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摘要 花椒采摘是花椒生產(chǎn)的一個(gè)非常重要的部分 選用的勞動(dòng)力占整個(gè)生產(chǎn)過(guò) 程的 1 3 1 2 不僅季節(jié)性較強(qiáng)而且復(fù)較雜 花椒采摘機(jī)的使用給我們帶 來(lái)很大的好處 手工采摘花椒時(shí)可以解決高成本 低效率和勞動(dòng)強(qiáng)度的問(wèn)題 另外 現(xiàn)在所用到的比較大型的采摘機(jī)械耗資比較大 而且攜帶也不太方便 所以并沒(méi)有廣泛普及 而是用在一些投資規(guī)模比較大的農(nóng)場(chǎng)中使用 針對(duì)于少 量種植花椒的農(nóng)戶來(lái)講 應(yīng)用起來(lái)不太現(xiàn)實(shí) 本次設(shè)計(jì)則解決的是這樣的問(wèn)題 本著簡(jiǎn)單實(shí)用的目的 在這里設(shè)計(jì)了一款新型的花椒采摘機(jī)構(gòu) 該設(shè)計(jì)所 用的支撐桿為可伸縮型的薄壁結(jié)構(gòu) 一端連接固定把手 并且在下端固定有控 制線的伸縮滑輪 方便操作 另一個(gè)伸縮端則固定了采摘機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)所用到 的控制線選擇從伸縮桿內(nèi)部通過(guò) 可以避免掛在樹(shù)枝上 或者線頭纏繞鎖死的 情況 另外采用了三級(jí)伸縮的設(shè)計(jì) 每一級(jí)伸縮的長(zhǎng)度是一米 全部伸開(kāi)則為 三米 1 3 米的設(shè)計(jì) 則方便采摘生長(zhǎng)在不同高度的花椒 關(guān)鍵詞 采摘機(jī) 機(jī)械 設(shè)計(jì) Abstract Pepper picking is a very important part of the production of peppercorns The selected labor force accounts for 1 3 1 2 of the entire production process which is not only seasonal but also more complex The use of pepper picking machines has brought us great benefits When picking peppers manually it can solve the problems of high cost low efficiency and labor intensity In addition the relatively large scale picking machines currently used are relatively expensive and are not convenient to carry so they are not widely used but are used in some farms with relatively large investment scale For a small number of farmers planting pepper the application is not realistic This design solves this problem For a simple and practical purpose a new type of pepper picking mechanism was designed here The support rod used in this design is a retractable thin walled structure One end is connected with a fixed handle and a telescopic pulley with a control wire is fixed at the lower end to facilitate the operation Another telescopic end holds the picking mechanism The control line used in this design is chosen to pass through the interior of the telescopic rod which can avoid hanging on the branch or the situation that the thread end is locked and locked In addition a three stage retractable design is adopted The retractable length of each level is one meter and all the extensions are three meters The design of 1 3 meters is convenient for picking peppers grown at different heights Keywords mechanical design of picking machine 目錄 1 緒論 4 1 1 項(xiàng)目背景 4 1 2 選題意義 4 2 1 花椒采摘機(jī)簡(jiǎn)介 4 2 2 花椒采摘機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介 5 1 3 花椒采摘機(jī)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 7 1 4 本文的主要內(nèi)容 9 2 花椒采摘器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 2 1 引言 11 2 2 花椒采摘器設(shè)計(jì)的基本要求 11 2 3 花椒采摘器方案設(shè)計(jì) 11 2 4 本章小結(jié) 13 3 花椒采摘器各結(jié)構(gòu)原理 14 3 1 花椒采摘器工作原理 14 3 2 力矩傳輸結(jié)構(gòu) 15 3 3 伸縮桿結(jié)構(gòu) 16 3 4 材料分析及選擇 17 3 5 電動(dòng)機(jī)的選擇 18 第四章 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算及校核 21 4 1 偏心輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 21 4 2 伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 26 3 3 旋轉(zhuǎn)軸螺紋及螺母計(jì)算 31 3 4 鍵的選擇與設(shè)計(jì) 37 3 5 影響采摘能力的主要因素 37 第四章 總結(jié)與展望 39 4 1 總結(jié) 39 4 2 展望 39 參考文獻(xiàn) 40 致謝 42 1 緒論 1 1 項(xiàng)目背景 隨著人口的快速增長(zhǎng) 對(duì)高效生活的需求越來(lái)越高 人工效率也不能滿足 我們的需求 今天是 21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展時(shí)期 隨著社會(huì)的高速發(fā)展 機(jī) 械已經(jīng)慢慢取代了人工 機(jī)械憑借高效率的工作模式 為這個(gè)社會(huì)創(chuàng)造了更多 的效益 現(xiàn)在的新型機(jī)械設(shè)備越來(lái)越多 功能也越來(lái)越多 但有一些地區(qū)大量 種植花椒 采摘過(guò)程中既費(fèi)時(shí) 又費(fèi)力 本文就這個(gè)現(xiàn)象 特設(shè)計(jì)采摘機(jī) 來(lái) 解決這些現(xiàn)象 1 2 選題意義 花椒種植是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性的操作 但目前我國(guó)大部分果實(shí)采摘 主要是挑選效率低 不能滿足花椒的發(fā)展需要 性農(nóng)產(chǎn)品在收集過(guò)程中需要大 量的勞動(dòng)力 隨著我國(guó)老齡化不斷發(fā)展 勞動(dòng)力不斷增加 終端產(chǎn)品不斷增加 影響了整個(gè)花椒行業(yè)的發(fā)展 缺乏節(jié)約勞動(dòng)力成本 提高采摘效率是非常重要 的 2 1 花椒采摘機(jī)簡(jiǎn)介 隨著中國(guó)人民生活水平的提高和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 人民對(duì)食品制造業(yè) 提出了更高更新的要求 現(xiàn)在食品的發(fā)展基本可分為健康 快速 綠色 無(wú)污 染 人們對(duì)食品工業(yè)的要求使得食品機(jī)械工業(yè)快速發(fā)展 花椒加工花椒加工水 平與發(fā)展密切相關(guān) 整個(gè)食品加工現(xiàn)狀現(xiàn)代化水平有了很大提高 食品的發(fā)展 主要依靠機(jī)械的現(xiàn)代化改進(jìn) 應(yīng)該使工藝和設(shè)備達(dá)到最佳匹配 使新設(shè)備不斷 創(chuàng)新創(chuàng)新 有效促進(jìn)工藝的改進(jìn)和發(fā)展 要向國(guó)內(nèi)花椒制品快速發(fā)展 就要讓 相配套設(shè)備快速的發(fā)展完善 花椒采摘機(jī)是目前提高采摘效率的一類先進(jìn)機(jī)械 裝置 特點(diǎn) 采用優(yōu)質(zhì) 高分子材料 或不銹鋼制造 對(duì)采摘花椒產(chǎn)品無(wú)污染 符合食 品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 收藏裝置經(jīng)特殊高分子材料編制而成 耐磨性優(yōu)越 使用壽命長(zhǎng) 該機(jī)機(jī)操作簡(jiǎn)單 拆裝方便 易于清洗 采摘迅速 采摘后的花椒能很好地保 持其原有的多種營(yíng)養(yǎng)成分 保存效果好 剪切的頻率可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用要 求進(jìn)行相應(yīng)幅度調(diào)整 用途 用于花椒的采摘 花椒采摘機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是采摘速度快 方便快捷 具有結(jié)構(gòu)緊湊 體積合 理 節(jié)能減排 用電量小 清潔保養(yǎng)容易 安全衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn) 花椒采摘機(jī)采用 電機(jī)傳動(dòng) 機(jī)械設(shè)計(jì)緊湊 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 采摘花椒質(zhì)量好 花椒采摘機(jī)身機(jī)頭及 接觸食品的機(jī)械部件全采用對(duì)人體無(wú)害的金屬材料 對(duì)人體無(wú)傷害 設(shè)計(jì)外形 無(wú)棱角 無(wú)鋒利邊角 不傷人 清潔方便 易于清潔 一些國(guó)內(nèi)的種花椒農(nóng)民 都是從德國(guó) 日本等國(guó)家進(jìn)口的 技術(shù)設(shè)備先進(jìn) 但價(jià)格昂貴 目前我國(guó)一些 農(nóng)民使用的花椒采摘機(jī)為國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品 2 2 花椒采摘機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介 2 2 1 花椒采摘機(jī)概述 花椒采摘機(jī)為一種花椒采摘機(jī)械 主要使用于我國(guó)生產(chǎn)基地的花椒收獲工 作 目前以國(guó)內(nèi)廠家制造花椒采摘機(jī)為主 其規(guī)格型號(hào)也完全不同 花椒采摘機(jī)的優(yōu)勢(shì) 收獲花椒效率高 費(fèi)時(shí)少 花椒大小能夠得到保證 能夠保采摘的完好性 為農(nóng)業(yè)花椒節(jié)約了人力物力以及成本 隨著越來(lái)越多人 關(guān)注花椒采摘機(jī)技術(shù) 相關(guān)機(jī)構(gòu)也對(duì)花椒采摘術(shù)進(jìn)行研究 從而完成花椒的精 細(xì)化采摘 這種方式可以大量節(jié)約人力 使成本降低 減少勞動(dòng)輸出強(qiáng)度 對(duì) 企業(yè)增產(chǎn)增收有相當(dāng)大的幫助 機(jī)械將采摘效率可達(dá)到人工的 5 10 倍 花椒為我 國(guó)廣泛種植 的一種經(jīng)濟(jì)作物 一般種植在山 坡 丘陵 地頭或 岸邊 因樹(shù)枝生展長(zhǎng) 帶刺 果實(shí)小 在我 國(guó) 它作為特色辛香料和中藥材 有著悠久的歷史淵源 全國(guó) 有 20多個(gè)省區(qū)都有花椒栽培的歷史 其中 四 川漢源 重慶 江津 陜西韓城 鳳縣 山西芮城 甘肅武都 秦安 貴州 山東 萊蕪 河北涉縣等地區(qū)為我國(guó)主要花椒主要集中產(chǎn) 區(qū) 其中 陜西韓城 山東萊蕪和甘肅隴南地 區(qū)產(chǎn)量為大 其總產(chǎn)量超 全國(guó)的 1 2 以上 近年來(lái) 隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 各地 區(qū)花椒 產(chǎn)業(yè)均有較大的發(fā)展 我國(guó)花椒種植 面 積 175 10hm 年產(chǎn)花椒 25 10 45 10t 年產(chǎn)值 32億元 目前 種 植面積每年正 以 20 30 的速度增加 花椒產(chǎn)業(yè)已成為特殊區(qū)域農(nóng) 民 致富的新經(jīng) 濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn) 花椒因樹(shù)枝伸展長(zhǎng) 帶刺以及果實(shí)小而致使采摘 十分 困難 同時(shí) 花椒收獲的農(nóng)藝要求很高 既要不傷葉 不 傷芽 不傷枝 又 要適時(shí)收獲 并且針對(duì) 目前使用化學(xué)藥劑 噴灑 高枝剪切 機(jī)械振動(dòng) 負(fù)壓 吸收等采收方法都不同程度 地存在一些 問(wèn)題 因此人工采 摘仍是 當(dāng)前采 收 的主要方 法 目前研制的機(jī)械式花椒采摘器 主要集 中在手動(dòng)采摘 機(jī)和半 自動(dòng)收獲機(jī)的采摘頭上 采摘原理基本上采用的是切 割辦法 此類機(jī)械生產(chǎn)率 較低 采收率不高 且對(duì)花椒枝葉 的損傷較大 因此 花椒的機(jī)械化收獲仍 是待解決的一個(gè) 技術(shù)難題 1 2 2 花椒采摘機(jī)的作用 可以完成大面積的花椒采摘作業(yè) 1 2 3 花椒采摘機(jī)器組成 小型花椒采摘機(jī)主要由剪切機(jī)構(gòu) 伸縮機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成 圖 1 1 1 3 花椒采摘機(jī)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 3 1 國(guó)內(nèi)花椒采摘機(jī)的現(xiàn)狀 采摘設(shè)備的研發(fā)和設(shè)計(jì)是當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)過(guò)程中的一大難題 現(xiàn)今 中國(guó)的 花椒果采摘工具主要依靠人工作業(yè)進(jìn)行采摘 根據(jù)現(xiàn)實(shí)因素由于所需的人力較 多 并且其采摘效率低下 花椒的采摘工作已經(jīng)成為目前我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展關(guān)注的 對(duì)象 國(guó)外有許多關(guān)于機(jī)械化采摘技術(shù)的研究 美國(guó) 西班牙 俄羅斯 意大 利 英國(guó) 德國(guó) 丹麥 匈牙利等國(guó)家的花椒機(jī)械采摘更為普遍 根據(jù)目前現(xiàn) 狀 花椒樹(shù)中存在花椒 葡萄 甜橙 桃 李子 杏 櫻桃 藍(lán)莓 橄欖樹(shù) 核桃 杏仁等 他們采用機(jī)械收集的方法 振動(dòng)法 梳刷法 沖擊法 水力法 半機(jī)械化回收法 但是 花椒收獲的收獲設(shè)備相對(duì)較少 不專業(yè) 根據(jù)資料記載 美國(guó)的綜采機(jī)械化采摘 美國(guó)的花椒采摘的問(wèn)題也較好解 決 意大利生產(chǎn)收獲新鮮花椒的新鮮花椒收割機(jī) 雖然這種花椒收獲機(jī)需要人 工幫助采摘果實(shí) 但考慮花椒運(yùn)輸和包裝的整個(gè)過(guò)程后是機(jī)械化作業(yè) 大大提 高了收獲果實(shí)的效率 還能防止和減少在收獲果實(shí)機(jī)械損傷 除了收割機(jī)之外 還需要引入適合機(jī)械化收割和修剪花椒的控制技術(shù) 例如在法國(guó)和意大利 花 椒的采摘技術(shù)突破 為此他們并且付出了巨大的努力 連續(xù)種植樹(shù)木 樹(shù)木 良好的空氣和光線 舒適的拖拉機(jī)進(jìn)入松散的土壤 施肥 噴灑和收獲 在此 基礎(chǔ)上 法國(guó) Brettiard 研究所開(kāi)發(fā)了高架花椒收獲機(jī) 成功解決了收獲高大花 椒的問(wèn)題 國(guó)際果樹(shù)機(jī)械化經(jīng)驗(yàn)值得深入研究 日本的花椒種植地形與我國(guó)南部地形相似 許多用于丘陵地帶的花椒機(jī)械 不適用 因此 本世紀(jì)初 日本開(kāi)始研究陡坡花椒的機(jī)械化 四國(guó)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站 研制的擺式搖擺機(jī)構(gòu)自行式拾起車輛和行人懸掛系統(tǒng)采用電視攝像機(jī)與無(wú)線電 控制相結(jié)合的方式 踏步寬重心低 因此 采用局部攀爬能力來(lái)扭轉(zhuǎn)車輪的車 體 因此在旋轉(zhuǎn)能力上 采用了旋轉(zhuǎn)懸掛機(jī)構(gòu) 使身體擺動(dòng)小 步行穩(wěn)定 適 合在斜坡地區(qū)使用 目前 外國(guó)回收研究是以收藏家為基礎(chǔ)的 20 世紀(jì) 70 年代后期 隨著計(jì) 算機(jī)和自動(dòng)化控制技術(shù)的飛速發(fā)展 美國(guó)首先開(kāi)始研究各種農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)人 超過(guò) 20 年的科研和實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn) 因?yàn)樵诿绹?guó)的第一次選舉當(dāng)局在 1983 年日本成立 已經(jīng)確立 美國(guó) 法國(guó) 荷蘭 英國(guó) 西班牙等國(guó)的發(fā)達(dá)國(guó)家代表的無(wú)數(shù)次實(shí) 驗(yàn)成功采摘機(jī)機(jī)人 如花椒 花椒采摘機(jī)機(jī)人拿起主要機(jī)機(jī)人末端執(zhí)行機(jī) 視 覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)和移動(dòng)設(shè)備 諸如四個(gè)主要組成部分 在 80 年代中期 京都大學(xué)創(chuàng) 建五個(gè)自由度關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)人 但機(jī)機(jī)人工作區(qū)不包括機(jī)機(jī)人的所有位置和操作 的結(jié)果 可操作性低 同時(shí) 韓國(guó)科學(xué)家研制出一種采用極坐標(biāo)機(jī)機(jī)人的花椒 采摘機(jī) 可以上下移動(dòng)螺桿連接 上下 3 米的工作空間移動(dòng) 20 世紀(jì) 90 年代 日本的山形大學(xué)設(shè)計(jì)了一種機(jī)機(jī)人 可以在 7 度番茄采摘機(jī)上采摘指定的姿勢(shì) 自由度越高 手部運(yùn)動(dòng)越復(fù)雜和靈活 總之 國(guó)外花椒采摘設(shè)備的研究主要集中在新鮮花椒的收獲上 側(cè)重于廣 泛的市場(chǎng)化研發(fā)和采摘技術(shù) 他們不僅強(qiáng)調(diào)機(jī)械必須符合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè) 園藝 藝 術(shù)的要求 而且從生物學(xué)角度看 加強(qiáng)科研 加強(qiáng)農(nóng)業(yè) 園藝 藝術(shù) 開(kāi)發(fā)新 品種 新農(nóng)業(yè) 園藝 藝術(shù)是有利于機(jī)械化機(jī)械化創(chuàng)造條件 這增加了花椒的 機(jī)械化收獲 據(jù)國(guó)家調(diào)查數(shù)據(jù)顯示 中國(guó)的花椒采摘設(shè)備只停留在人工采摘 花椒采摘 設(shè)備仍然是非常小的 我國(guó)的采摘花椒只有幾種 機(jī)械化設(shè)備的大量使用是低 的 只有少數(shù)半自動(dòng)機(jī)機(jī)被使用 例如 移動(dòng)梯子采用人工剪刀收獲花椒 可 伸縮的高分支拿起這臺(tái)改進(jìn)的機(jī)機(jī) 徒手采摘等方法雖然這些機(jī)機(jī)在某種程度 上提高了生產(chǎn)效率 但卻提高了采果的質(zhì)量 但是 花椒采摘大面積或不能滿 足要求 如結(jié)果花椒果實(shí)的數(shù)量 花椒是在果樹(shù)的不同部分 所以如果你想提 高工作效率要求更高程度的機(jī)械化設(shè)備的必經(jīng)之路 花椒采摘是花椒生產(chǎn)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié) 花椒采收勞動(dòng)強(qiáng)度大 勞動(dòng)強(qiáng) 度大 傳統(tǒng)的手工收割方法每公頃需要數(shù)百工時(shí) 約占花椒生產(chǎn)過(guò)程勞動(dòng)力的 50 目前 我國(guó)花椒的采收主要依靠手工采摘 輔以梯子 撿拾刀等簡(jiǎn)單工 具 我國(guó)花椒收獲機(jī)械的研究還處于起步階段 成熟先進(jìn)的實(shí)用設(shè)備鮮有報(bào)道 隨著各地花椒樹(shù)的大規(guī)模 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 簡(jiǎn)易手工采摘的方式已不能適應(yīng)花椒 等工業(yè)化生產(chǎn)的需要 近年來(lái) 花椒作為調(diào)味食品的收獲還沒(méi)有完全機(jī)械化 這是因?yàn)楣麡?shù)上生 長(zhǎng)的果實(shí)生長(zhǎng)方式不適合機(jī)械化采摘 市場(chǎng)對(duì)商品果實(shí)外觀要求較高 不能有 瘀傷 劃傷等機(jī)械損傷 雖然這種花椒收獲機(jī)需要人工輔助采摘花椒 但是收 獲后采摘花椒的過(guò)程都是機(jī)械化的 可以大大提高花椒收獲的效率 并且可以 避免和減少收獲時(shí)果實(shí)的機(jī)械損傷好 因此 花椒的機(jī)械化一直是國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn) 根據(jù)采摘原理 采摘機(jī)械主 要有兩大類 一是氣動(dòng)式振動(dòng)收獲機(jī) 另一個(gè)是機(jī)械剪切收割機(jī) 機(jī)械式振動(dòng)收 割機(jī)可以分為機(jī)械式收割機(jī)和機(jī)械式收割機(jī)兩種 圖 1 2 YD 1500 型花椒采摘機(jī) 1 4 本文的主要內(nèi)容 本文以花椒采摘機(jī)的動(dòng)力和收集機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象 具體研究目前市場(chǎng)上花 椒采摘機(jī)上動(dòng)力機(jī)構(gòu)與收集機(jī)構(gòu)分析 論文通過(guò)對(duì)目前公開(kāi)的花椒采摘機(jī)設(shè)計(jì) 方法的研究 實(shí)現(xiàn)對(duì)花椒采摘機(jī)初步設(shè)計(jì) 具體內(nèi)容如下 第一章 通過(guò)查閱相關(guān)資料和所學(xué)知識(shí)積累 了解了目前花椒采摘機(jī)中采摘 機(jī)構(gòu)與收集系統(tǒng)的相關(guān)方法和方向 第二章 設(shè)計(jì)花椒采摘機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 第三章 關(guān)鍵零部件選型及校核計(jì)算 第四章 總結(jié)及展望 2 花椒采摘器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2 1 引言 本文以花椒采摘器設(shè)計(jì)為例 對(duì)花椒采摘器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 強(qiáng)度計(jì)算 進(jìn)行論述 本章對(duì)花椒采摘器進(jìn)行了方案設(shè)計(jì) 花椒采摘器主要包括剪切結(jié)構(gòu) 力矩 傳輸結(jié)構(gòu) 以及伸縮桿結(jié)構(gòu)等 2 2 花椒采摘器設(shè)計(jì)的基本要求 花椒采摘器設(shè)計(jì)的具體要求如下 1 花椒采摘器應(yīng)當(dāng)有合適的驅(qū)動(dòng)力和剪切力 2 花椒采摘器往復(fù)剪切應(yīng)有一定開(kāi)閉范圍 3 花椒采摘器結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡量緊湊 減少重量 提高夾持效率 4 剪切花椒應(yīng)當(dāng)具有一定的剪切精度 5 花椒采摘器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮通用性和具體特殊要求 本文章的花椒采摘器具體的設(shè)計(jì)參數(shù)如下 1 花椒采摘器采用指頭式夾持結(jié)構(gòu) 采用夾緊 放松動(dòng)作 2 剪切直徑為 1 10 毫米 電源打開(kāi)放松時(shí)抓取最大最大距離為 10 毫米 秒 剪切的速度為 100 毫米 次 3 采摘花椒能力預(yù)計(jì) 20kg h 根據(jù)以上具體設(shè)計(jì)要求如上 對(duì)花椒夾持結(jié)構(gòu)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì) 2 3 花椒采摘器方案設(shè)計(jì) 花椒采摘器主要包含了剪切結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)以及力距傳輸結(jié)構(gòu)等 其中剪 切結(jié)構(gòu)主要用于對(duì)機(jī)械零部件的對(duì)花椒枝干的剪切 主要?jiǎng)幼鳛閵A緊 松開(kāi) 伸 縮結(jié)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)剪切結(jié)構(gòu)的伸縮 實(shí)現(xiàn)花椒采摘器的伸縮 力距傳輸結(jié)構(gòu) 用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)花椒采摘器的動(dòng)力包含兩個(gè)方向 夾緊方向和松開(kāi)方向 因此力 矩傳輸結(jié)構(gòu)包含了兩個(gè)位移裝置前后移動(dòng) 采用往復(fù)剪切裝置 如圖 1 1 所示 圖 1 1 花椒采摘機(jī) 收集裝置的設(shè)計(jì) 由于花椒采摘下來(lái)顆粒較小 掉落在地上將很難全部回收 需要設(shè)計(jì)收集 裝置 根據(jù)花椒樹(shù)枝干 設(shè)計(jì)網(wǎng)狀兜 將收集網(wǎng)包圍在花椒樹(shù)枝下 剪落得花 椒將落入網(wǎng)內(nèi) 通過(guò)收集器收集 示意圖 1 2 如下 圖 1 2 收集裝置 2 4 本章小結(jié) 本章主要對(duì)花椒采摘器方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹 花椒采摘器主要包含了伸縮 結(jié)構(gòu) 力距傳輸結(jié)構(gòu) 剪切結(jié)構(gòu) 收集裝置等 本章主要介紹了方案 同時(shí)繪 制了花椒采摘器的裝配圖以及部分零件圖 收集裝置 3 花椒采摘器各結(jié)構(gòu)原理 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和搜集的資料確定花椒采摘器設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要包括 剪 切結(jié)構(gòu) 力矩傳輸結(jié)構(gòu) 以及伸縮桿結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)如圖 2 1 圖 2 1 花椒采摘器結(jié)構(gòu)圖 3 1 花椒采摘器工作原理 花椒采摘器工作原理是力距傳輸結(jié)構(gòu) 通過(guò)改變鋸齒前后伸縮量控制機(jī)械 手工作 前后伸縮一個(gè)固定鋸齒 一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)鋸齒 通過(guò)偏心輪機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn) 上部鋸齒往復(fù)運(yùn)動(dòng) 在其后部有旋轉(zhuǎn)伸縮機(jī)構(gòu)滿足不同位置花椒的采摘 鋸齒 在往復(fù)運(yùn)動(dòng)下完成花椒枝干的切割 此時(shí)一個(gè)外力將花椒與支桿分離 從而花 椒掉落 花椒子在采摘器上 最后通過(guò)自由落體將花椒采摘器上的花椒倒入收 集裝置 從而完成一個(gè)花椒收獲 動(dòng)力輸出是人根據(jù)花椒園實(shí)際情況 對(duì)花椒 的強(qiáng)度具體情況量力而為 采摘時(shí)盡量減少對(duì)花椒和樹(shù)枝的損傷 收集裝置需 要提前固定在花椒樹(shù)干下方 可有效防止花椒掉落在地上 通過(guò)圓面 花椒可 順利掉入收集裝置 3 2 力矩傳輸結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其構(gòu)思設(shè)計(jì)出了花椒采摘器夾緊機(jī)構(gòu) 運(yùn)用三維軟件繪制 出圖紙如下圖 2 1 1 2 6 5 4 3 圖 2 2 花椒采摘器機(jī)械手部示意圖 1 下方固定鋸齒 2 上方往復(fù)鋸齒 3 偏心輪 4 電機(jī) 5 電池 6 旋轉(zhuǎn)伸縮機(jī)構(gòu) 2 工作原理 花椒采摘器機(jī)械手在采摘中起到重要作用 當(dāng) 2 上方往復(fù)鋸 齒受到 3 偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶來(lái)往復(fù)力產(chǎn)生剪切力 當(dāng)花椒枝干在 1 下方固定鋸齒 與 2 上方往復(fù)鋸齒的剪切力時(shí)與樹(shù)干斷開(kāi)完成切割 時(shí)較快的將花椒切下 5 為電池可使花椒采摘機(jī)移動(dòng)使用此 6 旋轉(zhuǎn)伸縮機(jī)構(gòu)可采摘不同位置的花椒 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其構(gòu)思設(shè)計(jì)出了花椒采摘機(jī)的剪切機(jī)構(gòu) 運(yùn)用三維軟件繪 制出圖紙如下圖 2 2 1 偏心輪旋轉(zhuǎn)套 2 往復(fù)桿 3 固定刀鋸 4 往復(fù)刀鋸 工作原理 當(dāng)需要采摘花椒時(shí) 采摘機(jī)此時(shí)由于 1 偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) 2 往復(fù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理受 力 3 4 刀鋸開(kāi)始夾緊 1 2 3 4 3 3 伸縮桿結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其構(gòu)思設(shè)計(jì)出了花椒采摘器夾緊機(jī)構(gòu) 運(yùn)用三維軟件繪制 出圖紙如下圖 2 3 1 旋轉(zhuǎn)軸 2 旋轉(zhuǎn)桿 3 伸長(zhǎng)手柄 工作原理 當(dāng)需要伸長(zhǎng)或縮短時(shí)將 3 伸長(zhǎng)手柄左右旋轉(zhuǎn)即可 當(dāng)需要伸長(zhǎng)時(shí)將 3 伸長(zhǎng) 手 柄先后拉動(dòng) 完成伸長(zhǎng) 收縮相反 2 3 1 3 4 材料分析及選擇 機(jī)身的材料 考慮加工量及材料的輕量化 外殼采用 pvc 高分子材料制作 質(zhì)量輕 強(qiáng)度高 刀鋸機(jī)構(gòu)采用不銹鋼 304 防銹 采摘后對(duì)人體無(wú)害 可承 受較大的力 有一定的剛度 軸及其偏心輪軸采用 45 由于轉(zhuǎn)動(dòng)受到較大的 扭力 軸 偏心輪軸 軸套均采用 45 鋼淬火回火 伸縮機(jī)構(gòu)采用 pvc 高分子制 作而成 最大程度減輕采摘機(jī)自身重量 收集裝置采用可使用級(jí)別尼倫材質(zhì)制作 成本低 制作方便 對(duì)人體無(wú)害 3 5 電動(dòng)機(jī)的選擇 花椒采摘機(jī)采用直流電電機(jī) 其工作條件 連續(xù)單向轉(zhuǎn)動(dòng) 載荷較平穩(wěn) 室外工作 粉塵大 工作環(huán)境最高溫度 40 因?yàn)樾D(zhuǎn)盤(pán)只有一種工作轉(zhuǎn)速 則從電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到結(jié)束的運(yùn)動(dòng)路線為定比傳動(dòng) 其總的傳動(dòng)比可利用帶傳動(dòng) 構(gòu)機(jī)減速后取得 偏心輪的轉(zhuǎn)速度不能太高 因?yàn)榈朵彽耐鶑?fù)速度太快將不能 將花椒枝干夾斷 摩擦產(chǎn)生的熱量使得刀鋸?fù)嘶鹗テ滗h利度 易引起待加工 花椒變性 減短機(jī)器的使用壽命并且會(huì)影響剪切花椒的質(zhì)量 在本機(jī)選用 3000r min 傳動(dòng)比 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速除以從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的值 它們分度圓直徑的倒數(shù)的 比值 電機(jī)為整個(gè)機(jī)器傳輸動(dòng)力 必須選擇適當(dāng)功率和速度的電機(jī) 以確保設(shè)計(jì) 符合要求 在選擇電機(jī)之前 確定船體的參數(shù) 以估算整個(gè)系統(tǒng)所需的功率 在回顧相關(guān)文獻(xiàn)并參考過(guò)去設(shè)計(jì)的同類產(chǎn)品的參數(shù)后 初步選定參數(shù)如表 1 1 表 1 1 脫殼輥相關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 代號(hào) 參數(shù)值 偏心輪直徑 60mm 偏心輪轉(zhuǎn)速 3000 刀鋸最大間隙 10mm 根據(jù)花椒采摘機(jī)的工作產(chǎn)能 及安全因素考慮設(shè)計(jì) 根據(jù)查閱計(jì)算公式計(jì) 算如下 N 75W WG G 花椒采摘機(jī)的采摘能力 20kg h W 將花椒采摘下所用能量 其值與刀鋸?fù)鶑?fù)次數(shù)有關(guān) d 小則 w 大 當(dāng) d 6mm 取 w 0 075kw h kg 查 B5p 75 傳動(dòng)效率 取 0 75 表 1 2 主電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 額 定功率 轉(zhuǎn)速 電流 效 率 功率 因數(shù) cos 775 0 0 75 3000 12 84 0 73 最大轉(zhuǎn)矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 堵轉(zhuǎn)電流額 定 電 流 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動(dòng)量 GD2 2 重 量 2 0 2 0 6 0 0 75 3 11 8 所以根據(jù) N 75w n 3000r min 查 B1 表 10 4 1 選用 775 再查 B1 表 10 4 2 得 775 電機(jī)的結(jié)構(gòu) 如圖 3 1 圖 3 1 直流電機(jī) 第 4 章 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算及校核 4 1 偏心輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 在設(shè)計(jì)偏心輪時(shí) 不僅要保證從動(dòng)件能夠按給定要求實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 還應(yīng)該保證偏心輪機(jī)構(gòu)具有合理的結(jié)構(gòu)尺寸和良好的運(yùn)動(dòng) 力學(xué)性能 對(duì)于基 圓半徑 偏距和滾子半徑等基本尺寸 在進(jìn)行偏心輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)之前都是 事先給定的 如果這些基本參數(shù)選擇不當(dāng) 就會(huì)存在偏心輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是否合 理 運(yùn)動(dòng)是否失真以及受力狀況是否良好等問(wèn)題 因此 本節(jié)主要討論有關(guān)偏 心輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)問(wèn)題 為正確 合理選擇這些基本參數(shù)提供一定的理 論依據(jù) 4 1 1 偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角 偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指不計(jì)摩擦?xí)r 偏心輪與從動(dòng)件在某瞬時(shí)接觸 點(diǎn)處的公法線方向與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向之間所夾的銳角 常用 表示 壓力角是 衡量偏心輪機(jī)構(gòu)受力情況好壞的一個(gè)重要參數(shù) 是偏心輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù) 1 直動(dòng)從動(dòng)件偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角 如圖所示為直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角示意圖 其中下圖為尖底 從動(dòng)件的壓力角示意圖 圖為平底從動(dòng)件的壓力角示意圖 現(xiàn)以滾子從動(dòng)件偏 心輪機(jī)構(gòu)為例 來(lái)說(shuō)明直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形偏心輪機(jī)構(gòu)壓力角的計(jì)算方法 根據(jù)圖 6 30 中的幾何關(guān)系 可得壓力角的表達(dá)為 圖直動(dòng)從動(dòng)件的壓力角圖偏置直動(dòng)從動(dòng)件的壓力角 由三心定理 P 點(diǎn)為瞬心 由從動(dòng)件速度公 OPv dsv 式 dsv 式中 號(hào)與從動(dòng)件的偏置方向有關(guān) 圖 6 30 所示應(yīng)該取 號(hào) 反之 如果從動(dòng)件導(dǎo)路位于偏心輪回轉(zhuǎn)中心 O 的左側(cè) 則應(yīng)該取 號(hào) 顯 然 這種情況屬于從動(dòng)件的偏置方向選擇不合理 因?yàn)樵龃罅似妮啓C(jī)構(gòu)的壓 力角 降低了機(jī)械效率 甚至可能會(huì)導(dǎo)致偏心輪機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖 因此 正確選 擇從動(dòng)件的偏置方向有利于減小機(jī)構(gòu)的壓力角 此外 壓力角還與偏心輪的基 圓半徑和偏距等有關(guān) 當(dāng) v s 一定時(shí) 若偏心輪基圓半徑增大 則壓力 角 將減小 但機(jī)構(gòu)尺寸隨之增大 若偏心輪基圓半徑減小 壓力角 將增 大 機(jī)構(gòu)的受力情況變差 當(dāng)偏距 e 0 時(shí) 代入式 6 34 即可得到對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形偏心輪機(jī)構(gòu) 的壓力角計(jì)算公式 dtan0020 srv sers 對(duì)于直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形偏心輪機(jī)構(gòu) 根據(jù)圖中的幾何關(guān)系 其壓力 角為 90 式中 為從動(dòng)件的平底與導(dǎo)路中心線的夾角 其值為一常數(shù) 顯然 平 底直動(dòng)從動(dòng)件偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角為常數(shù) 機(jī)構(gòu)的受力方向不變 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性 好 如果從動(dòng)件的平底與導(dǎo)路中心軸線之間的夾角 90 則壓力角 0 3 偏心輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角 偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑 偏距和滾子半徑等基本尺寸有直接的關(guān) 系 而且這些參數(shù)之間往往是互相制約的 以直動(dòng)滾子從動(dòng)件偏心輪機(jī)構(gòu)為例 在其他參數(shù)不變的情況下 增大偏心輪的基圓半徑可以獲得較小的壓力角 從 而可以改善機(jī)構(gòu)的受力狀況 但缺點(diǎn)是偏心輪尺寸增大 反之 減小偏心輪的 基圓半徑雖然可以獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu) 但同時(shí)又使偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角增大 壓力角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致偏心輪機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖而無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn) 而且當(dāng)壓力角增大到接近 某一極限值時(shí) 即使機(jī)構(gòu)尚未發(fā)生自鎖 也會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力急劇增大 發(fā)生輪廓 嚴(yán)重磨損和效率迅速降低的情況 因此為了使偏心輪機(jī)構(gòu)能夠正常工作并具有 較高的傳動(dòng)效率 設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)偏心輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角加以限制 使其小于 許用壓力角 即 max0 由高等數(shù)學(xué)的知識(shí)可知 曲率半徑的計(jì)算公式為 1 2 3y 式中 代人式 6 41 并整理得 dx 選擇所允許的最小曲率半徑 min 與平底從動(dòng)件盤(pán)形偏心輪的廓線方程 聯(lián)立求解 可得 2minb dsr 經(jīng)驗(yàn)公式 rb 2rH rH 為偏心輪軸孔的半徑 2 平底長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 如圖 6 33 所示 在平底從動(dòng)件盤(pán)形偏心輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 應(yīng)能保 證從動(dòng)件的平底在任意時(shí)刻均與偏心輪接觸 因此平底的長(zhǎng)度 l 應(yīng)滿足以下條 件 式中 l 為附加長(zhǎng)度 由具體的結(jié)構(gòu)而定 一般取 l 5 7 mm 4 偏距的設(shè)計(jì) 從動(dòng)件的偏置方向可直接影響偏心輪機(jī)構(gòu)壓力角的大小 因此在選擇 從動(dòng)件的偏置方向時(shí)需要遵循的原則是 盡可能域小偏心輪機(jī)構(gòu)在推程階段的 壓力角 其偏置的距離 即偏距 e 可按下式計(jì)算 一般情況下 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的最大值發(fā)生在偏心輪機(jī)構(gòu)壓力角最大的位 置 則式 6 44 可改寫(xiě)為 由于壓力角為銳角 故有 vmax e 0 由式 6 45 可知 增大偏距 有利于減小偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角 但偏 距的增加也有限度 其最大值應(yīng)滿足以下條件 設(shè)計(jì)偏置式偏心輪機(jī)構(gòu)時(shí) 其從動(dòng)件偏置方向的確定原則是 從動(dòng)件 應(yīng)置于使該偏心輪機(jī)構(gòu)的壓力角減小的位置 綜上所述 在進(jìn)行偏心輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)時(shí) 由于各參數(shù)之間是 互相制約的 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該綜合考慮各種因素 使其綜合性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求 4 2 伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 4 2 1 伸縮臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需滿足以下要求 1 功能性的要求 伸縮臂在設(shè)計(jì)過(guò)程中動(dòng)作要靈活平穩(wěn) 定位要準(zhǔn)確 工作動(dòng)作要協(xié)調(diào) 2 適應(yīng)性的要求 為了方便機(jī)械手的調(diào)整 能夠適應(yīng)不同大小工件的要求 需要設(shè)計(jì)出可以 調(diào)試調(diào)整的定位機(jī)構(gòu) 需要滿足工作平穩(wěn) 動(dòng)作快捷 定位準(zhǔn)確的要求 3 壽命的要求 產(chǎn)品的壽命是指產(chǎn)品在正常使用過(guò)程中因?yàn)槟Σ聊p等正常損耗使得產(chǎn)品 性能下降在允許的范圍內(nèi)且不需要大修的連續(xù)的工作期限 設(shè)計(jì)中要考慮采取減少摩擦和磨損的措施 如 選擇耐磨材料 采取潤(rùn)滑 措施 合理設(shè)計(jì)零件的形面等 因各零部件難以設(shè)計(jì)成相等壽命 所以易磨損 的零件要便于更換 4 經(jīng)濟(jì)的要求 經(jīng)濟(jì)性包含兩方面內(nèi)容 一個(gè)是設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性 另一個(gè)是使用的經(jīng)濟(jì) 性 需要盡量減小制造過(guò)程和使用過(guò)程中的成本費(fèi)用 5 安全保護(hù)和自動(dòng)報(bào)警的要求 按照規(guī)范性要求 設(shè)備需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施 從而確保操作人員的人 身安全 這是任何設(shè)計(jì)都必須要考慮的 也是必不可少的 在設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中 需要考慮設(shè)備因?yàn)楣收显斐晒ぷ魍蝗恢袛?比如說(shuō)機(jī)構(gòu)卡死 夾緊蘋(píng)果不到位 置 蘋(píng)果采摘器設(shè)備需要設(shè)置安全報(bào)警裝置 伸縮臂的設(shè)計(jì)參數(shù)如下 1 伸縮長(zhǎng)度 200mm 2 單方向伸縮時(shí)間 1 5 2 5S 3 定位誤差 要有定位措施 定位誤差小于 2mm 伸縮前后圖 4 2 2 伸縮軸校核計(jì)算 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行校核 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 3950 2TTPnWd 式中 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 單位 paM T 軸所受的扭矩 單位 mN 軸的抗扭截面系數(shù) 單位 3 軸的轉(zhuǎn)速 單位為n inr P 軸傳遞的功率 單位 KW d 計(jì)算截面處軸的直徑 單位為 mm 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 單位為T(mén) paM 由上式可得軸的直徑 333 2 095 2 095nPdTnT 其中 則 n 1398i 127 6n 電 機(jī) i電 機(jī) mir P 0 55 0 96 0 528p A鏈 條電 機(jī) KW 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 15 3 得 45 軸的材料為 45 鋼T paM 則 20mm 33950 28 419d 取 35mmmin 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 圖 3 1 軸受力圖 1 根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸作出軸的簡(jiǎn)圖 由 0AM 得 155 63N 12457 63108BFab A 0M 得 a b 01A F 2457 631028bNa 2 a 簡(jiǎn)力圖 圖 3 2 簡(jiǎn)力圖 彎矩 mNFaMA 104962348mx 彎矩圖 圖 3 3 彎矩圖 扭矩 mNT 96 100鏈 C 扭矩圖 圖 3 41 扭矩圖 3 校核軸的強(qiáng)度 221 caMTW 式中 為軸的計(jì)算應(yīng)力 單位為 為軸所受的彎矩 單位為c paM 為軸所受的扭矩 單位為 為軸的抗彎截面系數(shù) 單位為mN TmN W 為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力31 32223 3510 35 64 dbtWm 取 1 60 合格ca 22221 10496407 35 MT 3 3 旋轉(zhuǎn)軸螺紋及螺母計(jì)算 1 耐磨性計(jì)算 耐磨性的計(jì)算直觀重要 耐磨性的性能要求可以很多基本的設(shè)計(jì)尺寸 特 別是梯形絲桿的直徑要求和配套的螺母長(zhǎng)度 梯形絲杠的傳動(dòng)的磨損性主要和 在其螺紋面上承受的力和速度的不同來(lái)決定 之外還有自身的光潔度和有沒(méi)有 加潤(rùn)滑油等方面有影響 通常情況下用于制造螺母的材料會(huì)比絲桿的材料要軟 一點(diǎn) 因?yàn)槁菽父帽容^方便 故計(jì)算主要磨損在螺母的牙上發(fā)生 其計(jì)算耐 磨性主要是針對(duì)螺母的螺紋面上 的壓力 p 使其小于材料的許用壓力 p 3 1 2PhHdFz 式中 為螺紋的工作高度 單位為 mm 梯形和矩形螺紋 Ph5 0 為螺紋副材料的許用應(yīng)力 單位為 MPa 可見(jiàn) 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 8 11 為螺紋牙型系數(shù) 梯形螺紋 8 0 為螺母高徑比 整體螺母取 部分式螺 2 dH 5 2 1 母取 5 3 2 由上式可推導(dǎo)螺紋中經(jīng)的設(shè)計(jì)公式為 3 2 2pFd 現(xiàn)螺桿材料選取 45 號(hào)鋼 螺母材料選為青銅 查教材可得MPas30 其許用壓強(qiáng) 根據(jù)先設(shè)計(jì)的 X 軸傳動(dòng)系統(tǒng) 保守估計(jì)可得其 X 軸傳MPa15 動(dòng)中所承受的 F 為 1000N 所以得 mpd46 315 208 2 2 按照螺桿壓強(qiáng)粗選內(nèi)徑 根據(jù)第四強(qiáng)度理論 其中近似的認(rèn)為 則 5 0 3 3 SAFsca 3 1 32 式中 A 為危險(xiǎn)段截面面積 且 S 為安全系數(shù) 取 5 4 21d 所以 mSFd 5 30 543 141 3 確定螺桿 根據(jù) 2 和 3 的計(jì)算結(jié)果可得 d 取 24mm d2 取 21 5mm P 5mm 螺母高度 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 3 4 2dH 把已知數(shù)據(jù)代入得 取 31mmm1 305 412 H 螺母的螺紋工作圈數(shù) 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 3 5 PHz 把已知數(shù)據(jù)代入得 所以 z 取 7 圈2 6531z 螺紋牙的工作高度 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 h 0 5P 3 6 把已知數(shù)據(jù)代入得 m5 20 5Ph 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 的校核式 3 7 phzdFp 2 滿足條件 pMPa 85 0715 20 14 3332 4 螺桿強(qiáng)度 螺桿工作時(shí) 螺桿承受軸向壓力 F 和扭矩 T 的作用 應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論 對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核 強(qiáng)度計(jì)算方法參閱 機(jī)械設(shè)計(jì) 公式 3 8 23121ca 64 dTdF 式中 為螺桿材料的許用應(yīng)力 MPa F 為螺桿受的軸向壓力 d1 為螺桿螺紋小徑 螺桿材料的許用應(yīng)力 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 3 9 5 3s 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 45 鋼 355MPa s MPass 75 84 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 5 1 8 d1 18 5mm 由于只受到受軸向壓力 F 作用 把已知的數(shù)據(jù)代入公式 3 7 原式變?yōu)?MPaPa75 889 105 184 32 23ca 滿足強(qiáng)度要求 5 穩(wěn)性的計(jì)算 細(xì)長(zhǎng)的軸工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn) 為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算 螺桿的穩(wěn)定性 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 螺桿的穩(wěn)定性需要滿足公式 Ss FScsr 3 10 式中 Ssc 為螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù) Fcr 為螺桿的臨界載荷 F 為螺桿受的軸向壓力 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 臨界載荷的計(jì)算公式為 3 11 2crl EIF 式中 E 為螺桿材料的拉壓彈簧模量 E 2 06 105MPa I 為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性距 我們?cè)O(shè)計(jì)調(diào)節(jié)高度為 H 1745mm 螺桿危險(xiǎn)剖面的慣性半徑 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 3 12 AIi 把已知條件代入得 mdIi 375 421 螺桿的工作長(zhǎng)度 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 3 13 dHl5 12 把已知條件代入得 ml 5 1796245 3174 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 螺桿的長(zhǎng)度系數(shù) 取 0 75 兩端不完全固定 螺桿的柔度 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 3 14 ils 把已知條件代入得 67 25037 5190 ils 因?yàn)?所以螺桿危險(xiǎn)截面的慣性距 I 為 s 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性距 I 的計(jì)算公式為 3 15 641 dI 把已知條件代入得 mm494 5764 1836 41 dI 螺桿的臨界載荷 Fcr 為 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式為 3 16 2crl EIF 把已知條件代入得 64295 1796 04 3l 222cr I 穩(wěn)定性計(jì)算 把已知條件代入公式 3 9 得 43 169rFScs 對(duì)于傳力螺桿 起重螺桿 Ss 3 5 5 0 所以符合螺桿的穩(wěn)定性條件 Ssc Ss 6 螺母的基本參數(shù)的初算 螺母外徑 D3 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 3 17 D 8 1 3 已知 D 24 5 所以 取 40mmm2 395 46 6 3 3D 螺母凸緣外徑 D4 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 3 18 34 1 D 已知 D 24 5 所以 取 62mmm5640 34 4D 所以為 11mmHa1 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞 一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿 故只需校 核螺母螺紋牙的強(qiáng)度 螺母材料選用青銅 7 螺紋牙強(qiáng)度 梯形螺紋的螺紋牙根部寬度 mPb95 136 05 青銅螺母的 MPa4 剪切強(qiáng)度計(jì)算公式為 3 19 DbzF 已知 內(nèi)螺紋大徑 D 24 5mm z 7 原式變?yōu)?N10 所以滿足條件 MPaz 95 07195 24 3033 7 螺母體強(qiáng)度 螺母材料的許用拉伸應(yīng)力 可取 選取 Pab8 49 2 38 0 41 5MPa 螺母外徑 校核 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其要求公式為 3 20 23 584 DFD 把已知數(shù)據(jù)代入 得 m4 2105 24105 4 3 8 2 584 3623 所以 取 40mm 滿足要求 3D 螺母材料的許用擠壓應(yīng)力 MPabp 8056 1 7 51 螺母凸緣與底座接觸表面的擠壓強(qiáng)度 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 其計(jì)算公式 為 3 21 423DFp 把已知條件代入 得 pp MPaDF 57 01410624 3 4 23232 所以滿足條件 3 4 鍵的選擇與設(shè)計(jì) 3 4 1 鍵的類型及選擇 鍵作為機(jī)械設(shè)計(jì)中一個(gè)必不可少的零件 起到著很多的作用 鍵是一 種機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件 主要用來(lái)固定軸與軸之間的傳遞轉(zhuǎn)矩 起到一個(gè)很好的固定作 用 鍵的種類有很多 根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇適合的鍵 一般情況下 選擇圓頭平 鍵 可以很好的解決設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 鍵還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸 向滑動(dòng)的導(dǎo)向 鍵的主要尺寸為其截面尺寸和長(zhǎng)度 根據(jù)軸的直徑和鍵槽的加 工方法 在這里選擇圓頭普通平鍵連接 鍵的尺寸選擇 由 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 手冊(cè)查得鍵的截面尺寸為 寬度 b 2mm 高度12p h 5mm 根據(jù)鍵的截面尺寸 取鍵長(zhǎng) L 5mm 比輪轂寬度小些 校核鍵連接的強(qiáng)度 鍵 軸和輪轂都是鋼 由表 6 2 查得許用擠壓應(yīng)力 取其 Mpap2 1 平均值 鍵的工作長(zhǎng)度 接觸高度 Mpa1 mbLl42 6 由式 6 1 得mhk5 2 05 NnPT 2 66 109 1503 90 9 MpapaMkldp 1 2 756289 所以安全 鍵的標(biāo)記為 鍵 GB T 1286 20035 3 3 5 影響 采摘 能力的主要因素 1 設(shè)備的移動(dòng)過(guò)程浪費(fèi)的時(shí)間中生產(chǎn)效率會(huì)有比較大的影響 轉(zhuǎn)換采摘花椒樹(shù) 越快生產(chǎn)效率也高 轉(zhuǎn)換采摘 其生產(chǎn)能力越弱 2 由于花椒在樹(shù)上的位置相對(duì)分散 人在樹(shù)底下視野受限 影響采摘效率 3 當(dāng)花椒摘下 需要將刀鋸換位置進(jìn)行下一處采摘 對(duì)采摘能力影響較大 第四章 總結(jié)與展望 4 1 總結(jié) 在導(dǎo)師的細(xì)心指導(dǎo)下 本文以花椒采摘機(jī)為研究對(duì)象 利用 Solid Works 進(jìn)行參數(shù)化二次開(kāi)發(fā) 完成花椒采摘機(jī)的三維建模 并且對(duì)其靜強(qiáng)度 靜剛度 等近態(tài)特性進(jìn)行了分析 研究了刀鋸的厚度對(duì)采摘機(jī)的靜強(qiáng)度和靜剛度的影響 本論文的研究工作從理論設(shè)計(jì)和工程實(shí)際兩方面出發(fā) 對(duì)花椒采摘機(jī)支架的金 屬結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì) 花椒采摘機(jī)對(duì)農(nóng)民采摘花椒工作效率將有很大的影響 本文以花椒采摘 機(jī)在采摘領(lǐng)域研究為基礎(chǔ) 通過(guò)查閱文獻(xiàn) 利用自己的相關(guān)專業(yè)知識(shí) 詳細(xì)闡 述了相關(guān)基本理論知識(shí) 設(shè)計(jì)了適合修造領(lǐng)域的便捷起重設(shè)備 研究了花椒采摘對(duì)花椒采摘機(jī)機(jī)的需求 明確了花椒采摘機(jī)機(jī)的使用環(huán)境 作用 對(duì)架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的工藝分析 對(duì)花椒采摘機(jī)機(jī)做了以下二個(gè)方面的分 析和設(shè)計(jì)工作 以快捷安全為著手點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì) 并進(jìn)行分析計(jì)算 以實(shí)用方便為目的 并進(jìn)行架構(gòu)及運(yùn)行方案的設(shè)計(jì) 4 2 展望 本文完成了花椒采摘機(jī)機(jī)在田地采摘的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 但受時(shí)間及個(gè)人 能力所限 還有以下幾個(gè)方面有待繼續(xù)深入研究 1 本文只討論了花椒采摘機(jī)機(jī)加結(jié)構(gòu)的的分析設(shè)計(jì) 應(yīng)進(jìn)一步應(yīng)用當(dāng)代花 椒采摘機(jī)機(jī)及效率采摘研究的最新理論進(jìn)行分析 2 本文只對(duì)花椒采摘機(jī)機(jī)實(shí)用進(jìn)行了分析 還可以從更多的方向去探討花 椒采摘機(jī)系統(tǒng)的性能 參考文獻(xiàn) 1 陳秀寧 施高義 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) M 杭州 浙江大學(xué)出版社 2012 7 27 29 2 HOU Wen qi Study of railway steel concrete composite bridges and shear connectors D Changsha School of Civil and Architectural Engineering Central South University 2009 in Chinese 3 ZHANG Ye zhi Comparison of bridge structures of railway through truss composite bridges J Journal of the China Railway Society 2005 27 5 107 110 in Chinese 4 Loewenthal S H Et Al Evaluation of a high performance fixed ratio traction drive Trans Asme 80 C2 DET 38 Apr 1981 5 文懷興 夏田 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第二版 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2011 3 34 38 6 程緒琦 王建華 AutoCAD 2007 標(biāo)準(zhǔn)教程 M 北京 電子工業(yè)出版社 2006 09 7 江洪 江帆等 SolidWorks 機(jī)械設(shè)計(jì)教程 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 8 陳嬋娟 數(shù)控車床設(shè)計(jì) M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 2 68 73 9 黃鶴汀 機(jī)械制造裝備 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 12 78 80 10 陳蔚芳 王宏濤 機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用 M 北京 科學(xué)出版社 2008 24 29 11 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室 機(jī)械制圖 第六版 M 北京 高等教育 出版社 2006 2 21 23 12 蔡厚道 吳偉 數(shù)控機(jī)床構(gòu)造 M 北京 北京理工大學(xué)出版社 2007 2 35 38 13 孔凌嘉 簡(jiǎn)明 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 北京理工大學(xué)出版社 2008 2 66 69 14 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)委員會(huì) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本 連接與緊固 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 3 28 35 15 田培棠 石曉輝 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 2011 1 58 63 16 劉鴻文 材料力學(xué) I 第五版 M 北京 高等教育出版社 2011 1 112 117 17 邵琰 孫汝翼 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) M 上海 科學(xué)技術(shù)出版社 1979 12 18 20 致謝 通過(guò)半學(xué)期的不懈努力 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將接近尾聲 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò) 程中存在許多困難和挑戰(zhàn) 如在 solidworks 軟件中曲面填充實(shí)體時(shí) 由于經(jīng)驗(yàn) 不足和刀鋸設(shè)計(jì)存在問(wèn)題 實(shí)體一直不能填充 耗費(fèi)的時(shí)間也比較多 但所幸 的是在同學(xué)及老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成了實(shí)體的填充 也深知了 solidworks 中的 知識(shí) 直至學(xué)會(huì)對(duì) solidworks 軟件的基本操作 雖說(shuō)過(guò)程比較困難 但結(jié)果是 比較樂(lè)觀的 感謝老師對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的細(xì)心指導(dǎo) 也感謝學(xué)校的指導(dǎo)老師 對(duì) 于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題的解答 也學(xué)到了新的知識(shí)和方法 感謝老 師的指導(dǎo)和付出讓我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 同時(shí) 還得感謝班主任在生活中對(duì)我們的支持和關(guān)心 感謝全體老師對(duì)我 們的默默付出 感謝大學(xué)能給予我們一次與企業(yè)相配合的實(shí)踐機(jī)會(huì) 對(duì)于所學(xué) 知識(shí)的理解更加透徹和深刻 感謝實(shí)習(xí)公司對(duì)于我們實(shí)踐和做畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供 的學(xué)習(xí)環(huán)境和各方面的支持