【正文】 ：寬度b=10mm，高度h=8mm。m，由[1]中式61得到：標(biāo)記為鍵C828 GB 1096—1979。2. 校核鍵連接的強(qiáng)度鍵和軸的材料都是鋼，而帶輪的材料是HT200，由機(jī)械設(shè)計(jì)[1]中表62查得許用擠應(yīng)力，取其平均值。12） .帶輪的的設(shè)計(jì) （1）、小帶輪的設(shè)計(jì)根據(jù)電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)：小帶輪結(jié)構(gòu)如圖示：由機(jī)械設(shè)計(jì)[1]中810可得小帶輪的結(jié)構(gòu)如圖所示該帶輪轉(zhuǎn)速材料：HT200小帶輪參數(shù)如下： 電動(dòng)機(jī)端帶輪處鍵的選擇校核 1. 選擇鍵連接的類型和尺寸根據(jù)茶葉揉捻機(jī)的工作情況和該處載荷的分布情況，該處有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接，由于小帶輪在軸端，故采用單圓頭普通平鍵。因此，應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力大于初拉力最小值。=（+）=②計(jì)算帶的根數(shù)Z===因此，取2根。9）.確定三角帶根數(shù)z ① 計(jì)算單根V帶的額定功率Pr由d1=90mm和n1=1440r/min，查[1]中表84a得P0=根據(jù)n1=1440r/min，i=，查[1]中表84b得KW查機(jī)械設(shè)計(jì)[1]中表85得；查機(jī)械設(shè)計(jì)[1]中表82得，于是有Pr=（P0+）≥120176。如果過小，應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。/（7）.確定實(shí)際中心距a== 8）.驗(yàn)算小帶輪包角≈180176。6）.驗(yàn)算三角帶的擾曲次數(shù)u≤40 次/s （則合格）式中：m—帶輪個(gè)數(shù)，如u超限，可加大L（加大a）或降低u（減少dd2）來解決。5）.確定三角帶的計(jì)算長度L0 三角帶的計(jì)算長度是通過三角帶截面重心的長度。4）.初定中心距a0：帶輪的中心距，通常根據(jù)揉捻機(jī)總體布局初步選定，一般可以在下列范圍內(nèi)選?。海╠1+d2）≤a0≤2（d1+d2）根據(jù) 該式可初定中心距。算后應(yīng)將數(shù)字圓整為整數(shù)，其結(jié)果取為280mm 。各型號帶對應(yīng)的最小帶輪直徑dmin可查機(jī)械設(shè)計(jì)[1]表86 V帶的最小基準(zhǔn)直徑，可知dmin=50mm取d1=90m。小帶輪的轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，故取小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min， 機(jī)械設(shè)計(jì)[1]中圖811即可選取普通V帶帶型，帶的型號是：A型，參數(shù)如下：2. 確定帶輪的計(jì)算直徑dd21）.小帶輪計(jì)算直徑d1皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大。計(jì)算功率式中：—計(jì)算功率，kW；—所需傳遞的額定功率； —工作情況系數(shù)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸，機(jī)床中多用于電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以較大。3. 揉盤進(jìn)行夾具固定 在固定揉盤時(shí)，是將三個(gè)軸承座處固定，：4. 外部載荷 考慮揉桶所裝茶葉的重量，及其加壓蓋所加壓力，這里給予較大的估測值500N進(jìn)行分析，：5. 劃分網(wǎng)格 揉盤在工作部位和固定端存在應(yīng)力集中，可采用應(yīng)用網(wǎng)格控制和不選擇應(yīng)用網(wǎng)格控制進(jìn)行比較分析，：6. 運(yùn)行算例 在運(yùn)行算例后，可以得到應(yīng)力、位移和應(yīng)變的分析結(jié)果，并通過分析診斷，其顯示未超出材料的需用最大值，故該零部件符合設(shè)計(jì)要求，、： 加壓蓋有限元法分析1. 選擇加壓蓋分析模型、編輯應(yīng)用材料并將模型進(jìn)行固定，：2. 外部載荷 考慮揉捻機(jī)在工作過程中受到茶葉的方作用力足夠大的情況，最大為200N時(shí)，：3. 劃分網(wǎng)格 加壓蓋在工作部位存在應(yīng)力集中不明顯，這里只采用不選擇應(yīng)用網(wǎng)格控制來觀察加壓蓋受力情況，：4. 運(yùn)行算例 在運(yùn)行算例后，可以得到應(yīng)力、位移和應(yīng)變的分析結(jié)果，并通過分析診斷，其顯示未超出材料的需用最大值，故該零部件符合設(shè)計(jì)要求，、：第五章 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)主要機(jī)械部件結(jié)構(gòu)分析校核根據(jù)揉桶轉(zhuǎn)速為50r/min，傳動(dòng)方案為電動(dòng)機(jī)提供得的動(dòng)力經(jīng)帶傳動(dòng)、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)和一級圓錐齒輪傳動(dòng)將水平軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成豎直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)并經(jīng)主動(dòng)曲臂帶動(dòng)柔婷旋轉(zhuǎn)，最大值為6，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為35，最大為10，直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)范圍為23最大值為6，所選擇的主動(dòng)力電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min，總傳動(dòng)比為i=。：2. 編輯材料 在茶葉揉捻過程中，由于茶葉汁液的流出，可能會使得鑄鐵生銹。6. 運(yùn)行算例 在應(yīng)力集中的地方發(fā)生的位移變形比較大，因?yàn)榇肆慵氰T造而成，在應(yīng)力集中的地方?jīng)]有倒角，應(yīng)力較大，所以要改進(jìn)的是將此處倒角，減少應(yīng)力集中。在這里我們做個(gè)比較，：綜述：網(wǎng)格控制可以應(yīng)用到點(diǎn)、面或裝配體的整個(gè)零部件。在需要的位置進(jìn)行小單元?jiǎng)澐郑切o應(yīng)力集中的地方用較大的網(wǎng)格劃分。在此，估測一個(gè)足夠大的值，取施加載荷為1200N的力作分析，然后單擊確定按鈕，：5. 劃分網(wǎng)格 網(wǎng)格控制允許獨(dú)立于整體單元尺寸而只在所選的位置控制局部單元尺寸。有限單元法采用矩陣式和單元組裝方法，每一個(gè)步驟都便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件模塊化，有利于計(jì)算機(jī)軟件的處理。(3) 后處理是對計(jì)算結(jié)果(應(yīng)力、應(yīng)變或振型等)進(jìn)行必要的處理，并按一定有限單元法具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）分析對象的幾何形狀適應(yīng)性強(qiáng)；2）適用范圍廣；3）較好的穩(wěn)定性和收斂性?？梢岳贸绦蛱峁┑母鞣N求解方法進(jìn)行選擇求解。3)確定施加邊界條件(結(jié)構(gòu)所受的載荷和約束)。對于幾何形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可以直接讀取CAD軟件的相關(guān)格式，或者以IGES等文件格式作為中介，從CAD系統(tǒng)中獲取結(jié)構(gòu)的幾何模型，輸入有限元分析軟件。許多商用有限元軟件不僅提供了與主流CAD系統(tǒng)的接口，自己本身也又很好的實(shí)體建模性能有限元軟件都提供了一種以上的網(wǎng)格劃分方法，以供使用者根據(jù)計(jì)算要求進(jìn)行選擇。(1) 前處理是對計(jì)算對象網(wǎng)格劃分、形成計(jì)算模型的過程。計(jì)算單元應(yīng)力最后就可利用公式(43)和已求得的節(jié)點(diǎn)位移計(jì)算各單元的應(yīng)力，并加以整理得出想要的結(jié)果[20][21]。求解未知節(jié)點(diǎn)位移由集合起來的平衡方程組(45)解出未知位移。一般來說，集合所依據(jù)的理由是要求所有相臨的單元在公共結(jié)點(diǎn)處的位移相等。二是將作用于各單元的等效節(jié)點(diǎn)力集合成總的載荷列陣。根據(jù)選定的位移模式，就可以導(dǎo)出用節(jié)點(diǎn)位移表示單元內(nèi)任意一點(diǎn)位移的關(guān)系式，其矩陣形式是：{u}= [N]{δ}＇ (41)(41)式中{u}——單元內(nèi)任意一點(diǎn)的位移列陣{δ}＇——單元的節(jié)點(diǎn)位移列陣[N]——形函數(shù)矩陣，它的元素是位置坐標(biāo)的函數(shù)分析單元的力學(xué)性質(zhì)位移模式選定以后，根據(jù)單元的材料性質(zhì)、形狀、尺寸、節(jié)點(diǎn)數(shù)目、位置及其含義等，進(jìn)行單元的力學(xué)特性分析，包括如下三步：(1)利用幾何方程，由位移表達(dá)式(41)導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)位移表示單元應(yīng)變的關(guān)系式：{ε}= [B]{δ}＇ (42)(42)式中{ε}——單元內(nèi)任意一點(diǎn)的應(yīng)變列陣[B]——單元應(yīng)變矩陣(2)利用本構(gòu)方程，由應(yīng)變的表達(dá)式(42)導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)位移表示單元應(yīng)力的關(guān)系式：{σ}= [D]{ε}= [D][B]{δ}＇ (43)(43)式中{σ}——單元內(nèi)任意一點(diǎn)的應(yīng)力列陣[D]——與單元材料有關(guān)的彈性矩陣(3)利用變分原理，建立作用于單元上的節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系式，即單元的平衡方程為：{ f }＇= [K] ＇{δ}＇ (44)(44)式中[K] ＇——單元?jiǎng)偠染仃?，[K] =∫∫∫[B][D][B] dxdydz式(44)的積分應(yīng)普及整個(gè)單元的體積。其原因是因?yàn)槎囗?xiàng)式的數(shù)學(xué)運(yùn)算(微分和積分)比較方便，并且由于所有光滑函數(shù)的局部，都可以用多項(xiàng)式逼近，至于多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)和階次的選擇，則要考慮單元的自由度和解的收斂性要求，一般來說，多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)應(yīng)等于單元的自由度數(shù)，它的階次應(yīng)包括常數(shù)項(xiàng)和線性項(xiàng)等。選擇適當(dāng)?shù)奈灰坪瘮?shù)是有限單元法分析中的關(guān)鍵。位移法易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算自動(dòng)化，所以在有限單元法中位移法應(yīng)用范圍最廣。選擇節(jié)點(diǎn)力作為基本未知量時(shí)稱為力法。選擇位移模式在完成結(jié)構(gòu)的離散化之后，就可以對單元進(jìn)行特性分析。單元節(jié)點(diǎn)的設(shè)置、性質(zhì)、數(shù)目等應(yīng)視問題的性質(zhì)、描述變形形態(tài)的需要和計(jì)算精度而定。目前，有限元法在許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和實(shí)際工程問題中都得到了廣泛的應(yīng)用，如機(jī)械制造、材料加工、航空航天、土木建筑、電子電氣、國防軍工、船舶、鐵道、汽車和石化能源等，并得到了普遍重視。第四章 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)主要機(jī)械部件有限元分析 Solidworks有限元分析簡介 有限單元法分析 有限單元法（finite element method,簡稱FEM）是求解數(shù)理方程的一種數(shù)值計(jì)算方法，是將彈性理論、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合在一起的一種數(shù)值分析技術(shù)，是解決工程實(shí)際問題的一種有力的數(shù)值計(jì)算工具。它主要包括桶蓋、懸梁、副軸、軸承、絲杠螺母、錐齒輪以及自動(dòng)施加壓力的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等部件。揉桶上部的揉桶蓋裝有加壓裝置用于控制揉桶蓋的上下位置，從而實(shí)現(xiàn)揉捻時(shí)對揉捻葉的加壓。揉盤的上面裝揉桶，揉桶上裝有揉桶蓋。： 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)固定架設(shè)計(jì) 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，： 異步電動(dòng)機(jī)減速箱作為支撐件的簡化設(shè)計(jì) 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，： 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)揉盤設(shè)計(jì) 揉盤是一個(gè)由邊緣向中間逐漸下凹的鑄鐵圓盤，通常做成花盤形，上鋪銅板或不銹鋼板，板上裝有12到20月牙形棱骨，用于增加揉搓力，本設(shè)計(jì)選擇12根棱骨。其固定螺栓選擇M10x30，： 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)揉桶固定架設(shè)計(jì) 揉桶固定架主要是用來固定揉桶，在其中一個(gè)臂上固定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其自動(dòng)化加壓裝置的副軸，并且在揉捻機(jī)工作時(shí)受到茶葉的反作用力，故在固定自動(dòng)化加壓裝置的副軸處進(jìn)行加厚，其材料選擇為HT200，固定軸的固定螺栓選擇M14，固定揉桶的半圓頭螺栓選擇M14，： 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)自動(dòng)化加壓裝置副軸設(shè)計(jì)揉捻機(jī)在經(jīng)過自動(dòng)化改造后，將在副軸頂端加裝上一個(gè)傳感器，來控制工作時(shí)加壓蓋對茶葉的壓力，并將數(shù)據(jù)傳遞給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，副軸一側(cè)開槽，將內(nèi)部裝有的絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，變成直線移動(dòng)輸出，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。：第三章 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)結(jié)構(gòu) 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖：1三相異步電動(dòng)機(jī)、2減速箱、3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)固定架5副軸、6懸臂、7加壓蓋組件8揉桶、9揉桶固定架、10曲臂、11揉盤、12出茶門組件、13揉捻機(jī)支撐件 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖：揉桶（直徑x高）550x400揉桶容葉量3040kg曲臂中心距200mm配用電機(jī)揉桶回轉(zhuǎn)速度4648r/min外形尺寸（長x寬x高）1700x1650x1520mm 自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)自動(dòng)化盤式揉捻機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)是指揉捻機(jī)各機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中主要包括揉捻機(jī)腿部支撐件設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)動(dòng)曲臂設(shè)計(jì)、揉桶固定架設(shè)計(jì)、自動(dòng)化