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13 届毕业设计半自动苹果套袋机设计说明书 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 日 期 塔里木大学教务处制 前 言 苹果是世界四大水果之一, 同时也是中国第一大水果，其产量和栽培面积均居我国第一。苹果生产在我国水果业中占有最重要的地位,其发展状况对果区经济振兴、市场供应和出口创汇影响巨大。 苹果作为我国栽培面积和产量最大的树种,在促进农民脱贫致富,改善农村经济状况,促进农业产业化方面起到了重大作用;苹果作为我国第一大果品,在繁荣果品市场,满足消费者需求方面起到了基础作用;苹果作为我国少数具有国际市场竞争优势的农产品,无论鲜食苹果还是苹果浓缩汁出口均取得了骄人的成绩,在国际市场上显示了举足轻重的作用。目前,我国苹果产业正进入一个由传统产业转变为现代产业、由世界苹果生产大国转变为苹果业强国的重大历史阶段。随着苹果产业的迅速扩大，中国已成为世界最大的苹果及苹果汁生产国和出口国。加入WTO进一步促使中国苹果走出国门，在世界水果市场上占有愈加重要的地位，对国内外的果品市场均产生了较大的影响。而且，在物质生活水平的不断提高的今天，人们对苹果的要求已经从单纯的数量转向质量，求的是“精”，不光是苹果本身质量上要精，而且要求包装要精美，携带要方便。所以要对苹果进行套袋，而塑料发泡网套无疑是最好的选择，主要因其可以改善水果在运输中的碰撞和挤压等机械破损。但是，在当前，对如此庞大数量的苹果进行套袋还是人工套袋，这就大大降低了生产效率，而且增加了人们的劳动，也增加了苹果的成本，为此，本文致力研发一种半自动套袋机，该机简单并且容易操作，在保证作业要求（对苹果无损伤）的前提下，尽量降低成本，让果农容易接受，以达到减轻工作人员劳动强度，降低劳动危险系数和提高劳动生产率的目的。 关键词：半自动苹果套袋机；发泡网；槽轮机构；凸轮机构；平型带目 录1 绪论11.1苹果的意义11.2我国苹果的发展11.3苹果套袋的意义12 设计内容22.1设计的内容22.2设计的依据32.3设计的要求32.4设计任务33 设计简介33.1套袋机样机33.2工作原理53.3主要零件介绍54 电动机的选择64.1电动机类型和结构的选择64.2选电动机类型74.3选择电动机容量74.4确定主动轴工作转速85 传动比的确定85.1总传动比85.2分配传动比86 计算传动装置运动86.2计算各轴的输入功率96.3计算各轴的转距96.4各轴的输入转矩计算96.5运动和动力参数计算结果整理107 齿轮的设计计算107.1减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算107.2高速斜齿圆柱齿轮的设计计算107.3低速直尺圆柱齿轮的设计计算127.4设计汇总137.5执行机构直齿圆柱齿轮的设计计算138 轴的设计计算158.1主动轴的设计158.2求中间轴的功率和扭矩158.3选择材料168.4对输入轴进行设计校核168.5主动轴的计算168.6主动轴的校核179 套袋机的缺陷及改进18总 结19致 谢20参考文献21塔里木大学毕业设计1 绪论1.1苹果的意义 苹果是世界四大水果之一, 同时也是中国第一大水果，其产量和栽培面积均居我国第一。苹果生产在我国水果业中占有最重要的地位,其发展状况对果区经济振兴、市场供应和出口创汇影响巨大。苹果作为我国栽培面积和产量最大的树种,在促进农民脱贫致富,改善农村经济状况,促进农业产业化方面起到了重大作用;苹果作为我国第一大果品,在繁荣果品市场,满足消费者需求方面起到了基础作用;苹果作为我国少数具有国际市场竞争优势的农产品,无论鲜食苹果还是苹果浓缩汁出口均取得了骄人的成绩,在国际市场上显示了举足轻重的作用。目前,我国苹果产业正进入一个由传统产业转变为现代产业、由世界苹果生产大国转变为苹果业强国的重大历史阶段。1.2我国苹果的发展 根据我国农业部统计的数据，2005年我国苹果栽培面积为189万，苹果产量达到2400万t，分别占世界苹果总量的2/5和1/3，我国已经成为世界最大的苹果生产国。我国苹果栽培经历了自19851995年10年大发展时期，从1997年进入调整阶段,非适宜区和适宜区内的非适宜品种，以及管理技术落后、长期不结果的果园面积持续减少，但苹果优生区及经济效益较高的地区苹果面积稳定发展，单位面积产量持续增长,由1995年的提高到了近年平均的12。苹果产量持续稳步增长,10年间苹果总产量增长了71.5%。 从1995年至2005年我国苹果产量已连续13年稳居世界首位。近5年来,我国苹果产量在2 000万t上波动, 2005年达到24011081t创历史新高,占世界苹果总产35.8%以上。近年，我国苹果生产经调整，面积、产量逐渐稳定;果品质量逐年提高，优质果率已从30%提高到40%以上;价格回升,出口增加，再现生机，开始步入稳步发展的轨道。 2008年全世界苹果栽培面积和产量分别为484.76104和6960.34104,t仅次于柑橘(871.6104,12 208.8104t)、香蕉(481.7104, 9070.6104t)，居第三位。而中国是世界第一大苹果生产国，栽培面积和产量分别占世界总面积和总产量的41.09%和42.88%。近20年来，中国苹果产业发展迅猛。据农业部统计，2008年全国苹果栽培面积和产量为199.22104和2984.66104.t占全国水果总面积和总产量的18.56%和26.32%，面积和产量均居水果生产的首位。与2007年相比,2008年苹果面积和产量分别增加3.04104和198.67104.t同比增长了1.55%和7.13%。 2010年，中国苹果生产总量为3326.33万t，占全国水果总产量的15.54%，是1990年苹果产量的7.7倍。2011年，据国家苹果产业体系统计，我国苹果栽植面积和总产量分别达到214万公顷和3500万吨，均占世界苹果面积和产量的50%，居各国首位，已经是世界苹果生产、出口和消费大国。1.3苹果套袋的意义 随着苹果产业的迅速扩大，中国已成为世界最大的苹果及苹果汁生产国和出口国。加入WTO进一步促使中国苹果走出国门，在世界水果市场上占有愈加重要的地位，对国内外的果品市场均产生了较大的影响。而且，在物质生活水平的不断提高的今天，人们对苹果的要求已经从单纯的数量转向质量，求的是“精”，不光是苹果本身质量上要精，而且要求包装要精美，携带要方便。 因此，给苹果进行包装，不仅可以提高苹果美观程度，吸引消费者的眼球，更能提高果农的收入，增强我国苹果在全球市场的竞争力。好的包装是商品的终身广告和免费广告，包装直接针对产品，能兼起品牌商标、广告宣传等作用，是果品质量的有机组成部分。新颖美观、迎合消费者心理的包装，不仅能传达商品内涵，而且能增加产品价值，提高产品附加值。根据权威资料统计，有50%-60%的消费者是受包装影响而产生购买兴趣的。所以，好的包装对于推广品牌、增加苹果附加值具有重要作用。在苹果销售中清楚认识到包装的作用，树立包装是商品第二质量的意识，自然有助于苹果产业的发展。 如今，苹果包装的有以下几个显著特点：一是方便小巧型。目前，城镇水果消费已逐步趋向买新吃鲜、少量多次的特点，方便是消费者永恒的追求，因此10公斤以上箱装的水果已不能满足消费者的需求，取而代之的是3-5公斤，甚至更少含量的小包装水果。二是精美高档型。国产优质水果包装高档化将是占领国内市场、走出国门参与国际竞争的必然选择。三是信任透明型。在包装时采用部分透明材料，设计出一些可以透视的窗口，以吸引消费者的眼球，让消费者能够对水果的外形、大小、颜色等一目了然，增强了自然亲和力，促使消费者在进行同类比较后，较快地做出倾向性选择，提高了消费者的购买欲和信任感。四是绿色环保型。果品的包装势必向绿色包装转变。回归自然，追求健康，不单单是消费者对果品品质的要求，也是对其包装的必然要求。目前果品包装材料已突破了普通纸箱包装的单一格局，向精美竹编、藤制、木制、可回收瓦楞纸箱等绿色环保、生态性能的包装材料发展。而想要在低成本的情况下达到以上包装效果，使用塑料发泡网无疑是最好的选择。塑料网套主要应用于怕挤压、需隔离的水果、瓜类和蔬菜等包装。由于其造价低廉，包装效果好，已逐渐取代纸包装，成为水果储运包装中的潮流。而且塑料网套包装不仅有利于水果的储运，对其货架保鲜期也有较大的贡献。塑料发泡网套在水果包装特别是单果包装中应用非常广泛，主要因其可以改善水果在运输中的碰撞和挤压等机械破损。其主要优点有：(1)具有一定的弹性和柔软度，可以有效地起到缓冲和防振作用，从而避免水果在储运中由于碰撞和挤压造成的破损。(2)重量轻，成本低，便于运输，减少了运输成本。(3)塑料网套的色泽可以选择洁白色，也可以通过加色料而改变其色泽，这样有利于与水果形成颜色对比，增加了美观效果，促进消费者购买。(4)塑料网套是由塑料经过发泡得到的，包装使用很方便。一般采用发泡LDPE，因其具有较好的拉伸强度和弹性。但是，在当前，对如此庞大数量的苹果进行套袋还是人工套袋，这就大大降低了生产效率，而且增加了人们的劳动，也增加了苹果的成本，为此，研发一种全自动套袋机或半自动套袋机势在必行！通过对手工套袋过程的研究，本课题提出研究制造一种小型轻便的半自动水果套袋机，简单并且容易操作。在保证作业要求（对苹果无损伤）的前提下，尽量降低成本，让果农容易接受，以达到减轻工作人员劳动强度，降低劳动危险系数和提高劳动生产率的目的。2 设计内容2.1设计的内容 本设计是针对小型果农使用的，机械式的，不使用机电自动控制及编程技术，是纯机械式机器，采用纯机械设计，是为了降低成本，使用方便，维修简便，本设计原理可靠，结构简单，减低人工劳动强度，提高工作效率。并且保证不损伤苹果。 (1)总体设计：使用电动机，减速器，轴，齿轮，槽轮机构，凸轮机构平带等简单机械的组合，通过槽轮机构实现先后运动，从而保证苹果可以连续包装。(绘制总装图、绘制soildworks装配图呈现整机结构) (2)零部件设计:半自动苹果套袋机机架 传动轴、齿轮 槽轮机构的设计 凸轮机构的设计 平带的设计 传动轴的设计和校核2.2设计的依据 (1)苹果物理特性:苹果为近似球形，直径在4080mm,厚度在3560mm，质量在150200克。 (2)发泡网的特性：发泡网具有弹性，因此可以套在圆通外，发泡网是连续的，因此可以实现苹果的连续套袋 (3)理论依据：槽轮机构是间歇运动机构，因此可以实现套袋机中剪断及套袋的先后作业2.3设计的要求 (1)对象为小规模的农户，因此需要产品体积小,体积小,移动方便,操作简单,成本低 (2)部件设计时应尽量避免焊接及刚性固定,应多采用灵活的螺栓等方式固定，以方便安装和拆卸，并有利于维修。 (3)设计时考虑加工工艺性和装配工艺性,尽量使用标准件,通用件,降低制造成本。 (4)采用较为人性化的设计理念，方便劳动者的操作和使用,减少劳动者的体力消耗。2.4设计任务 (1)根据工艺动作要求拟定运动循环图； (2)根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在报告上画出传动方案图； (3)进行轴的设计及校核 (4)进行齿轮的设计及校核 (5)选择合适的材料使苹果从高处无损伤的落下 (6)使苹果套袋，发泡网剪断，苹果运出，毛刷筒的运动之间相协调，时间差计算精确 (7)对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算； (8)编写设计计算说明书。3 设计简介3.1套袋机样机 如图3-1所示图3-1 总装图图3-2槽轮机构3.2工作原理 半自动苹果套袋机是一种手工结合机器实现苹果套袋的机器。首先将发泡网套在套管上，并将套管安装在机架上，运输带将苹果送入套筒中，当苹果落入底部后，凸轮机构运动，带动绑在剪刀上的绳子运动，将泡网剪断；然后苹果滚出来，手工将套好的苹果拿出；两个毛刷筒转动，促使发泡网向下运动包装一个苹果所需发泡网的长度；此时第二个苹果落下，至此完成一个苹果的套袋过程。其中，剪刀的运动由凸轮机构实现；毛刷筒的运动由平带实现；剪刀和毛刷筒运动的先后顺序由槽轮机构实现。3.3主要零件介绍 (1)槽轮机构 如图3-2所示,槽轮机构由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构,又称马尔他机构。它被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构结构简单，易加工,工作可靠,转角准确,机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大,有冲击,并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧,故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。槽轮机构的工作原理，如图3-3所示，它是由具有径向槽的槽轮2、带有圆销A的拨盘1和机架组成的。拨盘1作匀速转动时，驱使槽轮2作时转时停的间歇运动。拨盘1上的圆销A尚未进入槽轮2的径向槽时，由于槽轮2的内凹锁住弧被拨盘1的外凸圆弧卡住,故槽轮2静止不动。图中所示位置是当圆销A开始进入槽轮2的径向槽时的情况。这时锁住弧被松开，因此槽轮2受圆销A驱使沿逆时针转动。当圆销A开始脱出槽轮的径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被拨盘1的外凸圆弧卡住，致使槽轮2又静止不动，直到圆销A再进入槽轮2的另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。图3-4 凸轮机构图3-3槽轮机构原理示意图 (2)凸轮机构 凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,一般为主动件,作等速回转运动或往复直线运动。本凸轮机构(如图3-4)是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。本凸轮是一个具有凹槽的构件，为主动件,等速回转运动。从动件为杆,与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律,一般做往复直线运动。杆的末端加一滚子，以减少凸轮与从动件的摩擦,延长使用寿命。 凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。本凸轮机构所要实现的功能是拉动剪刀剪断发泡网为苹果套袋。 凸轮机构由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构，本机构中采用回转运动。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，本土论采用凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。本凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，由于凸轮容易磨损，主要原因之一是接触应力较大，可在从动杆件轴端加一滚轮来减小磨损。4 电动机的选择4.1电动机类型和结构的选择 本套袋机用于带式运输机上的二级圆柱齿轮减速器，工作有轻微震动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作，每年工作300天,使用寿命15年,运输带允许速度误差5%。 原始数据为：运输带拉力：F=0.1KN，主动轴圆周速度v=0.20m/s轴直径=30mm 因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动，经常满载，单向运转,单班制工作，使用期限15，每年工作300天,运输机允许速度误差5%。4.2选电动机类型 按工作要求和条件,选用三相笼形异步电动机,封闭式结构,电压380V,YS型。4.3选择电动机容量 电动机所需工作功率按式：P= kW (4-1) P= kW (4-2)因此： P=kW (4-3)由电动机至运输带的传动总效率为： (4-4)式中：,分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传动效率。取=0.99（联轴器），=0.98（承轴），=0.97（齿轮传动），=0.96（主动轴）则 所以 (4-5)由机械设计课程设计手册P176表1212查出的电动机型号 YS5014，其主要性能如表1：表1 电动机性能型号额定功率/W转速/(r/min)满载电流/A效率/%功率因数()最大转矩YS501425W14000.17420.532.3该电动机的主要外型和安装尺寸如表2：表2 电动机安装尺寸中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸5015511012580635.892037.24.4确定主动轴工作转速： (4-6) 按机械设计课程设计设计指导书P2表1，二级圆柱齿轮减速器的传动比Ia=8-40故电动机的转速的可选范围为： 符合这一范围的同步转速为：查机械设计课程设计手册第155页表12-1可知:750r/min,1000r/min,1500r/min根据容量和转速,所选电动机为小功率电动机，功率为0.03kW，转速为1500r/min。5 传动比的确定5.1总传动比由选定的电动机满载转速 和工作机的主轴的转速 n，可得传动装置的总的传动比是： (5-1)5.2分配传动比 查机械设计课程设计指导书图12 P17得： 6 计算传动装置运动6.1计算各轴的转速 I轴 II轴 (6-1) III轴 主动轴 IV轴 V轴 6.2计算各轴的输入功率I轴 (6-2)II轴 III轴 主动轴 IV轴 V轴 6.3计算各轴的转距 (6-3) 6.4各轴的输入转矩计算 (1)电动机输出转矩I轴 II轴 III轴 主动轴输入转矩 IV轴 V轴 (2)各轴输出转矩：I轴 II轴 III轴 主动轴输入转矩 IV轴 V轴 6.5运动和动力参数计算结果整理于表3：表3 运动和动力参数轴名效率P（kW）转矩T（）转速n r/min传动比i效率输入输出输入输出电动机轴0.0241.6031430轴0.02380.02261.5871.55514301.000.99轴0.02260.02156.0955.973357.54.000.95轴0.02150.020917.2716.291202.980.95主动轴0.02090.020516.75116.4161201.000.97IV轴0.02050.019932.82632.169601.000.99V轴0.02050.010932.82632.169601.000.997 齿轮的设计计算7.1减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算 由于斜齿轮的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合，所以高速级用斜齿圆柱齿轮传动，低速级用直尺圆柱齿轮传动。7.2高速斜齿圆柱齿轮的设计计算 (1)选择材料及确定许用应力，采用硬齿面的组合：查机械设计基础表11-1得：小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，。查机械设计基础表11-5：取查机械设计基础表11-4：取 (7-1) (7-2) (2)按齿轮弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。查机械设计基础表11-3，表11-6，取载荷系数K1，齿宽系数。小齿轮上得转矩 (7-3)初选螺旋角齿数取，则齿形系数 (7-4)查机械设计基础图11-8得：由图11-9得：。因 (7-5)故应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数：由表4-1得，取。中心距。取a=50mm确定螺旋角 (7-6)齿轮分度圆直径 齿宽取 (3)验算齿面接触强度将各参数代入式11-8得 (7-7) (4)齿轮的圆周速度 (7-8)对照表11-2，选8级制造精度是合宜的。7.3 低速直尺圆柱齿轮的设计计算 (1)选择材料及确定许用应力：查机械设计基础表11-1得：小齿轮用45Cr调质，齿面硬度为217286HRC，大齿轮用45钢调质，齿面硬度为197286HRC，。查机械设计基础表11-5：取 (7-9) (2)按齿面接触强度设计齿轮按8级精度制造。查机械设计基础表11-3，表11-6，表11-4取载荷系数，齿宽系数，小齿轮上得转矩 (7-10)齿数取，则模数 齿宽 取 由表4-1取。实际的中心距。 (3)验算轮齿弯曲强度查图11-8，11-9得：齿形系数 (7-11) (4)齿轮的圆周速度对照表11-2，选8级制造精度是合宜的。7.4设计汇总表4 齿轮参数项目 低速级 高速级大齿轮小齿轮大齿轮小齿轮z72247619d216728020b94982520df208.564.57919da222848222a 144 50m 3 17.5执行机构直齿圆柱齿轮的设计计算 (1)选择材料及确定许用应力，采用硬齿面的组合：查机械设计基础表11-1得：小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，。查机械设计基础表11-5：取查机械设计基础表11-4：取 (2)按齿轮弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。查机械设计基础表11-3，表11-6，取载荷系数K1，齿宽系数。小齿轮上得转矩初选螺旋角齿数取，则齿形系数查机械设计基础图11-8得：由图11-9得：。因故应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数：由表4-1得，取。中心距。取a=50mm确定螺旋角齿轮分度圆直径 齿宽取 (3)验算齿面接触强度将各参数代入式11-8得安全。 (4)齿轮的圆周速度对照表11-2，选8级制造精度是合宜的。8 轴的设计计算8.1主动轴(II轴)的设计 拟定输入轴齿轮旋向为右旋8.2求中间轴的功率和扭矩 (1) (2)求作用在齿轮轴上的力 (8-1) (8-2) (8-3) (8-4)8.3选择材料 没有特殊要求，轴的材料选用45钢，调质处理HBS为217-255MPa，取210MPa 取120所以 (8-5)轴上有一个键糟 查手册，取标准值，8.4对输入轴进行设计校核 (1)初步确定轴的最小直径 (2)输入轴的计算取 (8-6) (8-7) (3)输出轴的计算取 8.5主动轴的计算 (1)各力的大小 圆周力 (8-8) 径向力 (8-9) 法向力 (8-10)为小齿轮上的转矩， (8-11)P为所传递的功率kW，为小齿轮上的角速度 为小齿轮的转速（r/min）为小齿轮的分度圆直径，mm;为压力角。圆周力的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与运动方向相同。径向力的方向与齿轮回转方向无关，对两轮都是由作用点指向各自的轮心。8.6主动轴的校核 (1)求垂直面的支承反力 (8-12) (2)求水平面的支承反力 (8-13) (3)F力在支点产生的反力 外力F作用方向与带传动的布置有关，在具体布置尚未确定前，可按最不利的情况考虑 (4)绘垂直面的弯矩图 (8-14) (5)绘水平面的弯矩图 (8-15) (6)F力产生的弯矩图a-a 截面F力产生的弯矩图为： (7)求合成弯矩图考虑到最不利的情况，把与直接相加 (8-16) (8)求轴传递的转矩 (9)求危险截面的当量弯矩 最危险截面的当量弯矩为 如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，代入上式可得 (10)计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢，调制处理，由表14-1查得，由表14-3查得，则考虑到键槽对轴的消弱，将d值加大5%，故d=1.0512.12mm13mm9 套袋机的缺陷及改进虽然本套袋机能够实现苹果的套袋，并且保证苹果不受损伤，在一定程度上降低了人工劳动强度，但是本套袋机仍有不足之处，由于苹果套袋和发泡网的特殊性，本套袋机无法实现苹果的无限连续套袋，此套袋机在工作一定时间后，就必须重新更换圆筒或者重新将发泡网套在圆筒上；此外，当苹果套好袋以后，不能运用机构将苹果送出，还是要依靠人工将包装好的苹果运出，所以苹果的输送机构有待改进；除此之外，在苹果的进料口处，可通过输送带实现苹果的连续进入。总 结在毕业设计的二十四周时间里，我学习到了很多书本外的知识，深刻的理解了实践和理论的区别。本设计主要根据现有的知识理论设计半自动苹果套袋机，以实现苹果的机器套袋，并进行轴，齿轮等的计算和校核。通过毕业设计，我学到了以下几点: 1、综合运用机械设计及其他先修课的知识，进行机械设计训练，使已学知识得以巩固、加深和扩展；2、学习和掌握通用机械零件、部件、机械传动及一般机械的基本设计方法和步骤，培养学生工程设计能力和分析问题，解决问题的能力；3、提高在计算、制图、运用设计资料（手册、图册）进行经验估算及考虑技术决策等机械设计方面的基本技能和机械CAD技术以及solidworks技术 在设计中也出现了很多问题，但学习就是一个不断发现问题和不断解决问题的过程，出现问题然后寻找原因，再想办法解决，最终提升自己。各种各样的机械设备一般都要实现生产工艺过程和操作过程的自动化，这就要求进行各种机构的创新设计和常见机构的组合应用。因此，毕业设计对于培养学生对机械运动机构的构思和设计能力起到至关重要的作用。通过此次毕业设计，我在学到新知识的同时，还深刻感受到自己知识储备的不足，在今后的工作和学习中我会继续努力，不断提升自己，力争自己运用机械知识有所作为！致 谢 经过近六个个月的努力，毕业设计终于可以截稿了，半自动苹果套袋机的三维图，二维图，以及设计说明明书都完成了，在此期间，我查阅了大量的相关资料，不断进行实践尝试和理论计算，在进行设计，画图及说明书的写作过程中遇到了很多的困难和障碍，但在自己不懈的努力和老师、同学的帮助下顺利解决了。尤其要感谢我的设计指导老师马少辉老师，他在我的设计过程中给予我耐心的指导和深刻的教诲，因此我在设计中始终能保持正确的方向，并最终顺利完成，在此，对于不厌其烦帮助我修改和改进的老师和同学再次表示诚挚的感谢！本设计从选题、方案论证到课题的研究都是在指导老师马少辉的全面、悉心指导下完成的。在设计期间，导师在论文研究方面和设计过程中给予认真指导，大力支持和帮助。尤其是导师严谨的科学研究精神，认真负责工作态度深深地影响了我，使我受益匪浅。在此表示衷心感谢，并致以崇高的敬意。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多素材，并在说明书的撰写和排版过程中提供热情的帮助。本次毕业设计的顺利完成离不开老师和同学的协助指导,借此只言片语,对他们热心而无私的帮助表示衷心的感谢。最后，所写设计与说明书难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！参考文献1机械设计课程设计M,高等教育出版社,王昆,何小柏,汪信远主编.1995:24-160.2机械设计(第七版）M,高等教育出版社,濮良贵,纪名刚主编,2001:10-200.3机械制图(第四版）M,高等教育出版社,刘朝儒,彭福荫,高治一编,2001:34-216.4 黄钟.水果包装中的塑料发泡网套技术J.安徽新闻出版学院.2011(04):55-59.5 葛晓棠.半自动苹果套袋机器人的研究D.中国农业大学.2005(08).6 刘军弟,霍学喜.中国苹果产业发展现状及趋势分析J.北方园艺.2012(10):67-70.7 王金政,薛晓敏.我国苹果生产现状与发展对策J.山东农业科学.2010(06):51-55.8 高微.苹果包装抓取搬运机械手的研究J.西北农林科技大学.2006(05):46-49.9 段洁利,陆华忠.水果采收机械的现状与发展J.广东农业科学.2012(08):61-64.10 周亮.袋成型自动包装机控制系统的设计与研究D.武汉理工大学.2009(04).21半自动苹果套袋机吴绍锋（塔里木大学机械电气化工程学院 新疆 阿拉尔 843300）摘 要：苹果是中国第一大水果，其产量和栽培面积均居我国第一。其生产在我国水果业中占有最重要的地位,其发展状况对果区经济振兴、市场供应和出口创汇影响巨大。因此，对苹果进行包装显得至关重要，但是，当前对如此庞大数量的苹果进行套袋还是人工套袋，这就大大降低了生产效率，而且增加了人们的劳动，也增加了苹果的成本，为此，本文研发一种半自动苹果套袋机，该机可无损伤的完成苹果的包装，并可进行连续工作，该机结构简单，成本低廉，减低人工劳动强度，提高了工作效率。 关键词：半自动苹果套袋机；发泡网；槽轮机构；凸轮机构；平型带60 引 言 苹果是世界四大水果之一, 同时也是中国第一大水果，其产量和栽培面积均居我国第一。苹果生产在我国水果业中占有最重要的地位,其发展状况对果区经济振兴、市场供应和出口创汇影响巨大。苹果作为我国栽培面积和产量最大的树种,在促进农民脱贫致富,改善农村经济状况,促进农业产业化方面起到了重大作用;苹果作为我国第一大果品,在繁荣果品市场,满足消费者需求方面起到了基础作用;苹果作为我国少数具有国际市场竞争优势的农产品,无论鲜食苹果还是苹果浓缩汁出口均取得了骄人的成绩,在国际市场上显示了举足轻重的作用。目前,我国苹果产业正进入一个由传统产业转变为现代产业、由世界苹果生产大国转变为苹果业强国的重大历史阶段。 根据我国农业部统计的数据，2005年我国苹果栽培面积为189万，苹果产量达到2400万t，分别占世界苹果总量的2/5和1/3，我国已经成为世界最大的苹果生产国。我国苹果栽培经历了自19851995年10年大发展时期，从1997年进入调整阶段,非适宜区和适宜区内的非适宜品种，以及管理技术落后、长期不结果的果园面积持续减少，但苹果优生区及经济效益较高的地区苹果面积稳定发展，单位面积产量持续增长,由1995年的提高到了近年平均的12。苹果产量持续稳步增长,10年间苹果总产量增长了71.5%。 随着苹果产业的迅速扩大，中国已成为世界最大的苹果及苹果汁生产国和出口国。加入WTO进一步促使中国苹果走出国门，在世界水果市场上占有愈加重要的地位，对国内外的果品市场均产生了较大的影响。而且，在物质生活水平的不断提高的今天，人们对苹果的要求已经从单纯的数量转向质量，求的是“精”，不光是苹果本身质量上要精，而且要求包装要精美，携带要方便。 因此，给苹果进行包装，不仅可以提高苹果美观程度，吸引消费者的眼球，更能提高果农的收入，增强我国苹果在全球市场的竞争力。好的包装是商品的终身广告和免费广告，包装直接针对产品，能兼起品牌商标、广告宣传等作用，是果品质量的有机组成部分。新颖美观、迎合消费者心理的包装，不仅能传达商品内涵，而且能增加产品价值，提高产品附加值。根据权威资料统计，有50%-60%的消费者是受包装影响而产生购买兴趣的。所以，好的包装对于推广品牌、增加苹果附加值具有重要作用。在苹果销售中清楚认识到包装的作用，树立包装是商品第二质量的意识，自然有助于苹果产业的发展。 如今，苹果包装的有以下几个显著特点：一是方便小巧型。目前，城镇水果消费已逐步趋向买新吃鲜、少量多次的特点，方便是消费者永恒的追求，因此10公斤以上箱装的水果已不能满足消费者的需求，取而代之的是3-5公斤，甚至更少含量的小包装水果。二是精美高档型。国产优质水果包装高档化将是占领国内市场、走出国门参与国际竞争的必然选择。三是信任透明型。在包装时采用部分透明材料，设计出一些可以透视的窗口，以吸引消费者的眼球，让消费者能够对水果的外形、大小、颜色等一目了然，增强了自然亲和力，促使消费者在进行同类比较后，较快地做出倾向性选择，提高了消费者的购买欲和信任感。四是绿色环保型。果品的包装势必向绿色包装转变。回归自然，追求健康，不单单是消费者对果品品质的要求，也是对其包装的必然要求。目前果品包装材料已突破了普通纸箱包装的单一格局，向精美竹编、藤制、木制、可回收瓦楞纸箱等绿色环保、生态性能的包装材料发展。而想要在低成本的情况下达到以上包装效果，使用塑料发泡网无疑是最好的选择。塑料网套主要应用于怕挤压、需隔离的水果、瓜类和蔬菜等包装。由于其造价低廉，包装效果好，已逐渐取代纸包装，成为水果储运包装中的潮流。而且塑料网套包装不仅有利于水果的储运，对其货架保鲜期也有较大的贡献。塑料发泡网套在水果包装特别是单果包装中应用非常广泛，主要因其可以改善水果在运输中的碰撞和挤压等机械破损。其主要优点有：(1)具有一定的弹性和柔软度，可以有效地起到缓冲和防振作用，从而避免水果在储运中由于碰撞和挤压造成的破损。(2)重量轻，成本低，便于运输，减少了运输成本。(3)塑料网套的色泽可以选择洁白色，也可以通过加色料而改变其色泽，这样有利于与水果形成颜色对比，增加了美观效果，促进消费者购买。(4)塑料网套是由塑料经过发泡得到的，包装使用很方便。一般采用发泡LDPE，因其具有较好的拉伸强度和弹性。但是，在当前，对如此庞大数量的苹果进行套袋还是人工套袋，这就大大降低了生产效率，而且增加了人们的劳动，也增加了苹果的成本，为此，研发一种全自动套袋机或半自动套袋机势在必行！通过对手工套袋过程的研究，本课题提出研究制造一种小型轻便的半自动水果套袋机，简单并且容易操作。在保证作业要求（对苹果无损伤）的前提下，尽量降低成本，让果农容易接受，以达到减轻工作人员劳动强度，降低劳动危险系数和提高劳动生产率的目的。1 设计原理及结构1.1 设计原理 半自动苹果套袋机是一种手工结合机器实现苹果套袋的机器。首先将发泡网套在套管上，并将套管安装在机架上，运输带将苹果送入套筒中，当苹果落入底部后，凸轮机构运动，带动绑在剪刀上的绳子运动，将泡网剪断；然后苹果滚出来，手工将套好的苹果拿出；两个毛刷筒转动，促使发泡网向下运动包装一个苹果所需发泡网的长度；此时第二个苹果落下，至此完成一个苹果的套袋过程。其中，剪刀的运动由凸轮机构实现；毛刷筒的运动由平带实现；剪刀和毛刷筒运动的先后顺序由槽轮机构实现。1.2 总体设计 如图1-1总装图所示图1-1 总装图图2-1槽轮机构2 主要零部件2.1 槽轮机构 如图2-1所示,槽轮机构由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构,又称马尔他机构。它被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构结构简单，易加工,工作可靠,转角准确,机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大,有冲击,并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧,故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。槽轮机构的工作原理，如图2-2所示，它是由具有径向槽的槽轮2、带有圆销A的拨盘1和机架组成的。拨盘1作匀速转动时，驱使槽轮2作时转时停的间歇运动。拨盘1上的圆销A尚未进入槽轮2的径向槽时，由于槽轮2的内凹锁住弧被拨盘1的外凸圆弧卡住,故槽轮2静止不动。图中所示位置是当圆销A开始进入槽轮2的径向槽时的情况。这时锁住弧被松开，因此槽轮2受圆销A驱使沿逆时针转动。当圆销A开始脱出槽轮的径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被拨盘1的外凸圆弧卡住，致使槽轮2又静止不动，直到圆销A再进入槽轮2的另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。图2-3凸轮机构图2-2槽轮机构原理示意图2.2 凸轮机构 凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,一般为主动件,作等速回转运动或往复直线运动。本凸轮机构(如图4)是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。本凸轮是一个具有凹槽的构件，为主动件,等速回转运动。从动件为杆,与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律,一般做往复直线运动。杆的末端加一