饺子机毕业设计论文

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）
饺子机毕业设计
/major
***名：**
***师：***
专业：机械设计制造及其自动化学院：轻工学院
2011年6月7日
Graduation Project (Thesis)
Harbin University of Commerce
The graduation design of
dumpling machine
Zhou Pei
Student
Yang Qiyun
Supervisor
Machine Design，Manufacture and Automation Specialty
School of Light Industry
School
2011-06-07
毕业设计（论文）任务书
摘要
全自动饺子机，包括机座以及分别安装在机座上的送馅机构、送面机构、饺子成型机构。

全自动饺子机自动化程度高、操作简单，能够提高饺子的生产效率，降低人工劳动成本。

本文对饺子机的工作原理及主要技术参数进行了设计计算，并分析饺子机的整体传动系统，整机结构的设计，及其整机和各部分的尺寸确定。

本次设计对饺子机进行Solidworks三维建模。

并将三维建模模型绘制成Autocad二维平面图。

关键词：饺子机、灌肠式饺子机、三维建模、传动系统。

Abstract
Automatic machine for making dumplings, stuffing feeding mechanism, feeding mechanism, a dumpling forming mechanism comprises a base and are respectively installed on a base. Automatic dumpling machine of high degree of automation, simple operation, can improve the dumpling production efficiency, reduce labor costs. In this paper, the working principle of dumpling machine and main technical parameters for the design and calculation, and analysis of the overall transmission system of dumpling machine, design the structure of the whole machine, and the size of each part is determined and.
Solidworks 3D modeling of dumpling machine for the design. The 3D modeling and rendering into a Autocad planar graph. Two-dimensional map transmission mechanism, the stuffing feeding mechanism, transmission system drawing.
Keywords: dumpling machine, sausage type dumpling machine, 3D modeling, transmission system.
目录
摘要................................................ 错误!未定义书签。

Abstract................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论............................................. 错误!未定义书签。

1.1 引言............................................ 错误!未定义书签。

1.2 饺子机的发展与现状.............................. 错误!未定义书签。

1.3 本课题的来源与研究意义 (2)
第二章方案设计 (4)
2.1方案确定 (4)
第三章主要参数设计 (6)
3.1动力参数的确定 (6)
3.2运动参数的确定 (6)
3.3尺寸参数的确定 (7)
3.3.1输馅机构设计 (7)
3.3.2输面机构设计 (8)
3.3.3 成型辊设计 (9)
3.3.4饺子机三维图 (9)
第四章设计计算 (10)
4.1轴的计算 (10)
4.2 带轮的计算 (11)
4.2.1 V带的计算 (11)
4.2.2V带轮的计算 (14)
4.3 蜗轮蜗杆设计 (15)
4.4齿轮设计 (19)
第五章校核计算 (20)
5.1轴强度校核 (20)
5.2轴承的校核.......................................................
第六章技术经济分析 (23)
6.1成本核算 (23)
6.1.1标准件费用 (23)
6.1.2非标准件材料费用 (24)
6.1.3非标准件加工费用核算 (24)
6.2计算利税和利润 (25)
6.2.1增值税的核算 (25)
6.2.2利润的计算 (26)
6.2.3利润分析 (26)
结论 0
致谢 (1)
参考文献 (2)
第一章绪论
1.1引言
饺子机又称水饺机、饺子机械或者饺子机器。

主要是指把和好的面与调好的馅放到机器的指定入料口内，加入时令蔬菜还能展现饺子的另类风情，经过一千多年的改良与发展后传统的饺子馅料已有很多新奇的做法：泡菜与油豆腐、以及芥末与海鲜及咖喱与猪肉的饺子馅料，还有体贴的为素食主义者搭配的馅料，也还有新潮的可选择蕃茄、荸芥等做主馅，吃起来口感爽脆又营养，接通电源开动机器就可以生产出成品饺子，该机械具有生产速度快、成品高、省时省力等优点；广泛应用于学校、食堂、饭店、企事业单位和快餐、饺子加工行业中。

饺子机属于食品加工设备的很常见的一种，其加工的产品饺子是中国北方人的传统美食之一，其主要用途就是代替人工包饺子的过程，提高工作的效率。

饺子机是由机架部分、减速部分、供馅部分、供面部分、成形部分等五大部份组成。

工作原理是面斗中面团经螺旋推进器(面绞龙)推至出口(面嘴)处形成空心面管; 同时经双级叶片泵将馅推入面管内，最后经成形模滚切成型。

要完成上述工序主要由输面、输馅、成形三部份来实现。

输馅部份是将馅推入空心面管和控制馅量多少的机构它是由馅斗、馅绞龙、馅管、双级变量叶片泵组成，输面部份是将面挤压成空心面管和调节控制面皮厚薄，面量大小机构，它由面托盘、面斗、面套、面绞龙、付滚、调节螺母和内、外嘴组成。

成形部份的任务是将装馅的面管滚压成型，它由成形架、成形模、成形付滚、紧定螺栓和干面斗等组成。

1.2 饺子机的发展与现状
目前,国际包装机械行业竞争日趋激烈,食品包装机械正朝着高速、多功能化及控制智能化的方向发展。

面对严峻的形势,我国包装机械行业必须提高产品的技术含量,走专业化发展的道路,靠技术进步来推动行业发展，对食品包装质量和包装速度的要求不断提高，全自动水饺机是水饺生产实现机械化、自动化的根本保证。

包装机械为包装提供重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。

同时在食品、医药、日用品、化工产品等生产中起着中要的作用。

包装机械可以提高劳动生产效率，改善生产环境，降低生产成本，提高产品储运的安全性及档次，增加产品的附加值，从而提
高产品的市场竞争力，带来更大的经济效益和社会效益。

包装机械行业是一个市场潜力很大的新兴行业，面临着巨大的国内外市场和极好的发展机会。

饺子机还有相当大的发展空间。

现在市场上大多数用的都是灌肠式饺子机，包合式饺子机是近几年才推向市场的新机种，因其克服了灌肠式饺子机的不足，而且大型机器生产效率高，正逐渐被用户认可。

现在的饺子机的生产不仅要适应中国市场，而且也要适应海外市场。

从 1982 年第一台饺子机出口到加拿大算起，金美乐饺子机的出口份额一直在不断提升，到 2008 年占到企业销量的 40%。

2008年的金融危机对饺子机的出口造成了很大的影响，出口量减少了一半。

现在企业主要通过三种渠道解决这个问题，第一是转出口为内销，拓展国内市场；第二是开发新产品，弥补一部分出口份额；最后就是压缩开支内部消化。

经过一两年的努力，一些大企业很好地应对了这种不利影响。

金融危机未必是一件坏事，它加剧行业的优胜劣汰，进一步规范了市场。

饺子机市场永远不会出现饱和。

首先是机器会出现折旧和更新换代的问题，还存在很多没有开发的领域，比如二级市场，大中专院校的食堂甚至个人也是一个很大的市场，只要不断地创新，适应市场的新需求，就不存在饱和的问题。

随着技术的不断革新以及人们需求的提高，现在饺子机及其附属产品有很多，将来饺子机将向小型化、自动化和规范化发展，也就是说产品要尽量小，自动化程度要高，零部件要规范。

1.3本课题的来源与研究意义
饺子是我国人民喜爱的食品、可速冻、属方便食品。

随着人民生活水平的提高，生活节奏的加快，人们对饺子的需求越来越大，因此市场需求量较大。

采用手工制作，生产能力低，工人劳动强度大。

设计适合我国国情的饺子机具有实际意义及市场应用前景，具有良好的社会效益，经济效益。

该机自动完成供陷、制皮、成型等操作。

生产量大，自动化程度高。

学生通过对该机的设计，能达到教学基本要求，可在机械的结构设计和控制系统设计两个方面都得到工程师必要的基本训练，提高学生机电一体化的水平。

研究的主要目的是减轻人们不必要的劳动，让机器代替人类去做一些琐碎的事情，随着我国经济体制改革的进一步深化和科研设计单位的转制，随着人们生活节奏的加快，快长食品己成为我国人民饮食中不可缺少的重要组成部分，而且所占比例逐年上
升。

饺子是中华民族的传统食品，被誉为“国粹食品，，是中式快长的主要食品。

所以，不断完善和解决饺子成型机 (后称饺子机)存在的问盛是至关重要的。

自1958年中国第一台饺子机问世后，经全国许多科研人员和有关技术人员几十年的不懈努力，饺子机己广泛应用于工业化生产中。

目前，国内生产的饺子机都是采用灌肠式的原理，即:将和好的面团经机器制成面管，并将馅冲入管中，再经成型橄滚压剪切制成饺子。

在输馅方面，已有多种形式的变且叶片泵能适应全菜馅、肉菜棍合馅、全肉馅的连续平稳给馅。

但在输面方面，却存在着一定的不足:有时饺子会偶尔出现裂纹，饺子皮温升过高，产生轻橄糊化。

饺子出现裂纹和饺子皮沮升过高 (能改变饺子的色泽)是直接影响饺子质爱的重要因素，因此，解决以上问题是完善饺子机的关键所在。

目前，人们都喜欢涮火锅，而在涮火锅之余，用火锅汤盘些火锅饺，更是人们经常食用的美食佳品。

但是，由于火锅饺子个头小，手工包制很麻烦。

尤其是饭店和食品加工单位，为增加品种花样和扩大再生产，必需配备包制火锅饺子的专用设备。

就此问题我们经研究实验，把现有的饺子机经过改装，增加很少的零件就可包制火锅饺子，换上原有的零件又可包制常规饺子，做到一机多用。

第二章方案设计
2.1方案的比较
饺子机的类型经过了三个阶段的发展，第一代为盆式饺子机，第二代为灌肠式饺子机，大三代为包合式饺子机。

都是在成型与输馅结构上有所不同。

现在市面上大量销售的主要是灌肠式饺子机，本次毕业设计也是研究灌肠式饺子机。

灌肠式饺子机具有一次成型，不产生废面；供馅稳定，馅量大小调整方便；成品率高，损率≤2%；饺子质量误差小，大质量与平均质量间的相对误差不超过±6%；生产效率高，能满足更多用户的优点。

现讨论传动系统方案如下：
1.方案一
1- 电机；2-减速器；3-链轮；4-链；5-链轮；6-齿轮；7-输面铰笼；
8-齿轮；9-辅助压辊；10-松下变频电机；11-联轴器；12、13-轴承；
14、15-链轮；16-输馅铰笼；17-叶片泵；18、19-轴承；20-松下变频电机；
21-联轴器；22-轴承；23、24-锥齿轮；25、26、27-直齿轮；28-成型底辊；
29-成型辊；30-撒粉刷
图2-1
该方案的优点是采用三个电机实现无极变速，成型辊的转速可以通过电机改变。

用减速器减速改善了蜗轮减速的缺点。

缺点是输馅搅笼又连接一个电机通过链轮传动，结构比较复杂，传动比也不稳定。

2.方案二
12
3
I 67II 894 5111213
10161718
VII VI
27242526
28
2921
222315
1920
X IX VII III
14IV
1- 电机； 2-皮带轮； 3-皮带轮； 4-蜗轮； 5-蜗杆； 6、7-锥齿轮； 8-叶片泵；
9-输馅铰笼； 10、11-直齿轮； 12、13-直齿轮； 14-输面铰笼； 15-辅助压辊； 16-联轴器； 17、18-锥齿轮； 19、20、21、22、23-直齿轮； 24- 成型底辊； 25-成型辊； 26-撒粉刷；
图2-2
图2-2为饺子机传动系统图。

该传统的传动方案具有结构紧凑，制造成本低，传动比恒定的优点。

输馅部分采用齿轮传动，结构简凑，降低了制造成本。

是第一代饺子机的传动方案。

金属齿轮经过高温淬火热处理，能够增加使用寿命而且价格低廉。

由于蜗轮与蜗杆减速比大且传动比恒定，传动到各个工作部分的传动方案简单。

且通过润滑油的润滑能够降低齿轮摩擦产生的温度，尽可能大的延长使用寿命。

2.2方案的确定
通过两个传动方案的对比，确定选择第二个方案，图示2-2的传动关系如下：电机1经皮带轮2/3带动蜗杆轴5，通过蜗轮蜗杆传动将动力传给轴Ⅱ，往右锥齿轮6、7实现换向，将动力传给输馅绞龙及叶片泵。

往左一面通过齿轮10、11将动力传给输面绞龙轴14，再往上通过齿轮12、13将动力传给输面小绞龙15。

另一面通过锥齿轮17、18将动力传给轴Ⅵ,然后通过齿轮19\20将动力传给成型底辊轴Ⅷ,再通过齿轮21/22将动力传给成型辊轴Ⅸ。

最后通过齿轮22/23将动力传给散粉刷轴Ⅹ。

第三章 主要参数设计
3.1动力参数的确定
选择电机类型时，首先考虑的就是电动机的性能。

应能全面满足被驱动机械负载的要求。

如启动性能、正反转运行、过载能力等。

在这个条件下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电机。

本文中，饺子机为小型机械，它不要求有较大的动力传动，只要求稳定的传递即可，并且通过传动系统方案的选择，没有无极调速，因此，该饺子机的动力源选择步进电动机。

电动机型为： Y90L-4
额定功率/Kw: 1.5Kw
额定电压/V: 380V
满载时|电流/A: 0.67A
满载时|转速/(r/min): 1420r/min
满载时|效率(%): 78%
满载时|功率因数: 0.79
转子铁心/mm)|外径: 90mm
转子铁心/mm|内径: 55mm
转子铁心/mm|长度: 40mm
气隙长度/mm: 0.24mm
槽数|定子: 28
槽数|转子: 20
定子绕组|线规/mm: 1-0.37mm
定子绕组|每槽匝数: 150
定子绕组|每相串联匝数:1140
定子绕组|节距: 2～10
3.2运动参数确定
3.2.1成型辊轴转速确定
根据课题技术要求：最大生产能力 150-200个 /分，选定生产能力为180个/分。

成型辊每转一圈能包合三个饺子，所以确定成型辊轴转速为:
160/min
n r。

3.2.2输面绞龙转速确定
因为成型辊线速度与输面绞龙线速度要相等，初步设计输面绞龙半径
130r mm =，成型辊半径246r mm =；根据公式
21000nr v π=，确定输面绞龙轴转速为： 292/min n r =。

3.2.3传动比的确定
因为电机转速为
01420/min n r =， 所以总传动比为01142023.6760
n i n =
==； 输面绞龙到成型辊的传动比为23192 1.5360n i n ===； 蜗轮蜗杆传动比为
2323.6715.471.53i i i =
==； 带轮传动比为11i =。

3.3 尺寸参数确定
3.3.1输馅机构设计
输馅机构主要有叶片泵、输馅料斗、传动齿轮、调节手柄组成，当电机运转，动力由电机通过带轮传动和蜗轮蜗杆传给传动齿轮，由叶片泵和输馅料斗的转动实现馅料的输送，根据馅料的大小，通过调节手柄来调节饺子馅的大小。

三维图和二维图如图3-1所示
图 3-1
3.3.2输面机构设计
输面机构由输面绞龙、面嘴、输面小绞龙、输馅通管、传动齿轮组成。

当电机运转通过蜗轮蜗杆将动力传给输面绞龙轴，因为输面绞龙有锥度(一般小于15）所以输面绞龙能产生轴向进给力，推动面团前进。

面嘴通过手动调节能调整面皮的厚度，非常方便。

往上输面小绞龙轴通过齿轮传动实现旋转。

三维图和二维图如图3-2所示
图 3-2
3.3.3成型辊设计
成型辊通过齿轮组实现传动，成型底辊大齿轮通过与下端大齿轮的黏合实现成型底辊的转动。

成型底辊大齿轮边的小齿轮与成型辊齿轮黏合带动成型辊旋转。

成型辊轴上齿轮与散粉刷轴上齿轮黏合实现散粉刷轴旋转，实现干面粉的下落。

三维图和二维图如图3-3所示
图 3-3
3.3.4饺子机整体结构
图 3-4
第四章 设计计算
4.1轴的计算
为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）。

将电机轴设为Ⅰ轴，主传动轴为Ⅱ轴。

i 为两轴之间的传动比，i=1，η为两轴之间的传动效率，P 1，P 2为各轴的输入功率（KW ），T 1，T 2为各轴输入转矩（N m ），n 1，n 2为各轴转速（r/min ），按电机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数。

（1）各轴转速
n 1=n m /i 0（r/min ） （4-1） 式中：n m ------电机满载转速； i 0-------电机至一轴的传动比。

n 2=n 1/i 1= n m / i 0* i 1,同理可推算出各轴的转速。

（2）各轴输入功率 各轴之间的功率关系为
P 1=P d * 01η KW （4-2）
各轴功率同理可推出。

（3）各轴输入转矩
输入转矩公式为
T= d T 00i η （4-3） 各轴功率可推算。

现以蜗杆轴为例，计算其转速，功率和扭矩；轴的三维图如下
电机输出转速为1420r/min ，带轮的传动比为i=1，传动到蜗杆轴的转速为
1n =1420r/min ，电机的输出功率为1.5KW ，带轮的传动效率为η=0.94，滚动轴承（每对）的效率为0η=0.98，故1P =1.5×0.94×0.98=1.38KW 。

9550d
d m P
T n ==10.09 N m •，T 1=T d ×0.94×0.98=9.29 N m • 结构参数确定
当轴的支撑距离未定时，无法由强度确定轴颈，要用初步估算的方法， 即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴颈d ，计算公式为：
d ≥（4-4）
式中：P —轴所传递的功率，KW ； n —轴的转速，r/min ；
A —由轴的许用切应力所确定的系数，其值可查相关教材，在此以 A=120，带入公
式，可求得主传动轴的最小轴颈为
d ≥，取主传动轴的最小轴颈为
D=16mm ，轴的具体结构尺寸由传动要而定。

4.2带轮的计算
4.2.1.V 带的设计
已知已选电动机Y90L-4 ：功率P=1.5Kw ，满载转速0n =1420r/min ，输送装置工作时有轻微震动，每天工作10-16/h 。

(1) 设计功率 d p
根据工作情况由《机械设计实用手册》表8-1-26查得工况系数A K =1.1； d p =A K .P=1.1⨯1.5=1.65kw (2) 选择带型
根据d p =1.5kW 和1n =1420r/min 由《机械设计实用手册》表8-1-3选定B 型。

(3) 计算传动比
根据工作要求，传动的稳定性和安全性，n 2=1420，故选择传动比设为 i=1。

(4) 小带轮基准直径d1d
由《机械设计实用手册》表8-1-17和《机械设计实用手册》表8-1-15取小 带轮基准直径d1d =140mm 。

(5) 大带轮基准直径d2d
大带轮基准直径 d2d1d id (1-)ε= （4-5） 取弹性滑动率ε=0.02
d2d1d id (1-)ε==1⨯140⨯（1-0.02）=137.2mm （4-6） 由《机械设计实用手册》表8-1-15 取d2d =140mm a2d =d2d +2*a h =140+2⨯3.5=147mm 实际传动比
d2d1d 147
i 1.07d (1-)140(1-0.02)
ε=
=≈⨯ （4-7）
从动轮的实际转速12n 1420n 1327.1r /min i 1.07
=
=≈ 转速误差214201327.1
n 0.045421420
-∆==
对于带式输送装置、转速误差在±5%范围是允许的 (6)带速v d11
d n 1401420
v 10.41m /s 601000
601000
ππ⨯⨯=
=
≈⨯⨯ （4-8）
(7)初定轴间距0a
0.7（d1d +d2d ）≤0a ≤2（d1d +d2d ） （4-9） 0.7（140+140）≤0a ≤2（140+140）
196≤0a ≤ 560 取0a =400mm (8)所需V 带基准长度d0L
2
d2d1d00d1d20
2
(d -d )L 2a (d d )24a (140-140)
2400(140140)2
4400
π
π
=+++
=⨯+
++
⨯ （4-10）
=1385.5mm
查表《机械设计实用手册》8-1-8选取d0L =1400mm (9)实际轴间距a
d d00L L 14001385.5
a a 400407.25mm 22
--≈+
=+= （4-11） (10)小带轮包角1α
d2d1
1d d 18057.5a α︒-=-
⨯ （4-12） 180180
18057.54.7.25
︒︒-=-⨯
= 180︒〉120︒
(11)单根v 带的基本额定功率1P
根据d1d =140mm 和1n =1420r/min 由《机械设计实用手册》表8-1-33(d)B 型单根v 带的基本额定功率1P
1P =2.47kW
(12)额定功率的增量1P ∆
根据1n =1420r/min 和 i=1由表8-1-33（a ）由内插法得Y 型v 带的 1P ∆=0.08kW (13)v 带的根数Z
d
11a L
P Z (P P )K K =
+∆ （4-13）
根据1α= 180︒查表8-1-27得a K 0.99= 根据d0L =1420 查表 8-1-29得
L K =0.96 Z=
d 11a L P 3.3
1.36(P P )K K (
2.47+0.08)0.990.96
==+∆⋅⨯⨯
取 Z=2根
(14)单根v 带的预紧力0F
2d 0a P 2.5
F 500(
1)mv K Zv
=-+ （4-14） 由表8-1-28查得B 型带m=0.17kg/m
2d 0a P 2.5
F 500(
1)mv K Zv
=-+ = 22.5 3.0
500(
1)0.0210.410.99210.41
-+⨯⨯ = 112N (15)压轴力Q F
1Q 0a 180F 2F Zsin 21122sin 448N 22︒==⨯⨯⨯= （4-15）
4.2.2.V 带轮的设计
（1）V 带轮的设计内容
根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件，确定带轮的材料，结 形式，轮槽、轮辐和轮翼的几何尺寸、公差和表面粗糙度以及相关技术要求。

（2） 带轮的材料
常用的带轮材料为HT150或HT200。

转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。

小功率时可以用铸铝或塑料。

带轮材料选HT200。

（3） 带轮的结构形式
根据带轮的基准直径选取腹板式。

（4）V 带轮的轮槽
V 带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V 带工作面的夹角发生变化。

为了使V 带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合，将V 带轮轮槽的工作面的夹角做成小于︒40。

1)轮槽参数：
基准宽度bd: 14
基准线上槽深hamin: 3.5 基准线下槽深hfmin: 10.8 槽间距e: 9±0.4
第一槽对称面至端面的最小距离fmin: 11.5 槽间距累积极限偏差: ±0.6
带轮宽B: B ＝(z-1)e+2f=1×9+2×11.5=32 z ──轮槽数 外径da: da ＝dd+2ha=140+3.5×2=147 槽轮角φ=38°
槽轮角φ|极限偏差: ±0.5°
大带轮参数： da=147 1202=d d ；B=32；5.3=a h ；8.10=f h ；ψ=︒38 小带轮参数: da=147 401=d d ； B=32；5.3=a h ；8.10=f h ；ψ=︒38 V 带参数：3.5=p b ；b=6；h=4；ψ=︒40
4.3 蜗轮蜗杆设计
根据带轮的转速已知蜗杆转速1n =1420r/min ，输入功率P=1.5kw,传动比
i=15，饺子机传动不反向，工作载荷较稳定，但有不大的冲击。

1．选择蜗杆传动类型
根据GB/T 10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI ）。

2.选择材料
考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55 HRC 。

蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。

为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜铸造，
而轮芯用灰铸铁HT100制造。

3.按齿面接触疲劳强度进行设计
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再校核齿根
弯曲疲劳强度。

传动中心距
a ≥(1) 确定作用在蜗轮上的转矩 2T 按1Z =2，估取效率η=0.8，则 6
6222 1.50.89.55109.55102421131420/15
P T N mm N mm n ⨯=⨯=⨯⋅=⋅ （4-16）
(2) 确定载荷系数K
因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数
K β
=1；选取使用
系数
A K =1.15；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数V K =1.05；则
1.151 1.05 1.12
A V K K K K β==⨯⨯≈ （4-17）
（3） 确定弹性影响系数
E Z
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故
1
2
160E Z MPa =
（4） 确定接触系数
p
Z
先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a 的比值=0.35，从图中查得
p
Z =2.9。

（5） 确定许用接触应力H σ⎡⎤
⎣⎦
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＞45HRC,可查得蜗轮的基本许用应力,
H σ⎡⎤
⎣⎦=268MPa 。

应力循环次数
7
21420
6060112000 6.821015h N jn L ==⨯⨯
⨯=⨯ （4-18）
寿命系数
0.7948HN K =
= （4-19）
则,
0.7948268213HN H
H K MPa MPa σσ⎡⎤⎡⎤=⋅=⨯=⎣⎦⎣⎦ （4-20）
（6） 计算中心距
110.914a mm ≥= （4-21）
取中心距a=125mm,因i=15，故从表中取模数m=6.3mm,蜗杆分度 圆
直径=63.这时1d =0.5，从图中查得接触系数,P Z =2.65，因为,
P P Z Z <，因此
以上计算结果可用。

4.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （1）蜗杆
轴向齿距
19.782a P mm =；直径系数q=10；齿顶圆直径176.5a d mm =；
齿根圆直径147.4f d mm =；分度圆导程角,,,54238γ︒=；蜗杆轴向齿厚
9.891a s mm =。

（2）蜗轮
蜗轮齿数
2z =31；变位系数2x =-0.5；
验算传动比
1231
15.52
z i z =
==，这时传动比误差为
15.515
0.033 3.3%
15-==，是允许的。

蜗轮分度圆直径 22 6.331195.3d mz mm ==⨯= （4-22）
蜗轮喉圆直径 2222195.32 6.3207.9a a d d h mm =+=+⨯=
（4-23） 蜗轮齿根圆直径 2222195.32 6.3 1.2180.2f f d d h mm =-=-⨯⨯= （4-24）
蜗轮咽喉母圆半径
2211
125207.921.0522g a r a d mm =-
=-⨯=
（4-25） 5.校核齿根弯曲疲劳强度
2
2121.53F Fa F KT Y Y d d m
βσσ⎡⎤=
≤⎣⎦ （4-26）
当量齿数
()
2
23
3
31
31.14
cos cos 5.42v z z γ
=
=
= （4-27）
根据
2x =-0.5，231.14v z =，从图中可查得齿形系数2 2.87Fa Y =。

螺旋角系数
5.42
110.9613140
140Y βγ
=-
=-
= （4-28）
许用弯曲应力,
F F FV K σσ⎡⎤⎡⎤=⋅⎣⎦
⎣⎦ （4-29） 从表中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力
,
56
F MPa σ⎡⎤=⎣⎦
寿命系数
0.626FN K =
= （4-30）
560.62635.03F MPa
σ⎡⎤=⨯=⎣⎦
1.53 1.21242113
2.870.961315.97863195 6.3F MPa MPa
σ⨯⨯=
⨯⨯=⨯⨯
弯曲强度时满足的 。

6.精度等级公差和表面粗糙度的确定
考虑到所设计的蜗杆传动式动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T
10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f ，标注为8f GB/T 10089-1988。

4.4 齿轮设计
通过调研和观察，并根据设计需求，所选齿轮在满足传动的情况下，主要以轻便为主要设计要求，所以，齿轮模数和齿宽尽量小，以减少材料成本和加工成本。

初定齿轮模数为m=2.15，齿宽为10mm 。

为了结构简单、工作可靠、价格便宜而选择外啮合圆柱齿轮。

1.选择材料
根据《机械设计实用手册》两齿轮均选择45，经正火、调质、表面淬火， 齿面硬度为40～50HRC ，齿轮硬度均为240HBS ；精度等级为7。

2.确定齿数
根据机器传动要求及传动比的分配，齿轮齿数及传动比在第二章已论述，现取成型底辊小齿轮（齿数为30齿）为例，做简要设计说明。

3.主要几何尺寸
分度圆直径 d=mz=2.15⨯30=64.5mm （4-31） 齿顶高 a a h h m m 2.15*=⋅==mm （4-32） 全齿高 a f h h h 2.15+2.15m 4.3=+==mm （4-33） 齿顶圆直径a d mz+2m=64.5+4.3=68.8=mm （4-34） 齿根圆直径f d mz 2 1.5m 64.5361.5=-⨯=-=mm （4-35） 齿距（周节） p m 6.75mm π=≈ （4-36） 纵向重合度 0βε= 总重合度 a 0.67γεε==
中心距 ()()()1212111
a d d m z z 2.1530126167.7222
=+=+=⨯+=m （5-26）
第五章 校核计算 5.1轴的校核
此次校核成型辊轴。

三维图如下：
1.初步确定轴的基准直径
先按式15-2初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据表15-3，取
0112A =。

取V 带传动效率1η=0.94;一级蜗杆效率2η=0.8;滚动轴承效率3η=0.98;
圆柱齿轮效率4η=0.95;圆锥齿轮效率5η=0.94;于是得:
1.50.940.80.980.950.950.940.94P Kw =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
40.9495509550149.360P T N mm n ===⋅ （5-1）
min 12.7d A mm
>== （5-2） 取 d=16mm (已经考虑连接齿轮时主轴要开键槽，直径增大3%~5%) 2.按弯扭合成强度校核 划分主轴为六段，
====123430,115,48,18L mm L mm L mm L mm
0()(21590)416.7s
n j
N f F N n d ⨯=⨯
=⨯∑ （5-3） =
⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=⋅∑max ()
416.70.3416.7 1.15416.50.30416.70.18803.85h M F L N m
（5-4）
=+=+=⋅max 803.8536.738840.6G
M M M N m
（5-5）
查《机械设计》P 192可得对不变弯矩，3.0=α
σ====
⨯=3
0.10.10.09352.9ca ca
M W MPa
（5-6）
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得160MPa
σ-⎡⎤=⎣⎦；因此
1ca σσ-⎡⎤<⎣⎦，故安全。

3.主轴应力分布图 （1）垂直面支承反力
以知齿轮的径向力，轴向力，圆周力，主轴的重力分别为
N G N F N F N F t a
r 200,8.2978,3.794,2.1084====
设计是取N F r 1001=
648308200636588)
(32=⨯+⨯-⨯+⨯-=r r r F F F A M
231r R r r F G F F F +=++
所以得到：,5.820,5.180432N F N F r r == （2）水平支反力 取N F F F F t H H H 4.14892
8
.29782,0321===== 4.垂直面的弯矩
m N F M r F r ⋅=⨯=6.63636.011
m N M G ⋅-=⨯-=6.65328.0200 220.48
1804.50.4886.6r F r M F N m
=⨯=⨯=⋅
330.48
8200.4839.36r F r M F N m
=⨯=-⨯=-⋅
5．水平面弯矩
m
N M M h
F h F ⋅=⨯==5.71048.04.148932
6．轴传递的扭矩 1.50.6389550
9550152.360
d m P T N m n ⨯==⨯=⋅ 弯扭矩图如下：
7.精确校核轴的疲劳强度
截面C 、D 只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面C 、D 无需校核。

从受载的情况来看，截面B 上的应力最大。

截面B 上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面B 也不必校核。

5.2轴承的校核
根据本次设计要求，选7009AC,︒=25α
查《机械设计手册单行本——轴承》P
284
表6-2-11，得
68
.0,5.29,8.25,
16,75,45======e KN C KN C mm B mm D mm d or r
e F F r a <=+=671.0100
2.108432.794 查《机械设计基础》P 280表10-11,0,1==Y X
1184.211184.2r a P XF YF =+=⨯=
取3,1,5.1,2000====εt p h f f h L 取
min /76.32,14605.2022
21r n n n n i =∴==
= 2613
6
601()10
1.51184.2603
2.76(2000)110
2803.438.5p r h t r f P n C L f N C KN ε⨯⨯=
⨯⨯⨯=
⨯⨯=<= 所以，该轴承符合要求。

第六章 技术经济分析
6.1 成本核算
6.1.1 标准件费用
统计标准件的种类、数量和价格列表5-1所示：
表5-1 标准件费用明细表
名称 数量/个 单价/元 成本/元 锥齿轮 4 30 120 轴承 20 10 200 螺钉
110
0.4
44
螺栓44 0.4 17.6 螺母、垫片50 0.5 25 手柄 2 50 100
螺杆 1 50 50
离合器 1 45 45
弹簧 1 1.5 1.5
其他30 30 900
总计363 1503.1
6.1.2 非标准件材料费用
本饺子机机所使用材料种类不多，主要有钢、不锈钢和尼龙类，根据目前市场上各种原材料的价格，对各种材料的用量和费用进行估计，列表5-2所示：
表5-2 材料成本
材料用量/kg 单价/元/吨成本/元普通碳素钢50 3200 160 不锈钢40 15000-25000 800
尼龙 2 2500 5
总计92 965
6.1.3 非标准件加工费用核算
工时计算重要包括机加工、铸造费用和装配费用、工时的估算包括加工工时和辅助工时，工时的成本标准按表5-3进行估算。

工时计算详细数据见表5-4所示。

表5-3 加工成本
加工方法成本/元
车20-30/小时
铣30-50/小时
磨40-60/小时
钳20/小时
镗80
非标准件的加工费用，根据经验可以大概估算得：1500元/台。

综合各项费用列出成本核算表见表5-5
表5-5 成本核算表。