遼寧工業(yè)大學(xué)

專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書

題目： 工藝品山核桃切割機(jī)設(shè)計(jì)

學(xué)院（系）： 機(jī)械學(xué)院 專業(yè)班級： 機(jī)設(shè)081 學(xué) 號： 080103009 學(xué)生姓名： 孫海川 指導(dǎo)教師： 符寶鼎 起止時(shí)間： 2011-12-17——2012-1-7

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遼寧工業(yè)大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

院（系）： 機(jī)械工程與自動化學(xué)院 教研室： 機(jī)械設(shè)計(jì)教研室 學(xué) 號 設(shè)計(jì)題目 080103009 學(xué)生姓名 孫海川 專業(yè)（班級） 機(jī)設(shè)081 工藝品山核桃切割機(jī)設(shè)計(jì) 生 產(chǎn) 率：20片/分。 規(guī) 格：核桃直徑Φ26—30mm。 適用范圍：針對市場上用山核桃切片粘制工藝品，設(shè)計(jì)山核桃切片機(jī)，可切割厚度為8—10mm的橢圓形核桃切片，切割斷面光滑平整。能實(shí)現(xiàn)工藝品粘制工藝。 電 源：220V，50 Hz 技 術(shù) 參 數(shù) 與 要 求 1. 總裝配圖一張，0#； 工 作 量 2. 零件圖兩張，2#； 3. 有限元分析、三維仿真或程序計(jì)算光盤一張； 4. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份 1. 方案擬訂 3.5天 2. 設(shè)計(jì)計(jì)算 2.5天 3. 有限元分析、三維仿真或程序計(jì)算 3天 4. 繪制總裝圖 11天 5. 繪制零件圖 2天 6. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 1天 7. 答辯 1天 圖面 說明書 (20％) 答辯 (20％) 平時(shí) (10％) 有限元分析、三維仿真或程序計(jì)算 總分 (10％) 工 作 計(jì) 劃 成 績 評 定 (40％) 成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日

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目錄

第一章 緒論 .................................................................................................................................................... 4

1.1 研究內(nèi)容的現(xiàn)狀 ............................................................................................................................... 4 1.2 選題意義 ........................................................................................................................................... 5 第二章 總體方案設(shè)計(jì) .................................................................................................................................... 6

2.1研究給定設(shè)計(jì)任務(wù) ............................................................................................................................ 6 2.2設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 ................................................................................................................................ 7

2.2.1總功能提煉 ............................................................................................................................. 7 2.2.2系統(tǒng)邊界確定 ......................................................................................................................... 7 2.3 確定工藝原理方案 ......................................................................................................................... 7 2.4確定工藝路線，畫出工藝路線圖 .................................................................................................... 7 2.5功能分解，畫出功能樹 .................................................................................................................... 7 2.6確定功能結(jié)構(gòu) .................................................................................................................................... 8 2.7功能單元求解 .................................................................................................................................... 8 2.8系統(tǒng)原理方案確定 ............................................................................................................................ 8

2.8.1系統(tǒng)原理方案求解 ................................................................................................................. 8 2.8.2系統(tǒng)原理方案形成 ................................................................................................................. 9 2.8.3方案確定 ............................................................................................................................... 10 2.9方案圖和總體布局 .......................................................................................................................... 10 2.10主要參數(shù)確定 ................................................................................................................................ 11 第三章 執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................................................... 11

3.1運(yùn)動分析 .......................................................................................................................................... 11

3.1.1核桃進(jìn)給運(yùn)動分析 ............................................................................................................... 11 3.1.2鋸片轉(zhuǎn)動分析 ....................................................................................................................... 11 3.2動力分析 .......................................................................................................................................... 12

3.2.1核桃進(jìn)給力分析 ................................................................................................................... 12

3.2.2鋸片轉(zhuǎn)動力分析 ................................................................................................................... 12 第四章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................................................... 13

4.1 運(yùn)動與動力參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................................... 13

4.1.1 電機(jī)的選擇 .......................................................................................................................... 13 4.1.2總傳動比計(jì)算及傳動比分配 ............................................................................................... 13 4.1.3各軸轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ........................................................................................... 13 4.2 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................................................................................... 14

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4.2.1分配傳動比 ........................................................................................................................... 14 4.2.2各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ........................................................................................... 14 4.3帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................................................................. 14

4.3.1確定設(shè)計(jì)功率PC .................................................................................................................. 14 4.3.2選取V帶的型號 .................................................................................................................. 15

dd4.3.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1、d2 ............................................................................................ 15 4.3.4確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld ...................................................................................... 15 4.3.5驗(yàn)算包角

?........................................................................................................................... 16

4.3.6確定帶根數(shù)z ........................................................................................................................ 16 4.3.7確定初拉力F0 ...................................................................................................................... 17 4.3.8計(jì)算軸壓力Q ....................................................................................................................... 18 4.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................................................................. 18 4.5軸承的驗(yàn)算 ...................................................................................................................................... 24 4.6鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 ...................................................................................................................... 26 第四章 結(jié)論 .................................................................................................................................................. 27

參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................................ 28

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第一章 緒論

1.1 研究內(nèi)容的現(xiàn)狀

目前工藝師傅切割山核桃的方法是采用兩個特制的木頭卡具和木工鋸床對核桃進(jìn)行切割，先用其中一個木頭卡具對核桃進(jìn)行縱向切割，再利用另一個木頭卡具對核桃進(jìn)行橫向切割。這種方法不但效率低，而且不安全。具體方式如下：

圖1.1縱向切割木頭卡具

圖1.2縱向切割

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圖1.3橫向切割木頭卡具

圖1.4橫向切割

1.2 選題意義

核桃乃吉祥之物，“核”字與 “和”“合” 諧音，是合家歡樂，幸福平安，和氣生財(cái)，家和萬事興的象征。早在公元1778年, 乾隆皇帝就曾將核桃殼制品，作為“驅(qū)邪呈祥”、“保佑平安”之物，并將一些精品，擺放在帝王神龕之上。在1997年回歸時(shí)，贈于特別行政區(qū)的紀(jì)念品中，也有核桃殼制作的珍品

相比于其他工藝品而言，山核桃殼工藝品，是最為年青的一種。但是現(xiàn)在針對山核桃的切削方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不安全，隨著人們對居室幽雅程度要求的日益增高，核桃殼工藝品必將成為一種時(shí)尚，進(jìn)入尋常百姓家中，所以誰能設(shè)計(jì)出一種能更快更好切核桃的機(jī)器，降低山核桃工藝品的成本，誰將占領(lǐng)山核桃工藝品的市場。

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第二章 總體方案設(shè)計(jì)

2.1研究給定設(shè)計(jì)任務(wù)

表2.1設(shè)計(jì)任務(wù)書

課題編號 設(shè)計(jì)者

表2.2設(shè)計(jì)要求

080103009 孫海川 課題名稱 起止時(shí)間 核桃切片機(jī) 2010-11-26 1 功能 主要功能：將直徑為26mm-30mm的核桃切成邊長為18mm-21mm、 厚度為8mm的橢圓形核片 作業(yè)對象：直徑為26mm-30mm的核桃（帶核桃尖） 2 適應(yīng)性 工 況：變載荷 環(huán) 境：常溫，干凈 動 力：380V 3 性能 運(yùn) 動：無 結(jié)構(gòu)尺寸：無要求，但體積、重量盡量小 4 生產(chǎn)能力 生產(chǎn)率：20個/分 5 可靠性 可靠度要達(dá)到90%以上、最高一個星期維修一次、 有效度達(dá)到90%以上 6 使用壽命 多次性使用壽命八年（經(jīng)過大修） 7 經(jīng)濟(jì) 成本 材料費(fèi)用2000、設(shè)計(jì)費(fèi)用500、制造加工費(fèi)用1000、 管理費(fèi)用500 8 9 10 人機(jī) 工程 安全 包裝 運(yùn)輸 操作方便、省力 保證人身、設(shè)備安全 防腐、防銹 共 28 頁 第6頁

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2.2設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化

2.2.1總功能提煉

將直徑為26mm-30mm的核桃切成邊長為18mm-21mm、厚度為8mm的橢圓形核片

2.2.2系統(tǒng)邊界確定

由2.2.1總共能的提煉得到核桃切片機(jī)總功能的黑箱描述，如圖1。

能量 直徑為26mm-30mm 的核桃 核桃 切片機(jī) 邊長為18mm-21mm 厚度為8mm的 橢圓形核片 廢削

圖2.1核桃切片機(jī)總功能的黑箱描述

2.3 確定工藝原理方案

利用剪切力對核桃進(jìn)行連續(xù)切削

2.4確定工藝路線，畫出工藝路線圖

加料 橫切 縱切

2.5功能分解，畫出功能樹

加料

橫切 核桃定位 (去頭部和尾部) 核桃進(jìn)給

切割

功能樹

加料 縱切 核桃定位

（分成四片） 核桃進(jìn)給

切割

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2.6確定功能結(jié)構(gòu)

由2.5的功能分解及功能樹，確定功能結(jié)構(gòu)圖如圖2.2

能量 直徑為26mm-30mm 上料 的核桃 傳動機(jī)構(gòu) 切割 邊長為18mm-21mm 厚度為8mm的 橢圓形核片 上料 定位 進(jìn)給 圖2.2核桃切片機(jī)功能結(jié)構(gòu)圖

2.7功能單元求解

1.、加料：人工供送、撥爪供送、機(jī)械手等

2、核桃定位：橫切 用核桃尖、核桃凹槽、核桃凸臺等 縱切 用橫切完的平面、核桃凸臺、核桃凹槽等 3、核桃進(jìn)給：用杠桿（人操作）、曲柄滑塊、曲柄滑塊等 4、切割：用圓形鋸片、條形鋸片，線切割等

2.8系統(tǒng)原理方案確定

2.8.1系統(tǒng)原理方案求解

由2.6各功能單元解得核桃切片機(jī)形態(tài)學(xué)矩陣，如下表：

表2.3核桃切片機(jī)形態(tài)學(xué)矩陣 分功能 A加料 橫切 B核桃定位 縱切 C核桃進(jìn)給 D切割 橫切完的平面 杠桿（人操作） 圓形鋸片 用核桃凸臺 用核桃凹槽 曲柄滑塊 條形鋸片 凸輪推桿 線切割 1 人工供送 用核桃尖 2 撥爪供送 3 機(jī)械手 用核桃凸槽 用核桃凹臺 共 28 頁 第8頁

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2.8.2系統(tǒng)原理方案形成

1、方案初選 方案一：A1+B1+C1+D1 人工半自動核桃切片機(jī) 方案二：A2+B2+C2+D1 機(jī)械半自動核桃切片機(jī) 2、方案評價(jià) （1）.評價(jià)目標(biāo)樹

各評價(jià)目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出，見圖3和表2。

山核桃 切割機(jī) 性能 0.3 成本 0.3 可靠性 0.1 操作性 0.2 維修性 0.1 圖2.3 評價(jià)目標(biāo)樹

（2）評分標(biāo)準(zhǔn)

采用五分制評分標(biāo)準(zhǔn)。

表2.4 評分標(biāo)準(zhǔn)

五分制 0 1 2 3 4 5 不能用 勉強(qiáng)可用 可用 良好 很好 理想 （3）評分方法 采用集體評分法，由10位評分者以評價(jià)目標(biāo)為序?qū)Ω鞣桨冈u分，取平均值。 各均值見表2.6。 （4）總分計(jì)算方法

采用分值相加法和有效值法（加權(quán)計(jì)分法）計(jì)算，見表2.6。

表2.5 總分計(jì)算方法

方 法 分值相加法 公 式 特 點(diǎn) 計(jì)算簡單、直觀 Q1??Pi i?1nn有效值法（加權(quán)計(jì)分法） N??Pgii i?1考慮了各評價(jià)目標(biāo)的相對重要程度 表中： n——評價(jià)目標(biāo)個數(shù)； Pi——第i個評價(jià)目標(biāo)的得分；

gi——第i個評價(jià)目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)； Q1——方案總分值；

N——有效值。

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表2.6 山核桃切片機(jī)評分表

評價(jià)目標(biāo) 性能 成本 可靠性 操作性 維修性 總分 加權(quán)分 值相加 3.40 3.07 加權(quán)系數(shù) 0.3 方案一 3.1 方案二 3.5 0.3 3.9 2.2 0.1 3.5 3.0 0.2 3.0 3.8 0.1 3.5 3.0 分值相加 17.0 15.5 2.8.3方案確定

根據(jù)計(jì)算得出方案一的各種總分值（見表4）均最高，為最優(yōu)方案，所以 選擇該方案：用人工加料，橫切用核桃尖定位，縱切用橫切完的平面定位， 用杠桿對核桃進(jìn)行進(jìn)給，用圓形鋸片轉(zhuǎn)動對核桃進(jìn)行切割。

2.9方案圖和總體布局

由系統(tǒng)原理方案確定方案簡圖如圖2.4所示。

1—圓柱推桿 2—核桃 3—圓形鋸片

圖2.4核桃切片機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖

人工將核桃放入卡具1中，然后人工按動杠桿2對核桃進(jìn)行進(jìn)給，通過鋸片3對核桃進(jìn)行切削。

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2.10主要參數(shù)確定

核桃加料：20個/分 內(nèi)徑30mm 厚度2mm

圓形鋸片：外徑110mm

第三章 執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1運(yùn)動分析

3.1.1核桃進(jìn)給運(yùn)動分析

圖2.5核桃進(jìn)給機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析

A運(yùn)動尺寸：根據(jù)核桃切片的工藝要求，確定核桃的進(jìn)給位移3mm。為了安全L3=6mm 。L1，L2根據(jù)空間要求，人機(jī)工程，省力等方面的要求L1=100mm，L2=200mm

B運(yùn)動參數(shù)：推桿平均速度V=0.06m/min

3.1.2鋸片轉(zhuǎn)動分析

A運(yùn)動尺寸：外徑110mm

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內(nèi)徑30mm

B運(yùn)動參數(shù)：類比法，轉(zhuǎn)速2000r/min

3.2動力分析

3.2.1核桃進(jìn)給力分析

圖2.6核桃進(jìn)給機(jī)構(gòu)力分析

F×(L1+L2)×COSθ=Q×L1×COSθ 因?yàn)長1=2×L2 所以λ=Q/F=3

3.2.2鋸片轉(zhuǎn)動力分析

因?yàn)殇徠鈴綖?10mm，轉(zhuǎn)速為2000r/min 所以鋸片角速度ω=2πn／60=209.33rad/s 線速度V=ωr=209.33×0.055=11.5m/s 用類比法：普通木工機(jī)械電機(jī)功率為4 KW 所以F=P/V=4000/11.5=347.8N

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第四章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1 運(yùn)動與動力參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1.1 電機(jī)的選擇

根據(jù)工作條件，選擇YL系列三相異步電動機(jī)

4.1.2總傳動比計(jì)算及傳動比分配

用類比法：普通木工機(jī)械電機(jī)功率為4 KW

即P總=4kw

由鋸片線速度11.5m/s推出F=347.8N 傳動裝置的總效率：?總??帶??球 式中: V帶傳動效率：?帶 = 0.95

深溝球軸承： ?球=0.99

傳動總效率 ?總=0.9405

所需電動機(jī)功率 P?=P總??總=4×0.9405=3.762 kw

4.1.3各軸轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

類比法：2000r/min

根據(jù)鋸片所需的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇功率為4KW，同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min的電動機(jī)。

表4.1電動機(jī)數(shù)據(jù)及傳動比

電機(jī)型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動比 YL112M—2 4 3000 2800 1.4 軸伸直徑D=28mm，軸伸長度E=60mm電動機(jī)中心高H=112mm。

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4.2 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

4.2.1分配傳動比

總傳動比i∑=n0/nw =2800/2000=1.4 V帶傳動比為2—4，取

i帶?1.4

4.2.2各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

0軸：即電機(jī)軸

P0=P電=4kw

n0=2800r/min T0=9.55×P0/n0=9.55×4×103/2800=13.N?m Ⅰ軸：鋸片高速軸

P1=

P0??帶?4×0.95=3.8kw

n1= n0/i01 =2800/1.4=2000r/min T1=9.55×P1/n1=9.55×3.8×103/2000= 18.15N?m

表4.2 各軸運(yùn)動及動力參數(shù)

功率P 轉(zhuǎn)速n 轉(zhuǎn)矩T 序號 傳動型式 傳動比 效率η /kw /(r/min) /N?m 0 4 2800 13. 帶傳動 1.4 0.95 1 3.8 2000 18.15 4.3帶的設(shè)計(jì)計(jì)算

4.3.1確定設(shè)計(jì)功率PC

由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表3—4查得KA=1.2

PC=KA×P=1.2×4=4.8 kw

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4.3.2選取V帶的型號

根據(jù)PC和n0由教材圖3-12確定， 因工作點(diǎn)外于A型區(qū)，故選A型。

4.3.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2

1.選擇小帶輪直徑dd1

由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表3-5和教材表3-6確定dd1=112mm 2.驗(yàn)算帶速V

V=

?dd1n1112?280060?1000=

??60?1000=16.59m/s

在5—25m/s之間，故合乎要求 3.確定從動輪基準(zhǔn)直徑dd2

dd2=i帶dd1=1.4×112=156.8mm

查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表3-6取dd2=160mm 4.實(shí)際從動輪轉(zhuǎn)速n2和實(shí)際傳動比i

不計(jì)ε影響，若算得n2與預(yù)定轉(zhuǎn)速相差??5％為允許。

i=

dd2160d==1.43 d1112 (i-i)/i×100%=(1.43-1.4)/1.4×100%=0.2＜5% 4.3.4確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld

1.初定中心a0

本題目沒有給定中心距，故按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式3—25確定0.7(dd2+dd1)≤a0≤2(dd2+dd1) 0.7（112+160）≤a0≤2(112+160) 190.4≤a0≤4

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取a0=300mm。 2.確定帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度Lc按教材式

L?(dd2?dd1)2c≈2a0+2(dd1+dd2)+

4a 0=2×300+??160-112?22（112+160）+4?300 =1028.96㎜

3.取標(biāo)準(zhǔn)Ld按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表3-3取Ld=1000㎜。 4.確定中心距a按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式3-27

a=ad0+

Lc?L2=300+1028.96?10002=314.48㎜ a調(diào)整范圍

amax=a+0.03Ld=314.48+0.03×1000=344.48㎜ amin=a-0.015Ld=314.48-0.015×1000=299.48㎜

4.3.5驗(yàn)算包角?

?≈180°-(dd2?dd1)a×60° =180°-

160-112314.48×60°=170.84°＞1200 符合要求

4.3.6確定帶根數(shù)z

按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式3-29 Z≥

PcP 0?由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式3-19單根V帶所能傳遞的功率

p?0=ka(p0+?p1+?p2 ) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式3-20包角系數(shù)ka

170.84?ka=1.25(1?5??0180?)=1.25(1?5?180?)=0.98

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由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表4-3查得

C1=3.78×10-4 C2=9.81×10-3 C3=9.6×10-15 C4=4.65×10-5 L0=1700㎜

ω2?n2??1=

60=280060=293rad/s P20=dd1ω1〔C1-

cd-C3(dd1?1)2-C4lg(dd1ω1)〕 d1293×[3.78×10-4

-9.81?10?3=112×112-9.6×10-15 (112?293)2

-4.65×10-5×lg(112×293)〕

=2.4

?p1=C4dd1ω1lg

21?10c11

2cd(?1)4d1s2=4.65×10-5

×112×293×lg

9.81?10?311

4.65?10?5?112??1?10?1?1??1.4??=0.41

?p-52=c4dd1ω1lg

LdL=4.65×10×112×293×lg100001700=-0.35

p?0=ka(p0+?p1+?p2)=0.98×(2.4+0.41-0.35)=2.41 V帶的根數(shù)

Z≥

PcP=4.8=1.99 取Z=2根 0?2.414.3.7確定初拉力F0

按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式3-30

FP0=500

c?z(2.5K-1)+q?2 a=500×

4.8?2.516.59?2??1???0.1?16.592?0.97?=141.6N 式中q由教材表3-1查得q=0.1Kg/m。

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4.3.8計(jì)算軸壓力Q

按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式3-31 Q=2F0zsin

a0170.84?=2×141.6×2×sin=5.65N

224.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

1．選擇軸的材料

軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理

2、按扭矩初步估算軸端直徑

P按式（8-2）d1?A031

n1查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表（8-2） A0=110—160，取A0=120

d1?120?33.8=14.86mm 2000考慮軸端有一個鍵槽 取d1=25mm 該段軸長l=35mm

3、初選滾動軸承

因該軸的轉(zhuǎn)速很高，選用球軸承。根據(jù)軸端尺寸，帶輪的定位方式和軸承的大概安裝位置，初選深溝球軸承6207(35×72×17) 4、設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)

a．兩軸承之間的跨距l(xiāng)2

l2?130mm b．確定軸承的潤滑方式與密封方式 速度因數(shù)dn=35×2000=7×104

由于dn＜16×104所以滾動軸承采用脂潤滑 高速軸密封處的圓周速度V

60?100060?1000由于V?5m/s，所以采用氈圈密封。

V??dn???35?2000?3.66m/s

c．布置軸上零件，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)

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根據(jù)安裝和定位的需要，初定各軸段直徑和長度，各跨度尺寸如圖7

圖4.1軸段直徑和長度

通過ANSYS的分析得到軸的變形情況如圖8，軸的應(yīng)力圖9，應(yīng)變圖10

圖4.2軸的變形

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圖4.3軸的應(yīng)變

圖4.4軸的應(yīng)力

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5、對軸進(jìn)行分析，作當(dāng)量彎矩圖。

a．繪制受力簡圖

由Q×（125.5+130）=R1×130得到R1=1109.75N

由R1×125.5=R2×（125.5+130）得到R2=5.10N

圖4.5受力簡圖

b．求軸的彎矩M，畫彎矩圖

M1?-125.5?5.65?-70863.58N?mm

M2?5.10?.5?48786.45N?mm

圖4.6彎矩圖

c．畫軸的扭矩圖

T=18150-165×55=9075N?mm

圖4.7扭矩圖

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d．求計(jì)算彎矩Mca，畫計(jì)算彎矩圖

2取根據(jù)Mca?M2?(?T)，??0.6

Mcao?0??0.6?9075??45N?mm

2??71072Mca1?M1??0.6T??70863.58??0.6?9075.46 N?mm

2222222Mca2?M2??0.6?T??48786.452??0.6?9075??490.36N?mm

Mca3?M3??0.6T??02??0.6?9075??45N?mm

222

圖4.8計(jì)算彎矩圖

6.校核軸的靜強(qiáng)度

根據(jù)圖中軸的結(jié)構(gòu)尺寸，選擇彎矩最大的Ⅰ剖面進(jìn)行驗(yàn)算。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-3查得??b??1=59 MPa Ⅰ剖面的計(jì)算應(yīng)力：?ca?7.校核軸的疲勞強(qiáng)度 a．判斷危險(xiǎn)剖面

分別選擇Ⅱ，Ⅲ剖面進(jìn)行驗(yàn)算：Ⅲ剖面所受的彎矩和扭矩大，軸肩圓角處有 應(yīng)力集中。Ⅱ剖面除受彎矩和扭矩外，附近還有過盈配合，鍵槽和軸肩圓角 三個應(yīng)力集中源。

Mca171072.46??45.49MPa???b? 安全

?1W0.1?253?268MPa，??1?155MPa。 45鋼調(diào)質(zhì)的機(jī)械性能參數(shù)：?B?637MPa，??1 b．Ⅱ剖面疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核

因軸單向轉(zhuǎn)動，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)處理。

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?max?M71072.46??45.49MPa3W0.1?25

?min???max??45.49MPa

?a??max?45.49MPa

?m?0

?max?T9075??2.9MPa 3WT0.2?25?min?0

?m??a?1.45MPa

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)

量系數(shù)。

D?d4??2 r2r2?0.08 查得：?d25根據(jù)：

查得：K??2.1，K??1.72，???0.91，???0.，??0.95， 并取???0.25

S?=

??1K?=

2682.1?27.155?00.91?0.95155=4.27

???S?=

K???????m??1?????????m=

=

1.72?11.14?0.25?11.140.?0.95=5.97

S=

S?S?S??S?224.27?5.9874.27?5.9722=2.43

取[S]=1.5～1.8 S>[S], 滿足要求 c．Ⅲ剖面疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核

因軸單向轉(zhuǎn)動，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力。扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)處理。

?max?M490.36??16.14MPa3W0.1?29

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?min???max??16.14MPa

?a??max?16.14MPa

?m?0

?max?T9075??1.86MPa WT0.2?293?min?0

?m??a?0.93MPa

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材附表查取應(yīng)力集中系數(shù)，絕對尺寸影響系數(shù)和表面質(zhì)

量系數(shù)。

D?d6??3 r2r2?0.069 查得：?d29根據(jù)：

查得：K??1.85，K??1.6，???0.88，???0.81，??0.95，并取???0.25

S?=

??1K?=

2681.85?16.14?00.88?0.95155=7.

???S?=

K???????m??1?????????m=

=

1.5?3.3?0.25?3.30.81?0.95=22.3

S=

S?S?S??S?227.?22.37.?22.322=7.4

取[S]=1.5～1.8 S>[S], 滿足要求

4.5軸承的驗(yàn)算

以知：30207軸承（35×72×17）?；绢~定動載荷C=51500N，基本額定e=0.37,Y=1.6. 由前面計(jì)算得知： R1H?19.5N

.5N R2H?1539.58N R2V?2210 共 28 頁 第24頁

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R1V?907.39N

合成支反力：

R1=R1H?R1V=2105.10N R2=R2H?R2V=2693.83N

2222S1=R1/(2Y)=2105.10/(2×1.6)=657.84N

S2=R2/(2Y)=2693.83/(2×1.6)=841.82N

A1=max（S1，S2+Fa）=（657.84，991.81）

A2=max（S2，S1-Fa）=（841.82，507.85）

A1=991.81N

A2=841.82N A1/R1=991.81/2105.10=0.47>e=0.37

X1=0.4，Y1=1.6

A2/R2=841.82/2693.83=0.31＜e=3.7

X2=1，Y2=0

軸承承受輕度載荷沖擊,所以取fd=1.5 根據(jù)彎矩合成圖 fm1=1 fm2=1.5

P1=fd fm1(X1R1+A1Y1)

=1?1.5×(0.4×2105.10+1.6×991.81)=33.4N

P2=fdfm2(X2R2+A2Y2)

?1.5?2693.83=6061.11N

∵P1∴計(jì)算軸承2的壽命

6?10L10h=

10??ftc?106?60n?P???60?676.2?51500?3?6061.11???30842.9h =12.8年預(yù)期壽命: 12.8年 ＞8年 壽命足夠

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=1.5 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 （ 計(jì) 算 ）書

4.6鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算

1.鍵聯(lián)接的類型和尺寸選擇

由于齒輪為8級精度要求，有較高的對中性要求，故選用平鍵聯(lián)接 查手冊得：當(dāng)d?22~30時(shí)，鍵的剖面b?h?8mm?7mm 參考輪轂長度選鍵長L?25mm，鍵的材料選45號鋼 2.對軸上鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核

鍵聯(lián)接的失效形式是軸、輪轂和鍵三個零件中較弱零件的壓潰。故應(yīng)進(jìn)行擠壓強(qiáng)度校核。

鍵工作長度：L=L-b=25-8=17mm 由表查得：[σp]=40N/mm2

σp=4T/dhL=4×9075/25×7×17=12.2N/mm2 <[σp]，安全

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第四章 結(jié)論

工藝品山核桃切割機(jī)不但效率高，而且安全可靠，它有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.操作簡單，先將核桃放入卡具中，然后向下壓壓桿，帶動推桿向下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對核桃的進(jìn)給。

2.效率高，可達(dá)到20個/分鐘遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的生產(chǎn)率 3.安全可靠，鋸片安裝在機(jī)架里面，不會接觸人體。 4．成本低，該機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單因此成本比較低。

由于設(shè)計(jì)者水平有限，設(shè)計(jì)中肯定還有很多的不足之處，但是該機(jī)器已經(jīng)彌補(bǔ)了現(xiàn)有加工方法中的許多不足之處，將會對山核桃工藝品的發(fā)展起到推動作用。

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參考文獻(xiàn)

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