制茶機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 多功能制茶機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計院（系） 機電工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 080210 姓 名 學 號 080210101 導 師 2012年 6 月 1多功能制茶機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要 在各方面日益現(xiàn)代化的今天，制茶機也應(yīng)該在技術(shù)上不斷改進，向多功能、自動化、機電一體化方向發(fā)展。既能滿足茶葉制成的一系列過程，包括對茶葉的殺青、理條、壓扁、成型等作業(yè)，而且機械結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單，容易維修和維護。 此制茶機以電動機為動力源來獲得一個速度，然后通過一個二級減速裝置獲得合理的速度，再通過偏心輪、連桿使料倉可以來回運動。所以電動機的選取和二級減速裝置的選取都是該設(shè)計的主要任務(wù)。最終經(jīng)過計算分析分別選擇單相異步電動機JY7134型和帶傳動形式。再設(shè)計一調(diào)速輪使其可以改變使料倉的速度并且可以在一定的幅度內(nèi)調(diào)節(jié)。經(jīng)過分析，確定調(diào)速輪安裝在電動機輸出端可以改變中心距來調(diào)速，料倉采用槽鍋式。總的來說就是通過各控制系統(tǒng)可以使其在機體上進行可調(diào)速的來回運動，再加上料倉的功能來實現(xiàn)其對茶葉的殺青、理條、壓扁、成型等作業(yè)。 本機械將單片機的體積小、功耗低、價格低、品種規(guī)格系列化、硬件具有廣泛的通用性、有專門的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點結(jié)合起來，對制茶機的炒制方法跟對炒鍋溫度的控制結(jié)合在一起，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：制茶機；多功能；機械結(jié)構(gòu)；單相異步電動機；帶傳動形式Multifunctional tea machine mechanical structure designAbstractIn all aspects of the modernization of today, and tea also should make continuous improvement in technology, automation, electromechanical integration development direction.functional fry tea tea made a series of functional meet process, including for tea, wrap, crushed, molding, and simple structure, simple operation, easy maintenance and maintenance.The function fry with motor power for tea machine to obtain a speed, then through a reasonable level of speed reducer device, again through the eccentric, connecting to move back and forth far bunker. So the motor and reducer level is the selection of equipment, the main task of the design. Finally through calculation and analysis to choose JY7134 monopole asynchronous motor respectively and belt forms. To design a speed which can change the wheel speed and can make the machine in certain range. Through analysis, speed wheels motor output can be installed in the center, to change speed by slot machine pot.Overall function machine is through the Fried tea can make its control system in the body to and fro on the adjustable, plus the function to realize its bunker shot for tea, squash, molding, etc.This machinery the monolithic integrated circuit volume small, thepower loss low,the price is low, the variety specification seriation, the hardware has the widespread versatility, has merit and so onspecial development system unifies, fries the system method to thesystem tea machine with to the wok temperature control to unify intogether, has realized the automated production.Keywords:Stir-fry tea machine,monopole asynchronous motor，belt forms主要符號表目錄摘要 .IAbstract .II主要符號表1 緒論 .11.1 前言.11.2 國內(nèi)外茶葉機械的發(fā)展狀況以及控制技術(shù)的發(fā)展.1 1.2.1 國內(nèi)茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.2.2 國外茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀 .31.3 主要工作內(nèi)容 .52 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 .62.1 機械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 .62.2 部分零件設(shè)計計算：.9 2.2.1 確定電動機的型號及安裝尺寸.9 2.2.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比.11 2.2.3 確定 V 帶型號和帶輪直徑及中心距.12 2.2.4 軸的設(shè)計計算.152.3 主要的局部結(jié)構(gòu)設(shè)計.24 2.3.1 傳動裝置中的主要傳動輪.24 2.3.3 料倉的設(shè)計.246 結(jié)論.44參考文獻 .45致謝 .47畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明.48畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 .49附錄 .50摘要1Abstract2主要符號表11 緒論11.1綜述11.1.1畢業(yè)設(shè)計的題目11.1.2畢業(yè)設(shè)計的目的11.2題目背景及研究意義11.3國內(nèi)外茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀21.3.1國內(nèi)茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀21.3.2國外茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀21.4 畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容與要求31.4.1畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容31.4.2畢業(yè)設(shè)計的要求32 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計12.1 本課題研究的主要內(nèi)容12.2 擬采用的研究方案、研究方法或措施11、壓頭式茶炒制結(jié)構(gòu)12、扁形茶炒制結(jié)構(gòu)22.2 部分零件設(shè)計計算：52.2.1 確定電動機的型號及安裝尺寸52.2.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比72.2.3 確定V帶型號和帶輪直徑及中心距82.2.4 軸的設(shè)計計算112.3 主要的局部結(jié)構(gòu)設(shè)計192.3.1 傳動裝置中的主要傳動輪192.3.2 料倉的設(shè)計206 結(jié)論1參考文獻1致 謝1畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明1畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明11 緒論1.1綜述1.1.1畢業(yè)設(shè)計的題目題目是：多功能制茶機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.2畢業(yè)設(shè)計的目的本次畢業(yè)設(shè)計的目的是培養(yǎng)我們綜合運用學過的理論知識，從而進一步提高我們的分析問題和解決問題的能力，同時還可以鞏固所學過的知識，熟練掌握學過的計算機輔助工具，例如：Auto CAD等制圖軟件。多功能制茶機機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計更是對我的一個巨大的挑戰(zhàn)，同時這也是一個很好的機會，因為這個東西在專業(yè)課領(lǐng)域很少接觸，可以通過本次的設(shè)計很好的鍛煉一下自己，從而為以后的工作做一個很好的鋪墊。1.2題目背景及研究意義 茶葉是我國人民生活中最重要的、不可替代的傳統(tǒng)飲品，同時也得到世界各國人民的喜愛和推崇。它富含人體所需要的多種維生素和營養(yǎng)元素，其保健作用得到醫(yī)學和生物科學界以及普通百姓的一致認同。同時，茶葉的顏色、外形、香氣和口味等感官效果也是評價茶葉品質(zhì)的重要組成部分。因此，優(yōu)質(zhì)的茶葉原料還需要科學、合理的加工工藝及其加工設(shè)備來激活營養(yǎng)成份并保持和提高其品質(zhì)。茶葉的加工工藝過程包括殺青、揉捻、干燥等工序。通過對不同品種的茶葉采用不同的工藝方法進行加工，使茶葉的色、香、味、形獲得理想的效果，并保持其營養(yǎng)成分。這就需要提供與之相應(yīng)的茶葉加工機械，即制茶機（炒茶機）。茶葉加工附加值高，所以制茶機械很有市場?，F(xiàn)有制茶機多是單功能的，包括殺青機、揉捻機、烘干機等等。這些單功能茶葉機械已較完善，產(chǎn)品很多。但通過一臺機械實現(xiàn)多項工藝流程的綜合功能制茶機尚不多見。綜合功能茶葉加工機械，可減輕勞動強度，降低加工工本，提高工作效率。既適應(yīng)家庭作坊式生產(chǎn)，又適應(yīng)工廠化生產(chǎn)，所以，市場前景看好。1.3國內(nèi)外茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀 中國在20世紀50年代初，創(chuàng)造了手搖殺青機、手推揉捻機、手拉百頁烘干機等模擬傳統(tǒng)手工工藝的半機械化制茶設(shè)備，1958年有浙江的科研、教學、貿(mào)易等部門聯(lián)合研制成功“58型”殺青機、揉捻機等機種，由此，中國茶葉加工行業(yè)逐步走上了機械加工的道路，也為茶葉機械化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。60年代后期開始，茶葉機械研究改變了以往單機孤立設(shè)計的方法，逐步轉(zhuǎn)向了前后工序生產(chǎn)平衡的配套設(shè)計，這期間，名優(yōu)茶的成套加工設(shè)備研究的比較少。70年代，為了提高茶葉的生產(chǎn)效率，連續(xù)化和系列化作業(yè)的茶葉加工機械成為主要研究方向，槽式連續(xù)殺青機在云南風慶開發(fā)成功。80年代，浙江和安徽的茶葉機械科研與生產(chǎn)單位，對炒青綠茶連續(xù)化生產(chǎn)成套設(shè)備作了重點研究，相繼推出了6CL-110型、6CMCL-10型等炒青綠茶初制連續(xù)化生產(chǎn)線。90年代，在茶葉組合機械的基礎(chǔ)上，類似的機爐一體化結(jié)構(gòu)成為主要研究方向。 茶葉機械從60年代的單動力、開式齒輪傳動的型式發(fā)展到80年代中期自控技術(shù)、光電技術(shù)、靜電技術(shù)和計算機控制技術(shù)等新技術(shù)在名優(yōu)茶葉加工機械上得到應(yīng)用，使以往間歇作業(yè)向連續(xù)作業(yè)轉(zhuǎn)變。90年代初研制成功了熱源裝置與主體一體化的全金屬滾筒式殺青機，產(chǎn)品由單機向成套設(shè)備發(fā)展，由單一產(chǎn)品向系列產(chǎn)品發(fā)展。從國內(nèi)茶葉機械發(fā)展現(xiàn)狀看，茶葉加工機械正向系列化、大型化、智能化方向發(fā)展，多功能制茶機的機械種類很少。1.3.2國外茶葉加工機械發(fā)展現(xiàn)狀國外茶葉機械起步較早。1895年S.C.戴維遜設(shè)計了殺青滾筒，應(yīng)用32-38的氣流進行殺青。1908年，爪哇人博卡設(shè)計了一長型六面網(wǎng)籠軟型殺青機器。1955年前后，出現(xiàn)了多種殺青機械，殺青洞道、托克萊伊連續(xù)殺青機、俄羅斯殺青機等。20世紀80年代，在日本出現(xiàn)了利用蒸青機進行殺青。近年來，日本、新加坡、印尼、俄羅斯等國家，將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于茶葉殺青、烘干工序中，在微波加熱過程中，微波直接作用于茶葉。 揉捻機也相繼出現(xiàn)。1930年，麥克爾徹創(chuàng)制了CTC機。1958年，出現(xiàn)了麥克蒂爾洛托凡連續(xù)揉茶機，以后相繼發(fā)明了多種揉捻機，如錫蘭連續(xù)茶葉加工機、托克萊伊連續(xù)揉捻機(TCR機)、巴博拉茶葉轉(zhuǎn)子機（BLC機)、蘇聯(lián)連續(xù)揉捻機、托勒斯揉捻機等。近年出現(xiàn)了一批揉捻茶葉的新技術(shù)，在前蘇聯(lián)格魯吉亞利用超聲波發(fā)生器有效的破壞茶葉細胞壁已經(jīng)實驗成功，改變了原固體接觸的揉捻方式，但這種技術(shù)能否應(yīng)用于生產(chǎn)上以制造優(yōu)質(zhì)茶葉尚有待進一步研究。 烘干機整體設(shè)計沒有大的變化，現(xiàn)有的主要烘干機有熱喂入式烘干機、雙層烘干機和托克萊伊連續(xù)茶葉烘干機。近年設(shè)計了一些新型烘干機，如雙座烘干機和自動或半自動循環(huán)式增壓烘干機。 在國外，茶葉加工機械的研究主要是大宗綠茶加工機械，茶葉加工機械功能單一，適合大規(guī)模生產(chǎn)，很少有多功能制茶機。1.4 畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容與要求1.4.1畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容（1） 了解茶葉加工機械技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其未來發(fā)展趨勢，掌握其基本構(gòu)造和控制工作原理。（2）根據(jù)目前市場上成品制茶機，通過類比，設(shè)計出多功能制茶機的基本構(gòu)造。（3） 運用AUTOCAD繪圖軟件繪制出裝配圖及其零件圖。（4） 只需完成基本結(jié)構(gòu)和加工功能即可。1.4.2畢業(yè)設(shè)計的要求（1） 畢業(yè)論文字數(shù)不少于15000字；（2） 圖紙不少于3張A0（折合）；（3） 外文翻譯不少于3000字，參考中文文獻不少于15篇，外文文獻不少于3篇。2 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 本課題研究的主要內(nèi)容（1） 了解茶葉加工機械技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其未來發(fā)展趨勢，掌握其基本構(gòu)造和控制工作原理。（2） 根據(jù)目前市場上成品的單工藝或多工藝制茶機，設(shè)計出可以完成多項加工工藝的綜合功能制茶機的基本構(gòu)造。（3） 運用AUTOCAD、繪圖軟件繪制出機器裝配圖及其主要零部件圖。（4） 制茶機技術(shù)指標： 容量：每次250350克鮮葉 效率：0.7kg/h.（5） 本系統(tǒng)為原型設(shè)計，因此，只需完成基本結(jié)構(gòu)和加工功能即可。（6） 撰寫畢業(yè)論文。2.2 擬采用的研究方案、研究方法或措施 多功能制茶機不是幾個零部件的簡單拼湊，而是一個有機整體。各部件之間相互運動關(guān)系非常重要，是制茶機能否成功研制的關(guān)鍵所在，必須在分析多功能制茶機工作過程所要求動作的基礎(chǔ)上得出制茶機工作原理，確定實現(xiàn)殺青、揉捻和炒干等加工工序的機構(gòu)，并對機構(gòu)進行分析。機械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 1、壓頭式茶炒制結(jié)構(gòu) 這種茶炒制機型的主要結(jié)構(gòu)由炒葉鍋、壓頭裝置、爐灶和傳動機構(gòu)組成。炒葉鍋和爐灶與一般炒制茶用的電炒鍋相似，在其上部裝置機架，用以裝置傳動機構(gòu)和懸掛、吊裝壓頭裝置，傳動機構(gòu)帶動壓頭旋轉(zhuǎn)。壓頭直徑約 15cm，壓頭表面敷有彈性層，彈性層同樣用無毒纖維材料上覆白色棉布制成，整個壓頭和傳動機構(gòu)可由操作者用手自由拉動，以改變其在鍋內(nèi)外的位置。使用該機，鮮葉最好先行殺青和理條，然后投人該機炒制。作業(yè)時爐灶對炒鍋加熱，用手操作壓頭機構(gòu)使其對鍋內(nèi)的加工葉進行炒制，由于壓頭軸末端有一定彎曲，故壓頭的旋轉(zhuǎn)可使加工葉在鍋中一定區(qū)域內(nèi)作圓周運動， 從而達到理條目的。 同時每隔適當時間用手操縱壓頭對茶葉加壓，則茶條一邊被壓扁，一邊被磨光，交替進行，直至完成茶的炒制。2、扁形茶炒制結(jié)構(gòu) 由鍋體、炒板機構(gòu)、調(diào)壓機構(gòu)、溫控系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及機架等組成。三心微凸炒制鍋由鍋面和側(cè)板組成,鍋面分切入段、加壓段、減壓段,每段均為圓弧面,每段圓弧面的圓弧半徑各不相同,在減壓段有一條向內(nèi)凸筋,側(cè)板固定在鍋面兩端并嵌入鍋面內(nèi),工作時,由加熱機構(gòu)對炒制鍋進行加熱,同時炒板機構(gòu)作逆時針旋轉(zhuǎn),鍋體到預定溫度時,鮮茶葉進入鍋體,在旋轉(zhuǎn)的炒板作用下,經(jīng)過鍋面的切入段、加壓段、減壓段進行反復炒制,由于每段圓弧面的圓弧半徑各不相同,而炒板的回轉(zhuǎn)中心固定不動,從而滿足“輕重輕”的扁形茶炒制工藝,減壓段的凸筋設(shè)計,使茶葉在炒制過程中翻轉(zhuǎn)充分,提高炒制茶葉質(zhì)量的穩(wěn)定性。如下圖所示： 1鍋底; 2側(cè)板; 3炒板機構(gòu); 4機架; 5加熱機構(gòu); R1、R2、R3、R4切入段、加壓段、減壓段及凸筋圓弧半徑 無級調(diào)壓機構(gòu) 壓力是扁形茶炒制的關(guān)鍵工作參數(shù)之一,茶葉炒制過程中需通過不斷調(diào)整炒板與炒鍋底面之間的間隙而進行控制。 目前,單鍋炒制機壓力調(diào)整為杠桿檔位式,并均分為數(shù)檔。 這種機構(gòu)簡單,調(diào)整精度受限。 無級調(diào)壓機構(gòu)的功能由螺母在絲桿軸上移動完成,機構(gòu)工作時,啟動電機,電機軸通過鍵和連接套帶動絲桿軸轉(zhuǎn)動,絲桿軸轉(zhuǎn)動使螺母在絲桿軸上移動,螺母的移動帶動杠桿機構(gòu)運動使炒鍋繞鉸鏈轉(zhuǎn)動,炒鍋的轉(zhuǎn)動改變鍋體底部與炒板之間的間隙,從而改變炒板對茶葉的壓力。 通過控制電機運行時間,扁形茶單鍋炒制機具有了無級調(diào)壓機構(gòu)的功能,在茶葉炒制過程中,根據(jù)實際情況準確調(diào)整茶葉炒制所需要的壓力,以達到提高茶葉炒制質(zhì)量的目的。 如下圖所示： 1杠桿機構(gòu); 2頂桿導套; 3機架; 4炒鍋;5電機; 6鍵; 7軸承座; 8絲桿; 9螺母 稱量式茶葉投加裝置 稱量式茶葉投加裝置包括料斗、雙滾筒機構(gòu)、托盤機構(gòu)、杠桿機構(gòu)、翻盤機構(gòu)和杠桿限位機構(gòu)等。該裝置工作時,動力輸入,齒輪滾筒向內(nèi)旋轉(zhuǎn),料斗內(nèi)茶葉經(jīng)兩滾筒間隙落入托盤中,當托盤中茶葉重量達到設(shè)定值時,杠桿尾部抬起,紅外線接通時,動力輸入被切斷,加料停止,電機啟動,電機軸帶動撥桿撥動托盤,托盤翻轉(zhuǎn)時,托盤中茶葉落下。增設(shè)鮮茶葉的稱量投加機構(gòu)后,鮮葉投加時的投加量可以定量控制,使鮮葉投加均勻。如下圖所示： 1支撐側(cè)壁; 2料斗; 3滾筒機構(gòu); 4翻盤機構(gòu); 5杠桿機構(gòu); 6機架; 7托盤機構(gòu) 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇： 第一種炒茶機存在一些缺點：人與機器不能分離,加壓、進料均由人工操作完成,且一人一機,效率不高;安全性較差,炒制過程中經(jīng)常需要人工檢查茶葉炒制情況,從而發(fā)生機器傷人事故;由于人為控制,炒制的茶葉品質(zhì)一致性和穩(wěn)定性難以保證;炒手抄茶時與炒鍋間距固定,以使其對茶葉的壓力恒定,需人工進行調(diào)節(jié),存在不安全因素。第二種機械結(jié)構(gòu)能很好的改善上述不足，并且能夠?qū)崿F(xiàn)一人多機的控制，提高制茶機的作業(yè)性能。機械方案的確定: 設(shè)計茶炒制機要結(jié)構(gòu)輕型，價格便宜，深受用戶和消費者的喜愛。炒茶機要求具有殺青、理條、壓扁、成型等功能，且料倉的速度可以在一定幅度內(nèi)調(diào)節(jié)。由于料倉在熱源上能往返運動，料倉的槽鍋底部放置一木棒，在來回運動的過程中，茶葉便被炒殺后壓扁成型。茶葉多用機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要求料倉能夠在機架上來回運動， 并且在茶葉進行炒殺的不同階段， 料倉具有不同的速度，以利于茶葉被均勻殺透。 在實現(xiàn)料倉的往返運動上，茶炒制機采用偏心輪傳動機構(gòu)。所謂偏心輪就是稱量式茶葉投加裝置 稱量式茶葉投加裝置包括料斗、雙滾筒機構(gòu)、托盤裝在軸上的輪形零件,軸孔偏向一邊.軸旋轉(zhuǎn)時,輪的外緣推動另一機件,產(chǎn)生往復運動。多用來帶動機械的開關(guān)、活門等。偏心輪機構(gòu)是由凸輪演化而成的。凸輪是指一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動件，作等速回轉(zhuǎn)運動或往復直線運動。與凸輪輪廓接觸，并傳遞動力和實現(xiàn)預定的運動規(guī)律的構(gòu)件，一般做往復直線運動或擺動，稱為從動件。凸輪機構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點在于能使從動件獲得較復雜的運動規(guī)律。因為從動件的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時，只要根據(jù)從動件的運動規(guī)律來設(shè)計凸輪的輪廓曲線就可以了。 在改變料倉移動速度上，茶炒制機的電動機輸出軸上安裝一調(diào)速輪，用于調(diào)節(jié)偏心輪的轉(zhuǎn)速大小。 茶炒制機傳動機構(gòu)采用帶傳動形式， 具有二級減速的作用。 在組成茶葉機械的機構(gòu)上，經(jīng)常使用的有齒輪傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等常用機構(gòu)。 由于一般茶葉機械的轉(zhuǎn)速很低，每分鐘只有幾十轉(zhuǎn)，而且常用的電動機每分鐘約一千四百多轉(zhuǎn)，因此茶葉機械中常用的變速機構(gòu)的減速機構(gòu)。常用的變速傳動機構(gòu)有：摩擦輪傳動、帶傳動、齒輪傳動及蝸桿傳動機構(gòu)等。其中摩擦傳動、帶傳動是靠摩擦力來傳動的，屬于摩擦傳動，而齒輪、蝸桿、鏈傳動是靠輪齒嚙合來傳動的，屬于嚙合傳動。 制茶機采用帶傳動形式，因為： （1）制茶機要求結(jié)構(gòu)輕型簡便，帶傳動結(jié)構(gòu)簡單。 （2）制茶機要求料倉能夠在機架上來回運動，偏心輪可以實現(xiàn)這一要求。 （3）制茶機要求料倉速度可以在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，調(diào)速輪可滿足這一要求。 （4）帶傳動運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，緩沖吸震性能較好，傳動中心距可以較大。 2.2 部分零件設(shè)計計算：2.2.1 確定電動機的型號及安裝尺寸 多功能炒茶機要求料倉的速度可以在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，則在選擇電動機容量時應(yīng)以料倉最大速度來確定。 在設(shè)計多功能炒茶機時要求偏心輪的轉(zhuǎn)速為 110160 轉(zhuǎn)/分。2.2.1.1 求料倉的速度偏心輪轉(zhuǎn)動一周，料倉移動的距離為 S S=2pR = 2 · 3.14 · 88 = 552.64 mm (2-1) 偏心輪移動一周所需要的時間T (2-2) 由(2-1) (2-2)兩式得料倉的速度V 2.2.1.2 求連桿的拉力估計料倉的重量料倉四周用角鋼（ 40 × 4 ）組成，查表知（ 40 × 4 ）的角鋼理論重量為 2.422kg/m經(jīng)估算角鋼的總長度為（ 850 · 2 + 650 · 2 ）mm則角鋼的質(zhì)量 m1m1= (850 + 650)·2·2.422 = 7.75kg (2-3)料倉的槽鍋由五片組成，每片約 1 kg，則槽鍋的總質(zhì)量為 m2= 5 kg在槽鍋中每個槽鍋放有一木棒，每個木棒的質(zhì)量為 1 kg，則木棒的總質(zhì)量為m3= 5 kg當茶葉放入料倉時,茶葉的濕度很大，當茶葉放入時，初始質(zhì)量估計有 0.3kg，即 m4 = 0.3kg所以料倉的總質(zhì)量 MM= m1 + m2 + m3 + m4=7.75+5+5+0.3=18.05 kg則壓力 N=G=Mg=180.5 N (2-4)料倉與機架的接觸為滾動接觸，且是鋼與鋼的接觸，查表得： m = 0.15得摩擦力 f f = Nm=180.5 ·0.15=27.075 N (2-5)由于是偏心輪傳動，則連接桿的拉力是一變量。當偏心輪的傳動力變成推力時，可估計最大推力為 90N.2.2.1.3 初選電動機按工作條件和要求，選用單相電容異步電動機的電壓為220V，JY 型。2.2.1.4 選擇電動機的容量 則 得 (2-6)其中 F 為料倉的最大工作阻力取 Fmax = 120 N其中V 為最大線速度，由于料倉的平均速度為 1.01m/s1.47m/s.可估計料倉的最大線速度V =2 m/s。由電動機至料倉的轉(zhuǎn)動效率為a a = 12 · 23 (2-7)因為傳動效率a為組成傳動裝置的各部分運動副效率之乘積。同類型的幾對傳動副，軸承或聯(lián)軸器要分別考慮效率。軸承效率均指一對軸承而言。本設(shè)計中1,2 分別為帶傳動，滾子軸承的傳動效率取1 = 0.96、2 = 0.98則 a =12 · 23 = 0.96 2 ·0.983 = 0.87 (2-8)所以 (2-9)取 V 帶傳動比為 i=24,則總傳動比為 416，故電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍 Nd = =640 2560 r/min (2-10)最后確定電動機為下表：表 2.1 電動機型號及其參數(shù)電動機型號額定功率（W）滿載時轉(zhuǎn)速（r/min）電流（3800 時 A）JY713437014004.3由于料倉的速度較慢，所以電動機的轉(zhuǎn)速較慢，為1400r/min，故選用單相電容異步電動機。2.2.2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速 n ，可得轉(zhuǎn)動裝置的總轉(zhuǎn)動比為 ia (2-11)總傳動ia又為i1 ，i2 的乘積即 (2-12)分配傳動比，即各級傳動比如何取值是該設(shè)計中的重要問題。傳動比分配的合理，可以使傳動裝置得到較小的外廓尺寸或較輕質(zhì)量，以實現(xiàn)降低成本和結(jié)構(gòu)緊湊的目的。考慮到i1是在一定范圍內(nèi)可以變化，又知V帶傳動時傳動比為24之間，且V帶傳動的外廓尺寸不致過大。故取 i2=3.57 i1 =2.453.562.2.3 確定V帶型號和帶輪直徑及中心距 制茶機的轉(zhuǎn)動裝置為帶轉(zhuǎn)動，帶轉(zhuǎn)動主要靠帶與帶輪之間的摩擦力傳動動力，因此，帶傳動的參數(shù)選取、工作能力和設(shè)計依據(jù)都與接觸表面的摩擦有關(guān)。本機構(gòu)的傳動帶為三角膠帶B型帶。三角膠帶傳動的主要參數(shù)小帶輪包角小帶輪包角愈大，帶和帶輪接觸弧愈長，其接觸面間產(chǎn)生的摩擦力愈大，因此，帶傳動的承載能力也愈大。過小時，帶容易在帶輪上打滑。為了保證一定的工作能力，一般要求 D2= iD1 120º ，包角的近似計算公式為 (2-13)帶的速度 V 和傳動比 i帶的速度一般控制在 V=(525)m/s 的范圍內(nèi)，最高不超過 30m/s。當傳遞功率一定時，若速度過低，圓周力就增大，帶的斷截面尺寸和根數(shù)就要增加。帶傳動的傳動比 為使帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸不致過大，包角不致過小，對三角膠帶傳動，一般取i 7 。本設(shè)計i1 = 2.45 3.56 ，i2 = 3.57 。帶輪直徑 D1、D2若主動帶輪直徑為D1，則從動帶輪直徑為D2= iD1 。顯然，減小直徑D1 ，就可以減小直徑D2 ，從而減小傳動的外廓尺寸。雖然對于B型帶要求D1 125mm ，但考慮到炒茶機的機體大小，不應(yīng)允許傳動輪的外廓尺寸過大，所以出現(xiàn)直徑60mm 95mm < D1 < 125mm。當D1偏小后，帶輪的包角增大，傳動效率增強，這樣由于摩擦力的增大，帶的壽命減弱，所以多功能炒茶機應(yīng)有專門的傳送帶，使其既符合過小的帶輪的直徑，又能有較高壽命。中心距包角的大小與中心距有關(guān)，為了保證得到較大的包角，心距不能過小。此外，中心距過小，皮帶長度就短。但由于D1偏小，所以中心距也會相應(yīng)的縮短，不至于使包角過大。皮帶長度愈短，在速度一定小呆繞過帶輪次數(shù)就越多。從而降低皮帶壽命。但是帶輪傳動的中心距也不宜過大，否則，帶太長易引起顫動。在設(shè)計中，考慮到機體結(jié)構(gòu)尺寸的大小，中心距偏小，則帶的壽命會減弱，所以制茶機要求專業(yè)用帶。2.2.3.1 第 I 級傳動系統(tǒng) 由于調(diào)速輪的帶輪直徑可以在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，可取其帶輪直徑最大時計算，然后再確定最小帶輪直徑。本機構(gòu)的傳動帶為三角膠帶 B 型帶。計算如下表 2.2：表 2.2 第 I 級中帶輪的參數(shù)計算及結(jié)果計算項目代號公式及數(shù)據(jù)單位說明計算值功率PcPc = KAP千瓦K A ：工作情況系數(shù)取 K A =1.2Pc：傳遞功率取 P =0.370.444膠帶型別B 型小帶輪直徑D1毫米考慮到機構(gòu)體積增大包角可提高其傳動能力D1 < 125mm取 95大帶輪直徑毫米250大帶輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分524毫米172.5DminDmin毫米77.5初取中心距離a毫米a = 250帶長毫米1120中心距a毫米280小輪包角度帶速V米/秒6.96傳動比i2.672.2.3.2 第 II 級傳動系統(tǒng)表 2.3 第II級中帶輪的參數(shù)計算及結(jié)果計算項目代號公式及數(shù)據(jù)單位說明計算值工作情況系數(shù) K AK A取 1.2選擇帶型號B 型小帶輪直徑D1毫米70大帶輪直徑D2毫米250毫米160DminDmin毫米90初取中心距a毫米250帶長L毫米1120中心距a毫米270小輪包角度帶速V米/秒1.922.2.4 軸的設(shè)計計算 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等因素有關(guān)。設(shè)計者可根據(jù)軸的具體要求進行設(shè)計，必要時可做幾個方案進行比較，以便選出最佳設(shè)計方案，以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則： a.節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀； b.易于軸上零件精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整； c.采用各種減少應(yīng)力集中和提高強度的結(jié)構(gòu)措施； d.便于加工制造和保證精度。2.2.4.1 第 I 根傳動軸的強度計算 軸的結(jié)構(gòu)圖見附錄 軸的受力圖 水平面（XY 平面）受力圖 水平面彎矩圖 取 1mm=200N/mm 垂直面（XZ 平面）受力圖 豎直平面彎矩圖 合成彎矩圖 當量彎矩圖 當量彎矩圖 軸I 的材料選用 4S 鋼調(diào)質(zhì)， = 650MPa ， = 360MPa 。軸 I 的計算步驟列于下表 2.4：表 2.4 軸 I 的受力及載荷計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果計算帶輪受力張緊力F0(查表 11.4， q = 0.17kg / m )F0 = 73.6N軸上載荷FQ(左端)=134.6N則 Z 方向分力'（其中） = 98.9N= 98.9NY 方向分力 ' = 91.3N = 91.3N''張緊力 F0''F0 = 204.6N''軸上載荷(右端)= 385.4N = 385.4N則 Z 方向的分力為 (其中 = arctan = 56.9 )= 385.4 sin = 322.8N = 322.8N則 Y 方向的分力為 o= 385.4cos= 210.5N = 210.5N計算支承反力Y 方向反力 = 240.8NY 方向反力 = 68.6NZ 方向反力 = 213.3NZ 方向反力 = 437.2N計算轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T許用應(yīng)力應(yīng)力校正系數(shù) = 102.5MPa許用應(yīng)力值 = 60MPa應(yīng)力校正系數(shù) = = 0.59= 0.59校核直徑=12.9 mmd = 12.9 < 25mm滿足強度要求 =8.5 mmdI = 8.5 < 24mm滿足強度要求2.2.4.2 第II根傳動軸的強度計算 軸結(jié)構(gòu)圖見附錄 軸受力圖 水平面（XY 平面）受力圖 水平面彎矩圖 取 1 mm =375N/mm 垂直面（XZ 平面）受力圖 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖合成當量圖軸II的計算步驟列于下表2.5：表2.5 軸II的受力及載荷計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸上載荷 FQ1 ,FQ2（右端）從動輪上軸的載荷與主動輪皮帶作用于軸上的載荷大小相等，方向相反。FQ1 = 210.5NFQ2 = 322.8NFR1 ×118 = F1 ×154 +F2軸上載荷 F1 ,F2(左端) 偏心輪的連桿的拉力 F ，其大小相等，方向時刻都在改變可選最大力計算，當連桿對料倉的力為推力時，則F1 = 90NF2估計為最大值100N計算支承反力Y 方向反力 FR2FR2 ×118 = FQ1 ×150 + F1 × 36FQ1 ×150 + F1 × 36FR2 = 118210.5 ×150 + 90 × 36=118= 295NFR2 = 295NY 方向反力 FR1FR1 ×118 = F1 ×154 + FQ1 × 32F1 ×154 + FQ1 × 32FR1 = 11890 ×154 + 210.5 × 32=118= 174.5NFR1 = 174.5NZ 方向反力 FR3FR3 ×118 = F2 ×154 + FQ2 × 32F2 ×154 + FQ2 × 32FR3 = 118FR3 = 204.9N100 ×154 + 322.8 × 32=118= 204.9NZ 方向反力 FR4FR4 = FQ2 + FR3 F2= 204.9 + 322.8 100= 427.7NFR4 = 427.7N計算轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T許用應(yīng)力應(yīng)力校正系數(shù) = 102.5MPa許用應(yīng)力值 = 60MPa應(yīng)力校正系數(shù) =0.59= 0.59當量彎矩在帶輪中間截面處M I M IVM I = MIV在支承面處 M IIM II =12445.6N/mm校核直徑dI ,dIVdI = dIV = 11.3mm< 24mm滿足強度要求dIIdII= 12.8mm滿足強度要求2.3 主要的局部結(jié)構(gòu)設(shè)計2.3.1 傳動裝置中的主要傳動輪調(diào)速輪調(diào)速輪也叫無級變速裝置，是指變速傳動比 i1 能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)改變，也就是說，可以在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)成任意的傳動比?？梢岳萌悄z帶做成中間繞性件組成若干種無級變速裝置。在電動機軸上裝有兩個相對的圓錐輪，二圓錐面的夾角中安裝有三角膠帶。兩個圓錐輪，一個固定在電動機軸上，叫固定套，一個能在此軸上滑動，叫活動套。在調(diào)節(jié)調(diào)速輪上的螺母或彈簧時，活動套可以向外或向內(nèi)滑動，從而改變了皮帶主動輪的直徑，即改變了轉(zhuǎn)動比。在本設(shè)計中調(diào)速輪的直徑可調(diào)范圍在 60mm 95mm 之間，主要是靠調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量來進行調(diào)節(jié)的。調(diào)速輪結(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠，壓緊力不隨載荷變化，但調(diào)速輪狀態(tài)有所限制，壽命較短，機械效率低。圖見附錄。傳動輪本設(shè)計中傳動輪有3臺，其中一個傳動輪的直徑為70mm ，其它兩個傳動輪直徑為250mm 。對帶輪要求是強度夠、重量輕、旋轉(zhuǎn)均衡、輪緣工作表面要精細加工，以減少帶的磨損。制造帶輪的材料一般為鑄鐵，也有鋼和木材等。鑄鐵帶輪適用于圓周 V 30 m/s，常用的鑄鐵牌號為HT150及HT200。本設(shè)計帶輪材料為HT200。 圖見附錄。偏心輪 偏心輪上的偏心孔距離偏心輪中心有一定的距離。偏心的中心孔直接與傳動軸聯(lián)接，偏心輪的偏心孔利用連接桿和料倉聯(lián)接。當偏心每轉(zhuǎn)一周，料倉移動一個來回。圖見附錄。2.3.2 料倉的設(shè)計茶葉殺青的目的是利用高溫破壞茶葉中酶的活性，制止多酚類氧化變化，保持茶葉翠綠的顏色，散失青草氣，初步形成茶香，蒸發(fā)水分，到達熟度要求，使葉質(zhì)變軟，以便壓扁、成型。殺青工藝要求掌握“高溫殺青，先高后低”、“拋悶結(jié)合，多拋少悶”和“老葉多悶，嫩葉多拋”的原則。為此，殺青機必須具備在短時間內(nèi)將鮮葉溫度迅速提高到 70oC 80oC 的能力而且在整個工藝中溫度應(yīng)調(diào)節(jié)方便。茶葉殺青機有鍋式、滾筒式、槽式、筒槽式和槽鍋式等，主要都是以其料倉的形狀來命名。這也說明一臺茶葉殺青機料倉的設(shè)計是茶葉殺青中重要的一步。本設(shè)計中料倉的類型為槽鍋式，由5個槽鍋連續(xù)連接而成，其實現(xiàn)功能有殺青、理條、壓扁、成型等。槽鍋式料倉主要靠料倉的來回移動來改變茶葉的運動方向，來實現(xiàn)茶葉的翻拋。為適應(yīng)“拋悶結(jié)合，多拋少悶”的原則，要求槽鍋式殺青機能使茶葉的翻拋具有一定的幅度，且幅度愈大愈好。當壓扁棒放入槽鍋內(nèi)時，要求槽鍋與木棒有足夠的摩擦力和壓力，能讓茶葉壓扁成型。所以槽鍋由兩片組成，且左右兩片半圓也不相等，兩半圓也不同圓心，茶葉在翻拋時有離心力。槽鍋設(shè)計見附錄。6 結(jié)論本設(shè)計是以是將茶葉加工機械和微型計算機的控制相結(jié)合， 使其具有 “安全、智能、多功能、節(jié)能和環(huán)?！钡膬?yōu)勢，給人們的工作帶來了許多便利。通過自己對茶炒制機的設(shè)計，具體做了以下幾點工作： （1） 查閱國內(nèi)外關(guān)于茶葉機械發(fā)展狀況以及控制系統(tǒng)在茶葉機械上的應(yīng)用，根據(jù)自己任務(wù)書上的要求確定自己的論文方向。 （2） 根據(jù)多個機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案， 選擇自己的方案。 進行基本設(shè)計計算并繪制 CAD 圖。 （3） 硬件電路設(shè)計： 根據(jù)傳感器-放大器-A/D-單片機的方案來選取相關(guān)的硬件電器來實現(xiàn)單片機對茶炒制的控制。 （4） 利用單片機控制系統(tǒng)來控制炒鍋的溫度來控制加熱系統(tǒng)， 是炒制更具有靈活性。 通過炒鍋上的溫度傳感器將信號傳遞給放大電路， 在經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換傳遞給單片機來控制鍋的溫度。用 MCS-51 匯編語言來編寫程序?qū)崿F(xiàn)單片機控制的基本功能。 經(jīng)過對現(xiàn)有茶炒制機的簡單設(shè)計計算并且利用對單片機控制的設(shè)計， 使茶制更具有“安全、智能、多功能、節(jié)能和環(huán)?！钡膬?yōu)勢，滿足人們的要求。使具有自動化程度較高，大大降低了工作人員的勞動強度，提高了茶炒制效率，達到了所設(shè)計的目的。 這次畢業(yè)設(shè)計是我對大學的全部基礎(chǔ)專業(yè)課的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論結(jié)合實踐的訓練，因此，它在我們大學生活中占有很重要的地位。通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己的四年大學生活做出總結(jié)，同時為將來工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉了自己的分析問題、解決問題的能力，為今后自己的工作和生活打下一個良好的基礎(chǔ)。此次畢業(yè)設(shè)計是綜合運用了本專業(yè)知識，分析并解決設(shè)計中所遇到的問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學知識。通過這次設(shè)計實踐，是逐步樹立了正確的設(shè)計思路，增強了創(chuàng)新意識，熟悉并掌握了機械設(shè)計中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問題解決問題的能力。通過設(shè)計計算、繪圖以及運用技術(shù)標準、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料，使我進行了較全面的機械設(shè)計基本技能的訓練。另外通過此次設(shè)計使我領(lǐng)悟出機械設(shè)計的一般進程：設(shè)計準備、傳動裝置總體設(shè)計、傳動零件設(shè)計計算、裝配圖設(shè)計、零件工作圖設(shè)計、編寫設(shè)計說明書。在設(shè)計過程中，在獨立完成的同時，還有及時跟指導老師進行溝通和請教。每個階段完成后要認真仔細檢查，有錯誤要認真修改，精益求精。畢業(yè)設(shè)計的每個階段都是相互聯(lián)系的。設(shè)計時，零、部件的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全由計算確定的，還要考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟性以及標準化、系列化等要求。由于影響零、部件尺寸的因素很多，隨著設(shè)計的進展，考慮的問題要更加全面和合理，故后階段設(shè)計要對前階段設(shè)計中的不合理結(jié)構(gòu)機型必要的修改，所以，設(shè)計要邊計算、邊畫圖，反復修改，設(shè)計計算和繪圖是交替進行的。在設(shè)計中要貫徹標準化、系列化與通用化可以保證互換性、降低成本、縮短設(shè)計周期，這是機械設(shè)計應(yīng)遵循的原則之一，也是設(shè)計質(zhì)量的一項評價指標。在設(shè)計中應(yīng)熟悉和正確采用各種有關(guān)技術(shù)標準與規(guī)格，盡量采用標準件，并應(yīng)注意一些尺寸需要圓整為標準尺寸。同時設(shè)計中應(yīng)減少材料的品種和標準件的規(guī)格。畢業(yè)設(shè)計是每一個大學生的必修課，它要求每個人獨立思考問題，并將在大學期間所學的知識運用在實踐中，并對知識進行歸類和深化。能夠多方面的提高學生的能力，為進入社會做足準備。通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我運用各種機械繪圖軟件的技能得到了很大的提高，也正是運用了這些繪圖軟件，才使得我的整個設(shè)計過程大大簡化了，設(shè)計的速度也得到了很大的提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學到了很多東西，取得了一定的成績，但同時也存在一定的不足和缺陷，我想這都是這次設(shè)計的價值所在，以后的日子，我應(yīng)該更加努力認真，以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情。感謝各位老師的教導和關(guān)系，特別向指導老師高英武老師表示感謝，感謝高老師對我細心地指導。通過幾個月的努力，我相信此次畢業(yè)設(shè)計一定能為四年的大學生涯劃上一個圓滿的句號。參考文獻參考文獻16CR-55型茶葉揉捻機J 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謝感謝導師張國峰教授的關(guān)心、指導和教誨。張國峰教授追求真理、獻身科學、嚴以律己、寬已待人的崇高品質(zhì)對學生將是永遠的鞭策。作者在攻讀學士學位期間的工作自始至終都是在張國峰教授全面、具體的指導下進行的。張老師淵博的學識、敏銳的思維、民主而嚴謹?shù)淖黠L，使學生收益匪淺，終生難忘。感謝張國峰副教授在課題研究中所給予的幫助。感謝實驗室的×××老師和×××老師的關(guān)心和幫助。感謝我的學友和朋友們對我的關(guān)心和幫助。致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中，從資料收集到順利開題， 再到整個設(shè)計任務(wù)的順利完成