毕业设计（论文）-江蓠（龙须菜）晾晒工艺及主装备设计（全套图纸三维）.doc

本科毕业设计（论文）题 目 江蓠（龙须菜）晾晒工艺主装备设计 学 院 工业制造学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称 年 月 日 目 录摘要4Abstract5第一章、绪论6 1.1 课题的研究背景和历史意义8 1.2 江蓠（龙须菜）晾晒工艺主装备的发展现状及应用10第二章、江蓠晾晒工艺主装备总体结构的设计12 2.1江蓠晾晒工艺主装备的方案分析13 2.1.1 机械结构总体方案与布局14 2.1.2 江蓠晾晒工艺主装备工作原理15 2.1.3课题研究的内容16 2.1.3.1 Solidworks设计基础16 2.1.3.2 草图绘制17 2.1.3.3 基准特征，参考几何体的创建17 2.1.3.4 拉伸、旋转、扫描和放样特征建18 2.1.3.5 工程图的设计19 2.1.3.6 装配设计20 2.2 机械传动部分的设计计算24 2.2.1伺服电机的选择25 2.2.2滚珠丝杆设计计算26 2.2.3轴承选择26 2.2.4键的选择27第三章、江蓠晾晒工艺主装备各部分强度的校核28 3.1滚珠丝杆强度的校核29第四章 江蓠晾晒工艺主装备中关键零件的受力分析29第五章 三维软件设计总结31结论32致谢33参考文献34 摘 要 人类社会不断地在发展，各行各业的设备和工艺也在不断进步和改良。江蓠晾晒主装备自1870年被发明以来，经过两个世纪的发展，已被广大海藻食物加工厂家等等各行各业广泛采用。特别是第三次工业革命带来了新材料、新技术的应用，使江蓠晾晒主装备的发展步入了一个新纪元。 如今，无论从晾晒量，晾晒质量经济效益等各方面来衡量，它已经远远超越了以往的传统的晾晒主装备，并成为各国争相发展的行业。江蓠晾晒主装备是以伺服电机配行星齿轮减速器，滚珠丝杆副带动晾晒板升降的机械。其特点是能够根据天气情况来合理地决定江蓠的晾晒工艺，是敞开晾晒还是自然晾晒。它与其它类似设备相比，不仅具有自动判断空气条件，任意上升下降等优点，而且运行可靠，易于实现自动化、集中化控制，特别是对高产高效江蓠的晾晒工艺，起到决定性的作用。江蓠晾晒主装备已成为海藻类食物加工设备中的关键设备。目前，我国江蓠晾晒设备越来越普及，特别是沿海地区，广泛采用该设备。关键词：江蓠、晾晒工艺、主装备、现实问题 全套图纸，加153893706absraote Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts. Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.第一章 绪论1.1课题的研究背景和历史意义 江蓠也叫龙须菜，是海藻类植物，食物的一种，它的收获时间南方一般在3月开始，北方要在7月份开始，收获主要用手工操作，在潮间带养殖的，可以利用退潮时直接用手摘；扦签养殖的，可以将竹签一起拔起，采下江蓠，将竹签留来年再用；筏式养殖的，可以将夹苗绳或网帘取下，带到岸上采收处理。江蓠收割后，要立即进行加工，一般洗除污泥杂质，再行晒干，若是要求漂白的产品，则可以用淡水多洗晒几次，即可将藻体漂白。这样晒干加工的，每50kg鲜品可出3-3.5kg干品。目前各地琼胶制造厂，不要求漂白，只要求洗净晒干即可，这样胶质较好。目前江蓠主要用来制造琼胶，其质量不亚于用石花菜制造的琼胶，出品率可达20%以上，琼胶制作的简单工艺流程如下：取江蓠干品直接放入波美36-38度烧碱溶液中，浸泡1-2天，如能加热则浸泡时间可大大缩短，在温度为60-80时浸泡2小时即可。取出浸泡完毕的江蓠，尽可能空干，然后用淡水冲洗，到PH值呈中性为止。加盐酸使PH=2浸15分钟左右，这时用手指捏之即碎。加少许次氯酸钠，每500g江蓠约加3-4ml，搅拌到漂白好了为止。用淡水（最好用井水，因有的自来水含氯）冲洗干净，直到不含氯离子为止，也可加硫代硫酸钠去掉氯离子。加入20-30倍淡水，煮半小时以上，到易烂出胶为止。用几层帆布压榨过滤。滤液凝固、推条、冷冻（15下两天）解冻，干燥即成。沿海一带江蓠目前是在露天的水泥地上利用阳光晾晒的，卫生条件和自然条件极差，在阴天或雨天就会大批腐烂废弃，为此需研究江蓠的晾晒工艺及设计主装备解决这一现实问题。1.2 江蓠（龙须菜）晾晒工艺主装备的发展现状及应用 目前，国外已大量应用此类主装备，全自动智能化江蓠晾晒主装备已成为国内外海产品行业对海产品进行加工晾晒的主要设备之一。 机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。而江蓠晾晒主装备作为海产品行业晾晒设备的一种，得到了越来越广泛的应用的发展，尤其是一些沿海国家。通过不断地改善该设备的机械结构和合理的晾晒工艺，来生产加工出健康，绿色的江蓠产品来，相信随着时间的推移，江蓠晾晒主装备将会得到更广泛的应用，不断应用在江蓠这个单一的产品上，还可以应用到各种类型的需要晾晒的产品中。第二章、江蓠晾晒工艺主装备总体结构的设计2.1 江蓠晾晒工艺主装备的方案分析2.1.1 机械结构总体方案与布局江蓠晾晒工艺主装备是一种智能化的自动上料设备，通过人工放置待晾晒的江蓠产品在晾晒板上面，然后通过伺服电机驱动滚珠丝杆副来实现晾晒板的上升和下降，通过光线传感器来感应环境温度，从而来决定晾晒工艺，控制伺服电机动作，从而来实现江蓠的晾晒。其结构布局图如下： 2.1.2 江蓠晾晒工艺主装备工作原理 江蓠晾晒工艺主装备工作原理为：通过人工放置待晾晒的江蓠产品在晾晒板上面，然后通过伺服电机驱动滚珠丝杆副来实现晾晒板的上升和下降，通过光线传感器来感应环境温度，从而来决定晾晒工艺，控制伺服电机动作，从而来实现江蓠的晾晒。 2.1.3课题研究的内容本论文主要研究运用SolidWorks对江蓠晾晒工艺主装备进行设计。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。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3D CAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。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。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才网站检索，与其它3D CAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SolidWorks进行教学。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SolidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。2.1.3.1 SolidWorks设计基础熟悉SolidWorks的工作环境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。2.1.3.2 草图绘制掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。2.1.3.3 基准特征-参考几何体的创建清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。2.1.3.4拉伸、旋转、扫描和放样特征建模灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。2.1.3.5 工程图设计灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。2.1.3.5 装配设计灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。2.2 机械传动部分的设计计算 2.2.1伺服电机的选择 已知整个装备上江蓠与零件的重量，我们取总重量为15000Kg，范围为50mm300mm，移动速度为12r/min。即：具体的伺服电机设计计算如下:1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，电机转速 3.负载惯量左右水平运动伺服电机惯量总惯量4.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0。 根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为92BL-A，此无刷直流伺服电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用直流无刷电机型号为92BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为3.7KW，额定转矩为750N.m，最大转矩为269N.m，额定转速为 3000r/min。电机大致图如下：外形尺寸450x280，电机输出轴径为45mm。2.2.2滚珠丝杆设计计算1）确定滚珠丝杠副的导程因同步皮带轮直径相等，皮带轮与丝杠直联，i=1由表1查得V=8m/minn=1000r/min代入得，P1.516mm由于计算出的P值应取较大值圆整，因此P=1.5mm2）确定当量转速与当量载荷（1）各种切削方式下，丝杠转速 由表1查得V=0.6 V=0.8 V=1 V=8 代入得n=100 n=133 n=167 n=1333（2）各种切削方式下，丝杠轴向载荷由表1查得 已知W=3000N W=5000N代入得（3）当量转速由表1查得代入得n267r/min（3）当量载荷代入得F=1380N3）预期额定动载荷（1） 按预期工作时间估算按表9查得：轻微冲击取 fw=1.3按表7查得：13取 按表8查得：可靠性97%取fc=0.44已知：Lh=20000小时代入得C=27899N（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算：按表10查得：中预载取 Fe=4.5代入得取以上两种结果的最大值C=27899N4）确定允许的最小螺纹底径（1） 估算丝杠允许的最大轴向变形量 （1/31/4）重复定位精度 （1/41/5）定位精度 : 最大轴向变形量 m已知：重复定位精度10m, 定位精度25m =3 =6取两种结果的小值 =3m(2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 (1.11.2)行程+（1014）已知：行程为1000mm, W=3000N ,=0.2代入得F=600ND=20.04mm5） 确定滚珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2）由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副P=8mmC=30700C=278996） 确定滚珠丝杠副预紧力 其中7）行程补偿值与与拉伸力（1） 行程补偿值 式中：=（24）(2) 预拉伸力代入得8）滚珠丝杠副工作图设计(1) 丝杠螺纹长度Ls：Ls=Lu+2Le 由表二查得余程Le=40绘制工作图（2）两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸丝杠全长L（3）行程起点离固定支承距离L0由工作图得Ls=890L1=1000L=1000L0=30得KC=920 N/m9） 刚度验算及精度选择（1）=N/m=N/mF0=已知W1=5000 N ， =0.2F0=1000 NF0 ： 静摩擦力 N：静摩擦系数W1 ：正压力N2.2.3轴承选择 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