甘蔗切断机讲述

1、目录设计任务书1. 行机构的选择与比较2. 执行机构的设计3. 传动设计的选择与比较4. 机械系统运动简图5. 传动设计计算V带传动计算圆柱齿轮传动计算6结束语参考文献1. 执行机构的选择与比较整根甘蔗一般长2米左右，为了利于贮存和运输甘蔗的方便，现设计一个机器 将甘蔗切成200mm长的小段。为了满足以下儿点要求：1. 甘蔗直径30-40mm，长度二20002200mm,切后甘蔗每段长200mm,生产60段 /mine2. 电机功率l.lkw,转速n=1440r/min,外轴直径D=24mm,轴外伸长度二50mm。3. 整机尺寸不超过250mm*500mm*500mm4. 使用寿命15年，每年

2、300个工作日，每日工作8小时5. 带传动效率Qx=0. 95,链传动效率n：=o.95,齿轮传动效率n 3=0.97 原动机选择在设计过程中，应选用何种形式的原动机，主要应从以下三个方面进行比较分 析：1. 分析工作机械的负载特性和要求。包括工作机械的载荷特性、工作制度、结 构布置和工作环境等。2. 分析原动机本身的机械特性。包括原动机的功率、转矩、转速等特性，以及 原动机所能适应的工作环境。应使原动机的机械特性与工作机械的负载特 性相匹配。3. 进行经济性的比较。当同时可用多种类型的原动机进行驱动时，经济性的分 析是必不可少的，包括能源的供应和消耗、原动机的制造、运行和维修成本 对比等。由

3、于本次设计中电动机的功率和转速已给出，所以在产品设计出来后，再对原 动机进行选择校核。方案一：釆用机构：切刀往复运动：曲柄滑块切刀运动机构甘蔗间歇运动：槽轮甘蔗运动机构（1）切刀的往复运动我们用曲柄滑块机构实现，刀装在滑块上当曲柄进行圆 周运动可以带动刀的往复运动，另外，釆用图示的偏置曲柄滑块机构有急回运动特 性，可使刀在向下运动即切甘蔗时速度加快，从而使切口光滑。（2）甘蔗的间歇运动我们采用槽轮实现。（3）当滑块向上运动即刀向上运动时，槽轮运动带动甘蔗的移动，当滑块向 下运动即刀向下运动时，槽轮静止即甘蔗静止，进行切割°方案I简图 方案二：釆用机构：切刀往复运动：凸轮切刀运动机构甘

4、蔗间歇运动：槽轮甘蔗机构（1）切刀的往复运动我们采用凸轮机构，利用杠杆定理，当推杆行程增大时， 刀具切割甘蔗，当推杆到达最高点时刀具到达最低点，当推杆行程减小时刀具上升。（2）甘蔗歇运动我们采用槽轮机构实现。（3）槽轮静止时推杆向上运动，槽轮运动时推杆向下运动，利用此规律可根 据反转法讣算确定凸轮的形状。案II简图方案三釆用机构：切刀旋转运动：齿轮传动带动切刀旋转 甘蔗间歇运动：槽轮运送甘蔗机构方案回凸轮切刀运动机切刀旋转运动切刀往复直线运动结构过于复杂，较难制造和计算构优劣势传动稳定结构简单我们决定釆取甘蔗相对固定，切刀选用齿轮传动的旋转切割方式，现取用型号 为TCBP90L-6 1100W

5、 B3,功率为l.lkw,转速n=1440r/min的电机。动力由电动机 输出，通过减速系统传动，把动力输入到执行机构。因为该工作机有轻微振动，山于 V带有缓冲吸振能力，在经一个V带传动能减小振动带来的影响后连接一级圆柱齿 轮减速器，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此结构 简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2. 执行机构的设计执行机构功能原理设计主要是通过创造性思维过程确定其功能原理或工艺 动作，为执行系统的机构结构提供依据。一般分为三步：1. 功能分析。尽量全面地分析与产品相关的各种因素，准确、简 明描述功能，使功能原理设计思路开阔，不受任何限制，以确定产 品的总共能

6、目标。2. 功能分解。对一般较复杂的机械系统来说，难以直接求得满足 总功能的原理解，所以要把总共能进行分解，分解到直接求解的基 本功能，即功能元。并且，可用树状功能关系图来表示，为以后进 一步设讣带来方便。机械系统的常见基本功能有以下儿种：变换功 能、缩放功能、结合与分离功能、储存与释放功能、传导与离合功 能°3. 功能求解。先对功能元求解，主要是确定具体的技术原理、合 适的工艺动作或运动规律。再利用形态矩阵将功能元和其解进行有 序排列，它们的各种组合结果即为执行系统总功能的系列解。再对 这一系列的解进行初步评价，得出可行初步方案。因为切断机为一般工作机器，转速不高，故选用轮传动，传

7、动比使 两片刀片不停旋转切割甘蔗，因为甘蔗切断机要求实现两个执行 动作：甘蔗的直线间歇运动和切刀的旋转运动。所以电机启动后， 两把切刀连续旋转，同时进行甘蔗的进运动，当送进停止（甘蔗停 止）后，笫一把切刀切害I甘蔗，切割完成后，进行甘蔗的第二次送 进运动，送进停止后，第二把切刀切割甘蔗，切割完毕后，完成一 次循环。1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380Vo原始数据：数据编号(-)（二）（三）（四）运送带工作拉力12001300150018002000210022002300F/N250026002700290031003200330

8、03500运输带工作速度0.60. 70.80.91.01.11.2v/(m/s)卷筒直径D/mm160180 200 2202402602803003203501.传动装置总体设计方案本组设计数据：第三组数据：运送带工作拉力F/N2300o运输带工作速度v/（m/s）O. 801）外传动机构为V带传动。2）减速器为一级展开式直齿齿轮减速器。因为电动机的型号为TCBP90L-6 UOOW B3经查功率P=l. 1转速是 n=1440r/min而要求的生产率是60段/min所以切到处齿轮的转速n:=30r/min,总传动比 i=1440r/min4-30r/min=482）选择电动机的容量工作机

9、的有效功率为从电动机到工作机传送带间的总效率为Q Q 1* 0 2* Q 30. 88可知切刀处功率 P：= n *P=0. 88*1. lkw=0. 97kw由 P=FV=/1000V二:ndg、60*1000由机械设计课程设计指导书可知：V带传动效率0. 96:齿轮传动效率0.97（7级精度一般齿轮传动）3°3. 传动机构的选择与比较餃卷式平顶链。主要牛寺点：山带较卷的链板和销轴两个基本零件组成，形成连续的平顶面，可避灌装容器的磕绊碰翻，易于保持清洁。（2）V带传动。主要牛寺点：当量摩擦系数大，工作面与轮槽粘附性好，传动比较大，结构紧凑，能传递较大功率。V带是无接头的传动带，所以

10、传动较平稳，是带传 动中应用最广的一种传动。普通V带是一种横断面为梯形的环形传动带，它 适用于小中心距的动力传动，可通过增加带的长度以适应中心距较大的工作 条件。带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无声。过载时将引起带在带 轮上打滑，因而可以起到保护整体的作用。精密度低，不像啮合传动那样严格，维护方便，无需润滑。圆柱齿轮传动。主要牛寺点：传动功率范围大，传动速度范围大；瞬时传动比恒定，传动平稳，准确可靠，可实现较大传动比。4. 机械运动简图1 V带传动运输带2 电动机3级圆柱齿轮减速器4 联轴器5 槽轮机构6 涡轮蜗杆7 切刀5. 传动设计计算基本传动数据计算分配传动比总传动比 i=1440r

11、/min4-30r/min=48分配传动装置的传动比上式中io、k分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取io/48=2,则减速器的传动比为A = - = = 24Jo2C）分配减速器的各级传动比按展开式布置，查阅有关标准，取111=6.4,则i22=5o （注以下有il代替in, 12代替i22）3.1.2计算机构各轴的运动及动力参数a）各轴的转速【IIIIII $4 n = = 1112 = 720r / min卫02II 轴広=冬= 12Or / min-A6III 轴 n3 = 24r /

12、mini25b）各轴的输入功率I 轴 = p x HOi = 1. 1 x 0. 95 = 1. 045kwII 轴 P： = Pi x n12 = 1. 045 x 0. 97 x 0. 95 = 0. 96kwc）各轴的输入转矩电动机输出转矩Td = 9550 x - = 7. 3N m"1440I 轴 Tx = 7 x 20 x Q01 = 7. 3 x 2 x 0. 95 = 13. 87N mII 轴 T2 = A x A x 12 = 13 87 x 6 x 0. 95 x 0. 97 = 76. 69N m（1）v带传动计算由设计可知:V带传动的功率为l.lkw,小带轮

13、的转速为1440r/min,大带轮的转 速为 720r/mirio查表可知工况系数取Ka=1.5 , Pc=1.5Xl.l=1.65kwo根据以上数值及小带轮 的转速查相应得图表选取A型V带。带轮基准直径：查阅相关手册选取小带轮基准直径为di=100mm,则大带轮基准直径为 d2=2X100=200mm带速的确定:n 力 _ 3 14 x 100 x 1440 _ 了 5m 60 x100060 x 1000中心矩、带长及包角的确定。由式O.7(di+d2)<ao<2(di+d2) 可知:O.7(lOO+2OO)<ao<2(lOO+2OO)得 210 <a0 &l

14、t;600初步确定中心矩为ao=4OO根据相关公式初步计算带的基准长度：Ld =2a()+-(d. + 厶)+(I2 x 400 + = (100 + 200) + 小匚=1277.25mm"°2124a024x400查表选取带的长度为1250mm计算实际中心矩:1250-1277.25 =386mm2取 386mm验算小带轮包角:a = 180-心 x57.3° = 165.2° a确定带的根数：Z>查表知 pi=0.97 A P1=0.11ka=0.965 kpO.93 则Z>3.3(0.97+0.11)x0.965x0.93= 3.40

15、取Z=4张紧力=500(-l) + v2查表 q=010kg/mVZ K3.32.59仇=500x(l) + 0.1x5.0242 =133.1N5.024x4 0.965作用在轴上的载荷：a165.2Fa =2Z几sin = 2x4x133. lx sin= 1055.9N 2 2齿轮传动的计算第一级齿轮传动设计选材料、确定初步参数1）选材料 小齿轮：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2）初选齿数取小齿轮的齿数为20,则大齿轮的齿数为20X6=1201203）齿数比即为传动比/ = = 6204）选择尺宽系数d和传动精度等级情况，参照

16、相关手册并根据以前学过的知识 选取0 d=0.6初估小齿轮直径di=60mm,则小齿轮的尺宽为b=巾dx di=0.6X 60=36mm5）齿轮圆周速度为：x x n160 x 1000h x 60 x 72060 x 1000=2. 3m / s参照手册选精度等级为9级。6）计算小齿轮转矩Ti7. =9.55x10x9.55x10=4.1x10.6.带轮结构与尺寸零件图R结束语本次设计的是一种结构比较简明实用的甘蔗切断装置，该装置的特点是价格低廉, 节省空间，维修方便。该切断机是采用电动机经一级带传动和一级齿轮传动减速后，带动曲轴旋转，旋转 刀片在机座的滑道中作旋转运动，使刀片相错而切断甘蔗，其结构尽可能的简单。在设计中，我尽可能的采用通用部件，从而使设讣周期缩短，成本降低。设讣过程 中，我主要考虑了机器的性能以及经济性，在保证其完成工作要求的前提下，尽可能的 提高其性价比。这是我们第一次搞这样的综合性的设计