毕业设计（论文）-果蔬切割机的设计（全套图纸）

本科毕业设计题目果蔬切割机的设计学院工业制造学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号年级11指导教师职称讲师2015年4月26日I果蔬切割机的设计专业学号学生指导教师摘要本课题来源于当今社会机械工业果蔬切割设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出果蔬切割机，从而来满足当今社会果蔬切割设备不足的缺陷。国内果蔬切割设备的研发及制造要与全球号召的高效经济、切割质量好，效率高等主题保持一致。近期对机械行业中果蔬切割的使用情况进行了调查，发现在日常生活中，果蔬作为绿色食品，是人们的生活的需要。自然而然在机械设备中它们的加工也有着严格的要求。传统的果蔬在没有自动切割设备而需要人工切割的情况下，切割效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的果蔬切割势在必行。本文运用大学所学的知识，提出了果蔬切割机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了果蔬切割机总的指导思想，从而得出了该果蔬切割机的优点是高效，经济，并且质量高，运行平稳的结论。关键词果蔬切割机；设备；结构；设计全套图纸，加153893706IIIITHEDESIGNOFFRUITANDVEGETABLECUTTINGMACHINESPECIALTYSTUDENTNUMBERSTUDENTSUPERVISORABSTRACTWITHTHEIMPROVEMENTOFOURLIVINGSTANDARD,SINGLESEATSTRUCTUREFORBABYDININGTABLE,LEADSTOTHELIMITATIONOFINTERESTINBABIES,WHICHWOULDINANYCOUNTRYISAPROBLEMHOWTOSOLVETHISPROBLEM,WHICHREFLECTSTHELEVELOFDEVELOPMENTOFASOCIETYFROMTHELEVELOFSCIENCEANDTECHNOLOGYTOTHEHUMANISTICCAREANDOTHERASPECTSOFCHINAATTACHESGREATIMPORTANCETOTHESTATUSOFTHEDEGREEISNOTENOUGH,ANDTHEBABYCHAIRTODRIVEINNOVATIONDESIGN,TOACHIEVEA“CHAIR“,TOIMPROVETHEABOVESITUATIONTHEREFORE,THISPAPERCARRIESONRESEARCHONSCHEMESELECTIONTHROUGHTHEPROFESSIONALKNOWLEDGEOFTHEDESIGNERTOMASTERTHERELEVANTINFORMATIONONTHEINTERNET,ASWELLASTHECURRENTSITUATIONATHOMEANDABROAD,THEDESIGNSCHEME,AFTERADETAILEDINVESTIGATION,THISGRADUATIONDESIGNISTODESIGNASETOFPRACTICALMULTIFUNCTIONALBABYCHAIRTHISDESIGNISBEGINSWITHTHEARGUMENT,INTRODUCESINDETAILTHESCHEMEANALYSIS,DESIGNPROCESSANDCALCULATINGPROCESS,ANDHASCARRIEDONTHEESSENTIALPOWEROFTHEOVERALLSTRUCTUREOFTHESYSTEMDESIGNMAINLYUSEDFORTHEREALIZATIONOFCONVENIENTFORBABYTOEAT,PLAY,TOFURTHERREFLECTTHEHUMANECAREKEYWORDSMACHINEMANUFACTURECRANKSHAFTPROCESSINGCRAFTFIXTUREIII目录绪论11课题来源及研究目的和意义12果蔬切割机的发展历程13果蔬切割机的方案分析331结构分析632机械结构总体方案和布局104机械结构的设计1441链传动的设计计算1642电机的选用1843轴的设计计算1844轴承的设计计算1845键的选择2046轴的校核2147轴承的校核225机架的设计246结构设计及三维建模2661结构中用到的非标准件建模267三维软件设计总结27结论28参考文献29致谢301绪论1课题来源及研究目的和意义我们吃果蔬的时候最麻烦的要数去果蔬皮了。尤其是果蔬尾部和侧面的果蔬皮是非常让我们头疼的。每次用刀具削蔬皮的时候，不断容易伤到手，效率还低下，甚至一不小心会刮伤自己的手。不仅如此，在刮果蔬皮的时候，果蔬皮会飞溅到脸上，衣服上，也就是说想吃一顿美味果蔬，你至少要多洗一次脸，多洗一套衣服，清扫果蔬皮更是件麻烦的事，看着到处飞溅到地上的果蔬皮，让人闹心。不过现在不用愁了，因为有了去果蔬皮机了。它不仅在做果蔬的时候轻快，吃果蔬的时候更悠哉。果蔬皮机相对于传统的剥果蔬皮工具如，水果刀来说，它的结构简单，操作方便，价格低廉，高效实用该机器利用旋转效应，使果蔬在运动中去皮，去皮干净，对果蔬体无损伤。去皮后果蔬皮将自动流出，果蔬可在出果蔬口放出。去果蔬皮机广泛应用于果蔬类销售市场、饭店、果蔬类加工厂等等，对果蔬的加工去皮。该机器的去皮机理属国内外首创，主要指标达到国际先进水平。本论文主要研究运用SOLIDWORKS对果蔬切割机进行设计。在设计过程中，了解SOLIDWORKS的各种功能。SOLIDWORKS公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（CONCORD,MASSACHUSETTS）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SOLIDWORKS三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，SOLIDWORKS被法国达索（DASSAULTSYSTEMES）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SOLIDWORKS软件是世界上第一个基于WINDOWS开发的三维CAD系统。由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SOLIDWORKS公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SOLIDWORKS每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在19951999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SOLIDWORKS最佳编辑奖，以表彰SOLIDWORKS的创新、活力和简明。至此，SOLIDWORKS所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SOLIDWORKS出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼2的3明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SOLIDWORKS全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SOLIDWORKS以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SOLIDWORKS三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了WINDOWSOLE技术、直观式设计技术、先进的PARASOLID内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SOLIDWORKS成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SOLIDWORKS软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SOLIDWORKS的培训课程。据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3DCAD软件相比，SOLIDWORKS相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SOLIDWORKS三维软件，越来越多的企业需要SOLIDWORKS人才。SOLIDWORKS软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SOLIDWORKS的五大特点。使得SOLIDWORKS三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SOLIDWORKS在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SOLIDWORKS是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SOLIDWORKS软件是世界上第一个基于WINDOWS开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SOLIDWORKS公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SOLIDWORKS每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在19951999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SOLIDWORKS最佳编辑奖，以表彰SOLIDWORKS的创新、活力和简明。至此，SOLIDWORKS所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SOLIDWORKS出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿4一千万美元的高额市值将SOLIDWORKS全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SOLIDWORKS以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SOLIDWORKS三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了WINDOWSOLE技术、直观式设计技术、先进的PARASOLID内（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SOLIDWORKS成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SOLIDWORKS软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SOLIDWORKS的培训课程。据世界上著名的人才网站检索，与其它3DCAD系统相比，与SOLIDWORKS相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SOLIDWORKS，越来越多的企业雇佣SOLIDWORKS人才。据统计，全世界用户每年使用SOLIDWORKS的时间已达5500万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SOLIDWORKS列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SOLIDWORKS进行教学。SOLIDWORKS软件功能强大，组件繁多。SOLIDWORKS有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SOLIDWORKS成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SOLIDWORKS能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SOLIDWORKS不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。SOLIDWORKS在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SOLIDWORKS公司对中国市场重点开发，日后SOLIDWORKS应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SOLIDWORKS的深入了解后，往后会对SOLIDWORKS进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。2果蔬切割机的发展历程由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化5是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合专业分化再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。当今社会，随着机械工业的蓬勃发展，各行各业的机械设备也在不断地更新，不断地完善，果蔬切割机同样在发展着，传统的果蔬切割机是采用临时的切割设备，劳动效率低，加工精度低下，不适合批量生产的场合。现代果蔬切割机是用来代替传统的多样的果蔬切割设备。随着机械行业的大发展，人们生活水平的提高，果蔬的应用也越来越多样化越来越广泛，根据不同的环境，所需果蔬切割机切割的果蔬的大小规格也有区别。如果使用传动的临时的果蔬切割机的话，不但劳动强度大、效率低、定位精度低，而且满足不了大批量生产要求。所以使用一个专用的果蔬切割机以成为发展趋势。本课题主要是果蔬切割机的设计，要求果蔬在进入切割体后，可以自动把果蔬皮去除得干干净净，同时可以减少劳动力成本。目前在家庭中还是采用手工模式，即人工去皮，这种模式生产效率很低，既浪费劳动力也会让工人很疲倦，而且不适合批量生产时采用。为了解决这些问题，减少生产成本，结合国内外去果蔬皮机构的特点，采用摆线针轮减速电机与链轮机构配合的主要装置。设计了具有推广意义的果蔬切割机。3果蔬切割机的方案分析31结构分析6根据课题，我们要设计的果蔬切割机，是针对果蔬的数量很多，并且需要常常变换大小的，我们采用人工放果蔬进去，当果蔬放进去果蔬皮的那个切割体的时候，就会随着切割体一起旋转，果蔬在气割体里面转动，由于切割体里面有刀片，随着切割体的旋转，就实现了果蔬的切割，人工把果蔬一下子全部倒入切割体，电机通过链传动带动切割体旋转，当旋转到一定的时候，果蔬皮就会自己去除干净，达到了我们需要的目的。32机械结构总体方案和布局根据该课题，设计出的果蔬去皮机总体布局图如下图32所示图324机械结构的设计41链传动的设计计算7已知P037KW，小链轮的转速N1720R/MIN，传动比I28，载荷平稳，两班工作制，两链轮中心距A500600MM范围，中心距可调，两轮中心连线与水平面夹角近于35O，小链轮孔径。计算（1）小链轮齿数Z1Z1292I29228234取整数Z123I12233445566Z1312727252523232121171715优先选用齿数17，19，21，23，25，38，57，76，95，114Z1、Z2取奇数，则链条节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。在高速或有冲击载荷的情况下，小链轮齿最小应有25齿。（2）大链轮齿数Z2Z2IZ12823644取整Z265（3）实际传动比I（4）设计功率工况系数，查表543，（5）单排链条传递功率，查表544和545，齿数系数，排数系数1813KW（6）链节距P根据，N1720R/MIN，查图541功率曲线和N1确定的点，应在所选型号链的功率曲线下方附近（不超过直线）。结果为10A，节距P15875MM，8（7）验算小链轮轴直径查547链轮中心孔最大许用直径（8）初定中心距为优，无张紧轮时取I15011K32486495小链轮14232，取整14MM大链轮227858，取整数22MM8轮毂长度LL33H小链轮L3314462MM，取整46MM大链轮L3322726MM，取整72MM9轮毂直径，小链轮68MM大链轮104MM10齿宽单排单排09594893MM11齿侧半径12倒角宽，取21MM13倒角深H05P051587579375MM14齿侧凸缘圆角半径0635MM19链轮公差1齿根圆直径和量柱测量距极限偏差12项目极限偏差孔径H8齿顶圆H11齿根圆直径极限偏差H11齿宽H14量柱测量距极限偏差H11小链轮齿根圆直径1165851016106425MM，取10643MM大链轮齿根圆直径3285841016318424MM，取31842MM，小链轮量柱测量距大链轮量柱测量距2径向圆跳动小链轮径向圆跳动MIN00008DF0008,076000081064300080093144端面跳动MIN00009DF0008,11442电机的选用已知整个切割机的总重量150KG,其他重量50KG，我们取总重量为200KG，果蔬转动速度为12R/MIN。即MSGMG201NV/IN63/13具体的电机设计计算如下1、确定运行时间本次设计加速时间01T6VL负载速度（M/MIN）VL有速度可知每秒上升50MM，03126LS电机转速电机VLNPB240/MIN5电机LR3负载转矩03120517329BGMPTLN式中4电机转矩启动转矩12263903215601SNMJLJMTNMT必须转矩TSNMS为安全系数，这里取10。根据以上得出数据，我们选用电机型号为160BLA，此无电机厂家为机电产品。根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型160BL4030H1LKB，电机额定功率为037KW，额定转矩为762NM，最大转矩为9NM，43轴的设计计算14轴是组成机械的重要零件之一，它是安装各种传动零件，使之绕其轴线转动传动转矩或回转运动，并通过轴承与机座相联接。轴与其上的零件组成一个组合体轴系部件，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零、不见的整个结构密切联系起来。由于振动输送所用的轴即传递扭矩又承受弯矩，所以我所设计的阶梯轴为转轴，由于小带轮已经设计好，大带轮的尺寸也就定了，只剩下轴径的确定，轴的初步设计是根据扭转强度，校核弯曲强度，由于轴的材料很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度、和其他机械性能等的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工工艺并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料，选用最常见的45钢作为轴的材料,且其需用切应力为40MPA轴与其上的零件组合成一个组合体，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。轴的结构设计是在初算轴径的基础上进行的。为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。轴的材料选用45号钢，为保证其力学性能，进行调质或正火处理。1、初步计算轴的直径按照扭转强度估算轴的最小直径，写成设计公式，轴的最小直径MM，查表162，C112,P2035,N851,代入设计633MIN95102PPDCN公式得3226MM。考虑到轴上有键槽以及其他因素的影响，应适当增加轴I径以补偿键槽对轴强度的削弱。取轴的直径D为40MM，即最右端装带轮处的直径为40MM。装有密封元件和滚动轴承处的直径，应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。轴上两个支点的轴承，应尽量采用相同的型号，便于轴承座孔的加工。相临轴段的直径不同形成轴肩。当轴肩用于轴上零件定位和承受轴向力时，应具有一定的高度，轴肩处的直径差一般取510MM，这里轴肩出的直径差选择5MM，然后协调各段轴的长度，考虑到要装轴承座和机构的合理性，还有螺钉等的长度及其他各方面的因素，初步确定轴的各段长度。44轴承的设计计算15轴承的选择并不是只考虑轴径一个因素，还要考虑到轴承的性能，一般要考虑到其寿命、可靠度（指该轴承达到或超过规定寿命的概率）、静载荷、动载荷、额定寿命、基本额定寿命、基本额定载荷等等很多因素。最主要的是允许空间、载荷的大小和方向、轴承工作转速、旋转精度、轴承的刚性（一般磙子轴承的刚性大于球轴承）、轴向游动、安装和拆卸。因为在本设计的轴上径向载荷大，轴向载荷小，而且存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的问题，所以选用调心滚子轴承，因为调心磙子轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双轴向载荷，而圆锥磙子轴承有打的锥角可承受大的径、轴向联合载荷。所以选用（双列向心）圆锥磙子轴承，有双内圈，并是可分离的轴承，根据D80MM,由参考资料2P7356表7278带紧定套的调心滚子轴承（GB/T2881994），选用22218CK/W33H318轴承，其基本额定载荷为240KN,322KN,根据轴承选用配套的轴承座，参考资料2P743表72RC0R105适用圆锥孔的异径孔滚动轴承座GB/T78131998SNK型轴承座，可选用SNK316型的轴承座。45键的选择键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。其中有类型也可以实现轴向固定和传递轴向力，有些类型并能实现轴向动联结，于在圆锥筛的轴上主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以，只需选用常见的普通平键，键的类型可根据使用要求、工作条件和联结的结构特点表5315选定，键的长度根据轴毂的长度从标准中选取，键的BH根据径来确定。轴和带轮的联结，D70MM,参考资料2P5194表5318GB/T10951979选用B2012，B1811和B128的普通A型平键，键长分别为90，70，30。46轴的校核轴的强度计算一般可分为三种1）按扭转强度或刚度计算；2）按弯扭合成强度计算；3）精确强度校核计算。当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定，支撑反力及弯矩可求得时，可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算。16作用在轴上的载荷一般按集中载荷考虑，如本设计中的带传动对轴的力，其作用点取在轮缘宽度的中点。计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁，一般轴的支点近似取为轴承宽度中点。由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，很少的扭转强度，是根据扭转强度设计，应校核轴的弯曲强度，首先分析轴的受力，左端受的是圆锥筛的重力，右端是带轮对轴的力，中间是轴承座的两个支撑力。轴径是按扭转强度初步设计的，所以要校核轴的弯曲强度，轴的强度校核也就是找出危险截面，看危险截面是否满足轴径条件，如果危险截面满足，那么别的轴径肯定满足；根据轴的实际尺寸，承受的弯矩、扭矩图考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素，及轴材料的疲劳极限，计算危险截面的情况是否满足条件。我所校核的轴是根据许用弯曲应力校核的，即由弯矩产生的弯曲应力不超过许用弯曲应力，一般计算顺序是先画出轴的空间受力图，将轴上BB作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，并求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力。然后作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图，作出合成弯矩图和转矩图应用公式绘出当量弯矩图，式中是根据转矩性22MT质而定的应力果蔬切割系数。对于不变的转矩，取；对于脉动的转矩，1B取；对于对称循环的转矩取。10B1是材料在对称循环应力状态下的许用弯曲应力；1B是材料在静应力状态下的许用弯曲应力；是材料在脉动循环应力状态下的许用弯曲应力；0B在设计过程中，轴的材料为45钢，其基本参数为，60BMPA，；应满足下列条件12BMPA15BPA095BMPA或130BBWD17W为轴的抗弯截面系数；310BMD轴的受力，轴左端是锥筛对轴的力也就是锥筛的重力，右端是带轮对轴的压力。具体受力情况如下图由材料力学的相关知识可得29518729538FRG430546解得N62由21RFG得459可得轴的弯矩图则如下18