水果套袋機(jī)的設(shè)計(jì)

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目 錄 前言 1 1設(shè)計(jì)的意義和目的 1 2果袋機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 1 1. 總體方案的確定 2 1.1 設(shè)計(jì)的要求及參數(shù) 2 1.2 果袋機(jī)切割部分的設(shè)計(jì)方案 2 1.3 整體內(nèi)容分析 2 1.4 設(shè)計(jì)前的簡(jiǎn)單計(jì)算 10 2. 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 13 2.1 設(shè)計(jì)概論 14 2.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 14 2.1.2 功率的計(jì)算 14 2.1.3 所有齒輪的轉(zhuǎn)速的計(jì)算： 15 2.2 齒輪1、2的設(shè)計(jì)校核 16 2.2.1 齒輪的選擇 16 2.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 16 2.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度校核 11 2.2.4 幾何尺寸的計(jì)算 10 2.3齒輪3、4、5、6、7、8、9、10的設(shè)計(jì)校核 10 2.3.1 設(shè)計(jì)概要 10 2.3.2 設(shè)計(jì)中需要注意的問題 10 2.3.3 齒輪1-10各參數(shù)列表 11 2.4 齒輪11、12、13、、14的設(shè)計(jì)校核 11 2.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 11 2.4.2 按齒根彎曲強(qiáng)度校核 12 2.4.3 齒輪11-14各參數(shù)列表 13 2.5 齒輪15、16的設(shè)計(jì)校核 13 2.5.1 已知條件 13 2.5.2 按齒根彎曲強(qiáng)度校核 15 2.5.3 幾何尺寸的計(jì)算 17 2.6 齒輪17、18的設(shè)計(jì)校核 17 2.6.1 設(shè)計(jì)概要 17 2.6.2 按齒根彎曲強(qiáng)度校核 18 2.6.3 齒輪15、16、17、18的參數(shù)列表： 18 2.7 齒輪19、20的設(shè)計(jì)校核 18 2.7.1 設(shè)計(jì)概要 18 2.7.2 按齒根彎曲強(qiáng)度校核 19 3. 軸的設(shè)計(jì)校核 31 3.1 小橫刀底輥軸的設(shè)計(jì)校核 31 3.1.1 作用力 32 3.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 33 3.1.3 軸上載荷 34 3.1.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 35 3.1.5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 37 4. 鍵的設(shè)計(jì)校核 39 4.1 選擇鍵連接的類型和尺寸 39 4.2 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 39 5. 軸承的選擇與校核 40 6.1 選擇深溝球軸承 40 6.2 求比值 40 6.3 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 40 6.4 求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 40 6.5 軸承的選擇與校核 40 結(jié) 論 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 摘 要 從二十世紀(jì)九十年代開始，水果套袋技術(shù)在我國(guó)逐漸普及，實(shí)踐證明水果套袋技術(shù)能有效提高水果生產(chǎn)質(zhì)量。隨著越來越多的地區(qū)應(yīng)用水果套袋技術(shù)，套袋勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度也隨之大幅上升，套袋機(jī)械已成為果園機(jī)械研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。我國(guó)水果套袋機(jī)械的研究雖然還處于新興起步階段，但機(jī)械化套袋作業(yè)逐步取代現(xiàn)在的手工作業(yè)方式是發(fā)展的必然。論文所開展的水果套袋機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)的研究，將有助于研制出新型水果套袋機(jī)械， 論文在水果套袋機(jī)械功能要求分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用圖形拓?fù)淅碚?，?duì)套袋機(jī)械核心工作模塊——封口機(jī)構(gòu)進(jìn)行了構(gòu)型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建立了封口機(jī)構(gòu)的四項(xiàng)優(yōu)化指標(biāo)及其優(yōu)化函數(shù)；用VB編寫了封口機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和優(yōu)化軟件；對(duì)封口機(jī)構(gòu)進(jìn)行了虛擬樣機(jī)建模和仿真；并結(jié)合物理樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了封口機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。 關(guān)鍵詞：零件；設(shè)計(jì)計(jì)算；校核；性能 Abstract From the 1 990s，fruit bagging technology began to spread．Practice has shown that fruit bagging can effectively solve the problem that the production quality of fruit is not up to the level of consumer’S satisfaction．As more and more areas of application of fruit bagging technology,bagging became a labor intensity work，and bagging machinery gradually became a hot point of orchard machinery research．The research of fruit bagging machinery is still in the start．up phase，but it is certainly that mechanical bagging will gradually replace the manual way． This design abstract which aims to develop a new type of fruit bagging machine，which can stabilize the operation quality of fruit bagging，thereby improving the production quality of fruit increasing the income of farmers，as well as reducing farmer’S heavy bagging pressure in the short fruit．Bagging time，has a high research significance and utility value． Design analysis and functional requirements analysis of the fruit bagging machine were done．According to design analysis，bagging machinery is divided into four functional module， and each function module is fitted a scheme for integrated design．Paper applied graphic opology theory,working on the core module——folding mechanism design，specified its structure．The functional requirements of the folding mechanism were analyzed，and four optimization targets and their optimization functions were created．On the analysis of the folding mechanism，VB kinematics simulation and optimization software Was programmed． Key words：performance；elements；design and calculation；checking 前言 1.課題意義與目的 水果生產(chǎn)是我國(guó)種植業(yè)中位列糧食、蔬菜之后的第三大產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之～，也是農(nóng)民就業(yè)、增收的重要途徑之一，在很多地區(qū)已成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)…。中國(guó)水果資源豐富，其中蘋果產(chǎn)量居世界第一，橙子，梨，和桃子等果品的產(chǎn)量也居世界前列。 雖然我國(guó)水果種植面積、產(chǎn)量和消費(fèi)量較過去已有大幅提高，但仍距離我國(guó)水果市場(chǎng)所具有的發(fā)展?jié)摿€有很遠(yuǎn)的距離。我國(guó)居民的鮮果和果汁消費(fèi)均大幅低于世界平均水平，從“數(shù)量”上來說，我圖的水果市場(chǎng)還有很大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空。從“質(zhì)量”上來說，隨著我國(guó)人們的生活水平的提高及健康意識(shí)的增強(qiáng)，追求質(zhì)優(yōu)、保健、無公害的果品已逐漸成為當(dāng)今的時(shí)代潮流。 無論國(guó)際市場(chǎng)還是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，消費(fèi)者對(duì)鮮果質(zhì)量要求越來越高【7，8l。不僅要求果實(shí)內(nèi)在質(zhì)量好、外觀好看，而且要求果實(shí)無污染。這種漸趨高端的消費(fèi)需求，使得優(yōu)質(zhì)高檔水果不僅價(jià)格高、銷路好、經(jīng)濟(jì)效益高，且國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也強(qiáng)。目我國(guó)的優(yōu)質(zhì)果率不到總產(chǎn)量的10％，達(dá)到出口標(biāo)準(zhǔn)的高檔果僅不足5％。當(dāng)前，積極開展水果市場(chǎng)“質(zhì)量”攻勢(shì)，是解決我國(guó)水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸和應(yīng)對(duì)市場(chǎng)挑戰(zhàn)的最佳方法之～，也是提高果農(nóng)收益的最佳途徑之一。 針對(duì)我國(guó)水果生產(chǎn)質(zhì)量不高，而消費(fèi)者對(duì)鮮果質(zhì)量要求越來越高的情況，業(yè)界普遍認(rèn)同實(shí)施水果套袋栽培能有效地解決這個(gè)矛盾。 2.果袋機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 水果套袋技術(shù)最先于二十世紀(jì)七十年代初在日本、韓國(guó)、美國(guó)等國(guó)家開始逐步應(yīng)用于果園，￡產(chǎn)當(dāng)中，至今世界各國(guó)人們還在實(shí)踐中不斷探索和研究這項(xiàng)技術(shù)。在我國(guó)，現(xiàn)代水果套袋技術(shù)從試驗(yàn)到真正投入生產(chǎn)的時(shí)間也不過二十年的時(shí)間，但在果農(nóng)的不斷嘗試下，在果園科技工作者的不斷大膽改進(jìn)和創(chuàng)新下，套袋技術(shù)在發(fā)展中有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 現(xiàn)在生產(chǎn)中常用的果袋，依據(jù)材質(zhì)分為塑膜袋和紙袋兩種。根據(jù)所用果袋的不同，套袋技術(shù)也分為塑膜套袋技術(shù)和紙袋套袋技術(shù)兩種。 在困內(nèi)，二十世紀(jì)九十年代以來水果的產(chǎn)銷量呈不斷增加之勢(shì)。為了提高水果的品質(zhì)，增加收益，許多地方開始采用水果套袋技術(shù)。其中，廣大果農(nóng)和果園科技工作者在蘋果塑膜套袋技術(shù)的研究探索和推廣方面作出了非常大的貢獻(xiàn)，蘋果成為塑膜套袋技術(shù)最先應(yīng)用的領(lǐng)域。 芭縣的果農(nóng)較早對(duì)金帥蘋果進(jìn)行套塑膜袋試驗(yàn)，目的是防治果銹。那時(shí)用的是市場(chǎng)上賣的一般塑膜袋，經(jīng)歷過套袋后，果銹、煤污病反倒更嚴(yán)重了，并隨著產(chǎn)生了袋內(nèi)積水、果面粗糙、裂紋、塑膜袋老化破碎等許多新問題。后來，有些果農(nóng)對(duì)紅星、紅富士蘋果進(jìn)行套塑料微膜袋試驗(yàn)時(shí)，有的剪去袋底的兩角，有的在袋上打透氣孔，逐漸摸索出了塑膜套袋的技術(shù)要領(lǐng)。他們用塑膜袋保護(hù)著果實(shí)，成功避過了仁8月份病蟲為害的高峰期，使得果面光潔，上色好，從而引起越來越多人的注意，隨后有了榮瑞信等人的立題試驗(yàn). 我國(guó)部分果農(nóng)最初是采用舊報(bào)紙進(jìn)行套袋栽培，以保護(hù)水果免遭蟲害。后來，有些水果產(chǎn)區(qū)為了防止果銹的發(fā)生，開始大規(guī)模采用紙袋套果栽培，并且取得不錯(cuò)效果。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以后，果品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)同趨激烈，消費(fèi)者對(duì)果品質(zhì)量的要求更加苛刻，市場(chǎng)也需要外觀美麗且無污染的果品，于是水果套袋技術(shù)就此在全國(guó)興起。發(fā)展到現(xiàn)在，水果套袋技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)果園生產(chǎn)的必備技術(shù)，并成為了果園科技研究的熱點(diǎn)之一。 隨著越來越多的地區(qū)應(yīng)用水果套袋技術(shù)，套袋勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度也隨著大幅上升，勞動(dòng)力不足的問題開始越來越明顯，成為制約水果套袋技術(shù)實(shí)施的重要原因之一。 第一章 總體方案的確定 本設(shè)計(jì)的水果套袋機(jī)分為三個(gè)部分：1.水果袋輸送裝置；2.水果帶撐開裝置；3.水果帶封口裝置。 1.1.水果袋輸送裝置 裝備功能單～，技術(shù)水平含量低，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度低，這是我國(guó)農(nóng)機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀。與工業(yè)機(jī)械相比，農(nóng)業(yè)機(jī)械由于受到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及工作環(huán)境等因素的影響，因而發(fā)展速度較慢。水果套袋機(jī)械也屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械，從總體上來看，其有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1)由于大部分時(shí)候套袋機(jī)械經(jīng)常在戶外工作，受自然環(huán)境影響較為嚴(yán)重，如天氣、光線、濕度、地面狀況等，所以必須充分考慮各種因素，使其工作更加可靠、使用更耐久。 2)由于廣大農(nóng)村勞動(dòng)力中人員成分復(fù)雜，學(xué)習(xí)能力高低不一，科技指導(dǎo)也不方便，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過程中，需要盡量考慮到使用者的實(shí)際情況，使機(jī)器結(jié)構(gòu)靈巧，操作簡(jiǎn)單方便，不需要復(fù)雜的技術(shù)培訓(xùn)就能上手使用。 3)水果套袋機(jī)械不像工業(yè)機(jī)械作業(yè)地點(diǎn)固定不變，需要邊行走邊作業(yè)，或者需要時(shí)走時(shí)停地作業(yè)，因此其結(jié)構(gòu)必須緊湊，重量要輕，移動(dòng)性要好。 4)價(jià)格問題也是一個(gè)重要影響因素。購(gòu)買工業(yè)機(jī)械所需的大量資金一般由工廠或者企業(yè)集團(tuán)負(fù)擔(dān)，購(gòu)買力強(qiáng)。而水果套袋機(jī)械的購(gòu)買以個(gè)體為主，主要的對(duì)象是中小果農(nóng)，就我國(guó)現(xiàn)今的實(shí)際情況來看，如果價(jià)格不合理，將很難得以推廣應(yīng)用。 5)水果套袋機(jī)械的作業(yè)對(duì)象是柔弱的幼果，其在作業(yè)過程中容易受到損害，且幼果一旦受到損害，將會(huì)影響其后續(xù)的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量，所以對(duì)于套袋機(jī)械執(zhí)行末端的材質(zhì)、作業(yè)能力、作業(yè)精度和靈活性都有嚴(yán)格的要求。 6)水果套袋機(jī)械只有在水果的特定生長(zhǎng)時(shí)期才會(huì)用的到，其套袋作業(yè)期短，時(shí)間上使用率不高，也在一定程度上制約了套袋機(jī)械的大量推廣。由于農(nóng)業(yè)裝備開發(fā)難度大，農(nóng)業(yè)裝備制造行業(yè)利潤(rùn)低，且目前的大部分農(nóng)業(yè)裝備制造 企業(yè)是中小型企業(yè)，研發(fā)能力較差，規(guī)模小、技術(shù)設(shè)備落后，行業(yè)管理水平也有待于提高。國(guó)內(nèi)農(nóng)機(jī)行業(yè)存在的這種種問題，更體現(xiàn)了加大對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的基礎(chǔ)理論及相關(guān)農(nóng)機(jī)科技研究的必要性和重要性。水果套袋機(jī)械具有農(nóng)業(yè)機(jī)械的～般特點(diǎn)，又由于其工作的特殊性，使其又具有以上的不同之處，對(duì)后續(xù)套袋機(jī)械的設(shè)計(jì)提出了方向和要求。 圖1.1.推紙袋板把紙袋推進(jìn)原理圖 圖1.2.推紙袋機(jī)構(gòu)原理圖 1.2.水果袋撐開裝置 圖1.3.負(fù)壓真空吸力原理圖 果袋的撐開是將輸送到撐袋機(jī)構(gòu)工作區(qū)域內(nèi)的果袋從封口處撐開一定的空間,以便水果的裝入,然后等待封口機(jī)構(gòu)動(dòng)作,將水果裝到果袋之內(nèi)。水果袋的撐開是套袋作業(yè)中的重要一環(huán),對(duì)水果的影響非常巨大。因此,設(shè)計(jì)好果袋的撐開質(zhì)量和可靠性就顯得十分重要。根據(jù)撐袋機(jī)構(gòu)的功能描述,其需要實(shí)現(xiàn)將工作區(qū)域內(nèi)的果袋撐開,并使其水果袋內(nèi)腔空間盡可能的大(至少大于所套水果的直徑)"撐袋機(jī)構(gòu)的動(dòng)作步驟要求較少,但動(dòng)作的準(zhǔn)確度和精度要求相當(dāng)高。 我們可以利用利用負(fù)壓真空吸力撐開水果紙袋，如圖 1.3所示為利用負(fù)壓真空吸力撐開原理圖。我們可以利用真空吸附力來?yè)伍_紙袋,可采用幾個(gè)吸盤分別吸住果袋的兩側(cè),通過氣缸回縮或者其他機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)吸住果袋兩側(cè)的兩真空吸盤反向運(yùn)動(dòng),以達(dá)到將果袋撐開的目的"采用該類方案的撐開裝置需配備一套真空發(fā)生系統(tǒng),裝置配件較多,但裝置性能可靠,若采用雙吸盤對(duì)拉撐開果袋,其撐開成功率和質(zhì)量可達(dá)到更佳。 1.3. 果袋機(jī)封口以及切割部分的設(shè)計(jì)方案 果袋封口裝置是水果套袋機(jī)的最主要的組成部分，果袋封口裝置的設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，果袋封口部分的裝配圖如圖1.4，通過預(yù)處理的水果果袋打開，且裝好了水果的果袋進(jìn)入到裝置中的13前端牽引滾，慢慢進(jìn)入果袋封口裝置，然后通過到達(dá)裝置18和19中間，通過18封口刀滾和19封口刀底刀之間的相互契合來實(shí)現(xiàn)對(duì)水果袋的封口。然后有從34和35鐵絲牽引滾處牽引過來的鐵絲或者是繩索對(duì)封號(hào)的紙袋口子進(jìn)行包扎，然后到達(dá)31鐵絲切斷滾后，可以把鐵絲切斷；最后套好的水果可以從裝置上掉下來。完成對(duì)水果的自動(dòng)化套袋。 根據(jù)以上的運(yùn)動(dòng)分析，初步擬定的傳動(dòng)方案有： 方案一： 通過皮帶傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)和主軸相連接，采用齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的方式來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 方案二：電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過帶輪傳到封口裝置，封口裝置上只采用大而少的齒輪傳動(dòng)。 方案比較： 方案一，采用鏈輪傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，可以減少齒輪的尺寸，齒輪傳遞中運(yùn)用 1、齒輪18 2、齒輪17 3、齒輪10 4、齒輪9 5、齒輪8 6、齒輪7和齒輪1 7、鏈輪a 8、齒輪2 9、齒輪3 10、齒輪4 11、齒輪5 12、齒輪6 13、前端牽引滾 14、大連輪 15、齒輪20 16、齒輪19 17、前端牽引底滾 18、封口刀滾 19、封口刀底刀 20、小鏈輪 21、齒輪14 22、齒輪13 23、中間牽引滾 24、齒輪12 和齒輪11 25、鏈輪c 26、鏈輪b 27、中間牽引底滾 28、小橫刀底滾 29、小橫刀滾 30、小鏈輪 31、齒輪15和齒輪16 32、鐵絲切斷刀底滾 33、鐵絲切斷刀滾 34、35前后端鐵絲牽引滾 36、傳送帶 圖1.4. 封口裝置總圖 較小的換向輪，可以合理的布置軸和齒輪的位置。 方案二，只采用齒輪傳遞不能合理的布置，而且齒輪大而少。 因此，采用方案一較合理。 1.4. 整體部件速度和轉(zhuǎn)速分析 (1)在已知設(shè)計(jì)要求的前提下，中間牽引輥與前端牽引輥的線速度相同，只需要保證，即； (2)所有的鑲有刀具輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速相同，即n=200r／min，則。 (3)因?yàn)榧埮c底輥相接觸，所以。 1.5. 設(shè)計(jì)前后端鐵絲牽引滾子軸的簡(jiǎn)單計(jì)算 (1)在已知設(shè)計(jì)要求的前提下， 設(shè)計(jì)輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速： ； 角速度； 半徑取d=96mm； (2)設(shè)計(jì)中間牽引輥（橡膠輥）的直徑d=120mm,則它的角速度 ，線速度； (3)鐵絲的線速度，設(shè)計(jì)鐵絲牽引輥牽引鐵絲部分兩輥的直徑d=50mm，則輥?zhàn)拥慕撬俣龋佔(zhàn)拥霓D(zhuǎn)速 (說明：兩牽引輥的角速度和線速度都相同)； (4)前端鐵絲牽引底輥： ，因?yàn)?，所以? 則角速度； (5)傳動(dòng)比的初步確定： ；；；； ； ；； ； ； ；；； ； ；； 2. 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)概論 2.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 據(jù)總機(jī)功率，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第三版，電機(jī)的選擇，選擇Y100L-6，同步轉(zhuǎn)速，6極，額定功率1.5kw，滿載轉(zhuǎn)速[5] 。 2.1.2 功率的計(jì)算 （1）選擇帶的傳動(dòng)效率[6] ； 齒輪的傳動(dòng)效率； 鏈的傳動(dòng)效率； 軸承的傳動(dòng)效率； （2）計(jì)算各軸的功率（設(shè)計(jì)時(shí)所用功率）及轉(zhuǎn)矩： 功率： 轉(zhuǎn)矩： 2.1.3 所有齒輪的轉(zhuǎn)速（）的計(jì)算： ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 2.2 齒輪1、2的設(shè)計(jì)校核[7] 2.2.1 齒輪的選擇 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，精度為7級(jí)； 齒輪1（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS 齒輪2（小齒輪）選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS，而這材料硬度差為40HBS； 選擇齒輪1的齒數(shù)，因?yàn)?，所以；? 2.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： （1）齒輪1所在軸的轉(zhuǎn)矩 （2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）P200，試選載荷系數(shù) （3）《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）圖10-30，選區(qū)域系數(shù) （4）傳動(dòng)比已知 （5）選定齒寬系數(shù) （6）求許用接觸應(yīng)力 ① 選取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) ② 選取壽命系數(shù) 所以查表得： ③ 按齒面硬度查得接觸疲勞強(qiáng)度極限 取失效率為1％ 選取較小的數(shù)值作為 (7)材料的彈性影響系數(shù) 計(jì)算 ① 試算齒輪1得分度圓直徑 ② 計(jì)算圓周速度 ③ 計(jì)算齒寬b ④ 計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 ⑤ 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)； 使用系數(shù)； 直齒輪，假設(shè)，查得； 7級(jí)精度，齒輪相對(duì)于齒輪懸臂布置，所以， 由查得； 所以載荷系數(shù) ⑥ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 ⑦ 計(jì)算模數(shù) ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度校核（按實(shí)際功率） 1）校核齒輪1 （1）校核公式 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ①由實(shí)際功率 所以； ②計(jì)算 查表得：當(dāng) 當(dāng) 所以當(dāng)Z=54時(shí)，有差值法得； ③實(shí)際轉(zhuǎn)矩，齒寬系數(shù),模數(shù)，齒數(shù)； ④動(dòng)載荷系數(shù) （2） 由圖查得彎曲疲勞強(qiáng)度極限，； 由壽命查得壽命系數(shù)，； 彎曲疲勞強(qiáng)度系數(shù)S=1.3； 所以 ；所以，滿足使用要求。 2)校核齒輪2 （1）校核公式 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ①； ②齒寬系數(shù)； ③Z=27查表可得； ④載荷系數(shù)K ，7級(jí)精度則， 使用系數(shù)，直齒輪，因?yàn)椋?得；7級(jí)精度，齒輪相對(duì)于齒輪懸臂布置，所以 =1.2473 所以由查得 ,所以，滿足使用要求。 2.2.4 幾何尺寸的計(jì)算 1） 計(jì)算分度圓直徑 ， 2） 計(jì)算中心矩 3）計(jì)算齒輪寬度 ；取 4）驗(yàn)算 ，合適。 根據(jù)計(jì)算出來的數(shù)據(jù)得到齒輪1和齒輪2的工程圖如圖2.1 圖2.1.齒輪1和齒輪2的工程圖 2.3 齒輪3、4、5、6、7、8、9、10的設(shè)計(jì)校核 2.3.1 設(shè)計(jì)概要 因?yàn)辇X輪2、3齒輪3、4的傳動(dòng)比都是1，而該機(jī)器的受力較小，無沖擊，所以可以選擇2、3、4齒輪為相同的齒輪；因?yàn)辇X輪4、5的傳動(dòng)比是2，齒輪5、6的傳動(dòng)比是1，可以選擇齒輪5、6與齒輪1是相同的齒輪。同理：齒輪7、9、10是與齒輪1相同的齒輪，齒輪8是與齒輪2相同的齒輪。 因?yàn)辇X輪1、2的設(shè)計(jì)滿足要求，所以與他倆分別相同的齒輪也滿足使用要求。 2.3.2 設(shè)計(jì)中需要注意的問題 1、齒輪1、7的中心矩， 若，所以小橫刀刀尖所走過的圓的直徑。 設(shè)刀伸出輥?zhàn)拥拈L(zhǎng)度，則圓輥的直徑，所以該軸的角速度 ，線速度。 2、齒輪9、10的中心矩， 若，線速度，所以鐵絲切斷刀與小橫刀的設(shè)計(jì)類似。 2.3.3 齒輪1-10各參數(shù)列表 表3.1 齒輪1-10參數(shù) 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 1 54 108 2 200 27 2 27 54 2 400 32 3 27 54 2 400 32 4 27 54 2 400 32 5 54 108 2 200 27 6 54 108 2 200 27 7 54 108 2 200 27 8 27 54 2 400 32 9 54 108 2 200 27 10 54 108 2 200 27 2.4 齒輪11、12、13、、14的設(shè)計(jì)校核 2.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 已知：，； 設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足； 所以可以設(shè)計(jì)齒輪13的分度圓直徑， 設(shè)計(jì)齒輪14的分度圓直徑；； ； 若令，則 ； 設(shè)定該輪系的模數(shù)，則； 齒寬系數(shù)，， 。 2.4.2 按齒根彎曲強(qiáng)度校核（按實(shí)際功率） 1） 校核齒輪11 ； 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，精度為7級(jí)； 齒輪11（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS 齒輪12（小齒輪）選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS，而這材料硬度差為40HBS； 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 2） 校核齒輪12 ； 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 3）齒輪13是與齒輪11相同的齒輪，因此，齒輪13也滿足使用要求。 4）校核齒輪14 齒輪14（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為220HBS，與齒輪13材料硬度差為20HBS 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 2.4.3 齒輪11-14各參數(shù)列表 根據(jù)以上的計(jì)算和校核的最后結(jié)果，得出了各個(gè)齒輪的參數(shù)如表2.2 表2.2 齒輪11-14參數(shù) 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 11 48 96 2 200 24 12 24 48 2 400 30 13 48 96 2 200 24 14 60 120 2 159.27 19 2.5 齒輪15、16的設(shè)計(jì)校核 2.5.1 已知條件 ，，，。 2.5.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，精度為7級(jí)； 齒輪15（小齒輪）選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS 齒輪16（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS，而這材料硬度差為40HBS； 選擇小齒輪15的齒數(shù)，因?yàn)?，所以（取整?shù)）；。 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： （1）齒輪15的轉(zhuǎn)矩 （2）試選載荷系數(shù) （3）選區(qū)域系數(shù) （4）傳動(dòng)比已知 （5）選定齒寬系數(shù) （6）求許用接觸應(yīng)力 ①選取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) ②選取壽命系數(shù) 所以查表得： 按齒面硬度查得接觸疲勞強(qiáng)度極限 取失效率為1％ 選取較小的數(shù)值作為 （7）材料的彈性影響系數(shù) 計(jì)算 （8）試算齒輪15得分度圓直徑 （9）計(jì)算圓周速度 （10）計(jì)算齒寬b及模數(shù) 模數(shù) 齒高 （11）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)； 使用系數(shù)； 直齒輪，假設(shè)，查得； 7級(jí)精度，齒輪相對(duì)于齒輪懸臂布置，所以， 由查得； 所以載荷系數(shù) （12）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 （13）計(jì)算模數(shù) ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2.5.3 按齒根彎曲強(qiáng)度校核（按實(shí)際載荷） 1）校核齒輪15 （1）校核公式 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ①由實(shí)際功率 ； ②計(jì)算 查表得： 當(dāng)Z=30時(shí)， ； ③模數(shù) ④動(dòng)載荷系數(shù) （2） ①由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）圖10-20查得彎曲疲勞強(qiáng)度極限，； ②彎曲疲勞強(qiáng)度系數(shù)S=1.3； ③選取壽命系數(shù) 所以查表得： 所以，滿足使用要求。 2）校核齒輪16 校核公式 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ①； ②計(jì)算 當(dāng)Z=49時(shí)， ； ③模數(shù) ④動(dòng)載荷系數(shù) 使用系數(shù)； 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)； 直齒輪， ，查得； 7級(jí)精度，齒輪相對(duì)于齒輪懸臂布置，所以， =1.25 所以 所以，滿足使用要求。 2.5.4 幾何尺寸的計(jì)算 (1) 計(jì)算分度圓直徑 （2) 計(jì)算中心距 將中心距圓整為99mm (3) 計(jì)算齒輪寬度 取，。 根據(jù)以上的計(jì)算校核的結(jié)果，得到齒輪15和齒輪16的工程圖如圖2.2 圖2.2. 齒輪15和齒輪16工程圖 2.6 齒輪17、18的設(shè)計(jì)校核 2.6.1 設(shè)計(jì)概要 已知：，； 設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足； 所以可以設(shè)計(jì)齒輪17、18的分度圓直徑， 所以齒輪17、18的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 設(shè)定該輪系的模數(shù)，則； 齒寬系數(shù)，， 2.6.2 按齒根彎曲強(qiáng)度校核（按實(shí)際載荷） 校核齒輪17 ； 1、選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，精度為7級(jí)； 齒輪17選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS， 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 2.6.3 齒輪15、16、17、18的參數(shù)列表： 根據(jù)計(jì)算和校核的結(jié)果得到了各個(gè)軸的參數(shù)如下表： 表2.3 齒輪15、16、17、18的參數(shù) 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 15 30 75 2.5 200 45 16 49 122.5 2.5 122.29 38 17 25 50 2 122.29 25 18 25 50 2 122.29 25 2.7 齒輪19、20的設(shè)計(jì)校核 2.7.1 設(shè)計(jì)概要 根據(jù)機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)要求有： ， 所以； 設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足，； 若設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)如下： 。 取模數(shù)，則兩齒輪的齒數(shù)，； 齒寬系數(shù)，。 取，。 2.7.2 按齒根彎曲強(qiáng)度校核（按實(shí)際載荷） 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，精度為7級(jí)； 齒輪19（選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS 齒輪20用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS，材料硬度差為40HBS； 校核齒輪19、20： 校核公式 經(jīng)校核， ，滿足使用要求。 2.7.3 齒輪19、20的參數(shù)列表： 根據(jù)計(jì)算和校核的結(jié)果得到了齒輪19和齒輪20的各個(gè)參數(shù)表如下表： 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 19 30 60 2 323.08 35 20 60 120 2 161.54 30 表2.4齒輪19,20的參數(shù) 3. 軸的設(shè)計(jì)校核 3.1 小橫刀底輥軸（即F軸）的設(shè)計(jì)校核 3.1.1 F軸的作用力 F軸上的功率，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速； 1．作用于皮帶輪上的力 壓軸力 扭矩 2．齒輪1上的受力 3．齒輪2上的受力 1）作用于鏈輪上的力 鏈輪a上的力： 鏈輪b上的力： 鏈輪c上的力： 3.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 圖3.1 軸上力的作用方向 1、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。據(jù)機(jī)設(shè)表15-3，取，選取該處軸的直徑，皮帶輪的寬度。 1） 該軸上力的作用方向如圖3.1 2、 擬訂軸的裝配方案（如圖3.2） 圖3.2 F軸零件分配圖 3、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （1）為滿足各零件的軸向定位，軸需要制出軸肩和套筒，各部分的尺寸如圖3.2； （2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力作用，選用深溝球軸承6009，其尺寸為； 3)軸上零件的周向定位選擇平鍵連接，端部零件選擇勾頭楔鍵 鍵的選擇 4)周端倒角為 3.1.3 軸上載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖3.3）， 再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖3.3） 圖3.3 力作用圖 3.1.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）式（15-5）及上表中的數(shù)值并取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 上面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查得，因此故安全。 表3.1 軸上載荷分布 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩M 扭矩T 3.1.5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險(xiǎn)截面 截面A、H只受扭矩作用，雖然鍵槽及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定，所以截面A、H無需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面D、E兩端部分過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面G上的應(yīng)力最大,但應(yīng)力集中不大，無需校核；B、C、F雖然既受扭矩又受彎矩，但都不 是承受最大值，且直徑差不多相同，淫詞該州只需要精確校核I截面的左側(cè)，II截面，III截面的右側(cè)。 （2）截面I的左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面I的左側(cè)的彎矩 截面I的左側(cè)的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。查表 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按機(jī)設(shè)附表3-2查取， 因， ， 經(jīng)差值后可查得，； 又知軸的材料敏性系數(shù)為:， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為: 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》附圖3-2得尺寸系數(shù) ；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；軸按磨削加工，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為；軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 又由表查得碳鋼的特性系數(shù):取 取， 于是，計(jì)算安全系數(shù)的值 ，故可知安全。 （3）截面II 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面I的左側(cè)的彎矩 截面I的左側(cè)的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。 查表得。 所以中間最細(xì)部分也滿足極限要求。 （4）截面III的右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面I的左側(cè)的彎矩 截面I的左側(cè)的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。查表 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按附表3-2查取， 因， ， 經(jīng)差值后可查得，； 又由附圖3-1的軸的材料敏性系數(shù)為: ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為: 由附圖3.2得尺寸系數(shù) ；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為； 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 又由表查得碳鋼的特性系數(shù):取;取，于是，計(jì)算安全系數(shù)的值 ，故可知安全。 根據(jù)計(jì)算和校核的結(jié)果得到了小橫刀底輥軸的工程圖如圖4.4 圖4.4. 小橫刀底輥軸的工程圖 4. 鍵的設(shè)計(jì)校核 4.1 選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于左端齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)。 4.2 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機(jī)設(shè)表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。由機(jī)設(shè)式（6-1）可得 ，合適。 5. 軸承的選擇與校核 5.1 選擇深溝球軸承（設(shè)計(jì)軸時(shí)已初選） 5.2 求比值 ，根據(jù)機(jī)設(shè)表13-5，深溝球軸承的最小值為，故此時(shí)。 5.3 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 根據(jù)式，據(jù)表13-5， 按照表13-6，，取 5.4 求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 根據(jù)式（13-6） 5.5 軸承的選擇與校核 按照設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇的6009軸承（與初選軸承相吻合），此時(shí)軸承的基本額定靜載荷。 驗(yàn)算6009軸承的壽命： 所以，所選軸承可滿足壽命要求。 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是果袋機(jī)的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容如下： 首先通過查閱資料，得到水果套袋的整個(gè)流程，根據(jù)這個(gè)流程，設(shè)計(jì)出了水果套袋機(jī)的整體部分，然后把水果套袋機(jī)分成三個(gè)主體部分：：1.水果袋輸送裝置；2.水果帶撐開裝置；3.水果帶封口裝置。然后著重對(duì)第三個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 首先了封口部分傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。 三相異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過皮帶輪傳至小橫刀底輥，然后再通過齒輪和鏈輪傳動(dòng)傳至其他部件，切割部分軸與軸之間間距較小，采用齒輪傳動(dòng)方便合理。本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證刀具軸的轉(zhuǎn)速相等，線速度相同，各個(gè)輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)向相同，齒輪安裝在軸上，這就要求兩嚙合的齒輪之間的中心矩等于兩軸之間的中心距。 然后，根據(jù)上面的出來的數(shù)據(jù)，對(duì)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核。 設(shè)計(jì)齒輪時(shí)按照傳遞過來的力全部加載與該齒輪，在受力大的條件下設(shè)計(jì)，校核則按照實(shí)際載荷，這樣設(shè)計(jì)出的齒輪在各方面都較合適。設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，有幾對(duì)齒輪直接根據(jù)傳動(dòng)比，給定標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，在運(yùn)用齒輪之間的中心距等于軸之間的中心距來確定的齒輪的參數(shù)。 再次，軸的設(shè)計(jì)與校核。 軸的設(shè)計(jì)與校核，以受力最大，載荷最多的小橫刀底輥軸為代表，其他的設(shè)計(jì)校核方法類似。 最后，軸承和鍵的選擇校核，由于軸承和鍵都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需要續(xù)出型號(hào)，再進(jìn)行簡(jiǎn)單校核即可。 參考文獻(xiàn) 【1】張吉國(guó)，胡繼連，張兆新．我國(guó)果品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J】．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2002，4(3)：3 1．34． 【2】陸裕良王立彬．我國(guó)蔬菜出口量、水果產(chǎn)量均居世界第--[EB／OL]．，國(guó)研網(wǎng)數(shù)據(jù)中心 【3】劉李峰，武拉平，白晶晶．我國(guó)水果貿(mào)易基本特征及發(fā)展趨勢(shì)分析【J】．中國(guó)果業(yè)信息2006(6)：1-5． 【4】崔朝輝，周琴，胡小琪等．中國(guó)居民蔬菜、水果消費(fèi)現(xiàn)狀分析[J1．中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)2005(5)：34-37． 【5】鄭彥．全球果汁飲料市場(chǎng)現(xiàn)狀研究【J】．飲料工業(yè)，2008(08)：44．45． 【6】苗洪亮．中國(guó)蘋果及果汁出口的市場(chǎng)環(huán)境分析及其對(duì)策研究[D]．武漢．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2006． 【7】Biing‘Hwan Lin．Fruit andVegetable Consumption LookingAhead to2020[J】．EconomicResearchService，2004(1 0)：1-4． 【8】喬娟．中國(guó)主要新鮮水果國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力變動(dòng)分析[J】．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問題， 2002(12)：33．37． 【9】張學(xué)斌．水果套袋及無公害裁培技術(shù)【M】．蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，2004． 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本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師的指導(dǎo)下完成的，四年美好的大學(xué)生活馬上就要結(jié)束了，衷心感謝老師們對(duì)我學(xué)習(xí)上的幫助和生活上的關(guān)懷。各位老師不僅以其淵博的學(xué)識(shí)、創(chuàng)造性的思維方式、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我在學(xué)術(shù)上受益匪淺、而且言傳身教，以其高尚的人格和坦蕩寬廣的胸懷教導(dǎo)了我做人的道理，為我踏入社會(huì)奠定了深厚的基礎(chǔ)。老師不僅是我們的老師更是我們的朋友，本次設(shè)計(jì)也耗費(fèi)了他們很大的精力，由衷的感謝老師們。