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科類 工科 學(xué)號(hào)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
紅棗去核機(jī)設(shè)計(jì)
Red dates to nuclear machine design
指導(dǎo)教師： 職稱
學(xué) 院：
專 業(yè)： 年級(jí)：
設(shè)計(jì)提交日期： 答辯日期：
答辯委員會(huì)主任：
紅棗去核機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
為了解決紅棗的深加工問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種半自動(dòng)紅棗去核機(jī)械。通過(guò)工藝方案分析對(duì)比確定紅棗采用沖孔去核加工方法，即利用一根空心薄壁管插入并貫穿紅棗把棗核帶出，再使用頂針把棗核頂出空心管完成去核工作。本次設(shè)計(jì)采用三級(jí)傳動(dòng)方式：電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，經(jīng)V帶傳動(dòng)，通過(guò)采用兩端輸出方式的蝸輪蝸桿減速器分別帶動(dòng)去核機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的去核機(jī)構(gòu)和間歇性運(yùn)動(dòng)的送料機(jī)構(gòu)同步配合工作不出現(xiàn)干涉；并為紅棗的固定設(shè)計(jì)了自定心套筒，保證去核的準(zhǔn)確性。本次設(shè)計(jì)的紅棗去核機(jī)主要適用于家庭和小型工廠，該小型便攜式去核機(jī)可作為為以后大型果核去核機(jī)的設(shè)計(jì)參考。
關(guān)鍵詞：紅棗；去核機(jī)；半自動(dòng)；
Red dates to nuclear machine design
ABSTRACT
In order to solve the deep processing problem of jujube, a semi-automatic jujube denucleation machine was designed.Through the process plan analysis and comparison, it was determined that the red jujube adopts the method of perforation and nucleation, that is, using a hollow thin wall tube to insert and penetrate the red jujube to take out the jujube core, and then use the thimble to top the jujujube core out of the hollow tube to complete the nucleation work.This design adopts the three-stage transmission method: the motor output power, via the V belt transmission,By using the worm gear reducer with both ends of output to drive the nuclear power and feeding mechanism respectively,It realizes that there is no interference between the denuclear mechanism of reciprocating linear motion and the feed mechanism of intermittent movement.A self-centering sleeve was designed for the fixation of red dates to ensure the accuracy of core removal.The red dates of this design are mainly applicable to families and small factories.The small portable nuclear machine can be used as a design reference for future large-scale nuclear core remover.
Key words：red dates；nuclear machine；semi-automatic；
Ⅰ
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
表 目 錄 IV
圖 目 錄 V
符號(hào)及其計(jì)量單位說(shuō)明 VI
1 前 言 1
2 紅棗去核機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 2
2.1 加工對(duì)象分析 2
2.2 去核工藝分析 2
2.3 工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 2
2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 3
2.5 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 4
3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 6
3.1 選擇電動(dòng)機(jī) 6
3.2 確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 7
3.3 普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 8
3.4 普通圓柱蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 10
3.5 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 14
3.6 蝸桿軸的校核 15
3.7 直齒錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
4.1 去核沖棗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
4.2 間歇送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
5 其他零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
5.1 蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 23
5.2 高速軸鍵聯(lián)接的選擇及校核 25
5.3 傳動(dòng)件的潤(rùn)滑 25
5.4 軸伸出端的密封 25
6 設(shè)計(jì)總結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 27
致 謝 28
Ⅱ
表 目 錄
表3.1 電機(jī)參數(shù)…………………………………………………………………7
Ⅲ
圖 目 錄
圖2.1 去核工藝 …………………………………………………………………2
圖2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理圖………………………………………………………3
圖2.3 自定心套筒…………………………………………………………………4
圖2.4 傳動(dòng)方案……………………………………………………………………4
圖2.5 沖針的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………4
圖2.6 物料盤的設(shè)計(jì)………………………………………………………………5
圖2.7 傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖………………………………………………………5
圖2.8 總體外觀……………………………………………………………………6
圖3.1 傳動(dòng)裝置……………………………………………………………………6
圖3.2 傳動(dòng)軸示意圖………………………………………………………………7
圖3.3 蝸桿軸段 …………………………………………………………………14
圖3.4 蝸輪軸尺寸 ………………………………………………………………15
圖3.5 蝸桿載荷分析圖 …………………………………………………………16
圖3.6 錐齒輪 ……………………………………………………………………17
圖4.1 去核沖棗機(jī)構(gòu) ……………………………………………………………21
圖4.2 滑塊在轉(zhuǎn)角135-225度時(shí)行程 …………………………………………22
圖5.1 軸承受力分析 ……………………………………………………………24
Ⅳ
符號(hào)及其計(jì)量單位說(shuō)明
E：材料的彈性模量，單位MPa；
τ：材料的剪切應(yīng)力，單位MPa；
σ：材料彎曲應(yīng)力，單位MPa ；
N(n)：轉(zhuǎn)速，單位r/min；
a：皮帶帶長(zhǎng)，單位mm；
d：直徑，單位mm；
L：長(zhǎng)度，單位mm；
B：厚度，單位mm；
i：傳動(dòng)比；
Z：齒數(shù)；
m：模數(shù)；
Ⅴ
紅棗去核機(jī)設(shè)計(jì)
1 前 言
眾所周知，紅棗有著很高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值。作為食材和藥材，深受大家的喜愛(ài)，但是大棗雖然很受人們歡迎，卻在加工和儲(chǔ)存上存在很多沒(méi)解決的問(wèn)題，如紅棗的清洗，棗核的處理等。目前市場(chǎng)上的大棗大多數(shù)都是采摘后的鮮果，或是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單晾曬的未加工過(guò)的干棗。因棗內(nèi)存在棗核，在食用時(shí)可能會(huì)存在和魚(yú)刺一樣的安全隱患。而且經(jīng)過(guò)深加工的紅棗，可以制成各種棗類糕點(diǎn)、飲品等制品，即提高了紅棗的的價(jià)值，還能使紅棗具有更廣闊的市場(chǎng)。但是對(duì)紅棗進(jìn)行深加工，去核是大多紅棗加工的前提。
對(duì)紅棗進(jìn)行去核，傳統(tǒng)的方法是靠人工單個(gè)去核，不僅去核效率低，去核質(zhì)量不能保障，而且勞動(dòng)成本的提高使得收人回報(bào)變低。所以紅棗的自動(dòng)化去核必將成紅棗加工發(fā)展道路上的主流趨勢(shì)，紅棗去核機(jī)械也必將有著巨大的發(fā)展市場(chǎng)。觀察我國(guó)去核機(jī)械的發(fā)展，早在上世紀(jì)80年代就開(kāi)始有人研究核果類水果去核機(jī)械，雖然推出了一些去核機(jī)，但由于食品業(yè)發(fā)展較慢，核果類產(chǎn)品較少，所以由于需求不高，所以去核機(jī)械的發(fā)展依舊緩慢，至今很多工廠的去核工作也只是依賴于一些簡(jiǎn)單的小型工具來(lái)完成，不僅效率低，而且使用的工具也存在傷害到手等安全隱患。
但隨著發(fā)展越來(lái)越快，核果類食品必將越來(lái)越多地進(jìn)入市場(chǎng)，人工去核才的方式必定滿足不了市場(chǎng)的需求，去核機(jī)械必定會(huì)有著大量的需求，自動(dòng)化去核機(jī)械必將成為果核類食品加工的主要機(jī)械，成為核果加工機(jī)械中的主流發(fā)展機(jī)械設(shè)備。
2 紅棗去核機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)
2.1 加工對(duì)象分析
由于目前市場(chǎng)上的紅棗種類繁多，形狀，大小，果肉特性各不相同，所以本次設(shè)計(jì)的紅棗去核機(jī)所加工的紅棗為經(jīng)過(guò)篩選并分級(jí)后的紅棗，具體要求為：成熟采摘后經(jīng)過(guò)晾曬脫水的半干型成熟紅棗；紅棗形狀為圓柱形；紅棗尺寸大小為直徑15-20mm。
因棗內(nèi)的棗核尺寸、位置有極少量存在差異，本次設(shè)計(jì)暫不考慮，本次設(shè)計(jì)所加工棗核直徑最大不超過(guò)7mm，位置都處于紅棗幾何中心，并保證破損率<5%。
2.2 去核工藝分析
目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的紅棗去核方法主要包括2種：a剖果去核，b沖孔去核。去核原理如圖2.1所示，我們這里遵循紅棗去核加工效率最大化，加工機(jī)械盡量簡(jiǎn)便，并盡可能保持去核后紅棗美觀的設(shè)計(jì)原則下，本次設(shè)計(jì)的去核方法采用沖孔去核的加工方法，
a剖果去核 b沖孔去核
圖2.1 去核工藝
2.3 工藝過(guò)程設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)紅棗去核機(jī)的原理是通過(guò)二工位的沖壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)紅棗的去核工作：首先通過(guò)間歇性旋轉(zhuǎn)的物料盤完成進(jìn)料過(guò)程，再通過(guò)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的沖針實(shí)現(xiàn)紅棗的去核工作，最后再把紅棗沖落到出料斗中，可以把紅棗去核簡(jiǎn)要分為以下幾個(gè)步驟：
（1）進(jìn)料：通過(guò)人工手動(dòng)把紅棗放入物料盤上的自動(dòng)定心套筒中；
（2）沖核：做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的沖針間歇性由上而下沖去棗核；
（3）出料：由與沖針同步異位運(yùn)動(dòng)的頂棗針把完成去核工作的紅棗沖落至出料斗。
由旋轉(zhuǎn)物料盤進(jìn)行間歇性的轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)料，去核，沖棗三個(gè)工位的同時(shí)運(yùn)作，沖核和沖棗兩個(gè)步驟可同時(shí)在相鄰兩個(gè)工位同時(shí)運(yùn)作。
2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)總體設(shè)計(jì)方案的分析，本次設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理如圖2.2所示。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括去核沖棗加工機(jī)構(gòu)和間歇性送料機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)都由減速器部分的蝸輪軸同時(shí)帶動(dòng)。當(dāng)減速器蝸輪軸旋轉(zhuǎn)一周，帶動(dòng)去核沖棗機(jī)構(gòu)（對(duì)心曲柄滑塊）轉(zhuǎn)動(dòng)一周，完成一次去核沖棗工作；而間歇性送料機(jī)構(gòu)（槽輪）被安裝在蝸輪軸上的主動(dòng)撥盤帶動(dòng)從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)過(guò)90°，而從動(dòng)輪帶動(dòng)同軸與物料盤連接的錐形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料盤轉(zhuǎn)過(guò)22.5°后停止。
核沖棗機(jī)構(gòu)（對(duì)心曲柄滑塊）向下運(yùn)動(dòng)是去核管進(jìn)入自定心套筒完成紅棗的去核，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)棗核嵌入去核管中，當(dāng)去核管運(yùn)動(dòng)到特定位置時(shí)管中的棗核被頂核針頂出，由橡膠刷掃到出核口。間歇性送料機(jī)構(gòu)再次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無(wú)核紅棗在下一個(gè)工位被與沖針同步異位運(yùn)動(dòng)的頂棗針沖落至出料斗。
圖2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理圖
自定心套筒（圖2.3）是安裝在物料盤上的紅棗固定輔助裝置。所用材料為塑料，整體形狀為圓柱形內(nèi)部有2層漏斗狀突觸，每層突觸有6瓣擋片，把棗放進(jìn)套筒內(nèi)，在突觸的均勻作用力下，紅棗被固定在套筒的中心位置，以保證去核針能準(zhǔn)確地打在紅棗核上完成去核工作。
圖2.3 自定心套筒
2.5 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的紅棗去核機(jī)械為半自動(dòng)機(jī)械，故選用一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)作為整個(gè)機(jī)械的動(dòng)力能源機(jī)構(gòu)。動(dòng)力源（三相異步電動(dòng)機(jī)）輸出的動(dòng)力，經(jīng)過(guò)V帶-渦輪蝸桿減速器調(diào)節(jié)后分別輸送到去核沖棗加工機(jī)構(gòu)和間歇性送料機(jī)構(gòu)（如圖2.4所示）減速機(jī)構(gòu)的蝸輪軸采用兩端輸出方式，一端帶動(dòng)去核沖棗加工機(jī)構(gòu)，另一端帶動(dòng)間歇性送料機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)順序如圖2.4所示。
圖2.4 傳動(dòng)方案
（1）沖針的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
去核沖棗機(jī)構(gòu)的運(yùn)作，需要把電動(dòng)機(jī)輸出的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闆_針的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)中能實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變的機(jī)構(gòu)常用的有以下幾種可選擇：
1）圓柱凸輪機(jī)構(gòu)：設(shè)計(jì)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，使用壽命較長(zhǎng)；
2）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特傳遞性好，有封閉的運(yùn)動(dòng)軌跡；
3）偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：和對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相似，但是能滿足急回特性。
本次設(shè)計(jì)的去核沖棗加工機(jī)構(gòu)中，無(wú)需運(yùn)用到急回特性，所以偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的用途和對(duì)心曲
柄滑塊機(jī)構(gòu)的作用相同不考慮，圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 圖2.5 沖針的設(shè)計(jì)
的空間占用較大，所以選用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，方案如圖2.5所示。
（2）物料盤的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
物料盤需要間歇性的運(yùn)動(dòng)，所以要把電動(dòng)機(jī)輸出的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲锪媳P的間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變的機(jī)構(gòu)常用的有以下幾種可選擇：
1）棘輪機(jī)構(gòu)：制造簡(jiǎn)單方便，運(yùn)動(dòng)可靠，棘輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可調(diào)范圍較大，但是有較大的沖擊和噪音，且運(yùn)動(dòng)精度不高，主要運(yùn)用于低速、輕載的機(jī)械；
2）槽輪機(jī)構(gòu)：尺寸小巧，機(jī)械傳遞效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，主要運(yùn)用于低速運(yùn)作機(jī)械；
3）不完全齒輪機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)動(dòng)和靜止時(shí)間比例可調(diào)范圍較大，主要運(yùn)用于低速、輕載的機(jī)械。
間歇性送料機(jī)構(gòu)的選擇中，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)主要運(yùn)用于家庭和小型作坊、工廠使用，所以物料盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度要求不高，但是需要保證精確的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，且能保證物料盤一段時(shí)間的穩(wěn)定靜止，故選用槽輪，且槽輪的鎖止弧還能有效固定物料盤。選定方案的傳動(dòng)如圖2.6所示。
圖2.6 物料盤的設(shè)計(jì)
（3）傳動(dòng)總方案的設(shè)計(jì)
根據(jù)沖針和物料盤的設(shè)計(jì)方案，初步設(shè)計(jì)得到紅棗去核機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖（圖2.7所示）。
減速機(jī)構(gòu)中的蝸輪軸采用兩端輸出方式，兩端分別同時(shí)帶動(dòng)去核沖棗加工機(jī)構(gòu)和間歇性送料機(jī)構(gòu)，以保證實(shí)現(xiàn)去核和進(jìn)料的同步進(jìn)行并有效地防止了兩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。蝸輪軸兩端還應(yīng)有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膮f(xié)調(diào)配合要求，當(dāng)物料盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，沖針的垂直運(yùn)動(dòng)范圍不能低于 圖2.7 傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖
物料盤，且只有當(dāng)物料盤完全靜止時(shí)沖針才能進(jìn)入物料盤；沖針完成去核工作運(yùn)動(dòng)到物料盤上方時(shí)，物料盤才可以開(kāi)始間歇性的旋轉(zhuǎn)。要保持沖針和物料盤的運(yùn)動(dòng)互不干涉，就需要去核沖棗加工機(jī)構(gòu)和間歇性送料機(jī)構(gòu)在時(shí)間和空間上有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐浜?。具體配合參考圖2.8。
圖2.8 總體外觀
3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的紅棗去核機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)主要包括電動(dòng)機(jī)的選擇，帶輪和傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì)，蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)，錐齒輪的設(shè)計(jì)。
圖3.1 傳動(dòng)裝置
3.1 選擇電動(dòng)機(jī)
本次設(shè)計(jì)的紅棗去核機(jī)械，因主要針對(duì)于家庭及小型工廠使用，所以把去核加工機(jī)械效率設(shè)為120枚/分。該紅棗去核機(jī)采用手動(dòng)進(jìn)料，所以物料盤轉(zhuǎn)速不能過(guò)快，選擇的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速無(wú)特定要求。所以根據(jù)紅棗去核機(jī)的工作環(huán)境、工作機(jī)械效率要求和經(jīng)濟(jì)效益，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1，本次設(shè)計(jì)所選用的電動(dòng)機(jī)為Y(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y80M2-4，表3-1為電機(jī)具體參數(shù)。
表3.1 電機(jī)參數(shù)
3.2 確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比
因該去核機(jī)械主要針對(duì)于家庭及小型工廠使用，而且采用人工送料，所以物料盤的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)快，根據(jù)120枚/分的機(jī)械效率，得到物料盤轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分。根據(jù)選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，計(jì)算的得到總傳動(dòng)比，和電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比近似，所以為了便于設(shè)計(jì)，這里取。一級(jí)傳動(dòng)采用V帶傳動(dòng)（帶傳動(dòng)可以很好地吸收微小震動(dòng)，過(guò)載保護(hù)，起到緩沖作用），分配的傳動(dòng)比為1.5，減速器為采用兩端輸出的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，分配的傳動(dòng)比為14。
（1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速
如圖3.1，則各軸轉(zhuǎn)速分別為
圖3.2 傳動(dòng)軸示意圖
（2）計(jì)算各軸的輸入功率
因?yàn)樵跈C(jī)械傳動(dòng)中存在能量損耗，所以需要分別計(jì)算各軸的輸入功率，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-5得到各機(jī)構(gòu)的功率傳輸有效效率，分別為V帶傳動(dòng)效率，軸承傳動(dòng)效率，蝸桿減速器，取，錐齒輪傳動(dòng)，取。
根據(jù)查表所得的各機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率和電動(dòng)機(jī)參數(shù)分別計(jì)算各軸輸出功率：
（3）各軸的轉(zhuǎn)矩
3.3 普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）確定計(jì)算功率：
查閱參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-7得到V帶的工作情況系數(shù)為，
（2）選擇窄V帶的帶型
根據(jù)、nⅠ，所以選用Z型帶
（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑
查表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=80mm
根據(jù)式，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2
（4）驗(yàn)算帶的速度：
故帶的速度合適
（5）窄V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)，計(jì)算得到V帶中心距取值范圍為150mm～400mm，為便于設(shè)計(jì)去中心距a0=200mm
計(jì)算帶所需要的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：L=700mm
計(jì)算實(shí)際中心距a:
由式（8—24）知中心距的變化范圍是182.5～214mm
（6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
故主動(dòng)輪上的包角合適。
（7）計(jì)算窄V帶的根數(shù)：
計(jì)算單根V帶的而定功率
由和，查表8—4得。
根據(jù)，和z型帶，查表8—5得。
查表8—6得，表8—2得，于是
計(jì)算v帶的根數(shù)z:
，取3根。
（8）單根V帶的初拉力的最小值的計(jì)算
由表8—3得z型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.060所以
應(yīng)使帶的實(shí)際拉力＞。
（9）計(jì)算壓軸力
壓軸力的最小值為
（10）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
兩帶輪直徑分別為 、，所以采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，無(wú)特殊要求,
并繪制二維圖小帶輪QHJ-07。
3.4 普通圓柱蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
（1）材料選擇
此次設(shè)計(jì)使用的蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為14，傳動(dòng)比較小，傳遞功率不高，無(wú)特殊要求。故蝸桿材料選用45號(hào)鋼，為保證達(dá)到工作強(qiáng)度，需對(duì)螺旋齒面做淬火處理使硬度達(dá)到45-55HRC，蝸輪材料選用鑄錫青銅（ZCuSn10P1），鑄造后經(jīng)機(jī)加工達(dá)到配合標(biāo)準(zhǔn)即可。
（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
（3）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
（4）確定載荷系數(shù)
因工作機(jī)械為低速，有輕微沖擊紅棗去核機(jī)械，查表11-5得到載荷系數(shù)分別為：載荷不均勻系數(shù)=1，使用系數(shù)=1，動(dòng)載系數(shù)=1.05，計(jì)算總載荷系數(shù)為：
（5）確定彈性影響系數(shù)
本次選用蝸輪蝸桿材料配合為鑄錫銅渦輪和45鋼蝸桿，所以得到
（6）確定蝸輪齒數(shù)
（7）確定許用應(yīng)力
因蝸輪為砂型鑄造的鑄錫銅件，蝸桿經(jīng)過(guò)螺旋齒經(jīng)淬火處理，查表11-7得到許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
（8）計(jì)算值
，所以查表11-2得到模數(shù),蝸桿分度圓直徑為
（9）蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸
蝸桿尺寸
分度圓直徑：
齒頂高：
齒根高：
軸向齒距：
直徑系數(shù)：
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
蝸桿齒寬：
分度圓導(dǎo)程角：
蝸輪尺寸
蝸輪分度圓直徑：；
齒頂高：
齒根高：
蝸輪喉圓直徑：
蝸輪齒根圓直徑：
蝸輪咽喉母圓半徑：
蝸輪輪緣寬度：
(10)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
蝸輪的齒形系數(shù):
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11-13得齒形系數(shù)
螺旋角系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
查表11-8材料為鑄錫青銅（ZCuSn10P1）的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力值為
壽命系數(shù)
==
<
綜上所述，彎曲強(qiáng)度校核滿足要求。
(11)驗(yàn)算效率η
，已知=11.31°;
查表11-8查得
經(jīng)計(jì)算得到的效率值大于原估計(jì)值，符合要求。
（12）熱平衡計(jì)算
初定工作油溫 室溫
箱體表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 取12
所需散熱面積
不需要需要加散熱片。
根據(jù)計(jì)算繪制二維圖：蝸桿軸QHJ-02;蝸輪軸QHJ-03
3.5 蝸桿軸的設(shè)計(jì)
蝸桿軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩：
（1）初步確定軸的最小直徑
本次設(shè)計(jì)選用的蝸桿類型為普通圓柱蝸桿，無(wú)特殊要求。根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11-1，蝸輪軸材料選用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理達(dá)到硬度HBS=217 ~ 255HBS，取230HBS。強(qiáng)度極限，，。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》11-15，先確定軸的最小直徑取C,則
，
因?yàn)橛墟I槽，需要把直徑增加7%，需要選取軸承，確定最小軸徑為25mm。
（2）蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖5.1把蝸桿軸從左到右一次分為八段：
第一段軸徑
第二段軸需和V帶輪連接配合
而且與第一段軸有過(guò)渡軸肩，得到
第三段軸需要和承端蓋配合，所以取
但是配合的軸承內(nèi)徑為30mm，所以第三段軸軸徑為30mm
第四段軸軸徑
但是本段安裝了軸承，且第四和第五段之間的軸肩需要定位軸承，類型是定位軸肩，重新查表取
第五段軸軸徑
第六段軸軸徑
因?yàn)榈诹屋S為蝸桿的螺旋部分，且蝸桿齒頂圓直徑為60mm，所以
第六段軸為蝸桿的螺旋部分，
第七段軸軸徑
因和第五段作用一致，與軸承配合，蝸桿螺旋部分位于軸中心，所以
第八段軸軸徑
第八段軸上安裝了軸承，所以軸徑為。
繪制蝸輪軸尺寸如圖5.2：
3.4 蝸輪軸尺寸
3.6 蝸桿軸的校核
蝸桿的載荷分析如圖5.4，求出作用在蝸桿及蝸輪上的力
圓周力
軸向力
徑向力
其中
（1）垂直面的支承反力
（2）水平面的支承反力
（3）繪垂直面的彎矩圖（如圖5.4-B）
（4）繪水平面的彎矩圖(如圖5.4-C)
圖3.5 蝸桿載荷分析圖
（5）求合成彎矩（如圖5.4-D）
（6）該軸所受扭矩為
（7）求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
從圖5.4可看出，危險(xiǎn)截面位于彎矩，扭矩最大值處，計(jì)算當(dāng)量彎矩：
（查表?。?
（8）軸強(qiáng)度的校核
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》14-5式，計(jì)算軸的彎曲應(yīng)力
根據(jù)之前確定軸的材料及處理?xiàng)l件（45鋼，調(diào)質(zhì)處理），查表得到
經(jīng)過(guò)比較，<，故安全。
（9）為了便于選取軸承，之前把最小軸徑由計(jì)算值9.8mm改定位25mm，而且在對(duì)軸的校核計(jì)算時(shí)選用改定后最小軸徑計(jì)算，所以蝸輪軸的安全系數(shù)很大，由圖5.4可知應(yīng)力最大值位于截面C處，但由于安全系數(shù)很大，所以該蝸輪軸的疲勞強(qiáng)度滿足要求。
3.7 直齒錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）確定錐齒輪的類型，材料和等級(jí)精度
根據(jù)總傳動(dòng)方案，該齒輪傳動(dòng)無(wú)特殊要求，采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪，等級(jí)精度為8級(jí)。兩齒輪材料無(wú)特殊要求均使用45號(hào)鋼，齒面調(diào)質(zhì)處理后硬度需達(dá)到240HBS以上。
（2）選齒輪齒數(shù)、；
（3）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
試選載荷系數(shù)，
計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
齒寬系數(shù)，取，
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5得到材料的彈性影響系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-25（d）根據(jù)齒面硬度查詢，得到兩齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)、
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式10-12得
取和作比較，取較小的值為本齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力
取較小值帶入計(jì)算齒輪分度圓的直徑d1t：3-
計(jì)算圓周速度
計(jì)算齒寬
（4）計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，8級(jí)精度，動(dòng)載荷系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8中低一級(jí)精度線取，齒間載荷分配系數(shù),
由表10-2查得使用系數(shù),
由表10-4查得齒間載荷分布系數(shù),
故載荷系數(shù)為：
根據(jù)實(shí)際載荷系數(shù)，對(duì)計(jì)算得出的分度圓直徑進(jìn)行校正
計(jì)算模數(shù):
（5）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式10-27得彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式計(jì)算模數(shù)：
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：
試選，計(jì)算
由分錐角
可得當(dāng)量齒數(shù)
由圖10-17查的齒型系數(shù)
由圖10-18查的應(yīng)力修正系數(shù)
查圖10-24（c）得到兩齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為
由圖10-22取彎曲疲勞壽命系數(shù)
取彎曲疲勞安全系數(shù)為
經(jīng)過(guò)對(duì)比，大齒輪的大于小齒輪，取0.01341
試計(jì)算模數(shù)
調(diào)整齒輪模數(shù)
圓周速度V
計(jì)算齒寬b
（6）計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù)
據(jù)，精度為8級(jí)，查圖10-8得動(dòng)載系數(shù)
傳動(dòng)方式為開(kāi)式傳動(dòng)，所以齒間載荷分配系數(shù)取
由表10-4查得
則載荷系數(shù)為
根據(jù)式10-13，用實(shí)際載荷系數(shù)算出的齒輪模數(shù)為
選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4.5
（7）幾何尺寸的計(jì)算
1）計(jì)算分度圓直徑：
d1=m Z1=20ⅹ4.5=90mm
d2=m Z2=80ⅹ4.5=360mm
2）計(jì)算分錐角：
計(jì)算齒輪寬度：
、取62mm
3）設(shè)計(jì)結(jié)論：齒數(shù)， ，模數(shù)m=4.5，壓力角，變位系數(shù)，分錐角° °,齒寬,材料都為 45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理,8級(jí)精度。
（8）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制零件圖
由于錐齒輪的齒頂圓直徑150mm
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