螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)

PAGEPAGE44黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)第一章緒論 41：工作原理 52：設(shè)計(jì)榨油機(jī)的程序 63：準(zhǔn)備階段 64：方案設(shè)計(jì)階段 65：技術(shù)設(shè)計(jì)階段 7第三章螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 91:榨螺軸的設(shè)計(jì) 92:榨籠的構(gòu)造 93:齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造 94:調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì) 9第四章螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定 104.1：螺桿的設(shè)計(jì)及其校核 104.2:齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 184.2.1：Ⅰ軸和Ⅱ軸嚙合齒輪的計(jì)算·····················184.2.2:軸的選用及強(qiáng)度計(jì)算和校核······················234.3：帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 254.3.1平型帶輪的設(shè)計(jì) 254.4螺旋式壓榨機(jī)的電動(dòng)機(jī)選擇 28第五章各軸承及鍵的選擇及有關(guān)校核 291:鍵的選擇設(shè)計(jì) 292：軸承的設(shè)計(jì) 303：滾動(dòng)軸承的選擇 31第六章結(jié)束語(yǔ) 33附錄： 35

螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)摘要：螺旋榨油機(jī)過(guò)去是現(xiàn)在仍然是油脂生產(chǎn)中的一臺(tái)主機(jī)。就是在近代的浸出法制油中隊(duì)高含油份油料大多采用還是預(yù)榨——浸出工藝方法來(lái)制備油脂，所以預(yù)榨機(jī)——螺旋榨油機(jī)仍然是油脂工業(yè)生產(chǎn)中的重要部件。螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)直接影響到油脂生產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量。而榨油機(jī)的工作部分是螺旋軸和榨籠構(gòu)成，料胚經(jīng)過(guò)螺旋軸和榨籠之間的空間——炸膛，而受到壓榨。所以它們是榨油機(jī)的“心臟”，它們的結(jié)構(gòu)直接影響到榨油機(jī)的性能。本文通過(guò)了解壓榨機(jī)的資料，然后比對(duì)壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)，螺桿的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的主體，通過(guò)對(duì)壓榨物質(zhì)和生產(chǎn)量的取定，得出螺旋桿的設(shè)計(jì)過(guò)程，本文的傳動(dòng)采用兩級(jí)減速傳動(dòng)，使機(jī)器運(yùn)作穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)整機(jī)功率，轉(zhuǎn)矩，最后定出電機(jī)。還要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)重要部件做出校核，能夠讓機(jī)器正常運(yùn)作。關(guān)鍵詞：榨油機(jī)；榨籠；；生產(chǎn)量；校核ThedesignspiralpresserAbstract：Screwpressinthepastandisstilloilproductioninahost.Leachinginthemodernlegalsystemistheoilcompaniesofmostofthehighfueloilwereusedorpre-press-leachingmethodtopreparetheoil,sopre-pressmachine-oilscrewpressisstillimportantcomponentsofindustrialproduction.Screwpressofthestructureofadirectimpactonoilproductionquantityandquality.Thepressofworkisthescrewaxisandthepressingpartofthecagestructure,materialembryoaxisandsqueezedThistextthroughthespiralspacebetweenthecage-bombingbore,andbeingsqueezed.Sotheypressofthe"heart",whichdirectlyaffectsthestructureofoilpressperformance.Inthispaper,theinformationaboutpressmachine,andthencomparedpresserstructure,designitsstructure,thescrewdesignisthedesignofthemainbody,squeezingthroughontheamountofsubstanceandproductionareconstant,obtainedscrewdesignprocess,Thistextslowdownthedrivewithtwotransmission,themachineoperatesinastable.Onmachinepower,torque,andfinallysetthemotor.Alsoanimportantpartofthewholedesignandmakecheck,allowingthenormaloperationofthemachine。

Keywords:oilpress;pressedcage;;production;check第一章緒論在我國(guó)，榨油機(jī)的發(fā)展已二十多年，從傳統(tǒng)的榨油設(shè)備，到現(xiàn)在先進(jìn)的榨油機(jī)器，中國(guó)榨油市場(chǎng)得到了翻天覆地的變化，隨著市場(chǎng)上的食用油品種增多，榨油機(jī)的種類(lèi)也在增加，壓榨方式也各不相同，物理壓榨，化學(xué)壓榨，還有兩者結(jié)合壓榨?；厥走^(guò)去，榨油業(yè)在中國(guó)從無(wú)到有，有弱小逐漸強(qiáng)大的過(guò)程。現(xiàn)在市面上食用油分成浸出油和壓榨油兩種。浸出油是用化學(xué)溶劑浸泡油料，再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝提煉而成，提煉過(guò)程中流失了油品的營(yíng)養(yǎng)成分，而且有化學(xué)溶劑的有毒物質(zhì)殘留。所以大眾逐漸遠(yuǎn)離。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大眾已經(jīng)不是是以前那樣只解決溫飽了，吃出營(yíng)養(yǎng)，吃出健康才是現(xiàn)代人的追求，所以壓榨油的市場(chǎng)廣大，考慮到個(gè)人能力的問(wèn)題，選擇了最簡(jiǎn)單也是最可靠的螺旋式壓榨機(jī)。

第二章螺旋榨油機(jī)的工作原理1：工作原理是利用榨螺軸根徑由大到小或者螺旋導(dǎo)程逐漸縮小，炸膛內(nèi)的容積也就是說(shuō)空余體積逐漸縮小，壓縮逐漸增大，而使油料的油脂被擠壓出來(lái)。工作過(guò)程是現(xiàn)將料胚加入料斗，由轉(zhuǎn)動(dòng)的榨螺送入炸膛。由于榨螺軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)油料在炸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)，互相摩擦，溫度升高。又由于榨螺軸根徑不斷增大，炸膛容積越來(lái)越小，壓力越來(lái)越大，從而擠出料中的油脂。油脂在榨條間縫隙中流出，經(jīng)出油口至接油盤(pán)；油餅從出餅圈擠出；油渣從排渣口擠出。取油一般分為三段：1進(jìn)料端，2主壓榨段，3成餅段。油料在進(jìn)入油機(jī)前，需要過(guò)一系列的預(yù)處理，現(xiàn)以大豆為例，大豆的預(yù)處理為工序?yàn)椋捍蠖梗暹x－破碎（分離）－（粗軋）－軟化－軋胚－蒸炒－壓榨－毛油（豆餅）預(yù)榨改變了物料的容量，縮小物料的體積，提高了浸出器的生產(chǎn)能力和輸送設(shè)備的輸送能力。預(yù)榨浸出生產(chǎn)工藝改變了料胚形狀，在某些方面有利于浸出：1：預(yù)榨浸出生產(chǎn)大豆油，入浸物料由片狀改變?yōu)閴K狀，密度增加，溶劑滲透的阻力小。只要掌握好預(yù)榨餅的破碎粒度，就有利于溶劑的滲透、浸泡和滴干三者的結(jié)合；2：在大豆一次浸出中要求物料胚片軋得越薄越好，因胚越薄，細(xì)胞組織越破壞越徹底，浸出油路越短，細(xì)胞組織破壞越徹底，浸出油路越短，擴(kuò)散阻力越小，浸出效果越好。但在實(shí)際生產(chǎn)中，胚軋的越薄，粉末度就會(huì)增加。當(dāng)增加到一定程度（20%）時(shí)，浸出過(guò)程中的溶劑滲透性能就會(huì)降低，波殘油就會(huì)升高。采用預(yù)榨浸出，物料的強(qiáng)度增大，較一次浸出物料的粉末度易于控制。另外，物料在炸膛內(nèi)經(jīng)高溫?cái)D壓、摩擦等外力作用，在軟化、軋胚的基礎(chǔ)上，細(xì)胞結(jié)構(gòu)又進(jìn)一步被破壞。因此，預(yù)榨浸出法生產(chǎn)對(duì)軋胚的要求沒(méi)有一次浸出生產(chǎn)那么嚴(yán)格，可以避免軋薄胚所增加的電能消耗和設(shè)備磨損。3：采用預(yù)榨浸出，不僅避免了加工高水分大豆經(jīng)常遇到的問(wèn)題，就是加工標(biāo)準(zhǔn)水分大豆也可以更好地調(diào)整入浸水分。物料入炸膛后，在高溫高壓下，有部分水分汽化，通過(guò)榨條間隙逸出，榨條出膛后冷卻，又有排出部分水分。4：預(yù)榨浸出可降低容積比，一般控制在1:0、6左右，在產(chǎn)量提高的情況下，不增加或稍增加溶劑循環(huán)量即可達(dá)到浸出效果，節(jié)省了溶劑。5：預(yù)榨浸出，由于日處理量增加，加工成本有所下降。2：設(shè)計(jì)榨油機(jī)的程序一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量。制造過(guò)程對(duì)機(jī)器質(zhì)量所起的作用，本質(zhì)上就在于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。3：準(zhǔn)備階段在根據(jù)生產(chǎn)或生活的需要提出所要設(shè)計(jì)的新機(jī)器后，計(jì)劃階段只是一個(gè)預(yù)備階段。此時(shí)，對(duì)所要設(shè)計(jì)的機(jī)器僅有一個(gè)模糊的概念。通過(guò)在這大四有限的時(shí)間里，我對(duì)螺旋式壓榨機(jī)做了一些基本的了解，對(duì)它的性能方面也著重的研究。4：方案設(shè)計(jì)階段螺旋式壓榨機(jī)的主要區(qū)別體現(xiàn)在螺桿上，榨螺的設(shè)計(jì)是整個(gè)壓榨機(jī)的主體，由于查到的知識(shí)對(duì)螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)方法很多，所以決定采用多段式的壓榨方式，這樣對(duì)螺桿的設(shè)計(jì)和制造方面可以更好的處理，采用螺旋式的壓榨方式雖然比較傳統(tǒng)，但對(duì)于壓榨這個(gè)行業(yè)還是有無(wú)限的空間。螺桿設(shè)計(jì)采用的是三段式壓榨結(jié)構(gòu)。對(duì)于機(jī)器，其實(shí)越簡(jiǎn)單，出錯(cuò)的可能性就越小，對(duì)于螺旋式壓榨機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。對(duì)于一些小型的榨油廠(chǎng)是首選。5：技術(shù)設(shè)計(jì)階段方案設(shè)計(jì)階段結(jié)束后，進(jìn)入技術(shù)設(shè)計(jì)階段，技術(shù)設(shè)計(jì)階段的工作如下：（1）機(jī)器的動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)合零部件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，初步計(jì)算各主要零件所受載荷的大小及特性。（2）零部件的工作能力設(shè)計(jì)已知主要零部件所受的公稱(chēng)載荷的大小和特性，即可做零部件的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)所依據(jù)的工作能力準(zhǔn)則，需參照零部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理地?cái)M定，本設(shè)計(jì)對(duì)主要零件的強(qiáng)度和軸承壽命等進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)計(jì)算決定零部件的基本尺寸。（3）機(jī)器的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)方案，做出運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算，從而確定各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度等），然后選定原動(dòng)機(jī)的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線(xiàn)速度等）。（4）部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計(jì)本階段的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)出部件裝配圖及總裝配草圖。再由裝配圖對(duì)所有零件的外形及尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。在此步驟中，需要協(xié)調(diào)各零部件的結(jié)構(gòu)及尺寸，全面地考慮所設(shè)計(jì)的零部件的結(jié)構(gòu)工藝性，使全部零件有最好的構(gòu)形。本文開(kāi)始對(duì)螺旋式壓榨機(jī)的草圖（5）主要零件的校核在繪制部件裝配草圖及總裝配草圖以后，所有零件的結(jié)構(gòu)及尺寸均為已知，在此條件下，再對(duì)一些重要的零件進(jìn)行精確的校核計(jì)算，并修改零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，直到滿(mǎn)意為止。按最后定型的零件工作圖上的結(jié)構(gòu)及尺寸，繪制部件裝配圖及總裝配圖。

第三章螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1:榨螺軸的設(shè)計(jì)榨螺軸是由芯軸，榨軸，出渣梢頭，鎖緊螺母，調(diào)整螺栓，軸承等構(gòu)成。裝配榨軸時(shí)，榨螺與榨螺之間必須壓緊，防止榨螺之間出現(xiàn)塞餅現(xiàn)象，必須擰緊鎖緊螺母，餅的厚度用旋轉(zhuǎn)的調(diào)整螺栓來(lái)控制。2:榨籠的構(gòu)造榨籠是由上下榨籠內(nèi)裝有條排圈，條排，元排所構(gòu)成。條排24件，元排17件，還有壓緊螺母內(nèi)裝有出餅圈，榨膛的兩端分別于齒輪箱和機(jī)架相連接。3:齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造齒輪箱是由齒箱蓋，箱體，圓柱齒輪，傳動(dòng)軸，軸承，皮帶輪等構(gòu)成，可從頂部油塞孔加機(jī)油，從油標(biāo)處看油面高度。入料器的組成主要有立軸，錐齒輪，軸承支座，固定板，錐斗等，使用自動(dòng)進(jìn)料器可以節(jié)省勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率。4:調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)裝置的主要目的是調(diào)節(jié)出渣的粗細(xì)，相應(yīng)的改變榨膛的壓力機(jī)構(gòu)，為抵餅圈整軸移動(dòng)或出餅圈同芯軸一起做軸向移動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，機(jī)架的受力能在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)節(jié)，但芯軸的軸2頭易損壞。由于采用整軸移動(dòng)或夾餅圈，因此螺栓連接松脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重，此裝置平穩(wěn)，低速重載的靜載荷，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用，工作載荷有變動(dòng)時(shí)該摩擦力仍然存在。

第四章螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定4.1：螺桿的設(shè)計(jì)及其校核此處省略

NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系

扣扣：九七一九二零八零零另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯連續(xù)型榨螺軸設(shè)計(jì)當(dāng)榨螺軸的支撐點(diǎn)未決定前，先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算出跟圓直徑EQ；（mm）式中：,F位榨螺軸工作時(shí)阻力，為榨螺軸所需功率；EQ為榨螺軸工作時(shí)的轉(zhuǎn)速（）。代入公式得=15mm套裝式：

（mm），因，代入上式，可求出榨螺軸外徑：mm，方便設(shè)計(jì)便定螺桿底徑為50mm，螺齒高為：（mm）H=(75-15)/2=30mm，榨螺軸的受力分析作用在榨螺上的周向分力當(dāng)計(jì)算及榨螺螺面上摩擦力時(shí)：=（N）式中：T為扭矩=9550（N）=1049（N）作用在榨螺面上的周向力P為由于是采用變徑榨螺桿，所以是圓柱形榨螺：F=F（0.428cos（N）作用在螺旋面上的徑向力P=(N)作用在榨螺軸上的軸向分力F=（N）作用在螺旋面上的軸向力PaP=（N）以上各式中：為榨螺齒推料面傾角，為背面傾角，。(3)榨螺齒形錐形根圓榨螺榨螺齒形尺寸α＝０～30°;β=15～45°,最大為β＝90°;γ<10°;榨螺最小壁厚δ=(D0-d)/2=6～20mm,取δ＝6mm.2號(hào)榨螺(4)確定熟胚壓榨時(shí)作用于熟胚的單位壓力由于截圖不同，所以圖上的符號(hào)有些差別，希望老師諒解。計(jì)算確定各節(jié)榨螺螺旋線(xiàn)的開(kāi)口角。螺紋始端弦長(zhǎng)L3在D3圓上占據(jù)的角度r3，由于榨螺螺紋底圓較大，弦長(zhǎng)近似弧長(zhǎng)。=，螺紋終端弦長(zhǎng)在D圓在占據(jù)的角度r，r2在外圓上的角度，而在底圓上為0，平均直徑上位r/2。榨螺螺紋平均直徑上的開(kāi)口角榨螺編號(hào)123開(kāi)口角r82330.3(5)榨螺空腔容積計(jì)算一號(hào)榨螺的空腔容積已知：D——榨螺內(nèi)徑D=D+5=80mm，D——榨螺外徑D=75mmD——榨螺底徑D=50mmt——螺距t=100mm，r——螺紋開(kāi)口角r=8°榨籠的容積：V=0.4233L榨籠內(nèi)裝滿(mǎn)的容積：1：榨螺實(shí)心部分容積V=2500*3.14*100/4000000=0.146L2:榨螺螺紋的容積V螺紋的平均直徑D=62.5mm從螺紋的斷面上，以平均直徑展開(kāi)的螺紋平均長(zhǎng)度：l=196.25mm螺紋的總長(zhǎng)度：l=螺紋的真正長(zhǎng)度（因?yàn)橛虚_(kāi)口角，所以會(huì)短些）L=395.33mm螺紋的截面面積可以看做近似梯形，上底6mm，下底16mm，高12.5mm，F(xiàn)=1.37螺紋容積：V=L*F=0.05L第一節(jié)榨螺的空腔容積為：=0.219L第二節(jié)榨螺空腔體積計(jì)算方法同上，=0.049L榨螺編號(hào)123空腔容積L0.2190.0490.0185壓縮比1.004.472.65確定各節(jié)榨螺螺紋側(cè)面角榨螺推桿面應(yīng)用傾角小的側(cè)面，截面形狀如下：，因?yàn)檎ヂ菥幪?hào)123L（mm）211h（mm）12.512.512.5t（mm）1006030(mm)62.562.562.5螺桿長(zhǎng)度（mm）25413091(6)螺桿軸強(qiáng)度計(jì)算及校核各節(jié)螺桿用長(zhǎng)鍵和螺母固定在榨螺上，當(dāng)榨軸回轉(zhuǎn)時(shí)，熟胚經(jīng)過(guò)各節(jié)榨胚的螺旋，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)（因榨螺上作用圓周力，徑向力），而且產(chǎn)生拉伸，因榨螺上作用軸向力）。式中：——拉應(yīng)力：——剪應(yīng)力求拉伸應(yīng)力1榨螺危險(xiǎn)斷面面積：F10*5=1913.5mm軸向力=4532.2公斤拉應(yīng)力237（公斤/）確定扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力1：抗扭端面模數(shù)WW式中：d=5cm，b=1cm，t=0.25cm，W=22.5扭轉(zhuǎn)力矩M=式中——榨軸上圓周力的力矩榨軸上徑向力產(chǎn)生的摩擦力矩：M=24294公斤剪應(yīng)力==835（公斤/）簡(jiǎn)化應(yīng)力==1269（公斤/）確定安全系數(shù)材料45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，淬火處理。經(jīng)過(guò)計(jì)算安全系數(shù)為1.6，基本安全。4.2:齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)4.2.1：Ⅰ軸和Ⅱ軸嚙合齒輪的計(jì)算（1）齒輪的選用選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，７級(jí)精度。已知輸入功率P1=7kw；小齒輪轉(zhuǎn)速n1=418.6r/min；齒數(shù)比u=i1=2.25條件：帶式輸送機(jī)，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。（2）材料選擇Ⅰ軸上的小齒輪材料為45#，硬度為217～255HBS,取硬度為240HBS，嚙合的中齒輪材料為QT500-5(調(diào)質(zhì))，硬度（147～241）HBS,硬度取為200HBS。（3）齒輪齒數(shù)的選擇小齒輪的齒數(shù)Z1=13,中齒輪的齒數(shù)為Z2=i×Z1=29.25，取Z２=30（4）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)⑴.確定公式d1t≥2.32（2.4）公式2.4內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①.試選載荷系數(shù)：K1=1.3②.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距：T1=95.5×105P1/n1=95.5×105×7/418.6=6.126×104N·mm③.齒寬系數(shù)φd=1④.由表查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=181.4Mpa1/2⑤.由圖冊(cè)按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：σHlim1=650MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：σHlim2=550Mpa⑥.由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60×418.6×1×(2×8×300×10)=1.2×109N2=0.53×109⑦.接觸疲勞系數(shù)KHN1=0.9，KHN2=0.87⑧.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，[σH]1=KHN1·σHlim1/s=0.9×650=585Mpa[σH]2=0.87×550=478.5Mpa⑵.計(jì)算①.試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入[σH]中較小的值d1t≥2.32（2.5）經(jīng)計(jì)算得d1t=67.499mm②.計(jì)算圓周速度V=πd1tn1/(60×1000)=3.14×67.499×418.6/(60×1000)=1.479m/s③.計(jì)算齒寬b=φd·d1t=1×67.499=67.499mm④.齒寬與齒高之比b/h模數(shù)：mt=d1t/z1=67.499/13=5.192mm齒高：h=2.25mt=2.25×5.192=11.683mmb/h=5.778⑤.載荷系數(shù)根據(jù)v=1.479m/s,7級(jí)精度，由圖冊(cè)查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.08.直齒輪，假設(shè)KAFt/b<100N/mm,由表查得：KHα=KFα=1.2;由表查得：使用系數(shù)KA=1;由表查得：7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承，非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)KHβ=1.12+0.18(1+0.6φd2)φd2+0.23×10-3b=1.12+0.18(1+0.6×12)×12+0.23×10-3×67.499=1.424由b/h=5.778,KHβ=1.424查得KFβ=1.52;故載荷系數(shù)為:K=KAKVKHαKHβ=1×1.08×1.2×1.424=1.845按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由公式2.7d1=d1t=67.499×（2.6）得d1=75.85mm（5）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)m≥（2.7）⑴.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值①.由圖冊(cè)查小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=560Mpa;大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=440Mpa.②.由圖冊(cè)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：KFN1=0.85,KFN2=0.88③.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[σF]1=Mpa[σF]2=Mpa④.計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ=1×1.08×1.2×1.52=1.97⑤.查取齒形系數(shù)YFa1=3.13YFa2=2.52⑥.應(yīng)力校正系數(shù)：YSa1=1.48YSa2=1.625⑦.計(jì)算大小齒輪的并加以比較：1==0.013622==0.01480大齒輪的數(shù)值大。⑵.設(shè)計(jì)計(jì)算由公式2.7得：m≥=3.09mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，考慮到該齒輪傳動(dòng)為開(kāi)式傳動(dòng)，主要失效形式為輪齒磨損和折斷，故取按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)的，m=3.09mm,就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3,按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算分度圓直徑d1=75.85mm,從而計(jì)算出小齒輪齒數(shù)z1=d1/m=75.85/3=25.28=26大齒輪齒數(shù)z2=uz1=2.25×26=58.5,取z2=59（6）幾何尺寸計(jì)算①.計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=26×3=78mmd2=z2m=59×3=177mm②.計(jì)算中心距a=(d1+d2)/2=127.5mm③.齒輪寬度b=φdd1=1×78=78mm取B2=80mm,B1=85mm(7)驗(yàn)算Ft=2T1/d1=2×6.126×104/78=2340.77NKAFt/b=1×2340.77/78=30N/mm<100N/mm.所以，符合前面的KAFt/b<100N/mm的假設(shè)該齒輪設(shè)計(jì)符合要求。2：確定小齒輪的齒形參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸：①分度圓直徑d:d1=mz1=3×26=78mmd2=mz2=3×59=177mm②齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=1×3=3mm③齒根高h(yuǎn)f=(ha*+c*)m=(1+0.25)×3=3.75mm④齒全高h(yuǎn)=ha+hf=(2ha*+c*)m=3+3.75=6.75mm⑤齒頂圓直徑da1=d1+2ha=(z1+2ha*)m=78+2×3=84mmda2=d2±2ha=(z2±2ha*)m=177±2×3=183mm⑦齒根圓直徑df1=d1－2hf=(z1－2ha*－2c*)m=(26－2×1－2×0.25)×3=70.5mmdf2=d2±2hf=(z2±2ha*±c*)m=169.5mm⑧基圓直徑db1=d1Cosα=78×Cos20o=73.296mmdb2=d2Cosα=177×Cos20o=166.326mm⑨齒距p=πm=3π=9.42mm⑩齒厚s=πm/2=3π/2=4.7mmeq\o\ac(○,11)齒槽寬e=πm/2=4.7mmeq\o\ac(○,12)中心距a=(d2±d1)/2=m(z2±z1)/2=127.5mmeq\o\ac(○,13)頂隙c=c*m=3×0.25=0.754.2.2:軸的選用及強(qiáng)度計(jì)算和校核（1）.材料:軸主要用碳鋼,本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度選用45#鋼.（2）.熱處理:高頻淬火,表面強(qiáng)化處理噴丸,提高軸的抗疲勞強(qiáng)度,45#鋼熱處理調(diào)質(zhì).軸表面淬火處理:使淬硬層耐磨.（3）.工作條件:淬硬層深度0.5~1.5mm.（4）.軸肩高度a=(0.07~0.1)d(d為軸的直徑,軸環(huán)寬度b=1.4a)(1)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初定軸徑τT=T/wT=9.55×106p/(0.2nd3)≤[τT]（2.8）其中[τT]為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位是Mpa.軸45#鋼[τT]=25~45MpaA0=126~103mm3（5）.軸的直徑d≥=（2.9）式中取A0=105mm3軸傳遞的功率p=4kw,軸的轉(zhuǎn)速n=418.6r/min∴d≥=22.28mm對(duì)于直徑d≤100mm的軸,有一個(gè)鍵槽時(shí),軸徑增大5%~7%,為將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑,d=60mm,L=60mm,(L長(zhǎng)系列60mm,短系列42mm)。(2)按彎扭合成校核合成彎矩M==474Nm校核軸的強(qiáng)度,按第三強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力（2.10）對(duì)于直徑為d的圓軸,彎曲應(yīng)力σ=M/w,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ=T/wT=T/2w（2.11）其中,w(mm3)為軸的抗彎截面系數(shù),W=式中b=6,t=4,d=28mm則軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為:/1842.89=50Mpa[σ-1]對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，軸的許用彎曲應(yīng)力經(jīng)查表得[σ-1]=60Mpa∴σca<[σ-1]符合強(qiáng)度要求.軸所受的載荷是從軸上零件傳來(lái)的。計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)，作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類(lèi)型和布置方式有關(guān)。通常取在軸承寬度中間處。4.3：帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1平型帶輪的設(shè)計(jì)小帶輪的基準(zhǔn)直徑d1=71mm;大帶輪的基準(zhǔn)直徑d2=315mm平帶傳動(dòng)在傳動(dòng)中心距較大的情況下平帶的材質(zhì)選用帆布芯平帶。帶寬b=50mm,帶輪寬B=63mm求帶速d1=(60×1000×v)/(π×n1)V=1.56m/s其中n1=418.6r/min,d1=71mm;i=n1/n2<imax,查設(shè)計(jì)手冊(cè)得i=3，則n2=139.53r/min;帶厚δ=1.2×n,查設(shè)計(jì)手冊(cè)得n=3,則δ=3.6mm.初定中心距a01.5(d1+d2)<a0<5(d1+d2)，則579<a0<1930,取a0=860mm環(huán)型帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度L0P=2a0+(d1+d2)+=2350.83;由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得環(huán)型帶內(nèi)周長(zhǎng)度Li=LP-實(shí)際中心距aao+=946mm;小帶輪的包角=180°-=159.416>150°三角膠帶的設(shè)計(jì)1.計(jì)算功率PcPc=KwPP=7Kw,Kw=1.1,n=1440r/min故Pc=7.7Kw2.選擇標(biāo)準(zhǔn)三角膠帶型號(hào)根據(jù)三角膠帶選型圖查得,型號(hào)為B3.小帶輪直徑D1=140mm傳動(dòng)比:i=n1/n2n2=140r/min,i=3n1=420r/minD2=n2iD2=480mm4.驗(yàn)算速度v=πD1n1/60000v=10.5m/sB型膠帶最大允許范圍為25m/s,v=10.5m/s,故,符合要求.5.計(jì)算中心距和膠帶極限長(zhǎng)度Lp初定中心距0.7(D1+D2)<a0<2(D1+D2)434<a0<1240a0=800mmL0=2a0+π/2(D1+D2)+(D2-D1)2/4a0L0=2609mmLp=2530mm實(shí)際中心距a=a0+(Lp-Lo)/2a=760mmamin=a-0.015Lpamin=722mmamax=a+0.03Lpamax=836mm6.核算小帶輪包角=180°-(D2-D1)/a57.3°=154.4°>120°合格7.膠帶根數(shù)P0=3.78Z=P0/(P0+P0)KKlKqK=0.92,Kl=1.03,Kq=0.8Z=1.95所以Z=28.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大三角帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸基準(zhǔn)直徑dd=330mm,帶輪寬B=(Z-1)e+2f=30.3mm,槽間距e=120.3，取e=12.3mm.第一對(duì)稱(chēng)面至端面的距離f=81,取f=9.15mm,基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深ha=2.0mm,外徑da=dd+2ha=334mm,最小輪緣厚=5.5mm,取=10mm.基準(zhǔn)下槽深hf=9.0mm,輪槽角φ=38°.基準(zhǔn)寬度bd=8.5mm.d1=(1.8～2)d=44mm,d2=da-2(ha+hf+)=292mm,h1=290=38.77mm,h2=0.8h1=31.01mm,b1=0.4h1=15.508mm,b2=0.8b1=12.4064mm,f1=0.2h1=7.754mm,f2=0.2h2=6.202mm,L=(1.5～2)d=30.3mm.4.4螺旋式壓榨機(jī)的電動(dòng)機(jī)選擇本設(shè)計(jì)適于大豆、菜籽等多種油料作物，對(duì)象是中、小型油廠(chǎng)，因此選取的電機(jī)功率不高。由于本設(shè)計(jì)需要一個(gè)功率在5KW以上，參考以往設(shè)計(jì)，通過(guò)慎重考慮，重量不能太大并且采用連續(xù)周期工作制的（S6）異步電動(dòng)機(jī)，其安裝形式為V13011，通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選得：電動(dòng)機(jī)Y132-2，技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定功率5.5KW，轉(zhuǎn)速1450r/min，額定電流13.4A，效率92%，功率因數(shù)0.78，最大轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距為2.0，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距為2.0，堵轉(zhuǎn)電流/額定電流為6.5，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2為0.535N*㎡，重量為8.4㎏。

第五章各軸承及鍵的選擇及有關(guān)校核1:鍵的選擇設(shè)計(jì)鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。1三角帶輪鍵的選擇鍵的截面尺寸b×h由軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定，即鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的長(zhǎng)度。I軸：d=30mm處選用普通平鍵鍵寬b×鍵高h(yuǎn)b×h=8×7.鍵L,L1=25mm,L2=56mm,軸深度t=4.0mm（2）鍵的校核計(jì)算假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為σp=2T×103/(kld)≤[σp]（2.12）T傳遞的轉(zhuǎn)矩為T(mén)=9.126×104N·mmK鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.5×6=3mml鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=L-b=56-8=48mmd軸的直徑d=30mm[σp]許用擠壓應(yīng)力[σp]=100～120Mpa,查表取[σp]=110Mpa將數(shù)值代入公式σp=2×9.126×10×103/(3×56×22)=55.309Mpa≤[σp]=110Mpa符合標(biāo)準(zhǔn)。擠壓強(qiáng)度夠了，剪切強(qiáng)度也夠了。故，鍵的標(biāo)記為：鍵8×56.2Ⅰ軸上的鍵軸徑d=22mm,b×h=8×7,L=180mm,軸徑d=28mm處的為普通平鍵，公稱(chēng)尺寸b×h=8×7,鍵長(zhǎng)L=70mm;3Ⅱ軸上的鍵軸徑d=28mm,b×h=8×7,鍵長(zhǎng)L=55mm;4芯軸上的鍵Ⅰ,軸徑d=35mm,b×h=10×8,鍵長(zhǎng)L=80mm;軸的深度t=5.0mm.5芯軸上的鍵Ⅱ,軸徑d=35mm,b×h=10×8,鍵長(zhǎng)L=450mm.2：軸承的設(shè)計(jì)（1）軸承壽命Lh=106/(60n)(c/p)ε（2.13）對(duì)于滾子軸承，ε=10/3,我們計(jì)算I軸的滾動(dòng)軸承為圓錐滾子軸承32306。已知：n=418.6r/min,預(yù)期計(jì)算壽命Lh＇=5000h.由公式得出，C求比值Fa/Fr=1284.3/2966=0.43<e因此查表得，徑基本額定動(dòng)載荷C=P（2.14）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷pp=(XFr+YFa)（2.15）fp向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y，分別為X=1,Y=0載荷系數(shù)fp由表查得fp=1.0~1.2取fp=1.2.則p=1.2×(1×2966+0×1284.3)=3559.2N代入上述公式2.15中，C=15193.5N,按照設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇C，選C=32000N符合設(shè)計(jì)要求。（2）驗(yàn)算軸承壽命 Lh==13557.7h>Lh′=5000h（2.16）故所選軸承為圓錐滾子軸承32306,滿(mǎn)足壽命要求。3.43：滾動(dòng)軸承的選擇（1）Ⅲ軸上的軸承的選擇Ⅲ軸上的大齒輪B=95mm,B200,d=34mm,內(nèi)徑D=34mm,D1=1.8D=63,輪轂厚t,t==14mm,L=(1.2～1.5)D=52.5mm,=(2.5～4)mn=108,H1=0.8D=28,H2=0.8H1=22.4,C=H1/5=5.8,但要求C10,取C=10,S=H1/6,取S=10；選用芯軸上的軸承時(shí)，依據(jù)D1來(lái)選，D1=63mm,選調(diào)心滾子軸承，型號(hào)為22212,尺寸如下：d=60mm,D=110mm,B=28mm,Cr=81.8KN,COr=122,脂潤(rùn)滑n=3200r/min,重量W=1.22kg.d2=75.7mm,D2=93.5mm,rmin=1.5,安裝尺寸damin=69mm,Damax=101mm,ramax=1.5;計(jì)算系數(shù)e=0.28,Y1=2.4,Y2=3.6,YO=2.4.（2）Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承選用相同型號(hào)的軸承，圓錐滾子軸承，型號(hào)為32905;軸徑d=25mm,基本尺寸d=25mm,D=42mm,T=12mm,B=12mm,C=9,COr=21,Cr=16,W=0.064kg;計(jì)算系數(shù)e=0.32,Y=1.9,YO=1,其他尺寸a=8.7,rmin=0.3,r1min=0.3,ramax=rbmax=0.3,=10°～18°,取=15

第六章結(jié)束語(yǔ)1．在設(shè)計(jì)螺旋榨油機(jī)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)的對(duì)象主要是大豆等油料作物，適用于中小油廠(chǎng)，因此所需要得零件的精度要求不高，但榨螺軸的成本比較高，為了提高榨油機(jī)的工作壽命，要求配合精度高一些。2.本機(jī)械設(shè)計(jì)思想是連續(xù)型，因此出渣不能成餅狀，為了降低成本，設(shè)有設(shè)計(jì)接渣斗。3．設(shè)計(jì)采用二級(jí)減速器，這樣提高了出油效率。在進(jìn)料斗和機(jī)架的設(shè)計(jì)中，通過(guò)觀察成品機(jī)械，在不改變性能的情況下，盡量是機(jī)器靈便，占地面積小。在壓榨過(guò)程中，采用套裝式變導(dǎo)程二級(jí)壓榨，這比傳統(tǒng)的榨油機(jī)在性能上有了很大的改進(jìn)。本論文是在指導(dǎo)老師文美純的精心指導(dǎo)下完成的。從論文的選課、課題講解、資料收集到最后的論文出稿、圖紙完成，文老師都給予了極大的幫助和支持，同時(shí)還有劉吉普老師一遍又一遍不厭其煩的講解、分析，讓我深深感動(dòng)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的作風(fēng)給我留下了深刻印象。在此我對(duì)導(dǎo)師付出的辛勤勞動(dòng)和提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境表示衷心的感謝。在本論文進(jìn)行中，同組同學(xué)也給了熱情的幫助，在此表示誠(chéng)摯的謝意。

參考文獻(xiàn)[1]吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)：高等教育出版社，2004[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[3]陳斌.食品加工機(jī)械與設(shè)備：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[4]陸振曦，陸守道.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì)：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2001[5]盧耀祖，鄭惠強(qiáng).機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004[6]劉鴻文.簡(jiǎn)明材料力學(xué)：高等教育出版社，2003[7]胡繼強(qiáng).食品機(jī)械與設(shè)備：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998[8]蔣迪清，唐偉強(qiáng).食品通用機(jī)械與設(shè)備：華南理工大學(xué)出版社，2003[9]胡繼強(qiáng).食品機(jī)械與設(shè)備：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998附錄：并聯(lián)位移機(jī)器人的設(shè)計(jì)JacquesM.HERVEECELECENTRALEPARIS92295CHATENAYMALABRYCEDEXFRANCE摘要:本文目的是對(duì)偶具有人性化機(jī)器人的應(yīng)用做一個(gè)完全的介紹,并將著重討論并行機(jī)器人特別是那些能夠進(jìn)行空間平移的機(jī)器人。在許多工業(yè)的應(yīng)用過(guò)程中這種機(jī)器人被證明其末端執(zhí)行器在空間上的定位是沒(méi)必要的。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是我們能系統(tǒng)地導(dǎo)出能預(yù)期得到位移子群的所有運(yùn)動(dòng)學(xué)鏈。因此，我們調(diào)查了機(jī)器人的整個(gè)家族。T-STAR機(jī)器人現(xiàn)在就是一臺(tái)工作裝置。而H-ROBOT,PRISM-ROBOT是新的可能的機(jī)器人。這些機(jī)器人能滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)快節(jié)奏工作中價(jià)格低以及符合挑選的工作環(huán)境，如選料、安排、包裝、裝配等發(fā)日益增長(zhǎng)的需求。關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)學(xué),并行機(jī)器人引言群論可以運(yùn)用于一系列位移當(dāng)中。根據(jù)這個(gè)理論，如果我們能夠證明群{D}包含所有的可能的位移，那么{D}就具有群結(jié)構(gòu)。剛體的最顯著運(yùn)動(dòng)是由群{D}表現(xiàn)出來(lái)的。這方法導(dǎo)致機(jī)械裝置的分類(lèi)[1]。建立這樣的一個(gè)分類(lèi)的主要的步驟是將位移群的所有子群導(dǎo)出。這能通過(guò)檢驗(yàn)所有具有旋轉(zhuǎn)和平移特性的[2]產(chǎn)品直接推理出。然而,一個(gè)更有效的方法存在于假設(shè)群論[3],[4]中。假設(shè)群論是在取決于許多有限實(shí)參數(shù)的全純映射的基礎(chǔ)上定義的。位移群{D}是六維假設(shè)群的一個(gè)特例。假設(shè)理論在假設(shè)群論的框架內(nèi),我們將用于補(bǔ)償李代數(shù)的微元變換與通過(guò)其前面冪運(yùn)算得到的有限運(yùn)算結(jié)合起來(lái)。連續(xù)群通過(guò)與群微元變換有關(guān)的微分冪運(yùn)算描述出來(lái)。另外，群體特性通過(guò)微分運(yùn)算及其逆運(yùn)算所得到的李代數(shù)的代數(shù)結(jié)構(gòu)而得到了解釋。讓我們回憶一下李代數(shù)主要的定義公理：一個(gè)李代數(shù)是一個(gè)具有封閉乘積的反對(duì)偶稱(chēng)雙線(xiàn)性的矢量空間。眾所周知[5]，螺旋速度場(chǎng)是在給定點(diǎn)N的條件下通過(guò)運(yùn)算得到的一個(gè)六維的矢量空間。由下面［3］中步驟表明，我們能得完整的歐幾里得位移{D}子群列表（見(jiàn)大綱表1）。該列表是通過(guò)首先定義一個(gè)與速度場(chǎng)有關(guān)的微分運(yùn)算符得到的。然后，通過(guò)冪運(yùn)算，得到了李代數(shù)有限位移的表達(dá)式。此表達(dá)式相當(dāng)于仿射的直接歸一正交變換。螺旋速度場(chǎng)的子李代數(shù)是對(duì)偶位移子群組的直接描述。{X(w)}子群為了利用平行機(jī)理得到空間平移，我們需要找到所有位移子群的交集——空間平移子群{T}。我們考慮的子群交集將嚴(yán)格的包含于兩個(gè)“平行”子群內(nèi)。此類(lèi)別的最重要的情況是2個(gè){X(w)}子群和2個(gè)不同矢量方向w和w’的平行關(guān)系。這很容易證明：{X(w)}{X(w’)}={T},w≠w’子群{X(w)}在機(jī)制設(shè)計(jì)起一個(gè)很重要的作用。該子群由帶有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的空間平移組成,其旋轉(zhuǎn)主軸方向與所給定的矢量w的方向始終平行。{X(w)}機(jī)械聯(lián)系的實(shí)際實(shí)施是通過(guò)子群{X(w)}代表的系列運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)偶中的命令實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上棱柱對(duì)偶和旋轉(zhuǎn)對(duì)偶P,R,H都用于構(gòu)造機(jī)器人(圓柱體對(duì)偶C以緊湊的方式結(jié)合棱柱對(duì)偶和旋轉(zhuǎn)對(duì)偶)。產(chǎn)生的這些運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)偶的所有可能組合由子群組{X(w)}在[6]中給出。同時(shí)它們必須連續(xù)的滿(mǎn)足兩種幾何情況：旋轉(zhuǎn)軸與螺旋軸要與給定的矢量w平行；不是被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。{X{w}}子群的位移運(yùn)算符,在M點(diǎn)的作用是:M→N+ａu+bv+cw+exp(hw^)NM^是矢量乘積標(biāo)志。點(diǎn)N和矢量u,v,w組成了空間的正交標(biāo)架的基準(zhǔn)。a,b,c,h為具有四維空間的子群的四個(gè)參數(shù)?？臻g平移的并聯(lián)機(jī)器人當(dāng)兩子群組{X(w)}和{X(w’)},w≠w’,滿(mǎn)足w≠w’，但矢量平行時(shí)，在移動(dòng)平臺(tái)和固定馬達(dá)之間，其機(jī)械生成元就足以能產(chǎn)生空間平移。三個(gè)子群組{X(w)},{X(w’)},{X(w’’)},w≠w’時(shí)其生成元同樣也能產(chǎn)生空間平移。P，R或H的任何系列組成群組{X(w)}生成元的對(duì)偶的空間平移都能被實(shí)現(xiàn)。此外，這3種機(jī)械生成元可以是不同或一樣但都取決于所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)果。這種組合范圍很廣，使得整個(gè)能進(jìn)行空間平移的機(jī)器人家族成員得到了增加。最有趣的是建筑的模擬能容易地是完成，機(jī)器手的選擇也能適應(yīng)委員的需要。Clavel的Delta機(jī)器人屬于這個(gè)家族，因?yàn)樗谙嗤倪\(yùn)動(dòng)學(xué)原理[7]。并行操作機(jī)器人Y-STARSTAR[16]由3個(gè)能產(chǎn)生{X(u)},{X(u’)},{X(u’’)}(fig1)子群組的協(xié)作操作臂組成。3只機(jī)械臂是相同且每只都能通過(guò)一系列的RHPaR生成一個(gè)子群{X(u)}，其中Pa代表循環(huán)平移協(xié)作，此平移協(xié)作由一塊絞接的平行四邊形的兩對(duì)偶立的桿控制決定。兩旋轉(zhuǎn)對(duì)偶軸與螺旋對(duì)偶軸必須平行以保證能生成{X(u)}子群組。每條機(jī)械臂，第一個(gè)2對(duì)偶,即同軸旋轉(zhuǎn)對(duì)偶和螺旋對(duì)偶組成固定機(jī)器人的固定部分，同時(shí)形成處于相同平面的軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)，將其分為三個(gè)相同部分，從而形成了Y行狀。因此任意兩軸之間的角度都占整個(gè)空間角度的2/3。機(jī)器人的移動(dòng)部分由PaR系列組成，都能集中于移動(dòng)平臺(tái)做指定的某點(diǎn)位置。平臺(tái)與參考平面保持平行，不能繞垂直于參考平面的軸旋轉(zhuǎn)。任何的一種專(zhuān)有的末端執(zhí)行器都能是放置在這流動(dòng)的平臺(tái)上。所得到的反應(yīng)移動(dòng)平臺(tái)的{T}子群僅能在空間進(jìn)行平移,在[8]中給出。H型機(jī)器人大部分并型機(jī)器人包括Delta機(jī)器人和YStar機(jī)器人，其末端執(zhí)行器的工作空間與整個(gè)裝置相比較小。這是此類(lèi)機(jī)器人的一個(gè)缺陷。為了避免這種工作空間的限制，對(duì)偶此裝置安裝具有平行軸的電動(dòng)千斤頂。與YStar相似的機(jī)器人臂不能使用：三個(gè)相同集{X(v)}的交集等于{X(v)}而不是{T}。因此，在計(jì)新的H機(jī)器人[16]時(shí)，我們選擇與Y-Sta相同的兩條手臂，第三條手臂可與Delta手臂相比。這第三條機(jī)械臂開(kāi)始形成帶有與第一個(gè)兩電動(dòng)千斤頂平行的機(jī)動(dòng)化柱狀對(duì)偶的固定框架。繼以之絞接的二維平行四邊形，此四邊形由于其中一根桿的緣故能繞垂直于P對(duì)偶的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。與此桿相對(duì)偶的桿經(jīng)由平行軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)偶R被連結(jié)到移動(dòng)平臺(tái)上。當(dāng)平行四邊形形狀變化時(shí)，這個(gè)性質(zhì)被保持(自由度為一)。此機(jī)器人的第一個(gè)樣機(jī)有一個(gè)團(tuán)隊(duì)的學(xué)生在Pastoré教授的指導(dǎo)下于法國(guó)“IUTdeVilleD’Avray”完成的。此H型機(jī)器人安裝了具有3種系統(tǒng)的螺桿(1)／大間距的螺母(2)，能允許快速移動(dòng)。它由軸承(6)通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)M控制。三個(gè)絞接的平行四邊形位于（4）的兩端，在（5）的中間將螺母與水平平臺(tái)（3）連接。機(jī)架（7）支撐著整個(gè)結(jié)構(gòu)（圖2）。邊螺旋桿允許沿著其軸轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。中心螺母則不允許平行四邊形構(gòu)架的轉(zhuǎn)動(dòng)。移動(dòng)平臺(tái)與半氣缸相似，其自由度為3。這裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是那工作空間是直接與平行軸長(zhǎng)度成比例，能得到一個(gè)較大工作空間。柱狀-機(jī)器人滑動(dòng)對(duì)偶偶P較好的性有能在在工業(yè)機(jī)械元件上得到應(yīng)用的可能。一個(gè)平行四邊形能夠利用四轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)偶偶R得到一個(gè)移動(dòng)自由度。因此，利用柱狀對(duì)偶偶代替平行四邊形（Star機(jī)器人）進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方法。人們想象出了由CPR三重次序組成的很多幾何排列（圓柱形對(duì)偶偶C可能能被RP代替以得到一電動(dòng)千斤頂）。軸C必須在每次排列中與R軸平行。P對(duì)偶偶的方向可以是任意的。柱狀機(jī)器人的草圖見(jiàn)圖3。兩固定電動(dòng)千斤頂是同軸的。第三個(gè)電動(dòng)千斤頂為垂直安裝。實(shí)際上，這些軸都是水平的。兩柱狀對(duì)偶偶相對(duì)偶于前兩軸呈45度角。第三柱狀對(duì)偶偶與第三軸垂直。移動(dòng)平臺(tái)在不需要人為調(diào)節(jié)的條件下在較大工作空間內(nèi)自行移動(dòng)。結(jié)論很多資料[10],[11],[12],[13],[14],[15]表明了假設(shè)群論的，特別是其動(dòng)力學(xué)的重要性。通過(guò)對(duì)偶新的并行機(jī)器人的查證能夠?qū)ε嘉覀冞M(jìn)行機(jī)器人原型的構(gòu)造有很大幫助。其機(jī)械性能的日益增加和制造費(fèi)用的降低用使得機(jī)器人在當(dāng)今工業(yè)制造中越來(lái)越具有吸引力。這種新機(jī)器人具有通用并行機(jī)器人在定位、靈敏性和馬達(dá)定位安裝方面的優(yōu)點(diǎn)，可代替DELTA機(jī)器人。簡(jiǎn)寫(xiě)列表1置換組的子群{E}恒等。{t(D)}對(duì)直線(xiàn)D的平移。{R(N,u)}繞軸旋轉(zhuǎn)裝置.(或同等物對(duì)N',和NN的u'^u=O){H(N,u,p)}轉(zhuǎn)軸(N,u,p)=2k的螺旋運(yùn)動(dòng)。{t(P)}對(duì)平面P的平移。{C(N,u)}沿軸平移的組合旋轉(zhuǎn)裝置.(N,u){t}空間的平移。{G(P)}對(duì)平面P的平行平面運(yùn)動(dòng)。{Y(w,p)}平面垂直平移到w所允許的平移旋轉(zhuǎn)和沿任何軸平行到w的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。{S(N)}在點(diǎn)N周?chē)念~球狀的旋轉(zhuǎn)裝置。{X(w)}允許空間和沿任一軸旋轉(zhuǎn)到w的平移旋轉(zhuǎn)裝置運(yùn)動(dòng)。綜合剛體運(yùn)動(dòng)。DesignofparallelmanipulatorsviathedisplacementgroupJacquesM.HERVEECELECENTRALEPARIS92295CHATENAYMALABRYCEDEXFRANCEAbstract:OuraimistogiveacompletepresentationoftheapplicationofLifeGroupTheorytothestructuraldesignofmanipulatorrobots.Wefocusedourattentiononparallelmanipulatorrobotsandinparticularthosecapableofspatialtranslation.Thisisjustifiedbymanyindustrialapplicationswhichdonotneedtheorientationoftheend-effectorsinthespace.Theadvantageofthismethodisthatwecanderivesystematicallyallkinematicschainswhichproducethedesireddisplacementsubgroup.Hence,anentirefamilyofrobotsresultsfromourinvestigation.TheT-STARmanipulatorisnowaworkingdevice.H-ROBOT,PRISM-ROBOTarenewpossiblerobots.Thesemanipulatorsrespondtotheincreasingdemandoffastworkingrhythmsinmodernproductionatalowcostandaresuitedforanykindofpickandplacejobslikesorting,arrangingonpalettes,packingandassembly.Keywords:Kinematics,ParallelRobot.IntroductionThemathematicaltheoryofgroupscanbeappliedtothesetofdisplacements.Ifwecancall{D}thesetofallpossibledisplacements,itisproved,accordingtothistheory,that{D}haveagroupstructure.Themostremarkablemovementsofarigidbodyarethenrepresentedbysubgroupsof{D}.Thismethodleadstoaclassificationofmechanism[1].Themainstepforestablishingsuchaclassificationisthederivationofanexhaustiveinventoryofthesubgroupsofthedisplacementgroup.Thiscanbedonebyadirectreasoningbyexaminingallthekindsofproductsofrotationsandtranslations[2].However,amuchmoreeffectivemethodconsistsinusingLieGroupTheory[3],[4].LieGroupsaredefinedbyanalyticaltransformationsdependingonafinitenumberofrealparameters.Thedisplacementgroup{D}isaspecialcaseofaLieGroupofdimensionsix.Lie’sTheoryWithintheframeworkofLie’Theory,weassociateinfinitesimaltransformationsmakingupaLiealgebrawithfiniteoperationswhichareobtainedfromthepreviousonesbyexponentiation.Continuousanalyticalgroupsaredescribedbytheexponentialofdifferentialoperatorswhichcorrespondtotheinfinitesimaltransformationsofthegroup.Furthermore,grouppropertiesareinterpretedbythealgebraicstructureofLiealgebraofthedifferentialoperatorsandconversely.WerecallthemaindefinitionaxiomofaLiealgebra:aLiealgebraisavectorspaceendowedwithabilinearskewsymmetricclosedproduct.Itiswellknow[5],thatthesetofscrewvelocityfieldsisavectorspaceofdimensionsixforthenaturaloperationsatagivenpointN.Byfollowingthestepsindicatedin[3]wecanproducetheexhaustivelistoftheLiesubgroupofEuclideandisplacements{D}(seesynopticallist1).Thisisdonebyfirstdefiningadifferentialoperatorassociatedwiththevelocityfield.Then,byexponentiation,wederivetheformalLieexpressionoffinitedisplacementswhichareshowntobeequivalenttoaffinedirectorthonormaltransformations.Liesub-algebrasofscrewvelocityfieldsleadtothedescriptionofthedisplacementsubgroups.The{X(w)}subgroupInordertogeneratespatialtranslationwithparallelmechanisms,weareledtolookfordisplacementssubgroupstheintersectionofwhichisthespatialtranslationsubgroup{T}.Wewillconsideronlythecasesforwhichtheintersectionsubgroupisstrictlyincludedinthetwo“parallel”subgroups.Themostimportantcaseofthissortistheparallelassociationoftwo{X(w)}subgroupswithtwodistinctvectordirectionswandw’.Itiseasytoprove:{X(w)}{X(w’)}={T},w≠w’Thesubgroup{X(w)}playsaprominentroleinmechanismdesign.Thissubgroupcombinesspatialtranslationwithrotationaboutamovableaxiswhichremainsparalleltogivendirectionw,welldefinedbytheunitvectorw.Physicalimplementationsof{X(w)}mechanicalliaisonscanbeobtainedbyorderinginserieskinematicspairsrepresentedbysubgroupsof{X(w)}.PracticallyonlyprismaticpairandarevolutepairP,R,Hareusetobuildrobots(thecylindricpairCcombinesinacompactwayaprismaticpairandarevolutepair).Acompletelistofallpossiblecombinationsofthesekinematicspairsgeneratingthe{X(w)}subgroupisgivenin[6].Twogeometricalconditionshavetobesatisfiedintheseries:therotationaxesandthescrewaxesareparalleltothegivenvectorw;thereisnopassivemobility.Thedisplacementoperatorforthe{X{w}}subgroup,actingonpointMis:M→N+ａu+bv+cw+exp(hw^)NM^isthesymbolofthevectorproduct.PointNandthevectorsu,v,wmakeupanorthogonalframeofreferenceinthespaceanda,b,c,harethefourparametersofthesubgroupwhichhasthedimension4.ParallelrobotsforspatialtranslationToproducespatialtranslationitissufficienttoplacetwomechanicalgeneratorsofthesubgroups{X(w)}and{X(w’)},w≠w’,inparallel,betweenamobileplatformandafixedmotorsthenthreegeneratorsofthethreesubgroups{X(w)},{X(w’)},{X(w’’)},w≠w’,isneeded.AnyseriesofP,RorHpairswhichconstituteamechanicalgeneratorofthe{X(w)}subgroupcanbeimplemented.Morever,thesethreemechanicalgeneratorsmaybedifferentorthesamedependingonthedesiredkinematicsresults.Thiswiderangeofcombinationsgivesrisetoanentirefamilyofrobotscapableofspatialtranslation.Simulationofthemostinterestingarchitecturescaneasilybeachievedandthechoiceoftherobottobeconstructedcanthereforemeettheneedsofthecommissioner.Clavel’sDeltarobotbelongstothisfamilyasitisbasedonthesamekinematicsprinciples[7].TheparallelmanipulatorY-STARSTAR[16]ismadeupbythreecooperatingarmswhichgeneratethesubgroups{X(u)},{X(u’)},{X(u’’)},(fig1).Thethreearmsareidenticalandeachonegeneratesasubgroup{X(u)}bytheseriesRHPaRwhereParepresentsthecirculartranslationliaisondeterminedbythetwooppositebarsofaplanarhingedparallelogram.Theaxesofthetworevolutepairsandofthescrewpairmustbeparallelinordertogeneratea{X(u)},subgroup.Foreacharm,thefirsttwopairs,i.e.thecoaxialrevolutepairandthescrewpair,constitutethefixedpartoftherobotandformatthesametimethemechanicalstructureofanaxeslieonthesameplaneanddivideitintothreeidenticalpartsthusformingaYshape.Hencetheanglebetweenanytwoaxesisalways2/3.ThemobilepartoftherobotismadeupbythreePaRseriesthatallconvergetoacommonpointbelowwhichthemobileplatformislocated.Theplatformstaysparalleltothereferenceplaneandcannotrotateabouttheaxisperpendiculartothisplane.Anykindofappropriateendeffectorscanbeplacedonthismobileplatform.Thederivationofthe{T}subgroup,whichprovesthemobileplatformcanonlytranslateinthespace,isgivenin[8].