自动切料机设计.doc

1、绪论1.1 选题的背景及意义随着科技的进步，我国各种大型的饲养场相继建立，工业的发展得我们不得不提高工作效率，而目前大多饲养场切割饲料还是依靠人工，目前市场上的自动切料机械操作部分和电子控制部分，虽然采用了比较先进的传感器和限位开关，由于构造复杂、不易维修、体积庞大，技术含量较高，这种切料机适合用于工厂加工而不适合用于饲养场加工。我设计的自动切料机全部依靠硬件装置，构造一目了然，易于安装与维修，体积小、重量轻容易搬运。主要针对各种牲畜的饲料加工。1.2 本文的主要任务本文根据机器的一般构造，首先介绍了设计的自动切料机的特点和组成部分。主要从传输部分和机架构造进行设计，传输部分包括电机的选用、V带的设计、凸轮的设计、链条的设计和输送带的设计。其中介绍了三相异步电动机和单相交流电动机的工作原理及优缺点，传输部分详细叙述了V带设计的过程和数据计算，凸轮的选择及尺寸定位，链条的选择和数据计算，输送带的设计。机架构造包括材料的选用和尺寸的大体计算以及模型的制作。2、自动切料机介绍2.1自动切料机的特点本产品是模拟手工切料方式，采用目前先进的机械设备设计而成。操作简单方便，体积小，重量轻，适宜搬运，易于维修；装配高强度锰钢刀片,锋利耐磨;耗电量低,工作效率高，适用于饲养场的自动切料机。2.2自动切料机的组成部分（1）原动机本机器使用家用两项电动机提供电源，提供自动切料机的全部动力。避免了三项电源所不必要的麻烦，使安装、维修更方便，更简单。（2）执行部分本机器使用不锈钢刀具作为最终切料工具。不锈钢具备高强度和耐蚀性，刃口锋利且持久耐用，避免了普通刀具需要经常磨的弊端。使用输送带将饲料运送至刀下，完成切料的整个过程。（3）传动部分本机器采用V带将动力从电动机传输至带动刀具运动的凸轮，采用链条将动力从电机传输至运输饲料的输送带。减小了一般机械噪音大烦恼，而且链条、V带和输送带更换、安装方便，价格便宜、购买方便、安全耐用。（4）控制部分切料机动力源只有220V的电动机，每次工作只需启动电动机即可，工作结束便停止电机。动力传输流程为： 电动机V带凸轮刀具； 电动机链条输送带饲料。3、自动切料机的组成部分3.1电机的选用目前较常用的交流电动机有两种：（1）三相异步电动机；（2）单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。3.1.1三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，单相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。旋转磁场的转速为：n=60f/P 式中f为电源频率、P是磁场的磁极对数、n的单位是：每分钟转数。根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法：（1）改变磁极法；（2）变频法。以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。3.1.2单相交流电动机的旋转原理单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场。在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在1/3-1/4全极面处开有小槽，单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相当，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。综上所诉，本设计适宜选用额定功率P=3kw单相交流电动机。电动机外形如图3-1所示。图3-1 电动机3.2 V带机构设计带传动是一种应用很广泛的机械传动。带传动由主动带轮1、从动轮2和挠性带3组成，借助带与带轮之间的摩擦或相互啮合，将主动轮1的运动传给从动轮2，如图3-2所示。图3-2 带传动工作原理图（1）求设计功率Pd。由表3-1查得，轻载启动KA=1.1；则Pd=KAP=1.13=3.3KW表3-1 工况系数（2） 选择V带型号根据Pd=3.3KW，设n1=960r/min,n2=320r/min由图3-3确定为A型V带。图3-3 普通个V带选型图（3）确定带轮基准直径由表3-3、表3-2选带轮基准直径，小带轮dd1=100mm,大带轮dd2=n1/n2 dd1=960/320100=300mm由表3-2取dd2=315mm表3-2 普通和窄V带轮基准直径(mm) 表3-3 普通V带带轮的最小基准直径槽型YZABCDEddmin205075125200355500（4）验算带速VV=dd1n1/601000=100960/601000=5.024m/s带速V在5m/s25m/s之间，合适。（5）验算带的基准长度Ld及中心距a00.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）得 290.5a0830初取中心距a0=500mm。由下式计算带的基准长度Ld0:Ld0=2a0+(dd1+dd2)/ 2+(dd2-dd1)2/4a0Ld0=2500+（100+315）/2+（315-100）2/4500=1674.6625mm由表3-4查得相近的基准长度Ld=1600mm表3-4 普通V带的基准长度Ld及带长修正系数KL表3-5 包角修正系数K（GB/T 13575.11992）表3-6 单根普通V带额定功率的增量P0(kw)按下式计算实际中心距a： aa0+(Ld0-Ld)/2=500+(1674.6625-1600)/2=537.33125mm（6）验算小带轮的包角11=1800-(dd2-dd1)/a57.30=1800-(315-100)/537.3312557.30=157.070包角1=157.0701200，合适。（7）计算V带的根数Z查表3-7，单根V带的基本额定功率P0=0.97KW；查表3-6，用插值法求得查得功率增量P0=0.11KW；查表3-5，用插值法求得包角系数K=0.95；查表3-4带长修正系数KL=1.01；zPd/(P0+P0) KL=3.3/（0.97+0.11）0.951.01=3.18取z=3表3-7 单根V带的基本额定功率P0（8）计算初拉力F0F0=500Pd/zv(25/K-1)+mv2=5003.3/35.024(2.5/0.95-1)+0.116.692=183.52N式中：m由表3-8查得，m=0.11kg/m表3-8 普通V带的型号及剖面尺寸（GB11544-1989）（9）计算带对轴的压力FQFQ=2zF0sin1/2=23183.52sin157.07/2=1079.15N（10）V带张紧图3-4所示的定期张紧轮装置，定期调整张紧轮的位置可达到张紧目的。图3-4 V带张紧（11）V带的维护为了保证带传动能够正常运转，并延长带的使用寿命，必须重视正确使用和维护。 安装带前应减小两轮中心距，然后再进行调紧，不得强行撬入。工作时，带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的型槽的对称平面应重合，误差不得超过20。在同一平面内，以免传动时加速带的磨损或从轮槽中脱出。 胶带不宜与酸、碱、矿物油等介质接触，也不宜在阳光下曝晒，以防带迅速老化变质，降低带的使用寿命。 定期检查胶带。如有一根损坏应全部换新带，不能新旧带混合使用，否则会引起受力不均而加速新带的损坏。 为了保证安全生产，带传动要安装防护罩。3.3轴的设计轴是组成机器的重要零件之一。用于支承作回转运动或摆动的零件来实现其回转或摆动，使其有确定的工作位置。（1）轴的分类按照轴线形状分类：轴可分为直轴、曲轴和软轴；按照所受载荷性质分类：轴可分为心轴、转轴和传动轴。 直轴：直轴按外形不同可分为光轴、阶梯轴及一些特殊用途的轴，如凸轮轴、花键轴齿轮轴及蜗杆轴等。 曲轴：曲轴是内燃机、曲柄压力机等机器上的专用零件，用以将往复运动转变为旋转运动，或作相反转变。 软轴：软轴主要用于两传动轴线不在同一直线或工作时彼此有相对运动的空间传动，也可用于受连续振动的场合，以缓和冲击。 心轴：通常指只承受弯矩而不承受转矩的轴。如自行车前、后轮轴，汽车轮轴。 转轴：既受弯矩又受转矩的轴。转轴在各种机器中最为常见。 传动轴：只受转矩不受弯矩或受很小弯矩的轴。车床上的光轴、连接汽车发动机输出轴和后桥的轴，均是传动轴。（2）键可分为平键、半圆键、楔键、切面键等几类。 平键联接。它具有结构简单、装拆方便、对中性较好等优点，因而得到广泛应用。键的两侧面是工作面，它来传递扭矩，但不能承受轴向力，不能对轴上的零件起到轴向固定的作用。按键构造分，有圆头（A型0、方头（B型）及单圆头（C型）三种。键一般用抗拉强度MPa的碳钢或精拔钢制造，常用的材料为45号钢。 半圆键。键在槽中能绕其几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度，工作时，其侧面来传递扭矩。特点是：工艺性较好，装配方便、尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。缺点是键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用于轻载联接中。 楔键联接。工作时，键的楔紧作用来传递扭矩，同时还可承受单向的轴向载荷，对轮毂起到单向的轴向定位作用。它分为普通楔键及钩头楔键两种。常用于一些低速、轻载和对传动精度要求不高的联接中。 切向键。工作时，工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递扭矩。用一个切向键时，只能单间传动；有反转要求时，必须用两个切向键，常用于重型机械、直径较粗的轴等场合。（3）轴的各部分名称级用途如图3-5所示为轴的结构图，其中：1轴肩；2轴身；3轴颈；4轴头；5轴环；6轴颈：7键槽。轴肩和轴环常起定位、固定作用；轴颈用于轴与轴承的配合；轴头用于安装轮毂；轴身位于轴头与轴颈之间；键槽用于周向定位。图3-5 轴的结构图本设计中的轴选用转轴，轴头4处安装凸轮。（4）选择轴的材料，确定许用应力。普通用途，选用Q235，正火处理。查表3-9轴常用材料及其主要力学性能，取b=410MPa，-1=40MPa.表3-9 轴的常用轴材料及其主要力学性能表3-10 常用材料的和A值轴的材料Q235，20354540Cr,35SiMn,42SiMn38SiMnMo,20CrMnTi/MPa1220203030404052A13516011813510711898107注：轴上所受弯矩较小或只受弯矩时，A取较小值；否则取较大值用Q235、35SiMn时，取较大的A值（5）按扭转强度，初估轴的最小直径。由表3-10查得A=150，dA=1500.211=31.65mm轴外伸端安装联轴器，考虑补偿轴的可能位移，选用弹性柱销联轴器。由n和转矩，查GB5014-1985选用HL3弹性柱销联轴器，标准孔径d1=32mm,即轴伸直径为d1=32mm。 （6）轴系初步设计。根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，按比例绘制轴系结构草图。凸轮传动有轴向力，采用角接触球轴承。采用凸缘式轴承盖实现轴系两端单向固定，半联轴器右端用轴肩定位和固定，左端用轴端挡圈固定，依靠C型普通平键连接实现周向固定。齿轮右端由轴环定位固定，左端由套筒固定，用型普通平键连接实现周向固定。为防止润滑脂的流失，采用挡油板内部密封。（7）轴的结构设计。轴的结构设计主要油3项内容：a.各轴段径向尺寸的确定;b.各轴段轴向长度的确定；c.其余尺寸（如键槽、圆角、倒角、退刀槽等）的确定。 径向尺寸的确定。从轴段d1=32mm开始，根据定位轴肩和非定位轴肩大的高度的确定方法，逐段选取相邻轴段的直径：d2起定位固定作用，定位轴肩高度Hmin可在（0.070.1）d范围内经验选取，故d2=d1+2h32mm(1+20.07)=36.48mm,该直径处将安装密封毡圈，标准直径应取d2=40mm,d3与轴承内径相配合，为方便于轴承安装，故取d3=45mm,选定轴承型号6209,d4与凸轮孔径相配合，为了便于装配，按标准尺寸取d4=50mm,d5起定位作用。由h=(0.07：0.1)d4=4.34mm：6.2 mm,取h=5mm,d5=60mm,d6与轴承配合，取d6=d3=45mm。 轴向尺寸的确定。与传动零件相配合的轴段长度，一般略小于传递那个零件的轮毂宽度。凸轮轮毂宽度,取B2=60mm,取轴段L4=58mm,联轴器轴孔B1=32mm,取轴段长L1=35mm。取挡油板宽L6=12mm,查轴承宽度为L7=22mm,与轴承相配合的轴段长度为L6+L7=34mm。3.4 凸轮机构设计凸轮机构是一种常见的高副机构。它结构简单紧凑，能够实现各种复杂的运动要求，广泛应用于各种机械和自控装置中。凸轮机构的优点是只要正确设计出凸轮轮廓曲线，就可使从动件实现预定的运动规律，而且结构简单，工作可靠；其缺点是凸轮与从动件之间为点接触或线接触，单位面积受压力较大，容易磨损。故凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构中。凸轮机构是由凸轮1、从动件2和机架3组成的高副机构，如图3-5所示。凸轮是一个具有控制从动件运动规律的曲线轮廓的主动件，通常作连续等速转动（也有作往复移动的）；从动件则在凸轮轮廓驱动下按预定运动规律作往复直线运动或摆动。图3-5 平面凸轮机构3.4.1凸轮的选用设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。选用如图3-6所示的凸轮机构。图3-6 凸轮机构3.4.2凸轮尺寸设计（1）基圆半径基圆半径是凸轮设计中的一个重要参数，它对凸轮机构的结构尺寸、运动性能、受力性能等都有重要影响。根据凸轮的结构确定rb。rb=r+rt+(25)mm=120mm（2）从动件盘形凸轮机构由凸轮工作轨迹可知是从动件是作“上升停降停”的往复运动，如图3-7为从动件盘形凸轮机构。图3-7 从动件盘形凸轮机构图3-8 从动件的唯位移图线（3）凸轮尺寸已知从动件的运动规律、凸轮的基圆半径r及转动方向w，则凸轮轮廓的作图步骤如下： 选取适当的比例尺u1，作出从动件的唯位移图线，如图3-8所示。 取与位移线图相同的比例，以r为半径作基圆。基圆与导路得交点A0即为从动件尖顶的起始位置。 在基圆上，自OA0开始，沿“-w”方向依次取&0，&s，&0，&s，并将&0、&0分成与位移线图对应的若干等份，得A1，A2，A3各点，连接OA1，OA2，OA3各径向线并延长，便得从动件导路在反转过程中的一系列位置线。 沿各位置线自基圆向外量取A1A1=11=40mm，A2A2=33=80mm，A3A3=55=120mm，A4A4=88=150mm，由此得从动件反转过程中的一系列位置A1，A2，A3，。 将A1，A2，A3，连接成光滑的曲线，即得到所求的凸轮轮廓曲线。3.5 刀具的选择刀具的材料分为：三合钢、七铬钢、三铬钢和特殊合金钢。三合钢是复合钢材，是几种材料焊接而成，外层侧面采用耐蚀性优良的低碳不锈钢、中间芯部材料则是高碳合金钢，通过热处理淬火后，外层由于采用的是低碳不锈钢材料，硬度值较低，修磨起来比较省力，也比较方便。用三合钢造出的刀，好处是具有复合层保护不易崩口、卷口。中间芯部的高碳合金钢也让刀具拥有高硬度，使用起来更佳的锋利耐用。是刀具市场上非常不错的原材料。七铬钢是属于高硬度材料，七铬钢造出来的菜刀更坚硬更锋利，锋利的持久性、防锈性和韧性都很高。三铬钢没有七铬钢那么高的硬度，用三合钢造出的菜刀，其特点是锋利易磨且不易生锈。价格方面比前两中钢材也更便宜。特殊合金钢是一种经过锻打的钢材，硬度介于七铬钢和三铬钢之间。用特殊合金钢造出的刀，好处是锋利防锈，具有韧性不易断脆，晶粒更细、易修磨。从材料的特性来说三合钢、三铬钢的适用更广泛一些，切片刀、斩切刀和砍骨刀都适用。本设计中选用三合钢作为刀具材料，刀具尺寸为：400mm50mm；刀厚：2mm。3.6 弹簧的选择在本设计的执行部分中，凸轮控制刀具向下切料，必须依靠弹簧将刀具复位，因此弹簧在此有着重要作用。3.6.1 弹簧的形状压缩弹簧用途最广，在制造时，绕成分开的螺旋圈，使各圈有间隙（节距），以便受力收缩，保持有向两端伸张的张力。受最大负荷时，不能被完全压缩，必须在有效圈数间保留间隙，以免摩擦或其他物质嵌入，引起疲劳破坏。弹簧自由长度应等于弹簧之实长加上间隙，再加变形量。压缩弹簧为增加接触面，面应予磨平，以获取6080%接触面。其端部形状有多种：两端坐圈，两端磨平等。乃各圈分绕，因能承受压力，两端可为开式或闭式或绕平或磨平。压缩弹簧乃变体弹簧第一种，由直筒型、锥形至缩、凸腰形，乃至各种尾端之变体，均可依设计成型。综上所诉，本设计选择直筒型压缩弹簧（如图3-9所示）。图3-9 直筒型压缩弹簧3.6.2弹簧的材料选择如表3-9所示为弹簧的类别、代号、特性及用途，由于此设计中的弹簧工作频率较高，尺寸不大，因此选择碳素钢丝弹簧。3.6.3 弹簧的尺寸（1）弹簧外径D:弹簧的最大外径，设D=25mm；（2）弹簧内径D1：弹簧的最小外径，D1=22mm；（3）弹簧中径D2：弹簧的平均直径D2（DD1）2D1dDd=23.5mm；（4）t:除支撑圈外，弹簧相邻两圈对应点在中径上的轴向距离成为节距，用t表示，t=10mm；（5）有效圈数n:弹簧能保持相同节距的圈数n=15；（6）支撑圈数n2：为了使弹簧在工作时受力均匀，保证轴线垂直端面、制造时，常将弹簧两端并紧。并紧的圈数仅起支撑作用，称为支撑圈。一般有1.5T、2T、2.5T，常用的是2T=1；（7）总圈数n1: 有效圈数与支撑圈的和。即n1=n+n2=15+2=17；（8）自由高H0:弹簧在未受外力作用下的高度。由下式计算：H0=n.t+(n2-0.5)d=1510+（1-0.51.5）=150.75mm表3-11 弹簧的类别、代号、特性及用途类别代号许用扭应力tT许用弯曲应力b/MPa特性及用途类类类类类钢丝碳素弹簧钢丝0.3b0.4b0.5b0.5b0.625b强度高，性能好，适于做小弹簧,a,60Si2Mn471627785785981弹性好，回火稳定，易脱碳，适于做受大载荷的弹簧60Si2MnA65Si2MnWA5607459319311167强度好，耐高温，弹性好60Si2CrVA30W4Cr2VA442588735735920高温强度好，淬透性好。50CrVA高疲劳强度，淬透性和回火稳定性好不锈钢1Cr18Ni9Ti324432540540677耐腐蚀，耐高温，适于做小弹簧4Cr13442588735735920耐腐蚀，耐高温，适于做大弹簧Co40CrNiTiMo5006668348341000耐腐蚀，高强度，无磁，低后效，高弹性青铜丝Qsi-3265353442442550耐腐蚀，防磁好QSn4-3Qbe2353442550550735耐腐蚀，防磁，导电性及弹性好3.7 输送带机构设计如图3-10所示为固定式胶带输送带的一般结构。图3-10 输送带结构简图3.7.1 输送带的选用运输带又叫输送带，是用于皮带输送机中起承载和运送物料作用的橡胶与纤维、金属复合制品，或者是塑料和织物复合的制品。皮带输送机在农业、工矿企业和交通运输业中广泛用于输送各种固体块状和粉料状物料或成件物品，能连续化、高效率、大倾角运输，操作安全，使用简便，维修容易，运费低廉，并能缩短运输距离，降低工程造价，节省人力物力输送带种类很多，按照用途分类有：普通用途输送带、阻燃抗静电输送带、一般难燃输送带、耐热输送带、耐高温输送带、耐酸碱输送带、耐油输送带、耐寒输送带等。按照结构材料分类有：普通棉帆布输送带、尼龙输送带、聚酯输送带、钢丝绳芯输送带、PVC整芯输送带、PVG整芯输送带、钢缆输送带等。按照产品结构分类有：分层输送带、整芯输送带、钢丝绳芯输送带、钢缆输送带、管状输送带、花纹输送带、挡边输送带、减层输送带等。本设计选用钢丝绳芯输送带，输送带尺寸：2050mm400mm；输送带的轴半径为16mm。3.7.2 输送带操作与维护切菜机在操作时同样应遵循“无载起动，空载停车”的原则。同时应注意以下问题：（1）开机前应检查输送带的松紧程度，以免出现输送带下垂、打滑空转或拉断等现象。可通过张紧装置调节输送机的松紧。（2）注意输送带的保养，严禁其与汽油、柴油、机油等腐蚀性物质接触，经常检查清除表面粘附物。（3）注意定期对驱动轮、张紧轮等转动构件加注润滑油。（4）应定期对输送机进行检修，发现问题及时处理，以保证其使用寿命。3.8 链传动设计链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。因此，链传动多用在不宜采用带传动与齿轮传动，而两轴平行，且距离较远，功率较大，平均传动比准确的场合。链传动是由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成，见图3-11，以链作中间挠性件，靠链与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。图3-11 链传动简图3.8.1链条结构分类（1）滚子链传动 滚子链的结构如图3-12。它由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。链传动工作时，套筒上的滚子沿链轮齿廓滚动，可以减轻链和链轮轮齿的磨损。图3-12 滚子链的结构（2）齿形链传动齿形链传动是利用特定齿形的链板与链轮相啮合来实现传动的。齿形链是由彼此用铰链联接起来的齿形链板组成，链板两工作侧面间的夹角为600，相邻链节的链板左右错开排列，并用销轴、轴瓦或滚柱将链板联接起来。按铰链结构不同，分为圆销铰链式、轴瓦铰链式和滚柱铰链式三种如图3-13。圆销铰链式 轴瓦铰链式 滚柱铰链式图3-13 齿形链传动本设计中宜选用滚子链传动。由3.2所知凸轮转速n2=320r/min=5.3r/s。由3.7所知输送带的轴半径为16mm，每轴转一圈输送带前进的距离为50.24mm，根据不同的饲料所需，设置可以调节齿盘。设所切料长度分别为30mm、40mm、50mm，则输送带的轴每秒分别需转3转、4转、5转。即nb1=3r/s=180r/min；b2=4r/s=240r/min；nb3=5r/s=300r/min。3.8.2链传动的参数设计（1）传动比i链的传动比一般小于8，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10。如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合。通常包角最好不小于120。链轮主动轮转速为电动机转速，则na=960r/min。i1=na/nb1=960/180=5.3；i2=na/nb2=960/240=4；i3=na/nb3=960/300=3.2。（2）链轮齿数z1和z2合理选择小链轮齿数z1。小链轮齿数不宜过少，过少时，传动不平稳、动载荷及链条磨损加剧，摩擦消耗功率增大，铰链的比压加大及链的工作拉力增大。但是z1不能太大，因为z1大，z2更大，不仅增大传动尺寸，而且铰链磨损后容易引起脱链，将缩短链的使用寿命。因为若链条的铰链发生磨损，将使链条节距变长、链轮节圆d向齿顶移动。节距增长量p与节圆外移量d的关系d=p/sin1800/z1由此可知p一定时，齿数越多节圆外移量d就越大，也越容易发生跳齿和脱链现象。滚子链的小链轮齿数按表3-12推荐范围选择。表3-12 小链轮齿数传动比1234566z131272523211717本设计中选择z1=21。大链轮齿数z2按z2=iz1确定，则大齿轮齿数分别为z21=z1i1=215.3=111.3，取z21=114；z22=z1i2=214=84；取z22=85；z23=z1i3=213.2=67.2，取z23=67。（3）链节距P链节距愈大，链和链轮齿各部尺寸也愈大，链的拉曳能力也愈大，但传动的速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加。因此设计时，在承载能力足够的条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。（4）中心距a和链节数Lp初设中心距a0=30P；确定链节距P。计算设计功率：Pc=KWp=13=3KW工作情况系数KW:由表3-13取KW=1.0；功率Pc=3KW，n1=960r/min，由图3-14选取08A，查表3-14得链节距P=12.7mm。则a0=30P=3012.7=381mm。链条长度常以链节数Lp表示，L=pLp。Lp=2a0/p+（z1+z2）/2+（z1-z2）/22p/a0 =230p/p+（21+114）/2+(114-21)/22p/30p =134.8，选取Lp1=134节、Lp2=116节、Lp3=105节。表3-13 工况系数KW图3-14 滚子链额定功率曲线表3-14 滚子链的基本参数及尺寸（5）验算链速V=n1z1p/601000=9602112.7/601000=4.2672m/s在范围内与假定相符。（6）链轮尺寸节圆直径：（343.24mm、270.21mm）顶圆直径：则da2=468.63mm（350.1mm、277.07mm）根圆直径：（335.32mm、262.29mm）滚子直径，由表3-14取dr=7.92mm（7）链轮材料：由表3-15选取45号钢，淬火处理，HRC4045。表3-15 链轮材料的选择链轮材料热处理齿面硬度应用范围15、20渗碳、淬火、回火50-60HRCZ25有冲击载荷的链轮35正火160-200HBSz25的链轮45、50、ZG310-570淬火、回火40-45HRC无剧烈冲击的链轮15Cr、20Cr渗碳、淬火、回火50-60HRCz50的链轮夹布胶木P6KW、速度较高、要求传动平稳噪声小处（9）链传动的布置及张紧链传动的布置是否合理，对传动的质量和使用寿命有较大的影响。布置时，链传动的两轴应平行，两链轮应处于同一平面；一般宜采用水平或接近水平布置，并使松边在下。链条张紧的目的，主要是为了避免链的悬垂度太大，啮合时链条产生横向振动，同时也是为了增加啮合包角。常用的张紧方法有： 用调整中心距张紧。 用张紧装置张紧。中心距不可调时使用张紧轮，张紧轮一般压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的辊轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。辊轮的直径略小，宽度应比链约宽5mm，并常用夹布胶木制造。张紧轮张紧装置有自动张紧式和定期张紧式两种。前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置(如图3-15)；后者用螺栓、偏心等调整装置。本设计选前者。图3-15 链传动的张紧（8）链传动的使用和维护正确使用和维护链传动对减少链的磨损，提高链传动的使用寿命有决定性的影响。使用和维护应注意以下几点： 合理的控制加工误差和装配误差合理控制节距误差(规定节距与实际节距之差)应小于2%；两链轮轮齿端面间的偏移(即链轮偏移)应小于中心距的2%；两轴应平行，否则会导致链的滚子对齿面的歪斜，由此产生很高的单边压力，导致滚子过载或碎裂。 合理的润滑良好的润滑有利于减小磨损，降低摩擦损失，缓和冲击和延长链的使用寿命。根据链速和链节距选择润滑方式对于开式传动和不易润滑的链传动，可定期拆下链条，先用煤油清洗干净，干燥后再浸入70至80度润滑油中片刻(销轴垂直放入油中)，尽量排尽铰链间隙中的空气，待吸满油后，取出冷却，擦去表面润滑油后，安装继续使用。4、自动切料支架设计4.1 金属材料的选择钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成我们所需要的各种形状、尺寸和性能的材料。钢材分类如下（1）普通钢 碳素结构钢：（a）Q195；（b）Q215(A、B)；（c）Q235(A、B、C)；（d）Q255(A、B)；（e）Q275。 低合金结构钢 特定用途的普通结构钢 （2）优质钢（包括高级优质钢） 钢材结构钢：（a）优质碳素结构钢；（b）合金结构钢；（c）弹簧钢；（d）易切钢；（e）轴承钢；（f）特定用途优质结构钢。 工具钢：（a）碳素工具钢；（b）合金工具钢；（c）高速工具钢。 特殊性能钢：（a）不锈耐酸钢；（b）耐热钢；（c）电热合金钢；（d）电工用钢；（e）高锰耐磨钢。碳素结构钢中硫、磷等杂质含量较多，质量较低，但价格便宜，并具有一定的力学性能，常用作性能要求不高、不需作热处理的机械零件和机构件，是碳钢中用量最大的一类。常用碳素结构钢的化学成分、性能及用途。（1）牌号Q195，含碳量低，强度不高，塑性、韧性、加工性能和焊接性能好。用于轧制薄板和 盘条。冷、热轧薄钢板及以其为原板制成的镀锌、镀锡及塑料复合薄钢板大量用用屋面板、 装饰板、通用除尘管道、包装容器、铁桶、仪表壳、开关箱、防护罩、火车车厢等。盘条则 多冷拔成低碳钢丝或经镀锌制成镀锌低碳钢丝，用于捆绑、张拉固定或用作钢丝网、铆钉等 。（2）牌号Q215，强度稍高于Q195钢，用途与Q195大体相同。此外，还大量用作焊接钢管、镀锌 焊管、炉撑、地脚螺钉、螺栓、圆钉、木螺钉、冲制铁铰链等五金零件。（3）牌号Q235，含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广 泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗