毕业设计（论文）-水果去皮机的设计（全套图纸三维）.pdf

本科毕业设计 题题 目：目： 水果去皮机的设计水果去皮机的设计 英文题目：英文题目：The Design of Fruit Peeling Machine 学学 院：院： 机电工程学院机电工程学院 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2016 年年 3 月月 4 日日 毕业设计独创性声明毕业设计独创性声明 该毕业设计是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除 了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研 究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表 示了谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计使用授权声明毕业设计使用授权声明 本人完全了解青岛滨海学院有关保留、使用毕业设计的规定，即：学校有权保留送 交毕业设计的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影 印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计。保密的毕业设计在解密后遵守此规定。 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 I 摘摘 要要 本课题来源于当今社会食品加工工业水果去皮设备的创新和更新换代基础之上， 通 过设计出水果去皮机，从而来满足当今社会水果去皮设备不足的缺陷。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 水果去皮机作为食品加工机械的一种，随着人们生活水平的提高，得到了越来越普 遍的使用。它主要由机架、链传动机构、去皮体、传动轴等部分组成。通过电机带动链 传动机构从而使去皮体转动，在内部刮刀与水平表面摩擦的情况下，实现水果的去皮。 本文运用理论联系实际的方法进行水果去皮机结构的研究，通过从水果去皮机的方 案布局入手，查找相关资料，证明了本次设计的水果去皮机的结构方案的可行性，并对 其中常用的标准件例如轴承，轴，链传动机构进行选型设计，最后进行各主要零部件的 强度校核。 关键词：关键词：水果去皮机 链传动 结构 设计 II II Abstract With the improvement of our living standard, single seat structure for baby dining table, leads to the limitation of interest in babies, which would in any country is a problem. How to solve this problem, which reflects the level of development of a society from the level of science and technology to the humanistic care and other aspects . China attaches great importance to the status of the degree is not enough, and the baby chair to drive innovation design, to achieve a chair, to improve the above situation.Therefore, this paper carries on research on scheme selection. Through the professional knowledge of the designer to master the relevant information on the Internet, as well as the current situation at home and abroad, the design scheme, after a detailed investigation, this graduation design is to design a set of practical multifunctional baby chair. This design is begins with the argument, introduces in detail the scheme analysis, design process and calculating process, and has carried on the essential power of the overall structure of the system design. Mainly used for the realization of convenient for baby to eat, play, to further reflect the humane care. Key words：Machine manufacture Crankshaft Processing craft Fixture 3 目目 录录 1 绪论. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.1 课题来源及研究目的和意义 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2 水果去皮机的发展现状 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2 水果去皮机的方案分析. 3 2.1.1 结构分析 . 6 2.1.2 方案之间的比较 . 8 2.1.3 机械结构总体方案和布局 . 10 3 机械结构的设计. 14 3.1 链传动的设计计算 . 16 3.2 电机的选用 . 18 3.3 轴的设计计算 . 18 3.4 轴承的设计计算 . 18 3.5 键的选择 . 20 3.6 轴的校核 . 21 3.7 轴承的校核 . 22 3.8 机架的设计 . 24 4 结构设计及三维建模. 26 4.1 结构中用到的非标准件建模 . 26 5 三维软件设计总结. 27 结 论. 28 参 考 文 献. 29 致 谢. 30 4 1 绪论 1.1 课题来源及研究目的和意义 我们吃水果的时候最麻烦的要数去水果皮了。 尤其是水果尾部和侧面的水果 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，在刮水果皮的时候，水果皮会飞 溅到脸上，衣服上，也就是说想吃一顿美味水果，你至少要多洗一次脸，多洗一 套衣服， 清扫水果皮更是件麻烦的事， 看着到处飞溅到地上的水果皮， 让人闹心。 不过现在不用愁了，因为有了去水果皮机了。它不仅在做水果的时候轻快，吃水 果的时候更悠哉。水果皮机相对于传统的剥水果皮工具：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，使水果在运 动中去皮，去皮干净，对水果体无损伤。去皮后水果皮将自动流出，水果可在出 水果口放出。 去水果皮机广泛应用于水果类销售市场、 饭店、 水果类加工厂等等， 对水果的加工去皮。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 对水果去皮机进行设计。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（Dassault Systemes）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 1995-1999 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。 5 1.2 水果去皮机的发展现状 我们在二零零二年通过来自于王强的以前的资料得知， 他数十年的废寝忘食 建造了一个简单的水果去皮机机构，开发纯机械时代。王强更设计出多功能复合 水果去皮机，在这之后，日本的小田本子教授以传统的水果去皮机为基础，开发 了一连串的水果去皮机，如四连杆式，六连杆式等等水果去皮机，查建中和其他 人一起以凸轮机构为对象， 共同钻研考虑怎样改良按压力引发的角度以及零部件 的分理。总之，传统的对象加上科学的分析和先进的理论，使得水果去皮机在国 内的研究范围和深度得到了极大的丰富和发展。 是谁最先取得此项专利已无可知晓，只了解到外国科学家在 19 世纪末建造 出了一款类似于水果去皮机的机械，整体部分是用齿轮以及连接杆件机构组装， 但是却没有做出实物来加以验证。 二十世纪初又有人运用齿轮以及连接杆件体系 制造出差不多的水果去皮机，然而相关资料中并没有找到对这个作品的详细介 绍，所以那个时候有关水果去皮机的研究还需要思考组成以及运动起来的规律。 同时， 又有两位发明家麦吉以及弗兰科创作了首部彻底用计算机操纵的水果去皮 机。 接下来几年有关此机器的设计被充分的融入了运行操纵理论。一九七九年席 罗思在行进水果去皮机里加入了操纵水平行走的仪器， 同样在腿上加入了保持和 校对偏向的装置。二十世纪末布朗、罗布特以及莎普恩斯分别研究了加入了液压 部件和直流电机的相应水果去皮机。 这都意味着人类对机械体系的认识已从简单 的思维迈入了整体操纵、计算机和高新科技的相互融汇贯通的康庄大道。 从广阔的视野、各种各样的活动，还有和学术报告、规范标准以及另外别的 角度的的详细内容，我们得到了包含定位、性质以及应用水果去皮机的大市场。 水果去皮机已发展到注重提高生产效率，成品质量稳定性。最近，很多的市场已 经建立了水果去皮机的商业作用，像水果去皮机，它的应用已经广泛到家庭家居 生活等。高发展的水果去皮机技术不仅实现创建一个新的市场，也为提高人们的 生活水品起出了非常重要的作用。 在一个国家或地区有水果去皮机是一种很普遍 偏向的现象。今后，会更加流行正在高发展高研究的水果去皮机。OMG 国标早就 认可了中介范例，ISO 资质也授与了能帮助减少劳动力的水果去皮机。即使在大 规模对土豆进行去皮的活动，这是许许多的水果去皮机的使用。水果去皮机的技 术应用包括：在通讯，家电，汽车，医疗设备和其他，水果去皮机已经被广泛认 可。它是一种动力，象征着设计开发了一个新的行业。水果去皮机研发的情况已 经被上述所整理，然而这些都是显示出要把水果去皮机这个产品推向消费者。欧 美等发达国家成立也有相应计划，本国也需求更好的战策，方能维持积极地有力 向上发展。新服务水果去皮机的占领对于市场具有应用性很强的领域，例如孜孜 6 不倦的创新产品、医疗项目、相关福利以及防不胜防的自然性或人为性灾难。在 另一方面，虽然产自日本的工业水果去皮机也许是行业里最好的，但其他国家都 在奋起直追着。 2 水果去皮机的方案分析 2.1.1 结构分析 根据课题，我们要设计的水果去皮机，是针对水果的数量很多，并且需要常 常变换大小的，我们采用人工放水果进去，当水果放进去水果皮的那个去皮体的 时候，就会随着去皮体一起旋转，水果在气割体里面转动，由于去皮体里面有刀 片，随着去皮体的旋转，就实现了水果的去皮，人工把水果一下子全部倒入去皮 体，电机通过链传动带动去皮体旋转，当旋转到一定的时候，水果皮就会自己去 除干净，达到了我们需要的目的。 2.1.2 方案之间的比较 传统的土豆去皮机采用的结构方案一采用立式，直接通过电机电动去皮 体旋转，具体方案图如下图 1.1 所示，此种类型的水果去皮机结构太过单一，水 果的皮不容易去除干净。方案二是按照西方国家的水果去皮机的结构来的，一般 同样采样立式， 去皮刀在侧边安装， 同样由于振动的原因， 去皮效果非常不理想。 其具体方案图如图 1.2 所示，方案三如图 1.3 所示，我们采用卧式，通过人工将 水果放入切割体里面，电机通过链传动带动切割体旋转，从而实现水果的去皮， 这样是最合适的，去皮效果也最理想。 7 1.1 方案一 1.2 方案二 8 1.3 方案三 2.1.3 机械结构总体方案和布局 本次设计的水果去皮机通过电机带动链传动机构从而使去皮体转动， 在内部 刮刀与水平表面摩擦的情况下，实现水果的去皮。根据该课题，设计出的水果去 皮机总体布局图如下图 1.4 所示： 9 图 1-4 水果去皮机总体布局图 3 机械结构的设计 3.1 链传动的设计计算 已知 p=0.37KW，小链轮的转速 n1=720r/min，传动比 i=2.8，载荷平 稳，两班工作制，两链轮中心距 a=500600mm 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 z1 z1=29- 2i=29- 2*2.8=23.4 取整数 z1=23 i 12 23 34 45 56 6 z1 3127 2725 2523 2321 2117 1715 10 优先选用齿数：17，19，21，23，25，38，57，76， 95，114 z1、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 z2 Z2=iz1=2.8*23=64.4 取整 z2=65 （3）实际传动比 i= （4）设计功率 工况系数，查表 5.4- 3， （5）单排链条传递功率，查表 5.4- 4 和 5.4- 5，齿数系数， 排数系数=1 =8.13kw （6）链节距 p 根据，n1=720r/min，查图 5.4- 1 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 p=15.875mm， （7）验算小链轮轴直径 查 5.4- 7 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 i 4 4 11 0.2z1（i+1）p 0.33z1(i- 1)p （9）确定链条节数 =115.3 取 （10）链条长度 （11）计算（理论）中心距 当时， 当时， 根据，查表 5.4- 9，若有必要可使用插值。 (12)实际中心距 a ，一般 (13)链速 (14)有效圆周率 (15)作用在轴上的力 F 12 水平或倾斜的传动 接近垂直的传动 工况系数，见表 5.4- 3 F=1.212283.1=2739.7N (16)润滑方式。 (17)链条标记：10A- 1- 116 GB 1243- 1997 1 表示排数，116 表示节数 (18)链轮的几何尺寸 滚子直径 p=15.875mm 1）分度圆直径 小链轮，大链轮 2）齿顶圆 ， 对于三圆弧- 直线齿形 小链轮齿顶圆=124.072mm，取整 124mm 大链轮齿顶圆=336.773mm，取整 337mm 13 3）齿根圆直径 小链轮齿根圆直径= 116.585- 10.16=106.425mm，取 106.43mm 大链轮齿根圆直径= 328.584- 10.16=318.424mm，取 318.42 mm 4)节距多变形以上的齿高=0.2715.875=4.286mm（对于三圆弧- 直线齿形） 5)最大齿根距 奇数齿 偶数齿 小链轮=106.153mm 大链轮=318.328mm 6)轴凸缘直径 小链轮=99.045mm 大链轮=311.746mm 7)轮毂厚度 h ，孔的直径 d 150 K 3.2 4.8 6.4 9.5 小链轮=14.232，取整 14mm 14 大链轮=22.7858，取整数 22mm 8)轮毂长度 l l=3.3h 小链轮 l=3.314=46.2mm，取整 46mm 大链轮 l=3.322=72.6mm，取整 72mm 9)轮毂直径， 小链轮=68mm 大链轮=104mm 10)齿宽 单排 单排=0.959.4=8.93mm 11)齿侧半径 12)倒角宽 ，取 2.1mm 13)倒角深 h=0.5p=0.515.875=7.9375mm 14)齿侧凸缘圆角半径=0.635mm (19)链轮公差 1)齿根圆直径和量柱测量距极限偏差 15 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= 116.585- 10.16=106.425mm，取 106.43mm 大链轮齿根圆直径= 328.584- 10.16=318.424mm，取 318.42 mm ， 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=min0.0008df+0.008,0.76=0.0008 106.43+0.008=0.093144 端面跳动=min0.0009df+0.008,1.14 3.2 电机的选用 已知整个去皮机的总重量 150KG,其他重量 50KG，我们取总重量为 200Kg， 水果转动速度为 12r/min。即： 16 mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 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 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 3.负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用电机型号为 160BL-A，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 17 160BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为 0.37KW，额定转矩为 7.62N.m，最大转矩 为 9N.m， 3.3 轴的设计计算 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 6 3 3 min 9.55 10 0.2 Pp dc nn =mm，查表 16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入设计 公式得 min d=32.26mm。考虑到轴上有键槽以及其他因素的影响，应适当增加轴径 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， 18 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。 3.4 轴承的设计计算 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 d=80mm,由参考资料 2P7 356 表 7278 带紧定套的调心滚子轴承（GB/T288-1994），选用 22218CK/W33+H318 轴承，其基本额定载荷为 r C =240KN, 0r C =322KN, 根据轴承选 用配套的轴承座，参考资料 2P7-43 表 7-2-105 适用圆锥孔的异径孔滚动轴承座 (GB/T7813-1998) SNK 型轴承座，可选用 SNK316 型的轴承座。 3.5 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 5-3-15 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，d=70mm, 参考资料 2P5-194 表 5-3-18 (GB/T1095-1979) 选用 B2060，B1850 和 B1230 的普通 A 型平键，键长分别为 60 ，50 ， 30 。 19 3.6 轴的校核 估算轴径d，选材料为 45 钢调质， B =650 MPa， S =360MPa。取 C=112， 则轴的最小直径 d 28.10 460 3552 . 0 112 2 . 0 1055 . 9 33 3 6 = n P C n P T mm 此根轴上有一带轮和一圆柱直齿齿轮，直齿轮分度圆直径 1 d = mz =2.5 60=150mm，根圆直径=+=)(2 1 xmchdd af 146 mm，齿轮根径小，采用轴齿轮 结构。 轴的结构图 1-5 小齿轮受力图 1- 5 水 平 面 受 力图 1- 6 20 328 45 737022