506 螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)2
506 螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)2,螺旋式,壓榨機(jī),設(shè)計(jì)
1第一章 緒論 .............................................41： 工作原理 ........................................52：設(shè)計(jì)榨油機(jī)的程序 .................................63：準(zhǔn)備階段 .........................................64：方案設(shè)計(jì)階段 .....................................65： 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 ....................................7第三章 螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................91 :榨螺軸的設(shè)計(jì) .....................................92 :榨籠的構(gòu)造 .......................................93 :齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造 .......................94 : 調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì) ..................................9第四章 螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定 ........................104.1：螺桿的設(shè)計(jì)及其校核 ............................104.2:齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) ...............................184.2.1：Ⅰ軸和Ⅱ軸嚙合齒輪的計(jì)算·········································184.2.2:軸的選用及強(qiáng)度計(jì)算和校核···········································234.3：帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................254.3.1 平型帶輪的設(shè)計(jì) ................................254.4 螺旋式壓榨機(jī)的電動(dòng)機(jī)選擇 ........................28第五章 各軸承及鍵的選擇及有關(guān)校核 ......................291:鍵的選擇設(shè)計(jì) .....................................292：軸承的設(shè)計(jì) ......................................303：滾動(dòng)軸承的選擇 ..................................31第六章 結(jié)束語 .........................................33附錄： ..................................................352螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)摘要：螺旋榨油機(jī)過去是現(xiàn)在仍然是油脂生產(chǎn)中的一臺(tái)主機(jī)。就是在近代的浸出法制油中隊(duì)高含油份油料大多采用還是預(yù)榨—— 浸出工藝方法來制備油脂，所以預(yù)榨機(jī)——螺旋榨油機(jī)仍然是油脂工業(yè)生產(chǎn)中的重要部件。螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)直接影響到油脂生產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量。而榨油機(jī)的工作部分是螺旋軸和榨籠構(gòu)成，料胚經(jīng)過螺旋軸和榨籠之間的空間——炸膛，而受到壓榨。所以它們是榨油機(jī)的“心臟” ，它們的結(jié)構(gòu)直接影響到榨油機(jī)的性能。本文通過了解壓榨機(jī)的資料，然后比對(duì)壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)，螺桿的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的主體，通過對(duì)壓榨物質(zhì)和生產(chǎn)量的取定，得出螺旋桿的設(shè)計(jì)過程，本文的傳動(dòng)采用兩級(jí)減速傳動(dòng)，使機(jī)器運(yùn)作穩(wěn)定。通過對(duì)整機(jī)功率，轉(zhuǎn)矩，最后定出電機(jī)。還要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)重要部件做出校核，能夠讓機(jī)器正常運(yùn)作。關(guān)鍵詞： 榨油機(jī)；榨籠；；生產(chǎn)量；校核3The design spiral presserAbstract： Screw press in the past and is still oil production in a host. Leaching in the modern legal system is the oil companies of most of the high fuel oil were used or pre-press - leaching method to prepare the oil, so pre-press machine - oil screw press is still important components of industrial production. Screw press of the structure of a direct impact on oil production quantity and quality. The press of work is the screw axis and the pressing part of the cage structure, material embryo axis and squeezed This text through the spiral space between the cage - bombing bore, and being squeezed. So they press of the "heart", which directly affects the structure of oil press performance. In this paper, the information about press machine, and then compared presser structure, design its structure, the screw design is the design of the main body, squeezing through on the amount of substance and production are constant, obtained screw design process, This text slow down the drive with two transmission, the machine operates in a stable. On machine power, torque, and finally set the motor. Also an important part of the whole design and make check, allowing the normal operation of the machine。 Keywords: oil press; pressed cage;; production; check 4第一章 緒論在我國，榨油機(jī)的發(fā)展已二十多年，從傳統(tǒng)的榨油設(shè)備，到現(xiàn)在先進(jìn)的榨油機(jī)器，中國榨油市場(chǎng)得到了翻天覆地的變化，隨著市場(chǎng)上的食用油品種增多，榨油機(jī)的種類也在增加，壓榨方式也各不相同，物理壓榨，化學(xué)壓榨，還有兩者結(jié)合壓榨?；厥走^去，榨油業(yè)在中國從無到有，有弱小逐漸強(qiáng)大的過程?，F(xiàn)在市面上食用油分成浸出油和壓榨油兩種。浸出油是用化學(xué)溶劑浸泡油料，再經(jīng)過復(fù)雜的工藝提煉而成，提煉過程中流失了油品的營養(yǎng)成分，而且有化學(xué)溶劑的有毒物質(zhì)殘留。所以大眾逐漸遠(yuǎn)離。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大眾已經(jīng)不是是以前那樣只解決溫飽了，吃出營養(yǎng)，吃出健康才是現(xiàn)代人的追求，所以壓榨油的市場(chǎng)廣大，考慮到個(gè)人能力的問題，選擇了最簡(jiǎn)單也是最可靠的螺旋式壓榨機(jī)。5第二章 螺旋榨油機(jī)的工作原理1： 工作原理是利用榨螺軸根徑由大到小或者螺旋導(dǎo)程逐漸縮小，炸膛內(nèi)的容積也就是說空余體積逐漸縮小，壓縮逐漸增大，而使油料的油脂被擠壓出來。工作過程是現(xiàn)將料胚加入料斗，由轉(zhuǎn)動(dòng)的榨螺送入炸膛。由于榨螺軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)油料在炸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)，互相摩擦，溫度升高。又由于榨螺軸根徑不斷增大，炸膛容積越來越小，壓力越來越大，從而擠出料中的油脂。油脂在榨條間縫隙中流出，經(jīng)出油口至接油盤；油餅從出餅圈擠出；油渣從排渣口擠出。取油一般分為三段：1 進(jìn)料端，2 主壓榨段，3 成餅段。油料在進(jìn)入油機(jī)前，需要過一系列的預(yù)處理，現(xiàn)以大豆為例，大豆的預(yù)處理為工序?yàn)椋捍蠖梗暹x－破碎（分離）－（粗軋）－軟化－軋胚－蒸炒－壓榨－毛油（豆餅）預(yù)榨改變了物料的容量，縮小物料的體積，提高了浸出器的生產(chǎn)能力和輸送設(shè)備的輸送能力。預(yù)榨浸出生產(chǎn)工藝改變了料胚形狀，在某些方面有利于浸出：1：預(yù)榨浸出生產(chǎn)大豆油，入浸物料由片狀改變?yōu)閴K狀，密度增加，溶劑滲透的阻力小。只要掌握好預(yù)榨餅的破碎粒度，就有利于溶劑的滲透、浸泡和滴干三者的結(jié)合；2：在大豆一次浸出中要求物料胚片軋得越薄越好，因胚越薄，細(xì)胞組織越破壞越徹底，浸出油路越短，細(xì)胞組織破壞越徹底，浸出油路越短，擴(kuò)散阻力越小，浸出效果越好。但在實(shí)際生產(chǎn)中，胚軋的越薄，粉末度就會(huì)增加。當(dāng)增加到一定程度（20%）時(shí)，浸出過程中的溶劑滲透性能就會(huì)降低，波殘油就會(huì)升高。采用預(yù)榨浸出，物料的強(qiáng)度增大，較一次浸出物料的粉末度易于控制。另外，物料在炸膛內(nèi)經(jīng)高溫?cái)D壓、摩擦等外力作用，在軟化、軋胚的基礎(chǔ)上，細(xì)胞結(jié)構(gòu)又進(jìn)一步被破壞。因此，預(yù)榨浸出法生產(chǎn)對(duì)軋胚的要求沒有一次浸出生產(chǎn)那么嚴(yán)格，可以避免軋薄胚所增加的電能消耗和設(shè)備磨損。3：采用預(yù)榨浸出，不僅避免了加工高水分大豆經(jīng)常遇到的問題，就是加工標(biāo)準(zhǔn)水分大豆也可以更好地調(diào)整入浸水分。物料入炸膛后，在高溫高壓下，有部分水分汽化，通過榨條間隙逸出，榨條出膛后冷卻，又有排出部分水分。4：預(yù)榨浸出可降低容積比，一般控制在 1:0、6 左右，在產(chǎn)量提高的情況下，不增加6或稍增加溶劑循環(huán)量即可達(dá)到浸出效果，節(jié)省了溶劑。5：預(yù)榨浸出，由于日處理量增加，加工成本有所下降。2：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。3：準(zhǔn)備階段在根據(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。通過在這大四有限的時(shí)間里， 我對(duì)螺旋式壓榨機(jī)做了一些基本的了解，對(duì)它的性能方面也著重的研究。4：方案設(shè)計(jì)階段 螺旋式壓榨機(jī)的主要區(qū)別體現(xiàn)在螺桿上，榨螺的設(shè)計(jì)是整個(gè)壓榨機(jī)的主體，由于查到的知識(shí)對(duì)螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)方法很多，所以決定采用多段式的壓榨方式，這樣對(duì)螺桿的設(shè)計(jì)和制造方面可以更好的處理，采用螺旋式的壓榨方式雖然比較傳統(tǒng)，但對(duì)于壓榨這個(gè)行業(yè)還是有無限的空間。螺桿設(shè)計(jì)采用的是三段式壓榨結(jié)構(gòu)。對(duì)于機(jī)器，其實(shí)越簡(jiǎn)單，出錯(cuò)的可能性就越小，對(duì)于螺旋式壓榨機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。對(duì)于一些小型的榨油廠是首選。5： 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：7（1） 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。（2） 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。通過計(jì)算決定零部件的基本尺寸。（3） 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，做出運(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） ，然后選定原動(dòng)機(jī)的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等） 。（4） 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。本文開始對(duì)螺旋式壓榨機(jī)的草圖（5） 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8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。9第三章 螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)整螺栓來控制。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 :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。4 : 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，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。10第四章 螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定4.1：螺桿的設(shè)計(jì)及其校核 （1）： 榨膛容積比 εε＝Ｖ Ｊ ／Ｖ ch （2.1）查設(shè)計(jì)手冊(cè)得坯實(shí)際壓縮比 ε P=2.39 ; 實(shí)際壓縮比 ε n=3.25對(duì)于榨螺軸上，任何一節(jié)榨螺的理論壓縮比與實(shí)際壓縮比 1)(???npm?式中： ——榨螺上任一節(jié)榨螺的理論壓縮比；m?——榨螺上任一節(jié)榨螺的實(shí)際壓縮比；np——榨機(jī)的理論壓縮比與實(shí)際壓縮比的比值。?預(yù)計(jì) 在 7.5 到 14 之間，選擇 12?越大，作用在熱胚料上的單位壓力 P 也大而榨油機(jī)的生產(chǎn)率也高。P 的計(jì)算式為：P= （MPa）we02.5.???P=71.98MPa式中： 為取決于熱胚水分和溫度的系數(shù)，W 為榨料的水分，榨料不同 W 也不同，?一般為 1%到 2.8%內(nèi)，當(dāng) W=2.5%時(shí)， 0.0045，e 為自然對(duì)數(shù)低值。螺旋式榨油機(jī)的??特點(diǎn)是最高壓力區(qū)段較小，最大壓力一般分布在主壓榨段。由于影響因素較多，使壓力值變化范圍較大。11曲線 1 為一次壓榨，曲線 2 預(yù)榨（適合于高油份） 。參照小型螺旋式壓榨機(jī)主要參數(shù)的選擇，在 6YL—78 型，螺桿直徑76.5mm，螺桿轉(zhuǎn)速 105—120 轉(zhuǎn)/分，生產(chǎn)量為 60kg/時(shí)，配套動(dòng)力為 5,5 千瓦。本設(shè)計(jì)的螺旋榨油機(jī)對(duì)象是大豆，其總壓縮比 ε＝7.5～14 ,取 ε＝12。先預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)是 45kg/h，轉(zhuǎn)速為 60r/min。（2）:榨螺的設(shè)計(jì)計(jì)算榨螺軸是螺旋榨油機(jī)的主要工作部件之一，榨螺軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)速、材質(zhì)的選擇對(duì)形成榨膛壓力、油與餅的質(zhì)量，生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有很大關(guān)系。在設(shè)計(jì)中，采用套裝式變導(dǎo)程二級(jí)壓榨型榨螺軸，如圖 2.2，它將榨螺分成若干段，套裝在芯軸上用螺母壓緊，連續(xù)型榨螺軸的相鄰榨螺緊接，沒有距圈，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，榨膛壓力較大，回料少，但齒型復(fù)雜，加工須配置專用機(jī)床，適用于較小型榨油機(jī)。圖 2.2 榨螺軸 連續(xù)型榨螺軸設(shè)計(jì)當(dāng)榨螺軸的支撐點(diǎn)未決定前，先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算出跟圓直徑 ；df12（mm）3160wfnpd?式中： ,Fw 為榨螺軸工作時(shí)阻力， 為榨螺軸所需功率； 為榨螺軸1VWFPWPwn工作時(shí)的轉(zhuǎn)速（ ） 。minr代入公式得 =15mmfd套裝式：（mm） ，因 ，代入上式，可求出榨螺軸外徑 ：fcp0.3?2facpd?? admmfcpad?2，方便設(shè)計(jì) 便定螺桿底徑為 50mm，m75螺齒高為： （mm）faH??H=(75-15)/2=30mm，榨螺軸的受力分析作用在榨螺上的周向分力 tF13當(dāng)計(jì)算及榨螺螺面上摩擦力時(shí)：)cossin(co??fFnt ???= （N）cpdT2式中：T 為扭矩=9550 （N ）wnPm?=1049（N） tF作用在榨螺面上的周向力 P 為111APt??由于是采用變徑榨螺桿，所以是圓柱形榨螺：F =F （0.428cos （N）rn ??sinco??作用在螺旋面上的徑向力 P = (N)rrAF?作用在榨螺軸上的軸向分力 Fa= （N）a?sincosfn??作用在螺旋面上的軸向力 PaP = （N）aAF以上各式中： 為榨螺齒推料面傾角， 為背面傾角，?,30~????。??45~1?(3)榨螺齒形錐形根圓榨螺 榨螺齒形尺寸 α＝０～30°;β=15～45°,最大為 β＝90°;γ150°1?03.5712??d三角膠帶的設(shè)計(jì)1.計(jì)算功率 PcPc=KwPP=7Kw,Kw=1.1,n=1440r/min故 Pc=7.7 Kw2.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 B3.小帶輪直徑D1=140mm傳動(dòng)比:i=n1/n2n2=140r/min,i=327n1=420r/minD2=n2iD2=480mm4.驗(yàn)算速度v=πD1n1/60000v=10.5m/sB 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度 Lp初定中心距0.7(D1+D2)120°合格7.膠帶根數(shù)P0=3.7828Z=P0/(P0+P0)K KlKq?K =0.92, Kl=1.03,Kq=0.8Z=1.95所以 Z=28.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 d d=330mm ,帶輪寬 B=(Z-1)e+2f=30.3 mm,槽間距 e=12 0.3 ，取 e=12.3 mm .?第一對(duì)稱面至端面的距離 f=8 1 ,取 f=9.15 mm ,?基準(zhǔn)線上槽深 h a=2.0 mm ,外徑 da=d d+2ha=334 mm ,最小輪緣厚 =5.5 mm ,取 =10 mm .min??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 ,3nZaPh2=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 .4.4 螺旋式壓榨機(jī)的電動(dòng)機(jī)選擇本設(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)29功率不高。由于本設(shè)計(jì)需要一個(gè)功率在 5KW 以上，參考以往設(shè)計(jì)，通過慎重考慮，重量不能太大并且采用連續(xù)周期工作制的（S6）異步電動(dòng)機(jī)，其安裝形式為 V13011，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選得：電動(dòng)機(jī) Y132-2，技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定功率 5.5KW，轉(zhuǎn)速 1450r/min，額定電流 13.4A，效率 92%，功率因數(shù) 0.78，最大轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距為 2.0，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距為 2.0，堵轉(zhuǎn)電流/額定電流為 6.5，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GD2為 0.535N*㎡，重量為 8.4㎏。30第五章 各軸承及鍵的選擇及有關(guān)校核1:鍵的選擇設(shè)計(jì) 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(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。1 三角帶輪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。鍵的長度 L 一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。I 軸 ：d=30 mm 處選用普通平鍵鍵寬 b×鍵高 h b×h =8×7 . 鍵 L , L1=25mm,L2=56mm,軸深度 t=4.0 mm（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σ p=2T×103/(kld) ≤[σ p ] （2.12）T 傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=9.126×10 4 N· mmK 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.5×6=3 mml 鍵的工作長度，圓頭平鍵 l=L-b=56-8=48mmd 軸的直徑 d=30mm[σ p] 許用擠壓應(yīng)力 [σ p ] =100～120 Mpa, 查表取 [σ p]=110 Mpa將數(shù)值代入公式σ p=2×9.126×10×103/(3×56×22)=55.309Mpa≤[σ p]=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 Ⅰ軸上的鍵 軸徑 d=22 mm , b×h=8×7 ,L=180 mm ,31軸徑 d=28mm 處的為普通平鍵，公稱尺寸 b×h=8×7 ,鍵長 L=70 mm ;3Ⅱ軸上的鍵 軸徑 d=28 mm , b×h=8×7 , 鍵長 L=55 mm ;4 芯軸上的鍵Ⅰ, 軸徑 d=35 mm , b×h=10×8 , 鍵長 L=80 mm ;軸的深度 t=5.0 mm .5 芯軸上的鍵Ⅱ, 軸徑 d=35 mm , b×h=10×8 , 鍵長 L=450 mm .2：軸承的設(shè)計(jì)（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 F a/Fr=1284.3/2966=0.43Lh′=5000h （2.16）???????160Pn故所選軸承為圓錐滾子軸承 32306 ,滿足壽命要求 。3.4 3：滾動(dòng)軸承的選擇（1）Ⅲ軸上的軸承的選擇Ⅲ軸上的大齒輪 B=95 mm ,B 200 , d=34mm ,內(nèi)徑 D=34 mm ,D1=1.8D=63 , 輪?轂厚 t ,t= =14 mm ,L=(1.2 ～1.5)D=52.5 mm , =(2.5～4)m n=10 8 , 2D? ??H1=0.8D=28 ,H2=0.8H1=22.4 ,C=H1/5=5.8 ,但要求 C 10 ,取 C=10 ,S=H1/6 ,取 ?S=10 ；選用芯軸上的軸承時(shí)，依據(jù) D1 來選，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 ,r amax=1.5 ;計(jì)算系數(shù) e=0.28 ,Y1=2.4 ,Y2=3.6 ,YO=2.4 .（2）Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承33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??34第六章 結(jié)束語1．在設(shè)計(jì)螺旋榨油機(jī)的過程中，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. 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。3．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)。本論文是在指導(dǎo)老師文美純的精心指導(dǎo)下完成的。從論文的選課、課題講解、資料收集到最后的論文出稿、圖紙完成，文老師都給予了極大的幫助和支持，同時(shí)還有劉吉普老師一遍又一遍不厭其煩的講解、分析，讓我深深感動(dòng)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的作風(fēng)給我留下了深刻印象。在此我對(duì)導(dǎo)師付出的辛勤勞動(dòng)和提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境表示衷心的感謝。在本論文進(jìn)行中，同組同學(xué)也給了熱情的幫助，在此表示誠摯的謝意。35參考文獻(xiàn)[1]吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)：高等教育出版社，2004[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[3]陳斌.食品加工機(jī)械與設(shè)備：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[4]陸振曦，陸守道.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì)：中國輕工業(yè)出版社，2001[5]盧耀祖，鄭惠強(qiáng).機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004[6]劉鴻文.簡(jiǎn)明材料力學(xué)：高等教育出版社，2003[7]胡繼強(qiáng).食品機(jī)械與設(shè)備：中國輕工業(yè)出版社，1998[8]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[9]胡繼強(qiáng).食品機(jī)械與設(shè)備：中國輕工業(yè)出版社，199836附錄：并聯(lián)位移機(jī)器人的設(shè)計(jì)Jacques M.HERVEECELE CENTRALE PARIS92295 CHATENAY MALABRY CEDEXFRANCE摘要:本文目的是對(duì)偶具有人性化機(jī)器人的應(yīng)用做一個(gè)完全的介紹,并將著重討論并行機(jī)器人特別是那些能夠進(jìn)行空間平移的機(jī)器人。在許多工業(yè)的應(yīng)用過程中這種機(jī)器人被證明其末端執(zhí)行器在空間上的定位是沒必要的。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是我們能系統(tǒng)地導(dǎo)出能預(yù)期得到位移子群的所有運(yùn)動(dòng)學(xué)鏈。因此，我們調(diào)查了機(jī)器人的整個(gè)家族。T-STAR 機(jī)器人現(xiàn)在就是一臺(tái)工作裝置。而 H-ROBOT,PRISM-ROBOT 是新的可能的機(jī)器人。這些機(jī)器人能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)快節(jié)奏工作中價(jià)格低以及符合挑選的工作環(huán)境，如選料、安排、包裝、裝配等發(fā)日益增長的需求。關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)學(xué),并行機(jī)器人引言群論可以運(yùn)用于一系列位移當(dāng)中。根據(jù)這個(gè)理論，如果我們能夠證明群{D}包含所有的可能的位移，那么{D}就具有群結(jié)構(gòu)。剛體的最顯著運(yùn)動(dòng)是由群{D}表現(xiàn)出來的。這方法導(dǎo)致機(jī)械裝置的分類 [1]。建立這樣的一個(gè)分類的主要的步驟是將位移群的所有子群導(dǎo)出。這能通過檢驗(yàn)所有具有旋轉(zhuǎn)和平移特性的[2]產(chǎn)品直接推理出。然而,一個(gè)更有效的方法存在于假設(shè)群論[3],[4]中。假設(shè)群論是在取決于許多有限實(shí)參數(shù)的全純映射的基礎(chǔ)上定義的。位移群{D}是六維假設(shè)群的一個(gè)特例。假設(shè)理論在假設(shè)群論的框架內(nèi),我們將用于補(bǔ)償李代數(shù)的微元變換與通過其前面冪運(yùn)算得到的有限運(yùn)算結(jié)合起來。連續(xù)群通過與群微元變換有關(guān)的微分冪運(yùn)算描述出來。另外，群體特性通過微分運(yùn)算及其逆運(yùn)算所得到的李代數(shù)的代數(shù)結(jié)構(gòu)而得到了解釋。讓我們回憶一下李代數(shù)主要的定義公理：一個(gè)李代數(shù)是一個(gè)具有封閉乘積的反對(duì)偶稱雙線性的矢量空間。眾所周知 [5]，螺旋速度場(chǎng)是在給定點(diǎn) N 的條件下通過運(yùn)算得到的一個(gè)六維的矢量空間。由下面［3］中步驟表明，我們能得完整的歐幾里得位移{D}子群列表（見大綱表 1）。該列表是通過首先定義一個(gè)與速度場(chǎng)有關(guān)的微分運(yùn)算符得到的。然后，通過冪運(yùn)算，得到了李代數(shù)有限位移的表達(dá)式。此表達(dá)式相當(dāng)于仿射的直接歸一正交變換。螺旋速度場(chǎng)的子李代數(shù)是對(duì)偶位移子群組的直接描述。{X (w)}子群為了利用平行機(jī)理得到空間平移，我們需要找到所有位移子群的交集——空間平移子群{T}。我們考慮的子群交集將嚴(yán)格的包含于兩個(gè)“平行”子群內(nèi)。此類別的最重要的情況是 2 個(gè){X (w)} 子群和 2 個(gè)不同矢量方向 w 和 w’的平行關(guān)系。這很容易證明：{X(w)} {X(w’)}={T},w≠w’子群{X (w)}在機(jī)制設(shè)計(jì)起一個(gè)很重要的作用。該子群由帶有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的空間平移組成,其旋轉(zhuǎn)主軸方向與所給定的矢量 w 的方向始終平行。{X(w)}機(jī)械聯(lián)系的實(shí)際實(shí)施是通過子群{X(w)}代表的37系列運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)偶中的命令實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上棱柱對(duì)偶和旋轉(zhuǎn)對(duì)偶 P,R,H 都用于構(gòu)造機(jī)器人(圓柱體對(duì)偶 C 以緊湊的方式結(jié)合棱柱對(duì)偶和旋轉(zhuǎn)對(duì)偶)。產(chǎn)生的這些運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)偶的所有可能組合由子群組{X (w)}在[6]中給出。同時(shí)它們必須連續(xù)的滿足兩種幾何情況：旋轉(zhuǎn)軸與螺旋軸要與給定的矢量 w 平行；不是被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。{X{w}}子群的位移運(yùn)算符,在 M 點(diǎn)的作用是:M → N + ａu + bv + cw +exp(hw^) N M ^是矢量乘積標(biāo)志。點(diǎn) N 和矢量 u,v,w 組成了空間的正交標(biāo)架的基準(zhǔn)。a, b, c, h 為具有四維空間的子群的四個(gè)參數(shù)?？臻g平移的并聯(lián)機(jī)器人當(dāng)兩子群組{X(w)} 和{X(w’)},w≠w’,滿足 w≠w’，但矢量平行時(shí)，在移動(dòng)平臺(tái)和固定馬達(dá)之間，其機(jī)械生成元就足以能產(chǎn)生空間平移。三個(gè)子群組{X (w)},{X(w’)},{X(w’’)},w≠w’時(shí)其生成元同樣也能產(chǎn)生空間平移。P，R 或 H 的任何系列組成群組{X (w)}生成元的對(duì)偶的空間平移都能被實(shí)現(xiàn)。此外，這 3 種機(jī)械生成元可以是不同或一樣但都取決于所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)果。這種組合范圍很廣，使得整個(gè)能進(jìn)行空間平移的機(jī)器人家族成員得到了增加。最有趣的是建筑的模擬能容易地是完成，機(jī)器手的選擇也能適應(yīng)委員的需要。Clavel 的 Delta 機(jī)器人屬于這個(gè)家族，因?yàn)樗谙嗤倪\(yùn)動(dòng)學(xué)原理[7]。并行操作機(jī)器人 Y-STARSTAR [16] 由 3 個(gè)能產(chǎn)生{X (u)}, {X (u’)}, {X(u’’)} (fig 1)子群組的協(xié)作操作臂組成。3 只機(jī)械臂是相同且每只都能通過一系列的 RHPaR 生成一個(gè)子群{X (u)}，其中 Pa 代表循環(huán)平移協(xié)作，此平移協(xié)作由一塊絞接的平行四邊形的兩對(duì)偶立的桿控制決定。兩旋轉(zhuǎn)對(duì)偶軸與螺旋對(duì)偶軸必須平行以保證能生成{X (u)}子群組。每條機(jī)械臂，第一個(gè) 2 對(duì)偶,即同軸旋轉(zhuǎn)對(duì)偶和螺旋對(duì)偶組成固定機(jī)器人的固定部分，同時(shí)形成處于相同平面的軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)，將其分為三個(gè)相同部分，從而形成了 Y 行狀。因此任意兩軸之間的角度都占整個(gè)空間角度的 2 /3。機(jī)器人的移動(dòng)部分由 PaR 系列組成，都能集中于移動(dòng)平臺(tái)做指定的某點(diǎn)位置。平臺(tái)與參考平面保持平行，不能繞垂直于參考平面的軸旋轉(zhuǎn)。任何的一種專有的末端執(zhí)行器都能是放置在這流動(dòng)的平臺(tái)上。 所得到的反應(yīng)移動(dòng)平臺(tái)的{T}子群僅能在空間進(jìn)行平移,在[8]中給出。H 型機(jī)器人 大部分并型機(jī)器人包括 Delta 機(jī)器人和 Y Star 機(jī)器人，其末端執(zhí)行器的工作空間與整個(gè)裝置相比較小。這是此類機(jī)器人的一個(gè)缺陷。為了避免這種工作空間的限制，對(duì)偶此裝置安裝具有平行軸的電動(dòng)千斤頂。與 Y Star 相似的機(jī)器人臂不能使用：三個(gè)相同集{X (v)}的交集等于{X (v)}而不是{T}。因此，在計(jì)新的 H 機(jī)器人[16]時(shí)，我們選擇與 Y-Sta 相同的兩條手臂，第三條手臂可與Delta 手臂相比。這第三條機(jī)械臂開始形成帶有與第一個(gè)兩電動(dòng)千斤頂平行的機(jī)動(dòng)化柱狀對(duì)偶的固定框架。繼以之絞接的二維平行四邊形，此四邊形由于其中一根桿的緣故能繞垂直于 P 對(duì)偶的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。與此桿相對(duì)偶的桿經(jīng)由平行軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)偶 R 被連結(jié)到移動(dòng)平臺(tái)上。當(dāng)平行四邊形形狀變化時(shí)，這個(gè)性質(zhì)被保持(自由度為一)。此機(jī)器人的第一個(gè)樣機(jī)有一個(gè)團(tuán)隊(duì)的學(xué)生在 Pastoré 教授的指導(dǎo)下于法國“IUT de Ville D’Avray”完成的。此 H 型機(jī)器人安裝了具有 3 種系統(tǒng)的螺桿(1)／大間距38的螺母(2)，能允許快速移動(dòng)。它由軸承(6)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu) M 控制。三個(gè)絞接的平行四邊形位于（4）的兩端，在（5）的中間將螺母與水平平臺(tái)（3）連接。機(jī)架（7）支撐著整個(gè)結(jié)構(gòu)（圖 2）。邊螺旋桿允許沿著其軸轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。中心螺母則不允許平行四邊形構(gòu)架的轉(zhuǎn)動(dòng)。移動(dòng)平臺(tái)與半氣缸相似，其自由度為 3。這裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是那工作空間是直接與平行軸長度成比例，能得到一個(gè)較大工作空間。柱狀-機(jī)器人滑動(dòng)對(duì)偶偶 P 較好的性有能在在工業(yè)機(jī)械元件上得到應(yīng)用的可能。一個(gè)平行四邊形能夠利用四轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)偶偶 R 得到一個(gè)移動(dòng)自由度。因此，利用柱狀對(duì)偶偶代替平行四邊形（Star 機(jī)器人）進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方法。人們想象出了由 CPR 三重次序組成的很多幾何排列（圓柱形對(duì)偶偶 C 可能能被 RP 代替以得到一電動(dòng)千斤頂）。軸 C 必須在每次排列中與 R 軸平行。P 對(duì)偶偶的方向可以是任意的。柱狀機(jī)器人的草圖見圖 3。兩固定電動(dòng)千斤頂是同軸的。第三個(gè)電動(dòng)千斤頂為垂直安裝。實(shí)際上，這些軸都是水平的。兩柱狀對(duì)偶偶相對(duì)偶于前兩軸呈 45 度角。第三柱狀對(duì)偶偶與第三軸垂直。移動(dòng)平臺(tái)在不需要人為調(diào)節(jié)的條件下在較大工作空間內(nèi)自行移動(dòng)。結(jié)論很多資料[10], [11], [12], [13], [14], [15]表明了假設(shè)群論的，特別是其動(dòng)力學(xué)的重要性。通過對(duì)偶新的并行機(jī)器人的查證能夠?qū)ε嘉覀冞M(jìn)行機(jī)器人原型的構(gòu)造有很大幫助。其機(jī)械性能的日益增加和制造費(fèi)用的降低用使得機(jī)器人在當(dāng)今工業(yè)制造中越來越具有吸引力。這種新機(jī)器人具有通用并行機(jī)器人在定位、靈敏性和馬達(dá)定位安裝方面的優(yōu)點(diǎn)，可代替 DELTA 機(jī)器人。簡(jiǎn)寫列表 1置換組的子群{E} 恒等。{t(D)} 對(duì)直線 D 的平移。{R(N,u)} 繞軸旋轉(zhuǎn)裝置.( 或同等物對(duì) N',和 NN 的 u'^u=O){H(N,u,p)} 轉(zhuǎn)軸 (N ,u,p)= 2 k 的螺旋運(yùn)動(dòng)。{t(P)} 對(duì)平面 P 的平移。{C(N,u)} 沿軸平移的組合旋轉(zhuǎn)裝置.(N,u){t} 空間的平移。{G(P)} 對(duì)平面P的平行平面運(yùn)動(dòng)。{Y(w,p)} 平面垂直平移到 w 所允許的平移旋轉(zhuǎn)和沿任何軸平行到 w 的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。{S(N)} 在點(diǎn)N周圍的額球狀的旋轉(zhuǎn)裝置。{X(w)} 允許空間和沿任一軸旋轉(zhuǎn)到 w 的平移旋轉(zhuǎn)裝置運(yùn)動(dòng)。 {D} 綜合剛體運(yùn)動(dòng)。Design 39of parallel manipulators via the displacement groupJacques M.HERVEECELE CENTRALE PARIS92295 CHATENAY MALABRY CEDEXFRANCEAbstract: Our aim is to give a complete presentation of the application of Life Group Theory to the structural design of manipulator robots. We focused our attention on parallel manipulator robots and in particular those capable of spatial translation. This is justified by many industrial applications which do not need the orientation of the end-effectors in the space. The advantage of this method is that we can derive systematically all kinematics chains which produce the desired displacement subgroup. Hence, an entire family of robots results from our investigation. The T-STAR manipulator is now a working device. H-ROBOT, PRISM-ROBOT are new possible robots. These manipulators respond to the increasing demand of fast working rhythms in modern production at a low cost and are suited for any kind of pick and place jobs like sorting, arranging on palettes, packing and assembly.Keywords: Kinematics, Parallel Robot.IntroductionThe mathematical theory of groups can be applied to the set of displacements. If we can call {D} the set of all possible displacements, it is proved, according to this theory, that {D} have a group structure. The most remarkable movements of a rigid body are then represented by subgroups of {D}. This method leads to a classification of mechanism [1]. The main step for establishing such a classification is the derivation of an exhaustive inventory of the subgroups of the displacement group. This can be done by a direct reasoning by examining all the kinds of products of rotations and translations [2]. However, a much more effective method consists in using Lie Group Theory [3] , [4].Lie Groups are defined by analytical transformations depending on a finite number of real parameters. The displacement group {D} is a special case of a Lie Group of dimension six. Lie’s TheoryWithin the framework of Lie’ Theory, we associate infinitesimal transformations makingup a Lie algebra with finite operations which are obtained from the previous ones by exponentiation. Continuous analytical groups are described by the exponential ofdifferential operators which correspond to the infinitesimal transformations of the group.Furthermore, group properties are interpreted by the algebraic structure of Lie algebra of the differential operators and conversely. We recall the main definition axiom of a Lie algebra: a Lie algebra is a vector space endowed with a bilinear skew symmetric closed product. It is 40well know [5] , that the set of screw velocity fields is a vector space of dimension six for the natural operations at a given point N.By following the steps indicated in [3] we can produce the exhaustive list of the Lie subgroup of Euclidean displacements {D} (see synoptical list 1). This is done by first defining a differential operator associated with the velocity field. Then, by exponentiation, we derive the formal Lie expression of finite displacements which are shown to be equivalent to affine direct orthonormal transformations. Lie sub-algebras of screw velocity fields lead to the description of the displacement subgroups.The {X (w)} subgroupIn order to generate spatial translation with parallel mechanisms, we are led to look for displacements subgroups the intersection of which is the spatial translation subgroup {T}.We will consider only the cases for which the intersection subgroup is strictly included in the two “parallel” subgroups. The most important case of this sort is the parallel association of two {X (w)} subgroups with two distinct vector directions w and w’. It is easy to prove:{X(w)} {X(w’)}={T},w≠w’?The subgroup {X (w)} plays a prominent role in mechanism design. This subgroup combines spatial translation with rotation about a movable axis which remains parallel to given direction w , well defined by the unit vector w. Physical implementations of {X(w)} mechanical liaisons can be obtained by ordering in series kinematics pairs represented by subgroups of {X(w)}. Practically only prismatic pair and a revolute pair P, R, H are use to build robots (the cylindric pair C combines in a compact way a prismatic pair and a revolute pair). A complete list of all possible combinations of these kinematics pairs generating the {X (w)} subgroup is given in [6].Two geometrical conditions have to be satisfied in the series: the rotation axes and the screw axes are parallel to the given vector w; there is no passive mobility.The displacement operator for the {X {w}} subgroup, acting on point M is:M → N + ａu + bv + cw +exp(hw^) N M^ is the symbol of the vector product.Point N and the vectors u, v, w make up an orthogonal frame of reference in the space and a, b, c, h are the four parameters of the subgroup which has the dimension 4.Parallel robots for spatial translation To produce spatial translation it is sufficient to place two mechanical generators of the subgroups {X(w)} and {X(w’)},w≠w’, in parallel, between a mobile platform and a fixed motors then three generators of the three subgroups {X(w)},{X(w’)},{X(w’’)},w≠w’, is 41needed. Any series of P, R or H pairs which constitute a mechanical generator of the {X (w)} subgroup can be implemented. Morever, these three mechanical generators may be different or the same depending on the desired kinematics results. This wide range of combinations gives rise to an entire family of robots capable of spatial translation. Simulation of the most interesting a
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