毕业设计（论文）-甘蔗自动削皮切断机的结构设计（全套图纸三维）.pdf

本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ）本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 甘蔗自动剥皮切断机的设计甘蔗自动剥皮切断机的设计 学学 院：院： 专专 业：业： 班班 级：级： 学生姓名：学生姓名： 指导老师：指导老师： 完成日期：完成日期： 学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进 行研究， 所取得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文 （设 计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申 明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写） ： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和 借阅。 本人授权XX 学院学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写） ： 指导老师签名（手写） ： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 XX 学院本科生毕业论文（设计） I 摘要摘要 机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家 经济的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下， 中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传 播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对甘蔗自动剥皮切断机进行 改良和优化是当务之急。生产甘蔗自动剥皮切断机的企业，必须充分考虑到在甘 蔗自动剥皮切断机运行中可能出现的问题，尽量使甘蔗自动剥皮切断机的自动化 程度越高越好，从而减少人工搬运的时间，国内甘蔗自动剥皮切断机的研发及制 造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。甘蔗自动剥皮切断机的发 展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 本次设计的题目是甘蔗自动剥皮切断机的设计，目前，国内甘蔗自动剥皮切 断机的研发也在向朝着运行高速化、功能复合化、控制智能化的方向发展，廉价， 简单，方便成了甘蔗自动剥皮切断机发展的主题。 关键词：关键词：机械产品；甘蔗自动剥皮切断机；制造；主题 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 XX 学院本科生毕业论文（设计） II Abstract This graduation design is the optimization design of driving roller conveyor, first on the driving roller type conveyer is summarized; then analyzed the selection principle and calculating method of driving roller conveyor; then calculated based on these design criteria and abase is designed; then checked on the main parts selected conveyor. Is the drive roller conveyor consists of four main parts: driving device, tension device, middle rack, and the moving part. Finally, a simple description of the installation and maintenance of transport. At present, the drive roller conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction, air cushion conveyor in recent years is one of the. the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking motion, robot. The miniature walking robot is mainly driven by DC servo motor, so as to drive the leg action driven synchronous belt wheel by a crank and rocker mechanism. In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor. Keywords：Driving roller ;Crankshaft ;Processing craft ;Significance XX 学院本科生毕业论文（设计） III 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 本课题研究的内容 . 4 1.3 研究的意义 . 4 第二章第二章 甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计 . 5 2.1 切断部分设计方案的选择 . 6 2.2 切断部分的工作原理 . 6 第三章第三章 机械传动部分的设计计算机械传动部分的设计计算 . 7 3.1 电机的选型计算 . 8 3.2 带传动的设计计算 . 9 3.3 直线导轨的设计计算 . 10 3.4 气缸的选型计算 . 10 第四章第四章 甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的三维建模甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的三维建模 . 11 4.1 剥皮轮的三维建模 . 12 4.2 V 带轮的三维建模 . 14 4.3 气缸的三维建模 . 15 4.4 甘蔗自动剥皮切断机的三维建模 . 17 第五章第五章 甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的强度分析与校核甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的强度分析与校核 . 19 5.1 滚动轴承强度的校核计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.2 机架强度的校核计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结结 论论 . 22 参考文献参考文献 . 23 致致 谢谢 . 24 XX 学院本科生毕业论文（设计） 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义课题的来源与研究的目的和意义 我国生产的甘蔗自动剥皮切断机结构简陋，皮切断效率始终不高，虽然经过 几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水 平等的影响， 我国目前生产的甘蔗自动剥皮切断机的总体水平与进口产品及港口 用户的要求仍有较大差距，甘蔗自动剥皮切断机的生产也是如此，为满足市场需 求，开发出一种新型的甘蔗自动剥皮切断机势在必行！ 相信此种甘蔗自动剥皮切断机的出现将会大大提高甘蔗自动剥皮切断机的 皮切断能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显 著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界甘蔗自动剥皮切断机以采用新材料、 新技术、新工艺、新结构为基础,19 世纪 80 年代，美国的 HUGER 公司将新开发 的甘蔗自动剥皮切断机应用到该公司的子公司-一个生产甘蔗自动剥皮切断机 的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国 HUGER 公司 之后， 德国的 DESTO 公司也看到了甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的利润所在，投 入了相当大的人力和精力来开发研制甘蔗自动剥皮切断机皮切断机， 并且与二十 世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞 争力， 都大力进行甘蔗自动剥皮切断机的研发工作。现在国外等著名甘蔗自动剥 皮切断机的品牌中，都有甘蔗自动剥皮切断机的销售，全世界甘蔗自动剥皮切断 机的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，甘蔗自动剥皮切断机的市场，由最 初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此甘蔗自动剥皮切断机是当今甘蔗自 动剥皮切断机生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。 西方资本主义国家有 巨大的甘蔗自动剥皮切断机销售市场， 机械人工业是西方资本主义国家的机械工 业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展甘蔗自动剥皮切断机的功率最大化， 产能 最优化的问题。自“九五”期间甘蔗自动剥皮切断机的开发和研制已经被列入 美国的重大科技攻关计划， 以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展 的甘蔗自动剥皮切断机。 我国从 1953 年开始生产甘蔗自动剥皮切断机， 于 1958 年自行设计制造皮切 XX 学院本科生毕业论文（设计） 2 断半径在 50、70、90、120、500 等甘蔗自动剥皮切断机的甘蔗自动剥皮切断机 之后，为了适应甘蔗自动剥皮切断机生产厂家的需要，1959 年又制造了 500、 1000、1200 等大直径的甘蔗自动剥皮切断机。 为了满足甘蔗自动剥皮切断机生产工业发展需要，我国于 1970 年研制了大 型甘蔗自动剥皮切断机。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是 大量引入外来技术人才， 全身心地投入到了甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的研发 中， 利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径甘蔗自动剥皮切 断机的皮切断机，与同年 12 也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又 研制出 PX1400/170 甘蔗自动剥皮切断机，其设计能力为 1750t/h，实际达到 2508t/h，是设计值的 1.6 倍。 目前机械式甘蔗自动剥皮切断机将逐渐被全自动甘蔗自动剥皮切断机所代 替。 传统的机械式的甘蔗自动剥皮切断机已经不能完全满足当今市场的需要，迫 切需要各种多功能的甘蔗自动剥皮切断机来满足市场需求， 如是福建金明公司加 大人力开发出了五个规格十四种类型的甘蔗自动剥皮切断机， 然而我国机械人业 所需的甘蔗自动剥皮切断机全部依赖进口， 这使得国产机械人配备甘蔗自动剥皮 切断机后，成本增加很大，而装备自行开发生产甘蔗自动剥皮切断机，其成本提 高不大，说明甘蔗自动剥皮切断机的市场前景令人乐观。传统的甘蔗自动剥皮切 断机的产品图如下图 1、图 2 所示： XX 学院本科生毕业论文（设计） 3 图 1 图 2 XX 学院本科生毕业论文（设计） 4 1.2 本课题研究的内容本课题研究的内容 本次设计主要针对甘蔗自动剥皮切断机进行设计， 从甘蔗自动剥皮切断机的 整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几 个方面： （1） 通过网络和图书馆查找各种关于甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的相关资料， 对甘蔗自动剥皮切断机进行方案的比较和预定。 （2）分析甘蔗自动剥皮切断机的结构与参数 （3）确定设计总体方案 （4）确定具体设计方案 （5）甘蔗自动剥皮切断机图纸的绘制。 （6）说明书的整理 1.3 研究的意义研究的意义 本论文主要研究运用 SolidWorks 对甘蔗自动剥皮切断机进行设计。通过对 甘蔗自动剥皮切断机进行设计，来了解甘蔗自动剥皮切断机的结构组成、工作原 理以及以后的发展趋势和现状。 该课题来自于甘蔗自动剥皮切断机机械公司的生 产实际，通过设计出甘蔗自动剥皮切断机，从而来掌握甘蔗自动剥皮切断机的整 个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的甘蔗自动剥皮切断机结构简陋，皮切断效率始终不高，虽然经过 几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水 平等的影响， 我国目前生产的甘蔗自动剥皮切断机的总体水平与进口产品及港口 用户的要求仍有较大差距，甘蔗自动剥皮切断机的生产也是如此，为满足市场需 求， 开发出一种新型的甘蔗自动剥皮切断机势在必行！ 本文运用大学所学的知识， 提出了甘蔗自动剥皮切断机的结构组成、 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，构建了甘蔗自动剥皮切断机总的指导思想，从而 得出了该甘蔗自动剥皮切断机的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳 的结论。 通过设计甘蔗自动剥皮切断机，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解 机械原理， 机械设计， 以及传动机构设计等方面的知识， 综合运用三维绘图软件， 二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应 XX 学院本科生毕业论文（设计） 5 用水平和设计能力。 相信此种甘蔗自动剥皮切断机的出现将会大大提高甘蔗自动剥皮切断机的 皮切断能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显 著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 第二章第二章 甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计 2.1 皮切断部分设计方案的选择皮切断部分设计方案的选择 本次设计的甘蔗自动剥皮切断机通过人工将甘蔗放入甘蔗自动剥皮切断机 中，由自动送料滚轮对甘蔗进行自动送料，当甘蔗进入到了剥皮轮的位置后，由 于剥皮轮是通过电机带动 V 带传动使剥皮轮旋转从而来实现对甘蔗的自动剥皮， 然后随着送进滚筒的继续动作，剥好皮的甘蔗进入到切断工序的位置，由气缸驱 动切断刀具对甘蔗进行自动切断， 切断好的甘蔗自动落入到了该甘蔗自动剥皮切 断机内部的箱体里面，从而完成对甘蔗的自动剥皮和切断。本次设计的甘蔗自动 剥皮切断机方案简图如下图 3 所示： 图 3 XX 学院本科生毕业论文（设计） 6 2.2 甘蔗自动剥皮切断机的工作原理甘蔗自动剥皮切断机的工作原理 本次设计的甘蔗自动剥皮切断机的工作原理为： 通过人工将甘蔗放入甘蔗自 动剥皮切断机中，由自动送料滚轮对甘蔗进行自动送料，当甘蔗进入到了剥皮轮 的位置后， 由于剥皮轮是通过电机带动 V 带传动使剥皮轮旋转从而来实现对甘蔗 的自动剥皮，然后随着送进滚筒的继续动作，剥好皮的甘蔗进入到切断工序的位 置， 由气缸驱动切断刀具对甘蔗进行自动切断，切断好的甘蔗自动落入到了该甘 蔗自动剥皮切断机内部的箱体里面， 从而完成对甘蔗的自动剥皮和切断其中电动 机和气缸电磁阀都需要通过由 PLC 控制系统来控制，实现其按照顺序完成动作。 第三章第三章 机械传动部分的设计计算机械传动部分的设计计算 3.1 电机的选型计算电机的选型计算 根据甘蔗自动剥皮切断机系统的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电 压、 额定转速和额定功率、 工作方式， 在决定电动机功率时考虑到电动机的发热， 允许过载能力启动能力等问题，现选用比较适合的 Y 系列三相异步电动机，这是 由于 Y 系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相 当， 因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性， 供配套出口及引进设备替换。 选取功率为 1.0KW，额定电压：380V， 频率：50HZ ,额定转速为 1440rpm，额 定转矩 2.3N .m，型号为 Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动。具体电机选 型计算方法如下： N= WG 4(KW) G甘蔗自动剥皮切断机的生产能力，1000kg/h W切断 1kg 甘蔗耗用能量，其值与甘蔗直径有关，d 小则 w 大，当 d60mm， 取 w0.0030kw.h/kg。 （查 B5p75） 传动效率，取 0.75 所以根据 N4kw，n1500r/min 得 Y112M-4 电机的结构。 具体的电机外观图如下图 4 所示： XX 学院本科生毕业论文（设计） 7 图 4 3.2 机械传动部分的设计计算 3.2.1 带传动的设计计算 （1）设计功率 d P kwP A K d P0 . 152 . 0= A K 1.2 P传递的功率 （2）选定带型 根据 d p 和 1 n 选取普通 V 带 C 型， 1 n 小带轮转速，为 1350r/min （3）传动比 = 0 i1.76 2 n i n1 min/818018 76. 1 1440 r= （4）小带轮基准直径 1 d d （mm） 由 B1 表 8112 和表 8114 选定 1 d d 100mm min d d75r/min （5）大带轮基准直径 2 d d （mm） cmdid dd 15010076. 1 1 2 = 由 B3 表 87 得 2 d d=150mm XX 学院本科生毕业论文（设计） 8 （6）带速验算 smvsm nd v d /3025/54 . 7 100060 1440100 100060 max 1 1 = = = （7）初定轴间距 0 a （mm） mmdda dd 190)(2 0 21 =+= （8）所需带的基准长度 0 d L （mm） 0 2 0 4 )( )( 2 2 12 210 a dd ddaL dd ddd += 2804 80 280 2 2802 2 + 650mm 带型选择为 A900 （9）实际轴间距a mm d L d L aa177 2 886900 280 2 0 0 += + （10）小带轮包角 1 oo 3 . 57180 12 1 = a dd dd = oo 3 . 57 287 80 180 = o 164 （11）单根 V 带的基本额定功率 1 p 根据系统工况，我们可以取 1 p =0.37kw （12） 1i 时单根 V 带型额定功率增量 1 P 根据系统工矿，在这里我们取 1 P =0.15kw （13）V 带的根数 Z XX 学院本科生毕业论文（设计） 9 Z =39 . 3 87. 096. 0)15 . 0 32. 1 ( 8 . 4 ) 11 ( = + = + L k a kpp d P a k 小带轮包角修正系数取 0.96 L k 带长修正系数查取 0.87 （14） 单根 V 带的预紧力 0 F 2 0 ) 1 5 . 2 (500mv Zv P k F d a += = 2 54 . 7 1 . 0 54 . 7 4 8 . 4 ) 1 96 . 0 5 . 2 (500+ =134（N） mV 带每米长的质量（kg/m）查 B1 表 8124，取 0.1k/gm （15）作用在轴上的力 F )(106182sin41342 2 1 sin 0 2NZFF= = o )(159282sin41343 2 1 sin 0 3 max NZFF= = o max F考虑新带初预紧力为正常预紧力的 1.5 倍 （16）带轮的结构和尺寸 带轮是传动系统的传动组件之一，需要有足够的刚度和强度才能满足要求。 根据系统的需求，我们可以选择铸铁作为带轮的材料，因为铸铁的强度和刚度方 面度能够满足系统的需求。 带轮的材料为 HT200，查 B1 表 8110 得基准宽度制 V 带轮轮槽尺寸，根 据带轮的基准直径查 B1。 3.2.2 直线导轨的设计计算 直线导轨在机械传动中经常遇到，主要用在移动部分，在甘蔗自动剥皮切断 XX 学院本科生毕业论文（设计） 10 机中，主要是和汽缸配合使用的，直线导轨的传动精度的好坏，与甘蔗自动剥皮 切断机的皮切断效果有直接的关系。 1 直线轴承的选择 用于测试的 POM 工程塑料支架； 钢架适用于工作温度； 不锈钢轴承适用于水， 蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。 硬度：硬度系数 FH HRC58 的硬度，hrc52-58，FH=0.6-1.0FH =1。 FT 的温度系数：工作温度小于 100C，FT = 1，温度 100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。 接触系数 FC： 每根轴装一套轴承，FC=1.0 每根轴装二套轴承，FC=0.81 每根轴装三套轴承，FC=0.72 每根轴装四套轴承，FC=0.66 载荷系数 FW： 小于 15 米/分钟的速度，无冲击，无振动，FW = 1.0-1.5； 小于 60 米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.52.0； 运行速度大于 60 米/分钟，或有更大的冲击，振动，FW = 2.05.0。 时间是生命的 LH =（100001）/ 2 * L（S * N1 * 60） （单位：小时）L：长 度寿命 (万米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分钟往复次数 根据系统工况，我们知道，皮切断部位的往返移动形成为 300MM，工作时间 每天 8 小时，负载 15KG，期望寿命 Lh=5000 小时，试选择轴承型号。 XX 学院本科生毕业论文（设计） 11 按以上工作条件： 1.0,1.0,0.81 =1 0.2 10=2m/min = 运行速度， 属于一般冲击，选取FW 2.0 = FHFTFC V 直线轴承润滑和灰尘：轴承厂是涂上防锈油，使用时需要添加润滑油。低噪 音润滑脂，常用的有 2 锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙 1 / 3， 在轴承使轴的摩擦，造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命，灰 尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动，造成损坏，橡胶球架。密封轴承可用于 一般的无尘车间，如木工机械，在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和 密封，以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活：运动和变化，或当轴承是固定的，本机和其 他因素的振动会使与形成凹坑接触。 外部硬盘进入轴承， 而且在表面压痕的形成， 超过一定限度，直线的永久变形，这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动， 将进一步削弱周围的物质，造成恶性循环，凹面积扩大，基本额定静载荷由永久 变形有限公司。静态负荷容量等于钢球直径的 1 / 10000 球环的两个时间之间的 接触点的永久变形，称为基本额定静载荷 C0。轴承的使用，影响是难以衡量的