【正文】 M P aWM Cc a CbC 10404 339。 ① 校核 B 截面 由 mmd 50? ，由于軸上該處有一個(gè)鍵，故可得， 310750 mmWB ? 。39。39。39。39。239。39。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁 ④ 作合成彎矩圖，如圖 52（ e）所示。39。 ② 作垂直面受力圖、彎矩 VM ，如圖 52（ c）所示。 3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件定位，裝配及軸的工藝性要求，參考機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) [2]中表 、圖 ，初步確定出中間軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下： 1） 各軸段直徑的確定 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第三卷中對(duì)兩級(jí)圓錐 — 圓柱齒輪減速器的介紹，其軸承選擇圓錐滾子軸承，代號(hào)為 32909，軸承內(nèi)徑 mmd 451 ? 。 3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 mmmzd n o s o s11 ????? ? mmmzd n o s o s22 ????? ? 4）計(jì)算齒輪寬度 mmdb d ???? ? 圓整后取 mmB 552 ? ， mmB 601 ? 。需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 mmd ? 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。 7）由機(jī)械設(shè)計(jì) [1]中圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ?FNK , ?FNK 。 7）由機(jī)械設(shè)計(jì) [1]中式 1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（假定茶葉揉捻機(jī)工作壽命 10 年，每年工作 300 天，每天工作兩班，每班為 8 小時(shí)） 811 ???????????? hjLnN 822 0 0821506060 ???????????? hjLnN 8）由機(jī)械設(shè)計(jì) [1]中圖 1019 取接觸疲勞壽命系數(shù) ?HNK ， ?HNK 。 4）計(jì)算小齒輪傳遞的力矩。 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪計(jì)算 選小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)， 280HB， 大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS,二者材料硬度相差 40HBS。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長 L=45mm（并輪轂寬度 50mm 小些）。 鍵 的 工 作 長 度mmmmmmbLl 20828 ????? ，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k== 7mm=，又通過小帶輪傳遞的功率與有效拉力的關(guān)系 1000/vFP e? ，可以得到電動(dòng)機(jī)傳遞的轉(zhuǎn)矩T= 11）計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力 pF ? ? ? ? 2s in2F 1m in0m inp ?Fz? N5 2 821 7 2 . 8 7s 3 232 ????? 式中， 1? 為小帶輪包角。 ?? 代入數(shù)值如下： 1? =176。 （ d2d1） x180176。 ? ? ? ? mma ddddaL02122100 422 ????? ? 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 = ? ? ? ?4504 902800829025002 2? ????? ? = 圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度 Ld=1600mm，經(jīng)查表 Ld0=1600 mm，修正值 KL=。 3） .確定三角帶速度 v 具體的計(jì)算過程如下： smndv /100060 11?? ? = 100060 ? ?? =一般應(yīng)使 5m/s≤ v≤ 25m/s，此速度完全符合 A 型帶的帶速。為提 高帶的使用壽命，小帶輪直徑 d1不宜過小，要求許用最小帶輪直徑 dmin，即 d1≥ dmin。 1. 選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)電機(jī)功率 P（ kw）和小帶輪 nd（ r/min）查機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) ,選擇帶的型號(hào)?？扇「骷?jí)傳動(dòng)比分配為帶傳動(dòng) i 帶 =3， i 斜齒 =， i 錐齒 =。因此，可以清晰的看到該零部件受到 1200N 力時(shí)的應(yīng)力、位移、應(yīng)變結(jié)果示意圖，其如圖 、 所示： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 圖 圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 圖 揉盤有限元法分析 1. 選擇模型 我們知道揉盤中的載荷來源是茶葉的重量，而茶葉只有揉桶里面有，所以揉盤內(nèi)只有揉盤所處的位置受力，其它部分不受力，我們用分割線將模型分割出揉桶的位置以便接下來分析。本部件 由于在受力的部位有應(yīng)力集中的地方如圖 所示，因此，可以應(yīng)用網(wǎng)格控制細(xì)化分析。 有限元分析分析機(jī)械部件 揉捻機(jī)支撐件有限元法分析 2. 編輯該零件的應(yīng)用材料 選擇灰鑄鐵，并單擊應(yīng)用按鈕，然后關(guān)閉該窗口，如圖 所示： 1. 安裝 Solidworks simulation 插件后，打開 所要分析的零件圖，新建一個(gè)算例，該揉捻機(jī)結(jié)構(gòu)部件的有限元分析只做其靜態(tài)分析，并單擊確定按鈕，如圖 所示： 圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 圖 3. 添加夾具 固定幾何體，然后單擊確定按鈕，如圖 所示： 圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 4. 加載外部載荷 由于揉捻機(jī)各個(gè)零件都已經(jīng)編輯了應(yīng)用材料，所以整個(gè)機(jī)器的總重量是已知的。由于商用軟件己經(jīng)針對(duì)多種模型進(jìn)行過驗(yàn)證運(yùn)算，因此只需要按照提示輸入各種條件 ，包括收斂的方法 (在軟件中，這常被稱為求解器 )等，計(jì)算機(jī)就可以進(jìn)行計(jì)算，得到計(jì)算結(jié)果。 2) 根據(jù)分析對(duì)象和目的，確定有限元網(wǎng)格劃分方案 (單元類型的選擇、但愿密度和數(shù)量 )和裝配方案 (連接關(guān)系類型和位置 )，建立有限元分析的計(jì)算模型。包括單元類型的選擇，結(jié)構(gòu)的材料特征參數(shù)的確定，實(shí)體建模，節(jié)點(diǎn)和單元網(wǎng)格的確定，邊界條件或約束條件及載荷的移置等。這里，可以根據(jù)方程組的具體特點(diǎn)選擇合適的計(jì)算方法。最常用的集合剛度矩陣的方法是直接剛度法。單元的自由度是指單元節(jié)點(diǎn)獨(dú)立位移的個(gè)數(shù)。為了能用節(jié)點(diǎn)位移表示單元體內(nèi)的位移、應(yīng)變和應(yīng)力，在分析連續(xù)體問題時(shí)，必須對(duì)單元中位移的分布做出一定的假設(shè)，也就是假定位移是坐標(biāo)的某種簡(jiǎn)單函數(shù)，這種函數(shù)稱為位移模式或插值函數(shù)。在有限元法中，選擇節(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量時(shí)稱為位移法 。 有限元法的分析過程 有限元分析計(jì)算的步驟可歸納如下： 結(jié)構(gòu)的離散化 結(jié)構(gòu)的離散化就是將分析的結(jié)構(gòu)體劃分為有限個(gè)單元體，將原來連續(xù)的單元體假想地分割成為一個(gè)離散的結(jié)構(gòu)，這一離散化的結(jié)構(gòu)由有限多個(gè) 形狀簡(jiǎn)單的構(gòu)件組成，這些有限大小的構(gòu)件稱為有限單元或簡(jiǎn)稱單元，相鄰單元在節(jié)點(diǎn)處連接在一起，并在單元體的指定點(diǎn)設(shè)置節(jié)點(diǎn)，使相鄰單元的有關(guān)參數(shù)具有一定的連續(xù)性，并構(gòu)成一個(gè)單元的集合體，以它代替原來的結(jié)構(gòu)。其主要部分為進(jìn)給部分，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下通過絲桿螺母調(diào)整懸臂的豎直位置進(jìn)而來調(diào)整壓力的大小，達(dá)到所需的不同大小的壓力，保證茶葉揉捻質(zhì)量。揉桶可 圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)固定架固定于揉桶固定架的一個(gè)臂上，并主要用來固定自動(dòng)化加壓裝置的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其材料選擇為碳鋼，并用 M16 螺栓組進(jìn)行固定連接，其具體結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 異步電動(dòng)機(jī)減速箱作為揉盤的一個(gè)支撐支座，該支座分為上下兩節(jié)，上面一節(jié)兼作減速箱，并用 M16的螺栓與揉盤進(jìn)行連接，其具體基本結(jié)構(gòu)如圖 所示： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)在揉盤上作平 面轉(zhuǎn)動(dòng)，并與揉盤互相配合，完成揉捻作業(yè)，其具體結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)揉桶設(shè)計(jì) 揉桶是裝載揉捻葉的容器，它固定于揉桶固定架上，由曲臂帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。其材料選擇合金碳鋼，但底端端蓋用 HT200 與副軸做焊接，并用 M12 螺栓組與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱連接，且兩端軸 承選擇7006C 的角接觸球軸承，正裝固定。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 在使用揉捻機(jī)集中控制系統(tǒng)的過程中，取得權(quán)限的用戶可根據(jù)自己的實(shí)際情況對(duì)揉捻機(jī)各個(gè)工藝方案進(jìn)行微調(diào)，大為增加了系統(tǒng)的適應(yīng)性。 揉捻機(jī)在作業(yè)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，由揉桶、壓蓋、揉盤組成的揉捻腔在揉盤上做水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：揉桶內(nèi)的加工葉由于受到壓蓋壓力、揉盤反作用力、棱骨揉搓力及揉桶側(cè)壓力作用。從而實(shí)現(xiàn)揉捻時(shí)對(duì)揉捻葉的自動(dòng)化加壓。揉桶是裝載揉捻葉的容器，它固定于揉 桶框架上，由曲臂帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。揉盤由三個(gè)支座支承，其中一個(gè)支座分為上下兩節(jié)，上面一節(jié)兼作減速箱。每一過程的時(shí)間數(shù)值，按前面論述的揉捻加工工藝靈活掌握確定。再在滑柱的頂部和根部分別裝上一個(gè)行程開關(guān)控制加壓臂的上下限和進(jìn)行加壓臂定位?；且桓锌盏匿摴?，對(duì)著壓蓋的一側(cè)，開有一平行于鋼管中心線的豎直長槽，豎直長槽的頂部又連著一段與水平方向成 45。這里的變頻調(diào)速是開環(huán)控制，控制指令直接來自于上位機(jī)中輸入的參數(shù)。這一轉(zhuǎn)速是固定的，不能調(diào)整。在遇到非常嚴(yán)重的故障，按下急停按鈕，系 統(tǒng)會(huì)自動(dòng)禁止所有輸出，等待人工處理后，按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)就可以恢復(fù)到初始狀態(tài)。按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)返回初始狀態(tài)。打開電源后，首先進(jìn)行觸摸屏操作，輸入工作組、用戶名與密碼，驗(yàn)證無誤后，才能進(jìn)入茶葉揉捻機(jī)的控制系統(tǒng)，然后或更改 生產(chǎn)參數(shù)，或進(jìn)入監(jiān)視界面。 國外茶葉加工已進(jìn)人第三、第四階段，如日本蒸青茶生產(chǎn)線和英國 CTC生產(chǎn)線 [2]。 我國制茶機(jī)械化作業(yè)的自動(dòng)化和連續(xù)化程度仍然較低，與食品工業(yè)的機(jī)械化相比卻 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 存在著較大的差距。到目前為此，我國的大宗茶已有 90％實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化加工，名優(yōu)茶也有 50％以上的加工實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。 在上述研究工作的基礎(chǔ)上，以我省名優(yōu)綠茶品牌 —— “ 綠寶石 ” 的揉捻加工為應(yīng)用對(duì)象，建立高適應(yīng)性茶葉揉捻加工示范基地，推動(dòng)我省綠茶生產(chǎn)向優(yōu)質(zhì)、高效、低成本、名品牌方向發(fā)展，提升我省的綠茶產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此發(fā)展貴州高適應(yīng)性、自動(dòng)化的茶葉加工技 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 術(shù)和裝備，對(duì)于規(guī)范貴州品牌茶葉揉捻工藝，打造貴州茶葉品牌，解決貴州“三農(nóng)”問題具有十分重要的意義。 研究茶葉揉捻工藝，分析不同茶葉揉捻的工藝參數(shù)，探索工 藝參數(shù)對(duì)揉捻品質(zhì)的影響規(guī)律， 在機(jī)械自動(dòng)化控制方面的研發(fā)完成之后， 反復(fù)通過生產(chǎn)實(shí)踐加以驗(yàn)證并不斷修正參數(shù) ，使茶葉揉捻環(huán)節(jié)高適應(yīng)性地進(jìn)入茶葉自動(dòng)化生產(chǎn)的過程中 。所以揉捻也可以說是一項(xiàng)綜合了葉的物理性能和揉捻力大小的茶葉加工技術(shù)。 關(guān)鍵字： 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)，揉桶，加壓裝置，自動(dòng)化 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 IV 頁 Automation of tea twisting machine to rub disc plate design Abstract Automation of tea twisting machine to rub disc plate and knead barrel is the major parts of intermittent twisted by the kneading drums, rubbing plat