家用電動面條機(jī)的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)老師 日 期 屆畢業(yè)設(shè)計 前 言 “北方面條，南方米飯”這句話概括了古代中國的地方主食的 特色 。由于古代中國 食品衛(wèi)生條件較差，相對于其他食品而言，經(jīng)過煮沸的面條最為潔凈，可以極大地 減少 腸胃疾病的發(fā)生，因此面條成為中國最常見的 食品 之一。在目前農(nóng)產(chǎn)品加工的機(jī)械化的背景下，傳統(tǒng)的手搟面條生產(chǎn)效率低、操作困難，買面條不經(jīng)濟(jì)劃算，還費(fèi)時費(fèi)力。適用于家庭使用的面條機(jī)受到了人們的追捧，因此家庭面條機(jī)的設(shè)計成為了設(shè)計課題。 本次的畢業(yè)設(shè)計參考了大型面條機(jī)的設(shè)計方案，對家庭面條機(jī)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行了設(shè)計和研究，從整體結(jié)構(gòu)而言，重點對壓面機(jī)的壓面機(jī)構(gòu)、切面部件、減速系統(tǒng)進(jìn)行了重點設(shè)計和研究。設(shè)計步驟首先在明確設(shè)計任務(wù)要求及其背景的情況下，查找資料并與老師深入溝通明確了設(shè)計綱領(lǐng)，并通過三維設(shè)計 Solidworks 對其中的重要部件做了設(shè)計并完成建模，并不斷優(yōu)化設(shè)計，最后繪制 CAD圖紙文件，完成了總裝圖和部件圖以及重要的零件圖。 關(guān)鍵詞： 家用電動壓面機(jī) ； 壓片機(jī)構(gòu) ； 輥刀 目 錄 1 引 言 ...................................................................................................................................... 1 1.1 國內(nèi)外面條機(jī)概況及發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................................................... 1 1.2 研究的目的與意義 ........................................................................................................................ 1 1.3 預(yù)期目標(biāo) ........................................................................................................................................ 1 1.4 任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行 性分析 .................................................................................... 1 1.5 重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 ................................................................................................ 2 2 面條機(jī)的設(shè)計思路和總體方案設(shè)計 .................................................................................. 2 2.1 設(shè)計思路 ........................................................................................................................................ 2 2.2 總體結(jié)構(gòu)圖 .................................................................................................................................... 3 2.3 工作原理 ........................................................................................................................................ 3 3 面條機(jī)主要部件的設(shè)計 ..................................................................................................................... 3 3.1 壓片機(jī)構(gòu)的設(shè)計說明 .................................................................................................................... 3 3.2 輥刀的設(shè)計說明 . ........................................................................................................................... 5 4 面條機(jī)傳動部件的設(shè)計 ..................................................................................................................... 6 4.1 電動機(jī)的選擇 ................................................................................................................................ 6 4.2 帶輪的設(shè)計 .................................................................................................................................... 6 4.3 齒輪的設(shè)計 .................................................................................................................................... 8 5 軸的 設(shè)計 .............................................................................................................................................. 12 5.1 軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .............................................................................................................................. 13 5.2 軸的設(shè)計計算 .............................................................................................................................. 13 總 結(jié) ........................................................................................................................................................ 15 致 謝 ........................................................................................................................................................ 16 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................................. 17 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 1 引言 1.1 國內(nèi)外面條機(jī)概況及發(fā)展現(xiàn)狀 面條作為中國的傳統(tǒng)美食，深受人們的喜愛，其發(fā)展歷史悠久，在世界各地也都有了屬于自己的面文化。面條的做法也演變出多種，撈、燜、炒、湯等各種做法，我們在全國各地甚至是全世界各地，都可以吃到美味的特色面條。例如世界性的代表 意大利面 ，國內(nèi)的 北京炸醬面 、河北撈面 、上海 陽春面 等，加上 節(jié)日 主題的 長壽面 ，面的 種類越來越多，也越來越受歡迎。使用機(jī)器生產(chǎn)面條還是二十世紀(jì)初才開始，但真正發(fā)展還是在解放后，截止去年年底全國面條機(jī)生產(chǎn)廠家已達(dá)四百余家，年產(chǎn)量達(dá)萬余臺。面條機(jī)的出現(xiàn)，更加推動了面條行業(yè)的發(fā)展，銷量也隨之增加。盡管時間不長，但人們對面條機(jī)的反饋還是不錯的，對產(chǎn)品還是比較認(rèn)可的。 面條機(jī)目前處于市場培育階段，在河南、山東等面食大省中面條機(jī)的發(fā)展速度驚人，銷售樂觀，走勢趨高。但是在南方城市，銷售前景不太好，起步較北方晚。但是，這并不影響面條機(jī)的發(fā)展，相信后期經(jīng)過市場的滲透和長期的 產(chǎn)品推廣 ，地域差異化明顯縮小，越來越多的消費(fèi)者選擇面條機(jī) [3]。為了滿足大多數(shù)人的需求，市場上的面條機(jī)也逐漸多了起來，面條機(jī)也逐漸走進(jìn)了家庭?？v觀世界面條機(jī)，現(xiàn)如今市場上出現(xiàn)的家用面條機(jī)大致可分為兩類：一類是擠壓型面條機(jī)；一類是碾壓式面條機(jī)。 1.2 研究的目的與意義 針對傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運(yùn)用機(jī)械原理，設(shè)計了家用面條機(jī)，以適應(yīng)市場。該面條機(jī)具有節(jié)能、體積小、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點。 隨著生活水平的不斷提高，生活節(jié)奏日益加快，飲食制作快捷化就自然想 到用飲食機(jī)械來代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工制作。市場上已經(jīng)出現(xiàn)許多如和面機(jī)、洗面機(jī)、面條機(jī)、餃子機(jī)等形狀各異、種類繁多的面食品加工機(jī)械，但是大多為大型面食品加工機(jī)械，家用加工機(jī)械并不多，且功能單一?？v觀世界面條機(jī) , 一方面向高生產(chǎn)率、全自動的方向發(fā)展 , 另一方面由敞開型向封閉型、重量輕、體積小、造型美 . 一次成條方向發(fā)展。隨著人們對食品各方面要求的提高，家用面條機(jī)開始受到家庭廚子的喜愛，面對全國廣大市場，家用面條機(jī)發(fā)展空間廣闊，經(jīng)濟(jì)前景好。 1.3 預(yù)期目標(biāo) （ 1）整機(jī)操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，噪音小，使用壽命長。 （ 2）安全，在 及其工作的過程中要能保證安全性，可以安裝觸電保護(hù)裝置。 （ 3）低成本，系統(tǒng)設(shè)計中，在達(dá)到控制要求的基礎(chǔ)上，盡可能地考慮其經(jīng)濟(jì)性。 1.4 任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 面條作為中國的傳統(tǒng)美食深受人們的喜愛，但是每個人對面條的品質(zhì)要求都有所不同，為了滿足大家的要求，本次設(shè)計的家用電動面條機(jī)大家可以根據(jù)自己的喜愛，調(diào)試出自己喜歡的面條，大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 既減少了勞動強(qiáng)度，又經(jīng)濟(jì)劃算。 （ 1）任務(wù)要求 : 設(shè)計出體積小、經(jīng)濟(jì)簡單、實用的面條機(jī)； 制作出 色澤 、 外觀 、 軟硬度 、 粘彈性 、 光滑性 、 食味符合大眾要求的面條。 （ 2）預(yù)期目標(biāo)的可 行性分析：針對傳統(tǒng)手工制作面食存在的勞動強(qiáng)度大、工序復(fù)雜、效率低、不衛(wèi)生等缺陷，運(yùn)用齒輪傳動、設(shè)置間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及相關(guān)的機(jī)械原理，設(shè)計多功能家用面條機(jī)。要求該面條機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、造型新穎、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生、可流動作業(yè)等特點，能壓制形狀整齊、厚薄勻稱的寬窄面條、餃子皮、包子皮及餛飩等多種面食。市場上的大中型面條機(jī)工序復(fù)雜、價格昂貴、清潔不便，盡管出現(xiàn)了參差不起的小型全自動面條機(jī)，但是操作麻煩，難以實現(xiàn)預(yù)期目的。本次小型家用面條機(jī)應(yīng)盡量改善這些缺點。應(yīng)努力達(dá)到攜帶方便，價格便宜，所需功率小，面 條成型?？筛鶕?jù)個人喜歡制作出不同款式和不同營養(yǎng)的面條。面條在我國食品類很受歡迎。農(nóng)副產(chǎn)品深加工是中國十五期間重點扶持行業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)條件的改善和人們對綠色新鮮早餐的需求，該課題市場前景廣闊，具有重要的應(yīng)用價值。 1.5 重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 本次設(shè)計方案分兩種：一種是壓片式面條機(jī)，一種是擠壓式面條機(jī)。 壓片式面條機(jī)把面餅經(jīng)過面輥相對轉(zhuǎn)動擠壓形成面片，再經(jīng)前機(jī)頭輥刀對面片進(jìn)行切條，從而形成面條。 面條的形狀取決于切面刀的規(guī)格，所有機(jī)型均可安裝不同規(guī)格的切面刀，故一臺機(jī)器經(jīng)過更換不同規(guī)格的面刀可以做成各種規(guī)格 的面條 [1]。 擠壓式面條機(jī)把水和面粉放入料斗中，通過輸面螺旋裝置進(jìn)行攪拌和擠壓，更換面刀可以擠壓出不同形狀的面條，可以實現(xiàn)自動化，現(xiàn)如今市場上一出現(xiàn)了各種各樣的全自動家用面條機(jī)，但是操作復(fù)雜，面條的口感較差，很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo) [2]。因此本次設(shè)計方案是設(shè)計和計算小型碾壓式面條機(jī)， 本機(jī)在設(shè)計上最為關(guān)鍵的是壓面輥、面刀及傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計。在壓面輥裝置中壓面輥的粗糙度和壓力值決定了面條的成型與品質(zhì)，面刀可以切割成大家喜歡的面條。 解決的思路如下： （ 1）動力源的選擇； （ 2）選擇合適動力傳遞方式，設(shè)計工作裝置和傳 動裝置。 （ 3）壓面輥、輥刀的設(shè)計； （ 4）運(yùn)用 Auto CAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 （ 5）對面條機(jī)生產(chǎn)效率的分析。 2 面條機(jī)的設(shè)計思路和總體方案設(shè)計 2.1 設(shè)計思路 （ 1） 設(shè)計出大小合適進(jìn)料方便的進(jìn)料槽，進(jìn)料槽的傾斜角度要經(jīng)過嚴(yán)格的幾何計算得到。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 （ 2） 壓片機(jī)構(gòu)要設(shè)計合理，不能出現(xiàn)卡料或使面輥粘上較多的面料，因此軋輥表面要經(jīng)過磨床精磨，光滑美觀，軋出的面帶均勻光潔。 （ 3） 通過所學(xué)的知識選擇出合適的動力源，使用齒輪和皮帶作為傳動系統(tǒng)，噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，傳動動力準(zhǔn)確高效，還有噪聲小、無震 動。 （ 4）設(shè)計出可以調(diào)試的輥刀，通過調(diào)試輥刀之間的距離，達(dá)到切出不同規(guī)格的面條要求。 2.2 總體結(jié)構(gòu)圖 1.面槽 2.左機(jī)架 3.螺母 4.螺桿 5.調(diào)節(jié)螺母 6.壓輥 7.皮帶 8.大帶輪 9、 12.半軸 10.電動機(jī) 11.右機(jī)架 13.擋圈 14.滑塊 15.輥刀 圖 2-2 面條機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖 2.3 工作原理 面條機(jī)（也成壓面機(jī)）即可以加工濕切面，也可以加工掛面。其主要功能在于對面坯進(jìn)行碾壓和切條，壓輥和面條輥刀是它的主要工作部件。 面條機(jī)的工作流程圖，如圖 2-3 所示：面坯 —— 面槽輸送 —— 面輥 碾壓 —— 二級傳送 —— 輥刀切割 —— 面條成型。具體為：面粉和水按照一定比例均勻混合之后放入面槽，通過面槽將面水混合物傳送到雙面輥中，面皮在面輥的擠壓下碾壓成型，碾壓成型的面皮在重力的作用下被傳送到切刀中，經(jīng)過面刀的縱向切割面條就成型了。 圖 2-3 面條機(jī)工作流程 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 3 面條機(jī)主要部件的設(shè)計 3.1 壓片機(jī)構(gòu)的設(shè)計說明 3.1.1 基本結(jié)構(gòu) 壓輥是面條機(jī)的主要工作部件，面條品質(zhì)的好壞很大一部分取決于壓輥。面條機(jī)的壓輥均為光輥，并成對使用，如圖 3-1 所示，組成壓片機(jī)構(gòu)，其中一根輥的兩端帶有比輥子直徑大的端板（俗稱公輥），與另一根不帶端板的壓輥（俗稱母輥）相配合形成一個封閉的空腔，其寬度為 B，用以控制面片的厚度，同時還防止面片因軸向竄動所引起的破邊缺陷。一對壓輥依靠軸承支承在機(jī)架上，其中一根與機(jī)架固定，稱為定輥；另一根的軸承座位置可調(diào)，用以變動軋距，即使得面皮的厚度可以人工調(diào)整。輥軸一端分別裝有同等大小的齒輪使兩輥以相同的速度轉(zhuǎn)動。為防止壓輥粘料，保證面片光滑均勻，壓輥必須光滑 [8]。 1.端板 2.壓輥 3.齒輪 4.鍵槽 圖 3-1 壓片機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 3.1.2.影響壓片的 主要因素 （ 1）軋輥直徑與壓力 軋輥的直徑應(yīng)選大些。輥徑大，喂料角大，容易進(jìn)料，可以使面片組織壓得緊密，不易折斷 [8]。 （ 2）壓延比 輥壓后面片的壓下量與輥壓前物料厚度之比稱為壓延比。其大小是影響壓片效果的重要因素。因為對面坯一次過度的壓延展，會破壞面帶中的面筋網(wǎng)狀組織，所以壓延比一般不大于 0.5[8]。 （ 3）壓輥的工作原理：主、從壓輥通過齒輪嚙合，齒輪齒數(shù)比為 1： 1，齒輪與壓輥通過鍵剛性連接，主動面輥轉(zhuǎn)動帶動從動輪同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，方向相反。因此面皮可在兩面輥的擠壓下碾壓成型，為了提高面條的口感和品質(zhì)，可 以多次重復(fù)擠壓。 面皮厚度的調(diào)節(jié)：從動輪兩側(cè)分別裝有滑塊，從動輪的軸承座固定在兩滑塊上，滑塊在調(diào)節(jié)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 螺母作用下前后移動，進(jìn)而調(diào)節(jié)兩面輥間的間距，調(diào)節(jié)范圍為 0~5mm。如圖 3-2 所示 3-2 壓片機(jī)構(gòu)間隙調(diào)節(jié) 3.2 輥刀的設(shè)計說明 . 輥刀： 是一對相向等速運(yùn)轉(zhuǎn)相互嚙合的齒輥 ,將 碾壓成型的 面片縱切成面條的刀具 。傳統(tǒng)的輥刀是一種刀對應(yīng)一種面條的形狀，切出不同的面條就需要多次換刀，這樣不僅降低了生產(chǎn)力，而且還提高了生產(chǎn)成本。對于家庭使用的話，為了降低成本，就很少去買多種不同的刀具去滿足需求，因此為了給大家?guī)矸奖悖?本次設(shè)計就采取了可調(diào)式刀具的理念，設(shè)計出可以調(diào)節(jié)面條寬度的刀具，并且出不同寬度的面條。如圖 3-3 所示 圖 3-3 輥刀裝配圖 壓面機(jī)輥刀結(jié)構(gòu)包括一對平行設(shè)置在機(jī)架上的切刀輥以及傳動齒輪 ,傳動齒輪設(shè)在輥軸端面 ,所述切刀輥的輥軸上套設(shè)有滾針軸承 ,滾針軸承支承切刀輥的輥體 ,滾針軸承外端設(shè)置滑塊 ,該結(jié)構(gòu)安裝簡單方便 ,用該結(jié)構(gòu)切削出的面條質(zhì)量好 ,工作效率高 ,使用該結(jié)構(gòu)可以減少壓面機(jī)的生產(chǎn)成本。 輥刀的基本工作原理： 本次輥刀的設(shè)計理念就是：通過調(diào)節(jié)兩切刀間隙，進(jìn)而調(diào)節(jié)切刀切出面條的寬度。如圖 3-4 所示 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 圖 3-4 輥刀簡圖 調(diào)節(jié)方法：通過轉(zhuǎn)動輥刀兩側(cè)的調(diào)節(jié)螺栓，從而調(diào)節(jié)輥刀兩側(cè)滑塊在滑槽內(nèi)的縱向移動，實現(xiàn)了輥刀間隙的調(diào)節(jié)。本次設(shè)計的輥刀可以切出面條寬度為 B1=4mm,B2=16mm。 4 面條機(jī)傳動部件的設(shè)計 4.1 電動機(jī)的選擇 根據(jù)資料得電動機(jī)的轉(zhuǎn)速越低越好，家用電壓一般都是 220v 的標(biāo)準(zhǔn)電壓，由《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》綜臺考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸 、重量以及帶傳動的傳動比，選定電動機(jī)型號為YU7124。所選電動機(jī)的額定功率 P=180w 滿載轉(zhuǎn)速 n=1400r/min，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。 YU7124 主 要參數(shù)如下表 : 表 4-1 YU7124 的主要參數(shù) 電動機(jī)型號 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/（ r/min） 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 /kg 電流 /A 效率 /% YU7124 0.18 1400 1.4 1.8 32 2.49 53 4.2 帶輪的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計的具體傳動要求，可選取電動機(jī)和主軸之間用 V 帶和帶輪的傳動方式傳動，因為在壓面輥的工作過程中，傳動件 V 帶是一個撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動，因而使壓面機(jī)工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點。在傳動過程中 V 帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對滑動，利用 這一特征：當(dāng)壓面輥承受的摩擦力較大時，帶輪與皮帶之間可以相對滑動，進(jìn)而保護(hù)了傳動系統(tǒng)和電動機(jī)，可以起到過載保護(hù)的作用。皮帶只要傳動比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求 V帶及帶輪的結(jié)構(gòu)簡單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝。所以，在電動機(jī)與傳動齒輪之間選用 V 帶與帶輪的傳動配合是很合理的。 選擇 V 帶和帶輪應(yīng)當(dāng)從它的傳動參數(shù)入手，來確定 V 帶的型號、長度和根數(shù)，再來確定導(dǎo)輪大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸，輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等，傳動中心距，安裝尺寸，帶輪作用在軸的壓力，為設(shè)計軸承作好準(zhǔn)備 [9]。 4.2.1 確定計算功率 kw18.018.00.1 ????? PKP Aca （ 4--1） 其中 KA— 工作情況系數(shù)； P— 電動機(jī)的功率； 4.2.2 V 帶的選擇 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 初選主動帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》書可選擇 V 帶的型號參考表 13-9 選取Y 型皮帶，小帶輪直徑 d1=30mm 1）計算 V 帶的速度 smndV /2.5100060 14003014.3100060 11 ?? ????? ? （ 4-2） 2）計算從動輪的直徑 mmdid 6030212 ????? 根據(jù)表 13-9 得 d2符合要求 3）確定傳動中心距 a 和帶長 L 初步選取中心距0a? ?? ? mmdda 13560305.1 5.1 210 ???? ?? 取 mma 1500 ?，符合 ? ? ? ?21021 2d7.0 ddad ?????。 由公式計算帶所需的基準(zhǔn)長度0L? ?02122100 4)(22 addddaL ????? ? （ 4-3） 查表 13-2 得 ,對 Y 型帶選用 L=450mm.再由式（ 13-16）計算實際中心距 a mmmmLLa 6.1532 8.4424501502a 00 ??????? ?????? 4）驗算小帶輪包角 1? 000012011 2 01 6 83.576.1 5 3 30601 8 03.57d1 8 0?????????? a d? （ 4-4） 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 合適。 5） 計算Ｖ帶根數(shù) z 由式（ 13-15）得 ： Lca KKPPP?)(z00 ??? （ 4-5） 今 n1=1400r/min， d1=30mm，查表 Y 型 V 帶的額定功率表得 kwP 06.00 ? 。 由 01 168?? 查表的 kw03.0P0 ??，查表 13-2 得 97.0K ??，查表 13-7 得 1KL ? ，代入上述公式得 ： Z=1.961 取 2 根 。 4.2.3 求作用在帶輪軸上的壓力QF查表 13-1 得 q=0.04kg/m，故由式（ 13-17）得單根 V 帶的初拉力 ： NqvKzvPF ca46.322.204.0197.05.22.2218.050015.2500220??????????????? ????????????????? （ 4-6） 作用在軸上的壓力 ： NNzFF Q 2.952168s i n46.32222s i n2 010 ?????? ? 4.2.4 帶輪的選擇 1）帶輪的材料選擇 因為帶輪的轉(zhuǎn)速 V=2.2m/s，轉(zhuǎn)速比較低，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為 HT 150。 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶輪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定帶論輪槽的尺寸，設(shè)計如下： 主動帶輪的結(jié)構(gòu)選擇 .因為根據(jù)主動帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸，而與主動帶輪配合的電動機(jī)軸的直d=10，因此根據(jù)經(jīng)驗公式 d1? 2.5~3d，所以主動帶輪采用實心式。 查參考文獻(xiàn)中表 8-10 得 2ah mm? ， 7fh mm? ， 12e? ， 9f mm? 2 1 6 0 2 2 1 6 4a d ad d h m m? ? ? ? ? ? ? 2 1 6 0 2 7 1 4 6f d fd d h m m? ? ? ? ? ? ? 2 2 9 1 8B f m m? ? ? ? ? o34?? 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 4.3 齒輪的設(shè)計 4.3.1 選擇材料及精度等級 根據(jù)傳動比的要求，由上一節(jié)可知齒輪 1 轉(zhuǎn)速為 700r/min,因為兩個齒輪主要起傳動與減速作用，及傳動比 i=6.75，因此選用直齒 圓柱齒輪傳動；壓面機(jī)工作，面輥與面刀轉(zhuǎn)速不高，故選用 8級精度，齒輪材料為 45 鋼（調(diào)制），硬度為 240HBS。根據(jù)各個軸的位置關(guān)系如圖 4-1 所示： 圖 4-1 定軸輪系 選齒輪 1 齒數(shù)為 Z1=20，則齒輪 2 的齒數(shù)為 Z2=45， n2=311/min。 選齒輪 3 齒數(shù)為 Z3=15，則齒輪 4 的齒數(shù)為 Z4=45， n4=104/min。 4.3.2 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步計算 1）設(shè)齒輪按 8 級精度制造，由表 11-3 知取載荷系數(shù) Kt=1.3，由表 11-6 得齒寬系數(shù) 2.0d ??。 2）計算軸 2 傳遞的轉(zhuǎn)矩 kwPP 1 7 3.098.018.0 222 ???? ? （ 4-7） mmNmmNnPT ????????? 362262 103.53 1 11 7 3.01055.91055.9（ 4-8） 3）令???????? ????222121 111EEZ E???，稱為彈性系數(shù)，查表 11-4 得 0.188ZE ? 4）由表 11-1 按齒面硬度查得齒輪 1 與齒輪 2 的接觸疲勞強(qiáng)度極為 aH MP5602lim1limH ?? ??5）由參考文獻(xiàn)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得 621 100.32083116060NN ???????? nal 6）由參考文獻(xiàn)中取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.94 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 7）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1,由參考文獻(xiàn) [2]中式 10-12 得 ? ? 1 l i m 1 0 . 9 4 5 6 0 5 2 6 . 4 01H N HHaHK MPS ?? ? ?? ? ? 8)試算齒輪分度圓直徑 d，將 [σ H]代入公式得 mmZZTKdHHEdt9.26mm4.5265.21887.317.38.0103.53.121233322??????? ??????????????????????（ 4-9） 根據(jù)尺寸要求取 mm50d ? 9）計算圓周速度 sm /81.0100060 31150V ?? ??? ?（ 4-10） 10）計算齒寬 mmdd 10502.0b ????? ? 5.220501t??? zdm 63.55.225.2m25.2h t ????? 78.163.510hb ?? 11）計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=0.81m/s， 8 級精度，由參考文獻(xiàn)圖 10-8 查得動載系數(shù) Kv=1.12； 直齒輪， KHα=KFα=1； 由參考文獻(xiàn)中查得使用系數(shù) KA=1.0； 由參考文獻(xiàn)中用插值法查得 8 級精度，非對稱布置， KHβ=1.315； 由 b/h=1.78，查參考文獻(xiàn)得 KFβ=1.3；故載荷系數(shù) 4 4 6.13 1 5.1112.10.1 ?????? ?? HHVA KKKKK （ 4-11） 按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式 10-10a 得 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 mmKKddt513.14 4 6.150331????（ 4-12） mmzd 5.22051m11 ???4.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 由參考文獻(xiàn)中式 10-5 得彎曲強(qiáng)度得設(shè)計公式為 ? ?3 2122mFSaFadYYZKT???（ 4-13） 1）由圖 10-20c 查得齒輪 1 得彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE1=420MPa； 2）由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.85； 3）計算彎曲疲 勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) SF=1.4，由參考文獻(xiàn)中式 10-12 得 ? ? 111 0 . 8 5 4 2 0 2251 . 4F N F EFaFK MPS ?? ? ?? ? ? 4）計算載荷系數(shù) K 1 1 . 1 2 1 1 . 3 1 . 5 3A V F FK K K K K??? ? ? ? ? ? 5）查取齒形系數(shù)，由表 10-5 查得 YFa1=2.57； YSa1=1.60 ? ?33 2 . 5 7 1 . 6 0 0 . 0 1 8 3225F a S aFYY? ? ???代入上式得 mmm 44.10183.0201 1013.253.123 2 4 ??? ???? 4.3.4 確定模數(shù) 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主 要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān) [9]?？扇∮蓮澢鷱?qiáng)度算得的模數(shù) m=2.5mm,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=2.5mm。 4.3.5 確定齒數(shù) 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1=50mm ，算出齒輪 1 的齒數(shù)為 205.25111 ??? mdZ 452025.225.2 12 ???? ZZ 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 4.3.6 確定幾何尺寸 1）計 算分度圓直徑 1d 、 2d mmmZd mmmZd 5.1125.245 505.22022 11 ????? ?????2）計算中心距 a mmdda 25.812 5.112502 21 ????? 3）計算齒輪寬度 b 25.1625.812.0ab ???? ? 查表，取 mmBB 1021 ?? 5 軸的 設(shè)計 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件（例如齒輪、蝸 輪等），都必須安裝在軸上才能運(yùn)動及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞動力和運(yùn)動。 按照承載荷受的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸、和傳動軸三大類。工作中既承受彎矩有承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機(jī)器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動軸。經(jīng)過分析此次設(shè)計的軸是轉(zhuǎn)軸。 軸還可以按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。直軸一般都制成實心的。在那些由于機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求而需要在軸中裝設(shè)其 它零件或者減小軸的質(zhì)量具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的。空心軸內(nèi)徑與外徑的比值通常為 0.5至 0.6，以保證軸的剛度及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價，對應(yīng)集中的敏感性較底，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最為常見的是 45鋼。所以我選擇的是 45鋼。必須指出：在一般工作溫度下（低于 200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方 法時，所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定條件下，有時也可選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。軸的常用材料及主要力學(xué)性能見表 6-1。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 表 5-1 軸的材料及主要力學(xué)性能 材料 牌號 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度 /HBS 抗拉疲勞強(qiáng)度 B? M Pa 屈服疲勞強(qiáng)度S? MPa 彎曲疲勞強(qiáng)度1?? MPa 剪切疲勞強(qiáng)度1?? MPa 許用彎曲強(qiáng)度? ?1??M Pa 備注 Q235-A 熱軋或鍛后空冷 ≤ 100 100-250 — 400-420 375-390 225 215 170 105 40 用于受載荷不大的軸 45 正火 回火 ≤ 100 170-217 590 295 255 140 55 應(yīng)用最廣泛 ＞ 100-300 162-217 570 285 245 135 調(diào)質(zhì) ≤ 200 217-255 640 355 275 155 60 — ＞ 100-300 — 685 490 355 185 — 20Cr 滲碳 淬火 回火 ≤ 60 滲碳 56-62 HRC 640 390 305 160 60 用于要求強(qiáng)度及韌性均較高的軸 40CrNi 調(diào)質(zhì) ≤ 100 270-300 900 735 430 260 75 用于很重要的軸 ＞ 100-300 240-270 785 570 370 210 38CrMoAlA 調(diào)質(zhì) ≤ 60 293-321 930 785 440 280 75 用于要求高耐磨，高強(qiáng)度且熱處理（氮化）變形很小的軸 — — ＞ 60-100 277-302 835 685 410 270 — — — ＞ 100-160 241-277 785 590 375 220 — QT600-3 — — 190-270 600 370 215 185 — 用于制復(fù)雜外形的軸 QT800-2 — — 245-335 800 480 290 250 — 5.1 軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定 出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于軸上零件的定位、固定和裝拆，盡量減小應(yīng)力集中，受力合理，有良好的工藝性。對于要求剛度大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形?？傊?，設(shè)計的時候必須對不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足： 1） 軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置； 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 2）軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整； 3）軸應(yīng)該具有良好的制造工藝性等； 4）載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況。 因此，可以先根據(jù)軸系的不同要求，將軸的各部分分開考慮，然后再根據(jù)相互關(guān)系，和加工、安裝、拆卸、維修等的要求綜合考慮，并相應(yīng)地調(diào)整各部分的結(jié)構(gòu)和尺寸鏈。 5.2 軸的設(shè)計計算 初步計算軸徑常用類比法、經(jīng)驗法及按許用切應(yīng)力估算法，初步估算的軸徑作為軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。 帶輪一般放在軸的端部，可以先求出軸的最小直徑： 軸的基本直徑尺寸公式如下：33 ][2.09 5 5 0 0 0 0 npdT?? ? （此次家用面條機(jī)的軸一般選用 45鋼就能滿足要求， 45鋼的 ? ?T? 可以查表 6-2。 表 5-2 軸常用的幾種材料及 A0值 軸的材料 Q235-A Q275、 35 （ 1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、 35SiMn 38SiMo、 3Cr13 ? ?T? /M Pa 15～ 25 20～ 35 25～ 45 35～ 55 A0 149～ 126 135～ 112 126～ 103 112～ 97 mmnPAd 3.29103 5.1120 330 ????? 對于 d≤ 100mm的軸，有 一個鍵槽時候，軸徑要增大 5%— 7%，有兩個鍵槽時候應(yīng)該增大 10%— 15%。因為軸上有一處鍵槽，所以 mm4.3107.13.29 ???d ，又由于面條的主軸和壓輥是一體的承受的是沖擊動載荷，故在設(shè)計時，軸的最小處直徑應(yīng)比理論計算的要大一些，然后，再綜合考慮，暫時選取軸的材料為 45號鋼，調(diào)質(zhì)處理， dmin=35mm。 5.2.1 壓輥軸的結(jié)構(gòu)簡圖 圖 5-3 壓輥軸的結(jié)構(gòu)示意圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 5.2.2 確定軸的尺寸 表 5-3 壓輥軸的尺寸參數(shù) 名稱 1 2 3 4 直徑 d（ mm） 10 50 15 10 長度 l （ mm） 10 200 10 10 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 總 結(jié) 本次面條機(jī)的設(shè)計，通過資料查找以及對市場的調(diào)查研究，運(yùn)用機(jī)械原理，設(shè)計了家用面條機(jī)，以適應(yīng)市場。該面條機(jī)具有節(jié)能、體積小、操作簡單、維修方便、光潔衛(wèi)生等特點?；就瓿闪祟A(yù)期目標(biāo)，實現(xiàn)了課題研究的價值。 本次 課題基本完成： （ 1） 設(shè)計出大小合適進(jìn)料方便的進(jìn)料槽，進(jìn)料槽的傾斜角度經(jīng)過嚴(yán)格的幾何計算得到。 （ 2） 壓片機(jī)構(gòu)設(shè)計合理，不出現(xiàn)卡料或使面輥粘上較多的面料，軋輥表面經(jīng)過磨床精磨，光滑美觀，軋出的面帶均勻光潔。 （ 3） 通過所學(xué)的知識選擇出合適的動力源，使用齒輪和皮帶作為傳動系統(tǒng)，噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，傳動動力準(zhǔn)確高效，還有噪聲小、無震動。 （ 4）設(shè)計出可以調(diào)試的輥刀，通過調(diào)試輥刀之間的距離，達(dá)到切出不同規(guī)格的面條要求。 此次設(shè)計在傳統(tǒng)家用面條機(jī)的設(shè)計基礎(chǔ)之上添加了電動機(jī)，大大減輕了勞動強(qiáng)度，操作簡單，體積 較小便于移動。輥刀進(jìn)行了升級，由傳統(tǒng)的一種刀切割一種面條，改進(jìn)為一種刀可切出兩種面條，結(jié)構(gòu)原理簡單，便于清理。但是我設(shè)計的面條機(jī)還存在許多缺陷，面坯厚度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，精度不高；沒有添加手搖動力，使面條機(jī)的使用環(huán)境存在局限性。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《家用電動面條機(jī)》的設(shè)計終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益匪淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。 在本論文的寫作過程中 ，我的導(dǎo)師老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。 非常感謝老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段 —— 畢業(yè)設(shè)計階段給我的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。為了指導(dǎo)我的畢業(yè)論文，她放棄了自己的休息時間，她的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她表示誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年 來給我的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名優(yōu)秀學(xué)子，在今后的工作中把吃苦耐勞的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 參考文獻(xiàn) [1] 金捷 .多功能家用面條機(jī)的設(shè)計 [J].機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計 ,2010,37(12). 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