毕业设计论文立式打蛋机设计.doc
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1、摘要本文设计了一款新型打蛋机,其结构为立式结构。打蛋机具体由电机、升降机构,减速机构、传动机构、搅拌机构、容器、机座等构件组成。其中,升降机构由凸轮副实现其功能,目的是为了方便操作者安装和清洗容器;减速机构由两队直齿轮构成,传动机构由电机、皮带轮、V型传送带、减速机构、锥齿轮等共同作用;搅拌机构由行星轮、搅拌拍和容器构成,搅拌拍与三个行星轮其中之一通过键连接,除了在行星轮的作用下产生自转而且还会沿着太阳轮公转,从而实现全方位的搅拌。关键词:打蛋机;行星齿轮;升降机构 AbstractIn this paper, a new type of egg-laying machine is desig
2、ned and its structure is vertical.The mixer is composed of motor, lifting mechanism, deceleration mechanism, transmission mechanism, mixing mechanism, container, stand and so on.Among them, the lifting mechanism is implemented by the CAM pair to facilitate the installation and cleaning of the contai
3、ner.The deceleration mechanism consists of two direct gears, the transmission mechanism consists of motor, pulley, v-type conveyor belt, deceleration mechanism, bevel gear, etc.Mixing mechanism composed of planetary wheel, mixing and container, stirring clap one with three planetary wheel through th
4、e key links, in addition to the planets wheel under the influence of rotation along the round orbit the sun, but also to achieve a full range of stirring.Key Words:Egg beater; planetary gear ; lifting mechanism目录摘要- 1 -Abstract- 2 -1 前言11.1 选题研究意义11.2 国内外研究现状12 总体方案的拟定32.1 总体方案设计和工作原理32.2 总体结构设计32.2
5、1 总体结构32.2.2 传动路线42.3 各执行机构主要参数的初步确定42.4 传动装置的运动和动力参数的计算53 主要零件的选择和设计73.1 皮带轮的设计73.2 直齿轮的设计计算93.2.1 直齿轮的设计计算93.2.2 锥齿轮的设计计算123.3 轴的设计计算163.3.1 高速轴的设计计算163.3.2 主轴的设计计算193.4 轴承的校核223.4.1 高速轴轴承的校核223.4.2 主轴轴承的校核223.5 键的设计计算与校核233.5.1 高速轴上联接的键的校核233.5.2 电机上联接的键的校核234 打蛋机的其他各个部分简介:254.1搅拌拍254.2容器264.3容器
6、升降机构275 润滑与密封285.1 滚动轴承的润滑295.2 锥齿轮的润滑295.3 搅拌头的密封296 总结30参考文献31致 谢32附录331 前言1.1 选题研究意义我国为农业和畜牧业大国,其中蛋品种的资源十分丰富。我国自上世纪80年代开始就一直是世界第一产蛋大国,随着社会的发展和现代工业的进步,人们已经不再满足单一的蛋类消费模式,这导致了蛋类加工产业的蓬勃发展。调研后发现,我国的蛋品加工行业发展较弱,其加工的数量还不到每年产出的百分之一,技术的缺失和产业化水平较低这些因素导致了中国的蛋品加工业离世界先进水平还有很大一段距离。要实现中国蛋品业持续、快速、协调、健康的发展,蛋品加工首先应
7、走产业化、品牌化的道路,其次注重蛋品的深加工技术的应用如蛋品的清洗、包装、分级、液态蛋等,最后就是引导消费者的消费观念。而这个过程的实现,离不开蛋品加工企业装备水平的提高1。除了产业化设备的缺乏外,中国大部分家庭会将蛋类作为日常蛋白质补充物之一,而在烹饪过程中有的菜品需要将禽蛋打散,实现蛋清和蛋黄的均匀混合,完全通过人工来操作除了会提高劳动强度外,其混合效果也不尽人意。于是本文设计了一款立式打蛋机,通过电力驱动来驱使搅拌拍打散禽蛋,达到既省时又省力且混合效果还好的目的。1.2 国内外研究现状打蛋机的种类有很多,但多为立式。其基本组成构件一般都有基座、传动机构、容器、搅拌器等。无论从打蛋机的种类
8、还是打蛋机的设计上来说,国外目前都处在较为先进的水平上,其功能较为齐全,且自动程度较高。国外打蛋机生厂厂家如SANOVO公司,该公司在打蛋机的研发上投入了巨大精力,使得打蛋机的工作效率达到了每小时两万枚左右,其研发时间前前后后长达四十年之久,如今可以称得上是打蛋机行业的龙头。而国内的起步较晚,且投入的资金和精力也较少,所以打蛋机的水平较之国外还有很大的差距。但是国内的专家学者们目前也开始重视起了这一块的研究如谢雄锋等对链式打蛋机用于鸡蛋蛋清蛋黄的快速分离进行了研究,针对鸡蛋散黄无法分离的问题,提出了基于彩色图像处理的对散黄蛋进行自动识别的方法。刘黎等对打蛋机结构进行了研究和分析,主要从其就够入
9、手细致得分析了其各种组成。本文基于目前的设计理念和基础,设计了一款新型打蛋机,其结构为立式结构。打蛋机具体由电机、升降机构,减速机构、传动机构、搅拌机构、容器、机座等构件组成。其中,升降机构由凸轮副实现其功能,目的是为了方便操作者安装和清洗容器;减速机构由两队直齿轮构成,传动机构由电机、皮带轮、V型传送带、减速机构、锥齿轮等共同作用;搅拌机构由行星轮、搅拌拍和容器构成,搅拌拍与三个行星轮其中之一通过键连接,除了在行星轮的作用下产生自转而且还会沿着太阳轮公转,从而实现全方位的搅拌。2 总体方案的拟定2.1 总体方案设计和工作原理本文设计了一款新型打蛋机,其结构为立式结构。打蛋机具体由电机、升降机
10、构,减速机构、传动机构、搅拌机构、容器、机座等构件组成。其中,升降机构由凸轮副实现其功能,目的是为了方便操作者安装和清洗容器;减速机构由两队直齿轮构成,传动机构由电机、皮带轮、V型传送带、减速机构、锥齿轮等共同作用;搅拌机构由行星轮、搅拌拍和容器构成,搅拌拍与三个行星轮其中之一通过键连接,除了在行星轮的作用下产生自转而且还会沿着太阳轮公转,从而实现全方位的搅拌。其工作原理为:电机通上电后,电机主轴开始旋转,通过皮带轮和V型带将动力传递到减速转之中,再通过减速装置将轴的转速降低后再通过锥齿轮和行星齿轮带动搅拌拍的高速旋转,使得搅拌拍和存储在容器中禽蛋之间充分接触,最终达到实现蛋液均匀混合的目的。
11、2.2 总体结构设计2.2.1 总体结构总体结构可分为:(1) 电动机:Y801-4三相异步电动机。(2) 传动机构:由带传动、直齿轮传动、锥齿轮传动和行星轮系传动等组成。(3)减速机构:减速机构主要由2个直齿轮、2根轴、闷盖、透盖等组成。(4)升降结构:由凸轮、连杆、滑块等组成。(5)机座:固定和支撑其他构件。(6)搅拌机构:由搅拌拍和容器组成。2.2.2 传动路线1 电动机 2 皮带轮 3 直齿轮 4 高速轴 5 低速轴 6 锥齿轮 7 太阳轮 8 行星轮 9容器图2-1 立式打蛋机的传动路线2.3 各执行机构主要参数的初步确定查阅资料可知高速调和器的转速范围一般在70175r/min左右
12、于是本设计的打蛋机搅拌拍的转速定为:n=125r/min选取电动机:查阅小功率电动机手册,经过综合考虑后决定选用Y801-4型号三相异步电动机:表2-1 电动机的型号2.4 传动装置的运动和动力参数的计算在设计传动装置时我们需要考虑到电动机的额定转速为1390r/min, 而打蛋机搅拌拍所需转速为125r/min,所以总的传动比:则总的传动比为:同时在设计各级传动比时,需要考虑下列因素:(1)为使得打蛋机的结构紧凑,不占据多余空间,这要求各级传动机构的传动比不应过大,最好位于推荐的范围内,达到既能发挥其性能,又能使其结构紧凑的目的。(2)各级传动的结构尺寸应当尽量的协调以及匀称。例如:利用V
13、带传递动力时,带传动的传动比不宜过大,否则会给机座设计和皮带轮安装带来困难。(3)设计时要留有足够的空间,防止传动零件之间发生干涉碰撞。 各级传动比的分配如下:第一级V带传动比 i1=2第二级直齿轮传动比 i2=2 第三级锥齿轮传动比 i3=2.8各轴的转速:n1=695r/minn2=347.5r/minn3=124r/min计算各轴的输入功率:P1=PW14=0.550.960.990.5174kwP2=P12=0.51740.98=0.507kwP3=P23=0.5070.97=0.492kw其中:1V带传递效率1=0.96 2直齿轮传递效率2=0.98 3锥齿轮传递效率3=0.974联
14、轴器传递效率4=0.99各轴所传递的转矩:T1=9550=95500.517/695=7.10NmT2=9550=95500.507/347.5=13.93NmT3=9550=95500.492/124=37.89Nm3 主要零件的选择和设计3.1 皮带轮的设计由于电机的额定转速过高,远超于所需输出的转速,所以基于传动的平稳性,电机主轴到高速轴之间动力传动的方式选择带传动,其传动比为2。(1)确定计算功率 PcaPca = K A P = 1.10.55=0.605KW其中 K A =1.1 (2) 选取带型V型带除了普通V带之外还有一种窄V带,窄V带相较于同类型的普通V带,其宽度约会缩小三分
15、之一,与此同时,还会提高1.52.5倍的承载能力。所以打蛋机的V带选用窄V带。根据Pca=0.605KW,小带轮转速n1=1390r/min,可选择Z型V带。(3)确定带轮的基准直径dd1和dd2,并验算带速根据结构安装尺寸以及传动比的需要,初选主动轮(与电动机主轴相连接)基准直径 dd1 =80mm ,则从动轮(与高速轴相连接)基准直径为:dd2 =idd1=280=160 mm带传动的线速度为:v1 =dd1 n1/ 601000 =5.82差书后可得其速度处于vmax=5-30m/s之间,因此带 的速度合适。(4)确定窄V带的基准长度Ld和传动中心a。由公式0.7(dd1 +dd2)a0
16、 2(dd1 + dd2)初步确定中心距a0 =240mm,由式: 可得Ld=800mm(5)实际中心距a a =a 0 +(Ld-L/d)/2=240+(800867)/2=206.5 mm(6)主动轮上的包角 a1 a1 =180 o -57.3 o(dd2- dd1)/a =180 o -57.3 o(16080)/206。5=157.8 o90 o(7)计算带的根数由dd1=80mm 和n1=1390r/mm 查得P0=0.25kw 根据n=1390r/min i=2和Z型带查得P0=0.03kw,查得ka=0.94,查的kl=1.14于是Pr=(P0+P0) kakl=(0.35+0
17、33) 1.140.94=0.41kwV带的根数:Z=取整得Z=2(8)单根V带的初拉力的最小值 查阅资料可得Z型带的单位长度质量为q=0.06kg/m初拉力的最小值为:(F0)min=500+qv2=500=45.16N应使它的实际初拉力F0(F0)min(9)压轴力Fp压轴力最小值为:(FP)=2Z(F0)min=2245.16=177.03N(10)皮带轮的结构设计皮带轮的材料选用铸铁,型号为HT200。主动轮(与电机主轴相连)的轴径较小,所以采用腹板式带轮结构。从动轮(与高速轴相连)的轴径较大,可采用孔板式结构。具体设计参数如下所示:基准宽度 bd = 8.5mm基准线上槽深 ham
18、in = 2.0mm基准线下槽深 hfmin = 7.0mm槽间距 e = 12mm第一槽对称面至端面的距离f min=7mm带轮宽 = 26mm外径 mm mm轮槽角 1 = 34;2 = 38图3-1 皮带轮结构图3.2 直齿轮的设计计算3.2.1 直齿轮的设计计算(1)选择齿轮材料小齿轮选用材料为调质处理后的40Cr,大齿轮选用材料为调质处理后的45号钢。两者的硬度分别为280HBS和240HBS。根据传动比的要求选择小齿轮的齿数Z1=20,大齿轮数的齿数Z2=40。(2)确定齿轮的主要参数计算齿面接触强度:d1t2.32确定公式内的个计算数值初选载荷系数 kt=1.3小齿轮传递的转矩T
19、1=7.1Nmm选取齿宽系数d=1,弹行系数ZE=189.8,小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2=550MPa 。计算应力循环次数N1=60n1jLh=606951(1830015)=1.5N2=1.5/(40/20)=0.75接触疲劳寿命系数KHN1=0.9 KHN2=0.95计算接触疲劳许应力,取失效概率为1%,安全系数S=1H1=0.9600MPa=540MPaH1=0.95550MPa=522.5MPa计算小齿轮分度圆直径d1t ,代入H中较小的值计算圆周速度VV=1.02m/s 计算齿宽:b=28.15mm 计算模数:mm 计算齿高h=2.25=2.251.5
20、64=3.52齿宽与齿高之比:=计算载荷系数载荷系数:K=KAKHKVKH=1.05111.4231.494其中: Kv 动载荷系数 Kv =1.05 KHA动载荷系数 KHA=1kFa动载荷系数 kFa=1Kh KF 载荷分配系数 Kh=1.423 KF=1.35 按实际载荷系数校正所算得圆的分度直径=29.48 计算模数:=29.48/20=1.474按齿根强度计算m 确定公式内的计算数值查表可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500MPa;大齿轮的弯曲强度极限FE2=380MPa。计算弯曲疲劳许应力:F1=MPa=303.57MPa F2=MPa=238.86MPa其中KFN1 KFN2
21、疲劳寿命系数 KFN1=0.85;KFN2=0.88S 弯曲疲劳安全系数 S=1.4计算载荷系数K:K=KAKVKKF=11.0511.351.4175其中齿形系数 YFa1=2.91 YFa2=2.38应力校正系数 YSa1=1.53 YSa2=1.674计算大小齿轮的并加以比较=0.0147=0.0167设计计算:m=1.03mm(3)几何尺寸的计算:分度圆直径:d1=Z1m=201.5=30mm d2=Z2m=401.5=60mm 中心距:a=(30+60)/2=45mm3.2.2 锥齿轮的设计计算(1)材料及齿数的选择:小齿轮选用材料为调质处理后的40Cr,大齿轮选用材料为调质处理后的
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