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本科 毕业设计（自然科学） 题 目：板栗切口机的设计 院（系、部）： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 职 称 2015 年 5 月 20 日 专业： 学号： 资料目录资料目录1.学术声明1 1页2.本科毕业设计126页3.本科毕业设计任务书1 1页4.本科毕业设计开题报告1 4页5.本科毕业论设计中期检查表1 1页6.本科毕业设计答辩记录表 页7.本科毕业设计成绩评定汇总表 页8本科毕业设计工作总结1 1页9其反映研究成果的资料（图、外文翻译、文献综述） 128页 本本科科毕毕业业设设计计板栗切口机的设计板栗切口机的设计院（系、部） 名 称 ： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 指 导 教 师： 2015 年 5 月 20 日摘 要摘 要板栗切口机又被称为板栗划口机，是在加工板栗中给板栗开口的一种设备，为了使板栗在后续加工中更容易入味，就需要在板栗炒制、浸味、淹制前在板栗上开一道口。板栗切口机的诞生代替了手工开口。实现了手工加工进入机械加工的时代，从而大大提高了板栗加工的效率，是人的双手得到了解放，而且更加卫生安全，机械加工后的板栗切口更加整齐，大大减轻了对果肉的损害。2本次设计主要针板栗切口机进行设计。首先，对板栗切口机结构及原理进行分析，原理是：板栗从投料口加入，投料室设计成漏斗状可实现批量加工。切口机采用链板式传送，投料口处传送链的倾斜设计可实现板栗自动上链。双刀盘和刀具高速旋转，进行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被传送链输送到出料口，利用重力从传送链上自行脱落，完成整个的板栗切口加工，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了板栗切口机总装图、传动装置装配图及主要零部件图。关键词：板栗；切口；圆盘刀；传送链摘 要IAbstractChestnut incision machine, also known as Chestnut draw machine, is a device to an opening in the processing of chestnut chestnut, in order to make the chestnut in subsequent processing easier tasty, it is necessary before the chestnut frying, dip taste, flooded in Chestnut On open a crossing. Birth Chestnut incision machine replaces the manual opening. To achieve the era of manual processing into the machining, thus greatly improving the efficiency of chestnut processing, human hands has been liberated, and chestnut cut more health and safety, after machining tidier, greatly reducing the damage to the flesh.The design of the main needle Chestnut incision machine design. First, Chestnut incision machine structure and analysis of the principle, the principle is: chestnut from the doghouse to join, feeding room into a funnel-shaped design enables batch processing. Cut machine transmission chain plate, tilt design doghouse at the conveyor chain can be realized chestnut automatic winding. Pole plate and high-speed rotating cutter, cut work performed chestnut. Chestnut incision is complete, the conveyor chain is delivered to the discharge port, using gravity to fall off from the conveyor chain, complete the chestnut cut processing, in this analysis is proposed on the basis of the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated selection; then, all the major parts and components for the design and verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw the chestnut cut machine assembly diagram, gearing assembly drawing and major components Fig.Keywords: Chestnut.；Incision；Disc knife；Conveyor chain 目 录II目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪论 .11.1 论文研究背景与意义.11.2 国内外研究现状.11.3 社会效益和经济效益.12 总体设计 .22.1 总体方案设计.22.2 工作原理分析.23 主要零部件的设计 .33.1 传送系统的设计.33.1.1 传送电机的选择.33.1.2 动力参数计算.43.1.3 齿轮传动的设计.53.1.4 链传动的设计.83.1.5 轴及轴承、键的设计.103.1.6 轴承及键的校核与寿命计算.123.2 切口装置设计.133.2.1 切口电机的选择.133.2.2 动力参数的计算.143.2.3 齿轮传动的设计.153.2.4 轴及轴承、键的设计.183.2.5 轴承及键的校核与寿命计算.213.2.6 刀盘的设计.213.3 箱体设计.223.3.1 箱体的结构设计.223.3.2 机架的结构设计.22结论 .22参考文献 .24致谢 .240 1 绪论 1.1 论文研究背景与意义板栗切口机背景：由于栗子是中国特有的干果。 中就有“山有漆，隰有栗诗经之句。 说， “果之美者，江浦之橘，箕山之栗” ，把栗子作为中国果品类代吕氏春秋表；炒栗子是我国是我国美食文化，流传至今；而炒板栗，板栗开口，古老方式已跟不上社会发展需求，设计合适的板栗切口机变得尤其重要。板栗甘甜芳香，含 51到%60的淀粉，蛋 白质 5.4 -10.3，2.1-7.5的脂肪，胡萝卜素，维生素 A 钾等矿%物质，营养素被人体吸收并且利用率高达 97。十粒板栗大约含卡路里的热量为%和小于 1 克的脂肪含量，是在壳类果实含量最低的。19广泛被应用于食品加工，204烹调宴席。板栗 生食，炒食皆宜，清香可口，也可以被做成多种菜肴，糕点，罐头食品等。板栗便于贮存和保鲜，可以长期在市场上销售。板栗多产于山坡 地，国外称之为“健康食品” ，属于健胃补肾的最佳之选。本课题研究的目的就是在总结了早期的板栗切口技术的基础上，寻找早期切口技术的不足以及切口设备的缺陷，经过改进与创新，最后用一个新的方案思路和创新设备来突破传统板栗切口机的种种缺陷，提高板栗加工的效率。这个设备和方案的完成将可能会解决板栗加工家庭生产低迷的现象，进而推动了板栗加工业的发展。1.2 国内外研究现状在世界上，板栗切口技术已经在很多国家得到了研究与应用，一些欧洲国家更是走在了世界的前沿，这其中意大利和法国最为先进。板栗的加工已经非常成熟，清洗、分级等都应经是工业化，随着智能机器人的诞生，一些发达国家已经在板栗的生产过程中加入了智能机器人。在亚洲，日本是板栗加工行业的领头羊。而我虽然是板栗生产大国，但是在改革开放前由于加工技术的缺乏与落后。一直没有形成板栗加工的工业化，随着改革开放，我国在于世界一些板栗加工的发达国家的交流中，学习到了很多板栗加工的先进技术例如微波去皮，盐水去皮等等。尤其是现在中国进入了经济新常态，在板栗的加工方面有了很多新的技术。从而形成了适合我国板栗加工的新技术，开拓了中国板栗加工之路。1.3 社会效益和经济效益目前，在我国的市场上很难找到一种经过深加工过后的板栗产品。虽然有时候会卡闹一些板栗的零食，但这种食品并不能拓展板栗产品的市场销量，从这几年的销售状况来看，板栗深加工产品并没有一个好的市场销路，并且需求量也不是很高。主要是因为板栗切口难，至今还不能形成一类具有影响力的商品，特别是根据中 国出口日1本的板栗在日本被加工成高档食品在香港和欧洲的销售市场情况来看，板栗深加工产品的市场前景很好，深加工的板栗除了满足国内市 场的需求之外，还可以出口换 取一定的外汇。本板栗切口机的成功研究，将大大提高板栗加工生产效率，让板栗生产走入家庭，普及板栗的深加工处理，让农民足不出户就可以增加收入，增长农民种植板栗的积极性，扩大办理的市场销路，让农民过上小康生活。10随着板栗加工向家庭化生产 的发展，由此又将带动板栗种植业的快速发展，而这在当前进行的西部大开发，开展再造山川秀美大西北的工程中，为实施退耕还林保护生态环境方面都将起到十分积极的推动作用，能够起到很好的社会效益和生态效益。2 总体设计2.1 总体方案设计板栗切口机又称为板栗划口机，是在加工板栗中给板栗开口的一种设备，为了使板栗在后续加工中更容易入味，就需要在板栗炒制、浸味、淹制前在板栗上开一道口。板栗切口机的成功研制让手工开口走下了历史舞台。这么些年来一些板栗加工的家庭作坊一直为了如后高效的板栗切口而痛苦不已。并且工作强度大、效率过低、切口形状不同等等困扰着大家。由于板栗品种不一，大小各异，各产 地的板栗皮薄厚，形状不一样都是不易机械化加工的技术难题。并且市场调查，板栗切口机的家庭设备比较少，生产成本高等。基于以上的调查，为了满足家庭与小规模的生产，研究了一种适合家庭与小规模生产的小型板栗切口机。2.2 工作原理分析板栗切口加工为板栗深加工，在板栗切口前需要先将板栗筛选为三级，分别为大、中、小，直径大约为 20mm50mm。形状为椭圆或者圆形。因为板栗筛选技术已经相当的成熟，故不需设计板栗的筛选机构。可以直接用筛选后的板栗进行加工。板栗从投料口 1 加入，投料室设计成漏斗状可实现批量加工。切口机采用链板式传送，投料口处传送链 2 的倾斜设计可实现板栗自动上链，传送链由电动机 2 通过 4 个链轮进行驱动。传送链根据板栗切口要求进行设计，链板上有漏斗状的圆形凹槽，板栗进入凹槽后可实现自动加紧在被切割时不会随刀盘 4 转动，大大提高了切口效率，保证了切口均匀工整。切口机由小型电机 1 通过一级减速带动双刀盘和刀具高速旋转，进行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被传送链输送到出料口 3，利用重力从传送链上自行脱落，完成整个的板栗切口加工。预计实现开口长 5mm15mm；深 0.5mm2.5mm，不会切伤内仁，切口效率为 99.4%。板栗切口机结构如下图 1 所示2图 1板栗切口机原理简图3 主要零部件的设计3.1 传送系统的设计3.1.1 传送电机的选择（1）选择电动机类型因为电动机是标准件，所以只需要根据生产情况选取即可。本设计中电动机工作环境为室内工作且运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的三相异步电动机。（2）电动机容量的选择由调研数据得知板栗传送链抗运行阻力：F=600N板栗传送过程中，速度应选择合适，速度过大板栗容易被甩出且，速度过小生产率小，因此在保证板栗不被甩出的情况下尽量选取大的运行速度，通常板栗切口机运行速度为 0.51.0m/s，本次选用板栗传送速度为：v=0.8m/s则，工作机所需功率为：wP 3.1KWvFPw48. 08 . 0600 3.2wPP 0电动机至滚筒轴的传动装置总效率。选取工作中的圆柱齿轮传动效率，轴承效率，链板传动效率96. 0297. 03，所以电动机至滚筒轴的传动装置总效率为：95. 01885. 098. 097. 05.9022321电动机的输出功率为0PKWPPw542. 0885. 048. 003电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计手册表 19-1 选取电动机mP0P额定功率为 550W。 （3）电动机转速的选择为使板栗切割机结构紧凑性，本次初取传送链主动链轮分度圆直径为：mmd701传送链主动轴工作转速： 3.3min/3 .22907. 014. 38 . 060601rdvnw单级圆柱齿轮的传动比为：53i所以电动机实际转速的推荐值为：min/5 .11469 .687rinnw查表得知在这一范围有 750 r/min、1000r/min 的电动机。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 750r/min 的电机。型号为 Y60M-4，满载转速，功率 0.55。min/710rnmkw3.1.2 动力参数计算（1）总传动比满载转速。故总传动比为：min/710rnm取09. 33 .229710nnwmi0 . 3i（2）各轴的转速电机轴 min/7100rnnm传送链主轴；min/67.23637101rinnm（3）各轴的输入功率电机轴 ；kwP542. 00传送链主轴；kwPP515. 098. 097. 0542. 03212（4）各轴的输入转矩电机轴 ； 3.4mNnPT29.7710542.095509550000传送链主轴；mNnPT78.2067.236515.095509550111（5）整理列表，如表 1 所示：表 1 传送装置轴轴名功率kwP/转矩mNT/转速min)/( rn传动比电机轴0.5427.29 7103.04传送链主轴0.51520.78 236.673.1.3 齿轮传动的设计（1）选精度等级、材料和齿数根据以上计算应采用级精度，因传动尺寸无严格限制,故根据机械设计手册选择7小齿轮材料为 40，调质处理，硬度为 241 -286 ，平均为 260 ,大齿轮rCHBHBHB材料为 45 钢，调质处理，硬度为 229 -286 ，平均为 240 。HBHBHB选小齿轮齿数，241Z大齿轮齿数，取72243122ZiZ722Z则实际传动比：32472122ZZi传动误差小于 5，符合要求。（2）按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即3211)(132. 2HEdttZuuTkd确定公式各计算数值 试选载荷系数3 . 1tK 计算小齿轮传递的转矩mNT29. 71 小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数1d 由机械设计表 6.3 查得材料的弹性影响系数2/18 .189 MPaZE 由机械设计图 6.14 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH6001lim大齿轮的接触疲劳强度极限MPaH5502lim 由机械设计式 6.11 计算应力循环次数9111002. 1) 1830010(17106060hjLnN8921041. 331002. 1N 由机械设计图查得接触疲劳强度寿命系数16. 6 88. 01NZ92. 02NZ 计算接触疲劳强度许用应力根据工作情况选择失效概率为 1，安全系数为 S=1，由机械设计式 10-12 得MPaMPaSZHNH52860088. 01lim11MPaMPaSZHNH50655092. 02lim225 计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值td1Hmmdt05.26)5068 .189(346 . 01029. 73 . 132. 23231计算圆周速度 v 3.5smndvt/97. 060000071005.2614. 310006011计算齿宽 bmmdbtd63.1505.266 . 01计算齿宽与齿高之比 b/h模数mmZdmtnt09. 12405.2611齿高37. 6453. 2/63.15/453. 209. 125. 225. 2hbmmmhnt计算载荷系数 K根据，7 级精度，查得动载荷系数smv/97. 005. 1VK假设，由表查得mmNbFKtA/100/0 . 1FHKK由机械设计表 5.2 查得使用系数25. 1AK由表查得查得287. 1FK故载荷系数 3.6689. 1287. 10 . 105. 125. 1HHVAKKKKK 按实际的的分度圆直径，由式可得载荷系数计算得到 3.7mmKKddtt43.293 . 1/689. 105.26/3311 计算模数mmZdm18. 124/43.28/11（3）按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 3.832112FSFdnYYZKTm确定公式内的计算数值由机械设计图 6.15 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE5001大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE38026由机械设计图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数 85. 01NZ88. 02NZ计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为 1 ，安全系数为S =1.3，由式得 3.9MPaSZFENF9 .3263 . 150085. 0111MPaSZFENF2 .2573 . 138088. 0222计算载荷系数382. 128. 10 . 108. 10 . 1FFVAKKKKK查取齿形系数由机械设计表 6.4 查得91. 21FaY22. 22FaY查取应力校正系数 由机械设计表 6.4 查得53. 11SaY77. 12SaY计算大小齿轮的，并比较FSaFaYY01494. 01 .26377. 122. 201362. 09 .32653. 191. 2222111FSaFaFSaFaYYYY 大齿轮的数据设计计算mmm03. 101494. 02411029. 7382. 12323对比计算结果，因为根据齿面接触疲劳强度所算得的模数大于由齿根弯曲疲劳强度所算得的模数，可取有弯曲强度算得的模数，并选取标准值为1.25，03. 1mmm按接触强度算得的分度圆的直径mmd43.291算出小齿轮齿数取54.2325. 1/43.29/11mdZ241Z大齿轮齿数取72243122ZiZ722Z（4）几何尺寸计算1）计算分度圆直径mmmZdmmmZd9025. 1723025. 12422112）计算中心距 mmdda602/ )9030(2/ )(213）计算齿宽宽度取 30mmmmdbd3030117（5）验算NdTFt4863072902211 mmNmmNbFKtA/100/38.302048625. 1符合要求两齿轮数据如表 2 所示：表 2 传送装置传动齿轮序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z24，722模数m1.25mm3分度圆直径21ddmmmm 90,304齿顶高ahmm25. 15齿根高fhmm5625. 16全齿高hmm8125. 27顶隙cmm3125. 08齿顶圆直径21ddmmmm5 .92,5 .329齿根圆直径21ffddmmmm875.86,875.2610中心距amm603.1.4 链传动的设计为了是板栗在切口过程中切口深度一致，并且办理不易随着圆刀盘转动，特殊设计了切口凹槽如图 2 所示已知主动链轮转速为，选用的传动比为min/67.2363rn 1链i（1）链轮齿数：取则101z1012ziz链（2）设计功率3PKKPAzd由机械设计表 14.2 查的，2 . 1AK3 . 1zK8KwPd803. 0515. 03 . 12 . 1（3）选择链条型号和节距图 2 链板凹槽根据及查机械设计14.17 图，可选 08A。查表KwPd803. 0min/67.2362rn 14-1，链条的节距为mmp5 .16（4）确定链条的链节数 LP初定中心距，取则链节数为：mmpa635381)5030(0mmpa4 .40632084)21010(302101064)2(2221202100ppppzzapzzpaLp圆整为偶数取，但因为自板栗切口机构需要板栗自动上链，故传送链的节84pL数需要有增加，总节数为 94 节。（5）确定链条长度及中心距mpLLp402. 110005 .16841000mmzzzzLzzLpapp25.401)2(8)2()2(421222121中心距减少量ammaa013. 201. 1)004. 0002. 0(实际中心距mmaaa400（6）演算链速与假设速度相符 3.10smpznv/85. 01000605 .161067.23610006008A 滚子链规格和主要参数（mm） ，如表 3 所示（7）链轮轮廓计算链轮基本参数和主要尺寸9基本参数链轮齿数：101z表 3 滚子链参数链号节距p滚子直径d1内链节内宽b1销轴直径d2内链板厚度08A16.51010612.5配用链条的节距：mmp5 .16配用链条的滚子外径 d：mmd101分度圆直径 d取 100mm 3.11mmzpd25.100)10180sin(5 .16)180sin(齿顶圆直径admmdpdda11625. 11maxmmdpzdda11.105)6 . 11 (1min齿根圆直径fdmmdddf801分度圆弦齿高ah 3.12mmpzdpha01. 68 . 05 . 0625. 01max 3.13mmdpha125. 3)(5 . 01min链轮材料及热处理材料 15、20 钢，热处理：渗碳、淬火、回火3.1.5 轴及轴承、键的设计（1）尺寸与结构设计计算轴上的功率 P1,转速 n1 和转矩 T1，kwP515. 01min/67.2361rn mmNT78.201初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料 45 钢，调质处理。根据3PdCn机械设计表 11.3，取，于是得：112C mmd51.1467.236515. 01123110该处开有键槽故轴径加大 510，且驱动链轴的最小直径显然是安装大传动齿轮处的直径。取；。1dmmd241mmL311根据轴向定位要求来计算求得轴每段直径和长度（a）因为在大齿轮的轴向定位中需在 2 轴段的左端车制一个轴肩，轴肩高度轴肩高度，取，并且该段为驱动链轮的位置故取该段的直径，dh07. 0mmh5 . 1mmd252长度。3 轴段为一过度轴段，轴颈为。mmL252mmd303（b）初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，标准精度级的深沟球轴承 6204，故，轴承采用轴肩进行mmd232mmdd2076轴向定位，轴肩高度轴肩高度，取，因此，取。dh07. 0mmh2mmd234（c）考虑到齿轮端面与箱体间距以及两级齿轮间位置配比，取，总mml8 .144 长。mm240l 轴上零件的周向定位查机械设计表，联接大齿轮的平键截面。mmmmmmlhb1868（2）强度校核计算求作用在轴上的力已知大齿轮的分度圆直径为，则mmd90NtgFFNdTFntrt73.1702067.692tan67.692106078.20223链轮上的的受力;NFF30021NFF20021求轴上的载荷首先根据以上的计算轴的结构简图，确定轴的形状尺然后，根据轴的受力情绘制寸况轴的弯矩扭矩图，查出危险，最后校核危险截面。作出截面B确定轴承的支点位置，根据手册查出号深沟球轴承的宽度为=14mm，因此轴的支6204b撑跨距为 L1=225。根据轴的计算简图作出轴的和扭矩图，如图 2 所示。mm弯矩图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截是轴的危险截面。先计算出截面处的BBMH、MV及 M 的值。水平支反力 ，NFR47.1231NFR8 .3052垂直支反力 ，NFR437.4251NFR17.1332截面水平弯矩 BmmNLFMABH07.4695r截面垂直弯矩 BmmNLFMABV43.19048t11总弯矩 mmNMMMVH51.1961843.1904807.46952222max扭矩 mmNT 20870按弯扭合成应力校核轴的强度图 3 弯矩扭矩图根据以上计算的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力6 . 0 3.15MpaMpaWTMca89.14251 . 0208706 . 051.19618)(32222已选定轴的材料为 45 钢，调质处理。由机械设计手册表 15-1 查得。因此，故安全。70MPa1 -1 -ca键的选择采用圆头普通平键 A 型（GB/T 10961979）连接，联接大齿轮的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴mmmmmmlhb1868Mpap11076Hr的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。6m123.1.6 轴承及键的校核与寿命计算（1）轴承按承载较大的选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端轴承滚动轴承固定式组合方式。轴承类型选为，轴承的预期寿命取为：29200h深沟球轴承hL由上面的计算结果有轴承受的径向力为 Fr1=443.09N，轴向力为 Fa1=159.90N，初步选择深沟球轴承 6204，其基本额定动载荷为 Cr=51.8KN，基本额定静载荷为 C0r=63.8KN。径向当量动载荷NFFFRRr09.443437.42549.1232221211 NFFFRRr54.33317.1338 .3052222222动载荷为，查得，则有arrYFXFP6 . 1Y4 . 0XNPr076.43390.1596 . 109.4434 . 0 根据计算公式得 hrrhLPCnL1039.34076.43351800576601060106366 满足要求。（2）键选择键联接的类型和尺寸大齿轮处选用单圆头平键，尺寸为mmmmmmlhb1868校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为 MPaP120键的工作长度mmbll14281821，符合要求 PPMPadlkT02.43231465 . 020780210213113.2 切口装置设计3.2.1 切口电机的选择（1）选择电动机类型因为电动机是标准部件，所以只需要根据生产情况选取即可。本设计中电动机工作环境为室内工作且运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的三相异步电动机。（2）电动机容量的选择取板栗切刀切割扭矩为：T=10N.m刀片切割转速为：n=450r/min13则，工作机所需功率为：wPKWnTPw471. 09550450109550wPP 0电动机至滚筒轴的传动装置总效率。圆柱齿轮传动效率，轴承效率，电动机至滚筒轴的传动装置总97. 0198. 02效率为：951. 098. 07.9031电动机的输出功率为0PKWPPw495. 0951. 0471. 00电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计手册表 19-1 选取电动机mP0P额定功率为 500W。 （3）电动机转速的选择刀片工作转速：min/450rnw单级圆柱齿轮的传动比为：52i所以电动机实际转速的推荐值为：min/2250900rinnw符合这一范围的同步转速为 1000、1500r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 1000r/min 的电机。型号为 Y50M-2，满载转速，功率 0.5。min/910rnmkw3.2.2 动力参数的计算（1）总传动比满载转速。故总传动比为：min/910rnm取02. 2450910nnwmi0 . 2i（2）各轴的转速电机轴 min/9100rnnm切口主轴；min/45529101rinnm（3）各轴的输入功率14电机轴 ；kwP495. 00切口轴；kwPP471. 098. 097. 0495. 03212（4）各轴的输入转矩电机轴 ；mNnPT19.5910495.095509550000切口轴 ；mNnPT89.9455471.095509550111（5）整理列表如下，如表 4 所示轴名功率kwP/转矩mNT/转速min)/( rn传动比电机轴0.4955.19910切口主轴0.4719.894552.0表 4 切口轴3.2.3 齿轮传动的设计（1）选精度等级、材料和齿数根据以上计算应采用 7 级精度，因传动尺寸无严格限制故根据机械设计手册表 6.1 选择小齿轮材料为 40，调质处理，硬度为 241 -286，平均为 260,大rCHBHBHB齿轮材料为 45 钢，调质处理，硬度为 229 -286，平均为 240。HBHBHB选小齿轮齿数，301Z大齿轮齿数，取60302122ZiZ602Z则实际传动比：23060122ZZi传动误差小于 5，合适。（2）按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即3211)(132. 2HEdttZuuTkd确定公式各计算数值试选载荷系数3 . 1tK计算小齿轮传递的转矩15mNT19. 51小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数6 . 0d查得材料的弹性影响系数2/18 .189 MPaZE按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH6001lim大齿轮的接触疲劳强度极限MPaH5502lim由机械设计式 6.11 计算应力循环次数9111031. 1) 1830010(19106060hjLnN8821055. 60 . 21031. 1N由机械设计图 6.16 查得接触疲劳强度寿命系数 88. 01NZ92. 02NZ计算接触疲劳强度许用应力根据工作情况选择失效概率为 1，安全系数为=1，由公式得%SMPaMPaSZHNH52860088. 01lim11MPaMPaSZHNH50655092. 02lim22计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值td1Hmmdt3 .27)5068 .189(236 . 01019. 53 . 132. 23231计算圆周速度 vsmndvt/3 . 16000009103 .2714. 310006011计算齿宽 bmmdbtd38.163 .276 . 01计算齿宽与齿高之比 b/h模数mmZdmtnt91. 0303 .2711齿高805. 2/38.16/05. 291. 025. 225. 2hbmmmhnt计算载荷系数 K根据，7 级精度，查得动载荷系数smv/68. 105. 1VK假设，由表查得mmNbFKtA/100/0 . 1FHKK16由机械设计手册表 5.2 查得使用系数25. 1AK由表查得查得287. 1FK故载荷系数689. 1287. 10 . 105. 125. 1HHVAKKKKK按实际的载荷系数所算得的分度圆直径，由式可得mmKKddtt79.293 . 1/689. 13 .27/3311计算模数mmZdm993. 030/79.29/11（3）按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为32112FSFdnYYZKTm确定公式内的计算数值由机械设计图 6.15 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE5001大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE3802由机械设计图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数 85. 01NZ88. 02NZ计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为 1，安全系数为 S=1.3，得MPaSZFENF9 .3263 . 150085. 0111MPaSZFENF2 .2573 . 138088. 0222计算载荷系数382. 128. 10 . 108. 10 . 1FFVAKKKKK查取齿形系数由机械设计手册表 6.4 查得91. 21FaY22. 22FaY查取应力校正系数 由表 6.4 查得53. 11SaY77. 12SaY计算大小齿轮的，并比较FSaFaYY01494. 01 .26377. 122. 201362. 09 .32653. 191. 2222111FSaFaFSaFaYYYY 大齿轮的数据17设计计算mmm73. 001494. 03011019. 5382. 12323对比计算结果，由计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算齿面接触疲劳强度的模数，可取有算得的模数，并圆整为标准值1mm，弯曲强度73. 0m按接触强度算得的分度圆直径mmd79.291算出小齿轮齿数取97.291/79.29/11mdZ301Z大齿轮齿数取60302122ZiZ602Z（4）几何尺寸计算计算分度圆直径mmmZdmmmZd60160301302211计算中心距 mmdda452/ )6030(2/ )(21计算齿宽宽度取 20mmmmdbd18306 . 01（5）验算NdTFt3463051902211 mmNmmNbFKtA/100/3 .17203460 . 1符合要求，大小齿轮数据如表 5 所示3.2.4 轴及轴承、键的设计（1）尺寸与结构设计计算切口轴上的功率 P1,转速 n1 和转矩 T1，kwP471. 01min/4551rn mmNT89. 91初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料 45 钢，调质处理。根据3PdCn机械设计表11.3，取，于是得：112C mmd33.11455471. 011231该处开有键槽故轴径加大 510，且高速轴的最小直径显然是安装传动大齿轮处的直径。取；。1dmmd181mmL251根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足大带轮的轴向定位的要求 2 轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高18度，取故取 2 段的直径，长度。dh07. 0mmh1mmd202mmL492（b）初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，标准精度级的深沟球轴承 6203，故，轴承采用轴肩进行轴向mmd202mmd243定表 5 切口装置传动齿轮序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z30，602模数m1mm3分度圆直径21ddmmmm 60,304齿顶高ahmm15齿根高fhmm25. 16全齿高hmm25. 27顶隙cmm25. 08齿顶圆直径21ddmmmm 62,329齿根圆直径21ffddmmmm5 .57,5 .2710中心距amm45位，轴肩高度轴肩高度，取，因此，取。dh07. 0mmh5 . 1mmd186（c）另考虑到齿轮端面与箱体间距 10mm 以及两级齿轮间位置配比，取。 mm385 l 轴上零件的周向定位查机械设计表，联接切口大齿轮的平键截面。mmmmmmlhb1886（2）强度校核计算求作用在轴上的力已知齿轮的分度圆直径为，根据机械设计 ，则mmd60NtgFFNdTFntrt75.6852007.1884tan07.1884106089. 9223刀盘上的的受力19;NFF6 .41521NFF32021求轴上的载荷首先根据轴的结构图轴的计算简图。在确定轴承位置时，从手册中查取作出支点b 值。对于 6203 型深沟球轴承，由手册中查得。因此，轴的支撑跨距为mm12b 。mm225根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，如图 4 所示图 4 弯矩扭矩图从轴的结构图以及图可以看出截面 D 是轴的危险截面。先计算出截面弯矩和扭矩D 处的 MH、MV及的值。M水平支反力 ，NFR77.1911NFR22.3372垂直支反力 ，NFR68.9941NFR6 .1402D 截面水平弯矩 mmNLFMDEH4 .328322D 截面垂直弯矩 mmNLFMDEV252802总弯矩 mmNMMMVH24.40437252804 .328322222max扭矩 mmNT 989020按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计6 . 0算应力MpaMpaWTMca08.60181 . 098906 . 024.40437)(32222已选定轴的材料为 45 钢，调质处理。由表查得。因此，70MPa1 -1 -ca故安全。键的选择采用圆头普通平键 A 型（GB/T 10961979）连接，联接大齿轮的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴mmmmmmlhb1886Mpap11076Hr的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。6m3.2.5 轴承及键的校核与寿命计算（1）轴承按承载较大的选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端轴承滚动轴承固定式组合方式。轴承类型选为，轴承的预期寿命取为：Lh29200h深沟球轴承由上面的计算结果有轴承受的径向力为 Fr1=1012.99N，轴向力为 Fa1=316.56N，初步选择深沟球轴承 6203，其基本额定动载荷为 Cr=51.8KN，基本额定静载荷为 C0r=63.8KN。 NFFFRRr99.101268.99477.191222121NFFFRRr36.3656 .14022.3372222222动载荷为，查得，则有arrYFXFP6 . 1Y4 . 0XNPr20.40556.3166 . 199.10124 . 0由计算公式得满足要求。hrrhLPCnL1045.3020.40551800576601060106366（2）键选择键联接的类型和尺寸大齿轮处选用单圆头平键，尺寸为mmmmmmlhb1886校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为 MPaP120键的工作长度mmbll15261821，符合要求。 PPMPadlkT42.24181565 . 0989021021311213.2.6 刀盘的设计本次采用盘型刀片，刀片采用 65Mn 表面淬火处理，因为板栗在加工前被分成了三个级别分别为大、中、小，栗子采用仿形切割，实现了适应强，切口刀盘如图 5 所示：图 5切口刀盘3.3 箱体设计3.3.1 箱体的结构设计根据板栗切口机安装与成本的实际情况来看，应设计一机架来支撑各零件。从经济角度来看，支撑架全件应采用焊接件其中包括方管，5mm 铁板等。首先，将角铁支柱和各支撑件焊接在一起，然后把剪板、折弯后的铁板焊接在机架的外层。实现板栗切口机的切口区域和传动区域封闭工作，使板栗切口机能够保持正常的切口运动和传动精度，并且起到了的作用，同时还能增加一定程度的、隔温、防噪音安全保护隔震的作用。由于板栗切口机需加工大中小不三种型号的板栗，这就需要更换刀具，并且在板栗切口机工作一段时间后，圆盘刀将板栗切口后所遗留的板栗壳碎屑，应及时清理出去，以免造成机器运转不流畅、加工的板栗外壳粘黏大量的板栗外壳碎屑。基于以上的要求，设计的箱体必须可以灵活打开与关闭，为此将板栗切口机的工作室上盖上安装一个合页和一个简易的锁紧装置。223.3.2 机架的结构设计机架本着简单实用，安全可靠的原则，如图 8 所示：图 6 板栗切口机机架结论随着家庭式小规模的板栗生产越来越多，以往的板栗切口机已不能适应市场的需求。而新型的板栗切口机应解决已有机械设备的缺点，具有以下优点:(1) 适应性好，由于合理设计了，可确保每一个栗子无论大小，均可传送链因此进入模腔受到同样工序的处理。(2) 划口均匀，割痕深度可调并一致由于栗子紧紧的被卡在链板凹槽里，接受切割刀的划割，因此，其切割深度均相等通过微调刀架，可调整切割刀划入深度。 (3) 速度快，效率高由于采用链条带动模板运行的模式，物料在连续输送过程使实现瞬间划割本机设计的划口速度是已知采用激光划口的生产设备的倍。76但是本产品也有不足之处：(1) 切口的清洗技