大棗切片機的設計目 錄摘要1關鍵詞11 前言11.1 選題的背景和目的51.2 圓盤式剪切機國內外的發展現狀51.3 剪切機設計內容和方法62 電動機的選擇72.1傳動裝置總體傳動比的確定及傳動比的分配72.2確定各軸轉速、轉矩72.2.1轉速計算72.2.2轉矩計算73各齒輪的設計計算83.1減速器內錐齒輪的設計計算83.1.1選定齒輪精度等級、材料熱處理方式及齒數83.1.2按齒面接觸疲勞強度計算83.1.3齒輪部分相關參數103.1.4校核齒根彎曲疲勞強度113.1.5錐齒輪轉動數據匯總123.1.6核算轉速，轉矩133.1.7錐齒輪結構示意圖134 軸的設計144.1 小錐齒輪軸（軸）的設計144.1.1作用在小齒輪上的力144.1.2小齒輪軸上的參數144.1.3 初步確定軸的最小直徑144.1.4 聯軸器的選用144.1.5軸的結構設計154.1.6求軸上的載荷174.1.7按彎扭合成應力校核軸的強度184.2 大錐齒輪軸（軸）的設計184.2.1作用在大齒輪上的力194.2.2類似軸的設計過程194.2.3軸的結構設計194.2.4求軸上載荷214.2.5 按彎扭矩合成應力校核軸的強度224.2.6 精確校核軸的強度225軸承和鍵的選擇 235.1 軸承的選取 235.2.鍵的設計和計算256 刀盤刀片設計267 總結 28參考文獻29致謝 30大棗切片機的設計摘 要：本文以大棗加工為背景，針對大棗大都收工切片的現狀，通過查找大量相關文獻資料和觀看已有大棗切片機產品結構，綜合它們的優缺點加以比較，設計出了一種適合大棗零售商和批發商的小批量加工，切生產率介于大型切片機和手工加工之間的小型切片機。該大棗切片機結構緊湊，重量輕巧，工作過程平穩，價格相對較低，適合大部多數大棗加工的需求。關鍵詞：大棗飲片；設計；切片機全套圖紙，加153893706Design on section cutter for medicicanl materialsStudent:Zhang LiTutor:Zhang Lan(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract:In this paper, the background processing of medicinal herbs, most call it a day for the medicine section of the status quo, by looking for a large number of related documents and view the product structure has medicinal slicer, integrated to compare their advantages and disadvantages, design a retail and wholesale for medicinal herbs Batch processing of small business, cut between the productivity of large sections between machine and manual processing of small slicer. The medicine slicing machine compact, lightweight, smooth work process, the price is relatively low for most of the needs of most medicinal herbs processing.朗讀顯示對應的拉丁字符的拼音字典Key Words:chinese herbal medicine;design;section cutter1.前言1.1 選題的背景和目的剪切機有各種類型，平刃剪、斜刃剪、圓盤剪和飛剪。平刃剪用于剪切方坯，斜刃剪用于剪切板材，而圓盤剪廣泛用于縱向剪切厚度小于2030毫米的鋼板及薄帶鋼。而飛剪用于剪切運動著的軋件，其剪刃有平刃、斜刃和圓盤式飛剪。圓盤式剪切機由于刀片是旋轉的圓盤，因而可連續縱向剪切運動鋼板和帶鋼。圓盤式剪切機通常設置在精整作業線上用于將運動著的鋼板縱向邊緣切齊和剪切或者切成窄帶鋼，根據其用途可分為剪切板邊的圓盤剪和剪切帶鋼的圓盤剪。剪切板邊的圓盤剪，每個圓盤刀片均以懸臂的形式固定在單獨傳動的軸上，刀片的數目為兩對。這種圓盤剪用于厚板精整加工線。板卷的橫切機組和連續酸洗機組等作業線。剪切帶鋼的圓盤剪用于板卷的縱切機組，連續退火和渡鋅機組等作業線上。將板卷切成窄帶鋼，作為焊管坯料和車圈的坯料等。這種圓盤剪的刀片數目是多對的，一般刀片都固定在兩根公用的運動軸上，也有少數的圓盤刀片是固定在獨立的傳動軸上的。這次選圓盤式剪切機作為設計題目是在對1700橫切機組的調研的背景下進行的。1700橫切機組使用多年，其中圓盤剪使用過程中存在一些問題。該廠對該剪切機也進行了多次改造。圓盤剪使用過程中傳動系統精度底，徑向調整機構和刀片側向調整精度低，迫切要求更新和改造設計。這次設計的目的就是通過設計對主軸傳動系統，刀片側向調整機構，特別是各個機構中的傳動部分進行設計。通過設計過程掌握圓盤剪單體機械設備的設計方法，使所學的理論知識和實際結合起來，提高設計能力，獨立分析能力和繪圖技術，進行規范化的的訓練為今后的工作打下有力的基礎。1.2 圓盤式剪切機國內外的發展現狀 剪切機有下列幾個機構組成：刀盤旋轉傳動系統，刀盤徑向調整和刀片的側向調整，剪切寬度的調整等。剪切寬度的調整實際上就是對機架的距離調整。早期圓盤式剪切機速度較低，圓盤式剪切機刀片旋轉是用電機通過齒輪傳動，以及和萬向連接軸來實現的。刀盤徑向間隙調整用電機通過蝸桿蝸輪傳動是偏心套轉動來實現的。而刀片側向間隙是 用手動通過蝸輪傳動使刀片軸軸向移動來完成的。圓盤剪后設置碎邊剪，將剪切下來的板邊剪成碎段送到下面的滑槽中，也可對剪下來的薄板邊用卷取機卷起來，然后停車卸卷。為了使切下來的板邊的鋼板平直，在出圓盤剪時切邊應向下彎曲，現在采用上刀片軸相對下刀片軸移動一個不大的距離或者上刀片直徑比下刀片直徑小一些來實現。分條圓盤剪為了提高工作效率，從而采用了兩套機架，輪流使用，整體更換使設備的維修性提高，但投資費用大。1.3 剪切機設計內容和方法1、通過靠工廠調研，了解同類圓盤剪生產中存在的問題，查閱相關資料掌握圓盤剪的發展現狀。2、制定圓盤剪設計方案，在認真研究，有創新和改進，方案合理，并進行方案評述。3、進行設計計算，保證機件強度和剛度，計算公式采用要有依據。4、畫出總圖，部分部件圖和零件圖，利用計算機繪圖。5、對設計中控制系統提出要求，選擇潤滑方法。6、試車方法和維修技術，保證維修方便。7、對設備進行經濟分析和評價，降低設計成本。2電動機的選擇其技術數據如下：額定功率：0.75KW，滿載轉速：1400r/min 。電機所需功率為P=P/=19001.3/10000.759=3.25KW。根據2.2轉速轉矩計算，電動機軸轉矩Td=5.1NM 各轉動軸功率P1=0.72KW P2=0.68KW，所以確定Y系列電動機。Y系列三相異步電動機具有國際互換性特點其中，Y系列（IP44）電動機為一般用途全封閉自扇式籠型三相異步電動機，具有防止灰塵鐵屑等雜物侵入電電動機內部之特點，B級絕緣，工作環境不超過40C相對濕度不超過95，海拔不超過1000m，額定電壓220V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機械上。這里即選用此系列電動機。查取電動機參數。比較選擇Y系列三項異步電動機在2.2節中求出工作機至少需要功率3.25kW，在不小于此功率前提下，選取額定功率至少4kW的電動機，有如下備選型號Y112M-2，Y112M-4，Y132M1-6，Y160M1-8，其中Y112M-2型磁極少體積小，價格較低，但其轉速高會使傳動比增大；Y160M1-8型轉速低，磁極多，重量大，成本高，這兩種電動機不宜在此處選用，通過比較選用Y112M-4-B3型電動機。扭轉轉矩：2.2，額定轉矩：2.32.1傳動裝置總體傳動比的確定及傳動比的分配總傳動比 2.2確定各軸轉速、轉矩2.2.1轉速計算1) 小錐齒輪軸轉速2) 大錐齒輪轉速2.2.2轉矩計算1) 對電動機軸：2) 對各轉動軸：功率： 轉矩： 3各齒輪的設計計算3.1減速器內錐齒輪的設計計算3.1.1選定齒輪精度等級、材料熱處理方式及齒數本運輸機工作速度、功率都不高，故選用8級精度。1) * 選擇小齒輪材料為40Gr，調質處理，硬度270HBS，大齒輪材料為45號鋼，調質處理，硬度為230HBS，二者硬度差為40HBS。2) 選取小齒輪齒數Z1=20，*初步確定傳動比為U1=1.9則大齒輪齒數Z2= U1 Z1=1.92038此時傳動比3.1.2按齒面接觸疲勞強度計算錐齒輪以大端面參數為標準值，取齒寬中點處的當量齒輪作為強度計算依據進行計算。3.1.2.1設計齒輪 1) 初擬載荷系數，取齒寬系數2) 彈性影響系數查得3) 應力循環次數使用期：4) 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限為：小齒輪：；大齒輪：5) 接觸疲勞強度壽命系數*，選用線型1（允許少量點蝕）查得：；6) 計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數S=1，由課本式10-12得 3.1.2.2參數計算1) 試計算小齒輪（大端）分度圓直徑，代入較小的有： 2) 計算平均圓周速度由*，求平均分度圓直徑3) 計算載荷系數使用系數：由*，取動載系數：由*，按9級精度查取，齒間載荷分布系數：取1齒向載荷分布系數：其中，軸承系數由*查得所以綜上，載荷系數4) 校正分度圓直徑，由* 模數取標準值m=4mm3.1.3齒輪部分相關參數1) 由分度圓直徑計算齒輪2) 最終傳動比3) 由齒數球分度圓直徑4) 錐距R，由* 齒寬圓整取 5) 計算 * 則3.1.4校核齒根彎曲疲勞強度1) 確定彎曲強度載荷系數，與接觸強度載荷系數相同2) 確定齒形系數，應力校正系數，*： 3) 確定彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數，壽命系數查*查得： 疲勞極限應力，由*查得： *可求出許用應力 4) 校核彎曲強度輪齒所受切向力，由*，有 *校核 彎曲強度滿足要求。以上所選參數合適，至此減速器內錐齒輪轉動設計完畢。3.1.5錐齒輪轉動數據匯總表3-1 齒輪的參數12Table 3-1 gear parameters 12名稱代號小齒輪大齒輪 分度圓直徑d80152 齒數z2038 大端模數m4 節錐角27.759o62.241o 錐距R85.882 齒寬b26 齒距p12.56 工作齒高h6.8 齒高h7.552 齒頂高4.5282.272 齒根高3.0245.28 頂隙c0.725 齒跟角2.017o3.518o 齒頂角3.018o1.515o 頂圓錐角30.777o63.756o 跟圓錐角25.742o58.723o 齒頂圓直徑88.014154.116 冠頂距73.89137.989 大端分度圓弧齒厚s7.5834.977 法向側隙46齒輪材料為20Cr且經滲碳淬火，接觸材料系數：KHC=0.86 彎曲材料系數 KFC=0.97。 考慮小齒輪的分度圓直徑相對于傳動軸的直徑差別并不是很大，而且為了保證更好的傳動精度，在本次設計中將小齒輪和傳動軸設計成一個齒輪軸。齒輪軸上的小齒輪與大齒輪安裝時保證它們之間存在一定的間隙，這個間隙用鉛絲檢驗，保證間隙不小于0.16mm并且不大于0.64mm。3.1.6核算轉速，轉矩表3-2 各軸運動、動力參數表Table 3-2 of the axis, dynamic parameter list參 數轉速n（r/min）功率p(KW)轉矩（）軸14401.94419.52軸571.662.77046.28軸87.602.687293.023.1.7錐齒輪結構示意圖圖3-3 錐齒輪結構示意圖Figure 3-3 Schematic diagram of bevel gear4 軸的設計4.1 小錐齒輪軸（軸）的設計4.1.1作用在小齒輪上的力切向力：前面已求出徑向力：軸向力：4.1.2小齒輪軸上的參數表4-1 小齒輪軸參數表Table 4-1 Parameter Table pinion shaft功 率轉 速扭 矩4.1.3 初步確定軸的最小直徑先按*初步估算軸的直徑，這里選取軸的材料為45號鋼，調質處理。根據*，取，于是有 安裝聯軸器處軸的直徑最小4.1.4 聯軸器的選用為減小傳動間的振動，使傳動更平穩，及補償電動機軸與小齒輪軸可能存在的相對位移并根據傳遞功率、轉矩的大小這里選用彈性套柱銷聯軸器。由課本有，連軸器的計算轉矩公式：查*，取，則有：根據，查手冊（GB/T4323-2002），*已知電動機輸出軸直徑為28mm，而能與28mm軸配合的彈性套柱銷聯軸器的最小型號為LT4，此型聯軸器的最小孔徑為20mm，這里就選用LT4型彈性套柱銷聯軸器，其公稱轉矩為，與小齒輪配合的半聯軸器孔徑，所以軸段-直徑為，半聯軸器長度L=52mm，與軸配合的轂孔長度L1=38mm。圖4-2聯軸器示意圖Figure4-2 Coupling diagram4.1.5軸的結構設計4.1.5.1擬定軸上零件的裝配方案通過對軸及軸系零件的安裝的可行性，難易程度的比較，對軸上零件的定位，軸的結構工藝性優劣的分析，以及對現有方案的類比，現使用如下裝配方案： 圖4-3 裝配方案圖Figure 4-3 Figure assembly scheme4.1.5.2根據軸向定位的要求，硬度軸各段直徑和長度1) 前已得到，半聯軸器右端以軸肩定位，所以取，連軸器左端用軸端擋圈定位，型號為：擋圈GB/T891 28，半聯軸器與軸配合的轂孔長度L1=38mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上，故-段的長度應比L1略短，現取。2) 初步選擇滾動軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據，查取手冊表6-7，由軸承產品目錄中初步取基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承30206，其尺寸。故， ，3) 軸承端蓋的總寬度為25mm，根據軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與半 聯軸器右端面間的距離L=30mm故取4) *由軸承的軸向定位需求取，長度初步取為5) 安裝小錐齒輪處軸段的直徑由*，齒輪輪轂長計算式L=(11.2)d，即L=1.222=26.4mm。但，小齒輪齒寬已為32mm，所以輪轂長應大于32mm，于是取輪轂長為40mm也由手冊表11-7，可求出輪轂外徑：。圓整取。小齒輪與箱體內壁應有一定距離避免干擾，同時小齒輪與軸承的距離應盡量小，以改善受力，綜合考慮，取，小齒輪右端伸出軸右端2mm，小齒輪與軸承間用一擋油環定位。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6) 軸上零件的周向定位齒輪、半聯軸器于軸的周向定位全采用平鍵連接。*，軸-段使用鍵位GB/T 1096鍵 6625，半聯軸器與軸向配合為；軸-段使用鍵為GB/T 1096鍵 C6636，為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，選擇齒輪轂與軸的配合為；滾動軸承周向定位由過渡配合保證，選用軸直徑的公差為m6。4.1.6求軸上的載荷圖4-4 小齒輪軸上載荷圖Figure 4-4 pinion shaft load diagram對于30206型圓錐滾子軸承，由*查得a=13.8mm。固此可求得作為筒與梁的軸的支撐跨距L2+L3=87mm+49mm=136mm。根據軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，即如上圖（b）(c) (d)所示。從軸的結構圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。截面C處的各種受力值列表如下：表4-2 截面C處的受力參數列表Table 4-2 cross-section C at the force parameter list載 荷垂直面V水平面H支反力F（N）彎矩總彎矩扭矩4.1.7按彎扭合成應力校核軸的強度這里只校核危險截面C的強度。*及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循動循環變應力，取折合系數首先計算截面C的抗彎截面系數W 軸的計算應力 該軸材料為45號鋼，調質處理，由*查得許用應力因此，故安全。4.2 大錐齒輪軸（軸）的設計4.2.1作用在大齒輪上的力 由前對小齒輪受力的計算結果及兩齒輪間的作用與反作用對應關系有：大齒輪上運動動力參數功率 轉速 4.2.2類似軸的設計過程初步估算最小直徑 安裝輸出聯軸器的直徑最小4.2.3軸的結構設計4.2.3.1擬定軸上零件的裝配方案（見圖4-3）4.2.3.2根據軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度1) 為了滿足半聯軸器的軸向定位要求，軸右端制出一軸肩，故取段的直徑左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D28mm，段 的長度應比略短，取。2) 初步選擇滾動軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾動軸承，參照工作要求并根據，查*初步選取：基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾動軸承30206，其尺寸，故；滾動軸承采用長為10mm的擋油環右端定位，取。由手冊查詢，取3) 取安裝齒輪處的軸段的直徑，齒輪左端以軸套定位，軸肩的高度h0.07d，取h=4mm，則軸環直徑。軸環寬度，取。4) 軸段參考前一根軸設計原則，取5) 考慮齒輪與箱體壁間距，與軸承的安裝，取，齒輪軸與軸承間的擋油環長度取15mm，外徑取40mm6) 綜合考慮，減速器的對稱及空間需求取至此，以初步確定了軸的各段直徑和長度。圖4-5 大齒輪軸結構示意圖Figure 4-5 Schematic diagram of the gear shaft7) 軸上零件的周向定位齒輪，半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由手*得所選平鍵尺寸，半聯軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位由過渡配合來保證，選取軸的直徑尺寸公差為8) 確定軸上圓角和倒角尺寸,參考課本表15-2取軸端倒角為，軸肩圓角均為R1.6,其余為R1。4.2.4求軸上載荷圖4-6 大齒輪軸上載荷圖Figure 4-6 the gear shaft load diagram對于30206型圓錐滾子軸承，由*a=13.8mm。因此可求得作為筒與梁的軸的支撐跨距L2+L3=52mm+104mm=156mm，根據軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，即如上圖所示。從軸的機構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。C處各面的彎矩值列表如下表4-3 截面C處彎矩值列表Table 4-3 lists the value of cross-section C at the moment載 荷垂直面V水平面H支反力F（N）彎 矩總彎矩 扭 矩4.2.5 按彎扭矩合成應力校核軸的強度這里只校核危險截面C的強度，根據課本式（15-5）及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環變應力，取=0.6，軸的計算應力其中抗彎截面系數W由式計算前已選定軸的材料為45號鋼，調質處理，由課本表15-1查得，因此，故安全。4.2.6 精確校核軸的強度4.2.6.1判斷危險截面考查圖a、圖b、圖d可知，從應力集中且M、T又較大考慮，截面和C截面都有較大的合彎矩，但C截面處鍵槽引起的應力集中較小，鍵槽引起的應力集中是在鍵槽兩側，鍵槽引起的應力集中小于軸肩和過盈配合，故把危險斷面定在處，在處左側是軸肩應力集中，在處右側是過盈應力集中由于截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險截面。4.2.6.2截面左側抗彎截面系數抗扭截面系數截面左側的彎矩M為截面上的扭矩T2為：截面上的彎曲應力截面上的扭轉切應力軸的材料為45號鋼，調質處理，由*15-1查得抗拉強度極限，抗彎疲勞極限，剪切疲勞極限截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數 ，按*附表3-2查取。因，經帶值后查得。 又由*附圖3-1可得軸的材料的剛性系數為 故有效應力集中系數，由課本式（附3-4）有由附圖3-2的尺寸系數；由附圖3-3的扭轉尺寸系數軸按磨削加工，由附圖3-4的3表面質量系數為軸末徑表面強化處理，即，則按式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數為又有碳鋼的特性系數，取 計算安全系數值，按課本式（15-6）（15-8）得故可知其安全4.2.6.3截右側抗彎截面系數W按表15-4中的公式計算抗扭系數彎矩M及彎曲應力為扭矩T2及扭轉切應力為過盈配合處的，由*附表3-8用插值法求出，并取 軸按磨削加工，由*附圖3-4得表面質量系數為故得綜合系數為所以軸在截面右側的安全系數為故該軸在截面右側的強度也是足夠的。該軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環不對稱性，故不對軸進行靜強度校核。5軸承和鍵的選擇5.1 軸承的選取a 作為機座的支承原件，必須能夠承受較大的軸向載荷。在這里選用推力球軸承11，軸承的型號為51209。表5-1 軸承51209的主要技術參數Table5-1 bearing the main technical parameters of 51209軸承代號 基本額定 極限轉速 r/min動載荷 Ca/KN靜載荷 Coa/KN 脂潤滑