SQ3烟丝切丝机设计【含CAD图纸、说明书、三维模型】

本科生毕业设计题 目：微型稻麦联合收割机 脱粒清选部件设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： II目 录中文摘要及关键词 .V英文摘要及关键词 VI第 1 章 绪 论 11.1 选题的背景、意义 11.2 国内 SQ3 烟丝切丝机的发展状况 .11.3 SQ3 烟丝切丝机的发展趋势 .21.4 本文研究主要内容 3第 2 章 SQ3 烟丝切丝机机构总体方案设计 42.1 基本结构 42.2 设计原则 42.3 方案分析 42.3.1 第一方案 42.3.2 第二方案 52.3.3 第三方案 .52.3.4 最终方案 6第 3 章 SQ3 烟丝切丝机的机械部分计算 73.1 电机的选取 .73.2 带传动设计 93.2.1 选择带型 103.2.2 确定带轮的基准直径并验证带速 .103.2.3 确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 .113.2.4 确定带的根数 z 123.2.5 确定带轮的结构和尺寸 .123.2.6 确定带的张紧装置 .123.3 轴的校核 143.4 键的校核 153.5 轴承的校核 .16III第 4 章 切丝机刀辊部分设计计算 184.1 电机的选型 184.2 切丝机刀辊装置结构 204.3 切丝机刀辊传动轴所需标准 204.3.1 切丝机刀辊的刚度 204.3.2 切丝机刀辊的耐磨性 214.3.3 切丝机刀辊的旋转精度 214.3.4 切丝机刀辊的抗震能力 214.3.5 切丝机刀辊的热变形 224.4 切丝机刀辊传动轴部分的分布 224.5 切丝机刀辊传动轴形状的选择 234.6 切丝机刀辊传动轴的热处理 234.7 切丝机刀辊传动轴的设计标准 244.8 切丝机刀辊传动轴上轴承的挑选 244.9 切丝机刀辊传动轴上轴承的校对计算 254.10 切丝机刀辊传动轴外部伸长量 274.11 切丝机刀辊传动轴的校核 274.11.1 受力作用的转换 274.11.2 切丝机刀辊传动轴的挠度 284.11.3 切丝机刀辊传动轴的倾角 294.12 切丝机刀辊传动轴结构图 29第 5 章 切丝机刀辊机构相关部件 305.1 调整垫圈 305.2 圆螺母 305.3 切丝机刀辊套筒 30第 6 章 基于 Solidworks 软件的三维建模 326.1 软件特点 326.2 三维零件效果图 .346.3 三维装配效果图 .37IV总 结 38致 谢 39参考文献 40V中文摘要及关键词摘 要：本文主要介绍 SQ3 烟丝切丝机的发展状况，SQ3 烟丝切丝机结构设计原理，SQ3 烟丝切丝机总体方案分析及确定，SQ3 烟丝切丝机结构设计内容所包含的机械图纸的绘制，SQ3 烟丝切丝机的计算，SQ3 烟丝切丝机的结构设计结论与建议。整机结构主要由电动机减速器产生动力通过小带轮将需要的动力传递到大带轮上，带轮带动主轴，从而带动整机装置运动,此可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。本论文研究内容：(1) SQ3 烟丝切丝机总体结构设计。(2) SQ3 烟丝切丝机工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) SQ3 烟丝切丝机的传动系统、执行部件及机架设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)运用计算机辅助设计，对设计的零件进行三维建模。(7)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词： SQ3 烟丝切丝机，结构设计，三维建模；步进电机 VI英文摘要及关键词Abstract: This paper describes the development of Si Qiesi SQ3 smoke machine, smoke Si Qiesi SQ3 machine design principle, SQ3 smoke Si Qiesi machine overall program analysis and determination, drawing SQ3 smoke machine design Siqie Si content contained mechanical drawings, Si Qiesi calculate SQ3 smoke machine, SQ3 smoke Si Qiesi machine design conclusions and recommendations.The whole structure is mainly produced by the motor reducer power is transmitted to the power required by small pulley large pulley, pulley driven spindle, so as to drive the whole device is moved, this can replace the heavy manual labor, significantly reduce the labor of workers strength, improve working conditions, improve labor productivity and production automation.Contents of this paper:(1) SQ3 smoke Si Qiesi machine overall structural design.(2) SQ3 smoke Si Qiesi machine performance analysis.(3) Select the motor.Transmission (4) SQ3 smoke Si Qiesi machine execution unit and rack design.(5) Calculation of design parts design analysis and verification.(6) the use of computer-aided design, the design of the parts three-dimensional modeling.(7) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and important parts of the design part of the part drawing.Keywords: SQ3 smoke Siqie Si machine, structural design, 3D modeling; stepper motorSQ3 烟丝切丝机1第 1 章 绪 论1.1 选题的背景、意义随着我国经济的蓬勃发展，国民经济各领域对产品的需求日益扩大，制造业对各种金属梳的质量要求也越来越高。线的质量好坏、直接关系到下道工序能否顺利进行，特别是超细规格的线质量要求很高；。目前国内使用的SQ3烟丝切丝机械，卷取主轴多用力矩电机驱动，排线机构与主轴采用机械齿合传动的硬耦合连接，通过丝杠或光杆带动金属梳器左右平移、依靠齿轮或电磁铁的离合动作实现换向，达到往复排线的工艺要求。这种纯机械耦合机构存在零件加工和装配复杂、因频繁换向导致机械磨损大、噪声大、排线精度降低 2。此外，由于丝线的规格品种繁多，每次改变品种规格、都要重新调整SQ3烟丝切丝机的机械参数，甚至更换机械零件，一套机构无法同时满足对不同规格丝线的清洗机需要。基于此，我们提出了本课题的研究。本文介绍一种新型清洗机装置，利用先进的数字控制技术，将主轴送进传动与切断，分别用不动的动力独立驱动、实现对清洗机连接。采用FX2N一32MT可编程序控制器、脉冲测速码盘及光电传感器控制，检测步进电机的工况，实现了计算机数字控制和柔性化参数设置。新系统具有：稳定、准确、灵活、快速的特点，适用于对各种规格丝线的绕排线控制。1.2 国内 SQ3 烟丝切丝机的发展状况目前我国 SQ3 烟丝切丝机行业处于非常困难的时期，如何才能使整个行业从技术的互相模仿与残酷的价格战等困境中脱身而出？从业企业只有放下急于求成的心态，从基础理论、新技术研发等领域出发，一丝不苟地修炼自己的自主创新能力。SQ3 烟丝切丝机结合了机械、传动、电气控制等多方面的技术，所以基础理论研究是开发新技术的基础，只有核心技术的发展才能推动清洗机设备的进步，各方面为技术开发做努力，这样才会使我国的清洗机设备逐步走上自主创新的道路。国产的 SQ3 烟丝切丝机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。只能应用于清洗机要求相对不高的场合，高端设备都有日本、瑞士、德国等进口设备占领市场，而国产设备只能在很小的市场份额里以低价来争得客户， 分析我国 SQ3 烟丝切丝机市场目前处于高速发展的时期，相反我国的 SQ3 烟丝切丝机生产企业的处境却相当的艰难，不难看出，极大的市场份额都是进口设备，在国内市场获得高利润的回报，在新SQ3 烟丝切丝机2机型的开发上就有了强大的资金保障，而我们国内企业的销售利润偏低，去掉销售环节中存在的费用，留给企业的回报已经所剩无及了，所以不断的提升自主创新能力，才能市场份额较大的中高端市场，来打破目前的艰难局面 4。1.3 SQ3 烟丝切丝机的发展趋势SQ3烟丝切丝机是机械行业中的主要加工设备，SQ3烟丝切丝机的质量、数量及自动化水平，直接影响整个机械行业的发展；SQ3烟丝切丝机的自动化水平对提高生产效率和产品质量，减轻操作人员的体力劳动等方面都起到极为重要的作用。先进的机械制造技术能在很大程度上提高SQ3烟丝切丝机的自动化水平。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。(1)PLC在清洗机设备中的应用PLC 具有很强的抗干扰能力及高可靠性，这点对清洗机设备非常重要，设备的稳定性很大程度上依赖于电气控制系统的稳定性，PLC 和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障率也就大大降低了；如今的清洗机设备由于加工特性的关系，其控制功能和要求都不相同，PLC 很好的满足了设备的要求，如今功能单元大量出现，使 PLC 可以同时应用于位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中，在研发清洗机设备时通常都需要定制控制系统，由于 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短 11。在清洗机设备中控制系统中 PLC 的使用情况大致可归纳为如下几类：1、开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制。2、模拟量控制在清洗机设备生产过程当中，有许多连续变化的量，如速度、圈数、排线杆位置等都是模拟量，PLC 将以上数据采集后加以运算。3、运动控制SQ3 烟丝切丝机3如今的 SQ3 烟丝切丝机都配置有步进电机或伺服电机，可以通过 PLC 直接对这些执行单元进行驱动控制 5。 (2)测试和测量系统在SQ3烟丝切丝机中的运用测试技术是测量和实验技术的统称。在现代机电设备的研发和创新设计、老产品改造以及机电产品全寿命的各个过程的研究中，实验研究是必不可少的环节。在工程试验中，需要进行各种物理量的测量，以得到准确的定量结果。当然，不仅是各类工程试验需要测量，机器和生产过程的运用监测、控制和故障诊断也需要在线测量。这时，测量系统大多就是机器和生产线的重要组成部分 6。(3)机电一体化在SQ3烟丝切丝机中的应用机电一体化是随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术等为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术科学。性能上，向高精度、高生产效率、高性能、智能化的方向发展。功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。通过机电一体化技术的运用使得整体结构最优化、系统控制智能化、操作性能柔性化。通过测试系统、自动控制系统、伺服系统达到机电一体化的目的 7。1.4 本文研究主要内容通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解 SQ3 烟丝切丝机的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法如下：1、查阅资料、结合所学专业课程，产生 SQ3 烟丝切丝机结构设计的基本思路；2、查阅各类机械机构手册，确定合理的 SQ3 烟丝切丝机结构；3、根据给定技术参数来选择合适的部位；4、重点对驱动机构及控制机构进行设计研究；5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计；6、完成 2D 装配图的设计和绘制，并由此绘制零件图；7、编写设计说明书；8、检查并完善本设计课题。本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。SQ3 烟丝切丝机4第 2 章 SQ3 烟丝切丝机机构总体方案设计2.1 基本结构SQ3 烟丝切丝机其功能部件由支承体、带动力装置的 SQ3 烟丝切丝机等组成。由功能部件，电动机和机架等构成的 SQ3 烟丝切丝机，下图是该机器的工作原理图。图 2-1 工作原理图2.2 设计原则SQ3 烟丝切丝机其功能部件(1)由支承体(9)、带动力装置的 SQ3 烟丝切丝机切刀部件和包压线或机筒等组成。由功能部件，电动机和机架(或机脚)等构成 SQ3烟丝切丝机。在功能部件中的 SQ3 烟丝切丝机转子上装有使毛刷2.3 方案分析2.3.1 第一方案采用平铺带式传送装置，将金属梳手工放落在传送带上，由电动机带动传送带将金属梳送到毛刷。此输送装置由于需要电机通过轴带动输送带滚筒转动SQ3 烟丝切丝机5SQ3 烟丝切丝机示意图如下图所示：图 2-2 卧式 SQ3 烟丝切丝机示意图据上图 2-2 卧式 SQ3 烟丝切丝机示意图，不难看出此 SQ3 烟丝切丝机包括 2个电机，3 根轴，滚筒，输送带，带轮，带轮等等。SQ3 烟丝切丝机零件众多，这无疑增加了 SQ3 烟丝切丝机的制造成本与维护运行成本。对于广大的金属梳来说，这种卧式 SQ3 烟丝切丝机很显然不是他们理想的选择。因此，设计出一款小型且制造成本低廉，适用与 SQ3 烟丝切丝机非常必要。2.3.2 第二方案输送装置仍然采用圆管带式输送，把金属梳平铺在带上后，随带前进，但在输送带之间安装两个喂入轮，做相对回转时，把输送带传送的金属梳挤压夹持后，送入到切碎口，曲线型刃口的转刀制造、磨刃均较方便，清洗阻力矩变化平缓，但金属梳有向外推移的现象，刃口磨损也不均匀。而直线型动刀制造、磨刃均比较简单、强度好，缺点是清洗开始时，往往将金属梳向外推移，此时清洗点离轴心的距离较大，因而清洗阻力矩大大增加，致使清洗阻力矩在清洗过程中变化剧烈 2.3.3 第三方案经过以上两种方案的分析、研究及比较，最终方案确定如下：设计一种小型的立式 SQ3 烟丝切丝机取代一般的卧式 SQ3 烟丝切丝机既避免SQ3 烟丝切丝机6了功率消耗大，成本高等缺点；又可让金属梳少挤压与擦伤参照图 2.1.1、图 2.1.2，立式 SQ3 烟丝切丝机由功能部件(1) 、电机支架(2) 、电磁调速电机(3) 、螺栓(4)、带轮(5)、机架(6)等组成。功能部件(1)是本实用新型 SQ3 烟丝切丝机的核心，它由带轮(7)、轴承(8)、支承体(9) 、主轴 (10)、防污密封轴承端盖 (11)、垫套 (12)、机壳(13)、螺母、毛刷、挡板(16)、出料门 (17)等构成。电机支架 (2)可连同电机 (3)一起绕螺栓(4)沿逆时针方向转动 90 度后固定在机架(6) 上，使电机(3) 平卧，以便用来驱动其它卧式机械，提高电机的利用率。机架(6)是功能部件(1) 和电动机(3) 的联系和支承件。2.3.4 最终方案SQ3 烟丝切丝机其功能部件由支承体、带动力装置的 SQ3 烟丝切丝机毛刷部件和机筒等组成。由功能部件(1)，电动机(8) 和机架（ 6)等构成的 SQ3 烟丝切丝机，其特征是转子上装有使刀刃切铡平面垂直于主轴的毛刷功能部件(下部内有能使物料自动卸出，设有与刀片)相对。图 2-3 SQ3 最终烟丝切丝机SQ3 烟丝切丝机7第 3 章 SQ3 烟丝切丝机的机械部分计算3.1 电机的选取SQ3 烟丝切丝机在工作时，在运转稳定性较好（保障运转稳定性的条件：有足够的转动惯量；发动机有足够的储备功率和较灵敏的调速器）的条件下，其功率总耗用N 由两部分组成：一部分用于克服空转而消耗的功率 （占总功率消耗的 5%-7%） ，kN一部分用于克服脱粒阻力而消耗的功率 （占总功率消耗的 93%-95%） ，所以装置的t功率消耗为：N = + （kW ） (1) kt1)其中空转功率消耗: = + kA3B式中： 系数， 为克服轴承及传动装置的摩擦阻力的功率消耗， 310).-2(A由于计算较为复杂，初步采用估算的方法，拟采用 Y132M-4 电动机。查机械设计课程设计手册得：选择，其铭牌如下表 2-1：表 2-1 Y 系列三相异步电动机电动机型号额定功率 KW满载转速 r/min堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩质量 KgY132M-4 7.5 同步转速 1500 r/min,4 级14402.2 2.2 81SQ3 烟丝切丝机8（a）（b）图 3-1 电动机的安装及外形尺寸示意图表 3-2 电动机的安装技术参数SQ3 烟丝切丝机93.2 带传动设计输出功率 P=7.5kW,转速 n1=1440r/min,n2=500r/minedAdPK表 3-3 工作情况系数 AK原动机类 类一天工作时间 /h工作机 101016 101016 1载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（） ；离心式压缩机；7.5kW轻型运输机1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物） ，通风机（ ） ；发电机；旋7.5k转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6中心高/mm外型尺寸/mmL（AC/2+AD ）HD底脚安装尺寸 AB地脚螺栓 孔直径 K轴伸尺寸 DE 装键部位尺寸FGD132 515 345 315 216 178 12 38 80 10 43SQ3 烟丝切丝机10载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等） ；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8根据 V 带的载荷平稳，两班工作制（16 小时） ，查 机械设计P 296 表 4，取 KA1.1。即 1.758.2kWdAedPK3.2.1 选择带型普通 V 带的带型根据传动的设计功率 Pd 和小带轮的转速 n1 按机械设计P297 图1311 选取。图 3-2 带型图根据算出的 Pd8.25kW 及小带轮转速 n11440r/min ，查图得：d d=80100 可知应选取 A 型 V 带。3.2.2 确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P 298 表 137 查得，小带轮基准直径为 80100mm则取 dd1=90mm ddmin.=75 mm（d d1 根据 P295 表 13-4 查得）表 3-4 V 带带轮最小基准直径 mind槽型 Y Z A B C D ESQ3 烟丝切丝机11mind20 50 75 125 200 355 50021 240=.8,=90.85.2m5dd所 以 由机械设计P 295 表 13-4 查“V 带轮的基准直径” ，得 =250mm2d 误差验算传动比： （ 为弹性滑动率）21 .83()90(12%)di误 误差 符合要求1.830%.5i误 带速 19140v=6.79/66dnms满足 5m/s300mm，所以宜选用 E 型轮辐式带轮。总之，小带轮选 H 型孔板式结构，大带轮选择 E 型轮辐式结构。带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。3.2.6 确定带的张紧装置选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。3.8 计算压轴力由机械设计P303 表 1312 查得，A 型带的初拉力 F0133.46N，上面已得SQ3 烟丝切丝机13到 =153.36o，z=8，则1a1a153.72sin=8.46sinN=209.8ooFz对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 V 带两侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通 V 带轮槽角 为 32、34、36、38 （按带的型号及带轮直径确定） ，轮槽尺寸见表 7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板） ，用来联接轮缘与轮毂成一整体。表 3-7 普通 V 带轮的轮槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92）槽型 项目 符号 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f z 轮槽数 SQ3 烟丝切丝机14外径 d a 32 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 对应的基准直径 d d - 80 118 190 315 475 600 轮 槽 角 极限偏差 1 0.5 V 带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d 时)，如图 3-3a。 （2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时)，如图 3-3b。 （3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮(ddd) 100 mm 时)，如图 3-3c 。 （4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时)，如图 3-3d。（a） （b ） （c ） （d）图 3-3 带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b）3.3 轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差%3）.当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。1d弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径 或当量直径 。一般将轴化为集中载荷下1d2d的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表 7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠SQ3 烟丝切丝机15度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。：通过受力分析， NdTF mnPr 7.153)012/(86/2 860/9.905.96 最大挠度： mEIbl3 4349222max1068. 10647.583;6.39740614.;24mdII MPaEE轴 的 ；材 料 弹 性 模 量 ；式 中 ；查【1】表 3-12 许用挠度 ； y12.。所 以 合 格,yYB3.4 键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表 6-2 查的许用挤压应力 ,取MPap120其中间值， 。键的工作长度 ，键与轮榖MPap10 mbLl 682键槽的接触高度 。由【4】式（6-1）可得mhk5.37.5.PaMPaldT pp 10.1016.382式 中 ： ；】 表键 【，弱 材 料 的 许 用 挤 压 应 力键 、 轴 、 轮 毂 三 者 中 最；键 的 直 径 ， ；为 键 的 宽 度 ，为 键 的 公 称 长 度 ， 圆 头 平 键键 的 工 作 长 度 ， 为 键 的 高 度此 处度键 与 轮 毂 键 槽 的 接 触 高传 递 的 转 矩 264, ,5.0,;,p MPamd mbmLbll hkkN可见连接的挤压强度足够了，键的标记为： 20319680TGB键SQ3 烟丝切丝机163.5 轴承的校核、轴轴承的校核轴选用的是深沟球轴承 6206，其基本额定负荷为 19.5KN, 由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该min80r对轴未端的滚子轴承进行校核。轴传递的转矩 nPT950 mN869.7受力 dFr 7.15302根据图 3-4 受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为:图 3-4 受力分析和受力图在水平面： NlFrAH14026387.152在水平面： lAV 5.183942638.5)(3210 NFAVH 7102因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力， 【4】表 13-6 查得载荷系数 ，pf取 ，则有：.1pfFfPAp 2.781.23.1SQ3 烟丝切丝机17轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命hPCnLh 5840.713)24.81950(6)(0136 故该轴承 6206 能满足要求。、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。SQ3 烟丝切丝机18第 4 章 切丝机刀辊部分设计计算4.1 电机的选型（1） 基于电动机的以上特点，本文选用作为北京和利时电机技术有限公司部分110BYG 系列混合式步进电机作为毛刷驱动装置。图 4.1 是北京和利时电机技术有限公司部分 110BYG 系列混合式步进电机的技术数据。图 4.1 110BYG 系列混合式步进电机的技术数据所以根据计算所得数据选择 110BYG350DH-SAKRMA 型号的电机，图 4.2 是110BYG 系列混合式步进电机的型号说明。图 4.2 110BYG 系列混合式步进电机的型号说明110BYG 系列混合式步进电机的外形尺寸，如图 4.3 所示。SQ3 烟丝切丝机19图 4.3 110BYG 系列混合式步进电机的外形尺寸110BYG 系列混合式步进电机的矩频特性曲线，如图 4.4 所示。图 4.4 110BYG350DH 型电机矩频特性曲线切丝机刀辊的传动轴部分是特殊切丝机刀辊机构设计中的一项关键部分，这是由于特殊切丝机刀辊在实际的加工中生产中，其效率高低和性能优劣在很大程度上都是由特殊切丝机刀辊的传动轴部分影响和决定的。在实际设计中，切丝机刀辊传动轴作为切丝机刀辊机构的重要部分，其主要作用就是通过传递载荷和力矩，从而带动切丝机刀辊上的砂轮进行工作运转，来对工件进行磨削加工。切丝机刀辊传动轴和日常中的普通轴之间，既有共同之处，即都是作为载荷的传动装置，都要在一定的环境下才能稳定持续的运转；同时其也有自己的特别之处，如其能不依靠其他装置，自己SQ3 烟丝切丝机20就可以在比较大的载荷作用下工作，同时其还要带动砂轮运转来进行对工件的磨削加工，所以在对其进行设计和加工中，我们需要考虑更多的相关参数和技术要求。4.2 切丝机刀辊装置结构图 4.5 切丝机刀辊装置结构图一个切丝机刀辊传动轴装置上装了 6 把刀片，通过六角螺丝拧到滚筒上去，4.3 切丝机刀辊传动轴所需标准图 4.6 传动轴的标准4.3.1 切丝机刀辊的刚度概念：切丝机刀辊传动轴的刚度是指在其受到外部施加的力或者力矩作用时，其由于内部作SQ3 烟丝切丝机21用力而排斥抗衡其形状发生变化的一项固有属性。其具体原理图如下所示：图 4.7 磨头主轴组件静刚度具体公式为：(N/ m) （3.1）yFK/u在实际的方案规划时，我们应该从全局出发，全面考虑各方面可能对其造成影响之处，以求其能获得更高的刚度属性。4.3.2 切丝机刀辊的耐磨性概念：指其在长时间周期的工作运转中能够保证其内部精度等级仍不变的能力。因此，在实际选配件时，应选取一些具有比较大的硬度的配件，同时，也应努力采取一些比如润滑等相关措施，从而使得其使用周期延长。4.3.3 切丝机刀辊的旋转精度概念：指当切丝机刀辊主轴在人工操作下，或者是在没有工作件时运转，或者是在运转速度很小时，此时切丝机刀辊传动轴的前面以及轴径向的 ， 以及 的大小，其原理图如下图所示：aro图 4.8 磨头主轴旋转误差SQ3 烟丝切丝机224.3.4 切丝机刀辊的抗震能力概念：指其排斥受外载荷作用和自身内部结构导致的不稳定震荡，仍能维持恒定工作节奏的本领。由于科技及机械工业的迅猛发展，切丝机刀辊机构对其的要求也会不断增加。4.3.5 切丝机刀辊的热变形概念：指当其在运转时由于进行不同的运动而导致各部分部件间发生相互作用，而导致自身温度变高，以致其结构外貌导致变化。在实际的设计和加工中，应努力采取一些措施来避免此种情况的发生，从而使得特殊切丝机刀辊机构能够持续稳定地工作运行，加工出符合要求的零件产品。4.4 切丝机刀辊传动轴部分的分布在我们实际对切丝机刀辊传动轴部分的设计过程中，一定要充分考虑到前面提到的几点，再根据实际情况，具体设计切丝机刀辊传动轴的分布。特殊切丝机刀辊的主轴装置有两种不同的安装设计形式，一种是用左右分布受力，另外一种是除了前面已有的，再加一个中间的受力点，而在实际设计中，还是选择第一种的比较大众化。 在本次的设计中，我所选择的也是第一种的形式。而在具体的切丝机刀辊传动轴设计过程中，需要满足如下一些条件：（1）能够符合切丝机刀辊传动轴内部构造的匹配如果必须使得切丝机刀辊的内部构造比较简洁，而同时需要其在功用方面具有承受比较大的力作用时，我们可以采取在其受力点处安装多个受力配件的方式。而如果是切丝机刀辊装置的内部配件之间距离较小的时候，因为受到其本身构造的影响，我们可以采取让其内部的轴承分布在不同之处。（2）能够符合其加工质量的需要在进行加工安装时，采取不同的安装方式，可能会对最后切丝机刀辊机构的加工质量产生很大的影响，因此在进行安装各部件时，一定要先仔细构思好，选择一个合理的，能够满足加工质量要求的安装方式。（3）能够在较大负荷作用下工作在实际设计中，应根据其装置所要承受的负荷大小来决定其具体选用什么样的配件。而对于在切丝机刀辊装置中的关键部件轴承来说，其选用不同的型号以及数目，会对整个装置的整体受力性能产生很大的影响。表 4-1 不同型号轴承的对比基本要求 滚动轴承 滑动轴承SQ3 烟丝切丝机23动压轴承 静压轴承刚度 只和型号有关，预紧后可提高一些随转速和载荷升高二增大与节流形式有关，与载荷转速无关旋转精度 精度一般或较差 单油楔轴承一般，多油楔较高可很高承载能力 一般为恒定值 随转速增加而增加，高速时受温升限制与油枪相应压差有关抗振能力 不好 较好 很好速度性能 中低速较好 中高速较好 适应于各种转速摩擦功耗 一般较小 较小 本身较小寿命 受疲劳强度限制 在不频繁启动时，较大自身无限，但供油系统寿命有限噪声 较大 无噪声 本身没有，泵有噪声（4）能够符合利益最大化的需要在实际设计中，除了要考虑一些技术性的参数外，同时还有一个很重要的考虑点，那就是利益最大化。在进行设计方案中，在能够满足其使用功用的同时，应选取其成本比较低的，从而实现其节约性的要求。4.5 切丝机刀辊传动轴形状的选择在实际设计中，要确定切丝机刀辊传动轴的具体形状，需要考虑的因素有很多，比如其上所选择的密封设备，轴承等部件的型号，大小，多少等等，另外其工作方式，组合类型等也都要考虑在内。在实际设计中，经常会做成阶梯状的形式。这里我所选择的也同样是把切丝机刀辊装置的传动轴做成阶梯轴，从而达到拆装容易的目的。4.6 切丝机刀辊传动轴的热处理我们知道，金属刚的弹性模量是一个固定值，其与具体的刚是什么类型基本没关系。而刚的材料却在很大程度上由其决定着，所以从实际情况出发，在进行选材时，比较低价的 45 刚应成为我们的第一之选，同时为了使其具有更高的使用性能，应对其进行相关的热处理工艺。材料牌号工作条件 使用机床常用 代用热处理 硬度SQ3 烟丝切丝机24轻中负载 车，钻，铣，磨床主轴45 50 调质 HB220-250轻中负载局部要求高硬度磨床的砂轮轴45 50 高频淬火 HRC52-58轻中负载PV40（Nm/cms）2车，钻，铣，磨床的主轴45 50 淬火回火高频淬火HRC42-50HRC52-584.7 切丝机刀辊传动轴的设计标准在实际过程中，必须对切丝机刀辊传动轴作出一些具体的设计标准。切丝机刀辊传动轴的表面质量对传动轴上各部分配件的运转精度等级作用甚大。传动轴与上面的各部分配件相接触点的表面质量越好，那么相互作用之后的形变量也就越低，所以其加工质量性能也就越好。所以在设计中，必须要保证切丝机刀辊传动轴具有能够满足加工质量要求的设计标准。4.8 切丝机刀辊传动轴上轴承的挑选经过以上对切丝机刀辊传动轴以及其配件的相关分析论证，经过翻阅相关设计参数资料，我们即可确定此处可采用的轴承型号是 36206，也就是角接触球轴承，其接触角是 15 度，但这代号是其以前的名称，现在它的代号为 7206C，其具体参数结构如下图所示。图 4-3 轴承图本科生毕业设计题 目：微型稻麦联合收割机 脱粒清选部件设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： II目 录中文摘要及关键词 .V英文摘要及关键词 VI第 1 章 绪 论 11.1 选题的背景、意义 11.2 国内 SQ3 烟丝切丝机的发展状况 .11.3 SQ3 烟丝切丝机的发展趋势 .21.4 本文研究主要内容 3第 2 章 SQ3 烟丝切丝机机构总体方案设计 42.1 基本结构 42.2 设计原则 42.3 方案分析 42.3.1 第一方案 42.3.2 第二方案 52.3.3 第三方案 .52.3.4 最终方案 6第 3 章 SQ3 烟丝切丝机的机械部分计算 73.1 电机的选取 .73.2 带传动设计 93.2.1 选择带型 103.2.2 确定带轮的基准直径并验证带速 .103.2.3 确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 .113.2.4 确定带的根数 z 123.2.5 确定带轮的结构和尺寸 .123.2.6 确定带的张紧装置 .123.3 轴的校核 143.4 键的校核 153.5 轴承的校核 .16III第 4 章 切丝机刀辊部分设计计算 184.1 电机的选型 184.2 切丝机刀辊装置结构 204.3 切丝机刀辊传动轴所需标准 204.3.1 切丝机刀辊的刚度 204.3.2 切丝机刀辊的耐磨性 214.3.3 切丝机刀辊的旋转精度 214.3.4 切丝机刀辊的抗震能力 214.3.5 切丝机刀辊的热变形 224.4 切丝机刀辊传动轴部分的分布 224.5 切丝机刀辊传动轴形状的选择 234.6 切丝机刀辊传动轴的热处理 234.7 切丝机刀辊传动轴的设计标准 244.8 切丝机刀辊传动轴上轴承的挑选 244.9 切丝机刀辊传动轴上轴承的校对计算 254.10 切丝机刀辊传动轴外部伸长量 274.11 切丝机刀辊传动轴的校核 274.11.1 受力作用的转换 274.11.2 切丝机刀辊传动轴的挠度 284.11.3 切丝机刀辊传动轴的倾角 294.12 切丝机刀辊传动轴结构图 29第 5 章 切丝机刀辊机构相关部件 305.1 调整垫圈 305.2 圆螺母 305.3 切丝机刀辊套筒 30第 6 章 基于 Solidworks 软件的三维建模 326.1 软件特点 326.2 三维零件效果图 .346.3 三维装配效果图 .37IV总 结 38致 谢 39参考文献 40V中文摘要及关键词摘 要：本文主要介绍 SQ3 烟丝切丝机的发展状况，SQ3 烟丝切丝机结构设计原理，SQ3 烟丝切丝机总体方案分析及确定，SQ3 烟丝切丝机结构设计内容所包含的机械图纸的绘制，SQ3 烟丝切丝机的计算，SQ3 烟丝切丝机的结构设计结论与建议。整机结构主要由电动机减速器产生动力通过小带轮将需要的动力传递到大带轮上，带轮带动主轴，从而带动整机装置运动,此可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。本论文研究内容：(1) SQ3 烟丝切丝机总体结构设计。(2) SQ3 烟丝切丝机工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) SQ3 烟丝切丝机的传动系统、执行部件及机架设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)运用计算机辅助设计，对设计的零件进行三维建模。(7)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词： SQ3 烟丝切丝机，结构设计，三维建模；步进电机 VI英文摘要及关键词Abstract: This paper describes the development of Si Qiesi SQ3 smoke machine, smoke Si Qiesi SQ3 machine design principle, SQ3 smoke Si Qiesi machine overall program analysis and determination, drawing SQ3 smoke machine design Siqie Si content contained mechanical drawings, Si Qiesi calculate SQ3 smoke machine, SQ3 smoke Si Qiesi machine design conclusions and recommendations.The whole structure is mainly produced by the motor reducer power is transmitted to the power required by small pulley large pulley, pulley driven spindle, so as to drive the whole device is moved, this can replace the heavy manual labor, significantly reduce the labor of workers strength, improve working conditions, improve labor productivity and production automation.Contents of this paper:(1) SQ3 smoke Si Qiesi machine overall structural design.(2) SQ3 smoke Si Qiesi machine performance analysis.(3) Select the motor.Transmission (4) SQ3 smoke Si Qiesi machine execution unit and rack design.(5) Calculation of design parts design analysis and verification.(6) the use of computer-aided design, the design of the parts three-dimensional modeling.(7) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and important parts of the design part of the part drawing.Keywords: SQ3 smoke Siqie Si machine, structural design, 3D modeling; stepper motorSQ3 烟丝切丝机1第 1 章 绪 论1.1 选题的背景、意义随着我国经济的蓬勃发展，国民经济各领域对产品的需求日益扩大，制造业对各种金属梳的质量要求也越来越高。线的质量好坏、直接关系到下道工序能否顺利进行，特别是超细规格的线质量要求很高；。目前国内使用的SQ3烟丝切丝机械，卷取主轴多用力矩电机驱动，排线机构与主轴采用机械齿合传动的硬耦合连接，通过丝杠或光杆带动金属梳器左右平移、依靠齿轮或电磁铁的离合动作实现换向，达到往复排线的工艺要求。这种纯机械耦合机构存在零件加工和装配复杂、因频繁换向导致机械磨损大、噪声大、排线精度降低 2。此外，由于丝线的规格品种繁多，每次改变品种规格、都要重新调整SQ3烟丝切丝机的机械参数，甚至更换机械零件，一套机构无法同时满足对不同规格丝线的清洗机需要。基于此，我们提出了本课题的研究。本文介绍一种新型清洗机装置，利用先进的数字控制技术，将主轴送进传动与切断，分别用不动的动力独立驱动、实现对清洗机连接。采用FX2N一32MT可编程序控制器、脉冲测速码盘及光电传感器控制，检测步进电机的工况，实现了计算机数字控制和柔性化参数设置。新系统具有：稳定、准确、灵活、快速的特点，适用于对各种规格丝线的绕排线控制。1.2 国内 SQ3 烟丝切丝机的发展状况目前我国 SQ3 烟丝切丝机行业处于非常困难的时期，如何才能使整个行业从技术的互相模仿与残酷的价格战等困境中脱身而出？从业企业只有放下急于求成的心态，从基础理论、新技术研发等领域出发，一丝不苟地修炼自己的自主创新能力。SQ3 烟丝切丝机结合了机械、传动、电气控制等多方面的技术，所以基础理论研究是开发新技术的基础，只有核心技术的发展才能推动清洗机设备的进步，各方面为技术开发做努力，这样才会使我国的清洗机设备逐步走上自主创新的道路。国产的 SQ3 烟丝切丝机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。只能应用于清洗机要求相对不高的场合，高端设备都有日本、瑞士、德国等进口设备占领市场，而国产设备只能在很小的市场份额里以低价来争得客户， 分析我国 SQ3 烟丝切丝机市场目前处于高速发展的时期，相反我国的 SQ3 烟丝切丝机生产企业的处境却相当的艰难，不难看出，极大的市场份额都是进口设备，在国内市场获得高利润的回报，在新SQ3 烟丝切丝机2机型的开发上就有了强大的资金保障，而我们国内企业的销售利润偏低，去掉销售环节中存在的费用，留给企业的回报已经所剩无及了，所以不断的提升自主创新能力，才能市场份额较大的中高端市场，来打破目前的艰难局面 4。1.3 SQ3 烟丝切丝机的发展趋势SQ3烟丝切丝机是机械行业中的主要加工设备，SQ3烟丝切丝机的质量、数量及自动化水平，直接影响整个机械行业的发展；SQ3烟丝切丝机的自动化水平对提高生产效率和产品质量，减轻操作人员的体力劳动等方面都起到极为重要的作用。先进的机械制造技术能在很大程度上提高SQ3烟丝切丝机的自动化水平。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。(1)PLC在清洗机设备中的应用PLC 具有很强的抗干扰能力及高可靠性，这点对清洗机设备非常重要，设备的稳定性很大程度上依赖于电气控制系统的稳定性，PLC 和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障率也就大大降低了；如今的清洗机设备由于加工特性的关系，其控制功能和要求都不相同，PLC 很好的满足了设备的要求，如今功能单元大量出现，使 PLC 可以同时应用于位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中，在研发清洗机设备时通常都需要定制控制系统，由于 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短 11。在清洗机设备中控制系统中 PLC 的使用情况大致可归纳为如下几类：1、开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制。2、模拟量控制在清洗机设备生产过程当中，有许多连续变化的量，如速度、圈数、排线杆位置等都是模拟量，PLC 将以上数据采集后加以运算。3、运动控制SQ3 烟丝切丝机3如今的 SQ3 烟丝切丝机都配置有步进电机或伺服电机，可以通过 PLC 直接对这些执行单元进行驱动控制 5。 (2)测试和测量系统在SQ3烟丝切丝机中的运用测试技术是测量和实验技术的统称。在现代机电设备的研发和创新设计、老产品改造以及机电产品全寿命的各个过程的研究中，实验研究是必不可少的环节。在工程试验中，需要进行各种物理量的测量，以得到准确的定量结果。当然，不仅是各类工程试验需要测量，机器和生产过程的运用监测、控制和故障诊断也需要在线测量。这时，测量系统大多就是机器和生产线的重要组成部分 6。(3)机电一体化在SQ3烟丝切丝机中的应用机电一体化是随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术等为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术科学。性能上，向高精度、高生产效率、高性能、智能化的方向发展。功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。通过机电一体化技术的运用使得整体结构最优化、系统控制智能化、操作性能柔性化。通过测试系统、自动控制系统、伺服系统达到机电一体化的目的 7。1.4 本文研究主要内容通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解 SQ3 烟丝切丝机的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法如下：1、查阅资料、结合所学专业课程，产生 SQ3 烟丝切丝机结构设计的基本思路；2、查阅各类机械机构手册，确定合理的 SQ3 烟丝切丝机结构；3、根据给定技术参数来选择合适的部位；4、重点对驱动机构及控制机构进行设计研究；5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计；6、完成 2D 装配图的设计和绘制，并由此绘制零件图；7、编写设计说明书；8、检查并完善本设计课题。本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。SQ3 烟丝切丝机4第 2 章 SQ3 烟丝切丝机机构总体方案设计2.1 基本结构SQ3 烟丝切丝机其功能部件由支承体、带动力装置的 SQ3 烟丝切丝机等组成。由功能部件，电动机和机架等构成的 SQ3 烟丝切丝机，下图是该机器的工作原理图。图 2-1 工作原理图2.2 设计原则SQ3 烟丝切丝机其功能部件(1)由支承体(9)、带动力装置的 SQ3 烟丝切丝机切刀部件和包压线或机筒等组成。由功能部件，电动机和机架(或机脚)等构成 SQ3烟丝切丝机。在功能部件中的 SQ3 烟丝切丝机转子上装有使毛刷2.3 方案分析2.3.1 第一方案采用平铺带式传送装置，将金属梳手工放落在传送带上，由电动机带动传送带将金属梳送到毛刷。此输送装置由于需要电机通过轴带动输送带滚筒转动SQ3 烟丝切丝机5SQ3 烟丝切丝机示意图如下图所示：图 2-2 卧式 SQ3 烟丝切丝机示意图据上图 2-2 卧式 SQ3 烟丝切丝机示意图，不难看出此 SQ3 烟丝切丝机包括 2个电机，3 根轴，滚筒，输送带，带轮，带轮等等。SQ3 烟丝切丝机零件众多，这无疑增加了 SQ3 烟丝切丝机的制造成本与维护运行成本。对于广大的金属梳来说，这种卧式 SQ3 烟丝切丝机很显然不是他们理想的选择。因此，设计出一款小型且制造成本低廉，适用与 SQ3 烟丝切丝机非常必要。2.3.2 第二方案输送装置仍然采用圆管带式输送，把金属梳平铺在带上后，随带前进，但在输送带之间安装两个喂入轮，做相对回转时，把输送带传送的金属梳挤压夹持后，送入到切碎口，曲线型刃口的转刀制造、磨刃均较方便，清洗阻力矩变化平缓，但金属梳有向外推移的现象，刃口磨损也不均匀。而直线型动刀制造、磨刃均比较简单、强度好，缺点是清洗开始时，往往将金属梳向外推移，此时清洗点离轴心的距离较大，因而清洗阻力矩大大增加，致使清洗阻力矩在清洗过程中变化剧烈 2.3.3 第三方案经过以上两种方案的分析、研究及比较，最终方案确定如下：设计一种小型的立式 SQ3 烟丝切丝机取代一般的卧式 SQ3 烟丝切丝机既避免SQ3 烟丝切丝机6了功率消耗大，成本高等缺点；又可让金属梳少挤压与擦伤参照图 2.1.1、图 2.1.2，立式 SQ3 烟丝切丝机由功能部件(1) 、电机支架(2) 、电磁调速电机(3) 、螺栓(4)、带轮(5)、机架(6)等组成。功能部件(1)是本实用新型 SQ3 烟丝切丝机的核心，它由带轮(7)、轴承(8)、支承体(9) 、主轴 (10)、防污密封轴承端盖 (11)、垫套 (12)、机壳(13)、螺母、毛刷、挡板(16)、出料门 (17)等构成。电机支架 (2)可连同电机 (3)一起绕螺栓(4)沿逆时针方向转动 90 度后固定在机架(6) 上，使电机(3) 平卧，以便用来驱动其它卧式机械，提高电机的利用率。机架(6)是功能部件(1) 和电动机(3) 的联系和支承件。2.3.4 最终方案SQ3 烟丝切丝机其功能部件由支承体、带动力装置的 SQ3 烟丝切丝机毛刷部件和机筒等组成。由功能部件(1)，电动机(8) 和机架（ 6)等构成的 SQ3 烟丝切丝机，其特征是转子上装有使刀刃切铡平面垂直于主轴的毛刷功能部件(下部内有能使物料自动卸出，设有与刀片)相对。图 2-3 SQ3 最终烟丝切丝机SQ3 烟丝切丝机7第 3 章 SQ3 烟丝切丝机的机械部分计算3.1 电机的选取SQ3 烟丝切丝机在工作时，在运转稳定性较好（保障运转稳定性的条件：有足够的转动惯量；发动机有足够的储备功率和较灵敏的调速器）的条件下，其功率总耗用N 由两部分组成：一部分用于克服空转而消耗的功率 （占总功率消耗的 5%-7%） ，kN一部分用于克服脱粒阻力而消耗的功率 （占总功率消耗的 93%-95%） ，所以装置的t功率消耗为：N = + （kW ） (1) kt1)其中空转功率消耗: = + kA3B式中： 系数， 为克服轴承及传动装置的摩擦阻力的功率消耗， 310).-2(A由于计算较为复杂，初步采用估算的方法，拟采用 Y132M-4 电动机。查机械设计课程设计手册得：选择，其铭牌如下表 2-1：表 2-1 Y 系列三相异步电动机电动机型号额定功率 KW满载转速 r/min堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩质量 KgY132M-4 7.5 同步转速 1500 r/min,4 级14402.2 2.2 81SQ3 烟丝切丝机8（a）（b）图 3-1 电动机的安装及外形尺寸示意图表 3-2 电动机的安装技术参数SQ3 烟丝切丝机93.2 带传动设计输出功率 P=7.5kW,转速 n1=1440r/min,n2=500r/minedAdPK表 3-3 工作情况系数 AK原动机类 类一天工作时间 /h工作机 101016 101016 1载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（） ；离心式压缩机；7.5kW轻型运输机1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物） ，通风机（ ） ；发电机；旋7.5k转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6中心高/mm外型尺寸/mmL（AC/2+AD ）HD底脚安装尺寸 AB地脚螺栓 孔直径 K轴伸尺寸 DE 装键部位尺寸FGD132 515 345 315 216 178 12 38 80 10 43SQ3 烟丝切丝机10载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等） ；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8根据 V 带的载荷平稳，两班工作制（16 小时） ，查 机械设计P 296 表 4，取 KA1.1。即 1.758.2kWdAedPK3.2.1 选择带型普通 V 带的带型根据传动的设计功率 Pd 和小带轮的转速 n1 按机械设计P297 图1311 选取。图 3-2 带型图根据算出的 Pd8.25kW 及小带轮转速 n11440r/min ，查图得：d d=80100 可知应选取 A 型 V 带。3.2.2 确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P 298 表 137 查得，小带轮基准直径为 80100mm则取 dd1=90mm ddmin.=75 mm（d d1 根据 P295 表 13-4 查得）表 3-4 V 带带轮最小基准直径 mind槽型 Y Z A B C D ESQ3 烟丝切丝机11mind20 50 75 125 200 355 50021 240=.8,=90.85.2m5dd所 以 由机械设计P 295 表 13-4 查“V 带轮的基准直径” ，得 =250mm2d 误差验算传动比： （ 为弹性滑动率）21 .83()90(12%)di误 误差 符合要求1.830%.5i误 带速 19140v=6.79/66dnms满足 5m/s300mm，所以宜选用 E 型轮辐式带轮。总之，小带轮选 H 型孔板式结构，大带轮选择 E 型轮辐式结构。带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。3.2.6 确定带的张紧装置选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。3.8 计算压轴力由机械设计P303 表 1312 查得，A 型带的初拉力 F0133.46N，上面已得SQ3 烟丝切丝机13到 =153.36o，z=8，则1a1a153.72sin=8.46sinN=209.8ooFz对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 V 带两侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通 V 带轮槽角 为 32、34、36、38 （按带的型号及带轮直径确定） ，轮槽尺寸见表 7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板） ，用来联接轮缘与轮毂成一整体。表 3-7 普通 V 带轮的轮槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92）槽型 项目 符号 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f z 轮槽数 SQ3 烟丝切丝机14外径 d a 32 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 对应的基准直径 d d - 80 118 190 315 475 600 轮 槽 角 极限偏差 1 0.5 V 带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d 时)，如图 3-3a。 （2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时)，如图 3-3b。 （3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮(ddd) 100 mm 时)，如图 3-3c 。 （4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时)，如图 3-3d。（a） （b ） （c ） （d）图 3-3 带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b）3.3 轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差%3）.当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。1d弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径 或当量直径 。一般将轴化为集中载荷下1d2d的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表 7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠SQ3 烟丝切丝机15度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。：通过受力分析， NdTF mnPr 7.153)012/(86/2 860/9.905.96 最大挠度： mEIbl3 4349222max1068. 10647.583;6.39740614.;24mdII MPaEE轴 的 ；材 料 弹 性 模 量 ；式 中 ；查【1】表 3-12 许用挠度 ； y12.。所 以 合 格,yYB3.4 键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表 6-2 查的许用挤压应力 ,取MPap120其中间值， 。键的工作长度 ，键与轮榖MPap10 mbLl 682键槽的接触高度 。由【4】式（6-1）可得mhk5.37.5.PaMPaldT pp 10.1016.382式 中 ： ；】 表键 【，弱 材 料 的 许 用 挤 压 应 力键 、 轴 、 轮 毂 三 者 中 最；键 的 直 径 ， ；为 键 的 宽 度 ，为 键 的 公 称 长 度 ， 圆 头 平 键键 的 工 作 长 度 ， 为 键 的 高 度此 处度键 与 轮 毂 键 槽 的 接 触 高传 递 的 转 矩 264, ,5.0,;,p MPamd mbmLbll hkkN可见连接的挤压强度足够了，键的标记为： 20319680TGB键SQ3 烟丝切丝机163.5 轴承的校核、轴轴承的校核轴选用的是深沟球轴承 6206，其基本额定负荷为 19.5KN, 由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该min80r对轴未端的滚子轴承进行校核。轴传递的转矩 nPT950 mN869.7受力 dFr 7.15302根据图 3-4 受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为:图 3-4 受力分析和受力图在水平面： NlFrAH14026387.152在水平面： lAV 5.183942638.5)(3210 NFAVH 7102因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力， 【4】表 13-6 查得载荷系数 ，pf取 ，则有：.1pfFfPAp 2.781.23.1SQ3 烟丝切丝机17轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命hPCnLh 5840.713)24.81950(6)(0136 故该轴承 6206 能满足要求。、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。SQ3 烟丝切丝机18第 4 章 切丝机刀辊部分设计计算4.1 电机的选型（1） 基于电动机的以上特点，本文选用作为北京和利时电机技术有限公司部分110BYG 系列混合式步进电机作为毛刷驱动装置。图 4.1 是北京和利时电机技术有限公司部分 110BYG 系列混合式步进电机的技术数据。图 4.1 110BYG 系列混合式步进电机的技术数据所以根据计算所得数据选择 110BYG350DH-SAKRMA 型号的电机，图 4.2 是110BYG 系列混合式步进电机的型号说明。图 4.2 110BYG 系列混合式步进电机的型号说明110BYG 系列混合式步进电机的外形尺寸，如图 4.3 所示。SQ3 烟丝切丝机19图 4.3 110BYG 系列混合式步进电机的外形尺寸110BYG 系列混合式步进电机的矩频特性曲线，如图 4.4 所示。图 4.4 110BYG350DH 型电机矩频特性曲线切丝机刀辊的传动轴部分是特殊切丝机刀辊机构设计中的一项关键部分，这是由于特殊切丝机刀辊在实际的加工中生产中，其效率高低和性能优劣在很大程度上都是由特殊切丝机刀辊的传动轴部分影响和决定的。在实际设计中，切丝机刀辊传动轴作为切丝机刀辊机构的重要部分，其主要作用就是通过传递载荷和力矩，从而带动切丝机刀辊上的砂轮进行工作运转，来对工件进行磨削加工。切丝机刀辊传动轴和日常中的普通轴之间，既有共同之处，即都是作为载荷的传动装置，都要在一定的环境下才能稳定持续的运转；同时其也有自己的特别之处，如其能不依靠其他装置，自己SQ3 烟丝切丝机20就可以在比较大的载荷作用下工作，同时其还要带动砂轮运转来进行对工件的磨削加工，所以在对其进行设计和加工中，我们需要考虑更多的相关参数和技术要求。4.2 切丝机刀辊装置结构图 4.5 切丝机刀辊装置结构图一个切丝机刀辊传动轴装置上装了 6 把刀片，通过六角螺丝拧到滚筒上去，4.3 切丝机刀辊传动轴所需标准图 4.6 传动轴的标准4.3.1 切丝机刀辊的刚度概念：切丝机刀辊传动轴的刚度是指在其受到外部施加的力或者力矩作用时，其由于内部作SQ3 烟丝切丝机21用力而排斥抗衡其形状发生变化的一项固有属性。其具体原理图如下所示：图 4.7 磨头主轴组件静刚度具体公式为：(N/ m) （3.1）yFK/u在实际的方案规划时，我们应该从全局出发，全面考虑各方面可能对其造成影响之处，以求其能获得更高的刚度属性。4.3.2 切丝机刀辊的耐磨性概念：指其在长时间周期的工作运转中能够保证其内部精度等级仍不变的能力。因此，在实际选配件时，应选取一些具有比较大的硬度的配件，同时，也应努力采取一些比如润滑等相关措施，从而使得其使用周期延长。4.3.3 切丝机刀辊的旋转精度概念：指当切丝机刀辊主轴在人工操作下，或者是在没有工作件时运转，或者是在运转速度很小时，此时切丝机刀辊传动轴的前面以及轴径向的 ， 以及 的大小，其原理图如下图所示：aro图 4.8 磨头主轴旋转误差SQ3 烟丝切丝机224.3.4 切丝机刀辊的抗震能力概念：指其排斥受外载荷作用和自身内部结构导致的不稳定震荡，仍能维持恒定工作节奏的本领。由于科技及机械工业的迅猛发展，切丝机刀辊机构对其的要求也会不断增加。4.3.5 切丝机刀辊的热变形概念：指当其在运转时由于进行不同的运动而导致各部分部件间发生相互作用，而导致自身温度变高，以致其结构外貌导致变化。在实际的设计和加工中，应努力采取一些措施来避免此种情况的发生，从而使得特殊切丝机刀辊机构能够持续稳定地工作运行，加工出符合要求的零件产品。4.4 切丝机刀辊传动轴部分的分布在我们实际对切丝机刀辊传动轴部分的设计过程中，一定要充分考虑到前面提到的几点，再根据实际情况，具体设计切丝机刀辊传动轴的分布。特殊切丝机刀辊的主轴装置有两种不同的安装设计形式，一种是用左右分布受力，另外一种是除了前面已有的，再加一个中间的受力点，而在实际设计中，还是选择第一种的比较大众化。 在本次的设计中，我所选择的也是第一种的形式。而在具体的切丝机刀辊传动轴设计过程中，需要满足如下一些条件：（1）能够符合切丝机刀辊传动轴内部构造的匹配如果必须使得切丝机刀辊的内部构造比较简洁，而同时需要其在功用方面具有承受比较大的力作用时，我们可以采取在其受力点处安装多个受力配件的方式。而如果是切丝机刀辊装置的内部配件之间距离较小的时候，因为受到其本身构造的影响，我们可以采取让其内部的轴承分布在不同之处。（2）能够符合其加工质量的需要在进行加工安装时，采取不同的安装方式，可能会对最后切丝机刀辊机构的加工质量产生很大的影响，因此在进行安装各部件时，一定要先仔细构思好，选择一个合理的，能够满足加工质量要求的安装方式。（3）能够在较大负荷作用下工作在实际设计中，应根据其装置所要承受的负荷大小来决定其具体选用什么样的配件。而对于在切丝机刀辊装置中的关键部件轴承来说，其选用不同的型号以及数目，会对整个装置的整体受力性能产生很大的影响。表 4-1 不同型号轴承的对比基本要求 滚动轴承 滑动轴承SQ3 烟丝切丝机23动压轴承 静压轴承刚度 只和型号有关，预紧后可提高一些随转速和载荷升高二增大与节流形式有关，与载荷转速无关旋转精度 精度一般或较差 单油楔轴承一般，多油楔较高可很高承载能力 一般为恒定值 随转速增加而增加，高速时受温升限制与油枪相应压差有关抗振能力 不好 较好 很好速度性能 中低速较好 中高速较好 适应于各种转速摩擦功耗 一般较小 较小 本身较小寿命 受疲劳强度限制 在不频繁启动时，较大自身无限，但供油系统寿命有限噪声 较大 无噪声 本身没有，泵有噪声（4）能够符合利益最大化的需要在实际设计中，除了要考虑一些技术性的参数外，同时还有一个很重要的考虑点，那就是利益最大化。在进行设计方案中，在能够满足其使用功用的同时，应选取其成本比较低的，从而实现其节约性的要求。4.5 切丝机刀辊传动轴形状的选择在实际设计中，要确定切丝机刀辊传动轴的具体形状，需要考虑的因素有很多，比如其上所选择的密封设备，轴承等部件的型号，大小，多少等等，另外其工作方式，组合类型等也都要考虑在内。在实际设计中，经常会做成阶梯状的形式。这里我所选择的也同样是把切丝机刀辊装置的传动轴做成阶梯轴，从而达到拆装容易的目的。4.6 切丝机刀辊传动轴的热处理我们知道，金属刚的弹性模量是一个固定值，其与具体的刚是什么类型基本没关系。而刚的材料却在很大程度上由其决定着，所以从实际情况出发，在进行选材时，比较低价的 45 刚应成为我们的第一之选，同时为了使其具有更高的使用性能，应对其进行相关的热处理工艺。材料牌号工作条件 使用机床常用 代用热处理 硬度SQ3 烟丝切丝机24轻中负载 车，钻，铣，磨床主轴45 50 调质 HB220-250轻中负载局部要求高硬度磨床的砂轮轴45 50 高频淬火 HRC52-58轻中负载PV40（Nm/cms）2车，钻，铣，磨床的主轴45 50 淬火回火高频淬火HRC42-50HRC52-584.7 切丝机刀辊传动轴的设计标准在实际过程中，必须对切丝机刀辊传动轴作出一些具体的设计标准。切丝机刀辊传动轴的表面质量对传动轴上各部分配件的运转精度等级作用甚大。传动轴与上面的各部分配件相接触点的表面质量越好，那么相互作用之后的形变量也就越低，所以其加工质量性能也就越好。所以在设计中，必须要保证切丝机刀辊传动轴具有能够满足加工质量要求的设计标准。4.8 切丝机刀辊传动轴上轴承的挑选经过以上对切丝机刀辊传动轴以及其配件的相关分析论证，经过翻阅相关设计参数资料，我们即可确定此处可采用的轴承型号是 36206，也就是角接触球轴承，其接触角是 15 度，但这代号是其以前的名称，现在它的代号为 7206C，其具体参数结构如下图所示。图 4-3 轴承图