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1 茶葉揉捻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要：本文分析了中國(guó)國(guó)內(nèi)外炒茶機(jī)機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀，對(duì)未來(lái)進(jìn)行了展望，設(shè)計(jì)出一 種新型小型炒茶機(jī)構(gòu)。該小型炒茶機(jī)機(jī)構(gòu)是由揉桶、揉盤(pán)、加壓裝置、減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī) 組成。采用錐齒輪減速器和連桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主要依靠三根連桿旋轉(zhuǎn)，使揉桶在固定盤(pán)上作 相對(duì)偏心回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，茶葉便在揉桶內(nèi)受加壓蓋和固定盤(pán)上的棱骨作用而進(jìn)行揉捻，直至完 成揉捻作業(yè)。此次設(shè)在揉蓋下方的錐面上設(shè)有棱骨，如此則在確保揉桶下部正常揉茶的同 時(shí)，還對(duì)揉桶上部的茶葉實(shí)施揉捻，有效地提高揉茶效率，使揉茶更均勻，從而可以提高 茶葉品質(zhì)及等級(jí)。差額揉捻機(jī)的加工優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：一是降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高 了工作效率；二是揉捻的成條率高、葉細(xì)胞破損率適度，質(zhì)量穩(wěn)定可靠；三是為茶葉揉捻 的規(guī)模化提供了前提。 關(guān)鍵詞：茶葉；揉捻機(jī)構(gòu)；揉桶；棱骨 2 Sale Design of Tea Rolling Bodies (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: This paper analyzes China's domestic and foreign institutions fried tea machine status, the prospect of the future to design a new type of small fried tea institutions. The machine body is small fry tea barrel by the rubbing, rubbing plates, pressure devices, gear box and electric motor. Bevel gear reducer and the link with Rotary, mainly rely on three rotating rod, so that kneading the bucket on the relative eccentricity of the fixed plate for rotary movement, tea, rub it in the barrel by the pressure plate cover and a fixed role on the edge of bone the rolling, until the completion of rolling operations. The rub is located in the bottom of the cone on the lid with edge of bone, so the barrel to ensure that the lower part of the normal kneading kneading tea is also a barrel on the upper part of the tea rubbing the implementation of rolling, kneading tea effectively improve efficiency, make more tea rub uniform, which can improve the quality and level of tea. The difference between the rolling machine is mainly reflected in the processing advantages: First, reduce the labor intensity of farmers, improve work efficiency; second strips rolled the high breakage rate of leaf cells moderately stable and reliable quality; third is the size of rolled tea has provided a premise. Key words: Tea; Rolling body; Knead cask; Goniale. 3 目 錄 摘 要 .1 ABSTRACT.2 目 錄 .3 1 前言 .5 1.1 選題研究意義 .5 1.2 國(guó)內(nèi)外揉捻機(jī)械化發(fā)展概況 .5 1.3 國(guó)內(nèi)茶葉機(jī)械化未來(lái)發(fā)展方向 .6 1.4 目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的揉捻機(jī)主要有以下幾種類(lèi)型 .6 2 總體設(shè)計(jì)方案的擬定 .7 2.1 原理分析 .7 2.1.1 目的 .7 2.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .7 2.1.3 方案選擇 .7 2.1.4 方案的比較 .9 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .9 2.2.1 總體結(jié)構(gòu) .9 2.2.2 傳動(dòng)路線(xiàn) .10 2.3 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的初步確定 .11 2.3.1 加壓裝置 .11 2.3.2 減速機(jī)構(gòu) .11 2.3.3 揉盤(pán) .11 2.3.4 揉桶 .12 2.3.5 電動(dòng)機(jī)的選擇 .12 2.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 .12 2.4.1 各傳動(dòng)帶裝置的總傳動(dòng)比及各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 .12 2.4.2 各軸輸入功率的計(jì)算 .13 3 主要零件的選擇和設(shè)計(jì) .14 3.1 皮帶輪的設(shè)計(jì) .14 3.1.1 確定計(jì)算功率 Pca 14 3.1.2 選取帶型 .14 3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 和 dd2 14 3.1.4 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld 和傳動(dòng)中心距 a.14 3.1.5 驗(yàn)算帶輪上的包角 1?15 3.1.6 計(jì)算帶的根數(shù) .15 3.1.7 計(jì)算預(yù)緊力 0F.15 4 3.1.8 計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力 PF15 3.1.9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .16 3.1.10 帶的張緊裝置 .17 3.2 直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .17 3.2.1 選擇齒輪的材料 .17 3.2.2 簡(jiǎn)化計(jì)算初步選定主要參數(shù) .17 3.2.3 校核計(jì)算 .18 3.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .20 3.3.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .20 3.3.2 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .24 3.4 軸承的校核 .28 3.5 鍵的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與校核 .28 3.5.1 高速軸上聯(lián)接的鍵的校核 .28 3.5.2 電機(jī)上聯(lián)接的鍵的校核 .29 3.6 茶葉在揉桶中運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力分析 .30 3.7 潤(rùn)滑與密封 .31 3.7.1 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 31 3.7.2 錐齒輪的潤(rùn)滑 31 3.8 主要缺點(diǎn)和有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方 .31 4 結(jié)論 .33 參考文獻(xiàn) .35 致 謝 .36 5 1 前言 1.1 選題研究意義 在各方面日益現(xiàn)代化的今天，炒茶機(jī)也應(yīng)該在技術(shù)上不斷改進(jìn)，向自動(dòng)化、 機(jī)電一體化方向發(fā)展 [1]。采用傳統(tǒng)的人工炒制方法易造成質(zhì)量參差不齊，工人 勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)率低 [2]，難以形成規(guī)模效益，為改變這種現(xiàn)狀，研制小型的茶 葉加工機(jī)械迫在眉睫 [3]。 1.2 國(guó)內(nèi)外揉捻機(jī)械化發(fā)展概況 我國(guó)茶葉加工機(jī)械起步五、六十年代，工農(nóng)84型圓茶炒干機(jī)械的研制成功， 使勞動(dòng)強(qiáng)度大，工藝技術(shù)復(fù)雜的珠茶加工實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。70年代起，茶葉加工 機(jī)械品種增多，茶葉加工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化工作也開(kāi)始起步，現(xiàn)在，我國(guó)茶葉加工機(jī) 械已有100多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。年生產(chǎn)能力達(dá)2萬(wàn)臺(tái)以上。茶機(jī)行業(yè)從60 年代的單動(dòng)力、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的型式發(fā)展到80年代中期自控技術(shù)、光電技術(shù)、 靜電技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等新技術(shù)開(kāi)始在茶葉加工機(jī)械上得到應(yīng)用，使以往 間歇作業(yè)向連續(xù)作業(yè)轉(zhuǎn)變。90年代初研制成功了熱源裝置與主體一體化的全金 屬滾筒式殺青機(jī);產(chǎn)品由單機(jī)向成套設(shè)備發(fā)展;由大宗茶葉加工機(jī)械向名優(yōu)特茶 加工饑械發(fā)展;由單一產(chǎn)品向系列產(chǎn)品發(fā)展 [4]。 現(xiàn)在我國(guó)茶葉加工機(jī)械行業(yè)已能生產(chǎn)紅茶初制、綠茶初制和名優(yōu)特茶加工 成套及茶葉精制成套設(shè)備，包括炒青眉茶、加工機(jī)械工夫紅茶、珠茶、烘青、 花茶、烏龍茶和緊壓茶(磚茶)的成套設(shè)備。有適用于年產(chǎn)5一6t 茶葉至500一 1000t 茶葉的各類(lèi)茶廠(chǎng)所需的初制、精制加工及各種輔助設(shè)備的成套設(shè)備。加 工機(jī)械可向市場(chǎng)提供加工扁茶、毛峰、毛尖、圓茶等形狀的名優(yōu)茶加工成套設(shè) 備，從殺青、揉捻、烘干、加工機(jī)械成型等大類(lèi)產(chǎn)品都發(fā)展成系列，可以適應(yīng) 不同生產(chǎn)規(guī)模茶農(nóng)的需求。 50年來(lái)已產(chǎn)銷(xiāo)各類(lèi)茶機(jī)45萬(wàn)臺(tái)以上，裝備了產(chǎn)茶區(qū)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的茶葉加工廠(chǎng)、 機(jī)械加工茶葉的能力達(dá)到800萬(wàn)擔(dān)以上，改變了茶葉加工的面貌，滿(mǎn)足了市場(chǎng)的 需求 [5]。印度居環(huán)球第二產(chǎn)茶大國(guó)的地位，也是世界茶葉入口的第四大國(guó)，受 東方茶葉花費(fèi)偏好轉(zhuǎn)變的影響，以及肯尼亞等國(guó)茶葉入口的沖擊，近年來(lái)茶葉 6 產(chǎn)量連續(xù)上漲，從1998年的8.7億公斤削減到2004年的8.2億公斤，為15年以來(lái) 的最低點(diǎn)。加上國(guó)際花費(fèi)的增添，出口量也逐年下滑，茶葉出口量也從2002年 的2億公斤降落到2004年的1.45億公斤。1公斤高品質(zhì)的阿薩姆茶5年前售價(jià)100 盧比(約2.3美元)，此刻跌到75盧比(約1.72美元)。除去晦氣氣候的身分，茶葉 價(jià)格下降、本錢(qián)下跌、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈也是重要原因。為挽回印度茶葉舊日的光 輝，印度茶葉企業(yè)一面不竭開(kāi)辟新興紅茶市場(chǎng)(包羅中國(guó)在內(nèi))；一面也在轉(zhuǎn)變 其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，順應(yīng)正在產(chǎn)生轉(zhuǎn)變的東方社會(huì)的茶葉花費(fèi)習(xí)氣；同時(shí)印度茶商紛 紜采取措施下降生產(chǎn)成本，讓優(yōu)良茶葉能以更有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)錢(qián)出賣(mài)。一些茶葉 研討機(jī)構(gòu)也正在抓緊開(kāi)辟下降生產(chǎn)成本的新技術(shù)并幫忙茶廠(chǎng)停止出產(chǎn)加工裝備 的更新?lián)Q代。日本在20世紀(jì)20年代就有簡(jiǎn)略的精揉機(jī)用于茶葉加工，顛末幾十 年的成長(zhǎng)，制茶機(jī)械已很進(jìn)步前輩，不只臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大，并且產(chǎn)品質(zhì)量不變。茶 葉加工基本上都由高度自動(dòng)化的蒸青生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn) [6]。 1.3 國(guó)內(nèi)茶葉機(jī)械化未來(lái)發(fā)展方向 茶文化使中國(guó)傳統(tǒng)文化的重要組成部分之一，隨著社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步，茶不 但是人們生活的必需品，而且對(duì)經(jīng)濟(jì)起了很好的作用，而揉捻機(jī)使茶葉生產(chǎn)中 的一種主要機(jī)械。 21世紀(jì)，中國(guó)將實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)和加工全程機(jī)械化，以滿(mǎn)足茶業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、 經(jīng)營(yíng)產(chǎn)業(yè)化、茶葉產(chǎn)品多元化、茶葉質(zhì)量無(wú)公害化的要求。茶業(yè)機(jī)械集機(jī)、電、 液于一體，向智能化、自動(dòng)化跨越 [7]。 1.4 目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的揉捻機(jī)主要有以下幾種類(lèi)型 目前我國(guó)茶區(qū)生產(chǎn)上使用的揉捻機(jī)類(lèi)型很多，大小不一。按回轉(zhuǎn)方式分有 單動(dòng)式揉捻機(jī)和雙動(dòng)揉捻機(jī)；按揉蓋支撐方式分有單柱式揉捻機(jī)和雙動(dòng)式揉捻 機(jī)；按加壓方式分有杠桿加壓式和螺旋加壓式揉捻機(jī)；按操作方式分有手動(dòng)式、 機(jī)動(dòng)式、氣動(dòng)式揉捻機(jī)；按揉捻機(jī)的自動(dòng)化程度分有普通型、程控型、連續(xù)型 揉捻機(jī)。 7 2 總體設(shè)計(jì)方案的擬定 2.1 原理分析 揉捻必須根據(jù)揉捻機(jī)的性能，葉質(zhì)老嫩，勻度和殺青質(zhì)量來(lái)正確掌握揉捻 方法。特別注意投葉量，揉捻時(shí)間，壓力大小和解決篩分，揉捻程度等技術(shù)， 方能提高質(zhì)量，保證優(yōu)良產(chǎn)品 [8]。茶葉揉捻機(jī)是由揉桶、揉盤(pán)、加壓裝置、減 速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成。茶葉揉捻時(shí)依靠揉桶在揉盤(pán)上做水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，桶內(nèi)的 茶葉由于受到桶蓋的壓力、揉盤(pán)的反作用力、棱骨的阻力以及揉桶側(cè)壓力的綜 合作用，茶葉一邊翻滾一邊搓揉，是茶葉卷曲成條，同時(shí)適度破壞葉片組織， 損傷葉細(xì)胞，擠出部分葉汁，達(dá)到揉捻的目的 [9]。 2.1.1 目的 提高茶葉的成條率，降低茶葉破碎率，提高揉茶效率，提高茶葉品質(zhì)，增 進(jìn)茶湯的濃度，提高運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，降低耗電量。 2.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 由于現(xiàn)有的茶葉揉捻機(jī)只在揉盤(pán)上設(shè)置棱骨，故而茶葉只在揉桶的下方得 到揉捻。這不僅影響茶葉的揉捻質(zhì)量，更影響揉捻效率，因此，完全有必要對(duì) 現(xiàn)有技術(shù)加以改進(jìn)。此次設(shè)計(jì)是在現(xiàn)行揉捻機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)其不合理部分進(jìn)行改 善，同時(shí)增加新的技術(shù)模塊，使之更趨完善、經(jīng)濟(jì)。其具體措施如下： (1)傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)采用集體傳動(dòng)，提高傳動(dòng)精度； (2)采用杠桿加壓裝置，使減加壓方便、省力； (3)動(dòng)力源采用電動(dòng)機(jī)，減少噪音，提高機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性； (4)采用棱骨式揉盤(pán)，提高成條率； (5)揉桶蓋下方的錐面上設(shè)有棱骨，提高揉捻效率，使揉茶更均勻。 2.1.3 方案選擇 為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功用，有兩套方案可以實(shí)現(xiàn)：（參見(jiàn)圖 1、圖 2） 8 方案一（1）采用單機(jī)傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊； （2）采用錐齒輪減速傳動(dòng)，傳動(dòng)更準(zhǔn)確，更穩(wěn)定； （3) 采用杠桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓動(dòng)作簡(jiǎn)單、方便，減少了多余動(dòng)作，降低 了設(shè)計(jì)成本。 圖 1 方案一 示意圖 Fig1.The figure of program1 方案二（1）采用集體傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)； （2）采用蝸桿減速傳動(dòng)； （3）采用絲桿加壓機(jī)構(gòu)。 圖 2 方案二 示意圖 Fig2.The figure of program2 9 2.1.4 方案的比較 方案一采用單機(jī)傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)、使用、檢修均比較 靈活，方案二采用集體傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，則整機(jī)的結(jié)構(gòu)性不是那么好 ；方案一10???? 采用絲桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓原理簡(jiǎn)單，揉捻成條性能較好，多用于小型采用揉捻 機(jī)，方案二采用絲桿加壓機(jī)構(gòu)，加壓機(jī)構(gòu)的絲桿螺母易磨損；方案一采用錐齒 輪減速傳動(dòng)，是系統(tǒng)傳動(dòng)更準(zhǔn)確。因此通過(guò)比較最終選擇方案一。 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1 總體結(jié)構(gòu) 總體結(jié)構(gòu)分為以下幾個(gè)部分（如圖 3 所示）： （1）電動(dòng)機(jī)①：選用 Y80M2 三相異步電動(dòng)機(jī) [11]。 （2）減速機(jī)構(gòu)②：減速機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)錐齒輪、軸承、悶蓋、透蓋鄧組成。 （3）加壓裝置③：由加壓支柱、滑道、滑塊、杠桿、揉蓋組成。 （4）揉桶④：揉桶外徑為 250mm。 （5）揉桶蓋⑤：其下方的錐面上設(shè)有四根圓弧形棱骨。 （6）揉蓋⑥：采用棱骨式揉盤(pán)，揉盤(pán)板面上均勻分布 12 根新月形棱骨。 10 圖 3 茶葉揉捻機(jī)結(jié)構(gòu)圖 Fig3 The principle figure of the structure of the tea rolling machine 2.2.2 傳動(dòng)路線(xiàn) 茶葉揉捻機(jī)的傳動(dòng)路線(xiàn)如圖 4 所示，該機(jī)構(gòu)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)， 在通過(guò)圓錐減速換向裝置將其帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)在有曲柄（回轉(zhuǎn)臂)來(lái)帶動(dòng)揉桶，在 揉盤(pán)上做水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（或揉桶和揉盤(pán)作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)） 。茶葉在揉桶內(nèi)反復(fù)翻 轉(zhuǎn)、揉搓、卷壓、使揉緊條索、揉壞細(xì)胞、擠出茶汁，達(dá)到揉捻的要求。 11 圖 4 茶葉揉捻機(jī)的傳動(dòng)路線(xiàn) 1．電機(jī) 2.皮帶輪 3.高速軸 4.錐齒輪 5.主軸 6.轉(zhuǎn)臂軸 7.揉桶 1．Electric machine 2.sheave 3.high speed shaft 4.angle gear 5.principal axes 6.tumbler axes 7.knead cask 2.3 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的初步確定 2.3.1 加壓裝置 按每十分鐘加壓一次葉，每小時(shí)揉捻 40 公斤茶葉設(shè)計(jì)，曲臂中心距為 L=120mm。 2.3.2 減速機(jī)構(gòu) 所需轉(zhuǎn)速 n=168r/min 所需功率 P2=0.24Kw 2.3.3 揉盤(pán) 揉盤(pán)外徑為 478mm,揉盤(pán)板面上均布 12 根棱骨。揉盤(pán)傾斜度 6°。 12 2.3.4 揉桶 揉桶外徑為 D=250mm。 2.3.5 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)任務(wù)書(shū)所需要求以及要達(dá)到預(yù)期的揉捻效果，采用臥式封閉型電動(dòng)機(jī)， 根據(jù)查閱小功率電動(dòng)機(jī)手冊(cè)，綜合考慮選用 Y80M2 型號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī) ，其1???? 特征如表： 表 2 電動(dòng)機(jī)的型號(hào) Table 2 the type of the electromotor 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 輸出轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 Y80M2 0.25Kw 640r/min 16Kg 2.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 2.4.1 各傳動(dòng)帶裝置的總傳動(dòng)比及各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 分配各級(jí)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題： （1）各級(jí)傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)在推薦值的范圍內(nèi)，不應(yīng)該超過(guò)最大值， 以利于發(fā)揮其性能，并使其機(jī)構(gòu)緊湊 [12]。 （2）應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)、勻稱(chēng)。例如：由 V 帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng) 組成的傳動(dòng)裝置，V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過(guò)大，否則會(huì)使大帶輪半徑超過(guò)變速 器的中心高度，造成尺寸不協(xié)調(diào)，并給機(jī)座設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)困難。 （3）應(yīng)使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊，重量輕。在相同的總中心距和總傳動(dòng)比 情況下，具有較小的外廓尺寸。 （4）在變速器實(shí)際中常使各級(jí)大齒輪直徑相近，使大齒輪有想進(jìn)到浸油深 度。高、低速兩級(jí)大齒輪直徑相近，且低速級(jí)大齒輪直徑稍大，其浸油深度也 稍深些，有利于浸油潤(rùn)滑。 （5）應(yīng)避免傳動(dòng)零件之間發(fā)生干涉碰撞。高速級(jí)大齒輪與低速軸發(fā)生干涉， 13 當(dāng)高速級(jí)傳動(dòng)比過(guò)大時(shí)，就可能產(chǎn)生這種情況。除考慮上訴幾點(diǎn)還要理論結(jié)合 實(shí)際，思考機(jī)器的工作環(huán)境、安裝等特殊因素。這樣我們就可以通過(guò)實(shí)測(cè)與理 論計(jì)算來(lái)分配各級(jí)的傳動(dòng)比。 電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為 640rad/min，要求的輸出為 60rad/min,則總傳動(dòng)比為： (1) 6401.57??mni V 帶傳動(dòng)比常用圍是 i =2~5， 圓錐齒輪傳動(dòng)比的范圍是 i=2~3， 故設(shè)計(jì)分配傳動(dòng)比如下: 第一級(jí) V 帶傳動(dòng)比 13.8i? 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 2 電動(dòng)機(jī)軸為 0 號(hào)軸，減速器高速軸為 1 號(hào)軸，低速軸為 2 號(hào)軸，各軸轉(zhuǎn)速為： （2）064/min?wnrad (3)1 3.81/iri?? 2.4.2 各軸輸入功率的計(jì)算 機(jī)械效率分布如下：V 帶傳動(dòng) ；滾動(dòng)軸承 ；圓錐齒輪傳動(dòng)10.96??20.9?? 。各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算，各軸輸入功率即：30.96?? (4) 25WPkw (5)10 .4 (6) 230.96.23kw???? 2.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 (7) 00.595.7640PTNmn? (8) 11.213.8???? 14 (9) 220.39506.1PTNmn???? 3 主要零件的選擇和設(shè)計(jì) 3.1 皮帶輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)可知，皮帶輪傳動(dòng)比為 3.8，因傳動(dòng)速度較快，處于高速端，故 采用帶傳動(dòng)來(lái)提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性。并旋轉(zhuǎn)方向一致，帶輪的傳動(dòng)是通過(guò)帶與帶 輪之間的摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)的。帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)。 根據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V 帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩 擦力。再加上 V 帶傳動(dòng)允許傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，以及 V 帶已標(biāo)準(zhǔn)化并且大 量生產(chǎn)的特點(diǎn)，所以這里高速軸傳動(dòng)選用 V 帶輪傳動(dòng)。 3.1.1 確定計(jì)算功率 Pca 通過(guò)查詢(xún)參考文獻(xiàn)[12]表 8—7 查得 KA=1.1，故 1.025.caPKw??? （10） 3.1.2 選取帶型 窄 V 帶與普通 V 帶相比，當(dāng)寬度相同時(shí)，窄 V 帶的寬度約縮小 1/3，而承載 能力可提高 1.5—2.5 倍，因此這里選用窄 V 帶，根據(jù) Pca=0.275Kw，小帶輪轉(zhuǎn) 速 n1=640r/min,dd1=50-71mm,因此，可以選擇 SPZ 型 V 帶。 3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 和 dd2 根據(jù)結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)比需要，初取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd1=54mm,從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd2=idd1=3.8×54=204mm,按公式 普通 V 帶11 max/601.8/dVns????? Vmax=25-30m/s，因此帶的速度合適。 3.1.4 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld 和傳動(dòng)中心距 a 根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]中（8-20）公式 15 0.7（d d1+dd2） 2（d d1+dd2）初步確定中心距0a025am?由式： （11） 參考文獻(xiàn)[12]表 8-2 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 80dL?計(jì)算時(shí)間中心距 （12） '0()/250(83.15)/236.??????daL m 3.1.5 驗(yàn)算帶輪上的包角 1? （13） 12157.380()8057.3(24)/3614.520??????????? ??da 取 43?? 3.1.6 計(jì)算帶的根數(shù) （14）01() caPZK??? 其中 ,.820.7,?1.896,.03aK? 故 （15） 5.(01)3???Z 取 3 3.1.7 計(jì)算預(yù)緊力 0F 根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]中 8-27 公式 （16） 20(2.5)KFqvz???? 得 20 2(.)2.5(1)0.7/(36)0.15.83896???????ZVN 2' 10120()2()3.4??????dddLa 16 3.1.8 計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力 PF 為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承，需要計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 ，根據(jù)公PF 式 (17) 10 143.52sin235.8sin90.2????rFZN 算得 9.rN 3.1.9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) V 帶帶輪選用 HT200，因帶輪的軸徑較小，小皮帶輪采用腹板式帶輪結(jié)構(gòu)由 于大皮帶輪的 所以采用孔板式。使用經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡實(shí)1726140,Dd??? 驗(yàn)處理。輪槽工作表面要精細(xì)加工 [12][13]，具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下所示： 基準(zhǔn)寬度 8.5;dbm 基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深 in2.0;ah 基準(zhǔn)線(xiàn)下槽深 i7f? 槽間距 1;e 第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離 8;fm 最小輪緣后 min5.;? 帶輪寬 (18)(1)240Bzef???? 外徑 (19)1 58;adah? (20)22 輪槽角 134;??? (21)(.8~)6;m? (22)5132;Ld?? 其尺寸在帶輪上可以參見(jiàn)下圖 5： 17 圖 5 皮帶輪結(jié)構(gòu)圖 Fig5 The assemble programe of the belt pulley 3.1.10 帶的張緊裝置 各種材質(zhì)的 V 帶都不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 的運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會(huì)由于塑性變形而松弛。使預(yù)緊力 F0降低。為保證帶傳動(dòng)的能力， 應(yīng)定期張緊。此處采用定期張緊裝置 [14]。 3.2 直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 選擇齒輪的材料 考慮到齒輪傳動(dòng)載荷一般，參考類(lèi)似減速器的結(jié)構(gòu)，采用二級(jí)減速機(jī)，大 小齒輪都選用 45 號(hào)鋼。小齒輪調(diào)質(zhì)處理，H B1=220-240 大齒輪正火處理， HB2=190-210 查實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖 9-4 及圖 9-5 得： 。??lim540MPa??lim120FPa??lim2180FMPa 3.2.2 簡(jiǎn)化計(jì)算初步選定主要參數(shù) 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)時(shí)以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值的，在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，則以齒寬中 點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算的依據(jù)。 （1）選取小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取120,Z?2.81056.2,Z??57Z? 則齒數(shù)比: （與設(shè)計(jì)要求誤2157.80Zu?差不大于 ） (23)%? 18 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (24) 110.2495013.68????PTNmn 直齒錐齒輪的載荷系數(shù)為 其中使用系數(shù)查表 10-2 得,AK?? 1.0,AK? 齒向載荷分布系數(shù) .,? 錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)通常取 這里我們?nèi)?.25~.3R?、.3R?、 小齒輪的直徑 (25)1lim31()(.)4AHTKfeuD???? 2264.51.m2.80.58??? 大端模數(shù) (26)157,femZ 大齒輪的直徑 (27) 22.5146.5,feD??? (28) 1122 0arcrc93,790.3.6,feftgt??????? 錐距 (29)15.86,sinsi9.3feRm???? 齒寬 取0.7682,b???23b、 平均分度圓直徑 (30)11(.5)(.50)1.54.8,mRfeDD?????? 大齒輪分度圓線(xiàn)速度 (31)1360.35/6mnms???、 3.2.3 校核計(jì)算 （1）按面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 分度圓錐面的圓周力 (32)1tm203.642.57,8TFND??? 查表 10-6 得彈性影響系數(shù) 19.8,EZMPa 19 根據(jù)圖 10-8 取動(dòng)載系數(shù) （按 7 級(jí)精度等級(jí)）1.VK? 對(duì)于壓力角為 的直齒錐齒輪，取20?? 2.5,HZ? 由公式 10-25 (33)1315480,(.5)HERRfeTZMPaDu???? 查得 （按無(wú)限壽命設(shè)計(jì)查圖 9-12）1vz? （大、小齒輪都使軟齒面）w 由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工 作的后果，故取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù): 。min1HS? 由公式 10-12 (34)limli in540,HvwZMPaS??? 安全 (35)limli1.23HH??? （2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 (36)11021.5cos9.3dnfZ???? (37)2257.0.6dnf ? 查參考文獻(xiàn)[12]表 10-5 得齒形系數(shù) 及應(yīng)力校正系數(shù)FaYSaY1.8,FaY?2.9Fas17s 按無(wú)限壽命計(jì)算查圖 9-16 得 1N? 齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力公式為 (38)0tFaFKPYbm?1162.571.2.845.0()(0.5)3(0.3)tmAVFFRKY MPab?????????? (41) 21984.0.9.FF MPa? (42),limli1135.NXFsaY??? 20 (43),lim2li2104.59FNXFsaYMPa??? （查表 9-31）安全 (44) ,li11 min3.8.1F FSS?? （查表 9-31）安全 (45) ,lim22 in04.592.6F F??? 3.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）初步確定軸的最小直徑 按參考文獻(xiàn)[12]公式 15-2 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料問(wèn) 45 鋼， 調(diào)制處理。根據(jù)表 15-3，取 由 013,A?0.24Pkw168/minnr? 故 (46)133min0.24.68pdAm? 通常實(shí)際最小軸徑 ，圓整后取mind?13d?、 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、擬定軸上個(gè)各零件的裝配方案如下圖 6 所示： 圖 6 高速軸的裝配方案 Fig6 The assemble programe of high speed shaft 2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 A、為滿(mǎn)足小錐齒輪的軸向定位要求，錐齒輪左邊采用軸肩定位，右邊采用 墊圈定位，尺寸為 25DmL?、 21 B、左端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位，h=3mm。由于框架的總長(zhǎng)不能太長(zhǎng)，這里取 軸長(zhǎng)為 236mm，初定尺寸如圖 6。 C、初選軸承，因軸承同時(shí)受到軸向力和徑向力，故選用角接觸球軸承。參 照工作要求并根據(jù)軸承段的直徑 d=20mm，由手冊(cè)查得該軸承的定位軸肩高度為 3mm，考慮到經(jīng)濟(jì)性及軸的強(qiáng)度要求，左軸承軸肩高度取標(biāo)準(zhǔn)值 3mm，因此可算 得 1-2 段的直徑 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可得出 ，126,Dm?23Dm? 又由于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪寬度為 21mm，344550,13,? 故得各段長(zhǎng)度如圖 6 所示。 角接觸球軸承支點(diǎn)取中點(diǎn)，皮帶輪取輪轂寬度中點(diǎn)，齒輪也取輪轂寬度中 點(diǎn)，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距 L=229mm。 （3）軸的校核 A、作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型） 計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 7（a）所示： (a) 22 (e) (f) (g) 圖 7 軸的載荷分析圖 Fig7 The analysis of the small gear wheel axle load B、分析軸所受的水平分力情況 軸上所受的水平分力如圖 7（b）所示： 前面已算得高速軸的轉(zhuǎn)矩為 那么作用在圓錐齒輪上的2113.64,39,20,19.3,mTNd???????A 圓周力為： (47)21.64.5tmNF??A (48)'tan9.tan204.6N???? 作用在圓錐齒輪上的徑向力為： 23 (49)'r1cos254.6cos19.3240FN???? 作用在圓錐齒輪上的軸向力為： (50)'1in.in.8.a ? 由靜力平衡方程 0AM??2501730tNHF??? (51)C t 可求得 193NHF26.NH? 作彎矩圖：集中力 作用于 A 點(diǎn)，梁在 AB 和 BC 段的彎矩 AB 段取距 A 點(diǎn)距離為 則彎矩1X (52)1BNHM?? BC 段取距 B 點(diǎn)距離為 ，則彎矩2 (53)12(50)CtFF??? 彎矩圖如圖 7（c）所示：顯然有 13950HMNm?A C、分析軸所受的垂直分力情況 軸上所受的垂直方向的分力如圖 7（d）所示： 由靜力平衡方程 0AM??21530rNVaF???? (54)C7rM 其中 (55)84.9164.852aDm?A 可求得 1NV27NV 作彎矩圖：集中力 作用于 A 點(diǎn)，梁在 AB 和 BC 段的彎矩，1F AB 段取距 A 點(diǎn)距離為 ,則彎矩X113.9BNVFX?? BC 段取距 B 點(diǎn)距離為 ,則彎矩 （56）2 22(50)CraMFXM??? 彎矩圖如圖 7（e）所示：顯然有 16.7mA4.57VNm?A D、總彎矩見(jiàn)圖 6（f） （57）22113950.439.1HVM????? 22 80A （58） E、作扭矩圖 總的扭矩圖如圖 7（g）所示： 13.64TNm?A F、按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 24 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 B） 的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]中式 15-5 及以上所算的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭 轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 軸的計(jì)算應(yīng)0.6,?? 222213 3()148.5(14)15.9caMTMPaW???????? （59） 前面已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-1 查得 因此160a??????、 故安全。1,ca?????? 3.3.2 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、軸的設(shè)計(jì) 由參考文獻(xiàn)[12]式 15-2 初步估計(jì)軸的最小軸徑 13min0pdA? （60） 2、確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值 選軸的材料為 45 鋼，根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]表 15-3，取 ,013A? 由前面的設(shè)計(jì)算得 330.260/minPkwnr??、 3、設(shè)計(jì)計(jì)算 33min0.11.2dA? （61） 通常實(shí)際最小軸徑 ，圓整后取mind?8d? （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、擬定軸上各零件的裝配方案 2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 a、為完成揉捻作業(yè)，根據(jù)實(shí)際情況，合理分配主軸的各段尺寸以及軸徑， 實(shí)現(xiàn)曲柄的運(yùn)動(dòng)，滿(mǎn)足大錐齒輪及各滾動(dòng)軸承軸向定位要求，先定軸長(zhǎng)為 266.5mm 初定尺寸如圖 8 所示。軸徑具體尺寸見(jiàn)零件圖所示。 25 圖 8 主軸的裝配方案 Fig8 The assemble programe of principal axes b、因軸承要同時(shí)承受軸向力和徑向力，故選角接觸球軸承，參照工作要求 并根據(jù)軸承段的直徑 d=35mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 其尺寸為 又由于該主軸要承受143620893,BG?????35721dDB???、 很大的軸向力，故根據(jù)結(jié)構(gòu)特征還安裝只承受軸向力的推力球軸承，參照工作 要求并根據(jù)軸承段的直徑 d=35mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 其尺寸為 因此可算得 3-4 段的141????、 6.T、 直徑 ，又由于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，故得各段長(zhǎng)度如圖 8 所示，直徑340Dm?151256,????、 同樣角接觸球軸承支點(diǎn)取中點(diǎn)，推力球軸承支點(diǎn)取中點(diǎn)，齒輪取輪轂寬度 中點(diǎn)，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距 L=203.5mm。 （3）軸的校核 1、作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型） 計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 9（a）所示 2、分析軸所受的水平分力情況 軸上所受的水平分力如圖 9（b）所示： 前面已算得高速軸的轉(zhuǎn)矩為 ，根據(jù)小圓錐齒輪的相關(guān)數(shù)36.1TNm?A 據(jù)： 11169.5,240,8.t raFNF? 可以得到大圓錐齒輪的相關(guān)數(shù)據(jù)： 22.,.3,t raN??、 由靜力平衡方程 26 0BM??t2216430NHF?? （62） E2159t? （63） 可求得 127.,78.NHNHFF?? 作彎矩圖：集中力 作用于 B 點(diǎn)，梁在 AB 和 BE 段的彎矩1 AB 段取距 A 點(diǎn)距離為 ，則彎矩X 21169.5BtM??? （64） BC 段取距 B 點(diǎn)距離為 ，則彎矩2 212()Ct NHFXFX?? （65） 彎矩圖如圖 7（c）所示：顯然有 9.61MNm?A 3、分析軸所受的垂直分力情況 軸上所受的垂直方向的分力如圖 7（d）所示 由靜力平衡方程得： 0BM??214360NVraF??? （66） E159raM? （67） 其中 2408260aFDNm???A （68） 可求得 13.NV21.9NV （69） 作彎矩圖如圖 7（d）所示： 集中力 作用于 A 點(diǎn)，梁在 AB 和 BC 段的彎矩1NVF AB 段取距 A 點(diǎn)距離為 則彎矩1,X 1BraM??? （70） BC 段取距 B 點(diǎn)距離為 ，則彎矩2 27 212(6)BCr NHaMFXFXM?????? （71） (a) (c) (d) (e) (f) (g) 彎矩圖如圖 7（e）所示：故有 12958.VMNm?A36.1T?A 607 4、總彎矩見(jiàn)圖 6（f） 2211HVM????A 28 （72） 222219.610.761HVMNm?????A （73） 5、作扭矩圖 總的扭矩圖如圖 7（g）所示： 3.3TAA 6、按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn) 截面 B）的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)公式 15-5 及以上所算的數(shù)據(jù)，并取 軸0.6,?? 的計(jì)算應(yīng)力 2222133()17(0.61).45caMTMPaW??????? （74） 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-1 查得 因此 ，故安全。160Pa???????、1ca??????? 3.4 軸承的校核 由于同時(shí)承受軸向力和徑向力的作用，且右軸承受力大于左軸承，所以在 這里僅校核右軸承，故 （75）222260.517.964.35NHVPFN????? 預(yù)期計(jì)算軸承壽命（按工作 10 年，年工作 200 天，4 小時(shí)工作制） ，則有： '148hLh? 右軸承所需的基本額定動(dòng)載荷 ' 10366080.524.8hnCPN? ??? （76） 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 15-6 可知，36204 型軸承的額定動(dòng)載荷 因此， ，故安全。同理左邊軸承 ，也安全。1.2rKN?、r?rC? 3.4.2 主軸軸承的校核 由于要同時(shí)承受軸向力和徑向力的作用，左軸承承受的力作用明顯大于右 軸承，在此只校核左軸承，故 2217.3.17.8NHVPFN????? 29 預(yù)期計(jì)算軸承壽命（按工作 10 年，年工作 200 天，4 小時(shí)工作制） ，則有：'102480hLh??? 其所需的基本額定動(dòng)載荷 ' 10366807. 213.4hnCPN? ?? （77） 查軸承手冊(cè)可知，36207 型軸承的額定動(dòng)載荷 因此， ，故.5rCK、rC? 安全。同理右邊軸承 ，也安全。rC? 3.5 鍵的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與校核 3.5.1 高速軸上聯(lián)接的鍵的校核 已知裝小圓錐齒輪處的軸徑 主軸上的轉(zhuǎn)矩是 ，載荷有2,dm?13.64NmA 輕微沖擊。 （1）選擇鍵聯(lián)結(jié)的類(lèi)型和尺寸 一般 8 級(jí)以上精度的吃了有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不 在軸端，故選用普通圓頭平鍵（A 型） 。156???? 根據(jù) ，從表 6-1 中查得鍵的截面尺寸為：寬度 高度2dm? 6,bm? 由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng) （比輪轂寬度要6h、 20L 小些） 。 （2）校核鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度 鍵、蝸桿和輪轂的材料都是鋼，由表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力 取其平均值， 鍵的工作長(zhǎng)度10~,pMPa?????? 10pMPa??????、 ，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度/26/7lLbm??? 由公式 6-1 可得：.5.3kh?、 （78） 31.42.14PTakld?? 鍵的標(biāo)記為：鍵 GB/T 1096-1979。620 3.5.2 電機(jī)上聯(lián)接的鍵的校核 已知裝皮帶輪處的軸徑 d=13mm,皮帶輪輪轂寬度為 26mm,需傳遞的轉(zhuǎn)矩 30 ,載荷有輕微沖擊。3.7TNm?A （1）選擇鍵聯(lián)結(jié)的類(lèi)型和尺寸 選用普通單圓頭平鍵（C 型） 。 根據(jù) d=13mm，從表 6-1 中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=5mm，高度 h=5mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng) L=22mm（比輪轂寬度要小些） 。18???? （2）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、電機(jī)軸和帶輪輪轂的材料都是鋼，由表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力 取其平均值。10~2,pMPa?????? 10pMPa??????、 （79）/5/19.,lLbm??? 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 。由公式 6-1 可得：0.52.kh? （80） 33210.7410521P PTaakld? ??????????? 鍵的標(biāo)記為：鍵 C GB/T 1096-1979。 3.6 茶葉在揉桶中運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力分析 當(dāng)揉桶里裝滿(mǎn)茶葉，在揉盤(pán)上隨著曲柄作水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，揉桶和揉盤(pán)上的 每一點(diǎn)對(duì)茶葉作用力的大小、方向、速度都要隨著時(shí)間的變化而變化 [19]。 假如在某一個(gè)瞬時(shí)，揉桶壁的推力 R1如圖 10 所示，推動(dòng)揉捻葉在桶內(nèi)運(yùn) 動(dòng)。這時(shí)產(chǎn)生了揉盤(pán)表面，揉盤(pán)上的棱骨和揉盤(pán)盤(pán)面凹面的反作用力的合力 R2 和揉桶蓋所加壓力與茶葉本身的重力之和，稱(chēng)之為正壓力 N。上述諸力的綜合 作用，形成了揉捻葉在桶內(nèi)向上翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)作用力 Q。此次設(shè)計(jì)在揉蓋下 方的錐面上設(shè)有棱骨，如此則在確保揉桶下部正常揉茶的同時(shí)，還對(duì)揉桶上部 的茶葉實(shí)施揉捻，有效提高揉茶效率，使揉茶更均勻，從而可提高茶葉品質(zhì)及 等級(jí)。 由于揉捻葉在桶內(nèi)運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)瞬間在揉桶力的部位不同，因而造成了不 同揉捻運(yùn)動(dòng)的作用區(qū)。在揉桶、揉盤(pán)和揉桶蓋對(duì)茶葉作用力的交點(diǎn)，其周?chē)?茶葉擠壓得很緊，形成了加壓區(qū)。茶葉進(jìn)入強(qiáng)壓區(qū)，運(yùn)動(dòng)速度最慢而受到較強(qiáng) 的擠壓，搓揉和成團(tuán)。翻轉(zhuǎn)作用力 Q 是向上的，所以茶葉能向上翻轉(zhuǎn)。在強(qiáng)壓 區(qū)周?chē)鸀榇耆鄥^(qū)。茶葉在搓揉區(qū)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度較快，壓力較小，搓揉卷曲力較 31 大，宜于茶葉揉捻成條，茶葉在 Q 力的作用下，運(yùn)動(dòng)到桶上部以后，借茶葉本 身的重力和慣性力的影響，向前下方散落到揉盤(pán)底部，這個(gè)區(qū)稱(chēng)之為散落區(qū)。 隨著揉桶繼續(xù)回轉(zhuǎn)，茶葉又經(jīng)搓揉區(qū)進(jìn)去入強(qiáng)壓區(qū)，周而復(fù)始，不停運(yùn)動(dòng)，就 形成了揉搓葉的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。揉捻葉在這種規(guī)律的運(yùn)動(dòng)下，逐步卷曲成條，揉成 條索，擠出茶汁以達(dá)到揉捻的要求 [20]。 圖 10 揉捻機(jī)作用力 Fig10 The agent of twisting machine R1 揉桶側(cè)壁的推力 R2 棱骨和盤(pán)面凹部的反作用力 N 正壓力 Q 揉捻葉向上翻轉(zhuǎn)的作用力 R1.the thrust of knead cask parietal R2.the counterforce of the both genial and tray face valley N.positive Q.twisting leaf resupinate agent 3.7 潤(rùn)滑與密封 因運(yùn)動(dòng)副間存在摩擦，摩擦是一種不可逆的過(guò)程，其結(jié)果必會(huì)存在能量的 損耗和摩擦表面物質(zhì)的喪失和遷移，為了更好的控制摩擦、磨損，減少能量的 損失，降低材料的消耗，這里采用潤(rùn)滑，下面是各運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑方式。 3.7.1 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 高速軸上的滾動(dòng)軸承由于轉(zhuǎn)速相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，由 且此軸承安裝在閉式齒輪傳動(dòng)裝置中，因此32016830251,nd???? 選用油潤(rùn)滑中的飛濺潤(rùn)滑較為合適，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》中表 16-1，選用 32 全損耗系統(tǒng)用油代號(hào)為 適用于小型機(jī)床齒輪箱、傳動(dòng)裝置軸承，中小15LAN?、 型電機(jī)，風(fēng)動(dòng)工具等。主軸上的軸承由于轉(zhuǎn)速都不太高，由 ，且也不好設(shè)計(jì)油溝，在此，采用脂潤(rùn)滑，查4356020nd???? 參考文獻(xiàn)[19]表 16-4，選用鈣基潤(rùn)滑脂代號(hào)為 1 號(hào)，因其有較好的抗水性，適 用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等機(jī)械設(shè)備軸承的潤(rùn)滑，特別是有水或潮濕的場(chǎng)合。 3.7.2 錐齒輪的潤(rùn)滑 為了改善齒輪的工作狀況，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常及預(yù)期的壽命，且齒輪副為開(kāi)式 齒輪，通常用人工周期性加潤(rùn)滑油，選用全損耗系統(tǒng)用油，牌號(hào)選用 L- AN100。 3.8 主要缺點(diǎn)和有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方 缺點(diǎn)： （1）還需人工調(diào)節(jié)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大 （2）該機(jī)是間歇性工作，工作效率不是很高 有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方： （1）采用自動(dòng)加壓裝置 （2）采用連續(xù)型揉捻的機(jī)構(gòu) （3）手動(dòng)出茶裝置還需進(jìn)一步的改進(jìn) 33 4 結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)大學(xué)的全部基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)， 也是一次理論結(jié)合實(shí)踐的訓(xùn)練，因此，它在我們大學(xué)生活中占有很重要的地位。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己的四年大學(xué)生活做出總結(jié)，同時(shí)為將來(lái)工作進(jìn)行一次 適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉了自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后自己的工 作和生活打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用了本專(zhuān)業(yè)知識(shí)，分析 并解決設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識(shí)。通過(guò)這次設(shè) 計(jì)實(shí)踐，是逐步樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識(shí)，熟悉并掌握了機(jī)械 設(shè)計(jì)中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì) 算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，使我進(jìn)行了較 全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。另外通過(guò)此次設(shè)計(jì)使我領(lǐng)悟出機(jī)械設(shè)計(jì)的一 般進(jìn)程：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖設(shè)計(jì)、零 件工作圖設(shè)計(jì)、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在獨(dú)立完成的同時(shí)，還有及 時(shí)跟指導(dǎo)老師進(jìn)行溝通和請(qǐng)教。每個(gè)階段完成后要認(rèn)真仔細(xì)檢查，有錯(cuò)誤要認(rèn) 真修改，精益求精。畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都是相互聯(lián)系的。設(shè)計(jì)時(shí)，零、部件 的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全由計(jì)算確定的，還要考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及標(biāo)準(zhǔn) 化、系列化等要求。由于影響零、部件尺寸的因素很多，隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)展，考 慮的問(wèn)題要更加全面和合理，故后階段設(shè)計(jì)要對(duì)前階段設(shè)計(jì)中的不合理結(jié)構(gòu)機(jī) 型必要的修改，所以，設(shè)計(jì)要邊計(jì)算、邊畫(huà)圖，反復(fù)修改，設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖是 交替進(jìn)行的。在設(shè)計(jì)中要貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化可以保證互換性、降低 成本、縮短設(shè)計(jì)周期，這是機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則之一，也是設(shè)計(jì)質(zhì)量的一項(xiàng) 評(píng)價(jià)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)熟悉和正確采用各種有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格，盡量采用標(biāo) 準(zhǔn)件，并應(yīng)注意一些尺寸需要圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。同時(shí)設(shè)計(jì)中應(yīng)減少材料的品種 和標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是每一個(gè)大學(xué)生的必修課，它要求每個(gè)人獨(dú)立思考問(wèn)題，并將在 大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用在實(shí)踐中，并對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸類(lèi)和深化。能夠多方面的 提高學(xué)生的能力，為進(jìn)入社會(huì)做足準(zhǔn)備。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我運(yùn)用各種機(jī) 械繪圖軟件的技能得到了很大的提高，也正是運(yùn)用了這些繪圖軟件，才使得我 的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程大大簡(jiǎn)化了，設(shè)計(jì)的速度也得到了很大的提高。通過(guò)這次畢業(yè) 34 設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，取得了一定的成績(jī)，但同時(shí)也存在一定的不足和缺 陷，我想這都是這次設(shè)計(jì)的價(jià)值所在，以后的日子，我應(yīng)該更加努力認(rèn)真，以 冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情。感謝各位老師的教導(dǎo)和關(guān)系，特別向指導(dǎo) 老師高英武老師表示感謝，感謝高老師對(duì)我細(xì)心地指導(dǎo)。通過(guò)幾個(gè)月的努力， 我相信此次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為四年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)。 35 參考文獻(xiàn) [1]6CR-55 型茶葉揉捻機(jī)[J] 中國(guó)茶葉 ，1979， （01） [2]李小平.連續(xù)式茶葉揉捻機(jī)[P].中國(guó)專(zhuān)利：CN02 15437.6， 2002 [3]江用文.我國(guó)茶葉加工發(fā)展戰(zhàn)略的研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2004， 6[I]: 33-39 [4]徐金城.機(jī)制扁茶工藝技術(shù)探討[J]. 茶葉機(jī)械， 1995， （4）：14-17 [5]殷鴻范.30 年來(lái)我國(guó)茶葉機(jī)械的研究進(jìn)展[J]. 茶葉科學(xué)， 1994， （02） [6]權(quán)啟愛(ài).20 世紀(jì)的中國(guó)茶葉機(jī)械[J].中國(guó)茶葉，2000， （03） [7]岳鵬翔，陳緣.茶葉機(jī)械發(fā)展的歷史道路[J]. 茶葉機(jī)械雜志， 1994， （02） [8]陳玉瓊.不同揉捻方式對(duì)綠葉名優(yōu)茶品質(zhì)的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，15（4）： 401-403 [9]肖宏儒.茶葉機(jī)械化加工裝備技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2005，6（3I）：7-10 [10]彭仁林.兩代名優(yōu)茶往復(fù)理?xiàng)l機(jī)對(duì)比試驗(yàn)報(bào)告[J].茶葉機(jī)械，1995， （4）：7-8 [11]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1984 [12]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，1996 [13]魏文軍，高英武，張?jiān)莆?機(jī)械原理[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2005：85-100 [14]顧崇銜.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1998 年 [15]吳宗澤.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [16]朱東梅主編.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖（第五版）[M].高等教育出版社 [17]王昆、何小柏、汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005：7-209 [18]紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M].北京：高等教育出版社.2001.6 [19]李小平.多揉桶全自動(dòng)茶葉揉捻機(jī)[P].中國(guó)專(zhuān)利：N2005100I90I I. 5. 2005 [20]垂虱，等.茶葉試驗(yàn)分析方法.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1985 36 致 謝 本論文是在高教授的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。從選題、撰寫(xiě)到定稿， 高老師給予了我很多及時(shí)且建設(shè)性的指導(dǎo)意見(jiàn)，我在論文中的每一點(diǎn)進(jìn)步，無(wú) 不凝聚著恩師的心血。值此論文完成之際，謹(jǐn)向高老師致以深深的感謝和崇高 的敬意。同時(shí)，我還要感謝為我授課的各位老師，是他們的傳道、授業(yè)、解惑， 讓我學(xué)到了知識(shí)，培養(yǎng)了能力。也感謝我的同窗，感謝他們的探討和交流，感 謝他們的幫助和支持。