枳殼自動切割機的設計(含CAD源文件圖紙)

枳殼自動切割機的設計(含CAD源文件圖紙),枳殼,自動,切割機,設計,cad,源文件,圖紙 畢業(yè)設計(論文)任務書 設計（論文） 課題名稱 枳殼自動切割機的設計 學生姓名 徐杰峰 院（系） 工學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 趙進輝 職 稱 講師 學 歷 博士 畢業(yè)設計（論文）要求：熟練掌握AutoCAD、Pro/E或UG等繪圖軟件，對機械原理、機械設計有較深入的理解和認識。 畢業(yè)設計（論文）內容與技術參數：用AutoCAD、Pro/E或UG繪圖軟件設計枳殼自動切割機的結構圖（機架、傳動機構、壓料機構、傳送機構、切割機構），要求其長寬高不能大于1.2米。 畢業(yè)設計（論文）工作計劃： 一、課題準備階段，收集材料，了解課題的內容，初步確定解決方案。 二、枳殼自動切割機機構總體設計。 三、枳殼自動切割機其他機構設計。 四、撰寫畢業(yè)論文。 接受任務日期 2008 年 12 月 1 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日學 生 簽 名 徐 杰 峰 2008 年 12 月 1 日 指導教師簽名 趙 進 輝 2008 年 12 月 1 日 院長（主任）簽名 年 月 日 枳殼自動切割機的設計 本 科 畢 業(yè) 設 計 題目： 枳殼自動切割機的設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 徐杰峰 學 號： 20050456 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 05 級 指導教師： 趙進輝 二 OO 九年 五 月 枳殼自動切割機的設計 摘 要 枳殼為蕓香科植物枸橘、酸橙、香圓或玳玳花等將近成熟的果實。植物形 態(tài)像“枸橘” 、 “枳實” 、 “香櫞” 、 “玳玳花”條。而本次畢業(yè)設計是關于枳殼自 動切割機的設計，是一種中藥飲片枳殼加工機械。該機結構緊湊，設計簡單， 易操作，主要由機架，傳動機構，壓料機構，傳送機構，切割機構組成。其特 征是將從料斗進入切割槽的枳殼進行剖半處理，然后將剖半的枳殼通過輸送槽 輸送到出料口陰干、風干或微火烘干。這樣就能以工業(yè)生產規(guī)模將枳殼自鮮果 經剖半直接加工成半球狀，工作效率高，成品質量高而穩(wěn)定，使手工制作枳殼 飲片的狀況得到根本改觀。加工料 78 月采收時直徑為 56 厘米，烘干后直 徑為 35cm，形狀為球形，厚 0.41.3cm。這就對機械加工提供了數據要求： 1出料口大小在 25 厘米。 2切割刀選用 0.20.4 厘米厚高硬度材料。 3. 該機的整體結構造型要求其長寬高不能大于 1.2 米。 在枳殼自動切割機的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相 比仍有較大差距,國內在設計制造枳殼自動切割機過程中存在著很多不足。本次 枳殼自動切割機設計代表了設計的一般過程, 對今后的選型設計工作有一定的 參考價值。 關鍵詞：枳殼自動切割機；傳送鏈；割刀 枳殼自動切割機的設計 Abstract Aurantii for Rutaceae Poncirus plants, lime, or Turpinia Dai Dai spent nearly ripe fruit and so on. Plant morphology such as Poncirus, bitter orange, citron, Dai Dai Hua section. And the graduation project is about the automatic cutting machine Aurantii design, is a traditional Chinese medicine processing machinery Aurantii Pieces.It is compact and is designed to be simple, easy-to-use, mainly by the rack, transmission, body binder, transmission organizations, cutting agencies. Characterized by cutting from the hopper into the trough of the Aurantii treatment for post-mortem, and then a half Aurantii autopsy groove through the transmission of material transported to dry mouth, dry or drying wei huo.This will be an industrial scale of production by Poncirus trifoliata fruit from the semi-direct post-mortem into hemispherical processing, efficient and stable high quality products to make hand- made pieces Aurantii fundamentally changed the situation.Processing of materials from 7 to harvesting in August, when a diameter of 5 to 6 centimeters in diameter after drying for 3 5cm, for the spherical shape, thickness 0.4 1.3cm. This provides a mechanical processing of data requirements: 1. Entrance and exit of 10 cm in size. 2. Cutter selection of 0.2 0.4 cm thick high hardness materials. 3. It shapes the overall structure of its dimensions can not be greater than 1.2 meters. Aurantii automatic cutting machine in the design, manufacture and application in China, compared with foreign advanced level there is still a wide gap between the domestic manufacturers in the design process Aurantii automatic cutting machine, there are many deficiencies.The automatic cutting machine Aurantii design on behalf of the general process of design, type design for the future that there is a reference value. Key words: Automatic cutting machine Aurantii; transmission chain; cutting knife 枳殼自動切割機的設計 目 錄 1 緒論 .1 1.1 藥理作用 .1 1.1.1 對心血管系統(tǒng)的作用 .1 1.1.2 對心、腦、腎等血流量的影響 .1 1.1.3 利尿作用 .2 1.1.4 對胃腸平滑肌的作用 .2 1.1.5 對子宮平滑肌的作用 .2 1.1.6 抗變態(tài)反應的作用 .2 1.2 設計任務 .2 1.2.1 設計任務 .2 1.2.2 設計要求 .2 1.2.3 設計步驟 .3 2.總體方案及工作原理 .4 2.1 總體結構 .4 2.2 工作原理 .4 3.機械的設計與計算 .5 3.1 機架的設計 .5 3.1.1 機架的分類 .5 3.1.2 機架上承受著力和和力矩（彎矩及轉矩） .6 3.2 傳動機構的設計 .7 3.2.1 普通 V 帶的傳動設計 .8 3.3 傳送機構的設計 .10 3.3.1 鏈傳動的設計 .11 3.3.2 軸的設計 .13 3.4 切割機構的設計 .16 3.4.1 飛輪的設計 .16 3.4.2 圓形割刀的設計 .17 3.5 進料口和出料口的設計 .17 總結 .18 參考文獻 .19 致謝 .20 枳殼自動切割機的設計 1 1 緒論 枳殼自動切割機是連續(xù)運行的切割設備，在中藥的制作方面主要用來對枳 殼進行剖半處理，烘干。能以工業(yè)生產規(guī)模將枳殼自鮮果經剖半直接加工成半 球狀，工作效率高，成品質量高而穩(wěn)定，使手工制作枳殼飲片的狀況得到根本 改觀。 枳殼為蕓香科植物枸橘、酸橙、香圓或玳玳花等將近成熟的果實。植物形 態(tài)像“枸橘” 、 “枳實” 、 “香櫞” 、 “玳玳花”條。78 月間采收，直徑 56 厘 米，從中部橫切成兩半，陰干、風干或微火烘干。本品呈半球形，直徑 35cm。外果皮棕褐色或褐色，有顆粒狀突起，突起的頂端有凹點狀油室；有 明顯的花柱殘跡或果梗痕。切面中果皮黃白色，光滑而稍隆起，厚 0.41.3cm，邊緣散有 12 列油室，瓤囊 712 瓣，少數至 15 瓣，汁囊干縮 呈棕色至棕褐色，內藏種子。質堅硬，不易折斷。氣清香，味苦、微酸。 其制成的枳殼飲片功能主治：理氣寬中，行滯消脹。用于胸脅氣滯，脹滿 疼痛，食積不化，痰飲內停；胃下垂，脫肛，子宮脫垂。 1.1 藥理作用 1.1.1 對心血管系統(tǒng)的作用 枳殼中所含的 N甲基酪胺增加冠脈流量和腎血流血，降低心肌氧耗量和 明顯的利尿作用。麻醉犬靜脈注射 0.02-0.5mg/kg，均呈升壓效應，劑量大，升 壓明顯。靜脈灌注每分鐘 0.2mg/kg， ；腎血流量增加 75%，尿量增加一倍。有 很強的誘發(fā)心肌節(jié)律的作用，其強度與腎上腺素相當，而比多巴胺和辛弗林強。 枳殼中所含的辛弗林為腎上腺素 a-受體興奮劑，對心臟 B-受體也有一定的興奮 作用。有收縮血管，產生升高血壓的作用。 1.1.2 對心、腦、腎等血流量的影響 麻醉犬靜脈注射枳實注射液（每 1ml4g 生藥）1ml/kg ，有顯著的增加腦 血流量的作用。注射后腦血流量平均增加 82.620.56ml/100g 腦重/ 分鐘 （P0.01） 。平均增加數相當于注射前腦血流量的 86.4%。腦血管阻力指數平均 降低 0.4280.12（P0.01 ） ，有顯著降低腦血管阻力的作用。靜脈滴注 1.5ml/kg 對腦血流量的影響不明顯。麻醉犬靜脈注射枳實注射液 1.5ml/kg 有顯著的增加 枳殼自動切割機的設計 2 腎血流量的作用，平均增加 64.594ml/100g 腎重/ 分鐘（P0.01） ，平均增加 數相當于注射前腎血流量的 53.9%，腎血管阻力指數平均降低 0.5190.176（P0.05） ，有顯著的降低腎血管阻力的作用，但同樣劑量靜脈滴 注則作用不明顯。上述劑量靜脈注射后在血壓升高的同時，股動脈血流量均減 少，平均減少量為用藥前的 41.3%，血管阻力亦增加。 1.1.3 利尿作用 犬靜脈注射枳實注射液和 N甲基酪胺都有明顯增加尿量的作用，同時血 壓與腎血管阻力明顯增高。其利尿作用可能是通過抑制腎小管重吸收等其他作 用而產生。另有研究認為枳實通過強心收縮腎血管，增高濾過壓而發(fā)揮排鈉利 尿作用。 1.1.4 對胃腸平滑肌的作用 枳實煎劑對小鼠離體腸管部分呈抑制作用，而兔離體腸管則全部表現抑制。 此作用可被乙酰膽堿所拮抗。但給胃痿及腸痿的犬灌胃 100%枳實后卻有興奮作 用，能使胃腸運動收縮節(jié)律增加。給犬灌胃 100%濃縮枳實液 1ml/kg，可見小 腸消化間期綜合肌電的周期和相時程縮短，相時程延長。表明枳實有增強 小腸平滑肌緊張程度和位相性收縮功能。 1.1.5 對子宮平滑肌的作用 枳實煎劑對未孕及已孕的兔離體子宮、在位子宮和未孕兔的子宮痿均有明 顯的興奮作用，能使子宮收縮節(jié)律增加。但對小鼠離體子宮不論已孕或未孕部 分起抑制作用。 1.1.6 抗變態(tài)反應的作用 枳實的熱水溶性凍干的浸膏用于大鼠被動皮膚過敏反應（PCA）試驗，100- 3200mg/kg 靜脈注射，具有明顯抑制能力。體外檢測對大鼠腹膜肥大細胞釋放 組胺的能力亦顯示較強的抗過敏活性，其主要有效成分為蜜桔黃素、柑桔黃酮 和 3，5，6，7，8，3，4- 七甲氧基黃酮。 枳殼自動切割機的設計 3 1.2 設計任務 1.2.1 設計任務 根據設計的要求以及枳殼自動切割機價格的承受能力, 設計一種結構簡單、 機型小、轉向靈活、重量輕、價格低廉的枳殼自動切割機具已勢在必行，并同時 應該能滿足其技術條件、經濟效益、社會效益。 1.2.2 設計要求 1. 要求在完成論文期間，積極主動，查閱大量文獻，獨立創(chuàng)新，在指導教師 的指導下，能獨立擬定設計方案，提出方案的構思以及技術經濟條件等方面的可 行性認證報告； 2. 能訓練應用已學過的理論知識，對機械原理、機械設計有較深入的理解和 認識； 3. 能熟練掌握機械制圖的方法和技巧，并運用計算機繪圖、計算機輔助設計 等，按國家標準正確地完成繪圖工作，獨立繪制裝配圖和零件圖，圖紙量不少于 1.5 張 A0； 4. 獨立完成畢業(yè)設計說明書，格式正確，要求字數不少于 4000 字； 5. 完成電子文檔及 PPT 文檔，并打印裝訂成冊。 1.2.3 設計步驟 1. 課題準備階段，收集材料，了解課題內容，初步確定解決方案； 2. 根據提供的計算參數和相關參考資料，確定枳殼自動切割機總體設計； 3. 根據計算出的外形尺寸，確定枳殼自動切割機其他機構的設計； 4. 撰寫畢業(yè)論文及畫出裝配圖和相關零件圖； 5. 申報審核。 枳殼自動切割機的設計 4 2 總體方案及工作原理 2.1 總體結構 該機主要由機架、傳動機構、壓料機構、傳送機構、切割機構組成，如圖 2.1。主要技術經濟指標為： 電動機轉速為 960r/min,帶輪的轉速為 600r/min。 整機外型尺寸：機架的長寬高不大于 1.2 米。 1.出料口； 2.電動機； 3.皮帶輪； 4.鏈傳動； 5.進料口 圖 2.1 枳殼自動切割機結構簡圖 2.2 工作原理 工作時，電動機的旋轉通過皮帶輪帶動傳動鏈條，以逆時針方向作旋轉運 轉，從而使枳殼從入料口進入切割槽中。切割槽與上擋板成固定枳殼作用，當 切割槽旋轉至圓形切割刀時，完成切割，并自動掉出切割槽。 枳殼自動切割機的設計 5 3 機械的設計與計算 3.1 機架的設計 機架的設計是設計的基礎，是機械所有部件的載體。機架起基準作用，以 保證各部件間正確的相對位置，并且使整個機器組成一個整體。在其他部件及 工件本身的重量與工作過程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，機架要有足 夠的強度，而且變形部超過允許值。此外還應考慮機架的動剛度，阻尼，熱變 形性，尺寸穩(wěn)定性，疲勞強度等。 機架在機器中的尺寸一般較大，它往往與機器的整體布局，機器的造型美 觀，操作方便，加工工藝性好。 3.1.1 機架的分類 為了便于比較，下面機架的幾種分類： 按機型可分為：臥式、立式 臥式則分：橫梁式機架、平板式機架 立式則分：單立柱、雙立柱、多立柱 按材料及制造方法分：金屬機架、非金屬機架 金屬機架：鑄造機架、焊接機架、組合機架 非金屬機架：花崗巖機架、混凝土機架、塑料機架 本設備的機架屬于金屬焊接機架。機架上擋板與切割機構邊接，是切割機 構的擋板，共同完成切割過程，所以用材為鋼板，厚度為 0.80.9 厘米。在這 里我選用 80*80*8 Q235B 的角鋼做機架。鋼材的穩(wěn)定系數為 1.53.0 之間，機 架長寬高不大于 1.2 米，如圖 3.1。 枳殼自動切割機的設計 6 圖3.1 機架簡圖 3.1.2 機架上承受著力和和力矩 1. 工藝力：這是最重要、最基本的力，即機器在完成相應的主要工藝過程 中所產生的力量。 2. 對于同一臺機器；由于完成的工藝不同，工藝力也相應的有所變化。在 同一道工序中，變形力隨工作行程的增加而上升，且在鍛件厚度越薄時；變形 力上升越快。如圖3.2所示： 枳殼自動切割機的設計 7 圖3.2 受力變形簡圖 在許多機械中，工藝力隨眾多因素變化而變化。因此，在一般機械中，機 架的受力分析按額定負載（公稱負載）來進行。額定負載示該機械所允許的最 大負荷。超過此負荷，過負荷保險機構應起作用，以防事故發(fā)生。 還應注意，工藝力的作用位置或方式不同，機架的受力情況也會改變。 3.2 傳動機構的設計 設計中傳動機構是機械的所有動力來源，動力系統(tǒng)選用每秒小于或等于16 轉的電機，如下圖3.3所示：1，2，3為切割機構上的動力層，1為電動轉輪的16 倍，2為10倍，3為同等速比，以這種設計來控制機械切割的速度。 枳殼自動切割機的設計 8 1.電動機；2.大帶輪；3.鏈輪 圖 3.3 傳動機構 =16r/s=960r/min ， = =10r/s=600r/min。1n2n3 由此查表可選用型號為 Y132S-6 型電動機， 查表功率 P=3kw。 3.2.1 普通 V 帶的傳動設計 （1） 計算功率 Pc 由于載荷變動小，查表得工作情況系數 =1.1。AK Pc= *P=1.1*3=3.3kw。AK （2） 選取普通 V 帶的型號 根據 Pc=3.3kw， =16r/s=960r/min ，查表確定選用 Z 型。1n （3） 確定帶輪基準直徑 和D2 由表取 =100mm，w =1%。1D = / * (1-w )=960/600*100*(1-1%)=158.4mm2n 由表查可取 =160mm。2D 大帶輪轉速： = * (1- w)/12D =960*100*(1-1%)/160 枳殼自動切割機的設計 9 =594r/min 其誤差 1%5%,故允許。 （4） 驗算帶速 = /60*1000v1Dn =3.14*100*960/60*1000 =5.024m/s 在 525m/s 范圍內，其帶速合適。 （5） 確定帶長和中心距 初步選取中心距 a ,h1.2m,取 h=0.3m(帶高)。 0.55（ + ）+ha2( + )1D21D2 0.55(100+160)+300a2(100+160) 443a479mm （6） 驗算小帶輪包角 =1800-( - )*57.30/a2D1 =1800-(160-100)* 57.30/495 = 179.2 所以合適。 （7） 確定 V 帶的根數 Z 傳動比：i= / =960/594=1.621n2 由此查表得：Po=0.28kw, Po=0.02kw , =1.00, =1.14。 kL 枳殼自動切割機的設計 10 Z=P/(Po+ Po) =3.3/(0.28+0.02)*1.00*1.14=4.35kL 取 Z=4 根。 （8） 求作用在帶輪軸上的壓力 F0 由表查得：q=0.06kg/mm 。 計算單根 V 帶張緊力： F=500P/Z (2.5/ -1)+q *vkv =500*3.3/4*5.024 *（2.5-1 ）+0.06*5.024*5.024 =56.25N 作用在帶輪軸上的壓力為： F0=2Z F *sin /2=2*4*56.25*sin /2=450N179. 179. （9） V 帶輪的結構設計 V 帶輪設計的主要要求是質量小，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；輪槽工作面粗糙度要合適，以減少帶 的磨損；輪槽尺寸和槽面角應保持一定得精度，以使載荷分布較為均勻等。 帶輪的材料主要是鑄鐵，材料牌號為 HT200，小帶輪和大帶輪采用實心式， 具體尺寸詳見圖紙。 3.3 傳送機構的設計 傳送機構基于鏈條設計原理，共分為兩層；外層為輸送槽，內層為鏈條。 如圖 3.4 所示三種立面中，左 1 為枳殼的切割槽，切割槽內部空心設計為圓形 直徑為 7 厘米厚 1 厘米，中間的是里層鏈條設計，3 為地步立面，切割槽底部 開口，開口寬為 0.3 厘米。 1. 輸送槽； 2.出料口； 3.進料口 圖 3.4 枳殼自動切割機的設計 11 3.3.1 鏈傳動的設計 查表帶輪上功率的損失在 0.850.95 之間，即 P=0.9*3=2.7kw, =600r/min。3n (1) 選擇鏈輪的齒數 傳動比：i= / =1, =232Z3 鏈的速度： v= /1.6= * p/60*1000vn = =314/12.7=24.723 所以 = =25。Z (2) 確定節(jié)數 初定中心距：a=40p Lp=2a/p+( + )/2+p/a*( - )/2*3.14*( - )/2*3.142Z323Z23Z =80+25 =105 取 Lp=106 節(jié) （取偶數） 。 (3) 確定鏈條節(jié)距 p 由于鏈傳動中等沖擊，查表得工作情況系數: =1.3，K 鏈齒輪系數: =1.11,鏈長度系數: =1.06,多排系數: =1.0，zKl m 因此，實際工作條件下傳動功率為： Po= p/ * * =1.3*2.7/1.11*1.06*1.0=2.98kwzlm 根據 =600r/min 和功率 Po=2.98kw,可選滾子鏈型號為 08A,其節(jié)距為:3n p=12.7mm。 (4) 確定鏈長 L 和中心距 a L=LpP/1000=106*12.7/1000=1.35mm 22/423(3)/8(3)/apZLpZZ（ （ ） / =12.7/4*(106-25)+(106-25) =514.35mm 枳殼自動切割機的設計 12 中心距減小量: a=(0.0020.004)a=(0.0020.004) *514.35 =1.032.06mm 實際中心距:a=514.35-(1.032.06) =513.32512.29mm 所以取 a=513mm。 (5) 鏈速 v= /1.6=5.024/1.6=3.14m/sv (6) 求作用在軸上的壓力 Fq 工作拉力: F=1000P/V=1000 *2.7/3.14=859.9N 工作平穩(wěn)，取壓軸力系數:Kq=1.2 。 軸上壓力:Fq=Kq*F=1.2*859.9=1031.88N (7) 根據鏈速 V=3.14m/s,鏈節(jié)距 p=12.7mm， 所以鏈傳動選擇滴油潤滑。 (8) 鏈輪結構的設計（見圖） 滾子鏈型號為 08A 所以 p=12.7mm,滾子鏈外徑： =7.95mm，排距：Pt=14.38mm，1d 套筒內徑： =4.01mm，銷軸直徑： =3.96mm，內鏈節(jié)內寬：3d2 =7.85mm，1b 銷軸長度： =17.8mm，極限拉伸載荷：Q=1380daN，齒寬 7.3mm，4 分度圓直徑：D=12.7/0.125=101.6mm 齒頂圓直徑： (max)=D+1.25p-aD1d =101.6+1.25 *12.7-7.95 =109.53mm (min)=D+(1-1.6/Z)p- a1 =101.6+(1-1.6/25) *12.7-7.95 =105.5mm 分度圓弦齒高： (max)=(0.625+0.8/Z)p-0.5aH1d 枳殼自動切割機的設計 13 =(0.625+0.8/25) *12.7-0.5*7.95 =4.37mm (min)=0.5(p- )aH1d =0.5*(12.7-7.95) =2.38mm 齒根圓直徑： =D- =1001.6-7.95=93.65mmfD1 量柱測量矩 ： =Dcos90/Z +rMr 而量柱直徑 等于滾子外徑 ,所以 = mm。即 1dD0.1795 =101.6*cos90/25+7.95= mmr 0.2593 3.3.2 軸的設計 軸是機械傳動系統(tǒng)中的重要零件，設計時應滿足合理的結構，足夠得強度， 必要的強度和振動穩(wěn)定性，以及良好的工藝性等?？傊?，所謂軸的設計，就是 根據軸上零件的定位和固定要求，以及加工和裝配要求，合理定出軸的結構外 形和全部尺寸過程。 (1) 選擇軸的材料 軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼，根據傳動功率和一些參數，選擇材料。 最常用的材料是 45 鋼，經過調制處理，得到的組織具有良好的綜合力學性能， 即有較高的強度，同時具有良好的塑性和韌性。因無特殊需要，選用 45 號鋼， 調制處理，由機械設計表 11.1 查得，材料直徑200mm,硬度 217 255HBS，抗拉強度極限為 640Mpa，屈服強度極限為 275Mpa，彎曲疲勞極限 為 275Mpa，剪切疲勞極限為 155Mpa。 (2) 求輸出軸上功率 P，轉速 n，和轉矩 T P=2.7kw，n=600r/min 所以: T=9550000*P/n=9550000*2.7/600=43000Nmm (3) 初步確定軸的最小直徑 查表去 C=112， = = =18.5mmmind3/cP312.7/60 枳殼自動切割機的設計 14 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑，為了使所選直徑與聯軸 器的孔徑相適應，故需選擇聯軸器的型號。聯軸器計算轉矩 = *T,考慮caTK 到轉矩變化很小，故取 =1.3。則 : K = *T =1.3*43000=55900NmmcaT 按要求計算轉矩 Tca 應小于聯軸器公稱轉矩的條件，查標準 GB5014-85， 選用 GL2 型彈性柱銷聯軸器，其公稱轉矩為 63000Nmm,聯軸器孔徑為 20mm， 聯軸器長度為 52mm,與軸配合孔長度為 38mm。 (4) 軸的結構設計 軸的速度為 5.024m/s，功率為 2.7kw。 水平方向的受力： 圖 3.5 水平方向受力簡圖 A 和 D 點為軸兩端點，B 處為鏈輪，C 處為大帶輪且鏈輪給軸上的壓力為 =1031.88N，大帶輪給軸上的壓力為 =450N。bFF =0 , *900+ *820+ *410=0aMdcb =0 , *900- *490- *80=0bb = *cot ，因為 得角度很小，所以可以得出 趨于 0。c c 所以得出： =1031.88*410/900=561.8NaF =1031.88*490/900=470.1Nd 軸水平方向的彎矩計算： B 點彎矩為： =- *410=-561.8*410=-230.3NmbMa 枳殼自動切割機的設計 15 C 點彎矩為： =- *820+ *(820-410)cMaFd =-561.8*820+1031.88*410 =-37.6Nm 垂直方向受力： = =450N1cF 圖 3.6 垂直方向受力簡圖 =0 , *900- *820+ *410=0aM1dF1c1bF =0 , - *490- *410+ *410=0b a 所以得出： =940N ， =410N1a1d 軸垂直方向的彎矩計算： B 點彎矩為： =- *410=-940*410=-87Nm1baF C 點彎矩為： =- *80=-940*810=-176NmcM 計算合成彎矩： B 點合成彎矩： =90.7Nm()b C 點合成彎矩： =176Nm()c 是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產生應力的循環(huán)特性差異的系數，取 =0.6,T 為軸受到的扭矩，所以得： =90.7Nm ， =177.9Nm1caM2ca 校核軸的強度，根據彎矩的大小及軸的直徑選定 B 和 C 截面進行強度校核。 B 截面當量彎矩應力為： = /W= /0.1*d*d*d*0.95()sb1ca1ca 枳殼自動切割機的設計 16 =90.7/0.1*32*32*32*0.95 =32.3Mpa C 截面當量彎矩應力為： = /W= /0.1*d*d*d*0.95()sc2aM2ca =177.7/0.1*38*38*38*0.95 =37.8MPa 由表查得，45 號鋼軸的彎曲應力為 =60 Mpa,所以 B 和 C 截面均安全s （W 為軸的抗彎截面模量，因為 B 和 C 截面有鍵槽，考慮對軸強度削弱的影響， 故 d 乘以 0.95。所以 B 和 C 截面均安全） 。 圖 3.7 各彎矩簡圖 3.4 切割機構的設計 切割機構的設計分為三層：如下圖所示，最外層為飛輪，設置三種傳動比;中 間層為圓形切割刀，采用高速合金鋼作為道具材料，刀片厚度不大于 0.2 厘米； 第三層為傳送鏈輪。第一層與第二層間隙為 4.5 厘米，第二層與第三層間距為 4.5 厘米。 3.4.1 飛輪的設計 飛輪的設計是根據機器實際所需的平均速度和許可的不均勻系數來確定飛 輪的轉慣量，為了調節(jié)等效構件的周期性速度波動或者為了節(jié)省動力起見，需 安裝輪形飛輪。 = =m*=( * + * )/4 *m/2=m/4 *( * +h*h)Jf1D2D 枳殼自動切割機的設計 17 因為 h 比 d 小的多，故 =m*d*d/4。fJ m 為飛輪質量， 為其外徑，d 為平均直徑， 為內徑，h 為輪緣厚度。1D2D 查表輪形飛輪（設計手冊）得： m=3kg, =150,d=137.5mm, =125mm。12 所以得： =3/4 *（137.5*137.5+25*25）=0.015kgmJ 3.4.2 圓形割刀的設計 枳殼的切割槽，切割槽內部空心設計為圓形直徑為 7 厘米厚 1 厘米，切割 槽底部開口，開口寬為 0.3 厘米。所以刀片厚度小于 0.3 厘米。在這里我取刀 片的厚度為 0.2 厘米。 鏈輪的齒頂圓直徑： (max)=109.53mm ，則aD 圓形割刀的最大直徑為： (max)=109.53mm+7cm+1cm =189.53mm 取圓形割刀的最小直徑： (min)=180mm 由上面計算知： 軸的最小直徑： = = =18.5mmmind3/cP312.7/60 圓形刀片的內徑 d 大于 ，我取 d=60mm，這樣就可設計出圓形割刀。i 3.5 進料口和出料口的設計 進料口上端口直徑為 40cm，下端口直徑為 8cm，高 25cm，壁厚 0.4cm。 出料口寬 25cm，長 50cm，壁厚 0.4cm，見圖 3.4。 枳殼自動切割機的設計 18 總 結 經過兩個月左右的準備工作，在趙老師和同學的指導和幫助下，此次畢業(yè) 設計順利完成。本次設計總體上所設計的方案是合理正確的，但是由于時間及 資料的不足，更加上自身知識有限，難免有設計上的缺陷。實際應用上會有很 多問題，比如，加工工藝，制造成本，還有就是設備的穩(wěn)定性保證和壽命的預 測。 通過這些天的設計，讓我再一次明白很多東西，但還是有許多不知其所以 然，不知道為什么要這樣，這也許是我們什么都學，什么都學不精，有點像猴 子下山。當然，每做一件事都事有收獲的。也許你現在還每察覺到，但卻影響 了你。為了完成這個課題設計，我花了很多時間，去圖書館查閱這方面的資料， 上網下載有關案例。我做了比較充分的準備，頭腦中以初具模型，但是，當要 真正地寫出來，卻犯難了，通過好幾次的通宵，終于做好了，有了那么點成就 感。在這次課程設計過程中，我重新梳理了過去學過的知識，并溫習了 CAD 以 及 Word 和 Excel 辦公軟件。更讓我明白了世上無難事，只要去做了，一定能行 的道理！ 枳殼自動切割機的設計 19 參考文獻 1 黃 平 ， 朱 文 堅 主 編 .機 械 設 計 基 礎 M.華 南 理 工 大 學 出 版 社 ， 2006 2 鄭 文 緯 ， 吳 克 堅 主 編 .機 械 原 理 M.高 等 教 育 出 版 社 ， 第 1 版 3 譚 建 榮 等 編 .圖 學 基 礎 教 程 M.高 等 教 育 出 版 社 ， 第 1 版 4 張 展 主 編 .機 械 設 計 通 用 手 冊 M.中 國 勞 動 出 版 社 ， 1994 5 曹 志 超 主 編 .常 用 機 械 電 器 實 用 手 冊 M.化 學 工 業(yè) 出 版 社 ， 2000 6 陸 玉 主 編 .機 械 設 計 課 程 設 計 M.機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2006 7 于 永 泗 等 主 編 .機 械 工 程 材 料 M.大 連 理 工 大 學 出 版 社 ， 2006 8 曾 志 新 主 編 .機 械 制 造 技 術 基 礎 M.武 漢 理 工 大 學 出 版 社 ， 2002 9 楊 明 忠 等 主 編 .機 械 設 計 M. 武 漢 理 工 大 學 出 版 社 , 2001 10 劉 鴻 文 主 編 .材 料 力 學 M.高 等 教 育 出 版 社 , 第 4 版 11 中 國 農 業(yè) 機 械 化 科 學 研 究 院 編 .實 用 機 械 設 計 手 冊 M.中 國 農 業(yè) 機 械 出 版 社 12 成 大 先 主 編 .機 械 設 計 手 冊 M.化 學 工 業(yè) 出 版 社 ， 第 三 版 13 維 普 資 訊 http:/ 14 北京農業(yè)機械化學院主編.農業(yè)機械學M.中國農業(yè)出版社， 2001 15 哈 工 大 理 論 力 學 交 研 室 編 .理 論 力 學 M.高 等 教 育 出 版 社 , 第 6 版 16 汝 元 功 ， 唐 照 民 主 編 .機 械 設 計 手 冊 M.高 等 教 育 出 版 社 枳殼自動切割機的設計 20 致 謝 在 這 次 畢 業(yè) 設 計 過 程 中 ,除 了 完 成 要 求 的 設 計 任 務 外 ,讓 自 己 的 專 業(yè) 知 識 得 到 了 一 定 的 鞏 固 和 提 高 ,在 一 些 認 知 深 度 上 也 有 所 增 強 ,但 畢 竟 這 只 是 事 件 本 身 而 已 ,更 難 人 可 貴 的 是 在 設 計 過 程 中 接 觸 的 人 , 在 與 他 們 的 相 處 過 程 中 ,收 獲 的 就 不 單 單 是 本 專 業(yè) 或 相 關 專 業(yè) 知 識 , 還 有 更 珍 貴 是 對 自 己 在 今 后 的 路 上 要 面 對 的 為 人 處 事 ,解 決 問 題 的 思 路 與 方 案 ,還 有 個 人 修 養(yǎng) 方 面 等 都 受 到 了 很 大 的 啟 發(fā) 為 此 我 要 特 別 感 謝 趙 進 輝 老 師 ， 其 導 師 風 范 和 人 格 魅 力 ， 無 時 無 刻 不 在 設 計 流 程 中 影 響 著 我 ， 雖 然 趙 老 師 公 務 繁 忙 ， 但 每 次 去 老 師 辦 公 室 時 ， 都 會 指 導 和 催 促 我 抓 緊 時 間 完 成 設 計 ， 可 見 關 切 之 至 ！ 還 有 在 設 計 過 程 中 一 直 指 導 我 的 同 學 ， 他 們 的 悉 心 指 教 ， 把 每 個 細 節(jié) 都 講 的 較 清 楚 ， 無 以 言 表 ， 只 想 再 說 一 聲 謝 謝 ！ 相 信 你 們 的 教 導 、 幫 助 與 支 持 會 激 發(fā) 我 更 好 的 前 行 ， 謝 謝 ！枳殼自動切割機課 題 名 稱：枳殼自動切割機的設計指 導 老 師：趙進輝學 號：20050456姓 名：徐杰峰 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化班 級：機制0521.1.緒論緒論v 枳殼為蕓香科植物枸橘、酸橙、香圓或玳玳花等將近成熟的果實。植物形態(tài)像“枸橘”、“枳實”、“香櫞”、“玳玳花”條。而本次畢業(yè)設計是關于枳殼自動切割機的設計，是一種中藥飲片枳殼加工機械。該機結構緊湊，設計簡單，易操作，主要由機架，傳動機構，壓料機構，傳送機構，切割機構組成。其特征是將從料斗進入切割槽的枳殼進行剖半處理，然后將剖半的枳殼通過輸送槽輸送到出料口陰干、風干或微火烘干。這樣就能以工業(yè)生產規(guī)模將枳殼自鮮果經剖半直接加工成半球狀，工作效率高，成品質量高而穩(wěn)定，使手工制作枳殼飲片的狀況得到根本改觀。加工料78月采收時直徑為56厘米，烘干后直徑為35cm，形狀為球形，厚0.41.3cm。這就對機械加工提供了數據要求：v 1出料口大小在10厘米。v 2切割刀選用0.20.4厘米厚高硬度材料。v 3.該機的整體結構造型要求其長寬高不能大于1.2米。v 在枳殼自動切割機的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內在設計制造枳殼自動切割機過程中存在著很多不足。本次枳殼自動切割機設計代表了設計的一般過程,對今后的選型設計工作有一定的參考價值。2.2.總體方案及工作原理總體方案及工作原理v2.1 2.1 總體結構總體結構 該機主要由機架、傳動機構、壓料機構、傳送機構、切割機構組成，主要技術經濟指標為：電動機轉速為960r/min,帶輪的轉速為600r/min。整機外型尺寸：機架的長寬高不大于1.2米。v2.2 2.2 工作原理工作原理 工作時，電動機的旋轉通過皮帶輪帶動傳動鏈條，以逆時針方向作旋轉運轉，從而使枳殼從入料口進入切割槽中。切割槽與上擋板成固定枳殼作用，當切割槽旋轉至矩形切割齒輪時，完成切割，并自動掉出切割槽。1.出料口；2.電動機；3.皮帶輪；4.鏈傳動；5.進料口 圖2.1 枳殼自動切割機結構簡圖3.3.機械的設計與計算機械的設計與計算 v3.1 3.1 機架的設計機架的設計 v 機架的設計是設計的基礎，是機械所有部件的載體。機架起基準作用，以保證各部件間正確的相對位置，并且使整個機器組成一個整體。在其他部件及工件本身的重量與工作過程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，機架要有足夠的強度，而且變形部超過允許值。此外還應考慮機架的動剛度，阻尼，熱變形性，尺寸穩(wěn)定性，疲勞強度等。v 機架在機器中的尺寸一般較大，它往往與機器的整體布局，機器的造型美觀，操作方便，加工工藝性好。v 本設備的機架屬于金屬焊接機架。機架上擋板與切割機構邊接，是切割機構的擋板，共同完成切割過程，所以用材為鋼板，厚度為0.80.9厘米。在這里我選用80*80*8 Q235B的角鋼做機架。鋼材的穩(wěn)定系數為1.53.0之間，機架長寬高不大于1.2米。圖3.1 機架簡圖 v3.2 3.2 傳動機構的設計傳動機構的設計v 設計中傳動機構是機械的所有動力來源，在這里我選用電動機帶傳動鏈傳動刀軸的傳動方案。動力系統(tǒng)選用每秒小于或等于16轉的電機，所以 n1=16r/s=960r/min，n2=n3=10r/s=600r/min。由此查表可選用型號為Y132S-6型電動機，功率P=3kw。v3.2.1 3.2.1 普通普通V V帶的傳動設計帶的傳動設計v 本機選用常見的SPZ型窄V帶作為初級傳動，材料選用錦綸。通過設計計算確定帶輪基本尺寸如下:V帶根數Z=4，帶輪中心距為495mm。小帶輪的基準直徑D1=100mm。大帶輪的基準直徑D2=160mm。1.電動機；2.大帶輪；3.鏈輪圖3.3 傳動機構 v3.3 3.3 傳送機構的設計傳送機構的設計 傳送機構基于鏈條設計原理，共分為兩層；外層為輸送槽，內層為鏈條。v3.3.1 3.3.1 鏈傳動的設計鏈傳動的設計v 我設計的枳殼自動切割機采用滾子鏈來實現從料斗到出料口之間的傳遞。并選取鏈輪的材料為45號鋼。通過設計計算確定鏈輪基本尺寸如下:鏈輪：齒數25，分度圓直徑101.6mm。兩鏈輪中心距為513mm。3.3.2 3.3.2 軸的設計軸的設計 軸是機械傳動系統(tǒng)中的重要零件，設計時應滿足合理的結構，足夠得強度，必要的強度和振動穩(wěn)定性，以及良好的工藝性等?？傊^軸的設計，就是根據軸上零件的定位和固定要求，以及加工和裝配要求，合理定出軸的結構外形和全部尺寸過程。v 軸的材料我們選用45號鋼，調質處理，由機械設計表11.1查得，材料直徑200mm,硬度217 255HBS，抗拉強度極限為640Mpa，屈服強度極限為275Mpa，彎曲疲勞極限為275Mpa，剪切疲勞極限為155Mpa。v由應力計算公式計算得：軸的最小直徑為18.5mm。彎矩應力為s(b)=32.3MPa,s(c)=37.8MP 各彎矩簡圖3.43.4切割機構的設計切割機構的設計3.4.13.4.1圓形割刀的設計圓形割刀的設計v 枳殼的切割槽，切割槽內部空心設計為圓形直徑為7厘米厚1厘米，切割槽底部開口，開口寬為0.3厘米。所以刀片厚度小于0.3厘米。在這里我取刀片的厚度為0.2厘米。鏈輪的齒頂圓直徑：Da(max)=109.53mm，則 圓形割刀的最大直徑為：D(max)=109.53mm+7cm+1cm =189.53mm 取圓形割刀的最小直徑：D(min)=180mm 由上面計算知：軸的最小直徑：28mm 圓形刀片的內徑d大于28mm，我取d=35mm，這樣就可設計出圓形割刀。3.53.5進料口和出料口的設計進料口和出料口的設計 進料口上端口直徑為40cm，下端口直徑為8cm,高25cm,壁厚0.4cm。出料口寬20cm，長50cm,壁厚0.4cm.總結v 經過兩個月左右的準備工作，在趙老師和同學的指導和幫助下，此次畢業(yè)設計順利完成。本次設計總體上所設計的方案是合理正確的，但是由于時間及資料的不足，更加上自身知識有限，難免有設計上的缺陷。實際應用上會有很多問題，比如，加工工藝，制造成本，還有就是設備的穩(wěn)定性保證和壽命的預測。v 雖然設計的時間不長，但每天認真的計算，卻是傾注了心血在其中的。通過這些天的設計，讓我再一次明白很多東西，但還是有許多不知其所以然，不知道為什么要這樣，這也許是我們什么都學，什么都學不精，有點像猴子下山。當然，每做一件事都事有收獲的。也許你現在還每察覺到，但卻影響了你。為了完成這個課題設計，我花了很多時間，去圖書館查閱這方面的資料，上網下載有關案例。我做了比較充分的準備，頭腦中以初具模型，但是，當要真正地寫出來，卻犯難了，通過好幾次的通宵，終于做好了，有了那么點成就感。在這次課程設計過程中，我重新梳理了過去學過的知識，并溫習了CAD以及Word和Excel辦公軟件。更讓我明白了世上無難事，只要去做了，一定能行的道理！v 由于水平有限，在設計中如有不正之處，請指導老師不吝指正。致 謝v 在這次畢業(yè)設計過程中,除了完成要求的設計任務外,讓自己的專業(yè)知識得到了一定的鞏固和提高,在一些認知深度上也有所增強,但畢竟這只是事件本身而已,更難人可貴的是在設計過程中接觸的人,在與他們的相處過程中,收獲的就不單單是本專業(yè)或相關專業(yè)知識,還有更珍貴是對自己在今后的路上要面對的為人處事,解決問題的思路與方案,還有個人修養(yǎng)方面等都受到了很大的啟發(fā)v 為此我要特別感謝趙進輝老師，其導師風范和人格魅力，無時無刻不在設計流程中影響著我，雖然趙老師公務繁忙，但每次去老師辦公室時，都會指導和催促我抓緊時間完成設計，可見關切之至！還有在設計過程中一直指導我的同學，他們的悉心指教，把每個細節(jié)都講的較清楚，無以言表，只想再說一聲謝謝！v 相信你們的教導、幫助與支持會激發(fā)我更好的前行，謝謝！