柑橘自動包裝機設(shè)計

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Consists of material handling equipment, packaging equipment and sent packing device, another of the three parts of the connection have also been described. Keywords: automatic packaging machines, conveying equipment, packaging equipment, sending device. 第一章：柑橘包裝總體設(shè)計方案擬定 6 1.1 柑橘包裝機械簡介 6 1.1.1 包裝機械簡介 6 1.1.2 包裝機的分類 7 1.1.3 包裝機的特點和設(shè)計要求 7 1.1.4 包裝機的優(yōu)化設(shè)計要求 8 1.1.5 傳送帶介紹 8 1.1.6裝箱機介紹 8 1.2 設(shè)計目標 9 1.3主要機構(gòu)方案擬定 9 1.4方案設(shè)計特點 12 第二章：傳送裝置方案的設(shè)計 14 2.1支架的選擇 14 2.2電動機的選擇 15 2.2.1電動機的分類 15 2.3軸承的選擇 19 2.3.1軸承的分類 19 2.3.2軸承的選擇 24 2.4 方案設(shè)計部分結(jié)構(gòu)圖 26 第三章：制袋及封裝機構(gòu)的設(shè)計 27 3.1制袋及封裝原理 27 第四章：運輸機構(gòu)的設(shè)計 33 第五章：重要部分零件的設(shè)計及計算 34 5.1齒輪傳動設(shè)計計算 34 5.2軸的設(shè)計計算 37 5.3滾動軸承壽命計算 41 參考文獻 44 目錄 緒論 第一章：柑橘包裝總體設(shè)計方案擬定 第二章：傳送裝置方案的設(shè)計 第三章：制袋及封裝機構(gòu)的設(shè)計 第四章：運輸機構(gòu)的設(shè)計 第五章：重要部分零件的設(shè)計及計算 致謝 參考文獻 緒論 本文研究的是柑橘自動包裝機，用來實現(xiàn)輸送、生產(chǎn)制袋、封口、包裝、輸出一次性完成的機構(gòu)，簡單方便快捷，適合包裝圓狀的產(chǎn)品，如柑橘、橙子、檸檬等各類水果和農(nóng)產(chǎn)品。機器直接接觸水果部分采用海綿鋪墊，更好的保護水果。 當前柑桔的采后商品化過程中．不同的環(huán)節(jié)有著不同的薄膜包裝需要。貯藏保鮮包裝：～般在普通果農(nóng)或?qū)I(yè)戶的生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用。因水果包裝量極大。為降低成本，同時解決包裝保鮮與果身透氣之間存在的矛盾(如果完全與外界空氣隔絕，水果會很快腐爛)，一般采用(0．001一O．003mm)的食品保鮮膜。包裝塑膜很薄，且包裝與果身之間呈松馳狀態(tài)，內(nèi)有若干空氣。上市保鮮精品包裝：～般是專業(yè)大戶或經(jīng)銷商在流通環(huán)節(jié)使用。采用較厚的塑膜(0．008一O．0l mm)，便于印刷商標文字圖案等．也可防止儲運時出現(xiàn)破膜等現(xiàn)象。有時也會在包裝袋上打上氣孔．以便水果局部透氣，又能使大部分果身與外界空氣相隔絕。當前，我國柑桔包裝還是處于手工狀態(tài)。手工包裝時，一般是先取成品塑膜袋，張開袋口，然后用手逐個握拿水果將其放入袋內(nèi)，然后一手提袋另一只手使水果袋旋轉(zhuǎn)，使塑膜袋逐漸貼緊水果(上市精品包裝也較多使用膠條封貼)。這樣的人工裝袋，需要大量的人力。且效率低．費用極高。另外，水果在包裝過程中，經(jīng)手拿捏。容易造成水果損傷，并且人工裝袋口扎口不齊，破損率較高。保鮮質(zhì)量差，病變轉(zhuǎn)移快。因此．柑桔采后商品化過程中使用自動包裝機將是一個必然趨勢。廣大果農(nóng)們、專業(yè)大戶、果品經(jīng)銷商盼望有一種結(jié)構(gòu)簡易、購機價格低廉、包裝速度較快、使用效果較好，單果包裝成本低的水果塑膜包裝機。而現(xiàn)有機械難以滿足此需要。包裝是食品加工過程的最后一道工序，而實現(xiàn)包裝的主要手段就是使用食品包裝機械。根據(jù)有關(guān)定義，食品包裝機械是指完成全部或部分包裝過程的機器，其包裝過程主要包括灌裝、成型、充填、封口、裹包等工序。近年來，國外食品包裝機械發(fā)展十分迅速，尤其是歐、美、日等發(fā)達國家形成了新的基本特征。 日常生活中，我們接觸到的水果基本都是沒有外包裝的，在我們購買的時候往往要經(jīng)過挑揀，所以水果上肯定會有衛(wèi)生質(zhì)量問題，因此在水果包裝方面我們需要投入一定的研究，一層薄薄的塑料袋包裹下的水果肯定是今后發(fā)展的主流. 由此可見，柑橘自動包裝機的設(shè)計有充分的必要性以及可行性。包裝行業(yè)的運行成本其實很低，但是包裝之后的回報卻是不可言喻的，經(jīng)濟效益，衛(wèi)生效益等等都有很大的影響。 自動包裝機的出現(xiàn)可以很好的解決這個問題，水果成批進入然后成批的包裝完成后送出，效率很高。 第一章：柑橘包裝總體設(shè)計方案擬定 1.1 柑橘包裝機械簡介 1.1.1 包裝機械簡介 裝機械由動力機、傳動部分和執(zhí)行部分等所組成。但是為了便于掌握和研究包裝機械的工作原理與結(jié)構(gòu)性能，通常又將包裝機械分成下列八個組成要素。 被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)：指將被包裝物品進行計量、整理、排列。并輸送至預(yù)定工位的裝置系統(tǒng)。有的還完成被包裝物品的成型、分割。 包裝材料的整理與供送系統(tǒng)：指將包裝材料進行定長切斷或整理排列，并逐個輸送至預(yù)定工位的裝置系統(tǒng)。有的再供送過程中還完成制袋或包裝容器的豎起、定型、定位。 主傳送系統(tǒng)：指將被包裝物品和包裝材料由一個包裝工位順次傳送到下一個包裝工位的裝置系統(tǒng)。單工位包裝機則沒有主傳動系統(tǒng)。 包裝執(zhí)行機構(gòu)：指直接進行裹包、充填、封口、貼標、捆扎和容器成型等包裝操作的機構(gòu) 成品輸出機構(gòu)：指將包裝成品從包裝機上卸下、定向排列并輸出的機構(gòu)。有的成品輸出由主傳送系統(tǒng)完成或靠成品自重卸下。 動力機與傳動系統(tǒng)：指將動力機的動力與運動傳遞給執(zhí)行機構(gòu)和控制元件，使之實現(xiàn)預(yù)定動作的裝置系統(tǒng)。通常由機、電、光、液、氣等多種形式的傳動、操縱、控制以及輔助等裝置組成。 控制系統(tǒng)：由各種自動和手動控制裝置等所組成，是現(xiàn)代包裝機的重要組成部分，包括包裝過程及其參數(shù)的控制，包裝質(zhì)量、故障與安全的控制等。 機身：用于支撐和固定有關(guān)零部件，保持其工作時要求的相對位置，并起一定的保護、美化外觀等作用[2]。 1.1.2 包裝機的分類 包裝機械有多種分類方法。按功能可分為單功能包裝機和多功能包裝機；按使用目的可分為內(nèi)包裝機和外包裝機；按包裝品種又可分為專用包裝機和通用包裝機；按自動化水平分為半自動機和全自動機等。 包裝機械的種類繁多，分類方法很多。從不同的觀點出發(fā)可有多種，按產(chǎn)品狀態(tài)分，有液體、塊狀、 散粒體包裝機；按包裝作用分，有內(nèi)包裝、外包包裝機；按包裝行業(yè)分，有食品、日用化工、紡織品等包裝機；按包裝工位分，有單工位、多工位包裝機；按自動化 程度分，有半自動、全自動包裝機等[3]。 1.1.3 包裝機的特點和設(shè)計要求 要研究包裝機械的設(shè)計方法，必須先從包裝機械的特點入手。包裝機械作為特殊類型的專用機械，與其它機械相比有著自身的特點，主要如下 ： 1種類繁多。由于包裝對象、包裝工藝的多樣化，使包裝機械在原理與結(jié)構(gòu)上存在很大差異，即使是能夠完成同樣包裝功能的機械，也可能具有不同的工作原理和結(jié)構(gòu)。 2更新?lián)Q代快。由于包裝機械不斷向高速化發(fā)展，機械零部件極易疲勞，并且隨著社會的進步，對包裝機械的要求也日趨嚴格，為滿足市場需求，包裝機械應(yīng)及時更新?lián)Q代。 3控制要求高。由于包裝機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、包裝工藝動作配合要求高，其自動控制又直接影響包裝機械的結(jié)構(gòu)、工作可靠性、包裝產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、能量消耗和操作環(huán)境等。因此對包裝機械的控制要求較高。 4多功能性。包裝機械是生產(chǎn)數(shù)量有限的專業(yè)機械，為提高生產(chǎn)效率、方便制造和維修、減少設(shè)備投資，目前包裝機械大多具有通用性和多功能性。有關(guān)業(yè)內(nèi)人士認為，未來包裝機械將朝著4個方向發(fā)展：機械功能多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模組化、控制智能化、結(jié)構(gòu)高精度化 。鑒于包裝機械上述特點以及包裝機械的發(fā)展方向，包裝機械的設(shè)計應(yīng)采用模塊化設(shè)計實現(xiàn)多功能、多用途，并綜合運用機、電、光、氣一體化技術(shù)提高自動化程度，保證其可靠性。機器要易于調(diào)節(jié)。具有柔性和靈活性。此外，設(shè)計還應(yīng)運用人機工程思想，做到”以人為本”。同時采用標準化、系列化、綠色化等設(shè)計方法進行優(yōu)化設(shè)計以滿足包裝機械的設(shè)計要求。 1.1.4 包裝機的優(yōu)化設(shè)計要求 目前，包裝機械設(shè)計方法大多比較單一，未進行優(yōu)化設(shè)計。常用設(shè)計方法主要有：模塊化設(shè)計方法、機電一體化設(shè)計方法、標準化和系列化設(shè)計方法、可靠性設(shè)計方法、綠色設(shè)計方法、人機工程設(shè)計方法、仿真設(shè)計方法等等。模塊化設(shè)計是包裝機械設(shè)計的重要發(fā)展方向之一。其核心思想是將系統(tǒng)根據(jù)功能分為若干模塊，通過模塊的不同組合完成不同的功能或滿足不同的產(chǎn)品需求。但由于包裝機結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)均比較復(fù)雜，動作配合要求較高，因此設(shè)計較為困難[4]。 1.1.5 傳送帶介紹 傳送帶一般按有無牽引件來進行分類。 具有牽引件的傳送帶一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動裝置給輸送機以動力，一般由電動機、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使牽引件保持一定的張力和垂度，以保證傳送帶正常運轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。 具有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點是：被運送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運動輸送物料[5]。 1.1.6裝箱機介紹 自動裝箱機?能自動將包裝物整形排列，裝入打開的紙箱中，并完成不干膠封口等動作的裝箱設(shè)備，所有動作都是全自動完成的。大多數(shù)自動裝箱機采用新型為組合結(jié)構(gòu)，包括成箱裝置、整列裝置、充填裝置和封箱裝置等功能單元，分別完成相應(yīng)的功能動作，各裝置都安裝在同一主機架上。成箱裝置的箱坯架在上方，充填裝置在成箱裝置正下方，整列裝置在充填裝置的前方，封箱裝置在充填裝置的后方。采用P.L.C 觸摸顯示屏控制。設(shè)有缺瓶報警停機，無瓶不裝箱安全裝置。大大方便操作、管理、減少生產(chǎn)人員和勞動強度，是自動化規(guī)模生產(chǎn)必不可少的設(shè)備[6]。 1.2 設(shè)計目標 本方案提供一種結(jié)構(gòu)簡明、單果包裝成本低、能適用貯藏保鮮與上市精品包裝兩種需求的水果包裝機。 該包裝機要達到的設(shè)計目標是： ①保鮮包裝，能使用普通食品保鮮的超薄塑膜，自動制袋包裝，不需要對塑膜提出定作要求．最大限度地降低包裝物料消耗與定作成本。②能使用厚塑膜進行上市精品包裝。相關(guān)機構(gòu)可簡單、快速地切換。作到保鮮包裝與精品包裝一機兩用。 ③能實現(xiàn)保鮮劑涂刷與包裝袋打孔功能，功能機構(gòu)簡單，可輕易安裝使用與撤換。 ④整機結(jié)構(gòu)簡明。售價相對低廉。適用于普通果農(nóng)大戶、經(jīng)銷商 的大批量包裝。 1.3主要機構(gòu)方案擬定 為達到上述設(shè)計目的．設(shè)計的技術(shù)方案如下： 本水果包裝機的結(jié)構(gòu)包括機架．以及設(shè)置在機架上的毛刷輥送果機構(gòu)、間歇式供膜與縱封機構(gòu)、橫封機構(gòu)、傳動機構(gòu)及其控制器，另有獨立的間歇式貯果供果機構(gòu)。 (1)供膜與縱封機構(gòu)。位于機架前上方，由膜架、若干導(dǎo)輥(桿)、象鼻成型器、三組內(nèi)含加熱元件的縱封輥及供膜伺服電機、縱封伺服電機組成。單張卷筒薄膜經(jīng)多道導(dǎo)輥、成型器．將薄膜卷折成筒狀，并被回轉(zhuǎn)的縱封輥牽引、加熱加壓縱向熱封定型 (2)送果機構(gòu)。主體為一對毛刷輥，由刷輥電動機驅(qū)動。輥輪上均勻植有刷毛，防止果料與輥輪碰撞受損。毛刷在旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的向上推力既可托起果料，又不會對果料表面產(chǎn)生損傷。毛刷輥略傾斜放置，兼具推送果料前進的功效。毛刷輥較高端位于單獨的貯果供果機構(gòu)的提升機出果口處。中部有“T”形門．右側(cè) (進果端)裝有供果感應(yīng)器、左側(cè)裝有保鮮劑噴頭。供果感應(yīng)器用于控制提升機間歇啟動。保鮮劑噴霧機構(gòu)非常簡單方便，由氣泵給保鮮劑藥桶加壓，供果感應(yīng)器計數(shù)達一定數(shù)量．電控程序間隙啟動電磁閥．控制保鮮劑噴頭工作。旋轉(zhuǎn)的毛刷輥可保證保鮮劑能均勻涂刷在果料表面。較低端靠近象鼻成型器處，此處毛刷輥上方有送果感應(yīng)器．下方有推果桿、前下方有阻果彎桿。當果料從貯果供果機構(gòu)進入后，在毛刷輥的作用下．自動依次排成單列前行，隊列在阻果彎桿處停止住。送果感應(yīng)器檢測到果料后，阻果彎桿向下沉，推果桿快速伸出．阻住第二個果料的同時。將料口處的果料項入象鼻成形器的內(nèi)部通道，然后阻果彎桿向上抬起，推果桿縮回，第二個果料在毛刷輥及重力作 用下行進到料口處．完成一次送果動作。此二桿均由氣動元件控制拉伸。果料通過象鼻成形器的內(nèi)部通道進行縱封后形成的膜筒．并停留在橫封機構(gòu)的海綿托板上。 (3)橫封機構(gòu)。由外側(cè)橫封板件、內(nèi)側(cè)橫封板件、橫封板牽引導(dǎo)軌管及外、內(nèi)橫封氣缸組成。橫封板牽引導(dǎo)軌的主體是導(dǎo)軌管。內(nèi)側(cè)橫封板件套在導(dǎo)軌管上滑動，而外橫封板件則固定在牽引桿上，牽引桿從導(dǎo)軌管內(nèi)部穿過并可并自由滑動。內(nèi)外橫封板件由兩個氣缸同步實現(xiàn)推拉。松開相應(yīng)止動螺栓，外、內(nèi)兩個橫封板件便可直接從導(dǎo)軌管退出，根據(jù)需要快捷地拆裝、更換兩個橫封板件上的部件。內(nèi)、外橫封板件上部位置均固定有海綿托板。內(nèi)外橫封板件合攏時，海綿托板形成“Y”型．用以接住落下的果料。“Y”型中上部位置的右側(cè)機架延伸出一橫封備料傳感器，外側(cè)橫封板件中下部安裝橫封傳感器。外側(cè)橫封板件中間位置安裝有熱封刀．內(nèi)側(cè)橫封板件中間位置安裝有熱封 墊。熱封刀、熱封墊內(nèi)部均有發(fā)熱元件及測溫傳感線，熱封墊表面貼有耐熱的硅橡膠。根據(jù)普通保鮮薄膜包裝與精品包裝的不同要求，熱封刀、熱封墊均可從橫封板件上快捷拆裝切換。普通保鮮薄膜包裝時，熱封刀為自行設(shè)計加工。刀口端為平齊的“山”形，熱熔切斷。當精品包裝時，熱封刀換為包裝機通用的鋸齒刀。 (4)料斗。料斗底部聯(lián)接有三角塊。內(nèi)側(cè)橫封板件下部兩端處位置裝有料斗推動桿。料斗推動桿沿料斗底部三角塊斜面前進，將料斗托平．果料落在其上完成橫封后．料斗推動桿隨內(nèi)側(cè)橫封板件退回，料斗隨即傾下，將其上包裝好的果料放下。 (5)系統(tǒng)控制。整個系統(tǒng)用一個電子程序控制流程來完成，見圖1。 圖1：程序控制流程圖 1.4方案設(shè)計特點 方案特點： (1)高質(zhì)薄膜單個封口，不易破損，保鮮性強，整齊美觀，大大提高產(chǎn)品品位。 (2)實現(xiàn)普通卷筒膜的自動制袋、果料包裝 (3)能使用普通食品保鮮的超薄塑膜進行貯藏保鮮包裝．最大限度地降低包裝物料消耗與定作成本：也能使用厚塑膜進行上市精品包裝：相關(guān)機構(gòu)可簡單、快速地切換．作到保鮮包裝與精品包裝一機兩用。 (4)智能化程度較高，步進電機運膜、數(shù)字式溫控、微電腦程序控制等系統(tǒng)狀態(tài)自動識別與調(diào)整，自動停機等。包裝速度較快 (5)整機結(jié)構(gòu)簡明，購機與單果包裝成 第二章：傳送裝置方案的設(shè)計 由于設(shè)計任務(wù)書中，要求送料裝置：平臺為800mm×800mm×100mm 傳送帶為100mm×1000mm，那么根據(jù)要求對傳送裝置中，支架，電動機，軸承，鏈傳動等進行了主要研究。 2.1支架的選擇 角鋼的概述、種類及規(guī)格、定義 1.概述 　　角鋼屬建造用碳素結(jié)構(gòu)鋼，是簡單斷面的型鋼鋼材，主要用于金屬構(gòu)件及廠房的框架等。在使用中要求有較好的可焊性、塑性變形性能及一定的機械強度。生產(chǎn)角鋼的原料鋼坯為低碳方鋼坯，成品角鋼為熱軋成形、正火或熱軋狀態(tài)交貨。 　　2.種類及規(guī)格 　　主要分為等邊角鋼和不等邊角鋼兩類，其中不等邊角鋼又可分為不等邊等厚及不等邊不等厚兩種。 　　角鋼的規(guī)格用邊長和邊厚的尺寸表示。目前國產(chǎn)角鋼規(guī)格為２—２０號，以邊長的厘米數(shù)為號數(shù)，同一號角鋼常有２—７種不同的邊厚。進口角鋼標明兩邊的實際尺寸及邊厚并注明相關(guān)標準。一般邊長１２.５cｍ以上的為大型角鋼，１２.５cｍ—５cｍ之間的為中型角鋼，邊長５cｍ以下的為小型角鋼。具體標準如“７”所列。 3.外觀質(zhì)量要求 　　角鋼的表面質(zhì)量在標準中有規(guī)定，一般要求不得存在使用上有害的缺陷，如分層、結(jié)疤、裂縫等。 　　角鋼幾何形狀偏差的允許范圍在標準中也有規(guī)定，一般包括彎曲 綜上所述，根據(jù)設(shè)計目的和要求，并考慮柑橘的實際工作情況，決定選用角鋼作為支撐架，并考慮各個結(jié)構(gòu)，選用50x50x3（mmxmmxmm）。 2.2電動機的選擇 2.2.1電動機的分類 1．按工作電源分類 根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。 2．按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為異步電動機和同步電動機。 同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同電動機。 異步電動機可分為感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。感應(yīng)電動機又分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。 直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復(fù)勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。 3．按起動與運行方式分類 電動機按起動與運行方式可分為電容起動式電動機、電容盍式電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式電動機和分相式電動機。 4．按用途分類 電動機按用途可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機。 5．按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 電動機按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。 6．按運轉(zhuǎn)速度分類 電動機按運轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無極變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速電動機、PWM變頻調(diào)速電動機和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機 2.2.2電動機功率的選擇 電動機的功率．應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機械所需要的功率來選擇，盡 量使電動機在額定負載下運行。選擇時應(yīng)注意以下兩點： (1＞如果電動機功率選得過?。蜁霈F(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn) 象，造成電動機長期過載．使其絕緣因發(fā)熱而損壞．甚至電動 機被燒毀。 (2)如果電動機功率選得過大．就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn) 象．其輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不 高(見表)，不但對用戶和電網(wǎng)不利。而且還會造成電能浪 費。 要正確選擇電動機的功率，必須經(jīng)過以下計算或比較： (1)對于恒定負載連續(xù)工作方式，如果知道負載的功率 (即生產(chǎn)機械軸上的功率)Pl(kw)．可按下式計算所需電動機 的功率P(kw)： P=P1/n1n2 式中 n1為生產(chǎn)機械的效率；n2為電動機的效率。即傳動效 率。 按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。因此．所選 電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于計算所得的功率。 2)短時工作定額的電動機．與功率相同的連續(xù)工作定額 的電動機相比．最大轉(zhuǎn)矩大，重量小，價格低。因此，在條件許 可時，應(yīng)盡量選用短時工作定額的電動機。 (3)對于斷續(xù)工作定額的電動機，其功率的選擇、要根據(jù) 負載持續(xù)率的大小，選用專門用于斷續(xù)運行方式的電動機。負 載持續(xù)串Fs％的計算公式為 FS％＝tg/(tg+to)×100％ 式中 tg為工作時間，t。為停止時間min；tg十to為工作周期 時間min。 此外．也可用類比法來選擇電動機的功率。所謂類比法。 就是與類似生產(chǎn)機械所用電動機的功率進行對比。具體做法 是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機械使用多大功 率的電動機，然后選用相近功率的電動機進行試車。試車的目 的是驗證所選電動機與生產(chǎn)機械是否匹配。驗證的方法是：使 電動機帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)，用鉗形電流表測量電動機的工作 電流，將測得的電流與該電動機銘牌上標出的額定電流 進行對比。如果電功機的實際工作電流與銘脾上標出的額定 電流上下相差不大．則表明所選電動機的功率合適。如果電動 機的實際工作電流比銘牌上標出的額定電流低70％左右．則 表明電動機的功率選得過大(即“大馬拉小車”應(yīng)調(diào)換功率 較小的電動機。如果測得的電動機工作電流比銘牌上標出的 額定電流大40％以上．則表明電動機的功率選得過小(即"小 馬拉大車")，應(yīng)調(diào)換功率較大的電動機. 表: 負載情況 空載 1/4負載 1/2負載 3/4負載 滿載 功率因數(shù) 0.2 0.5 0.77 0.85 0.89 效率 0 0.78 0.85 0.88 0.895 綜合以上因素，選出電動機的型號。 2.3軸承的選擇 2.3.1軸承的分類 軸承主要分為滑動軸承和滾動軸承 滾動軸承主要包括： 1.深溝球軸承 最具代表性的滾動軸承，用途廣泛 可承受徑向負荷與雙向軸向負荷 適用于高速旋轉(zhuǎn)及要求低噪聲、低振動的場合 帶鋼板防塵蓋或橡膠密封圈的密封型軸承內(nèi)預(yù)先充填了適量的潤滑脂 外圈帶止動環(huán)或凸緣的軸承，即容易軸向定位，又便于外殼內(nèi)的安裝 最大負荷型軸承的尺寸與標準軸承相同，但內(nèi)、外圈有一處裝填槽，增加了裝球數(shù)，提高了額定負荷 ? 主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架（波形、冠形…單列；S形…雙列） 銅合金或酚醛樹脂切制保持架、合成樹脂成形保持架 主要用途：汽車：后輪、變速器、電氣裝置部件 電氣：通用電動機、家用電器 其他：儀表、內(nèi)燃機、建筑機械、鐵路車輛、裝卸搬運機械、農(nóng)業(yè)機械、各種產(chǎn)業(yè)機械 ?2.角接觸球軸承 套圈與球之間有接觸角，標準的接觸角為15°、30°和40° 接觸角越大軸向負荷能力也越大 接觸角越小則越有利于高速旋轉(zhuǎn) 單列軸承可承受徑向負荷與單向軸向負荷 DB組合、DF組合及雙列軸承可承受徑向負荷與雙向軸向負荷 DT組合適用單向軸向負荷較大，單個軸承的額定負荷不足的場合 高速用ACH型軸承球徑小、球數(shù)多，大多用于機床主軸 角接觸球軸承適用于高速及高精度旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)上為背面組合的兩個單列角接觸球軸承共用內(nèi)圈與外圈，可承受徑向負荷與雙向軸向負荷 無裝填槽軸承也有密封型 ? 主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架（碗形…單列；S形、冠形…雙列）銅合金或酚醛樹脂切制保持架、合成樹脂成形保持架 主要用途：單列：機床主軸、高頻馬達、燃汽輪機、離心分離機、小型汽車前輪、差速器小齒輪軸 雙列：油泵、羅茨鼓風(fēng)機、空氣壓縮機、各類變速器、燃料噴射泵、印刷機械 ? 四點接觸球軸承 可承受徑向負荷與雙向軸向負荷 單個軸承可代替正面組合或背面組合的角接觸球軸承 適用于承受純軸向負荷或軸向負荷成份較大的合成負荷 該類軸承承受任何方向的軸向負荷時都能形成其中的一個接觸角（α），因此套圈與球總在任一接觸線上的兩面三刀點接觸 主要適用的保持架：銅合金切制保持架 主要用途：飛機噴氣式發(fā)動機、燃汽輪機 ? 3.調(diào)心球軸承 由于外圈滾道面呈球面，具有調(diào)心性能，因此可自動調(diào)整因軸或外殼的撓曲或不同心引起的軸心不正 圓錐孔軸承通過使用緊固件可方便地安裝在軸上 鋼板沖壓保持架：菊形…12、13、22…2RS、23…2RS 葵形…22、23 木工機械、紡織機械傳動軸、立式帶座調(diào)心軸承 ? 4.圓柱滾子軸承 圓柱滾子與滾道呈線接觸，徑向負荷能力大，即適用于承受重負荷與沖擊負荷，也適用于高速旋轉(zhuǎn) N型及NU型可軸向移動，能適應(yīng)因熱膨脹或安裝誤差引起的軸與外殼相對位置的變化，最適應(yīng)用作自由端軸承NJ型及NF型可承受一定程度的單向軸向負荷，NH型及NUP型可承受一定程度的雙向軸向負荷內(nèi)圈或外圈可分離，便于裝拆NNU型及NN型抗徑向負荷的剛性強，大多用于機床主軸 ? 主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架（Z形）、銅合金切制保持架、銷式保持架、合成樹脂成形保持架 主要用途：中型及大型電動機、發(fā)電機、內(nèi)燃機、燃汽輪機、機床主軸、減速裝置、裝卸搬運機械、各類產(chǎn)業(yè)機械 ? 5.實體型滾針軸承 有內(nèi)圈軸承的基本結(jié)構(gòu)與NU型圓柱滾子軸承相同，但由于采用滾針，體積可以縮小，并可承受大徑向負荷無內(nèi)圈軸承要把具有合適精度和硬度的軸的安裝面作為滾道面使用 主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架 主要用途：汽車發(fā)動機、變速器、泵、挖土機履帶輪、提升機、橋式起重機、壓縮機 ? 6.圓錐滾子軸承 該類軸承裝有圓臺形滾子，滾子由內(nèi)圈大擋邊引導(dǎo) 設(shè)計上使得內(nèi)圈滾道面、外圈滾道面以及滾子滾動面的各圓錐面的頂點相交于軸承中心線上的一點 單列軸承可承受徑向負荷與單向軸向負荷，雙列軸承可承受徑向負荷與雙向軸向負荷 適用于承受重負荷與沖擊負荷 按接觸胸（α）的不同，分為小錐角、中錐角和大錐角三種型式，接觸角越大軸向負荷能力也越大 外圈與內(nèi)組件（內(nèi)圈與滾子和保持架組件）可分離，便于裝拆 后置輔助代號"J"或"JR"的軸承具有國際互換性 該類軸承還多使用英制系列產(chǎn)品 ? 主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架、合成樹脂成形保持架、銷式保持架 主要用途：汽車：前輪、后輪、變速器、差速器小齒輪軸。機床主軸、建筑機械、大型農(nóng)業(yè)機械、鐵路車輛齒輪減速裝置、軋鋼機輥頸及減速裝置 ? 7.調(diào)心滾子軸承 該類軸承在球面滾道外圈與雙滾道內(nèi)圈之間裝有球面滾子，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，分為R、RH、RHA和SR四種型式 由于外圈滾道的圓弧中心與軸承中心一致，具有調(diào)心性能，因此可自動調(diào)整因軸或外殼的撓曲或不同心引起的軸心不正 可承受徑向負荷與雙向軸向負荷。特別是徑向負荷能力大，適用于承受重負荷與沖擊負荷 圓錐孔軸承通過使用緊固件或退卸套可使于軸上的裝拆 圓錐孔有以下兩種（錐度）： 1:30（輔助代號：K30）……適用于240、241系列 1:12（輔助代號：K）………適用于其他系列 外圈上可開設(shè)油孔、油槽和定位銷孔（一個）。內(nèi)圈上也可開設(shè)油孔和油槽 ? 主要適用的保持架：銅合金切制保持架、鋼板沖壓保持架、銷式保持架、合成樹脂成形保持架 主要用途：造紙機械、減速裝置、鐵路車輛車軸、軋鋼機齒輪箱座、軋鋼機輥道子、破碎機、振動篩、印刷機械、木工機械、各類產(chǎn)業(yè)用減速機、立式帶座調(diào)心軸承 2.3.2軸承的選擇 ? 軸承選擇之概要： 使用滾動軸承的各種機械裝置、儀器等的市場要求性能日趨嚴格，對于軸承所要求的條件、性能也日趨多樣化。為了能從為數(shù)眾多的結(jié)構(gòu)、尺寸中，選擇最適合的軸承，需要從各種角度研究。在選擇軸承時，一般，考慮作為軸系的軸承排列、安裝、拆卸之難易度、軸承所允許的空間、尺寸及軸承的市場性等，大致決定軸承結(jié)構(gòu)。其次，一邊比較研究使用軸承的各種機械的設(shè)計壽命和軸承的各種不同的耐久限度，一邊決定軸承尺寸。在選擇軸承時，往往偏于只考慮軸承的疲勞壽命，有關(guān)由潤滑脂老化而發(fā)生的潤滑脂壽命、磨損、噪音等也需要充分研究。再者，根據(jù)不同的用途，有必要選擇對精度、游隙、保持架結(jié)構(gòu)、潤滑脂等等要求，作特別設(shè)計的軸承。但是，選擇軸承并沒有一定的順序、規(guī)則，優(yōu)先應(yīng)考慮的是對軸承所要求的條件、性能、最有關(guān)連的事項，尤為實際。 ○軸承所要求的條件、性能 ○使用條件、環(huán)境條件 ○旋轉(zhuǎn)速度、軸承的極限轉(zhuǎn)速 ○潤滑方式 ○密封方式 ○保養(yǎng)、維修 決定潤滑方法、潤滑劑、密封方法 2.4 方案設(shè)計部分結(jié)構(gòu)圖 柑橘果品從盤里放上，然后經(jīng)輸送帶傳送，并經(jīng)過毛滾刷排序及噴施保鮮劑，并經(jīng)封裝機構(gòu)進行封裝，然后由運輸機構(gòu)運走。 第三章：制袋及封裝機構(gòu)的設(shè)計 3.1制袋及封裝原理 供膜與縱封機構(gòu)。位于機架前上方，由膜架、若干導(dǎo)輥(桿)、象鼻成型器、三組內(nèi)含加熱元件的縱封輥及供膜伺服電機、縱封伺服電機組成。單張卷筒薄膜經(jīng)多道導(dǎo)輥、成型器．將薄膜卷折成筒狀，并被回轉(zhuǎn)的縱封輥牽引、加熱加壓縱向熱封定型。橫封機構(gòu)。由外側(cè)橫封板件、內(nèi)側(cè)橫封板件、橫封板牽引導(dǎo)軌管及外、內(nèi)橫封氣缸組成。橫封板牽引導(dǎo)軌的主體是導(dǎo)軌管。內(nèi)側(cè)橫封板件套在導(dǎo)軌管上滑動，而外橫封板件則固定在牽引桿上，牽引桿從導(dǎo)軌管內(nèi)部穿過并可并由滑動。內(nèi)外橫封板件由兩個氣缸同步實現(xiàn)推拉。松開相應(yīng)止動螺栓，外、內(nèi)兩個橫封板件便可直接從導(dǎo)軌管退出，根據(jù)需要快捷地拆裝、更換兩個橫封板件上的部件。內(nèi)、外橫封板件上部位置均固定有海綿托板。內(nèi)外橫封板件合攏時，海綿托板形成“Y”型．用以接住落下的果料?！癥”型中上部位置的右側(cè)機架延伸出一橫封備料傳感器，外側(cè)橫封板件中下部安裝橫封傳感器。外側(cè)橫封板件中間位置安裝有熱封刀．內(nèi)側(cè)橫封板件中間位置安裝有熱封墊。熱封刀、熱封墊內(nèi)部均有發(fā)熱元件及測溫傳感線，熱封墊表面貼有耐熱的硅橡膠。根據(jù)普通保鮮薄膜包裝與精品包裝的不同要求，熱封刀、熱封墊均可從橫 封板件上快捷拆裝切換。普通保鮮薄膜包裝時，熱封刀為自行設(shè)計加工。刀口端為平齊的“山”形，熱熔切斷。當精品包裝時，熱封刀換為包裝機通用的鋸齒刀。 綜合以上分析，橫封的設(shè)計： 傾斜滾道安裝尺寸的確定：由水果包裝箱的外形尺寸知包裝箱的高度為300mm,同時考慮到送箱裝置的尺寸，留出一定的余量后，滾道的高度定為：400mm。滾道的尺寸依據(jù)柑橘的最大尺寸和安裝空間的需要，暫定為：寬度X長度X兩擋邊高度X鋼板厚度=150X150X60X1(單位為毫米)。安裝時傾斜30°，便于柑橘滾到箱子里面。為了防止在滾動過程中受到損傷，傾斜滾道表面包覆一層海綿墊。 3.2氣缸的工作原理、分類及安裝形式 1.氣缸的典型結(jié)構(gòu)和工作原理 圖3－1 普通雙作用氣缸 1、3－緩沖柱塞 2－活塞 4－缸筒 5－導(dǎo)向套 6－防塵圈7－前端蓋 8－氣口 9－傳感器 10－活塞桿 11－耐磨環(huán) 12－密封圈 13－后端蓋 14－緩沖節(jié)流閥 ? 以氣動系統(tǒng)中最常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來說明，氣缸典型結(jié)構(gòu)如圖13－1所示。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內(nèi)部被活塞分成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。 當從無桿腔輸入壓縮空氣時，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負載推動活塞運動，使活塞桿伸出；當有桿腔進氣，無桿腔排氣時，使活塞桿縮回。若有桿腔和無桿腔交替進氣和排氣，活塞實現(xiàn)往復(fù)直線運動。 2.氣缸的分類 氣缸的種類很多，一般按氣缸的結(jié)構(gòu)特征、功能、驅(qū)動方式或安裝方法等進行分類。分類的方法也不同。按結(jié)構(gòu)特征，氣缸主要分為活塞式氣缸和膜片式氣缸兩種。按運動形式分為直線運動氣缸和擺動氣缸兩類。 3.氣缸的安裝形式 氣缸的安裝形式可分為 1）固定式氣缸 氣缸安裝在機體上固定不動，有腳座式和法蘭式。 2）軸銷式氣缸 缸體圍繞固定軸可作一定角度的擺動，有U形鉤式和耳軸式。 3）回轉(zhuǎn)式氣缸 缸體固定在機床主軸上，可隨機床主軸作高速旋轉(zhuǎn)運動。這種氣缸常用于機床上氣動卡盤中，以實現(xiàn)工件的自動裝卡。 4）嵌入式氣缸 氣缸缸筒直接制作在夾具體內(nèi)。 3.3氣缸的工作原理 1.普通氣缸 包括單作用式和雙作用式氣缸。常用于無特殊要求的場合。 圖13－2為最常用的單桿雙作用普通氣缸的基本結(jié)構(gòu)，氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等零件組成。 缸筒7與前后缸蓋固定連接。有活塞桿側(cè)的缸蓋5為前缸蓋，缸底側(cè)的缸蓋14為后缸蓋。在缸蓋上開有進排氣通口，有的還設(shè)有氣緩沖機構(gòu)。前缸蓋上，設(shè)有密封圈、防塵圈3，同時還設(shè)有導(dǎo)向套4，以提高氣缸的導(dǎo)向精度?；钊麠U6與活塞9緊固相連?；钊铣忻? 封圈10，11防止活塞左右兩腔相互漏氣外，還有耐磨環(huán)12以提高氣缸的導(dǎo)向性；帶磁性開關(guān)的氣缸，活塞上裝有磁環(huán)。活塞兩側(cè)常裝有橡膠墊作為緩沖墊8。如果是氣緩沖，則活塞 兩側(cè)沿軸線方向設(shè)有緩沖柱塞，同時缸蓋上有緩沖節(jié)流閥和緩沖套，當氣缸運動到端頭時， 圖3－2 普通雙作用氣缸 1，13－彈簧擋圈 2－防塵圈壓板 3－防塵圈 4－導(dǎo)向套 5－桿側(cè)端蓋 6－活塞桿 7－缸筒 8－緩沖墊 9－活塞 10－活塞密封圈 11－密封圈 12－耐磨環(huán) 14－無桿側(cè)端蓋 緩沖柱塞進入緩沖套，氣缸排氣需經(jīng)緩沖節(jié)流閥，排氣阻力增加，產(chǎn)生排氣背壓，形成緩沖氣墊，起到緩沖作用。 2.特殊氣缸 圖3－3 薄膜氣缸 1－缸體 2－膜片 3－膜盤 4－活塞桿 ? 為了滿足不同的工作需要，在普通氣缸的基礎(chǔ)上，通過改變或增加氣缸的部分結(jié)構(gòu)，設(shè)計開發(fā)出多種特殊氣缸。 （1）薄膜式氣缸 圖13－3為膜片氣缸的工作原理圖。膜片有平膜片和盤形膜片兩種 一般用夾織物橡膠、鋼片或磷青銅片制成，厚度為 5～6mm （有用 1～2mm 厚膜片的）。 圖13－3所示的膜片氣缸的功能類似于彈簧復(fù)位的活塞式單作用氣缸，工作時，膜片在壓縮空氣作用下推動活塞桿運動。它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、重量輕、密封性好、不易漏氣、加工簡單、成本低、無磨損件、維修方便等，適用于行程短的場合。缺點是行程短，一般不趁過50mm。平膜片的行程更短，約為其直徑的1/10。 （2）磁性開關(guān)氣缸 磁性開關(guān)氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環(huán)，在缸筒上直接安裝磁性開關(guān)，磁性開關(guān)用來檢測氣缸行程的位置，控制氣缸往復(fù)運動。因此，就不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開關(guān)來檢測氣缸活塞位置，也不需要在活塞桿上設(shè)置擋塊。 其工作原理如圖13－4所示。它是在氣缸活塞上安裝永久磁環(huán)，在缸筒外殼上裝有舌簧開關(guān)。開關(guān)內(nèi)裝有舌簧片、保護電路和動作指示燈等，均用樹脂塑封在一個盒子內(nèi)。當裝有永久磁鐵的活塞運動到舌簧片附近，磁力線通過舌簧片使其磁化，兩個簧片被吸引接觸，則開關(guān)接通。當永久磁鐵返回離開時，磁場減弱，兩簧片彈開，則開關(guān)斷開。由于開關(guān)的接通或斷開，使電磁閥換向，從而實現(xiàn)氣缸的往復(fù)運動。 ? 圖3－4磁性開關(guān)氣缸 1－動作指示燈 2－保護電路 3－開關(guān)外殼4－導(dǎo)線5－活塞6－磁環(huán)7－缸筒8－舌簧開關(guān) 氣缸磁性開關(guān)與其它開關(guān)的比較見表3-1。 開關(guān)形式 控制原理 成本 調(diào)整安裝復(fù)雜性 磁性開關(guān) 磁場變化 低 方便，不占位置 行程開關(guān) 機械觸點 低 麻煩，占位置 接近開關(guān) 阻抗變化 高 麻煩，占位置 光電開關(guān) 光的變化 高 麻煩，占位置 表3-Error! Bookmark not defined. 氣缸磁性開關(guān)與其它開關(guān)的比較 （3）帶閥氣缸 帶閥氣缸是由氣缸、換向閥和速度控制閥等組成的一種組合式氣動執(zhí)行元件。它省去了連接管道和管接頭，減少了能量損耗，具有結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便等優(yōu)點。帶閥氣缸的閥有電控、氣控、機控和手控等各種控制方式。閥的安裝形式有安裝在氣缸尾部、上部等幾種。如圖13－5所示，電磁換向閥安裝在氣缸的上部，當有電信號時，則電磁閥被切換，輸出氣壓可直接控制氣缸動作。 圖3－5 帶閥組合氣缸 1－管接頭2－氣缸3－氣管4－電磁換向閥5－換向閥底板6－單向節(jié)流閥組合件7－密封圈。 （4）帶導(dǎo)桿氣缸 圖13－6為帶導(dǎo)桿氣缸，在缸筒兩側(cè)配導(dǎo)向用的滑動軸承（軸瓦式或滾珠式），因此導(dǎo)向精度高，承受橫向載荷能力強。 考慮到下橫封所受力較小，故估選為缸徑20mm的SDA系列薄 氣缸，其受力范圍在0.1—1.0MPa,足夠滿足設(shè)備的夾緊力需求。左右各一個。配套螺母：GB/T6172.1-2000六角薄螺母，安裝螺釘依產(chǎn)品配套說明選為M5X30。 第四章：運輸機構(gòu)的設(shè)計 柑橘包裝封裝后，由于數(shù)量巨大，人工操作勞動強度大，所以設(shè)計了運輸機構(gòu)以便運輸，減輕勞動強度。 第五章：重要部分零件的設(shè)計及計算 5.1齒輪傳動設(shè)計計算 1.選擇齒輪Ⅰ材料精度等級 齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，取硬度為235～255HB； 齒輪精度等級為8級 2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由文獻[29]中式5—54得 ≥mm 初選=1.2 由文獻[29]中式5—14得 ==2.5 由表查得：=189.8 取=0.3 T1=35810 =60jLh=60×639.64×1×(8×300×10)=9.21×108 =/=9.21×108/3.31=2.78×108 查文獻[29]圖5-17得=1.1, =1.1 取Zw=1.0，=1.0，=0.92，=1.0 由文獻[29]中圖5-16(b)得=590Mpa，=550MPa 由文獻[29]中(5-28)計算許用接觸應(yīng)力 =ZN1ZXZWZLVR==597.3Mpa =ZN2ZXZWZLVR==556.6Mpa ≥ ==56.08mm 取=28，==3.38×28=95 ===2.003mm 取標準模數(shù)=2.25mm =2.25×28=63mm =63×(1-0.5×0.3)=53.55mm ===1.79 由文獻[29]表5—3取=1.1 ==0.358 查文獻[29]中圖5—4 =1.02 ===148.56mm =0.3×148.56=44.56 取 ===0.784 查文獻[29]圖5—7得=1.175 ==1.1×1.02×1.175=1.32 =＜〔〕2 =2.5×189.8× =491.74Mpa＜ 安全 接觸疲勞強度足夠。 3.校核齒根彎曲疲勞強度 由文獻[29]中式5—55 =≤ =arctan=arctan=16.48O ==-16.48 O=73.52O =28/cos116.48O =21.90 95/cos73.52O =250.28 按, 查文獻[29]中圖5—14得=2.85,=2.3 查文獻[29]中圖5—15得=1.55，=1.74 查文獻[29]中圖5—18b得 =220～230MPa,=170～180MPa 查文獻[29]中圖5—19得=1.0，=1.0 由文獻[29]中式5—32得=1.0 取=2.0，=1.4 由文獻[29]中式5—31 ===314MPa ===257MPa = ==85.86MPa<=314MPa安全 ===77.78MPa〈=257MPa安全 5.2軸的設(shè)計計算 1．軸Ⅰ的設(shè)計計算 （1）選擇軸的材料 軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （2）按扭矩初步估算軸端直徑 按文獻[29]中式（8-2） 查文獻[29]表（8-2） 取=130 =40mm 考慮軸端有一個鍵槽 =20×3﹪=18.77 取=30mm 該段軸長 =384mm （3）初選滾動軸承 考慮裝拆調(diào)整方便起見，選用深溝球軸承。根據(jù)軸端尺寸和軸承的大概安裝位置，初選深溝球軸承6204。 （4）對軸進行分析 帶對軸的壓軸力Q=670N a．求垂直面內(nèi)的支反力 ， 75R2H+28Fa1=90Q+136Fr1 =(136×397+90×670-28×117) /75 =1480 =0,=Fr1-Q-R2H =397-670-1480=-1753N =Ft=61×1137=69357 b.求水平面內(nèi)的支反力 75R2V-(75+61)Ft=0 R2V=136×1137/75=2062N ∑Fy=0 R1V=397-2062=-1665N 求A，B，D三點水平面內(nèi)的彎矩 165Q-75R1V=165×670-75×1165=23175 226×670-136×1165+61×2062=118762 c．求合成彎矩 ==13126 ==137531 d．求當量彎矩 取0.6 Mca1=M1=73126N·mm ===139199N·mm =αT=0.6×35810=21486N·mm （6）校核軸的靜強度 由當量彎矩可以看出B點的彎矩最大，但該出的直徑卻較小，故應(yīng)驗算B點的強度。 由文獻[29]表（8-1）和表（8-3）查得，根據(jù)式（8-7） =27.25mm 27.25mm<30mm靜強度足夠 由于E點的彎矩較大，而直徑卻最小，所以還需驗算E點的靜強度。 E點處的當量彎矩 =22.6+=28.4 =16.0mm 考慮鍵槽影響，需加大（3-5）% =+3﹪=16.0+1.60×3﹪=16.5mm<20mm 故E剖面強度也足夠。 （7）校核軸的疲勞強度 a．判斷危險剖面 I-Ⅳ剖面均有應(yīng)力集中源，均有可能是危險剖面。其中I，Ⅱ，Ⅲ均為過渡圓角引起的應(yīng)力集中，但Ⅳ剖面的合成彎矩值較大。所以只驗算I，Ⅳ剖面的疲勞強度。 b．校核I剖面的疲勞強度。 I剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由文獻[29]附表1-1查得 =2.73 =1.96 由文獻[29]附表1-4查得：=0.83，=0.0.89 由文獻[29]附表1-5查得：=0.95 I剖面的扭剪應(yīng)力，應(yīng)力副和平均應(yīng)力為： ===6.6MPa ==/2=6.6/2=3.3MPa 由文獻[29]表1-5查得0.21,由表8-1查得275MPa ===25 ===10.5MPa ==10.5MPa =0 ===13.12 ===11.62 取[S]=1.8，S＞[S]所以I剖面安全。 c.校核IV剖面的疲勞強度 由文獻[29]附表1-2查得 =8 =0.05 1.88 1.59 由文獻[29]附表1-4查得=0.83 =0.89 由文獻[29]附表1-5查得 ===2.17 ===16.51 ===2.15 S＞[S]=1.8安全 5.3滾動軸承壽命計算 已知：6204AC軸承?；绢~定動載荷C=25.2KN，基本額定靜載荷C0=29.5kw,e=0.68。 由前面計算得知，該對軸承的水平支反力分別為=1480N,