水果裝袋裝置設(shè)計【含CAD圖紙、三維模型】

水果裝袋裝置設(shè)計【含CAD圖紙、三維模型】,含CAD圖紙、三維模型,水果,生果,瓜果,裝袋,裝置,設(shè)計,cad,圖紙,三維,模型 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 論文（設(shè)計）題目 水果裝袋裝置設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 1、 課題研究的背景 一方面，隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，中國在世界市場上占據(jù)越來越重要的地位，對國內(nèi)外的果品市場均產(chǎn)生了很大影響，成為不可或缺的生產(chǎn)國和出口國。但是，在人們物質(zhì)生活水平不斷得以提高的今天，人們對蘋果的要求已經(jīng)發(fā)生了由量到質(zhì)的變化，追求的是“精”，不僅蘋果自身質(zhì)量的精，而且要求包裝精美、攜帶方便。另一方面，為了減輕果農(nóng)的勞動強度，提高水果裝袋效率，防止水果在運輸過程中碰傷和擦傷，所以，要對蘋果進行裝袋。但是，對如此龐大數(shù)量的蘋果進行純手工套袋，無疑增加了勞動力、提高了蘋果成本、降低了生產(chǎn)效率，為此，本文致力研發(fā)一種半自動的蘋果裝袋機。 2、 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r ?（一）國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前蘋果的采摘后商品化過程中，不同的環(huán)節(jié)有著不同的包裝需求。我國蘋果包裝還是主要處于手工狀態(tài)。手工包裝時，一般先取成品包裝袋，把袋口張開，然后用手逐個將蘋果放入袋內(nèi)，接著一手提袋并使水果袋旋轉(zhuǎn)，使包裝袋逐漸貼緊蘋果。這樣的人工裝袋方式，需要大量的人力資源，且效率很低，成本極高。更有甚者，蘋果在包裝過程中，經(jīng)手拿捏易造成蘋果破損。并且人工裝袋會使蘋果袋口扎口不整齊，外觀不佳；損壞率高；保鮮效果差，導(dǎo)致病變傳染快。 因此，蘋果采摘后商品化過程中使用裝袋機將是一個必然的發(fā)展趨勢。裝袋機簡單易動手操作；保證作業(yè)要求的前提下，盡量使成本降低；能夠很大程度上減輕果農(nóng)或工作人員的勞動強度；降低勞動危險的系數(shù)；提高勞動的生產(chǎn)效率等，都是果農(nóng)所深切盼望的。 中國一專利號為02109683.X的可調(diào)式水果包裝機，此機構(gòu)在機架前上角傾斜安裝著能夠篩選出不同規(guī)格水果的多個上篩板與下篩板；下篩板的尾部接有多個V形的托果底格，格板的長方形孔內(nèi)設(shè)置有電熱絲；托果底格上方位置設(shè)有保鮮劑加入器；供膜輪安裝在機架上；加入器和匯膜輪中間的擋板依靠杠桿實現(xiàn)間歇供果及加入保鮮劑，接著由橫向封裝膜將水果橫向封膜之后再由壓膜輪縱向封膜，最后切膜裝置進行縱橫切膜。該機構(gòu)在切膜、封膜包裝時可完成分級、加入保鮮劑等功能。但該機構(gòu)相對復(fù)雜，且包裝水果時，必須將兩邊帶孔的包裝膜手工按到匯膜輪、供膜輪、緊漲輪以及輸送輪圓周面小圓柱上，在生產(chǎn)中故障率較高。 中國另一專利號為93209665.4的水果膠膜包裝機，此機構(gòu)涉及屯果裝置、運果裝置、分果裝置和封果裝置。此機在作業(yè)時，借運果裝置將水果從屯果裝置運達分果裝置，再由分果裝置的果盤轉(zhuǎn)動，將水果運達至果口，該果口下方設(shè)置一果管，且末端有一熱封機。另外用自動控制的封包凸輪、封包果桿、封包開關(guān)以及起動開關(guān)連動，使果盤上的水果可依照次序被封包果桿推至果管加以封包。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且購機價格很高。 一種柑桔套袋機，其結(jié)構(gòu)包括袋膜卷筒、封口切斷裝置、動力傳導(dǎo)架、聯(lián)動輸果裝置和卷膜封邊機構(gòu)。動力傳導(dǎo)架安裝在柑桔包裝機的包裝平臺上；袋膜卷筒安裝在袋膜基座上；卷膜封邊機構(gòu)安裝在封邊機基座上（包括框型轉(zhuǎn)盤架、電熱封邊轉(zhuǎn)盤、卡齒封邊轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)盤軸桿）；封口切斷裝置安裝在封口機基座上（包括切斷張合夾和加熱張合夾）；聯(lián)動輸果裝置安裝在聯(lián)動軸套座上。該機能自動將柑桔裝入保鮮袋內(nèi)，工作人員只要將包裝箱放在導(dǎo)果管頭的出口處，柑桔包裝機就能自動完成收果、分類、套袋和裝箱工作。但該機構(gòu)設(shè)置相對復(fù)雜，維修不易，適合大批量生產(chǎn)的大型果農(nóng)。? ?（二）國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀? 英國一家公司制成了一種可以食用的水果保鮮劑，它是由蔗糖、淀粉、脂肪酸和聚酯物調(diào)配成的半透明乳液，可采用噴霧、涂刷或浸漬的方法覆蓋于蘋果、柑橘、西瓜、香蕉和番茄等水果的表面，保鮮期可達200天以上。由于這種保鮮劑在水果表面形成了一層密封薄膜，故能阻止氧氣進入水果內(nèi)部，從而延長了水果熟化過程，起到保鮮作用，這種保鮮劑還可以同水果一起食用。 法國制成了一種電子保鮮機，將其放在果蔬儲藏室，可使里面存放的水果在75天內(nèi)新鮮如初摘。這種保鮮機利用高壓負靜電場產(chǎn)生的負氧離子和臭氧來達到保鮮的目的。負氧離子可使果蔬進行代謝過程的酶純化，從而降低果蔬的呼吸過程，減少果實催熟劑乙烯的生成；臭氧則是一種強氧化劑，又是一種良好的消毒劑和殺菌劑，能殺滅和消除果蔬上的微生物及其分泌的毒物，抑制并延緩有機物的分解，從而延長果蔬的儲存期。 三、課題研究的目的、意義 ①隨著中國市場的國際化，中國蘋果產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，中國已成為世界頗大的蘋果及蘋果汁的生產(chǎn)國與出口國。中國的水果市場對國內(nèi)外的果品市場產(chǎn)生了很大影響，在世界上也占據(jù)著越來越重要的地位。又隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們在享受的同時，不僅追求蘋果的本身質(zhì)量，而且在乎蘋果的包裝精美程度、攜帶是否巧便等諸多方面。因此，給蘋果進行裝袋，可以防止蘋果在運輸途中碰撞造成擦傷，有效保證原有質(zhì)量，且一定程度上美觀化，吸引消費者的眼球，從而提高果農(nóng)的銷售效益、增加收入，增強我國在全球市場的競爭力。 ②在當(dāng)前，對蘋果進行裝袋大都屬于人工操作，這便大大降低了生產(chǎn)效率，且增加了果農(nóng)的勞動強度。此時，研發(fā)一種全自動或半自動的裝袋設(shè)置勢在必行。結(jié)合手工裝袋的整個過程，本課題欲研究一種半自動的蘋果裝袋機，達到小型便利、操作簡易、維修簡單的要求和減輕果農(nóng)勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動危險系數(shù)等目的。 四、研究的內(nèi)容 本課題是針對小型果農(nóng)使用的、機械式的，不使用編程技術(shù)和機電自動控制。為了使用方便、維修簡單、降低成本，采用純機械設(shè)計的純機械式設(shè)備。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，且可以有效的提高工作效率、減輕果農(nóng)勞動強度、保證蘋果在運輸中避免碰撞和擦傷。 ①總體設(shè)計：將減速器、電動機、凸輪機構(gòu)、軸、槽輪機構(gòu)、齒輪、平帶等簡單機械進行組合，通過槽輪機構(gòu)實現(xiàn)先后的運動，保證蘋果可以有次序的連續(xù)裝袋。 ②零件設(shè)計：半自動蘋果裝袋機機架的設(shè)計、凸輪機構(gòu)的設(shè)計、槽輪機構(gòu)的設(shè)計、電動機的選用、傳動軸及齒輪的設(shè)計與校核、平帶的設(shè)計等。 ? 五、研究方案及內(nèi)容 經(jīng)分析、估量，該設(shè)計劃分為以下四個階段： 第一階段：1）認真閱讀設(shè)計任務(wù)要求，明確設(shè)計目的； 2）查閱相關(guān)資料，整理出所需的大致信息； 3）規(guī)劃初期的方案。 第二階段：1）制定并分析蘋果裝袋裝置設(shè)計方案； 2）進行相關(guān)的計算、校核； 第三階段：1）完成相關(guān)零件圖、零部件的三維建模； 2）完成裝配圖； 第四階段：1）整理資料、書寫報告； 2）完成答辯PPT，準(zhǔn)備答辯。 六、論文提綱 1緒論 1.1蘋果的市場背景 1.2蘋果裝袋裝置現(xiàn)階段技術(shù)水平 1.3蘋果裝袋的目的、意義 2設(shè)計內(nèi)容 2.1設(shè)計的要求 2.2設(shè)計的任務(wù) 2.3研究的內(nèi)容 2.4設(shè)計依據(jù) 3設(shè)計簡介 3.1工作原理 3.2主要零部件介紹 3.3裝袋機樣機 4電動機的選擇 4.1電動機類型的選擇 4.2電動機結(jié)構(gòu)的選擇 4.3電動機容量的選擇 4.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 5傳動比的確定 5.1總的傳動比 5.2各級傳動比 6傳動運動的計算 6.1計算各軸的輸入功率 6.2計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 6.3動力參數(shù)的查找、計算與整理 7軸的設(shè)計計算 7.1主動軸的設(shè)計 7.2主動軸的計算 7.3主動軸的校核 7.4材料選擇 7.5求分級軸的功率和轉(zhuǎn)矩 7.6設(shè)計校核輸入軸 8齒輪的設(shè)計計算 8.1低速直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 8.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 8.3執(zhí)行機構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 8.4減速箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 8.5各計算的匯總 9各零部件的二維CAD圖 10各零部件的三維建模圖 11蘋果裝袋裝置總裝配圖 12裝袋機的缺陷及改進 13總結(jié) 致謝 參考文獻 附錄 七、工作量的估計、工作條件 （一）工作量的估計 1、設(shè)計、計算、校核相應(yīng)的參數(shù)； 2、零部件的二維圖紙、三維建模、裝配圖； 3、撰寫論文設(shè)計說明書； 4、制作畢業(yè)答辯PPT； 5、翻譯一篇英文資料。 （二）工作條件 1、圖書館，圖書期刊資料和電子文獻資料； 2、裝有制圖、建模軟件的電腦。 八、工作進程 2017.12.27-2018.01.28 查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計重點，注意事項 ，撰寫開題報告。 2018.01.29-2018.02.28 繼續(xù)閱讀文獻，制定裝袋裝置設(shè)計方案。 2018.03.01-2018.03.31 結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算及校核。 2018.04.01-2018.05.10 繪制裝配圖及零件圖，撰寫畢業(yè)設(shè)計。 2018.05.11-2018.05.24 指導(dǎo)老師、評閱老師評閱，整理資料準(zhǔn)備答辯。 2018.05.25 答辯。 九、存在的問題及擬解決采取的措施 雖然本蘋果裝袋機能夠?qū)崿F(xiàn)蘋果的裝袋，保證蘋果不受損傷，并且在一定程度上降低了果農(nóng)的勞動強度，但本裝袋機仍有不足之處。由于蘋果裝袋和發(fā)泡網(wǎng)的特殊性，本裝袋機無法實現(xiàn)蘋果的無限連續(xù)裝袋。此裝袋機在工作一定時間后，必須重新更換圓筒或重新將發(fā)泡網(wǎng)套在圓筒上；此外，當(dāng)蘋果裝好袋后，不能運用機構(gòu)將蘋果送出，依舊需要靠人工將裝袋好的蘋果運出，所以輸送機構(gòu)有待改進；另外，可通過在蘋果的進料口處，用輸送帶實現(xiàn)蘋果的連續(xù)進入。 參考文獻 [1] 《機械設(shè)計(第七版)》[M]，高等教育出版社，漢良貴，紀(jì)名剛主編，2001:10-200. 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However, artificial bagging is inefficient and costly,which increases the economic pressure between farmers and Apple dealers.Therefore, the development of a new type of automatic bagging machine has unlimited business opportunities and markets.The apple bagging machine of the present design adopts a purely mechanical method.The design process does not use automatic control calculations and real-time monitoring and sensor technology,mainly through the assembly of the gear mechanism,sheave mechanism,cam mechanism,shaft,reducer,motor,etc.,and precise coordination,and according to the characteristics of the elasticity of the foam mesh to achieve the continuous bagging function of Apple. This design has a complete and detailed design calculation.Using CAD to draw two-dimensional engineering drawings, using SolidWorks to achieve three-dimensional modeling and assembly,while doing a finite element analysis,explosion map and motion simulation. The results show that the design of the device is reasonable. Keywords:Apple bagging machine,axis,Slot wheel mechanism,Cam mechanism, gear,Foam net  目錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.1.1產(chǎn)量和面積增加，優(yōu)勢領(lǐng)域擴大到高海拔地區(qū) 1 1.1.2科技、要素、管理投入加大，單產(chǎn)水平逐步提高 1 1.1.3果園管理從只重視地上向地上、地下并重轉(zhuǎn)變 1 1.1.4采后保鮮能力得到提高，直銷體系加快推進 2 1.2當(dāng)前蘋果產(chǎn)業(yè)存在的問題 2 1.3蘋果套袋包裝的意義 2 1.4國內(nèi)外蘋果裝袋技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 2 1.4.1國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.4.2國外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.5蘋果裝袋機的發(fā)展趨勢 4 1.6設(shè)計的內(nèi)容 4 1.6.1設(shè)計的依據(jù) 5 1.6.2設(shè)計的要求 5 1.6.3設(shè)計的任務(wù) 6 1.7小結(jié) 6 2 設(shè)計簡介 7 2.1裝袋機樣機 7 2.2工作原理 8 2.3主要零件介紹 9 2.4小結(jié) 18 3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算 19 3.1電動機的選擇 19 3.1.1電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇 19 3.1.2選電動機類型 19 3.1.3選擇電動機容量 19 3.1.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 20 3.2傳動比的確定 21 3.2.1總傳動比 21 3.2.2分配傳動比 21 3.3計算傳動裝置運動 21 3.3.1計算各軸的轉(zhuǎn)速 21 3.3.2計算各軸的輸入功率 22 3.3.3計算各軸的轉(zhuǎn)距 22 3.4小結(jié) 23 4 傳動機構(gòu)的設(shè)計計算及校核 25 4.1齒輪的設(shè)計計算及校核 25 4.1.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 25 4.1.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 25 4.1.3低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計計算 27 4.1.4執(zhí)行機構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 29 4.1.5齒輪的校核 30 4.2軸的設(shè)計計算及校核 31 4.3小結(jié) 33 5 部分零件的有限元分析 35 小結(jié) 36 6 裝袋機的缺陷及改進 37 小結(jié) 37 總結(jié) 39 參考文獻 41 致謝 43 附錄 45  V 1 緒論 1.1中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，我國蘋果產(chǎn)業(yè)不斷擴大、發(fā)展迅速，保持著良好的供需關(guān)系，像在市場、栽培等方面都有良好的表現(xiàn)。該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)進入了一個新的階段，并由國內(nèi)走向了國際。中國蘋果產(chǎn)業(yè)在國際市場上占據(jù)越來越重要的地位，中國已然成為不可或缺的蘋果生產(chǎn)國和出口國。 1.1.1產(chǎn)量和面積增加，優(yōu)勢領(lǐng)域擴大到高海拔地區(qū) 最近幾年來，我國蘋果產(chǎn)業(yè)一直以一個較快的速度發(fā)展。蘋果的種植面積每年平均增長量為4％。在區(qū)域方面，我國沿海地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)有所減少，但黃土高原的蘋果產(chǎn)業(yè)區(qū)卻在高速發(fā)展著。時至今日，內(nèi)陸省份已經(jīng)成為中國最大的蘋果行業(yè)產(chǎn)區(qū)，帶動了內(nèi)陸地區(qū)多數(shù)農(nóng)業(yè)區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展，對果農(nóng)也產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。 1.1.2科技、要素、管理投入加大，單產(chǎn)水平逐步提高 中國的蘋果單產(chǎn)量在近幾年不斷增長，進而也促進了我國的蘋果總產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定增長。究其根本，主要是因為引進并推廣了蘋果的優(yōu)良品種、不斷提高了蘋果的栽種技術(shù)和果園的管理水平，并且果園的掛果面積比例也持續(xù)增加。 1.1.3果園管理從只重視地上向地上、地下并重轉(zhuǎn)變 近幾年來，蘋果產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展提高了果農(nóng)們的收入水平，果園也加大了管理的質(zhì)量以及力度。果園精美管理技術(shù)，譬如整形修剪、疏花疏果、套袋等也得到了廣泛的應(yīng)用。針對蘋果產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的具體問題，如果園惡化和樹木衰退，果園著手增加肥料的投入等。種種舉措減少了部分地區(qū)成熟果園的病蟲害；有效控制了果樹的早落葉；極大改善了果實品質(zhì)；很大程度上增加了產(chǎn)量。 1.1.4采后保鮮能力得到提高，直銷體系加快推進 采后保鮮在蘋果的功能性市場建設(shè)中占據(jù)著舉足輕重的地位，現(xiàn)沿海地區(qū)儲存能力高于內(nèi)陸。近幾年來，我國蘋果的功能性市場逐漸建立，蘋果直銷體系的建設(shè)也逐步得到了有效發(fā)展。減少了蘋果在果農(nóng)或中間經(jīng)銷商手里的時間，很好保持了蘋果的新鮮感。 1.2當(dāng)前蘋果產(chǎn)業(yè)存在的問題 一方面，現(xiàn)如今，市場上水果種類眾多，其相互之間的競爭力強烈。另一方面，在近幾年來，蘋果的生產(chǎn)越來越需要大量的資金去投入，究其根本原因，主要是由于生產(chǎn)過程中需要投入大量的物質(zhì)，比如化肥、農(nóng)藥等，并且對于勞動力的需求也頗大。與此同時，蘋果產(chǎn)業(yè)一部分采用小農(nóng)戶型的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)效率低、單位面積的成本增高、降低著果農(nóng)的經(jīng)濟效益。隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的進一步轉(zhuǎn)型發(fā)展，培養(yǎng)掌握綜合技能的新型果農(nóng)很有必要。 1.3蘋果套袋包裝的意義 在上述中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀已提到，中國市場走向國際化，在世界上有著舉足輕重的地位。于此基礎(chǔ)上，人們的生活水平明顯提高，且不僅僅停留在基礎(chǔ)的物質(zhì)滿足上，而是向更高層次的視覺享受、精神享受發(fā)展，比如對于購買物的封面、包裝等需求愈加苛刻。 包裝直接影響顧客對產(chǎn)品的視覺需求和心理需求，精美的包裝能在第一時間吸引顧客的眼球、使之印象深刻，俗話說，良好的開始是成功的一半。有關(guān)調(diào)查表明，先被人發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品出售率遠大于后被發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品，這個可想而知。 對水果（蘋果）的裝袋不僅可以提高美感效果，還可以起到保護以及減震的作用，防止蘋果在運輸?shù)耐局性斐刹槐匾膿p傷。與此同時，顯然能夠提高果農(nóng)和水果商的經(jīng)濟效益，而且可以提高蘋果在市場上的品牌化和知名度。 1.4國內(nèi)外蘋果裝袋技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1.4.1國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前，水果（如蘋果）采摘后商品化階段中，在不同的環(huán)節(jié)對應(yīng)著不同的包裝情況或需求。我國目前蘋果裝袋主要還是處于手工水平，一般情況下，用成品包裝袋逐個將蘋果進行包裝。顯而易見，這種類型的人工裝袋方式需要投入大量的勞動力，且效率低下、成本極高。更有甚者，蘋果在裝袋過程中，可能因拿捏不穩(wěn)等原因造成意外破損。另外，必須提到的是，人工裝袋會使蘋果袋口不整齊，促使外觀分大打折扣。 因此，蘋果采摘之后、商品化過程之前，使用蘋果裝袋機裝袋是一個必然的發(fā)展走向。而裝袋機簡單易學(xué)、操作便捷；滿足作業(yè)需求的前提下，盡量使成本降到最低；可以很大程度上減輕工作人員或果農(nóng)的體力消耗；提高勞動的生產(chǎn)效率；極力降低勞動中存在的危險系數(shù)等，均是果農(nóng)深切期望的。 中國現(xiàn)有可調(diào)式水果包裝機、水果膠膜包裝機、柑桔套袋機等，就可調(diào)式水果包裝機而言，此機構(gòu)主要由機架、上下篩板、供膜輪、橫向封裝膜、壓膜輪等組成，另設(shè)有保鮮劑加入器等。該機構(gòu)相對來說比較復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中故障出現(xiàn)頻繁，且不易解決。就水果膠膜包裝機而言，此機構(gòu)涉及屯、運果裝置，分果裝置以及封果裝置。此機器在進行作業(yè)時，通過自控的封包果桿、啟動開關(guān)、封包凸輪以及封包開關(guān)連動，果口下方設(shè)置有果管，末端設(shè)置有熱封機。該結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜，并且購買價格很高。 1.4.2國外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)查資料得知，英國有一家公司研發(fā)了一種能夠食用的水果保鮮劑，它是由蔗糖、淀粉、脂肪酸等物質(zhì)配成的半透明乳液，通過浸漬、涂刷或者噴霧的方法可覆蓋于蘋果、香蕉、西瓜等水果的表面，形成一層密封的薄膜。由于阻止了氧氣進入到水果內(nèi)部，從而能夠延長水果的熟化過程，進一步起到保鮮的作用。 法國研制成功了一部電子保鮮機，能夠使里面存放的水果新鮮如初摘長達75天。這種保鮮機是利用由高壓負靜電場產(chǎn)生的臭氧與負氧離子來實現(xiàn)保鮮的目的。負氧離子使酶純化，臭氧有著強氧化劑的作用，二者完美配合，達到延長果蔬儲存期的效果。 1.5蘋果裝袋機的發(fā)展趨勢 一是方便小巧型。近年來，人們越來越傾向于追求水果的新鮮程度，因此大型包裝的水果已經(jīng)越來越被人們所拋棄，相反，小包裝的水果因其便攜、新鮮的特點而受到人們的青睞。 二是精美高檔型。人們對一件商品的包裝提出了越來越高的要求，高檔的包裝是搶占市場的有利武器，尤其是一些高檔的商場以及國際市場。 三是信任透明型。透明的包裝可以讓顧客看到他們選擇的食品是什么樣的，增加了顧客對產(chǎn)品的了解，顧客看著放心才會吃著放心，所以大多數(shù)的顧客回去購買他們能看見的食品，進而提高了產(chǎn)品的購買率，提高了經(jīng)濟效益。 四是綠色環(huán)保型。綠色環(huán)保的概念慢慢的深入人心，所有的產(chǎn)生活動都要考慮環(huán)保，包裝袋的制作同樣不會忽視這個問題，廣大消費者的公德心讓更多的人選擇帶有環(huán)保材料或者可循環(huán)材料的包裝產(chǎn)品。 綜合以上因素，采用塑料發(fā)泡網(wǎng)對蘋果進行套袋包裝是當(dāng)之無愧的最佳選擇。 塑料泡網(wǎng)比較靈活，可以用在大多數(shù)的水果包裝中。泡沫的特性使它可以對震動中的水果起到一定的緩沖作用，保護水果免受物理傷害。此外，它重量輕，有利于水果的儲運；還兼具保鮮作用、成本低的優(yōu)點，更使其代替了傳統(tǒng)的紙質(zhì)包裝而成為現(xiàn)時代包裝的新趨勢。 目前蘋果產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展、蘋果產(chǎn)量劇增，僅僅依靠人工裝袋耗時且耗力，高成本也不利于蘋果商的銷售和果農(nóng)的經(jīng)濟發(fā)展，因此，研發(fā)一種新型的自動裝袋裝置具有無限的商機和市場價值。本次畢業(yè)設(shè)計就是通過分析裝袋的過程，研發(fā)一種能夠自動給蘋果套袋的裝置，來減小勞動力的使用；提高生產(chǎn)效率；減少生產(chǎn)成本；進而增加果農(nóng)或水果經(jīng)銷商的經(jīng)濟收入。但設(shè)計的前提是針對現(xiàn)有裝袋技術(shù)的缺陷，滿足設(shè)計的需求和初衷。 1.6設(shè)計的內(nèi)容 本次設(shè)計是以簡單實用為基礎(chǔ)，主要使用者為小莊園果農(nóng)，而不是規(guī)模特別大的經(jīng)銷商，所以設(shè)計主要靠純機械來實現(xiàn)功能，因此在設(shè)計過程中不使用自動化控制計算和實時監(jiān)測以及傳感器等技術(shù)。雖然設(shè)計相對簡單易懂，但是實現(xiàn)的效果一樣可以滿足我們的基本需求，如不損害蘋果的完整性、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)套袋、降低人力勞動、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、增加經(jīng)濟效益等。 （1）總體設(shè)計：本次設(shè)計的主要零部件有機架、電動機、槽輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、毛刷筒、齒輪、軸、剪刀等，工作原理主要是通過槽輪機構(gòu)的簡諧運動實現(xiàn)蘋果裝袋、剪袋動作，且實現(xiàn)蘋果的連續(xù)包裝，以達到預(yù)定的要求。 （2）零部件設(shè)計：半自動蘋果裝袋機機架的設(shè)計、凸輪機構(gòu)的設(shè)計、槽輪機構(gòu)的設(shè)計、電動機的選用、傳動軸及齒輪的設(shè)計與校核以及平帶的設(shè)計等。 1.6.1設(shè)計的依據(jù) （1）泡沫網(wǎng)的特點：泡沫網(wǎng)彈性比較大，可以在氣缸外、套筒外設(shè)置，泡沫網(wǎng)具有連續(xù)，可實現(xiàn)蘋果連續(xù)裝袋。 （2）理論基礎(chǔ)：槽輪機構(gòu)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)間歇式運動的巧妙機構(gòu)，配合凸輪機構(gòu)，可以滿足蘋果裝袋及剪袋的工作需求。 1.6.2設(shè)計的要求 為了減輕果農(nóng)的勞動強度，提高水果裝袋的效率，設(shè)計一款水果裝袋裝置，對水果進行裝袋處理，防止水果在運輸過程中碰撞和擦傷。 （1）對象為小規(guī)模的農(nóng)戶，產(chǎn)品設(shè)計不宜過大，應(yīng)該便于移動和操作，而且價格低。 （2）在設(shè)計零件時，應(yīng)盡可能避免不必要的焊接或剛性固定。通過采用柔性螺栓（如圖1.1、1.2、1.3所示）來實現(xiàn)連接固定，這樣更加方便部件的拆卸以及安裝。 （3）產(chǎn)品在設(shè)計過程盡量多使用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以大量減少成本，符合小商戶的需求。 （4）小型果農(nóng)的知識水平與技術(shù)素質(zhì)可能滿足不了對一般故障的修理，所以設(shè)計盡量方便工人使用和維修。 圖1.1 螺釘 圖1.2 螺釘-墊片 圖1.3 墊片 1.6.3設(shè)計的任務(wù) （1）查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計重點、注意事項，撰寫開題報告。 （2）繼續(xù)閱讀文獻，制定蘋果裝袋裝置總體設(shè)計方案。 （3）根據(jù)需求，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定傳動比。 （4）進行軸的設(shè)計及校核。 （5）進行齒輪的參數(shù)設(shè)計及校核。 （6）（選材）選擇合理的材料促使蘋果從高處可以無損傷的落下。 （7）使蘋果裝袋、發(fā)泡網(wǎng)剪斷、蘋果運出以及毛刷筒的轉(zhuǎn)動之間相互協(xié)調(diào)，時間差值計算精確無誤。 （8）設(shè)計計算機械傳動機構(gòu)的具體運動尺寸。 （9）繪制零件圖、裝配圖，編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 （10）整理、整合資料，應(yīng)備答辯。 1.7小結(jié) 本章節(jié)立足現(xiàn)實，點明了我國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況以及其中存在的問題，討論了對蘋果進行套袋包裝的必要性。結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有的水果套袋技術(shù)和未來的發(fā)展趨勢，對設(shè)計內(nèi)容作了大致概括，依據(jù)可靠。對照設(shè)計內(nèi)容，提出了一些硬性要求，又根據(jù)設(shè)計的要求，對設(shè)計任務(wù)作了詳細規(guī)劃。  2 設(shè)計簡介 2.1裝袋機樣機 通過SolidWorks2016軟件進行三維建模設(shè)計的蘋果裝袋機樣機（總裝配圖）如圖2.1、2.2所示。 圖2.1 裝袋機總裝圖（側(cè)視圖） 圖2.2 裝袋機總裝圖（俯視圖） 2.2工作原理 蘋果裝袋機是一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動給蘋果進行裝袋，緊接著利用剪刀剪袋的機構(gòu)裝置。第一步，將發(fā)泡網(wǎng)套在安裝在機架上的具有一定高度的套筒上，未經(jīng)裝袋的蘋果由提升機構(gòu)（送果機構(gòu)）（如圖2.3所示）運輸?shù)教淄仓?。一定時間后，蘋果落達套筒的底部，此時套筒外的發(fā)泡網(wǎng)將蘋果自動套裝好。與此同時，在凸輪機構(gòu)運動配合下，帶動固定在剪刀上的繩子從而將發(fā)泡網(wǎng)剪斷。緊接著，蘋果通過出果機構(gòu)（運動鏈）（如圖2.4所示）抵達儲果斗儲存，儲果斗如圖2.5所示，儲果斗內(nèi)側(cè)具備一個向下傾斜的擋板，減小蘋果到儲果斗底部的高度，利于避免蘋果著落時受損傷。當(dāng)一個蘋果裝袋動作完成之后，兩個毛刷筒便會轉(zhuǎn)動，促使發(fā)泡網(wǎng)向下運動，運動距離為包裝一個蘋果所需發(fā)泡網(wǎng)的固定長度。此時第二個蘋果落下、第三個蘋果落下、第四個蘋果落下……按照上述規(guī)律，不停循環(huán)實現(xiàn)蘋果的裝袋過程。這里剪刀的運作是通過凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)的，毛刷筒的運動是通過平帶帶動來實現(xiàn)的?？傮w又利用槽輪機構(gòu)的簡諧式運動實現(xiàn)剪刀和毛刷筒的時間先后運動順序。 圖2.3 送果機構(gòu) 圖2.4 出果機構(gòu) 圖2.5 儲果斗 2.3主要零件介紹 (1)槽輪機構(gòu) 如圖2.9所示為槽輪與圓柱銷的單向間歇式運動機構(gòu)。它用于將主動部分的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為跟隨器的單向周期旋轉(zhuǎn)運動。槽輪機構(gòu)具有比較高的機械效率，而且加工起來也比較方便。不過，它的行程時間不能進行調(diào)整，且旋轉(zhuǎn)角度不能太小。因為槽輪在起動和停止時的沖擊力和加速度都在不斷增加，隨著速度的增加或槽輪槽數(shù)的增加，槽輪的加速度也會隨之而增大。因此，它并不適合高速的運動，而是經(jīng)常用來實現(xiàn)位移的移動且不需要經(jīng)常的來進一步調(diào)整。 圖2.6 圓柱銷 圖2.7 槽輪 圖2.8 撥盤 如圖2.10所示為槽輪機構(gòu)的工作原理示意簡圖，它是由具有徑向槽的槽輪2（如圖2.7所示）、帶有圓柱銷A（如圖2.6所示）的撥盤1（如圖2.8所示）和機架組合而成的。當(dāng)撥盤1作勻速度轉(zhuǎn)動時，會驅(qū)使槽輪2作時轉(zhuǎn)時停的間歇式運動。這里圓柱銷分為以下三種位置情況： 1）當(dāng)撥盤1上的圓柱銷A還未進入槽輪2的徑向槽時，因為槽輪2的內(nèi)凹鎖住弧β被撥盤1的外凸圓弧ɑ卡住了，所以槽輪2為靜止不動狀態(tài)。 2）當(dāng)圓柱銷A開始進入槽輪2的徑向槽時，即圖2.9中所示情況，這時鎖住弧被松開，槽輪2受圓銷A的驅(qū)使會沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。 3）當(dāng)圓柱銷A開始脫出槽輪的徑向槽時，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又會被撥盤1的外凸圓弧再次卡住，致使槽輪2又處于靜止不動狀態(tài)。直到圓柱銷A再次進入槽輪2的另一徑向槽時，兩者又重復(fù)上述的運動持續(xù)循環(huán)著。 圖2.9 槽輪機構(gòu) 圖2.10 槽輪機構(gòu)原理示意圖 (2)凸輪機構(gòu) 凸輪機構(gòu)（如圖2.14所示）是由支架（如圖2.13所示）、從動件（連桿）和凸輪（如圖2.11所示）三個基本部件組成的。凸輪一般是曲線輪廓或槽形的構(gòu)件，通常是作等速或往復(fù)直線運動機構(gòu)的主動部分。此凸輪輪廓是一個凹槽形狀，凸輪為一個活動部件，并是以恒定的速度作旋轉(zhuǎn)運動。 此凸輪機構(gòu)的從動件是一連桿（如圖2.12所示），與凸輪輪廓曲線接觸進而傳遞動力，從而達到預(yù)期的運動效果。從動件連桿的末端加上了滾輪，目的是為了減少了從動件與凸輪之間產(chǎn)生的摩擦，以延長整個機構(gòu)的使用壽命。 凸輪機構(gòu)有以下幾種基本特點或?qū)傩裕? 1）設(shè)計凸輪機構(gòu)的初衷是使從動件得到更為復(fù)雜的且有規(guī)律的運動。一般情況下，從動件的運動情況依賴于凸輪的輪廓曲線形狀，那么設(shè)計時必須根據(jù)從動件的運動需求進而設(shè)計、確定凸輪的輪廓曲線。在此裝置中，凸輪機構(gòu)的作用是控制剪刀來剪斷用以套裝蘋果的發(fā)沫網(wǎng)。 2）凸輪機構(gòu)是通過凸輪的往復(fù)運動或者旋轉(zhuǎn)運動這種運動方式來擺動或者驅(qū)動從動件的運動的。在此機構(gòu)設(shè)置中，采用的是旋轉(zhuǎn)運動方式。凸輪輪廓有曲線輪廓或者溝槽，其中凸輪溝槽，如圓柱凸輪、活動凸輪和盤型凸輪等。凸輪的輪廓曲線屬于一條空間曲線，又稱空間凸輪。從動件一般與凸輪或者線接觸，從動件包括平底從動件、滾子從動件等。從動件可以和任何復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，并能夠?qū)崿F(xiàn)任意的運動需求，缺點是從動件尖端容易受磨損，一般適用于傳動力較小的低速機構(gòu)。 圖2.11 凸輪 圖2.12 連桿 圖2.13 凸輪支架 圖2.14 凸輪機構(gòu) （3）齒輪機構(gòu) 在日常運用中，齒輪傳動是應(yīng)用最為廣泛的傳動機構(gòu)之一。以其適用范圍廣、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、壽命長和工作可靠等一系列優(yōu)點而為人們所喜愛。當(dāng)然，存在噪聲震動、對安裝精度要求高、成本高、對沖擊敏感等也是人們應(yīng)考慮的缺點、因素。 齒輪機構(gòu)的自身特性是將設(shè)定的主動軸的動力、運動，通過齒輪副而間接傳遞給從動輪，從而使從動輪得到理想情況下所要求的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。齒輪傳動大體分為兩軸平行和不平行兩種情況，這里兩軸不平行情況不作以細說。圓柱齒輪傳動（兩軸平行）分為直齒傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和人字齒輪傳動。直齒傳動又進一步分為外嚙合、內(nèi)嚙合和齒輪齒條三種。在此次齒輪機構(gòu)設(shè)計中，采用的是圓柱齒輪傳動（兩軸間平行），且高速級采用斜齒圓柱齒輪，低速級采用直齒圓柱齒輪。 在齒輪三維建模過程中，采用在零件庫中輸入齒數(shù)、模數(shù)等相關(guān)參數(shù)直接獲取齒輪的簡便方式。以下為齒輪三維建模所得圖（如圖2.15到2.19所示）。 圖2.15 齒輪1 圖2.16 齒輪2 圖2.17 齒輪3 圖2.18 齒輪4 圖2.19 齒輪5 （4）其他相關(guān)主要零件 為了完善蘋果裝袋裝置的設(shè)計，一些輔助零件的安置必不可少，以下為相關(guān)零件的三維建模圖。 圖2.20 帶輪 圖2.21 電機 圖2.22 底板 圖2.23 基座 圖2.24 減速器 圖2.25 剪刀 圖2.26 剪刀固定 圖2.27 剪刀線固定 圖2.28 立柱 圖2.29 固定座 圖2.30 毛刷筒底座 圖2.31 防護殼 圖2.32 毛刷筒固定座 圖2.33 套筒 圖2.34 軸 圖2.35 轉(zhuǎn)向桿 圖2.36 毛刷筒 2.4小結(jié) 本章節(jié)對蘋果裝袋裝置的整體結(jié)構(gòu)作了圖片說明，詳細敘述了蘋果裝袋的流程及原理，著重指明了重要機構(gòu)如槽輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等的運作機理。另外，對整體裝置的主要零部件與輔助零部件作了三維模型的介紹。  3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算 3.1電動機的選擇 3.1.1電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇 本套袋機在主要是單班制工作，保證300天一年的工作需求，至少15年的使用壽命，運輸帶速度誤差保持在±5%。 依據(jù)原始數(shù)據(jù)：輸送帶的牽引力為F=0.1kn，主動軸的圓周速度為V=0.20m/s，軸的直徑為D=30mm。 3.1.2選電動機類型 依照上述條件，選擇電動機為三相籠型異步電動機，采用封閉式結(jié)構(gòu)，380V電壓，類型取YS型。 3.1.3選擇電動機容量 電動機所需工作功率按式： 公式(3.1) 公式(3.2) 公式(3.3) 電動機到運輸帶的傳動總效率為： 公式(3.4) 式中：取=0.99（聯(lián)軸器），=0.98（承軸），=0.97（齒輪傳動），=0.96（主動軸）則： 公式(3.5) 本設(shè)計選用YS5014型號電動機，其主要參數(shù)如表3.1： 表3.1 電動機性能 型號 額定功 率/W 轉(zhuǎn)速/(r/min) 滿載 電流/A 效率/% 功率因 數(shù)() 最大 轉(zhuǎn)矩 YS5014 25W 1400 0.17 42 0.53 2.3 該電動機的主要外型和安裝尺寸如表3.2： 表3.2 電動機安裝尺寸 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 50 155×110×125 80×63 5.8 9×20 3×7.2 3.1.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 公式(3.6) 二級圓柱齒輪減速器的傳動比i=8-40，電動機的轉(zhuǎn)速范圍為： 根據(jù)轉(zhuǎn)速與容量相關(guān)情況，所選電動機屬于小功率電動機，其功率為0.03kW，轉(zhuǎn)速為1400r/min。 3.2傳動比的確定 3.2.1總傳動比 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速和工作機的主軸的轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置的總的傳動比是： 公式(3.7) 3.2.2分配傳動比 總傳動比： 查《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》得： 一級傳動比： 二級傳動比： 3.3計算傳動裝置運動 3.3.1計算各軸的轉(zhuǎn)速 I軸 II軸 III軸 主動軸 IV軸 V軸 3.3.2計算各軸的輸入功率 I軸 II軸 III軸 主動軸 IV軸 V軸 3.3.3計算各軸的轉(zhuǎn)距 電動機輸出轉(zhuǎn)矩 I軸 II軸 III軸 主動軸輸入轉(zhuǎn)矩 IV軸 V軸 各輸出軸轉(zhuǎn)矩： I軸 II軸 III軸 主動軸輸出轉(zhuǎn)矩 IV軸 V軸 3.4小結(jié) 本章節(jié)對蘋果裝袋機動力元件電動機的類型、結(jié)構(gòu)、容量作了選擇，并進一步確定了主動軸的工作轉(zhuǎn)速。結(jié)合計算公式和傳動規(guī)律主要確定了整個傳動機構(gòu)的總傳動比和分配傳動比。依據(jù)公式詳細計算了傳動部分各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率以及轉(zhuǎn)矩。   4 傳動機構(gòu)的設(shè)計計算及校核 4.1齒輪的設(shè)計計算及校核 4.1.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 本設(shè)計中高速級采用斜齒圓柱齒輪，低速級采用直齒圓柱齒輪。 4.1.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 (1)確定許用應(yīng)力并選擇材料，采用硬齒面的相互組合。小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，齒面的硬度為56～62HRC，小齒輪的接觸強度疲勞極限是，小齒輪的彎曲強度疲勞極限為；大齒輪用20Cr滲碳淬火，齒面的硬度為56～62HRC，大齒輪的接觸強度疲勞極限是，大齒輪的彎曲強度疲勞極限為。 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》：安全系數(shù)為； 區(qū)域系數(shù)； 接觸疲勞壽命系數(shù)，； 彈性影響系數(shù)； 許用應(yīng)力 公式(4.1) 公式(4.2) 許用接觸應(yīng)力 (2)按齒輪彎曲強度設(shè)計計算 齒輪按照8級精度來制造，查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，取載荷系數(shù)為K＝1，齒寬系數(shù)為。 小齒輪上得轉(zhuǎn)矩 公式(4.3) 初選螺旋角 齒數(shù)取，則 齒形系數(shù)： 公式(4.4) 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得： 公式(4.5) 故應(yīng)對小齒輪進行彎曲強度計算。 法向模數(shù)：取，； 取。 中心距，取a=99mm． 確定螺旋角 公式(4.6) 齒輪分度圓直徑 齒寬，取 (3)驗算齒面接觸強度 公式(4.7) (4)齒輪的圓周速度 公式(4.8) 4.1.3低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計計算 (1)選擇材料及確定許用應(yīng)力： 查閱《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得到：小齒輪采用40Cr進行調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241~286HRC，接觸疲勞強度極限為，彎曲強度疲勞極限為；大齒輪采用45鋼進行調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217~255HRC，接觸疲勞強度極限為，彎曲強度疲勞極限為。 取安全系數(shù)為。 接觸疲勞壽命系數(shù)；。 接觸疲勞許用應(yīng)力為： 公式(4.9) (2)按齒面接觸強度設(shè)計 齒輪按8級精度制造，查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)，彈性影響系數(shù)MPa1/2 小齒輪轉(zhuǎn)矩 公式(4.10) 圓周速度 齒數(shù)取，則 齒寬 齒高 (3)按齒根彎曲強度設(shè)計 齒形系數(shù)， 應(yīng)力校正系數(shù) 計算大小齒輪的并加以比較 通過比較，大齒輪數(shù)值大。 設(shè)計計算 通過模型的計算結(jié)果得出，齒面接觸疲勞強度計算大于齒根彎曲疲勞強度計算模數(shù)，齒輪模數(shù)m的承載能力的大小主要取決于齒輪的抗彎強度，承載力、齒面疲勞強度確定齒輪的相關(guān)直徑。抗彎強度可取2.129，節(jié)圓為2.5mm的標(biāo)準(zhǔn)值模量，按照接觸疲勞強度計算節(jié)圓的直徑，小齒輪的齒數(shù)為： 大齒輪齒數(shù)，取80。 幾何尺寸計算。 分度圓直徑 中心距 齒寬 4.1.4執(zhí)行機構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 (1)確定許用應(yīng)力及選擇相關(guān)材料，采用硬齒面的相互組合：查閱《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得到： 小齒輪用20CrMnTi進行滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC，接觸疲勞強度極限為，彎曲強度疲勞極限為；大齒輪用20Cr進行滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC，接觸疲勞強度極限為，彎曲強度疲勞極限為。 查閱《機械設(shè)計基礎(chǔ)》取，取 (2)按齒輪彎曲強度設(shè)計計算 齒輪按8級精度制造。查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，取載荷系數(shù)K＝1.3，齒寬系數(shù)。 小齒輪上得轉(zhuǎn)矩 齒數(shù)取，則 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得：， 因 故應(yīng)對小齒輪進行彎曲強度計算。 法向模數(shù)： ， 取。 中心距 齒輪分度圓直徑 齒寬，取 4.1.5齒輪的校核 因計算方式存在重復(fù)性，為避免累贅和篇幅繁瑣，在齒輪校核中，僅以其中一直齒圓柱齒輪為例作詳細校核，其他校核計算，這里不做一一說明。 （1）按照齒面的接觸疲勞強度校核 根據(jù)前面的具體計算已得出：載荷系數(shù)KH=1.3，扭矩T1=1910N?mm，齒寬系數(shù)φd=0.8，中心距d1=135mm，齒數(shù)比u=2，節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，彈性系數(shù)ZE=189.8MPa，接觸疲勞強度極限[σH]=600MPa。 端面重合度αα1=arccos[Z1cosα(Z1+2h*)]， αα2=arccos[Z2cosα(Z2+2h*)]，εα=Z1tanαα1-tanα'+Z2tanαα2-tanα'/2?π，ZE=(4-εα)3=0.8。 將以上各參數(shù)代入公式得：σH=2KHT1φdd13?u+1u?ZHZEZε<[σH]，所以此齒輪齒面接觸疲勞強度符合要求。 （2）按照齒根的彎曲疲勞強度校核 1）齒輪的重合度系數(shù)計算：Yε=(0.25+0.75)εα=0.7。 2）確定、計算整體公式中的相關(guān)參數(shù)值： 齒形系數(shù)：YFα1=2.74，YFα2=2.22； 應(yīng)力修正系數(shù)：Ysα1=1.75，Ysα2=1.83。 3）齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力的計算： 由前文已知，大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限為σFE1=σFE2=850MPa；這里取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.89、KFN2=0.91。則，[σF]1=KFN1σFlim1S=0.89×8501.4=540.357MPa， σF2=KFN2σFlim2S=0.91×8501.4=552.500MPa， v=πd1n1(60*100)=π×135×140060×1000=9.891m/s。 齒寬b=80mm，齒高h=2ha*+c*?m=9，齒高比bh=1359=15。 4）計算實際載荷系數(shù)： 動載系數(shù)Kv=1，F(xiàn)r1=2T1d1=2×1910135=28.296N， KAFr1b<100N/mm，齒間的載荷分配系數(shù)KFα=1.2，KHβ=1.454，KFβ=1.45。 5）載荷系數(shù)的計算： K=KAKvKFαKFβ=1.2×1×1.2×1.45=2.088 公式（4.11） 6）齒根彎曲應(yīng)力的計算： σF1=2KFT1YFα1YSα1Yεφdm3Z12<[σF]1 公式（4.12） σF2=2KFT1YFα2YSα2Yεφdm3Z12<[σF]2 公式（4.13） 故齒根彎曲疲勞強度符合要求。 4.2軸的設(shè)計計算及校核 軸的計算通常在結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后完成。軸強度要求或剛度的要求為標(biāo)準(zhǔn)計算。如有必要，應(yīng)檢查軸系的振動穩(wěn)定性。 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度的條件，該方法僅根據(jù)軸的扭矩計算軸的強度，如果彎矩較小，則應(yīng)考慮減小扭剪應(yīng)力的方法。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為： 公式(4.14) 式中：：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； T：軸所受的扭矩，Nmm； ：軸的抗扭截面系數(shù)，； n：軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P：軸傳遞的功率，kW； d：計算截面處軸的直徑，mm； ：需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。 表4.1為軸常用材料的及值： 表4.1 軸常用材料的及值 軸的材料 Q235-A、20 Q275、35 45 40Cr、35SiMn 38SiMnMo 15~25 20~35 25~45 35~55 149~126 135~112 126~103 112~97 當(dāng)彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向運動時，取較大值，取較小值；反之，取較小值，取較大值 經(jīng)計算，以45鋼作為軸的使用材料，選擇調(diào)質(zhì)處理方式。 軸的直徑為： 公式（4.15） 式中，可以查表4.1 以主軸為樣例，根據(jù)主軸所傳遞的功率，按照傳遞轉(zhuǎn)矩公式，在前文章節(jié)中已得到主軸輸入轉(zhuǎn)矩： T入=1.5631N?m，T出=1.5318N?m 依據(jù)轉(zhuǎn)矩，利用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式可初步估算軸的直徑。設(shè)軸的截面邊緣點的剪應(yīng)力為t，那么： t=M×(D2)Ip 公式（4.16） Ip：軸的極慣性矩； M：界面扭矩； D：軸的直徑。 其中Ip的計算公式為：Ip=π?D432 所以D=3(16*M/π?t)。 主軸屬于一般轉(zhuǎn)軸，可利用彎扭合成公式進行強度的計算校核。（附：選擇強度校核的原因：為防止或者檢驗軸的斷裂和塑性變形，且軸的工作能力狀況一般主要取決于軸的強度方面。）經(jīng)過相關(guān)受力分析，其中彎矩Mcn=M2+(αT)2，（αT為扭矩，這里扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，所以取α=1）。在校核時，往往計算軸直徑可能不足、彎矩較大的截面。依據(jù)第三強度理論，彎矩應(yīng)力 σcα=McnW=M2+(αT)2W≤[σ-1] 公式（4.17） W：軸的抗彎截面系數(shù)（mm3）W=π?d332-btd-t22d=0.1d3WT [σ-1]：軸的許用彎曲應(yīng)力（Mpa），由表查得[σ-1]為60Mpa。 校核主軸上承受著最大彎、扭矩的剖面，許用應(yīng)力（對稱循環(huán)變應(yīng)力）[σ]=40Mpa>αcα，故結(jié)果安全。 4.3小結(jié) 本章節(jié)對傳動機構(gòu)中軸和齒輪進行了具體的設(shè)計計算，其中包括高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算；低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計計算；齒輪的校核；軸的設(shè)計計算；軸的校核等。   5 部分零件的有限元分析 對于一個裝置，由多個部件組合、裝配而成，裝置整個效果、作用的表現(xiàn)情況就由這一個個部件來決定，部件（零件）的強度、剛度、穩(wěn)定性等特性直接影響著裝置的可靠性。采用有限元分析方法對零件結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析，可驗證設(shè)計的合理性，且有效地估計結(jié)構(gòu)的一系列特性，以便進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。SolidWorks能夠?qū)哂兄晤愋秃秃唵屋d荷的零件靜態(tài)分析，此次因水果裝袋裝置涉及零件繁多，所以僅對幾種重要零件作以靜態(tài)有限元分析。 圖5.1所示為軸的靜應(yīng)力分析結(jié)果圖，從圖中可以看出，軸的深色區(qū)域一般屬于危險區(qū)域，容易折斷，所以在受載荷、力的時候，應(yīng)注意深色區(qū)域受力的大小，避免軸發(fā)生變形失效。該軸以45鋼作為材料，加載了3處外載荷（一處是中部向下的力，兩處是兩端向上的支反力），添加接觸面組后，經(jīng)過運行算例和結(jié)果的比較，分析結(jié)果顯示該軸剛度特性良好，設(shè)計較為合理。圖5.2所示為支撐座的靜應(yīng)力分析結(jié)果圖，選用鋁合金為材料，分析結(jié)果表明該支撐座能夠滿足所承受壓力的要求，不會發(fā)生變形、軸孔處的斷裂等情況，結(jié)構(gòu)良好。圖5.3所示為一齒輪的靜應(yīng)力分析結(jié)果圖，選用鋼作為材料，此處選擇幾個齒面作為外載荷受力面，且中部受軸的作用力，結(jié)果評估顯示該齒輪結(jié)構(gòu)亦良好，能夠滿足傳動的要求。 圖5.1 軸有限元分析 圖5.2 基座有限元分析 圖5.3 齒輪有限元分析 小結(jié) 本章節(jié)借用SolidWorks軟件，對部分零件進行了靜應(yīng)力分析，并根據(jù)結(jié)果圖對相應(yīng)的零件作了結(jié)構(gòu)分析以及失效變形、強度剛度等方面的說明和預(yù)測。  6 裝袋機的缺陷及改進 雖然此裝袋機能夠?qū)崿F(xiàn)蘋果裝袋的功能，而且對蘋果不會產(chǎn)生損壞，達到了減少人力使用、提高效率、降低成本等的要求，但裝袋機仍然存在不足之處。因為蘋果設(shè)置了專用袋、發(fā)泡網(wǎng)，裝袋機無法實現(xiàn)無限連續(xù)的蘋果裝袋工作。套袋機在經(jīng)過一段時間的工作之后，我們必須更換發(fā)泡網(wǎng)。整體機構(gòu)比較簡單，自動化和智能化程度不是很高，輸送機構(gòu)中可能存在運輸蘋果的過程中“扎堆”的現(xiàn)象，需要人力來解決此過程中出現(xiàn)的問題，所以蘋果輸送機構(gòu)有待進一步完善。我們可以采用更加合適的傳送帶，使蘋果能按要求的時間距離依次進入傳送帶，并傳送進套筒中，而且設(shè)計的傳送帶角度和傳送帶的摩擦力使蘋果在傳輸過程中不會出現(xiàn)滾動的現(xiàn)象。在剪刀控制方面，可以設(shè)計帶有光傳感器，當(dāng)蘋果落入袋后，控制剪刀剪斷發(fā)泡網(wǎng)；或者添加壓力傳感器在套筒的最下方，當(dāng)檢測到壓力的變化后，將檢測信號傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)傳信號給控制剪刀的裝置，然后操縱剪刀剪斷發(fā)泡網(wǎng)，這樣的機構(gòu)靈敏度和精準(zhǔn)度更高，基本不會出現(xiàn)沒有蘋果掉下來但剪刀剪斷泡沫的現(xiàn)象，更大的提高了效率，減少發(fā)泡網(wǎng)的使用，減小了生產(chǎn)成本。但是這種設(shè)計需要更高的技術(shù)要求，對自動控制理論需要有一個全面的了解，設(shè)計難度大大提高，整個機構(gòu)的造價成本也就有所提高，但當(dāng)量產(chǎn)的時候，成本就可以控制下來了。 小結(jié) 一個機構(gòu)或裝置的設(shè)計，不可能完全的滿足所有條件及要求，在某種情況下或者說從某一方面來看，總會存在缺陷和有待改進的地方。所以本章節(jié)結(jié)合現(xiàn)在設(shè)計的裝置，詳細說明了其中存在的缺陷和理想狀態(tài)下有待改進之處。   總結(jié) 在這段畢業(yè)設(shè)計期間，為了能夠達到設(shè)計裝置的水準(zhǔn)，我利用大量時間去閱讀各種書籍和論文，自身的科研實力得到了一定的提升。不管是對各個零件的設(shè)計，還是對它們的校核，都感覺做起來得心用手。除了可以對零件的設(shè)計和校核，三維出圖和二維出圖能力也得到了一定的提高，不僅鞏固了自己的CAD制圖能力，而且學(xué)習(xí)了新的三維軟件SolidWorks2016，從零件的制作到裝配體的裝配，復(fù)雜而繁瑣的工作鍛煉了我的意志，當(dāng)然更提高了我三維建模能力，俗話說技多不壓身，這對以后步入社會參加工作也提供了有效的幫助，對個人成長是及其有利的。畢竟自己的知識儲備還是不夠，對實際生產(chǎn)和機械還是認識不深，雖然最終設(shè)計了這個裝袋機，但是其中也存在著一些問題，而且裝置過于簡單化，自動化程度不高，所以自己的知識儲備還是需要繼續(xù)積累的。這對我以后的工作以及學(xué)習(xí)有著很深的影響。   參考文獻 [1]張吉國，胡繼連，張兆新.我國果品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版），2002,4（3）：31-34. 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[15]周亮.袋成型自動包裝機控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].武漢理工大學(xué).2009(04).   致謝 大四畢業(yè)設(shè)計就是畢設(shè)導(dǎo)師按照同學(xué)的實際情況給一個合適的課題，讓同學(xué)們運用四年大學(xué)所學(xué)專業(yè)內(nèi)容，在老師的指導(dǎo)和幫助下，完成一個課題的設(shè)計研究。這不僅是對同學(xué)們綜合運用所學(xué)知識能力的考核，也是自己對自己的一次檢驗。經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)到了很多，不僅鞏固了我的專業(yè)知識，提高了CAD，Proe，SolidWorks等軟件的制圖和建模能力。它的重要性還在于加深了我和同組小伙伴的感情以及和導(dǎo)師的感情；培養(yǎng)了我堅持不懈、不恥下問、努力奮斗的精神。畢業(yè)設(shè)計是一個非常好的學(xué)習(xí)過程，不僅自學(xué)到了大學(xué)課本沒有的新知識，也可以對所學(xué)的知識進行第二次的鞏固，為即將踏入社會工作的我打下了堅實的基礎(chǔ)。我相信通過為期幾個月的畢設(shè)，我未來的工作、生活會更得心應(yīng)手。 這次整個畢業(yè)設(shè)計期間的研究和學(xué)習(xí)，我對蘋果裝袋機有了新的認識。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅了解了套袋機的原理、優(yōu)點、用途等，還學(xué)會了自己設(shè)計并制圖。畢業(yè)設(shè)計不僅提高了我的動手能力，也讓我認識到真正的去設(shè)計一個機器的難度遠遠要比想象中大的多。一個完整機器的設(shè)計，整合了你大學(xué)四年所學(xué)的大部分專業(yè)課內(nèi)容，不僅檢驗了自己四年學(xué)習(xí)的扎實程度，也鞏固了所學(xué)過的知識。 本次畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束，但我將永遠記得本次設(shè)計過程中的美好時光。由于第一次把大學(xué)所學(xué)的專業(yè)課知識多方面的應(yīng)用于實踐中，所以此次設(shè)計還是存在一些問題的，希望老師原諒。 在本次設(shè)計中，非常感激身邊同學(xué)、朋友的幫助，帶來的精神支持；十分感謝指導(dǎo)老師的耐心講解、指導(dǎo)，提供方向與資料資源；感謝在校的最后時光能與你們共處，這一切將成為我寶貴的回憶。   附錄  機械設(shè)計專家系統(tǒng)：設(shè)計幾何的符號表示示例 摘要：計算機集成制造系統(tǒng)開發(fā)中的一個主要問題是創(chuàng)建和維護一個合適的數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫將通過制造順序為設(shè)計中的所有各種功能提供服務(wù)。這些功能包括設(shè)計師界面，圖形輸出，制造能力評估，功能評估（包括可能的有限元分析），工藝設(shè)計，工藝規(guī)劃，工藝控制和質(zhì)量控制。由于設(shè)計是這個設(shè)計制造范圍的開始，所以在設(shè)計過程中有責(zé)任制定所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以允許其他功能的輸入和訪問。這種多用途數(shù)據(jù)庫中的一個關(guān)鍵要素是表示設(shè)計幾何的方法，該表示的一個基本要素是有關(guān)設(shè)計幾何特征的信息，這些信息與序列的各個部分相關(guān)。我們正在探索“具有特征的設(shè)計”作為一種設(shè)計方法來獲得所需的特征信息，并試驗不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來對所得設(shè)計進行符號表示。在本文中，我們描述了三個用作設(shè)計原語的不同類型的特征的實例，以及由它們的使用所產(chǎn)生的四個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（在LISP中）。這些例子的領(lǐng)域是擠壓，注塑和鑄造。 1 簡介 設(shè)計和制造的計算機集成的目標(biāo)只有在數(shù)據(jù)庫存在的情況下才能實現(xiàn)，該數(shù)據(jù)庫在整個設(shè)計和制造過程中充分發(fā)揮各種功能。特別是，我們必須學(xué)會如何提供設(shè)計幾何圖形的符號表示，這些符號表示可以方便地訪問任何關(guān)于所需設(shè)計的信息——不僅為了方便設(shè)計人員，還為結(jié)構(gòu)或熱分析，可制造性評估，過程設(shè)計和規(guī)劃以及質(zhì)量控制。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還應(yīng)該有助于輸入和修改數(shù)據(jù)庫中的信息。為了方便，在本文中，我們將這種設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為計算機集成制造（CIM）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 CIM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該支持（至少）表1所示的設(shè)計和制造功能的信息需求。 由于設(shè)計是設(shè)計制造序列的開始，因此設(shè)計過程的責(zé)任是創(chuàng)建設(shè)計幾何圖形的符號表示，這不僅可以用于設(shè)計過程，還可以用于其他功能。因此，開發(fā)CIM數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵問題是，設(shè)計幾何圖形應(yīng)該如何表示？ 目前的CAD系統(tǒng)基本上只根據(jù)點，線和面來創(chuàng)建幾何描述；因此，他們不提供所需的數(shù)據(jù)庫。這不是對CAD系統(tǒng)的指責(zé)，該領(lǐng)域是新的并且CAD開發(fā)人員首先做了第一件事。 自然，第一個CAD數(shù)據(jù)庫僅提供圖形輸出。 使用CAD數(shù)據(jù)庫進行某些分析的目的已經(jīng)取得了進展：可以計算出某些物理特性，并且有限元分析也是可能的，盡管人類可以提供相當(dāng)多的幫助。 在某些情況下，直接工藝規(guī)劃也是可能的，例如生產(chǎn)控制機床的NC磁帶。 然而，盡管取得了這些具體成就，但對數(shù)據(jù)庫的性質(zhì)和要求的研究和討論太少，這些數(shù)據(jù)庫將服務(wù)