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自动穿串机的设计【优秀食品加工机械全套课程毕业设计含6张CAD图纸】

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自动 穿串机 机械设计 食品加工 机械课程毕业设计 自动穿串机的设计
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自动穿串机设计【优秀食品加工机械全套课程毕业设计含6张CAD图纸】

【带外文翻译】【43页@正文20000字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

从动轴A2.dwg

带轮A3.dwg

穿串机装配图.dwg

自动穿串机设计说明书.doc

装配图1.dwg

载物台.dwg

齿轮.dwg

 摘要

自动穿串机适用于新型食品加工行业。目的是研制一种自动穿插机构，能够代替手工

劳动， 提高工作效率， 降低劳动强度。 本文针对传动系统， 进给机构及自动控制系统设计。

并对所用的齿轮传动和轴进行计算。本产品采用电动机带动，通过各系统的相互协作，实

现穿插动作。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、

成本低的优点。

设计要求完成入料、动力源的选定、传动系统、执行机构、落料机构。

入料选用排序机构，动力源的选定选用电动机，传动系统采用 V 带传动、齿轮传动、

连续传送机构，执行机构采用插签机构、压盘装置，落料机构一个挡棒和盘子。

关键词自动穿插；传动系统；自动控制系统

Abstract

Automatic wear string machine is suitable for new food processing industry. Purpose is to

develop a kind of automatic thrust institution, can replace manual labor, improve work efficiency

and reduce labor intensity. Based on transmission system, lathe and automatic control system

design. And on the gear and axis. This product adopts motor driving through the cooperation and

realizing the system into action. The agency is in charge of food machinery based on the design.

The agency has simple structure, small volume, low cost advantage.

Complete the design requirements of power and selected, transmission system, actuators,

blanking institutions.

The ranking selection, the selected chooses motor, power transmission adopts the V belt

transmission, gear, continuous transmission, actuator adopts inserted sign institutions, pressure

plate blanking institution, a block sticks and plates.

Keywordsautomatically alternates, Transmission systems, Automatic control system

目录(论文 )

1 绪论……………………………………………………………………………………………..1

1.1 序言…………………………………………………...………………………………….1

1.2 自动穿串机的设计思路……………………………………………………………….1

2 自动穿串机各机构的选择及设计设计思路………………………………………………......2

2.1 入料机构的选择及设计……………………………………………………………….2

2.2 振动筛的设计………………………………………………………………………………2

2.3 穿插机构的设计…………………………………………………………………….…..5

2.3.1 插签机构……………………………………………………………………………..5

2.3.2 压盘装置……………………………………………………………………………..5

2.4 落料机构的设计………………………………………………………………………...6

3 轴承的选定………………………………………………………………………………..…....7

3.1 概述………………………………………………………………………………………7

3.2 滚动轴承的主要类型、特点和代号…………………………………………………8

3.3 轴承的寿命计算…………………………………………………………………….…10

3.3.1 滚动轴承的基本额定寿命……………………………………………………..…..10

3.3.2 基本额定动负荷………………..………………………………………………..…..10

3.3.3 寿命计算公式 …………………….………………………………………………....11

3.3.4 额定寿命的修正……………..………………………………………………..…..11

3.3.5 滚动轴承的当量动载荷……………………………………………………..…..11

3.3.6 角接触轴承的计算…………...……………………………………………..…..12

3.3.7 主动轴轴承的校核……………………………..………………………………..…..12

3.3.8 从动轴轴承的校核………………………..……………………………………..…..13

4 传动机构设计………………………………………………………………………………....14

4.1 传动系统的选择……………………………………………………...…………..……14

4.1.1 带传动的类型和特点………………………..…………………………………..…..14

4.1.2V 带传动的设计………………………..………………………………………..…..15

4.2 电动机的选择 ………………………………...……………………….....………………18

4.2.1 电动机类型和结构的选择………………………..……………………………..…..18

4.2.2 电动机功率的选择………………………..……………………………………..…..18

4.2.3 确定电动机转速………………………..………………………………………..…..18

4.2.4 电动机型号的确定………………………..……………………………………..…..18

4.3 齿轮传动的设计…………………………....………………………...…………..……19

4.3.1 选择齿轮材料并确定许应应力………………………..………………………..…..19

4.3.2 按齿面接触强度设计计算………………………..……..……………………..…..19

4.4 传动装置运动、动力参数计算 ……………...………………………...………..………21

4.4.1 总传动比的确定………………………..……..…………………………..…..…..21

4.4.2 分配各级传动比………………………..……..………………………..……..…..21

4.4.3 计算各轴转速 ………………………..……..…………………………………...…..21

4.4.4 计算各轴的功率………………………..……..…………………..…………..…..21

4.4.5 计算各轴转矩………………………..……..……………………..………..…..21

4.4.6 传动装置运动、动力参数汇总表………………………..…………………..…..22

4.5 轴的设计计算 ……………...…………………………………………...……………..…22

4.5.1 输入轴的设计计算………………………..……..….……………..………..…..22

4.5.2 输出轴的设计计算………………………..…………………..………..…..25

4.6 输送机的设计 ……………...…………………………………………...……………..…26

5 减速器的选择………………………………………………………………………………....31

5.1 概述……………...………………………………………………..…...…………..……31

5.2 减速器的机构和附件的设计…………...…………………………...……………..…31

5.3 减速器的润滑和密封…………….........……………………………...…………..……32

结论…………………………………………………………...………………………………....33

致谢………………………………………………………………………………………...…....34

参考文献………………………………………………………...……………………………....35

参考文献

[1] 许林成 《包装机械原理与设计》 上海科学技术出版社 1988 年 09 月

[2]吴宗泽主编。机械结构设计。北京：机械工业设计出版社。1988

[3] 邱宣怀 《机械设计》第四版 高等教育出版社 1997 年 7 月

[4]（美）米什克主编。机械设计通用手册。河海大学机械学院译。1993

[5]．周开勤主编。机械零件手册。第四版。1994

[6]许尚贤编著。机械零件的现代设计方法。1994

[7]陈伸文主编。圆弧齿圆柱齿轮传动。1995

[8]徐灏主编。机械设计手册。北京：机械工业出版社。1995

[9]（美）伯尔著。机械分析与机械设计。北京：工业机械出版社，1998

[10] 胡继强 《食品机械与设备》 中国轻工业出版社 1999 年 07 月第 1 版

[11] 任家隆 《机械制造基础》 高等教育出版社 2003 年 3 月

[12] 武予鲁 《带式输送机综合保护装置的工作原理和使用》 煤炭工业出版社 2003年04

[13] 薛焱等 《中文CAD2004基础教程》 清华大学出版社 2003年7月

[14 张春林 《机械创新学设计》 机械工业出版社 2008年7月


内容简介：
摘要 自动穿串机适用于新型食品加工行业。目的是研制一种自动穿插机构，能够代替手工 劳动， 提高工作效率， 降低劳动强度。 本文针对传动系统， 进给机构及自动控制系统设计。 并对所用的齿轮传动和轴进行计算。本产品采用电动机带动，通过各系统的相互协作，实 现穿插动作。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、 成本低的优点。 设计要求完成入料、动力源的选定、传动系统、执行机构、落料机构。 入料选用排序机构，动力源的选定选用电动机 ，传动系统采用 V 带传动、齿轮传动、 连续传送机构，执行机构采用插签机构、压盘装置，落料机构一个挡棒和盘子。 关键词自动穿插；传动系统；自动控制系统 II nts徐州工程学院毕业设计 Abstract (论文 ) Automatic wear string machine is suitable for new food processing industry. Purpose is to develop a kind of automatic thrust institution, can replace manual labor, improve work efficiency and reduce labor intensity. Based on transmission system, lathe and automatic control system design. And on the gear and axis. This product adopts motor driving through the cooperation and realizing the system into action. The agency is in charge of food machinery based on the design. The agency has simple structure, small volume, low cost advantage. Complete the design requirements of power and selected, transmission system, actuators, blanking institutions. The ranking selection, the selected chooses motor, power transmission adopts the V belt transmission, gear, continuous transmission, actuator adopts inserted sign institutions, pressure plate blanking institution, a block sticks and plates. Keywords automatically alternates, Transmission systems, Automatic control system III nts徐州工程学院毕业设计 目 录 (论文 ) 1 绪论 .1 1.1 序言 .1 1.2 自动穿串机的设计思路 .1 2 自动穿串机各机构的选择及设计设计思路 .2 2.1 入料机构的选择及设计 .2 2.2 振动筛的设计 2 2.3 穿插机构的设计 .5 2.3.1 插签机构 .5 2.3.2 压盘装置 .5 2.4 落料机构的设计 .6 3 轴承的选定 .7 3.1 概述 7 3.2 滚动轴承的主要类型、特点和代号 8 3.3 轴承的寿 命计算 .10 3.3.1 滚动轴承的基本额定寿命 .10 3.3.2 基本额定动负荷 .10 3.3.3 寿命计算公式 .11 3.3.4 额定寿命的修正 .11 3.3.5 滚动轴承的当量动载荷 .11 3.3.6 角接触轴承的计算 .12 3.3.7 主动轴轴承的校核 .12 3.3.8 从动轴轴承的校核 .13 4 传动机构设计 .14 4.1 传动系统的选择 .14 4.1.1 带传动的类型和 特点 .14 4.1.2 V 带传动的设计 .15 4.2 电动机的选择 .18 4.2.1 电动机类型和结构的选择 .18 4.2.2 电动机功率的选择 .18 4.2.3 确定电动机转速 . .18 4.2.4 电动机型号的确定 .18 4.3 齿轮传动的设计 .19 I nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4.3.1 选择齿轮材料并确定许应应力 .19 4.3.2 按齿面接触强度设计计算 .19 4.4 传动装置运动、动力参数计算 .21 4.4.1 总传动比的确定 .21 4.4.2 分配各级传动比 .21 4.4.3 计算各轴转速 .21 4.4.4 计算各轴的功率 .21 4.4.5 计算各轴转矩 . .21 4.4.6 传动装置运动、动力参数汇总表 .22 4.5 轴的设计计算 .22 4.5.1 输入轴的设计计算 .22 4.5.2 输出轴的设计计算 .25 4.6 输送机的设计 . .26 5 减速器的选择 .31 5.1 概述 .31 5.2 减速器的机构和附件的设计 .31 5.3 减速器的润滑和密封 .32 结论 .33 致谢 .34 参考文献 .35 附录 .36 附录 1 .47 II nts 1.1 序言 徐州工程学院毕业设计 1 绪论 (论文 ) 目前，许多生产食品串类的厂家，穿串的工序都是靠手工来完成的，手工穿串不仅 劳动强度大、生产效率低，食品串形状不规则，但是由于穿串耗费时间长，串类的食品极 其容易变质，从而难以达到食品卫生标准。因此，传统的手工操作存在的弊端是本设计有 待解决的难题。 有鉴于此，本实用新型的设计主要目的在于提供一种自动完成穿串，减少劳动力的投 入，提高生产效率高，可达到卫生质量要求的设备。 在我国的食品机械行业中，这类机械还是新型行业，主要用于一些小型机械。 1.2 自 动穿串机的设计思路 自动穿串机要完成入料、动力源的选定、传动系统、执行机构、落料机构。 入料机构的选择很重要，它包括入料口和排序机构，排序机构在这里是个重点，因 为面团是有黏性，所以如果选择以它的自重来排序就不稳当，要重新选择排序机构，我 选择的是振动筛，在振动筛出料口有一个类似于齿轮形状的花盘。 动力源是电动机， 自动穿串机虽然不是大型机器， 但是它对速度的要求还是很严格的， 在穿串的时候输送机是要停止输送的，然后进行穿串。最后考虑到缓冲加了个减速器。 传动系统首先是 V 带传动、齿轮传动、连续输 送传动。带传动和齿轮传动不用多说。 连续输送机构采用的是凹槽形状的输送链。 执行机构就是插签机构。插签机构采用多排。因为工作需要一次达到 20 串，在插签 机构的上面有个压盘机构，大小和插签机构差不多大。压盘装置的齿和输送链上的齿结构 一样。面团在这两个齿的中间。 落料机构为设置在所述连续传送链上方的档棒。在面团到达传送链的末端有个档棒挡 住面团上的签，使穿好的面团掉落在下面的盘子中。 1 nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 穿串机各机构的设计思路 2.1 入料机构的选择及设计 入料机构的选择很重要，它包括入料口和排序机构，排序机构在这里是个重点，因 为面团是有黏性，所以如果选择以它的自重来排序就不稳当，要重新选择排序机构，我 选择的是振动筛，在振动筛出料口有一个类似于齿轮形状的花盘。 2.2 振动筛的设计 2.2.1 振动筛的用途 振动筛是利用振动的大小孔工作面将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级的机 械。筛分工作一般适用于尺寸为 1300 毫米或更细物料的分级。当用于分级时，一层筛面 可以获得两种产品；用 n 层筛面分级，可得到 n+1 种产 品。 振动筛除了用于分级之外，还常用于物料的脱水，即除去物料中的水分；脱介，即在 筛机中用水清洗并回收重要介质微粒；振动筛也常用于清洗物料表面的污泥。 2.2.2 筛分的方法 目前已在工业中获得应用的筛分方法，有普通筛分法、薄层筛分法、概率筛分法、等 厚筛分法和概率等厚筛分法等。本设计只要介绍普通筛分法。 在工业部门中长期沿用的筛分法就是普通筛分法，这是一种中等料层厚度的筛分方 法，在普通振动筛和共振筛中进行筛分就是利用这种筛分方法。它的特点如下。 （ 1）料层厚度一般为筛孔尺寸的 36 倍。 （ 2）筛面 层数位 12 层。 （ 3）物料颗粒的透筛是在筛面连续振动的情况下按照筛孔的大小进行的。小于筛孔 的物料颗粒在沿筛长方向运动的过程中，不断透过筛孔；而大于筛孔的物料颗粒沿筛面方 向移动，最后从筛面上方排出。 2 nts徐州工程学院毕业设计 图 1 -1 振动筛 (论文 ) （ 4）在一般情况下，筛孔尺寸与筛下面的最大颗粒尺寸有如下关系：对于圆孔，筛 孔尺寸 a 是筛下物做大颗粒尺寸 d 的 1.31.4 倍， 即 a=1.31.4d；对于方形孔，边长 a=1.11.13d；对于长方形孔，狭长边 a=0.70.8d。 利用普通筛分方法对物料进行筛分，物料的透筛过程进行的比较缓慢，在筛长一定的 情况下，该种筛分方法的筛分频率较低。因此近十多年来，不少国家的科技工作者对物料 筛分过的理论进程了许多研究，相继提出了几种新的筛分发发，这些发发对提高筛分过程 的质量和产量都有一定的实际价值。 2.2.3 计算 1.滑行指数的选择 选取抛郑指数 D1，正向滑行指数 D11。 2.振动方向角的计算当摩擦系数 0=0.95 时，摩擦角 0=4344，计算出 振动反方向角计算： C=D9sin(0+0)/Dksin(0-0)=0.5 0.33 =arctg(1-c)(1+c)0=1919 2756 式（ 2.1） 式（ 2.2） 当取 Dk=2.5 时，振动方向角 =22。 3.振幅的计算 =900 D9sin(0+0) /2n2cos(0 ) =15.36mm 取 =15 毫米。 4.精算抛郑指数和正向滑行指数及反向滑行指数 振动强度 3 式（ 2.3） nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 抛郑指数 正向滑行指数 反向滑行指数 有轻微的反向滑动。 K=2n2/900g=1.828 D=Ksin/cos0=0.6851 式（ 2.4） 式（ 2.5） 式（ 2.6） 式（ 2.7） 5.计算滑始角与滑止角，确定滑行运动状态 正向滑始角 k0=k=arcsin1/DK0=24 反向滑始角 90=9=arcsin(-1/D90)=24633 式（ 2.8） 式（ 2.9） 根据滑始角 k0和 k，查得正向滑止角 0=233，因为 ， 058400h 预期寿命足够 3.3.8 从动轴轴承的校核 （ 1）计算当量载荷 P1、 P2 由机械设计课本 P280 表 16-11 查得 X=1， Y=0， p=1.5 两轴承径向反力： Fr1=Fr2=1761.6N 初选两轴承为角接触球轴承。 根据机械设 计课本 P279（ 16-4）式得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5(11761.6+0)=2642.4N P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5(11761.6+0)= 2642.4N (2)轴承寿命计算 P1=P2故取 P=2642.4N 角接触球轴承 =3 查机械设计手册得： 7213C 角接触球轴承型额定静载荷 Cor ，基本当量动载荷 C=69.8KNr ，根据课本 P279 表 16-8 得： ft=1。由课本 P278（ 16-3）式得 L=16670/n(ftCr/P)=16670/72.15(169800/2642.4)3 =4258629h58400h 预期寿命足够 13 nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4.1 传动系统的选择 4.1.1 带传动的类型和特点 4 传动机构设计 带传动由主动带轮 1、 从动带轮 2 和挠性带 3 组成， 借助带与带轮之间的摩擦或啮合， 将主动轮 1 的运动传给从动轮 2，如图 4-1 所示。 图 4-1 带传动示意图 一、带传动的类型 根据工作原理不同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类。 1.摩擦带传动 摩擦带传动是依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动的。按带的横截面形状不同可分为 四种类型，如图 4-2 所示。 a) b) 图 4-2 带传动的类型 c) d) (1)平带传动。平带的横截面为扁平矩形（图 a） ，内表面与轮缘接触为工作面。常用的 平带有普通平带 (胶帆布带 )、皮革 平带和棉布带等，在高速传动中常使用麻织带和丝织带。 其中以普通平带应用最广。平带可适用于平行轴交叉传动和交错轴的半交叉传动。 (2)V 带传动。 V 带的横截面为梯形，两侧面为工作面（图 b） ，工作时 V 带与带轮槽 两侧面接触，在同样压力 FQ 的作用下， V 带传动的摩擦力约为平带传动的三倍，故能传 递较大的载荷。 (3)多楔带传动。多楔带是若干 V 带的组合 (图 c),可避免多根 V 带长度不等 ,传力不均 的缺点。 (4)圆形带传动。横截面为圆形 (图 d), 常用皮革或棉绳制成 , 只用于小功率传动。 14 nts 2.啮合带传动 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 啮合带传动依靠带轮上的齿与带上的齿或孔啮合传递运动。啮合带传动有两种类型， 如图 4-3 所示。 a)同步齿形带传动 图 4-3 啮合带传动 b)齿孔带传动 (1)同步带传动。利用带的齿与带轮上的齿相啮合传递运动和动力，带与带轮间为啮 合传动没有相对滑动，可保持主、从动轮线速度同步（图 a） 。 (2)齿孔带传动。带上的孔与轮上的齿相 啮合，同样可避免带与带轮之间的相对滑动， 使主、从动轮保持同步运动（图 b） 。 二、带传动的特点 摩擦带传动具有以下特点： (1)结构简单，适宜用于两轴中心距较大的场合。 (2)胶带富有弹性，能缓冲吸振，传动平稳无噪声。 (3)过载时可产生打滑、能防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用。但不能保持准确的 传动比。 (4)传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大。 (5)外廓尺寸大 ,传动效率低 (一般 0.940.96)。 根据上述特点，带传动多用于 中、小功率传动（通常不大于 100KW）； 原动机输 出轴 的第一级传动（工作速度一般为 525m/s）； 传动比要求不十分准确的机械。 本设计所选择的是 v 带传动。 4.1.2V 带的传动设计 一、带的构造和标准 标准 V 带都制成无接头的环形， 其横截面由强力层 1、 伸张层 2、 压缩层 3 和包布层 4 构成，如图 4-4 所示。伸张层和压缩层均由胶料组成，包布层由胶帆布组成，强力层是承 受载荷的主体，分为帘布结构（由胶帘布组成）和线绳结构（由胶线绳组成）两种。帘布 结构抗拉强度高，一般用途的 V 带多采用这种结构。线绳结构比较柔软，弯曲疲劳强度较 好，但拉 伸强度低，常用于载荷不大，直径较小的带轮和转速较高的场合。 V 带在规定张 15 nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 紧力下弯绕在带轮上时外层受拉伸变长，内层受压缩变短，两层之间存在一长度不变的中 性层，沿中性层形成的面称为节面，如图 4-4 所示。节面的宽度称为节宽 bp。节面的周长 为带的基准长度 Ld。 a)帘布结构 b)线绳结构 图 4-4 V 带剖面结构 V 带和带轮有两种尺寸制， 即有效宽度制和基准宽度制。基准宽度制是以 V 带的节宽 为特征参数的传动体系。普通 V 带和 SP 型窄 V 带为基准宽度制传动用带。 按 GB/T11544-97 规定，普通 V 带分为 Y、 Z、 A、 B、 C、 D、 E 七种， 截面高度与节宽的比值为 0.7； 窄 V 带分为 SPZ、 SPA、 SPB、 SPC 四种，截面高度与节宽的比值为 0.9。带的截面尺寸如表 4-1 所示，基准长度系列如表 4-2 所示。窄 V 带的强力层采用高强度绳芯，能承受较大的预紧力，且可挠曲次数增加，当带 高与普通 V 带相同时其带宽较普通 V 带小约 1/ 3,而承载能力可 提高 1.52.5 倍。在传递相 同功率时，带轮宽度和直径可减小，费用比普通 V 带降低 2040，故应用日趋广泛。 V 带的型号和标准长度都压印在胶带的外表面上，以供识别和选用。例： B2240 GB/T11544-97,表示 B 型 V 带，带的基准长度为 2240mm。 图 4-5 V 带的节面和节线 二、带传动的受力分析 带以一定的预紧力套在带轮上。 静止时带轮两边的拉力相等， 均为预紧力 F0， 如图 4-6a) 所示。负载转动时，由于带与带轮接触面摩擦力的作用，带绕上主动轮 的一边被拉 紧，称为紧边，紧边的拉力由 F0增加到 F1；另一边被放松，称为松边，拉力由 F0降 至 F2。如图 4-6b)所示。 16 nts b) 徐州工程学院毕业设计 带传动的受力分析 (论文 ) a) 图 4-6 紧边与松边拉力的差值（ F1 F2）为带传动中起传递力矩作用的拉力，称为有效拉力 F 即： F = F1 F2 式 (4.1) 若带传递功率为 P（ KW）、带速为 v（ m/s）则 ： F=1000P/ N 式 (4.2) 如果近似的认为工作前后胶带总长不变，则带的紧边拉力增量应等于松边拉力的减少 量，即 F1 F0 F0 F2，即： 由式（ 4-1） 、 （ 4-3）得： 三、带传动的应力分析 F1+ F2= 2F0 F1=F0+F/2 F2=F+F0/2 式 (4.3) 式 (4.4) 带在工作过程中主要承受拉应力， 离心应力和弯曲应力三种应力。 三种应力迭加后，最 大应力发生在紧边绕入小带轮处，其值为： max= 1+ b1+c 式（ 4.5） 式中： 1= F1/A 为紧边拉应力 (MPa), A 为带的横截面积 (mm2)； b1= Eh/dd为带绕 过小带轮时发生弯曲而产生的弯曲应力 , E 为带的弹性模量 (MPa),h 为带的高度 (mm),dd 为带轮的基准直径 (mm)； C=qv/A 为带绕带轮作圆周运动产生的离心应力， q 为每米长 带的质量（ kg/m） ，见表（ 4-1）。 在带的高度 h 一定的情况下， dd越小带的弯曲应力就越大，为防止过大的弯曲应力对 各种型号的 V 带都规定了最小带轮直径 dmin如表 4-1 所示。 表 4-1 V 带轮的最小基准直径 型 号 Y SPZ Z SPA A SPB B SPC C D E ddmin(mm) 20 50 63 75 90 125 140 17 200 224 355 500 nts 4.2 电动机的选择 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4.2.1 电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式 Y 系列三相 异步电动机。 4.2.2 电动机功率的选择 4.2.2.1 传动装置的总功率 由设计手册得， V 型带传动的效率： 0.96 滚动轴承（一对）的效率： 0.98 圆柱齿轮（闭式）的效率： 0.97 齿轮联轴器的效率： 0.99 输送机卷筒的效率为： 0.96 总 =卷 u951X轴承 2u951X齿轮 u951X联轴器 u951X带 =0.960.9820.970.990.96=0.85 4.2.2.2 电动机所需的工作功率： P 工作 =FV/总 =3.51.7/0.85=7.0（ KW） 4.2.3 确定电动机转速 计算卷筒的工作转速： = = n 60=D1000/(3.14450)72.15r/min 筒 按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 I1=36。 取 V 带传动比 I2=24， 则总传动比理时范围为 I 总 =624。 故电动机转速的可选范围为： n 筒 =（ 624） 72.15=432.91731.6r/min 符合这一范围的同步转速有 750、 1000、和 1500r/min。 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传动比 方案：通过综合考虑电动 机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比， 可见第 2 方案比较适合，则选 n=1000r/min 。 nts4.2.4 电动机型号的确定 根据以上选用的电动机类型，及所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为 Y160M-6。其主要性能：额定功率： 7.5KW，满载转速 970r/min，额定转矩 2.0。 4.3 齿轮传动设计 4.3.1 选择齿轮材料并确定许应应力 18 nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 考虑到减速器传递功率不大及其工作条 件，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用 40Cr， 调质；大齿轮选用 45 钢，调质。其主要参数如表 4-2。根据课本 P168 表 4-2 选 8 级精度。 圆周速度 V 6m / s 。 表 4-2 齿轮材料及其力学性能 材料 热处理 接触疲劳极限 弯曲疲劳极限 牌号 40Cr 45 方式 调质 调质 硬度 217 286HBS 197 286HBS Hlim/MPa 650 750 550 620 FE/ MPa 560 620 410 480 取表中所示范围的中间值，得 Hlim1=700MPa ， Hlim2=580MPa FE1=590MPa ， FE1=450MPa 根据课本 P171 表 11-5 取 =S S = 。许用接触应力为： = H1= F H 1.0, Hlim1700 700MPa， H2= SH1.0 = H lim2580580MPa SH1.0 许用弯曲应力为： = =F1= FE1590472MPa ， =F2= FE2450360MPa SF 1.25 SF 1.25 4.3.2 按齿面接触强度设计计算 根据软齿面闭式齿轮传动准则，应首先按齿面接触强度设计公式进行设计计算， 然后再按软齿面弯曲强度验算公式进行验算。 根据课本 P171，可知设计计算公式为： 2 2KT u1+1 HE d 1 3 u mm 4.3.2.1 确定计算参数 计算小齿轮上的名义转矩： H 6 d T=9.5517.0/433=154388.0N mm 选取载荷系 数 K，根据课本 P169 表 11-3，取 K = 1.4 选取齿宽系数 d，根据课本 P175 表 11-6，取 d= 1.1 选取弹性系数 ZE，根据课本 P171 表 11-4，取 ZE= 189.8 （选用锻钢） 选取区域系数 ZH，对于标准齿轮， ZH= 2.5 令 =Z2Z1，则 i u = 6 = = 因 H2 故用 MPa 代入公式计算。 2 H H 580H , 4.3.2.2 初算小齿轮分度圆直径 nts 19 nts + = = KT u + 1 2154388.0189.821 2.51 d1 3 H E 徐州工程学院毕业设计 2 3 (论文 ) 2 67.45mm u 580 6 1.1 H d 4.3.2.3 确定齿数和模数 齿数 iZZ： 取 1=201206= Z1= 20,则 模数 ： m=d1/d2=67.45/20=3.37mm， 按设计手册上，选取标准参数 4.3.2.4 确定中心距和齿宽 中心距 mm = + =Z Z(20 ) = m m = 4 m ( 4 2 221 齿 mm宽 = = b = d 1 1.167.4574.20 。 圆取整数 4.3.2.5 验证齿轮弯曲强度 mmmmb 80b=, 75 1 2KTY 根据课本 P172，可知验证公式为： = 1 Fa MPa F F 2 bmZ 1 根据课本 P173 和 P174 中的图 11-8 和图 11-9 可得出： 选取齿形系数Y2Y= ： YFa1=2.93, Fa Fa 选取应力修正系数 Y2SaYSa=： YSa1=1.56, 分别验算两轮的齿根弯曲应力： = = 2KTYY =11 1 Fa 2154388.02.931.56 82.33MPa 1 2 F 1 2 2 bmZ KTYY 1 75 2154388.02.221.82 = = =22 1 Fa 12.13MPa 2 2 F 2 2 bmZ 2 75 验算结果：软齿齿根弯曲疲劳强度足够。 4.3.2.6 齿轮的基本尺寸设计 确定齿轮的主要几何尺寸： 分度圆直径： = = d1mZ1= 4 20 80.00mm = = 齿顶圆直径： d2mZ2= 4 120 480.00mm d = d + 2h m = 88.00 mm a1 1 mmah d2da+2=488.002 齿 根圆 直 径： ntsmm mcah 70.0011=2 ( mm mcah d470.0022=2 ( 4.3.2.7 计算齿轮的圆周速度 V d n a ) ) V = 1 2 = 3 .14 80 433 = 1.81 / m s 60 1000 60 1000 20 nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 根据课本 P168 表 11-2，可以确定齿轮传动的精度等级为 8 级。 4.4 传动装置运动、动力参数计算 4.4.1 总传动比的确定 由已知数据可知： n = = i总=满载 n筒 4.4.2 分配各级传动比 970 13.44 72.15 。 查阅资料可知，单级减速器 i=3 6 合理，故可取齿轮 i 齿轮 =6 则有 i ，可得： i 13.44 2.24 i i总 = 带 齿轮 = =i带 =总 i齿轮 6 4.4.3 计算各轴转速 电动机轴 ： V 带轮轴 ： r =n1= n电机 n1970 970/min 大齿轮轴 ： r = n2= i带 2.24 433/min r 卷 筒 轴 : = =n3=n2 i齿轮 433 6 72.15/min 4.4.4 计算各轴的功率 电动机轴 ： V 带轮轴 ： 大齿轮轴 ： n4=n 筒 =72.15r/min P1=P 电机 =7.0kw P2=P1u951X带 =7.0.96=6.75kw 卷 筒 轴 : P3=P2u951X轴承 u951X齿轮 =6.720.980.97=6.39kw P=41.7=5.95kw 4.4.5 计算各轴转矩 电动机轴 ： 6 6 P 7.0 = 1 mm 68917.5NT=9.55=9.55 V 带轮轴 ： 1 n1 21 nts970 nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 = 6 P2 6.72 mm 148212.5NT=9.55=9.55 大齿轮轴 ： 6 2 6 n2 P 433 6.39 = 845566.0NT=9.55=9.55 3 mm 卷 筒 轴 : = 6 3 6 n3 P4 72.17 5.95 mm 787560.6NT=9.55=9.55 4 n4 72.15 4.4.6 传动装置运动、动力参数汇总表 表 3.1 传动装置运动、动力参数计算 轴 名 电动机轴 V 带轮轴 大齿轮轴 参数 转速 卷筒轴 r/min 输入功率 P/kw 输入转矩 T/Nmm 传动比 i 效率 970 7.0 68917.5 2.24 0.96 433 6.72 148212.5 6.0 0.95 72.15 6.39 845566.0 72.15 5.95 787560.6 1.0 0.93 4.5 轴的设计计算 4.5.1 输入轴的设计计算 4.5.1.1 按扭矩初算轴径 选用 45#调质， 硬度 197286HBS， 根据课本 P245 式（ 14-2） ，并查表 14-2， 取 c=115。 mm = 3 = Cd 3 P n 115 7.0 433 考虑有键槽，将直径增大 5%，则 mm 选 d=32mm 4.5.1.2 轴的结构设计 = + d = 29.085%)30.53 (1) 轴上零件的定位，固定和装配 由于根据给定条件设计出来的齿轮的齿根圆直径与根据经验公式设计出来的轴径接近， 于是将齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。如图 4-1。 nts 22 nts 23 4 40 徐州工程学院毕业设计 4 41 55 10 (论文 ) 88 80 55 41 10 4 图 4-1 齿轮轴 根据齿轮轴上零件的位置，封油环、左轴承、轴承盖和大带轮由左端装配，右轴承、 轴承盖从右端装配，轴上零件要做到定位准确，固定可端，其中轴承采用角接触球轴承， 嵌入式轴承盖使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。 （ 2）确定轴各段直径和长度 从左端起，一次设计各段直径和长度： 第一段： d1=32mm， L1的长度可根据皮带的条数和宽度，及根据轴径而确定出来的键 槽长度确定出来。 第二段： d2=40mm（符合国家标准油封毡圈尺寸，可以外购） ， L2=40mm。 第三段： d3=45mm（此处轴肩位置不需要承受较大的轴向力，于是轴肩可以设置小点； 同时符合轴承内径，便于轴承装拆。轴承型号初选为 7209 角接触球轴承） ， L3=41mm。 第四段： d4=55mm（此处轴肩设计比较高， 是为了更好地承受封油环产生的较大轴向力） ， L4=10mm。 第五段： d5=88mm（因为此轴设计成齿轮轴，所以此尺寸为小齿轮齿顶圆的直径） ， L5=80mm（此尺寸即为设计齿轮的宽度） 第六段：因为齿轮 轴是对称分布，所以此段尺寸与第四段一样。 d6=55mm， L6=10mm。 第七段： d7=45mm， L7=41mm。 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=141mm (3)按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知 d1=80mm 求转矩：已知 T2=148212.5Nmm 求圆周力： Ft Ft=2T2/d1=214821.5/80=3705.3N 求径向力 Fr Fr=Fttan=3705.3tan20=1348.6N 23 nts徐州工程学院毕业设计 因为该轴两轴承对称，所以： LA=LB=70.5mm (1)绘制轴受力简图（如图 a） （ 2）绘 制垂直面弯矩图（如图 b） 轴承支反力： (论文 ) FAy=FBy=Fr/2=674.3N , FAz=FBz=Ft/2=1852.65N 由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为 MC1=FAyLA=674.3 70.5=47.54Nm (3)绘制水平面弯矩图（如图 c） y T Fr (a) zA FAy Az A (b) (c) (d) (e) (f) Ft C Ft T Mec Fr Mc1 Mc2 Mc B FBy FBz x 图 4-2 轴受力简图 截面 C 在水平面上弯矩为： MC2=FAZLB=1852.65141/2=130.6Nm (4)绘制合弯矩图（如图 d） MC=(MC12+MC22)1/2=47.542+130.62)1/2=138.98Nm (5)绘制扭矩图（如图 e） 转矩： T=9.55u65288XP2/n2） 106=148.2Nm (6)绘制当量弯矩图（如图 f） 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取 =1，截面 C 处的当量弯矩： Mec=MC2+(T)21/2=138.982+(1148.2)21/2=203.17Nm 24 nts徐州工程学院毕业设计 (7)校核危险截面 C 的强度 (论文 ) e=Mec/0.1d33=203.17/0.1883=2.98MPa -1b=60MPa 该齿轮轴强度足够。 4.5.2 输出轴的设计计算 4.5.2.1 按扭矩初算轴径 选用 45#调质， 硬度 197286HBS， 根据课本 P245 式（ 14-2） ，并查表 14-2， 取 c=115。 mm = 3 = Cd 3 P n 115 6.39 72.15 考虑有键槽，将直径增大 5%，则 mm 选 d=54mm 4.5.2.2 轴的结构设计 = + d = 51.265%)53.8 (1) 轴上零件的定位，固定和装配 单级圆柱齿轮减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿 轮左面用轴肩定位，右面用封油环轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分 别以轴承肩和封油环定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从 左面装入，右轴承和皮带轮依次从右面装入。如图 4-3。 12 56 57 2520 08 07 72 60 56 图 4-3 从动轴 40 06 45 （ 2）确定轴各段直径和长度 从右端起，一次设计各段直径和长度： 第一段： d1=54mm 的， L1的长度可根据皮带的条数和宽度，及根据轴径而确定出来的键槽 长度确定出来。 第二段： d2=60mm（符合国家标准油封毡圈尺寸，可以外购） ， L2=40mm。 第三段： d3=65mm（此处轴肩位置不需要承受较大的轴向力， 于是轴肩可以设 置小点；同 时符合轴承内径， 便于轴承装拆。 轴承型号初选为 7213 角接触球轴承）， L3=60mm。 第四段： d4=70mm（此段用来对齿轮在轴向和周向定位） ， L4=72mm（略小于齿轮宽 23mm） 。 第五段： d5=80mm（此处轴肩设计比较高，是为了更好地承受齿轮产生的较大轴向力） ， 25 nts L5=12mm。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 第六段： d6=75mm， L6=20mm。 第七段： d7=65mm， L7=25mm。 由上述轴各段长度可算得轴支承跨 距 L=146mm (3)按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知 d2=480mm 求转矩：已知 T3=845566.0Nmm 求圆周力： Ft Ft=2T3/d2=845566/480=3523.2N 求径向力 Fr Fr=Fttan=3523.2tan20=1282.3 因为该轴两轴承对称，所以： LA=LB=73mm 求轴承支反力： FAy=FBy=Fr/2=641.15N , FAz=FBz=Ft/2=1761.6N 由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为 MC1=FAyLA=641.1573=46.8Nm。 截面 C 在水平面上弯矩为： MC2=FAZLB=1761.673=128.6Nm (4)计算合成弯矩 MC=(MC12+MC22)1/2=46.82+128.62)1/2=136.85Nm (5)计算当量弯矩 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取 =1，截面 C 处的当量弯矩： Mec=MC2+(T3)21/2=136.852+(1845.566)21/2=856.57Nm (6)校核危险截面 C 的强度 e=Mec/0.1d43=856.67/0.1703=24.98MPa -1b=60MPa 该输出轴强度足够。 4.6 输送机构 4.6.1 分类 l、按作用原理分：输送机有承装式和推刮式。带式、板式、小车式、斗式、摇架式、 悬挂式输送机属于承装式输送机。沿槽底滑动输送物料的属于推刮式输送机。介于两者之 间的有刮板一斗式输送机， 在水平区段料斗沿沿槽推运物科， 而在垂直区段料 4 承装物科。 2、按使用范围分：连续运输机有通用和专用两类。通用机械适用于所有或若干个国 民经济部门， 例如通用带式输送机就属于这一类机械。 专用输送机械在某个工业部门使用， 如煤炭工业中的井下刮板输送机。 26 nts徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3、按构造特点可以分为两类：有挠性牵引构件和无挠性牵引构件的输送机。带式、 板式、小车式、斗式、摇架式、悬挂式、推料式、刮板式输送机和提升机部属于有挠性牵 引构件的输送机。螺旋、惯性、波栓和步进式输送机以及旋转输送管道部属于无挠性牵引 构件的输送机。 4、按挠性牵引构件的类型分：带式牵引构件的 (带式输送机，带式提升机 )和链式牵引 构件的 (板式、刮板式、悬挂式、小车式、斗式、摇架式输 送机，链式提升机 )以及钢丝绳 牵引构件的 (带一绳式悬挂钢绳式 )输送机。带式和刮板输送机使用最为广泛。 5、按用途分：散堆物料输送机 (带式、板式、斗式、刮板式、螺旋式输送机，斗式提 升机，输送管道 )、件货输送机 (带式、板式、小车式、摇架式、悬挂式、该柱式、步进式 输送机，摇架式和隔板式提升机 )和客运输送机 (带式和板式输送机，自动扶梯 )。 6、输送机可以是运输性的和工艺性的，前者用来将货物从发货点运到目的地，后者 用来按工艺流程运送制品。 当装卸散货和成件货物时，可利用装载机。 向铁路、汽车、水运、空运等运输工 具装、卸散货和件货时，装载机是机械化作业工 具。连续作用的装载机包括移动式和铆动式的输送机和装载机：带式、刮板式、板式和斗 式。 装载机与移动式输送机的区别是前者具有取物装置一取料机构， 可
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本文标题：自动穿串机的设计【优秀食品加工机械全套课程毕业设计含6张CAD图纸】
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