機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文微型電動(dòng)食品攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)全套圖紙

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1、 說(shuō)明書(shū) 　　 設(shè)計(jì)題目： 微型電動(dòng)食品攪拌機(jī) 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 11級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 姓　　名： 指導(dǎo)教師、職稱(chēng)： 2015 年5月27日 目 錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 - 1 - 第二章 結(jié)構(gòu)及工作原理 - 2 - 2.1、電動(dòng)食品攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)方案分析并確定 - 2 - 2.1.1方案一 食品攪拌機(jī)

2、原理圖 - 2 - 2.1.2方案二 食品攪拌機(jī)原理圖 - 3 - 2.1.3方案三 食品攪拌機(jī)原理圖 - 4 - 2.2食品攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)圖和工作原理 - 5 - 2.2.1食品攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 - 5 - 2.2.2食品攪拌機(jī)的工作原理 - 5 - 第三章 攪拌器的設(shè)計(jì) - 7 - 3.1球形攪拌器設(shè)計(jì) - 7 - 3.2拍型攪拌器的設(shè)計(jì) - 8 - 3.3攪龍攪拌器的設(shè)計(jì) - 9 - 3.4攪拌容器的設(shè)計(jì) - 9 - 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 10 - 4.1攪拌機(jī)的功率計(jì)算 - 10 - 4.1.1被攪拌物料為擬塑性和漲塑性液體 - 10 - 4.2電動(dòng)機(jī)的選

3、擇 - 11 - 4.2.1按轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī) - 11 - 4.3錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 11 - 4.3.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) - 11 - 4.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 - 12 - 4.3.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) - 14 - 4.3.4幾何尺寸計(jì)算 - 16 - 4.3.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 - 18 - 4.3.6主要設(shè)計(jì)結(jié)論 - 19 - 4.4軸的設(shè)計(jì)與校核 - 19 - 4.4.1軸的設(shè)計(jì) - 19 - 4.4.1.1攪拌軸的設(shè)計(jì) - 19 - 4.4.1.2中心軸的設(shè)計(jì) - 20 - 4.4.1.3高速軸的設(shè)計(jì) - 22

4、 - 4.4.2軸的校核 - 23 - 4.5軸承的選擇 - 25 - 4.5.1軸承的型號(hào) - 25 - 4.5.2滾動(dòng)軸承的配合形式 - 26 - 4.5.3滾動(dòng)軸承的軸向定位和固定 - 26 - 4.6聯(lián)軸器的選用 - 26 - 4.6.1選用的聯(lián)軸器型號(hào) - 26 - 4.6.2聯(lián)軸器的配合形式 - 27 - 4.7行星齒輪設(shè)計(jì) - 27 - 4.7.1行星齒輪各齒輪數(shù)據(jù) - 27 - 4.7.2校核齒面疲勞強(qiáng)度 - 28 - 4.8彈簧的設(shè)計(jì) - 29 - 第五章 設(shè)計(jì)小結(jié) - 30 - 參考文獻(xiàn) - 31 - 致謝 - 32 - 摘要 民以

5、食為天，現(xiàn)在的人已不僅限于溫飽問(wèn)題，現(xiàn)在追求的是生活質(zhì)量，生活品質(zhì)。食品攪拌機(jī)的出現(xiàn)悄然改變了人們的生活方式。多功能食品攪拌機(jī)集合了攪拌，打雞蛋，打奶油，和面等多重功能，主要應(yīng)用于西餐廚房以及烘焙行業(yè)如面包房，西餅屋，西點(diǎn)屋，咖啡廳等。本論文主要包括對(duì)攪拌機(jī)電動(dòng)機(jī)的選擇、行星齒輪、攪拌器、軸、錐齒輪等各零部件的設(shè)計(jì)，以及對(duì)各零部件結(jié)構(gòu)的選材、校核，最后完成總裝圖和零件圖。 關(guān)鍵詞：攪拌機(jī)；錐齒輪；攪拌軸；攪拌器 全套圖紙，加153893706

6、 Abstract Hunger breeds discontentment, now people have not been limited to the problem of food and clothing, now is the pursuit of quality of life, quality of life.The emergence of the food mixer has quietly changed the way people live..Multifunctional food stirring machine set stirring, beat

7、 eggs, whipped cream, and the surface of the multiple functions, mainly used in food in the kitchen and baking industry such as bakery, bakery, pastry shop, coffee shops and so on.This thesis mainly includes all the parts of the choice of the stirring motor, a planet gear, a stirrer, a shaft, a beve

8、l gear design, and the parts structure material, check, the final completion of assembly drawing and parts drawing. Keywords: Blender; Bevel gears; Stirring shaft; Agitator . 第一章 緒論 人們的飲食水平是一個(gè)國(guó)家地文明程度和人民生活質(zhì)量高低地重要標(biāo)志。全民族的體制需要好的

9、食品的質(zhì)量和供應(yīng)狀況，這些都會(huì)影響到國(guó)家的政治安定和社會(huì)進(jìn)步?？梢钥闯瞿切┲匾暿称饭I(yè)發(fā)展的國(guó)家經(jīng)濟(jì)都已經(jīng)非常發(fā)達(dá)。中國(guó)現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)，所以中國(guó)的食品工業(yè)要快速發(fā)展，這樣才能滿(mǎn)足人民日益增長(zhǎng)的物質(zhì)文化需要，這樣才能提高國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，中國(guó)的食品工業(yè)是我們國(guó)民經(jīng)濟(jì)非常重要的組成部分。發(fā)展食品工業(yè)的好處非常多，可以使產(chǎn)品品質(zhì)得到調(diào)整，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。而且可以提高農(nóng)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而有一個(gè)良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 通過(guò)上面可以看到，食品工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有不可替代的地位。食品攪拌機(jī)在生活中的應(yīng)用是相當(dāng)?shù)膹V泛，它不僅可以攪拌一些工作阻力小的稀蛋白液，例如雞蛋液等物料。而且可以攪拌奶油、果醬、蛋糕液

10、等具有一點(diǎn)粘稠度的液體而且可以用來(lái)制做面團(tuán)。 我選擇的這個(gè)課題是比較綜合性的，加上自己專(zhuān)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)不足，所以如果想設(shè)計(jì)一個(gè)合理的產(chǎn)品，我必須要熟悉的掌握機(jī)械理論力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、等方面的理論知識(shí)。這也是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一個(gè)綜合應(yīng)用。通過(guò)做此課題，我將能了解這本科四年來(lái)我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握的程度，同時(shí)也是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)習(xí)。這將給我以后走向社會(huì)起到一個(gè)很好的開(kāi)頭作用。 第二章 結(jié)構(gòu)及工作原理 2.1、電動(dòng)食品攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)方案分析并確定 2.1.1方案一 食品攪拌機(jī)原理圖 圖1-1 方案一的食

11、品攪拌機(jī)是一款手提式的攪拌機(jī)，利用調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)減速器，再帶動(dòng)攪拌器攪拌物體。這個(gè)方案的攪拌機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但是它攪拌出來(lái)的食品不均勻。另一方面，它是手持的，具有一定的危險(xiǎn)性。所以這個(gè)方案的食品攪拌機(jī)只能用來(lái)粗略攪拌食品。 2.1.2方案二 食品攪拌機(jī)原理圖 圖2-2 方案二設(shè)計(jì)的食品攪拌機(jī)它是通過(guò)調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，間接帶動(dòng)攪拌器攪拌，達(dá)到攪拌食品的效果。此方案相對(duì)于方案一不同在于它具有一個(gè)完整的機(jī)架，不需要手持，排除了手持的危險(xiǎn)性而且具有一定的平穩(wěn)性。但是它的缺點(diǎn)是不能夠充分的攪拌食品。 2.1.

12、3方案三 食品攪拌機(jī)原理圖 圖3-3 方案三的食品攪拌機(jī)是通過(guò)調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸帶動(dòng)撥動(dòng)座，撥動(dòng)座帶動(dòng)攪拌軸，攪拌軸帶動(dòng)攪拌器。通過(guò)這一系列的傳遞來(lái)充分?jǐn)嚢枋称?。這個(gè)方案相對(duì)于方案二來(lái)說(shuō)是多了一個(gè)行星齒輪的設(shè)計(jì)，使攪拌器不僅能自轉(zhuǎn)，而且還能繞著傳動(dòng)軸公轉(zhuǎn)。這樣的攪拌方法使得食品能夠得到充分的攪拌。具有良好的攪拌能力和平穩(wěn)性。 經(jīng)過(guò)對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行比較，最后選用方案三進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2食品攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)圖和工作原理 2.2.1食品攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 圖2-4 設(shè)計(jì)的微型電動(dòng)食品攪拌機(jī)主要是由以下部分構(gòu)成的：底座；支架；調(diào)速電機(jī)；轉(zhuǎn)動(dòng)心軸；錐

13、齒輪；中心軸；撥動(dòng)座；行星齒輪；攪拌軸；攪拌器；攪拌桶。 2.2.2食品攪拌機(jī)的工作原理 此攪拌機(jī)的工作原理是采用行星齒輪的設(shè)計(jì)原理，首先利用錐齒輪將電動(dòng)機(jī)的速度降低，并且改變傳動(dòng)方向，由原來(lái)的水平方向改為豎直方向，錐齒輪帶動(dòng)中心輪，中心輪帶動(dòng)撥動(dòng)座，撥動(dòng)座上裝有攪拌軸，攪拌軸上的行星齒跟內(nèi)齒圈配合，內(nèi)齒圈固定在機(jī)架上，是固定不動(dòng)的，所以撥動(dòng)座在隨著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，攪拌軸也跟著轉(zhuǎn)盤(pán)繞中心軸公轉(zhuǎn)，又因?yàn)樾行驱X跟內(nèi)齒圈嚙合，使得攪拌軸繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，形成自轉(zhuǎn)。這樣攪拌器在工作過(guò)程中即繞著中心軸公轉(zhuǎn)又繞著攪拌軸自轉(zhuǎn)。這個(gè)合成運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)，從而滿(mǎn)足調(diào)和高粘度物料的運(yùn)動(dòng)要求。 第三章 攪拌器的

14、設(shè)計(jì) 攪拌器的作用是直接與被攪拌物料接觸，并通過(guò)自身的運(yùn)動(dòng)達(dá)到攪拌的目的。所以攪拌器形狀設(shè)計(jì)就變得尤為重要，并且通過(guò)對(duì)不同的物體設(shè)計(jì)不同的攪拌器。 3.1球形攪拌器設(shè)計(jì) 圖3-1 圖3-1所示是鋼絲球形攪拌器，材料為不銹鋼絲，優(yōu)點(diǎn)是容易使液體湍動(dòng)，缺點(diǎn)是攪拌球的強(qiáng)度比較低，所以只能適用于一些工作阻力小的稀蛋白液等物料的攪拌。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到能夠充分?jǐn)嚢枰蛩?，又不能跟容器發(fā)生碰撞，所以攪拌器的半徑不能大于攪拌軸到容器壁的距離，而且攪拌器安裝上去后，攪拌器的底部不能碰到容器底部。所以設(shè)計(jì)的攪拌球距離容器各1cm。攪拌器是套在攪拌軸上面的。利用彈簧的彈性使得攪拌器不會(huì)掉下來(lái)。具體的制

15、造尺寸見(jiàn)零件圖。 3.2拍型攪拌器的設(shè)計(jì) 圖3-2 圖3-2所示為拍形攪拌器，它是由整體鑄鍛形成的，強(qiáng)度比球形攪拌器高，作用面積大，適用于糖漿、蛋白漿等物料的攪拌。它的連接部分是跟球形攪拌器一樣的。具體的制造尺寸見(jiàn)零件圖。 3.3攪龍攪拌器的設(shè)計(jì) 圖3-3 圖3-3所示為攪龍攪拌器，它是以整體鍛造成的。槳的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比上面兩種都高。這種攪拌器能夠借助攪拌的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使各點(diǎn)在容器內(nèi)形成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，適用于粘度比較高的物料的攪拌。 3.4攪拌容器的設(shè)計(jì) 考慮到我們攪拌的是食用品，容器是不能生繡，而且具有一定的耐腐蝕性。所以采用304不銹鋼材料，形狀類(lèi)似碗

16、的形狀。 容器總高165mm，容器口寬200mm，容器底寬119mm，厚度1mm。 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1攪拌機(jī)的功率計(jì)算 4.1.1被攪拌物料為擬塑性和漲塑性液體[2] 按字?jǐn)?shù)津流體的攪拌功率計(jì)算，計(jì)算時(shí)使用平均表觀粘度μa，由平均梯度計(jì)算而得。即 （4-1） 而平均表觀粘度μa為 （4-2） 非牛頓液體在攪拌容器內(nèi)，平均速度梯度有如下簡(jiǎn)單的近似正比關(guān)系：

17、 =Cn （4-3） 由以上式子連解得 =K(Cn)n-1 （4-4） 式中C, C——分別為攪拌容器幾何尺寸及非牛頓型液體種類(lèi)的有關(guān)常數(shù)； K——與攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)的比例系數(shù)，一般由實(shí)驗(yàn)求得； n——轉(zhuǎn)速。 經(jīng)過(guò)計(jì)算求得N=0.15KW。 4.2電動(dòng)機(jī)的選擇 任何機(jī)器都必須要有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，以機(jī)械化生產(chǎn)力標(biāo)志的工業(yè)革命正是源于最早的機(jī)器動(dòng)力——蒸汽機(jī)的發(fā)明。用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器的機(jī)械我們稱(chēng)之為原動(dòng)機(jī)。在目前

18、常用的原動(dòng)機(jī)中，電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)應(yīng)該廣泛，液壓傳動(dòng)具有重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)緊，驅(qū)動(dòng)力大等特點(diǎn)，但考慮到目前國(guó)內(nèi)狀況，液壓馬達(dá)雖然比以前在質(zhì)量上提高了，但價(jià)格昂貴，用一般的攪拌機(jī)上，成本太高，不經(jīng)濟(jì)，故本設(shè)計(jì)采用了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、減速器來(lái)傳遞。所以本設(shè)計(jì)選用了電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的合理選擇是保證電動(dòng)機(jī)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最要環(huán)節(jié)。電動(dòng)機(jī)的選擇包括：電動(dòng)機(jī)的額定功率（額定轉(zhuǎn)矩）、電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、電動(dòng)機(jī)的額定電壓=電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速等。 4.2.1按轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的選擇要結(jié)合電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合選擇：如電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇過(guò)高，電機(jī)尺寸重量小，成

19、本低，但帶來(lái)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比較高，傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)，成本高；如電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)低，傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但電機(jī)尺寸重量大，成本高。 本設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)的最大容量是7L，啟動(dòng)負(fù)載不大，轉(zhuǎn)速在70~200r/min范圍之內(nèi)，應(yīng)選擇調(diào)速電動(dòng)機(jī)；根據(jù)上面求得攪拌機(jī)功率為0.15KW,查機(jī)械設(shè)計(jì)課程表12-16，可選用小功率異步電動(dòng)機(jī)，可直接在市場(chǎng)選購(gòu)，型號(hào)為61K180GU-CFW感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率為N=180W，轉(zhuǎn)速為n=1440r/min，電壓為U=220v，電流為I=2.8A，頻率為f=50Hz。電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為n=466r/min,減速比為i=3。 4.3錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算[3]

20、由上面選用的電機(jī)可知，輸出功率P=0.18KW，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為n=466r/min，即小齒輪轉(zhuǎn)速n1=466r/min。因?yàn)閿嚢栎S最高轉(zhuǎn)速在200左右，所以選定齒數(shù)比u=2.2。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命15年，（設(shè)每年工作300天），兩班制，轉(zhuǎn)向不變。以下設(shè)計(jì)過(guò)程，表格及數(shù)據(jù)均參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》。 4.3.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）因?yàn)閭鲃?dòng)軸和錐齒輪軸軸線相交且軸交角Σ=90，所以選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)，壓力角取為20。 （2）攪拌機(jī)為一般工作機(jī)器，由表10-6，選用7級(jí)精度。 （3）材料選擇。參考表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)制），齒面硬度280HBS，大齒

21、輪材料為45剛（調(diào)制），齒面硬度240HBS。 （4）選小齒輪齒數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2=uz1=2.224=52.8，取z2=53。 4.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （1）由式（4-5）試算小齒輪分度圓直徑，即 d1t≥ （4-5） 1）確定公式中的各參數(shù)數(shù)值。 ①試選KHt=1.3。 ②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 T1=9.55106P/n1=9.551060.18/466Nmm=3.688103 Nmm （4-6） ③選取齒寬系數(shù)ΦR=0.3。 ④由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。

22、⑤由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2。 ⑥計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]。 由圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 σHlim1=600MPa, σHlim2=550MPa。 由圖（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1jLh=604461（2830015）=1.927109 （4-7） N2=N1/u=1.927109/2.2=0.876109 （4-8） 由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.9，KHN2=0.95。 取失效率

23、為1％，安全系數(shù)S=1，由式（4-9）得 [σH]1== MPa=540 MPa （4-9） [σH]2== MPa=523 MPa （4-10） 取[σH]1和[σH]2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 [σH]1 =[σH]2=523 MPa 2）試算小齒輪分度圓直徑 d1t≥ （4-11） =mm =32.068mm （2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。 ①圓周

24、速度υ dm1=d1t(1﹣0.5ΦR) =32.068(1﹣0.50.3)mm=27.258mm （4-12） υm==m/s=0.637 m/s （4-13） ②當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù)Φd b=ΦR d1t=0.332.068mm=11.661mm （4-14） Φd=b/ dm1=0.428 2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH。 ①由表10-2查得使用系數(shù)KA=1。 ②根據(jù)Vm=0.637m/s、8級(jí)精度（降低了一級(jí)精度），由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.103。 ③直齒錐齒輪精度較低，取齒間載

25、荷分配系數(shù)KHα=1。 ④由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪懸臂時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.207。 由此，得到實(shí)際載荷系數(shù) KH=KAKvKHαKHβ=1.331 （4-15） 3）由式（10-12），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑為 d1=d1t=32.068mm=32.320mm （4-16） 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) m=d1/z1=32.320/24=1.347mm

26、 （4-17） 4.3.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）由式（10-27）試算模數(shù)，即 mt≥ （4-18） 1)確定公式中的各參數(shù)值。 ① 試選KFt=1.3。 ② 計(jì)算 由分錐角δ1=arctan(1/u)= arctan(24/53)=24.362和 δ2=90-24.362=65.638， 可得當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1/cosδ1=24/cos(24.362)=26.34， （4-19） zv2=z2/cosδ2=53/cos(65.638)=128.48

27、。 由圖10-17查得齒形系數(shù)YFa1=2.58、YFa2=2.25 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1=1.63、Ysa2=1.82 由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為σFlim1=500MPa、σFlim2=380MPa。 由圖10-22取彎曲疲勞壽命系數(shù)KN1=0.85、KN2=0.88。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.7，由式（4-20）得 [σF]1== MPa=250 MPa （4-20） [σF]2== MPa=197 MPa （4-21）

28、 ==0.0168 （4-22） ==0.0208 （4-23） 因?yàn)榇簖X輪的大于小齒輪，所以取 ==0.0208 2）試算模數(shù)。 mt≥ （4-24） =mm =0.763mm （2）調(diào)整齒輪模數(shù) 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。 ①圓周速度v。 d1=mtz1=0.

29、76324=18.307mm （4-25） dm1=d1(1-0.5ΦR)=18.307(1-0.50.3)=15.561mm （4-26） υm===0.363m/s （4-27） ②齒寬b。 b=ΦR d1=0.318.307 mm=16.137mm （4-28） 2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF。 ①根

30、據(jù)v=0.363m/s，8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.03 ②直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)KFα=1。 ③由表10-4用插值法查得KHβ=1.204，設(shè)計(jì)的是直齒錐齒輪，于是KFβ= KHβ=1.204。 則載荷系數(shù)為 KF=KAKvKFαKFβ=11.0311.204=1.240 3）由式（4-29），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)為 m=mt=0.763=0.751mm （4-29） 按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=0.8mm。 按照接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=

31、32.320mm，算出小齒輪齒數(shù)z1=d1/m=32.320/0.8=40.4。 取z1=41，則大齒輪齒數(shù)z2=uz1=2.241=90.2。為了是兩齒輪的齒數(shù)互質(zhì)，取z2=90。 4.3.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算齒頂圓直徑 d1=z1m=410.8=32.8mm （4-30） d2=z2m=900.8=72mm （2）計(jì)算分度圓直徑 dm1=d1(1-0.5ΦR)=32.8(1-0.50.3)=27.88mm （4-31） dm

32、2=d2(1-0.5ΦR)=72(1-0.50.3)=61.2mm （3）計(jì)算分錐角 δ1=arctan(1/u)=arctan(41/90)=2449′19″ （4-32） δ2=90-2449′19″=6550′81″ （4）計(jì)算齒輪寬度 b=ΦR d1=0.332.8 mm=11.87mm （4-33） 取b1=b2=12mm。 （5）計(jì)算錐距 R===39.56mm （4-34） （6）齒頂高

33、 ha=1m=0.8mm （4-35） （7）齒根高 hf=1.2m=0.96mm （4-36） 4.3.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 （1）小錐齒輪 圖4-1 （2）大錐齒輪 圖4-2 4.3.6主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù)z1=41、z2=90，模數(shù)m=0.8mm，壓力角α=20，變位系數(shù)x1=0、x2=0，分錐角δ1=2449′19″、δ2=6550′81″，齒寬b1=b2=46mm。小齒輪選用

34、40 Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按7級(jí)精度設(shè)計(jì)。 4.4軸的設(shè)計(jì)與校核[2,3,5,7] 4.4.1軸的設(shè)計(jì) 軸是軸系零、部件中的核心零件，其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)整個(gè)軸系乃至整個(gè)機(jī)器都至關(guān)重要。一般地說(shuō)，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝學(xué)越好。因此，在滿(mǎn)足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。軸的設(shè)計(jì)包括軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。本設(shè)計(jì)中有三條軸，一根高速軸，一根中心軸，一根攪拌軸。 軸上零件的裝配方案，中心軸上裝有錐齒輪，軸承端蓋，軸承，撥動(dòng)座。攪拌軸上有行星齒，套筒，軸承，彈簧，擋片，攪拌器。高速軸上裝有聯(lián)軸器和錐齒輪。 4.4.1.1攪拌軸的設(shè)計(jì) 如圖4-3所示

35、圖4-3 （1）確定各軸段的直徑 ① 軸段Ⅰ裝的是行星齒，軸的選用材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表可得計(jì)算系數(shù)A0=126則dmin≥。軸的最小直徑為8.6mm.整個(gè)軸的直徑不能小于該值。考慮到行星齒的外徑為25mm,所以選d1=9mm。 ② 軸段Ⅱ和Ⅳ為軸承配合和套筒配合的軸段，就按軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列來(lái)取，取d2=10mm，無(wú)特殊情況時(shí)尺寸系列按正常寬度、中系列選，由此，可以初選軸承型號(hào)為7000C。 ③ 軸段Ⅲ的軸段，定位軸肩高度為a=（0.07～0.1）9=0.63～0.9，取a=1mm，則d3=12mm。 （2）確定各軸段的長(zhǎng)度 ①錐齒輪的最大寬度為10mm，考慮壓緊空間，軸

36、段Ⅰ的長(zhǎng)度比大帶輪轂長(zhǎng)度小0.5~1mm，因?yàn)檩S套會(huì)多出0.5mm，則該段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=10mm。 ②軸段Ⅱ和Ⅳ的寬度可以按軸承的寬度來(lái)取，查相關(guān)手冊(cè)，軸承的寬度為8mm，軸段Ⅱ還有一個(gè)軸套，所以加上軸套的長(zhǎng)度，L2=21.5mm。 ③結(jié)合整個(gè)結(jié)構(gòu)，軸段Ⅲ的寬度取L3=20mm。 如圖4-4所示軸的尺寸及相關(guān)： 圖4-4攪拌軸 4.4.1.2中心軸的設(shè)計(jì) 如圖4-5所示 圖4-5 （1）確定各軸段的直徑 ① 軸段Ⅰ裝的是錐齒輪，軸的選用材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表可得計(jì)算系數(shù)A0=120則dmin≥。軸的最小直徑為10.7mm.整個(gè)軸的直徑不能小于該值?？紤]到錐齒輪

37、的外徑為25mm,所以選d1=11mm。 ② 軸段Ⅱ?yàn)檩S承配合的軸段，就按軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列來(lái)取，取d2=12mm，無(wú)特殊情況時(shí)尺寸系列按正常寬度、中系列選，由此，可以初選軸承型號(hào)為7001C。 ③軸段Ⅲ的軸段，定位軸肩高度為a=（0.07～0.1）11=0.77～1.1，取a=1mm，則d3=14mm。 ④軸段Ⅳ為軸承配合的軸段，就按軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列來(lái)取，取d2=12mm，無(wú)特殊情況時(shí)尺寸系列按正常寬度、中系列選，由此，可以初選軸承型號(hào)為7001C。 ⑤ 軸段Ⅴ與撥動(dòng)座連接，取d5=10mm。 （2）確定各軸段的長(zhǎng)度 ①錐齒輪的最大寬度為22.5mm，考慮壓緊空間，軸段Ⅰ的長(zhǎng)度

38、比錐齒輪轂長(zhǎng)度小0.5～1mm，則該段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=22mm。 ②軸段Ⅱ?yàn)楦″F齒輪連接，考慮結(jié)構(gòu)要求，L2=42.5mm。 ③結(jié)合整個(gè)結(jié)構(gòu)，軸段Ⅲ的長(zhǎng)度取L3=16mm。 ④為了結(jié)構(gòu)的緊湊性，軸段Ⅳ就放一個(gè)軸承，根據(jù)選用的聯(lián)軸器來(lái)決定，查相關(guān)手冊(cè)，所以該軸段的長(zhǎng)度取L4=14mm。 ⑤軸段Ⅴ連接撥動(dòng)座，該軸段長(zhǎng)度取L5=12mm。。 如圖4-6所示軸的尺寸及相關(guān)： 圖4-6 4.4.1.3高速軸的設(shè)計(jì) 如圖4-7所示 圖4-7 （1）確定各軸段的直徑 如圖4-5，該軸是用來(lái)裝聯(lián)軸器和小錐齒輪的，電動(dòng)機(jī)伸出的軸的直徑是φ14mm,設(shè)計(jì)用套筒聯(lián)軸

39、器來(lái)連接，所以跟套筒連接的軸段直徑選用d1=14mm。另一端軸可以選小一點(diǎn)。所以d錐=12mm。 （2）確定各軸段的長(zhǎng)度 左端長(zhǎng)度與選用是聯(lián)軸器決定，取L1=24mm,右端裝小帶輪，考慮到壓緊空間，該軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比小帶輪長(zhǎng)度小0.5～1mm，小錐齒輪輪轂長(zhǎng)度為14.5mm，則該軸段長(zhǎng)為L(zhǎng)錐=14mm。 最終所得的軸的尺寸如圖4-8 圖4-8 4.4.2軸的校核 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算有3種常的方法：①按扭矩變形強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算；②按彎扭組合變形強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算；③按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確計(jì)算。 對(duì)于僅僅承受扭矩的傳動(dòng)軸，只需按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于只承受彎矩的心軸，只需按彎曲強(qiáng)度

40、計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。 由于該軸為轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。 （1）作軸的受力簡(jiǎn)（圖4-9（a）） （2）作軸的垂直面受力簡(jiǎn)圖（圖4-9（b）） （3）繪制垂直面彎矩圖 圖4-9 ①求垂直面的支反力 （4-37） 由前面計(jì)算錐齒輪得：Q=346.5N，所以 （4-38）

41、 （4-39） ②求垂直面彎矩： （4-40） ③繪制彎矩圖（圖4-7（d）） （4）繪制扭矩當(dāng)量彎矩圖（圖4-7（c）） 軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α≈0.6，則扭矩當(dāng)量彎矩： （4-41） （5）繪總當(dāng)量彎矩圖 ①計(jì)算總當(dāng)量彎矩 （4-42） ②繪總當(dāng)量彎矩圖（圖4-7（e）） （6）校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由

42、設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： 從總當(dāng)量彎矩圖可以看出，截面C為危險(xiǎn)面。 截面錐齒輪A為處d=12mm 30MPa （4-43） 強(qiáng)度足夠。 4.5軸承的選擇 軸承是軸系中的重要部件，其功用是支承軸及軸上零件并保證軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)動(dòng)軸與固定支承間的摩擦和磨損。 4.5.1軸承的型號(hào) 根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類(lèi)。 滾動(dòng)軸承摩擦阻力小，啟動(dòng)容易，功率消耗少，而且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，選用、潤(rùn)滑、維護(hù)都很方便，因而在一般機(jī)器中得到更為廣泛的應(yīng)用。 滑動(dòng)軸承承載能力高，噪聲低，徑向尺寸小，油膜有一定的吸振能力

43、，但一般情況下摩擦大、磨損嚴(yán)重，制造、維護(hù)費(fèi)用較高。 總上所述，本設(shè)計(jì)采用了滾動(dòng)軸承，結(jié)合軸的設(shè)計(jì)，對(duì)于兩根不同的軸，選用不同型號(hào)的軸承，中心軸選用（GB/T 292—2007摘錄）中型號(hào)為7000C的角接觸球軸承；攪拌軸選用（GB/T 292—2007摘錄）中型號(hào)為7001C的角接觸球軸承。 4.5.2滾動(dòng)軸承的配合形式 滾動(dòng)軸承的配合：由于滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)部件，因此軸承內(nèi)圈內(nèi)圓柱面與軸頸的配合按基孔制，采用H7/r6的過(guò)盈配合；軸承外圈外圓柱面與外殼孔的配合按基軸制，采用K7/h6過(guò)渡配合。 4.5.3滾動(dòng)軸承的軸向定位和固定 軸承的軸向緊固包括軸向定位和軸向固定。為了防止軸承在軸

44、上和在軸承座孔內(nèi)移動(dòng)，軸承內(nèi)套圈必須緊固在軸上；外套圈必須緊固在軸承座孔內(nèi)（或套杯內(nèi)）。軸承的內(nèi)、外套圈需要雙向還是單向軸向緊固，或者是軸向游動(dòng)，取決于支承的限位要求和所用軸承的類(lèi)型[8]。 中心軸的兩個(gè)軸承一個(gè)置于套杯內(nèi)，結(jié)合軸肩進(jìn)行定位。另一個(gè)利用軸肩跟軸承端蓋進(jìn)行定位。端蓋用4個(gè)M4的六角頭螺栓與支架固定來(lái)定位軸承。攪拌軸的軸承用軸肩或軸套進(jìn)行定位。 4.6聯(lián)軸器的選用[4,9] 聯(lián)軸器是用來(lái)連接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩的。 4.6.1選用的聯(lián)軸器型號(hào) 聯(lián)軸器可分為撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器。一般按聯(lián)軸器所受的轉(zhuǎn)矩、軸的直徑和轉(zhuǎn)速等確定聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。本設(shè)計(jì)在電動(dòng)機(jī)伸出的

45、軸和錐齒輪鏈接使用了聯(lián)軸器。聯(lián)軸器所受的轉(zhuǎn)矩按計(jì)算轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩選取。計(jì)算轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： （4-44） 式中：KA為工作情況系數(shù)，KA=1.7，T為聯(lián)軸器的名義轉(zhuǎn)矩（Nm）。 由軸轉(zhuǎn)遞功率和轉(zhuǎn)速計(jì)算確定： （4-45） 由以上可得電動(dòng)機(jī)出來(lái)使用的聯(lián)軸器： 選用的聯(lián)軸器應(yīng)使Tca＜［T］，［T］為聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和結(jié)合軸的直徑選用GB/T 1184-1996圓錐銷(xiāo)套筒聯(lián)軸器。 4.6.2聯(lián)軸器的配合形式 由于聯(lián)軸器是標(biāo)準(zhǔn)件，聯(lián)軸器的孔已經(jīng)確定，

46、所以按基孔制的配合，采用H7/k6的過(guò)渡配合。 4.7行星齒輪設(shè)計(jì)[6] 本設(shè)計(jì)的行星齒輪是通過(guò)中心軸帶動(dòng)行星架，行星輪在固定在攪拌軸上面，攪拌軸固定在行星架上面，這樣行星架在繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，攪拌軸繞著中心軸公轉(zhuǎn)。通過(guò)行星齒跟內(nèi)齒圈配合，使得攪拌軸自轉(zhuǎn)。 4.7.1行星齒輪各齒輪數(shù)據(jù) 在保證接觸強(qiáng)度的前提下，增加齒數(shù)，除能使重合度增加，有利于改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性外，還能降低齒高，減小齒坯尺寸，降低加工時(shí)的切削量，有利于節(jié)省制造費(fèi)用。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的行星輪系為閉式傳動(dòng)，所以行星輪的齒數(shù)可以取在z=20~40的范圍內(nèi)。取Z行=21，為了使輪齒磨損均勻，行星輪跟內(nèi)齒圈齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)。取Z內(nèi)=54。模

47、數(shù)m=1.1。 傳動(dòng)比：i===2.57 齒圈齒輪：齒頂圓φ98，齒寬b=φ10。 行星齒輪：齒頂圓φ25mm，齒根圓φ22mm，分度圓23.2mm，內(nèi)孔φ9mm，齒寬b=φ9mm。 4.7.2校核齒面疲勞強(qiáng)度 下面數(shù)據(jù)是通過(guò)查閱書(shū)本《機(jī)械設(shè)計(jì)》得到。 （1）計(jì)算載荷系數(shù)KF ①根據(jù)上面錐齒輪算得V小錐=0.363m/s，可得V大錐=0.165m/s。所以V行=0.424m/s，8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.08。 ②齒間載荷分配系數(shù)KFα=1.0。 由表10-4用插值法查得KHβ=1.417，結(jié)合寬高比b/h=10.67查圖10-13，得 KFβ=1.34。 則在和系數(shù)為 KF=KAKvKFαKFβ=11.081.01.34=1.45 （4-46） （2）齒形系數(shù)YFa 謝你們!