畢業(yè)論文終稿-切菜機的設(shè)計（送全套CAD圖紙 資料打包）

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買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）切菜機的設(shè)計院 （ 系 、 部 ） 名 稱 ： 機 電 科 學(xué) 與 工 程 系 專 業(yè) 名 稱 ： 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 生 學(xué) 號 ： 9313110218 指 導(dǎo) 教 師 ： 2015 年 3 月 30 日教務(wù)處制買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763I摘 要切菜機是蔬菜加工企業(yè)和單位的主要設(shè)備之一，在改善人們生活質(zhì)量和出口加工蔬菜創(chuàng)匯方面起到了重要作用。切菜機機要實現(xiàn)切削蔬菜的功能主要是模仿手工切菜方式，即刀具與蔬菜成一定角度作往復(fù)運動，同時蔬菜朝著刀具的切削面作進(jìn)給運動。本次設(shè)計的切菜機主要由外殼體、刀架、弧形刀具、電機底座、推板、絲杠、齒輪系等組成。在本次設(shè)計過程中，首先調(diào)查分析了切菜機的研究現(xiàn)況及工作原理，在此基礎(chǔ)上提出總體設(shè)計方案；接著，對各機構(gòu)主要零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計；最后，采用 AutoCAD 繪圖軟件繪制了切菜機的裝配圖及主要零部件圖。通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：機械原理、機械設(shè)計、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機械制圖等；也掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法，并能熟練使用AutoCAD 繪圖軟件，對今后的工作有極大意義。關(guān)鍵字：切菜機、刀具、齒輪、設(shè)計買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763IIAbstractShredder is one of the main equipment vegetable processing enterprises and units in improving people's quality of life and earning export processing vegetables plays an important role. Shredder confidential realize the function of cutting vegetables are mainly hand-chopping imitate a way that the tool and vegetables angled reciprocate, while vegetables towards the cutting surface of the tool for the feed motion.The design of the shredder is mainly composed of the outer casing, knife, curved knives, motor base, push plates, screws, gears and other components. In this design process, the first investigation and analysis of the research status and works Shredder, the overall design scheme proposed on this basis; then, the main components of the agencies carried out a detailed design; and finally, the use of AutoCAD drawings software to draw the assembly drawing Shredder and main parts diagram.Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; also mastered the design method general machinery products, and can skillfully use AutoCAD mapping software, the future work of great significance.Keywords: Vegetable machine, Tool, gear, Design買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763III目 錄摘 要 ...........................................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................................II第一章 緒論 ...............................................................................................................................11.1 研究背景及意義 ............................................................................................................11.2 國內(nèi)外切菜機現(xiàn)狀 ........................................................................................................11.3 切菜機介紹 ....................................................................................................................21.3.1 切菜機介紹 .........................................................................................................21.3.2 切菜機的工作原理 .............................................................................................2第二章 總體方案設(shè)計 ...............................................................................................................32.1 原理和應(yīng)用分析 ............................................................................................................32.1.1 切片運動形式的選擇 ..........................................................................................32.2 切菜機方案設(shè)計 ...........................................................................................................32.2.1 刀具方案選擇 ......................................................................................................32.2.2 進(jìn)給方案的選擇 ..................................................................................................32.2.3 傳動方案設(shè)計 ......................................................................................................32.3 技術(shù)參數(shù)選擇 ...............................................................................................................4第三章 動力及傳動機構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................................53.1 電動機的選擇 ...............................................................................................................53.2 帶傳動的設(shè)計 ................................................................................................................53.2.1 帶一的設(shè)計 ..........................................................................................................53.2.2 帶二的計算 ..........................................................................................................63.3 圓柱齒輪的設(shè)計 ............................................................................................................83.3.1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級 ..........................................................83.3.2 按齒面接觸強度設(shè)計 ..........................................................................................83.3.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 ..........................................................................................93.3.4 幾何尺寸計算 ....................................................................................................113.4 錐齒輪設(shè)計 ..................................................................................................................113.4.1 技術(shù)要求 ...........................................................................................................113.4.2 選定材料、熱處理及精度 ...............................................................................113.4.3 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸 .......................................................................123.4.4 強度校核 ...........................................................................................................123.4.5 齒輪幾何尺寸計算 ...........................................................................................14買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763IV3.4.6 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................................153.5 軸的設(shè)計 .....................................................................................................................153.5.1 軸徑的初步估算 ................................................................................................153.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ....................................................................................................163.5.3 軸的受力分析 ....................................................................................................163.5.4 軸的強度校核 ....................................................................................................173.5.5 軸上鍵的校核 ....................................................................................................173.5.6 軸承的校核 ........................................................................................................18第四章 其他機構(gòu)設(shè)計 .............................................................................................................204.1 切削機構(gòu)設(shè)計 .............................................................................................................204.1.1 設(shè)計要求 ...........................................................................................................204.1.2 機構(gòu)設(shè)計 ...........................................................................................................204.2 刀盤部件設(shè)計 ..............................................................................................................214.2.1 新月型刀具 ........................................................................................................214.2.2 圓盤刀具 ............................................................................................................214.3 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..............................................................................................................224.3.1 左箱體的設(shè)計 ....................................................................................................234.3.2 右箱體的設(shè)計 ...................................................................................................23總 結(jié) .........................................................................................................................................25參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................26致 謝 .........................................................................................................................................27買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763V買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763VI買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763VII河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計1第一章 緒論1.1 研究背景及意義20 世紀(jì)以來，我國食品工業(yè)較改革開放初期有了很大的發(fā)展，人民生活有了很大的改善，日益對食品加工和食品包裝提出了更高的要求。發(fā)展食品工業(yè)的基礎(chǔ)便是食品機械。不斷地研制各種類型的食品機械來促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展，以滿足不斷提高的人民物質(zhì)和文化生活的需要，使人們從繁重的家務(wù)勞動中解放出來，而以更充裕的時間投入到工作中去。因此研制先進(jìn)的食品機械，使食品加工迅速地實現(xiàn)機械化和自動化是社會發(fā)展必然趨勢。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們的飲食習(xí)慣逐步向方便,快捷,營養(yǎng)化發(fā)展，在蔬菜的加工方面出現(xiàn)了凈菜半成品菜，受到廣大人民群眾的歡迎。隨之而來，半成品菜的加工成為難題。雖然中國勞動力低廉，但手工切出的制品不衛(wèi)生，規(guī)格尺寸不均，破損量大，成本相對較高。切菜機的設(shè)計課題研究的目的是隨著人民對生活水平的不斷要求，食用蔬菜成為人們重要部分，蔬菜加工出口擴展國際市場也得到蓬勃發(fā)展。切菜機是蔬菜加工企業(yè)和單位的主要設(shè)備之一，在改善人們生活質(zhì)量和出口加工蔬菜創(chuàng)匯方面起到了重要作用。近年來市場年銷量遞增，隨著國內(nèi)外對蔬菜加工規(guī)格需求范圍的擴大，傳統(tǒng)切菜機的切菜長度，切菜質(zhì)量、操作等很難達(dá)到用戶的要求。因此，對切菜機升級換代勢在必得，設(shè)計一種使用根據(jù)切菜長度自動控制切菜速度等參數(shù)的新型切菜機顯得更加重要。使其代替繁瑣的人工調(diào)試，且調(diào)整準(zhǔn)確、快捷，提高切菜質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率等。1.2 國內(nèi)外切菜機現(xiàn)狀切菜機是 1963 年由法國發(fā)明家韋爾登發(fā)明制造的，并申請獲得專利。1971 年，他為家庭主婦設(shè)計出一種“ 魔法 ”攪拌器，它集切、拌、揉諸多功能于一體。到現(xiàn)在，切菜機的發(fā)展已有將近五十年的歷史了，其功能也越來越強大。目前，在國內(nèi)外有著各種各樣的切菜機，主要有：多功能旋轉(zhuǎn)式切菜機、離心式切菜機、切丁機、圓盤切口機、只顯示多用切菜機等。目前，國內(nèi)生產(chǎn)切菜機的廠家不多，現(xiàn)在我國的食品機械行業(yè)的主要機器型號有JY-Q550 型切菜機,PQT-580 型切菜機（整機（無級）：1200×700×300MM,外形尺寸：送料槽：長× 寬=1000×140MM） ；CHD40 型推桿式切菜機 QD-DLC2 智能型蔬菜切割機；QCJ-Ⅰ 型切菜機 TW-801A 切菜機,機器尺寸：1160 （L ）×530（W）×1000（H ）(mm)機器重量：135KG 切割尺寸 1-60mm(葉菜部)產(chǎn)量：300-100kg/HR 電源：220V 單相馬力：3/4HP 皮帶寬： 120mm；DQ180A、DQ180B 切菜機；CHD40 型料斗式切菜機；作河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計2為 EMURA 的主力產(chǎn)品,其最新推出的切菜機 ECD-202 型,CHQC-100DI 型切菜機規(guī)格470×410×620mm 符合 Q/WHS02-2001 技術(shù)條件要求；JW-301 型切菜機，技術(shù)參數(shù)：電壓/頻率：230-240V/50-60HZ 功率：35W 重量：2kg 線長:1．8m 尺寸：120×342×210(mm) 大箱尺寸:445×420×490(mm)等，模擬手工切菜機為多。這些廠家生產(chǎn)的切菜機的主要不足是功能少和價格高昂，因此設(shè)計多功能的高效率而體積小的多用切菜機是十分必要的。本文介紹了一種可以切蔬菜，加工多種食品的切菜機，而且生產(chǎn)率很高，尤其適合小型的飲食行業(yè)的使用。1.3 切菜機介紹1.3.1 切菜機介紹目前我國市場上生產(chǎn)和銷售的切菜機主要是針對食品加工廠以及大型的食堂飯店所設(shè)計的，根據(jù)其功能的多寡主要分為兩類：單切型切菜機 單切型切菜機適用于片、段、絲、塊莖、葉菜、海帶等。典型結(jié)構(gòu)為箱式。多功能型切菜機 多功能型切菜機包含單切機的所以功能的同時，也可切圓形如土豆、蘿卜等?？蓪⒏?、莖、葉等蔬菜加工成片、絲、丁、菱、曲線、花丁、花片等。典型的結(jié)構(gòu)有兩種：雙頭型切菜機 一頭專切葉菜類，由傳送帶送菜，往復(fù)運動的刀具進(jìn)行切削；一頭專切土豆、蘿卜等根莖類、塊類蔬菜，原料從傾斜的料筒送入，由旋轉(zhuǎn)刀具進(jìn)行切削，可同時工作，通過更換刀盤，可以切出各種規(guī)格的片、絲、條。組合式切菜機 水平傳送帶傳送原料，由在傳送帶上間隔分布的成一定角度的多個刀具進(jìn)行切削，根據(jù)需要原料在傳送帶上經(jīng)一次或多次切削后成形，成品的形狀參數(shù)通過調(diào)節(jié)刀具的切削速度及原料的傳送速度來控制。現(xiàn)有的切菜機一般特點是：操作簡單方便，性能穩(wěn)定，故障率低，成熟可靠，維修方便；生產(chǎn)效率高，加工產(chǎn)品形狀范圍廣，破損率較低等。適用于食品行業(yè)、蔬菜加工行業(yè)、餐飲行業(yè)的各類蔬菜加工。1.3.2 切菜機的工作原理切菜機是食品原料預(yù)處理機械的一種，其切割過程是利用剪切原理實現(xiàn)物料切斷或者切碎的過程，通過物料和切刀之間產(chǎn)生的相對運動來完成。切菜機所加工的物料為蔬菜，加工后的形狀和規(guī)格也與其他切割機械有較大差異，是一類專用設(shè)備。切菜機實現(xiàn)切割的方式主要是模擬手工切菜，蔬菜沿固定方向作進(jìn)給運動，刀具在某一位置作往復(fù)運動，實現(xiàn)切割目的。河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計3第二章 總體方案設(shè)計2.1 原理和應(yīng)用分析2.1.1 切片運動形式的選擇切菜機機要實現(xiàn)切削蔬菜的功能主要是模仿手工切菜方式，即刀具與蔬菜成一定角度作往復(fù)運動，同時蔬菜朝著刀具的切削面作進(jìn)給運動。在切削過程中刀具往復(fù)運動的頻率和蔬菜進(jìn)給運動的速度需要根據(jù)加工對象以及加工要求的不同有所調(diào)整。由此我們可以得出：切片切絲機必須具備動力源、力（力矩）傳遞機構(gòu)、切削機構(gòu)、制動機構(gòu)以及必要的外部支承定位機構(gòu)，其中力矩傳遞機構(gòu)還需要能夠?qū)崿F(xiàn)與動力源運動方式匹配的運動形式轉(zhuǎn)換機能。目前，國內(nèi)外的切菜機的切片運動形式主要有兩種：（1）刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給式；（2）刀具作直線往復(fù)運動和物料作直線進(jìn)給式。刀具作回轉(zhuǎn)運動切片時，切片質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，切形多樣化（可通過不同種類的圓盤刀具來實現(xiàn)）代表了切菜機的發(fā)展方向，所以本設(shè)計仍然采用刀具回轉(zhuǎn)的切片運動形式。2.2 切菜機方案設(shè)計2.2.1 刀具方案選擇經(jīng)過初步的原理討論分析，我們提出了兩種不同的刀具方案，一種為裝在圓桶刀架上的弧形刀片，另一種為盤形刀片。由于盤形刀片刀片面積利用率低，圓盤體積過大，且不易實現(xiàn)直線進(jìn)給，導(dǎo)致效率無法提高，我們更加傾向于弧形刀片方案。2.2.2 進(jìn)給方案的選擇常用的進(jìn)給方案是直線進(jìn)給和離心進(jìn)給。離心進(jìn)給為市面上常見的切菜機所采用的進(jìn)給方式，使菜品旋轉(zhuǎn)并于一定的力與固定的刀片接觸摩擦致蔬菜被切碎。使用離心原理的缺點是噪音大，機器震動大，而且體積很難壓縮。我們提出了兩個直線進(jìn)給的方案，分別是：（1）依靠彈簧彈力來推動蔬菜不斷向切削刀刃移動（2）使用電機帶動絲杠，帶動推板推動菜向前移動。這種原理類似于普通車床的進(jìn)給方式，優(yōu)點在于可以較好的調(diào)整速度控制進(jìn)給量，改變切削尺寸。2.2.3 傳動方案設(shè)計河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計4經(jīng)過分析研究，把分離傳動機構(gòu)改進(jìn)為整體傳動的機構(gòu)形式（把變速變換齒輪也布置在傳動箱內(nèi)） ，使其機器的寬度方向尺寸減少到 700mm，且刀具中心基本上位于寬度尺寸的中心，增加了機器的美觀。本機擬采用同步帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等傳動方式。綜合分析，本設(shè)計刀具的傳動要求平穩(wěn)，采用斜齒輪傳動。輸送帶的傳動因速度較低，經(jīng)同步帶無級變速后，由蝸輪蝸桿，齒輪傳動，鏈輪傳動達(dá)到要求的速度。本設(shè)計的多功能切菜機的傳動原理圖如圖 2.1。 （見下圖）機構(gòu)工作原理說明：該方案切菜機主要由外殼體、刀架、弧形刀具、電機底座、推板、絲杠、齒輪系組等組成。電動轉(zhuǎn)動通過傳送帶帶動變速器工作從而帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動推菜板將蔬菜推到刀具處，使得刀具對蔬菜進(jìn)行切削。通過物料和切刀之間產(chǎn)生的相對運動來完成。蔬菜沿固定方向作進(jìn)給運動，刀具在圓筒上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)對蔬菜的切制。通過絲杠轉(zhuǎn)動，使推板推動蔬菜向前進(jìn)給，當(dāng)推板推動至距離環(huán)形刀架距離最近的極限位置時，即可撥動“切換鈕” 使絲杠反向轉(zhuǎn)動，推板即可回復(fù)至圖示原始位置，再次向進(jìn)菜口腔內(nèi)添加蔬菜，撥動“切換鈕” ，使絲杠正向轉(zhuǎn)動即可。2.3 技術(shù)參數(shù)選擇本設(shè)計的各種技術(shù)參數(shù)如下：（1）電機額定功率：小于 1kW。（2）外形尺寸：小于 1300×700×1100mm3。（3）切片厚度調(diào)整范圍：1-30mm 可調(diào)。（4）生產(chǎn)率：30-500kg/h（片） 。（5）可切物料的種類：根、莖、葉類蔬菜、水果、腌制食品、熟制食品、魚類、海帶類、中草藥等。河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計5（6）物料的形狀：片、條、絲、塊、段、丁等。第三章 動力及傳動機構(gòu)設(shè)計3.1 電動機的選擇電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產(chǎn)單位一般都采用三相交流電源，因此，無特殊要求時均選用三相交流電動機，其中以三相異步交流電動機應(yīng)用最廣泛。對于載荷比較穩(wěn)定、長期連續(xù)運行的機械,只要所選電動機的額定功率等于或稍大于所需的電動機工作功率，電動機就能安全工作，不會過熱，因此通常不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動轉(zhuǎn)矩。因為切菜機屬于一般機械，無特殊要求，故可以選擇的電動機的額定功率小于 1kW。容量相同的三相異步電動機，一般有 3000、1500、1000 及 750r/min 四種同步轉(zhuǎn)速。電動機同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外部尺寸愈小，價格愈低。但是電動機轉(zhuǎn)速愈高，傳動裝置總傳動比愈大，會使傳動裝置外部尺寸增加，提高制造成本。而電動機同步轉(zhuǎn)速愈低，其優(yōu)缺點則相反。本設(shè)計選擇電動機型號為 Y802-4；額定功率：0.75 kW 額定轉(zhuǎn)速：1390 r/min最大轉(zhuǎn)矩：2.3 N·m3.2 帶傳動的設(shè)計3.2.1 帶一的設(shè)計（1）確定計算功率 Pca kWPKcaA3.01.????載荷變動由[1]帶傳動工作情況系數(shù)表查得 1.?AK（2）選擇帶型根據(jù)計算功率 Pca=0.33kW，小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min401n因此選擇 Z 型窄 V 帶。（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑?1）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 mm71?d? 2）驗算帶的速度 v河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計6smndv2.510647011 ????在 5～25m/s 標(biāo)準(zhǔn)范圍之間?3）確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度。依據(jù)帶傳動帶幾何關(guān)系，計算所需帶的基準(zhǔn)長度 dL?mm5.17094)35()71(2504)()(2 2021210 ????????? ??addLd依據(jù)[1]基準(zhǔn)長度系列，選擇帶長為 1700mm。（4）驗算主動輪上的包角。 ?? 9045.1703.)(18012 ????d?（5）確定帶的根數(shù)。(3.1)LAKPcaZ????)(r0式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得 91.0?長度系數(shù) 依據(jù)[1] 查得L8L單根 V 帶的基本額定功率 查[2]得 =0.294kW0P0查[2]得 =0.03kW0p?0根18.9)3.294.(1????Z故取 1 根 Z 型窄 V 帶。（6）確定帶得預(yù)緊力 。0FN14.582.02.59103).(5)5.2(0211min0 ??????????qvKPcaF?）（（7）計算帶傳動作用在軸上的力。N34.152.47sin1.582sin20 ????ZFP結(jié)論：選擇 Z 型窄 V 帶，兩個可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為 ，兩可調(diào)m357?和帶輪之間的中心距為 500mm，帶長 1700mm河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計73.2.2 帶二的計算（1）確定計算功率 Pca kWPKcaA4.01.????載荷變動由[1]帶傳動工作情況系數(shù)表查得 1.?AK（2）選擇帶型根據(jù)計算功率 Pca=0.44kW，小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min401n因此選擇 Z 型窄 V 帶。（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑。?1）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 mm71?d? 2）驗算帶的速度 v smndv2.510647011 ????在 5～25m/s 標(biāo)準(zhǔn)范圍之間?3）確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度。依據(jù)帶傳動帶幾何關(guān)系，計算所需帶的基準(zhǔn)長度 dL?mm54.176904)35()71(2604)()(2 2021210 ?????????? ??addLd依據(jù)[1]基準(zhǔn)長度系列，選擇帶長為 1800mm。（4）驗算主動輪上的包角。 ?? 90527.163.)(18012 ????d?（5）確定帶的根數(shù)。(3.1)LAKPcaZ????)(r0式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得 95.0?長度系數(shù) 依據(jù)[1] 查得L18L單根 V 帶的基本額定功率 查[2]得 =0.294kW0P0查[2]得 =0.03kW0p?0河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計8根18.950)3.294.0(1????Z故取 1 根 Z 型窄 V 帶。（6）確定帶得預(yù)緊力 。0FN61.872.5102.59.03)(615)5.2(21min0 ??????????qvKPcaF?）（（7）計算帶傳動作用在軸上的力。N18.7325.6sin1.872sin20 ????ZFP結(jié)論：選擇 Z 型窄 V 帶，兩個可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為 ，兩可調(diào)m280?和帶輪之間的中心距為 615mm，帶長 1800mm3.3 圓柱齒輪的設(shè)計3.3.1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級考慮到本設(shè)計切菜機傳送件的功率，為一般機械，要求傳動平穩(wěn)，噪聲小，故選用斜齒輪傳動。大齒輪選用 45 號鋼，小齒輪選用 40Cr，調(diào)質(zhì)并表面淬火，HRC40～45，選用 7 級精度。選小齒輪齒數(shù) Z1=24, 大齒輪齒數(shù) Z2=483.3.2 按齒面接觸強度設(shè)計（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：N·mm46161 10.3405.905.9??????nPT2)初選 ，則 。24z 8212iz3)查[2]由材料硬度選擇齒寬系數(shù) =1。d?4)由表查得材料的彈性影響系數(shù) 。21.9MPaZE?5）由圖按齒面硬度差得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪MPaH601min??的接觸疲勞強度極限 PaH502min??6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 81 10592.41360???hjLnN河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計9882 10296.1059.??N7)接觸疲勞壽命系數(shù) 1HNK1.2?8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，則有：?? MPaSHN601lim11 ????KH 5.259.02li2（2）計算 1）試算小齒輪直徑 ，代入 中較小的值：t1dH?mm57.29)608.1(23106.32.)][(3. 41 ???????dtt ZuTKd?經(jīng)查表，取 mm01?2）計算圓周速度 v smndv56.1063106??3)計算齒寬 bmm1??db?4)計算齒寬與齒高之比 h模數(shù) mm25.14301?zdb齒高 mm8..h?tm67.0813.2?b5)計算載荷系數(shù)根據(jù) v=0.565m/s,7 級精度，由圖查得動載系數(shù) ；05.1?VK直齒輪， ；1??FHK河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計10由表查得使用系數(shù) ；1?AK由表用差值法查得 7 級精度、小齒輪相對支撐對稱布置時 ；309.1??HK由 =10.67， 查圖得 ；故載荷系數(shù)hb309.1??H25.1??F374..5.???VAK3.3.3 按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度設(shè)計公式為321)][(mFSadYzT???確定公式中的各計算數(shù)值由圖查得小齒輪彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪彎曲疲勞強度極限a501MPFE?a3802MPFE??由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù) 8.,.21FNFNK計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4, a57.304.1850][11 MPSKFENF ?????6.2.][22FEF??計算載荷系數(shù) K3125..05.1??????FVA查取齒形系數(shù)由表查得 32.,65.221aFaFY查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得 69.1,8.21a?SaS計算大、小齒輪的 ,并加以比較][FY?01379.5.3862][1a??FSY?065.8.2391][2a ???FSY河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計11設(shè)計計算927.0165.24106.35.m4????根據(jù)模數(shù)系列查得 m 應(yīng)取 1；小齒輪齒數(shù)30z1?d大齒輪齒數(shù) 6212??i3.3.4 幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑mm； mm；30d??mz 601d2??mz（2）計算中心距mm45261??a（3）計算齒輪寬mm301??db?計算結(jié)果匯總：模數(shù) m=1mm； ， 中心距 a=45mm；齒寬30z1?62mm， mm；分度圓 mm, mm。301?b352bd同理可計算得第二級齒輪結(jié)果匯總?cè)缦拢耗?shù) m=1.25mm； ， 中心距 a=60mm；齒寬2z3?64mm， mm；403?b45b分度圓 mm, mm。3d803.4 錐齒輪設(shè)計3.4.1 技術(shù)要求輸入功率 ，小齒輪轉(zhuǎn)速 ，傳動比 ，由手動驅(qū)動，使用79.3PW?180/minr?1i?年限 10 年，360 天/年， 2 次/天，每次工作 0.4h。盤狀切削機構(gòu)工作時有輕微沖擊，轉(zhuǎn)向不變。3.4.2 選定材料、熱處理及精度河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計12考慮到本設(shè)計的功率以及對整體設(shè)計的體積要求，大小齒輪都選用軟齒面直齒圓錐齒輪。（1）齒輪材料及熱處理根據(jù)表 9.10[2]初步選大小齒輪材料為 45 鋼。小齒輪調(diào)質(zhì)處理，并齒面淬火，齒面硬度為 。大齒輪調(diào)質(zhì)處理，硬度為 。按圖 9.55 和圖 9.58[2]，40~5HRC29~86HBS分別取 ， ， ， ，在普lim162MPa??lim260HPa??lim130FMPa??lim20FPa??通齒輪機床上范成加工，齒面終加工不磨齒，必要時剃齒、刮齒或珩齒。考慮到本設(shè)計的工作環(huán)境比較潮濕，處理的蔬菜酸堿性各異，需要零件表面具有一定的耐磨性、耐腐蝕性，并且美觀。所以對大小齒輪均進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，以減少磨損和腐蝕，發(fā)揮零件材料的潛力，增加其使用壽命，并提高表面的裝飾效果。（2）齒輪精度按 GB/T11365-1989，8 級，法向側(cè)隙公差種類為 C[3]。3.4.3 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸（1）確定齒數(shù) z因為本對齒輪的主要作用是轉(zhuǎn)換運動方向和傳遞力矩，理想傳動比 ，但為減1i?小配對齒輪嚙合的振動并使所有輪齒磨損均勻，故取 ， ，齒數(shù)比12z?3。21.0zu?（2）初選模數(shù) m直齒錐齒輪的參數(shù)和幾何尺寸均以大端為準(zhǔn)，且大端模數(shù) m 直接影響齒根彎曲強度，為防止過載時輪齒突然斷裂，按 GB/T 12369-1990，選 ，大端的壓力角3?，齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù) [2]。20???*1ah?*0.2c?（3）當(dāng)量齒輪參數(shù)計算錐距2146.7Rdm??，分度錐角 ， 。12tanzu??12.0??2147.60?????齒寬系數(shù) 。一般取 ，故取 ，則 。/Rb?/3R?5bm/0.321Rb???齒寬中點的分度圓直徑（平均分度圓直徑） 和平均模數(shù)dm??10.52.87mRdm???河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計13??210.57.923mRdm????18齒寬中點處當(dāng)量齒輪的分度圓直徑 、當(dāng)量齒數(shù) 及齒數(shù)比mvdvzvu11/cos7.6mvd???228590， ，/csvz1.43vz24.109vz?21.0vu?3.4.4 強度校核直齒錐齒輪強度的簡化計算，通常按齒寬中點的當(dāng)量齒輪進(jìn)行，可以直接引用直齒圓柱齒輪的相應(yīng)公式。（1）輪齒受力分析小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3110959.4PTNmn?????忽略齒面摩擦力，假設(shè)法向力 集中作用在齒寬中點上，在分度圓上將其分解為F圓周力 、徑向力 和軸向力 相互垂直的三個分力。tFra??11122356.420.ttmRTNd?????1211tancos97raF??i8.4rt???載荷系數(shù) , ，按表 9.10、圖 9.44、表 9.19[2]取使AvK?.5HFHbeK??用系數(shù) ，動載荷系數(shù) ，徑向載荷分配系數(shù) ，得1.25A1.03v 1.25HbeK??。.38?（2）齒面接觸疲勞強度校核 1tvHEHPmKFuZbd????河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計14許用接觸應(yīng)力limHNWXPZS??小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)71608021360.4261hnkt?????大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)72/.5u按圖 9.56、圖 9.57、表 9.15[2]分別取壽命系數(shù) ，尺寸系數(shù) ，12.NZXZ?安全系數(shù) 。工作硬化系數(shù) 。1.05HS?1WZ?試驗齒輪的齒面接觸疲勞強度極限 ， ，則許用接lim60HMPa?lim260HPa??觸應(yīng)力 。lim260.459.31HNWXPZS??由表 9.14、圖 9.48[2]分別查得材料彈性系數(shù) ，節(jié)點區(qū)域系數(shù)18.EZPa?，則齒面接觸疲勞強度為2.5HZ?， ，故齒面接觸疲勞2.31856.42189. 56.947Ma????HP??強度滿足要求。（3）齒根彎曲疲勞強度校核許用彎曲應(yīng)力 ，按圖 9.59、圖 9.60 以及表 9.15[2]分別取壽命系limFNSTXPY??數(shù) ，尺寸系數(shù) ，安全系數(shù) ，試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)120.96NY?1X1.25FS?，試驗齒輪的彎曲疲勞極限 、 ，則.ST lim130FMPa?lim0Pa?。lim237.9FNSTXPYMPa??直齒錐齒輪傳動的齒根彎曲疲勞強度校核公式為： ??10.5t tFFaSSaFPmRKKYYb????按圖 9.53 以及圖 9.54[2]分別取齒形系數(shù) ， ，應(yīng)力修正系數(shù)12.56a?2.43FaY， 。 ，則1.6SaY?21.64Sa12SaFY?河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計15。12.3856.421.5690.1tFFaSmKYMPab??????，則本對齒輪的齒根彎曲疲勞強度滿足要求。P?3.4.5 齒輪幾何尺寸計算表 4-2 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動的主要幾何尺寸名稱 代號 圓錐小齒輪 圓錐大齒輪分度錐角 ?42.0?47.60?分度圓直徑 d63m9m錐距 R.1齒頂高 ah齒根高 f 3.6齒頂圓直徑 ad67.41m7.046m齒根圓直徑 f 5815齒頂角 a?3.6?齒根角 f 402齒頂錐角 a?.75?51.740?齒根錐角 f 39838分度圓齒厚 s4.m齒寬 b15當(dāng)量齒輪 z28.33.109當(dāng)量齒數(shù)比 vu.2平均模數(shù) m58m平均分度圓直徑 d52.877.93當(dāng)量齒輪的分度圓直徑 v16013.4.6 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計由于兩圓錐齒輪的齒頂圓直徑均小于 200mm，且錐齒輪的小端 e 大于 1.6m，故兩圓錐齒輪都設(shè)計為實心結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計如附圖 01-10 及 01-25 所示。3.5 軸的設(shè)計3.5.1 軸徑的初步估算河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計16由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩的作用時，其強度條件為：mm （3.7）??30362.0159nPAd????式中: —軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa） ；P—軸傳遞的功率（ kW） ；n—軸的轉(zhuǎn)速（r/min） ；—許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa ） ；???C—由許用扭轉(zhuǎn)剪 應(yīng)力確定的系數(shù)；d—軸的直徑（mm） 。查[2]得 C 的值為 106。由公式（3.7）得：mm6.1480.123???3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計在軸的基本直徑定下以后，要進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，定出軸的各部分的形狀和尺寸。根據(jù)切菜機的設(shè)計要求和前面的總體分析，軸的結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示。3.5.3 軸的受力分析由齒輪的計算可知：切向力 N1203521???dTFt徑向力 N76.43tantan???r軸承總的支承反力為：N12.6120r2t ????N河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計17圖 3.2 軸結(jié)構(gòu)圖和軸受力分析圖3.5.4 軸的強度校核已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險截面（即彎矩和扭矩大而軸頸可能不足的截面）做彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應(yīng)力24????ca通常由彎矩所對稱循環(huán)變應(yīng)力。產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 是對稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 則常常不是為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)?，則計算應(yīng)力為?224）（ ????ca由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，所以 =0.6。則軸的彎扭合成強度條件為?河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計18??12)(4)(???????WTMca MPaWTMca 3586.)35.026()351.07428()()( 22 ????????故軸的設(shè)計滿足要求。3.5.5 軸上鍵的校核平鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時兩側(cè)面受到擠壓，對于按標(biāo)準(zhǔn)選擇尺寸及鍵為常用材料的普通平鍵聯(lián)接其主要失效形式是鍵、軸槽和轂槽三者中強度最弱的工作面被壓潰。校核時，按工作面的平均擠壓力 進(jìn)行計算，其公式為：p?MPa （3.11）??pkldT??2式中:T— 傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m） ；d—軸的直徑（mm） ；l—鍵的工作長度（mm） ，58mm；、 b—鍵的公稱長度和鍵寬（mm） ；k—鍵與轂槽的接觸高度（ mm） ；—許用應(yīng)力（MPa） 。??p?由式（3.11）得：MPa29608.2.51p??查[2]有沖擊載荷時 =120～150MPa。顯然滿足強度條件。??p?綜上計算得設(shè)計參數(shù)：軸材料選用 40Cr；軸徑取 16mm；軸的總支反力N， N；8.9251?7.6982?鍵的壓應(yīng)力MPa??.105pp???3.5.6 軸承的校核對于傳動的滾動軸承，其滾動體和滾到發(fā)生的疲勞點蝕是主要的失效形式，因而主要是進(jìn)行壽命計算，必要時再作靜強度校核。本次驗算為刀片傳動中齒輪軸兩側(cè)的軸承的校核，其型號為 7204C。（1）求兩軸承的計算軸向力 和 。1aF2由[2]得 7204C 派生軸向力 ，初取 e＝0.42 估算。td?河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計19N1110.42.0.4295.83.drFN???N67r ?N1738..adac?N29.5F?061.4.7301?Ca9..52930?a由[2]插值計算得 、45.01e2.1?e再計算N1.392.8drFe??N204673r?N17a?N293F?064.701Ca39.20?a確定 、 ， N、 N45.1e42.0e173aF?293a（2）求軸承當(dāng)量動載荷 和 。p115.08973eFra??1242.76ra由[2] 分別進(jìn)行查表或插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)：軸承 1 .0?X8.1Y河北科技師范學(xué)院畢業(yè)（論文）設(shè)計20軸承 2 1?X02Y因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表 13.6 取2.10??pf.?pfN????111.495.8473prafF????N222669rXY??（3）驗算軸承壽命。因為 所以按軸承 1 得受力大小驗算：21p?h??1854203396060??????????chL?已知本機器使用 5 年，一班制，預(yù)期壽命為：h1438'?R故本軸承能夠滿足設(shè)計要求。hL??第四章 其他機構(gòu)設(shè)計4.1 切削機構(gòu)設(shè)計4.1.1 設(shè)計要求由于料筒內(nèi)的原料在豎直方向的進(jìn)給量固定，調(diào)整較難，切削機構(gòu)作為本設(shè)計實現(xiàn)目標(biāo)功能的執(zhí)行機