毕业设计（论文）-苹果分选机机械系统设计（全套图纸）.doc

设计说明书 题 目： 苹果分选机机械系统设计设计 院 （系）： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 摘 要最近几年随着人民生活水平的提高和食品安全意识的提高，国内外引进的水果品种愈来愈多，因此能否对水果无损分级和装箱，不但关系到广大消费者的食用安全和能否满足消费者对优质安全水果的需求，而且也将大大影响水果产业的出口贸易，提高我国水果的市场竞争力，将很大程度上促进我国水果产业的发展和农民收入的增加。 本课题主要设计一种称重式苹果分级生产线的机械系统设计，它克服了目前电子称重式水果分选机存在的问题和不足，提出以苹果重量作为分级标准，实现水果自动分级、卸料。按重量分级法来保证苹果托盘与苹果间不存在相对运动，避免对水果造成严重的机械损伤。关键词：苹果，分级 ，生产线全套图纸加1538937061Abstract In recent years with the increase and food safety awareness of peoples living standards improve, more and more fruit varieties introduced at home and abroad, so to lossless grading and packing of fruit, not only in relation to the consumers of food safety and can meet consumer demand for the quality and safety of fruit, but will also significantly affect the fruit industrys export trade, to improve Chinas fruit market competitiveness, will largely increase the development of fruit industry in China and the income of farmers. This paper design a weighing type apple grading production line of mechanical system, the existing electronic weighing type fruit grading machine problems and the insufficiency, proposed to Apples weight as grading standards, to achieve discharge automatic grading of fruits. According to the weight grade method to ensure the apple tray and apple does not exist between the relative motion, to avoid mechanical damage serious on fruit.Keywords: Apple；Classification；Production Line3目 录摘 要2第一章 前言51.1苹果分选机机械国内外发展趋势51.1.1国外水果分选机的研究与发展51.1.2国内水果分选机的研究与发展61.2苹果分选机机械系统的研究内容61.3苹果分选机机械系统的原理方案设计7第二章 苹果分选机机械系统的结构设计112.1输送带112.2传动装置设计112.2.1 托辊122.2.2 电动机的选择132.2.3 计算总传动比和分配传动比152.2.4 传动动力系数152.2.5 V带的选用152.3张紧装置182.4电机固定座182.5支架设计182.5.1支架结构的选择192.5.2支架设计计算的准则和要求192.5.3支架设计的一般要求202.5.4支架的设计202.5.5支架的刚度校核212.5.6机架连接螺栓的校核222.6托辊轴的设计校核244.4 托辊轴的设计及强度校核264.4.1 托辊轴强度计算264.4.2 托辊轴的疲劳强度校核274.4.3 托辊轴的接触应力校核29第三章 总结和展望31致 谢32参考文献335第一章 前言本课题主要设计一种称重式苹果分级生产线的机械系统设计，它克服了目前电子称重式水果分选机存在的问题和不足，提出以苹果重量作为分级标准，实现水果自动分级、卸料。按重量分级法来保证苹果托盘与苹果间不存在相对运动，避免对水果造成严重的机械损伤。由2010年统计的数据得出，我们国家的苹果、梨、桔子的产量均稳居世界第一，水果总产量达到21401万多吨，果园面积也达到了11543千余公顷，两者均连续8年稳居世界第一，并且我国水果的种类很多，成色也很好，因此我国被称之为是一个水果超级大国，水果的发展有很大的前景。从国家的扶农政策下来之后，我们的水果产业经历了大约20年的快速发展，但是由于我国水果产业化发展起步比较晚，水果产后商品化手段仍然还是大大的落后于发达国家，一直以来的发展速度并不是很快速，可以说是很缓慢。多年来通过研究各方面的原因，水果的产后商品化处理成为了水果产业发展的瓶颈，而美国，日本等水果产业强国的经验表明水果产业的主要收益是由水果采后处理和采后加工获取的，然而我国水果采后简单商品化处理率仍不足10%，大部分的水果都是没有经过任何的分级操作就进入市场供应，而水果发展强国的水果采后简单商品化处理率达到了95%以上，这里就形成的了很大的对比，也是我们务必需要改进和完善的地方。 最近几年随着人民生活水平的提高和食品安全意识的提高，国内外引进的水果品种愈来愈多，因此能否对水果无损分级和装箱，不但关系到广大消费者的食用安全和能否满足消费者对优质安全水果的需求，而且也将大大影响水果产业的出口贸易，提高我国水果的市场竞争力，将很大程度上促进我国水果产业的发展和农民收入的增加。自从上个世纪90年代，水果强国就开始大量应用水果自动分级设备实现水果自动分级，提高水果的附加值，降低水果的人工成本，获得了相当可观的经济效益。最近几年国内迫于人力成本压力和市场压力，部分水果生产者和经营者从国外引进了一些国外比较先进的水果分级生产线，但是价格比较昂贵，而且由于我国水果的种类和品质的差异性比较大，因此在中国应用和推广这些生产线有一定的局限性，因而面向全国特色水果研究和开发适合的水果在线无损分级技术和设备，并在大型水果企业和水果合作组织中进行推广应用具有十分重要的现实和经济意义。1.1苹果分选机机械国内外发展趋势1.1.1国外水果分选机的研究与发展国外研究者20世纪80年代中期开始了水果品质自动检测和分级的研究, 并成功研制了一些水果自动化分级系统装置, 在20世纪90年代开始研究基于计算机视觉技术的水果分级系统, 到现在已有部分实用的产品, 如美国的OSCARTM 型和MERLIN型高速水果分级生产线就可用于各类水果的分级和品质检测操作。国外水果分选机的输送系统大多是采用辊子传动结构,苹果在一边移动的同时一边还在自身转动,同时安装在输送辊上方的摄像机需要采集苹果多个表面的图像,才能采集到苹果全图,而且在采集的过程中,容易重采或漏采;另外,苹果的果梗和花萼区与缺陷图像相似,图像处理时需要将其从真实缺陷中区分出来,这就会造成图像处理时间的增加和识别精度的降低，对图像处理装置的要求也会变的更高，成本就会更大。1.1.2国内水果分选机的研究与发展改革开放以来，经济和科技等都得到了快速的发展，于是我国从上个世纪80年代开始研究水果分级技术，在过去30多年中水果分级技术正在由半自动化向全自动化、水果外部品质检测向水果内部品质检测、水果分选设备结构的复杂化向简单化，水果单一参数检测向水果综合品质检测转化，基于此而研制出来的水果产品的自动化分级装备大大的减少了水果产品在分级、包装、储存、加工和运输过程中造成的损失。在大量的水果分级装备中，称重式水果分选机以其结构简单、工作可靠、制造容易和成本较低的优点成为目前国内外应用最为广泛的水果分选设备。目前称重式水果分选设备主要有机械称重式水果分选机和电子称重式水果分选机两种。 （1）机械称重式水果分选机机械称重式水果分选机在早期时候一般是基于杠杆原理进行分级卸料的。水果分选设备在运行过程中，杠杆两端分别为水果托盘和平衡砝码，水果托盘与杠杆铰接，平衡砝码下面有支撑，确保杠杆能处于水平位置，当水果托盘中的水果重量超过平衡砝码重量的时候就会导致杠杆倾斜，完成分级卸料。调节平衡砝码的大小和位置就能将水果按重量不同分为若干个等级，目前机械称重式水果分选机主要有固定衡量秤体运动输送托盘式和固定限位装置运动衡量秤体式两种机型得到了比较广泛的应用。（2）电子称重式水果分选机近年来计算机技术和称重传感技术的快速发展，以及相关技术的促进，电子式称重技术及应用有了长足的发展。称重传感器已经在各个行业得到了广泛应用，能够轻松实现对被测物准确、快速的测量，特别是单片机技术的快速发展，工业生产过程自动化程度的越来越高，称重传感器己经成为过程控制中的一种必需的装置，目前比较先进的单片机控制的电子称重式水果分选机采用最新的电子设备测量水果重量，可以根据需要选择准确的分级标准，分级精度较高，基于此电子称重式水果分选机已经得到比较广泛的应用。1.2苹果分选机机械系统的研究内容苹果分选机机械系统设计主要结构组成：苹果的输送装置，定节拍装置，分级装置，称重及卸料装置，收集装置等。本课题以苹果的质量不同分成不同的等级，实现苹果自动分级的装置。按重量分级的方法保证了苹果在运行时不与托盘之间碰撞，避免了对水果分级时造成的损伤，而且苹果形状对分级结果精度影响较，所以电子称重式苹果分选机的通用性比较好，可以应用于不同种类的水果。本论文研究重点为电子称重式苹果分选机的机械系统设计，输送装置的设计，定节拍装置的设计，分级传送装置的设计，卸料装置的设计，最终实现苹果分级卸料。主要研究内容如下： （1） 输送装置的设计。根据生产线结构要求，设计输送装置来完成苹果的大批量输送，与分级传送装置配合；（2）定节拍装置的设计。根据分级装置传送的要求，设计定节拍装置来完成苹果整齐有序的排列运动，来完成与分级装置的配合；（3）分级传送装置的设计。设计分级装置传动的方式，苹果托盘的类型，托盘与链的链接方式，称重模块的设计（称重传感器的选择、称重底板和称重底板的设计，以及螺栓和螺钉的选择）；（4）卸料装置的设计。根据生产线结构要求和称重要求，设计卸料的方式，来完成对不同等级的苹果进行正确的分级卸料操作，设计分级箱的结构来与分级卸料装置配合； （5）苹果分选机关键零部件的校核。对决定生产线可行性影响较大的输送带轮主轴，分级称重装置链轮、链以及链轮主轴进行强度校核等。 1.3苹果分选机机械系统的原理方案设计随着国内外水果种类和品种愈来愈多，对优质水果的需求量越来越大。所以在这次的设计中，采用的是以下的设计方案：（1） 输送装置的设计方案图1输送装置的三维结构示意图输送装置如图1所示主要采用的是带轮和带的传动来输送苹果前进，电机驱动皮带，皮带安装在左边的带轮上，在通过轴的传动来带动输送带。（2）定节拍装置的设计方案1底板, 2调节片, 3调节螺钉, 4苹果图2定节拍装置的结构示意图定节拍装置如图2 所示,苹果经皮带输送装置自动进料后, 必须按照一定的节拍输送到分级传送链上, 该过程由定节拍系统完成。当苹果进料后到达定节拍输送装置, 首先经过一级定量输送调节机构, 通过调节片2开合的角度来控制苹果输送, 目的是实现苹果整齐有序的排列成一列，使苹果按分级传送链的节拍输送到传送链上。（3）分级传送装置的设计方案1电动机 2皮带 3主动链轮 4链条 5苹果托盘机构 6称重模块7分级箱 8苹果 9卸料装置图3分级传送装置的结构示意图分级传送装置如图3所示，通过电动机来传递动力，实现整个机构链条的运转，当放着苹果的托盘经过称重传感器8来发送信号到托盘上的卸料装置，从而实现托盘到达分级箱6的时候按照给出的信号将苹果倒入相信等级的箱内。（4）称重模块和苹果托盘的设计方案1限位铁条 2支撑板支架 3支撑板 4输送链条 5水果托盘支架 6水果托盘 7称重台 8钢球图4苹果托盘和称重实现机构的结构示意图苹果托盘和称重实现机构如图4所示，其中水果托盘6安装方向与输送链条4运动方向垂直，水果托盘6与限位铁条1紧固联接，水果托盘6可与限位铁条1绕水果托盘支架翻转一定角度，钢球8在称重位置与称重台7接触，实现线上快速的称重与信号传输。（5）托盘卸料装置的设计方案1上升板 2上升板支架 3旋转拨片 4弹簧 5电动机图5（a）卸料装置的结构示意图 （b）苹果托盘在卸料状态下的结构示意图（c）苹果托盘在正常状态下的结构示意图苹果托盘在卸料状态下的结构示意图如图5(b)所示，当信号传输到卸料装置时，旋转拨片3会在电机5的控制下按照传输的节拍旋转与上升板1的侧面相齐，正好能使放着要被分级的苹果的托盘沿着上升板的路径运动，从而导致托盘的倾斜来实现苹果的卸料。当没有信号的时候，弹簧4的作用下，旋转拨片3会复原，使其他托盘顺利从上升架1的下面走过。第二章 苹果分选机机械系统的结构设计2.1输送带输送带在胶带输送机中既是承载部件又是牵引部件，它不仅仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。选择合适的输送带品种规格可以延长输送带的使用寿命，保证生产的持续稳定，降低生产成本和维护费用。防滑输送带耐用使用寿命长。主要有普通人字形、外凸人字形、横格、圆钉形等类型。该产品适合于大倾角输送块状、粒状、袋包装、粉末状的多种物料，如煤炭、炭焦、木料，砂石、水泥袋，水果等物料。主要应用的行业：烟草、物流、包装、印刷、水果、木材等。本次设计选用的是防滑输送带（花纹输送带），扯断强度为100N/mm层，选用材质：NN-100尼龙帆布，每层厚度1.0mm，每层质量1.02kg/m2，带宽B=290mm，帆布层数为3层，上覆盖胶厚度为2mm，下覆盖胶厚度为1.5mm。输送带接头方式采用热硫化接头法，即将接头部位的胶布层和覆盖胶用硫化法搭接成无接缝的硫化接头。实践证明这是最理想的一种接头方法，能够保证高的接头效率，同时也非常稳定，接头寿命也很长，容易掌握。这种接头的强度能达到胶带强度的85-90%，且能防止带芯腐蚀，带芯的寿命较强。考虑到使用安全，要求输送带有足够的抗拉强度安全储备，此次设计的运输带的安全系数为8。2.2传动装置设计 输送带的带速：V=0.3-0.6m/s 带宽：B=290mm 输送长度：L=2.2m输送机年工作时间一般取45005500小时。当二班工作和输送剥离物，且输送环节较多，宜取下限；传动装置示意图如下图1： 图1输送装置示意图2.2.1 托辊托辊是传递动力的主要部件。本系列托辊根据承载能力分轻型、中型和重型三种。同一种托辊直径又有几种不同的轴径和中心跨距供设计者选用。轻型：轴承孔径80110mm。中型：轴承孔径120180mm。重型：轴承孔径200220mm。托辊表面有裸露光钢面、人字形和菱形花纹橡胶覆面。小功率、小带宽及环境干燥时可采用裸露光钢面托辊。人字形花纹胶面磨擦系数大，防滑性和排水性好，但有方向性。菱形胶面用于双向运行的输送机。用于重要场合的滚筒，最好采用硫化橡胶覆面。用于阻燃，隔爆条件，应采取相应的措施。最小托辊直径D按下式选取。 D=cd 式中：d芯层厚度或钢绳直径mm; c系数，棉织物=80，尼龙=90，聚酯=108，钢绳芯=145。 轴的最小直径的确定 托辊示意图如下图2 托辊2.2.2 电动机的选择（1）选择电动机的类型 由于带式运输机不需要大范围的调速，故选用一般用途的Y 系列三相异步电动机。（2） 选择电动机功率1）根据胶带输送机功率的简易算法计算输送机总驱动功率根据L = 2.2m 查附图得K =5.5计算LC = KL=5.5 2.2=12.1m根据LC = 66m, B = 650mm 查表1 得P 1=1.15kW根据LC= 66m、Q =15t/ h, 查表2 得P2= 0.117kW根据Q = 15t / h,查表3 得P 3= 0.245kW则输送带总驱动功率P w= 1.2（P 1+ P2+ P 3) =1.2(1.15+0.117+0.245)=1.8144 kW式中：P 1-胶带输送机驱动功率, 根据胶带输送机带宽和修正长度L C 在胶带输送机功率的简易算法表1 中查出所需功率P 1。P2-根据胶带输送机输送能力和修正长度L C,查出所需功率。P 3-根据胶带输送机输送能力和提升高度在表3中查出所需功率。2）计算电机功率： kW式中:电动机至工作机的传动装置的总效率 带轴承2齿联 带 带传动传动效率，查机械传动效率表取带0.96轴承一对滚动轴承效率，查机械传动效率表取轴承0.99链一对圆柱齿轮传动效率，查机械传动效率表取齿0.97（初选8级精度）联弹性联轴器效率，查机械传动效率表取联0.99传动装置总效率=0.960.9920.970.99=0.9（3）确定电机转速nd计算托辊转速：r/min确定电机同步转速一般V带传动传动比 i带=24，单级圆柱齿轮传动比的范围i齿=35，则合理总传动比i总= i带i齿=620。故电动机转速可选范围为nd=i总nw=（620）95.54r/min=（573.251910.83）r/min查机械手册，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，选取较合适的方案，现选用型号为 Y100L2-4的电动机,其相关参数如下：额定功率3.0kW，转速1430r/min，电流6.82A，效率82.5%，功率因素0.81。2.2.3 计算总传动比和分配传动比i总取i带=3，则i齿=i总/i带=14.97/3=4.992.2.4 传动动力系数(1) 各轴转速 n1=nd/i带=1430/3=476.7/minn2=n1/i齿=476.7/4.99=95.53r/minn滚=n2=95.53r/min(2) 各轴输入功率P1=Pd带=2.0160.96=1.94kWP2=P123=1.940.990.97=1.86kWP滚=P22=1.860.97=1.80kW(3) 各轴输入转矩 电动机输出转矩Td各轴输入转矩T1=Td i带1=1346.3530.96=3877.49N.mmT2=T1i齿23=3877.494.990.990.97=18580.53N.mmT滚=T22=18580.530.97=18023.11N.mm2.2.5 V带的选用（1）.确定计算功率Pca由教材机械设计表8-7查得工作情况系数KA=1.2，故Pca=KAPd=1.22.016=2.4kW（2）确定V带类型根据Pca, n1由教材机械设计图8-11、选用Z型带（3）确定带轮的基准直径dd,并验算带速1）初选小带轮的基准直径dd1。由教材表8-6，表8-8，取小带轮的基准直径dd1=90mm2）验算带速。按式（8-13）验算带的速度 = 因为5m/s30m/s，故带速合适。3）计算大带轮的基准直径。根据式（8-15a），计算大带轮的基准直径dd2 dd2=i带dd1=390=270mm根据教材机械设计表8-8，圆整为dd2=280mm。（4）确定V带的中心距a及基准长度Ld1）根据式（8-20），初定中心距a0因为0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2) 0.7（90+280）a02（90+280）即259a0740初选a0=400mm 2）由式（8-22）计算带所需的基准长度 由教材机械设计表8-2，选带的基准长度Ld=1400mm3）按式（8-23）计算实际中心距aaa0+=400+=398mm 则中心距a的变动范围为：377440mmamin=a-0.015Ld=398-0.0151400=377mmamax=a+0.03Ld=398+0.031400=440mm（5）验算小带轮的包角1 符合要求(6)计算带的根数z 1）计算单根V带的额定功率Pr。由dd1=90mm和nd=1430r/min，查表8-4a得P0=0.3576kW。根据nd=1430r/min，i=3和Z型带，查表8-4b得P0=0.03kW。查表8-5得K=0.93，表8-2得KL=1.14，于是Pr=（P0+P0）KKL=(0.3576+0.03)0.931.14kW=0.41kW 2)计算V带的根数z取z=6 (7)计算单根V带的初拉力的最小值（F0)min由表8-3得Z型带的单位长度质量q=0.06kg/m，所以 应使实际初拉力F0（F0)min(8)计算压轴力Fp压轴力的最小值(Fp)min=2z（F0)min sin() =2652.8sin()=615.57N(9)轴径的设计 取45号钢时，按下式估算：， 圆整为20mm(10)V带轮的结构设计 1）选择带轮材料：大小带轮材料均为 HT200 2）选择带轮的结构形式：根据带轮直径，大带轮采用孔板式，小带轮采用腹板式。 3）计算基本结构尺寸 (11)小带轮基本结构尺寸 da=94mm dd=90mm bd=8.5 mm hamin=2.00mm hfmin=8.7 mm e= 12mm fmin =7 mm B=（z-1）e+2f=（6-1）12+27=74mm da= dd +2 hamin =90+22.00=94 =38 根据B=74mm和装配时的余量，选用L=78mm。 2.3张紧装置 (1) 保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力, 满足传动滚筒的摩擦传动要求。 (2) 保证输送带最小张力点的张力, 满足输送带的垂度限制条件。 (3) 满足输送带张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程。 (4) 补偿输送带的永久伸长。 (5) 为输送带接头提供必要的行程。2.4电机固定座电机固定座起承载电机的作用。根据设计要求，经查国家标准，在本次设计中电机固定座选用型号为6.3号的热轧普通槽钢和4号热扎等边角钢。6.3号热轧普通槽钢尺寸：hbd=63404.8，截面面积8.444cm2，理论重量6.63kg/m。4号热扎等边角钢号尺寸：bd=405，截面面积3.791cm2，理论重量2.976kg/m。2.5支架设计在机器中支承或容纳零部件称为支架。如支承罐的塔架、容纳传动齿轮的减速器的壳体，机床的床身等等统称为支架。按支架外形分类：网架式、框架式、梁柱式、板块式和箱壳式。按制造方法，支架可分为铸造支架、焊接支架和螺栓或铆接支架。按支架材料可分为金属支架、非金属支架。非金属支架又可分为混凝土支架、素混凝土机座平台、花岗岩支架、塑料支架等。铸造支架常用材料为铸铁、铸钢和铸铝。小型设备（如仪表等）的支架则有铜制或塑料制造。2.5.1支架结构的选择进行支架结构形式的选择是一个较复杂的过程，对结构形式、构件截面和结点构造等均需要结合具体的情况进行仔细的分析。对结构方案要进行技术经济比较。由于各种设备有不同的规范和要求，制定统一的支架结构选择方法较困难。但是，可以利用结构力学的知识提出下列一般的规则。这些规则是为了节约材料在选择形式时应遵守的一般规律。1结构的内力分布情况要与材料的性能相适应，以便发挥材料的优点。轴力较弯矩能更充分地利用材料。杆件受轴力作用时，截面上的材料分布是均匀的，所有材料都能得到充分利用。但在弯矩作用下截面的应力分布是不均匀的，所以材料的应力分布不够经济。机械结构中许多构件所受的都是沿垂直于杆轴的方向作用的。弯矩沿杆变化很迅速。有垂直载荷处，弯矩曲线有曲率，且曲率与载荷集度成正比。最大的弯矩限于一小段内，在较长段内材料不能充分利用，这是弯曲构件不经济的另一原因。2.结构的作用在于把载荷由施力点传到基础。载荷传递的路程愈短，结构使用的材料愈省。3.结构的连续性可以降低内力，节省材料。2.5.2支架设计计算的准则和要求1工况要求 任何支架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证支架上安装的零部件能顺利运转，支架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必须的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。2刚度要求 在必须保证特定外形条件下，对支架的主要要求是刚度。例如机床的刚度决定了机床的效率和加工的精度；在齿轮减速器中，箱壳的刚度决定了齿轮的啮合性及运转性能。3强度要求 对于一般的支架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求。但对于重载设备的强度要求必须引起足够的重视。其准则是在机器运转中可能发生的最大载荷情况下，支架上任何点的应力都不得大于容许应力。此外，还要满足疲劳强度的要求。4稳定性 对于细长的或薄壁的受力结构及受弯压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的破坏，设计时必须校核。5美观 目前对机器的要求不仅要求能完成特定的工作，还要使外形美观。6其他 如散热的要求；防腐蚀及特定环境的要求；对于精密机械仪表等热变形小的要求，等等。2.5.3支架设计的一般要求在满足支架设计准则的前提下，必须根据支架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。1.支架的重量轻，材料选择合适，成本低。2.结构合理，便于制造。3.结构应使支架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。4.结构设计合理，工艺性好，还应使支架本身的内应力小，由于温度变化引起的变形应力小。5.抗振性能好。6.耐腐蚀，使支架结构在服务期限内尽量少修理。7.有导轨的支架要求导轨面受力合理，耐磨性良好。2.5.4支架的设计经过多方面的考虑后，决定选用焊接式的金属支架。在下图3中，钢材，通过杆件和主支架连成一整体，由支架的立柱支撑。 图3支架的外形结构2.5.5支架的刚度校核机架的刚度决定了机架在工作过程中变形的大小，其实对于机架的设计而言，刚度的研究比强度更有意义，因为机架由于压力的作用而被破坏的情况是比较少的。但机架随着工作时间的增加会慢慢的变形，这就要求机架有足够的刚度，否则随着机架的变形而导致传动件位置的变动，机器的工作能力就会降低。根据压杆保持平衡能力的最小临界力公式 临界力 单位N；E 材料的弹性模量 单位Gpa，对槽钢材料为205GPa；I 惯性矩 单位，对18号槽钢为1369.9；机架高度 单位m。在实际工作机架只受到支撑力的作用，因此只要校核机架的支撑应力即可。机架在连接处的面积最小，即属于危险截面。 右端连接处最大应力 左端连接处的最大应力 根据机架一的设计高度为0.46m，再由公式（3-4）及已知数据得13.1，比较可知机架一受到的力远远小于，也就是机架具有足够的强度，满足要求。机架二、机架三所受的力较机架一而言要小，几何尺寸也相差无几，根据机架一校核所的数据知道，无论是强度还是刚度都远远满足，所以据经验判断肯定满足。反而是机架一与二之间的连接螺栓由于皮带对轴拉力作用产生弯矩，受拉一边的螺栓受力比较大需要进行校核。2.5.6机架连接螺栓的校核在校核之前我们必须算出皮带通过带轮作用于轴上的力，因为这个力是直接通过机架传递给螺栓的。下面是求对轴作用力的公式： 轴所受的拉力 单位N：z 皮带根数，从同组人员那得到的数据为5根；单根皮带初拉力 单位N；小带轮的包角；计算功率=，工况系数，P实际功率；带轮的圆周速度 单位m/s；小带轮的包角系数；q每米带长的质量 单位kg/m。根据机架的受力位置我们得到这样一个力学模型如图4：图 4 机架的受力模型螺栓对机架的作用力 单位 。由于是四个螺栓作用我们根据关系可以得到： 由公式及已知的数据我们可以得到。再参照选粉机电机机架设计时螺栓连接处预紧力一般取以上，所以螺栓的总受力为安全起见下面就可以根据公式求拉应力： 螺栓受到的拉应力 单位；S 螺栓的截面积 单位。由于我们选的是M16的螺栓，危险截面对应螺纹小径处的面积约为140，根据公式（3-8）得43，除拉应力外，在螺栓受拉的过程中还受到螺纹副间摩擦阻矩的作用产生切应力，对于M10M64的螺栓=0.5，再根据第四强度理论：57Mpa 螺栓的抗拉伸强度极限为，动载情况下许用应力安全系数为S=2.54，我们取4计算得到许用应力=82.5Mpa，由于，所以满足要求。2.6托辊轴的设计校核 本次设计的托辊轴如图5所示： 图5：托辊轴零件图 托辊轴长度为1404mm ；许用应力 用插入法查得：许用应力值 应力校正系数 当量弯矩 设计的最小直径 托辊轴直径 ； 验算合格。4.4 托辊轴的设计及强度校核4.4.1 托辊轴强度计算 式中：托辊轴的均布载荷； 力； 宽度。 式中： 均布载荷； 反力； 长度 式中： 前后均布载荷 式中： 平面上附加的均布力矩按扭转条件计算截面的强度因此截面安全。按弯扭合成条件计算截面因此截面安全。4.4.2 托辊轴的疲劳强度校核截面直径最小，且有应力集中；截面为连接处，由于直径发生实然变化，产生明显的应力集中；由于直径最大且无应力集中，故不必对其他地方处进行校核，而只需对、截面进行校核。截面右侧因为截面受扭矩作用，所以由于变化形成的理论应力集中系数由表查取。因，经插值后可查得轴的材料的敏性系数为有效应力集中系数为尺寸系数表面质量系数为处未经表面强化处理，即，则得综合系数值为取 计算安全系数可知其安全。截面左侧 弯曲应力所以 ， 扭转应力所以 由于轴径变化形成的理论应力集中系数因，经插值后可查得，轴的材料的敏性系数为，有效应力集中系数为尺寸系数尺寸系数表面质量系数为此处未经表面强化处理，即，则得综合系数值为取 ，计算系数值故安全。4.4.3 托辊轴的接触应力校核最大压应力 式中：均布载荷；接触区宽度的一半。 式中：模数；半径； 半径。所以最终设计的苹果分选机机械系统如图6所示：第三章 总结和展望 毕业设计是对大学中所学知识的回顾，是对以往所学知识的综合运用，锻炼了我们的独立思考能力、独立解决工程实际问题的能力、画图能力，更是从课本中的理论知识到生产实际的转变。在这之前，虽然经过四年的学习学到了很多知识，但是还没有机会来运用和掌握这些东西。通过这次实践，我对苹果分选机机械系统的总体结构、安装工艺和机械设计过程都有了全面的了解，设计、计算和绘图方面的能力都得到了全面的训练和提高，也使我对机械产生了更加浓厚的兴趣，更坚定了我从事机械行业的信心。设计初期，我去图书馆的网站内下载了许多相关的文献资料，对苹果分选机机械系统有所了解，然后开始准备我的开题报告、任务书和文献综述。在总体结构设计的过程中，我也遇到了很多困难，经过多次的数据修改才把总体方案给确定下来，开始画图等工作。设计期间得到了我的指导老师的帮助，我觉得从与老师的沟通过程中，我能学到很多东西，老师可以从另外一个角度来启发我，给了我很多帮助、鼓励和指导。通过这段时间的设计，我已基本按照设计要求完成苹果分选机机械系统的设计，但是由于本人知识水平有限，又没有实际工作经验，本设计中定存在不足之处，敬请老师同学批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。当然，我知道整个毕业设计还没有结束，因为还需要答辩，还要有答辩老师的提问与意见，我的毕业设计才能最终画上句号。因此，我还需要继续努力，认真准备答辩，仔细检查我的论文，更好的完善，为我的大学画上一个圆满的句号。致 谢在整个毕业设计的过程中，要特别感谢我的指导老师。在我们毕业设计阶段，老师经常为了我们同学毕业设计工作到深夜，他工作认真负责的态度让我十分敬佩。此外，他对待学生和