基于Solidworks家用電動(dòng)面條機(jī)的設(shè)計(jì)創(chuàng)意大設(shè)計(jì)

基于Solidworks家用電動(dòng)面條機(jī)的設(shè)計(jì)創(chuàng)意大設(shè)計(jì),基于,solidworks,家用,電動(dòng),面條機(jī),設(shè)計(jì),創(chuàng)意 前 言 “北方面條，南方米飯”這句話概括了古代中國(guó)的地方主食的特色。由于古代中國(guó)食品衛(wèi)生條件較差，相對(duì)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(guó)最常見的食品之一。在目前農(nóng)產(chǎn)品加工的機(jī)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(jì)劃算，還費(fèi)時(shí)費(fèi)力。適用于家庭使用的面條機(jī)受到了人們的追捧，因此家庭面條機(jī)的設(shè)計(jì)成為了設(shè)計(jì)課題。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)參考了大型面條機(jī)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)家庭面條機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究，從整體結(jié)構(gòu)而言，重點(diǎn)對(duì)壓面機(jī)的壓面機(jī)構(gòu)、切面部件、減速系統(tǒng)進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)和研究。設(shè)計(jì)步驟首先在明確設(shè)計(jì)任務(wù)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(shè)計(jì)綱領(lǐng)，并通過三維設(shè)計(jì)Solidworks對(duì)其中的重要部件做了設(shè)計(jì)并完成建模，并不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(guān)鍵詞：家用電動(dòng)壓面機(jī)；壓片機(jī)構(gòu)；輥刀 目 錄 1引言 1 1.1國(guó)內(nèi)外面條機(jī)概況及發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2研究的目的與意義 1 1.3預(yù)期目標(biāo) 1 1.4任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 1 1.5重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 2 2面條機(jī)的設(shè)計(jì)思路和總體方案設(shè)計(jì) 2 2.1設(shè)計(jì)思路 3 2.2總體結(jié)構(gòu)圖 3 2.3工作原理 3 3面條機(jī)主要部件的設(shè)計(jì) 3 3.1壓片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)說明 3 3.2輥刀的設(shè)計(jì)說明. 5 4面條機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 6 4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 6 4.2帶輪的設(shè)計(jì) 6 4.3齒輪的設(shè)計(jì) 8 5軸的設(shè)計(jì) 12 5.1軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 5.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 總 結(jié) 15 致 謝 16 參考文獻(xiàn) 17 1引言 1.1國(guó)內(nèi)外面條機(jī)概況及發(fā)展現(xiàn)狀 面條作為中國(guó)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?cè)谌珖?guó)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(guó)內(nèi)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(zhǎng)壽面，面的種類越來越多，也越來越受歡迎。使用機(jī)器生產(chǎn)面條還是二十世紀(jì)初才開始，但真正發(fā)展還是在解放后，截止去年年底全國(guó)面條機(jī)生產(chǎn)廠家已達(dá)四百余家，年產(chǎn)量達(dá)萬余臺(tái)。面條機(jī)的出現(xiàn)，更加推動(dòng)了面條行業(yè)的發(fā)展，銷量也隨之增加。盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但人們對(duì)面條機(jī)的反饋還是不錯(cuò)的，對(duì)產(chǎn)品還是比較認(rèn)可的。 面條機(jī)目前處于市場(chǎng)培育階段，在河南、山東等面食大省中面條機(jī)的發(fā)展速度驚人，銷售樂觀，走勢(shì)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(jī)的發(fā)展，相信后期經(jīng)過市場(chǎng)的滲透和長(zhǎng)期的產(chǎn)品推廣，地域差異化明顯縮小，越來越多的消費(fèi)者選擇面條機(jī)[3]。為了滿足大多數(shù)人的需求，市場(chǎng)上的面條機(jī)也逐漸多了起來，面條機(jī)也逐漸走進(jìn)了家庭。縱觀世界面條機(jī)，現(xiàn)如今市場(chǎng)上出現(xiàn)的家用面條機(jī)大致可分為兩類：一類是擠壓型面條機(jī)；一類是碾壓式面條機(jī)。 1.2研究的目的與意義 針對(duì)傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運(yùn)用機(jī)械原理，設(shè)計(jì)了家用面條機(jī)，以適應(yīng)市場(chǎng)。該面條機(jī)具有節(jié)能、體積小、操作簡(jiǎn)單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點(diǎn)。 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(jī)械來代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工制作。市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)許多如和面機(jī)、洗面機(jī)、面條機(jī)、餃子機(jī)等形狀各異、種類繁多的面食品加工機(jī)械，但是大多為大型面食品加工機(jī)械，家用加工機(jī)械并不多，且功能單一?？v觀世界面條機(jī), 一方面向高生產(chǎn)率、全自動(dòng)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(duì)食品各方面要求的提高，家用面條機(jī)開始受到家庭廚子的喜愛，面對(duì)全國(guó)廣大市場(chǎng)，家用面條機(jī)發(fā)展空間廣闊，經(jīng)濟(jì)前景好。 1.3預(yù)期目標(biāo) （1）整機(jī)操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噪音小，使用壽命長(zhǎng)。 （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(hù)裝置。 （3）低成本，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在達(dá)到控制要求的基礎(chǔ)上，盡可能地考慮其經(jīng)濟(jì)性。 1.4任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 面條作為中國(guó)的傳統(tǒng)美食深受人們的喜愛，但是每個(gè)人對(duì)面條的品質(zhì)要求都有所不同，為了滿足大家的要求，本次設(shè)計(jì)的家用電動(dòng)面條機(jī)大家可以根據(jù)自己的喜愛，調(diào)試出自己喜歡的面條，既減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，又經(jīng)濟(jì)劃算。 （1）任務(wù)要求: 設(shè)計(jì)出體積小、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用的面條機(jī)；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(yù)期目標(biāo)的可行性分析：針對(duì)傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運(yùn)用齒輪傳動(dòng)、設(shè)置間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及相關(guān)的機(jī)械原理，設(shè)計(jì)多功能家用面條機(jī)。要求該面條機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造型新穎、操作簡(jiǎn)單、維修方便、光潔衛(wèi)生、可流動(dòng)作業(yè)等特點(diǎn)，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(chǎng)上的大中型面條機(jī)工序復(fù)雜、價(jià)格昂貴、清潔不便，盡管出現(xiàn)了參差不起的小型全自動(dòng)面條機(jī)，但是操作麻煩，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的。本次小型家用面條機(jī)應(yīng)盡量改善這些缺點(diǎn)。應(yīng)努力達(dá)到攜帶方便，價(jià)格便宜，所需功率小，面條成型?？筛鶕?jù)個(gè)人喜歡制作出不同款式和不同營(yíng)養(yǎng)的面條。面條在我國(guó)食品類很受歡迎。農(nóng)副產(chǎn)品深加工是中國(guó)十五期間重點(diǎn)扶持行業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)條件的改善和人們對(duì)綠色新鮮早餐的需求，該課題市場(chǎng)前景廣闊，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 1.5重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 本次設(shè)計(jì)方案分兩種：一種是壓片式面條機(jī)，一種是擠壓式面條機(jī)。 壓片式面條機(jī)把面餅經(jīng)過面輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓形成面片，再經(jīng)前機(jī)頭輥刀對(duì)面片進(jìn)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(jī)型均可安裝不同規(guī)格的切面刀，故一臺(tái)機(jī)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(jī)把水和面粉放入料斗中，通過輸面螺旋裝置進(jìn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，現(xiàn)如今市場(chǎng)上一出現(xiàn)了各種各樣的全自動(dòng)家用面條機(jī)，但是操作復(fù)雜，面條的口感較差，很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[2]。因此本次設(shè)計(jì)方案是設(shè)計(jì)和計(jì)算小型碾壓式面條機(jī)， 本機(jī)在設(shè)計(jì)上最為關(guān)鍵的是壓面輥、面刀及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。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(zhì)，面刀可以切割成大家喜歡的面條。 解決的思路如下： （1）動(dòng)力源的選擇； （2）選擇合適動(dòng)力傳遞方式，設(shè)計(jì)工作裝置和傳動(dòng)裝置。 （3）壓面輥、輥刀的設(shè)計(jì)； （4）運(yùn)用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 （5）對(duì)面條機(jī)生產(chǎn)效率的分析。 2面條機(jī)的設(shè)計(jì)思路和總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)思路 （1）設(shè)計(jì)出大小合適進(jìn)料方便的進(jìn)料槽，進(jìn)料槽的傾斜角度要經(jīng)過嚴(yán)格的幾何計(jì)算得到。 （2）壓片機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)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(xué)的知識(shí)選擇出合適的動(dòng)力源，使用齒輪和皮帶作為傳動(dòng)系統(tǒng)，噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)動(dòng)力準(zhǔn)確高效，還有噪聲小、無震動(dòng)。 （4）設(shè)計(jì)出可以調(diào)試的輥刀，通過調(diào)試輥刀之間的距離，達(dá)到切出不同規(guī)格的面條要求。 2.2總體結(jié)構(gòu)圖 1.面槽 2.左機(jī)架 3.螺母 4.螺桿 5.調(diào)節(jié)螺母 6.壓輥 7.皮帶 8.大帶輪 9、12.半軸 10.電動(dòng)機(jī) 11.右機(jī)架 13.擋圈 14.滑塊 15.輥刀 圖2-2 面條機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖 2.3工作原理 面條機(jī)（也成壓面機(jī)）即可以加工濕切面，也可以加工掛面。其主要功能在于對(duì)面坯進(jìn)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(jī)的工作流程圖，如圖2-3所示：面坯——面槽輸送——面輥碾壓——二級(jí)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(jī)工作流程 3面條機(jī)主要部件的設(shè)計(jì) 3.1壓片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)說明 3.1.1基本結(jié)構(gòu) 壓輥是面條機(jī)的主要工作部件，面條品質(zhì)的好壞很大一部分取決于壓輥。面條機(jī)的壓輥均為光輥，并成對(duì)使用，如圖3-1所示，組成壓片機(jī)構(gòu)，其中一根輥的兩端帶有比輥?zhàn)又睆酱蟮亩税澹ㄋ追Q公輥），與另一根不帶端板的壓輥（俗稱母輥）相配合形成一個(gè)封閉的空腔，其寬度為B，用以控制面片的厚度，同時(shí)還防止面片因軸向竄動(dòng)所引起的破邊缺陷。一對(duì)壓輥依靠軸承支承在機(jī)架上，其中一根與機(jī)架固定，稱為定輥；另一根的軸承座位置可調(diào)，用以變動(dòng)軋距，即使得面皮的厚度可以人工調(diào)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(zhuǎn)動(dòng)。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(jī)結(jié)構(gòu)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(yīng)選大些。輥徑大，喂料角大，容易進(jìn)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?yàn)閷?duì)面坯一次過度的壓延展，會(huì)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(dòng)面輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)輪同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(zhì)，可以多次重復(fù)擠壓。 面皮厚度的調(diào)節(jié)：從動(dòng)輪兩側(cè)分別裝有滑塊，從動(dòng)輪的軸承座固定在兩滑塊上，滑塊在調(diào)節(jié)螺母作用下前后移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)兩面輥間的間距，調(diào)節(jié)范圍為0~5mm。如圖3-2所示 3-2 壓片機(jī)構(gòu)間隙調(diào)節(jié) 3.2輥刀的設(shè)計(jì)說明. 輥刀：是一對(duì)相向等速運(yùn)轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)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(duì)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?，本次設(shè)計(jì)就采取了可調(diào)式刀具的理念，設(shè)計(jì)出可以調(diào)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(jī)輥刀結(jié)構(gòu)包括一對(duì)平行設(shè)置在機(jī)架上的切刀輥以及傳動(dòng)齒輪,傳動(dòng)齒輪設(shè)在輥軸端面,所述切刀輥的輥軸上套設(shè)有滾針軸承,滾針軸承支承切刀輥的輥體,滾針軸承外端設(shè)置滑塊,該結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)單方便,用該結(jié)構(gòu)切削出的面條質(zhì)量好,工作效率高,使用該結(jié)構(gòu)可以減少壓面機(jī)的生產(chǎn)成本。 輥刀的基本工作原理：本次輥刀的設(shè)計(jì)理念就是：通過調(diào)節(jié)兩切刀間隙，進(jìn)而調(diào)節(jié)切刀切出面條的寬度。如圖3-4所示 圖 3-4輥刀簡(jiǎn)圖 調(diào)節(jié)方法：通過轉(zhuǎn)動(dòng)輥刀兩側(cè)的調(diào)節(jié)螺栓，從而調(diào)節(jié)輥刀兩側(cè)滑塊在滑槽內(nèi)的縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了輥刀間隙的調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)的輥刀可以切出面條寬度為B1=4mm,B2=16mm。 4面條機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)資料得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低越好，家用電壓一般都是220v的標(biāo)準(zhǔn)電壓，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸 、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YU7124。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率P=180w滿載轉(zhuǎn)速n=1400r/min，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。YU7124主要參數(shù)如下表: 表4-1 YU7124的主要參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/（r/min） 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)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(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的具體傳動(dòng)要求，可選取電動(dòng)機(jī)和主軸之間用V帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)，因?yàn)樵趬好孑伒墓ぷ鬟^程中，傳動(dòng)件V帶是一個(gè)撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動(dòng)，因而使壓面機(jī)工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。在傳動(dòng)過程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng)，利用這一特征：當(dāng)壓面輥承受的摩擦力較大時(shí)，帶輪與皮帶之間可以相對(duì)滑動(dòng)，進(jìn)而保護(hù)了傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)，可以起到過載保護(hù)的作用。皮帶只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求V帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝。所以，在電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)齒輪之間選用V帶與帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。 選擇V帶和帶輪應(yīng)當(dāng)從它的傳動(dòng)參數(shù)入手，來確定V帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，再來確定導(dǎo)輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸，輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等，傳動(dòng)中心距，安裝尺寸，帶輪作用在軸的壓力，為設(shè)計(jì)軸承作好準(zhǔn)備[9]。 4.2.1確定計(jì)算功率 （4--1） 其中 KA—工作情況系數(shù)； P—電動(dòng)機(jī)的功率； 4.2.2 V帶的選擇 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 初選主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑d1，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》書可選擇 V 帶的型號(hào)參考表13-9選取Y型皮帶，小帶輪直徑d1=30mm 1）計(jì)算V帶的速度 （4-2） 2）計(jì)算從動(dòng)輪的直徑 根據(jù)表13-9得d2符合要求 3）確定傳動(dòng)中心距a和帶長(zhǎng)L 初步選取中心距 取，符合。 由公式計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （4-3） 查表13-2得,對(duì)Y型帶選用L=450mm.再由式（13-16）計(jì)算實(shí)際中心距a 4）驗(yàn)算小帶輪包角 （4-4） 合適。 5） 計(jì)算Ｖ帶根數(shù)z由式（13-15）得： （4-5） 今n1=1400r/min，d1=30mm，查表Y型V帶的額定功率表得。 由查表的，查表13-2得，查表13-7得，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 查表13-1得q=0.04kg/m，故由式（13-17）得單根V帶的初拉力： （4-6） 作用在軸上的壓力： 4.2.4帶輪的選擇 1）帶輪的材料選擇 因?yàn)閹л喌霓D(zhuǎn)速V=2.2m/s，轉(zhuǎn)速比較低，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為HT 150。 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號(hào)來確定帶論輪槽的尺寸，設(shè)計(jì)如下： 主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)選擇.因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸，而與主動(dòng)帶輪配合的電動(dòng)機(jī)軸的直d=10，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式d12.5~3d，所以主動(dòng)帶輪采用實(shí)心式。 查參考文獻(xiàn)中表8-10得 ，，， 4.3齒輪的設(shè)計(jì) 4.3.1選擇材料及精度等級(jí) 根據(jù)傳動(dòng)比的要求，由上一節(jié)可知齒輪1轉(zhuǎn)速為700r/min,因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪主要起傳動(dòng)與減速作用，及傳動(dòng)比i=6.75，因此選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；壓面機(jī)工作，面輥與面刀轉(zhuǎn)速不高，故選用8級(jí)精度，齒輪材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS。根據(jù)各個(gè)軸的位置關(guān)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(qiáng)度進(jìn)行初步計(jì)算 1）設(shè)齒輪按8級(jí)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）計(jì)算軸2傳遞的轉(zhuǎn)矩 （4-7） （4-8） 3）令，稱為彈性系數(shù)，查表11-4得 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(qiáng)度極為 5）由參考文獻(xiàn)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得 6）由參考文獻(xiàn)中取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.94 7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由參考文獻(xiàn)[2]中式10-12得 8)試算齒輪分度圓直徑d，將[σH]代入公式得 （4-9） 根據(jù)尺寸要求取 9）計(jì)算圓周速度 （4-10） 10）計(jì)算齒寬 11）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.81m/s，8級(jí)精度，由參考文獻(xiàn)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.12； 直齒輪，KHα=KFα=1； 由參考文獻(xiàn)中查得使用系數(shù)KA=1.0； 由參考文獻(xiàn)中用插值法查得8級(jí)精度，非對(duì)稱布置，KHβ=1.315； 由b/h=1.78，查參考文獻(xiàn)得KFβ=1.3；故載荷系數(shù) （4-11） 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得 （4-12） 4.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn)中式10-5得彎曲強(qiáng)度得設(shè)計(jì)公式為 （4-13） 1）由圖10-20c查得齒輪1得彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=420MPa； 2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85； 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4，由參考文獻(xiàn)中式10-12得 4）計(jì)算載荷系數(shù)K 5）查取齒形系數(shù)，由表10-5查得YFa1=2.57；YSa1=1.60 　代入上式得 4.3.4確定模數(shù) 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)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(guān)[9]。可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)m=2.5mm,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm。 4.3.5確定齒數(shù) 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=50mm ，算出齒輪1的齒數(shù)為 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 4.3.6確定幾何尺寸 1）計(jì)算分度圓直徑、 2）計(jì)算中心距a 3）計(jì)算齒輪寬度b 查表，取 5軸的設(shè)計(jì) 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。 按照承載荷受的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸、和傳動(dòng)軸三大類。工作中既承受彎矩有承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。經(jīng)過分析此次設(shè)計(jì)的軸是轉(zhuǎn)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(shí)心的。在那些由于機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求而需要在軸中裝設(shè)其它零件或者減小軸的質(zhì)量具有特別重大作用的場(chǎng)合，則將軸制成空心的?？招妮S內(nèi)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(zhuǎn)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(jià)，對(duì)應(yīng)集中的敏感性較底，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(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定條件下，有時(shí)也可選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)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(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。軸的常用材料及主要力學(xué)性能見表6-1。 表5-1 軸的材料及主要力學(xué)性能 材料 牌號(hào) 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度/HBS 抗拉疲勞強(qiáng)度 M Pa 屈服疲勞強(qiáng)度 M Pa 彎曲疲勞強(qiáng)度 M Pa 剪切疲勞強(qiáng)度 M Pa 許用彎曲強(qiáng)度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(yīng)用最廣泛 ＞100-300 162-217 570 285 245 135 調(diào)質(zhì) ≤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(qiáng)度及韌性均較高的軸 40CrNi 調(diào)質(zhì) ≤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(diào)質(zhì) ≤60 293-321 930 785 440 280 75 用于要求高耐磨，高強(qiáng)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(fù)雜外形的軸 QT800-2 — — 245-335 800 480 290 250 — 5.1軸結(jié)構(gòu)的設(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)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于軸上零件的定位、固定和裝拆，盡量減小應(yīng)力集中，受力合理，有良好的工藝性。對(duì)于要求剛度大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形?？傊?，設(shè)計(jì)的時(shí)候必須對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足： 1）軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置； 2）軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整； 3）軸應(yīng)該具有良好的制造工藝性等； 4）載荷的性質(zhì)、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(guān)系，和加工、安裝、拆卸、維修等的要求綜合考慮，并相應(yīng)地調(diào)整各部分的結(jié)構(gòu)和尺寸鏈。 5.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 初步計(jì)算軸徑常用類比法、經(jīng)驗(yàn)法及按許用切應(yīng)力估算法，初步估算的軸徑作為軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 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：（此次家用面條機(jī)的軸一般選用45鋼就能滿足要求，45鋼的可以查表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 /M Pa 15～25 20～35 25～45 35～55 A0 149～126 135～112 126～103 112～97 對(duì)于d≤100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)候，軸徑要增大5%—7%，有兩個(gè)鍵槽時(shí)候應(yīng)該增大10%—15%。因?yàn)檩S上有一處鍵槽，所以，又由于面條的主軸和壓輥是一體的承受的是沖擊動(dòng)載荷，故在設(shè)計(jì)時(shí)，軸的最小處直徑應(yīng)比理論計(jì)算的要大一些，然后，再綜合考慮，暫時(shí)選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，dmin=35mm。 5.2.1壓輥軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖5-3 壓輥軸的結(jié)構(gòu)示意圖 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(zhǎng)度（mm） 10 200 10 10 總 結(jié) 本次面條機(jī)的設(shè)計(jì)，通過資料查找以及對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查研究，運(yùn)用機(jī)械原理，設(shè)計(jì)了家用面條機(jī)，以適應(yīng)市場(chǎng)。該面條機(jī)具有節(jié)能、體積小、操作簡(jiǎn)單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點(diǎn)。基本完成了預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了課題研究的價(jià)值。 本次課題基本完成： （1）設(shè)計(jì)出大小合適進(jìn)料方便的進(jìn)料槽，進(jìn)料槽的傾斜角度經(jīng)過嚴(yán)格的幾何計(jì)算得到。 （2）壓片機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xué)的知識(shí)選擇出合適的動(dòng)力源，使用齒輪和皮帶作為傳動(dòng)系統(tǒng)，噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)動(dòng)力準(zhǔn)確高效，還有噪聲小、無震動(dòng)。 （4）設(shè)計(jì)出可以調(diào)試的輥刀，通過調(diào)試輥刀之間的距離，達(dá)到切出不同規(guī)格的面條要求。 此次設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)家用面條機(jī)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上添加了電動(dòng)機(jī)，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，操作簡(jiǎn)單，體積較小便于移動(dòng)。輥刀進(jìn)行了升級(jí)，由傳統(tǒng)的一種刀切割一種面條，改進(jìn)為一種刀可切出兩種面條，結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，便于清理。但是我設(shè)計(jì)的面條機(jī)還存在許多缺陷，面坯厚度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，精度不高；沒有添加手搖動(dòng)力，使面條機(jī)的使用環(huán)境存在局限性。 致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《家用電動(dòng)面條機(jī)》的設(shè)計(jì)終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)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(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。? 在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師安靜老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。 非常感謝安靜老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我的指導(dǎo)，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(dǎo)和無私的幫助。為了指導(dǎo)我的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時(shí)間，她的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給我的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)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(jìn)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(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名優(yōu)秀學(xué)子，在今后的工作中把吃苦耐勞的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。 參考文獻(xiàn) [1] 金捷.多功能家用面條機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì),2010,37(12). 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