机械毕业设计(论文)-药材切片机的设计【全套图纸】 .doc
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1、 全日制普通本科生毕业设计药材切片机的设计DESIGN OF MEDICINAL SLICER全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名: 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言11.1 选题的背景和目的51.2 圆盘式剪切机国内外的发展现状51.3 剪切机设计内容和方法62 电动机
2、的选择72.1传动装置总体传动比的确定及传动比的分配72.2确定各轴转速、转矩72.2.1转速计算72.2.2转矩计算73各齿轮的设计计算83.1减速器内锥齿轮的设计计算83.1.1选定齿轮精度等级、材料热处理方式及齿数83.1.2按齿面接触疲劳强度计算83.1.3齿轮部分相关参数103.1.4校核齿根弯曲疲劳强度113.1.5锥齿轮转动数据汇总123.1.6核算转速,转矩133.1.7锥齿轮结构示意图134 轴的设计144.1 小锥齿轮轴(轴)的设计144.1.1作用在小齿轮上的力144.1.2小齿轮轴上的参数144.1.3 初步确定轴的最小直径144.1.4 联轴器的选用144.1.5轴的
3、结构设计154.1.6求轴上的载荷174.1.7按弯扭合成应力校核轴的强度184.2 大锥齿轮轴(轴)的设计184.2.1作用在大齿轮上的力194.2.2类似轴的设计过程194.2.3轴的结构设计194.2.4求轴上载荷214.2.5 按弯扭矩合成应力校核轴的强度224.2.6 精确校核轴的强度225轴承和键的选择 235.1 轴承的选取 235.2.键的设计和计算256 刀盘刀片设计267 总结 28参考文献29致谢 30药材切片机的设计摘 要:本文以药材加工为背景,针对药材大都收工切片的现状,通过查找大量相关文献资料和观看已有药材切片机产品结构,综合它们的优缺点加以比较,设计出了一种适合药
4、材零售商和批发商的小批量加工,切生产率介于大型切片机和手工加工之间的小型切片机。该药材切片机结构紧凑,重量轻巧,工作过程平稳,价格相对较低,适合大部多数药材加工的需求。关键词:中药饮片;设计;切片机Design on section cutter for medicicanl materials(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract:In this paper, the background processing of medicinal he
5、rbs, most call it a day for the medicine section of the status quo, by looking for a large number of related documents and view the product structure has medicinal slicer, integrated to compare their advantages and disadvantages, design a retail and wholesale for medicinal herbs Batch processing of
6、small business, cut between the productivity of large sections between machine and manual processing of small slicer. The medicine slicing machine compact, lightweight, smooth work process, the price is relatively low for most of the needs of most medicinal herbs processing.Key Words:chinese herbal
7、medicine;design;section cutter1.前言1.1 选题的背景和目的剪切机有各种类型,平刃剪、斜刃剪、圆盘剪和飞剪。平刃剪用于剪切方坯,斜刃剪用于剪切板材,而圆盘剪广泛用于纵向剪切厚度小于2030毫米的钢板及薄带钢。而飞剪用于剪切运动着的轧件,其剪刃有平刃、斜刃和圆盘式飞剪。圆盘式剪切机由于刀片是旋转的圆盘,因而可连续纵向剪切运动钢板和带钢。圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘切齐和剪切或者切成窄带钢,根据其用途可分为剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。剪切板边的圆盘剪,每个圆盘刀片均以悬臂的形式固定在单独传动的轴上,刀片的数目为两对。这种圆盘剪
8、用于厚板精整加工线。板卷的横切机组和连续酸洗机组等作业线。剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组,连续退火和渡锌机组等作业线上。将板卷切成窄带钢,作为焊管坯料和车圈的坯料等。这种圆盘剪的刀片数目是多对的,一般刀片都固定在两根公用的运动轴上,也有少数的圆盘刀片是固定在独立的传动轴上的。这次选圆盘式剪切机作为设计题目是在对1700横切机组的调研的背景下进行的。1700横切机组使用多年,其中圆盘剪使用过程中存在一些问题。该厂对该剪切机也进行了多次改造。圆盘剪使用过程中传动系统精度底,径向调整机构和刀片侧向调整精度低,迫切要求更新和改造设计。这次设计的目的就是通过设计对主轴传动系统,刀片侧向调整机构,特别
9、是各个机构中的传动部分进行设计。通过设计过程掌握圆盘剪单体机械设备的设计方法,使所学的理论知识和实际结合起来,提高设计能力,独立分析能力和绘图技术,进行规范化的的训练为今后的工作打下有力的基础。1.2 圆盘式剪切机国内外的发展现状 剪切机有下列几个机构组成:刀盘旋转传动系统,刀盘径向调整和刀片的侧向调整,剪切宽度的调整等。剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。早期圆盘式剪切机速度较低,圆盘式剪切机刀片旋转是用电机通过齿轮传动,以及和万向连接轴来实现的。刀盘径向间隙调整用电机通过蜗杆蜗轮传动是偏心套转动来实现的。而刀片侧向间隙是 用手动通过蜗轮传动使刀片轴轴向移动来完成的。圆盘剪后设置碎边剪
10、,将剪切下来的板边剪成碎段送到下面的滑槽中,也可对剪下来的薄板边用卷取机卷起来,然后停车卸卷。为了使切下来的板边的钢板平直,在出圆盘剪时切边应向下弯曲,现在采用上刀片轴相对下刀片轴移动一个不大的距离或者上刀片直径比下刀片直径小一些来实现。分条圆盘剪为了提高工作效率,从而采用了两套机架,轮流使用,整体更换使设备的维修性提高,但投资费用大。1.3 剪切机设计内容和方法1、通过靠工厂调研,了解同类圆盘剪生产中存在的问题,查阅相关资料掌握圆盘剪的发展现状。2、制定圆盘剪设计方案,在认真研究,有创新和改进,方案合理,并进行方案评述。3、进行设计计算,保证机件强度和刚度,计算公式采用要有依据。4、画出总图
11、,部分部件图和零件图,利用计算机绘图。5、对设计中控制系统提出要求,选择润滑方法。6、试车方法和维修技术,保证维修方便。7、对设备进行经济分析和评价,降低设计成本。2电动机的选择其技术数据如下:额定功率:0.75KW,满载转速:1400r/min 。电机所需功率为P=P/=19001.3/10000.759=3.25KW。根据2.2转速转矩计算,电动机轴转矩Td=5.1NM 各转动轴功率P1=0.72KW P2=0.68KW,所以确定Y系列电动机。Y系列三相异步电动机具有国际互换性特点其中,Y系列(IP44)电动机为一般用途全封闭自扇式笼型三相异步电动机,具有防止灰尘铁屑等杂物侵入电电动机内部
12、之特点,B级绝缘,工作环境不超过40C相对湿度不超过95,海拔不超过1000m,额定电压220V,频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上。这里即选用此系列电动机。查取电动机参数。比较选择Y系列三项异步电动机在2.2节中求出工作机至少需要功率3.25kW,在不小于此功率前提下,选取额定功率至少4kW的电动机,有如下备选型号Y112M-2,Y112M-4,Y132M1-6,Y160M1-8,其中Y112M-2型磁极少体积小,价格较低,但其转速高会使传动比增大;Y160M1-8型转速低,磁极多,重量大,成本高,这两种电动机不宜在此处选用,通过比较选用Y112M-4-B3型电动机。扭转转矩:2.2,额
13、定转矩:2.32.1传动装置总体传动比的确定及传动比的分配总传动比 2.2确定各轴转速、转矩2.2.1转速计算1) 小锥齿轮轴转速2) 大锥齿轮转速2.2.2转矩计算1) 对电动机轴:2) 对各转动轴:功率: 转矩: 3各齿轮的设计计算3.1减速器内锥齿轮的设计计算3.1.1选定齿轮精度等级、材料热处理方式及齿数本运输机工作速度、功率都不高,故选用8级精度。1) * 选择小齿轮材料为40Gr,调质处理,硬度270HBS,大齿轮材料为45号钢,调质处理,硬度为230HBS,二者硬度差为40HBS。2) 选取小齿轮齿数Z1=20,*初步确定传动比为U1=1.9则大齿轮齿数Z2= U1 Z1=1.9
14、2038此时传动比3.1.2按齿面接触疲劳强度计算锥齿轮以大端面参数为标准值,取齿宽中点处的当量齿轮作为强度计算依据进行计算。3.1.2.1设计齿轮 1) 初拟载荷系数,取齿宽系数2) 弹性影响系数查得3) 应力循环次数使用期:4) 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限为:小齿轮:;大齿轮:5) 接触疲劳强度寿命系数*,选用线型1(允许少量点蚀)查得:;6) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,由课本式10-12得 3.1.2.2参数计算1) 试计算小齿轮(大端)分度圆直径,代入较小的有: 2) 计算平均圆周速度由*,求平均分度圆直径3) 计算载荷系数使用系数:由*,取动载系
15、数:由*,按9级精度查取,齿间载荷分布系数:取1齿向载荷分布系数:其中,轴承系数由*查得所以综上,载荷系数4) 校正分度圆直径,由* 模数取标准值m=4mm3.1.3齿轮部分相关参数1) 由分度圆直径计算齿轮2) 最终传动比3) 由齿数球分度圆直径4) 锥距R,由* 齿宽圆整取 5) 计算 * 则3.1.4校核齿根弯曲疲劳强度1) 确定弯曲强度载荷系数,与接触强度载荷系数相同2) 确定齿形系数,应力校正系数,*: 3) 确定弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,寿命系数查*查得: 疲劳极限应力,由*查得: *可求出许用应力 4) 校核弯曲强度轮齿所受切向力,由*,有 *校核 弯曲强度满足要求。以
16、上所选参数合适,至此减速器内锥齿轮转动设计完毕。3.1.5锥齿轮转动数据汇总表3-1 齿轮的参数12Table 3-1 gear parameters 12名称代号小齿轮大齿轮 分度圆直径d80152 齿数z2038 大端模数m4 节锥角27.759o62.241o 锥距R85.882 齿宽b26 齿距p12.56 工作齿高h6.8 齿高h7.552 齿顶高4.5282.272 齿根高3.0245.28 顶隙c0.725 齿跟角2.017o3.518o 齿顶角3.018o1.515o 顶圆锥角30.777o63.756o 跟圆锥角25.742o58.723o 齿顶圆直径88.014154.11
17、6 冠顶距73.89137.989 大端分度圆弧齿厚s7.5834.977 法向侧隙46齿轮材料为20Cr且经渗碳淬火,接触材料系数:KHC=0.86 弯曲材料系数 KFC=0.97。 考虑小齿轮的分度圆直径相对于传动轴的直径差别并不是很大,而且为了保证更好的传动精度,在本次设计中将小齿轮和传动轴设计成一个齿轮轴。齿轮轴上的小齿轮与大齿轮安装时保证它们之间存在一定的间隙,这个间隙用铅丝检验,保证间隙不小于0.16mm并且不大于0.64mm。3.1.6核算转速,转矩表3-2 各轴运动、动力参数表Table 3-2 of the axis, dynamic parameter list参 数转速n
18、(r/min)功率p(KW)转矩()轴14401.94419.52轴571.662.77046.28轴87.602.687293.023.1.7锥齿轮结构示意图图3-3 锥齿轮结构示意图Figure 3-3 Schematic diagram of bevel gear4 轴的设计4.1 小锥齿轮轴(轴)的设计4.1.1作用在小齿轮上的力切向力:前面已求出径向力:轴向力:4.1.2小齿轮轴上的参数表4-1 小齿轮轴参数表Table 4-1 Parameter Table pinion shaft功 率转 速扭 矩4.1.3 初步确定轴的最小直径先按*初步估算轴的直径,这里选取轴的材料为45号钢
19、,调质处理。根据*,取,于是有 安装联轴器处轴的直径最小4.1.4 联轴器的选用为减小传动间的振动,使传动更平稳,及补偿电动机轴与小齿轮轴可能存在的相对位移并根据传递功率、转矩的大小这里选用弹性套柱销联轴器。由课本有,连轴器的计算转矩公式:查*,取,则有:根据,查手册(GB/T4323-2002),*已知电动机输出轴直径为28mm,而能与28mm轴配合的弹性套柱销联轴器的最小型号为LT4,此型联轴器的最小孔径为20mm,这里就选用LT4型弹性套柱销联轴器,其公称转矩为,与小齿轮配合的半联轴器孔径,所以轴段-直径为,半联轴器长度L=52mm,与轴配合的毂孔长度L1=38mm。图4-2联轴器示意图
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