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水果
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水果套袋机的机构设计,水果,套袋机,机构,设计
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毕业设计任务书 系 别光电与机电工程系专 业机械设计制造及其自动化学生姓名学 号班 级课题名称中文：水果套袋机的机构设计英文：Fruit bagging machine design课题来源生产实践课题类型工程设计一、毕业设计的主要内容与要求1) 水果套袋机的总体设计2) 果水果套袋机装配图3) 电动系统设计4) 编写设计和使用说明书5) 字数8000字左右。二、设计需要的工作条件：学习并掌握基础知识及机械设计方面的专业知识，能够熟练运用计算机设计绘图软件。具备能够解决设计中遇到困难的知识储备同时还需要结合实践环节的实践知识。其次学校方面提供了物质保证：提供生产实验室、提供了机床参考、图书馆提供了相关参考书籍，同时学校的信息网络提供了相关技术信息。三、应收集的资料及主要参考文献： 1机械设计（第八版）濮良贵.编北京：高等教育出版社 20062切削用量简明手册艾兴、肖诗纲编 机械工业出版社19943机械制造工艺设计简明手册李益民主编 北京：机械工业出版社 19944中华人民共和国食品安全法人民出版社 20095食品工厂设计岳田利、李洪军、尚永彪、 贺稚非 中国农业大学出版社 2010四、进度计划及指导安排：序号各阶段工作内容起讫日期实施地点预期结果1确定指导教师、师生见面第七学期（9月18日前）学校选题2师生沟通课题任务、确定设计（论文）题目第七学期（9月30日前）学院指导教师向学生下达“毕业设计（论文）任务书”。3做好开题报告或开题综述第七学期（10月31日前）学院学生完成“毕业设计（论文）开题报告”、“文献综述”和一篇外文文献的译文。4认真进行毕业设计(论文)指导、检查工作学院要求学生至少每周和指导教师联系两次，并填写“指导记录表”5毕业设计 (论文)中期检查第七学期（11月29日前）学院学生填写 “毕业设计（论文）中期检查表”，指导教师签署意见6指导教师审阅毕业设计 (论文)初稿，给出修改意见，学生进一步整理。第七学期（12月20日前）学院学生按照“闽南理工学院毕业设计（论文）撰写规范”的要求完成毕业设计（论文）初稿，指导教师签名确认。7排版、打印，准备答辩第八学期实习单位/学院答辩任务书执行日期： 年 月 日 指导教师签字： 任务书批准日期： 年 月 日 教研室主任签字： 任务书下达日期： 年 月 日 学生签字： 注：本任务书一式二份，由指导教师填写相关栏目，经教研室主任审阅签字，一份下达给学生，另一份交学生所在系备查。2 毕业设计(论文)开 题 报 告 学生姓名学 号专 业班 级指导教师 课题题目及来源：题目：水果套袋机的机构设计题目来源： 生产实际课题研究的意义和国内外研究现状：课题研究的意义： 水果作为人们的日常的食品，是人们的生活的需要。为了实现水果的自动化套袋，从而来代替传统的人工套袋来提供劳工效率，适应现代化机械工业高速发展的需要，所以在机械设备中它们的套袋机的生产也有着严格的要求。传统的水果在没有自动套袋设备而需要人工套袋的情况下，套袋效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的水果套袋势在必行。 通过对实际的生产设备进行考察，从而提出了新型水果套袋机的结构组成、工作原理，拟定了水果套袋机总的指导思想，得出了该新式水果套袋机的优点是高效，经济且易维修的结论。 根据结合自身所学和本次所选课题的难易度，觉得无论是在知识层面还是在软件的运用技能上面，该课题很适合我，加之本课题来源于当今社会机械工业水果套袋设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出水果套袋机，从而来满足当今社会水果套袋设备不足的缺陷。国内外发展状况：当今社会，我国食品工业较改革开放初期有了很大的发展，任命生活水平有了很大的改善，日益对食品加工和食品包装提出了更高的要求。发展食品工业的基础便是食品机械。不断地研制各种类型的食品来促进食品工业的发展，以满足不断提高人民物质和文化生活的需要，使人们从繁重的家务劳动中解放出来，而已更充裕的见见投入到工作中去，因此研制先进的食品机械，使食品加工迅速地实现机械化和自动化是社会发展的必然趋势。食品加工机械的动力部分是电动机，它们可以代替人们的手工劳动或作为其补充。它均服务于各种菜肴食料的准备和制作，或者服务与此相同的其他辅助性工作。食品加工机械有一个动力部分，一个与其固定在一起或者根据操作的需要可以拆卸的共组部分与若有必要的附配件所组成。水果套袋机作为食品加工机械的一种，在现代社会，随着人们生活水平的提高，得到了越来越广泛的应用。其的工作过程为水果放入该机料筒后，转动的拨料盘不断翻动水果并与水果摩擦去皮，由于水果在料筒壁上不停的碰撞摩擦，使水果去皮效率更高，蔬菜加工设备在运转的同时用冲水管将磨下的皮冲洗干净，水果磨皮机污物经排水口随水流出。水果搓皮机适中，不仅经济实惠、而且工作效率高、非常的经济耐用、适合于各大食堂机宾馆、饭店等地.大节省了人力和时间、马铃薯脱皮机其实工作原理也很简单，主要利用摩擦，磨去水果的皮，并且非常的干净。1、国外状况在英国，水果套袋设备等产业越来越多地将工场设在河边，利用人工来对水果进行套袋。在这样的生产需要下，18世纪初出现了新型的水果套袋机，1765年，德国人费伦斯发明了半自动的水果套袋机，降低了人工的浪费。1781年费伦斯又创制出提供回转动力的水果套袋机，扩大了水果套袋机的应用范围。水果套袋机的发明和发展，使水果等类似食品的加工行业和工业生产都得以机械动力化。水果套袋机几乎是19世纪唯一的加工水果的机械。2、国内状况当今社会，无论从套袋数量、质量、经济效益等各方面来衡量，此次设计的新型水果套袋机，它已经远远超越了以往的传统的水果套袋机，并成为各国争相发展的行业。1986年江苏的永赶公司实现了水果套袋机的创新设计，并通过打入亚洲以及南美市场，取得了不错的成绩。从20世纪起，新型的水果套袋机不断诞生，进入20世纪，出现各种实验应力分析方法，人们已能够通过机电的有机结合设计出智能化的水果套袋机，相信在不久的将来，改机电一体化智能产品，将会得到越来越广阔的应用。课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法：课题研究的内容： 本次设计的水果套袋机，其研究的主要内容如下：（1）查找相关资料，了解水果套袋机的工作原理。（2）确定水果套袋机的结构方案和布局。（3）水果套袋机的机械结构具体的设计。（4）水果套袋机的装配图、零件图的绘制。（5）编写设计说明书。 本设计主要针对水果套袋机进行设计，先规划处水果套袋机的整体方案，然后从这个方案入手，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、水果套袋机的套袋装置的设计，确实具体结构形式。2、水果套袋机的执行机构的选择。3、水果套袋机的结构的设计。通过以上方案的构思与具体设计，根据实际生产中现有水果套袋机的结构特征，该方案可行。 课题研究的主要方法：（1） 搜集资料，了解并掌水果套袋机的工作原理和结构组成。（2） 确定设计大体思路，撰写开题报告，按照要求完成具体的设计内容。（3） 根据设计任务书的要求，熟悉相关Solidworks，Autocad，确定设计方法及设计要点。按要求完成完整的设计计划及预期达到的结果，进行相关设计及计算。（4） 利用绘图软件进行水果套袋机的图纸的绘制。（5） 对设计说明书初稿进行相关格式修改，对设计图纸并进行修改。研究过程中的主要问题和解决的方法：本次水果套袋机机的设计，主要需要解决的是套袋机构、传动机构等的选择与设计，拟采用了两种常规的研究方法如下：一是文献法，通过查找各类关于水果套袋机的机构设计资料，最终确定了水果套袋机的机构设计方案。二是分析法，通过查阅相关的水果套袋机的机构设计资料，拟采用皮带传动将电动机和机床主轴相连接，采用齿轮传动和链传动的方式来传递运动和动力，然后套袋机构进行水果的套袋，通过实地考察验证，发现此种套袋结构可行。步骤：本次设计先确定水果套袋机机的整体方案，然后利用软件对整体方案进行设计，通过对相关传动机构的例如齿轮传动等进行设计计算，选择合适的电机和轴承以及键等等，利用软件对整体方案进行细化，矫正，并出CAD零件图，最后编写设计说明书，然后交老师审阅，定稿等。课题研究所需的参考文献： 1张卿机械设计理论J中国水运2008(4)：122白志强，崔志勇浅析水果套袋机养护J机械文摘2007：23朱文天交通工程新设备：水果套袋机结构设计J机械世界2011(10)：50-514庄文许中文版Solidworks2009经典学习手册M北京希望电子出版2009：2-45美伯尔机械分析与机械设计汪一麟，等译北京：机械工业出版社19886卜炎螺纹联接设计与计算北京：高等教育出版社19937吴宗泽，罗圣国机械设计课程设计手册第二版北京：高等教育出版社19998李霞水果套袋机的安装和调试技术探讨J企业技术开发20122，3 1(4，7)：104-1059刘建勋，轴承设计与选用手册M北京市：化学工业出版社2000：5-710徐寄蓉水果套袋机的机构设计选用手册北京：冶金工业出版社199411王永岩理论力学M科学出版社200712濮良贵，纪名刚机械设计M第八版高等教育出版社2006：146-15013MOTEC Q系列交流同步伺服系统使用手册J14岑军健，赵菊初，南文海非标准机械设计手册第一版国防工业出版社2008，20815Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator 指导教师审查意见：课题选择可以使学生充分运用所学知识，符合学生专业发展方向，对于提高学生的基本技能有帮助。该学生前期资料查阅充分，对课题理解较好。研究方法和研究计划基本合理，难度合适，学生能够在预定时间内完成该课题的设计。同意该课题进入下一阶段，同意进行毕业设计。指导教师签字： 20 年 月 日指导委员会意见审核意见：组长签字： 20年 月 日 1徐丽明,葛晓棠,张铁中.水果果袋自动撑开机构的研究J.农业工程学报,2007,4(23):138-142.2 刘建海,李丙智,张林森等.套袋对红富士苹果果实品质和农药残留的影响 J.西北农林科技大学学报( 自然科学版) , 2003, 31(增刊) : 16- 21.3 刘志坚.苹果套袋状况考察专论( 上) J.中国果菜,2001,(2) : 46- 47.4 姜瑞敏,刘成连,史美丽等.新型多功能苹果套袋的试制及其应用 J.莱阳农学院学报, 1996, 13(3):208-210.5 葛晓棠. 半自动苹果套袋机器人的研究 D . 北京: 中国农业大学, 2005.6 吴纯清, 程昌凤, 唐晓华. 水果套袋技术及其对果实品质的影响. 西南园艺，2007，29.7乔娟.中国主要新鲜水果国际竞争力变动分析J.农业经济问题, 2002(12):33-37.8张铁中,徐丽明.大有前景的蔬菜自动嫁接机器人技术.机器人技术与应用,2001(2),14-15.9 刘志坚. 苹果全套袋栽培M.北京.中国农业出版社, 200210吴纯清,程昌凤,唐晓华.水果套袋技术及其对果实品质的影响J西南园艺. 2001, (4):30.11 孙学俭,薛龙,张宝生.套袋机械手的研制J.中国机械工程.1997,(8):72-73.12 赵匀,武传宇,胡旭东等.农业机器人的研究进展及存在的问题J.农业工程学报,2003, 19(1): 20-24. 目 录 前言11设计的意义和目的12果袋机国内外发展概况11. 总体方案的确定21.1 设计的要求及参数21.2 果袋机切割部分的设计方案21.3 整体内容分析21.4 设计前的简单计算102. 齿轮传动的设计132.1 设计概论142.1.1 电动机的选择142.1.2 功率的计算142.1.3 所有齿轮的转速的计算：152.2 齿轮1、2的设计校核162.2.1 齿轮的选择162.2.2 按齿面接触强度设计162.2.3 按齿根弯曲强度校核112.2.4 几何尺寸的计算102.3齿轮3、4、5、6、7、8、9、10的设计校核102.3.1 设计概要102.3.2 设计中需要注意的问题102.3.3 齿轮1-10各参数列表112.4 齿轮11、12、13、14的设计校核112.4.1 设计内容112.4.2 按齿根弯曲强度校核122.4.3 齿轮11-14各参数列表132.5 齿轮15、16的设计校核132.5.1 已知条件132.5.2 按齿根弯曲强度校核152.5.3 几何尺寸的计算172.6 齿轮17、18的设计校核172.6.1 设计概要172.6.2 按齿根弯曲强度校核182.6.3 齿轮15、16、17、18的参数列表：182.7 齿轮19、20的设计校核182.7.1 设计概要182.7.2 按齿根弯曲强度校核193. 轴的设计校核313.1 小横刀底辊轴的设计校核313.1.1 作用力323.1.2 轴的结构设计.333.1.3 轴上载荷343.1.4 按弯扭合成应力校核轴的强度353.1.5 精确校核轴的疲劳强度374. 键的设计校核394.1 选择键连接的类型和尺寸394.2 校核键联接的强度395. 轴承的选择与校核406.1 选择深沟球轴承406.2 求比值406.3 初步计算当量动载荷406.4 求轴承应有的基本额定动载荷值406.5 轴承的选择与校核40结 论41参考文献42致 谢43摘 要从二十世纪九十年代开始，水果套袋技术在我国逐渐普及，实践证明水果套袋技术能有效提高水果生产质量。随着越来越多的地区应用水果套袋技术，套袋劳动量和劳动强度也随之大幅上升，套袋机械已成为果园机械研究的热点和重点之一。我国水果套袋机械的研究虽然还处于新兴起步阶段，但机械化套袋作业逐步取代现在的手工作业方式是发展的必然。论文所开展的水果套袋机械关键技术的研究，将有助于研制出新型水果套袋机械，论文在水果套袋机械功能要求分析的基础上，应用图形拓扑理论，对套袋机械核心工作模块封口机构进行了构型设计和结构设计；建立了封口机构的四项优化指标及其优化函数；用VB编写了封口机构的运动学仿真和优化软件；对封口机构进行了虚拟样机建模和仿真；并结合物理样机的实验，验证了封口机构设计的正确性。关键词：零件；设计计算；校核；性能AbstractFrom the 1 990s，fruit bagging technology begantospreadPracticehas shown that fruitbaggingcan effectivelysolve theproblemthat theproduction qualityof fruit is notupto thelevel of consumerS satisfactionAs more and more areas ofapplicationof fruitbaggingtechnology,baggingbecame a laborintensity work，and bagging machinery graduallybecame ahotpointof orchardmachineryresearchThe research of fruitbagging machineryis still in thestartup phase，butit iscertainlythat mechanicalbaggingwillgradually replacethe manualwayThisdesignabstractwhich aims to develop a new type of fruit bagging machine，which can stabilize the operation quality of fruit bagging，thereby improving the production quality of fruit increasing the income of farmers，as well as reducing farmerS heavy bagging pressure in the short fruitBagging time，has a high research significance and utility valueDesign analysis and functional requirements analysis of the fruit bagging machine were doneAccording to design analysis，bagging machinery is divided into four functional module， and each function module is fitted a scheme for integrated designPaper applied graphic opology theory,working on the core modulefolding mechanism design，specified its structureThe functional requirements of the folding mechanism were analyzed，and four optimization targets and their optimization functions were createdOn the analysis of the folding mechanism，VB kinematics simulation and optimization software Was programmed Key words：performance；elements；design and calculation；checking前言1.课题意义与目的水果生产是我国种植业中位列粮食、蔬菜之后的第三大产业，是我国农村经济发展的支柱产业之，也是农民就业、增收的重要途径之一，在很多地区已成为农村经济的支柱产业。中国水果资源丰富，其中苹果产量居世界第一，橙子，梨，和桃子等果品的产量也居世界前列。虽然我国水果种植面积、产量和消费量较过去已有大幅提高，但仍距离我国水果市场所具有的发展潜力还有很远的距离。我国居民的鲜果和果汁消费均大幅低于世界平均水平，从“数量”上来说，我图的水果市场还有很大的发展潜力和发展空。从“质量”上来说，随着我国人们的生活水平的提高及健康意识的增强，追求质优、保健、无公害的果品已逐渐成为当今的时代潮流。无论国际市场还是国内市场，消费者对鲜果质量要求越来越高【7，8l。不仅要求果实内在质量好、外观好看，而且要求果实无污染。这种渐趋高端的消费需求，使得优质高档水果不仅价格高、销路好、经济效益高，且国际竞争力也强。目我国的优质果率不到总产量的10，达到出口标准的高档果仅不足5。当前，积极开展水果市场“质量”攻势，是解决我国水果产业发展瓶颈和应对市场挑战的最佳方法之，也是提高果农收益的最佳途径之一。针对我国水果生产质量不高，而消费者对鲜果质量要求越来越高的情况，业界普遍认同实施水果套袋栽培能有效地解决这个矛盾。2.果袋机国内外发展概况水果套袋技术最先于二十世纪七十年代初在日本、韩国、美国等国家开始逐步应用于果园，产当中，至今世界各国人们还在实践中不断探索和研究这项技术。在我国，现代水果套袋技术从试验到真正投入生产的时间也不过二十年的时间，但在果农的不断尝试下，在果园科技工作者的不断大胆改进和创新下，套袋技术在发展中有了长足的进步。现在生产中常用的果袋，依据材质分为塑膜袋和纸袋两种。根据所用果袋的不同，套袋技术也分为塑膜套袋技术和纸袋套袋技术两种。在困内，二十世纪九十年代以来水果的产销量呈不断增加之势。为了提高水果的品质，增加收益，许多地方开始采用水果套袋技术。其中，广大果农和果园科技工作者在苹果塑膜套袋技术的研究探索和推广方面作出了非常大的贡献，苹果成为塑膜套袋技术最先应用的领域。芭县的果农较早对金帅苹果进行套塑膜袋试验，目的是防治果锈。那时用的是市场上卖的一般塑膜袋，经历过套袋后，果锈、煤污病反倒更严重了，并随着产生了袋内积水、果面粗糙、裂纹、塑膜袋老化破碎等许多新问题。后来，有些果农对红星、红富士苹果进行套塑料微膜袋试验时，有的剪去袋底的两角，有的在袋上打透气孔，逐渐摸索出了塑膜套袋的技术要领。他们用塑膜袋保护着果实，成功避过了仁8月份病虫为害的高峰期，使得果面光洁，上色好，从而引起越来越多人的注意，随后有了荣瑞信等人的立题试验.我国部分果农最初是采用旧报纸进行套袋栽培，以保护水果免遭虫害。后来，有些水果产区为了防止果锈的发生，开始大规模采用纸袋套果栽培，并且取得不错效果。进入二十世纪九十年代以后，果品市场竞争同趋激烈，消费者对果品质量的要求更加苛刻，市场也需要外观美丽且无污染的果品，于是水果套袋技术就此在全国兴起。发展到现在，水果套袋技术已经成为一项果园生产的必备技术，并成为了果园科技研究的热点之一。随着越来越多的地区应用水果套袋技术，套袋劳动量和劳动强度也随着大幅上升，劳动力不足的问题开始越来越明显，成为制约水果套袋技术实施的重要原因之一。第一章 总体方案的确定本设计的水果套袋机分为三个部分：1.水果袋输送装置；2.水果带撑开装置；3.水果带封口装置。1.1.水果袋输送装置装备功能单，技术水平含量低，农业机械化程度低，这是我国农机行业的现状。与工业机械相比，农业机械由于受到经济、技术以及工作环境等因素的影响，因而发展速度较慢。水果套袋机械也属于农业机械，从总体上来看，其有以下几个特点：1)由于大部分时候套袋机械经常在户外工作，受自然环境影响较为严重，如天气、光线、湿度、地面状况等，所以必须充分考虑各种因素，使其工作更加可靠、使用更耐久。2)由于广大农村劳动力中人员成分复杂，学习能力高低不一，科技指导也不方便，设计者在设计的过程中，需要尽量考虑到使用者的实际情况，使机器结构灵巧，操作简单方便，不需要复杂的技术培训就能上手使用。3)水果套袋机械不像工业机械作业地点固定不变，需要边行走边作业，或者需要时走时停地作业，因此其结构必须紧凑，重量要轻，移动性要好。4)价格问题也是一个重要影响因素。购买工业机械所需的大量资金一般由工厂或者企业集团负担，购买力强。而水果套袋机械的购买以个体为主，主要的对象是中小果农，就我国现今的实际情况来看，如果价格不合理，将很难得以推广应用。5)水果套袋机械的作业对象是柔弱的幼果，其在作业过程中容易受到损害，且幼果一旦受到损害，将会影响其后续的生长，进而影响生产质量和产量，所以对于套袋机械执行末端的材质、作业能力、作业精度和灵活性都有严格的要求。6)水果套袋机械只有在水果的特定生长时期才会用的到，其套袋作业期短，时间上使用率不高，也在一定程度上制约了套袋机械的大量推广。由于农业装备开发难度大，农业装备制造行业利润低，且目前的大部分农业装备制造企业是中小型企业，研发能力较差，规模小、技术设备落后，行业管理水平也有待于提高。国内农机行业存在的这种种问题，更体现了加大对农业机械的基础理论及相关农机科技研究的必要性和重要性。水果套袋机械具有农业机械的般特点，又由于其工作的特殊性，使其又具有以上的不同之处，对后续套袋机械的设计提出了方向和要求。图1.1.推纸袋板把纸袋推进原理图 图1.2.推纸袋机构原理图1.2.水果袋撑开装置图1.3.负压真空吸力原理图果袋的撑开是将输送到撑袋机构工作区域内的果袋从封口处撑开一定的空间,以便水果的装入,然后等待封口机构动作,将水果装到果袋之内。水果袋的撑开是套袋作业中的重要一环,对水果的影响非常巨大。因此,设计好果袋的撑开质量和可靠性就显得十分重要。根据撑袋机构的功能描述,其需要实现将工作区域内的果袋撑开,并使其水果袋内腔空间尽可能的大(至少大于所套水果的直径)撑袋机构的动作步骤要求较少,但动作的准确度和精度要求相当高。我们可以利用利用负压真空吸力撑开水果纸袋，如图 1.3所示为利用负压真空吸力撑开原理图。我们可以利用真空吸附力来撑开纸袋,可采用几个吸盘分别吸住果袋的两侧,通过气缸回缩或者其他机械运动带动吸住果袋两侧的两真空吸盘反向运动,以达到将果袋撑开的目的采用该类方案的撑开装置需配备一套真空发生系统,装置配件较多,但装置性能可靠,若采用双吸盘对拉撑开果袋,其撑开成功率和质量可达到更佳。1.3. 果袋机封口以及切割部分的设计方案果袋封口装置是水果套袋机的最主要的组成部分，果袋封口装置的设计是本设计的主要内容，根据设计要求，果袋封口部分的装配图如图1.4，通过预处理的水果果袋打开，且装好了水果的果袋进入到装置中的13前端牵引滚，慢慢进入果袋封口装置，然后通过到达装置18和19中间，通过18封口刀滚和19封口刀底刀之间的相互契合来实现对水果袋的封口。然后有从34和35铁丝牵引滚处牵引过来的铁丝或者是绳索对封号的纸袋口子进行包扎，然后到达31铁丝切断滚后，可以把铁丝切断；最后套好的水果可以从装置上掉下来。完成对水果的自动化套袋。根据以上的运动分析，初步拟定的传动方案有：方案一：通过皮带传动将电动机和主轴相连接，采用齿轮传动和链传动的方式来传递运动和动力。方案二：电动机的动力通过带轮传到封口装置，封口装置上只采用大而少的齿轮传动。方案比较：方案一，采用链轮传递动力和运动，可以减少齿轮的尺寸，齿轮传递中运用1、齿轮18 2、齿轮17 3、齿轮10 4、齿轮9 5、齿轮8 6、齿轮7和齿轮1 7、链轮a 8、齿轮2 9、齿轮3 10、齿轮4 11、齿轮5 12、齿轮613、前端牵引滚 14、大连轮 15、齿轮20 16、齿轮19 17、前端牵引底滚18、封口刀滚 19、封口刀底刀 20、小链轮 21、齿轮14 22、齿轮1323、中间牵引滚 24、齿轮12 和齿轮11 25、链轮c 26、链轮b 27、中间牵引底滚 28、小横刀底滚 29、小横刀滚 30、小链轮 31、齿轮15和齿轮16 32、铁丝切断刀底滚 33、铁丝切断刀滚 34、35前后端铁丝牵引滚 36、传送带图1.4. 封口装置总图较小的换向轮，可以合理的布置轴和齿轮的位置。方案二，只采用齿轮传递不能合理的布置，而且齿轮大而少。因此，采用方案一较合理。1.4. 整体部件速度和转速分析 (1)在已知设计要求的前提下，中间牵引辊与前端牵引辊的线速度相同，只需要保证，即；(2)所有的镶有刀具辊子的转速相同，即n=200rmin，则。(3)因为纸与底辊相接触，所以。 1.5. 设计前后端铁丝牵引滚子轴的简单计算(1)在已知设计要求的前提下，设计辊子的转速：；角速度；半径取d=96mm；(2)设计中间牵引辊（橡胶辊）的直径d=120mm,则它的角速度 ，线速度；(3)铁丝的线速度，设计铁丝牵引辊牵引铁丝部分两辊的直径d=50mm，则辊子的角速度，辊子的转速 (说明：两牵引辊的角速度和线速度都相同)；(4)前端铁丝牵引底辊：，因为，所以，则角速度；(5)传动比的初步确定：； ； ； ； ；2. 齿轮传动的设计2.1 设计概论2.1.1 电动机的选择据总机功率，由机械设计课程设计第三版，电机的选择，选择Y100L-6，同步转速，6极，额定功率1.5kw，满载转速5 。2.1.2 功率的计算（1）选择带的传动效率6 ；齿轮的传动效率；链的传动效率；轴承的传动效率；（2）计算各轴的功率（设计时所用功率）及转矩： 功率： 转矩：2.1.3 所有齿轮的转速（）的计算： ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ；2.2 齿轮1、2的设计校核72.2.1 齿轮的选择选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮1（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS齿轮2（小齿轮）选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS，而这材料硬度差为40HBS；选择齿轮1的齿数，因为，所以；。2.2.2 按齿面接触强度设计设计公式确定公式内各计算数值：（1）齿轮1所在轴的转矩（2）由机械设计（第七版）P200，试选载荷系数（3）机械设计（第七版）图10-30，选区域系数（4）传动比已知（5）选定齿宽系数（6）求许用接触应力 选取疲劳强度安全系数 选取寿命系数所以查表得： 按齿面硬度查得接触疲劳强度极限 取失效率为1选取较小的数值作为(7)材料的弹性影响系数计算 试算齿轮1得分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b 计算齿宽与齿高之比模数齿高 计算载荷系数根据，7级精度，查得动载荷系数；使用系数；直齿轮，假设，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， 由查得；所以载荷系数 按实际的载荷系数校正所算分度圆直径 计算模数，取标准模数2.2.3 按齿根弯曲强度校核（按实际功率）1）校核齿轮1 （1）校核公式确定公式内各计算数值由实际功率所以；计算查表得：当当所以当Z=54时，有差值法得；实际转矩，齿宽系数,模数，齿数；动载荷系数（2）由图查得弯曲疲劳强度极限，；由寿命查得寿命系数，；弯曲疲劳强度系数S=1.3；所以 ；所以，满足使用要求。2)校核齿轮2（1）校核公式确定公式内各计算数值；齿宽系数； Z=27查表可得；载荷系数K，7级精度则，使用系数，直齿轮，因为，查 得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以 =1.2473所以由查得,所以，满足使用要求。2.2.4 几何尺寸的计算1） 计算分度圆直径，2） 计算中心矩3）计算齿轮宽度；取 4）验算，合适。根据计算出来的数据得到齿轮1和齿轮2的工程图如图2.1图2.1.齿轮1和齿轮2的工程图2.3 齿轮3、4、5、6、7、8、9、10的设计校核2.3.1 设计概要因为齿轮2、3齿轮3、4的传动比都是1，而该机器的受力较小，无冲击，所以可以选择2、3、4齿轮为相同的齿轮；因为齿轮4、5的传动比是2，齿轮5、6的传动比是1，可以选择齿轮5、6与齿轮1是相同的齿轮。同理：齿轮7、9、10是与齿轮1相同的齿轮，齿轮8是与齿轮2相同的齿轮。因为齿轮1、2的设计满足要求，所以与他俩分别相同的齿轮也满足使用要求。2.3.2 设计中需要注意的问题1、齿轮1、7的中心矩，若，所以小横刀刀尖所走过的圆的直径。设刀伸出辊子的长度，则圆辊的直径，所以该轴的角速度 ，线速度。2、齿轮9、10的中心矩，若，线速度，所以铁丝切断刀与小横刀的设计类似。2.3.3 齿轮1-10各参数列表表3.1 齿轮1-10参数参数名称齿数直径(mm)模数转速齿宽(mm)1541082200272275424003232754240032427542400325541082200276541082200277541082200278275424003295410822002710541082200272.4 齿轮11、12、13、14的设计校核2.4.1 设计内容已知：，；设计时必须满足；所以可以设计齿轮13的分度圆直径，设计齿轮14的分度圆直径；若令，则；设定该轮系的模数，则；齿宽系数，。2.4.2 按齿根弯曲强度校核（按实际功率）1） 校核齿轮11 ；选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮11（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS齿轮12（小齿轮）选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS，而这材料硬度差为40HBS；校核公式经校核，满足使用要求。2） 校核齿轮12 ；校核公式经校核，满足使用要求。3）齿轮13是与齿轮11相同的齿轮，因此，齿轮13也满足使用要求。4）校核齿轮14 齿轮14（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为220HBS，与齿轮13材料硬度差为20HBS校核公式经校核，满足使用要求。2.4.3 齿轮11-14各参数列表根据以上的计算和校核的最后结果，得出了各个齿轮的参数如表2.2表2.2 齿轮11-14参数参数名称齿数直径(mm)模数转速齿宽(mm)11489622002412244824003013489622002414601202159.27192.5 齿轮15、16的设计校核2.5.1 已知条件，。2.5.2 设计内容1、选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮15（小齿轮）选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS齿轮16（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS，而这材料硬度差为40HBS；选择小齿轮15的齿数，因为，所以（取整数）；。2、按齿面接触强度设计设计公式确定公式内各计算数值：（1）齿轮15的转矩（2）试选载荷系数（3）选区域系数（4）传动比已知（5）选定齿宽系数（6）求许用接触应力选取疲劳强度安全系数选取寿命系数所以查表得： 按齿面硬度查得接触疲劳强度极限 取失效率为1选取较小的数值作为（7）材料的弹性影响系数计算（8）试算齿轮15得分度圆直径（9）计算圆周速度（10）计算齿宽b及模数模数齿高（11）计算载荷系数根据，7级精度，查得动载荷系数；使用系数；直齿轮，假设，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， 由查得；所以载荷系数（12）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径（13）计算模数，取标准模数2.5.3 按齿根弯曲强度校核（按实际载荷）1）校核齿轮15 （1）校核公式确定公式内各计算数值由实际功率；计算查表得： 当Z=30时， ；模数动载荷系数（2）由机械设计（第七版）图10-20查得弯曲疲劳强度极限，；弯曲疲劳强度系数S=1.3；选取寿命系数所以查表得： 所以，满足使用要求。2）校核齿轮16 校核公式确定公式内各计算数值；计算当Z=49时， ；模数动载荷系数使用系数；根据，7级精度，查得动载荷系数；直齿轮， ，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， =1.25所以所以，满足使用要求。2.5.4 几何尺寸的计算(1) 计算分度圆直径（2) 计算中心距将中心距圆整为99mm(3) 计算齿轮宽度 取，。根据以上的计算校核的结果，得到齿轮15和齿轮16的工程图如图2.2图2.2. 齿轮15和齿轮16工程图2.6 齿轮17、18的设计校核 2.6.1 设计概要已知：，；设计时必须满足；所以可以设计齿轮17、18的分度圆直径，所以齿轮17、18的设计参数如下：设定该轮系的模数，则；齿宽系数，2.6.2 按齿根弯曲强度校核（按实际载荷）校核齿轮17 ；1、选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮17选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS，校核公式 经校核，满足使用要求。2.6.3 齿轮15、16、17、18的参数列表：根据计算和校核的结果得到了各个轴的参数如下表：表2.3 齿轮15、16、17、18的参数参数名称齿数直径(mm)模数转速齿宽(mm)1530752.5200451649122.52.5122.29381725502122.29251825502122.29252.7 齿轮19、20的设计校核 2.7.1 设计概要根据机械机械设计要求有：，所以；设计时需要满足，；若设计齿轮参数如下：。取模数，则两齿轮的齿数，；齿宽系数，。取，。2.7.2 按齿根弯曲强度校核（按实际载荷）选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮19（选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS齿轮20用材料为45钢（调制），硬度为240HBS，材料硬度差为40HBS；校核齿轮19、20： 校核公式经校核， ，满足使用要求。2.7.3 齿轮19、20的参数列表：根据计算和校核的结果得到了齿轮19和齿轮20的各个参数表如下表：参数名称齿数直径(mm)模数转速齿宽(mm)1930602323.083520601202161.5430表2.4齿轮19,20的参数3. 轴的设计校核3.1 小横刀底辊轴（即F轴）的设计校核3.1.1 F轴的作用力F轴上的功率，转矩，转速；1作用于皮带轮上的力压轴力扭矩2齿轮1上的受力 3齿轮2上的受力1）作用于链轮上的力链轮a上的力：链轮b上的力：链轮c上的力：3.1.2 轴的结构设计. 图3.1 轴上力的作用方向1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。据机设表15-3，取，选取该处轴的直径，皮带轮的宽度。1） 该轴上力的作用方向如图3.12、 拟订轴的装配方案（如图3.2）图3.2 F轴零件分配图3、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）为满足各零件的轴向定位，轴需要制出轴肩和套筒，各部分的尺寸如图3.2；（2）初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力作用，选用深沟球轴承6009，其尺寸为； 3)轴上零件的周向定位选择平键连接，端部零件选择勾头楔键键的选择4)周端倒角为3.1.3 轴上载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图（图3.3）， 再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（如图3.3）图3.3 力作用图3.1.4 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据机械设计（第七版）式（15-5）及上表中的数值并取，轴的计算应力： 上面已选定轴的材料为45钢，调制处理，查得，因此故安全。表3.1 轴上载荷分布载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T 3.1.5 精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面A、H只受扭矩作用，虽然键槽及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定，所以截面A、H无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面D、E两端部分过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面G上的应力最大,但应力集中不大，无需校核；B、C、F虽然既受扭矩又受弯矩，但都不 是承受最大值，且直径差不多相同，淫词该州只需要精确校核I截面的左侧，II截面，III截面的右侧。（2）截面I的左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面I的左侧的弯矩 截面I的左侧的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调制处理。查表截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及，按机设附表3-2查取，因， ，经差值后可查得，；又知轴的材料敏性系数为:， 故有效应力集中系数为: 由机械设计附图3-2得尺寸系数 ；由机械设计附图3-3得扭转尺寸系数；轴按磨削加工，由机械设计附图3-4得表面质量系数为；轴未经表面强化处理，即，则得综合系数值为又由表查得碳钢的特性系数:取 取，于是，计算安全系数的值 ，故可知安全。（3）截面II抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面I的左侧的弯矩 截面I的左侧的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调制处理。查表得。所以中间最细部分也满足极限要求。（4）截面III的右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面I的左侧的弯矩 截面I的左侧的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调制处理。查表截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及，按附表3-2查取，因， ，经差值后可查得，；又由附图3-1的轴的材料敏性系数为: ， 故有效应力集中系数为: 由附图3.2得尺寸系数 ；由附图3-3得扭转尺寸系数；轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为；轴未经表面强化处理，即，则得综合系数值为 又由表查得碳钢的特性系数:取;取，于是，计算安全系数的值，故可知安全。根据计算和校核的结果得到了小横刀底辊轴的工程图如图4.4图4.4. 小横刀底辊轴的工程图4. 键的设计校核4.1 选择键连接的类型和尺寸 一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于左端齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。 根据从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度，高度。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长。4.2 校核键联接的强度 键、轴和轮毂的材料都是钢，由机设表6-2查得许用挤压应力，取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接
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