自動水果削皮機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真含張CAD圖

自動水果削皮機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真含張CAD圖,自動,水果,削皮,設(shè)計(jì),仿真,CAD 自動水果削皮機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 近年來，由于人們生活水平的提高和食品安全意識的提高，國內(nèi)和國外的水果品種數(shù)量有所增加。以往的削皮機(jī)皆是手動轉(zhuǎn)動手柄或者是手動的強(qiáng)水果放置到工作臺上，這樣不僅效率低而且很麻煩。 所以首先先調(diào)研了一下以往削皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與發(fā)展?fàn)顩r，隨后在這些削皮機(jī)的基礎(chǔ)上提出了一種新型的全自動水果削皮器的總體方案。 這款削皮機(jī)完全自動化了去皮，取芯和卸載水果的整個過程。傳輸系統(tǒng)增加了一個全自動的進(jìn)料系統(tǒng)，以完成水果的自動運(yùn)輸，矯直和插入水果。自動仿形刀架的驅(qū)動系統(tǒng)可以根據(jù)水果橢圓度的不同來完成精確的削皮。保存了原來可自動化作業(yè)平臺的機(jī)械內(nèi)部單元。自動削皮器結(jié)構(gòu)緊湊，勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)率高。 關(guān)鍵詞：水果，削皮機(jī)，機(jī)構(gòu) Abstract In recent years, due to the improvement of people's living standards and food safety awareness, the number of fruit varieties at home and abroad has increased. In the past, the peeler was manually turned the handle or manually placed strong fruit on the workbench, which was not only inefficient but also troublesome. So first of all, we first investigated the structure design and development status of past peelers, and then based on these peelers, we proposed a new overall plan for a fully automatic fruit peeler. This peeler fully automates the entire process of peeling, coring and unloading fruits. The transmission system adds a fully automatic feeding system to complete the automatic transportation of fruit, straighten and insert the fruit. The drive system of the automatic profiling tool holder can finish the accurate peeling according to the difference of the oval of the fruit. The mechanical internal unit of the original automatic operation platform is preserved. The automatic peeler has a compact structure, low labor intensity and high productivity. Keywords:Fruits, peelers, institutions 目 錄 摘 要 I Abstract II 引言 1 1 緒論 1 1.1 課題背景及意義 1 1.2 水果去皮機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀 2 1.2.1水果去皮機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.1.2幾種典型的蘋果去皮機(jī) 2 2 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 動力類型的選擇 3 2.2 減速器類型的選擇 4 2.3 主要機(jī)構(gòu)方案選擇 4 2.3.1去皮動作機(jī)構(gòu)選擇 4 2.3.2插果機(jī)構(gòu)選擇 4 2.3.3間歇進(jìn)排料機(jī)構(gòu)選擇 4 2.3.4切塊機(jī)構(gòu)和卸載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.4 水果去皮機(jī)方案確定 5 2.4.1最終方案 5 2.4.2工作原理 5 3 整機(jī)參數(shù)選擇與計(jì)算 6 3.1 電動機(jī)選擇 6 3.1.1選擇電動機(jī)系列 6 3.1.2選擇電動機(jī)功率 6 3.2 減速器選擇 7 3.3 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 7 4 主要零部件的設(shè)計(jì)與校核 8 4.1 V帶傳動的設(shè)計(jì) 8 4.1.1V帶的基本參數(shù)計(jì)算 8 4.1.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 4.2 齒輪傳動的設(shè)計(jì) 10 4.2.1質(zhì)料、齒輪的齒數(shù)和精度等級 10 4.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10 4.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12 4.2.4幾何尺寸計(jì)算 13 4.3 槽輪機(jī)構(gòu) 13 4.3.1槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動 13 4.3.2槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù) 14 4.4 分度轉(zhuǎn)盤 14 4.4.1 轉(zhuǎn)材料 14 4.4.2 轉(zhuǎn)盤尺寸 15 4.5 傳動軸的設(shè)計(jì) 15 4.5.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 15 4.5.2強(qiáng)度校核計(jì)算 15 4.6 軸承及鍵的選用與校核 17 4.6.1軸承 17 4.6.2鍵 18 5 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì)及仿真 18 5.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述 18 5.2 三維設(shè)計(jì) 19 5.3 運(yùn)動仿真 19 6 結(jié)論 19 謝 辭 21 參考文獻(xiàn) 21 1.1背景 根據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)，我國的蘋果，梨和橙子的產(chǎn)量居世界首位，果品類總計(jì)高達(dá)0.2億噸之多，種植面積達(dá)1.73億畝。多年來，它一直位居世界第一，而且由于中國的水果種類很多，而且成色很好，因此，中國在世界上水產(chǎn)量遙遙領(lǐng)先，大體上來看，水果將會有個成長度較高的市場。我國前些年便發(fā)布了幫扶農(nóng)業(yè)的一些相關(guān)政策，而且我國已經(jīng)度過了許久的發(fā)展階段，不過因?yàn)槲覈袠I(yè)還不能采摘、清洗、削皮、售賣一體化，生產(chǎn)后營銷仍然是落后于先進(jìn)的國家。一直以來發(fā)展不是很快，可以認(rèn)為是很慢。多年來，經(jīng)過各方面的研究，水果在生產(chǎn)過程的末尾已經(jīng)成為阻礙發(fā)展的重要因素，而世界上其他果品行業(yè)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)具有以下主要優(yōu)勢：水果產(chǎn)業(yè)（采后處理和采后加工）。但是，中國水果的簡化收獲后市場銷售率仍低于10％，并且大多數(shù)水果沒有分級就被投放市場。水果發(fā)展強(qiáng)國收獲后水果的簡單銷售率已經(jīng)達(dá)到95%。在這里，形成了很大的反差。這也是我們需要改進(jìn)和改進(jìn)的地方。 水果含有大量的礦物質(zhì)，纖維素，維生素，多酚和類黃酮，但是現(xiàn)在由于農(nóng)藥的發(fā)展，許多果品類外表都有些許的有害物質(zhì)，許多人認(rèn)為把水果用洗潔精或沸水洗滌幾回，則外表將無農(nóng)藥。事實(shí)并非如此，因?yàn)楹唵蔚那逑床⒉荒芡耆逑崔r(nóng)藥。果農(nóng)從始至終，一直使用農(nóng)藥來管理果園。某些農(nóng)藥一定會長時間留在水果表面上。 果皮還包含各種細(xì)菌和寄生蟲的卵，其中一些是在運(yùn)輸和采摘過程中受到員工手上污染的。其中一些被廢水澆洗污染了。研究表明，在某些地方，水果表面遺留的細(xì)菌高達(dá)80%。在我們吃生果是，如果不將皮去掉的話，就會吃掉水果皮上殘留的污垢。較輕的人會肚子不舒服，較重的話將會對生命造成威脅。因此，我們應(yīng)該怎樣避免這些不好的因素？通常，有這幾種清除的方法。 第一種是淡水浸泡方法。將購買的水果在清水中浸泡至少30分鐘，然后將其沖洗幾次以除去一些農(nóng)藥殘留。也能用洗潔精對其進(jìn)行洗滌。 第二種方法是浸泡在堿性水中。首先在5％的堿性水中浸泡至少5分鐘，然后用清水清洗2-3次。 第三種方法是將已經(jīng)洗好了的生果放到開水里面泡上幾分鐘，然后再沖一遍。 第四種是去皮的方法：對于去皮的水果（例如蘋果，梨），可以先把它們洗干凈然后再把皮給削去，這樣就會完全的去除表面的有害物質(zhì)了。 第五種是存儲的方法?？梢韵劝奄I來的水果放上個10天半個月，這樣也會起到減少有害物質(zhì)的作用。 上述方法對去除水果皮上的農(nóng)藥殘留有很好的效果，不僅可以補(bǔ)充水果中我們所需要的養(yǎng)分，而且還不會讓我們身體產(chǎn)生不適。 這些年以來，我們的生活質(zhì)量逐漸提高，我們的安全意識也隨之增進(jìn)了，而且，由國外引進(jìn)愈來愈多的果品種類，所以優(yōu)質(zhì)安全的生果不僅與我國民眾的食品安全有關(guān)，還與生果行業(yè)的市場息息相關(guān)，如果可以在市場上增加我國生果行業(yè)的競爭力，這將會對我國農(nóng)人的收入與生果行業(yè)產(chǎn)生良好的影響。從上世紀(jì)90年代開始，水果強(qiáng)國的果農(nóng)便開始大量使用剝皮機(jī)以提高水果的去皮效率。在市場研究的基礎(chǔ)上，通過對現(xiàn)在市場上已有的削皮機(jī)進(jìn)行深入的探究與對照，研究了一種不同于這些機(jī)器的一款削皮機(jī)。這種削皮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動的削皮、拿核以及把上面的水果拿下來這一系列動作。運(yùn)輸部分添加了一個全自動的放果機(jī)構(gòu)，用以完成生果自動運(yùn)輸，調(diào)整身位等一系列的動作，自動仿形刀架運(yùn)轉(zhuǎn)部分會依據(jù)每個水果表面形狀的不同而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的去皮，這個自動水果削皮器的各個部位密切聯(lián)系，而且不用人工的去操作，最終要的是生產(chǎn)率比其他機(jī)器要略高。 1.1水果削皮機(jī)機(jī)器海內(nèi)外發(fā)展趨向 基于大量閱讀材料和對互聯(lián)網(wǎng)上現(xiàn)有的水果削皮器的調(diào)查得出的。在社會的現(xiàn)階段，已經(jīng)存在許多水果削皮機(jī)，但是生活中用于個人用途的水果削皮機(jī)較用于工業(yè)的大型水果削皮機(jī)的數(shù)量很少。但是，用于加工罐頭水果和水果（例如飲料和餐）的工業(yè)機(jī)器相對較少。隨著我國的發(fā)展，水果加工的整體加工技術(shù)和中國制造設(shè)備的制造技術(shù)薄弱。削皮設(shè)備一直處于半自動水平，靠人將水果一個接一個地手動插入固定銷中，生產(chǎn)效率低。因此，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種全自動水果去皮機(jī)，以有效解決自動化程度低和加工水平連續(xù)的問題。其他水果加工也適用。當(dāng)您的朋友來需要品嘗水果時，它可以帶給您舒適和整潔的感覺。它將使您的家庭生活更清潔，更清新，有了它，水果的味道會更甜，更美味。它免除了去皮和輕搖的需要。這款機(jī)器安全可靠，無論是孺子還是老翁皆可使用，不必對削皮產(chǎn)生擔(dān)憂，而且這款機(jī)器的外形也十分的別致。這是您家的理想裝飾它會在3-5秒內(nèi)自動剝?nèi)ヌO果和梨的果皮，從而節(jié)省了您的時間。用剝皮機(jī)剝落的果皮細(xì)膩光滑。與用水果刀剝皮時去皮和剝皮的情況不同，剝皮過后無需掃地以及果肉不需要貼近手掌造成不衛(wèi)生。無論是個人使用還是招待親朋好友，無論是在野外還是旅社舉行集會還是聚餐。削皮器將是您必不可少的家用電器。 當(dāng)前，削皮器的各個部分還在不斷的汲取國內(nèi)外優(yōu)秀的成品設(shè)計(jì)。此外，為了提高水果和蔬菜削皮的質(zhì)量和速度，削皮器始終使用不同的先進(jìn)技術(shù)。例如，已經(jīng)開發(fā)了諸如基于水果的非破壞性檢查技術(shù)和基于數(shù)字視覺的形狀識別技術(shù)之類的先進(jìn)技術(shù)，并將其用于去皮機(jī)中。各種類型的水果削皮器都受到市場的關(guān)注，但是為了更好地去通曉水果削皮機(jī)的開展程度，了解了現(xiàn)在市場上各個削皮機(jī)的弊端與長處，探究了一種新的且效率略高的削皮器。 如果要完成我們的中國夢，使我國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，并使國家和人民富裕，就必須做好工作，加強(qiáng)創(chuàng)新活動。需要有不屈服的技能。積累更多的自主知識產(chǎn)權(quán)，更多的核心和重大的先進(jìn)技術(shù)，逐步從中國制造模式向中國創(chuàng)意模式轉(zhuǎn)變，如果想在新的國際形勢下發(fā)展技術(shù)并掌握許多先進(jìn)的基礎(chǔ)技術(shù)，最根本的便是創(chuàng)新。我們要不同于古人的想法，要做出古人曾經(jīng)想過去不敢做的事情。同時，需要吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并積極學(xué)習(xí)創(chuàng)新知識。不能盲目地應(yīng)用其他人的創(chuàng)新模型。必須盡力而為。盲目地遵循別人的創(chuàng)新模型會容易迷失自己。由于我們無法從根本上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，因此我們要結(jié)合獨(dú)特的環(huán)境，發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的特征，發(fā)現(xiàn)適合自己的創(chuàng)新方法，精確地找到切入點(diǎn)，瞄準(zhǔn)發(fā)展邊界并讓我們做出貢獻(xiàn)。必須增加成本。實(shí)施關(guān)鍵問題，克服限制一個國家經(jīng)濟(jì)增長的瓶頸，通過理論創(chuàng)新來創(chuàng)新牽引方式，而不是跨多種渠道尋求突破。 1.2水果削皮機(jī)分類 （1） 功能與應(yīng)用范圍 水果削皮器主要用于將果皮與水果分離。主要考慮因素是果皮厚度的均勻性，簡單實(shí)用的剝離方法，剝離效率。本文從使用機(jī)械輪廓削皮方法進(jìn)行削皮，同時實(shí)現(xiàn)了削不同大小的水果的能力。 （2） 制造與維修 制造方面盡量避免使用定制零件，欲使用定制部件的話會在制造過程中增加獨(dú)自處理某個零件的數(shù)量，這樣會增加一些沒有必要的成本，并且會提供極差的維護(hù)基礎(chǔ)。用標(biāo)準(zhǔn)零件的話，可以直接購買大量耗材。 除了設(shè)計(jì)之外，還考慮了將來的機(jī)器維護(hù)問題。從提供能源部位一直到工作實(shí)施部位乃至整體結(jié)構(gòu)均使用比較淺易的結(jié)構(gòu)。以確保維修時拆卸和安裝的方便。 （3） 操作條件與工作可靠性 水果削皮器的操作應(yīng)簡單，并且應(yīng)準(zhǔn)確地削去不同大小的水果。同時，維護(hù)要簡單又容易。每個組件必須牢固地組裝在削皮機(jī)上，用以保障運(yùn)行機(jī)器運(yùn)行時可以平穩(wěn)且安全，可以及時找到并及時消除。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮設(shè)備的可拆卸性和易維護(hù)性。從而確保去皮設(shè)備的正常功能以及整個工作系統(tǒng)的安全性和可靠性。 （4） 削皮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 水果削皮機(jī)具有如下的一些優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊且簡單、造價低廉且制造時簡單，零件多采用標(biāo)準(zhǔn)件故而安裝方便。 ②不受果粒大小限制，去皮效果更好③工作效率高、實(shí)用、靈活。 目前，水果削皮器的研究設(shè)計(jì)在不斷完善，吸收了國內(nèi)外許多設(shè)計(jì)優(yōu)勢。另外，在剝皮器中不斷使用各種先進(jìn)技術(shù)來提高水果和蔬菜去皮的質(zhì)量和速度。例如，已經(jīng)開發(fā)并測試了諸如基于水果的無損檢測技術(shù)和基于數(shù)字視覺的形狀識別技術(shù)之類的先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)已在剝皮機(jī)中使用。在中國，水果削皮器的發(fā)明可以說非常豐富。水果削皮器有20多項(xiàng)專利。而且，現(xiàn)在市場上有不同類型的水果削皮器。分析了削皮器的發(fā)展現(xiàn)狀，削皮器的優(yōu)缺點(diǎn)，然后研究了以下削皮器制造商，以研究一種新型而有效的水果削皮器。 1.2.1當(dāng)前水果削皮機(jī)大體分為如下幾類： (1) 手動單果削皮器。 銷釘上有用于插入蘋果的銷釘，用于在不使用機(jī)器時防止刺傷。在使用過程中，將水果插入插針上，用手搖動手柄，心軸將旋轉(zhuǎn)水果并將水果向右推動，然后用彈簧將輪廓工具壓在水果果皮上。果皮在旋轉(zhuǎn)時會脫落。該機(jī)器適用于個人和家庭，去皮速度很慢并且工作程度高，因此不適合生產(chǎn)使用。 手動去皮機(jī) （2）單果半自動削皮機(jī) 作為手動去皮裝置的擴(kuò)展，這種去皮機(jī)很大程度上增加了工作效率。 下圖說明了工作原理。外觀是新的并且去皮效果良好，但是與普通的手動去皮器相比價格非常昂貴。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的目的是滿足家庭的需求，所以使用了由電池或220V插座供電的小型電動機(jī)，該電動機(jī)在連續(xù)運(yùn)行期間會發(fā)熱。 (3)單果自動去皮 這種削皮器的轉(zhuǎn)盤有幾個旋轉(zhuǎn)的插針，它們均勻地圍繞圓盤排列。首先，將蘋果放到生果叉針上，在規(guī)定的方向上旋轉(zhuǎn)托物盤，把蘋果運(yùn)輸?shù)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)上，將托物盤旋轉(zhuǎn)一定的度數(shù)，蘋果就會實(shí)現(xiàn)削皮的任務(wù)，圓盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)后，蘋果被送至脫核部位，在那里把蘋果芯移走，工作周期完成。這種類型的削皮器比削皮器（1）快，但仍需要由人工放上蘋果，生產(chǎn)率主要取決于手工技能。 第三類去皮機(jī)原理圖 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 動力類型的選擇 在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，主電動機(jī)的挑選是一個特別重要的步驟，因?yàn)樗鼘敵鍪欠衿椒€(wěn)起到關(guān)鍵作用，也對系統(tǒng)的具體構(gòu)造起到直接作用，甚至?xí)绊懫餍档倪\(yùn)行效用，主要的主要馬達(dá)包括熱機(jī)，電動機(jī)，液壓馬達(dá)，氣動機(jī)器等，它們各自具有不同的特性和用途。 熱力發(fā)動機(jī)通常是有獨(dú)立性的工作地點(diǎn)，往往用于工作地點(diǎn)不單一的器械或者是運(yùn)輸車輛。 電動機(jī)在現(xiàn)代機(jī)械中得到最廣泛的應(yīng)用。適用于工作環(huán)境相對穩(wěn)定，速度范圍狹窄的場合。 液壓馬達(dá)通常調(diào)速便捷，并且傳動鏈短，但這需要安裝液壓站，這相對昂貴。當(dāng)僅需要簡單的運(yùn)動轉(zhuǎn)換時，氣動機(jī)器更為實(shí)用，但是缺點(diǎn)是它們有噪音。此設(shè)計(jì)的主要電機(jī)要求是異步交流電機(jī)作為水果削皮機(jī)的主要電機(jī)，這是基于穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境，簡單結(jié)構(gòu)和“低成本”的主要電機(jī)的上述特性。 2.2 減速器類型的選擇 減速器是指主電機(jī)與作業(yè)機(jī)械之間的獨(dú)立的塊式傳動裝置。其主要是用來擴(kuò)大轉(zhuǎn)動的力矩并使轉(zhuǎn)速減慢，減速器的種類非常的多，可分為以下幾種：行星齒輪減速器、齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器。 齒輪減速器的好處是構(gòu)造比較淺易、運(yùn)轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定且其裝配比較簡潔。缺點(diǎn)是傳輸率的分派比較麻煩。另一方面，蝸輪蝸桿的特點(diǎn)是它的布局較緊密，雜音比較少，但是易受熱和油泄漏，渦輪的磨損和其他問題的困擾。 行星齒輪減速器具有以下優(yōu)點(diǎn)：①裝配較簡潔，質(zhì)量小，大小方面也比較適中并且傳動比也很大，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得制造和安裝困難，并且成本也高。 這種設(shè)計(jì)，在選取減速器方面的要旨是第一它的布局要比較緊密、質(zhì)量要小、經(jīng)濟(jì)方面要低廉，并且在裝配和安裝上也十分的簡易。根據(jù)上面列出的各種減速器的優(yōu)缺點(diǎn)，蝸桿蝸桿減速器被選作水果果削皮器的減速器。 2.3 主要機(jī)構(gòu)方案選擇 2.3.1去皮動作機(jī)構(gòu)選擇 將仿形刀具牢牢的固定在生果的表皮上，可以利用彈簧的效果，通過轉(zhuǎn)動蘋果而使果皮脫落。 2.3.2插果機(jī)構(gòu)選擇 手動將蘋果放入蘋果托盤，并使蘋果的莖垂直于水平面。隨后探出氣缸的連桿，同時的讓器械動力源，銷子，連桿等接觸到一起，然后將這些機(jī)構(gòu)一同往下移動，直到把蘋果放置到針尖上，這時氣缸的連桿會逐漸的退回來，把蘋果放置到帔刀同等高度上，機(jī)械動力源操動針尖與蘋果移動運(yùn)動。 2.3.3間歇進(jìn)排料機(jī)構(gòu)選擇 （1）槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)的有點(diǎn)眾多優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)比較淺易，運(yùn)行時平穩(wěn)穩(wěn)定，再制造過程中易生產(chǎn)，其在規(guī)定度數(shù)工作時也比較準(zhǔn)確，機(jī)械效率高。它通常用于將驅(qū)動元件的連續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為與其余從動元件在一個方向上的周期性旋轉(zhuǎn)。因此，進(jìn)出機(jī)構(gòu)選擇槽輪機(jī)構(gòu)。但是，行程無法調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)角度不能太小，啟動和停止期間皮帶輪的加速度很重要，并且隨著轉(zhuǎn)數(shù)的增加和槽輪槽數(shù)量的減少而加重，不太適和應(yīng)用于高速。 單銷四槽外槽輪機(jī)構(gòu) （2）不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu) 不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu) 不完全齒輪和齒條機(jī)構(gòu)完善的優(yōu)點(diǎn)是，易于制造并且選擇范圍更廣，與棘輪機(jī)構(gòu)和槽齒輪機(jī)構(gòu)相比，允許選擇限度大，因此設(shè)計(jì)自由度高。缺點(diǎn)是，在從動輪啟動和結(jié)束時，角速度會飄忽不定且可能突然的增長或降低，這就使它的工作環(huán)境得到了限制不適合速度較高或者載重大的地方。 考慮到以上種種因素，歸納器械的工作環(huán)境與種種限制，最終考慮選擇棘輪機(jī)構(gòu)作為最終選擇。 2.3.4切塊機(jī)構(gòu)和卸載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 切塊機(jī)構(gòu)和卸載機(jī)構(gòu)使用導(dǎo)向缸或滑動導(dǎo)向器形成直線性運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)其各自的功能。切割刀的設(shè)計(jì)是在大圓和小圓的中心放射狀排列的八個刀片。刀垂直于蘋果的軸移動并將蘋果切成八塊。中心的圓形刀片切開蘋果核并將其留在蘋果插針上。 卸料機(jī)構(gòu)在卸料支撐板上具有圓形凹槽，導(dǎo)向缸延伸以將蘋果插針座上的蘋果支撐板插入該凹槽中，卸料氣缸的推桿延伸以排出蘋果芯。 2.4 水果去皮機(jī)方案確定 2.4.1最終方案 由上方各個機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)剖析，決定采用以下機(jī)構(gòu)作為最終計(jì)劃： 減速器 原動機(jī) 間歇進(jìn)排料機(jī)構(gòu) 插果、卸載、切塊 去皮機(jī)構(gòu) 渦輪蝸桿減速器 交流異步電動機(jī) 槽輪機(jī)構(gòu) 氣缸 仿型刀具 水果去皮機(jī)由插果機(jī)構(gòu)、去皮機(jī)構(gòu)、切塊機(jī)構(gòu)、卸料機(jī)構(gòu)及對應(yīng)的動力機(jī)構(gòu)組成。 水果去皮機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.4.2工作原理 首先，將蘋果手動放置在蘋果槽上，與水平面作為參考，使蘋果與水平面保持豎直，氣缸的連桿和推壓板伸展出來，一直保持該動作一直到針尖安插到蘋果里，隨后氣缸的連桿逐漸的往后退，機(jī)械動力源操動這針尖與其上面的蘋果一同運(yùn)動，當(dāng)實(shí)現(xiàn)削皮后便停止。此時，插針下方的齒輪與驅(qū)動馬達(dá)的齒輪嚙合，并且馬達(dá)驅(qū)動插針和蘋果通過齒輪傳動裝置與仿形刀片接觸而一起旋轉(zhuǎn)。從而完成削皮工作，將去皮的蘋果返回切割臺。此時，氣缸推桿伸出以驅(qū)動切割刀片并推動蘋果。將蘋果肉分成所需形狀的幾片，并放在傳送帶上進(jìn)行傳送。最后，轉(zhuǎn)盤再次將殘留在插針上的蘋果芯送入卸料站。卡入連接到氣缸的排放板上。此時，氣缸上升，出料盤取出蘋果芯，將其丟入垃圾桶。 3 整機(jī)參數(shù)選擇與計(jì)算 3.1 電動機(jī)選擇 3.1.1選擇電動機(jī)系列 電動機(jī)選擇應(yīng)保證： Р0——機(jī)械設(shè)備的所能達(dá)到的最大輸出功率，ΚＷ； Рγ——器械工作時多要求設(shè)備能達(dá)到的輸出功率，ΚＷ。 所需電動機(jī)功率由下式計(jì)算： Рγ=Pw/η Рγ——器械工作時要求達(dá)到的有用功率，最終取決于設(shè)備的后曳力以及運(yùn)行參數(shù)； η——從動力源至設(shè)備的效率，%。 皮帶運(yùn)輸機(jī)的PW計(jì)算方法： PW=F×v/1000 (kW) F——設(shè)備上的圓周力，N； v——設(shè)備上的線速度，m/s； D——帶運(yùn)輸機(jī)主動滾筒的直徑，mm； n——轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min。 由運(yùn)行環(huán)境與運(yùn)行所要求的標(biāo)準(zhǔn)來看，在選用電動機(jī)時可以考慮選擇三相感應(yīng)電動機(jī)，Y型，緊閉式的構(gòu)造，電壓接線時不適合用220V采用380V更為合。 3.1.2選擇電動機(jī)功率 PW=0.27 kW，η=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698 ∴Pr1=PW/η1=0.36 kW 由表可查到，電動機(jī)可以選用Y型三相感應(yīng)電動機(jī)Y802-4型，輸出的功率為Р0=750W的電動機(jī)，也可以選用Y型三相感應(yīng)電動機(jī)Y90S-4型，輸出的功率為Р0=750W的電動機(jī)。 對比上述兩種型號電動機(jī)查表可得以下數(shù)據(jù)。 計(jì)劃 電動機(jī)型號 額定功率 /kW 同步轉(zhuǎn)速 /(r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 /(r/min) 總傳動比 質(zhì)量 /kg 價格 /元 1 2 Y802-4 Y90S-4 0.75 0.75 1500 1000 1390 910 57.92 37.92 18 23 475 570 電動機(jī)數(shù)據(jù)表 比較兩方案可見，計(jì)劃一所采用的的電動機(jī)在成本與重量上更為出眾，但是他的總傳動比和滿載轉(zhuǎn)速有點(diǎn)偏大，所以為了讓傳動裝置構(gòu)造格外緊密所以最后選擇計(jì)劃二。 3.2 減速器選擇 （1）總傳動比 當(dāng)選取生果定位轉(zhuǎn)盤時轉(zhuǎn)速方面應(yīng)選的比較合適才行，如果轉(zhuǎn)速比較大就會使生果一放上去就掉下來，選的如果比較小就會影響效率，所以參考各種市面上的削皮機(jī)，最終去轉(zhuǎn)速為，而： 電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：。 故總傳動比為： （2）分配傳動比 為了讓傳動裝置的大小合適，構(gòu)造均勻，各個部位不會互相干預(yù)所以選擇皮帶的轉(zhuǎn)速比為： 所以減速器的傳動比還是過大，要使結(jié)構(gòu)保持緊密性，去皮機(jī)還是選用蝸桿減速器比較合適，查手冊可定位：CW-80-22.5 3.3 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 （1）各軸的轉(zhuǎn)速： 1軸 ； 2軸 ； 3軸 轉(zhuǎn)盤軸 （2）各軸的輸入功率： 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； （3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 電機(jī)軸 ； 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； （4）整理列表 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 電機(jī)軸 0.75 7.87 910 1軸 0.675 7.08 910 1 2軸 0.506 119.61 40.4 22.5 3軸 0.456 215.58 20.2 2 4 主要零部件的設(shè)計(jì)與校核 4.1 V帶傳動的設(shè)計(jì) 4.1.1V帶的基本參數(shù)計(jì)算 1）確定計(jì)算功率 根據(jù)上述所選電機(jī)參數(shù)：；； 查表可得：； 則： 2）選取V帶型號 根據(jù)、查表可得采用A型V帶較合適, 3）規(guī)定大、小帶輪的參考直徑 （1）小皮帶輪的主要參考直徑：； （2）大帶輪參考直徑：； 圓整取，誤差小于5%，是允許的。 4）驗(yàn)算帶速 ，帶的速度合適。 5）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距： 中心距： 初選中心距 （2）基準(zhǔn)長度： 對于A型帶選用 6）驗(yàn)算主動輪上的包角： 由 得 主動輪上的包角合適。 7）計(jì)算V帶的根數(shù)： ，查表可得：； （2），查表得：； （3）由查表得，包角修正系數(shù) （4）由，與V帶型號A型查表得： 綜上數(shù)據(jù)，得 取合適。 8）計(jì)算預(yù)緊力（初拉力）： 根據(jù)A型帶查表可得得： 9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力： 其中為小帶輪的包角。 10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 基準(zhǔn)長度(mm) 帶輪基準(zhǔn)直徑(mm) 傳動比 B 1000 2 中心距（mm） 壓軸力(N) 根數(shù) 初拉力(N) 350 201 2 52.4 4.1.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1）帶輪的材料 采用鑄鐵帶輪（常用材料HT150） （2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式 小帶輪接減速機(jī)，不大，因此綜合考慮還是決定使用腹板式結(jié)構(gòu)帶輪比較好；大帶輪接減速器，，因此綜合考慮還是決定使用孔板式結(jié)構(gòu)帶輪。 4.2 齒輪傳動的設(shè)計(jì) 去皮機(jī)構(gòu)由電機(jī)通過齒輪傳動確定蘋果旋轉(zhuǎn)在仿型刀具壓緊下實(shí)現(xiàn)去皮。 4.2.1質(zhì)料、齒輪的齒數(shù)和精度等級 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)，取 4.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3）選取齒寬系數(shù) （4）材料的彈性影響系數(shù) （5）按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表6.2查得使用系數(shù).05 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）計(jì)算模數(shù)ｍ 4.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式得 計(jì)算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4） 計(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算結(jié)果比較，因?yàn)辇X面解除疲勞強(qiáng)度模數(shù)m應(yīng)該要比齒根彎曲疲勞強(qiáng)度m要大，所以彎曲強(qiáng)度應(yīng)算作1.74，根據(jù)補(bǔ)差取整原則最終取得m=2mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 4.2.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒寬寬度取B2=18mm, B1=20mm 圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下： 序號 名稱 符號 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20，40 2 模數(shù) m 2mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 4.3 槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位簡圖 槽輪的弧形面定位是最普遍的定位方式。首先是銷輪滾子進(jìn)入徑向槽就在剛好進(jìn)入的時候；滾子退出徑向槽；在a，b弧面把槽輪束縛住時開始定位，滾子進(jìn)入或者出來的那一時刻徑向槽的中心位置要與圓削的中心位置所劃過的線路相切，這是為了讓槽輪在停止運(yùn)動是可以讓瞬時角速度變?yōu)?和可以不讓滾子和槽輪碰在一起，即O?A 垂直 O?A 。 4.4 分度轉(zhuǎn)盤 4.4.1 轉(zhuǎn)材料 由于蘋果削皮器是從屬于一個生活中比較常見的加工食物類的機(jī)器，所以在質(zhì)料方面要考慮種種因素，首先必須要這種質(zhì)料很容易得到，第二這種質(zhì)料在加工中要十分的簡單，再者這種材料要安全衛(wèi)生無污染，最重要的是這種材料一定要本錢要低，所以綜合考慮來說用45#鋼來制作定位盤是一個不錯的選擇。 4.4.2 轉(zhuǎn)盤尺寸 從手動的安置生果的習(xí)慣性和舒服的程度以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的效率來講，本機(jī)器用900MM為直徑的圓盤當(dāng)做定位盤，圓盤上各個方位都有一個直徑30MM為直徑定位孔，數(shù)量為12個，機(jī)器使用雙鍵連接軸作為連接軸，基孔制配合為H7。 4.5 傳動軸的設(shè)計(jì) 4.5.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）轉(zhuǎn)盤軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， （2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得： （3）軸上零件的周向定位 軸上零件的周向定位：按dⅥ-Ⅶ=20mm查得平鍵截面b×h=6mm×6mm，鍵槽用銑刀加工，長28mm，選擇輪轂與軸配合為H7/n6。 4.5.2強(qiáng)度校核計(jì)算 （1）求作用在軸上的力 （2）求軸上的載荷 選做軸的支撐跨距為L1=172mm。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 （3）校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4.6 軸承及鍵的選用與校核 4.6.1軸承 1）按照遵從承載較大負(fù)荷的軸承作為標(biāo)準(zhǔn)的原則，選擇倆段固定式軸承組合。深溝球軸承作為最終選做軸承的種類，軸承的壽命大致取作：L'h＝29200h 按照上方的計(jì)算結(jié)果來看軸承的徑向力為：Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．徑向當(dāng)量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 4.6.2鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 采取單元頭平鍵，平鍵的尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適。 5 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì)及仿真 5.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述 Pro / Engineer操作軟件是屬于American Parameter Technology Corporation（PTC）的集3D CAD / CAM / CAE為一體軟件。Pro / Engineer軟件以其配置而聞名，是參數(shù)化的首批應(yīng)用者，在3D建模軟件的當(dāng)前領(lǐng)域中占有重要地位。 Pro / Engineer被業(yè)界認(rèn)可并推廣為當(dāng)今全球機(jī)械CAD / CAM / CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。 Pro / E是模塊化的，可用于草圖繪制，零件制造，裝配設(shè)計(jì)，鈑金設(shè)計(jì)，機(jī)械加工等，用戶可以根據(jù)需要選擇使用它。 功能如下： （1）特征驅(qū)動（相如凹槽，腔，凸臺等）。 （2）根據(jù)零件的特性值，載荷/極限條件和特性參數(shù)（表面等）之間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （3）支持大型和復(fù)雜裝配體的設(shè)計(jì)（一系列規(guī)則放置的零件，替代放置，允許零件設(shè)計(jì)的各種Pro / PROGRAM編程方法等）。 （4）所有應(yīng)用程序之間的完美關(guān)聯(lián)。 5.2 三維設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的生果削皮器的總體裝配模型如下圖示： 總體裝配模型 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在本科學(xué)習(xí)期間將理論與實(shí)踐相結(jié)合的難得機(jī)會。通過這種相對完善的設(shè)計(jì)，我擺脫對純理論知識學(xué)習(xí)依賴，而實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合充分發(fā)揮了我的應(yīng)用價值。我已經(jīng)提高了我的基本專業(yè)知識，解決實(shí)際工程問題的能力以及查閱參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)手冊，設(shè)計(jì)規(guī)范和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及其他專業(yè)水平的能力。我的經(jīng)驗(yàn)不斷增長，我的意志力和耐力都有不同程度的提高。這是我們所有人都希望看到的，這是我們畢業(yè)項(xiàng)目的目標(biāo)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容很多，過程很繁瑣，但我的收獲更大。隨著設(shè)計(jì)深度的增加，我熟悉了各種系統(tǒng)，選擇了各種設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，并通過與老師的交流，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度加深了對設(shè)計(jì)的理解，并向自己提出了新的要求。 改進(jìn)是有限的，但是改進(jìn)是整體的。就是這個時侯，我獲得了無數(shù)的動手經(jīng)驗(yàn)，因此我的思想可以更好地理解我的知識，這將會不避免地在以后的工作和學(xué)習(xí)中展示自己。它具有高度的適應(yīng)性，可以增進(jìn)溝通和理解。我不知道如何寫畢業(yè)論文并按時完成成功的畢業(yè)項(xiàng)目。這給了我很大的信心，使我了解了專業(yè)知識，并使我對這個專業(yè)的發(fā)展前景充滿了信心。但是同時，我也發(fā)現(xiàn)了我的許多不足和欠缺，但是這些不足和欠缺并沒有打到我，它們只是推動我前進(jìn)，而我更加關(guān)注事物的出現(xiàn)，盡快獲取技術(shù)，新設(shè)備，新工藝和高級知識，并努力更好的為祖國四化服務(wù)。 致謝 經(jīng)過近三個月的忙碌和學(xué)習(xí)，本畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)即將結(jié)束。作為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，不可避免的是，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，許多學(xué)習(xí)方面的不足。在此，我要衷心感謝指導(dǎo)老師的監(jiān)督。和一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持下，我才能夠按時完成畢業(yè)項(xiàng)目。 在設(shè)計(jì)畢業(yè)論文時，我遇到了許多困難。我要感謝朱老師的大力支持和耐心指導(dǎo)。我的畢業(yè)論文比較復(fù)雜和繁瑣，但朱老師仍然認(rèn)真地糾正了各方面的錯誤。除了欣賞朱老師的專業(yè)水平外，她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，這有助于解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的各種問題。并將對未來的研究和工作產(chǎn)生積極影響。還有多虧了我周圍的同學(xué)，他們給了我無數(shù)的支持和鼓勵，使我的大學(xué)生活充滿了溫暖和喜悅。沒有他們的幫助，完成畢業(yè)論文將很困難。他們?yōu)槲业脑O(shè)計(jì)提供了許多寶貴的意見和建議。同時也要感謝自己遇到困難的時候沒有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來解決問題。最后，我要感謝父母的支持。我感謝他們的無私的愛以及為我學(xué)習(xí)所付出的巨大犧牲和辛勤工作。 參考文獻(xiàn) [1] 郭洪紅.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（第二版）[M].北京：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.03. 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