畢業(yè)設(shè)計(論文)課題：剝豆機的機械設(shè)計系 部 ： 專 業(yè) ： 班 級 ： 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 導(dǎo) 師 ： 年 月 I摘 要本設(shè)計是關(guān)于剝豆機的設(shè)計，主要對剝豆機的運動方案設(shè)計、傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計、傳動系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計以及剝豆機其它零部件的設(shè)計和計算。 設(shè)計前部分詳細闡述了剝豆機傳動部分和執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計?？傮w設(shè)計后部分所涉及的剝豆機采用了帶傳動來實現(xiàn)減速，利用平帶運送豆子。動力源則選擇 Y 系列 Y90S—6 型電機，適用于有輕微震動，正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高的情況，工作機的傳動部分都是利用齒輪的嚙合來完成的。齒輪材料為 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火。 關(guān)鍵詞: 剝豆機；方案設(shè)計；技術(shù)設(shè)計；傳動系統(tǒng)；機構(gòu)設(shè)計II前 言隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，國民經(jīng)濟各個部門迫切需要各種各樣質(zhì)量優(yōu)，性能好，效率高，耗能低，價格廉的機械產(chǎn)品。食品加工機械也在朝著這些方向不斷發(fā)展和創(chuàng)新。國家對農(nóng)業(yè)的日益重視，農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量不斷提高，人們不僅食用豆類產(chǎn)品的數(shù)量巨大，而且對剝豆皮的方法、質(zhì)量及規(guī)格要求都非常高，而傳統(tǒng)的手工剝豆皮效率低、所生產(chǎn)的豆子規(guī)格也很難完全統(tǒng)一。為了提高工效和剝豆質(zhì)量，采用剝豆機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工剝豆，不僅可以滿足當(dāng)今市場的需求，而且豆子質(zhì)量、規(guī)格都可以顯著提高。脫皮豆子采用工業(yè)化、自動化生產(chǎn)，既提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了大量勞動力，而且開辟了新的市場。因為市場對脫皮豆的需求量很大，所以剝豆機肯定會有很大的市場前景。瞄準了這個市場，設(shè)計出一臺體積小、重量輕、工作可靠、外形美觀、成本低的優(yōu)質(zhì)機器，定會在激烈的市場競爭中爭得一席之地。我國食品工業(yè)在連續(xù)十余年保持上揚勢頭的同時，在今后 5~10 年內(nèi)仍將持續(xù)發(fā)展，食品機械工業(yè)也將隨著食品工業(yè)的發(fā)展而得到進一步發(fā)展和完善[4]， 食品機械工業(yè)的發(fā)展開始于 20 世紀 70 年代，形成于 80 年代，80 年代末和 90 年代初進入高速發(fā)展階段，初步形成門類較全，品種基本配套的獨立工業(yè)體系。80 年代以來，產(chǎn)值年均增長率約為 24%。目前我國專門從事食品機械科研和教學(xué)的科研院所超過了 500 多個，食品機械企業(yè) 1900 多家，年產(chǎn)值 135 億元。 在國內(nèi)，殼體農(nóng)作物果實機械化脫殼去皮生產(chǎn)采用的方法分為機械式脫殼法和非機械式脫殼法。常采用的擠壓法、撞擊法和碾搓法等稱為機械脫殼法；而非機械式脫殼法包括能量法，真空法和微波爆殼法等。在市場競爭激烈，產(chǎn)品更新周期短的今天，千方百計設(shè)計開發(fā)出適應(yīng)市場變化的產(chǎn)品，已是企業(yè)立于不敗之地的經(jīng)營策略。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對各種工作都慢慢實現(xiàn)機化和自動化。以前人們對于一些食物的殼，諸如鏈子、花生，蠶豆等豆子的殼都是靠手工來剝殼，這樣既累又浪費時間，完全不能滿足人們對于大量豆子剝殼的要求。特別是在商業(yè)化的今天，工廠對與大量豆子的剝殼已經(jīng)不能依靠傳統(tǒng)的手工來完成，因此需要研發(fā)一種可以自動剝殼的機器，既能滿足工廠的要求，又可以節(jié)省大量的時間、人力和物力剝豆機的研發(fā)成功實現(xiàn)了人們的這個夢想。隨著時間的推移，各種剝豆機先后問世，現(xiàn)在市場上已經(jīng)有很多先進的剝豆機，這些剝豆機不僅滿足了工廠對于大量豆子剝殼的要求，而且效率高，能夠快速徹底的將豆子的殼去掉。隨著科技的不斷提高，各種剝豆機也在不斷得到完善，那些剝豆機的研發(fā)者們始終堅信沒有最好，只有更好，在他們的努力下將會出現(xiàn)一批更先進更完美的剝豆機。III目 錄緒論.11.1 本課題研究背景.11.2 主要設(shè)計工作.1第一章 機械設(shè)計的概述.21.1 機器的構(gòu)成及其功能結(jié)構(gòu)21.2 課題研究的主要內(nèi)容和意義21.3 設(shè)計的數(shù)據(jù)和要求2第二章 剝豆機的工作原理.42.1 工藝動作過程及分解42.2 執(zhí)行機構(gòu)的選型42.3 機構(gòu)運動方案的選擇和評定6第三章 機械執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計.73.1 漏斗的設(shè)計73.2 傳動器件的設(shè)計73.3 刀和刀桿的設(shè)計. 83.4 傳動機構(gòu)的設(shè)計83.5 剝豆機機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的尺寸設(shè)計. 93.6 軋輥的設(shè)計 11第四章 機械傳動系統(tǒng)134.1 電動機的選擇.134.2 帶傳動的設(shè)計.134.3 蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計.144.4 傳動軸的設(shè)計.16 4.5 傳動齒輪的設(shè)計.17 4.6 軸承座和支撐座的設(shè)計.18 第五章 機械零部件的選擇205.1 螺栓、螺母、螺釘?shù)倪x擇.20 5.2 彈簧、滾動軸承的選擇.20 第六章 總體支架的設(shè)計216.1 支架的簡介.216.2 支架材料的選擇和焊接.21 第七章 機械零部件的潤滑和密封227.1 傳動零件的潤滑.227.2 滾動軸承的密封.22 IV7.3 傳料機構(gòu)保護殼.22 7.4 傳動機構(gòu)保護殼的設(shè)計.23第八章 設(shè)計的剝豆機機結(jié)構(gòu)總圖24第九章 運動仿真25參考文獻26總結(jié)..27 致謝..28附錄291緒 論1.1 本課題研究背景今年是“十三五 ”開局之年 ,也是推進結(jié)構(gòu)性改革的攻堅之年。在 “十三五”階段《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要（草案）》提出，圍繞結(jié)構(gòu)深度調(diào)整、振興實體經(jīng)濟，推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，培育壯大新興產(chǎn)業(yè)，改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，加快構(gòu)建創(chuàng)新能力強、品質(zhì)服務(wù)優(yōu)、協(xié)作緊密、環(huán)境友好的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)新體系。在這個大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新的大背景下我們小組對傳統(tǒng)剝豆機進行了進一步改進。1.2 主要設(shè)計工作1.機器的構(gòu)成及其功能結(jié)構(gòu)。 2.課題研究的主要內(nèi)容和意義。3.剝豆機的工作原理。4.機械執(zhí)行機構(gòu)。5.機械傳動系統(tǒng)。2第一章 機械設(shè)計的概述1.1 機器的構(gòu)成及其功能結(jié)構(gòu)機器一般可視為主要由原動機、傳動裝置、工作機構(gòu)、控制系統(tǒng)、支承與聯(lián)接、輔助裝置等部分構(gòu)成。功能分析是機械設(shè)計的基本出發(fā)點，進行機械產(chǎn)品的設(shè)計，首先必須進行功能分析，明確功能要求，設(shè)計出機器的功能結(jié)構(gòu)圖，然后再進行各個階段的設(shè)計。只有這樣，才能不受現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的束縛，形成新的設(shè)計構(gòu)思，提出創(chuàng)新性的設(shè)計方案。不同機器的功能結(jié)構(gòu)圖是不同的，甚至總功能要求相同，也可以設(shè)計出不同方案的功能結(jié)構(gòu)圖。因此，設(shè)計應(yīng)從多種可行的方案中選出較優(yōu)的，進行機械系統(tǒng)各個階段的設(shè)計。1.2 課題研究的主要內(nèi)容和意義利用給定的設(shè)計數(shù)據(jù)和要求以及普遍運用的剝豆工藝過程，通過對執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)、機械傳動系統(tǒng)以及變速機構(gòu)的設(shè)計，從而選擇出性價比較高的方案，以達到便于實際工作中運用，運用機械自動化代替人工操作，提高生產(chǎn)效率以及符合剝豆機的設(shè)計要求1.3 設(shè)計數(shù)據(jù)和要求1.3.1 工作原理及工藝動作過程將干蠶豆浸胖后放在料斗內(nèi)，通過振動蠶豆掉入凹槽內(nèi)，送豆到切皮位置，然后用擠壓方法將豆擠出,剝豆機的主要工藝動作是加料、送料、切皮、擠壓脫皮。1.3.2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求1）蠶豆長度:20～25mm。2) 蠶豆寬度 :15～20mm 。3）蠶豆厚度:6～8mm。4) 生產(chǎn)率：每分鐘剝 80 粒。5）剝豆機要求體積小、重量輕、壓緊力可調(diào)、工作可靠、外形美觀。31.3.3 蠶豆形狀圖 1-1 干蠶豆圖 1-2 蠶豆浸泡后4第二章 剝豆機的工作原理2.1 工藝動作過程及分解根據(jù)上述分析，剝豆機要求完成的工藝分析有四個動作：加料：可以手動加料，并采用振動漏斗，使蠶豆可以一粒一粒有序的進入送料機構(gòu)。送料：將蠶豆送到切皮機構(gòu)上執(zhí)行切皮，之后再送到脫皮機構(gòu)中脫皮。切皮：蠶豆經(jīng)送料機構(gòu)將蠶豆送到刀片處切皮。擠壓脫皮：利用兩軋輥加壓進行擠壓脫皮，兩軋輥之間間隙一般比蠶豆最小厚度略小。因此，剝豆機的設(shè)計方案應(yīng)該重點考慮送料和切皮機構(gòu)的選型和設(shè)計問題。2.2 執(zhí)行機構(gòu)的選型蠶豆是一種形狀不規(guī)則的食物。蠶豆的皮比較結(jié)實，給蠶豆加工帶來很多不便。因此，剝豆機用來將蠶豆去皮。這里是利用浸泡后的蠶豆皮很容易切開，而且與蠶豆肉分離的特性來進行脫皮的。將浸胖后的蠶豆放在料斗里面，通過振動下料后使蠶豆連續(xù)下料，間歇送料的目的。下圖為機構(gòu)設(shè)計方案一圖 2-1 方案一草圖 此機構(gòu)利用凸輪機構(gòu)進行振動下料，在凸輪回轉(zhuǎn)的過程中，料斗可以做上下振動，從而使蠶豆下落，連桿機構(gòu)進行蠶豆的輸送，使壓塊和刀下落時，蠶豆剛好輸送到指定位置被壓塊壓住進行切皮。5方案二圖 2-2 方案二草圖 方案二相比較方案一只是改進方案，此方案運用了對心滾子直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，圓形輪和凸輪為一整體，當(dāng)給定一定的速度后運輸帶會帶動蠶豆向右傳動，壓塊和刀也會上下的運行，進行切皮。在此過程中，運輸和蠶豆下料是分開進行的，所以此方案較方案一更加容易實現(xiàn)和控制，不過結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。方案三圖 2-3 方案三草圖6方案三由漏斗（漏斗上裝有振動器）、刀具、兩個傳豆器件和兩個軋輥組成，蠶豆從漏斗下料，然后掉入到傳豆器件的槽中，傳豆器件由電動機提供動力轉(zhuǎn)動，這樣蠶豆就和刀具產(chǎn)生了相對運動，蠶豆口就被切開，最后由兩個傳豆器件把蠶豆傳到軋輥上進行擠壓脫皮。2.3 機構(gòu)運動方案的選擇和評定方案分析：上述三個方案中，方案三的設(shè)計更加合理可行，由于前面兩個方案的設(shè)計都是靠凸輪控制刀進行切皮，時間點控制比較難。方案二雖然改進了，但是其壓塊和刀在運輸帶上進行切皮相對困難，運輸帶可能不能提供那樣的力。而方案三的設(shè)計就比較好了，有了很大的創(chuàng)新，避免了很多難點，可行性大幅度提高。經(jīng)小組討論，最終確定方案三為剝豆機的最終執(zhí)行機構(gòu)方案。7第 3 章 機械執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計3.1 漏斗的設(shè)計漏斗口徑為 44x29mm，略大于蠶豆的尺寸，漏斗外壁安裝震動抖料器采用振動盤直線震動送料器，適合送料距離不超過 250mm 的設(shè)備。 漏斗總高350mm， 支架兩端采用螺栓連接支架方便拆卸，支架與機體框架之間固定彈簧，增加抖料的效率，減少卡料的概率。3.1.1 選擇材料塑料（由于塑料成本低，方便更換，還可以根據(jù)產(chǎn)量的大小更換不同型號的漏斗，容易定制。）3.1.2 漏斗支撐架的設(shè)計漏斗支架通過螺栓連接于支撐板，支架有 Φ23 的凹槽方便彈簧的固定?？紤]到經(jīng)濟與可加工型，漏斗的支撐架的材料采用 45 鋼。漏斗上裝有振動器，防止蠶豆下料過程中卡住。8圖 3-1 漏斗與漏斗支撐架（漏斗與支架的詳細尺寸見 CAD 圖號 1 與圖號 2）3.2 傳豆器件的設(shè)計送料機構(gòu)：主要負責(zé)將從漏斗中掉入得蠶豆能夠準確地掉在每一個凹槽，并且要保證蠶豆在一分鐘內(nèi)達到相應(yīng)的剝豆數(shù)目以及剛好能被刀具切開豆皮。由于這是靠旋轉(zhuǎn)傳蠶豆，所以會改變蠶豆切開的方向（剛切開蠶豆皮的時候切口是朝上的，旋轉(zhuǎn)之后切口就朝下了），所以用了兩個傳豆器件轉(zhuǎn)盤，就可以保證蠶豆的切口是朝上掉入軋輥中擠壓去皮。根據(jù)設(shè)計要求每分鐘 80 粒的生產(chǎn)效率，我們在傳豆器件上設(shè)計了 10 個凹槽，所以 1min 只要轉(zhuǎn)動 8 圈就可以達到要求。（詳細尺寸見 CAD 圖號 3）3.3 刀具與刀架的設(shè)計刀架底部與支撐架采用螺栓連接，方便調(diào)整刀架的位置。因為刀架超過400mm，因此工作會產(chǎn)生較大的扭矩，所以刀架頂端與側(cè)面支撐面上的支撐座有螺釘連接（如下圖 3-2），作用：定位刀具，和支撐在刀具工作時產(chǎn)生的力而使刀架發(fā)生變形。刀具與與刀架采用螺釘連接方便刀具的更換。（見 CAD 圖號4）選擇材料所承受的扭矩不大。故選擇 45 號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理。（由于 45 號鋼成本適中，且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，可提高其綜合性能，所以選為刀柄與刀的制作材料。）9圖 3-2 刀具和刀架圖3.4 傳動機構(gòu)的設(shè)計3.4.1 擬定主運動參數(shù)剝豆機的傳動機構(gòu)包括電動機、帶傳動、蝸輪蝸桿傳動、齒輪傳動。設(shè)計的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，它們是傳動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。根據(jù)擬定的參數(shù)、規(guī)格和其他特點，了解主傳動電動機功率 N 和各級傳動比。3.4.2 電動機參數(shù)擬定這是一個簡易的剝豆機裝置，根據(jù)任務(wù)書上提供的條件（生產(chǎn)率：每分鐘剝 80 粒）。查機械設(shè)計手冊中推薦的 Y 系列三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)可知，常用的有四種轉(zhuǎn)速，即 3000、1500、1000、750r/min 。由于經(jīng)濟上考慮我們選擇 1000r/min。根據(jù)我們設(shè)計的傳豆器件共 10 個凹槽，所以 1min 只要轉(zhuǎn)動 8 圈就可以達到生產(chǎn)率的要求?？倐鲃颖?i =N /N =113.75總 電 輸 出由于傳動比比較大，而當(dāng)傳動比 i8 時，宜采用二級以上的傳動形式， 帶傳動的傳動比一般是 i≤7，故取 6（V 帶輪），減速后的傳動比還是有 19.5，為了整體尺寸的考慮，我們不用齒輪減速，而是直接采用蝸輪蝸桿減速傳動比一般 i=（10～ 40)，所以共設(shè)有二級減速裝置，分別是帶傳動、蝸輪蝸桿。3.4.3 運動設(shè)計和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計 根據(jù)擬定的參數(shù)，通過轉(zhuǎn)速和傳動比的計算分析，確定傳動結(jié)構(gòu)方案和傳動結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計。傳動結(jié)構(gòu)方案經(jīng)過多種對比，我們選用電動機帶動大帶輪，大帶輪帶動小帶輪和蝸輪蝸桿，最后采用齒輪進行傳動為了能夠使傳豆器件、壓輥能同步轉(zhuǎn)動。詳細見下面結(jié)構(gòu)草圖10圖 3-3 傳動結(jié)構(gòu)圖3.5 剝豆機機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的尺寸設(shè)計1、減速傳動機構(gòu)發(fā)動機上的帶輪取 d =106mm（實心帶輪）1V 帶傳動傳動比 i≤7故取 i=6 所以大帶輪 d =(n1/n2)d =6x106=630mmd查機械設(shè)計基礎(chǔ) p172，表 8-4直徑大于 350mm，采用輪輻帶輪，材料可以考慮鑄鋁或工程塑料。大帶輪上的小帶輪和軋輥上的小帶輪同尺寸都為 Φ75，用于傳動。由發(fā)動機出來的一級減速裝置——帶傳動。確定 V 帶類型V=πd ·n1/60x103≈5m/sd一般在 V=5～25m/s 內(nèi)選取 所以此類型可行選取 A 型帶確定中心距 a初定中心距 a0 0.7(d +d )＜a 0＜2(d +d )1d21d2515mm＜a 0＜1472mm所以 a0 取 550mm初選 V 帶長度 L011L ≈2a +π/2(d +d )+(d -d )2/4a0≈1988.5mm01d2d1查機械設(shè)計書 167 表 8-2 取得 L =2000mma=a0+（L -L ）/2=562mmd0(注:軋輥上的帶輪和大帶輪上的傳動機構(gòu)計算方法相同)2、蝸輪蝸桿i=n1/n2=z1/z2=18.9≈19蝸桿頭數(shù):一般 z1=(1～4),所以 z1 取 2蝸輪齒數(shù):z2 一般為 28～80 即 z2=38 查機械設(shè)計基礎(chǔ) p262 普通蝸桿傳動的 m 與 d1 搭配表取 m=2 d =35.5mm蝸 桿d =m·z =2x38=76mm渦 輪 2蝸桿直徑系數(shù) q=d /m=35.5/2=17.75蝸 桿傳動中心距:a=2/m(q+z ) =1/2(17.75+38)=55.75mm2壓力角∝=20°3、齒輪軋輥上的兩個齒輪主要用于傳動，所以設(shè)計成兩個同尺寸?？紤]到整體的體積和重量，選用齒數(shù) Z=17，模數(shù) m=4d =mz =4x17=68mm d =68mm1 2傳動中心距 a=m（d +d ）/2=68mm1傳動齒輪模數(shù) m=4 z=30分度圓 d=mz=4x30=120mm齒距 p=πm=4πmm齒厚 s=πm/2=6.28mm中心距 a=m（z +z ）/2=120mm123.6 軋輥的設(shè)計軋輥作為剝豆機的擠壓脫皮機構(gòu)，在整個機器中是有重要的環(huán)節(jié)。對于軋輥的在剝豆機中扮演的角色不在是來軋碾鋼材，而是擠壓蠶豆，所以不必再去12校核強度，強度肯定足夠。設(shè)計中我們直接設(shè)計軋輥軸，以滿足設(shè)計要求。由于軸上零件不同所以兩個軋輥軸的結(jié)構(gòu)也有點差異，在此我們把軋輥軸編號 1和 2。3.6.1 選擇材料根據(jù)設(shè)計說明書可知該傳動機所傳遞的功率屬于小型功率，因此軸所承受的扭矩不大。故選擇 45 號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理。（由于 45 號鋼成本適中，且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，可提高其綜合性能，所以選為軋輥軸的制作材料。）3.6.2 設(shè)計軸的結(jié)構(gòu) 由于設(shè)計中的軋輥軸需要安裝帶輪、齒輪、軸承等不同的零件，并且各處受力不同，因此，軋輥 1 設(shè)計成階梯軸形式，共分為七段，從左到右排列。軸段 1 和軸段 7安裝軸承，尺寸由軸承確定。綜合考慮軸上徑向力基本忽略不計，選用深溝球軸承。暫取軸承型號為 6005，由《簡明機械設(shè)計手冊》P305 表 13-11，軸承內(nèi)徑 d=25mm，外徑 D=47mm，寬度 B=12mm，軸定位直徑 damin=30mm。取 = =25mm， = =B=12mm，這兩個軸段端部倒角 C1，以便安裝方便。1d71l7軸段 2 和軸段 6軸段 2 和軸段 6 主要用于軸承的軸向定位，計算軸肩高度 h=(0.07~0.1)x25=(1.75~2.5）mm ， 、 = +2h=25+2x(1.75~2.5)=(28.5~30）mm，2d61所以 =30mm， =28mm。由于考慮到總體的尺寸和軋輥 2 的組合所以2d=9mm， =48mm。2l6l軸段 5軸段 5 的確定要考慮齒輪的安裝，所以軸段 5 上有鍵槽。軸段5 =30mm， =30mm，由 《簡明機械設(shè)計手冊》P187 表 6-1，鍵槽dlbxh=10x8，A 型鍵，鍵槽長度 22mm。軸段 3軸段 3 主要用于擠壓剝豆，考慮軸上的齒輪嚙合和蠶豆的厚度，d 等于兩3齒輪的傳動中心距-蠶豆的厚度，所以 =62mm， =100mm。3d3l軸段 4主要用于齒輪的軸向定位， =45， =8mm。44l軋輥 1 的結(jié)構(gòu)圖如圖 3-4。（詳細尺寸見 CAD 圖號 5）13圖 3-4 軋輥 1軋輥 2 的軸段結(jié)構(gòu)設(shè)計基本同軋輥 1，也設(shè)計成階梯軸形式，共分為七段，從左到右排列。軸段 2用于軸承的軸向定位， =30mm， =22mm。2d2l軸段 6軸段 6 上安裝帶輪，所以其長度和直徑由帶輪輪轂長度和大小確定，所以=30mm， =25mm。6dl軸段 6 和軸段 5 上的鍵槽寬度相同，由《簡明機械設(shè)計手冊》P187 表 6-1，鍵槽 bxh=10x8，A 型鍵，鍵槽長度 22mm。其余軸段都通軋輥 1 的設(shè)計。軋輥 2 的結(jié)構(gòu)圖如圖 （詳細尺寸見 CAD 圖號 6）圖 3-5 軋輥 214第四章 機械傳動系統(tǒng)4.1 電動機的選擇根據(jù) 3.3.3 參數(shù)擬定中確定的 Y 系列三相異步電動機，轉(zhuǎn)速為 1000r/min。查《簡明機械設(shè)計手冊》P461 表 19-5 可知滿足的有型號： Y90S-6 額定功率：0.75KW 實際轉(zhuǎn)速 910r/min，并且其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便。電動機的安裝代號查《簡明機械設(shè)計手冊》P463 表 19-6 在此就不詳細說明。由于剝豆機是小功率的機器，這個型號的電動機肯定滿足需求，故不一一核查。4.2 帶傳動機構(gòu)帶傳動是利用張緊在帶輪上的傳動帶與帶輪的摩擦來傳遞運動和動力的。根據(jù)工作原理的不同，帶傳動分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。在這里我們15將選用摩擦型帶傳動。摩擦型帶傳動通常由主動帶輪、從動帶輪和傳動帶組成。主動帶輪。當(dāng)主動帶輪回轉(zhuǎn)時，依靠帶與帶輪表面的摩擦力帶動從動帶輪，從而傳遞運動和動力，并且可以實現(xiàn)多從動帶輪的傳動形式，用于平行軸、雙向軸、多輸出軸傳動，因此將帶傳動作為傳動機構(gòu)之一的選擇。摩擦型帶傳動的主要優(yōu)點:傳動帶有彈性，可以緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)；過載打滑，可防止其他零件損壞；傳動中心距大；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維護方便，成本低。由于帶輪機構(gòu)的傳動帶不是完全彈性件，張緊的帶在去掉拉力后，并不能恢復(fù)原有長度，所以傳動帶工作一段時間后，其預(yù)拉力會逐漸減小，出現(xiàn)松弛，使傳動能力下降，甚至喪失。因此，帶傳動需要定期張緊或采用自動張緊裝置，以保證必須的預(yù)拉力。機械傳動中運用，應(yīng)用最廣的是 V 帶傳動，根據(jù)剝豆機的設(shè)計應(yīng)用考慮選擇普通 V 帶傳動作為傳動機構(gòu)。為增加傳動的效率，我們選用 2 根 V 帶，使用鑄件鍛造加工。具體尺寸計算方法見上一章。（大帶輪詳細見 CAD 圖號 7 小帶輪見圖號 8）4.3 蝸輪蝸桿機構(gòu)考慮到剝豆機所受的功率較小，渦輪蝸桿所受到的力較小所以在以下材料中選擇。表 4.1 材料型號與牌號材料類型與牌號 熱處理 齒面硬度 齒面粗糙度 適用場合滲碳鋼 20Cr,20CrMnTi 等滲碳淬火 58~63HRC 0.8~1.6 重要.高速.大功率轉(zhuǎn)動表面淬火鋼 42CrNi,45 表面淬火 45~55HRC 0.8~1.6 較重要.高速.大功率轉(zhuǎn)動氮化鋼 38CrMoAlA滲氮 850HV 1.6~3.2 重要.高速.大功率轉(zhuǎn)動調(diào)質(zhì)鋼 45 調(diào)制 270HBS 6.3 不重要.高速.大功率轉(zhuǎn)動16因為撥豆機的對精度的要求，粗糙度的不高。所以選擇調(diào)制鋼 45 鋼.蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯軸之間的運動和動力的。最常用的是軸交角∑=90°的減速傳動。蝸桿傳動能得到很大的單級傳動比，在傳遞動力時，傳動比一般為 5~80，常用 15~50；在分度機構(gòu)中傳動比可達 300，若只傳遞運動，傳動比可達 1000。蝸輪蝸桿傳動工作平 穩(wěn)無噪音。蝸桿反行程能自鎖。通圓柱蝸桿，有阿基米德蝸桿，漸開線蝸桿，法向直廓蝸桿等，我們考慮加工的方便，我們選擇漸開線的蝸桿采用開示傳動，按齒跟彎曲疲勞強度條件設(shè)計，控制齒輪的彎曲與磨損。蝸桿頭數(shù):一般 z1=(1～4),所以 z1 取 2蝸輪齒數(shù):z2 一般為 28～80 即 z2=38 查普通蝸桿傳動的 m 與 d1 搭配表取 m=2 d1=35.5mmd2=m·z2=2x38=76蝸桿的設(shè)計軸段 1 和軸段 6將軸固定安裝在軸承座上，尺寸由軸承確定。軸承型號為 6005，由《簡明機械設(shè)計手冊》P305 表 13-11，軸承內(nèi)徑 d=25mm，外徑 D=47mm，寬度B=12mm， = =12mm,兩軸段端部倒角為 C1，以方便安裝。1l6軸段 2 的設(shè)計連接小帶輪其上有鍵槽，2 =30mm， =25mm。其上鍵槽2d2l由《公差配合與測量技術(shù)》P109 表 5-2，普通平鍵鍵槽的尺寸和公差確定鍵尺寸 bxh=10x8,，鍵槽長度為 18mm。軸段 3 的設(shè)計連接大帶輪其上有鍵槽設(shè)計軸段直徑 =35mm， =43mm。3d3l其上鍵槽的尺寸和公差確定鍵尺寸 bxh=10x8,，鍵槽長度為 18mm。軸段 4 為非工作平面為了確保軸的強度，設(shè)計軸段直徑 d=35mm軸段 5 為蝸桿齒面 =50mm5l（渦輪詳細尺寸見 CAD 圖號 9 蝸桿圖號 10）4.4 傳動軸的設(shè)計軸是組成機器的重要零件，主要起支承旋轉(zhuǎn)零件、傳遞轉(zhuǎn)矩和運動的作用。根據(jù)剝豆機中做回轉(zhuǎn)運動的零件要安裝在軸上對軸的剛度，強度以及耐磨性有一定的要求，所以選材為 40Cr 合金鋼。（軸的常見金屬材料及力學(xué)性能見表11-1 機械設(shè)計基礎(chǔ) P233）由于設(shè)計中的傳動軸需要安裝齒輪、軸承和傳豆器件等不同的零件，并且17各處受力不同，因此，傳動軸 1 設(shè)計成階梯軸形式，共分為六段，從左到右排列。軸段 1 和軸段 6將軸固定安裝在軸承座上，尺寸由軸承確定。軸承型號為 6005，由《簡明機械設(shè)計手冊》P305 表 13-11，軸承內(nèi)徑 d=25mm，外徑 D=47mm，寬度B=12mm， = =12mm,兩軸段端部倒角為 C1，以方便安裝。1l6軸段 2安裝送料轉(zhuǎn)盤，其上有鍵槽，，軸段 2 的尺寸由送料轉(zhuǎn)盤內(nèi)圓徑確定軸段2 =30mm， =25mm。其上鍵槽由《公差配合與測量技術(shù)》P109 表 5-2，普d2l通平鍵鍵槽的尺寸和公差確定鍵尺寸 bxh=10x8,，鍵槽長度為 18mm。 軸段 5安裝齒輪，尺寸由齒輪確定，軸段 5 上有鍵槽，采用和軸段 2 一樣的尺寸和長度，軸段 5 =30mm， =30mm，由《公差配合與測量技術(shù)》P109 表 5-2d5l2，普通平鍵鍵槽的尺寸和公差確定鍵尺寸 bxh=10x8,，鍵槽長度為 18mm。 軸段 3 和軸段 4主要起固定齒輪和送料轉(zhuǎn)盤的作用，因此直徑均大于齒輪內(nèi)圓徑以及送料轉(zhuǎn)盤內(nèi)圓徑， =35mm =90mm， =40mm 另外綜合考慮到軸承的徑向力3d3l4d=10mm。4l三根傳動齒輪都一樣，所以其余兩根尺寸設(shè)計也如上。（詳細尺寸見 CAD圖號 11）傳動軸 2 的設(shè)計將軸固定安裝在軸承座上，尺寸由軸承確定。軸承型號為 6005，由《簡明機械設(shè)計手冊》P305 表 13-11，軸承內(nèi)徑 d=25mm，外徑 D=47mm，寬度B=12mm， = =12mm,兩軸段端部倒角為 C1，以方便安裝。1l6傳動軸 2 用于連接渦輪與齒輪把渦輪的受到的力傳到齒輪從而使之轉(zhuǎn)動軸段 1 與軸段 5由于使用 6005 軸承，所以軸段 1、軸段 5 外徑為 d=25mm， = =12mm。1l5軸段 2其上有鍵槽，2 =30mm， =25mm。其上鍵槽由《公差配合與測量技術(shù)》2d2lP109 表 5-2，普通平鍵鍵槽的尺寸和公差確定鍵尺寸 bxh=10x8,，鍵槽長度為18mm18軸段 3為非工作軸段，為了確保軸的強度，設(shè)計軸段直徑=35mm， =195mm。3d3l軸段 4用于連接渦輪，其上有鍵槽其上，鍵槽由《公差配合與測量技術(shù)》P109 表5-2，普通平鍵鍵槽的尺寸和公差確定鍵尺寸 bxh=10x8,，鍵槽長度為 18mm。=30mm， =45mm4d4l（詳細尺寸見 CAD 圖號 12）4.5 齒輪傳動機構(gòu)齒輪傳動是機械傳動中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動形式，其主要功能是傳遞任意兩根軸之間的運動和動力。齒輪傳動是利用一對齒輪將一根軸的轉(zhuǎn)動傳遞給另一根軸，改變其轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向。齒輪傳動相較于其他機械傳動，其優(yōu)點相較明顯，能保證瞬時的傳動比，并且傳動準確，效率高，工作可靠，使用壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊等。在這里我們用直齒圓柱齒輪。4.5.1 軋輥齒輪的設(shè)計軋輥齒輪：在剝豆機中，兩個齒輪利用鍵與兩軋輥相連接，通過電動機發(fā)電，帶動大帶輪傳動，再帶動連接在軋輥上的小帶輪傳動，使得兩齒輪進行嚙合，軋輥轉(zhuǎn)動對切皮的蠶豆進行擠壓以實現(xiàn)剝豆操作。由于軋輥刪的齒輪主要用于擠壓切皮后的蠶豆，所以可以選擇精度一般的齒輪材料為 45 鋼正火，齒面硬度一般為 150~200HBS軋輥齒輪傳動參數(shù)選擇在設(shè)計軋輥軸時候就已經(jīng)考慮了齒輪的嚙合，根據(jù)整體尺寸和重量的考慮我們齒數(shù)取 Z=17 模數(shù) m=4 分度圓直徑 d=68mm 齒頂圓直徑 da=76mm 齒根圓直徑 df=58mm ( 詳細尺寸見 CAD 圖號 13)4.5.2 傳動齒輪的設(shè)計傳動齒輪：考慮到蝸輪蝸桿傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面，材料選用 45 鋼調(diào)制，硬度為 280~300HBS，精切度可達 7 級。由于傳動齒輪需要裝在軸上，所以齒輪內(nèi)的輪轂槽寬度要與安裝在軸上的平鍵寬度一樣為 10mm。齒輪參數(shù)：齒數(shù) Z=30 模數(shù) m=4分度圓直徑 d=120mm 齒距 p=4πmm 齒厚=6.28mm 三個齒輪中心距 a=120mm( 詳細尺寸見 CAD 圖號 14)4.6 軸承座與軸承座支撐板的設(shè)計191）軸應(yīng)短小而粗以減小軸的扭距或受力。2）軸承座結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛性以減小負荷引起的變形。3）軸及軸承的配合面應(yīng)達到所需的精度與粗糙度。4）圓角半徑（Ra）應(yīng)小于軸承倒角尺寸。5）為便于軸承的拆卸，擋肩（高度 h）直徑應(yīng)小于內(nèi)圈外徑，或大于外圈內(nèi)徑。6）圓角半徑需大于軸承倒角尺寸，或擋肩高度需減小時，應(yīng)在內(nèi)圈余軸承座孔肩之間加墊圈。8）部分型軸承座的對合面應(yīng)信息加工，并在其內(nèi)側(cè)設(shè)避讓倒角。9）對于一般使用條件，軸與軸承的配合面用車削或精鏜加工即可?？紤]到以上情況，擬定軸與軸承座的尺寸將軸承安裝在軸上時，必須考慮軸向定位的方法有以下三種表 4.2 軸承定位選擇因為是固定在支撐架上的不經(jīng)常拆裝，以及是簡單的軸的機械加工，所以選擇 C 定位擋圈。查表選用得 6005 的深溝球軸承 內(nèi)徑 25， 外徑 47 寬 12mm軸承座與軸承間采用過盈配合軸承座軸承座配合尺寸（詳細尺寸見 CAD 圖號15）軸承座支撐板用于將各軸承座固定在豎直水平方向的支撐板（詳細尺寸見 CAD圖號 16）20圖 4-1 軸承墊第五章 機械零部件的選擇結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、表面質(zhì)量、表示方法均已標準化的零(部)件。例如，螺紋緊固件、鍵、銷、滾動軸承和彈簧等。標準件使用廣泛，并有專業(yè)廠生產(chǎn)。215.1 螺栓、螺母、螺釘?shù)倪x擇1、螺栓主要作用是把零件固定在支架上，由于固定的零件不同所以選用了三種型號的螺栓。其中在安裝彈簧的螺栓型號為 M16x75 GB/T5782-2000固定外殼的螺栓型號為 M16x40 GB/T5782-2000M16 大小的螺栓配合的螺母都為 M16x8 DIN439固定軸承座支撐板、漏斗支撐板和有些軸承等用的螺栓型號為為 M8x30 GB/T5782-2000M8 大小的螺栓配合的螺母為 DIN9342、螺釘主要用在一些不經(jīng)常拆卸的場合，在此設(shè)計中螺釘主要用在軸承座支撐板和軸承座的組合上。型號為開槽圓柱頭螺釘 M8x15 GB/T 65-20005.2 彈簧、軸承的選擇1、彈簧是常用的彈性零件，它在受載后產(chǎn)生較大的彈性變形，吸收并儲存能量。彈簧也有是標準件的，根據(jù)受力性質(zhì)不同有很多種類，依據(jù)剝豆機中的彈簧的用途，我們選擇壓縮彈簧，型號為 YA3x10x40 GB/T2089-94B 級2、滾動軸承依靠其主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動或擺動的零件，其相對運動表面間的摩擦是滾動摩擦。根據(jù)剝豆機的運動和軸承受力情況分析，軸承只要承受徑向載荷，所以選擇了結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛的深溝球軸承。型號為 6005 GB/T296-1994第六章 總體支架的設(shè)計22支架采用焊接結(jié)構(gòu)主要組成有后主板、兩塊支撐板、各個加強板。制造的關(guān)鍵點是支架上的各個的焊縫的焊接。6.1 支架的簡介支架是用來支撐整個剝豆機的機構(gòu)，此支架既起支撐各個零件的重量并保持零件工作方式和保持互相之間的正確位置。(詳細尺寸見 CAD 圖號 18)6.2 支架材料的選擇和焊接此為小型剝豆機的支架，且為單件生產(chǎn)，所以在滿足各項指標的要求時（具有一定的抗壓強度、解震性和消磨性）和材料的焊接性能，主要考慮整體重量問題。綜上述可知，在支架用原材料中，選擇鋁合金滿足要求。由于焊縫長，所以選用 MIG（熔化極氬弧焊）效率高，焊絲用硅鋁焊絲。在支架上有很多的定位孔和尺寸，還有支架的總體結(jié)構(gòu)都如 CAD 圖所示第七章 機械零部件的潤滑和密封237.1 傳動零件的潤滑1、齒輪傳動潤滑開式齒輪由前面已經(jīng)算得齒輪圓周速度 V≤2m/s，都是屬于開式齒輪，速遞低，因此采用脂潤滑。2、滾動軸承的潤滑滾動軸承外加了密封蓋且低速也采用脂潤滑。7.2 滾動軸承的密封為了使 軸承保持良好的潤滑條件和正常的工作環(huán)境，充分發(fā)揮軸承的工作性能，延長使用壽命，對滾動軸承必須具有適宜的密封，以防止?jié)櫥瑒┑男孤┖突覊m、水氣或其他污物的侵入。我們自制了密封蓋密封。密封蓋基本形狀如下圖( 詳細尺寸見 CAD 圖號 17)圖 7-1 軸承蓋7.3 傳料機構(gòu)保護殼為了使蠶豆在掉入轉(zhuǎn)盤中按順序被切開并掉在軋輥上被擠壓，因此在轉(zhuǎn)盤外設(shè)計一個保護殼，以防止豆子掉出，方便傳送蠶豆。其材料產(chǎn)用鐵皮折成焊接。（如下圖）24圖 7-3 保護殼（詳細尺寸見 CAD 圖號 19 與圖號 20）7.4 傳動機構(gòu)保護殼的設(shè)計為防止剝豆機在工作時有蠶豆掉落到傳動機構(gòu)里，從而引起卡料，為保護傳動機構(gòu)和延長機械的使用壽命而設(shè)計的保護罩，保護傳動機構(gòu)避免灰塵和保護操作人員的安全。保護殼采用螺栓連接，采用 45 鋼焊接而成。（見詳細尺寸見 CAD 圖號 21）25第八章 設(shè)計的剝豆機機結(jié)構(gòu)總圖圖 8-1 剝豆機三維結(jié)構(gòu)總圖這是整個剝豆機的裝配圖，從電動機開始提供動力，通過皮帶把動力傳動到大帶輪，大帶輪是安裝在蝸桿上的從而帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿一邊帶動小帶輪一邊帶動渦輪傳動，小帶輪這邊會給軋輥提供動力，軋輥轉(zhuǎn)動。渦輪這邊會帶動傳動軸使齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動傳豆器件轉(zhuǎn)動。以上就是整個剝豆機的工作流程。