家用電動面條機的設計 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導老師 日 期 屆畢業(yè)設計 前 言 “北方面條，南方米飯”這句話概括了古代中國的地方主食的 特色 。由于古代中國 食品衛(wèi)生條件較差，相對于其他食品而言，經(jīng)過煮沸的面條最為潔凈，可以極大地 減少 腸胃疾病的發(fā)生，因此面條成為中國最常見的 食品 之一。在目前農(nóng)產(chǎn)品加工的機械化的背景下，傳統(tǒng)的手搟面條生產(chǎn)效率低、操作困難，買面條不經(jīng)濟劃算，還費時費力。適用于家庭使用的面條機受到了人們的追捧，因此家庭面條機的設計成為了設計課題。 本次的畢業(yè)設計參考了大型面條機的設計方案，對家庭面條機結構 進行了設計和研究，從整體結構而言，重點對壓面機的壓面機構、切面部件、減速系統(tǒng)進行了重點設計和研究。設計步驟首先在明確設計任務要求及其背景的情況下，查找資料并與老師深入溝通明確了設計綱領，并通過三維設計 Solidworks 對其中的重要部件做了設計并完成建模，并不斷優(yōu)化設計，最后繪制 CAD圖紙文件，完成了總裝圖和部件圖以及重要的零件圖。 關鍵詞： 家用電動壓面機 ； 壓片機構 ； 輥刀 目 錄 1 引 言 ...................................................................................................................................... 1 1.1 國內外面條機概況及發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................................................... 1 1.2 研究的目的與意義 ........................................................................................................................ 1 1.3 預期目標 ........................................................................................................................................ 1 1.4 任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行 性分析 .................................................................................... 1 1.5 重點研究的關鍵問題及解決思路 ................................................................................................ 2 2 面條機的設計思路和總體方案設計 .................................................................................. 2 2.1 設計思路 ........................................................................................................................................ 2 2.2 總體結構圖 .................................................................................................................................... 3 2.3 工作原理 ........................................................................................................................................ 3 3 面條機主要部件的設計 ..................................................................................................................... 3 3.1 壓片機構的設計說明 .................................................................................................................... 3 3.2 輥刀的設計說明 . ........................................................................................................................... 5 4 面條機傳動部件的設計 ..................................................................................................................... 6 4.1 電動機的選擇 ................................................................................................................................ 6 4.2 帶輪的設計 .................................................................................................................................... 6 4.3 齒輪的設計 .................................................................................................................................... 8 5 軸的 設計 .............................................................................................................................................. 12 5.1 軸結構的設計 .............................................................................................................................. 13 5.2 軸的設計計算 .............................................................................................................................. 13 總 結 ........................................................................................................................................................ 15 致 謝 ........................................................................................................................................................ 16 參考文獻 ................................................................................................................................................. 17 大學畢業(yè)設計 1 1 引言 1.1 國內外面條機概況及發(fā)展現(xiàn)狀 面條作為中國的傳統(tǒng)美食，深受人們的喜愛，其發(fā)展歷史悠久，在世界各地也都有了屬于自己的面文化。面條的做法也演變出多種，撈、燜、炒、湯等各種做法，我們在全國各地甚至是全世界各地，都可以吃到美味的特色面條。例如世界性的代表 意大利面 ，國內的 北京炸醬面 、河北撈面 、上海 陽春面 等，加上 節(jié)日 主題的 長壽面 ，面的 種類越來越多，也越來越受歡迎。使用機器生產(chǎn)面條還是二十世紀初才開始，但真正發(fā)展還是在解放后，截止去年年底全國面條機生產(chǎn)廠家已達四百余家，年產(chǎn)量達萬余臺。面條機的出現(xiàn)，更加推動了面條行業(yè)的發(fā)展，銷量也隨之增加。盡管時間不長，但人們對面條機的反饋還是不錯的，對產(chǎn)品還是比較認可的。 面條機目前處于市場培育階段，在河南、山東等面食大省中面條機的發(fā)展速度驚人，銷售樂觀，走勢趨高。但是在南方城市，銷售前景不太好，起步較北方晚。但是，這并不影響面條機的發(fā)展，相信后期經(jīng)過市場的滲透和長期的 產(chǎn)品推廣 ，地域差異化明顯縮小，越來越多的消費者選擇面條機 [3]。為了滿足大多數(shù)人的需求，市場上的面條機也逐漸多了起來，面條機也逐漸走進了家庭?？v觀世界面條機，現(xiàn)如今市場上出現(xiàn)的家用面條機大致可分為兩類：一類是擠壓型面條機；一類是碾壓式面條機。 1.2 研究的目的與意義 針對傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動強度大、工序復雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運用機械原理，設計了家用面條機，以適應市場。該面條機具有節(jié)能、體積小、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點。 隨著生活水平的不斷提高，生活節(jié)奏日益加快，飲食制作快捷化就自然想 到用飲食機械來代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工制作。市場上已經(jīng)出現(xiàn)許多如和面機、洗面機、面條機、餃子機等形狀各異、種類繁多的面食品加工機械，但是大多為大型面食品加工機械，家用加工機械并不多，且功能單一。縱觀世界面條機 , 一方面向高生產(chǎn)率、全自動的方向發(fā)展 , 另一方面由敞開型向封閉型、重量輕、體積小、造型美 . 一次成條方向發(fā)展。隨著人們對食品各方面要求的提高，家用面條機開始受到家庭廚子的喜愛，面對全國廣大市場，家用面條機發(fā)展空間廣闊，經(jīng)濟前景好。 1.3 預期目標 （ 1）整機操作方便，結構簡單，噪音小，使用壽命長。 （ 2）安全，在 及其工作的過程中要能保證安全性，可以安裝觸電保護裝置。 （ 3）低成本，系統(tǒng)設計中，在達到控制要求的基礎上，盡可能地考慮其經(jīng)濟性。 1.4 任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 面條作為中國的傳統(tǒng)美食深受人們的喜愛，但是每個人對面條的品質要求都有所不同，為了滿足大家的要求，本次設計的家用電動面條機大家可以根據(jù)自己的喜愛，調試出自己喜歡的面條，大學畢業(yè)設計 2 既減少了勞動強度，又經(jīng)濟劃算。 （ 1）任務要求 : 設計出體積小、經(jīng)濟簡單、實用的面條機； 制作出 色澤 、 外觀 、 軟硬度 、 粘彈性 、 光滑性 、 食味符合大眾要求的面條。 （ 2）預期目標的可 行性分析：針對傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動強度大、工序復雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運用齒輪傳動、設置間隙調節(jié)機構及相關的機械原理，設計多功能家用面條機。要求該面條機具有結構緊湊、體積小、造型新穎、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生、可流動作業(yè)等特點，能壓制形狀整齊、厚薄勻稱的寬窄面條、餃子皮、包子皮及餛飩等多種面食。市場上的大中型面條機工序復雜、價格昂貴、清潔不便，盡管出現(xiàn)了參差不起的小型全自動面條機，但是操作麻煩，難以實現(xiàn)預期目的。本次小型家用面條機應盡量改善這些缺點。應努力達到攜帶方便，價格便宜，所需功率小，面 條成型。可根據(jù)個人喜歡制作出不同款式和不同營養(yǎng)的面條。面條在我國食品類很受歡迎。農(nóng)副產(chǎn)品深加工是中國十五期間重點扶持行業(yè)隨著經(jīng)濟條件的改善和人們對綠色新鮮早餐的需求，該課題市場前景廣闊，具有重要的應用價值。 1.5 重點研究的關鍵問題及解決思路 本次設計方案分兩種：一種是壓片式面條機，一種是擠壓式面條機。 壓片式面條機把面餅經(jīng)過面輥相對轉動擠壓形成面片，再經(jīng)前機頭輥刀對面片進行切條，從而形成面條。 面條的形狀取決于切面刀的規(guī)格，所有機型均可安裝不同規(guī)格的切面刀，故一臺機器經(jīng)過更換不同規(guī)格的面刀可以做成各種規(guī)格 的面條 [1]。 擠壓式面條機把水和面粉放入料斗中，通過輸面螺旋裝置進行攪拌和擠壓，更換面刀可以擠壓出不同形狀的面條，可以實現(xiàn)自動化，現(xiàn)如今市場上一出現(xiàn)了各種各樣的全自動家用面條機，但是操作復雜，面條的口感較差，很難達到預期目標 [2]。因此本次設計方案是設計和計算小型碾壓式面條機， 本機在設計上最為關鍵的是壓面輥、面刀及傳動機構的設計。在壓面輥裝置中壓面輥的粗糙度和壓力值決定了面條的成型與品質，面刀可以切割成大家喜歡的面條。 解決的思路如下： （ 1）動力源的選擇； （ 2）選擇合適動力傳遞方式，設計工作裝置和傳 動裝置。 （ 3）壓面輥、輥刀的設計； （ 4）運用 Auto CAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 （ 5）對面條機生產(chǎn)效率的分析。 2 面條機的設計思路和總體方案設計 2.1 設計思路 （ 1） 設計出大小合適進料方便的進料槽，進料槽的傾斜角度要經(jīng)過嚴格的幾何計算得到。 大學畢業(yè)設計 3 （ 2） 壓片機構要設計合理，不能出現(xiàn)卡料或使面輥粘上較多的面料，因此軋輥表面要經(jīng)過磨床精磨，光滑美觀，軋出的面帶均勻光潔。 （ 3） 通過所學的知識選擇出合適的動力源，使用齒輪和皮帶作為傳動系統(tǒng)，噪音小，結構緊湊，傳動平穩(wěn)，傳動動力準確高效，還有噪聲小、無震 動。 （ 4）設計出可以調試的輥刀，通過調試輥刀之間的距離，達到切出不同規(guī)格的面條要求。 2.2 總體結構圖 1.面槽 2.左機架 3.螺母 4.螺桿 5.調節(jié)螺母 6.壓輥 7.皮帶 8.大帶輪 9、 12.半軸 10.電動機 11.右機架 13.擋圈 14.滑塊 15.輥刀 圖 2-2 面條機的總體結構圖 2.3 工作原理 面條機（也成壓面機）即可以加工濕切面，也可以加工掛面。其主要功能在于對面坯進行碾壓和切條，壓輥和面條輥刀是它的主要工作部件。 面條機的工作流程圖，如圖 2-3 所示：面坯 —— 面槽輸送 —— 面輥 碾壓 —— 二級傳送 —— 輥刀切割 —— 面條成型。具體為：面粉和水按照一定比例均勻混合之后放入面槽，通過面槽將面水混合物傳送到雙面輥中，面皮在面輥的擠壓下碾壓成型，碾壓成型的面皮在重力的作用下被傳送到切刀中，經(jīng)過面刀的縱向切割面條就成型了。 圖 2-3 面條機工作流程 大學畢業(yè)設計 4 3 面條機主要部件的設計 3.1 壓片機構的設計說明 3.1.1 基本結構 壓輥是面條機的主要工作部件，面條品質的好壞很大一部分取決于壓輥。面條機的壓輥均為光輥，并成對使用，如圖 3-1 所示，組成壓片機構，其中一根輥的兩端帶有比輥子直徑大的端板（俗稱公輥），與另一根不帶端板的壓輥（俗稱母輥）相配合形成一個封閉的空腔，其寬度為 B，用以控制面片的厚度，同時還防止面片因軸向竄動所引起的破邊缺陷。一對壓輥依靠軸承支承在機架上，其中一根與機架固定，稱為定輥；另一根的軸承座位置可調，用以變動軋距，即使得面皮的厚度可以人工調整。輥軸一端分別裝有同等大小的齒輪使兩輥以相同的速度轉動。為防止壓輥粘料，保證面片光滑均勻，壓輥必須光滑 [8]。 1.端板 2.壓輥 3.齒輪 4.鍵槽 圖 3-1 壓片機結構示意圖 3.1.2.影響壓片的 主要因素 （ 1）軋輥直徑與壓力 軋輥的直徑應選大些。輥徑大，喂料角大，容易進料，可以使面片組織壓得緊密，不易折斷 [8]。 （ 2）壓延比 輥壓后面片的壓下量與輥壓前物料厚度之比稱為壓延比。其大小是影響壓片效果的重要因素。因為對面坯一次過度的壓延展，會破壞面帶中的面筋網(wǎng)狀組織，所以壓延比一般不大于 0.5[8]。 （ 3）壓輥的工作原理：主、從壓輥通過齒輪嚙合，齒輪齒數(shù)比為 1： 1，齒輪與壓輥通過鍵剛性連接，主動面輥轉動帶動從動輪同轉速轉動，方向相反。因此面皮可在兩面輥的擠壓下碾壓成型，為了提高面條的口感和品質，可 以多次重復擠壓。 面皮厚度的調節(jié)：從動輪兩側分別裝有滑塊，從動輪的軸承座固定在兩滑塊上，滑塊在調節(jié)大學畢業(yè)設計 5 螺母作用下前后移動，進而調節(jié)兩面輥間的間距，調節(jié)范圍為 0~5mm。如圖 3-2 所示 3-2 壓片機構間隙調節(jié) 3.2 輥刀的設計說明 . 輥刀： 是一對相向等速運轉相互嚙合的齒輥 ,將 碾壓成型的 面片縱切成面條的刀具 。傳統(tǒng)的輥刀是一種刀對應一種面條的形狀，切出不同的面條就需要多次換刀，這樣不僅降低了生產(chǎn)力，而且還提高了生產(chǎn)成本。對于家庭使用的話，為了降低成本，就很少去買多種不同的刀具去滿足需求，因此為了給大家?guī)矸奖悖?本次設計就采取了可調式刀具的理念，設計出可以調節(jié)面條寬度的刀具，并且出不同寬度的面條。如圖 3-3 所示 圖 3-3 輥刀裝配圖 壓面機輥刀結構包括一對平行設置在機架上的切刀輥以及傳動齒輪 ,傳動齒輪設在輥軸端面 ,所述切刀輥的輥軸上套設有滾針軸承 ,滾針軸承支承切刀輥的輥體 ,滾針軸承外端設置滑塊 ,該結構安裝簡單方便 ,用該結構切削出的面條質量好 ,工作效率高 ,使用該結構可以減少壓面機的生產(chǎn)成本。 輥刀的基本工作原理： 本次輥刀的設計理念就是：通過調節(jié)兩切刀間隙，進而調節(jié)切刀切出面條的寬度。如圖 3-4 所示 大學畢業(yè)設計 6 圖 3-4 輥刀簡圖 調節(jié)方法：通過轉動輥刀兩側的調節(jié)螺栓，從而調節(jié)輥刀兩側滑塊在滑槽內的縱向移動，實現(xiàn)了輥刀間隙的調節(jié)。本次設計的輥刀可以切出面條寬度為 B1=4mm,B2=16mm。 4 面條機傳動部件的設計 4.1 電動機的選擇 根據(jù)資料得電動機的轉速越低越好，家用電壓一般都是 220v 的標準電壓，由《機械設計課程設計手冊》綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸 、重量以及帶傳動的傳動比，選定電動機型號為YU7124。所選電動機的額定功率 P=180w 滿載轉速 n=1400r/min，總傳動比適中，傳動裝置結構較緊湊。 YU7124 主 要參數(shù)如下表 : 表 4-1 YU7124 的主要參數(shù) 電動機型號 額定功率/kw 滿載轉速/（ r/min） 堵轉轉矩 最大轉矩 質量 /kg 電流 /A 效率 /% YU7124 0.18 1400 1.4 1.8 32 2.49 53 4.2 帶輪的設計 根據(jù)設計的具體傳動要求，可選取電動機和主軸之間用 V 帶和帶輪的傳動方式傳動，因為在壓面輥的工作過程中，傳動件 V 帶是一個撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動，因而使壓面機工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點。在傳動過程中 V 帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導致兩者的相對滑動，利用 這一特征：當壓面輥承受的摩擦力較大時，帶輪與皮帶之間可以相對滑動，進而保護了傳動系統(tǒng)和電動機，可以起到過載保護的作用。皮帶只要傳動比比較準確就可以滿足要求 V帶及帶輪的結構簡單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝。所以，在電動機與傳動齒輪之間選用 V 帶與帶輪的傳動配合是很合理的。 選擇 V 帶和帶輪應當從它的傳動參數(shù)入手，來確定 V 帶的型號、長度和根數(shù)，再來確定導輪大學畢業(yè)設計 7 的材料、結構和尺寸，輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等，傳動中心距，安裝尺寸，帶輪作用在軸的壓力，為設計軸承作好準備 [9]。 4.2.1 確定計算功率 kw18.018.00.1 ????? PKP Aca （ 4--1） 其中 KA— 工作情況系數(shù)； P— 電動機的功率； 4.2.2 V 帶的選擇 確定帶輪的基準直徑 初選主動帶輪的基準直徑 d1，根據(jù)《機械設計基礎》書可選擇 V 帶的型號參考表 13-9 選取Y 型皮帶，小帶輪直徑 d1=30mm 1）計算 V 帶的速度 smndV /2.5100060 14003014.3100060 11 ?? ????? ? （ 4-2） 2）計算從動輪的直徑 mmdid 6030212 ????? 根據(jù)表 13-9 得 d2符合要求 3）確定傳動中心距 a 和帶長 L 初步選取中心距0a? ?? ? mmdda 13560305.1 5.1 210 ???? ?? 取 mma 1500 ?，符合 ? ? ? ?21021 2d7.0 ddad ?????。 由公式計算帶所需的基準長度0L? ?02122100 4)(22 addddaL ????? ? （ 4-3） 查表 13-2 得 ,對 Y 型帶選用 L=450mm.再由式（ 13-16）計算實際中心距 a mmmmLLa 6.1532 8.4424501502a 00 ??????? ?????? 4）驗算小帶輪包角 1? 000012011 2 01 6 83.576.1 5 3 30601 8 03.57d1 8 0?????????? a d? （ 4-4） 大學畢業(yè)設計 8 合適。 5） 計算Ｖ帶根數(shù) z 由式（ 13-15）得 ： Lca KKPPP?)(z00 ??? （ 4-5） 今 n1=1400r/min， d1=30mm，查表 Y 型 V 帶的額定功率表得 kwP 06.00 ? 。 由 01 168?? 查表的 kw03.0P0 ??，查表 13-2 得 97.0K ??，查表 13-7 得 1KL ? ，代入上述公式得 ： Z=1.961 取 2 根 。 4.2.3 求作用在帶輪軸上的壓力QF查表 13-1 得 q=0.04kg/m，故由式（ 13-17）得單根 V 帶的初拉力 ： NqvKzvPF ca46.322.204.0197.05.22.2218.050015.2500220??????????????? ????????????????? （ 4-6） 作用在軸上的壓力 ： NNzFF Q 2.952168s i n46.32222s i n2 010 ?????? ? 4.2.4 帶輪的選擇 1）帶輪的材料選擇 因為帶輪的轉速 V=2.2m/s，轉速比較低，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為 HT 150。 2）結構設計 帶輪 的結構設計主要是根據(jù)帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結構形式，根據(jù)帶的型號來確定帶論輪槽的尺寸，設計如下： 主動帶輪的結構選擇 .因為根據(jù)主動帶輪的基準直徑尺寸，而與主動帶輪配合的電動機軸的直d=10，因此根據(jù)經(jīng)驗公式 d1? 2.5~3d，所以主動帶輪采用實心式。 查參考文獻中表 8-10 得 2ah mm? ， 7fh mm? ， 12e? ， 9f mm? 2 1 6 0 2 2 1 6 4a d ad d h m m? ? ? ? ? ? ? 2 1 6 0 2 7 1 4 6f d fd d h m m? ? ? ? ? ? ? 2 2 9 1 8B f m m? ? ? ? ? o34?? 大學畢業(yè)設計 9 4.3 齒輪的設計 4.3.1 選擇材料及精度等級 根據(jù)傳動比的要求，由上一節(jié)可知齒輪 1 轉速為 700r/min,因為兩個齒輪主要起傳動與減速作用，及傳動比 i=6.75，因此選用直齒 圓柱齒輪傳動；壓面機工作，面輥與面刀轉速不高，故選用 8級精度，齒輪材料為 45 鋼（調制），硬度為 240HBS。根據(jù)各個軸的位置關系如圖 4-1 所示： 圖 4-1 定軸輪系 選齒輪 1 齒數(shù)為 Z1=20，則齒輪 2 的齒數(shù)為 Z2=45， n2=311/min。 選齒輪 3 齒數(shù)為 Z3=15，則齒輪 4 的齒數(shù)為 Z4=45， n4=104/min。 4.3.2 按接觸強度進行初步計算 1）設齒輪按 8 級精度制造，由表 11-3 知取載荷系數(shù) Kt=1.3，由表 11-6 得齒寬系數(shù) 2.0d ??。 2）計算軸 2 傳遞的轉矩 kwPP 1 7 3.098.018.0 222 ???? ? （ 4-7） mmNmmNnPT ????????? 362262 103.53 1 11 7 3.01055.91055.9（ 4-8） 3）令???????? ????222121 111EEZ E???，稱為彈性系數(shù)，查表 11-4 得 0.188ZE ? 4）由表 11-1 按齒面硬度查得齒輪 1 與齒輪 2 的接觸疲勞強度極為 aH MP5602lim1limH ?? ??5）由參考文獻計算應力循環(huán)次數(shù)得 621 100.32083116060NN ???????? nal 6）由參考文獻中取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.94 大學畢業(yè)設計 10 7）計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1,由參考文獻 [2]中式 10-12 得 ? ? 1 l i m 1 0 . 9 4 5 6 0 5 2 6 . 4 01H N HHaHK MPS ?? ? ?? ? ? 8)試算齒輪分度圓直徑 d，將 [σ H]代入公式得 mmZZTKdHHEdt9.26mm4.5265.21887.317.38.0103.53.121233322??????? ??????????????????????（ 4-9） 根據(jù)尺寸要求取 mm50d ? 9）計算圓周速度 sm /81.0100060 31150V ?? ??? ?（ 4-10） 10）計算齒寬 mmdd 10502.0b ????? ? 5.220501t??? zdm 63.55.225.2m25.2h t ????? 78.163.510hb ?? 11）計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=0.81m/s， 8 級精度，由參考文獻圖 10-8 查得動載系數(shù) Kv=1.12； 直齒輪， KHα=KFα=1； 由參考文獻中查得使用系數(shù) KA=1.0； 由參考文獻中用插值法查得 8 級精度，非對稱布置， KHβ=1.315； 由 b/h=1.78，查參考文獻得 KFβ=1.3；故載荷系數(shù) 4 4 6.13 1 5.1112.10.1 ?????? ?? HHVA KKKKK （ 4-11） 按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式 10-10a 得 大學畢業(yè)設計 11 mmKKddt513.14 4 6.150331????（ 4-12） mmzd 5.22051m11 ???4.3.3 按齒根彎曲強度設計 由參考文獻中式 10-5 得彎曲強度得設計公式為 ? ?3 2122mFSaFadYYZKT???（ 4-13） 1）由圖 10-20c 查得齒輪 1 得彎曲疲勞強度極限 σ FE1=420MPa； 2）由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.85； 3）計算彎曲疲 勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) SF=1.4，由參考文獻中式 10-12 得 ? ? 111 0 . 8 5 4 2 0 2251 . 4F N F EFaFK MPS ?? ? ?? ? ? 4）計算載荷系數(shù) K 1 1 . 1 2 1 1 . 3 1 . 5 3A V F FK K K K K??? ? ? ? ? ? 5）查取齒形系數(shù)，由表 10-5 查得 YFa1=2.57； YSa1=1.60 ? ?33 2 . 5 7 1 . 6 0 0 . 0 1 8 3225F a S aFYY? ? ???代入上式得 mmm 44.10183.0201 1013.253.123 2 4 ??? ???? 4.3.4 確定模數(shù) 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主 要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關 [9]。可取由彎曲強度算得的模數(shù) m=2.5mm,并就近圓整為標準值 m=2.5mm。 4.3.5 確定齒數(shù) 按接觸強度算得的分度圓直徑 d1=50mm ，算出齒輪 1 的齒數(shù)為 205.25111 ??? mdZ 452025.225.2 12 ???? ZZ 大學畢業(yè)設計 12 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 4.3.6 確定幾何尺寸 1）計 算分度圓直徑 1d 、 2d mmmZd mmmZd 5.1125.245 505.22022 11 ????? ?????2）計算中心距 a mmdda 25.812 5.112502 21 ????? 3）計算齒輪寬度 b 25.1625.812.0ab ???? ? 查表，取 mmBB 1021 ?? 5 軸的 設計 軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉運動的傳動零件（例如齒輪、蝸 輪等），都必須安裝在軸上才能運動及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉零件及傳遞動力和運動。 按照承載荷受的不同，軸可以分為轉軸、心軸、和傳動軸三大類。工作中既承受彎矩有承受扭矩的軸稱為轉軸。這類軸在各種機器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的稱為心軸，心軸又分為轉動心軸和固定心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動軸。經(jīng)過分析此次設計的軸是轉軸。 軸還可以按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。直軸一般都制成實心的。在那些由于機器結構的要求而需要在軸中裝設其 它零件或者減小軸的質量具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的?？招妮S內徑與外徑的比值通常為 0.5至 0.6，以保證軸的剛度及扭轉穩(wěn)定性。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價，對應集中的敏感性較底，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最為常見的是 45鋼。所以我選擇的是 45鋼。必須指出：在一般工作溫度下（低于 200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方 法時，所根據(jù)的是強度和耐磨性，而不是軸的彎曲和扭轉剛度。但也應當注意，在既定條件下，有時也可選擇強度較低的鋼材，而用適當增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（如噴丸、滾壓等），對提高軸的抗疲勞強度都有著顯著的效果。軸的常用材料及主要力學性能見表 6-1。 大學畢業(yè)設計 13 表 5-1 軸的材料及主要力學性能 材料 牌號 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度 /HBS 抗拉疲勞強度 B? M Pa 屈服疲勞強度S? MPa 彎曲疲勞強度1?? MPa 剪切疲勞強度1?? MPa 許用彎曲強度? ?1??M Pa 備注 Q235-A 熱軋或鍛后空冷 ≤ 100 100-250 — 400-420 375-390 225 215 170 105 40 用于受載荷不大的軸 45 正火 回火 ≤ 100 170-217 590 295 255 140 55 應用最廣泛 ＞ 100-300 162-217 570 285 245 135 調質 ≤ 200 217-255 640 355 275 155 60 — ＞ 100-300 — 685 490 355 185 — 20Cr 滲碳 淬火 回火 ≤ 60 滲碳 56-62 HRC 640 390 305 160 60 用于要求強度及韌性均較高的軸 40CrNi 調質 ≤ 100 270-300 900 735 430 260 75 用于很重要的軸 ＞ 100-300 240-270 785 570 370 210 38CrMoAlA 調質 ≤ 60 293-321 930 785 440 280 75 用于要求高耐磨，高強度且熱處理（氮化）變形很小的軸 — — ＞ 60-100 277-302 835 685 410 270 — — — ＞ 100-160 241-277 785 590 375 220 — QT600-3 — — 190-270 600 370 215 185 — 用于制復雜外形的軸 QT800-2 — — 245-335 800 480 290 250 — 5.1 軸結構的設計 軸的結構設計包括定 出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結構因素較多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。軸的結構應便于軸上零件的定位、固定和裝拆，盡量減小應力集中，受力合理，有良好的工藝性。對于要求剛度大的軸，還應從結構上考慮減小軸的變形?？傊O計的時候必須對不同情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構都應該滿足： 1） 軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置； 大學畢業(yè)設計 14 2）軸上的零件應便于裝拆和調整； 3）軸應該具有良好的制造工藝性等； 4）載荷的性質、大小、方向及分布情況。 因此，可以先根據(jù)軸系的不同要求，將軸的各部分分開考慮，然后再根據(jù)相互關系，和加工、安裝、拆卸、維修等的要求綜合考慮，并相應地調整各部分的結構和尺寸鏈。 5.2 軸的設計計算 初步計算軸徑常用類比法、經(jīng)驗法及按許用切應力估算法，初步估算的軸徑作為軸結構設計的基礎。 帶輪一般放在軸的端部，可以先求出軸的最小直徑： 軸的基本直徑尺寸公式如下：33 ][2.09 5 5 0 0 0 0 npdT?? ? （此次家用面條機的軸一般選用 45鋼就能滿足要求， 45鋼的 ? ?T? 可以查表 6-2。 表 5-2 軸常用的幾種材料及 A0值 軸的材料 Q235-A Q275、 35 （ 1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、 35SiMn 38SiMo、 3Cr13 ? ?T? /M Pa 15～ 25 20～ 35 25～ 45 35～ 55 A0 149～ 126 135～ 112 126～ 103 112～ 97 mmnPAd 3.29103 5.1120 330 ????? 對于 d≤ 100mm的軸，有 一個鍵槽時候，軸徑要增大 5%— 7%，有兩個鍵槽時候應該增大 10%— 15%。因為軸上有一處鍵槽，所以 mm4.3107.13.29 ???d ，又由于面條的主軸和壓輥是一體的承受的是沖擊動載荷，故在設計時，軸的最小處直徑應比理論計算的要大一些，然后，再綜合考慮，暫時選取軸的材料為 45號鋼，調質處理， dmin=35mm。 5.2.1 壓輥軸的結構簡圖 圖 5-3 壓輥軸的結構示意圖 大學畢業(yè)設計 15 5.2.2 確定軸的尺寸 表 5-3 壓輥軸的尺寸參數(shù) 名稱 1 2 3 4 直徑 d（ mm） 10 50 15 10 長度 l （ mm） 10 200 10 10 大學畢業(yè)設計 16 總 結 本次面條機的設計，通過資料查找以及對市場的調查研究，運用機械原理，設計了家用面條機，以適應市場。該面條機具有節(jié)能、體積小、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點?；就瓿闪祟A期目標，實現(xiàn)了課題研究的價值。 本次 課題基本完成： （ 1） 設計出大小合適進料方便的進料槽，進料槽的傾斜角度經(jīng)過嚴格的幾何計算得到。 （ 2） 壓片機構設計合理，不出現(xiàn)卡料或使面輥粘上較多的面料，軋輥表面經(jīng)過磨床精磨，光滑美觀，軋出的面帶均勻光潔。 （ 3） 通過所學的知識選擇出合適的動力源，使用齒輪和皮帶作為傳動系統(tǒng)，噪音小，結構緊湊，傳動平穩(wěn)，傳動動力準確高效，還有噪聲小、無震動。 （ 4）設計出可以調試的輥刀，通過調試輥刀之間的距離，達到切出不同規(guī)格的面條要求。 此次設計在傳統(tǒng)家用面條機的設計基礎之上添加了電動機，大大減輕了勞動強度，操作簡單，體積 較小便于移動。輥刀進行了升級，由傳統(tǒng)的一種刀切割一種面條，改進為一種刀可切出兩種面條，結構原理簡單，便于清理。但是我設計的面條機還存在許多缺陷，面坯厚度調節(jié)機構不能準確調節(jié)，精度不高；沒有添加手搖動力，使面條機的使用環(huán)境存在局限性。 大學畢業(yè)設計 17 致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《家用電動面條機》的設計終于完成了，這意味著大學生活即將結束。在大學階段，我在學習上和思想上都受益匪淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。 在本論文的寫作過程中 ，我的導師老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關心和支持的各位老師以及關心我的同學和朋友。 非常感謝老師在我大學的最后學習階段 —— 畢業(yè)設計階段給我的指導，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導和無私的幫助。為了指導我的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時間，她的這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這四年 來給我的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。我將銘記我曾是一名優(yōu)秀學子，在今后的工作中把吃苦耐勞的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。 大學畢業(yè)設計 18 參考文獻 [1] 金捷 .多功能家用面條機的設計 [J].機械產(chǎn)品開發(fā)與設計 ,2010,37(12). 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