一种曲柄摇杆式拨蛋机构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 前  言      我国国内每年生产大量的禽蛋，但是由于没有较为先进的包装分级机构，所以需要大量的人力。用人力劳动处理鸡蛋不仅劳动强度大，而且会消耗宝贵的时间，所以对禽蛋的及时加工处理设备的研制，一直是许多科研机构和单位的重点。本文根据市场的需求设计一种曲柄摇杆式拨蛋机构，实现了对禽蛋包装分级的机械化以及自动化，节省人力和时间。同时为以后的研究开发打好铺垫。本文根据通过对我国的现状的分析，在此基础上设计了该曲柄摇杆拨蛋机构。本文中设计的机构适合大多数禽蛋的分级包装，在此过程中完成了曲柄摇杆、传动系统以及输送部分 的设计及计算。本机构采用简单的机构、动力消耗小，从而保证本机械的工作性能及和工作可能性。  关键词： 曲柄摇杆；拨蛋；设计；带轮  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目  录  1 绪论  . 1 究对象及内容  . 1 究目的  . 1 行性分析  . 1 究现状  . 1 计内容及设计步骤  . 2 2 曲柄摇杆式拨 蛋机构的结构及工作原理  . 2 柄摇杆式拨蛋机构的结构  . 2 柄摇杆式拨蛋机构的工作过程  . 3 柄摇杆式拨蛋机构的工作原理  . 3 零件作用  . 3 3 曲柄摇杆拨蛋机构的设计过程  . 6 柄摇杆机构的设计  . 6 机的选择  . 6 带及带轮的选择过程  . 7 近开关的设计  . 9 送带速的选择  . 9 承的选型  . 9 送部分减 速器的设计  . 11 结  论  . 15 致  谢  . 16 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论  究对象及内容  鸡蛋具有丰富的营养价值，从直接食用到各种食品行业的加工，都有鸡蛋的身影，深得市场的欢迎。但是由于鸡蛋的保质期较短，一般只能放一个月左右，但夏天入伏后到立 秋这段时间的鸡蛋放不住，只能放 10 15 天左右，特别是对于一些禽蛋产区，每批次的产蛋量极大，用人力劳动处理鸡蛋不仅劳动强度大，而且会消耗宝贵的时间，所以对禽蛋的及时加工处理设备的研制，一直是许多科研机构和单位的重点。本文就目前世界上现有的禽蛋加工处理技术设备进行了全面的调查，就其各种禽蛋加工工艺流程和设备结构进行比较分析，在此基础上设计开发出适合我国国情的可以应用与中等规模的鸡蛋加工企业的需要。在工艺流程方面，遵循目前世界上较流行的鸡蛋处理过程，采用鸡蛋的导向、分级、包装等主要顺序步骤。  究目的  为了满足工程设计的需要，说明曲柄摇杆机构的尺寸变化对机构性能的影响，一些专供设计者使用的四杆机构综合图谱已经被总结出来。例如德国工程师手册中有很多机构的性能图谱，但是很难查明给定机构尺寸所对应的性能是这些机构的运动性能（如从动件和原动件所能实现的摆角）为坐标的图谱缺点所在。前苏联学着绘制了摆角图谱、类角速度和类角加速度图谱、极为夹角图谱等等一系列机构性能图谱，但容纳机构的尺寸类型不全，也不能形象的显示机构实际尺寸特点，而且这些图谱的空间坐标轴的实际尺寸的换算很复杂，虽能实现将机构尺寸型都容纳与有限的封 闭三维空间，但是应用上很难实现。因此，机构完整的、系统的、可供技术人员在设计中查找的图谱成为当今机构学着的任务之一。  所以建立一种简单、方便、实用的设计方法，绘制便于查阅的图谱，再利用多目标函数限定选择最优方案成为连杆机构设计的首要任务。  行性分析  (1)减少包装设备成本。与大型的禽蛋分级装备所配置的末端分级执行机构相比该实用新型可以采用较少的硬件设施，能够降低成本。  (2)扩大了末端分级机构的试用范围。因为末端分级执行机构的设计为曲柄摇杆可调试机构，在不同的机构具有不同的运动学和动力学特 性，所以可以针对多种类型的禽蛋实施末端分级，具有通用性。  (3)本实用新型使拨蛋动作用力适当、可控，实现拨蛋机构参数精确调节；并可实现对电机对本实用新型拨蛋机构的拨蛋动作的精确控制。  究现状  世界上禽蛋产量最大的 5 个国家依次是中国、美国、日本、俄罗斯、印度。但我国禽蛋出口量仅占世界总出口量的不到十分之一，原因之一我国禽蛋精深加工水平低。目前我过禽蛋加工专业化程度仅为 远低于发达国家水平。  本课题实用新型涉及禽蛋的分级设备尤其设计一种禽蛋末端分级机构。鸡蛋具有丰富的营养价值 ,从直接食 用到各种食品行业的加工，都有鸡蛋的身影 ,深得市场的欢迎。但是由于鸡蛋的保质期较短，一般只能放一个月左右，但夏天入伏后到立秋这段时间的鸡蛋放不住，只能放 10 15 天左右，特别是对于一些禽蛋产区，每批次的产蛋量极大，用人力劳动处理鸡蛋不仅劳动强度大，而且会消耗宝贵的时间，所以对禽蛋的及时加工处理设备的研制，一直是许多科研机构和单位的重点。本文就目前世界上现有的禽蛋加工处理技术设备进行了全面的调查，就其各种禽蛋加工工艺流程和设备结构进行比较分析，在此基础上设计开发出适合我国国情的可以应用与中等规模的鸡蛋加工企业的 需要，在工艺流程方面，遵循目前世界上较流行的鸡蛋处理过程，采用鸡蛋的导向、分级、包装等主要顺序步骤。本研究的主要研买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 究内容和结果如下： 1、综述了国内外的禽蛋自动化分级设备的应用研究进展和现状，通过对国外同类产品的研制生产与应用情况，结合国内禽蛋业的产业化处理情况，指出开展自主设备研发的迫切需求。 2、通过分析国内外禽蛋分级末端执行器的类型综述，结合三维设计软件实现对鸡蛋分级装备中末端执行器的机构设计，并且对末端执行器进行运动学分析，与实际样机的实验情况对照 ,验证理论的分析结果。 3、在综述国外禽蛋包装设备的研发应 用现状基础上，提出了能实现 5 5 纸质蛋托和 2 4 塑料翻盖蛋托包装的包装台，实现对鸡蛋分级包装设备中的包装台的结构设计和样机建立，并且通过样机实验获得了方案的可行性。 4、实现对鸡蛋气室导向机构的设计，以对鸡蛋夹持式的旋转导向为特点，进行了三维建模和动态仿真，并采用 行了机构的运动学分析，从理论上论证了方案的可行性。在具体实施时，提出机构设计的因素和要求，对核心工作部分的结构完成设计，并进一步提出了运动学和动力学模型，对分级效果和机构设计进行理论分析验证。最后通过鸡蛋分级设备进行试验验证分级设备对鸡蛋 分级效果的良好性。  计内容及设计步骤   计内容  (1)查阅有关资料 选择 相关参数及材料 ,设计曲柄摇杆式拨蛋机构。  (2)设计完各零部件后，进行装配组合，试验设计的可靠性。  (3)运用 件，绘制 三 维零件图和装配图。  (4)运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。   计步骤  (1)禽蛋分级执行机构的选用。  (2)电机的选用要适合。  (3)曲柄摇杆式拨蛋机构主要零部件的设计。  (4)曲柄摇杆式 拨蛋机构参数的精确调节。  (5)绘制所有零部件并查阅相 关说明，各零部件尺寸要啮合达到合适效果。  (6)组装装配图并生成三维立体模型，观察效果并加以改进。  2 曲柄摇杆式拨蛋机构的结构及工作原理  柄摇杆式拨蛋机构的结构  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 图 2柄摇杆机构  柄摇杆式拨蛋机构的工作过程  使用拨蛋机构时，将一组曲柄摇杆式拨蛋机构并排安装于安装平台上，拨片位置靠近输送链，保证拨片摆动时，能将鸡蛋从输送连上拨下，掉到鸡蛋包装台上。  柄摇杆式拨蛋机构的工作原理  电机的转动驱动皮带轮转动，通过皮带将扭矩传递给曲柄轮，固定在 曲柄轮的第一滑槽内的曲柄会随着曲柄轮一起绕曲柄轮的旋转中心旋转，曲柄通过连杆把力传递给摇杆，摇杆会伴随着曲柄轮的转动而往复摆动，与摇杆固定连接的传动轴也会围绕自身轴线旋转同样角度，由于摇杆轮与传动轴固定，因此摇杆轮伴随着摇杆的摆动而摆动，固定在摇杆轮上的拨片可以在摆动过程中完成拨蛋过程。本实用新型通过调节曲柄在第一滑槽的位置可改变曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的连接点到曲柄轮的旋转中心的距离，由此相应地改变拨片的转动角度，使拨蛋动作用力适当、可控。  零件作用  (1)电机  电动 机 （ 把电能转换 成机械能的一种设备。它是利用 通电线圈 （也就是定子绕组） 产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭  合铝框形成磁电动力旋转扭矩 ，如图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 2动机  (2)接近开关  接近开关也叫近接开关，又称无触点 行程开关 ，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频 计数器 、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作 频率 高以及适应恶劣的工作环境等。  (3)皮带和输送带  连接皮带轮与被传动物体，传递动力和输送鸡蛋到指定的位置，同时皮带传动比较平稳。  图 2带  (4)皮带轮  主要用于传送动力及改变向曲柄摇杆输入的速度和传动方向。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 图 2带轮  (5)拨片  将输送带上传送到指点位置的鸡蛋拨到包装蛋盘里完成鸡蛋包装。  (6)带滑槽的曲柄轮  在曲柄轮上开滑槽目的是为了根据拨片拨蛋过程中需要的摆角来调节摇杆的长度，从而达到调节拨片摆角，调节曲柄摇杆的运动规律。  图 2柄轮  (7)感应块  通过感应块来控制接近开关已达到控制电机。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3 曲柄摇杆拨蛋机构的设计过程  柄摇杆机构的设计  设计条件：取摇杆长度 0角 =20o，行程速度变化系数 K= (1)由给定的行程速度变化系数 K，按下式  11180  3 求处极位夹角 (2)如图 2示，任选固定铰链 D 的位置，由摇杆长度 摆角，作为摇杆两个极限位置   (3)连接  并作 直于 2. (4)作 0  交于 P 点，由图看见， 2=。  (5)作 P 2 的外接圆，在此圆周上任取一点 A 作为曲柄的固定铰链中心。连 同一圆弧的圆周角相等，故  。  (6)因极限位置处曲柄与连杆共线，故 l2+而得曲柄长度  ，连杆长度  。由图得 AD= 图 3柄摇杆设计图  机的选择  电机 1（曲柄摇杆的动力输入电机）的选择  根据每个鸡蛋按 60 克计算，拨动一个鸡蛋所需要的力 右，需要向曲柄摇杆机构输入的功率较小，再加上考虑安装尺寸的因素选择小型电机，电机的参数如下表 3示  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 表 3机的参数  额定电压（ V）  额定电流（ A）  额定转速（ r/ 电机总长度（  机身直径 (机身长度 (轴长(轴径(额定功率（ W）  效率 /% 220 00 106 49 80 14 10 80 电机 2（输送带的输入电机）的选择  电机 2 的作用是带动输送带传动鸡蛋，所以选择小功率电动机，根据实际情况选择电动机的型号为 4，该电机的参数如下图 3示  图 3机参数  型号  功率 /W 电流 /A 电压 /V 转速 /（ r/ 效率 /% 功率因数 /外形尺寸（长宽高） /（  50 20 1500 62 55 145 180 由公式   n 入数据的动力输送电机的输出角速度为  带及带轮的选择过程  假设拨片及摇杆的运动周期是 1 次 /秒，根据曲柄摇杆的理论知识可知曲柄的运动周期是 1 秒，所以传动比为 i= 定计算功率  由文献 16 表 8得工作系数   （ 3 式中：  根据 文献 16表 8得选择 A 型带。  定带轮的基准直径 d ，并验算带速 v (1)初选小带轮的基准直径 1d 。由文献 16表 8表 8小带轮的基准直径 1d 30 (2)验算带速 v。按以下验算带的速度。  d /11                        （ 3 因为 30 /v m s ，故带速合适。  (3)计算大带轮的基准直径。根据式，计算大带轮的基准直径 2d 。  i 100 确定 V 带的中心距 a 和基准长度 根据文献 16式（ 8初定中心距 00 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 (1)由文献 16式（ 8算带所需的基准长度。  054)()(22 02212102  （ 3 式中： 为带轮的基准直径；  0 1 2 (2)由文献 16表 8带的基准长度 8003)按文献 16式（ 8算实际中心距 a。  252 00 （ 3 中心距的变化范围是 648间。  算小带轮上的包角 1  由于两带轮的直径相等故小带轮的包角为 90180 。  算带的根数 z (1)计算单根 V 带的额定功率 由 100 00r/查文献 16表 8：  0P=据 500r/i= A 型带 ， 查文献 16表 8 ：   文献 16表 8 8 ： 是 ：                   （ 3 式中： 带的 额定功率；  0为 V 带的基本额定功率；    V 带额定功率的增量。  (2)计算 V 带的根数 z Z=1                     （ 3取 z=1  带轮的设计  (1)结构尺寸设计  由 A 型带，查 文献 16表 8：   m ， 38 ， f=10 e=15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 B=(e+2f=18a=320  L=31 3m i n 1 1 0 1 . 0 3=203(2)材料的选择 ,结构形式设计。  带轮材料选择 构形式：根据带轮直径，大小带轮均采用实体式  近开关的设计  接近开关就是为了控制输入电机的输入，间接控制曲柄摇杆的运动，接近开关的控制周期根据拨片的运动周期及输送带的速度可 以取 2 秒，及曲柄摇杆机构先运动一个周期然后停顿一秒，等待输送带将鸡蛋输送到指定的位置，然后再次启动电动机带动曲柄摇杆机构运动，如此重复进行拨蛋包装。  送带速的选择  输送带为了将鸡蛋输送到指定的位置进行拨蛋包装，为了保证鸡蛋能够安全到达指定的位置，所以将输送带设计为牙齿型的，这样可以保证鸡蛋在运输过程中的平稳性。  根据以上设计的曲柄摇杆拨蛋机构的运动周期为 2 秒和拨蛋机构的宽度为 50取输送带的输送速度为 50cm/s，由公式        得曲柄摇杆的一个运动周期内运动的路程是 100 设计输送带由电动机 2 带动，假设取输出带皮带轮的直径为 10公式  代入数据得输送带轮的输入角速度为00 。  承的选型  根据上述条件选择的轴承参数如下表 3 3承参数  轴承代号  d D B a 基本额定动载荷N 极限速度 /（ r/ 皮带轮  6000 10 26 8 0000 曲柄轮  6000 10 26 8 0000 输送带  6009 45 75 16 51 69 000 电机 2 6009 45 75 16 51 69 000 选择轴承类型及初定代号  由上面的设计计算中可知，预选深沟球轴承，轴承代号  算轴 2 传递的转矩  21                   (3式中： 电机的实际功率 ; P 为电机的额定功率；  轴传递的转矩；  为电机的效率。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 算轴承的受力   n n (3                                                                                     式中：   为接触角。  算当量动载荷  （ 1）求比值                         根据参考文献 16中表 13沟球轴承的最大 e 值为 此时  （ 2）初步计算当量动载荷  ()p r aP f X F Y F (3式中：                              查参考文献 16中表 13 ，取 。  按照参考文献 16中表 131X ， 0Y 取中间值，则  r 基本额定动载荷值  h 12 式中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 算轴承寿命  153216 6010(3式中：1  根据上述计算结果可以得出所选择的的轴承符合机构和使用的要求。  送部分减速器的设计  由公式  211为电动机的出角速度；  2为减速器的输出角速度。  得带入电机的输出角速度和输送带的输入角速度可知传动比 i=照参考文献 16 表 13上述所得的传动比可选择减速器的类型为水平轴一级圆柱齿轮减速器，此减速器的特点是：效率高，工艺简单，精度易于保证，制造简单等优点。由于在此机构中减速器起到减速变向，且速度较小， 因此选用直齿圆柱齿轮传动，此机构用于鸡蛋的输送，转速不宜太高，故选用 8 级精度，齿轮材料为 45 钢（调制），硬度为 240 选齿轮 1 齿数为 0，则齿轮 2 的齿数为 25=28， 73r/ 接触强度进行初步计算  由参考文献 16中设计计算公式 10行试算，即   2131 2 12 . 3 2 ( )t Et ud u （ 4 式中： 弹性影响系数 ; d 为齿宽系数；  小齿轮传递扭矩；   H为齿轮疲劳强度许用应力；  为两轮的齿数比；  小齿轮的标准园直径。  （ 1）试选载荷系数  2）计算轴 2 传递的转矩  221 0 . 1 1 0 . 8 0 . 0 7P P k W （ 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 661110 . 0 79 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 7 8 2855 m m N m （ 4 （ 3）由参考文献 2中表 10取齿宽系数 d=1。  （ 4）由参考文献 2中表 10得材料的弹性影响系数 12 9  P（ 5）由参考文献 2中图 10齿面硬度查得齿轮 1 与齿轮 2 的接触疲劳强度极限值为  l i m 1 l i m 2 450 P a（ 4 式中：1小齿轮的解除疲劳极限；  2  （ 6）由参考文献 2中式 10算应力循环次数。  912 6 0 8 5 5 1 8 3 0 0 1 5 1 . 8 1 0 （ 4 （ 7）由参考文献 2中图 10接触疲劳寿命系数  （ 8）计算接触疲劳许用应力。  取失效概率为 1% ，安全系数 S=1,由参考文献 2中式 10   1 l i m 1 0 . 9 4 4 5 0 4231H N  P （ 4 （ 9）计算齿轮 1 分度圆直径   H代入上式得  34 212 1 . 3 2 . 1 3 1 0 1 1 1 8 9 . 82 . 3 2 ( ) 5 6 . 31 . 0 1 5 2 6td m m m m （ 4 （ 10）计算圆周速度  6 1 8 5 5 2 . 7 /6 0 1 0 0 0v m s （ 4 （ 11）计算齿宽 b  1 1 . 0 5 6 . 4 4 5 6 . 4 4d m m （ 4             115 6 . 4 4 2 . 2 625m                        （ 4 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 2 6 5 . 0 8th m m m m m （ 4 5 6 . 4 4 1 1 . 1 15 . 0 8（ 4 （ 12）计算载荷系数  根据 v=s， 8 级精度，由参考文献 16中图 10得动载系数  直齿轮， 1；  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 由参考文献 16中表 10得使用系数  由参考文献 16中表 10插值法查得 8 级精度，非对称布置，  由 b/h=参考文献 16中图 10 载荷系数   1 . 0 1 . 1 2 1 . 0 1 . 3 1 5 1 . 4 4 6v H  K K K （ 4 式中： 载荷系数；   （ 13）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由 文献 16式 10  3311 1 . 4 4 65 6 5 81 . 3d m （ 4 1158 2 . 3 225dm m （ 4 式中： m 为模数；  小齿轮分度圆直径；  齿根弯曲强度设计  由参考文献 16中式 10弯曲强度得设计公式为   2212 ()F a s   （ 4 式中：  （ 1）由参考文献 16中图 10得齿轮 1 得弯曲疲劳强度极限 20 （ 2）由参考文献 16中图 10弯曲疲劳寿命系数  （ 3）计算弯曲疲劳许用应力  取弯曲疲劳安全系数 参考文献 16中式 10   111 0 . 8 5 4 2 3 2251 . 4F N F （ 4 （ 4）计算载荷系数 K 1 1 . 1 2 1 1 . 3 1 . 5 3A V F  K K K          （ 4 （ 5）查取齿形系数  由参考文献 16中表 10得  33 2 . 2 6 1 . 5 9 0 . 0 2225F a S 代入上式  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 522 1 . 5 3 1 . 5 8 1 0 0 . 0 2 2 . 3 51 2 5m m m m m （ 4 定模数  对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关。可取由弯曲强度算得的模数 m=就近原则为标准值 m= 定齿数  按接触强度算得的分度圆直径 7算出齿轮 1 的齿数  11 58 232 . 5dZ m 2 1 2 3 2 3Z （ 4 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。  定几何尺寸  （ 1）计算分度圆直径  11 2 3 2 . 5 6 1d Z m m m m m （ 4 22 2 8 2 . 5 8 0d Z m m m m m (4 式中： 小齿轮的分度圆直径；  （ 2）计算中心距  12 6 1 8 0 7 0 . 522m m m m (4 （ 3）计算齿轮宽度  (4 取 2=61 式中： 小齿轮齿宽；  齿轮的齿宽。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 结  论  通过本次对对该曲柄摇杆拨蛋机构的设计经历得出如下结论：  （ 1） 由于禽蛋是比较容易打破的，所以再设计拨片的拨蛋速度时不宜太快，本文选择了以 s 的速度利用拨片将指定位置的禽蛋拨入包装盒内，完成对禽蛋的包装。  （ 2） 该 机构的安装尺寸较小，不宜添加减速箱以及拨片的速度也比较小，通过计算得出的结论是需要选择安装尺寸为540106 、转速为00样不仅可以满足安装空间的需求，同时也可以取得较小的输出速度，已达到保护禽蛋的作用，并且不影响拨蛋的效率。  （ 3） 根据实际情况知，不同禽类有大小不同的禽蛋，所以再设计曲柄轮时，曲柄轮上上开有适当的滑槽，这样可以确保不同类别的禽蛋都可 以运用该机构来实现包装分级。这样来不仅可以扩大该机构的适用范围，同时