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中文摘要和關(guān)鍵詞
摘 要： 本文根據(jù)筷子現(xiàn)有的制作工藝及加工設(shè)備的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了對(duì)竹筷采用摩擦原理進(jìn)行機(jī)械拋光的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置的選擇、功率計(jì)算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核、機(jī)架和箱體等幾個(gè)主要方面的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)V帶傳動(dòng)的研究，結(jié)合目前的發(fā)展情況和所要面臨解決的問(wèn)題，建立了適應(yīng)于竹筷拋光機(jī)的V帶傳動(dòng)方案，設(shè)計(jì)具有傳遞大功率、小重量、利于加工等優(yōu)點(diǎn)的傳動(dòng)裝置。在設(shè)計(jì)中，考慮到其傳遞的功率大和傳動(dòng)的平穩(wěn)性，重點(diǎn)對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：摩擦拋光；V帶傳動(dòng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；裝配
Abstract and Keyword
Abstract： This article according to the bamboo chopsticks existing manufacture craft and in the processing equipment foundation, detail elaborated bamboo chopsticks uses the friction principle to carry on the machinery polishes, its main content including power unit, the choice of transmission device, power computation, axis structural design as well as intensity examination, rack and box body and so on several principal aspects designs. Through to V belt transmission research, the union at present development situation and must face the solution the question, established adapted in the bamboo chopsticks buffing machine V belt transmission plan, the design has the transmission high efficiency, the small weight, favor merit the and soon processing transmission device. In the design, considered its transmission the power is big and the transmission stability, the key countershaft structure carries on the design.
Key word: scraping polishing; V belt transmission; Structural design; Assembly
第一章 緒論
隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)筷子的要求也越來(lái)越高，不再只要求其堅(jiān)固耐用，更要求其外表美觀，在實(shí)現(xiàn)其基本使用功能的同時(shí)，達(dá)到裝飾廚房或餐廳的目的；另一方面，生活水平的提高也激發(fā)了人們更新筷子的欲望，筷子的使用周期縮短，這使得社會(huì)需求量增大，款式更新速度提高。這就對(duì)筷子的制作工藝及加工設(shè)備提出了新的要求 ，筷子的生產(chǎn)已基本脫離了以前的模式 ，轉(zhuǎn)而以工業(yè)化的生產(chǎn)為主。
在70年代以前，國(guó)內(nèi)的竹工機(jī)械幾乎是一片空白。據(jù)現(xiàn)有的資料，當(dāng)時(shí)的竹子除造紙外，主要用作建筑腳手架和曬墊涼席，前者是使用原竹，后者則基本上是手工破篾，手工編織，最多使用了手搖分片機(jī)，談不上使用機(jī)械。 進(jìn)入80年代，竹材加工業(yè)迅速向深加工發(fā)展，為適應(yīng)竹材加工的需要，逐步從境外引進(jìn)了一些竹材加工機(jī)械，但是引進(jìn)機(jī)械不僅價(jià)格高，而且維修困難，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)。鑒于這種情況，國(guó)內(nèi)一些有遠(yuǎn)見(jiàn)的廠家開(kāi)始投入大量人力、物力、財(cái)力研制竹工機(jī)械，進(jìn)入90年代，國(guó)內(nèi)的竹工機(jī)械行業(yè)已可以為竹材加工企業(yè)提供品種規(guī)格基本齊全的各類竹工機(jī)械。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的竹工機(jī)械種類繁多起來(lái)。因此竹筷拋光機(jī)作為竹工機(jī)械的一種，就具有很大的市場(chǎng)需求量。
我國(guó)光整加工及去毛刺技術(shù)的發(fā)展起步較晚，它一問(wèn)世便受到有識(shí)之士的重視和青睞。被稱為終加工工序的光整技術(shù)已從金屬領(lǐng)域擴(kuò)展到非金屬領(lǐng)域，成為現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)發(fā)展必不可少的內(nèi)容。以“三新”（即技術(shù)新、工藝新、設(shè)備新）、“三高”（即質(zhì)量高、生產(chǎn)率高、效益高）為特點(diǎn)的光整加工必然取代存有種種弊端傳統(tǒng)加工方法。尤其加入WTO后，與國(guó)際慣例接軌，光整技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用更為迫切和重要。這一正在興起“朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，具有蓬勃旺盛的生命力，有著潛在的巨大市場(chǎng)。光整加工是機(jī)械加工零件需急迫解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，更是現(xiàn)代市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)必然發(fā)展的大勢(shì)所趨。近年來(lái)，我國(guó)的拋光技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，目前，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域常用的拋光方法有：機(jī)械拋光、化學(xué)機(jī)械拋光、熱化學(xué)拋光、等離子體(離子束)拋光。化學(xué)機(jī)械拋光引起的沖擊和振動(dòng)會(huì)使樣品受損，而熱化學(xué)拋光具有加工溫度很高的缺點(diǎn)；等離子體(離子束)主要用于對(duì)曲面拋光，材料去除速率很低，它的不足之處還在于要選擇刻蝕層或平面層，從而使拋光工藝變得更加復(fù)雜。針對(duì)竹筷的特點(diǎn)，也能達(dá)到提高產(chǎn)品檔次、去除毛刺、棱邊倒圓、銳邊鈍化，提高粗糙度等級(jí)，提高其表面綜合質(zhì)量性能和使用性能，延長(zhǎng)其使用壽命等各種要求，機(jī)械拋光固然有不足之處，但是和以上拋光技術(shù)相比能降低成本，同時(shí)能達(dá)到竹筷的拋光精度。
美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家新研制成的NH-125k超聲波模具拋光機(jī)采用高頻電火花脈沖電源與超聲波快速振動(dòng)研磨的原理進(jìn)行拋光。它能完成一般拋光工具難以伸人的窄槽、窄縫、邊、角等曲折部位的拋光，拋光后不塌棱角，不影響模具的精度。該機(jī)的上市可以解決用戶過(guò)去因工件形狀復(fù)雜難以達(dá)到拋光要求這一難題，并且縮短了拋光時(shí)間，提高了工作效率。趨勢(shì)有如下特點(diǎn)：具有振動(dòng)頻率自動(dòng)跟蹤功能， 以適應(yīng)各種外界條件的變化，從而使換能器始終工作在最佳狀態(tài)，大大地提高了工作效率；精拋不影響工件精度，不塌棱角；工具頭取材廣泛，用戶均可自制；操作簡(jiǎn)單易學(xué)；超聲波電脈沖復(fù)合拋光；超聲波鏡面拋光；“電蝕”快速墨菊修直、斷錐取出；“砂底”、打砂底、毛面粗紋；多項(xiàng)強(qiáng)大功能；超聲波輸出無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；電脈沖輸出無(wú)級(jí)凋節(jié)；微電腦控制，工作頻率數(shù)字顯示；頻率自動(dòng)跟蹤，不需人工調(diào)諧；內(nèi)置穩(wěn)壓電源。
鑒于以上情況，為了滿足市場(chǎng)發(fā)展需求，通過(guò)反復(fù)思考設(shè)計(jì)，從加工成本出發(fā)，本文創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出一種竹筷拋光機(jī)。
第二章 整體設(shè)計(jì)部分分析
2、1 竹筷拋光機(jī)的工作原理
將竹筷放入六角木桶內(nèi)，打開(kāi)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)，帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)芯軸傳遞轉(zhuǎn)速，竹筷在六角木桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)相互摩擦以及在棱角的打磨而拋光。
2、2 竹筷拋光機(jī)的整體結(jié)構(gòu)
竹筷拋光機(jī)大體由軸、皮帶輪、箱體、軸承、軸承座、機(jī)架、動(dòng)力裝置組成。
2、3 動(dòng)力裝置的選擇
對(duì)于一般的機(jī)器，選擇的動(dòng)力裝置為電動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)。而竹筷拋光機(jī)的動(dòng)力裝置選擇電動(dòng)機(jī)，因?yàn)楹捅炔裼蜋C(jī)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1) 適用范圍廣。對(duì)于一般工廠的車間，用電都比較方便。
2) 成本低。加工同樣數(shù)量的竹筷耗電量成本要低于柴油成本。
3) 衛(wèi)生程度高。由于竹筷加工過(guò)程中，柴油機(jī)的油煙會(huì)污染竹筷，而電動(dòng)機(jī)在加工過(guò)程中無(wú)污染物。
2、4 傳動(dòng)裝置的選擇
目前，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域常用的機(jī)械傳動(dòng)有：帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其他。例如低速重型及極其惡劣的工作條件下應(yīng)用，齒輪傳動(dòng)的制造及其裝置精度要求高，價(jià)格教貴。且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也不適宜拋光機(jī)的傳動(dòng)，而帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉，以及緩沖吸振等特點(diǎn)，故傳動(dòng)裝置選帶傳動(dòng)。
第三章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：確定傳動(dòng)方案，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)，計(jì)算總傳動(dòng)比和合理分配各級(jí)傳動(dòng)比，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，為設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)件和裝配圖設(shè)計(jì)提供條件。
3、 1 確定傳動(dòng)方案
傳動(dòng)方案一般用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖表示，它反映運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線和各部件的組成和連接關(guān)系。 圖3-1為拋光機(jī)傳動(dòng)裝置及機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
圖3-1
為降低成本，本文決定剪除以上變速箱裝置，采用一級(jí)傳動(dòng)，其傳動(dòng)方案圖如圖3-2所示
圖3-2
3、2 選擇電動(dòng)機(jī)
選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括：電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，要確定電動(dòng)機(jī)具體型號(hào)。選擇電動(dòng)機(jī)的順序如圖3-3所示
1) 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式
電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式要根據(jù)電源（交流和直流）.工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸等）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。沒(méi)有特殊要求時(shí)均應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)用得最多。表12 1所列Y系列電動(dòng)機(jī)為我國(guó)推廣采用的新設(shè)計(jì)產(chǎn)品，適用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)合，以及要求具有較好啟用性能的機(jī)械。在經(jīng)常啟用. 制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合（如起重機(jī)），要求電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過(guò)載能力大，則應(yīng)選用起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)YZ型（籠型）或YZR型（環(huán)繞型）。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式等，可根據(jù)防護(hù)要求選擇。同一類型的電動(dòng)機(jī)又具有幾種安裝型式，應(yīng)根據(jù)安置條件確定。
2) 選擇電動(dòng)機(jī)的容量
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱大而過(guò)早損壞；容量過(guò)大，則增加成本，并且由于功率和功率因數(shù)低而造成浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)動(dòng)發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過(guò)額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過(guò)熱，通常不必效驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。所需電動(dòng)機(jī)功率為
P= Kw （3-1）
式中： P——工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)需要功率，Kw；
P——工作機(jī)所需輸入功率，Kw；
η——電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。
工作機(jī)所需功率P 應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得，例如
P= Kw
或 P= Kw （3-2）
式中： F——工作機(jī)的阻力，N；
ν——工作機(jī)的線速度，m/s;
T——工作機(jī)的阻力矩，N·m；
n——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min;
η——工作機(jī)的效率。
總效率η按下式計(jì)算：
η = η η η ... η （3-3）
其中η、 η、 η 、... η 分別為傳動(dòng)裝置中每一傳動(dòng)副（齒輪、蝸桿、帶或鏈）每對(duì)軸承、每個(gè)聯(lián)軸器的效率，其概略值見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-7。選用此表數(shù)值時(shí)，一般取中間值，如工作條件差，潤(rùn)滑維護(hù)不良時(shí)取最低值，反之取高值。本文取帶傳動(dòng)的效率為0.96，滾動(dòng)軸承的效率為0.99，故總的效率為0.96。
3) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
同一類型的電動(dòng)機(jī)，相同的額定功率有多種轉(zhuǎn)速可供選用。如選用低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，因極數(shù)較多而外廓尺寸及重要較大，故價(jià)格較高，但可使傳動(dòng)裝置總動(dòng)比及尺寸減小。選用高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反。因此應(yīng)全面分析比較利弊來(lái)選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
按照工作機(jī)轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍，可以推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍，如
n =（i i……i） r/min （3-4）
式中：n——電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍，r/min；
i i……i——各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍
對(duì)Y系列電動(dòng)機(jī)，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動(dòng)機(jī)，如無(wú)特殊需要，不選用低于750r/min的電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、容量和轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1～12-11查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)，并記錄其型號(hào)、額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、外形尺寸、中心高、軸伸尺寸、鏈聯(lián)接尺寸、地腳尺寸等參數(shù)備用。
設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置時(shí)一般按工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd計(jì)算，轉(zhuǎn)速則滿載轉(zhuǎn)速。
本文選用Y160M1-8型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，其額定功率為4kw，滿載速度為720r/min，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-3 ，機(jī)座帶底腳，端蓋無(wú)凸緣電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸得其、外形尺寸、中心高、軸伸尺寸、鏈聯(lián)接尺寸、地腳尺寸。
圖3-3
查表得：A=254，B=210，C=108，D=42，E=110，F(xiàn)=14，G=42.5，H=180，K=15，AB=330，AC=325，AD=255，HD=385，BB=270，L=600。
3、3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各傳動(dòng)比
傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求應(yīng)為
i = （3-5）
式中：n——電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，r/min。
在已經(jīng)總傳動(dòng)比要求時(shí)，如何合理選擇和分配各級(jí)傳動(dòng)比，要考慮以下幾點(diǎn)：
（1）各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選取。
（2）應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小、重量較輕。
（3）應(yīng)使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免干涉碰撞。
本設(shè)計(jì)為節(jié)約成本設(shè)計(jì)成一級(jí)帶傳動(dòng)，其總傳動(dòng)比為4，符合《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-8：
傳動(dòng)類型
傳動(dòng)比
傳動(dòng)類型
傳動(dòng)比
平帶傳動(dòng)
≤5
錐齒輪傳動(dòng)：1、開(kāi)式
2、單級(jí)減速器
≤5
≤3
V帶傳動(dòng)
≤7
圓柱齒輪傳動(dòng)
1、開(kāi)式
2、單級(jí)減速器
3、單級(jí)外吁合和內(nèi)愈合行星減速器
≤8
≤4~6
3~9
蝸桿傳動(dòng)： 1、開(kāi)式
2、單級(jí)減速器
15~60
8~40
鏈傳動(dòng)
≤6
摩擦輪傳動(dòng)
≤5
各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比（參考值），V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比≤5，傳動(dòng)裝置的實(shí)際傳動(dòng)比要由選定的標(biāo)準(zhǔn)帶輪直徑準(zhǔn)確計(jì)算，因而與要求傳動(dòng)比可能有誤差。一般允許工作機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與要求轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差為±（3~5）%。
3、4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件時(shí)，需要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率，因此應(yīng)將工作機(jī)上的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率推算到各軸上。
本設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)有二軸，依次為Ⅰ、Ⅱ軸，則
1) 各軸轉(zhuǎn)速
n= n = （3-6）
n= =180 r/min （3-7）
式中：n為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，
n為傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速
2) 各軸功率
Ｐ＝Ｐ＝4kw （3-8）
Ｐ=Ｐη=4×0.96=3.84kw （3-9）
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-7，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率η=0.96
式中：Ｐ為電動(dòng)機(jī)輸出功率
Ｐ為電動(dòng)機(jī)心軸輸入功率
η為電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率
3) 各軸轉(zhuǎn)距
Ｔ=Ｔ N·m （3-10）
Ｔ＝Ｔiη N·m （3-11）
式中: Ｔ為電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)距
Ｔ＝9550 （3-12） =9550×
=53.05 N·m
Ｔ=255 N·m
Ｔ為傳動(dòng)軸的輸入轉(zhuǎn)距。
第四章 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
4、1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
1) V帶輪的設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度為3.2），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) 帶輪的材料
帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為HT150或HT200，本文選擇HT150。
3) 結(jié)構(gòu)尺寸
鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：（1）實(shí)心式；（2）腹板式；（3）孔板式；（4）橢圓輪輻式。
帶輪基準(zhǔn)直徑d≤2.5d(d為軸的直徑)時(shí)，可采用實(shí)心式；d≤300mm時(shí)，可采用腹板式（當(dāng)D-d≥100mm時(shí)，可采用孔板式）；d＞300mm時(shí)，可采用輪輻式。
（a）
（b）
d=(1.8~2)d, d為軸的直徑 h=0.8h
D=0.5（D+ d） b=0.4h
d=(0.2~0.3)(D-d) b=0.8b
C=() B S= C
L=(1.5~2)d,當(dāng)B〈 1.5 d時(shí)，L=B f=0.2h
h= 290 f=0.2h
式中：P——傳遞的功率
n ——帶輪的轉(zhuǎn)速
z ——輪輻數(shù)
圖4-1 V帶輪的結(jié)構(gòu)
4) 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題：
設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)注意檢查帶輪尺寸與傳動(dòng)裝置外廓尺寸的相互關(guān)系，例如小帶輪外圓半徑是否大于電動(dòng)機(jī)中心高，大帶輪外圓半徑是否過(guò)大造成帶輪與機(jī)械底座相干涉等，要注意帶輪孔尺寸與電動(dòng)機(jī)軸或減速器輸入軸尺寸是否相適應(yīng)。帶傳動(dòng)的主要失效形式為打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)為：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。
本文現(xiàn)已知電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y 160M1-8，額定功率P=4kw，轉(zhuǎn)速n=720r/min,傳動(dòng)比i=4，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為8h。
1) 確定計(jì)算功率Pca
由機(jī)械設(shè)計(jì)表8—6查得工作情況系數(shù)KA=1.1，故
Pca=K P （4-1）
=1.1×4=4.4 kw
2) 選取V帶帶型
根據(jù)要求選擇普通V帶中的A型帶。
3) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8—3和表8—7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=80mm
根據(jù)式（4-2）
dd2=i dd1=4×80=320mm （4-2）
從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=320mm。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8—7，取dd2=320mm。
按式（4-3）驗(yàn)算的速度
V = （4-3）
=
=4.71m/s
驗(yàn)算帶的速度v 對(duì)于普通V帶v=25~30m/s。
V< v
帶的速度合適。
4) 確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
根據(jù)0.7（dd1+ dd2）< a0 < 2（dd1+ dd2），初步確定中心距a0 =400 mm
根據(jù)式（8—20）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
L′d =2 a0 +（dd1+ dd2） + （4-5）
=2×400+（80+320）+
=1464 mm
由機(jī)械設(shè)計(jì)表8—2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L d =1600 mm。
按式（8—21）計(jì)算實(shí)際中心距a
a = a0 +
=400+
=468 mm
5) 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角a1
由公式（4-6）得
a1 =180°－×57.5° （4-6）
=180°－
=141.85°
一般a ≥120°,最小不低于90°,如果a較小,應(yīng)增加a或采用張緊輪
因此主動(dòng)輪上包角合適。
6) 計(jì)算V帶的根數(shù)Z
由式（4-7）知
Z= （4-7）
由n1 =720 r／min、dd1 =125 mm、i=4.8，查表8—5c和8—5d得
P0=1.34 KW
△P0=0.22 KW
查表8-8 得Ka=0.89,查表8—2得 KL =1.03，則
Z= =2.985
取Z =3根 。
7) 計(jì)算預(yù)緊力F0
由式 （4-8）
F=500+qv （4-8）
查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4得q=0.17kg/m,故
F0 = 274.54 Pca
8) 計(jì)算作用在軸上的壓軸力
由式（4-9） F=2zFsin （4-9）
=1556.1
9) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
a) 小帶輪的設(shè)計(jì)
根據(jù)小帶輪基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度d≤2.5d，故本設(shè)計(jì)選取實(shí)心式帶輪，由圖（2） a)的數(shù)據(jù)可得出小帶輪的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖4-2
圖4-2
b) 大帶輪的設(shè)計(jì)
根據(jù)大帶輪的基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度d＞300mm，故本設(shè)計(jì)選取大帶輪為輪輻式帶輪，由圖（2）的數(shù)據(jù)以及接下來(lái)的軸的設(shè)計(jì)中得到d =34mm 可得出大帶輪的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)附圖
4、2 軸的設(shè)計(jì)
1) 軸的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
軸的設(shè)計(jì)也和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。
軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度，剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。
2) 軸的材料
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故本文選用45鋼：調(diào)質(zhì)處理。
3) 軸的計(jì)算
按扭距強(qiáng)度條件計(jì)算
在工作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑，軸的扭距強(qiáng)度條件為
τ=≈≤[τ ] （4-10）
式中：τ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
W ——軸的抗扭截面系數(shù)
n ——軸的轉(zhuǎn)速
P ——軸傳遞的功率
d ——計(jì)算截面處軸的直徑
τ ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
由上式可得軸的直徑
d ≥=A
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，由于軸的材料為45鋼，取A=112。
由 P=P η （4-11）
式中：P——工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率
P——工作機(jī)所需輸入功率
則 P=4×0.96=3.84 kw
d=112×=33.5mm
軸的最小直徑顯然是安裝在大帶輪的直徑，為了使所選的軸直徑與大帶輪的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取大帶輪的直徑，本文取d=34mm,由于大帶輪的L=72mm,左端用擋板定位，為了保證軸端擋圈只壓在大帶輪上而不壓在軸的端面上，故L=70mm。
4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。
首先應(yīng)考慮受載（彎矩和扭矩）較大的軸段，通常是軸上各受力點(diǎn)附近的軸段，為了便于軸上零件的裝拆，故常做成階梯形軸；綜合考慮軸上零件的定位和固定及減少軸的應(yīng)力集中，這是決定階梯軸的相鄰直徑變化大小的重要因素。
1) 擬定軸上零件的裝配方案
擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，軸上零件的裝配方案對(duì)軸的結(jié)構(gòu)形式起著決定性的作用?，F(xiàn)擬訂兩種裝配方案：第一種、將箱體的軸向定位用套筒。第二種、將箱體的軸向定位用絲桿法蘭，其軸的裝配方案如下所示：
顯而易見(jiàn)，較第一種方案在第二種方案中，對(duì)于箱體的軸向定位更好，本文選第二方案。
圖4-2 （a）
圖4-2 （b）
2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
確定軸的徑向尺寸時(shí)，要在初估軸徑的基礎(chǔ)上，考慮軸承型號(hào)選擇、軸的強(qiáng)度、軸上零件的定位和固定，以及便于加工裝配等。
(1) 為了滿足大帶輪的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，又由于Ⅱ-Ⅲ段需安裝軸承，為了使軸的直徑d與軸承的孔徑相適應(yīng)，故需選取軸承型號(hào)
(2) 初步選取軸承
根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動(dòng)摩擦軸承和滾動(dòng)摩擦軸承兩大類。滾動(dòng)軸承由于摩擦系數(shù)小，起動(dòng)阻力小，而且它標(biāo)準(zhǔn)化選用，潤(rùn)滑，維護(hù)都很方便，因此在一般機(jī)械中應(yīng)用較廣，而且滑動(dòng)軸承成本較高，故本文我們選用滾動(dòng)軸承
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-1，以及拋光機(jī)中軸承的性能特點(diǎn)：主要承受徑向載荷，選取深溝球軸承，這種軸承在工作中允許內(nèi)，外圈軸線偏斜量≤8’~16’,可大量生產(chǎn)，價(jià)格較低，很適合本文成本計(jì)算不能太高的產(chǎn)品。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1，常用的深溝球軸承，選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6008，其尺寸為d×D×T=40×68×30 ，故d=d=40mm。
a) 滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)
軸系的軸向固定和調(diào)整
本設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)軸承座對(duì)軸承定位。
b) 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封
潤(rùn)滑：在摩擦面加入潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護(hù)零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán)潤(rùn)滑時(shí)還能起到散熱降溫的作用。由于液體的不可壓縮性，潤(rùn)滑油膜還具有緩沖、吸振的能力。使用膏狀的潤(rùn)滑脂，既可防止內(nèi)部的潤(rùn)滑劑外泄，又可阻止外部雜質(zhì)侵入，避免加劇零件的磨損，起到密封作用。
本設(shè)計(jì)采用脂潤(rùn)滑，（當(dāng)滾動(dòng)軸承速度較低時(shí)，常采用脂潤(rùn)滑，脂潤(rùn)滑的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于密封，一般每隔半年左右補(bǔ)充或更換一次潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂的裝填量不應(yīng)超過(guò)軸承空間的1/3~1/2，可通過(guò)軸承座上的注油孔及通道注入。
密封：軸伸端密封方式有接觸式和非接觸式兩種，氈圈密封在接觸式密封中壽命是較低的，由于其簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，適用于脂潤(rùn)滑軸承中，故本設(shè)計(jì)中選用氈圈密封。
(3) 選取滾動(dòng)軸承座
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-15，參照所選軸承，由滾動(dòng)軸承座產(chǎn)品目錄中初步選取SN208。
其尺寸為d×d×D×g=40×50×68×30，故L= (A-g)/2+B=57.5mm d=d=50mm,
根據(jù)滾動(dòng)軸承座的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取滾動(dòng)軸承座的外端面與大帶輪右端面間的距離 L =20mm 故取L=77.5mm?！?
(4) 選取法蘭
對(duì)于箱體的軸向及周向定位，我們本文選取法蘭，
根據(jù)拋光機(jī)的實(shí)際工作能力，取箱體的長(zhǎng)度L’=800mm 為了便于法蘭盤(pán)的裝拆，需要留L’=20mm的扳手空間，然后取法蘭的寬度L”=30mm,得到L=27.5+20+30+800+30+20+27.5=955mm。法蘭的其它尺寸如附圖
圖4-3
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
(5) 軸上零件的周向定位
確定軸的軸向尺寸主要取決于軸上傳動(dòng)件及支承件的軸向?qū)挾燃拜S向位置，并應(yīng)考慮有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度。一般要注意以下幾點(diǎn)
a) 保證傳動(dòng)件在軸上的固定可靠
b) 支承件的位置應(yīng)靠近傳動(dòng)件
c) 應(yīng)便于零件的裝拆
鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，鍵連接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。半圓鍵工作時(shí)靠其側(cè)面來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，由于軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般只用于輕載靜聯(lián)接中，楔鍵緊后，軸和輪轂的[配合產(chǎn)生偏心和偏斜，主要用于轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，；平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性較好等優(yōu)點(diǎn)，本文我們選取普通平鍵。
大帶輪與軸的聯(lián)接采用平鍵連接，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》平鍵截面b×h=10×8，鍵槽用鍵槽銑刀加工，一般鍵的長(zhǎng)度L可按輪轂的長(zhǎng)度而定，即鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的長(zhǎng)度，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1，鍵的長(zhǎng)度系列L=56mm。同時(shí)為了保證帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇帶輪輪轂與軸的配合為H7/n6。
滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
(6) 確定軸上圓角和倒角尺寸
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-2，
直徑d
>6~10
>10~18
>18~30
>30~50
C或R
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
直徑d
>50~80
>80~120
>120~180
C或R
2.0
2.5
3.0
取軸端倒角為1.6×45°,各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)附圖
(7) 求軸上的載荷
a) 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
軸所受的載荷是從軸上零件傳來(lái)的。計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起，在作計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷，并將其分解成水平分力和垂直分力。
根據(jù)下面的箱體設(shè)計(jì)得其總體尺寸為：長(zhǎng)L=800mm,寬B=700mm。
如 圖：
圖4-3
求其體積：V=L×S （4-12）
=0.35×0.35×6×0.8/
=0.17 m
由于竹子的密度 ρ =0.9 kg/m
根據(jù)實(shí)際拋光情況設(shè)計(jì)其每次加入量為箱體體積的2/3，則竹筷的重量為
G =Vρ×98 （4-13）
=9.8××0.17×0.9×10
=980N
考慮其工作時(shí)，竹筷對(duì)軸有沖擊力，查資料得其對(duì)軸的作用力為重力的1.5倍，故箱體（本身質(zhì)量忽略）對(duì)軸的壓軸力為
F=980×1.5=1470N
本軸沒(méi)有受到周向力。
b) 作出彎矩圖
根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出總彎矩并作出M圖
M= （4-14）
c) 作出扭矩圖
在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值，對(duì)于深溝球軸承a=B/2=15mm，因此
圖4-4
作出軸的支承矩
L=70+20+27.5+15=132.5 mm
L=15+955/2=492.5 mm
L=955/2+27.5+15=520 mm
則其軸的載荷分析圖如下：
圖4-5 軸的載荷分析圖
列平衡方程有:
F+F=F+F (1) （4-15）
T+F·L+F·(L+L+L)=F·(L+L) (2) （4-16）
F=F
F =F
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的M值列于下表：
載 荷
垂直面V
支反力F
F=3760.78 N F=260.22 N
彎矩 M
M=205507.5 N·mm
M=390309.15 N·mm
扭矩
T=255000 N·mm
按彎矩合成應(yīng)力效核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度，根據(jù)公式
σ= 及上表的數(shù)值 （4-17）
式中： σ——軸的計(jì)算應(yīng)力 ，單位為MPa
M ——軸所受的彎矩 單位為N·mm
T ——軸所受的扭矩 單位為N·mm
W ——軸的抗彎截面系數(shù) 單位為N·mm
查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-4，抗彎抗扭截面系數(shù)公式 W=0.1d=0.1×50
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取a≈0.3，若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取a≈0.6，若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取a=1，本文根據(jù)工作機(jī)的實(shí)際情況 取a=0.6。
則 σ=33.451
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1，查得[σ]=
60MPa ，因此 σ〈 [σ]，故安全。
4、3 零件校核
鍵的強(qiáng)度校核
鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-2
許用擠壓應(yīng)力
許用壓力
聯(lián)接工作方式
鍵或轂、軸的材料
載荷性質(zhì)
靜載荷
輕微沖擊
沖擊
[σ]
靜聯(lián)接
鋼
120~150
100~120
60~90
鑄鐵
70~80
50~60
30~45
[P]
動(dòng)聯(lián)接
鋼
50
40
30
查得許用擠壓應(yīng)力
[σ]=100~120MPa,取其平均值，[σ]=110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度 l=L-b=56-10=46mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k = 0.5h = 0.5×8 = 4 mm。由式
σ= （4-18）
=
=81.52MPa<[σ] (合適)
第五章 箱體及機(jī)架設(shè)計(jì)
5.1 箱體的設(shè)計(jì)
箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題
箱體要具有足夠的剛度
本設(shè)計(jì)箱體在加工和使用過(guò)程中，因不受很大的變載荷，因此設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
1) 合理選材
從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，可以選用木制箱體，同時(shí)考慮其拋光原理屬于摩擦拋光，故在箱體的內(nèi)表面加一層有一定粗糙度的薄板不銹鋼材料以便拋光竹筷，也起到加固箱體的作用。
2) 合理確定箱體的尺寸與形狀
箱體的尺寸直接影響它的剛度，首先要確定合理的箱體壁厚δ，它與受載大小有關(guān)。由于箱體受載不大，故選取δ=10 mm。由于箱體的棱角起拋光作用，故箱體的形狀直接影響它的工作性能，以致拋光機(jī)的多棱角的選擇成為當(dāng)務(wù)之急。目前，一般的箱體選擇有：三角木桶、六角木桶、八角木桶。三角木桶由于其棱角過(guò)少，摩擦邊不夠，造成用電量過(guò)大，其效率不高；八角木桶由于其棱角過(guò)多，使其內(nèi)角過(guò)大，造成棱邊太平緩，不利于拋光，故效率也不高；六角木桶因?yàn)閽伖饨嵌群线m，棱邊數(shù)也足夠加工，故效率較其它的要高，所以本設(shè)計(jì)選取六角木桶。
3) 便于加工
對(duì)于箱體在加工過(guò)程中因?yàn)橐阌谂判挂约爸匦路湃胫窨?，本文因此而設(shè)計(jì)了一個(gè)活動(dòng)倉(cāng)門(mén)，利用鉸鏈將其固定。
4) 箱體形狀應(yīng)力求勻稱、美觀
外形的簡(jiǎn)潔和整齊會(huì)增強(qiáng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的美感，本文主要設(shè)計(jì)其對(duì)稱。
5.2 機(jī)架設(shè)計(jì)
5.2.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則
（1）工況要求
任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如：保證機(jī)架上安裝的零件部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外行或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。
本文中的拋光機(jī)考慮到加工工人的操作，故將機(jī)架的高度設(shè)計(jì)為1500mm。
（2）剛度要求
在必須保證特定外行條件下，對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度。這里選取機(jī)架的材料為角鋼，能滿足其剛度。
（3）強(qiáng)度要求
對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時(shí)也能滿足強(qiáng)度的要求。但對(duì)于重載設(shè)備的強(qiáng)度要求必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機(jī)架上任何點(diǎn)的應(yīng)力都不得大于允許應(yīng)力。此外，還要滿足疲勞強(qiáng)度的要求。
對(duì)于某些機(jī)器的機(jī)架尚需滿足振動(dòng)或抗振的要求。例如振動(dòng)機(jī)械的機(jī)架；受沖擊的機(jī)架；考慮地震影響的高架等。
（4）穩(wěn)定性要求
對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎—壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題。設(shè)計(jì)的梯形架能有效的解決穩(wěn)定性要求
（5）美觀
目前對(duì)機(jī)器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外行美觀。
（6）其他
如散熱的要求；防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對(duì)于精密機(jī)械、儀表等熱變形小的要求等。
5.2.2 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求
在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重。
（1） 機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。
（2） 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
（3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。
（4） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。
（5） 抗振性能好。
（6） 耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量小修理。
（7） 有導(dǎo)軌的機(jī)器要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。
5.2.3 設(shè)計(jì)步驟
（1）初步確定機(jī)架的形狀和尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和一般要求，初步確定機(jī)架結(jié)構(gòu)的形狀的尺寸，以保證其內(nèi)外部零件能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）根據(jù)機(jī)架的制造數(shù)量、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小，初定制造工藝。例如非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備單件的機(jī)架、機(jī)座，可采用焊接代替鑄造。
（3）分析載荷情況。載荷包括機(jī)架上的設(shè)備重量、機(jī)架本身重量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)載荷等。對(duì)于高架結(jié)構(gòu)，還要考慮風(fēng)載、雪載和地震載荷。
（4）確定結(jié)構(gòu)的形式。例如采用桁架結(jié)構(gòu)還是板結(jié)構(gòu)等。在參考有關(guān)資料，確定結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)（既高、寬、板厚與材料等）。
（5）畫(huà)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
（6）參數(shù)類似設(shè)備的有關(guān)規(guī)范、規(guī)程，確定本機(jī)架結(jié)構(gòu)所允許的撓度和應(yīng)力。
（7）進(jìn)行計(jì)算，確定尺寸。
（8）有必要時(shí)，進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算并校核或模型試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。確定最終尺寸。
圖5-1
根據(jù)前面的準(zhǔn)則和要求，進(jìn)行機(jī)架結(jié)構(gòu)形式的選擇仍是一個(gè)較復(fù)雜的過(guò)程。對(duì)結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件截面和結(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行仔細(xì)的分析。對(duì)結(jié)構(gòu)方案要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。由于各種設(shè)備有不同的規(guī)范和要求，制定統(tǒng)一的機(jī)架結(jié)構(gòu)選擇方法較困難。但是，可以利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)提出下列一般的規(guī)則。這些規(guī)則是為了節(jié)約材料在選擇結(jié)構(gòu)形式時(shí)應(yīng)遵守的一般規(guī)律。
（1）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況要與材料的性能相適應(yīng)，以便發(fā)揮材料的優(yōu)點(diǎn)。軸力較彎矩能更充分地利用材料。桿件受軸力作用時(shí)，截面上材料的應(yīng)力分布是均勻的，所以材料都得到充分利用。但是彎矩作用下截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，所以材料的利用不夠經(jīng)濟(jì)
殼體結(jié)構(gòu)由于主要受軸力作用，使用材料極為經(jīng)濟(jì)。
（2）結(jié)構(gòu)的作用在于把載荷由施力點(diǎn)傳到基礎(chǔ)。載荷傳遞的路程愈短，結(jié)構(gòu)使用的材料愈省
（3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性可以降低內(nèi)力，節(jié)省材料。
第六章 竹筷拋光機(jī)零件圖設(shè)計(jì)
6.1 尺寸及其偏差的標(biāo)注
標(biāo)注尺寸要符合機(jī)械制圖的規(guī)定。尺寸要有足夠而不多余。同時(shí)，標(biāo)注尺寸應(yīng)考慮設(shè)計(jì)要求便于零件的加工和檢驗(yàn)。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)
（1） 從保證設(shè)計(jì)要求及便于加工制造出發(fā)，正確選擇尺寸基準(zhǔn)。
（2） 圖面上應(yīng)有供加工測(cè)量用的足夠尺寸，盡可能避免加工時(shí)作任何計(jì)算。
（3） 大部分尺寸應(yīng)盡量集中標(biāo)注在最能反映零件特征的視圖上。
（4） 對(duì)配合尺寸及要求精確的幾何尺寸（如軸孔配合尺寸、鍵配合尺寸、箱體孔中心距等）均應(yīng)該注出尺寸的極限偏差。
（5） 零件工作圖上的尺寸應(yīng)與裝配工作圖一致。
在設(shè)計(jì)軸類零件時(shí)，應(yīng)該注好其其徑向尺寸和軸向尺寸。對(duì)于徑向尺寸，要注意配合部位的尺寸及其偏差。同一尺寸的幾段軸徑，應(yīng)逐一標(biāo)示，不得省略。對(duì)圓角、倒角等細(xì)部結(jié)構(gòu)的尺寸，也不要漏掉（或在技術(shù)要求中加以說(shuō)明）。對(duì)于軸向尺寸，首先應(yīng)該選好基準(zhǔn)面，并盡量使標(biāo)注的尺寸反映加工工藝及測(cè)量的要求，還應(yīng)注意避免出現(xiàn)封閉的尺寸鏈。通常使軸中最不重要的一段軸向尺寸作為封閉環(huán)而不注出。
6.2 表面粗糙度的標(biāo)注
零件的所有表面（包括非加工的毛坯表面）都應(yīng)該注明表面粗糙度參系數(shù)值，在常用參數(shù)值范圍內(nèi)，推薦優(yōu)先選用Ra參數(shù)。如較多表面具有同一粗糙度參數(shù)值，則可在圖右上角集中標(biāo)注，并加“其余”字樣。
表面粗糙度參數(shù)值的選擇，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，在保證正常工作的條件下，應(yīng)盡量選取數(shù)值較大者，以利用加工。例如查得帶輪孔薦用表面粗糙度Ra參數(shù)值為3.2、1.6，應(yīng)選用3.2。
《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16-2
為軸加工表面粗糙度Ra的推薦值。
6.3 行位公差的標(biāo)注
在零件工作圖上應(yīng)標(biāo)出必要的行位公差，以保證其裝配質(zhì)量及工作性能。它是評(píng)定零件加工質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。
《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16—3及表16—4給出了軸類零件及帶輪類零件輪坯的行位公差推薦項(xiàng)目，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。
行位公差的具體數(shù)值及標(biāo)注方法參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》9-9 ~ 9-12及第十八章參考圖例。
6.4 零件工作圖的技術(shù)要求
凡在零件圖上不便圖形或符號(hào)表示，而在制造時(shí)又必須遵循的要求和條件，可在“技術(shù)要求”中注出，它的內(nèi)容根據(jù)不同的零件，不同的加工方法而有所不同，一般包括：
1) 對(duì)材料的力學(xué)性能和化學(xué)成分的要求。
2) 對(duì)鑄鍛件及其它毛坯件的要求，如要求不允許有氧化皮及毛刺等。
3) 對(duì)零件表面力學(xué)性能的要求，如熱處理方法及熱處理后的表面硬度、淬火 硬化層深度及滲碳層深度等。`
4) 對(duì)加工的要求，如是否要與其它零件一起配合加工（如配鉆和配鉸）等。
5) 其它特殊要求，如對(duì)長(zhǎng)軸的校直要求等。
第七章 竹筷拋光機(jī)可行性、實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性分析
目前，隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)筷子的要求也越來(lái)越高，不再只要求其堅(jiān)固耐用，更要求其外表美觀，另一方面，生活水平的提高也激發(fā)了人們更新筷子的欲望，筷子的使用周期縮短，這使得社會(huì)需求量增大，款式更新速度提高。這就對(duì)筷子的制作工藝及加工設(shè)備提出了新的要求。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的竹工機(jī)械種類繁多起來(lái)。因此竹筷拋光機(jī)作為竹工機(jī)械的一種，就具有很大的市場(chǎng)需求量。采用機(jī)械拋光竹筷既可以使竹筷外表更加美觀，而且還可以減少勞動(dòng)強(qiáng)度。
社會(huì)效益：技術(shù)進(jìn)步是十分明顯的。下崗工人及農(nóng)民如使用本產(chǎn)品創(chuàng)業(yè)，能減輕社會(huì)就業(yè)壓力。
經(jīng)濟(jì)效益：若靠人工拋光竹筷一天，才拋光少量的成品，而且其拋光度及外表的美觀明顯不及機(jī)械拋光。使用竹筷拋光機(jī)：成本核算與經(jīng)濟(jì)分析（8小時(shí)一班計(jì)算）：根據(jù)木材直徑的大小每方木材生產(chǎn) 7 ~ 10 萬(wàn)雙筷子 X 市場(chǎng)售價(jià) = 毛利 － 原材料進(jìn)價(jià) － 電費(fèi) － 人工 － （包括報(bào)稅、廠房、包裝等等，根據(jù)您處實(shí)際情況自定）= 每天木材生產(chǎn)的純利 X 每天用幾方木材 = 8小時(shí)的純利。綜上所述，一般生產(chǎn) 2 ~ 3 個(gè)月就可收回全部投資。機(jī)器拉回后接上電源就可生產(chǎn)，當(dāng)天投資當(dāng)天收效益，屬短平快項(xiàng)目
結(jié)論
因此，該竹筷拋光機(jī)裝置的研制和推廣不但能帶來(lái)廣大的社會(huì)效益，并能產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益，投資回收期短，且適合當(dāng)前的社會(huì)購(gòu)買(mǎi)能力，是一種有利于農(nóng)業(yè)事業(yè)發(fā)展的可靠實(shí)用的好機(jī)械。
第八章 設(shè)計(jì)總結(jié)
本次設(shè)計(jì)的目的是為了系統(tǒng)地把大學(xué)中所學(xué)的專業(yè)知識(shí)連貫起來(lái)應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，來(lái)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，從而鍛煉我們的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而設(shè)計(jì)出滿足要求的機(jī)械產(chǎn)品。
本次設(shè)計(jì)完成竹筷拋光機(jī)的總體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了使整個(gè)機(jī)器實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，其主要內(nèi)容包括鉆具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、V帶傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)、主軸的設(shè)計(jì)以及校核等幾部分。
在這次設(shè)計(jì)中最大的感受是：理論與實(shí)踐必須相結(jié)合，只有將正確的理論應(yīng)用于實(shí)踐中，才能真正發(fā)揮理論的價(jià)值，才能更深刻地了解和掌握理論的真正內(nèi)涵；要作到理論與實(shí)踐相結(jié)合必須有一定的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但在這實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面，我很欠缺，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)內(nèi)容中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤。這些缺點(diǎn)還在待于在日后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作中來(lái)彌補(bǔ)和提高，此外，設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)繁重的工作，必須具有嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和頑強(qiáng)的決心和毅力。
由于能力所限,經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處,懇請(qǐng)各位老師給予指教。
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