莲子去芯机设计【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 莲子去芯机的设计 摘 要 ： 莲子 去芯作业是莲子加工业中十分重要的处理工序。近年来，随着人民生活水平的不断提高，劳动力费用在加工作业成本中所占的比例越来越高，人民对于食品质量的要求也越来越高。同时 由于莲子大小不同，形状各异，其去芯过程自动化一直是制约我 国 莲业发展的最大问题。目前手工去芯方式存在加工效率低、产品质量不稳定以及操作安全隐患等问题 。因此，开放性能优良的去芯机及其处理设备是形势所需。本文的主要内容有：（ 1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定 运动循环图；（ 2）进行冲压机构和间歇运动机构的选型；（ 3）机械运动方案的选择与评定；（ 4）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算。其工作原理为：电动机经减速传动装置（带轮传动）带动执行机构（凸轮机构、槽轮机构），完成冲针的往复直线运动和旋转盘工作台的间歇转动。 关键词 ： 方案设计；执行系统；传动系统； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is a in of In of s of is s is as of of of s to by of of to of is 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 摘要 . 1 关键词 . 1 1 前言 . 5 2 莲子去芯机的方案设计 . 6 执行系统的方案设计 . 6 莲子去芯机的功能 . 6 莲子去芯机的原始数据机设计要求 . 6 工艺动作分解 . 6 冲针往复直线运动的实现机构 . 6 旋转盘间歇转动的实现机构 . 6 执行机构的协调设计 . 7 机构运动循环图的设计 . 7 机械运动方案的选择和评定 . 8 传动系统的方案设计 . 8 初选原动机 . 8 拟定传动系统方案 . 8 机械运动简图 . 8 3 传动装置的总体设计 . 9 旋转电动机 . 9 电动机的内型和结构形势式 . 9 确定电容机容量 . 9 确定电动机转速 . 9 确定传动装置的传动比 . 9 传动装置的运动和动力参数 . 10 各轴的转速 . 10 各轴的输入功率 . 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 各轴的转矩 . 10 4 传动零件的设计计算 . 10 普通 V 带传动的设计计算 . 10 输入 动的设计计算 . 10 输出 . 11 直齿圆锥齿轮传动设计计算 . 13 选择齿轮类型、精度等级 、材料及齿数 . 13 按齿面接触强度设计 . 13 按齿根弯曲疲劳强度设计 . 14 几何尺寸的计算 . 15 机构设计及绘制零件图 . 15 5 执行机构的设计计算 . 16 冲压机构的设计计算 . 16 冲压机构的选型 . 16 凸轮机构的运动分析 . 16 凸轮机构的几何尺寸计算 . 16 间歇运动机构的设计计算 . 18 间歇运动机构的选型 . 18 槽轮机构的几何尺寸设计 . 19 6 轴系零件的设计计算 . 20 输入轴的结构尺寸设计 . 20 初步确定最小直径 . 20 拟定轴上零件的装配方案 . 20 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 20 轴上零件的周向定位 . 21 确定轴上圆角和倒角尺寸 . 21 校核输入轴的强度 . 21 轴 . 22 初步确定最小直径 . 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 拟定轴上零件的装配方案 . 23 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 23 轴上零件的周向定位 . 24 确定轴上圆角和倒角尺寸 . 24 校核轴 . 24 滚动轴承的选择及计算 . 29 求两个轴承受到的径向载荷 . 29 求两轴承的轴向力 . 29 求轴承的 当量动载荷 21 . 30 验算轴承的寿命 . 30 键连接的选择及校核计算 . 30 轴 轮与轴配合处键的选择及校核 . 30 轴 轮与轴配合处键的选择及校核计算 . 30 7 润滑与密封 . 31 直齿圆锥齿轮传动的润滑 . 31 轴伸出端得密封 . 31 8 设计总结 . 31 参考文献 . 32 致谢 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1 前言 莲子是一种有较高食用和药用价值的特色农副产品，具有较高的经济价值，在中国尤其是湖北、湖南有较大的产量。有较高的经济价值，在中国尤其是湖北、湖南有较大的产量。但是，目前莲子的加工主要采用由人工以简单工具或采用较为落后的小型机械完成莲子分级、剥壳、去芯和脱皮等工艺环节，其去芯工艺过程主要是利用钢针穿芯将莲子芯去除。这种加工工艺效率低， 劳动强度大，莲子损耗率高，人工成本也比较高，产品质量极不稳定，不能适应大规模生产，严重影响了产能和效益，影响了莲子的综合利用率。随着莲子去芯加工向机械化、规模化、精深化方向的发展，市场主流需求对莲子去芯质量提出了更高的要求。由于现在国内研究莲子去芯设备还处于初级阶段，所以开发性能优良的莲子去芯加工设备形势所需。 莲子的主要产区在中国，国外莲子产量很少，有的几乎没有。因此，国外的莲子去芯设备很少，在这方面的研究也很少。与国外相比，国内的莲子去芯技术发展缓慢，自动化程度不高，远远落后于种植业的发展，而且机械去芯 机在生产中推广应用并不多，主要是有以下的几个突出的问题：（ 1）莲子损失率高。不少去芯机不能彻底的将莲心与莲子分离，莲心去净率不够理想，使得损失率高达 10%。（ 2）机具性能不稳定，适应性差。由于莲子的成熟度不一导致莲子大小不一等原因，使去芯机存在性能不稳定、适应性差等缺点。（ 3）科技含量低。目前所使用的去芯机，多数制造工艺水平不高，以至于不能满足当今高科技的需求。（ 4）作业成本偏高。现在很多莲子生产区都还采用人工去芯，不仅实效低，而且非常浪费人力资源。（ 5）生产效率低。有些莲子去芯定位有一定的困难，在加工时， 需要工人摆放和扶正，使得加工平率受到较大的限制。因此在现有的去芯设备中，具有去净率不理想，损失率高，莲子破碎严重等缺陷，不利于莲子的的进一步加工。为此，研究卫生、可靠、高效、损失率低的莲子去芯设备，对与促进莲子深加工和提高产品质量具有重要意义。同时加快了农产品深加工技术与设备的研究开发，提高农副产品的附加值，实现农民增收，进而提高加入 毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节，要求我们能综合运用大学四年所学的专业知识和理论知识，结合实际，独立解决本专业一般问 题 ,树立为生产服务，扎实肯干，一丝不苟的工作作风，为将来在机械方面工作打下良好的基础。 经过设计和讨论，终于圆满地完成了设计任务。本次设计就是围绕解决以上五点不足 ,按照一般步骤来设计的，力求结构合理，计算准确，经济可靠。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2 莲子去芯机的方案设计 执行系统的方案设计 机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核心，它对机械能否实现预期的功能、性能的优劣、经济效益的好坏都起到了、决定性的作用。 莲子去芯机的功能 莲子去芯机时将冲针的往复直线运动及旋转工作台的间歇转动来完成连续去 芯作业处理的，其功能可分解为冲芯、退回、冲莲子 4个分功能。 莲子去芯机的原始数据机设计要求 （ 1）加工莲子的直径为 105 2）由于同时去芯多个莲子的冲针压力大，最大可达 2压力变化近似认为在冲程的一半进行冲压，压力呈线性变化。 （ 3）要求冲针自上向下运动前，旋转盘做一次间歇转动，转角为 90。 （ 4）电动机轴与凸轮轴平行，使用寿命 10 年，载荷有轻微冲击，允许凸轮转速偏差 5%，要求凸轮机构的回程运动规律为等加速度、等减速运动。 工艺动作分解 根据上述分析，莲子 去芯机要求完成的工艺动作有以下几个动作。 （ 1）加料：这一动作可利用人工加料。 （ 2）冲制：其工艺动作可以分解为冲芯和冲莲子，要求冲针自上向下运动前，旋转盘做一次间歇转动，转动的角度为 90。 （ 3）旋转盘间歇运动：已完成送料、冲芯、冲莲子三个工位的转换。 冲针往复直线运动的实现机构 选择电动机为动力源，则此机构是具有将连续的回转运动变换为往复直线运动的功能。实现该功能的各机构比较如下： （ 1）对心曲柄滑块机构：这种低副机构具有良好的动力特性和运动特性、运动副几何封闭、制造简单等优点。 （ 2） 凸轮机构：该机构是点、线接触的高副机构，易磨损，但是响应速度快，机构简单紧凑。多用于传递力不大的场合。 旋转盘间歇转动的实现机构 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构均可实现间歇运动。由于旋转盘间歇转动速度要求低速，且需要精确地转位，故选择槽轮机构。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 执行机构的协调设计 和执行机构不仅要完成本身的动作外，还要和其他执行机构以一定的次序或时间顺序协调动作，相互配合，以完成机械预期的功能和生产过程。如果动作不协调，不仅无法实现预期要求，甚至还会破坏机件，因此，各执行机构在运动时间先后上 和运动位置的安排上，必须准确协调地互相配合。 莲子去芯机由减速传动装置、冲压机构、间歇运动机构组成。在送料期间，冲针不能压到旋转盘上，显然冲针自上向下运动前，旋转盘做一次间歇转动，所以冲针与旋转盘之间的运动在时间顺序和空间位置上有严格的协调配合要求。 机构运动循环图的设计 对与莲子去芯机的运动循环图主要是确定冲针、旋转盘两个执行构件的先后顺序、相位，以利于对各执行构件的设计。其莲子去芯机的一个工作循环过程如图 1所示： 图 1 莲子去芯 机的工作过程 he to of 了保证机器在工作时其个执行构件间动作的协调配合关系，在设计机器时应编制出表明机器在一个运动循环中各执行构件运动关系的运动循环图。表 1 表示两个执行构件的运动循环图，冲针和旋转盘都由工作行程和回程两个部分组成，设每转一周为一个运动周期，其冲针的工作行程为 0180，回程为 180360，即一个运动周期做一次上、下移动；旋转盘的工作行程在冲针的回 程后半段和工作行程的前半段完成，工作旋转盘由轴 动，通过槽轮机构做间歇转位运动，转位过程对应于轴 过 90，停歇过程对于轴 70。 表 1 执行构件运动循环图 of 针 工作行程 回程 旋转盘 停止 进给 主轴转角 0 90 180 270 360 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 机械运动方案的选择和评定 现在可以按给定条件、各执行构件的相容性和尽量使机构简单、空间布局紧凑等要求来选择方案，由此可选定两个结构比较简单的方案。 方案一：冲压机构凸轮机构，旋转盘间歇机构为槽轮机构。 方案二：冲压机构为对心曲柄滑块机构 ，旋转盘间歇机构为槽轮机构。 评定：心曲柄滑块机构的往复直线运动具有良好的动力特性和运动特性、制造简单等优点，但是方案一具有结构简单、机械效率高、响应速度快等优点，故最后选择方案一位莲子去芯机的机械传动方案。 传动系统的方案设计 初选原动机 根据莲子去芯机的工作情况和原动机的选择原则，初选三相异步电动机为原动机，额定转速为 n=750 r额定功率需要在李分析后确定，故电动机的具体型号待定。 拟定传动系统方案 根据执行系统的工况和初选原动机的工况及要实现的总传动 比，拟选用带传动机构和一级圆锥齿轮传动组成莲子去芯机的传动系统。 机械运动简图 按照已选定的两个执行机构形式及机械传动系统，画出莲子去芯机的机械运动简图。如图 2 所示，其工作原理为：电动机经过减速传动装置（带轮传动）带动执行机构（凸轮机构、间歇运动机构），完成冲针的往复直线运动和旋转盘工作台的间歇转动。莲子去芯机工作时，冲针由凸轮顶住向下运动，实现冲针的去芯，称为工作行程，工作阻力 针上运动是，即为空回行程，此行程无工作阻力，在空回行程中，通过带轮 圆锥齿轮 槽轮机构，槽轮机构带动旋转 盘工作台做一次进给运动，即送料，以便冲针继续冲芯、冲莲子。 图 2 机械运动简图 of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 3 传动装置的总体设计 旋转电动机 电动机的内型和结构形势式 按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 确定电容机容量 （ 1）冲针的输出功率 实验分析可知： F=2000N,s，则冲针的输出功率为： 0001000 =W （ 2）电动机的输出功率 1 2 2 3 2式中， 1 ， 2 ， 3为电动机至冲针的各传动机构的效率；由机械设计课本：表 2V 带轮传动： 1 =动轴承 2 =动轴承 3=以 1 2 2 3 2= W （ 3）电动机额定功率 23 确定电动机转速 为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选范围：由表 3 查得： V 带轮传动常用传动比范围 i=35，则电动机转速的可选范围为 n=26810r/见同步转速 750r/电机符合。 表 2 电动机的主要参数 of 动机型号 额定功率（ 电动机同步转速（ r/ 电动机满载转速（ r/ 3 750 710 确定传动装置的传 动比 总的传动比 42710= 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 传动装置的运动和动力参数 各轴的转速 电动机轴为 0轴，各轴的转速为 10r/ = 710i= 142r/ 各轴的输入功率 按电动机的额定功率计算各轴输 入功率： 3 I = 1 =3W 2 3=W 2 3=W 各轴的转矩 5500095507103 = m 9550119550 m 9550229550 m 550339550 m 4 传动零件的设计计算 普通 输入 V 带传动的设计计算 （ 1） 确定计算功率 由机械设计书表 8得工作情况系数 P= = W （ 2） 选取窄 V 带带型 根据 定选用 A 型 （ 3）确 定带轮的基准直径 由表 8表 8主动轮基准直径 112 据式 动轮基准直径 112= 556 照公式 V=100060 710112 = m/s 30 m/s 故带的速度合适 （ 4）确定窄 V 带的基准长度和传动中心距 根据 2（ 初步确定中心距 470 据式（ 8算带所需的基础长度 （ +2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 =2470+2（ 112+556） +5904 1（ 5562 2073 表 8带的基准长度 000 式（ 8算实际中心距 a a= 2 470+2 20732000 =433 5)验算主动轮上的包角 1 1 =180- 1a（ 18012556 120 故主动轮上的包角合适 （ 6）计算窄 V 带的根数： 计算单根 V 带的额定功率 由 12 10r/表 8 W。 根据 10r/i=5 和 A 型带，查表 8 W 查表 8 K= 8 是 （ K W 计算 V 带的根数 Z Z= 取 4 根。 （ 7）计算预紧力 A 型带的单位长度质量 q=m，所以 00K )+500 = （ 8）计算作用在轴上的压轴力 z 124= 输出 V 带传动的设计计算 （ 1）确定计算功率： 由表 8得工作情况系数 P=W （ 2）根据 图 8用 B 型。 （ 3）确定带轮直径 由表 8表 8主动轮基准直径 15 据式（ 8从动轮基准直径 动轮基准直径 315= 315 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 根据公式 V=100060 142315 = m/s 30 m/s 故带的速度合适 . （ 4）确定 V 带的基准长度和传动中心距 根据 2（ 初步确定中心距 800 据式（ 8算带所需的基础长度 （ +2 =2800+2（ 315+315） +8004 1（ 3152 2590 表 8带的基准长度 500 式（ 8算实际中心距 a a= 2 800+2 25902500 =755 5）验算主动轮上的包角 1 1 =180- 1a（ 180 120 故主动轮上的包角合适 （ 6）计算窄 V 带的根数： 计算单根 V 带的额定功率 由 15 42r/表 8 W。 根据 42r/i=1 和 B 型带，查表 8 查表 8 K=1，表 8 是 （ K ） 1W 计算 V 带的根数 Z Z= 取 3 根。 （ 7）计算预紧力 B 型带的单位长度质量 q=m，所以 00K )+500 = （ 8）带轮的结构设计 由于 d600 宜采用腹板是结构，绘制 带轮的零件如图 3 所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 3 带轮零件 of 直齿圆锥齿轮传动设计计算 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （ 1）按图所示的传动方案，选用标准直齿圆锥齿轮传动 （ 2）精度等级选用 7 级精度 （ 3）材料选择：选两齿轮均为 45 钢（调制处理），硬度为 240（ 4）选取齿轮数 36 （ 5）选取分度圆锥角 1 = 45 2 =90-1 =45 按齿面接触强度设计 由设计计算公式（ 10行计算，即 3 2221 （ 1）选择载荷系数 2）计算齿轮传递的转矩： 9550229550 m （ 3）选得齿宽系数 R = 4）由表 10得材料的弹性影响系数 （ 5）由图 10照齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度 极限 = 600 6）由式（ 10算应力循环次数： 6001421（ 830015） = 08 （ 7）由图 10接触疲劳寿命系数 8）计算接触疲劳许用应力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式（ 10 =00= 576 算齿轮分度圆直径入 1H值。 3 2221 = 3 9 = （ 9）计算圆周速度 v = 100060 21 nd t =100060 = m/s (10)计算齿宽 b = R R = R1 2u=2= 11)计算载荷系数 根据 v = m/s,7 级精度 ,动载荷系数 0 齿间载荷分配系数 KH= KF= 1； 由表 10得使用系数 1； 由表 10得轴承系数 齿向载荷分布系数可按照下式计算得 : KF= KH= 故载荷系数为： K= HKH=1 12）按照实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 1d = 13）计算模数 m= 1d /6= 按齿根弯曲疲劳强度设计 由式 (10弯曲强度的设计公式为： 3 212 1 （ 1）确定公式内的各计算数值 由图 10得齿轮的弯曲疲劳强度极限 21 480 由图 10弯曲疲劳寿命系数 K 21 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 计算弯曲疲劳强度许用应力： 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 = 计算载荷系数 K 查取齿形系数 由表 10得 计算齿轮的 = 2）设计计算 M 3 2 4 =