甘蔗切断机讲述文档格式.docx

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包括原动机的功率、转矩、转速等特性，以及原动机所能适应的工作环境。

应使原动机的机械特性与工作机械的负载特性相匹配。

3.进行经济性的比较。

当同时可用多种类型的原动机进行驱动时，经济性的分析是必不可少的，包括能源的供应和消耗、原动机的制造、运行和维修成本对比等。

由于本次设计中电动机的功率和转速已给出，所以在产品设计出来后，再对原动机进行选择校核。

方案一：

采用机构:

切刀往复运动：

曲柄滑块切刀运动机构

甘蔗间歇运动：

槽轮甘蔗运动机构

（1）切刀的往复运动我们用曲柄滑块机构实现，刀装在滑块上当曲柄进行圆周运动可以带动刀的往复运动，另外，采用图示的偏置曲柄滑块机构有急回运动特性，可使刀在向下运动即切甘蔗时速度加快，从而使切口光滑。

（2）甘蔗的间歇运动我们采用槽轮实现。

（3）当滑块向上运动即刀向上运动时，槽轮运动带动甘蔗的移动，当滑块向下运动即刀向下运动时，槽轮静止即甘蔗静止，进行切割。

方案I简图

方案二：

采用机构：

凸轮切刀运动机构

槽轮甘蔗机构

（1）切刀的往复运动我们采用凸轮机构，利用杠杆定理，当推杆行程增大时，刀具切割甘蔗，当推杆到达最高点时刀具到达最低点，当推杆行程减小时刀具上升。

（2）甘蔗歇运动我们采用槽轮机构实现。

（3）槽轮静止时推杆向上运动，槽轮运动时推杆向下运动，利用此规律可根据反转法计算确定凸轮的形状。

案II简图

方案三

切刀旋转运动：

齿轮传动带动切刀旋转

槽轮运送甘蔗机构

方案Ⅲ

凸轮切刀运动机构

切刀旋转运动

切刀往复直线运动

优劣势

结构简单

传动稳定

结构过于复杂，较难制造和计算

我们决定采取甘蔗相对固定，切刀选用齿轮传动的旋转切割方式，现取用型号为TCBP90L-61100WB3，功率为1.1kw，转速n=1440r/min的电机。

动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。

因为该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，在经一个V带传动能减小振动带来的影响后连接一级圆柱齿轮减速器，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

2.执行机构的设计

执行机构功能原理设计主要是通过创造性思维过程确定其功能原理或工艺动作，为执行系统的机构结构提供依据。

一般分为三步：

1．功能分析。

尽量全面地分析与产品相关的各种因素，准确、简明描述功能，使功能原理设计思路开阔，不受任何限制，以确定产品的总共能目标。

2．功能分解。

对一般较复杂的机械系统来说，难以直接求得满足总功能的原理解，所以要把总共能进行分解，分解到直接求解的基本功能，即功能元。

并且，可用树状功能关系图来表示，为以后进一步设计带来方便。

机械系统的常见基本功能有以下几种：

变换功能、缩放功能、结合与分离功能、储存与释放功能、传导与离合功能。

3．功能求解。

先对功能元求解，主要是确定具体的技术原理、合适的工艺动作或运动规律。

再利用形态矩阵将功能元和其解进行有序排列，它们的各种组合结果即为执行系统总功能的系列解。

再对这一系列的解进行初步评价，得出可行初步方案。

因为切断机为一般工作机器，转速不高，故选用轮传动，传动比使两片刀片不停旋转切割甘蔗，因为甘蔗切断机要求实现两个执行动作：

甘蔗的直线间歇运动和切刀的旋转运动。

所以电机启动后，两把切刀连续旋转，同时进行甘蔗的进运动，当送进停止（甘蔗停止）后，第一把切刀切割甘蔗，切割完成后，进行甘蔗的第二次送进运动，送进停止后，第二把切刀切割甘蔗，切割完毕后，完成一次循环。

1）选择电动机的类型

按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。

原始数据：

数据编号

（一）

（二）

（三）

（四）

运送带工作拉力F/N

1200

1300

1500

1800

2000

2100

2200

2300

2500

2600

2700

2900

3100

3200

3300

3500

运输带工作速度v/（m/s）

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

卷筒直径D/mm

160

180

200

220

240

260

280

300

320

350

1.传动装置总体设计方案

本组设计数据：

第三组数据：

运送带工作拉力F/N2300。

运输带工作速度v/（m/s）0.8。

1）外传动机构为V带传动。

2）减速器为一级展开式直齿齿轮减速器。

因为电动机的型号为TCBP90L-61100WB3经查功率P=1.1

转速是n=1440r/min

而要求的生产率是60段/min

所以切到处齿轮的转速n1=30r/min，

总传动比i=1440r/min÷

30r/min=48

2）选择电动机的容量

工作机的有效功率为从电动机到工作机传送带间的总效率为

η=η1*η2*η3=0.88

可知切刀处功率P1=η*P=0.88*1.1kw=0.97kw

由P=FV=/1000

V=πd1n1、60*1000

由《机械设计课程设计指导书》可知：

：

V带传动效率0.96：

齿轮传动效率0.97（7级精度一般齿轮传动）

3.传动机构的选择与比较

1铰卷式平顶链。

主要特点：

由带铰卷的链板和销轴两个基本零件组成，形成连续的平顶面，可避灌装容器的磕绊碰翻，易于保持清洁。

⑵V带传动。

当量摩擦系数大，工作面与轮槽粘附性好，传动比较大，结构紧凑，能传递较大功率。

V带是无接头的传动带，所以传动较平稳，是带传动中应用最广的一种传动。

普通V带是一种横断面为梯形的环形传动带，它适用于小中心距的动力传动，可通过增加带的长度以适应中心距较大的工作条件。

带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无声。

过载时将引起带在带轮上打滑，因而可以起到保护整体的作用。

精密度低，不像啮合传动那样严格，维护方便，无需润滑。

2圆柱齿轮传动。

传动功率范围大，传动速度范围大；

瞬时传动比恒定，传动平稳，准确可靠，可实现较大传动比。

4.机械运动简图

1——V带传动运输带

2——电动机

3——一级圆柱齿轮减速器

4——联轴器

5——槽轮机构

6——涡轮蜗杆

7——切刀

5.传动设计计算

基本传动数据计算

分配传动比

分配传动装置的传动比

上式中i0、i1分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。

初步取i0=2，则减速器的传动比为

c）分配减速器的各级传动比

按展开式布置，查阅有关标准，取i11=6.4，则i22=5。

（注以下有i1代替i11，i2代替i22）

3.1.2计算机构各轴的运动及动力参数

a）各轴的转速ⅠⅡⅢ

Ⅰ轴

Ⅱ轴

Ⅲ轴

b）各轴的输入功率

c）各轴的输入转矩

电动机输出转矩

⑴V带传动计算

由设计可知：

V带传动的功率为1.1kw，小带轮的转速为1440r/min，大带轮的转速为720r/min。

查表可知工况系数取KA=1.5，Pc=1.5×

1.1=1.65kw。

根据以上数值及小带轮的转速查相应得图表选取A型V带。

带轮基准直径：

查阅相关手册选取小带轮基准直径为d1=100mm，则大带轮基准直径为d2=2×

100=200mm

带速的确定：

中心矩、带长及包角的确定。

由式

0.7（d1+d2）<

a0<

2（d1+d2）可知：

0.7（100+200）<

2（100+200）得210〈a0〈600

初步确定中心矩为a0=400

根据相关公式初步计算带的基准长度：

查表选取带的长度为1250mm

计算实际中心矩：

取386mm

验算小带轮包角：

确定带的根数：

查表知p1=0.97Δp1=0.11ka=0.965kl=0.93则

取Z=4

张紧力

查表q=0.10kg/m

作用在轴上的载荷：

⑵齿轮传动的计算

第一级齿轮传动设计

选材料、确定初步参数

1）选材料小齿轮：

40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS

大齿轮：

45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS

2）初选齿数取小齿轮的齿数为20，则大齿轮的齿数为20×

6=120

3）齿数比即为传动比

4）选择尺宽系数ψd和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取ψd=0.6

初估小齿轮直径d1=60mm，则小齿轮的尺宽为b=ψd×

d1=0.6×

60=36mm

5）齿轮圆周速度为：

参照手册选精度等级为9级。

6）计算小齿轮转矩T1

6.带轮结构与尺寸零件图

结束语

本次设计的是一种结构比较简明实用的甘蔗切断装置，该装置的特点是价格低廉，节省空间，维修方便。

该切断机是采用电动机经一级带传动和一级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,旋转刀片在机座的滑道中作旋转运动,使刀片相错而切断甘蔗，其结构尽可能的简单。

在设计中，我尽可能的采用通用部件，从而使设计周期缩短，成本降低。

设计过程中，我主要考虑了机器的性能以及经济性，在保证其完成工作要求的前提下，尽可能的提高其性价比。

这是我们第一次搞这样的综合性的设计，所以设计中难免会出现一些漏洞或不足之处，如一些结构的设计，标准件的选用或一些经济性上的构思可能有欠妥当，造成一些不必要的浪费，敬请老师给予批评和指正。

通过这次设计，使我的综合考虑问题的能力得到了提高，而且通过综合的运用机械知识，使自己的专业水平得到了很大的进步。

够已经能初步的将理论知识运用到实践中去，为以后的工作打下良好的基础。

参考文献

[1]吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册（第3版）[M]高等教育出版社2008

[2]申永胜.机械原理教程[M]清华大学出版社2003

[3]张友忱，赵芸芸.机械设计[M]化学工业出版社2011