茶葉揉捻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型小型炒茶機(jī)構(gòu)。 該小型炒茶機(jī)機(jī)構(gòu)是由揉桶、 揉盤、 加壓裝置、 采用錐齒輪減速器和連桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， 主要依靠三根連桿旋轉(zhuǎn)， 使揉桶在固定盤上作相對(duì)偏心回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 茶葉便在揉桶內(nèi)受加壓蓋和固定盤上的棱骨作用而進(jìn)行揉捻， 直至完成揉捻作業(yè)。此次設(shè)在揉蓋下方的錐面上設(shè)有棱骨， 如此則在確保揉桶下部正常揉茶的同時(shí)， 還對(duì)揉桶部的茶葉實(shí)施揉捻，有效地提高揉茶效率，使揉茶更均勻，從而可以提高茶葉品質(zhì)及等級(jí)。差額揉捻機(jī)的加工優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在： 一是降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高了工作效率； 二是揉捻的成條率高、葉細(xì)胞破損率適度，質(zhì)量穩(wěn)定可靠；三是為茶葉揉捻的規(guī)?；峁┝饲疤?。關(guān)鍵詞：茶葉；揉捻機(jī)構(gòu)；揉桶；棱骨SaleDesignofTeaRollingBodies(OrientalScience＆TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)ThispaperanalyzesChina'sdomesticandforeigninstitutionsfriedteamachinestatus,theprospectofthefuturetodesignanewtypeofsmallfriedteainstitutions.Themachinebodyissmallfryteabarrelbytherubbing,rubbingplates,pressuredevices,gearboxandelectricBevelgearreducerandthelinkwithmainlyrelyonthreerotatingrod,sothatkneadingthebucketontherelativeeccentricityofthefixedplateforrotarymovement,tea,rubitinthebarrelbythepressureplatecoverandafixedroleontheedgeofbonetherolling,untilthecompletionofrollingoperations.Therubislocatedinthebottomoftheconeonthelidwithedgeofbone,sothebarreltoensurethatthelowerpartofthenormalkneadingkneadingteaisalsoabarrelontheupperpartofthetearubbingtheimplementationofrolling,kneadingteaeffectivelyimproveefficiency,makemoretearubuniform,whichcanimprovethequalityandleveloftea.Thedifferencebetweentherollingmachineismainlyreflectedintheprocessingadvantages:First,reducethelaborintensityoffarmers,improveworkefficiency;secondstripsrolledthehighbreakagerateofleafcellsmoderatelystableandreliablequality;thirdistheofrolledteahas1providedapremise.Keywords:Tea;Rollingbody;Kneadcask;Goniale.義在各方面日益現(xiàn)代化的今天，炒茶機(jī)也應(yīng)該在技術(shù)上不斷改進(jìn)，向自動(dòng)化、機(jī)電一體化方向發(fā)展 [1]低 制小型的茶葉加工機(jī)械迫在眉睫 [3]。國(guó)內(nèi)外揉捻機(jī)械化發(fā)展概況我國(guó)茶葉加工機(jī)械起步五、六十年代，工農(nóng) 84型圓茶炒干機(jī)械的研制成功，使勞動(dòng)強(qiáng)度大， 工藝技術(shù)復(fù)雜的珠茶加工實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。 70年代起， 茶葉加工械品種增多， 茶葉加工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化工作也開始起步， 現(xiàn)在， 我國(guó)茶葉加工機(jī)械已有100多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 年生產(chǎn)能力達(dá) 2萬臺(tái)以上。 茶機(jī)行業(yè)從 60年代單動(dòng)力、 開式齒輪傳動(dòng)的型式發(fā)展到 80年代中期自控技術(shù)、 光電技術(shù)、 靜電技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等新技術(shù)開始在茶葉加工機(jī)械上得到應(yīng)用， 使以往間歇作業(yè)向連續(xù)作業(yè)轉(zhuǎn)變。 90年代初研制成功了熱源裝置與主體一體化的全金屬滾筒式殺青;產(chǎn)品由單機(jī)向成套設(shè)備發(fā)展 ;由大宗茶葉加工機(jī)械向名優(yōu)特茶加工饑械發(fā)展 ;由單一產(chǎn)品向系列產(chǎn)品發(fā)展 [4]?，F(xiàn)在我國(guó)茶葉加工機(jī)械行業(yè)已能生產(chǎn)紅茶初制、 綠茶初制和名優(yōu)特茶加工成套及茶葉精制成套設(shè)備， 包括炒青眉茶、加工機(jī)械工夫紅茶、珠茶、烘青、花茶、烏龍茶和緊壓茶(磚茶)的成套設(shè)備。有適用于年產(chǎn)5一6t茶葉至500一1000t茶葉的各類茶廠所需的初制、 精制加工及各種輔助設(shè)備的成套設(shè)備。 加工機(jī)械可向市場(chǎng)提供加工扁茶、毛峰、毛尖、圓茶等形狀的名優(yōu)茶加工成套設(shè)備，從殺青、揉、 、 ， 。50機(jī)45、機(jī)械加工茶葉的能力達(dá)到 800萬擔(dān)以上，改變了茶葉加工的面貌，滿足了市場(chǎng)的需求[5]。印度居環(huán)球第二產(chǎn)茶大國(guó)的地位，也是世界茶葉入口的第四大國(guó)，受東方茶葉花費(fèi)偏好轉(zhuǎn)變的影響， 以及肯尼亞等國(guó)茶葉入口的沖擊， 近年來茶葉產(chǎn)量連續(xù)上漲，從1998年的8.7億公斤削減到2004年的8.2億公斤，為15年以來的最低2點(diǎn)。加上國(guó)際花費(fèi)的增添，出口量也逐年下滑，茶葉出口量也從 2002年的 2億公斤降落到 2004年的 1.45億公斤。 1公斤高品質(zhì)的阿薩姆茶 5年前售價(jià) 100盧比 (2.3美元 )，此刻跌到 75盧比 (約1.72美元 )。除去晦氣氣候的身分， 茶葉價(jià)格下降、本錢下跌、 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈也是重要原因。 為挽回印度茶葉舊日的光輝， 印度茶葉企業(yè)一面不竭開辟新興紅茶市場(chǎng) (包羅中國(guó)在內(nèi) )；一面也在轉(zhuǎn)變其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)， 應(yīng)正在產(chǎn)生轉(zhuǎn)變的東方社會(huì)的茶葉花費(fèi)習(xí)氣； 同時(shí)印度茶商紛紜采取措施下降生產(chǎn)成本， 讓優(yōu)良茶葉能以更有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)錢出賣。 一些茶葉研討機(jī)構(gòu)也正在抓緊開辟下降生產(chǎn)成本的新技術(shù)并幫忙茶廠停止出產(chǎn)加工裝備的更新?lián)Q代。 日本在 20世紀(jì) 20年代就有簡(jiǎn)略的精揉機(jī)用于茶葉加工， 顛末幾十年的成長(zhǎng)， 制茶機(jī)械已進(jìn)步前輩， 不只臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大， 并且產(chǎn)品質(zhì)量不變。 茶葉加工基本上都由高度自動(dòng)化的蒸青生產(chǎn)線來實(shí)現(xiàn) [6]。茶文化使中國(guó)傳統(tǒng)文化的重要組成部分之一，隨著社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步，茶不但是人們生活的必需品， 而且對(duì)經(jīng)濟(jì)起了很好的作用，而揉捻機(jī)使茶葉生產(chǎn)中的一種主要機(jī)械。21世紀(jì)，中國(guó)將實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)和加工全程機(jī)械化，以滿足茶業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、害化的要求。茶業(yè)機(jī)械集機(jī)、電液于一體，向智能化、自動(dòng)化跨越 [7]。下幾種類型目前我國(guó)茶區(qū)生產(chǎn)上使用的揉捻機(jī)類型很多， 大小不一。 按回轉(zhuǎn)方式分有動(dòng)式揉捻機(jī)和雙動(dòng)揉捻機(jī)；按揉蓋支撐方式分有單柱式揉捻機(jī)和雙動(dòng)式揉捻機(jī)；按加壓方式分有杠桿加壓式和螺旋加壓式揉捻機(jī)； 按操作方式分有手動(dòng)式、 機(jī)式、 氣動(dòng)式揉捻機(jī)； 按揉捻機(jī)的自動(dòng)化程度分有普通型、 程控型、 連續(xù)型揉捻機(jī)。總體設(shè)計(jì)案擬定原理分析揉捻必須根據(jù)揉捻機(jī)的性能，葉質(zhì)老嫩，勻度和殺青質(zhì)量來正確掌握揉捻方法。特別注意投葉量，揉捻時(shí)間，壓力大小和解決篩分，揉捻程度等技術(shù)，方能提高質(zhì)量，保證優(yōu)良產(chǎn)品 [8]。茶葉揉捻機(jī)是由揉桶、揉盤、加壓裝置、減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成。 茶葉揉捻時(shí)依靠揉桶在揉盤上做水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 桶內(nèi)的茶葉由于受到桶蓋的壓力、 揉盤的反作用力、 棱骨的阻力以及揉桶側(cè)壓力的綜合作用， 茶3葉一邊翻滾一邊搓揉，是茶葉卷曲成條，同時(shí)適度破壞葉片組織，損傷葉細(xì)胞，擠出部分葉汁，達(dá)到揉捻的目的 [9]。， 。 ， (3)動(dòng)力源采用電動(dòng)機(jī)，減少噪音，提高機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性；(4)采用棱骨式揉盤，提高成條率；方案選擇： 圖 1圖 （ 采用杠桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓動(dòng)作簡(jiǎn)單、方便，減少了多余動(dòng)作，降低了設(shè)計(jì)成本。4方案二（

圖Fig1.Thefigureofprogram1

圖Fig2.Thefigureofprogram2用絲桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓原理簡(jiǎn)單，揉捻成條性能較好，多用于小型采用揉捻機(jī)，

0方案二采用絲桿加壓機(jī)構(gòu)， 加壓機(jī)構(gòu)的絲桿螺母易磨損； 方案一采用錐齒輪減速5傳動(dòng)，是系統(tǒng)傳動(dòng)更準(zhǔn)確。因此通過比較最終選擇方案一?？傮w結(jié)構(gòu)分為以下幾個(gè)部分（如圖 3所示） ：1）電動(dòng)機(jī)①：選用 Y80M2三相異步電動(dòng)機(jī) 。2）減速機(jī)構(gòu)②：減速機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)錐齒輪、軸承、悶蓋、透蓋鄧組成。3）加壓裝置③：由加壓支柱、滑道、滑塊、杠桿、揉蓋組成。4）揉桶④：揉桶外徑為 250mm。5）揉桶蓋⑤：其下方的錐面上設(shè)有四根圓弧形棱骨。6）揉蓋⑥：采用棱骨式揉盤，揉盤板面上均勻分布 12根新月形棱骨。3eeuefeuuefeag傳動(dòng)路線茶葉揉捻機(jī)的傳動(dòng)路線如圖 4所示， 該機(jī)構(gòu)是通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)， 通過圓錐減速換向裝置將其帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)在有曲柄（回轉(zhuǎn)臂 )來帶動(dòng)揉桶，在揉盤上做水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) （或揉桶和揉盤作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)） 。茶葉在揉桶內(nèi)反復(fù)翻轉(zhuǎn)、6揉搓、卷壓、使揉緊條索、揉壞細(xì)胞、擠出茶汁，達(dá)到揉捻的要求。主轉(zhuǎn)臂桶1．Electricmachine2.sheave3.highspeedshaft4.anglegear5.principalaxes6.tumbleraxes7.kneadcask各執(zhí)行構(gòu)主要參數(shù)初步確定加壓裝置按每十分鐘加壓一次葉，每小時(shí)揉捻 40公斤茶葉設(shè)計(jì)，曲臂中心距為L(zhǎng)=120mm。2.3.2減速機(jī)構(gòu)所需轉(zhuǎn)速 n=168r/min所需功率 P2=0.24Kw盤揉盤外徑為 478mm,揉盤板面上均布 12根棱骨。揉盤傾斜度 6°。桶揉桶外徑為 D=250mm。選擇根據(jù)任務(wù)書所需要求以及要達(dá)到預(yù)期的揉捻效果，采用臥式封閉型電動(dòng)機(jī)，根據(jù)查閱小功率電動(dòng)機(jī)手冊(cè)，綜合考慮選用 Y80M2型號(hào)三相異步電動(dòng)

11，其7Table2thetypeoftheelectromotor電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 輸出轉(zhuǎn)速 質(zhì)量Y80M2 0.25Kw 640r/min 16Kg傳裝置運(yùn)和力參數(shù)計(jì)算各傳帶裝置總傳比及各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算分配各級(jí)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)考慮的問題：1）各級(jí)傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)在推薦值的范圍內(nèi)， 不應(yīng)該超過最大值， 利于發(fā)揮其性能，并使其機(jī)構(gòu)緊湊 [12]。由 V， V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過大，否則會(huì)使大帶輪半徑超過變速器的中心高度，造成尺寸不協(xié)調(diào)，并給機(jī)座設(shè)計(jì)和安裝帶來困難。3）應(yīng)使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊， 重量輕。 在相同的總中心距和總傳動(dòng)比況下，具有較小的外廓尺寸。4）在變速器實(shí)際中常使各級(jí)大齒輪直徑相近， 使大齒輪有想進(jìn)到浸油深度。高、低速兩級(jí)大齒輪直徑相近， 且低速級(jí)大齒輪直徑稍大， 其浸油深度也稍深些有利于浸油潤(rùn)滑。5）應(yīng)避免傳動(dòng)零件之間發(fā)生干涉碰撞。高速級(jí)大齒輪與低速軸發(fā)生干涉，當(dāng)高速級(jí)傳動(dòng)比過大時(shí)， 就可能產(chǎn)生這種情況。 除考慮上訴幾點(diǎn)還要理論結(jié)合際， 思考機(jī)器的工作環(huán)境、 安裝等特殊因素。 這樣我們就可以通過實(shí)測(cè)與理論計(jì)算來分配各級(jí)的傳動(dòng)比。電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為 640rad/min，要求的輸出為 60rad/min,則總傳動(dòng)比為：ni m n

64010.5760

(1)V帶傳動(dòng)比常用圍是 i=2~5，圓錐齒輪傳動(dòng)比的范圍是 i=2~3，故設(shè)計(jì)分配傳動(dòng)比如下 :第一級(jí) V帶傳動(dòng)比第二級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比

i3.81i 2為 0為 1為 2：8n nn

）640rad/minn i

/min

(3)1： V

1

2 3

。各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算，各軸輸入功率即：PP0 WPP

(4)1 01

(5)P

0.23kw2 123

PT 0 n0

0.25003Nm

PT1 n1PT 2 n2

0.24084Nm0.230 0 1Nm

主要零件選擇和設(shè)計(jì)皮帶輪設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)可知，皮帶輪傳動(dòng)比為 3.8，。 ， 。 ， 。 ， V上 V， 結(jié)構(gòu)緊湊， 以及 V帶已標(biāo)準(zhǔn)化并且大量生產(chǎn)特點(diǎn)，所以這里高速軸傳動(dòng)選用 V帶輪傳動(dòng)。確定通過查詢參考文獻(xiàn) [12]表8—7查得 K=1.1，故AP KP1.1a

（10）窄V通 V帶相比，當(dāng)寬度相同時(shí)，窄 V帶的寬度約縮小 1/3，而承載能力可提高 1.5—2.5窄 V據(jù) Pca

9n=640r/min,d=50-71mm,因此，可以選擇 SPZ型V帶。1 d1根據(jù)結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)比需要，初取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑

=54mm,從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑d=id

=3.854=204mm,按公式

d1Vd n//sV

通 V帶d2 d1

d11 Vmax=25-30m/s，因此帶的速度合適。獻(xiàn) （ 0.7（d

）<a<2（d

a L'd

2a0

d2(d

0 d )d2

d2(d d d2 d14a0

0

（11）獻(xiàn) 表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)

L daa(L

)/2

833.185)/2236.22mm0 d d

（12）1180(d1 d取1

d d1

57.3a

18057.3(20454)/236143.45

120

（13）caZ Pca(PP)KK

（14）0 a 1中 P,P0

K a

K 10.275故Z 1.03

（15）取Z

3F0獻(xiàn) [12]中 F5000

K Kzvqv2

（16）10F0得

(2.5K KZV2.5qv2500

0.896

0.275/(36)0.0662

15.83NFP為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承，需要計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力式

F，根據(jù)公PF2ZF

sin

2315.83

143.45

90.19Nr 0 2 2

(17)算得 Fr

N計(jì)V用

D

所以采用孔板式。使用經(jīng)過動(dòng)平衡實(shí)1 1工

b d

hahfe12mm;

f8mm;

min

B(z1)e2

40mm;

(18)徑 da1d

d 2hd d 2h

2222

a2 d 2

4; 81 2d~1

(21)L~2)d

21326mm;

(22)圖 5：11Fig5Theassembleprogrameofthebeltpulley各種材質(zhì)的 V帶都不是完全的彈性體， 在預(yù)緊力的作用下， 經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會(huì)由于塑性變形而松弛。使預(yù)緊力 F0

降低。為保證帶傳動(dòng)的能力，應(yīng)定期張緊。此處采用定期張緊裝置 [14]?？紤]到齒輪傳動(dòng)載荷一般， 參考類似減速器的結(jié)構(gòu)， 采用二級(jí)減速機(jī)， 大小齒輪都選用 45號(hào)鋼。 小齒輪調(diào)質(zhì)處理， HB1

=220-240大齒輪正火處理， HB2

=190-210查實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖 9-4及圖 9-5得： Hlim

F1

F2

。， ， 則以齒寬中處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算的依據(jù)。比 :

Z 1

Z 2

Z 2ZuZ1

20

5%） (23)2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算P

0.24T1 1

0 4Nm168

(24)12直齒錐齒輪的載荷系數(shù)為

KKK其中使用系數(shù)查表 10-2A

K A齒向載荷分布系數(shù)

K R

5~，

。R

Dfe1

u

TKK1A)(10.5

(25)3

R H

R1

m D

5402

0.852大端模數(shù)

Z1

20

(26)大齒輪的直徑

D Zm

mm,

(27)2 2Z 20fe1

arctg Z2

arctg57

19.33,

(28)fe2

19.33

70.67,錐距 R

Dfe1

51.55

mm,

(29)2fe1

2寬

R

0.3

3m，平均分度圓直徑D m1

)DR

mm,

(30)

Dn m11

43.818

/s。（1）按面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算分度圓錐面的圓周力F 1

2000

,

(32)Dm1

43.8181表

Z MPa2,E圖

K 按 7V

20

Z H式

KT

(33)1H E D3 u1R R fe113查得 z vz w

1（按無限壽命設(shè)計(jì)查圖 9-12）1（大、小齒輪都使軟齒面）由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、 振動(dòng)增大， 并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工的后果，故取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) :SSH

1。式

Hlim

ZZHv S

(34)S HHH

HSH

min全 （1Z Z1

21.125

(36)dn1Z dn2

f12Z2

(37)f2獻(xiàn) [12]表

Y數(shù) YFa Y Fa1Y sa1

Fa2sa2

圖

Y 1N1

Y tF0 bm

(38)FKKK

1 tm A V

Y

45.004MPa(40)F1 b

)F1 m RY F2F2 Y FF1

(41) YY, F1

F1N Ysa1

(42) YY, F2

F2N Ysa2

(43),S FlimF1F1

3.01

SF

1表 1全 14,S FlimF2F2

2.832

SF

1表 9-31）全 （1）初步確定軸的最小直徑按參考文獻(xiàn) [12]公式 15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料問 45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表15-3，取A 由P0.24kwn /min01113故d A p13

103

0.24

11.6mm

(46)min 0 n1通常實(shí)際最小軸徑

dd

168，圓整后取min

d13mm。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、擬定軸上個(gè)各零件的裝配方案如下圖 6所示：圖 裝配方案Fig6Theassembleprogrameofhighspeedshaft2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度A、為滿足小錐齒輪的軸向定位要求， 錐齒輪左邊采用軸肩定位， 右邊采用墊圈定位，尺寸為

D22mm

25mm。B、左端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位， ，這里軸長(zhǎng)為 236mm，初定尺寸如圖 6。C、初選軸承，因軸承同時(shí)受到軸向力和徑向力，故選用角接觸球軸承。參照徑 d=20mm，3mm，值 3mm，算

D 12

D ，2315D 20mm,D

16mm,D

為 ，圖 6， ， 距 。（A、作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型）圖 7（(a)16(e)(g)分析圖Fig7TheanalysisofthesmallgearwheelaxleloadB、分析軸所受的水平分力情況軸上所受的水平分力如圖 7（b）所示前面已算得高速軸的轉(zhuǎn)矩為T N2

20,1

F 2t dm1

213.64N0.039m

699.5N

(47)F'

Ft

N

(48)作用在圓錐齒輪上的徑向力為：F F'

(49)r 1作用在圓錐齒輪上的軸向力為：F F'a

N

(50)由靜力平衡方程M 0

0A t 2M 0C

173F1

0t

(51)可求得

F

93N

F

N17作彎矩圖：集中力AB段取距 A點(diǎn)距離為

F 作用于 A點(diǎn)，梁在 AB和BC段的彎矩NHX則彎矩1M F X X

(52)1 1 1距 B

X，則彎矩2M F FX

(53)1 2 t圖 7（C

2M NH圖 7（M 0 M 0A r 2 aM 0

M 0

(54)C F

19 r a中 M a 1643.85N

(55)a 2 2可求得

F

N

F

N

F 于 A在 AB和BCNV1AB距 A

X,矩 M F X X1 1 1距 B

X,矩 M F FX M（56）1 2 r 2 aM 1MHMV1139502M 1MHMV11395023360.752 14349.12N（57）M 2MHM V21395025004.572 14820.53N（58）

M NV1

M NV2E、作扭矩圖圖 7（g）F、按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度

T13.64N進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn) [12]中式 15-5及以上所算的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取

M2

14820.532(0.6

13640)2 1 3 ca W

223

（59）為 表

1

60MPa。因此 ca 1

,故安全。主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算18（1）主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸的設(shè)計(jì)由參考文獻(xiàn) [12]式15-2初步估計(jì)軸的最小軸徑1d A p1

（60）2、確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值

min 03n1選軸的材料為 45鋼，根據(jù)參考文獻(xiàn) [12]表15-3，

A ,0

P 、n

60r

/min3 33d

P103

33

16.12mm

（61）3min 03n 3通常實(shí)際最小軸徑（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、擬定軸上各零件的裝配方案

dd

，圓整后取

d18mm2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度a、為完成揉捻作業(yè)，根據(jù)實(shí)際情況，合理分配主軸的各段尺寸以及軸徑，實(shí)現(xiàn)曲柄的運(yùn)動(dòng)，滿足大錐齒輪及各滾動(dòng)軸承軸向定位要求，先定軸長(zhǎng)為266.5mm初定尺寸如圖 8所示。軸徑具體尺寸見零件圖所示主軸的裝配方案Fig8Theassembleprogrameofprincipalaxesb、因軸承要同時(shí)承受軸向力和徑向力，故選角接觸球軸承，參照工作要求并根據(jù)軸承段的直徑

34,19其尺寸為

dDB

72

17。又由于該主軸要承受很大的軸向力，故根據(jù)結(jié)構(gòu)特征還安裝只承受軸向力的推力球軸承， 參照工作要求并根據(jù)軸承段的直徑

44dD

62。得 3-4段的直徑

D 40mm34圖 8

D 30mm,D

30mm。

點(diǎn)，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距 L=203.5mm。（3）軸的校核1、作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型）計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖 9（a）所2、分析軸所受的水平分力情況軸上所受的水平分力如圖 9（b）所示：前面已算得高速軸的轉(zhuǎn)矩為據(jù)：

T 3

，根據(jù)小圓錐齒輪的相關(guān)數(shù)F N,Ft1 r1

a1

可以得到大圓錐齒輪的相關(guān)數(shù)據(jù)：F N,F N

240N。t r2 a2由靜力平衡方程M B

0NH2

（62）M E

159Ft2

01

（63）可求得

F1

N,FNH2

N作彎矩圖：集中力AB距 A

F 于 B在 AB和BENH1X，則彎矩1M F X X

（64）t2 1 1距 B

X，則彎矩2M F F X

（65）t2 2圖 7（3

1 2M H

N圖 7（由靜力平衡方程得：M

143F

M 0

（66）B 2 r a20M

M 0

（67）E中 M

FD

240

1

r a12960N

（68）aa 2 2a可求得

F1

F

N

（69）圖 7（集中力

F 于 A在 AB和BCNV1AB距 A

X,則彎矩1M FX M

（70）r 1 a距 B

X，則彎矩2M FF X M

（71）r 2 1 2 a(a)(c)(d)(e)21彎矩圖如圖 7（e）所示：故4圖 6（f）

(g)MV1MV

NN

36.31NM M M 1 H V1

11192.612

17123N

（72）M 25、作扭矩圖

M M H V2

11192.612

16127N

（73）圖 7（g）6、按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度

T36.31N

36310N進(jìn)行校核時(shí)， 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面 （即危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)公式 15-5及以上所算的數(shù)據(jù)，并取

M2

1 3 ca W

MPa

6.46MPa

（74）為 ， ， 表

1

60MPa。因此 ca

1

，故安全。由于同時(shí)承受軸向力和徑向力的作用，且右軸承受力大于左軸承，所以在這里僅校核右軸承，故PF2F2606.52217.592 644.35N（75）NH2NV2預(yù)期計(jì)算軸承壽命（按工作 10年，年工作 200天， 4小時(shí)工作制） ，則有：L h'

右軸承所需的基本額定動(dòng)載荷CP

h

8000

2404.84N

（76）106 106表 ， 型軸承的額定動(dòng)載荷

C 。r因此，

CCr

CCr

，也安全。由于要同時(shí)承受軸向力和徑向力的作用， 左軸承承受的力作用明顯大于右軸22承，在此只校核左軸承，故PF2F2777.7723.12777.78NNH1NV1預(yù)期計(jì)算軸承壽命（按工作 10年，年工作 200天， 4小時(shí)工作制） ，則有：L h'

其所需的基本額定動(dòng)載荷CP

h

8000

2131.44N

（77）106，

106

C r

CCr

CCr

，也安全。上聯(lián)接已知裝小圓錐齒輪處的軸徑輕微沖擊。（1）選擇鍵聯(lián)結(jié)的類型和尺寸

d22mm,是 13.64N

，載荷有一般 8級(jí)以上精度的吃了有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不在軸端，故選用普通圓頭平鍵（ A型）

56。根據(jù)

22mm

，從表 6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度

b6mm,h6mm。， 長(zhǎng) L20mm（比輪轂寬度要小些）。（2）校核鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度鍵、蝸桿和輪轂的材料都是鋼，由表 6-2查得許用擠壓應(yīng)力pp

100~取其平均值，

110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度plLb/2p

6/

，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k

0.56

3mm。式

2

（78）P

3鍵 620

GB/T1096-1979。電機(jī)上聯(lián)接已知裝皮帶輪處的軸徑 d=13mm,皮帶輪輪轂寬度為 26mm,需傳遞的轉(zhuǎn)矩T3.73N

,載荷有輕微沖擊 。（1）選擇鍵聯(lián)結(jié)的類型和尺寸選用普通單圓頭平鍵（ C型）。23根據(jù) d=13mm，從表 6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=5mm，高度 h=5mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng) L=22mm（比輪轂寬度要小些）（2）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、電機(jī)軸和帶輪輪轂的材料都是鋼，由表 6-2查得許用擠壓應(yīng)力

8。pp

100~取其平均值。pp

110MPa。l

Lb/

22

5/

mm,

（79）

k0.5h

0.55

式 6-1可得：

103

2

3.73

103

110MPa

（80）P

22

P鍵 C5

GB/T1096-1979。中運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力分析當(dāng)揉桶里裝滿茶葉， 在揉盤上隨著曲柄作水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 一點(diǎn)對(duì)茶葉作用力的大小、方向、速度都要隨著時(shí)間的變化而變化 [19]。假如在某一個(gè)瞬時(shí)， 揉桶壁的推力 R1

如圖 10所示， 推動(dòng)揉捻葉在桶內(nèi)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)產(chǎn)生了揉盤表面，揉盤上的棱骨和揉盤盤面凹面的反作用力的合力 R和揉2桶蓋所加壓力與茶葉本身的重力之和，稱之為正壓力 形成了揉捻葉在桶內(nèi)向上翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)作用力 Q。此次設(shè)計(jì)在揉蓋下方的錐面上設(shè)有棱骨， 如此則在確保揉桶下部正常揉茶的同時(shí)， 還對(duì)揉桶上部的茶葉實(shí)施揉捻，有效提高揉茶效率，使揉茶更均勻，從而可提高茶葉品質(zhì)及等級(jí)。由于揉捻葉在桶內(nèi)運(yùn)動(dòng)， 每一個(gè)瞬間在揉桶力的部位不同， 因而造成了不同揉捻運(yùn)動(dòng)的作用區(qū)。 在揉桶、 揉盤和揉桶蓋對(duì)茶葉作用力的交點(diǎn)， 其周圍的茶擠壓得很緊， 形成了加壓區(qū)。 茶葉進(jìn)入強(qiáng)壓區(qū)， 運(yùn)動(dòng)速度最慢而受到較強(qiáng)的擠壓，搓揉和成團(tuán)。 翻轉(zhuǎn)作用力 Q是向上的， 所以茶葉能向上翻轉(zhuǎn)。 在強(qiáng)壓區(qū)周圍為， 在 Q， ， ， ， 。 ， ， ， 規(guī)揉求 [20]。24Fig10TheagentoftwistingmachineR1.thethrustofkneadcaskparietalR2.thecounterforceofthebothgenialandtrayfacevalleyN.positiveQ.twistingleafresupinateagent因運(yùn)動(dòng)副間存在摩擦， 摩擦是一種不可逆的過程， 其結(jié)果必會(huì)存在能量的損耗和摩擦表面物質(zhì)的喪失和遷移， 為了更好的控制摩擦、 磨損， 減少能量的損失降低材料的消耗，這里采用潤(rùn)滑，下面是各運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑方式。高速軸上的滾動(dòng)軸承由于轉(zhuǎn)速相對(duì)來說比較高，由d n

103表

L型電機(jī)，風(fēng)動(dòng)工具等。主軸上的軸承由于轉(zhuǎn)速都不太高，由d n

5104獻(xiàn) [19]表16-4，為 1， ， 且齒輪副為開式齒輪，通常用人工周期性加潤(rùn)滑油，選用全損耗系統(tǒng)用油，牌號(hào)選用 L-AN100。一步改地方25缺點(diǎn)：

1）還需人工調(diào)節(jié)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大2）該機(jī)是間歇性工作，工作效率不是很高有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方：1）采用自動(dòng)加壓裝置2）采用連續(xù)型揉捻的機(jī)構(gòu)3）手動(dòng)出茶裝置還需進(jìn)一步的改進(jìn)結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)大學(xué)的全部基礎(chǔ)專業(yè)課的