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面包切片機(jī)設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1糕點(diǎn)切片機(jī)歷史 機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供技術(shù)裝備的重要任務(wù)。機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。國(guó)家的工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度都與機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度相關(guān)。人們所以要廣泛使用機(jī)器是由于機(jī)器即能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。同時(shí)，不論是集中進(jìn)行的大量生產(chǎn)還是多品種，小批量生產(chǎn)，都只有使用機(jī)器才便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高度機(jī)械化，電氣化和自動(dòng)化。 糕點(diǎn)切機(jī)它于人工相比，不僅能得到長(zhǎng)度均勻而且厚度也可保證。節(jié)省勞力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，并具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，操作安全和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。自1828年第一臺(tái)糕點(diǎn)切片機(jī)在德國(guó)問世，迄今有一百多年以來已獲得很大發(fā)展，且組合機(jī)構(gòu)增多，專用機(jī)種越來越多。糕點(diǎn)切片機(jī)已廣泛用于工廠，商店，等領(lǐng)域。 1.2糕點(diǎn)切片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電氣、信息等技術(shù)的快速發(fā)展，糕點(diǎn)切片機(jī)將朝著以下方向發(fā)展： 重復(fù)高精度：精度是指到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度, 它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次,隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展。糕點(diǎn)切片機(jī)的重復(fù)精度將越來越高, 它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊, 如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。 模塊化：模塊化拼裝的糕點(diǎn)切片機(jī)?？赏瓿筛鞣N食品切割。優(yōu)良的定位精度也是新一代糕點(diǎn)切片機(jī)的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化糕點(diǎn)切片機(jī)使同一糕點(diǎn)切片機(jī)可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能, 擴(kuò)大了糕點(diǎn)切片機(jī)的應(yīng)用范圍, 是糕點(diǎn)切片機(jī)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。無給油化 為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求, 不加潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步, 新型材料(如燒結(jié)金屬石墨材料) 的出現(xiàn), 構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無潤(rùn)滑元件, 不僅節(jié)省潤(rùn)滑油、不污染環(huán)境, 而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長(zhǎng)。 機(jī)電氣一體化 由“可編程序控制器- 傳感器- 驅(qū)動(dòng)元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件, 使驅(qū)動(dòng)技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”; 省配線的復(fù)合集成系統(tǒng), 不僅減少配線、配管和元件, 而且拆裝簡(jiǎn)單, 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今, 電磁閥的線圈功率越來越小, 而PLC的輸出功率在增大, 由PLC直接控制線圈變得越來越可能。糕點(diǎn)切片機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制越來越離不開PLC。 2 運(yùn)動(dòng)分析 2.1糕點(diǎn)切片機(jī)的功能、工藝動(dòng)作分析 根據(jù)任務(wù)中糕點(diǎn)切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行動(dòng)作；糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的要求，作出糕點(diǎn)切片機(jī)的功能、工藝動(dòng)作圖如下： 圖1糕點(diǎn)切片機(jī)的功能、工藝動(dòng)作圖 根據(jù)任務(wù)中的要求，糕點(diǎn)的直線間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過兩者的動(dòng)作配合進(jìn)行切片，擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下。 送料機(jī)構(gòu) 開始送料 返回 切片機(jī)構(gòu) 靜止 切片 切刀返回 表1執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)的比較 機(jī)構(gòu)形式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 凸輪機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€便可以獲得任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 凸輪和從動(dòng)件之間為高副接觸，壓強(qiáng)較大，易于磨損，一般只用于傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合。 槽輪機(jī)構(gòu) 外型尺寸小，工作可靠，能準(zhǔn)確的控制轉(zhuǎn)角，機(jī)械效率高 在槽輪機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和停止時(shí)，加速度變化大，具有柔性沖擊，且隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，因而不適用于高速的場(chǎng)合。 棘輪機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，運(yùn)動(dòng)角可在工作過程中、并可在較大范圍內(nèi)調(diào)整等特點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。 運(yùn)動(dòng)角的調(diào)節(jié)是有級(jí)的、傳動(dòng)精度較差且棘爪在齒面上滑行時(shí)引起噪音、沖擊、齒間易磨損而不宜用于高速。 連桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)副均為低副，可承受較大的載荷，利于潤(rùn)滑，磨損較小，形狀簡(jiǎn)單，便于制造。但原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變可用改變構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 由于連桿結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須經(jīng)過中間關(guān)鍵進(jìn)行傳遞，因而傳遞路線較長(zhǎng)，易產(chǎn)生較大的誤差積累，機(jī)械效率降低。在運(yùn)動(dòng)過程中，連桿及滑塊的質(zhì)心都在做變速運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的慣性力難以消除，不宜用于高速運(yùn)動(dòng)。 2.3送料機(jī)構(gòu)的擬定與比較 根據(jù)糕點(diǎn)切片機(jī)的功能原理和特點(diǎn)可采用摩擦輪機(jī)構(gòu)和棘輪結(jié)構(gòu)，下面就這兩種機(jī)構(gòu)作簡(jiǎn)要說明。 圖2-1摩擦輪機(jī)構(gòu) 圖2-2棘輪結(jié)構(gòu) 比較以上兩種結(jié)構(gòu)，雖然兩種機(jī)構(gòu)都可基本實(shí)現(xiàn)糕點(diǎn)切片機(jī)的功能要求，但摩擦輪機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)輸送距離的調(diào)節(jié)，而棘輪卻可以滿足系統(tǒng)的功能要求。 2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擬定與比較 根據(jù)糕點(diǎn)切片機(jī)的功能原理和特點(diǎn)可采用凸輪結(jié)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，下面就這兩種機(jī)構(gòu)作簡(jiǎn)要說明。 圖2-3凸輪機(jī)構(gòu) 圖2-4曲柄滑塊結(jié)構(gòu) 比較以上兩種機(jī)構(gòu)可知，雖然基本上都能滿足往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能要求，但凸輪機(jī)構(gòu)卻很難實(shí)現(xiàn)移動(dòng)距離的調(diào)節(jié)，而曲柄滑塊機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)曲柄的長(zhǎng)度就可以改變往復(fù)移動(dòng)的距離。因此選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2.5切片機(jī)構(gòu)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 圖2-5凸輪結(jié)構(gòu) 圖2-7連桿機(jī)構(gòu) 比較以上機(jī)構(gòu)，根據(jù)糕點(diǎn)切片機(jī)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)功能要求，由于凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€便可以獲得任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，因此選擇凸輪機(jī)構(gòu)作為上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 3 1-2號(hào)皮帶輪設(shè)計(jì) 3.1帶型 曲柄搖桿曲柄 v帶 主要失效形式是打滑和疲勞破壞 A為面積 3.2確定皮帶輪大小 由轉(zhuǎn)速度得1390r/min由表8-49選A帶型0.68kw，小帶輪直徑75mm 包角 0.55 小帶輪 3.3中心距 中心距大，增加包角，減少單位循環(huán)次數(shù)，有利提高壽命，但中心距過大，則會(huì)加距帶波動(dòng)，降低平穩(wěn)性，一般選用帶傳動(dòng)中心距為 4 3號(hào)皮帶輪設(shè)計(jì) 4.1中心距 皮帶輪③ D＝80mm 皮帶輪④ 中心距 由①得 傳動(dòng)實(shí)際中心近似為 根據(jù)帶傳動(dòng)總體設(shè)計(jì)尺寸的限制條件或要求的中心距結(jié)合初定中心距 根據(jù)查表得 由②得 同上 4.2 V帶的選擇 查表得需A型帶 1 確定帶的根數(shù)1 KA工作情況系數(shù)查表 P－電動(dòng)機(jī)額定功率0.55kw 平穩(wěn)工作條件，具體查表得0.68。 在1450(r/min)內(nèi)為0.06 同上確定帶的根數(shù)Z2 1 KA＝1.1 P＝0.55kw 單根普通v帶所能傳遞最大功率為基本額定功率，包角，特定帶長(zhǎng)，平穩(wěn)的工作條件，查表得（v帶型） 求 4.3驗(yàn)算小帶輪的包角 最小初拉力直接決定臨界摩擦力的大小。增加摩擦系數(shù)和帶輪的包角，有利于增大臨界摩擦力，從而降低初拉力（F0）min的值。 為了使各根v帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)少于10根。否則，應(yīng)選擇橫截面積較大的帶型，以減少帶的根數(shù)。 確定初拉力（F0） 離心力和包角，可得單根v帶所需最小初拉力為 傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量 kg/m 帶型＝ 確定初拉力（F0） 離心力和包角，可得單根v帶所需最小初拉力為 4.4安裝 對(duì)新安裝的v帶，初拉力應(yīng)為1.5 (F0)min，對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)后的v帶，初拉力應(yīng)為1.3(F0)min 應(yīng)保證初拉力F0大于上述數(shù)值，G查表得5m/s，A型為9.5N 計(jì)算帶傳動(dòng)壓軸力 是為設(shè)計(jì)帶輪軸軸承，需要計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 5 V帶輪設(shè)計(jì) 5.1材料 根據(jù)帶輪的基本直徑和帶輪轉(zhuǎn)速等已知，確定帶輪材料、結(jié)構(gòu)、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求 HT150 材料 HT200 轉(zhuǎn)速較高時(shí)采用鑄鋼或用鋼板沖壓焊接而成，小功率用鑄鋁 圖5-1 1號(hào)皮帶輪尺寸 5.2尺寸 v帶輪的輪槽 v帶型號(hào)為A 查表 與 v帶在帶輪上發(fā)生彎曲變形，使v帶工作面的夾角發(fā)生變化，將v帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于400。 v帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)超出帶輪外圓，也不應(yīng)與輪槽底接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部最小高度 6 軸的設(shè)計(jì) 6.1軸的設(shè)計(jì) 軸是傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力，因此軸主要功用支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。轉(zhuǎn)軸心軸和傳動(dòng)軸，工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸為轉(zhuǎn)軸，只承受彎矩不承受扭矩的軸為心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸為傳動(dòng)軸。光軸與階梯軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力兩方內(nèi)容。根據(jù)零件的安裝、定位，以及軸的制造工藝方面的要求，合理結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的工作能力指軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性方面計(jì)算。多數(shù)情況軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，防止斷裂和塑性變形。 6.1.1軸的材料 材料主要碳鋼和合金鋼。因?yàn)樘间摫群辖痄搩r(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中，敏感性較低，同時(shí)用熱處理辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故用45號(hào)鋼。 表6-1軸的材料及熱處理 材料牌號(hào) 熱處理 抗拉強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 備注 45 調(diào)質(zhì) 640 355 應(yīng)用廣泛 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生軸向或周向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 軸向定位以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母 ①定位軸肩h＝(0.07~0.1) 非定位軸肩一般取1～2mm 表6-2零件倒角C與圓角半徑R 直徑 >10~18 >18~30 >6~10 C或R 0.8 1.0 0.5 0.6 各軸段直徑或長(zhǎng)度的確定 按軸所受的扭矩初步估算軸所需的直徑，將初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑處起逐一確定各段直徑在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑亦可憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)取定。 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承，密封圈）部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。 皮帶輪與軸配合（過渡配合） 提高的強(qiáng)度常用措施 軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以應(yīng)在這些方面進(jìn)行充分考慮，以利提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量。 1、合理布置軸上零件以減小軸載荷。 為了減小軸所承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承。 2、改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響 軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。為此，軸肩處采用較大的過渡圓角半徑r降低應(yīng)力集中。 軸的計(jì)算 軸的初步完的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度。 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 本設(shè)計(jì)中用到轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸是承受彎矩又承受扭矩，應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算，需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上載荷(彎矩和扭矩)已可以求得。 6.1.2做軸計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，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。 圖6-1支反力作用點(diǎn)與軸承類型 若為空間力系，應(yīng)把空間力分解為圓周力，徑向力和軸向力，然后把它們?nèi)哭D(zhuǎn)化到軸上，并將其分解為水平分力和垂直分力，求各支承處水平反力FNH和垂直反力FNV 圖6-2水平面彎矩圖 圖6-3垂直面彎矩圖 圖6-4總彎矩圖 6.2校核軸的強(qiáng)度 已知軸的彎矩和扭矩后，做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。 應(yīng)力，扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)為 彎曲應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，取。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。 直徑D的圓軸，彎曲 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 初步估算軸徑 軸常用的幾種材料 45號(hào)鋼 當(dāng)軸截面上升有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。當(dāng)d>100mm，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%。 對(duì)于d直徑彎曲應(yīng)為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 圓軸 第一根軸長(zhǎng)35mm 彎扭合成強(qiáng)度條件為 選聯(lián)軸器：選用型號(hào)為GY1 公稱轉(zhuǎn)矩為25N·m，許用轉(zhuǎn)速12000r/min，軸孔直徑d＝14mm，軸孔長(zhǎng)度J1=27 7 軸承設(shè)計(jì) 7.1軸承選用 軸承選用6003 d=17mm D=35mm B=10mm Ⅱ-Ⅲ段長(zhǎng)度為30mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度J1＝27mm。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段比J1略短一些，現(xiàn)?、?Ⅱ＝26mm。 初步選定滾動(dòng)軸承 ①流動(dòng)軸承是支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承絕大數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。 滾動(dòng)軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架，內(nèi)圈與軸頸裝配，外圈用來和軸承座孔裝配。內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)、外圈固定。 保持架的主要作用是均勻地隔開滾動(dòng)體。沒有保持架，相鄰滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將會(huì)由于接觸處產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)速度引起磨損。 常用銅合金、鋁合金等塑料等材料。 軸承內(nèi)、外圈和滾動(dòng)時(shí)，一般是用高碳軸承鋼或滲碳軸承鋼制造的，熱處理后硬度不低于60HRC。 7.1.1向心軸承 基本額定動(dòng)載荷比是1,極限轉(zhuǎn)速比高，軸承載能力少量，性能特點(diǎn)主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，在高速時(shí)，可用來承受軸向載荷。 軸承的載荷 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承的主要依據(jù)。 軸承的轉(zhuǎn)速 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對(duì)類型的選擇不發(fā)生什么影響，只有轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才會(huì)有比較顯著的影響。各種尺寸軸承的極限轉(zhuǎn)速nlim值。這個(gè)轉(zhuǎn)速是指載荷不太大（當(dāng)量動(dòng)載荷）。 軸承工作時(shí)載荷分布 徑向載荷通過軸頸作用于內(nèi)圈，位于上半圈的滾動(dòng)體不受此載荷作用，而由下半圓的滾動(dòng)體將此載荷傳到外圈上。假設(shè)內(nèi)、外圈除了與滾動(dòng)體接觸處共同產(chǎn)生的局部接觸變形外，在載荷的作用下，內(nèi)圈的下沉量。就是在作用線上的接觸變形量。不在載荷作用線上的其他各點(diǎn)的徑向變形量接觸載荷處于作用線上的接觸點(diǎn)處最大，向兩邊逐漸減小。各滾動(dòng)體從開始來采載到受載終止所對(duì)應(yīng)區(qū)域叫承載區(qū)。 根據(jù)力的平衡原理，所有滾動(dòng)體內(nèi)圈反力的向量和必定等于徑向載荷。就滾動(dòng)體上某一點(diǎn)而言，它的載荷及應(yīng)力是周期性地不穩(wěn)定變化的。 7.1.2 滾動(dòng)軸承的失效形式及基本額定壽命 滾動(dòng)軸承的失效形式是內(nèi)外圈滾道或滾動(dòng)體上的點(diǎn)蝕破壞。一套圈相對(duì)另一套圈的轉(zhuǎn)數(shù)稱為軸承的壽命。 一組在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的近于相同的軸承，將其可靠度為90%時(shí)的壽命作為標(biāo)準(zhǔn)壽命，即按一組軸承中10％的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而90%的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前或工作小時(shí)數(shù)作為軸承的壽命，并把這壽命叫基本額定壽命。 由于基本額定壽命與破壞概率有關(guān)，在實(shí)際上按基本額定壽命計(jì)算而選擇出的軸承中，可能有10%軸承發(fā)生提前破壞。在做軸承的壽命計(jì)算時(shí)，必須先根據(jù)機(jī)器的類型，使用條件及對(duì)可靠性的要求，確定一個(gè)恰當(dāng)?shù)念A(yù)期計(jì)算壽命。 除了點(diǎn)蝕以外，軸承還可能發(fā)生其他多種形式的失效。例如燒傷，過度磨損，軸承卡死等。 推薦的軸承預(yù)期計(jì)算壽命為8000～12000 7.2滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷 軸承的壽命與所受載荷的大小有關(guān)，工作載荷越大，引起的接觸應(yīng)力也就越大，因而在發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前所能經(jīng)受的應(yīng)力變化次數(shù)也就越少，亦即軸承的壽命越短軸承的基本額定動(dòng)載荷就是使軸承基本額定壽命恰好106r時(shí)，軸承所能承受的載荷，字母C代表。對(duì)向心軸承，指的是純徑向載荷，并稱為徑向基本額定動(dòng)載荷，具體用Cr表示。 對(duì)具有基本額定動(dòng)載荷Cr的軸承，當(dāng)它所受的載荷P（當(dāng)量動(dòng)載荷，為一計(jì)算值）恰好為C時(shí)，其基本額定壽命就是106r，但是當(dāng)所受的載荷P≠C軸承的壽命是多少？這就是軸承壽命計(jì)算所要解決的問題。軸承壽命計(jì)算所要解決的另一個(gè)問題是軸承所受的載荷等于P，而且要求軸承具有預(yù)期計(jì)算壽命為。 載荷壽命曲線 式中的單位為，為指數(shù)，對(duì)于球軸承＝3。實(shí)際計(jì)算時(shí)，用小時(shí)數(shù)表示比較方便，上式改寫。如令n代表軸承的轉(zhuǎn)速(單位為r/min)則以小時(shí)數(shù)表示軸承基本額定壽命Lh為 則所需軸承應(yīng)具有基本額定動(dòng)載荷C（單位為N） 滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 向心軸承僅承受純徑向載荷Fr，在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷（P） 對(duì)只能承受徑向載荷Fr的軸承 P＝Fr 在許多支承中還會(huì)出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡力、慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等等，這些因素很難以理論上精確計(jì)算。為了設(shè)計(jì)及這些影響?？蓪?duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)fp 所以查表得 深溝球軸承 因?yàn)? 按照軸承手冊(cè)選擇C＝6000N的6003軸承 驗(yàn)算6003軸承的壽命 字功能—皮帶線速度5m/s A型 表7-1電動(dòng)機(jī)的幾種轉(zhuǎn)速類型 代號(hào) 轉(zhuǎn)速(r/min) 直徑(mm) T 1 1390 75 2 1275 76 3 1192 80 4 1019 26 字功能＝進(jìn)刀的進(jìn)給與返回 已知糕點(diǎn)切出長(zhǎng)度80mm用時(shí)為 因?yàn)榍械兑M(jìn)行間歇性直線運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)。 凸輪是面接觸所以是低副機(jī)構(gòu)，低副機(jī)構(gòu)只能近似實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。當(dāng)從動(dòng)件的位移、速度和加速度必須嚴(yán)格照規(guī)律變化，當(dāng)原動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)而從動(dòng)件必須作間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，則以采用凸輪機(jī)構(gòu)最為簡(jiǎn)便。 8 凸輪設(shè)計(jì) 8.1主動(dòng)件： 凸輪機(jī)構(gòu)一般由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。常用有：盤形凸輪（1）這種凸輪是一個(gè)繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有變化矢徑的盤形構(gòu)件。移動(dòng)凸輪當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮運(yùn)時(shí)，凸輪相對(duì)機(jī)架作往復(fù)移動(dòng)。圓柱凸輪這種凸輪可以認(rèn)為將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體而演化成的 分析上面凸輪選擇盤形凸輪，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于制造，成本低廉。 凸輪因?yàn)楦鶕?jù)設(shè)計(jì)要求糕點(diǎn)厚度10～20mm，取10mm 8.2從動(dòng)件 尖底從動(dòng)件。尖底能與任意復(fù)雜的凸輪廓保持接觸，但因尖底易于磨損，故只宜用于傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。 滾子從動(dòng)件。這種從動(dòng)件耐磨損，可以承受較大載荷故應(yīng)用普遍。 平底從動(dòng)件。這種從動(dòng)件底面與凸輪之間易形成油膜，故用于高速凸輪機(jī)構(gòu)之中。 本例轉(zhuǎn)速較高故選滾子從動(dòng)件。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪的輪廓形狀取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此在設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線之前，應(yīng)確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。以凸輪輪廓曲線最小矢徑半徑所作之圓稱為基圓。凸輪回轉(zhuǎn)中心O點(diǎn)至從動(dòng)件導(dǎo)路之間偏置距離e，以O(shè)為圓心，e為半徑所作之圓稱為偏距圓。 此過程從動(dòng)件位移（即為最大位移），凸輪轉(zhuǎn)過角度Φ稱為推程運(yùn)動(dòng)角。從動(dòng)件在遠(yuǎn)位置停留，此過程凸輪轉(zhuǎn)角Φs O遠(yuǎn)休止角。從動(dòng)件以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回初始位置，此過程凸輪轉(zhuǎn)過的角度叫回程運(yùn)動(dòng)角。從動(dòng)件離回轉(zhuǎn)中心最近停留不動(dòng)，這稱為近休止角。從動(dòng)件又重復(fù)進(jìn)行開—?！怠５倪\(yùn)動(dòng)循環(huán)。 作圖法：當(dāng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已經(jīng)選定并作出位移線圖之后，各種平面凸輪的輪廓曲線都可以作用圖法求出。 滾子動(dòng)件盤形機(jī)構(gòu) 設(shè)凸輪以等角速順時(shí)針回轉(zhuǎn)其基圓半徑及從動(dòng)件導(dǎo)路的偏距求出輪廓曲線。 凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，凸輪與從動(dòng)件都連運(yùn)動(dòng)。為了在圖紙上畫出凸輪輪廓，應(yīng)當(dāng)使凸輪與圖紙平面相對(duì)靜止，為此采用反轉(zhuǎn)法；整個(gè)機(jī)構(gòu)以角速度繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果是從動(dòng)件與凸輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不改變凸輪固定不動(dòng)，機(jī)架和從動(dòng)件以角速度線O轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)從動(dòng)件又以原有運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)機(jī)架往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 1、以為半徑作基圓，以為半徑作偏距圓，點(diǎn)K為從動(dòng)，為從動(dòng)件導(dǎo)路線與偏距圓的切點(diǎn)，導(dǎo)路線與基圓的交點(diǎn)便是從動(dòng)件初始位置。 2、將位移線圖的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角分別作若干等分（作四等分） 3、沿w的相反方向取推程運(yùn)動(dòng)角(1800)，遠(yuǎn)休止角（300），回程運(yùn)動(dòng)角（900），近休止角（600），在其圓上得C4、C5、C9諸點(diǎn)將推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角分成C1C2C3和C6C7C8點(diǎn)。 4、過O點(diǎn)作C1C2C3……徑向射線，它們便是反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的一系列位置。 采用滾子從動(dòng)件，首先取滾子中心為參考點(diǎn)，把該點(diǎn)當(dāng)作尖底從動(dòng)件的尖底，按照上述方法求出一條輪廓曲線。以上各點(diǎn)為中心畫一系列滾子稱為工作輪廓曲線。傳動(dòng)凸輪用帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)是撓性傳動(dòng)。 由主動(dòng)輪和從動(dòng)帶輪和傳動(dòng)帶。主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)利用帶輪和傳動(dòng)帶間的摩擦或嚙合作用，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過傳動(dòng)帶2傳遞給從動(dòng)帶輪3。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單傳動(dòng)平衡，價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)。 9 5號(hào)帶輪設(shè)計(jì) 9.1帶輪概述 v帶傳動(dòng)：v帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上做出相應(yīng)輪槽。傳動(dòng)時(shí)，v帶的兩個(gè)側(cè)面和輪槽接觸槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外v帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，大多數(shù)v帶已標(biāo)準(zhǔn)化。 v帶的上述特點(diǎn)使它獲得廣泛應(yīng)用。 v帶類型與結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)普通v帶是多種材料制成的無接頭環(huán)形帶。這些材料包括頂膠、抗拉體底膠和包布有Y、Z、A、B、C、D、E帶型。 截面尺寸有節(jié)寬(bp) 頂寬(b) 高度(h) 橫截面積(A) 楔角 帶傳動(dòng)的受力分析 帶傳動(dòng)工作前有一定(初拉力)張緊在帶輪上。在工作時(shí)，因帶和帶輪間靜摩擦力作用使帶一邊拉緊，一邊放松。緊邊拉力為，松邊拉力為 傳動(dòng)帶工作面上的總摩擦力大小() 有效拉力等于傳動(dòng)帶工作表面上總摩擦力 傳遞功率p關(guān)系為 P單位kw 在帶速一定條件下，帶傳動(dòng)所傳遞功率P決定了帶傳動(dòng)應(yīng)有的有效拉力也就相應(yīng)決定傳動(dòng)帶和帶輪間應(yīng)該至少具有總摩擦力。 帶輪初拉力必須大于帶傳動(dòng)正常工作所要求的最小的初拉力，否則主動(dòng)帶輪不動(dòng)從動(dòng)帶輪。由此可見，為了保證帶傳動(dòng)正常工作，首先確定滿足傳遞功率要求的至少具有總摩擦力和與之對(duì)應(yīng)最小初拉力。 9.1.1帶傳動(dòng)的最小初拉力和臨界摩擦力 初拉力和帶與帶輪之間的摩擦力之間關(guān)系。在最小初拉力的作用下，帶和帶輪產(chǎn)生的最大總摩擦力稱臨界摩擦力或臨界有效拉力 包角應(yīng)取中較小的 分別是小帶輪和大帶輪基準(zhǔn)直徑。 增加摩擦系數(shù)和帶輪包角，有利于增大臨界摩擦力從而降低最小初拉力 9.1.2帶應(yīng)力 1、拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力 和單位為； 2、變曲應(yīng)力 3、離心拉應(yīng)力 圓周運(yùn)動(dòng)，時(shí)產(chǎn)生離心拉力。 帶型Y＝0.02kg/m Z＝0.06kg/m A＝0.10kg/m B＝0.18kg/m C＝0.3kg/m D＝0.61kg/m E＝0.92kg/m 所以最大應(yīng)力 彈性滑動(dòng) 小帶輪，大帶輪。由于彈性滑動(dòng)無法避免，所以帶輪線速度的相對(duì)變化量可以用滑動(dòng)率 平均傳動(dòng)比為 9.2單根v帶的基本額定功率 帶傳動(dòng)主要失效形式是打滑和疲勞破壞。因此v帶的疲勞強(qiáng)度條件為 有效拉力 單根v帶處于臨界打滑狀態(tài)時(shí)所能傳遞的功率，即最大功率為 單根v帶的額定功率 單根v帶基本額定功率在規(guī)定的試驗(yàn)條件下得到的。 ：傳動(dòng)比不等于1時(shí)，單根v帶定額功率增量 ：當(dāng)包角不等于1800時(shí)修正系數(shù) ：當(dāng)帶長(zhǎng)不等于試驗(yàn)規(guī)定的特定帶長(zhǎng)時(shí)修長(zhǎng)系數(shù) 9.3中心距 中心距大可以增加帶輪的包角，減少單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，有利提高帶壽命，但中心距過大，則會(huì)加劇帶的波動(dòng)，降低帶傳動(dòng)的平穩(wěn)性，同時(shí)增大帶傳動(dòng)的整體尺寸。中心距小，則有相反的利弊。 為小帶輪與大帶輪直徑 式中為初選的帶傳動(dòng)中心距 傳動(dòng)比i 傳動(dòng)比大，會(huì)減小帶輪的包角。帶傳動(dòng)就會(huì)打滑，從而無法傳遞規(guī)定的功率推薦值 i＝2～5 帶輪的基準(zhǔn)直徑 在帶傳動(dòng)需要傳遞的功率給定的條件下，減小帶輪的直徑，會(huì)增大帶傳動(dòng)的有效拉力，從而導(dǎo)致v帶根數(shù)增加。為了避免彎曲應(yīng)力過大，小帶輪的基準(zhǔn)直徑就不能過小。一般情況下 v帶的最小基準(zhǔn)直徑 表9-1V帶槽型 槽型 Y Z A B C D E (dd)min/mm 20 50 75 125 200 355 500 當(dāng)帶傳動(dòng)的功率一定時(shí)，提高帶速，可以降低帶傳動(dòng)的有效拉力，相應(yīng)地減少帶的根數(shù)或v帶的橫截面積總體上減少帶傳動(dòng)尺寸；但是帶速增加，增加循環(huán)次數(shù)不利于提高帶傳動(dòng)的疲勞強(qiáng)度和壽命。 由此可見，一般推薦 最高帶速 9.4選擇v帶的帶型 設(shè)計(jì)v帶傳動(dòng)時(shí)的已知條件包括，額定功率p；小帶輪轉(zhuǎn)速n1；大帶輪轉(zhuǎn)速n2或傳比i。 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括帶型，基準(zhǔn)長(zhǎng)度，根數(shù)，中心距，帶輪的材料，基準(zhǔn)直徑以及尺寸、初拉力和壓軸力、張緊裝置。 計(jì)算功率 ：計(jì)算功率 ：工作情況系數(shù) P：額定功率 表9-2工況系數(shù) 工況 載荷變動(dòng)微小 1.1 帶型 根據(jù)功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，查圖可知選擇A型v帶 為75mm 帶速5m/s 計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑 由計(jì)算 確定中心距 計(jì)算相應(yīng)帶長(zhǎng) 計(jì)算中心距及其變動(dòng)范圍 考慮到帶輪的制造誤差、帶長(zhǎng)誤差、彈性以及帶的松弛產(chǎn)生的補(bǔ)充緊的需要常給出中心距的變動(dòng)范圍。 解： 9.5驗(yàn)算小帶輪包角 小帶輪上包角小于大帶輪上的包角，小帶輪上總摩擦力相應(yīng)小于大帶輪上總摩擦力。 確定帶根數(shù)Z 確定帶初拉力 10 7號(hào)帶輪設(shè)計(jì)，齒輪齒條與棘輪設(shè)計(jì) 10.1皮帶輪設(shè)計(jì) 因?yàn)楦恻c(diǎn)切出長(zhǎng)度80mm用時(shí)為 已知1-5皮帶輪 角速度 因?yàn)閹俨灰诉^低或過高 取 半徑 帶輪中的凸輪所需角速度 基準(zhǔn)直徑＝L×2＝20mm×2＝40mm 10.2齒輪 齒輪、齒條 (分度圓) 單位為 同樣為了設(shè)計(jì)，制造、檢驗(yàn)及使用方便，分度圓壓力角標(biāo)準(zhǔn)值 齒數(shù)Z：齒數(shù)大小和漸開線齒廓的形狀均與齒數(shù)Z這個(gè)基本參數(shù)有關(guān)。 齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù) （齒頂高）＝ （齒根高） 其中 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 10.3齒條 齒頂高 齒根高 10.4棘輪棘爪機(jī)構(gòu) 棘輪 模數(shù) 齒距 齒高 齒槽夾角 棘爪 工作面高度 底面長(zhǎng)度 齒形角 長(zhǎng)度 圓筒 兩圓筒之間距離160mm 刀具 因?yàn)樵O(shè)計(jì)切厚為10mm，所以刀具高為15mm 致 謝 首先，我要感謝塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化學(xué)院的各位老師輔導(dǎo)了我4年的專業(yè)知識(shí)，其次，我感謝我的指導(dǎo)老師孟煒老師，在她得關(guān)心與幫助下我才能順利的完成此次設(shè)計(jì)。 最后，本次糕點(diǎn)切片機(jī)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)說明書主要對(duì)于傳送系統(tǒng)及執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)過程。內(nèi)容主要包括：切刀與傳送帶總體方案的確定，相應(yīng)的涉及到皮帶輪和齒輪的選擇計(jì)算，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要部件的受力分析和強(qiáng)度校核。 重點(diǎn)在于培養(yǎng)工程思想及意識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高初步設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)要求在保證其原有性能的前提下，盡可能地提高其特色即性能價(jià)格比。并且要求該糕點(diǎn)切片機(jī)具有較小的體積，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和低廉的價(jià)格，以及造型美觀的外形。其難點(diǎn)在于結(jié)合實(shí)際，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 在設(shè)計(jì)過程中，本人綜合運(yùn)用了四年來所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，感覺到自己專業(yè)知識(shí)中某方面的欠缺，通過再次的復(fù)習(xí)，明顯感覺到了知識(shí)的增長(zhǎng)，我們從中學(xué)到了很多的知識(shí)，也體會(huì)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合性，結(jié)合輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)與自己的專業(yè)知識(shí)，才能較為完整地完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）.北京:高等教育出版社，2001 [2] 鄭文緯,吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理.高等教育出版社.2007 [3] 鄭堤，唐可洪主編.機(jī)電一體化設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 [4] 張建民著.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二版）.北京:高教出版社,2001.8 [5] 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).大連:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.10 [6] 劉杰等編著.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì).北京:冶金工業(yè)出版社,2003 [7] 孫訓(xùn)方,方孝淑編著.材料力學(xué).人民教育出版社 [8] 徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [9] 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