【《某小型饺子机的主要构件结构设计计算过程案例》4400字】

某小型饺子机的主要构件结构设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u6027某小型饺子机的主要构件结构设计计算过程案例 1761.1电机的选择和计算 155951.1.1搅拌器电机的选择 176601.1.2成型滚轮电机 2171331.1.3裁剪轮电机 256331.1.4压面滚筒电机 2106051.2齿轮的选择及其计算 241931.2.1齿轮的类型、材料、齿数和精度的选择分析 2251651.2.2初步计算传动的主要尺寸 2227531.2.3校核强度 4281751.3链传动的设计 5189311.1.1链轮的齿数、和传动比i。 544641.1.2确定链节距和排数。 5248761.1.3计算链轮的中心距和链节数 662271.1.4轴的计算 6299451.1.6选择润滑方式 8146241.1.7链传动的静强度计算 8320211.4键的校核计算 9255791.4.1上传输轮键的校核 9111241.4.2下传输轮键的校核 9256441.4.3成型轮键的校核 10168301.4.4裁剪轮轮键的校核 10124871.5同步带传动的带轮与带的选型计算 11121901.5.1同步带带型的选择 11260331.5.2选定同步带轮的齿数与节圆的直径d 11103391.5.3分配传动比 12316141.5.4确定同步带的中心距和节线长度 1248061.5.5计算实际中心距 12134641.5.6计算小带轮上的包角 1230301.5.7计算带轮啮合齿数 13135511.5.8确定基准额定功率 13159621.5.9计算带宽 1382881.5.10圆弧齿同步带传动总结 1366991.6本章小结 131.1电机的选择和计算1.1.1搅拌器电机的选择 搅拌器电机的速度恒定不变且速度在60deg/sec，故可以选择30r/min左右的步进电机作为搅拌器电机输出功率。 优先选择步进电机，型号57BYG250C，转速5~100r/min。1.1.2成型滚轮电机成型滚轮电机的速度恒定不变且速度在150deg/sec，所以可以选择40r/min左右的步进电机作为入料电机的功率输出。选择步进电机，型号85BYG250C，转速5~130r/min。1.1.3裁剪轮电机裁剪轮电机的速度一般恒定不变在180deg/sec，因为裁剪轮电机还有装上四个小齿轮，所以可以选择45r/min上下浮动的步进电机作为电机的输出功率。选择步进电机，型号110BY250C,转速5～150r/min。1.1.4压面滚筒电机压面滚筒是运用到链传动方式，利用步进电机带动链条传动，实现压面皮的效果。压面滚筒电机恒定功率不变速度在90deg/sec，选择35r/min左右的步进电机作为压面滚筒的输出功率。选择步进电机，型号57BY250C,转速5～120r/min。为了保证电机转速，会接上步进电机驱动器，驱动模块连接显示屏。把每个电机的参数设计好，进一步去学习一些接线的方法，方便后期每个部分机构的正常运转，达到出饺子的目的。1.2齿轮的选择及其计算1.2.1齿轮的类型、材料、齿数和精度的选择分析根据小型饺子机械齿轮材料的选择选取一般的材料就行，机械的大、小齿轮都选用45钢，标准的直齿圆柱齿轮采用软齿面，大、小齿轮均调质处理，齿面硬度为187~255HBW，平均硬度为220HBW，其压力角的取值20°。齿轮的精度等级选8级。1.2.2初步计算传动的主要尺寸对于开式的齿轮传动计算，要按齿根弯曲疲劳强度来进行设计。根据参考文献[1]得下列公式来进行设计，公式如下：（3-1）式中各参数为：(1)主动轮传递的转矩T1 N·mm(2)计算齿轮传动中的载荷K;（3-2）参考表3-1来选择系数的取值，原动机与工作机工作特性均平稳，选择；表3-1使用系数原动机工作特性工作机工作特性均匀平稳轻微冲击中等冲击严重冲击均匀平稳1.001.251.501.75轻微冲击1.101.351.601.85中等冲击1.251.501.752.00严重冲击1.501.752.002.25或更大动载系数的取值按参考文献[1]来选择，由于基节与齿形偏差传动所产生误差，齿轮节线的速度，齿轮的啮合刚度等重要因素[1]。故齿轮运动平稳性精度选择8级，选取节圆速度0~5m/s。得出：查出齿向载荷分布的系数的取值查看参考文献[1]，影响齿向载荷均匀分布系数的重要影响因素有齿轮的制造和安装造成的误差，齿轮和轴系以及机体的刚度、齿轮的宽度等都有很大影响，选取齿宽系数初定为0.4，齿轮硬度162~217，故取：；根据齿间载荷分配系数的取值参考表3-2，对于齿间载荷分配系数影响较大的有轮齿制造误差，基节的偏差，轮齿啮合的刚度、重合度。齿轮是标准件，所以选择的也是按要求来的，选择标准很重要，会影响后期轴的设计计算与配合。由表3-2得出直齿圆柱齿轮的精度等级为7级。查出齿间载荷分配系数为：表3-2齿间载荷分配系数运动平稳性精度等级56789直齿轮未经表面硬化1.01.01.01.11.2经表面硬化1.01.01.11.2接触 弯曲 斜齿轮未经表面硬化1.01.01.11.21.4经表面硬化1.01.11.21.4 所以:。(3)齿形系数，齿数选定,，变位系数，查参考文献[1]可知：。(4)应力修正系数，查参考文献[1]已知齿数与变位系数可得：。(5)重合度系数，初定大、小齿轮的厚度相等得出，可参考文献[1]可知(6)许用弯曲应力，查阅参考文献[1]，所选材料为碳钢调质，硬度为235HBW可知。为齿根弯曲疲劳强度计算的寿命系数取。齿根弯曲疲劳强度计算的安全系数，一般选取值。综上数据可得由公式得： 开式齿轮传动考虑磨损的影响故将模数适当增大15%，m=1.898，考虑齿轮的大小，故将模数增大使齿轮尺寸符合预计尺寸，最后取m=3。1.2.3校核强度校核强度公式计算：（3-3）齿宽初定b=20mm；；； MPa经过综上的计算该设计达到齿根弯曲疲劳强度的设计要求。1.2.4齿轮设计结论如表3-3是齿轮的各个参数值。表3-3齿轮各个参数齿数Z1=Z2=25中心距93mm齿宽b1=b2=20齿轮材料45钢，调质模数M=3齿面硬度235HBW压力角α=20°通过计算齿轮的各个参数值，根据参数来设计图纸，把齿轮画出来，得到下面的齿轮零件图，如图3-1所示。图3-1齿轮零件图1.3链传动的设计链是标准件，可以参考文献[1]所以链传动的设计主要是要确定排数、链节距、传动比、链轮齿数、中心距、链节等。1.1.1链轮的齿数、和传动比i。可根据链速的大小和齿数从下表3-4选出。初定齿数，传动比0.82，故。表3-4链速与小链轮齿数的关系链速v/(m/s)0.6-33-8＞8＞25齿数≥1721≥25≥351.1.2确定链节距和排数。根据电机传递的功率公式；式中：为特定条件下，单排链所能传递的额定功率；P为是电机的传递功率；是应用系数，其取值如表3-5选取，。表3-5应用系数从动机械特性主动机械特性平稳运转轻微冲击中等冲击平稳运转1.01.11.3中等冲击1.41.51.7严重冲击1.81.92.1的取值可按照公式计算得出。 是电机的传递功率其值为0.4kw，主动链轮的转速为r/min。 根据额定功率与转速查参考文献[1]得知链传动选择的链号为08B，节距为mm1.1.3计算链轮的中心距和链节数链条的长度用节数来表示。根据设计来选取值，初选链传动的中心距，然后再按照公式计算：（3-4）式中： 为链条的长度；初选 计算出的数值应圆整最好取偶数，所以为。计算出理论中心距：（3-5）计算得mm理论中心距为458.7mm，实际中心距为456.5mm。1.1.4轴的计算为了满足工作的要求使用，因此选择轴的材料为45号钢，经过调质后具有优良的综合力学性能。（1）功率、转速的计算已知步进电机的功率为0.4kW，经过带传动将动力传递到轴上，那么轴的功率为kW由步进电机的额定转速和带轮间的传动比，可得出转速为（3-6）r/min（2）转矩的计算转矩计算为（3-7）N·mm（3）材料的力学性能轴的材料选用，要根据使用的环境和条件来进行选择，本次设计的轴，选择轴的材料为调质处理的45号钢，它的主要性能如下表3-6所示。表3-6轴的材料的主要力学性能材料牌号热处理毛胚直径/mm硬度/HBW抗拉强度极限σ屈服强度极限σ弯曲疲劳极限σ剪切疲劳极限τ许用弯曲应力[σ−145调质≤200217~25564035527515560（4）进行结构设计按照扭转强度初步计算轴的最小直径 （3-8）mm查机械设计[1]选取； 由于键槽会对轴的强度有一定得影响，因此为了保证安全，故取22mm。选择使用深沟球轴承6007，查机械设计课程设计[25]得它的主要尺寸：d=24mm，D=52mm，B=12mm。1.1.5计算轴压力FQ（3-9）（3-10）式中：链速取：；F为轴的压力；为轴压力系数，对于水平传动的轴，；对于垂直传动的轴，。 N齿轮转轴选用的是45号钢，为了达到技术要求，选择调质处理，轴与齿轮间的配合选用基孔制，因为轴的形状比较简单，选用车床进行加工，加工好要去毛刺，保证表面粗糙度选用精车处理，公差等级达到IT6，还有基本的形位也达到国标的中等级以上才可以。如图3-2，齿轮转轴零件图。图3-2齿轮转轴零件图1.1.6选择润滑方式选择链传动的润滑方式可依据链速与链号按照参考文献[1]用油壶、油刷由人工定期润滑的方式进行润滑。1.1.7链传动的静强度计算初步设计中的链传动的速度m/s<0.6m/s该机构的链传动属于低速链传动方式，链传动的主要失效形式是过载拉断，要对其进行静强度设计计算。依据安全系数法计算公式： 查附录可知N；链排数为1；应用系数，参考文献[1]；为链传动的工作压力。 1.4键的校核计算1.4.1上传输轮键的校核由查参考文献[1]可知，kW;r/min链轮的转矩为：N·m步进电机轴直径为mm。选择型号为GB/T1096键10×6×30。则键的工作长度为：mm键槽的接触高度为：mm上传输轮的材料是HT200，工作时载荷平稳，查找相关参考资料，取许用挤压应力：。则键的挤压强度为：所以满足要求。1.4.2下传输轮键的校核由上述计算可知，下传输轮的转矩为：下传输轮的直径为。选择型号为GB/T1096键C14×9×40。键的工作长度为：轮毂键槽的接触高度为：下传输轮的材料是HT200，工作时载荷平稳，查相关参考资料，取许用挤压应力：。则键的挤压强度为：所以满足要求。1.4.3成型轮键的校核成型轮的转矩为：成型轮轴直径为。选择型号为GB/T1096键12×7×29。键的工作长度为：轮毂键槽的接触高度为：成型轮的材料是HT200，工作载荷平稳，查参考资料，查得许用挤压应力。则键的挤压强度为：所以满足要求。1.4.4裁剪轮轮键的校核由上述计算可知，裁剪轮的转矩为：裁剪轮处直径为。选择型号为GB/T1096键11×6×26。键的工作长度为：轮毂键槽的接触高度为：裁剪轮的材料是HT200，工作载荷平稳，查参考资料，取许用挤压应力。则键的挤压强度为：所以满足要求。1.5同步带传动的带轮与带的选型计算1.5.1同步带带型的选择初次设计一个0.5kW，转速为120r/min的同步带传动机构。为了让机器传动时相对平稳，增加带轮啮合齿数并可以提高带的柔性，同时节距应尽量取较小值，选取方法按设计功率与小轮转速来选取，具体按照参考文献[18]来选择，选取的圆弧齿同步带型号为8M，节距mm，轴径6mm，带宽10mm。1.5.2选定同步带轮的齿数与节圆的直径d参考表3-7最小齿数，选择同步带轮的齿数，。参考文献[18]可以找到大小带轮的节径与外径。的节径mm，外径mm，的节径mm，外径mm。表3-7小带轮最少齿数小带轮转速n1/r·min-1型号（圆弧齿）（摘自JB/T7512.2——1994）3M5M8M14M20M≤9001014222834＞900~12001420282834＞1200~18001624323238＞1800~3600202836————＞3600~48002230——————1.5.3分配传动比 得出传动比1.5.4确定同步带的中心距和节线长度依据设计结构的要求，初步选定同步带中心距mm。查参考文献[18]初定带的节线长度（3-11）分度圆直径mm，算出同步带节线长度L0p： 查阅参考文献[18]可知如表3-8。表3-8长度代号与齿数关系长度代号节线长度齿数335335651.5.5计算实际中心距查阅参考文献[18]中的中心距可调整：