果蔬、水果去皮機(jī)的設(shè)計含SW三維及10張CAD圖
果蔬、水果去皮機(jī)的設(shè)計含SW三維及10張CAD圖,果蔬,水果,生果,瓜果,去皮,設(shè)計,sw,三維,10,cad
水果去皮機(jī)的設(shè)計
摘 要
本課題來源于當(dāng)今社會食品加工工業(yè)水果去皮設(shè)備的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計出水果去皮機(jī)，從而來滿足當(dāng)今社會水果去皮設(shè)備不足的缺陷。
國內(nèi)水果去皮設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟(jì)、去皮質(zhì)量好，效率高等主題保持一致。近期對機(jī)械行業(yè)中水果去皮的使用情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在日常生活中，水果作為綠色食品，是人們的生活的需要。自然而然在食品加工設(shè)備中它們的去皮也有著嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的水果在沒有自動去皮設(shè)備而需要人工去皮的情況下，去皮效率低下，勞動強(qiáng)度大，所以設(shè)計一個專用的水果去皮勢在必行。
本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識，首先從水果去皮機(jī)的方案布局入手，通過查找相關(guān)資料，確定了本次設(shè)計的水果去皮機(jī)的具體方案，然后再對去皮機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，對其中常用的標(biāo)準(zhǔn)件例如軸承，軸，鏈傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型設(shè)計，最后進(jìn)行各主要零部件的強(qiáng)度校核。
關(guān)鍵詞：水果去皮機(jī) 方案布局 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 校核
???????
I
The Design of Fruit Peeling Machine
Abstract
With the improvement of our living standard, single seat structure for baby dining table, leads to the limitation of interest in babies, which would in any country is a problem. How to solve this problem, which reflects the level of development of a society from the level of science and technology to the humanistic care and other aspects .
China attaches great importance to the status of the degree is not enough, and the baby chair to drive innovation design, to achieve a "chair", to improve the above situation.Therefore, this paper carries on research on scheme selection. Through the professional knowledge of the designer to master the relevant information on the Internet, as well as the current situation at home and abroad, the design scheme, after a detailed investigation, this graduation design is to design a set of practical multifunctional baby chair..
This design is begins with the argument, introduces in detail the scheme analysis, design process and calculating process, and has carried on the essential power of the overall structure of the system design. Mainly used for the realization of convenient for baby to eat, play, to further reflect the humane care.
Key words：Machine manufacture Crankshaft Processing craft Fixture
II
目 錄
1 緒論 1
1.1課題來源及研究目的和意義 1
1.2 水果去皮機(jī)的方案分析 3
1.2.1 結(jié)構(gòu)分析 6
1.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 10
2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14
2.1鏈傳動的設(shè)計計算 16
2.2電機(jī)的選用 18
2.3軸的設(shè)計計算 18
2.4軸承的設(shè)計計算 18
2.5鍵的選擇 20
2.6軸的校核 21
2.7軸承的校核 22
3 機(jī)架的設(shè)計 24
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計及三維建模 26
4.1結(jié)構(gòu)中用到的非標(biāo)準(zhǔn)件建模 26
5 三維軟件設(shè)計總結(jié) 27
結(jié) 論 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
致 謝 30
III
1 緒論
1.1 課題來源及研究目的和意義
我們吃水果的時候最麻煩的要數(shù)去水果皮了。尤其是水果尾部和側(cè)面的水果皮是非常讓我們頭疼的。每次用刀具削蔬皮的時候，不斷容易傷到手，效率還低下，甚至一不小心會刮傷自己的手。不僅如此，在刮水果皮的時候，水果皮會飛濺到臉上，衣服上，也就是說想吃一頓美味水果，你至少要多洗一次臉，多洗一套衣服，清掃水果皮更是件麻煩的事，看著到處飛濺到地上的水果皮，讓人鬧心。不過現(xiàn)在不用愁了，因?yàn)橛辛巳ニC(jī)了。它不僅在做水果的時候輕快，吃水果的時候更悠哉。水果皮機(jī)相對于傳統(tǒng)的剝水果皮工具：如，水果刀來說，它的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，價格低廉，高效實(shí)用 該機(jī)器利用旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，使水果在運(yùn)動中去皮，去皮干凈，對水果體無損傷。去皮后水果皮將自動流出，水果可在出水果口放出。去水果皮機(jī)廣泛應(yīng)用于水果類銷售市場、飯店、水果類加工廠等等，對水果的加工去皮。該機(jī)器的去皮機(jī)理屬國內(nèi)外首創(chuàng)，主要指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
本論文主要研究運(yùn)用SolidWorks對水果去皮機(jī)進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計過程中，了解SolidWorks的各種功能。
SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)。當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購，作為達(dá)索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺CAD系統(tǒng)評比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項(xiàng)國際大獎。其中僅從1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。
由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達(dá)索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風(fēng)險投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。
由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)。SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。
據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實(shí)說明了越來越多的工程師和設(shè)計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，易于操作，界面人性化，技術(shù)創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點(diǎn)。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領(lǐng)先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設(shè)計時能夠?yàn)橛脩籼峁┎煌脑O(shè)計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設(shè)計過程中降低設(shè)計的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工程師和設(shè)計者，乃至整個機(jī)械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項(xiàng)國際大獎，其中僅從1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達(dá)索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風(fēng)險投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。
由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。
1.2水果去皮機(jī)的方案分析
1.2.1結(jié)構(gòu)分析
根據(jù)課題，我們要設(shè)計的水果去皮機(jī)，是針對水果的數(shù)量很多，并且需要常常變換大小的，我們采用人工放水果進(jìn)去，當(dāng)水果放進(jìn)去水果皮的那個去皮體的時候，就會隨著去皮體一起旋轉(zhuǎn)，水果在氣割體里面轉(zhuǎn)動，由于去皮體里面有刀片，隨著去皮體的旋轉(zhuǎn)，就實(shí)現(xiàn)了水果的去皮，人工把水果一下子全部倒入去皮體，電機(jī)通過鏈傳動帶動去皮體旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到一定的時候，水果皮就會自己去除干凈，達(dá)到了我們需要的目的。
1.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局
根據(jù)該課題，設(shè)計出的水果去皮機(jī)總體布局圖如下圖1.1所示：
圖1-1
2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計
2.1 鏈傳動的設(shè)計計算
已知p=0.37KW，小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1=720r/min，傳動比i=2.8，載荷平穩(wěn)，兩班工作制，兩鏈輪中心距a=500~600mm范圍，中心距可調(diào)，兩輪中心連線與水平面夾角近于35o，小鏈輪孔徑。
計算：
（1）小鏈輪齒數(shù)z1
???? z1=29-2i=29-2*2.8=23.4???? 取整數(shù)z1=23
i
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6
z1
31~27
27~25
25~23
23~21
21~17
17~15
?
優(yōu)先選用齒數(shù)：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114
z1、z2取奇數(shù)，則鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，可使鏈條和鏈輪輪齒磨損均勻。在高速或有沖擊載荷的情況下，小鏈輪齒最小應(yīng)有25齒。
（2）大鏈輪齒數(shù)z2
?? Z2=iz1=2.8*23=64.4?? 取整z2=65
（3）實(shí)際傳動比i=
（4）設(shè)計功率???工況系數(shù)，查表5.4-3，
（5）單排鏈條傳遞功率，查表5.4-4和5.4-5，齒數(shù)系數(shù)，排數(shù)系數(shù)=1
=8.13kw
（6）鏈節(jié)距p
根據(jù)，n1=720r/min，查圖5.4-1功率曲線和n1確定的點(diǎn)，應(yīng)在所選型號鏈的功率曲線下方附近（不超過直線）。結(jié)果為10A，節(jié)距p=15.875mm，
（7）驗(yàn)算小鏈輪軸直徑
查5.4-7鏈輪中心孔最大許用直徑
（8）初定中心距
為優(yōu)，無張緊輪時取
i
<4
≥4
0.2z1（i+1）p
0.33z1(i-1)p
?????
（9）確定鏈條節(jié)數(shù)
=115.3
取
（10）鏈條長度
（11）計算（理論）中心距
當(dāng)時，
??? 當(dāng)時，
根據(jù)，查表5.4-9，若有必要可使用插值。
(12)實(shí)際中心距a
，一般
(13)鏈速
(14)有效圓周率
(15)作用在軸上的力F
?? 水平或傾斜的傳動
?? 接近垂直的傳動
????工況系數(shù)，見表5.4-3
?? F=1.2×1×2283.1=2739.7N
(16)潤滑方式。
(17)鏈條標(biāo)記：10A-1-116 GB 1243-1997
???????????????? 1表示排數(shù)，116表示節(jié)數(shù)
(18)鏈輪的幾何尺寸
?? 滾子直徑? p=15.875mm
?? 1）分度圓直徑
?? 小鏈輪，大鏈輪
2）齒頂圓
???，
?? 對于三圓弧-直線齒形
小鏈輪齒頂圓=124.072mm，取整124mm
大鏈輪齒頂圓=336.773mm，取整337mm
3）齒根圓直徑
小鏈輪齒根圓直徑= 116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm
大鏈輪齒根圓直徑= 328.584-10.16=318.424mm，取318.42 mm
4)節(jié)距多變形以上的齒高=0.27×15.875=4.286mm（對于三圓弧-直線齒形）
5)最大齒根距
奇數(shù)齒
偶數(shù)齒
小鏈輪=106.153mm
大鏈輪=318.328mm
6)軸凸緣直徑
小鏈輪=99.045mm
大鏈輪=311.746mm
7)輪轂厚度h
????????，——孔的直徑
d
<50
50~100
100~150
>150
K
3.2
4.8
6.4
9.5
?? 小鏈輪=14.232，取整14mm
?? 大鏈輪=22.7858，取整數(shù)22mm
8)輪轂長度l
??? l=3.3h???
小鏈輪l=3.3×14=46.2mm，取整46mm
大鏈輪l=3.3×22=72.6mm，取整72mm
9)輪轂直徑，
小鏈輪=68mm
大鏈輪=104mm
10)齒寬
單排
單排=0.95×9.4=8.93mm
11)齒側(cè)半徑
?????
12)倒角寬
?? ????，取2.1mm
13)倒角深h=0.5p=0.5×15.875=7.9375mm
14)齒側(cè)凸緣圓角半徑=0.635mm
(19)鏈輪公差
? 1)齒根圓直徑和量柱測量距極限偏差
項(xiàng)? 目
極限偏差
孔徑
H8
齒頂圓
h11
齒根圓直徑極限偏差
h11
齒寬
h14
量柱測量距極限偏差
h11
?小鏈輪齒根圓直徑= 116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm
大鏈輪齒根圓直徑= 328.584-10.16=318.424mm，取318.42 mm
，
小鏈輪量柱測量距
大鏈輪量柱測量距
?2)徑向圓跳動
小鏈輪徑向圓跳動=min{0.0008df+0.008,0.76}=0.0008×106.43+0.008=0.093144
端面跳動=min{0.0009df+0.008,1.14}
2.2電機(jī)的選用
已知整個去皮機(jī)的總重量150KG,其他重量50KG，我們?nèi)】傊亓繛?00Kg，水果轉(zhuǎn)動速度為1~2r/min。即：
具體的電機(jī)設(shè)計計算如下:
1、確定運(yùn)行時間
本次設(shè)計加速時間
負(fù)載速度（m/min）
有速度可知每秒上升50mm，
電機(jī)轉(zhuǎn)速
3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩
式中：
4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩
啟動轉(zhuǎn)矩
必須轉(zhuǎn)矩
S為安全系數(shù)，這里取1.0。
根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號為160BL-A，此無電機(jī)廠家為機(jī)電產(chǎn)品。根據(jù)計算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為0.37KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m，
2.3 軸的設(shè)計計算
軸是組成機(jī)械的重要零件之一，它是安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動傳動轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動，并通過軸承與機(jī)座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個組合體—軸系部件，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零、不見的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。
由于振動輸送所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設(shè)計的階梯軸為轉(zhuǎn)軸，由于小帶輪已經(jīng)設(shè)計好，大帶輪的尺寸也就定了，只剩下軸徑的確定，軸的初步設(shè)計是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，校核彎曲強(qiáng)度，由于軸的材料很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強(qiáng)度、剛度、和其他機(jī)械性能等的要求，采用熱處理方式，同時考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過設(shè)計計算來選擇軸的材料，選用最常見的45#鋼作為軸的材料,且其需用切應(yīng)力為40MPa
軸與其上的零件組合成一個組合體，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的材料選用45號鋼，為保證其力學(xué)性能，進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。
1、初步計算軸的直徑
按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計公式得=32.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當(dāng)增加軸徑以補(bǔ)償鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個支點(diǎn)的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機(jī)構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。
2.4 軸承的設(shè)計計算
軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達(dá)到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因?yàn)樵诒驹O(shè)計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用調(diào)心滾子軸承，因?yàn)檎{(diào)心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內(nèi)圈，并是可分離的軸承，根據(jù)d=80mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78 帶緊定套的調(diào)心滾子軸承（GB/T288-1994），選用22218CK/W33+H318軸承，其基本額定載荷為=240KN,=322KN, 根據(jù)軸承選用配套的軸承座，參考資料2P7-43表7-2-105 適用圓錐孔的異徑孔滾動軸承座(GB/T7813-1998) SNK型軸承座，可選用SNK316型的軸承座。
2.5 鍵的選擇
鍵聯(lián)結(jié)是通過鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。其中有
類型也可以實(shí)現(xiàn)軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并能實(shí)現(xiàn)軸向動聯(lián)結(jié)，于在圓錐篩的軸上主要通過鍵來實(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向固定所以，只需選用常見的普通平鍵，鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表5-3-15選定，鍵的長度根據(jù)軸轂的長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的b×h根據(jù)徑來確定。
軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=70mm, 參考資料2P5-194表5-3-18 (GB/T1095-1979)
選用B20×60，B18×50和B12×30的普通A型平鍵，鍵長分別為60㎜，50㎜，30㎜。
2.6 軸的校核
估算軸徑，選材料為45鋼調(diào)質(zhì)，=650 MPa，=360MPa。取C=112，則軸的最小直徑
≥ mm
此根軸上有一帶輪和一圓柱直齒齒輪，直齒輪分度圓直徑==2.5×60=150mm，根圓直徑146 mm，齒輪根徑小，采用軸齒輪結(jié)構(gòu)。
軸的結(jié)構(gòu)圖
a） 小齒輪受力圖
b）水平面受力圖
c）水平面
彎矩圖
Mxy/N·mm
N
小齒輪受力圖 見圖-5a
N
水平面反力 N
N
垂直面反力 N
水平面受力圖 見圖-5b
垂直面受力圖 見圖-5c
合成彎矩圖 M=
軸受轉(zhuǎn)矩 T=
轉(zhuǎn)矩圖
用插入法查手冊得：[]=102.5MPa，[]=60MPa
應(yīng)力校正系數(shù)
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 N·mm
當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處
N·mm
在右軸頸中間截面處
N·mm
當(dāng)量彎矩圖 見圖-5h
校核軸徑 <37.5 mm
<25mm
所以，該軸強(qiáng)度合格。
3 機(jī)架的設(shè)計
機(jī)架的選擇根據(jù)整個水果去皮機(jī)的總重量來定，方管機(jī)架受力分析得出，由分析得出底座在平衡狀態(tài)下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。見下圖：
即物料和輸送帶滾筒以及軸承等等給的壓力為G(輸送帶滾筒重量)+G（零部件重量）=500N（50Kg）+(10X20N)=700N;
根據(jù)方管承載力計算公式：
M=Pac/L(M：彎矩，P集中力，a集中力距支座距離，c集中力距另一支座距離，L跨度，L=a+c)
（僅用于截面)
f=M/W≤材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)）。
M=Pac/L=11960xL，本次設(shè)計初定L為1000mm
則M=13456N.M
，初定方管為140x58x6。計算W得出
折算后為270Mpa235Mpa，235Mpa為方管機(jī)架的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，故復(fù)合要求。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計及三維建模
4.1結(jié)構(gòu)中用到的非標(biāo)準(zhǔn)件建模
通過二維裝配圖和零件圖的繪制，我們通過SOLIDWORKS三維設(shè)計軟件將機(jī)架，去皮體等零部件進(jìn)行三維建模，主要結(jié)構(gòu)的三維建模如下
方管的建模
去皮體的建模
封板的建模
整個裝置的三維建模
5 三維軟件機(jī)械設(shè)計總結(jié)
通過此次設(shè)計，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。
（1） 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時先考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時必須通過配合后在衡量尺寸，再進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。
（2） 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。
（3） 作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。
（4） 規(guī)則的零件，要學(xué)會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。
（5） 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產(chǎn)生干涉，也不能對其設(shè)定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父裝配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。
（6） 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。
結(jié) 論
時間過得真快啊，轉(zhuǎn)眼間四年時間都過去了，在這四年中，我學(xué)到了許多專業(yè)知識，就拿這次的畢業(yè)設(shè)計來說吧，我查閱了《機(jī)械設(shè)計手冊》，《水果去皮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計》，使我充分掌握了水果去皮機(jī)的設(shè)計方法和步驟，更重要的復(fù)習(xí)所學(xué)專業(yè)的知識，以前總認(rèn)為學(xué)這些專業(yè)知識沒用，那是我太天真了，當(dāng)這次的畢業(yè)設(shè)計，它幫了我不少的忙，特別是《機(jī)械設(shè)計》這課對我的畢業(yè)設(shè)計幫助特別大，都怪上課沒認(rèn)真聽講，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計時要問比我學(xué)的好的同學(xué)，通過這次做畢業(yè)設(shè)計讓我認(rèn)識到學(xué)習(xí)不是個壞事，是為了自己的，還有學(xué)習(xí)這些知識精通的話對我們找個好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過我的同學(xué)外更要感謝自己的。
參考文獻(xiàn)
[1] 張華 機(jī)械設(shè)備設(shè)計 北京：科學(xué)出版社，2004.5
[2] 李念 水果去皮機(jī)操作系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[3] 張棟 水果去皮機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計.高等教育出版社，2004.3
[4] 姜繼海，宋錦春，高常識. 水果去皮機(jī)工作原理.高等教育出版社，2002.8
[5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4
[6] 錢平.機(jī)械設(shè)計應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[7] 張遼遠(yuǎn). 水果去皮機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8
[8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010版本
[9] 黃長藝，嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1
[10] 張桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，2000.8
[11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn). 水果去皮機(jī)原理.高等教育出版社，1995.12
[12] 徐錦康.機(jī)械設(shè)計. 高等教育出版社，2004.4
[13] 鄧星鐘.機(jī)電傳動控制.華中科技大學(xué)出版社，2001.3
[14] 劉延俊.液壓與氣壓傳動.機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12
[15] 章宏甲，黃誼，王積偉. 水果去皮機(jī)的逆向設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5
[16] 胡泓，姚伯威.機(jī)電一體化原理及應(yīng)用. 北京：國防工業(yè)出版社，2000.6
[17] 陳鐵鳴 水果去皮機(jī)的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7
[18] 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[19] Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space
致 謝
當(dāng)我寫到這里的時候，我心里是別提有多么的開心，不管前面的對與錯，總之，我覺得自己做到這里已不錯了，感謝老師和幫助我的同學(xué)一起到圖書館查資料的那些同學(xué)們，要不是你們恐怕我現(xiàn)在真不知道自己能做到哪里，首先您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上對我以精心的指導(dǎo)，同時還在我改寫論文時給我鼓勵和支持，從這點(diǎn)看出老師當(dāng)初選你當(dāng)我的老師我是明智的，而且，通過這次寫論文我知道遇到什么事總要靠別人來完成，現(xiàn)在我覺得這種想法是我錯啦，也許自己做的比那些人做的會更好，同時，我要把這種態(tài)度放到工作當(dāng)中，我相信我自己一定可以比別人做的出色。說實(shí)話，我從開始認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計的時候，才領(lǐng)悟到知識確實(shí)是種強(qiáng)大的工具，我現(xiàn)在想來前面失去的，我想在通過在工作中補(bǔ)回來，想到這里自己說了句“呵呵”，但是話說回來，這次的畢業(yè)設(shè)計我花了挺大的功夫，雖然是苦，但心里挺開心的，我想如果大學(xué)這四年我好好來利用它的話，我的畢業(yè)設(shè)計不談在班里第一個交，最少也在前十個人之前交，最后在這里衷心的對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)的幫助。
26
水果去皮機(jī)的設(shè)計
摘 要
本課題來源于當(dāng)今社會食品加工工業(yè)水果去皮設(shè)備的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計出水果去皮機(jī)，從而來滿足當(dāng)今社會水果去皮設(shè)備不足的缺陷。
水果去皮機(jī)作為食品加工機(jī)械的一種，隨著人們生活水平的提高，得到了越來越普遍的使用。它主要由機(jī)架、鏈傳動機(jī)構(gòu)、去皮體、傳動軸等部分組成。通過電機(jī)帶動鏈傳動機(jī)構(gòu)從而使去皮體轉(zhuǎn)動，在內(nèi)部刮刀與水平表面摩擦的情況下，實(shí)現(xiàn)水果的去皮。
本文運(yùn)用理論聯(lián)系實(shí)際的方法進(jìn)行水果去皮機(jī)結(jié)構(gòu)的研究，通過從水果去皮機(jī)的方案布局入手，查找相關(guān)資料，證明了本次設(shè)計的水果去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案的可行性，并對其中常用的標(biāo)準(zhǔn)件例如軸承，軸，鏈傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型設(shè)計，最后進(jìn)行各主要零部件的強(qiáng)度校核。
關(guān)鍵詞：水果去皮機(jī) 鏈傳動 結(jié)構(gòu) 設(shè)計
???????
I
The Design of Fruit Peeling Machine
Abstract
With the improvement of our living standard, single seat structure for baby dining table, leads to the limitation of interest in babies, which would in any country is a problem. How to solve this problem, which reflects the level of development of a society from the level of science and technology to the humanistic care and other aspects .
China attaches great importance to the status of the degree is not enough, and the baby chair to drive innovation design, to achieve a "chair", to improve the above situation.Therefore, this paper carries on research on scheme selection. Through the professional knowledge of the designer to master the relevant information on the Internet, as well as the current situation at home and abroad, the design scheme, after a detailed investigation, this graduation design is to design a set of practical multifunctional baby chair..
This design is begins with the argument, introduces in detail the scheme analysis, design process and calculating process, and has carried on the essential power of the overall structure of the system design. Mainly used for the realization of convenient for baby to eat, play, to further reflect the humane care.
Key words：Machine manufacture Crankshaft Processing craft Fixture
II
目 錄
1 緒論 1
1.1課題來源及研究目的和意義 1
1.2水果去皮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
2 水果去皮機(jī)的方案分析 3
2.1.1結(jié)構(gòu)分析 6
2.1.2方案之間的比較 8
2.1.3機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局 10
3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14
3.1鏈傳動的設(shè)計計算 16
3.2電機(jī)的選用 18
3.3軸的設(shè)計計算 18
3.4軸承的設(shè)計計算 18
3.5鍵的選擇 20
3.6軸的校核 21
3.7軸承的校核 22
3.8機(jī)架的設(shè)計 24
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計及三維建模 26
4.1結(jié)構(gòu)中用到的非標(biāo)準(zhǔn)件建模 26
5 三維軟件設(shè)計總結(jié) 27
結(jié) 論 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
致 謝 30
1 緒論
1.1 課題來源及研究目的和意義
我們吃水果的時候最麻煩的要數(shù)去水果皮了。尤其是水果尾部和側(cè)面的水果皮是非常讓我們頭疼的。每次用刀具削蔬皮的時候，不斷容易傷到手，效率還低下，甚至一不小心會刮傷自己的手。不僅如此，在刮水果皮的時候，水果皮會飛濺到臉上，衣服上，也就是說想吃一頓美味水果，你至少要多洗一次臉，多洗一套衣服，清掃水果皮更是件麻煩的事，看著到處飛濺到地上的水果皮，讓人鬧心。不過現(xiàn)在不用愁了，因?yàn)橛辛巳ニC(jī)了。它不僅在做水果的時候輕快，吃水果的時候更悠哉。水果皮機(jī)相對于傳統(tǒng)的剝水果皮工具：如，水果刀來說，它的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，價格低廉，高效實(shí)用 該機(jī)器利用旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，使水果在運(yùn)動中去皮，去皮干凈，對水果體無損傷。去皮后水果皮將自動流出，水果可在出水果口放出。去水果皮機(jī)廣泛應(yīng)用于水果類銷售市場、飯店、水果類加工廠等等，對水果的加工去皮。該機(jī)器的去皮機(jī)理屬國內(nèi)外首創(chuàng)，主要指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
本論文主要研究運(yùn)用SolidWorks對水果去皮機(jī)進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計過程中，了解SolidWorks的各種功能。
SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)。當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購，作為達(dá)索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺CAD系統(tǒng)評比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項(xiàng)國際大獎。其中僅從1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。
1.2水果去皮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
我們在二零零二年通過來自于王強(qiáng)的以前的資料得知，他數(shù)十年的廢寢忘食建造了一個簡單的水果去皮機(jī)機(jī)構(gòu)，開發(fā)純機(jī)械時代。王強(qiáng)更設(shè)計出多功能復(fù)合水果去皮機(jī)，在這之后，日本的小田本子教授以傳統(tǒng)的水果去皮機(jī)為基礎(chǔ)，開發(fā)了一連串的水果去皮機(jī)，如四連桿式，六連桿式等等水果去皮機(jī)，查建中和其他人一起以凸輪機(jī)構(gòu)為對象，共同鉆研考慮怎樣改良按壓力引發(fā)的角度以及零部件的分理?？傊?，傳統(tǒng)的對象加上科學(xué)的分析和先進(jìn)的理論，使得水果去皮機(jī)在國內(nèi)的研究范圍和深度得到了極大的豐富和發(fā)展。
是誰最先取得此項(xiàng)專利已無可知曉，只了解到外國科學(xué)家在19世紀(jì)末建造出了一款類似于水果去皮機(jī)的機(jī)械，整體部分是用齒輪以及連接桿件機(jī)構(gòu)組裝，但是卻沒有做出實(shí)物來加以驗(yàn)證。二十世紀(jì)初又有人運(yùn)用齒輪以及連接桿件體系制造出差不多的水果去皮機(jī)，然而相關(guān)資料中并沒有找到對這個作品的詳細(xì)介紹，所以那個時候有關(guān)水果去皮機(jī)的研究還需要思考組成以及運(yùn)動起來的規(guī)律。同時，又有兩位發(fā)明家麥吉以及弗蘭科創(chuàng)作了首部徹底用計算機(jī)操縱的水果去皮機(jī)。接下來幾年有關(guān)此機(jī)器的設(shè)計被充分的融入了運(yùn)行操縱理論。一九七九年席羅思在行進(jìn)水果去皮機(jī)里加入了操縱水平行走的儀器，同樣在腿上加入了保持和校對偏向的裝置。二十世紀(jì)末布朗、羅布特以及莎普恩斯分別研究了加入了液壓部件和直流電機(jī)的相應(yīng)水果去皮機(jī)。這都意味著人類對機(jī)械體系的認(rèn)識已從簡單的思維邁入了整體操縱、計算機(jī)和高新科技的相互融匯貫通的康莊大道。
從廣闊的視野、各種各樣的活動，還有和學(xué)術(shù)報告、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及另外別的角度的的詳細(xì)內(nèi)容，我們得到了包含定位、性質(zhì)以及應(yīng)用水果去皮機(jī)的大市場。水果去皮機(jī)已發(fā)展到注重提高生產(chǎn)效率，成品質(zhì)量穩(wěn)定性。最近，很多的市場已經(jīng)建立了水果去皮機(jī)的商業(yè)作用，像水果去皮機(jī)，它的應(yīng)用已經(jīng)廣泛到家庭家居生活等。高發(fā)展的水果去皮機(jī)技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個新的市場，也為提高人們的生活水品起出了非常重要的作用。在一個國家或地區(qū)有水果去皮機(jī)是一種很普遍偏向的現(xiàn)象。今后，會更加流行正在高發(fā)展高研究的水果去皮機(jī)。OMG國標(biāo)早就認(rèn)可了中介范例，ISO資質(zhì)也授與了能幫助減少勞動力的水果去皮機(jī)。即使在大規(guī)模對土豆進(jìn)行去皮的活動，這是許許多的水果去皮機(jī)的使用。水果去皮機(jī)的技術(shù)應(yīng)用包括：在通訊，家電，汽車，醫(yī)療設(shè)備和其他，水果去皮機(jī)已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。它是一種動力，象征著設(shè)計開發(fā)了一個新的行業(yè)。水果去皮機(jī)研發(fā)的情況已經(jīng)被上述所整理，然而這些都是顯示出要把水果去皮機(jī)這個產(chǎn)品推向消費(fèi)者。歐美等發(fā)達(dá)國家成立也有相應(yīng)計劃，本國也需求更好的戰(zhàn)策，方能維持積極地有力向上發(fā)展。新服務(wù)水果去皮機(jī)的占領(lǐng)對于市場具有應(yīng)用性很強(qiáng)的領(lǐng)域，例如孜孜不倦的創(chuàng)新產(chǎn)品、醫(yī)療項(xiàng)目、相關(guān)福利以及防不勝防的自然性或人為性災(zāi)難。在另一方面，雖然產(chǎn)自日本的工業(yè)水果去皮機(jī)也許是行業(yè)里最好的，但其他國家都在奮起直追著。
2水果去皮機(jī)的方案分析
2.1.1結(jié)構(gòu)分析
根據(jù)課題，我們要設(shè)計的水果去皮機(jī)，是針對水果的數(shù)量很多，并且需要常常變換大小的，我們采用人工放水果進(jìn)去，當(dāng)水果放進(jìn)去水果皮的那個去皮體的時候，就會隨著去皮體一起旋轉(zhuǎn)，水果在氣割體里面轉(zhuǎn)動，由于去皮體里面有刀片，隨著去皮體的旋轉(zhuǎn)，就實(shí)現(xiàn)了水果的去皮，人工把水果一下子全部倒入去皮體，電機(jī)通過鏈傳動帶動去皮體旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到一定的時候，水果皮就會自己去除干凈，達(dá)到了我們需要的目的。
2.1.2 方案之間的比較
傳統(tǒng)的土豆去皮機(jī)采用的結(jié)構(gòu)方案一采用立式，直接通過電機(jī)電動去皮體旋轉(zhuǎn)，具體方案圖如下圖1.1所示，此種類型的水果去皮機(jī)結(jié)構(gòu)太過單一，水果的皮不容易去除干凈。方案二是按照西方國家的水果去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)來的，一般同樣采樣立式，去皮刀在側(cè)邊安裝，同樣由于振動的原因，去皮效果非常不理想。其具體方案圖如圖1.2所示，方案三如圖1.3所示，我們采用臥式，通過人工將水果放入切割體里面，電機(jī)通過鏈傳動帶動切割體旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)水果的去皮，這樣是最合適的，去皮效果也最理想。
1.1 方案一
1.2 方案二
1.3 方案三
2.1.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案和布局
本次設(shè)計的水果去皮機(jī)通過電機(jī)帶動鏈傳動機(jī)構(gòu)從而使去皮體轉(zhuǎn)動，在內(nèi)部刮刀與水平表面摩擦的情況下，實(shí)現(xiàn)水果的去皮。根據(jù)該課題，設(shè)計出的水果去皮機(jī)總體布局圖如下圖1.4所示：
圖1-4水果去皮機(jī)總體布局圖
3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計
3.1 鏈傳動的設(shè)計計算
已知p=0.37KW，小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1=720r/min，傳動比i=2.8，載荷平穩(wěn)，兩班工作制，兩鏈輪中心距a=500~600mm范圍，中心距可調(diào)，兩輪中心連線與水平面夾角近于35o，小鏈輪孔徑。
計算：
（1）小鏈輪齒數(shù)z1
???? z1=29-2i=29-2*2.8=23.4???? 取整數(shù)z1=23
i
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6
z1
31~27
27~25
25~23
23~21
21~17
17~15
?
優(yōu)先選用齒數(shù)：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114
z1、z2取奇數(shù)，則鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，可使鏈條和鏈輪輪齒磨損均勻。在高速或有沖擊載荷的情況下，小鏈輪齒最小應(yīng)有25齒。
（2）大鏈輪齒數(shù)z2
?? Z2=iz1=2.8*23=64.4?? 取整z2=65
（3）實(shí)際傳動比i=
（4）設(shè)計功率???工況系數(shù)，查表5.4-3，
（5）單排鏈條傳遞功率，查表5.4-4和5.4-5，齒數(shù)系數(shù)，排數(shù)系數(shù)=1
=8.13kw
（6）鏈節(jié)距p
根據(jù)，n1=720r/min，查圖5.4-1功率曲線和n1確定的點(diǎn)，應(yīng)在所選型號鏈的功率曲線下方附近（不超過直線）。結(jié)果為10A，節(jié)距p=15.875mm，
（7）驗(yàn)算小鏈輪軸直徑
查5.4-7鏈輪中心孔最大許用直徑
（8）初定中心距
為優(yōu)，無張緊輪時取
i
<4
≥4
0.2z1（i+1）p
0.33z1(i-1)p
?????
（9）確定鏈條節(jié)數(shù)
=115.3
取
（10）鏈條長度
（11）計算（理論）中心距
當(dāng)時，
??? 當(dāng)時，
根據(jù)，查表5.4-9，若有必要可使用插值。
(12)實(shí)際中心距a
，一般
(13)鏈速
(14)有效圓周率
(15)作用在軸上的力F
?? 水平或傾斜的傳動
?? 接近垂直的傳動
????工況系數(shù)，見表5.4-3
?? F=1.2×1×2283.1=2739.7N
(16)潤滑方式。
(17)鏈條標(biāo)記：10A-1-116 GB 1243-1997
???????????????? 1表示排數(shù)，116表示節(jié)數(shù)
(18)鏈輪的幾何尺寸
?? 滾子直徑? p=15.875mm
?? 1）分度圓直徑
?? 小鏈輪，大鏈輪
2）齒頂圓
???，
?? 對于三圓弧-直線齒形
小鏈輪齒頂圓=124.072mm，取整124mm
大鏈輪齒頂圓=336.773mm，取整337mm
3）齒根圓直徑
小鏈輪齒根圓直徑= 116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm
大鏈輪齒根圓直徑= 328.584-10.16=318.424mm，取318.42 mm
4)節(jié)距多變形以上的齒高=0.27×15.875=4.286mm（對于三圓弧-直線齒形）
5)最大齒根距
奇數(shù)齒
偶數(shù)齒
小鏈輪=106.153mm
大鏈輪=318.328mm
6)軸凸緣直徑
小鏈輪=99.045mm
大鏈輪=311.746mm
7)輪轂厚度h
????????，——孔的直徑
d
<50
50~100
100~150
>150
K
3.2
4.8
6.4
9.5
?? 小鏈輪=14.232，取整14mm
?? 大鏈輪=22.7858，取整數(shù)22mm
8)輪轂長度l
??? l=3.3h???
小鏈輪l=3.3×14=46.2mm，取整46mm
大鏈輪l=3.3×22=72.6mm，取整72mm
9)輪轂直徑，
小鏈輪=68mm
大鏈輪=104mm
10)齒寬
單排
單排=0.95×9.4=8.93mm
11)齒側(cè)半徑
?????
12)倒角寬
?? ????，取2.1mm
13)倒角深h=0.5p=0.5×15.875=7.9375mm
14)齒側(cè)凸緣圓角半徑=0.635mm
(19)鏈輪公差
? 1)齒根圓直徑和量柱測量距極限偏差
項(xiàng)? 目
極限偏差
孔徑
H8
齒頂圓
h11
齒根圓直徑極限偏差
h11
齒寬
h14
量柱測量距極限偏差
h11
?小鏈輪齒根圓直徑= 116.585-10.16=106.425mm，取106.43mm
大鏈輪齒根圓直徑= 328.584-10.16=318.424mm，取318.42 mm
，
小鏈輪量柱測量距
大鏈輪量柱測量距
?2)徑向圓跳動
小鏈輪徑向圓跳動=min{0.0008df+0.008,0.76}=0.0008×106.43+0.008=0.093144
端面跳動=min{0.0009df+0.008,1.14}
3.2電機(jī)的選用
已知整個去皮機(jī)的總重量150KG,其他重量50KG，我們?nèi)】傊亓繛?00Kg，水果轉(zhuǎn)動速度為1~2r/min。即：
具體的電機(jī)設(shè)計計算如下:
1、確定運(yùn)行時間
本次設(shè)計加速時間
負(fù)載速度（m/min）
有速度可知每秒上升50mm，
電機(jī)轉(zhuǎn)速
3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩
式中：
4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩
啟動轉(zhuǎn)矩
必須轉(zhuǎn)矩
S為安全系數(shù)，這里取1.0。
根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號為160BL-A，此無電機(jī)廠家為機(jī)電產(chǎn)品。根據(jù)計算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為0.37KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m，
3.3 軸的設(shè)計計算
軸是組成機(jī)械的重要零件之一，它是安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動傳動轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動，并通過軸承與機(jī)座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個組合體—軸系部件，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零、不見的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。
由于振動輸送所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設(shè)計的階梯軸為轉(zhuǎn)軸，由于小帶輪已經(jīng)設(shè)計好，大帶輪的尺寸也就定了，只剩下軸徑的確定，軸的初步設(shè)計是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，校核彎曲強(qiáng)度，由于軸的材料很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強(qiáng)度、剛度、和其他機(jī)械性能等的要求，采用熱處理方式，同時考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過設(shè)計計算來選擇軸的材料，選用最常見的45#鋼作為軸的材料,且其需用切應(yīng)力為40MPa
軸與其上的零件組合成一個組合體，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的材料選用45號鋼，為保證其力學(xué)性能，進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。
1、初步計算軸的直徑
按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計公式得=32.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當(dāng)增加軸徑以補(bǔ)償鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個支點(diǎn)的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機(jī)構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。
3.4 軸承的設(shè)計計算
軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達(dá)到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因?yàn)樵诒驹O(shè)計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用調(diào)心滾子軸承，因?yàn)檎{(diào)心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內(nèi)圈，并是可分離的軸承，根據(jù)d=80mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78 帶緊定套的調(diào)心滾子軸承（GB/T288-1994），選用22218CK/W33+H318軸承，其基本額定載荷為=240KN,=322KN, 根據(jù)軸承選用配套的軸承座，參考資料2P7-43表7-2-105 適用圓錐孔的異徑孔滾動軸承座(GB/T7813-1998) SNK型軸承座，可選用SNK316型的軸承座。
3.5 鍵的選擇
鍵聯(lián)結(jié)是通過鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。其中有
類型也可以實(shí)現(xiàn)軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并能實(shí)現(xiàn)軸向動聯(lián)結(jié)，于在圓錐篩的軸上主要通過鍵來實(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向固定所以，只需選用常見的普通平鍵，鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表5-3-15選定，鍵的長度根據(jù)軸轂的長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的b×h根據(jù)徑來確定。
軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=70mm, 參考資料2P5-194表5-3-18 (GB/T1095-1979)
選用B20×60，B18×50和B12×30的普通A型平鍵，鍵長分別為60㎜，50㎜，30㎜。
3.6 軸的校核
估算軸徑，選材料為45鋼調(diào)質(zhì)，=650 MPa，=360MPa。取C=112，則軸的最小直徑
≥ mm
此根軸上有一帶輪和一圓柱直齒齒輪，直齒輪分度圓直徑==2.5×60=150mm，根圓直徑146 mm，齒輪根徑小，采用軸齒輪結(jié)構(gòu)。
軸的結(jié)構(gòu)圖1-5
小齒輪受力圖1-5
水平面受力圖1-6
水平面
彎矩圖1-7
Mxy/N·mm
N
小齒輪受力圖 見圖1-8
N
水平面反力 N
N
垂直面反力 N
合成彎矩圖 M=
軸受轉(zhuǎn)矩 T=
轉(zhuǎn)矩圖
用插入法查手冊得：[]=102.5MPa，[]=60MPa
應(yīng)力校正系數(shù)
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 N·mm
當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處
N·mm
在右軸頸中間截面處
N·mm
當(dāng)量彎矩圖 見圖-5h
校核軸徑 <37.5 mm
<25mm
所以，該軸強(qiáng)度合格。
3 機(jī)架的設(shè)計
機(jī)架的選擇根據(jù)整個水果去皮機(jī)的總重量來定，方管機(jī)架受力分析得出，由分析得出底座在平衡狀態(tài)下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。見下圖：
即物料和輸送帶滾筒以及軸承等等給的壓力為G(輸送帶滾筒重量)+G（零部件重量）=500N（50Kg）+(10X20N)=700N;
根據(jù)方管承載力計算公式：
M=Pac/L(M：彎矩，P集中力，a集中力距支座距離，c集中力距另一支座距離，L跨度，L=a+c)
（僅用于截面)
f=M/W≤材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)）。
M=Pac/L=11960xL，本次設(shè)計初定L為1000mm
則M=13456N.M
，初定方管為140x58x6。計算W得出
折算后為270Mpa235Mpa，235Mpa為方管機(jī)架的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，故復(fù)合要求。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計及三維建模
4.1結(jié)構(gòu)中用到的非標(biāo)準(zhǔn)件建模
通過二維裝配圖和零件圖的繪制，我們通過SOLIDWORKS三維設(shè)計軟件將機(jī)架，去皮體等零部件進(jìn)行三維建模，主要結(jié)構(gòu)的三維建模如下
圖1-7方管的建模
1-8 去皮體的建模
1-9 封板的建模
1-10 整個裝置的三維建模
5 三維軟件機(jī)械設(shè)計總結(jié)
通過此次設(shè)計，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。
（1） 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時先考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時必須通過配合后在衡量尺寸，再進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。
（2） 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。
（3） 作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。
（4） 規(guī)則的零件，要學(xué)會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。
（5） 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產(chǎn)生干涉，也不能對其設(shè)定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父裝配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。
（6） 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。
結(jié) 論
時間過得真快啊，轉(zhuǎn)眼間四年時間都過去了，在這四年中，我學(xué)到了許多專業(yè)知識，就拿這次的畢業(yè)設(shè)計來說吧，我查閱了《機(jī)械設(shè)計手冊》，《水果去皮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計》，使我充分掌握了水果去皮機(jī)的設(shè)計方法和步驟，更重要的復(fù)習(xí)所學(xué)專業(yè)的知識，以前總認(rèn)為學(xué)這些專業(yè)知識沒用，那是我太天真了，當(dāng)這次的畢業(yè)設(shè)計，它幫了我不少的忙，特別是《機(jī)械設(shè)計》這課對我的畢業(yè)設(shè)計幫助特別大，都怪上課沒認(rèn)真聽講，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計時要問比我學(xué)的好的同學(xué)，通過這次做畢業(yè)設(shè)計讓我認(rèn)識到學(xué)習(xí)不是個壞事，是為了自己的，還有學(xué)習(xí)這些知識精通的話對我們找個好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過我的同學(xué)外更要感謝自己的。
參考文獻(xiàn)
[1] 張華 機(jī)械設(shè)備設(shè)計 北京：科學(xué)出版社，2004.5
[2] 李念 水果去皮機(jī)操作系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[3] 張棟 水果去皮機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計.高等教育出版社，2004.3
[4] 姜繼海，宋錦春，高常識. 水果去皮機(jī)工作原理.高等教育出版社，2002.8
[5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4
[6] 錢平.機(jī)械設(shè)計應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[7] 張遼遠(yuǎn). 水果去皮機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8
[8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010版本
[9] 黃長藝，嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1
[10] 張桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，2000.8
[11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn). 水果去皮機(jī)原理.高等教育出版社，1995.12
[12] 徐錦康.機(jī)械設(shè)計. 高等教育出版社，2004.4
[13] 鄧星鐘.機(jī)電傳動控制.華中科技大學(xué)出版社，2001.3
[14] 劉延俊.液壓與氣壓傳動.機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12
[15] 章宏甲，黃誼，王積偉. 水果去皮機(jī)的逆向設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5
[16] 胡泓，姚伯威.機(jī)電一體化原理及應(yīng)用. 北京：國防工業(yè)出版社，2000.6
[17] 陳鐵鳴 水果去皮機(jī)的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7
[18] 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[19] Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space
致 謝
當(dāng)我寫到這里的時候，我心里是別提有多么的開心，不管前面的對與錯，總之，我覺得自己做到這里已不錯了，感謝老師和幫助我的同學(xué)一起到圖書館查資料的那些同學(xué)們，要不是你們恐怕我現(xiàn)在真不知道自己能做到哪里，首先您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上對我以精心的指導(dǎo)，同時還在我改寫論文時給我鼓勵和支持，從這點(diǎn)看出老師當(dāng)初選你當(dāng)我的老師我是明智的，而且，通過這次寫論文我知道遇到什么事總要靠別人來完成，現(xiàn)在我覺得這種想法是我錯啦，也許自己做的比那些人做的會更好，同時，我要把這種態(tài)度放到工作當(dāng)中，我相信我自己一定可以比別人做的出色。說實(shí)話，我從開始認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計的時候，才領(lǐng)悟到知識確實(shí)是種強(qiáng)大的工具，我現(xiàn)在想來前面失去的，我想在通過在工作中補(bǔ)回來，想到這里自己說了句“呵呵”，但是話說回來，這次的畢業(yè)設(shè)計我花了挺大的功夫，雖然是苦，但心里挺開心的，我想如果大學(xué)這四年我好好來利用它的話，我的畢業(yè)設(shè)計不談在班里第一個交，最少也在前十個人之前交，最后在這里衷心的對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)的幫助。
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