手动穿串机设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 书 分类号： 密 级： 日 摘要 本产品适用 于 新型食品加工行业 。由于 传统手工 穿 串 不卫生、人员不稳定、人工在穿插不注意时很容易穿到手上发生危险、产量不高，所以 研制一种手动穿插机构代替传统手工 ， 提高工作效率降低劳动强度。 本文介绍传动系统和进给机构设计方案的选定 ， 并对所用的齿轮传动和链传 动 进行了详细计算，对弹簧 、 齿轮 、 链轮和轴进行强度 、 刚度的校核计算。 本产品采用同步链达到供料和穿插动作同步，实现穿插动作的完成。 本机构是在食品装料机械的基础上设计的。此机构具有结构简单 、 体积小 、 成本低等优 点。 关键词 穿插机械；链传动；食品加工 需要购买对应 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 is on is is to be is to be of to to s to on to on to is in in s to to be is 论文 ) I 目 录 1 绪论 1 2 方案的设计及其论证 2 串工作的现状 2 工穿串存在的问题 2 案设计 2 点和缺点 2 点 2 点 2 3 传动机构设计 3 动系统的选择 3 轮传动的设计 3 择齿轮材料 4 齿面接触疲劳强度设计计算 4 轮、链条的设计及润滑 7 条的设计计算 7 轮的设计计算 8 传动的润滑 10 承的选定 10 承的润滑 11 承润滑的作用 11 润滑和油润滑的比较 11 润滑 12 滑脂的选择 12 润滑 12 滑剂的补充与更换 13 承的密封 13 4 振动系统的设计 14 动系统的发展与现状 14 簧的设计 17 算弹簧的直径 17 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 弹簧的强度计算 18 簧的刚度计算 19 簧的稳定性计算 19 凸轮机构的设计 19 柱凸轮机构在自动机械中的作用 19 轮机构的组成 20 轮机构的分类 20 轮机构的特点 21 轮机构轮廓曲面的通用计算 22 柱凸轮机构轮廓曲面参数的求解 22 柱凸轮分度机构的设计参数选择 24 5 轴的设计 28 的设计步骤 28 于疲劳强度的安全系数约束 29 于静强度的安全系数约束 30 步确定轴的最小直径 31 的结构设计 31 弯扭合成应力校核轴的强度 32 结论 35 致谢 36 参考文献 37 附录 38 附录 1 38 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 1 绪论 言 毕业设计是培养我们理工科学生的一个实践性教学环节，也是最后一个教学环节，它是在我们学完了全 部基础课、技术基础课及专业课后，并在一些课程设计基础上，到工厂进行参观实习，搜集原始资料之后，进行的一次大规模基本知识和基本技能的全面的、系统的设计。 设计的主要目的：培养我们综合应用所学基本知识和基本技能去分析和解决专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的设计思想、掌握工程设计的一般程序、规范和方法，培养我们收集和查阅资料和运用资料的能力。通过毕业设计，进一步巩固、扩大和深化我们所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、制图、编写技术文件，正确使用技术资料、标准手册等工具书的独 立工作能力。通过毕业设计，培养我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观和全局观，从而实现我们向工程技术人员的过度，同时学会调查、研究、收集技术资料的方法。 在制造业信息化环境中，工艺设计是生产技术准备工作的第一步，工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要的知识资源之一，是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础资源 ，它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十分重要的作用。 随着国民经济的发展，工程机械的应用越来越多，因为工程机械能够代替工人从事重体力劳动。使用工程机械的优点有很多，如工程机械的适应能力很强，一般不受气候影响，工程机械可以不需要休息，工作效率高，工程机械动力强劲等。但是工程机械一般只 注重实用性，而舒适性大都会被忽略。而由于社会的进步，国家对工人的工作条件日益关注（工人在工作条件恶劣的情况下，一般工作效率都比的低，）。所以开发一些能改善工人工作条件的产品上很有必要的。而本课题也正是从这一方面考虑的。 当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产力要素中最活跃、最重要的部分。相信通过这次设计，使我的知识积累达到了一个新的层面 ！ 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 2 方案的设计和论证 串的现状 到目前为止都是用手工穿制的，速度慢工作效率低，直接影响产量。我们迫切需要解决这一个难题。随着一些厂家研制出一系列的自动穿串机械。在很大程度上解决一些问题。但是，自动穿串机都存在着体积大，成本高，结构复杂的特点。仅仅适用于一些规模较大的食品厂家。所以在很大程度上在市场上还是采用手工穿制。 工穿串存 在的问题 人工穿制主要的存在一系列的问题，例如： 1、不卫生 。 2、人员不稳定，影响产量。 3、人工在穿插不注意时很容易穿到手上发生危险。 4、产量不高 。 案设计 ： 整体设计 ：本产品包括：动力输入设备、输送设备、震动设计、穿插设备、传动设备等。 动力输入 ：本产品采用人工手摇输入动力 。按一个正常的工人体能可输入 196N 的力。 传动设备 ：本产品通过人工手摇动一个摇柄，带动 轮。按传动比为 68/22 大小，带动 输送设备 ：本产品采用齿轮和链轮同轴实现同步，同过输送链来实现输送。在 工作过程中一顶要保证输送竹签和面团同步，一一对应。 震动设计 ：本产品的料从漏斗下来时，为了保证在下料过程中不发生堵塞情况发生，采用凸轮震动来保证。 穿插设备 ：在本产品中关键在实现穿插动作。采用斜插入式，在设备的中部用一光轴当着轨道。下端和 轮用一弯杆相连接。保证穿插机构和传动设备同步。此设备采用两边对插，相差半个周期。 点和缺点 点 ： 1、结构简单，成本低，体积小； 2、操作方便，工作安全； 3、噪音小 4、操作部位适应人体生理条件，维修方便； 点 ：有轻微的冲击 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 3 传动机构设计 动系统的选择 根据上一章的方案选择，本系统采用齿轮传动和链传动，传动系统简图 (简单的原理 )如图 3示 ： 图 3本产品通过人工手摇动一个摇柄，带动 轮。按传动比为 68/22 大小，带动 轮工作。在和同轴上是三对链轮，分别有来带动三条传输链。每个链轮的大小和齿数完全相同。在 轮转动时，带动 1 轴上的三个链轮转动，实现同步运动。达到穿插的同步。在 轮上有一销钉带动弯杆 1，作扇形运动。拉动推进机构 1 作来回往复运动 ，完成穿插动作。在 的另一端也用同样的 动弯杆 2 完成推进机构 2 的穿插动作。弯杆 1 和弯杆 2 和 轮和齿 现相互穿插。在推进机构 1 完成穿插动作时，推进机构 2 已经开始穿插。当推进机构 2 完成时，推进机构 1 也已经准备穿插。 轮传动的设计 齿轮传动 的适用范围很广，传递功率高。其主要优点工作可靠，使用寿命长；瞬间传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围广泛等。齿轮传动应满足： 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 1 传动平稳：要求瞬时传动比不变，尽量减小冲击； 2 承载能力高：要求在尺寸很小，重量轻的前提下，齿轮的强度高，耐磨性好，在预定的使用期间内不出现断齿等失效情况。 择齿轮材料 查阅机械设计工程学 1（中国矿业大学出版社） （ 以下称为机械设计 1 ） 表 8轮选用 45号钢调质，表面淬火。 45 按齿面接触疲劳强度设计计算 采用硬齿面，非对称分布。查机械设计 1的表 8齿宽系数 d d =轮齿数 1Z 在推荐值 20 到 40 中选取 1Z =22 齿轮模数 机械传动装置设计手册 (上册，卜炎主编 )查得。 m=3 齿轮分度圆直径 11 3 2 2 6 6d m Z m m 固圆周速度 31 1 0 6 0tv n d 33 0 3 . 1 4 6 6 1 0 6 0 参考机械设计 1 表 8 tv m s 齿轮的齿距 3 . 1 4 3 公 差组 10 级 p=轮的齿数 2 6 4 4 9 . 4 4 6 8 . 3 6Z 圆整取 2 68Z 齿数比 21/u Z Z 载荷系数 K 由机械设计 1 中式 (8得 K K K 使用系数 机械设计 1的表（ 8 动载荷系数 机械设计 1 的图 （ 8初值 齿向载荷分布系数 K 查 机械设计 1 的图 （ 8 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 5 齿间载荷分布系数 K 由机械设计 1 的 式 (8 0 得 1 . 8 8 3 . 2 ( 1 / 2 2 1 / 6 8 ) 1 =机械设计 1 表 8 则载荷系数 1 . 0 1 . 1 5 1 . 0 3 1 . 1 5 = 弹性系数 机械设计 1 表 （ 821 8 9 . 8 / m m 节点影响系数 机械设计 1 图 （ 8 120 , 0 ） 重合度系数 Z 查机械设计 1 图 （ 8 0 ） 许用接触应力 H ，由机械设计 1式 (8 l i m /H H N W S 接触疲劳极限应力 ， 查机械设计 1 图 （ 8得 2l i m 1 5 7 0 /H N m m 2l i m 2 4 6 0 /H N m m 应力循环次数由机械设计 1 式 (8 1 60 hN 按预期寿命 10年。每年工作 300天。每天工作 8小时。 1 0 0 3 0 8 1 6 0 3 0 1 8 3 0 0 1 0N = 0 721/ 1 . 4 0 1 0N N u 则查机械设计 1 图 （ 8得接触强度的寿命系数 1 2(不允许有点蚀 ) 1 2 硬化系数 查机械设计 1 图 （ 8及说明得 1 接触强度安全系数 查 机械设计 1表 8一般可靠度查 5 7 0 1 . 0 1 / 1 . 0 5 5 4 2 /H N m m 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 2 4 6 0 1 . 0 1 . 0 5 4 3 8 /H N m m 故 1d 的设计初值 1 23 3 33 3112 / ( 1 ) / ( / )t d E H T u u Z Z Z 23 3 3 331 2 1 . 3 6 6 2 4 0 0 / 0 . 4 ( 3 . 0 9 1 ) / 3 . 0 9 ( 1 8 9 . 9 2 . 5 0 . 8 7 / 5 9 1 ) 11 6 6 d m m 所以 1d 为 66厚 b 1 =6 26 齿宽 2b =26轮宽 1b 12(5 1 0 ) =33于采用正常齿轮，所以齿顶高系数 *取 * ，顶隙系数 *c 取 * ，分度圆的压力 角度数为标准值 020 确定齿轮的其他参数如下： 分度圆直径： 3 2 2 6 6d m z m m 齿顶高： * 0 . 8 3 2 . 4h m m m 齿根高： *( ) 3 . 3h c m m m 齿全高： *( 2 ) 5 . 7ah h c m m m 齿顶圆直径： 2 6 6 2 2 . 4 7 2 . 6d h m m 齿根圆直径： 2 6 6 2 3 . 3 5 9 . 4d h m m 基圆直径： 0c o s 6 6 c o s 2 0 2 7 . 7hd d m m 齿距： p m 9 4 .4 m m 齿厚： s / 2 4 .7 m 齿槽宽： e / 2 4 .7 m 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 7 基圆齿距： c o s 8 . 8 5bp p m m 法向齿距： c o s 8 . 8 5p p m m 顶隙： * 0 . 3 3 0 . 9c c m m m 齿轮采用锻造齿轮，结构采用普通结构 （见中国机械设计大典（以后简称为 设计大典 ）表 轮、链条的设计及润滑 条的设计计算 由于此传动要求速度较低，线速度应该小于 s，属于低速重载形式的连传动，链条的静强度占有主要地位。如果低速链也按疲劳考虑，用额定功率曲线选择和计算，结果常不经济。所以，此处采用静强度计算的方法确定链的规格。 链条的静强度计算式为： / ( )A c f K F F F N 式（ 式中 般为 4 8，此处选择为 8 此处要 确定链条的型号，也就是求链条的抗拉载荷。由于动力源是手动，而且根据面团和竹签的重量，可以知道此提升机构属于中型升降机，查阅 中国机械设计大典 分析受力示意图图如图 3示 图 3力示意图 由于此处采用的不是闭合链，所以 也可以忽略不记 所以有： /( ) F N () F N 8 1 0 6 6 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 8 查阅中国机械设计大典表 得 08以决定选择 08子链的具体参数如表 3示。 下面来确定链的节数，开始穿插时，所需的链条最长，由于开始到完成之间的距离取800个链轮的直径是 170所以链条 的计算长度 l 要满足下面的条件： 8 0 0 2 3 4 0 2l 1940 表 3滚子链的参数 项目 尺寸（ 内链条外宽 2b 链条外宽 3b 距 p 子直径 1d 链节 内宽 1b 虑到链条与链轮的啮合和其他方面，决定取： l= 2000链条的节数 n = l / p 式（ =2000/157 所以，链条的实际长度 1l 为； 1l =157 链轮的设计计算 由于滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮的齿形的设计可以有较大的灵活性。本次设计采用一种三圆弧一直线的齿形，其特点就是齿形与滚子啮合时的接触应力小，啮合性能好。 1、确定链轮的齿数 z 由于线速度小于 s， 查阅中国机械设计大典表 下面结果 ： z=22 2、确定链轮的其他参数 由中国机械设计大典表 0/ s i n (1 8 0 / )d p z 式（ 式中 从上面的计算可知 p 和 z 的值，所以有： 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 9 01 2 . 7 0 / s i n (1 8 0 / 2 2 )d = 了制造方便，决定对 d 进行取整，所以有： d=89中国机械设计大典表 ：齿顶圆直径 该在 和 之间取值，而 和 分别为： m a x 11 . 2 5ad d p d 式（ m i n 1( 1 1 . 6 / )ad d z p d 式（ 式中 d p 1d 由上面的计算知： d=89mm p=d =以有： =89+=89+（ 1+2） 以： 为 95 中国机械设计大典表 跟圆直径 ： 1fd d d = 式（ 取整后有： 82侧凸圆直径 0 2c o t (1 8 0 / ) 1 . 0 4 0 . 7 6gd p z h 式（ 式中 2h 内链板高度 由中国机械设计大典表 得： 2h 以有： 01 2 . 7 0 c o t 8 . 1 8 1 . 0 4 1 1 . 8 1 0 . 7 6 200： 1、对于转轴或转动心轴，弯曲应力按对称循环变化，故 /a ， m 0； 2、对于固定心轴或载荷随轴一起转动的转动心轴，考虑到载荷波动的实际情况，弯曲应力可作为脉动循环变化考虑，即 a /(2 )m ； 3、若转矩变化的规律难以确定，一般而言， 对单方向转动的转轴，常视扭剪应力按脉动循环变化，即 / ( 2 )a m ；若轴经常正反转，则应按对称循环处理，即 / ，m 0。 当式 (5能满足时，则说明轴的疲劳强度不足，需采取相应措施予以改进。如改进轴的结构以降低应力集中；采用热处理、表面强化处理等工艺措施提高强度；加大轴的直径；或改用较好材料等。 于静强度的安全系数约束 对于应力循环严重不对称或短时过载严重 的轴，在尖峰载荷作用下，可能产生塑性变形，为了防止在疲劳破坏前发生大的塑性变形，还应按尖峰载荷校核轴的静强度安全系数。 其约束条件为： 00002200 式 (0 式 (0 式 (式中： 0S 表 5 0S 、 0S 0S 表 5 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 31 s 、 s 扭屈服极限； 、 剪应力。 表 5强度的最小许用安全系数 0S / 造轴 0S 步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。取 0A =112，于是得 333m i n 039 . 4 11 1 2 5 2 . 19 3 . 6 1 m m m 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 。为了使所选的轴直径 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩 T ,考虑到转矩很小，故取 A= 则： T =960000 N 248000 N 照计算转矩 小于联轴器公称转矩的条件，查标准 用 公称转矩为 1250000N 联轴器的孔径 d 55取 =55联轴器长度 L 112联轴器与轴配合的毂孔长度 1L =84 的结构设计 1、 拟定轴上零件的装配方案 本题的装配方案已在前面分析比较，现选用如图所示的第一种装配方案。 2、 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (1) 为了满足半联轴器的轴向定位要求， -轴端右端需制出一轴肩，故取 -段的直径 d - 62端用轴端挡圈定位 ,按轴端直径取挡圈直径 D 65联轴器与轴配合的毂孔长度 1L =84了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比 1L 略短一些， 现取 L = 82 (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。故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 d - =62轴承产品目录中选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313，其尺寸为 d D T=65 140 36,故 =65L =36 右端滚动轴承采用轴肩进行定位。由手册上查到 30313 型轴承的定位轴肩高度 h=6此，取 d =77 (3) 取安装齿轮处的轴段 -的直径 d =70轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 80了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 L =76轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 h h=6徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 32 则轴环处的直径 d =82环宽度 b L =12 (4) 轴承端盖的总宽度为 20 减速器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，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30故取 L =50 (5) 取齿轮距箱体内壁之距离 a=16锥齿轮与圆柱齿轮之间的距离 c=20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 s，取 s=8知滚动轴承宽度 T=36圆锥齿轮轮毂长 L=50 = T + s+ a+ (8 0 - 7 6 )= 3 6 + 8 + 1 6 + 4 m m = 6 4 = L + c + a + s+ = 5 0 + 2 0 + 1 6 + 8 - 1 2 = 8 2 m m 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 3、 轴上零件的周向定位 齿轮、轴的周向定位均采用平键联接。按 d 由手册查得平键截面 b h=2012(键槽用键槽铣刀加工，长为 63准键长见 同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为 H7/样，半联轴器与轴的联接，选用平键为 16 10 70，轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 4、确定轴上圆角和倒角尺寸：取轴端倒角为 02 45 。 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计算弯矩的截面（即危险截面 C）的强度。则由公式及上表中数值可得 3M 6 3 6 5 4 0 1 8 . 60 . 1 7 0 M 前已选定轴的材料为 45 号钢，由轴常用材料性能表查得 1 =60此 ，故安全。 1、断危险截面 截面 A, , ,然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，所以截面 A, , , 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面 C 上 1大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必作强度校核。截面 C 上虽然 1大，但应力集中 不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面 C 也不必校核。截面和显然更不必校核。键槽的应力集中系数比过盈配合的小，徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 33 因而该轴只需校核截面左右两侧即可。 图 5的强度校核示意图 2、 截面左侧 抗弯截面系数 330 . 1 0 . 1 6 5 N 2 7 4 6 3W d m m N m m 抗 扭截面系数 330 . 2 0 . 2 6 5 N 5 4 9 2 5TW d m m N m m 截面左侧的弯矩 7 1 3 62 7 0 9 3 8 1 3 3 5 6 171M N m m N m m 截面上的扭矩 3T 为 3T =960000 N 面上的弯曲应力 b 133561 4 . 8 627463 P M 截面上的扭转切应力 3T 960000 1 7 . 4 854925 P M 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 34 轴的材料为 45 号钢，调质处理，由常用材料性能表查得 B =640 2751T =155 截 面 上 由 于 轴 肩 而 形 成 的 理 论 应 力 集 中 系 数 及 按 手 册 查 取 。 因/ 2 . 0 / 6 5 0 . 0 3 1， / 7 0 / 6 5 1 . 0 8，经插值后可查得 ， 又由手册可得轴的材料的敏性系数为 ， 。 故有效应力集中系数为 1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 2 . 0 1 ) 1 . 8 2 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 35 结论 通过毕业设计 ,我明白了所学知识的重要性 ,同时又看到自己以前 学习过程中的不足 在运用的过程中再次学习书本知识 ,这将使我在以后的工作过程中受益匪浅 ! 我所设计的手动穿串机 ,由于能力所限 ,还有很多的不足 ,比如说下料的时候起拱将是个不太好解决的问题 ,还有卸料的机构也有待于改进 这个设计到此已经圆满结束 ,其中的不足请老师们多多指教 ,这将是我这次设计中得到的最大收获 ! 本设计利用机械原理设计手动穿插机械，采用齿轮啮合传动，通过链传动实现手动穿插。在整个设计过程中，重点就是整个装置的机械设计，整个 机构一定要设计巧妙，如何可以实现穿插机构和竹签，面团同步运动。为了实现这一个目的采用两个相对的推进机构交错穿插。 到此，本设计已经全部完成，下图是整个装置的装配图。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 36 致谢 大学四年的学习以今天的毕业论文画了一个句号。感谢大学四年，各位老师对我的教诲，感谢机电系，感谢大家有缘能在生命中重要的四年，出现在彼此的生活中，感谢上天。 很幸运，在