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附錄
中文翻譯
多軸聯(lián)動數(shù)控加工空間凸輪的刀具軌跡生成方法和誤差控制方法
容勝理 陳華社
摘要：在這篇文章中，基于齊次坐標變換和共軛曲面理論基礎(chǔ)，提出了一種刀具軌跡生成方法來加工空間凸輪，以建立這一類產(chǎn)品之間的設(shè)計和制造。對設(shè)計和制造產(chǎn)品之間的表面數(shù)學(xué)錯誤（弦偏差）的進行了分析和使用，并以此為基礎(chǔ)選擇刀具軌跡控制點。此外，發(fā)達國家的刀具軌跡生成方法是通過仿真切削軟件與實體模型來驗證。這也是通過在五軸聯(lián)動數(shù)控機床對模型材料進行軌跡切削的驗證。結(jié)果表明，該凸輪表面的數(shù)學(xué)錯誤可控制在誤差允許的范圍內(nèi)。
1 引言
在制造業(yè)中，凸輪是必不可少的機械零件。加工凸輪輪廓是一個復(fù)雜的和精確的任
務(wù)。凸輪設(shè)計和生產(chǎn)的傳統(tǒng)方法是時間長，容易出錯，尤其是空間凸輪機構(gòu)?？臻g凸輪
機構(gòu)，例如變螺距絲杠的織機組織，和軋輥齒輪凸輪自動換刀裝置，通常是通過特殊機
器制造的。制造工廠往往保密其制造技術(shù)，很少有發(fā)表的論文涉及這個課題。由于越來
越多地使用電腦進行設(shè)計及制造，傳統(tǒng)的加工生成空間凸輪表面的技術(shù)已被多軸數(shù)控加
工和CAD / CAM軟件所取代。不過，商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)所生成的一般用途的多軸
數(shù)控加工程序，無法生成這種設(shè)計時必須考慮誤差的空間凸輪表面。從空間凸輪的表面
幾何形狀的角度來看，許多研究人員在合成凸輪表面幾何形狀時利用了共軛曲面理論；
而另一種做法是基于理論。不過，在上述工作中，沒有提供加工方法和機床設(shè)置說明。
從空間凸輪加工的角度來看，Litvin 及Guttman 調(diào)查研究了機床的準雙曲面螺旋錐齒輪
裝置的不同制造方法。最近，Yan和同伴Lin 和Csai合作進行設(shè)計和制造變螺距絲杠和
滾子凸輪齒輪。然而，在他們的工作中未提及在刀具軌跡生成的過程中對于已加工表面
誤差的控制。在篇文章里，選定了一種所謂的滾子凸輪自動換刀裝置的空間凸輪，以展
示提出的刀具軌跡生成和誤差控制方法。刀具軌跡控制點是計算出來的，建立在弦偏差
的基礎(chǔ)上，以確保加工的精確度。發(fā)達國家的刀具路徑被后來的加工人員轉(zhuǎn)換為分析數(shù)
控代碼表達，同時考慮到運動學(xué)中關(guān)于5軸聯(lián)動機床的描述。核實驗證的數(shù)控程序，一
種切削仿真軟件--VERICUT技術(shù)，被用來模擬切割的幾何學(xué)和運動學(xué)。切削軌跡實驗也
是用模型材料來演示并且說明實際應(yīng)用開發(fā)的方法。
2 凸輪表面幾何形狀的推導(dǎo)
如圖所示，輥齒輪凸輪機構(gòu)，包括一個操縱弧面凸輪和6圓柱滾子塔式結(jié)構(gòu)。1，是
用來作為一個例子，圖中有坐標系統(tǒng)的定義。2，坐標系統(tǒng)的O,X,Y,Z連接在固定的框架上。移動坐標系統(tǒng)，，分別與弧面凸輪，塔式結(jié)構(gòu)滾子相關(guān)聯(lián)。綜合各嚙合滾子的情況，所有滾子按順序編號，第一個滾子標示為“（1）“第六個滾子標記為”（6）“（圖1）。則第i個嚙合滾子的角度可以描述如下：
=（i－1）×60
采用4×4齊次坐標變換矩陣，坐標系統(tǒng)的相對位置和方向與第i個嚙合滾子相關(guān)聯(lián)，至于坐標系統(tǒng)則與弧面凸輪相關(guān)聯(lián)，，如下可以得到：
其中，代表坐標系統(tǒng)的相對變換矩陣，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)；“C”和“S”分別是指余弦和正弦職能。共軌曲面方程，在矩陣形式中關(guān)于第I個嚙合滾子，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)，可以用輕輥半徑r，曲線坐標系的嚙合表面u和來表示；
現(xiàn)在，可以通過將公式（3）轉(zhuǎn)化為坐標系統(tǒng)，得到理想的表面輪廓方程，
坐標系統(tǒng)中，第i個嚙合滾子的表面單位正常，在微分幾何基礎(chǔ)上，2可以從公式（4）得到：
根據(jù)該共軌曲面理論，在正常的矢量方向接觸點，這兩個共軌曲面沒有相對速度，極角可由以下公式確定：
（6）
其中t是時間變量換位矩陣。D是微分算子，上標“T”是指換位矩陣。而代以公式（4）及（5）納入上述方程解決，得
因此，相對應(yīng)第i個嚙合滾子，完整的弧面凸輪表面輪廓及特定的投入產(chǎn)出關(guān)系可以由公式（4），（7）來描述。
3 加工輥齒輪凸輪的刀具位置
為加工共軌曲面輥齒輪凸輪，應(yīng)該得出刀具尖端中心的位置和工具軸的方向，即刀具位置。生成方法是使用具有相同的嚙合滾子的圓筒形刀具完成切削過程。據(jù)圖2，相對應(yīng)第i個嚙合滾子，坐標系統(tǒng)的是與刀具尖端的中心相對應(yīng)的。在坐標系統(tǒng)中，刀具的位置可表示為：
U是嚙合滾子表面的曲線坐標，也是刀具的切削深度。第三和第四欄的，在坐標體系中，分別代表刀具主軸的前進方向和刀具尖端中心的位置。此外，由于刀具是一個旋轉(zhuǎn)刀具，和方向，不是很重要，并由問號標注，因此，在這里可以忽略。
值得注意的是，刀具的運動和工件是相對的，就像在加工運作過程中嚙合滾子與弧面凸輪相對一樣。這一事實表明，理想的刀具的位置，應(yīng)該轉(zhuǎn)化到坐標系中，可以計算如下：
為生成凸輪輪廓，公式（9）形成了所期望的刀具位置數(shù)據(jù)，不僅為粗銑有效，而且為完成銑削也有效。在粗略的操作中，要用圓筒形銑刀與刀具半徑小于滾子的刀具，刀具的切削深度限制在0≤u≤1，根據(jù)公式（9）,粗略地運算后，整體的運行是由使用圓筒形形式軋機與大小相同的滾子來完成，切削深度u=1
4 小結(jié)
本文介紹了一種生成刀位文件的方法，通過齊次坐標變換矩陣，在五軸聯(lián)動的機床上制造空間凸輪。在弦偏差的基礎(chǔ)霍桑選擇切削路徑上的控制點，通過共軌理論獲得表面幾何形狀。轉(zhuǎn)換器已被發(fā)明出來了，用于將刀位文件轉(zhuǎn)換到五軸數(shù)控程序。從說明問題的例子的制造模型上看，它表明擬用方法的實際應(yīng)用，也適用于各種空間凸輪制造業(yè)。
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書
論文（設(shè)計）題目： 螺旋式榨油機的設(shè)計
學(xué)號：2005183110 姓名： 李翔 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師： 楊敦國 系主任： 周友行
一、主要內(nèi)容及基本要求
1．繪制螺旋式榨油機的總裝配圖及零部件圖，折合A0圖紙共3張，繪制的圖紙應(yīng)符合國家機械制圖標準，視圖布置合理，圖面清晰。
2．編寫設(shè)計計算說明書一份，內(nèi)容包括 ⑴ 對我國螺旋式榨油機領(lǐng)域的使用狀況， ⑵必須有反案設(shè)計，結(jié)構(gòu)原理設(shè)計敘述，說明書的文字通訊符合工程語言。
3．外文譯文，數(shù)量為2000-2500漢字。
二．重點研究的問題
1．研究螺旋式榨油機的擠壓機理。
2．研究螺桿送料機構(gòu)的壓力計算。
三、進度安排
序號
各階段完成的內(nèi)容
完成時間
1
市場調(diào)查，收集專利文獻及相關(guān)資料。
第1、2周
2
方案設(shè)計及結(jié)構(gòu)原理設(shè)計。
第3、4周
3
繪制總裝配圖及零部件圖。
第5—12周
4
編寫設(shè)計計算說明書。
第13周
5
外文譯文
第14周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻
1、有關(guān)螺旋擠壓機理的文獻資料。
2、有關(guān)擠壓物料的物理化學(xué)特性。
3、胡繼強.食品機械與設(shè)備：中國輕工業(yè)出版社，1998
4、蔣迪清，唐偉強.食品通用機械與設(shè)備：華南理工大學(xué)出版社，2003
5、陳斌.食品加工機械與設(shè)備：機械工業(yè)出版社，2002
6、中國農(nóng)機研究院主編.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊：機械工業(yè)出版社，1989
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書
題 目：螺旋式榨油機的設(shè)計
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 號： 2005183110
姓 名： 李 翔
指導(dǎo)教師： 楊 敦 國
完成日期： 2009--6—10
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表
學(xué)號 2005183110 姓名 李翔 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 螺旋式榨油機的設(shè)計
評價項目
評 價 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運用知識的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；
4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。
論文
（設(shè)計）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。
綜
合
評
價
評閱人：
2009年6月 日
目 錄
目錄………………………………………………………………………………………1
摘要 ………………………………………………………………………………3
第1章 前言 ……………………………………………………………………5
1.1選題的背景、目的和意義 ………………………………………………5
1.2螺旋榨油機的工作原理 …………………………………………………5
1.3 榨油的工藝流程 ………………………………………………………5
1.4設(shè)計榨油機的程序 ……………………………………………………6
1.4.1 計劃階段 ………………………………………………………6
1.4.2 方案設(shè)計階段 …………………………………………………6
1.4.3 技術(shù)設(shè)計階段 …………………………………………………7
1.6 整體傳動比的分析計算 ………………………………………………………7
第2章 螺旋榨油機的設(shè)計計算 …………………………………………………8
2.1 電動機的選取 …………………………………………………………8
2.2 V帶傳動的設(shè)計 ………………………………………………………………8
2.3 螺旋榨油機主要參數(shù)的確定 …………………………………………9
2.3.1 榨膛的容積比ε ………………………………………………9
2.3.2 進料端榨膛容積比Vj的計算 …………………………………10
2.3.3 功率消耗 ………………………………………………………10
2.3.4 榨堂壓力 ………………………………………………………10
2.4 榨螺軸的設(shè)計計算 ……………………………………………………10
2.4.1 榨螺軸尺寸表 …………………………………………………10
2.4.2 榨螺齒型 ………………………………………………………11
2.4.3 榨螺材料 ………………………………………………………11
2.5 Ⅰ軸和嚙合齒輪的計算 ……………………………………………11
2.5.1 齒輪的選用 ……………………………………………………11
2.5.2 確定小齒輪的齒型參數(shù) ………………………………………14
2.6 軸的計算校核 …………………………………………………………15
2.6.1 選材及表面預(yù)處理 ……………………………………………16
2.6.2 軸的強度計算和校核 ………………………………………………17
2.7帶輪的設(shè)計計算 ……………………………………………………18
2.8 鍵的選擇設(shè)計 …………………………………………………………21
2.8.1 鍵的選擇 ………………………………………………………21
2.8.2 鍵的校核計算 …………………………………………………21
2.9 軸承的設(shè)計 ……………………………………………………………22
2.9.1 軸承壽命 ………………………………………………………22
2.9.2 驗算軸承壽命 …………………………………………………22
第3章 螺旋榨油機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………23
3.1 榨螺軸的設(shè)計 …………………………………………………………23
3.2 榨籠的構(gòu)造 ……………………………………………………………23
3.3 齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造 ………………………………………23
3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………23
3.5 調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計 ………………………………………………………24
3.6 鍵的選擇 ………………………………………………………………24
3.6.1 Ⅰ軸上的鍵 ……………………………………………………24
3.6.2 Ⅱ軸上的鍵 ……………………………………………………24
3.6.3 芯軸上的鍵Ⅰ …………………………………………………24
3.6.4 芯軸上的鍵Ⅱ …………………………………………………24
3.7 滾動軸承的選擇 ………………………………………………………25
3.7.1 Ⅲ軸上的軸承的選擇 …………………………………………26
3.7.2 Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承 ……………………………………………28
3.8 榨螺軸與齒輪軸的聯(lián)接設(shè)計…………………………………………28
第 4 章 結(jié)束語 ………………………………………………………………30
參考文獻 ………………………………………………………………………31
螺旋式榨油機的設(shè)計
摘要：本論文主要是對螺旋榨油機的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中包括壓榨部分，傳動部分，機架部分，出油裝置及進料等的結(jié)構(gòu)設(shè)計。包括對輸入端電動機功率／轉(zhuǎn)速的選擇。帶及帶輪的選擇及設(shè)計。變速箱中齒輪的設(shè)計，軸的設(shè)計，軸承、鍵、聯(lián)軸器的選擇及相關(guān)的計算、校核。榨螺榨籠的設(shè)計等。其中榨螺和榨籠是榨油機的主要工作部件。榨螺部分主要有榨螺軸和榨螺（共3節(jié)）．調(diào)餅頭．鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺栓等組成．榨螺的設(shè)計應(yīng)滿足榨螺間的裝配要求．榨螺間裝配必須嚴密．用鎖緊螺母將其夾緊．防止油餅滲入榨螺孔內(nèi)，影響榨螺的順利拆卸．榨籠的榨膛由兩部分組成．前段由榨條組成，后段落由榨圈組成．變速箱的設(shè)計應(yīng)注意互相間的配合關(guān)系，傳動比及扭矩是否滿足工作條件等．
本機適用于榨取菜籽、花生仁、芝麻、棉籽仁、大豆、椰子、茶籽、葵花籽等植物油脂。（根據(jù)用戶需要，可更換榨螺，用于榨取米糠等含油的油料。）
關(guān)鍵詞： 榨油機；花鍵軸；聯(lián)軸器；榨籠；變速箱；
Screw press machine design
Abstract: This paper is the overall structure of spiral design press. Including press parts, transmission parts, chassis parts, oil installations and feed, such as structural design. Including the motor input power / speed option. Belt and pulley selection and design. Transmission in gear design, shaft design, bearings, keys, couplings and related options, the check. Lo-pressed juice of the design of the cage. Lo-pressing and pressing one of the cage is the main working parts of the press. There are some pressing bolts screw pressing and pressing bolts (total of three). Transfer cake first. Locking nut and adjust the composition of bolts. Pressing bolts should be designed to meet the pressing requirements of the assembly between Lo. Pressing bolts must be tight between the assembly. Locking nut with its clamping. Screw-pressed to prevent the infiltration of cake, with adverse effects on the smooth progress of the demolition of pressing bolts. Pressing of the pressing chamber cage composed of two parts. By pressing the composition of the preceding Article, paragraphs after the circle formed by pressing. Transmission should be designed with attention to the relationship between each other, whether or not the transmission ratio and torque to meet the working conditions.
Applied to extract the local rapeseed, peanut, sesame, cottonseed kernels, soybeans, coconut, camellia, sunflower and other vegetable oil. (Based on user needs, can change the pressing bolts for the oil extract of rice bran oil, etc..)
Keywords: press; spline shaft; coupling; pressed cages; gearbox;
第1章 前言
1.1選題的背景、目的及意義
隨著我國人民生活水平不斷提高，尤其是人民收入的增加，食用油需用量將會不斷增加。
目前世界人均年食用油為14kg，我國人均年食用油約為7.4kg，只有世界人平均量的二分之一。預(yù)計到2010年，我國人均年食用油可達10kg。我國農(nóng)村是個大市場，在油脂加工設(shè)備方面，目前適應(yīng)于廣大農(nóng)村的油料加工機械應(yīng)當是中小型的較為適用。因此，螺旋榨油機即為此而設(shè)計的。
螺旋榨油機是利用旋轉(zhuǎn)的榨螺軸將料坯在榨膛內(nèi)連續(xù)推進，由于榨螺上螺旋導(dǎo)程逐漸縮短或螺紋深度逐漸變淺，榨膛內(nèi)的空間容積（榨膛容積或空余體積）逐漸減小，從而產(chǎn)生壓榨作用，將油從榨籠縫隙中擠出，殘渣壓榨成片狀餅，從出口端排出。
1.2 螺旋榨油機的工作原理
螺旋榨油機的工作原理概括為：榨油機運轉(zhuǎn)時，預(yù)處理好的料胚從料斗進入榨膛，榨膛由榨條和榨圈組成。料胚由榨螺的螺旋逐漸推進受到二次壓榨，壓榨力的來源是：料胚由1-2節(jié)榨螺向前推進到3節(jié)榨螺，由于3節(jié)榨螺根徑逐漸增大（即牙形高度逐漸減?。┞菁y逐漸加寬，從而榨螺與榨圈間的容積逐漸減小，進而將料胚推進到4節(jié)榨螺與5節(jié)榨螺處，榨膛容積增大，料胚被松散后繼續(xù)向前推進。通過調(diào)節(jié)調(diào)餅頭與出餅圈之間的間隙，控制出餅厚度，由于榨膛的特殊結(jié)構(gòu)，料胚在榨膛產(chǎn)生復(fù)雜的相對運動和很大的摩擦力，致使油料的纖維的膠體遭受破壞，在巨大的壓力下，油就從榨條縫隙和榨圈的出油槽中擠出來。
1.3榨油的工藝流程
油料在進入油機前，需要過一系列的預(yù)處理，現(xiàn)以大豆為例，大豆的預(yù)處理為工序為：
大豆－清選－破碎（分離）－（粗軋）－軟化－軋胚－蒸炒－壓榨－毛油（豆餅）
1.4 設(shè)計榨油機的程序
一部機器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計質(zhì)量。制造過程對機器質(zhì)量所起的作用，本質(zhì)上就在于實現(xiàn)設(shè)計時所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機器的設(shè)計階段是決定機器好壞的關(guān)鍵。
1.4.1 計劃階段
在根據(jù)生產(chǎn)或生活的需要提出所要設(shè)計的新機器后，計劃階段只是一個預(yù)備階段。此時，對所要設(shè)計的機器僅有一個模糊的概念。
本設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計，考慮到時間有限，難度不能太大。于是在寒假開始，做了較多的社會調(diào)查，使畢業(yè)設(shè)計盡量結(jié)合社會需求，與生產(chǎn)實際相結(jié)合。最后選螺旋式榨油機。
1.4.2 方案設(shè)計階段
方案設(shè)計階段對設(shè)計能否很好的完成起著關(guān)鍵作用。在這一階段中曾選擇過多個方案，并分別進行了分析。
機械取油設(shè)備有多種，其工作原理也不盡相同。如靜壓式，攪拌擠壓式，偏心回轉(zhuǎn)擠壓式，離心擠壓分離式等。經(jīng)過分析，上述機械取油設(shè)備都較為復(fù)雜，工作量較大，在畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的時間內(nèi)難于完成。
經(jīng)過比較，在老師的指導(dǎo)下，最后選擇了螺旋式榨油機，該機器相對簡單一些，又適合我國農(nóng)村廣大市場的需要。因此，選擇該方案既接近我們的水平，也符合社會需要。
一般來說，機器較為簡單的話，可靠性也相對好一些。相反，機器越復(fù)雜，保證可靠性的難度就越大。
本方案主要結(jié)合本專業(yè)三年來學(xué)習(xí)的課程，綜合運用學(xué)習(xí)過的知識和技能，學(xué)習(xí)解決實際問題。
1.4.3 技術(shù)設(shè)計階段
方案設(shè)計階段結(jié)束后，進入技術(shù)設(shè)計階段，技術(shù)設(shè)計階段的工作如下：
⑴ 機器的運動學(xué)設(shè)計
根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)方案，確定原動機的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）。然后，做運動學(xué)的計算，從而確定各運動構(gòu)件的運動參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度等）。
⑵ 機器的動力學(xué)計算
結(jié)合零部件的結(jié)構(gòu)及運動參數(shù)，初步計算各主要零件所受載荷的大小及特性。
⑶ 零部件的工作能力設(shè)計
已知主要零部件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零部件的初步設(shè)計。設(shè)計所依據(jù)的工作能力準則，需參照零部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理地擬定，本設(shè)計對主要零件的強度和軸承壽命等進行了計算。通過計算決定零部件的基本尺寸。
⑷ 部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計
本階段的主要目標是設(shè)計出部件裝配圖及總裝配草圖。再由裝配圖對所有零件的外形及尺寸進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計。在此步驟中，需要協(xié)調(diào)各零部件的結(jié)構(gòu)及尺寸，全面地考慮所設(shè)計的零部件的結(jié)構(gòu)工藝性，使全部零件有最好的構(gòu)形。
⑸ 主要零件的校核
在繪制部件裝配草圖及總裝配草圖以后，所有零件的結(jié)構(gòu)及尺寸均為已知，在此條件下，再對一些重要的零件進行精確的校核計算，并修改零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，直到滿意為止。
按最后定型的零件工作圖上的結(jié)構(gòu)及尺寸，繪制部件裝配圖及總裝配圖。
1.5 整體傳動比的分析計算
在本設(shè)計中，考慮到實際情況，主軸轉(zhuǎn)速在60r/min左右為宜。以下為具體計算分析過程。
因為設(shè)計任務(wù)提供的電動機是1440r/min、功率是7.5kW。根據(jù)帶輪傳動比的要求，現(xiàn)初選傳動比為3.5。則主軸轉(zhuǎn)速為
=1440/3.5=411.4 r/min
在主軸I與傳動軸II、傳動軸III之間有一個二級減速器，都為圓柱齒輪傳動，考慮到各對齒輪傳動比的適宜范圍，現(xiàn)取一級齒輪的傳動比為2，2級齒輪的傳動比為3。
得出傳動軸III的轉(zhuǎn)速為68.57 r/min。
傳動原理如圖
1.電動機 2.小V帶輪 3.V帶 4.大V帶輪 5.圓柱齒輪 6.連軸器7.螺桿
第2章螺旋榨油機的設(shè)計計算
2.1 電動機的選取
本設(shè)計適于大豆、菜籽等多種油料作物，對象是中、小型油廠，因此選取的電機功率不高。
電動機型號 Y132M-4
額定功率 7.5KW ;
額定電流=8.8A ;
額定轉(zhuǎn)速 =1440 r/min ;
效率 η=84 % ;
功率因數(shù) cos?=0.82 ;
T max/TN =（最大轉(zhuǎn)矩）/（額定轉(zhuǎn)矩） = 2.3 ；
Tmin/TN =1.5 ;
2.2 V帶傳動的設(shè)計
2.2．1 V帶輪的設(shè)計要求
設(shè)計V帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要經(jīng)過精細加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2μm）以減少帶的磨損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。
2.2.2 帶輪的材料
此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號為HT200
2.2.3相關(guān)計算
已知電動機的額定功率為7.5 kW，轉(zhuǎn)速 =1440 r/min，選取傳動比為i=4，采用普通V帶傳動。
1．確定計算功率P
由參考資料查得工作情況系數(shù) KA=1.1，故
P= KAP=1.17.5=8.25 kW
2．選取帶型
根據(jù)P， 由參考資料確定選用Z型
3．確定帶輪基準直徑
取主動輪基準直徑 d=120 mm
則從動輪基準直徑 d=i d=4120=480 mm
4．確定V帶的基準長度和傳動中心距
根據(jù) 0.7(dd1+dd2)
150°
三角膠帶的設(shè)計
1.計算功率Pc
Pc=KwP
P=7Kw,Kw=1.1,n=1440r/min
故Pc=7.7 Kw
2.選擇標準三角膠帶型號
根據(jù)三角膠帶選型圖查得,
型號為B
3.小帶輪直徑
D1=140mm
傳動比:i=n1/n2
n2=140r/min,i=3
n1=420r/min
D2=n2i
D2=480mm
4.驗算速度
v=πD1n1/60000
v=10.5m/s
B型膠帶最大允許范圍為25m/s,v=10.5m/s,故,符合要求.
5.計算中心距和膠帶極限長度Lp
初定中心距
0.7(D1+D2)120°
合格
7.膠帶根數(shù)
P0=3.78
Z=P0/(P0+P0)KKlKq
K=0.92, Kl=1.03,Kq=0.8
Z=1.95
所以Z=2
2.8 鍵的選擇設(shè)計
2.8.1 鍵的選擇
鍵的截面尺寸b×h由軸的直徑d由標準中選定。
鍵的長度L一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。
I軸 ：d=30 mm 處選用普通平鍵
鍵寬b×鍵高h b×h =8×7 .
鍵L , L1=25mm,L2=56mm,
軸深度 t=4.0 mm
2.8.2 鍵的校核計算
假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強度條件為
σp=2T×103/(kld) ≤[σp ] （2.12）
T傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=9.126×104 N· mm
K鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.5×6=3 mm
l鍵的工作長度，圓頭平鍵l=L-b=56-8=48mm
d軸的直徑 d=30mm
[σp] 許用擠壓應(yīng)力 [σp ] =100～120 Mpa,
查表取 [σp]=110 Mpa
將數(shù)值代入公式
σp=2×9.126×10×103/(3×56×22)=55.309Mpa≤[σp]=110 Mpa
符合標準。擠壓強度夠了，剪切強度也夠了。
故，鍵的標記為： 鍵8×56 .
2.9 軸承的設(shè)計
2.9.1 軸承壽命
Lh=106/(60n)(c/p)ε （2.13）
對于滾子軸承，ε=10/3,我們計算I軸的滾動軸承為圓錐滾子軸承32306。
已知： n=418.6 r/min ,預(yù)期計算壽命Lh＇=5000h.
由公式得出，C
求比值 Fa/Fr=1284.3/2966=0.43Lh′=5000h （2.16）
故所選軸承為圓錐滾子軸承32306 ,滿足壽命要求 。
第3章 螺旋榨油機的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 榨螺軸的設(shè)計
榨螺軸是由芯軸，榨軸，出渣梢頭，鎖緊螺母，調(diào)整螺栓，軸承等構(gòu)成。裝配榨軸時，榨螺與榨螺之間必須壓緊，防止榨螺之間出現(xiàn)塞餅現(xiàn)象，必須擰緊鎖緊螺母，餅的厚度用旋轉(zhuǎn)的調(diào)整螺栓來控制。6個榨螺型號不同，材料為20# .
3.2 榨籠的構(gòu)造
榨籠是由上下榨籠內(nèi)裝有條排圈，條排，元排所構(gòu)成。條排24件，元排17件，還有壓緊螺母內(nèi)裝有出餅圈，榨膛的兩端分別于齒輪箱和機架相連接。
3.3 齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造
齒輪箱是由齒箱蓋，箱體，圓柱齒輪，傳動軸，軸承，皮帶輪等構(gòu)成，可從頂部油塞孔加機油，從油標處看油面高度。
入料器的組成主要有立軸，錐齒輪，軸承支座，固定板，錐斗等，使用自動進料器可以節(jié)省勞動力，提高生產(chǎn)效率。
3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
大三角帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸
基準直徑 dd=330mm ,
帶輪寬B=(Z-1)e+2f=30.3 mm,
槽間距e=120.3 ，取e=12.3 mm .
第一對稱面至端面的距離 f=81 ,取f=9.15 mm ,
基準線上槽深 ha=2.0 mm ,
外徑 da=dd+2ha=334 mm ,
最小輪緣厚 =5.5 mm ,取=10 mm .
基準下槽深 hf=9.0 mm , 輪槽角φ=38° .
基準寬度 bd=8.5 mm .
d1=(1.8～2)d=44 mm ,
d2=da-2(ha+hf+)=292 mm ,
h1=290=38.77 mm ,
h2=0.8h1=31.01 mm ,
b1=0.4h1=15.508 mm ,
b2=0.8b1=12.4064 mm ,
f1=0.2h1=7.754 mm ,
f2=0.2h2=6.202 mm ,
L=(1.5～2)d=30.3 mm .
3.5 調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計
調(diào)節(jié)裝置的主要目的是調(diào)節(jié)出渣的粗細，相應(yīng)的改變榨膛的壓力機構(gòu)，為抵餅圈整軸移動或出餅圈同芯軸一起做軸向移動。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，機架的受力能在運轉(zhuǎn)中調(diào)節(jié)，但芯軸的軸2頭易損壞。由于采用整軸移動或夾餅圈，因此螺栓連接松脫現(xiàn)象比較嚴重，此裝置平穩(wěn)，低速重載的靜載荷，因此采用對頂螺母，兩螺母對頂擰緊后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用，工作載荷有變動時該摩擦力仍然存在。
3.6 鍵的選擇
鍵是一種標準零件，通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。
3.6.1 Ⅰ軸上的鍵
軸徑 d=22 mm ,
b×h=8×7 ,
L=180 mm ,
軸徑 d=28mm處的為普通平鍵，
公稱尺寸 b×h=8×7 ,
鍵長 L=70 mm ;
3.6.2 Ⅱ軸上的鍵
軸徑 d=28 mm ,
b×h=8×7 ,
鍵長 L=140 mm ;
3.6.3 芯軸上的鍵Ⅰ,
軸徑 d=35 mm ,
b×h=10×8 ,
鍵長 L=180 mm ;
軸的深度 t=5.0 mm .
3.6.4 芯軸上的鍵Ⅱ,
軸徑 d=35 mm ,
b×h=10×8 ,
鍵長 L=450 mm .
3.7 滾動軸承的選擇
3.7.1 Ⅲ軸上的軸承的選擇
Ⅲ軸上的大齒輪 B=95 mm ,B200 , d=35 mm ,內(nèi)徑 D=35 mm ,D1=1.8D=63 , 輪轂厚t ,t==14 mm ,L=(1.2～1.5)D=52.5 mm , =(2.5～4)mn=108 , H1=0.8D=28 ,H2=0.8H1=22.4 ,C=H1/5=5.8 ,但要求 C10 ,取 C=10 ,S=H1/6 ,取 S=10 ；
選用芯軸上的軸承時，依據(jù)D1來選，D1=63 mm ,選調(diào)心滾子軸承，型號為22212 ,尺寸如下：
d=60 mm ,D=110 mm ,
B=28 mm ,
Cr=81.8 KN ,COr=122 ,
脂潤滑 n=3200 r/min ,
重量 W=1.22 kg .
d2=75.7 mm ,D2=93.5 mm ,rmin=1.5 ,
安裝尺寸 damin=69 mm ,Damax=101 mm ,ramax=1.5 ;
計算系數(shù) e=0.28 ,Y1=2.4 ,Y2=3.6 ,YO=2.4 .
3.7.2 Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承
選用相同型號的軸承，圓錐滾子軸承，型號為32905 ;
軸徑 d=25 mm ,
基本尺寸
d=25 mm ,D=42 mm ,
T=12 mm ,
B=12 mm ,
C=9 ,COr=21 ,Cr=16 ,
W=0.064 kg ;
計算系數(shù)
e=0.32 ,Y=1.9 ,YO=1 ,
其他尺寸
a=8.7 ,rmin=0.3 ,r1min=0.3 ,ramax=rbmax=0.3 ,
=10°～18°,取=15
3.8 榨螺軸與齒輪軸的聯(lián)接設(shè)計
為了拆裝方便，本設(shè)計齒輪箱與榨籠采用法蘭盤連接。而榨螺軸與齒輪軸采用凸緣連軸器聯(lián)接，它是一種剛性聯(lián)軸器，其所要求聯(lián)接的兩軸必須嚴格對中，因此對機器安裝精度要求較高，否則會在軸中引起很大的附加應(yīng)力。
如圖3.1是利用絞制孔用螺栓聯(lián)接來實現(xiàn)兩軸的隊中，靠螺栓桿部承受剪切和擠壓來傳遞轉(zhuǎn)距。安裝時不用移動軸，但絞孔加工較麻煩。
第四章 結(jié)束語
1．在設(shè)計螺旋榨油機的過程中，設(shè)計的對象主要是大豆等油料作物，適用于中小油廠，因此所需要得零件的精度要求不高，但榨螺軸的成本比較高，為了提高榨油機的工作壽命，要求配合精度高一些。
2．設(shè)計采用二級減速器，這樣提高了出油效率。在進料斗和機架的設(shè)計中，通過觀察成品機械，在不改變性能的情況下，盡量是機器靈便，占地面積小。在壓榨過程中，采用套裝式變導(dǎo)程二級壓榨，這比傳統(tǒng)的榨油機在性能上有了很大的改進。
3. 本機械設(shè)計思想是連續(xù)型，因此出渣不能成餅狀，為了降低成本，設(shè)有設(shè)計接渣斗，如果為節(jié)省費用，用編織袋代替亦能滿足要求。
4．出油口的設(shè)計，由于出油的位置是在壓力最大的地方，如果設(shè)計出油孔太大，渣亦會進入油內(nèi)，影響油的質(zhì)量。
致謝
為期兩個半月的畢業(yè)設(shè)計基本完成，即將迎來畢業(yè)答辯?？梢赃@么說，畢業(yè)設(shè)計是我在本科階段的最后一次作業(yè)。四年的機械專業(yè)的學(xué)習(xí)，以畢業(yè)設(shè)計的形式來了一次大總結(jié)和大考驗。在此，要特別感謝我的指導(dǎo)老師楊敦國老師！沒有楊老師的耐心指導(dǎo)，本設(shè)計難以完成。
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