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玉竹 切片机 设计

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邵阳学院毕业设计（论文）任务书年级专业04机制本科学生姓名李哲学 号0440816025课题名称湘玉竹切片机的设计设计(论文)起止时间2008年3月7日至2008年6月2日课题类型工程设计课题性质真实一、 课题设计（研究）的目的和主要内容研究的目的：本设计用于湘玉竹的切片，其主要特点为旋切式切片，在平带上装了八把刀片，使得其效率比同类产品要高，从而提高生产效益。由于本设计从经济性、实用性出发，尽量与一般工厂的实际相吻合，故能达到预期设想的效果。主要内容：1 熟悉切片机械的结构，工作原理，以及了解切片机械的发展方向。2 完成对中等复杂程度机械的计算、结构设计等工作。3 以湘玉竹切片机为对象进行机械的设计，完成湘玉竹切片机装配图的设计和所有非标零件图设计和所有非标零件图设计工作，并编写说明书。二、 基本要求1 学生应在教师的指导下按时完成所规定的内容和工作量，编写符合要求的设计计算说明书，并正确绘制整套机械图表。2 学生依据课题任务，认真收集有关资料，熟悉有关切片机的加工工艺，正确使用各类工具书；掌握有关工程设计的程序、方法和技术规范；锻炼分析与解决工程实际问题的能力。3 在设计中应树立正确的设计思想，培养严肃认真的科学态度，严谨求实的工作作风。4 毕业设计说明书应包括与设计题目有关的阐述说明及计算，内容完整，文字流畅，符合毕业设计规范。5 熟练运用CAD绘制机械图表。注：1、此表由指导教师填写，经各系、教研室主任审批，指导教师、学生签字后生效； 2、此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。三、课题研究已具备的条件（包括实验室、主要仪器设备、参考资料）该产品在全国有着广泛的市场，全国很多公司已开始研制，并取得一定的效果，某工厂给予了一定的技术支持。参考资料：1. 孙桓,陈作模机械原理第六版M .高等教育出版社 ，2000年 150-152 2. 王昆,何小柏,汪信远.机械设计课程设计M.高等教育出版社，1996年 121-123 3. 方大千.电动机速查速算手册M .中国水利水电出版社 ，2004年 99-101 三、 设计（论文）进度安排 进度安排：3月初3月30日：搜集资料，实地考察，确定设计方案 3月21日4月21日：结构和功能分析，初步确定传动方式、结构、材料4月22日5月22日：传动系统等设计计算，图纸绘制，编写说明书5月22日6月10日：设计修改，答辩 五、教研室审批意见教研室主任（签字） 年 月 日六、系审批意见系主任（签字） 单位（公章） 年 月 日指导教师（签字）： 学生（签字）：2毕业设计(论文)课 题 名 称 湘玉竹切片机的设计 学 生 姓 名 李 哲 学 号 0440816025 系、年级专业 机械与能源工程系 04级机械设计制造及自动化（CAD/CAM方向） 指 导 教 师 姜 宏 阳 职 称 高级工程师 2008年 6 月 1日毕业设计(论文)附件课 题 名 称 湘玉竹切片机的设计 学 生 姓 名 李 哲 目 录1毕业设计（论文）任务书2毕业设计（论文）开题报告3毕业设计（论文）进度考核表4毕业设计（论文）评阅表2008年 6 月 1日邵 阳 学 院毕业设计（论文）开题报告书课题名称 湘玉竹切片机的设计 学生姓名 李 哲 学 号 0440816025 系 、 专 业 机械与能源工程系04机制本科 指导教师 姜宏阳 2008 年 3 月 21 日一、 课题的来源、目的意义（包括应用前景）、国内外现状及水平课题来源：本课题来源于某工厂，经过仔细分析，结合自己所学的知识并和工人师傅共同讨论研究其实际情况而开始此设计的工作。目的及意义：首先是为了让我能更好的把四年所学的理论知识与生产实际相结合，其次本设计用于湘玉竹的切片，其主要特点为旋切式切片，在平带上装了八把刀片，使得其效率比同类产品要高，从而提高生产效益。由于本设计从经济性、实用性出发，尽量与一般工厂的实际相吻合，故能达到预期设想的效果。国内外现状及水平：目前中、小型企业所使用的大部分竹片切片机设备为我国自行设计制造的。国产竹片切片机设备已经比较成熟，大量占有国内市场；成套出口到国际市场上的项目也陆续投产，赢得了顾客的一致好评。 二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施课题研究的主要内容：1 熟悉切片机械的结构，工作原理，以及了解切片机械的发展方向。2 完成对中等复杂程度机械的计算、结构设计等工作。3 以湘玉竹切片机为对象进行机械的设计，完成湘玉竹切片机装配图的设计和所有非标零件图设计和所有非标零件图设计工作，并编写说明书。准备采取的措施：首先认真查询相关资料，初步掌握湘玉竹切片机的结构及工作原理；然后分析供料器的材料及相应参数的计算；接着制定其传动部件设计方案，这也是整个装置最重要的部分，必须有充分的理论依据和经过严格的计算得出；最后进行刀具的设计，从刀具的各个参数及材料入手进行设计。 三、 现有基础和具备的条件通过大学四年的学习，我掌握了基本的专业知识，对本课题的相关学科有一定的了解，具有了一定的相关理论基础。在校期间，学校还组织过各种课程设计，因此积累了一定的经验，对本次设计有指导性的帮助。同时经过几个学习期间的一系列的设计与实习，锤炼了我们综合多门课程知识进行创新的能力。邵阳学院的实习工厂提供了实际操作场地，具有各种加工工具（包括各种车床、刨床、铣床、磨床、数控加工中心等等），可以满足本设计中实际操作的需要。学院图书馆收藏了许多有关专业方面的知识书籍和周刊，并且提供了网络化的机房，可以在中国期刊网、维普网、万方数据库、超星数字图书馆等网站查阅有关资料。现有相关的装配图纸及零件图及相关的技术参数和要求、机械设计手册、机械制造技术基础、机械制造装备设计、零件设计手册等相关资料。除了以上的资料，还有AUTOCAD、PRO/E、UG、SOILDWORKS、OFFICE等相关的绘图软件和工作软件。在指导上面，除了姜宏阳老师提供理论指导外， 技术中心及实验室的工程师和技术师傅们也给予了充分的指导。还有生产企业也给与了有关方面的参数支持。四、 总的工作任务，进度安排以及预期结果 总的工作任务：绘制相关设计图纸编写说明书（12万字）翻译相关英文资料1篇 进度安排：3月初3月30日：搜集资料，实地考察，确定设计方案 3月21日4月21日：结构和功能分析，初步确定传动方式、结构、材料4月22日5月22日：传动系统等设计计算，图纸绘制，编写说明书5月22日6月10日：设计修改，答辩 五、指导教师审查意见指导教师（签名） 年 月 日 六、教研室审查意见教研室主任（签名） 年 月 日 七、系审查意见系主任（签名） 年 月 日 备 注6毕业实习报告学 生 姓 名 李 哲 实 习 时 间 2008年3月6日2008年3月14号 学 号 0440816025 系、年级专业 机械与能源工程系 04级机械设计制造及其自动化 2008年 3 月 20日毕业实习报告1：毕业实习的目的：（1）加强实践教学，激发就业意识。在实践教学中，应以培养学生学习兴趣为动力，以积极参与为前提，以深入讨论为手段，以校内外实习基地为载体，加大实践教学的份量，引导学生进行创业实践。通过具体的实践活动，提高学生实际操作能力和解决问题的能力。（2）完善实践教学，传授就业技能。只有通过具体的实践，学生才能加深对所学基础知识的理解，才能系统地掌握各个环节的基本技能。指导老师要有意识地组织学生进行全过程的实践，在实践中发现不足并及时补救，更重要的是让学生自己去体验每个环节完成的艰辛，这不仅有助于学生懂得各种知识的重要作用，也有利于培养学生从实际出发，掌握解决问题的能力和社会交往的能力。（3）调动学生的积极性，锻炼和培养学生的独立操作能力，强化技能训练。本人在今年的三月份，在冷水江钢铁总公司参加了为期一周的毕业实习。今天我们在冷水江钢铁公司职工培训大楼听了冷水江人力资源部的负责人介绍冷水江钢铁公司的概况的介绍。冷水江钢铁总厂创建于1958年，现为湖南省国有资产监督管理委员会下属54家大型企业之一，拥有总资产16亿元人民币，职工5317人，其下有三个分厂，分别是炼铁厂，轧钢厂，动力厂，年销售收入24亿元人民币，是湖南省经济100强企业。冷钢现已具备生产200万吨铁、钢，100万吨材的配套能力。主要生产装备有炼铁高炉4座、烧结机2台、转炉4座、连铸机3台、轧机2套。主要产品有铸造生铁、连铸方坯（含碳素结构钢、钢筋用钢和低合金钢），1232mm钢筋混凝土用热轧带肋钢筋。冷钢始终坚持走“质量、品种、效益”的道路，积极实施“创名牌”的精品战略，奉行“诚信务实，博采众长，开拓创新，做大做强”的经营理念，认真贯彻“严格管理抓质量，钢浇铁铸塑品牌，持续改进为顾客，博采众长求卓越”的质量方针，围绕着“为满足顾客要求而达到顾客满意”所设定的质量承诺，依靠技术创新和强化管理，提高产品质量，得到了广大用户和社会各界的信赖和好评。2004年“博长牌”钢筋混凝土用热轧带肋钢筋荣获“国家免检产品”、“湖南省名牌产品”称号。企业通过了ISO9001：2000质量管理体系认证，取得采用国际标准产品认可证书。健全的组织机构，先进的检测设备，全过程的质量控制，诚信的售后服务，使“博长牌”热轧带肋钢筋产品质量优良，外形美观，包装齐整，能满足工程的要求，深受用户欢迎。产品畅销上海、广东、浙江、福建、广西、重庆、湖南等省区，是公路、桥梁、高层建筑的理想产品。 今天我们结束了安全教育的培训，我们被分为三个小组，我被分到了扎钢厂。在车间主任的带领下，我们参观了炼钢车间。工作人员为我们讲解了炼钢的具体方法，转炉炼钢法：这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。 当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。 随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉 （也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。实习总结毕业实习虽然有些短暂，却是充实的。我能感觉得到大家那种付出后得到收获的喜悦。平日里，我们学到的都是一些书本上的理论知识，有些甚至很抽象难以理解。通过这次的认识实习，不但大大的帮助了我们对书本知识的理解，更使我们知道了要如何的利用我们所掌握的知识。与此同时，我们也开阔了视野，相信这些对我们以后的学习会很有帮助的，让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程实习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下几方面：1.了解了当代机械工业的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。2.了解了机械产品生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。3.了解了机械产品的质量标准、技术规格、包装和使用要求。4.在企业员工的指导下，实习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。5.社会工作能力得到了相应的提高,在实习过程中，我们不仅从企业职工身上学到了知识和技能，更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正的接触了社会，使我们消除了走向社会的恐惧心里，使我们对未来充满了信心，以良好的心态去面对社会。同时，也使我们体验到了工作的艰辛，了解了当前社会大学生所面临的严峻问题，促使自己努力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。6.增进了我们的师生感情，从这次生产实习的全过程来看，自始至终我们都服从老师的安排，严格要求自己，按时报到，注重安全。 邵阳学院毕业设计（论文）内容提要本设计用于湘玉竹的切片，其主要特点为旋切式切片，通过计算平带的长度和刀具的宽度,设计在平带上装了八把刀片，每次切得1mm,使得其效率比同类产品要高，从而提高生产效益。基本的工作原理:机构由电动机传递动力给V带,通过V带的减速,再由V带将动力传递给平带轮从而带动刀片完成切片。在切片的同时通过变频电动机与齿轮齿条的配合，使得压紧机构对物料进行压紧，然后进行切片。这里设计的旋切式湘玉竹切片机，虽然是针对湘玉竹而进行的设计，但也可以用到其它的相关领域，其主要特点是效率较高。 SummaryThe design is used to slice polygonatum. Its main characteristic is spin slice. By calculating the length of flat belt and the width of cutting tool and designing to install 8 blades on flat belt, it can make every cut 1mm, which makes its efficiency higher than other kindred products. Therefore, the production efficiency is improved. Basic working theory: through electromotor, machine transfers power to V belt; through speed-down of V belt and to transfer the power to flat belt wheel by V belt, it makes the blades to slice. When slicing, the match between frequency conversion electromotor and gear and rack makes press institute to press the material to slice. Although the spin slice polygonatum slice machine is designed for polygonatum, it can also be used in other relational field. It s main characteristic is high efficiency. 1 前言玉竹又名尾参，玉参、萎蕤、铃铛菜,为百合科玉竹,以根状茎入药。根茎味甘、微苦，具有养阴润燥、生津止渴的功效，适用于肺胃阴伤、燥热咳嗽、咽干口渴、内热消渴等病的治疗，并可作高级滋补食品、佳肴和饮料。 另栽培玉竹经济效益十分可观，是农民生产致富的一条好门路。玉竹产量很高，2年生玉竹一公顷最高可产75000千克，一般可产45000千克；3年生玉竹一公顷最高可产12000千克，一般可产75000千克。切片加工要求尾参已经成为半干品，并已拔须。由于它的内部结构，决定它只允许竖着切片，而不能在其他任何方向切。同时，切片厚度要比较小和均匀。目前，尾参的加工，主要停留在落后的手工加工阶段，无以应对大规模生产和大批量的加工需求，特别是用手按着药物，刀片在底下切割的形式，限制了人的自由和提高了劳动强度，降低了工作效率,所创造的效益也极其的少，难以达到现在市场的需求，目前国内也有一些切片机，但它们的效率也不是很高，如由邵阳神风动力制造有限责任公司研究的一种玉竹切片机每小时可加工玉竹片公斤，玉竹片最长可达长。 因此本人对以前的切片机进行参考，进行改进，将其刀片改为旋切式的，提高机构的切片效率设计出此作品。2 设计思路及整体方案2.1 整体设计思路本人设计的旋切式湘玉竹切片机，主要是由电动机经V带降速并传递给平带动力，从而使平带进行旋转运动，使刀片对湘玉竹进行旋切。由齿条和弹簧的的配合使得刀片在切完一箱湘玉竹后，立即更换物料箱，并且压紧物料进行切割。见图1。2.2设计方案通过平带的传动与切割，完成切片过程；同时使用齿条和弹簧使得压紧元件能够很好的压紧，在即将切完时迅速的退出并且更换物料箱；至于刀片，将其用铆钉钉入平带中，物料箱固定在机架上的导轨上，随着平带的旋转运动，刀片也跟着运动，同时，在平带上安装了8把刀片，使得其效率非常的高。2.3 机构示意图小平带轮1通过它的轴与V带轴连接，为主动轮；机架2通过它支撑与连接机架平台，起到固定的作用； 机架平台3用来支撑物料箱上的导轨；平带4在上面安装刀片，切片的同时也支撑物料；定位元件5用电机控制它的运动情况，在切片的时候固定物料箱；压紧轮6用来压紧平带，保证平带的强度；刀片7用铆钉铆在平带上，切片的元件；压紧机构8它与电机配合，用来压紧物料；物料箱9用来盛放物料的装置；导轨10设计在物料箱的两侧，正好架在机架平台上；支撑板11支撑平带；大带轮12机构的从动部件。 1-小平带轮 2-机架 3-机架平台 4-平带 5-定位元件 6-压紧轮7-刀片 8-压紧机构 9-物料箱 10-导轨 11-支撑板 12-大平带轮图2.1 切片机示意图3 电动机的选择作为动力源头，它的选择是否恰当，关系到整个机构的性能。它的选择包括选择类型、结构形式、容量（功率）和转速，并确定型号。电动机类型和结构形式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、环境、空间尺寸等）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。电动机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等，可根据防护要求来选择。同一类型的电动机又具有几种安装形式，应根据安装条件来确定。作为本次设计需要，重点在电动机的选择上，而功率又是选择的根本，针对此机构工作特点，将其归入平稳负载连续工作制电动机功率的选择。 额定功率的计算： （3.1） 式中 pe-电动机额定功率（kw）； Pz-负载功率（kw）； -折算到电动机轴上的静负载转矩（n.m）； ne-电动机额定转速（r/min）。另根据实验（见表1）可得切一根玉竹的力大约在20N左右，而本人设计的物料箱的宽度为300mm，所需切片的湘玉竹先经过初选，其直径为平均为15mm，即物料箱中可以摆放下20根玉竹，其整体切一次需力约400N。表3.1 通用剪切报告执行标准试样宽度（mm）最大载荷（N）通用剪切试验标准1.57.51522.55.7737.6237.0241带轮轴所需功率为 （3.2）考虑到传动装置的功率消耗，电动机的输出功率为 （3.3）式中，为从电动机到小带轮轴之间的总效率，= =0.903 , =0.99为弹性联轴器的传动效率，=0.98为一对滚动轴承效率，=0.98为一对滚动轴承传动效率，=0.95为弹性联轴器与v带的传动效率。电动机的输出功率为=2.2 kW，因此本人的设计中电动机的型号为Y132S-6，额定功率为3kW，转速为960r/min。4 联轴器的选择 普通的联轴器有刚性联轴器和挠性联轴器之分，刚性联轴器由刚性零件组成，无缓冲减振能力，适用于无冲击，被联接的两轴中心线严格对中，而且机器运转过程中不发生相对位移的地方。挠性联轴器容许两轴有一定的安装误差，两轴间的偏移靠元件的相对位移或者靠弹性元件的弹性变形补偿位移。4.1 小V带轴和电动机轴之间联轴器的选择 因切片机的载荷变化大，选用缓冲较好的，同时具有可移性的弹性套柱销联轴器。Y132S-6电动机轴的直径为38mm，查机械设计手册，根据轴径和计算转矩选用TL6联轴器： 联轴器的计算转矩:选择工作情况系数K,查表取K=1.5,计算转矩: =1.529.8=44.7Nmm.其许用最大扭矩,许用最高转速 此联轴器合用4.2 大V带轴和小平带轴之间联轴器的选择 根据两轴的直径大小,选择弹性套柱销联轴器TL5:联轴器的计算转矩:选择工作情况系数K,查表K=1.5,计算转矩: =1.586.3=129.45Nmm.其许用最大扭矩,许用最高转速 此联轴器合用。4.3 压紧装置电动机和传动轴之间联轴器的选择 压紧装置选用的变频电动机型号为YZTPWT112M-2。电动机轴的直径为28mm,选用弹性套柱销联轴器TL5:。5 平带的设计5.1 平带及带轮材料的选择 首先平带的材料选取为胶帆布平带，这是由于带轮的工作环境比较干燥，工作量比较小。至于带轮，选取为普通的滚筒，由于其所要承受的载荷不是很大，因此滚筒的结构形式为轮辐式。5.2 平带及带轮的机构示意图 图5.1 平带及带轮的示意图5.3 平带及带轮的一些基本尺寸及计算（1）带速v=5m/s （2）小带轮的直径 d= (5.1) 由初选速度5m/s，查表选得平带小带轮的直径取315mm，大带轮的直径取400mm，所以小带轮轴的转速为n=303.3r/min（3）大带轮的直径 d= （取） (5.2)所以大带轮轴的转速为n=234.1r/min（4）带长 =2a+（d+ d）+ (5.3)将数字代入=3983.8mm 考虑到胶帆布平带用硫化接头联接，由表得，选取带的基准长度L为4000mm。（5）如果带传动的中心距过小，则带长较小，在速度一定时，带的循环次数多，对带的寿命不利，同时包角也减小，因此带传动的中心距不宜过小，也不宜过大，否则引起带的跳动。 初定中心距： (5.4) ，取a=1430mm 计算实际中心距： =1439.6 (5.5)（6）在带的最大有效拉力的分析中可知，小带轮包角取得过小，将影响带传动能力，一般小平带轮的包角应不小于，如果设计时包角太小，应增大中心距或张紧轮。 a =176.59 (5.6) （7）带层：初选速度为5m/s，小带轮直径为315mm，查表得Z=6 （8）带厚 =7.5mm 这里取带厚为9.6mm （9）带宽 b=355mm（10）轮缘宽度取400mm（11）计算带的张紧力和压轴力带的截面积A= 查表得 =1.1，=0.97，=1.0，=1.2得A=2.37 (5.7)-工作情况系数-小带轮的包角系数-传动布置系数-平带单位截面积所能传递的额定功率带的正常张紧应力，短距离普通传动取=1.6，作用在轴上的压轴力：=7.93N (5.8)由小带轮轴的转速和电动机的转速可以将v带的传动比算出来，i=960/303.3=3.17，同时计算出从电动机的输出轴到平带轮输出轴的功率、扭矩，计算过程中将效率算进去。可得下表：表5.1 轴的转速、扭矩、功率、效率电动机轴小v带轴大v带轴小平带轴大平带轴转速功率效率转矩9603 0.97 29.89602.91 0.9428.9303.32.740.9786.3 303.32.650.9483.4 234.12.49101.6（r/min）（KW）（NM） 式中0.94为平带传动的传动效率5.4 平带上的刀片的设计因为根据设计要求，刀片既要一边支撑物料，又要一边切削。所以我将它与平带设计在一起，随着平带的运动而运动。同时考虑到箱子不能跟平带一起运动，必须另外有装置固定它，所以，我设计支架通过它支撑箱子，又为了避免妨碍刀片运动，就将刀片宽度设定为箱子宽度。考虑到平带是圆周运动，因此我设计在每隔一定的距离安装一把刀片，有效的利用圆周运动，大大的提高工作效率。由平带的转速、带长和物料箱的长度决定每隔50 cm安装一把刀片，这样在整个平带上就有8把刀片，即在平带运动一周的时间内，刀片切削8次。刀片的尺寸为宽30cm，长1cm，高0.1cm。，用铆钉将刀片铆上去。铆钉的大小选取：采用沉头的型式， 。同时，为防止平带的强度由于有沟槽而降低，在平带上装有刀片的地方也铆上薄铁皮，能有效的减少因开有沟槽而造成的强度降低。1-刀片 2-沟槽 3-平带 4-铆钉 5-铁片图5.2 刀片示意图5.5 带轮轴的设计与校核5.5.1 小带轮轴的设计与校核选择轴的材料并确定许用应力：选用45号钢正火处理，查表轴的常用材料及其主要力学性能和应用得强度极限=600MPa，其许用弯曲=55MPa。确定轴的直径：按扭转强度估算，取C=110，则 d=C=110=22.66mm （5.9） 考虑到轴上有键槽，将轴的直径增大5%，则 d=22.66（1+5%）=23.79 mm 此段轴的直径和长度应与联轴器相符，联轴器TL5型弹性圈柱销联轴器，起轴孔直径为25mm，与轴配合部分长度为62mm，故此段轴的直径为25mm。轴的简图和受力分析图如下 ：图5.3 轴的分析图轴的基本数据如下d=25mm L=80mm此段轴上装有键槽，其尺寸为bh=87 , L=40mmd=30 mm L=19mm此段轴主要是用于安装轴承，主要按轴承内径尺寸系列确定，初选轴承类型为深沟球轴承，型号为6306，内径为30mm，外径为72mm，宽度为19mm。d= 50mm L= 400mm此段轴主要考虑轴上的键槽，取其数值为 bh=149d = 30 mm L= 30mm此段只要也是安装轴承，选取轴承类型为深沟球轴承，型号为6306。画水平受力图，计算支点反力，画水平弯矩图，见图4，考虑到C、D处为可能的危险截面，计算出C、D处的弯矩。 由于轴主要是承受转矩，T=83400 =3336N支点反力NC点弯矩：D 点弯矩：画出垂直面受力图，计算支点反力和C、D两处的弯矩，画出垂直面弯矩图如图4所示。支点反力C点弯矩：D点弯矩：求合成弯矩，画出合成弯矩图如图4所示。C点合成弯矩：D点合成弯矩：画出转矩T图，如图所示。计算C、D点的当量弯矩，画出当量弯矩图，如图4所示。C点当量弯矩：D点当量弯矩：校核轴的强度 根据弯矩的大小及轴的直径选定C、D两截面进行强度校核。C截面当量弯曲应力 （因C截面有键槽，考虑对轴强度的削弱影响，故乘以0.95）。 C、D两截面均安全。5.5.2 大带轮轴的设计与校核选择轴的材料并确定许用应力：选用45号钢正火处理，查得强度极限=600MPa，查得其许用弯曲=55MPa。确定轴的直径：按扭转强度估算，取C=110，则 d=C=110=24.9 mm （5.10）考虑到轴上有键槽，将轴的直径增大5%，则 d=24.9（1+5%）=25.4 mm 这里d取30mm。轴的示意图如下 图5.4 轴的示意图轴的基本数据如下d= d=30mm L= L=30mm 此两段轴主要是用于安装轴承，主要按轴承内径尺寸系列确定，初选轴承类型为深沟球轴承，型号为6306，内径为30mm，外径为72mm，宽度为19mm。 d = 50mm L= 400mm 此段轴主要考虑轴上的键槽，查表取其数值为 bh=149 L=180mm由于轴主要是承受转矩，受力情况与小轮轴相同，可参照图4所示。T=101600 =4064N水平支点反力和C、D两处弯矩的计算：支点反力NC点弯矩：D 点弯矩：垂直支点反力和C、D两处弯矩的计算：支点反力C点弯矩：D点弯矩：求合成弯矩：C点合成弯矩：D点合成弯矩：计算C、D点的当量弯矩：C点当量弯矩：D点当量弯矩：校核轴的强度 根据弯矩的大小及轴的直径选定C、D两截面进行强度校核。C截面当量弯曲应力 （因C截面有键槽，考虑对轴强度的削弱影响，故乘以0.95）。 C、D两截面均安全。6 V带的设计 V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带等类型。其中普通V带和窄V带已标准化，带的尺寸按GB/T11544-1989规定，因为普通V带的摩擦力大，允许包角小，传动比大，所以在这里我使用普通V带。6.1 选择V带的型号 首先确定V带每天的工作时间，为1016小时内，查表工作情况系数K查得K=1.1，所以计算功率 KW （6.1）P-传递的名义功率-工作情况系数根据和由图普通V带选型图确定选用A带。6.2 确定带轮基准直径 带的弯曲应力是引起带的疲劳破坏的重要原因，带轮越小，带的弯曲应力越大，因此小带轮的直径不能太小，由表V带轮的最小直径取主动轮基准直径为d=100mm 计算从动带轮的基准直径： (6.2)取=0.02，以知i=3.17 得=310.66按GB/T135751-1992规定，V带轮的基准直径标准系列取=315mm实际的传动比 (6.3)传动比误差相对值 一般允许误差5%，所选大带轮直径可用6.3 验算带的速度 V= （m/s） （6.4）带速在525m/s 范围内，带速是合适的。6.4 确定V带长及中心距 根据0.55（d+ d）2（d+ d），初定中心距=420 ，根据下式计算带的基准长度 L=2+（d+ d）+ （6.5） = =1511.8 mm根据表V带的基准长度L选取带长为1600 mm。 mm （6.6）6.5 验算主动轮上的包角 a=153.78120 （6.7） 主动轮上包角合适。6.6 确定带的根数 （6.8）取4根，上式=0.97 kW，=0.11 kW，=0.93，=0.99，系数的选取。6.7 计算带的张紧力和压轴力 单根带的张紧力为：=140.9N (6.9) q-单位长度质量，A带取0.1带轮轴的压轴力为： (6.10)7 V带轮的设计7.1 小V带轮轴的设计选择轴的材料并确定许用应力：选用45号钢正火处理，查表轴的常用材料及其主要力学性能和应用得强度极限=600MPa，其许用弯曲=55MPa。确定轴的直径：按扭转强度估算，取C=110，则 d=C=110=15.92 mm （7.1）考虑到轴上有键槽，将轴的直径增大5%，则 d=15.92（1+5%）=16.72 此段轴的直径和长度应与联轴器相符，联轴器TL6型弹性圈柱销联轴器，起轴孔直径为38mm，与轴配合部分长度为60mm，故此段轴的直径为38mm。轴的简图与分析图如下图7.1 轴的示意图轴的基本数据如下d=38mm L= 80mm 此段轴主要考虑轴上的键槽，查表取其数值为 bh=108 L=60mm d =d=40mm L=30 此段轴主要是用于安装轴承，主要按轴承内径尺寸系列确定，初选轴承类型为深沟球轴承，型号为6305，内径为40mm，外径为90mm，宽度为23mm。 d=45mm L=70mm 此段轴主要考虑轴上的键槽，查表取其数值为 bh=149 L=40mm画水平受力图，计算支点反力，画水平弯矩图，见图6，考虑到C、D处为可能的危险截面，计算出C、D处的弯矩。 由于轴主要是承受转矩，T=28900 =1284N支点反力NC点弯矩：D 点弯矩：画出垂直面受力图，计算支点反力和C、D两处的弯矩，画出垂直面弯矩图如图6所示。支点反力C点弯矩：D点弯矩：求合成弯矩，画出合成弯矩图如图6所示。C点合成弯矩：D点合成弯矩：画出转矩T图，如图所示。计算C、D点的当量弯矩，画出当量弯矩图，如图6所示。C点当量弯矩：D点当量弯矩：校核轴的强度 根据弯矩的大小及轴的直径选定C、D两截面进行强度校核。C截面当量弯曲应力 （因C截面有键槽，考虑对轴强度的削弱影响，故乘以0.95）。 (7.2)C、D两截面均安全，所以，所选轴合格。7.2 大V带轮轴的设计选择轴的材料并确定许用应力：选用45号钢正火处理，查表轴的常用材料及其主要力学性能和应用得强度极限=600MPa，其许用弯曲=55MPa。确定轴的直径：按扭转强度估算，取C=110，则 d=C=110=22.9 mm （7.3）考虑到轴上有键槽，将轴的直径增大5%，则 d=22.9（1+5%）=24.045 mm 此段轴的直径和长度应与联轴器相符，联轴器TL5型弹性圈柱销联轴器，起轴孔直径为25mm，与轴配合部分长度为62mm，故此段轴的直径为25mm。轴的简图与分析图如下：图7.2 轴的示意图轴的基本数据如下d=25mm L= 80mm 此段轴主要考虑轴上的键槽，查表取其数值为 bh=87 L=52mm 此段轴主要是用于安装轴承，主要按轴承内径尺寸系列确定，初选轴承类型为深沟球轴承，型号为6305，内径为25mm，外径为62mm，宽度为17mm。 d=35mm L= 70mm 此段轴主要考虑轴上的键槽，查表取其数值为 bh=108 L=40mm画水平受力图，计算支点反力，画水平弯矩图，见图7，考虑到C、D处为可能的危险截面，计算出C、D处的弯矩。由于轴主要是承受转矩T=86300 =4931N水平支点反力和C、D两处弯矩的计算：支点反力NC点弯矩：D 点弯矩：画垂直面受力图，计算支点反力和C、D两处的弯矩，画出垂直面弯矩图如图7所示。垂直支点反力和C、D两处弯矩的计算：支点反力C点弯矩：D点弯矩：求合成弯矩，画出合成弯矩图如图7所示。C点合成弯矩：D点合成弯矩：画出转矩T图，如图7所示。计算C、D点的当量弯矩，画出当量弯矩图如图7所示。C点当量弯矩：D点当量弯矩：校核轴的强度 根据弯矩的大小及轴的直径选定C、D两截面进行强度校核。C截面当量弯曲应力 (7.4)（因C截面有键槽，考虑对轴强度的削弱影响，故乘以0.95）。 C、D两截面均安全。7.3 小V带轮的设计轮类零件（齿轮、带轮、链轮及蜗轮等）的功能是在轴与轴之间传递动力和运动。V带轮的材料的选择主要用铸铁HT150或HT200，本机构选用HT200，小V带轮的直径较小，在这里采用实心式，其结构示意图如下图7.3 V带小轮带宽： 查表得A带： f=9 (7.5) B=63mm轮槽的契角 节宽 槽间距 基准线上槽深 最小槽缘厚度 外径 =105.57.4 大V带轮的设计V带轮的材料的选择主要用铸铁HT150或HT200，本机构选用HT200，大V带轮的直径大于300mm时，其带轮结构采用轮辐式，其结构示意图如下图7.4 V带大轮示意图带宽： 查表得A带： f=9 (7.6) B=63mm轮槽的契角 节宽 槽间距 基准线上槽深 最小槽缘厚度 外径 =320.5 (7.7)7.5 V带的张紧由于各种材质的V带都不是完全的弹性体，因而V带在张紧里的作用下，经过一定的时间运转后，就会由于塑性变形而松弛，是张紧力减小，传递动力的能力降低。因此，带传动必须设计张紧装置，最常见的有定期张紧和自动张紧两类。由于本人设计与选用的V带的中心距不可调，因此选用张紧轮装置，张紧轮放在松边的内侧，是带只手单向弯曲。同时，放置张紧轮时，使其尽量的靠近大带轮，以免影响带在小轮上的包角。张紧轮的轮槽与带轮相同，且直径小于小带轮。张紧轮定期张紧装置的示意图如下 1-小V带轮 2-大V带轮 3-V带 4-张紧轮 5-张紧轮机架图7.5 V带张紧装置的示意图8 物料箱的选择根据设计的要求，物料箱两旁装有导轨，使得它能够在有外力作用的时候能够沿着导轨运动。根据物料湘玉竹的型状大小，设计得出它的长为300mm，比湘玉竹稍稍的长一些；它的宽度为300mm，主要是因为设计与选用的平带的带宽为355mm；由于湘玉竹的平均直径为15mm，物料箱中一般在竖直方向上放有10根湘玉竹，故物料箱的高度为165mm。物料箱的结构示意图如下所示 图8.1 物料箱示意图9 压紧机构的设计9.1 压紧机构的结构设计为了使压紧机构与刀片的密切配合，在切片的行程里缓慢的压紧湘玉竹，并随时调整距离，在即将切完时，能够迅速的松开，以配合供给机构的送料，当更换完物料箱之后，又进入压紧过程，使切片顺利。为此，我选择用电机和齿条的配合来压紧， 由平带的速度5m/s和平带上的刀片数8把，得出压紧机构以每秒1m的速度向下运动，当压紧机构向下运动了15cm时，此时，电机立即松开，这时机构依靠弹簧中的储能向上弹，当机构到达最高点是触发开关，电机又压紧齿条，但此时电机并不运动，等下一物料箱碰到定位杆时，电机开始运动，然后又一轮的压紧行程开始。压紧机构的机构示意图如下所示 1-压料元件 2-螺栓 3-挡板 4-弹簧 5-保护杆 6-压紧连杆 7-齿条 图9.1 压紧机构示意图压料元件1用弹性较大的材料制成，其底部粘贴一层橡皮，使得它在压紧的过程中始终能紧密的贴着物料；螺栓2将压料元件1和杆6连接起来；挡板3用螺栓将它固定在基架上；弹簧4连接压紧连杆6和挡板3，在压紧连杆6向下运动，当碰到挡板3的时候，它开始储能，最后利用弹簧的弹力使压紧机构退出物料箱；保护杆5它卡在机架中的槽中，使得压紧机构不能做水平方向上的运动，只能上下运动；压紧连杆6用于连接和传递动力；齿条7在连杆上加工出来的齿条，通过它与电机的配合运动来传递动力。9.2 齿轮齿条的设计选择齿轮材料为40，调质处理，硬度为241286HBS，已知压紧机构每秒1cm的速度向下运动，由公式： (9.1) n-齿轮转速 D-齿轮分度圆直径 V-齿轮线速度 初选D=47.8mm，得n=4 取Z=21 mZ=D=47.8 得=2.27 查表取=2.5Z-齿轮齿数m-齿轮模数由表得，软齿面齿轮，不对称安装，取齿宽系数，b=按齿根弯曲疲劳强度校核计算公式按式 = (9.2) -齿形系数 -应力修正系数 -重合度系数查表得，小齿轮齿形系数=2.18，齿条的齿形系数=2.1，小齿轮应力修正系数=1.8，齿条应力修正系数=1.89。由表得重合度系数=0.75。查表得使用系数，试取动载系数，按齿轮轴承中间不对称布置，取，按齿面未硬化，直齿轮，取 (9.3)按式6-14得弯曲疲劳许用应力 = (9.4)按表得，查取齿轮材料弯曲疲劳极限应力=300Mpa，=240Mpa。由表计算弯曲强度计算的寿命系数 =0.9，=1.08由表查取尺寸系数，=1，由式6-14取=2弯曲疲劳强度安全系数由表得=1.25 (9.5)同理的 =414.72Mpa 比较，和的大小的到,所以应该按齿轮校核齿轮弯曲疲劳强度=97.69Mpa=414.72 Mpa,弯曲疲劳强度足够。(9.6)根据压紧机构的工作行程，选定齿条的工作长为200mm，齿条宽度为55mm,分度圆齿厚s=3.14mm，分度圆齿间宽e=3.14mm，齿距为6.28，故齿条上共有32个齿。9.3 电动机的选择由于所需转速为，选择变频电动机进行无极调速，型号为YZTPWT112M-2，额定功率为0.75KW。10 机构中弹簧的计算10.1 弹簧材料的选定弹簧在工作中承受变载荷或冲击载荷，其主要失效形式是疲劳破坏。因此，要求弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，良好的韧性及热处理性能。同时，价格要便宜，易于购买。在日常生活中，常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢丝、合金弹簧钢丝、弹簧用不锈钢丝及铜合金等。近年来，非金属弹簧材料也有了很大的发展，如塑料、橡胶等。选择材料时，主要考虑弹簧的功能，载荷的性质，工作持续时间，介质情况等工作条件及其在机械中的重要性等因素。综合以上考虑，本机构中的弹簧材料选用碳素弹簧钢丝。碳素弹簧钢丝按用途又分为3级：B级用于低应力弹簧；C级用于中等应力弹簧；D级用于高应力弹簧。由于本机构中的弹簧主要用做储能缓冲等用途，故本机构选用B级弹簧。10.2 弹簧尺寸的计算表10.1 弹簧的尺寸 名称与代号 压缩螺旋弹簧 弹簧丝直径d 弹簧中径D 弹簧外径D 弹簧内径D 弹簧指数C 工作圈数