炒栗子机设计-炒栗栗子机【含5张CAD图纸+PDF图】
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世界最新机械设计理念来源:中国科技期刊摘要:根据目前国内外设计学者进行机械产品设计时的主要思维特点，将产品方案的设计方法概括为系统化、结构模块化、基于产品特征知识和智能。这几种方法的特点及其相互间的有机联系，提出产品方案设计计算机实现的努力方向。关键词：机械产品方案设计方法发展趋势设计文件是将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221技术系统和产品的开发设计方法。1. 将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。2. 将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。3. 将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分（单元）及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。4. 设计元素法用五个设计元素（功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数）描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。5. 图形建模法研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。6. “构思”“设计”法将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。7. 键合图法将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。网络技术的蓬勃发展，异地协同设计与制造，以及从用户对产品的功能需求设计加工装配成品这一并行工程的实现成为可能。但是，达到这些目标的重要前提条件之一，就是实现产品方案设计效果的三维可视化。为此，不仅三维图形软件、智能化设计软件愈来愈多地应用于产品的方案设计中，虚拟现实技术以及多媒体、超媒体工具也在产品的方案设计中初露锋芒。目前，德国等发达国家正着力于研究超媒体技术、产品数据交换标准STEP，以及标准虚拟现实造型语言上基于虚拟环境的标准交换格式)在产品设计中的应用。机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。作者认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且还涉及到系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是产品方案设计必须努力的方向。国外在这方面的研究已初见成效，我国设计学者也已意识到CAD技术与国际交流合作的重要性，及其应当采取的措施。基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。The worlds Latest Mechanical Design Conceptssource：China Science and Technology JournalAbstract:According to scholars at home and abroad to carry out mechanicaldesign product design features of the main ideas, product design method of theprogramsummarizedassystematic,modularstructure,basedonproductcharacteristics of knowledge and wisdom. The characteristics of these methods andtheir organic connection between them and put forward to achieve the computerproduct design direction.Key words: Mechanical Product Design MethodDevelopment Trends Design documents will be Semantic Web as a design tool inthe design of its Semantic Web activity of the development of ASK, using nodes andlines to describe the design a network, nodes that components of the cell (such asdesign tasks, functions, components or processing equipment, etc. ), used to adjust thelines and definitions between nodes of different semantic relations, thus the designprocess all the activities and results of pre-built models so that the definition of theearly design requirements to the specific description of each structure can be definedby the relationship between the expression, achieved a computer-aided design process,the leap from the abstract to the concrete.Asystematic design methodThe main features of a systematic design method are: the design as designed by anumber of elements of a system, the independence of each design elements, eachelement of an organic link between the existence of, and is layered, with all the designelements , you can design systems to achieve the required task.Systematic design idea in the 70s by the German scholar Professor Pahl andBeitz, the system based on the theory they developed a general pattern of the design,advocacy design work should have organized. German Engineers Association, on thebasis of this design concept to develop a standard VDI2221 technology systems andproduct development design methods.1.The user needs functional characteristics as a product concept, structuredesign and part design, process planning, job control, etc. based on the macro fromthe product development process of starting the use of quality function deploymentmethod and system to user demand information reasonably and efficiently convertedto the various stages of product development, technical goals and operational controlprocedures method.2.The level of the product life of the organism as a system, and means ofliving systems theory, the product design process can be divided into successfulhierarchy of needs to achieve the functional requirements of the conceptual level andproduct level of the specific design. At the same time life-support systems used toexpress the abstract icons of the product functional requirements, system structureformation of product features.3.The mechanical design of the application of systems science into two basicquestions: First, to be designed as a system dealing with the products, the best way todetermine its component parts (modules) and their mutual relations1; is the productdesign process as a system, according to design objectives, a correct and reasonablydetermine the various aspects of the design work and various design stage.Because each designers point of research questions and to consider the questionof emphasis, to design a specific research methods used is also different. Here aresome representative of the systematic design methods.4.Design Element MethodWith the five design elements (functions, effects, effects vector, shape, elements,and surface parameters) describe the product solutions that a product to determinethe value of the five design elements, the product of all the features and characteristicsof the value of i.e. determined. Scholars in China have adopted similar methodsdesigned to describe the products original understanding.5.Graphic modeling methodAnd developed a design analysis and guidance systems KALEIT, with thelevel of clear graphic description of a products functional structure and its associatedabstract information, to the system structure and function relationship of graphicalmodeling, and functional connection between the layers 2.Assistance will be designed to be divided into two aspects of methodology andexchange of information using the Nijssen Information Analysis Method can be usedgraphic symbols, with a rich semantic model structure, can be described as integrationconditions, can be divided into types of constraints can be achieved in relationsbetween any combination of characteristics , the design method to solve integrationand information technology to realize the design process of information betweendifferent abstraction layers between the graphical modeling.6.Concept - Design methodProducts design is divided into concept and design in two stages. Conceptphase of the task is to find, choose and mix to meet the requirements of the originalunderstanding of design tasks. Design stage of work is a concrete realization of theoriginal understanding of the conceptual stage.Of the programs idea of specific described as: In accordance with theappropriate functional structure, seeking to meet the design requirements of theoriginal understanding of the task. The functional structure of the sub-function isperformed by the structural elements to achieve, and structural elements of thephysical connection between the definition of a feature vector, feature vector andstructural elements further the interaction between the formation of the functionaldiagram ( mechanical diagram). The program design is based on functional diagram,the first qualitative description of all of the feature vector and structural elements,and then quantitatively describe all the structural elements and the connection parts( feature vectors), the shape and location to be structure diagram3. Roper, H. usinggraph theory, by means of which he defines as the total design unit (GE), structuralelements (KE), functional structural elements (FKE), connect structural elements(VKE), Structural Parts (KT), structure element part (KET) concepts, as well asdescribe the structure element size, location, and transmission parameters of theinteractions between a number of kinds of schematics, the intuitive designprofessionals have done a formal design method a description of the formation of aneffective application of existing knowledge, methods, and applied to ideas anddesign stage.7.Bond Graph MethodFunction of the composition of system components will be divided into produceenergy, consumed energy, changing energy forms, such as various types of energytransfer, and to use bond graphs to express the function component solution, hoping tofunction-based model and bond graph combine to achieve functional structure theautomatic generation and functional structure with the bond graph automaticconversion between the search for bond graph generated by a number of designmethods.To promote the product on the basis of functional analysis, the product has somefeatures broken down into one or several modular basic structure, by selection andcombination of the basic structure of these modular form into different products.These basic structures can be parts, components, or even a system.The structure should have a standardized interface (connection and co-operationdepartment),andisserialized,universal,integrated,hierarchical,agile,economic-oriented, with interchangeability, compatibility and relevance. Chinascombination of software component technology and CAD technology, variant designcombined with the modular design, according to modular principle of classification,will be divided into descending Machining Center Machine Tool product level,component level, component level and component level, and use expert knowledgeand CAD technology to combine them into different species, different specificationsof functional blocks, and then by the combination of these functions into differentmodules of the overall program processing center.To design a directory as an alternative variation of the mechanical structure ofthe tool, the solution proposed by the design elements of a complete, structured layout,the formation of the solution set design catalogs. And in the solution set designed tocomment on each one listed in the directory solution additional information, is verybeneficial to design engineers select solution elements.The vigorous development of network technology, collaborative design andmanufacturing, as well as the product from the users functional requirements design processing assembly finished product of this realization of concurrentengineering possible. However, an important prerequisite to achieve these goals oneof the conditions is to realize the effect of product design three-dimensionalvisualization. To this end, three-dimensional graphics software, more and moreintelligent design software programs used in the product design, virtual realitytechnology and multimedia, hypermedia tools for product design is also its first debut.At present, Germany and other developed countries are focused on researchhypermedia technology, product data exchange standard STEP, as well as standardvirtual reality modeling language based on a standard exchange format for virtualenvironments) in the product design applications.Mechanical product design is moving in computer-aided realization of intelligentdesign and to meet the needs of distributed collaborative design and manufacture ofdirection, due to the computer product design Study on the implementation startedlate, not yet mature, to achieve the above objectives program design tools4. Authorbelieves that the integrated use of paper, four types of design method is an effectiveway to achieve this goal. Although the integrated use of these methods are moreinvolved in the field, not only with the mechanical design of the field-relatedknowledge, but also to the systems engineering theory, artificial intelligence theory,computer hardware and software engineering, network technology areas such asdomain knowledge, it is still product design must be working for. Abroad in researchin this area has achieved initial success, our scholars have been aware of CAD designtechnology and the importance of international exchange and cooperation, and itsmeasures to be taken.Feature-based design methodology of knowledge The main features are: using acomputer can identify the language to describe the characteristics of the product andits design experts in the field of knowledge and experience to establish the appropriateknowledge base and inference engine, re-use of stored domain knowledge and theestablishment of the inference mechanism to bring computer-aided product design.The mechanical system design is mainly based on the characteristics of a product,and design experts in the field of knowledge and experience to push volume anddecision-making, the completion of body type, the number of synthesis. To achievethis stage of computer-aided design, must study the automatic acquisition ofknowledge, expression, integration, coordination, management and use. To this end,the design and scholars at home and abroad program for the mechanical systemdesign knowledge of the automated processing done a lot of research work, theapproach can be summarized into the following several.炒栗栗子机设计目 录1 绪论11.1 概述:炒栗栗子机食品机械的应用前景和发展现状11.2 炒栗栗子机的相关介绍、研制意义和目标、未来的发展方向12 机械系统总体方案的拟定 32.1动力系统的拟定32.2传动系统的拟定32.3执行机构的拟定33 工作机构运动需求分析及初步设计43.1模型的建立与分析43.2 生产效率与成型盘的设计43.3 横、竖蛟龙的设计计算53.4 供栗机构的设计63.5 出栗机构的设计64 传动系统的设计计算741 传动比的分配74.2 蜗轮蜗杆传动副的设计74.3 直齿圆锥齿轮传动副的传动设计94.4 链传动设计114.5 出栗机构直齿圆柱齿轮设计及校核124.6 竖绞龙直齿圆柱齿轮设计及校核135 分流轴及其附件的设计计算155.1 分流轴的设计与校核155.2 轴承的设计与校核205.3 键联接的设计与校核255.4 花键连接的设计与校核286结论39参考文献30致 谢31炒栗栗子机设计1 绪论1.1 炒栗栗子机(食品机械的应用前景和发展现状炒栗栗子机(食品在我国历史悠久，伴随着几千年的文明的发展已经成为我国食品文化中的代表，如饺栗子、包栗子、馄沌是主食的一部分；汤圆、月饼、粽栗子是传统节日中必不可缺的食物。如今，经济的迅速增长、人民生活水平的提高和生活节奏的加快，对食品行业提出了新的要求。而本人认为这些要求可以归纳为两大类：其一是食品的质量：如食用口感、卫生状况、营养含量等。其二便是食品供应的速度。而解决这两个矛盾要求的办法便是实现食品生产的机械化和自动化，通过机械动作可以极大程度的提高食品的生产率；采用环保的机械材料和严格的密封技术可以很好的保证食品卫生；而合理的工艺编排更能改善食品的口感。目前国内外厂家在炒栗栗子机(食品机械化上的研究已经取得了一定的成果,成功研发了饺栗子机、包栗子机、馄沌机、汤圆机、月饼机以及自动化程度更高的全自动万能炒栗栗子机机。因东西方饮食文化的差异，目前国外炒栗栗子机成型类机械主要为日本所生产，如日产的自动万能炒栗栗子机机，其最大生产能力可达每小时8000个，且加工范围极广，能生产各式馒头、包栗子、饺栗子、夹馅饼干、寿司、等等近百种产品，采用可拆卸料斗能实现快速更换馅料，内置的无级变速调控装置可以实现皮和馅的任意配比。广泛用于各种带馅食品的加工。而国内相关机械虽然在自动化和多功能方面较之日本产品还有一定的差距，但是通过改革开放以后二十余年的发展亦取得了很大的进步。以上海沪信饮料食品机械有限公司生产的水饺机为例：配备1.1Kw的电动机，生产效率达每小时7000个。已相当接近日产饺栗子机的生产水平。1.2 炒栗栗子机的相关介绍、研制意义和目标、未来的发展方向1.2.1 炒栗栗子机的介绍“炒栗栗子机”顾名思义是以机械动作代替手工操作来进行炒栗栗子的机械。按照食品机械的分类应属于食品炒栗栗子机成型类机械，其能实现的功能均为通过机械动作将某一类带馅并且有特定外型要求的食品生产出来。当前该类机械中比较成熟的有饺栗子机、包栗子机、馄饨机、汤圆机。而其他特殊类型的食品炒栗栗子机成型机械一般通过借鉴以上四类机械的某些结构并加以改良设计从而使之适应本类食品生产加工的需求。本课题所设计的自动栗子机便属于后者。1.2.2 炒栗栗子机的研制意义和目标及未来的发展方向栗子是我的家乡修水县的一种特色小吃，以其独特外型和口感在全县乃至周边地区博得人们的欣赏，但长期以来它只能通过手工生产，既费时费力，又难以保证卫生，而且无法长期在常温下保存。因此如果能研究开发一种能够以机械动作代替人工劳动的机器，那么除了可以节约大量的时间、降低栗子的生产成本、提高利润之外，更可以免除人们冬日里冒寒排队购物之苦，一举多得。炒栗栗子机的初步目标确定为能够实现栗子炒栗栗子机工艺的机械化。未来可在此基础上加以改进和扩展，以实现横纵两方向发展。即炒栗栗子全过程的无人干预自动化与多功能化。2 机械系统总体方案的拟定2.1动力系统的拟定动力系统可按原动机的类型分为电动式、气动式、液压式等。炒栗栗子机功率小、结构较简单、产品无严格精度要求，因此对动力源亦没有过多限制，且通过从便捷性和适用性方面的考虑决定选用两相或三项交流电动机作为动力输出装置。经比较国内众多相关机械的电机型号及结合本设计自身特性，选用2.2Kw三相交流电动机Y112M-6。2.2传动系统的拟定传动系统按传动件的不同可分为带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、等几大类。炒栗栗子机的传动系统属于复合传动系统，综合了链、齿轮、蜗轮蜗杆以及槽轮机构以实现传动系统的最优化。具体传动系统见下图。图2-1 传动系统图2.3执行机构的拟定执行机构包括三个大部分：其一是实现馅料输送的供馅机构。即供栗机构。其二是实现输送的供面机构。分为横、竖绞龙两小部分。其中竖绞龙为中空结构，内腔充当馅料输送的通道，即馅管。其三是整个设计的核心部分-成型机构。由两个同向运动的成型盘构成。3 工作机构运动需求分析及初步设计3.1栗子模型的建立与分析根据家乡栗子的实物研究，初步选定:使用体积测量功能测得栗子总体积为，其中空心部分(即馅部分)体积为，实心部分体积（即部分）。3.2 生产效率与成型盘的设计因本设计为地方特殊食品的生产机械，故没有完善的理论计算方面的支持，因此在参考了国内外众多成型机械后拟定生产效率为个每小时，且由于成型盘每旋转一周可生产栗子一个，故而确定成型盘的转速为。通过观察手工炒栗子过程了解到速度越快越易成型，手工生产时速度大约为。因考虑到机器生产效率高的影响，决定将搓制速度提高一倍，初步确定为。则成型盘的基础直径应为，圆整后取。3.3 横、竖蛟龙的设计计算横、竖蛟龙的作用主要是输送，即上述三维分析中的实心部分。3.3.1 竖绞龙的设计计算已知每个栗子部分体积为, 栗子内腔壁直径，即竖绞龙螺旋管的外径为，初步拟定竖绞龙的套筒内径为，螺旋带厚度为，螺旋带最外缘半径，且忽略因螺旋带扭曲所带来的体积增加（即认定每个导程内螺旋带所占体积近似为一个内径，外径，厚度的圆环体所占的体积），则：设竖绞龙的转速与成型盘转速相同，即竖绞龙每旋转一周，垂直向下运动一个导程，且该导程内的恰好能供成型盘生产一个栗子，为。则螺旋管的导程可按下式近似计算: （3-1）代入数据有:考虑到压实体积需要收缩,故将导程圆整为。3.3.2 横绞龙的设计计算初选设计参数：横绞龙螺旋管外径；横绞龙导料槽内径；螺旋带厚度；螺旋带最外缘半径；考虑到横绞龙采用单端固定的形式，不适合承受过大弯矩，因此决定增大转速缩小导程以减小作用在螺旋管上的径向分力。拟定转速为成型盘转速的倍，即。则有: 同理考虑到压实体积需要收缩，将导程圆整为。3.4 供栗机构的设计因为馅料需要在底部搓制完成时方可送入，故需要间歇输送，拟定采用槽轮机构与双滑片泵组合使用。输送频率在数值上等同于成型盘每秒的旋转次数，即有Z=1Hz。根据供栗机构为双滑片偏心泵的结构可确定。3.5 出栗机构的设计为了避免在搓制成型过程中产生撕裂，应当使面嘴转速等于或接近于在成型盘中的转速。设与成型盘之间没有相对滑动，则转速可由下式确定： （3-2）给公式变形并代入数据有：4. 传动系统的设计计算41 传动比的分配4.1.1 电动机转速的确定 Y112M-6型电动机额定转速为。4.1.2 传动比的总体分配及各轴转速的确定根据总体传动系统图和各执行部件所需的转速可确定出各传动部件的传动比。最大传动比；最小传动比；确定减速器的传动比为；确定锥齿轮副的传动比为；确定横绞龙链轮副的传动比为；确定成型盘链轮副的传动比为；确定面嘴齿轮副的传动比为；确定竖绞龙齿轮副的传动比为；确定槽轮机构的传动比为；列出各个轴的转速：电机轴转速；蜗杆轴转速；蜗轮轴转速；分流轴转速；4.1.3 确定各个执行部件所需的功率根据各个执行机构的运动要求分配其所占的比例： 成型机构40%；横绞龙 25%；竖绞龙 15%；出栗机构 12%；供栗机构 8%。4.2 蜗轮蜗杆传动副的设计4.2.1 设计要求蜗杆要求右旋；输入功率；输入转速；传动比；工作时单向运转；载荷较平稳；要求累计工作时间不小于；可靠性要求一般；电动机驱动；工作环境通风良好，减速器有效散热面积A不小于；平均室温；工作油温不高于。4.2.2 初选参数及材料根据使用要求，选用ZA型阿基米德蜗杆，蜗杆头数，对应的蜗轮的齿数，变位系数，传动效率,蜗轮使用系数，蜗轮动载系数，减速器散热系数。蜗杆材料：45钢淬火，要求达到齿面硬度45HRC。蜗轮材料：ZCuSn10P1离心铸造。疲劳接触强度最小安全系数弯曲疲劳强度最小安全系数材料弹性系数则有：蜗轮材料接触疲劳极限应力；蜗轮材料弯曲疲劳极限应力；4.2.3 初步计算转速系数；寿命系数；蜗轮材料许用接触应力：；蜗轮材料许用弯曲应力：；蜗杆转矩；蜗轮转矩；工作系数4.2.4 根据齿面接触疲劳强度条件设计蜗轮蜗杆副 根据设计公式有： （4-1） 据查表数据圆整，并查得；。计算可得：蜗轮分度圆直径：；实际中心距：；蜗杆速度：；蜗杆齿顶圆直径：；蜗杆齿根圆直径：；导程角：；导程角系数：；当量齿数：；蜗轮轮齿齿形系数：；螺杆螺纹部分长度：；蜗轮喉圆直径：；蜗轮齿顶圆直径：；蜗轮齿根圆直径：；蜗轮轮缘宽度：，圆整取。4.2.5 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度和热平衡根据弯曲疲劳强度校核条件有： （4-2） 可见齿根弯曲疲劳强度合格。根据热平衡计算条件有： （4-3） 可见减速器热平衡条件亦满足要求。4.2.6 蜗轮蜗杆受力计算；。4.3 直齿圆锥齿轮传动副的传动设计4.3.1 设计要求输入功率；输入转速；传动比；工作时单向运转；载荷较平稳；要求累计工作时间不小于；可靠性要求一般。4.3.2 初选参数及材料工作载荷系数：、；寿命系数：、；齿宽系数：；分度锥角：；齿形系数：；应力修正系数：；节点区域系数：；最小安全系数：、；锥齿轮选择材料45钢调质，要求达到齿面硬度230HBS。材料系数；、；4.3.3 初步计算 许用齿面接触应力：；许用齿根弯曲应力：；输入转矩：；工作系数：。4.3.4 根据齿面接触疲劳强度条件设计直齿圆锥齿轮传动副根据设计公式有： （4-4） 圆整后取；选取模数：，齿数：；锥距：；齿宽：，圆整后取；圆整齿宽系数：。4.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度根据校核公式有： （4-5） 可见齿根弯曲疲劳强度满足要求。4.3.6 圆锥齿轮受力计算 4.4 链传动设计4.4.1 横绞龙链传动设计设计要求：输入功率，输入转速，传动比。横绞龙链传动采用单排滚栗子链结构，查手册可知需选用08A型滚栗子链，链节距。初选小链轮齿数。由传动比可计算得。链速：；工作拉力：；选取压轴力系数；轴压力：。4.4.2 成形机构链传动设计设计要求：输入功率，输入转速，传动比。成形机构链传动亦采用单排滚栗子链结构，查手册可知需选用08A型滚栗子链，链节距。初选小链轮齿数。由传动比可计算得。链速：；工作拉力：；选取压轴力系数；轴压力：。4.5 出栗机构直齿圆柱齿轮设计及校核4.5.1 设计要求输入功率，输入转速，传动比，要求中心距，齿宽。4.5.2 模数、齿数及分度圆直径的计算计算大小齿轮分度圆直径：初选模数，齿数；。4.5.3 选择参数与材料并进行初步计算工作系数：、。寿命系数：、；最小安全系数：、；齿形系数：；应力修正系数：；。材料选择：大小齿轮材料均为45钢调质，齿面硬度要求达到230HBS；节点区域系数：；材料系数：；重合度系数：、齿数比、；许用齿面接触应力：；许用齿根弯曲应力：；4.5.4 校核齿轮强度条件校核齿面解除疲劳强度条件： （4-6） 齿面解除疲劳强度合格。校核齿根弯曲疲劳强度： （4-7）齿根弯曲疲劳强度条件合格。4.5.5 受力计算4.6 竖绞龙直齿圆柱齿轮设计及校核4.6.1 设计要求输入功率，输入转速，传动比，要求中心距，齿宽。4.6.2 模数、齿数及分度圆直径的计算计算大小齿轮分度圆直径：初选模数，齿数；。4.6.3 选择参数与材料并进行初步计算工作系数：、。寿命系数：、；最小安全系数：、；齿形系数：；应力修正系数：；。材料选择：大小齿轮材料均为45钢调质，齿面硬度要求达到230HBS；节点区域系数：；材料系数：；重合度系数：、齿数比、；许用齿面接触应力：；许用齿根弯曲应力：；4.6.4 校核齿轮强度条件校核齿面解除疲劳强度条件： （4-8） 齿面解除疲劳强度合格。校核齿根弯曲疲劳强度： （4-9） 齿根弯曲疲劳强度条件合格。4.6.5 受力计算 5分流轴及其附件的设计计算5.1 分流轴的设计与校核5.1.1 设计要求轴上分布有4个以键联接的传动件，位置已固定。轴末端加工成花键轴。轴靠三个轴承支撑固定。轴材料采用45钢调质。各个轴端轴向尺寸如下图（5-1）a所示。5.1.2 分流轴扭矩图的绘制各轴段扭矩大小分别为：；。扭矩图如下图（5-1）b。图5-1轴结构简图及扭矩图5.1.3 计算初选轴径由扭矩图上可见从左向右数第二键槽左侧位置（设为位置1）与末端花键左侧位置（设为位置2）受扭情况最坏，故以该两位置（定位受扭危险截面）扭矩大小计算初选轴径。由于轴选用45钢，确定扭转应力系数 （5-1）。考虑到轴上开键槽影响轴的强度，故将轴径扩大并圆整数据得。 。 考虑到轴径太小不利于花键的加工，因此选取末端轴径，为花键轴的大径。5.1.4 分流轴各段轴径的确定因轴段5需要安放轴承，故在轴段6的基础上略微增大轴径，确定该段轴径为；因轴段5上的轴承需要轴段4来进行轴向定位，故确定轴段4轴径为；轴段1与轴段5同样需要安放轴承，则该段轴径亦为；轴段2上开键槽以便安装圆锥齿轮，且兼有给轴段1上轴承做轴向定位之功用，故确定该段轴径为；轴段3为锥齿轮定位轴环，尺寸选定为。5.1.5 轴的受力分析轴上所有力分布如下图所示：图5-2轴受力示意图将所有受力情况绘制成如下三线表（5-1）：表5-1轴受力状态表（含未知数）力名称力大小()509.5-1979.5-509.5-2341.5115.3316.7289.7795.811141.7可见表中有7个未知数，而根据受力平衡可直接列出下列5个方程。故该结构属于超静定结构。需要根据轴承处（即3位置）挠度为0列变形协调方程方可求解出表中全部未知数。受力平衡条件方程： （5-2） （5-3） （5-4） （5-5） （5-6）其中（60为圆锥齿轮齿宽中点分度圆半径值）。变形协调方程： （5-7） （5-8）其中； （5-9）； （5-10）； （5-11）； （5-12）注：上述4式中x代表位置3至位置1的距离；l代表位置1至位置7的距离；a代表力或力矩的作用点至位置1的距离；b代表力或力
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