【紅棗去核機(jī)設(shè)計及計算（論文）11000字】

-前言紅棗在中國深受歡迎，不僅營養(yǎng)豐富，而且易于種植。大量的紅棗產(chǎn)出，農(nóng)民可以制作蜜棗和飲料。因為紅棗有核，它會影響味道。如果該機(jī)器可以用來去除大棗核心，就可在一定程度上提高大棗生產(chǎn)效率，以此提高收入的占比率。進(jìn)行去核機(jī)設(shè)計對于相關(guān)產(chǎn)業(yè)具有重?要的意義。石果一般指桃，李，山植物，紅棗與橄欖等。占據(jù)水果總產(chǎn)量的極大部分。當(dāng)它們被制作成飲料，罐頭，與干果等產(chǎn)品時，去核工作是極為重要的處理程序。以往，一般通過手工來完成，對勞動力需求很大，生產(chǎn)慢不說，占用大量的人力，產(chǎn)品質(zhì)量低下，難以得到保障。所以，利用機(jī)械化手段來為果實去核，也是至關(guān)重要的。早在上世紀(jì)中葉，國外早已應(yīng)用去核機(jī)。中國從20世紀(jì)80年代末開始開發(fā)核切割機(jī)。研發(fā)出了多款產(chǎn)品。不過因為產(chǎn)品質(zhì)量不好，相關(guān)問題還沒有很好地處理，所以在生產(chǎn)中，應(yīng)用還比較少。這使得在水果生產(chǎn)加工行業(yè)，去核等操作都是手動完成。近些年來，由于經(jīng)濟(jì)增長迅猛，關(guān)于產(chǎn)品質(zhì)量的問題也被廣為關(guān)注。很多器械在我國依然是空白的，比如李子去核機(jī)器，根本無法滿足人們的需求。因此，開發(fā)一種高質(zhì)量去核機(jī)勢在必行。1緒論1.1紅棗去核機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國從20世紀(jì)80年代開始對去核機(jī)的器具開始研究與制作，并相繼發(fā)行一些器具。卻因為一些重要的手藝問題暫且不能輕易解決，因此到目前為止能被廣泛應(yīng)用和推廣使用的機(jī)型還很少。此時大多的去核工作都是依靠人力解決的。為了提升機(jī)器的工作效率，已經(jīng)有一部分科研院所和生產(chǎn)企業(yè)開始投入研究并制造了一批去核機(jī)器。去核機(jī)主要分為簡易式連桿去核機(jī)、手動去核機(jī)、腳踩去核機(jī)、模型式機(jī)械沖核機(jī)這五個類型，不過，去核機(jī)的工作效率并不高。由于讓全自動機(jī)械取代人力，使用該機(jī)械可節(jié)省人力資源，將省下的人力資源投入到勞動力鱗集的公司和人力資源緊缺的公司中，能節(jié)省更多的勞動力，為國家做出更多的貢獻(xiàn)。該項技術(shù)的研究與開發(fā)，為提高工作效率、降低危險，具有無法忽視的作用。1.2幾種典型的紅棗去核機(jī)幾種經(jīng)典結(jié)構(gòu)的去核機(jī)：（1）典型履帶式去核機(jī)其主要結(jié)構(gòu)組成為：電機(jī)、傳動輪、傳動軸、搗機(jī)、及其下端的沖頭。同時電機(jī)與傳動輪為一個聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，傳動輪（依靠傳動軸）與搗機(jī)成為一個聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。此去核機(jī)的主要特質(zhì)在于：在沖頭下方擁有載棗鏈軌，載棗鏈軌上具有棗孔，載棗鏈軌的下面存在模版，模版上具有一一對應(yīng)的多個漏核孔與漏棗孔，在其一邊有驅(qū)動輪，另一邊安裝的則是從動輪，驅(qū)動輪通過傳動裝置和傳動輪連接，在載棗鏈軌另一邊的上方安裝有棗箱。它們都為多面體輪，多個帶板制造成載棗鏈軌。圖1.1鏈軌式紅棗去核機(jī)1.電機(jī);

2.傳動輪;

3.傳動軸;

4.搗機(jī);

5.沖頭;

6.沖核針;

7.沖棗針:

8.載棗鏈軌;

9.棗孔;

10.模板;

13.驅(qū)動輪;

14.從動輪;

15.傳動裝置;

15a.傳動桿;

15b.傳動齒輪;

16.棗箱;

17.帶板

該設(shè)備運(yùn)行時，把紅棗輸送入棗箱當(dāng)中，棗箱里面的漏棗在載棗鏈軌上的漏棗孔里。傳動輪在電機(jī)的作用下開始啟動，將棗輸送到?jīng)_頭的下部，沖核針首先把棗核頂出，沖棗針在把棗頂出，達(dá)成沖核的效果。紅棗去核機(jī)經(jīng)過改良效果后，它工作性能強(qiáng)，危險系數(shù)低，組織結(jié)構(gòu)非常簡單。它的缺陷就在于無法精確的判定紅棗的大小，導(dǎo)致原材料被損耗，以至于產(chǎn)量變低。(2)典型轉(zhuǎn)盤式去核機(jī)其分為電動機(jī)，還有主動輪，以及沖針，它的特點是:主動輪經(jīng)過曲軸、連桿和擁有多個沖針的機(jī)頭活動相接，沖針是一部分沖核針和另外半部分的沖棗針構(gòu)成，沖針下面為間歌式旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上面擁有多個分隔區(qū)，分隔區(qū)部位上面安有定位孔，主動輪經(jīng)過傳動裝置各自裝配旋轉(zhuǎn)盤下部的轉(zhuǎn)盤軸與料斗下部的定量傳遞到棗總成，掉棗區(qū)與掉核區(qū)建在旋轉(zhuǎn)盤的下部相對機(jī)頭位置，后面建有將棗核與紅棗送出的鏈軌。從動輪和與其相連接的連桿為該設(shè)計的傳動裝置。圖1轉(zhuǎn)盤式紅棗去核機(jī)1．電動機(jī);2.皮帯;3.主動輪;4.曲軸;5.連桿;6.沖針;6a.沖核針;6b.沖棗針;7.機(jī)頭;8.旋裝盤;9.隔離區(qū);10.紅棗定位孔;11.從動輪;12.轉(zhuǎn)盤軸;13.料斗;14.定量給棗總成;15.漏核區(qū);16.漏棗區(qū);17.棗核傳送帯;18.紅棗傳送帶;19.導(dǎo)軌;20.扶正裝置;21.清除裝置此裝置運(yùn)行時不用手持單個紅棗逐一去核，設(shè)備工作效率被提升，同時使安全隱患下降。他的缺點為可能導(dǎo)致棗被破壞，還可能導(dǎo)致棗核擠到果肉里，致使成完好率極大的降低。缺點是對棗的大小判定不準(zhǔn)確，導(dǎo)致紅棗利用率不高，產(chǎn)量低。2紅棗去核機(jī)的設(shè)計2.1執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計機(jī)械系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行得力與具有準(zhǔn)確無誤的執(zhí)行力，是其核心內(nèi)容，它在去核機(jī)可不可以達(dá)到期望的要求，效率和效益有著關(guān)鍵習(xí)性的作用。2.1.1紅棗去核機(jī)的功能去核機(jī)利用穿刺針來回做簡單的直線運(yùn)動、間歇旋轉(zhuǎn)臺發(fā)生旋轉(zhuǎn)動作，以實現(xiàn)去核化操作。其總功能可分為四個工序：送料，成核，回縮與清洗。2.1.2紅棗去核機(jī)的加工數(shù)據(jù)和設(shè)計要求1.紅棗的半徑為7—10mm2.當(dāng)棗核消除后，穿刺針的壓力可達(dá)200N。3.在將針從上到下移動之前，使旋轉(zhuǎn)盤以90°角進(jìn)行間歇旋轉(zhuǎn)。4.去核機(jī)器壽命為10年左右，對于負(fù)荷有著微弱的影響。2.1.3流程動作分解1.去核機(jī)所需的過程動作如下。2.加料：此動作可以手動完成。3.沖制：這個加工操作分為兩個步驟，一是沖核，二是沖棗，即在沖針由上至下移動前，旋轉(zhuǎn)盤先做90°間歇旋轉(zhuǎn)。4.旋轉(zhuǎn)盤的間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動：共由三個工序組成，即送料、沖核、沖棗。2.1.4實現(xiàn)沖針進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)機(jī)器進(jìn)行工作運(yùn)轉(zhuǎn)的動力由電動機(jī)通過發(fā)電提供，電動機(jī)能夠進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的周期運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)提供動力。能夠滿足去核機(jī)所需要的動力：1.凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪結(jié)構(gòu)相對簡單、設(shè)計和生產(chǎn)較為方便，只要合理地設(shè)計其輪廓便可得到任意的預(yù)期運(yùn)動及其工作壽命，性能可靠性較高。2.對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：采用面接觸方式，傳力特性較為靈活，操作靈活、使用周期長。3.偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：功效比曲柄滑塊要好。2.1.5實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)對槽輪機(jī)構(gòu)的選擇需要考慮的是旋轉(zhuǎn)盤要求達(dá)到轉(zhuǎn)位的精準(zhǔn)以及適當(dāng)?shù)牡退龠\(yùn)動，在間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中能夠持續(xù)運(yùn)行。2.1.6執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計去核機(jī)可以分解成幾個部分：1.減速傳動,2.沖壓機(jī)構(gòu),3.間歇運(yùn)動。在送料的工序中，旋轉(zhuǎn)盤不可以和沖針相接，沖針從上部到下部運(yùn)動前，旋轉(zhuǎn)盤發(fā)生一次間歇轉(zhuǎn)動。在接觸時，對于時間與空間要嚴(yán)謹(jǐn)安排。2.1.7機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖的設(shè)計確定沖針、旋轉(zhuǎn)盤兩個構(gòu)件運(yùn)動的先后順序、相位是機(jī)構(gòu)運(yùn)動周期圖的主要作用，由此能夠更加準(zhǔn)確的開始執(zhí)行構(gòu)件的制造。去核機(jī)達(dá)成一個運(yùn)動周期如下圖并且在進(jìn)行機(jī)器設(shè)計時應(yīng)該編制出關(guān)于各執(zhí)行構(gòu)件在一個運(yùn)動周期中的運(yùn)動關(guān)系的工作周期圖圖，這樣每個部件之間可以密切配合，有效協(xié)調(diào)。,旋轉(zhuǎn)盤與沖針的工序為行程與回程兩個運(yùn)動構(gòu)成。他們組成了一個運(yùn)動周期，每個周期旋轉(zhuǎn)一次，其中，沖針在工作中，行程與回程分別為0o～180o、180o～360o，為上下動作；旋轉(zhuǎn)盤的工作是軸4拖動，工作路徑是在沖針的行程的前期與回程后期，它利用槽輪機(jī)構(gòu)實施間歇轉(zhuǎn)位運(yùn)動，轉(zhuǎn)位與停歇過程分別對應(yīng)著軸4旋轉(zhuǎn)90o和270o。圖2.1紅棗去核機(jī)的工作過程2.1.8機(jī)械運(yùn)動方案的選擇與決策根據(jù)所給條件、工藝動作順序和各機(jī)構(gòu)分布緊湊、結(jié)構(gòu)簡單等工藝要求來進(jìn)行方案選擇，在做了篩選之后，得出兩個方案，以滿足設(shè)計所需。方案1：旋轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動用棘輪進(jìn)行啟動，沖壓用偏置曲柄滑塊來完成。方案2：旋轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動用棘輪進(jìn)行啟動，沖壓程序用從動件的凸輪來完成。決策：做以對比后可以得出，在進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動中，偏置曲柄滑塊的優(yōu)勢是急回特性較強(qiáng)，不但方案2也有一定的優(yōu)勢，它設(shè)計比方案一更簡單，有較長的使用壽命，也具備較高的傳動特征，因此在做過綜合比較后，本次在設(shè)計紅棗去核機(jī)時，則選定第2個方案。2.2機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計2.2.1原動機(jī)的選擇去核機(jī)的工作原理分析完成后，再基于電動機(jī)選擇策略，在電動機(jī)的選擇中，最后選定了三相異步型，轉(zhuǎn)速設(shè)置成n=750r/min。進(jìn)行動力分析后，得到準(zhǔn)確的額定功率，再去尋找具體型號。2.2.2擬定傳動系統(tǒng)方案基于執(zhí)行機(jī)構(gòu)、初選原動機(jī)的工作原理，以及工作所需的總傳動比，在本次設(shè)計的機(jī)械中，傳動系統(tǒng)將采用帶傳動機(jī)構(gòu)和圓錐齒輪。2.2.3機(jī)械運(yùn)動簡圖經(jīng)過對執(zhí)行機(jī)構(gòu)和機(jī)械傳動部件的選擇，在有關(guān)工作準(zhǔn)備完善的情況下，可以將紅棗去核機(jī)運(yùn)動簡圖設(shè)計如下：具體見如圖2.2，支柱機(jī)工作原理為：電動機(jī)把動力傳遞給減速傳動，再由其傳遞向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，沖針便會在旋轉(zhuǎn)盤工作臺上往復(fù)運(yùn)動。機(jī)構(gòu)在工作時，擺從動件上下運(yùn)動，也帶著沖針運(yùn)動。沖針運(yùn)動過程中會有阻力因素，會因為上沖針或者下沖針而有所不同，在沖針上行之時，屬于空回行程，不產(chǎn)生摩擦力，在沖針下行之時則需要克服摩擦力做功。整個過程可以歸結(jié)為輪帶帶動圓錐齒輪產(chǎn)生動力，然后帶動槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，然后使得各個機(jī)構(gòu)之間快速運(yùn)行，完成送棗與出棗的工作，讓沖針接著工作。圖2.2機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算3.1沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算3.1.1沖壓機(jī)構(gòu)類型的選擇由于沖壓機(jī)構(gòu)一定要能運(yùn)行往復(fù)直線運(yùn)動，它擁有偏置曲柄與搖桿兩種滑塊、凸輪三部分。沖壓機(jī)構(gòu)主要由凸輪組成，它的結(jié)構(gòu)圖如下：圖3.1圓柱凸輪機(jī)構(gòu)3.1.2擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中心距a的確定其中心位置關(guān)系重大，不僅會影響到凸輪的中心距，也會對擺動件的運(yùn)行周期和規(guī)律產(chǎn)生影響。下圖2.2中是凸輪機(jī)構(gòu)，從圖中可以看到中心距，即動件軸線A到凸輪軸線OO之間的最短距離a。相對應(yīng)地會與AB1、AB2、AB3三點位置，其中AB2中間位置能夠使得滾子運(yùn)動軌跡與中心B形成一個圓柱形軌跡，可設(shè)定a=L上述公式中：a是凸輪機(jī)構(gòu)的中心距;L則是擺動從動件的長度;ψmax由空間結(jié)構(gòu)決定，取ψmax=90o，L=60mm故a=圖3.2擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)簡圖3.1.3擺動從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇機(jī)構(gòu)的研發(fā)過程中，擁有較高的要求，因此凸輪輪廓曲線在設(shè)計中，通常運(yùn)用解析法，下面為該元件的工作規(guī)律:ψ=F(φ)（3-2）其中,ψ是擺動從動件的擺角;φ是圓柱凸輪的轉(zhuǎn)角。對于本次設(shè)計所設(shè)計的機(jī)械，對機(jī)械部件在運(yùn)動中所可能產(chǎn)生的擺動角度有嚴(yán)格要求，不宜過大，否則會使機(jī)構(gòu)不能正常工作。選擇擺動從動件運(yùn)動規(guī)律的一般原則:擺動從動件運(yùn)動規(guī)律有多種形式，隨著角速度的變化而變化，不同的運(yùn)動特性適用于不同的轉(zhuǎn)速及承受載荷，擺動從動件的工作方式有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)格。以下為普遍從動件運(yùn)動特性：各運(yùn)動的特性運(yùn)動規(guī)名稱最大角速度Ωmax最大角加速度max應(yīng)用等速改進(jìn)等速(余弦)改進(jìn)等速(正弦)等加速等減速余弦加速度正弦加速度五次多項式1.00∞低速輕負(fù)載1.227.68低速重負(fù)荷1.338.38低速重負(fù)荷2.004.00中速輕負(fù)荷1.574.93中低速輕負(fù)荷2.006.28中高速輕負(fù)荷l.885.77高速中負(fù)荷改進(jìn)正弦加速度改進(jìn)梯形加速度1.765.33中高速重負(fù)荷2.004.89高速輕負(fù)荷根據(jù)設(shè)計要求選擇余弦加速度運(yùn)動規(guī)律。3.1.4圓柱凸輪中徑Dˊ的確定圓柱面半徑和凸輪廓線變化率呈反比，直徑越大，輪廓線的變化也會越小，即是說，將理論廓線相比較，凸輪要比槽底圓柱面上的這一變化率更小。因此，在設(shè)計中要注意中徑的選取要符合凸輪在圓柱面中的位置，要符合標(biāo)準(zhǔn)。即：D式中，DˊD一一圓柱凸輪外圓柱面的直徑;d一一圓柱凸輪槽底面圓柱面的直徑;許用壓力角〔a〕在平常情況下為35o~45o的范圍內(nèi)。求出：Dˊ3.1.5圓柱凸輪轉(zhuǎn)向與擺動推桿位置的凸輪廓線方程1.理論輪廓線方程：

x=Ly=Lsinψ其中,x、y為其直角坐標(biāo);rp是凸輪平均圓柱半徑;L是擺桿長度;φ是凸輪轉(zhuǎn)角;ψ是擺桿任一點時的擺角2.實際輪廓線方程:

X=x+rY=y?r其中，X,Y可以看作是廓線上任意兩點的坐標(biāo);rT滾則為滾子的半徑;dxdψ3.1.6輪廓線的曲率半徑在對凸輪的輪廓進(jìn)行設(shè)計時,若曲率不合理，便會出現(xiàn)“頂切”的現(xiàn)象,從動件則不會按建設(shè)好的路線進(jìn)行工作,而后凸輪輪廓還需要承受因為錯誤而產(chǎn)生的影響。理論輪廓線上ρ點的曲率半徑的計算公式為:ρ=[按理論廓線的曲率半徑,可得實際廓線的曲率半徑:ρ'=ρ±rρ′為實際廓線的曲率半徑。3.1.7滾子半徑rT的確定即為達(dá)到能夠使得機(jī)械運(yùn)動不會受到干擾因素的音響，保證動件能夠完美運(yùn)行，可以采用對應(yīng)公式：rTrTrTρ綜合各式取r3.2間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算3.2.1間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的選型為保證棘輪、槽輪、不完全齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)滿足完整的間歇運(yùn)動規(guī)律，需對相應(yīng)的部件進(jìn)行設(shè)計。圖2為傳動方案，選用了槽輪作為間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、容易生產(chǎn)、可實現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)動，轉(zhuǎn)動角度也能自由去控制、也擁有較高的機(jī)械效率，對于轉(zhuǎn)速無太高要求。3.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計算1.槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)τ=1運(yùn)動系數(shù)的需求需比0大，因此外槽的數(shù)量必須設(shè)定為3個以上，一般的取值范圍也應(yīng)當(dāng)在4-8范圍內(nèi)。2.確定槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)旋轉(zhuǎn)盤的運(yùn)行路徑為270o～360o，槽輪轉(zhuǎn)角是90o。所以槽數(shù)Z=4。3.確定主動撥盤的圓銷數(shù)n<2求出園銷數(shù)n、槽數(shù)z的值，然后運(yùn)算，圓銷數(shù)n=14.由載荷和結(jié)構(gòu)尺寸，求得中心距，圓銷半徑。5.確定槽輪槽間角2?得到對應(yīng)銷輪運(yùn)動角2?6.圓銷中心回轉(zhuǎn)半徑R槽輪外圓半徑R7.確定槽輪槽長h≥αh=56mm8.計算槽輪的動停比求得運(yùn)動系數(shù)τ=n故k=9.槽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計可得到槽輪機(jī)構(gòu)尺寸。圖3.3槽輪的機(jī)構(gòu)簡圖3.2.3料斗的設(shè)計因為旋轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)使料斗每次只能軸向向旋轉(zhuǎn)盤輸送一個紅棗，故作為紅棗去核機(jī)承接與轉(zhuǎn)接紅棗的儲存機(jī)構(gòu)，需要對料斗進(jìn)行設(shè)計計算。1.根據(jù)圖3.4可以得出，想要讓紅棗出了料斗后，根據(jù)設(shè)定好的次序被傳輸?shù)叫D(zhuǎn)盤中，為了對紅棗進(jìn)行輸送，還要將一個軌道安裝于料斗下方，紅棗通過鏈軌進(jìn)行梳理后，運(yùn)輸?shù)叫D(zhuǎn)盤里面，軸線將平行于上孔軸線，此為斜線的結(jié)構(gòu)形式，與水平面之間擁有45度的夾角。2.紅棗料從進(jìn)入到料斗，然后到旋轉(zhuǎn)盤的進(jìn)料孔，需要保證鏈軌長度適宜，所以旋轉(zhuǎn)盤送到進(jìn)料孔的實際那需要與旋轉(zhuǎn)盤工作時間保持同步，可以求出：軸2轉(zhuǎn)速：n軸2旋轉(zhuǎn)一周，槽輪需要轉(zhuǎn)動1/4圈，所以槽輪旋轉(zhuǎn)1/4就要0.64S軌道和水平面夾角為45°假定水平距離L，所以軌道就是L/0.5由公式L=1得L=250mm;軌道為L/0.5=500mm3.為紅棗可以暢通滑落，要加上振動器。如下圖：4.以便加工大小不一的紅棗，可加放大小不一的旋轉(zhuǎn)盤與套筒。圖3.4料斗結(jié)構(gòu)簡圖圖3.5CZ50振動器

4傳動裝置的總體設(shè)計4.1電動機(jī)的選擇4.1.1電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式電動機(jī)型號選擇關(guān)系到紅棗去核機(jī)的運(yùn)行動能來源是否穩(wěn)定，因此本文選擇的是臥式封閉型的電動機(jī)，即Y(IP44)電動機(jī)。4.1.2電動機(jī)容量的確定1.沖針的輸出功率P為保證去核機(jī)合理性，得出F=2500N，我們將沖針的工作速度進(jìn)行運(yùn)算，得出0.7m/s，然后沖針的輸出功率進(jìn)行計算得PW=1.77KW。2.電動機(jī)的輸出功率P傳動裝置的總效率： η=ηV帶傳動：η1=0.96，滾子軸承η2=0.98，錐齒輪傳動η3

η=P3.電動機(jī)的額定功率p電動機(jī)的額定功率為P4.1.3電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定為滿足實驗需要，首先要對轉(zhuǎn)速范圍加以確定，通過對表進(jìn)行查詢后得出，我們可以在i=2~5內(nèi)選出V帶輪的傳動比，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速需要在的范圍內(nèi)，電動機(jī)需選擇同步轉(zhuǎn)速750/min。4.2確定傳動裝置的傳動比總傳動比為i4.3確定傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)4.3.1各軸的轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸為0軸，它們的轉(zhuǎn)速分別為nn4.3.2各軸的輸入功率依各軸間的關(guān)系對輸入功率進(jìn)行計算，可得：P0=Ped=3KWPPPⅢ=PⅡη4=2.63×0.99=2.55KW4.3.3各軸的轉(zhuǎn)矩TTTTⅢ=9550×PⅢnⅢ=9550×4.4普通V帶傳動的設(shè)計計算1.確定計算功率：KA=1.1P2.選擇窄V帶帶型根據(jù)計算取得的Pca和nⅠ3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇主動輪的基準(zhǔn)直徑為：d從動輪的基準(zhǔn)直徑dd2d驗算帶的速度V=2.97故所選帶速符合設(shè)計要求4.確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距由于中心距需滿足0.7ddV帶的基準(zhǔn)長度可由式8-22求出： Lv帶的基準(zhǔn)長度：L計算出v帶的實際中心距a=604mm5.驗算主動輪上的包角αα符合標(biāo)準(zhǔn)6.計算窄V帶的根數(shù)：Z=P由nⅠ=710r/minP0Kα=0.92則Z=2.7因此取3根.7.計算v帶初拉力F得F得q=0.1kg/m，故F0計算壓軸力FF8.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于d≤500mm，所以結(jié)構(gòu)為腹板式。圖4.1帶輪零件圖4.5直齒圓錐齒輪傳動設(shè)計計算4.5.1選擇齒輪的類型和材料及精度等級1.齒輪傳動選為標(biāo)準(zhǔn)直尺圓錐齒輪傳動。2.齒輪精度要求需要達(dá)到8級。3.設(shè)計所需要的齒輪材質(zhì)可以根據(jù)材料選擇表進(jìn)行選定，本設(shè)計選取45號鋼質(zhì)材質(zhì)作為齒輪原料，其硬度可以達(dá)到240HBS。4.選取齒輪齒數(shù)Z5.分度圓錐角δ1=45°4.5.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計依據(jù)公式10-26進(jìn)行試算，即：d11.載荷系數(shù)為：K2.齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：

T3.選取齒寬系數(shù)?4.關(guān)于彈性影響系數(shù)的規(guī)定5.從10-21d圖中得到，兩齒輪的接觸疲勞度極限為

σ6.由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N7.接觸疲勞壽命系數(shù)：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，由式10-12得：[σ]1用較小值的接觸強(qiáng)度來求齒輪的分度圓直徑d1t9.計算圓周速度V==1.195m/s10.計算齒寬b=R?=0.33ⅹ160.8ⅹ=37.511.計算載荷系數(shù)以7級精度為出，依動載荷系數(shù)KV進(jìn)行計算，可得v=1.195m/s，然后可以按照圖10-8查得KV=1.16,相對應(yīng)的齒間載荷分配系數(shù)為：K使用系數(shù)軸承系數(shù)K齒間載荷分布系數(shù)K載荷系數(shù)為：K=12.依真實的載荷系數(shù)驗算得到的分度圓直徑：d13.計算模數(shù)m=4.5.3根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計公式：m≥3其他各計算數(shù)值為：確定兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE12.彎曲疲勞壽命系數(shù)K3.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得σ4.計算動載荷系數(shù)KK=5.計算當(dāng)量齒數(shù)Z6.查取齒形系數(shù)：齒形系數(shù)與應(yīng)力校正系數(shù)用插值法來求42.4?40故Y42.4?40故Y7.計算Y設(shè)計計算:m≥因此齒面的疲勞強(qiáng)度比齒根更大，可以選擇標(biāo)準(zhǔn)值，為了使兩種疲勞強(qiáng)度皆符合要求，還要實施有效的運(yùn)算，從而求出分度圓直徑為，通過上述的一系列計算設(shè)計，這樣不但可使得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度達(dá)到相應(yīng)的要求，也獲得更為緊湊的結(jié)構(gòu)。4.5.4幾何尺寸的計算1.計算分度圓直徑：dd2.計算齒輪寬度：b=R=42mmdd4.5.5結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制零件圖由于設(shè)計對齒頂圓直徑尺寸有一定要的要求，一般要求在150mm-500mm的范圍內(nèi)，因此可以把段造齒輪當(dāng)錐齒輪，構(gòu)造選擇腹板式。其他的尺寸計算可忽略，且從設(shè)計需求出發(fā)，如圖4.2所示，進(jìn)行齒輪零件圖的繪制：圖4.2錐齒輪結(jié)構(gòu)簡圖4.6聯(lián)軸器的選擇1.聯(lián)軸器類型的選?擇因為減速器和工作機(jī)沒有在一根軸上面，所以要對偏移進(jìn)行補(bǔ)償，一般選擇聯(lián)軸器作為補(bǔ)償器件，擁有較高的轉(zhuǎn)速，由此聯(lián)軸器選齒式。2.載荷計算公稱轉(zhuǎn)矩：根據(jù)式14-1得轉(zhuǎn)矩為： T3.型號選擇GICL1型鼓形齒式聯(lián)軸器通過查詢表8-3可得出，其公稱轉(zhuǎn)矩T為800N·m，并擁有7100r/min的許用轉(zhuǎn)速，軸徑則介于16～38范圍內(nèi)，所以基本符合設(shè)計要求。4.7軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計4.7.1初步確定最小直徑第一要對滾動軸承進(jìn)行挑選。由于設(shè)計中，軸向和徑向載荷需同時承受，所以大概符合標(biāo)準(zhǔn)。依工作情形，可選擇30309型的軸承。根據(jù)15-2初步估算軸的最小直徑。因為設(shè)計要求傳遞功率并不是很大，且對其他基本無特殊要求，所以選擇的是45號鋼作為材料，處理。得：d因為要在軸上放置兩個鍵槽安置帶輪，故將其增加至10%～15%，故經(jīng)過圓整后取最小直徑為35mm。4.7.2擬定軸上零件的裝配方案擬定裝配結(jié)構(gòu)圖：圖4.3軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)簡圖其各零件的裝配方案及固定方式如表4.1所示：表4.1各零件的裝配方案及固定方式零件裝配方案左端軸向固定左端軸向固定周向固定齒輪左軸承右軸承從左裝入軸套軸肩鍵從左裝入軸承蓋軸套過渡配合從右裝入軸肩軸承蓋過渡配合4.7.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1.軸段1依標(biāo)準(zhǔn)需安裝帶輪，所以其長度由帶輪長度確定，帶輪輪轂長度為56mm，軸段1長度為55mm而直徑由初算的最小直徑得到，故軸段1的直徑為55mm。2.因為軸段2右端為軸肩定位，為30309型軸承，定位軸肩高度h=5mm，軸段2直徑為40mm。因為軸段2和軸段7的長度和軸承蓋的選用及帶輪的定位軸肩的位置有關(guān)系。經(jīng)過計算得軸段2的長度為49mm，軸段7的長度為27mm。3.選齒輪處的④段直徑，左端和左軸承間依靠套筒來進(jìn)行定位，齒輪擁有52mm寬的輪轂，為滿足軸承安裝要求，此軸段應(yīng)比輪轂寬度要短，所以齒輪右端是依靠軸肩來進(jìn)行定位的，軸肩的高度設(shè)定在的范圍內(nèi)，假定，軸段5假設(shè)為59mm，軸環(huán)高度，將長度設(shè)定為62mm。4.設(shè)定箱體內(nèi)壁的距離：a=12mm，，軸承端蓋的總寬度：23mm，取軸段4長度為50mm。根據(jù)傳動要求，軸段6為定位固定軸承的軸肩故直徑為55mm，且左右軸承間無傳動要求，故查邊計算得直徑為90mm。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以大致將軸的各部分所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。4.7.4確定軸上的圓角和倒角尺寸軸端倒角為1ⅹ45o，另外可得各段軸肩處所需要的設(shè)計尺寸，即圓角半徑可以設(shè)置為：R=25mm。4.7.5校核軸=1\*ROMANI的強(qiáng)度1.齒輪受力分析軸=2\*ROMANI上的扭矩：TⅠ=9550ⅹP齒輪分度圓直徑：d=mZ=40ⅹ4.5=180mm圓周力：F徑向力：F軸向力：F2.計算軸所受的載荷第一先畫出計算簡圖，在選擇軸承支點，找到的a值，30309型圓錐滾子軸承a=21mm，可以達(dá)到作為簡支的標(biāo)準(zhǔn)。梁的軸的跨距：l帶輪的拉力F2=2FM2F3.精確校核軸=1\*ROMANI的疲勞強(qiáng)度1段軸肩、鍵槽等配件因為配合度比較高，所以應(yīng)力高度集中，使軸疲勞強(qiáng)度變低，但軸的最小直徑是依鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度來進(jìn)行計算的，在1段受的彎矩不會很高，所以截面D，1段都不用再做校核。通過計算軸的疲勞強(qiáng)度受到集中應(yīng)力的影響程度，4段左右截面的交界處應(yīng)該是承受應(yīng)力最高的地方；而從受載狀況來看，據(jù)矩對4段的右截面影響最小，截面C上所承受的應(yīng)力無疑是最大的。不過雖然大，并無太多的集中應(yīng)力，此處的軸又擁有較粗的直徑，所以無需校核截面C。由此也得出，截面4、6、7三段皆不用校驗，因為它們不會承受據(jù)矩，也只受到很小的力，因此僅對第2段和第3段進(jìn)行驗算。校核3段的左截面：抗彎截面系數(shù)W=0.1抗扭截面系數(shù)W左截面彎矩M為：M=361561.2×98?21扭矩為T彎曲應(yīng)力為：σb可得應(yīng)力集中系數(shù):ασ材料敏性系數(shù)為qσ取得有效集中系數(shù)：kσkτ所以碳鋼的特性系數(shù)：φ可以通過計算得出計算安全系數(shù)值：SσSτSca所以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。同理可得截面右側(cè)安全系數(shù)為：Sca所以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。4.8滾動軸承的選擇及計算4.8.1求兩軸承受到的徑向載荷初選的圓錐滾子軸承型號30309，30309軸承的額定動載荷C=108KN，額定靜載荷，要持續(xù)性工作5年（假設(shè)1年的時間為300天）軸承的壽命大約為：L軸承支反力：FNV1FNH1=1774軸承的徑向載如下：FrFr4.8.2計算兩軸承的軸向力軸承的派生軸向力：FdFd所以軸承1為放松，軸承受到2倍的壓緊力。軸承1只受其本身派生的軸向力,即：Fa軸承2所受的總軸向力為：Fa4.8.3求軸承的當(dāng)量動載荷根據(jù)機(jī)械課程設(shè)計手冊表13-7，得出下列計算公式：當(dāng)FaFr當(dāng)FaFrFa由于軸承工作時存在輕微沖擊，取f故P4.8.4驗算軸承的壽命L?又ε=10故L所以所選軸承達(dá)到壽命標(biāo)準(zhǔn)。圖4.4軸的載荷分析圖圖4.5軸承受力簡圖4.9鍵聯(lián)接的選擇及校核計算4.9.1軸=1\*ROMANI帶輪與軸配合處鍵的選擇及校核計算1.類型的選擇股標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對應(yīng)健相接的相關(guān)內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及使用標(biāo)準(zhǔn)，以及相關(guān)的工作條件，設(shè)置鍵為圓頭。2.尺寸的選擇鍵，因為軸轂寬，為了避免應(yīng)力集中現(xiàn)象，將鍵長L設(shè)為50mm。3.校核驗算許用擠壓應(yīng)力σ根據(jù)公式驗算，即：σ故符合。4.9.2軸=1\*ROMANI齒輪與軸配合處鍵的選擇及校核計算1.類型的選擇設(shè)置鍵為圓頭（A型）2.尺寸選擇鍵，由于軸轂寬B為50mm，應(yīng)避免應(yīng)力集中現(xiàn)象，將鍵長L設(shè)定為40mm3.校核驗算許用擠壓應(yīng)力σ根據(jù)公式驗算，即：σ故符合。4.10直齒圓錐