餃子機設(shè)計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

目錄 1 緒論 . 7 1.1 包餡 (夾餡 )食品機械的應(yīng)用前景和發(fā)展現(xiàn)狀 . 7 1.2 餃子機的相關(guān)介紹、研制意義和目標(biāo)、未來的發(fā)展方向 . 8 1.2.1 餃子機的介紹 . 8 1.2.2 餃子機的研制意義和目標(biāo)及未來的發(fā)展方向 . 8 2 機械系統(tǒng)總體方案的擬定 . 9 2.1動力系統(tǒng)的擬定 . 9 2.2傳動系統(tǒng)的擬定 .10 2.3執(zhí)行機構(gòu)的擬定 .10 3 工作機構(gòu)運動需求分析及初步設(shè)計 .11 3.1餃子模型的建立與分析 .11 3.2 生產(chǎn)效率與成型盤的設(shè)計 .13 3.3 橫、豎蛟龍的設(shè)計計算 .14 3.3.1 豎絞龍的設(shè)計計算 .14 3.3.2 橫絞龍的設(shè)計計算 .14 3.4 供餡泵的設(shè)計 .15 3.4.1 供餡裝置局部裝配圖 .15 3.5 出面嘴的設(shè)計 .16 4 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 .16 4 1 傳動比的分配 .16 4.1.1 電動機轉(zhuǎn)速的確定 .16 4.1.2 傳動比的總體分配及各軸轉(zhuǎn)速的確定 .17 4.1.3 確定各個執(zhí)行部件所需的功率 .17 4.2 蝸輪蝸桿傳動副的設(shè)計 .17 4.2.1 設(shè)計要求 .17 4.2.2 初選參數(shù)及材料 .18 4.2.3 初步計算 .18 4.2.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強度條件設(shè)計蝸輪蝸桿副 .19 4.2.5 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度和熱平衡 .19 4.2.6 蝸輪蝸桿受力計算 .20 4.3 直齒圓錐齒輪傳動副的傳動設(shè)計 .20 4.3.1 設(shè)計要求 .21 4.3.3 初步計算 .21 4.3.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強度條件設(shè)計直齒圓錐齒輪傳動副 .21 4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強度 .22 4.3.6 圓錐齒輪受力計算 .22 4.4 鏈傳動設(shè)計 .23 4.4.1 橫絞龍鏈傳動設(shè)計 .23 4.4.2 成形機構(gòu)鏈傳動設(shè)計 .23 4.5 出面嘴直齒圓柱齒輪設(shè)計及校核 .24 4.5.1 設(shè)計要求 .24 4.5.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計算 .24 4.5.3 選擇參數(shù)與材料并進行初步計算 .25 4.5.4 校核齒輪強度條件 .25 4.5.5 受力計算 .26 4.6 豎絞龍直齒圓柱齒輪設(shè)計 及校核 .27 4.6.1 設(shè)計要求 .27 4.6.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計算 .27 4.6.3 選擇參數(shù)與材料并進行初步計算 .27 4.6.4 校核齒輪強度條件 .28 4.6.5 受力計算 .28 5 分流軸及其附件的設(shè)計計算 .29 5.1 分流軸的設(shè)計與校核 .29 5.1.1 設(shè)計要求 .29 5.1.2 分流軸受力情況分析 .29 5.1.3 計算初選軸徑 .31 5.1.4 分流軸各段軸徑的確定 .31 5.1.5 軸的受力分析 .31 5.1.6 軸的校核 .37 5.2 軸承的設(shè)計與校核 .38 5.2.1 軸承的選擇 .38 5.2.2 1 位置軸承的校核 .38 5.2.3 3 位置軸承的校核 .39 5.2.4 7 位置軸承的校核 .39 5.3 鍵聯(lián)接的設(shè)計與校核 .40 5.3.1 鍵的選型 .40 5.3.2 鍵的校核 .40 5.4 花鍵連接的設(shè)計與校核 .41 6 結(jié)論 .42 7 部分外購件清單 .43 8 參考文獻 .45 1 普通圖書 .45 2 期刊中析出的文獻 .45 3 專利 .46 餃子機設(shè)計 摘 要： 本畢業(yè)設(shè)計完成了 “ 餃 子機設(shè)計 ” ，設(shè)計目的是實現(xiàn)將 餃 子生產(chǎn)從手工勞動到機械化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。通過觀察 餃 子手工生產(chǎn)過程以及借鑒國內(nèi)外相關(guān)食品成型機械的結(jié)構(gòu)特點，采用成型盤為成型元件、螺旋機構(gòu)為面料輸送元件、滑片泵為輸餡元件的灌腸式滾切成型原理設(shè)計 餃子機 。該種成型原理生產(chǎn)效率高，可以實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)，因此在食品機械中得到廣泛應(yīng)用。 本次設(shè)計動力源使用電動機、主要變速機構(gòu)使用蝸輪蝸桿減速器、動力分配機構(gòu)使用分流軸的傳動方式，并對傳動系統(tǒng)中大部分的傳動部件進行了設(shè)計和校核，同時繪制了 餃子機 的主要零部件圖紙及總體裝配圖紙。 關(guān)鍵詞 ： 餃 子 ；食品機械；成型盤；螺旋機構(gòu) The Design of dumpling Machine Abstract This graduation design accomplished “ the design of dumpling producing machine” . The purpose of this designing is to realize the improvement of the dumpling production method from manual labor to machine manufacturing. Based on the observation of the manual labor process of the dumpling production and the reference of the analogous food shaping machinery s configuration in home and abroad, with which the shaping principle to design the dumpling producing machine and also with the shaping wheel for shaper, screw mechanism for dough transporter and vane pump for stuff transporter. Greater production efficiency and continuous production can be realized by this shaping principle, therefore, it can be widely applied in food machinery industry. This design adapt the electric motor for power, worm reducer for main speed change transmission and shunt shaft for power allocation mechanism as well as to make design and check on most of the driver units in driver system. Besides, both the main parts and the assembly drawing have been rendering. Keywords： dumpling, food machinery, shaping wheel, screw mechanism 2 3 4 5 6 7 1 緒論 1.1 包餡 (夾餡 )食品機械的應(yīng)用前景和發(fā)展現(xiàn)狀 包餡 (夾餡 )食品在我國歷史悠久，伴隨著幾千年的文明的發(fā)展已經(jīng)成為我國食品文化中的代表，如餃子、包子、餛沌是主食的一部分；湯圓、月餅、粽子是傳統(tǒng)節(jié)日中必不可缺的食物。如今，經(jīng)濟的迅速增長、人民生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對食品行業(yè)提出了新的要求。而本人認(rèn)為這些要求可以歸納為兩大類： 其一是食品的質(zhì)量：如食用口感、衛(wèi)生狀況、營養(yǎng)含量等。 其二便是食品供應(yīng)的速度。 8 而解決這兩個矛盾要求的辦法便是實現(xiàn)食品生產(chǎn)的機械化和自動化，通過機械動作可以極大程度的提高食品的生產(chǎn)率 ；采用環(huán)保的機械材料和嚴(yán)格的密封技術(shù)可以很好的保證食品衛(wèi)生；而合理的工藝編排更能改善食品的口感。 目前國內(nèi)外廠家在包餡 (夾餡 )食品機械化上的研究已經(jīng)取得了一定的成果 ,成功研發(fā)了餃子機、包子機、餛沌機、湯圓機、月餅機以及自動化程度更高的全自動萬能包餡機。 因東西方飲食文化的差異，目前國外包餡成型類機械主要為日本所生產(chǎn)，如日產(chǎn)的自動萬能包餡機，其最大生產(chǎn)能力可達每小時 8000 個，且加工范圍極廣，能生產(chǎn)各式饅頭、包子、餃子、夾餡餅干、壽司、等等近百種產(chǎn)品，采用可拆卸料斗能實現(xiàn)快速更換餡料，內(nèi)置的無級變速調(diào)控裝置可 以實現(xiàn)皮和餡的任意配比。廣泛用于各種帶餡食品的加工。 而國內(nèi)相關(guān)機械雖然在自動化和多功能方面較之日本產(chǎn)品還有一定的差距，但是通過改革開放以后二十余年的發(fā)展亦取得了很大的進步。以上海滬信飲料食品機械有限公司生產(chǎn)的水餃機為例：配備 1.1Kw 的電動機，生產(chǎn)效率達每小時 7000 個。已相當(dāng)接近日產(chǎn)餃子機的生產(chǎn)水平。 1.2 餃子機的相關(guān)介紹、研制意義和目標(biāo)、未來的發(fā)展方向 1.2.1 餃子機的介紹 “餃子機”顧名思義是以機械動作代替手工操作來進行餃子生產(chǎn)的機械。按照食品機械的分類應(yīng)屬于食品包餡成型類機械，其能實現(xiàn)的功能均為通過機械動作將某一類帶餡并且有特定外型要求的食品生產(chǎn)出來。當(dāng)前該類機械中比較成熟的有餃子機、包子機、餛飩機、湯圓機。而其他特殊類型的食品包餡成型機械一般通過借鑒以上四類機械的某些結(jié)構(gòu)并加以改良設(shè)計從而使之適應(yīng)本類食品生產(chǎn)加工的需求。本課題所設(shè)計的自動餃子機便屬于后者。 1.2.2 餃子機的研制意義和目標(biāo)及未來的發(fā)展方向 餃子是大家喜聞樂見的食品，但長期以來它只能通過手工生產(chǎn)，既費時費 力，又難以保證衛(wèi)生，而且無法長期在常溫下保存。因而一般只能是現(xiàn)吃現(xiàn)做（或現(xiàn)買），或者少數(shù)人會在做好后將其放入冰箱中冷凍。但是冰箱冷凍過程屬于緩慢凍結(jié)，容易在餃子中產(chǎn)生大顆粒的冰晶，使得其解凍后無論風(fēng)味還是外型齊整等方面均較現(xiàn)做的餃子有很大的差距。每逢過年過節(jié)現(xiàn)做現(xiàn)賣餃子往往出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。當(dāng)然也有很多人選擇在家里自己做，卻需要提前半天甚至一天進行準(zhǔn)備，而包餃子的時候更是要叫上好幾個親朋過來幫忙方可。 因此如果能研究開發(fā)一種能夠以機械動作代替人工勞動的機器，那么除了可以節(jié)約大量的時間、降低餃子的生產(chǎn)成本、 提高利潤之外，更可以免除人們冬日里冒寒排隊購物之苦，一舉多得。 9 餃子機的初步目標(biāo)確定為能夠?qū)崿F(xiàn)餃子包餡工藝的機械化。未來可在此基礎(chǔ)上加以改進和擴展，以實現(xiàn)橫縱兩方向發(fā)展。即餃子生產(chǎn)全過程的無人干預(yù)自動化與多功能化。 2 機械系統(tǒng)總體方案的擬定 2.1動力系統(tǒng)的擬定 動力系統(tǒng)可按原動機的類型分為電動式、氣動式、液壓式等。 餃子機功率小、結(jié)構(gòu)較簡單、產(chǎn)品無嚴(yán)格精度要求，因此對動力源亦沒有過多限制，且通過從便捷性和適用性方面的考慮決定選用兩相或三相交流電動機作為動力輸出裝置。經(jīng)比較國內(nèi)眾多相關(guān)機械的電機型號及結(jié)合本設(shè)計自身特性，選用 2.2Kw 三相交流電動機 Y112M-6。 10 2.2傳動系統(tǒng)的擬定 傳動系統(tǒng)按傳動件的不同可分為帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、等幾大類。 餃子機的傳動系統(tǒng)屬于復(fù)合傳動系統(tǒng)，綜合了鏈、齒輪、蝸輪蝸桿以及槽輪機構(gòu)以實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的最優(yōu)化。 具體總體傳動系統(tǒng)見下圖 2-1。 圖 2-1 總體傳動系統(tǒng)圖 2.3執(zhí)行機構(gòu)的擬定 執(zhí)行機構(gòu)包括三個大部分： 其一是實現(xiàn)餡料輸送的供餡機構(gòu)。即供餡泵。 其二是實現(xiàn)面料輸送的供面機構(gòu)。分為橫、豎絞龍兩小部分。其中豎絞龍為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔充當(dāng)餡料輸送的通道，即餡管。 其三是整個設(shè)計的核心部分 -成型機構(gòu)。由兩個同向運動的成型盤構(gòu)成。 11 3 工作機構(gòu)運動需求分析及初步設(shè)計 3.1餃子模型的建立與分析 根據(jù) 餃子的實物研究，初步選定餃子的外廓尺寸如下圖 3-1所示 : 12 圖 3-1 餃子外形尺寸 圖 根據(jù)初選尺寸以及 5mm 的皮厚使用 Solidworks 建立圖 3-2 三維模型： 圖 3-2 餃子三維模型 圖 使用體積測量功能測得 餃子總體積為 ，其中 空心部分 (即餡部分 )體積為，實心部分體積（即面皮部分） 。 13 3.2 生產(chǎn)效率與成型盤的設(shè)計 由于本設(shè)計沒有完善的理論計算方面的支持，因此在參考了國內(nèi)外眾多夾餡成型機械后擬定生產(chǎn)效率為 個每小時，且由于成型盤每旋轉(zhuǎn)一周可生產(chǎn)餃子一個，故而確定成型盤的轉(zhuǎn)速為 。 通過觀察手工餃子生產(chǎn)過程了解到搓制面皮速度越快越易成型，手工生產(chǎn)時速度大約為 。因考慮到機器生產(chǎn)效率高的影響，決定將搓制速度提高一倍，初步確定為 。 圖 3-3 左成型盤零件圖 則成型盤的基礎(chǔ)直徑應(yīng)為 ，圓整后取 。 14 3.3 橫、豎蛟龍的設(shè)計計算 橫、豎蛟龍的作用主要是輸送面皮，即上述三維分析中的實心部分。 3.3.1 豎絞龍的設(shè)計計算 由上述可知每個餃子面皮部分體積為 , 餃子內(nèi)腔壁直徑，即豎絞龍螺旋管的外徑為 ，初步擬定豎絞龍的套筒內(nèi)徑為，螺旋帶厚度為 ，螺旋帶最外緣半徑 ，且忽略因螺旋帶扭曲所帶來的體積增加（即認(rèn)定每個導(dǎo)程內(nèi)螺旋帶所占體積近似為一個內(nèi)徑 ，外徑 ，厚度 的圓環(huán)體所占的體積），則： 設(shè)豎絞龍的轉(zhuǎn)速與成型盤轉(zhuǎn)速相同，即豎絞龍每旋轉(zhuǎn)一周，面料垂直向下運動一個導(dǎo)程，且該導(dǎo)程內(nèi)的面料恰好能供成型盤生產(chǎn)一個餃子，為 。則螺旋管的導(dǎo)程可按下式近似計算 : （ 3-1） 代入數(shù)據(jù)有 : 考慮到面料壓實體積需要收縮 ,故將導(dǎo)程圓整為 。 3.3.2 橫絞龍的設(shè)計計算 初選設(shè)計參數(shù)： 橫絞龍螺旋管外徑 ；橫絞龍導(dǎo)料槽內(nèi)徑 ；螺旋帶厚度；螺旋帶最外緣半徑 ；考慮到橫絞龍采用單端固定的形式，不適 15 合承受過大彎矩，因此決定增大轉(zhuǎn)速縮小導(dǎo)程以減小作用在螺旋管上的徑向分力。 擬定轉(zhuǎn)速為成型盤轉(zhuǎn)速的 倍，即 。 則有 : （ 3-2） 同理考慮到面料壓實體積需要收縮，將導(dǎo)程圓整為 。 3.4 供餡泵的設(shè)計 3.4.1 供餡裝置局部裝配圖 3-4 供餡部裝圖 因為餡料需要在面皮底部搓制完成時方可送入，故需要間歇輸送，擬定采用槽輪機構(gòu)與雙滑片泵組合使用。輸送頻率在數(shù)值上等同于成型盤每秒的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，即有 Z=1Hz。 16 根據(jù)供餡泵為雙滑片偏心泵的結(jié)構(gòu)可確定 。 3.5 出面嘴的設(shè)計 為了避免面皮在搓制成型過程中產(chǎn)生撕裂，應(yīng)當(dāng)使面嘴轉(zhuǎn)速等于或接近于面皮在成型盤中的轉(zhuǎn)速。設(shè)面皮與成型盤之間沒有相對滑動，則面皮轉(zhuǎn)速 可由下式確定： （ 3-3） 給公式變形并代入數(shù) 據(jù)有： 3-5 出面嘴 4 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 4 1 傳動比的分配 4.1.1 電動機轉(zhuǎn)速的確定 Y112M-6 型電動機額定轉(zhuǎn)速為 。 17 4.1.2 傳動比的總體分配及各軸轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)總體傳動系統(tǒng)圖和各執(zhí)行部件所需的轉(zhuǎn)速可確定出各傳動部件的傳動比。 最大傳動比 ；最小傳動比 ； 擬定減速器的傳動比為 ；擬定錐齒輪副的傳動比為 ；擬定橫絞龍鏈輪副的傳動比為 ；擬定成型盤鏈輪副的傳動比為 ；擬定面嘴齒輪副的傳動比為 ；擬定豎絞龍齒輪副的傳動比為 ；擬定槽輪機構(gòu)的傳動比為 ； 列出各個軸的轉(zhuǎn)速： 電機軸轉(zhuǎn)速 ；蝸桿軸轉(zhuǎn)速 ；蝸輪軸轉(zhuǎn)速 ；分流軸轉(zhuǎn)速 ； 4.1.3 確定各個執(zhí)行部件所需的功率 根據(jù)各個執(zhí)行機構(gòu)的運動要求分配其所占的比例： 成型機構(gòu) 40%；橫絞龍 25%；豎絞龍 15%；出面嘴 12%；供餡泵 8%。 4.2 蝸輪蝸桿傳動副的設(shè)計 4.2.1 設(shè)計要求 蝸桿要求右旋；輸入功率 ；輸入轉(zhuǎn)速 ；傳動比 ；工作時單向運轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計工作時間不小于 ；可靠性要求一般；電動機驅(qū)動；工作環(huán)境通風(fēng)良好，減速器有效散熱面積 A不小于 ；平均室溫 ；工作油溫 不高于 。 18 4.2.2 初選參數(shù)及材料 根據(jù)使用要求，選用 ZA型阿基米德蝸桿，蝸桿頭數(shù) ，對應(yīng)的蝸輪的齒數(shù) ，變位系數(shù) ，傳動效率 ,蝸輪使用系數(shù) ，蝸輪動載系數(shù) ，減速器散熱系數(shù) 。 蝸桿材料： 45鋼淬火，要求達到齒面硬度 45HRC。 蝸輪材料： ZCuSn10P1。 疲勞接觸強度最小安全系數(shù) ；彎曲疲勞強度最小安全系數(shù) ；材料彈性系數(shù) 則有： 蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力 ；蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力； 4.2.3 初步計算 轉(zhuǎn)速系數(shù) ；壽命系數(shù)； 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力： ；（ 4-1） 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力： ；（ 4-2） 蝸桿轉(zhuǎn)矩 ； 19 蝸輪轉(zhuǎn)矩 ； 工作系數(shù) 4.2.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強度條件設(shè)計蝸輪蝸桿副 根據(jù)設(shè)計公式有： （ 4-3） 據(jù)查表數(shù)據(jù)圓整 ，并查得 ； ； 。 計算可得： 蝸輪分度圓直徑： ；實際中心距：；蝸桿速度： ；蝸桿齒頂圓直徑： ；蝸桿齒根圓直徑；導(dǎo)程角： ；導(dǎo)程角系數(shù)：；當(dāng)量齒數(shù)： ；蝸輪輪齒齒形系數(shù)： ；螺桿螺紋部分長度： ；蝸輪喉圓直徑：；蝸輪齒頂圓直徑： ；蝸輪齒根圓直徑： ；蝸輪輪緣寬度：，圓整取 。 4.2.5 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度和熱平衡 根據(jù)彎曲疲勞強度校核條件有： 20 （ 4-4） 可見齒根彎曲疲勞強度合格。 根據(jù)熱平衡計算條件有： （ 4-5） 可見減速器熱平衡條件亦滿足要求。 4.2.6 蝸輪蝸桿受力計算 ； ； （ 4-6）。 （ 4-7） 4.3 直齒圓錐齒輪傳動副的傳動設(shè)計 21 圖 4-1 直齒圓錐齒輪 4.3.1 設(shè)計要求 輸入功率 ；輸入轉(zhuǎn)速 ；傳動比 ；工作時單向運轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計工作時間不小于 ；可靠性要求一般。 4.3.2 初選參數(shù)及材料 工作載荷系數(shù)： 、 、 ；壽命系數(shù)： 、 ；齒寬系數(shù)： ；分度錐角： ；齒形系數(shù)： ；應(yīng)力修正系數(shù)： ；節(jié)點區(qū)域系數(shù)： ；最小安全系數(shù)： 、 ；錐齒輪選擇材料 45鋼調(diào)質(zhì)，要求達到齒面硬度 230HBS。材料系數(shù) ； 、； 4.3.3 初步計算 許用齒面接觸應(yīng)力： ；許用齒根彎曲應(yīng)力：； （ 4-9） 輸入轉(zhuǎn)矩： ； 工作系數(shù)： 。 4.3.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強度條件設(shè)計直齒圓錐齒輪傳動副 根據(jù)設(shè)計公式有： （ 4-10） 22 圓整后取 ；選取模數(shù)： ，齒數(shù)： ；錐距：；齒寬： ，圓整后取 ；圓整齒寬系數(shù)： 。 4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強度 根據(jù)校核公式有： （ 4-11） 可見齒根彎曲疲勞強度滿足要求。 4.3.6 圓錐齒輪受力計算 （ 4-12） 23 4.4 鏈傳動設(shè)計 4.4.1 橫絞龍鏈傳動設(shè)計 設(shè)計要求：輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動比 。 橫絞龍鏈傳動采用單排滾子鏈結(jié)構(gòu)，查手冊可知需選用 08A 型滾子鏈，鏈節(jié)距。初選小鏈輪齒數(shù) 。由傳動比 可計算得 。 鏈速： ； 工作拉力： ； 選取壓軸力系數(shù) ；軸壓力： 。 4.4.2 成形機構(gòu)鏈傳動設(shè)計 設(shè)計要求：輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動比 。 成形機構(gòu)鏈傳動亦采用單排滾子鏈結(jié)構(gòu)，查手冊可知需選用 08A 型滾子鏈，鏈節(jié)距。初選小鏈輪齒數(shù) 。由傳動比 可計算得 。 鏈速： ； 工作拉力： ； 選取壓軸力系數(shù) ；軸壓力： 。 24 4.5 出面嘴直齒圓柱齒輪設(shè)計及校核 圖 4-2 直齒圓柱齒輪 4.5.1 設(shè)計要求 輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動比 ，要求中心距，齒寬 。 4.5.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計算 計算大小齒輪分度圓直徑： 初選模數(shù) ，齒數(shù) ； 。 25 4.5.3 選擇參數(shù)與材料并進行初步計算 工作系數(shù)： 、 、 、 。 壽命系數(shù)：、 ；最小安全系數(shù)： 、 ；齒形系數(shù)： ；應(yīng)力修正系數(shù)： ； 。 。 材料選擇：大小齒輪材料均為 45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度要求達到 230HBS； 節(jié)點區(qū)域系數(shù)： ；材料系數(shù)： ；重合度系數(shù)： 、 齒數(shù)比 、 ；（ 4-14） 許用齒面接觸應(yīng)力： ；（ 4-15） 許用齒根彎曲應(yīng)力： ；（ 4-16） 4.5.4 校核齒輪強度條件 校核齒面解除疲勞強度條件： （ 4-17） 26 齒面解除疲勞強度合格。 校核齒根彎曲疲勞強度： （ 4-18） （ 4-19） 齒根彎曲疲勞強度條件合格。 4.5.5 受力計算 （ 4-20） 27 4.6 豎絞龍直齒圓柱齒輪設(shè)計及校核 4.6.1 設(shè)計要求 輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動比 ，要求中心距，齒寬 。 4.6.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計算 計算大小齒輪分度圓直徑： 初選模數(shù) ，齒數(shù) ； 。 4.6.3 選擇參數(shù)與材料并進行初步計算 工作系數(shù)： 、 、 、 。 壽命系數(shù)：、 ；最小安全系數(shù)： 、 ；齒形系數(shù)： ；應(yīng)力修正系數(shù)： ；。 。 材料選擇：大小齒輪材料均為 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度要求達到 230HBS； 節(jié)點區(qū)域系數(shù)： ；材料系數(shù)： ；重合度系數(shù)： 、 齒數(shù)比 、 ；許用齒面接觸應(yīng)力：； 28 許用齒根彎曲應(yīng)力： ； 4.6.4 校核齒輪強度條件 校核齒面解除疲勞強度條件： （ 4-21） 齒面解除疲勞強度合格。 校核齒根彎曲疲勞強度： （ 4-22） 齒根彎曲疲勞強度條件合格。 4.6.5 受力計算 29 5 分流軸及其附件的設(shè)計計算 5.1 分流軸的設(shè)計與校核 5.1.1 設(shè)計要求 軸上分布有 4個以鍵聯(lián)接的傳動件，位置已固定。軸末端加工成花鍵軸。軸靠三個軸承支撐固定。軸材料采用 45 鋼調(diào)質(zhì)。各個軸端軸向尺寸如下圖（ 5-1） a所示。 5.1.2 分流軸受力情況分析 各軸段扭矩大小分別為： ； ； ； ；。 扭矩圖如下圖（ 5-1） b。 30 圖 5-1 軸結(jié)構(gòu)簡圖及扭矩圖 圖 5-2 分流軸零件圖 31 5.1.3 計算初選軸徑 由扭矩圖上可見從左向右數(shù)第二鍵槽左側(cè)位置（設(shè)為位置 1）與末端花鍵左側(cè)位置（設(shè)為位置 2）受扭情況最壞，故以該兩位置（定位受扭危險截面）扭矩大小計算初選軸徑。由于軸選用 45鋼，確定扭轉(zhuǎn)應(yīng)力系數(shù) 。（ 5-1）考慮到軸上開鍵槽影響軸的強度，故將軸徑擴大 并圓整數(shù)據(jù)得 。 。 考慮到軸徑太小不利于花鍵的加工，因此選取末端軸徑 ，為花鍵軸的大徑。 5.1.4 分流軸各段軸徑的確定 因軸段 5需要安放軸承，故在軸段 6的基礎(chǔ)上略微增大軸徑，確定該段軸徑為；因軸段 5 上的軸承需要軸段 4 來進行軸向定位，故確定軸段 4軸徑為；軸段 1與軸段 5同樣需要安放軸承，則該段軸徑亦為 ；軸段 2上開鍵槽以便安裝圓錐齒輪，且兼有給軸段 1上軸承做軸向定位之功用，故確定該段軸徑為 ；軸段 3 為錐齒輪定位軸環(huán)，尺寸選定為 。 5.1.5 軸的受力分析 軸上所有力分布如下圖所示： 圖 5-2 軸受力示意圖 將所有受力情況繪制成如下三線表（ 5-1）： 表 5-1軸受力狀態(tài)表（含未知數(shù)） 32 力名稱 FH1 FV1 Fa1 Fr2 Ft2 Fa2 FH3 力大?。?N/N.mm） X1 X2 X3 509.5 -1979.5 -509.5 X4 FV3 Fr4 Fr5 Ft5 Fr6 Ft6 FH7 FV7 M8 X5 -2341.5 115.3 316.7 289.7 795.8 X6 X7 11141.7 可見表中有 7個未知數(shù)，而根據(jù)受力平衡可直接列出下列 5個方程。故該結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)。需要根據(jù)軸承處（即 3位置）撓度為 0列變形協(xié)調(diào)方程方可求解出表中全部未知數(shù)。 受力平衡條件方程： （ 5-2） （ 5-3） （ 5-4） （ 5-5） （ 5-6） 其中 （ 60 為圓錐齒輪齒寬中點分度圓半徑值）。 變形協(xié)調(diào)方程： （ 5-7） 33 （ 5-8） 其中 ； （ 5-9） ； （ 5-10） ； （ 5-11） ； （ 5-12） 注：上述 4 式中 x代表位置 3至位置 1 的距離； l 代表位置 1 至位置 7 的距離； a 代表力或力矩的作用點至位置 1的距離； b代表力或力矩作用點至位置 7 的距離； E 為材料的彈性模量， I為材料截面的極慣性矩（為簡化計算過程，設(shè)各個軸徑極慣性矩 I均相同）。 則有： 34 35 聯(lián)立方程 聯(lián)立方程 36 根據(jù)計算結(jié)果重新繪制如下狀態(tài)表： 表（ 5-2）軸受力狀態(tài)表 力名稱 FH1 FV1 Fa1 Fr2 Ft2 Fa2 FH3 力大?。?N/N.mm） 640.8 -400.3 509.5 509.5 -1979.5 -509.5 1640.8 FV3 Fr4 Fr5 Ft5 Fr6 Ft6 FH7 FV7 M8 1966.3 -2341.5 115.3 316.7 289.7 795.8 -1414.6 -139 11141.7 37 5.1.6 軸的校核 根據(jù)上節(jié)內(nèi)容繪制如下彎矩圖 38 圖（ 5-3）軸彎矩圖 確定危險截面為 4位置左側(cè)，復(fù)合彎矩大小為 ，該段軸徑為 ，鍵槽寬度 ，入軸深度 ，抗彎截面系數(shù) ，許用彎曲應(yīng)力。 （ 5-13） 可見軸強度合格。 5.2 軸承的設(shè)計與校核 5.2.1 軸承的選擇 根據(jù)轉(zhuǎn)速及載荷初選 1、 3 位置為圓錐滾子軸承， 7 位置為深溝球軸承。 根據(jù)各個軸徑選取具體軸承型號： 1、 3位置選取圓錐滾子軸承 329/32， 7 位置選取深溝球軸承 6005。 5.2.2 1 位置軸承的校核 徑向力 ；軸向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命 ；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動載荷 ；基本額定靜載荷 ；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù) 。查表可得判斷系數(shù) ；軸向載荷系數(shù), ；載荷系數(shù) ；當(dāng)量動載荷 39 軸承壽命 。 軸承壽命要求合格。 5.2.3 3 位置軸承的校核 徑向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動載荷 ；基本額定靜載荷 ；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù) 。查表可得判斷系數(shù) ；軸向載荷系數(shù) , ；載荷系數(shù) ；當(dāng)量動載荷 ；軸承壽命。 軸承壽命要求合格。 5.2.4 7 位置軸承的校核 徑向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動載荷 ；基本額定靜載荷 ；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù) 。查表可得判斷系數(shù) ；軸向載荷系數(shù) , ；載荷系數(shù) ；當(dāng)量動載荷；軸承壽命。 軸承壽命要求合格。 40 5.3 鍵聯(lián)接的設(shè)計與校核 5.3.1 鍵的選型 根據(jù) 2、 4、 5、 6位置軸徑大小選取鍵， 2 位置鍵尺寸 ； 4、 5、 6位置鍵尺寸 。 5.3.2 鍵的校核 材料選用： Q235 鋼；許用壓強 ； ；鍵校核公式： （ 5-14） 位置 2 鍵的校核： ； ；（ 5-15） 位置 4 鍵的校核： ； ；（ 5-16） 位置 5 鍵的校核： ； ；（ 5-17） 位置 6 鍵的校核： ； ；（ 5-18） 鍵強度要求均合格。 41 5.4 花鍵連接的設(shè)計與校核 根據(jù)軸末端尺寸查表可得花鍵尺寸為 ，最小接觸長度 ；校核參數(shù) ； ；許用壓強 。 （ 5-19） 花鍵強度要求合格。 42 6 結(jié)論 本設(shè)計是在參考國內(nèi)外各種類似機械的結(jié)構(gòu)特點和成型原理后設(shè)計而成，其作用為以機械動作替代手工勞動來生產(chǎn)餃子。 具體設(shè)計內(nèi)容主要圍繞以下三點展開： 一，傳動系統(tǒng)的設(shè)計。主要為蝸桿減速器、齒輪、鏈輪的設(shè)計。 二，成型系統(tǒng)的設(shè)計。主要為成型盤的設(shè)計。 三，面料和餡料的輸送系統(tǒng)設(shè)計。主要為橫豎絞龍、餡泵、出面嘴的設(shè)計。 并對上述三點進行有機結(jié)合，使之成為一能實現(xiàn)特定功能動作的機械實體。 由于該次畢業(yè)設(shè)計涉及內(nèi)容多，無論是時間方面還是設(shè)計經(jīng)驗方面均有很大的欠缺，設(shè)計內(nèi)容亦不甚完善，較之國內(nèi)外主流類似產(chǎn)品有很大差距。但是經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計我得到了很多寶貴的知識，對一個產(chǎn)品的設(shè)計流程有了新的理解，還有就是做任何事都要有計劃，按照計劃一步一步施行，同時充分借鑒和參考同類產(chǎn)品的設(shè)計思路，也培養(yǎng)了我的堅持不懈和挑戰(zhàn)自我的精神，對我以后的工作和學(xué)習(xí)有很大的幫助！ 43 7 部分外購件清單 部分外購件清單 編號 名稱 型號 參數(shù) 價格 /元 廠家 備注 1 滾子鏈 /鏈輪 08A/08A-Z16 100 北京雙馬傳動機械設(shè)備有限公司 1 個 2 螺母 M16 根據(jù)采購數(shù)量面議 昆山亨順五金有限公司 8 個 3 普通 A、 B、C 型平鍵 A型6x60/8x20/5x20、 B型 8x20、 C 型5x25/3x6 0.3/個 葫蘆島市博禹公司 若干 4 圓錐滾子軸承 329/32 18/個 河北喬氏緊固件制造有限公司 2 個 5 平墊圈 M16 0.02/個 河南鐵建鐵路器材有限公司 4 個 6 標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈 M16 6000/噸 杭州蕭山發(fā)達彈簧墊圈有限公司 4 個 7 （內(nèi)）六角頭螺母/螺栓 M16、 M8、 M8-30 0.5/個 永年縣河北鋪標(biāo)峰緊固件門市 4 個 44 8 滑片泵 YPB 2700 泊頭市亞興工業(yè)泵閥有限公司 1 個 9 電動機 Y112M-6 2.2KW 650 上海亞琦電機有限公司 1 臺 10 角接觸軸承 /深溝球軸承 /推力球軸承 7000C/7005C/7004C /6002/6004/6005 7010C/61812/51