火腿腸腸衣自動壓縮設(shè)備總體設(shè)計(jì)

1、黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 54 頁1.緒論 目前，國內(nèi)火腿、香腸等食品生產(chǎn)廠家普遍使用的是片狀PVDC膜來包裝食品。PVDC是當(dāng)今世界上塑料包裝材料中綜合阻隔性能最好的一種包裝材料。 PVDC 是一種優(yōu)秀的食品包裝材料,特別是耐高溫蒸煮和對氧氣、水蒸氣、各種氣味具有很好的阻隔性。PVDC 是世界上目前惟一大工業(yè)化生產(chǎn)、可以承受高溫蒸煮、具有高阻隔性能的塑料。用它制造的薄膜在中國獲得廣泛的應(yīng)用,其中最大用途就是用于火腿腸腸衣,這些應(yīng)用充分顯示了PVDC材料的性能和無與倫比的優(yōu)勢。由于它的性能獨(dú)特,在塑料包裝材料行業(yè)特別是食品包裝行業(yè)占 據(jù)著重要位置。用它作為中間層, 制造多層復(fù)合材料,更是

2、目前塑料包裝行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新的前沿陣地。 我國直到1991年，伴隨著火腿腸加工技術(shù)的引入，PVDC腸衣薄膜才得到大量應(yīng)用，開創(chuàng)了我國PVDC高阻隔材料應(yīng)用的。在隨后的近十年中，PVDC在中國進(jìn)入迅猛發(fā)展的時期，截止目前，我國PVDC材料年產(chǎn)量上萬噸，居美國和日本之后成為世界第三大PVDC生產(chǎn)的應(yīng)用國。目前我國PVDC產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較單一，復(fù)合膜的生產(chǎn)牌起始階段，產(chǎn)量較小。前期我國只能生產(chǎn)加工PVDC涂敷膜，由于產(chǎn)品本身的特性，基應(yīng)用領(lǐng)域受到，近年來我國先后引進(jìn)和開發(fā)了PVDC共擠復(fù)合膜和層壓復(fù)合生產(chǎn)技術(shù)，使我國PVDC復(fù)合膜的生產(chǎn)、應(yīng)用邁上了一個新臺階。 通過采用PVDC 共擠薄膜對肉制品進(jìn)行

3、包裝,可以延長肉制品的保鮮期,大大提高了肉制品在長途運(yùn)輸中的儲存期,擴(kuò)展了肉類加工企業(yè)的銷售領(lǐng)域,可以覆蓋到國內(nèi)外遠(yuǎn)距離的市場。 2.機(jī)械系統(tǒng)方案的簡述2.1運(yùn)動方案選擇 現(xiàn)代機(jī)械通常由動力機(jī)、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。此外，為了保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)還需要控制系統(tǒng)，用來控制機(jī)械各組成部分協(xié)調(diào)運(yùn)作。由于設(shè)計(jì)的多解性和復(fù)雜性，滿足某種功能要求的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案可能會有很多種，因此，在考慮機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案時，除了滿足基本的功能要求外，還應(yīng)該遵循以下原則：1.機(jī)械系統(tǒng)盡可能簡單 機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈盡量簡短 在保證實(shí)現(xiàn)功能要求的前提下，應(yīng)盡量采用構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副少的機(jī)構(gòu)，這樣能夠簡化機(jī)械的構(gòu)造，減輕重量，節(jié)省材

4、料，避免浪費(fèi)，降低成本。此外，也可以減少由零件的制造誤差形成的運(yùn)動鏈的積累誤差。 選擇運(yùn)動副 高副機(jī)構(gòu)可以減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)，設(shè)計(jì)簡單。但是低副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動副元素加工方便，容易保證配合精度以及有較高的承載能力。在一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮低副機(jī)構(gòu)，而且盡量少用移動副；執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律要求復(fù)雜，采用連桿機(jī)構(gòu)很難完成精確設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮采用高副機(jī)構(gòu)。 選擇原動機(jī) 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動與原動機(jī)的形式密切相關(guān)。目前，電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)使用最廣泛，應(yīng)結(jié)合具體情況靈活選擇。2.盡量縮小機(jī)構(gòu)尺寸 機(jī)械的尺寸和重量隨選擇的機(jī)構(gòu)類型不同而有很大差別，在相同的傳動比情況下，周轉(zhuǎn)輪系減速器的尺寸和質(zhì)量比普通定軸輪系減速器要小的多

5、。在連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)中，可利用齒輪傳動時節(jié)圓作純滾動的原理，或者利用杠桿放大或縮小的原理來縮小機(jī)構(gòu)尺寸。3.機(jī)構(gòu)應(yīng)具有良好的動力特性 機(jī)構(gòu)在機(jī)械系統(tǒng)中不僅傳遞運(yùn)動，同時還要傳遞動力，因此要選擇有較好動力學(xué)特性的機(jī)構(gòu)。 采用傳動角較大的機(jī)構(gòu) 要盡可能選擇傳動角較大的機(jī)構(gòu)，以提高機(jī)器的傳動效率，減少功耗。 采用增力機(jī)構(gòu) 對于執(zhí)行構(gòu)件行程不大，而短時克服工作阻力很大的機(jī)構(gòu)，應(yīng)采用增力的方法，即瞬時有較大機(jī)械增益的機(jī)構(gòu)。 采用對稱布置的機(jī)構(gòu) 對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，其作往復(fù)運(yùn)動和平面一般運(yùn)動的構(gòu)件以及偏心的回轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性力和慣性力矩較大，在選擇機(jī)構(gòu)時，應(yīng)盡可能考慮機(jī)構(gòu)的對稱性，以減少運(yùn)轉(zhuǎn)工程中的動載荷和

6、振動。4.機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的人機(jī)性能任何機(jī)械系統(tǒng)都是有人類設(shè)計(jì)的，并且用來服務(wù)人類，而且大部分機(jī)械都是有人老操作和使用，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)的同時，必須考慮人的生理特點(diǎn)，以求得人與機(jī)械系統(tǒng)的和諧統(tǒng)一。 圖2-1壓縮設(shè)備機(jī)構(gòu)圖2.2電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)直流電動機(jī)需直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高且一般車間都接有三相交流電，所以選用三相交流電動機(jī)。又由于Y系列籠型三相異步交流電動機(jī)其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、起動性能較好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)均能滿足工作條件和使用條件。根據(jù)需要運(yùn)送型砂，為防止型砂等雜物掉入電動機(jī)，故選用封閉式電動機(jī)。根據(jù)本裝置的安裝需要和防護(hù)要求，采用臥式封閉型電動機(jī)。Y(IP4

7、4)籠型封閉自扇冷式電動機(jī),具有防止灰塵或其他雜物侵入之特點(diǎn)。故優(yōu)先選用臥式封閉型Y系列三相交流異步電動機(jī)。2.3 選擇電動機(jī)容量由于壓縮設(shè)備主要靠滾輪與軸之間的摩擦力來壓縮腸衣，所需要的力較小，故選擇的電機(jī)Y132S-8,同時帶動四臺壓縮設(shè)備。實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用的同時也保證工人工作的安全性，提高生產(chǎn)效率。 表2-1電機(jī)型號及參數(shù)電動機(jī)型號額定功率kw最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩N.m滿載轉(zhuǎn)速r/min質(zhì)量kgYU80240.371.81400142.4電機(jī)的外形 圖2-2電機(jī)示意圖（1） 圖2-3電機(jī)示意圖（2） 圖2-4電機(jī)示意圖（3）表2-2電機(jī)的安裝及外形尺寸型號尺 寸（mm）HABCDEADG

8、ADACHDLYU802480715628920907.2901001151502.5 總傳動比的確定及各級傳動比的分配2.5.1理論總傳動比選取壓縮滾輪的直徑D=50 mm ； （2-1）由式2-1得 ；總傳動比 ；2.5.2各級傳動比的分配（1）V帶傳動的理論傳動比 初取 （2）直齒圓柱齒輪的理論傳動比 初取（3）鏈輪的理論傳動比 2.6 各軸轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩與輸入功率 設(shè)定電動機(jī)軸為0軸， 減速器高速軸為1軸， 減速器低速軸為2軸， 大鏈輪軸為3軸。2.6.1 各軸理論轉(zhuǎn)速 2.6.2 各軸的輸入功率 其中V帶傳動的效率為0.96，滾動軸承的效率為0.99，圓柱齒輪的傳動的效率為0.97，鏈傳

9、動的效率為0.96.2.6.3 各軸的理論轉(zhuǎn)矩 （2-2） 由式（2.2）得 2.6.4各軸運(yùn)動和動力參數(shù)匯總表表2-3 運(yùn)動和動力參數(shù)匯總表軸號理論轉(zhuǎn)速（r/min）輸入功率（kw）輸入轉(zhuǎn)矩(Nmm)理論傳動比電動軸14000.370.2523第軸466.70.3520.7203第軸155.60.3412.0932.09第軸74.40.3274.1993.傳動設(shè)計(jì)3.1 V帶傳動設(shè)計(jì)3.1.1 原始數(shù)據(jù)電動機(jī)功率 kw 電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速 r/min電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 r/minV帶理論傳動比3單向運(yùn)轉(zhuǎn)、雙班制、工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)3.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算(1)確定計(jì)算功率 （3-1） 根據(jù)雙班制工作，即

10、每天工作16小時，工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)， 查得工作系數(shù)KA=1.1表3-1 工作情況系數(shù)工況空、輕載啟動每天工作小時數(shù)/h1016載荷變動微小液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕載荷輸送機(jī)1.1=1.10.37= 0.407 kw（2）選取普通V帶帶型 由圖3-1 根據(jù)，nd確定選用普通V帶Z型。 圖3-1 普通V帶選型圖 （3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑 和 a.初選 由參考文獻(xiàn)【1】表8-6和表8-8，小帶輪基準(zhǔn)直徑=90mm 因?yàn)?m/sv30m/s，故帶速合適。 b.計(jì)算 mm 根據(jù)普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列標(biāo)準(zhǔn)，圓整=280mm(4)確定普V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距0.7（+） 2（

11、+) （ 3-2）根據(jù)公式(3-2) 0.7（90+280）mm 2（90+280)mm 245mm a 0700mm初步確定中心距 a 0 = 500mm （3.3）根據(jù)公式（3-3）得根據(jù)V帶基準(zhǔn)長度系列標(biāo)準(zhǔn)圓整后 取= 1600 mm 計(jì)算實(shí)際中心距a 故中心距的變化范圍為476548mm(5)驗(yàn)算主輪上的包角 = 主動輪上的包角合適(6)計(jì)算V帶的根數(shù)Z由dd1=90mm和n1=1400r/min,查參考文獻(xiàn)【1】表8-4a得根據(jù)n1=1400r/min,i=3和Z型帶，查表8-4b得 查表8-5得 ，表8-2得 （3-5） 基本額定功率；額定功率的增量；包角修正系數(shù)； 長度系數(shù)； =

12、 取Z=1根 (7)確定帶的初拉力 得 （3-6） V帶單位長度質(zhì)量 表3-2 V帶的單位長度的質(zhì)量帶型Y ZABCDEq/(Kg/m)0.020.060.100.180.300.610.92 由表3-2 查得 =0.06 kg/m由公式（3-6）得： =54 N 應(yīng)使帶的實(shí)際出拉力 (8)計(jì)算作用在軸上的壓軸力FP （3-7）由公式（3-7）得： =105 N3.1.3帶傳動主要參數(shù)匯總表表3-3 帶傳動主要參數(shù)匯帶型mmZdd1mmdd2mmammF0NFPNZ1600190280500541053.1.4帶輪材料及結(jié)構(gòu)(1)帶輪的材料 帶輪材料常采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等。 V2

13、0-30m/S時，選用HT200， V35m/S,直徑較大，功率較大時用35鋼、40鋼或高速小功率用工程塑料。 批量大時，可選用壓鑄鋁合金或其它合金。 (2)帶輪的結(jié)構(gòu) 圖3-2小帶輪結(jié)構(gòu)圖 圖3-3大帶輪結(jié)構(gòu)圖 3.2 鏈輪傳動設(shè)計(jì)3.2.1原始數(shù)據(jù) 輸入轉(zhuǎn)矩 = Nm輸入功率 =0.341kW小鏈輪轉(zhuǎn)速 =155.6 r/min傳動比 =2.09 3.2.2選擇鏈輪齒數(shù) 選取小鏈輪的齒數(shù)=19 ， 則大鏈輪的齒數(shù)為= =2.0919=39.71 取大鏈輪齒數(shù)=403.2.3確定計(jì)算功率查表3-4得工況系數(shù)=1.0 ,表3-4 工況系數(shù)從動機(jī)械特性主動機(jī)械特征平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)、汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)

14、、帶有液力耦合器的內(nèi)燃機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)離心式的汞和壓縮機(jī)、印刷機(jī)械、均勻加料的帶式輸送機(jī)、紙張壓光機(jī)、自動扶梯、液體攪拌機(jī)和混料機(jī)、回轉(zhuǎn)干燥爐、風(fēng)機(jī)1.0圖3-4 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) 由圖3-6查得主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1.55，單排鏈， 則計(jì)算功率為 =1.01.550.341 kW =0.529kW3.2.4選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)=0.529kW ，=155.6r/min ，圖3-5 A系列、單排滾子鏈額定功率曲線由圖3-7可選鏈號10A表3-5 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)ISO鏈號節(jié)距滾子直徑內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬銷軸直徑內(nèi)鏈板高度排距抗拉載荷單排雙排15.87510.169.45.0915.0918.1121.84

15、3.6 由表3-5查得鏈條節(jié)距為=15.875mm 。3.2.5計(jì)算鏈條型號和中心距 初選中心距 =(3050)= (3050) 15.875=476.25793.75mm 取=40=500 mm 。 相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為= （3-8） = =174取鏈長節(jié)數(shù)=174節(jié)。 查得表3-5 中心距計(jì)算系數(shù)4.00.248963.80.24883所以=3.86，得到中心距計(jì)算系數(shù)=0.248869 （3-9）由公式（3-9）得 =1205mm3.2.6計(jì)算鏈速，確定潤滑方式 m/s圖3-6 潤滑范圍選擇圖由圖3-8查得，=0.7822m/s 鏈號為10A ，應(yīng)采用滴油潤滑。3.2.7計(jì)算壓軸力 有效圓周

16、力為：=473 N 鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù) ， 則壓軸力為543.95 N表3-6 滾子鏈鏈輪的主要尺寸名稱計(jì)算公式小鏈輪大鏈輪分度圓96.45mm202.33mm齒頂圓76.765mm106.13mm182.645mm212.01mm齒根圓86.29mm192.17mm輪轂厚度20mm20mm3.2.8鏈輪材料鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。選擇小鏈輪材料為20號鋼，選擇大鏈輪的材料為普通灰鑄鐵。 3.3 齒輪傳動設(shè)計(jì)3.3.1原始數(shù)據(jù) 輸入轉(zhuǎn)矩= Nmm 小齒輪轉(zhuǎn)速=466.7r/min 齒數(shù)比 由電

17、動機(jī)驅(qū)動單向運(yùn)轉(zhuǎn)、每天工作16小時、工作壽命為10年、工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)、載荷較平穩(wěn)。（設(shè)每年工作日為300天）3.3.2選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）.選擇直齒圓柱齒輪傳動。（2）.工作機(jī)速度不高，選擇齒輪精度為7級精度（GB 1009588）.（3）.材料的選擇表3-7 常用齒輪材料及其力學(xué)特性材料牌號熱處理方式強(qiáng)度極限屈服極限硬度齒芯部齒面HT250250170240HT300300188255HT350350197269QT500-5常化500147241QT600-2600229302ZG310-570580320156217ZG340-640650350169229455

18、80290162217ZG340-640調(diào)質(zhì)7003802412694565036021725530CrMnSi110090031036035SiMn75045021726938SiMnMo70055021726940Cr70050024128645調(diào)質(zhì)后表面淬火2172554050HRC40Cr2412864855HRC20Cr滲碳后淬火65040030058-62HRC20CrMnTi110085012CrNi110085032020CrNi1200110035035CrAIA調(diào)質(zhì)后氮化（氮化層后）950750255321850HV38CrMoAIA1000850夾布塑料1002535 選

19、擇小齒輪材料為45號 (調(diào)質(zhì))，硬度為250HBS；大齒輪材料為45號鋼（調(diào)質(zhì)），材料硬度為220HBS，二者材料硬度差為30HBS。（4）.初選小齒輪齒數(shù)（5）.修正傳動比 修正后的帶輪傳動比 鏈輪傳動比 、互為質(zhì)數(shù)。（6）.工作壽命計(jì)算 （小時）3.3.3按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) (3-11)（1）.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3）由表3-8選取齒寬系數(shù)表3-8 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)裝置狀況兩支承相對于小齒輪做對稱布置兩支承相對于小齒輪做不對稱布置小齒輪做懸臂布置0.91.4（1.21.9）0.71.15（1.11.65）0.40.64）由表3-9查得材料的

20、彈性影響系數(shù)。表3-9 彈性影響系數(shù) 齒輪 材料 彈性模量E/MPa 配對齒輪材料灰鑄鐵球墨鑄鐵鑄鋼 鍛鋼夾布塑膠鍛鋼162.0181.4188.9189.856.4鑄鋼161.4180.5188球墨鑄鐵156.6173.9灰鑄鐵143.75）由圖3-10按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。圖3-7 調(diào)質(zhì)處理鋼的6）由公式3-12計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 （3.12） 7）由圖3-11取接觸疲勞壽命系數(shù)圖3-8 接觸疲勞壽命系數(shù)（當(dāng)時，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在網(wǎng)紋區(qū)內(nèi)取值）8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效率為1%，安全系數(shù)S=1，得 （3-13） 由公式（3-13）得： （2）.

21、計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值。代入公式3-11得： =36.192 mm 2）計(jì)算圓周速度。 m/s 3）計(jì)算齒寬 mm 4）計(jì)算齒寬與齒高之比。 模數(shù) mm 齒高 mm 5）計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù) m/s,7級精度，由圖3-9查得動載系數(shù)直齒圓柱齒輪，；圖3.9 動載系數(shù)值由表3-10查得使用系數(shù)；表3-10 使用系數(shù)載荷狀態(tài)工作機(jī)器原動機(jī)電動機(jī)、均勻運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)均勻平穩(wěn)發(fā)動機(jī)、均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕型升降機(jī)、包裝機(jī)、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、通風(fēng)機(jī)、均勻密度材料攪拌機(jī)等1.00由表3-11用插值法查得7級、小齒輪相對支承非對稱布置時，。表3-11 接觸

22、疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù)小齒輪支承位置軟齒面齒輪非對稱布置 b/mm 等級精度6781.0401.4041.4171.450801.4101.4261.463由，由圖3-10查得；圖3-10 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)故載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， （3-14）由式（3-14）得 mm 7）計(jì)算模數(shù)。 ，3.3.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （3-15）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖3-14查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；圖3-11 調(diào)質(zhì)處理鋼的2）取彎曲疲勞壽命系數(shù)；圖3-12 彎曲疲勞壽命系數(shù)（當(dāng)時，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

23、在網(wǎng)紋區(qū)內(nèi)取值） 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 （3-16）由公式（3-16）得 4）計(jì)算載荷系數(shù)。 5）查取齒形系數(shù)。由表3-18查得。 6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表3-18查得。表3-12 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)171819202122232425262728292.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53 1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.623035404550607080901001502002.522.452.402.352.32

24、2.282.242.222.202.182.142.122.06 1.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97 7)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算= mm 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.9429就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑， 算出小齒輪的齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪，既滿足了齒面

25、接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免了浪費(fèi)。3.3.5幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑 （3.17）由公式（3-17）得： （2）計(jì)算中心距 （3-18）由公式（3-18）得： （3）計(jì)算齒輪寬度 （3-19）由公式（3-19）得： 取。3.3.6齒輪結(jié)構(gòu)小齒輪由于分度圓直徑較小，故和軸做成一體，為齒輪軸。表3-13 齒輪尺寸參數(shù)名稱代號小齒輪大齒輪分度圓38mm110mm齒頂圓40mm112mm齒根圓35.5mm107.5mm3.4減速器箱體及其附件3.4.1箱體結(jié)構(gòu)形式及材料 本減速器采用剖分式箱體，分別由箱座和箱蓋兩部分組成。用螺栓聯(lián)接起來，組成一個完整箱體。剖

26、分面與減速器內(nèi)傳動件軸心線平面重合。 此方案有利于軸系部件的安裝和拆卸。剖分接合面必須有一定的寬度，并且要求仔細(xì)加工。為了保證箱體剛度。在軸承座處設(shè)有加強(qiáng)肋。 箱體底座要有一定寬度和厚度，以保證安裝穩(wěn)定性和剛度。 減速器箱體用HT200制造。鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。鑄造箱體多用于批量生產(chǎn)。3.4.2箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表 表3.14 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表名稱數(shù)值(mm)箱座壁厚=8箱蓋壁厚=8箱蓋凸緣厚度=12箱座凸緣厚度b=12箱座底凸緣厚度b2=20地腳螺釘直徑=16地腳螺釘數(shù)目n=6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M12箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑M10軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目高速軸選用M6n=

27、4低速軸選用M8n=4軸承蓋（軸承座端面）外徑高速軸102低速軸130觀察孔蓋螺釘直徑M7軸承旁凸臺高度和半徑h由結(jié)構(gòu)確定，R= C1外壁至軸承端面的距離l1=+C2+C1+(510)=403.5高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.5.1 .初步確定軸的最小直徑 這種方法是只按軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還受有不大的彎矩時，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的方法予以考慮。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是，通常用這種方法初步估算軸徑。對于不大重要的軸，也可以作為最后的計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 （3-20）式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，； 軸所受的轉(zhuǎn)矩，； 軸的抗扭截面系數(shù)，； n軸的轉(zhuǎn)速， ； 軸傳遞的功率，； d計(jì)算截面處軸的直徑，；

28、 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，見下表3-21。表3-15 軸常用幾種材料的及值軸的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr13/152520352545355514912613511212610311297注：1）表中值是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。2)在下述情況時， 取較大值，取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較大的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉(zhuǎn)；反之，取較小值，取較大值。由上式可得軸的直徑 （3-21）選取小齒輪軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。由上表取=110，代入公式（3-21）得

29、考慮到軸的最小直徑要連接V帶，會有鍵槽存在故將估算直徑加大35。取為14.9915.28mm 由設(shè)計(jì)手冊知標(biāo)準(zhǔn)直徑為16mm3.5.2.設(shè)計(jì)軸的直徑及繪制草圖（1）軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。該減速器發(fā)熱小，軸不長，故采用兩端固定方式。然后，可按軸上零件的安裝順序，從dmin處開始設(shè)計(jì)。（2）軸段1的設(shè)計(jì) 軸段1上安裝帶輪，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與帶輪設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。有最小直徑d1=16mm,帶輪輪轂的寬度為（1.5-2.0）d1=（1.5-2.0）16mm=24-32mm,取為30mm,則軸段1的長度略小于轂孔寬度，取L1=28mm（3）軸段2軸徑設(shè)計(jì) 考慮帶輪的

30、軸向固定及密封圈的尺寸，帶輪用軸肩定位，軸肩高度為h=(0.07-0.1)d1=(0.07-0.1) 16mm=1.12-1.6mm.軸段2的軸徑d2=d1+2(1.12-1.6)mm=18.4-19.2mm,該處軸的圓周速度 可選用氈圈油封。由表8-27，選取氈圈30JB/ZQ46061997，則d2=20mm.由于軸段2的長度L2涉及的因素較多，稍后再確定。（4）軸段3和7的設(shè)計(jì) 軸段3和7安裝軸承，考慮齒輪只受徑向力和圓周力，所以選用球軸承即可，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)取軸承為6005，由表8-28查得軸承內(nèi)徑d=25mm,外徑D=47mm,寬度B=12mm,內(nèi)圈定

31、位軸肩直徑da=30mm,外圈定位凸肩內(nèi)徑Da=42mm,故d3=25mm,該減速器齒輪的圓周速度小于2m/s，故軸承采用脂潤滑，需要擋油環(huán)，取擋油環(huán)端面到內(nèi)壁距離B1=2mm,為補(bǔ)償箱體的鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，靠近箱體內(nèi)壁的距離取=14mm,則L3=B+B1=12+14+2mm=28mm。通常一根軸上的兩個軸承取相同型號，則d7=25mm,L7=L3=28mm(5)軸段2的長度設(shè)計(jì) 軸段2的長度L2除與軸上零件有關(guān)。由表4-1知下箱座壁厚=8mm,上箱座壁厚1=8mm,由于中心距a1=74mm300mm,可確定軸承旁連接螺栓直徑M12，相應(yīng)的c1=20mm,c2=16mm,箱體凸緣連接螺栓直

32、徑M10，地腳螺栓直徑M16，軸承端蓋連接螺栓直徑M8，由表8-29取螺栓GB/T57812000 M825。由表8-30可計(jì)算軸承端蓋e=1.2d端螺=1.28mm=9.6mm,取e=10mm。軸承座寬度為L=+C1+C2+(5-8)mm=8+20+16+(5-8)mm=49-52mm。取L=50mm,取端蓋與軸承座間的調(diào)整墊片厚度為t =2mm，為了在不拆卸帶輪的條件下，方便裝拆軸承端蓋連接螺栓，取帶輪凸緣端面至軸承端蓋表面的距離K=28mm,帶輪采用實(shí)體式，螺栓的拆裝空間足夠，則有L2=L+e+K+t-B=50mm+10mm+28mm+2mm-14mm-12mm=64mm(6)軸段4和6

33、的設(shè)計(jì) 該軸段間接為軸承定位，可取d4=d6=30mm,齒輪兩端面與箱體內(nèi)壁距離為1=10mm,則軸段4和6的長度為L4=L6=1-B1=10mm-2mm=8mm(7)軸段5的設(shè)計(jì) 軸段5上安裝齒輪，為便于安裝，d5應(yīng)略小于d4,可初定d5=32mm,則由表8-31查得該處鍵的截面尺寸為10mm8mm,輪轂鍵槽深度為t1=3.3mm,該處齒輪輪轂鍵槽到齒根的距離為小于2.5m=2.51=2.5mm故該軸應(yīng)設(shè)計(jì)成齒輪軸，L5=b1=45mm(8)箱體內(nèi)壁之間的距離為Bx=21+b1=210+45mm=65mm(9)力作用點(diǎn)間的距離 軸承力作用點(diǎn)距外圈距離a=B/2=12/2=6mm,則X1=50

34、/2+L2+a=25+64+6mm=95mm X2=L3+L4+L5/2-a=28+8+45/2-6=52.5mmX3=X2=52.5mm(10)畫出軸的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)尺寸，如圖1所示。圖13.5.3.鍵連接 帶輪與軸段間采用A型普通平鍵連接，由表8-31得鍵的型號為鍵518 GB/T 1096-19903.5.4.軸的受力分析（1）畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖2所示（2）支承反力 在水平面上為 RBH=-Q-RAH+Fr1=-105N+268.96N+137.92N=301.88N在垂直平面上為 軸承A的總支承反力為 軸承B的總支承反力為(3)彎矩的計(jì)算=10595N.mm=9975N.mm

35、 =301.8852.5N,mm=15848.7N.mm在垂直平面上為=-189.4852.5N.mm=15848.7N.mm合成彎矩，有MA=MAH=9975N.mm(4)畫轉(zhuǎn)矩和彎矩圖 如圖3所示3.5.5.校核軸的強(qiáng)度齒輪軸與點(diǎn)A處彎矩較大，且軸頸較小，故點(diǎn)A剖面為危險(xiǎn)剖面。其抗彎截面系數(shù)為 抗扭截面系數(shù)為 最大彎曲應(yīng)力為 扭剪應(yīng)力為 抗彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù) ，則當(dāng)量應(yīng)力為由表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限，由表8-32用插值法查得軸的許用彎曲應(yīng)力=60MPa，強(qiáng)度滿足要求。3.5.6.校核鍵連接的強(qiáng)度帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)

36、力為取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表8-33查得=125150MPa, ,強(qiáng)度足夠3.5.7.校核軸承壽命(1)當(dāng)量動載荷 由表8-28查6005軸承得C=10000N,C0=5850N,軸承受力圖如圖8-16所示。因?yàn)檩S承不受軸向力，軸承A、B當(dāng)量動載荷為PA=RA=329N,PB=RB=356.42N(2)軸承壽命 因PAPB,故只需校核軸承A,P=PB.軸承在100度以下工作，由表8-34查得fT=1.對于減速器，由表8-35查得載荷系數(shù)fP=1.2. 減速器預(yù)期壽命為 ,故軸承壽命足夠3.6.低速軸的設(shè)計(jì)3.6.1 .初步確定軸的最小直徑選取小齒輪軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。由上表取

37、=120，代入公式（3-21）得考慮到軸的最小直徑要連接V帶，會有鍵槽存在故將估算直徑加大35。取為18.7319.09mm 由設(shè)計(jì)手冊知標(biāo)準(zhǔn)直徑為20mm3.6.2.設(shè)計(jì)軸的直徑及繪制草圖（1）軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。該減速器發(fā)熱小，軸不長，故采用兩端固定方式。然后，可按軸上零件的安裝順序，從dmin處開始設(shè)計(jì)。（2）軸段1的設(shè)計(jì) 軸段1上安裝鏈輪，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與鏈輪的設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。有最小直徑=25mm,帶輪輪轂的寬度為（1.5-2.0）=（1.5-2.0）25mm=37.5-50mm,取為50mm,則軸段1的長度略小于轂孔寬度，取L1=48mm（

38、3）軸段2軸徑設(shè)計(jì) 考慮鏈輪的軸向固定及密封圈的尺寸，鏈輪用軸肩定位，軸肩高度為h=(0.07-0.1) =(0.07-0.1) 25mm=1.75-2.5mm.軸段2的軸徑=+2(1.12-1.6)mm=28.5-30mm,該處軸的圓周速度 可選用氈圈油封。由表8-27，選取氈圈30JB/ZQ46061997，則d2=30mm.由于軸段2的長度L2涉及的因素較多，稍后再確定。（4）軸段3和7的設(shè)計(jì) 軸段3和7安裝軸承，考慮齒輪只受徑向力和圓周力，所以選用球軸承即可，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)取軸承為6007，由表8-28查得軸承內(nèi)徑d=35mm,外徑D=62mm,寬度B=

39、14mm,內(nèi)圈定位軸肩直徑da=41mm,外圈定位凸肩內(nèi)徑Da=56mm,故d3=35mm,通常一根軸上的兩個軸承取相同型號，則d6=35mm。（5）軸段4的設(shè)計(jì) 軸段4上安裝齒輪，為便于安裝，d3應(yīng)略小于d4,可初定d4=40mm,齒輪2的輪轂的寬度范圍為（1.21.5）d4=4860mm,取其輪轂寬度等于齒輪寬度，其左端采用軸肩定位，右端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段4長度應(yīng)比輪轂略短，由于b2=38mm,故取L4=36mm。(6)軸段2的長度設(shè)計(jì) 軸段2的長度L2除與軸上零件有關(guān)。由表4-1知下箱座壁厚=8mm,上箱座壁厚1=8mm,由于中心距a1=74mm300mm,

40、可確定軸承旁連接螺栓直徑M12，相應(yīng)的c1=20mm,c2=16mm,箱體凸緣連接螺栓直徑M10，地腳螺栓直徑M16，軸承端蓋連接螺栓直徑M8，由表8-29取螺栓GB/T57812000 M825。由表8-30可計(jì)算軸承端蓋e=1.2d端螺=1.28mm=9.6mm,取e=10mm。軸承座寬度為L=+C1+C2+(5-8)mm=8+20+16+(5-8)mm=49-52mm。取L=50mm,取端蓋與軸承座間的調(diào)整墊片厚度為t =2mm，為了在不拆卸帶輪的條件下，方便裝拆軸承端蓋連接螺栓，取帶輪凸緣端面至軸承端蓋表面的距離K=28mm,帶輪采用實(shí)體式，螺栓的拆裝空間足夠，則有L2=L+e+K+t

41、-B=50mm+10mm+28mm+2mm-14mm-14mm=62mm(7)軸段5的設(shè)計(jì) 該軸段為齒輪提供定位作用，定位軸肩的高度為h=(0.070.1)d4=(0.070.1)40mm=2.84mm,可取h=4mm,則d5=48mm,齒輪端面距箱體內(nèi)壁距離為，取擋油環(huán)端面到內(nèi)壁距離為 4=2.5mm,則軸段5的長度為L5=3-4=13.5-2.5mm=11mm(8)軸段3和軸段6的長度設(shè)計(jì)軸段6的長度L6=B+4=14mm+14mm+2.5mm=30.5mm圓整，取L3=43mm(9)力作用點(diǎn)間的距離 軸承反力作用點(diǎn)距軸承外圈距離a=B/2=14/2=7mm,則由圖2得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的

42、距離為X1=50/2+L2+a=25+62+7mm=95mm X2=L6+L5+b/2-a=(30+11+38/2-7)=53mmX3=X2=53mm(10)畫出軸的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)尺寸，如圖2所示。圖23.6.3.鍵連接 鏈輪與軸段1及齒輪與軸段4間采用A型普通平鍵連接，由表8-31得鍵的型號為鍵840 GB/T 10961990和鍵1228 GB/T 109619903.6.4.軸的受力分析（1）畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖2所示（2）支承反力 在水平面上為 在垂直平面上為 軸承A、B的總支承反力為 (3)彎矩的計(jì)算在水平面上，齒輪所在軸截面為在垂直平面上齒輪所在軸截面為合成彎矩，齒輪所在軸

43、截面為(4)畫轉(zhuǎn)矩和彎矩圖T2=-20930N.mm 如圖3所示 圖33.6.5.校核軸的強(qiáng)度因齒輪處所在軸截面彎矩較大，同時截面還作用有轉(zhuǎn)矩，故此截面為危險(xiǎn)面。其抗彎截面系數(shù)為 抗扭截面系數(shù)為 最大彎曲應(yīng)力為 扭剪應(yīng)力為 抗彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù) ，則當(dāng)量應(yīng)力為由表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限，由表8-32用插值法查得軸的許用彎曲應(yīng)力=60MPa，強(qiáng)度滿足要求。3.6.6.校核鍵連接的強(qiáng)度鏈輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為取鍵、軸及帶輪的材料都為鋼，由表8-33查得【】p=125150MPa, ,強(qiáng)度足夠。鏈輪處的鍵的擠壓應(yīng)力為故其強(qiáng)度也足夠3.6.7.校核軸承壽命(1)當(dāng)量動載荷 由表8-28查6007軸承得C=16200N,C0=10500N,軸承受力圖如圖8-16所示。因?yàn)檩S承不受軸向力，軸承A、B當(dāng)量動載荷為PA=RB=RA=201.64N.(2)軸承壽命 軸承在100度以下工作，由表8-34查得fT=1.對于減速器，由表8-35查得載荷系數(shù)fp=1.2. 減速器預(yù)期壽命為 ,故軸承壽命足夠4.壓縮滾輪部件的設(shè)計(jì) 4.1 壓縮滾輪部件總體設(shè)計(jì)根據(jù)測量得腸衣周長為L=70mm ,壓縮后的外徑25mm ,內(nèi)徑12mm 。由此可以求得未壓縮前腸衣的半徑