茶叶平板包揉机设计

淮 海 工 学 院毕业设计(论文)说明书题 目： 平板包揉机设计 作 者： 学 院： 机械工程 专业班级 ： 机械设计制造及其自动化 指导者： 评阅者： 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要平板包揉机设计摘 要：包揉是茶叶生产中的一项重要的工艺，长期以来一直是以手工包揉进行茶叶的加工成型，茶叶机械化加工是降低生产成本提高生产效率的重要手段。改变茶叶的落后局面，更好地发挥机械加工高效，低耗，品质稳定的特点，设计了平板包揉机，包揉是茶叶初步成形和叶细胞破碎的关键。在本设计中，主要完成对包揉机的设计。设计了包揉机上下揉盘，加压装置，传动机构，机架等结构。完成了包揉机各零部件的选择与设计，在设计中使用了 PRO/E 对该设备进行了三维实体造型设计，通过计算机直观地再现了设备的机构及各零部件间的装配关系，并完成设计图样的绘制。关键词：传动系统 揉盘 加压装置毕 业 设 计 （ 论 文 ） 外 文 摘 要The Design on the Machine making Tea leaf ShapeAbstract: Making tea leaf shape is an important technology in the process has been carried out by hand work for a long time .Processing tea by machine is an important method to reduce the cost of production and improve economy .In order to change the backward situation in producing tea ,develop the characteristic of good economy ,lower wastage and stable quality ,design the machine making tea leaf shape .The form of leaf is a key process to shape tea leaf and fragmentate the cells of tea leaf . In the design ,mainly finished the design on the machine shaping tea leaf. . It includes up and down rubbing plates , press device , transmission structure , frame and so on .At the same time ,finished choosing and design of parts in the machine . During the design used the PRO/E program to realize the three dimensions pictures of the structure of equipment ,and made it clearly to know the assemble relationship between parts of the machine.Keywords: transmission system; rubbing dish ; press device. 目 录1 引言12 总体设计方案 62.1 结构和工作原理62.2 使用操作 73 传动机构设计 73.1 电动机的选择 73.2 确定总传动比和分配各级传动比 83.3 带传动设计103.4 减速器设计154 加压机构的设计234.1 选择电动机类型234.2 选择电动机的容量234.3 确定电动机的转速234.4 带传动设计245 下揉盘的设计286 上揉盘的设计297 加压支架的设计298 运用 Pro/E 进行三维造型设计 30结论 32致谢 33参考文献34淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 1 页 共 38 页1 引言名优茶实行机制是近年来发展起来的一项新技术，与传统手工炒制相比，具有很大的优越性： 生产能上规模，可大大加速名优茶商品化进程，改变原来许多名优茶难以形成商品化的局面，满足日益扩大的市场需求。 可大幅度降低劳动强度，提高工效，降低生产成本，从而提高市场竞争力，增加生产者的经济收益，满足消费者价廉质优的要求，促进名优茶的消费和发展。制茶工艺易于规范化，有利于保证产品质量稳定，扩大产区，普及技术。名优茶加工机械的种类与功能名优茶加工机械可分为名优绿茶加工机械、名优红茶加工机械和名优乌龙茶加工机械等。名优茶鲜叶处理机械 常见的鲜叶处理机械是鲜叶脱水机。该机的工作原理与家用洗衣机的脱水装置相似，由转筒总成、机体、座垫总成、刹车装置、电动机及开关组成。转筒直径为 65 厘米，工作转速为 940 转分，雨水叶装入网袋放入转筒，经高速旋转，叶面水被脱去。该机由电气开关控制运行和停车，并由刹车装置使转筒克服惯性，快速停车。常用的鲜叶处理机械还有鲜叶分级机等。名优茶杀青机械 目前生产上常用的名优（绿）茶杀青机有锅式杀青机、滚筒式杀青机、圆筒式杀青机以及蒸汽式杀青机等多种。锅式杀青机：锅式杀青机基本结构由炒叶锅、炒叶腔、炒手装置、传动机械和炉灶等部分组成，基本形式与大宗茶的双锅杀青机相似。炒叶锅的形式有直径 30 厘米的半球形和直径 40 厘米的半圆柱形两种，一般为双锅并列形式。传动机构置于两锅中间，炒叶锅上部为炒叶腔，下口与炒叶锅相连，上口大，下口小，高度 30 厘米左右，前侧设有可供开关的出茶门。杀青作业时，将鲜叶投入炒叶锅，电动机通过传动机构带动炒手装置翻炒锅内茶叶，从而完成杀青作业。炒手装置正转炒茶，反转则出叶。该机每小时可加工鲜叶 1030 千克，机器使用方便，杀青质量良好。滚筒式杀青机：名优茶加工中使用滚筒式杀青机，是在大宗茶滚筒杀青机基础上，经小型化设计而成的。其基本结构由筒体、炉腔、机架和传动机构等组成，多为机灶一体。滚筒式杀青机型号以筒体直径为主要参数加以区别，生产上常用的有 25 厘米、30 厘米、40 厘米、50 厘米等多种规格，以 30 厘米的应用最普遍。该机具有叶温升高快、杀青均匀、能连续作业的优点，若使用得当，制茶品质好，效率高，台时产量为每小时2030 千克鲜叶。圆筒式杀青机：圆筒式杀青机是一种筒体，主要工作段为圆筒，进出茶的两端为锥形的杀青机。其基本结构由筒体、传动机构、炉灶和机架组成，机灶连成一体，统一装在钢制的机架上。简体长度 120 厘米，工作段直径 60 厘米，正转杀青，反转出叶。该机每小时可杀青鲜叶 1520 千克。由于这种杀青机进茶口和出茶口均较大，作业时十分有利于蒸气的散发，杀青质量较好。近年来，又出现了一种吹风式圆筒杀青机，其结构与一般机型相似，只是增装了 1 台出叶风机，并且圆筒采取单向转动，比原来更为简单。淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 2 页 共 38 页蒸汽式杀青机（蒸青机）：这是一种应用蒸汽杀青原理的杀青机，当前茶叶生产中推广的仅有一种网带式、蒸床面积为 0.5 平方米的小型机械。它由网带、蒸汽发生器、机架和传动机械等部件组成。网带与蒸汽发生器及传动机械均装在机架上。网带由不锈钢丝或镀锌钢丝编织而成，总长 4 米，两端自行相接形成无端形式。个网带由 5 只金属滚筒支撑并由传动机构带动运转。该机用于名优茶杀青，成茶芽叶完整，叶底绿翠，汤色嫩绿明亮，具有蒸青绿茶特有的 香气和滋味。名优茶揉捻机械 名优茶揉捻机械用于名优茶加工中的揉捻作业，目的是使茶叶卷曲成条，适度破坏叶细胞。名优茶揉捻机的型号较多，以揉桶直径分，有 6CR15 型、6CR20 型、6CR25 型、6CR30 型、6CR35 型等，其基本结构主要由揉桶、揉盘、加压装置、传动机构和机架等组成。揉桶一般采用铜板卷制，它固定在揉桶三角框架上，工作时由传动机械通过曲柄带动在揉盘内作水平回转运动。如常用的 6CR25 型名优茶揉捻机揉桶直径为 25 厘米，桶高 19 厘米，每桶可揉捻杀青叶 1.52.O 千克。揉盘有圆形和方形两种形式，其中以圆形较为普遍。圆形揉盘用铸铁浇铸成盘形，盘面上铺设铜板，揉盘中心开有出茶口，并装有出茶门，盘面上冲压或装有 1012 条新月形棱骨，利于揉捻时使茶叶成条。名优茶揉捻机进行作业时，揉桶内装满茶叶，揉桶在揉盘内作水平回转，桶内茶叶受到揉捅盖的压力、揉盘的反作用 力、棱骨的揉搓力以及揉桶的侧压力等，使茶叶揉捻成条，并使部分叶细胞破碎，茶汁外溢，达到揉捻目的。名优茶烘干机械 名优茶烘干机械有盘式、手拉百页式和自动烘干式等类型，主要用于烘干型或半烘炒型名优茶的初烘和足火烘干。盘式烘干机：也称抽屉式烘干机，由热源、引风机、烘 盘、烘箱等机构组成。热源有电热式和煤柴两用金属式热风炉供热风两种形式；烘盘以冲孔板或铜丝网作底，配以木质边框，状似抽屉，插入烘箱内，层数以设计摊叶面积而定，有 26 层不等，摊叶面积为0.51 平方米。手拉百页式烘干机：用于名优茶烘干时，多选用摊叶面积为 3 平方米的 6CH-3 型，结构与大生产中使用的手拉百页式烘干机相似，由烘箱、风机和热风炉等机构组成。烘箱内有 5 层百页烘板，百页烘板用薄钢板冲孔制成，烘箱通过风管与引风机和金属式热风炉相连接。自动烘干机：与大生产中使用的大型自动链板式烘干机相似，由上叶输送装置、烘箱、传动机构、风机和热风炉等机构组成。所不同的是上叶输送装置和烘箱内的烘层由金属网带组成，共有 3 组，每组自成无端回转形式，两边以链条固定牵引，上叶输送装置与最上一组烘层做成一体，烘层全部安装在烘箱内。作业时，金属式热风炉产生的热风，由风机分层燃入烘箱内各烘层，传动机构带动上叶输送装置和各层网带运转，上烘叶由上叶输送装置送到上层网带，随网带不断前进，并顺序落到第 2 层、第 3 层，热风不断穿透网带上的叶层，使叶内水分蒸发，完成烘干过程。这种烘干机，生产中使用的有摊叶面积分别为 0.752 力平方米的多种型号，台时产量为 515 千克干茶。其优点是能够自动连续作业，操作方便，但机器结构复杂，造价较高 名优茶整形、理条、炒干机械。淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 3 页 共 38 页扁茶整形机：扁茶整形机适用于扁形名优茶的理条、压扁成形等作业，具有茶叶条索紧结、扁平挺直、色泽绿润的特点。其基本结构由炒茶锅、压茶板、炒茶手、排叶刷、回叶刷、 传动和振动机构、电热炉、机架等组成。扁茶整形机的工作原理，是持炒茶锅加热后，启动机器，炒手和压茶板作上下升降运动，茶叶在炒手的推动下，上下不断地翻转，每推炒 1 次，炒手上升，压茶板下降，使茶叶受压而逐渐变成扁形，同时茶条向炒茶锅两侧延伸流出，落入排叶槽内，经排叶刷扫至回叶槽内，又经回叶刷扫入炒茶锅内。炒茶锅在炒茶同时，前后振动，促使茶条理直，使茶叶挺直平扁。压茶板设有升降机构，可随茶叶体积的逐渐缩小而慢慢调低，使压力由轻到重，产生细手工制作一样的推、捺、揿、压等作用。扁茶整形机，每次投叶量为 1.51.6 千克杀青叶，造形时间 30 分钟左右，失水率 25%30%，台时产量2.22.4 千克。提毫机：名优茶提毫机，适用于各种名优茶的提毫工序。该机以珠茶成形炒干机为基本结构，由锅灶、调位装置、传动系统和曲轴炒叶板组成。名优茶提毫机的工作原理，是曲轴炒叶板下沿带有波浪形曲线突起，或在弧形炒手上设有数个锥形凸起，曲轴炒叶板沿锅面往复摆动，使茶叶在往复摆动的翻炒过程中不断地将其在揉捻过程中被茶汁粘紧在茶条上的毫毛产生松动而显露出来，从而达到茶叶“茸毫披露”的目的。振动理条机：振动理条机适用于条形名优茶的理条、整形作业，成品茶条索紧直、芽叶完整、锋苗显露、色泽绿润。其基本结构由多槽锅、偏心轮（曲柄）连杆机构、减速传动机构、热源装置和机架等部分组成。多槽锅是理条作业的主要工作部件。锅体宽度方向一侧设一翻板式出茶门，当打开此门时，手提锅体上翻 60 度，则可使槽内茶叶全部流出锅外。热源可用电、柴和煤。台时产量 20 千克左右。电炒锅：用于各类名优茶的手工炒干和整形。目前生产中应用的电炒锅，基本结构是以杉木板箍成的上口大下口小的木桶做炉身，桶内下部以膨胀珍珠岩或硅酸铝纤维保温，上面放置以碳化硅材料烧制的远红外电炉盘，电热丝就嵌装在电炉盘的凹槽内。炒茶锅装在电炉盘上方，锅口直径 64 厘米，电热丝分作 23 组，总容量为 3000 瓦，每组设 1 只开关，排装在木质炉身上部。作业时，电热丝接通，一边直接加热炒茶锅，一边对炉盘加热，使炉盘辐射出大量远红外线，对锅内加工叶加热，同时由于手工对加工叶做形，达到干燥做形的目的。多功能名优茶加工机械 多功能名优茶加工机械又称多功能名优茶炒干机、多用机、扁茶成形炒干机等，是目前推广最快、应用最普遍的一种名优茶加工机械。它具有一机多 用的优点，是现阶段较为经济、实用和性能比较成熟的名优茶加工机械之一。具体地说，该机具有以下几个主要特点， 一机多用，经济实用。该机除可用于龙井茶的杀青、理条、压 扁、煇锅等作业外，还可进行其他名优茶的部分工序作业。性能可靠，制茶品质好。成本低，工效高。机具小巧。操作方便，一人可操作 1 台，十分适合于一家一户使用。该机由多槽式长形炒叶锅、机架、热源、传动机构和加压棒等机构组成。淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 4 页 共 38 页多槽式长形炒叶锅，以薄钢板冲压而成，有三槽、五槽、六槽等多种。热源有木炭、煤、柴和电热等多种类型。热源装于炒叶锅下部，两者同时装在机架上，由热源直接对锅体加热。传动机构由电动机通过减速箱带动曲柄机构运转，使炒叶锅在机架上部的轨道上往复运转。作业时，热源对炒叶锅加热，鲜叶投入往复运转的槽式长形炒叶锅内，随着槽式炒收的运转，加工叶被不断炒制，在适宜的温度下，完成杀青工序。由于长形槽式锅的特殊结构和垂直于轴向的往复运动，使杀青叶沿轴向顺序排列，不断翻转，得到初步理条。到基本成条时，即可在每一槽内加一根加压棒，开始扁形茶的整形工序。加压棒一般用塑料管内灌黄沙，两端封死，外面紧包棉布制成，通常有几种重量规格，视加工叶状况与加工工序的不同而灵活选用。在适宜的整形锅温下，炒叶锅不断往复运行，加压捧在槽内不断对已理条的加工叶进行滚压，直到全部成形干燥，完成扁茶加工目前，生产上普遍使用的多功能名优茶加工机械有：衡州市微型茶机厂生产的“上洋”牌 6CDM系列名优茶多用机，富阳茶叶机械总厂生产的“春江”牌多用机，新昌县八达机（绍兴）有限公司生产的“八达”牌 6CDM55 系列多功能名优茶炒制机，嵊州市特种名茶机械厂生产的“叶峰”牌 6CM43 型扁、针形茶两用炒制机等。一般来说，一台 6 槽机的台时产量可达 1.52.5 千克干茶。每天以 10 小时计，可日产龙井干茶 20 千克左右。安装与调试 名优茶加工机械的正常运行，是保证名优茶生产的关键。在机器安装前应按照名优茶车间平面布置要求，确定各种机器的安装位置。在机器开箱时，按照使用说明书和装箱单，对机器状况是否良好，有关零部件、备件、附件有无丢失和损坏进行检查，为安装做好准备。名优茶机械的安放，要求安放位置地面水平。当地面不平或倾斜时，应使用水泥沙浆做平后，再安放。机器安放完成，应检查各机器的紧固件连接是否良好，各配合间隙是否正确，否则应紧固和调整：检查各减速箱内的润滑油（名优茶机械上使用的均为 10 号或 20 号机油）数量是否符合标准，各润滑点是否己加注适量润滑油，否则应添加；检查电动机三度皮带松紧是否适当，检查的方法是以拇指按压传动三角皮带中部，以能按下 10 毫米左右为宜，否则要进行调整。在此基础上，可用手转动皮带轮，使机器回转，看有无摩擦声和卡死现象。如一切正常，即可开动电动机，进行空运转，运转一定时间后，如无异常，才能投入生产。使用与维修 机器在启动前，一定要检查运动部件、部位有无影响机器运转的工具及其他物品。在机械本身及周围有障碍的情况下才能接通电源，使机器运转。凡是有热源的机器，应先使炒茶滚筒或烘叶网带等运动部件运转，再生火或接通加热电源。在制茶结束时，应提前几分钟退火或关闭加热电源。在茶叶出净后，让滚筒和网带等继续运转5 分钟左右再停车，避免滚筒等局部过热而变形。机器使用过程中，应按使用说明书的要求及时加注润滑油，尤其是传动链和开式齿轮等传动部位更应及时加油。但一些依靠摩擦传动的部位，如滚筒杀青机的主动托轮与滚筒滚圈之间不准加油，以免打滑而影响滚筒运转 各种名优茶机械的使用，均应按说明书规定数量投叶，切忌过多或过少，以免影响加工质量。名优茶机制工艺技术扁形茶机制工艺 目前加工扁形茶的机械多采用锅槽式多功能机。该机操作方便，成淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 5 页 共 38 页本低，产出高，深受广大茶农的欢迎。锅槽式多功能机加工扁型茶的工艺流程，包括鲜叶摊放青锅（杀青与整形）摊晾回潮煇干。青锅（杀青与整形）：利用锅槽式多功能机加工扁形茶，其杀青的锅槽起始温度应掌握在 150180之间，杀青与整个过程中温度控制在 120180之间，且要求低于 150的时间不要超过 3 分钟。温度的变化为：如起始温度较高（达 180 左右） ，后面的温度控制稍低，如起始温度较低（达 150左右）投叶后升温应迅速，否则干茶的色泽变暗。如锅槽温度超过 190以上，容易产生爆点，在口感上会产生老火味。其投叶量一般掌握在高档茶每槽 100150 克，中档叶 100克，低档叶 80100 克。操作方法为鲜叶下锅 34 分钟后，当水蒸汽的蒸发速度减慢，叶质柔软，芽叶理顺，手捏不枯时，加压棒压炒 34 分钟，其间去棒透炒 23 次，每次 1015 秒钟，当茶叶成扁平状、失重达 50%左右时去棒，停机出叶，历时约 68 分钟。摊晾回潮：压制成扁平形的茶叶出机后摊晾，冷却至室温后堆积回潮 30 分钟左右，经筛分整理后进行煇干：煇干的锅槽温度一般应控制在 120140之间，其槽内空气温度掌握在 7095之间。温度的变化为先低后高。温度太高，超过 140，易产生高火味，温度太低，低于 110，加工出的扁形茶色暗，口感带青气味。煇干的投叶量一般控制在每槽 150 克，通常是两锅杀青叶并一锅，投叶量过多，超过每槽 200 克，影响干茶色泽，投叶量过少，低于每槽 100 克，影响工效。煇干的操作方法为将机械转速调慢，把摊晾叶投入 1 分钟左右，待叶子受热回软，加入加压棒，所用加压捧应先重后轻，以免产生太多的碎茶。加压过程中前期水分含量较高，应少压多透气，以保色泽。后期在制叶水分逐渐降低，应采用多 压少透气的方法，以利扁平、挺直外形的形成。至在制叶含水 量在 10%左右时去棒。煇干一般历时 1012 分钟，如采用手工辅助，在制叶含水量在10%12%左右即可出锅，如不用 手工辅助，去棒后炒至含水量在 5%6%左右出锅，冷却收藏。扁形茶的加工也可以采用滚筒杀青机杀青后再用锅槽式多功能机整型压扁，摊晾，煇干制作而成。目前，茶叶的包揉原理基本相同，均是让杀青（或萎凋）叶团在上下揉盘中做匀速平行圆周运动，受到、压盖、揉盘、棱骨及叶团自身的多方向力的复合作用，使其揉成紧结圆浑的团状，同时将叶细胞破碎。包揉机的结构也大同小异，由传动装置、上下揉盘装置和加压装置 3 个主要部分组成。电动机的动力通过减速装置传递到主轴上，驱动布置有棱骨的下揉盘做旋转运动。包揉过程中，压力调整通过上揉盘和加压装置的升降来实现。因此本次毕业设计选择了对包揉机的设计，目的是通过设计实现茶叶包揉机的机械化生产，提高生产效率，减少工人的工作强度。淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 6 页 共 38 页2 总体设计方案目前我国市场上的包揉机主要是6CWB-80型与现有设备进行比较，最终决定设计的包揉机结构简图如图 2-1 所示：图中：1,5 电动机 2加压架 3上揉盘 4下揉盘 6减速器 7加压轴 8带轮图 2-1 包揉机结构简图2.1 结构和工作原理：平板包揉机由上下揉盘、加压机构、传动机构、机架等部分组成。（1）上下揉盘 为该机的主要工作部件，铝合金铸造，两揉盘各有粗棱骨 8 根。下揉盘淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 7 页 共 38 页定轴转动，揉盘外周装有 8 根立柱，起阻挡茶包的作用：上揉盘作上下移动。（2）加压机构 采用机动机构加压。4 根加压弹簧安装在上揉盘的上方，通过加压簧的变形产生向下反弹力施压于茶包。（3）传动机构 传动路线为：1 千瓦的电动机三角皮带减速器下揉盘轴转动。上揉盘传动路线为：电动机带轮螺旋机构揉盘上下移动。（4）机架 用型钢焊制作业时将茶包 13 个置于上、下揉盘之间，下揉盘定轴转动，上揉盘向下加压使揉包在揉盘、棱骨、立柱的作用下依次作圆周滚转运动，茶包内的茶叶受到搓揉挤压，使茶条卷紧，完成揉茶作业。2.2 使用操作1-3 个经过速包机包揉裹紧后的茶包置于下揉盘上。开启机动加压系统，使上揉盘下移，当上揉盘接触茶包后再继续下压 40-50 毫米，进行包揉操作。包揉时间的长短、加压的轻重视茶包的结实度和制品含水率而定，在制品含水率较高时，不宜重压，包揉时间一般为 7-15 分钟。包揉结束后，松开上揉盘，取出茶包解团。3 传动机构设计3.1 电动机的选择电动机是专门工厂批量生产的标准部件，设计时要选出具体的型号以便购置。选择电动机包括确定类型、结构、容量(功率)和转速，并在产品目录中查出其类型和尺寸。电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构比较复杂，价格比较昂贵，维护比较不方便，因此无特殊要求时不宜采用，故本设计不采用直流电动机。生产单位一般采用三相交流电源，因此。如无图书要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型两种，其中一普通笼型异步电动机应用最多。我国新设计的 Y 系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，起结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能比较好，也适用于某些特殊要求启动转矩比较高的机械，如压缩机等。在经常启动、制动和反转的场合（如起重机） ，要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机 YZ 型（笼型）或 YZR（绕线型） 。电动机除了按功率、转速排成系列之外，为适应不同的输出要求和安装需要，电动机机体又有安装结构式。根据不同的防护要求，电动机结构还有开启和防护式、封闭式和防爆式等区别。电动机的额定电压一般是 380V。电动机类型要根据电源类型（交流或直流） ，工作条件（温度、环境、空间位置尺寸等） ，载荷特点（变化性质、大小和过载情况） ，启动性能和启动、制动、反转的频繁程淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 8 页 共 38 页度。转速高低和调速性能要求等条件来确定。3.1.1 选择电机类型按工作需要，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压 380/220 伏，Y 型。3.1.2 选择电动机的容量由于包揉机在工作时所需要的功率比较小，只要能够带动下揉盘转动，由于下揉盘是铝合金铸造，质量比较轻，查阅文献9得包揉机的所需要的功率为 1kw.考虑到传动效率，所以所需电动机的功率为 1/(0.990.98)=1.03kw3.1.3 确定电动机的转速工作需要包揉机的回转速度为：5560 转/分查文献 所得，取 V 带传动比为： =24,蜗杆减速器传动比为： =88051i 2i则总传动比合理范围为： =16320，所以电动机转速可以选择的范围为：ai= n=（16320）（5560）=88019600 r/mindnai符合这一范围的同步转速有：1000、1500 、3000r/min,因需要连续单向运转，再综合考虑电动机的工作效率、质量、价格和带传动、减速器的传动比，选定电动机的型号为：，其主要性能如下表：690LY表 3-1 电动机安装性能堵转转矩堵转电流最大转矩型号 电流380V(A)转速(r/min)效率(%)功率因数(cos )功率（ kw） 额定转矩额定电流额定转矩690LY3.2 910 73.5 0.72 1.1 2.0 6.0 2.0图 3-1 电动机结构简图电动机的尺寸为：H=90 B=125 C=56 D=24 E=50 F=8 GD=7 G=20 b=180 b1=155 b3=90 h=190 BB=155 L1=335淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 9 页 共 38 页3.2 确定总传动比和分配各级传动比电动机满载转速为： =910 r/min690LYmn3.2.1 总的传动比= /n=910/(5560)(16.5515.17)ai3.2.2 分配传动装置传动比= iai0公式中 、i 分别为带传动和减速器的传动比，0为了使 V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取 =2，则减速器传动比为：0ii= / =(15.1716.55)/2(7.588.27)ai0所以初步选定减速器的传动比为 8，带传动的传动比为 2，则包揉机的下揉盘的转速为：910/（28）=56.875 r/min.符合设计要求的转速（5560） 。所以确定减速器的传动比为 8，带传动的传动比为 2。3.2.3 计算传动装置的运动和动力参数将传动装置各轴由高速到低速依次定为轴，轴、 分别为相邻两轴间的传动效率012、 分别为各轴的输入功率（kw）P、 分别为各轴的输入转矩（Nm）T、 分别为各轴的转速（r/min）n(1)各轴的转速轴 = / =910/2=455 r/minnm0i轴 = /I=455/8=56.875 r/min下揉盘 = =56.875 r/min(2)各轴的输入功率轴 = =1.1 0.99=1.089kwPd01轴 = =1.089 0.99 0.8=0.862km2下揉盘 = =0.862 0.99 0.99=0.845km3(3)各轴的输出功率轴 = =1.098 0.99=1.087kwP2轴 = =0.862 0.99=0.853kw下揉盘 = =0.845 0.99=0.837kw 2(4)各轴的输入转矩电动机的输入转矩：淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 10 页 共 38 页=9550 （3-1）dTmdnP=9550 =11.54 Nm910.各轴的输入转矩：轴 = =11.54 2 0.99=22.849 NmTd0i1轴 = i =22.849 8 0.99 0.8=144.773 Nm2下揉盘 = =144.773 0.99 0.97=139.025 Nm3(5). 各轴的输出转矩轴 = =22.849 0.99=22.620 NmT2轴 = =144.773 0.99=143.325 Nm 下揉盘 = =139.025 0.99=137.635 Nm 23.3 带传动设计3.3.1 确定计算功率 caP查文献7表 3-2 得工作情况系数 =1.1AK表 3-2 系数表 AK软启动 负载启动每天工作小时数/h工况16 16载荷变动微小液体搅拌机，通风机和鼓风机(7.5kw）,旋转式水泵和压缩机，发电机，金属切削机床，印刷机，旋转筛，锯木机和木工机械1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4载荷变动较大制砖机，斗式提升机，往复式水泵和压缩机，起重机，冲剪机床，橡胶机床，振动筛，纺织机械，重载输送1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 11 页 共 38 页机载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式） ，磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8= P （3-2）caPAK=1.11.1=1.21 K3.3.2 选取普通 V 带带型根据功率和转速，查文献7表 3-3 应选用 A 型表 3-3 单根普通 V 带的基本功率小带轮转速 /（r/min）1n带型小带轮节圆直径/mm1pd400 730 800 980 1200 1460 2800A 型75901001121250.270.390.470.560.670.420.630.770.931.110.450.680.831.001.190.520.790.971.181.400.600.931.141.391.660.681.071.321.621.931.001.642.052.512.983.3.3 确定带轮基准直径由文献7表 8-3 和表 8-7 查得 =112 mm, =i =2112=224 mm.由文献71d2d1d表 8-7 得： =229.5 mm2d验算带的速度 V= （3-3）061nd= 946.667 m/s.60所以主动轮上的包角合适。3.3.6 计算普通 V 带的根数 z由 =910r/min =112 mm i=21n1d查表文献7表 8-5a 和 149 页表 8-5b=1.18kw =0.11kw0p0p查文献7表 8-8 得 =0.96 ，表 8-2 得 =0.96 则 KLKz= （3-LaocP)(07）= 1.0296.0)1.8.(2所以取 z=2 根3.3.7 计算预紧力 0F查文献7表 8-4 得：q=0.10kg/m淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 13 页 共 38 页=500 ( - 1)+q （3-0FzvPcaK5.22v8）=500 ( -1)+0.167.219.0267.77.23 N3.3.8 计算作用在轴上的压轴力=2z cos （3-pF029）=2z cos( )01=2z sinF22277.23sin 2.164305.988N3.3.9 带轮结构的设计(1)轴的直径 D=24mm，带轮基准直径 =112 mm，1d采用实心式查文献7表 810带轮基准宽度（节宽） db=11.0mm基准线上槽深 minah=2.75mm基准线下槽深 if=8.7mm槽间距 e=150.3mm第一槽对称面至端面的距离 210f mm最小轮缘厚 min=6mm带轮宽 （ 轮槽数）fezB)(zB =(2-1)15+210=35mm外径 ad= 1+2 ah =112+22.75=117.5mm轮槽角度 34极限偏差为 1结构如图 3-1 所示：淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 14 页 共 38 页3.23.2+0.36 +0.253.21.6图 3-1 带轮结构简图(2)轴的直径 D=24，带轮基准直径 =229.5 mm2d采用腹板式查文献7表 810带轮基准宽度（节宽） db=11.0mm基准线上槽深 minah=2.75mm基准线下槽深 if=8.7mm槽间距 e=150.3mm第一槽对称面至端面的距离 210f mm最小轮缘厚 min=6mm带轮宽 （ 轮槽数）fezB)(zm3502淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 15 页 共 38 页外径 ad= +2 ah2=229.5+22.75=235mm轮槽角度 38极限偏差为 1所以结构如图 3-2 所示图 3-2 带轮结构图3.3.10 带轮键的选择和校核键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以及传递转距，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、契键联接和切向键联接。键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。为了方便，直径直接取电动机输出轴直径 md24（1） 选择键的联接的类型和尺寸根据精度要求，应选用平键联接。由于带轮在端面故选用 D 型，单圆头平键。根据 ，从文献7 表 61 中查得键的截面尺寸为：md24宽度 ，高度 。b8h7淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 16 页 共 38 页根据输出轴的长度选择键的长度参考键的长度系列，取键长 mL32表 3-4 普通平键的主要尺寸轴的直径 d 68 810 10 1212 1717 22223030 38 3844键宽b键高h22 33 44 55 66 87 108 128（2） 校核键联接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表 62 查得许用压应力 ，取其MPap120平均值， 。键的工作长度 ，键与轮毂的接MPap10 mbLl 483触高度 。mhk5.37.5.由式可得 MPaPaldTpp 102.1424.32可见满足强度要求。3.4 减速器设计减速器的种类很多，通常有齿轮传动、蜗杆传动以及它们种类的减速器。根据设计要求采用蜗轮蜗杆减速器，根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。其中，圆柱蜗杆传动最为常用。圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构， ，两轴线交错的夹角可为任意值，常为 。这种传动具有以下特点，故应用颇为广泛。90（1）当使用单头蜗杆（相当于单线螺纹）时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比 ；在分度机构或手动机构的805i传动中，传动比可达 300；若只传递运动，传动比可达 1000。由于传动比大，零件数目又小，因而结构很紧凑。（2）在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿数又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪音低。（3）当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。（4）蜗杆传动于螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此摩擦损失较大，效率低，当传动具有自锁性时，效率仅为 0.4 左右。同时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈） ，以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 17 页 共 38 页滑动摩擦副。3.4.1 根据 GB/T 10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）3.4.2 选择材料根据情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不是很大，速度只是中等，故蜗杆用 45 钢；应希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 。蜗轮用HRC54铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 HT100 制造。表 3-5 齿轮材料及力学特性材料牌号 热处理 硬度齿面粗糙 1/aRm应用45 表面淬火 450HC.608中速、中载、一般传动3.4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计蜗杆传动中，由于材料和结构上原因，蜗杆螺旋部分的强度总高于蜗轮轮齿的强度，故失效通常发生在蜗轮轮齿上。因此，一般只对蜗轮轮齿作承载能力的计算。对闭式蜗杆传动，通常按蜗轮齿面接触强度进行设计计算，并条件性的饿考虑胶合和磨粒磨损失效的影响，再校核轮齿的抗弯强度。对蜗杆需按轴的计算方法校核轴的强度和刚度。根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由文献7式（1112） ，传动中心距（3-322)(HEZKTa10）（1） 定作用在蜗轮上的转距 2T，估取效率 ，带传动效率2z8.019.02通过带传动得 =910(229.5112)444r/minn（3-2625.9PT11） mNin 136284.091.05.910. 6126（2）确定载荷系数 K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数 ；由文献7表 115 选取使用系K数 ，由于转速不高，可选动载系数 ；则1AK05.1v.VA淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 18 页 共 38 页表 3-6 工作机工作特性工作机工作特性动力机 平稳 中等冲击 严重冲击电动机，气轮机 0.8-1.25 0.9-1.5 1-1.75多缸内燃机 0.9-1.05 1-1.75 1.25-2单缸内燃机 1-1.75 1.25-2 1.5-2.25（3）确定弹性影响系数 EZ因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 。2160MPaZE（4）确定接触系数 先假设蜗杆分度园直径 和传动中心距 的比值 ，从文献7图 11-18 中1da35.1d查得 。9.2Z（5）确定许用接触应力 J根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度 ，HRC45可从文献7表 117 中查得蜗轮的基本许用应力 。MPaH268应力循环次数 72 109.310460hLjnN寿命系数 825.9.3187HK则 PaM2605.（6）计算中心距 ma283.6)19.0(138.3 取中心距 a=100mm,因 ，故从文献7表 112 中取模数 ，蜗杆分度圆直i 4径 。这是 ，从文献7 图 1118 中查得接触系数 ，md4015.041d 6.2Z因为 ，因此以上计算结果可用。Z3.4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆轴向齿距 mpa56.12直径系数 0q齿顶圆直径 hdaa4811齿根圆直径 ff .302淮海工学院二六届毕业设计（论文） 第 19 页 共 38 页分度圆导程角 054821蜗杆轴向齿厚 msa.6(2)蜗轮蜗轮齿数 312z变位系数 50.x蜗轮分度圆直径 d242蜗轮喉圆直径 mhaa 132)1(蜗轮齿根圆直径 ff 422 蜗轮咽喉母圆半径 drag )0(3.4.5 校核齿根弯曲疲劳强度（3-12）53.12FFaFYmdKT当量齿数 76.38).1(cos32zv根据 ， ，从文献7图 1119 中查得齿型系数 。50.2x76.382vz 05.2FaY螺旋角系数 4.0.401Y许用弯曲应力 FNFK从文献7表 118 中查得由 10ZCuSnP1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 MPa56F寿命系数 64.012.5976FNMPa83MPa 4.540.F 06.285.1所以主动轮上的包角合适。4.4.7 计算普通 V 带的根数 z由 =910r/min =71 mm i=41n1d查文献7表 8-5a 和表 8-5b=0.92kw =0.15kw0p0p