机械设计制造及其自动化毕业设计：基于创新机构的厨房磨刀机设计

1、机械设计制造及其自动化毕业设计：基于创新机构的厨房磨刀机设计 *大学毕 业 设 计(论 文)题目 基于创新机构的厨房磨刀机设计 学生姓名: 学生学号: 指导教师:机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 班毕业设计(论文)任务书 专业 机械设计制造及其自动化 班级 姓名 * 下发日期 *题目 基于创新机构的厨房磨刀机设计专题 厨房磨刀机的设计主要内容及要求主要内容: 随着人们对于现代化生活质量要求不断提高的需要,厨房用具也开始逐步实现现代化,本设计是满足厨房使用的厨房磨刀机,将主要利用机械原理和机械设计的相关知识进行方案设计,选取合适的机构和零件实现相关功能,然后针对工艺特点编制加工工艺规

2、程,最后采用UG三维建模并进行运动仿真,以达到清晰易懂的效果,并从市场角度进行调研,论证产品可行性,从而达到提高人们的生活质量的目的。要求:1、选题要求(符合训练基本要求、难易度、工作量、与科研生产结合度等); 2、综合运用知识能力、应用文献资料能力、外文应用能力、计算机应用能力、技术经济分析能力、论文质量及规范化要求。主要技术参数 磨削速度0.4米/秒,磨削力约1000N,电动机功率3KW,转速1440转/分, 尺寸:960×870×780进度及完成日期2011年3月6日-4月4日 搜集资料,完成方案设计。4月5日-5月23日完成UG三维图建模。5月24日- -6月6日完

3、成计算说明书。6月7日-6月13日完成计算说明书终稿及其他所需内容。6月14日-6月16日检查说明书,图纸教学院长签字日 期教研室主任签字 日 期指导教师签字日 期 指导教师评语指导教师: 年 月 日 指定论文评阅人评语 评阅人:年 月 日答辩委员会评语评定成绩指导教师给定成绩30%评阅人给定成绩30%答辩成绩(40%)总 评答辩委员会主席签字摘要 在社会科技进步中各种刀具机械零部件设计是机械设计的重要组成部分,机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图,同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括:根据运动方案设计和总体设计的要求,明

4、确零部件的工作要求、性能、参数等,选择零部件的结构构形、材料、精度等,进行失效分析和工作能力计算,画出零部件图和部件装配图。磨刀机整机应满足的要求是由零部件设计所决定的,机械零部件设计应满足的要求为:在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等;在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便;在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外,还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制,需全面综合考虑。:解决刀刃磨削角度、宽度的精确问题;解决磨削过程中刀具由于过热产生的退火以至于影响刀具的使用寿命的现象;解决磨削过程中噪声大的

5、问题,解决刀具夹不紧的问题;更重要的是解决半自动化,实现完全自动化的问题。 机械零部件设计是机械设计的重要组成部分,机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图,同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括:根据运动方案设计和总体设计的要求,明确零部件的工作要求、性能、参数等,选择零部件的结构构形、材料、精度等,进行失效分析和工作能力计算,画出零部件图和部件装配图。关键词:自动化;厨房磨刀机;磨损;磨削;退火;运动仿真;刀具;刀刃。Abstract In social science and technology progress of

6、various cutting tools mechanical parts design is an important part of the mechanical design, mechanical motion the institutions and component scheme designed to get only through parts of parts used for machining working drawing and components, it also assembly overall design of mechanical foundation

7、. Mechanical parts design of the main content includes: according to exercise scheme design and the overall design requirements, clear parts work required, performance, parameters etc, choose the structure configuration, components, such as material, the precision of failure analysis and work abilit

8、y calculation, draw the assembly parts drawing and components. Grinders machine should satisfy the requirement is decided by parts design, mechanical parts design should meet the requirements as required in the working ability, concrete strength, stiffness and life, wear resistance, heat resistance,

9、 the vibration stability and precision, etc.; In the required in the processing, assembling with good manufaturability and convenient maintenance; In economy mainly refers to the requirements of the lower production costs. In addition, meet noise control, anti-corrosion, no pollution and other envir

10、onmental protection requirements and safety requirements, etc. These requirements are often contain, and each other to comprehensive and integrated consideration. : solve the width of blade precision grinding Angle,; Solve the grinding process tools produced by thermal annealing that affect the serv

11、ice life of cutter the phenomenon; Solve the grinding process large noise problems, solve tool not only problem; clips The more important is to solve the semi-automatic, achieving a fully automated Mechanical parts design is an important part of the mechanical design, mechanical motion the instituti

12、ons and component scheme designed to get only through parts of parts used for machining working drawing and components, it also assembly overall design of mechanical foundation. Mechanical parts design of the main content includes: according to exercise scheme design and the overall design requireme

13、nts, clear parts work required, performance, parameters etc, choose the structure configuration, components, such as material, the precision of failure analysis and work ability calculation, draw the assembly parts drawing and components. Keywords: automation; Kitchen sharpener; wear; grinding; anne

14、aling; Motion Simulation,wolf; cut bridge 目录摘要IAbstractII目录III第1章 绪论11.1课题研究的意义11.2课题研究的现状11.3本章小结3第2章 磨刀机的总体设计方案42.1方案需要实现的总体功能要求及实现42.2本章小结6第3章 磨刀机主要机构和部件的技术设计73.1电动机的选取73.2减速器的选取93.3传动零件的设计计算113.4键联接的选择及校核计算203.5本章小结21第4章主要零件的工艺性设计224.1轴的加工过程与工艺分析224.2皮带的工艺性设计234.3本章小结23结论30参考文献31附件133附件250第1章 绪论

15、1.1课题研究的意义目前人们在家经常会碰到刀口不锋利,时间久了就会变钝,需要手工用磨刀石进行磨刀,这样既费时又费力,而且现在市面上的各种磨刀机往往不能满足各种刀具的打磨,现在随着社会的进步,刀具的种类也变的丰富而且也较复杂,功能单一,安全性,质量,等等达不到正常的水平,所以现在我们需要一种方便快捷的方法去磨刀,这就需要考虑各方面的要求,进而将现在的磨刀机更完善,而且简单操作,为了广大家庭使用方便,对于做工,价格等方面也需要能够让人们合理的接受,因为,设计一个新型的家用磨刀机,跟上生活节奏,使家庭感觉到高效使用。1.2课题研究的现状 在各大商场超市上卖的小型磨刀器,种类较单一,其运用两合金刀轮坡

16、度V型对口,形成一刀口缝,刀具在刀口缝来回移动,并要需要调整刀口缝大小 两面同时磨,刀具并不能很好的固定,往往会达不到效果 。图1-1操作不易掌握且磨出的刀刃不够锋利,并且刃面是平面,并不是光滑的弧面,刃面与其上没有平滑连接,看上去是一条弧线或直线,就是一个棱,对于特别薄的刀(片刀)有不美观,不光滑的样子。没有冷却水,产生高温容易刀口退火。电动的,家庭的一般不会买,太贵,用的少;不是电动的,质量不好,自动性能差,磨的效果也不好,还不如磨刀石好用,简单,只是费力,不卫生。目前基本上市场没有卖的了。 叫卖的抢剪子磨菜刀,用的是手动圆盘中粗砂轮和传统条形磨刀石,是人力磨刀,把一把刀刀刃坡度磨出来,甚

17、是费力艰难,砂轮上也未浇冷却水,产生高温容易刀口退火,而传统条形磨刀石上浇有水,仍保持刀的刚度和韧性,但也不卫生,也太落后了,没有现代感。 酒店、饭店和家里磨刀,普遍用传统条形磨刀石,关键是费力。 现在市场上存在的自动磨刀机归纳起来讲存在着以下几个普遍的缺点,一是,刀具的夹紧问题,V形槽虽然可以方便的将刀具放入,但它所留有的间隙是一定的,并不能保证不同厚度的刀都刚好贴紧在槽口里,太薄的刀需要人工手扶才能相对来说固定住,而且在磨削力的作用下很难保证固定,而一旦移动将影响磨削面的质量。二是,磨具的问题,市场上普遍采用的磨具是环形平面砂轮,砂轮虽然可以比较均匀的磨削,然而必须对砂轮倾斜一定的角度,对

18、于不同的刀具所需要磨制的刀刃倾斜度、宽度各不相同,若要实现对不同刀具的磨制要求必须经常调整砂轮的倾斜度,这需要不断将机器拆开,调整,装好,试磨,再调整,往复多次才能达到,费时费力不如利用这个时间人工磨制。三是,大部分产品缺少对刀具的冷却设备,由于刀具在与砂轮磨削过程中会出现高温退火现象,严重影响刀具的使用寿命。即使有的设备增加了水箱,但是由于冷却水加装以及排出的不方便,很容易造成碎屑随着水流进入机器内部影响机器的使用寿命。四是,这些产品采用的电动机大部分是串激式,而且转速很高,电机需点动使用,使用时需要一直按住开关但又不能长时间按住否则电机容易发热过度,在热保护装置的作用下很可能停止运转。(有

19、的产品在机器上明确表明使用时间不得超过三分钟)再者,电机转速过快又没有减速装置,势必砂轮转速很快这样磨削时的噪音非常大。五是,虽然这种类型的机器小巧,外表精美,然而内部结构却相当简单,实现的功能也非常单一,它只是通过电机带动砂轮旋转,磨削完全靠人工来回拉动进给,磨削厚度也单纯的依靠操作者的深入的力度决定。综合以上这些对现有产品的分析我们不难发现他们的问题所在,这也正是我们迫切需要解决的问题,本设计将着重从夹具,磨具,冷却水,全自动化等几个方面深入分析。1.3本章小结 随着人们生活水平的不断提高,人们的生活方式更趋于自动化,更注重卫生与健康,全自动厨房磨刀机的研制将解决人们生活做饭的最基本问题,

20、完全实现全自动化,安全快捷省时省力,尤其适用于酒店厨房等用刀频繁刀具数量多的场所,提高工作效率创造更高的效益。 第2章 磨刀机的总体设计方案2.1方案需要实现的总体功能要求及实现2.1.1总体功能要求 本设计旨在实现厨房刀具的自动化研磨过程,实现方便快捷的操作及加工过程,但同时磨削速度不能过快,否则容易产生较高的噪声。初步将磨削速度定为每分钟磨削100次,磨削速度为0.4米每秒,切削力为1 KN2.1.2功能的实现方法 (1)对于刀具夹不紧的问题,这里选择专用夹具对刀具进行夹紧?小巧的快速夹具(图2-1)。该夹具由专业夹具厂生产,可采取批量购买 图2-1 专用夹具 (2)对于砂轮磨削噪音大,角

21、度不便于调节的问题,这里采用专用磨具,采用与砂轮同材料的魔石(如图2-2),魔石与刀面接触部分(图中1)制成一定倾斜角度(角度较小,视刀刃的倾斜角度而定),这样在磨削过程中使得可以刀刃直接成型,而且魔石采用紧固螺栓(见后面图)固定装卸方便可以满足不同型号的刀的刃口需要。(3)对于魔石与刀刃在磨削过程中产生的热量使得刀口温度升 高进而引发的退火现象,本设计可以进行人工加水,并且自动排水,不会影响装置的工作。图2-2(4)对于自动化区别与市面上机器的重要特 点是磨削过程实现自动化, 图2-3现在的产品仍然需要采用人工手动扶持刀具,完全人工进给,力度方向的掌握对不同的人是一个难以掌握的问题,而且用力

22、过度很可能造成电机的停转。本设计准备完全克服这些缺点,首先完全实现自动化,安全方便,由1电动机通过联轴器2与减速器3连接,减速器通过联轴器4与小齿轮连接,小齿轮与大齿轮8配合,大齿轮通过轴带动5大半联轴器转动,连杆6一端固定在大半联轴器5上,随着5的转动连杆在滑块上实现来回往复运动,带动魔石磨削刀刃。 图2-4 1 电动机 2 联轴器 3 减速器 4联轴器 5 大端盖 6 连杆 7 轴称端盖 8 大齿轮 (5)对于切削速度的实现,选取普通电动机1440n/r,采用一级标准减速器,减速比为6再经过一对齿数比为1:2的齿轮传动将速度降为大约110次每分钟,带动磨石的滑杆连接在一个类似于半联轴器的圆

23、盘上,圆盘与大齿轮通过轴连接,并随大齿轮转动,与大齿轮同速。(6)由于考虑到该产品是厨房产品,工作地点位于相对狭小的厨房之中,所以产品的总体体积必须尽可能的小,同时产品价格不应过高,这样才能被普通家庭普遍接受。(7)最后需要对所画零件图进行装配成产品完整图,并进行运动仿真。2.2本章小结 综合以上七点因素,在接下来的设计中将着重实现这些方案的具体功能,并确定尺寸画出零件图,然后对零件图进行最终的装配,最后对装配图进行运动仿真。 第3章 磨刀机主要机构和部件的技术设计3.1电动机的选取3.1.1电动机类型和机构的选择 电动机的作用是将电能转化为机械能,电动机分为直流电动机和交流电动机两类,考虑到

24、家庭用电为220V交流电,所以电动机选择交流电动机。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机两类,其中异步电动机按照定子数的不同分为单相异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机具有结构简单,运行可靠,成本低廉等优点, 图3-1被广泛应用于工农业生产中,因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y系列的电动机。 因为该系列在满足功能需要的同时安装尺寸最小可以节省占地面积。该型号电机具有重量轻,噪声低,起动性能好,运行可靠,维护方便等特点。3.1.2确定电动机的功率: (1)传动装置的总效率: 0.96×0.992×0.97×0.

25、99× 0.86 3-1 (2)电机所需的工作功率:FV/1000 1000×0.4/1000×0.86 2.76KW 3-2 (3)确定电动机转速:大半联轴器的工作转速:120r/min 3-3 根据【1】表2.2中推荐的合理传动比范围,一级减速器的传动比26,单级圆柱齿轮传动比范围25,则合理总传动比的范围为430,故电动机转速的可选范围为×(430)×1204803600r/min符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min。由【1】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下:方案 电动机型号 额定功率 电动机转速(r/m

26、in) 传动装置的传动比KW 同转 满转 总传动比 带 齿轮1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.632 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和减速器的传动比,比较两种方案可知:方案1因电动机转速低,传动装置尺寸较大,价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。 (4)确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y100l2-4。其安装尺寸如下表所示: 表3-1其主要性能:额定功率:3KW,满载转速1440r/min,额定转矩2.2。3.1.3?计算总

27、传动比及分配各级的传动比(1)、总传动比:?1440/12012(2)、分配各级传动比:由【2】,取齿轮2(单级减速器36合理)12/26 3.1.4运动参数及动力参数计算、计算各轴转速(r/min)1440(r/min)1440/6240r/min240/2120r/min计算各轴的功率(KW)电动机的额定功率Pm3KW? 所以?3×0.98×0.992.9106KW2.9106×0.99×0.96?2.756KW2.756×0.99×0.992.701KW计算各轴扭矩(N?)TI9550×PI/nI9550×2

28、.9106/1440115.82N?m9550×2.756/240?102.5N?m9550×2.701/120?214.95N?m?3.2减速器的选取 由于电机转速过快,在电机与齿轮之间必须有减速器进行减速。减速器利用齿轮的速度转换器将电机的回转数减速到所需要的回转数,它主要是一种动力传达的机构。在当前用于传递动力与运动的机构中,减速机的应用非常广泛,可以说,几乎在各式机械的传动系统中都可以见到其踪影。从大动力的传输工作到小负荷、精确的角度传输都可以见到减速机的身影,而且在工业的应用上,减速机具有减速及增加转矩的功能,因此减速机广泛用在速度与扭矩的转换设备中。减速机的功用

29、主要有两个方面:一是降速同时提高输出的扭矩,扭矩的输出比列按电机的输出乘以减速比,但不能超出减速机的额定扭矩;二是减速同时降低负载的惯量,惯量的减少是减速比的平方,一般情况下电机都有一个惯量值。减速器通常分为直齿减速器、行星减速器、涡轮减速器和谐波减速器几类,然而行星减速器高昂的价格决定了此项设计不适合用行星减速器,涡轮减速器的传动比虽然较高但传动精度不高,而且这里也不需要很高的传动比,所以也不采用涡轮减速器,至于谐波减速器,虽然体积不大,精度很高但是柔性元件?柔轮的使用寿命有限,而且不耐冲击,它的刚性与金属件相比就比较差,所以也不采用谐波减速器。最后只剩下直齿减速器,直齿减速器又分为一级(低

30、级)减速器,二级减速器,三级减速器几类。综合功能、经济和体积等方面的考虑,一级减速器已经可以达到要求,所以这里采用一级减速器,参照文献(1)表16-1-31选择ZDY型中中心距a100的一款。减速器的尺寸详见下图: 图3-2其中减速器的传动比是63.3传动零件的设计计算3.3.1齿轮传动的设计计算1.选择齿轮材料及精度等级?类型及齿数 1)齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面的直齿圆柱齿轮2)小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45#钢,调质,齿面硬度220HBS;

31、根据指导书选7级精度。齿面精糙度R?1.63.2m3) 试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的; 4) 选取螺旋角。初选螺旋角=14° 2.按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算 按【1】式(10?9a)试算 :即3-41) 确定公式内的各计算数值 (1) 试选Kt=1.3(2) 由图10-30选取区域系数=2.433 (3) 由表10-7选取尺宽系数=1 (4) 由图10-26查得=0.75,=0.87,则=+=1.62 (5) 由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8Mpa 齿轮的解(6) 由图10-21d按齿面硬度查

32、得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa;大除疲劳强度极限Hlim2=550MPa; (7) 计算应力循环次数 =60j=60×240×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8 N2=N1/5=6.64×107 (3-5)(8) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95; KHN2=0.98 (9) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1,由【1】式(10-12)得 =0.95×600MPa=570MPa =0.98×550MPa=539MPa 2)

33、计算 (1) 试算小齿轮分度圆直径d1t,代人中较小的值。 149.75mm(2) 计算圆周速度:v 2.484m/s (3-6)(3) 计算齿宽b及模数 b 1×149.75mm149.75mm (3-7)9.9833(3-8) 齿高: h2.252.25×3.39mm22.43mm (3-9) 齿宽与齿高之比: b/h149.75/22.436.677 (3-10)(4) 计算纵向重合度:0.318××tan 0.3181.59 (3-11)(5) 计算载荷系数K 已知载荷平稳,所以取KA1 根据v0.68m/s,7级精度,由图10?8查得动载系数K

34、V1.11;由表10?4查的的计算公式和直齿轮的相同, 故1.12+0.181+0.6×1 1×1 +0.23×10 67.851.42 由表10?13查得1.36 由表10?3查得 1.4。故载荷系数 K 1×1.03×1.4×1.422.05 3-12 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径: 139mm (3-13)(7) 计算模数mm 3.74 (3-14)3.按齿根弯曲强度设计 由公式:m 3-151) 确定计算参数 (1) 计算载荷系数 K 1×1.03×1.4×1.361.96 (2)

35、 根据纵向重合度0.318tan1.59,从图10-28查得螺旋角影响系数=0。88 (3) 计算当量齿数 16.32 34.15 (3-16)(4) 查取齿型系数 由表10-5查得2.724; 2.172 (5) 查取应力校正系数 由表10-5查得1.569; 1.798 (6) 计算 500MPa ,380MPa, KFN10.95, KFN20.98 339.29Mpa, 266MPa (7) 计算大、小齿轮的 并加以比较 0.01260.01468 大齿轮的数值大。 2) 设计计算 m2.4 mm2.5 mm4.几何尺寸计算 1) 计算中心距 z1 32.9,取z130 z215 a

36、235.07mm 3-17 a圆整后取235mm 2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 arcos arccos13 度55分50秒 3-183) 计算大、小齿轮的分度圆直径300.00?.00? 3-19 4) 计算齿轮宽度 b 3-20;最后取B130? ; B235? 5) 结构设计 其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 3.3.2轴的设计计算?1、选择轴的材料确定许用应力选轴的材料为45号钢,调质处理。查2表13-1可知:?650Mpa,s360Mpa,查2表13-6可知:b+1bb215Mpa?0bb102Mpa,-1bb60Mpa2、按扭转从动轴设计强度估算轴的最小直径 单级齿轮减速器的低速

37、轴为转轴,输出端与联轴器相接, 从结构要求考虑,输出端轴径应最小,最小直径为: d 3-21?其中?查2表15-3可得,45钢取118 ,有前面计算知道2.756KW240r/min,所以代人上式算得18.34?考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准,取d20?3、齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩: T9550000 9550000×198582N 3-22齿轮作用力:?圆周力:Ft 2036N3-33?径向力:FrFt741N 3-34 4、轴的结构设计轴结构设计时,需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式,按比例绘制轴系结构草图。 (1)联轴器的选择?可采用弹性柱销联轴器

38、,查2表9.4可得联轴器的型号为GY型凸缘联轴器装配图如下图3-2所示: 图3-2 联轴器装配图 安装尺寸如下表3-2所示: 表3-2联轴器的安装尺寸 这里选用GY2型的凸缘联轴器,轴孔直径为20? (2)确定轴上零件的位置与固定方式?单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器,齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定,两端轴承靠套筒实现轴向定位,靠过盈配合实现周向固定?,轴通过两端轴承盖实现轴向定位,联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。 (3)确定各段轴的直径 将估算轴d20?作为外伸端直径d1与联轴器相配(如

39、图), 考虑联轴器用轴肩实现轴向定位,取第二段直径为d222?齿轮和左端轴承从左侧装入,考虑装拆方便以及零件固定的要求,装轴处d3应大于d2,取d328?,为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3,取d432?。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5 满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同4选择轴承型号.由1P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B19,安装尺寸D52,故轴环直径d532?5)确定轴各段直径和长度 段:d120?长度取L160?II段:d228?初选用6209深沟球轴承,其内径为22

40、?, 宽度为19?.考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20?,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为55?,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2?,故II段长: L2(2+20+19+55)96? III段直径d328? L3L1-L50-248? 段直径d432?长度与右面的套筒相同,即L420?段直径d532mm长度L519? 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L96?6按弯矩复合强度计算 求分度圆直径:已知d1150?求转矩:已知T2214.95N?m 求圆周力:FtFt 2.03N 3-35求径向力FrFrF

41、t? 2.03×0.741N 3-36因为该轴两轴承对称,所以:48? 轴承支反力:0.37N 3-37 1.01N 3-38由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为0.37×96÷217.76N?m3-39截面C在水平面上弯矩为:48.48N?m3-40 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取0.2,截面C处的当量弯矩: +2/2 51.632+0.2×198.582/265.13N?m 3-41 7校核危险截面C的强度 47.14MPa?-1b60MPa 3-42该轴强度足够。 3.3.3从动轴上的轴承的设计根据根据条件,轴承预计寿命 10

42、×300×1648000h 1由初选的轴承的型号为:?6209,?查1表14-19可知:d55?,外径D85?,宽度B19?,基本额定动载荷C31.5KN,?基本静载荷CO20.5KN,查2表10.1可知极限转速9000r/min(1)已知121.67r/min 两轴承径向反力:1083N 根据【1】P265(11-12)得轴承内部轴向力 (3-43)?则682N 2? 故任意取一端为压紧端,现取1端为压紧端 682N682N 3求系数x、y 0.63 0.63 (3-44) 根据【1】P265表(14-14)得e0.68 0.63e?所以?100.63e所以14计算当量载

43、荷、根据【1】P264表(14-12)取1.5 根据【1】P264(14-7)式得 1.5×1×1083+01624N 1.5×1×1083+01624N(3-45)5轴承寿命计算 ?故取p1624N 深沟球轴承3 根据手册得6209型的Cr31500N 由课本P264(14-5)式得 3-46998953h48000h预期寿命足够 3.4键联接的选择及校核计算 1.根据轴径的尺寸,由1中表12-6 高速轴主动轴与V带轮联接的键为:键8×36?GB1096-79 大齿轮与轴连接的键为:键?14×45?GB1096-79 轴与联轴器的键

44、为:键10×40?GB1096-79 2.键的强度校核?大齿轮与轴上的键?:键14×45?GB1096-79 b×h14×9,L45,则LsL-b31?工作面上压力的合力为: (3-47) 取xy 挤压强度: ?56.93125150MPa(3-48)因此挤压强度足够 剪切强度: ?36.60120MPa 3-49 因此剪切强度足够 键8×36?GB1096-79和键10×40?GB1096-79根据上面的步骤校核,并且符合要求。 3.5本章小结本章的主要内容是对减速器,齿轮,轴,轴承,键,联轴器等零部件进行了尺寸分析计算以及校核,通

45、过该过程,可以最终确定零件的尺寸及可靠性,为接下来的绘制零件图及装配图提供了依据。第4章主要零件的工艺性设计4.1轴的加工过程与工艺分析(1)加工阶段的划分 由于轴是多阶梯带键槽的零件,切除大量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时,一定要粗精分开,先粗后精。 粗加工开始前先准备毛坯并正火;粗加工阶段为切断面钻中心孔、粗车外圆;半精加工阶段是半精车外圆,各辅助表面(键槽、花键、螺纹等)的加工与表面淬火;精加工阶段是主要表面(外圆表面与锥孔)的精加工。(2)定位基准的选择 轴类零件的定位基准,尽管采用两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹等表面的设计基准都是轴线,采用两中心孔定

46、位,既符合基准重合原则,又符合基准统一原则。轴类零件的定位基准,最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目,而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且,由于多数工序都采用中心孔作为定位基准,能最大限度地加工出多个外圆和端面,这也符合基准统一原则。 但下列情况不能用两中心孔作为定位基面。粗加工外圆时,为提高工件刚度,则采用轴外圆表面为定位基面,或以外圆和中心孔同作定位基面,即一夹一顶。当轴为通孔零件时,在加工过程中,作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面,

47、工艺上采用以下3种方法。当中心通孔直径较小时,可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度内锥面来代替中心孔。当轴有圆柱孔时,可采用1:500锥度的锥堵;当轴孔锥度较小时,取锥堵与工作两端定位孔锥相同。当轴通孔的锥度较大时,可采用带锥堵的心轴,简称锥堵心轴综上所述,空心主轴零件定位基准的使用与转换,大致采用这样的方式:开始时以外圆作粗基准铣端面钻中心孔,为粗车外圆准备好定位基准。粗车外圆又为深孔加工准备好定位基准,钻深孔时采用一夹一托的装夹方式,之后即加工好前后锥孔,以便安装锥堵,为半精加工和精加工外圆准备好定位基准。终磨锥孔之前,必须磨好轴颈表面,以便用支承轴颈定位来磨锥孔,从而保证精度。(3)

48、工序顺序安排安排轴加工工序的顺序时应注意如下几点:基准先行 机械加工工艺安排时,总是先加工好定位基准面,使零件便于定位和加紧。主轴加工业总是首先安排铣端面钻中心孔,以便为后续工序准备好定位基准。深孔加工的安排 为了安排中心孔能够在多道工序中使用,希望深孔加工安排在最后。但深孔加工属粗加工,余量大,发热多,变形也大,会使得加工精度难以保持,故不能放到最后。一般深孔加安排在外圆粗车之后,以便有一个较为精确的轴颈作为定位基准用来搭中心架,这样加工出的孔也容易保证主轴均厚均匀。为先外后内与先大后小先加工外圆,再以外圆定位加工内孔。如上述主轴锥孔安排在轴颈精磨之后再进行精磨;加工阶梯外圆时,先加工直径较

49、大的,后加工直径较小的,这样可避免过早地削弱工作的刚度。加工阶梯深孔时,先加工直径较大的,后加工直径较小的,这样可以便于使用刚度较大的孔加工工具。次要表面加工的安排 主轴上的化建、键槽、螺纹等表面加工,通常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。如果精车前就铣出键槽,精车时因断续切削而易产生振动,既影响加工质量,又容易损坏刀具,也难以控制键槽的深度。这些加工也不能放到主要表面精磨之后,否则会破坏主要表面已获得的精度。(4)热处理工序的安排 轴需进行调质处理时,应放在粗加工后,半精加工前进行。如采用锻件毛坯,必须首先安排退火或正火处理。如轴毛坯为热轧钢,可不必进行正火处理。(5)主要工序加

50、工方法外圆的加工 外圆车削是粗加工和半精加工外圆表面应用最广泛的加工方法。成批生产时采用转搭车床、数控车床;大量生产时,采用多刀半自动车床、液压仿形半自动车床等。磨削是外圆表面主要的精加工方法,适于加工精度高、表面粗糙度值较小的外圆表面,特别适用于加工淬火钢等高硬度材料。当生产批量较大时,常采用组合磨削、成形砂轮磨削及无心磨削等高效磨削方法。螺纹的加工为了保证螺纹大径的精确,在螺纹加工前,在外圆的时候应多削0.1-0.3mm。在加工螺纹的时候,轴转速和进给都不能太大,背吃刀量也应当逐渐减小。在螺纹加工的最后一步,应重复多走一次,这样螺纹加工完后会更光滑一些。槽的加工槽在轴类零件经常的遇见,槽的

51、加工应特别注意转速和进给的调整,实际的转速和进给要根据零件的材料和刀子的质量而定4.2皮带的工艺性设计(一)工艺过程分析带传动皮带传动特点优点和缺点:结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合;传动平稳无噪声,能缓冲、吸振;过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用;不能保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等.齿轮传动的特点:能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;传递的功率和速度范围较大;结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;传动效率高,使用寿命长;齿轮的制造、安装要求较高,过载时起不到保护.齿轮材料一般是铸铁等4.3本章小结机械加工工艺过程是机械产品生产过

52、程的一部分,是直接生产过程,其原因是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件,使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能,成为合格零件的生产过程。本章主要规定了轴类零件和齿轮在生产过程中的工艺过程。结论 本文设计的内容是厨房磨刀机,其主要功能是实现在厨房中对刀具的全自动磨削过程,以克服刀具钝化带来的不便。 本设计与现有产品的明显区别在于实现完全的自动化,安全可靠,不会因为操作上的小问题而导致机器的损坏,同时,可以节省操作时间,尤其适合酒店饭店等用刀较多的场合,另外,本产品还具有低噪音的优点,更适合家庭使用。 对刀刃的具体磨削采用的是磨石材料,通过对材料形成一定斜面对刀实现直接成型磨削,使得刃口平滑均匀。