多功能紅薯切片機的設(shè)計

1、<p>　　基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的設(shè)計</p><p>　　中文摘要：紅薯切片機是一種重要的食品加工機械，它對確保紅薯衍生品如紅薯干，紅薯條等質(zhì)量起著重要的作用，影響整個農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水品的不斷提高，紅薯的衍生品的開發(fā)成為關(guān)系民生的重大課題，相比于傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品加工機械，CAD設(shè)計的新型機械有著獨特的優(yōu)勢，利用CAD強大，方便的設(shè)計優(yōu)勢，我們可以用更短的時

2、間設(shè)計出紅薯切片機的結(jié)構(gòu)，也可以利用它進行三維圖的生成。本文是以在機電工程園實習(xí)基礎(chǔ)上,結(jié)合生產(chǎn)實際，以十分詳細的零部件的設(shè)計為例,介紹了多功能紅薯切片機的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計的基本要求，闡述了基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的設(shè)計方法。 </p><p>　　所有的設(shè)計均以事實為依據(jù)，無任何虛假數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)摘抄語言。設(shè)計由本人獨立完成?？捉淌趯忛?。我們的設(shè)計思想是：用事實說話，不搞偽科學(xué)。 </p>&

3、lt;p>　　關(guān)鍵詞：紅薯切片機；零部件設(shè)計；多功能；CAD </p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　多功能紅薯切片機是很實用的農(nóng)產(chǎn)品加工機械，它直接影響著紅薯衍生品的開發(fā)。我們接到的設(shè)計要求是：選用轉(zhuǎn)速為七百一十轉(zhuǎn)每分鐘的電機，生產(chǎn)成本可以有比較大的裕度，每秒鐘切削三片紅薯，每一次進料三個紅薯，切削厚度控制在兩毫米左右，切片的大小

4、基本相同，紅薯在進料前必須經(jīng)過篩網(wǎng)的篩選，所得紅薯的直徑在十二厘米左右，由外加的傳送帶機構(gòu)進行物料傳送，切削刀片的轉(zhuǎn)速為六十轉(zhuǎn)每分鐘，機器的設(shè)計尺寸盡可能小些，主要用在于食品加工廠和充當(dāng)教學(xué)模型。</p><p>　　傳統(tǒng)的紅薯切片機大多是采用手搖驅(qū)動，存在著生產(chǎn)效率低，功能單一，設(shè)計制圖復(fù)雜等諸多缺點。農(nóng)產(chǎn)品加工機械設(shè)計中的CAD技術(shù)的運用是時代的召喚。本文提供了十分詳細的真實的零部件設(shè)計數(shù)據(jù)，結(jié)合CAD技術(shù)，

5、闡述了基于CAD技術(shù)的紅薯切片機的設(shè)計方法與實現(xiàn)過程，體現(xiàn)出了傳統(tǒng)的手搖式紅薯切片機所不具備的優(yōu)越性。</p><p>　　2 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機主要由機架、380V電機、三對傳動齒輪、螺旋凸輪軸、推桿、物料槽、旋轉(zhuǎn)

6、刀片等組成（見下圖） </p><p><b>　　圖1 結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　2.1.1 機架</b></p><p>　　機架是任何機械的基礎(chǔ)單元，用于承受整個機體的重力和運動的慣性力等[10]。</p><p>　　2.1.2 380V電機</p>&

7、lt;p>　　電機是整個機體的驅(qū)動裝置，用于提供運動的動力。380V交流電壓是我國常用的工業(yè)用電的電壓。它有利于提高機械的通用性。</p><p>　　2.1.3 三對傳動齒輪</p><p>　　齒輪傳動是機械傳動很可靠，很實用的傳動形式。相比于皮帶輪傳動的傳動效率低，傳動比不穩(wěn)定，傳動比范圍不大，皮帶極易磨損等諸多缺點，齒輪傳動有利于提高機械的使用壽命和降低設(shè)備維修費用。<

8、/p><p>　　2.1.4 螺旋凸輪軸</p><p>　　紅薯切片機設(shè)計時必須考慮進料的連續(xù)性和可行性。當(dāng)一次切削完成后，推桿需及時工退，以便于紅薯的下一次進料操作。采用螺旋凸輪軸的最大優(yōu)點是：利用左旋螺旋槽和右旋螺旋槽可以使推桿在完成工進后，能在指銷套的帶動下自動地實現(xiàn)工退，從而避免了傳統(tǒng)的手搖式紅薯切片機必須人工進行工退的操作，進而提高了生產(chǎn)效率。基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機所采用

9、的螺旋凸輪軸是類似于插秧機的縱向送秧機構(gòu)所采用的螺旋凸輪軸。盡管加工比較復(fù)雜，它仍不失為一種實現(xiàn)連續(xù)往復(fù)運動的很有效的零件。</p><p><b>　　2.1.5 推桿</b></p><p>　　推桿本處采用灰鑄鐵鑄造即可。由于一次進料三個紅薯，紅薯在進料前必須經(jīng)過篩網(wǎng)的篩選，所得紅薯的直徑在十二厘米左右，所以三個紅薯的重量最多在一斤半左右。摩擦系數(shù)又不太大，故推

10、桿承受的阻力大約為幾百牛頓。采用灰鑄鐵鑄造的推桿其強度、剛度足以保證。</p><p><b>　　2.1.6 物料槽</b></p><p>　　物料槽采用截面類似于"U"型的結(jié)構(gòu)，深度在八厘米左右，從而保證紅薯的橫向定位可靠。</p><p>　　2.1.7 旋轉(zhuǎn)刀片</p><p>　　本處的旋

11、轉(zhuǎn)刀片采用互成一百二十度的三片刀片焊接而成。刀片最好采用工具鋼鍛造。刀片等長，長度約為四十五厘米，從而保證刀片切削時受力點大約在刀片的中部偏下的位置。受力點的設(shè)計充分考慮了刀片的受力平衡及所受彎矩的平衡。</p><p>　　綜上所述，基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機有如下結(jié)構(gòu)特點：</p><p>　　<1> 由于課題要求的傳動比為十一左右，若采用一級皮帶輪降速，我們經(jīng)過仔細

12、的計算發(fā)現(xiàn)：大皮帶輪的直徑將達到九百六十毫米左右，且必須選用同步齒形帶，其中大帶輪的齒數(shù)將達到幾百。這對制造將造成重大的困難。若采用兩級皮帶輪降速，我們發(fā)現(xiàn)機構(gòu)的尺寸將過大。這將會大大增加成本。故采用兩級齒輪傳動，其中每級傳動比在三左右的設(shè)計方案是很合理的；</p><p>　　<2> 由于課題要求機構(gòu)的設(shè)計尺寸盡可能小些，我們經(jīng)過仔細的計算發(fā)現(xiàn)：三對嚙合齒輪的寬度加上電機的長度、機架的厚度就已經(jīng)達到

13、一百三十厘米左右。若將軸及軸向定位件的長度設(shè)計的過短，隨著齒輪的磨損，齒輪易產(chǎn)生軸向竄動，會造成運動干涉 ；</p><p>　　<3> 由于減速器是非標(biāo)件，為了降低成本，我們的設(shè)計采用傳統(tǒng)的齒輪傳動及軸傳動；</p><p>　　<4> 由于課題要求：必須實現(xiàn)連續(xù)工作，故我們的設(shè)計采用類似于插秧機的縱向送秧機構(gòu)所采用的螺旋凸輪軸。它使得推桿在完成工進后，能在指銷套

14、的帶動下自動地實現(xiàn)工退，以便于紅薯的下一次進料操作 ；</p><p>　　<5> 由于傳動機構(gòu)存在一定的高度,為了保證刀片能切到紅薯，我們設(shè)計的刀片長度為四十五厘米左右；</p><p>　　<6> 由于課題要求：切片的大小基本相同，所以紅薯必須經(jīng)過事先的篩選；</p><p>　　<7> 為了防止切削時，紅薯會“翻轉(zhuǎn)”，我們的

15、設(shè)計采用了薄鋼板作簡單的擋板。因為切削力不大，所以薄鋼板完全符合強度、剛度的要求。</p><p>　　<8> 由于課題要求：刀片工作可靠，所以設(shè)計采用了三片刀焊接在圓形刀盤上。它的強度足以保證。</p><p>　　2.2 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的基本要求</p><p>　　在進行設(shè)計之前，除了解基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的結(jié)構(gòu)外，

16、我們還必須要了解設(shè)計的基本要求。</p><p>　?。?）要保證機器各零部件間具有正確的互相位置和幾何形狀。</p><p>　?。?）要滿足機器結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求。</p><p>　?。?）保證機器裝配工藝的正常進行。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)合理[2]。<

17、/p><p>　　3 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的工作原理</p><p>　　電壓為380V，轉(zhuǎn)速為710r/min的電機作驅(qū)動裝置，通過聯(lián)軸器將動力輸出，經(jīng)過一級齒輪傳動，轉(zhuǎn)速降為206.395r/min。再進過第二級齒輪傳動，轉(zhuǎn)速達60r/min，即刀軸的轉(zhuǎn)速為60r/min。再進過第三級齒輪傳動，轉(zhuǎn)速達120r/min，即螺旋凸輪軸的轉(zhuǎn)速達120r/min。螺旋凸輪軸的螺旋槽內(nèi)

18、嵌有指銷指銷與指銷套通過指銷座相連。指銷套與推桿軸固連。推桿驅(qū)使物料槽內(nèi)的紅薯以2mm/s的速度向前推進。由于刀片的旋轉(zhuǎn)是連續(xù)的，紅薯前進的距離就是切片的厚度。當(dāng)三個紅薯的切削完成后，以一定的速度運轉(zhuǎn)的傳送帶再將紅薯喂入物料槽中。此時推桿自動工退，從而避免了對紅薯的喂入產(chǎn)生的運動干涉。工作原理圖見上。</p><p>　　本設(shè)計盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，充分考慮了加工工藝及理論上的可行性。故人力資源可以得到最大程度上的利用

19、！大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率[4]！</p><p>　　4 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　4.1 電動機的選擇</p><p>　　由于課題要求選用電壓為380V，轉(zhuǎn)速為710r/min的電機作驅(qū)動裝置，查《機械設(shè)計手冊》 知：應(yīng)選用的電動機型號為：Y132S-8,功率為2.2kw，轉(zhuǎn)速為710r/min，功率因子為2.

20、0,額定轉(zhuǎn)矩為2.0,質(zhì)量為63kg。 </p><p>　　電機的安裝尺寸為:機座號:132S,安裝尺寸:A=216,B=140,C=89,D=38,E=80,</p><p>　　F=10,G=33,外型尺寸:AB=280,AC=270,AD=210,HD=315,BB=200,L=475。</p><p>　　4.2 電動機底座的設(shè)計</p>

21、<p>　　由于課題要求機器的設(shè)計尺寸高度大約為70cm左右，故應(yīng)設(shè)計底座以抬高整個機體，及起到防水的作用。底座的尺寸高度為150，長度為400。底座的材料為：非金屬材料，通常使用木材。因為木材的比重小，可以減輕整個機體的重量。 </p><p>　　5 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的傳動系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　5.1 確定傳動系統(tǒng)的總傳動比及傳動比的分配&l

22、t;/p><p><b>　　，</b></p><p>　　其中i表示總傳動比，和分別表示第一級、第二級傳動比。第一級傳動是通過齒輪1，齒輪2的嚙合實現(xiàn)電機軸與第一根傳動軸之間的傳動,第二級傳動是通過齒輪3，齒輪4的嚙合實現(xiàn)第一根傳動軸與第二根傳動軸之間的傳動，即第一根傳動軸與刀片所在的軸之間的傳動。由于傳動比比較大，若采用一級皮帶輪降速，我們經(jīng)過仔細的計算發(fā)現(xiàn)：大皮帶

23、輪的直徑將達到九百六十毫米左右，且必須選用同步齒形帶，其中大帶輪的齒數(shù)將達到幾百。這對制造將造成重大的困難。若采用兩級皮帶輪降速，我們發(fā)現(xiàn)機構(gòu)的尺寸將過大。這將會大大增加成本。故采用兩級齒輪傳動，其中每級傳動比在三左右的設(shè)計方案是很合理的。</p><p>　　5.2 傳動系統(tǒng)的第一對嚙合齒輪的設(shè)計</p><p><b>　　，，得出,</b></p>

24、;<p>　　第一對齒輪傳動：，得出</p><p>　　小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB~286HB，平均取260HB，大齒輪用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理硬度229HB~286HB，平均取240HB，計算步驟如下：</p><p>　　齒面接觸疲勞強度計算：</p><p>　　5.2.1 初步計算</p><p><

25、;b>　　轉(zhuǎn)矩 </b></p><p>　　齒寬系數(shù) 由表12.13，取</p><p>　　接觸疲勞極限 由圖12.17C，</p><p>　　初步計算的許用接觸應(yīng)力 （式12.15）</p><p>　　值 由表12.16，

26、取</p><p>　　初步計算的小齒輪直徑 </p><p>　　初步計算齒寬b </p><p>　　5.2.2 校核計算 </p><p><b>　　圓周速度</b></p><p>　　精度等級： 由表12.

27、16，得出：選擇8級精度</p><p>　　齒數(shù)Z和模數(shù)m 初取齒數(shù)，，</p><p>　　由表12.13，取m=4</p><p><b>　　則，</b></p><p><b>　　，選</b></p><p>　　使用系數(shù)

28、 由表12.9，得出 </p><p>　　動載系數(shù) 由圖12.1，得出</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10，得出</p><p><b>　?。ㄊ?2.16）</b></p><p><b>　　（式12.10）</b>&

29、lt;/p><p><b>　　由此得 </b></p><p>　　齒向載荷分布系數(shù) </p><p>　　載荷系數(shù) K </p><p>　　彈性系數(shù) 由表12.12，</p><p>　　節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.

30、16得出</p><p>　　接觸最小安全系數(shù) 由表12.14得出</p><p>　　接觸壽命系數(shù) 由圖12.18得出</p><p>　　許用接觸應(yīng)力 (式12.11)</p><p>　　驗算 </p><p>　　接觸疲勞強度較為合適&l

31、t;/p><p>　　5.2.3 確定傳動主要尺寸 </p><p>　　實際分度圓直徑d </p><p>　　中心距 </p><p>　　齒寬b ，取，</p><p>　　齒根彎曲強度驗算： 重合度系數(shù) (式12.

32、18)</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10 </p><p>　　齒向載荷分布系數(shù) </p><p>　　由圖12.14得出 </p><p>　　載荷系數(shù) K </p><p>　　齒形系數(shù) 由圖12.21得出,<

33、;/p><p>　　應(yīng)力修正系數(shù) 由圖12.22得出</p><p>　　彎曲疲勞極限 由圖12.23c得出 </p><p>　　彎曲最小安全系數(shù) 由

34、表12.14得出</p><p>　　彎曲壽命系數(shù) 由圖12.24得出</p><p>　　尺寸系數(shù) 由圖12.25得出</p><p>　　許用彎曲應(yīng)力 (式12.19)</p><p>　　驗算 &

35、lt;/p><p>　　傳動無嚴(yán)重過載，故不作靜強度校核</p><p>　　5.3 傳動系統(tǒng)的第一根傳動軸的設(shè)計</p><p>　　第二對齒輪的大小齒輪分別為：</p><p>　　刀所在軸的軸承的設(shè)計： </p><p>　　齒輪4所受的力：圓周力： </p><p><b

36、>　　徑向力： </b></p><p><b>　　法向力： </b></p><p><b>　　受力簡圖如下: </b></p><p>　　試選用6009深溝球軸承：d=45mm ,D=75mm, B=16mm,,</p><p>　　安裝尺寸：

37、 </p><p>　　基本額定動載荷： </p><p>　　基本額定J靜載荷： </p><p>　　極限轉(zhuǎn)速： 脂潤滑:8000 r/min</p><p>　　: </p><p>　　e:

38、 查表18.7 6009軸承：0.19</p><p>　　計算軸承1,2的徑向力： L很小可忽略，</p><p>　　: </p><p>　　X,Y: 查表18.7 X=0.56 , Y=2.3 <

39、;/p><p>　　沖擊動載荷系數(shù)： 查表18.8, 6009軸承:1.2</p><p>　　當(dāng)量動載荷P </p><p><b>　　取 P=2000N</b></p><p>　　計算額定動載荷 ： 查手冊： 21000>5241</p>

40、<p>　　由此可得 ： 6009深溝球軸承滿足要求</p><p>　　刀所在軸的受力簡圖：</p><p><b>　　校核刀所在的軸：</b></p><p>　　在水平面(XY面)受力圖：</p><p><b>　　水平面的彎矩圖：</b></p&

41、gt;<p>　　在垂直面(XZ面)受力圖：</p><p><b>　　垂直面的彎矩圖：</b></p><p><b>　　合成彎矩圖 </b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩圖：</b></p><p>　　當(dāng)量彎矩圖： </p>

42、<p><b>　　軸的計算步驟</b></p><p>　　計算齒輪的受力： </p><p>　　計算支承反力： </p><p>　　在水平面(XY面)受力圖， 上圖：</p><p>　　在垂直面(YZ面)受力圖， 上圖：</p><p>　　畫軸

43、彎矩圖： 水平面彎矩圖，見上圖：</p><p>　　垂直面彎矩圖，見上圖：</p><p>　　合成彎矩圖 ，見上圖：</p><p>　　畫軸的轉(zhuǎn)矩圖： 軸受轉(zhuǎn)矩： </p><p>　　轉(zhuǎn)矩圖 ，見上圖；</p><p>　　許用應(yīng)力 ：

44、 許用應(yīng)力值 ：用插入法由表16.3查得： </p><p><b>　　應(yīng)力校正系數(shù) ：</b></p><p>　　畫當(dāng)量彎矩圖： 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=206640</p><p><b>　　當(dāng)量彎矩</b></p><p>　　校核軸徑

45、 齒根圓直徑： </p><p>　　軸徑： </p><p>　　用安全系數(shù)法校核軸的強度：</p><p>　　判斷危險截面： 以截面1為例進行安全系數(shù)校核</p><p>　　對稱循環(huán)疲勞極限： 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，</p><

46、p>　　由表3.2所列公式可求得疲勞極限</p><p>　　被動循環(huán)疲勞極限： </p><p>　　等效系數(shù)： </p><p>　　截面1上的應(yīng)力： </p><p>　　彎矩（截面1）： </p><p>　　彎曲應(yīng)

47、力幅： </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力： </p><p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： </p><p>　　扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力： </p><p>　　有效應(yīng)力集中系數(shù)： 因為在此截面處，有軸徑的變化，過度圓角半徑 r =2 mm , 由,從附錄表一中

48、查出（用插值法）</p><p>　　表面狀態(tài)系數(shù)： 由附錄表五中查得 </p><p>　　尺寸系數(shù) ： 由附錄表六中查得 </p><p>　　安全系數(shù) ： 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無限壽命，，由式16.5得 </p><p><b

49、>　　扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) </b></p><p><b>　　復(fù)合安全系數(shù)：</b></p><p>　　結(jié)論： 根據(jù)校核，截面1足夠安全，其它截面尚需進一步分析與校核。</p><p>　　5.4 傳動系統(tǒng)的第二根傳動軸的設(shè)計</p><p>　　齒輪2所受的力

50、：切向力： </p><p>　　徑向力： </p><p><b>　　法向力： </b></p><p>　　齒輪3所受的力：切向力： </p><p><b>　　徑向力： </b></p><p><b>　　法向力： <

51、/b></p><p><b>　　軸2的受力圖：</b></p><p><b>　　軸2的受力簡圖：</b></p><p>　　粗選軸2的直徑 d = 45 mm ,</p><p>　　試選用6009深溝球軸承： d=45mm ,D=75mm, B=1

52、6mm,,</p><p>　　安裝尺寸： </p><p>　　基本額定動載荷： </p><p>　　基本額定J靜載荷： </p><p>　　極限轉(zhuǎn)速： 脂潤滑:8000 r/min</p><p>　　:

53、 </p><p>　　e: 查表18.7 6009軸承：0.19</p><p>　　計算軸承3,4的徑向力： </p><p>　　X,Y: 表18.7得出 X=0.56 , Y=2.3 </p>

54、<p>　　沖擊動載荷系數(shù) 錯誤!未找到引用源。 ： 查表18.8, 6009軸承: 錯誤!未找到引用源。1.2</p><p>　　當(dāng)量動載荷P 錯誤!未找到引用源。=1500.98N</p><p>　　取 P = 2000N</p><p>　　計算額定動載荷 ：

55、 錯誤!未找到引用源。=7911N</p><p>　　查手冊： 21000>7911</p><p>　　由此可得 ： 6009深溝球軸承滿足要求</p><p><b>　　校核刀所在的軸：</b></p><p>　　在水平面(XY

56、面)受力圖：</p><p><b>　　水平面的彎矩圖：</b></p><p>　　在垂直面(YZ面)受力圖：</p><p><b>　　垂直面的彎矩圖：</b></p><p><b>　　合成彎矩圖 </b></p><p><b>

57、;　　轉(zhuǎn)矩圖：</b></p><p><b>　　當(dāng)量彎矩圖</b></p><p><b>　　軸的計算步驟</b></p><p>　　計算齒輪的受力 見上；</p><p>　　計算支承反力 見上；</p><p&g

58、t;　　在水平面(XY面)受力圖， 見上：</p><p>　　在垂直面(YZ面)受力圖， 見上：</p><p>　　畫軸彎矩圖： 水平面彎矩圖，見上：</p><p>　　垂直面彎矩圖，見上：</p><p>　　合成彎矩圖 ，見上：</p><p>　　畫軸的轉(zhuǎn)矩圖：

59、 軸受轉(zhuǎn)矩： ； </p><p>　　轉(zhuǎn)矩圖 ，見上；</p><p>　　許用應(yīng)力 ： 許用應(yīng)力值 ：用插入法由表16.3查得：</p><p><b>　　應(yīng)力校正系數(shù) ：</b></p><p>　　畫當(dāng)量彎矩圖： 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩： </

60、p><p><b>　　當(dāng)量彎矩： </b></p><p>　　校核軸徑 齒根圓直徑： </p><p>　　軸徑 </p><p>　　用安全系數(shù)法校核軸的強度：</p><p>　　判斷危險截

61、面： 以截面1為例進行安全系數(shù)校核</p><p>　　對稱循環(huán)疲勞極限： 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，</p><p>　　由表3.2所列公式可求得疲勞極限</p><p>　　由表3.2所列公式可求得疲勞極限</p><p>　　被動循環(huán)疲勞極限： </p><p>　　等效系數(shù)

62、： </p><p><b>　　截面1上的應(yīng)力</b></p><p>　　彎矩 </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅 </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力 </p><p>　　

63、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 </p><p>　　扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力 </p><p>　　有效應(yīng)力集中系數(shù)： 因為在此截面處，有軸徑的變化，過度圓角半徑 r =2 mm , 由,從附錄表一中查出（用插值法）</p><p>　　表面狀態(tài)系數(shù)： 由附錄表五中查得 </p><p>

64、　　尺寸系數(shù) ： 由附錄表六中查得 </p><p>　　安全系數(shù) ： 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無限壽命，，由式16.5得 </p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) </b></p><p><b>　　復(fù)合安全系數(shù)：</b></p&g

65、t;<p>　　結(jié)論： 根據(jù)校核，截面1足夠安全，其它截面尚需進一步分析與校核。</p><p>　　5.5 與電機軸相連的聯(lián)軸器的設(shè)計</p><p>　　選用：凸緣聯(lián)軸器：由《機械設(shè)計手冊》的表8-2知，聯(lián)軸器的型號：GY8，公稱轉(zhuǎn)矩：3150N 錯誤!未找到引用源。m,許用轉(zhuǎn)速n=4800r/min,軸孔直徑 錯誤!未找到引用

66、源。 取為 60,75 mm。軸孔長度：Y型142mm。D=200mm, 錯誤!未找到引用源。質(zhì)量為27.5kg 。</p><p>　　5.6 與電機軸相連的軸的設(shè)計</p><p><b>　　粗選軸徑：60mm</b></p><p>　　齒輪1所受的力：切向力： 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=591.8N</p

67、><p>　　徑向力： 錯誤!未找到引用源。</p><p>　　法向力： 錯誤!未找到引用源。</p><p><b>　　軸1的受力圖：</b></p><p>　　試選用6012深溝球軸承：d=60mm ,D=95mm, B=18mm,</p><p>　　安裝尺寸： &

68、lt;/p><p>　　基本額定動載荷： </p><p>　　基本額定靜載荷： </p><p>　　極限轉(zhuǎn)速： 脂潤滑:6000/min</p><p>　　: </p><p>　　e:

69、 查表18.7 6010軸承：0.19</p><p>　　計算軸承3,4的徑向力： </p><p>　　X,Y: 表18.7, 得出 X=0.56 , Y=2.3 </p><p>　　沖擊動載荷系數(shù) 錯誤!未找到引用源。 ： 查表18.8, 6012軸承: 錯誤!未找到引用源

70、。1.2</p><p>　　e: </p><p>　　當(dāng)量動載荷P: 錯誤!未找到引用源。=799N</p><p>　　取:P = 2000 N</p><p>　　計算額定動載荷 ： </p><p>　　查手冊： 21000&g

71、t;5241</p><p>　　由此可得 ： 6012深溝球軸承滿足要求</p><p>　　刀所在軸的受力簡圖： 見上圖</p><p><b>　　校核刀所在的軸：</b></p><p>　　在水平面(XY面)受力圖：</p><p><b>　　水

72、平面的彎矩圖</b></p><p>　　在垂直面(YZ面)受力圖：</p><p><b>　　垂直面的彎矩圖：</b></p><p><b>　　合成彎矩圖 </b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩圖：</b></p><p>&l

73、t;b>　　當(dāng)量彎矩圖：</b></p><p><b>　　軸的計算步驟</b></p><p>　　計算齒輪的受力: 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=591.8N</p><p>　　錯誤!未找到引用源。</p><p>　　計算支承反力 : &

74、lt;/p><p><b>　　,</b></p><p>　　在水平面(XY面)受力圖， 見上圖：</p><p>　　在垂直面(YZ面)受力圖， 見上圖：</p><p>　　畫軸彎矩圖： 水平面彎矩圖，見上圖：</p><p>　　垂直面彎矩圖，見上圖：</p

75、><p>　　合成彎矩圖 ，見上圖：</p><p>　　畫軸的轉(zhuǎn)矩圖： 軸受轉(zhuǎn)矩： </p><p>　　轉(zhuǎn)矩圖 ，見上圖</p><p>　　許用應(yīng)力 ： 許用應(yīng)力值 ：用插入法由表16.3查得：</p><p><b>　　應(yīng)力校正系數(shù)

76、：</b></p><p>　　畫當(dāng)量彎矩圖： 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　當(dāng)量彎矩：，</b></p><p>　　校核軸徑 齒根圓直徑： </p><p>　　軸徑： </p&

77、gt;<p>　　用安全系數(shù)法校核軸的強度：</p><p>　　判斷危險截面： 以截面1為例進行安全系數(shù)校核</p><p>　　對稱循環(huán)疲勞極限： 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，</p><p>　　由表3.2所列公式可求得疲勞極限</p><p>　　被動循環(huán)疲勞極限： </p>

78、;<p>　　等效系數(shù)： </p><p>　　截面1上的應(yīng)力： </p><p>　　彎矩（截面1）： </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅： </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力： </p>&

79、lt;p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： </p><p>　　扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力： </p><p>　　有效應(yīng)力集中系數(shù)： 因為在此截面處，有軸徑的變化，過渡圓角半徑 r =2 mm , 由,從附錄表一中查出（用插值法）</p><p>　　表面狀態(tài)系數(shù)： 由附錄表五中查得 </p>

80、<p>　　尺寸系數(shù) ： 由附錄表六中查得 </p><p>　　安全系數(shù) ： 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無限壽命，，由式16.5得 </p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) </b></p><p><b>　　復(fù)合安全系數(shù)：</b&g

81、t;</p><p>　　結(jié)論： 根據(jù)校核，截面1足夠安全，其它截面尚需進一步分析與校核。</p><p>　　5.7 與刀所在的軸相連的聯(lián)軸器的設(shè)計</p><p>　　選用：凸緣聯(lián)軸器：由《機械設(shè)計手冊》的表8-2知，聯(lián)軸器的型號：GYH6公稱轉(zhuǎn)矩：400Nm,用轉(zhuǎn)速n=6800 r/min,孔的直徑 錯誤!未找到引用源。

82、 取為45mm。軸孔長度：Y型84mm。D=140mm 錯誤!未找到引用源。 質(zhì)量為28.5kg.. </p><p>　　5.8 傳動系統(tǒng)的第三對嚙合齒輪的設(shè)計</p><p>　　第三對齒輪傳動：，得出軸6的轉(zhuǎn)速</p><p>　　小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB~286HB，平均取260HB，大齒輪用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理硬度229HB~286HB，

83、平均取240HB，計算步驟如下：</p><p>　　齒面接觸疲勞強度計算：</p><p>　　5.8.1 初步計算</p><p>　　轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　齒寬系數(shù) 由表12.13，取</p><p>　　接觸疲勞極限 由圖12.17C，

84、</p><p>　　初步計算的許用接觸應(yīng)力 （式12.15）</p><p>　　值 由表12.16，取</p><p>　　初步計算的小齒輪直徑 由上述知：</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　初步計算齒寬b

85、 由上述知：</p><p>　　5.8.2 校核計算 </p><p>　　圓周速度 由上述知：</p><p>　　精度等級： 由表12.16，得出：選擇8級精度</p><p>　　齒數(shù)Z和模數(shù)m 初取齒數(shù)，，</p><p

86、>　　由表12.13，取m=4</p><p>　　則： 由上述知：</p><p><b>　　選 </b></p><p>　　使用系數(shù) 由表12.9，得出 </p><p>　　動載系數(shù) 由圖12.1，得出</p>

87、;<p>　　齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10，得出</p><p>　　由上述知：（式12.16）</p><p>　　由上述知：（式12.10）</p><p>　　由此得 </p><p>　　齒向載荷分布系數(shù) </p><

88、p>　　載荷系數(shù) K </p><p>　　彈性系數(shù) 由表12.12，</p><p>　　節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.16得出</p><p>　　接觸最小安全系數(shù) 由表12.14得出</p><p>　　接觸壽命系數(shù) 由圖12.18得出</p>

89、<p>　　許用接觸應(yīng)力 (式12.11)</p><p>　　驗算 </p><p>　　故接觸疲勞強度較為合適</p><p>　　5.8.3 確定傳動主要尺寸 </p><p>　　實際分度圓直徑d ： </p><p>　　

90、中心距 ： </p><p>　　齒寬b ： 取 </p><p>　　齒根彎曲強度驗算： 重合度系數(shù) (式12.18)</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10 </p><p>　　齒向載荷分布系數(shù) </p>

91、<p>　　由圖12.14得出 </p><p>　　載荷系數(shù) K </p><p>　　齒形系數(shù) 由圖12.21得出, ，</p><p>　　應(yīng)力修正系數(shù) 由圖12.22得出，，</p><p>　　彎曲疲勞極限 由圖12.23c得出

92、 </p><p>　　彎曲最小安全系數(shù) 由表12.14得出</p><p>　　彎曲壽命系數(shù) 由圖12.24得出</p><p>　　尺寸系數(shù)

93、 由圖12.25得出</p><p>　　許用彎曲應(yīng)力 (式12.19)</p><p>　　驗算 </p><p>　　傳動無嚴(yán)重過載，故不作靜強度校核</p><p>　　5.9 與刀所在的軸相連的軸的設(shè)計</p><p>　　5.9.1 初步計算

94、</p><p>　　試選用6009深溝球軸承： d=45mm ,D=75mm, B=16mm,,</p><p>　　安裝尺寸： </p><p>　　基本額定動載荷： </p><p>　　基本額定J靜載荷： </p><p>

95、　　極限轉(zhuǎn)速： 脂潤滑:8000 r/min</p><p>　　: </p><p>　　e: 查表18.7 6009軸承：0.19</p><p>　　計算軸承8，9的徑向力， </p><p>　　X,Y:

96、 查表18.7 X=0.56 , Y=2.3 </p><p>　　沖擊動載荷系數(shù) ： 查表18.8, 6012:1.2</p><p>　　當(dāng)量動載荷 ： =1091.89N</p><p>　　計算額定動載荷 ： 查手冊： 21000>5241</p>

97、<p>　　由此可得 ： 6009深溝球軸承滿足要求</p><p><b>　　軸的受力簡圖：</b></p><p>　　5.9.2 校核該軸</p><p>　　在水平面(XY面)受力圖：</p><p><b>　　水平面的彎矩圖：</b></p

98、><p>　　在垂直面(XZ面)受力圖：</p><p><b>　　垂直面的彎矩圖：</b></p><p><b>　　合成彎矩圖 </b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩圖：</b></p><p><b>　　當(dāng)量彎矩圖</b&g

99、t;</p><p><b>　　軸的計算步驟</b></p><p>　　計算齒輪的受力 見上：</p><p>　　計算支承反力 見上：</p><p>　　在水平面(XY面)受力圖， 見上圖：</p><p>　　在垂直面(YZ面)受力圖，

100、見上圖：</p><p>　　畫軸彎矩圖： 水平面彎矩圖，見上圖：</p><p>　　垂直面彎矩圖，見上圖：</p><p>　　合成彎矩圖 ，見上圖：</p><p>　　畫軸的轉(zhuǎn)矩圖： 軸受轉(zhuǎn)矩： </p><p>　　轉(zhuǎn)矩圖 ： 見圖六</p>

101、<p>　　許用應(yīng)力 ： 許用應(yīng)力值 ：用插入法由表16.3查得：</p><p><b>　　見上</b></p><p><b>　　應(yīng)力校正系數(shù) ：</b></p><p>　　畫當(dāng)量彎矩圖： 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 ：</p><p>　　

102、當(dāng)量彎矩 ： 見上</p><p>　　校核軸徑 齒根圓直徑： </p><p>　　軸徑： </p><p>　　5.9.3 用安全系數(shù)法校核軸的強度</p><p>　　判斷危險截面： 以截面1為例進行安全系數(shù)校

103、核</p><p>　　對稱循環(huán)疲勞極限： 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，</p><p>　　由表3.2所列公式可求得疲勞極限</p><p>　　被動循環(huán)疲勞極限： </p><p>　　等效系數(shù) ： </p><p><b>　　截面1上的應(yīng)力</

104、b></p><p>　　彎矩 ： </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅 ： </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力： </p><p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： </p><p>　　扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力

105、 </p><p>　　有效應(yīng)力集中系數(shù)： 因為在此截面處，有軸徑的變化，過渡圓角半徑 r =2 mm , 由,從附錄表一中查出（用插值法）</p><p>　　表面狀態(tài)系數(shù)： 由附錄表五中查得 </p><p>　　尺寸系數(shù) ： 由附錄表六中查得 </p><p>　　安全

106、系數(shù) ： 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無限壽命，，由式16.5得 </p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) </b></p><p><b>　　復(fù)合安全系數(shù)：</b></p><p>　　結(jié)論： 根據(jù)校核，截面1足夠安全，其它截面尚需進

107、一步分析與校核。</p><p>　　5.10 齒輪6所在軸的設(shè)計</p><p>　　齒輪6所受的力：圓周力： </p><p><b>　　徑向力： </b></p><p><b>　　法向力： </b></p><p>　　粗選軸的直徑

108、 = 45 mm ,</p><p>　　試選用6009深溝球軸承：d=45mm ,D=75mm, B=16mm,,</p><p>　　安裝尺寸： </p><p>　　基本額定動載荷： </p><p>　　基本額定J靜載荷： </p><p>　　極限轉(zhuǎn)速：

109、 脂潤滑:8000 r/min</p><p>　　計算軸承10,11的徑向力： </p><p>　　X,Y: 查表18.7得出 X=0.56 , Y=2.3 </p><p>　　沖擊動載荷系數(shù) 錯誤!未找到引用源。 ： 查表18.8, 6009軸承: 錯誤!未找到

110、引用源。1.2</p><p>　　當(dāng)量動載荷P 錯誤!未找到引用源。=1091.68N</p><p>　　取 P = 2000N</p><p>　　計算額定動載荷 ： 錯誤!未找到引用源。=6603N</p><p>　　查手冊：

111、 21000>6603</p><p>　　由此可得 ： 6009深溝球軸承滿足要求</p><p><b>　　校核刀所在的軸：</b></p><p>　　在水平面(XY面)受力圖：</p><p><b>　　水平面的彎矩圖：</b><

112、;/p><p>　　在垂直面(YZ面)受力圖：</p><p><b>　　垂直面的彎矩圖：</b></p><p><b>　　合成彎矩圖 </b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩圖：</b></p><p><b>　　軸的計算步驟<

113、/b></p><p>　　計算齒輪的受力 圓周力： </p><p><b>　　徑向力： </b></p><p>　　計算支承反力 </p><p>　　在水平面(XY面)受力圖， 見上圖：</p><p>　　在垂直面(YZ面)

114、受力圖， 見上圖：</p><p>　　畫軸彎矩圖： 水平面彎矩圖，見上圖：</p><p>　　垂直面彎矩圖，見上圖：</p><p>　　合成彎矩圖 ，見上圖：</p><p>　　畫軸的轉(zhuǎn)矩圖： 軸受轉(zhuǎn)矩： </p><p>　　轉(zhuǎn)矩圖 ，見上

115、圖</p><p>　　許用應(yīng)力 ： 許用應(yīng)力值 ：用插入法由表16.3查得：</p><p><b>　　應(yīng)力校正系數(shù) ：</b></p><p>　　畫當(dāng)量彎矩圖： 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　當(dāng)量彎矩：，</b></p>&

116、lt;p>　　校核軸徑 齒根圓直徑： </p><p>　　軸徑： </p><p>　　用安全系數(shù)法校核軸的強度：</p><p>　　判斷危險截面： 以截面1為例進行安全系數(shù)校核</p><p>　　對稱循環(huán)疲勞極限：

117、 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，</p><p>　　由表3.2所列公式可求得疲勞極限</p><p>　　被動循環(huán)疲勞極限： </p><p>　　等效系數(shù)： </p><p>　　截面1上的應(yīng)力： </p><p>　　彎矩（截面1）：

118、 </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅： </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力： </p><p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： </p><p>　　扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力： </p><p>　　有效應(yīng)力集中系數(shù)： 因為在此截面處，

119、有軸徑的變化，過渡圓角半徑 r =2 mm , 由,從附錄表一中查出（用插值法）</p><p>　　表面狀態(tài)系數(shù)： 由附錄表五中查得 </p><p>　　尺寸系數(shù) ： 由附錄表六中查得 </p><p>　　安全系數(shù) ： 彎曲安全系數(shù) 設(shè)為無限壽命，，由式16.5得

120、 </p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) </b></p><p><b>　　復(fù)合安全系數(shù)：</b></p><p>　　結(jié)論： 根據(jù)校核，截面1足夠安全，其它截面尚需進一步分析與校核。</p><p>　　5.11 與刀所在的軸相連的聯(lián)軸器

121、的設(shè)計</p><p>　　選用：凸緣聯(lián)軸器：由《機械設(shè)計手冊》的表8-2知，聯(lián)軸器的型號：GYH6，公稱轉(zhuǎn)矩：3140N 錯誤!未找到引用源。m,許用轉(zhuǎn)速n=4500r/min,軸孔直徑 錯誤!未找到引用源。 取為 45,45 mm。軸孔長度：Y型132mm。D=190mm, 錯誤!未找到引用源。質(zhì)量為27.5kg 。</p><p>　　5.12 螺旋凸輪軸的設(shè)計</p&g

122、t;<p>　　5.12.1 軸的說明</p><p>　　此軸為階梯軸，軸頸段直徑d=45mm,螺紋段直徑d=52mm。</p><p>　　由于課題要求的進給速度為：3mm/r ,令p表示螺距的尺寸。X表示該軸的轉(zhuǎn)速。則：,故p=3mm.</p><p>　　5.12.2 軸承的設(shè)計說明</p><p>　　試選用600

123、9深溝球軸承：d=45mm ,D=75mm, B=16mm,。由于螺旋凸輪軸的受力很小，故該軸承完全滿足強度要求。</p><p>　　5.13 指銷，指銷套的設(shè)計</p><p>　　5.13.1 指銷</p><p>　　指銷是插入螺旋槽內(nèi)的?；贑AD技術(shù)的多功能紅薯切片機采用的是類似于插秧機的縱向送秧機構(gòu)上的指銷。實際加工時，只需加工成：斜面體即可。&

124、lt;/p><p>　　5.13.2 指銷套</p><p>　　基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機采用的是類似于插秧機的縱向送秧機構(gòu)上的指銷套。它的直徑設(shè)計成d=52mm。指銷套是固接在推桿軸上的。指銷，指銷套，指銷座是固接成一體的。</p><p>　　6 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　6.1 推桿

125、（軸）的設(shè)計</p><p>　　試選用軸承代號：N209ENF209的圓柱滾子軸承（只承受徑向力）。d=45mm ,D=85mm, B=19mm, </p><p><b>　　該軸的受力圖</b></p><p>　　粗選推桿軸的軸徑：d=45mm。因為推桿承受的力主要是紅薯與導(dǎo)軌間摩擦力。由以上可知，它所受的力很小，故強度校核省略。<

126、;/p><p><b>　　6.2 刀的設(shè)計</b></p><p>　　由課題要求知：用3片刀，互成一百二十度。它們經(jīng)焊接相連。刀片等長，長度約為45cm，厚度為2cm,刃寬為3mm。</p><p>　　7 基于CAD技術(shù)的多功能紅薯切片機的輔助系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　7.1 物料槽的設(shè)計</p>