8、初定带的节线长度L0p及其齿数zb,由Lop≈2a0+π/2(d1+d2)
+
=1001mm,选取较接近的值则节线长度Lp=980.18mm,则齿数zb=208。
9、实际中心距a,中心距可调整a≈a0+
=290mm。
10、带宽bs≥
=25.82,Fc=mbv2,其中小带轮啮合齿数系数Kz=1.00,由表12-1-67查得代为带宽的许用拉力Fa=5N/mm,带的单位宽度、单位长度的质量mb=1.8
10-3Kg.mm-1.m-1。
11、作用在轴上的力Fr=Pd/v
10-3=378.44N。
根据上表5.3数据可以查得应该选用m×zb×bs(模数×齿数×带宽)=1.5×208×30(mm),其节线长Lp=980.18mm的同步带。
图5.2同步带尺寸参数
5.3对渐开线标准直齿圆柱齿轮3、4的设计
用标准齿轮传动设计简单,使用方便,互换性好。
参照《机械设计手册——机械传动》得渐开线圆柱齿轮传动的参数选择。
根据其不发生根切的最小齿数zmin=2ha*/
=17和传动比i34=i2=2.5要求,拟定直齿轮3、4的参数。
a、初选中心距:
取初始标准安装中心距a=65mm。
b、模数、传动比及中心距确定:
(数据和公式来源:
《机械原理》第十章齿轮
机构及其设计表10-1、10-2)。
由《机械设计手册——机械传动》第一章表13-1-3查得:
在一般动力传动中,模数m不应小于2mm。
根据《机械原理》第十章表10-1中取第一系列模数m=2mm。
齿轮8、9的传动比i34=u1=z4/z3=2.5
则由中心距公式a=(z4+z3)m/2,得齿数z8=18.57,z2=46.43
取整后取z3=18,z4=45
则实际标准安装中心距为a=(z3+z4)m/2=63mm
则齿轮1、2的实际传动比i12=u2=z4/z3=45/18=2.5
可得标准支持圆柱齿轮3、4的参数结果如下:
ha*=1c*=0.25
模数:
m3=m4=2mm
啮合角:
α=20°
齿顶高:
ha3=ha4=ha*m=2mm
齿根高:
hf3=hf4=(ha*+c*)m=2.5mm
齿顶圆直径:
da3=(z3+2ha*)m=40mm,da4=94mm
齿根圆直径:
df3=(z3-2ha*-2c*)m=31mm,df4=85mm
基圆直径:
db3=d3cosα=33.83mm
db4=84.57mm
齿距:
p=πm=6.28mm
基圆齿距:
pb=pcosα=5.90mm
齿厚:
s=πm/2=3.14mm
齿槽宽:
e=πm/2=3.14mm
标准中心距:
a=m(z3+z4)/2=63mm
r3=mz3/2=18mm
r4=mz4/2=45mm
ra3=r3+ha*m=20mm
ra4=r4+ha*m=47mm
αa3=arccos(r3cosα/ra3)=arccos(18cos20°/20)=32.25°
αa4=arccos(r4cosα/ra4)=arccos(45cos20°/47)=25.88°
故两齿轮的重合度:
ξα=[z3(tanαa3-tanα)+z4(tanαa4-tanα)]/2π
=[18(tan32.25°-tan20°)+45(tan25.88°-tan20°)]/2π
=1.63>1,
故所选齿轮满足要求。
5.4直齿锥齿轮5、6、7、8的设计
本设计采用直齿锥齿轮传动,一方面起到了换向的作用,另一方面,锥齿轮传动具有以下主要特点:
1、齿形简单,制造容易,成本较低。
2、承载能力较低。
3、轴向力较小,且方向离开锥顶。
图5.3锥形齿尺寸参数
对于锥齿轮5和6的传动,其传动比为i56=4,对于锥齿轮,其不发生根切的最少齿数为zmin=2ha*×cosδ/sin2a,通常小齿轮的齿数为z=16~30,在此,根据结构强度的要求:
初选锥齿轮5的分度圆直径为36,按照模数第一系列标准选取m=2,则可得锥齿轮5的齿数z5=36/2=18,则锥齿轮6的齿数为z6=i56×z5=72。
则其他相关参数计算如下:
齿顶高系数:
ha*=c*=0.25
分锥角:
δ5=arctan(z5/z6)=14°
δ6=90°-δ5=76°
齿顶高:
ha=ha*m=2mm
齿根高:
hf=(ha*+c*)m=2.5mm
分度圆直径:
d5=m5z5=36mm
d6=m6z6=144mm
齿顶圆直径:
da5=d5+2hacosδ5=39.88mm
da6=d6+2hacosδ6=144.97mm
齿根圆直径:
df5=d5-2hfcosδ5=31.15mm
df6=d6-2hfcosδ6=142.79mm
锥距:
R=d1/2sinδ1=74.22mm
齿根脚:
tanθf=hf/R=0.0337
顶锥角:
δa5=δ5+θf=15.93°
δa6=δ6+θf=77.93°
根锥角:
δa5=δ5-θf=12.07°
δa6=δ6-θf=74.07°
顶隙:
c=c*m=0.25
分度圆齿厚:
s=πm/2=3.14
当量齿数:
zv5=z5/cosδ5=18.55
zv6=z6/cosδ6=297.62
齿宽:
B≤R/3=24
αva5=arccos
=31.98°
αva6=arccos
=21.03°
端面重合度:
ξα=[zv5(tanαva5-tanα)+zv6(tanαva6-tanα)]/2π=1.54>1
故直齿锥齿轮5、6满足传动要求。
对于锥齿轮7和8,我们以上面同样的方法可以得到其相关数据。
初选直齿锥齿轮7的分度圆直径为100mm,7、8的传动比为i=1,按照第一系列标准选择直齿锥齿轮7和8的模数均为4,z7=100/4=25,z8=z5×i=25。
分锥角:
δ7=arctan(z7/z8)=45°,δ8=90°-δ7=45°
齿顶高:
ha=ha*m=4mm
齿根高:
hf=(ha*+c*)m=5mm
分度圆直径:
d7=m7z7=100mm
d8=m8z8=100mm
齿顶圆直径:
da7=da8=d7+2hacosδ7=101.414mm
齿根圆直径:
da7=da8=d7-2hfcosδ7=98.23mm
锥距:
R=d2/2sinδ2=70.71mm
齿根脚:
tanθf=hf/R=0.07071mm
顶锥角:
δa7=δa8=δ7+θf=49.045°
根锥角:
δa7=δa8=δ7-θf=40.96°
顶隙:
c=c*m=1mm
分度圆齿厚:
s=πm/2=6.28mm
当量齿数:
zv7=zv8=z7/cosδ7=35.36
齿宽:
B≤R/3=23mm,αva7=αva8=arccos
=25.08°
端面重合度:
ξα=[zv7(tanαva7-tanα)+zv8(tanαva8-tanα)]/2π=1.17>1
故所选直齿锥齿轮5、6满足传动要求。
表5.4各锥齿轮模数和齿数
序号
模数m
齿数z
锥齿轮5
2
18
锥齿轮6
2
72
锥齿轮7
4
25
锥齿轮8
4
25
5.5对渐开线标准直齿圆柱齿轮8、9的设计
用标准齿轮传动设计简单,使用方便,互换性好。
1、参照《机械设计手册——机械传动》得渐开线圆柱齿轮传动的参数选择。
根据其不发生根切的最小齿数zmin=2ha*/
=17和传动比i89=i总/i1=10要求,拟定直齿轮8、9的参数。
a、初选中心距:
取初始标准安装中心距a=140mm
b、模数、传动比及中心距确定:
(数据和公式来源:
《机械原理》第十章齿轮机构及其设计表10-1、10-2)按经验公式,m=(0.016~0.0315)a=(0.016︿0.0315)×140=2.24~4.41
根据《机械原理》第十章表10-1中取第一系列模数m=3mm。
齿轮9、11的传动比i=u1=z11/z9=4
则由中心距公式a=(z11+z9)m/2,得齿数z9=18.67,z11=74.67
经取整后取z9=18,z11=72
则实际标准安装中心距为a=(z9+z11)m/2=135mm
可得标准直齿圆柱齿轮8、9的参数结果如下
模数:
m9=m11=3mm。
啮合角:
α=20°
齿顶高:
ha9=ha11=ha*m=3mm
齿根高:
hf9=hf11=(ha*+c*)m=3.75mm
齿顶圆直径:
da9=(z9+2ha*)m=60mm,da11=222mm
齿根圆直径:
df9=(z9-2ha*-2c*)m=46.5mm,df11=208.5mm
基圆直径:
db9=d9cosα=50.74mm,db9=202.97mm
齿距:
p=πm=9.42mm
基圆齿距:
pb=pcosα=8.85mm
齿厚:
s=πm/2=4.71mm
齿槽宽:
e=πm/2=4.71mm
标准中心距:
a=m(z11+z9)/2=135mm
r9=mz9/2=27mm
r11=mz11/2=108mm
ra9=r9+ha*m=30mm
ra11=r11+ha*m=111mm
αa9=arccos(r9cosα/ra9)=arccos(27cos20°/30)=32.25°
αa11=arccos(r11cosα/ra11)=arccos(108cos20°/111)=23.89°
故两齿轮的重合度:
ξα=[z9(tanαa9-tanα)+z11(tanαa11-tanα)]/2π
=[18(tan32.25°-tan20°)+72(tan23.89°-tan20°)]/2π
=1.67>1
故所选齿轮满足要求。
5.6对刀长的设计
由已知条件糕点切片长度(亦即切片高)范围:
5~80mm及切刀切片时最大作
用距离(亦即切片宽度方向):
300mm得知:
根据运动循环图作得刀切割的示意图,得输送带与锥齿轮8之间的距离为92mm>80mm,不至蛋糕与锥齿轮8发生干涉,由于刀是做圆周运动,通过CAD作图可以得到:
刀长L≥156.77mm,糕点的最大宽度为300mm,刀切割过的角度为135°。
故拟定刀的长度L=160mm>156.77mm,满足使用条件。
5.7对槽轮机构的设计和计算
图5.4槽轮机构结构和尺寸
图5.5切刀结构和尺寸
由机械传动系统图4.1所示,我们根据前面的齿轮设计得到槽轮的相关数据:
槽数:
Z=4
根据图4.1及各构件尺寸得槽轮中心距,并将摩擦轮尺寸考虑进去得:
L>18+40+100+92-135=115mm取L=130mm
从动轮运动角:
2β=360°/Z=90°
主动轮运动角:
2α=360°-2β=90°
从动轮轴心到槽口长度:
O2A=Lcosβ=91.92mm
主动曲柄长度:
R1=O1A=Lsinβ=91.92mm
滚子半径:
r3≈R1/6=91.92/6=15.32mm,取15mm
锁止弧半径:
RH≤O1A-r3-h=91.92-15-(0.6~0.8)×15
=64.92mm~67.92mm,取65mm
主动轮上锁止弧所占角度,以O1A为起始线两边各α角中无锁止弧。
槽轮上槽口至槽底深:
LS=O2A-(L-O1A)+r3+△
=91.92-(130-91.92)+15+△
=(68.84+△)mm式中△是预留的间隙。
周期:
T=3s
从动轮运动时间:
td=α×T/π=(1/2-1/Z)T=T/4=0.75s
从动轮停歇时间:
tj=T-td=2.25s
总结
在设计过程中,遇到了很多问题,比如传动机构、执行机构的知识,而我所学也只不过是沧海一粟罢了,需要老师的指导和自己在图书馆或是网上查阅资料。
在设计过程中一些必要的公式和内容,更是无从下手,其中的一些内容不只是靠书本的知识就可以掌握完成的,我在设计的时候往往只注意到局部的设计而没有全面的考虑整体的设计。
在本次机械设计过程之中,对于机构整体的设计花费了很多精力,让我修改了很多遍。
如在进行传动机构设计中,我查找了很多资料,每一步设计都是要进行分析,而且都是相互联系的。
在设计中,自知自己的专业知识不够硬,没能够把切糕机的模型图完整的画出来,这是设计中最不足的地方。
本次课题主要是切糕机设计。
利用了圆周运动与直线往复运动的结合,并对其作了进一步改进。
本次设计的切糕机样式美观、大方。
另本次设计的切糕机可以使得切刀和糕点的相互运动更能够完美的相互配合,使切糕机应用得更加的广泛和和灵活。
切糕机可以加工一切(包括软硬)的各种糕点,大大提高了产品的生产效率,从而提高了生产力水平。
降低了由前几代切糕机所生产出来的废品率,从而节约了资源,也节约了人力,物力,为社会创造了更多的财富。
一台切糕机机器是由若干个零部件组成的,并按一定的形式把它们组装起来,本次设计的切糕机里面涉及到许许多多的零部件,它们有电动机,主轴,皮带轮,齿轮机构,齿轮齿条机构,轴承,直齿圆柱齿轮,机架的整体设计等。
任何一台机器或一个零部件都是由若干零件按一定的装配关系和设计、使用要求装配而成的。
切糕机的零部件设计出来还是没有用的,我学机械的,设计的是装配零件整体,在设计的时候,还要考虑好怎样去把这些已经设计好的零部件,一件一件的把它们按照已经设计,规划好的次序把它们组装起来。
所以在画装配图时候,要把它们组装起来成为一个机器的整体,画装配图组装零件,首先考虑这个零部件装在哪里,确定好位置之后再考虑怎么装。
在组装零部件的时候,考虑到几种联接,第一就是螺纹联接,第二是键连接,键连接又分为平键联接和花键联接,我设计的时候大多用的是平键连接,在设计轴承的时候大多用的是带轴瓦的带座轴承,因为它的结构简单,组装方便,而且很牢固,因为带座轴承固定时候,只要用螺栓螺母拧紧锁死就可以了。
当然还可以选用焊接,但我个人认为选用焊接不可靠,不牢固。
参考文献
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北京航空航天大学出版社,2013.
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