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1、果 袋 机 论 文第一章 绪 论1.1 研究的目的和意义改造传统设备实现低成本、高效率的自动化已经成为我国机械行业的迫切需要。随着人民生活水平的不断提高,人们对食品的要求从数量到质量发生了质的变化。探索和开发提高果品质量的途径,减少农药残留,生产有益于人民健康的绿色果品尤为重要。水果套袋对水果具有相当重要的意义，如：调节昼夜温湿作用、防止大气的有害粉尘污染、调节光合作用、防止风吹雨打、防治病虫害和鼠、鸟之危害等等。防农药对果实的污染，提高果实着色指数，增大果个，使果实表面细腻，有光泽，色泽鲜艳，品质优良套袋对水果果实品质的形成也有重要影响，套袋对果实内在品质影响包括糖酸的含量、果实的硬度、糖酸
2、比值、矿质元素含量、芳香物质含量;套袋还影响果实的耐贮性、农药残毒含量、果皮花氰苷含量变化。目前，国内的果袋机具有无级调速、可生产单层和双层果袋、果袋规格长宽可调、不同袋形（折边或不折边、封口或平口）的功能，还具有印刷商标和生产内袋等多项功能可供选择。制袋过程包括施胶、镶扎口丝、切口、切断和电子记数等。对一些要求纸质质量较高，并要求需要上蜡纸的果袋，往往还需要上蜡机单独进行上蜡。上蜡部分与涂胶成形部分和分切部分相分离，这就需要我们设计一种全新的更为高效的果袋机，独立的上蜡部分和涂胶成形部分及分切部分融合为一个整体。传动系统位于原动机和执行系统之间，将原动机的运动和动力传递给执行系统。除进行功率
3、传递，使执行机构能克服阻力做功外，它还起着实现增速、减速或变速运动；变换运动形式；进行运动的合成和分解；实现分路传动和较远距离传动的作用。本机器是批量生产各种型号果袋的设备。适用于各种型号果袋的自动上蜡、涂胶、成型及定长分切。其采用半自动工作方式，人工上料，经涂蜡后，涂胶，然后进行分切。由于以前大多数设备没有上蜡部分，上蜡需要另一套设备单独完成。此次设计的这台设备涵盖了上蜡部分，提高了工作效率，减少了工人的工作量，性能稳定可靠，便于操作，且无需专业的机械人员即可操作。从过去的两套单独的设备融合成一个整体，将两套单独的传动装置设计成一个传动系统，动力源减少，节省能源的消耗；同时减少了工作人员的数
4、量，节约了人力资源，降低了生产成本，提升了产品的品质，从而提高企业的经济效益。1.2 果袋机的现状目前使用的果袋机，具有无级调速、可生产中层和双层果袋、果袋规格长宽可调的功能，还具有涂蜡、印刷商标和生产内袋等多项功能可供选择。制袋过程(施胶、镶扎口、切口、切断和电子记数等)各个部自动完成。采用进口电脑控制器，各部分运行功率损失小。国内大多数设备没有上蜡部分，上蜡需要另一套设备单独完成；进口果袋机功能齐全，但多数零部件须进口，维修维护费用昂贵，使用成本较国内同类产品高。国内GD-180果袋成型机 ，整个生产线用一台调速主电机提供动力，经皮带轮传动减速，由齿轮将运动传递到外袋生产的牵引辊上，再由水
5、平方向过渡齿轮传向模切辊，牵引辊，印刷辊，切断辊；另一路由垂直方向的过渡齿轮将运动传递到内袋生产牵引辊上，再由水平过渡齿轮将运动传递到内袋的模切，印刷，上胶辊上。内袋的压辊运动由链轮传递，切断辊运动由过渡齿轮从压辊传递，折纸刀运动的产生，是由链轮带动凸轮转动，由凸轮机构带动折纸刀上下运动。套袋后的压辊运动由链轮传递，压辊和压辊之间装有传送平皮带。传送辊的动力也由链传动传递，传送辊和压辊之间也装有传送平皮带。细铁丝的传递及切断动力由皮带传动传递。 本次我所进行的果袋机总体设计，含有上蜡部分和涂胶成形部分及分切部分，使用调速电机提供动力，使用带轮，链轮进行传动，通过锥齿轮机构进行纸辊的上下料。工作
6、效率高，工人的工作量较少，性能稳定可靠，便于操作，且无需专业的机械人员即可操作。第二章 方案论证2.1 设计的要求及参数设计要求：本次设计的果袋机，出袋率为200个/min（可调）, 果袋规格为 300mm200 mm，扎袋铁丝长度为80mm，纸辊重150KG，纸辊直径600 mm。 果袋机每天工作16小时。果袋机总体设计的内容有：果袋机总体方案设计；纸辊的上下料装置及其传动线路；动力装置计算选型；果袋机总体传动的设计计算；2.2 果袋机总传动系统的设计方案果袋机含有果袋传送支路，果袋纸牵引支路，刀具支路，铁丝牵引支路，上蜡、涂胶印刷支路以及上下料机构。初步拟定传动方案：方案（一）：整机采选用
7、一套动力系统，电机与主轴之间采用皮带传动，其余各部分动力通过链传动，零部件间采用齿轮啮合传递运动。上料机构采用离合器与动力部分联接，通过离合器的作用实现上料的间断工作。方案（二）：整机采选用两套动力系统，电机与主轴之间采用皮带传动，其余各部分动力通过链传动，零部件间采用齿轮啮合传递运动。上料机构使用单独的动力源，通过上料电动机断续的工作，实现上料的间断工作。方案比较：方案（二）比方案（一）多使用了一个上料电动机，但是由于整机比较庞大，远距离传动机械效率较低。上料机构消耗的功率较大，如选用远距离传动13，所选电动机功率较大，上料机构停止工作时，能量损耗较大。如果采用单独电动机上下料，当上料机构停
8、止工作时，电机停转，能量损耗小。 果袋机的各个机构之间必须有一定的同步关系,才能满足果袋出袋率的要求。出袋率可以通过调节电动机的转速来实现，各个部分的同步关系要通过传动系统来实现。果袋机走纸的速度是由纸袋长度规格所决定的，通过摩擦辊与纸袋之间的摩擦作用实现纸的输送。已知：出袋率为200个/min, 果袋规格为 300mm200 mm。可求：V纸 0.3m200个/60=1m/s 为了使果袋纸按照规定的纸速运动，各个辊子之间的线速度相同才能使果袋纸的匀速传动。各个刀具的转速应该与出袋率的转速数值相等，为了实现这一要求，各刀具轴上的转速必须相等。 要使走纸速度和刀具轴转速两个要求同时满足（即满足同
9、步关系）设计时，为简化设计链传动（除传动链A）采用的传动比，分切部分的各个辊子线速度相同。 综上所述，选用方案（二）。果袋机总传动系统示意图，如图2-12.3 动力源的选择由于果袋机的出袋率可调，可以采用两种方案进行调速： 方案（1）：采用变速齿轮箱，通过机械方式更改啮合齿轮的齿数，从而改变输出的转速。方案（2）：采用三相异步电动机，通过电器控制，改变电机的转速，从而改变输出转速。三相异步电动机具有：结构简单、运行可靠、维护方便及成本低廉等优点。变速齿轮箱，结构较复杂，通过机械方式改变转速，能量损失比三相异步电动机调速大。因此，采用决定采用方案（2）三相异步电动机调速。总功率为各个支路功率之和
10、，根据机械设计课程设计表19-1,初步选择三相异步电动机 Y100L6，功率, 同步转速n= 1000r/min,满载转速940 r/min12.4 主电动机V带轮的设计方案V带轮初选2根据机械设计第七版,选取工作情况系数 图2-1传动示意图选取皮带类型 根据电动机轴上的小带轮 由机械设计第七版图8-8,选择普通V带A型确定带轮基准直径取主动轮基准直径。从动轮基准直径 ，取验算带的速度 V带的速度没有超过,带的速度合适。确定普通A型V带的基准长度和传动中心距根据 取计算带所需的基准长度由机械设计第七版表8-2， 选取带的基准长度查得长度系数。计算实际中心距 a验算主动轮上的包角 ，主动轮上的包
11、角合适。计算V带的根数Z由 , i=4. 查机械设计第七版表8-5 a,8-5b,8-8得，基本额定功率, 单根普通A型V带，小带轮包角，代入计算得根，取Z3根计算预紧力查机械设计第七版表8-4得, q=0.10kg/m,已知v=4.19m/s,代入计算 135N计算作用在轴上的压轴力带轮结构设计电机轴， 已知： ，带轮宽 表2-2 主电动机主从动轮结构列表 mm主动轮从动轮100400105.5405.5B5050L5070具体结构见零件图：主电动机主动皮带轮，主电动机从动皮带轮。第三章 链传动的设计3.1 链传动的选择链传动的优点：（1）链传动无弹性滑动和打滑现象，能够保持准确的平均传动比
12、，传动效率较高；（2）无须大的预紧力，压轴力小；（3）同样使用条件下结构较为紧凑；（4）与齿轮传动相比，制造安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。表3-1 整机链条,链轮代号表链条代号ABCDEFG链条所在链轮代号，3.2 对传动链A的设计果袋传送支路：轴上所传递的功率，轴的转速，传动比，载荷平稳。选择链轮齿数假定链速，查机械设计第七版表9-8选取小链轮齿数，从动链轮齿数计算功率 查机械设计第七版表9-9，选取工作情况系数，故确定链条链节数初定中心距，则链节数为节，由于链节数通常是偶数，故选取节。确定链条的节距 p由，查机械设计第七版图9-13按小链轮转速估计，链在功率曲线顶点左侧时，可能
13、出现链板疲劳破坏。由机械设计第七版表9-10查得小链轮齿数系数；选取单排链，由机械设计第七版表9-11查得多排链系数，故得所需传递的功率为根据小链轮转速及功率，由机械设计第七版图913选链号为08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。查机械设计第七版表91得链节距确定链长L及中心距 中心距减小量实际中心距，经圆整后取验算链速，与原假设相符。验算小链轮轮毂孔查机械设计第七版表9-4，小链轮轮毂孔的许用最大直径，大于安装轴直径故合适。 作用在轴上的压轴力有效圆周力：按水平布置取压轴力系数，故3.3 对传动链B的设计铁丝牵引支路：轴上所传递的功率，轴的转速，传动比，载荷平稳
14、。选择链轮齿数假定链速，查机械设计第七版表9-8选取小链轮齿数，从动链轮齿数计算功率 查机械设计第七版表9-9，选取工作情况系数，故确定链条链节数初定中心距，则链节数为节，由于链节数通常是偶数，故选取节。确定链条的节距 p 由，查机械设计第七版图9-13按小链轮转速估计，链在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由机械设计第七版表9-10查得小链轮齿数系数；选取单排链，由机械设计第七版表9-11查得多排链系数，故得所需传递的功率为根据小链轮转速及功率，由机械设计第七版图913选链号为08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。查机械设计第七版表91得链节距确定链长L
15、及中心距 中心距减小量实际中心距：，经圆整后去相似整数取验算链速，与原假设相符。验算小链轮轮毂孔查机械设计第七版表9-4，小链轮轮毂孔的许用最大直径，大于安装轴直径故合适。作用在轴上的压轴力有效圆周力按水平布置取压轴力系数，故3.4 对传动链C的设计上胶、涂蜡、印刷支路：轴上所传递的功率，轴的转速，传动比，载荷平稳。选择链轮齿数假定链速，查机械设计第七版表9-8选取小链轮齿数，从动链轮齿数计算功率 查机械设计第七版表9-9，选取工作情况系数，故确定链条链节数初定中心距，则链节数为节，由于链节数通常是偶数，故选取节。确定链条的节距 p 由，查机械设计第七版图9-13按小链轮转速估计，链在功率曲线
16、顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由机械设计第七版表9-10查得小链轮齿数系数；选取单排链，由机械设计第七版表9-11查得多排链系数，故得所需传递的功率为根据小链轮转速及功率，由机械设计第七版图913选链号为08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。查机械设计第七版表91得链节距确定链长L及中心距 中心距减小量实际中心距：，经圆整后去相似整数，取验算链速，与原假设相符。验算小链轮轮毂孔查机械设计第七版表9-4，小链轮轮毂孔的许用最大直径，大于安装轴直径故合适。作用在轴上的压轴力有效圆周力取压轴力系数，故3.5 对传动链D的设计链传动的传动效率，滚动轴承的传动效率，链轮
17、所在轴上所传递的功率，链轮所在轴的转速，传动比，载荷平稳。选择链轮齿数假定链速，查机械设计第七版表9-8选取小链轮齿数，从动链轮齿数计算功率 查机械设计第七版表9-9，选取工作情况系数，故确定链条链节数初定中心距，则链节数为节，由于链节数通常是偶数，故选取节。确定链条的节距 p由，查机械设计第七版图9-13按小链轮转速估计，链在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由机械设计第七版表9-10查得小链轮齿数系数；选取单排链，由机械设计第七版表9-11查得多排链系数，故得所需传递的功率为根据小链轮转速及功率，由机械设计第七版图913选链号为08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点
18、左侧是正确的。查机械设计第七版表91得链节距确定链长L及中心距 中心距减小量实际中心距，经圆整后，取验算链速，与原假设相符。验算小链轮轮毂孔查机械设计第七版表9-4，小链轮轮毂孔的许用最大直径，大于电动机轴径故合适。作用在轴上的压轴力有效圆周力取压轴力系数，故3.6 对传动链E的设计链传动的传动效率，滚动轴承的传动效率，轴上所传递的功率，链轮所在轴传递的功率，转速，传动比，载荷平稳。选择链轮齿数假定链速，查机械设计第七版表9-8选取小链轮齿数，从动链轮齿数计算功率 查机械设计第七版表9-9，选取工作情况系数，故确定链条链节数初定中心距，则链节数为节，由于链节数通常是偶数，故选取节。确定链条的节
19、距 p由，查机械设计第七版图9-13按小链轮转速估计，链在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由机械设计第七版表9-10查得小链轮齿数系数；选取单排链，由机械设计第七版表9-11查得多排链系数，故得所需传递的功率为根据小链轮转速及功率，由机械设计第七版图913选链号为08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。查机械设计第七版表91得链节距确定链长L及中心距 中心距减小量实际中心距，经圆整后取相近整数，取验算链速，与原假设相符。验算小链轮轮毂孔查机械设计第七版表9-4，小链轮轮毂孔的许用最大直径，大于电动机轴径故合适。作用在轴上的压轴力有效圆周力：取压轴力系数，故
20、3.7 对传动链F的设计链轮所在轴上传递的功率，所在轴的转速，传动比，载荷平稳。选择链轮齿数假定链速，查机械设计第七版表9-8选取小链轮齿数，从动链轮齿数计算功率查机械设计第七版表9-9，选取工作情况系数，故确定链条链节数初定中心距，则链节数为节，由于链节数通常是偶数，故选取节。初定中心距，则链节数为节，由于链节数通常是偶数，故选取节。确定链条的节距 p由，查机械设计第七版图9-13按小链轮转速估计，链在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由机械设计第七版表9-10查得小链轮齿数系数；选取单排链，由机械设计第七版表9-11查得多排链系数，故得所需传递的功率为根据小链轮转速及功率，由机械设
21、计第七版图913选链号为08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。查机械设计第七版表91得链节距确定链长L及中心距 中心距减小量实际中心距，经圆整后取相近整数，取验算链速，与原假设相符。验算小链轮轮毂孔查机械设计第七版表9-4，小链轮轮毂孔的许用最大直径，大于电动机轴径故合适。作用在轴上的压轴力有效圆周力：取压轴力系数，故链G的设计类同链F3.8 各链轮的结构设计表3-2 链轮及链条代号列表链条代号ABCDEFG链条所在链轮代号，链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已经标准化。链轮设计主要是确定其结构及尺寸，选择材料和热处理方法。根据机械设计第七版表9-7，选择链轮的材料
22、为20钢，热处理工艺采用：渗碳、淬火、回火。热处理后的硬度为3已知：链轮配用的链条为 GB1243.183，查机械设计第七版得如表3-3，表3 -3 滚子链规格和主要参数 单位：链号节距排距滚子外径内链板高度内链节内宽08A127014387951207785查机械设计第七版，滚子链链轮主要尺寸如表3-4表 3-4 滚子链轮主要尺寸 单位：名称代号计算公式分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径分度圆弦齿高齿侧凸圆直径查机械设计第七版，滚子链链轮轴向齿廓尺寸如表3-5表3-5 滚子链链轮轴向齿廓尺寸 单位：名称代号计算公式齿宽导角宽 导角深链轮齿总宽 链轮的结构设计,带入公式进行计算得：分度圆直径： 齿
23、顶圆直径：分度圆弦齿高：齿根圆直径：导角深：链轮齿总宽：导角宽：齿宽：齿侧凸圆直径：由于链轮，齿数相等，选用滚子链型号相同、功能、安装位置有相似。设计时按照链轮设计，符合零件的通用性和互换性要求。不同点是轮毂孔的直径和厚度不同，具体结构见零件图链轮链轮的结构设计,带入公式进行计算得 分度圆直径： 齿顶圆直径：分度圆弦齿高：齿根圆直径：导角深：链轮齿总宽：导角宽：齿宽：具体结构见零件图各链轮的结构综上所述，得各链轮的齿数，转速，分度圆直径，轮毂孔直径、厚度如表3-6表3-6 各链轮列表链轮代号齿数转速 分度圆直径 轮毂孔直径轮毂孔厚度2120085.242106366.7254.83620212
24、0085.242102120085.220102120085.242102120085.236202120085.236202120085.236202120085.236202120085.220102120085.226102120085.226102120085.226102120085.22610133235320103.9 链轮轴的设计3.9.1 链轮轴的设计轴上传递的功率、转速和转矩链传动的传动效率，滚动轴承的传动效率，链轮所在链轮轴上所传递的功率，链轮轴的转速，于是 初步确定轴的最小直径先按机械设计第七版式（152）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设
25、计第七版表153，取，于是得轴上的最小直径应当是轴的两端安装轴承处的直径。选择的轴承是滚动轴承6006，因此，选择轴的最小直径轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案装配方案如图3-116006轴承座 26006轴承 3链轮轴4单圆头普通楔键 5链轮Z6 6链轮Z7图3-1 链轮轴的装配简图 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承只受到径向力的作用，故选用深沟球轴承6006。轴承处直径，滚动轴承的内侧采用轴肩进行轴向定位。由机械设计课程设计第3版表153，查得轴承内侧轴的直径，。 链轮与轴的轴向定位外侧采用楔键联接。按由机械设计课程设计第3版表1425查得平头普通楔键公称
26、尺寸，键槽用键槽铣刀加工，长为（标准键长见）。内侧靠轴肩定位， 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计课程设计第3版表152，取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径见零件图：链轮轴。求轴上的载荷根据零件图链轮轴作出轴的计算简图4 5。在确定轴承的支点位置时，查机械设计课程设计第3版表153，。因此，作为简支梁的轴的支承跨距，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。如图3-2 图3-2 轴的载荷分析图从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面B是轴的危险截面。现将计算出的截面B处的及的值列于表3-7表3-7 危险截面弯矩、扭矩载荷水平面垂直面支反力弯矩总弯矩扭矩按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只
27、校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B）的强度。根据机械设计课程设计第3版式155及上表中的数值，并取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计课程设计第3版表151查得。因此，故安全。3.9.2 链轮轴的设计轴上传递的功率、转速和转矩链传动的传动效率，滚动轴承的传动效率，轴上所传递的功率，链轮轴的转速，于是 初步确定轴的最小直径先按机械设计第七版式（152）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计第七版表153，取，于是得轴上的最小直径应当是轴的右端安装链轮处的直径。设计时仿照链轮轴的设计，选择轴的最小直径轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方
28、案，如图3-316006轴承座 26006轴承 3链轮Z11 4链轮轴 5链轮Z8 6单圆头普通楔键 7链轮Z9 8单圆头普通楔键图3-3 链轮轴装配方案简图 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承只受到径向力的作用，故选用深沟球轴承6006。轴承处直径，滚动轴承的内侧采用轴肩进行轴向定位。由机械设计课程设计第3版表153，查得轴承内侧轴的直径，长度。安装轴承处的长度为，链轮安装处的直径，。 链轮与轴的轴向定位外侧采用楔键联接按由机械设计课程设计第3版表1425查得平头普通楔键公称尺寸，键槽用键槽铣刀加工，长为（标准键长见）。按由机械设计课程设计第3版表1425查得钩
29、头楔键公称尺寸，键槽长度,用键槽铣刀加工。 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计课程设计第3版表152，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径参照零件图：链轮轴。求轴上的载荷根据零件图链轮轴作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，查机械设计课程设计第3版表153，。因此，作为简支梁的轴的支承跨距，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。见下图图3-3 轴的载荷分析图从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面处的及的值列于表3-8表3-8 危险截面弯矩、扭矩载荷水平面垂直面支反力弯矩总弯矩扭矩，按弯扭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
30、截面（即危险截面C）的强度。根据机械设计课程设计第3版式155及上表中的数值，并取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计课程设计第3版表151查得。因此，故安全。第四章 上料机构的设计4.1 滑动螺旋传动的设计螺杆与螺母的选择上料机构采用三相异步电动机作为动力。使用滑动螺旋传动，初选滑动螺旋传动的螺纹为单头梯形螺纹。螺纹应该具有自锁性。选取螺杆材料为45钢，螺母材料为耐磨铸铁，此时，螺杆承受的最大载荷，螺母高度6根据机械设计手册第四版，第2卷，表516选择丝杠梯形螺纹的基本尺寸如表4-1表4-1 丝杠梯形螺纹的基本尺寸 单位：公称直径螺距中径小径52124639螺杆的耐磨
31、性验算根据机械设计手册第四版，第3卷，表1214中式（3）得工作压强式中，代入上式考虑螺母的升降速度为，并且不是连续工作。查机械设计手册第四版，第3卷，表1219，取，可见。螺纹的强度校核根据螺母的材料为耐磨铸铁查机械设计手册第四版，第3卷，表12110，取，螺纹的剪切强度由机械设计手册第四版，第3卷，表1214进行验算。剪切强度校核式中弯曲强度校核验算结果，螺纹强度足够。由于纸辊重量 ，故此机构的强度满足要求。螺纹自锁性校核由于螺纹为单头梯形螺纹，导程，螺纹的升角查机械设计手册第四版，第3卷，表1217，钢对耐磨铸铁的摩擦因数 取可得（）由于，故自锁可靠。螺旋传动的运动及功率计算查机械设计手
32、册第四版，第3卷，表1213（1）螺母的轴向移动速度 ，代入，求得 （2）螺纹摩擦力矩 式中 ,代入求得：（3）螺旋传动轴向支承面摩擦力矩 ，式中，轴向支承面间摩擦印数，当量外径（4）驱动转矩 驱动功率 （5）输入功率 皮带轮的传动效率，滚动轴承的传动效率，锥齿轮的传动效率根据初步选取三相异步电动机9，额定功率，满载转速，电动机轴4.2 上料电动机 V带轮的设计方案V带轮初选根据机械设计第七版表86,选取工作情况系数 KA=1.2 选取皮带类型 根据电动机轴上的小带轮表4-2 小带轮主要参数功率转矩转速传动比0.552.213902由机械设计第七版图8-8,选择普通V带Z型确定带轮基准直径取主
33、动轮基准直径。从动轮基准直径 ，取验算带的速度V带的速度没有超过,带的速度合适。确定普通A型V带的基准长度和传动中心距根据 取计算带所需的基准长度由机械设计第七版表8-2，选取带的基准长度，查得长度系数。计算实际中心距 a验算主动轮上的包角 ，主动轮上的包角合适。计算V带的根数Z由 , i=2. 查机械设计第七版表8-5 a,8-5b,8-8得，基本额定功率, 单根普通Z型V带，小带轮包角，代入计算得根，取Z2根计算预紧力查机械设计第七版表8-4得, q=0.06kg/m,已知 代入计算 47.5N计算作用在轴上的压轴力带轮结构设计电机轴： ， 已知： ，带轮宽： 表4-3 上料电动机主、从动
34、轮基本尺寸 单位： mm主动轮从动轮8016084164B2828L2840具体结构见零件图：上料电动机主动轮、从动轮。4.3 锥齿轮的设计锥齿轮结构设计根据类比法查机械设计手册第四版，第3卷，表1432，选择直齿锥齿轮10表4-4 直尺锥齿轮的基本尺寸 齿形角齿顶高系数顶系系数大端面模数齿数比小齿轮齿数轴交角螺旋角10.21300选取安装距，精度为7级，材料为45钢（调质），硬度为240HBS。每天工作16小时，预定工作15年，每年300天。查机械设计手册第四版，第3卷，表1434，直齿锥齿轮的几何计算如表4-5对于：表4-5 直齿锥齿轮的几何计算公式项目计算公式及说明小齿轮大齿轮节锥角分度
35、圆直径锥距R齿宽系数取齿宽齿顶高齿根高齿高齿顶圆直径周节当量齿数外锥高支承端距代入已知条件得锥齿轮的结构尺寸如表4-6：表4-6 直齿锥齿轮的基本尺寸项目小齿轮大齿轮节锥角分度圆直径锥距R齿宽齿顶高齿根高齿高齿顶圆直径周节当量齿数外锥高支承端距具体结构参见件图：锥齿轮。锥齿轮强度校核平均分度圆直径： 式中，代入计算得：锥齿轮上所受各力大小查机械设计第七版式10-22得：式中大小相等，方向相反。当上料电动机正常工作时，通过皮带传动将运动传递到锥齿轮。皮带传动的效率，滚动轴承的传动效率 ，电机功率转速，皮带传动的传动比，则锥齿轮所在横轴所传递的功率：， 横轴转速：电动机的转矩：由于横轴上有两对锥齿
36、轮传动，因此，每一对齿轮上的转矩：将已知条件代入机械设计第七版式10-22得：按齿根弯曲疲劳强度校核直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度可近似按平均分独圆处的当量圆柱齿轮进行计算。查机械设计第七版式10-23校核计算公式。直齿锥齿轮的载荷系数为，查机械设计第七版表102、图108、表103、表105得：，则，查得代入式1023校核：，由机械设计第七版图1018查得，取弯曲疲劳安全系数综上所述，满足使用要求按齿面接触疲劳强度校核查得，材料得弹性影响系数，代入已知条件得：按齿面硬度查机械设计第七版图1021得：齿轮的接触疲劳强度极限，由机械设计第七版图1018查得，取接触疲劳安全系数综上所述，满足使用要求锥齿
37、轮的结构与相同，校核过程同。4.4 锥齿轮横轴的结构设计锥齿轮横轴的作用是将水平方向的转动转化为垂直方向的转动7。是皮带轮、锥齿轮的安装轴，通过轴承座固定在机架上。轴上传递的功率、转速和转矩皮带传动的效率，滚动轴承的传动效率 ，电机功率转速，皮带传动的传动比，则锥齿轮所在横轴所传递的功率：， 横轴转速：电动机的转矩：初步确定轴的最小直径先按机械设计第七版式（152）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计第七版表153，取，于是得轴上的最小直径应当是轴的右端安装皮带轮处的直径。设计时仿照链轮轴的设计，选择轴的最小直径轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案，如图4-1 根
38、据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承受到径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承30308。轴承处直径，左侧圆锥滚子轴承的内侧采用套筒进行轴向定位。由机械设计课程设计第3版表153，查得轴承内侧轴的直径。皮带轮安装处的直径，。图4-1 锥齿轮横轴装配方案简图1M10螺栓 2圆锥滚子轴承30308轴承座 3圆锥滚子轴承303084锥齿轮 5圆头普通平键 6锥齿轮横轴7轴承挡圈 8轴用弹性挡圈 9单圆头普通平键10上料电动机从动皮带轮 右侧锥齿轮与轴的轴向定位采用楔键联接，左侧采用套筒、轴肩定位按，由机械设计课程设计第3版表1425查得平头普通楔键公称尺寸，键槽用键槽铣刀
39、加工，长为（标准键长见）。按，由机械设计课程设计第3版表1424查得圆头普通平键公称尺寸，键槽用键槽铣刀加工，长为（标准键长见）。按，由机械设计课程设计第3版表1425查得钩头楔键公称尺寸，键槽长度,用键槽铣刀加工。 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计课程设计第3版表152，左侧轴端倒角为，右侧轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径参照零件图：锥齿轮横轴。校核过程同链轮轴、，此处不再赘述。4.5 锥齿轮纵轴的设计锥齿轮纵轴上加工有梯形螺纹，是丝杠螺母副的螺杆，具体结构见零件图：锥齿轮纵轴。图4-2 锥齿轮纵轴装配简图1锥齿轮 2圆锥滚子轴承30209轴承座 3圆锥滚子轴承302094锥齿轮纵轴 5升降螺母 6圆锥滚子轴承323067M10螺栓 8圆锥滚子轴承32306轴承座 锥齿轮纵轴的结构设计锥齿轮纵轴的作用是将转动转化为垂直方向的移动。是锥齿轮、升降螺母的安装轴，通过轴承座30209，02306固定在机架上。设计校核过程类似锥齿轮横轴的设计，不再赘述。具体参照零件图：锥齿轮纵轴。其上安装有升降螺母，圆锥滚子轴承30209，32306，分别安装在30209、32306轴承座中，通过M10螺栓固定在机架上。具体结构参见零件图：30209、32306轴承座。升降螺母是上料机构的重要