小型切骨機的機械設計【附贈CAD圖紙、三維模型】

附贈CAD圖紙和三維圖紙、說明書,領取加Q 197216396 或 11970985山東英才學院 本 科 畢 業(yè) 設 計（論 文）題 目 小型切骨機的機械設計 專 業(yè) 學生姓名 班 級 學 號 指導教師 二 年 月 日畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計（論文），是本人在導師指導下，獨立進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)設計（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本研究做出過重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明并表示了謝意。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日摘要本文主要介紹小型切骨機的發(fā)展狀況，小型切骨機結(jié)構(gòu)設計原理，小型切骨機總體方案分析及確定，小型切骨機結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容所包含的機械圖紙的繪制，小型切骨機的計算，小型切骨機的結(jié)構(gòu)設計結(jié)論與建議。整機結(jié)構(gòu)主要由電動機減速器產(chǎn)生動力通過小帶輪將需要的動力傳遞到大帶輪上，帶輪帶動主軸，從而帶動整機裝置運動,此可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。本論文研究內(nèi)容：(1) 小型切骨機總體結(jié)構(gòu)設計。(2) 小型切骨機工作性能分析。(3)電動機的選擇。(4) 小型切骨機的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機架設計。(5)對設計零件進行設計計算分析和校核。(6)運用計算機輔助設計，對設計的零件進行三維建模。(7)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。 關(guān)鍵詞：小型切骨機，結(jié)構(gòu)設計，三維建模；步進電機 AbstractThis 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11.1小型切骨機裝置(機械)的應用及適用范圍11.2小型切骨機(機械)的國內(nèi)外發(fā)展情況11.3本課題研究的內(nèi)容及方法31.3.1 主要的研究內(nèi)容31.3.2 設計要求31.4 本文研究主要內(nèi)容42 小型切骨機機構(gòu)總體方案設計52.1 基本結(jié)構(gòu)52.2 設計原則52.3 方案分析52.3.1 第一方案52.3.2第二方案62.3.3第三方案62.3.4 最終方案73 小型切骨機的機械部分計算83.1電機的選取83.2 帶傳動設計103.2.1 選擇帶型103.2.2確定帶輪的基準直徑并驗證帶速113.2.3 確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角123.2.4確定帶的根數(shù)z123.2.5確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸133.2.6確定帶的張緊裝置133.3 計算壓軸力133.3 軸的校核153.4 鍵的校核163.5 軸承的校核163.6 風機參數(shù)的選擇和計算173.6.1 風機計算173.6.2 風機參數(shù)的選擇184 切割工作機構(gòu)設計194.1 電機的選型194.2 切割主軸的設計204.2.1 確定切割主軸最小直徑204.2.2 求軸上的載荷214.2.3 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應力校核軸的強度224.2.4 精確校核軸的疲勞強度225 液壓缸元件的計算265.1液壓缸的選擇265.2 液壓缸結(jié)構(gòu)295.3 工作原理31總 結(jié)32致 謝33參考文獻34山東英才學院2016屆本科生畢業(yè)設計（論文）1 緒 論1.1小型切骨機裝置(機械)的應用及適用范圍長期以來，大部分地區(qū)小型切骨機還沿用傳統(tǒng)的手工勞作方式，勞動強度大，生產(chǎn)效率低。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，小型切骨機開始以一種新型設備登入市場，小型切骨機以快捷方便供不應求，傳統(tǒng)加工方式已經(jīng)不能滿足市場的需求，所以小型切骨機小型切骨機的設計，以加快小型切骨機的生產(chǎn)效率，對剛收獲的小型切骨機進行快速收貨，以便于收割,是供應小型切骨機市場的有效方法。本文就小型切骨機這一環(huán)節(jié)進行研究，目的在于研制出一種新型的小型切骨機小型切骨機，加快小型切骨機的加工過程，縮短小型切骨機的產(chǎn)品形成周期，提高效率，降低成本。1.2小型切骨機(機械)的國內(nèi)外發(fā)展情況小型切骨機，最初是由美國于上世紀五十年代開發(fā)出來的產(chǎn)品。后來日本得到發(fā)展，并于上世紀六七十年代隨日本經(jīng)濟高速發(fā)展，技術(shù)性能得到長足的進步。上世紀八十年代初，我國大量引進小型切骨機并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表，主要針對方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀九十年代，這種機型開始大量用于糧食流通，同時派生出各種各樣的類似包裝機。隨著機電一體化的應用，粉料自動包裝也向著高速全自動模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。現(xiàn)今國外開發(fā)的小型切骨機已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動、模塊化。就國內(nèi)外小型切骨機的開發(fā)情況來看，主要從以下幾點進行:(l)不斷擴大其通用能力，以滿足多種屬性粉料的包裝。(2)高速全自動，配備微機控制系統(tǒng)，借助預先儲存的程序控制多臺伺服電機，分別驅(qū)動有關(guān)執(zhí)行機構(gòu)。(3)參數(shù)化調(diào)整和設置，對主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)作適當調(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)設計，對供送、牽引、封切等主要部件進行相對獨立并又能較為自由組合的結(jié)構(gòu)設計，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機。德國與美國、日本、意大利均為世界小型切骨機機械大國。在小型切骨機機械設計、制造、技術(shù)性能等方面居于領先地位。德國小型切骨機機械的設計是依據(jù)市場調(diào)研及市場分析結(jié)果進行的，其，目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務。為滿足客戶要求，德國小型切骨機機械制造廠商和設計部門采取了諸多措施： (1)工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設備的柔性及靈活性。采用機械手完成復雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，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。德國小型切骨機機械以飲料、啤酒灌裝機械和塑料小型切骨機機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達12萬瓶/h，小袋小型切骨機機的包裝速度高達900袋min。(3)使產(chǎn)品機械和小型切骨機機械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設備，就是由一個系統(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題。 (4)適應產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求小型切骨機機械具有良好的柔性和靈活性，使小型切骨機機械的壽命遠大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟性的要求。 (5)普遍使用計算機仿真設計技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國小型切骨機機械設計普遍采用了計算機仿真設計技術(shù)，大大縮短了小型切骨機機械的開發(fā)設計周期.小型切骨機設計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性不完全是機械設備本身的成本，更重要的是運轉(zhuǎn)成本，因為設備折舊費只占成本的68，其他的就是運轉(zhuǎn)成本。我國小型切骨機行業(yè)起步于20世紀70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機械工業(yè)中的10大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界小型切骨機工業(yè)生產(chǎn)和消費大國之一。 小型切骨機作為一種產(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)品是指食品機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指食品機給用戶提供的實際效用；延伸產(chǎn)品是指食品機的質(zhì)量保證、使用指導和售后服務等。所以食品機的設計應該包括：市場調(diào)研、原理圖設計、結(jié)構(gòu)設計、施工圖設計、使用說明書編寫及售后服務預案等。 小型切骨機設計的類別主要有：測繪仿制設計、開發(fā)性設計、改進性設計、系列化設計。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為164萬瓶/h，其中灌裝機的灌裝閥工位數(shù)從48個、60個、90個到120個就屬于系列化設計。 高速運行的食品機，特別是一些先進機型，大多是測繪、仿制國外的同類機型，進行國產(chǎn)化設計和系列化設計。其主要的原因是：(1)大多數(shù)設計人員還沒有真正掌握先進的設計方法，如高速小型切骨機的動力學設計理論和方法等，對高速工況下機構(gòu)的動態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決；(2)產(chǎn)、學、研結(jié)合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時地在實際設計中運用，設計人員缺乏及時的技術(shù)培訓；(3)整個行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調(diào)整。在小型切骨機設計領域，絕大多數(shù)設計人員仍沿用以前的設計方法：(1)根據(jù)設計任務書尋找同類機型作為樣機；(2)參考樣機制定各項技術(shù)性能指標及使用范圍；(3)設計工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖；(4)設計關(guān)鍵零件，部件；(5)設計總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設計部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對主要部件中的關(guān)鍵零件進行強度、剛度校核；(8)設計控制原理圖、施工圖等。而今，國內(nèi)一些大學的設計軟件，可以對食品機中常用機構(gòu)進行有限元分析和優(yōu)化設計，其開發(fā)的凸輪連桿機構(gòu)CADCAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構(gòu)自主設計的能力，但在實際小型切骨機的設計中應用還不普遍。新型小型切骨機往往是機、電、氣一體化的設備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構(gòu)、伺服電機驅(qū)動等分離傳動技術(shù)，可使整機的傳動鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡化，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拖動的同步控制技術(shù)。其實掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設計人員不了解小型切骨機的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國小型切骨機設計是仿制、學習階段，那么現(xiàn)在我們應該有創(chuàng)新設計的意識。我國食品行業(yè)技術(shù)與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于20世紀70年代末，剛起步時年產(chǎn)值僅七、八千萬元，產(chǎn)品品種僅100 余種，技術(shù)水平也較低。在20紀80年代中期至20世紀年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達到20%30% ，到1999年底塑料和小型切骨機達40 大類，品種達1700種，到2000年產(chǎn)值增加到300億元，且技術(shù)水平也上了個臺階，開始出現(xiàn)了規(guī)?；⒆詣踊厔?，傳動復雜、技術(shù)含量高的設備也開始出現(xiàn)，許多小型切骨機如液體塑料灌裝機等設備已開始成套出口。1.3本課題研究的內(nèi)容及方法1.3.1 主要的研究內(nèi)容在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)小型切骨機設計理論及相關(guān)知識的資料和文獻基礎上，綜合考慮小型切骨機結(jié)構(gòu)特點、具體作業(yè)任務特點以及小型切骨機的推廣應用，分析確定使用小型切骨機配合生產(chǎn)工序，實現(xiàn)自動化的目的。為了實現(xiàn)上述目標，本文擬進行的研究內(nèi)容如下:1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和小型切骨機本身的結(jié)構(gòu)特點，確定小型切骨機整體設計方案。2 確定小型切骨機的性能參數(shù)，對初步模型進行靜力學分析，根據(jù)實際情況選擇電機。3 從所要功能的實現(xiàn)出發(fā)，完成小型切骨機各零部件的結(jié)構(gòu)設計；4 完成主要零部件強度與剛度校核。1.3.2 設計要求1 根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，提出小型切骨機的整體設計方案；2 完成小型切骨機結(jié)構(gòu)的詳細設計；3 通過相關(guān)設計計算，完成電機選型；4 完成小型切骨機結(jié)構(gòu)造型；繪制小型切骨機結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。1.4 本文研究主要內(nèi)容通過利用網(wǎng)絡工具、圖書館的書籍和各類期刊、雜志查閱了解小型切骨機的相關(guān)知識，確定本設計符合要求，滿足需要。具體設計方法如下：1、查閱資料、結(jié)合所學專業(yè)課程，產(chǎn)生小型切骨機結(jié)構(gòu)設計的基本思路；2、查閱各類機械機構(gòu)手冊，確定合理的小型切骨機結(jié)構(gòu)；3、根據(jù)給定技術(shù)參數(shù)來選擇合適的部位；4、重點對驅(qū)動機構(gòu)及控制機構(gòu)進行設計研究；5、通過研究國內(nèi)外情況，確定本設計課題的重點設計；6、完成2D裝配圖的設計和繪制，并由此繪制零件圖；7、編寫設計說明書；8、檢查并完善本設計課題。本設計采用的方法是理論設計與經(jīng)驗設計相結(jié)合的方案，所運用的資料來源廣泛，內(nèi)容充足。342 小型切骨機機構(gòu)總體方案設計2.1 基本結(jié)構(gòu) 小型切骨機其功能部件由支承體、帶動力裝置的小型切骨機等組成。由功能部件(1)，電動機和機架等構(gòu)成的小型切骨機，下圖是該機器的工作原理圖。圖2.1 小型切骨機總體圖2.2 設計原則 小型切骨機其功能部件由支承體、帶動力裝置的小型切骨機切刀部件和包壓線或機筒等組成。由功能部件，電動機和機架(或機腳)等構(gòu)成小型切骨機。在功能部件中的小型切骨機轉(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，由電動機帶動傳送帶將金屬梳送到切割。此輸送裝置由于需要電機通過軸帶動輸送帶滾筒轉(zhuǎn)動小型切骨機示意圖如下圖所示：圖2.2 臥式小型切骨機示意圖 據(jù)上圖2.3.1臥式小型切骨機示意圖，不難看出此小型切骨機包括2個電機，3根軸，滾筒，輸送帶，帶輪，帶輪等等。小型切骨機零件眾多，這無疑增加了小型切骨機的制造成本與維護運行成本。對于廣大的金屬梳來說，這種臥式小型切骨機很顯然不是他們理想的選擇。因此，設計出一款小型且制造成本低廉，適用與小型切骨機非常必要。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，但在輸送帶之間安裝兩個喂入輪，做相對回轉(zhuǎn)時，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。而直線型動刀制造、磨刃均比較簡單、強度好，缺點是清洗開始時，往往將金屬梳向外推移，此時清洗點離軸心的距離較大，因而清洗阻力矩大大增加，致使清洗阻力矩在清洗過程中變化劇烈 2.3.3第三方案經(jīng)過以上兩種方案的分析、研究及比較，最終方案確定如下：設計一種小型的立式小型切骨機取代一般的臥式小型切骨機既避免了功率消耗大，成本高等缺點；又可讓金屬梳少擠壓與擦傷參照圖2.1.1、圖2.1.2，立式小型切骨機由功能部件(1) 、電機支架(2)、電磁調(diào)速電機(3)、螺栓(4)、帶輪(5)、機架(6)等組成。功能部件(1)是本實用新型小型切骨機的核心，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)、機殼(13)、螺母、切割、擋板(16)、出料門(17)等構(gòu)成。電機支架(2)可連同電機(3)一起繞螺栓(4)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動90度后固定在機架(6)上，使電機(3)平臥，以便用來驅(qū)動其它臥式機械，提高電機的利用率。機架(6)是功能部件(1)和電動機(3)的聯(lián)系和支承件。2.3.4 最終方案小型切骨機其功能部件由支承體、帶動力裝置的小型切骨機切割部件和機筒等組成。由功能部件(1)，電動機(8)和機架（6)等構(gòu)成的小型切骨機，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(下部內(nèi)有能使物料自動卸出，設有與刀片)相對。3 小型切骨機的機械部分計算3.1電機的選取小型切骨機在工作時，在運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較好（保障運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的條件：有足夠的轉(zhuǎn)動慣量；發(fā)動機有足夠的儲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)，為克服軸承及傳動裝置的摩擦阻力的功率消耗， B系數(shù)，為克服滾筒轉(zhuǎn)動時消耗的功率， .其中消耗:這個過程比較復雜，清洗裝置消耗的功率由下式可求得： (6) 其中：單位時間進入清選裝置的質(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。由于計算較為復雜，初步采用估算的方法，擬采用Y132M-4電動機。查機械設計課程設計手冊得：選擇，其銘牌如下表3-1：表3-1 Y系列三相異步電動機電動機型號額定功率 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 KgY132M-4 7.5同步轉(zhuǎn)速1500 r/min,4級 14402.22.281（a）（b） 圖3-1 電動機的安裝及外形尺寸示意圖表3-2 電動機的安裝技術(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FGD132515 345 315216 1781238 8010 433.2 帶傳動設計輸出功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=500r/min表3-1 工作情況系數(shù)工作機原動機類類一天工作時間/h10161016載荷平穩(wěn)液體攪拌機；離心式水泵；通風機和鼓風機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風機（）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大螺旋式運輸機；斗式上料機；往復式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械1.21.31.41.41.51.6載荷變動很大破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機1.31.41.51.51.61.8根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查機械設計P296表4，取KA1.1。即3.2.1 選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按機械設計P297圖1311選取。圖3-1 帶型圖根據(jù)算出的Pd8.25kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n11440r/min ，查圖得：dd=80100可知應選取A型V帶。3.2.2確定帶輪的基準直徑并驗證帶速由機械設計P298表137查得，小帶輪基準直徑為80100mm則取dd1=90mm ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）表3-2 V帶帶輪最小基準直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機械設計P295表13-4查“V帶輪的基準直徑”，得=250mm 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率）誤差 符合要求 帶速 滿足5m/sv300mm，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)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.3 計算壓軸力由機械設計P303表1312查得，A型帶的初拉力F0133.46N，上面已得到=153.36o，z=8，則對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)速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應力要小, 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V帶在帶輪上彎曲時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（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表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）項目 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 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 67.5 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 對應的基準直徑 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） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd(2.53)d時)，如圖3-2a。 （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd 300mm 時)，如圖3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪(ddd) 100 mm 時)，如圖3-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd 500mm 時)，如圖3-2d。（a） （b） （c） （d）圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）3.3 軸的校核需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通?？沈炈銈鲃虞S中點處撓度（誤差%3）.當軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應進行鍵側(cè)擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見【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，在同一平面上進行代數(shù)疊加，不在同一平面上進行向量疊加。：通過受力分析，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查的許用擠壓應力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為：3.5 軸承的校核、軸軸承的校核軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設計要求，應該對軸未端的滾子軸承進行校核。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： 因軸承在運轉(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： 軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命 故該軸承6206能滿足要求。、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。3.6 風機參數(shù)的選擇和計算3.6.1 風機計算 (1）風機葉輪葉輪的外徑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）風扇進風口的直徑=(0.650.8)，取0.700.70=0.50m。 (3）風扇寬度 ，取B=0.50m。 (4）風機出風口高度S ，取0.28m。 (5)風扇功率 (6)葉輪內(nèi)徑 ,取.40.70=0.28m (7）葉片數(shù)的確定 ,取片。3.6.2 風機參數(shù)的選擇 本設計中的風機采用的是機械中廣泛采用的農(nóng)用型風機,葉片采用直葉,外形為切角的矩形,以改善風機出口氣流的不均勻性,殼體為蝸殼形外殼,據(jù)試驗懸浮速度為之間,比重/cm3,選取風機的風速為。 (1)假設輕質(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)風機的全壓力為：=+=2/2+15=720.1+15=19.9/2 4 切割工作機構(gòu)設計4.1 電機的選型（1） 基于電動機的以上特點，本文選用作為北京和利時電機技術(shù)有限公司部分110BYG系列混合式步進電機作為切割驅(qū)動裝置。圖3.1是北京和利時電機技術(shù)有限公司部分110BYG系列混合式步進電機的技術(shù)數(shù)據(jù)。圖3.1 110BYG系列混合式步進電機的技術(shù)數(shù)據(jù)所以根據(jù)計算所得數(shù)據(jù)選擇110BYG350DH-SAKRMA型號的電機，圖3.2是110BYG系列混合式步進電機的型號說明。圖3.2 110BYG系列混合式步進電機的型號說明110BYG系列混合式步進電機的外形尺寸，如圖3.3所示。圖3.3 110BYG系列混合式步進電機的外形尺寸110BYG系列混合式步進電機的矩頻特性曲線，如圖3.4所示。圖3.4 110BYG350DH型電機矩頻特性曲線4.2 切割主軸的設計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)切削機床主軸的設計相關(guān)知識，前面章節(jié)已經(jīng)做了說明，在此不具體說明，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是軸的危險截面。計算步驟如下：4 966.34 N3 960.59 N2 676.96 N3 356.64-2 676.96679.68 N4 966.3457.1283 578.014 2 676.9657.1152 854.416 679.6871.6486 65.09 322 150.53 287 723.45 表6.5 軸設計受力參數(shù) 載 荷水平面H垂直面V支反力4 966.34 N，3 960.59 N2 676.96 N，679.68 N彎矩M283 578.014 152 854.416 486 65.09 總彎矩322 150.53 ,287 723.45扭矩T1 410 990 4.2.3 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。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)切應力為脈動循環(huán)變應力，取0.6，軸的計算應力 MPa12.4 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度（1）判斷危險截面截面A,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將消弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面A,B均無需校核。從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和處過盈配合引起的應力集中最嚴重，從受載來看，截面C上的應力最大。截面的應力集中的影響和截面的相近，但是截面不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面C上雖然應力最大，但是應力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大,故截面C也不必校核，截面和顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知，鍵槽的應力集中較系數(shù)比過盈配合的小，因而，該軸只需校核截面左右兩側(cè)即可。（2）截面左側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.10.161 412.5 抗扭截面系數(shù) 0.20.2122 825 截面的右側(cè)的彎矩M為 90 834.04 截面上的扭矩為 1 410 990 截面上的彎曲應力1.48 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應力 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，計算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得S65.66S16.9216.38S1.5 故可知其安全。1. 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.10.172 900 抗扭截面系數(shù) 0.20.2145 800 截面的右側(cè)的彎矩M為 90 834.04 截面上的扭矩為 1 410 990 截面上的彎曲應力1.25 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應力 9.68 MPa過盈配合處的，由課本附表3-8用插值法求出，并取0.8，于是得3.24 0.83.242.59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)表面強化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為3.332.68又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)，取，取于是，計算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得S66.07S16.9211.73S1.5 故該軸的截面右側(cè)的強度也是足夠的。本軸因無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。至此，低速軸的設計計算即告結(jié)束。5 液壓缸元件的計算5.1液壓缸的選擇液壓缸的選用要根據(jù)以下方面進行分析：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。要求液壓缸到達行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應選擇緩沖液壓缸；要求重量輕，應選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導桿液壓缸；要求制動精度高，應選鎖緊液壓缸；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。要求無污染時需要選用無給油或無油潤滑液壓缸等。 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。在需要隨工作機構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等），應選用回轉(zhuǎn)液壓缸。在要求活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式液壓缸。有特殊要求時，應選擇相應的特殊液壓缸。 3、作用力的大小即缸徑的選擇。根據(jù)負載力的大小來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載率，使液壓缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費能源。在夾具設計時，應盡量采用擴力機構(gòu)，以減小液壓缸的外形尺寸。 4、活塞行程與使用的場合和機構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機構(gòu)等，應按計算所需的行程增加1020的余量。5、活塞的運動速度主要取決于液壓缸輸入壓縮液壓油流量、液壓缸進排氣口大小及導管內(nèi)徑的大小。要求高速運動應取大值。液壓缸運動速度一般為50800/s。對高速運動液壓缸，應選擇大內(nèi)徑的進氣管道；對于負載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣液阻尼缸，則較易實現(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負載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的液壓缸舉升負載時，推薦用進氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運動平穩(wěn)避免沖擊時，應選用帶緩沖裝置的液壓缸。 圖5.1 液壓缸實物圖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，單動彈簧壓入及單動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 無緩沖、橡膠緩沖、氣緩沖、油壓吸震器6、選定磁感開關(guān) 主要是作位置檢測用，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，實現(xiàn)一個方向運動。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是：1）僅一端進（排）氣，結(jié)構(gòu)簡單，耗氣量小。2）用彈簧力或膜片力等復位，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過程中是變化的。由于以上特點，單作用活塞液壓缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。（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，實現(xiàn)雙向運動的液壓缸。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，其所帶載荷（如工作臺）與液壓缸兩活塞桿連成一體，壓縮液壓油依次進入液壓缸兩腔（一腔進氣另一腔排氣），活塞桿帶動工作臺左右運動，工作臺運動范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設備上?；钊麠U固定時，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺）連成一體，壓縮液壓油從空心活塞桿的左端或右端進入液壓缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運動，工作臺的運動范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設備。 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；3活塞；4活塞桿；5機架雙活塞桿液