13 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)
設(shè)計(jì)說明書
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前 言
蘋果是世界四大水果之一, 同時(shí)也是中國第一大水果，其產(chǎn)量和栽培面積均居我國第一。蘋果生產(chǎn)在我國水果業(yè)中占有最重要的地位,其發(fā)展?fàn)顩r對(duì)果區(qū)經(jīng)濟(jì)振興、市場供應(yīng)和出口創(chuàng)匯影響巨大。
蘋果作為我國栽培面積和產(chǎn)量最大的樹種,在促進(jìn)農(nóng)民脫貧致富,改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況,促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化方面起到了重大作用;蘋果作為我國第一大果品,在繁榮果品市場,滿足消費(fèi)者需求方面起到了基礎(chǔ)作用;蘋果作為我國少數(shù)具有國際市場競爭優(yōu)勢的農(nóng)產(chǎn)品,無論鮮食蘋果還是蘋果濃縮汁出口均取得了驕人的成績,在國際市場上顯示了舉足輕重的作用。目前,我國蘋果產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入一個(gè)由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)、由世界蘋果生產(chǎn)大國轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果業(yè)強(qiáng)國的重大歷史階段。
隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)大，中國已成為世界最大的蘋果及蘋果汁生產(chǎn)國和出口國。加入WTO進(jìn)一步促使中國蘋果走出國門，在世界水果市場上占有愈加重要的地位，對(duì)國內(nèi)外的果品市場均產(chǎn)生了較大的影響。而且，在物質(zhì)生活水平的不斷提高的今天，人們對(duì)蘋果的要求已經(jīng)從單純的數(shù)量轉(zhuǎn)向質(zhì)量，求的是“精”，不光是蘋果本身質(zhì)量上要精，而且要求包裝要精美，攜帶要方便。
所以要對(duì)蘋果進(jìn)行套袋，而塑料發(fā)泡網(wǎng)套無疑是最好的選擇，主要因其可以改善水果在運(yùn)輸中的碰撞和擠壓等機(jī)械破損。
但是，在當(dāng)前，對(duì)如此龐大數(shù)量的蘋果進(jìn)行套袋還是人工套袋，這就大大降低了生產(chǎn)效率，而且增加了人們的勞動(dòng)，也增加了蘋果的成本，為此，本文致力研發(fā)一種半自動(dòng)套袋機(jī)，該機(jī)簡單并且容易操作，在保證作業(yè)要求（對(duì)蘋果無損傷）的前提下，盡量降低成本，讓果農(nóng)容易接受，以達(dá)到減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)危險(xiǎn)系數(shù)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的目的。
關(guān)鍵詞：半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)；發(fā)泡網(wǎng)；槽輪機(jī)構(gòu)；凸輪機(jī)構(gòu)；平型帶
目 錄
1 緒論 1
1.1蘋果的意義 1
1.2我國蘋果的發(fā)展 1
1.3蘋果套袋的意義 1
2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 2
2.1設(shè)計(jì)的內(nèi)容 2
2.2設(shè)計(jì)的依據(jù) 3
2.3設(shè)計(jì)的要求 3
2.4設(shè)計(jì)任務(wù) 3
3 設(shè)計(jì)簡介 3
3.1套袋機(jī)樣機(jī) 3
3.2工作原理 5
3.3主要零件介紹 5
4 電動(dòng)機(jī)的選擇 6
4.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 6
4.2選電動(dòng)機(jī)類型 7
4.3選擇電動(dòng)機(jī)容量 7
4.4確定主動(dòng)軸工作轉(zhuǎn)速 8
5 傳動(dòng)比的確定 8
5.1總傳動(dòng)比 8
5.2分配傳動(dòng)比 8
6 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng) 8
6.2計(jì)算各軸的輸入功率 9
6.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)距 9
6.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 9
6.5運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理 10
7 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
7.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
7.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
7.3低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
7.4設(shè)計(jì)匯總 13
7.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 13
8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
8.1主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 15
8.2求中間軸的功率和扭矩 15
8.3選擇材料 16
8.4對(duì)輸入軸進(jìn)行設(shè)計(jì)校核 16
8.5主動(dòng)軸的計(jì)算 16
8.6主動(dòng)軸的校核 17
9 套袋機(jī)的缺陷及改進(jìn) 18
總 結(jié) 19
致 謝 20
參考文獻(xiàn) 21
1 緒論
1.1蘋果的意義
蘋果是世界四大水果之一, 同時(shí)也是中國第一大水果，其產(chǎn)量和栽培面積均居我國第一。蘋果生產(chǎn)在我國水果業(yè)中占有最重要的地位,其發(fā)展?fàn)顩r對(duì)果區(qū)經(jīng)濟(jì)振興、市場供應(yīng)和出口創(chuàng)匯影響巨大。
蘋果作為我國栽培面積和產(chǎn)量最大的樹種,在促進(jìn)農(nóng)民脫貧致富,改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況,促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化方面起到了重大作用;蘋果作為我國第一大果品,在繁榮果品市場,滿足消費(fèi)者需求方面起到了基礎(chǔ)作用;蘋果作為我國少數(shù)具有國際市場競爭優(yōu)勢的農(nóng)產(chǎn)品,無論鮮食蘋果還是蘋果濃縮汁出口均取得了驕人的成績,在國際市場上顯示了舉足輕重的作用。目前,我國蘋果產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入一個(gè)由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)、由世界蘋果生產(chǎn)大國轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果業(yè)強(qiáng)國的重大歷史階段。
1.2我國蘋果的發(fā)展
根據(jù)我國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2005年我國蘋果栽培面積為189萬，蘋果產(chǎn)量達(dá)到2400萬t，分別占世界蘋果總量的2/5和1/3，我國已經(jīng)成為世界最大的蘋果生產(chǎn)國。我國蘋果栽培經(jīng)歷了自1985—1995年10年大發(fā)展時(shí)期，從1997年進(jìn)入調(diào)整階段,非適宜區(qū)和適宜區(qū)內(nèi)的非適宜品種，以及管理技術(shù)落后、長期不結(jié)果的果園面積持續(xù)減少，但蘋果優(yōu)生區(qū)及經(jīng)濟(jì)效益較高的地區(qū)蘋果面積穩(wěn)定發(fā)展，單位面積產(chǎn)量持續(xù)增長,由1995年的提高到了近年平均的12。蘋果產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)步增長,10年間蘋果總產(chǎn)量增長了71.5%。
從1995年至2005年我國蘋果產(chǎn)量已連續(xù)13年穩(wěn)居世界首位。近5年來,我國蘋果產(chǎn)量在2 000萬t上波動(dòng), 2005年達(dá)到24011081t創(chuàng)歷史新高,占世界蘋果總產(chǎn)35.8%以上。近年，我國蘋果生產(chǎn)經(jīng)調(diào)整，面積、產(chǎn)量逐漸穩(wěn)定;果品質(zhì)量逐年提高，優(yōu)質(zhì)果率已從30%提高到40%以上;價(jià)格回升,出口增加，再現(xiàn)生機(jī)，開始步入穩(wěn)步發(fā)展的軌道。
2008年全世界蘋果栽培面積和產(chǎn)量分別為484.76×104和6960.34×104,t僅次于柑橘(871.6×104,12 208.8×104t)、香蕉(481.7×104, 9070.6×104t)，居第三位。而中國是世界第一大蘋果生產(chǎn)國，栽培面積和產(chǎn)量分別占世界總面積和總產(chǎn)量的41.09%和42.88%。
近20年來，中國蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2008年全國蘋果栽培面積和產(chǎn)量為199.22×104和2984.66×104.t占全國水果總面積和總產(chǎn)量的18.56%和26.32%，面積和產(chǎn)量均居水果生產(chǎn)的首位。與2007年相比,2008年蘋果面積和產(chǎn)量分別增加3.04×104和198.67×104.t同比增長了1.55%和7.13%。
2010年，中國蘋果生產(chǎn)總量為3326.33萬t，占全國水果總產(chǎn)量的15.54%，是1990年蘋果產(chǎn)量的7.7倍。
2011年，據(jù)國家蘋果產(chǎn)業(yè)體系統(tǒng)計(jì)，我國蘋果栽植面積和總產(chǎn)量分別達(dá)到214萬公頃和3500萬噸，均占世界蘋果面積和產(chǎn)量的50%，居各國首位，已經(jīng)是世界蘋果生產(chǎn)、出口和消費(fèi)大國。
1.3蘋果套袋的意義
隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)大，中國已成為世界最大的蘋果及蘋果汁生產(chǎn)國和出口國。加入WTO進(jìn)一步促使中國蘋果走出國門，在世界水果市場上占有愈加重要的地位，對(duì)國內(nèi)外的果品市場均產(chǎn)生了較大的影響。而且，在物質(zhì)生活水平的不斷提高的今天，人們對(duì)蘋果的要求已經(jīng)從單純的數(shù)量轉(zhuǎn)向質(zhì)量，求的是“精”，不光是蘋果本身質(zhì)量上要精，而且要求包裝要精美，攜帶要方便。
因此，給蘋果進(jìn)行包裝，不僅可以提高蘋果美觀程度，吸引消費(fèi)者的眼球，更能提高果農(nóng)的收入，增強(qiáng)我國蘋果在全球市場的競爭力。好的包裝是商品的終身廣告和免費(fèi)廣告，包裝直接針對(duì)產(chǎn)品，能兼起品牌商標(biāo)、廣告宣傳等作用，是果品質(zhì)量的有機(jī)組成部分。新穎美觀、迎合消費(fèi)者心理的包裝，不僅能傳達(dá)商品內(nèi)涵，而且能增加產(chǎn)品價(jià)值，提高產(chǎn)品附加值。根據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計(jì)，有50%-60%的消費(fèi)者是受包裝影響而產(chǎn)生購買興趣的。所以，好的包裝對(duì)于推廣品牌、增加蘋果附加值具有重要作用。在蘋果銷售中清楚認(rèn)識(shí)到包裝的作用，樹立包裝是商品第二質(zhì)量的意識(shí)，自然有助于蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
如今，蘋果包裝的有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：
一是方便小巧型。目前，城鎮(zhèn)水果消費(fèi)已逐步趨向買新吃鮮、少量多次的特點(diǎn)，方便是消費(fèi)者永恒的追求，因此10公斤以上箱裝的水果已不能滿足消費(fèi)者的需求，取而代之的是3-5公斤，甚至更少含量的小包裝水果。
二是精美高檔型。國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水果包裝高檔化將是占領(lǐng)國內(nèi)市場、走出國門參與國際競爭的必然選擇。
三是信任透明型。在包裝時(shí)采用部分透明材料，設(shè)計(jì)出一些可以透視的窗口，以吸引消費(fèi)者的眼球，讓消費(fèi)者能夠?qū)λ耐庑?、大小、顏色等一目了然，增?qiáng)了自然親和力，促使消費(fèi)者在進(jìn)行同類比較后，較快地做出傾向性選擇，提高了消費(fèi)者的購買欲和信任感。
四是綠色環(huán)保型。果品的包裝勢必向綠色包裝轉(zhuǎn)變?；貧w自然，追求健康，不單單是消費(fèi)者對(duì)果品品質(zhì)的要求，也是對(duì)其包裝的必然要求。目前果品包裝材料已突破了普通紙箱包裝的單一格局，向精美竹編、藤制、木制、可回收瓦楞紙箱等綠色環(huán)保、生態(tài)性能的包裝材料發(fā)展。
而想要在低成本的情況下達(dá)到以上包裝效果，使用塑料發(fā)泡網(wǎng)無疑是最好的選擇。
塑料網(wǎng)套主要應(yīng)用于怕擠壓、需隔離的水果、瓜類和蔬菜等包裝。由于其造價(jià)低廉，包裝效果好，已逐漸取代紙包裝，成為水果儲(chǔ)運(yùn)包裝中的潮流。而且塑料網(wǎng)套包裝不僅有利于水果的儲(chǔ)運(yùn)，對(duì)其貨架保鮮期也有較大的貢獻(xiàn)。
塑料發(fā)泡網(wǎng)套在水果包裝特別是單果包裝中應(yīng)用非常廣泛，主要因其可以改善水果在運(yùn)輸中的碰撞和擠壓等機(jī)械破損。其主要優(yōu)點(diǎn)有：
(1)具有一定的彈性和柔軟度，可以有效地起到緩沖和防振作用，從而避免水果在儲(chǔ)運(yùn)中由于碰撞和擠壓造成的破損。
(2)重量輕，成本低，便于運(yùn)輸，減少了運(yùn)輸成本。
(3)塑料網(wǎng)套的色澤可以選擇潔白色，也可以通過加色料而改變其色澤，這樣有利于與水果形成顏色對(duì)比，增加了美觀效果，促進(jìn)消費(fèi)者購買。
(4)塑料網(wǎng)套是由塑料經(jīng)過發(fā)泡得到的，包裝使用很方便。一般采用發(fā)泡LDPE，因其具有較好的拉伸強(qiáng)度和彈性。
但是，在當(dāng)前，對(duì)如此龐大數(shù)量的蘋果進(jìn)行套袋還是人工套袋，這就大大降低了生產(chǎn)效率，而且增加了人們的勞動(dòng)，也增加了蘋果的成本，為此，研發(fā)一種全自動(dòng)套袋機(jī)或半自動(dòng)套袋機(jī)勢在必行！
通過對(duì)手工套袋過程的研究，本課題提出研究制造一種小型輕便的半自動(dòng)水果套袋機(jī)，簡單并且容易操作。在保證作業(yè)要求（對(duì)蘋果無損傷）的前提下，盡量降低成本，讓果農(nóng)容易接受，以達(dá)到減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)危險(xiǎn)系數(shù)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的目的。
2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.1設(shè)計(jì)的內(nèi)容
本設(shè)計(jì)是針對(duì)小型果農(nóng)使用的，機(jī)械式的，不使用機(jī)電自動(dòng)控制及編程技術(shù)，是純機(jī)械式機(jī)器，采用純機(jī)械設(shè)計(jì)，是為了降低成本，使用方便，維修簡便，本設(shè)計(jì)原理可靠，結(jié)構(gòu)簡單，減低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。并且保證不損傷蘋果。
(1)總體設(shè)計(jì)：使用電動(dòng)機(jī)，減速器，軸，齒輪，槽輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)平帶等簡單機(jī)械的組合，通過槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)先后運(yùn)動(dòng)，從而保證蘋果可以連續(xù)包裝。(繪制總裝圖、繪制soildworks裝配圖呈現(xiàn)整機(jī)結(jié)構(gòu))
(2)零部件設(shè)計(jì):
半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)機(jī)架 傳動(dòng)軸、齒輪 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 平帶的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)和校核
2.2設(shè)計(jì)的依據(jù)
(1)蘋果物理特性:蘋果為近似球形，直徑在40～80mm,厚度在35～60mm，質(zhì)量在150～200克。
(2)發(fā)泡網(wǎng)的特性：發(fā)泡網(wǎng)具有彈性，因此可以套在圓通外，發(fā)泡網(wǎng)是連續(xù)的，因此可以實(shí)現(xiàn)蘋果的連續(xù)套袋
(3)理論依據(jù)：槽輪機(jī)構(gòu)是間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此可以實(shí)現(xiàn)套袋機(jī)中剪斷及套袋的先后作業(yè)
2.3設(shè)計(jì)的要求
(1)對(duì)象為小規(guī)模的農(nóng)戶，因此需要產(chǎn)品體積小,體積小,移動(dòng)方便,操作簡單,成本低
(2)部件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免焊接及剛性固定,應(yīng)多采用靈活的螺栓等方式固定，以方便安裝和拆卸，并有利于維修。
(3)設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工工藝性和裝配工藝性,盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件,通用件,降低制造成本。
(4)采用較為人性化的設(shè)計(jì)理念，方便勞動(dòng)者的操作和使用,減少勞動(dòng)者的體力消耗。
2.4設(shè)計(jì)任務(wù)
(1)根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；
(2)根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并在報(bào)告上畫出傳動(dòng)方案圖；
(3)進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)及校核
(4)進(jìn)行齒輪的設(shè)計(jì)及校核
(5)選擇合適的材料使蘋果從高處無損傷的落下
(6)使蘋果套袋，發(fā)泡網(wǎng)剪斷，蘋果運(yùn)出，毛刷筒的運(yùn)動(dòng)之間相協(xié)調(diào)，時(shí)間差計(jì)算精確
(7)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；
(8)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
3 設(shè)計(jì)簡介
3.1套袋機(jī)樣機(jī)
如圖3-1所示
圖3-1 總裝圖
圖3-2槽輪機(jī)構(gòu)
3.2工作原理
半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)是一種手工結(jié)合機(jī)器實(shí)現(xiàn)蘋果套袋的機(jī)器。首先將發(fā)泡網(wǎng)套在套管上，并將套管安裝在機(jī)架上，運(yùn)輸帶將蘋果送入套筒中，當(dāng)蘋果落入底部后，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)綁在剪刀上的繩子運(yùn)動(dòng)，將泡網(wǎng)剪斷；然后蘋果滾出來，手工將套好的蘋果拿出；兩個(gè)毛刷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，促使發(fā)泡網(wǎng)向下運(yùn)動(dòng)包裝一個(gè)蘋果所需發(fā)泡網(wǎng)的長度；此時(shí)第二個(gè)蘋果落下，至此完成一個(gè)蘋果的套袋過程。其中，剪刀的運(yùn)動(dòng)由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；毛刷筒的運(yùn)動(dòng)由平帶實(shí)現(xiàn)；剪刀和毛刷筒運(yùn)動(dòng)的先后順序由槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
3.3主要零件介紹
(1)槽輪機(jī)構(gòu)
如圖3-2所示,槽輪機(jī)構(gòu)由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),又稱馬爾他機(jī)構(gòu)。它被用來將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易加工,工作可靠,轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確,機(jī)械效率高。但是其動(dòng)程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大,有沖擊,并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇,故不宜用于高速，多用來實(shí)現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。
槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理，如圖3-3所示，它是由具有徑向槽的槽輪2、帶有圓銷A的撥盤1和機(jī)架組成的。撥盤1作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使槽輪2作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。撥盤1上的圓銷A尚未進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)，由于槽輪2的內(nèi)凹鎖住弧β被撥盤1的外凸圓弧ɑ卡住,故槽輪2靜止不動(dòng)。圖中所示位置是當(dāng)圓銷A開始進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)的情況。這時(shí)鎖住弧被松開，因此槽輪2受圓銷A驅(qū)使沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷A開始脫出槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又被撥盤1的外凸圓弧卡住，致使槽輪2又靜止不動(dòng)，直到圓銷A再進(jìn)入槽輪2的另一徑向槽時(shí)，兩者又重復(fù)上述的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。
圖3-4 凸輪機(jī)構(gòu)
圖3-3槽輪機(jī)構(gòu)原理示意圖
(2)凸輪機(jī)構(gòu)
凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件,一般為主動(dòng)件,作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
本凸輪機(jī)構(gòu)(如圖3-4)是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。本凸輪是一個(gè)具有凹槽的構(gòu)件，為主動(dòng)件,等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
從動(dòng)件為桿,與凸輪輪廓接觸，并傳遞動(dòng)力和實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,一般做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。桿的末端加一滾子，以減少凸輪與從動(dòng)件的摩擦,延長使用壽命。
凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時(shí)，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。本凸輪機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的功能是拉動(dòng)剪刀剪斷發(fā)泡網(wǎng)為蘋果套袋。
凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)從動(dòng)件作規(guī)定往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)，本機(jī)構(gòu)中采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。凸輪具有曲線輪廓或凹槽，本土論采用凹槽，有盤形凸輪、圓柱凸輪和移動(dòng)凸輪等，其中圓柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線，因而屬于空間凸輪。從動(dòng)件與凸輪作點(diǎn)接觸或線接觸，有滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件和尖端從動(dòng)件等。尖端從動(dòng)件能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)，但尖端容易磨損，適用于傳力較小的低速機(jī)構(gòu)中。
本凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)，由于凸輪容易磨損，主要原因之一是接觸應(yīng)力較大，可在從動(dòng)桿件軸端加一滾輪來減小磨損。
4 電動(dòng)機(jī)的選擇
4.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇
本套袋機(jī)用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的二級(jí)圓柱齒輪減速器，工作有輕微震動(dòng)，經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，單班制工作，每年工作300天,使用壽命15年,運(yùn)輸帶允許速度誤差±5%。
原始數(shù)據(jù)為：運(yùn)輸帶拉力：F=0.1KN，主動(dòng)軸圓周速度v=0.20m/s軸直徑Ｄ=30mm
因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：工作機(jī)空載啟動(dòng)，有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載，單向運(yùn)轉(zhuǎn),單班制工作，使用期限15，每年工作300天,運(yùn)輸機(jī)允許速度誤差5%。
4.2選電動(dòng)機(jī)類型
按工作要求和條件,選用三相籠形異步電動(dòng)機(jī),封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V,YS型。
4.3選擇電動(dòng)機(jī)容量
電動(dòng)機(jī)所需工作功率按式：P= kW (4-1)
P= kW (4-2)
因此： P=kW (4-3)
由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為： (4-4)
式中：,,,,分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)和卷筒的傳動(dòng)效率。
取=0.99（聯(lián)軸器），=0.98（承軸），=0.97（齒輪傳動(dòng)），=0.96（主動(dòng)軸）
則
所以 (4-5)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》P176表12－12查出的電動(dòng)機(jī)型號(hào) YS5014，其主要性能如表1：
表1 電動(dòng)機(jī)性能
型號(hào)
額定
功率/W
轉(zhuǎn)速/(r/min)
滿載
電流/A
效率/%
功率
因數(shù)()
最大
轉(zhuǎn)矩
YS5014
25W
1400
0.17
42
0.53
2.3
該電動(dòng)機(jī)的主要外型和安裝尺寸如表2：
表2 電動(dòng)機(jī)安裝尺寸
中心高
外形尺寸
地腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
50
155×110×125
80×63
5.8
9×20
3×7.2
4.4確定主動(dòng)軸工作轉(zhuǎn)速：
(4-6)
按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》P2表1，二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比Ia=8-40
故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為：查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第155頁表12-1可知:
750r/min,1000r/min,1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,所選電動(dòng)機(jī)為小功率電動(dòng)機(jī)，功率為0.03kW，轉(zhuǎn)速為1500r/min。
5 傳動(dòng)比的確定
5.1總傳動(dòng)比
由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 和工作機(jī)的主軸的轉(zhuǎn)速 n，可得傳動(dòng)裝置的總的傳動(dòng)比是：
(5-1)
5.2分配傳動(dòng)比
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》圖12 P17得：
6 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)
6.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速
I軸
II軸 (6-1)
III軸
主動(dòng)軸
IV軸
V軸
6.2計(jì)算各軸的輸入功率
I軸 (6-2)
II軸
III軸
主動(dòng)軸
IV軸
V軸
6.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)距
(6-3)
6.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算
(1)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩
I軸
II軸
III軸
主動(dòng)軸輸入轉(zhuǎn)矩
IV軸
V軸
(2)各軸輸出轉(zhuǎn)矩：
I軸
II軸
III軸
主動(dòng)軸輸入轉(zhuǎn)矩
IV軸
V軸
6.5運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于表3：
表3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
軸名
效率P（kW）
轉(zhuǎn)矩T（）
轉(zhuǎn)速n r/min
傳動(dòng)比i
效率η
輸入
輸出
輸入
輸出
電動(dòng)機(jī)軸
0.024
1.603
1430
Ⅰ軸
0.0238
0.0226
1.587
1.555
1430
1.00
0.99
Ⅱ軸
0.0226
0.0215
6.095
5.973
357.5
4.00
0.95
Ⅲ軸
0.0215
0.0209
17.27
16.29
120
2.98
0.95
主動(dòng)軸
0.0209
0.0205
16.751
16.416
120
1.00
0.97
IV軸
0.0205
0.0199
32.826
32.169
60
1.00
0.99
V軸
0.0205
0.0109
32.826
32.169
60
1.00
0.99
7 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
7.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于斜齒輪的平穩(wěn)性較直齒輪傳動(dòng)好，常用在高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場合，所以高速級(jí)用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，低速級(jí)用直尺圓柱齒輪傳動(dòng)。
7.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力，采用硬齒面的組合：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-1得：
小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度為56～62HRC，大齒輪用20Cr滲碳淬火，齒面硬度為56～62HRC，。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-5：取
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-4：取
(7-1)
(7-2)
(2)按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪按8級(jí)精度制造。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-3，表11-6，
取載荷系數(shù)K＝1，齒寬系數(shù)。
小齒輪上得轉(zhuǎn)矩 (7-3)
初選螺旋角
齒數(shù)取，則
齒形系數(shù) (7-4)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-8得：
由圖11-9得： 。
因 (7-5)
故應(yīng)對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。
法向模數(shù)：
由表4-1得，取。
中心距 。取a=50mm．
確定螺旋角 (7-6)
齒輪分度圓直徑
齒寬
取
(3)驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
將各參數(shù)代入式11-8得
(7-7)
(4)齒輪的圓周速度
(7-8)
對(duì)照表11-2，選8級(jí)制造精度是合宜的。
7.3 低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-1得：
小齒輪用45Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217~286HRC，大齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為197~286HRC，。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-5：取
(7-9)
(2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
齒輪按8級(jí)精度制造。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-3，表11-6，表11-4
取載荷系數(shù)Ｋ＝１，齒寬系數(shù)，
小齒輪上得轉(zhuǎn)矩
(7-10)
齒數(shù) 取，則
模數(shù)
齒寬
取
由表4-1取。
實(shí)際的
中心距 。
(3)驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度
查圖11-8，11-9得：齒形系數(shù)
(7-11)
(4)齒輪的圓周速度
對(duì)照表11-2，選8級(jí)制造精度是合宜的。
7.4設(shè)計(jì)匯總
表4 齒輪參數(shù)
項(xiàng)目
低速級(jí)
高速級(jí)
大齒輪
小齒輪
大齒輪
小齒輪
z
72
24
76
19
d
216
72
80
20
b
94
98
25
20
df
208.5
64.5
79
19
da
222
84
82
22
a
144
50
m
3
1
7.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力，采用硬齒面的組合：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-1得：
小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC，大齒輪用20Cr滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC，。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-5：取
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-4：取
(2)按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪按8級(jí)精度制造。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-3，表11-6，
取載荷系數(shù)K＝1，齒寬系數(shù)。
小齒輪上得轉(zhuǎn)矩
初選螺旋角
齒數(shù) 取，則
齒形系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-8得：
由圖11-9得： 。
因
故應(yīng)對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。
法向模數(shù)：
由表4-1得，取。
中心距 。取a=50mm．
確定螺旋角
齒輪分度圓直徑
齒寬
取
(3)驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
將各參數(shù)代入式11-8得
安全。
(4)齒輪的圓周速度
對(duì)照表11-2，選8級(jí)制造精度是合宜的。
8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
8.1主動(dòng)軸(II軸)的設(shè)計(jì)
擬定輸入軸齒輪旋向?yàn)橛倚?
8.2求中間軸的功率和扭矩
(1)
(2)求作用在齒輪軸上的力
(8-1)
(8-2)
(8-3)
(8-4)
8.3選擇材料
沒有特殊要求，軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理HBS為217-255MPa，取210MPa
取120
所以 (8-5)
軸上有一個(gè)鍵糟
查手冊(cè)，取標(biāo)準(zhǔn)值，
8.4對(duì)輸入軸進(jìn)行設(shè)計(jì)校核
(1)初步確定軸的最小直徑
(2)輸入軸的計(jì)算
取
(8-6)
(8-7)
(3)輸出軸的計(jì)算
取
8.5主動(dòng)軸的計(jì)算
(1)各力的大小
圓周力 (8-8)
徑向力 (8-9) 法向力 (8-10)
為小齒輪上的轉(zhuǎn)矩， (8-11)
P為所傳遞的功率kW，
為小齒輪上的角速度
為小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）
為小齒輪的分度圓直徑，mm;為壓力角。
圓周力的方向在主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同。徑向力的方向與齒輪回轉(zhuǎn)方向無關(guān)，對(duì)兩輪都是由作用點(diǎn)指向各自的輪心。
8.6主動(dòng)軸的校核
(1)求垂直面的支承反力
(8-12)
(2)求水平面的支承反力
(8-13)
(3)F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力
外力F作用方向與帶傳動(dòng)的布置有關(guān)，在具體布置尚未確定前，可按最不利的情況考慮
(4)繪垂直面的彎矩圖
(8-14)
(5)繪水平面的彎矩圖
(8-15)
(6)F力產(chǎn)生的彎矩圖
a-a 截面F力產(chǎn)生的彎矩圖為：
(7)求合成彎矩圖
考慮到最不利的情況，把與直接相加
(8-16)
(8)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
(9)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
最危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩為
如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)，代入上式可得
(10)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
軸的材料選用45鋼，調(diào)制處理，由表14-1查得，由表14-3查得，則
考慮到鍵槽對(duì)軸的消弱，將d值加大5%，故
d=1.0512.12mm13mm
9 套袋機(jī)的缺陷及改進(jìn)
雖然本套袋機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)蘋果的套袋，并且保證蘋果不受損傷，在一定程度上降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，但是本套袋機(jī)仍有不足之處，由于蘋果套袋和發(fā)泡網(wǎng)的特殊性，本套袋機(jī)無法實(shí)現(xiàn)蘋果的無限連續(xù)套袋，此套袋機(jī)在工作一定時(shí)間后，就必須重新更換圓筒或者重新將發(fā)泡網(wǎng)套在圓筒上；此外，當(dāng)蘋果套好袋以后，不能運(yùn)用機(jī)構(gòu)將蘋果送出，還是要依靠人工將包裝好的蘋果運(yùn)出，所以蘋果的輸送機(jī)構(gòu)有待改進(jìn)；除此之外，在蘋果的進(jìn)料口處，可通過輸送帶實(shí)現(xiàn)蘋果的連續(xù)進(jìn)入。
總 結(jié)
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的二十四周時(shí)間里，我學(xué)習(xí)到了很多書本外的知識(shí)，深刻的理解了實(shí)踐和理論的區(qū)別。本設(shè)計(jì)主要根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)理論設(shè)計(jì)半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)，以實(shí)現(xiàn)蘋果的機(jī)器套袋，并進(jìn)行軸，齒輪等的計(jì)算和校核。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了以下幾點(diǎn):
1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)及其他先修課的知識(shí)，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使已學(xué)知識(shí)得以鞏固、加深和擴(kuò)展；
2、學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零件、部件、機(jī)械傳動(dòng)及一般機(jī)械的基本設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和分析問題，解決問題的能力；
3、提高在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)）進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算及考慮技術(shù)決策等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能和機(jī)械CAD技術(shù)以及solidworks技術(shù)
在設(shè)計(jì)中也出現(xiàn)了很多問題，但學(xué)習(xí)就是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題和不斷解決問題的過程，出現(xiàn)問題然后尋找原因，再想辦法解決，最終提升自己。
各種各樣的機(jī)械設(shè)備一般都要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程和操作過程的自動(dòng)化，這就要求進(jìn)行各種機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和常見機(jī)構(gòu)的組合應(yīng)用。因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)思和設(shè)計(jì)能力起到至關(guān)重要的作用。
通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在學(xué)到新知識(shí)的同時(shí)，還深刻感受到自己知識(shí)儲(chǔ)備的不足，在今后的工作和學(xué)習(xí)中我會(huì)繼續(xù)努力，不斷提升自己，力爭自己運(yùn)用機(jī)械知識(shí)有所作為！
致 謝
經(jīng)過近六個(gè)個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以截稿了，半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)的三維圖，二維圖，以及設(shè)計(jì)說明明書都完成了，在此期間，我查閱了大量的相關(guān)資料，不斷進(jìn)行實(shí)踐嘗試和理論計(jì)算，在進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫圖及說明書的寫作過程中遇到了很多的困難和障礙，但在自己不懈的努力和老師、同學(xué)的幫助下順利解決了。尤其要感謝我的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師——馬少輝老師，他在我的設(shè)計(jì)過程中給予我耐心的指導(dǎo)和深刻的教誨，因此我在設(shè)計(jì)中始終能保持正確的方向，并最終順利完成，在此，對(duì)于不厭其煩幫助我修改和改進(jìn)的老師和同學(xué)再次表示誠摯的感謝！
本設(shè)計(jì)從選題、方案論證到課題的研究都是在指導(dǎo)老師馬少輝的全面、悉心指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計(jì)期間，導(dǎo)師在論文研究方面和設(shè)計(jì)過程中給予認(rèn)真指導(dǎo)，大力支持和幫助。尤其是導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究精神，認(rèn)真負(fù)責(zé)工作態(tài)度深深地影響了我，使我受益匪淺。在此表示衷心感謝，并致以崇高的敬意。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多素材，并在說明書的撰寫和排版過程中提供熱情的幫助。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成離不開老師和同學(xué)的協(xié)助指導(dǎo),借此只言片語,對(duì)他們熱心而無私的幫助表示衷心的感謝。
最后，所寫設(shè)計(jì)與說明書難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！
參考文獻(xiàn)
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