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目 錄 中文摘要、關(guān)鍵詞. .....................................................................................................................1 英文摘要、關(guān)鍵詞.....................................................................................................................2 第 1 章 緒 論 .....................................................................................................................3 1.1 引 言 ..............................................................................................................................3 1.1.1 湘潭的檳榔文化 .........................................................................................................3 1.1.2 設(shè)計全自動檳榔開邊機(jī)的目的 .................................................................................3 1.1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 .....................................................................................................4 1.2 研究的主要內(nèi)容及意義 .....................................................................................................5 1.2.1 主要研究內(nèi)容及基本要求 .........................................................................................5 1.2.2 本次設(shè)計的意義 .........................................................................................................5 第 2 章 全自動檳榔開邊機(jī)輸送系統(tǒng)的總體方案與分析 .......................................................7 2.1.1 傳輸部分設(shè)計 ..............................................................................................................7 2.1.2 分選機(jī)構(gòu)設(shè)計 ..............................................................................................................8 2.1.3 總結(jié) ..............................................................................................................................9 第 3 章 全自動檳榔開邊輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 .......................................................10 3.1 鏈傳動的設(shè)計計算 ...........................................................................................................10 3.1.1 鏈傳動的特點類型 ...................................................................................................10 3.1.2 鏈傳動的參數(shù)選擇 ..................................................................................................10 3.1.3 鏈條的選擇 ...............................................................................................................11 3.1.4 鏈輪的設(shè)計計算 .......................................................................................................12 3.2 傳動軸的設(shè)計與校核 .......................................................................................................15 3.2.1 傳動軸的設(shè)計 ..........................................................................................................15 3.2.2 傳動軸的校核 ...........................................................................................................17 第 4 章 UG 建模 ..................................................................................................................20 4.1 U G 軟件的介紹 ...............................................................................................................20 4.2 部分零件的建模 ...............................................................................................................21 4.2.1 主動軸的 UG 建模 ...................................................................................................21 4.2.2 鏈輪的 UG 建模 .........................................................................................................22 4.4 檳榔輸送系統(tǒng)的 UG 裝配 ..............................................................................................22 4.5 UG 裝介……………………………………………………………………………….23 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................24 致 謝 ...................................................................................................................................25 1 全自動檳榔切片機(jī)設(shè)計與仿真-檳榔輸送系統(tǒng)的設(shè)計 摘要：本畢業(yè)設(shè)計說明書檳榔切片機(jī)的研究情況，介紹了全自動檳榔切片的結(jié)構(gòu)特點 及工作原理。以前國內(nèi)研究的自動檳榔切片機(jī)存在許多問題，切出的檳榔形狀不規(guī)格， 切片效率低，對工人人身不安全，本設(shè)計通過鏈條傳動送料，凸輪振動把那些形狀不 規(guī)格的檳榔送到刀片下，切出合格的產(chǎn)品，可切圓形片，弧形片，斜片三種不同形狀 的檳榔 ，其切片效果極佳 ，切片厚度均勻，穩(wěn)定性能好 ，切片性質(zhì)可連續(xù)，效率高， 本設(shè)計的檳榔切片機(jī)工作原理比較簡單，本機(jī)通過鏈條上面的板子把多個檳榔送到 V 型糟內(nèi)，再通過凸輪振動，把那些形狀不規(guī)格的擺正再送到刀架下，再通過氣缸推動 刀片連續(xù)的運(yùn)動，把檳榔切成一片一片的。 關(guān)鍵詞：檳榔，開邊，鏈傳動，擺正裝置，UG 建模與仿真。 2 Automatic Betel-nut Squarecut Machine’s Design Abstract: This study on the graduation project instruction of betel nut slice machine, introduced the automatic betel nut slice structure features and how it works. Yiqian domestic research of automatically betel nut slicer exists many problem, cut out of betel nut shape does not specifications, slice efficiency low, on workers personal does not security, this design by chain drive sent material, cam vibration to those shape does not specifications of betel nut sent to blade Xia, cut out qualified of products, can cut round tablets, arc tablets, oblique tablets three species different shape of betel nut, its slice effect very better, slice thickness uniform, stability performance good, slice nature can continuous, efficiency high, this design of betel nut slicer work principle comparison simple, This machine through a chain of betel nut to the v-more above board in the worst, then cam vibrations, shape those specifications under the pendulum are then sent to the head, then through the cylinder to promote the continuous movement of the blade, cut a piece of betel nut Keywords：Betel nuts, open edge, chain, 7 fonts, modeling and simulation of UG 3 第 1 章 緒 論 1.1 引 言 1.1.1 湘潭的檳榔文化 說到檳榔（圖 1-1） ，湘潭人嚼檳榔已有三百余年 的歷史了。湘潭人喜愛嚼檳榔盛極湘潭城鄉(xiāng)，將它視 為生命中不可缺少的因素。有首民謠形象地描述湘潭 人嚼檳榔“越嚼越有勁，這口出來那口進(jìn)” ；湘潭人出 外辦事，必帶上檳榔一包作為見面禮；如果在路上遇 上親朋好友，連忙從口袋掏出檳榔相敬，以示友好； 如果平時客人來家寒暄，也是立即遞上檳榔，然后才 是泡茶款待。至于婚喪喜慶做酒請客之時，則進(jìn)門一 口檳榔一根香煙，離席時還要打發(fā)一包檳榔一包香煙， 以表示濃重的謝意。 檳榔食品在湘潭有著巨大的市場。在 20 世紀(jì) 50 圖 1-1 檳榔 年代初期，湘潭檳榔業(yè)還處在家庭手工作坊制作階段。90 年代中期，隨著改革開放的 深入發(fā)展，湘潭檳榔產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，從以家庭作坊、地攤小賣為特征的檳榔業(yè)，迅速 拓展成為一個擁有相當(dāng)規(guī)模的獨特新興產(chǎn)業(yè)。到了現(xiàn)在，嚼食檳榔在湘潭乃至湖南已 成為全民性的嗜好，檳榔的嚼食已形成了一種特殊的文化景觀。有人用“五步一攤、十 步一鋪”來描述湘潭檳榔銷售的盛況，一點也不為過。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年僅湖南一個 省，檳榔的產(chǎn)值就達(dá)到了 50 億元。 ，因而檳榔也被譽(yù)為“中國的綠箭口香糖” 。隨著長 株潭地區(qū)、湖南省及其周邊地區(qū)人們對食用檳榔的需求量日益增大，其帶來的巨大商 機(jī)和利潤也促使整個檳榔行業(yè)迅猛發(fā)展。 檳榔一直是湘潭的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，目前湘潭市的檳榔消費者占到了全市人口的 40%以 上，截至去年，全市檳榔產(chǎn)品的年銷售額達(dá)到了 6.8 億元，不僅在湖南嚼食成風(fēng)，而且 全國眾多省市包括東南亞國家和地區(qū)在湘潭都有訂單。 1.1.2 設(shè)計全自動檳榔開邊機(jī)的目的 全自動檳榔開邊機(jī)，是檳榔自動化生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，因為加工后檳榔產(chǎn)品的 外形合格與否完全由開邊機(jī)的開邊效果決定，它是整個檳榔加工過程的核心部分。 在指導(dǎo)老師的幫助下，本人在某知名檳榔加工廠進(jìn)行實地考察證實： 4 目前在檳榔生產(chǎn)加工中主要使用的開邊裝置仍然是手持式檳榔開邊機(jī)，自動的切 片機(jī)則應(yīng)用較少。究其原因，主要是手人工開邊裝置依靠人工擺正檳榔，使得開邊后 的兩片檳榔大小形狀保持一致，符合成品要求，但是由于依靠人工擺正和開邊，生產(chǎn) 效率低下，并且整個過程與工人的直接參與檳榔開邊使得其衛(wèi)生狀況存在一定的隱患。 相比于手持式檳榔開邊機(jī)，自動給料檳榔切片機(jī)市場上絕大多數(shù)的自動給料檳榔 開邊機(jī)的擺正效果不理想，有的機(jī)器甚至沒有擺正這個工藝，從而使得開邊后的檳榔 形狀大小不一，成品率低下。 由于還沒有一種理想的檳榔開邊機(jī)產(chǎn)品誕生，故全自動檳榔開邊機(jī)在檳榔生產(chǎn)過 程中的應(yīng)用很少，而檳榔行業(yè)內(nèi)現(xiàn)迫切需要真正能代替人工開邊的機(jī)器來帶動整個檳 榔行業(yè)的全新變革和跨越式發(fā)展。 因此，選擇全自動檳榔開邊機(jī)的設(shè)計與仿真這個課題，不但能夠培養(yǎng)本人自身機(jī) 械設(shè)計制造的專業(yè)能力，更重要的是，該課題的內(nèi)容切合實際，能緊跟市場需求。 1.1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 本人檢索出中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局中所有有關(guān)檳榔開邊機(jī)的專利，如： 專利 ZL92239043.6 手持式檳榔切割機(jī)，專利 ZL91221251.9 檳榔切片機(jī)，專利 ZL00225666.5 一種自動給料檳榔切片機(jī) ，專利 ZL03227399.1 檳榔切片機(jī)，專利 ZL200810031583.9 一字型檳榔加工機(jī)，專利 ZL03227185.9 檳榔切片機(jī)自動給料機(jī)構(gòu)等 等。在對它們進(jìn)行仔細(xì)研究分析得出一個共同的結(jié)論：雖然他們都提出了自己許多獨 特的看法，但都在不同程度上存在各種各樣的問題。 例如一字型檳榔加工機(jī)，雖然該機(jī)器包括了檳榔加工的各個工藝（工藝原則為： 逐個、連續(xù)地對每顆檳榔從投料開始依次切片、除核、點鹵、烘烤，直至成為成品） ， 但它在開邊工藝（由原料由料斗口落入小車，隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動，檳榔進(jìn)入檳榔固定裝 置，被圓刀片均勻切開）并沒有提出檳榔的擺正工藝，無法保證檳榔切片的均與；又 例如檳榔切片機(jī)的給料機(jī)構(gòu)，它的工藝（由馬達(dá)經(jīng)減速機(jī)帶動偏心輪，偏心輪活接連 桿驅(qū)動送料棘輪帶動轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上固接多個給料盤，盤的周邊表面均布圓孔，其孔徑 限納一個檳榔，盤上圓孔轉(zhuǎn)至檳榔原料輸送端口時接納檳榔，再轉(zhuǎn)至切片機(jī)構(gòu)的入料 孔前使檳榔準(zhǔn)確落入而被剖切）也沒有涉及到檳榔的擺正步驟所以也就不能夠保證最 后檳榔切片的均勻。綜合上述我們認(rèn)識到設(shè)計一個成功的全自動檳榔切片機(jī)，我們還 需要不斷地去開拓創(chuàng)新。 5 1.2 研究的主要內(nèi)容及意義 1.2.1 主要研究內(nèi)容及基本要求 研究內(nèi)容 1、檳榔的輸送問題： 包括檳榔擺正及擺正后的平穩(wěn)運(yùn)輸。 2、檳榔的分選問題研究： 如何從一堆無序的檳榔堆中分選出單個的檳榔。 3、檳榔的送料問題： 包括檳榔由橫向向豎向的轉(zhuǎn)變以及準(zhǔn)確送到切割裝置。 基本要求 設(shè)計一臺用于全自動檳榔切片機(jī)的檳榔輸送設(shè)備，要求對無序堆放檳榔進(jìn)行自動分 選、進(jìn)料、傳輸?shù)裙δ埽?1、利用鏈條輸送線實現(xiàn)檳榔的輸送。 2、通過撥片實現(xiàn)檳榔的分選。 3、利用換向?qū)к墝崿F(xiàn)檳榔的送料。 技術(shù)指標(biāo) 1、輸送的時間間隔周期 2s 2、每次送料 8 顆檳榔 3、檳榔出料時為縱向方向 1.2.2 本次設(shè)計的意義 近段時間我國出臺的新《中華人民共和國食品安全法》和《新勞動合同法》使得 檳榔行業(yè)的發(fā)展瓶頸日益凸顯，即：由于檳榔的加工工藝幾乎是 100%完全依靠人工完 成，勞動力的需求量大，屬于勞動密集型生產(chǎn)方式，勞動的監(jiān)督管理困難，手工生產(chǎn) 的效率低下，仍保留著原始加工的簡單化，食品的安全性也存在較大的隱患，這些問 題都嚴(yán)重的影響到了整個檳榔的行業(yè)的健康快速發(fā)展。 6 從目前市場上來看，一條勞動生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成品率高、衛(wèi)生條件優(yōu)良、節(jié)能降 耗理想、占地及勞動力需求少的機(jī)械氣動全自動檳榔加工生產(chǎn)線絕對有著巨大的研發(fā) 意義和廣闊的市場空間。 全自動檳榔開邊機(jī)的設(shè)計符合檳榔行業(yè)在生產(chǎn)工藝領(lǐng)域深化發(fā)展的要求，它在極 大地解放勞動力的同時能夠有效地提高勞動生產(chǎn)率，使檳榔行業(yè)的人力資源得到優(yōu)化， 使整個檳榔行業(yè)全面協(xié)調(diào)而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 因而，全自動檳榔開邊機(jī)的研發(fā)有著巨大的市場和深遠(yuǎn)意義。 7 第 2 章 全自動檳榔開邊機(jī)的總體方案與分析 2.1 檳榔輸送系統(tǒng)的設(shè)計 全自動檳榔切片機(jī)的檳榔輸送設(shè)備，要求對無序堆放檳榔進(jìn)行自動分選、進(jìn)料、傳 輸?shù)裙δ堋? 2.1.1 傳輸部分設(shè)計 輸送線主要是完成其物料的輸送任務(wù)。在環(huán)繞庫房、生產(chǎn)車間和包裝車間的場地， 設(shè)置有由許多皮帶輸送機(jī)、滾筒輸送機(jī)等組成的一條條輸送鏈，經(jīng)首尾連接形成連續(xù) 的輸送線。在物料的入口處和出口處設(shè)有和路徑叉口裝置、升降機(jī)和地面輸送線。這 樣在庫房、生產(chǎn)車間和包裝車間范圍內(nèi)形成了一個既可順暢到達(dá)各個生產(chǎn)位置同時又 是封閉的循環(huán)輸送線系統(tǒng)。所有生產(chǎn)過程中使用的有關(guān)材料、零件、部件和成品的等 物料，都須裝在貼有條形碼的托盤箱里才能進(jìn)入輸送線系統(tǒng)。在生產(chǎn)管理系統(tǒng)發(fā)出的 生產(chǎn)指令的作用下，裝有物料的托盤箱從指定的入口處進(jìn)入輸送線系統(tǒng)。 檳榔輸送設(shè)備輸送線的主要功能是帶動檳榔進(jìn)行直線運(yùn)動，直到輸送到指定位置 （打包機(jī)打包工作區(qū)或轉(zhuǎn)彎區(qū)位） 。根據(jù)這種需求，目前可采用的輸送方法主要有帶式 輸送和鏈?zhǔn)捷斔蛢煞N。 帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)架、輸送皮帶、 皮帶輥筒、張緊裝置、傳動裝置等組成。它可以將物料在一定的輸送線上，從最初的 供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送， 也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流 程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。 帶式輸送機(jī)又稱膠帶輸送機(jī)，俗稱"皮帶輸送機(jī)" 。目前輸送帶除了橡膠帶外，還 有其他材料的輸送帶（如 pvc、PU、特氟龍、尼龍帶等） 。 帶式輸送機(jī)由驅(qū)動裝置拉 緊輸送帶，中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料 或成件品。帶式輸送機(jī)可以用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸，使用非常方便，廣泛應(yīng)用于現(xiàn) 代化的各種工業(yè)企業(yè)中，如：礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場及選 礦廠中。由于帶式輸送線不能承載質(zhì)量較大的物體進(jìn)行輸送，因此不符合磚塊輸送的 工作條件。 鏈?zhǔn)捷斔途€是利用鏈條牽引、承載，或由鏈條上安裝的板條、金屬網(wǎng)帶、輥道等 承載物料的輸送機(jī)。根據(jù)鏈條上安裝的承載面的不同，可分：鏈條式/鏈板式/ 鏈網(wǎng)式/ 板條式/鏈斗式/托盤式/臺車式，此外，也常與其他輸送機(jī)、升降裝置等組成各種功能 的生產(chǎn)線。 一、鏈板輸送線 鏈板輸送機(jī)可以滿足飲料貼標(biāo)、灌裝、清洗等設(shè)備的單列輸送的要求，同樣 也可以使單列變成多列并行走緩慢，從而產(chǎn)生儲存量，滿足殺菌機(jī)、儲瓶臺、冷瓶機(jī) 的大量供料的要求，我們可以將兩條鏈板輸送機(jī)的頭尾部做成重疊式的混合鏈，使得 瓶（罐）體處于動態(tài)過度狀態(tài)，使輸送線上不滯留瓶子，可以滿足空瓶及實瓶的壓力 和無壓力輸送。 8 鏈板材質(zhì)：碳鋼、不銹鋼、熱塑鏈，根據(jù)您的產(chǎn)品的需要可選取不同寬度、 不同形狀的鏈板來完成平面輸送、平面轉(zhuǎn)彎、提升、下降等要求。 二、懸掛鏈輸送線 懸掛鏈?zhǔn)且环N三維空間閉環(huán)連續(xù)輸送系統(tǒng)，適用于車間內(nèi)部和車間之間成件 物品的自動化輸送。根據(jù)輸送物件的方法，可分為通用和輕型的牽引式懸掛輸送、通 用積放式和輕型積放式的推式懸掛輸送。 懸掛鏈，采用滾珠軸承作為鏈條走輪，導(dǎo)軌 均選用 16Mn 材質(zhì)經(jīng)過深加工而成，使用壽命在 5 年以上。鏈條節(jié)距常用的有 150/200/240/250 等，單點承重也各不一樣。同時通過選擇吊具類型，可增加鏈條的單 點承重。該輸送線能隨意轉(zhuǎn)彎、爬升，能適應(yīng)各種地理環(huán)境條件。該輸送線主要用在 車間內(nèi)的物料空中配送上，設(shè)計合理的方案，能將倉庫、裝配線等相關(guān)節(jié)點有機(jī)的結(jié) 合起來，可在最大程度上理順車間的物流，產(chǎn)生更大的效益。該輸送線也能用作摩托 車車架的部裝，以及噴涂設(shè)備的烘干輸送設(shè)備。 三、網(wǎng)帶輸送線 網(wǎng)帶輸送機(jī):模塊式網(wǎng)帶用延伸在輸送帶整個寬度上的塑料鉸接銷，把注塑成 型的網(wǎng)帶組裝成互鎖單元。這種方法增加了輸送帶的強(qiáng)度，并可以組接成任何需要的 寬度和長度。擋板和側(cè)板也可以用鉸接銷互鎖，成為輸送帶整體部件之一。 輸送帶的 材質(zhì)有：碳鋼、不銹鋼、熱塑鏈，根據(jù)您的產(chǎn)品的需要可選取不同寬度、不同形狀的 鏈板來完成平面輸送、平面轉(zhuǎn)彎、提升、下降等要求。 網(wǎng)帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)形式有：水平 直線輸送、提升爬坡輸送等形式，輸送帶可增設(shè)提升擋板、側(cè)擋板。 四、插件線輸送線 插件線輸送機(jī)采用專用鋁合金導(dǎo)軌，靠近操作面一邊的導(dǎo)軌固定，另一邊可調(diào)節(jié) 移動，保證操作每一次拾取元件距離最小，提高生產(chǎn)效率。該設(shè)備對于電子基板的流 水作業(yè)非常適合，其導(dǎo)軌間可調(diào)，各式基板懸空流動，帶動基板引走的鏈條有不銹鋼 鏈條、碳鋼鏈條、塑鋼鏈條、導(dǎo)軌及機(jī)架有鋁型材、不銹鋼、碳鋼等多種材質(zhì)，可供 選擇。 五、鏈條輸送線 鏈條輸送線是以鏈條作為牽引和承載體進(jìn)行輸送物料的設(shè)備，鏈條可以采用普通 的套筒滾子輸送鏈,也可采用其它各種特種鏈條（如積放鏈,倍速鏈） 。鏈條輸送線是在 承載鏈條上，每節(jié)之間再加上一較高的承載滾子附件來承載貨物。而鏈條是以滾子來 與軌道滾動滑行。由于鏈條上的滾子與軌道是以滾動接觸，摩擦阻力小，動力損耗低 且可承載較重的荷重。其荷重能力與支架強(qiáng)度、鏈條大小及滾子尺寸、材質(zhì)均有關(guān)系， 而滾子材質(zhì)一般為鋼制，但有些場合為了降低噪音，而采用耐磨耗的工程塑料制造。 結(jié)合上述，和全自動檳榔切割機(jī)的實際，我們綜合考慮選用鏈條輸送線 。選用特 種鏈條利用鏈條本身作為牽引和承載體實現(xiàn)檳榔的輸送。 2.1.2 分選機(jī)構(gòu)的設(shè)計 檳榔首先是無序的一堆擺放在那里，如何把檳榔從無序的一堆中分選出來，實現(xiàn)檳 榔單個整齊的輸送，對于整個全自動檳榔切片系統(tǒng)的實現(xiàn)，有著重要的作用。結(jié)合工 廠的考察和檳榔的形狀，我們設(shè)計一個 7 字型撥片來進(jìn)行檳榔的分選。 撥片機(jī)構(gòu)如下圖 2.1 所示 9 圖 2.1 長撥塊可分為依次相距 50mm 的 8 塊 7 字型撥塊，相鄰長撥塊間相距 30mm。檳榔 無序的堆放在在撥塊組成的平面內(nèi)，撥塊隨著鏈條一起運(yùn)動，鏈條的運(yùn)動軌道設(shè)計為 水平運(yùn)動和斜面運(yùn)動。水平運(yùn)動中，夾在撥塊間的檳榔被分選出來，在經(jīng)過一個斜面 運(yùn)動多余的檳榔也因為自身重力的原因掉落下來，最終實現(xiàn)檳榔的整個分選過程。 2.1.3 總 結(jié) 綜合輸送部分，送料部分，分選部分就完成了全自動檳榔切片機(jī)設(shè)計與仿真-檳榔 輸送系統(tǒng)的設(shè)計，本系統(tǒng)成功的實現(xiàn)了檳榔從無序的一堆到單個、有序的分選、輸送、 送料全過程。 10 第 3 章 全自動檳榔開邊的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 3.1 鏈傳動的設(shè)計計算 3.1.1 鏈傳動的特點和類型 1、鏈傳動的類型 鏈傳動是以鏈條為中間傳動件的嚙合傳 動。如圖 3-1 所示鏈傳動由主動鏈輪 1、從 動鏈輪 2 和繞在鏈輪上并與鏈輪嚙合的鏈條 3 組成。 按照用途不同，鏈可分為起重鏈、牽引 鏈和傳動鏈三大類。起重鏈主要用于起重機(jī)械 圖 3-1 鏈傳動 中提起重物，其工作速度 v≤0.25m/s；牽引鏈主要用于鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中移動重物，其工作 速度 v≤4m/s；傳動鏈用于一般機(jī)械中傳遞運(yùn)動和動力，通常工作速度 v≤15m/s。 2、鏈傳動的特點 (1)和帶傳動相比。鏈傳動能保持平均傳動比不變；傳動效率高；張緊力小，因此作用 在軸上的壓力較??；能在低速重載和高溫條件下及塵土飛揚(yáng)的不良環(huán)境中工作。 (2)和齒輪傳動相比。鏈傳動可用于中心距較大的場合且制造精度較低。 (3)只能傳遞平行軸之間的同向運(yùn)動，不能保持恒定的瞬時傳動比，運(yùn)動平穩(wěn)性差，工 作時有噪聲。 通常鏈傳動傳遞的功率 P≤100KW，中心距 a≤5～6m,傳動比 i≤8,線速度 v≤15m/s,廣 泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑工程機(jī)械、輕紡機(jī)械、石油機(jī)械等各種機(jī)械傳動中。 3.1.2 鏈傳動的參數(shù)選擇 鏈傳動的主要運(yùn)動參數(shù)主要有： 1、鏈輪齒數(shù) Z1 和 Z2； 2、傳動比 i； 3、中心距 a； 4、鏈的節(jié)距 p 和排數(shù)； 表 3-1 鏈傳動的主要成參數(shù) 名 稱 符 號 單 位 計算結(jié)果 鏈輪 1 齒數(shù) Z1 / 12 11 鏈輪 2 齒數(shù) Z2 / 12 傳動比 i / 1 中心距 a mm 600 鏈的節(jié)距 P mm 31.75 排數(shù) / / 單排 3.1.3 鏈條的選擇 滾子鏈由內(nèi)鏈板 1、套筒 2、銷軸 3、外鏈板 4 和滾子 5 組成，如圖 3-2 所示。內(nèi)鏈板和套筒、外鏈 板和銷軸用過盈配合固定，構(gòu)成內(nèi)鏈節(jié)和外鏈節(jié)。銷 軸和套筒之間為間隙配合，構(gòu)成鉸鏈，將若干內(nèi)外鏈 節(jié)依次鉸接形成鏈條。滾子松套在套筒上可自由轉(zhuǎn)動， 鏈輪輪齒與滾子之間的摩擦主要是滾動摩擦。鏈條上 相鄰兩銷軸中心的距離稱為節(jié)距,用 p 表示，節(jié)距是 鏈 圖 3-2 滾子鏈結(jié)構(gòu) 傳動的重要參數(shù)。節(jié)距 p 越大，鏈的各部分尺寸和重量也越大,承載能力越高，且在鏈 輪齒數(shù)一定時，鏈輪尺寸和重量隨之增大。因此，設(shè)計時在保證承載能力的前提下， 應(yīng)盡量采取較小的節(jié)距。 表 3-2A 系列滾子鏈的基本參數(shù)和尺寸 (GB/T1243-97) 鏈號 節(jié)距p(mm) 排距Pt(mm) 滾子外徑 d1(mm) 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 b1(mm) 銷軸直徑 d2(mm) 內(nèi)鏈板高度 h2(mm) 單排極限 拉伸載荷 FQ（KN ） 單排每米質(zhì) 量 q(kg/m) 08A 12.70 14.38 7.92 7.85 3.98 12.07 13.8 0.60 10A 15.875 18.11 10.16 9.40 5.09 15.09 21.8 1.00 12A 19.05 22.78 11.91 12.57 5.96 18.08 31.1 1.50 16A 25.40 29.29 15.88 15.75 7.94 24.13 55.6 2.60 20A 31.75 35.76 19.05 18.90 9.54 30.18 86.7 3.80 24A 38.10 45.44 22.23 25.22 11.11 36.20 124.6 5.60 28A 44.45 48.87 25.40 25.22 12.71 42.24 169.0 7.50 32A 50.80 58.55 28.58 31.55 14.29 48.26 222.4 10.10 40A 63.50 71.55 39.68 37.85 19.85 60.33 347.0 16.10 48A 76.20 87.83 47.63 47.35 23.81 72.39 500.4 22.60 根據(jù)全自動檳榔開邊機(jī)的設(shè)計要求結(jié)合表 3-9，確定本次設(shè)計選擇的鏈條型號為： 20A-1-108 GB/T 1243-1997 12 3.1.4 鏈輪的設(shè)計計算 1、鏈輪的基本參數(shù)及主要尺寸 鏈輪的基本參數(shù)為：鏈輪的齒數(shù) z、配用鏈條的節(jié)距 p、滾子外徑 d1 及排距 pt。鏈 輪的主要尺寸及計算公式如表 3-3 所示。 表 3-3 滾子鏈鏈輪主要尺寸（mm） 名 稱 代 號 計 算 公 式 分度圓直徑 dzpd??180sin/ 齒頂圓直徑 a 1max25.d??in)6(z 分度圓弦齒高 ah 1max.08.ph?)(5ind? 齒根圓直徑 fddf = d－d1 齒側(cè)凸緣直徑 g 76.041 8cot2??hzpg h2—內(nèi)鏈板高度 注：da、dg 值取整數(shù)，其他尺寸精確到 0.01mm. 根據(jù)鏈傳動的主要運(yùn)動參數(shù)，將其代入表 3-3 計算得到鏈輪的主要尺寸參數(shù)。 具體如下表： 表 3-4 鏈輪的主要尺寸參數(shù) 名 稱 代號 單位 計算結(jié)果 分度圓直徑 dmm 123 齒頂圓直徑 amm 132 13 齒根圓直徑 fdmm 104 齒側(cè)凸緣直徑 gmm 60 1、鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 鏈輪的結(jié)構(gòu) 鏈輪的結(jié)構(gòu)如表 3-5 中的圖所示。直徑小的鏈輪常制成實心式；中等直徑的鏈輪 常制成輻板式；大直徑（ d >200mm）的鏈輪常制成組合式，可將齒圈焊接在輪轂上 或采用螺栓聯(lián)接。 表 3-5 滾子鏈鏈輪的齒槽尺寸計算公式 計 算 公 式名 稱 單 位 最 大 齒 槽 形 狀 最 小 齒 槽 形 狀 齒面圓弧半徑 re mm )180(.02min??zdre )2(1.0max??zdre 齒溝圓弧半徑 ri mm 3ax69.5i ?1i5n 齒溝角 ?(°) z?120min??z?940max?? 注：鏈輪的實際齒槽形狀，應(yīng)在最大齒槽形狀和最小齒槽形狀范圍內(nèi) 表 3-5 是根據(jù)上表所計算得到的全自動檳榔開邊機(jī)的滾子鏈鏈輪齒槽尺寸參數(shù) 表 3-6 開邊機(jī)滾子鏈鏈輪的齒槽尺寸參數(shù) 名 稱 代號 單位 計算結(jié)果 齒面圓弧半徑 re mm 10 齒溝圓弧半徑 ri mm 10 14 表 3-7 滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸計算公式 計 算 公 式名 稱 代 號 p≤12.7 p>12..7 備 注 齒 寬 單排 雙排、三 排 四排以上 bf1 0.93 b1 0.91 b1 0.88 b1 0.95 b1 0.93 b1 0.93 b1 P>12.7 時，經(jīng)制造廠同 意亦可使用 P≤12.7時 的齒寬。 b1—內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬（見表 9-1） 倒 角 寬 倒 角 半 徑 倒 角 深 圓 角 半 徑 鏈 輪 齒 總 寬 ba rx h ra bfm ba = (0.1～0.15) p rx ≥ p h = 0.5 p ra≈ 0.04 p bfm = ( m － 1) pt+ bf1 m—排數(shù) 僅適用于 B 型 表 3-8 開邊機(jī)滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸參數(shù) 齒溝角 ??120? 名 稱 代 號 單 位 計算結(jié)果 齒 寬 bf1 mm 10 倒 角 寬 ba mm 2.48 倒角半徑 rx mm 10 15 鏈輪的材料 鏈輪的材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，齒面要經(jīng)過熱處理。由于小鏈輪輪齒的嚙 合次數(shù)比大鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)多，受沖擊也比較大，因此所用材料應(yīng)優(yōu)于大鏈輪。 鏈輪所用材料及熱處理工藝見表 3-9。 表 3-9 鏈輪材料及熱處理 材 料 熱 處 理 齒 面 硬 度 應(yīng) 用 范 圍 15、20 滲碳淬火、 回火 50～60HRC z≤25有沖擊載荷的鏈輪 35 正 火 160～200HBS z >25 的主、從動鏈輪 45、50 45Mn、ZG310- 570 淬火、回火 40～50HRC 無劇烈沖擊振動和要求耐 磨的主、從動鏈輪 15Cr、20Cr 滲碳淬火、 回火 55～60HRC z 50 的從動鏈輪及外形復(fù) 雜或強(qiáng)度要求一般的鏈輪 夾布膠木 P< 6KW, 速度較高，要求傳動平穩(wěn)和噪聲小的鏈輪 全自動檳榔開邊機(jī)的鏈輪齒數(shù) Z 等于 12，且無劇烈沖擊振動和要求耐磨，故鏈輪 材料選為 45。 3.2 傳動軸的設(shè)計及校核 3.2.1 傳動軸的設(shè)計 鏈條輸送機(jī)構(gòu)的鏈輪傳動軸和凸輪軸都采用平鍵。電動機(jī)正常工作的轉(zhuǎn)速為 n0=960r/min。根據(jù)帶輪的傳動比為 i1=2：1 和齒輪的傳動比為 i2=1：1 得傳動軸的轉(zhuǎn)速 n1=n0/i1=960/2(r/min)=480r/min；功率 P1=10KW。從動軸的轉(zhuǎn)速 n2=n1/i2=480r/min； 功 率 P2=10KW。因此各軸的轉(zhuǎn)速如下： 鏈輪主傳動軸 1： n1=480r/min 16 鏈輪從傳動軸 2： n2=480r/min 1． 確定軸 1 最小直徑 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： （3-1）][2.0953TTdnPW????? 式中： ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位 MPa；T? T ——軸所受的扭距，單位 N*mm； ——軸的抗扭截面系數(shù)，單位 ；W3m n ——軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/min； P ——軸傳遞的功率。單位 KW； d ——計算截面處軸的直徑，單位 mm； [ ]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位 MPaT? 由上式可得軸的直徑 30333 ][2.095][2.095nPAnPdTT ??????? 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。A 0查表取 112，P=10KW，n=480r/min 帶入得： 軸最小直徑的初始值：d 19.65mm。? 根據(jù)送退帶機(jī)構(gòu)軸上各齒輪、摩擦輪以及帶輪與支架以及相互之間的尺寸關(guān)系確 定軸 1 的各部分軸徑及長度如圖 3.1： 17 圖 3.3 軸 1 2.確定其它兩根軸的尺寸 用同樣方法確定軸 2 的尺寸如下； 圖 3.4 軸 2 3.2.2 軸的校核 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。取 ，用公1?? 式 3-2 計算軸的應(yīng)力： （3-2）WTMca 22)(???? ——軸的計算應(yīng)力，單位 MPa；c M ——軸所受的彎距，單位 N.mm； T ——軸所受的扭距，單位 N.mm； W ——軸的抗彎截面系數(shù)，單位 。計算公式如 3-3：3m （3-3 24 45.93])()([Dzbdd?????? 3） 從軸的結(jié)構(gòu)圖 3.3 可以看到軸的危險截面，現(xiàn)將計算出的截面處的 、 及 的HMV總 18 值列出表 3-10： 表 3-10 載 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NFNN5.237,8.3021?? NFFNVN85.4,53.12?? 彎矩 M mH?956 mMV?74 總彎矩 m??30457.1422總 扭矩 T N??.807 畫出軸的載荷分析圖。如圖 3.5： 19 圖 3.5 軸的載荷分析圖 圖 3.5 中 c 截面為危險截面。帶入公式 3-2 中得： MPaWTca 93.56)(22????? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 。因此， ，故0][1??][1???ca 安全。 20 第 4 章 UG 建模 4.1 UG 簡介 UG 軟件是 Unigraphics Solutions 公司(簡稱 UGS)推出的一款三維設(shè)計軟件。它是 一個交互式的計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)， 具備當(dāng)今機(jī)械加工領(lǐng)域所需的 大多數(shù)工程設(shè)計和制圖功能。它還是一個全三維、雙精度的造型系統(tǒng)，使用戶幾乎能 夠精確地描述任何幾何形體，通過對這些形體的組合, 就可以對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計、分析和 制圖。 UG 具有豐富的曲面建模工具。包括直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、 通過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線方法放樣、等半徑和 變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動態(tài)拉動調(diào)整曲面、 等距或不等距偏置、曲面裁減、編輯、點云生成、曲面編輯。 UG 的特點： 1、建模的靈活性 復(fù)合建模：無需草圖,需要時可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計,無需定義和參數(shù)化新曲線——可 直接利用實體邊緣。 幾何特征 ：具有凸墊、鍵槽、凸臺、斜角、挖殼等特征、用戶自定義特征 、引 用模式 。 光順倒圓: 業(yè)界最好的倒圓技術(shù) ，可自適應(yīng)于切口、陡峭邊緣及兩非鄰接面等幾 何構(gòu)形，變半徑倒圓的最小半徑值可退化至極限零。 2、協(xié)同化裝配建模 可提供自頂向下、自底向上兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式并可在上下文中設(shè)計／編輯 ， 高級的裝配導(dǎo)航工具 ，可圖示裝配樹結(jié)構(gòu)，可方便快速的確定部件位置 ， 對裝配件 的簡化表達(dá)，隱藏或關(guān)掉特定組件。局部著色 ，強(qiáng)大的零件間的相關(guān)性 ，配對條件， 零件間的表達(dá)式（關(guān)系） ，協(xié)同化團(tuán)隊工作 ，可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷 新部件以取得最新的工作版本，團(tuán)隊成員可并行設(shè)計產(chǎn)品中各子裝配或零件， 3、直觀的二維繪圖 對制圖員來講，簡單并富于邏輯性 ，剖視圖自動相關(guān)于模型和剖切線位置 ，正 交視圖的計算和定位可簡便的由一次鼠標(biāo)操作完成 ，自動隱藏線消除 ，自動尺寸排 列——不需要了解設(shè)計意圖 ，自動工程圖草圖尺寸標(biāo)注。 4、被業(yè)界證實的數(shù)控加工 ２～５軸銑 ，車加工， 線切割， 鈑金件制造 ，刀軌仿真和驗證 ，刀具庫／標(biāo) 準(zhǔn)工藝數(shù)據(jù)庫功能 。 5、領(lǐng)先的鈑金件制造 21 可在成型或展開的情況下設(shè)計或修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ，折彎工序可仿真工藝成型過程 ，鈑料展開幾何自動與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān) ，可在一幅工程圖中直接展示產(chǎn)品設(shè)計和鈑料展 開幾何 。 6、集成的數(shù)字分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析 ，硬干涉檢查和軟干涉檢查 ，運(yùn)動仿真和分析 ，動畫過程中的 動態(tài)干涉檢查。 7、廣泛的用戶開發(fā)工具 用戶命令宏 ，高級編程語言 ，可自定義裁剪的用戶界面。 8、內(nèi)嵌的工程電子表格 可與其他表格軟件交換數(shù)據(jù) ，可簡便定義零件系列 ，可方便修改表達(dá)式 ，可生 成扇形圖、直方圖和曲線圖等 。 9、照片真實效果渲染 利用基于數(shù)字的設(shè)計審視，加快產(chǎn)品上市時間 ，快速成型。 10、可分階段實施的數(shù)據(jù)管理 業(yè)界最緊密的ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ與ＰＤＭ集成 ，可管理ＣＡＤ數(shù)據(jù)以及整 個產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù) 。 4.2 檳榔輸送機(jī)構(gòu)各零部件的三維建模 4.2.1 傳動軸 UG 建模 傳動軸零件及建模過程，如圖 4.1 所示： 1）通過命令 基準(zhǔn)平面來設(shè)定建模所需的基準(zhǔn)平面 2）通過命令 圓柱來完成從動軸的主體部分建模 3）通過命令 鍵槽來完成從動軸上面的鍵槽建模 圖 4.1 22 4.2.2 鏈輪 UG 建模 鏈輪 UG 建模過程，圖 4.2 圖 4.2 4.3 檳榔輸送系統(tǒng) UG 裝配 檳榔輸送系統(tǒng)裝配過程 圖 4.3 圖 4.3 4.4 UG 裝配簡介 裝配是一個集成的 NX 應(yīng)用。它幫助構(gòu)造零件的裝配，在裝配的上下文范圍內(nèi)建立 個別零件的模型，并產(chǎn)生裝配圖的零件明細(xì)表。 裝配的主要特征如下： 23 1.組件幾何體被虛擬指向裝配件，而不是復(fù)制到裝配件。 2.利用自頂向下或從底向上的方法建立裝配。 3.多零件可以同時被打開和編輯。 4.組件幾何體可以在裝配的上下文范圍中建立和編輯。 5.相關(guān)性被維護(hù)在全裝配件中，而不管編輯是在何處和怎樣做的。 6.一個裝配的圖形表示可以被簡化，而不必編輯下屬幾何體。 7.裝配件自動更新反映引用部件的最后版本。 8.配對條件通過規(guī)定在組件間的約束關(guān)系，在裝配件中定位組件。 9.裝配導(dǎo)航器提供一裝配結(jié)構(gòu)的圖形顯示,為在其他功能中使用選擇和操縱組件。 10.可以在其他應(yīng)用中,特別是在制圖和制造應(yīng)用中利用裝配功能。 4.5 本章小結(jié) 本章詳細(xì)的介紹了 UG 設(shè)計軟件以及用 UG 軟件對檳榔輸送部分各主要零件的三 維建模。并對檳榔輸送的整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了裝配，使我們清晰直觀的了解了檳榔輸送部 分的結(jié)構(gòu)和工作原理。 24 參考文獻(xiàn) ［1］劉靜. 雙凸輪聯(lián)動自動換刀技術(shù)的研究[D]. 大連：大連理工大學(xué)，2008. ［2］殷涌光. 食品機(jī)械與設(shè)備[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2007. [3] 許學(xué)勤 . 食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M]. 中國輕工業(yè)出版社,2008. [4] SMC（中國）有限公司. 現(xiàn)代實用氣動技術(shù)第 3 版 SMC 培訓(xùn)教材[M].機(jī)械工業(yè) 出版社, 2008. [5] 機(jī)械設(shè)計的相關(guān)手冊. [6] UG 建模的相關(guān)書籍. [7] 輸送設(shè)備的相關(guān)專利. 25 致 謝 在畢業(yè)設(shè)計完成之際，首先，我要感謝馬秋成教授給我細(xì)心的幫助和悉心指導(dǎo)， 馬老師以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神、淵博的專業(yè)知識、豐富的實踐經(jīng)驗，為我日后的學(xué)習(xí)樹 立了楷模，在馬老師的嚴(yán)格要求下，我得以順利地完成畢業(yè)設(shè)計，在此，我向馬老師 表示衷心的感謝和深深的敬意！