肉类切片机的设计和实现 机械制造专业

惯量 0.0120+0.0092=0.0212(㎏·㎡) 加速度时间通常取的3~4倍，故=(3~4)=(3~4)×6=18~24(ms)，则 (N·m) 4.3 导轨副的计算、选择 根据给定的工作载荷Fz和估算的Wx和Wy计算导轨的静安全系数fSL=C0/P，式中：C0为导轨的基本静额定载荷，kN；工作载荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.0~3.0(一般运行状况)，3.0~5.0（运动时受冲击、振动）。根据计算结果查有关资料初选导轨： 因系统受中等冲击,因此取 根据计算额定静载荷初选导轨: 选择汉机江切肉设备厂HJG-D系列滚动直线导轨,其型号为:HJG-D25 基本参数如下: 表4.3 额定静载荷初选导轨 额定载荷/N 静态力矩/N*M 滑座重量 导轨重量 导轨长度 动载荷 静载荷 L (mm) 17500 26000 198 198 288 0.60 3.1 760 滑座个数 单向行程长度 每分钟往复次数 M 4 0.6 4 导轨的额定动载荷N 依据使用速度v（m/min）和初选导轨的基本动额定载荷 (kN)验算导轨的工作寿命Ln： 额定行程长度寿命: 导轨的额定工作时间寿命: 导轨的工作寿命足够. 5 切割工作机构设计 5.1 电机的选型 参考市场上同类产品，考虑到本机器体积小，功率消耗不大。只是旋转运动。 初步选择电动机为普通三相异步电动机Y90S-4型。用于一般场合和无特殊要求 90S-4型三相异步电机 功率：1.1KW 电压：220V 电流：2.7A 绝缘：B 噪音：67 dB(A) 转速 1440 r/min 广泛适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削切肉设备、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。 Y90S-4型三相异步电动机广泛适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削切肉设备、泵、风机、运输机械、搅拌机、 农业机械和食品机械等。 Y90S-4型三相异步电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，电动机基本系列，符合IEC标准的有关规定。 Y90S-4型三相异步电动机具有高效、节能、起动转矩大、噪声低、震动小、可靠性高、使用维护方便等特点。 图5.1 电动机 5.2 切碎刀及刀盘的设计 设计刀的参数如下： 刀采用弯曲型，半径140mm，刀厚2.5mm，刀宽20mm，材料为65Mn,调质处理，刃口淬火，硬度为HRC62-65。 图5.2　刀盘 65MN钢的强度，硬度，弹性和淬透性的前65钢，具有过热敏感性和回火脆性倾向，水淬有一种倾向开裂。可加工性退火可能还是冷变形塑性低，焊接性差。因此，刀片左均匀这里安排了3螺纹孔，因为没有与螺栓切割的连接选择直接焊接到叶片上的叶片。 因为树碎纸装固定切刀通过键的方式，这取决于研磨部为20mm的直径，指的是平键BH =6毫米6毫米（GB1096-79），平键长度为12毫米手动部，键槽与键槽铣削14毫米长度，以便确保小齿轮和具有良好的轴，与小齿轮和轴被选择为最H7 / N6，于是，如此选择的盘环40毫米直径的外径为10毫米的内径，厚度的轮毂6毫米的毂的长度为16毫米的孔，通过平键和套轴夹紧，切割在轴的轴端环，确保只在轴环磁盘无压力紧靠轴，轴环用螺钉和六角螺母的端面和切割固定轴的轴线有一个螺母，不仅用于轴的轴承上，叶片和其它部件轴向锁定位置同时也保护轴螺纹，防止湿气进入其中。 5.3 同步带传动计算 5.3.1 同步带计算选型 设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： 式中 ——需要传递的名义功率 ——工作情况系数，按表5.1工作情况系数选取=1.7； 表5.1 工作情况系数 1） 确定带的型号和节距 可根据同步带传动的设计功率Pd'和小带锯转速n1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中Pd=0.63kw，n1=56rpm。查表5.2 表5.2 同步带的型号和节距 选同步带的型号为H：，节距为：Pb=8.00mm 1） 选择小带锯齿数z1，z2 可根据同步带的最小许用齿数确定。查表3-3-3得。 查得小带锯最小齿数14。 实际齿数应该大于这个数据 初步取值z1=34故大带锯齿数为：z2=i×z1=1×z1=34。 故z1=34，z2=34。 ① 确定带锯的节圆直径d1，d2 小带锯节圆直径d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 大带锯节圆直径d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm ② 验证带速v 由公式v=πd1n1/60000计算得， s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。 a) 确定带长和中心矩 根据《机械设计基础》得 所以有： 现在选取轴间间距为取224mm 10、同步带带长及其齿数确定 =() = =719.7mm 11、带锯啮合齿数计算 有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带锯齿数的一半，即=17。 12、基本额定功率的计算 查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步带的基准额定功率为 ==0.21KW 表5.3 基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量 13、计算作用在轴上力 = =71.6N 5.3.2 同步带的设计 在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表5.4。带的图形如图5.3。 表5.4 同步带尺寸 型号 节距 齿形角 齿根厚 齿高 齿根圆角半径 齿顶圆半径 H 8 40。 6.12 4.3 1.02 1.02 图5.3 同步带 5.4 切割主轴的设计 5.4.1 确定切割主轴最小直径 （1）先按课本式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据课本，取，于是得 ＝112×10.23 根据切削切肉设备主轴的设计相关知识，前面章节已经做了说明，在此不具体说明， 拟定轴的结构如下图， 轴的受力情况如下图： 图5.4 轴的受力图 5.4.2 求轴上的载荷 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面Ｃ是轴的危险截面。计算步骤如下： ＝＝＝4 966.34 N ＝＝＝3 960.59 N ＝＝＝2 676.96 N ＝＝3 356.64-2 676.96＝679.68 N ＝＝4 966.34×57.1＝283 578.014 ＝＝2 676.96×57.1＝152 854.416 ＝＝679.68×71.6＝486 65.09 ＝＝＝322 150.53 ＝＝＝287 723.45 表5.5 轴设计受力参数 载 荷 Z轴面H 垂直面V 支反力 ＝4 966.34 N，＝3 960.59 N ＝2 676.96 N，＝679.68 N 弯矩M ＝283 578.014 ＝152 854.416 ＝486 65.09 总弯矩 ＝322 150.53 ,＝287 723.45 扭矩T 1 410 990 5.4.3 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据课本式(15-5)及表7.2中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取＝0.6，轴的计算应力 ＝＝ MPa＝12.4 MPa 前已选轴材料为45钢，调质处理，查课本表15-1得[]＝60MP。因此〈 []，故此轴安全。 5.4.4 精确校核轴的疲劳强度 （1）判断危险截面 截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,Ⅱ,Ⅲ,B均无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面Ⅳ和Ⅴ处过盈配合引起的应力集中最严重，从受载来看，截面C上的应力最大。截面Ⅴ的应力集中的影响和截面Ⅳ的相近，但是截面Ⅴ不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但是应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大,故截面C也不必校核，截面Ⅵ和Ⅶ显然更不必要校核。由课本第3章的附录可知，键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而，该轴只需校核截面Ⅳ左右两侧即可。 （2）截面Ⅳ左侧 抗弯截面系数 W＝0.1＝0.1＝61 412.5 抗扭截面系数 ＝0.2＝0.2＝122 825 截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩为 ＝1 410 990 截面上的弯曲应力 ＝1.48 MPa 截面上的扭转切应力 ＝11.49 MPa 轴的材料为45钢，调质处理。由课本表15-1查得 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按课本附表3-2查取。因 ， 经插值后查得 ＝1.9，＝1.29 又由课本附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 ，＝0.88 故有效应力集中系数按式(课本附表3-4）为 ＝1.756 由课本附图3-2的尺寸系数；由课本附图3-3的扭转尺寸系数。 轴按磨削加工，由课本附图3-4得表面质量系数为 轴为经表面强化处理，即，则按课本式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为 又由课本及3-2得碳钢的特性系数 ，取 ，取 于是，计算安全系数值，按课本式（15-6）(15-8)则得 S＝＝＝65.66 S＝＝＝16.92 ＝＝＝16.38≥S＝1.5 故可知其安全。 1. 截面Ⅳ右侧 抗弯截面系数 W＝0.1＝0.1＝72 900 抗扭截面系数 ＝0.2＝0.2＝145 800 截面Ⅶ的右侧的弯矩M为 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩为 ＝1 410 990 截面上的弯曲应力 ＝1.25 MPa 截面上的扭转切应力 ＝9.68 MPa 过盈配合处的，由课本附表3-8用插值法求出，并取＝0.8，于是得 ＝3.24 ＝0.8×3.24＝2.59 轴按磨削加工，由课本附图3-4得表面质量系数为 轴为经表面强化处理，即，则按课本式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为 ＝3.33 ＝2.68 又由课本及3-2得碳钢的特性系数 ，取 6，取 于是，计算安全系数值，按课本式（15-6）(15-8)则得 S＝＝＝66.07 S＝＝＝16.92 ＝＝＝11.73≥S＝1.5 故该轴的截面Ⅳ右侧的强度也是足够的。本轴因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 结论 本课题结合目前国电动肉类切片机的研究现状和发展方向，具体阐述了一种电动肉类切片机开发过程。本文主要完成的工作如下： 1、电动肉类切片机结构方案的确定。分析了电动肉类切片机的特点，确定了电动肉类切片机基本结构，并确定其基本尺寸。 2、确定了电动肉类切片机技术指标及参数。对该电动肉类切片机进行了计算。 3、零件的刚度和寿命计算与校核。对各个已设计零件进行刚度和寿命计算，确保满足使用要求，使该电动肉类切片机有足够的可靠性。 通过对专业知识的接触和深入学习，以及对相关信息的获取，我深切地认识到，就目前的发展而言，我国的工业还比较落后，与发