半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)論文設(shè)計(jì)

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1、 半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)設(shè)計(jì) 目 錄 中文摘要 1 英文摘要 2 1 緒 論 3 1.1 設(shè)計(jì)研究的意義 3 1.2 國(guó)內(nèi)外蘋(píng)果套袋機(jī)的研究現(xiàn)狀 3 1.3 設(shè)計(jì)研究的思路和方案 4 2 整機(jī)設(shè)計(jì) 5 2.1 設(shè)計(jì)分析 5 2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.3 工作原理 7 3 結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì) 8 3.1 進(jìn)網(wǎng)部分設(shè)計(jì) 8 3.2 包裝部分設(shè)計(jì) 9 3.2.1 圓盤(pán)設(shè)計(jì) 9 3.2.2 套袋裝置設(shè)計(jì) 10 3.2.3 間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.3 運(yùn)輸部分設(shè)計(jì) 12 4 傳動(dòng)裝置計(jì)算 13 4

2、.1 電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算 13 4.1.1 電機(jī)類(lèi)型選擇 13 4.1.2 電機(jī)容量選擇 13 4.1.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇 14 4.1.4 電機(jī)型號(hào)選擇 14 4.2 傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 14 4.2.1 總傳動(dòng)比計(jì)算和分配 14 4.2.2 各軸參數(shù)計(jì)算 14 4.3 齒輪參數(shù)計(jì)算 15 4.3.1 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 4.4 帶傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 17 4.4.1 同步帶參數(shù)計(jì)算 17 4.5 軸的參數(shù)計(jì)算 19 4.5.1軸的最小直徑估算 19 4.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 4.5.3 軸的強(qiáng)度校核 22 結(jié) 論 23 謝 辭 24 參 考

3、文 獻(xiàn) 25 半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要：為提高水果品質(zhì)，蘋(píng)果套袋技術(shù)被廣泛應(yīng)用，在改善品質(zhì)的同時(shí)提升水果質(zhì)量。雖然蘋(píng)果營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，但其自身脆嫩，保護(hù)組織差。容易受到機(jī)械損傷和不同程度的整體果實(shí)損壞，從而造成整體的腐爛。針對(duì)蘋(píng)果套袋問(wèn)題，經(jīng)過(guò)對(duì)各種蘋(píng)果包裝袋的材料分析，對(duì)蘋(píng)果采用發(fā)泡網(wǎng)袋套袋后，能夠有效地減少破損率。設(shè)計(jì)一款能輔助果農(nóng)完成套袋作業(yè)的半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)，從而減少果農(nóng)的工作強(qiáng)度和勞動(dòng)量；保證蘋(píng)果的銷(xiāo)售質(zhì)量，提高銷(xiāo)量，降低不必要的經(jīng)濟(jì)損失。基于設(shè)計(jì)要求，主要對(duì)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型進(jìn)行設(shè)計(jì)及分析，提出能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)套袋包裝功能的新機(jī)構(gòu)。對(duì)機(jī)器的每個(gè)結(jié)構(gòu)部件和傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4、并建立三維模型，驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可行性、主要參數(shù)的計(jì)算。 關(guān)鍵詞： 蘋(píng)果；網(wǎng)袋套袋機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)計(jì)算  Design of Semi-automatic Bagging Machine for Apple Abstract：In order to improve fruit quality, apple bagging technology is widely used to improve fruit value while increasing quality. Although apples have high nutritional value, they are crun

5、chy and tender, and their protection is poor. Vulnerable to mechanical damage and varying degrees of whole fruit damage, resulting in overall decay. Aiming at the problem of apple bagging, after analyzing the materials of various apple packaging bags, the use of foam net bagging for apples can effec

6、tively reduce the breakage rate. Design a semi-automatic apple bagging machine that can assist fruit farmers in bagging operations, thereby reducing the labor intensity and workload of fruit farmers; ensuring the quality of apple sales, increasing sales, and reducing unnecessary economic losses. Bas

7、ed on the design requirements, the structure of the mechanism is mainly designed and analyzed, and a new mechanism capable of realizing the function of continuous bagging is proposed. The structural design of the transmission system and the three-dimensional model are established for each structural

8、 part of the machine to verify the motion feasibility of the mechanism and the calculation of the main parameters. Keywords：Apple; Mesh bagging machine; Transmission system; Design calculation - 31 - 1 緒 論 1.1 設(shè)計(jì)研究的意義 我國(guó)的蘋(píng)果消費(fèi)以新鮮食品為主，蘋(píng)果不但含有豐富的營(yíng)養(yǎng)，而且能有助于消化。近幾年蘋(píng)果消費(fèi)數(shù)據(jù)來(lái)看，消費(fèi)增速有所放緩，鮮食消費(fèi)的占比呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的

9、態(tài)勢(shì)。隨著人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越重視水果的品質(zhì)，對(duì)健康衛(wèi)生無(wú)公害的水果需求量不斷地增長(zhǎng)，我國(guó)的蘋(píng)果行業(yè)逐漸發(fā)展成為萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)，可以說(shuō)是一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)[[] 文亦驍,王志明,萬(wàn)勇,何俊峰.水果套袋機(jī)發(fā)展研究綜述[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2017,38(06):104-108. ]。我國(guó)一直都是蘋(píng)果種植和蘋(píng)果消費(fèi)大國(guó)，行業(yè)規(guī)模極為龐大，為GDP的增長(zhǎng)做出了重大的貢獻(xiàn)。蘋(píng)果需求量增大的同時(shí)，其損耗率也是居高不下，主要損耗是在摘果，包裝和運(yùn)輸?shù)认盗羞^(guò)程中[[] 田佳壯.圓形水果自動(dòng)套網(wǎng)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2018. ]。由于蘋(píng)果外表比較脆，在運(yùn)輸中存在碰撞，擠壓等損傷，使

10、蘋(píng)果的表皮容易損壞從而造成整體的腐爛。腐爛的蘋(píng)果招來(lái)的細(xì)菌會(huì)加速周?chē)O(píng)果的腐爛，造成一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失[[] 劉志強(qiáng).全自動(dòng)水果網(wǎng)套套裝機(jī)[P].CN203698700U,2014-01-22. ]。 通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在蘋(píng)果上套裝發(fā)泡網(wǎng)袋能夠有效的減少蘋(píng)果的損傷率。由于發(fā)泡網(wǎng)本身?yè)碛幸欢ǖ膹椥?，并且能有效地?duì)蘋(píng)果起到緩沖的作用，不僅重量輕，還降低了運(yùn)輸?shù)某杀?。目前，我?guó)的個(gè)體蘋(píng)果種植戶(hù)普遍采用手工套網(wǎng)袋包裝的方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作速度慢且效率較低，造成蘋(píng)果的成本越來(lái)越高?，F(xiàn)有的網(wǎng)袋套袋機(jī)能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)大小的蘋(píng)果進(jìn)行套袋包裝，但機(jī)器造價(jià)成本高且自動(dòng)化程度不高，只能將網(wǎng)袋分段套設(shè)在機(jī)器上進(jìn)行套袋工作

11、，其效率較低。對(duì)于一些特殊大小的蘋(píng)果，容易產(chǎn)生蘋(píng)果與網(wǎng)袋的分離，效果不理想。因此，研究設(shè)計(jì)出一款套袋效率高，包裝效果好的半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)成了此次設(shè)計(jì)研究的目的和作用意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外蘋(píng)果套袋機(jī)的研究現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì)于水果套袋包裝方面的機(jī)械研究相比較快，機(jī)械設(shè)備大多針對(duì)圓球形水果和蔬菜等對(duì)象進(jìn)行包裝，自動(dòng)化程度比較高且速度快， 維修起來(lái)方便[[] 徐勤超,陳紅,潘海兵,李善軍.球形水果塑料發(fā)泡網(wǎng)套包裝機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2019,35(19):56-61. ]。但國(guó)際上比較完善的、高效的包裝機(jī)器和設(shè)備研究的很少。較為早期的是日本岡山大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制開(kāi)發(fā)的棚架栽培下多功能葡萄收獲

12、機(jī)器人[[5] Kondo N,Monta M,Fujiura T. Fruit harvesting robots in Japan.[J]. Pubmed,1996,18(1-2). ]。日本通用包裝機(jī)械有限公司在2016年上海國(guó)際包裝展覽會(huì)上，提出了一種用于水果包裝的全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)套袋包裝機(jī)和一種立式320水果套網(wǎng)狀包裝機(jī)，并引起了國(guó)際和國(guó)內(nèi)機(jī)械專(zhuān)家的關(guān)注[[] Roberto Oberti,Massimo Marchi,Paolo Tirelli,Aldo Calcante,Marcello Iriti,Emanuele Tona,Marko Ho?evar,Joerg Baur,Jul

13、ian Pfaff,Christoph Schütz,Heinz Ulbrich. Selective spraying of grapevines for disease control using a modular agricultural robot[J]. Biosystems Engineering,2016,146. ]。兩臺(tái)包裝機(jī)都有先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制裝置，可以有效地控制和檢測(cè)機(jī)器的氣壓壓力、溫度控制、以及水果的套網(wǎng)狀態(tài)；并且還可以控制輸送裝置和切割裝置，以避免包裝材料和原料的浪費(fèi)[[7] 張克平,田佳壯,李妙祺. 圓形水果自動(dòng)化套網(wǎng)包裝機(jī)[P]. CN108

14、639423A,2018-10-12. ]。改善了水果的自動(dòng)化套網(wǎng)包裝，有效地提高生產(chǎn)效率，并且整套設(shè)備僅需一人即可操作完成，減少工人的勞動(dòng)力和勞動(dòng)成本。技術(shù)方面的封鎖和進(jìn)口設(shè)備的出售價(jià)較高，導(dǎo)致設(shè)備很難在市場(chǎng)上推廣，不適用于小型果商和個(gè)體蘋(píng)果種植農(nóng)戶(hù)。 盡管?chē)?guó)內(nèi)有很大的蘋(píng)果需求量，但對(duì)蘋(píng)果套網(wǎng)袋包裝設(shè)備的研究還相對(duì)較晚，其技術(shù)含量正在逐步的提高，包裝效果也愈加顯著[[] 王勝會(huì).水果套袋機(jī)器人的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及研究[D].燕山大學(xué),2016. ]。目前，國(guó)內(nèi)蘋(píng)果套網(wǎng)袋包裝方式有三種：手工包裝，半自動(dòng)化包裝、機(jī)械手臂包裝。存在的問(wèn)題：(1)純手工式套袋能地對(duì)各種形狀的蘋(píng)果進(jìn)行塑料膜套袋和塑料發(fā)

15、泡網(wǎng)套袋。但效率過(guò)低，必須人工手動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)袋的截取，然后手動(dòng)對(duì)蘋(píng)果套袋。勞動(dòng)強(qiáng)度大，網(wǎng)袋截取長(zhǎng)度不一致，人工成本也隨之增加。 (2)半自動(dòng)化的設(shè)備不能連續(xù)地進(jìn)給網(wǎng)袋，只能將網(wǎng)袋分段套設(shè)在機(jī)器的撐筒上，然后再套在蘋(píng)果上，包裝效果不理想[[] 葛曉棠.半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)器人的研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2005. ]。盡管機(jī)器完成了對(duì)蘋(píng)果的套網(wǎng)袋工作，但是由于蘋(píng)果的形狀各異，存在一些特殊尺寸的蘋(píng)果，導(dǎo)致蘋(píng)果與網(wǎng)袋容易分離，生產(chǎn)效率并未得到明顯提高。 (3)由于機(jī)械手臂的包裝技術(shù)尚未完全開(kāi)發(fā)，在套網(wǎng)袋的過(guò)程中難以避免磕碰蘋(píng)果，對(duì)其造成意外損傷；另外由于機(jī)械手臂的造價(jià)成本高，因此大部分的個(gè)體果農(nóng)基本不會(huì)采

16、用。 1.3 設(shè)計(jì)研究的思路和方案 查閱并搜集與套袋機(jī)的相關(guān)資料，全面性的了解當(dāng)下套袋機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，市場(chǎng)上的最新動(dòng)態(tài)。掌握現(xiàn)已有套袋機(jī)的整體構(gòu)造和設(shè)計(jì)原理，工作原理。參考現(xiàn)有的套袋機(jī)研究設(shè)計(jì)案例，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)想法進(jìn)行認(rèn)真的學(xué)習(xí)和思考。確認(rèn)自己的設(shè)計(jì)的研究思路和方案，確定本次設(shè)計(jì)的大體思路后，按照任務(wù)設(shè)計(jì)書(shū)要求完成相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過(guò)自己的研究學(xué)習(xí)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)及計(jì)算分析，確定最終的半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)套袋機(jī)進(jìn)行布局和設(shè)計(jì)重要的工作部件，使自己的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求。設(shè)計(jì)過(guò)程中充分利用所學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)軟件（Auto CAD，Pro-E等）以及office辦公系列軟件。加強(qiáng)對(duì)建模軟件的學(xué)習(xí)，制

17、定出符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的模型，各結(jié)構(gòu)部分之間進(jìn)行調(diào)試計(jì)算和優(yōu)化。對(duì)所設(shè)計(jì)的半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)進(jìn)行不足之處的改進(jìn)，使得設(shè)計(jì)更具有可行性，并制定出所需要的符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的零件圖，裝配圖，等圖紙。 2 整機(jī)設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)分析 半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)的用途是對(duì)蘋(píng)果進(jìn)行發(fā)泡網(wǎng)袋的套袋，減少蘋(píng)果在輸送和最終銷(xiāo)售中產(chǎn)生的碰撞和損壞問(wèn)題?？紤]到蘋(píng)果的形狀大小方面存在一定的差異，品種也有區(qū)別。就取標(biāo)準(zhǔn)蘋(píng)果的大小（直徑60-80mm），重量（160-200g）作為參考來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 采用的發(fā)泡網(wǎng)相比常用來(lái)包裝的塑料袋和瓦楞紙具有彈性好，好的緩震效果，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。套在撐網(wǎng)筒和套袋裝置上，不會(huì)輕易脫落，能夠完成對(duì)蘋(píng)果

18、的套袋工作。同時(shí)，發(fā)泡網(wǎng)熔點(diǎn)低，采用熱切刀進(jìn)行切斷的速度很快，從而節(jié)約工作時(shí)間。確定半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)的用戶(hù)是小型果農(nóng)和個(gè)體種植果農(nóng)戶(hù)，在保證套袋機(jī)能夠正常完成工作且不影響效率的前提之下更容易上手，機(jī)器操作盡可能的簡(jiǎn)單[[] 祁飛.水果套袋機(jī)設(shè)計(jì)[D].哈爾濱理工大學(xué),2016. ]。 考慮到經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)題，根據(jù)各機(jī)構(gòu)需要的動(dòng)力和蘋(píng)果的重量選用合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)部件的選型和設(shè)計(jì)上盡量避免非標(biāo)準(zhǔn)件。半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)中各個(gè)構(gòu)件的構(gòu)成零件尺寸小，受力小，部分材料還可采用非金屬材料。在滿(mǎn)足工作需要的同時(shí)整機(jī)的體積小，造價(jià)成本低，性?xún)r(jià)比高。 2.2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)主要設(shè)計(jì)了進(jìn)網(wǎng)部分

19、、包裝部分和運(yùn)輸部分三個(gè)主要部分。進(jìn)網(wǎng)部分主要包括撐網(wǎng)裝置和切斷裝置兩個(gè)裝置，來(lái)完成對(duì)包裝部分的套袋裝置進(jìn)行套袋。包裝部分主要作用是把未套袋的套袋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到進(jìn)網(wǎng)部分進(jìn)行套袋工作，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中將已經(jīng)套袋完成的套袋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到運(yùn)輸部分。運(yùn)輸部分則是把蘋(píng)果輸送到包裝部分通過(guò)套袋裝置來(lái)完成對(duì)蘋(píng)果的套袋。 使用Soildworks建模軟件對(duì)整機(jī)進(jìn)行建模，整機(jī)的主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1(a) (b)所示，其中(1)運(yùn)輸部分，(2)包裝部分，(3)套袋裝置，(4)撐網(wǎng)裝置，(5)進(jìn)網(wǎng)部分。 （a） （b） 1.運(yùn)輸部分2.包裝部分3.套袋裝置4.撐網(wǎng)裝置5.進(jìn)網(wǎng)部分 圖21 結(jié)構(gòu)示意圖

20、 2.3 工作原理 半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程：首先，通過(guò)進(jìn)網(wǎng)部分的撐網(wǎng)裝置將發(fā)泡網(wǎng)撐開(kāi)成設(shè)定的發(fā)泡網(wǎng)大小，并且先把發(fā)泡網(wǎng)套在包裝部分的套袋裝置上，同時(shí)切斷裝置利用熱切刀的熱切作用快速把發(fā)泡網(wǎng)切斷，先完成對(duì)套袋裝置的套袋。其次，包裝部分經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)軸上的球面槽輪機(jī)構(gòu)將未套上發(fā)泡網(wǎng)的套袋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到進(jìn)網(wǎng)部分進(jìn)行裝套發(fā)泡網(wǎng)，把已經(jīng)套上發(fā)泡網(wǎng)的套袋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到運(yùn)輸部分準(zhǔn)備進(jìn)行對(duì)蘋(píng)果的套袋包裝。運(yùn)輸部分把每個(gè)蘋(píng)果經(jīng)過(guò)傳送帶，依次輸送到包裝部分的套袋裝置所在的位置，蘋(píng)果從套袋裝置上的下果孔掉進(jìn)已經(jīng)套上發(fā)泡網(wǎng)的套袋裝置中。利用蘋(píng)果自身的重力撐開(kāi)套袋裝置上的爪子，并套上發(fā)泡網(wǎng)落到蘋(píng)果收集箱內(nèi)，這樣就完成了對(duì)

21、一個(gè)蘋(píng)果的套袋工作。整個(gè)過(guò)程中三個(gè)主要部分的運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，相互配合完成一個(gè)蘋(píng)果的套網(wǎng)袋工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蘋(píng)果套袋工作的連續(xù)性。圖2-2為半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)在間歇時(shí)刻的工作原理圖。 圖22 工作原理圖 3 結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì) 3.1 進(jìn)網(wǎng)部分設(shè)計(jì) 整個(gè)進(jìn)網(wǎng)部分的主要是給包裝部分的套袋裝置進(jìn)行連續(xù)性的套袋，通過(guò)撐網(wǎng)裝置的撐筒把發(fā)泡網(wǎng)撐開(kāi)預(yù)先設(shè)定的尺寸大小。由于發(fā)泡網(wǎng)本身有很好的彈性，在撐開(kāi)的時(shí)候能夠貼合在撐筒上，未撐開(kāi)的部分會(huì)縮成正常狀態(tài)。撐網(wǎng)裝置的傳送帶和撐筒將發(fā)泡網(wǎng)夾在兩者之間，再通過(guò)連接撐網(wǎng)裝置的一對(duì)直齒齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，利用傳送帶在傳送過(guò)程中與發(fā)泡網(wǎng)之間產(chǎn)生的摩擦力，將發(fā)泡網(wǎng)向上傳送預(yù)

22、先設(shè)定的高度并套在套袋裝置上。設(shè)定的高度足夠用來(lái)對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大小蘋(píng)果進(jìn)行套袋，且發(fā)泡網(wǎng)對(duì)套袋裝置只套上一半的高度，呈現(xiàn)出上半部分貼合狀態(tài)，下半部分正常狀態(tài)。切斷裝置的熱切刀從下面把發(fā)泡網(wǎng)切斷，從而完成進(jìn)網(wǎng)部分的工作。考慮到進(jìn)網(wǎng)部分的工作連續(xù)性和穩(wěn)定性，兩個(gè)傳送帶的中心距為80mm，故采用一對(duì)傳動(dòng)比（1:1），分度圓直徑d=80mm的直齒齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)工作要求，進(jìn)網(wǎng)部分的整體設(shè)計(jì)如圖3-1所示，主要是由支架1、切斷裝置2、撐網(wǎng)裝置（撐筒）3、撐網(wǎng)裝置（傳送帶）4和傳動(dòng)齒輪5構(gòu)成。 1.支架 2.切斷裝置 3.撐網(wǎng)裝置（撐筒） 4.撐網(wǎng)裝置（傳送帶） 5.傳動(dòng)齒輪 圖3-1 進(jìn)網(wǎng)部分結(jié)構(gòu)

23、示意圖 3.2 包裝部分設(shè)計(jì) 包裝部分在整個(gè)半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)是非常重要的一部分，不僅要考慮到使用的方便，結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單，還要重點(diǎn)考慮和運(yùn)輸部分，進(jìn)網(wǎng)部分的配合關(guān)系。需要把進(jìn)網(wǎng)部分套上發(fā)泡網(wǎng)的已套袋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到運(yùn)輸部分進(jìn)行蘋(píng)果的套袋，同時(shí)還要把已經(jīng)給蘋(píng)果套袋后的未套袋裝置轉(zhuǎn)動(dòng)到進(jìn)網(wǎng)部分進(jìn)行裝置套袋。當(dāng)蘋(píng)果經(jīng)過(guò)運(yùn)輸部分到達(dá)包裝部分的套袋裝置，經(jīng)過(guò)套袋裝置的下果孔落在套袋裝置的爪子上，利用蘋(píng)果自身的重力撐開(kāi)爪子，進(jìn)入已經(jīng)預(yù)先套上的發(fā)泡網(wǎng)，完成蘋(píng)果的套袋。整個(gè)包裝部分的工作過(guò)程，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)主動(dòng)齒輪傳動(dòng)和球面槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)。球面槽輪機(jī)構(gòu)屬于間歇機(jī)構(gòu)，能夠給進(jìn)網(wǎng)部分和運(yùn)輸部分提供所需的工作時(shí)間，保

24、證了蘋(píng)果能夠在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成套袋工作。 根據(jù)工作要求，包裝部分的整體設(shè)計(jì)如圖3-2所示，主要由傳動(dòng)齒輪1、主動(dòng)軸2、套袋裝置3、圓盤(pán)4、旋轉(zhuǎn)軸5和球面槽輪機(jī)構(gòu)6構(gòu)成。 1.傳動(dòng)齒輪 2.主動(dòng)軸 3.套袋裝置 4.圓盤(pán) 5.旋轉(zhuǎn)軸 6.球面槽輪機(jī)構(gòu) 圖3-2 包裝部分結(jié)構(gòu)示意圖 3.2.1 圓盤(pán)設(shè)計(jì) 包裝部分需要把未套袋裝置和已套袋裝置分別傳送到進(jìn)網(wǎng)部分和運(yùn)輸部分，考慮成本的問(wèn)題，使用起更方便采用圓盤(pán)形狀的設(shè)計(jì)。同時(shí)為了提高套袋包裝的效率，圓盤(pán)上設(shè)計(jì)6個(gè)下果孔，每個(gè)孔的直徑根據(jù)之前提到的標(biāo)準(zhǔn)蘋(píng)果大小的直徑設(shè)計(jì)成?80mm，套袋裝置的圓心設(shè)定在一個(gè)?240mm的圓上，且均勻分布在

25、圓盤(pán)上，圓盤(pán)的最大直徑根據(jù)需要設(shè)計(jì)成?350mm。圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈能夠完成6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大小蘋(píng)果的套袋包裝，圓盤(pán)和旋轉(zhuǎn)軸之間采用4個(gè)M5*16的內(nèi)六角圓柱螺釘固定，以防止旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中與圓盤(pán)產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象。圓盤(pán)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸和球面槽輪機(jī)構(gòu)的連接進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，能夠準(zhǔn)確到達(dá)指定的部分位置，根據(jù)工作要求利用三維建模軟件設(shè)計(jì)的圓盤(pán)如圖3-3所示。 圖3-3 圓盤(pán)設(shè)計(jì)圖 3.2.2 套袋裝置設(shè)計(jì) 為了使每個(gè)蘋(píng)果能夠直接經(jīng)過(guò)圓盤(pán)的下果孔，成功的進(jìn)入到套袋裝置里完成套袋工作，并且防止蘋(píng)果下落速度過(guò)快而造成套袋工作的失敗。經(jīng)過(guò)對(duì)裝置材料的選取和設(shè)計(jì)，初步擬出兩種方案，這兩種方案均可以對(duì)蘋(píng)果完成套袋工作，現(xiàn)對(duì)兩種方

26、案進(jìn)行分析： 方案一：每一個(gè)套袋裝置的設(shè)計(jì)主要由4個(gè)形狀大小一樣的爪子和1個(gè)固定環(huán)來(lái)構(gòu)成一個(gè)完整的套袋裝置，固定環(huán)與圓盤(pán)上的下果孔設(shè)計(jì)成同樣大小的尺寸，并通過(guò)4個(gè)M3*16的內(nèi)六角圓柱螺釘均勻的將其固定在圓盤(pán)上。固定環(huán)與每個(gè)爪子之間采用鉸鏈連接，鉸鏈也是均勻的分布固定在固定環(huán)上，保證了每個(gè)爪子能夠繞固定環(huán)的鉸鏈旋轉(zhuǎn)。 爪子表面設(shè)計(jì)成光滑的圓弧面，保證蘋(píng)果下落的過(guò)程蘋(píng)果表面不受損壞。背面設(shè)計(jì)了加強(qiáng)筋，爪齒可在與爪子的連接處旋轉(zhuǎn)，兩者之間通過(guò)皮筋來(lái)連接。當(dāng)蘋(píng)果下落時(shí)，自身的重力足夠撐開(kāi)爪子和皮筋的作用力進(jìn)入到發(fā)泡網(wǎng)當(dāng)中，套袋之后皮筋的收縮將爪子和爪齒復(fù)位成原來(lái)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)套袋裝置的連續(xù)工作。

27、 根據(jù)工作要求，套袋裝置方案一的設(shè)計(jì)圖如圖3-4所示，爪子1、鉸鏈2、固定環(huán)3、皮筋4、皮筋5、爪齒6構(gòu)成。 1.爪子 2.鉸鏈 3.固定環(huán) 4.皮筋 5.皮筋 6.爪齒 圖3-4 套袋裝置方案一 方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，將固定環(huán)和爪子設(shè)計(jì)成一體，為了確保蘋(píng)果能夠從爪子中順利掉落在發(fā)泡網(wǎng)中，爪子需要有一定的韌性。而且爪子厚度不宜過(guò)厚，過(guò)厚容易造成蘋(píng)果在下落過(guò)程中難以撐開(kāi)爪子，導(dǎo)致蘋(píng)果卡在裝置里，無(wú)法完成套袋工作。因此對(duì)爪子的材料進(jìn)行選取和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，在蘋(píng)果下落過(guò)程中始終是和爪子內(nèi)部相切，當(dāng)撐開(kāi)爪子的時(shí)候，爪子會(huì)產(chǎn)生微量的變形，但其本身具有韌性，脫離爪子的時(shí)候能夠恢復(fù)原狀，為下次

28、工作做準(zhǔn)備。選取厚度0.5mm的不銹鋼材料，內(nèi)部光滑圓弧面，保證蘋(píng)果的外表面不受損傷，同時(shí)方便蘋(píng)果完成套袋。工作過(guò)程如如圖3-5。 圖3-5 工作過(guò)程 根據(jù)工作要求，套袋裝置方案二的設(shè)計(jì)圖如圖3-6所示。 圖3-6 套袋裝置方案二 對(duì)比兩種方案，方案一的爪子是通過(guò)鉸鏈連接，靈活度高，蘋(píng)果在下落過(guò)程中，阻力偏低。通過(guò)皮筋對(duì)爪子進(jìn)行復(fù)位，能有效減少緩沖力，但復(fù)位后爪子會(huì)產(chǎn)生一定的晃動(dòng)，進(jìn)行套發(fā)泡網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生影響。方案二爪子和固定環(huán)一同固定在圓盤(pán)上，本身有一定的韌性，足夠使蘋(píng)果撐開(kāi)爪子并完成工作。同時(shí)爪子復(fù)位后沒(méi)太大的波動(dòng)，對(duì)后續(xù)工作不會(huì)造成影響，故采用套袋裝置方案二。 3.2.

29、3 間歇機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸和旋轉(zhuǎn)軸的軸線(xiàn)是相互垂直關(guān)系，且旋轉(zhuǎn)軸需要的運(yùn)動(dòng)是間歇運(yùn)動(dòng)。初步采用平面間歇機(jī)構(gòu)需要增加一對(duì)換向的圓錐齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，占用一定的空間，所以把兩者結(jié)合一起設(shè)計(jì)成球面槽輪間歇機(jī)構(gòu)。球面槽輪間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和間歇時(shí)間的比值永為1:1，可根據(jù)實(shí)際工作需要設(shè)計(jì)槽輪數(shù)，常用的槽輪數(shù)為四槽和六槽，故根據(jù)設(shè)計(jì)的要求將槽輪數(shù)設(shè)計(jì)成六槽[[] 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理與機(jī)械零件教研室.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2013. ]。根據(jù)工作要求，球面槽輪間歇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖如3-5所示，銷(xiāo)軸1、轉(zhuǎn)臂2、球面槽輪3構(gòu)成。 當(dāng)轉(zhuǎn)臂2繞著X軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銷(xiāo)軸1在球面槽輪3的球面槽內(nèi)

30、轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步的帶動(dòng)槽輪繞著Y轉(zhuǎn)動(dòng)。銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)離球面槽時(shí)，槽輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)間歇。轉(zhuǎn)臂上的圓柱面正好旋入球面槽，實(shí)現(xiàn)間歇時(shí)的定位。 銷(xiāo)軸軸線(xiàn)和轉(zhuǎn)臂的軸線(xiàn)夾角等于轉(zhuǎn)位角α，球半徑R可跟實(shí)際工作需要選定。動(dòng)靜比Kd指的是槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和間歇時(shí)間之比，運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ指的是一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-6-8，將球面槽輪間歇機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)參數(shù)整理如表3-1所示。 1.銷(xiāo)軸 2.轉(zhuǎn)臂 3.球面槽輪 圖3-5 球面槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 表3-1 球面槽輪機(jī)構(gòu)參數(shù)表 參數(shù)名稱(chēng) 參數(shù)數(shù)據(jù) 槽數(shù) z=6 轉(zhuǎn)位角 α=30° 動(dòng)靜比 運(yùn)動(dòng)系數(shù) 球

31、面槽輪半徑 厚度 傳動(dòng)比 k=1 τ=0.5 R=50mm 5mm 6:1 3.3 運(yùn)輸部分設(shè)計(jì) 運(yùn)輸部分初步設(shè)計(jì)采用帶傳動(dòng)與運(yùn)輸機(jī)的主動(dòng)軸進(jìn)行連接，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，運(yùn)輸帶上設(shè)計(jì)有11個(gè)擋板，以防止蘋(píng)果在運(yùn)輸過(guò)程中與運(yùn)輸帶摩擦力不夠下滑的現(xiàn)象。運(yùn)輸速度和包裝時(shí)間經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和時(shí)間的推算，把傳動(dòng)比擬定為1:2，能夠有效地完成與其他兩個(gè)部分的配合。 4 傳動(dòng)裝置計(jì)算 4.1 電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算 根據(jù)半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)的工作需要，其工作狀況是：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，滿(mǎn)載工作，單班制工作。進(jìn)網(wǎng)部分，包裝部分和運(yùn)輸部分的動(dòng)力輸入均由電機(jī)提供，工作電機(jī)的選型合適與否決定了半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)的工作效率。

32、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主傳動(dòng)軸的工作機(jī)阻力矩T=18.97N?M，轉(zhuǎn)速n=30r/min。 4.1.1 電機(jī)類(lèi)型選擇 目前，常用電機(jī)的類(lèi)型通常分成交流電機(jī)和直流電機(jī)兩種。在工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的是交流電機(jī)，如果沒(méi)有特殊要求的情況下，通常選用三相異步交流電動(dòng)機(jī)。這種類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)具有廣泛的應(yīng)用范圍，并且具有很好的啟動(dòng)性和較高的可調(diào)速范圍。工作時(shí)噪音小，效率高，設(shè)備維修方便等優(yōu)點(diǎn)[[] 秦大同,謝里陽(yáng).現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007. ]。根據(jù)工作條件，Y系列，封閉式結(jié)構(gòu)的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，能夠滿(mǎn)足工作的使用要求。 4.1.2 電機(jī)容量選擇 確定電機(jī)所需要的功率為：

33、 Pd=Pwη (4-1) Pw=Tn9550 (4-2) 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的傳動(dòng)裝置的總效率為： η=η1η23η32η4η5 (4-3) 式中： η1為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，取 η1=0.99； η2為軸承的傳動(dòng)效率，取 η2=0.98； η3為齒輪的傳動(dòng)效率，取 η3=0.97； η4為同步齒形帶的傳動(dòng)效率，取 η4=0.98； η5為減速器的傳動(dòng)效率，取 η5=0.97； η=0.992×0.983×0.97×0.98×0.97=0.82 (4-4)

34、Pd=Tn9550?η=18.97×309550×0.82=71W 4.1.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇 根據(jù)主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)要求，其工作轉(zhuǎn)速n=30r/min，經(jīng)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15-1-5，二級(jí)減速器的傳動(dòng)比i=8~40。可計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速選取范圍nd=i?n=240-1200rmin 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表25-1-33可知，選取符合要求的電機(jī)轉(zhuǎn)速為750rmin。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，可確定選取的電機(jī)為小功率電機(jī)。 4.1.4 電機(jī)型號(hào)選擇 結(jié)合電機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速等情況，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表25-1-33選定電機(jī)型號(hào)為Y2-801-8，其主要參數(shù)數(shù)據(jù)如表4-1所示： 表4-

35、1 電機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 額定功率/W 同步轉(zhuǎn)速/(r/min) 額定電流/A 功率因數(shù)(cosφ) 效率 /% 最大轉(zhuǎn)矩 /（NM） Y2-801-8 0.18 750 0.88 0.61 51 1.9 4.2 傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 4.2.1 總傳動(dòng)比計(jì)算和分配 根據(jù)已知電機(jī)的轉(zhuǎn)速nm=750rmin，主傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n1=30rmin，可求得總傳動(dòng)比為： i=n1n2=75030=25 (4-5) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)算，總傳動(dòng)比i=25，二級(jí)減速器的傳動(dòng)比i=8~40，滿(mǎn)足傳動(dòng)要求。 4.2.2 各軸參數(shù)計(jì)算 電機(jī)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器和減速器，連接到主傳動(dòng)軸I軸

36、，傳動(dòng)比i1=25，傳動(dòng)效率η1=0.992×0.97=0.95；進(jìn)網(wǎng)部分所在的軸為II軸，傳動(dòng)比 i2=13 ，傳動(dòng)效率η2=0.97；包裝部分的旋轉(zhuǎn)軸為III軸，傳動(dòng)比i3=6，傳動(dòng)效率η3=0.93；運(yùn)輸部分所在的軸為IV軸，傳動(dòng)比i4=2，傳動(dòng)效率η4=0.98×0.98=0.96。 ⑴ 各軸轉(zhuǎn)速： n0=nm=750rmin n1=nmi1=75025=30rmin n2=n1i2=3013=90rmin n3=n1i3=306=5rmin n4=n1i4=302=15rmin ⑵ 各軸功率： P1=Pdη1=0.18×0.95=0.17

37、1kw P2=P1η2=0.171×0.97=0.165kw P3=P1η3=0.171×0.93=0.159kw P4=P1η4=0.171×0.96=0.164kw ⑶ 由公式 Td=9550×Pdnm=9550×0.18750=2.292N?m (4-6) 各軸轉(zhuǎn)矩： Ti=Td?ii?ηi (4-7) T1=Td?i1?η1=2.292×25×0.95=54.435N?m T2=T1?i2?η2=54.435×13×0.97=17.6N?m T3=T1?i3?η3=54

38、.435×6×0.93=303.737N?m T4=T1?i4?η4=54.435×2×0.96=101.52N?m 4.3 齒輪參數(shù)計(jì)算 由于齒輪平穩(wěn)性好，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確，效率高等優(yōu)點(diǎn)[[] 濮良貴,陳國(guó)定.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2013. ]。在設(shè)計(jì)方案中，根據(jù)傳動(dòng)方式的需要，故采用了兩對(duì)直齒圓柱齒輪。一對(duì)傳動(dòng)比1:3的直齒齒輪用于進(jìn)網(wǎng)部分的傳遞運(yùn)動(dòng)，起傳動(dòng)作用；另一對(duì)傳動(dòng)比1:1的直齒齒輪用于進(jìn)網(wǎng)部分的傳送，使兩條傳送帶轉(zhuǎn)向相反，起換向作用；對(duì)主傳動(dòng)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。 4.3.1 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ⑴ 選定齒輪精度等級(jí)

39、、材料及齒數(shù) 根據(jù)傳動(dòng)要求，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表9-4，9-13擬選用8級(jí)精度，軟齒面齒輪設(shè)計(jì)此傳動(dòng)。大、小齒輪的材料為45，并進(jìn)行正火處理。齒面硬度為162~217HBS，取HBS=190。小齒輪的齒數(shù)為z1=34，則大齒輪的齒數(shù)為z2=102。 ⑵ 確定許用應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力： σF=σFlimSFlim (4-8) σFlim1=σFlim2=0.7?HBS+275=0.7×190+275=408Mpa 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1-106查取最小安全系數(shù)：SFlim=1.5 將數(shù)值代入(4-8)： σF1=σF2=σFlim1SFlim=272Mpa ⑶

40、 按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)模數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》14-91： m≥32KT1?YFSφdz2?[σF]mm (4-9) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》14-91查取公式和計(jì)算： 載荷系數(shù) K=KAKVKβ=1.25×1.2×1.1=1.65 小齒輪齒數(shù) z1=34 復(fù)合齒廓系數(shù) YFS1=YFa1YSa1=4.05 大齒輪齒數(shù) z2=102 復(fù)合齒廓系數(shù) YFS2=YFa2YSa2=3.91 YFS1[σF1]=4.05272=0.0148 YFS2[σF2]=3.91272=0.0143 小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1=9550P1n1=9550×0.1659

41、0=17.508N?m 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1-73，由于是非對(duì)稱(chēng)布置，取φd=0.6 將上述數(shù)值代入式(4-9)中： m≥32KT1?YFSφdz2?[σF]=32×1.65×175080.6×342×0.0143=1.26mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=1.5mm ⑸ 確定齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸 d1=mz1=1.5×34=51mm d2=mz2=1.5×102=153mm b2=φd?d1=0.6×51=30.6mm b1=b2+5=30.6+5=35.6mm 取整b2=31mm，則b1=36mm

42、a=d1+d22=120mm ⑹ 驗(yàn)算 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-1-107，齒根彎曲強(qiáng)度： σF1=2KT1bd1m?YFS1≤σF1 (4-10) σF1=2KT1bd1m?YFS1=2×1.65×17508×4.0520×51×1.5=152Mpa≤σF1 σF2=σF1YFS2YFS1≤σF2 (4-11) σF2=σF1YFS2YFS1=152×3.914.05=146Mpa≤σF2 齒根彎曲疲勞校核合格。 v=πd1n160×1000 (4-12) v=πd1n160×

43、;1000=π×51×9060×1000=0.24ms 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-13，初步選擇的IT8級(jí)精度合適。 4.4 帶傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，運(yùn)輸部分的傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)。要求傳動(dòng)準(zhǔn)確，具有恒定的傳動(dòng)比和平穩(wěn)性。經(jīng)過(guò)選取，擬取用同步齒形帶用來(lái)傳動(dòng)，對(duì)帶傳動(dòng)進(jìn)行計(jì)算和選型。 4.4.1 同步帶參數(shù)計(jì)算 ⑴ 確定計(jì)算功率 Pd=KA?P (4-13) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1-91得到工作情況系數(shù)KA=1.5。 Pd=KA?P=1.5×0.165=0.2475Kw ⑵ 小帶輪的計(jì)算和帶型選擇 根據(jù)Pd=0.2475Kw和小

44、帶輪轉(zhuǎn)速n1=30rmin。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖13-1-16選擇帶型8M的圓弧齒同步帶，節(jié)距Pb=8mm。 ⑶ 齒數(shù)z和節(jié)圓直徑選擇 根據(jù)帶型查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1-116，確定小帶輪的最少齒數(shù)Z1min=22，取Z1=24，根據(jù)傳動(dòng)比1:2，大帶輪齒數(shù)Z2=48。 小帶輪節(jié)圓直徑為 d1=z1pbπ=24×8π=61.12mm 大帶輪節(jié)圓直徑為 d2=z2pbπ=48×8π=122.23mm ⑷ 帶速v的確定 v=πdn60×1000≤vmax (4-14) v=πdn60×1000=π×61.12×3

45、060000=0.1ms≤vmax ⑸ 中心距a0的確定 初定中心距a0根據(jù)公式： 0.7d1+d2≤a0≤2d1+d2 (4-15) 即133mm≤a0≤381mm 初步擬定中心距a0=360mm ⑹ 節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)和齒數(shù)確定 Lp=2a0+π2d1+d2 (4-16) Lp=2a0+π2d1+d2=2×360+288.16=1008.16mm 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1-113，查取標(biāo)準(zhǔn)值，取節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)LP=1040，齒數(shù)Zb=130，長(zhǎng)度代號(hào)為1040。 則實(shí)際中心距 a=a0+LP-L02=376mm ⑺ 帶寬bs的確定 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1

46、-120可得，8M基本額定功率P0=0.22KW。 嚙合齒數(shù) zm=z12-pbz1z2-z12π2a (4-17) zm=z12-pbz1z2-z12π2a=12 因?yàn)?2≤6，故嚙合齒數(shù)系數(shù)KZ=1，帶寬查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1-115可得，bs=20mm。 ⑻ 力的計(jì)算和確定 緊邊張力 F1=1250Pdv=3062.5N 松邊張力 F2=250Pdv=612.5N 矢量相對(duì)修正系數(shù)KF=0.99 帶傳動(dòng)的壓軸力Fp=KFF1+F2=3638.25N 根據(jù)上述查表選擇和計(jì)算：帶傳動(dòng)采用8M的同步圓弧齒形帶。小齒輪的節(jié)圓直徑為61.12mm，齒數(shù)為24；大齒

47、輪的節(jié)圓直徑為122.3mm，齒數(shù)為48；節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)為1040mm，帶寬為20mm，中心距為376mm。 4.5 軸的參數(shù)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)可知，主動(dòng)軸在整個(gè)傳動(dòng)部分中為各個(gè)部分提供運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)軸為轉(zhuǎn)軸。故通過(guò)對(duì)比和分析各種軸的性能，對(duì)主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 4.5.1軸的最小直徑估算 根據(jù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》式6-1-2，得出軸的直徑估算公式： d≥395500000.2τT×3pn=A3pn (4-19) 式中： A——傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)系數(shù)。 已知軸上的傳動(dòng)功率為P=0.171KW，軸的轉(zhuǎn)速為30r/min。根據(jù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1-12，軸的材料選取45鋼，并調(diào)質(zhì)處

48、理；查A值為105，代入到(4-19)，則軸的最小直徑為 d≥A3pn≥105×30.17130=18.1mm 考慮主動(dòng)軸上開(kāi)有鍵槽，故增大軸徑來(lái)防止鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。由于軸的最小直徑為18.1mm，需對(duì)軸徑增大10%~15%，初步設(shè)計(jì)主傳動(dòng)軸的最小直徑dmin=20mm。將聯(lián)軸器安裝在主動(dòng)軸的最小直徑處，為了使聯(lián)軸器能夠與最小直徑相匹配，對(duì)聯(lián)軸器的型號(hào)進(jìn)行計(jì)算選取。 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩Tca=KAT，由于轉(zhuǎn)矩變化較小，經(jīng)查表之后取KA=1.3，則： Tca=KAT=1.3×54435=70765.5N?mm 根據(jù)計(jì)算Tca的值應(yīng)該小于聯(lián)軸器的公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，根據(jù)查《機(jī)

49、械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-3-14，選用GY3型凸緣聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為12000N?mm。 4.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ⑴ 軸上零件的軸向定位 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和軸向零件的定位要求，主動(dòng)軸設(shè)計(jì)成階梯軸。其軸上配合的零件有，凸緣聯(lián)軸器、傳動(dòng)大齒輪、傳動(dòng)小帶輪。為了滿(mǎn)足聯(lián)軸器的軸向定位要求，需制出軸肩，其軸肩的直徑為25mm；大齒輪的軸向定位一端采用滾珠軸承組件，其內(nèi)徑為30mm；另一端制出軸環(huán)，軸環(huán)直徑為40mm；小帶輪的軸向定位一端制出軸環(huán)，軸環(huán)直徑為40mm，另一端同樣采用內(nèi)徑為30mm的滾珠軸承組件進(jìn)行軸向的定位。 ⑵ 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器，齒輪和帶輪的周向定位均采用普通平鍵連接

50、。每個(gè)鍵槽均開(kāi)設(shè)在同一基準(zhǔn)面上，以方便鍵槽的加工。根據(jù)軸的各段直徑，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-3-4可得： 安裝聯(lián)軸器處的平鍵為半圓頭普通平鍵，型號(hào)為：6×36 GB/T1096； 安裝齒輪處的平鍵為圓頭普通平鍵，型號(hào)為：10×25 GB/T1096； 安裝帶輪處的平鍵為圓頭普通平鍵，型號(hào)為：8×18 GB/T1096； 軸承組件的周向定位靠過(guò)渡配合來(lái)保證，此處選軸的直徑尺寸公差為j6。 根據(jù)之前計(jì)算得知主動(dòng)軸的輸入功率p1=0.171kw，轉(zhuǎn)速n=30rmin，轉(zhuǎn)矩T=54.435N?m。從左往右依次為小帶輪和大齒輪，對(duì)軸的受力分析簡(jiǎn)圖如圖4-1所示：

51、 圖4-1 軸的受力分析簡(jiǎn)圖 Fτ1=2Td1=2×54.435×10361.12=1781.25N Fr1=Fτ1tanαcosβ=673.74N Fa1=Fτ1tanβ=503.7N Fτ2=2Td2=2×54.435×103153=711.57N Fr2=Fτ2tanαcosβ=269N Fa2=Fτ2tanβ=201.21N 軸兩端受力： F1=130Fτ1+30Fτ2155=1631.67N F2=130Fr1-30Fr2155=513N F3=25Fr1-125Fr2155=-108.29N F4=25Fτ1+12

52、5Fτ2155=870.82N 根據(jù)數(shù)據(jù)得到軸的載荷分析圖如4-2所示： 圖4-2 軸的載荷分析圖 根據(jù)數(shù)據(jù)得到軸的載荷參數(shù)數(shù)據(jù)如表4-2所示： 表4-2 載荷數(shù)據(jù)表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F F1=1631.67N； F4=870.82N F2=513N F3=-108.29N 彎矩M MH=40791.75N?mm MV=12825N?mm 總彎矩 M總=40791.752+128252=42760.7N?mm 轉(zhuǎn)矩T T=54435N?mm 4.5.3 軸的強(qiáng)度校核 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 在對(duì)軸進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上

53、承受最大的彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。由圖4-2可知，危險(xiǎn)截面是小帶輪所處的截面，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》式6-1-5及表6-1-21的數(shù)據(jù)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)的變應(yīng)力，取α=0.6，可算軸的計(jì)算應(yīng)力 σca=M總2+αT2W (4-20) σca=M總2+αT2W=42760.72+0.6×5443520.1×303=19.93Mpa 已選定軸的材料為45鋼，并調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1-1查得σ-1=60Mpa。故σca<σ-1，材料選擇合適，安全。 結(jié) 論 本課題通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外套袋機(jī)的研究現(xiàn)狀和現(xiàn)有套袋機(jī)的操作方式、使用效率、自動(dòng)化

54、程度以及套袋過(guò)程中存在問(wèn)題，總結(jié)各種套袋方法的優(yōu)缺點(diǎn)和影響因素。對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)部分提出能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)套袋功能的新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，對(duì)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型進(jìn)行分析，并完成整體方案設(shè)計(jì)。結(jié)合多門(mén)選修課程并查閱相關(guān)參考資料，設(shè)計(jì)一種能輔助果農(nóng)完成連續(xù)套袋工作的半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)。 通過(guò)對(duì)本次課題的設(shè)計(jì)，整體過(guò)程感受頗深并對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。 首先，通過(guò)總結(jié)得到各種套袋方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求。對(duì)機(jī)構(gòu)的選型分析和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將其和常見(jiàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合應(yīng)用，提出了能夠連續(xù)套袋的套袋機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。并完成了傳動(dòng)裝置的選型和設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)間歇機(jī)構(gòu)、主軸、齒輪等重要的結(jié)構(gòu)零部件完成設(shè)計(jì)，以及部分零件的校核。 其次對(duì)該套袋機(jī)的整體分析和驗(yàn)證，半自動(dòng)蘋(píng)果套袋機(jī)已經(jīng)能夠達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求。在整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，整體體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約成本。大部分零部件采用了標(biāo)準(zhǔn)件，互換性高，且拆裝方便。在實(shí)際工作過(guò)程中安全可靠，效率高，并且整體更趨向于自動(dòng)化。 本次設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更深層次的理解和運(yùn)用，對(duì)待設(shè)計(jì)的態(tài)度也更為嚴(yán)謹(jǐn)，深刻意識(shí)到自身所具備的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能還不夠。涉及的知識(shí)更加廣闊的同時(shí)培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力，也拓展了自身的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面，提高了對(duì)專(zhuān)業(yè)軟件的運(yùn)用。得到鍛煉的同時(shí)也得到了許多設(shè)計(jì)方面的寶貴經(jīng)驗(yàn)，積累的無(wú)形財(cái)富也為接下來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。 謝 辭 參 考 文 獻(xiàn)