本 科 畢 業(yè) 設 計板栗切口機的設計院 （ 系 、 部 ） 名 稱 ： 歐 美 學 院 機 電 科 學 與 工 程 系 專 業(yè) 名 稱 ： 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 學 生 姓 名 ：學 生 學 號 ：指 導 教 師 ：年 5月 20日教務處制摘 要摘 要板栗切口機又被稱為板栗劃口機，是在加工板栗中給板栗開口的一種設備，為了使板栗在后續(xù)加工中更容易入味，就需要在板栗炒制、浸味、淹制前在板栗上開一道口。板栗切口機的誕生代替了手工開口。實現(xiàn)了手工加工進入機械加工的時代，從而大大提高了板栗加工的效率，是人的雙手得到了解放，而且更加衛(wèi)生安全，機械加工后的板栗切口更加整齊，大大減輕了對果肉的損害。 [2]本次設計主要針板栗切口機進行設計。首先，對板栗切口機結構及原理進行分析，原理是：板栗從投料口加入，投料室設計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈的傾斜設計可實現(xiàn)板栗自動上鏈。雙刀盤和刀具高速旋轉，進行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工，在此分析基礎上提出了總體結構方案；接著，對主要技術參數(shù)進行了計算選擇；然后，對各主要零部件進行了設計與校核；最后，通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了板栗切口機總裝圖、傳動裝置裝配圖及主要零部件圖。關鍵詞：板栗；切口；圓盤刀；傳送鏈摘 要IAbstractChestnut incision machine, also known as Chestnut draw machine, is a device to an opening in the processing of chestnut chestnut, in order to make the chestnut in subsequent processing easier tasty, it is necessary before the chestnut frying, dip taste, flooded in Chestnut On open a crossing. Birth Chestnut incision machine replaces the manual opening. To achieve the era of manual processing into the machining, thus greatly improving the efficiency of chestnut processing, human hands has been liberated, and chestnut cut more health and safety, after machining tidier, greatly reducing the damage to the flesh.The design of the main needle Chestnut incision machine design. First, Chestnut incision machine structure and analysis of the principle, the principle is: chestnut from the doghouse to join, feeding room into a funnel-shaped design enables batch processing. Cut machine transmission chain plate, tilt design doghouse at the conveyor chain can be realized chestnut automatic winding. Pole plate and high-speed rotating cutter, cut work performed chestnut. Chestnut incision is complete, the conveyor chain is delivered to the discharge port, using gravity to fall off from the conveyor chain, complete the chestnut cut processing, in this analysis is proposed on the basis of the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated selection; then, all the major parts and components for the design and verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw the chestnut cut machine assembly diagram, gearing assembly drawing and major components Fig.Keywords: Chestnut.；Incision；Disc knife；Conveyor chain 目 錄II目 錄摘 要 .IAbstractII1 緒論 11.1 論文研究背景與意義.11.2 國內外研究現(xiàn)狀11.3 社會效益和經(jīng)濟效益12 總體設計 22.1 總體方案設計.22.2 工作原理分析.23 主要零部件的設計 33.1 傳送系統(tǒng)的設計.33.1.1 傳送電機的選擇33.1.2 動力參數(shù)計算.43.1.3 齒輪傳動的設計53.1.4 鏈傳動的設計83.1.5 軸及軸承、鍵的設計103.1.6 軸承及鍵的校核與壽命計算123.2 切口裝置設計133.2.1 切口電機的選擇.133.2.2 動力參數(shù)的計算143.2.3 齒輪傳動的設計153.2.4 軸及軸承、鍵的設計183.2.5 軸承及鍵的校核與壽命計算213.2.6 刀盤的設計213.3 箱體設計223.3.1 箱體的結構設計223.3.2 機架的結構設計22結論 .22參考文獻 .24致謝 .2401 緒論 1.1 論文研究背景與意義板栗切口機背景：由于栗子是中國特有的干果。 《 》中就有“山有漆，隰有栗詩 經(jīng)之句。 《 》說， “果之美者，江浦之橘，箕山之栗” ，把栗子作為中國果品類代呂 氏 春 秋表；炒栗子是我國是我國美食文化，流傳至今；而炒板栗，板栗開口，古老方式已跟不上社會發(fā)展需求，設計合適的板栗切口機變得尤其重要。板栗甘甜芳香，含 51 到%60 的淀粉，蛋 白質 5.4 -10.3 ，2.1-7.5 的脂肪，胡蘿卜素，維生素 A 鉀等礦%%物質，營養(yǎng)素被人體吸收并且利用率高達 97 。十粒板栗大約含卡路里的熱量為和小于 1 克的脂肪含量，是在殼類果實含量最低的。 [19]廣泛被應用于食品加工，204烹調宴席。板栗 生食，炒食皆宜，清香可口，也可以被做成多種菜肴，糕點，罐頭食品等。板栗便于貯存和保鮮，可以長期在市場上銷售。板栗多產(chǎn)于山坡 地，國外稱之為“健康食品” ，屬于健胃補腎的最佳之選。本課題研究的目的就是在總結了早期的板栗切口技術的基礎上，尋找早期切口技術的不足以及切口設備的缺陷，經(jīng)過改進與創(chuàng)新，最后用一個新的方案思路和創(chuàng)新設備來突破傳統(tǒng)板栗切口機的種種缺陷，提高板栗加工的效率。這個設備和方案的完成將可能會解決板栗加工家庭生產(chǎn)低迷的現(xiàn)象，進而推動了板栗加工業(yè)的發(fā)展。1.2國內外研究現(xiàn)狀在世界上，板栗切口技術已經(jīng)在很多國家得到了研究與應用，一些歐洲國家更是走在了世界的前沿，這其中意大利和法國最為先進。板栗的加工已經(jīng)非常成熟，清洗、分級等都應經(jīng)是工業(yè)化，隨著智能機器人的誕生，一些發(fā)達國家已經(jīng)在板栗的生產(chǎn)過程中加入了智能機器人。在亞洲，日本是板栗加工行業(yè)的領頭羊。而我雖然是板栗生產(chǎn)大國，但是在改革開放前由于加工技術的缺乏與落后。一直沒有形成板栗加工的工業(yè)化，隨著改革開放，我國在于世界一些板栗加工的發(fā)達國家的交流中，學習到了很多板栗加工的先進技術例如微波去皮，鹽水去皮等等。尤其是現(xiàn)在中國進入了經(jīng)濟新常態(tài)，在板栗的加工方面有了很多新的技術。從而形成了適合我國板栗加工的新技術，開拓了中國板栗加工之路。1.3社會效益和經(jīng)濟效益目前，在我國的市場上很難找到一種經(jīng)過深加工過后的板栗產(chǎn)品。雖然有時候會卡鬧一些板栗的零食，但這種食品并不能拓展板栗產(chǎn)品的市場銷量，從這幾年的銷售狀況來看，板栗深加工產(chǎn)品并沒有一個好的市場銷路，并且需求量也不是很高。主要1是因為板栗切口難，至今還不能形成一類具有影響力的商品，特別是根據(jù)中 國出口日本的板栗在日本被加工成高檔食品在香港和歐洲的銷售市場情況來看，板栗深加工產(chǎn)品的市場前景很好，深加工的板栗除了滿足國內市 場的需求之外，還可以出口換 取一定的外匯。本板栗切口機的成功研究，將大大提高板栗加工生產(chǎn)效率，讓板栗生產(chǎn)走入家庭，普及板栗的深加工處理，讓農民足不出戶就可以增加收入，增長農民種植板栗的積極性，擴大辦理的市場銷路，讓農民過上小康生活。 [10]隨著板栗加工向家庭化生產(chǎn) 的發(fā)展，由此又將帶動板栗種植業(yè)的快速發(fā)展，而這在當前進行的西部大開發(fā)，開展再造山川秀美大西北的工程中，為實施退耕還林保護生態(tài)環(huán)境方面都將起到十分積極的推動作用，能夠起到很好的社會效益和生態(tài)效益。2 總體設計2.1總體方案設計板栗切口機又稱為板栗劃口機，是在加工板栗中給板栗開口的一種設備，為了使板栗在后續(xù)加工中更容易入味，就需要在板栗炒制、浸味、淹制前在板栗上開一道口。板栗切口機的成功研制讓手工開口走下了歷史舞臺。這么些年來一些板栗加工的家庭作坊一直為了如后高效的板栗切口而痛苦不已。并且工作強度大、效率過低、切口形狀不同等等困擾著大家。由于板栗品種不一，大小各異，各產(chǎn) 地的板栗皮薄厚，形狀不一樣都是不易機械化加工的技術難題。并且市場調查，板栗切口機的家庭設備比較少，生產(chǎn)成本高等?；谝陨系恼{查，為了滿足家庭與小規(guī)模的生產(chǎn)，研究了一種適合家庭與小規(guī)模生產(chǎn)的小型板栗切口機。2.2工作原理分析板栗切口加工為板栗深加工，在板栗切口前需要先將板栗篩選為三級，分別為大、中、小，直徑大約為 20mm—50mm。形狀為橢圓或者圓形。因為板栗篩選技術已經(jīng)相當?shù)某墒欤什恍柙O計板栗的篩選機構。可以直接用篩選后的板栗進行加工。板栗從投料口 1 加入，投料室設計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈 2 的傾斜設計可實現(xiàn)板栗自動上鏈，傳送鏈由電動機 2 通過 4 個鏈輪進行驅動。傳送鏈根據(jù)板栗切口要求進行設計，鏈板上有漏斗狀的圓形凹槽，板栗進入凹槽后可實現(xiàn)自動加緊在被切割時不會隨刀盤 4 轉動，大大提高了切口效率，保證了切口均勻工整。切口機由小型電機 1 通過一級減速帶動雙刀盤和刀具高速旋轉，進行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口 3，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工。預計實現(xiàn)開口長 5mm－15mm；深 0.5mm—2.5mm，不2會切傷內仁，切口效率為 99.4%。板栗切口機結構如下圖 1 所示圖 1板栗切口機原理簡圖3 主要零部件的設計3.1傳送系統(tǒng)的設計3.1.1傳送電機的選擇（1）選擇電動機類型因為電動機是標準件，所以只需要根據(jù)生產(chǎn)情況選取即可。本設計中電動機工作環(huán)境為室內工作且運動載荷平穩(wěn)，所以選擇 Y 系列一般用途的三相異步電動機。（2）電動機容量的選擇由調研數(shù)據(jù)得知板栗傳送鏈抗運行阻力：F=600N板栗傳送過程中，速度應選擇合適，速度過大板栗容易被甩出且，速度過小生產(chǎn)率小，因此在保證板栗不被甩出的情況下盡量選取大的運行速度，通常板栗切口機運行速度為 0.5~1.0m/s，本次選用板栗傳送速度為： v=0.8m/s則，工作機所需功率 為：wP3.1KWvFPw48.06????3.2?0——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。選取工作中的圓柱齒輪傳動效率 ，軸承效率 ，鏈板傳動效率96.02??97.03??，所以電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率為：95.01?85.9.075.231??電動機的輸出功率 為P3KWPw542.08.0???電動機額定功率 只需略大于 即可，查《機械設計手冊》表 19-1 選取電動機m0P額定功率為 550W。 （3）電動機轉速的選擇為使板栗切割機結構緊湊性，本次初取傳送鏈主動鏈輪分度圓直徑為：d701?傳送鏈主動軸工作轉速： 3.3min/3.2907.143860rdvnw????單級圓柱齒輪的傳動比為： 5~i所以電動機實際轉速的推薦值為： min/.146~9.87rinw?查表得知在這一范圍有 750 r/min、1000r/min 的電動機。綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉速 750r/min 的電機。型號為 Y60M-4，滿載轉速 ，功率 0.55 。i/710rm?kw3.1.2 動力參數(shù)計算（1）總傳動比滿載轉速 。故總傳動比為：in/710rnm?取9.32wi .i（2）各軸的轉速電機軸 in/7100rnm?傳送鏈主軸 ；mi/67.231 ri（3）各軸的輸入功率電機軸 ；kwP54.0傳送鏈主軸 ；kw51.098.72.3212 ?????（4）各軸的輸入轉矩電機軸 ； 3.4mNnT ?2.4950900傳送鏈主軸 ；P7806.3511（5）整理列表，如表 1 所示：表 1 傳送裝置軸4軸名 功率 kwP/轉矩 mNT?/轉速 in)/(?r傳動比電機軸 0.542 7.29 710傳送鏈主軸 0.515 20.78 236.673.03.1.3齒輪傳動的設計（1）選精度等級、材料和齒數(shù)根據(jù)以上計算應采用 級精度，因傳動尺寸無嚴格限制,故根據(jù)機械設計手冊選擇7小齒輪材料為 40 ，調質處理，硬度為 241 -286 ，平均為 260 ,大齒輪rCHBHB材料為 45 鋼，調質處理，硬度為 229 -286 ，平均為 240 。選小齒輪齒數(shù) ，241?Z大齒輪齒數(shù) ，取723?i 72?Z則實際傳動比： 12傳動誤差小于 5％，符合要求。`（2）按齒面接觸疲勞強度設計由設計計算公式進行試算，即 3211)][(.HEdtt ZuTkd?????確定公式各計算數(shù)值① 試選載荷系數(shù) 3.?tK② 計算小齒輪傳遞的轉矩 mNT?29.71③ 小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) 1??d④ 由《機械設計》表 6.3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaZE⑤ 由《機械設計》圖 6.14 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 MPaH601lim??大齒輪的接觸疲勞強度極限 52⑥ 由《機械設計》式 6.11 計算應力循環(huán)次數(shù) 91 102.)83(7060 ???hjLnN89214.3.?⑦ 由《機械設計》圖 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)8.01NZ2.0NZ⑧ 計算接觸疲勞強度許用應力根據(jù)工作情況選擇失效概率為 1 ，安全系數(shù)為 S=1，由《機械設計》式 10-12 得5?? MPaSZHN528608.1lim1 ????692li2⑨ 計算試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中的較小值td1][H?mdt 05.26)58.9(346.029731.1 ????計算圓周速度 v3.5snvt /7.1061??計算齒寬 b mdt 63.5.201??計算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) Zmtnt 09.141?齒高 37.65.2//452.?hbnt計算載荷系數(shù) K根據(jù) ，7 級精度，查得動載荷系數(shù)sv/9.0 05.1?VK假設 ，由表查得mNFtA1?.??H由《機械設計》表 5.2 查得使用系數(shù) 25.1?A由表查得查得 287.1?FK故載荷系數(shù) 3.6689.17.0.????HVA⑩ 按實際的 的分度圓直徑，由式可得載 荷 系 數(shù) 計 算 得 到3.7mdtt 43.29.1/68.05.2/331 ???? 計算模數(shù)ｍ Zm.4/.8/1（3）按齒根彎曲強度設計彎曲強度的設計公式為3.8321][FSdnYZKT?????①確定公式內的計算數(shù)值6由《機械設計》圖 6.15 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE501??大齒輪的彎曲疲勞強度極限 382由《機械設計》圖 6.16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)85.01?NZ.02N計算彎曲疲勞許用應力取失效概率為 1％ ，安全系數(shù)為S =1.3，由式得3.9??MPaSFENF 9.326.5081 ????Z.7.122計算載荷系數(shù) 382.10.8.??????FVAK②查取齒形系數(shù)由《機械設計》表 6.4 查得 9.1FaY.2Fa③查取應力校正系數(shù) 由《機械設計》表 6.4 查得53.1?SaY7.2Sa④計算大小齒輪的 ，并比較][F?01492637][ 62921??FSaFY?大齒輪的數(shù)據(jù)⑤設計計算 mm03.149.24109.78.33????對比計算結果，因為根據(jù)齒面接觸疲勞強度所算得的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度所算得的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù) ，并選取標準值為 ＝1.25 ，. m按接觸強度算得的分度圓的直徑 d43291?算出小齒輪齒數(shù) 取 5//1?mZ241?Z大齒輪齒數(shù) 取7432?i 72（4）幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑7mZd9025.173421???2）計算中心距 mda602/)930(2/)(1 ???3）計算齒寬寬度 取 30mmb??（5）驗算 NdTFt 486307291???mbKtA /10/ ?符合要求兩齒輪數(shù)據(jù)如表 2 所示：表 2 傳送裝置傳動齒輪序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇1 齒數(shù) Z 24，722 模數(shù) m 1.25mm3 分度圓直徑 21dm90,34 齒頂高 ah25.15 齒根高 f 6.6 全齒高 hm8125.7 頂隙 c3.08 齒頂圓直徑 21?d.9,9 齒根圓直徑 f m875.6,.10 中心距 a03.1.4鏈傳動的設計為了是板栗在切口過程中切口深度一致，并且辦理不易隨著圓刀盤轉動，特殊設計了切口凹槽如圖 2 所示已知主動鏈輪轉速為 ，選用的傳動比為min/6.3rn?1?鏈i8（1）鏈輪齒數(shù)：取 則10?z102?zi鏈（2）設計功率 3PKAzd?由《機械設計》表 14.2 查的 ，.AK3.zwd 803.511??（3）選擇鏈條型號和節(jié)距圖 2 鏈板凹槽根據(jù) 及 查《機械設計 》14.17 圖，可選 08A。查表KwPd803.?min/67.32rn?14-1，鏈條的節(jié)距為 p5.1（4）確定鏈條的鏈節(jié)數(shù) LP初定中心距 ，取 則鏈節(jié)數(shù)為：a5~8)(0 mpa4.06320?8)1(1642210210 ?????? ??pzzpL圓整為偶數(shù)取 ，但因為自板栗切口機構需要板栗自動上鏈，故傳送鏈的節(jié)4pL數(shù)需要有增加，總節(jié)數(shù)為 94 節(jié)。（5）確定鏈條長度及中心距 mLp402.156810??? mzzLzapp 25.401])2(8)()[(4 12121 ???????中心距減少量 a△ 03.~.)04.~.(??△實際中心距 ma'?△（6）演算鏈速9與假設速度相符 3.10smpznv /85.01607.23160????08A 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)（mm） ，如表 3 所示（7）鏈輪輪廓計算鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸①基本參數(shù)鏈輪齒數(shù)： 10?z表 3 滾子鏈參數(shù)鏈號節(jié)距p滾子直徑d1內鏈節(jié)內寬b1銷軸直徑d2內鏈板厚度08A 16.5 10 10 6 12.5配用鏈條的節(jié)距： m5.16?配用鏈條的滾子外徑 d： 0②分度圓直徑 d取 100mm 3.11zpd25.1)08sin(.)1si(???③齒頂圓直徑 amdpa 625.1mx???zd.5)(in?④齒根圓直徑 ff801⑤分度圓弦齒高 ah3.12mpzdpha 01.6.5.62.1mx ????3.1323)(0in⑥鏈輪材料及熱處理材料 15、20 鋼，熱處理：滲碳、淬火、回火3.1.5軸及軸承、鍵的設計（1）尺寸與結構設計計算①軸上的功率 P1,轉速 n1 和轉矩 T1， ，kwP5.01?min/67.231rn?mNT??78.201②初步確定軸的最小直徑10先按式 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料 45 鋼，調質處理。根據(jù)3PdCn??《機械設計》表 11.3，取 ，于是得：12?m5.467.2301?該處開有鍵槽故軸徑加大 5％～10％，且驅動鏈軸的最小直徑顯然是安裝大傳動齒輪處的直徑 。取 ； 。1d?L31③根據(jù)軸向定位要求來計算求得軸每段直徑和長度（a）因為在大齒輪的軸向定位中需在 2 軸段的左端車制一個軸肩，軸肩高度軸肩高度 ，取 ，并且該段為驅動鏈輪的位置故取該段的直徑 ，h07.?mh5. md25?長度 。3 軸段為一過度軸段，軸頸為 。L25? md30?（b）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，標準精度級的深溝球軸承 6204，故 ，軸承采用軸肩進行md2 276軸向定位，軸肩高度軸肩高度 ，取 ，因此，取 。h07.?hd34?（c）考慮到齒輪端面與箱體間距以及兩級齒輪間位置配比，取 ，總ml8.1長 。40l?④軸上零件的周向定位查機械設計表，聯(lián)接大齒輪的平鍵截面 。mlhb68???（2）強度校核計算①求作用在軸上的力已知大齒輪的分度圓直徑為 ，則d90?NtgFdTntrt 73.1267.9a108.23?????鏈輪上的的受力;N“21F021②求軸上的載荷首先根據(jù)以上的計算 軸的結構簡圖，確定軸的形狀尺 然后，根據(jù)軸的受力情繪 制 寸況 軸的彎矩扭矩圖，查出危險 ，最后校核危險截面。作 出 截 面 B確定軸承的支點位置，根據(jù)手冊查出 號深溝球軸承的寬度為 =14mm，因此軸的支6204b撐跨距為 L1=225 。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的 和扭矩圖，如圖 2 所示。m彎 矩 圖從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截 是軸的危險截面。先計算出截面 處的BBMH、M V 及 M 的值。11水平支反力 ，NFR47.123?FR8.3052?垂直支反力 ，5“?N17“截面水平彎矩 B mLMABH??.69r截面垂直彎矩 V4t總彎矩 mH ?????? 51.9683.107.5222max扭矩 NT?2087③按彎扭合成應力校核軸的強度圖 3 彎矩扭矩圖根據(jù)以上計算的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取 ，軸的計算應力6.0??3.15??MpaWTMca 89.14251.0870698)( 3222 ??????＝已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理。由《機械設計手冊》表 15-1 查得。因此 ，故安全。70P][1-?][1-ca??12④鍵的選擇采用圓頭普通平鍵 A 型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大齒輪的平鍵截面， 。齒輪與軸的配合為 ，滾動軸承與軸mlhb1868???Mpap10][??76Hr的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為 。m3.1.6軸承及鍵的校核與壽命計算（1）軸承①按承載較大的 選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端 軸承滾 動 軸 承 固 定 式組合方式。軸承類型選為 ，軸承的預期壽命取為： ＝29200h深 溝 球 軸 承 hL'由上面的計算結果有軸承受的徑向力為 Fr1=443.09N，軸向力為 Fa1=159.90N，②初步選擇深溝球軸承 6204，其基本額定動載荷為 Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為 C0r=63.8KN。③徑向當量動載荷 NFRr 09.437.2549.13“221 ?????51802動載荷為 ，查得 ，則有arrYXFP6XNr 74390.156.043. ????根據(jù)計算公式得 hrh LPCnL '1039.4076.43518666 ?????????????????滿足要求。（2）鍵①選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸大齒輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 mlhb1868???②校核鍵聯(lián)接的強度鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 ??MPaP20??鍵的工作長度 mbl14281??，符合要求PP MadlkT??????0.365.0721313.2 切口裝置設計3.2.1 切口電機的選擇（1）選擇電動機類型13因為電動機是標準部件，所以只需要根據(jù)生產(chǎn)情況選取即可。本設計中電動機工作環(huán)境為室內工作且運動載荷平穩(wěn)，所以選擇 Y 系列一般用途的三相異步電動機。（2）電動機容量的選擇取板栗切刀切割扭矩為：T=10N.m刀片切割轉速為：n=450r/min則，工作機所需功率 為：wPKWnTPw471.09510?????0——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。圓柱齒輪傳動效率 ，軸承效率 ，電動機至滾筒軸的傳動裝置總97.01?98.02??效率為： 5.8.7.9031???電動機的輸出功率 為0PKWPw4.95.0?電動機額定功率 只需略大于 即可，查《機械設計手冊》表 19-1 選取電動機m0額定功率為 500W。 （3）電動機轉速的選擇刀片工作轉速： in/45rnw?單級圓柱齒輪的傳動比為： ~2所以電動機實際轉速的推薦值為： mi/20~9rinw?符合這一范圍的同步轉速為 1000、1500r/min。綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉速 1000r/min 的電機。型號為 Y50M-2，滿載轉速 ，功率 0.5 。in/910rnm?kw3.2.2動力參數(shù)的計算（1）總傳動比滿載轉速 。故總傳動比為：in/910rnm?取2.45wi .i（2）各軸的轉速14電機軸 min/9100rnm?切口主軸 ；4521i（3）各軸的輸入功率電機軸 ；kwP9.0?切口軸 ；kw471.098.453212 ????（4）各軸的輸入轉矩電機軸 ；mNnT ??.5910.900切口軸 ；P???89.47.511（5）整理列表如下，如表 4 所示軸名 功率 kwP/轉矩 mNT?/轉速 in)/(?r傳動比電機軸 0.495 5.19 910切口主軸 0.471 9.89 4552.0表 4 切口軸3.2.3齒輪傳動的設計（1）選精度等級、材料和齒數(shù)根據(jù)以上計算應采用 7 級精度，因傳動尺寸無嚴格限制故根據(jù)《機械設計手冊》表 6.1 選擇小齒輪材料為 40 ，調質處理，硬度為 241 -286 ，平均為 260 ,大rCHBHB齒輪材料為 45 鋼，調質處理，硬度為 229 -286 ，平均為 240 。選小齒輪齒數(shù) ，301?Z大齒輪齒數(shù) ，取622?i 602?Z則實際傳動比： 1傳動誤差小于 5％，合適。（2）按齒面接觸疲勞強度設計由設計計算公式進行試算，即153211)][(2.HEdtt ZuTkd?????確定公式各計算數(shù)值①試選載荷系數(shù) 3.?tK②計算小齒輪傳遞的轉矩mNT?19.5③小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) 6.0??d④查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaZE?⑤按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 H601lim?大齒輪的接觸疲勞強度極限 52⑥由《機械設計》式 6.11 計算應力循環(huán)次數(shù) 91 103.)830(960????hjLnN882153?⑦由《機械設計》圖 6.16 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù).01NZ92.0NZ⑧計算接觸疲勞強度許用應力根據(jù)工作情況選擇失效概率為 1 ，安全系數(shù)為 =1，由公式得%S?? MPaSHN528608.1lim1 ????Z692li2⑨計算試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中的較小值td1][H?mdt 3.27)5068.9(236.095312.1 ????計算圓周速度 v snvt /3.1609.714.3601???計算齒寬 b mdt 8.2.1?計算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) Zmtnt 91.0371?16齒高 805.2/316/ 05.291???hbmmnt計算載荷系數(shù) K根據(jù) ，7 級精度，查得動載荷系數(shù)sv/8. 05.1?VK假設 ，由表查得NFtA/?0.1??H由《機械設計手冊》表 5.2 查得使用系數(shù) 2.A由表查得查得 287.?FK故載荷系數(shù) 689.17.05.12??????HVAK⑩按實際的載荷系數(shù)所算得的分度圓直徑，由式可得 mdtt 79.3./68.13./31??計算模數(shù)ｍ Zm9.0/7.2/1??（3）按齒根彎曲強度設計彎曲強度的設計公式為 21][FSdnYZKT?????①確定公式內的計算數(shù)值由《機械設計》圖 6.15 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE501?大齒輪的彎曲疲勞強度極限 382?由《機械設計》圖 6.16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)85.01?NZ8.02N計算彎曲疲勞許用應力取失效概率為 1％，安全系數(shù)為 S=1.3，得??MPaSFENF 9.326.51 ???Z718022?計算載荷系數(shù) 382.1????FVAK②查取齒形系數(shù)由《機械設計手冊》表 6.4 查得 9.1FaY.2Fa③查取應力校正系數(shù) 由表 6.4 查得53.1?SaY7.12Sa17④計算大小齒輪的 ，并比較][FSaY?01492637][ 6259121??FSaFY?大齒輪的數(shù)據(jù)⑤設計計算 mm73.0149.3019.58.323????對比計算結果，由 計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算齒 面 接 觸 疲 勞 強 度的模數(shù)，可取有 算得的模數(shù) ，并圓整為標準值 ＝1mm，彎 曲 強 度 .按接觸強度算得的分度圓直徑 d7921?算出小齒輪齒數(shù) 取 ././1?Z301?Z大齒輪齒數(shù) 取6032?i 62（4）幾何尺寸計算①計算分度圓直徑 mZd601321???②計算中心距 mda452/)603(2/)(1 ???③計算齒寬寬度 取 20mmb18.??（5）驗算 NdTFt 346051921???mbKtA /10/.7. ?符合要求，大小齒輪數(shù)據(jù)如表 5 所示3.2.4軸及軸承、鍵的設計（1）尺寸與結構設計計算①切口軸上的功率 P1,轉速 n1 和轉矩 T1， ，kwP47.01?min/451rn?mNT??89.1②初步確定軸的最小直徑先按式 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料 45 鋼，調質處理。根據(jù)3PdC??《機械設計表》11.3，取 ，于是得：12?18md3.1457.0123???該處開有鍵槽故軸徑加大 5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝傳動大齒輪處的直徑 。取 ； 。18L21③根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求 2 軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度 ，取 故取 2 段的直徑 ，長度 。dh07.?mh?md0?mL492?（b）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，標準精度級的深溝球軸承 6203，故 ，軸承采用軸肩進行軸向2? 3定表 5 切口裝置傳動齒輪序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇1 齒數(shù) Z 30，602 模數(shù) m 1mm3 分度圓直徑 21dm60,34 齒頂高 ah15 齒根高 f 25.6 全齒高 hm.7 頂隙 c25.08 齒頂圓直徑 21?d6,39 齒根圓直徑 f m5.7,.210 中心距 a4位，軸肩高度軸肩高度 ，取 ，因此，取 。dh07.?mh5.1?d186?（c）另考慮到齒輪端面與箱體間距 10mm 以及兩級齒輪間位置配比，取。 m385l?④軸上零件的周向定位查機械設計表，聯(lián)接切口大齒輪的平鍵截面 。mlhb186???19（2）強度校核計算①求作用在軸上的力已知齒輪的分度圓直徑為 ，根據(jù)《機械設計 》 ，則md60?NtgFdTntrt 75.827.184a069.3?????刀盤上的的受力;N.5“21 F3021?②求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結構圖 軸的計算簡圖。在確定軸承 位置時，從手冊中查取作 出 支 點b 值。對于 6203 型深溝球軸承，由手冊中查得 。因此，軸的支撐跨距為m12b?。m25根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖 4 所示圖 4 彎矩扭矩圖從軸的結構圖以及 圖可以看出截面 D 是軸的危險截面。先計算出截面彎 矩 和 扭 矩D 處的 MH、M V 及 的值。20水平支反力 ，NFR7.19??NFR2.372?垂直支反力 ，684“6140“D 截面水平彎矩 mLMDEH??.2D 截面垂直彎矩 V5總彎矩 mNH ?????? 24.037284.32max扭矩 NT?980③按彎扭合成應力校核軸的強度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取 ，軸的計6.0??算應力 ??MpaWTMca 08.618.09062437)(3222 ???????＝已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理。由表查得 。因此 ，7P][1-?][1-ca??故安全。④鍵的選擇采用圓頭普通平鍵 A 型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大齒輪的平鍵截面， 。齒輪與軸的配合為 ，滾動軸承與軸mlhb186???Mpap10][??76Hr的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為 。m3.2.5軸承及鍵的校核與壽命計算（1）軸承①按承載較大的 選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端 軸承滾 動 軸 承 固 定 式組合方式。軸承類型選為 ，軸承的預期壽命取為：L' h＝29200h深 溝 球 軸 承由上面的計算結果有軸承受的徑向力為 Fr1=1012.99N，軸向力為 Fa1=316.56N，②初步選擇深溝球軸承 6203，其基本額定動載荷為 Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為 C0r=63.8KN。③ NFRr 9.10268.947.1“2221 ?????NFRr 356.40.37“222??動載荷為 ，查得 ，則有arrYXP.Xr 2.5.6.904.??由計算公式得滿足要求。hrh LCnL '1045.30.418761 66 ?????????????????（2）鍵21①選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸大齒輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 mlhb186???②校核鍵聯(lián)接的強度鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 ??MPaP20??鍵的工作長度 mbl152681??，符合要求。??PP MadlkT??????4.5.0921313.2.6刀盤的設計本次采用盤型刀片，刀片采用 65Mn 表面淬火處理，因為板栗在加工前被分成了三個級別分別為大、中、小，栗子采用仿形切割，實現(xiàn)了適應強，切口刀盤如圖 5 所示：圖 5切口刀盤3.3 箱體設計3.3.1箱體的結構設計根據(jù)板栗切口機安裝與成本的實際情況來看，應設計一機架來支撐各零件。從經(jīng)濟角度來看，支撐架全件應采用焊接件其中包括方管，5mm 鐵板等。首先，將角鐵支22柱和各支撐件焊接在一起，然后把剪板、折彎后的鐵板焊接在機架的外層。實現(xiàn)板栗切口機的切口區(qū)域和傳動區(qū)域封閉工作，使板栗切口機能夠保持正常的切口運動和傳動精度，并且起到了 的作用，同時還能增加一定程度的 、隔溫、防噪音安 全 保 護 隔 震的作用。由于板栗切口機需加工大中小不三種型號的板栗，這就需要更換刀具，并且在板栗切口機工作一段時間后，圓盤刀將板栗切口后所遺留的板栗殼碎屑，應及時清理出去，以免造成機器運轉不流暢、加工的板栗外殼粘黏大量的板栗外殼碎屑?；谝陨系囊螅O計的箱體必須可以靈活打開與關閉，為此將板栗切口機的工作室上蓋上安裝一個合頁和一個簡易的鎖緊裝置。3.3.2機架的結構設計機架本著簡單實用，安全可靠的原則，如圖 8 所示：圖 6 板栗切口機機架結論隨著家庭式小規(guī)模的板栗生產(chǎn)越來越多，以往的板栗切口機已不能適應市場的需求。而新型的板栗切口機應解決已有機械設備的缺點，具有以下優(yōu)點:(1) 適應性好，由于合理設計了 ， 可確保每一個栗子無論大小，均可傳 送 鏈 因 此進入模腔受到同樣工序的處理。23(2) 劃口均勻，割痕深度可調并一致由于栗子緊緊的被卡在鏈板凹槽里，接受切割刀的劃割，因此，其切割深度均相等通過微調刀架，可調整切割刀劃入深度。(3) 速度快，效率高由于采用鏈條帶動模板運行的模式， 物料在連續(xù)輸送過程使實現(xiàn)瞬間劃割本機設計的劃口速度是已知采用激光劃口的生產(chǎn)設備的 倍。76?但是本產(chǎn)品也有不足之處：(1) 切口的清洗技術還不是很成熟，板栗切口后的碎屑不易排除，還需繼續(xù)改進。(2) 本板栗切口機在工作時，需要人為添加板栗，還不能實現(xiàn)自動化無人生產(chǎn)。(3) 板栗切口機只適合了家庭生產(chǎn)，不適用于大工廠的連續(xù)加工，有待改進。參考文獻[1] 高 楠 ， 孔 曉 玲 ， 王 衛(wèi) 等 ． 板 栗 切 口 對 微 波 干 燥 工 藝 的 影 響 研 究 ［J］ ． 包 裝 與 食 品 機 械 ， 2009， 27(3) :11－ 14．[2] 肖 紅 偉 ， 林 海 ， 高 振 江 ， 等 ． 板 栗 激 光 劃 口 機 設 計 ［ J］ ． 農 業(yè) 機 械 學 報 ， 2010， 54( 11) :138－ 141．[3] 陳 紅 ， 楊 銳 ． 激 光 加 工 技 術 在 板 栗 劃 口 中 的 試 驗 研 究 ［J］ . 糧 油 加 工 ， 2009， 40( 4) :142－ 144．[4] 張 有 良 ， 常 曉 煜 ， 張 國 安 ， 等 ． 屋 頂 形 包 裝 機 的 關 鍵 技 術 ［J］ ． 包 裝 與 食 品 機 械 ， 2010， 28( 3) :9－ 13．[5] 張 有 良 ． 無 菌 空 氣 沖 瓶 機 設 計 探 討 ［J］ ． 包 裝 與 食 品 機 械 ， 2006， 24( 6) :23－ 25， 31．[6] 張 有 良 ． 屋 頂 包 裝 機 的 控 制 技 術 ［J］ ． 食 品 開 發(fā) ， 2003， 19( 3) :38－ 40.[7] 吳 宗 澤 .機 械 設 計 師 手 冊 [M]. 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2002.[8] 鄭 傳 祥 .板 栗 干 燥 特 性 試 驗 研 究 [J].食 品 工 業(yè) 科 技 ,2000, (5): 15~19.[9] 鄭 傳 祥 .錐 栗 脫 殼 去 衣 技 術 及 設 備 的 開 發(fā)[J].農 業(yè) 工 程 學 報 ， 2003,(1):165-167. 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