毕业设计（论文）-冰糕剖切机的设计2（全套图纸）.pdf

本科毕业设计（论文） 题题 目：目： 冰糕剖切机的设计冰糕剖切机的设计 英文题目：英文题目：The design of ice cutting machine 学学 院：院：_ 专专 业：业：_ 姓姓 名：名：_ 学学 号：号：_ 指导教师：指导教师：_ 2016 年年 3 月月 7 日日 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 该毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经 发表或撰写过的研究成果。 其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文 中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解青岛 XX 学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即： 学校有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公 布全部或部分内容， 可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存该毕业设计 （论文） 。 保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 I 摘 要：本文主要设计的是冰糕剖切机的设计，该冰糕剖切机采用统一动作、协 调控制的原则，通过电机输送冰糕的输送线移动，利用光电传感器来检测冰糕的 到来，然后通过 PLC 控制系统控制机械手实现冰糕剖的拔辊和剖切操作。冰糕剖 切机是一种能够自动对冰糕辊进行拔出并且把冰糕（小布丁）一份为二并进行自 动剖切的机器，它可以代替人工工作，让对冰糕进行自动加工的厂家的生产人员 从繁重、单调的工作中解脱出来，在很大程度上提高了生产效率和质量。 本次毕业设计的题目是冰糕剖切机的设计，该冰糕剖切机的设计，在一定程 度上面能够对后续的关于该设备的研发有一定的参考价值，后续也要不断地完善 该设备的相关机械性能。 关键词：冰糕剖切机；效率；动作；性能 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II II Abstract：Ice cutting machine design is proposed in this paper, and the ice cream section cutting machine adopts unified action, the principle of coordinated control, through the motor transport moving ice cream on the transmission line, using photoelectric sensor to detect the sorbets arrival, and then through the PLC control system control manipulator to achieve sorbet section of the pull roll and section cutting operation.ice cream profile cutting machine is a can automatically for ice- cream and pull out and the sorbet (small pudding) a second and automatic cutting machine, it can replace the manual work and allow for ice- cream for automatic processing factory production staff from the heavy, monotonous work freed, largely improves the production efficiency and quality. The ice cream cutting machine design, in the certain degree above can has certain reference value to the follow- up of the equipment research and development, but also the follow- up to constantly improve the mechanical properties of the device. Keywords: Ice cutting machine; Calibration;Driving mechanism; Recycling box 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 1 目目 录录 摘要 . I Abstract . II 1 引言 . 1 1.1 研究的目的和意义 . 1 1.2 本课题研究的内容 . 2 1.3 国内外发展现状 . 4 2 机械结构的设计 . 6 2.1 结构方案图的确定 . 8 2.2 工作原理 . 9 2.3 机械传动部分的设计计算 . 11 2.3.1 送糕电机的计算 . 13 2.3.2 平键的选型 . 14 2.3.3 直线导轨的设计 . 15 2.3.4 安装立柱的设计 . 15 2.4 机架的设计 . 16 2.4.1 机架设计一般要求 . 16 2.4.2 支撑结构 . 17 3 各主要零部件强度的校核 . 17 3.1 滚动轴承强度的校核计算 . 18 3.2 转动轴强度的校核计算 . 18 4 PLC 控制系统的设计 . 18 4.1PLC 的控制原理 . 22 结论 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 2 1 绪论 1.1 研究的目的和意义 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必 不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和 参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变 化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困 难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人 们越来越重视基础理论， 拓宽领域， 对专业合并的分化。 机械工程可以增加产量， 提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在 未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或 消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼 睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更 多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上 游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和 软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这 一新的发展已经显示出巨大的作用， 但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇 迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更 复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程 中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件 还需要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和 运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 3 促进， 计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开 始使机械工程。 在第十九世纪， 机械工程的知识总量仍然是有限的， 大学在欧洲， 它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世 纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分 解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之 后的第二次世界大战结束时达到的峰值。 由于机械工程的知识总量已经远远从个 人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘， 可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块 的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题 太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出 现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。 综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专 业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体， 从而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的 冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科 学， 自然科学和工程技术， 有一个更高的水平， 更广泛的综合性和专业性的问题。 本毕业设计课题来自于冰糕二次加工型机械公司的生产实际， 通过设计出冰糕剖 切机，从而来掌握冰糕剖切机的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的冰糕剖切机结构简陋，剖切效率始终不高，虽然经过几十年的发 展， 近期产品的质量较早期有所提高。 但受国产配套件质量及设计水平等的影响， 我国目前生产的冰糕剖切机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大 差距，冰糕剖切机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的冰糕剖 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 4 切机势在必行！ 相信此种冰糕剖切机的出现将会大大提高冰糕的剖切能力和质量， 为企业的 生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度 上推进了机械工业的不断发展。 综上所述，结合自身所学和本次所选课题的难易度，觉得无论是在知识层面 还是在软件的运用技能上面，该课题很适合我，加之本课题来源于当今社会机械 工业冰糕剖切设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出冰糕剖切机，从而来 满足当今社会冰糕剖切设备不足的缺陷， 并且能够在一定程度上为后续的冰糕剖 切机的发展起到一定的参考价值和借鉴作用。 1.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对冰糕剖切机进行设计，从冰糕剖切机的整体方案出发，然 后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： （1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类冰糕剖切机的原理及结 构，挑选相关内容记录并学习。 （2）通过具体的设计任务要求，认真分析冰糕剖切机的结构与参数； （3）确定冰糕剖切机的总体方案； （4）确定冰糕剖切机的具体结构组成； （5）冰糕剖切机的装配图、零件图的绘制； （6）设计说明书的编写和整理； 1.3 国内外发展现状 1978年， 美国的施耐化公司将新开发的冰糕剖切机应用到该公司的子公司- - - 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 5 一个生产冰糕的食品加工公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。 随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总 结第一代冰糕剖切机的经验基础上，开发出了性能更佳，夹持直径更大的冰糕剖 切机。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行冰糕剖 切机的研发工作。 现在国外等著名冰糕剖切机的品牌中， 都有冰糕剖切机的销售， 全世界冰糕剖切机的应用越来越广泛。 有一点值得注意的是， 冰糕剖切机的市场， 由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此冰糕剖切机是当今冰糕生产加 工企业比配的设备已经成为主要趋势。 西方资本主义国家有巨大的冰糕剖切机销售市场， 机械人工业是西方资本主义国 家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展冰糕剖切机的功率最大化， 产能最优化的 问题。自“九五”期间冰糕剖切机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻 关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的冰糕剖切机。 我国从 1980 年开始生产冰糕剖切机，于 3 年后自行设计制造出不同功力的 冰糕剖切机之后，为了适应冰糕生产厂家的需要，二十世纪初期，又制造了各种 大功率的冰糕剖切机。 为了满足冰糕生产工业发展需要，我国于 1970 年研制了大型冰糕剖切机。 也曾设计制造顶部单缸 900 液压冰糕剖切机， 并装有自动调整料口与过棒报警装 置，经过多年实践摸索，于 80 年代研制 1200/140 轻液压冰糕剖切机，经运转实 践证明效果很好。近几年又研制出 PX1400/170 冰糕剖切机，其设计能力为 1750th/，实际达到 2508th/，是设计值的 1.6 倍。 目前机械式冰糕剖切机将逐渐被全自动冰糕剖切机所代替。冰糕剖切机是 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 6 1953 年开始仿苏 2100 和 1“O 弹簧冰糕剖切机而设计。1954 年开始自行设计生 产了 1200 冰糕剖切机。1958 年又设计制造了大型 2200 冰糕剖切机。70 年代已 研制出 1200，1650，2200 多缸液压冰糕剖切机的系列产品。后经多年反复研制 与实践，相继克服了旧系统不足，零件强度低以及结构上的某些缺点，现己批量 生产的新系列冰糕剖切机有 600，900，1200，1750，2200 五个规格十四种类型， 然而我国机械人业所需的冰糕剖切机全部依赖进口， 这使得国产机械人配备冰糕 剖切机后，成本增加很大，而装备自行开发生产冰糕剖切机，其成本提高不大， 说明冰糕剖切机的市场前景令人乐观。 2 机械结构的的设计 2.1结构方案图的确定 本次设计的冰糕剖切机属于食品加工设备的一种， 本次设计的冰糕剖切机采 用直线式，主要由机架、输送线、拔辊机械手、剖切机构、驱动机构等等组成。 通过人工放置冰糕在输送线上面的工装里面， 然后通过拔辊机械手将冰糕辊从冰 糕里面拔出来，然后快速将拔出的冰糕棍放入到冰糕棍回收箱体里面。机械手返 回原位，再次下降把冰糕夹持到剖切输送线上面，当剖切冰糕输送线上面安装的 光电传感器冰糕的位置，就会通过中控系统控制剖切机构下降，从而对冰糕进行 剖切。然后剖切好的冰糕会随着剖切输送线自动落入到输送线尽头的回收箱里 面。由于拔辊机械手安装在输送线的中间，便于拔出冰糕棍，这样更容易提高工 作效率和质量，通过实际考证，此种机构可行。其总体方案图如下图 1- 1 所示： 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 7 1- 1 总体方案图 2.2 工作原理 通过人工将冰糕放在输送线上面的工装里面， 然后通过机械手将冰糕辊从冰 糕里面拔出来，然后快速将拔出的冰糕棍放入到冰糕棍回收箱体里面，机械手回 程， 把冰糕夹持到剖切输送线上面，当剖切冰糕输送线上面安装的光电传感器冰 糕的位置，就会通过中控系统控制剖切机构下降，从而对冰糕进行剖切。然后剖 切好的冰糕会随着剖切输送线自动落入到输送线尽头的回收箱里面。 这样就对冰 糕（小布丁）的拔辊和剖切以及回收功能都得到了具体的实现。 2.3 机械传动部分的设计计算 2.3.1 送糕电机的计算 根据剖切系统的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速 和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能 力启动能力等问题，现选用比较适合的 Y 系列异步电动机，这是由于 Y 系列异 步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当， 因而具有与国外 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 8 同类型产品之间良好的互换性， 供配套出口及引进设备替换。 选取功率为1.0KW， 额定电压：220V，频率：50HZ ,额定转速为 1440rpm，额定转矩 2.3N.m，型号 为 Y100- 2，电动机选用三角型启动方法启动。 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min）有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 3.负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36 .=+=TMTLTS SN m 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 9 S 为安全系数，这里取 1.0。 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为 92BL-2015H1，电机额定功率为 200w，额定转矩为 1.3N.m，最大转矩为 2.6N.m， 额定转速为 3000r/min。 2.3.2 平键的选型 键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。 其中有类 型也可以实现轴向固定和传递轴向力，有些类型并能实现轴向动联结，于在圆锥 筛的轴上主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以，只需选用常见的普通平 键，键的类型可根据使用要求、工作条件和联结的结构特点表选定，键的长度根 据轴毂的长度从标准中选取， 键的 bh 根据径来确定。 轴和带轮的联结， d=30mm, 参考资料(GB/T1095- 1979)选用 B1030，B1250 的普通 A 型平键，键长分别 为 30mm，50mm。 2.3.3 直线导轨的设计 直线导轨在机械传动中经常遇到，主要用在移动部分，在棒料切割机中，主 要是和汽缸配合使用的，直线导轨的传动精度的好坏，与棒料切割机的切割效果 有直接的关系。 1 直线轴承的选择 用于测试的 POM 工程塑料支架； 钢架适用于工作温度； 不锈钢轴承适用于水， 蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。 硬度：硬度系数 FH HRC58 的硬度，hrc52-58，FH=0.6-1.0FH =1。 FT 的温度系数：工作温度小于 100C，FT = 1，温度 100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。 接触系数 FC： 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 10 每根轴装一套轴承，FC=1.0 每根轴装二套轴承，FC=0.81 每根轴装三套轴承，FC=0.72 每根轴装四套轴承，FC=0.66 载荷系数 FW： 小于 15 米/分钟的速度，无冲击，无振动，FW = 1.0-1.5； 小于 60 米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.52.0； 运行速度大于 60 米/分钟，或有更大的冲击，振动，FW = 2.05.0。 时间是生命的 LH =（100001）/ 2 * L（S * N1 * 60）（单位：小时）L：长 度寿命 (万米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分钟往复次数 根据系统工况，我们知道，切割部位的往返移动形成为 300MM，工作时间每 天 8 小时，负载 15KG，期望寿命 Lh=5000 小时，试选择轴承型号。 直线轴承润滑和灰尘：轴承厂是涂上防锈油，使用时需要添加润滑油。低噪 音润滑脂，常用的有 2 锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙 1 / 3， 在轴承使轴的摩擦，造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命，灰 尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动，造成损坏，橡胶球架。密封轴承可用于 一般的无尘车间，如木工机械，在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和 密封，以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活：运动和变化，或当轴承是固定的，本机和其 他因素的振动会使与形成凹坑接触。 外部硬盘进入轴承， 而且在表面压痕的形成， 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 11 超过一定限度，直线的永久变形，这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动， 将进一步削弱周围的物质，造成恶性循环，凹面积扩大，基本额定静载荷由永久 变形有限公司。静态负荷容量等于钢球直径的 1 / 10000 球环的两个时间之间的 接触点的永久变形，称为基本额定静载荷 C0。轴承的使用，影响是难以衡量的， 常用的静态负荷选择适当的安全系统，保证轴承静负荷不超过额定静负荷。静载 荷 P0=C0 /FS 选择轴承，振动和冲击。FS1FS2 71.5，由振动和冲击的场所。 由于重复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度， 对裂纹形成的较弱的部 分， 然后用金属片状剥离表面的接触， 这被称为疲劳剥落。 在安装过程中， 润滑， 密封在正常情况下，轴承失效是绝大多数人的疲劳失效，寿命一般在轴承，是指 轴承疲劳寿命。额定寿命直线轴承是 50000 米，通过定义基本额定动载荷确保。 由于轴承的寿命是分散的，使用同样的材料，同样的过程，使用相同的轴承寿命 的条件是不一样的， 所以轴承基本额定动载荷 C 被定义为一组相同的轴承在相同 的条件下运行 50000 米，没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。 由于本次汽缸通过直线导轨驱动切割部位往复移动， 其中切割部位的重量为 15KG，我们可以采用一边一组直线导轨，两边轴承座为固定式的，中间六个为可 以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑 动轴承处的所受负载为 166N。根据此次的切割部位的移动方式和距离，我们选 择 HNK 系列直线导轨系列。 直线导轨的具体结构图如下图所示： 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 12 2.3.4 安装立柱的设计 本次设计的安装立柱用 45 钢制作，其具体计算公式如下： 3 3 5 n P A T d= 式中:d安装立柱的直径，mm。 T安装立柱传递的转矩，N.mm。 P安装立柱传递的额定功率，kw。 n安装立柱的转速，r/min。 安装立柱材料的许用切应力，Mpa30。 A系数，见【1】表 418，这里取 120。 根据上面公式计算， 安装立柱的的最小直径 d30mm； 依据结构， 设计如图： 图 45 安装立柱 2.4 机架的设计 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 13 机架的设计主要要保证刚度、强度、及稳定性。其中，刚度是评定大多数机 架工作能力的主要准则；强度是定重载机架工作性能的基本准则，机架的强度应 根据机器在运转过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校 核其静强度，有时还要校核其疲劳强度。机架的强度和刚度都 需要从静态和动 态两方面来考虑。动刚度是衡量机架抗振能力的指标，而提高机架的抗振性能应 从提高机架的构件的静刚度方面入手，合理设计机架构件的截面形状和尺寸。稳 定性是保证机架正常工作的基本条件，必须要注意。 1、机架设计的一般要求 在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本底；抗振性好；由 于内应力及温度变化引起的结构变形应力最小；结构力求便于安装与调整，方便 修理和更换零部件；初步确定机架的形状和尺寸，机架的结构形状和尺寸，取决 于安装在它们内部与外部的零部件的形状和尺寸， 配置情况、 安装与拆卸等要求。 同时也取决于工艺、所承受的载荷、运动等情况。机架材料的选用主要根据机架 的使用要求，多数机架形状较复杂，故一般采用铸造，由于铸铁的铸造性能好， 价廉和吸振能力强，所以应用最广。 焊接机架具有制造周期短、重量轻、成本底且强度和刚度高、施工简便等优 点， 主要由钢板、 型钢或铸钢件等焊接而成。 左端架起筛筒那部分采用板焊结构， 主要就是钢板拼焊而成，右端机架采用型钢结构，主要由槽钢，角钢，和钢板焊 接而成，重量轻，成本底，材料利用充分。焊接时应注意以下几点： 材料的可焊性 可焊性差的材料会造成焊接困难， 焊缝的可靠性降低 所以本 设计考虑到材料的可焊性选用 Q235A 低碳钢。合理布置焊缝 焊缝应位于低应力 区，以获得承载能力大，变形小的构件，焊缝布置要尽可能对称和减少焊缝的数 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 14 量、尺寸，且焊线要短，主要焊线要连续；提高抗振能力 普通钢材的吸振能力 低于铸铁，对抗振能力要求高的焊接件应采取抗振措施，可利用钢板间的摩擦力 来吸收振动；合理选择截面形状 提高焊接接头抗疲劳能力和抗脆断能力。 尽可能选用标准型材、板材，合理确定焊缝尺寸。 2、支撑机构 在机器中支撑或容纳零部件的零件称之为机架，所以机架是底座、机体、床 身、桥架、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称。按机架分类所用材料分类， 圆锥筛采用的是金属焊接机架。主要是焊接机架结构设计灵活、壁厚可以相差很 大，并且可根据工况需要不同部位选用不同性能的材料，但其抗振性能比较差。 强度、 刚度、 稳定性是机架设计的主要准则， 也是评价机架工作能力的主要标准， 合理的设计机架的截面形状和尺寸、注意机架的整体布局。设计机架通过了以下 几个设计步骤： （1） 初定机架的形状和尺寸 机架的结构形状和尺寸取决于安装在它内部的零件 和部件的 形状和尺寸，配置情况、安装与拆卸等要求。同时也取决与所受载荷、 运动等情况，然后，综合上述情况和有关资料，并参考现有同类型机架，初定拟 定出机架的结构形状和尺寸。由于在小麦谷朊粉的加工过程中，由其加工工艺流 程图可知，离心筛的装置都在上层，所以不可能采用又重又笨的铸铁机架，所以 采用由钢板、型钢、铸钢焊接而成的机架。机架的大致尺寸为高 430 、长 1990 、宽 1190 ，要考虑起具体形状和电机、轴承座的安装还有带轮罩的固定。 （2）机架的造型设计，虽然材料一定，但机架也要求内外质量的统一，考虑到 角钢的等边性把角钢用于底座和支撑轴承座，外观上做成梯形架子，两边角钢分 别向两边斜去，这样既增加了机架的稳定性、又使整个机架看上去简单轻便。同 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 15 样角钢上面是四块角钢焊接的一个长方形用来支撑板，板在角钢上焊接，下空， 因而有利于在板上打通孔和轴承的调节， 轴承调节是通过连接部分的螺栓孔做成 长圆状的来实现。而下面是由两个空心钢来支撑电机下的板，空心钢强度和刚度 都很高，所以不会出现强度或刚度不足现象。 （3）作为焊接机架应合理布置焊缝和提高焊缝的可靠性，而且焊缝应位于低应 力区，以获得承载能力大，变形小的构件；焊缝布置应尽量对称，最好至中性轴 的距离 相等；尽量减少焊缝的数量和尺寸，且焊线要短；焊缝要不要布置在加 工面和需要进行表面处理的部位上；更要注意不要让焊缝汇交和密集，让次要焊 缝中断，主要焊缝联系。减少应力集中，如尽量采用对接接头；减少残余应力， 焊后热处理等。 （4）尽可能采用标准型材，板材，减少加工量。机架主要由空心钢、角钢、钢 板等型钢焊接拼而成， 它们性能的好坏直接决定着机架整体性联结结构的刚度直 接影响机器的工作性能。为保证机架刚度应注意改善联结部位的受力状况、合理 提高接触表面的平面度公差等级及改善其表面粗糙度、螺栓最好前后、左右对称 布置。整个机架设计完以后，既要注意满足强度、刚度、稳定性的要求，又要注 意外形的美观和人机工程性， 方便操作。 造型好， 使其既适用经济， 又美观大方。 本次设计的机架的结构图纸如下图所示： 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 16 3 各主要零部件强度的校核 3.1 滚动轴承强度的校核计算 轴承的选用在以上的说明中已经给出，选用的是带紧定套的滚子轴承，型号 为 22218CK/W33+H318，其基本参数为主要是额定载荷： Cr =240000N， 0r C =322000N， e=0.23,Y1=2.5, 2 4.4Y =， 假定轴承的寿命为 3 年， 每天工作 10 小时，一年工作 300 天，所以轴承的基本额定动载荷可按一下公式 进行计算： C= 0 hmd r nt f f f PC f f ； 其中：C基本额定动载荷计算值，单位 N； P当量动载荷，按式 ra pXFYF=+计算， r F 为轴承所受径向载荷， 轴向动载荷，X 为径向动载荷系数，Y 为轴向动载荷系数； h f 寿命因数，按表 7-2-8 选取； 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 17 n f 速度因数，按表 7-2-9 选取； m f 力矩载荷因数，力矩较小时 m f =1.5,力矩较大时 m f =2; d f 冲击载荷因数,按表 7-2-10 选取; T f 温度系数,按表 7-2-11 选取; 0r C轴承尺寸及性能表中所列基本额定动载荷; 由表查得 h f =1.19, n f =0.366, m f =1.5, d f =1.2（中等冲击）, T f =;1.0； 因为轴向载荷 a F =0，即/ ar FFe，所以当量动载荷 1 0 r PXYF= + 即 1r PYF=，2.5 2436860920P =， 1.19 1.5 1.2 60920309228.26 0.366 hmd nt f f f CP f f = + = + =S SS SS Sca 故该轴在截面 V 左侧的强度是足够的。 4 PLC控制系统的设计 4.1 PLC的控制原理 PLC指以计算机技术为新的工业控制设备的基础。这是PLC可编程序控制器 （可编程序控制器）在1987年，国际电工委员会颁布的可编程控制器PLC的标准 草案作了如下定义的; PLC英文名称可编程逻辑控制器，中国人的名字是一个可 编程逻辑控制器，定义是：电子系统，在工业环境设计的数字运算操作应设计。 它使用了一种可编程存储器，用于其内部存储的程序，逻辑操作的实现，顺序控 制，定时，计数和诸如面向用户的指令的算术运算，并通过数字或模拟输入/输 出控制各种类型的机械或生产过程的。 本次设计的冰糕剖切机是通过 PLC 控制系统控制机械手实现冰糕剖的拔辊 和剖切操作。冰糕剖切机 PLC 控制系统的组成图如下图所示： 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 22 青岛 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 23 结 论 通过本次设计,让我学习到了许多知识，特别是对传动机构的应用方面，是 我收获最大的地方。本次的设计的传动机构包含了带传动机构这一最典型的机 构， 通过查找与它相关的设计资料，到计算带动滚筒转动所需要在输出扭矩从而 对带传动机构进行设计。 在相关的实际问题的讨论中，我的导师总是孜孜不倦的引导着我，帮助着 我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工 作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了 充分的锻炼和提高。 这些宝贵的品质影响着我， 毫无疑问， 它们对我以后的工作， 学习，生活都会起到深远而长久的良好影响。也能为人生打下一个夯实地基础！ 在具体的研究设计过程中， 同学们也在平日的学习与生活中提供了无