山楂去核機的設(shè)計【說明書+CAD】
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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題 目: 山楂去核機 專 業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號: 2010963116 姓 名: 李佳 指導(dǎo)教師: 秦衡峰 完成日期: 2014年5月29日 目錄 摘要1Abstract21 引言31.1 本文研究的目的和意義31.2 國內(nèi)外核果類去核機械的發(fā)展情況32山楂去核機設(shè)計42.1山楂去核機的原理設(shè)計42.1.1執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計52.1.2山楂去核機的功能52.1.3工藝動作分解52.1.4切刀往復(fù)直線運動的實現(xiàn)機構(gòu)52.1.5旋轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動的實現(xiàn)機構(gòu)52.1.6 執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計52.1.7機械運動方案的的選擇和判定52.2 電動機的選擇52.2.1 選擇電動機系列和結(jié)構(gòu)形式52.2.2 確定電動機容量62.2.3確定電動機型號62.3確定傳動裝置的總傳動比及各級傳動比62.3.1帶輪基準半徑62.3.2傳動帶輪的設(shè)計63減速器的設(shè)計83.1傳動比的設(shè)計83.1.1確定總的傳動比83.1.2分配傳動比83.1.3 計算傳動裝置運動和動力參數(shù)93.2 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計93.2.1選z1,z293.2.2蝸輪轉(zhuǎn)矩T2103.2.3載荷系數(shù)K103.2.4材料系數(shù)ZE103.2.5許用接觸應(yīng)力0H103.2.6 md1103.2.7導(dǎo)程角103.2.8滑動速度Vs103.2.9嚙合效率103.2.10傳動效率103.2.11檢驗md1的值113.3確定傳動的主要尺寸113.3.1中心距a113.3.2蝸桿尺寸113.3.3蝸輪尺寸113.3.4熱平衡計算123.3.5潤滑方式123.3.6蝸桿、蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計123.4軸的設(shè)計143.4.1 蝸輪軸的設(shè)計143.4.2選擇軸的材料143.4.3初步估算軸的最小直徑143.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計143.4.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度143.4.6軸的結(jié)構(gòu)簡圖173.4.7 蝸桿軸的設(shè)計173.4.8 選擇軸的材料173.4.9初步估算軸的最小直徑173.4.10軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計173.5 蝸輪軸的軸承的選擇和計算183.5.1軸承的徑向載荷183.5.2軸承的軸向載荷183.5.3計算當量動載荷183.6 蝸桿軸的軸承的選擇和計算193.7減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸194 減速器其它零件的設(shè)計204.1鍵聯(lián)接的選擇和強度校核204.1.1高速軸鍵聯(lián)接的選擇和強度校核204.1.2 低速軸與蝸輪聯(lián)接用鍵的選擇和強度校核214.2 聯(lián)軸器的選擇和計算214.2.1 高速軸輸入端的聯(lián)軸器214.2.2 低速軸輸出端的聯(lián)軸器214.3 減速器的潤滑215 切刀壓縮彈簧的設(shè)計225.1彈簧的受力計算225.1.1計算彈簧受力225.1.2 選材料:一般選用碳素彈簧鋼絲65Mn或琴鋼絲225.1.3 查表計算許用用力225.1.4 選擇彈簧旋繞比C225.1.5 計算鋼絲直徑:d225.1.6 計算彈簧中徑225.1.7 計算彈簧有效圈數(shù)225.2 計算實驗載荷225.2.1 自由高度235.2.2 節(jié)距計算235.2.3 彈簧螺旋角235.2.4 彈簧的穩(wěn)定性計算235.2.5 彈簧的展開長度236 間歇傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算236.1間歇運動機構(gòu)的選型236.2.棘輪機構(gòu)的尺寸計算236.2.1棘輪機構(gòu)的運動系數(shù)確定棘輪齒面傾斜角236.2.2確定棘輪的齒數(shù)Z236.2.3 確定da df ,及p246.3 山楂定位盤尺寸246.4 山楂定位盤主軸246.4.1選擇軸的材料246.4.2 初步估算軸徑246.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計246.4.4 軸的強度驗算246.4.5 求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩256.4.6 求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩256.4.7 截面C處垂直和水平的合成彎矩256.4.8 按彎矩合成應(yīng)力較核軸的強度25總結(jié)26致謝27參考文獻28摘要 我國目前的山楂去核機械的發(fā)展狀況比較落后,由于缺少良好的設(shè)備,加工手段落后,生產(chǎn)效率低,致使一些地區(qū)水果積壓腐爛現(xiàn)象,給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段,不僅占用大量勞動力、勞動強度大、生產(chǎn)效率低,而且衛(wèi)生安全得不到有效的保障。去核作業(yè)是山楂加工工序中十分重要的前處理工序。以往的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代山楂加工的需求,不僅占用大量的勞力、勞動強度大、生產(chǎn)效率低,且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。本設(shè)計主要是為了解決山楂去核作業(yè)的勞動強度大,安全衛(wèi)生,提高生產(chǎn)效率,降低山楂果實破損率,保證山楂產(chǎn)品的質(zhì)量。因此,小型山楂去核機有很好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:山楂;去核機;設(shè)計。 AbstractDevelopmentsituationofChinascurrentHawthornnuclearmachineryisrelative-hlybackward,duetothelackofgoodequipment,processingmethodsarebackward,lowproductionefficiency,resultinginsomeareasappearfruitbacklogrottenphenom-enon,causedgreateconomiclossestofarmers.Hawthornnuclearmanualoperationn-owinChinaisstillthemainmeansofprocessing,notonlytakesupalotoflabor,hig-hlaborintensity,lowproductivity,andhealthandsafetyarenoteffectivelyguarantee.Pittedpretreatmentprocedureisveryimportantintheprocessofhawthornprocessing.TheoldmanualoperationcannotmeetthemodernHawthornprocessingrequirement-s,notonlytakesupalotoflabor,laborintensityishigh,theproductionefficiencyisl-ow,andtheproductqualityisdifficulttocontrol.ThisdesignismainlytosolvetheHawthornnuclearoperationlaborintensity,safetyandhealth,improveproductioneffi-ciency,reducethedamagerateofhawthornhawthornfruit,guaranteethequalityoft-heproducts.Therefore,applicationprospectofsmallHawthornnuclearmachinehasaverygood.Keywords:haw;stoner;design 1 引言1.1 本文研究的目的和意義 我國地域遼闊、資源豐富。具有得天獨厚的發(fā)展水果加工業(yè)的良好條件。水果加工已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑,不論是社會效益還是經(jīng)濟效益都是十分可觀的。核果類水果主要是指桃、杏、李、山楂、紅棗、及橄欖等。它們在水果總產(chǎn)量中占有較大比列,以它們?yōu)樵牧?,加工成飲料、罐頭、果脯及果干制品時,去核作業(yè)是水果加工業(yè)中十分重要的前處理工序。以往的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代水果加工的需求,不僅占用大量的勞力,勞動強度大,生產(chǎn)效率低,且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。但是我們也看到,在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天,由于缺少性能良好的設(shè)備,加工手段落后,生產(chǎn)效率低,有些地區(qū)還出現(xiàn)鮮果品積壓腐爛現(xiàn)象,給果農(nóng)造成不應(yīng)有的經(jīng)濟損失。許多地區(qū)的果品加工廠,其前處理環(huán)節(jié),如去核、去皮、清洗等,至今基本上靠手工或十分簡陋的工具完成。因此在我國發(fā)展去核機械等前處理設(shè)備,取代手工作業(yè)是十分必然的趨勢。針對中國水果資源豐富、分布廣泛的特點,特別要加大對中小型去核機具的研制,以適應(yīng)廣大果農(nóng)及小型果品加工廠的需求。只有這樣,才會有豐富多彩的食品來滿足人們的需求,才能保護果農(nóng)種植的積極性。1.2 國內(nèi)外核果類去核機械的發(fā)展情況 國外20世紀60年代就著手研制水果去核機,至20世紀80年代初美國、意大利、荷蘭等國相繼推出了粘核桃去核機、橄欖去核機等。去核機械基本上實現(xiàn)了自動化。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,已日趨完善、成熟。目前,正向著節(jié)能型和機電一體化發(fā)展,以電腦自控為主。但中國的去核機具發(fā)展緩慢,遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展。日本生產(chǎn)一種刮板式去核機,去核后的果肉可達5毫米左右,由篩孔排出,核桃從尾端排出,該機適應(yīng)于粘核型桃的去核加工,它具有成本較低,生產(chǎn)率高,去核效果好等特點。國內(nèi)也研制了橄欖去核機,它可以依靠果脯組裝在鏈條或滾筒上,形成輸送和定位,并采用一排刀具,對橄欖進行多刀去核作業(yè),其生產(chǎn)效率比使用單刀的設(shè)備高得多。美國FMC公司80年代初向市場推出了一種自動轉(zhuǎn)矩式粘核桃去核機。每分鐘可加工80個桃子,其生產(chǎn)率約為800kg/h左右。該機采用十四個小杯對桃子進行定位和輸送。每個杯子底部有一個凸起的小轉(zhuǎn)軸。小軸在鏈條帶動下始終旋轉(zhuǎn)著,只要杯內(nèi)桃子的凹部不在小凸起的上方,桃子外圈就會與凸起接觸并被帶動旋轉(zhuǎn)著,直到正確的位置為止。這時,桃子保持直立狀態(tài),劈刀將果內(nèi)劈成兩半后夾持桃子的兩個橡膠夾板相向轉(zhuǎn)動150度,使果肉與桃核分離。該機可以加工季節(jié)連續(xù)工作而不必停機潤滑,調(diào)節(jié)和清洗也十分方便。由于它保持了去核果肉后的完整性,因此,比較適合于罐頭、果脯和果干加工廠使用。由于該機機構(gòu)復(fù)雜成本較高,而國內(nèi)罐頭、果脯等視頻均屬于微利產(chǎn)品,因此,在我國推廣起來存在一些難度。中國研制的核果水果去核機具,按其結(jié)構(gòu)特點和工作部件的不同,大體可分為剖分式、對輥式和捅桿式等幾大類。中國目前的去核機械有剖分式去核機、對輥式去核機、捅桿式去核機、打漿式去核機、刮板式去核機、凸齒滾筒分離凹版式去核機幾種形式。中國去核機械存在突出的問題有果肉損失率較高、去核后果實破損率高、機械性能不穩(wěn)定、通用性差、作業(yè)成本高、科技含量低等。2山楂去核機設(shè)計2.1山楂去核機的原理設(shè)計2-1山楂去核機結(jié)構(gòu)圖 如圖所示為小型山楂,主要包括去核刀具、山楂定位盤、定位盤主軸、傳動間歇棘輪、曲柄、傳動軸、連桿、擋板、電動機、減速器、皮帶輪。其中,去核刀具能夠去掉山楂的內(nèi)核,且保證山楂不變形;山楂定位盤能夠給山楂定位;確保去核刀具能準確地去掉山楂的內(nèi)核;傳動間歇棘輪,能夠在曲柄的轉(zhuǎn)動過程中,每30度轉(zhuǎn)動一下,進而使山楂定位盤間歇傳動;曲柄,每轉(zhuǎn)動一圈帶動棘輪轉(zhuǎn)動30度;連桿在曲柄轉(zhuǎn)動過程中,帶動去核刀具的上下運動和拉動棘輪的轉(zhuǎn)動,當曲柄使去核刀具向下去核運動時,連桿對棘輪無作用,山楂定位圓盤不轉(zhuǎn)動,當曲柄帶動刀具向上運動時,連桿拉動棘輪轉(zhuǎn)動,棘輪與下面的山楂定位盤通過軸連接,從而使山楂定位盤轉(zhuǎn)動到下一個待去核的山楂處,擋板的作用是收集去核后的山楂。山楂去核機的工作原理是:發(fā)動機發(fā)動后,通過皮帶輪傳把動力傳給減速器,減速器減速后,帶動曲柄轉(zhuǎn)動,一邊,曲柄的轉(zhuǎn)動帶動連桿的往復(fù)運動,連桿與棘輪通過圓頭拉桿連接,另一邊,曲柄的轉(zhuǎn)動帶動去核刀具的上下運動完成山楂去核的工作,曲柄每轉(zhuǎn)動一周,帶動棘輪轉(zhuǎn)動個角度,在主軸的轉(zhuǎn)動下帶動山楂定位圓盤的轉(zhuǎn)動,進而使山楂定位圓盤帶動山楂轉(zhuǎn)動到刀具的下方,當曲柄往下轉(zhuǎn)動時,連桿不推動棘輪運動,山楂定位圓盤固定在去核刀具的下方,去核刀具在曲柄的推動下,向下運動完成山楂的去核工作,曲柄向上運動時,連桿拉動棘輪,山楂定位圓盤轉(zhuǎn)動到下一個待去核山楂處。山楂隨刀具向上時,遇到擋板脫落到山楂定位圓盤上隨盤轉(zhuǎn)動,隨后掉落到收集處。2.1.1執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計 機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計是機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的核心,它對機械能否實現(xiàn)預(yù)期的功能、性能的優(yōu)勢、經(jīng)濟效益的好壞都起著決定性的作用。2.1.2山楂去核機的功能山楂去核機是利用切刀的往復(fù)直線運動及旋轉(zhuǎn)工作盤的間歇傳動來完成連續(xù)去核作業(yè)處理,其總功能可分為送料、沖核、退回三個分功能。2.1.3工藝動作分解根據(jù)上述分析,山楂去核機要求完成的工藝動作有一下幾個動作:(1) 加料:這一動作可以進行人工加料;(2) 沖核:要求切刀自上向下運動前,旋轉(zhuǎn)盤做一次間歇傳動;(3) 操作盤間歇傳動:以完成送料、沖核、退回三個工位的轉(zhuǎn)換。2.1.4切刀往復(fù)直線運動的實現(xiàn)機構(gòu)選擇電動機為動力源,此機構(gòu)是具有將連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動變換為往復(fù)直線運動的功能。實現(xiàn)該功能的機構(gòu)如下:(1) 擺動從動件圓柱凸輪:凸輪具有易設(shè)計的特點,它還能準確有效地預(yù)測所產(chǎn)生的基本趨勢、工作行為、結(jié)構(gòu)和壽命等,具有良好的運動性能和動力性能;(2) 對心曲柄滑塊機構(gòu):這種低副機構(gòu)具有良好的動力特性和運動特性、運動副幾何封閉,制造簡單等優(yōu)點。(3) 偏置曲柄滑塊機構(gòu):與對心曲柄滑塊機構(gòu)相比較,具有增力、急回特性等特點。2.1.5旋轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動的實現(xiàn)機構(gòu)棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)均可實現(xiàn)間歇傳動。由于旋轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動速度要求低速,輕載,且需要準確地轉(zhuǎn)位,故選用棘輪機構(gòu)。2.1.6 執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計 山楂去核機由減速傳動裝置、沖壓機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)組成。在送料期間,切刀不能壓到操作盤上,顯然,切刀自上向下運動前,操作盤做一次間歇傳動,所以切刀與操作盤之間的運動,在時間順序和空間位置上有嚴格的協(xié)調(diào)配合要求。2.1.7機械運動方案的的選擇和判定現(xiàn)在可以按給定條件、各執(zhí)行機構(gòu)的相容性和盡量使結(jié)構(gòu)簡單、空間布局緊湊等要求來選擇方案,由此可選擇兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案:方案1:沖壓機構(gòu)為偏置曲柄滑塊機構(gòu),旋轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)為棘輪機構(gòu)。方案2:沖壓機構(gòu)為擺動從動件圓柱凸輪機構(gòu),旋轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)為槽輪機構(gòu)。評定:偏置曲柄滑塊機構(gòu)的往復(fù)直線運動具有增力、急回特性等功能,故最后選擇方案1為山楂去核機的機械運動方案。2.2 電動機的選擇2.2.1 選擇電動機系列和結(jié)構(gòu)形式電動機選擇應(yīng)保證:PoPr式中:Po電動機額定功率,KW; Pr工作機所需電動機功率,KW。所需電動機功率由下式計算: Pr=Pw/式中:Pr工作機所需有效功率,由工作機的工藝阻力及運行參數(shù)確定; 電動機到工作機的總效率,。本電機主要為山楂定位圓盤提供動力,操作盤的轉(zhuǎn)速設(shè)定為48r/min,這樣的速度適合人工放置山楂的便捷,并且效率最高。按工作要求和工作條件,選用一般用途的Y系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu),具有防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部的特點。2.2.2 確定電動機容量 切刀的輸出功率Pw根據(jù)實驗分析:設(shè)定切刀的工作力F=2500N,設(shè)定切刀的速度為0.7m/s,則切刀的輸出功率為:Pw=FV/1000=25000.7/1000=1.77KW 電動機的輸出功率為Pd 傳動裝置的總效率為:=1323425 式中,1、2、3、4、5為電動機至切刀各傳動機構(gòu)的效率;由機械設(shè)計課程設(shè)計手冊:查表得:V帶傳動:1=0.96,滾動軸承2=0.98,減速器3=0.95,棘摩擦輪傳動=12324=0.85 電動機的額定功率Pd=PW/=1.1/0.8=1.38 由機械設(shè)計手冊表12-1 選取電動機的額定功率為Ped=1.5KW2.2.3確定電動機型號通過查表可知,可選電動機Y9132M-8型電動機。 Y1001-6型電動機的主要性能電動機型號額定功率(/KW)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)質(zhì)量(KG)Y100L-6 1.5 1000 940 332.3確定傳動裝置的總傳動比及各級傳動比2.3.1帶輪基準半徑電動機帶輪基準半徑為75mm減速器帶輪基準半徑為177.5mm可知帶傳動傳動比為i1=2.5若要使操作盤轉(zhuǎn)速保持在48r/min,則電動機轉(zhuǎn)速應(yīng)為(900-1000)r/min。查表可知,選擇Y100L-6,其功率為1.5KW。2.3.2傳動帶輪的設(shè)計(1)計算功率Pca=KP=11.5=1.5KW(工作情況系數(shù)=K=1.0)(2) 皮帶輪的帶型選取根據(jù)np =940r/min,pca=1.5KW確定使用Z型普通V帶電動機帶輪基準直徑:取主動輪基準直徑D1=150mm減速器帶輪基準直徑:D2=iD1=2177.5=355mm(傳動比i=2.5)(3) 驗算帶的速度 V=D1n/601000=1501400/601000=1125m/s合適 初步選取中心距 a0=1.5(d1d2)=1.5(150355)=757.5mm a0取760mm,符合0.7(D1D2)a02(D1D2), L0=2a0/2(d2+d1)+(d2d1)2/4a0=2760/2(350+150)+(350-150)2/4 760 =2318.56mm 則實際中心距: aa0(Ld-L0)/2=760+(2500-2318.56)/2=848.22.mm 驗算電動機帶輪上的包角: 1=1800-(d2-d1)57.30167.8501200,合適。 (4)計算Z型普通V帶根數(shù) 令d1=50mm,n1=940r/min 查表式中:p0為單根V帶的基本額定功率,取0.14KW p0為單根V帶額定功率的增量,取0.02KW KL長度系數(shù), 取0.99 K為包角系數(shù),取0.98 Z=,取z=1根 (5)求作用在帶輪軸上的壓力 可知q=0.06kg/m, 帶所能傳遞的最大有效拉力,當考慮離心力的不利影響時, 單根帶所需的預(yù)緊力,用帶入 前式,并考慮包角對所需預(yù)緊力的影響,可將F0的計算式子寫為: 式中:q為v帶單位長度質(zhì)量,0.06kg/m 故由 可得 計算帶傳動在軸上的力(簡稱壓軸力)FQ 為了設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承,必須確定帶傳動作用在軸上的力FQ,如果不 考慮帶兩邊的拉力差,則壓軸力可以近似的按帶的兩邊的預(yù)緊力F0的合力 來計算: (6)各帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計V帶輪時應(yīng)滿足的要求有:質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)工藝好,無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力, 轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過平衡,輪槽工作面要精細加工,(表面粗糙度一般為3.2m),以 減少帶的磨損,各槽的尺寸應(yīng)保持一定的精度,以使載荷分布較為均勻等。依照此要求 電動機相連的主動輪 其帶輪基準直徑d=38mm 因為與電動機相連的主動輪和從動輪的傳動比為i=1.5,因此與電機帶輪相連的減速器帶輪直徑d=355mm 3減速器的設(shè)計3.1傳動比的設(shè)計3.1.1確定總的傳動比由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機的總轉(zhuǎn)速n,可得傳動裝置的總傳動比是: i在6-24范圍內(nèi)可以選用故采用耳機展開式此輪傳動減速器,為使兩大齒輪浸油深度相近,故取3.1.2分配傳動比 較核實際傳動比: 傳動比誤差:3.1.3 計算傳動裝置運動和動力參數(shù) 減速箱內(nèi)三根軸的轉(zhuǎn)速如下: I軸: nI= II軸: nII=軸: n=各軸的輸入功率為: I軸: II軸:p=軸:3.2 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計一.選擇蝸輪蝸桿類型、材料、精度根據(jù)GB/T10085-1988的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI)蝸桿材料選用45鋼,整體調(diào)質(zhì),表面淬火,齒面硬度4550HRC。蝸輪齒圈材料選用ZCuSn10Pb1,金屬模鑄造,滾銑后加載跑合,8級精度,標準保證側(cè)隙c。3.1 計算步驟1.按接觸疲勞強度設(shè)計設(shè)計公式mm 3.2.1選z1,z2:查表7.2取z1=2,z2= z1n1n2=2144073.96=38.9439. z2在3064之間,故合乎要求。初估=0.82 3.2.2蝸輪轉(zhuǎn)矩T2: T2=T1i=9.551065.819.470.821440=614113.55 Nmm 3.2.3載荷系數(shù)K:因載荷平穩(wěn),查表7.8取K=1.1 3.2.4材料系數(shù)ZE查表7.9,ZE=156 3.2.5許用接觸應(yīng)力0H查表7.10,0H=220 Mpa N=60jn2Lh=6073.96112000=5.325107ZN=0.81135338H=ZN0H= 0.81135338220=178.5 Mpa 3.2.6 md1:md1 =1.1614113.55=2358.75mm初選m,d1的值:查表7.1取m=6.3,d1=63md1=2500.472358.753.2.7導(dǎo)程角 tan= =0.2 =arctan0.2=11.33.2.8滑動速度VsVs= =4.84m/s3.2.9嚙合效率由Vs=4.84 m/s查表得 =1161 =0.2/0.223=0.8963.2.10傳動效率取軸承效率 2=0.99 ,攪油效率3=0.98=123=0.8960.990.98=0.87T2=T1i=9.551065.819.470.871440=651559.494Nmm3.2.11檢驗md1的值md1=0.651559.494=18202500.47原選參數(shù)滿足齒面接觸疲勞強度要求.3.3確定傳動的主要尺寸m=6.3mm,=63mm,z1=2,z2=393.3.1中心距aa=154.35mm3.3.2蝸桿尺寸分度圓直徑d1 d1=63mm齒頂圓直徑da1 da1=d1+2ha1=(63+26.3)=75.6mm齒根圓直徑df1 df1=d12hf=6326.3(1+0.2)=47.88mm導(dǎo)程角 tan=11.30993247 右旋軸向齒距 Px1=m=3.146.3=19.78mm齒輪部分長度b1 b1m(11+0.06z2)=6.3(11+0.0639)=84.04mm取b1=90mm3.3.3蝸輪尺寸分度圓直徑d2 d2=mz2=6.339=245.7mm齒頂高 ha2=ha*m=6.31=6.3mm齒根高 hf2= (ha*+c*)m=(1+0.2)6.3=7.56mm齒頂圓直徑da2 da2=d2+2ha2=245.7+26.31.2=230.58mm齒根圓直徑df2 df2=d22m(ha*+c*)=38419.2=364.8mm導(dǎo)程角 tan=11.30993247 右旋軸向齒距 Px2=Px1= m=3.146.3=19.78mm蝸輪齒寬b2 b2=0.75da1=0.7575.6=56.7mm齒寬角 sin(/2)=b2/d1=56.763=0.9蝸輪咽喉母圓半徑 rg2=ada22=154.35129.15=25.2mm3.3.4熱平衡計算估算散熱面積A A=驗算油的工作溫度ti室溫:通常取。散熱系數(shù):Ks=20 W/()。73.4580油溫未超過限度 3.3.5潤滑方式根據(jù)Vs=4.84m/s,查表7.14,采用浸油潤滑,油的運動粘度V40=35010-6/s3.3.6蝸桿、蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(單位:mm)蝸輪軸的設(shè)計最小直徑估算dminc c查機械設(shè)計表11.3得 c=120 dmin=120 =47.34根據(jù)機械設(shè)計表11.5,選dmin=48d1= dmin+2a =56 a(0.070.1) dmin=4.084d2=d1+ (15)mm=56+4=60d3=d2+ (15)mm=60+5=65d4=d3+2a=65+26=77 a(0.070.1) d3=5.5256h由機械設(shè)計表11.4查得 h=5.5b=1.4h=1.45.5=7.78d5=d42h=7725.5=66d6=d2=60l1=70+2=72蝸桿軸的設(shè)計最小直徑估算dminc = 120=19.09 取dmin=30d1=dmin+2a=20+22.5=35 a=(0.070.1)dmind2=d1+(15)=35+5=40d3=d2+2a=40+22=44 a=(0.070.1)d2d4=d2=40h查機械設(shè)計表11.4蝸桿和軸做成一體,即蝸桿軸。蝸輪采用輪箍式,青銅輪緣與鑄造鐵心采用H7/s6配合,并加臺肩和螺釘固定,螺釘選6個 幾何尺寸計算結(jié)果列于下表:名 稱代號計算公式結(jié) 果蝸桿中 心 距=a=154.35傳 動 比i=19.47蝸桿分度圓柱的導(dǎo)程角蝸桿軸向壓力角標準值齒 數(shù)z1=2分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑=47.88蝸桿螺紋部分長度 名 稱代號計算公式結(jié) 果蝸輪中 心 距=a=154.35傳 動 比i=19.47蝸輪端面壓力角標準值蝸輪分度圓柱螺旋角齒 數(shù)=39分度圓直徑齒頂圓直徑=258.3齒根圓直徑蝸輪最大外圓直徑3.4軸的設(shè)計3.4.1 蝸輪軸的設(shè)計3.4.2選擇軸的材料選取45鋼,調(diào)質(zhì),硬度HBS=230,強度極限=600 Mpa,由表查得其許用彎曲應(yīng)力=55Mpa 查機械設(shè)計基礎(chǔ)(表10-1、10-3)3.4.3初步估算軸的最小直徑取C=120,得dmin=120 =47.34mm根據(jù)機械設(shè)計表11.5,選dmin=633.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸上零件的定位、固定和裝配單級減速器中,可將齒輪按排在箱體中央,相對兩軸承對稱分布,齒輪左面由軸肩定位,右面用套筒軸向固定,周向固定靠平鍵和過渡配合。兩軸承分別以軸肩和套筒定位,周向則采用過渡配合或過盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩軸向定位,右面用軸端擋,圈軸向固定.鍵聯(lián)接作周向固定。軸做成階梯形,左軸承 從做從左面裝入,齒輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器依次右面裝到軸上。 確定軸各段直徑和長度段d1=50mm L1=70mm段選30212型圓錐滾子軸承,其內(nèi)徑為60mm,寬度為22mm。故段直徑d2=60mm。段考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁、軸承端蓋與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離,則取套筒長為38mm。故L3=40mm,d3=65mm。段d4=77mm,L4=70mm段d5=d4+2h=77+25.5=88mm,L5=8mm段d6=65mm,L6=22mm段 d7=d2=760mm,L7=253.4.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 繪出軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖 (a)圖繪出軸的受力簡圖 (b)圖繪出垂直面受力圖和彎矩圖 (c)圖NNN 軸承支反力:NFRBV=Fr+FRAV =33.88+16.94=50.82N計算彎矩:截面C右側(cè)彎矩 截面C左側(cè)彎矩 繪制水平面彎矩圖 (d)圖 軸承支反力:截面C處的彎矩 繪制合成彎矩圖 (e)圖 Nm低速軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩(a)軸的結(jié)構(gòu)與裝配 (b)受力簡圖 (c)水平面的受力和彎矩圖d)垂直面的受力和彎矩圖 (e)合成彎矩圖 (f)轉(zhuǎn)矩圖 (g)計算彎矩圖 Nm(6) 繪制轉(zhuǎn)矩圖 (f)圖 105 Nmm=586 Nm繪制當量彎矩圖 (g)圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化,取0.6,截面C處的當量彎矩為 Nm校核危險截面C的強度 , 安全。 3.4.6軸的結(jié)構(gòu)簡圖3.3所示 蝸輪軸的結(jié)構(gòu)圖3.4.7 蝸桿軸的設(shè)計3.4.8 選擇軸的材料選取45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度HBS=230,強度極限=650 Mpa,屈服極限=360 Mpa,彎曲疲勞極限=300 Mpa,剪切疲勞極限=155 Mpa,對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力=60 Mpa。3.4.9初步估算軸的最小直徑最小直徑估算dmincx= 120x=19.09 取dmin=20 3.4.10軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取軸承處的軸徑d=35mm,初選軸承型號為30207圓錐滾子軸承(GB/T29794),采用蝸桿軸結(jié)構(gòu),其中,齒根圓直徑mm分度圓直徑mm,齒頂圓直徑mm,長度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計,校核的方法與蝸輪軸相類似,經(jīng)過具體的設(shè)計和校核,得該蝸桿軸結(jié)構(gòu)是符合要求的,是安全的,軸的結(jié)構(gòu)見圖3.4 軸承的選擇和計算 3.5 蝸輪軸的軸承的選擇和計算按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步選用30212(GB/T29794)圓錐滾子軸承,內(nèi)徑d=60mm,外徑D=110mm,B=22mm. 計算軸承載荷3.5.1軸承的徑向載荷 軸承A:軸承B:3.5.2軸承的軸向載荷 軸承的派生軸向力 查表得:30212軸承153832所以,=17.173N=23.89N無外部軸向力。因為,軸承A被“壓緊”,所以,兩軸承的軸向力為3.5.3計算當量動載荷由表查得圓錐滾子軸承30211的取載荷系數(shù),軸承A:e取X=1,Y=0,則軸承B:e取X=1,Y=0,則3.6 蝸桿軸的軸承的選擇和計算按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,選用30207圓錐滾子軸承(GB/T29794),經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命,合適。具體的校核過程略。3.7減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸(單位:mm)(1) 箱座(體)壁厚:=8,取=15,其中=154.35;(2) 箱蓋壁厚:=0.858,取=12;(3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度:,;(4) 地腳螺栓直徑及數(shù)目:根據(jù)=154.35,得,取df=18,地腳螺釘數(shù)目為4個;(5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑:(6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑:=914.4,取=12;(7) 表2.5.1軸承端蓋螺釘直徑:高速軸低速軸軸承座孔(外圈)直徑100130軸承端蓋螺釘直徑1216螺 釘 數(shù) 目66(8) 檢查孔蓋螺釘直徑:本減速器為一級傳動減速器,所以取=10;(9) 軸承座外徑:,其中為軸承外圈直徑,把數(shù)據(jù)代入上述公式,得數(shù)據(jù)如下:高速軸:,取,低速軸:,??;(10) 表2.5.2螺栓相關(guān)尺寸:18=12锪孔直徑363026至箱外壁的距離242018至凸緣邊緣的距離201816(11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離:以螺栓和螺釘互不干涉為準盡量靠近,一般??;(12) 軸承旁凸臺半徑:20,根據(jù)而得;(13) 軸承旁凸臺高度:根據(jù)低速軸軸承外徑和扳手空間的要求,由結(jié)構(gòu)確定;(14) 箱外壁至軸承座端面的距離:,取=48;(15) 箱蓋、箱座的肋厚:0.85,取=12,0.85,取=14;(16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離:,取=16;(17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角:鑄造斜度=1:10,過渡斜度=1:20,鑄造外圓角=5,鑄造內(nèi)圓角=3。 4 減速器其它零件的設(shè)計 4.1鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 4.1.1高速軸鍵聯(lián)接的選擇和強度校核高速軸采用蝸桿軸結(jié)構(gòu),因此無需采用鍵聯(lián)接。 4.1.2 低速軸與蝸輪聯(lián)接用鍵的選擇和強度校核 (1) 選用普通平鍵(A型)按低速軸裝蝸輪處的軸徑d=77mm,以及輪轂長 =73mm,查表,選用鍵221463 GB10962003。(2) 強度校核鍵材料選用45鋼,查表知,鍵的工作長度mm,mm,按公式的擠壓應(yīng)力小于,故鍵的聯(lián)接的強度是足夠的。4.2 聯(lián)軸器的選擇和計算4.2.1 高速軸輸入端的聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩,查表取,有,查表選用TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器,材料為35鋼,許用轉(zhuǎn)矩,許用轉(zhuǎn)速r/min,標記:LT5聯(lián)軸器3050 GB432384。選鍵,裝聯(lián)軸器處的軸徑為30mm,選用鍵8745 GB109679,對鍵的強度進行校核,鍵同樣采用45鋼,有關(guān)性能指標見(2.6.2),鍵的工作長度mm,mm,按公式的擠壓應(yīng)力,合格。所以高速級選用的聯(lián)軸器為LT5聯(lián)軸器3050 GB432384,所用的聯(lián)結(jié)鍵為8745 GB109679。4.2.2 低速軸輸出端的聯(lián)軸器根據(jù)低速軸的結(jié)構(gòu)尺寸以及轉(zhuǎn)矩,選用聯(lián)軸器LT8聯(lián)軸器5070 GB432384,所用的聯(lián)結(jié)鍵為14960 GB109679,經(jīng)過校核計算,選用的鍵是符合聯(lián)結(jié)的強度要求的,具體的計算過程與上面相同,所以省略。4.3 減速器的潤滑減速器中蝸輪和軸承都需要良好的潤滑,起主要目的是減少摩擦磨損和提高傳動效率,并起冷卻和散熱的作用。另外,潤滑油還可以防止零件銹蝕和降低減速器的噪聲和振動等。5 切刀壓縮彈簧的設(shè)計5.1彈簧的受力計算5.1.1計算彈簧受力 假設(shè)彈簧端克服果核的力,則彈簧受力為: 其中山楂核dl 彈簧還需克服山楂下降重力: G=mv=/4 其中R為山楂核半徑 彈簧受合力:F合=F+G 考慮制造加工藝術(shù),增加1.2倍系數(shù)5.1.2 選材料:一般選用碳素彈簧鋼絲65Mn或琴鋼絲 選取65Mn,鋼絲直徑d=1.5mm5.1.3 查表計算許用用力: 查表I類載荷的彈簧考慮 材料的抗拉強度b與鋼絲直徑d有關(guān) 查表b=21502450Mpa 安全系數(shù)K=1.11.3,可取K=1.2,則b=1791.72041.7Mpa 因此b=1791.7Mpa 查表,取切變模量G= 查表,取許用用力5.1.4 選擇彈簧旋繞比C: 根據(jù)表初步選C=205.1.5 計算鋼絲直徑:d 其中K為曲度系數(shù),取K=1.11.3 F為彈簧受力5.1.6 計算彈簧中徑 D=cd5.1.7 計算彈簧有效圈數(shù) 則總?cè)?shù)n總=n+nl5.2 計算實驗載荷 5.2.1 自由高度 H0=nt+1.5d=55 其中:t為初步估算節(jié)距 系列值H0取整值5.2.2 節(jié)距計算 t=(H0-1.5d)/n=2.35.2.3 彈簧螺旋角 5.2.4 彈簧的穩(wěn)定性計算 5.2.5 彈簧的展開長度: L=Dnl/cos=80mm6 間歇傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算6.1間歇運動機構(gòu)的選型 能實現(xiàn)間歇運動的機構(gòu)有:棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)。如前面的傳動方案,選擇棘輪機構(gòu),其棘輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運動較為平穩(wěn),能準確控制轉(zhuǎn)動的角度、機械效率高等優(yōu)點,一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高和要求間歇的傳動裝置中。6.2.棘輪機構(gòu)的尺寸計算6.2.1棘輪機構(gòu)的運動系數(shù)確定棘輪齒面傾斜角。 為了使棘爪推動棘輪時能始終緊壓,齒面滑向齒根部,要求棘輪齒面傾斜角必須大于棘輪與棘爪之間的摩擦角,即 。6.2.2確定棘輪的齒數(shù)Z棘輪的最小轉(zhuǎn)角min為min=s/l所以Z=126.2.3 確定da df ,及pdf=da-2h=P=m=L=2p=26.3 山楂定位盤尺寸考慮到人工放置山楂的舒適度問題以及作業(yè)的工作效率,本設(shè)計采用直徑300mm的圓盤作為定位盤,圓盤上分布12個直徑為10mm的山楂定位孔,為了使定位盤工作穩(wěn)定可靠不產(chǎn)生傾斜,本設(shè)計采用雙鍵連接軸,基孔制配合為H7。6.4 山楂定位盤主軸6.4.1選擇軸的材料該軸武特殊要求,選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理230-280,查表得6.4.2 初步估算軸徑 取軸d=20mm6.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置,進行軸的機構(gòu)設(shè)計,確定軸上與定位盤聯(lián)結(jié)鍵截面尺寸為bh=8mm7mm配合為H7/r6。滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制,軸的尺寸公差為m6。在軸的兩端均制成2倒角。6.4.4 軸的強度驗算(1) 主軸上間歇輪上的作用力大小轉(zhuǎn)矩: 圓作用直徑: 圓周力: 徑向力: 軸向力: 6.4.5 求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 界面C處彎矩為: 6.4.6 求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 截面C處彎矩為: 6.4.7 截面C處垂直和水平的合成彎矩 6.4.8 按彎矩合成應(yīng)力較核軸的強度進行較核時,只較核軸上的最大彎矩和扭矩的截面強度,由公式: 式中a為應(yīng)力折算系數(shù):M-軸上危險截面處的當量彎矩,W軸上危險截面處的抗彎矩截面系數(shù),取a=0.6,計算截面上的應(yīng)力: 前面已選定軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表得,由 總結(jié)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計十五周時間,在這段時間里,我學(xué)到了很多知識,讓我受益匪淺。本次設(shè)計主要是根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計標準進行設(shè)計,嚴格依據(jù)設(shè)計標準和有關(guān)規(guī)范設(shè)計與計算。畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我:1、 綜合運用機械設(shè)計及其他先修課的知識,進行機械設(shè)計訓(xùn)練,使已學(xué)知識得以鞏固、加深和擴展;2、 學(xué)習(xí)和掌握通用機械零件、部件、機械傳動及一般機械的基本設(shè)計方法和步驟,培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力和分析問題,解決問題的能力;3、 提高在計算、制圖、運用設(shè)計資料進行經(jīng)驗估算及考慮技術(shù)決策等機械設(shè)計方面的基本技能和Soild edge 技術(shù)。對于這次畢業(yè)設(shè)計,由于時間倉促和自己所學(xué)軟件的熟練程度等因素,使這次畢業(yè)設(shè)計沒有達到最完美的效果,這不能不說是本次設(shè)計的遺憾之處。不過,它至少啟發(fā)了我的思維,提高了我的動手能力,使我應(yīng)用了以前soild edge軟件中沒有用到的工具,同時,使我將以前的所學(xué)的書本知識又重新溫習(xí)了一遍,這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅實的基礎(chǔ)。各種各樣的機械設(shè)備一般都要實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程和操作過程的自動化,這就要求進行各種機構(gòu)的的創(chuàng)新設(shè)計和常見機構(gòu)的組合應(yīng)用。因此,機械課程畢業(yè)設(shè)計對于培養(yǎng)學(xué)生對機械運動機構(gòu)的構(gòu)思和設(shè)計能力起到至關(guān)重要的作用。 時間過得很快,畢業(yè)設(shè)計馬上就要結(jié)束了,通過這段時間的努力,設(shè)計順利得完成,從中還學(xué)到了大量的知識,我相信在以后的學(xué)習(xí)和工作中肯定會用得到。 致謝 歷時近四個月的時間,終于將畢業(yè)設(shè)計的圖紙部分和說明書都做完了,在論文的寫作與設(shè)計圖的繪制過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙,都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的設(shè)計指導(dǎo)老師 秦衡峰老師,他對我們進行了無私的指導(dǎo)和幫助,不厭其煩的幫助我進行的修改和改進。在此向幫助和指導(dǎo)我的各位老師表示最衷心的感謝! 本設(shè)計從選題、方案論證到課題的研究都是在導(dǎo)師秦衡峰老師的全面、悉心指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計期間,導(dǎo)師在論文研究方面和設(shè)計過程中給與悉心指導(dǎo),大力支持和幫助。尤其是導(dǎo)師嚴謹?shù)目茖W(xué)研究精神,惜時如金的工作態(tài)度深深地影響了本人,使學(xué)生受益匪淺。在此表示衷心感謝,并致以崇高的敬意。 感謝我的同學(xué)和朋友,在我寫論文的過程中給予我很多素材,還在說明書的撰寫和排版過程中提供熱情的幫助。 本次畢業(yè)設(shè)計的順利完成離不開老師和同學(xué)的協(xié)助指導(dǎo),借此只言片語,對他們熱心而無私的幫助表示衷心的感謝。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限,所寫設(shè)計和說明書難免有不足之處,懇請各位老師和同學(xué)批評和指正! 參考文獻1武清,山楂制品加工技術(shù)J,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué),2009.06:194-192官新波,山楂自動去核機器的設(shè)計J,今日科苑,2008,13:136.3金瑩,何蔚娟,張秀軍,核果類水果去核機現(xiàn)狀的分析J,中國農(nóng)村小康科技,2005,03:33-344陳芳,劉法治,鄧春巖。山楂去核定位機理的研究與定位機構(gòu)的初步設(shè)計J,河南職技師學(xué)院學(xué)報,1999,01:30-335陳芳,鄧春巖,鄭玉才,山楂去核機的機構(gòu)設(shè)計J,河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,1997,02:45-486陳芳,中心定位式山楂去核機的設(shè)計J,糧油加工與食品機械,1997,05:27-287喬立新,山楂去核問題的探討J,中國藥房,2002,05:568王群,邵長發(fā),張少英,山楂去核原理和去核機研究A,中國機械工程學(xué)會包裝和食品機械學(xué)會,全國包裝和食品機械與食品加工學(xué)術(shù)討論會/包裝和食品機械專業(yè)學(xué)會第二屆學(xué)術(shù)年會討論集,中國機械工程學(xué)會包裝和食品機械學(xué)會:1991:89王群,邵長發(fā),山楂加工形狀及去核機機構(gòu)參數(shù)研究J,農(nóng)產(chǎn)品加工,2011,04;39-4310高愿君,山楂的利用與加工上J,農(nóng)產(chǎn)品加工,2011,04:39-4311黃貴平,傅忠林,對2000年版中國藥典山楂去核的商榷J,基層中藥雜志,2001,04:6012封銀海,山楂去核新方法J,中成藥研究,1982,06:45 28
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