0005-春卷自動成型生產(chǎn)線上的春卷皮機機械傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計【全套7張CAD圖+文獻翻譯+說明書】,全套7張CAD圖+文獻翻譯+說明書,春卷,自動,成型,生產(chǎn)線,機械傳動,結(jié)構(gòu),設(shè)計,全套,cad,文獻,翻譯,說明書,仿單
緒論
20世紀50年代以前，食品的生產(chǎn)加工主要以手工操作為主，基本屬于傳統(tǒng)作坊生產(chǎn)方式。僅在沿海一些大城市有少量工業(yè)化生產(chǎn)方式的食品加工廠，所用的設(shè)備幾乎全是國外設(shè)備。而糧食加工廠情況略好于食品加工廠。此階段的工業(yè)化生產(chǎn)的糧食加工廠主要是以面粉的工業(yè)化生產(chǎn)加工為主。但同樣，面粉廠所用的設(shè)備也幾乎全是國外設(shè)備。可以說50年代以前全國幾乎沒有一家像樣的專門生產(chǎn)食品機械的工廠。
50-70年代，食品加工業(yè)及食品機械工業(yè)得到很大的發(fā)展，全國各地新建一第二階段大批食品加工廠，尤其是面粉、大米、食用油的生產(chǎn)加工廠。在多數(shù)主要的糧食加工廠中基本上實現(xiàn)了初步的機械化工業(yè)生產(chǎn)方式。但同期的食品加工廠尚處于半機械半手工的生產(chǎn)方式，機械加工僅用于一些關(guān)鍵主要的工序中，而其他生產(chǎn)工序仍沿用傳統(tǒng)的手工操作方式。與此階段食品工業(yè)發(fā)展相適應(yīng)，食品機械工業(yè)也得到了快速發(fā)展，全國各地新建了一大年的發(fā)展，使得國產(chǎn)批專門生產(chǎn)糧食和食品機械的制造廠。國內(nèi)的食品機械工業(yè)經(jīng)過近30年的發(fā)展，是的國產(chǎn)食品機械基本能滿足我國食品工業(yè)發(fā)展的需求，為此階段實現(xiàn)食品工業(yè)化生產(chǎn)做出了重大貢獻，食品機械工業(yè)已初步形成了一個獨立的機械工業(yè)。
80年代以后的改革年代以后，食品工業(yè)得到迅猛發(fā)展。這得益于進入第三階段，開放政策，隨著外資的引入，出現(xiàn)了很多外商獨資、合資等形式的食品加工企業(yè)。這些企業(yè)在將先進的食品生產(chǎn)工藝技術(shù)引進國內(nèi)的同時，也將大量先進的食品機械引入國內(nèi)。受此影響，再加上社會對食品加工質(zhì)量、品種、數(shù)量要求的提高，極大地推進了我國食品工業(yè)及食品機械制造業(yè)的發(fā)展進程及速度。此階段，通過消化吸收國外先進的食品機械技術(shù)，使我國的食品機械工業(yè)的發(fā)展水平得到很大提高。80年代中期，我國糧食加工業(yè)和食品加工業(yè)實施了第一輪大規(guī)模的技術(shù)改造工程。經(jīng)過這一輪的技術(shù)改造工程，食品工業(yè)全面實現(xiàn)了機械化和自動化。進入90年代以后，又進行了新一輪的技術(shù)改造工程。在這一輪的技改中，許多糧食加工廠和食品加工廠對設(shè)備進行了更新?lián)Q代，或直接引進全套的國外先進的設(shè)備，或采用國內(nèi)廠家消化吸收生產(chǎn)出的新型機械設(shè)備?？梢哉f這兩輪的技改工程對食品機械工業(yè)的發(fā)展起了極大的推進作用，食品機械工業(yè)已完全形成了一個獨立的機械工業(yè)。
春卷源自于漢族民間過節(jié)的一種傳統(tǒng)食物。目前在全國都比較流行，特別是江南等南方地區(qū)。進入2000年以后，隨著人民生活水平的提高，對食品種類的需求以及質(zhì)量的要求也逐漸提高。市場的不斷擴大，但是春卷皮的生產(chǎn)卻依靠人力肯定遠遠無法滿足。于是，市場上就出現(xiàn)了專門制作春卷皮的春卷皮機。
春卷皮機是利用壓力泵將面漿噴到加熱好的滾筒上，經(jīng)過滾筒加熱一段時間形成一定厚度，大小的面餅食物的機器。目前市場上的春卷皮機主要有：圓形春卷皮機，全自動春卷皮機，春卷制皮機，家用小型水餃機等。
春卷皮機性能及優(yōu)點：
1、采用多輥型一次性成型原理，春卷皮大小、薄厚均勻一致，使成品春卷質(zhì)量有了保證。
2、?春卷皮機機器操作方便，春卷皮薄厚可調(diào)，大小可按模具定制，適用于多種規(guī)格春卷生產(chǎn)。?
3、全部采用不銹鋼材料，結(jié)構(gòu)合理，維修、拆裝、清洗簡單方便。
?4、除可一次成型外，還可自動折疊面皮，手工切片。
現(xiàn)目前春卷皮機主要適用場所：學校食堂，食品加工廠，春卷皮、餃子皮加工廠，法式薄餅店，快餐店等等。由于春卷皮機的設(shè)計成本和加工制作工藝要求較高，市場上的春卷機大部分都不是大陸內(nèi)地自行設(shè)計生產(chǎn)的，對于這一現(xiàn)狀展開了本次的畢業(yè)設(shè)計課題：春卷自動成型生產(chǎn)線上春卷皮機機械傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
本次設(shè)計主要解決傳動和加熱兩個部分的設(shè)計。
1 設(shè)計方案選擇
1.1 設(shè)計總參數(shù)
滾筒加熱溫度
160 0C
滾筒旋轉(zhuǎn)速度
4r/min
面皮寬度
400cm
滾筒直徑
1000cm
1.2 傳動方案的選擇
圖1
1.滾筒 2.摩擦滾 3.鏈輪傳動 4減速器 5電動機
設(shè)計方案擬采用摩擦滾來傳動大型電熱滾筒。電動機（1）經(jīng)過減速器（2）減速后由鏈輪傳動傳遞給摩擦滾（4），最后再由摩擦滾（4）傳遞給電熱滾筒（5），讓電熱滾筒轉(zhuǎn)動進行工作。
2 滾筒設(shè)計
2.1 加熱方式的選擇
春卷皮在國內(nèi)外市場上屬于供不應(yīng)求狀況。對它主要生產(chǎn)設(shè)備------春卷皮機的需求量也隨之增大。而電熱系統(tǒng)及其電熱元件的設(shè)計合理性及制造質(zhì)量很大程度上決定了春卷皮的生產(chǎn)質(zhì)量乃至春卷皮機的工作可靠性。與一般的食品烘焙設(shè)備相比，春卷皮機的電熱系統(tǒng)和加熱原理有它的特殊性。因此，如何根據(jù)春卷皮機的特點和生產(chǎn)需要，選擇、設(shè)計合適的加熱方式、參數(shù)、結(jié)構(gòu)，提高春卷皮機的電熱元件壽命和可靠性是提高春卷皮機質(zhì)量的關(guān)鍵所在。
電加熱的方式主要有紅外式加熱、電磁感應(yīng)式加熱、電弧加熱、電阻加熱和電子束加熱等。綜合了各種因素考慮本次設(shè)計采用的為電阻式加熱。
紅外式加熱原理是利用紅外電熱元件通電產(chǎn)生的熱能先用來加熱某種紅外線輻射物質(zhì)，使其輻射出紅外線然后再用來加熱滾筒。其傳熱方式主要是靠輻射，最大優(yōu)點是輻射效率高。因此在食品烘焙設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛。但對于春卷皮機來說，由于輻射出的紅外線并非象其它烘焙設(shè)備那樣用來直接加熱食品，而是先用來加熱滾筒然后再間接加熱食品，所以它的優(yōu)越性并不突出。而由于結(jié)構(gòu)限制，它的抗振能力稍差，所以，目前只應(yīng)用右振動穩(wěn)定性較好的小型機上。
電磁感應(yīng)加熱原理是將春卷皮機的滾筒置于由勵磁裝置產(chǎn)生的交變磁場中，這樣，由于交流電的集膚效應(yīng)而在滾筒表層產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，這種方式熱傳遞過程中熱能損失極小，所以，熱效率高。根據(jù)交變電流頻率分為低頻（50一60Hz）和高頻（15000Hz以上）二種形式。春卷皮機獨特工作機理（春卷皮漿噴附在轉(zhuǎn)動滾筒外周）使得感應(yīng)裝置安裝、結(jié)構(gòu)沒計比其它電磁感應(yīng)加熱裝置要復(fù)雜，成本也高。因此，目前應(yīng)用還不普遍，但這是一種很有潛在競爭力的加熱方式。電阻式加熱是利用電流通過導(dǎo)體的焦耳效應(yīng)產(chǎn)生的熱能對物體進行加熱。春卷皮機上的加熱主要是用于滾筒上對面皮的加熱，對于形狀有所要求，所以電熱板選擇了不銹鋼電加熱板中的云母板加熱器。
將電熱元件固定在滾筒上，通電時，由于電熱元件電阻發(fā)熱產(chǎn)生的熱能通過多層壁導(dǎo)熱的方式傳到春卷皮上。
電阻式加熱方式結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠、加熱均勻、維護方便，因此春卷皮機上應(yīng)用最廣泛。所以本次設(shè)計采用電阻式加熱方法。
2.2 春卷皮機電熱系統(tǒng)的特點
春卷皮機的電熱元件處在高溫下振動大的運動狀態(tài)，主要傳熱方式屬多層壁型導(dǎo)熱（筒內(nèi)）和復(fù)雜對流放熱（筒外）。春卷皮機加熱目的主要不是為烘烤食品，而是為快速烘散面漿中的大量水蒸汽，聽以滾筒圓柱表面是360°全方位開放暴露的，因此，電熱功率均較大。而此大功率電熱元件是在一較小的、幾乎沒有對流的封閉滾筒內(nèi)長時間連續(xù)工作，加之前述的振動大，所以工作擠境較為惡劣。由于春卷皮烘焙全過程不到20秒，且滾筒表面工作溫度應(yīng)隨著室溫、濕度、滾筒轉(zhuǎn)速、面漿成份、皮厚度等復(fù)雜變化而與之相應(yīng)配合變化。因此對其電熱系統(tǒng)的設(shè)計要求也較高。
春卷皮機加熱系統(tǒng)的失效方式有高溫下的熱腐蝕破壞（包括氧化皮剝落），高溫下機械強度不夠等。特別是在滾筒振動大或電熱元件設(shè)計、制造、安裝不當?shù)那闆r下，則可能是主要的失效形式。
2.3 電熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖2
1.滾筒 2.導(dǎo)熱膠 3.加熱板 4.絕熱板
2.4 電熱系統(tǒng)設(shè)計矛盾分析
工程設(shè)計應(yīng)突出主要矛盾進行下述簡化：
（1）春卷皮的正常生產(chǎn)過程應(yīng)視為穩(wěn)態(tài)傳熱過程。
（2）各導(dǎo)熱層厚度與滾筒直徑相比很小，因此可將多層圓筒壁導(dǎo)熱簡化為多層平壁導(dǎo)熱過程。由電熱元件至工作表面之間的傳熱過程中對流和輻射熱可忽略不計。電熱片除與滾筒接觸傳熱外，其它方向絕熱層熱量損失忽略不計。所以滾筒內(nèi)應(yīng)視為一維穩(wěn)態(tài)多層平壁導(dǎo)熱。各導(dǎo)熱層之間結(jié)合緊密，沒有氣隙。
（3）滾筒和春卷皮（滾筒約1/4圈，春卷皮約占3/4圈）與大氣之間的放熱，除了旋轉(zhuǎn)圓柱體放熱外，尚有水蒸汽蒸發(fā)和抽風機的作用，是強制對流、自然對流和熱輻射的綜合作用，較為復(fù)雜。但各類春卷皮機影響這部分的主要因素（放熱環(huán)境、結(jié)構(gòu)形式、工質(zhì)性質(zhì)等）均有相似之處，因此可通過實驗和相應(yīng)的相似準則預(yù)先算定并導(dǎo)出簡化公式，然后再根據(jù)具體情況進行適當修正。
2.5 電熱總功率計算
卷皮機工作面（含春卷皮）全部暴露大氣中，除部分熱量傳給春卷皮外，主要熱量都傳給周圍的大氣。因此，電熱總功率的確定主要取決于滾筒（外附3/4周春卷皮）與大氣的對流放熱?；旧蠈儆谒叫D(zhuǎn)圓柱體大空間對流放熱類型。但由干此過程中伴有水蒸汽蒸發(fā)過程，且春卷皮熱物性亦隨之變化，加之抽濕通氣裝置的作用（不均勻的強制對流）。因此，影響因素很多，且各種因素交織一起，互為影響，不容易分清主次和影響程度。所以，在工程實用計算時常用相似準則理論和量綱分析法將影響對流傳熱系數(shù)Q的諸多因素歸納為下述幾個準則數(shù)，再按照不同情況下根據(jù)實驗方法確定的各準則數(shù)相互關(guān)系，整理出用準則數(shù)表示的經(jīng)驗方程式
Nu=f（Re，Gr，Pr）
基本準則數(shù)如下：
努賽特（Nusste）數(shù) Nu=αdλ（對流放熱強度）
雷諾（Reynolds）數(shù) Re=ωdV（氣體流動狀態(tài)）
普朗特（Prandtl）數(shù) Pr=Vα'（氣體物理性質(zhì)）
葛拉曉夫（Grashof）數(shù) Gr=gβd3ΔtV2（自然對流影響）
公式中：
α------放熱系數(shù)（w/m2·℃）；λ-------導(dǎo)熱系數(shù)（w/m2·℃）；ω------流速（m/s）；V—運動粘度（m2/s）；α'------導(dǎo)溫系數(shù)（m2/s）；g------重力加速度（g=9.8m2s）；β------體脹系數(shù)（1/℃）；△t-------溫度差（℃）；d------定性尺寸即滾筒外徑（m）。
乍看起來，上述相似準則似乎很繁雜，但是如果注意到各相似準則只是表示一些無因次數(shù)群時，便可利用傳熱手冊中以上述準則形式給出的經(jīng)驗方程式代入有關(guān)參量，各影響因素之間的關(guān)系就能以很清晰的形式表達出來。這樣，很容易估計各種量的影響程度，方次越高的量影響越大。然后，再根據(jù)各量影響程度及各種春卷皮機工作環(huán)境情況進行一系列簡化，便可得出一定范圍內(nèi)的簡單、實用的計算公式。根據(jù)相應(yīng)的準則方程式（兼顧考慮輻射熱和水的汽化熱等）計算，在正常工作環(huán)境下（室溫20℃滾筒工作表面溫度150℃；低壓通風機口位于滾筒上方0.8m處，風量60m3/min），大中型春卷皮機穩(wěn)定工作時的對流傳熱系數(shù)
α=10~18n1.25d w/m2·℃
公式中：
n-------滾筒額定轉(zhuǎn)速（r/min）；d------滾筒直徑（m）。
公式中的系數(shù)選取原則：面漿稠度小、通風量大時取上限；反之取下限。
與工程制單位的換算：
1kcal/m2·h·℃=1.163w/m2·℃
對流傳熱名義熱流量
Qw=απdBtw-t1000kW
公式中：
d、B------分別為滾筒直徑、寬度（m）；tw、t-----分別為工作表面溫度、車間平均室溫℃。
除了上述對流傳熱外，滾筒另有部分熱量以導(dǎo)熱方式傳給面漿，使其吸熱成皮并隨輸送帶傳走。這部分熱量
QS=GCΔt3600kW
公式中：
G------每小時耗漿量k（g/h）；C------比熱（面漿C≈2.6~2.7kJ/kg·℃）；
△t------溫度增量（℃）
這樣，可算得電熱總功率：
P=K（Qw+Qs）
其中功率系數(shù)K=1.2~1.6
應(yīng)該指出：功率系數(shù)K對于一般烘焙設(shè)備來說主要是考慮工作能力儲備。在保證正常工作情況下，K值一般不宜選取過大。但對于春卷皮機來說，國際上目前的設(shè)計趨勢是K值選取趨大，即同等規(guī)模機械的電熱總功率設(shè)計的越來越大。這是因為春卷皮機是利用間斷通電來保持恒溫的，K值實際上是總工作時間與通電時間之比?？偣β试O(shè)計大些，間斷時間亦長，這樣總耗電量（與總功率無定比關(guān)系）不僅不增加，反而由于大熱容量的滾筒預(yù)熱時間的縮短而提高效率。當然，如果K值取得過大，也存在局部電負荷過大的間題。
本次設(shè)計總功率P=57kW。
2.6 穩(wěn)定工作時滾筒溫度場（導(dǎo)熱計算）
確定電熱總功率之后，在設(shè)計、選擇電熱元件；計算熱流密度和設(shè)計溫控系統(tǒng)時，還應(yīng)計算出包括電熱片在內(nèi)的滾筒溫度分布場。如前所述，這部分可視為一維穩(wěn)態(tài)多層平壁導(dǎo)熱。
圖3
1.穿卷皮 2.滾筒 3.導(dǎo)熱膠 4.加熱板 5.絕緣層 6.絕熱層
滾筒的一維多層平壁導(dǎo)熱由電熱絲算起，自內(nèi)向外依次為電絕緣層（含包皮）、導(dǎo)熱膠、滾筒、春卷皮。各層導(dǎo)熱系數(shù)依次為λ?1、λ?2、λ?3、λ?4；厚度依次為δ1、δ2、δ3、δ4；電熱層表面溫度為t1，以下依次為t2、t3、t4、t5。
根據(jù)付立葉（Fourier）熱傳導(dǎo)公式：
q=-λgradt
q------熱流密度；gradt------溫度梯度
可推得：
tn-1-tn=qσn-1λn-1
其中：
q=Qw+QsπdB
春卷皮機滾筒外表面溫度t4由生產(chǎn)工藝、產(chǎn)量、滾筒轉(zhuǎn)速等決定。一般t4=120~160℃。由此可利用上式算得溫度場各處溫度和電熱絲工作溫度。
2.7 電熱元件和電熱絲
用在春卷皮機上的電熱元件有電熱片、電熱管和非金屬電熱件等。目前應(yīng)用最廣泛山是電熱片。它是用扁電熱絲被云母片隔絕后，外包鐵皮的片狀電熱元件。雖有成品銷售，但由于春卷皮機用電熱片要求較高，故需專門定制。電熱絲常用材料有鎳基合金和鐵基合金兩大類。鎳基價格較高，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮鐵基合金。
常用電熱合金材料性質(zhì)表
合金牌號
室溫下抗張強度
x106（Pa）
伸長率
δ≥（%）
最高使用溫度
（℃）
特性
Cr20Ni80
637~785
20
1100
奧氏體組織，加工性能好，高溫強度好，用后不變脆，但價格高
Cr15Ni60
637~785
20
1050
耐熱性低于Cr20Ni80，其他性質(zhì)相似
0Cr25Ni15
637~785
12
1100
鐵素體組織，抗氧化性能比鎳鉻合金好，電阻率也比其高，價廉，但高溫強度低，用后易脆，加工性能稍差
0Cr13Ni14
588~736
12
900
耐熱性差，價廉，其他類似0Cr25Ni15
表中允許最高使用溫度是指在干燥空氣中靜止狀態(tài)下所允許的電熱絲自身表面最高溫度。而合金的強度隨溫度升高而降低。如前所述，春卷皮機電熱元件失效常由于滾筒振動引起的高溫強度破壞，或發(fā)生倒塌現(xiàn)象造成短路而燒毀。所以選擇電熱絲材料和截面尺寸時，不僅取決干溫度場分布，更應(yīng)考慮設(shè)備結(jié)構(gòu)振動情況，將其工作溫度定在材料強度能滿足使用要求的區(qū)域范圍內(nèi)。應(yīng)該指出，上述各類材料雖屬塑性材料，但高溫使用冷卻后，則晶粒長大而變脆。使用溫度越高，時間越長則越嚴重（尤其是鐵鉻鋁合金）。為防止?jié)L簡因重力變形，在非工作狀態(tài)（預(yù)加熱和降溫）時滾筒仍需長時間轉(zhuǎn)動。此時電熱絲處于中、低溫振動狀態(tài)，這樣因電熱絲表面質(zhì)量引起的應(yīng)力集中對其疲勞壽命的影響尤其之大。實踐中發(fā)現(xiàn)，同等規(guī)格材料生產(chǎn)出的電熱片有時壽命竟相差十多倍，其原因就在于此。因此在設(shè)計中除對接頭等處的結(jié)構(gòu)要給予特別注意之外，還應(yīng)對工藝和表面質(zhì)量（繞絲加工過程中的砸、磕、碰、劃傷等）提出嚴格的技術(shù)要求。
2.8 電熱片的表面負荷
表面負荷是指電熱片表面上單位面積的功率數(shù)（w/cm2）。設(shè)計過程中，它的確定與材質(zhì)、規(guī)格、工作環(huán)境、溫度場分布及傳熱方式均有關(guān)。相同工作條件下，選用較大的表面負荷則節(jié)約合金材料，但表面溫度高，壽命短。由于春卷皮機電熱片處在封閉的工作環(huán)境，且對設(shè)計壽命要求較高，因此，其表面負荷不宜選擇過大（4w/cm2）。表面負荷的確定還應(yīng)考慮滾筒直徑，應(yīng)使電熱片均勻地分布在滾筒內(nèi)表面上，以求得均勻溫度場。為此，設(shè)計中常需用多個電熱片串聯(lián)的方法調(diào)整單片電功率來滿足上述要求。
3 電機和減速器的選擇
3.1 總功率的確定
通過對滾筒的設(shè)計和材料分析得到滾筒的大約質(zhì)量為120kg，為了保證讓滾筒順利的轉(zhuǎn)動起來，最后計算采用滾筒質(zhì)量M=150kg。
由計算公式：
T=9550Pn
式中P------電動機的額定輸出功率（kW），T------轉(zhuǎn)矩（N·m），n------額定轉(zhuǎn)速（r/min）。
可推導(dǎo)出電機功率公式：
P=nT9550 kW
轉(zhuǎn)矩的計算公式為：
T=MgR
式中M------滾筒的質(zhì)量（kg），g------重力加速度（g=9.8m2s），R------轉(zhuǎn)矩半徑。
帶入數(shù)值計算得到轉(zhuǎn)矩需要T=735 N·m，P=0.31kW 。
3.2 減速器的選擇
查詢有關(guān)于電動機和減速的資料，確定減速器的型號為YCJ200。
YCJ200減速器功率1.5kW，輸出轉(zhuǎn)速14 r/min，輸出轉(zhuǎn)矩941N·m，配用三相異步電機型號100L-6。
3.3 減速器的安裝
圖4
4 摩擦滾及軸的設(shè)計
4.1 摩擦滾設(shè)計
摩擦滾：適合用在精密儀器、高溫高壓條件下的機械部件，重型高負荷設(shè)備等。適用的范圍如下：
1．高溫條件下的軸承（經(jīng)向軸承、套筒軸承、導(dǎo)向軸承、滑動軸承、滾動軸承）
2．防摩擦軸承或滾柱軸承
3．陶瓷、耐火材料等行業(yè)高溫窯車軸承的潤滑
4．建材工業(yè)的高溫烘房；木材加工行業(yè)的熱壓機耐火材料廠的窯車輪轂軸承、水泥廠洪爐支撐轉(zhuǎn)轂、烤漆、噴涂線
5．食品級軸承用脂，糕點傳輸帶軸承、烘房傳輸鏈軸承
6．紡織印染工業(yè)的拉伸拉幅機、熱定型機、蒸化機、如韓國理合，韓國日新，韓國美光，臺灣里根，亞磯；德國布魯克納
7．鼓風機軸承、干燥箱、平版爐、水閘、烘干
春卷皮機的滾筒就屬于高溫定型部分，所以采用摩擦滾的傳動方式進行。根據(jù)滾筒的質(zhì)量和滾筒的直徑，本次設(shè)計出的摩擦滾的直徑大小為100mm，長度為100mm。經(jīng)過校核計算該設(shè)計能夠帶動滾筒進行轉(zhuǎn)動而正常工作。由滾筒的4r/min推導(dǎo)出摩擦滾上的角速度為40r/min。
摩擦滾的外形尺寸如下：
圖5
4.2 軸的計算
帶動滾筒轉(zhuǎn)動需要的功率P=0.31kW，選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表15-3（機械設(shè)計手冊第八版），取A0=112，可以初步確定軸的最小直徑：
dmin=A03Pn=112×30.3140=22.16 mm
由于滾筒的固定是靠摩擦滾軸來支撐的，所以在支撐點上還需要承受滾筒的重量。于是，支撐滾筒需要軸的直徑可以分析：
Mg=τπd22
式中：
[τ]------45鋼的剪切疲勞極限，d------軸的直徑
由表15-1（《機械設(shè)計（第八版）》）得到τ=155MPa，于是可以計算得出軸的直徑d=3.47mm。
通過上面的計算可以確定出軸支撐點的最小直徑：
D=dmin+d=25.63 mm
春卷皮機的工作考慮到安全，所以取安全系數(shù)為1.5，算的軸支撐點的直徑取值為40mm。
于是對于第一根支撐軸的大小尺寸設(shè)計如下圖：
圖6
第二根軸需要承受軸向力傳遞轉(zhuǎn)矩，并且外接鏈輪，所以軸直徑設(shè)計為：
圖7
滾筒中心的空心連接定位軸起到連接定位，為后面滾筒連線起到作用設(shè)計如下：
圖8
根據(jù)上面軸的直徑大小可以設(shè)計得出摩擦滾的中心孔大小為40mm。
5 聯(lián)接鏈輪的設(shè)計
5.1 鏈輪傳動比
圖9
1.滾筒 2.摩擦滾 3.鏈輪傳動 4減速器 5電機
春卷皮機滾筒5工作的轉(zhuǎn)速約為4r/min，經(jīng)過摩擦滾4傳到軸上的角速度為40r/min。經(jīng)過前面選定的YCJ200減速器輸出的角速度為14r/min，所以可以得到傳動比：
n=4014=207
根據(jù)設(shè)計手冊鏈輪齒數(shù)的設(shè)計一般為奇數(shù)，鏈條為偶數(shù)，所以采用傳動比為i=3，即Z1=27，Z2=81，得到滾筒最終的轉(zhuǎn)動角速度r=4.2r/min 。
5.2 鏈輪設(shè)計
根據(jù)《機械設(shè)計（第八版）》鏈輪部分設(shè)計步驟計算得出需要的兩個鏈輪數(shù)據(jù)如下：
圖10
對于鏈輪軸向上的固定采用的是M5的緊定螺釘。
小鏈輪尺寸如下圖：
圖11
大鏈輪的尺寸如下：
圖12
5.3 鏈條的確定
根據(jù)設(shè)計出來的鏈輪選擇對應(yīng)的鏈條數(shù)，設(shè)計安裝尺寸中，兩鏈輪的中心距為367mm，所以根據(jù)機械設(shè)計手冊第三卷鏈輪的設(shè)計可以求得需要鏈條的長度節(jié)數(shù)為124。
6 鍵的選擇與校核
6.1 鍵的選擇
根據(jù)軸的大小選擇鍵，軸的設(shè)計如下：
圖13
從左到右軸的直徑分別為30mm、40mm、50mm、40mm。由表6-1（《機械設(shè)計（第八版）》）可知，從左到右的三個平鍵尺寸（鍵寬b×鍵高h）依次分別為8mm×7mm，10mm×8mm，10mm×8mm。鍵的長度取值分別為20mm，80mm，80mm。采用的材料為45鋼。
6.2 鍵的校核
根據(jù)導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接的強度條件公式：
p=2T×103kld≤p
公式中：
T------傳遞的轉(zhuǎn)矩（T=Fy≈Fd2），N·m；
k------鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處h為鍵的高度，mm；
l------鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=L-b，這里L為鍵的公稱長度，mm；
p------鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用應(yīng)力，MPa。查表6-2（《機械設(shè)計（第八版）》），此處連接是屬于輕微沖擊，p=40MPa。
E處平鍵的校核：
傳遞轉(zhuǎn)矩：T = Mg × d2 = 22.05 N·m
連接強度：p=2×22.05×1030.5×0.015×20×30=21
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