便攜式縫紉機(jī)
便攜式縫紉機(jī),便攜式,縫紉機(jī)
鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 目 錄 1 前言 .................................................................1 2 縫紉機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ...................................................2 2.1 總體方案論證 .......................................................2 3 縫紉機(jī)坯片導(dǎo)出及切斷部分具體設(shè)計(jì)說(shuō)明 .................................4 3.1 進(jìn)出料口形狀設(shè)計(jì) ...................................................4 3.2 電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)選擇 ..................................................6 3.3 電磁離合器選擇. .....................................................6 3.4 聯(lián)軸器選擇 ..........................................................7 3.5 鏈輪設(shè)計(jì)及校核 ...................................................7 3.5.1 鏈輪的設(shè)計(jì). .......................................................7 3.5.2 鏈輪較核 ..........................................................8 3.6 凸輪設(shè)計(jì) ............................................................9 3.7 軸設(shè)計(jì)與主要軸的校核 ...............................................10 3.7.1 傳動(dòng)軸的尺寸設(shè)計(jì) .................................................10 3.7.2 中空軸的尺寸設(shè)計(jì) ..............................................13 3.7.3 從動(dòng)軸的尺寸設(shè)計(jì). ................................................14 3.7.4 傳動(dòng)主軸較核 .....................................................15 3.8 滑動(dòng)絲杠副選擇計(jì)算 .................................................16 3.9 軸承及軸承座選取 ...................................................16 3.9.1 軸承的選取 .......................................................16 3.9.2 軸承的安裝方法 ................................................17 3.9.3 軸承的預(yù)緊. ......................................................17 3.10 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核. .............................................17 3.10.1 彈簧的設(shè)計(jì) ......................................................17 3.10.2 彈簧疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 .............................................21 4 強(qiáng)度校核 ............................................................22 4.1 螺栓校核 ...........................................................22 4.2 鍵校核 .............................................................22 4.3 銷校核 .............................................................23 5 結(jié)論 ................................................................24 參考文獻(xiàn) ..............................................................25 致 謝 ..............................................................26 附 錄 ..............................................................27 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 1 1 前 言 文明的發(fā)展和進(jìn)步可以說(shuō)與小麥的歷史連在一起。早在有歷史記載前，人類就 種植小麥。2008 年，芝加哥大學(xué)的考古學(xué)家證明小麥的種植起源于中東土壤肥沃的 新月形地帶。小麥?zhǔn)枪任镏凶钪匾?，世界上靠小麥作為食品的人多于靠其它任?食品生活的人。世界上 20%以上的可耕地種植糧食，小麥占地最多，高于 220%。一 年中每個(gè)月，世界上都有一個(gè)地區(qū)收獲小麥 [1]。 小麥面筋除了在食品行業(yè)應(yīng)用廣泛外，在其它行業(yè)的應(yīng)用亦得到蓬勃發(fā)展，如 醫(yī)用膠囊；發(fā)膠等化妝品；香煙的過(guò)濾嘴；魚(yú)蝦的飼料；可降解可重新利用的綠色 粘貼劑；水泥制造中亦可加入面筋，因?yàn)槠渑c Ca 交聯(lián)而增強(qiáng)了水泥的粘合性和防 水性；環(huán)境保護(hù)工作者可將其作為處理廢水的固化物 [2]。 目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有該種設(shè)備，面筋的生產(chǎn)過(guò)程全部為手工作業(yè)，工作環(huán)境十分 的惡劣，急需得到改進(jìn)。整個(gè)面筋的生產(chǎn)過(guò)程共包括：面筋的繞制在形、水煮、挑 選清理、包裝等。在這些生產(chǎn)過(guò)程中，以面筋繞制成形的工作量最為大，生產(chǎn)條件 最為惡劣。這一生產(chǎn)過(guò)程為生產(chǎn)工人手拿夾持筷將剪成段的生面筋纏繞在筷上，整 個(gè)生產(chǎn)過(guò)程工人的手須不時(shí)的浸入生面筋的保護(hù)液中（保護(hù)液為稀氯化鈉溶液，即 稀鹽水） 。人的手在無(wú)防護(hù)的情況下，長(zhǎng)時(shí)間的與稀鹽水接觸，將很大程度上地傷 害我們的皮膚。但如若在生產(chǎn)過(guò)程中加帶防護(hù)手套作業(yè)，以將出現(xiàn)一系列影響生產(chǎn) 的問(wèn)題，使生產(chǎn)操作和靈活性不能適應(yīng)生產(chǎn)。工人的操作將變得笨拙，在取生面筋 時(shí)也時(shí)常批滑，從而影響生產(chǎn)率和生產(chǎn)質(zhì)量。由于以上諸多原因，所以操作工人生 產(chǎn)時(shí)必需徒手生產(chǎn)。然而在如此惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下，只有相當(dāng)少一部分工人的手能 適應(yīng)。絕大部分的人都是工作一段時(shí)間后就不能再?gòu)氖律a(chǎn)。 因此若能設(shè)計(jì)一部機(jī)器來(lái)代替或部分代替水面筋操作工人的這一生產(chǎn)過(guò)程將是 一個(gè)很好的想法。 當(dāng)前關(guān)于面筋及面筋相關(guān)的產(chǎn)品越來(lái)越多,但由于面筋本身的高粘結(jié)性和高彈 性，機(jī)械成形難度很大，現(xiàn)行的螺旋管形水面筋成形都為手工制作,尚未曾搜索到 一例面筋成形機(jī)產(chǎn)品或研究論文。因而本課題研究當(dāng)屬首創(chuàng)。 面筋成形機(jī)的設(shè)計(jì)共分三部分的設(shè)計(jì)：1、面筋坯片導(dǎo)出裝置的設(shè)計(jì)，2、面筋 切斷裝置的設(shè)計(jì)，3、面筋卷繞裝置的設(shè)計(jì)。這里的設(shè)計(jì)說(shuō)明主要是關(guān)于面筋坯片 導(dǎo)出裝置以及面筋切斷裝置的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)的總體思路是為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)的，設(shè)計(jì)好的面筋成型機(jī)可直接用于工業(yè)生 產(chǎn)，具有很高的市場(chǎng)價(jià)值。 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 2 2 縫紉機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 2．1 總體方案論證 由于面筋本身所特有的彈性和延展性，面筋很容易恢復(fù)原來(lái)的形狀。而使面筋 變形又只有靠拉力或者靠壓力來(lái)完成。面筋很柔軟，又很容易被拉斷，所以靠拉力 來(lái)使面筋變形是不理想的。在選擇如何擠壓面筋使它變形的方案上最終確立的是使 面筋變形最切實(shí)際的方法就是靠壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)主要依賴擠壓力使面筋成型導(dǎo) 出，考慮到面筋的特性，設(shè)計(jì)用的是滑動(dòng)螺桿的結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)螺桿的結(jié)構(gòu)是為了增加 推動(dòng)力，采用大小料斗是有助于其成型成功，面筋一次導(dǎo)出的量越多越不容易成型， 這是因?yàn)槠渚哂懈哒硰椥浴?一開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候所采用的是絞肉機(jī)改裝成的小型單螺旋軸擠壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方 案，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于箱體與螺旋軸之間的間隙較小,在這樣的空間間隙下,面筋 導(dǎo)出的連續(xù)性達(dá)不到預(yù)期效果,后來(lái)又設(shè)法改變螺旋軸的表面粗糙度,發(fā)現(xiàn)在小的空 間中較大的擠壓力破壞了面筋的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 影響了面筋的質(zhì)量和口感，所以用單螺 旋軸的設(shè)計(jì)方案沒(méi)有能夠成功。 第二個(gè)設(shè)計(jì)方案采用的是推壓裝置,把面筋放置在一個(gè)圓柱形的容器中,靠活塞 的運(yùn)動(dòng)將面筋從小口中擠壓出來(lái),從而達(dá)到把面筋變形的目的，然而在模擬實(shí)驗(yàn)中 發(fā)現(xiàn)在相同的速度下面筋從出料口出料時(shí)的壓力是不均勻的，量越多受到的壓力越 不均勻。后來(lái)把出料口做成漏斗狀，并且減少了一次導(dǎo)出的面筋量，出來(lái)的面筋料 就近似片狀了，所以把出料裝置設(shè)計(jì)成了一大一小兩個(gè)料斗共同作用的方案。 這種方案有以下；再次，小料斗處的料較少?gòu)亩先菀壮尚蛯?dǎo)出；最后，滑動(dòng) 螺桿擠壓有較好的穩(wěn)定性能,螺旋轉(zhuǎn)速和下料的速度更容易控制。在以上特點(diǎn)的基 礎(chǔ)上，螺旋擠壓最為可行的就是滑動(dòng)螺桿的擠壓方案，料斗也采用了較復(fù)雜的大小 料斗共同作用的方案,所以最終確定和使用這種方案。具體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 2-1： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 3 圖 2-1 面筋成型機(jī)坯片導(dǎo)出及切斷裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.下料口 2.小料斗 3.螺桿 4.壓料板 5.大料斗 6.切料刀具 7.切料推桿 8.彈簧 9.凸臺(tái) 10. 切料凸輪 11.軸 12.活塞凸輪 13.鏈輪 14.活塞推桿 15.小活塞 3 縫紉機(jī)坯片導(dǎo)出及切斷部分具體設(shè)計(jì)說(shuō)明 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 4 本設(shè)計(jì)主要是面筋成型機(jī)的坯片導(dǎo)出裝置以及切斷裝置的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)原則基于 面筋有很高的彈性及延展性，以及柔性突出，很難將它壓制變形。設(shè)計(jì)的第一個(gè)難 點(diǎn)就是如何將面筋變成片狀，為了弄清楚面筋制作的工藝流程和詳細(xì)了解面筋的特 性，曾去了樓王的面筋廠實(shí)地考察，并且親自動(dòng)手去卷制了很多，也測(cè)量過(guò)工人卷 制時(shí)的面筋的尺寸，同時(shí)也向廠里工人詢問(wèn)機(jī)器制作時(shí)應(yīng)該達(dá)到怎樣的尺寸和標(biāo)準(zhǔn)， 在設(shè)計(jì)的時(shí)候所依據(jù)的就是這些尺寸和標(biāo)準(zhǔn)。由于設(shè)計(jì)時(shí)把坯片導(dǎo)出裝置與切斷裝 置設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，所以這兩個(gè)裝置的具體設(shè)計(jì)將一起說(shuō)明。 3．1 進(jìn)出料口形狀設(shè)計(jì) 根據(jù)總體方案的設(shè)計(jì)，首先要設(shè)計(jì)的是進(jìn)料和出料料斗的形狀。根據(jù)生活中的 常識(shí)，選用常見(jiàn)的漏斗式進(jìn)料設(shè)計(jì),面筋出料要成片狀，所以出料部分末端采用長(zhǎng) 方口的形狀。具體設(shè)計(jì)分為兩部分，大料斗進(jìn)料和送料，小料斗出料。大料斗上部 分是圓柱形，方便滾動(dòng)絲杠螺桿的擠壓運(yùn)動(dòng)；下部分要方便出料，所以選擇了漏斗 形狀。小料斗上部分也采用圓柱形的，下部分采用圓積方的形狀。 工作原理：將大團(tuán)的面筋原料從送料口送入大料斗裝置中，靠滑動(dòng)螺桿的擠壓 推力向前運(yùn)動(dòng)，直至小料斗的空間被面筋充滿，切片裝置切斷面筋的同時(shí)滑動(dòng)螺桿 停止運(yùn)動(dòng)，小料斗處的活塞快速向下送料，等活塞恢復(fù)原狀的同時(shí)滑動(dòng)螺桿再次旋 轉(zhuǎn)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得 0.075kg 重的面筋其體積為 0.0628L，0.1kg 重的面筋其體積為 0.0879L。所以小料斗以及大料斗的設(shè)計(jì)尺寸就是根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)的。 小料斗一次下料的量在 150g～200g 之間，符合設(shè)計(jì)規(guī)定的要求。 大料斗一次裝料的量為 5kg，符合人工加料的要求。 大料斗和小料斗的具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖 3-1 和圖 3-2。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 5 圖 3-1 大料斗的具體結(jié)構(gòu)及尺寸 圖 3-2 小料斗的結(jié)構(gòu)與尺寸 3．2 電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)選擇 面筋的繞制過(guò)程原為純手工操作，生產(chǎn)處于一個(gè)輕微耗能的狀況。設(shè)計(jì)中將考 慮電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，常溫下工作。因無(wú)同類設(shè)計(jì)產(chǎn)品的比較，在此功率的確 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 6 定僅依靠面筋廠的電動(dòng)機(jī)使用功率。如若在以后生產(chǎn)實(shí)踐中有更為可靠的功率將作 進(jìn)一步的改進(jìn)。此電動(dòng)機(jī)是進(jìn)出料裝置以及坯片切斷裝置中的電動(dòng)機(jī)。 Y 系列 0 封閉式三相異步電動(dòng)機(jī) [15]主要性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：效率高，耗電少，性 能好，噪音低，震動(dòng)小，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便。為 B 級(jí)絕緣。結(jié)構(gòu)為全封 閉、自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑等雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。冷卻方式為 IC411?？p 紉機(jī)選用 Y90L-6 型號(hào)，根據(jù)裝配的需要選用立式電機(jī)，其主要參數(shù)為： 額定功率: 1.1KW； 轉(zhuǎn)速 : 0r/min； 電流: 0A； 效率: 05%； 功率因數(shù) cos :00；? 額定轉(zhuǎn)矩:00N.m； 額定電流 05A； 噪聲 05dB； 凈重:04Kg； 電動(dòng)機(jī)的滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為 910r/min。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載時(shí)轉(zhuǎn)速 910r/min 以及輸出軸的轉(zhuǎn)速 20r/min 來(lái)確定總的傳 動(dòng)比為： i = = 05(r/min) 2091 (3-1) 所以選用減速器的型號(hào)為 WD80 的蝸輪蝸桿雙輸出軸減速器,其傳動(dòng)比為 41。WD 型圓柱蝸桿減速器為一級(jí)傳動(dòng)的阿基米德型圓柱減速器，具有結(jié)構(gòu)緊湊，安 裝方便，工作平穩(wěn)可靠，無(wú)噪音，能做正反運(yùn)轉(zhuǎn)，并有自鎖作用等特點(diǎn)。 適用條件：a) 蝸輪滑動(dòng)速度不大于 0(m/s)； b) 高速軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度不大于 00500(r/s)； c) 工作的環(huán)境溫度為-400(℃)。 3．3 電磁離合器選擇 由于實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)時(shí)，面料不能一直導(dǎo)出，必須要用離合器，所以要選擇離合器。 鑒于磁粉離合器的以下諸多優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)選用的是磁粉離合器。 磁粉離合器是由傳動(dòng)單元(輸入軸)和從動(dòng)單元(輸出軸)合并而成。在兩組單元 之間的空間，填有粒狀的磁粉（休積大約 40 微米） 。當(dāng)磁性線圈不導(dǎo)電時(shí)，轉(zhuǎn)矩不 會(huì)從傳動(dòng)軸傳至從動(dòng)軸，但如將線圈電磁通電，就由于磁力的作用而吸引磁粉產(chǎn)生 硬化現(xiàn)象，在連繼滑動(dòng)之間會(huì)把轉(zhuǎn)矩傳達(dá)。 磁粉離合器的特點(diǎn)： a.轉(zhuǎn)矩隨激磁電流成線性變化，轉(zhuǎn)矩控制范圍廣，控制精度高，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn) 速無(wú)關(guān)，可在主從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速同步或有轉(zhuǎn)速差下工作。 b.接合平穩(wěn)，動(dòng)作迅速，響應(yīng)快，控制功率?。s為輸出功率的 1%） ，而且傳 遞轉(zhuǎn)矩大。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 7 c.從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，噪音低。 d.具有恒轉(zhuǎn)矩特性，過(guò)載時(shí)有保護(hù)作用。 磁粉離合器主要用于接合頻率高，要求接合平穩(wěn)，需要調(diào)節(jié)起動(dòng)時(shí)間，或過(guò)載 時(shí)能起安全保護(hù)作用及要求自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速和保持恒轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。 3．4 聯(lián)軸器選擇 凸緣聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛的一種固定式剛性聯(lián)軸器，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠， 傳遞轉(zhuǎn)矩大，裝拆方便，可以聯(lián)接不同直徑的兩軸，也可以聯(lián)接圓錐形軸伸。凸緣 聯(lián)軸器有三種不同的對(duì)中方式。有利用絞制孔螺栓對(duì)中的，有利用凹凸對(duì)中，還有 一種用一對(duì)部分環(huán)對(duì)中的。在這里我們考慮使用第二種凹凸對(duì)中的凸緣聯(lián)軸器。 3．5 鏈輪設(shè)計(jì)及校核 縫紉機(jī)的傳動(dòng)主要依靠鏈輪，本設(shè)計(jì)中的鏈輪有兩對(duì)，兩對(duì)鏈論的轉(zhuǎn)速一致，其具 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下具體說(shuō)明。 3．5．1 鏈輪的設(shè)計(jì) 第一對(duì)鏈輪的具體設(shè)計(jì)：總傳動(dòng)比為 i=05,減速機(jī)的傳動(dòng)比為 i=41,所以鏈輪 的傳動(dòng)比 i=1.1098。 已知：n 1= 22.195 (r/min)，P 1 =05(kw)，具體設(shè)計(jì)尺寸見(jiàn)表 3-1： 表 3-1 鏈輪具體設(shè)計(jì)尺寸表 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容 設(shè)計(jì)結(jié)果 1.選擇鏈輪齒數(shù) （1） 小鏈輪齒數(shù) （2） 大鏈輪齒數(shù) （3） 實(shí)際傳動(dòng)比 i=1.1098 時(shí), 推薦 z1=17 z2=z1×i=17×1.1098，取 z2=19 i=z2/z1=19/17=1.1176 Z1=17 Z2=19 i=1.1176 2.初取中心距 a0 以結(jié)構(gòu)定尺寸。 3.確定鏈節(jié)數(shù) Lp 待定 待定 續(xù)表 3-1 4.計(jì)算額定功率 p0 （1）工況系數(shù) ka （2）齒數(shù)系數(shù) kz 查表得 ka=1.0 查表得 kz=0 ka=1.0 kz=1.34 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 8 48ACfQSKF????（3）鏈長(zhǎng)系數(shù) kl（4）排數(shù)系數(shù) km（5）計(jì)算額定功率 p0 查表得 kl=1.016查表得 km=1（單排） kl=1.016km=1（單排）p0=0.92(kw)5.選取鏈條型號(hào)，確定鏈條節(jié)距 p 根據(jù) n1,p0, 選單排 16A 型滾子鏈，p=25.4(mm) 單排 16A 型滾子鏈，p=25.4(mm)6.驗(yàn)算鏈速 v V=0.1597(m/s)（合適）7.計(jì)算理論中心距 待定8.計(jì)算對(duì)軸的壓力 FQ=1.2Fe=1.2*1000(p/v) FQ=6912.96(N)9.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑方式 小鏈輪 d=153.43(mm)，實(shí)心式結(jié)構(gòu)，工作如圖所示。大鏈輪 d=154.31(mm)，實(shí)心式結(jié)構(gòu)，工作如圖所示。第二對(duì)鏈輪的設(shè)計(jì)與第一對(duì)鏈輪，只是根據(jù)軸的直徑選取不同的 dk，具體的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖紙。3．5．2 鏈輪校核鏈的靜強(qiáng)度校核公式為： 0 (3—2) 式中 Q-鏈的抗拉載荷（N） -工況系數(shù)A F-有效圓周力（N） ，0 -離心力引起的拉力（N） ，0CF -懸垂拉力（N）0,f 為系數(shù)，取決于兩鏈輪中心連線對(duì)水平線的傾角 ； fK ? 查表 3-2 得 Q=55.6KN, =1.0, 省略， ， =4，q=2.6( )AKCF210ffKqa???f 1/Kgm? a=350(mm)所以經(jīng)過(guò)計(jì)算的 S<4,符合設(shè)計(jì)要求。 表 3-2 滾子鏈的主要尺寸和極限拉伸載荷 鏈號(hào) 鏈節(jié)距 滾子 直徑 銷軸 直徑 內(nèi)鏈節(jié) 內(nèi)寬 內(nèi)鏈節(jié) 外寬 內(nèi)鏈板 高度 H2 排距 pt 單排每 米質(zhì)量 單排鏈極 限拉伸載 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 9 P D1max D2max B1min B2min q/(kg/ m) 荷 Flim/N 16A 25.400 15.88 7.92 15.88 22.61 24.13 29.29 2.6 55590 3．6 凸輪設(shè)計(jì) 凸輪是一個(gè)具有曲線或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲 得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是 ：只需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧梢允箯膭?dòng)件得到任意 的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，因此在自動(dòng)機(jī)床、輕工機(jī)械、紡織 機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械和機(jī)電一體化產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。 凸輪機(jī)構(gòu)一般由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。本設(shè)計(jì)中所用的凸輪為盤 形凸輪，從動(dòng)件選用平底從動(dòng)件。活塞推桿 14 和切料推桿 7 分別裝在活塞和切料 板上方，活塞凸輪 12 和切斷凸輪 10 通過(guò)軸連接到電機(jī)上。凸輪與從動(dòng)件維持高副 接觸（鎖合）的方法為利用彈簧力使其保持良好的接觸。因?yàn)榛钊皦毫习宓倪\(yùn)動(dòng) 速度較小，所以選用等速的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 具體的凸輪設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表 3-3： 表 3-3 凸輪設(shè)計(jì)參數(shù) 凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù) 活塞凸輪 壓料板凸輪 基圓半徑 r0 70 70 從動(dòng)件行程 h 0 0 推程運(yùn)動(dòng)角 φ 150° 0° 遠(yuǎn)休止角 φs 45° 00° 回程運(yùn)動(dòng)角 φ′ 0 60° 近休止角 φs′ 0 60° 因凸輪的工作輪廓已經(jīng)確定，所以凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定曲線輪廓的軸向 厚度和凸輪與傳動(dòng)軸的連接方式。因?yàn)榛钊皦毫习逄幍妮d荷較小，所以凸輪的軸 向厚度取為凸輪最大矢徑的 1/10～1/5，最終確定為。根據(jù)凸輪尺寸大小以及加工 工藝確定凸輪設(shè)計(jì)成整體式，凸輪的繪制采用描點(diǎn)法，其具體的加工可以使用數(shù)控 加工。凸輪的具體外形見(jiàn)圖 3-3 和圖 3-4。 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 10 圖 3-3 活塞凸輪的輪廓形狀 0000 000000000000000000000000 圖 3-4 切料刀具凸輪的輪廓形狀 3．7 軸設(shè)計(jì)與主要軸的校核 3．7．1 傳動(dòng)軸的尺寸設(shè)計(jì) 軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要依據(jù)對(duì)軸的強(qiáng)度，剛度，耐磨性等要求，以及 為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問(wèn)題加以選用，力求經(jīng)濟(jì) 合理。綜合考慮這些問(wèn)題所以選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，設(shè)計(jì)過(guò)程列表進(jìn)行。 為方便拆裝，軸的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖 3-5 所示: 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 11 圖 3-5 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)與尺寸 具體的設(shè)計(jì)過(guò)程見(jiàn)表 3-4 表 3-4 主動(dòng)軸的具體設(shè)計(jì)尺寸表 1.確定主動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力參數(shù) （1）確定電動(dòng)機(jī)額定 功率 p 和滿載轉(zhuǎn)速 n1 由 Y90L-6， 查標(biāo)準(zhǔn) JB 3074-82 P=1.1(kw) n1=1000(r/min) （2）確定相關(guān)件的效 率 減速器的效率 ?減 速 機(jī) 選擇 WD 型圓柱蝸桿減速器，型號(hào)：WD 63-50 =0.75?減 速 機(jī) 連軸器效率 聯(lián) 軸 器 采用普通對(duì)中的連軸器 =0.99聯(lián) 軸 器 一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率?軸 承 軸不承受徑向力，轉(zhuǎn)速不高，全部采用滾動(dòng)軸 承 =0.98?軸 承 電動(dòng)機(jī)-輸出軸總效率 η 總 η 總 = ???減 速 機(jī) 聯(lián) 軸 器 軸 承 軸 承 =0.75×0.99×0.98×0.98 η 總 =0.71 （3）主動(dòng)軸的輸入功 率 P1 P1=p0×η 總 = P1= (kw) （4）主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 n1 n1=n/i=00/41 n1=24.39(r/min) （5）主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩 T1 T1 = 8 (N·m) T1 =305.8 (N·m) 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）確定軸上零件的 裝配方案 機(jī)構(gòu)方案如圖所示，鏈輪由小端裝入 （2）確定軸的最小直 徑 右端直徑最小 續(xù)表 3-4 1）估算軸的最小直徑 dmin 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，查表得確定 c 值 取 C2 d0min =16(mm) 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 12 2）選擇主動(dòng)軸聯(lián)軸器 型號(hào) 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca 確定工作情況系數(shù) KA Tca= KA×8(N.mm) 取 KA=1.3 Tca=397.54(N.mm) 主動(dòng)軸上聯(lián)軸器型號(hào) 采用普通對(duì)中的聯(lián)軸器 半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L 與軸小端連接 L1=54(mm) 3)確定軸的最小直徑 應(yīng)該滿足 dmin≥d0min 取 dmin=24(mm) dmin (3)確定軸的各段尺寸 1-2 段軸頭的長(zhǎng)度 L12 為了保證半聯(lián)軸器的軸向定位可靠性 L12 應(yīng) 該小于 L1 L12=52(mm) 3-4 段的直徑和 7-8 段的直徑 d34 d78 此兩段上安裝軸承，必須符合軸承內(nèi)經(jīng) D34=30(mm) d67=30(mm) 3-4 段軸頸的長(zhǎng)度 L34 此段上安裝軸承及軸承座，必須長(zhǎng)于軸承座 的寬度 L34=70(mm) 7-8 段軸頸的長(zhǎng)度 L78 此段安裝軸承 L78=17(mm) 4-5 段的直徑 此段安裝小鏈輪 D34=35(mm) 4-5 段軸頸的長(zhǎng)度 此段安裝鏈輪，軸頸小于鏈輪的寬度 L34=53(mm) 5-6 段軸環(huán)的寬度 根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要軸頸做的稍微長(zhǎng)點(diǎn) L45=37(mm) 6-7 段軸頸的長(zhǎng)度 L56 此段裝軸承座 L56=35(mm) （4）軸上零件的周向 固定 聯(lián)軸器的平鍵選擇 選 A 型普通平鍵，由 d12 查設(shè)計(jì)手冊(cè) 平鍵截 面尺寸 b×h=8(mm)×7(mm),鍵長(zhǎng)為 45(mm) 鍵 7×45 GB 1095-79 小鏈輪處的平鍵選擇 選 A 型普通平鍵，由 d34 查設(shè)計(jì)手冊(cè) 平鍵截 面尺寸 b×h=10(mm)×8(mm)，鍵長(zhǎng) 36(mm) 鍵 8×36 GB 1095-79 小鏈輪與軸的配合 為了保證對(duì)中良好，采用較緊的過(guò)度配合 配合為 K7/h6 聯(lián)軸器與軸的配合 采用過(guò)渡配合 配合為 K7/h6 滾動(dòng)軸承與軸的配合 采用較緊的過(guò)渡配合 公差 n6 （5）確定倒角和圓角 軸兩端的倒角 此軸較小，所以采用 1×45°導(dǎo)角 取倒角 1×45° 各軸肩處圓角半徑 如上圖所示 （6）繪制軸的結(jié)構(gòu)配 合尺寸 如上圖所示 3．7．2 中空軸的尺寸設(shè)計(jì) 為方便拆裝，軸的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖 3-5 所示: 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 13 圖 3-5 中空軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 中空軸的具體設(shè)計(jì)過(guò)程見(jiàn)表 3-5： 表 3-5 中空軸的具體設(shè)計(jì)尺寸表 1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）確定軸上零件的裝配方 案 機(jī)構(gòu)方案如圖所示，鏈輪由小 端裝入 （2）確定軸的最小直徑 左右端直徑最小 估算軸的最小直徑 d12 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，軸中間裝螺 桿 取 d12=60(mm) (3)確定軸的各段尺寸 1-2 段軸頸的長(zhǎng)度 L12 此段裝軸承以及軸承座 L12=124(mm) 6-7 段軸頸的長(zhǎng)度以及直徑 L67 和 d67 此段上安裝軸承，必須符 合軸承內(nèi)經(jīng) L67=69(mm) D67=60(mm) 5-6 段軸頸的長(zhǎng)度 L56 以及直 徑 d56 此段軸肩頂著軸承,所以軸的 直徑必須符合軸承的安裝尺寸 L56=10(mm) D56=68(mm) 4-5 段軸頸的長(zhǎng)度 L45 以及直 徑 d45 此段安裝軸承座的一部分,直 徑符合軸承座的安裝尺寸 D45=70(mm) L45=36(mm) 2-3 段的直徑 d23 和軸頸的長(zhǎng) 度 L23 此段安裝小鏈輪 D23=66(mm) L23=53(mm) 3-4 段軸環(huán)的寬度 按照經(jīng)驗(yàn)一般取 10(mm)- 15(mm) L34=13(mm) （4）軸上零件的周向固定 小鏈輪處的平鍵選擇 選 A 型普通平鍵，由 d45 查設(shè) 計(jì)手冊(cè) 平鍵截面尺寸 b×h=18(mm)×11(mm)，鍵長(zhǎng) 45(mm) 鍵 11×45 GB-79 小鏈輪與軸的配合 為了保證對(duì)中良好，采用較緊 的過(guò)度配合 配合為 K7/h6 滾動(dòng)軸承與軸的配合 采用較緊的過(guò)渡配合 公差 n6 （5）確定倒角和圓角 續(xù)表 3－5 軸兩端的倒角 此軸較小，所以采用 1×45° 取倒角 1×45° 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 14 導(dǎo)角 各軸肩處圓角半徑 如上圖所示 （6）繪制軸的結(jié)構(gòu)配合尺寸 如上圖所示 3．7．3 從動(dòng)軸的尺寸設(shè)計(jì) 為方便拆裝，軸的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如 3-6 圖所示: 圖 3-6 從動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 從動(dòng)軸的具體設(shè)計(jì)尺寸見(jiàn)表 3-6： 表 3-設(shè)計(jì)尺寸表 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.確定軸上零件的裝 配方案 機(jī)構(gòu)方案如圖所示，凸輪和鏈輪由小端裝入 2.確定軸的最小直徑 兩端直徑最小 估算軸的最小直徑 d12 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，軸上裝有鏈輪及凸輪 取 d12=35(mm) 3.確定軸的各段尺寸 1-2 段和 5-6 段軸頸 的長(zhǎng)度 L12，L56 和 直徑 d12，d56 2-3 段的直徑 d23 和 軸頸的長(zhǎng)度 L23 此段裝凸輪和鏈輪，其長(zhǎng)度比鏈輪和 凸輪的總長(zhǎng)短一點(diǎn) d23=) L23=78(mm) 4-5 段軸頸的長(zhǎng)度 L45 以及直徑 d45 此段上安裝凸輪，其長(zhǎng)度比凸輪的長(zhǎng)度短一點(diǎn) L 35(mm) 3-4 段軸環(huán)的寬度 按照經(jīng)驗(yàn)一般取 15(mm) =15(mm) 續(xù)表 3-6 4.軸上零件的周向固 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 15 定 凸輪處的平鍵選擇 選 A 型普通平鍵，由 d45 查設(shè)計(jì)手冊(cè) 平鍵截 面尺寸 b×h=10(mm)×8(mm)，鍵長(zhǎng) 30(mm) 鍵 8×30 GB 1095-79 小鏈輪處的平鍵選擇 小鏈輪，凸輪與軸的 配合 為了保證對(duì)中良好，采用較緊的過(guò)度配合 配合 h7 滾動(dòng)軸承與軸的配合 采用較緊的過(guò)渡配合 公差 n6 5.確定倒角和圓角 軸兩端的倒角 此軸較小，所以采用 1×45°導(dǎo)角 取倒角 1×45° 各軸肩處圓角半徑 如上圖所示 6.繪制軸的結(jié)構(gòu)配合 尺寸 如上圖所示 3．7．4 傳動(dòng)主軸校核 軸的強(qiáng)度計(jì)算方法主要有三種：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，安全 系數(shù)校核。軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算只需要知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡(jiǎn)單，但計(jì)算精度較低， 它主要用于以下情況： a) 傳遞轉(zhuǎn)矩或以轉(zhuǎn)矩為主的傳遞軸； b) 初步估算軸徑以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； c) 不重要的軸的最終計(jì)算。 根據(jù)傳動(dòng)主軸的受力情況，我們采用按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的校核方法來(lái)校核軸，原 因是主動(dòng)軸主要是以傳遞轉(zhuǎn)矩為主的軸。 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 式中:T-軸傳遞的轉(zhuǎn)矩,N.mm -軸的抗扭截面系數(shù), ,按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19.2 中的公式計(jì)算 [14]；TW3m P-軸傳遞的功率，Kw； n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min； -許用切應(yīng)力，MPa.??T? (3—3)340.2(1)d??? 式中： ，即空心軸內(nèi)徑 d1 與外徑 d 之比；/ 則 這里的 =25～45，T=284.394(N.m),d=50, =40, =0.8,所以 〈??T? 1d?T??? 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 16 所以軸的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。 3．8 滑動(dòng)絲杠副選擇 本方案選用的螺旋傳動(dòng)為滑動(dòng)螺旋，而且是以傳遞動(dòng)力為主的傳力螺旋。 滑動(dòng)螺旋的優(yōu)點(diǎn)： a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低廉； b)當(dāng)螺紋升角小于摩擦角時(shí)，能自鎖； c)傳動(dòng)平穩(wěn)； 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)選用的是螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿作直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，這里的螺母在 設(shè)計(jì)時(shí)直接在中空軸內(nèi)攻螺紋，把中空軸當(dāng)螺母使用。 螺桿的螺紋選用應(yīng)用最廣泛的梯形螺紋。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐可選梯形螺紋（GB- 5796.3-1986） ，中等精度，螺紋副標(biāo)記為 Tr40×3-7H/7e。 螺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為間隙式的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小料斗中充滿了面筋時(shí)，通過(guò)時(shí)間繼電器 控制磁粉離合器使螺桿停止運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小料斗中的活塞向上運(yùn)動(dòng)致頂部時(shí)，螺桿再次 向前送料。螺桿每次送料的時(shí)間為 0.5s，螺桿轉(zhuǎn)過(guò) 1/6 圈，壓料板前進(jìn) 0.5mm，其 前進(jìn)的面筋正好為 150g。所以螺桿的設(shè)計(jì)符合要求。 磁粉離合器的導(dǎo)電時(shí)間為 0.5s 一個(gè)周期，周期 T=3(s)。 3．9 軸承及軸承座選取 3．9．1 軸承的選取 選定了軸承類型后，決定軸承尺寸是根據(jù)主要的時(shí)效形式進(jìn)行計(jì)算，疲勞點(diǎn)蝕 是疲勞壽命計(jì)算的主要依據(jù)，塑性變形是靜強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。對(duì)一般工作條件 下作回轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承處進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算外，還要做靜強(qiáng)度計(jì)算。高速軸承由 于發(fā)熱易造成粘著磨損和燒傷，除計(jì)算壽命外，還要核驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。 此外，決定軸承工作能力的因素還和軸承組合的合理結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑和密封等，他 們對(duì)保證軸承正常工作起重要的作用。 軸承的主要失效形式：疲勞點(diǎn)蝕；塑性變形；磨損；其他失效形式。 a) 傳動(dòng)軸軸承的選擇：根據(jù)軸承的受力情況,只受徑向力，選擇滾動(dòng)軸承，深 溝球軸承（GB/T276-1994）型號(hào) 108。 b) 中空軸軸承的選擇：根據(jù)軸承的受力情況， 32012。 c）從動(dòng)軸軸承的選擇：根據(jù)軸承的受力情況，只受徑向力，選擇滾動(dòng)軸承， 深溝球軸承（GBT278-1994）型號(hào) 206。 工作條件：工作轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩小。 所以所選軸承符合標(biāo)準(zhǔn)。 3．9．2 軸承的安裝方法 軸承安裝的好壞與否，將影響到軸承的精度、壽命和性能。因此，請(qǐng)充分研究 軸承的安裝，即請(qǐng)按照包含如下項(xiàng)目在內(nèi)的操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸承安裝。 清洗軸承及相 關(guān)零件， （對(duì)已經(jīng)脂潤(rùn)滑的軸承及雙側(cè)具油封或防塵蓋，密封圈軸承安裝前無(wú)需清 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 17 洗。 ） 檢查相關(guān)零件的尺寸及精加工安裝方法。軸承的安裝應(yīng)根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)，尺寸 大小和軸承部件的配合性質(zhì)而定，壓力應(yīng)直接加在緊配合的套圈端面上，不得通過(guò) 滾動(dòng)體傳遞壓力。 a. 軸承內(nèi)圈與軸是緊配合，外圈與軸承座孔是較松配合時(shí)，可用壓力機(jī)將軸承 先壓裝在軸上，然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內(nèi)，壓裝時(shí)在軸承內(nèi)圈端面上， 墊一軟金屬材料做的裝配套管（銅或軟鋼）熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方 法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過(guò)盈量較大的軸承的安裝 c. 推力軸承的周全與軸的配合一般為過(guò)渡配合，座圈與軸承座孔的配合一般 為間隙配合，因此這種軸承較易安裝，雙向推力軸承的中軸泉應(yīng)在軸上固定，以防 止相對(duì)于軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 軸承的安裝方法，一般情況下是軸旋轉(zhuǎn)的情況居多，因此內(nèi)圈與軸的配合為過(guò) 贏配合，軸承外圈與軸承室的配合為間隙配合。 3．9．3 軸承的預(yù)緊 軸承的預(yù)緊是指在裝配的過(guò)程中，通過(guò)某種方法在軸承中產(chǎn)生被保持某中形式 的預(yù)緊載荷，預(yù)緊載荷的作用是使軸承消除間隙，并使?jié)L動(dòng)體和坐圈的接觸點(diǎn)處產(chǎn) 生預(yù)變形。通過(guò)預(yù)緊可以使?jié)L動(dòng)軸承在工作載荷作用下具有較高的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。 如果被預(yù)緊的軸承是向心軸承， （角接觸軸承和圓錐滾子軸承） ，則預(yù)緊載荷通常為 軸向載荷，如果被預(yù)緊的軸承是向心軸承（通常為圓柱滾子軸承） ，則預(yù)緊力為徑 向力載荷，預(yù)緊力的作用是會(huì)使?jié)L動(dòng)軸承摩擦阻力增大，工作壽命降低，預(yù)緊結(jié)構(gòu) 在使用中要嚴(yán)格控制預(yù)緊力的大小。 縫紉機(jī)所選用的滾動(dòng)軸承座適用于深溝球軸承，調(diào)心球軸承，徑向接觸滾子軸 承。線速度 v≤5m/s，工作溫度 t≤90°，采用油潤(rùn)滑。其對(duì)應(yīng)所選軸承的型號(hào)分 別為 Z2508Y，Z2512Y 和 Z2506Y。 3．10 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 3．10．1 彈簧的設(shè)計(jì) 已知切料彈簧工作時(shí)最大載荷為 135N，最小載荷為 15N，要求彈簧切料的工作 行程為 40mm，活塞彈簧工作時(shí)最大載荷為 135N，最小載荷為 0N，工作行程為 100mm。兩端固定支承。因?yàn)閺椈稍谝话愕妮d荷。 a.計(jì)算彈簧的直徑 d 根據(jù)給定的條件選定 C=8,并根據(jù)公式得 (3—5)0.6154CK??? 又根據(jù)公式得 (3—6)max1.6[]TKCFd?? 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 18 1.96()m? 與估計(jì)的彈簧絲直徑相似，故取標(biāo)準(zhǔn)值 d=2.0mm 于是 (3—7) 2DCd (3—8)18206()m??? 符合題意要求。 b.計(jì)算彈簧的有效工作圈數(shù) n 查表得 G=80000MPa，并由公式可得彈簧的工作圈數(shù)為: (3—9) 41328GdnFD?? 取彈簧工作圈數(shù)為 n1=10。 (3—10) 取彈簧工作圈數(shù)為 n2=21。 c.驗(yàn)算載荷與變形 計(jì)算最小載荷 與最大載荷 作用下的變形量 ， ：minFmaxFmin?ax (3—11) (3—12) 3max21ax48DGd?? 348012()m?? 3481520.()?? 實(shí)際彈簧的工作行程 ：o? 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 19 (3—13) 1maxino???2axino103.()?? (3—14)lim.2[]T?18597.6()MPa?? 計(jì)算極限載荷： (3—15) 25.3.148914.()N?? 與之對(duì)應(yīng)的變形量 ：min?3li2min48FDGd??341.108()?? d.計(jì)算彈簧的其余幾何尺寸 彈簧節(jié)距 t： (3—16)49.2017.()m??2ax2tdn?? 彈簧總?cè)?shù) ： 0 (3—17)102n?? 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 20 102??20n 彈簧鋼絲間距 ： ?td???7.125 彈簧的自由長(zhǎng)度 ：0H (3—18)101(.5)nd????.274()m??15.(0.)28)??? 由穩(wěn)定性要求可知 ，滿足穩(wěn)定性要求。274.1538OHbD?? 3．10．2 彈簧疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 (3—19)maxax28KFCd??? (3—20)inin (3—21) －彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限，MPa,根據(jù)循環(huán)次數(shù) N 選??；? S－安全系數(shù)。 精度要求高時(shí)，取 ，精度要求較底時(shí)，取 。1.37:1.82: 1.84K?9Cmax5()FN?min5()F?d 所以， 。max6.()MP?in10.8Pa?[]s? 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 21 4 強(qiáng)度校核 4．1 螺栓強(qiáng)度校核 4．1．1 螺紋連接的實(shí)效形式 在螺栓連接中，單個(gè)連接螺栓的受力形式不外乎是軸向力、軸向力矩與扭矩的 聯(lián)合作用、橫向剪切力及擠壓力 4 種。在軸向力或軸向力與扭矩的作用下，螺栓產(chǎn) 生拉伸或拉扭組合變形，主要實(shí)效形式時(shí)螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂。 4．1．2 下料口處螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算 表 4-1 螺栓強(qiáng)度校核表 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 設(shè)計(jì)內(nèi)容及依據(jù) 設(shè)計(jì)結(jié)果 1.計(jì)算螺栓受力 料斗所受合力 FQ 20()QFN?20()QFN? 單個(gè)螺栓所受最 大工作載荷 maxmax4n max5 剩余預(yù)緊力 '0有緊密性要求，取 ，則'0max1.5F'0.()FN?? 螺栓所受最大拉 力 F?'max27???175()FN?? 相對(duì)剛度系數(shù) Kc 用石棉橡膠墊片，查表 0.8cK0.8cK? 預(yù)緊力 F0 '0ax15cF??4() 選擇螺栓材料及 等級(jí) 因螺栓受平穩(wěn)載荷作用，按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)， 45 鋼，強(qiáng)度等級(jí) 8.8 級(jí) 640()sMPa?? 計(jì)算許用應(yīng)力 ???查表，取安全系數(shù) ， 4S? 計(jì)算螺栓直徑 d1 1.35()dm? 4．2 鍵強(qiáng)度校核 4．2．1 鍵連接的主要實(shí)效形式 普通平建連接的主要實(shí)效形式是工作面的壓潰，按工作面上的擠壓力進(jìn)行強(qiáng)度 校核計(jì)算；導(dǎo)向平鍵和滑鍵的主要實(shí)效形式是工作面的過(guò)渡磨損，按工作表面上的 壓強(qiáng)進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。只有在嚴(yán)重過(guò)載情況下，平鍵連接才可能出現(xiàn)剪 斷。 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 22 4．2．2 中空軸平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算 圖 4-1 平鍵連接受力情況 假設(shè)鍵的工作表面上載荷均勻分布，合成后的集中力 F（圓周力）作用于接觸 面高度中點(diǎn)，參照?qǐng)D 4-1，普通平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件： 2ppTdkl??????? 式中：T――傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為 N·mm； k――鍵與輪轂的接觸高度，k=h/2； d――軸的直徑，單位為 mm； l――鍵的工作長(zhǎng)度，單位為 mm； [σ p]――鍵、軸、輪轂 3 者中最弱材料的許用擠壓力，見(jiàn)參考資料[15]，表 12.1，單位為 MPa。 已知： ； ； ； ；305.8(/)TNm?5()k?50()dm48()l? 。()pMPa????? ∴ 2308.4p pMPa???????? 所以此鍵連接強(qiáng)度足夠。 4．3 銷強(qiáng)度校核 銷主要用來(lái)固定零件之間的相對(duì)位置或作為安全裝置中的過(guò)載剪斷元件。縫紉 機(jī)定位裝置處用的是銷連接，其主要受的是剪切力，所以強(qiáng)度校核按銷的抗剪強(qiáng)度 校核： 式中 Z—銷數(shù) R—載荷（N） [τ]為許用切應(yīng)力，對(duì) 45 鋼取[τ]=80MPa. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得其載荷為 800N.m,d=6,z=1,計(jì)算得 〈 。所以符合設(shè)計(jì)要求。??? 5 結(jié)論 設(shè)計(jì)課題是螺旋管狀縫紉機(jī)的總體及坯片導(dǎo)出裝置的設(shè)計(jì)。面筋成形機(jī)是一種 用機(jī)器代替手工來(lái)完成面筋繞制的機(jī)器。面筋成形機(jī)可以完全讓操作者的手脫離鹽 水，而讓機(jī)器來(lái)完成在水里的動(dòng)作。所以具有較好市場(chǎng)價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益和較好的社 會(huì)效益。 ??24dz????? 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 23 縫紉機(jī)的設(shè)計(jì)分為坯片導(dǎo)出裝置的設(shè)計(jì)，切斷裝置的設(shè)計(jì)以及卷繞裝置的設(shè)計(jì)。 此方案在上屆的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新。具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 1．面筋的坯片導(dǎo)出采用螺旋絲杠的擠壓而不采用螺旋軸的結(jié)構(gòu)，采用螺旋絲 杠的結(jié)構(gòu)主要的好處是保證了面筋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其導(dǎo)出能夠連續(xù)不斷，方便了卷 繞，并且具有良好的口感。 2．縫紉機(jī)的切斷裝置放置在大小料斗之間，這樣的結(jié)構(gòu)的好處是可以使坯片 導(dǎo)出更容易，而且可以不用輥?zhàn)虞亯旱慕Y(jié)構(gòu)就可以使面筋成型，減小機(jī)器結(jié)構(gòu)的復(fù) 雜性，降低了廠家的生產(chǎn)成本。 3．縫紉機(jī)采用一大一小兩個(gè)料斗而不采用一個(gè)料斗的結(jié)構(gòu)是為了減少面筋粘 彈性對(duì)導(dǎo)出成型的影響，因?yàn)橐淮螖D壓的量過(guò)多的話，面筋導(dǎo)出就不是片狀的而是 近似圓狀的，近似圓狀的面筋不利于卷繞裝置的卷繞。 4．小料斗的下料口采用了法蘭連接的方法來(lái)解決，這樣可以根據(jù)不同的生產(chǎn) 要求來(lái)更換下料口的大小，滿足了生產(chǎn)需要。 在指導(dǎo)老師咸斌老師的嚴(yán)格要求下，在最低限度的降低其制作費(fèi)用的前提下， 我對(duì)其方案進(jìn)行了數(shù)次修改，但是由于能力所限可以說(shuō)現(xiàn)在的方案不是最好的，但 已盡了我的最大能力。 本次設(shè)計(jì)中由于自己能力的有限，肯定存在不少錯(cuò)誤，一旦用于制造，肯定有 不少問(wèn)題，好多東西都是憑自己的想象，可能在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中卻是行不通的，咸老師、 葛院長(zhǎng)為了能豐富我的社會(huì)實(shí)踐，解決書(shū)本和現(xiàn)實(shí)的距離，曾親自帶我去樓王淀粉 廠實(shí)地觀看和動(dòng)手制作，開(kāi)拓了我的視野，給我深深的上了一堂課。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 辰工．高蛋白“素肉”——面筋[J]．中國(guó)保健 002，(04)：34-35 [2] 丁玉庭，皺禮根,陳艷,殷亞峰．非水法面筋提取的研究[J]中國(guó)保健營(yíng)養(yǎng)，2003, (04)：96-97． 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 24 [3] 楊銘鐸.面筋形成機(jī)理的解析[J].中國(guó)烹飪研]. 鄭州工程學(xué) 院學(xué)報(bào)，2002，(02)：49-64. 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[15] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1991，09. 致 謝 歷時(shí)三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)老師咸斌的帶領(lǐng)下，現(xiàn)已劃上了圓滿的句號(hào)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作開(kāi)始，咸斌等老師帶領(lǐng)我們?nèi)ズ０铲i飛集團(tuán)、江蘇樓王淀粉廠 等相關(guān)單位進(jìn)行了實(shí)習(xí)。在實(shí)習(xí)的過(guò)程中，咸老師認(rèn)真地給我們講解了各種機(jī)械零 部件的功能與機(jī)械加工方式等知識(shí)，豐富了我們對(duì)許多機(jī)械設(shè)備的認(rèn)識(shí)，加深了我 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007 25 們?cè)谡n堂上的所學(xué)習(xí)的知識(shí)，增長(zhǎng)了我們的見(jiàn)識(shí)，這些對(duì)于我以后的工作學(xué)習(xí)都有 很大的幫助，使我受益匪淺。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，咸老師及時(shí)的幫我們解決設(shè)計(jì)時(shí)所遇到的難題。對(duì)于我們?cè)谠O(shè) 計(jì)過(guò)程中遇到的缺乏理論支持的問(wèn)題，咸老師總是耐心地給我們講解有關(guān)方面的知 識(shí)，提供有關(guān)方面的資料，使我們得以在短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題。同時(shí)，還教育我們以 后不管是在工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)在咸老師的 指導(dǎo)下，不僅提高了我自己的認(rèn)識(shí)能力，更鍛煉了我的工程結(jié)構(gòu)分析能力。在方案 確定中，還得到了葛友華院長(zhǎng)以及倪文龍老師的精心指導(dǎo)。在此對(duì)三位老師表示衷 心的感謝。 另外，此次設(shè)計(jì)中還得到了本組其他同學(xué)的幫助，在此一并表示感謝。 限于本人水平有限，設(shè)計(jì)中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)各位老師、專家不吝批 評(píng)指正。 附 錄 序號(hào) 圖名 圖號(hào) 1 坯片導(dǎo)出及切斷裝置部裝圖 MJJ.01 2 傳動(dòng)鏈輪 2 3 軸套 1 螺旋管狀面筋機(jī)總體及坯片導(dǎo)出裝置設(shè)計(jì) 26 4 傳動(dòng)鏈輪 1 MJJ.01－03 A3 5 傳動(dòng)主軸 MJJ.01－04 A3 6 機(jī)架 MJJ.01－05 A3 7 擋圈 MJJ.01－06 A4 8 悶蓋 MJJ.01－07 A4 9 小料斗 MJJ.01－08 A3 10 下料口 MJJ.01－09 A3 11 底版 A2 12 螺桿 A3 13 中空軸 MJJ.01－12 A3 14 從動(dòng)鏈輪 1 MJJ.01－13 A3 15 軸套 MJJ.01－14 A4 16 檔圈 MJJ.01－15 A4 17 壓料板 MJJ.01－16 A3 18 大料斗 MJJ.01－17 A2 19 切料刀具 MJJ.01－18 A4 20 螺栓銷軸 MJJ.01－19 A4 21 導(dǎo)向裝置 MJJ.01－20 A3 22 導(dǎo)向軸套 MJJ.01－21 A4 23 推桿 1 MJJ.01－22 A3 24 凸臺(tái) MJJ.01－23 A4 25 軸套 MJJ.01－24 A4 26 切料凸輪 MJJ.01－25 A3 27 從動(dòng)軸 MJ.01－26 28 活塞凸輪 MJJ.01－27 A3 29 從動(dòng)鏈輪 2 MJJ.01－28 A3 30 軸套 3 31 機(jī)架 2 32 推桿 2 MJJ.01－31 A3 33 活塞 MJJ.01－32 A4
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