PAGEPAGEI鴨脖自動(dòng)切割機(jī)總體方案設(shè)計(jì)案例1.1方案分析通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)有更多的鴨脖切割機(jī)，他們大多是通過圓形刀片進(jìn)行切割，這樣破壞了鴨脖的纖維組織，破壞了口感，市場(chǎng)上的鴨脖自動(dòng)切割機(jī)由于下面的傳送帶與刀架下落速度不一致，常常會(huì)堵塞出料口，也會(huì)出現(xiàn)肉切刀。為了解決以上的問題，作用一個(gè)棘齒輪機(jī)構(gòu)就很好的解決了以上的問題，放入鴨脖的時(shí)候下面的傳送帶開始運(yùn)動(dòng)，通過與上面的抓鏈機(jī)構(gòu)，把鴨脖運(yùn)到刀架下面，當(dāng)?shù)都芟陆档臅r(shí)候傳送帶與抓鏈機(jī)構(gòu)都不運(yùn)動(dòng)，這樣都完成了切鴨脖的動(dòng)作，剁好的鴨脖會(huì)運(yùn)送到后方接接料筐中。圖1.1整體結(jié)構(gòu)三維圖1.2選擇電動(dòng)機(jī)（1）電動(dòng)機(jī)輸出功率由電動(dòng)機(jī)到輸出軸之間的總傳動(dòng)效率為： （1.1）式中，——軸傳動(dòng)，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)查得其值為0.99；——軸承，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)查得其值為0.98；——電機(jī)與減速機(jī)間的傳動(dòng)，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)查得其值為0.98；——齒輪減速器的傳動(dòng)效率，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)查得其值為0.98。將，，，代入式（1.1）得傳動(dòng)總效率：考慮到每次投入鴨脖質(zhì)量取10kg，：圖1.2電機(jī)與切割刀片傳動(dòng)所以，負(fù)載重量為： （1.2）式中，——投入鴨脖質(zhì)量取定為10；——重力加速度。將，代入式（1.2）得。按一般裝置平均運(yùn)行速度：；取中間值：；要求功率：；P標(biāo)準(zhǔn)值：；因此輸出功率計(jì)算如下：取額定功率，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可知Y系列電動(dòng)機(jī)，考慮到實(shí)踐應(yīng)用要求，最終決定選擇的電動(dòng)機(jī)。圖1.3電機(jī)尺寸圖表1.1電動(dòng)機(jī)尺寸中心高外形尺寸地腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸鍵部位尺寸HL×HDA×BKD×EF×G132475×315216×1401238×8010×331.3刀片的設(shè)計(jì)下圖為鴨脖自動(dòng)切割機(jī)刀盤結(jié)構(gòu)，該裝置運(yùn)轉(zhuǎn)階段，刀具扮演著不可或缺角色，一旦出現(xiàn)異常問題，后果將不堪設(shè)想，甚至威脅人身與裝置安全，因此必須做到合理設(shè)計(jì)。本次使用廢料切刀，作為機(jī)械加工用刀具，歸屬切削工具范疇，大部分刀具都是由機(jī)械設(shè)計(jì)制造出來的，由于機(jī)械在生產(chǎn)過程中使用的刀具通常用于切割金屬材料，因此術(shù)語“工具”通常被解釋為切割金屬的工具；該裝置運(yùn)轉(zhuǎn)期間，鴨脖由進(jìn)料口輸送到處理區(qū)域，刀頭與電機(jī)以固定螺釘相連，可避免刀盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)期間由于松動(dòng)產(chǎn)生安全隱患，廢料切刀配置高度受轉(zhuǎn)速直接影響，電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀盤進(jìn)行垂直朝下運(yùn)動(dòng)，此刻由頂部漏斗位置投入鴨脖，到達(dá)輸送帶，和刀片進(jìn)行接觸、摩擦，由刀具上進(jìn)行不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，刀片和鴨脖兩者運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)速度差，鴨脖彼此擠壓與碰撞，頻繁運(yùn)動(dòng)，從而和骨架正常分離，保證鴨脖的分離效果；在一開始設(shè)計(jì)的時(shí)候本文基于設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格遵循節(jié)省材料、低成本、高效率、安全易用原則，圍繞該裝置設(shè)計(jì)和研制目標(biāo)出發(fā)，全力研發(fā)滿足各種尺寸、成熟度的鴨脖自動(dòng)切割機(jī)，正常投入使用后，它滿足高脫殼率與低損率標(biāo)準(zhǔn)，不但能節(jié)省處理成本與能耗，而且能大幅改善工作效率。圖1.4刀盤的結(jié)構(gòu)示意圖查閱有關(guān)文獻(xiàn)可知：其中:Ra;——表示鴨脖和刀片接觸期間承受最小應(yīng)力點(diǎn)至刀片中心距離，可以按經(jīng)驗(yàn)值來判斷，本設(shè)計(jì)取0.031，m；h、m、ρ;——分別表示刀盤厚度（本設(shè)計(jì)取0.003，m）、質(zhì)量（kg）、材料密度（g/cm）；r;——表示刀盤定為中心圓孔半徑，本設(shè)計(jì)取0.0125，m；N;——表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要求，r/min；代入設(shè)計(jì)參數(shù)，可得電動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速為1350r/min，按照?qǐng)A軸扭轉(zhuǎn)期間抗扭截面最高扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力許用應(yīng)力算式，則:其中：τMAX:——表示扭轉(zhuǎn)最大切應(yīng)力，Mpa;TMAX:——表示刀盤所受最大扭矩，Nm;Wt:——表示抗扭截面系數(shù)，Mpa;Ip:——表示橫截面對(duì)轉(zhuǎn)軸圓心O極慣性矩，m4;ρ:——含義同上，10*kg/m;D:——表示計(jì)算緊固螺釘軸線處刀盤直徑，m;d:——表示定位中心圓刀盤直徑，m;n:——表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min;按照上式求得其為38.07N，結(jié)合實(shí)際情況來看，刀片剝殼力完全達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。1.4計(jì)算齒輪強(qiáng)度電機(jī)通過連接減速器將動(dòng)力運(yùn)輸給齒輪，齒輪帶動(dòng)曲柄機(jī)構(gòu)帶動(dòng)水平輪進(jìn)行水平搖擺，從而達(dá)到搖椅的目的，現(xiàn)對(duì)大小齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算。1.4.1計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度(1)明確上式各參數(shù)①載荷系數(shù)?②小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩?③查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7REF_Ref21079\r\h[11]、圖10-20REF_Ref21079\r\h[11]、表10-5REF_Ref21079\r\h[11]，可知齒寬系數(shù)，區(qū)域系數(shù)，彈性影響系數(shù)?④按照,求出接觸疲勞強(qiáng)度,是重合度系數(shù)。那么:⑤求出接觸疲勞許用應(yīng)力?翻查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-25(d)REF_Ref21079\r\h[11]，可確定小、大齒輪接觸疲勞極限分別是、?設(shè)工作年限是20years(工作天數(shù)是300day),每天工作時(shí)間是12th，根據(jù)，能夠確定小、大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為:查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-23REF_Ref21079\r\h[11],能夠確定齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)?失效效率取1%,安全系數(shù)取S=1,那么：通過兩者綜合比較，取更小值?那么齒輪為: (2)求出小齒輪分度圓直徑。1.4.2調(diào)整小齒輪分度圓直徑(1)前數(shù)據(jù)①圓周速度:②齒寬:(2)實(shí)際載荷系數(shù)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2REF_Ref21079\r\h[11]、圖10-8REF_Ref21079\r\h[11]，首先確定使用系數(shù)，其次按照與7級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn),確定動(dòng)載系數(shù)?齒輪圓周力:查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3REF_Ref21079\r\h[11]、表10-4REF_Ref21079\r\h[11]，首先確定齒間載荷分配系數(shù)，其次確定使用7級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)且齒向載荷分布系數(shù)?那么如下:演算之后確定分度圓直徑；對(duì)應(yīng)模數(shù)計(jì)算如下:1.4.3齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算(1)選取上式各參數(shù)①載荷系數(shù)?②根據(jù)，求得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)，如下：③求出查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》10-17REF_Ref21079\r\h[11]、圖10-18REF_Ref21079\r\h[11]、10-24cREF_Ref21079\r\h[11]、10-22REF_Ref21079\r\h[11],可確定小大齒輪兩者齒型系數(shù)依次是；確定兩者應(yīng)力修正系數(shù)依次是；確定小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限、；確定彎曲疲勞壽命系數(shù)令彎曲疲勞安全系數(shù),根據(jù)可知:由于小、大齒輪相比，前者小于后者,因此(2)齒輪副模數(shù)(3-30)(3)齒輪模數(shù)①圓周速度②齒寬③寬高比b/h(4)計(jì)算在齒輪中實(shí)際載荷系數(shù)①根據(jù)已知圓周速度,7級(jí)精度,由得?②由公式可以得：查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3REF_Ref21079\r\h[11]、表10-4REF_Ref21079\r\h[11]，首先確定齒間載荷分配系數(shù)；其次通過插值法，能夠確定，按照查圖10-13,確定綜上能夠演算出：利用,能夠確定相對(duì)準(zhǔn)確模數(shù)，如下：通過演算結(jié)果對(duì)比分析，能夠發(fā)現(xiàn)齒根彎曲、齒面接觸兩種疲勞強(qiáng)度模量相比，前者（）小于后者，但后者僅受齒輪直徑影響?演算整合情況下，能夠得出模數(shù),令?采用該方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，小型齒輪,還能演算獲得其齒數(shù)?令,那么大齒輪是?1.4.4計(jì)算齒輪的幾何尺寸(1)分度圓直徑:(2)齒輪組中心距:(3)寬度:小、大齒輪分別參見下圖2-5與圖2-6:圖2-5小齒輪圖圖2-6大齒輪圖1.4.5齒輪的強(qiáng)度校核(1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度因?yàn)?可借此確定小齒輪?如下:根據(jù)前面設(shè)計(jì)不難發(fā)現(xiàn)，(即疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù))?(即小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩)?(即齒寬系數(shù))?(即區(qū)域系數(shù))?(即小齒輪的直徑)?(彈性影響系數(shù))?(重合度系數(shù))?(小大齒輪傳動(dòng)比)?代入以上各值，則有:因?yàn)樾∮谠S用值,也就是所以該齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)規(guī)范?注:(有利于降低齒輪磨損，反之會(huì)有負(fù)面影響)。(2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)前面設(shè)計(jì)不難發(fā)現(xiàn)，(彎曲疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù))?(含義同上)??(大小齒輪齒型系數(shù))?(大小齒輪應(yīng)力修正