甘蔗打結(jié)機(jī)的設(shè)計(jì)

甘蔗打結(jié)機(jī)的設(shè)計(jì),甘蔗,打結(jié),設(shè)計(jì) 寧XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 甘蔗打結(jié)機(jī)設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 2013 年 5 月 30 日 摘 要 目前國產(chǎn)的設(shè)備大多是對國外進(jìn)口產(chǎn)品的簡單仿制，因此針對甘蔗打結(jié)器裝置關(guān)鍵部件的深入研究，對原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動、功能等分析，提供結(jié)構(gòu)簡單可靠、操作方便、機(jī)械化程度高、使用范圍廣的甘蔗打結(jié)器裝置是很有必要的。 本文在分析甘蔗打結(jié)器裝置的工藝和使用要求的基礎(chǔ)上，通過對關(guān)鍵部件的理論分析，提出一種實(shí)用、簡單、可靠和通用的傳動系統(tǒng)，將結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等做了較為詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì);本文分析各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)規(guī)律，提出可行的優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足切割工藝;對關(guān)鍵部件提出完整的設(shè)計(jì)方法，旨在滿足市場需求，推動企業(yè)創(chuàng)新步伐。 本文借助了Autocad，pro/e等軟件分析運(yùn)動規(guī)律和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析的方法，可以應(yīng)用于其它類型甘蔗打結(jié)器裝置設(shè)備的設(shè)計(jì)和分析中。 關(guān)鍵詞：甘蔗打結(jié)器裝置 ，傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) Abstract As the demand for food diversification, personalization, automatic powder food machine applications more generally. Most of the current China-made equipment is to copy。 Simple import of imitation products, the automatic food machine for powder-depth study of key components, the basic principles, structure, movement, functional analysis, to provide a simple and reliable structure, convenient operation, high degree of automation with a wide range of food machines is necessary. Based on the analysis of powder food machine automatic food processes and the use of the requirements on the basis of the key components of the theoretical analysis, a practical, simple, reliable and versatile drive system, a single package for the bag to expand the size and output of long adjustable structure; for delivery of the film structure, the structure of closed traction, closed-end structure, such as cutting off key parts of the design principles, structural features, such as doing a more detailed study and design; This paper analyzes the law of the Kinematics , optimizing the structure and put forward feasible to meet the food process; a key component of a complete design method, designed to meet the market demand,Promoting innovation. In this paper, using the autocad, pro/e, such as movement of software analysis and structural design, such as the use of computer-aided design and analysis methods can be applied to other types of food equipment design and analysis. Key Words: automatic food machine, technology transmission, structure designing, CAD 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒 論 1 1.1甘蔗打結(jié)器裝置的應(yīng)用及適用范圍 1 1.2甘蔗打結(jié)器裝置的國內(nèi)外發(fā)展情況 1 1.3 甘蔗打結(jié)器裝置研究開發(fā)的意義 4 第2章 甘蔗打結(jié)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 5 2.1課題研究內(nèi)容 5 2.1 甘蔗打結(jié)器的動力選擇 5 2.2 甘蔗打結(jié)器的驅(qū)動方式 5 2.3 甘蔗打結(jié)器的動力性能比較 6 2.4 甘蔗打結(jié)器動力的計(jì)算與選擇 7 2.2 課題的研究要求 7 第3章 甘蔗打結(jié)器收集裝置設(shè)計(jì) 9 第3章 甘蔗打結(jié)器傳輸裝置 9 同步帶的概述 9 同步帶介紹 9 5同步帶分類 10 同步帶傳動計(jì)算 10 同步帶計(jì)算選型 10 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 13 同步帶的設(shè)計(jì) 15 同步帶輪的設(shè)計(jì) 15 第3章 夾緊裝置設(shè)計(jì) 16 第3章 定量裝置設(shè)計(jì) 16 第3章 甘蔗打結(jié)器傳動裝置設(shè)計(jì) 16 3.3傳動方案的確定 16 4.1裝置間歇比的分配 17 4.1.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 17 4.1.2 凸輪式間歇機(jī)構(gòu) 18 4.1.3切斷裝置間歇比的分配 18 4.2 不完全齒輪機(jī)構(gòu)副設(shè)計(jì) 19 4.2.1 基本型式與嚙合特性 19 4.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算 21 4.2.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式及工作圖 27 第4章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 32 4.1對機(jī)架結(jié)構(gòu)的基本要求 32 4.2 機(jī)架的結(jié)構(gòu) 33 4.2橫梁設(shè)計(jì) 34 4.3 機(jī)架的基本尺寸的確定 36 4.4 架子材料的選擇確定 36 4.3 主要梁的強(qiáng)度校核 37 總結(jié)與展望 39 參考文獻(xiàn) 40 致 謝 41 第1章 緒 論 1.1甘蔗打結(jié)器裝置的應(yīng)用及適用范圍 現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活中，絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過機(jī)械加工來提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。而有些產(chǎn)品的包裝要借助包裝技術(shù)及裝備。所以包裝設(shè)備在包裝過程中是不可或缺的工藝手段。 甘蔗打結(jié)器裝置是包裝設(shè)備中較為重要的一種機(jī)械設(shè)備形式，可廣泛應(yīng)用于一般塊狀食品的包裝，尤其適用于大批量的轉(zhuǎn)移、稱重、封口 、碼放等過程。利用小型自動包裝機(jī)械包裝是提高裝袋速度，減輕工人勞動強(qiáng)度的有效方法。 1.甘蔗打結(jié)機(jī)械的發(fā)展簡史 1.1甘蔗打結(jié)機(jī)械的初級階段 中國、新幾內(nèi)亞、印度、東南亞是世界甘蔗主要發(fā)源地。早在公元前4世紀(jì)，我國就有種植甘蔗及甘蔗制糖的歷史。然而，兩千多年來，甘蔗的收獲仍然保持著手工作業(yè)，直到十九世紀(jì)80年代才開始甘蔗打結(jié)機(jī)械的研制，1890年John Rowland 設(shè)計(jì)制造了世界上第一臺甘蔗打結(jié)機(jī)[1]，才開始了甘蔗從手工作業(yè)到機(jī)械作業(yè)的轉(zhuǎn)變。十九世紀(jì)90年代到二十世紀(jì)初這一時期的甘蔗打結(jié)機(jī)械主要用馬匹作動力，割后處理仍然保持著完全的手工作業(yè)，工作效率僅是人工操作工效的2～3倍。 1.2以拖拉機(jī)為動力的階段 拖拉機(jī)的出現(xiàn)推動了甘蔗打結(jié)機(jī)械的發(fā)展。1928年Cliff Rowland成功地設(shè)計(jì)制造了以拖拉機(jī)為動力的整稈式收割機(jī)，1932年又成功地研制了世界上第一臺切段式收割機(jī)[1]。二十世紀(jì)40～50年代，收割機(jī)的設(shè)計(jì)充分利用拖拉機(jī)動力，基本上結(jié)束了以馬匹作為主要動力的歷史。 1.3甘蔗打結(jié)機(jī)的縱深發(fā)展階段 二十世紀(jì)40～70年代間是整稈式收割機(jī)發(fā)展較為完善的時期，同時割后處理技術(shù)也有了很大發(fā)展，RayVenton設(shè)計(jì)的收割機(jī)是60年代的成功之作。1963年，Toft兄弟將螺旋技術(shù)應(yīng)用于甘蔗打結(jié)機(jī)，設(shè)計(jì)了同時適用于直立與倒伏的甘蔗打結(jié)機(jī)，成為甘蔗收獲技術(shù)發(fā)展史上的里程碑[1]。70年代后期，切段式收割機(jī)得到了很大發(fā)展。同時，在不同地區(qū)，整稈式收割機(jī)也得到了進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)在的收割機(jī)不僅適用于直立或倒伏的甘蔗收獲，也適用于焚燒的或青稈甘蔗收獲。隨著配備功率的增大，機(jī)械工作效率得到較大提高。 2.國內(nèi)外甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 2.1 國內(nèi)甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 目前，我國的甘蔗種植面積100多萬ha，但在全國范圍內(nèi)，甘蔗打結(jié)機(jī)還沒有得到廣泛的應(yīng)用，收割機(jī)的實(shí)際應(yīng)用在國內(nèi)還是一片空白，仍處于單樣機(jī)的研制狀態(tài)，發(fā)展較為緩慢。我國從20世紀(jì)70年代開始研制甘蔗打結(jié)機(jī)，大多數(shù)收割機(jī)是以仿照國外大型收割機(jī)為主，并沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行開發(fā)，研制的機(jī)型主要分為兩種型式：切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)和整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)。 切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)是仿照國外大型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)改進(jìn)而成。通過改造中馬力輪式拖拉機(jī)的輪系，抬高拖拉機(jī)的離地間隙，以適應(yīng)甘蔗壟作和原料蔗輸送。割臺懸掛于拖拉機(jī)尾部，以拖拉機(jī)后退方向?yàn)槭崭钋斑M(jìn)方向，可一次性完成切梢、扶倒、切割、喂入、切段、輸送、清選、裝載等工序[2]。代表機(jī)型是廣西農(nóng)機(jī)研究所研制的4GZ—140型自走切段式甘蔗打結(jié)機(jī)，生產(chǎn)率高達(dá)25噸/小時，含雜率和損失率分別控制在10%和7%之內(nèi)，宿根破頭率在20%之內(nèi)。由于切段原料蔗不受糖廠歡迎，該類機(jī)型沒有得到推廣應(yīng)用。 整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)從割臺形式看，主要有臥式整稈和立式整稈兩種；從懸掛形式看主要有側(cè)掛式、腹掛式和肩背式三種；從收獲方式看分為聯(lián)合式和分段式整稈收獲兩種[3]。聯(lián)合式整稈甘蔗打結(jié)機(jī)可一次性完成：切梢、扶倒、切割、輸送、清選、剝?nèi)~等工序。代表機(jī)型為廣西農(nóng)機(jī)研究院研制的以中馬力輪式拖拉機(jī)作底盤的KALTOR—80型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)。分段式整稈收割機(jī)可一次性完成扶倒、切割輸送、鋪放（或打捆）等工序。這類機(jī)型有自走底盤式、側(cè)掛大中馬力輪式拖拉機(jī)式和利用手扶拖拉機(jī)底盤式等型式，代表機(jī)型有廣東農(nóng)機(jī)所研制的4GZ—35型側(cè)掛式甘蔗打結(jié)機(jī)、華南農(nóng)大研制的側(cè)掛式甘蔗打結(jié)機(jī)和自走底盤式甘蔗打結(jié)機(jī)、仙游縣農(nóng)機(jī)廠研制的配套手拖的4GZ—12型甘蔗打結(jié)機(jī)。各種機(jī)形的發(fā)展仍然滯留在八十年代的形式上，適應(yīng)性、可靠性有待提高，正在開發(fā)試驗(yàn)改進(jìn)中。由于技術(shù)上的因素，目前均沒有大量推廣使用。 2.2國外甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 在國外,甘蔗收獲技術(shù)發(fā)展比較迅速,甘蔗打結(jié)機(jī)的發(fā)展也呈現(xiàn)出了各自不同的特點(diǎn)。國外甘蔗打結(jié)機(jī)主要有兩種型式：一種為切段式甘蔗打結(jié)機(jī)，一種為整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)（配套剝?nèi)~機(jī)）。 大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)是甘蔗收獲機(jī)械技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前，在巴西、澳大利亞、古巴等產(chǎn)糖發(fā)達(dá)國家，由于土地資源十分豐富，甘蔗連片種植面積大，田園平整，便于機(jī)械化作業(yè)。同時，糖廠制糖工藝接受切段式原料蔗，大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，在澳大利亞完全有取代整稈式收割機(jī)的趨勢。這些大型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)時能夠一次性完成：扶倒、切梢、收割、切段、清選、裝載、蔗葉切碎還田等工序，代表機(jī)型為澳大利亞TOFT系列，24小時生產(chǎn)率達(dá)到400～900噸。小型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)代表機(jī)型有日本久保田公司生產(chǎn)的UT—70K型、松元機(jī)工株式會社生產(chǎn)的MCH—15型等。這些機(jī)型功率較小，每小時生產(chǎn)率為3噸。 整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)適于丘陵地區(qū)小田塊蔗田作業(yè)，在世界主產(chǎn)糖國應(yīng)用范圍不是很廣泛，目前，在日本、菲律賓、印度尼西亞等國應(yīng)用，只實(shí)現(xiàn)甘蔗的割倒、鋪放等工序。該類機(jī)型較小、輕便、靈活，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：以手扶拖拉機(jī)底盤為動力和行走裝置，安裝有地面仿型裝置，割臺可調(diào)程度高等。代表機(jī)型有日本文明農(nóng)機(jī)株式會社生產(chǎn)的NB—11型小型甘蔗打結(jié)機(jī)和HC-50型履帶自走切斷式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)。前一種收割機(jī)即國內(nèi)的割鋪機(jī)，設(shè)計(jì)形式新穎，操作技術(shù)較低，價格相對較低，普遍使用于以家庭為單位的農(nóng)戶。后一種甘蔗打結(jié)機(jī)尾部配有特殊的袋式收集裝置，易于在島嶼或小塊土地上作業(yè).行走系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動,工作系統(tǒng)采用液壓機(jī)械相結(jié)合以液壓驅(qū)動為主。與澳大利亞現(xiàn)行的全液壓驅(qū)動甘蔗打結(jié)機(jī)械相比，在收割技術(shù)和整機(jī)工作的可靠性上還存在著一定的差距。 3.國內(nèi)甘蔗打結(jié)機(jī)存在的技術(shù)問題 雖然國內(nèi)開發(fā)了不少機(jī)型，目前研發(fā)的熱度也正在高漲，但是適合生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用的成熟、穩(wěn)定機(jī)型基本上還沒有，甘蔗打結(jié)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用還是一片空白，現(xiàn)有機(jī)型主要存在以下問題。 3.1宿根破頭率問題 甘蔗是宿根性作物，宿根的好壞直接影響著下一季的發(fā)芽率，進(jìn)而影響甘蔗的產(chǎn)量。當(dāng)然，影響宿根發(fā)芽的因素很多，除了砍伐的時間、天氣、管理等因素外，收割機(jī)切割器的切割質(zhì)量也是重要因素之一。宿根的破頭率是衡量切割器工作性能的一個指標(biāo)。切割器離地高度、工作因素（前進(jìn)速度、刀盤轉(zhuǎn)速）、結(jié)構(gòu)因素（刀片刃角、刀片切割角、刀片數(shù)目、刀盤傾角）直接影響切割器的工作性能，從而影響著宿根破頭率的大小。目前國內(nèi)外研制的甘蔗切割器的切割破頭率雖然控制在20％以下，但還尚未達(dá)到理想的結(jié)果，其主要原因是切割器的設(shè)計(jì)參數(shù)及工作參數(shù)僅停留在試驗(yàn)摸索階段，還尚未建立其較完善的設(shè)計(jì)理論根據(jù)。同時，有些機(jī)型的切割器工作時是定參數(shù)工作，使得收割機(jī)在崎嶇不平的地面上工作時，不能隨時對切割器進(jìn)行調(diào)整；有些機(jī)型的切割器在作業(yè)過程中工作參數(shù)雖然可調(diào)，但不能隨工作環(huán)境的變化靈活而準(zhǔn)確地調(diào)整切割器的工作參數(shù)。因此，目前所研制的甘蔗打結(jié)機(jī)切割器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還有待于進(jìn)一步改善。 3.2含雜率問題 含雜率既是影響甘蔗產(chǎn)糖量的因素，又是衡量甘蔗打結(jié)機(jī)工作性能的重要指標(biāo)之一。收割機(jī)剝?nèi)~機(jī)構(gòu)工作性能的好壞直接影響著機(jī)收甘蔗含雜率的大小。目前國內(nèi)切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)收獲的甘蔗含雜率一般為10％左右，國外切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)收獲的甘蔗含雜率一般為5％左右，而國內(nèi)糖廠對甘蔗含雜率有較嚴(yán)格的要求，因此剝?nèi)~機(jī)構(gòu)在剝?nèi)~技術(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍有待改進(jìn)。 3.3工作可靠性問題 甘蔗收獲是一個系統(tǒng)的機(jī)械作業(yè)過程，是一個各環(huán)節(jié)協(xié)同作業(yè)的田間機(jī)器系統(tǒng)。由于甘蔗收割后處理工序的特殊性，以至于在單機(jī)的研制及使用過程中暴露了許多問題。其中最為嚴(yán)重的問題就是收割機(jī)的工作可靠性問題，如鏈?zhǔn)交驇絺鲃訖C(jī)構(gòu)、驅(qū)動部件、控制系統(tǒng)等在工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)異常現(xiàn)象。雖然目前所研制的較為先進(jìn)的甘蔗打結(jié)機(jī)采用了液壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無級變速和液壓控制，但作業(yè)過程中的可靠性問題仍未得到令人滿意的結(jié)果。另外，切割器刀片、剝?nèi)~元件等其它零部件的使用壽命較低，也是影響整機(jī)工作可靠性的原因之一。 4.甘蔗打結(jié)機(jī)的發(fā)展前景展望 4.4.1 創(chuàng)新甘蔗打結(jié)機(jī)的變量作業(yè)技術(shù) 目前國內(nèi)外所研制的甘蔗打結(jié)機(jī)無論是切割機(jī)構(gòu)還是剝?nèi)~機(jī)構(gòu)，在作業(yè)過程中大部分采用的是定量作業(yè)技術(shù)。雖然有些先進(jìn)收割機(jī)的切割機(jī)構(gòu)在作業(yè)過程中可根據(jù)作業(yè)環(huán)境人為調(diào)節(jié)工作參數(shù)，但仍未解決上述所存在的問題。就剝?nèi)~機(jī)構(gòu)而言，定量作業(yè)不僅使?jié)L筒刷壽命降低，且在工作過程中功率消耗大，生產(chǎn)率相對較低，因而不能實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效的農(nóng)作要求。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的提高，甘蔗打結(jié)機(jī)的定量作業(yè)技術(shù)已經(jīng)不再適應(yīng)農(nóng)作的要求，創(chuàng)新甘蔗打結(jié)機(jī)的變量作業(yè)技術(shù)已經(jīng)成為甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展的趨勢。變量作業(yè)技術(shù)是電子信息科技發(fā)展的產(chǎn)物。就甘蔗打結(jié)機(jī)而言，是利用信息技術(shù)（如傳感技術(shù)）采集收割機(jī)在作業(yè)過程的地表形狀、甘蔗的形狀等外部環(huán)境信息，通過專家分析系統(tǒng)及時調(diào)整切割機(jī)構(gòu)、剝?nèi)~機(jī)構(gòu)等工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)甘蔗打結(jié)機(jī)的變量作業(yè)。實(shí)現(xiàn)定量作業(yè)到變量作業(yè)的轉(zhuǎn)變，需要依靠先進(jìn)的農(nóng)用智能信息技術(shù)裝備的支持?？梢韵胂螅S著信息技術(shù)向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的滲透和工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能型的甘蔗打結(jié)機(jī)在不久的將來將被利用到甘蔗收割的作業(yè)之中。 4.4.2向高經(jīng)濟(jì)效益的收割機(jī)型發(fā)展 目前，國外大中型甘蔗打結(jié)機(jī)每臺價格為180～230萬元人民幣，國產(chǎn)收割機(jī)預(yù)期價格為70～80萬元人民幣,中型機(jī)每臺約為20萬元人民幣?？梢娛崭顧C(jī)的價格相對蔗農(nóng)的收入水平懸殊較大，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)甘蔗打結(jié)機(jī)的機(jī)械化，還需要在降低收割機(jī)的制造成本上進(jìn)行研究。因此，在收割機(jī)的研制過程中不僅要提高其性能，還要利用先進(jìn)工藝、先進(jìn)技術(shù)和材料降低制造成本，從而實(shí)現(xiàn)甘蔗打結(jié)機(jī)械化。在注重甘蔗打結(jié)機(jī)經(jīng)濟(jì)效益的同時，發(fā)展高社會效益的收割機(jī)已成為社會發(fā)展的需要?？傊呓?jīng)濟(jì)效益和高社會效益的甘蔗打結(jié)機(jī)必將成為未來發(fā)展的主流。 4.4.3 向符合國情的甘蔗打結(jié)機(jī)方向發(fā)展 由于各國農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和種植模式不同，發(fā)展符合各自國情的甘蔗打結(jié)機(jī)已經(jīng)是各國實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)走向全程機(jī)械化發(fā)展的要求。日本、泰國、菲律賓等亞洲一些國家與我國的種植規(guī)模有很大的相似之處，都是小規(guī)模小經(jīng)營方式的甘蔗種植模式。而澳大利亞、美國等一些歐美國家的甘蔗種植規(guī)模需要的是大型聯(lián)合收割機(jī)，因此，這些國家的甘蔗研制開發(fā)部門都將重點(diǎn)聚集在大型聯(lián)合收割機(jī)的研制開發(fā)上。目前我國的甘蔗種植大多集中在云南、海南、福建、廣東及廣西等地[4]。為適應(yīng)國情的要求，適應(yīng)市場的需要研究符合中國國情的甘蔗打結(jié)機(jī)具有重要的意義，多樣型的甘蔗打結(jié)機(jī)也必將出現(xiàn)在未來的農(nóng)機(jī)市場上。 第2章 甘蔗打結(jié)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 2.1課題研究內(nèi)容 甘蔗打結(jié)器是食品加工業(yè)常用的一種設(shè)備，它主要用于甘蔗的整體打包整形。 機(jī)械系統(tǒng)通常是由原動機(jī)、傳動裝置、工作機(jī)和控制操縱部件及其它輔助部件組成。工作機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行部分，原動機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)的中的驅(qū)動部分，傳動裝置則是把原動機(jī)和工作機(jī)有機(jī)地聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)能量傳遞和運(yùn)動形式轉(zhuǎn)換不可缺少的部分，而其中原動機(jī)在機(jī)械系統(tǒng)中所起的作用是：（1）把自然界的能源變成機(jī)械能；（2）把發(fā)電機(jī)等變能機(jī)所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 2.1 甘蔗打結(jié)器的動力選擇 常用原動機(jī)有以下三種運(yùn)動形式，具體見表2-1： 表2-1 原動機(jī)運(yùn)動形式 運(yùn)動形式 實(shí)例 連續(xù)運(yùn)動 柴油機(jī)、液壓馬達(dá)、氣壓馬達(dá)、柴油機(jī)、汽油機(jī) 往復(fù)運(yùn)動 直線柴油機(jī)、汽缸、液壓缸 往復(fù)擺動 擺動油缸、擺動汽缸 2.2 甘蔗打結(jié)器的驅(qū)動方式 由一臺原動機(jī)通過傳動裝置驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，叫做單機(jī)集中驅(qū)動。而多機(jī)分別驅(qū)動自然而然是用多臺原動機(jī)來驅(qū)動各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。兩種驅(qū)動方式中，單機(jī)集中驅(qū)動傳動裝置復(fù)雜，操作麻煩，功率大，但價格便宜。而多機(jī)分別驅(qū)動傳動裝置簡單，柴油機(jī)功率小，但成本比較高。 1）必須考慮到工作機(jī)對原動機(jī)所提出的起動、過載、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等方面的要求； 2）必須考慮到其經(jīng)濟(jì)效益及其成本，這也是非常重要的一項(xiàng)。 3）必須考慮到現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況及工作環(huán)境因素； 4）必須考慮原動機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的匹配情況； 5）必須考慮到維修是否方便，操作是否簡單，工作是否可靠； 2.3 甘蔗打結(jié)器的動力性能比較 表2-2 原動機(jī)性能比較 類別 柴油機(jī) 氣缸馬達(dá) 液壓馬達(dá) 柴油機(jī) 尺寸 較大 較小 較小 較大 功率及取范圍 功率大；0.3~1000KW，范圍廣 功率比柴油機(jī)大；一般在2.2KW以下，尤其適用于0.75KW以下的高速傳動 功率最大；受實(shí)際油壓和馬達(dá)尺寸的限制 功率大；5~38000KW 重量 大 比柴油機(jī)大 最大 大 輸出剛度 硬 軟 較硬 較硬 運(yùn)行溫度控制 溫度應(yīng)低于許應(yīng)值 排氣時空氣膨脹，噪聲較大，排氣處應(yīng)安裝消聲器 對油箱進(jìn)行風(fēng)冷或水冷 調(diào)整方法和性能 直流柴油機(jī)用改變電樞電阻、電壓或改變磁通的方法；交流柴油機(jī)用變頻、變極或變轉(zhuǎn)差率的方法 用氣閥控制，簡單，迅速，但不夠精確 通過閥或泵控制改變流量，調(diào)速范圍大 較難 噪聲 小 較大 較大 較大 維護(hù)要求 較少 少 較多 較多 初始成本 低 較高 高 高 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 最低 最高 高 高 應(yīng)用 很廣，需要動力電源 小功率高速場合 較廣 很廣，如各種車輛，船舶、農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械和壓縮機(jī)等等 2.4 甘蔗打結(jié)器動力的計(jì)算與選擇 考慮到甘蔗打結(jié)器的現(xiàn)場工作環(huán)境及工作需求，甘蔗打結(jié)器的起動力矩和調(diào)速范圍等要求，我選擇柴油機(jī)作為其原動機(jī)。由于生產(chǎn)機(jī)械裝置及工作機(jī)所處的工作環(huán)境各不相同，柴油機(jī)的 工作環(huán)境也自然而然就各不一樣。在絕大多數(shù)情況下，柴油機(jī)工作的周圍大氣中有不同分量的灰塵和水分，有的處于潮濕之處甚至水下工作，有的周圍含有腐蝕性氣體甚至爆炸物，為了保證柴油機(jī)能在不同的工作環(huán)境中順利地安全運(yùn)行，柴油機(jī)的外殼也就有多種型式，其型式有：開啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式。 動力計(jì)算 主要看輸送機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，由于機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，只能進(jìn)行簡化處理 輸送機(jī)構(gòu)功率設(shè)計(jì) 由已知運(yùn)輸帶上工作拉力F=2.2kN，運(yùn)輸帶工作速度v=1.1m/s得?? Pw=1.1X2.2=2.42kW。 夾緊機(jī)構(gòu)功率設(shè)計(jì) 根據(jù)估算夾緊力F=1 kN, v=0.5 m/s Pw=0.5 kW 其他機(jī)構(gòu)運(yùn)行需要的功率很少，這樣粗略估算總共P小于10KW 品牌：常柴 型號： S195 分類：單缸柴油機(jī) 配套功率：10.6KW/2200r/min 4.1 傳動方案的分析和擬定 本設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)卷板時所需的大功率是由一個主電機(jī)通過減速器傳遞給個下輥來獲得的，為了避免兩下輥發(fā)生干涉，故減速器采用對稱式結(jié)構(gòu)。又因減速器轉(zhuǎn)速較高，而減速器輸也軸轉(zhuǎn)速較低，故總傳動比較大?？紤]到經(jīng)濟(jì)性，故采用結(jié)構(gòu)簡單、展開式的減速器。傳動方案如圖4.1： 圖4.1 減速器結(jié)構(gòu)圖 4.2 減速器傳動裝置總的傳動比和各級傳動比的分配 4.2.1 總的傳動比 ni=2200r/min 由于該機(jī)構(gòu)輸出的轉(zhuǎn)速不能太高，粗略估計(jì)在10r/min 由于減速器可以直接從市場上購買，減速器設(shè)計(jì)不是本課題的重點(diǎn)，故在此只做選型設(shè)計(jì) 4.2.2減速器的選型 參考網(wǎng)站http://www.tx1983.com/ProductShow3_2.html 選擇型號為ZQ-400+100型-VIII 傳動比 265.7 2.2 課題的研究要求 (1)該裝置擬采用一套不完全齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動。 (2)對不完全齒輪等主要零部件進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校驗(yàn)； (3)繪制總裝圖和主要零件圖； (4)撰寫10000字以上的設(shè)計(jì)說明書一份。 要求，把從剝?nèi)~機(jī)出來的甘蔗收集好，并打結(jié)成捆，每捆直徑160MM。每分鐘一捆。頭尾同時打兩個結(jié)。 要有機(jī)架， 收集裝置， 傳輸裝置， 定量裝置， 夾緊裝置， 傳動裝置， 并用給定的打結(jié)裝置組成。 用柴油機(jī)作為動力（并設(shè)計(jì)好變速器），并安排好各各裝置的時序分配問題。整個打結(jié)機(jī)的高度為1M。 要求有UG總裝模型，及各個零件的UG模型和主要零件的CAD圖。和設(shè)計(jì)說明書。 第3章 甘蔗打結(jié)器收集裝置設(shè)計(jì) 加入WTO，我國蔗糖業(yè)面臨著原糖進(jìn)口配額和關(guān)稅變化的沖擊，市場競爭十分激烈。我國目前蔗糖生產(chǎn)成本過高，糖價在國際市場競爭中沒有優(yōu)勢。因此，提高甘蔗生產(chǎn)技術(shù)水平是亟待解決的問題，因此實(shí)現(xiàn)甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化顯的尤為重要。但是由于我國地域?qū)拸V，土壤條件和生態(tài)環(huán)境都不盡相同，各地出產(chǎn)的甘蔗無論在產(chǎn)量還是在外觀上都不盡相同，給甘蔗收獲機(jī)械的研制和推廣帶來了很大的難度，所以甘蔗收獲機(jī)械技術(shù)一直未得到廣泛應(yīng)用，已成為制約甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化的瓶頸。 利用V型漏斗形狀的結(jié)構(gòu)，采用8mm厚度的Q235鋼板焊接成型。 第3章 甘蔗打結(jié)器傳輸裝置 同步帶的概述 同步帶介紹 同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來的新塑傳動帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動，其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。 同步帶傳動（見圖3-1）時，傳動比準(zhǔn)確，對軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,對于要求同步的傳動也可用于低速傳動。 圖3.1 同步帶傳動 同步帶傳動是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。 同步帶傳動具有準(zhǔn)確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大，一般可達(dá)1:10。允許線速度可達(dá)50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機(jī)床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機(jī)械傳動中。同步帶的使用，改變了帶傳動單純?yōu)槟Σ羵鲃拥母拍?，擴(kuò)展了帶傳動的范圍，從而成為帶傳動中具有相對獨(dú)立性的研究對象，給帶傳動的發(fā)展開辟了新的途徑。 2 同步帶的特點(diǎn) (1)、傳動準(zhǔn)確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比； (2)、傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低； (3)、傳動效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯； (4)、維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護(hù)費(fèi)用低； (5)、速比范圍大，一般可達(dá)10，線速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦； (6)、可用于長距離傳動，中心距可達(dá)10m以上。 5同步帶分類 同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。 梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號DA)和交錯齒型(代號DB〕。 梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。 弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應(yīng)力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應(yīng)力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過程中齒的干涉。 弧齒同步帶耐磨性能好，工作時噪聲小，不需潤滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 同步帶傳動計(jì)算 同步帶計(jì)算選型 設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素共同確定的，表達(dá)式如下： 式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.5； 表3-3.工作情況系數(shù) 確定帶的型號和節(jié)距 可根據(jù)同步帶傳動的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號和節(jié)距。 其中Pd=4.5kw，n1=960/15.027=64 rpm。查表3-4 表3-4 選同步帶的型號為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2 可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。 查得小帶輪最小齒數(shù)14。 實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個數(shù)據(jù) 初步取值z1=21故大帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。 故z1=21，z2=21。 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2 小帶輪節(jié)圓直徑d1= d2=Pbz1/π=8.00×21/3.14≈53.5mm 驗(yàn)證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得， s﹤vmax=40m/s， 確定帶長和中心矩 現(xiàn)在選取軸間間距為取1350mm 10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定 =() = =2866.4mm 11、帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算 有在本次設(shè)計(jì)中傳動比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。 12、基本額定功率的計(jì)算 查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為 ==0.21KW 表3-5 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 1、同步帶的節(jié)線長度 同步帶工作時，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個重要 參數(shù)。當(dāng)傳動的中心距已定時，帶的節(jié)線長度過大過小，都會影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表3-6）。 表3-6 帶節(jié)線長度表 2、帶的節(jié)距Pb 如圖3-4所示，同步帶相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號。在制造時，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見表3-5。 3、帶的齒根寬度 一個帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳動較大的裁荷。 圖3.7 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸 表3-7 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸 4、帶的齒根圓角 帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶 齒與輪齒嚙合時的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。 5、帶齒齒頂圓角半徑八 帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時會否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時， 帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。 6、齒形角 梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動時帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過大，又會使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。 同步帶的設(shè)計(jì) 在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表3-8。帶的圖形如圖3-5。 表3-8 同步帶尺寸 型號 節(jié)距 齒形角 齒根厚 齒高 齒根圓角半徑 齒頂圓半徑 H 8 40。 6.12 4.3 1.02 1.02 圖 同步帶 同步帶輪的設(shè)計(jì) 同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求 1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出 由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。 2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。 3、有良好的加了工藝性 加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。 4、具有合理的齒形角 齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過小，則會造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。 第3章 夾緊裝置設(shè)計(jì) 夾緊機(jī)構(gòu)采用2個半圓弧的板。利用V型塊的原理，一個做固定端，一端作為活動端。夾緊機(jī)構(gòu)采用偏心輪帶動導(dǎo)桿運(yùn)動，連桿桿與導(dǎo)桿之間采用球面墊圈加上雙螺母固接，即能保證連接不會松開又能保證運(yùn)動時可以進(jìn)行自位。夾緊固定在導(dǎo)桿上，導(dǎo)桿1適當(dāng)加粗并局部淬火(與鋼球接觸部分)增加抗彎性和耐磨性,夾緊臂2通過銷4在導(dǎo)桿1槽中的限位可以上下運(yùn)動并且在上位時可以通過手動轉(zhuǎn)位把夾緊臂轉(zhuǎn)離硅棒表面用以取出硅棒，V形塊固定在圓柱形導(dǎo)軌面上可以通過桿進(jìn)行微量移動，圓柱形導(dǎo)軌面可以微量轉(zhuǎn)動，通過微量移動和轉(zhuǎn)動并加以鎖緊以保證V形塊跟硅棒完全接觸形成剛性支持，再讓夾緊臂運(yùn)動到硅棒表面完全夾緊。夾緊力通過夾緊臂傳遞到導(dǎo)桿上，充分利用了導(dǎo)桿的可靠抗彎性也保證了能夠夾緊。 第3章 定量裝置設(shè)計(jì) 定量裝置通過在機(jī)器上某一位置安裝計(jì)數(shù)電眼，由于假設(shè)打捆甘蔗的直徑為160mm,假設(shè)一塊田地里的甘蔗個數(shù)差不多。通過計(jì)數(shù)從斜坡滾落下的甘蔗數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。 第3章 甘蔗打結(jié)器傳動裝置設(shè)計(jì) 3.3傳動方案的確定 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 工作原理及特點(diǎn) 工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運(yùn)動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從動輪靜止。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運(yùn)動時間和靜止時間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。 缺點(diǎn)：從動輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。 4.1裝置間歇比的分配 4.1.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 它由一個或幾個齒的不完全齒輪1，具有正常輪齒和帶鎖止弧的齒輪2及機(jī)架組成。在輪1主動等速連續(xù)轉(zhuǎn)動中，當(dāng)主動輪1上的輪齒與從動輪2的正常齒相嚙合時，主動輪1驅(qū)動從動輪2轉(zhuǎn)動；當(dāng)主動輪1的鎖止弧s1與從動輪2的鎖止弧s2接觸時，則從動輪2停歇不動并停止在確定的位置上，從而實(shí)現(xiàn)周期性的單向間歇運(yùn)動。圖1所示的不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動輪1每轉(zhuǎn)1周，從動輪2只轉(zhuǎn)1/4周。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)有外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合不完全機(jī)構(gòu)。如圖1和圖2所示兩種形式，一般常見外嚙合形式。外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)，兩輪轉(zhuǎn)向相反。內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)，兩輪轉(zhuǎn)向相同。 圖 4-1-1 內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 圖4-1-2外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪機(jī)構(gòu)與其他間歇運(yùn)動 機(jī)構(gòu)相比，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方 便，從動輪的運(yùn)動時間和靜止時間的 比例不受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制。缺點(diǎn)是從 動輪在轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有 突變，沖擊較大，故一般只用于低速 或輕載場合。如果用于高速，則可安 裝瞬心附加桿使從動件的角速度由零 圖4-1-3 齒條不完全齒 輪機(jī)構(gòu)逐漸增加到某一數(shù)值，以使機(jī)構(gòu)傳動平穩(wěn)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)常用于多工位自動機(jī)和半自動機(jī)工作臺的間歇轉(zhuǎn)位及某些間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，如蜂窩煤壓制工作臺轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)等。 其它不完全齒輪機(jī)構(gòu)，如圖3所示為齒條與不完全齒輪機(jī)構(gòu)，連續(xù)轉(zhuǎn)動的圓盤通過銷帶動不完全齒輪擺動，驅(qū)動齒條往復(fù)運(yùn)動。 4.1.2 凸輪式間歇機(jī)構(gòu) 圖4所示是一種圓柱凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的主動輪1為具有曲線溝槽的圓柱凸輪，從動件2則為均布有柱銷3的圓盤。當(dāng)主動輪1轉(zhuǎn)動時，撥動柱銷3，使從動圓盤2作間歇運(yùn)動。從動圓盤的運(yùn)動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€可滿足機(jī)構(gòu)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。不過，凸輪加工較復(fù)雜，加工精度要求較高，裝配調(diào)整的要求也較嚴(yán)格。這種機(jī)構(gòu)常用在輕載情況下的間歇運(yùn)動（如火柴包裝機(jī)），間歇運(yùn)動的頻率每分鐘可高達(dá)1500次左右。 凸輪式間歇機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)動可靠、傳動平穩(wěn)、承載能力較大；轉(zhuǎn)盤可以實(shí)現(xiàn)任何運(yùn)動規(guī)律，以適應(yīng)高速運(yùn)動要求；轉(zhuǎn)盤停歇時一般依靠凸輪棱邊進(jìn)行定位，不需要附加任何定位裝置。缺點(diǎn)是凸輪加工精度要求較高。因此，凸輪式間歇機(jī)構(gòu)常用于各種高速機(jī)械的分度、 圖4-1-4 轉(zhuǎn)位裝置和步進(jìn)機(jī)構(gòu)中。 4.1.3切斷裝置間歇比的分配 根據(jù)題設(shè)，刀體完成一次動作的時間與停歇時間之比約為1：19。機(jī)構(gòu)設(shè)定的結(jié)構(gòu)尺寸，結(jié)合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體實(shí)際，確定通過不完全齒輪副的動作時間/該機(jī)構(gòu)周期時間取1：5，凸輪機(jī)構(gòu)帶動刀架實(shí)現(xiàn)動作的時間/該機(jī)構(gòu)周期時間為1：4。那么總的間歇比為1：(5×4-1)=1:19。 4.2 不完全齒輪機(jī)構(gòu)副設(shè)計(jì) 圖4-1-5 如上圖示，不完全齒輪的輪齒部分只占整個圓周的72°，也就是72°/360°=1/5,這樣大齒輪的齒數(shù)和小齒輪的齒數(shù)和模數(shù)都相同。當(dāng)不完全齒輪對應(yīng)的轉(zhuǎn)軸帶動大齒輪轉(zhuǎn)動一周也只能帶動小齒輪轉(zhuǎn)動小齒輪轉(zhuǎn)動一周。那樣就可以實(shí)現(xiàn)不完全齒輪副的動作時間/該機(jī)構(gòu)周期時間取1：5。 不完全漸開線齒輪機(jī)構(gòu)能將主動輪的等速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動輪的間歇運(yùn)動。其動停時間比不受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制，制造方便，但是從動輪在每次間歇運(yùn)動的始末有劇烈沖擊，故一般只用于低速，輕載及機(jī)構(gòu)沖擊不影響正常工作的場所。若設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)可改善機(jī)構(gòu)的動力性能。 4.2.1 基本型式與嚙合特性 不完全齒輪機(jī)構(gòu)分外嚙合與內(nèi)嚙合兩類（圖4-2-22、4-2-23）。機(jī)構(gòu)由三部分組成：主動輪1與 2；一對鎖止弧3，主動輪上的凸弧和從動輪上的凹弧可以直接切出或裝配而成，也可單獨(dú)制成一對鎖止??；緩沖結(jié)構(gòu)，用以緩和或消除間歇涌動始.末時的劇烈沖擊，改善機(jī)構(gòu)的動力性能。本節(jié)只討論沒有緩沖結(jié)構(gòu)的運(yùn)動分析與尺寸設(shè)計(jì)。 根據(jù)工作特點(diǎn),在這選擇外嚙合齒輪副。 圖4-2-22 圖4-2-23 不完全齒輪的嚙合特性：每一次簡諧運(yùn)動，可以只由一對齒嚙合來完成，也可以由若干對齒來完成。不完全齒輪機(jī)構(gòu)首.末二對齒的嚙合過程與完全齒輪機(jī)構(gòu)不同，而中間各對齒的嚙合過程與完全齒輪相同。首對齒：從動輪所處的靜止位置，應(yīng)使主動輪旋轉(zhuǎn)時其首齒S能順利地通過二輪頂圓右側(cè)交點(diǎn)G，從動輪具有鎖止弧的齒K嚙合（圖4-2-24a b）。 首嚙點(diǎn)E由從動輪的靜止位置決定，它可能位于從動輪齒頂圓弧上（圖b）或嚙合線段BP上（圖a）。首齒開始推動從動輪.鎖止弧恰好脫開。輪齒在段嚙合時，從動輪變速轉(zhuǎn)動；E點(diǎn)離B點(diǎn)越遠(yuǎn)，則開始嚙合時沖擊越大；齒輪在段嚙合時，從動輪勻速轉(zhuǎn)動。如所選參數(shù)滿足連續(xù)傳動條件，則第一對齒到B點(diǎn)終止嚙合時，第二對齒已進(jìn)入嚙合。 末對齒：末對齒嚙合至B點(diǎn)時，因無后續(xù)齒所以并不立即脫齒，而以主動齒頂尖角與從動末齒根部嚙合，經(jīng)圓弧，最終于二頂圓左側(cè)交點(diǎn)F處分離。在段嚙合過程中，從動輪角速度逐漸降低。在F點(diǎn)終止嚙合時，鎖止弧恰好鎖住，從動輪突然停止。 中間各對齒開始嚙合與B點(diǎn)，終止嚙合于B點(diǎn)。 圖4-2-24ab 僅由一對齒嚙合來完成一次間歇運(yùn)動時，嚙合軌跡的前半段EBP（或EP）與首對齒的前半段相同；后半段PBF與末對齒的后半段相同。 同時看到，由于嚙合軌跡較長，每次間歇運(yùn)動中，從動輪所轉(zhuǎn)過的角度較大，其中包含的周節(jié)數(shù)為z z=z-1+k (4-2-1) 式中z——一次間歇運(yùn)動中，主動輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)； k——鎖止弧覆蓋部分所包含的周節(jié)數(shù)加上0.5，一般k取整數(shù)。當(dāng)z=1時，從動輪每次轉(zhuǎn)過k個周節(jié)。 4.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算 （1）k值與首.末齒齒頂高、的確定 從動輪的靜止位置由二齒頂圓的交點(diǎn)F確定，當(dāng)模數(shù)m.壓力角α和布滿齒后的假象齒數(shù)確定后，可通過改變齒頂高來改變F點(diǎn)的位置。為了簡化設(shè)計(jì)步驟，通常取k為整數(shù)，從動輪在靜止位置時鎖止弧對稱與連心線OO，從動輪齒頂高系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值=1，而僅改變主動輪首,末二齒的齒頂高系數(shù)、。 為保證從動輪每次轉(zhuǎn)位前都具有相同的靜止位置，應(yīng)使從動輪過（2β-δ）的角度內(nèi)，恰好包含K個周節(jié)（圖4-2-25） 即 K==整數(shù) (4-2-2) 式中β為從動輪具有標(biāo)準(zhǔn)齒頂高，主動輪為修正齒頂高h(yuǎn)as=ham時，二頂圓交點(diǎn)G，F(xiàn)所對從動輪中心角之半 = （4-2-3） 圖4-2-25ab δ為=1時從動輪吃頂圓齒槽所對中心角 （4-2-4） 為從動輪齒頂壓力角，其中（）值應(yīng)化成度數(shù)后代入 （4-2-5） 將式（4-2-4）~式（4-2-6）代入式（4-2-2）后，仍有兩個未知數(shù)K、，不能直接解得?？上燃俣ㄇ蟪鼋曋岛停▓D4-2-25b）。這時可能不是整數(shù)。 令±小數(shù)=整數(shù)，并解出。當(dāng)+小數(shù)=整數(shù)時，>1;當(dāng)小數(shù)=整數(shù)時，<1。式中“±”應(yīng)根據(jù)傳動要求和考慮到加工的方便來確定。 K值與假象齒數(shù)，分度圓壓力角α，齒頂高系數(shù)、有關(guān)，而與模數(shù)無關(guān)。表4-2-74列出α=20°，=1時，不產(chǎn)生齒頂干涉的主動輪末齒齒頂高系數(shù)與、、K的數(shù)值。 處于中間值時，不能從表中用插值法求，應(yīng)按式（4-2-2）~式（4-2-4）計(jì)算，才能保證從動輪有確定的靜止位置。在理論上，可使=，但實(shí)際上考慮加工精度的影響，為了保證進(jìn)入嚙合時不發(fā)生齒頂干涉，取 ≤ （4-2-6） （2）連續(xù)傳動性能 由于首齒齒頂高被修正，為避免產(chǎn)生二次沖擊，須校核首齒與第二對齒之間的重合度。 （4-2-7） 式中——主動輪首齒的齒頂壓力角， （4-2-8） K與 K=1 K=2 15 0.278 0.114 0.013 1.147 1.050 0.979 0.874 0.803 0.753 0.714 K=2 20 0.085 1.085 0.892 0.759 0.661 0.587 0.481 0.410 0.359 0.320 25 1.161 0.857 0.661 0.525 0.428 0.353 0.248 0.177 0.126 0.970 K=3 30 1.019 0.708 0.511 0.376 0.277 0.203 0.979 0.859 0.773 0.707 35 0.910 0.599 0.401 0.265 0.167 0.968 0.791 0.670 0.582 0.517 40 0.837 0.523 0.323 0.188 0.964 0.838 0.659 0.538 0.450 0.382 50 0.722 0.407 0.208 0.932 0.766 0.641 0.461 0.340 0.979 0,878 K=4 60 0.651 0.334 0.135 0.806 0.640 0.514 0.334 0.925 0.790 0.688 70 0.612 0.293 0.946 0.720 0.553 0.426 0.971 0.785 0.650 0.548 80 0.552 0.235 0.884 0.657 0.489 0.362 0.860 0.674 0.539 0.436 15 20 25 30 35 40 50 60 70 80 表4-2-29 （3）鎖止弧設(shè)計(jì) 1）從動輪鎖止凹弧的設(shè)計(jì)（圖4-2-26） 鎖止弧占有k個齒，為了保證始嚙合點(diǎn)E不致因磨損而變動，建議鎖止弧凹弧兩側(cè)留有0.5模數(shù)的齒頂厚，其所對的中心角為 （4-2-9） 當(dāng)凹弧圓心在O時，凹弧半徑R為（mm） （4-2-10） 2）主動輪鎖止弧設(shè)計(jì) 主動輪首齒位于始嚙點(diǎn)E時，主動輪上鎖止凸弧的終點(diǎn)S恰好落在連心線上（圖4-2-87）；當(dāng)主動輪末齒到達(dá)F點(diǎn)嚙合時，主動輪上鎖止凸弧的起點(diǎn)T也應(yīng)恰好落在連心線上（圖4-2-26）。凸弧的半徑，凸弧的圓心在O。 ① 鎖止凸弧終點(diǎn)S的確定：即確定通過S點(diǎn)的向徑OS與首齒中線OMs之間的夾角Qs。 圖4-2-26、27 第一種情況：始嚙點(diǎn)E落在從動輪吃頂圓弧段上（不包括B1點(diǎn)，圖4-2-27），即（）>（）時 （4-2-11） ——主動輪過E點(diǎn)的向徑之間的夾角， （4-2-12） 向徑OE與首齒中線Ms之間的夾角 （4-2-13） ——主動輪過E點(diǎn)的壓力角， （4-2-14） 第二種情況：始嚙點(diǎn)E與B點(diǎn)重合，或落在BP段上（圖4-2-28）；即≤時,當(dāng)嚙合點(diǎn)由E移動到節(jié)P，主、從動輪漸開線輪廓在分度圓上對應(yīng)的二點(diǎn)M、N都移到節(jié)點(diǎn)P。因此從動輪轉(zhuǎn)過角，主動輪轉(zhuǎn)角 （4-2-15） 圖4-2-28 鎖止凸弧起T的確定：即確定通過T點(diǎn)的向徑OT與末齒中線OMm之間夾角Q，（圖4-2-26）。 （4-2-16） 式中β——在終齒點(diǎn)嚙合時，主動輪上向徑OT與OF間的夾角， （4-2-17） ——主動輪上頂圓齒厚