带锯机的设计说明书.docx

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1、中文摘要与关键词 英文摘要与关键字 第一章绪论错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误!未定义书签。1.1 课题研究背景错误！未定义书签。1.2 国内外研究现状错误！未定义书签。1.2.1 国外研究现状错误！未定义书签。1.2.2 国外研究现状错误！未定义书签。1.3 本课题研究目的及意义错误！未定义书签。1.4 屠宰带锯机的展望错误！未定义书签。1.5 5课题研究内容与方法错误！未定义书签。第二章带锯机传动装置的总体设计错误！未定义书签。2.1 确定传动方案错误！未定义书签。2.2 电动机的选择错误！未定义书签。2.2.1 电动机选择的意义铝误！未定义书签。2.2.2 电动机参数计算错误！未

2、定义书签。2.2.3 2.3Y112M-2型电动机的参数、安装及外形尺寸错误！未定义书签。第三章带锯机箱体及附件的设计错误！未定义书签。3.1 带锯机箱体的设计错误！未定义书签。3.2 带锯机附件的设计错误！未定义书签。第四章轴系零件的设计错误！未定义书签。4.1 轴的设计错误！未定义书签。4.1.1 锯轮轴的设计错误！未定义书签。4.1.2 滚动轴承6214的参数错误！未定义书签。4. 2轴的校核20第五章带锯条及锯轮的张紧装置的设计225.1建立力学模型.错误！未定义书签。5.2带锯条及锯轮的基本参数错误！未定义书签。5. 3计算结果与分析错误！未定义书签。54结论错误！未定义书签。5.5

3、本设计中选用的张紧装置错误！未定义书签。第六章可控硅无级变速系统的设计错误！未定义书签。6.1 可控硅的概念和结构借识！未定义书签。6.2 可控硅的主要工作特性错误！未定义书签。6.3 可控硅工作原理及工作过程错误！未定义书签。6.3.1 可控硅工作原理及基本特征电路错误！未定义书签。6. 3.1从晶闸管的内部分析工作过程错误！未定义书签。6.4可控硅无级调速电路错误！未定义书签。第七章润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择错误！未定义书签。7.1 润滑方式、润滑油牌号的选择错误！未定义书签。7.1.1 摩擦传动的润滑错误！未定义书签。7.1.2 轴承的润滑错误！未定义书签。7.2 可控硅无级变

4、速系统的设计错误！未定义书签。第八章对重要零件进行建模错误！未定义书签。8.1 PRO/ENGINEER简介368.2 对典型零件的建模368.2.1 整机中传动零件的建模378.2.2其他贵要零件的数字化建模错误！未定义书签。第九章结论错误！未定义书签。参考文献Y致谢错误！未定义书签。中文摘要及关键词摘要：随着我国生猪定点屠宰制度的深入实施，对先进屠宰工艺与设备的需求与日剧增。我国生猪屠宰设备制造企业正在加大技术研发力度，努力缩小与国际先进水平的差距。屠宰带锯机主要是要实现生猪屠宰流水线中劈半这一流程，作为生猪劈半的关键设备，具有重要的研究价值。整个装置的原动机是带法兰盘的电动机，电动机带动

5、下面的轮子转动。带锯机的锯条直接绕在两个轮上面，上下两个轮子通过与锯条的摩擦实现传动。本文着重对带锯机各组成部分的工作原理及结构进行了详细的分析，根据带锯机性能要求，在众多部件结构中进行比较选择，并设计出最适宜的结构形式，主要对带锯机的张紧结构、传动结构和变速系统进行了设计和强度分析，在满足带锯机功能的条件下，着重对其变速系统进行了改进设计，本着实现无级变速的要求，我选用了可控硅无级变速系统。关键词：劈半、张紧结构、传动机构、可控硅、无级变速、数字化建模。AbstractandKeywordsAbstract：Ifthemaintoslaughterthebandsawlive-pigslau

6、ghteringlineofthisflowsplit.Thedeviceistheprimemover,motordrivingmotorflangeconstructedunderthewheelrotation.Withthesmall-sizedaroundtworoundsdeflectiondirectlyabovetwowheels,withthefrictiontransmissionchain.Thispapersizewitheachpartoftheworkingprincipleandstructureareanalyzedindetail,andsmall-sized

7、performancerequirements,accordingtobringinmanypartsofstructure,andcomparestheoptimumdesignofstructure,mainlytobringthetensionerStraightlinedstructure,thetransmissionstructureandtransmissionsystemdesignandanalysisonstrengthofthefunctionwithsmall-sizedconditions,focusingonitsdrivesystemwereimproveddes

8、ign,realizesteplessspeed,Ichoosethethyristorsteplessspeedsystem.Keywords:zhangtightstructure,thetransmissionmechanism,SCR,steplessspeed,PROE,digitalmodel.第一章绪论1.1 课题研究背景我国既是生猪生产大国，也是生猪产品消费大国，多数地区群众的日常肉食消费是以猪肉为主。生猪产品的质量安全，直接关系到人民群众的身体健康乃至生命安全。为此，一要加强生猪屠宰管理，落实生猪定点屠宰制度；二要加强技术研究开发，创新生猪屠宰工艺与设备。我国生猪屠宰工业从无

9、到有，从小到大，屠宰工艺与设备已经逐步接近国际水平。生猪产品质量与屠宰设备密不可分。我国在不断引进、消化、吸收的基础上，已经能够设计和制造多种适合我国国情的生猪屠宰设备，并且逐步实现了国产化，改善了生猪屠宰的卫生条件，提高了生猪产品的质量安全。但是，我国目前仅有极少数生猪屠宰企业的工艺与设备达到了国际先进水平，大部分企业还很落后，手工屠宰、私屠乱宰现象仍然较为严重，严重影响猪肉产品的质量安全。生猪屠宰工艺主要包括麻电致昏、刺杀放血、浸烫脱毛、开膛净腔、劈半、整修复验、整理副产品等。目前，我国生猪屠宰企业普遍存在屠宰工艺落后，机械化、自动化水平不高等问题，主要表现为以下几点：击晕刺杀能够减少生猪

10、刺杀放血时的痛苦，同时可以改善肉品质量。但是，由于击晕设备落后，猪在麻电后断骨现象较为严重。为此，一些企业采取了不击晕直接刺杀的野蛮屠宰行为，虽然解决了断骨现象，却增加了猪心肌肉的发生。我国大多数屠宰企业按照生猪屠宰操作规程(GB/T17236-1998)的要求采用吊挂刺杀方式，认为它的放血效果好于卧式刺杀方式。实际上，采用“卧式刺杀放血+吊挂沥血”方式，放血更为彻底，猪血更加卫生，肉品质量更好。手工刺杀、猪血“自然流出”，热水池浸汤刮毛、清水池修割残毛，操作人员和屠宰刀具不消毒或消毒不彻底等落后的屠宰工艺与习惯普遍存在，严重影响了生猪屠宰的质量与效率。目前我国屠宰企业的生产设备多数停留在20

11、世纪6(70年代的水平上，还在广泛使用手握式麻电器、光电麻电器、烫猪机、滚筒式/螺旋式刮毛机、往复式劈半机等。这些设备机械化、自动化程度普遍不高，有些设备较为笨重、操作不便，有些设备占地空间较大，有些设备振动和噪声较大，有些设备性能不够稳定、容易损坏，有些设备和工具防锈性能较差、容易生锈。20世纪6070年代，在我国原商业部的领导下，各地肉联厂积极开展技术革新，研制了许多生猪屠宰加工设备，如烫猪机、螺旋式刮毛机、桥式劈半机、猪剥皮机、头蹄刮毛机和一些副产品清洗整理设备。在当时来说，我国生猪屠宰加工设备和工艺与世界发达国家的差距接近了。但是40年过去了，由于行业主管部门多次变动，各地肉联厂又遭受

12、了1985年生猪放开经营的严重冲击，导致整个行业技术革新停滞不前。尽管研制和使用了全自动浸烫刮毛装置，但是未能摆脱猪胴体的二次污染问题。20世纪90年代，我国屠宰业再次掀起了一股兴建机械化屠宰厂的热潮。在兴建的过程中，一些企业之所以要引进设备，主要是我国生猪屠宰加工设备未能与时俱进。我国生猪屠宰行业将逐步淘汰传统落后的手工屠宰方式，全面实现规模化、机械化屠宰加工和集中检验检疫制度，限制年屠宰量低于10万头的企业发展，对先进屠宰工艺与设备的需求将与日剧增。我们要对引进的设备进行消化吸收，并努力创新，研制出拥有自主知识产权的设备。国家已经明确“十一五”时期畜禽屠宰加工行业装备制造发展方向为：重点开

13、发牲畜真空采血、电刺激、畜禽热汽隧道式湿烫及连续自动去毛（羽）、多工位扒皮设备，胴体劈半和在线检测设备，高湿雾化冷却排酸设备，大型真空斩拌机、滚揉机和高速灌肠机等肉类深加工设备，及冷却肉、清真肉制品、低温肉制品、功能性肉制品和发酵肉制品加工设备，实现我国畜禽屠宰加工装备的成套化、国产化。1.2 国内外研究现状劈半是将猪胴体沿着背脊正中线劈为两半，是生猪屠宰的关键工艺之一。劈半设备主要是各种类型的劈半机（锯），包括带式劈半机、桥式劈半机、往复式劈半机、圆盘式劈半机、刀式劈半机和全自动劈半机等。进口劈半机虽然性能优良，但是价格昂贵，应用受到限制。目前我国生猪屠宰企业使用的劈半机还是以桥式劈半机、往

14、复式劈半机等老式设备为主，必须加强新型劈半机的研发、推广力度。目前关于劈半机的产品介绍很多，但是公开发表的研究文献非常有限。现以有关公司的产品、专利介绍为主要依据，对劈半机的国内外研究现状进行分析。1.2.1 国外研究现状发达国家从20世纪30年代开始研制家畜屠宰加工设备，美国的查维斯（JARVIS）美国的开马斯特（KENTMASTER）、荷兰的斯托克（STORK）、德国的克虏伯（KRUPP）、法国的杜朗（DURAND）等国际著名的肉类、禽类加工设备专业制造商，生产技术水平先进，市场占有率高。以生猪屠宰加工生产线为例，所用屠宰工艺与设备非常先进，非常注意屠宰产品的卫生质量，机械化、自动化程度高

15、，生产效率高，但是设备昂贵、维护困难。1.2.2 国内研究现状济宁兴隆食品机械制造有限公司最新开发研制的ZFP-160型劈半机，是在国内有关科研单位和院校支持配合下，集中20余名专业技术人员，在消化吸收国外先进技术基础上，历经两年，投资近500万元，创新设计完成的。该机主要由机架、升降架、同步平移系统、劈半系统、自动控制系统和冲洗系统组成，它安装在白条输送线摘除内脏工序之后，用于猪胴体的劈半加工。该机与当前国内生猪屠宰企业所使用的生猪劈半机相比，具有自动化程度高、劈半准确、肉损少、肉品质量好、卫生安全等特点。该机的研制成功提前完成了国家食品工业“十一五”发展纲要中的相关课题，填补了高档屠宰设备

16、依赖进口的空白，缩小了与世界先进水平的差距，满足了国内市场需求。L3本课题研究目的及意义劈半带锯机具有结构紧凑、操作方便、振动小、噪声低、生产效率高、劈半质量好等优点，并且适用范围广泛，不同规模的生猪屠宰厂、不同类型的生猪屠宰线均适用。但是，根据目前掌握的资料来看，国内尚未有企业开发该类劈半机。中国人中以汉族为主，汉族食肉则以猪肉为主。在中国的主要菜系中，猪肉无不占有着非常重要的地位。红烧肉，东坡肘子，鱼香肉丝，梅菜扣肉，以猪肉为主料的菜品可谓五花八门。不但如此，猪的内脏，肚子，大肠，肝，肺等物，也常常经过精细烹饪，变成饭桌上的佳肴。可以说在中国，吃肉就是吃猪肉。虽然近年来国人饮食结构有所变化

17、，但是猪肉作为主要肉食的地位，仍然是不能动摇的。所以研制一种经济高效、操作方便、性能优良的劈半带锯机，以期改变进口劈半带锯机占据国内市场的现状，对国内生猪屠宰加工企业，具有重要的意义。1.4屠宰带锯机的展望二十一世纪，随着人们生活水平的提高，消费者的价值观正在发生结构性的变化，呈现出多样化和个性化，用户对各类产品的质量，产品的更新换代的速度，以及产品从设计、制造到投放市场的周期提出了越来越高的要求。为了适应这种变化，工厂的产品也向着多品种、中小批量发展。因此世界制造加工业的竞争更加激烈，尤其是食品机械类产品的加工更是备受关注。于是对食品机械类产品的加工提出了新的挑战，带锯机作为一种主要的肉食加

18、工机械，在保障加工产品安全的前提条件下，全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量，创新、精密等已成为屠宰带锯机的发展方向。我国食品和屠宰机械形成行业仅20年，基础相对薄弱，技术及科研力量不足，其发展相对滞后，在某种程度上拖了食品和包装工业的后腿。预测到2010年，国内行业总产值可达到1300亿元（现价），而市场需求可能达到2000亿元。如何能够尽快的赶上并且抓住这个巨大的市场是我们迫切需要解决的问题。L5课题研究内容与方法本课题主要针对带式劈半机，进行总体方案制订与结构设计，同时对其张紧力装置进行分析研究，选用可控硅无级变速系统调速。带锯机是以环状无端的带锯条为锯具，绕在两个锯轮

19、上作单向连续的直线运动来实现锯切木材，在食品加工中实现猪、牛、羊等牲畜的开胸的锯机，简装带锯如图LU主要由床身，锯轮，上锯轮升降和仰俯装置，带锯条张紧装置，锯条导向装置，工作台，导向板等组成。床身由铸铁或钢板焊接制成。锯轮分有幅条式的上锯轮和幅板式的下锯轮；下锯轮为主动轮，上锯轮为从动轮，上锯轮的重量应比下锯轻2.55倍。带锯条的切削速度通常为3060ms0上锯轮升降装置用于装卸和调整带锯条的松紧；上锯轮仰俯装置用于防止带锯条在锯切时从锯轮上脱落。带锯条张紧装置则能赋予上锯轮以弹性，保证带锯条在运行中张紧度的稳定；旧式的采用弹簧或杠杆重锤机构，新式的则采用气压、液压张紧装置。导向装置俗称锯卡，

20、用以防止锯切时带锯条的扭曲或摆动；下锯卡固定在床身下端，上锯卡则可沿垂直滑轨上下调节；锯卡结构有滚轮式和滑块式，滑块式系用硬木或耐磨塑料制成。图Ll简装劈半带锯机带锯机在木材工业和食品加工业中应用广泛，机型繁多，按工艺用途可分为：大带锯，再剖带锯机和细木工带锯机；按锯轮安置方位分：立式的，卧式的和倾斜式的，立式的又分：右式的和左式的；按带锯机安装方式分：固定式的和移动式的；按组合台数分：普通带锯机和多联带锯机等。我所设计的带锯机是用于猪牛羊屠宰流水线中想象猪牛羊开胸这一环节的带锯机。其外观实体图如图1.2.图1.2带锯机外观实体图第二章传动装置的总体设计2.1确定传动方案为了使机械设计执行系统

21、能够实现预期的工作能力，传动系统是机械不可缺少的一部分，在设计过程中占有举足轻重的地位。机械器一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成。其中传动装置是在原动机与工作机之间传动运动和动力，可以改变运动的形式、速度和转矩的大小，以满足工作机的需要，是机械的重要组成部分。传动装置的方案设计是否合理直接影响着机械的工作性能、机器自重和成本。同一种工作机的运动可以由几种不同的传动方案，这就需要把传动方案的特点加以分析和比较，从中选出最符合实际情况的一种传动方案。传动方案除了要满足工作机的性能要求、适应工作条件、工作可靠，还应该具有结构简单、紧凑、成本低、传动率高和操作维护方便等特点。各方案要同时满足这些

22、要求，往往是非常的困难的。因此，应该统筹兼顾，抓住主要矛盾，有目的的保证重要要求。根据我的设计所要实现的预期的性能要求、生产要求以及生产条件的限制，我先拟定了三种传动方案。圆盘式劈半机的传动类型可以选择、蜗杆传动或同步带传动。各种传动类型的特点如下10：方案一：带传动装置方案二：齿轮传动装置方案三：单机蜗杆传动装置各方案的装置的工作特性比较，表2.1表2.1各方案的装置的工作特性比较传动方案方案一方案二方案三带传动利用中间挠性件将齿轮传动是应用最蜗杆传优缺点主动轴的运动和动力传递给从动轴。由于带具有良好的弹性，能够缓冲和吸振，传动平稳，噪声较小。带传动适用于中心距较大的传动；过载时，带与带轮之

23、间发生打滑，可以防止损坏其它零件；结构简单，制造和安装精度较低，维护方便。但是，带传动工作时有弹性滑动，不能保持恒定的瞬时传动比；传动的外廓尺寸较大；带的寿命较短，作用在轴上的力较大。带传动适用于要求传动平稳、传动比不要求准确、中小功率的远距离传动。为广泛的传动机构之-O其主要优点是：适用的圆周速度和功率范围广；效率较高；传动比稳定；寿命较长；可靠性较高；可以实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。主要缺点是：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适合远距离两轴之间的传动；低精度齿轮在传动时会产生较大的振动和噪声。动的主要优点是能够得到很大的传动比、结构紧凑、传动平稳、噪声较小主要缺

24、点是传动效率较低;为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常用青铜制造，成本较局。传递功率速和效率特性受发热限制：在润滑条件下，发热使油膜的承载能力降低，滑动增大，传动功率减小通常20ms受带与带轮间产生气垫、带体发热和离心力的限制：普通V带：25-30m/s窄V带：40-50m/s同步带：100Om/s受发热条件限制：精密传动，滑动速度最大15m/s,个别可达35m/s结构复杂性及安装结构简单，拆装方便，适用场合广泛结构简单，拆装方便，不适宜在空间受到很大限制的地方适用结构紧凑，零件教授，安装方便工作条件适应性对工作环境的要求不高，适宜用于无级变速器和各种仪器一般适宜用于感觉两个的环境，空气温度要求较好的润滑

25、，速等不太高的环境度大于12ms时要求采用喷油润滑经济性摩擦传动结构简单，零件少，加工容易，精度要求不高，一般的厂家就可以生产，经济性好普通V带和带轮价格便宜，容易加工，精度要求较低，生产范围较广，具有较好的经济性齿轮传动要求一定的精度，价格相对较贵，一般的厂家可以生产6-7级齿轮，经济性较好根据生产要求，两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，室内工作，室内环境最高温度为35,湿度很高，综合考虑各方面的因素后采用方案一。2.2电动机的选择2.2.1 电动机的选型的意义在工农业生产中，各种生产机械都广泛应用电动机来驱动，正确地选用与机械负载配套的电动机，可以使电动机在最经济、最合理的方式下

26、运行，从而达到降低能耗、提高效率的目的。电动机的选用，首先要了解电动机的机械负载特性，根据机械负载的类型和特性来选择电动机的额定容量、额定转速、额定电压以及型式。要为某一生产机械选配一台电动机，首先要合理选择电动机的功率。通常根据生产机械负载的需要来选择电动机的功率，同时，还要考虑负载的工作制问题，也就是说，所选的电动机应适应机械负载的连续、短时或间断周期工作性质。功率选用时不能太大，也不能太小。选小了，保证不了电动机和生产机械的正常工作；选大了，虽然能保证正常运行，但是不经济，电动机容量不能被充分利用，而且电动机经常不能满载运行，使得效率和功率因数不高。2.2.2 电动机的参数计算表2.1电

27、动机的参数计算参考数据及其查阅数据结论Pd=2.5KWPd一工作机实际需要的电动机输出功率(KW)选用P额=2.5KWP额一额定功率取V=15msNw=(601000V)/(D)V一锯条的线速度(rmin)Nw工作机的转速(ms)D带锯机锯轮直径(mm)Nw=(601000V)/(D)=(60100015)/(3.14X434)=660(r/min)整个系统的传动装置为摩擦传动，所以取i=4(查参考文献1得)Nm=i*NwNm电动机的满载转速(r/min)Nm=i*Nw=4660=2640(r/min)Nm=2640(rmin)Nm-电动机的满载转速(rmin)选用Y112M-2型电动机(查参

28、考文献1得)Pw=Pd*=(0.85-0.92)借参考文献1得)Pw工作机的功率(KW)机械传动的效率取n=o.9Pw=Pd*=2.5X0.9=2.25KW由PW=(F*v)/1000得F=(100OPw)vF锯条传动工作拉力(N)v一锯条的线速度(r/min)F=(100OPw)v=(10002.25)/15=150N2.2.3 YU2M-2型电动机的参数、安装及外形尺寸查参考文献1得，Y112M-2型电动机的参数表2.2Y112M-2型电动机的参数电动机的型号额定率/KW满载转速/(r/min)堵转转矩最大转矩质量/kg额定转矩额定转矩Y112M-2328702.22.333查参考文献1得

29、，电动机的安装及外形尺寸：表2.3电动机的安装及外形尺寸机座号ABCDEFG112M19014070280.00960824HKABACADIIDBBL11212245230190265180400第三章带锯机箱体及附件的设计3.1 带锯机箱体的设计带锯机的箱体起着支持和固定轴系零件，保证轴系运转精度、良好润滑和可靠密封等重要作用。在箱体设计的过冲中，我们需要运用很多的经验公式来计算出它的各个尺寸的大小。表3.1各部件尺寸计算名称字母表示参考公式或数据结果单位箱座壁厚.0.025a+l815mm箱盖壁厚0.02a+12815mm地脚螺钉直径d10.036a+1320mm地脚螺钉数目111AW2

30、50时，n=44mm轴承旁螺栓直径A0.75d112个箱体连接螺栓直径d3根据箱体的宽度而定10mm隔板螺钉直径d1(0.5-0.6d1)12mm摇手孔直径d5根据箱体的宽度而定30mm手动孔直径d6根据箱体的宽度而定40mm活动门螺栓直径出根据箱体的宽度而定10mm箱体固定螺钉直径由根据箱体的宽度而定8mm箱体固定螺钉数目n2根据设计的实际确定24个定位销直径出(0.4-0.5d1)8mm定位销数目n3根据设计的实际确定4个定位螺钉直径do(0.5-0.6d2)9mm轴承盖螺栓直径du(0.4-0.5d1)8mm定位螺钉数目n根据设计的实际确定4个定位螺钉至外箱壁的距离L2查参考文献口表11

31、-23mm定位螺钉至外箱底的距离L查参考文献口表11-25mm上箱体的顶端与上轮的距离L.一33mm上箱体的底端与上轮的距离L533mm下箱体的顶端与下轮的距离U一41mm下箱体的底端与下轮的距离L7一185mm轴承旁螺栓至外箱壁的距离L828mm摇手孔至外箱壁的距离L根据设计实际确定170mm摇手孔至箱顶的距禽LlO根据设计实际确定100mm手动孔至外箱壁的距离Ln根据设计实际确定40mm手动孔至箱底的距离L12根据设计实际确定38mm轴承中心至外箱壁的距离L13根据设计实际确定340mm固定螺钉至外箱壁的距离Ln一10mm固定螺钉至外箱底的距离L15一10mm3.2 带锯机附件的设计带锯机

32、的附件包括起箱盖螺钉、定位销、螺塞、刷子等零件。同样的，我们需要运用很多的经验公式来计算出它的各个尺寸的大小。零件作用刷子共10个：上下轮各5个，一个刷轮上的肉末，两个刷锯条上面的肉末弹簧2个：上下轮各1个，用于调节上下轮的刷子的松紧。橡胶手柄2个：上下箱体各1个，用于开启箱盖。塑料槽1个：置于下轮的下面，用于接轮上点下来的油和水。第四章轴系零部件的设计4.1 轴的设计选择轴承一般应根据机械的类型、工作条件、可靠性及轴承的工作转速n,预先确定一个适当的使用寿命Lb（用工作小时表示），再进行额定动载荷和额定静载荷的计算。各类机械所需轴承使用寿命的推荐值查参考文献2表6-2-12。4.1.1 锯轮

33、轴的设计在第二章，表2.1中已经计算得知锯轮的工作压力为150N,锯轮锯轮质量大概为25Kg,即径向外载FA为250N。查参考文献18表16-7得到：当量动载荷的径向系数X和轴向系数Y分别是：1,0,当量动载荷P,按参考文献L18式6-2-2计算P=XFr+YFr=IX（150+250）=400N初步确定轴的最小直径先初步的估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理HBS2202500查参考文献18表15-2得，C=118计算轴的直径，查参考文献1815-2式：dC31=IOmmminV查参考文献1表6-1,选用的地轴承代号为：6214在表2.2中已经计算得到轴上的功率R=2.25Rw、

34、转速nw=660rmin计算扭矩（：T1=955OZ362NImm由于轴所收的载荷是从轴上零件上传过来的，计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。我们中点轴受力矩后，可针对某些危险的截面作出校核和计算。按第三强度理论，计算应力Gca=.f2+42对于直径为d的圆轴，弯曲应力:扭转切应力为:将和T代入式中，查参考文献18表15T,=0.6、由于轴是45钢，代如数据进行核算，则=J令+嚼A=-I”f-1=MPa（轴向力引起的压应力和弯曲应力相比，一般较小，故忽略不计）轴的外形和尺寸，以及载荷的基础上我们还要验算和分析几

35、个危险截面，算出安全系数由于只要是受扭转切应力，应满足rKT0+材料是均匀的，因此S=L3L5。轴在载荷作用下，将产生扭转变形。若变形超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机构应有的工作性能。轴的扭转变形用每米长的扭转角W来表示。传动轴扭转角为=5.73会IO,二3p=0.51(。)/川4.1.2 滚动轴承6214的参数表4.1滚动轴承6214的参数轴承代号基本尺寸mm安装尺寸mm基本额定动载荷Cr/mm基本额定静毂荷Cr/mm迹象转速/(rmin)dDB%daDaras621470125241.5791161.560.845.0480060004.2 轴的校核主动轮与从动轮之

36、间理论上是点接触或线接触。在载荷的作用下，接触处因弹性变形而形成一个微小的接触面，轴材料在其上各自产生与接触面垂直的接触应力和与接触面平行的剪切应力。由于接触面很小，因而这种应力往往很大，而且在锯轮运转过程中这种应力是交变的。对于滚子从动件盘形锯轮机构，滚子与锯条理论上为线接触，考虑到弹性变形，实际上为很小的面接触。接触面上的最大接触应力可按赫兹公式计算I14.1(MPa)将相关数据查参考文献2式4T得sh=2HB+40由于凸轮机构运转过程中法向压力F和凸轮轮廓接触点曲率半径是变化的，为凸轮转角U的函数，因此生也是U的函数。接触强度校核必须对凸轮机构一个运动循环中的最大接触应力进行计算，并要求

37、满足：4川(4-2)第五章带锯条的张紧装置的设计在带锯锯切时，为了提高锯切稳定性和锯切效率，保证锯切精度，锯条必须具有足够的张紧力。在生产上，通常带锯锯条的张紧应力为78.4117.6MPa,平均为98MPa。如果在此基础上，提高张紧应力，也就是采用高张紧带锯条，对于稳定锯切是十分有益的。但是张紧应力过大，锯条会因局部应力集中程度过高，抗拉强度不够而断裂，或由于锯干疲劳而引起锯条的最大张紧应力，使锯条在最佳状态下，安全、高效、准确地锯切加工。5.1建立力学模型带锯条在锯切时，由于弯曲、碾压、张紧、上锯轮倾斜安装、锯轮旋转、切削等因素，使锯身承受多种应力作用，处于复杂应力状态。由于锯身因切削、锯

38、轮倾斜和温度等因素引起的应力被锯身碾压应力部分补偿，因此可以近似取张紧应力和弯曲应力代表整个锯身上承受的应力。也就是说，在分析锯条强度时，主要考虑由这两种变形所造成的拉伸应力。本文主要研究在张紧状态下，特别是在高张紧时，带锯条的应力分布。一般所说的带锯条的张紧应力是指锯身横截面上（不包括齿缘部分）承受的拉应力，该应力可用材料力学轴向拉伸公式计算。但是在齿缘处，由于集中，该应力不能用材料力学的公式计算，但是对带锯条张紧应力的确定及强度校核又是十分重要的，因此必须寻找一个有效的计算方法。锯身横截面上的张紧应力可用下式计算：o1=F（BS）（1）式中:1一一锯身横截面上的张紧应力（MPa）；F在锯轮

39、上张紧的任意一侧锯条的张紧力（N）；B不包括齿高的锯身宽的（mm）;S锯条宽的（mm）；在研究时，如果选择锯条的张紧应力在9896MPa范围内，根据给定的锯条参数B、S,由（1）式可计算出张紧应力F,把该张紧力作为载荷作用在锯身面上。锯条张紧在锯轮上时，锯身横截面不产生弯曲现象，为一个连续的平面形物体。假如在垂直于锯条长度方向上将锯身截断，不考虑弯曲、碾压、切削等其他因素的影响，仅有张紧力作用在横截面上。对于形状复杂的锯齿处的内力，可根据内力沿结点传递的原理，用弹性力学平面问题的有限元法莱计算。在锯条上截取长度等于一个齿锯部分，用三角形单元法进行离散，按静力等效原则将单位宽的上的内力（张紧力）

40、转移为结点载荷，作用在锯身一侧，另一侧为钱支承情况，如图1所示。5.2 带锯条及锯轮的基本参数研究时选择的锯条基本参数列入表1中，锯轮直径为IlOOmln。表5.1带锯条的尺寸及角度参数名称前角(o)楔角（O）后角(o)齿距(mm)齿高(mm)宽度(mm)厚度(mm)齿腹面半径（mm）数值25452036121251.0555.3 计算结果与分析根据弹性力学平面问题有限元法求解盈利的基本原理，设计程序框图，用BASIC语言编制程序，将基本参数、几何性质、支撑情况和结点载荷等方面数据输入到计算机中进行计算。锯身横截面上各点的张紧应力和用公式(1)计算的结果是相同的。齿缘部分应力分布比较复杂，锯身

41、宽度越大的部位，其张紧应力越小，仅是锯身张紧应力的O.85%o反之，锯身宽度越小的部位，其张紧应力越大，例如齿槽底单元B处的张紧应力为最大，最大张紧应力大约是锯身横截面上张紧应力的1.3倍。最大张紧应力CmaX随着锯身横截面上的张紧应力。1增大而增大，如图2所示。若用数理统计的方法进行线性回归，可得如下回归方程：oImax=O.071+1.263o1(MPa)(2)在上式中，常数项的数值和很小，如果忽略不计，贝女1=1.263。1,L263即是应力集中系数。一般取集中系数L22.5,可见对于带锯锯齿应力集中系数偏于下限，这是因为在设计锯齿时，通常都考虑到了应力集中问题，在结构上尽量减小应力集中

42、的影响。回归时其相关关系系数R=09999,偏差S=O.0319,计算结果表明最大张紧应力与锯身横截面上的张紧应力成线性关系，可用一般线性公式表示：olmax=a+bo1(3)如果张紧应力。1为一定值，最大张紧应力。InlaX主要与齿腹半径有关。当齿腹面半径变化时，锯齿的角度参数和形状也要改变，导致三角形单元结点坐标的变化。将不同的单元结点坐标输入计算程序中，可以算出相应的最大张紧应力，此时公式(3)中的系数a、b值不同，但是。IlnaX和。1之间的线性关系不变。因此用有限元法课精确计算出任意形状锯齿上任意点的张紧应力。在此基础上，可以进一步推知，如果锯身横截面上作用有均匀拉应力，则最大拉应力

43、与锯身横截面上的拉应力也成线性关系。带锯条的张紧应力应根据锯条的稳定性和强度来规定。锯钢在静载荷下的抗拉强度极限可达到1500MPa,可以承受由弯曲和张紧变形产生的拉应力。但是绕在上下锯轮上的带锯条是承受不对称循环交变应力作用，锯条的破坏属于疲劳破坏，实际计算带锯条强度时必须考虑疲劳极限和安全系数。除此之外，还要考虑锯条的断裂强度，锯钢冶炼或者在锯条修整中由于材料结构与工艺缺陷等因素可能存在着原始的微裂纹缺陷，如：磨痕、冲压棱角或显微结构中的薄弱部位等，会产生应力集中，使局部应力过高。由于应力集中和疲劳破坏的影响，使锯条允许的抗拉强度极限大大下降。若平均应力与应力波动幅度之间匹配得当，可杜绝锯

44、条疲劳开裂的发生。(1)平均应力降低可以提高锯条疲劳开裂的发生；(2)平均应力大则应力波动幅度就得减小，这就是高张紧窄锯路工艺技术的理论基础。采用薄带锯，则锯条绕过锯轮时的弯曲应力和应力波动幅度减小，从而可知加大张紧力以增加平均应力。综上所述，确定锯条张紧应力，尤其是高张紧应力是一个复杂的问题，应有足够的理论根据和科学的计算方法。5.4 结论(1)张紧力一定时，锯身横截面上各点张紧应力值相同，但是齿缘处呈复杂应力状态，齿尖张紧应力最小，齿槽底张紧应力最大。(2)最大张紧应力与锯身横截面上的张紧应力成线性关系，将不同的锯身和锯齿参数代入任意计算程序中，就可以求的任意齿形任意点的张紧力应力。（3）

45、研究结果表明，用有限元法可以精确计算出锯身各点的张紧应力，由于张紧应力是锯身承受的主要应力，因此，对于带锯条的强度校核和高张紧带锯条的研究具有十分重要的意义。5.5 本设计中选用的张紧装置第六章可控硅无级变速系统的设计6.1 可控硅的概念和结构晶闸管又叫可控硅(SiliConCOntrOnedRectifier,SCR)o自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极(图4.1(a)：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号(图4.2(b)可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管完全不同的工作