年級專業(yè)及班級：2008級機械設計制造及其自動化(3)班學部：理工學部提交日期：2012年5月湖南農業(yè)大學東方科技學院全日制普通本科生畢業(yè)設計誠信聲明進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權由本人與湖南農業(yè)大學東方科技學院、指導教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。摘要 關鍵詞 21.1菠蘿削皮機的概述 22菠蘿削皮機的研究現(xiàn)狀 23論文的主要任務和內容內容 24菠蘿削皮機的系統(tǒng)設計思路 34.1菠蘿削皮機的性能要求 35菠蘿削皮機的基本結構及工作原理 35.1整機機構 35.2液壓控制系統(tǒng) 45.3電氣控制系統(tǒng) 45.4傳感器與檢測系統(tǒng) 55.5傳動機構 56工作機構的設計與計算 66.1運行阻力的計算 66.2電動機功率的計算 67傳動機構的設計與計算 67.1絲桿的設計與計算 67.1.1設計選擇絲桿傳動的原因 67.1.2絲桿的運動形式及其載荷分析 77.1.3絲桿設計的基本尺寸等參數(shù)計算 87.1.4絲桿的材料與許用應力 7.2齒輪機構的設計與計算 7.2.1設計選擇齒輪傳動的原因 7.2.2齒輪的設計及其參數(shù)的計算 7.2.3主軸齒輪的設計 7.3皮帶輪的設計與計算 7.4聯(lián)軸器的選擇 7.4.1聯(lián)軸器的分類 7.4.2聯(lián)軸器的選用 207.4.3確定聯(lián)軸器的型號 218結論 22參考文獻 23致謝 24小型菠蘿削皮機的設計學生：何凱(湖南農業(yè)大學東方科技學院，長沙410128)摘要：在我們日常生活中，水果是必不可少的一部分，菠蘿就是其中的一種。所以無論是國內市場還是國外市場，它的前景都是相當廣闊的。菠蘿除了水果鮮食外，還可以作為美味的菜肴，設計一種安全衛(wèi)生的削皮去刺工具，已越來越成為人們的迫切需求。本文設計一種機器，由皮帶輪傳動、齒輪傳動、三角爪和絲桿傳動實現(xiàn)菠蘿的削皮去刺，代替目前人工削皮，操作方便，使用簡單，提高了生活效率。關鍵詞：削皮去刺；皮帶輪傳動；齒輪傳動；三角爪；絲桿傳動Student:Hekai(OrientalScience&TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract:Inourdailylife,thefruitisanessentialpartofthepineapple,isoneofakind.Sowhetheritisdomesticorforeignmarket,itsprospectsareverybroad.Inadditiontofreshpineapplefruit,canalsobeusedasatastydish,designasafeandsanitarypeelingdeburringtools,hasincreasinglybecomethepeople'surgentneeds.Thispaperdesignedamachine,composedofabeltpulleydrive,geardrive,thetriangularclawandascrewroddrivetoachievethepineapplepeeltothethorn,replacetheartificialskin,convenientoperation,simpletouse,improvetheefficiencyofKeyword:peelingdeburring;pulleydrive;geardrive;triangularclaw;screwdrive1前言菠蘿成為了人們在生活中很好的一種水果之一，菠蘿的去皮不僅僅是必須2菠蘿削皮機的研究現(xiàn)狀隨著食品加工工業(yè)的發(fā)展，食品深入加工已越來越受到各種餐飲行業(yè)的重視，特別是高級的餐飲行業(yè)酒店，這更要求原材料的深入加工。其中菠蘿的原料的削皮加工就收到了人們的高度重視。但是目前國內還沒有這樣的大型去皮設備，所以值得我們去研究，設計開發(fā)設計背景分析→總體方案分析→結構與案例分析→系統(tǒng)適用性分析(1)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及運動的平穩(wěn)性準確，能保證規(guī)定的運動精度和運動位移(2)工作的可靠性即能根據(jù)功能要求完成既定的動作，而且各個動作必需穩(wěn)(3)結構簡單，制造容易，成本低；(4)生產效率高，能耗少；(5)減輕勞動強度，不污染環(huán)境，創(chuàng)造文明生產條件；(6)留有發(fā)展余地，需要改進時而不至于造成全機廢棄。5.1整機機構圖1機構示意圖Fig1Organizationchart如圖1所示，菠蘿削皮機工作時，由工作人員將菠蘿放在下爪上，踩下液壓缸1號腳踏板，上爪下降爪掐住菠蘿，在將刀頭手柄推進，是刀頭貼在菠蘿表面。按下啟動按鈕，菠蘿在自身旋轉運動和刀頭在絲桿作用下的上下運動的配合中完成削皮動作。削皮完成后，踩下液壓缸2號腳踏板，上爪上升放開菠蘿，再由工作人員取下菠蘿，完成一個菠蘿的削皮工作。5.2液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)的原理圖：圖2液壓原理圖Fig2Hydraulicschematicdiagram這里我選用的是一個單向減壓回路，用以保證三角爪的上下抓緊活動可以順利的進行。液壓缸的主要尺寸的確定1)工作壓力P的確定。工作壓力P可根據(jù)機器的類型來初步確定，這里的工作壓力P取1500N。2)確定液壓缸內徑D和活塞桿直徑d。查液壓與氣壓傳動表2-3可知液壓缸的內徑D為100mm,活塞桿直徑d為20mm。3)計算在各個工作階段液壓缸所需的流量所以液壓缸選擇單作用液壓缸，可以選用單作用活塞缸。5.3電氣控制系統(tǒng)該菠蘿削皮機采用的是照明用220伏交流電作為動力源，其負載只由一個交流電動機組成。電氣控制系統(tǒng)由簡單的plc電路組成，其主要功能是控制電動機的正反轉和實現(xiàn)正反轉的互鎖。為了使電機能夠實現(xiàn)正反轉，可以采用兩只接觸器KM1,KM2換接電動機三相電源的相序，為了防止短路事故，電路中應采取按鈕和接觸器的雙重互鎖。正反轉電路如圖3所示。圖3正反轉電路圖Fig3Positiveinversioncircuitdiagram5.4傳感器與檢測系統(tǒng)傳感器與檢測系統(tǒng)在本設計中的主要作用是起一個限位的作用，即限制刀架的上極限位移和下極限位移。5.5傳動機構該裝置機箱內部軸之間的所有傳動均采用圓柱齒輪傳動。因為它具有瞬時傳動比恒定，傳動效率高，壽命長結構緊湊等特點。因為這些優(yōu)點為菠蘿加工提供了很好的條件，加工效率高，加工質量好，不會出現(xiàn)削去果肉過多或是削皮不完全等現(xiàn)象。在設計過程中要求齒輪在傳動過程中瞬時角速度比01/o2恒定不變，以免產生動載荷，沖擊，振動和噪聲。這與齒輪的齒廓形狀和制造安裝精度等因素有齒輪的承受載荷能力要強，要求齒輪在傳動過程中有足夠的強度，剛度并能傳動較大的動力，在使用壽命內不出現(xiàn)斷齒，點蝕，過度磨損等現(xiàn)象。這與齒輪的材料，尺寸和熱處理等很多因素有關。6工作機構的設計與計算6.1運行阻力的計算該裝置的運行阻力主要是上下爪所在軸旋轉時的運行靜阻力，即為摩擦總運行靜阻力(摩擦總阻力)p。為：G,---菠蘿及旋轉軸的自重N,N取500NK---滾動摩擦系數(shù)，由菠蘿直徑D=150mm取K=0.0004β---附加阻力系數(shù)，取β=2P=2×2×500×(0.0004+0.02×0.02/2)/0.156.2電動機功率的計算n,--------齒輪減速器效率，取0.95n:--------帶傳動效率，取0.96N=1400×1/1000×0.82≈1.15KW7傳動機構的設計與計算7.1.1設計選擇絲桿傳動的原因2)當螺紋升角小于摩擦角時能實現(xiàn)自鎖。對于一般的螺旋傳動，其主要失效形式是絲桿表面的螺旋的磨損，,螺桿的主要尺寸參數(shù)3。荷分析如圖4所示。圖4絲桿載荷分析圖設計選擇的絲桿是M48,由表1可知，其螺距可選擇5.00mm,由表2可知，絲桿的公稱直徑可選擇48.00mm,由表3可知，絲桿的余程可選擇20.00mm。標準規(guī)格(mm)螺距545464表2絲桿公稱直徑表Table2Nominaldiameterofwirerodsurface螺距34568公稱直徑(mm)表3絲桿的余程23456余程Le(mm)絲桿螺紋的有效長度Lu計算公式為：Lu=L-2Lu=L-2Le=840-2x20=800mmL為絲桿的螺紋長度，Le為絲桿的余程，其代表意義如圖5所示Fig5Wirerod查機械設計手冊表11-1“由所設計的參數(shù)可知，絲桿的中徑D2或d2為44.752mm,絲桿的小徑為42.587mm。螺母的軸向位移L為：x------螺紋線數(shù)螺母的軸向移動速度v為：驅動功率的計算P1為：P1=p。V/1000ηn---------傳動系統(tǒng)總效率，n=n,n?n?n,--------齒輪減速器效率，取0.95n?--------帶傳動效率，取0.96n=0.9×0.95×0.96=0.82絲桿螺紋的中徑D2或d2由查機械設計手冊表11-9表可知為44.752mmw------設計時根據(jù)螺母的形式選定⑤),整體式螺母取1.2-2.5基本牙型高度H1計算：梯形螺紋(GB5796-1986)規(guī)定H1=0.5P(mm)工作強度p的計算：7.1.4絲桿的材料與許用應力滑動螺旋傳動的主要零件是絲桿和螺母。絲桿的材料應具有足夠的強度耐磨性，以及良好的加工性。本設計的絲桿要求不是很高，不需要淬硬處理，可選用T12為材料。螺母為低速輕載，所以螺母材料可選擇35剛或球墨鑄鐵。剪應力r。如表5所示。螺紋副材料速度范圍，m/s許用壓強p,鋼對青銅鋼對耐磨鑄鐵鋼對鑄鐵鋼對鋼淬火鋼對青銅低速小于0.5小于0.04低速材料許用拉應力σ,許用彎曲應力σ許用剪應力t絲桿鋼一螺母青銅耐磨鑄鐵—鑄鐵—鋼機構內部各個齒輪之間的裝配關系如圖5所示Fig6Gearassembly選取傳動比i=3,工作壽命10年，每天工作1小時，每年工作300天，小齒P=0.5225×0.95=0.496375kW。選大齒輪齒數(shù)z,=iz,=3×24=72查機械設計表10-3得材料的彈性影響系數(shù)z=189.8MPa按齒面硬度中值查機械設計表12-6得小齒輪的接疲勞強度極限為=565MPa,大齒輪的接疲勞強度極限為三、計算應力循環(huán)次數(shù)N?=60n?jL=60×192.3×1×(1×300×10)=3.46×10?N,=3.46×10?/3=1.15×10?由機械原理表12-8查得接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.95;K=1.0取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1[l]1)試算小齒輪分度圓直徑d,代入[o]中較小值2)計算圓周速度v3)計算齒寬bb=φ·d=0.5×50.58=25.29mm模數(shù)m,=d,,l=?=50.58/24=2.1mm齒高h=2.25m,=2.25×2.1=4.725mmb/h=25.29/4.725=5.35根據(jù)v=0.51m/s,8級精度，查機械設計表9-5得動載荷系數(shù)kv=1.08由參考資料機械設計表9-6查得使用系數(shù)k=1由參考資料機械設計表10-5查得8級精度，小齒輪相對支承皮懸臂時，=1.278由故載荷系數(shù)K=K?K,KKg=1×1.08×1.2×1.278=1.656d,=a,√k1k,=50.58×√1.656/1.3=54.83mm(17)2)計算模數(shù)mm=d?1z?=54.83/24=2.28mm由參考資料機械原理表12-7查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。=550MPa,大2)由參考資料機械設計原理表12-8查得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kv?=0.95,KN?=0.98由參考資料機械設計原理表12-7得4)計算載荷系數(shù)KK=K?K,KaKrp=1×1.08×1.2×1.22=1.58112(21)由參考資料機械設計基礎表6-8查得γ。=2.65,Y=2.236由參考資料機械設計基礎表6-8查得γ。=1.58,Y=1.757)計算大、小齒輪的,并加以比較小齒輪齒數(shù)z,=d,1m=54.83/1.5=36.5大齒輪齒數(shù)z?=u=3×36=108=··=36×1.5=54mma=(d?+d2)/2=(54+162)/2=108mmb=φ,d?=0.5×54=27mm取B,=15mm,B?=20mm(考慮到實際需要7.3皮帶輪的設計設計皮帶輪時應滿足的要求有：質量小；結構工藝性好，無過大的鑄造內應力，質量分布均勻，轉速高時要經過動平衡，輪槽工作面要經過精細加工(表面粗糙度一般應為3.2)以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，已知電動機的額定功率為1.15KW,轉速n1=1500r/min,選取傳動比為i=3.9,采用普通皮帶傳動.由參考資料機械設計基礎表11-9查得工作情況系數(shù)KA=1.1,故P=KA×P=1.1×1.15=1.265KW(28)取主動輪基準直徑d=91mm則從動輪基準直徑d=i×d=3.9×91=354.9mm根據(jù)參考資料機械設計基礎表11-13取d=360mm6)計算根數(shù)ZK=0.92三、皮帶輪的結構設計7.4聯(lián)軸器的選擇n-----軸的轉速，單位為r/實際計算時，應將公稱轉矩T乘以工作情況系數(shù)k,工作情況系數(shù)k,如下表6所示。得到計算轉矩T。=KT。原動機I類Ⅲ類工作機IV類V類VI類電動機、汽輪機四缸及四缸以上內燃機雙缸內燃機單缸內燃機I類轉矩變化很小的機械，如發(fā)電機、小型通風機、小型離心泵IV類轉矩變化和沖擊載荷中等的機械，如織布機、水泥攪拌機、拖拉機。V類轉矩變化和沖擊載荷大的機械，如造紙機、挖掘機、起重機、碎石機。7.4.2確定聯(lián)軸器的型號聯(lián)軸器工作過程中的最高轉速n,不應超過其允許的最高轉速錯誤!未找到機器外形收尺寸長為1166mm,寬為700mm,高為2089mm,并且該裝置具備特點一：采用旋轉式去皮原理，脫皮時間3-6個/分鐘，特點二：時產200公斤以上，產品重量1.5千克左右，畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)等等一系列課程表)的理論知識，解決一個本次設計幾乎融匯大學幾年來我們學到各門專業(yè)知識，使我們有了一個綜合運用以往所學知識的機會。在設計過程中我發(fā)現(xiàn)自己以往所學的知識不夠扎實，在設計過程中，遇到了許多的困難，但在攻克這些困難的同時，不僅加深了我對已所學知識的熟悉程度，提高了實際動手能力，更