《小型辣椒采摘機的結(jié)構(gòu)設(shè)計》辣椒是我國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。我國是辣椒生產(chǎn)和消費大國，辣椒分布在全國各個省份，形成了以貴州、湖南、新疆、陜西為代表的區(qū)域性辣椒集散地[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國辣椒種植面積130萬Hm2，產(chǎn)量2700萬噸，產(chǎn)值270億元[2]。辣椒含有豐富的營養(yǎng)元素，有利于人體健康，受到廣大市民的青睞。同時，從辣椒中提取的辣椒紅素是一種具有廣泛工業(yè)用途的天然色素，是國家鼓勵發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。隨著我國高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展，辣椒干的生產(chǎn)面積迅速擴大，產(chǎn)值和效益可觀。新疆辣椒種植規(guī)模逐年擴大。2007年，新疆辣椒種植面積突破5萬Hm2，鮮紅椒產(chǎn)量達(dá)到150多萬噸。與內(nèi)地相比，新疆辣椒具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、色價高、供應(yīng)期長等特點。已成為新疆境內(nèi)外食品生產(chǎn)企業(yè)和色素加工企業(yè)的首選原料。辣椒市場需求潛力巨大。目前辣椒普遍采用人工采摘，采摘成本高（鮮椒采摘成本已占其銷售價格的40%），勞動強度大，生產(chǎn)效率低，嚴(yán)重制約了辣椒產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。作為一個機械設(shè)計專業(yè)，我們急需的是農(nóng)民。在查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，簡單設(shè)計了一種小區(qū)辣椒收獲機械，以提高辣椒收獲的效率和成本。辣椒采摘是辣椒生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。選擇的勞動力占整個生產(chǎn)過程的1/3-1/2，既有季節(jié)性又有復(fù)雜性。辣椒采摘機的使用給我們帶來了巨大的效益，人工采摘辣椒可以解決成本高、效率低、勞動強度大的問題。另外，現(xiàn)在使用的大型采摘機械成本高，不易攜帶，因此應(yīng)用范圍不廣，但在一些投資規(guī)模較大的農(nóng)場使用。對于少數(shù)種植花椒的農(nóng)戶來說，應(yīng)用并不現(xiàn)實。這種設(shè)計解決了這個問題。

為了達(dá)到簡單實用的目的，設(shè)計了一種新型的辣椒采摘機構(gòu)。本設(shè)計采用的支撐桿為伸縮式薄壁結(jié)構(gòu)，一端連接固定手柄，下端固定控制線伸縮滑輪，操作方便。另一伸縮端用拾取機構(gòu)固定。本設(shè)計中所采用的控制線是通過伸縮桿的內(nèi)部，這樣可以避免掛在分支上，或纏繞和鎖定線的末端。另外，采用三級擴張設(shè)計，每次擴張長度為1米，全部擴張長度為3米，1-3米的設(shè)計便于采摘不同高度生長的花椒。關(guān)鍵詞：辣椒采摘機械設(shè)計采摘機機械自動化目錄1755_WPSOffice_Level11.引言 429346_WPSOffice_Level21.1項目背景 410957_WPSOffice_Level21.2選題意義 41.5373_WPSOffice_Level23辣椒采摘機簡介 41.420167_WPSOffice_Level2辣椒采摘機技術(shù)簡介 526374_WPSOffice_Level21.5辣椒采摘機在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 7357_WPSOffice_Level21.6本文的主要內(nèi)容 911557_WPSOffice_Level12.辣椒采摘器結(jié)構(gòu)的設(shè)計 112853_WPSOffice_Level22.1辣椒采摘器設(shè)計的基本要求 1110060_WPSOffice_Level22.2辣椒采摘器方案設(shè)計 1132735_WPSOffice_Level22.3本章小結(jié) 1321888_WPSOffice_Level13.辣椒采摘器各結(jié)構(gòu)原理 1418467_WPSOffice_Level13.1辣椒采摘器工作原理 148852_WPSOffice_Level23.2材料分析及選擇 1727431_WPSOffice_Level23.3電動機的選擇 1824444_WPSOffice_Level14.主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算及校核 2122591_WPSOffice_Level24.1偏心輪機構(gòu)的設(shè)計及強度校核計算 2127871_WPSOffice_Level24.2伸縮機構(gòu)設(shè)計及校核 2626441_WPSOffice_Level15.總結(jié) 39591_WPSOffice_Level1參考文獻(xiàn) 401引言項目背景隨著人口的快速增長，人們對高效生活的要求越來越高，勞動效率已經(jīng)不能滿足人們的需求。今天是21世紀(jì)科技發(fā)展的時期，隨著社會的快速發(fā)展，機械已經(jīng)逐漸取代了人工、機械以高效率的工作方式，為這個社會創(chuàng)造更多的效益！現(xiàn)在新的機械設(shè)備越來越多，功能也越來越多，但是在一些地區(qū)種植花椒的數(shù)量很多，采摘過程費時費力，本文就這一現(xiàn)象，專門設(shè)計采摘機，來解決這些現(xiàn)象。1.2選題意義辣椒種植是一項極具挑戰(zhàn)性的復(fù)雜作業(yè)，但目前我國大部分水果采摘主要以低效為主，不能滿足辣椒發(fā)展的需要。在收集農(nóng)產(chǎn)品的過程中需要大量的勞動力。隨著我國老齡化的不斷發(fā)展，勞動力和終端產(chǎn)品的不斷增加影響著整個辣椒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。節(jié)約人工成本，提高揀選效率非常重要！1.3辣椒采摘機的簡介隨著我國人民生活水平的提高和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對食品制造業(yè)提出了更高、更新的要求。現(xiàn)在食品的發(fā)展可以分為健康、快速、綠色、無污染，人們對食品工業(yè)的要求使得食品機械工業(yè)的快速發(fā)展，花椒加工、花椒加工水平的高低與整個食品加工的發(fā)展?fàn)顩r密切相關(guān)，現(xiàn)代化水平大大提高。食品的發(fā)展主要依靠機械的現(xiàn)代化。要使工藝與設(shè)備達(dá)到最佳匹配，使新設(shè)備不斷創(chuàng)新，有效地促進(jìn)工藝的改進(jìn)和發(fā)展。為了國內(nèi)花椒產(chǎn)品的快速發(fā)展，有必要讓配套設(shè)備的快速發(fā)展和完善。辣椒采摘機是提高采摘效率的先進(jìn)機械設(shè)備。1.4辣椒采摘技術(shù)的簡介1.4.1辣椒采摘機概述辣椒采摘機是辣椒采摘機的一種，主要用于我國辣椒生產(chǎn)基地的采摘作業(yè)。目前，國內(nèi)生產(chǎn)廠家主要生產(chǎn)辣椒采摘機，其規(guī)格型號完全不同。采椒機的優(yōu)點：效率高，耗時少，能保證辣椒的大小，采摘的完整性。為農(nóng)業(yè)辣椒節(jié)約人力、物力和成本。隨著辣椒采摘機技術(shù)越來越受到人們的重視，相關(guān)機構(gòu)也對辣椒采摘技術(shù)進(jìn)行了研究，從而完成辣椒的精細(xì)采摘。這樣可以節(jié)省大量人力，降低成本，降低勞動產(chǎn)出強度，極大地幫助企業(yè)增產(chǎn)增收。機械揀選效率可達(dá)人工揀選效率的5-10倍。花椒是我國廣泛種植的經(jīng)濟作物。一般種植在山坡、山丘、土地或河岸上。因為它的長枝，刺和小果實。在我國，作為一種特色香料和中藥，其歷史悠久。我國有辣椒栽培歷史的省區(qū)有20多個。其中，四川漢源、重慶江津、陜西韓城、山西豐縣、芮城、甘肅武都、貴州秦安、山東萊蕪、河北歙縣是我國花椒的主產(chǎn)區(qū)。陜西韓城、山東萊蕪、甘肅隴南產(chǎn)量最大，總產(chǎn)量超過全國的1/2。近年來，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，各地花椒產(chǎn)業(yè)得到了長足發(fā)展。花椒在中國的種植面積是175×

10

HM，花椒年產(chǎn)值25×

10

～

45

×

年產(chǎn)值32億元。目前，辣椒種植面積正以每年20%-30%的速度增長，辣椒產(chǎn)業(yè)已成為特殊地區(qū)農(nóng)民致富新的經(jīng)濟增長點。花椒枝干長、刺多、果實小，采摘難度大。同時，花椒收獲的農(nóng)藝要求很高，不僅不傷葉、芽、枝，而且收獲及時。針對目前采用的化學(xué)噴霧、高枝扦插、機械振動、負(fù)壓吸收等收割方式，不同程度地存在一些問題，因此人工收割仍是收割的主要方式。目前機械采椒機主要集中在手動采摘機和半自動收獲機的采摘頭上，采摘原理基本采用切割方式。這種機械生產(chǎn)效率低，回收率低，對花椒枝葉危害大。因此，花椒機械化收獲仍是一個有待解決的技術(shù)難題1.4.2辣椒采摘機的作用可完成大面積采摘辣椒作業(yè)。1.4.3辣椒采摘機器的組成小型花椒采摘機主要由剪切機構(gòu)、伸縮機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)等組成。圖1-11.5辣椒采摘機在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀1.5.1國內(nèi)辣椒采摘機的現(xiàn)況我國辣椒機械化收獲發(fā)展嚴(yán)重滯后，農(nóng)作物收獲基本處于人工或半機械化收獲時期。據(jù)最新相關(guān)資料顯示，2000年以前，國內(nèi)只有少數(shù)農(nóng)戶進(jìn)行了自發(fā)發(fā)展。如河南省唐河縣原灘鎮(zhèn)劉莊村村民丁山峰研制了一臺采椒機，河南省射旗縣射旗鎮(zhèn)居民戴貴武研制了三臺櫻桃采椒機；山西省襄汾縣昭康鎮(zhèn)北王村村民薛月強研制了一種用于田間作業(yè)的辣椒收割機。該機采用二沖程發(fā)動機驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，可在田間收獲辣椒。從以上實驗?zāi)Ｐ蛠砜矗⒌哪Ｐ筒贿m合大規(guī)模種植作業(yè)。

2005年以來，隨著辣椒種植面積的不斷擴大和機械化收獲的迫切需要，新疆一些科研部門和企業(yè)開展了辣椒收獲機的研發(fā)。例如，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)二師21團(tuán)研制了一種線辣椒采摘裝置。1.5.1線辣椒采摘裝置2009年，隆平高新引進(jìn)oxbo公司生產(chǎn)的oxbo-vpcii辣椒收獲機進(jìn)行辣椒收獲線試驗；新疆機械研究所研制了自行式非平行辣椒收獲機；石河子大學(xué)機電學(xué)院已申請并獲得辣椒收獲機三項專利，研制了一種集采摘、分離、清洗、包裝于一體的辣椒聯(lián)合收獲機。1.5.2辣椒聯(lián)合收獲機1.5.2國外研究現(xiàn)狀分析國外對辣椒收獲機的研究較早。1967年，美國首次采用商業(yè)機械化方法收獲甜椒。自1967年以來，全世界設(shè)計生產(chǎn)了200多臺辣椒收獲機，申請了近20項專利。美國、澳大利亞、保加利亞、加拿大、匈牙利、以色列、意大利、西班牙、前蘇聯(lián)等國都對辣椒收獲機做了相應(yīng)的研究。這些國家試驗了近30種采摘原理不同的辣椒收獲機，但到了20世紀(jì)60年代還沒有收到很好的效果。1976年,美國McClendon辣椒公司制造了PeterPiper展開式雙螺旋型辣椒收獲機。1.5.3展開式雙螺旋型辣椒收獲機1980年，美國10所非營利性大學(xué)、州和聯(lián)邦研究機構(gòu)對辣椒機械化收獲進(jìn)行了研究，但并未取得預(yù)期的商業(yè)效益。1990年以后，隨著人工采摘成本的增加和企業(yè)對辣椒的大量需求，辣椒采摘機械化已提上議事日程。1992年，西班牙設(shè)計了符合自身條件的雙螺旋辣椒收割機。1993年，辣椒收獲機商業(yè)化，并進(jìn)行了相應(yīng)的辣椒采摘試驗[3]。1998年，pikrite公司與美國巴克內(nèi)爾大學(xué)合作，在番茄收獲機的基礎(chǔ)上設(shè)計生產(chǎn)了一臺商用辣椒收獲機，收獲效果良好。辣椒收獲機技術(shù)在美國是比較成熟的。所研究的大多數(shù)模型都是自行式和牽引式的。對于美國使用最多的幾種辣椒收獲機，根據(jù)采摘原理分為長桿梳指式、帶梳指式、展開式雙螺旋辣椒收獲機和滾輪彈簧指式[4]。辣椒收獲機的兩個主要工作裝置是收獲裝置和清洗裝置。美國最早研制的辣椒收獲機摘穗裝置是由一對或多對螺旋滾筒組成的展開式雙螺旋摘穗裝置。1.6本文的主要內(nèi)容本文以辣椒采摘機的動力和采集機理為研究對象，具體研究了當(dāng)前市場上辣椒采摘機的動力機理和采集機理分析。本文通過對辣椒采摘機設(shè)計方法的研究，實現(xiàn)了辣椒采摘機的初步設(shè)計。具體情況如下：

第一章：通過獲取相關(guān)信息和知識積累，了解當(dāng)前辣椒采摘機采摘機理和采摘系統(tǒng)的相關(guān)方法和方向。

第二章：花椒采摘機的結(jié)構(gòu)和工作原理設(shè)計。

第三章關(guān)鍵零部件選型及驗算

第四章是總結(jié)與展望2辣椒采摘器結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.1辣椒采摘器設(shè)計的基本要求采椒機設(shè)計的具體要求如下：

（1）

采椒機應(yīng)有適當(dāng)?shù)尿?qū)動力和剪切力；

（2）

采椒機往復(fù)剪切應(yīng)具有一定的開閉范圍；

（3）

采椒機的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，減輕重量，提高夾緊效率；

（4）

結(jié)果表明：花椒的切割精度應(yīng)是一定的；

（5）

辣椒采摘機的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮通用性和具體要求。

本文中采椒機的具體設(shè)計參數(shù)如下：

（1）

花椒采摘機采用手指式夾持結(jié)構(gòu)，采用夾松動作；

（2）

切割直徑1-10mm，通電放松時最大抓取距離10mm/s，切割速度100mm/次；

（3）

花椒采摘量預(yù)計為20kg/h；

根據(jù)上述具體設(shè)計要求，設(shè)計了花椒的夾緊結(jié)構(gòu)。2.2辣椒采摘機方案設(shè)計采椒機主要包括剪切機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和力距傳遞機構(gòu)。剪切結(jié)構(gòu)主要用于切割機械零件的胡椒枝，主要作用是夾緊/松開。伸縮結(jié)構(gòu)主要用于實現(xiàn)剪切結(jié)構(gòu)的伸縮和采椒機的伸縮。采用力距傳動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)整臺采椒機的動力，包括夾緊方向和松開方向兩個方向。因此，該扭矩傳遞結(jié)構(gòu)包括兩個前后移動的位移裝置。采用往復(fù)式剪切裝置（如圖1-1所示）圖1-1辣椒采摘機由于采自辣椒的顆粒很小，落在地上很難全部回收，因此有必要設(shè)計一種采集裝置。根據(jù)辣椒枝干，在花椒枝干下設(shè)計一個網(wǎng)袋將采集網(wǎng)圍起來，使辣椒落入網(wǎng)中，由采集器采集。示意圖1-2如下。圖1-2收集裝置2.3本章小結(jié)本章主要介紹采椒機的方案設(shè)計。采椒機主要包括伸縮結(jié)構(gòu)、力距傳遞結(jié)構(gòu)、剪切結(jié)構(gòu)、采集裝置等，本章主要介紹了方案，繪制了采椒機的裝配圖以及部分零件圖和采集裝置。3.辣椒采摘器各結(jié)構(gòu)原理根據(jù)實踐經(jīng)驗和收集的資料，辣椒采摘設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)主要包括：剪切結(jié)構(gòu)、扭矩傳遞結(jié)構(gòu)和伸縮桿結(jié)構(gòu)。總體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1花椒采摘器結(jié)構(gòu)圖3.1辣椒采摘器的工作原理辣椒采摘裝置的工作原理是力距傳動結(jié)構(gòu)。機械手的工作原理是改變前后伸縮鋸齒的數(shù)量。有固定鋸齒和往復(fù)鋸齒。上鋸齒通過偏心機構(gòu)往復(fù)運動。背面設(shè)有旋轉(zhuǎn)伸縮機構(gòu)，滿足不同位置采摘花椒的需要。鋸齒在往復(fù)運動的作用下完成辣椒枝條的切割，此時，外力將花椒與支柱分離。最后將采椒器上的辣椒自由落體倒入收集裝置中；這樣才能完成一次胡椒收獲。動力輸出是根據(jù)辣椒園的實際情況，結(jié)合辣椒的具體情況，最大限度地減少采摘對辣椒和枝條的傷害。采集裝置需事先固定在花椒莖下，可有效防止辣椒落地。通過圓形表面，辣椒可以順利落入到采集裝置中。3.2材料分析及選擇機身材料方面，考慮到材料的加工能力和輕量化，外殼采用PVC高分子材料，重量輕，強度高。鋸機構(gòu)采用304不銹鋼，防銹。采摘后對人體無害，能承受較大的力，具有一定的剛度，軸及其偏心軸采用45不銹鋼制造。由于轉(zhuǎn)動扭矩大，軸、偏心軸、軸套采用45鋼調(diào)質(zhì)而成。伸縮機構(gòu)由PVC聚合物制成。盡量減少收割機的重量。

本實用新型采用實用級尼龍材料制成，成本低，生產(chǎn)方便，對人體無害。3.3電動機的選擇采椒機采用直流電機，其工作條件：連續(xù)單向旋轉(zhuǎn)，負(fù)載穩(wěn)定，戶外作業(yè)，粉塵多，工作環(huán)境最高溫度40℃;

由于轉(zhuǎn)盤只有一個工作速度，所以電機從起點到終點的運動路線為等比傳動，皮帶傳動機構(gòu)減速后即可得到總傳動比。偏心輪的轉(zhuǎn)速不宜太高，因為鋸的往復(fù)速度太快，將無法將辣椒的枝椏剪斷。摩擦產(chǎn)生的熱量使鋸片在退火過程中失去鋒利度，容易引起待加工辣椒的變性，縮短機器的使用壽命，影響切割辣椒的質(zhì)量。本機選用3000r/min。傳動比=主動輪轉(zhuǎn)速除以從動輪轉(zhuǎn)速=其節(jié)圓直徑倒數(shù)的比值。

電機為整機傳遞動力，因此必須選擇功率和轉(zhuǎn)速合適的電機，以保證設(shè)計符合要求。在選擇電機之前，確定船體的參數(shù)，以估計整個系統(tǒng)所需的功率。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，參考以往設(shè)計的同類產(chǎn)品的參數(shù)，初步選定參數(shù)如表1-1所示。表1-1脫殼輥相關(guān)參數(shù)項目代號參數(shù)值偏心輪直徑d60mm偏心輪轉(zhuǎn)速n3000r/min刀鋸最大間隙l10mm根據(jù)采椒機的工作能力，并考慮安全因素，根據(jù)咨詢計算公式，設(shè)計計算如下N=＝75WG－采椒機采摘能力20kg/hW－采摘花椒的能量值與鋸的往復(fù)次數(shù)有關(guān)。當(dāng)D小時，w就大。當(dāng)d=6mm時，采摘花椒的能量值，取w＝0.075kw.h/kg。（查B5p）－傳動效率，取0.75表1-2主電機參數(shù)型號額定功率/kW轉(zhuǎn)速/(r/min)電流/A效率/%功率因數(shù)cos7750.075300012840.73最大轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動量G/N?重量/kg2.02.06.00.753118因此，按n=75W，n=3000r/min，查B1表10-4-1選擇775，再查B1表10-4-2得到775電機的結(jié)構(gòu)。如圖3-1所示圖3-1直流電機4.主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算及校核4.1偏心輪機構(gòu)的設(shè)計及強度校核計算在偏心機構(gòu)的設(shè)計中，不僅從動件能按給定的要求達(dá)到預(yù)期的運動規(guī)律，而且偏心機構(gòu)應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)尺寸和良好的運動力學(xué)性能。在設(shè)計偏心輪廓形曲線之前，預(yù)先給出了基圓半徑、偏心距、滾子半徑等基本尺寸。如果這些基本參數(shù)選擇不當(dāng)，就會出現(xiàn)偏心機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是否合理、運動是否畸變、受力狀況是否良好等問題。因此，本節(jié)主要論述了偏心機構(gòu)基本尺寸的設(shè)計，為正確合理地選擇這些基本參數(shù)提供了理論依據(jù)。4.1.1偏心輪機構(gòu)的壓力角偏心機構(gòu)的壓力角是指偏心輪與從動件接觸點的公法向與從動件無摩擦運動方向之間的銳角α

快車。壓力角是衡量偏心機構(gòu)受力的重要參數(shù)，是偏心機構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)。

1直動從動件偏心機構(gòu)的壓力角

如圖所示為直動從動件盤偏心機構(gòu)的壓力角圖。下圖是尖底從動件的壓力角圖，下圖是平底從動件的壓力角圖。以滾子從動件偏心機構(gòu)為例，闡述了直動從動件盤形偏心機構(gòu)壓力角的計算方法。根據(jù)圖6-30中的幾何關(guān)系，壓力角可以表示為由三心定理，P點為瞬心，，（由從動件速度公式）其中“”與從動件的偏移方向有關(guān)。如圖6-30所示，應(yīng)標(biāo)“+”，否則，如果從動件導(dǎo)軌位于偏心輪轉(zhuǎn)動中心o的左側(cè)，則應(yīng)標(biāo)“+”。顯然，從動件的偏置方向不合理，因為偏心機構(gòu)的壓力角增大，機械效率降低，甚至可能發(fā)生偏心機構(gòu)的自鎖。因此，正確選擇從動件的偏置方向有利于減小機構(gòu)的壓力角。此外，壓力角還與偏心輪的基圓半徑和偏心距有關(guān)（當(dāng)Vω、

當(dāng)s固定時，偏心基圓半徑增大，壓力角減小α

但機構(gòu)尺寸增大；偏心基圓半徑減小，壓力角減小α

機構(gòu)的應(yīng)力隨著載荷的增加而變差。）當(dāng)偏心距e=0時，用公式（6-34）代入，可得到反心從動件盤偏心機構(gòu)壓力角的計算公式根據(jù)圖中的幾何關(guān)系，壓力角為

α=

90°-γ

哪里，γ

它是從動件平底與導(dǎo)軌中心線之間的角度，其值為常數(shù)。結(jié)果表明，平底直動從動件偏心機構(gòu)壓力角恒定，受力方向不變，運行穩(wěn)定性好。如果從動件平底與導(dǎo)軌中心軸之間的角度γ=

90°，

然后是壓力角α=

0°。

3.偏心機構(gòu)許用壓力角

偏心機構(gòu)的壓力角與基圓半徑、偏心距、滾子半徑等基本尺寸直接相關(guān)，這些參數(shù)往往相互制約。以直動滾子從動件偏心機構(gòu)為例，在其它參數(shù)不變的情況下，通過增大偏心輪的基圓半徑，可以得到較小的壓力角，從而改善機構(gòu)的受力狀況，但缺點是偏心輪尺寸增大。相反，減小偏心機構(gòu)的基圓半徑可以獲得更為緊湊的結(jié)構(gòu)，但同時偏心機構(gòu)的壓力角增大。當(dāng)壓力角增大到一定極限值時，即使機構(gòu)沒有自鎖，也會導(dǎo)致驅(qū)動力急劇增大，輪廓磨損嚴(yán)重，效率迅速降低。因此，為了使偏心機構(gòu)正常工作，提高傳動效率，必須將偏心機構(gòu)的最大壓力角限制在允許的壓力角以下，即α

最大值<[α]。

偏心機構(gòu)的許用壓力角見表6-2。4.1.2偏心輪機構(gòu)基本尺寸的設(shè)計1．基圓半徑的設(shè)計對于帶有直動滾子從動件的盤形偏心裝置，偏心裝置的基圓半徑可按式（6-34）計算顯然，壓力角α

基圓半徑越大，機構(gòu)尺寸越小。當(dāng)其他參數(shù)保持不變時α=[α]，

通過選擇合適的從動件偏置方向，得到最小基圓半徑r0min，使所設(shè)計的偏心機構(gòu)滿足壓力角條件，獲得緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸。在這種情況下，最小基圓半徑為對于平底直動從動件盤形偏心裝置，可按“所有偏心輪廓線均為凸形”的條件設(shè)計偏心裝置的基圓半徑。即偏心輪廓上各點的曲率半徑ρ>

0.根據(jù)高等數(shù)學(xué)知識，給出了曲率半徑的計算公式式中，，代人式(6—41)并整理得選擇所允許的最小曲率半徑ρmin，與平底從動件盤形偏心輪的廓線方程聯(lián)立求解，可得經(jīng)驗公式rb≈2rH(rH為偏心輪軸孔的半徑)4.2伸縮機構(gòu)設(shè)計及校核4.2.1伸縮臂結(jié)構(gòu)設(shè)計需滿足以下要求（1）

功能要求

在設(shè)計過程中，伸縮臂應(yīng)靈活穩(wěn)定，定位準(zhǔn)確，協(xié)調(diào)一致。

（2）

適應(yīng)性要求

為了方便機械手的調(diào)整，適應(yīng)不同尺寸工件的要求，有必要設(shè)計一種可調(diào)的定位機構(gòu)。它需要滿足工作穩(wěn)定、動作迅速、定位準(zhǔn)確的要求。

（3）

壽命要求

產(chǎn)品使用壽命是指產(chǎn)品在正常使用過程中，未經(jīng)大修，由于正常磨損，使產(chǎn)品性能在允許范圍內(nèi)下降的連續(xù)工作時間。

設(shè)計中應(yīng)考慮減少摩擦磨損的措施，如選用耐磨材料、采取潤滑措施、合理設(shè)計零件的形狀和表面等。由于很難設(shè)計出壽命相等的零件，因此很容易更換易磨損的零件。

（4）

經(jīng)濟要求

經(jīng)濟性包括兩個方面：一是設(shè)計制造的經(jīng)濟性，二是使用的經(jīng)濟性。在制造過程和使用過程中，必須使成本最小化。

（5）

安全保護(hù)和自動報警要求

根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)備需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施，以確保操作人員的人身安全。這是任何設(shè)計都必須考慮的，也是不可或缺的。在設(shè)備設(shè)計過程中，要考慮到因設(shè)備故障引起的突然中斷工作，如機構(gòu)卡住、夾蘋果達(dá)不到位置等。伸縮臂的設(shè)計參數(shù)如下：（1）伸縮長度：200mm； （2）單方向伸縮時間：1.5～2.5S；（3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于2mm；4.2.2伸縮軸校核計算按照扭轉(zhuǎn)強度進(jìn)行校核軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：式中：：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位T：軸所受的扭矩，單位：軸的抗扭截面系數(shù)，單位：軸的轉(zhuǎn)速，單位為P：軸傳遞的功率，單位d：計算截面處軸的直徑，單位為mm[]：許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為由上式可得軸的直徑：其中：=，則n==1398P==0.550.96=0.528由《機械設(shè)計》表15-3得：[]=45，軸的材料為45鋼則，=20mm取=35mm按彎扭合成強度條件計算圖3-1軸受力圖(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸作出軸的簡圖，由=0得：=155.63N=0得：（a+b）=0=(2)a簡力圖圖3-2簡力圖彎矩彎矩圖圖3-3彎矩圖扭矩C扭矩圖圖3-4SEQ圖\*ARABIC4扭矩圖（3）校核軸的強度。式中：為軸的計算應(yīng)力，單位為，為軸所受的彎矩，單位為，為軸所受的扭矩，單位為，為軸的抗彎截面系數(shù)，單位為，為對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許