基于Solidworks家用電動面條機的設(shè)計創(chuàng)意大設(shè)計
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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(shè)計成為了設(shè)計課題。
本次的畢業(yè)設(shè)計參考了大型面條機的設(shè)計方案，對家庭面條機結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計和研究，從整體結(jié)構(gòu)而言，重點對壓面機的壓面機構(gòu)、切面部件、減速系統(tǒng)進行了重點設(shè)計和研究。設(shè)計步驟首先在明確設(shè)計任務(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)計綱領(lǐng)，并通過三維設(shè)計Solidworks對其中的重要部件做了設(shè)計并完成建模，并不斷優(yōu)化設(shè)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(guān)鍵詞：家用電動壓面機；壓片機構(gòu)；輥刀
目 錄
1引言 1
1.1國內(nèi)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(yù)期目標 1
1.4任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析 1
1.5重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 2
2面條機的設(shè)計思路和總體方案設(shè)計 2
2.1設(shè)計思路 3
2.2總體結(jié)構(gòu)圖 3
2.3工作原理 3
3面條機主要部件的設(shè)計 3
3.1壓片機構(gòu)的設(shè)計說明 3
3.2輥刀的設(shè)計說明. 5
4面條機傳動部件的設(shè)計 6
4.1電動機的選擇 6
4.2帶輪的設(shè)計 6
4.3齒輪的設(shè)計 8
5軸的設(shè)計 12
5.1軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 13
5.2軸的設(shè)計計算 13
總 結(jié) 15
致 謝 16
參考文獻 17
1引言
1.1國內(nèi)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(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。縱觀世界面條機，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(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運用機械原理，設(shè)計了家用面條機，以適應(yīng)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?？v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(yù)期目標
（1）整機操作方便，結(jié)構(gòu)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(shè)計中，在達到控制要求的基礎(chǔ)上，盡可能地考慮其經(jīng)濟性。
1.4任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)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(zhì)要求都有所不同，為了滿足大家的要求，本次設(shè)計的家用電動面條機大家可以根據(jù)自己的喜愛，調(diào)試出自己喜歡的面條，既減少了勞動強度，又經(jīng)濟劃算。
（1）任務(wù)要求: 設(shè)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(yù)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(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運用齒輪傳動、設(shè)置間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)及相關(guān)的機械原理，設(shè)計多功能家用面條機。要求該面條機具有結(jié)構(gòu)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(fù)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(yù)期目的。本次小型家用面條機應(yīng)盡量改善這些缺點。應(yīng)努力達到攜帶方便，價格便宜，所需功率小，面條成型?？筛鶕?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(yīng)用價值。
1.5重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路
本次設(shè)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(zhuǎn)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(fù)雜，面條的口感較差，很難達到預(yù)期目標[2]。因此本次設(shè)計方案是設(shè)計和計算小型碾壓式面條機，
本機在設(shè)計上最為關(guān)鍵的是壓面輥、面刀及傳動機構(gòu)的設(shè)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(zhì)，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(shè)計工作裝置和傳動裝置。
（3）壓面輥、輥刀的設(shè)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(shè)計思路和總體方案設(shè)計
2.1設(shè)計思路
（1）設(shè)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。
（2）壓片機構(gòu)要設(shè)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(xué)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(jié)構(gòu)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(shè)計出可以調(diào)試的輥刀，通過調(diào)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(jié)構(gòu)圖
1.面槽 2.左機架 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.電動機 11.右機架 13.擋圈 14.滑塊 15.輥刀
圖2-2 面條機的總體結(jié)構(gòu)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
3面條機主要部件的設(shè)計
3.1壓片機構(gòu)的設(shè)計說明
3.1.1基本結(jié)構(gòu)
壓輥是面條機的主要工作部件，面條品質(zhì)的好壞很大一部分取決于壓輥。面條機的壓輥均為光輥，并成對使用，如圖3-1所示，組成壓片機構(gòu)，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(diào)，用以變動軋距，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。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(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(zhuǎn)動帶動從動輪同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)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(zhì)，可以多次重復(fù)擠壓。
面皮厚度的調(diào)節(jié)：從動輪兩側(cè)分別裝有滑塊，從動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，進而調(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 壓片機構(gòu)間隙調(diào)節(jié)
3.2輥刀的設(shè)計說明.
輥刀：是一對相向等速運轉(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)矸奖悖敬卧O(shè)計就采取了可調(diào)式刀具的理念，設(shè)計出可以調(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
壓面機輥刀結(jié)構(gòu)包括一對平行設(shè)置在機架上的切刀輥以及傳動齒輪,傳動齒輪設(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)可以減少壓面機的生產(chǎn)成本。
輥刀的基本工作原理：本次輥刀的設(shè)計理念就是：通過調(diào)節(jié)兩切刀間隙，進而調(diào)節(jié)切刀切出面條的寬度。如圖3-4所示
圖 3-4輥刀簡圖
調(diào)節(jié)方法：通過轉(zhuǎn)動輥刀兩側(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，實現(xiàn)了輥刀間隙的調(diào)節(jié)。本次設(shè)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(shè)計
4.1電動機的選擇
根據(jù)資料得電動機的轉(zhuǎn)速越低越好，家用電壓一般都是220v的標準電壓，由《機械設(shè)計課程設(shè)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(zhuǎn)速n=1400r/min，總傳動比適中，傳動裝置結(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)
電動機型號
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
根據(jù)設(shè)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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(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，傳動中心距，安裝尺寸，帶輪作用在軸的壓力，為設(shè)計軸承作好準備[9]。
4.2.1確定計算功率
（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(shè)計基礎(chǔ)》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
（4-2）
2）計算從動輪的直徑
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
取，符合。
由公式計算帶所需的基準長度
（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
4）驗算小帶輪包角
（4-4）
合適。
5） 計算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
因為帶輪的轉(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
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定帶論輪槽的尺寸，設(shè)計如下：
主動帶輪的結(jié)構(gòu)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d12.5~3d，所以主動帶輪采用實心式。
查參考文獻中表8-10得
，，，
4.3齒輪的設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速不高，故選用8級精度，齒輪材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS。根據(jù)各個軸的位置關(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按接觸強度進行初步計算
1）設(shè)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）計算軸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的接觸疲勞強度極為
5）由參考文獻計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得
6）由參考文獻中取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.94
7）計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由參考文獻[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）計算圓周速度
（4-10）
10）計算齒寬
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)
（4-11）
按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得
（4-12）
4.3.3按齒根彎曲強度設(shè)計
由參考文獻中式10-5得彎曲強度得設(shè)計公式為
（4-13）
1）由圖10-20c查得齒輪1得彎曲疲勞強度極限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，由參考文獻中式10-12得
4）計算載荷系數(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)
對比計算結(jié)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(guān)[9]?？扇∮蓮澢鷱姸人愕玫哪?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
這樣設(shè)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(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。
4.3.6確定幾何尺寸
1）計算分度圓直徑、
2）計算中心距a
3）計算齒輪寬度b
查表，取
5軸的設(shè)計
軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)計的軸是轉(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。直軸一般都制成實心的。在那些由于機器結(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合，則將軸制成空心的。空心軸內(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，對應(yīng)集中的敏感性較底，同時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(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)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(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
熱處理
毛坯直徑/mm
硬度/HBS
抗拉疲勞強度
M Pa
屈服疲勞強度
M Pa
彎曲疲勞強度
M Pa
剪切疲勞強度
M Pa
許用彎曲強度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
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計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，所以軸沒有標準的結(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O(shè)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(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足：
1）軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；
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)計計算
初步計算軸徑常用類比法、經(jīng)驗法及按許用切應(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(yīng)該增大10%—15%。因為軸上有一處鍵槽，所以，又由于面條的主軸和壓輥是一體的承受的是沖擊動載荷，故在設(shè)計時，軸的最小處直徑應(yīng)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(diào)質(zhì)處理，dmin=35mm。
5.2.1壓輥軸的結(jié)構(gòu)簡圖
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
長度（mm）
10
200
10
10
總 結(jié)
本次面條機的設(shè)計，通過資料查找以及對市場的調(diào)查研究，運用機械原理，設(shè)計了家用面條機，以適應(yīng)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(yù)期目標，實現(xiàn)了課題研究的價值。
本次課題基本完成：
（1）設(shè)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(gòu)設(shè)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(xué)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(jié)構(gòu)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(shè)計出可以調(diào)試的輥刀，通過調(diào)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(shè)計在傳統(tǒng)家用面條機的設(shè)計基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)原理簡單，便于清理。但是我設(shè)計的面條機還存在許多缺陷，面坯厚度調(diào)節(jié)機構(gòu)不能準確調(diào)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。
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(shè)計終于完成了，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(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學(xué)習期間給我極大關(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)習階段——畢業(yè)設(shè)計階段給我的指導(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(xué)在這四年來給我的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)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(xué)習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習生活的開始。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)揚光大。
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家用電動壓面機創(chuàng)意設(shè)計家用電動壓面機創(chuàng)意設(shè)計 學(xué) 院：本科畢業(yè)設(shè)計答辯目錄前言研究目的研究內(nèi)容研究步驟面條機的總體結(jié)構(gòu)圖面條機的工作原理壓片機構(gòu)設(shè)計輥刀的設(shè)計傳動系統(tǒng)的設(shè)計前言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。研究目的針對傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動強度大、工序復(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運用機械原理，設(shè)計了家用面條機，以適應(yīng)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。研究內(nèi)容本次設(shè)計方案分兩種：一種是壓片式面條機，一種是擠壓式面條機。擠壓式面條機可以實現(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(fù)雜，面條的口感較差，很難達到預(yù)期目標。因此本次設(shè)計方案是設(shè)計和計算小型碾壓式面條機，本機在設(shè)計上最為關(guān)鍵的是壓面輥、面刀及傳動機構(gòu)的設(shè)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(zhì)，面刀可以切割成大家喜歡的面條。研究步驟（1）動力源的選擇；（2）選擇合適動力傳遞方式，設(shè)計工作裝置和傳動裝置。（3）壓面輥、輥刀的設(shè)計；（4）運用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。面條機的總結(jié)構(gòu)圖1面槽 2.左機架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 11右機架 13擋圈 14滑塊 15輥刀面條機的工作原理面條機的工作流程圖，如圖所示：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。壓片機構(gòu)的設(shè)計面條機的壓輥均為光輥，并成對使用，如圖所示組成壓片機構(gòu)，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(diào)，用以變動軋距，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。1.端板2.壓輥3.齒輪4.鍵槽面皮厚度的調(diào)節(jié)：從動輪兩側(cè)分別裝有滑塊，從動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，進而調(diào)節(jié)兩面輥間的間距，調(diào)節(jié)范圍為05mm。輥刀的設(shè)計壓面機輥刀結(jié)構(gòu)包括一對平行設(shè)置在機架上的切刀輥以及傳動齒輪,傳動齒輪設(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,(如圖所示)該結(jié)構(gòu)安裝簡單方便,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)可以減少壓面機的生產(chǎn)成本。通過調(diào)節(jié)兩切刀間隙，進而調(diào)節(jié)切刀切出面條的寬度。如圖所示轉(zhuǎn)動輥刀兩側(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，實現(xiàn)了輥刀間隙的調(diào)節(jié)。本次設(shè)計的輥刀可以切出面條寬度為B1=4mm,B2=16mm傳動系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)安裝尺寸的要求，齒輪的分布簡圖如圖所示齒輪1為主動齒輪，驅(qū)動齒輪1的一對皮帶輪省略謝謝大家謝謝大家希望老師們能夠批評指正設(shè)計中的不足
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