多功能蔬菜切片機(jī)設(shè)計(jì)

多功能蔬菜切片機(jī)設(shè)計(jì),多功能蔬菜切片機(jī)設(shè)計(jì),多功能,蔬菜,切片機(jī),設(shè)計(jì) 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 多功能蔬菜切片機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 興湘學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 號： 2010963010 姓 名： 顧凌峰 指導(dǎo)教師： 趙又紅 完成日期： 2014年5月 目 錄 第一章 概述 2 1.1食品機(jī)械與設(shè)備主要包括的內(nèi)容.................................. 2 1.2市場上已出現(xiàn)的切片機(jī) 2 1.2.1、制漿造紙行業(yè) 2 1.2.2、制作細(xì)胞或組織切片行業(yè)： 3 1.2.3、肉片加工行業(yè) 3 1.2.4、蔬果加工行業(yè) 3 1.3切片機(jī)使用要求 3 1.3.1、肉片、蔬果加工行業(yè) 3 1.4本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容 4 1.4.1、目標(biāo) 4 1.4.2、多功能蔬菜切片機(jī)的設(shè)計(jì)要求 4 1.4.3、 多功能蔬菜切片機(jī)應(yīng)滿足的基本要求 4 第二章 切片機(jī)原理方案構(gòu)思與擬定.................................6 2.1 方案的構(gòu)思 6 2.2 方案的設(shè)計(jì) 7 2.2.1進(jìn)料裝置 7 2.2.2傳動裝置 8 2.2.3電機(jī)的選型 10 2.2.4帯傳動的設(shè)計(jì) 10 2.2.5齒輪傳動設(shè)計(jì) 11 2.2.6 機(jī)架的設(shè)計(jì)..............................................11 第三章 動力傳動部件的校核 13 3．1 齒輪的計(jì)算和校核 13 3.1.1 齒輪材料處理工藝及制造工藝的選定 13 3.1.2 確定各主要參數(shù) 13 3.1.3 傳動比 13 3.1.4 齒輪模數(shù)m 13 3.1.5 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 14 3.1.6 齒輪強(qiáng)度校核 15 3．2 軸的計(jì)算與校核 19 3.2.1 軸的預(yù)選計(jì)算 19 3.2.2 軸的校核計(jì)算 19 3．3 普通平鍵的計(jì)算與校核 20 3.3.1 鍵的選取 20 3.3.2 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 20 3．4 軸承的計(jì)算與校核 21 3.4.1 圓錐滾子軸承壽命校核 21 3.4.2 轉(zhuǎn)盤處單向推力球軸承的壽命的校核 22 第4章 基于UG的實(shí)體設(shè)計(jì)概述....................................23 4.1 UG實(shí)體設(shè)計(jì)概述 23 參考文獻(xiàn) 24 致謝...............................................................25 多功能蔬菜切片機(jī) 摘要：多功能蔬菜切片機(jī)是主要是通過驅(qū)動裝置，傳動裝置來實(shí)現(xiàn)進(jìn)料以及對瓜果蔬菜進(jìn)行進(jìn)行切片，實(shí)現(xiàn)了能夠進(jìn)料和出料，厚度可調(diào)的功能的裝置。多功能蔬菜切片機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的是按照設(shè)計(jì)題目的要求，設(shè)計(jì)可完成一定動作的切片機(jī)，完成理論方案的設(shè)計(jì)。然后對手動瓜果蔬菜切片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，清楚設(shè)計(jì)多功能蔬菜切片機(jī)主要技術(shù)關(guān)鍵，主要是步進(jìn)送料裝置和傳動裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，明確切片的原理，并對切片的厚度進(jìn)行可控制性的調(diào)整設(shè)計(jì)。最后使用UG軟件對手動瓜果蔬菜切片機(jī)進(jìn)行三維造型，模擬運(yùn)動仿真，進(jìn)行動畫演示過程,并生成總裝圖和部裝及部分重要零件圖。 本文主要對多功能蔬菜切片機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。 關(guān)鍵詞：切片機(jī) ；凸輪；齒輪傳動；步進(jìn)送料；驅(qū)動裝置；傳動裝置；厚度調(diào)整。 Multifunctional?vegetable slicer Abstract：Multifunction vegetable slicer is mainly through the drive means to realize the transmission of the feed and sliced ??fruits and vegetables, the apparatus can achieve a feed and discharge, the thickness of the adjustable functions. The purpose multifunction vegetable slicer innovative design is based on a design requirements, designed to complete certain actions slicer, complete the design theory of the program. The basic structure of the fruit and vegetable slicer manual analysis clearly primarily designed multifunction key technologies vegetable slicer, the feeding means is a stepping main transmission mechanism and the design principle of the specific slice, and the slice thickness can be controllability adjust the design. Finally, the use of UG software manual slicer of fruits and vegetables for three-dimensional modeling, simulation motion simulation, carried out animation process and generate assembly plans and the Ministry of wear and some important parts diagram. This paper focuses on the design of multi-purpose vegetable slicer explained. Keyword：Slicer; Cam; gear; stepping feeding; drive; transmission; thickness adjustment. 第一章 概述 1.1食品機(jī)械與設(shè)備主要 包括的內(nèi)容 ?食品機(jī)械與設(shè)備的內(nèi)容主要包括：輸送機(jī)械與設(shè)備、清洗和原料預(yù)處理機(jī)械與設(shè)備、攪拌及均質(zhì)機(jī)械與設(shè)備、原料及半成品的熱處理機(jī)械與設(shè)備、真空濃縮設(shè)備、干燥機(jī)械與設(shè)備、排氣及殺菌機(jī)械與設(shè)備等。 1.2市場上已出現(xiàn)的切片機(jī) 1.2.1、制漿造紙行業(yè)： 一般形式有刀盤式切片機(jī)，鼓式切片機(jī)，螺旋切片機(jī)等。刀盤式切片機(jī)由刀盤、機(jī)殼、喂料槽以及傳動裝置等部分組成。沉重的刀盤還起到飛輪的作用，穩(wěn)定切片過程。刀片沿盤面輻射狀安裝，并突出２０mm左右，原木通過溜槽喂入轉(zhuǎn)盤的一側(cè)，刀片與原木軸線成一定角度進(jìn)行切片，處理量為290m3SUB/h,通常情況下木片長度24mm,刀盤直徑3360mm,刀盤轉(zhuǎn)速249rpm,刀盤上安裝有16只刀片,由４臺馬達(dá)帶動，總功率為4×315kw,馬達(dá)速度為25rps。 1.2.2、制作細(xì)胞或組織切片行業(yè)： 用于光學(xué)顯微鏡的有旋轉(zhuǎn)式和滑走式切片機(jī)。用于電子顯微鏡的有超薄切片機(jī)，使用玻璃刀或鉆石刀制作超薄切片。材料的裝置有機(jī)械推進(jìn)式和熱膨脹式。用于冷凍切片法的有冷凍切片機(jī)、低溫恒溫器、冷凍超薄切片機(jī)。用于徒手切片的有圓筒切片機(jī)。 1.2.3、肉片加工行業(yè)： 羊肉、肥牛切片機(jī)：該款切片機(jī)的刀片采用了進(jìn)口合金鋼材料，可適應(yīng)高速度、大批次肉片的加工；肉片厚薄自動可調(diào)，并與進(jìn)料機(jī)構(gòu)精巧配合，使之可根據(jù)所需肉片厚度自動控制推進(jìn)速度；工作平臺完全由尼龍板制做，可防止肉卷融化，既高檔又保證了衛(wèi)生要求。尤其值得一提的是，從該切片機(jī)出來的成品肉片可自然成細(xì)卷，而且無需解凍立即包裝，非常方便。 1.2.4、蔬果加工行業(yè)： 多功能切絲切片機(jī)，由重力棒、進(jìn)料筒、轉(zhuǎn)盤、切刀、切絲刀、機(jī)架、底座、軸、支撐輪，動力裝置等組成，切刀和切絲刀安裝在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤在動力裝置作用下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，轉(zhuǎn)盤上的切刀和切絲刀將原料切割成片或絲，主要用于土豆、蘿卜、芥菜、瓜果、酸菜、白菜，肉類的片、絲加工，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用安全、操作方便、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)，適合于個人經(jīng)商使用。 1.3切片機(jī)使用要求 1.3.1、肉片、蔬果加工行業(yè) 1.切片機(jī)只能用于切適于本切片機(jī)切片范圍的物體。 2.使用前在斷電情況下清理刀片和工作臺。 3.接通電源、試機(jī)，確定能夠設(shè)備正常工作后關(guān)機(jī)待用。 4.若冷凍原料切片之前要解凍（去掉原料上的冰層）。 5.使用過程中嚴(yán)禁用手和其他工具接觸圓盤和刀片。 6.放好原料調(diào)節(jié)好出片厚度，開機(jī)、推動離合器。 7.推送原料時不宜用力過猛。 8.關(guān)機(jī)、拔掉電源線，出片尺度掉到零點(diǎn)，徹底清理機(jī)器整體，嚴(yán)禁用水沖刷機(jī)體。 9.每周檢查機(jī)油一次，油標(biāo)低于規(guī)定尺度及時加油。 1.4本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容 1.4.1、目標(biāo) 根據(jù)要求，設(shè)計(jì)一個能夠?qū)崿F(xiàn)切片厚度均勻且能調(diào)整切片厚度，安全可靠，提高工作效率，適合各種瓜果類蔬菜的自動切片機(jī)的合理方案，并運(yùn)用三維軟件建立該機(jī)器的模型，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動仿真。 1.4.2、多功能蔬菜切片機(jī)的設(shè)計(jì)要求 1、 要確保機(jī)械的切實(shí)可行性； 2、要貼近生活，做到在生活中切切實(shí)實(shí)用得到，有必要用； 3、要貼近一些時代主題，盡量做到低能高效； 4、能夠提高工作的效率； 5、 要確保機(jī)械的安全性，設(shè)計(jì)要符合人體工程學(xué)； 6、 可以調(diào)節(jié)切片的厚度，從而實(shí)現(xiàn)切塊，切丁等目的； 1.4.3 多功能蔬菜切片機(jī)應(yīng)滿足的基本要求 多功能蔬菜切片機(jī)應(yīng)滿足的要求有以下幾個方面： 1、具有預(yù)定功能的要求 所設(shè)計(jì)制造的多功能蔬菜切片機(jī)必須實(shí)現(xiàn)預(yù)定的解決生產(chǎn)或生活問題的功能，這是機(jī)器設(shè)計(jì)的最基本出發(fā)點(diǎn)。為使所設(shè)計(jì)的機(jī)器具有預(yù)定功能，合理選擇機(jī)器的工作原理是最重要的。顯然，預(yù)定實(shí)現(xiàn)的功能不同，設(shè)計(jì)的要求也不同。 2、經(jīng)濟(jì)性要求 機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性是一個綜合指標(biāo)，在切片機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用、銷售、維修、管理等各個環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)?？傊?，經(jīng)濟(jì)性要求就是在滿足功能要求的前提下使解救人質(zhì)機(jī)的總費(fèi)用最低。 3、安全性要求 在多功能蔬菜切片機(jī)的設(shè)計(jì)階段就必須對機(jī)器的使用安全予以足夠的重視。簡單地講，安全就是指多功能蔬菜切片機(jī)本身的工作安全及使用者的安全，特別是使用者手的安全。因此，要采用各種各樣的防護(hù)措施，使運(yùn)行時刀具不會與人體直接接觸。 4、可靠性要求 簡單地講，可靠性就是多功能蔬菜切片機(jī)在使用中性能的穩(wěn)定性，它是多功能蔬菜切片機(jī)的一個重要質(zhì)量指標(biāo)。可靠性水平越高，說明機(jī)器在使用過程中發(fā)生故障的概率越小，能正常工作的時間就越長。 5、操作使用方便的要求 多功能蔬菜切片機(jī)是一種給生活帶來方便的機(jī)械產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)多功能蔬菜切片機(jī)時必須注意操作時要輕便省力；操作機(jī)構(gòu)要適應(yīng)人的生理?xiàng)l件；多功能蔬菜切片機(jī)的噪聲要?。环乐刮廴镜?。此外，對有些機(jī)器還有一些特殊要求，如建筑機(jī)械要便于拆裝和搬運(yùn)、交通機(jī)械要重量輕等。設(shè)計(jì)多功能蔬菜切片機(jī)時，在滿足基本要求的前提下還要滿足這些特殊要求，以提高機(jī)器的使用性能和保證機(jī)器的工作質(zhì)量。 第二章 切片機(jī)原理方案構(gòu)思和擬定 2.1 方案的構(gòu)思 根據(jù)多功能蔬菜切片機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求，首先要考慮刀片的運(yùn)動方式，以及采用何種機(jī)構(gòu)帶動刀片運(yùn)動。采用何種傳動裝置使蔬菜傳遞到刀具下完成切片工作，最主要的是如何通過一個力帶動兩個機(jī)構(gòu)同時運(yùn)動。以及如何控制切片的厚度，如何讓切片順利排出機(jī)器，如何限制被切物的大范圍移動所導(dǎo)致的無法正確切片。 綜合考慮，經(jīng)過研究出兩種切片方式為備選切片方式： 方案一：采用周轉(zhuǎn)式切片方式，這種切片方式通過刀具的圓周循環(huán)運(yùn)動，進(jìn)行切片，但是這種方式要求提供比較大的力矩給刀片，刀具的接頭部位，要設(shè)計(jì)的剛度要求高。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于拆裝和維護(hù)。 方案二：采用雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，這種切片方式切削力度比較均勻，是實(shí)現(xiàn)刀具的往復(fù)運(yùn)動，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于拆裝和維護(hù)。 最后通過綜合考慮，選定方式一，設(shè)定結(jié)構(gòu)圖如2-1所示： 圖2-1 周轉(zhuǎn)式切片方案示意圖 2.2 方案的設(shè)計(jì) 進(jìn)料槽方案的設(shè)計(jì)，首先根據(jù)蔬菜的形狀大小，設(shè)計(jì)進(jìn)料槽，進(jìn)料槽必須滿足大多數(shù)蔬菜的進(jìn)料方式，且不會出現(xiàn)卡死的情況，因此設(shè)計(jì)成v型進(jìn)料槽是比較合理的。 由于蔬菜處于加工位置時，要限制住蔬菜的自由度，因此，專門設(shè)計(jì)了一個刀槽，這樣，切菜的時候就不會出現(xiàn)蔬菜翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。 切菜方案的設(shè)計(jì)，采用240mm的刀長，能滿足大多數(shù)蔬菜的切菜能力，且刀柄部位加強(qiáng)，以防止斷刀，刀柄用螺釘緊固在刀盤上，四個螺釘，限制刀具的位置。 2.2.1進(jìn)料裝置 本機(jī)構(gòu)采用自動可調(diào)節(jié)的自動進(jìn)料方式，如圖2-2所示，它主要由以下零部件構(gòu)成： 圖2-2 驅(qū)動裝置示意圖 1、凸輪和機(jī)械開關(guān)：凸輪是安裝于輸出軸端的，他的作用是相當(dāng)于計(jì)數(shù)的作用，和機(jī)械開關(guān)配合，當(dāng)?shù)毒叩牡段惶幱诜乔邢魑恢脮r凸輪頂起，機(jī)械開關(guān)接通，并把電信號送入plc中。 2、Plc：從機(jī)械開關(guān)接收信號，經(jīng)過處理，把輸出信號傳入步進(jìn)電機(jī)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角；同時對輸出信號計(jì)數(shù)，當(dāng)一個周期完成，輸出回轉(zhuǎn)信號，使齒條回位。 3、步進(jìn)電機(jī)：是進(jìn)料機(jī)構(gòu)的動力源，輸出軸接小齒輪。 4、電機(jī)安裝板：用來安裝步進(jìn)電機(jī)。 5、小齒輪和齒條機(jī)構(gòu)：把齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成齒條的直線運(yùn)動。 6、V型滑塊機(jī)構(gòu)：和入料槽配合，把料往前頂。 2.2.2傳動裝置 1．帶傳動 帶傳動是一種應(yīng)用很廣泛的機(jī)械傳動。帶傳動由主動輪、從動輪和適度張緊在兩輪上的封閉環(huán)形傳動帶組成。它是利用傳動帶作為中間的撓性件，依靠傳動帶與帶輪之間的摩擦力來傳遞運(yùn)動的，主動軸的動力通過撓性傳動帶傳遞給從動軸。 其優(yōu)點(diǎn)是：（1）能緩和載荷沖擊；（2）運(yùn)行平穩(wěn)無噪聲；（3）制造和安裝精度不像嚙合傳動那樣嚴(yán)格；（4）過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞；（5）可增加帶長以適應(yīng)中心距較大的工作條件； 其缺點(diǎn)是：（1）有彈性滑動，使傳動效率降低并且不能保持準(zhǔn)確的傳動比；（2）傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動大；（3）帶的壽命較短。 2．鏈傳動 鏈傳動是由閉合的撓性環(huán)形鏈條和主、從動鏈輪所組成的，鏈輪是有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。鏈傳動是屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動。 其優(yōu)點(diǎn)是：與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，作用于軸上的徑向壓力較?。辉谕瑯邮褂脳l件下，鏈傳動的結(jié)構(gòu)較為緊湊。鏈傳動能在高溫及油污惡劣環(huán)境中工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動較易安裝，成本較低；在遠(yuǎn)距離傳動時，其結(jié)構(gòu)要比齒輪傳動輕便得多。 其缺點(diǎn)是：在兩平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動；運(yùn)轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用。 3．齒輪傳動 齒輪傳動是現(xiàn)代機(jī)械中廣泛應(yīng)用的一種傳動形式，它主要用來傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動和動力，并可改變轉(zhuǎn)動速度和傳動方向。 其優(yōu)點(diǎn)是：齒輪傳動和其他形式的機(jī)械傳動相比較，傳遞的功率和圓周速度范圍大，傳動效率高，能保證恒定的傳動比，工作平穩(wěn)、安全可靠且使用壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊。 其缺點(diǎn)是：制造和安裝精度要求高，因而成本也較高，并且不宜用于軸間距離較大的傳動。 4．蝸桿傳動 蝸桿傳動用來傳遞空間兩交錯軸之間的運(yùn)動與動力。它由蝸桿與蝸輪組成，一般蝸桿主動，蝸輪從動，作減速運(yùn)動。在少數(shù)機(jī)械中，蝸輪主動蝸桿從動，作減速運(yùn)動。 其優(yōu)點(diǎn)是：（1）傳動比較大，結(jié)構(gòu)緊湊；（2）傳動平穩(wěn)噪聲低；（3）可具自鎖性 其缺點(diǎn)是：因?yàn)槲仐U蝸輪在嚙合處有較大的相對滑動，因而磨損大，發(fā)熱量大，效率低。為減少蝸桿傳動嚙合處的摩擦和磨損，控制發(fā)熱和防止膠合，蝸輪常采用青銅材料制造，因而成本增高。 通過對帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動和蝸桿傳動工作方式和優(yōu)缺點(diǎn)的比較以及本課題的設(shè)計(jì)要求，選取帶傳動和齒輪傳動。如圖2-3所示。 圖2-3 傳動機(jī)構(gòu)示意圖 2.2.3電機(jī)的選型 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求刀具每分鐘切片300次，根據(jù)此要求及其傳動比得： 總的傳動比：I=I1*I2=32.14 選定電機(jī)型號為Y80M2-4，其額定功率為0.75kw，經(jīng)核算，能夠滿足設(shè)計(jì)要求，此電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2880r/min。 核算：電機(jī)轉(zhuǎn)速q=2880r/min， 總傳動比I=32.14, 刀具切片q1=1440/32.14*2=45*2=90次/min 大致能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 2.2.4帶傳動設(shè)計(jì) 本機(jī)器采用兩級帶傳動設(shè)計(jì)，每級帶傳動比一定： 1、第一級帶傳動： D1=50； D2=150; 傳動比i1=D2/D1=150/50=3 中心距a1=287 小帶輪包角為：142°大于120°，滿足帶傳動要求。 2、第一級帶傳動： D1=50； D2=150; 傳動比i2=D2/D1=150/50=3 中心距a1=221 小帶輪包角為：135°大于120°，滿足帶傳動要求。 帶傳動總傳動比I1=i1*i2=3*3=9 2.2.5齒輪傳動設(shè)計(jì) 采用圓柱直齒輪傳動，為了保證齒輪齒面強(qiáng)度，選定齒輪模數(shù)m=4。 小齒輪齒數(shù)：z1=14； 小齒輪分度圓直徑d1=14*4=56。 大齒輪齒數(shù)：z2=50； 大齒輪分度圓直徑d2=50*4=200. 傳動比I2=z2/z1=3.57 2.2.6 機(jī)架的設(shè)計(jì) 按照自下而上的建模方法，把所有的功能部件設(shè)計(jì)布局完成以后，再依據(jù)各部件的安裝位置，設(shè)計(jì)出機(jī)架，要求能夠平穩(wěn)的支持整個機(jī)器運(yùn)行。如圖2-4所示。 圖2-4機(jī)架的設(shè)計(jì) 第三章 動力傳動部件的校核 3．1 齒輪的計(jì)算和校核 3.1.1 齒輪材料處理工藝及制造工藝的選定 齒輪選用的材料均為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度約為HBS 262～293 試驗(yàn)齒輪齒面疲勞極限如下： =650 =220 齒輪的加工為插齒，精度為7級。 3.1.2 確定各主要參數(shù) 由于屬于低速傳動，采用齒形角=，直齒輪傳動，精度為6級，為提高承載能力，采用直齒輪傳動。 3.1.3 傳動比 由于對轉(zhuǎn)速沒有太嚴(yán)格的要求，只需實(shí)現(xiàn)傳動，故取i=1 3.1.4 齒輪模數(shù)m 模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定 （3.1） 式中， ——綜合系數(shù)，齒輪為7級精度等級沖擊取=1.6~2.6，8級精度等級中等沖擊取=2.5~3.9，沖擊較大、或不變位時取較大值。 ——主動輪的齒形系數(shù) ——主動輪的傳動轉(zhuǎn)矩 （3.2） ——額定功率， ——齒輪轉(zhuǎn)數(shù)（一般為第一級即電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）， ——實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，按MQ級中等質(zhì)量要求選取 ——齒寬系數(shù)，齒寬b與小齒輪分度圓直徑的比值。 將數(shù)代入(4.2)得: 則 取圓整 =2.5 3.1.5 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒輪分度圓直徑，由下邊公式 （3.2） 式中，齒寬系數(shù) 查表，考慮傳遞功率不是很大=0.28 齒輪齒數(shù) 取=28 齒數(shù)比 ==1 齒輪轉(zhuǎn)矩 =1.96 載荷系數(shù) ——使用系數(shù)，查表取=1 ——動載系數(shù)，查表取=1.2 ——齒間載荷系數(shù)，由表取1.1 ——齒間載荷分布系數(shù)，查表取1.1 載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45 材料彈性系數(shù) 查表取=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖取 =2.5 重合度系數(shù) 由推薦值0.850.92 ，則=0.87 將數(shù)帶入（4.2）得： = =27.5 齒輪模數(shù) ==27.5/28=1，取=2.5 齒輪輪分度圓直徑 ==2.528=70 標(biāo)準(zhǔn)中心距 ==2.5（28+28）/2=70 齒寬 ==0.2870=19.6 圓整為20 3.1.6 齒輪強(qiáng)度校核 Ⅰ）齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力 = （3.3） 由公式（4.3）得齒面接觸應(yīng)力的基本值： = =2.36×189.8×0.75×1× =567.85 式中,—端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2000 N b—工作齒寬， 取b =20 —齒輪分度圓直徑，取 =70 u—齒數(shù)比，u =/ =28/28 =1 —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，取 =2.36 =0，查相關(guān)圖，取 =2.21 —彈性系數(shù)，查表取 =189.8 —重合度系數(shù)，查圖取 =0.75 —螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1， 由公式（4.3）得接觸應(yīng)力： = = 567.85× = 775.79 式中， — 使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 =1.25 — 動載系數(shù)，6級精度，查表 取 =1.01 — 計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，，取 =1.12 — 計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)，取 =1 — 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù),查表取 =1.2 — 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值， 許用接觸應(yīng)力 = （3.4） 式中，—試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 ； —計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 =1.25； —計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1.03； —潤滑油系數(shù)，取 =1.06； —工作硬化系數(shù)， =1.1； —速度系數(shù)，取 =0.90； —粗糙度系數(shù)，取 =0.95； —尺寸系數(shù)，取 =1； 則 = =1160.5 故 < 接觸強(qiáng)度通過。 Ⅱ）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度， 計(jì)算齒根應(yīng)力 （3.5） 式中，= —端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2000 N b—工作齒寬， 取b =20 —法向模數(shù)，取=2.5 = =40 載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45 式中， —使用系數(shù)。取=1 —動載系數(shù)。取=1.2 —齒間載荷系數(shù)，取=1.1 —齒間載荷分布系數(shù)，取=1.1 彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù) 式中， —齒形系數(shù)。取=2.5 —應(yīng)力修正系數(shù)。取=1.605 —重合度系數(shù)。=0.716 —螺旋角系數(shù)。=1.0 則： 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 （3.6） 式中， —彎曲疲勞極限。由于材料為40Cr，故取=350 —最小安全系數(shù)。取=1.4 （3.7） 式中， —應(yīng)力修正系數(shù)。取=2.0 —壽命系數(shù)，取=1.0 —圓角敏感系數(shù)，取=0.99 —表面狀況系數(shù)。取=1.674-0.529=1.063 —尺寸系數(shù)。由，則=1.0 則： 故嚙合齒輪彎曲疲勞校核合格。 3．2 軸的計(jì)算與校核 3.2.1 軸的預(yù)選計(jì)算 對于實(shí)心主軸： （3.8） 對于空心軸 （3.9） β通常取0.5-0.6 對于主軸，為空心軸，取β=0.5主軸材料為40cr [τ]取值40-52 取[τ]為45 D>=20.64mm初選內(nèi)徑為d=10mm 因?yàn)棣?0.5 所以D=30mm。 3.2.2 軸的校核計(jì)算 軸的校核計(jì)算首先做出軸的計(jì)算簡圖，彎矩圖，扭矩圖，然后進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核即可。由于本空心軸是水平放置，靠它傳遞扭矩，少量的彎矩可忽略不計(jì)，故只需對其扭矩進(jìn)行校核便可?？招妮S所受扭矩圖如圖3.1所示。 圖3.1 空心軸扭矩圖 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計(jì)算公式： （3.10） 式中， --截面的剪切應(yīng)力 T—截面處得扭矩 --危險截面的抗扭截面系數(shù) 對于空心軸： 查表得到45號鋼 =0.3675< 因此這根空心軸符合強(qiáng)度要求 3．3 普通平鍵的計(jì)算與校核 3.3.1 鍵的選取 本課題設(shè)計(jì)中共有三處先用普通平鍵連接，分別為齒輪傳動處主動輪上和從動輪上的鍵，另外還有轉(zhuǎn)盤上的一組。所以總共有三個普通平鍵需要校核，三個平鍵的分別是=6X16，=5X14，=5X65，綜合考慮鍵的長寬高及各方面因素，第一個鍵的校核更具代表性，故下面只做鍵=6X16的校核。 3.3.2 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 鍵的強(qiáng)度校核公式如下： （3.11） （3.12） 式中，T—傳遞的轉(zhuǎn)矩 。 d— 軸的直徑 l— 鍵的工作長度 k— 鍵與輪彀的接觸高度 k =h-t h 為鍵的高度，t為軸槽的深度。 b— 鍵的寬度 —鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 查表可得輕微沖擊載荷時，取=150 — 鍵的許用靜壓力 查表可知：=100 = =0.0017 =0.00085 所以 由以上的計(jì)算可知，該平鍵的強(qiáng)度極限滿足要求。 同樣方法計(jì)算可得出結(jié)論，另外兩組鍵也滿足強(qiáng)度極限要求。 3．4 軸承的計(jì)算與校核 本設(shè)計(jì)中用到的軸承有圓錐滾子軸承和單向推力球軸承，其校核主要是對其壽命校核。 3.4.1 圓錐滾子軸承壽命校核 該圓錐滾子軸承其主要參數(shù)為: d =28 D =45 B =12 Cr =16.8 （3.13） 式中， —以小時數(shù)（h）表示軸承的基本額定壽命（可靠度為90%） —軸承工作轉(zhuǎn)速， C—基本額定動載荷，N P—當(dāng)量動載荷，N —壽命指數(shù)，對滾子軸承 = 由于該軸承徑向受力可忽略不計(jì)，只受軸向載荷，所以 P = （3.14） 查表得x=0.4,y=1.40,fp=1.5 P ==210N =1460 r/min =16.8 由公式（3.13）可得： = =25.2× h > =55000 h 3.4.2 轉(zhuǎn)盤處單向推力球軸承的壽命的校核 此單向軸承推力球軸承其主要參數(shù)為: d =12 D =26 B =9 Cr =10.2 同理由于該軸承只是承受軸向力，所以 P = =150 N =360 r/min 由公式（4.13）可得： = =59.4× h > =55000 h 由以上的計(jì)算可知，各軸承的壽命符合要求。 其他幾對軸承承受的力相對較小，肯定滿足壽命的要求，校核省略。 第4章 基于UG的實(shí)體設(shè)計(jì)概述 4.1 UG實(shí)體設(shè)計(jì)概述 UG實(shí)體設(shè)計(jì)是由北京北航海爾軟件有限公司通過國際合作研發(fā)的具有國際先進(jìn)水平的三維設(shè)計(jì)軟件，它使實(shí)體設(shè)計(jì)跨越了傳統(tǒng)參數(shù)化造型在復(fù)雜性方面受到的限制，不論是經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員，還是剛接觸CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)的初學(xué)者，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)都能提供便利的操作。其采用鼠標(biāo)拖放式全真三維操作環(huán)境，具有無可比擬的運(yùn)行速度、靈活性和強(qiáng)大功能，使設(shè)計(jì)更快，并獲得更高的交互性能，真正使得實(shí)體設(shè)計(jì)做到了簡單易用。 采用UG實(shí)體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 第一，UG實(shí)體設(shè)計(jì)采用工程應(yīng)用的特征（如孔、槽、螺紋、圓角、倒角等）作為構(gòu)造零件的基本單元，改變了傳統(tǒng)二維CAD以幾何設(shè)計(jì)為主的方式，使設(shè)計(jì)過程更加直觀，設(shè)計(jì)人員可以將更多的精力用在創(chuàng)造性的產(chǎn)品構(gòu)思上，提高了設(shè)計(jì)效率。 第二，三維裝配設(shè)計(jì)使設(shè)計(jì)人員可以準(zhǔn)確進(jìn)行結(jié)構(gòu)和曲面復(fù)雜的部件設(shè)計(jì)。通過施加約束與配合關(guān)系，采用拖放方式操作，使得零件裝配就像搭積木一樣方便，對裝配、子裝配的零件、裝配特征、約束及輔助視圖以記錄樹形式進(jìn)行管理，可以完成裝配件爆炸、剖切、干涉檢查、運(yùn)動仿真、最小間隙計(jì)算、零件列表等活動，避免了需要試制樣機(jī)再驗(yàn)證更改完善設(shè)計(jì)的周期過長、勞動強(qiáng)度高等弊端。 第三， UG實(shí)體設(shè)計(jì)能自動處理從相片真實(shí)感到線框的渲染風(fēng)格。設(shè)計(jì)環(huán)境下集成的真實(shí)紋理、貼圖和表面凸痕效果可用于體現(xiàn)諸如螺紋和隔柵等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。可生成具有相片真實(shí)感的圖象和生成任意數(shù)量的平行光、點(diǎn)光源或聚光光源；其特殊效果包括霧化效果和膠體效果。同時智能動畫提供了復(fù)雜的關(guān)鍵幀動畫功能，包括三維動畫軌跡編輯和渲染效果圖以 GIF 和 AVI 文件的形式輸出，非常適合做設(shè)計(jì)作品的模擬演示及與他人的直接溝通。 正是UG實(shí)體設(shè)計(jì)的以上眾多優(yōu)點(diǎn)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了它。 參考文獻(xiàn) ［1］濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京:高等教育出版社，2002. ［2］胡宗武等. 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005. ［3］趙 勻，武傳宇，胡旭東，等.農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究進(jìn)展及存在的問題[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2003,19(1):20-24 ［4］何 平,金明河,劉 宏,等.機(jī)器人多指靈巧手基關(guān)節(jié)力矩位置控制系統(tǒng)的研究[J].機(jī)器人.2002,24(4):314-318. ［5］蔡自興. 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感謝這將近四年來在我身邊曾經(jīng)幫助和關(guān)心過我的人們。 同時也感謝在學(xué)習(xí)和生活中給予我無私關(guān)懷的各位老師。 - 24 -