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附錄
中文翻譯
多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工空間凸輪的刀具軌跡生成方法和誤差控制方法
容勝理 陳華社
摘要：在這篇文章中，基于齊次坐標(biāo)變換和共軛曲面理論基礎(chǔ)，提出了一種刀具軌跡生成方法來(lái)加工空間凸輪，以建立這一類產(chǎn)品之間的設(shè)計(jì)和制造。對(duì)設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品之間的表面數(shù)學(xué)錯(cuò)誤（弦偏差）的進(jìn)行了分析和使用，并以此為基礎(chǔ)選擇刀具軌跡控制點(diǎn)。此外，發(fā)達(dá)國(guó)家的刀具軌跡生成方法是通過(guò)仿真切削軟件與實(shí)體模型來(lái)驗(yàn)證。這也是通過(guò)在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床對(duì)模型材料進(jìn)行軌跡切削的驗(yàn)證。結(jié)果表明，該凸輪表面的數(shù)學(xué)錯(cuò)誤可控制在誤差允許的范圍內(nèi)。
1 引言
在制造業(yè)中，凸輪是必不可少的機(jī)械零件。加工凸輪輪廓是一個(gè)復(fù)雜的和精確的任
務(wù)。凸輪設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的傳統(tǒng)方法是時(shí)間長(zhǎng)，容易出錯(cuò)，尤其是空間凸輪機(jī)構(gòu)。空間凸輪
機(jī)構(gòu)，例如變螺距絲杠的織機(jī)組織，和軋輥齒輪凸輪自動(dòng)換刀裝置，通常是通過(guò)特殊機(jī)
器制造的。制造工廠往往保密其制造技術(shù)，很少有發(fā)表的論文涉及這個(gè)課題。由于越來(lái)
越多地使用電腦進(jìn)行設(shè)計(jì)及制造，傳統(tǒng)的加工生成空間凸輪表面的技術(shù)已被多軸數(shù)控加
工和CAD / CAM軟件所取代。不過(guò)，商業(yè)CAD / CAM系統(tǒng)所生成的一般用途的多軸
數(shù)控加工程序，無(wú)法生成這種設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮誤差的空間凸輪表面。從空間凸輪的表面
幾何形狀的角度來(lái)看，許多研究人員在合成凸輪表面幾何形狀時(shí)利用了共軛曲面理論；
而另一種做法是基于理論。不過(guò)，在上述工作中，沒(méi)有提供加工方法和機(jī)床設(shè)置說(shuō)明。
從空間凸輪加工的角度來(lái)看，Litvin 及Guttman 調(diào)查研究了機(jī)床的準(zhǔn)雙曲面螺旋錐齒輪
裝置的不同制造方法。最近，Yan和同伴L(zhǎng)in 和Csai合作進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造變螺距絲杠和
滾子凸輪齒輪。然而，在他們的工作中未提及在刀具軌跡生成的過(guò)程中對(duì)于已加工表面
誤差的控制。在篇文章里，選定了一種所謂的滾子凸輪自動(dòng)換刀裝置的空間凸輪，以展
示提出的刀具軌跡生成和誤差控制方法。刀具軌跡控制點(diǎn)是計(jì)算出來(lái)的，建立在弦偏差
的基礎(chǔ)上，以確保加工的精確度。發(fā)達(dá)國(guó)家的刀具路徑被后來(lái)的加工人員轉(zhuǎn)換為分析數(shù)
控代碼表達(dá)，同時(shí)考慮到運(yùn)動(dòng)學(xué)中關(guān)于5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的描述。核實(shí)驗(yàn)證的數(shù)控程序，一
種切削仿真軟件--VERICUT技術(shù)，被用來(lái)模擬切割的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)。切削軌跡實(shí)驗(yàn)也
是用模型材料來(lái)演示并且說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā)的方法。
2 凸輪表面幾何形狀的推導(dǎo)
如圖所示，輥齒輪凸輪機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)操縱弧面凸輪和6圓柱滾子塔式結(jié)構(gòu)。1，是
用來(lái)作為一個(gè)例子，圖中有坐標(biāo)系統(tǒng)的定義。2，坐標(biāo)系統(tǒng)的O,X,Y,Z連接在固定的框架上。移動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)，，分別與弧面凸輪，塔式結(jié)構(gòu)滾子相關(guān)聯(lián)。綜合各嚙合滾子的情況，所有滾子按順序編號(hào)，第一個(gè)滾子標(biāo)示為“（1）“第六個(gè)滾子標(biāo)記為”（6）“（圖1）。則第i個(gè)嚙合滾子的角度可以描述如下：
=（i－1）×60
采用4×4齊次坐標(biāo)變換矩陣，坐標(biāo)系統(tǒng)的相對(duì)位置和方向與第i個(gè)嚙合滾子相關(guān)聯(lián)，至于坐標(biāo)系統(tǒng)則與弧面凸輪相關(guān)聯(lián)，，如下可以得到：
其中，代表坐標(biāo)系統(tǒng)的相對(duì)變換矩陣，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)；“C”和“S”分別是指余弦和正弦職能。共軌曲面方程，在矩陣形式中關(guān)于第I個(gè)嚙合滾子，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)，可以用輕輥半徑r，曲線坐標(biāo)系的嚙合表面u和來(lái)表示；
現(xiàn)在，可以通過(guò)將公式（3）轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)系統(tǒng)，得到理想的表面輪廓方程，
坐標(biāo)系統(tǒng)中，第i個(gè)嚙合滾子的表面單位正常，在微分幾何基礎(chǔ)上，2可以從公式（4）得到：
根據(jù)該共軌曲面理論，在正常的矢量方向接觸點(diǎn)，這兩個(gè)共軌曲面沒(méi)有相對(duì)速度，極角可由以下公式確定：
（6）
其中t是時(shí)間變量換位矩陣。D是微分算子，上標(biāo)“T”是指換位矩陣。而代以公式（4）及（5）納入上述方程解決，得
因此，相對(duì)應(yīng)第i個(gè)嚙合滾子，完整的弧面凸輪表面輪廓及特定的投入產(chǎn)出關(guān)系可以由公式（4），（7）來(lái)描述。
3 加工輥齒輪凸輪的刀具位置
為加工共軌曲面輥齒輪凸輪，應(yīng)該得出刀具尖端中心的位置和工具軸的方向，即刀具位置。生成方法是使用具有相同的嚙合滾子的圓筒形刀具完成切削過(guò)程。據(jù)圖2，相對(duì)應(yīng)第i個(gè)嚙合滾子，坐標(biāo)系統(tǒng)的是與刀具尖端的中心相對(duì)應(yīng)的。在坐標(biāo)系統(tǒng)中，刀具的位置可表示為：
U是嚙合滾子表面的曲線坐標(biāo)，也是刀具的切削深度。第三和第四欄的，在坐標(biāo)體系中，分別代表刀具主軸的前進(jìn)方向和刀具尖端中心的位置。此外，由于刀具是一個(gè)旋轉(zhuǎn)刀具，和方向，不是很重要，并由問(wèn)號(hào)標(biāo)注，因此，在這里可以忽略。
值得注意的是，刀具的運(yùn)動(dòng)和工件是相對(duì)的，就像在加工運(yùn)作過(guò)程中嚙合滾子與弧面凸輪相對(duì)一樣。這一事實(shí)表明，理想的刀具的位置，應(yīng)該轉(zhuǎn)化到坐標(biāo)系中，可以計(jì)算如下：
為生成凸輪輪廓，公式（9）形成了所期望的刀具位置數(shù)據(jù)，不僅為粗銑有效，而且為完成銑削也有效。在粗略的操作中，要用圓筒形銑刀與刀具半徑小于滾子的刀具，刀具的切削深度限制在0≤u≤1，根據(jù)公式（9）,粗略地運(yùn)算后，整體的運(yùn)行是由使用圓筒形形式軋機(jī)與大小相同的滾子來(lái)完成，切削深度u=1
4 小結(jié)
本文介紹了一種生成刀位文件的方法，通過(guò)齊次坐標(biāo)變換矩陣，在五軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床上制造空間凸輪。在弦偏差的基礎(chǔ)霍桑選擇切削路徑上的控制點(diǎn)，通過(guò)共軌理論獲得表面幾何形狀。轉(zhuǎn)換器已被發(fā)明出來(lái)了，用于將刀位文件轉(zhuǎn)換到五軸數(shù)控程序。從說(shuō)明問(wèn)題的例子的制造模型上看，它表明擬用方法的實(shí)際應(yīng)用，也適用于各種空間凸輪制造業(yè)。
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
論文（設(shè)計(jì)）題目： 螺旋式榨油機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)：2005183110 姓名： 李翔 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： 楊敦國(guó) 系主任： 周友行
一、主要內(nèi)容及基本要求
1．繪制螺旋式榨油機(jī)的總裝配圖及零部件圖，折合A0圖紙共3張，繪制的圖紙應(yīng)符合國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)，視圖布置合理，圖面清晰。
2．編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份，內(nèi)容包括 ⑴ 對(duì)我國(guó)螺旋式榨油機(jī)領(lǐng)域的使用狀況， ⑵必須有反案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)敘述，說(shuō)明書(shū)的文字通訊符合工程語(yǔ)言。
3．外文譯文，數(shù)量為2000-2500漢字。
二．重點(diǎn)研究的問(wèn)題
1．研究螺旋式榨油機(jī)的擠壓機(jī)理。
2．研究螺桿送料機(jī)構(gòu)的壓力計(jì)算。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
市場(chǎng)調(diào)查，收集專利文獻(xiàn)及相關(guān)資料。
第1、2周
2
方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)。
第3、4周
3
繪制總裝配圖及零部件圖。
第5—12周
4
編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
第13周
5
外文譯文
第14周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
1、有關(guān)螺旋擠壓機(jī)理的文獻(xiàn)資料。
2、有關(guān)擠壓物料的物理化學(xué)特性。
3、胡繼強(qiáng).食品機(jī)械與設(shè)備：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998
4、蔣迪清，唐偉強(qiáng).食品通用機(jī)械與設(shè)備：華南理工大學(xué)出版社，2003
5、陳斌.食品加工機(jī)械與設(shè)備：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
6、中國(guó)農(nóng)機(jī)研究院主編.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：機(jī)械工業(yè)出版社，1989
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
題 目：螺旋式榨油機(jī)的設(shè)計(jì)
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 2005183110
姓 名： 李 翔
指導(dǎo)教師： 楊 敦 國(guó)
完成日期： 2009--6—10
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) 2005183110 姓名 李翔 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 螺旋式榨油機(jī)的設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；
4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文
（設(shè)計(jì)）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
評(píng)閱人：
2009年6月 日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn)
學(xué)號(hào)： 2005183110 姓名： 李翔 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 31 頁(yè) 圖 表 5 張
論文（設(shè)計(jì)）題目： 螺旋式榨油機(jī)的設(shè)計(jì)
內(nèi)容提要：主要是對(duì)螺旋榨油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中包括壓榨部分，傳動(dòng)部分，機(jī)架部分，出油裝置及進(jìn)料等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括對(duì)輸入端電動(dòng)機(jī)功率／轉(zhuǎn)速的選擇。帶及帶輪的選擇及設(shè)計(jì)。變速箱中齒輪的設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)，軸承、鍵、聯(lián)軸器的選擇及相關(guān)的計(jì)算、校核。榨螺榨籠的設(shè)計(jì)等。其中榨螺和榨籠是榨油機(jī)的主要工作部件。榨螺部分主要有榨螺軸和榨螺（共3節(jié)）．調(diào)餅頭．鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺栓等組成．榨螺的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足榨螺間的裝配要求．榨螺間裝配必須嚴(yán)密．用鎖緊螺母將其夾緊．防止油餅滲入榨螺孔內(nèi)，影響榨螺的順利拆卸．榨籠的榨膛由兩部分組成．前段由榨條組成，后段落由榨圈組成．變速箱的設(shè)計(jì)應(yīng)注意互相間的配合關(guān)系，傳動(dòng)比及扭矩是否滿足工作條件等．
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)
答辯小組組長(zhǎng)：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見(jiàn)
答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
目 錄
目錄………………………………………………………………………………………1
摘要 ………………………………………………………………………………3
第1章 前言 ……………………………………………………………………5
1.1選題的背景、目的和意義 ………………………………………………5
1.2螺旋榨油機(jī)的工作原理 …………………………………………………5
1.3 榨油的工藝流程 ………………………………………………………5
1.4設(shè)計(jì)榨油機(jī)的程序 ……………………………………………………6
1.4.1 計(jì)劃階段 ………………………………………………………6
1.4.2 方案設(shè)計(jì)階段 …………………………………………………6
1.4.3 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 …………………………………………………7
1.6 整體傳動(dòng)比的分析計(jì)算 ………………………………………………………7
第2章 螺旋榨油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………………8
2.1 電動(dòng)機(jī)的選取 …………………………………………………………8
2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………8
2.3 螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定 …………………………………………9
2.3.1 榨膛的容積比ε ………………………………………………9
2.3.2 進(jìn)料端榨膛容積比Vj的計(jì)算 …………………………………10
2.3.3 功率消耗 ………………………………………………………10
2.3.4 榨堂壓力 ………………………………………………………10
2.4 榨螺軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………10
2.4.1 榨螺軸尺寸表 …………………………………………………10
2.4.2 榨螺齒型 ………………………………………………………11
2.4.3 榨螺材料 ………………………………………………………11
2.5 Ⅰ軸和嚙合齒輪的計(jì)算 ……………………………………………11
2.5.1 齒輪的選用 ……………………………………………………11
2.5.2 確定小齒輪的齒型參數(shù) ………………………………………14
2.6 軸的計(jì)算校核 …………………………………………………………15
2.6.1 選材及表面預(yù)處理 ……………………………………………16
2.6.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算和校核 ………………………………………………17
2.7帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………18
2.8 鍵的選擇設(shè)計(jì) …………………………………………………………21
2.8.1 鍵的選擇 ………………………………………………………21
2.8.2 鍵的校核計(jì)算 …………………………………………………21
2.9 軸承的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………22
2.9.1 軸承壽命 ………………………………………………………22
2.9.2 驗(yàn)算軸承壽命 …………………………………………………22
第3章 螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………23
3.1 榨螺軸的設(shè)計(jì) …………………………………………………………23
3.2 榨籠的構(gòu)造 ……………………………………………………………23
3.3 齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造 ………………………………………23
3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………23
3.5 調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì) ………………………………………………………24
3.6 鍵的選擇 ………………………………………………………………24
3.6.1 Ⅰ軸上的鍵 ……………………………………………………24
3.6.2 Ⅱ軸上的鍵 ……………………………………………………24
3.6.3 芯軸上的鍵Ⅰ …………………………………………………24
3.6.4 芯軸上的鍵Ⅱ …………………………………………………24
3.7 滾動(dòng)軸承的選擇 ………………………………………………………25
3.7.1 Ⅲ軸上的軸承的選擇 …………………………………………26
3.7.2 Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承 ……………………………………………28
3.8 榨螺軸與齒輪軸的聯(lián)接設(shè)計(jì)…………………………………………28
第 4 章 結(jié)束語(yǔ) ………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………31
螺旋式榨油機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：本論文主要是對(duì)螺旋榨油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中包括壓榨部分，傳動(dòng)部分，機(jī)架部分，出油裝置及進(jìn)料等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括對(duì)輸入端電動(dòng)機(jī)功率／轉(zhuǎn)速的選擇。帶及帶輪的選擇及設(shè)計(jì)。變速箱中齒輪的設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)，軸承、鍵、聯(lián)軸器的選擇及相關(guān)的計(jì)算、校核。榨螺榨籠的設(shè)計(jì)等。其中榨螺和榨籠是榨油機(jī)的主要工作部件。榨螺部分主要有榨螺軸和榨螺（共3節(jié)）．調(diào)餅頭．鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺栓等組成．榨螺的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足榨螺間的裝配要求．榨螺間裝配必須嚴(yán)密．用鎖緊螺母將其夾緊．防止油餅滲入榨螺孔內(nèi)，影響榨螺的順利拆卸．榨籠的榨膛由兩部分組成．前段由榨條組成，后段落由榨圈組成．變速箱的設(shè)計(jì)應(yīng)注意互相間的配合關(guān)系，傳動(dòng)比及扭矩是否滿足工作條件等．
本機(jī)適用于榨取菜籽、花生仁、芝麻、棉籽仁、大豆、椰子、茶籽、葵花籽等植物油脂。（根據(jù)用戶需要，可更換榨螺，用于榨取米糠等含油的油料。）
關(guān)鍵詞： 榨油機(jī)；花鍵軸；聯(lián)軸器；榨籠；變速箱；
Screw press machine design
Abstract: This paper is the overall structure of spiral design press. Including press parts, transmission parts, chassis parts, oil installations and feed, such as structural design. Including the motor input power / speed option. Belt and pulley selection and design. Transmission in gear design, shaft design, bearings, keys, couplings and related options, the check. Lo-pressed juice of the design of the cage. Lo-pressing and pressing one of the cage is the main working parts of the press. There are some pressing bolts screw pressing and pressing bolts (total of three). Transfer cake first. Locking nut and adjust the composition of bolts. Pressing bolts should be designed to meet the pressing requirements of the assembly between Lo. Pressing bolts must be tight between the assembly. Locking nut with its clamping. Screw-pressed to prevent the infiltration of cake, with adverse effects on the smooth progress of the demolition of pressing bolts. Pressing of the pressing chamber cage composed of two parts. By pressing the composition of the preceding Article, paragraphs after the circle formed by pressing. Transmission should be designed with attention to the relationship between each other, whether or not the transmission ratio and torque to meet the working conditions.
Applied to extract the local rapeseed, peanut, sesame, cottonseed kernels, soybeans, coconut, camellia, sunflower and other vegetable oil. (Based on user needs, can change the pressing bolts for the oil extract of rice bran oil, etc..)
Keywords: press; spline shaft; coupling; pressed cages; gearbox;
第1章 前言
1.1選題的背景、目的及意義
隨著我國(guó)人民生活水平不斷提高，尤其是人民收入的增加，食用油需用量將會(huì)不斷增加。
目前世界人均年食用油為14kg，我國(guó)人均年食用油約為7.4kg，只有世界人平均量的二分之一。預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)人均年食用油可達(dá)10kg。我國(guó)農(nóng)村是個(gè)大市場(chǎng)，在油脂加工設(shè)備方面，目前適應(yīng)于廣大農(nóng)村的油料加工機(jī)械應(yīng)當(dāng)是中小型的較為適用。因此，螺旋榨油機(jī)即為此而設(shè)計(jì)的。
螺旋榨油機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)的榨螺軸將料坯在榨膛內(nèi)連續(xù)推進(jìn)，由于榨螺上螺旋導(dǎo)程逐漸縮短或螺紋深度逐漸變淺，榨膛內(nèi)的空間容積（榨膛容積或空余體積）逐漸減小，從而產(chǎn)生壓榨作用，將油從榨籠縫隙中擠出，殘?jiān)鼔赫コ善瑺铒灒瑥某隹诙伺懦觥?
1.2 螺旋榨油機(jī)的工作原理
螺旋榨油機(jī)的工作原理概括為：榨油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，預(yù)處理好的料胚從料斗進(jìn)入榨膛，榨膛由榨條和榨圈組成。料胚由榨螺的螺旋逐漸推進(jìn)受到二次壓榨，壓榨力的來(lái)源是：料胚由1-2節(jié)榨螺向前推進(jìn)到3節(jié)榨螺，由于3節(jié)榨螺根徑逐漸增大（即牙形高度逐漸減小）螺紋逐漸加寬，從而榨螺與榨圈間的容積逐漸減小，進(jìn)而將料胚推進(jìn)到4節(jié)榨螺與5節(jié)榨螺處，榨膛容積增大，料胚被松散后繼續(xù)向前推進(jìn)。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)餅頭與出餅圈之間的間隙，控制出餅厚度，由于榨膛的特殊結(jié)構(gòu)，料胚在榨膛產(chǎn)生復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和很大的摩擦力，致使油料的纖維的膠體遭受破壞，在巨大的壓力下，油就從榨條縫隙和榨圈的出油槽中擠出來(lái)。
1.3榨油的工藝流程
油料在進(jìn)入油機(jī)前，需要過(guò)一系列的預(yù)處理，現(xiàn)以大豆為例，大豆的預(yù)處理為工序?yàn)椋?
大豆－清選－破碎（分離）－（粗軋）－軟化－軋胚－蒸炒－壓榨－毛油（豆餅）
1.4 設(shè)計(jì)榨油機(jī)的程序
一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量。制造過(guò)程對(duì)機(jī)器質(zhì)量所起的作用，本質(zhì)上就在于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。
1.4.1 計(jì)劃階段
在根據(jù)生產(chǎn)或生活的需要提出所要設(shè)計(jì)的新機(jī)器后，計(jì)劃階段只是一個(gè)預(yù)備階段。此時(shí)，對(duì)所要設(shè)計(jì)的機(jī)器僅有一個(gè)模糊的概念。
本設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)，考慮到時(shí)間有限，難度不能太大。于是在寒假開(kāi)始，做了較多的社會(huì)調(diào)查，使畢業(yè)設(shè)計(jì)盡量結(jié)合社會(huì)需求，與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。最后選螺旋式榨油機(jī)。
1.4.2 方案設(shè)計(jì)階段
方案設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)計(jì)能否很好的完成起著關(guān)鍵作用。在這一階段中曾選擇過(guò)多個(gè)方案，并分別進(jìn)行了分析。
機(jī)械取油設(shè)備有多種，其工作原理也不盡相同。如靜壓式，攪拌擠壓式，偏心回轉(zhuǎn)擠壓式，離心擠壓分離式等。經(jīng)過(guò)分析，上述機(jī)械取油設(shè)備都較為復(fù)雜，工作量較大，在畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)難于完成。
經(jīng)過(guò)比較，在老師的指導(dǎo)下，最后選擇了螺旋式榨油機(jī)，該機(jī)器相對(duì)簡(jiǎn)單一些，又適合我國(guó)農(nóng)村廣大市場(chǎng)的需要。因此，選擇該方案既接近我們的水平，也符合社會(huì)需要。
一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器較為簡(jiǎn)單的話，可靠性也相對(duì)好一些。相反，機(jī)器越復(fù)雜，保證可靠性的難度就越大。
本方案主要結(jié)合本專業(yè)三年來(lái)學(xué)習(xí)的課程，綜合運(yùn)用學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)和技能，學(xué)習(xí)解決實(shí)際問(wèn)題。
1.4.3 技術(shù)設(shè)計(jì)階段
方案設(shè)計(jì)階段結(jié)束后，進(jìn)入技術(shù)設(shè)計(jì)階段，技術(shù)設(shè)計(jì)階段的工作如下：
⑴ 機(jī)器的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)
根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)方案，確定原動(dòng)機(jī)的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）。然后，做運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算，從而確定各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度等）。
⑵ 機(jī)器的動(dòng)力學(xué)計(jì)算
結(jié)合零部件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，初步計(jì)算各主要零件所受載荷的大小及特性。
⑶ 零部件的工作能力設(shè)計(jì)
已知主要零部件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零部件的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)所依據(jù)的工作能力準(zhǔn)則，需參照零部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理地?cái)M定，本設(shè)計(jì)對(duì)主要零件的強(qiáng)度和軸承壽命等進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)計(jì)算決定零部件的基本尺寸。
⑷ 部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計(jì)
本階段的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)出部件裝配圖及總裝配草圖。再由裝配圖對(duì)所有零件的外形及尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。在此步驟中，需要協(xié)調(diào)各零部件的結(jié)構(gòu)及尺寸，全面地考慮所設(shè)計(jì)的零部件的結(jié)構(gòu)工藝性，使全部零件有最好的構(gòu)形。
⑸ 主要零件的校核
在繪制部件裝配草圖及總裝配草圖以后，所有零件的結(jié)構(gòu)及尺寸均為已知，在此條件下，再對(duì)一些重要的零件進(jìn)行精確的校核計(jì)算，并修改零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，直到滿意為止。
按最后定型的零件工作圖上的結(jié)構(gòu)及尺寸，繪制部件裝配圖及總裝配圖。
1.5 整體傳動(dòng)比的分析計(jì)算
在本設(shè)計(jì)中，考慮到實(shí)際情況，主軸轉(zhuǎn)速在60r/min左右為宜。以下為具體計(jì)算分析過(guò)程。
因?yàn)樵O(shè)計(jì)任務(wù)提供的電動(dòng)機(jī)是1440r/min、功率是7.5kW。根據(jù)帶輪傳動(dòng)比的要求，現(xiàn)初選傳動(dòng)比為3.5。則主軸轉(zhuǎn)速為
=1440/3.5=411.4 r/min
在主軸I與傳動(dòng)軸II、傳動(dòng)軸III之間有一個(gè)二級(jí)減速器，都為圓柱齒輪傳動(dòng)，考慮到各對(duì)齒輪傳動(dòng)比的適宜范圍，現(xiàn)取一級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為2，2級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為3。
得出傳動(dòng)軸III的轉(zhuǎn)速為68.57 r/min。
傳動(dòng)原理如圖
1.電動(dòng)機(jī) 2.小V帶輪 3.V帶 4.大V帶輪 5.圓柱齒輪 6.連軸器7.螺桿
第2章螺旋榨油機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 電動(dòng)機(jī)的選取
本設(shè)計(jì)適于大豆、菜籽等多種油料作物，對(duì)象是中、小型油廠，因此選取的電機(jī)功率不高。
電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y132M-4
額定功率 7.5KW ;
額定電流=8.8A ;
額定轉(zhuǎn)速 =1440 r/min ;
效率 η=84 % ;
功率因數(shù) cos?=0.82 ;
T max/TN =（最大轉(zhuǎn)矩）/（額定轉(zhuǎn)矩） = 2.3 ；
Tmin/TN =1.5 ;
2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
2.2．1 V帶輪的設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，輪槽工作面要經(jīng)過(guò)精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2μm）以減少帶的磨損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。
2.2.2 帶輪的材料
此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號(hào)為HT200
2.2.3相關(guān)計(jì)算
已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為7.5 kW，轉(zhuǎn)速 =1440 r/min，選取傳動(dòng)比為i=4，采用普通V帶傳動(dòng)。
1．確定計(jì)算功率P
由參考資料查得工作情況系數(shù) KA=1.1，故
P= KAP=1.17.5=8.25 kW
2．選取帶型
根據(jù)P， 由參考資料確定選用Z型
3．確定帶輪基準(zhǔn)直徑
取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=120 mm
則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=i d=4120=480 mm
4．確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
根據(jù) 0.7(dd1+dd2)
150°
三角膠帶的設(shè)計(jì)
1.計(jì)算功率Pc
Pc=KwP
P=7Kw,Kw=1.1,n=1440r/min
故Pc=7.7 Kw
2.選擇標(biāo)準(zhǔn)三角膠帶型號(hào)
根據(jù)三角膠帶選型圖查得,
型號(hào)為B
3.小帶輪直徑
D1=140mm
傳動(dòng)比:i=n1/n2
n2=140r/min,i=3
n1=420r/min
D2=n2i
D2=480mm
4.驗(yàn)算速度
v=πD1n1/60000
v=10.5m/s
B型膠帶最大允許范圍為25m/s,v=10.5m/s,故,符合要求.
5.計(jì)算中心距和膠帶極限長(zhǎng)度Lp
初定中心距
0.7(D1+D2)120°
合格
7.膠帶根數(shù)
P0=3.78
Z=P0/(P0+P0)KKlKq
K=0.92, Kl=1.03,Kq=0.8
Z=1.95
所以Z=2
2.8 鍵的選擇設(shè)計(jì)
2.8.1 鍵的選擇
鍵的截面尺寸b×h由軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。
鍵的長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定，即鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的長(zhǎng)度。
I軸 ：d=30 mm 處選用普通平鍵
鍵寬b×鍵高h(yuǎn) b×h =8×7 .
鍵L , L1=25mm,L2=56mm,
軸深度 t=4.0 mm
2.8.2 鍵的校核計(jì)算
假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為
σp=2T×103/(kld) ≤[σp ] （2.12）
T傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=9.126×104 N· mm
K鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.5×6=3 mm
l鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=L-b=56-8=48mm
d軸的直徑 d=30mm
[σp] 許用擠壓應(yīng)力 [σp ] =100～120 Mpa,
查表取 [σp]=110 Mpa
將數(shù)值代入公式
σp=2×9.126×10×103/(3×56×22)=55.309Mpa≤[σp]=110 Mpa
符合標(biāo)準(zhǔn)。擠壓強(qiáng)度夠了，剪切強(qiáng)度也夠了。
故，鍵的標(biāo)記為： 鍵8×56 .
2.9 軸承的設(shè)計(jì)
2.9.1 軸承壽命
Lh=106/(60n)(c/p)ε （2.13）
對(duì)于滾子軸承，ε=10/3,我們計(jì)算I軸的滾動(dòng)軸承為圓錐滾子軸承32306。
已知： n=418.6 r/min ,預(yù)期計(jì)算壽命Lh＇=5000h.
由公式得出，C
求比值 Fa/Fr=1284.3/2966=0.43Lh′=5000h （2.16）
故所選軸承為圓錐滾子軸承32306 ,滿足壽命要求 。
第3章 螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 榨螺軸的設(shè)計(jì)
榨螺軸是由芯軸，榨軸，出渣梢頭，鎖緊螺母，調(diào)整螺栓，軸承等構(gòu)成。裝配榨軸時(shí)，榨螺與榨螺之間必須壓緊，防止榨螺之間出現(xiàn)塞餅現(xiàn)象，必須擰緊鎖緊螺母，餅的厚度用旋轉(zhuǎn)的調(diào)整螺栓來(lái)控制。6個(gè)榨螺型號(hào)不同，材料為20# .
3.2 榨籠的構(gòu)造
榨籠是由上下榨籠內(nèi)裝有條排圈，條排，元排所構(gòu)成。條排24件，元排17件，還有壓緊螺母內(nèi)裝有出餅圈，榨膛的兩端分別于齒輪箱和機(jī)架相連接。
3.3 齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造
齒輪箱是由齒箱蓋，箱體，圓柱齒輪，傳動(dòng)軸，軸承，皮帶輪等構(gòu)成，可從頂部油塞孔加機(jī)油，從油標(biāo)處看油面高度。
入料器的組成主要有立軸，錐齒輪，軸承支座，固定板，錐斗等，使用自動(dòng)進(jìn)料器可以節(jié)省勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率。
3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
大三角帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸
基準(zhǔn)直徑 dd=330mm ,
帶輪寬B=(Z-1)e+2f=30.3 mm,
槽間距e=120.3 ，取e=12.3 mm .
第一對(duì)稱面至端面的距離 f=81 ,取f=9.15 mm ,
基準(zhǔn)線上槽深 ha=2.0 mm ,
外徑 da=dd+2ha=334 mm ,
最小輪緣厚 =5.5 mm ,取=10 mm .
基準(zhǔn)下槽深 hf=9.0 mm , 輪槽角φ=38° .
基準(zhǔn)寬度 bd=8.5 mm .
d1=(1.8～2)d=44 mm ,
d2=da-2(ha+hf+)=292 mm ,
h1=290=38.77 mm ,
h2=0.8h1=31.01 mm ,
b1=0.4h1=15.508 mm ,
b2=0.8b1=12.4064 mm ,
f1=0.2h1=7.754 mm ,
f2=0.2h2=6.202 mm ,
L=(1.5～2)d=30.3 mm .
3.5 調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)
調(diào)節(jié)裝置的主要目的是調(diào)節(jié)出渣的粗細(xì)，相應(yīng)的改變榨膛的壓力機(jī)構(gòu)，為抵餅圈整軸移動(dòng)或出餅圈同芯軸一起做軸向移動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，機(jī)架的受力能在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)節(jié)，但芯軸的軸2頭易損壞。由于采用整軸移動(dòng)或夾餅圈，因此螺栓連接松脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重，此裝置平穩(wěn)，低速重載的靜載荷，因此采用對(duì)頂螺母，兩螺母對(duì)頂擰緊后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用，工作載荷有變動(dòng)時(shí)該摩擦力仍然存在。
3.6 鍵的選擇
鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。
3.6.1 Ⅰ軸上的鍵
軸徑 d=22 mm ,
b×h=8×7 ,
L=180 mm ,
軸徑 d=28mm處的為普通平鍵，
公稱尺寸 b×h=8×7 ,
鍵長(zhǎng) L=70 mm ;
3.6.2 Ⅱ軸上的鍵
軸徑 d=28 mm ,
b×h=8×7 ,
鍵長(zhǎng) L=140 mm ;
3.6.3 芯軸上的鍵Ⅰ,
軸徑 d=35 mm ,
b×h=10×8 ,
鍵長(zhǎng) L=180 mm ;
軸的深度 t=5.0 mm .
3.6.4 芯軸上的鍵Ⅱ,
軸徑 d=35 mm ,
b×h=10×8 ,
鍵長(zhǎng) L=450 mm .
3.7 滾動(dòng)軸承的選擇
3.7.1 Ⅲ軸上的軸承的選擇
Ⅲ軸上的大齒輪 B=95 mm ,B200 , d=35 mm ,內(nèi)徑 D=35 mm ,D1=1.8D=63 , 輪轂厚t ,t==14 mm ,L=(1.2～1.5)D=52.5 mm , =(2.5～4)mn=108 , H1=0.8D=28 ,H2=0.8H1=22.4 ,C=H1/5=5.8 ,但要求 C10 ,取 C=10 ,S=H1/6 ,取 S=10 ；
選用芯軸上的軸承時(shí)，依據(jù)D1來(lái)選，D1=63 mm ,選調(diào)心滾子軸承，型號(hào)為22212 ,尺寸如下：
d=60 mm ,D=110 mm ,
B=28 mm ,
Cr=81.8 KN ,COr=122 ,
脂潤(rùn)滑 n=3200 r/min ,
重量 W=1.22 kg .
d2=75.7 mm ,D2=93.5 mm ,rmin=1.5 ,
安裝尺寸 damin=69 mm ,Damax=101 mm ,ramax=1.5 ;
計(jì)算系數(shù) e=0.28 ,Y1=2.4 ,Y2=3.6 ,YO=2.4 .
3.7.2 Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承
選用相同型號(hào)的軸承，圓錐滾子軸承，型號(hào)為32905 ;
軸徑 d=25 mm ,
基本尺寸
d=25 mm ,D=42 mm ,
T=12 mm ,
B=12 mm ,
C=9 ,COr=21 ,Cr=16 ,
W=0.064 kg ;
計(jì)算系數(shù)
e=0.32 ,Y=1.9 ,YO=1 ,
其他尺寸
a=8.7 ,rmin=0.3 ,r1min=0.3 ,ramax=rbmax=0.3 ,
=10°～18°,取=15
3.8 榨螺軸與齒輪軸的聯(lián)接設(shè)計(jì)
為了拆裝方便，本設(shè)計(jì)齒輪箱與榨籠采用法蘭盤(pán)連接。而榨螺軸與齒輪軸采用凸緣連軸器聯(lián)接，它是一種剛性聯(lián)軸器，其所要求聯(lián)接的兩軸必須嚴(yán)格對(duì)中，因此對(duì)機(jī)器安裝精度要求較高，否則會(huì)在軸中引起很大的附加應(yīng)力。
如圖3.1是利用絞制孔用螺栓聯(lián)接來(lái)實(shí)現(xiàn)兩軸的隊(duì)中，靠螺栓桿部承受剪切和擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)距。安裝時(shí)不用移動(dòng)軸，但絞孔加工較麻煩。
第四章 結(jié)束語(yǔ)
1．在設(shè)計(jì)螺旋榨油機(jī)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)的對(duì)象主要是大豆等油料作物，適用于中小油廠，因此所需要得零件的精度要求不高，但榨螺軸的成本比較高，為了提高榨油機(jī)的工作壽命，要求配合精度高一些。
2．設(shè)計(jì)采用二級(jí)減速器，這樣提高了出油效率。在進(jìn)料斗和機(jī)架的設(shè)計(jì)中，通過(guò)觀察成品機(jī)械，在不改變性能的情況下，盡量是機(jī)器靈便，占地面積小。在壓榨過(guò)程中，采用套裝式變導(dǎo)程二級(jí)壓榨，這比傳統(tǒng)的榨油機(jī)在性能上有了很大的改進(jìn)。
3. 本機(jī)械設(shè)計(jì)思想是連續(xù)型，因此出渣不能成餅狀，為了降低成本，設(shè)有設(shè)計(jì)接渣斗，如果為節(jié)省費(fèi)用，用編織袋代替亦能滿足要求。
4．出油口的設(shè)計(jì)，由于出油的位置是在壓力最大的地方，如果設(shè)計(jì)出油孔太大，渣亦會(huì)進(jìn)入油內(nèi)，影響油的質(zhì)量。
致謝
為期兩個(gè)半月的畢業(yè)設(shè)計(jì)基本完成，即將迎來(lái)畢業(yè)答辯?？梢赃@么說(shuō)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在本科階段的最后一次作業(yè)。四年的機(jī)械專業(yè)的學(xué)習(xí)，以畢業(yè)設(shè)計(jì)的形式來(lái)了一次大總結(jié)和大考驗(yàn)。在此，要特別感謝我的指導(dǎo)老師楊敦國(guó)老師！沒(méi)有楊老師的耐心指導(dǎo)，本設(shè)計(jì)難以完成。
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