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原木检测机设计【9张图/21300字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 原木检测设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,47页,21300字左右.
任务书一份.
翻译一份.

图纸共9张,如下所示
A0-原木检测机.dwg
A0-机架装配.dwg
A0-6张小零件图.dwg
A2-传感机构.dwg

摘要

在国内制材行业中，制材厂对原木形状的检测以及材积的测量计算一直采用人工检尺的方法：由人工目测每根原木的外部形状，进行分类加工；人工用卷尺或卡尺量取原木的长度和检尺直径，然后，再通过查找《材积手册》得到单根原木的材积，经过逐根检尺测量和累加计算才能得到整堆原木的材积；逐堆测量之后才能得到原木的进货量，检尺的工作量是非常大的。本课题针对我国原木检测技术的发展现状，提出采用8点检测，4点组合回归描述的方法，运用自动检测技术及计算机模拟技术，对原木输送机上运行的原木进行快速在线测量，可以提高设备的检测效率。
从原木外形轮廓与制材生产之间的关联性出发，探讨和研究了原木检测机设计的原理及设计的方法，为原木检测机的设计和制造提供了理论依据，原木检测技术越来越为世界各国制材企业所重视。本论文所设计的原木检测机作为一种试验阶段的设备，在整体性能上还存在许多有待解决和改进的方面，这些将会对今后的研究工作起到促进作用。

关键词：原木形状；识别；自动测量；定心；回归描述

ABSTRACT

In our country, the wood manufacture industry inspect the shape and the volume of the log by manual work. Estimate log’s outer shape with eyes, and then label them before throwing into processing. People uses tape and caliper to confirm a log’s length and diameter of the section, and look for it in the manual to obtain one log’s volume. By accumulating all the volume of the log, the number of the stock can be gotten The work of inspecting the log by manual is very heavy. In this paper, the theory of the eight point inspection and the four point compounding simulation are presented. So we can quickly measure and get the log’s external shape parameter accurately on-line with the automatic inspecting technique and computer stimulating technique. The equipment can enhance work efficiency.
Based on the relativity of log shape and production, the design theory and method of log’s shape inspecting equipment are discussed. At the same time, the theoretical basis for design and manufactury is provided in this paper. Log inspection technique is recognized increasingly by lumbering. The equipment designed in this paper is a sort of experiment facility and also there are many question and juvenility. All these will accelerate researching work for the future.

Keywords: Log Shape；Identify；Automatic Inspection；Shape Identify；Regression

摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内和国外原木检测机设备的发展分析 1
1.3 本课题研究的目的和意义 4
1.4 选题的研究内容和设计设想 5
第2章原木检测机总体设计 6
2.1 原木检测机总体原理介绍 6
2.1.1 原木检测机设计原理 6
2.1.2 原木形状识别机设计方案 6
2.2 结构实现方法 8
2.3 原木检测机机械部分设计 9
2.4 机架结构设计和计算 10
2.5 输送机构结构设计 11
2.6 本章小结 12
第3章动力部件选择和传动机构的计算 13
3.1 电动机的选择 13
3.2 链传动的计算 14
3.2.1 小链条的选择和校验 14
3.2.2 大链条的校验计算 17
3.2.3 链轮的设计计算 18
3.3 链轮轴的设计和校核 22
3.3.1 轴的材料的选择 22
3.3.2 按扭转强度条件计算 22
3.3.3 按弯扭合成强度条件计算 24
3.3.4 轴的安全系数校核 27
3.4 轴承的选择和校核 29
3.4.1 选择轴承 29
3.4.2 轴承的选用计算 29
3.5 链轮轴键的选择和键联接的强度计算 30
3.5.1 键的类型选择 30
3.5.2 计算键工作面剪切 30
3.5.3 计算键工作面挤压 30
3.6 螺栓的选择和校核 31
3.7 本章小结 32
第4章检测机构的设计计算 33
4.1 检测机构结构设计 33
4.2检测系统原理的计算 34
4.3 检测机构的零件的选择和校核 37
4.3.1 传感器的选择和原理 37
4.3.2 检测摆杆轴的选择和校核 38
4.3.3 弹簧丝的选择和计算 38
4.3.4 传感器中轴承的选择和计算 39
4.4 本章小结 40
结论 41
参考文献 42
致谢 43

毕业设计任务书
学生姓名初志超院系机电工程学院专业、班级机械设计制造及其自动化08—13
指导教师姓名马慧良职称讲师从事
专业机电工程是否外聘 □是√否
题目名称原木检测机设计
一、设计目的、意义
1、设计目的:
我国木材出材率和综合利用率与发达国家相比，有很大的差距。而我国的森林资源低于世界平均水平，木材加工时的极大浪费与当前森林资源的短缺极不协调。因此，要开发引进先进技术来提高木材的利用率以降低各种木制品的木材消耗量。本设计的原木检测机提供了一种纵向快速检测原木外形轮廓的机械设备及工艺技术，它利用8个检测触头检测原木的外形轮廓。
2、设计意义:
本次毕业设计将设计一台结构合理，功能完整且精度满足要求的原木检测机。通过设计过程，使学生了解原木检测机的基本工作原理，掌握对原木检测机各组成部件的结构尺寸的计算、强度校核、验算过程，驱动系统的选择等，了解和熟悉常规工程设计过程。通过对该设备的设计，可以提高学生对书本理论知识的认识，增强实际的工程应用能力，为将来从事工程设计工作打下基础。
二、设计内容、技术要求（研究方法）
1、设计内容
1.结构设计：对机构的整体布局进行设计，确定工作方式；
2.传动机构设计：传动类型和方式的设计；
3.零部件校核：对传动系统主要部件和机构的主要受力部件进行校核；
4.检测机构设计：对框架的选材、检测摆杆分布和摆杆轴端角度传感器的安装。

2、技术要求
（1）检测原木最大直径： Φ300mm
（2）检测原木最小直径： Φ200mm
（3）检测原木最大长度： 5,000mm
（4）检测原木最小长度： 1,000mm
（5）机床功率： 0.75KW
（6）送料速度： 15m／min
（7）机床外形尺寸（长×宽×高）： 3,500 × 650×1,500mm

三、设计完成后应提交的成果
（一）说明部分
说明书一份，字数不少于1.5万字。
（二）图纸部分
0号图1张，零件图若干张，总图量相当于3张0号图。
四、设计进度安排
１．2012年2月27日～3月15日，调研、收集相关文献，确定设计方案，撰写开题报告；
２．2012年3月16日～4月30日，方案设计、整体结构的设计，设计计算和校核；
３．2012年5月1日～5月31日，结构设计，绘制装配图及零件图；
４．2012年6月1日～6月11日，撰写论文、提交图纸、设计说明书，进行审核；
５．2012年6月12日～6月15日，准备答辩。

五、主要参考资料
[1] 王三民,诸文俊.机械原理与设计[M].机械工业出版社,2010.12.
[2]成大先.机械设计手册——单行本——机械制图?极限与配合[M].北京：化学工业出版社，
2004.
[3] 王连明.机械设计课程设计[M].哈尔滨工业大学出版社,2010.2.
[4] 陈铁鸣,王连明,王黎.机械设计（修订版）[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2009.
[5] 寇尊权.机械课程设计[M].长春:吉林科学技术出版社,2008.
[6] 何七荣.机械制造方法与设备[M].北京:中国人民大学出版社,2007.
[7] 邹青.机械技术基础课程设计指导[M].北京:机械工业出版社,2009.
[8] 吴宗泽.机械零件设计手册[S].机械工业出版社,2009.
[9] 金维洙,蔡立新,韩玉杰等.世界原木定心技术现状及发展趋势[J].世界林业研究,2009,
12(4):28-31.
[10] Charles W. M. Application of Automatic Image Analysis To Wood Sciencel [J].
Wood Science,2009,14(3):36-39.
[11] Bryan-R. W. Special Topic Electronics in Mills and Wood [J]. Forest
Industries, 2009,106(1):28-35.
六、备注

原木检测机设计[3A0]

内容简介：: 毕业设计任务书学生姓名初志超院系机电工程学院专业、班级机械设计制造及其自动化 08 13 指导教师姓名马慧良职称讲师从事专业机电工程是否外聘是否题目名称原木检测机设计一、设计目的、意义 1、设计目的 : 我国木材出材率和综合利用率与发达国家相比，有很大的差距。而我国的森林资源低于世界平均水平，木材加工时的极大浪费与当前森林资源的短缺极不协调。因此，要开发引进先进技术来提高木材的利用率以降低各种木制品的木材消耗量。本设计的原木检测机提供了一种纵向快速检测原木外形轮廓的机械设备及工艺技术，它利用 8 个检测触头检测原木的外形轮廓。 2、设计意义 : 本次毕业设计将设计一台结构合理，功能完整且精度满足要求的原木检测机。通过设计过程，使学生了解原木检测机的基本工作原理，掌握对原木检测机各组成部件的结构尺寸的计算、强度校核、验算过程，驱动系统的选择等，了解和熟悉常规工程设计过程。通过对该设备的设计，可以提高学生对书本理论知识的认识，增强实际的工程应用能力，为将来从事工程设计工作打下基础。二、设计内容、技术要求（研究方法） 1、设计内容机构的整体布局进行设计，确定工作方式；动类型和方式的设计；传动系统主要部件和机构的主要受力部件进行校核；框架的选材、检测摆杆分布和摆杆轴端角度传感器的安装。 2、技术要求（ 1）检测原木最大直径： 300（ 2）检测原木最小直径： 200（ 3）检测原木最大长度： 5,000（ 4）检测原木最小长度： 1,000（ 5）机床功率：（ 6）送料速度： 15m （ 7）机床外形尺寸（长宽高）： 3,500 650 1,500三、设计完成后应提交的成果（一）说明部分说明书一份，字数不少于字。（二）图纸部分 0 号图 1 张，零件图若干张，总图量相当于 3 张 0 号图。四、设计进度安排 2012 年 2 月 27 日 3 月 15 日，调研、收集相关文献，确定设计方案，撰写开题报告； 2012 年 3 月 16 日 4 月 30 日，方案设计、整体结构的设计，设计计算和校核； 2012 年 5 月 1 日 5 月 31 日，结构设计，绘制装配图及零件图； 2012 年 6 月 1 日 6 月 11 日，撰写论文、提交图纸、设计说明书，进行审核； 2012 年 6 月 12 日 6 月 15 日，准备答辩。五、主要参考资料 1 王三民 ,诸文俊 M2成大先单行本机械制图极限与配合 M化学工业出版社， 2004. 3 王连明 M4 陈铁鸣 ,王连明 ,王黎订版） M哈尔滨工业大学出版社， 2009. 5 寇尊权 M吉林科学技术出版社 ,2008. 6 何七荣 M中国人民大学出版社 ,2007. 7 邹青 M机械工业出版社 ,2009. 8 吴宗泽 S2009. 9 金维洙 ,蔡立新 ,韩玉杰等 J2009, 12(4):2810 . M. o J. 009,14(3):3611 W. J. 2009,106(1):28六、备注指导教师签字：年月日系部主任签字：年月日附录国内外当前形势下旋挖钻机的发展前景随着全球经济的快速发展，继续扩大对基础设施的范围，以人为本和保护，直到不断加强基础设施，特别是现浇混凝土桩的桩位与环境有关的法律和规章的设想基础他几乎取代了空间应用范围广泛的基本基础。扶轮社是因为其效率高，污染少，更多的全面发展的功能特点，以满足钻机在就地演员，在国内建设的需要，混凝土桩已被广泛使用。旋挖钻机的旋挖钻机在英国除了各扶轮社分销业务的斗争中，我们需要短期和长期螺旋螺杆钻分布，长城钻井套管安装符合动摇抓斗控制设备等 - 将套管施工 ;抓斗与地下连续墙伸缩杆指导，对硬岩破碎施工直接到户 ;进行更换后的植物和配置可以液压锤，振动锤，柴油锤了一系列其他形式的桩等施工。旋挖钻机一般适用粘土，粉土，砂土，淤泥土，回填土一些碎石，结石形成。对于第一个大型动态扭矩和自动锁定伸展台内，可在该路口施工用的风钻杆。为了适应旋挖钻机的施工要求安装底盘和配电设备，大扭矩输出，灵活，多功能，高效率建设。目前，最大的旋挖钻机钻孔直径 3米，在 120要是 40米），最大钻孔扭矩 620 20世纪 90年代末，中国旋挖钻机的业主，只有约 100个， 2002年，中国进口的 100台旋挖钻机，为 2003年底的最后期限，中国曾在 2004年年底之前， 41万台钻机旋挖350旋挖钻机 41万台 450 扶轮社在全台钻机和旋转钻机斗争制定了关于第二次世界大战的基础上，美国开发的第一台旋转式螺旋。 20世纪 50年代，法国贝诺托桩基础施工将用于在全钻机，而欧洲国家在其产品组合，不断改进，成为今天的多功能机型发展。岩土意大利从美国公司，将被安装在卡车和第一附属于欧洲引进钻机履带式起重机，固定动力头，无法安装套管，是难以适应硬层施工在 1960年德国和司开发的第一台可移动式的力量。鲍尔在 1975年德国公司的发展与伸缩钻杆钻机配备接从钻机底盘与动力配置可以达到锁定压缩钻杆钻探，钻井扭矩，可在接近实现砾石和岩石钻探。日本进口从 1960年是发达国家 15 - 后支持在 1974年能抓住动摇控制设备和钻机，挖掘机在 1965年日立建机采用液压钻机设备安装与底盘，开发了液压履带起重机底盘由液压马达驱动钻机的发展。日立建机于 1980年和岩土工程公司共同开发和扩大，以提高桩端承载力的建筑领域。鲍尔加入德国和日立建机与住友建机旋挖钻机的联盟，以进一步促进日本的技术的发展。日本的旋挖钻机扭矩比欧洲同类产品低。目前，主要的外国制造商的旋挖钻机：德国：宝华，利勃海尔，德尔马格在尊重的大利转，巨细胞病毒，班牙：拉马达。日本：日本汽车，日立，住友，加藤，芬兰：姆洛克 ;：超支美国，英国：他。天津探矿机械厂 1984年从美国 1988年北京城建机械厂仿制岩土工程公司隶属州调查机械厂于 1994年引进英国公司 1998年泰有限公司和上海合作组装华社在 2001年开发出巨大的力量旋转钻机首次成功。经过 2003年 3月 1日，旋挖钻机数减少智力厂商已下线，产销两旺。目前，旋挖钻机的主要制造商：湖南山河智能，湖南， 3月 1日，徐工集团，中联重科，徐州东说，一个巨大的，鲍尔天津，石家庄，煤炭，连云港黄海哈尔滨普遍，内蒙古北方南汽，宇通汽车时代，山东鑫，郑州勘探。据如扭矩的旋挖钻机，主要的技术参数，孔直径，钻孔深度，发动机功率，质量组件可以分为三类小型，中型和大型。目前，国外旋挖钻机包括欧洲平行四边形连杆加方柱独立的代表，履带式起重机附着日本代表。欧洲的独立具有以下特点旋转钻机：（ 1）由一个或多个液压驱动动力头，一个用于鲍尔，邓勇，速度为代表的低，非高速相反。在其他地区，萨内由一个动态运作的第一大代表的两个变量由一个高速反演此外小型电动驱动电机，有一种一厢情愿的种族分类，直接通过行星齿轮减速机，以实现快速逆转引发领土。第三，结构简单，液压管道，以便低成本，留下了复杂的液压控制管，传动复杂，容易发生故障，成本高。（ 2）钻杆与机锁摩擦。间歇性锁到另一台机器和机架。钻杆摩擦对普通地层钻进，为钻孔机锁硬地层。工作旋挖钻机，钻杆紧张和压缩时间，剪切，扭转，弯曲应力及其他复合材料。欧阳距离拉旋挖钻机钻杆的特殊的高强度合金用无缝钢管生产厂家。设计和制造有一些特殊的要求。要做到这一点重量轻，扭矩，磨损，寿命长。（ 3）柱箱形结构，刚性好，重量轻。使用一个正方形槽磨损无缝管，促进扭矩传输。这里有三个机构组成一个平行四边形支持一个小三角结构，其特点是不同的，可以将一孔，折叠，降低运输高度和长度。前面的缺点是附加的重量稍微稳定，不能超扭矩。对于一个三角结构，鲍尔代表，特点是简单，稳定，能承受高扭矩。缺点是运到包装，耗时和需要援助的起重设备，第三个公司拉马达，意大利，具有较高的代表性，同时还支持三角结构，起了辅助油箱飞机，也可以折叠最主要的一块，与上述两种结构类型的优势，新颖，经济实用。（ 4）旋挖钻机的关键部件吊装，根据下一个洞钻钻钻工具，旋转倾销），主要的市场容量，结构和旋挖钻机的钻机每个周期（建筑特色功能非常重要，对钻井的主要市场销量的生活绳长度事故的概率水平钻井效率是紧密相关的。欧洲的旋挖钻机已经停止了和权力钻杆到与绳装置，以防止损坏任意司法第一次接触。特别是要绞车意大利鼓容量大，单绳缠绕，以加强对该部队的常数，不重叠绳滚动，从而减少钢丝绳磨损，延长钢丝绳寿命。国外旋挖钻机提升更好地利用非旋转弹性绳，以提高生活。（ 5）为底盘测功机（可用横向扩展与支腿，专业堆后， 3列的支持，宝华，建华等） ;旋转钻机专业底盘（横向伸缩式底盘，马达等） ;履带起重机底盘（利勃海尔） ;履带式推土机的底盘（车长在这里增加后方支腿，设备独立是 ;汽车底盘（改善流动性，主要是在城市地区或要求快速施工的使用不同的场合，如旋转，巨细胞病毒，可变履带间距的底盘，低重心和可调重量的设计和布局，确保大局的稳定，满足更广泛的轨道交通需求，降低地面的压力，比上攀爬，以确保传输所需的钻井现场机械性能的能力。（ 6）机械和电气设计功能整合一个匹配引擎和负荷（降低燃油消耗，减少噪音），电子控制系统 ; 乙，手动和自动切换控制列的垂直度（垂直孔保证度）自动缠绕系统 ; ，精度高，旋转钻井转储位置（以防止桩变形）控制技术 ; 研发，钻孔深度（以防止绳子和确认洞太深）测量和显示系统 ; 五，故障与起动负荷（绞车过卷）检测，并显示报警信息系统 ; 男，一个工作（预激活状态一块之前自动），动画和虚拟仪器显示系统 ; 球定位系统和移动电话（及时快速地接触）传输系统 ; 高桩过程）反馈，记录，打印系统 ; （ 7）适应各种建筑机械集团一般用于大口径旋挖钻机螺旋和旋挖斗争，除了钻机模块化设计的多种用途，而且还以适应建设分配如下：欧杰（演练，以及 - 抓斗完全控制，液压抓斗地下连续墙，液压锤，振动锤等。日本生产的主要是附加到主旋挖钻机。事实上，这不仅是对起重机底盘就像一个起重机，一台起重机的外观，液压系统的设计按照旋挖钻机的特点。附旋挖钻机是一个多用途（即钻机，最重要的特点，也可用于起重机）的工作范围，并可以设置为安装设备，扩大其缺点是第一个动态扭矩太小，压不长，垂直钻机良好的自我为零。近年来，国内使用的方法和消化，吸收国外先进技术的基础上不断创新，手段，它已经开发了旋挖钻机，如山脉，类型多样，河流和湖泊，徐工集团，致力于发展最终钻进 ;盘旋 3月 1日重型机械，煤炭和其他盘旋石家庄发展的挖掘机钻机结束。国内虽然国外产品旋挖钻机的整体水平仍远远落后，但主要性能已接近国际先进水平，价格明显优于热从 2003年下半年，国内旋挖钻机市场已经从进口到飞机取得了飞机。目前，中国制造的旋挖钻机品种单一，大多数产品的扭矩是 180 - 220后，根据我们的统计 80 径在 1200以下的不超过 40米的深度，在未来，可以发挥多功能旋挖钻机的最大优势，而不是片面的适合我国国情的发展条件和注重扭矩，以满足国内旋挖钻机的施工要求低价格。而在日本旋挖钻机 100手不少日本进口旋挖钻机，用户也很良好的效果。为提高桩基础施工质量的具体方法，桩负荷承载能力和增强城市环境法规，严格执行，混合物灌注桩几乎取代了其他基础设施，成为使用最广泛的基础，国内和国外钻井作业钻孔机（反周期，各类旋挖钻机，全套管一），这个比例是完全不同的，在国外大直径混凝土灌注桩施工中，旋挖钻机一般占了三分之二以上。反向循环钻机在欧洲市场几乎不再使用，国内钻井机械产品中反循环钻机的产量，近 90。旋挖钻机，因为安装的功率，输出扭矩，轴向压力，灵活性，高效率，环保及其他特点的不同施工钻在我国大部分地区，为适应地质条件成为建设合适的基础设施项目孔最佳操作机器。近年来，北京地铁，环网，特别是青藏铁路，奥运场馆，新机场客运大楼和其他重大项目正在建设资金，旋挖钻机高效，环保，高效率优势的认可。随着改革的逐步深化和开放，对国内市场经济的需求，使得铁路公路和水路运输，城市公共设施及土木工程，水利，电力设施，港口建设和机场的桩基础施工机械快速发展潜在的巨大市场已经出现了。仅铁路建设，中国将在 2005年接获的新项目， 2020年铁路建设总投资超过 2亿元。高速客运专线等作为武器，今年数百议员，西点太多，如北京，天津进入一个高速客运专线的运作超过 60桥梁，桥桩的直径最合适的旋挖钻机建设，这是青藏铁路后，旋挖钻机在铁路建设较大规模的应用。旋挖钻机和北部中国建筑技术已在南部迅速蔓延，尤其是东南沿海地区由于地层较软，深桩一般较大，旋挖钻机成孔困难，主要还是反循环钻机。其实与其他建筑设备在该区域的一些旋挖钻机，有旋挖钻机，套管钻机联合建设 ;另一种方法是使用振动在中国已被广泛用于促进桩锤成孔钢管在软土，由浙江大学，宁波金华兰溪电厂，福建宁德电厂建设已证明是可行的。旋挖钻机是近几年大规模的应用，我们有没有相应的产品标准已用于旋挖钻机施工规范编制，没有系统的方法，技术培训不足，有待进一步研究的基本理论，旋挖钻机并结合土木工程施工技术紧密合作。研制旋挖钻机的设计技术人员应与桩基础施工，对旋挖钻机的工程技术人员使用熟悉的应该有它的工作原理的理解和操作的性能，为此，中国工程机械工业协会将和有关科研单位，主机生产厂家和建设部门在执行有关的旋挖（的工作原理，液压技术，机电控制技术的基本结构装配，安全规则等）的技术培训，构建经验交流和其他活动，及时制定旋挖钻机产品标准和相关标准，促进机械化和旋挖钻机产品的开发。 in of at of to of of of he a of of of of to of in in to we of so - TH Be of is a of as be in of of In to of is of m, 20m (0m), 20 of 990s, 00, 002, 00 003, 10,000 50004, 410,000 of 50 in on of 20950s, be in to s be on to of of is to it is to 960 975 to a a G7 to be at of 960 5of a 965 974 a by 980 to to of of to of s At of In : 984 1988 of 994 to SP 1998 o. a 001 2003, At , a to of as be of At of of of s (1) by or is In by of to by of a is a of to to a (2) of a of by be (3) a of a to a it is in an is a as by to is to of of of (4) of in to of on of of of to to to in of to to of of to (5) ; ; In to in or of of as ) of of of to (6) of A B, C, to D, up to E., F, a of a of G, in a (7) to a of in in to of to is as - to In it is of of a a in of is of a be be to to is is In of on it a of of as to of of of 003, 80of a to 0%200 a of 0m, in a on to to of of 00is an of is of of a is in in is no in 0% of of of in of to to In of of of on a of 005, in 020 to of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘要在国内制材行业中，制材厂对原木形状的检测以及材积的测量计算一直采用人工检尺的方法：由人工目测每根原木的外部形状，进行分类加工；人工用卷尺或卡尺量取原木的长度和检尺直径，然后，再通过查找材积手册得到单根原木的材积，经过逐根检尺测量和累加计算才能得到整堆原木的材积；逐堆测量之后才能得到原木的进货量，检尺的工作量是非常大的。本课题针对我国原木检测技术的发展现状，提出采用 8点检测， 4点组合回归描述的方法，运用自动检测技术及计算机模拟技术，对原木输送机上运行的原木进行快速在线测量，可以提高设备的检测效率。从原木外形轮廓与制材生产之间的关联性出发，探讨和研究了原木检测机设计的原理及设计的方法，为原木检测机的设计和制造提供了理论依据，原木检测技术越来越为世界各国制材企业所重视。本论文所设计的原木检测机作为一种试验阶段的设备，在整体性能上还存在许多有待解决和改进的方面，这些将会对今后的研究工作起到促进作用。关键词：原木形状；识别；自动测量；定心；回归描述黑龙江工程学院本科生毕业设计 n of by s to a s of it in to s By of of be he of by is In of So we s on of of s At is in is by in is a of 龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要 . I . 1章绪论 . 1 述 . 1 内和国外原木检测机设备的发展分析 . 1 课题研究的目的和意义 . 4 题的研究内容和设计设想 . 5 第 2章原木检测机总体设计 . 6 木检测机总体原理介绍 . 6 木检测机设计原理 . 6 木形状识别机设计方案 . 6 构实现方法 . 8 木检测机机械部分设计 . 9 架结构设计和计算 . 10 送机构结构设计 . 11 章小结 . 12 第 3章动力部件选择和传动机构的计算 . 13 动机的选择 . 13 传动的计算 . 14 链条的选择和校验 . 14 链条的校验计算 . 17 轮的设计计算 . 18 轮轴的设计和校核 . 22 的材料的选择 . 22 扭转强度条件计算 . 22 弯扭合成强度条件计算 . 24 黑龙江工程学院本科生毕业设计的安全系数校核 . 27 承的选择和校核 . 29 择轴承 . 29 承的选用计算 . 29 轮轴键的选择和键联接的强度计算 . 30 的类型选择 . 30 算键工作面剪切 . 30 算键工作面挤压 . 30 栓的选择和校核 . 31 章小结 . 32 第 4章检测机构的设计计算 . 33 测机构结构设计 . 33 统原理的计算 . 34 测机构的零件的选择和校核 . 37 感器的选择和原理 . 37 测摆杆轴的选择和校核 . 38 簧丝的选择和计算 . 38 感器中轴承的选择和计算 . 39 章小结 . 40 结论 . 41 参考文献 . 42 致谢 . 43 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1章绪论述随着现代木材加工工业技术的发展，传统的制材技术正在逐步更新，以制材学和测树学为基础的原木描述理论已经不能适应现代木材工业的发展。因此，有必要在理论、方法、手段上建立一套全新的原木外形及其缺陷的描述体系，采用新的、高精度的计算公式，将制材学与测树学的原木描述理论向前推进一步；采用新发明、新技术制造新设备，实现原木检测过程的高度自动化，以适应现代木材加工工业的发展。一般情况下原木模型的实测参数越多，重建模型的精度越高。但实测参数越多会使检测设备复杂，数据处理和优化计算量增大，导致对计算机的容量要求高、投资增大、不利于推广应用。所以，找出一种即可以保证原木描述精度，又不需要大量检测参数的原木最佳形状识别体系，一直是国内外从事原木模型描述学者潜心研究的课题。另外，如何利用先进的原木检测技术，对原木形状进行真实再现，以利于木材的分类、选择、合理加工、提高其利用率，对制材企业来说显得尤为重要。内和国外原木检测机设备的发展分析我国对原木检测技术的研究始于上世纪 80年代以前，从国内的研究形势和方向看，今后我国的研究重点可能会向以下几个方面发展： (1)根据原木干形，建立原木的分段模型，提高原木的检测精度。 (2)原木模型的设计必须与检测设备的研究同步进行。最佳的模型优化设计应节省设备投资，抛弃不实用的数学模型，推广和完善有利于普及和应用的数学模型。 (3)逐步提高离散模型和仿真模型矩阵的阶数发，展动态检测技术，使离散模型尽快地应用于实际生产中。目前，国内采用最多的原木检测形式是人工检测的方法。手工检尺存在着诸多不利方面，其检测结果受人为因素影响很大。这种方法完全由人操作、控制，依据工人的眼看心算，获得原木的尺寸、规格等参数。检尺员的工作经验、工作态度等导致了工作结果差别很大。另外，这种方法的劳动强度大，效率低。随着科学技术的进步和社会生产率的快速提高，这种传统方法难以适应制材行业的发展。因此，人工检测的方法是一种落后的生产方式，随着计算机技术的迅速发展与普及，这种生产方式终将被淘汰。我国在原木检测领域与发达国家相比差距较大。国内生产企业中只有少数大型厂家采用光环定心机对原木进行定心检测。光环定心机的工作原理是 :采用两组同心黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 光环分别打在原木的两个端面上，由人工目测确定原木两端面的中心点，然后通过液压控制的机械式升降台架来调整原木的位置，通过操作者的目测使其在两端面上原木与光环相内接，从而确定出两端面的最大内接圆。光环定心机对弯曲度不超过 3%的大径级原木进行定心比较有效，但对于弯曲度较大的小径级原木来讲就显得有些力不从心。特别是随着大径级原木的不断锐减以及单板旋切速度的不断提高，对原木定心精度和定心速度的要求也随之提高。现在国外最高的定心速度已经达到每分钟 10根以上，光环定心机已经无法满足这样旋切生产节拍的要求。除此之外，我国还有许多胶合板生产厂家还使用根据 3点定心和 4点定心原理研制开发的机械定心机对原木进行定心。虽然这些机械定心机的定心精度比人工定心精度要高且出材率可提高 2% 4%，但在实际生产过程中这种机械式定心机对原木的径级和截面圆形度的要求较高，所以较难满足实际生产的需求。我国对原木旋切定心机的研制基本上是经历了一个从人工定心到 3点、 4点定心再到光环定心的过程。但是我国对定心机的研制起步较晚，目前只有信阳木工机械厂等少数几个厂家可生产较为先进的光环投影定心机 (例如信阳木工机械厂生产的。多数厂家还停留在 3点、 4点及普通光环定心机的制造上。现在我国已经在试制 6点机械式定心机及激光扫描定心机。将计算机技术应用到原木形状识别领域，是近十年兴起的新技术，在我国尚处于研究开发阶段。计算机本身具有许多优点，如运算速度快、工作可靠、可进行人机对话、随机数据存储与查询、模拟技术等，完全可以承担对原木直径、长度、外形轮廓的自动检测。国内在这方面有一些新的研究，如南京林业大学在其国家自然科学基金项目“原木断层扫描图像识别与虚拟切削研究”中，应用构原木内部缺陷信息的三维图像，通过图像处理与识别提取原木的外形和缺陷信息，同时进行多种方案的模拟切削，以最优化的方案获得最大的出材率和经济效益，进而控制锯解或旋切木材的出材率；由北京航空航天大学和广西南宁凤凰纸业有限公司合作研制开发的“原木材积自动化检测系统”，结合自动化测试技术与计算机视觉技术 ,采用工控机控制高分辨率的工业荷耦合器）数字成像单元，对原木端面摄像，并把图像数据传输到工控机，利用相应的图像处理和识别软件处理后，将结果存入数据库，实现了随时调用。国外原木检测理论发展较早。 70年代中期，世界上研究原木数学模型有了新的进展。 1973年一时期，补了传统原木描述理论的不足。从那时起这种以截顶圆锥体为理论基础的原木数学模型，一直是原木数学描述领域中的权威模型。到 1982年， 3 截顶原木数学描述理论。同时期，美国假设节子在过轴心线的平面内，形状是个圆锥体，原木的实测参数是材长、小头直径和锥角。这些改进脱离了传统的原木描述形式，开始趋向实用化描述原木缺陷数学模型建立的研究阶段。由于原木描述方法开始用于描述原木缺陷，因此，在制材工业先进国家中，这种原术数学模型开始广泛使用。后来锯优化 )研究的权威进的提出了中间弯曲的原木模型，在数学模型的建立过程中增测了小头的长径、短径及水平面中间弯曲高度，使原木数学模型的建立从原木圆截面数学描述过渡到原木椭圆截面数学模型的描述，从直中心线过渡到弯曲中心线，开始了原木形状数学描述的新领域。之后，原木数学描述学者又提出了弓形弯曲、翘曲和偏心原木的数学模型，使原木数学模型的建立有了新的进展。目前，世界上针对原木检测机设备主要有以下几种：图点定心原理图和图洛公司生产的机械式原木 3点定心机。它在工作时，木段上料支架将木段放在定心机构上，随后在液压缸的推动下，两组 3点连动定心机构分别独立用其定心触点将木段顶起，随后由上木机构完成上木，实现一个定心上木工作循环。这种定心上木机构具有结构紧凑、定心上木生产效率高、自动化程度高、定心原理可靠等优点，整个生产线包括定心、上木、旋切等工序，整个过程仅由一人操作。该机构最大的问题是其定心原理与原木实际截面轮廓之间的差异，当原木截面为圆形时这种定心方法的定心精度极高，遇到截面不规则或有缺陷原图点定心原理图图械式 3点定心机木时，定心精度会受到很大的影响。图于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木检测设备，使这一领域的技术日趋黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 成熟，木材检测设备日臻完善。图光扫描原理图图木外形激光扫描系统图对于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木形状识别设备，使这一领域的技术日趋成熟，木材检测设备日臻完善。图木检测设备图木检测设备课题研究的目的和意义目前，我国木材出材率和综合利用率指标与发达国家相比，有较大的差距，而我国的森林资源低于世界平均水平，木材加工时的极大浪费与当前森林资源的短缺极不协调。因此，开发引进先进加工技术，千方百计提高木材出材率和利用率以降低各种木制品和各种用途用产品木材的消耗量是十分必要的。其中提高原木定心精度和效率也是达到上述目的的措施之一。高精度和高效率必然会带来提高经济效益的结果。此外，考虑经济效益还应兼顾出材率和优等品出材率两方面。在这种情况下，对原木外形特征描述时，要考虑节子、开裂、弯曲等缺陷对板材或单板等级的影响，以达到木被测原木激光管光电接收器卡轴黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 材质量的高效利用。目前原木定心技术最发达的国家是芬兰。芬兰用激光对原木 7个断面扫描。每个断面每隔 10为一个测点，共即 252个点。计算机接受扫描数据，绘制木段形状图及确定其最大的内接圆柱体，找出最佳回转中心，木段最终旋切位置精度达到发原木定心技术时可借鉴芬兰的先进技术。我们的研究不仅要赶上世界先进水平，而且要超过世界先进水平，并要积极促进该技术向生产转化。 80年代以后，我国的家具制造业和建筑材料业迅猛发展，经济连续高速的发展消耗了大量的林木资源。国家近几年相继出台了保护林木的若干政策，以防止我国的林木由于过度开采而枯竭。因此，对于制材行业的众多企业来说，如何有效地利用有限的林木资源是企业发展的关键。森林资源减少，限制采伐，必然形成国内制材业原料短缺，原料价格上涨，使各个企业生产成本增加，竞争加剧的局面。在这种情况下，如何提高原材料的利用率，细化每一根原木的可利用部位，做到优化下锯，最大限度扩大木材的可利用率，是当务之急。在面对国际竞争方面，近几年由于进出口贸易的增加以及木材价格的开放，将使我国的原料价格与国际市场价格拉平。随着 21世纪到来，我国的制材企业更多地参与国际竞争。在先进的制材国家中，利用高精度原木检测仿真系统对原木形状进行精确的描述，进而引导加工设备合理加工，从而实现经变成企业生存的必要条件。在此基础上，国外主要制材设备制造厂家均在他们生产的数控设备上采用了这些技术，瑞典、芬兰、加拿大和美国的公司都在全球推销基于外著名的制材专家指出：在自动化制材中，应进一步提高对原木沿长度方向的形状识别，特别是对弓形弯曲、翘曲和偏心原木的更精确的识别。从以上分析可以看出，原木的形状识别在制材行业的地位是举足轻重的。由此可以看出，在未来几年，木材检测技术将在我国制材企业的实际生产中扮演重要角色。章小结该原木检测机分为机架，驱动机构，检测机构，数据采集机构，数据计算机构及计算机模拟形状图象等，本设计就不介绍数据采集，计算和计算机模拟图象信息，本设计主要介绍原木检测机的机械结构组成，机械工作原理，驱动系统结构和动力部件选择和校核。本系统在分析各种方法的基础上提出了一种全新的思路，即首先检测原木横截面上均匀分布的 8个点，然后将这 8个点的坐标值输入计算机，利用其中的四个点进行组合后，回归出原木的横截面模型，实现原木检测的计算机化；同时，在检测方式上，采用了在线快速实时测量，可以提高设备的检测效率。黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 第 2章原木检测机总体设计木检测机总体原理介绍木检测机设计原理原木检测机床提供了一种纵向快速检测原木外形轮廓的机械设备及工艺技术。它利用 8个检测触头检测原木的截面形状，为下一步计算机模拟识别原木整体外形提供必要的实测数据。其工作原理如下：原木由运输辊台送入，启动电机后，传输链负载原木以一定速度匀速向前运动。当原木运动到检测框时，原木端部将检测杆推开，检测杆绕芯轴转动，最终所有摆杆的底部触头落到原木表面， 8根检测杆在原木外轮廓上做相对运动。在原木行进过程中，因为其外表面不可能是光滑等直径的，某一时刻下原木表面的凹凸起伏变化会引起摆杆转动，从而导致角度传感器输出值的变化。通过计算机实时采集到 8个传感器的输出值，确定出相应检测杆的转角，经运算处理后，得出原木当前截面上 8个采样点的坐标值。整根原木检测完毕后，沿长度方向上的所有采样截面的检测数据被自动保存，并实时在计算机屏幕上显示刷新，作为原木形状三维仿真和分析计算原木端面径级等几何参数的数据基础。图图木检测机系统的工艺流程木形状识别机设计方案本系统要求完成对原木截面形状数据的自动实时检测。根据实测数据，对原木外形进行计算机模拟再现；经过运算分析得出原木端面径级等几何形状参数；由数据库统一存储和管理每根原木的参数信息，建立原木档案，实现数据共享；用户实时监控检测状态，当前原木的检测数据与参数的计算结果及时更新显示；系统界面形式直接，黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 人机交互操作简单易懂，配合相应的提示和帮助，以方便用户使用。本系统综合采用了检测技术以完成对原木形状的识别过程。系统总体设计流程如图图木检测机系统总体设计流程（ 1）检测系统设计设备采用接触式测量方法，利用 8个检测触头直接与原木表面接触。由于原木是在设备上作匀速直线运动，其不同截面外径的变化和表面形状的起伏会使检测摆杆产生摆动，摆杆回转轴与角度传感器相连。在每根摆杆的摆动截面内，将原木不同截面处的直线位移值转换成检测传感器的转动角度值，然后将角度值对应的电信号经数据采集卡传输到计算机处理系统进行分析和处理。（ 2）数据采集系统设计多通道数据采集一般是指同时对多路信号进行采样，并把采样信号按一定格式保存下来。本机采用多个通道共享 A/方式下的每个通道通过一个多路转换开关，按某一时间间隔，依次将各个通道的信号输入到采样保持电路，再经 A/A/入到计算机进行保存。该采样方式的工作过程中，每个通道的采样频率均等，统一在一台计算机的控制之下，通过扫描的方式，依次将各通道的模拟信号转换成数字信号，由计算机将其读入并保存。（ 3）数据处理系统设计采集到的数据输入到算机，将这些数据导入到系统处理程序，进行处理。本实验采用括每条数据带的分析，然后将计算结果导入行三维轮廓的模拟再现。同时，对话界面将显示出相应的计算结果，使操作人员可以非常方便的获知原木的轮廓信息；由于计算机界面模拟再现了原木的外轮廓，而且相应的轮廓数值也显示在人机对话界面上，这样我们就可以在黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 计构实现方法整体结构布局见图虑到生产率的问题，识别机采用既可以单机作业，又可以与其他设备连线作业的方式。原木在床身上做纵向水平运动，检测架置于整个机床的中间部位，在其上按圆周布置八个检测触头。数据采集及处理设备位于控制室，通过信号传输线与检测架连接。图统结构布局简图数据采集机构是整个设备的关键部分，检测框架采用螺纹连接与床身紧密结合在起，其上按圆周分布着 8个检测摆杆，摆杆轴端安装了检测传感器，传感器既可选择字式旋转编码器，又可选择输出信号为模拟量的角度传感器，视具体使用情况选定。原木在设备上运动时，由于原木不同截面处直径的大小变化和原木外表面的凹凸不平会使与之接触的检测摆杆绕其轴转动如图样带动传感器转动，从而产生反映木外形的检测信号。图测机构头部示意图本文提出了原木 8点检测的方法。当沿一根原木纵向采集 8条数据带时，测量机构和被测对象之间必然有相对运动。为了满足测试的精度要求，我们却不希望对象或机构有运动。因为运动不可避免地产生振动，影响检测精度。数据采集和处理机床检测机构黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 在研究了以往设备定位的基础上，我们可以设想出一种运动静态定位方法，这种方法的基本思想是：在保证检测点和我们所需要的运动的情况下，尽量消除其他方向的微小位移和振动，以保证检测精度。在实验过程中，我们采用精密输送用链条作为原木运输载体，其纵向运动可以认为是匀速的，而在链条运动过程中，为了消除其横向的移动，在两侧加装了限位装置，这样，就获得了一个很稳定的检测状态。数据采集时，要求原木只按照其长度方向运动，不能有径向摆动、滚动和较大的震动，以保证检测数据的准确性。在这里我们用两条精密辊子传输链作为原木运动的载体，同时在传输链的托板上对称安装楔形垫块，这种结构保证了原木在运动时的稳定性；同时，考虑到设备流水作业的需要，设计床身使其有足够长度，以防止当一根原木正通过检测架时，下一根原木也运动到床身上并产生振动，对当前检测产生影响。木检测机机械部分设计目前，原木形状的检测主要有机械、光电、激光测量以及摄像等方法。这些方法在实际应用中，要求由技术水平较高、操作熟练的技术人员来完成。其中，后两种方法的设备资金投入较大；另外，在原木形状检测过程中，上述方法所选取的原木截面数量少，较难反映出原木的实际形状。综合考虑到生产成本，生产条件和生产环境的要求，传统方法难以实用。因此，针对具体研究和应用我自行研制了原木形状检测装置体结构如图图木检测机机床主视图本文设计的原木检测机的工作方式结合实际生产情况，不是针对每一根原木所作的静态检测，而是用一个检测架，在原木的输送堆垛或锯解加工的动态过程中，使原木由检测架纵向通过，从而检测出原木的外形参数，将这些数据适时储存在计算机的数据库中，以便随时提取所需原木的外形参数，并在计算机屏幕上显示出所检测原木的三维模拟图形，从而实现原木的外形分析和原木的模拟锯解和加工。在设计过程中，应用了器主要由机架、动力机构、输送机构、黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 检测机构等组成，实验设备主要技术参数如下：（ 1）检测原木最大直径： 300（ 2）检测原木最小直径： 200（ 3）检测原木最大长度： 5,000（ 4）检测原木最小长度： 1,000（ 5）机床功率：（ 6）送料速度： 15m （ 7）机床外形尺寸（长宽高）： 3,500 650 1,500（ 8）机床重量（净重）： 1,112架结构设计和计算机架的作用是支承其他零部件、保证它们的相互位置、承受各种作用力等。图图架结构图机架要具有在外载荷作用下抵抗变形的能力，即要有足够的刚度。我们在设计机架结构时，考虑到加工过程中的变形和应力，将机架上部设计成矩形框架，其结合处采用焊接形式，形成一个整体，保证了其上安装的导轨和轴座基准面可以在刨床上一次走刀加工完毕，确保整个机架的几何和安装精度。支腿采用梯形结构，按两端和中间三点形式布置，使整个床身受力均匀，减小了上部横梁在原木通过时承受压力而变形的可能性。支腿与床身采用螺栓连接，使整个床身结构坚固，增强了整体抗震性。实验原木外形尺寸定为长度 3000架整体长度设计为 3500样每两个支腿之间的距离为不足两米，这样当原木置于床身上时，床身在垂直方向上的变形可以忽略不计。机架的前部设计安装了档料护板，防止原木滚落。由于机架是支撑整个原木检测机重量和运转时候原木的重量，所以要对机架进行计算，验证机架是否可以。把原木检测机看作一个整体，机架所受的力主要包括本身，黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 检测机构，输送机构和被测原木的共同的重力，如果对机架所受的力进行分析，将会非常的复杂，只要设计的机架大于原木检测机的重力就可以了。送机构结构设计物料输送机构常采用的方式有：跑车、托板式皮带运输机、辊台、链条等。由于原木外表面凹凸不平，为了在检测时确保检测的准确性，原木做纵向运动时，其自身必须保持静止，既不要有纵向窜动，又不能有转动。综合考虑各种情况发现，原木在辊台上运动时，其表面的节子等突起与辊子接触时会造成原木跳动，无法保证检测精度；由于托板式皮带运输机可能会产生皮带跑偏、运动不平稳、皮带磨损等原因，故也不适合输送被检测原木；跑车不存在以上问题，而且运行平稳，原木在跑车上也易于固定，但是跑车无法实现连续工作，其一个工作循环只能运送一根原木，而且造成检测架尺寸加大，检测摆杆布置不均匀等问题。综上，我们在设计时选用了链条作为输送原木的载体，原木置于链条上，与链条一起在平滑的导轨上运动。图图送机结构图采用精密输送用辊子链条，型号节距条在机架的导轨上运动。链条共计有两条，两端有双链轮，其中一组链轮接动力机构，另一组链轮上安装有涨紧机构。双链轮如图证了两条输送链运动同步。轴两端采用球面调心轴承，具有自动调整链轮轴的作用，这样可以保证前后两根轴具有较高的位置度。当原木运动到输送链条上时，原木相对于链条是静止不动的，链条带动原木一起向前移动。由于链条的辊子在光滑的导轨上做纯滚动，这样可保证原木平稳地通过检测架，保证其检测的精确性，从而提高检测的精度，检测机构检测原始数据，传入给检测系统，通过计算机进行处理和运算，这样就能计算出的检测原木的直径，面积以及外形轮廓。黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 图轮轴结构图章小结 (1)讨论了原木检测机的总体设计原则，并对各机构的选型作了重点分析。简要介绍了其结构。 (2)为原木检测机的设计、选型提供了较多信息，可为今后原木检测机的改进设计提供参考。 (3)本章设计了原木检测机的机械部分，综合分析了各种结构的优缺点以及本设备的具体结构，介绍了相应部分的功能及实现原理。黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 第 3章动力部件选择和传动机构的计算纵向输送机的驱动装置是指从电动机至驱动轮之间的动力传动减速装置。目前所应用的驱动装置的结构方案达 10种以上。常用的有下列四种 : (1)角带传

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