红枣切片机的设计说明书学士学位论文.doc

塔里木大学毕业设计
目 录
1绪 论 2
1.1 选题的背景和目的 2
1.2 圆盘式剪切机国内外的发展现状 2
1.3 剪切机设计内容和方法 3
2.红枣切片机的研制方案 3
2.1红枣切片机机的要求 3
2.2系统方案原理图 4
3.结构设计计算 4
3.1传动部分的设计 4
3.2传送部分的设计 8
3.3机壳设计 9
4各部分结构的校核与计算 10
4.1轴承的校核 10
4.2键的校核 11
4.3轴的计算校核 12
总 结 15
致 谢 16
参考文献 17

1绪 论
1.1 选题的背景和目的
剪切机有各种类型，平刃剪、斜刃剪、圆盘剪和飞剪。平刃剪用于剪切方坯，斜刃剪用于剪切板材，而圆盘剪广泛用于纵向剪切厚度小于20~30毫米的钢板及薄带钢。而飞剪用于剪切运动着的轧件，其剪刃有平刃、斜刃和圆盘式飞剪。
圆盘式剪切机由于刀片是旋转的圆盘，因而可连续纵向剪切运动钢板和带钢。圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘切齐和剪切或者切成窄带钢，根据其用途可分为剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。
剪切板边的圆盘剪，每个圆盘刀片均以悬臂的形式固定在单独传动的轴上，刀片的数目为两对。这种圆盘剪用于厚板精整加工线。板卷的横切机组和连续酸洗机组等作业线。剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组，连续退火和渡锌机组等作业线上。将板卷切成窄带钢，作为焊管坯料和车圈的坯料等。这种圆盘剪的刀片数目是多对的，一般刀片都固定在两根公用的运动轴上，也有少数的圆盘刀片是固定在独立的传动轴上的。
这次选圆盘式剪切机作为设计题目是在对1700横切机组的调研的背景下进行的。1700横切机组使用多年，其中圆盘剪使用过程中存在一些问题。该厂对该剪切机也进行了多次改造。圆盘剪使用过程中传动系统精度底，径向调整机构和刀片侧向调整精度低，迫切要求更新和改造设计。
这次设计的目的就是通过设计对主轴传动系统，刀片侧向调整机构，特别是各个机构中的传动部分进行设计。通过设计过程掌握圆盘剪单体机械设备的设计方法，使所学的理论知识和实际结合起来，提高设计能力，独立分析能力和绘图技术，进行规范化的的训练为今后的工作打下有力的基础。
1.2 圆盘式剪切机国内外的发展现状
剪切机有下列几个机构组成：刀盘旋转传动系统，刀盘径向调整和刀片的侧向调整，剪切宽度的调整等。剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。
早期圆盘式剪切机速度较低，圆盘式剪切机刀片旋转是用电机通过齿轮传动，以及和万向连接轴来实现的。刀盘径向间隙调整用电机通过蜗杆蜗轮传动是偏心套转动来实现的。而刀片侧向间隙是 用手动通过蜗轮传动使刀片轴轴向移动来完成的。
圆盘剪后设置碎边剪，将剪切下来的板边剪成碎段送到下面的滑槽中，也可对剪下来的薄板边用卷取机卷起来，然后停车卸卷。为了使切下来的板边的钢板平直，在出圆盘剪时切边应向下弯曲，现在采用上刀片轴相对下刀片轴移动一个不大的距离或者上刀片直径比下刀片直径小一些来实现。
分条圆盘剪为了提高工作效率，从而采用了两套机架，轮流使用，整体更换使设备的维修性提高，但投资费用大。
1.3 剪切机设计内容和方法
1、通过靠工厂调研，了解同类圆盘剪生产中存在的问题，查阅相关资料掌握圆盘剪的发展现状。
2、制定圆盘剪设计方案，在认真研究，有创新和改进，方案合理，并进行方案评述。
3、进行设计计算，保证机件强度和刚度，计算公式采用要有依据。
4、画出总图，部分部件图和零件图，利用计算机绘图。
5、对设计中控制系统提出要求，选择润滑方法。
6、试车方法和维修技术，保证维修方便。
7、对设备进行经济分析和评价，降低设计成本。
2红枣切片机的研制方案
2.1红枣切片机机的要求
2.1.1主要技术参数要求：
电源：220V 50Hz
功率：370W
工作方式：电动
生产能力：100kg/小时左右
适用红枣尺寸：长 30mm 宽 20mm
　外型尺寸：1500×1200×800mm
重量：65kg
2.1.2 产品设计要求
(1)提高效率：一台设备的工作效率等同于20个人工的工作效率；
(2)使用安全，维修方便：在整体设计中考虑机器的安装、调整和开机以及设备的维修、保养和维护，使零部件更换方便，尽量做到通用化、标准化；
(3)降低成本：为了提高产品质量，要求设备精度和自动化程度高，但设备的售价也相应提高，因此设计时，要结合生产工艺要求，对相关因素进行综合考虑。
(4)加工质量高：确保红枣被轴向切成圆片状
2.2系统方案原理图
2.2.1红枣切片机的工作原理
红枣切片机通过料斗将红枣置于槽型传送带上，由槽型传送带和平板震动器的作用下将红枣均匀整齐排列在输送带上，经过导料板，将红枣以统一形态送至圆盘刀处，经过圆盘刀和橡胶辊的作用达到切片的目的。
2.2.2系统方案构成
切片机主要构成,如图2-1所示：
图2-1 总体三维图
1.橡胶辊 2.圆盘切刀 3.传送带主动轮 4.传送带 5.下料滚轴 6.皮带轮
3结构设计计算
根据本课题所选的方案，将该半自动旋盖机的结构分为四个部分：动力部分、剪切部分、物料输送部分和机壳部分。
3.1传动部分的设计
3.1.1电动机的选择
其技术数据如下：额定功率：0.75KW，满载转速：1400r/min 。电机所需功率为P=P/η=1900×1.3/1000×0.759=3.25KW。根据2.2转速转矩计算，电动机轴转矩Td=5.1N•M 各转动轴功率P1=0.72KW P2=0.68KW，所以确定Y系列电动机。
Y系列三相异步电动机具有国际互换性特点其中，Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘铁屑等杂物侵入电电动机内部之特点，B级绝缘，工作环境不超过＋40°C相对湿度不超过95％，海拔不超过1000m，额定电压220V，频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上。这里即选用此系列电动机。
查取电动机参数。比较选择Y系列三项异步电动机在2.2节中求出工作机至少需要功率3.25kW，在不小于此功率前提下，选取额定功率至少4kW的电动机，有如下备选型号Y112M-2，Y112M-4，Y132M1-6，Y160M1-8，其中Y112M-2型磁极少体积小，价格较低，但其转速高会使传动比增大；Y160M1-8型转速低，磁极多，重量大，成本高，这两种电动机不宜在此处选用，通过比较选用Y112M-4-B3型电动机。扭转转矩：2.2，额定转矩：2.3
3.1.2传动装置总体传动比的确定及传动比的分配
总传动比
3.1.3确定各轴转速、转矩
3.1.4转速计算
小锥齿轮轴转速
大锥齿轮转速
3.1.5转矩计算
对电动机轴：
对各转动轴：
功率：

转矩：

3.1.2 带传动设计计算
(1)确定设计功率PC
由《机械设计基础》表13—8查得=1.1
PC=×P （3-5）
=1.1×0.3=0.33 kw
(2)选取V带的型号
根据PC和n0由《机械设计基础》图13-15确定，因工作点处于Z型区，故选Z型。
(3)确定带轮基准直径、
①选择小带轮直径
由《机械设计基础》表13-9确定=80mm
②验算带速V
V==5.78m/s （3-6）
在5—25m/s之间，故合乎要求
③确定从动轮基准直径
查《机械设计基础》表的13-9取=200mm
=2.5=200mm
④实际从动轮转速和实际传动比i
不计ε影响，若算得与预定转速相差5％为允许。
==2OO/80=2.5(误差为0)
(4)确定中心距a和带的基准长度Ld
①初定中心a0
本题目没有给定中心距，初步选定中心距
0.7(dd2+dd1)≤≤2(dd2+dd1) （3-7）
0.7（80+200）≤≤2(80+200)
196≤≤560
取=200mm
②确定带的计算基准长度Lc按式
≈2+(+)+ =1051.6㎜ （3-8）
③取标准Ld按《机械设计基础》表的13-9取=200mm
表13-2取=1000㎜
④确定中心距a按《机械设计基础》式13-16
=+=225.8㎜ （3-9）
调整范围
amax=a+0.03Ld=255.8mm （3-10）
amin=a-0.015Ld=210.8mm （3-11）
(5)验算包角α
α≈180°+×60° （3-12）
=152°＞1200 符合要求
(6)确定带根数z按《机械设计基础》式13-15
Z≥ （3-13）
由式13-14单根V带所能传递的功率
=(++ ) （3-14）
由《机械设计基础》表13-7包角修正系数
=0.92
=(++)=0.62kw （3-15）
V带的根数
Z≥=0.33/0.62=0.53
取Z=1根
(7)确定初拉力F0按《机械设计基础》式13-1
F0=500(-1)+q （3-16）
=47.55N
(8)计算轴压力Q
按《机械设计基础》式13-1
Q=2F0zsin=95.55Ｎ （3-17）
3.2传送部分的设计
3.2.1传送带的机械结构

工作原理如下：传送带采用带有槽的传送带，当红枣置于传送带上时，通过控制红枣的大小和槽的大小，在平板振动器的高频震动作用下使红枣均匀定向排列在输送带上，传送带由传送带主动轮带动，以一定速度运动，从而达到将红枣均匀定向输送到圆盘刀处。
3.2.2圆盘刀与橡胶辊组成的切片装置的机械结构

工作原理如下：排列均匀的红枣通过输送带传送至导料板，平顺的滚入圆盘刀和橡胶辊的交接处，圆盘刀是等距排列的刀片组成，将红枣切成符合工艺要求的圆片状枣片，由下方的集料器收集，从而完成剪切过程。
3.3机壳设计
3.4.1机壳材料
机座材料应根据其结构、工艺、成本、生产批量和生产周期等要求正确选择，常用的有：
铸铁和钢。
铸铁容易铸成形状复杂的零件；价格较便宜；铸铁的内摩擦大，有良好的抗振性。其缺点是生产周期长，单件生产成本较高；铸件易产生废品，质量不易控制；铸件的加工余量大，机械加工费用大。
常用的灰口铸铁有两种：HT200适用于外形较简单，单位压力较大（p>5公斤/厘米2）的导轨，或弯曲应力较大的（σ≥300公斤/厘米2）床身等；HT150的流动性较好，但机械性能稍差，适用于形状复杂而载荷不大的机座。若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，应采用耐磨铸铁。
用钢材焊接成机架。钢的弹性模量比铸铁大，焊接机架的壁厚较薄，其重量比同样刚度的机座约轻20%~50%；在单件小批量生产情况下，生产周期较短，所需设备简单；焊接机架的缺点是钢的抗振性能较差，在结构上需采取防振措施；钳工工作量较大；成批生产时成本较高。
本设计的机座采用的是45钢，45钢属于调质钢，经淬火加高温回火后，具有良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和韧性都较高的机械零件，如轴类零件。这类钢在机械制造中应用最广泛，其中以45钢最为突出。
3.4.2时效处理
制造机座时，铸造（或焊接）、热处理及机加工等都会产生高温，因各部分冷却速度不同而收缩不均匀，使金属内部产生内应力。如果不进行时效处理，将因内应力的逐渐重新分布而变形，使机座丧失原有的精度。
时效处理就是在精加工之前，使机座充分变形，消除内应力，提高其尺寸的稳定性。常见的方法有自然时效、人工时效和振动时效等几种，其中以人工时效应用最广。
4各部分结构的校核与计算
4.1轴承的校核
凸轮轴深沟球轴承6206的校核:
此凸轮轴承是一对深沟球轴承。参照设计手册，设定其工作寿命为5000h。
在锁盖机中，该轴承在正常情况下不受或者受轻微的轴向载荷。但是考虑到不正常情况的发生，设所受轴向载荷与径向动载荷之间有
（4-1）
则根据《机械设计》表13-5，可知求该情况下当量动载荷应用《机械设计》式（13-8a）有
（4-2）
参照《机械设计》，取；
参照《机械设计手册》，取；
参照《机械设计手册》，取其极大值；
设该轴承对上的单个轴承的轴向载荷 ，
取其径向载荷。
则：

取转速

根据《机械设计》，求轴承应有的基本额定动载荷值
（4-3）
参照《机械设计手册》知，6205轴承的基本额定动载荷

验算6205轴承的寿命，根据《机械设计》式13-5
（4-4）
故选择该对深沟球轴承6205符合设计要求。
4.2键的校核
普通平键（A型）的强度条件为
（4-5）
普通平键（C型）的强度条件为
（4-6）
式中 ——传递的转矩，单位为；
——键与轮毂键槽的接触高度，，此处为键的高度，单位为；
——键的工作长度，单位为，A型圆头平键，C型圆头平键这里为键的公称长度，单位为；为键的宽度，单位为；
——轴的直径，单位为；
——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为；
对于C型
公称转矩为
（4-7）
在传动过程中，考虑每级功率传递效率为0.9。则过渡齿轮轴49、凸轮轴28、主轴71的相应公称转矩为：

对于三根轴来说，过渡齿轮轴49和凸轮轴28上面的键均较为安全。下面对主轴71上的键进行校核。均选择其最危险的键进行校核。
取主轴71上最危险的键进行校核
（4-8）
故此主轴71上键安全。
4.3轴的计算校核
根据轴的强度条件
(4-9)
=60Mpa
故得到过渡齿轮轴49、凸轮轴28以及主轴71的最小直径为

而实际过渡齿轮轴49的最小直径为25mm，凸轮轴28的最小直径为25mm，主轴71的最小直径为22mm，均大于所求的最小直径，可以证明，上述各轴均符合强度要求。
由于主轴71受力较过渡齿轮轴49及凸轮轴28复杂，再按弯扭合成应力校核轴的强度。
根据轴的结构图(图9)，深沟球轴承作为支点，因此作为简支梁的轴的支撑跨距为113mm。

图 4-1 主轴的结构图
从主轴的结构图可以看出截面B是主轴的危险截面，为了计算需要，将支反力取为一瓶装满1000水的瓶子的重力的20倍。

现将计算出截面B处得，,及的值如下。
弯矩：

所以总弯矩为：

所以扭矩为：

按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面B)。根据以上数据，及轴单项旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力
(4-10)
前以确定主轴的材料为Q235A， 。因此，
故主轴安全。

总 结

本课题所设计的自动红枣切片机以电机为动力，巧妙运用震动和槽型传送带解决红枣在进入切刀时的形态，切片工艺性能好，生产能力高，具有良好的应用价值及市场潜力。
此毕业设计是我对大学四年学习的总结和考验。此次毕业设计总和运用了我大学四年所学的专业知识和理论知识。通过本次设计，使我进一步认识了并设计了一台完整机器的全过程。巩固了我学的知识，为以后的工作打下了一定基础。
由于本次是基于理论的，缺乏实践经验，本次设计成果如用于实践生产中会造成或多或少的材料浪费，也可能会有设计不过合理的地方，导致机器不能正常工作。
总的来说通过此次毕业设计也有一些心得：设计中，曾多次到学校图书馆查阅资料相关的资料，使我增强了个人查阅资料的能力，还让我开阔了视野。在此次毕业设计中采用了autoCAD、solidworks等软件进行辅助设计，让我对这些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在设计过程出现了一些客观不足的问题，没有实践的条件，缺乏实践经验。
致 谢

经过这几个月的努力，在各位老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持下，本次毕业设计已圆满结束，由于自身经验的匮乏和学习上的欠缺，整个设计中肯定还存在尚未发现的缺点和错误，设计上还有许多考虑不周全的地方，恳请评阅的各位老师，多予指正，不胜感激在我将在以后工作中一定会逐步改正。
首先，我要特别感谢指导老师这段时间对我的悉心指导。每次与导师见面的时候，指导老师总是会仔细询问我们的设计状况，我设计内容中遇到困难，指导在百忙之中通过邮件来给我指出错误并附加说明，细心的为我讲解设计中的疑惑，让我改正，让我能更好的完成毕业设计。他严谨的治学和科研精神是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。
其次，我要感谢大学里所有给予我知识的老师。正是有了你们的教导，我学到了丰富的专业知识，使自己的知识储备得到了升华。你们无私的奉献促使我们尽早的成长起来，我们坚实的翅膀源于你们不懈的滋养。等到参加工作时，我们将去实现我们的伟大理想，将你们所授尽数回报社会。我还要感谢这段时间同学们对我的帮助，当我遇到不懂的题目时，他们也是尽自己所能来为我讲解。
最后，我要感谢我伟大的母校，感谢与我朝夕相伴四年的朋友。四年时光，如梭如梦，我们又要各自奔天涯。留恋学校的一草一木，怀念那平凡的每一天。四年的学习生活，酸甜苦辣一一饱尝，无论是开心时的愉悦，还是失落时的惆怅；无论是入校时的迷茫，还是毕业时的感伤，都将化作永久的记忆深深地镌刻在我心里。相信这份缘分，更要珍惜这份缘分。
再一次感谢所有给予我帮助的人，愿你们永远快乐！愿母校明天会更好！

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