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潍坊学院本科毕业设计（论文）任务书课题名称： 大葱切根装置设计 课题性质： 科 研 专业：机械设计制造及自动化年级： 指导教师： 宋 健 学生姓名： 李娜 2012 年 3 月 20 日一、课题条件： 1学生在进行了 4 年的机械设计制造及自动化专业学习以后，掌握了机械制图、机械设计、机械制造工艺及设备等知识，为课题的进行打下了基础。 2指导教师多年从事机械设计制造及自动化专业的教学科研工作，多次参与机器人技术相关的科研课题，具有丰富的毕业设计指导经验。 3机电工程学院有良好的学习氛围，学校图书馆有大量的课题相关的技术资料，都为课题的完成提供了良好的条件和大量的资源。二、毕业设计（论文）主要内容： 1基于 Pro/E 的大葱切根装置结构装配图。 2重要组件及零件图。 3设计说明书。 4英文翻译三、计划进度：1课题准备与调研 1 周2英文资料翻译 1 周3大葱切根装置三维造型设计 2 周4大葱切根装置装配图设计 2 周5零件图设计 2 周6设计说明书 2 周四、主要参考文献：1成大先主编，机械设计手册。北京：化学工业出版社，19932Saeed B. Niku 著，机器人学导论：分析、系统及应用。北京：电子工业出版社 20043柳洪义, 宋伟刚编著，机器人技术基础。北京：冶金工业出版社 20024白井良明编著，机器人工程。北京：科学出版社 2001指导教师 宋健 教研室主任 2012 年 4 月 20 日 年 月 日Agricultural Information Technology in Asia and Oceania 1998193-193 1998 by The Asian Federation for Information Technology in Agriculture- 193 -AbstractAutomation techniques inagricultural field had been developedrapidly. But, the techniques do not stillreached a level of factory automation.There are several problems inagriculture field. For example,agricultural operations are morecomplicate than industrial one. Sinceshapes of each organs are different fromeach other, image sensors andrecognition systems are required to getfruits position well.Until now, 2- and 3-dimentionalimage sensor, image recognition andshape modeling have been investigated.In our laboratory, a 3-dimentional visualsensor system was developed torecognize direction of strawberry fruit.This system is composed of three units.(1) a CCD camera for detecting the fruitsbased on the color image, (2) a rangefinder unit for recognizing direction offruits and measuring the distance and (3)computers for analyzing 2D- and 3D-data. This systemfinds out the 3D coordinates of fruit based on therecognizing data. Using the 3-dimentional visualsensor system, it is found that the shapes of the fruitsselected can be successfully recognized.To support the movement of gantry system, databaseconsidering daily changes in the fruits growth has beenconstructed. This database contains ripening fruits,unripe fruits, harvested fruits, fruit shape, color and 3Dcoordinates, and therefor can perform shipmentprediction.Thus, a database developed here enable us to make aplan for harvesting fruits by robot, and would be effectiveto increase the efficiency operations efficiency ofharvesting. * To whom correspondence should be addressed. Fax.: +81-89-947- 8748;E-mail: KenjiHATOUagr.ehime-u.ac.jpIntroductionIn greenhouse production, computer support systemsare introducing to control environmental conditions forautomations. Furthermore, many robots were studiedfor automation in the agricultural field. Harvestingrobots have been studied in particular. For theautomatic robot control, the recognizing system for thepositions of fruits and flowers is important. In theprevious paper, we made robot sensor system. But,previous system could not recognize very small fruitswhich colors were white and green. In this paper, wemade flowers and fruits database to find out these smallfruits. And we made recognition system for flowersand small fruits.Strawberry Cultivating SystemFigure 1 shows a 3-dimentional visual sensor systemon a gantry system. This system is composed of CCDcamera for input colors and 2-dimentional image data,range finder for input z-axis data and a work stage for toHarvesting Support Database based on Image RecognitionKenji Hatou*1), H. Matsuura2) and Y. Hashimoto1)1) Dept. of Biomechanical Systems, Ehime University, 790-8566, Japan2) Sikoku Research Institute Inc., Yashima- nishi 21098, Takamatsu, 7610192, JapanCCD cameraRailGantryWheelWork stageTopviewSideviewRange finderX-axisY-axisZ-axis Figure 1 Gantry system and 3-dimentional visual sensor system.Hatou, et. al.- 194 -move on y-axis. The gantry system can move on therails (x-axis). The unit for image processing on thegantry system is a work stage in figure 2.Figure 2 shows a strawberry field. There are threeridges covered with mulching seats and a gantry systemmoving on the rails. These ridges are separated to total27 work stages for image processing. This unitmoves by turns on these ridges.The strawberries are planted as shown in figure1. Fruits and flowers are in center of ridges, andleafs are at near furrows side. Thus, unit ofimage processing can separate flowers and fruitsfrom 2-dimentional image data easily.Database for Harvesting SupportIn figure 3, left side block shows imageprocessing system. This system is composed ofthree units. (1) a CCD camera for detecting thefruits based on the color image, (2) a range finderunit for recognizing direction of fruits andmeasuring the distance and (3) computers foranalyzing 2D- and 3D-data and controlling x-yrobot and range finder. This system finds out the3D coordinates of fruit based on the recognizingdata.In figure 3, right side block shows databasesystem for harvest support. This system storesdate, numbers and position of flowers and fluits.It is defficult to detect green unripe fruits fromleafs and stems based on color detection program,because of these are same color. Then, thisestimation unit use flowers data, we can to detect greenunripe fruits easily.Image Processing MethodFigure 3 Image processing system and database system for harvest support.Figure 2 Ridges and gantry system in the strawberry fieldComputer roomPlant factory Harvestestimation unitColor CCD cameraRange finderRobot controland imageprocessing unitX-y robot Database Date Label and position1. Flower2. Unripe fruit (green)3. Unripe fruit (white)4. Mature fruitLANGantryRidgeRail Work stageHatou, et. al.- 195 - The databese is composed of four stage data areflower, green unripe fruit, white unripe fruit or maturefluit. These stages are desided by color conditionsbased on HSI (hue, saturation, intensity) data. Figure 4shows relationship of HSI color space and color solid.1. Frowers detection230 I 255 (1) 0 S 0.05 (2)If equation (1) and (2) are satisfied then this point isfrower.2. Green unripe fruits H = 120o (3)When this point was flower and not white unripe fruit, ifequation (3) is satisfied then this point is green unripefruits.3. White unripe fruits 230 I 255 (4) 15o H 50o (5)When this point was green unripe fruit, if equation (4)and (5) are satisfied then this point is white unripe fruits.4. Mature fruits 0o H 15o (6)When this point was white unripe fruit, if equation (6) issatisfied then this point is mature unripe fruits.Result and DiscussionWe can detect flowers and fruits data and stored intodatabase. The database developed here enable us tomake a plan for harvesting fruits, and would be effectiveto increase the efficiency operations efficiency ofharvesting.References1) H. Matsuura, K. Hatou, J. Yamashita and Y.Hashimoto: Recognition by robot visual sensor basedon sensor fusion -Fuse range image and 2-dimentional image- , Journal of SHITA: 9 (2):132138 (1997).2) K. Hatou, H. Matsuura, T. Sugiyama and Y.Hashimoto: Range Image Analysis for theGreenhouse Automation in Intelligent Plant Factory,Preprints of the 13th IFAC World Congress (B):459464 (1996).3) T. Morimoto, K. Hatou and Y. Hashimoto:Intelligent control for plant production system,Control Eng. Practice 4(6): 773-784 (1996).4) Susumu Tachi: Tele-Existence and/or VirtuarlReality, Proc. International Conference on VSMM:916 (1995).5) K. Hatou, T. Sugiyama and Y. Hashimoto: Three-dimensional measurement of small crops forbiotechnological applications, Proc. Inter. Confer. onVirtual System and Multimedia:284-289 (1995).6) K. Hatou, H. Nonami, M. Itoh, I. Tanaka and Y.Hashimoto: Computer support system for tomatocultivation in plant growth factory, Mathematical andcontrol applications in agriculture and horticulture:301-306 (1991).Figure 4 HSI color space and color solid.IntensitySaturationHueRed (0o)Magenta (300o)Yellow (60o)Green (120o)Cyan (180o)Blue (240o)H: Hue; (0 o 360 o)S: Saturation; (01)I: Intensity; ( 0255)Black (0)White (255)潍坊学院学生毕业设计外外 文文 译译 文文专 业 机械设计制造及其自动化班 级 2008 级本科一班 学生姓名 李娜 学 号 08011140134 学生成绩 机电与车辆工程学院译译 文文 要要 求求1. 外文翻译必须使用钢笔，手工工整书写，或用 A4 纸打印。2. 所选的原文内容必须与课题或专业方向紧密相关，注明详细出处。3.外文翻译书文本后附原文（或复印件） ，译文不少于 3000 字符。译译 文文 评评 阅阅评阅要求：评阅要求：应根据学校“译文要求” ，对学生译文的准确性、翻译数量以及译文的文字表述情况等作具体的评价。指导教师评语：指导教师评语： 指导教师签名 年 月 日潍坊学院本科毕业设计（论文）答辩评议表潍坊学院本科毕业设计（论文）答辩评议表 学生姓名李娜学号08011140134所在院系机电工程学院专业年级2008 级机制本 1指导教师宋健职称副教授论文题目大葱切根装置设计课题来源科研课题类别工程设计指导教师意见：签名： 预评成绩： 2012 年 5 月 日评阅教师意见： 评阅成绩： 签名： 2012 年 6 月 日答辩小组意见：答辩成绩： 答辩小组组长签名： 年 月 日综合成绩： 答辩委员会主任签名： 年 月 日潍坊学院本科毕业设计i潍坊学院毕业设计（论文）结题报告潍坊学院毕业设计（论文）结题报告姓名李娜性别女系别机电与车辆工程学院年级2008 级学号08011140134论文题目大葱切根装置设计题目来源科研题目类别工程设计指导老师宋健预计完成时间在该设计过程中，用大葱切根装置作为参照分析，利用 Pro/E 软件强大的建模功能，对大葱切根机进行全三维的造型设计和装配体设计，然后完成造型后利用 Pro/E 自带的工程图模块导出 2D 工程图纸。工作总结:通过两个月的毕业设计，我学到了很多东西，对我在今后的学习和将来参加工作都有很大的帮助。通过对生产实际进行调查研究，结合自己的专业知识首先对所设计的大葱切根装置有整体的了解，然后运用二维 AutoCAD 软件绘出零件图以及装配图进一步用三维制图软件 Pro/E 绘出三维立体图，从而增加对大葱切根的精确把握。1结合大葱切根装置机构造功能和特点，利用 Pro/E 软件进行三维造型设计。2利用已成型的三维实体，再利用 Pro/E 的装配模块进行大葱切根装置的装配体的设计。3利用 Pro/E 自带的工程图模块导出 2D 工程图纸。4通过 Pro/E 类似软件的配合，使大葱切根装置的设计工作更加高效、准确、智能化，缩短了设计周期，减少了生产成本。通过这次设计，可以准确快速的完成大葱切根装置的设计工作，初步实现了设计知识和设计经验与计算机程序的融合，满足了设计知识的参数化、智能化的要求，提高了设计效率，缩短了设计周期，为以后的大葱切根装置设计提供了一个方便的工具。但是，该设计还存在着欠缺和不足：1设计中的经验和知识需要长期积累，不断充实和完善的,因此该设计内容还有待于进一步的补充、完善。潍坊学院本科毕业设计ii2计算机软件只是辅助工具，设计只能由人来完成，不能依赖计算机。3本文对大葱切根装置的工作过程的分析研究，得到了一些初步的了解并完成了大葱切根装置的设计，但是离实际的工程应用还有一定的距离今后要进加强以下方面的工作：（1）考虑实际情况，进一步完善设计。（2）加强 Pro/e 绘图技术并且结合相应的实例，以提高图形实用性。（3）利用三维图进行设计，使所设计的机械更加安全和可靠。Pro/e 本身就具有极强的绘图和分析功能，其中的运动仿真功能可以有效的描述运动程序，可以用来实现一般的机械控制。利用此种运动仿真来实现控制，以后机械手设计可以更直观的表达其运动特征和轨迹，整个运动工作过程可以在 Pro/e 中自动进行，这样能够有地提高工作的效率和可靠性。指导教师意见： （签章）2012 年 月 日系学位委员会意见：（签章）2012 年 月 日论文成绩潍坊学院本科毕业设计iii 编号 潍潍 坊坊 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 技技 术术 报报 告告课题名称：课题名称： 大葱切根装置设计 学生姓名：学生姓名： 李娜学学 号：号： 08011140134 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 班班 级级： 2008 级 1 班 指导教师：指导教师： 宋健 2012 年 月目录中文摘要Abstract .第 1 章 绪论.11.1 我国蔬菜的生产现状.11.2 大葱生物特性与加工标准.21.3 国内外的研究现状.31.4 研究内容.3第 2 章 大葱切根装置的设计.521 动力部分.522 传动部分的设计.523 传送部分的设计.924 定位部分的设计.1025压紧部分的设计.1026 切割部分的设计.1127成品大葱的放置以及残根的处理.1228支架.12第 3 章 结论.13参考文献.14致谢.15潍坊学院本科毕业设计I摘要摘要 大葱是我国的主要出口蔬菜之一。本文在总结国内外相关资料的基础上，对大葱切根装置的工作原理及各部分结构进行了详细地设计。该装置采用针定位，成功解决了切割过程中大葱容易跑偏的问题，设计合理，结构简单，对提高大葱的附加值，促进大葱的出口，提高我国大葱产后加工的机械化水平具有重要意义。关键词关键词：大葱 大葱切根装置 针定位 切割 潍坊学院本科毕业设计IIABSTRACTThe scallion is one of main export vegetables in our country. Based on the summary of references, the principles and structure of the cutting roots equipment of scallion are thoroughly designed in this paper. The cutting roots equipment of scallion has solved the problem of scallions removing irregularly while it is being cut by using the needle-locating implement .The design is reasonable and the structure is simple. The cutting roots implement of scallion plays an important role to increase the mechanization level of scallions after-production processing and expand export.Key words: scallion；the cutting roots equipment of scallion； needle-location；cutting 潍坊学院本科毕业设计1第第 1 章章 绪论绪论1.1 我国蔬菜的生产现状我国蔬菜的生产现状我国是农业大国，有着几千年的农业发展历史。历史上，我国曾在各项农业生产技术上处于领先地位，勤劳的中国民发明了各种各样的农具。但是到了近代，由于社会发展滞后，导致我国农业技术发展停滞不前，闭关锁国政策又使我们未能及时引进国外的先进技术，在国外已经普遍使用机械时，我国农民依然进行着繁重的体力劳动。新中国成立后，我国的领导人提出要尽快实现农业机械化，但是由于种种原因，中国只有新疆、黑龙江等地的大农场基本实现了机械化生产，而其它大部分地区由于受各种因素的制约，仍未能实现农业生产的机械化。众所周知，我国用占世界 7%的耕地养活着占世界 22%的人口，人多地少，而且我国有相当多地方仍然依靠人畜力劳动，劳动生产率低，不能形成大规模生产。因此，我国要想在农业方面获得更大的成就，必须根据自己的国情，发展有自己特色的农业生产。近年来，我国的蔬菜和水果的生产逐渐展现出广阔的发展前景。目前，我国蔬菜生产发展迅速，尤其是沿海地区，依托有利的地理条件，大规模发展蔬菜生产，不但满足我国居民消费外，还大量出口国外，是目前出口增长最为迅速的农产品这之一。在一些地区，蔬菜的生产加工和出口贸易已经成为支柱产业，实现了专业化、规范化、优质化经营发展，形成了种加销、贸工农于一体的新的生产格局，除了满足我国居民消费外，出口蔬菜已经成为重要的创汇农产品。而且我国生产的蔬菜在国际市场上有一定的竞争优势，出口蔬菜已成为一些地区增加农民收入、出口创汇和发展农村经济的一条重要途径，越来越显示出它强大的生命力。但是，目前我国蔬菜生产加工依然主要依靠人力，机械化程度极低，在国际上的竞争优势主要源自于低廉的劳动力。这种优势将随着中国加入 WTO 以及中国人民生活质量的提高化为乌有。这不符合长久发展的利益，要使我国蔬菜继续在国际市场上保持竞争优势，一是要提高本身的品质，二是要降低生产成本。提高蔬菜生产加工的机械化水平是解决问题的最佳途径。由于我国蔬菜生产在以前很长的时间里，都是小规模生产，主要是自产自销，所以蔬菜的加工几乎全部是手工完成。现在，随着改革开放的深入，一些地区逐渐出现了大规模的蔬菜生产基地，而且大部分蔬菜将出口国外。以前完全依靠人工的作业方法已经不能适应现在的生产了。这就要求我们必须发展适合于我国生产力状况的蔬菜生产加工机械。尤其是蔬菜的加工机械，因为要想在国际市场上取得竞争优势，必须潍坊学院本科毕业设计2采用统一规范的加工，创品牌，开拓市场。大葱在我国出口创汇蔬菜中，占有很重要的位置。大葱原产于我国西部及中亚、西亚地区。约在公元 1000 多年即成为我国栽培食用蔬菜。在世界上，我国是栽培大葱的主要国家之一。大葱可以周年供应，产量高，栽培容易，病虫害少，既耐贮藏又耐运输。它在一般气候、土壤条件下均能生长良好，它是一种很受欢迎的蔬菜和重要的调味品，在国内外都很受欢迎。目前，我国大葱主要销往日本和欧美国家，部分销往港澳地区，日本国内年产 54 万吨，近年来从中国进中数量剧增。大葱由外贸加工企业收购后，进行保鲜或加工后运销海外。1.2 大葱生物特性与加工标准大葱生物特性与加工标准大葱是百合科，属二、三年生草本植物。其生物特征如下：(1)根大葱根为白色弦状须根，粗 12mm，着生在短缩的茎盘上，平均长 3040cm，无根毛，吸收肥料和水分的能力较弱。大葱根的再生力较强，随着叶片数增多和培土加高，根系分布在培土层（地上）和地下 40cm 的土层里，横展半径达 2030cm。(2)茎营养生长期，大葱的茎为短缩茎，叶片呈同心环状，着生其上。通过春化后，生长点停止分化叶片，形成花薹。(3)叶大葱叶由叶身和叶鞘组成。叶鞘圆管形，层层包围，环生在茎盘上。每个新叶均在前片叶鞘内伸出，抱合伸长，组成假茎，即葱白。幼叶刚伸出叶鞘时黄绿色，实心；成龄叶深绿色，管状，中空，表层披有白色蜡状物，具耐旱生态型。(4)花大葱花薹的粗度和高度因品种特性和营养生长情况而异。花为伞状花序，圆球形，藏在膜状球形总苞内，内有小花 400500 朵，先后开放。小花为两性花，异花授粉。(5)果实和种子大葱果实为蒴果，成熟后开裂，种子易脱落。种子呈盾形，内侧有棱，种皮黑色、坚硬、不透水，千粒重 2.43.4 克。种子寿命较短，在一般贮藏条件下仅 12 年。生产上宜用当年新籽种。目前我国种植的大葱品种繁多。主要有山东章丘大葱系列，如大梧桐，其株高 120140cm，假茎粗 34cm，假茎长 5060cm ，单株重 0.50.8kg；气煞风，株高 110cm 左右，假茎粗 4.5cm 左右，假茎长 4050cm ，单株重 0.5kg 左右；二九系，株高 130150cm，假茎粗 4cm 左右，假茎长 5070cm 。另外还有华县谷葱，株高90120cm ，假茎粗 2.53.6cm，假茎长 5065cm ，单株重 0.4kg 左右。还有北京潍坊学院本科毕业设计3高脚白大葱，株高 7590cm ，假茎粗 3cm 左右，假茎长 3540cm。单株重 0.3kg 左右。从以上资料可以看出，最常见的大葱，其株高 75150cm，假茎粗 35cm，假茎长 3570 cm。大葱的生产需要消耗大量的劳动力，其中收获加工消耗的劳动力要占总消耗的三分之一以上，这将成为制约扩大大葱生产规模的主要因素。而且，大葱的加工作业是有精度要求的。尤其是根部的切除工作，其目的不只是切除根毛，还为了提高以后剥皮的效率。但是，一但切得太深，葱芯就会飞溅出来，降低产品质量；如果切得太浅，就会降低剥皮的效率。所以大葱在加工的时候需要用锋利的刀片快切，而且根盘不能全部切去。若用手工切除，不但效率低，而且切除的质量不能得到保证。然后去除多余叶片，剩三叶片，再按照要求将过长的叶片切去，只留 1525 cm。1.3 国内外的研究现状国内外的研究现状由于我国是在前几年才开始大规模种植并出口蔬菜的，所以对一些蔬菜的产后加工机械的研究开发比较晚。到目前我国还没有专门用于大葱收后切根的机械。最近几年，我国无论是大葱的种植面积还是大葱的出口数量都在急剧增加，这就要求我国尽快开发完善大葱产后加工机械。目前，国外在这方面的研究已经取得了一定的成绩。日本在这方面的研究比较成熟，而且简单的大葱加工机械已经得到一定程度的普及。日本在大葱收获后的切根，剥皮，切叶的机械化研究开发方面都取得了一定的成果，我们在开发自己的产品的时候，可以借鉴他们的经验。1.4 研究内容研究内容通过以上的分析，本文对大葱切根装置进行了设计，设计思路为：潍坊学院本科毕业设计4图 11大葱切根装置的设计思路主要研究内容：对大葱切根装置进行了整体设计；对大葱切根装置的动力部分进行了选定；对大葱切根装置的传动部分（包括传送带、压紧带、定位针带）进行了设计；对大葱切根装置的切割部分进行了设计。潍坊学院本科毕业设计5第第 2 章章 大葱切根装置的设计大葱切根装置的设计2.1 动力部分动力部分大葱切根装置要实现大葱自动切根，必须有动力输入，我们可以采用内燃机或电动机。由于该装置工作时需要操作人员在近前工作，不适于采用内燃机这样有污染排放而且噪音很大的动力机械，所以我们选用能源清洁而且低噪音的电动机来提供动力。该大葱切根装置并不对外大量做功，只是需要很少的一点动力来驱动传送带、压紧带以及定位针带，所以我们选用功率为 1kw，转速为 1000r/min 的电动机便足够用了。动力分配如图 21图 21大葱切根装置的动力分配图2.2 传动部分的设计传动部分的设计该装置动力由 1000 r/min 的电动机提供，通过变速箱变速，最终有三个部分需对外输出动力，即传送带、压紧带、定位针带。传送带主要作用是输送大葱，并提供切割时所需动力。由于大葱需要由工作人员手工放置到传送带上，因此传送带速率不能太大。但是，要使切割能顺利进行，并且保证切割质量，传送带必须达到一定的速率，所以要使传送带在能保证正常切割的情况下尽量放慢速度，以使工作人员能够顺利从容地将大葱准确放置到传送带上。压紧带主要作用是将大葱紧压在传送带上，以保证在切割时大葱与传送带之间不发生相对移动，这便要求压紧带与传送带必须保持同速，而且压紧带必须对大葱施以足够大的压力。定位针带的作用是对大葱进行精确定位，以保证切割精度。在进行定位的时候，只允许大葱作垂直于前进方向的移动，因而要求针的移动速度与大葱前进速度相同，潍坊学院本科毕业设计6即定位针带与传送带速度相同。传送带、压紧带、定位针带三者要求有相同的线速度，我们采用半径相同的主动轮，那变速箱输出的三个转速必须相同。其中，传送带和压紧带的轴位于水平面，而定位针带的轴垂直于水平面。要实现传送带和压紧带与大葱接触的一面速度相同，二者驱动轴的转向必须相反。由于定位针带的轴垂直于水平面，传动过程中要采取一定措施改变动力方向。动力的传递路线如图 22。由传动路线图可知，整个传动共需要 6 根轴，1 对带轮，1 对链轮，3 对圆柱齿轮，1 对锥齿轮。另外还需要 5 对球轴承，1 对滚子轴承。图 22传动路线图在该装置中，传送带、压紧带、定位针带的驱动轮直径均取 d=60mm，传送带速率取 v=0.25m/s。 传送带轮转速 n=v/d=0.2560/0.0680r/min 传动比 i=1000/80=12.5由于该装置对速度的精确度要求不高，所以传动比取 i=12需要变速的传动分两级，传动比分别为 i1=3，i2=4。2.2.1 第一级传动第一级传动从电机到轴,传动比为 i1=3。由于电机转速比较高(1000 t/min)，所以采用带传动，以降低对零件的要求。高速级带轮(与电动机相连)直径 d1=50 mm，低速级带轮(固定于轴上)直径潍坊学院本科毕业设计7d2=150 mm。轴的转速为n1n/i1=1000/3333 r/min其带长为 L2a+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a 2500+(50+150)/2+(150-50)2/4250 824mm2.2.2 第二级传动第二级传动从轴到轴。采用圆柱齿轮传动，传动比为 i2=4。高速级齿轮（固定于轴上）直径 d3=50 mm，低速级齿轮（固定于轴上）;d4200mm;模数为 m=2.5 mm，高速级齿轮齿数为 Z=20，低速级齿轮齿数为 Z=80;中心距为 a=(d3+d4)/2=(50+200)/2=125mm;由于需要传递的功率很小，所有齿轮的齿宽都取b=20mm。首先对高速级齿轮进行校核：取其载荷系数为 K=1.5 齿形系数为 YF=2.9 转矩 T=9.55106P/n则其弯曲强度为 F =2KT1Y2/bm2Z =21.59.551060.0032.9/202.5220 =99.7 N/mm2对低速级齿轮进行校核：其载荷系数为 K=1.5齿形系数为 YF=2.25转矩 T=9.55106P/n 弯曲强度为 F =2KT1Y2/bm2Z =21.59.551060.0122.25 /202.5280 =77.3 N/mm2由计算可知两齿轮采用普通碳素钢（F 100 N/mm2）即可满足要求。对轴进行校核：我们采用 45#钢制造轴，则取 C=118（最大值） ，其传递的功率按照最大值计算，即取 P= 1 KW。轴的直径 dC(P/n)1/3=118(3/1000) 1/3=17 mm轴的直径最小处为 20mm，满足要求。另外，轴上靠近小齿轮一端的轴承采用轻系列 204 的轴承。内径为 d=20，外径潍坊学院本科毕业设计8D=47，宽度 b=14;另一端为轻系列 205 轴承;其具体参数为：内径 d=25mm，外径 D=52mm，宽 b=15mm。两轴承用轴承端盖固定。2.2.3 第三级传动第三级传动从轴到轴;根据两轴之间的位置关系，采用链传动，传动比为 i3=1。由于传动比为 1，所以两链轮的分度圆直径相同。基本参数为：链轮齿数为 Z= 33，则10.5201 链条节距P=9.525 mm （链号为06B）分度圆直径d=PK=9.52510.5201=100.2 mm对轴校核：轴需要对外传输动力，即通过联轴器带动传送带。我们采用 40Cr 为原料，由于弯矩很小，取 C=100。传递功率取 P= 1 KW。n=250/3 r/mindC(P/n)1/3=100(3/250) 1/3=23 mm轴最细处的直径为 25mm。满足要求。轴两端的轴承均采用轻系列 205 轴承，用轴承端盖固定。2.2.4 第四级传动第四级传动从轴到轴;采用圆柱齿轮传动，传动比为 i4=1。两齿轮分度圆直径为 d7=d8=100mm;模数为 m = 2.5 mm，齿为数 Z=40;传递的功率P=0.5 KW。校核其弯曲强度：F =2KTY2/bm2Z =21.59.551060.0062.45/202.5240 =84 N/mm2根据计算可知，采用普通碳素钢就可以满足要求。从轴往后的轴传递的功率都很小，只是用来驱动压紧带或是定位针带，转速全都与轴相同，而轴的最细处的直径都大于 20mm，所以轴和齿轮的强度都不必再校核。轴两端的轴承均采用轻系列 205 轴承，用轴承端盖固定。 2.2.5 第五级传动第五级传动从轴到轴。该级传动需要改变动力方向，所以采用锥齿轮传动，传动比为i5=1。两个锥齿轮的参数 分度圆锥角 1=2=45o 分度圆直径 d9=d10=100 mm潍坊学院本科毕业设计9 模数 m =4 mm 齿数 Z=25 齿宽 b=20 mm固定于轴上的锥齿轮位于轴的末端，由轴顶端的固定螺栓和挡圈将其固定在轴上，轴端必须加工螺孔。而轴的顶端需要固定压紧带的驱动轮，同样需要螺栓和挡圈来固定。由于采用锥齿轮传动，所以轴和轴都受一定的轴向力，需要安装圆锥滚子轴承，两个圆锥滚子轴承都是中窄 3 系列 7305，具体参数为内径 d=25 mm，外径 D=62 mm，宽度 b=17mm。轴另外一端的轴承采用轻系列 205 轴承，用轴承端盖固定。2.2.6 第六级传动第六级传动从轴到轴。由于这两根轴的方向是垂直于水平面的，所以不能采用链传动或是带传动，只能采用圆柱齿轮传动。传动比 i6=1。齿轮的分度圆直径为 d11=d12=150mm，模数 m=2.5mm，齿数 Z=60。定位针带的驱动轮需要固定在轴的末端，所以要在轴端加工螺孔，依靠螺栓和档圈来固定驱动轮。轴的下端装有滚子轴承，上端的轴承位于定位针带驱动轮的下面，依靠挡圈将其固定在轴上，因为如果采用轴承端盖固定的话，有可能影响上面驱动轮的工作。2.3 传送部分的设计传送部分的设计根据要求，在切根时只须切去根毛，根盘不能全部切去，这就要求我们切割时要达到一定速度，而且刀片一定要锋利。但是不管采用何种方法切割，都不可能让工作人员用手工将大葱送到切割位置，因为那样很容易发生危险，所以必须借助机械的力量将大葱送到切割位置，并保证切割的精确度，即给大葱进行精确定位。大葱的输送我们可以采用传送带的形式来完成，由传送带将大葱输送到切割位置。该装置传送部分主要由传送带及其张紧装置组成。其动力由轴通过联轴器提供。大葱由人工放置到传送带上，由传送带将其输送至切割位置，并辅助切刀完成切割，然后将葱送至成品葱放置平台。传送带的结构比较特殊，传送带上每隔 40cm 左右就有一排凸起。工作时，要求工作人员将大葱紧挨着凸起放置，这样，在前进过程中，由于凸起的作用，大葱能够一直保持垂直于前进方向的位置，并且在定位系统调整其位置时也能很好地保持这样的方向。在压紧带起作用前，大葱完全由凸起保持位置。在大葱由压紧带固定压紧并进行切割时，靠近切刀一侧的凸起就起辅助切割的作用，因为切刀是固定不动的，所以切割所需的动力就由传送带上的凸起和压紧带一起提供。潍坊学院本科毕业设计10传送带靠近切刀一侧的凸起距离传送带边缘 20mm 多一点，主要是为了空出压紧带的位置，使压紧带能够充分地起到压紧作用。在传送带的前端的支撑架上，安装有传送带的张紧装置，传送带从动轮的轴可以在支撑它的槽内前后移动，转动支架顶端的螺栓就可以实现这种移动，从而达到调节传送带张紧程度的作用。2.4 定位部分的设计定位部分的设计对大葱进行定位，有三种方法可以选择，一是利用光电感应来确定大葱位置，然后对大葱进行调整，它的特点是定位精确度高但结构复杂，造价高；二是利用一种专用的定位针带来对大葱进行精确定位，这种定位方法的特点是精确度高，需要消耗动力，但是只能对大葱的位置进行微调，不适合对位置偏差较大的大葱进行调节；另外一种是在传送带的旁边安装一块定位板，定位板与大葱前进方向有一定角度，可对位置偏差较大的大葱进行调整，其缺点是定位精度不高，优点是调整范围大，不消耗动力，而且结构简单。对比三种定位方法，并考虑到降低成本及机械的复杂程度，我们同时采用后两种定位方法。这样，对大葱的定位分两部分，首先利用斜板进行粗定位，然后用针带进行精确定位。定位板只是起普通限位作用的斜板，固定于支架上。定位针带比较特殊（见零件说明图） ，其上有一排 15mm 长的针，依靠这些针刺入大葱的根部，来实现对大葱精确定位。定位针带的驱动轮安装在轴上，动力直接由轴提供，其从动轮安装于一个专用的支架上，主动轮和从动轮直径均为 60mm，两轮的中心距为 150mm。斜板的高度为30 mm,总跨度为 345 mm，其中倾斜部分的跨度为 300 mm。倾斜角度为 18 度。由于定位针带只能微调大葱位置，所以在定位针带起作用前，一定要先将大葱调整到接近要求的位置，这由定位斜板来完成。工作人员放置大葱的时候，一定要使大葱的根部伸出传送带外，否则定位装置将不会起作用，大葱也无法被切到。在大葱随传送带前进过程中，其根部首先与斜板接触，斜板将向大葱施加一个垂直于大葱前进方向的分力，在这个分力的作用下，大葱被向传送带内推进，直至达到斜板的末端。这时，大葱的位置已接近切割要求的位置。紧接着，定位针带开始作用，定位针将会刺入大葱根部一定深度，由于大葱在垂直于前进方向上所受的力只有很小的摩擦力，所以针刺入大葱根部的深度很浅，而且每棵大葱都相差很小，这样大葱的位置就取决于定位针末端的位置。所以只要设置了定位针带的位置，就可以确保大葱切割的精度了。定位针带需要作用到压紧装置起作用为止，当大葱被压紧装置固定位置后，定位针带的作用便自动取消。潍坊学院本科毕业设计112.5压紧部分的设计压紧部分的设计该部分由两个带轮，两个支架以及一个弹簧组成。 （见零件说明图）压紧带的驱动轮是直接安装在轴上的，而从动轮则是安装在一个可以绕轴转动的支架 2 上，支架 2 的另一端由弹簧拉向支架 1。弹簧的作用是利用杠杆的原理，让传送带获得一个施向大葱的压力，从而达到固定大葱的作用。其中，主动轮的直径为 60 mm，从动轮的直径为 20 mm，两轮中心距为 200 mm。主动轮下沿距传送带 60 mm，而从动轮可以接触到传送带，这样可以保证在定位针带取消作用前，压紧带已经可以起作用了。2.6 切割部分的设计切割部分的设计根部切割必须在运动过程中才能实现，这有三种方案：一是大葱不动，依靠切刀运动来实现切割；二是切刀不动，由大葱运动来实现切割；三是大葱和切刀同时运动来实现切割。我们可以根据不同的情况在这三种方式中做出选择。前面已经确定，大葱的输送采用传送带的形式来完成，由传送带将大葱输送到切割位置。这样不但实现了大葱的输送，还实现了大葱的运动，从简化机构、降低机械的复杂程度方面考虑，切割时我们便可以采用静止切刀。该装置的切割作用是在几个部件共同作用下完成的，这些部件包括切刀、砧轮、压紧带、传送带等。其中切刀的作用当然是切割了，压紧带的传送带的作用是提供动力。由于传送带具有弹性，如果在切割过程中传送带下面没有