家用電動(dòng)面條機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)老師 日 期 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 前 言 “北方面條,南方米飯”這句話概括了古代中國的地方主食的 特色 。由于古代中國 食品衛(wèi)生條件較差,相對(duì)于其他食品而言,經(jīng)過煮沸的面條最為潔凈,可以極大地 減少 腸胃疾病的發(fā)生,因此面條成為中國最常見的 食品 之一。在目前農(nóng)產(chǎn)品加工的機(jī)械化的背景下,傳統(tǒng)的手搟面條生產(chǎn)效率低、操作困難,買面條不經(jīng)濟(jì)劃算,還費(fèi)時(shí)費(fèi)力。適用于家庭使用的面條機(jī)受到了人們的追捧,因此家庭面條機(jī)的設(shè)計(jì)成為了設(shè)計(jì)課題。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)參考了大型面條機(jī)的設(shè)計(jì)方案,對(duì)家庭面條機(jī)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究,從整體結(jié)構(gòu)而言,重點(diǎn)對(duì)壓面機(jī)的壓面機(jī)構(gòu)、切面部件、減速系統(tǒng)進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)和研究。設(shè)計(jì)步驟首先在明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求及其背景的情況下,查找資料并與老師深入溝通明確了設(shè)計(jì)綱領(lǐng),并通過三維設(shè)計(jì) Solidworks 對(duì)其中的重要部件做了設(shè)計(jì)并完成建模,并不斷優(yōu)化設(shè)計(jì),最后繪制 CAD圖紙文件,完成了總裝圖和部件圖以及重要的零件圖。 關(guān)鍵詞: 家用電動(dòng)壓面機(jī) ; 壓片機(jī)構(gòu) ; 輥刀 目 錄 1 引 言 ...................................................................................................................................... 1 1.1 國內(nèi)外面條機(jī)概況及發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................................................... 1 1.2 研究的目的與意義 ........................................................................................................................ 1 1.3 預(yù)期目標(biāo) ........................................................................................................................................ 1 1.4 任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行 性分析 .................................................................................... 1 1.5 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 ................................................................................................ 2 2 面條機(jī)的設(shè)計(jì)思路和總體方案設(shè)計(jì) .................................................................................. 2 2.1 設(shè)計(jì)思路 ........................................................................................................................................ 2 2.2 總體結(jié)構(gòu)圖 .................................................................................................................................... 3 2.3 工作原理 ........................................................................................................................................ 3 3 面條機(jī)主要部件的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 3 3.1 壓片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)說明 .................................................................................................................... 3 3.2 輥刀的設(shè)計(jì)說明 . ........................................................................................................................... 5 4 面條機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 6 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................................................................................................ 6 4.2 帶輪的設(shè)計(jì) .................................................................................................................................... 6 4.3 齒輪的設(shè)計(jì) .................................................................................................................................... 8 5 軸的 設(shè)計(jì) .............................................................................................................................................. 12 5.1 軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................. 13 5.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................................................................................................. 13 總 結(jié) ........................................................................................................................................................ 15 致 謝 ........................................................................................................................................................ 16 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................................. 17 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 引言 1.1 國內(nèi)外面條機(jī)概況及發(fā)展現(xiàn)狀 面條作為中國的傳統(tǒng)美食,深受人們的喜愛,其發(fā)展歷史悠久,在世界各地也都有了屬于自己的面文化。面條的做法也演變出多種,撈、燜、炒、湯等各種做法,我們?cè)谌珖鞯厣踔潦侨澜绺鞯?,都可以吃到美味的特色面條。例如世界性的代表 意大利面 ,國內(nèi)的 北京炸醬面 、河北撈面 、上海 陽春面 等,加上 節(jié)日 主題的 長壽面 ,面的 種類越來越多,也越來越受歡迎。使用機(jī)器生產(chǎn)面條還是二十世紀(jì)初才開始,但真正發(fā)展還是在解放后,截止去年年底全國面條機(jī)生產(chǎn)廠家已達(dá)四百余家,年產(chǎn)量達(dá)萬余臺(tái)。面條機(jī)的出現(xiàn),更加推動(dòng)了面條行業(yè)的發(fā)展,銷量也隨之增加。盡管時(shí)間不長,但人們對(duì)面條機(jī)的反饋還是不錯(cuò)的,對(duì)產(chǎn)品還是比較認(rèn)可的。 面條機(jī)目前處于市場培育階段,在河南、山東等面食大省中面條機(jī)的發(fā)展速度驚人,銷售樂觀,走勢趨高。但是在南方城市,銷售前景不太好,起步較北方晚。但是,這并不影響面條機(jī)的發(fā)展,相信后期經(jīng)過市場的滲透和長期的 產(chǎn)品推廣 ,地域差異化明顯縮小,越來越多的消費(fèi)者選擇面條機(jī) [3]。為了滿足大多數(shù)人的需求,市場上的面條機(jī)也逐漸多了起來,面條機(jī)也逐漸走進(jìn)了家庭??v觀世界面條機(jī),現(xiàn)如今市場上出現(xiàn)的家用面條機(jī)大致可分為兩類:一類是擠壓型面條機(jī);一類是碾壓式面條機(jī)。 1.2 研究的目的與意義 針對(duì)傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷,運(yùn)用機(jī)械原理,設(shè)計(jì)了家用面條機(jī),以適應(yīng)市場。該面條機(jī)具有節(jié)能、體積小、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點(diǎn)。 隨著生活水平的不斷提高,生活節(jié)奏日益加快,飲食制作快捷化就自然想 到用飲食機(jī)械來代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工制作。市場上已經(jīng)出現(xiàn)許多如和面機(jī)、洗面機(jī)、面條機(jī)、餃子機(jī)等形狀各異、種類繁多的面食品加工機(jī)械,但是大多為大型面食品加工機(jī)械,家用加工機(jī)械并不多,且功能單一??v觀世界面條機(jī) , 一方面向高生產(chǎn)率、全自動(dòng)的方向發(fā)展 , 另一方面由敞開型向封閉型、重量輕、體積小、造型美 . 一次成條方向發(fā)展。隨著人們對(duì)食品各方面要求的提高,家用面條機(jī)開始受到家庭廚子的喜愛,面對(duì)全國廣大市場,家用面條機(jī)發(fā)展空間廣闊,經(jīng)濟(jì)前景好。 1.3 預(yù)期目標(biāo) ( 1)整機(jī)操作方便,結(jié)構(gòu)簡單,噪音小,使用壽命長。 ( 2)安全,在 及其工作的過程中要能保證安全性,可以安裝觸電保護(hù)裝置。 ( 3)低成本,系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,在達(dá)到控制要求的基礎(chǔ)上,盡可能地考慮其經(jīng)濟(jì)性。 1.4 任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 面條作為中國的傳統(tǒng)美食深受人們的喜愛,但是每個(gè)人對(duì)面條的品質(zhì)要求都有所不同,為了滿足大家的要求,本次設(shè)計(jì)的家用電動(dòng)面條機(jī)大家可以根據(jù)自己的喜愛,調(diào)試出自己喜歡的面條,大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 既減少了勞動(dòng)強(qiáng)度,又經(jīng)濟(jì)劃算。 ( 1)任務(wù)要求 : 設(shè)計(jì)出體積小、經(jīng)濟(jì)簡單、實(shí)用的面條機(jī); 制作出 色澤 、 外觀 、 軟硬度 、 粘彈性 、 光滑性 、 食味符合大眾要求的面條。 ( 2)預(yù)期目標(biāo)的可 行性分析:針對(duì)傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷,運(yùn)用齒輪傳動(dòng)、設(shè)置間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及相關(guān)的機(jī)械原理,設(shè)計(jì)多功能家用面條機(jī)。要求該面條機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造型新穎、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生、可流動(dòng)作業(yè)等特點(diǎn),能壓制形狀整齊、厚薄勻稱的寬窄面條、餃子皮、包子皮及餛飩等多種面食。市場上的大中型面條機(jī)工序復(fù)雜、價(jià)格昂貴、清潔不便,盡管出現(xiàn)了參差不起的小型全自動(dòng)面條機(jī),但是操作麻煩,難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的。本次小型家用面條機(jī)應(yīng)盡量改善這些缺點(diǎn)。應(yīng)努力達(dá)到攜帶方便,價(jià)格便宜,所需功率小,面 條成型??筛鶕?jù)個(gè)人喜歡制作出不同款式和不同營養(yǎng)的面條。面條在我國食品類很受歡迎。農(nóng)副產(chǎn)品深加工是中國十五期間重點(diǎn)扶持行業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)條件的改善和人們對(duì)綠色新鮮早餐的需求,該課題市場前景廣闊,具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 1.5 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 本次設(shè)計(jì)方案分兩種:一種是壓片式面條機(jī),一種是擠壓式面條機(jī)。 壓片式面條機(jī)把面餅經(jīng)過面輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓形成面片,再經(jīng)前機(jī)頭輥刀對(duì)面片進(jìn)行切條,從而形成面條。 面條的形狀取決于切面刀的規(guī)格,所有機(jī)型均可安裝不同規(guī)格的切面刀,故一臺(tái)機(jī)器經(jīng)過更換不同規(guī)格的面刀可以做成各種規(guī)格 的面條 [1]。 擠壓式面條機(jī)把水和面粉放入料斗中,通過輸面螺旋裝置進(jìn)行攪拌和擠壓,更換面刀可以擠壓出不同形狀的面條,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,現(xiàn)如今市場上一出現(xiàn)了各種各樣的全自動(dòng)家用面條機(jī),但是操作復(fù)雜,面條的口感較差,很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo) [2]。因此本次設(shè)計(jì)方案是設(shè)計(jì)和計(jì)算小型碾壓式面條機(jī), 本機(jī)在設(shè)計(jì)上最為關(guān)鍵的是壓面輥、面刀及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在壓面輥裝置中壓面輥的粗糙度和壓力值決定了面條的成型與品質(zhì),面刀可以切割成大家喜歡的面條。 解決的思路如下: ( 1)動(dòng)力源的選擇; ( 2)選擇合適動(dòng)力傳遞方式,設(shè)計(jì)工作裝置和傳 動(dòng)裝置。 ( 3)壓面輥、輥刀的設(shè)計(jì); ( 4)運(yùn)用 Auto CAD 軟件,繪制二維零件圖和裝配圖。 ( 5)對(duì)面條機(jī)生產(chǎn)效率的分析。 2 面條機(jī)的設(shè)計(jì)思路和總體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)思路 ( 1) 設(shè)計(jì)出大小合適進(jìn)料方便的進(jìn)料槽,進(jìn)料槽的傾斜角度要經(jīng)過嚴(yán)格的幾何計(jì)算得到。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 ( 2) 壓片機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)合理,不能出現(xiàn)卡料或使面輥粘上較多的面料,因此軋輥表面要經(jīng)過磨床精磨,光滑美觀,軋出的面帶均勻光潔。 ( 3) 通過所學(xué)的知識(shí)選擇出合適的動(dòng)力源,使用齒輪和皮帶作為傳動(dòng)系統(tǒng),噪音小,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)動(dòng)力準(zhǔn)確高效,還有噪聲小、無震 動(dòng)。 ( 4)設(shè)計(jì)出可以調(diào)試的輥刀,通過調(diào)試輥刀之間的距離,達(dá)到切出不同規(guī)格的面條要求。 2.2 總體結(jié)構(gòu)圖 1.面槽 2.左機(jī)架 3.螺母 4.螺桿 5.調(diào)節(jié)螺母 6.壓輥 7.皮帶 8.大帶輪 9、 12.半軸 10.電動(dòng)機(jī) 11.右機(jī)架 13.擋圈 14.滑塊 15.輥刀 圖 2-2 面條機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖 2.3 工作原理 面條機(jī)(也成壓面機(jī))即可以加工濕切面,也可以加工掛面。其主要功能在于對(duì)面坯進(jìn)行碾壓和切條,壓輥和面條輥刀是它的主要工作部件。 面條機(jī)的工作流程圖,如圖 2-3 所示:面坯 —— 面槽輸送 —— 面輥 碾壓 —— 二級(jí)傳送 —— 輥刀切割 —— 面條成型。具體為:面粉和水按照一定比例均勻混合之后放入面槽,通過面槽將面水混合物傳送到雙面輥中,面皮在面輥的擠壓下碾壓成型,碾壓成型的面皮在重力的作用下被傳送到切刀中,經(jīng)過面刀的縱向切割面條就成型了。 圖 2-3 面條機(jī)工作流程 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 3 面條機(jī)主要部件的設(shè)計(jì) 3.1 壓片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)說明 3.1.1 基本結(jié)構(gòu) 壓輥是面條機(jī)的主要工作部件,面條品質(zhì)的好壞很大一部分取決于壓輥。面條機(jī)的壓輥均為光輥,并成對(duì)使用,如圖 3-1 所示,組成壓片機(jī)構(gòu),其中一根輥的兩端帶有比輥?zhàn)又睆酱蟮亩税澹ㄋ追Q公輥),與另一根不帶端板的壓輥(俗稱母輥)相配合形成一個(gè)封閉的空腔,其寬度為 B,用以控制面片的厚度,同時(shí)還防止面片因軸向竄動(dòng)所引起的破邊缺陷。一對(duì)壓輥依靠軸承支承在機(jī)架上,其中一根與機(jī)架固定,稱為定輥;另一根的軸承座位置可調(diào),用以變動(dòng)軋距,即使得面皮的厚度可以人工調(diào)整。輥軸一端分別裝有同等大小的齒輪使兩輥以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。為防止壓輥粘料,保證面片光滑均勻,壓輥必須光滑 [8]。 1.端板 2.壓輥 3.齒輪 4.鍵槽 圖 3-1 壓片機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 3.1.2.影響壓片的 主要因素 ( 1)軋輥直徑與壓力 軋輥的直徑應(yīng)選大些。輥徑大,喂料角大,容易進(jìn)料,可以使面片組織壓得緊密,不易折斷 [8]。 ( 2)壓延比 輥壓后面片的壓下量與輥壓前物料厚度之比稱為壓延比。其大小是影響壓片效果的重要因素。因?yàn)閷?duì)面坯一次過度的壓延展,會(huì)破壞面帶中的面筋網(wǎng)狀組織,所以壓延比一般不大于 0.5[8]。 ( 3)壓輥的工作原理:主、從壓輥通過齒輪嚙合,齒輪齒數(shù)比為 1: 1,齒輪與壓輥通過鍵剛性連接,主動(dòng)面輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)輪同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),方向相反。因此面皮可在兩面輥的擠壓下碾壓成型,為了提高面條的口感和品質(zhì),可 以多次重復(fù)擠壓。 面皮厚度的調(diào)節(jié):從動(dòng)輪兩側(cè)分別裝有滑塊,從動(dòng)輪的軸承座固定在兩滑塊上,滑塊在調(diào)節(jié)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 螺母作用下前后移動(dòng),進(jìn)而調(diào)節(jié)兩面輥間的間距,調(diào)節(jié)范圍為 0~5mm。如圖 3-2 所示 3-2 壓片機(jī)構(gòu)間隙調(diào)節(jié) 3.2 輥刀的設(shè)計(jì)說明 . 輥刀: 是一對(duì)相向等速運(yùn)轉(zhuǎn)相互嚙合的齒輥 ,將 碾壓成型的 面片縱切成面條的刀具 。傳統(tǒng)的輥刀是一種刀對(duì)應(yīng)一種面條的形狀,切出不同的面條就需要多次換刀,這樣不僅降低了生產(chǎn)力,而且還提高了生產(chǎn)成本。對(duì)于家庭使用的話,為了降低成本,就很少去買多種不同的刀具去滿足需求,因此為了給大家?guī)矸奖悖?本次設(shè)計(jì)就采取了可調(diào)式刀具的理念,設(shè)計(jì)出可以調(diào)節(jié)面條寬度的刀具,并且出不同寬度的面條。如圖 3-3 所示 圖 3-3 輥刀裝配圖 壓面機(jī)輥刀結(jié)構(gòu)包括一對(duì)平行設(shè)置在機(jī)架上的切刀輥以及傳動(dòng)齒輪 ,傳動(dòng)齒輪設(shè)在輥軸端面 ,所述切刀輥的輥軸上套設(shè)有滾針軸承 ,滾針軸承支承切刀輥的輥體 ,滾針軸承外端設(shè)置滑塊 ,該結(jié)構(gòu)安裝簡單方便 ,用該結(jié)構(gòu)切削出的面條質(zhì)量好 ,工作效率高 ,使用該結(jié)構(gòu)可以減少壓面機(jī)的生產(chǎn)成本。 輥刀的基本工作原理: 本次輥刀的設(shè)計(jì)理念就是:通過調(diào)節(jié)兩切刀間隙,進(jìn)而調(diào)節(jié)切刀切出面條的寬度。如圖 3-4 所示 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 3-4 輥刀簡圖 調(diào)節(jié)方法:通過轉(zhuǎn)動(dòng)輥刀兩側(cè)的調(diào)節(jié)螺栓,從而調(diào)節(jié)輥刀兩側(cè)滑塊在滑槽內(nèi)的縱向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)了輥刀間隙的調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)的輥刀可以切出面條寬度為 B1=4mm,B2=16mm。 4 面條機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)資料得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低越好,家用電壓一般都是 220v 的標(biāo)準(zhǔn)電壓,由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸 、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YU7124。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 P=180w 滿載轉(zhuǎn)速 n=1400r/min,總傳動(dòng)比適中,傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。 YU7124 主 要參數(shù)如下表 : 表 4-1 YU7124 的主要參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/( r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 /kg 電流 /A 效率 /% YU7124 0.18 1400 1.4 1.8 32 2.49 53 4.2 帶輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的具體傳動(dòng)要求,可選取電動(dòng)機(jī)和主軸之間用 V 帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng),因?yàn)樵趬好孑伒墓ぷ鬟^程中,傳動(dòng)件 V 帶是一個(gè)撓性件,它賦有彈性,能緩和沖擊,吸收震動(dòng),因而使壓面機(jī)工作平穩(wěn),噪音小等優(yōu)點(diǎn)。在傳動(dòng)過程中 V 帶與帶輪之間存在著一些摩擦,導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng),利用 這一特征:當(dāng)壓面輥承受的摩擦力較大時(shí),帶輪與皮帶之間可以相對(duì)滑動(dòng),進(jìn)而保護(hù)了傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī),可以起到過載保護(hù)的作用。皮帶只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求 V帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝。所以,在電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)齒輪之間選用 V 帶與帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。 選擇 V 帶和帶輪應(yīng)當(dāng)從它的傳動(dòng)參數(shù)入手,來確定 V 帶的型號(hào)、長度和根數(shù),再來確定導(dǎo)輪大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸,輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等,傳動(dòng)中心距,安裝尺寸,帶輪作用在軸的壓力,為設(shè)計(jì)軸承作好準(zhǔn)備 [9]。 4.2.1 確定計(jì)算功率 kw18.018.00.1 ????? PKP Aca ( 4--1) 其中 KA— 工作情況系數(shù); P— 電動(dòng)機(jī)的功率; 4.2.2 V 帶的選擇 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 初選主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》書可選擇 V 帶的型號(hào)參考表 13-9 選取Y 型皮帶,小帶輪直徑 d1=30mm 1)計(jì)算 V 帶的速度 smndV /2.5100060 14003014.3100060 11 ?? ????? ? ( 4-2) 2)計(jì)算從動(dòng)輪的直徑 mmdid 6030212 ????? 根據(jù)表 13-9 得 d2符合要求 3)確定傳動(dòng)中心距 a 和帶長 L 初步選取中心距0a? ?? ? mmdda 13560305.1 5.1 210 ???? ?? 取 mma 1500 ?,符合 ? ? ? ?21021 2d7.0 ddad ?????。 由公式計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度0L? ?02122100 4)(22 addddaL ????? ? ( 4-3) 查表 13-2 得 ,對(duì) Y 型帶選用 L=450mm.再由式( 13-16)計(jì)算實(shí)際中心距 a mmmmLLa 6.1532 8.4424501502a 00 ??????? ?????? 4)驗(yàn)算小帶輪包角 1? 000012011 2 01 6 83.576.1 5 3 30601 8 03.57d1 8 0?????????? a d? ( 4-4) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 合適。 5) 計(jì)算V帶根數(shù) z 由式( 13-15)得 : Lca KKPPP?)(z00 ??? ( 4-5) 今 n1=1400r/min, d1=30mm,查表 Y 型 V 帶的額定功率表得 kwP 06.00 ? 。 由 01 168?? 查表的 kw03.0P0 ??,查表 13-2 得 97.0K ??,查表 13-7 得 1KL ? ,代入上述公式得 : Z=1.961 取 2 根 。 4.2.3 求作用在帶輪軸上的壓力QF查表 13-1 得 q=0.04kg/m,故由式( 13-17)得單根 V 帶的初拉力 : NqvKzvPF ca46.322.204.0197.05.22.2218.050015.2500220??????????????? ????????????????? ( 4-6) 作用在軸上的壓力 : NNzFF Q 2.952168s i n46.32222s i n2 010 ?????? ? 4.2.4 帶輪的選擇 1)帶輪的材料選擇 因?yàn)閹л喌霓D(zhuǎn)速 V=2.2m/s,轉(zhuǎn)速比較低,所以材料選定為灰鑄鐵,硬度為 HT 150。 2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑,選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)帶的型號(hào)來確定帶論輪槽的尺寸,設(shè)計(jì)如下: 主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)選擇 .因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸,而與主動(dòng)帶輪配合的電動(dòng)機(jī)軸的直d=10,因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 d1? 2.5~3d,所以主動(dòng)帶輪采用實(shí)心式。 查參考文獻(xiàn)中表 8-10 得 2ah mm? , 7fh mm? , 12e? , 9f mm? 2 1 6 0 2 2 1 6 4a d ad d h m m? ? ? ? ? ? ? 2 1 6 0 2 7 1 4 6f d fd d h m m? ? ? ? ? ? ? 2 2 9 1 8B f m m? ? ? ? ? o34?? 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 4.3 齒輪的設(shè)計(jì) 4.3.1 選擇材料及精度等級(jí) 根據(jù)傳動(dòng)比的要求,由上一節(jié)可知齒輪 1 轉(zhuǎn)速為 700r/min,因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪主要起傳動(dòng)與減速作用,及傳動(dòng)比 i=6.75,因此選用直齒 圓柱齒輪傳動(dòng);壓面機(jī)工作,面輥與面刀轉(zhuǎn)速不高,故選用 8級(jí)精度,齒輪材料為 45 鋼(調(diào)制),硬度為 240HBS。根據(jù)各個(gè)軸的位置關(guān)系如圖 4-1 所示: 圖 4-1 定軸輪系 選齒輪 1 齒數(shù)為 Z1=20,則齒輪 2 的齒數(shù)為 Z2=45, n2=311/min。 選齒輪 3 齒數(shù)為 Z3=15,則齒輪 4 的齒數(shù)為 Z4=45, n4=104/min。 4.3.2 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步計(jì)算 1)設(shè)齒輪按 8 級(jí)精度制造,由表 11-3 知取載荷系數(shù) Kt=1.3,由表 11-6 得齒寬系數(shù) 2.0d ??。 2)計(jì)算軸 2 傳遞的轉(zhuǎn)矩 kwPP 1 7 3.098.018.0 222 ???? ? ( 4-7) mmNmmNnPT ????????? 362262 103.53 1 11 7 3.01055.91055.9( 4-8) 3)令???????? ????222121 111EEZ E???,稱為彈性系數(shù),查表 11-4 得 0.188ZE ? 4)由表 11-1 按齒面硬度查得齒輪 1 與齒輪 2 的接觸疲勞強(qiáng)度極為 aH MP5602lim1limH ?? ??5)由參考文獻(xiàn)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得 621 100.32083116060NN ???????? nal 6)由參考文獻(xiàn)中取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.94 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,由參考文獻(xiàn) [2]中式 10-12 得 ? ? 1 l i m 1 0 . 9 4 5 6 0 5 2 6 . 4 01H N HHaHK MPS ?? ? ?? ? ? 8)試算齒輪分度圓直徑 d,將 [σ H]代入公式得 mmZZTKdHHEdt9.26mm4.5265.21887.317.38.0103.53.121233322??????? ??????????????????????( 4-9) 根據(jù)尺寸要求取 mm50d ? 9)計(jì)算圓周速度 sm /81.0100060 31150V ?? ??? ?( 4-10) 10)計(jì)算齒寬 mmdd 10502.0b ????? ? 5.220501t??? zdm 63.55.225.2m25.2h t ????? 78.163.510hb ?? 11)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v=0.81m/s, 8 級(jí)精度,由參考文獻(xiàn)圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.12; 直齒輪, KHα=KFα=1; 由參考文獻(xiàn)中查得使用系數(shù) KA=1.0; 由參考文獻(xiàn)中用插值法查得 8 級(jí)精度,非對(duì)稱布置, KHβ=1.315; 由 b/h=1.78,查參考文獻(xiàn)得 KFβ=1.3;故載荷系數(shù) 4 4 6.13 1 5.1112.10.1 ?????? ?? HHVA KKKKK ( 4-11) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式 10-10a 得 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 mmKKddt513.14 4 6.150331????( 4-12) mmzd 5.22051m11 ???4.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn)中式 10-5 得彎曲強(qiáng)度得設(shè)計(jì)公式為 ? ?3 2122mFSaFadYYZKT???( 4-13) 1)由圖 10-20c 查得齒輪 1 得彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE1=420MPa; 2)由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.85; 3)計(jì)算彎曲疲 勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) SF=1.4,由參考文獻(xiàn)中式 10-12 得 ? ? 111 0 . 8 5 4 2 0 2251 . 4F N F EFaFK MPS ?? ? ?? ? ? 4)計(jì)算載荷系數(shù) K 1 1 . 1 2 1 1 . 3 1 . 5 3A V F FK K K K K??? ? ? ? ? ? 5)查取齒形系數(shù),由表 10-5 查得 YFa1=2.57; YSa1=1.60 ? ?33 2 . 5 7 1 . 6 0 0 . 0 1 8 3225F a S aFYY? ? ???代入上式得 mmm 44.10183.0201 1013.253.123 2 4 ??? ???? 4.3.4 確定模數(shù) 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主 要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān) [9]??扇∮蓮澢鷱?qiáng)度算得的模數(shù) m=2.5mm,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=2.5mm。 4.3.5 確定齒數(shù) 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1=50mm ,算出齒輪 1 的齒數(shù)為 205.25111 ??? mdZ 452025.225.2 12 ???? ZZ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng),既滿足了齒面接觸強(qiáng)度,又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊,避免浪費(fèi)。 4.3.6 確定幾何尺寸 1)計(jì) 算分度圓直徑 1d 、 2d mmmZd mmmZd 5.1125.245 505.22022 11 ????? ?????2)計(jì)算中心距 a mmdda 25.812 5.112502 21 ????? 3)計(jì)算齒輪寬度 b 25.1625.812.0ab ???? ? 查表,取 mmBB 1021 ?? 5 軸的 設(shè)計(jì) 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件(例如齒輪、蝸 輪等),都必須安裝在軸上才能運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。 按照承載荷受的不同,軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸、和傳動(dòng)軸三大類。工作中既承受彎矩有承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機(jī)器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的稱為心軸,心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。經(jīng)過分析此次設(shè)計(jì)的軸是轉(zhuǎn)軸。 軸還可以按照軸線形狀的不同,分為曲軸和直軸兩大類。直軸根據(jù)外形的不同,可分為光軸和階梯軸兩種。直軸一般都制成實(shí)心的。在那些由于機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求而需要在軸中裝設(shè)其 它零件或者減小軸的質(zhì)量具有特別重大作用的場合,則將軸制成空心的??招妮S內(nèi)徑與外徑的比值通常為 0.5至 0.6,以保證軸的剛度及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件,有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價(jià),對(duì)應(yīng)集中的敏感性較底,同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度,故采用碳鋼制造軸尤為廣泛,其中最為常見的是 45鋼。所以我選擇的是 45鋼。必須指出:在一般工作溫度下(低于 200℃),各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多,因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方 法時(shí),所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性,而不是軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意,在既定條件下,有時(shí)也可選擇強(qiáng)度較低的鋼材,而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。 各種熱處理(如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等)以及表面強(qiáng)化處理(如噴丸、滾壓等),對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。軸的常用材料及主要力學(xué)性能見表 6-1。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 表 5-1 軸的材料及主要力學(xué)性能 材料 牌號(hào) 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度 /HBS 抗拉疲勞強(qiáng)度 B? M Pa 屈服疲勞強(qiáng)度S? MPa 彎曲疲勞強(qiáng)度1?? MPa 剪切疲勞強(qiáng)度1?? MPa 許用彎曲強(qiáng)度? ?1??M Pa 備注 Q235-A 熱軋或鍛后空冷 ≤ 100 100-250 — 400-420 375-390 225 215 170 105 40 用于受載荷不大的軸 45 正火 回火 ≤ 100 170-217 590 295 255 140 55 應(yīng)用最廣泛 > 100-300 162-217 570 285 245 135 調(diào)質(zhì) ≤ 200 217-255 640 355 275 155 60 — > 100-300 — 685 490 355 185 — 20Cr 滲碳 淬火 回火 ≤ 60 滲碳 56-62 HRC 640 390 305 160 60 用于要求強(qiáng)度及韌性均較高的軸 40CrNi 調(diào)質(zhì) ≤ 100 270-300 900 735 430 260 75 用于很重要的軸 > 100-300 240-270 785 570 370 210 38CrMoAlA 調(diào)質(zhì) ≤ 60 293-321 930 785 440 280 75 用于要求高耐磨,高強(qiáng)度且熱處理(氮化)變形很小的軸 — — > 60-100 277-302 835 685 410 270 — — — > 100-160 241-277 785 590 375 220 — QT600-3 — — 190-270 600 370 215 185 — 用于制復(fù)雜外形的軸 QT800-2 — — 245-335 800 480 290 250 — 5.1 軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定 出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素:軸在機(jī)器中的安裝位置及形式;軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法;載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況;軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多,且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異,所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于軸上零件的定位、固定和裝拆,盡量減小應(yīng)力集中,受力合理,有良好的工藝性。對(duì)于要求剛度大的軸,還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形??傊O(shè)計(jì)的時(shí)候必須對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是,不論何種具體條件,軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足: 1) 軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置; 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 2)軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整; 3)軸應(yīng)該具有良好的制造工藝性等; 4)載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況。 因此,可以先根據(jù)軸系的不同要求,將軸的各部分分開考慮,然后再根據(jù)相互關(guān)系,和加工、安裝、拆卸、維修等的要求綜合考慮,并相應(yīng)地調(diào)整各部分的結(jié)構(gòu)和尺寸鏈。 5.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 初步計(jì)算軸徑常用類比法、經(jīng)驗(yàn)法及按許用切應(yīng)力估算法,初步估算的軸徑作為軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 帶輪一般放在軸的端部,可以先求出軸的最小直徑: 軸的基本直徑尺寸公式如下:33 ][2.09 5 5 0 0 0 0 npdT?? ? (此次家用面條機(jī)的軸一般選用 45鋼就能滿足要求, 45鋼的 ? ?T? 可以查表 6-2。 表 5-2 軸常用的幾種材料及 A0值 軸的材料 Q235-A Q275、 35 ( 1Cr18Ni9Ti) 45 40Cr、 35SiMn 38SiMo、 3Cr13 ? ?T? /M Pa 15~ 25 20~ 35 25~ 45 35~ 55 A0 149~ 126 135~ 112 126~ 103 112~ 97 mmnPAd 3.29103 5.1120 330 ????? 對(duì)于 d≤ 100mm的軸,有 一個(gè)鍵槽時(shí)候,軸徑要增大 5%— 7%,有兩個(gè)鍵槽時(shí)候應(yīng)該增大 10%— 15%。因?yàn)檩S上有一處鍵槽,所以 mm4.3107.13.29 ???d ,又由于面條的主軸和壓輥是一體的承受的是沖擊動(dòng)載荷,故在設(shè)計(jì)時(shí),軸的最小處直徑應(yīng)比理論計(jì)算的要大一些,然后,再綜合考慮,暫時(shí)選取軸的材料為 45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理, dmin=35mm。 5.2.1 壓輥軸的結(jié)構(gòu)簡圖 圖 5-3 壓輥軸的結(jié)構(gòu)示意圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 5.2.2 確定軸的尺寸 表 5-3 壓輥軸的尺寸參數(shù) 名稱 1 2 3 4 直徑 d( mm) 10 50 15 10 長度 l ( mm) 10 200 10 10 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 總 結(jié) 本次面條機(jī)的設(shè)計(jì),通過資料查找以及對(duì)市場的調(diào)查研究,運(yùn)用機(jī)械原理,設(shè)計(jì)了家用面條機(jī),以適應(yīng)市場。該面條機(jī)具有節(jié)能、體積小、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點(diǎn)。基本完成了預(yù)期目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了課題研究的價(jià)值。 本次 課題基本完成: ( 1) 設(shè)計(jì)出大小合適進(jìn)料方便的進(jìn)料槽,進(jìn)料槽的傾斜角度經(jīng)過嚴(yán)格的幾何計(jì)算得到。 ( 2) 壓片機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,不出現(xiàn)卡料或使面輥粘上較多的面料,軋輥表面經(jīng)過磨床精磨,光滑美觀,軋出的面帶均勻光潔。 ( 3) 通過所學(xué)的知識(shí)選擇出合適的動(dòng)力源,使用齒輪和皮帶作為傳動(dòng)系統(tǒng),噪音小,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)動(dòng)力準(zhǔn)確高效,還有噪聲小、無震動(dòng)。 ( 4)設(shè)計(jì)出可以調(diào)試的輥刀,通過調(diào)試輥刀之間的距離,達(dá)到切出不同規(guī)格的面條要求。 此次設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)家用面條機(jī)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上添加了電動(dòng)機(jī),大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,操作簡單,體積 較小便于移動(dòng)。輥刀進(jìn)行了升級(jí),由傳統(tǒng)的一種刀切割一種面條,改進(jìn)為一種刀可切出兩種面條,結(jié)構(gòu)原理簡單,便于清理。但是我設(shè)計(jì)的面條機(jī)還存在許多缺陷,面坯厚度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié),精度不高;沒有添加手搖動(dòng)力,使面條機(jī)的使用環(huán)境存在局限性。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 致 謝 通過這一階段的努力,我的畢業(yè)論文《家用電動(dòng)面條機(jī)》的設(shè)計(jì)終于完成了,這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段,我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益匪淺,這除了自身的努力外,與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。 在本論文的寫作過程中 ,我的導(dǎo)師老師傾注了大量的心血,從選題到開題報(bào)告,從寫作提綱,到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題,嚴(yán)格把關(guān),循循善誘,在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。 非常感謝老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我的指導(dǎo),從最初的定題,到資料收集,到寫作、修改,到論文定稿,她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。為了指導(dǎo)我的畢業(yè)論文,她放棄了自己的休息時(shí)間,她的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩,在此我向她表示誠摯的謝意。同時(shí),感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年 來給我的指導(dǎo)和幫助,是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí),教會(huì)了我如何學(xué)習(xí),教會(huì)了我如何做人。正是由于他們,我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步,在此向他們表示由衷的謝意,并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才,桃李滿天下!寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程,畢業(yè)論文的完成,同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名優(yōu)秀學(xué)子,在今后的工作中把吃苦耐勞的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 參考文獻(xiàn) [1] 金捷 .多功能家用面條機(jī)的設(shè)計(jì) [J].機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì) ,2010,37(12). 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