椰子去皮机的设计
椰子去皮机的设计,喜欢这个资料需要的话就充值下载吧。资源目录里展示的全都有预览可以查看的噢,下载就有,请放心下载,原稿可自行编辑修改=【QQ:11970985,可咨询交流】=喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有,下载后全都有,请放心下载,原稿可自行编辑修改
椰子去皮机的设计摘 要椰子是植物中最大的果实之一,它的果肉、汁液、椰壳纤维等均可以被利用。椰子果肉可以食用或药用,椰子汁液清甜解渴,椰壳纤维可以被加工制作成地毯、绳索等一系列产物,具有巨大的经济利用价值。故而由于椰子价值高,需求量大,它的去皮工作就成为了椰子加工中一道重要的加工工序。本次设计就椰子的去皮设计了一种椰子去皮机,主要对椰子的椰衣进行去除。重点设计椰子去皮的齿辊机构,在去皮过程中通过一对相向转动的齿辊带动椰子转动,齿辊上的齿钉刺破椰子椰衣,椰衣掉落从而实现去皮的目的。针对人工压料效率低危险性高的问题,在椰子去皮机上增加了压框装置,采用一个半圆柱形的钢制框焊接在机架上,使得椰子在去皮过程中不会抛出,而且能充分被刺破。该椰子去皮机效率高、危险性低,可以广泛适用于椰子去皮。关键词:椰子;椰子去皮;去皮;齿辊毕业设计中文摘要毕业设计英文摘要Design of coconut peelerAbstractCoconut is one of the largest fruits in plants. Its pulp, juice and coconut shell fiber can be used. Coconut pulp can be used for food or medicine, coconut juice is sweet and thirst quenching, coconut shell fiber can be processed into carpet, rope and other products, which has great economic value. Therefore, due to the high value and large demand of coconut, its peeling has become an important processing procedure in coconut processing. In this design, a kind of coconut peeler is designed to remove the coconut coat. This paper focuses on the design of the tooth roller mechanism of coconut peeling. In the process of peeling, a pair of tooth rollers which rotate in opposite directions drive the coconut to rotate. The nail on the tooth roller pierces the coconut coat, and the coconut coat falls off, so as to achieve the purpose of peeling.In this design, a kind of coconut peeler is designed to remove the coconut coat.This paper focuses on the design of the tooth roller mechanism for coconut peeling.In the process of peeling, a pair of tooth rollers rotate the coconut, and the nail on the tooth roller pierces the coconut coat, and the coconut coat falls, so as to achieve the purpose of peeling.Aiming at the problem of low efficiency and high risk of manual pressing, a frame pressing device is added to the coconut peeling machine, and a semi cylindrical steel frame is welded on the frame, so that the coconut will not be thrown out in the peeling process, and can be fully punctured. The coconut peeling machine has high efficiency and low risk, and can be widely used for coconut peeling.Keywords:Coconut;Coconut peeled;peel;Toothed roller目 录椰子去皮机的设计11 引言12 技术任务书23 计算设计说明书33.1 椰子去皮机的设计理念33.2 总体机构及工作原理43.3 关键零部件的设计53.3.1 齿辊的设计53.3.2 进料装置的设计53.3.3 挡板的设计63.3.4 压框装置的设计63.4 动力选型及计算73.4.1 动力选型73.4.2 动力机构设计计算93.5 传动设计及计算103.5.1 传动方案设计103.5.2 主要传动机构113.5.3 总传动比和各级传动比的计算123.5.4 动力参数的计算133.5.5 传动部件的设计计算143.5.6 开式齿轮传动零部件的设计计算234 使用说明书305标准化审查报告306 结论31参 考 文 献32椰子去皮机的设计1 引言 椰子(学名:Cocos nuciferaL. )属于棕榈科椰子植物。其形状为乔木形,椰子的根茎粗壮,高度一般为15-30米,底部随着时间慢慢增长变粗,椰子经常有一簇簇细小的根。椰子的叶柄较为粗壮,叶子的果实一般为球状或,有的还会为近似球形。椰子的内部有果肉、胚和汁液(椰子水),它的开花结果期主要在秋日。印度尼西亚、亚洲东南部等地多为椰子的原始产地。椰子内部含有果肉和椰子水。椰汁及椰肉含有大量的蛋白质、果糖、维生素还有一系列元素等。椰肉的颜色洁白如白玉,气味香甜,果肉脆爽。椰汁入口甘甜,同时又清凉解渴。椰肉和椰汁都老少皆宜。除此之外,椰子内部还含有多种微量元素,碳水化合物非常丰富。同时椰子的果肉具有补气虚、身虚,强壮身体,祛除湿气,杀虫的功效。椰水具有滋养身体、清凉解暑的作用。除此之外,椰子具有极高的经济价值,椰衣可以加工成纤维垫、绳子等,椰子水可作清凉饮料。椰子纤维可制刷子的毛,地毯,绳子等,具有很高的综合应用价值2。因此,椰子的需求日益增加。随着椰子需求量的增加,椰子的加工成为了一个重要的工序。其中,最初的椰子椰衣的去除是椰子加工中必不可少的步骤。而椰子去皮机正是用来进行椰衣的去除。目前,中国大部分企业也只是在椰子加工的后面阶段采用了机械化的加工,而前期的工作过程,如椰衣的去除大多为人工进行,费时费力;并且,椰子外壳比较坚硬,人工除皮具有一定的危险性、效率低。因此,需要一种合理的椰子去皮机代替人工进行去皮。直到现在,国内外针对椰子去皮机已经进行了不同的研究,生产出许多种不同类型的椰子去皮机。在我国,椰子去皮机的研究较早,市场上也已经生产出了许多种类的椰子去皮机,但是一种设计比较合理的,能够大面积投入使用的椰子1去皮机却比较少见。例如BYY型液压式椰子去皮机,这个椰子去皮机利用了液压传动和电气自动控制一起工作,适合形状尺寸不一的椰子的加工5。可以在加工的过程中随着椰子的体积变化对椰子进行加紧调节,使椰子能够顺利去皮。除了这种椰子去皮机,国外还有一种去皮机是利用了车床的切割机器原理进行改进的,这是泰国的一个高校设计的。该机器包括椰子加紧机构和切削刀具,但是每小时仅仅能对20多个椰子进行去皮,加工效率太低,因此不能被广泛投入市场。在印度尼西亚生产出一种液压式的去皮机,使用液压的形式,仿制人工操作对椰子进行去皮,该机器降低了工人的劳动强度,但椰子的产量不高,生产出来的产品质量参差不齐。此外,还有一种旋切式的椰子去皮机,此机器用高速旋转的刀具通过切削的方式去除椰衣,剩余的纤维再通过旋转的网轮进行去除,但是去皮后椰衣的纤维破坏较大,生产出来的椰衣系列产物的价值降低。以上椰子去皮机,虽然可以去除椰子的椰衣,但都存在自动化程度低、操作复杂、去皮效果不尽人意等问题,故大范围的使用比较困难。综上所述,为了更好的进行椰子的去皮工作,针对以上问题,本设计采用齿辊对椰子进行去皮。该椰子去皮机的优点是在去皮时,工人可以把椰子随意放进送料口,在去皮时,齿辊会无序化的对椰子进行去皮,可以解决椰子纤维方向的问题;该机械齿辊进行倾斜布置,可以忽略椰子体积的不同,使椰子在去皮时可以更加高效,椰衣能够去除干净;与此同时,该机器较大程度的保留了椰子壳纤维的完整性,方便后续的加工利用,增加了椰子的经济价值,综合性能高,可以提高椰子去皮生产效率,大大减少工人的劳动力,提高劳动效率,保证生产过程中的安全性。2 技术任务书本次设计的椰子去皮机主要用途为去除椰子的椰衣,可以适用于不同形状大小的椰子。其整体结构为电机带动齿轮传动,再通过一对相向转动的齿辊,刺破椰衣从而达到去皮的目的。该设计主要完成齿辊、还有压框装置的设计,其次为动力机构、传动机构等的设计计算。还需要完成设计说明书的撰写,零件图、装配图的绘制。与此同时,进行绘图时采用AutoCAD进行设计,完成图纸的绘制。该椰子去皮机的主要技术参数为(表2-1):表2-1 主要参数种类电压处理能力(个/小时)功率外形尺寸产品用途去皮机380V5001.5kw17005201450椰子除椰衣3 计算设计说明书3.1 椰子去皮机的设计理念椰果是植物中最大的果实之一,主要包括椰衣纤维、椰子壳、椰子肉、椰汁。椰子树的果实一般为圆形,也有的椰子是椭圆形。椰子壳主要包括外果皮、中果皮(椰壳纤维)、内果皮组成。椰子的外果皮邻近部分是中果皮,可以保护椰子内部。椰子还没有成熟时为白色,含水量高,成熟后椰子长成一层松散的纤维层,呈棕褐色,很有弹性,此纤维层可叫做“椰衣”。椰壳纤维(图1)呈棕褐色,直径一般为100450m,椰壳纤维属于长纤维,具有很多细胞聚集结构。椰壳纤维可以用于工业生产,可以制造地毯、绳子、坐垫等。因为椰壳纤维可以降解,所以不会对环境产生负面作用。此外,椰壳纤维具有较高的韧性,故可以代替合成纤维。印度等国家是椰子生产大国,因此也是椰子纤维产出量最大的国家。我国也具有非常多的椰壳,因此椰子去皮在椰子加工中是一项重要的工序。图1 椰壳纤维图目前,椰子去皮已经成为椰子加工中主要的工序步骤。过去,椰子去皮主要为人工进行操作,通过人力将椰子按压在一固定的尖扁型齿从而将坚硬的外皮刺破,再进行剥除。但是人工去皮效率低,且危险性高,很容易将手刺破,因此椰子去皮机就应用而生。印度、菲律宾等椰子生产大国在椰子去皮机的设计应用方面也进行了不断的改善。菲律宾作为最大的椰子生产国,其椰子去皮技术也在不断发展。从一开始的人工去皮到后来的旋切式椰子去皮机、液压式椰子去皮机等都是在人工去皮的基础上进行了一系列的改进和完善。不仅仅大大提高了椰子去皮的效率,同时降低了工人劳动的危险性。但是目前市面上的椰子去皮机存在去皮效果不好,降低椰衣经济效益、成本过高难以普遍应用的问题。因此针对以上问题,本次设计采用两齿辊之间的相向转动,通过齿钉刺破椰衣从而实现椰子的去皮。本设计设计的椰子去皮机在一定程度上提高了椰子去皮效率,同时大大保存了椰衣的完整性,提高了椰衣的经济价值。3.2 总体机构及工作原理本次设计的椰子去皮机总体机构为一个电机连接减速器,再连接开式齿轮,齿轮上的轴连接齿辊。还包括一个进料装置和压框装置。在进行椰子去皮时,电机带动齿轮传动,齿轮传动带动齿辊转动,采用一对相向转动的齿辊,通过进料装置椰子掉落到齿辊上,齿辊上的齿钉刺破椰子椰衣,从而完成去皮。3.3 关键零部件的设计3.3.1 齿辊的设计在该椰子去皮机中,齿辊为比较重要的部分。齿辊主要包括左右轴头、齿辊筒、齿钉和定位销。其中齿辊的左右轴头分别为设计的轴的第四段轴。齿辊筒如图6所示,该齿辊筒由内径为66mm,壁厚为10mm的无缝钢管制作而成。齿辊上的定位销通过配合与左右轴头进行连接,同时为了连接的强度能够得到保证,两端的轴头与齿辊筒连接的地方采用点焊。齿辊上的齿钉按纵向螺旋线布置。图2齿辊3.3.2 进料装置的设计进料装置设计为漏斗形状,如图3。因为进料装置在椰子去皮的过程中仅仅只起到进料的作用,因此不会承受很大的力,故选择厚度为10mm的钢板制作而成。该漏斗形的进料装置焊接在机架上进行固定。图3进料装置3.3.3 挡板的设计在进行椰子去皮时,椰衣会被齿辊上的齿钉刺破,从而椰衣掉落。但是在齿辊转动的时候,椰衣也会随着齿辊一起转动,当齿辊上的椰衣积累到一定时,会严重影响到后续的去皮工作,影响去皮的效率,不仅有可能卡住齿辊,还有可能对椰子去皮机造成一定程度的损坏。因此为了解决这一问题,设计挡板。挡板上开有与齿辊齿钉对应的凹槽,当齿辊进行转动时,齿钉上的椰衣会随着一起转动。这时,挡板上的凹槽就会挡住椰衣,从而椰衣掉落,掉落到机架中间的空处。挡板设计如下(图4):图4 挡板挡板一般与机架焊接在一起,因为挡板的主要作用是挡住椰衣,因此材料不用做特殊要求,材料采用45钢即可。3.3.4 压框装置的设计椰子形状大小各不相同,在去皮过程中很有可能会出现齿钉不能充分刺破椰衣的问题,也可能会在齿辊进行转动的时候,出现椰子抛出的问题。因此,针对以上问题设计压框装置。此压框装置设计为半圆柱型,考虑到椰子形状为球形或是近似球形。通过压框装置将椰子固定在一定范围内,保证椰子能够充分的被齿钉刺破,从而实现顺利去皮。该压框装置设计如下(图5):图5 压框装置压框装置在设计中仅仅起到压椰子的作用,故没有特殊要求。压框装置采用5mm的钢板制作而成。通过螺钉与机架连接在一起。螺钉采用M2.5的螺钉。3.4 动力选型及计算3.4.1 动力选型本次设计选取一台三相交流异步电机,配一个一级齿轮减速器。本设计动力机选取电动机,电动机与工作机连接简单,电动机的种类和型号很多,同时有各种运行的特点,可以满足各种机械的工作要求。一般,电动机的效率,可达到85%以上,具有先天的高效能优点,内燃机相比与电动机利用率低。与此同时,因为电动机的自身性质,在起步时就可以输出最大的扭矩。故选取电动机。电动机包括直流电动机和交流电动机,交流电动机比直流电动机结构更为简单、维修保护更加容易、不需要较好的环境,同时能够节约能源,大大的提高生产力。在平时的日常生活中,工业生产和农业生产中,甚至于重工业中都可以看到交流调速的应用。交流电机是通过机械能和交流电能相互转换的电机。近些年来,交流电力系统已经取得很大程度的发展,同时,交流电机已经被广泛使用,成为了常用的电动机。直流电机比交流电机多了一个换向器,因此交流电机结构更为简单。与此同时,制造也更加方便。更容易做成大电流,有着更高的容量的电动机。交流电机要比直流电动机的工作效率高,而且由于自身特性,也不会对环境产生大的污染破坏。也不会像柴油机一样有较大的气味,没有烟尘,噪音也比较小。在我国,大多数的电动机使用者都采用的是三相交流电源,其中三相异步交流电源电动机的应用最为广泛。三相异步电动机通过把电能转为机械能,从而供给给机械设备进行工作。三相异步电动机涉猎十分广泛,不仅在机械领域,石油、化工等也被大量使用。目前的大部分工厂中的机械设备都使用三相异步电动机作为动力机。比如,很多机床设备、输送装置、轧辊机构、起重设备等,都利用了三相异步电动机进行带动。三相异步电动机在日常生活中,各种场合、场所都有涉及,被广泛使用。市场中很多的机械设备都使用三相异步电动机来带动,因为三相异步电动机带动具有很多的优势:1. 在远距离输送过程中,电能的传送更加方便实惠,且一旦出现问题,也很容易检查出问题所在,电能的输送分配较为简单;2. 三相异步电动机拖动机械设备时相比于其他电动机的拖动效率更高。同时,电动机和带动设备之间的连接简单;3.三相异步电动机有很多种类和型号,具有很多不同的特点。在生产过程中,基于不同的机械设备,有不同的三相异步电机与其配应。且三相异步电动机在拖动时,起动、制动和反向与调速等控制比较简单快速,调速性能优良;4.可完成远距离控制,且进行自动调节,实现机械设备的自动化。本次设计选用的是YX3系列三相异步电动机,Y112M-6。减速器是一个独立的构件,包括齿轮传动减速器、蜗杆传动减速器和齿轮-蜗杆传动减速器。在日常的生产生活中经常将减速器作为原动件与工作机器间的减速装置。减速器在两个机器之间有降低转速和传递扭矩的用途,因此在现在的机械中应用十分广泛。在机械工作的过程中,电动机或者内燃机或液压马达等动力机通过减速器的输入轴,经过输入轴上的齿轮(齿数较少的齿)啮合输出轴上的齿轮(齿数较多的齿)从而达到减速的目的。减速器的大齿轮和小齿轮的齿数比为齿轮的传动比。减速器在生产中,也可以选择不同级数的进行使用。减速器是一种比较精密的机械设备,通过使用减速器可以来降低转速、增加转矩。目前,减速器已经有很多种不同的种类,也有很多型号。在生产生活中,不同的减速器有着不同的用途。减速器有很多种类,可以对减速器进行不同分类。比如,按照传动的类型减速器可以将其分为齿轮减速器、蜗杆减速器、行星齿轮减速器。这些减速器又都有不同的类型和型号。还可以按照齿轮的样式(齿轮样式包括直齿轮、斜齿轮或是将其分为圆柱齿轮、圆锥齿轮)将其分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、圆柱-圆锥齿轮减速器。同时减速器也可以通过传动的布置形式进行分类,分为展开式、分流式和同轴式减速器。齿轮减速器有很多优点,它的体积较小,因此在机械的布置方面不会占用很大的面积;传递的扭矩很大。齿轮减速器在电动机的组合、安装的形式等方面有多种方案,可以选择各种不同的形式结构。齿轮减速器的传动比比较细密,可以满足不同的工作情况,实现机电一体化。同时,齿轮减速器耗费的能量很低,性能比较优越,可以传动很高的效率。齿轮减速器通常在低转速大扭矩的传动设备使用到。目前,减速器行业在不断发展,减速器的型号和种类也在不断更新,大部分的机械驱动设备中都用到了减速器,使用不同型号的减速器来配对不同需求的驱动设备。减速器是通过各级的齿轮传动来进行减速的,通过齿轮的传动比来达到所需。减速器内部构件是由各级的齿轮副构成。通过小齿轮啮合大齿轮从而达到减速的要求,同时若是采用多级齿轮传动就可以达到更大降低转速的功能。减速器在驱动时可以采用各种电机进行驱动,比如步进电机、交流电机、直流电机、伺服电动机等。若是按照驱动的电动机类型来分类,齿轮减速器则可以分为直流的减速器和步进减速器。由于齿轮减速器具有很多优势,性能优、传动效率高、振动小、耗能比较低等很多特点,因此经常被用于生产生活的很多地方。本设计选用一级齿轮减速器。3.4.2 动力机构设计计算3.4.2.1 电动机的选择传动装置总效率: (1) 联轴器的传动效率; 齿轮传动的传动效率;滚动轴承的传动效率电动机所需要的功率: (2)执行机构转速选总传动比的范围:减速器圆柱齿轮传动比范围开式圆柱齿轮传动比范围故电动机转速范围为所选电动机的功率应该稍微大于工作要求的功率,结合所得计算结果,故选择电动机的型号为Y112M-6。其具体参数为:表3-1 电动机参数型号额定功率类型额定电压额定电流额定转矩额定转速Y112M-62.2kw三相异步电动机380V6.0A2.0940r/min3.4.2.2 减速器的选择减速器选择一级齿轮减速器3.5 传动设计及计算3.5.1 传动方案设计椰子去皮机能不能正常的运作,在设计的过程中主要考虑其零部件。零部件的设计在机械设备的设计中尤为重要,当设计合理时,机械设备就可以进行运行。但是当设计不是很合理时,机械设备在运行过程中出现一系列问题,椰子去皮机就无法正常工作。因此,在设计过程中,主要部件的设计显得尤为重要。一个设计合理的机械设备,会带来很大的效益和方便。传动方案要设计的较为合理就需要满足机械的功能要求。一般机械的功能要求大体为:运动要求(速度、转速等)、动力要求(传递的功率、转矩等)、安全性等。除此之外,设计不仅要考虑内部因素,还需要考虑外部因素。机械设备的工作条件、工作环境等都应考虑在内。需要满足经济性好、符合环境保护要求、精度高、可靠性和寿命要求符合等条件。因此,要满足以上条件,需要设计一个合理的传动方案。本次设计的传动方案如下:图6为椰子去皮机的设计方案,此方案采用一级齿轮减速器和开式齿轮传动,成本较低,适合大规模投入使用。一级圆柱齿轮减速器可以传递较高的功率,且其优势在于工艺简单,方便制造,因此该齿轮减速器在生产生活中应用较为广泛。此设计选用的一级齿轮减速器采用水平轴布置。图6 传动方案3.5.2 主要传动机构联轴器联轴器是一种可以连接两根轴,来传递转矩的一种机械部件。联轴器可以分为两种类型,刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器不能补足两根轴之间的相对位移,但是挠性联轴器可以补足两根轴之间的相对位移。挠性联轴器又可以进行分类,将其分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器。前一个联轴器不能起缓冲的作用,后一联轴器可以通过弹性变形,起到缓冲的作用。本设计选取齿轮传动与执行机构间联轴器的型号为LM70梅花型弹性联轴器。这种类型联轴器可以较大的补足两个轴之间的位移量。梅花形弹性联轴器一般用在启动比较频繁、或是小功率、中功率的的部位,同时也可用于要求工作时较为可靠的地方。此联轴器还有弹性和缓冲性质。但是,在安装的过程中,要将两个半联轴器进行轴向的移动,因此不适合应用于在比较大中型的机械设备上。去皮机构去皮机构的部分主要包括一对齿辊,齿辊上分布有齿钉,齿辊通过定位销来与齿轮轴连接,从而实现传动。在去皮过程中,两个齿辊通过相向转动,齿钉刺破椰衣,通过齿辊的转动带走椰子的椰衣,从而实现去皮工作。两个齿辊中间留有一定空隙,使在椰子去皮时,椰衣能够顺利脱落,不会对后续的去皮工作产生阻碍。齿辊上齿钉的大小也针对椰衣的厚度进行设计,保证不同大小的椰子都能实现顺利去皮。齿辊的齿钉选用标枪式齿钉,椰子椰衣部分属于椰子中果皮,椰子中果皮为纤维部分,果皮较厚,因此合理选择齿辊上齿钉的尺寸大小。椰子中果皮的平均厚度大约为39.8mm,故选取齿钉的高度为45mm。3.5.3 总传动比和各级传动比的计算传动装置的总传动比为:选择减速器齿轮传动比为3,则=3;则其中为电机的满载速,r/min;为减速器轴与轴之间的传动比,为开式齿轮传动轴与轴转之间的传动比。3.5.4 动力参数的计算3.5.4.1 各轴转速 其中、分别为减速器高速轴、低速轴,开式齿轮传动高速轴、低速轴的转速,r/min。3.5.4.2 各轴功率其中分别为减速器高速轴、低速轴,齿轮传动高速轴、低速轴的输入功率;分别为电动机轴与减速器高速轴、低速轴,齿轮传动高速轴、低速轴之间的传动效率。3.5.4.3 各轴转矩3.5.5 传动部件的设计计算3.5.5.1 联轴器的选择本设计在电动机和减速器之间采用联轴器连接,减速器与开式齿轮传动之间采用联轴器连接。由于电动机轴与减速器连接轴的转速比较高,为了降低启动时的载荷,故应该选用具有比较小的转动惯量和具有弹性的联轴器,在众多的联轴器里,选用具有弹性元件的弹性柱销联轴器。电动机的额定功率,转速n为940r/min,可得联轴器的理论转矩:联轴器的计算转矩为联轴器选用时应满足因此选取联轴器的型号为LX1弹性柱销联轴器。这种类型联轴器可以较大的补足两个轴之间的位移量。弹性柱销联轴器适用于连接两个同轴线的传动轴承,一般用在启动比较频繁、或是小功率、中功率的的部位,同时也可用于要求工作时较为可靠的地方。此联轴器还有弹性和缓冲性质。但是,在安装的过程中,要将两个半联轴器进行轴向的移动,因此不适合应用于在比较大中型的机械设备上。3.5.5.2 减速器内传动零部件设计计算本设计选用的是一级齿轮减速器。3.5.5.3 直齿圆柱齿轮的设计计算与校核1. 材料的选择考虑到椰子去皮机为一般机械,因此小齿轮选择为40Cr(调质),确定其硬度值为280HBW,大齿轮材料为45钢(调质),确定其硬度值为240HBW。选用八级精度。2. 初步计算传动主要尺寸初选齿轮齿数,取。取值:查机械设计手册取齿宽系数;载荷系数;弹性系数;所选齿轮为标准直齿轮,取节点区域系数。(1) 重合度查机械手册得重合度系数(2) 许用接触应力查机械设计手册得接触疲劳应力极限, 应力循环次数取安全系数S=1,接触疲劳寿命系数,故取(3) 初算小齿轮分度圆直径 3. 确定传动尺寸(1) 计算载荷系数查机械手册得根据v查得;故载荷系数(2) 确定模数及传动尺寸对进行修正模数取m=2mm中心距分度圆直径齿宽取 取 4. 校核齿根弯曲疲劳强度查机械手册得,许用弯曲应力查得,故3.5.5.4 齿轮轴的计算与校核在机械组成中,轴是重要的零部件之一。很多作回转运动的传动部件都是通过轴来传递运动和动力。轴可以根据所受载荷不同、形状样子不同等分成不同的类型。比如按照所受的载荷,可以将轴分为心轴、传动轴和转轴。在进行轴的设计的过程中,要综合多方面的因素进行设计,如工作条件、整体结构的设计等。不仅仅设计轴,同时还要考虑轴上零部件的设计,以达到相匹配。如轴上键的设计。轴的应用场合极为广泛,故应该针对不同场合进行不同的分析。1. 初步选择材料、确定轴径(1)已知条件:高速轴传递的效率 (2)选择轴的材料为45钢,调质处理(3) 轴径考虑到轴上有键槽,故轴径应该增大3%5%:则2. 设计结构此设计轴的一端连接的是联轴器设计该轴的结构如下:图7 减速器齿轮轴(1) 轴上零件的布置第一个零件联轴器轴的输出端安装联轴器,尺寸从设计手册中查得弹性柱销联轴器选择为联轴器孔径14mm,半联轴器总长L=27mm.第二个零件滚动轴承因为拆装轴承的需要,安装轴承的轴端直径应该比最小端直径14mm要大,因此选择角接触球轴承(型号为7206C),查机械设计手册得该型号的轴承尺寸为:内径外径宽度=306216定位轴肩h(0.07d+3)(0.1d+5)mm,或者h=(23)C,非定位轴肩h=(1.52)mm第三个零件齿轮齿轮的齿宽,轮廓宽度与相配轴径有关,为了在齿轮工作时比较稳定,因此轮廓宽度相当于(11.2)d(相配轴径)。(2) 各段轴径的确定第一段轴径 该段轴为装配联轴器的地方,故第二段轴径 对联轴器起定位作用,联轴器的倒角1.545,由于故选第三段轴径 装轴承处,故与轴承孔径配合第四段轴径 装齿轮处,非定位轴肩h=(1.52)mm第五段轴径 轴环直径第六段轴径 该处轴为装配轴承的地方,且轴承与右侧轴承相同(3) 各段轴长的确定第一段轴 装联轴器第二段轴 考虑到联轴器端面与轴承外端面距离,因为联轴器与轴承端盖之间不能相碰,其中一个是回转件,一个是不动件,另外考虑轴承端盖的厚度(里面装有密封圈),同时根据联轴器和箱体外壁应有一定距离而定。故取第三段轴 该轴处要安装轴承与套筒,装轴承处长度为16mm,装套筒处为25mm,故第四段轴 安装齿轮段的长度应该比轮毂宽度小2mm,第5段 轴环长度第6段 此处为安装轴承的位置,安装轴承型号与左侧相同,轴承宽度为16,故该段长度为(4) 轴上零件的定位、固定齿轮 齿轮左侧采用轴环定位,右侧用长度为25mm的套用进行定位,其周向定位用平键连接。联轴器 联轴器用22mm的轴肩进行定位,另一侧靠压板进行固定,周向固定用平键连接。两个轴承 轴向固定一侧用套筒进行定位,另一侧用轴承端盖进行定位,轴承的周向固定用过盈配合连接。齿轮及其右侧零件从右侧拆装,齿轮左侧零件从左侧拆装。(5) 轴的加工工艺全部各轴段过渡圆角用R1;为了加工更加方便,同一个轴上所开的多个键槽应该在同一母线上;轴端倒角为1.545。3. 受力分析(1) 画出轴的空间受力图(图8)联轴器处到左端支点距离齿宽中点到左端支点处距离齿宽中点到右端支点处距离(2) 计算轴的支反力,并作出轴的受力图作用在齿轮上的力水平支反力(图b)垂直支反力(图d)(3) 计算轴的弯矩,并做弯矩图截面C处的水平弯矩截面A处的垂直弯矩截面C处的垂直弯矩 合成弯矩作合成弯矩图(图f) (4) 作轴的转矩图(图g)4. 强度校核由于齿轮轴与点C处弯矩较大,故点C处剖面为危险截面。抗弯截面系数为抗扭截面系数为最大弯曲应力为扭剪应力按照弯扭合成强度进行校核计算,对于单向转动的转轴,转矩按照脉动循环处理,取折合系数=0.6,则查机械手册得45钢调质处理抗拉强度极限,又通过手册查得轴的许用弯曲应力为。,满足强度要求。图8 轴受力图3.5.6 开式齿轮传动零部件的设计计算该设计采用开式齿轮传动带动齿辊转动从而进行工作。3.5.6.1 齿轮的设计计算1.材料的选择考虑到椰子去皮机为一般机械,因此小齿轮选择为40Cr(调质),确定其硬度值为280HBW,大齿轮材料为45钢(调质),确定其硬度值为240HBW。选用八级精度。2.初步计算传动主要尺寸初选齿轮齿数取。取值:查机械设计手册取齿宽系数;载荷系数;弹性系数;所选齿轮为标准直齿轮,取节点区域系数。(1)重合度查机械手册得重合度系数(2)许用接触应力查机械设计手册得接触疲劳应力极限, 应力循环次数 取安全系数S=1,接触疲劳寿命系数,故(3)初算小齿轮分度圆直径3.确定传动尺寸(1)计算载荷系数查机械手册得根据v查得;故载荷系数(2)确定模数及传动尺寸对进行修正模数取m=3mm中心距分度圆直径齿宽取,取4.校核齿根弯曲疲劳强度查机械手册得,许用弯曲应力查得=310MPa,=220MPa,=1,=1.25故3.5.6.2 齿轮轴的计算与校核高速轴1.初步选择材料、确定轴径(1)已知条件:高速轴传递的效率 (2)选择轴的材料为45钢,调质处理(4) 轴径考虑到轴上有键槽,故轴径应该增大3%5%:则,d20.53+20.53(0.030.05)=21.1521.56mm,2.设计结构此设计轴的一端连接的是联轴器设计该轴的结构如下:图9 齿轮轴结构(1)轴上零件的布置第一个零件联轴器轴的输出端安装联轴器,尺寸从设计手册中查得梅花型弹性联轴器选择为联轴器孔径25mm,半联轴器总长L=44mm.第二个零件滚动轴承因为拆装轴承的需要,安装轴承的轴端直径应该比最小端直径25mm要大,因此选择角接触球轴承(型号为7207C),查机械设计手册得该型号的轴承尺寸为:内径外径宽度=723517定位轴肩的高度为h(0.07d+3)(0.1d+5)mm,或者h=(23)C,非定位轴肩h=(1.52)mm第三个零件齿轮齿轮的齿宽,轮廓宽度与相配轴径有关,为了在齿轮工作时比较稳定,因此轮廓宽度相当于(11.2)d(相配轴径)。第四个零件轴承端盖轴承端盖选择凸缘式轴承盖,并且端盖内部用毡圈油封。根据设计手册选取毡圈为30JB/2Q 4606-1997第五个零件键轴端上的键用来固定联轴器和齿轮。选择C型普通平键。查机械设计手册得该键尺寸为bhL=8770(2)各段轴径的确定第一段轴径 该段轴为装配联轴器和齿轮的地方,故第二段轴径 对齿轮起定位作用,由于 轴肩高度为h(0.070.1)d=(0.070.1)25=1.752.5mm,故选 第三段轴径 装轴承处,故与轴承孔径配合第四段轴径 定位轴肩h(0.07d+3)(0.1d+5)mm(3)各段轴长的确定第一段轴 装联轴器和齿轮。轴一的长度应该略小于齿轮3的宽度,第二段轴 考虑到齿轮端面与轴承外端面距离,因为齿轮与轴承端盖之间不能相碰,其中一个是回转件,一个是不动件,另外考虑轴承端盖的厚度(里面装有密封圈),且端盖距离齿轮的距离为2025mm,取为20mm.同时根据联轴器和箱体外壁应有一定距离而定。故取第三段轴 该轴处要安装轴承与套筒,装轴承处长度为17mm,装套筒处为10mm,故=B+(23)+10+(23)=17+(23)+10+(23)mm=3133mm第四段轴 该轴与齿辊通过销钉相连接,(4)轴上零件的定位、固定齿轮 齿轮左侧采用联轴器定位,右侧用轴肩进行定位,其周向定位用平键连接。联轴器 联轴器通过右侧安装的齿轮进行定位,另一侧靠压板进行固定,周向固定用平键连接。轴承 轴向固定一侧用套筒进行定位,另一侧用轴承端盖进行定位,轴承的周向固定用过盈配合连接。齿轮及其右侧零件从右侧拆装,齿轮左侧零件从左侧拆装。(5)轴的加工工艺全部各轴段过渡圆角用R1;为了加工更加方便,同一个轴上所开的多个键槽应该在同一母线上;轴端倒角为1.545。低速轴低速轴的设计计算同高速轴相似,计算得其尺寸为: 设计其轴上零件:第一个零件滚动轴承因为拆装轴承的需要,安装轴承的轴端直径应该比最小端直径35mm要大,因此选择角接触球轴承(型号为7209C),查机械设计手册得该型号的轴承尺寸为:内径外径宽度=854519定位轴肩的高度为h(0.07d+3)(0.1d+5)mm,或者h=(23)C,非定位轴肩h=(1.52)mm第二个零件齿轮齿轮的齿宽,轮廓宽度与相配轴径有关,为了在齿轮工作时比较稳定,因此轮廓宽度相当于(11.2)d(相配轴径)。第三个零件轴承端盖轴承端盖选择凸缘式轴承盖,并且端盖内部用毡圈油封。根据设计手册选取毡圈为30JB/2Q 4606-1997第四个零件键轴端上的键用来固定齿轮。选择A型普通平键。查机械设计手册得该键尺寸为bhL=108454 使用说明书该椰子去皮机主要适用于各种形状大小不同的椰子,进行椰子椰衣的去除。该机器主要包括动力机构、进料装置、齿辊装置、压框装置。在进行椰子去皮时,工人可将椰子放入机架上方的进料装置,通过齿辊去皮后,椰子从出料口掉落,椰衣从机架下方掉落。在使用的过程中,投放椰子的时间间隔大约为710s一个,不宜太过频繁投入。5标准化审查报告该椰子去皮机的主要作用是去除椰子的椰衣,适用于各种形状大小不同的椰子。该机器采用三相异步交流电机进行电机带动,相比于其他电动机的拖动效率更高。同时,电动机和带动设备之间的连接简单。该机器图样齐全,图面质量符合机械制图要求,尺寸标注、明细栏的填写、幅面等与相应的零部件相同,装配图数量正确。审查结果表明技术文件、图样等符合国家标准、行业标准,工艺装备具备,产品参数和性能符合产品标准,因此该机器能够批量生产。6 结论此次设计的椰子去皮机机构主要由传动机构和齿辊组成,主要完成的是椰子椰衣的去除,本次设计的结论:1. 本次设计的椰子去皮机采用一对相向转动的齿辊,通过齿辊上齿钉刺破椰衣从而达到去皮的效果。设计的进料装置和压框装置都很大程度上提高了椰子去皮的效率,降低了工人操作的危险性,同时把椰子的椰衣最大可能的保留完整。2. 去皮装置设计为一对齿辊,通过齿钉刺破椰衣,齿辊相向转动,带动椰子进行转动,从而去除椰衣。3. 压框装置设计为半圆柱型框,焊接在机架上,防止椰子抛出,同时能使椰子去皮更加充分。4. 传动部分为直齿圆柱齿轮传动,通过齿轮啮合带动齿辊转动。参 考 文 献1 肖红,易美华.椰子的开发利用J.海南大学学报(自然科学版),2003,6(2):183189.2 夏秋瑜,李瑞,赵松林,等.椰子的利用价值及综合加工技术J.中国热带农业,2007(3):3738.3 毛舟,樊军庆,张信禹.椰子自动切口的设计J.食品与机械,2013,29(1):164166.4 王锐,樊军庆.椰子剥衣机自动上料机构的设计J.食品与机械,2012,28(5):144146.5 曾宪君.BYY型液压式椰子剥衣机J.油脂科技,1984(S1):102.6 肖仁鹏,马鑫,刘四新,等.椰子自动剥衣机的设计J.食品与机械,2012,28(1):142143.7 孙恒.机械原理M.第7版.北京:高等教育出版社,2006.8 王旺平,李诗龙,刘晓艳,等.椰子剥壳机的研制J.农业机械,2011(20):179181.9 吴立言,秦大同.现代机械设计手册:单行本.轴及其连接件的设计M.北京:化学工业出版社,2020.2.10 张春宜,郝广平,刘敏.减速器设计实例精解M.北京:机械工业出版社,2009.7.11 吴宗泽,等.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,2018.6.致 谢经过几个月的准备和忙碌,这次的毕业设计已经接近尾声。在本次的毕业设计中,我不仅仅回顾了所学到的机械设计的相关知识,而且还通过查阅文献了解了很多以前不知道的其它知识。但是在毕业设计中,由于经验不足,有很多地方都存在缺陷和问题,在导师的指导监督下,我也在不停的修改和完善。与此同时,还得到了同学朋友的帮助和支持,没有他们的鼓励和帮助,我的毕业设计也许会更难以完成。首先我很感谢我的导师。虽然老师平时工作很多,但是总是会耐心的解决我们的每一个问题。在做毕业设计的每一个阶段,从一开始的初期答辩到后面的中期自查,设计草案的确定和修改,中期检查,后期详细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。老师还会定时的开会检查我们的毕业设计进度,同时解答我们的问题。对于我们的问题都会细心讲解,并帮助一起查阅资料,查阅相关知识。在这里,我很感谢张老师给于我的帮助,我很敬佩他的专业素质水平和严谨治学的精神,这是我应该学习的。不仅受益于现在,更将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢我的舍友和同学们,在此次设计中她们给予了我不少的帮助。经常互相督促完成毕业设计,并且帮助我解答写论文过程中的一些问题,没有他们的帮助我在做毕业设计的道路上会更加坎坷。然后我还要感谢在这大学四年来教过我的所有老师,不仅仅是知识上的教育,也有人生道理未来选择的指导。感谢老师们为我们打下专业知识的基础,正是基于专业知识,毕业设计才能得以完成。也感谢老师们孜孜不倦的人生教导,教会我们如何选择未来的道路,做出正确的选择。最后感谢四年来对我的大力栽培。本设计的完成是在我的导师老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中,花费了张老师很多的宝贵时间和精力,在此向导师表示衷心地感谢!导师严谨的治学态度,开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生!33
收藏