墩油机设计说明书

I 摘 要 为了告别水代法，香油工艺步入现代化，减少劳动力资源。根据 当地的经济条件等方面总结出一套适合本地生产 小磨 香油 方式 的方案，据此设计出一款 新型传统小磨香油机 墩油机。 本机结构合理、美观耐用、操作方便等优点，将搅油、墩油、晃油三套工艺于一体，可根据工艺要求实现相互转换，使工艺更加合理，出油率更高，更洁净。与传统墩油机相比，机械传动部分采用链条代替皮带传动，具有故障率低、噪音低、维护方便等优点。高低速度可根据生产工艺不同通过调速手柄自由调节。 此外 ， 本文从香油 的制取工艺比较，墩油机的工作原理，墩油机的设计 方案，相关参数取值及计算，工作原理的简介，工作实例的简要说明几方面来简要做出了墩油机的设计 过程。 关键词 :墩油机 ， 设计 ， 设计 方案，原理， 工作说明 目 录 摘 要 . I . 错误 !未定义书签。 绪 论 . 1 第一章 香油的制作工艺 . 2 麻油不同的生产工艺 . 2 第 二 章 墩油机的介绍 . 5 油机背景技术 . 5 油机的工作原理 . 6 第三章 墩油机设计方案 . 7 油机 设计方案 如何实现 . 7 油机的构造 . 7 油机的优势 . 8 油机实例图示 . 9 第四章 墩油机相关参数设计 . 12 动机的选择 . 12 部分传动比的计算 . 12 部分转速的计算 . 13 . 13 齿锥齿轮传动设计 . 22 第五章 墩油机工作 说明 . 34 油机 的 搅油工作状态 . 34 油机的墩油工作状态 . 35 油机的晃油工作状态 . 35 油机的工作过程说明 . 36 致 谢 . 37 参考文献 . 38 1 绪 论 香油，又称为芝麻油是从芝麻中提炼出来的，因其具有浓郁香味，故称之为香油。 香油按照制取工艺的不同分为压榨香油和小磨香油。压榨香油主要是依靠香油机来制取。小磨香油则是传统的水代法制取香油。 香油在我国由来已久，早在三国时代人们就已经掌握了香油的制取工艺，南北朝时，香油已经被广泛的出现在了人们的餐桌上面。在古代人们制取的香油主要是小磨香油，也就是水代法制取。水代法 制取香油在中国存在了很长一段时间，直到香油机的出现，人们才开始逐渐的摆脱小磨制油的繁琐工序和繁重的劳动力。 香油机是现代高科技的产物，它采用全自动化操作，减少了劳动力 资源，榨出来的香油更加的香醇 . 但是 随着科技的进一步发展， 各式各样的 香油机已经 被制造并 生产 出来 ，投放到 消费市场 上 供 人们选 购 ，而 在 这里我 就 就一 种 较为新型 香油 生产机器 墩油机，来做出一套简单的设计步骤。 2 第 一 章 香油的制作工艺 在加工过程中，芝麻中的特有成分经高温炒料处理后，生成具有特殊香味的物质，致使芝麻油具有独特的香味，有别于其它各种食用油 ，故称香油。按加工工艺不同，香尚未分为小磨香油和机制香油两种。 小磨香油简称小磨油，又称小磨香麻油。它以芝麻为原料，用水代法加工制取，具有浓郁的独特香味，是良好的调味油。用水代法加工制取小磨香油在我国已有四百多年历史。小磨香油主要用作佐餐调味，也是一些传统特色食品糕点的主要辅料。 机制香油以芝麻为原料，通过特定的工艺，用机榨制取，具有显著的芝麻油香味 以芝麻为原料，是用一般压榨法、浸出法或其它方法制取的芝麻油的统称。由于加工方法不同，普通芝麻油的香味清淡，不如小磨香油、机制香油浓郁 或显著。一般用作烹调油，也可作为调味油和制做糕点、糖果、食品的主要辅料，按国家标准，分为一级普通芝麻油和二级普通芝麻油。 麻油不同的生产工艺 芝麻油的加工主要有四种工艺：水代法，压榨法，浸出法和酶法。 水代法又称为小磨法，生产的香油具有特殊的香气，是我国普遍使用的方法。 国外对芝麻油的气味要求不高，多用压榨法和浸出法。 酶法是新兴方法，在提取油脂的同时还能充分利用芝麻蛋白。 不同 生产工艺的相关 简介 3 代法工艺 说明： 1 芝麻漂洗浸泡 1泡 后的芝麻含水量为 25% 2 开始用大火，炒至芝麻外表鼓起来，改用文火，炒熟后，往锅内泼炒籽量3%左右的冷水，再炒 1分钟，芝麻出烟后出锅。 3 出锅的芝麻要立即散热，降低温度，扬去烟尘、焦末和碎皮。 4 随炒随磨，熟芝麻的温度应保持在 65 。 5 分 4次加入相当于芝麻浆重 80%沸水 。对浆搅油是制油工艺的关键工序 。 出法和压榨法 工艺流程 说明： 由于 芝麻含油量高，不适合直接用溶剂浸出法，所以所以工业生产中用液压机预榨后，再用浸出法制取芝麻油。 压榨法工艺参数：入榨水分 9%，压榨温度 65 ，压榨次数 5次和榨轴转速30r/ 4 酶法的操作条件温和，保证了蛋白质的产量和质量。 四种提取方法比较 方法 优点 缺点 水代 法 1、制取的油脂具有独特而浓郁的香味； 2、投资少，操作灵活； 1、油的得率低； 2、制油后的麻渣水分含量高，蛋白质品质差难分离利用；3、劳动强度大，需长时间静置，多为间歇式生产。 浸出法 1、油得率高； 2、工艺简 单，劳动强度低，环境卫生好，易于工业化； 1、油脂的香味不够浓郁；2、蜡质等杂质含量高，颜色发暗、发浊； 3、投资大； 4、蛋白质的功能性质受影响。 压榨法 1、油得率高； 2、产品质量稳定； 3、工艺简单，劳动强度低，环境卫生好，易于工业化； 1、油脂的口感差，香味较淡； 2、蜡质等杂质含量高，颜色发暗、发浊；3、投资大； 4、蛋白质的功能性质受影响。 酶法 1、制油的同时可以提取芝麻蛋白质； 2、其他营养成分（如 失也少； 3、操作条件温和，设备简单； 4、投资少，成本低； 得率低，风味不如小磨香油浓郁。 5 第 二 章 墩油机的 介绍 本设备涉及香油制作设备技术领域，特别是指一种生产效率高、自动化程度高的墩油机。 所属于 调味品配套设备种类 ， 用作香油制取的粮食 加工设备。 油机 背景技术 小磨香油是人们日常生活中极佳的调味品，具有极高的营养价值和保健作用。小磨香油是通过小石磨（直径 500温磨制，而且石磨磨制的整个过程只有 65摄氏度左右，在这一温度下，香油中的主要芳香物质及功能性营养成分几乎不受任何损失。这些经过磨制流程研磨出来的物质叫做酱胚，要提炼香油的话必须在酱胚中倒入一定比例的优质饮用 水，利用油料中非油成分对水和油的亲和力不同，另外加上油水密度差，在经过反复物理搅拌后，不断地将油和亲水性蛋白质、碳水化合物等分开，将油置换出来，这就是所谓的“水代法”小磨香油。 一般来说，“水代法”主要包括两个步骤：搅油、墩油。其中，搅油即是将酱胚与一定比例的优质饮用水混合，然后利用搅棍借助搅拌器将酱胚与水不断搅拌直至搅匀，慢慢的出现油与胚分离；墩油即是利用墩油壶不断地对墩油锅中的油水混合物进行墩压，加快油料中非油成分与水的结合，促进香油快速分离；利用油料中非油成分对水和油的亲和力不同，油水比重不同，不断地 将油从混合物中全部置换出来，实现取油的过程。 现有技术中，利用“水代法”生产香油的设备多种多样，但大都较为老旧，生产效率较低，不适合大规模生产，在现代社会愈加不能满足人们对小磨香油的需求。 6 油机的工作原理 特征在于 包括 ： 支架， 平行设置在所述支架上的上传动轴、下传动轴，所述上传动轴、所述下传动轴由减速电机驱动旋转； 墩油锅，其个数至少为一个，其与所述下传动轴之间设有离合器，所述离合器结合时，所述墩油锅由所述下传动轴驱动转动； 搅油体，可拆卸安装在所述支架上并伸入所述墩油锅内，用于对 所述墩油锅内的油水混合物进行搅动； 第一连杆机构，由所述上传动轴驱动，所述第一连杆机构的下端挂置有上下移动的墩壶，用于对所述墩油锅内的油水混合物进行墩压； 第二连杆机构，由所述上传动轴驱动，所述第二连杆机构的下端挂置在所述墩油锅的外缘，用于上下晃动所述墩油锅。 所述的墩油机，其特征在于：所述墩油锅的底部设有向内凹陷的凹陷部；所述墩油锅的下方设有一对相互啮合的锥齿轮，其中一个锥齿轮的中心位置处竖直固定有伸入所述凹陷部的限位轴，所述限位轴的高度大于所述凹陷部的深度；所述限位轴上固定有拨动杆，所述拨动 杆的末端连接在靠近所述墩油锅的外边缘底面处。 所述的墩油机，其特征在于：所述第一连杆机构为曲柄连杆机构，包括驱动轮，固定于所述上传动轴并由其驱动旋转；铰接轴，其上端铰接于所述驱动轮的偏心处；连杆，其上端铰接于所述铰接轴的下端，由所述铰接轴带动上下往复运动；所述墩壶的个数为两个并挂置于所述连杆的下端。 或 3所述的墩油机，其特征在于：所述第二连杆机构包括轴承，套装于所述上传动轴上，晃动杆，其上端固定于所述轴承的外套上，下端挂置在所述墩油锅的外缘，所述限位轴的外径小于所述凹陷部的内径。 所述的墩油机，其特征在于：所述搅油体包括固定座和固定在所述固定座上的多根耙齿，所述耙齿的下端与所述墩油锅的形状相适配。 所述的墩油机，其特征在于：所述墩油锅的个数为两个并对称设置于所述支架上，每个所述的墩油锅均设有对应的离合器，两个所述的离合器之间通过联动杆连接。 7 第三 章 墩油机 设计 方案 本 文 提出 的 一种墩油机，解决了现有技术中“水代法”生产香油设备效率低的问题。 油机 设计方案 如何实现 该墩油机 的 设计方案 是这样实现的：墩油机，包括 ； 支架；平行设置在所述支架上的上传动轴、下传动 轴，所述上传动轴、所述下传动轴由减速电机驱动旋转； 墩油锅，其个数至少为一个，其与所述下传动轴之间设有离合器，所述离合器结合时，所述墩油锅由所述下传动轴驱动转动； 搅油体，可拆卸安装在所述支架上并伸入所述墩油锅内，用于对所述墩油锅内的油水混合物进行搅动； 第一连杆机构，由所述上传动轴驱动，所述第一连杆机构的下端挂置有上下移动的墩壶，用于对所述墩油锅内的油水混合物进行墩压； 第二连杆机构，由所述上传动轴驱动，所述第二连杆机构的下端挂置在所述墩油锅的外缘，用于上下晃动所述墩油锅。 作为一种优选的实施方式，所述墩 油锅的底部设有向内凹陷的凹陷部； 所述墩油锅的下方设有一对相互啮合的锥齿轮，其中一个锥齿轮的中心位置处竖直固定有伸入所述凹陷部的限位轴，所述限位轴的高度大于所述凹陷部的深度； 所述限位轴上固定有拨动杆，所述拨动杆的末端连接在靠近所述墩油锅的外边缘底面处。 作为一种优选的实施方式，所述第一连杆机构为曲柄连杆机构，包括 驱动轮，固定于所述上传动轴并由其驱动旋转； 铰接轴，其上端铰接于所述驱动轮的偏心处； 连杆，其上端铰接于所述铰接轴的下端，所述连杆穿过一固定在所述支架上8 的滑套内，由所述铰接轴 带动上下往复运动； 所述墩壶的个数为两个并挂置于所述连杆的下端。 作为一种优选的实施方式，所述第二连杆机构包括 轴承，套装于所述上传动轴上，所述轴承的内套与所述上传动轴之间固定； 晃动杆，其上端固定于所述轴承的外套上，下端挂置在所述墩油锅的外缘，所述限位轴的外径小于所述凹陷部的内径。 作为一种优选的实施方式，所述搅油体包括固定座和固定在所述固定座上的多根耙齿，所述耙齿的下端与所述墩油锅的形状相适配。 作为一种优选的实施方式，所述墩油锅的个数为两个并对称设置于所述支架上，每个所述的墩油锅均设有对应的离合器，两 个所述的离合器之间通过联动杆连接。 油机的优势 采用了上述 设计方案 后， 该墩油机 的有益效果是：该墩油机通过各个部件之间的相互配合能够有效完成“水代法”的三步工艺，极大提高生产香油的效率，此墩油机的简易操作过程是： 第一步，将搅油体安装在支架上并伸入到墩油锅内，启动减速电机，将墩油锅与下传动轴之间的离合器结合，使减速电机带动墩油锅转动，这样，搅油体即可对墩油锅内的油水混合物进行搅动，此过程即为“搅油”。 第二步，将搅油体拆下，在第一连杆机构的下端挂置上墩壶，在减速电机的驱动作用下，第一连杆机构会带动墩 壶上下往复运动，对墩油锅内的油水混合物进行墩压，此过程即为“墩油”。 第三步，将墩壶拆下，将墩油锅与下传动轴之间的离合器分离，这样，墩油锅不再转动，同时将第二连杆机构的下端挂置在墩油锅的外缘处，通过第二连杆机构带动墩油锅晃动，此过程即为“晃油”。利用这一机构，实现上下震荡晃油过程，这也是至关重要的一步，可以大大提高取油的速度，出油速度可由原来 率提高 18%，同时香油的产出率可提高 这三个过程（即搅油、墩油、晃油）的持续时间以及各个过程之间的时间间隔可人为进行控制，工作人 员只需在每个步骤开始前将所需部件整理好即可，墩油机工作过程中无需再进行干涉，极大地提高了香油生产的自动化，提高了生产效率，同时减小了工作人员的劳动强度，使香油的生产适合大规模推广。 9 油机图示 为了更清楚地说明 该墩油机 工作 说明 方案，下面将对 设计方案 描述中所需要使用的附图作简单地介绍 。 图 4墩油机 搅油状态的结构示意图 图 4墩油机 墩油状态的结构示意图 10 图 4墩油机 晃油状态的结构示意图 图 4油机 搅油体的结构示意图 图 4处的局部放大示意图 11 图 4图中： 12122232425344142515253545561611612627127374758轴承。 具体实施方式 在第五章 将结合 该墩油机 工作说明 中的附图，对 该墩油机 工作说明 中的 设计方案 进行清楚、完整地描述。 12 第四 章 墩油机相关 参数 设计 本文所 做的设计是就双锅 120型来说 ， 其中相关数据如下 : 型号： 120 配用动力：由三相电动机所 提供的 单锅容量 150斤 处理量： 200机重量： 200号： 2200 墩油机所 用的 左油锅和右油锅的直径为 1200度为 400 动机的选择 型号： 电机 功率 P=极 对数 p=4 额定功率 ： 定电压：三相 380（ V） 额定转速： 1400（ r/ 电源 的频率 =50部分传动比的计算 电机与中间 大 从动轮 之间 的 传动比 取 :5 中间小主动轮与下方从动轮 之间 的传动比 取 :3 下方 第一 锥齿轮与第二锥齿轮 之间的传动比 取 :4 中间小传动轮 与 上方大从动轮之间的传动比 取 :5 上方传动 杆 上 从 动轮 与上方大 从 动 轮 之间 的传动比 取 :5 13 由 以上给出的电动机的转速， 及 各部分的传动比相关数据即可计算出 各 部分之间 的转速 : 下方 第一锥齿 轮的转速 : 400 400 1/5 1/3=9331 (r/驱动轮 的转速 : 400 400 1/5 3/5=56(r/带传动的设计 效形式和设计准则 如前所述，带传动靠摩擦力工作。当传递的圆周阻力超过带和带轮接触面上所能产生的最大摩擦力时，传动带将在带轮上产生打滑而使传动失效。 另外，传动带在运行过程中由于受循环变应力的作用会产生疲劳破坏。 因此，带传动的设计准则是：既要在工作中充分 发挥其工作能力而又不打滑，同时还要求传动带有足够的疲劳强度，以保证一定的使用寿命。 带所能传递的功率 单根 传动不发生打滑且有足够疲劳寿命时所能传递的最大功率。 从设计要求出发，应使 ，根据（ 5 1）可写成 这里， s为在一定条件下，由疲劳强度决定的 实验知，在108109次循环应力下为 ( （ 51） 式中 Z v m/s)； 14 m）； T h）； C 由 由式（ 5 2）和式（ 5 3）并以当量摩擦系数 f，可得最大有效圆周力 即 式中 A 单根 即 ( （ 5 2） 在传动比 i=1（即包角 a=180）、特定带长、载荷平稳条件下 由式（ 5 5）计算所得的单根普通 1值列于表 5 1。 这样，在实际工况下，单根 ( K (5表 5 1 包角修正系数 K (摘自 92) 表 5 2 普通 L（摘自 92） 15 计计算和参数选择 设计 1）传动的用途、工作情况和原动机类型； 2）传递的功率 P； 3）大、小带轮的转速 4）对传动的尺寸要求等。 设计计算的主要内容是确定： 1） 度和根数； 2）中心距； 3）带轮基准直径及结构尺寸； 4）作用在轴上的压力等； 设计计算步骤如下： （ 1）确定计算功率 c= P (式中 P 传递的额定功率（ 工况系数（表 5 3） 表 5工况系数 况 、轻载启动 重载启动 每天工作小时数（ h） 10 1016 16 10 1016 16 载荷变动最小 液体搅拌机、通风机和鼓风机（ 离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机 荷变动小 带式输送机（不均匀负荷）、通风机（ 旋转式水泵和压缩机（非离心式）、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械 荷变动较大 制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机 荷变动很大 破碎机（旋转式、颚式等）、磨碎机（球磨、 棒磨、管磨） 6 注： 1空、轻载启动 电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、四缸以上的内燃机、装有离心式离合器、液力联轴器的动力机； 2重载启动 电动机（联机交流启动、直流复励或串励）、四缸以下的内燃机。 （ 2）选择 根据计算功率 带型号。当在两种型号的交线附近时，可以对两种型号同时计算，最后选择较好的一种。 注： 未列入图内 图 5通 （ 3）确定带轮基准直径 了减小带的弯曲应力应采用较大的带轮直径，但这使传动的轮廓尺寸增大。一般取 7 3），比规定的最小基准直径略大些。大带轮基准直径可按 计算。大、小带轮直径一般均应按带轮基准直径系列圆整（表 5 5）。仅当传动比要求较精确时，才考虑 滑动率 即 ，这时 4圆整。 17 表 5 4 普通 自 92） （ 4）验算带的速度 v 由 可知，当传递的功率一定时，带速愈高，则所需有效圆周力 而 带速过高，带的离心力显著增大，减小了带与带轮间的接触压力，从而降低了传动的工作能力。同时，带速过高，使带在单位时间内绕过带轮的次数增加，应力变化频繁，从而降低了带的疲劳寿 命。 由表 5 4可见，当带速达到某值后，不利因素将使基本额定功率降低。所以带速一般在 v=525m/ v=2025m/带速过高（ Y、 Z、 A、 B、 C型 v25m/、 E型 v30m/s）时，应重选较小的带轮基准直径。 (5) 确定中心距 带基准长度 据结构要求初定中心距 心距小则结构紧凑，但使小带轮上包角减小，降低带传动的工作能力，同时由于中心距小， 一定速度下，单位时间内的应力循环次数增多而导致使用寿命的降低，所以中心距不宜取得太小。但也不宜太大，太大除有相反的利弊外，速度较高时还易引起带的颤动。 对于 0.7(d1+ 2(d1+ （ 5 5） 初选 ( （ 5 5） 18 根据式（ 5 5）算得的 由表 7 2选定相近的基准长度 后再确定实际中心距 a。 由于 以可用下式近似计算 ( （ 5 6） 考虑到为安装 此，最小中心距为 a 如 获得，则实际中心距应能调大。又考虑到使用中的多次调整，最大中心距应为 (6)验算小带轮上的包角 带轮上的包角 5 1）计算 为使带传动有一定的工 作能力，一般要求 120（特殊情况允许 90）。如 适当加大中心距 a；若中心距不可调时，可加张紧轮。 从上式可以看出， 常为了在中心距不过大的条件下保证包角不致过小，所用传动比不宜过大。普通 i 7，必要时可到 10。 (7)确定 z 根据计算功率 （ 5 7） 19 为使每根 以根数不宜太多，通常应小于 10根，否则应改选 新设计。 (8)确定初拉力 当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素之一。初拉力小，则摩擦力小，易出现打滑。反之，初拉力过大，会使 使轴和轴承的压力增大。对于非自动张 紧的带传动，由于带的松驰作用，过高的初拉力也不易保持。为了保证所需的传递功率，又不出现打滑，并考虑离心力的不利影响时，单根 (N) （ 5 8） 由于新带容易松驰，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的初拉力应为上述初拉力计算值的 初拉力是否恰当，可用下述方法进行近似测试。如图 7 15所示，在带与带 轮的切点跨距的中点处垂直于带加一载荷 G，若带沿跨距每 挠角为 时，则初拉力恰当。这时中点处总挠度 y=00度长 按下式计算 （ 5 9） 新安装的 （ 5 10） 运转后的 （ 5 11） 最小极限值 20 （ 5 12） 式中 初拉力的增量（表 5 6） 表 5 5 初拉力的增量 （单位： N） 带型 Y Z A B C D E 10 15 20 08 (9)确定作用在轴上的压力 动带的紧边拉力和松边拉力对轴产生压力，它等于紧边和松边拉力的向量和。但一般多用初拉力 16近似地用下式求得 (N) （ 5 13） 式中 小带轮上的包角； z 对带轮的主要要求是重量轻、加工工艺性好、质量分布均匀、与普通 减轻带的磨损。对于铸造和焊接带轮、内应力要小。 带轮由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，装在轴上的筒形部分称为轮毂，中间部分称为轮幅。 21 图 5 3 带轮结构形式按直径大小常用的有 于尺寸较小的带轮）、 于中小尺寸的带轮）、 于尺寸较大的带轮）及 于大尺寸的带轮）（见图 5 3）。 轮缘部分的轮槽尺寸按 6。由于普通 为了适应 角减小，故规定普通 2、 34、 36、 38（按带的型号及带轮直径确定）。 表 5通 自 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 准线上槽深 准线下槽深 间距 e 8 2 5 9 7 一槽对称面至端面的距离 f 7 1 8 1 最小轮缘厚 0 12 15 带轮宽 B B=(e+2f z 轮槽数 外径 轮 32 相应的基准直 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 - - - - - 475 600 22 槽 角 38 径 d - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 30 带轮的常用材料是铸铁，如 速较高时，可用铸钢或钢板焊接；小功率时可用铸造铝合金或工程塑料。 带轮的其它结构尺寸可参考有关资料。 图 5带轮 的装配方式 齿锥齿轮传动设计 锥 齿轮 是圆锥齿轮的简称，它用来实现两相交轴之间的传动 ,两轴交角 值可根据传动需要确定，一般多采用 90。锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上，轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小，如下图所示。由于这一特点，对应于圆柱齿轮中的各有关 圆柱 在锥齿轮中就变成了 圆锥 ，如分度锥、节锥、基锥、齿顶锥等。锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式。直齿和斜齿锥齿轮设计、制造及安装均较简单 ，但噪声较大，用于低速传动（ 5m/s）；曲线齿锥齿轮具有传动平稳、噪声小及承载能力大等特点，用于高速重载的场合。本节只讨论 S=90的标准直齿锥齿轮传动。 23 齿廓曲面的形成 直齿锥齿轮齿廓曲面的形成与圆柱齿轮类似。如下图所示，发生平面 1与基锥2相切并作纯滚动，该平面上过锥顶点 开锥面与以 锥长 应是锥齿轮的大端齿廓曲线。但球面无法展开成平面，这就给锥齿轮的设计制造带来很多困难。为此产生一种代替球面渐开线的近似方法。 锥齿轮大端背锥、当量齿轮及当量齿数 (1) 背锥和当量齿轮 下图为一锥齿轮的轴向半剖面，其中 长 锥顶 以球面渐开线作锥齿轮的齿廓，则园弧 ，该球面齿形是不能展开成平面的。为此，再过 1A 齿轮的轴线于点 想以 1圆锥称为锥齿轮的大端背锥。显然，该背锥与球面切于锥齿轮大端的分度圆。由于大端背锥母线 1球面齿形的圆弧 b圆弧 b常接近，且锥距 般 R/m30），两者就更接近。这说明：可用大端背锥上的齿形近似地作为锥齿轮的大端齿形。由于背锥可展开成平面并得到一扇形齿轮， 扇形齿轮的模数 m、压力角 参数分别与锥齿轮大端参数相同。再将扇形齿轮补足成完整的直齿圆柱齿轮，这个虚拟的圆柱齿轮称为该锥齿轮的大端当量齿轮。这样就可用大端当量齿轮的齿形近似地作为锥齿轮的大端齿形，即锥齿轮大端轮齿尺寸（ 于当量齿轮的轮齿尺寸。 (2) 基本参数 由于直齿锥齿轮大端的尺寸最大，测量方便。因此，规定锥齿轮的参数和几何尺寸均以大端为准。大端的模数 下表选取。在a=20。，齿顶高系数 1，顶隙系数c*= 锥齿轮模数（摘自 1 8 (3) 当量齿数 25 当量齿轮的齿数 图可得当量齿轮的分度圆半径 而 则有 式中： 须圆整。 齿锥齿轮传动的运动设计 (1) 背锥和当量齿轮 下图为一对锥齿轮的轴向剖面图。该对锥齿轮的轴角等于两分度锥角之和，即 26 由于直齿锥齿轮传动强度计算及重合度计算的需要引进一对当量齿轮（上图），它们是用该对锥齿轮齿宽中点处的背锥展开所得 到的。当量齿轮的分度圆半径和 分别为这对锥齿轮齿宽 数即为齿宽中点的模数，称为平均模数 1. 直齿圆锥齿轮的啮合传动特点 一对锥齿轮的啮合传动相当于其当量齿轮的啮合传动。因此有如下特点： (1) 正确啮合条件 (2) 连续传动条件 e1，重合度 (3) 不根切的最少齿数 (4) 传动比 ，故 当 S=90时，有 27 2. 几何尺寸计算 根据锥齿轮传动的特点，其基本几何尺寸按大端计算，但锥齿轮齿宽中点处及其当量齿轮的几何尺寸必须通过大端导出。 (1) 齿宽系数 一般取 ，且 b1=b2=b (2) 齿宽中点的分度圆直径（平均分度圆直径） (3) 齿宽中点处当量 齿轮的分度圆直径 量齿数 式中齿数比 影响分度锥顶角的大小，一般取 u 3，最大不超过 5。 28 参考上图导出标准直齿锥齿轮传动 的几何尺寸计算公式列于 标准直齿锥齿轮传动的主要几何尺寸计算公式表 中。 3. 直齿锥齿轮传动的强度计算 直齿锥齿轮的强度计算比较复杂。为了简化计算，通常按 其齿宽中点的当量齿轮进行强度计算。这样，就可以直接引用直齿圆柱齿轮的相应公式。 因直齿锥齿轮的制造精度较低，在强度计算中一般不考虑与重合度的影响，即取齿间载荷分配系数 合度系数 。 (1) 轮齿受力分析 29 忽略齿面摩擦力，并假设法向力 分度圆上可将其分解为圆周力 向力 下图所示。各力的大小分别为 式中 N 轮齿受力分析 各力的方向 主动轮圆周力的方向与轮的转动方向相反，从动轮圆周力的方向与轮的转动方向相同；主、从动轮径向力分别指向各自的轮心；轴向力则分别指向各自的大端。 载荷系数 式中： 使用系数 30 低一级精度等级，用齿宽中点的圆周速度由动载荷系数 按式 ，式中 齿向载荷分配系数 31 (2). 齿面接触疲劳强度计算 以当量齿轮作齿面接触疲劳强度计算，则式 为 将当量齿轮的有关参数代入上式中，可得直齿圆锥齿轮传动的齿面接触疲劳强度校核公式为 而齿面接触疲劳强度设计公式为 式中各参数按前述确定。 32 (3). 齿根弯曲疲劳强度计算 将当量齿轮的有关参数代入式 和 中，可得直齿圆锥齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度校核公式和设计公式 式中 据当量齿数 ，由外齿轮的齿形系数图 据当量齿数 ，由应力修正系数 33 34 第五 章 墩油机 工作 说明 如图 1、图 2和图 3所示，分别为该墩油机一种 工作说明 处于搅油、墩油、晃油三种工作状态的结构示意图，下面就该墩油机的结构以及三种工作状态的过程做详细说明。 油机 的 搅油工作状态 该墩油机首先包括一个基础的支架 1（图中并未完全画出该支架 1）， 用于安装或固定其他的部件。在支架 1上通过支撑轴承 8安装有两根平行设置并上下布置的传动轴 ,分别为上传动轴 24和下传动轴 22，这两根传动轴由减速电机 21通过链传动或皮带传动驱动旋转。该 工作说明 中，上传动轴 24和下传动轴 22是同步转动的，当然，上传动轴 24和下传动轴 22也可不同步转动，例如在搅油过程中，传动链或传动皮带只套设在下传动轴 22上 ,而没有套设在上传动轴 24上，这样，只有下传动轴 22转动，而上传动轴 24不转动 3，这是因为搅油过程中上传动轴 24并不起实质性作用。 在支架 1上设置有至少一个墩油锅 3，该 工作说明 中示出的是两个，可以提高香油生产的效率，这两个墩油锅 3对称设置在支架 1上并由下传动轴 22驱动转动，在支架 1上还设置有可拆卸的搅油体 4，该搅油体 4伸入墩油锅 3中，这样，墩油锅 3转动时，相对来说，搅油体 4即可对墩油锅 3内的油水混合物进行搅动。下面就墩油锅 3的驱动方式和搅油体 4的结构做说明： 如图 1和图 5所示，在墩油锅 3的下方设置有一对相啮合的锥齿轮，分别为第一锥齿轮 72和第二锥齿轮 73，其中，第一锥齿轮 72与下传动轴 22之间设有离合器 23，在第二锥齿轮 73的中间位置固定有一根竖直设置的限位轴 74。另外，墩油锅 3的底部还设有向内凹陷的凹陷部 71，限位轴 74伸入到凹陷部 71内，而且限位轴 74的高度要大于凹陷部 71的深度，这样就相当于限位轴 74将墩油锅 3顶起，同时给墩油锅3提供了一个旋转中心。在限位轴 74上还固定有一根拨动杆 75，该拨动杆 75的末端连接在靠近墩油锅 3的外边缘底面处。也就是：当离合器 23结合时，下传动轴 22即可驱动第一锥齿轮 72转动，第一锥齿轮 72驱动第二锥齿轮 73、限位轴 74同时转动，进而由固定在限位轴 74上的拨动杆 75拨动墩油锅 3以限位轴 74为中心转动，在搅油体 4的相对作用下进行搅油过程。另外，由于墩 油锅 3的个数为两个，相对应的离35 合器 23的个数也为两个，为了方便操作，这两个离合器 23之间可通过联动杆 25连接起来。 如图 1和图 4所示，该 工作说明 中的搅油体 4结构相对比较简单，其包括一个固定座 41和多根固定在固定座 41下面的耙齿 42，而且耙齿 42的下端呈弧形，整体形状与墩油锅 3的形状相适配，当将该形状的搅油体 4插入到墩油锅 3内后，在墩油锅3的转动作用下，耙齿 42能够对墩油锅 3内的油水混合物进行充分的搅拌，实现油胚分离。 油机的墩油工作状态 如图 2所示，为该 工作说明 处于墩油工作的状态示意图，此时，搅油 体 4已从支架 1上拆卸下来，而墩油锅 3仍处于转动状态。在上传动轴 24上设有第一连杆机构，此 工作说明 中的第一连杆机构实际为曲柄连杆机构，其包括驱动轮 51、铰接轴 52和连杆 54，驱动轮 51直接由上传动轴 24驱动旋转，铰接轴 52的上端铰接在驱动轮 51的偏心处，连杆 54的上端铰接在铰接轴 52的下端，在连杆 54的下端挂置有墩壶 55，图中示出的墩壶 55的个数为两个并对称挂置在连杆 54的下端，这样能够增加墩壶 55与油水混合物的接触面