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文檔簡介
1、摘要本課題題旨在開發(fā)一套每小時生產(chǎn)50公斤的蓮子穿心機。本套機組包括進料機構(gòu)和穿心機構(gòu)兩部分組成。首先,對蓮子穿心機研究的目的、方法以及國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了介紹,提出了一種可行的設(shè)計方案。根據(jù)提出的設(shè)計方案,論證了蓮子穿心機機組的結(jié)構(gòu)和工作原理。其次,根據(jù)設(shè)計小組的分工,重點對蓮子穿心機的穿心主體進行設(shè)計。根據(jù)經(jīng)驗確定了蓮子穿心機的主要參數(shù),包括進料部分的螺旋輸送器的輸送方式和理論、實際的輸送量以及主傳動;穿心部分的設(shè)計。再次,對主要零件中的齒輪傳動、鏈傳動進行了設(shè)計。最后,對蓮子穿心機穿心部分的主體結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。這種蓮子穿心機機組的設(shè)計原理正確,方案合理,設(shè)計成果具有一定的工程意
2、義。最終在機械性能、工藝性能、穿心工藝效果等方面達到了預(yù)期的目標,并且在一定程度上促進了國內(nèi)的蓮子穿心加工設(shè)備制造企業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞:蓮子,穿心,齒輪傳動abstractthis subject aims at developing one set which can weed out 50 kilograms of the core of lotus seeds in an hour. this set of aircrews including feeding bodies and the weeding out the core.first ,the goal, the method a
3、s well as the domestic and foreign present situations and the development tendency which studies to the shelling of lotus seed on the introduction, proposed one kind of feasible design proposal. then carries on the proof to the concrete implementation design proposal, proves including the way which
4、be designed, each technology which the main engine principle and components.next, according to designs the group the division of labor, key carries on the design to the main body of the set which be used to weed out the core of lotus seed .make sure the main parameters of the set base on the ancient
5、ly experience, including the way of feeding lotus seed and theory、the number of the feeding in fact of the helix feeding set and the main drive.then,design the main section which include gears and strap. finally ,design the main body in framework.the design principle of the set is right the design w
6、ay with reason the design production has some significance in engineering. ultimately the capability of the mechanism, technology and the weeding out technology arrive the goal of the desired objectives and it has some use on the corporation which produce the set of shelling lotus seed in domestic.k
7、ey word: lotus seed;weeding out the core;gear driving目錄摘要iabstractii第一章 緒論11.1課題的意義和研究的必要性11.2國內(nèi)外蓮子穿心機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11.2.1國內(nèi)外蓮子穿心機技術(shù)的現(xiàn)狀11.2.2蓮子穿心技術(shù)的發(fā)展趨勢31.3本課題擬定的基本方案和解決的主要問題31.3.1本課題擬定的基本方案31.3.2 本課題研究的主要內(nèi)容3第二章 蓮子穿心機方案設(shè)計42.1蓮子穿心機的基本原理42.2現(xiàn)有蓮子穿心機簡介42.3蓮子穿心機的設(shè)計52.3.1蓮子穿心機工作原理5第三章 蓮子穿心機主要參數(shù)的分析與確定83.1確定主軸的轉(zhuǎn)速
8、和電機的選擇83.1.1確定主軸的轉(zhuǎn)速83.1.2電機的選擇83.1.3鏈輪的設(shè)計83.2 齒輪傳動的設(shè)計93.2.1 原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計內(nèi)容9第四章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計154.1主動軸的設(shè)計154.1.1擬定軸系零件的布置和裝配方案154.1.2選擇軸的合適材料154.1.3確定軸的基本直徑和各段長度154.2穿心軸的設(shè)計164.2.1擬定軸系零件的布置和裝配方案164.2.2選擇軸的合適材料174.2.3確定軸的基本直徑和各段長度174.3穿心盤的設(shè)計174.4扇形盤的設(shè)計184.5彈簧的設(shè)計184.6穿心齒輪的設(shè)計194.7凸輪的設(shè)計204.8機架與底座結(jié)構(gòu)20結(jié)論21謝辭22參考文獻23
9、第一章 緒論1.1課題的意義和研究的必要性蓮子是一種重要的食物和藥品雙重寶貴資源。它又名蓮實,藕實,水芝丹,譯芝,蓮蓬等,為睡蓮科植物蓮的果實或種子.蓮子其味清香,營養(yǎng)價值豐富。干殼蓮子中碳水化合物的含量高達62%,蛋白質(zhì)的含高達16.6%,含脂肪2%,鐵0.0064%,亦含有-谷甾醇, -谷甾醇脂肪酸酯,并富含維生素c,葡萄糖,葉綠素等, 蓮子中含鈣0.089%,鈣除構(gòu)成骨骼和牙齒成分外,還具有安神養(yǎng)心,維持體內(nèi)酸堿平衡等作用。蓮子中含磷0.285%,磷除構(gòu)成牙齒、骨骼的成分外,還可以幫助機體進行蛋白質(zhì)、脂肪、糖類三大代謝和酸堿平衡。蓮子中的鉀元素含量位居所有動植物食品前列,豐富的鉀元素對維
10、持肌內(nèi)的興奮性、心跳規(guī)律和各種代謝有重要作用,此外還有利尿作用,對心悸、失眠等癥有一定的療效, 因此蓮子具有補脾、益肺、養(yǎng)心、益腎和固腸等作用,是老少皆宜的食品。蓮子中心的青綠色的胚芽,叫蓮子心,又叫穿心蓮,味苦,可做藥,中醫(yī)認為它有清熱、固精、安神、強心、降壓之效,可治高燒引起的煩躁不安、神智不清和夢遺滑精等癥.蓮子和蓮心都有其相應(yīng)的作用。隨著人們的生活水平的提高,蓮子作為保健食品已走進尋常百姓家,用量隨之上升。據(jù)有關(guān)部門對全國30個城市中藥材、保健品、食品三個市場調(diào)查顯示,從1999年至盡,蓮子及其副產(chǎn)品(蓮子心、蓬房、蓬須、荷葉、荷梗)市場需求逐年增加,價格連年上漲。近年白蓮子每公斤由往
11、年的10元漲至15-16元,紅蓮子由6元漲至10-11元,蓮子產(chǎn)品銷量之多,漲幅之大,為歷年所少見。究其原因主要是因為蓮子用途拓寬,蓮子除醫(yī)學(xué)上大量應(yīng)用外,保健品和食品加工業(yè)都需要,特別是現(xiàn)在食品加工企業(yè)對脫殼蓮子的需求量與日俱增。而作為商業(yè)開發(fā)應(yīng)用價值的蓮子主要產(chǎn)于中國長江之南,蓮子是出口創(chuàng)匯的一個特色農(nóng)產(chǎn)品,僅福建建寧的建蓮每年就有400萬美圓的出口,符合“資源優(yōu)勢型、勞動力密集型、出口導(dǎo)向型”特征的農(nóng)副產(chǎn)品加工工業(yè),有很強的國際市場競爭力。為了使蓮子更加適合食用,必須要使蓮肉與蓮心分離。當前,國內(nèi)蓮子穿心機技術(shù)還不夠完善,現(xiàn)有的蓮子穿心機有的效率低,有的雖說效率高,但穿心的鉆頭容易斷裂,
12、或多或少的都會存在這樣或那樣的缺點,在生產(chǎn)中達不到實際需要的功能要求,所以,蓮子穿心技術(shù)還有待于進一步的提高和發(fā)展。這樣的現(xiàn)狀要求我們推陳出新,設(shè)計制造出良好的蓮子穿心機。而且蓮子穿心技術(shù)將會有很好前景和市場潛質(zhì)。因此研究和設(shè)計蓮子穿心機具有很重要的意義。1.2國內(nèi)外蓮子穿心機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1國內(nèi)外蓮子穿心機技術(shù)的現(xiàn)狀蓮子是我國的特產(chǎn)之一,我國湖南、湖北、江西、福建、浙江等省,均是聞名的蓮子產(chǎn)區(qū)大量的蓮子在進入市場前都需要進行脫殼去心處理,所以,蓮子穿心機的應(yīng)用十分廣泛。早期,我國蓮子穿心主要采用手工穿心。而手工加工主要采用專用的蓮刀逐個切開剝殼。用手搓去表內(nèi)皮,再用鋼針通心,其缺點
13、是工作效率低,不僅耗費大量時間,而且還會浪費大量的人力物力和財力,不具有經(jīng)濟可行性,因此這種方法不適合大規(guī)模的蓮子加工作業(yè)。由于采用手工作業(yè),因此有可能因產(chǎn)生污染而傳播疾病。在日常生活中,市場上出產(chǎn)的大部分都是完整的沒有去心的蓮子,給人們的日常生活帶來了一些麻煩。家庭的蓮子去心法是將蓮子浸泡或是用水煮約分鐘,待蓮子變軟后撈起,用牙簽挑出蓮子心。這種方法費時費力,效率也不高,還有可能影響蓮子的風(fēng)味。近年來,隨著食品工業(yè)和食品機械的迅猛發(fā)展,機械穿心的方法開始越來越廣泛的運用到蓮子穿心中。機械穿心的優(yōu)點在于方便、衛(wèi)生、可以節(jié)省人力物力和財力但其也有著顯著的缺點首先,大部分的蓮子穿心機都只能單個的穿
14、心,因此,其生產(chǎn)效率低,不能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要,而只能用于家庭式小作坊生產(chǎn)。其次,由于機械穿心大部分都是采用鉆頭將蓮心去除,因此不能得到完整的蓮心。而蓮心又是一味藥材,所以造成了資源的浪費。就現(xiàn)階段來說,由于我國的蓮子穿心技術(shù)還不發(fā)達,因此生產(chǎn)蓮子穿心機的公司還很少,都還處于不斷的探索、研究中。目前,我國市場中出產(chǎn)的有小型和中型兩種。就小型的穿心機來說,他主要由杠桿和凸輪機構(gòu)組成,由進料機構(gòu)、蓮子壓緊裝置、穿心機構(gòu)、機械傳動及機架等組成。其特點是結(jié)構(gòu)簡單,精巧,能實現(xiàn)預(yù)期的生產(chǎn)目標,但其缺點也比較顯著。如其生產(chǎn)效率較低,在其一個周期內(nèi)只能加工一個蓮子,不能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要,只能被小型企業(yè)
15、和家庭采用。市場上的中型蓮子穿心機主要由進料機構(gòu)、蓮子壓緊裝置、穿心機構(gòu)、機械傳動及機架等組成。進料機構(gòu)由一個三相電動機帶動皮帶輪由滾輪使蓮子能一個一個進入壓緊裝置。壓緊裝置由滾輪和壓緊皮帶組成,雙滾輪不斷滾動使蓮子能夠?qū)⑸徯呐c穿心方向相同,再由壓緊皮帶將蓮子壓緊,用以穿心穿心部分由兩個電動機帶動,利用凸輪使鉆頭向前運動,用以穿心此機構(gòu)雖然效率較高,但采用了三個電動機,因此較浪費資源。相對于國內(nèi)來說,國外由于蓮子產(chǎn)業(yè)并不發(fā)達,因此并沒有看到相關(guān)的蓮子穿心機??偟膩碚f,目前我國在蓮子穿心技術(shù)方面不僅有了一些理論方面的依據(jù)。而且還生產(chǎn)了一些蓮子穿心設(shè)備。雖說這些設(shè)備或多或少有一些缺點和不足,但很多
16、技術(shù)還是可取的。盡管我國的蓮子穿心技術(shù)較之以前有了很大的提高,但還需進一步提高和完善。這就要求我們結(jié)合實際情況,不斷地研究和創(chuàng)新,設(shè)計出較先進的,生產(chǎn)效率穩(wěn)定,經(jīng)濟可行性高的蓮子穿心機。1.2.2蓮子穿心技術(shù)的發(fā)展趨勢 近年來我國的蓮子穿心機械正在迅速發(fā)展,但其仍就有著許多的缺點?,F(xiàn)階段高新科技正在迅猛發(fā)展,因此我們可將新技術(shù)運用到蓮子穿心技術(shù)中,推陳出新設(shè)計制造出更好的蓮子穿心機。因此,如何盡快完善蓮子穿心技術(shù),根據(jù)蓮子的特點利用高新科技設(shè)計出新型的蓮子穿心機是此行業(yè)的發(fā)展趨勢,如利用氣壓穿心,水壓穿心等就可大大提高其生產(chǎn)效率因此,蓮子穿心行業(yè)還有著很大的發(fā)展空間。1.3本課題擬定的基本方案
17、和解決的主要問題 1.3.1 本課題擬定的基本方案 設(shè)計一種蓮子穿心機。蓮子經(jīng)過進料機構(gòu),通過雙滾將蓮子一粒粒放入排序系統(tǒng)中,再有凸輪推動鉆頭將蓮子穿心。 1.3.2 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題旨在設(shè)計一種蓮子穿心機,起主要內(nèi)容如下:蓮子穿心原理與方法研究;機械系統(tǒng)實現(xiàn)方案分析及其參數(shù)計算;各獨立子系統(tǒng)(傳動系統(tǒng)、穿心系統(tǒng)、排序系統(tǒng)、進出料等)的設(shè)計;關(guān)鍵結(jié)構(gòu)剛強度設(shè)計及其校核;整體裝配設(shè)計;設(shè)計成果的數(shù)字化。第二章 蓮子穿心機方案設(shè)計蓮子穿心機主要用于去處蓮子中的心。一臺蓮子穿心機主要由進料器,螺旋輸送系統(tǒng),壓緊系統(tǒng),穿心系統(tǒng)及支架等組成。.蓮子穿心機的基本原理 蓮子穿心的主要工具為鉆頭。
18、其基本原理如圖.所示。它將蓮子的軸線方向與鉆頭的軸線放入同一平面上,在鉆頭轉(zhuǎn)動的同時,蓮子與鉆頭的相對位置縮小,讓鉆頭將蓮子心去處。鐵錕;蓮子;鉆頭圖2.1穿心示意圖.現(xiàn)有蓮子穿心機簡介、小型蓮子自動穿心剝殼機小型蓮子自動穿心剝殼機,是一種農(nóng)副產(chǎn)品加工機械,它將送料、剝殼、穿心排列成一定的先后次序,有條不紊地進行特定的剝殼、穿心作業(yè),是一種安全可靠,操作方便的較為理想的蓮子穿心剝殼機具。它由蓮子傳送、剝殼、肉蓮傳送、穿心四部分組成。它的穿心原理是:動力從被動齒輪通過軸傳遞到偏心盤,固定在偏心盤上的拉桿做平面運動,拉桿帶動連桿,連桿做擺動,迫使壓板焊合件在導(dǎo)向盤中作上下垂直運動。此時,壓板焊合件
19、完成兩項任務(wù),一項是首先壓縮上定位彈簧和下定位彈簧,使定位壓塊焊合件會同穿心座殼體完成蓮子定位作用,可以避免穿心動作中蓮子多自由度的竄動。上定位彈簧和下定位彈簧因蓮子大小不同而起到調(diào)節(jié)作用。其定位過程如下:蓮子的上下定位和左右定位靠定位壓塊焊合件中的壓塊和穿心座殼體定位,蓮子的前后定位靠穿心座殼體和定位壓塊焊合件中定位;另一項是在完成蓮子定位后,壓板焊合件通過空行程克服撥桿彈簧彈簧彈力壓下齒條,齒條帶動固定在撥桿軸上的扇形齒輪旋轉(zhuǎn)一個角度,這樣固定在撥桿軸上的撥桿也跟著旋轉(zhuǎn)一個角度,推動挺桿,使固定在挺趕上的穿心針以殼體中的導(dǎo)槽為向?qū)?,完成穿心任?wù)。同時,在撥桿彈簧共同作用下依靠空行程,以保證
20、穿心針足以完全離開蓮子,定位壓塊才能復(fù)位。、蓮子穿心脫殼機蓮子穿心脫殼機由動力驅(qū)動部分、送退料部分、自動夾緊定位部分、穿心機構(gòu)和切殼機構(gòu)所組成。其工作原理是:將待加工蓮子從料斗進入相向旋轉(zhuǎn)的兩根輸送攪龍后,在輸送攪龍和導(dǎo)流圓弧板及定位輸入輸出支承板的共同作用下,實現(xiàn)將蓮子與傳動軸成平行放置的方向間斷進入分度圓盤、通過軸承嵌入能相對旋轉(zhuǎn)的自動定位圓盤的滑動夾爪中;此時分度圓盤在棘輪、曲柄桿、驅(qū)動油缸的作用下,作有規(guī)則的間歇圓周運動,滑動齒條、自動定位圓盤和滑動夾爪也隨之旋轉(zhuǎn),滑動齒條隨分度圓盤轉(zhuǎn)動時,受固定支撐板中的固定滑槽的限制作徑向移動,帶動自動定位圓盤繞自身圓心作圓周運動,滑動夾爪在自動定
21、位圓盤的帶動下,在分度圓的滑動槽 內(nèi),也見同時沿徑向移動,將蓮子逐漸夾緊;當分度圓盤旋轉(zhuǎn)到穿心位置時,分度圓盤定位彈簧、分度圓盤定位銷快速將其定位的同時,壓力控制油缸將根據(jù)蓮子個體的大小,推動壓緊柱塞將蓮子再次夾緊、準確定位且發(fā)出信號,此時液控電磁換向閥換向,穿心控制油缸驅(qū)動擺桿推動在穿心電機帶動下作高速旋轉(zhuǎn)的穿心刀具,在內(nèi)齒槽機構(gòu)內(nèi)作直線運動完成穿心;同時,液控電磁換向閥同步動作,送退料油缸、送退料柱塞將穿心后的蓮子送入切殼刀具;該過程結(jié)束后,驅(qū)動油缸和切殼控制油缸開始動作,驅(qū)動油缸通過擺桿讓棘輪轉(zhuǎn)動,進行下一輪穿心循環(huán)。.蓮子穿心機的設(shè)計本課題設(shè)計的蓮子穿心機由進料器,螺旋輸送系統(tǒng),壓緊系
22、統(tǒng),穿心系統(tǒng)及支架等組成。螺旋輸送系統(tǒng)主要由電機、螺旋輸送器、皮帶輪構(gòu)成。壓緊系統(tǒng)主要由壓緊帶、壓緊輪組成。穿心系統(tǒng)主要由穿心盤、壓緊帶、扇形盤、齒輪、鏈輪與鉆頭組成。蓮子穿心機結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示:2.蓮子穿心機工作原理在進料機構(gòu)中,蓮子在進料斗中被螺旋輸送器一個一個送入壓緊機構(gòu)中。進入壓緊機構(gòu)后,由其中滾動的鐵錕不斷的滾動并將蓮子的方位調(diào)整,以達到蓮子心的軸向與鉆頭的軸向一致,使穿心能夠準確的完成。在穿心系統(tǒng)中,穿心機構(gòu)如圖2.3所示,由電動機帶動主動軸旋轉(zhuǎn)。在軸上的鏈輪帶動穿心軸上的鏈輪,與此同時,主動軸上的兩個齒輪帶動穿心盤上的兩個齒輪運動。在穿心軸上,齒輪與鏈輪由軸套相連,鏈輪在旋轉(zhuǎn)
23、的過程中,由鍵帶動軸套繞軸旋轉(zhuǎn),與軸套相連的齒輪由鍵帶動開始運動,再由齒輪帶動鉆頭上的齒輪轉(zhuǎn)動。與此同時,與齒輪相連的穿心盤由齒輪帶動開始轉(zhuǎn)動。由于鉆頭與穿心盤在徑向相對固定,因此,在穿心盤上的個鉆頭也與穿心盤同步運動。鉆頭的一端與凸輪相接觸。當鉆頭繞軸轉(zhuǎn)動時,鉆頭便由凸輪帶動向前推進,到達凸輪最高點時完成穿心,最后由鉆頭上的彈簧推動鉆頭復(fù)位。進料斗;螺旋輸送系統(tǒng);穿心系統(tǒng),4電機;電機;支架 圖2.2蓮子穿心機結(jié)構(gòu)圖齒輪;齒輪;鏈輪;鏈輪;齒輪圖2.3穿心機構(gòu)第三章 蓮子穿心機主要參數(shù)的分析與確定蓮子穿心機的穿心部分的主要工作部件為電機、鏈輪、齒輪等組成。我們主要分析和確定的參數(shù)是電機型號、
24、主軸的轉(zhuǎn)速、鏈傳動設(shè)計以及齒輪傳動的設(shè)計。3.1確定主軸的轉(zhuǎn)速和電機的選擇3.1.1確定主軸的轉(zhuǎn)速本課題的要求為每小時的單位產(chǎn)量是 50kg,在參閱現(xiàn)已被廠家投入生產(chǎn)的蓮子穿心機資料的基礎(chǔ)上,初定主軸的轉(zhuǎn)速為34 r/min,穿心軸轉(zhuǎn)速為51r/min。3.1.2電機的選擇為使結(jié)構(gòu)更為緊湊,采用擺線針輪型系列減速電機。該機特點是電機直接與減速器相連,減去了帶傳動,使結(jié)構(gòu)簡單。根據(jù)資料,選擇型號為b4的減速機,其輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min,輸出轉(zhuǎn)速為34 r/min,額定功率2.2kw。根據(jù)該減速機選擇電機,型號為y100l14,額定功率2.2kw,同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分鐘。3.1.3鏈輪的
25、設(shè)計1、基本數(shù)據(jù)的確定為了增速的需要,在主動軸上的為大鏈輪,在從動軸上的為小鏈輪,同時根據(jù)前節(jié)齒輪的計算結(jié)果可得大鏈輪轉(zhuǎn)速,小鏈輪轉(zhuǎn)速,功率2.2kw ,中心距 383mm。根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速 ,功率2.2kw,由圖913選鏈號為16a的單排鏈。再由表91查得鏈節(jié)距p=25.40mm。需要設(shè)計的內(nèi)容有:大鏈輪的齒數(shù)48,小鏈輪的齒數(shù),鏈條節(jié)數(shù),鏈長p、鏈速。 2、確定鏈輪的齒數(shù), 鏈節(jié)距的計算公式5為()中心距的計算公式5為 ()由傳動比的關(guān)系式9可知()由關(guān)系式()、()、()可得,鏈節(jié)數(shù)節(jié)。3、計算功率 由表99查得工作情況系數(shù),故4、確定鏈輪所傳遞的功率由表910查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù),因選取的
26、是單排鏈,由表911查得多排鏈系數(shù),故得所傳遞的功率為=1.45kw5、計算鏈速6、作用在軸上的壓軸力 有效圓周力按水平布置去壓軸力系數(shù),故3.2齒輪傳動的設(shè)計3.2.1 原始數(shù)據(jù)及其設(shè)計內(nèi)容設(shè)計齒輪傳動是給定的原始數(shù)據(jù)為:傳動功率p,轉(zhuǎn)速n1、n2 (或傳動比i),傳動位置要求和工作條件等。1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1)根據(jù)上一章的傳動方案,選用直齒輪傳動。2)此傳動速度不高,故選用級精度(gb10095-88)。3)選擇齒輪材料。由表選擇小齒輪材料為45 鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為250hbs。大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為220hbs。二者硬度相差為30hbs。4)選小齒輪齒數(shù)=
27、80,大齒輪齒數(shù)=i=2.8380=226.4,取=227。2、按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式(109a)進行計算,即傳動比小齒輪分度圓直徑載荷系數(shù)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)彈性影響系數(shù)接觸疲勞強度極限1)確定個公式內(nèi)的各計算數(shù)值(1)試選載荷系數(shù)1.3(2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩(3)由表107選取齒寬系數(shù)(4)由表106查得材料的彈性影響系數(shù)(5)由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限,大齒輪的接觸疲勞強度極限;(6)由公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(7)由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù);(8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為,安全系數(shù)s,由公式得2)計算(1)試計算小齒輪分度圓直徑,帶
28、入中較小的值(2)計算圓周速度v(3)計算齒寬b(4)計算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)齒高(5)計算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.357m/s,7級精度,由圖108查得動載荷系數(shù);直齒輪,假設(shè)。由表103查得;由表104查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時,由數(shù)據(jù)帶入后得由,查圖(1010a) 得(6)只能實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式(1010a)得(7)計算模數(shù)m3、按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度的設(shè)計公式為(1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值(2)由圖1020c5查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪的彎曲疲勞強度極限(3)由圖10185查得彎曲疲勞壽命系數(shù),;(4)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全
29、系數(shù)s=1.4,由式(10-12) 5得(5)計算載荷系數(shù)k(6)查取齒形系數(shù)由表105可查得,(7)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105可查得,。(8)計算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。2)設(shè)計計算對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m小于有齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關(guān),可取由彎曲疲勞強度計算的模數(shù)2.53mm,并就近圓整為標準值m=2.5mm,按接觸強度算得的分度圓直徑,算出小齒輪齒數(shù),取大齒輪齒數(shù)9,取。4、幾何尺寸計算1)計算分度圓直徑2)計算中心距,取a=3833)計算齒輪寬
30、度4)驗算,合適。第四章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1主動軸的設(shè)計4.1.1擬定軸系零件的布置和裝配方案主動軸的結(jié)構(gòu)見圖4.1所示,軸上零件的裝配方案是:齒輪、軸承,依次從軸的左端裝配;齒輪、鏈輪、軸承、依次從軸的右端裝配12。圖4.1 主動軸結(jié)構(gòu)圖4.1.2選擇軸的合適材料 軸最常用的材料是45,由于蓮子穿心機對軸的要求不是很高,因此軸的材料可以選用45。調(diào)質(zhì)處理,硬度hbs=162217。4.1.3確定軸的基本直徑和各段長度 1.按扭矩初步估算軸的最小直徑軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為9: 式中:扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位為; mpa t 軸所受的扭矩,單位為nmm 軸的抗扭截面系數(shù),單位為 n軸的轉(zhuǎn)速,單位為r/
31、min; p軸傳遞的功率,單位為kw d計算截面處軸的直徑,單位為mm 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位為mpa由上式可得軸的直徑9: 式中:在上述情況時,取較大值,取較小值:彎矩較小或只受扭矩作用,載荷較平穩(wěn),無軸向載荷或只有較小的軸向載荷,減速器的低速軸,軸只作單向旋轉(zhuǎn);反之,取較小值,取較大值。 經(jīng)查資料11,材料為45號鋼的軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的范圍是2545mpa,取=45mpa。 則有:2、確定軸的各段直徑和長度(1)由于第一段上是為了與電機相連,并安裝鏈輪,根據(jù)需要取直徑為40mm。本段軸表面要加工兩個鍵槽,一個為長60mm、寬12mm、深5mm用來與連軸器相連,帶動此軸轉(zhuǎn)動;另一個為長19m
32、m、寬12mm、深5mm用來對鏈輪傳動。最終確定此軸的長度為246mm.(2)第二段軸用來安裝齒輪,根據(jù)第一段軸的直徑取本段軸的直徑為50mm,與其相對的鍵槽長21mm、寬14mm、深5.5mm。為使齒輪的右端固定,可加一m5的緊訂螺釘。根據(jù)結(jié)構(gòu)本段軸長為15mm。(3)第三段為軸肩,主要用來進行軸向定位,可定本段軸的直徑為63mm長度為77mm。(4)第四段為了安裝齒輪。在此軸上加一長21mm、寬14mm、深5.5mm的鍵槽,使齒輪與軸在徑相上相對固定。齒輪左端已被軸肩固定,為使齒輪在左端固定,可加一m5的緊訂螺釘。根據(jù)結(jié)構(gòu),可定本段軸的直徑為50mm長度為51mm。(5)為使第六段軸上的軸
33、承軸向定位,可定第五段的直徑為44mm,長度為156mm。(6)根據(jù)軸承可取第六段軸直徑為40mm,長度為15mm。4.2穿心軸的設(shè)計4.2.1擬定軸系零件的布置和裝配方案軸的結(jié)構(gòu)見圖4.2,裝配方案是:軸套、扇形盤、軸套、軸承、軸套、軸承依次從軸的左端裝配;軸承、軸套、軸承、軸承蓋、軸套依次從軸的右端裝配。圖4.2穿心軸4.2.2選擇軸的合適材料 軸最常用的材料是4511,由于蓮子穿心機對軸的要求不是很高,因此軸的材料可以選用45。調(diào)質(zhì)處理,硬度hbs=162217。4.2.3確定軸的基本直徑和各段長度1、按扭矩初步估算軸的最小直徑,和傳動主軸計算一樣,只是功率比主軸小些,因此計算出來的d比
34、40mm更小。由于計算出來的數(shù)值較小,可以根據(jù)具體結(jié)構(gòu)來設(shè)計各段軸的直徑。2、確定軸的各段直徑和長度(1)由于第一段軸上是為了安裝軸套、扇形盤、軸套,根據(jù)需要取直徑為42mm。為了將扇形盤在右端定位可加一軸套,軸套內(nèi)徑42mm、外徑52、長22mm;為了將扇形盤與軸固定可加一鍵,鍵槽長10、寬12、高5;為了將扇形盤定位在其左端加一軸套,軸套內(nèi)徑42mm、外徑52、長20mm。機架寬50。最后可確定此段的長度為109mm。(2)第二段軸安裝軸承、軸套、軸承。根據(jù)第一段軸的直徑取本段軸的直徑為50mm。選取滾動軸承,gb/t29294,其尺寸是。為使兩軸承相對位置固定可在兩軸承間加一軸套,軸套內(nèi)
35、徑50mm、外徑65、長196mm。最后確定本段軸的長度為234mm。(3)第三段為軸肩,主要用來來軸向定位,定本段軸的直徑為56mm長度為44mm。主要用來使軸承定位。(4)第四段軸安裝軸承、軸套、軸承。選取滾動軸承,gb/t29294,其尺寸是。為使兩軸承相對位置固定可在兩軸承間加一軸套,軸套內(nèi)徑50mm、外徑60、長72mm。最后確定本段軸的長度為110mm,直徑為50mm。(5)第五段軸主要是為了定位并與機架相連,因此確定本段軸的長度為78mm,直徑為42mm。4.3穿心盤的設(shè)計圖4.3 穿心盤穿心盤的結(jié)構(gòu)如圖4.3所示,2與3跟齒輪相連,帶動穿心盤做圓周運動;1為壓緊裝置,蓮子進入1
36、的上表面后由壓緊帶壓緊;在1上有72個孔,用來使鉆頭穿過,以完成穿心。在穿心盤上還有72個鐵錕。穿心盤所采用的材料是ht250。穿心盤是穿心過程中必不可少的一個部件,它的主要作用是:1、壓緊蓮子;2、調(diào)整蓮子方向,使蓮子的軸向與鉆頭的軸向處于同一水平面上,使鉆頭能夠準確的穿心;3、在轉(zhuǎn)動的過程中使鉆頭同步轉(zhuǎn)動,以完成穿心運動。4.4扇形盤的設(shè)計圖4.4扇形盤扇形盤結(jié)構(gòu)如圖4.4所示,其主要作用是帶動穿心盤上的鐵錕轉(zhuǎn)動,從而使蓮子運動。因為它只需要有便可以完成此功能,因此可將此盤造成扇形。這樣可以節(jié)省材料。扇形盤在傳力時靠的是磨擦力,因此需要耐磨材料,工程塑料中的丁二稀abs是一種耐磨材料,因此
37、可選用abs10。4.5彈簧的設(shè)計圖4.5彈簧1、彈簧材料的選擇圓柱螺旋壓縮彈簧的材料是65mn。2、彈簧設(shè)計參數(shù)的計算彈簧設(shè)計計算的主要數(shù)據(jù)有彈簧內(nèi)徑,彈簧外徑,彈簧中徑d, 彈簧節(jié)距p,螺旋升角,彈簧絲直徑d,軸向間距。由公式,其中的值為9,右旋。取10,d=2,c=6,其中c為旋繞比。彈簧中徑d=cd=62=12mm彈簧外徑=d+d=12+2=14mm彈簧節(jié)距p(0.280.5)d=0.5d=0.5 12=6螺旋升角 軸向間距p-d=6-4=2mm4.穿心齒輪的設(shè)計鉆頭上的齒輪的主要作用是將與其相連的低轉(zhuǎn)速齒輪轉(zhuǎn)化為較高的轉(zhuǎn)速,使鉆頭能夠達到所需要的轉(zhuǎn)速。1. 鉆頭上齒輪的設(shè)計根據(jù)當前市場上已制造出的蓮子穿心機,并根據(jù)經(jīng)驗,得出齒輪的齒數(shù)=9,齒寬b=15mm,分度圓直徑d=14mm。2.與鉆頭齒輪相連主動齒輪的設(shè)計已知兩齒輪的中心幾距a=215.5mm,鉆頭上齒輪齒數(shù)=9,取主動齒輪的模數(shù)m=1.5,現(xiàn)需求主動齒輪的齒數(shù)及分度圓直徑。分度圓直徑2a-d=2 215.5-14=417mm齒數(shù)=/m=417/1.5=278根據(jù)實際情況取齒寬b60mm2.鉆頭轉(zhuǎn)速的計算傳動比主動齒輪的轉(zhuǎn)速鉆頭的轉(zhuǎn)速根據(jù)蓮子的物理特性,可知此轉(zhuǎn)速符合要求。4.凸輪的
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