小型炒茶機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

茶葉揉捻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生：周志強(qiáng)指導(dǎo)老師：高英武（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙，410128）摘要：本文分析了中國(guó)國(guó)內(nèi)外炒茶機(jī)機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀，對(duì)未來(lái)進(jìn)行了展望，設(shè)計(jì)出一種新型小型炒茶機(jī)構(gòu)。該小型炒茶機(jī)機(jī)構(gòu)是由揉桶、揉盤、加壓裝置、減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成。采用錐齒輪減速器和連桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主要依靠三根連桿旋轉(zhuǎn)，使揉桶在固定盤上作相對(duì)偏心回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，茶葉便在揉桶內(nèi)受加壓蓋和固定盤上的棱骨作用而進(jìn)行揉捻，直至完成揉捻作業(yè)。此次設(shè)在揉蓋下方的錐面上設(shè)有棱骨，如此則在確保揉桶下部正常揉茶的同時(shí)，還對(duì)揉桶上部的茶葉實(shí)施揉捻，有效地提高揉茶效率，使揉茶更均勻，從而可以提高茶葉品質(zhì)及等級(jí)。差額揉捻機(jī)的加工優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：一是降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率；二是揉捻的成條率高、葉細(xì)胞破損率適度，質(zhì)量穩(wěn)定可靠；三是為茶葉揉捻的規(guī)?；峁┝饲疤?。關(guān)鍵詞：茶葉；揉捻機(jī)構(gòu)；揉桶；棱骨SaleDesignofTeaRollingBodiesStudent：ZhouZhi-qiangTutor：GaoYing-wu(OrientalScience＆TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract:ThispaperanalyzesChina'sdomesticandforeigninstitutionsfriedteamachinestatus,theprospectofthefuturetodesignanewtypeofsmallfriedteainstitutions.Themachinebodyissmallfryteabarrelbytherubbing,rubbingplates,pressuredevices,gearboxandelectricmotor.BevelgearreducerandthelinkwithRotary,mainlyrelyonthreerotatingrod,sothatkneadingthebucketontherelativeeccentricityofthefixedplateforrotarymovement,tea,rubitinthebarrelbythepressureplatecoverandafixedroleontheedgeofbonetherolling,untilthecompletionofrollingoperations.Therubislocatedinthebottomoftheconeonthelidwithedgeofbone,sothebarreltoensurethatthelowerpartofthenormalkneadingkneadingteaisalsoabarrelontheupperpartofthetearubbingtheimplementationofrolling,kneadingteaeffectivelyimproveefficiency,makemoretearubuniform,whichcanimprovethequalityandleveloftea.Thedifferencebetweentherollingmachineismainlyreflectedintheprocessingadvantages:First,reducethelaborintensityoffarmers,improveworkefficiency;secondstripsrolledthehighbreakagerateofleafcellsmoderatelystableandreliablequality;thirdisthesizeofrolledteahasprovidedapremise.Keywords:Tea;Rollingbody;Kneadcask;Goniale.1前言1.1選題研究意義在各方面日益現(xiàn)代化的今天，炒茶機(jī)也應(yīng)該在技術(shù)上不斷改進(jìn)，向自動(dòng)化、機(jī)電一體化方向發(fā)展[1]。采用傳統(tǒng)的人工炒制方法易造成質(zhì)量參差不齊，工人勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)率低[2]，難以形成規(guī)模效益，為改變這種現(xiàn)狀，研制小型的茶葉加工機(jī)械迫在眉睫[3]。國(guó)內(nèi)外揉捻機(jī)械化發(fā)展概況我國(guó)茶葉加工機(jī)械起步五、六十年代，工農(nóng)84型圓茶炒干機(jī)械的研制成功，使勞動(dòng)強(qiáng)度大，工藝技術(shù)復(fù)雜的珠茶加工實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。70年代起，茶葉加工機(jī)械品種增多，茶葉加工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化工作也開(kāi)始起步，現(xiàn)在，我國(guó)茶葉加工機(jī)械已有100多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。年生產(chǎn)能力達(dá)2萬(wàn)臺(tái)以上。茶機(jī)行業(yè)從60年代的單動(dòng)力、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的型式發(fā)展到80年代中期自控技術(shù)、光電技術(shù)、靜電技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等新技術(shù)開(kāi)始在茶葉加工機(jī)械上得到應(yīng)用，使以往間歇作業(yè)向連續(xù)作業(yè)轉(zhuǎn)變。90年代初研制成功了熱源裝置與主體一體化的全金屬滾筒式殺青機(jī);產(chǎn)品由單機(jī)向成套設(shè)備發(fā)展;由大宗茶葉加工機(jī)械向名優(yōu)特茶加工饑械發(fā)展;由單一產(chǎn)品向系列產(chǎn)品發(fā)展[4]?，F(xiàn)在我國(guó)茶葉加工機(jī)械行業(yè)已能生產(chǎn)紅茶初制、綠茶初制和名優(yōu)特茶加工成套及茶葉精制成套設(shè)備，包括炒青眉茶、加工機(jī)械工夫紅茶、珠茶、烘青、花茶、烏龍茶和緊壓茶(磚茶)的成套設(shè)備。有適用于年產(chǎn)5一6t茶葉至500一1000t茶葉的各類茶廠所需的初制、精制加工及各種輔助設(shè)備的成套設(shè)備。加工機(jī)械可向市場(chǎng)提供加工扁茶、毛峰、毛尖、圓茶等形狀的名優(yōu)茶加工成套設(shè)備，從殺青、揉捻、烘干、加工機(jī)械成型等大類產(chǎn)品都發(fā)展成系列，可以適應(yīng)不同生產(chǎn)規(guī)模茶農(nóng)的需求。50年來(lái)已產(chǎn)銷各類茶機(jī)45萬(wàn)臺(tái)以上，裝備了產(chǎn)茶區(qū)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的茶葉加工廠、機(jī)械加工茶葉的能力達(dá)到800萬(wàn)擔(dān)以上，改變了茶葉加工的面貌，滿足了市場(chǎng)的需求[5]。印度居環(huán)球第二產(chǎn)茶大國(guó)的地位，也是世界茶葉入口的第四大國(guó)，受東方茶葉花費(fèi)偏好轉(zhuǎn)變的影響，以及肯尼亞等國(guó)茶葉入口的沖擊，近年來(lái)茶葉產(chǎn)量連續(xù)上漲，從1998年的8.7億公斤削減到2004年的8.2億公斤，為15年以來(lái)的最低點(diǎn)。加上國(guó)際花費(fèi)的增添，出口量也逐年下滑，茶葉出口量也從2002年的2億公斤降落到2004年的1.45億公斤。1公斤高品質(zhì)的阿薩姆茶5年前售價(jià)100盧比(約2.3美元)，此刻跌到75盧比(約1.72美元)。除去晦氣氣候的身分，茶葉價(jià)格下降、本錢下跌、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈也是重要原因。為挽回印度茶葉舊日的光輝，印度茶葉企業(yè)一面不竭開(kāi)辟新興紅茶市場(chǎng)(包羅中國(guó)在內(nèi))；一面也在轉(zhuǎn)變其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，順應(yīng)正在產(chǎn)生轉(zhuǎn)變的東方社會(huì)的茶葉花費(fèi)習(xí)氣；同時(shí)印度茶商紛紜采取措施下降生產(chǎn)成本，讓優(yōu)良茶葉能以更有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)錢出賣。一些茶葉研討機(jī)構(gòu)也正在抓緊開(kāi)辟下降生產(chǎn)成本的新技術(shù)并幫忙茶廠停止出產(chǎn)加工裝備的更新?lián)Q代。日本在20世紀(jì)20年代就有簡(jiǎn)略的精揉機(jī)用于茶葉加工，顛末幾十年的成長(zhǎng)，制茶機(jī)械已很進(jìn)步前輩，不只臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大，并且產(chǎn)品質(zhì)量不變。茶葉加工基本上都由高度自動(dòng)化的蒸青生產(chǎn)線來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]。1.3國(guó)內(nèi)茶葉機(jī)械化未來(lái)發(fā)展方向茶文化使中國(guó)傳統(tǒng)文化的重要組成部分之一，隨著社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步，茶不但是人們生活的必需品，而且對(duì)經(jīng)濟(jì)起了很好的作用，而揉捻機(jī)使茶葉生產(chǎn)中的一種主要機(jī)械。21世紀(jì)，中國(guó)將實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)和加工全程機(jī)械化，以滿足茶業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、經(jīng)營(yíng)產(chǎn)業(yè)化、茶葉產(chǎn)品多元化、茶葉質(zhì)量無(wú)公害化的要求。茶業(yè)機(jī)械集機(jī)、電、液于一體，向智能化、自動(dòng)化跨越[7]。1.4目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的揉捻機(jī)主要有以下幾種類型目前我國(guó)茶區(qū)生產(chǎn)上使用的揉捻機(jī)類型很多，大小不一。按回轉(zhuǎn)方式分有單動(dòng)式揉捻機(jī)和雙動(dòng)揉捻機(jī)；按揉蓋支撐方式分有單柱式揉捻機(jī)和雙動(dòng)式揉捻機(jī)；按加壓方式分有杠桿加壓式和螺旋加壓式揉捻機(jī)；按操作方式分有手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、氣動(dòng)式揉捻機(jī)；按揉捻機(jī)的自動(dòng)化程度分有普通型、程控型、連續(xù)型揉捻機(jī)。2總體設(shè)計(jì)方案的擬定2.1原理分析揉捻必須根據(jù)揉捻機(jī)的性能，葉質(zhì)老嫩，勻度和殺青質(zhì)量來(lái)正確掌握揉捻方法。特別注意投葉量，揉捻時(shí)間，壓力大小和解決篩分，揉捻程度等技術(shù)，方能提高質(zhì)量，保證優(yōu)良產(chǎn)品[8]。茶葉揉捻機(jī)是由揉桶、揉盤、加壓裝置、減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成。茶葉揉捻時(shí)依靠揉桶在揉盤上做水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，桶內(nèi)的茶葉由于受到桶蓋的壓力、揉盤的反作用力、棱骨的阻力以及揉桶側(cè)壓力的綜合作用，茶葉一邊翻滾一邊搓揉，是茶葉卷曲成條，同時(shí)適度破壞葉片組織，損傷葉細(xì)胞，擠出部分葉汁，達(dá)到揉捻的目的[9]。目的提高茶葉的成條率，降低茶葉破碎率，提高揉茶效率，提高茶葉品質(zhì)，增進(jìn)茶湯的濃度，提高運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，降低耗電量。設(shè)計(jì)內(nèi)容由于現(xiàn)有的茶葉揉捻機(jī)只在揉盤上設(shè)置棱骨，故而茶葉只在揉桶的下方得到揉捻。這不僅影響茶葉的揉捻質(zhì)量，更影響揉捻效率，因此，完全有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)加以改進(jìn)。此次設(shè)計(jì)是在現(xiàn)行揉捻機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)其不合理部分進(jìn)行改善，同時(shí)增加新的技術(shù)模塊，使之更趨完善、經(jīng)濟(jì)。其具體措施如下：傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)采用集體傳動(dòng)，提高傳動(dòng)精度；采用杠桿加壓裝置，使減加壓方便、省力；動(dòng)力源采用電動(dòng)機(jī)，減少噪音，提高機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性；采用棱骨式揉盤，提高成條率；揉桶蓋下方的錐面上設(shè)有棱骨，提高揉捻效率，使揉茶更均勻。方案選擇為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功用，有兩套方案可以實(shí)現(xiàn)：（參見(jiàn)圖1、圖2）方案一（1）采用單機(jī)傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；（2）采用錐齒輪減速傳動(dòng)，傳動(dòng)更準(zhǔn)確，更穩(wěn)定；（3)采用杠桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓動(dòng)作簡(jiǎn)單、方便，減少了多余動(dòng)作，降低了設(shè)計(jì)成本。圖1方案一示意圖Fig1.Thefigureofprogram1方案二（1）采用集體傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)；（2）采用蝸桿減速傳動(dòng)；（3）采用絲桿加壓機(jī)構(gòu)。圖2方案二示意圖Fig2.Thefigureofprogram2方案的比較方案一采用單機(jī)傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)、使用、檢修均比較靈活，方案二采用集體傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，則整機(jī)的結(jié)構(gòu)性不是那么好；方案一采用絲桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓原理簡(jiǎn)單，揉捻成條性能較好，多用于小型采用揉捻機(jī)，方案二采用絲桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓機(jī)構(gòu)的絲桿螺母易磨損；方案一采用錐齒輪減速傳動(dòng)，是系統(tǒng)傳動(dòng)更準(zhǔn)確。因此通過(guò)比較最終選擇方案一。2.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)分為以下幾個(gè)部分（如圖3所示）：電動(dòng)機(jī)①：選用Y80M2三相異步電動(dòng)機(jī)[11]。減速機(jī)構(gòu)②：減速機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)錐齒輪、軸承、悶蓋、透蓋鄧組成。加壓裝置③：由加壓支柱、滑道、滑塊、杠桿、揉蓋組成。揉桶④：揉桶外徑為250mm。揉桶蓋⑤：其下方的錐面上設(shè)有四根圓弧形棱骨。揉蓋⑥：采用棱骨式揉盤，揉盤板面上均勻分布12根新月形棱骨。圖3茶葉揉捻機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig3Theprinciplefigureofthestructureofthetearollingmachine傳動(dòng)路線茶葉揉捻機(jī)的傳動(dòng)路線如圖4所示，該機(jī)構(gòu)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)，在通過(guò)圓錐減速換向裝置將其帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)在有曲柄（回轉(zhuǎn)臂)來(lái)帶動(dòng)揉桶，在揉盤上做水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（或揉桶和揉盤作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。茶葉在揉桶內(nèi)反復(fù)翻轉(zhuǎn)、揉搓、卷壓、使揉緊條索、揉壞細(xì)胞、擠出茶汁，達(dá)到揉捻的要求。圖4茶葉揉捻機(jī)的傳動(dòng)路線1．3.highspeedshaft4.anglegear5.principalaxes6.tumbleraxes7.kneadcask2.3各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的初步確定加壓裝置按每十分鐘加壓一次葉，每小時(shí)揉捻40公斤茶葉設(shè)計(jì)，曲臂中心距為L(zhǎng)=120mm。減速機(jī)構(gòu)所需轉(zhuǎn)速n=168r/min揉盤揉盤外徑為478mm,揉盤板面上均布12根棱骨。揉盤傾斜度6°。揉桶揉桶外徑為D=250mm。電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)任務(wù)書所需要求以及要達(dá)到預(yù)期的揉捻效果，采用臥式封閉型電動(dòng)機(jī)，根據(jù)查閱小功率電動(dòng)機(jī)手冊(cè)，綜合考慮選用Y80M2型號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)，其特征如表：表2電動(dòng)機(jī)的型號(hào)Table2thetypeoftheelectromotor電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率輸出轉(zhuǎn)速質(zhì)量Y80M20.25Kw640r/min16Kg傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算各傳動(dòng)帶裝置的總傳動(dòng)比及各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算分配各級(jí)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題：（1）各級(jí)傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)在推薦值的范圍內(nèi)，不應(yīng)該超過(guò)最大值，以利于發(fā)揮其性能，并使其機(jī)構(gòu)緊湊[12]。（2）應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)、勻稱。例如：由V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成的傳動(dòng)裝置，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過(guò)大，否則會(huì)使大帶輪半徑超過(guò)變速器的中心高度，造成尺寸不協(xié)調(diào)，并給機(jī)座設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)困難。（3）應(yīng)使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊，重量輕。在相同的總中心距和總傳動(dòng)比情況下，具有較小的外廓尺寸。（4）在變速器實(shí)際中常使各級(jí)大齒輪直徑相近，使大齒輪有想進(jìn)到浸油深度。高、低速兩級(jí)大齒輪直徑相近，且低速級(jí)大齒輪直徑稍大，其浸油深度也稍深些，有利于浸油潤(rùn)滑。（5）應(yīng)避免傳動(dòng)零件之間發(fā)生干涉碰撞。高速級(jí)大齒輪與低速軸發(fā)生干涉，當(dāng)高速級(jí)傳動(dòng)比過(guò)大時(shí)，就可能產(chǎn)生這種情況。除考慮上訴幾點(diǎn)還要理論結(jié)合實(shí)際，思考機(jī)器的工作環(huán)境、安裝等特殊因素。這樣我們就可以通過(guò)實(shí)測(cè)與理論計(jì)算來(lái)分配各級(jí)的傳動(dòng)比。電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為640rad/min，要求的輸出為60rad/min,則總傳動(dòng)比為：(1)V帶傳動(dòng)比常用圍是i=2~5，圓錐齒輪傳動(dòng)比的范圍是i=2~3，故設(shè)計(jì)分配傳動(dòng)比如下:第一級(jí)V帶傳動(dòng)比第二級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)軸為0號(hào)軸，減速器高速軸為1號(hào)軸，低速軸為2號(hào)軸，各軸轉(zhuǎn)速為：（2）(3)各軸輸入功率的計(jì)算機(jī)械效率分布如下：V帶傳動(dòng)；滾動(dòng)軸承；圓錐齒輪傳動(dòng)。各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算，各軸輸入功率即：(4)(5)(6)各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算(7)(8)(9)3主要零件的選擇和設(shè)計(jì)3.1皮帶輪的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)可知，皮帶輪傳動(dòng)比為3.8，因傳動(dòng)速度較快，處于高速端，故采用帶傳動(dòng)來(lái)提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性。并旋轉(zhuǎn)方向一致，帶輪的傳動(dòng)是通過(guò)帶與帶輪之間的摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)的。帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)。根據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。再加上V帶傳動(dòng)允許傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，以及V帶已標(biāo)準(zhǔn)化并且大量生產(chǎn)的特點(diǎn)，所以這里高速軸傳動(dòng)選用V帶輪傳動(dòng)。確定計(jì)算功率Pca通過(guò)查詢參考文獻(xiàn)[12]表8—7查得KA=1.1，故（10）選取帶型—2.5倍，因此這里選用窄V帶，根據(jù)Pca=0.275Kw，小帶輪轉(zhuǎn)速n1=640r/min,dd1=50-71mm,因此，可以選擇SPZ型V帶。確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd2根據(jù)結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)比需要，初取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=54mm,從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=idd1×54=204mm,按公式普通V帶Vmax=25-30m/s，因此帶的速度合適。確定窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和傳動(dòng)中心距a根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]中（8-20）公式0.7（dd1+dd2）<<2（dd1+dd2）初步確定中心距由式：（11）參考文獻(xiàn)[12]表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)間中心距（12）驗(yàn)算帶輪上的包角（13）取計(jì)算帶的根數(shù)（14）其中,故（15）取計(jì)算預(yù)緊力根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]中8-27公式（16）得計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承，需要計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力，根據(jù)公式(17)算得帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)V帶帶輪選用HT200，因帶輪的軸徑較小，小皮帶輪采用腹板式帶輪結(jié)構(gòu)由于大皮帶輪的所以采用孔板式。使用經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)處理。輪槽工作表面要精細(xì)加工[12][13]，具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下所示：基準(zhǔn)寬度基準(zhǔn)線上槽深基準(zhǔn)線下槽深槽間距第一槽對(duì)稱面至端面的距離最小輪緣后帶輪寬(18)外徑(19)(20)輪槽角(21)(22)其尺寸在帶輪上可以參見(jiàn)下圖5：圖5皮帶輪結(jié)構(gòu)圖Fig5Theassembleprogrameofthebeltpulley帶的張緊裝置各種材質(zhì)的V帶都不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會(huì)由于塑性變形而松弛。使預(yù)緊力F0降低。為保證帶傳動(dòng)的能力，應(yīng)定期張緊。此處采用定期張緊裝置[14]。3.2直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇齒輪的材料考慮到齒輪傳動(dòng)載荷一般，參考類似減速器的結(jié)構(gòu)，采用二級(jí)減速機(jī)，大小齒輪都選用45號(hào)鋼。小齒輪調(diào)質(zhì)處理，HB1=220-240大齒輪正火處理，HB2=190-210查實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖9-4及圖9-5得：。簡(jiǎn)化計(jì)算初步選定主要參數(shù)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)時(shí)以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值的，在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，則以齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算的依據(jù)。（1）選取小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)取則齒數(shù)比:（與設(shè)計(jì)要求誤差不大于）(23)（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算(24)直齒錐齒輪的載荷系數(shù)為其中使用系數(shù)查表10-2得齒向載荷分布系數(shù)錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)通常取這里我們?nèi)⌒↓X輪的直徑(25)大端模數(shù)(26)大齒輪的直徑(27)(28)錐距(29)齒寬取平均分度圓直徑(30)大齒輪分度圓線速度(31)校核計(jì)算（1）按面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算分度圓錐面的圓周力(32)查表10-6得彈性影響系數(shù)根據(jù)圖10-8取動(dòng)載系數(shù)（按7級(jí)精度等級(jí)）對(duì)于壓力角為的直齒錐齒輪，取由公式10-25(33)查得（按無(wú)限壽命設(shè)計(jì)查圖9-12）（大、小齒輪都使軟齒面）由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù):。由公式10-12(34)安全(35)（2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核(36)(37)查參考文獻(xiàn)[12]表10-5得齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)按無(wú)限壽命計(jì)算查圖9-16得齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力公式為(38)(41)(42)(43)（查表9-31）安全(44)（查表9-31）安全(45)3.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）初步確定軸的最小直徑按參考文獻(xiàn)[12]公式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料問(wèn)45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表15-3，取由故(46)通常實(shí)際最小軸徑，圓整后?。?）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、擬定軸上個(gè)各零件的裝配方案如下圖6所示：圖6高速軸的裝配方案Fig6Theassembleprogrameofhighspeedshaft2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度A、為滿足小錐齒輪的軸向定位要求，錐齒輪左邊采用軸肩定位，右邊采用墊圈定位，尺寸為B、左端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位，h=3mm。由于框架的總長(zhǎng)不能太長(zhǎng)，這里取軸長(zhǎng)為236mm，初定尺寸如圖6。C、初選軸承，因軸承同時(shí)受到軸向力和徑向力，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)軸承段的直徑d=20mm，由手冊(cè)查得該軸承的定位軸肩高度為3mm，考慮到經(jīng)濟(jì)性及軸的強(qiáng)度要求，左軸承軸肩高度取標(biāo)準(zhǔn)值3mm，因此可算得1-2段的直徑根據(jù)設(shè)計(jì)要求可得出，又由于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪寬度為21mm，故得各段長(zhǎng)度如圖6所示。角接觸球軸承支點(diǎn)取中點(diǎn)，皮帶輪取輪轂寬度中點(diǎn)，齒輪也取輪轂寬度中點(diǎn)，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距L=229mm。（3）軸的校核A、作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型）計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖7（a）所示：(a)(e)(f)(g)圖7軸的載荷分析圖Fig7TheanalysisofthesmallgearwheelaxleloadB、分析軸所受的水平分力情況軸上所受的水平分力如圖7（b）所示：前面已算得高速軸的轉(zhuǎn)矩為那么作用在圓錐齒輪上的圓周力為：(47)(48)作用在圓錐齒輪上的徑向力為：(49)作用在圓錐齒輪上的軸向力為：(50)由靜力平衡方程(51)可求得作彎矩圖：集中力作用于A點(diǎn)，梁在AB和BC段的彎矩AB段取距A點(diǎn)距離為則彎矩(52)BC段取距B點(diǎn)距離為，則彎矩(53)彎矩圖如圖7（c）所示：顯然有C、分析軸所受的垂直分力情況軸上所受的垂直方向的分力如圖7（d）所示：由靜力平衡方程(54)其中(55)可求得作彎矩圖：集中力作用于A點(diǎn)，梁在AB和BC段的彎矩，AB段取距A點(diǎn)距離為,則彎矩BC段取距B點(diǎn)距離為,則彎矩（56）彎矩圖如圖7（e）所示：顯然有D、總彎矩見(jiàn)圖6（f）（57）（58）E、作扭矩圖總的扭矩圖如圖7（g）所示：F、按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]中式15-5及以上所算的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取軸的計(jì)算應(yīng)（59）前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得因此故安全。主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸的設(shè)計(jì)由參考文獻(xiàn)[12]式15-2初步估計(jì)軸的最小軸徑（60）2、確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值選軸的材料為45鋼，根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]表15-3，取,由前面的設(shè)計(jì)算得3、設(shè)計(jì)計(jì)算（61）通常實(shí)際最小軸徑，圓整后?。?）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、擬定軸上各零件的裝配方案2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度a、為完成揉捻作業(yè)，根據(jù)實(shí)際情況，合理分配主軸的各段尺寸以及軸徑，實(shí)現(xiàn)曲柄的運(yùn)動(dòng)，滿足大錐齒輪及各滾動(dòng)軸承軸向定位要求，先定軸長(zhǎng)為266.5mm初定尺寸如圖8所示。軸徑具體尺寸見(jiàn)零件圖所示。圖8主軸的裝配方案Fig8Theassembleprogrameofprincipalaxesb、因軸承要同時(shí)承受軸向力和徑向力，故選角接觸球軸承，參照工作要求并根據(jù)軸承段的直徑d=35mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取其尺寸為又由于該主軸要承受很大的軸向力，故根據(jù)結(jié)構(gòu)特征還安裝只承受軸向力的推力球軸承，參照工作要求并根據(jù)軸承段的直徑d=35mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取其尺寸為因此可算得3-4段的直徑，又由于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，故得各段長(zhǎng)度如圖8所示，直徑同樣角接觸球軸承支點(diǎn)取中點(diǎn)，推力球軸承支點(diǎn)取中點(diǎn)，齒輪取輪轂寬度中點(diǎn)，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距L=203.5mm。（3）軸的校核1、作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型）計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖9（a）所示2、分析軸所受的水平分力情況軸上所受的水平分力如圖9（b）所示：前面已算得高速軸的轉(zhuǎn)矩為，根據(jù)小圓錐齒輪的相關(guān)數(shù)據(jù)：可以得到大圓錐齒輪的相關(guān)數(shù)據(jù)：由靜力平衡方程（62）（63）可求得作彎矩圖：集中力作用于B點(diǎn)，梁在AB和BE段的彎矩AB段取距A點(diǎn)距離為，則彎矩（64）BC段取距B點(diǎn)距離為，則彎矩（65）彎矩圖如圖7（c）所示：顯然有3、分析軸所受的垂直分力情況軸上所受的垂直方向的分力如圖7（d）所示由靜力平衡方程得：（66）（67）其中（68）可求得（69）作彎矩圖如圖7（d）所示：集中力作用于A點(diǎn)，梁在AB和BC段的彎矩AB段取距A點(diǎn)距離為則彎矩（70）BC段取距B點(diǎn)距離為，則彎矩（71）(a)(c)(d)(e)(f)(g)彎矩圖如圖7（e）所示：故有4、總彎矩見(jiàn)圖6（f）（72）（73）5、作扭矩圖總的扭矩圖如圖7（g）所示：6、按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)公式15-5及以上所算的數(shù)據(jù)，并取軸的計(jì)算應(yīng)力（74）前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得因此，故安全。3.4軸承的校核由于同時(shí)承受軸向力和徑向力的作用，且右軸承受力大于左軸承，所以在這里僅校核右軸承，故（75）預(yù)期計(jì)算軸承壽命（按工作10年，年工作200天，4小時(shí)工作制），則有：右軸承所需的基本額定動(dòng)載荷（76）查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-6可知，36204型軸承的額定動(dòng)載荷因此，，故安全。同理左邊軸承，也安全。主軸軸承的校核由于要同時(shí)承受軸向力和徑向力的作用，左軸承承受的力作用明顯大于右軸承，在此只校核左軸承，故預(yù)期計(jì)算軸承壽命（按工作10年，年工作200天，4小時(shí)工作制），則有：其所需的基本額定動(dòng)載荷（77）查軸承手冊(cè)可知，36207型軸承的額定動(dòng)載荷因此，，故安全。同理右邊軸承，也安全。3.5鍵的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與校核高速軸上聯(lián)接的鍵的校核已知裝小圓錐齒輪處的軸徑主軸上的轉(zhuǎn)矩是，載荷有輕微沖擊。（1）選擇鍵聯(lián)結(jié)的類型和尺寸一般8級(jí)以上精度的吃了有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不在軸端，故選用普通圓頭平鍵（A型）。根據(jù)，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度高度由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)（比輪轂寬度要小些）。（2）校核鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度鍵、蝸桿和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力取其平均值，鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度由公式6-1可得：（78）鍵的標(biāo)記為：鍵GB/T1096-1979。電機(jī)上聯(lián)接的鍵的校核已知裝皮帶輪處的軸徑d=13mm,皮帶輪輪轂寬度為26mm,需傳遞的轉(zhuǎn)矩,載荷有輕微沖擊。（1）選擇鍵聯(lián)結(jié)的類型和尺寸選用普通單圓頭平鍵（C型）。根據(jù)d=13mm，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=5mm，高度h=5mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=22mm（比輪轂寬度要小些）。（2）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、電機(jī)軸和帶輪輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力取其平均值。（79）鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。由公式6-1可得：（80）鍵的標(biāo)記為：鍵CGB/T1096-1979。茶葉在揉桶中運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力分析當(dāng)揉桶里裝滿茶葉，在揉盤上隨著曲柄作水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，揉桶和揉盤上的每一點(diǎn)對(duì)茶葉作用力的大小、方向、速度都要隨著時(shí)間的變化而變化[19]。假如在某一個(gè)瞬時(shí)，揉桶壁的推力R1如圖10所示，推動(dòng)揉捻葉在桶內(nèi)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)產(chǎn)生了揉盤表面，揉盤上的棱骨和揉盤盤面凹面的反作用力的合力R2和揉桶蓋所加壓力與茶葉本身的重力之和，稱之為正壓力N。上述諸力的綜合作用，形成了揉捻葉在桶內(nèi)向上翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)作用力Q。此次設(shè)計(jì)在揉蓋下方的錐面上設(shè)有棱骨，如此則在確保揉桶下部正常揉茶的同時(shí)，還對(duì)揉桶上部的茶葉實(shí)施揉捻，有效提高揉茶效率，使揉茶更均勻，從而可提高茶葉品質(zhì)及等級(jí)。由于揉捻葉在桶內(nèi)運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)瞬間在揉桶力的部位不同，因而造成了不同揉捻運(yùn)動(dòng)的作用區(qū)。在揉桶、揉盤和揉桶蓋對(duì)茶葉作用力的交點(diǎn)，其周圍的茶葉擠壓得很緊，形成了加壓區(qū)。茶葉進(jìn)入強(qiáng)壓區(qū)，運(yùn)動(dòng)速度最慢而受到較強(qiáng)的擠壓，搓揉和成團(tuán)。翻轉(zhuǎn)作用力Q是向上的，所以茶葉能向上翻轉(zhuǎn)。在強(qiáng)壓區(qū)周圍為搓揉區(qū)。茶葉在搓揉區(qū)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度較快，壓力較小，搓揉卷曲力較大，宜于茶葉揉捻成條，茶葉在Q力的作用下，運(yùn)動(dòng)到桶上部以后，借茶葉本身的重力和慣性力的影響，向前下方散落到揉盤底部，這個(gè)區(qū)稱之為散落區(qū)。隨著揉桶繼續(xù)回轉(zhuǎn)，茶葉又經(jīng)搓揉區(qū)進(jìn)去入強(qiáng)壓區(qū)，周而復(fù)始，不停運(yùn)動(dòng)，就形成了揉搓葉的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。揉捻葉在這種規(guī)律的運(yùn)動(dòng)下，逐步卷曲成條，揉成條索，擠出茶汁以達(dá)到揉捻的要求[20]。圖10揉捻機(jī)作用力Fig10TheagentoftwistingmachineR1揉桶側(cè)壁的推力R2棱骨和盤面凹部的反作用力N正壓力Q揉捻葉向上翻轉(zhuǎn)的作用力R1.thethrustofkneadcaskparietalR2.thecounterforceofthebothgenialandtrayfacevalleyN.positiveQ.twistingleafresupinateagent潤(rùn)滑與密封因運(yùn)動(dòng)副間存在摩擦，摩擦是一種不可逆的過(guò)程，其結(jié)果必會(huì)存在能量的損耗和摩擦表面物質(zhì)的喪失和遷移，為了更好的控制摩擦、磨損，減少能量的損失，降低材料的消耗，這里采用潤(rùn)滑，下面是各運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑方式。滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑高速軸上的滾動(dòng)軸承由于轉(zhuǎn)速相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，由且此軸承安裝在閉式齒輪傳動(dòng)裝置中，因此選用油潤(rùn)滑中的飛濺潤(rùn)滑較為合適，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》中表16-1，選用全損耗系統(tǒng)用油代號(hào)為適用于小型機(jī)床齒輪箱、傳動(dòng)裝置軸承，中小型電機(jī)，風(fēng)動(dòng)工具等。主軸上的軸承由于轉(zhuǎn)速都不太高，由，且也不好設(shè)計(jì)油溝，在此，采用脂潤(rùn)滑，查參考文獻(xiàn)[19]表16-4，選用鈣基潤(rùn)滑脂代號(hào)為1號(hào)，因其有較好的抗水性，適用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等機(jī)械設(shè)備軸承的潤(rùn)滑，特別是有水或潮濕的場(chǎng)合。錐齒輪的潤(rùn)滑為了改善齒輪的工作狀況，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常及預(yù)期的壽命，且齒輪副為開(kāi)式齒輪，通常用人工周期性加潤(rùn)滑油，選用全損耗系統(tǒng)用油，牌號(hào)選用L-AN100。3.8主要缺點(diǎn)和有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方缺點(diǎn)：（1）還需人工調(diào)節(jié)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大（2）該機(jī)是間歇性工作，工作效率不是很高有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方：（1）采用自動(dòng)加壓裝置（2）采用連續(xù)型揉捻的機(jī)構(gòu)（3）手動(dòng)出茶裝置還需進(jìn)一步的改進(jìn)4結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)大學(xué)的全部基礎(chǔ)專業(yè)課的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論結(jié)合實(shí)踐的訓(xùn)練，因此，它在我們大學(xué)生活中占有很重要的地位。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己的四年大學(xué)生活做出總結(jié)，同時(shí)為將來(lái)工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉了自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后自己的工作和生活打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用了本專業(yè)知識(shí)，分析并解決設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識(shí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，是逐步樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)，熟悉并掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，使我進(jìn)行了較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。另外通過(guò)此次設(shè)計(jì)使我領(lǐng)悟出機(jī)械設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖設(shè)計(jì)、零件工作圖設(shè)計(jì)、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在獨(dú)立完成的同時(shí)，還有及時(shí)