餃子機(jī)設(shè)計(jì)【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(jī)械的應(yīng)用前景和發(fā)展現(xiàn)狀 . 7 1.2 餃子機(jī)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(jī)的介紹 . 8 1.2.2 餃子機(jī)的研制意義和目標(biāo)及未來的發(fā)展方向 . 8 2 機(jī)械系統(tǒng)總體方案的擬定 . 9 2.1動(dòng)力系統(tǒng)的擬定 . 9 2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定 .10 2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擬定 .10 3 工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)需求分析及初步設(shè)計(jì) .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(jì) .13 3.3 橫、豎蛟龍的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 3.3.1 豎絞龍的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 3.3.2 橫絞龍的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 3.4 供餡泵的設(shè)計(jì) .15 3.4.1 供餡裝置局部裝配圖 .15 3.5 出面嘴的設(shè)計(jì) .16 4 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .16 4 1 傳動(dòng)比的分配 .16 4.1.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 .16 4.1.2 傳動(dòng)比的總體分配及各軸轉(zhuǎn)速的確定 .17 4.1.3 確定各個(gè)執(zhí)行部件所需的功率 .17 4.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)副的設(shè)計(jì) .17 4.2.1 設(shè)計(jì)要求 .17 4.2.2 初選參數(shù)及材料 .18 4.2.3 初步計(jì)算 .18 4.2.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿副 .19 4.2.5 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和熱平衡 .19 4.2.6 蝸輪蝸桿受力計(jì)算 .20 4.3 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副的傳動(dòng)設(shè)計(jì) .20 4.3.1 設(shè)計(jì)要求 .21 4.3.3 初步計(jì)算 .21 4.3.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副 .21 4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .22 4.3.6 圓錐齒輪受力計(jì)算 .22 4.4 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) .23 4.4.1 橫絞龍鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) .23 4.4.2 成形機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) .23 4.5 出面嘴直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)及校核 .24 4.5.1 設(shè)計(jì)要求 .24 4.5.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計(jì)算 .24 4.5.3 選擇參數(shù)與材料并進(jìn)行初步計(jì)算 .25 4.5.4 校核齒輪強(qiáng)度條件 .25 4.5.5 受力計(jì)算 .26 4.6 豎絞龍直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì) 及校核 .27 4.6.1 設(shè)計(jì)要求 .27 4.6.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計(jì)算 .27 4.6.3 選擇參數(shù)與材料并進(jìn)行初步計(jì)算 .27 4.6.4 校核齒輪強(qiáng)度條件 .28 4.6.5 受力計(jì)算 .28 5 分流軸及其附件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .29 5.1 分流軸的設(shè)計(jì)與校核 .29 5.1.1 設(shè)計(jì)要求 .29 5.1.2 分流軸受力情況分析 .29 5.1.3 計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)與校核 .41 6 結(jié)論 .42 7 部分外購件清單 .43 8 參考文獻(xiàn) .45 1 普通圖書 .45 2 期刊中析出的文獻(xiàn) .45 3 專利 .46 餃子機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要： 本畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了 “ 餃 子機(jī)設(shè)計(jì) ” ，設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)將 餃 子生產(chǎn)從手工勞動(dòng)到機(jī)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(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用成型盤為成型元件、螺旋機(jī)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(jì) 餃子機(jī) 。該種成型原理生產(chǎn)效率高，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)，因此在食品機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。 本次設(shè)計(jì)動(dòng)力源使用電動(dòng)機(jī)、主要變速機(jī)構(gòu)使用蝸輪蝸桿減速器、動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)使用分流軸的傳動(dòng)方式，并對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中大部分的傳動(dòng)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核，同時(shí)繪制了 餃子機(jī) 的主要零部件圖紙及總體裝配圖紙。 關(guān)鍵詞 ： 餃 子 ；食品機(jī)械；成型盤；螺旋機(jī)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(jī)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(jì)的迅速增長、人民生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對(duì)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(gè)矛盾要求的辦法便是實(shí)現(xiàn)食品生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，通過機(jī)械動(dòng)作可以極大程度的提高食品的生產(chǎn)率 ；采用環(huán)保的機(jī)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(jī)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(jī)、包子機(jī)、餛沌機(jī)、湯圓機(jī)、月餅機(jī)以及自動(dòng)化程度更高的全自動(dòng)萬能包餡機(jī)。 因東西方飲食文化的差異，目前國外包餡成型類機(jī)械主要為日本所生產(chǎn)，如日產(chǎn)的自動(dòng)萬能包餡機(jī)，其最大生產(chǎn)能力可達(dá)每小時(shí) 8000 個(gè)，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(shí)現(xiàn)快速更換餡料，內(nèi)置的無級(jí)變速調(diào)控裝置可 以實(shí)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(jī)械雖然在自動(dòng)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(jìn)步。以上海滬信飲料食品機(jī)械有限公司生產(chǎn)的水餃機(jī)為例：配備 1.1Kw 的電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)效率達(dá)每小時(shí) 7000 個(gè)。已相當(dāng)接近日產(chǎn)餃子機(jī)的生產(chǎn)水平。 1.2 餃子機(jī)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(jī)的介紹 “餃子機(jī)”顧名思義是以機(jī)械動(dòng)作代替手工操作來進(jìn)行餃子生產(chǎn)的機(jī)械。按照食品機(jī)械的分類應(yīng)屬于食品包餡成型類機(jī)械，其能實(shí)現(xiàn)的功能均為通過機(jī)械動(dòng)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(jī)械中比較成熟的有餃子機(jī)、包子機(jī)、餛飩機(jī)、湯圓機(jī)。而其他特殊類型的食品包餡成型機(jī)械一般通過借鑒以上四類機(jī)械的某些結(jié)構(gòu)并加以改良設(shè)計(jì)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(jì)的自動(dòng)餃子機(jī)便屬于后者。 1.2.2 餃子機(jī)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(fèi)時(shí)費(fèi) 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(huì)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(jìn)行準(zhǔn)備，而包餃子的時(shí)候更是要叫上好幾個(gè)親朋過來幫忙方可。 因此如果能研究開發(fā)一種能夠以機(jī)械動(dòng)作代替人工勞動(dòng)的機(jī)器，那么除了可以節(jié)約大量的時(shí)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(duì)購物之苦，一舉多得。 9 餃子機(jī)的初步目標(biāo)確定為能夠?qū)崿F(xiàn)餃子包餡工藝的機(jī)械化。未來可在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和擴(kuò)展，以實(shí)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(dòng)化與多功能化。 2 機(jī)械系統(tǒng)總體方案的擬定 2.1動(dòng)力系統(tǒng)的擬定 動(dòng)力系統(tǒng)可按原動(dòng)機(jī)的類型分為電動(dòng)式、氣動(dòng)式、液壓式等。 餃子機(jī)功率小、結(jié)構(gòu)較簡單、產(chǎn)品無嚴(yán)格精度要求，因此對(duì)動(dòng)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(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸出裝置。經(jīng)比較國內(nèi)眾多相關(guān)機(jī)械的電機(jī)型號(hào)及結(jié)合本設(shè)計(jì)自身特性，選用 2.2Kw 三相交流電動(dòng)機(jī) Y112M-6。 10 2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定 傳動(dòng)系統(tǒng)按傳動(dòng)件的不同可分為帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、等幾大類。 餃子機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)屬于復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)，綜合了鏈、齒輪、蝸輪蝸桿以及槽輪機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的最優(yōu)化。 具體總體傳動(dòng)系統(tǒng)見下圖 2-1。 圖 2-1 總體傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擬定 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括三個(gè)大部分： 其一是實(shí)現(xiàn)餡料輸送的供餡機(jī)構(gòu)。即供餡泵。 其二是實(shí)現(xiàn)面料輸送的供面機(jī)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(gè)設(shè)計(jì)的核心部分 -成型機(jī)構(gòu)。由兩個(gè)同向運(yùn)動(dòng)的成型盤構(gòu)成。 11 3 工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)需求分析及初步設(shè)計(jì) 3.1餃子模型的建立與分析 根據(jù) 餃子的實(shí)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(shí)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(jì) 由于本設(shè)計(jì)沒有完善的理論計(jì)算方面的支持，因此在參考了國內(nèi)外眾多夾餡成型機(jī)械后擬定生產(chǎn)效率為 個(gè)每小時(shí)，且由于成型盤每旋轉(zhuǎn)一周可生產(chǎn)餃子一個(gè)，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(shí)速度大約為 。因考慮到機(jī)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(jì)計(jì)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(shí)心部分。 3.3.1 豎絞龍的設(shè)計(jì)計(jì)算 由上述可知每個(gè)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(gè)導(dǎo)程內(nèi)螺旋帶所占體積近似為一個(gè)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(yùn)動(dòng)一個(gè)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(gè)餃子，為 。則螺旋管的導(dǎo)程可按下式近似計(jì)算 : （ 3-1） 代入數(shù)據(jù)有 : 考慮到面料壓實(shí)體積需要收縮 ,故將導(dǎo)程圓整為 。 3.3.2 橫絞龍的設(shè)計(jì)計(jì)算 初選設(shè)計(jì)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(shí)體積需要收縮，將導(dǎo)程圓整為 。 3.4 供餡泵的設(shè)計(jì) 3.4.1 供餡裝置局部裝配圖 3-4 供餡部裝圖 因?yàn)轲W料需要在面皮底部搓制完成時(shí)方可送入，故需要間歇輸送，擬定采用槽輪機(jī)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(jì) 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(duì)滑動(dòng)，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(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1 傳動(dòng)比的分配 4.1.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 Y112M-6 型電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 。 17 4.1.2 傳動(dòng)比的總體分配及各軸轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)總體傳動(dòng)系統(tǒng)圖和各執(zhí)行部件所需的轉(zhuǎn)速可確定出各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)比。 最大傳動(dòng)比 ；最小傳動(dòng)比 ； 擬定減速器的傳動(dòng)比為 ；擬定錐齒輪副的傳動(dòng)比為 ；擬定橫絞龍鏈輪副的傳動(dòng)比為 ；擬定成型盤鏈輪副的傳動(dòng)比為 ；擬定面嘴齒輪副的傳動(dòng)比為 ；擬定豎絞龍齒輪副的傳動(dòng)比為 ；擬定槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為 ； 列出各個(gè)軸的轉(zhuǎn)速： 電機(jī)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(gè)執(zhí)行部件所需的功率 根據(jù)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求分配其所占的比例： 成型機(jī)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(dòng)副的設(shè)計(jì) 4.2.1 設(shè)計(jì)要求 蝸桿要求右旋；輸入功率 ；輸入轉(zhuǎn)速 ；傳動(dòng)比 ；工作時(shí)單向運(yùn)轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計(jì)工作時(shí)間不小于 ；可靠性要求一般；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；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(duì)應(yīng)的蝸輪的齒數(shù) ，變位系數(shù) ，傳動(dòng)效率 ,蝸輪使用系數(shù) ，蝸輪動(dòng)載系數(shù) ，減速器散熱系數(shù) 。 蝸桿材料： 45鋼淬火，要求達(dá)到齒面硬度 45HRC。 蝸輪材料： ZCuSn10P1。 疲勞接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) ；彎曲疲勞強(qiáng)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(jì)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(qiáng)度條件設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿副 根據(jù)設(shè)計(jì)公式有： （ 4-3） 據(jù)查表數(shù)據(jù)圓整 ，并查得 ； ； 。 計(jì)算可得： 蝸輪分度圓直徑： ；實(shí)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(qiáng)度和熱平衡 根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度校核條件有： 20 （ 4-4） 可見齒根彎曲疲勞強(qiáng)度合格。 根據(jù)熱平衡計(jì)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(jì)算 ； ； （ 4-6）。 （ 4-7） 4.3 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 21 圖 4-1 直齒圓錐齒輪 4.3.1 設(shè)計(jì)要求 輸入功率 ；輸入轉(zhuǎn)速 ；傳動(dòng)比 ；工作時(shí)單向運(yùn)轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計(jì)工作時(shí)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(diǎn)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(dá)到齒面硬度 230HBS。材料系數(shù) ； 、； 4.3.3 初步計(jì)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(qiáng)度條件設(shè)計(jì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副 根據(jù)設(shè)計(jì)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(qiáng)度 根據(jù)校核公式有： （ 4-11） 可見齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 4.3.6 圓錐齒輪受力計(jì)算 （ 4-12） 23 4.4 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.4.1 橫絞龍鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求：輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)比 。 橫絞龍鏈傳動(dòng)采用單排滾子鏈結(jié)構(gòu)，查手冊(cè)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(dòng)比 可計(jì)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(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求：輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)比 。 成形機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)亦采用單排滾子鏈結(jié)構(gòu)，查手冊(cè)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(dòng)比 可計(jì)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(jì)及校核 圖 4-2 直齒圓柱齒輪 4.5.1 設(shè)計(jì)要求 輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)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(jì)算 計(jì)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(jìn)行初步計(jì)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(dá)到 230HBS； 節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度條件 校核齒面解除疲勞強(qiáng)度條件： （ 4-17） 26 齒面解除疲勞強(qiáng)度合格。 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度： （ 4-18） （ 4-19） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件合格。 4.5.5 受力計(jì)算 （ 4-20） 27 4.6 豎絞龍直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)及校核 4.6.1 設(shè)計(jì)要求 輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)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(jì)算 計(jì)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(jìn)行初步計(jì)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(dá)到 230HBS； 節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度條件 校核齒面解除疲勞強(qiáng)度條件： （ 4-21） 齒面解除疲勞強(qiáng)度合格。 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度： （ 4-22） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件合格。 4.6.5 受力計(jì)算 29 5 分流軸及其附件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 分流軸的設(shè)計(jì)與校核 5.1.1 設(shè)計(jì)要求 軸上分布有 4個(gè)以鍵聯(lián)接的傳動(dòng)件，位置已固定。軸末端加工成花鍵軸。軸靠三個(gè)軸承支撐固定。軸材料采用 45 鋼調(diào)質(zhì)。各個(gè)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(jì)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(xiǎn)截面）扭矩大小計(jì)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(qiáng)度，故將軸徑擴(kuò)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(jìn)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 力大小（ 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(gè)未知數(shù)，而根據(jù)受力平衡可直接列出下列 5個(gè)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(diǎn)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(diǎn)至位置 1的距離； b代表力或力矩作用點(diǎn)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(jì)算過程，設(shè)各個(gè)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(jì)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 力大小（ 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(xiǎn)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(qiáng)度合格。 5.2 軸承的設(shè)計(jì)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(gè)軸徑選取具體軸承型號(hào)： 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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(qiáng) ； ；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(qiáng)度要求均合格。 41 5.4 花鍵連接的設(shè)計(jì)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(qiáng) 。 （ 5-19） 花鍵強(qiáng)度要求合格。 42 6 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是在參考國內(nèi)外各種類似機(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和成型原理后設(shè)計(jì)而成，其作用為以機(jī)械動(dòng)作替代手工勞動(dòng)來生產(chǎn)餃子。 具體設(shè)計(jì)內(nèi)容主要圍繞以下三點(diǎn)展開： 一，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要為蝸桿減速器、齒輪、鏈輪的設(shè)計(jì)。 二，成型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要為成型盤的設(shè)計(jì)。 三，面料和餡料的輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要為橫豎絞龍、餡泵、出面嘴的設(shè)計(jì)。 并對(duì)上述三點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使之成為一能實(shí)現(xiàn)特定功能動(dòng)作的機(jī)械實(shí)體。 由于該次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容多，無論是時(shí)間方面還是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面均有很大的欠缺，設(shè)計(jì)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(jì)我得到了很多寶貴的知識(shí)，對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程有了新的理解，還有就是做任何事都要有計(jì)劃，按照計(jì)劃一步一步施行，同時(shí)充分借鑒和參考同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路，也培養(yǎng)了我的堅(jiān)持不懈和挑戰(zhàn)自我的精神，對(duì)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(hào) 名稱 型號(hào) 參數(shù) 價(jià)格 /元 廠家 備注 1 滾子鏈 /鏈輪 08A/08A-Z16 100 北京雙馬傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備有限公司 1 個(gè) 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(gè) 3 普通 A、 B、C 型平鍵 A型6x60/8x20/5x20、 B型 8x20、 C 型5x25/3x6 0.3/個(gè) 葫蘆島市博禹公司 若干 4 圓錐滾子軸承 329/32 18/個(gè) 河北喬氏緊固件制造有限公司 2 個(gè) 5 平墊圈 M16 0.02/個(gè) 河南鐵建鐵路器材有限公司 4 個(gè) 6 標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈 M16 6000/噸 杭州蕭山發(fā)達(dá)彈簧墊圈有限公司 4 個(gè) 7 （內(nèi)）六角頭螺母/螺栓 M16、 M8、 M8-30 0.5/個(gè) 永年縣河北鋪標(biāo)峰緊固件門市 4 個(gè) 44 8 滑片泵 YPB 2700 泊頭市亞興工業(yè)泵閥有限公司 1 個(gè) 9 電動(dòng)機(jī) Y112M-6 2.2KW 650 上海亞琦電機(jī)有限公司 1 臺(tái) 10 角接觸軸承 /深溝球軸承 /推力球軸承 7000C/7005C/7004C /6002/6004/6005 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