條鎖緊板 2．柵條固定板 3．柵條
圖 6-3 凹板篩部件圖
6.6 料斗
料斗通常是在無動力的情況下依靠物料自身的重力來進行工作的，其工作狀況主要取決于物料的物理特性和料斗的幾何形狀[9]。在設計時，應使料斗盡量達到整體流動這一理想流態(tài)，以使其最有效地發(fā)揮作用。料斗的外形一般有圓型和矩形兩種型式，按照理論計算的結果，在其它條件相同的情況下，圓型料斗的容積和強度更大，但其在實際中制作困難，較少采用［10］。在設計料斗時，考慮到其實用性和成本因素，把料斗設計成棱臺型( 其結構見圖5-1 所示)，其材料使用Q235鋼，通過焊接的方法制成。
6.7 箱體
脫殼機箱體的作用是給脫殼過程提供一個封閉的脫殼環(huán)境，并對相關的脫殼部件起到支承和定位作用。在進行箱體設計時，箱座和箱蓋的尺寸主要是根據(jù)轉軸部件的尺寸來決定的(其外形結構見圖5-1 所示)；箱體設計時，最需要注意的是材料的選取，因為脫殼機是旋轉式的，并伴有沖擊，從而會導致在工作時有較大的振動和噪音，因為鑄鐵具有很強的減振作用，所以箱體選用HT200 的材料鑄造而成。
6.8 仁殼分離裝置
仁殼分離裝置的工作原理主要是利用花生仁和花生殼的重力，以及受風吹時的受力面積不同，用氣流對其進行分離，質量大且受力面積小的花生仁不會被風機吹來的氣流吹走，落到下面的花生仁收集板上，并從花生仁出口自動流出; 質量小且受力面積大的花生殼被氣流吹出花生殼出口( 其具體結構見圖5-1所示)，從而完成分離任務。
6.9轉軸部件臨界轉速的校核
由于轉軸部件是刮板式脫殼機的關鍵核心部件，其運行的可靠性和平穩(wěn)性嚴重影響著脫殼機的性能，因此需要對轉軸部件的臨界轉速進行校核。由于轉軸部件比較復雜，所以采用有限元方法計算能夠更真實地反映出轉軸部件的臨界轉速，轉軸部件的臨界轉速計算采用一維有限元模型，其結構簡圖如圖6-4 所示。
圖 6-4 轉軸部件轉子系統(tǒng)結構簡圖
該有限元模型綜合考慮了皮帶輪和刮板部件對轉子系統(tǒng)的影響，臨界轉速值的計算結果為: 轉軸部件的一階正進動臨界轉速為6479r/min 左右，其一階反進動臨界轉速值最低，為1205r/min，由于設計的轉軸部件的工作轉速最高為382.2r /min，低于轉轉軸部件的最低臨界轉速，不會導致振動現(xiàn)象的產(chǎn)生。
總 結
1) 本刮板式花生脫殼機的設計主要是針對目前花生脫殼機存在的機器性能不穩(wěn)定、適應性差、通用性差和利用率低等問題而進行的。通過采用電磁調速電動機和不同尺寸間隔的凹板篩，可以提高對不同尺寸的花生進行脫殼的通用性，同時也提高了脫殼機的適應性和利用率。
2) 由于電磁調速電動機的控制器具有速度負反饋系統(tǒng)，可以使電動機的輸出轉速基本上保持不變，可以提高脫殼機運行過程中性能的穩(wěn)定性。
3) 由于刮板式脫殼機運行中具有沖擊性，為了避免更大的振動，對轉軸部件的扭轉強度和臨界轉速進行了計算。計算結果表明，設計的轉軸部件結構合理，其運行轉速低于轉軸部件的最小臨界轉速值。
4）本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品--花生去殼機的設計，實現(xiàn)了花生剝殼的機械化，應用本機器后，可使廣大農(nóng)民群眾大大節(jié)省勞動量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量。該機的關鍵部分是刮板結構與半柵籠結構，因為花生剝殼的整個過程都是由這兩部分完成的，剝出來的花生能不能符合要求，完全是看刮板與半柵籠的性能能不能達到要求。本文也介紹了目前各種花生剝殼原理及裝備，并對花生剝殼機械的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景作出了簡明的概括和分析。
致 謝
本次設計是在我的導師安靜老師的指導下完成的，從最初我對本次設計的不了解到能夠整體把握再到比較順利的完成本次設計，這一步一步的走來，其中都包含了安靜老師耐心的指引和教導。通過本次設計，我從宏觀上把握了花生去殼機的發(fā)展趨勢發(fā)展現(xiàn)狀和結構的設計，加深了以往學習的專業(yè)知識。同樣在本次設計中安靜老師始終踐行著“授人以魚，不如授之以漁”的原則，她經(jīng)常教導我們遇到問題先自己解決，解決不了的再找老師一起討論。這種學習模式的大大提高了學習的自主能動性。在此，我向安靜老師表示我最誠摯的謝意。在設計的過程中，也得到了許多同學寶貴的建議，在此一并致以誠摯的謝意。
最后，衷心的感謝機械電氣化工程學院的每位老師，謝謝你們在學習上、生活中給予我的關心與支持。衷心祝愿塔里木大學的明天更加美好！更加輝煌！
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翻譯部分
英文原文
Gear mechanisms
Gear mechanisms are used for transmitting motion and power from one shaft to another by means of the positive contact of successively engaging teeth. In about 2,600B.C., Chinese are known to have used a chariot incorporating a complex series of gears like those illustrated in Fig.2.7. Aristotle, in the fourth century B .C .wrote of gears as if they were commonplace. In the fifteenth century A.D., Leonardo da Vinci designed a multitude of devices incorporating many kinds of gears. In comparison with belt and chain drives ,gear drives are more compact ,can operate at high speeds, and can be used where precise timing is desired. The transmission efficiency of gears is as high as 98 percent. On the other hand, gears are usually more costly and require more attention to lubrication, cleanliness, shaft alignment, etc., and usually operate in a closed case with provision for proper lubrication.
Gear mechanisms can be divided into planar gear mechanisms and spatial gear mechanisms. Planar gear mechanisms are used to transmit motion and spatial gear mechanisms. Planar gear mechanisms are used to transmit motion and power between parallel shafts ,and spatial gear mechanisms between nonparallel shafts.
Types of gears
(1) Spur gears. The spur gear has a cylindrical pitch surface and has straight teeth parallel to its axis as shown in Fig. 2.8. They are used to transmit motion and power between parallel shafts. The tooth surfaces of spur gears contact on a straight line parallel to the axes of gears. This implies that tooth profiles go into and out of contact along the whole facewidth at the same time. This will therefore result in the sudden loading and sudden unloading on teeth as profiles go into and out of contact. As aresult, vibration and noise are produced.
(2) Helical gears. These gears have their tooth elements at an angle or helix to the axis of the gear(Fig.2.9). The tooth surfaces of two engaging helical gears inn planar gear mechanisms contact on a straight line inclined to the axes of the gears. The length of the contact line changes gradually from zero to maximum and then from maximum to zero. The loading and unloading of the teeth become gradual and smooth. Helical gears may be used to transmit motion and power between parallel shafts[Fig. 2.9(a)]or shafts at an angle to each other[Fig. 2.9(d)]. A herringbone gear [Fig. 2.9(c)] is equivalent to a right-hand and a left-hand helical gear placed side by side. Because of the angle of the tooth, helical gears create considerable side thrust on the shaft. A herringbone gear corrects this thrust by neutralizing it , allowing the use of a small thrust bearing instead of a large one and perhaps eliminating one altogether. Often a central groove is made around the gear for ease in machining.
(3) Bevel gars. The teeth of a bevel gear are distributed on the frustum of a cone. The corresponding pitch cylinder in cylindrical gears becomes pitch cone. The dimensions of teeth on different transverse planes are different. For convenience, parameters and dimensions at the large end are taken to be standard values. Bevel gears are used to connect shafts which are not parallel to each other. Usually the shafts are 90 deg. to each other, but may be more or less than 90 deg. The two mating gears may have the same number of teeth for the purpose of changing direction of motion only, or they may have a different number of teeth for the purpose of changing both speed and direction. The tooth elements may be straight or spiral, so that we have plain and spiral bevel gears. Hypoid comes from the word hyperboloid and indicates the surface on which the tooth face lies. Hypoid gears are similar to bevel gears, but the two shafts do not intersect. The teeth are curved, and because of the nonintersection of the shafts, bearings can be placed on each side of each gear. The principal use of thid type of gear is in automobile rear ends for the purpose of lowering the drive shaft, and thus the car floor.
(4) Worm and worm gears. Worm gear drives are used to transmit motion and ower between non-intersecting and non-parallel shafts, usually crossing at a right angle, especially where it is desired to obtain high gear reduction in a limited space. Worms are a kind of screw, usually right handed for convenience of cutting, or left handed it necessary. According to the enveloping type, worms can be divided into single and double enveloping. Worms are usually drivers to reduce the speed. If not self-locking, a worm gear can also be the driver in a so called back-driving mechanism to increase the speed. Two things characterize worm gearing (a) large velocity ratios, and (b) high sliding velocities. The latter means that heat generation and power transmission efficiency are of greater concern than with other types of gears.
(5) Racks. A rack is a gear with an infinite radius, or a gear with its perimeter stretched out into a straight line. It is used to change reciprocating motion to rotary motion or vice versa. A lathe rack and pinion is good example of this mechanism.
Geometry of gear tooth
The basic requirement of gear-tooth geometry is the provision of angular velocity rations that are exactly constant. Of course, manufacturing inaccuracies and tooth deflections well cause slight deviations in velocity ratio; but acceptable tooth profiles are based on theoretical curves that meet this criterion.
The action of a pair of gear teeth satisfying this requirement is termed conjugate gear-tooth action, and is illustrated in Fig. 2.12. The basic law of conjugate gear-tooth action states that as the gears rotate, the common normal to the surfaces at the point of contact must always intersect the line of centers at the same point P called the pitch point.
The law of conjugate gear-tooth can be satisfied by various tooth shapes, but the only one of current importance is the involute, or, more precisely, the involute of the circle. (Its last important competitor was the cycloidal shape, used in the gears of Model T Ford transmissions.) An involute (of the circle) is the curve generated by any point on a taut thread as it unwinds from a circle, called the base circle. The generation of two involutes is shown in Fig. 2.13. The dotted lines show how these could correspond to the outer portion of the right sides of adjacent gear teeth. Correspondingly, involutes generated by unwinding a thread wrapped counterclockwise around the base circle would for the outer portions of the left sides of the teeth. Note that at every point, the involute is perpendicular to the taut thread, since the involute is a circular arc with everincreasing radius, and a radius is always perpendicular to its circular arc. It is important to note that an involute can be developed as far as desired outside the base circle, but an involute cannot exist inside its base circle.
Let us now develop a mating pair of involute gear teeth in three steps: friction drive, belt drive, and finally, involute gear-tooth drive. Figure 2.14 shows two pitch circles. Imagine that they represent two cylinders pressed together. If slippage does not occur, rotation of one cylinder (pitch circle) will cause rotation of the other at an angular velocity ratio inversely proportional to their diameters. In any pair of mating gears, the smaller of the two is called the pinion and the larger one the gear. (The term “gear” is used in a general sense to indicate either of the members, and also in a specific sense to indicate the larger of the two.) Using subscripts p and g to denote pinion and gear, respectively.
In order to transmit more torque than is possible with friction drive alone, we now add a belt drive running between pulleys representing the base circles, as in Fig 2.15. If the pinion is turned counterclockwise a few degrees, the belt will cause the gear to rotate in accordance with correct velocity ratio. In gear parlance, angle Φ is called the pressure angle. From similar triangles, the base circles have the same ratio as the pitch; thus, the velocity ratio provided by the friction and belt drives are the same.
In Fig. 2.16 the belt is cut at point c, and the two ends are used to generate involute profiles de and fg for the pinion and gear, respectively. It should now be clear why Φ is called the pressure angle: neglecting sliding friction, the force of one involute tooth pushing against the other is always at an angle equal to the pressure angle. A comparison of Fig. 2.16 and Fig.2.12 shows that the involute profiles do indeed satisfy the fundamental law of conjugate gear-tooth action. Incidentally, the involute is the only geometric profile satisfying this law that maintains a constant pressure angle as the gears rotate. Note especially that conjugate involute action can take place only outside of both base circles.
Nomenclature of spur gear
The nomenclature of spur gear (Fig .2.17) is mostly applicable to all other type of gears.
The diameter of each of the original rolling cylinders of two mating gears is called the pitch diameter, and the cylinder’s sectional outline is called the pitch circle. The pitch circles are tangent to each other at pitch point. The circle from which the involute is generated is called the base circle. The circle where the tops of the teeth lie is called the dedendum circle. Similarly, the circle where the roots of the teeth lie is called the dedendum circle. Between the addendum circle and the dedendum circle, there is an important circle which is called the reference circle. Parameters on the reference circle are standardized. The module m of a gear is introduced on the reference circle as a basic parameter, which is defined as m=p/π. Sizes of the teeth and gear are proportional to the module m.
The addendum is the radial distance from the reference circle to the addendum circle. The dedendum is the radial distance from the reference circle to the dedendum circle. Clearance is the difference between addendum and dedendum in mating gears. Clearance prevents binding caused by any possible eccentricity.
The circular pitch p is the distance between corresponding side of neighboring teeth, measured along the reference circle. The base pitch is similar to the circular pitch is measured along the base circle instead of along the reference circle. It can easily be seen that the base radius equals the reference radius times the cosine of the pressure angle. Since, for a given angle, the ratio between any subtended arc and its radius is constant, it is also true that the base pitch equals the circular pitch times the cosine of the pressure angle. The pressure angle is the angle between the normal and the circumferential velocity of the point on a specific circle. The pressure angle on the reference circle is also standardized. It is most commonly 20o(sometimes 15o).
The line of centers is a line passing through the centers of two mating gears. The center distance (measured along the line of centers) equals the sum of the pitch radii of pinion and gear.
Tooth thickness is the width of the tooth, measured along the reference circle, is also referred to as tooth thickness. Width of space is the distance between facing side of adjacent teeth, measured along the reference circle. Tooth thickness plus width of space equals the circular pitch. Backlash is the width of space minus the tooth thickness. Face width measures tooth width in an axial direction.
The face of the tooth is the active surface of the tooth outside the pitch cylinder. The flank of the tooth is the active surface inside the pitch cylinder. The fillet is the rounded corner at the base of the tooth. The working depth is the sum of the addendum of a gear and the addendum of its mating gear.
In order to mate properly, gears running together must have: (a) the same module; (b) the same pressure angle; (c) the same addendum and dedendum. The last requirement is valid for standard gears only.
Rolling-Contactbearings
The rolling-contact bearing consists of niier and outer rings sepatated by a number of rolling elements in the form of balls ,which are held in separators or retainers, and roller bearings have mainly cyinndrical, conical , or barrelcage.The needles are retainde by integral flanges on the outer race,
Bearigs with rolling contact have no skopstick effect,low statting torqeu and running friction,and unlike as in journal bearings. The coefficient of friction varies little with load or opeed.Probably the outstanding of a rolling-contant beating over a sliding bearing is its low statting friction.The srdinary sliding bearing starts from rest with practically metal to metal contact and has a high coefficient of friction as compared with that between rolling members.This teature is of particular important in the case of beatings whcch vust carry the same laode at test as when tunning,for example.less than one-thirtieth as much force is required to start a raliroad freight car equopped with roller beatings as with plain journal bearings.However.most journal bearing can only carry relatively light loads while starting and do not become heavily loaded until the speed is high enough for a hydrodynamic film to be built up.At this time the friction id that in the luvricant ,and in a properly designed journal bearing the viscous friction will be in the same order of magnitude ad that for a that for a rolling-conanct bearing.
中文譯文
齒輪機構
齒輪機構用來傳遞運動和動力，通過連續(xù)嚙合輪齒的正確接觸，從一根軸傳動到另一根軸。大約公元前2600年，中國人就能夠使用一系列戰(zhàn)車而聞名復雜的齒輪機構而構成的。公元前4世紀，亞里士多德寫的齒輪好象推動的是平凡的。在公元15世紀，Leonardo da Vinci 設計了能與許多種類的齒輪樞結合的大量裝置。與皮帶和鏈傳動相比較，齒輪傳動裝置更加緊湊，能高速運行，也能夠被運用在要求準確定時的場合。齒輪傳動的傳動效率高達98％。另一方面，齒輪傳動機構成本高，而且要求注意潤滑、清潔度、軸的對中等等，經(jīng)常用在提供準確箱體潤滑的閉式情況下。
齒輪機構能被分為平面齒輪機構和空間齒輪機構。平面齒輪機構被用于傳遞運動和動力，而平行軸間的運動和動力空間齒輪機構用于傳遞不平行軸間的運動和動力。
齒輪的分類：
1、 直齒輪 直齒輪有節(jié)輪表面和平行于輪的軸線的直齒輪，如圖2.8所示。它們用于傳遞兩平行軸間的運動和動力。兩配合的直接齒面嚙合在一條平行于其軸線的直線上，這意味著整個齒寬在同一時刻嚙合脫開，這樣在齒面上導致加載或卸載，當齒輪嚙合或脫開時，結果推動和噪聲就產(chǎn)生了。
（1） 斜齒輪 這種齒輪的輪齒有一位角度或與其軸線旋轉一定角度在平面齒輪機構中相互嚙合，斜齒輪齒面相嚙合于一條傾斜于軸承的直線上，嚙合線的長度從0逐漸變化到最大再從最大變化到0，輪齒的加載和卸載變得平穩(wěn)均勻的運動和動力。人字齒輪相當于右旋齒輪和左旋齒輪并在一起，因為輪齒存在一定角度，斜齒輪產(chǎn)生相當大的軸間推力，人字齒輪通過相互抵消糾正了這一推力，允許其使用以推力軸承代替大推力軸承，或不同推力軸承，為了加工方便經(jīng)常沿著齒輪加工一個中心槽。
（2） 傘狀齒輪 傘狀齒輪是依據(jù)平截頭圓錐體分配的。圓柱齒輪的節(jié)圓柱成為分圓錐，齒輪的齒的橫剖面的尺寸是不同的。為了方便起見，錐齒輪的大頭端部的參數(shù)和尺寸作為標準值。習慣上錐齒輪相互作用的軸彼此不是平行的，通常兩軸線彼此成為90度，有時會比90度或多或少。兩個相互嚙合的齒輪僅僅為了變向或許有一樣的齒數(shù)，又或者為了改變速度和方向而齒數(shù)不同。錐齒輪可能是直齒的也可能是螺旋形齒輪，以便我們有簡單的和螺旋形的齒輪。準雙曲面來自于雙曲面和齒面的放置的表面。準雙曲面的齒輪屬于錐齒輪，但是兩軸不能橫斷，因為軸的材料，它的齒是曲線的，軸承可以位于各齒輪的各個側面。這種齒輪主要用在汽車后方末端是為了降低傳動軸并且用在汽車踏板處。
（3） 蝸輪蝸桿齒輪 蝸輪傳動慣于傳遞動力和功率，它的軸既不相交也不平行，通常都是垂直的，尤其是要求獲得高的齒輪減速在一定的極限運算范圍內。蝸桿是螺旋的，通常為了方便起見都是順時針方向的，如果需要的話也可是左旋方向的。按照類型，可以是單螺旋的也可以是雙螺旋的，螺桿通常用來降低速度的，即使不自動鎖住，螺桿也能夠被驅動，所以稱作回力驅動機構，為了提高速度。下面是蝸輪蝸桿傳動裝置的兩個特點：（a）有很高的傳動速度（b）后者意思指和其它種類的齒輪相比中心有高的發(fā)熱性和電力傳輸效率。
齒輪輪齒形狀
輪齒幾何形狀的基本要求提供一個準確不變的角速度，當然制造端差和輪齒變形將會在速度比上產(chǎn)生微小的偏差，然而可接受的齒形依據(jù)基于滿足這一判劇的理論曲線得出的。
滿足這要求的一對配合齒輪的運動被稱為共軛齒輪傳動。如圖2.12所示，共軛齒輪傳動的基本定律論述為當齒輪轉動時，接觸點表面的公法線總是與中心線交于一點P，這點叫節(jié)點。
共軛齒輪傳動原則能被各種齒形適應，目前最重要的一種是漸開線齒輪更精確地說一個圓的漸開線（與它相近的重要的競爭者是擺線齒輪，它被用在福特汽車廠模式中）是條曲線，當從一個基圓滿開時，張緊線上每一點所形成的，兩條漸近線輪齒右外形相對應，相應地，通過逆時針方向展開預先在右基圓上的線所產(chǎn)生的漸開線會形成輪齒左邊的外形，該點在每一點上，漸開線始終垂直于這條張緊線，因為漸開線理一條半徑不斷增加的圓弧，值得注意的是漸開線能夠在基圓外部產(chǎn)生并繪制，而不能在基圓里面。
用以下三個步驟研究一對相配合的齒輪：摩擦傳動，帶傳動和漸開線齒輪傳動。如圖2.14所示兩個節(jié)圓，假設他們是兩個壓在一起的圓柱，如果不發(fā)生打滑，一個圓柱的旋轉會引起另一個圓柱以一定角速度旋轉，且這個速比反比于他們的直徑比，任何一對相嚙合的齒輪，兩個中較小的叫小齒輪，較大的叫大齒輪，用下標p和g分別指明。
為了使傳動的扭矩比摩擦傳動產(chǎn)生的扭矩大，要附加一個帶有基圓的皮帶辦的皮帶驅動裝置。如圖2.15所示，如圖，小齒輪逆時針旋轉一個小角度，皮帶將帶動大齒輪以相應的速比旋轉，在齒輪傳動中，角度Ψ為壓力角，人相似三角形得，把基圓具有相同速度的點稱為節(jié)點。
如圖2.16中皮帶在c點被切斷，兩端分別形成了大齒輪和大齒輪上的漸開線齒形DE和FG，現(xiàn)在應該清楚了為什么稱Ψ為壓力角，忽略滑動摩擦，一個齒輪作用于另一個齒輪的力總是形成一個與壓力角相同的角度。圖2.16和2.12的比較表明了漸開線齒輪強調滿足共軛齒輪傳動的基本原則，附帶的漸開線齒輪只是幾何形狀滿足當齒輪旋轉時壓力角多產(chǎn)生這一原則，特別注意共軛漸開線齒輪傳動只能發(fā)生在兩基圓外面，從而摩擦傳動和皮帶傳動所提供的速度三角開相同。
直齒輪的專用術語
直齒輪的術語大部分可用于其它種類的齒輪。
兩個相配合的齒輪的每個最初的圓柱直徑被稱為中徑，并且圓柱體的橫截面外形被稱為節(jié)圓，兩個節(jié)圓相切于節(jié)點。產(chǎn)生漸開線的圓稱為基圓。位于齒的頂部的圓稱為齒頂圓，同樣的，位于齒的根部的圓稱為齒根圓，在齒頂圓和齒根圓之間的重要的圓稱為分度圓，分度圓的參數(shù)是標準化了的。用在齒輪分度圓的模數(shù)作為基本參數(shù)，m=p/π,齒和齒輪的尺寸正比于模數(shù)m。
齒頂是指由分度圓到齒頂圓的徑向距離，齒根是指由分度圓到齒根圓的徑向距離。相互嚙合的齒輪的齒頂和齒根之間的間隙是有差異的，此間隙的存在是為了防止兩齒輪相互嚙合引起偏心。
周節(jié)p是指相鄰齒的相應邊之間的距離，它是沿分度圓測量的。類似于周節(jié)的基節(jié)沿分度圓測量代替分度圓。很容易看出來基圓半徑等于分度圓半徑乘上壓力角的余弦，因為對于給定的角度，任一相對的弧和半徑之比為常數(shù)，它確實是基圓節(jié)距等于圓的節(jié)距乘上壓力角的余弦。壓力角是一確定的圓上法線和圓周速度相交點所在的角。在分度圓上的壓力角是標準化的，它通常是20o（有時15o）。
中心線是指通過相互嚙合齒輪的中心線的那條線。中心距（沿中心線測量）等于小齒輪和大齒輪節(jié)圓半徑的和。
齒厚是指齒的寬度，是沿著分度圓測量的這段距離稱之為齒厚。齒間寬是沿著分度圓測量相鄰齒相對邊之間的距離，齒厚加上齒間寬等于節(jié)距，齒側是齒間寬減去齒厚的距離。齒面寬是沿軸線上測量出齒的寬度。
齒頂面是在節(jié)圓作用之外的齒的作用面，齒根面是在節(jié)圓之內的作用面。齒根圓角是齒的根部處的圓角，工作深度是大齒輪齒頂高與其相嚙合的齒輪的齒頂高之和。
為了正確嚙合，齒輪共同運轉的準則是：（a）具有相同的模數(shù)；（b）有相同的壓力角；（c）有相同的齒頂高和相同的齒根高。最后的一條準則只適用于標準齒輪。
滾動軸承
滾動軸承包含了內外尾圈，他由許多滾動元件分開，如滾珠，圓柱或圓錐滾子，或者滾針。滾珠軸承具有球狀滾動元件，他被保持在隔圈和保持架之間，棍子軸承主要由圓柱的，圓錐的，鼓形的磙子代替。球行的滾針軸承通常即設內滾道也設保持架。滾針被外圈滾道上構成整體的必須法點固定。
具有滾動軸承的滾道軸，不具有滑動粘著效應，低啟動扭矩和速度摩擦力，不像滑動軸承，摩擦系數(shù)遂在和和速度變化不大，滾動接觸軸承優(yōu)于滑動軸承的有點是他的啟動扭矩，普通滑動軸承從靜止開始實際上伴隨著金屬的接觸，和滾動元件之間的摩擦具有高摩擦系數(shù)，在軸承帶恒定負荷啟動的情況下，這個特點相當重要。