【《果蔬切片机的设计计算说明书案例》4700字】

果蔬切片机的设计计算说明书案例目录TOC\o"1-3"\h\u26089果蔬切片机的设计计算说明书案例 1312681.1果蔬切片机的设计要求 2147351.2果蔬切片机的基本机构设计 2324871.2.1果蔬切片机壳体部分设计 2318131.3果蔬切片机动力部分设计 3213511.1.1果蔬切片机中动力结构设计 4312311.1.2轴直径的初步估算 4299911.1.3轴的结构设计 576951.1.4轴的尺寸确定 5242321.1.5轴上受力分析 629731.1.6电动机的选择 757471.4轴承的选择 8263721.4.1轴承的组合结构设计: 9285481.4.2轴承概述 12161571.4.3轴承校核设计 12199571.5带轮的设计计算 15157941.5.1确定设计功率 1566841.5.2选择带的型号 15165581.5.3确定带轮的基准直径和 1675421.5.4、验算带的速度 16188981.5.5确定中心距ａ和Ｖ带基准长度 1682161.5.6计算小轮包角 17248081.5.7、确定V带根数Z 1747341.5.8确定初拉力 1794311.5.9计算作用在轴上的压力 17120121.5.10同步轮选型计算 18271361.6切片装置的设计 191.1果蔬切片机的设计要求本课题主要是果蔬切片机的动力部分和盘式刀具切片装置的设计，确定了果蔬切片机的总体设计方案，果蔬切片机中机体与机头的结构设计。盘式装置结构中动力转轴、连轴零件等设计。计算电动机传递给动力转轴的转矩，与连轴零件的转矩。并绘制出盘式装置结构的装配图，结构中动力转轴，连轴零件的零件图。1.2果蔬切片机的基本机构设计整体由果蔬切片机体部分、果蔬切片机传动部分、切刀部分组成。1.2.1果蔬切片机壳体部分设计果蔬切片机壳体由果蔬切片机机体、果蔬切片机上盖、进料口、刀片、出来仓等组成。果蔬切片机机体、果蔬切片机上盖、果蔬切片机上盖把手均由304制成，具有强度高、耐冲击、不易碎等特点。（1）果蔬切片机机体，此次毕业设计果蔬切片机外机采用304不锈钢制成，一方面可以节省成本，另一方面美观易加工，且可以减轻重量，符合本次毕业设计的理念。图1果蔬切片机机体（2）果蔬切片机上盖，如图1所示，上盖直径900mm，厚度2.5mm。本次毕业设计果蔬切片机上盖采用pp材料制成，可以节省成本，并且由于pp材料具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响等特点，更具有安全性。顶部带有凸台，中间为空心，这样的设计的目的，一是可以节省材料，二是凸台与下部滤网配合使用。采用卡扣与机体连接，使整个机体整体性较强。机体人性化的设计了出料口，方便果蔬切片顺势出来。图2果蔬切片机上盖1.3果蔬切片机动力部分设计果蔬切片机机头由连接轴、刀片、带轮系、电机等部分组成。如下图所示，这是果蔬切片机机头部分内部结构，当加入食材，按下开关。电机就开始工作，电机带动带轮结构做旋转运动。其结构是只需一个电机，就可以带动刀片运动，从而达到切碎效果。他的结构是轴上连接刀片，下部为倾斜的卸料仓，轴连接刀片，根据力学的原理分析，离心旋转方向的刀片把切好的片甩入卸料仓。这样获得的动量最大，盘式果蔬切片的效果最好。1.1.1果蔬切片机中动力结构设计本设计用的是第一种带轮连接方式。电机带动带轮旋转，经大带轮传递到小带轮，因为果蔬切片机的转速已经相当的高了，足以达到我们离心所需要的转速了，所以带轮的速比4。理论的结果，这个是对带轮径向受力进行分析的结果。有限元分析的意义在实际生产中非常重要，进行受力分析可判断材料的使用性能，所能承受的载荷，疲劳强度等进行分析，有效的减少了成本的浪费，提高受力生产效率。1.1.2轴直径的初步估算轴是切片机的一个重要部件。它支撑着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机体联接。所有轴上部件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体轴系部件[8]-[12]。果蔬切片机主轴主要受转矩。初步估算轴径：食品行业我们选择轴的材料为SUS304。由于结构设计需采用圆轴结构，所以按照圆轴的许用切应力的计算公式：（1）其中：d——轴的直径（mm）P——轴传递的额定功率250（w）n——轴的转速（r/min）n=1000r/minA——按[τ]而定的系数，取A=300γ——圆轴的内直径d0与外直径d之比。由实心轴的计算公式可得 dmin=AQUOTE3Pn3Pn=300QUOTE325010003250由机械零件设计手册第13章第二节按上式计算的轴径，未考虑键槽对轴强度的影响，若开一个键槽则轴径增大10%，所以取主轴d=55mm。1.1.3轴的结构设计轴是各种机器当中最经常使用的很关键的一个部分。大多数时刻，要在轴承的支撑下工作，让轴上边所以安装的每个部件都具有自己相应的工作位置，具有有传递运动和动力的作用。机器中所用轴的一般种类：（1）按照轴的中线区分，轴可划分成弯曲的轴、直线的轴和挠性钢丝轴。曲轴一般用在来回运动的情况比较多。几个相互粘贴的钢丝层组合形成挠性钢丝轴，它能够将力及运动传递到每个需要的地方。（2）按照轴的承担荷重的大小区别，也分成心轴、转动轴、传递力和运动的轴。1.1.4轴的尺寸确定轴的外部形状大小关键在于轴所需要的安装地方、在轴上所装零件的顺序位置、负载大小形式和生产制造等。鉴于干扰原因众多，不同情形下都不尽一样，所以轴的设计并无一定的标准。我们对轴结构作详细的分析时，通常得满足以下规定：1）轴包括轴上安装的部件得有各自一定的位置。2）轴上部件的安装拆卸得坚持简便的准则。3）应该尽量减少应力太过于集中的现象。4）对刚性有要求高的轴来说，得在结构本身上采用减少变形的方法。轴在设计计算的时候，得和其他有关联部分的结合分析，不能单独考虑。本结构轴的设计如下：（1）确定轴的运动和动力参数已知已选电机的功率大小是0.3kw，电机经减速机降低速度之后，轴的转动速度是20000r/min。因为在轴最细的地方得放置联轴器必须开键槽，得把轴的直径相应的扩充5%-7%，,这里取轴径6mm。（2）轴的结构设计1）确定各轴段直径直径最细处：计算为55mm,此处安装联轴器，联轴器下端用轴肩定位。联轴器轴肩处：考虑到便于拆装轴承，轴肩的高度不可以太大，这里直径取65mm。如图所示，根据轴的受力，以及工作要求，外轴设计为中间空心，内轴设计为实心轴。图3轴1.1.5轴上受力分析轴传递的转矩T1N.m（3）切片浆刀片的圆周力Fr的确定:由于果蔬类和水的混合物为固体,所受的力很难确定,数据都是由试验得来的,根据资料按最大所受力约为Fr=50N所产生的转矩为T2=Fr*D=50*0.008=0.4N.mT2=0.4×4=1.6N.m切片浆刀片轴向力的确定:切片浆刀片所受周力的合力为0垂直面（yz面）所受力Fp的确定,内于轴受自身重力作用，由于为空心轴，故可忽略不计其受力图如下所示图4主轴受力图所受总转矩为T=T1+T2=5.96+1.6=7.56N.m1.1.6电动机的选择选择合适的电动机是果蔬切片机有效运行的先决条件。电动机选择合适那么机械就可以正常工作；如果选择得不合适，就可能造成资源浪费，甚至烧毁电动机。因此电动机的选择尤为重要[13]-[14]。从上面我们计算了轴上所受的转矩为5.96n.m,由于电机传递转矩存在效率损失，输出转矩T(5.96n·m)和转速nw(4000/min)时，则果蔬切片机电机所需功率。考虑传动装置的功率损耗，电机机输出功率为Pd=Pw/η(查阅资料：η一般取0.8~0.9）（4）Pd=Pw/η=312WQUOTET=9550×Pn=9550果蔬切片机要求它的动力装置有：高起动转矩、高转速、体积小、结构简单的要求，所以最适宜的电动机是直流电动机驱动。这类电动机的特点为额定转短时定额或周期工作定额；因此可选择用Y系列三相异步电机[15]。如图所示。图51.4轴承的选择选择轴承的原则：（1）转速较高、负载小且旋转精度要求高时选球轴承；转速较低，载荷较大时选滚子轴承；（2）轴承同时受轴向与径向联合载荷时选接触球轴承或-圆锥滚子轴承；径向载荷过大，径向载荷过小时选深沟球轴承；（3）各类轴承使用时，内外圆间的倾斜角应控制在允许的偏差值范围之内，要不然会增大轴承的附加载荷，从而降低使用寿命；（4）为便于安装拆卸与调整间隙要选用内外圈可分离轴承，具有内锥孔的轴承或带紧定套的轴承；（5）选用轴承要讲究经济性。我们这里选用电机轴承，电机轴承又名电动机轴承或者马达轴承,是专门应用于电动机或者马达上的一种专用轴承。电机使用的轴承是一个支撑轴的零件,它可以引导轴的旋转,也可以承受轴上空转的部件,轴承的概念很宽泛。电机轴承利用光滑的金属滚珠或滚柱以及润滑的内圈和外圈金属面来减小摩擦。这些滚珠或滚柱“承载”着负载,支撑着电机主轴,使电机(转子)可以平稳旋转。果蔬切片机结构紧凑，所以我们采用电机轴承。配合电机型号即可买到[16]-[20]。1.4.1轴承的组合结构设计:设计轴承的组合，主要考虑以下几个方面：1、轴系的固定的结构类型设计：目前，轴承轴系的固定结构典型的有三类：（1）两端单向固定；（2）一端双向固定，一端游动；（3）两端游动。结构图示意图如下：图6（1）两端固定的深沟球轴承轴系（2）一端固定一端游动的轴系（3）两端浮动的轴系1.4.2轴承概述众多机器装置中都离不开轴承部分。主要用途是支撑零件使零件正确运动，从而让运动副之间的损耗变得很小。含有的部件为内部滚道、外部滚道、转动部分以及支撑装置。内部滚道、外部滚道各自和轴颈、轴承支撑相配合[21]。1.4.3轴承校核设计本次设计快慢辊一共包括四个轴承，由于受力类型以及方向相同，因此只需要比较四个轴承所受压力的大小，然后对其中受力最大的轴承进行校核即可。①计算动载荷C：已知：QUOTEFr=RA=10148.2NFr=RA=10148.2N；QUOTEP=fp×Fr=fp×RAP=fp查《机械设计手册》，得=1.2，e=0.27；查表得：双列向心球面圆柱滚子轴承额定动载荷QUOTECo=158NCo=158N；根据公式: QUOTEc=p×εLhn16670c=p其中QUOTEn=508/2.5n=508/2.5r/min、；因为机器为连续工作状态，因此Lh取最大；QUOTEp=fp×Fr=1.2将数值带入得；c=故四个轴承都合格。②寿命校核.QUOTEL10h=10660n(式中：L10h基本额定寿命，h；基本额定动载荷，N;P当量动载荷，Nε寿命系数（球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3）已知；、r/min、p=12177.84N；则带入数值得：QUOTELh=16670203.5×156000假设每天满负荷工作则一年工作320天，则：年因此，选用113518型轴承符合寿命需求。（4）轴承的润滑选用滚动轴承润滑的目的是减少摩擦阻力、降低摩擦损耗、避免生锈的情况，并且还能加速热量散发、减低振动等。在对这几种结构进行分析之后，根据磨辊轴承的实际情况，本次设计所采用的是两端单向固定的结构类型[22]-[28]。2、轴承的润滑与密封：（1）在综合考虑本次设计的实际情况，在设计中采用油润滑，油润滑的优点是润滑的冷却都较好。可以按照轴承的dn值进行选择，本题目中dn=35×22.6mm▪r/min=791mm▪r/min＜4×104mm▪r/min,因此可以选择脂润滑。（2）轴承的密封是为了阻止润滑剂从轴承中流失，也防止外尘、水分进入轴承。轴承润滑方式的选择如下表：表2各种密封方式的结构和特点本设计中由于果蔬切片机是食品机械，与人们的生命健康息息相关，对各部分的密封装置有很高的要求，故此综合考虑在设计中采用的是食品级氟橡胶密封圈。1.5带轮的设计计算1.5.1确定设计功率根据参考文献[1]查得工作情况系数，则1.5.2选择带的型号根据、,查看参考文献[1]图5.17可选取Ａ型带。1.5.3确定带轮的基准直径和根据参考文献［１]表5.8推荐的带轮最小基准直径，可选小带轮直径为，则大带轮直径为。查参考文献［１]表5.４可知,取大带轮基准直径dｄ2=200ｍm，其传动比误差,故可用。1.5.4、验算带的速度（8）式中:;--小带轮基准直径。故符合要求。1.5.5确定中心距ａ和Ｖ带基准长度初步确定中心距考虑到应使结构紧凑，故取偏小值=400ｍm。计算带的基准长度