畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）海蜇切片加工機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、目 錄 摘 要.iii abstract.iv 1 前 言 .1 1.1 課題的背景和研究意義.1 1.1.1 食品機(jī)械的現(xiàn)狀 .1 1.1.2 食品機(jī)械的發(fā)展情況 .2 1.2 本課題的主要任務(wù).3 1.3 本次設(shè)計(jì)完成的主要工作.3 2 總體方案設(shè)計(jì) .4 2.1 海蜇切片加工機(jī)的基本參數(shù).4 2.2 海蜇切片加工機(jī)的整體方案.4 2.2.1 傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 .5 2.2.2 工作部分之切片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 .5 2.2.3 工作部分之切條機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 .6 3 傳送部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 .8 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇.8 3.2 滾珠絲杠的選擇計(jì)算.11 3.3 工作臺(tái)及工作臺(tái)撐架的設(shè)計(jì)計(jì)算.

2、14 3.3.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 3.3.2 工作臺(tái)撐架的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 4 工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 .16 4.1 切片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算.16 4.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .16 4.1.2 小曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .17 4.1.3 小曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .18 4.2 切條機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算.22 4.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .22 4.2.2 大曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .24 4.2.3 大曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .25 5 校 核 .30 5.1 鍵的校核 .30 5.2 軸承的校核 .30 結(jié) 論.33 謝 辭.34 參考文獻(xiàn).35 摘 要 食品機(jī)械，是把食品原料加工成成品或半成品所應(yīng)用的機(jī)

3、械設(shè)備和裝置,為進(jìn)一步 加工做好準(zhǔn)備。海蜇由于營(yíng)養(yǎng)極為豐富美味可口而廣受人們歡迎。海蜇的吃法極大豐富， 其中海蜇片就是一種吃法。這里針對(duì)新鮮去頭海蜇，設(shè)計(jì)自動(dòng)加工海蜇片的機(jī)械, 以便 方便高效的將海蜇切成薄而細(xì)的小片,提高工作效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，改善漁民手工加 工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大等等落后的加工生產(chǎn)方式。 在此對(duì)海蜇切片加工機(jī)進(jìn)行了分析和研究，設(shè)計(jì)了傳送機(jī)構(gòu)、切片機(jī)構(gòu)、切條機(jī)構(gòu)、 機(jī)架等等。設(shè)計(jì)過(guò)程中還涉及到電動(dòng)機(jī)選擇、聯(lián)軸器的選擇、鍵的選用及校核、軸承的 選擇及校核等內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：切片機(jī)構(gòu)；切條機(jī)構(gòu)；傳送機(jī)構(gòu)；曲柄滑塊；電動(dòng)機(jī)；聯(lián)軸器；軸；軸承 the design of machine

4、for the jellyfish slice abstract food machinery, is a machinery equipment that makes food raw material to be cooked food or semi-finished product,in orde to ready for further processing. jellyfish is popular for abundant nutrition and delicious.the method of jellyfish eat is great, the jellyfish tab

5、lets is a way of eating. for fresh jellyfish, design processing jellyfish piece automatic machinery in order to facilitate the efficient jellyfish and cut into thin, thin small pieces, improve efficiency, increase economic efficiency, improve the fishermen manual processing, low efficiency, labor-in

6、tensive backward processing mode of production. jellyfish slice processing machine in this analysis and study design the transport mechanism, sliced institutions to cut the article body, rack, and so on. the design process related to motor selection, the choice of the coupling, key selection and ver

7、ification, bearing selection and check. keywords: sliced mechanism; cutting agencies; delivery mechanism; crank slider; motor; coupling; axis; bearing 1 前 言 1.1 課題的背景和研究意義 海蜇的營(yíng)養(yǎng)極為豐富，據(jù)測(cè)定：每百克海蜇含蛋白質(zhì) 123 克、碳水化合物 4 克、 鈣 182 毫克、碘 132 微克以及多種維生素。海蜇還是一味治病良藥，祖國(guó)醫(yī)學(xué)認(rèn)為，海 蜇有清熱解毒、化痰軟堅(jiān)、降壓消腫之功。加工后的產(chǎn)品，稱(chēng)傘部者為海蜇皮，稱(chēng)腕部 者為海

8、蜇頭，其商品價(jià)值海蜇皮貴于海蜇頭。 海蜇片一般是漁民用新鮮的海蜇去頭（紅墩） 、去墩皮，然后施礬脫水加鹽制成， 這樣不但效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且加工出的海蜇片失去了剛打撈出時(shí)的新鮮。因此我 們需要設(shè)計(jì)一套海蜇切片加工機(jī)，以便方便高效的將海蜇切成條，這樣既顯著提高了海 蜇切條的效率又減輕了漁民的勞動(dòng)強(qiáng)度，使新鮮海蜇可得到及時(shí)加工，具有一定的使用 價(jià)值。 民以食為天，食品工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著舉足輕重的地位。隨著人們物質(zhì)生活水 平的提高，各種傳統(tǒng)和新興食品種類(lèi)不斷增多，餐飲業(yè)日漸興旺，擴(kuò)大了食品機(jī)械內(nèi)需， 帶動(dòng)了食品機(jī)械市場(chǎng)的發(fā)展。如今，食品機(jī)械行業(yè)正呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。 1.1.1 食品機(jī)械的現(xiàn)

9、狀 目前國(guó)內(nèi)有實(shí)力的食品機(jī)械制造商致力于研究高科技、高素質(zhì)生產(chǎn)及可靠的服務(wù)， 已能夠提供各類(lèi)生產(chǎn)問(wèn)題的解決方案和完善的生產(chǎn)線，并能與相關(guān)專(zhuān)業(yè)公司保持長(zhǎng)期合 作的關(guān)系。不少企業(yè)正積極擺脫產(chǎn)品數(shù)量少、技術(shù)含量低的現(xiàn)象，在經(jīng)營(yíng)中向多功能、 智能化方向發(fā)展，以拓寬更廣闊的市場(chǎng)渠道。然而，在高速發(fā)展的今天，人們對(duì)食品種 類(lèi)、質(zhì)量、品味等都有了更高的需求，這不僅促進(jìn)了食品機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，也對(duì)食品機(jī) 械創(chuàng)新、技術(shù)升級(jí)提出了更高的要求。 與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)食品機(jī)械還處于弱勢(shì)，不少企業(yè)存在低水平的重復(fù)建設(shè)。這 種狀況不但浪費(fèi)了有限的資金、人力等重要資源，還造成了市場(chǎng)的無(wú)序混亂，阻礙了行 業(yè)的健康發(fā)展。行業(yè)要發(fā)

10、展，不僅要依靠老產(chǎn)品的銷(xiāo)量增加，更需要新產(chǎn)品做技術(shù)支撐， 現(xiàn)階段行業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)升級(jí)的壓力日益加大。全球科技的進(jìn)步，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng) 把核能技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)、生物技術(shù)和系統(tǒng)工程融入到傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù) 中。新的合金材料、高分子材料、復(fù)合材料、無(wú)機(jī)非金屬材料等新材料也得到了推廣應(yīng) 用，機(jī)械的集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化將成為未來(lái)發(fā)展的主流。隨著人們對(duì)食品 的需求逐漸走向多樣化、多層次化，為食品工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)。食品機(jī)械行 業(yè)也將提供多品種、高質(zhì)量的產(chǎn)品以滿足食品工業(yè)發(fā)展的需求?？傊?，摒棄單一，追求 多元化發(fā)展，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，拓展食品機(jī)械發(fā)展之路，食品機(jī)械行業(yè)必將得到更

11、快 速的發(fā)展。 1.1.2 食品機(jī)械的發(fā)展情況 當(dāng)前國(guó)際上食品在創(chuàng)新上呈現(xiàn)三種趨勢(shì)：一是食品從包裝到口感給人以美好的享受， 二是烹飪簡(jiǎn)便和食用快捷，三是天然、滋補(bǔ)、低熱量。 第一類(lèi)的特點(diǎn)是回歸自然和傳統(tǒng)，包裝國(guó)際化，味道多樣化，以新穎的造型吸引顧 客。 第二類(lèi)的特點(diǎn)是家庭烹飪，食用簡(jiǎn)單方便，以適應(yīng)人們生活節(jié)奏的加快及外出度假 旅游等的需要。 第三類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)是具有注重保健、清淡、天然等特點(diǎn)。 在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，有不少高新技術(shù)已應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域。如： 用電子束輻射減少病源微生物體（如牛肉中的大腸桿菌） 。 以超液壓取代巴氏殺菌的熱加工對(duì)軟包裝容器內(nèi)的顆粒酸性食品（例如水果片） 進(jìn)行殺菌。 利用連

12、續(xù)感應(yīng)加熱減少液態(tài)食品的巴氏滅菌時(shí)間。 通過(guò)膜技術(shù)進(jìn)行加工用水回收，達(dá)到減少?gòu)U水處理費(fèi)用和降低能源成本的目的。 奶品的冷凍濃縮。 用脈沖電場(chǎng)取代液體產(chǎn)品的巴氏殺菌熱加工。 核磁共振映射調(diào)控凍結(jié)時(shí)間和冷凍效率。 發(fā)達(dá)國(guó)家的食品原料加工率一般都在 70%以上，有的高達(dá) 92%，以吃“成品”為主。 而我國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家僅為 20%30%，基本是以吃“原料”為主。發(fā)達(dá)國(guó)家把這么 多原料加工成即食方便，品種齊全，質(zhì)量?jī)?yōu)良和數(shù)量充足的食品，是靠科技優(yōu)勢(shì)，是靠 先進(jìn)的加工工藝和優(yōu)良的機(jī)械設(shè)備武裝的強(qiáng)大的食品工業(yè)。 發(fā)達(dá)國(guó)家的食品機(jī)械行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)完整的工業(yè)體系，品種齊全，多達(dá) 3000 多種，機(jī)械化

13、、自動(dòng)化程度高，新原理、新技術(shù)、新工藝、新材料不斷被運(yùn)用； 產(chǎn)品質(zhì)量可靠、穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化程度高；動(dòng)力燃料及水消耗少；能夠做 到無(wú)廢渣、廢水、廢汽排出，無(wú)環(huán)境污染。 1.2 本課題的主要任務(wù) 海蜇切片加工機(jī)設(shè)計(jì)包括機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)。確定海蜇切片 加工機(jī)的機(jī)械部分傳動(dòng)方案，根據(jù)海蜇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定加工刀具，掌握機(jī)械部分的組 成、結(jié)構(gòu)形式、工作原理及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。根據(jù)給定的每天加工和有關(guān)參數(shù)能正確選擇電機(jī)、 聯(lián)軸器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類(lèi)及其有關(guān)參數(shù)。掌握傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)給 定參數(shù)，對(duì)主要部件進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)海蜇切片加工機(jī)的傳動(dòng)零部件。繪制加 工機(jī)主要

14、零件的零件圖。繪制加工機(jī)的裝配圖。 1.3 本次設(shè)計(jì)完成的主要工作 本次設(shè)計(jì)的主要工作是確定海蜇切片加工機(jī)的傳動(dòng)方案，加工方案，繪制結(jié)構(gòu)示意 圖；設(shè)計(jì)輸送機(jī)構(gòu)零件、工作部分機(jī)構(gòu)傳動(dòng)零件、支承座；計(jì)算并選擇電動(dòng)機(jī)，聯(lián)軸器 等等。 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 海蜇切片加工機(jī)的基本參數(shù) 技術(shù)要求：海蜇有很多吃法，其中海蜇片是一種常見(jiàn)的吃法，這里針對(duì)海蜇，設(shè)計(jì) 自動(dòng)加工海蜇片的機(jī)械設(shè)備，該機(jī)械要求操作方便，產(chǎn)量高，成型好，產(chǎn)品粗細(xì)厚薄可 以自由調(diào)節(jié)，有可能受腐蝕的地方采用不銹鋼或鋁合金制作。 技術(shù)參數(shù)： 加工量：100300kg/h； 海蜇片寬：10 mm20mm。 2.2 海蜇切片加工機(jī)的整體方案 海

15、蜇切片加工機(jī)通常由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、運(yùn)送機(jī)構(gòu)、工作部分（切片和切條） 、底 座、機(jī)架等組成。下圖為海蜇成切片加工機(jī)的整體方案圖。 圖 2.1 海蜇成切片加工機(jī)的整體方案圖 1 電機(jī) 2 滾珠絲杠 3 工作臺(tái) 4 鋼絲刀 5 連桿 6 曲柄輪 7 刀片 8 滑軌撐架 9 滑軌 10 軸承座 2.2.1 傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 傳送機(jī)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)海蜇片在加工過(guò)程中的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 該方案中傳送機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案采用滾珠絲杠傳動(dòng)。由電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)滾珠 絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滾珠絲杠副將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻z杠螺母的水平運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái) 在水平方向移動(dòng)，從而完成海蜇片加工過(guò)程中的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。下圖為傳送機(jī)構(gòu)傳動(dòng)圖。 圖

16、2.2 傳送機(jī)構(gòu)傳動(dòng)圖 1 步進(jìn)電機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 軸承及軸承座 4 絲杠 5 絲杠螺母 6 工作臺(tái)導(dǎo)軌 7 工作臺(tái) 8 導(dǎo)軌支架 9 軸承座支架 10 預(yù)緊螺母 2.2.2 工作部分之切片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 切片機(jī)構(gòu)是用來(lái)將海蜇切割成厚薄均勻的大片（似一張張的薄餅） 。根據(jù)新鮮海蜇 具有柔軟和粘刀的特性，切割刀具采用鋼絲刀。下圖為切片機(jī)構(gòu)圖。 圖 2.3 切片機(jī)構(gòu)圖 1 電機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 曲柄軸 4 軸承 5 軸承座 6 曲柄輪 7 連桿 8 軸套 9 轉(zhuǎn)動(dòng)副 10 鋼絲刀架 11 鋼絲 12 滑動(dòng)導(dǎo)軌 2.2.3 工作部分之切條機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 切條機(jī)構(gòu)是用來(lái)將已切成片的海蜇切成條狀，完成

17、海蜇片的最終切割。根據(jù)新鮮海 蜇韌性強(qiáng)的特點(diǎn)，可用多刀片一次切割，提高工作效率。下圖為切條機(jī)構(gòu)圖。 圖 2.4 切條機(jī)構(gòu)圖 1 步進(jìn)電機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 軸承端蓋 4 軸承座 5 大曲柄軸 6 大曲柄輪 7 轉(zhuǎn)動(dòng)副 8 大連桿 9 滑軌 10 滑動(dòng)副 11 掛刀架 12 刀片 13 刀片軸 14 滑軌支架 3 傳送部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 1、 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式可以根據(jù)電源的種類(lèi)、工作方式、工作條件（溫度、環(huán)境、 空間尺寸）工作要求和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）等來(lái)選擇。因海 蜇在進(jìn)給過(guò)程中要求啟停頻繁且定位要求高，由此電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)。

18、 2 步進(jìn)電機(jī)選擇綜述 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每 輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例， 相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步 進(jìn)電機(jī)有慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 步進(jìn)電機(jī)的選擇主要考慮步距角，靜力矩和保持轉(zhuǎn)矩。 （1）步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸 上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速） 。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目 前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 0.

19、36 度/0.72 度（五相電機(jī)） 、0.9 度/1.8 度（二、 四相電機(jī)） 、1.5 度/3 度 。 （2）靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇 的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和 單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起 動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù) 載的 2-3 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸） 。 （3）保持轉(zhuǎn)矩（holding torque） 保持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)

20、時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最 重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力 矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了 衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說(shuō) 2n.m 的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明 的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 2n.m 的步進(jìn)電機(jī)。 3 確定步進(jìn)電機(jī)的步距角 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)：工作臺(tái)及加工物品 w=m+m=120kg，定位時(shí)間 t0=0.8s 以內(nèi)， （t0=0.4s,加減速 ），轉(zhuǎn)速，絲杠導(dǎo)程，脈沖當(dāng)量，min/500rn mml4mm01. 0 每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。rp l s/400 可求得步距角 9

21、 . 0 360 s 4、確定必要轉(zhuǎn)矩 （1）計(jì)算加在步進(jìn)電機(jī)上的脈沖數(shù); n f 選擇步距角的二相步進(jìn)電機(jī) 9 . 0 s sfn/10100400250 9 . 0 360 250 3次數(shù) （2）所需轉(zhuǎn)矩;cmkgtm alm ttt 其中， cmkgtl 負(fù)載轉(zhuǎn)矩cmkgta 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩 確定負(fù)載: l t cossin g mg ff a 05 . 0 10120200 260 預(yù)負(fù)載n f f 7 . 86 3 0 22 00bb l pfpf t 2 104 3 f 0.3 0.92 104260 3- 3- 0.01650.184 mn 0.2005 計(jì)算加速 a t 確定全慣性慣

22、量 2 mkgjl 滾珠螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 4 3-34 103221601240109 . 7 3232 bbb dlj 4 3- 103256010.775 23- 101.268mkg 工作臺(tái)與工作物的慣性量 t j 24- 2 3- 2 104.87 2 104 120 2 mmkg p j b t 全慣性慣量： 2-34- 101.755104.870.1268mkgjjj tbl 1 12- 180t ff jjt s loa 2 . 0 0-33333 180 9 . 0 101.755 3- o j 2-3 102.62101.7550.019 mn 0.469 電機(jī)轉(zhuǎn)矩由電機(jī)必

23、要轉(zhuǎn)矩乘上安全系數(shù) a=1.5 求的， ， mnttt alm 005 . 1 5 . 1469 . 0 2010 . 0 5 . 1 根據(jù)計(jì)算所得的步距角和必要轉(zhuǎn)矩可選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為：110byg250b 步進(jìn)電機(jī)， 步距角為 0.9，保持轉(zhuǎn)矩 8nm。tm小于保持轉(zhuǎn)矩 tb。 3.2 滾珠絲杠的選擇計(jì)算 在根據(jù)加工對(duì)象及工作臺(tái)的進(jìn)給速度等相關(guān)內(nèi)容來(lái)初定一下相關(guān)參數(shù)。工作臺(tái)質(zhì)量 m=20kg，工件及夾具質(zhì)量 m=100kg，工作臺(tái)最大行程 lk=1000mm，,工作臺(tái)回程速度 ，工作臺(tái)的進(jìn)給速，工作臺(tái)滑軌摩擦系數(shù)mm/min 102.0=v 3 1 mm/min 101.0=v 3 2 查機(jī)

24、械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 1 卷，表 1-1-7，。0.2=（0.1= 靜動(dòng) （1）確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 ph: 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（1） ； mm4 500 100 . 2v =p 3 max max h n 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-14，取 ph=4mm。 （2）確定當(dāng)量載荷 fm與當(dāng)量轉(zhuǎn)速 nm: 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（1）可得： 3 h i i 10 p v =n 500r/min=n mm/min 102.0=v 1 3 1 250r/min=n mm/min 101.0=v 2 3 2 （w+w（+p=f 21i f1=2

25、00+0.1（200+1000）=320n f2=0+0.1（200+0）=20n 由此代入機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（2）可得當(dāng)量載荷： 3 221 22 3 211 3 1 m ff =f tntn tntn 3 33 3350067250 335002067250320 254.6n 代入機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（4）可得當(dāng)量轉(zhuǎn)速： 21 2211 m tn =n tt tn 100 33500+67250 333r/min= （3）確定預(yù)期額定動(dòng)載荷 cam： 先按 lh=20000h 要求用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（5）

26、計(jì)算，輕微沖 擊按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-43 取 fw=1.3，7 級(jí)精度由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-41 取 fa=0.8，可靠度 97%，fc=0.44，則 0.440.8100 )l(60n 3 1 hn mw am ff c 0.440.8100 20000333602553 . 13 1 kn495 . 1 擬采用中預(yù)緊絲杠，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-44，取 fe=4.5，按最大載荷 fmax 計(jì)算，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（7） 1.44kn=320n4.5=ff= maxe am c 取與中較大值，則 am c am

27、 c1.495kn= cam （4）確定允許的最小螺紋底徑 d2m, 估算絲杠允許的最大軸向變形量： m 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（8）: 2.53.310 4 1 3 1 4 1 3 1 m 重復(fù)定位精度 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（9）: 5256.25 5 1 4 1 5 1 4 1 m 重復(fù)定位精度 取兩結(jié)果最小值。2.5=m 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（11） nwf24010002000.2 0 靜 l=行程 lk+安全行程（24）ph+兩個(gè)全程+螺母長(zhǎng)+一個(gè)支承長(zhǎng) =1000+（816）4+2x40+146+69

28、 =12381246 可取 l=1240mm 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式 q=0.039 代入機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷 表 12-1-40 中式（10）： mm m lf a m 5 . 13 205 1240240 039. 0 8 d 0 2 （5）確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) 選內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)法蘭式、直筒雙螺母墊片預(yù)緊 ffzd 型 3204-5。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 3 卷表 12-1-33 知 d0=32mm，d2=28.9mm d2m =13.5mm， ， 。由機(jī)械kncknc am 495 . 1 6 . 9 a knc a 9 . 27 0 mmdw3mnrnu/823 設(shè)計(jì)手冊(cè)

29、第 3 卷表 12-1-33 中查出螺母長(zhǎng)為 92mm，同時(shí)選定 jb/t3162 推薦的固定軸 端形式，d0=32mm，采用一對(duì) 760304df 推力角接觸球軸承，從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-26 中查出一個(gè)支承長(zhǎng)為 58mm。 （6）dn值校驗(yàn)： 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（12） max2maxpw nddnd w 7000500144 . 7 3 . 34 合格。 （7）確定滾珠絲杠副預(yù)緊力 fp： nff4991300 3 1 3 1 maxp 取 fp=500n。 （8）計(jì)算行程補(bǔ)償值 c： 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-14 中式（14）

30、，t 取 2、5 hku pll148 124011602401601000 取 lu=1240; 3- 108 .11 u tlc m58.361012405 . 2 8 . 11 3- （9）計(jì)算預(yù)拉伸力 ft： 2 2t 95 . 1 tdf n4072 9 . 285 . 295 . 1 （10）滾珠絲杠壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算： 因最大軸向載荷 p=320，小于絲杠預(yù)拉伸力 fi=4072n，絲杠不會(huì)受壓失穩(wěn)，所以不 需要驗(yàn)算。 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 3 卷表 12-1-40 中式（9）驗(yàn)算抗拉強(qiáng)度： a i p mp d f 2 . 6 92.28 4 4072 4 2 2 遠(yuǎn)低于鋼材許用拉應(yīng)力

31、。 3.3 工作臺(tái)及工作臺(tái)撐架的設(shè)計(jì)計(jì)算 331 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)被加工對(duì)象含水量及含鹽量高的特點(diǎn)性質(zhì)，工作臺(tái)應(yīng)選取不銹鋼材料，大小以 大于被加工對(duì)象適量為宜，海蜇平均大小直徑為 400-600mm。因此，工作臺(tái)的長(zhǎng)寬高要 大于 600mm，取 700mm 即可。厚度上能提供足夠的支撐強(qiáng)度即可，不銹鋼強(qiáng)度很高，經(jīng) 驗(yàn)值 5mm 就足夠了。另外，工作臺(tái)上需打孔，用于螺釘固定。詳細(xì)設(shè)計(jì)見(jiàn)零件圖。 3.3.2 工作臺(tái)撐架的設(shè)計(jì)計(jì)算 工作臺(tái)撐架的設(shè)計(jì)需根據(jù)絲杠螺母的尺寸來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算。因工作臺(tái)長(zhǎng)寬較大，厚度較 小，長(zhǎng)厚比值大，為減小集中彎矩，可將工作臺(tái)撐架設(shè)計(jì)成 v 型。下圖是工作臺(tái)撐架的 詳細(xì)設(shè)計(jì)

32、圖。 圖 3.1 工作臺(tái)撐架 4 工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 切片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式可以根據(jù)電源的種類(lèi)、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸） 和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。由此，選用一般用途的 y 系 列（ip44）封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。 2 確定電動(dòng)機(jī)容量 電動(dòng)機(jī)容量（功率）選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響，當(dāng)容量小 于工作要求的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載發(fā)熱量 大而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，能量充分利用，經(jīng)常處于不滿載運(yùn)行，其效 率和功率因數(shù)都降低，

33、增加電能消耗造成很大浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的發(fā)熱條件來(lái)決定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與其運(yùn)行狀態(tài)有 關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或變化很小，常溫下工作的機(jī)械，只要所選電動(dòng)機(jī)的 額定功率 pm等于或大于所需電動(dòng)機(jī)功率 p0，即 pm=p0，電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱， 而不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。 所選電動(dòng)機(jī)效率高，耗電少，性能好，噪聲小，振動(dòng)小，體積小，重量輕，運(yùn)行可 靠，維修方便。結(jié)構(gòu)為全封閉、自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。 (1) 工作機(jī)所需功率 pw 工作機(jī)所需功率 pw（w）應(yīng)由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定。由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中 給定的工作參數(shù)按式(4-1)計(jì)算： (4-1

34、) vfp xw 式中 f 是滑塊的摩擦阻力；v 是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度 m/s。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)線切割速度 v=3m/s4m/s,刀重約 10kg，摩擦阻力 f=100 x0.2=20ng 此式只是對(duì)滑塊機(jī)構(gòu)阻力的模糊計(jì)算，若要求精確需進(jìn)行試驗(yàn)。在此就按上式計(jì)算。 滑塊機(jī)構(gòu)的功率=20nx4m/s=80wvfp xw (2) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率 p0 p0=pw/w （4-2） w=滑聯(lián)軸器軸承 3 （4-3） w是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率。對(duì)于此工作機(jī)，w=滑聯(lián)軸器軸承 3。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 1 卷表 1-1-3，滑=0.85，聯(lián)軸器=0.97軸承=0.99，w=0.80。 p0=pw/=80/0.8=100

35、w 電動(dòng)機(jī)的額定功率通常為 pm=(11.3)p0=100130w，取 pm=130w。 3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)行程 0.1m，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一周需時(shí)間 t=2h/v=0.1x2/3s。因此，要達(dá)到 3m/s-4m/s 的速度,需要轉(zhuǎn)速達(dá)到 n=60/(0.1x2/v) =9001200r/min，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 nm=4321728 r/min 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的的尺寸、結(jié)構(gòu)，因執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)需減速所以選定電動(dòng)機(jī) 的型號(hào)為 y90s-6，p=750w，同步轉(zhuǎn)速為 n=1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 nm=910r/min。 4.1.2 小曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)

36、計(jì)計(jì)算 連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠，傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)，傳遞載荷較大，可實(shí) 現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)規(guī)律，主要用于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 該曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)鋼絲刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)程和回程速度無(wú)變化要求，即 無(wú)需急回運(yùn)動(dòng)。因此，可設(shè)計(jì)成對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，既可滿足要求，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且制造。 設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)下圖 圖 4.1 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)示意圖 根據(jù)行程 h=100mm，且為對(duì)心式無(wú)偏心距，所以曲柄 a 的長(zhǎng)度為行程 h 的 1/2,所以 a=50mm。在設(shè)計(jì)曲柄連桿的尺寸時(shí)，一般的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是，取連桿長(zhǎng)度為曲柄長(zhǎng)度的 兩倍左右，該對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸相對(duì)較小，考慮到要與其他機(jī)件的安裝相 配合，因此，

37、連桿尺寸取值相對(duì)大一些，連桿長(zhǎng)度 b=130mm。 4.1.3 曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1求曲柄軸上的功率 p、轉(zhuǎn)速 n、轉(zhuǎn)矩 t wwpp970.97100 0 聯(lián)軸器 mmmmn n p t97.1017 910 97 95509550 min/910 1 rn 2.初步確定主動(dòng)軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 表 15-3，取 a=125，于是得 mm n p ad9 . 5 910 097 . 0 125 3 3 1 1 min 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 d-。為了使所選的軸直徑 d- 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取

38、聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查表 14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則： 3 tkt aca 3 . 1 a k mmntkt aca 361.132397.10173 . 1 1 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) gb/t58432003，選取 ca t gy1 型凸緣聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為 25000nmm。半聯(lián)軸器的孔徑 d1=14mm，故取 d- =14mm ，聯(lián)軸器長(zhǎng)度 l=32mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 l1=30mm。 3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 擬定軸上零件的裝配方案 該曲柄軸的裝配方案如圖所示。 圖 4.2 曲柄軸的裝配圖 2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各

39、段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段 的直徑 d-=16mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 d=16mm。半聯(lián)軸器 與配合的轂孔長(zhǎng)度 li=30mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承承受徑向力的作用，故選取深溝球軸承。參照工作要 求并根據(jù) d-=17mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球 軸承 6003，其尺寸為 ddb=17mm35mm10mm，故 d-=17mm，由于軸承右端用軸 肩定位，所以取 d-= 20mm。因該軸的最右端安裝曲柄輪，所以軸承采用中間固定方 式，為保證軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性，兩軸承間距不得小于外伸

40、軸的長(zhǎng)度，所以取 l- =75mm 軸承端蓋的總寬度為 14mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求， 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 l=11mm，故取 l-=25mm，l-=25mm。 軸的最右端安裝曲柄輪，輪轂長(zhǎng) l=28mm，用軸端擋圈定位，軸與曲柄輪的輪轂 的配合長(zhǎng)度 l-=27mm。 3) 主動(dòng)軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用 c 型平鍵（雙 圓頭） ，按 d1由手冊(cè)查得 bhl 為 5mm5mm25mm，半聯(lián)軸器與軸配合為 h7/j6。深溝 球軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選取軸的直徑尺寸公差為 m6

41、。 4）確定圓角與倒角 參考表 15-2 取軸兩端倒角為 145。各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)小曲柄軸零件圖。 5.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖 圖 4.3 軸的結(jié)構(gòu)圖 在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取值。對(duì)于 6004 型深溝球軸承，由手冊(cè)查 得 b/2=5mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距 l1 =65mm，外伸端 l2=14mm，根據(jù)軸的 計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎距圖和扭距圖。 圖 4.4 水平方向彎距圖 圖 4.5 垂直方向彎距圖 圖 4.6 總彎矩圖 圖 4.7 扭矩圖 從主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖以彎矩和扭矩圖中可以看出截面 c 是軸的危險(xiǎn)截面，見(jiàn)表 4-1。 表 4-1 c

42、 截面彎扭分析表 載 荷水平面 h垂直面 v 支反力 f fnh1=4.31n fnh2=24.31n fnv1=10.34n fnv2=58.34n 彎 矩 m mh=480nmmmv=672nmm 總 彎 矩 m=825.8nmm 扭 距 t t3=1017.97nmm 6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 (3-14) w tm ca 22 )( 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的強(qiáng)度。根據(jù)式 (3-14)， 取，軸的計(jì)算應(yīng)力為 2.09mpa，由于已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表6 . 0 15-1 查得，故安全。mpa60 1 1 ca 4.2 切條機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算

43、 4.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 1、 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式可以根據(jù)電源的種類(lèi)、工作方式、工作條件（溫度、環(huán)境、 空間尺寸）工作要求和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）等來(lái)選擇。因海 蜇在進(jìn)給過(guò)程中要求啟停頻繁且定位要求高，由此電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)。 2 步進(jìn)電機(jī)選擇綜述 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每 輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例， 相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步 進(jìn)電機(jī)有慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制

44、簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 步進(jìn)電機(jī)的選擇主要考慮步距角，靜力矩和保持轉(zhuǎn)矩。 （1）步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸 上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目 前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 0.36 度/0.72 度（五相電機(jī)）、0.9 度/1.8 度（二、 四相電機(jī)）、1.5 度/3 度 。 （2）靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇 的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和 單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二

45、種負(fù)載均要考慮，加速起 動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù) 載的 2-3 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（幾何尺寸）。 （3）保持轉(zhuǎn)矩（holding torque） 保持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最 重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力 矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了 衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說(shuō) 2n.m 的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明 的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 2n.m 的步進(jìn)電機(jī)。 3 確

46、定步進(jìn)電機(jī)的步距角 由工作參數(shù)知轉(zhuǎn)速脈沖當(dāng)量為 =2.5，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，60r/min=vrps/200 500 步距角 8 . 1 360 s s 計(jì)算加在步進(jìn)電機(jī)上的脈沖數(shù); n f 選擇步距角的二相步進(jìn)電機(jī) o 8 . 1 s srrf s /200 8 . 1 360 min/60 360 次 4、確定必要轉(zhuǎn)矩 所需轉(zhuǎn)矩;cmkgtm alm ttt 其中，cmkgtl 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 cmkgta 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩 確定負(fù)載: l t 確定負(fù)載 tl r l ft 115mm192n mm22.08n 加速轉(zhuǎn)矩 ta 曲柄盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（假定是均勻質(zhì)地的圓柱） 240mm120/7.9 3 dmmrc

47、mg， vw hr 2 9 . 7 21209 . 7 2 kg144 . 7 取質(zhì)量 w=7.5kg 2222 054 . 0 5405 . 7240 8 1 8 1 mkgcmkgdwjt 222 0 019.540540019 . 0 cmkgcmkgcmkgjjj t t ff g j t ns a 0 180 1 . 0 0-200 180 9 . 014 . 3 980 019.540 mncmkg73 . 1 3 . 17 必要轉(zhuǎn)矩 tm mnttt alm 81.3373 . 1 08.22 步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩 tb，需要大于必要轉(zhuǎn)矩乘上安全系數(shù) 1.5 mnttt al 7

48、. 355 . 173 . 1 08.225 . 1 由步距角和必要轉(zhuǎn)矩可確定步進(jìn)電機(jī)選用 130byg250b，步距角 1.8，保持轉(zhuǎn)矩 40n m。 4.2.2 大曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 大曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于海蜇切片工作的切條動(dòng)作，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 1 卷，機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)可按最小傳動(dòng)角具有最大值的條件設(shè)計(jì)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)要求有一定的急 回特性，因此可設(shè)行程速比系數(shù) k=1.4，極位夾角，按 =150查 30 1 1 180 k k 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 1 卷，圖 4-2-7 可得以下比例關(guān)系 b/s=0.925 a/s=0.460 e/s=0.31 a/b=0.50 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程為 h

49、=250mm，即 s=h=250mm，可分別求得 b=232.5mm a=115mm e=65mm 大曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的示意圖如下圖所示。 圖 4.8 大曲柄滑塊機(jī)構(gòu)示意圖 4.2.3 大曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1求曲柄軸上的功率 p、轉(zhuǎn)速 n、轉(zhuǎn)矩 t p1= p0聯(lián)軸器 =1000.97w=97w t1=35700nmm() n1=60r/min 2.初步確定主動(dòng)軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 表 15-3，取 a=125，于是得 mm n p ad 6 . 14 60 097. 0 125 3 3 1 1 min 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)

50、軸器處軸的直徑 d-。為了使所選的軸直徑 d- 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表 14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取， 3 tkt aca 3 . 1 a k 則： mmntkt aca 46410357003 . 1 3 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn) gb/t58432003，選取 ca t gy2 型凸緣聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為 65000nmm。半聯(lián)軸器的孔徑 d1=16mm，故取 d- =16mm ，聯(lián)軸器長(zhǎng)度 l=42mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 l1=40mm。 3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 擬定軸上零件的裝配方案 該曲柄軸的裝配方案

51、如圖所示。 圖 4.9 大曲柄軸的裝配圖 2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段 的直徑 d-=18mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 d=18mm。半聯(lián)軸 器與配合的轂孔長(zhǎng)度 li=42mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承承受徑向力的作用，故選取深溝球軸承。參照工作 要求并根據(jù) d-=20mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深 溝球軸承 6004，其尺寸為 ddb=20mm42mm12mm，故 d-=20mm，由于軸承右端 用軸肩定位，所以取 d-= 25mm。因該軸的最右端安裝曲柄輪，

52、所以軸承采用中間固 定方式，為保證軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性，兩軸承間距不得小于外伸軸的長(zhǎng)度，所以取 l- =85mm。 軸承端蓋的總寬度為 14mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求， 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 l=11mm，故取 l-=25mm，l-=25mm。 軸的最右端安裝曲柄輪，輪轂長(zhǎng) l=30mm，用軸端擋圈定位，軸與曲柄輪的輪轂 的配合長(zhǎng)度 l-=29mm。 3) 主動(dòng)軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用 c 型平鍵（雙 圓頭），按 d1由手冊(cè)查得 bhl 為 5mm5mm25mm，半聯(lián)軸器與軸配合為 h7/j6。深

53、溝球軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選取軸的直徑尺寸公差為 m6。 4）確定圓角與倒角 參考表 15-2 取軸兩端倒角為 145。各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)小曲柄軸零件圖。 5.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖 圖 4.10 軸的結(jié)構(gòu)圖 在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取值。對(duì)于 6004 型深溝球軸承，由手冊(cè)查 得 b/2=5mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距 l1 =65mm，外伸端 l2=14mm，根據(jù)軸 的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎距圖和扭距圖。 圖 4.11 水平方向彎距圖 圖 4.12 垂直方向彎距圖 圖 4.13 總彎矩圖 圖 4.14 扭距圖 從主動(dòng)軸的

54、結(jié)構(gòu)圖以彎矩和扭矩圖中可以看出截面 c 是軸的危險(xiǎn)截面，見(jiàn)表 4-2。 表 4-2 c 截面彎扭分析表 載 荷水平面 h垂直面 v 支反力 f fnh1=32.88n fnh2=192.88n fnv1=40.5n fnv2=237.80n 彎 矩 m mh=2400nmmmv=2959.1nmm 總 彎 矩 m=3809.9nmm 扭 距 t t3=35700nmm 6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 (3-14) w tm ca 22 )( 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的強(qiáng)度。根據(jù)式 (3-14)， 取，軸的計(jì)算應(yīng)力為 27.20mpa，由于已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)

55、處理，由6 . 0 表 15-1 查得，故安全。mpa60 1 1 ca 5 校 核 5.1 鍵的校核 選取傳曲柄軸與聯(lián)軸器處的鍵進(jìn)行校核。 鍵的失效形勢(shì)主要是工作面被壓潰，一般只對(duì)擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，由機(jī)械設(shè) 計(jì)式（6-1）查得公式如下： 102 3 pp kld t 式(3-21)中： t傳遞的轉(zhuǎn)矩 k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，h 為鍵的高度。 l鍵的工作長(zhǎng) d軸的直徑 鍵、軸、連軸器輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)第 2 p 卷，表 6-2 得，=100mpa。 p t=1.018nm k=0.5xh=0.5x5=2.5mm l=l-b/2=20-2.5=17.

56、5mm d=14mm 將以上數(shù)值代入公式 3 . 3 14 5 . 175 . 2 100179712 3 pp xx 故，鍵是安全的。 用同樣的方法對(duì)其他部位的鍵進(jìn)行校核，結(jié)果所有的鍵都安全。 5.2 軸承的校核 選取大曲柄軸的深溝球軸承 6004 來(lái)校核。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知深溝球軸承 6004 的基本額定動(dòng)載荷 cr=9.38kn,基本額定 靜載荷 c0r=5.02kn，選取軸承的預(yù)期計(jì)算壽命 lh=24000h。 圖 5.1 軸上受力圖 （1） 根據(jù)以上受力圖，求兩軸承受到的徑向載荷 fnv1和 fnv2,其中 ft=160n fr=197.27n 由受力分析知： fnh1=32.88n fnh2=192.88n fnv1=40.5n fnv2=237.80n = 1r f 2 1 2 1nhnv ff n17.5288.325 .40 22 = 2r f 2 2 2 2nhnv ff n19.30688.19280.237 22 （2）軸承基本額定動(dòng)載荷計(jì)算 額定動(dòng)載荷 c=p (5-2) tn dmh ff fff p當(dāng)量動(dòng)載荷，即 fr1、fr2中的大值，p=fr2=306.19n h壽命因子，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 2 卷，表 7-2-23，選取 h =1.6