莲子穿心对齿轮传动理论的影响研究项目设计方案

1 莲子穿心对齿轮传动理论的影响研究项目设计方案 莲子是一种重要的食物和药品双重宝贵资源。它又名莲实，藕实，水芝丹，译芝，莲蓬等，为睡莲科植物莲的果实或种子 养价值丰富。干壳莲子中碳水化合物的含量高达 62%，蛋白质的含高达 含脂肪 2%，铁 亦含有 并富含维生素 C，葡萄糖，叶绿素等， 莲子中含钙 钙除构成骨骼和牙齿成分外 ，还具有安神养心，维持体内酸碱平衡等作用。莲子中 含 磷 磷除构成牙齿、骨骼的成分外，还可以帮助机体进行蛋白质、脂肪、糖类三大代谢和酸碱平衡 。 莲子中的钾元素含量位居所有动植物食品前列，丰富的钾元素对维持肌内的兴奋性、心跳规律和各种代谢有重要作用，此外还有利尿作用，对心悸、失眠等症有一定的疗效 , 因此莲子 具有补脾、益肺、养心、益肾和固肠等作用 ,是老少皆宜的食品。莲子中心的青绿色的胚芽，叫莲子心，又叫穿心莲，味苦，可做药， 中医认为它有清热、固精、安神、强心、降压之效，可治高烧引起的烦躁不安、神智不清和梦遗滑精等症 。随着人们的生活水平的提高，莲 子作为保健食品已走进寻常百姓家，用量随之上升。据有关部门对全国 30个城市中药材、保健品、食品三个市场调查显示，从 1999 年至尽，莲子及其副产品（莲子心、蓬房、蓬须、荷叶、荷梗）市场需求逐年增加，价格连年上涨。近年白莲子每公斤由往年的 10 元涨至 15莲子由 6 元涨至 10 ，莲子产品销量之多，涨幅之大，为历年所少见。究其原因主要是因为莲子用途拓宽，莲子除医学上大量应用外，保健品和食品加工业都需要，特别是现在食品加工企业对脱壳莲子的需求量与日俱增。而作为商业开发应用价值的莲子主要产于中国长江之 南，莲子是出口创汇的一个特色农产品，仅福建建宁的建莲每年就有 400万美圆的出口，符合 “ 资源优势型、劳动力密集型、出口导向型 ” 特征的农副产品加工工业，有很强的国际市场竞争力。 为了使莲子更加适合食用，必须要使莲肉与莲心分离。当前，国内莲子穿心机技术还不够完善，现有的莲子穿心机有的效率低，有的虽说效率高 ,但穿心的钻头容易断裂，或多或少的都会存在这样或那样的缺点，在生产中达不到实际需要的功能要求，所以，莲子穿心技术还有待于进一步的提高和发展。这 2 样的现状要求我们推陈出新，设计制造出良好的莲子穿心机。而且莲子穿心技术 将会有很好前景和市场潜质。因此研究和设计莲子穿心机具有很重要的意义。 内外莲子穿心机技术的现状 莲子是我国的特产之一，我国湖南、湖北、江西、福建、浙江等省，均是闻名的莲子产区大量的莲子在进入市场前都需要进行脱壳去心处理，所以，莲子穿心机的应用十分广泛。 早期，我国莲子穿心主要采用手工穿心。而手工加工主要采用专用的莲刀逐个切开剥壳。用手搓去表内皮 ,再用钢针通心，其缺点是工作效率低，不仅耗费大量时间，而且还会浪费大量的人力物力和财力，不具有经济可行性，因此这 种方法不适合大规模的莲子加工作业。由于采用手工作业，因此有可能因产生污染而传播疾病。 在日常生活中，市场上出产的大部分都是完整的没有去心的莲子，给人们的日常生活带来了一些麻烦。家庭的莲子去心法是将莲子浸泡或是用水煮约分钟，待莲子变软后捞起，用牙签挑出莲子心。这种方法费时费力，效率也不高，还有可能影响莲子的风味。 近年来，随着食品工业和食品机械的迅猛发展，机械穿心的方法开始越来越广泛的运用到莲子穿心中。机械穿心的优点在于方便、卫生、可以节省人力物力和财力但其也有着显著的缺点首先，大部分的莲子穿心机都只 能单个的穿心，因此，其生产效率低，不能适应大规模生产的需要，而只能用于家庭式小作坊生产。其次，由于机械穿心大部分都是采用钻头将莲心去除，因此不能得到完整的莲心。而莲心又是一味药材，所以造成了资源的浪费。 就现阶段来说，由于我国的莲子穿心技术还不发达，因此生产莲子穿心机的公司还很少，都还处于不断的探索、研究中。目前，我国市场中出产的有小型和中型两种。就小型的穿心机来说，他主要由杠杆和凸轮机构组成，由进料机构、莲子压紧装置、穿心机构、机械传动及机架等组成。其特点是结构简单，精巧，能实现预期的生产目标，但其缺点也 比较显著。如其生产效率较低，在其一个周期内只能加工一个莲子，不能适应大规模生产的需要，只能被小型企业和家庭采用。 市场上的中型莲子穿心机 主要由进料机构、莲子压紧装置、穿心机构、机械传动及机架等组成。进料机构由一个三相电动机带动皮带轮由滚轮使莲子能一个一个进入压紧装置。压紧装置由滚轮和压紧皮带组成，双滚轮不断滚动使莲子能够将莲心与穿心方向相同，再由压紧皮带将莲子压紧，用以穿心穿 3 心部分由两个电动机带动，利用凸轮使钻头向前运动，用以穿心此机构虽然效率较高，但采用了三个电动机，因此较浪费资源。 相对于国内 来说 ,国外由于莲子产业并不发达，因此并没有看到相关的莲子穿心机。 总的来说，目前我国在莲子穿心技术方面不仅有了一些理论方面的依据。而且还生产了一些莲子穿心设备。虽说这些设备或多或少有一些缺点和不足，但很多技术还是可取的。尽管我国的莲子穿心技术较之以前有了很大的提高，但还需进一步提高和完善。这就要求我们结合实际情况 ,不断地研究和创新，设计出较先进的 ,生产效率稳定 ,经济可行性高的莲子穿心机。 子穿心技术的发展趋势 课题拟定的基本方案 设计一种莲子穿心机。莲子经过进料机构 ,通过双滚将莲子一粒粒放入排序系统中 ,再有凸轮推动钻头将莲子穿心。 课题研究的主要 内容 本课题旨在设计一种莲子穿心机 ,起主要内容如下 : 莲子穿心原理与方法研究； 机械系统实现方案分析及其参数计算； 各独立子系统（传动系统、穿心系统、排序系统、进出料等）的设计； 关键结构刚强度设计及其校核； 整体装配设计； 设计成果的数字化。 近年来我国的莲子穿心机械正在迅速发展，但其仍就有着许多的缺点。现阶段高新科技正在 迅猛发展，因此我们可将新技术运用到莲子穿心技术中，推陈出新设计制造出更好的莲子穿心机。因此，如何尽快完善莲子穿心技术，根据莲子的特点利用高新科技设计出新型的莲子穿心机是此行业的发展趋势，如利用气压穿心，水压穿心等就可大大提高其生产效率因此，莲子穿心行业还有着很大的发展空间。 4 第二章 莲子穿心机方案设计 莲子穿心机主要用于去处莲子中的心。一台莲子穿心机主要由进料器，螺旋输送系统，压紧系统，穿心系统及支架等组成。 莲子穿心的主要工具为钻头。其基本原理如图 将莲子的轴线方向与 钻头的轴线放入同一平面上，在钻头转动的同时，莲子与钻头的相对位置缩小，让钻头将莲子心去处。 铁锟； 莲子； 钻头 图 心示意图 、小型莲子自动穿心剥壳机 小型莲子自动穿心剥壳机，是一种农副产品加工机械，它将送料、剥壳、穿心排列成一定的先后次序，有条不紊地进行特定的剥壳、穿心作业，是一种安全可靠，操作方便的较为理想的莲子穿心剥壳机具。它由莲子传送、剥壳、肉莲传送、穿心四部分组成 。 它的穿心 原理是：动力从被动齿轮通过轴传递到偏心盘，固定在偏心盘上的拉杆做平面运动，拉杆带动连杆，连杆做摆动，迫使压板焊合件在导向盘中作上下垂直运动。此时，压板焊合件完成两项任务，一项是首先压缩上定位弹簧和下定位弹簧，使定位压块焊合件会同穿心座壳体完成莲子定位作用，可以避免穿心动作中莲子多自由度的窜动。上定位弹簧和下定位弹簧因莲子大小不同而起到调节作用。其定位过程如下：莲子的上下定位和左右定位靠定位压块焊合件中的压块和穿心座壳体定位，莲子的前后定位靠穿心座壳体和定位压块焊合件中定位；另一项是在完成莲子定位后，压板焊合 件通过空行程克服拨杆弹簧弹簧弹力压下齿条，齿条带动固定在拨杆轴上的扇形齿轮旋转一个角度， 5 这样固定在拨杆轴上的拨杆也跟着旋转一个角度，推动挺杆，使固定在挺赶上的穿心针以壳体中的导槽为向导，完成穿心任务。同时，在拨杆弹簧共同作用下依靠空行程，以保证穿心针足以完全离开莲子，定位压块才能复位。 、莲子穿心脱壳机 莲子穿心脱壳机由动力驱动部分、送退料部分、自动夹紧定位部分、穿心机构和切壳机构所组成 。 其工作原理是：将待加工莲子从料斗进入相向旋转的两根输送搅龙后，在输送搅龙和导流圆弧板及定位输入输出支承板的共同 作用下，实现将莲子与传动轴成平行放置的方向间断进入分度圆盘、通过轴承嵌入能相对旋转的自动定位圆盘的滑动夹爪中；此时分度圆盘在棘轮、曲柄杆、驱动油缸的作用下，作有规则的间歇圆周运动，滑动齿条、自动定位圆盘和滑动夹爪也随之旋转，滑动齿条随分度圆盘转动时，受固定支撑板中的固定滑槽的限制作径向移动，带动自动定位圆盘绕自身圆心作圆周运动，滑动夹爪在自动定位圆盘的带动下，在分度圆的滑动槽 内，也见同时沿径向移动，将莲子逐渐夹紧；当分度圆盘旋转到穿心位置时，分度圆盘定位弹簧、分度圆盘定位销快速将其定位的同时，压力控制油缸 将根据莲子个体的大小，推动压紧柱塞将莲子再次夹紧、准确定位且发出信号，此时液控电磁换向阀换向，穿心控制油缸驱动摆杆推动在穿心电机带动下作高速旋转的穿心刀具，在内齿槽机构内作直线运动完成穿心；同时，液控电磁换向阀同步动作，送退料油缸、送退料柱塞将穿心后的莲子送入切壳刀具；该过程结束后，驱动油缸和切壳控制油缸开始动作，驱动油缸通过摆杆让棘轮转动，进行下一轮穿心循环。 本课题设计的莲子穿心机由进料器，螺旋输送系统，压紧系统，穿心系统及支架等组成。 螺旋输送系统主要由电机、螺旋输送器、皮带轮 构成。 压紧系统主要由压紧带、压紧轮组成。 穿心系统主要由穿心盘、压紧带、扇形盘、齿轮、链轮与钻头组成。 莲子穿心机结构图如图 莲子穿心机工作原理 在进料机构中，莲子在进料斗中被螺旋输送器一个一个送入压紧机构中。进入压紧机构后，由其中滚动的铁锟不断的滚动并将莲子的方位调整，以达到莲子心的轴向与钻头的轴向一致，使穿心能够准确的完成。 在穿心系统中，穿心机构如图 电动机带动主动轴旋转。在轴上的链轮带动穿心轴上的链轮，与此同时，主动轴上的两个齿轮带动穿心盘上 6 的两个齿轮运动。 在穿 心轴上，齿轮与链轮由轴套相连，链轮在旋转的过程中，由键带动轴套绕轴旋转，与轴套相连的齿轮由键带动开始运动，再由齿轮带动钻头上的齿轮转动。与此同时，与齿轮相连的穿心盘由齿轮带动开始转动。由于钻头与穿心盘在径向相对固定，因此，在穿心盘上的个钻头也与穿心盘同步运动。钻头的一端与凸轮相接触。当钻头绕轴转动时，钻头便由凸轮带动向前推进，到达凸轮最高点时完成穿心，最后由钻头上的弹簧推动钻头复位。 进料斗； 螺旋输送系统； 穿心系统， 4 电机 ; 电机 ; 支 架 图 子穿心机结构图 7 齿轮 ； 齿轮 ； 链轮 ； 链轮； 齿轮 图 心机构 8 第三章 莲子穿心机主要参数的分析与确定 莲子穿心机的穿心部分的主要工作部件为电机、链轮、齿轮等组成。我们主要分析和确定的参数是电机型号、主轴的转速、链传动设计以及齿轮传动的设计。 定主轴的转速 本课题的要求为每小时的单位产量是 50参阅现已被厂家投入生产的莲子穿心机资料的基础上 ,初定主轴的转速为 34 r/心轴转速为51r/ 机的选择 为使结构更为紧凑，采用摆线针轮型系列减速电机。该机特点是电机直接与减速器相连，减去了带传动，使结构简单。根据资料 ，选择型号为 减速机，其输入转速为 1500r/出转速为 34 r/定功率 据该减速机选择电机，型号为 4，额定功率 步转速为 1500转 /分钟。 轮的设计 1、基本数据的确定 为了增速的需要，在主动轴上的为大链轮，在从动轴上的为小链轮，同时根据前节齿轮的计算结果 可得大链轮转速1 3 4 / m 小链轮转速2 5 1 / m 功率 P 中心距 a 383 根据小链轮转速 2 5 1 / m 功率 P 图 9 13 选链号为 16由表 9 1 查得链节距 p= 需要设计的内容有：大链轮的齿数1Z 48，小链轮的齿数2 30Z ，链条节数长 P、链速。 2、确定链轮的齿数1Z，25为 21 2 2 102 ()22 Z （） 中心距的计算公式 5为 221 2 1 2 2 1 ( ) ( ) 8 ( )4 2 2 2 Z Z Z L （） 由传动比的关系式 9 可知 9 1221 （） 由关系式（）、（）、（）可得 1 45Z ，2 30Z ，链节数 68节。 3、计算功率 9 查得工作情况系数 1，故 1 2 . 2 2 . 2c a P k w k w 4、确定链轮所传递的功率0 10 查 得 小 链 轮 齿 数 系 数 1 . 0 82( ) 1 . 6 319z ，0 . 2 6 0 . 2 668( ) ( ) 0 . 9 41 0 0 1 0 0K ，因选取的是单排链，由表 9 11查得多排链系数 ，故得所传递 的功率为 0 K 2 6 3 0 1 =、计算链速 11 3 4 4 5 2 5 . 4 0/ / 0 . 6 4 7 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0n Z pv m s m s m s 6、作用在轴上的压轴力 p Fp F有效圆周力 2 . 21 0 0 0 1 0 0 0 3 3 9 6 . 60 . 6 4 7 7e 按水平布置去压轴力系数 ，故 1 . 1 5 3 3 9 6 . 6 3 9 0 6 . 0 9 始数据及其设计内容 设计齿轮传动是给定的原始数据为：传动功率 p，转速 或传动比 i），传动位置要求和工作条件等。 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)根据上一章的传动方案，选用直齿轮传动。 10 2)此传动速度不高，故选用级精度 ( 3)选择齿轮材料。由表 选择小齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 250 齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 220者硬度相差为 30 4)选小齿轮齿数1Z=80，大齿轮齿数2Z=80=2Z=227。 2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式（ 10 9a） 进行计算，即 2131 12 . 3 2 . ( )t i 传动比 1小齿轮分度圆直径 载荷系数 1T 小齿轮传递的转矩 d 齿宽系数 弹性影响系数 H 接触疲劳强度极限 1)确定个公式内的各计算数值 (1)试选载荷系数2)计算小齿轮传递的转矩 51 1 1559 5 . 5 1 0 /9 5 . 5 1 0 2 . 2 / 3 4 6 . 1 7 9 1 0T P nN m m N m m (3)由表 10 7 选取齿宽系数 (4)由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 1 / 21 8 9 . 8 P a(5)由图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限li m 1 600H M P a ，大齿轮的接触疲劳强度极限li m 2 550H M P a ； (6)由公式计算应力循环次数 8116 0 6 0 3 4 1 ( 2 8 3 0 0 1 5 ) 1 . 4 6 8 8 1 0hN n j L 11 8721 / 1 . 4 6 8 8 1 0 / 2 . 8 3 5 . 1 9 1 0N N i (7)由图 10 19 查得接触疲劳寿命系数1 ；2 (8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为，安全系数 S，由公式得 1 l i m 11 0 . 9 8 6 0 0 5 8 8H N P a M P 2 l i m 22 1 5 5 0 5 5 0H N P a M P 2)计算 (1)试计算小齿轮分度圆直径1入 H中较小的值 213152312 . 3 2 . ( )1 . 3 6 . 1 7 9 1 0 2 . 8 3 1 1 9 8 . 82 . 3 2 . ( ) 2 0 0 . 6 90 . 2 2 . 8 3 5 5 0t (2)计算圆周速度 v 11 2 0 0 . 6 9 3 4 0 . 3 5 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s (3)计算齿宽 b 1 0 . 2 2 0 0 . 6 9 4 0 . 1d m m (4)计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 11/ 2 0 0 . 6 9 / 8 0 2 . 5d Z 齿高 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 5 5 . 6 2 5th m m m / 4 0 . 1 / 5 . 6 2 5 7 . 1 (5)计算载荷系数 根据 v=s， 7级精度，由图 10 8 查得动载荷系数 ； 直齿轮，假设 / 1 0 0 / b N m m。由表 10 3查得 1 ； 由表 10 4 查得 7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， 2 2 31 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 ) 0 . 2 3 1 0H d 12 由数据带入后得 2 2 31 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 0 . 2 ) 0 . 2 0 . 2 3 1 0 4 0 . 1 1 . 1 3 6 由 / ， 查图 (10 10a) 得 1 1 . 0 5 1 . 1 1 . 1 3 6 1 . 3 1 2A v H Hk k k k k (6)只能实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10 10a） 得 3311 / 2 0 0 . 6 9 1 . 3 1 2 / 1 . 3 2 0 1 . 3d k k m m (7)计算模数 m 11/ 2 0 1 . 3 / 8 0 2 . 5 1m d Z m m 3、按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 为 13 212 ()F a S (1)确定公式内各计算数值 (2)由图 10 20c5查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 480 P a ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限2 450 P a (3)由图 10 185查得弯曲疲劳寿命系数1 ，2 ； (4)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=式 (105得 111 0 . 8 8 4 8 0 / 1 . 4 3 0 1 . 7 3 0 1 . 7F N F EF k M P a M P 221 0 . 9 2 4 5 0 / 1 . 4 3 0 1 . 7 2 9 5 . 7F N F EF k M P a M P (5)计算载荷系数 k 1 1 . 0 5 1 . 1 1 . 1 1 . 2 7A v F Fk k k k k (6)查取齿形系数 由表 10 5 可查得1 ，2 (7)查取应力 校正系数 13 由表 10 5 可查得1 ，2 。 (8)计算大、小齿轮的加以比较 1112 . 2 2 1 . 7 7 0 . 0 1 3 0 2 3 0 1 . 7F a S 2222 . 1 0 1 . 8 6 0 . 0 1 3 2 1 2 9 5 . 7F a S 大齿轮的数值大。 2)设计计算 53 22 1 . 2 7 6 . 1 7 9 1 0 0 . 0 1 3 2 1 2 . 5 30 . 2 8 0m m m 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 小于有齿根弯曲疲劳强 度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度计算的模数 就近圆整为标准值 m=接触强度算得的分度圆直径1 2 0 1 算出小齿轮齿数 11 2 0 1 . 3 8 0 . 5 22 . 5dZ m ，取1 80Z 大齿轮齿数 921 2 . 8 3 8 0 2 2 6 . 4Z i Z ，取2 227Z 。 4、几何尺寸计算 1)计算分度圆直径 11 8 0 2 . 5 2 0 0d Z m 22 2 2 7 2 . 5 5 6 7 . 5d Z m 2)计算中心距 12( ) / 2 ( 2 0 0 5 6 7 . 5 ) / 2 3 8 3 . 7 5a d d ，取 a=383 3)计算齿轮宽度 1 0 . 2 2 0 0 4 0 4)验算 14 5112 2 6 . 1 7 9 1 0 6179200 1 6 1 7 9 4 0 1 5 4 1 0 0 / m ，合适。 15 第四章 主要零件的结构设计 定轴系零件的布置和装配方案 主动轴的结构见图 上零件的装配方案是：齿轮、轴承，依次从轴的左端装配；齿轮、链轮、轴承、依次从轴的右端装配 12。 图 动轴结构图 轴最常用的材料是 45 ，由于莲子穿心机对轴的要求不是很高，因此轴的材料可以选用 45。调质处理，硬度 62 217。 9： 39550000 0 . 2 式中：T 扭转切应力，单位为； T 轴所受的扭矩，单位为 N 轴的抗扭截面系数，单位为 3 n 轴的转速，单位为 r/ P 轴传递的功率，单位为 d 计算截面处轴的直径，单位为 T 许用扭转切应力，单位为 上式可得轴的直径 9： 3333 09 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2 0 . 2 n n 16 式中：30 95500000 在上述情况时， T取较大值，0矩较小或只受扭矩作用，载荷较平稳，无轴向载荷或只有较小的轴向载荷，减速器的低速轴，轴只作单向旋转；反之， T取较小值，0 经查资料 11 ，材料为 45 号钢的轴的许用扭转切应力的范围是 25 45 T=45 则有： 330 2 . 21 0 3 4 034n 2、确定轴的各段直径和长度 (1)由于第一段上是为了与电机相连，并安装链轮，根据需要取直径为40段轴表面要加工两个键槽，一个为长 60 12 5来与连轴器相连，带 动此轴转动；另一个为长 19 12 5来对链轮传动。最终确定此轴的长度为 246(2)第二段轴用来安装齿轮，根据第一段轴的直径取本段轴的直径为 50其相对的键槽长 21 14 使齿轮的右端固定，可加一 据结构本段轴长为 15 (3)第三段为轴肩，主要用来进行轴向定位，可定本段轴的直径为 637 (4)第四段为了安装齿轮。在此轴上加一长 21 14 键槽，使齿轮与轴在径相上相对固定。齿轮左端已被轴 肩固定，为使齿轮在左端固定，可加一 紧订螺钉。根据结构，可定本段轴的直径为 50度为51 (5)为使第六段轴上的轴承轴向定位，可定第五段的直径为 44度为156 (6)根据轴承可取第六段轴直径为 40度为 15 心轴的设计 定轴系零件的布置和装配方案 轴的结构见图 配方案是：轴套、扇形盘、轴套、轴承、轴套、轴承依次从轴的左端装配；轴承、轴套、轴承、轴承盖、轴套依次从轴的右端装配。 17 图 心轴 轴最常用 的材料是 4511，由于莲子穿心机对轴的要求不是很高，因此轴的材料可以选用 45。调质处理，硬度 62 217。 定轴的基本直径和各段长度 1、按扭矩初步估算轴的最小直径，和传动主轴计算一样，只是功率比主轴小些，因此计算出来的 0 由于计算出来的数值较小，可以根据具体结构来设计各段轴的直径。 2、确定轴的各段直径和长度 (1)由于第一段轴上是为了安装轴套、扇形盘、轴套，根据需要取直径为42了将扇形盘在右端定位可加一轴套，轴套内径 42径 52、长 22 了将扇形盘与轴固定可加一键，键槽长 10、宽 12、高 5；为了将扇形盘定位在其左端加一轴套，轴套内径 42径 52、长 20架宽 50。最后可确定此段的长度为 109 (2)第二段轴安装轴承、轴套、轴承。根据第一段轴的直径取本段轴的直径为 50取滚动轴承， 292 94，其尺寸是 5 0 9 0 2 0d D B 。为使两轴承相对位置固定可在两轴承间加一轴套，轴套内径 50径 65、长196后确定本段轴的长度为 234 (3)第三段为轴肩，主要用来来轴向 定位，定本段轴的直径为 56度为44要用来使轴承定位。 (4)第四段轴安装轴承、轴套、轴承。选取滚动轴承， 292 94，其尺寸是 5 0 9 0 2 0d D B 。为使两轴承相对位置固定可在两轴承间加一轴套，轴套内径 50径 60、长 72后确定本段轴的长度为 110径为50 (5)第五段轴主要是为了定位并与机架相连，因此确定本段轴的长度为78径为 42 18 图 心盘 穿心盘的结构如图 2与 3跟 齿轮相连，带动穿心盘做圆周运动； 1为压紧装置，莲子进入 1的上表面后由压紧带压紧；在 1上有 72 个孔，用来使钻头穿过，以完成穿心。在穿心盘上还有 72 个铁锟。穿心盘所采用的材料是 穿心盘是穿心过程中必不可少的一个部件，它的主要作用是： 1、压紧莲子； 2、调整莲子方向，使莲子的轴向与钻头的轴向处于同一水平面上，使钻头能够准确的穿心； 3、在转动的过程中使钻头同步转动，以完成穿心运动。 图 扇形盘结构如图 主要作用是带动穿心盘上的铁锟转动，从而使莲子运动。因为它 只需要有便可以完成此功能，因此可将此盘造成扇形。这样可以节省材料。扇形盘在传力时靠的是磨擦力，因此需要耐磨材料，工程塑料中的丁二稀 此可选用 0。 19 图 簧 1、弹簧材料的选择 圆柱螺旋压缩弹簧的材料是 65 2、弹簧设计参数的计算 弹簧设计计算的主要数据有弹簧内径1D，弹簧外径2D，弹簧中径 D, 弹簧节距 P，螺旋升角 ，弹簧丝直径 d，轴向间距 。 由公式 a rc ta n ，其中 的值为 9，右旋。 取1D 10， d=2， C=6,其中 弹簧中径 D= 2=12簧外径 2D=D+d=12+2=14簧节距 P (= 12=6 螺旋升角 6a r c t a n a r c t a n 912 轴向间距 钻头上的齿轮的主要作用是将与其相连的低转速齿轮转化为较高的转速，使钻头能够达到所需要的转速。 1. 钻头上齿轮的设计 根据当前市场上已制造出的莲子穿心机，并根据经验，得出 齿轮的齿数1Z=9，齿宽 b=15度圆直径 d=14 已知两齿轮的中心几距 a=头上齿轮齿数1Z=9，取主动齿轮的模数 m=需求主动齿轮的齿数2 分度圆直径22 17数2Z=2zd/m=417/78 根据实际情况取齿宽 B 60 20 传动比 21278 3 0 . 8 99 主动齿轮的转速 2 5 1 / m 头的转速 12 3 0 . 8 9 5 1 1 5 7 5 / m i nn i n r 根据莲 子的物理特性，可知此转速符合要求。 凸轮所采用的材料 的行程是 40轮的主要作用是推进钻头，让钻头在一定范围内运动，以达到穿心的要求 13。 机架与底座零件在机器总质量中占很大的比例，同时在很大程度上影响着机器的工作精度和抗振性能，合理的结构设计能减少机器质量，节约金属材料，提高工作精 度，增强机器刚度及耐磨性等。 根据电机的安装的位置，设计出机架和电动机的螺栓的位置，从而确定底座的长度和宽度。 关于材 料的选择和工艺方面的要求：由于机架的受力不大 ，因此它对材料的硬度方面要求不高，都可以选用 且为了节省材料，一般在底座的四侧都留有很 大的空隙，这样即达到了设计的要求，又节省了材料。 对于底座上面的部分，采用螺栓与底座联接。 21 结论 新型莲子穿心机历经了三个月的设计，在这个设计过程中，我们大胆尝试去创新，我们对已有的大型莲子穿心机进行了改进，主要改进点及创新点有： 1、原有采用两个电机分别对钻头和穿心盘传动，这样使得资源较为浪费。因此，我们对其加以改进，采用一个电机分级传动，这样不仅使资源得到了有效的利用，而且 机构也更加简单和紧凑。 2、原电机采用的是皮带轮和减速器共同减速，这样的传动让功率损耗较多。经改进后，电机选用摆线针轮减速电机，此电机是电机直接与减速器相连，这样使结构简单而紧凑并且在传递上功率的损耗也较低。 3、原有穿心机产量较低，只有大约 30 /h，远远不能满足市场的需要。因此，我们对穿心机的传动加以改进，让传动比增加，增加了穿心盘的转速，使得产量加大，达到了 50 /h。 4、将齿轮传动改为传动比更大的链传动，让效率得到了更好的利用。 5、原有的莲子穿心机有个最大的缺点，即钻头易断，其主要原因是钻头的转 速太慢，而干壳莲子又比较硬，最终导致钻头的强度不够而断裂，改进后的穿心机，由于钻头的转速较高，便不容易断裂。 22 谢辞 为期一学期的毕业设计已接近尾声。在这期间我的收获很多，感触也很多。尤其是从我的指导老师那儿学到了很多知识 不仅仅是作为一个设计人员应该如何去搞设计，更多的是一个设计人员所必备的素质。 以前我们上课时学的知识很零散且很少运用