全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

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1、 畢 業(yè) 論 文 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 設(shè)計(jì)（論文）題目： 全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的開發(fā)與設(shè)計(jì) 下達(dá)日期：　 　年　 月　 日 開始日期：　 年　 月 日 完成日期：　 　年　 　月 日 指導(dǎo)教師：　　 　　　　　 學(xué)生專業(yè)：　　 機(jī)械制造與自動(dòng)化 　 班　　級(jí)：　　 　 學(xué)生姓名：　　　 　　　 教研室主任：　　　　　　　　　　 　 機(jī)械工程 學(xué)院  陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)

2、院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求： （一）設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容 1．市場調(diào)研。通過走訪或查閱資料等方式，了解當(dāng)今市場上已有蘋果去皮機(jī)的種類和工作特點(diǎn)； 2．工作流程擬定。根據(jù)設(shè)計(jì)的功能要求，擬定全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的整體工藝流程線路； 3．自動(dòng)上料系統(tǒng)的總體傳動(dòng)方案確定。依據(jù)設(shè)計(jì)的性能要求，擬定自動(dòng)供料系統(tǒng)工藝流程，確定實(shí)現(xiàn)功能的傳動(dòng)方案，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)； 4．編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。畢業(yè)論文的內(nèi)容和格式必須符合

3、陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（教務(wù)處）2007年頒布的《畢業(yè)論文的統(tǒng)一要求》的規(guī)定，同時(shí)準(zhǔn)備畢業(yè)答辯提綱一份。 （二）設(shè)計(jì)要求 1．必須調(diào)研得到四種以上的蘋果去皮機(jī)，分析比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)； 2．在進(jìn)行自動(dòng)上料系統(tǒng)總體傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須有多種方案的比較，且最終方案要通過指導(dǎo)教師的審核； 3．設(shè)計(jì)任務(wù)量要求：① 調(diào)研報(bào)告一份；② 總傳動(dòng)系統(tǒng)圖一張（A3繪制）；③ 主要機(jī)構(gòu)工作原理圖一張（A3繪制）；④ 工藝流程圖一張（A3繪制）；⑤畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書）一份，字?jǐn)?shù)不少于2000字。 二、技術(shù)指標(biāo)： 1.功能要求：全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)應(yīng)滿足自動(dòng)化程度高、去皮效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定、安全性能高等為前提，做

4、到技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)巧妙、經(jīng)濟(jì)合理等。 2．技術(shù)指標(biāo) 生產(chǎn)能力：15個(gè)/min；去皮用時(shí)：3秒； 轉(zhuǎn)位用時(shí)：1秒；去皮厚度：0.6mm。 三、主要參考資料： ［1］查閱“中國專利網(wǎng)”中有關(guān)去皮機(jī)的信息； ［2］查閱期刊論文中有關(guān)去皮機(jī)的前沿信息； ［3］《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》 冶金工業(yè)出版社 主編東北工學(xué)院 ［4］《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 機(jī)械工業(yè)出版社 主編張久成 ［5］相關(guān)課程教材  陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書

5、 進(jìn) 程 計(jì) 劃 表 序號(hào) 起止日期 計(jì)劃完成內(nèi)容 實(shí)際完成情況 檢查簽名 1 2021年12月6日 至 12月10日 熟悉設(shè)計(jì)課題，考察并調(diào)研市場，收集設(shè)計(jì)資料，撰寫調(diào)研報(bào)告。 2 2021年12月11日至 12月17日 調(diào)研結(jié)果分析，確定該研究課題所要實(shí)現(xiàn)功能的工作流程。 3 2021年12月18日 至 12月24日 分析自動(dòng)供料系統(tǒng)的工藝流程，確定多種傳動(dòng)系統(tǒng)方案，并進(jìn)行比較。 4 2021年12月25日 至 12月31日 根據(jù)最終的傳動(dòng)方案，進(jìn)行核心部分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并繪制機(jī)構(gòu)原理圖和相應(yīng)的

6、其他圖。 5 2022年1月1日 至 1月10日 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文和答辯提綱，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 6 2022年1月11日 至 1月12日 根據(jù)答辯過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行論文再次修改，并提交論文紙質(zhì)終稿資料，進(jìn)行存檔。  全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的開發(fā)與設(shè)計(jì) 摘要 蘋果作為一種鮮甜可口的水果，備受人們喜歡，在蘋果加工的過程中，手工去皮雖然可以去皮的更加徹底，但是需要大量勞動(dòng)力，成本太高，所以如何高效率的去皮變成一個(gè)急需解決的問題。 通過調(diào)研，筆者對(duì)目前市場上所在使用的各類蘋果去皮機(jī)進(jìn)行一定的了解。例如手搖式去皮機(jī)在蘋果皮去除之后，需要用人工

7、將蘋果取下來。這種去皮方式相對(duì)于手工去皮方便了許多，但是也還是效率低下，勞動(dòng)量高，相對(duì)只適合于家庭自用，而不適合于生產(chǎn)加工使用；機(jī)械帶動(dòng)式去皮機(jī)采用了外在動(dòng)力，從而使得該方式可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力。但是由于兩者的加工方式基本相同，所以效率依舊不高，同樣無法滿足加工生產(chǎn)的需要。 因此，全自動(dòng)蘋果去皮機(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(dòng)機(jī)構(gòu)、去皮體、傳動(dòng)軸等部分組成。通過電機(jī)帶動(dòng)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而使去皮體轉(zhuǎn)動(dòng)，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。本次的主要研究內(nèi)容就是設(shè)計(jì)出一款安全高效的包含去皮、切瓣和去核多功能為一體的蘋果

8、自動(dòng)去皮機(jī)。首先對(duì)整機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)各個(gè)部件的計(jì)算校核 ，最后進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)，確保設(shè)計(jì)出的機(jī)器運(yùn)行可靠。雖然本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到可能存在的問題，并提前通過各種方式驗(yàn)證后得到了相關(guān)的解決途徑，但是難免還會(huì)存在其自身的局限性。例如由于加工效率的問題無法滿足大型蘋果加工企業(yè)的需求等。所以降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提升加工率，降低果肉損失率是該去皮機(jī)未來的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：水果去皮機(jī)；鏈傳動(dòng)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)  ABSTRACT Apple, as a fresh and delicious fruit, is loved by people. In the process of apple p

9、rocessing, manual peeling can be more thorough, but it requires a lot of labor and the cost is too high, so how to efficiently peeling becomes an urgent problem to be solved. Through research, the author of the current market in the use of all kinds of apple peeling machine for a certain understand

10、ing. For example, after removing the apple skin, the hand-operated peeling machine needs to remove the apple manually. This peeling method is much more convenient than manual peeling, but it is also inefficient, high labor, relatively only suitable for family use, and not suitable for production and

11、 processing; Mechanical driven peeling machine uses external power, so that this way can save a lot of labor. But because the two processing methods are basically the same, so the efficiency is still not high, the same can not meet the needs of processing production. Therefore, as a kind of food pr

12、ocessing machinery, automatic apple peeling machine has been used more and more widely with the improvement of people's living standards. It is mainly composed of frame, chain drive mechanism, peeling body, drive shaft and other parts. Through the motor drive chain drive mechanism so that the peelin

13、g body rotation, in the internal scraper and horizontal surface friction, fruit peeling. The main content of this study is to design a safe and efficient automatic apple peeling machine including peeling, peeling and core. Firstly, the whole machine is designed, and then the calculation of each comp

14、onent is checked, and finally the interference experiment is carried out to ensure the reliable operation of the designed machine. Although this design takes into account the possible problems in the design, and has obtained the relevant solutions through various ways of verification in advance, it

15、is inevitable that there will be its own limitations. For example, the processing efficiency can not meet the needs of large apple processing enterprises. Therefore, reducing manual labor intensity, improving processing rate and reducing pulp loss rate are the future development direction of the pee

16、ling machine. KEY WORDS：Machine manufacture Crankshaft Processing craft Fixture  目錄 一、引言 1 1.1研究目的與意義 1 1.2 蘋果去皮機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研 1 1.2.1手工去皮 1 1.2.2半機(jī)械去皮 1 1.2.3全自動(dòng)去皮 1 1.3蘋果去皮機(jī)調(diào)研結(jié)果分析 1 二、蘋果自動(dòng)去皮機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2 2.1設(shè)計(jì)方案 2 2.2工作原理 2 2.3結(jié)構(gòu)組成 2 2.4工作流程 3 三、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)確定 3 3.1送料機(jī)構(gòu)的確定 3 3.1.1送料機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

17、3 3.1.2送料機(jī)構(gòu)組件的確定 4 3.2工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 5 3.2.1直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì) 5 3.2.2直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 8 3.3蘋果自動(dòng)去皮機(jī)去皮及蘋果固定裝置 13 3.3.1刀架設(shè)計(jì) 13 3.3.2刀片的設(shè)計(jì) 13 3.3.2蘋果固定裝置 14 四、電機(jī)的選擇 14 4.1確定電機(jī)類型 14 4.2步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 15 五、軸設(shè)計(jì)校核及軸承的選擇 18 5.1短軸的設(shè)計(jì) 18 5.2短軸的校核 19 5.3軸承的選擇 20 六、結(jié)束語 21 參考文獻(xiàn) 21 致謝 22 一、引言 1.1研究目的與意義 蘋果因其具有

18、味甜、果汁多、松脆等特點(diǎn)而被絕大多數(shù)人所喜愛。據(jù)相關(guān)資料顯示：由于我國各級(jí)政府對(duì)農(nóng)產(chǎn)品種植業(yè)的大力扶持，以及種植技術(shù)的普遍推廣，蘋果在我國的種植面積也越來越大。2005年，我國每年蘋果的總產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)到了0.25億噸，占據(jù)全球蘋果產(chǎn)量的一半左右，是名副其實(shí)的蘋果產(chǎn)出大國。然而，蘋果產(chǎn)量雖然上去了，但是大家的使用方式還主要是局限于直接食用，深加工比例相對(duì)較小。這主要是由于目前我國還比較缺乏技術(shù)先進(jìn)的蘋果深加工機(jī)械，無法對(duì)蘋果進(jìn)行及時(shí)的加工，因此導(dǎo)致我國每年約有四分之一的蘋果因存放時(shí)間過長而壞掉，導(dǎo)致果農(nóng)損失嚴(yán)重?？梢钥闯觯兄葡冗M(jìn)的蘋果加工機(jī)械不僅可以增加人們的蘋果進(jìn)食方式，更重要的是可以對(duì)大量

19、蘋蘋果進(jìn)行及時(shí)的處理，降低經(jīng)濟(jì)損失。 1.2 蘋果去皮機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研 根據(jù)市場調(diào)研，現(xiàn)在市面上主要有以下三種去皮方式： 1.2.1手工去皮 手工去皮有以下優(yōu)點(diǎn):蘋果去皮徹底；果肉損耗小。但是手工去皮需要大量的勞動(dòng)力，從而導(dǎo)致成本太高，而且手工去皮的效率也無法滿足現(xiàn)實(shí)需求。所以對(duì)于蘋果加工企業(yè)來說，手工去皮顯然是不可取的。 1.2.2半機(jī)械去皮 我們根據(jù)去皮機(jī)動(dòng)力來源的不同，可以將其分為機(jī)械帶動(dòng)式和手搖式。 (1)手搖式去皮機(jī)特點(diǎn)： 手搖式去皮機(jī)的工作過程是：首先通過人工將蘋果固定在三叉上，需要注意的是為了避免損傷果肉，花蒂必須對(duì)準(zhǔn)中心線。然后搖動(dòng)手柄，用主齒輪帶

20、動(dòng)三叉齒輪，從而使得蘋果跟著一起旋轉(zhuǎn)，而主動(dòng)輪另外一端帶動(dòng)去皮傘齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而達(dá)到去皮的效果。蘋果皮去除之后，在用人工將蘋果拿下。這種去皮方式相對(duì)于手工去皮方便了許多，但是也只能是一個(gè)一個(gè)的去皮，效率低下，勞動(dòng)量高，比較適合于家庭自用，而不適合于生產(chǎn)加工使用。 (2)機(jī)械帶動(dòng)式去皮機(jī)特點(diǎn)： 采用了外在動(dòng)力是該去皮方式與手搖去皮方式的最大區(qū)別，從而使得該方式可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力。但是由于兩者的加工方式基本相同，所以效率依舊不高，同樣無法滿足加工生產(chǎn)的需要。 1.2.3全自動(dòng)去皮 根據(jù)送果方式的不同，通?？梢詫⑻O果自動(dòng)去皮機(jī)分為單果式自動(dòng)去皮機(jī)和多果式自動(dòng)去皮機(jī)。

21、 (1)單果自動(dòng)去皮機(jī) 單果自動(dòng)去皮機(jī)的工作過程為：通過人工的方式將單個(gè)蘋果放在托盤內(nèi)，然后蘋果會(huì)被托盤自動(dòng)的置于插針，最后去皮。因?yàn)閱喂詣?dòng)去皮機(jī)具有體積小、占地空間小、便于移動(dòng)、高效率等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于中小型企業(yè)。 (2)多果自動(dòng)去皮機(jī) 多果自動(dòng)去皮機(jī)的工作過程為：通過人工的方式將多個(gè)蘋果垂直放入蘋果槽內(nèi)，插針在氣缸推桿的帶動(dòng)作用下慢慢下移，直到插入蘋果，然后，氣缸推桿回縮，插針帶動(dòng)蘋果上升至月帔刀的高度后帶著蘋果一起旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到去皮的作用。最后還是需要通過人工的方式將蘋果拔出插針。該種去皮機(jī)最大的工作量便是蘋果的擺放和拔出，因此正常工作時(shí)，

22、每臺(tái)機(jī)器通常需要一到兩人負(fù)責(zé)蘋果的擺放和拔出。效率一般，市場占有率也比較低。 1.3蘋果去皮機(jī)調(diào)研結(jié)果分析 通過對(duì)上面幾種去皮機(jī)械的描述，我們可以看出， 不同類型的去皮機(jī)均存在各自的不足之處:人搖去皮機(jī)的勞動(dòng)量高，效率低下；機(jī)械帶動(dòng)式去皮機(jī)雖然降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，但其效率仍然很低，而且存在安全隱患；單果自動(dòng)去皮機(jī)只適合于中小企業(yè)；多果自動(dòng)去皮機(jī)雖然使用范圍比較廣泛，但是運(yùn)行成本高，而且操作人員的熟練程度對(duì)其效率影響較大。 二、蘋果自動(dòng)去皮機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)方案 雖然大型蘋果去偶機(jī)械具有從蘋果的挑選、洗滌、去皮、去核等操作為一體的功能，可以大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度及人工數(shù)量，但是由于該

23、設(shè)備價(jià)值昂貴，運(yùn)行維修成本高、生產(chǎn)線要求嚴(yán)格，對(duì)操作人員技能要求較高等因素，使得他只適合于大型加工企業(yè)，廣大中小企業(yè)是難以承受的。所以本次設(shè)計(jì)就是要設(shè)計(jì)出一款綜合性能良好的適合于中小企業(yè)使用的小型蘋果去皮機(jī)。 本次設(shè)計(jì)的主題方案是：采用PLC與步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)，用氣缸伸縮的功能進(jìn)行插果。本次設(shè)計(jì)的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)就是該蘋果去皮機(jī)設(shè)計(jì)了一款檢測功能，該檢測功能得最大優(yōu)勢是可以保證只有在托盤上存放蘋果同時(shí)操作人員已經(jīng)離開工作臺(tái)的情況下機(jī)械才可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就可以很好的保護(hù)操作工的人身安全，避免發(fā)生安全事故。 圖2-1 刀架傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.2工作原理 操作員先將蘋果進(jìn)行挑選、

24、洗滌，然后將其放在蘋果托盤上，這時(shí)托盤上蘋果的壓力通過壓力傳感器將信號(hào)傳遞給PLC控制中心，另外才做太還設(shè)置一套紅外檢測系統(tǒng)，當(dāng)該系統(tǒng)檢測到操作工離開平臺(tái)后也會(huì)將信號(hào)傳遞給PLC控制中心,兩個(gè)信號(hào)軍備接到后，PLC控制中心便會(huì)發(fā)出指令氣缸會(huì)在得到指令一秒后迅速將蘋果插入固定架，這是 步進(jìn)電機(jī)開始運(yùn)行，進(jìn)行去皮工作 。隨著下次循環(huán)的開始，下一批蘋果被插入固定架，而前一批蘋果則同樣在氣缸的作用下被切瓣和去核。到此整個(gè)過程結(jié)束。 2.3結(jié)構(gòu)組成 本次設(shè)計(jì)的蘋果自動(dòng)去皮機(jī)主要組成部件包括：勇于推動(dòng)蘋果的氣缸、用于放置蘋果的托盤、用于去皮的刀架和刀片、動(dòng)力設(shè)備電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪，以及工作臺(tái)等附

25、屬部件。 2.4工作流程 PLC控制中心控制著整臺(tái)機(jī)械的運(yùn)行 ，他發(fā)出的每一條指令都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的操作，具體流程見圖2.1. 圖2-2工作流程 三、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)確定 3.1 送料機(jī)構(gòu)的確定 3.1.1 送料機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的蘋果去皮機(jī)，都是通過人工的方式 將蘋果插在固定針上，這種操作需要大量的體力勞動(dòng)，而且蘋果插入的位置也無法保障。為解決該問題，本次設(shè)計(jì)加入了氣壓裝置，該裝置上邊防有托盤，我們直接把蘋果放在托盤內(nèi)，然后通過光電傳感器的檢測，若沒有檢測到托盤內(nèi)存在蘋果，則氣缸會(huì)保持靜止，除此之外，托盤上放還設(shè)有紅外檢測裝置，可以有效判斷操作工人 是否已經(jīng)離開

26、托盤，能夠有效防止安全事故的發(fā)生，保證操作工人的人身安全。 設(shè)計(jì)簡圖如下： 蘋果托盤 氣缸 圖3-1 送料裝置簡圖 3.1.2 送料機(jī)構(gòu)組件的確定 1) 確定氣缸型號(hào) 圖3-2 氣缸型號(hào)代碼 圖3-3 氣缸規(guī)格 圖3-4 氣缸行程 行程決定了托盤是否能夠準(zhǔn)確的將蘋果送到預(yù)訂位置，因此我們在選擇氣缸時(shí)首先需要考慮的參數(shù)就是他的行程。我們初選型的氣缸。該種型號(hào)氣缸具有一個(gè)很大的優(yōu)勢，那就是他能夠利用霍爾傳感器精確的控制氣缸行程。從而更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 2） 氣缸的控制 本次設(shè)計(jì)中只對(duì)氣缸本體進(jìn)行了確定，其附件如泵與管道等均未確定。我們通過PLC對(duì)與

27、氣缸連接的雙電磁鐵直動(dòng)式換向閥的控制來控制氣缸的運(yùn)行。最后霍爾傳感器可以對(duì)PLC反饋推桿所處的位置，達(dá)到準(zhǔn)確將蘋果送入插針的目的。 圖3-5 雙電磁鐵直動(dòng)式換向閥 3） 蘋果托盤 本次設(shè)計(jì)是將托盤設(shè)計(jì)成碗狀，即近似于半球形，與蘋果外形極為類似，在托盤底部設(shè)有鋼針，起到固定蘋果的目的，這樣便可以有效防止在托盤運(yùn)動(dòng)時(shí)蘋果掉落。大概形狀如下： 圖3-6 蘋果托盤 考慮到蘋果為食用產(chǎn)品，因此托盤材料選用經(jīng)拋光的不銹鋼，托盤底部與氣缸頂桿固定。以實(shí)現(xiàn)托盤隨著推桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。從而將蘋果送至固定針。 3.2 工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)包含自身轉(zhuǎn)動(dòng)和刀架固定桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。其中

28、工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)使用直齒圓柱齒輪帶動(dòng)，刀架固定桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使用直齒圓錐齒帶動(dòng)，主要原因是雖然連個(gè)刀架固定桿對(duì)稱，但是他們的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。 3.2.1 直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì) 因?yàn)槲覀円话悴捎门冽X的方式對(duì)直齒圓錐齒輪進(jìn)行加工，所以材料不宜過硬。因此，我們選擇經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的40Cr作為直齒圓錐齒輪的材料，其硬度值位于（241-268）HB之間，計(jì)算時(shí)采用平均值260HB。 1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒數(shù)z 取z=24， 由表12.6得精度等級(jí) 選精度為8級(jí)精度 查表12.9得使用壽命 =1.0 查圖12.9得動(dòng)載系數(shù) =1.1 齒間載荷分配系數(shù) （表12.19

29、） （式12.6） (式12.10) 根據(jù)表12.20和備注3，確定齒向載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù) 忽略壽命因素，取接觸壽命系數(shù)： 許用接觸應(yīng)力 （式12.11） 根據(jù)齒輪大端分度圓直徑，確定齒寬系數(shù) 2） 確定傳動(dòng)主要尺寸 大端模數(shù) 根據(jù)《機(jī)械原理》第七版選取 實(shí)際大端分度圓直徑為 錐距 齒寬 取 3） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)圖12.30確定齒形系數(shù)，根據(jù)圖12.31確定應(yīng)力修正系數(shù)，其值分別為： 重合度系數(shù) （式12.18） 齒間載荷分配系數(shù) 載荷系數(shù)

30、 根據(jù)圖12.33c確定，根據(jù)表12.14，忽略壽命因素，確定彎曲壽命系數(shù)，根據(jù)圖12.25確定尺寸系數(shù)，其值分別為： 許用彎曲應(yīng)力 （式12.19） 驗(yàn)算 因此該齒輪滿足強(qiáng)度要求。 傳動(dòng)方式如圖： 圖3-7 錐齒輪傳動(dòng) 3.2.2 直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 由于該設(shè)計(jì)機(jī)械不存在嚴(yán)重過載行為，且對(duì)尺寸中的要求也比較寬松，因此小齒輪取經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的作為材料， 其硬度值位于（241~286）HB之間，取其平值260HB；大齒輪取經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45#鋼作為材料，其硬度值位于（229~286）HB之間，取其平值240HB。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

31、（1）初步計(jì)算 查表12.13得齒寬系數(shù) 查圖12.17c得接觸疲勞強(qiáng)度 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 查表12.16取 初步計(jì)算的小齒輪直徑 （式12.14） 取 初步齒寬 取 （2）校核計(jì)算 查表12.6得精度等級(jí) 選8級(jí)精度 齒數(shù)和模數(shù) 初步齒數(shù) 根據(jù)（《機(jī)械原理》第七版取，則 根據(jù)表12.9確定使用系數(shù)，根據(jù)圖12.9確定動(dòng)載系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10，先求 （式12.6） （式12.1

32、0） 查表12.11得齒向載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù) 根據(jù)表12.12確定，根據(jù)圖12.16確定和，其數(shù)值如下： 接觸壽命系數(shù) 許用接觸應(yīng)力 驗(yàn)算 （式12.8） 經(jīng)過計(jì)算，我們可以看出接觸疲勞強(qiáng)度較滿足要求，無需調(diào)整齒輪尺寸。 （3）確定傳動(dòng)主要尺寸 中心距 齒寬 取 （3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 查圖12.14得齒向載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù) 根據(jù)圖12.21確

33、定齒形系數(shù)，根據(jù)圖12.22確定應(yīng)力修正系數(shù)，根據(jù)圖12.23c確定彎曲疲勞極限，根據(jù)表12.14確定彎曲最小安全系數(shù)其數(shù)值如下： 彎曲壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 驗(yàn)算 (式12.16) 經(jīng)驗(yàn)算強(qiáng)度合格。 傳動(dòng)方式如圖： 圖3-8 直齒輪傳動(dòng) 3.3蘋果自動(dòng)去皮機(jī)去皮及蘋果固定裝置 3.3.1刀架設(shè)計(jì) 工作時(shí)刀架的運(yùn)動(dòng)包括自轉(zhuǎn)和跟著工作臺(tái)同轉(zhuǎn)兩個(gè)動(dòng)作，當(dāng)蘋果被固定在針上以后，會(huì)快速旋轉(zhuǎn)，由于此時(shí)刀片緊緊貼近蘋果，所以在蘋果的旋轉(zhuǎn)過程匯總就實(shí)現(xiàn)了去皮作業(yè)。 在蘋果去皮動(dòng)作

34、完成后，刀架正好處于蘋果底部，要想進(jìn)行下次去皮，必須對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，這個(gè)動(dòng)作由彈簧來完成。為了避免刀架運(yùn)動(dòng)過程中與托盤、針、去核裝置以及果肉發(fā)生干涉，需要在刀架上安裝兩個(gè)兩個(gè)彈簧。刀架的效果圖如下： 圖3-9 刀架位置簡圖 由于去皮結(jié)束時(shí)刀架位于蘋果下部，為了不影響下次循環(huán)，在刀架上設(shè)置了調(diào)節(jié)彈簧，可以確保刀架及時(shí)復(fù)位。 3.3.2刀片的設(shè)計(jì) 刀片最主要的作用就是去皮，刀片的安裝角度對(duì)去皮效果影響很大，如果角度安裝不合理，就會(huì)導(dǎo)致去皮不干凈或者會(huì)切掉部分果肉，無論哪種情況都是我們不愿看到的。在設(shè)計(jì)過程中我們將刀片角度設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，這樣可以在反復(fù)的試驗(yàn)中去發(fā)現(xiàn)最合理的角度，然后以此角

35、度固定，達(dá)到最好的去皮效果。 因?yàn)樘O果形狀不一，所以為了使所選角度能夠更好地達(dá)到完全去皮又不損傷果肉的效果，一般而言，我們應(yīng)該先對(duì)蘋果進(jìn)行粗選，及時(shí)剔除形狀怪異及有較大凸凹不平的蘋果。 該設(shè)計(jì)中刀片的形狀近似于家用去皮器的刀片，與家用去皮器的不同之處是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)去皮，并且去皮厚度相對(duì)均勻。 圖3-10 家用去皮工具 3.3.2蘋果固定裝置 蘋果進(jìn)入托盤后，由氣缸推桿往上推直到被固定針插入，然后蘋果在電極的帶動(dòng)作用下開始旋轉(zhuǎn)，由于刀片與蘋果緊緊相貼，所以在旋轉(zhuǎn)過程中便完成了去皮。 由于蘋果具有香脆的特點(diǎn)，因此，為了防止固定針對(duì)蘋果的固定作用不牢靠而出現(xiàn)蘋果被甩出的現(xiàn)象，在設(shè)

36、計(jì)時(shí)我們將固定針周圍設(shè)計(jì)一些花紋，增加與蘋果的摩擦力，從而減少蘋果被甩出的可能性。固定針簡圖如下： 圖3-11 蘋果固定針簡圖 四、電機(jī)的選擇 4.1確定電機(jī)類型 整臺(tái)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)全靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，因此電動(dòng)機(jī)的選擇尤為重要，如果選擇不恰當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)器的性能都會(huì)受到影響?？紤]到該機(jī)器工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)包括連續(xù)圓周運(yùn)動(dòng)、間歇運(yùn)動(dòng)以及靜止，所以對(duì)電動(dòng)機(jī)的慣性要求比較高。因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)機(jī)械采用PLC控制，因此步進(jìn)電機(jī)是最好的選擇。 步進(jìn)電機(jī)是一種開環(huán)控制元件，他的主要作用是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蛘呔€位移，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止不會(huì)受到負(fù)載的影響，而是取決于脈沖信號(hào)的頻率

37、及脈沖數(shù)。通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 圖4-1 步進(jìn)電機(jī) 4.2 步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 1）步進(jìn)電機(jī)基本參數(shù) (1) 電機(jī)固有步距角 (2) 步進(jìn)電機(jī)的相數(shù) (3) 轉(zhuǎn)矩 2） 工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 考慮到所設(shè)計(jì)工作臺(tái)的具體情況，確定選用110系列步進(jìn)電機(jī)，具體參數(shù)為： 表4-1 110系列步進(jìn)電機(jī)參數(shù) 110系列電機(jī) 絕緣電阻: 500VDC 100MW Min 軸向間隙: 0.1~0.3mm 徑向跳動(dòng): 0.02mm Max 溫 升: 65K Max

38、 絕緣強(qiáng)度: 550V 50Hz 1Minute 環(huán)境溫度: -20°C~+55°C 絕緣等級(jí): B 型號(hào) 步距角(°) 保持轉(zhuǎn)矩 (Nm) 靜態(tài)相電流(A) 相電阻 (W) 相電感 (mH) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (g.cm.s2) 重量(Kg) 110BH2A100-504 1.8 12.7 5.0 0.95 15 5500 5.0 110BH2A150-654 21 6.5 1.15 18.9 11000 8.4 110BH2A165-604 26 6.0 0.65 14 13000 9.5 110BH2A200

39、-654 30 6.5 1.7 22.5 16200 11.7 型號(hào) 長度:L 110BH2A100-504 100mm 110BH2A150-654 150mm 110BH2A165-604 165mm 110BH2A200-654 200mm 選取110BH2A200-654型步進(jìn)電機(jī)，其步距角為1.8°，保持轉(zhuǎn)矩為30NM。長度L為150mm. 3） 確定蘋果去皮旋轉(zhuǎn)電機(jī) 蘋果在隨工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，也在高速自轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速比工作臺(tái)轉(zhuǎn)速更高，但是去皮工序完成后也要能夠及時(shí)停下。最終確定選用57系列步進(jìn)電機(jī)。 表4-2 57系列步進(jìn)電機(jī)參

40、數(shù) 57系列電機(jī) 絕緣電阻: 500VDC 100MW Min 軸向間隙: 0.1~0.3mm 徑向跳動(dòng): 0.02mm Max 溫 升: 65K Max 絕緣強(qiáng)度: 550V 50Hz 1Minute 環(huán)境溫度: -20°C~+55°C 絕緣等級(jí): B 型號(hào) 步距角(°) 保持轉(zhuǎn)矩 (Nm) 靜態(tài)相電流(A) 相電阻 (W) 相電感 (mH) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (g.cm.s2) 重量(Kg) 57BH2A41-148 1.8 0.5 1.4 1.4 1.4 135 0.4 57BH2A56-288 1

41、 2.8 0.75 1.2 300 0.7 57BH2A76-288 1.47 2.8 1 2.1 480 1.0 57BH2A76-304 2 3 1.3 5.0 480 1.0 單位：mm L: 57BH2A41-148=41 L: 57BH2A56-288=56 L: 57BH2A76-288=76 L: 57BH2A76-304=76 選用57BH2A76-304型的步進(jìn)電機(jī)，步距角1.8°，保持轉(zhuǎn)矩2NM，機(jī)身長L為76mm.  五、軸設(shè)計(jì)校核及軸承的選擇 5.1 短軸的設(shè)計(jì) 1） 短軸最小直徑的確定

42、材料選為經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45#鋼，其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為： 軸的最小直徑 材料相關(guān)系數(shù) 表16.2 軸強(qiáng)度計(jì)算公式的系數(shù) 軸的材料 Q235，20 Q255，Q275，35 45 40Cr,38SiMnMo等 12 15 20 25 30 35 40 45 52 160 148 135 125 118 112 106 102 98 求得輸入軸的最小直徑 考慮軸要開鍵槽所以 2） 短軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 裝配方案如下圖所示： 短軸的左側(cè)設(shè)計(jì)成螺紋，這樣有利于固定刀架， 安裝齒輪處的軸徑為： 我們采用軸

43、肩和螺栓的方式對(duì)齒輪定位。 采用平鍵連接。尺寸為： 鍵槽長度為24mm，用銑刀進(jìn)行加工，齒輪輪轂與軸的配合選取配合，可以有效保證齒輪和軸的配合具有良好的對(duì)中性。滾動(dòng)軸承和軸的周向定位。 軸端倒角取 5.2 短軸的校核 1)軸受力圖 2)水平面（xy平面）受力圖 3)水平彎矩圖 4)垂直（xz平面）受力圖 5)垂直面彎矩圖 6)合成彎矩圖 7) 轉(zhuǎn)矩圖 8) 當(dāng)量彎矩圖 9) 軸強(qiáng)度校核 = = 故軸安全。 5.3 軸承的選擇 1)短軸上軸承的選擇 在短軸運(yùn)動(dòng)過程中，支撐

44、軸承既受到徑向力的作用，同時(shí)還收到軸向力的作用，但是因?yàn)殄F齒輪轉(zhuǎn)速較慢，所以軸向力很小，基本上可以不用考慮，只考慮徑向力的作用，故而選取深溝球軸承，根據(jù)，另外結(jié)合該機(jī)械的工作條件，查閱設(shè)計(jì)手冊，初步選取6304型軸承，該軸承尺寸是：，定位方式采用軸肩定位，軸徑為。 2） 長軸上軸承的選擇 由于長軸上在承受著較大的軸向力，再考慮到軸承壽命因素和經(jīng)濟(jì)因素的影響，綜合考慮選擇推力球軸承，該軸承只受單向軸向載荷， 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，初步選取7204C型的軸承，其尺寸為。 六、結(jié)束語 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

45、次設(shè)計(jì)的水果去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)方案的可行性，并對(duì)其中常用的標(biāo)準(zhǔn)件例如軸承，軸，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行各主要零部件的強(qiáng)度校核。  參考文獻(xiàn) [1] 劉鴻文主編.材料力學(xué)Ⅰ[M].第五版.北京：高等教育出版社，2011.1 [2] 邱宣懷主編.機(jī)械設(shè)計(jì)第四版[M].北京：高等教育出版社，2011.7 [3] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第1卷[M].第五版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11 [4] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第5卷[M].第五版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11 [5] 何銘新，錢可強(qiáng)主編.機(jī)械制圖.第五版[M].北京：高等教育出版社.2004.1

46、 [6] 鄭文緯，吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理.第七版[M].北京：高等教育出版社 [7] 鄭文緯，吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理.高等教育出版社1997年7月 [8] 汝元功，唐照民主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.高等教育出版社1995年12月 [9] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室主編.理論力學(xué)I.高等教育出版社2009年7月 [10] 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，第3版。機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [11] 機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)。機(jī)械工業(yè)出版社，2003  致謝 首先非常感謝您能在百忙之中對(duì)我的畢業(yè)論文進(jìn)行評(píng)審，時(shí)光荏苒，不經(jīng)意間，大學(xué)就要隨著這份畢業(yè)論文畫上句號(hào)，很榮幸能在大學(xué)時(shí)光里有

47、老師的傾力教誨，讓我可以擁有一技之長。 三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識(shí)，更重要的是在學(xué)習(xí)、動(dòng)手中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。很慶幸這三年來我遇到了許多恩師益友，無論在學(xué)習(xí)上、生活上還是在現(xiàn)在的工作中都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用語言量度，謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語致以最崇高的敬意。 感謝老師。三年來，老師對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活都非常嚴(yán)格，并給予了悉心的指導(dǎo)，使我受益菲淺。從恩師身上我體味到了豐富的學(xué)問、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、求實(shí)的態(tài)度，勤奮的精神，這都成為了我不斷前行的動(dòng)力和標(biāo)桿。 同時(shí)還感謝三年來幫助和教育過我的

48、老師，一路走來，從你們的身上我收獲無數(shù)，卻無以回報(bào)，謹(jǐn)此一并表達(dá)我的謝意。 還要感謝我的父母，給予我生命并竭盡全力給予了我接受教育的機(jī)會(huì)，養(yǎng)育之恩沒齒難忘;感謝我大學(xué)時(shí)的那群舍友，在我最困難的時(shí)候總能給予我安慰和鼓勵(lì)，讓我重拾信心。還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對(duì)我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無法一一羅列，但對(duì)他們，我始終心懷感激。 學(xué)生時(shí)代，歲月妥貼，時(shí)光綿長。衷心感謝我的父母和我的朋友，他們無私的關(guān)懷是我努力進(jìn)取的動(dòng)力，使我永遠(yuǎn)不會(huì)感覺孤單和疲倦。 衷心感謝對(duì)我畢業(yè)論文進(jìn)行評(píng)審的各位老師，感謝您對(duì)論文的指導(dǎo)和

49、提出的寶貴意見! 最后，向所有關(guān)心和幫助過我的人們致以衷心的感謝!  指導(dǎo)教師評(píng)語： 指導(dǎo)教師簽名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表現(xiàn)成績： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯： 答辯組成員簽名： 2. 答 辯 日 期： 年 月 日 3．答 辯 評(píng) 語： 4． 答 辯 成 績： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總成績： 24