第五章 箱体及机架设计

 5.1 箱体的设计

箱体结构设计应考虑的问题

箱体要具有足够的刚度

本设计箱体在加工和使用过程中，因不受很大的变载荷，因此设计时要注意以下几点：

1) 合理选材

从经济的角度考虑，可以选用木制箱体，同时考虑其抛光原理属于摩擦抛光，故在箱体的内表面加一层有一定粗糙度的薄板不锈钢材料以便抛光竹筷，也起到加固箱体的作用。

2) 合理确定箱体的尺寸与形状

 

 

图 5-1 箱体

箱体的尺寸直接影响它的刚度，首先要确定合理的箱体壁厚δ，它与受载大小有关。由于箱体受载不大，故选取δ=10 mm。由于箱体的棱角起抛光作用，故箱体的形状直接影响它的工作性能，以致抛光机的多棱角的选择成为当务之急。目前，一般的箱体选择有：三角木桶、六角木桶、八角木桶。三角木桶由于其棱角过少，摩擦边不够，造成用电量过大，其效率不高；八角木桶由于其棱角过多，使其内角过大，造成棱边太平缓，不利于抛光，故效率也不高；六角木桶因为抛光角度合适，棱边数也足够加工，故效率较其它的要高，所以本设计选取六角木桶。见图5-1

3) 便于加工

   对于箱体在加工过程中因为要便于排泄以及重新放入竹筷，本文因此而设计了一个活动仓门，利用铰链将其固定。

4) 箱体形状应力求匀称、美观

    外形的简洁和整齐会增强统一协调的美感，本文主要设计其对称。

5.2 机架设计

5.2.1 机架设计的准则

（1）工况要求

任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如：保证机架上安装的零件部件能顺利运转，机架的外行或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必需的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。

本文中的抛光机考虑到加工工人的操作，故将机架的高度设计为1500mm。

（2）刚度要求

在必须保证特定外行条件下，对机架的主要要求是刚度。这里选取机架的材料为角钢，能满足其刚度。

（3）强度要求

 对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求。但对于重载设备的强度要求必须引起足够的重视。其准则是在机器运转中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不得大于允许应力。此外，还要满足疲劳强度的要求。

 对于某些机器的机架尚需满足振动或抗振的要求。例如振动机械的机架；受冲击的机架；考虑地震影响的高架等。

（4）稳定性要求

 对于细长的或薄壁的受压结构及受弯—压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。设计的梯形架能有效的解决稳定性要求

（5）美观

 目前对机器的要求不仅要能完成特定的工作，还要使外行美观。

（6）其他

如散热的要求；防腐蚀及特定环境的要求；对于精密机械、仪表等热变形小的要求等。

5.2.2  机架设计的一般要求

在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。

（1） 机架的重量轻，材料选择合适，成本低。

（2） 结构合理，便于制造。

（3） 结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。

（4） 结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形应力小。

（5） 抗振性能好。

（6） 耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量小修理。

（7） 有导轨的机器要求导轨面受力合理，耐磨性良好。

5.2.3 设计步骤

（1）初步确定机架的形状和尺寸。根据设计准则和一般要求，初步确定机架结构的形状的尺寸，以保证其内外部零件能正常运转。

（2）根据机架的制造数量、结构形状及尺寸大小，初定制造工艺。例如非标准设备单件的机架、机座，可采用焊接代替铸造。

（3）分析载荷情况。载荷包括机架上的设备重量、机架本身重量、设备运转的动载荷等。对于高架结构，还要考虑风载、雪载和地震载荷。

（4）确定结构的形式。例如采用桁架结构还是板结构等。在参考有关资料，确定结构的主要参数（既高、宽、板厚与材料等）。

    （5）画出结构简图。如图5-1

    （6）参数类似设备的有关规范、规程，确定本机架结构所允许的挠度和应力。

    （7）进行计算，确定尺寸。相关尺寸请参照零件图

    （8）有必要时，进行详细计算并校核或模型试验，对设计进行修改。确定最终尺寸。如图5-2

  

图 5-2 机架

根据前面的准则和要求，进行机架结构形式的选择仍是一个较复杂的过程。对结构形式、构件截面和结点构造等均需要结合具体的情况进行仔细的分析。对结构方案要进行技术经济比较。由于各种设备有不同的规范和要求，制定统一的机架结构选择方法较困难。但是，可以利用结构力学的知识提出下列一般的规则。这些规则是为了节约材料在选择结构形式时应遵守的一般规律。

（1）结构的内力分布情况要与材料的性能相适应，以便发挥材料的优点。轴力较弯矩能更充分地利用材料。杆件受轴力作用时，截面上材料的应力分布是均匀的，所以材料都得到充分利用。但是弯矩作用下截面上的应力分布是不均匀的，所以材料的利用不够经济

壳体结构由于主要受轴力作用，使用材料极为经济。

（2）结构的作用在于把载荷由施力点传到基础。载荷传递的路程愈短，结构使用的材料愈省

（3）结构的连续性可以降低内力，节省材料。这里我们选取60×60×6的角钢。

 

第六章竹筷抛光机零件图设计

6.1 尺寸及其偏差的标注

    标注尺寸要符合机械制图的规定。尺寸要有足够而不多余。同时，标注尺寸应考虑设计要求便于零件的加工和检验。因此，在设计中应该注意以下几点

（1）从保证设计要求及便于加工制造出发，正确选择尺寸基准。

（2）图面上应有供加工测量用的足够尺寸，尽可能避免加工时作任何计算。

（3）大部分尺寸应尽量集中标注在最能反映零件特征的视图上。

（4）对配合尺寸及要求精确的几何尺寸（如轴孔配合尺寸、键配合尺寸、箱体孔中心距等）均应该注出尺寸的极限偏差。

（5）零件工作图上的尺寸应与装配工作图一致。

在设计轴类零件时，应该注好其其径向尺寸和轴向尺寸。对于径向尺寸，要注意配合部位的尺寸及其偏差。同一尺寸的几段轴径，应逐一标示，不得省略。对圆角、倒角等细部结构的尺寸，也不要漏掉（或在技术要求中加以说明）。对于轴向尺寸，首先应该选好基准面，并尽量使标注的尺寸反映加工工艺及测量的要求，还应注意避免出现封闭的尺寸链。通常使轴中最不重要的一段轴向尺寸作为封闭环而不注出。

6.2 表面粗糙度的标注

    零件的所有表面（包括非加工的毛坯表面）都应该注明表面粗糙度参系数值，在常用参数值范围内，推荐优先选用Ra参数。如较多表面具有同一粗糙度参数值，则可在图右上角集中标注，并加“其余”字样。

表面粗糙度参数值的选择，应根据设计要求确定，在保证正常工作的条件下，应尽量选取数值较大者，以利用加工。例如查得带轮孔荐用表面粗糙度Ra参数值为3.2、1.6，应选用3.2。

《机械设计课程设计手册》表16-2

为轴加工表面粗糙度Ra的推荐值。

6.3 行位公差的标注

    在零件工作图上应标出必要的行位公差，以保证其装配质量及工作性能。它是评定零件加工质量的重要指标之一。

《机械设计课程设计手册》表16—3及表16—4给出了轴类零件及带轮类零件轮坯的行位公差推荐项目，供设计时参考。

行位公差的具体数值及标注方法参考《机械设计课程设计手册》9-9 ~ 9-12及第十八章参考图例。

6.4 零件工作图的技术要求

    凡在零件图上不便图形或符号表示，而在制造时又必须遵循的要求和条件，可在“技术要求”中注出，它的内容根据不同的零件，不同的加工方法而有所不同，一般包括：

1)对材料的力学性能和化学成分的要求。

2)对铸锻件及其它毛坯件的要求，如要求不允许有氧化皮及毛刺等。

3)对零件表面力学性能的要求，如热处理方法及热处理后的表面硬度、淬火硬化层深度及渗碳层深度等。`

4)对加工的要求，如是否要与其它零件一起配合加工（如配钻和配铰）等。

5)其它特殊要求，如对长轴的校直要求等。

 

第七章竹筷抛光机可行性、实用性及经济性分析

    目前，随着人民生活水平的不断提高，对筷子的要求也越来越高，不再只要求其坚固耐用，更要求其外表美观，另一方面，生活水平的提高也激发了人们更新筷子的欲望，筷子的使用周期缩短，这使得社会需求量增大，款式更新速度提高。这就对筷子的制作工艺及加工设备提出了新的要求。目前国内生产的竹工机械种类繁多起来。因此竹筷抛光机作为竹工机械的一种，就具有很大的市场需求量。采用机械抛光竹筷既可以使竹筷外表更加美观，而且还可以减少劳动强度。

社会效益：技术进步是十分明显的。下岗工人及农民如使用本产品创业，能减轻社会就业压力。

经济效益：若靠人工抛光竹筷一天，才抛光少量的成品，而且其抛光度及外表的美观明显不及机械抛光。使用竹筷抛光机：成本核算与经济分析（8小时一班计算）：根据木材直径的大小每方木材生产 7 ~ 10 万双筷子 X 市场售价 = 毛利 － 原材料进价 － 电费 － 人工 － （包括报税、厂房、包装等等，根据您处实际情况自定）= 每天木材生产的纯利 X 每天用几方木材 = 8小时的纯利。综上所述，一般生产 2 ~ 3 个月就可收回全部投资。机器拉回后接上电源就可生产，当天投资当天收效益，属短平快项目

结论

 因此，该竹筷抛光机装置的研制和推广不但能带来广大的社会效益，并能产生很大的经济效益，投资回收期短，且适合当前的社会购买能力，是一种有利于农业事业发展的可靠实用的好机械。

 

第八章 设计总结

    本次设计的目的是为了系统地把大学中所学的专业知识连贯起来应用于实际当中，来解决生产实际问题，从而锻炼我们的分析问题和解决问题的能力，从而设计出满足要求的机械产品。

本次设计完成竹筷抛光机的总体设计。在设计过程中为了使整个机器实现预定的功能，其主要内容包括钻具整体结构设计、V带传动部分设计、主轴的设计以及校核等几部分。

在这次设计中最大的感受是：理论与实践必须相结合，只有将正确的理论应用于实践中，才能真正发挥理论的价值，才能更深刻地了解和掌握理论的真正内涵；要作到理论与实践相结合必须有一定的理论基础和丰富的实践经验，但在这实践经验方面，我很欠缺，导致在设计内容中出现了一些错误。这些缺点还在待于在日后的进一步学习和工作中来弥补和提高，此外，设计工作是一项繁重的工作，必须具有严谨细致的工作作风和顽强的决心和毅力。

由于能力所限,经验不足，设计中尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。