苹果去皮机设计-卧式滚筒型【含CAD图纸】
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山西工程技术学院毕业设计说明书毕业生姓名:贺旭健专业:机械电子工程学号:180533031指导教师:郑晓霞所属系(部):机械电子工程系二二年五月苹果去皮机设计摘 要现在尽管苹果的去皮作业已经慢慢的开始向机械化转变,但相对而言其劳动强度较大,生产作业效率较低。我国现有的苹果剥皮设备还存在着诸多问题。本设计中我设计了一种使用摩擦原理的小型苹果剥皮的机械设备,不再需要人工将所有苹果逐一插到固定针上固定了。本文设计的机器设备主要由传动作业机构、存储作业机构和电气作业机构组成,苹果从进料口进入到机器设备里面,通过电机、减速器的驱动,螺旋拨料盘的旋转对苹果进行摩擦作业,从而满足对苹果的去皮的目的。这次的设计研究的对现有机器设备的相关数据予以一定的分析研究,结合真实的作业情况完成了苹果去皮机的总体结构设计,苹果去皮机器的运行操作能够更加稳定、安全,从而提高了苹果去皮加工的机械化程度。关键词:苹果去皮机;机械化;去皮 Apple automatic peeling machineABSTRACTAlthoughApplespeelingoperationhasslowlybeguntoshifttomechanization,relativelyspeaking,itslaborintensityisrelativelylarge,andproductionefficiencyislow.TherearestillmanyproblemsinChinasexistingapplepeelingequipment.Inthisdesign,Idesignedasmallapplepeelingmechanicaldevicethatusestheprincipleoffriction.Thereisnoneedtomanuallyinsertalltheapplesonebyoneonthefixedpin.Themachineequipmentdesignedinthispaperismainlycomposedofatransmissionoperationmechanism,astorageoperationmechanismandanelectricaloperationmechanism.Appleentersthemachineandequipmentfromthefeedport,andisdrivenbythemotorandreducer.,Tomeetthepurposeofpeelingapples.Inthisdesignstudy,therelevantdataoftheexistingmachineequipmentisanalyzedandcombinedwiththeactualoperatingconditionstocompletetheoverallstructuredesignoftheApplepeeler.TheoperationoftheApplepeelercanbemorestableandsafe.Increasedthedegreeofmechanizationofapplepeelingprocessing.Keywords: apple automatic peeling machine; mechanization; peelingiii 目 录摘 要iAbstractii1引言12苹果加工产业现状及苹果的功效22.1苹果产业现状22.2苹果产业中存在的一些问题22.3苹果的作用32.4苹果的存储32.5苹果的加工处理流程简介42.5.1苹果的等级划分42.5.2苹果的清洗52.5.3苹果的去皮52.6苹果去皮清洗的必要性52.7苹果去皮机械化的意义63苹果清洗以及去皮设备的结构设计83.1工作原理83.2基本结构83.2.1去皮机构83.2.2清洗机构94拨料盘结构和刷辊结构的设计104.1拨料盘的设计104.1.1拨料盘的设计104.1.2螺旋机功率的确定104.1.3螺旋直径的确定114.1.4螺旋轴转速的确定114.1.5螺距的确定124.1.6物料输送速度的确定124.2刷辊部件的设计135电动机的选型145.1电动机的选择145.1.1选择电动机的类型145.1.2选择电动机的容量145.2传动结构的运动和动力的参数大小的求解145.2.1各轴转速155.2.2各轴输入的功率155.2.3各轴输出的功率165.2.4各轴输入转矩165.2.5各轴输出转矩166减速装置的设计以及求解186.1齿轮设计186.2减速器结构设计226.2.1机体结构226.2.2铸铁型减速装置的尺寸226.3轴设计246.3.1计算齿轮受力256.3.2计算支承反力256.3.3画轴转矩图256.3.4许用应力266.3.5校核轴径276.4轴承的选型276.5键的选型286.5.1输入轴与带轮的联接286.5.2输出轴与大齿轮的联接29参考文献31结束语33外文文献34中文翻译42致 谢47山西工程技术学院毕业设计说明书 1 引言我们国家的苹果、梨、桔子的产量均稳居世界第一,水果总产量达到21401万多吨,果园面积也达到了11543千余公顷,并且我国幅员辽阔,水果的种类很多,成色也很好,因此我国被称之为是一个水果超级大国,水果的发展有很大的前景。从国家的扶农政策下来之后,我们的水果产业经历了大约20年的快速发展,但是由于我国水果产业化发展起步比较晚,水果产后商品化手段仍然还是大大的落后于发达国家,一直以来的发展速度并不是很快速,可以说是很缓慢。多年来通过研究各方面的原因,水果的产后商品化处理成为了水果产业发展的瓶颈,而美国,日本等水果产业强国的经验表明水果产业的主要收益是由水果采后处理和采后加工获取的,然而我国水果采后简单商品化处理率仍不足10,大部分的水果都是没有经过任何的分级操作就进入市场供应,而水果发展强国的水果采后简单商品化处理率达到了95以上,这里就形成的了很大的对比,也是我们务必需要改进和完善的地方。最近几年随着人民生活水平的提高和食品安全意识的提高,国内外引进的水果品种愈来愈多,不但关系到广大消费者的食用安全和能否满足消费者对优质安全水果的需求,而且也将大大影响水果产业的出口贸易,提高我国水果的市场竞争力,将很大程度上促进我国水果产业的发展和农民收入的增加。由于水果罐头行业发展快速,且水果罐头行业发展前景相对较乐观,故不少小型水果罐头企业如雨后春笋般出现,企业要加工过罐头首要问题就是加工设备,对生产苹果罐头的企业而言,苹果自动去皮设备是重中之重,相对大型罐头企业应用的大型流水线型的生产方式,对小型加工企业并不适合,因此广大加工厂家就迫切需要有一种小型苹果自动去皮设备的出现,且该设备生产效率要高,安全性高。自从上个世纪90年代,水果强国就开始大量应用水果削皮机,提高水果的削皮效率,在市场调研的基础上,通过对已有产品的特点进行比较与研究分析,开发了一种新的全自动苹果削皮机,实现了削皮过程的全自动。本设计能够较好适用于小型罐头加工企业的生产。2 苹果加工产业现状及苹果的功效2.1 苹果产业现状最近几年我们国家的苹果水果的行业的发展的十分的快,从2008年到2010年,苹果种植的面积大小增加了百分之四,在2010年的时候,苹果的种植基本面积大小达到了213.10万平方米。我们国家水果的产量大小是世界领域的基本总产量大小的百分之二十八,基本稳居世界领域的第一的基本位置。近年来苹果的生产和加工发展非常迅猛,特别是在美国、英国、德国和日本等国发展高质量和专用苹果品种,先进适用的技术和设备,加工产品的高品质和大规模生产经营管理模式,特别是经过加工的苹果食品受到许多消费者的青睐,而在食品工业中占有举足轻重的地位。近年来居民的生活水平有了明显提高,我国苹果加工产业的发展也出现了很多新的变化。苹果加工产品也迅速增长,很多国外的苹果加工企业也陆续在中国投资。然而由于我国苹果加工产业发展相对落后,加工技术水平不高,现在苹果的产量和品种都不能满足消费者日益增长的需求需要。伴随着苹果加工技术的不断改善,一系列产品的不断研发以及各种媒体的大力推广和引导,苹果食品也将逐渐成为我国城乡调整的主要内容和丰富人们的日常饮食结构。2.2 苹果产业中存在的一些问题目前苹果产业正快速发展,但是其中也存在着诸多问题。我国目前城市化进程发展较快,农村地区的大多数青壮年、知识分子和更多具有工作能力的人大多离开农村到城里打工,在农村从事种植的人们基本都是一些老年人以及妇女等。结合我门国家的山东省的不完全的统计,在苹果这类型的食材种植者中二十九到三十九岁占9.82%、四十一到五十一岁的占42.85、51-60岁的占33.05、61-70岁的占13.35、71-80岁的占0.85,即29-49岁的人和49-69岁的人各占一半左右,青壮年轻人的比例在总体比例中是非常匮乏的。在很多的地域在丰收的时候很难得找到适合的劳动力的情况。我国种植苹果种类相对比较的单一,大部分都是富士品种。在我们国家苹果的种植没有科学的管理以及部署,在现有主要品种中有全国种植区划分的只有新红星苹果,其余的品种苹果都没有划分区域,几乎都是盲目种植。2.3 苹果的作用苹果属于一种水果类型的里面的蔷薇类型科,其味道酸甜,营养价值比较的高。根据实验检测结果显示,每100苹果中含有果糖含量为6.411.1克,蔗糖含量为1.15.1克,葡萄糖含量为2.43.4克;它还包含锌、钙、磷、铁、钾等微量元素和胡萝卜素及维生素等。在美国俗语说:每顿要吃一个苹果,不用问医生。虽然有点被夸大,但可以看出苹果的营养和药用价值非同一般。苹果这一食材的营养综合性比较的强,能够适合各种类型的人群进行食用。苹果也被称之为“记忆果”、“智慧果”。在我门国家的古代就知道,吃苹果有益于人们提高其记忆力。在苹果中不但含有丰富的糖份、维生素和矿物质以及其他重要的营养物质对大脑有益,而且锌元素的含量很高,这些都对大脑有着很好的促进作用。锌是人体十分重要的元素,缺锌会影响大脑皮层记忆的边缘,实验也表明减少锌食品的摄入,年轻儿童的记忆和学习能力的的严重受阻碍。锌基本元素能够产生一定的抗体,增强人体免疫能力。2.4 苹果的存储苹果存放的位置需要注意避阳处理,选择阴凉位置,把苹果放在一个塑料袋里面之后再放到冰箱里面,如此能够保存比较长的时间。如果将没有成熟的梨或者桃等水果放入已经装有苹果的袋子中,苹果便会释放出乙烯,乙烯对其他水果有催熟作用还能使其他放入的水果软化更好吃。但是如果将已经成熟的水果或蔬菜放入装有苹果的袋子中,这样就会加速它们的变质腐烂,所以必须避免这样情况的发生。 如果需要对苹果进行大量保存,在房子里常见的容器有罐、缸、木盒、纸盒等,以上品种的容器都可用来苹果的储存。使用的罐器材、缸器材等需要进行有效的进行清洗作业干净后,并将其擦干到没有水分,并采用白酒基本市场涂擦在罐器材、缸器材等容器的里面的表面位置,根据存放量的不同可倒入60140克不等,用棉花盖在上面再蒙上一层塑料布封口,为了防止酒气挥发,吃苹果时随取随盖,这样处理之后的苹果便可以存放半年以上。2.5 苹果的加工处理流程简介2.5.1 苹果的等级划分苹果等级大小分为3A、2A、A三个不同的标准。3A等级满足的要求:经过专业人员的精心采摘作业以及清洗作业。具有十分完整的该品种果的形状并且果梗需要保存完好。大型果的果实的直径大小不少于61毫米,中等类型的果其直径大小不小于54毫米。在苹果的颜色方面元帅类型的品种要求颜色在百分之八十七以上,其他类型的果百分之六十六以上。果实的成熟度不能过熟。红色品种的果实允许细小类型的压碰伤总面积大小不得大于1。无其他额外损伤划痕。2A等级满足的要求:同3A级中的、条。其条所规定的在的颜色方面元帅类型的苹果品种要求颜色在百分之六十九以上,其他类型的苹果百分之四十九以上。其条的基本规定下列损伤中不得超过二项:a.碰压伤的面积大小需要小于1平方的厘米,最大位置碰压伤需要小于0.5。b.叶、枝的最大磨伤情况需要小于1。c.金冠类型的锈斑情况需要小于3。d.水锈、蝇点病的情况需要小于1。e.可以满足2处位置没有破皮的的雹伤,但总面积的大小需要小于0.6。A基本等级满足的要气:同3A级中的、条。其条规定着在基本的颜色方面元帅类型的基恩品种要求颜色在百分之四十八以上,其他类型的果百分之三十八以上,其条规定的基本下列损伤中不得超过三项:a.碰压伤需要小于1,其中最大需要小于0.4。b.枝叶磨伤需要小于1。c.金冠网状锈斑面积需要小于果面的17,超过肩部的磨锈面积需要小于0.9。d.水锈、蝇点面积需要小于0.9。e.药害需要小于I9。f.轻微雹伤面积需要小于0.9。g.日灼需要小于1.4。h.允许3处其他干枯虫伤,每处面积需要小于0.04。I.不超过5个小疵点。2.5.2 苹果的清洗常见的清洗苹果的方法有以下几种:(1)淘米水:就是日常的淘米所用的水能够进行苹果的清洗。(2)醋:醋也可以用来清洗水果等。将苹果浸泡在醋里数分钟后再清洗,不但苹果的营养成分不会损失而且可以较容易软化苹果皮表面的污渍。(3)食盐:采用食盐进行苹果的清洗能够快速的擦洗苹果表皮位置的脏物。(4)温水:将苹果在温热水里浸泡一段时间后在清洗也是个很好的清洗苹果的方法,这样也更容易将苹果表皮的残留物质清除掉。这样洗出来的水果就可以放心吃了。(5)牙膏:牙齿清洁剂用来清洗苹果。2.5.3 苹果的去皮现在大多数苹果种植的过程中都离不开农药及化学试剂,所以应去皮,当今苹果去皮的方法种类有以下几种:手工去皮:运用基本的工具部件和刀部件等,予以人工手动的去皮处理方式。机械去皮:主要用于水果和蔬菜水果。操作使用比较的简单,作业的效率比较的高。化学脱皮:用一定浓度的稀碱液腐蚀表面溶解水果。2.6 苹果去皮清洗的必要性成熟的苹果从果园的果树上采摘下来,经过漫长的工序和过程才可以到农贸市场或超市中分发销售,再到消费者手中往往经历一个漫长的过程。在此期间苹果果皮可能会沾染许多无形的细菌如大肠杆菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌和诺沃克病毒等。如果苹果不干净食用后可能会生病。据德国数据中心控制和预防疾病中心调查,每年约有900万德国人因食用受细菌污染的食物引发腹泻、发烧等症状,其中44%就是来自于不干净的食物就是蔬菜和水果,对水果这类食材进行喷洒农药等进行杀虫,确保它们能够进行健康的成长。但是如果使用农药后没有及时处理苹果表面上残留的农药或化学试剂,人吃了含有农药和化学试剂的苹果以后会出现慢性中毒的现象,可能诱发癌症或基因突变及下一代畸形等多种并发症。在现代果蔬种植过程中使用了大量农药以及各种化学保鲜剂及防腐剂、各种生长激素,每个家庭的成员都只能接受这一现实,对于这种情况完全处于无抵抗的状态,每天在农药和其他化学品中毒的过程中,各种心脑血管疾病及癌症的发生都可能与摄入过量农药及各种化学品有一定的关系。在国际上允许用打蜡的方法给水果保鲜。在我们国家的食品添加剂的使用标准当中,在新鲜的水果表面位置打蜡作业也是能够被国家相关部门所允许的,但需要使用能够食用的食用蜡,需要有合适的量。然而少量的供应商在市场上为了削减成本,使水果和蔬菜看起来更有吸引力,会给水果打大量的工业蜡。这种蜡中含有大量的重金属物质,这些物质可以渗透到果肉内部污染水果,经常吃这些被污染的水果是对人体有害的。世界卫生组织建议吃苹果需要剥皮。2.7 苹果去皮机械化的意义机械产业是我国国民经济的基础,是为人民生活质量提供基本保证的产业,在我国无论是传统领域还是新兴领域都与机械产品息息相关,而各类机械设备的基本作业性能,工作质量以及制造成本等对国民经济的各部门起着各种直接和间接的影响。目前机械行业的总体水平以及发展规模成为了一个国家和民族的先进的重要标志,故越来越多的国家把机械行业作为了本国的龙头行业。总体来说机械产品主要服务于下面五个基本领域:开发以及转换能量的机械产品,用于制造加工各种产品的机械,用于各种生活服务的机械,用于各种航天和武器装备的机械,用于各种家庭生活的机械等等。其实无论在任何一个领域,机械行业的基本作业性质以及内容是相似的,基本包括分析和求解机械行业的工程类基本理论,比如分析位移和动力的运动学和动力学,分析金属类以及非金属类材料的基本作业性能,分析热能的基本由来以及其相互的转换,分析各种不同类型机械产品的基本结构组成、作业原理、加工工艺等等。开发设计新代的设备产品是与时俱进以及满足未来市场的必然趋势。通常情况下,机械类型设备产品的基本制造过程往往包括了用于生产的设备的计划与购买,制造计划的基本规划以及过程中的调度,编写产品的基本加工工艺,以及制造所需要的基本模具设备、量具等等,以及针对所对应的小批量、中批量、大批量生产编制基本的各种定额等等。机械类型产品设备的基本运用往往包含了选取、采购、验货、装配、修整、加工、修养等等过程中需要的设备产品,从而才能确保产品在作业过程中的运行可靠性能和基本成本经济性。在开发各类型产品的过程中,特别是在使用过程中对自然资源产生的破坏以及过分的资源浪费等问题,以及其相应的解决方法。这是目前机械类型领域中一个十分重要的问题以及任务。目前机械的种类十分的多,根据不同的性质有多种分类,比如依据不同机械的作业功能可以分为动力类型的机械产品、搬转类型的机械产品、用于破碎类型的机械产品等等。依据其用于服务的对象可以分为用于耕种的农业机械产品、用于采矿的机械产品、用于织布的机械产品等等。与此之外,一般情况下,机械产品在其分析设计、加工使用的过程中又需要经过几个不同阶段,分别有机械产品的研发、机械产品的设计、机械产品的建模、机械产品的加工、机械产品的操作使用以及机械产品的设备保养和维修等等。伴随经济的快速不断发展,世界范围内的工业技术得到了长足的进步,人们的生活标准和期待也越来越高,流水线设备是近些年发展的重要输送工具,对物料的运输方式提供了非常大的帮助。目前流水线设备的发展尤为的激烈,人们对设备的动力性能、安全性能、经济性能等等都有着越来越高的期望。机械制造业自其发展至今,一直都是国民经济的重要支柱,其发展经历了简单机械化、自动化、智能化的的发展阶段。现在有了水果清洗机就可以使每个使用它的家庭有了一种先进的保护方法,在这种生活中他们可以吃很少的农药和化学药品,可以减少得疾病的可能性。苹果去皮清洗机就是一种很好很实用的产品。苹果去皮清洗机的特点有:使用寿命长、清洗去皮体积较大、操作灵敏快速、结构简单外形美观、效率高耗能低,可连续清洗使用等。与人工使用工具去皮相比具有去皮效率高、去皮厚薄均匀、果损少、安全卫生等特点。经特殊工艺处理材料制成的刷辊耐磨性能好经久耐用。箱体的主要材质我们采用优质的不锈钢材质制成耐锈蚀。由于在传统食品生产企业中大部分都存在生产工艺落后繁杂,生产效率低、标准化程度低等缺点,难以满足现代市场对产品的需求。那么传统食品的发展第一要进行现代化类型的基本改革,赋予食品现代加工的技术,只有这样传统食品的发展才能规模化、产业化来满足日新月异的市场需求。3 苹果清洗以及去皮设备的结构设计农产品的深加工在食品工业中发挥着越来越重要的作用。苹果的深加工越来越受到重视和发展,而苹果削皮机越来越受到人们的广泛认可和使用。3.1 工作原理苹果去皮机器设备的基本结构原理如下图3-1能够看到:图3-1苹果去皮机器的结构苹果去皮机转盘旋转作业,苹果从进料口进到苹果去皮机里,在做旋转运动的刷辊的表面上因惯性以及离心力的作用,随着刷辊旋转作业苹果顺着缸内挡板壁运动、上升到顶部的位置,苹果的表面和粗糙摩擦辊结构部件进行直接的接触,通过了摩擦作业达到磨去的苹果果皮的目的。3.2 基本结构3.2.1 去皮机构本文研究开发设备的去皮机器设备为卧式类型的基本机型。其中由转盘机构、工作圆筒、机架部件和传动机构等其他部分组成。1、机架机架结构部件是整机的基本支撑部件,他应该具有足够的作业刚度和作业强度,整体的基本结构需要合理,而且比较的紧凑。2、拨料输送装置物料基本物质从进料口的基本位置进入机器设备里面,旋转轴结构部件便开始慢慢的转动,物料能够受到螺旋叶片的载荷沿轴方向进行转动。3、传动系统常见的机械传动形式有如下几种:1、皮带类型的传动2、齿轮类型的传动3、链类型的传动4、蜗轮蜗杆类型的传动因为装料作业装置的设计和刷辊结构部件的转速大小是不一样的,经过综合的分析研究本文采用混合传动模式,也就是带传动和齿轮传动的组合。选定8级类型的电机结构部件。3.2.2 清洗机构壳体结构部件由不锈钢类型的基本材质加工而成的,能够有效的进行耐腐蚀,比较容易清洁卫生。334 拨料盘结构和刷辊结构的设计4.1 拨料盘的设计拨料盘由刷辊结构部件、半圆槽结构部件、安装轴承结构部件、螺杆类型的旋转驱动器结构部件、物料结构部件通过进料口位置进行进入,从卸料口位置进行提取。在特定的时间里面输送端位置所需的材料量也就是螺旋机器设备的输送作业的能力,因为在摩擦作业的过程中设备的去除,苹果需要在去皮机中不停地进行滚动作业摩擦以及达到去皮的目的。这次我设计的输送量:Q=100(kg/h)。4.1.2 螺旋机功率的确定螺旋机制形成的运行作业的阻力载荷大小决定了以螺旋拨料盘类型为主的机器设备的功率大小。其阻力包括以下几类:1)刷辊与物料的磨擦力2)螺旋叶片与材料的磨擦阻力3)材料被搅拌所产生的摩擦阻力4)轴承的磨擦力计算:N0=N0为螺旋轴上所需功率(kW)K为功率贮备系数(1.21.4)Q为输送量(t/h)0为物料阻力系数(选6.2)L为螺旋类型的机器设备的进出位置的水平结构的投影的基本长度大小(m)H为螺旋类型的机器设备的进出位置的垂直结构的投影的基本长度大小(m)N0=kQ/367(0L+H)=1.42/367(6.210.2)=45.8W额定功率为N1=N0/(12)1为减速机传动效率,1=0.92为三角带传动效率,2=0.95N1=N0/(12)=45.8/0.9/0.95=53.6W4.1.3 螺旋直径的确定因为:Q=47k1AcD2.5(t/h)所以: 令: (m)式中,K值见表3-1。表3-1 K值物料块物料的磨磋性物料种类填充系数推荐的螺旋叶片KA粉状无磨性、半磨磋性石灰粉、石墨0.350.40全叶式0.041575粉状磨磋性干炉灰、水泥0.250.30全叶式0.056535粒状无磨性、半磨磋性谷物、泥煤0.250.35全叶式0.049050粒状磨磋性砂、型砂、炉渣0.250.30全叶式0.060030小块状a60mm无磨性、半磨磋性煤、石灰石0.250.30全叶式0.053740小块状a60mm无磨性、半磨磋性块煤、块石灰0.200.25全叶式或带式0.060030大块度a60mm磨磋性干粘土、硫矿石0.1250.20全叶式或带式0.079515表3-2 拨料盘的修正参数c倾斜角05101520c1.000.900.800.700.654.1.4 螺旋轴转速的确定转速大小的求解公式:即: 式中: -常数 (见表3-2)。D-螺旋外径 (m)表3-3 螺旋拨料盘轴零件系列的标准转速大小(转/分钟)203035456075901201501904.1.5 螺距的确定螺距h通常为: h=k1D (m)式中k1为基本螺距参数大小和螺杆结构部件的基本直径大小之比,和基本材质的的基本性质有关,通常k1=0.70.9。h=k1D=0.70.5=0.35 (m)4.1.6 物料输送速度的确定计算物料的轴向输送速度:(m/s)式中:h为螺旋节距(m);ns为螺旋转速度(r/min)。(m/s)(1)螺旋直径(m)根据上表选择各参数(m)拨料盘结构部件的基本螺旋作业的直径大小圆整D=500mm。(2)螺距h=0.7D h=k1D=0.70.5=0.35(m)所以螺距为350mm。(3)轴径d=(0.20.35)D取 d=0.2D=0.2500=100mm所以轴径为100mm。(4)进料口、出料口进料口位置与螺杆机结构部件、加料斗结构部件予以连接,机盖结构部件上应装进料口位置。出料结构由钢板直接焊接在螺旋轴上。4.2 刷辊部件的设计刷辊转速初选650r/min。根据设计要求:工作效率:100(kg/h)作业的时候时物料的基本介质分布在各个刷辊结构部件上面,刷辊结构部件和物料基本介质之间的摩擦作业的基本系数大小为0.4,刷辊结构部件的基本直径大小为100毫米,求解刷辊结构部件所受的最大的基本扭矩大小T:T=FL=10000.50.05=25Nm其所需功率:N=Tn/9550=25650/9550=1.7KW刷辊结构部件的基本驱动作业装置的额定时候的基本功率大小N2=1为减速机传动效率,1=0.92为三角带传动效率,2=0.95N2=N/(12)=1.7/0.9/0.95=1.99KW5 电动机选型5.1 电动机的选择5.1.1 选择电动机类型电机一般我们能够分为交流电机和直流电机这两种。因为直流电机往往需要直流类型的电源,而且他的结构相对来说比较的复杂,总体的价格不高,维修起来不是很方便,所以一般不选择使用。5.1.2 选择电动机的容量由上面计算可得:=N1+N2=0.535+1.99=2.435KW本文设计研究开发的机器设备设计的温度设定在常温的情况下,采用三相交流电,所用的电压大小380伏特。根据以上两点选用Y2-132M-8型3KW电动机。Y2-132M-8类型的电动机的主要性能大小如下表格所示:表51 Y2-132M-8电动机的主要性能额定功率(kw)额定转速(r/min)额定电流(A)额定效率(%)功率应数(cos)额定转矩37057.9790.7325.2 传动结构的运动作业和动力作业的参数大小的求解螺旋轴的转速度的大小为,查阅相关的基本手册Y2-131M-8型2KW电动机结构部件的转速的大小,则总传动比i=705/45=15.6。分配传动比:传动带传动比i1=3.3,齿轮传动比i1=4.7。由于本文设计研究的减速器撞猴子的的基本传动比大小为4.7,圆柱类型的齿轮结构部件的减速撞猴子即可,能够满足条件。连接顺序 1.电动机结构部件 2.平键结构部件 3.带轮减速器结构部件 4.平键结构部件 5.齿轮减速器结构部件 6.花键结构部件 7.螺旋轴输送机结构部件 轴承结构部件、齿轮结构部件等的基本效率大小表5-2 各零件间的传动效率项目效率滚动轴承(每对)0.97-0.994滑动齿轮(每对)0.96-0.98弹性联轴器0.99-0.994齿轮联轴器0.98万向联轴器0.96-0.97具有中间可动元件的联轴器0.96-0.98一对齿轮(开式)0.93-0.95一对齿轮(闭式)0.95-0.98一对三角带0.945.2.1 各轴转速轴 n1=nm/i1=705/3.3 =213.6r/min轴 n2=n1/i2=213.6/4.7=45.4r/min螺旋轴 n3=n2=45.4r/min5.2.2 各轴输入的功率轴 P1=P额带轮=30.95 =2.85KW轴 P2=P1轴承1轴承2齿轮=2.850.980.990.96=2.65KW螺旋轴 P3=P2联 =2.650.99 =2.62KW5.2.3 各轴输出的功率轴 P1=P1轴承=2.850.98=2.793KW轴 P2=P2轴承=2.650.98 =2.597KW螺旋轴 P3=P3轴承=2.620.98 =2.57KW5.2.4 各轴输入转矩电机输出转矩 Td=9550=95503/705 =40.6Nm轴 T1=Td带轮=40.60.99 =40.2Nm轴 T2=T1i轴承1轴承2齿轮=40.24.70.980.990.96 =175.98Nm主轴 T3=T2联=175.980.99 =174.22Nm5.2.5 各轴输出转矩轴 T1=T1轴承=40.20.98 =39.4Nm 轴 T2=T2轴承=175.980.98 =172.46Nm主轴 T3=T3轴承=174.220.98=170.74Nm表5-3 运动参数和动力参数求解统计表轴名功率P(KW)转矩T(Nm)转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴340.6144010.99 轴2.852.79340.239.414404.70.93 轴2.652.597175.98172.46308.3510.99螺旋轴2.622.57174.22170.74308.356 减速装置的设计以及求解6.1 齿轮设计齿轮结构部件的材质的选着要符合下面的基本条件:1)齿面基本位置需要具有足够的作业的硬度大小;2)具有特别好的的热处理工艺的能力;3)变载荷以及冲击类型的基本载荷的弯曲作业的疲劳强度大小;4)较低的价格。根据上述情况,采用合金钢淬火齿轮是目前发展的趋势以保证其抗弯强度。本文选择基本对20CrMnTi齿轮结构部件的基本材质的,淬火作业进行处理,基本的硬度大小为59HRC。齿数比u=i=4.7计算步骤如下:表6-1 齿轮的校核计算求解的项目求解的内容求解的结果齿面位置的接触疲劳强度计算1.初步计算转矩T1T1=40.2NmT1=402000Nmm齿宽系数d取d=0.5d=0.5解除疲劳极限HlimHlim1=1650MpaHlim2=1400Mpa许用接触应力HH10.9Hlim1=0.91650H20.9Hlim2=0.91400H1=1485MpaH2=1260MpaAd值取Ad=85Ad=85小齿轮直径d1d1Ad=85=33.5取d1=40mm初步齿宽bb=dd1=0.540=20b=20mm2.校核计算接下页接上页求解的项目求解的内容求解的结果圆周速度=d1n1/(601000)=40213.6/(601000)=0.5=0.5m/s精度等级选8级精度齿数z和模数m初取齿数z1=10,z2=iz1=4.710=47m=d1/z1=40/10=4取m=4则z1= d1/m=40/4=10z2= iz1=4.710=47m=4z1=10z2=47使用系数KAKA=1.75动载系数KVKV=1.18齿向载荷分布系数载荷系数K=1.751.181.211.23=3.07K=3.07弹性系数ZEZE=189.8MPa节点区域系数ZHZH=2.5接触最小安全系数SHminSHmin=1.05总工作时间thth=1030080.2th=4800h应力循环系数NL估计107NL109,则指数m=8.78原估计应力循环次数正确NL2=NL1/I=1.27107/4.7=2.7106NL1=1.27107NL2=2.7106接触寿命系数ZNZN1=0.98ZN2=1.13接下页接上页求解的项目求解的内容求解的结果许用接触应力HH1=1540MPaH2=1506.67MPa验算计算结果表明,接触强度较为合适,齿轮尺寸无需调整H=1320.7MPaH23.确定传动主要尺寸实际分度圆直径d因为模数取标准值时,齿数已重新确定,但未圆整,故分度圆直径不会改变,即d1=mz1=410=40mmd2=mz2=447=188mmd1=40mmd2=188mm中心距aa=114mm齿宽bb=d1=0.540=20mm取b1=30mmb2=20mm齿根弯曲疲劳强度验算重合系数齿间载荷分配系齿向载荷分布系载荷系数KK=KAKVKFaKF=1.751.181.331.18K=3.24齿形系数YFaYFa1=2.96YFa2=2.35载荷系数KK=KAKVKFaKF=1.751.181.331.18K=3.24齿形系数YFaYFa1=2.96YFa2=2.35接下页接上页计算项目计算内容计算结果载荷系数KK=KAKVKFaKF=1.751.181.331.18K=3.24齿形系数YFaYFa1=2.96YFa2=2.35应力修正系数YSaYSa1=1.52YSa2=1.7弯曲疲劳极限FlimFlim1=750MPaFlim2=600MPa弯曲最小安全系SFminSFmin=1.25应力循环次数NL估计3106NL1010则指数m=49.91原估计应力循环次数正确NL2=NL1I=1.231074.7NL1=1.23107NL2=2.6106弯曲寿命系数YNYN1=0.95YN2=0.98尺寸系数YXYX=1.0许用弯曲应力FF1=570MPaF2=470.4MPa验算传动无严重过载。故不做静强度校核F1=274.7MPaF1F2=243.9MPa1.210齿轮端面与内机壁距离210轴承端盖凸缘厚度t(11.2)d37凸台高度h根据低速轴承外径确定轴承旁联接螺栓距离s尽量靠近D2轴承端盖外径D2轴承孔直径(55.5)d3D+40窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4)df6定位销直径d(0.70.8)d26轴承旁凸台半径R1c211外机壁位置到轴承截部件座端面距离l1c1+c2+(812)50大齿轮顶圆与内机壁距离11.210齿轮端面与内机壁距离210接下页接上页轴承端盖凸缘厚度t(11.2)d37凸台高度h根据低速轴承外径确定轴承旁联接螺栓距离s尽量靠近D2轴承端盖外径D2轴承孔直径(55.5)d3D+40表6-4 c值螺栓直径M8M10M12M16M20M2430C1min13161822263440C2min11141620242834沉头座直径202426324048606.3 轴设计输入轴结构部件为齿轮类型的轴结构部件,基本材质为20CrMnTi并通过一定的热处理进行加工制作而成。查相关的技术手册取A=101于是得:输入轴草图如下:图61 小齿轮轴输出轴的材料为40Cr。抗拉作业的基本强度大小b=970兆帕,抗拉作业的基本强度大小,屈服作业的基本强度大小s=782兆帕,取A=101于是得:6.3.1 计算齿轮受力大齿轮直径: d2=186mm转矩: T2=175980Nmm圆周力: 径向力: Fr=Fttan=1872.1tan20=681.4N轴向力: 因为直齿轮传动,所以Fa=0小齿轮结构部件的轴受力载荷大小分析图(见图a)6.3.2 计算支承反力水平面受力(见图b) 75+Fr33=0 =300NFr4275=0 =381.6N垂直面受力(见图d) 75Ft33=0 =823.7NFt4275=0 =1048.4N6.3.3 画轴转矩图水平弯矩图(见图c)Mxy垂直弯矩图(见图e)Mxz合成类型的弯矩作业大小图(见图f)M合轴受转矩 T=T2=175980Nmm图6-3 各轴的受力图6.3.4 许用应力许用应力值查表得: 0b=140MPa -1b=82.5MPa应力校正系数 当量转矩 T=0.59175980=103828.2Nmm当量类型的弯矩在小齿轮截面处6.3.5 校核轴径齿根圆直径df2=d22(ha+c)mn =1882(1+0.25)4=178mm轴径 所以轴径检验合格。6.4 轴承的选型输入轴结构部件的轴承部件选用的类型是一对GB/T2766009的深沟球轴承结构部件。输出轴结构部件的轴承部件选用一对类型的GB3018208的推力球轴承结构部件和两对位置GB/T2766308深沟球类型的基本轴承结构部件。输出轴结构部件上深沟球类型的轴承结构部件的选择求解:因为轴承基本的型号还没有确定,C0r、e、X、Y值大小没有基本的办法进行确定,先予以试行求解。下面采用预选轴承的方法。(轴承预期使用寿命=24001h)首先基本的选取6208类型的基本轴承与6308两种类型的深沟球轴承结构部件予以求解。轴承结构部件的基本数据如下。表6-4 轴承数据方案轴承型号Cr/NC0r/ND/mmB/mmN0/(r/min)1620829500180008018800026308408002400090227000计算步骤与结果列于下表表6-5 计算步骤求解的基本项目求解的基本内容求解的基本结果6208轴承6308轴承Fa/C0rFa/C0r=0/C0r00e-Fa/FrFa/Fr=0Fa/FreFa/FreX、YX=1,Y=0X=1,Y=0冲击类型的基本载荷系数大小fd1.21.2当量动载荷PP=fd(XFr+YFa)=1.2(1828.88+0)994.66N994.66N计算额定动载荷4002N4002N基本额定时候的基本动载荷的大小Cr2950040800结论:选用6208和6308深沟球类型的轴承结构部件满足基本寿命的要求。6.5 键的选型6.5.1 输入轴与带轮的联接键的校核:已知轴直径d=42mm,键的尺寸为bhl=12830mm;传递的扭转力偶矩Me=40.2Nm,键的许用应力=100Mpa;许用压强bs=35Mpa.首先校核一下该平键的剪切强度。n-n截面上的剪力Fs为: Fs=A=bl 式(5.1)对轴心位置的取矩由平衡的基本方程大小,得 故有图6-5 键受力图满足设计要求。右侧面上挤压力为投影于水平方向,由平衡方程得Fs=F由此求得所以该平键也满足挤压强度要求。6.5.2 输出轴与大齿轮的联接键的校核:已知轴直径d=40mm,键尺寸为bhl=12828mm,扭转力偶矩Me=175.98Nm,平键的许用应力为=100Mpa,许用压强为bs=100Mpa。首先校核一下该键的剪切强度。n-n截面上的剪力Fs为:Fs=A=bl对轴心位置的取矩由平衡作业的方程大小,得所以所以计算后强度条件。右侧面
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