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第一章 緒論 4
1： 工作原理 5
2：設(shè)計(jì)榨油機(jī)的程序 6
3：準(zhǔn)備階段 6
4：方案設(shè)計(jì)階段 6
5： 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) 9
1 :榨螺軸的設(shè)計(jì) 9
2 :榨籠的構(gòu)造 9
3 :齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造 9
4 : 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 10
4.1：螺桿的設(shè)計(jì)及其校核 10
4.2:齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 18
4.2.1：Ⅰ軸和Ⅱ軸嚙合齒輪的計(jì)算·········································18
4.2.2:軸的選用及強(qiáng)度計(jì)算和校核···········································23
4.3：帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 25
4.3.1平型帶輪的設(shè)計(jì) 25
4.4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 29
1:鍵的選擇設(shè)計(jì) 29
2：軸承的設(shè)計(jì) 30
3：滾動(dòng)軸承的選擇 31
第六章 結(jié)束語(yǔ) 33
附錄： 35
螺旋式壓榨機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：螺旋榨油機(jī)過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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
The design spiral presser
Abstract： 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
第一章 緒論
在我國(guó)，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(guó)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(lèi)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^(guò)去，榨油業(yè)在中國(guó)從無(wú)到有，有弱小逐漸強(qiáng)大的過(guò)程。現(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(guò)復(fù)雜的工藝提煉而成，提煉過(guò)程中流失了油品的營(yíng)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(yíng)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(wèn)題，選擇了最簡(jiǎn)單也是最可靠的螺旋式壓榨機(jī)。
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(shuō)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(lái)。
工作過(guò)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(lái)越小，壓力越來(lái)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(pán)；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(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）
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(guò)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(méi)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(wèn)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(guò)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(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。
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(guò)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(wú)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(chǎng)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：
（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(chēng)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。
（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(xiàn)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(kāi)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，直到滿(mǎn)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。
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(lái)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。
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ε
ε＝ＶＪ／Ｖch （2.1）
查設(shè)計(jì)手冊(cè)得坯實(shí)際壓縮比εP=2.39 ;
實(shí)際壓縮比εn=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
式中：——榨螺上任一節(jié)榨螺的理論壓縮比；
——榨螺上任一節(jié)榨螺的實(shí)際壓縮比；
——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）
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。
曲線(xiàn)1為一次壓榨，曲線(xiàn)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(méi)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(zhuān)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 ；
（mm）
式中：,F位榨螺軸工作時(shí)阻力，為榨螺軸所需功率；為榨螺軸工作時(shí)的轉(zhuǎn)速（）。
代入公式得=15mm
套裝式：
（mm），因，代入上式，可求出榨螺軸外徑：
mm
，方便設(shè)計(jì) 便定螺桿底徑為50mm，
螺齒高為：（mm）
H=(75-15)/2=30mm，
榨螺軸的受力分析
作用在榨螺上的周向分力
當(dāng)計(jì)算及榨螺螺面上摩擦力時(shí)：
=（N）
式中：T為扭矩=9550（N）
=1049（N）
作用在榨螺面上的周向力P為
由于是采用變徑榨螺桿，所以是圓柱形榨螺：
F=F（0.428cos（N）
作用在螺旋面上的徑向力P=(N)
作用在榨螺軸上的軸向分力F
=（N）
作用在螺旋面上的軸向力Pa
P= （N）
以上各式中：為榨螺齒推料面傾角，為背面傾角，。
(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°;
γ<10°;
榨螺最小壁厚δ=(D0-d)/2=6～20 mm,取δ＝6 mm .
2號(hào)榨螺
(4) 確定熟胚壓榨時(shí)作用于熟胚的單位壓力
由于截圖不同，所以圖上的符號(hào)有些差別，希望老師諒解。
計(jì)算確定各節(jié)榨螺螺旋線(xiàn)的開(kāi)口角。螺紋始端弦長(zhǎng)L3在D3圓上占據(jù)的角度r3，由于榨螺螺紋底圓較大，弦長(zhǎng)近似弧長(zhǎng)。
=，
螺紋終端弦長(zhǎng)在D圓在占據(jù)的角度r，
r2在外圓上的角度，而在底圓上為0，平均直徑上位r/2。
榨螺螺紋平均直徑上的開(kāi)口角
榨螺編號(hào)
1
2
3
開(kāi)口角r
8
23
30.3
(5)榨螺空腔容積計(jì)算
一號(hào)榨螺的空腔容積
已知：D——榨螺內(nèi)徑 D=D+5=80mm，
D——榨螺外徑 D=75mm
D——榨螺底徑 D=50mm
t——螺距 t=100mm，
r——螺紋開(kāi)口角 r=8°
榨籠的容積：
V=0.4233L
榨籠內(nèi)裝滿(mǎn)的容積：
1：榨螺實(shí)心部分容積
V=2500*3.14*100/4000000=0.146L
2:榨螺螺紋的容積V
螺紋的平均直徑 D =62.5mm
從螺紋的斷面上，以平均直徑展開(kāi)的螺紋平均長(zhǎng)度：l=196.25mm
螺紋的總長(zhǎng)度：l=
螺紋的真正長(zhǎng)度（因?yàn)橛虚_(kāi)口角，所以會(huì)短些）
L=395.33mm
螺紋的截面面積可以看做近似梯形，上底6mm，下底16mm，高12.5mm，F(xiàn)=1.37
螺紋容積：V=L*F=0.05L
第一節(jié)榨螺的空腔容積為：
=0.219L
第二節(jié)榨螺空腔體積計(jì)算方法同上，
=0.049L
榨螺編號(hào)
1
2
3
空腔容積L
0.219
0.049
0.0185
壓縮比
1.00
4.47
2.65
確定各節(jié)榨螺螺紋側(cè)面角
榨螺推桿面應(yīng)用傾角小的側(cè)面，截面形狀如下：
， 因?yàn)?
榨螺編號(hào)
1
2
3
L（mm）
2
1
1
h（mm）
12.5
12.5
12.5
t（mm）
100
60
30
(mm)
62.5
62.5
62.5
螺桿長(zhǎng)度（mm）
254
130
91
(6)螺桿軸強(qiáng)度計(jì)算及校核
各節(jié)螺桿用長(zhǎng)鍵和螺母固定在榨螺上，當(dāng)榨軸回轉(zhuǎn)時(shí)，熟胚經(jīng)過(guò)各節(jié)榨胚的螺旋，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)（因榨螺上作用圓周力，徑向力），而且產(chǎn)生拉伸，因榨螺上作用軸向力）。
式中：——拉應(yīng)力：
——剪應(yīng)力
求拉伸應(yīng)力
1 榨螺危險(xiǎn)斷面面積：
F10*5=1913.5mm
軸向力=4532.2公斤
拉應(yīng)力237（公斤/）
確定扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力
1：抗扭端面模數(shù)W
W
式中：d=5cm，b=1cm，t=0.25cm，
W= 22.5
扭轉(zhuǎn)力矩
M=
式中——榨軸上圓周力的力矩
---榨軸上徑向力產(chǎn)生的摩擦力矩：
M=24294公斤
剪應(yīng)力==835（公斤/）
簡(jiǎn)化應(yīng)力
=
=1269（公斤/）
確定安全系數(shù)
材料45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，淬火處理。經(jīng)過(guò)計(jì)算安全系數(shù)為1.6，基本安全。
4.2:齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
4.2.1：Ⅰ軸和Ⅱ軸嚙合齒輪的計(jì)算
（1）齒輪的選用
選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，７級(jí)精度。
已知輸入功率P1=7 kw ；
小齒輪轉(zhuǎn)速n1=418.6 r/min ；
齒數(shù)比u=i1=2.25
條件：帶式輸送機(jī)，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。
（2）材料選擇
Ⅰ軸上的小齒輪材料為45#，硬度為217～255HBS,取硬度為240HBS，嚙合的中齒輪材料為QT500-5(調(diào)質(zhì))，硬度（147～241）HBS,硬度取為200HBS 。
（3）齒輪齒數(shù)的選擇
小齒輪的齒數(shù)Z1=13,中齒輪的齒數(shù)為Z2=i×Z1=29.25 ，取Z２=30
（4）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
⑴. 確定公式
d1t≥2.32 （2.4）
公式2.4內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
①. 試選載荷系數(shù)：K1=1.3
②. 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距：
T1 =95.5×105P1/n1
=95.5×105×7/418.6
=6.126×104 N·mm
③. 齒寬系數(shù)φd=1
④. 由表查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=181.4 Mpa1/2
⑤. 由圖冊(cè)按齒面硬度查得：
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：σHlim1= 650 MPa
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：σHlim2= 550 Mpa
⑥. 由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1 = 60 n1jLh
= 60×418.6×1×( 2×8×300×10)
= 1.2×109
N2 =0.53×109
⑦. 接觸疲勞系數(shù) KHN1=0.9 ，KHN2=0.87
⑧. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為 1%，
安全系數(shù)為 S=1，
[σH]1 =KHN1·σHlim1/s =0.9×650 = 585 Mpa
[σH]2 =0.87×550 = 478.5 Mpa
⑵. 計(jì)算
①. 試算小齒輪分度圓直徑 d1t ,
代入[σH]中較小的值
d1t≥2.32 （2.5）
經(jīng)計(jì)算得 d 1t=67.499 mm
②. 計(jì)算圓周速度
V =πd1tn1/(60×1000)
= 3.14×67.499×418.6/(60×1000)
=1.479 m/s
③.計(jì)算齒寬
b = φd·d1t = 1×67.499 = 67.499 mm
④. 齒寬與齒高之比 b/h
模數(shù)： mt= d1t/z1 = 67.499/13 = 5.192 mm
齒高： h=2.25 mt =2.25×5.192 =11.683 mm
b/h = 5.778
⑤. 載荷系數(shù)
根據(jù)v=1.479 m/s , 7級(jí)精度，
由圖冊(cè)查得動(dòng)載系數(shù) KV =1.08.
直齒輪，假設(shè) KAFt / b < 100 N/mm ,
由表查得：KHα=KFα=1.2 ;
由表查得：使用系數(shù)KA=1 ;
由表查得：7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承，非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)
KHβ =1.12+0.18(1+0.6φd2) φd2 + 0.23×10-3b
=1.12+0.18(1+0.6×12)×12+0.23×10-3×67.499=1.424
由b/h=5.778, KHβ=1.424 查得 KFβ=1.52 ;
故載荷系數(shù)為:
K=KAKVKHαKHβ =1×1.08×1.2×1.424 =1.845
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由公式2.7
d1 = d1t = 67.499× （2.6）
得 d1 = 75.85 mm
（5）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
m≥ （2.7）
⑴. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
①. 由圖冊(cè)查小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=560 Mpa ;
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=440 Mpa.
②. 由圖冊(cè)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：
KFN1=0.85 , KFN2 =0.88
③. 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4
[σF]1= Mpa
[σF]2= Mpa
④. 計(jì)算載荷系數(shù)
K=KAKVKFαKFβ=1×1.08×1.2×1.52=1.97
⑤. 查取齒形系數(shù)
YFa1=3.13 YFa2=2.52
⑥. 應(yīng)力校正系數(shù)：
YSa1=1.48 YSa2=1.625
⑦. 計(jì)算大小齒輪的并加以比較：
1==0.01362
2==0.01480
大齒輪的數(shù)值大。
⑵. 設(shè)計(jì)計(jì)算
由公式2.7得：
m≥=3.09 mm
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，考慮到該齒輪傳動(dòng)為開(kāi)式傳動(dòng)，主要失效形式為輪齒磨損和折斷，故取按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)的，m=3.09 mm,就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3 , 按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算分度圓直徑 d1=75.85 mm ,從而計(jì)算出
小齒輪齒數(shù) z1=d1/m=75.85/3=25.28=26
大齒輪齒數(shù) z2=uz1=2.25×26=58.5 ,取 z2=59
（6）幾何尺寸計(jì)算
①. 計(jì)算分度圓直徑
d1=z1m=26×3=78 mm
d2=z2m=59×3=177 mm
②. 計(jì)算中心距
a=(d1+d2)/2=127.5 mm
③. 齒輪寬度
b=φdd1=1×78=78 mm
取 B2=80 mm , B1=85 mm
(7)驗(yàn)算
Ft=2T1/d1=2×6.126×104/78=2340.77 N
KAFt/b=1×2340.77/78=30 N/mm <100 N/mm.
所以，符合前面的KAFt/b <100 N/mm的假設(shè)該齒輪設(shè)計(jì)符合要求。
2：確定小齒輪的齒形參數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸：
① 分度圓直徑d :
d1=mz1=3×26=78 mm
d2=mz2=3×59=177 mm
② 齒頂高h(yuǎn)a
ha=ha*m=1×3=3 mm
③ 齒根高 hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×3=3.75 mm
④ 齒全高 h=ha+hf =(2ha*+c*)m=3+3.75=6.75 mm
⑤ 齒頂圓直徑
da1=d1+2ha=(z1+2ha*)m=78+2×3=84 mm
da2=d2±2ha=(z2±2ha*)m=177±2×3=183 mm
⑦ 齒根圓直徑
df1 =d1－2hf=(z1－2ha*－2c*)m
=(26－2×1－2×0.25)×3=70.5 mm
df2=d2±2hf=(z2±2ha*±c*)m=169.5 mm
⑧ 基圓直徑
db1=d1Cosα=78×Cos20o=73.296 mm
db2=d2Cosα=177×Cos20o=166.326mm
⑨ 齒距p=πm=3π=9.42 mm
⑩ 齒厚s=πm/2=3π/2=4.7 mm
齒槽寬e=πm/2=4.7 mm
中心距a=(d2±d1)/2=m(z2±z1)/2=127.5 mm
頂隙 c=c*m=3×0.25=0.75
4.2.2:軸的選用及強(qiáng)度計(jì)算和校核
（1）.材料:
軸主要用碳鋼,本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度選用45#鋼.
（2）.熱處理:
高頻淬火,表面強(qiáng)化處理噴丸,提高軸的抗疲勞強(qiáng)度,45#鋼熱處理調(diào)質(zhì) .軸表面淬火處理: 使淬硬層耐磨.
（3）.工作條件:
淬硬層深度 0.5~1.5 mm.
（4）.軸肩高度
a=(0.07~0.1)d (d為軸的直徑,軸環(huán)寬度b=1.4a)
(1)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初定軸徑
τT=T/wT=9.55×106p/( 0.2nd3 )≤[τT] （2.8）
其中 [τT] 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位是 Mpa.
軸45#鋼 [τT]=25~45 Mpa A0=126~103 mm3
（5）.軸的直徑
d≥= （2.9）
式中取A0=105 mm3
軸傳遞的功率 p=4 kw,
軸的轉(zhuǎn)速 n=418.6 r/min
∴d≥=22.28 mm
對(duì)于直徑d≤100 mm的軸,有一個(gè)鍵槽時(shí),軸徑增大5%~7%,為將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑, d=60 mm, L=60 mm,( L長(zhǎng)系列60 mm,短系列42 mm) 。
(2)按彎扭合成校核
合成彎矩 M==474 Nm
校核軸的強(qiáng)度,按第三強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力
（2.10）
對(duì)于直徑為d的圓軸,彎曲應(yīng)力σ=M/w,
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
τ=T/wT=T/2w （2.11）
其中,w (mm3) 為軸的抗彎截面系數(shù),
W=
式中 b=6,t=4,d=28 mm
則軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為:
/1842.89=50 Mpa
[σ-1]對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，軸的許用彎曲應(yīng)力經(jīng)查表得
[σ-1]=60 Mpa
∴σca<[σ-1] 符合強(qiáng)度要求.
軸所受的載荷是從軸上零件傳來(lái)的。計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)，作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類(lèi)型和布置方式有關(guān)。通常取在軸承寬度中間處。
4.3：帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.3.1平型帶輪的設(shè)計(jì)
小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1=71 mm ;
大帶輪的基準(zhǔn)直徑 d2=315 mm
平帶傳動(dòng) 在傳動(dòng)中心距較大的情況下平帶的材質(zhì)選用帆布芯平帶。
帶寬b=50 mm ,
帶輪寬 B=63 mm
求帶速 d1=(60×1000×v)/(π×n1)
V=1.56m/s
其中n1=418.6r/min ,d1=71mm ;
i=n1/n2
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
8.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(chēng)面至端面的距離 f=81 ,取f=9.15 mm ,
基準(zhǔn)線(xiàn)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 .
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(chǎng)，因此選取的電機(jī)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(guò)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(guò)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㎏。
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(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。
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(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）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 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(chēng)尺寸 b×h=8×7 ,
鍵長(zhǎng) L=70 mm ;
3Ⅱ軸上的鍵
軸徑 d=28 mm ,
b×h=8×7 ,
鍵長(zhǎng) L=55 mm ;
4芯軸上的鍵Ⅰ,
軸徑 d=35 mm ,
b×h=10×8 ,
鍵長(zhǎng) 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(zhǎng) 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 Fa/Fr=1284.3/2966=0.43Lh′=5000h （2.16）
故所選軸承為圓錐滾子軸承32306 ,滿(mǎn)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 ,B200 , 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)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 .
（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
第六章 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(chǎng)，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(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)。
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(chéng)摯的謝意。參考文獻(xiàn)
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[4]陸振曦，陸守道.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì)：中國(guó)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(guó)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(guó)輕工業(yè)出版社，1998
附錄：
并聯(lián)位移機(jī)器人的設(shè)計(jì)
Jacques M.HERVE
ECELE CENTRALE PARIS
92295 CHATENAY MALABRY CEDEX
FRANCE
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(guò)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(méi)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(mǎn)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(zhǎng)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(lái)的。這方法導(dǎo)致機(jī)械裝置的分類(lèi) [1]。建立這樣的一個(gè)分類(lèi)的主要的步驟是將位移群的所有子群導(dǎo)出。這能通過(guò)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(guò)其前面冪運(yùn)算得到的有限運(yùn)算結(jié)合起來(lái)。連續(xù)群通過(guò)與群微元變換有關(guān)的微分冪運(yùn)算描述出來(lái)。
另外，群體特性通過(guò)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(chēng)雙線(xiàn)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(guò)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(jiàn)大綱表1）。該列表是通過(guò)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(guò)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(lèi)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(guò)子群{X(w)}代表的系列運(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(mǎn)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)。
空間平移的并聯(lián)機(jī)器人
當(dāng)兩子群組{X(w)} 和{X(w’)},w≠w’,滿(mǎn)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-STAR
STAR [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(guò)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(zhuān)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(lèi)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(kāi)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(guó)“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)／大間距的螺母(2)，能允許快速移動(dòng)。它由軸承(6)通過(guò)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(zhǎng)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(jiàn)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(guò)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