小型切骨機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)【附贈(zèng)CAD圖紙、三維模型】

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附贈(zèng)CAD圖紙和三維圖紙、說(shuō)明書(shū),領(lǐng)取加Q 197216396 或 11970985  山東英才學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目 　　小型切骨機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì) 專 業(yè) 學(xué)生姓名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 二〇 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本研究做出過(guò)重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明并表示了謝意。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 摘要 本文主要介紹小型切骨機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，小型切骨機(jī)總體方案分析及確定，小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容所包含的機(jī)械圖紙的繪制，小型切骨機(jī)的計(jì)算，小型切骨機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)論與建議。 整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)減速器產(chǎn)生動(dòng)力通過(guò)小帶輪將需要的動(dòng)力傳遞到大帶輪上，帶輪帶動(dòng)主軸，從而帶動(dòng)整機(jī)裝置運(yùn)動(dòng),此可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。 本論文研究?jī)?nèi)容： (1) 小型切骨機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (2) 小型切骨機(jī)工作性能分析。 (3)電動(dòng)機(jī)的選擇。 (4) 小型切骨機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)。 (5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。 (6)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行三維建模。 (7)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。 關(guān)鍵詞：小型切骨機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三維建模；步進(jìn)電機(jī) Abstract This paper describes the development of small bone cutting machine, small bone cutting machine design principle, small bone cutting machine overall program analysis and determine, calculate draw small bone cutting machine design content contained mechanical drawings, small bone cutting machine small bone cutting machine design conclusions and recommendations. The whole structure is mainly produced by the motor reducer power is transmitted to the power required by small pulley large pulley, pulley driven spindle, so as to drive the whole device is moved, this can replace the heavy manual labor, significantly reduce the labor of workers strength, improve working conditions, improve labor productivity and production automation. Contents of this paper: (1) small bone cutting machine overall structural design. (2) small bone cutting machine performance analysis. (3) Select the motor. Transmission (4) small bone cutting machine, rack design and execution unit. (5) Calculation of design parts design analysis and verification. (6) the use of computer-aided design, the design of the parts three-dimensional modeling. (7) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and important parts of the design part of the part drawing. Keywords: small bone cutting machine, structural design, 3D modeling; stepper motor 目 錄 1 緒 論 1 1.1小型切骨機(jī)裝置(機(jī)械)的應(yīng)用及適用范圍 1 1.2小型切骨機(jī)(機(jī)械)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 1 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 3 1.3.1 主要的研究?jī)?nèi)容 3 1.3.2 設(shè)計(jì)要求 3 1.4 本文研究主要內(nèi)容 4 2 小型切骨機(jī)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 5 2.1 基本結(jié)構(gòu) 5 2.2 設(shè)計(jì)原則 5 2.3 方案分析 5 2.3.1 第一方案 5 2.3.2第二方案 6 2.3.3第三方案 6 2.3.4 最終方案 7 3 小型切骨機(jī)的機(jī)械部分計(jì)算 8 3.1電機(jī)的選取 8 3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 10 3.2.1 選擇帶型 10 3.2.2確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 11 3.2.3 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 12 3.2.4確定帶的根數(shù)z 12 3.2.5確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 13 3.2.6確定帶的張緊裝置 13 3.3 計(jì)算壓軸力 13 3.3 軸的校核 15 3.4 鍵的校核 16 3.5 軸承的校核 16 3.6 風(fēng)機(jī)參數(shù)的選擇和計(jì)算 17 3.6.1 風(fēng)機(jī)計(jì)算 17 3.6.2 風(fēng)機(jī)參數(shù)的選擇 18 4 切割工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4.1 電機(jī)的選型 19 4.2 切割主軸的設(shè)計(jì) 20 4.2.1 確定切割主軸最小直徑 20 4.2.2 求軸上的載荷 21 4.2.3 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 22 4.2.4 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 22 5 液壓缸元件的計(jì)算 26 5.1液壓缸的選擇 26 5.2 液壓缸結(jié)構(gòu) 29 5.3 工作原理 31 總 結(jié) 32 致 謝 33 參考文獻(xiàn) 34 山東英才學(xué)院2016屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒 論 1.1小型切骨機(jī)裝置(機(jī)械)的應(yīng)用及適用范圍 長(zhǎng)期以來(lái)，大部分地區(qū)小型切骨機(jī)還沿用傳統(tǒng)的手工勞作方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，小型切骨機(jī)開(kāi)始以一種新型設(shè)備登入市場(chǎng)，小型切骨機(jī)以快捷方便供不應(yīng)求，傳統(tǒng)加工方式已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)的需求，所以小型切骨機(jī)小型切骨機(jī)的設(shè)計(jì)，以加快小型切骨機(jī)的生產(chǎn)效率，對(duì)剛收獲的小型切骨機(jī)進(jìn)行快速收貨，以便于收割,是供應(yīng)小型切骨機(jī)市場(chǎng)的有效方法。 本文就小型切骨機(jī)這一環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，目的在于研制出一種新型的小型切骨機(jī)小型切骨機(jī)，加快小型切骨機(jī)的加工過(guò)程，縮短小型切骨機(jī)的產(chǎn)品形成周期，提高效率，降低成本。 1.2小型切骨機(jī)(機(jī)械)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 小型切骨機(jī)，最初是由美國(guó)于上世紀(jì)五十年代開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品。后來(lái)日本得到發(fā)展，并于上世紀(jì)六七十年代隨日本經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，技術(shù)性能得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。 上世紀(jì)八十年代初，我國(guó)大量引進(jìn)小型切骨機(jī)并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表，主要針對(duì)方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀(jì)九十年代，這種機(jī)型開(kāi)始大量用于糧食流通，同時(shí)派生出各種各樣的類似包裝機(jī)。隨著機(jī)電一體化的應(yīng)用，粉料自動(dòng)包裝也向著高速全自動(dòng)模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。 現(xiàn)今國(guó)外開(kāi)發(fā)的小型切骨機(jī)已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動(dòng)、模塊化。 就國(guó)內(nèi)外小型切骨機(jī)的開(kāi)發(fā)情況來(lái)看，主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行: (l)不斷擴(kuò)大其通用能力，以滿足多種屬性粉料的包裝。 (2)高速全自動(dòng)，配備微機(jī)控制系統(tǒng)，借助預(yù)先儲(chǔ)存的程序控制多臺(tái)伺服電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 (3)參數(shù)化調(diào)整和設(shè)置，對(duì)主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)作適當(dāng)調(diào)整有關(guān)工作參數(shù)，便可在較寬的尺寸范圍內(nèi)，滿足不同品種不同尺寸的包裝。 (4)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)供送、牽引、封切等主要部件進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立并又能較為自由組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機(jī)。 德國(guó)與美國(guó)、日本、意大利均為世界小型切骨機(jī)機(jī)械大國(guó)。在小型切骨機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國(guó)小型切骨機(jī)機(jī)械的設(shè)計(jì)是依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及市場(chǎng)分析結(jié)果進(jìn)行的，其，目標(biāo)是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國(guó)小型切骨機(jī)機(jī)械制造廠商和設(shè)計(jì)部門采取了諸多措施： (1)工藝流程自動(dòng)化程度越來(lái)越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機(jī)械手完成復(fù)雜的動(dòng)作。操作時(shí)，在由電腦控制的攝像機(jī)錄取信息和監(jiān)控下，機(jī)械手按電腦指令完成規(guī)定動(dòng)作，確保包裝的質(zhì)量。 (2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。德國(guó)小型切骨機(jī)機(jī)械以飲料、啤酒灌裝機(jī)械和塑料小型切骨機(jī)機(jī)械見(jiàn)長(zhǎng)，具有高速、成套、自動(dòng)化程度高和可靠性好等特點(diǎn)。其飲料灌裝速度高達(dá)12萬(wàn)瓶/h，小袋小型切骨機(jī)機(jī)的包裝速度高達(dá)900袋／min。(3)使產(chǎn)品機(jī)械和小型切骨機(jī)機(jī)械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進(jìn)行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國(guó)生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個(gè)系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問(wèn)題。 (4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個(gè)季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求小型切骨機(jī)機(jī)械具有良好的柔性和靈活性，使小型切骨機(jī)機(jī)械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟(jì)性的要求。 (5)普遍使用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度不斷加快，德國(guó)小型切骨機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，大大縮短了小型切骨機(jī)機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)周期. 小型切骨機(jī)設(shè)計(jì)不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng)濟(jì)性不完全是機(jī)械設(shè)備本身的成本，更重要的是運(yùn)轉(zhuǎn)成本，因?yàn)樵O(shè)備折舊費(fèi)只占成本的6％～8％，其他的就是運(yùn)轉(zhuǎn)成本。 我國(guó)小型切骨機(jī)行業(yè)起步于20世紀(jì)70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機(jī)械工業(yè)中的10大行業(yè)之一，無(wú)論是產(chǎn)量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國(guó)包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國(guó)已成為世界小型切骨機(jī)工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)之一。 小型切骨機(jī)作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)意義，而是包括形式產(chǎn)品、隱形產(chǎn)品及延伸產(chǎn)品3層含義。形式產(chǎn)品是指食品機(jī)本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指食品機(jī)給用戶提供的實(shí)際效用；延伸產(chǎn)品是指食品機(jī)的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以食品機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括：市場(chǎng)調(diào)研、原理圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、使用說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)及售后服務(wù)預(yù)案等。 小型切骨機(jī)設(shè)計(jì)的類別主要有：測(cè)繪仿制設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、改進(jìn)性設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為1．6～4萬(wàn)瓶/h，其中灌裝機(jī)的灌裝閥工位數(shù)從48個(gè)、60個(gè)、90個(gè)到120個(gè)就屬于系列化設(shè)計(jì)。 高速運(yùn)行的食品機(jī)，特別是一些先進(jìn)機(jī)型，大多是測(cè)繪、仿制國(guó)外的同類機(jī)型，進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還沒(méi)有真正掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如高速小型切骨機(jī)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法等，對(duì)高速工況下機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)精度分析等問(wèn)題還不能模擬解決；(2)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時(shí)地在實(shí)際設(shè)計(jì)中運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員缺乏及時(shí)的技術(shù)培訓(xùn)；(3)整個(gè)行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢(shì)資源不能得到合理的配置與調(diào)整。 在小型切骨機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍沿用以前的設(shè)計(jì)方法：(1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)尋找同類機(jī)型作為樣機(jī)；(2)參考樣機(jī)制定各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍；(3)設(shè)計(jì)工作原理圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖；(4)設(shè)計(jì)關(guān)鍵零件，部件；(5)設(shè)計(jì)總裝圖方案和動(dòng)作循環(huán)圖；(6)設(shè)計(jì)部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對(duì)主要部件中的關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核；(8)設(shè)計(jì)控制原理圖、施工圖等。 而今，國(guó)內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計(jì)軟件，可以對(duì)食品機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，其開(kāi)發(fā)的凸輪連桿機(jī)構(gòu)CAD／CAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進(jìn)行凸輪連桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的能力，但在實(shí)際小型切骨機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用還不普遍。 新型小型切骨機(jī)往往是機(jī)、電、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等分離傳動(dòng)技術(shù)，可使整機(jī)的傳動(dòng)鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，工作精度和速度大大提高。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用了多電機(jī)拖動(dòng)的同步控制技術(shù)。其實(shí)掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計(jì)人員不了解小型切骨機(jī)的這一發(fā)展趨勢(shì)。如果說(shuō)以前我國(guó)小型切骨機(jī)設(shè)計(jì)是仿制、學(xué)習(xí)階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí)。 我國(guó)食品行業(yè)技術(shù)與機(jī)械近些年所取得的成績(jī)是顯著的，其起步于20世紀(jì)70年代末，剛起步時(shí)年產(chǎn)值僅七、八千萬(wàn)元，產(chǎn)品品種僅100 余種，技術(shù)水平也較低。在20紀(jì)80年代中期至20世紀(jì)年代中期十余年的時(shí)間里，才得到快速發(fā)展，年增長(zhǎng)率達(dá)到20%—30% ，到1999年底塑料和小型切骨機(jī)達(dá)40 大類，品種達(dá)1700種，到2000年產(chǎn)值增加到300億元，且技術(shù)水平也上了個(gè)臺(tái)階，開(kāi)始出現(xiàn)了規(guī)?；?、自動(dòng)化趨勢(shì)，傳動(dòng)復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備也開(kāi)始出現(xiàn)，許多小型切骨機(jī)如液體塑料灌裝機(jī)等設(shè)備已開(kāi)始成套出口。 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 1.3.1 主要的研究?jī)?nèi)容 在查閱了國(guó)內(nèi)外大量的有關(guān)小型切骨機(jī)設(shè)計(jì)理論及相關(guān)知識(shí)的資料和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜合考慮小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體作業(yè)任務(wù)特點(diǎn)以及小型切骨機(jī)的推廣應(yīng)用，分析確定使用小型切骨機(jī)配合生產(chǎn)工序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的目的。 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本文擬進(jìn)行的研究?jī)?nèi)容如下: 1 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的環(huán)境要求和小型切骨機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定小型切骨機(jī)整體設(shè)計(jì)方案。 2 確定小型切骨機(jī)的性能參數(shù)，對(duì)初步模型進(jìn)行靜力學(xué)分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇電機(jī)。 3 從所要功能的實(shí)現(xiàn)出發(fā)，完成小型切骨機(jī)各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4 完成主要零部件強(qiáng)度與剛度校核。 1.3.2 設(shè)計(jì)要求 1 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，提出小型切骨機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案； 2 完成小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)； 3 通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成電機(jī)選型； 4 完成小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)造型；繪制小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。 1.4 本文研究主要內(nèi)容 通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)工具、圖書(shū)館的書(shū)籍和各類期刊、雜志查閱了解小型切骨機(jī)的相關(guān)知識(shí)，確定本設(shè)計(jì)符合要求，滿足需要。具體設(shè)計(jì)方法如下： 1、查閱資料、結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，產(chǎn)生小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路； 2、查閱各類機(jī)械機(jī)構(gòu)手冊(cè)，確定合理的小型切骨機(jī)結(jié)構(gòu)； 3、根據(jù)給定技術(shù)參數(shù)來(lái)選擇合適的部位； 4、重點(diǎn)對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究； 5、通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外情況，確定本設(shè)計(jì)課題的重點(diǎn)設(shè)計(jì)； 6、完成2D裝配圖的設(shè)計(jì)和繪制，并由此繪制零件圖； 7、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 8、檢查并完善本設(shè)計(jì)課題。 本設(shè)計(jì)采用的方法是理論設(shè)計(jì)與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方案，所運(yùn)用的資料來(lái)源廣泛，內(nèi)容充足。 34 2 小型切骨機(jī)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 基本結(jié)構(gòu) 小型切骨機(jī)其功能部件由支承體、帶動(dòng)力裝置的小型切骨機(jī)等組成。由功能部件(1)，電動(dòng)機(jī)和機(jī)架等構(gòu)成的小型切骨機(jī)，下圖是該機(jī)器的工作原理圖。 圖2.1 小型切骨機(jī)總體圖 2.2 設(shè)計(jì)原則 小型切骨機(jī)其功能部件由支承體、帶動(dòng)力裝置的小型切骨機(jī)切刀部件和包壓線或機(jī)筒等組成。由功能部件，電動(dòng)機(jī)和機(jī)架(或機(jī)腳)等構(gòu)成小型切骨機(jī)。在功能部件中的小型切骨機(jī)轉(zhuǎn)子上裝有使切割 2.3 方案分析 2.3.1 第一方案 采用平鋪帶式傳送裝置，將金屬梳手工放落在傳送帶上，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶將金屬梳送到切割。 此輸送裝置由于需要電機(jī)通過(guò)軸帶動(dòng)輸送帶滾筒轉(zhuǎn)動(dòng) 小型切骨機(jī)示意圖如下圖所示： 圖2.2 臥式小型切骨機(jī)示意圖 據(jù)上圖2.3.1臥式小型切骨機(jī)示意圖，不難看出此小型切骨機(jī)包括2個(gè)電機(jī)，3根軸，滾筒，輸送帶，帶輪，帶輪等等。小型切骨機(jī)零件眾多，這無(wú)疑增加了小型切骨機(jī)的制造成本與維護(hù)運(yùn)行成本。對(duì)于廣大的金屬梳來(lái)說(shuō)，這種臥式小型切骨機(jī)很顯然不是他們理想的選擇。因此，設(shè)計(jì)出一款小型且制造成本低廉，適用與小型切骨機(jī)非常必要。 2.3.2第二方案 輸送裝置仍然采用圓管帶式輸送，把金屬梳平鋪在帶上后，隨帶前進(jìn)，但在輸送帶之間安裝兩個(gè)喂入輪，做相對(duì)回轉(zhuǎn)時(shí)，把輸送帶傳送的金屬梳擠壓夾持后，送入到切碎口，曲線型刃口的轉(zhuǎn)刀制造、磨刃均較方便，清洗阻力矩變化平緩，但金屬梳有向外推移的現(xiàn)象，刃口磨損也不均勻。而直線型動(dòng)刀制造、磨刃均比較簡(jiǎn)單、強(qiáng)度好，缺點(diǎn)是清洗開(kāi)始時(shí)，往往將金屬梳向外推移，此時(shí)清洗點(diǎn)離軸心的距離較大，因而清洗阻力矩大大增加，致使清洗阻力矩在清洗過(guò)程中變化劇烈 2.3.3第三方案 經(jīng)過(guò)以上兩種方案的分析、研究及比較，最終方案確定如下： 設(shè)計(jì)一種小型的立式小型切骨機(jī)取代一般的臥式小型切骨機(jī)既避免了功率消耗大，成本高等缺點(diǎn)；又可讓金屬梳少擠壓與擦傷參照?qǐng)D2.1.1、圖2.1.2，立式小型切骨機(jī)由功能部件(1) 、電機(jī)支架(2)、電磁調(diào)速電機(jī)(3)、螺栓(4)、帶輪(5)、機(jī)架(6)等組成。 功能部件(1)是本實(shí)用新型小型切骨機(jī)的核心，它由帶輪(7)、軸承(8)、支承體(9)、主軸(10)、防污密封軸承端蓋(11)、墊套(12)、機(jī)殼(13)、螺母、切割、擋板(16)、出料門(17)等構(gòu)成。電機(jī)支架(2)可連同電機(jī)(3)一起繞螺栓(4)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)90度后固定在機(jī)架(6)上，使電機(jī)(3)平臥，以便用來(lái)驅(qū)動(dòng)其它臥式機(jī)械，提高電機(jī)的利用率。機(jī)架(6)是功能部件(1)和電動(dòng)機(jī)(3)的聯(lián)系和支承件。 2.3.4 最終方案 小型切骨機(jī)其功能部件由支承體、帶動(dòng)力裝置的小型切骨機(jī)切割部件和機(jī)筒等組成。由功能部件(1)，電動(dòng)機(jī)(8)和機(jī)架（6)等構(gòu)成的小型切骨機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子上裝有使刀刃切鍘平面垂直于主軸的切割功能部件(下部?jī)?nèi)有能使物料自動(dòng)卸出，設(shè)有與刀片)相對(duì)。 3 小型切骨機(jī)的機(jī)械部分計(jì)算 3.1電機(jī)的選取 小型切骨機(jī)在工作時(shí)，在運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較好（保障運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的條件：有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的儲(chǔ)備功率和較靈敏的調(diào)速器）的條件下，其功率總耗用N 由兩部分組成：一部分用于克服空轉(zhuǎn)而消耗的功率（占總功率消耗的5%-7%），一部分用于克服脫粒阻力而消耗的功率（占總功率消耗的93%-95%），所以裝置的功率消耗為： N =+ （kW ） (4) 1)其中空轉(zhuǎn)功率消耗: =+ 式中：——系數(shù)，為克服軸承及傳動(dòng)裝置的摩擦阻力的功率消耗， B——系數(shù)，為克服滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)消耗的功率， . 其中消耗:這個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜， 清洗裝置消耗的功率由下式可求得： (6) 其中：——單位時(shí)間進(jìn)入清選裝置的質(zhì)量（）； ——單位脫出物質(zhì)量清選篩所需的功率（） ——選別能力系數(shù)，0.8-0.9。 由于計(jì)算較為復(fù)雜，初步采用估算的方法，擬采用Y132M-4電動(dòng)機(jī)。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 選擇，其銘牌如下表3-1： 表3-1 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 KW 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 Kg 　Y132M-4 　 7.5 同步轉(zhuǎn)速1500 r/min,4級(jí) 1440 2.2 2.2 　81 （a） （b） 圖3-1 電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸示意圖 表3-2 電動(dòng)機(jī)的安裝技術(shù)參數(shù) 中心高/mm 外型尺寸/mm L（AC/2+AD）HD 底腳安裝 尺寸AB 地腳螺栓 孔直徑K 軸伸尺 寸DE 裝鍵部位 尺寸FGD 132 515 345 315 216 178 12 38 80 10 43 3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=500r/min 表3-1 工作情況系數(shù) 工作機(jī) 原動(dòng)機(jī) ⅰ類 ⅱ類 一天工作時(shí)間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動(dòng)小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動(dòng)較大 螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動(dòng)很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4， 取KA＝1.1。即 3.2.1 選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297圖13－11選取。 圖3-1 帶型圖 根據(jù)算出的Pd＝8.25kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 3.2.2確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm 則取dd1=90mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3-2 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=250mm ① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 3.2.6確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 3.3 計(jì)算壓軸力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝133.46N，上面已得到=153.36o，z=8，則 對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32、34、36、38（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表3-5 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項(xiàng)目 符號(hào) 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32 對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34 - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38 - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 1 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))，如圖3-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖3-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖3-2d。 （a） （b） （c） （d） 圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） 3.3 軸的校核 需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）. 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見(jiàn)【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。：通過(guò)受力分析， 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 3.4 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見(jiàn)連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為： 3.5 軸承的校核 ⑴、軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。 ②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ∴ 受力 根據(jù)圖3.12受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 圖3.12受力分析和受力圖 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有： ⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 3.6 風(fēng)機(jī)參數(shù)的選擇和計(jì)算 3.6.1 風(fēng)機(jī)計(jì)算 (1）風(fēng)機(jī)葉輪葉輪的外徑D1 (2) 其中為壓力系數(shù)，一般取=0.35。 代入上式得：23.61(m/s) ==60/(3.14650)23.61=0.69m 取=0.70m。 (2）風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口的直徑=(0.65～0.8)，?。?.700.70=0.50m。 (3）風(fēng)扇寬度Ｂ ，取B=0.50m。 (4）風(fēng)機(jī)出風(fēng)口高度S ，取0.28m。 (5)風(fēng)扇功率 (6)葉輪內(nèi)徑 ＝,?。剑?40.70=0.28m (7）葉片數(shù)的確定 ,取片。 3.6.2 風(fēng)機(jī)參數(shù)的選擇 本設(shè)計(jì)中的風(fēng)機(jī)采用的是機(jī)械中廣泛采用的農(nóng)用型風(fēng)機(jī),葉片采用直葉,外形為切角的矩形,以改善風(fēng)機(jī)出口氣流的不均勻性,殼體為蝸殼形外殼,據(jù)試驗(yàn)懸浮速度為之間,比重/cm3,選取風(fēng)機(jī)的風(fēng)速為。 (1)假設(shè)輕質(zhì)夾雜物的質(zhì)量為， ——輕質(zhì)雜質(zhì)量與液壓油量之比的系數(shù)，通常， 則液壓油的流量為=0.050/0.25=0.20 m3/s (2)風(fēng)機(jī)的全壓力為： =+=2/2+15=720.1+15=19.9/2 4 切割工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 電機(jī)的選型 （1） 基于電動(dòng)機(jī)的以上特點(diǎn)，本文選用作為北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司部分110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)作為切割驅(qū)動(dòng)裝置。 圖3.1是北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司部分110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)。 圖3.1 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 所以根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)選擇110BYG350DH-SAKRMA型號(hào)的電機(jī)，圖3.2是110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)說(shuō)明。 圖3.2 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)說(shuō)明 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸，如圖3.3所示。 圖3.3 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線，如圖3.4所示。 圖3.4 110BYG350DH型電機(jī)矩頻特性曲線 4.2 切割主軸的設(shè)計(jì) 4.2.1 確定切割主軸最小直徑 （1）先按課本式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本，取，于是得 ＝11210.23 根據(jù)切削機(jī)床主軸的設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，前面章節(jié)已經(jīng)做了說(shuō)明，在此不具體說(shuō)明， 擬定軸的結(jié)構(gòu)如下圖， 軸的受力情況如下圖： 圖6.3 軸的受力圖 4.2.2 求軸上的載荷 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面Ｃ是軸的危險(xiǎn)截面。計(jì)算步驟如下： ＝＝＝4 966.34 N ＝＝＝3 960.59 N ＝＝＝2 676.96 N ＝＝3 356.64-2 676.96＝679.68 N ＝＝4 966.3457.1＝283 578.014 ＝＝2 676.9657.1＝152 854.416 ＝＝679.6871.6＝486 65.09 ＝＝＝322 150.53 ＝＝＝287 723.45 表6.5 軸設(shè)計(jì)受力參數(shù) 載 荷 水平面H 垂直面V 支反力 ＝4 966.34 N，＝3 960.59 N ＝2 676.96 N，＝679.68 N 彎矩M ＝283 578.014 ＝152 854.416 ＝486 65.09 總彎矩 ＝322 150.53 ,＝287 723.45 扭矩T 1 410 990 4.2.3 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 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C）的強(qiáng)度。根據(jù)課本式(15-5)及表7.2中的數(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，?。?.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 ＝＝ MPa＝12.4 MPa 前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查課本表15-1得[]＝60MP。因此〈 []，故此軸安全。 4.2.4 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險(xiǎn)截面 截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A,Ⅱ,Ⅲ,B均無(wú)需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面Ⅳ和Ⅴ處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，從受載來(lái)看，截面C上的應(yīng)力最大。截面Ⅴ的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但是截面Ⅴ不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面C上雖然應(yīng)力最大，但是應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大,故截面C也不必校核，截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而，該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側(cè)即可。 （2）截面Ⅳ左側(cè) 抗彎截面系數(shù) W＝0.1＝0.1＝61 412.5 抗扭截面系數(shù) ＝0.2＝0.2＝122 825 截面Ⅶ的右側(cè)的彎矩M為 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩為 ＝1 410 990 截面上的彎曲應(yīng)力 ＝1.48 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ＝11.49 MPa 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因 ， 經(jīng)插值后查得 ＝1.9，＝1.29 又由課本附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 ，＝0.88 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(課本附表3-4）為 ＝1.756 由課本附圖3-2的尺寸系數(shù)；由課本附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。 軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸為經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為 又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù) ，取 ，取 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得 S＝＝＝65.66 S＝＝＝16.92 ＝＝＝16.38≥S＝1.5 故可知其安全。 1. 截面Ⅳ右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W＝0.1＝0.1＝72 900 抗扭截面系數(shù) ＝0.2＝0.2＝145 800 截面Ⅶ的右側(cè)的彎矩M為 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩為 ＝1 410 990 截面上的彎曲應(yīng)力 ＝1.25 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ＝9.68 MPa 過(guò)盈配合處的，由課本附表3-8用插值法求出，并?。?.8，于是得 ＝3.24 ＝0.83.24＝2.59 軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸為經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為 ＝3.33 ＝2.68 又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù) ，取 ，取 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得 S＝＝＝66.07 S＝＝＝16.92 ＝＝＝11.73≥S＝1.5 故該軸的截面Ⅳ右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本軸因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算即告結(jié)束。 5 液壓缸元件的計(jì)算 5.1液壓缸的選擇 液壓缸的選用要根據(jù)以下方面進(jìn)行分析： 1、類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇液壓缸的類型。要求液壓缸到達(dá)行程終端無(wú)沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖液壓缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿液壓缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊液壓缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能液壓缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕液壓缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無(wú)污染時(shí)需要選用無(wú)給油或無(wú)油潤(rùn)滑液壓缸等。 2、安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式液壓缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)液壓缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式液壓缸。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊液壓缸。 3、作用力的大小 即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來(lái)確定液壓缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需液壓缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使液壓缸輸出力稍有余量。缸徑過(guò)小，輸出力不夠，但缸徑過(guò)大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小液壓缸的外形尺寸。 4、活塞行程 與使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的運(yùn)動(dòng)速度 主要取決于液壓缸輸入壓縮液壓油流量、液壓缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)取大值。液壓缸運(yùn)動(dòng)速度一般為50～800㎜/s。對(duì)高速運(yùn)動(dòng)液壓缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對(duì)于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制液壓缸速度需注意：水平安裝的液壓缸推動(dòng)負(fù)載時(shí)，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的液壓缸舉升負(fù)載時(shí)，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)避免沖擊時(shí)，應(yīng)選用帶緩沖裝置的液壓缸。 圖5.1 液壓缸實(shí)物圖 6、液壓缸的選型步驟及其類型介紹 程序1：根據(jù)操作形式選定液壓缸類型： 液壓缸操作方式有雙動(dòng)，單動(dòng)彈簧壓入及單動(dòng)彈簧壓出等三種方式 程序2：選定其它參數(shù)： 1、選定液壓缸缸徑大小 根據(jù)有關(guān)負(fù)載、使用液壓油壓力及作用方向確定 2、選定液壓缸行程 工件移動(dòng)距離 3、選定液壓缸系列 4、選定液壓缸安裝型式 不同系列有不同安裝方式，主要有基本型、腳座型、法蘭型、U型鉤、軸耳型 5、選定緩沖器 無(wú)緩沖、橡膠緩沖、氣緩沖、油壓吸震器 6、選定磁感開(kāi)關(guān) 主要是作位置檢測(cè)用，要求液壓缸內(nèi)置磁環(huán) 7、選定液壓缸配件 包括相關(guān)接頭 （一）單作用液壓缸 單作用液壓缸只有一腔可輸入壓縮液壓油，實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。其原理及結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖： 圖5.2單作用液壓缸 1— 缸體；2—活塞；3—彈簧；4—活塞桿； 單作用液壓缸的特點(diǎn)是： 1）僅一端進(jìn)（排）氣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗氣量小。 2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位，壓縮液壓油能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。 3）缸內(nèi)安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用液壓缸相比，有效行程小一些。 4）液壓缸復(fù)位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進(jìn)過(guò)程中是變化的。 由于以上特點(diǎn)，單作用活塞液壓缸多用于短行程。其推力及運(yùn)動(dòng)速度均要求不高場(chǎng)合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長(zhǎng)行程、高載荷的場(chǎng)合。 （二） 雙作用液壓缸 雙作用液壓缸指兩腔可以分別輸入壓縮液壓油，實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)的液壓缸。其結(jié)構(gòu)可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類液壓缸使用最為廣泛。 1） 雙活塞桿雙作用液壓缸雙活塞桿液壓缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。 2） 缸體固定時(shí)，其所帶載荷（如工作臺(tái)）與液壓缸兩活塞桿連成一體，壓縮液壓油依次進(jìn)入液壓缸兩腔（一腔進(jìn)氣另一腔排氣），活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)左右運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設(shè)備上。 活塞桿固定時(shí)，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺(tái)）連成一體，壓縮液壓油從空心活塞桿的左端或右端進(jìn)入液壓缸兩腔，使缸體帶動(dòng)工作臺(tái)向左或向左運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設(shè)備。 圖3.3雙活塞桿雙作用液壓缸 a）缸體固定；b）活塞桿固定 1—缸體；2—工作臺(tái)；3—活塞；4—活塞桿；5—機(jī)架 雙活塞桿液壓缸因兩端活塞桿直徑相等，故活塞兩側(cè)受力面積相等。當(dāng)輸入壓力、流量相同時(shí)，其往返運(yùn)動(dòng)力及速度均相等。 (三)緩沖液壓缸 緩沖液壓缸對(duì)于接近行程末端時(shí)速度較高的液壓缸，不采取必要措施，活塞就會(huì)以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動(dòng)和損壞機(jī)件。為了使活塞在行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。在液壓缸兩端加設(shè)緩沖裝置，一般稱為緩沖液壓缸。緩沖液壓缸見(jiàn)下圖，主要由活塞桿1、活塞2、緩沖柱塞3、單向閥5、節(jié)流閥6、端蓋7等組成。其工作原理是：當(dāng)活塞在壓縮液壓油推動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸右腔的氣體經(jīng)柱塞孔4及缸蓋上的氣孔8排出。在活塞運(yùn)動(dòng)接近行程末端時(shí)，活塞右側(cè)的緩沖柱塞3將柱塞孔4堵死、活塞繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，封在液壓缸右腔內(nèi)的剩余氣體被壓縮，緩慢地通過(guò)節(jié)流閥6及氣孔8排出，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的壓力能如果與活塞運(yùn)動(dòng)所具有的全部能量相平衡，即會(huì)取得緩沖效果，使活塞在行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊。調(diào)節(jié)節(jié)流閥6閥口開(kāi)度的大小，即可控制排氣量的多少，從而決定了被壓縮容積（稱緩沖室）內(nèi)壓力的大小，以調(diào)節(jié)緩沖效果。若令活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣孔8輸入壓縮液壓油，可直接頂開(kāi)單向閥5，推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)。如節(jié)流閥6閥口開(kāi)度固定，不可調(diào)節(jié)，即稱為不可調(diào)緩沖液壓缸。 圖3.4緩沖液壓缸 1—活塞桿；2—活塞；3—緩沖柱塞；4—柱塞孔；5—單向閥 6—節(jié)流閥；7—端蓋；8—?dú)饪? 5.2 液壓缸結(jié)構(gòu) 液壓缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示： 1）缸筒 缸筒的內(nèi)徑大小代表了液壓缸輸出力的大小?；钊诟淄矁?nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對(duì)鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型液壓缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開(kāi)關(guān)的液壓缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的液壓缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。 SMC CM2液壓缸活塞上采用組合密封圈實(shí)現(xiàn)雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。 2）端蓋 端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高液壓缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載，減小活塞桿伸出時(shí)的下彎量，延長(zhǎng)液壓缸使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過(guò)去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。 3）活塞 活塞是液壓缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈?；钊系哪湍キh(huán)可提高液壓缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長(zhǎng)使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹(shù)脂等材料。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動(dòng)部分長(zhǎng)度來(lái)決定?；瑒?dòng)部分太短，易引起早期磨損和卡死?；钊牟馁|(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。 4）活塞桿 活塞桿是液壓缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。 5）密封圈 回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。 缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種： 整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。 6）液壓缸工作時(shí)要靠壓縮液壓油中的油霧對(duì)活塞進(jìn)行潤(rùn)滑。也有小部分免潤(rùn)滑液壓缸。 5.3 工作原理 根據(jù)工作所需力的大小來(lái)確定活塞桿上的推力和拉力。由此來(lái)選擇液壓缸時(shí)應(yīng)使液壓缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，液壓缸不能正常工作；但缸徑過(guò)大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少液壓缸的尺寸。 液壓缸 下面是液壓缸理論出力的計(jì)算公式： F：液壓缸理論輸出力(kgf) F′：效率為85％時(shí)的輸出力(kgf)－－(F′＝F85％） D：液壓缸缸徑(mm) P：工作壓力(kgf／cm2) 例：直徑340mm的液壓缸，工作壓力為3kgf／cm2時(shí)，其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少?