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徐州工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
機電工程 學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)
設(shè)計（論文）題目 手動穿串機
INSERTTING MECHANE MANUALLY
學(xué) 生 姓 名 張楠
班 級 04機本4班
起 止 日 期2008.2.25至2008.6.2
指 導(dǎo) 教 師 劉文君
教研室主任 張元越
發(fā)任務(wù)書日期 2008年 2月 25日
1.畢業(yè)設(shè)計的背景：
畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)我們理工科學(xué)生的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)
，它是在我們學(xué)完了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課后，并在一些課程設(shè)計基礎(chǔ)上，
到工廠進(jìn)行參觀實習(xí)，搜集原始資料之后，進(jìn)行的一次大規(guī)模基本知識和基本技能的
全面的、系統(tǒng)的設(shè)計。
穿串到目前為止都是用手工穿制的，速度慢，工作效率低，直接影響產(chǎn)量。我們
迫切需要解決這一難題。
2.畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容和要求：
主要研究內(nèi)容：通過手動操作方式將制作仿制羊肉串的兩個面團(tuán)（尺寸為Φ6mm×
40mm）穿插在竹簽（尺寸為Φ2mm×100mm）上，一次穿插60串，要求操作靈活，機
器體積小。
基本要求：1．完成整體方案的設(shè)計；
2．畫出相應(yīng)的裝配圖和零件圖；
3.不少于20000字的說明書；
4．不少于5000字的翻譯；
3.主要參考文獻(xiàn)：
[1]《實用機械設(shè)計手冊》編寫組．《實用機械設(shè)計手冊》；機械工業(yè)出版社2007
[2] 馮辛安主編 《機械制造裝備設(shè)計》 北京·北京機械工業(yè)出版社 2006.1
[3] 許鎮(zhèn)宇主編《機械零件》北京：人民教育出版社，2006
[4] 中國機械工程學(xué)會 中國機械設(shè)計大典編委會編《中國機械設(shè)計大典②③》南
昌·江西科學(xué)技術(shù)出版社 2005.1
[5] 張裕中 主編,臧其梅 副主編 《食品加工技術(shù)裝備》 中國輕工業(yè)出版社2005
[6] 周開勤主編《機械零件手冊》第四版。2004
[7] 嚴(yán)計寬主編《機械振動隔離技術(shù)》上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社。2004
4.畢業(yè)設(shè)計(論文)進(jìn)度計劃(以周為單位)：
起 止 日 期
工 作 內(nèi) 容
備 注
第1周
第2周
第3周
第4周
第5周
第6周
第7周
第8周
第9周
第10周
第11周
第12周
第13周
第14周
布置畢業(yè)設(shè)計題目，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計調(diào)研
布置畢業(yè)設(shè)計題目，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計調(diào)研
收集相關(guān)資料。完成開題報告
初步構(gòu)設(shè)各種方案
對設(shè)計方案進(jìn)行修改，確定設(shè)計方案
計算確定各零件基本尺寸
計算確定各零件基本尺寸
完成裝配圖草圖的繪制
繪制總裝配圖
繪制總裝配圖
繪制零件圖
繪制零件圖
翻譯英文資料
編寫設(shè)計說明書
教研室審查意見：
室主任
年 月 日
學(xué)院審查意見：
教學(xué)院長
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課 題 名 稱： 手動穿串機
INSERTTING MECHANE MANUALLY
學(xué) 生 姓 名：
指 導(dǎo) 教 師：
所 在 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專 業(yè) 名 稱： 機械設(shè)計制造及其自動化
說 明
1．根據(jù)《徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，學(xué)院教學(xué)院長批準(zhǔn)后實施。
2．開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。
3．畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。
4．本報告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。
5. 課題類型填：工程設(shè)計類；理論研究類；應(yīng)用（實驗）研究類；軟件設(shè)計類；其它。
6、課題來源填：教師科研；社會生產(chǎn)實踐；教學(xué)；其它
課題
名稱
手動穿串機
課題來源
D．其它
課題類型
A．工程設(shè)計類
選題的背景及意義
到目前為止，在工業(yè)現(xiàn)場，穿串絕大多數(shù)都是用手工完成的，速度慢工作效率低，直接影響產(chǎn)量。我們迫切需要解決這一個難題。
隨著一些廠家研制出自動穿串機械。在很大程度上解決了上述問題。但是，自動穿串機都存在著體積大，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點。僅僅適用于一些規(guī)模較大的食品生產(chǎn)廠家。
所以我力圖開發(fā)出一種體積小、成本低，結(jié)構(gòu)簡單的穿串機械。
研究內(nèi)容擬解決的主要問題
本文開發(fā)出了一種體積小、成本低，結(jié)構(gòu)簡單的穿串機械。主要進(jìn)行了傳動系統(tǒng)和進(jìn)給機構(gòu)設(shè)計方案的選定。并對所用的齒輪傳動和鏈傳動進(jìn)行了詳細(xì)計算，對彈簧，齒輪，鏈輪和軸進(jìn)行強度、剛度的校核計算。本產(chǎn)品采用同步鏈達(dá)到供料和穿插動作同步，實現(xiàn)穿插動作的完成。
研究方法技術(shù)路線
收集整理相關(guān)資料，確定初步方案。通過和老師及同學(xué)討論修改并確定最終方案。
繪制出該設(shè)計的總裝配圖，通過總裝配圖清晰地表達(dá)出該設(shè)計各個工作零件的連接運轉(zhuǎn)情況；并通過零件圖把各零部件形狀尺寸表達(dá)清楚。以滿足所要求的狀態(tài)，達(dá)到該設(shè)計的最終目的！
研究的總體安排和進(jìn)度計劃
第1，2周：布置畢業(yè)設(shè)計題目，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計調(diào)研
第3周：收集相關(guān)資料，完成開題報告
第4周： 初步構(gòu)設(shè)各種方案
第5周：對設(shè)計方案進(jìn)行修改，確定設(shè)計方案
第6、7周： 對設(shè)計方案修改，確定最終設(shè)計方案，計算確定零件基本尺寸
第8周：完成裝配草圖的繪制
第9，10周：繪制總裝配圖
第11，12周：繪制零件圖
第13周：翻譯英文資料
第14周：編寫設(shè)計說明書
主要參考
文獻(xiàn)
[1]《實用機械設(shè)計手冊》編寫組．《實用機械設(shè)計手冊》；機械工業(yè)出版社2007
[2] 馮辛安主編 《機械制造裝備設(shè)計》 北京·北京機械工業(yè)出版社 2006.1
[3] 許鎮(zhèn)宇主編《機械零件》北京：人民教育出版社，2006
[4] 中國機械工程學(xué)會 中國機械設(shè)計大典編委會編《中國機械設(shè)計大典②③》南昌·江西科學(xué)技術(shù)出版社 2005.1
[5] 張裕中 主編,臧其梅 副主編 《食品加工技術(shù)裝備》 中國輕工業(yè)出版社2005.3
[6] 周開勤主編《機械零件手冊》第四版。2004
[7] 嚴(yán)計寬主編《機械振動隔離技術(shù)》上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社。2004
[8]（美）米什克主編《機械設(shè)計通用手冊》河海大學(xué)機械學(xué)院譯。2003
[9] 張普禮主編 《機械加工設(shè)備》 北京·機械工業(yè)出版社 2002
[10] 胡繼強主編 《食品機械與設(shè)備》 北京：中國輕工業(yè)出版社，2002
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見
學(xué)院意見
教研室主任簽名：
年 月 日
教學(xué)院長簽名：
年 月 日
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
圖書分類號：
密 級：
日
摘要
本產(chǎn)品適用于新型食品加工行業(yè)。由于傳統(tǒng)手工穿串不衛(wèi)生、人員不穩(wěn)定、人工在穿插不注意時很容易穿到手上發(fā)生危險、產(chǎn)量不高，所以研制一種手動穿插機構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工，提高工作效率降低勞動強度。
本文介紹傳動系統(tǒng)和進(jìn)給機構(gòu)設(shè)計方案的選定，并對所用的齒輪傳動和鏈傳動進(jìn)行了詳細(xì)計算，對彈簧、齒輪、鏈輪和軸進(jìn)行強度、剛度的校核計算。
本產(chǎn)品采用同步鏈達(dá)到供料和穿插動作同步，實現(xiàn)穿插動作的完成。
本機構(gòu)是在食品裝料機械的基礎(chǔ)上設(shè)計的。此機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞 穿插機械；鏈傳動；食品加工
Abstract
This product is suitable the new food processing profession. Because the tradition puts on the sting not health,the personnel is not stably,the man-power when interludes dose not pay attention is very easy to be danger,the out put is not to be higher, therefore develops one kind of manual interludes organization to replace the traditional manual enhancement working efficiency to reduce the labor intensity.
This article introduced that the transmission system and the feed system design proposal’s designation,and to the gear drive which and the chain drive used has carried on the detailed computation,to the springing, the gear,the chain wheel and the axis carried on the intensity,the rigidity examination computation.
This produce uses the synchronized chain to achieve for the material and the interludes movement synchronization,realizes interludes movement completion.
This organization is in food feed in machinery’s foundation to design,this organization has the structure to be simple,the volume is small,cost low and otherwise merit.
Keywords Insertes machinery Chain drive Food processing
II
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
目 錄
1 緒論……………………………………………………………………………………………1
2 方案的設(shè)計及其論證…………………………………………………………………………2
2.1 穿串工作的現(xiàn)狀…………………………………………………………………………2
2.2 手工穿串存在的問題……………………………………………………………………2
2.3 方案設(shè)計…………………………………………………………………………………2
2.4 優(yōu)點和缺點………………………………………………………………………………2
2.4.1 優(yōu)點 …………………………………………………………………………………2
2.4.2 缺點 …………………………………………………………………………………2
3 傳動機構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………………………3
3.1 傳動系統(tǒng)的選擇…………………………………………………………………………3
3.2 齒輪傳動的設(shè)計…………………………………………………………………………3
3.2.1 選擇齒輪材料 ………………………………………………………………………4
3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算 ……………………………………………………4
3.3 鏈輪、鏈條的設(shè)計及潤滑 ………………………………………………………………7
3.3.1 鏈條的設(shè)計計算 ……………………………………………………………………7
3.3.2 鏈輪的設(shè)計計算 ……………………………………………………………………8
3.3.3 鏈傳動的潤滑………………………………………………………………………10
3.4 軸承的選定……………………………………………………………………………10
3.5 軸承的潤滑……………………………………………………………………………11
3.5.1 軸承潤滑的作用……………………………………………………………………11
3.5.2 脂潤滑和油潤滑的比較……………………………………………………………11
3.5.3 脂潤滑………………………………………………………………………………12
3.5.4 潤滑脂的選擇………………………………………………………………………12
3.5.5 油潤滑………………………………………………………………………………12
3.5.6 潤滑劑的補充與更換………………………………………………………………13
3.5.7 軸承的密封…………………………………………………………………………13
4 振動系統(tǒng)的設(shè)計 ……………………………………………………………………………14
4.1 振動系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀………………………………………………………………14
4.2 彈簧的設(shè)計……………………………………………………………………………17
4.2.1 計算彈簧的直徑……………………………………………………………………17
4.2.2 彈簧的強度計算……………………………………………………………………18
4.2.3 彈簧的剛度計算……………………………………………………………………19
4.2.4 彈簧的穩(wěn)定性計算…………………………………………………………………19
4.3 凸輪機構(gòu)的設(shè)計………………………………………………………………………19
4.3.1 圓柱凸輪機構(gòu)在自動機械中的作用………………………………………………19
4.3.2 凸輪機構(gòu)的組成……………………………………………………………………20
4.3.3 凸輪機構(gòu)的分類……………………………………………………………………20
4.3.4 凸輪機構(gòu)的特點……………………………………………………………………21
4.3.5 凸輪機構(gòu)輪廓曲面的通用計算…………………………………………………22
4.3.6 圓柱凸輪機構(gòu)輪廓曲面參數(shù)的求解……………………………………………22
4.3.7 圓柱凸輪分度機構(gòu)的設(shè)計參數(shù)選擇……………………………………………24
5 軸的設(shè)計 ……………………………………………………………………………………28
5.1 軸的設(shè)計步驟 …………………………………………………………………………28
5.2 基于疲勞強度的安全系數(shù)約束 ………………………………………………………29
5.3 基于靜強度的安全系數(shù)約束………………………………………………………30
5.4 初步確定軸的最小直徑………………………………………………………………31
5.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………………………………31
5.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ………………………………………………………32
結(jié)論 ……………………………………………………………………………………………35
致謝 ……………………………………………………………………………………………36
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………………37
附錄 ……………………………………………………………………………………………38
附錄 1………………………………………………………………………………………38
53
1 緒論
1.1 序言
畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)我們理工科學(xué)生的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，它是在我們學(xué)完了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課后，并在一些課程設(shè)計基礎(chǔ)上，到工廠進(jìn)行參觀實習(xí)，搜集原始資料之后，進(jìn)行的一次大規(guī)?；局R和基本技能的全面的、系統(tǒng)的設(shè)計。
設(shè)計的主要目的：培養(yǎng)我們綜合應(yīng)用所學(xué)基本知識和基本技能去分析和解決專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，培養(yǎng)我們建立正確的設(shè)計思想、掌握工程設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法，培養(yǎng)我們收集和查閱資料和運用資料的能力。通過畢業(yè)設(shè)計，進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)大和深化我們所學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能，提高我們設(shè)計、計算、制圖、編寫技術(shù)文件，正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)手冊等工具書的獨立工作能力。通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)我們嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實事求是的工作作風(fēng)，樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀和全局觀，從而實現(xiàn)我們向工程技術(shù)人員的過度，同時學(xué)會調(diào)查、研究、收集技術(shù)資料的方法。
在制造業(yè)信息化環(huán)境中，工藝設(shè)計是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步，工藝規(guī)程是進(jìn)行工裝設(shè)計制造和決定零件加工方法與加工路線的主要依據(jù)，它對組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動條件等都有直接的影響，是生產(chǎn)中的關(guān)鍵工作。工藝知識是制造企業(yè)中重要的知識資源之一，是使產(chǎn)品設(shè)計變?yōu)槌善返恼麄€制造過程中的基礎(chǔ)資源，它對保證產(chǎn)品質(zhì)量以及提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益具有十分重要的作用。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程機械的應(yīng)用越來越多，因為工程機械能夠代替工人從事重體力勞動。使用工程機械的優(yōu)點有很多，如工程機械的適應(yīng)能力很強，一般不受氣候影響，工程機械可以不需要休息，工作效率高，工程機械動力強勁等。但是工程機械一般只注重實用性，而舒適性大都會被忽略。而由于社會的進(jìn)步，國家對工人的工作條件日益關(guān)注（工人在工作條件惡劣的情況下，一般工作效率都比的低，）。所以開發(fā)一些能改善工人工作條件的產(chǎn)品上很有必要的。而本課題也正是從這一方面考慮的。
當(dāng)前，社會經(jīng)濟(jì)正經(jīng)歷著從工業(yè)經(jīng)濟(jì)向知識經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的過程，知識正在成為生產(chǎn)力要素中最活躍、最重要的部分。相信通過這次設(shè)計，使我的知識積累達(dá)到了一個新的層面！
2 方案的設(shè)計和論證
2.1 穿串的現(xiàn)狀
到目前為止都是用手工穿制的，速度慢工作效率低，直接影響產(chǎn)量。我們迫切需要解決這一個難題。隨著一些廠家研制出一系列的自動穿串機械。在很大程度上解決一些問題。但是，自動穿串機都存在著體積大，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點。僅僅適用于一些規(guī)模較大的食品廠家。所以在很大程度上在市場上還是采用手工穿制。
2.2 手工穿串存在的問題
人工穿制主要的存在一系列的問題，例如：
1、不衛(wèi)生。
2、人員不穩(wěn)定，影響產(chǎn)量。
3、人工在穿插不注意時很容易穿到手上發(fā)生危險。
4、產(chǎn)量不高。
2.3 方案設(shè)計：
整體設(shè)計：本產(chǎn)品包括：動力輸入設(shè)備、輸送設(shè)備、震動設(shè)計、穿插設(shè)備、傳動設(shè)備等。
動力輸入：本產(chǎn)品采用人工手搖輸入動力 。按一個正常的工人體能可輸入196N 的力。
傳動設(shè)備：本產(chǎn)品通過人工手搖動一個搖柄，帶動Z1 齒輪。按傳動比為68/22 大小，帶動Z2齒輪工作。
輸送設(shè)備：本產(chǎn)品采用齒輪和鏈輪同軸實現(xiàn)同步，同過輸送鏈來實現(xiàn)輸送。在工作過程中一頂要保證輸送竹簽和面團(tuán)同步，一一對應(yīng)。
震動設(shè)計：本產(chǎn)品的料從漏斗下來時，為了保證在下料過程中不發(fā)生堵塞情況發(fā)生，采用凸輪震動來保證。
穿插設(shè)備：在本產(chǎn)品中關(guān)鍵在實現(xiàn)穿插動作。采用斜插入式，在設(shè)備的中部用一光軸當(dāng)著軌道。下端和Z2 齒輪用一彎桿相連接。保證穿插機構(gòu)和傳動設(shè)備同步。此設(shè)備采用兩邊對插，相差半個周期。
2.4 優(yōu)點和缺點
2.4.1 優(yōu)點：
1、結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積??；
2、操作方便，工作安全；
3、噪音小
4、操作部位適應(yīng)人體生理條件，維修方便；
2.4.2 缺點：有輕微的沖擊
3 傳動機構(gòu)設(shè)計
3.1 傳動系統(tǒng)的選擇
根據(jù)上一章的方案選擇，本系統(tǒng)采用齒輪傳動和鏈傳動，傳動系統(tǒng)簡圖(簡單的原理)如圖3-1 所示：
圖3-1傳動系統(tǒng)簡圖
本產(chǎn)品通過人工手搖動一個搖柄，帶動Z1 齒輪。按傳動比為68/22 大小，帶動Z2 齒輪工作。在和同軸上是三對鏈輪，分別有來帶動三條傳輸鏈。每個鏈輪的大小和齒數(shù)完全相同。在Z1 齒輪轉(zhuǎn)動時，帶動Z2齒輪的轉(zhuǎn)動同時帶動O1 軸上的三個鏈輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)同步運動。達(dá)到穿插的同步。在Z2 齒輪上有一銷釘帶動彎桿1，作扇形運動。拉動推進(jìn)機構(gòu)1 作來回往復(fù)運動，完成穿插動作。在O1 軸的另一端也用同樣的Z2齒輪，帶動彎桿2 完成推進(jìn)機構(gòu)2 的穿插動作。彎桿1 和彎桿2 和Z2 齒輪和齒Z2齒輪在連接時要相差半個周期。實現(xiàn)相互穿插。在推進(jìn)機構(gòu)1 完成穿插動作時，推進(jìn)機構(gòu)2 已經(jīng)開始穿插。當(dāng)推進(jìn)機構(gòu)2 完成時，推進(jìn)機構(gòu)1 也已經(jīng)準(zhǔn)備穿插。
3.2 齒輪傳動的設(shè)計
齒輪傳動的適用范圍很廣，傳遞功率高。其主要優(yōu)點工作可靠，使用壽命長；瞬間傳動比為常數(shù)；傳動效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍廣泛等。齒輪傳動應(yīng)滿足：
1 傳動平穩(wěn)：要求瞬時傳動比不變，盡量減小沖擊；
2 承載能力高：要求在尺寸很小，重量輕的前提下，齒輪的強度高，耐磨性好，在預(yù)定的使用期間內(nèi)不出現(xiàn)斷齒等失效情況。
3.2.1 選擇齒輪材料
查閱《機械設(shè)計工程學(xué)1》（中國礦業(yè)大學(xué)出版社）（以下稱為《機械設(shè)計1》）表8-17：齒輪選用45號鋼調(diào)質(zhì)，表面淬火。HBS=245-275
3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算
采用硬齒面，非對稱分布。查《機械設(shè)計1》的表8-23 得齒寬系數(shù)
=0.4 齒輪齒數(shù)在推薦值20 到40 中選取 =22
齒輪模數(shù)m可由《機械傳動裝置設(shè)計手冊》(上冊，卜炎主編)查得。 m=3
齒輪分度圓直徑
固圓周速度
參考《機械設(shè)計1》表8-14和表8-15選取
齒輪的齒距