【《白菜称重分选机的结构计算设计》17000字】

V白菜称重分选机的结构计算设计摘要白菜的原产地就是我国，白菜属于是十字花科类蔬菜，我国的白菜栽培历史十分悠久。白菜是我国北方人口常吃菜品中比较重要蔬菜之一，大白菜种植生产投资少，栽培技术简单，在生产季节自然灾害较少，生产的风险小。我国的白菜种植面积比较广，尤其是在北方大部地区有着大面积的种植，白菜产量也非常大，而且白菜的供应期也比较长，在蔬菜的生产供应中起来非常重要的作用。目前，规模化白菜种植企业采用标准培育方法，种植的白菜长势及成熟期一致，白菜形体大小也比较均匀。由于白菜收割以后在上市之前还要针对白菜进行根部的切除工作，现在大多企业仍采用人工拿切菜刀切除白菜根部的生产模式，这种模式工人劳动强度大且容易对白菜造成损伤，切割以后的白菜放置混乱，生产效率低下，而且收集储存比较费时费力，工作效率比较低下。本文针对这种工作状况设计发明了一种可以实现白菜的切根称重分选一体化工作的机械化设备，主要是为了解决现有白菜切根工作生产效率低下，安全保障率低及收集整理效果差的问题。本文首先基于各种切根方式和称重方式进行研究分析，提出采用电动式切根装置和压力称重结构。其次分析白菜切根称重分选机在实现白菜切根称重时候的工作需求，并对白菜切根称重分选机外观尺寸、整体结构等综合考虑，确定白菜切根称重分选机传动电机、翻转气缸、带传动系统等各个组件的详细参数，并运用三维软件绘制零件图、装配图。然后利用三维软件对白菜切根称重分选机进行了运动仿真分析，进行白菜切根称重分选机的干涉性设备验证。最后使用二维软件绘制了本次设计的白菜切根称重分选机的设备总装图和二维零件图，并编写白菜切根称重分选机设计论文。关键词：白菜；切根；称重；白菜切根称重分选机目录28521第一章绪论 1246411.1引言 1317971.2研究目的和意义 1257781.3蔬菜收获机械发展现状 2234531.4本文主要研究工作 330059第二章白菜切根称重分选机设计方案 4156812.1总体方案设计 44142.2总体性能参数 5318472.3设备工作原理 6137062.4总体结构设计 71022第三章白菜输送系统设计 933.1入料斗设计 962813.2右侧挡板设计 10258283.3传动电机设计 1055833.4皮带机驱动滚筒设计 1182783.5皮带机驱动轴设计 13240353.6皮带机从动辊轴设计 1575593.7电机带轮设计 16250713.8皮带机大带轮设计 16304413.9方形轴承座设计 1711325第四章压菜切根系统设计 19309554.1压菜轴设计 19181974.2压菜辊设计 19130724.3挡板设计 2030664.4切根电机设计 2162844.5锯盘设计 2128864.6切根锯片设计 2254924.7切根电机座设计 2342814.8锯罩设计 2310794第五章称重分选系统设计 25277695.1推板设计 25124135.2固定轴设计 25319935.3翻转气缸设计 26128385.4导杆底座设计 29269895.5导杆设计 29269875.6分拣移动架设计 3097505.7分拣平台底座设计 3113176第六章白菜切根称重分选机三维模型 3287996.1整机三维模型 32201016.2压菜系统三维模型 32121126.3称重分选系统三维模型 3392466.4翻转平台三维模型 34197266.5滑台三维模型 342375参考文献 36第一章绪论1.1引言白菜，又称为结球白菜、黄芽菜、窝心白菜等，是我们国家原本生产和特产的有机蔬菜，全国各地普遍栽培，主要产区以华北地区为主。大白菜以其细嫩甘脆、汁白如乳的品质，有着易种植、可长期储藏的特性，是人们秋冬季节餐桌上的美味佳蔬。在北方大白菜被称为当家菜、半年菜，现已先后引进种植在世界各地。据调查，在黄河以北地区，秋冬大白菜的种植面积占秋菜种植面积的50%左右，东北地区可达60%左右。大白菜生长期较短，生产成本低、产量高，且价格低，尤其在秋冬大白菜的收获季节，其价格是所有蔬菜中最低的，比较适合于城镇中等收入水平的家庭和广大农民的食用要求。在东北三省储备白菜是很多家庭的传统与习惯，而且每一家每一户的储备量不小，再加之白菜的价格低廉，更是人们储备过冬菜品的最佳选择。1.2研究目的和意义蔬菜种植生产国家世界上最大的是中国，蔬菜的总产量占据着世界蔬菜总产量的60%左右，随着全球城市现代化和经济的的快速发展，人们也越来越追求健康的饮食生活方式，蔬菜在食品消费中所占的比例也在持续增加，这样就促使我国需要增加蔬菜的种植面积来提高蔬菜产量适应现代居民的生活消费要求，尤其是改革开放以来，我国的蔬菜生产种植发展迅猛，每年都在呈现持续增长的迅猛势头。白菜的原产地就是我国，白菜属于是十字花科类蔬菜，我国的白菜栽培历史十分悠久。白菜是我国北方人口常吃菜品中比较重要蔬菜之一，大白菜种植生产投资少，栽培技术简单，在生产季节自然灾害较少，生产的风险小。我国的白菜种植面积比较广，尤其是在北方大部地区有着大面积的种植，白菜产量也非常大，而且白菜的供应期也比较长，在蔬菜的生产供应中起来非常重要的作用。目前，规模化白菜种植企业采用标准培育方法，种植的白菜长势及成熟期一致，白菜形体大小也比较均匀。由于白菜收割以后在上市之前还要针对白菜进行根部的切除工作，现在大多企业仍采用人工拿切菜刀切除白菜根部的生产模式，这种模式工人劳动强度大且容易对白菜造成损伤，切割以后的白菜放置混乱，生产效率低下，而且收集储存比较费时费力，工作效率比较低下。本文针对这种工作状况设计发明了一种可以实现白菜的切根称重分选一体化工作的机械化设备，主要是为了解决现有白菜切根工作生产效率低下，安全保障率低及收集整理效果差的问题。采用本次设计的白菜切根称重分选机可以实现提高白菜切根收集工作效率，提升白菜的种植收获生产效益，对提高白菜种植产业的经济增长有着重要的意义。1.3蔬菜收获机械发展现状国外对蔬菜收获机械的研究起步还是比较早，技术也相对成熟，涉及到的蔬菜种类比较多。例如针对叶菜类蔬菜，Mola等人设计的绿叶蔬菜收获机采用水平锯齿式割刀将菠菜等叶菜类蔬菜从绿叶底部切断，然后由传送带进行输送收集可食用的绿叶部分。针对根菜类蔬菜收获，Horia等人设计有胡萝卜联合收获机、kisser等人设计有马铃薯收获机,Raymond等人设计有洋葱收获机等机械化收获设备。果菜类番茄的收获机械也有较多已经实现商业推广的机型，主要针对的是加工番茄市场的工作需求设计的。其他新型的蔬菜收获装备还有生菜收获机、韭菜收获机、青豆收获机以及芹菜收获机等蔬菜收获机械设备。从国外的研究发展来看，蔬菜收获机械的发展更趋于多元化，以符合不同层次市场的需求，国外现在主要是朝着高效率收获机械、经济性收获机具和辅助式收获机械多元化发展研究。例如Hortech公司新开发的甘蓝收获机就可以实现四行甘蓝的同时收获作业过程，Asa-lift公司开发的胡萝卜收获机能实现最多六行胡萝卜的同时收获，大大提高了蔬菜的收获效率。针对蔬菜种植散户或者家庭用户，Farmer'sFriend公司开发了一款手持式的绿叶蔬菜收获机，使用户能低成本地在自家菜园收获绿叶蔬菜。对于很多易损伤的蔬菜收获作业，可以采用辅助式收获机械也是一个发展方向。例如进行收获鲜食番茄，Sal等人就提出了一种辅助式的收获机械，作业过程中由人工采摘新鲜番茄至收集桶，再由收获机械对采集上来的番茄进行输送、分级、集装等辅助式作业，这在很大程度上减少了番茄的收获损伤。这样类似的辅助式收获机械也有应用于西兰花、花椰菜等蔬菜的收获，辅助式收获机械的发展笔比较迅速，可适用于多种蔬菜产品的辅助性收获工作。我国相比于发达国家，我国对于蔬菜收获机械的研究起步较晚，相对水平也较为落后。除少数根类蔬菜，如马铃薯、花生和番茄有较为成熟的收获机型外，多数蔬菜收获机械的研究仍处于开发或者空白阶段，还未有成熟机型能满足田间生产作业的要求。近年来，为满足我国农业发展的机械化需求，国内部分科研单位开发出了一系列新型的蔬菜收获机械。宁夏大学开发了一种侧悬挂式和一种牵引式的宝塔菜收获机。农业部南京农机化研究所正在开发大蒜收获机，已经完成切根试验台的搭建与试验。河南科技大学重点解决了胡萝卜收获机根茎分离装置的设计与试验。而对于研究起步较早的根菜类蔬菜收获机械，各研究单位更关注的是机型的升级与性能的提升，开发机具的新收获工艺流程，提高收获的自动化与智能化等内容。针对花生的机械化收获，沈阳农业大学研究了一种两段式收获方式，开发了相应的捡拾试验装置和摘果试验台。青岛农业大学则在先前研制的4HBL-2型花生联合收获机的基础上，重点开发了除膜摘果装置、弹齿式去土装置、复收装置、智能测产系统等新功能部件和智能化系统。对于番茄收获设备，石河子大学开发了一套田间测产系统，完成了实验室测产试验。国内蔬菜收获机械的研究在关注开发新型机具的同时，逐步的提升蔬菜收获机械的稳定性、自动化、智能化水平已成为蔬菜收获机械设备研究的重点方向之一。1.4本文主要研究工作本文根据白菜切根称重分选机切根称重作业的特点，围绕白菜切根称重分选机在进行白菜收获储存过程中实现切根称重分选这一目标，开展对白菜切根称重分选机的设计研究，探索更加合适的白菜切根称重分选机的设备结构形态和运动方式以及切根称重工艺，主要研究工作如下:1.针对我国目前白菜切根称重分选机设备的发展现状，对白菜切根称重分选机组成部分进行方案的确定，开发研制出一种安全可靠、设备重量轻、生产效率高的白菜切根称重分选机。2.对本次设计研究的白菜切根称重分选机的切根输送系统、称重翻转系统进行设计与研究，并完成白菜切根称重分选机的整体结构设计。3.利用三维软件建模针对白菜切根称重分选机进行运动仿真分析，使用二维软件绘制了本次设计的白菜切根称重分选机设备总装图和二维零件图，并编写了本次设计的白菜切根称重分选机设计论文。第二章白菜切根称重分选机设计方案2.1总体方案设计本课题主要目的是设计一个可以针对白菜收获过程中可以实现白菜切根称重及分选工作的的机械化设备，所以本次设计的白菜切根称重分选机的功能需求和整体方案将从实际工作情况出发，进行整体方案的论述与确定。设计本次的白菜切根称重分选机的时候首先需要考虑的是白菜切根称重分选机的安装便捷性和切根灵活性，因为需要根据实际的需求设计白菜切根称重分选机的固定机构。考虑到本次设计的白菜切根称重分选机是针对白菜收获过程中进行切根称重分选工作的，主要是为了完成白菜的根部切割和称重分选工作，所以本次设计的白菜切根称重分选机的体积比较小，重量比较轻，白菜切根称重分选机的固定机构采用的是支腿和垫板的作用实现支撑安装的，直接把设备放置在地面上就可以利用设备开始白菜的切根称重分选工作。另外针对白菜的大小不同和白菜生长的外形多样性，白菜切根称重分选机的切根装置也需要根据实际的工作情况来进行不同的调整，因此本次设计的白菜切根称重分选机设计了弹簧夹持系统，利用夹持板的作用实现白菜的夹持工作，再依靠弹簧实现紧固和复位工作，可以适合不同大小的白菜的切根工作。白菜切根称重分选机工作的时候是固定式作业的，所以本次设计的白菜切根称重分选机设计的是传动电机带动工作实现切根作业的，通过传动电机带动设备完成切根输送作业，这样可以更加灵活简便的实现白菜的切根工作，提高设备的工作效率。白菜切根称重分选机的称重分选装置是整个白菜切根称重分选机设备的的设计重点，因为白菜切根称重分选机主要就是完成针对白菜实现切根工作之后实现白菜的称重分选工作的。本次设计的白菜切根称重分选机采用的是压力称重刷和气动翻转的组合方式实现白菜的称重分选工作的，采用的是压力式压力称重方式，这样可以更好的保证称重工作的准确性。另外考虑到白菜称重作业之后直接翻转输送可能会造成大小外形混乱的情况发生，因此本次还设计了气动夹紧装置，翻转过程中对白菜实现夹紧作用，翻转完成之后松开夹紧装置白菜才会掉落输送出去，这样可以保证白菜收集的整齐性，白菜收集起来也比较美观。翻转装置距离地面有一定的距离，如果直接把白菜翻转到地面上不仅会损坏白菜的外观，还会影响白菜的售卖和储存。因此本次设计了白菜滑台，白菜翻转之后掉落到滑台上面，顺着滑台的作用白菜缓慢的掉落下去，这样可以保证白菜外观的完整性和整洁性，可以提升白菜售卖的品质和价格的提升。下图2-1是本次的白菜切根称重分选机的设计方案简图：1.地脚盘2.电机3.驱动皮带轮4.皮带5.架体立柱6.大皮带轮7.驱动辊8.输运皮带9.入料斗10.挡料支架11.推料限宽板12.弹簧固定杆13.弹簧14.白菜15.加持架16.弹簧17.压紧丝母手轮18.滑杆19.从动皮带辊20.夹持皮带21.锯片22.电机23.废根出料斗24.架体横梁25.输运皮带从动辊26.翻转台27.托辊28.推料板29.气缸30.推料气缸31.耳座32.连杆33.销轴34.转接架35.导杆36.弹簧37.重量检测仪38.底座图2-1白菜切根称重分选机设计方案简图2.2总体性能参数本次设计的白菜切根称重分选机主要是依靠传动电机的作用实现白菜的输送工作的，切根系统是依靠的传动电机带动切割锯片实现白菜切根，白菜的称重分选是利用的压力称重装置和气缸翻转装置实现的，本课题设计研究的白菜切根称重分选机的主要设计参数技术指标如下：白菜切根称重分选机参数表1设备功率2200W2设备电源50HZ/220V3切根速度40-50pcs/min4称重误差±0.5-1g5外形尺寸3770X1060X1200mm2.3设备工作原理1.白菜输送系统：白菜输送系统设计采用的是刮板输送皮带进行白菜的输送工作的，采用刮板输送系统是考虑到白菜是光滑的，如果采用普通的皮带输送在切根作业过程中可能会出现打滑的情况发生，采用刮板皮带可以利用刮板的特性实现对白菜的阻挡夹持作用，保证白菜切根作业的稳定性。输送系统采用的是传动电机带动工作的，传动装置选用的是带传动系统。2.压菜输送系统：压菜输送系统是安装在白菜输送系统上面的，压菜系统设计的是无动力输送系统，依靠的是白菜受到输送系统的作用力之后带动运动的。本次设计的压菜系统设计安装了限位装置，限位装置安装在压菜轴上部，限位装置主要是由调节螺杆和限位弹簧及滑杆等零件组成的。调整好限位装置的工作位置之后，白菜输送过来之后利用压菜系统的皮带来进行白菜的压紧工作，利用的是弹簧的特性实现的，这样可以保证白菜在切根工作中不会四处刮动造成切根困难的情况发生。3.白菜切根系统：白菜切根系统主要是由传动电机、锯盘、切割锯片和夹持板等主要零件组成的。夹持板设计安装在设备的架体上面的，夹持板靠近切根系统位置的地方还设计了夹紧轴和夹紧弹簧。白菜输送过来之后，夹持板受到白菜的挤压作用力之后带动弹簧进行压紧运动，弹簧受力进行复位工作，在这个过程中实现白菜的夹紧工作，依靠夹持板和压菜系统的共同作用力实现了白菜的压紧和夹持工作。切根锯片是直接安装在传动电机上面的，传动电机高速旋转的过程中带动锯片高速旋转，在这个过程中实现白菜的切根工作，完成切根工作的白菜依靠输送带的作用输送出去，切割下来的白菜根据掉落到切根装置下部的排渣口里面，完成切割下来的白菜根部输送工作。4.白菜称重系统：白菜完成切根工作之后利用输送带的作用把白菜输送到称重系统里面，本次设计的输送系统主要是由压力称重装置和夹紧装置组成的。称重系统上面设计安装了固定轴，固定轴的下部设计安装了推板装置，推板装置是安装在夹紧气缸上面的，推板设计的是耙子型的，耙板分布安装在固定轴之间的间隙里面。白菜经过输送带的作用输送过来之后，翻转平台受到白菜重量的作用力做下降运动，下降的过程中压力称重装置开始进行白菜的称重工作。本次设计的白菜切根称重分选机设计的有PLC控制系统，依靠重量感应器传输的信号来控制翻转气缸的翻转工作和白菜输送带的工作速度。当称重系统达到我们需要的白菜重量的时候，传感器传输信号控制白菜输送带输送速度减慢，然后翻转气缸实现气缸的伸出运动，这样过程中实现白菜的翻转输送工作，把白菜翻转输送带滑台上面，完成白菜的打包收集工作。夹紧装置的作用是考虑到白菜翻转过程是在空中实现的，如果不针对白菜进行夹持，翻转过去的白菜可能就会被摔在土地地上或者滑台上面，这样会造成白菜的损坏，影响白菜的售卖价值。本次设计夹持系统可以完成白菜的夹持工作，白菜称重完成后利用气缸实现白菜的夹紧工作，在翻转完成之后根据控制系统的作用来实现夹紧气缸的松开工作，这样就可以保证白菜全部都是被翻转在滑台上面的，可以保证白菜外观的完整性，增加白菜的售卖价值。5.白菜分选系统：白菜分选系统的作用也是依靠称重系统和控制系统的配合共同实现的，可以通过控制系统设定白菜的重量分选工作，分选系统主要是针对单个白菜的分选设计的，主要是通过重量不同的方式进行分选的，根据白菜重量的不同区完成不同白菜的打包装袋工作，适应不同的购买需求。本次设计的白菜切根称重分选机的整机工作原理是：需要进行设备工作的时候，首先把设备运动到合适的工作位置，然后接通设备的工作电源。启动设备的开关电源，设备通电后开始工作，操作者把白菜放置到输送带上面，白菜的根部朝向切根系统，白菜依靠输送带的输送作用进行输送工作。输送系统是依靠传动电机的作用带动工作的，白菜在输送的过程中受到夹紧板和压菜系统的夹紧工作，然后依靠高速旋转的锯片来完成白菜的切根工作，切割下来的白菜根部顺着出渣口的作用完成输送工作，完成最终的收集工作，白菜切根完成之后再次利用输送系统的作用输送到称重系统里面。称重系统设计依靠的是压力称重的方式进行白菜的称重工作的，白菜输送到称重系统上面之后，称重装置受力下降，下降的过程中完成白菜的称重工作，称重完成之后依靠翻转系统和夹紧系统的共同作用把白菜翻转输送带滑台上面，然后顺着滑台的斜坡输送掉落下去，然后完成白菜的打包装袋工作。本次设计的白菜切根称重分选机不仅可以实现白菜的切根称重分选一体化作业过程，还可以提高白菜切根的工作效率，利用设备上面设计的分选系统还可以实现针对白菜的分选工作，增加白菜的售卖价值，提供设备的有效利用率。2.4总体结构设计本次设计的白菜切根称重分选机主要的工作就是为了完成白菜的切根称重分选工作过的，白菜切根称重分选机设备结构紧凑，采用传动电机带动实现白菜的切根输送工作，可广泛应用于家庭和企业针对白菜进行切根称重分选的工作场所。白菜切根称重分选机主要是由白菜输送系统、压菜夹紧系统、切根系统、称重分选系统、白菜翻转系统和滑台等主要零部件组成的。下图2-2展示的是本次设计的白菜切根称重分选机的结构设计布局图：图2-2白菜切根称重分选机结构设计布局图第三章白菜输送系统设计白菜输送系统主要是完成需要进行切根工作的白菜的输送工作设计的，本次设计的白菜切根称重分选机的输送系统采用的是刮板输送系统，利用的是传动电机带动实现输送工作的，白菜输送系统系统主要包括带传动系统、传动电机、刮板输送皮带、白菜加料斗、输送架体等零部件组成的。3.1入料斗设计入料斗是本课题设计研究的白菜切根称重分选机的白菜输送系统的主要零部件之一，是利用外六角螺栓安装在白菜输送系统的架体挡板上面的。入料斗本次设计的是两块三角带弧形的侧板和一块方形的折弯底板焊接加工制作出来的，侧板设计为三角弧形的原因是输送带是平行式的，入料斗安装在输送系统的挡板上面之后入料斗的地板和输送带的平面是平行的，这样的设计不仅美观大方，而且更加容易方便添加白菜物料，方便劳动者操作，达到省时省力的作业目的。本次设计的入料斗的材料选择使用的是Q235碳钢材料，图3-1所示为入料斗二维零件图：图3-1入料斗二维零件图3.2右侧挡板设计右侧挡板是安装在白菜输送系统架体上面的，利用的是外六角螺栓的作用实现安装固定的，右侧挡板的主要作用就是实现针对输送过来的白菜的阻挡隔绝作用，防止在输送的过程中出现掉落的情况发生。右侧挡板设计的是L型的，采用的是钣金折弯的加工方式制作的，右侧挡板的底板上面设计有圆孔，圆孔里面安装的就是连接螺栓。底板和立板之间我们考虑到设备的工作强度和外形的美观性，本次还设计了加强筋，利用加强筋的作用来保证右侧挡板的设计强度和外形美观性。本次设计的右侧挡板是利用碳钢Q235材料加工制作的，下图3-2是右侧挡板的设计图纸展示：图3-2右侧挡板设计图纸3.3传动电机设计本次设计的白菜输送系统主要是利用传动电机转动的时候带动带传动系统实现旋转运动，然后再带动刮板皮带实现白菜的输送工作的。本文选择的电机功率主要是由电机传动需要的功率N和克服轴在带轮中的摩擦力而消耗的功率来确定，查找机械设计手册可以得到：1.电机的功率为：上面的公式里面：C指的是阻力系数，查找设计资料可以知道C一般为0.2-0.3之间，本次根据设计的情况选定C为0.25。，。这里对于选取。根据上面的参数带入计算公式可以得到：根据上面的计算公式可以计算得出本次设计的输送电机的功率为1.1KW。2.确定电机功率：查找机械设计资料，选择传动电机额定功率为1.1KW，n=600rmp/min。经过上面的计算可以得到本次设计的白菜切根称重分选机的白菜输送传动电机的功率为1.1KW，电机转速为600rmp/min。传动电机的下部有安装底座，上面有圆孔，传动电机是通过螺栓的作用安装在设备的架体上面的，传动电机的输出轴上面安装的是电机带轮，通过电机带轮的作用把传动电机的作用力传递出去，从而完成传动电机带动输送系统的作业功能。3.4皮带机驱动滚筒设计皮带机驱动滚筒设计的是有动力装置，皮带机驱动滚筒安装在设皮带机驱动轴上面的，利用的是两端的轴套来实现限位固定工作的，皮带机驱动滚筒的圆周运动依靠的是传动电机带动实现的，从而可以完成输送带的正常输送工作。在带式输送机的设计中，选择滚筒的主要指标就是选择滚筒直径，选用大直径的滚筒对输送带使用有利。但是当滚筒直径增大后，传动滚筒的质量、传动装置的速比、传动装置的质量和尺寸都需要相应增大。经过查找机械设计资料可以知道，选择滚筒直径主要考虑以下因素：1.输送带绕过滚筒时输送带的弯曲应力；2.输送带发生弯曲的频次（与导绕方式、绕过滚筒的数目、运距及速度有关）；3.输送带与滚筒面间的最大或平均比压；4.输送带许用强度利用率（简称为RMBT，它是输送带最大张力与送带许用张力之比的百分数）；5.输送机的安装地点和使用条件（例如：地面、井下、露天、移动固定等）；6.输送带包胶和包胶的变形量。根据机械设计资料，滚筒直径D由下式确定：式中：C--与输送带芯层材质挠性有关的系数；D--输送带芯层厚度或钢丝绳芯直径，mm；根据机械设计资料可以查找得到：D=140X3=120mm皮带机驱动滚筒的直径验算：大量实验表明，传动辊筒的摩擦系数与胶带和辊筒之间的单位压力有较大关系，在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动辊筒的直径应按平均压力进行验算。[P]--胶带与辊筒之间的平均压力，对于胶带推荐不大于0.71N/mm2。B-传送带宽500mm，D-辊筒半径110mm，α-传送带与辊筒之间的包角度数120；把上面的参数带入上面的计算公式可以得到：经过上面的计算验证可以得到本次设计的皮带机驱动滚筒符合设备的稳定运行需求，皮带机驱动滚筒设计合理，可以安全使用。根据本次皮带机驱动滚筒的具体工作情况，皮带机驱动滚筒是属于输送系统中比较重要的零部件，根据经验可把皮带机驱动滚筒的工作安全系数取值为1.5-1.8之间。目前我国各生产厂家经常取45钢材料的许用应力[σ]=140MPa，安全系数一般都是在1.5-1.8之间，因此本次设计的皮带机驱动滚筒材料选择为45钢加工制作。皮带机驱动滚筒的焊缝的许用应力设计中可以参照辊筒母材的许用应力或参照结构设计规范选取，在辊筒上焊缝截面的变化处均有应力集中，焊接处如果不经过退火会有残余应力存在，未经处理的焊缝中心的残余应力，其值可达到屈服极限，当皮带机驱动滚筒与工作应力叠加时，造成平均应力增加，这样就大大降低了辊筒许用疲劳强度。一般残余应力消除的办法是用退火、振动和锤击，以及火焰烘烤等，另外也可以采用预热法，本次设计的皮带机驱动滚筒的残余应力的消除办法采用的是退火的办法进行处理的。皮带机驱动滚筒的外部设计安装的是刮板输送皮带，皮带机驱动滚筒设计的时候两端设计的有圆周均布的V型槽，设计V型槽的原理是可以利用V型槽增大皮带和皮带机驱动滚筒之间的摩擦力，达到更好的输送效果，防止皮带出现打滑的情况发生。刮板输送皮带是利用滚筒转动带动实现圆周往复运动的，下图3-3展示的是皮带机驱动滚筒的设计图纸：图3-3皮带机驱动滚筒图纸3.5皮带机驱动轴设计皮带机驱动轴是白菜输送系统的主要部件之一，皮带机驱动轴在白菜切根称重分选机的白菜输送系统正常工作过程中，是承担主要转矩、扭矩、弯矩的回转零件。白菜输送系统是圆周运动次数很频繁的工作环境，因此皮带机驱动轴的设计是很关键的一个步骤。本文设计的皮带机驱动轴的主要作用是支持轴上所安装的回转零件，使其有确定的工作位置，而且还需要传递皮带机驱动轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等不同形式，根据白菜输送系统的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，白菜切根称重分选机的白菜输送系统的皮带机驱动轴选用直轴形式传递，而且本次设计选用的是直轴中的阶梯轴，皮带机驱动轴的材料设计的是45钢，皮带机驱动轴的设计如下：根据皮带机驱动轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用机械设计手册上面的公式：其中：-轴常用种材料计算系数；-主轴上的功率KW；-主轴上的转速r/min；皮带机驱动轴的材料系数由《机械设计基础》中表18-1可以查到，应选取调质处理的45号钢，为65MPa，根据设计手册书中表18-2取，带入参数可以得到下面的计算：皮带机驱动轴的最小直径显然是安装带轮的内孔，皮带机驱动轴跟带轮之间是采用的键的作用实现固定限位的，因此为了开键槽又不消耗输出轴的强度，需要针对皮带机驱动轴的直径增加5%以上，这样增加皮带机驱动轴的直径尺寸，因而可以提高皮带机驱动轴的工作强度。即：皮带机驱动轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的皮带机驱动轴直径与带轮相配合，本次设计的皮带机驱动轴的最小端轴径选为25mm。通过《机械设计手册》查表可以得知带轮的厚度是35mm，而且为了配合皮带机驱动滚筒的安装使用，本次取皮带机驱动轴的另外一端轴径是30mm，其长度是620mm。皮带机大带轮和皮带机驱动轴之间采用的是键配合安装限位的，选用键的型号为普通平键b*h*l(8X7X34)，所用键的型号可以通过查《机械设计手册》资料获取。按照方便拆装的原则，皮带机驱动轴轴端需要进行倒角。在皮带机驱动轴的两端均为1X45°，其余轴肩的倒角也均为1X45°，轴肩的作用是使阶梯直轴在轴径改变截面上减小应力集中，也可以起到限位的作用。根据本次设计的白菜输送系统的皮带机驱动轴的受力情况，我们采用按扭转强度计算的校核方法来校核皮带机驱动轴。皮带机驱动轴转矩T为：轴的扭转强度条件为：上面的公式中：T--轴传递转矩,N.mm；W--轴的抗扭截面系数,；--许用切应力，MPa.经过上面的计算校核可以得到本次设计的皮带机驱动轴的强度符合设计要求，满足白菜输送系统的生产需求，下图3-4展示的是本次设计的皮带机驱动轴的设计零件图：图3-4皮带机驱动轴设计零件图3.6皮带机从动辊轴设计本次设计的皮带机从动辊轴设计的是无动力装置，利用的是上面介绍的皮带机驱动滚筒转动的时候带动刮板皮带转动从而完成圆周运动的。皮带机从动辊轴是安装固定在设备架体上面的，皮带机从动辊轴的两端设计安装的是深沟球轴承，采用轴承的特性来减少运动的摩擦力，深沟球轴承是安装在方形轴承座里面，方形轴承座利用螺栓的作用安装固定在皮带机主梁上面，皮带机主梁上面的螺栓圆孔设计的是腰型槽孔，这样设计是考虑到设备运行的时候需要调整皮带安装的松紧程度，利用腰型槽孔的特性可以实现这样的调整作业目的，实现快速调整。皮带机主梁上面设计的皮带机从动辊轴的安装设计的是U型孔，设计为U型孔可以简单方便的实现皮带机从动辊轴的安装工作，拆装起来也比较方便，可以节省检修拆装时间，提高设备的工作效率。皮带机从动辊轴设计的材料选择的是45钢，下图3-5展示的是白菜输送系统的皮带机从动辊轴的二维零件图：图3-5皮带机从动辊轴二维零件图3.7电机带轮设计本次设计的电机带轮是安装在白菜输送系统的传动电机输出轴上面的，安装的方式皮带机大带轮是一样的，都是先采用键配合安装固定，然后利用螺栓和垫片的作用实现固定限位。电机带轮上面安装的是传动系统的传动皮带，电机带轮和皮带机大带轮通过传动皮带的作用安装连接起来，输送系统的传动电机工作的时候带动电机带轮做旋转运动，利用传动皮带的连接作用带动皮带机大带轮实现圆周运动，这样才可以带动整个输送系统开始工作，实现白菜的输送工作。电机带轮的设计加工材料是45钢，下图3-6展示的电机带轮的二维零件图：图3-6电机带轮二维零件图3.8皮带机大带轮设计皮带机大带轮是设计安装在皮带机驱动轴上面的，首先是利用键的作用实现固定安装，然后安装完成之后再皮带机大带轮的端部设计安装了外六角螺栓和垫片，利用螺栓的特性来实现皮带机大带轮的紧固限位工作，这样可以保证设备运行的安全性。皮带机大带轮受到传动皮带传输的作用力实现圆周旋转运动，在圆周运动的过程中带动皮带机驱动轴进行旋转工作，从而实现带动整个白菜输送输送实现圆周运动来完成白菜的输送作业过程。本次设计的皮带机大带轮设计的材料选择的是45钢，根据皮带机大带轮的设计尺寸和工作特性，本次选择皮带机大带轮为孔板式带轮结构，下图3-7是皮带机大带轮的二维零件图展示：图3-7皮带机大带轮二维零件图3.9方形轴承座设计方形轴承座是安装在皮带机主梁上面的，采用的是螺栓连接的方式实现固定连接安装的，螺栓安装孔设计的是腰形槽孔，这样的设计可以根据设备的实际工作情况来调整皮带机从动辊轴的安装位置，可以实时调整刮板皮带安装的松紧程度，达到最好的输送效果。本次设计的方形轴承座里面还设计安装了深沟球轴承，是依靠的轴承的特性来减少运动的摩擦力，达到更高的作业效果。本次设计的方形轴承座选择的材料是碳钢Q235材料，下图3-8展示的是本次设计的方形轴承座的二维零件图：图3-8方形轴承座二维零件图第四章压菜切根系统设计压菜切根系统主要是分为了压菜装置和切根装置两个部分，压菜装置主要的工作就是完成白菜的压菜输送工作，切根装置的设计目的是为了实现白菜的切根工作。4.1压菜轴设计本次设计的压菜轴是安装在压力皮带架上面的，压菜轴设计的共有两根，分别安装在压菜输送带的两端。压菜轴是安装在压力皮带架上面的腰型孔里面的，压力皮带架内部设计安装了滑杆和弹簧，弹簧是安装在顶部的，滑杆安装在弹簧的下端。当白菜输送过来的时候，压菜轴受到白菜上顶的作用力沿着压力皮带架向上运动，在压力皮带架的腰型孔里面实现直线运动。压菜轴做向上运动的时候带动滑杆进行上升运动，滑杆上升过程中与弹簧接触作用，弹簧受到压力进行压缩运动，弹簧压缩上去之后有一定的反弹作用力，利用这个作用力实现压菜轴的固定限位工作，这样可以实现针对白菜的压菜工作。本次设计也是利用了弹簧下压的柔性工作，可以保证压菜系统实现夹紧工作的同时会损坏白菜的外观，达到更好的作业效果。本次设计的压菜轴设计的加工材料是45钢，压菜轴的外部安装的是压菜辊，压菜辊和压菜轴之间安装了深沟球轴承，利用轴承的特性实现压菜辊的圆周运动。白菜输送过程中有一定的向前行进力，压菜系统就是利用这个作用力实现圆周运动，从而完成白菜的输送压菜工作。压菜轴设计的是阶梯丝杆轴，阶梯的作用是安装实现轴承的限位工作，丝杆的作用是为了跟滑杆安装固定，下图4-1展示的是压菜轴的二维零件图：图4-1压菜轴二维零件图4.2压菜辊设计压菜辊是设计安装在压菜轴的外部的，本次设计的压菜系统是无动力系统，利用的是白菜经过输送系统的输送作用力来带动实现圆周运动的。压菜辊设计的是空心结构，因为内部安装的是压菜轴，另外压菜辊的两端设计有轴承安装孔，利用安装的是深沟球轴承，利用的是轴承的特性来减少运动的摩擦力，达到更好的圆周运动效果，压菜辊的外部安装的数刮板输送皮带，压菜辊运动的时候带动刮板皮带进行运动。压菜辊的设计材料选择的是45钢材料，下图4-2展示的是压菜系统的压菜辊的二维零件图：图4-2压菜辊二维零件图4.3挡板设计挡板是安装在皮带机主梁上面的，采用的是螺栓安装固定的。挡板和右侧挡板共同组成了皮带输送系统的阻挡外框，这样可以防止白菜在输送的过程中出现掉落的情况发生，挡板设计的是L型的，底板上面焊接了加强筋，这样可以保证零件的作业强度还保证了挡板的外观美观性。本次设计的挡板是利用碳钢Q235材料加工制作的，下图4-3展示的是本次设计的挡板的二维零件图：图4-3挡板二维零件图4.4切根电机设计本次设计的白菜切根系统主要是由切根电机、切根电机安装座、锯罩、切割锯片及锯盘等主要零件组成的，切根系统的主要工作就是依靠切根系统的传动电机带动实现的，切根电机是安装在切根电机座上面的，切根电机的输出轴上面设计安装的是锯盘和切割锯片，依靠传动电机带动锯片的高速旋转来实现白菜的切根工作。经过查找机械设计资料，针对本次设计的切根系统的切根电机进行选型设计，最终选择型号为Y801-1型电机为本次设计的切根系统的传动电机，下表4-1展示的是切根电机的详细参数表：表4-1切根电机参数表型号极数额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)额定转矩/(kN/m)质量/kgY801-441.1150013902.417图4-4切根电机外形示意图4.5锯盘设计本次设计的锯盘是安装在切根电机的输出轴顶部的，锯盘的作用就是为了安装压紧切根系统的切根锯片的。锯盘是为了安装和紧固切根锯片的，锯盘是安装在切根锯片的上方的。锯盘的设计是锥形的，可以充分的利用直径大的端面来限位和固定切根锯片，也可以更好的利用和节省生产加工材料，节省生产成本。锯盘是依靠螺栓的作用安装固定在切根电机的端部，利用锯盘的压紧固定作用可以保证切割锯片的固定限位工作，锯盘跟随着切根电机一起做圆周运动，锯盘可以保证切根锯片在高速运转的情况下不会脱落从而造成设备故障的情况发生。本次设计的锯盘选择的材料是Q235碳钢材料，下图4-5所示为本次设计的切根系统的锯盘二维零件图：图4-5锯盘二维零件图4.6切根锯片设计切根锯片是直接安装在切割电机上面的，切根锯片的上下两端分别安装的是锯片座和锯盘。切根锯片的主要作用就是在高速转动的电机的带动下，做圆周运动的同时可以起到白菜切根的作用，从而可以完成白菜切根的工作。选择锯片齿数的时候，一般来说锯片的齿数如果越多，在单位时间内切削的刃口就越多，切削的性能就越好，但是切削的齿数比较多的话就需要用硬质合金的材质，这样的锯片的价格就比较高，齿数太密的话，齿间的容屑量变小，这样的话容易引起锯片的发热。因此我们在选择锯片的时候需要选择齿距一般在15-25mm，根据实际的应用场合和需要切割的物品来选择合理的齿数的。一般的切割锯片的厚度选型设计也需要根据实际的应用场所和实际切割的物品来选择的，如果锯片过薄的话，锯片在工作的时候容易晃动，会影响切削的效果。如果锯片过厚的话，就会造成浪费，增大了生产的成本。所以在选择锯片厚度的时候需要按照设计的具体要求去决定的，需要根据切割锯片在工作的时候的稳定性和锯片去切割的材料等因素去综合决定。本次设计的白菜切根称重分选机的切割锯片需要切割的物品是白菜，白菜属于蔬菜产品，切割的物品相对比较简单统一。最终经过查找机械设计资料综合考虑，本文选择的使用的锯片为φ220mm，厚度3mm的103齿国标锯片。因为本文选择使用的是国标锯片，所以本文就不在单独出设计图纸和计算了。4.7切根电机座设计切根电机是安装在切根电机座上面的，采用的是螺栓的作用实现固定安装的。切根电机座的面板上面设计了四组腰型孔，腰型孔里面安装的就是连接固定螺栓，利用腰型孔的作用可以根据实际的工作情况来调整切根电机的左右安装位置，保证切根作业的位置准确性，保证设备的切割效率。切根电机的侧板上面设计的也是四组腰型孔，侧板上面的腰型孔是为了把切根电机座安装固定在皮带机主梁上面设计的，利用腰型孔的安装特性可以实现调整切根电机的上下安装位置，可以根据不同直径白菜的切根需求来调整切根电机的工作位置。底板和侧板上面还设计了加强筋，利用加强筋的作用保证零件的作业强度，保证设备的使用寿命和作业安全性。本次设计的切根电机座设计的材料是Q235，下图4-6展示的是切根系统的切根电机座的二维零件图：图4-6切根电机座二维零件图4.8锯罩设计锯罩是安装在切根锯片的外部的，利用螺栓的作用固定安装在皮带机主梁上面，锯罩的主要作用就是起到一个保护的作用，当切根系统运行的时候，切根锯片是实现的高速旋转运动，在高速旋转的过程中实现白菜的切根工作。因此如果切根锯片是裸露在外面的话，很可能会伤到设备操作者，本次设计利用锯罩把切根锯片包罩起来，这样可以避免误伤的情况发生，保护操作者的使用安全。本次设计的锯罩设计的材料是Q235碳钢材料，下图4-7展示的是切根系统的锯罩的设计二维图：图4-7锯罩设计二维图第五章称重分选系统设计5.1推板设计推板是安装在拉紧气缸上面的，采用的是螺栓的作用实现固定安装的，当拉紧气缸做伸缩运动的时候推板随着做直线往复运动。本次推板是仿照耙子的形状设计的，推板的U型板设计安装在固定轴之间的间隙里面，这样可以保证推板的工作行程。需要进行白菜的翻转输送工作的时候，利用拉紧气缸的回缩运动带动推进实现压紧工作，把白菜压紧之后再进行翻转输送工作，这样可以保证白菜在翻转输送过程中不会损伤外表面，而且可以保证输送之后的白菜整齐性，本次设计的推板选择的材料是Q235，下图5-1展示的是推板的二维零件图：图5-1推板二维零件图5.2固定轴设计固定轴是安装在翻转平台上面的，固定轴本次设计的共有八根，分别利用螺栓安装固定在翻转平台上面，本次设计的固定轴是无动力装置，是固定不转动的。本次设计的固定轴的主要作用就是起到一个支撑安装的作用，主要是为了支撑放置白菜和安装上文介绍的推板设计的，白菜经过输送系统的作用输送到翻转平台上面的固定轴上面，利用压力称重装置称重完成之后，依靠拉紧气缸的拉紧作用来实现白菜的夹紧工作，然后再依靠翻转装置把白菜翻转输送出去。本次设计的固定轴是利用45钢材料加工制作出来的，考虑到固定轴的实际工作情况和安装位置，固定轴本次设计的是空心轴，因为上面放置的是需要进行称重作业的白菜，采用空心轴可以满足正常的设备生产作业需求，下图5-2展示的是称重分选系统固定轴的二维零件图：图5-2固定轴二维零件图5.3翻转气缸设计由于气压传动装置具有体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小；操纵、控制简单，方便、省力等优点；而且易于实现过载保护；气压元件使用寿命长，因此气压传动系统广泛的应用在各种机械设备的工作场所，综合考虑本文选用气压传动做为本文设计的白菜切根称重分选机的翻转系统传动系统。翻转气缸是称重分选系统的主要零部件，翻转气缸是安装在分拣移动架上面的，采用是是气缸底座安装固定在分拣移动架上面，气缸底座和翻转气缸之间利用的是销轴的作用安装连接。分拣平台底座上面设计安装了导杆底座、导杆、压簧等零件，白菜输送到翻转平台上面之后，依靠自身的重力做下压运动。白菜下压的过程中带动翻转平台支柱和分拣移动架实现下压运动，在这个工程中导杆上面的压簧受力形成收缩动作，当分拣移动架和压力读数装置接触的时候完成白菜的称重工作。白菜称重完成之后利用控制系统的信号输出控制拉紧气缸和翻转气缸开始工作，拉紧气缸首先执行的是白菜的压紧工作，然后翻转气缸实现白菜的翻转输送工作。完成翻转输送工作之后气缸完成复位工作，然后依靠压簧的特性实现分拣移动架的高度复位工作，整个过程自动进行，简单省事，可以提高称重分选工作的作业效率。1）气缸缸筒外径：根据气缸的供气压力与负载缸筒外径D可按下列公式初步计算：式中：--名义总压力；--气缸的供气压力，一般为系统压力；--气缸的机械效率，取=0.9；2）活塞杆直径：查表，由工作压力=0.6MPa，选取速比，公称压力为10MPa。则活塞杆直径为：3）气缸工作循环中流量的计算：当活塞杆伸出时：当活塞杆退出时：式中：--气缸的容积效率，活塞密封为金属环，为0.98；--活塞杆伸出速度，；--活塞杆退回速度，；——气缸外径；——活塞杆直径。本次设计的翻转气缸FH＝10MPa，翻转气缸缸体材料采用的是45号钢，材料的机械性能为，，泊松比，气缸工作压力为0.6。此缸的主要尺寸为：缸筒半径r1＝20mm，缸的缸底厚度t=20mm。1）缸壁部分：此缸的最大应力点在内壁，其最大值为：经过上面的计算可以得出＜，所以本次设计的缸筒设计安全。2）缸底部分：翻转气缸的缸底为平底的，平底缸的缸底均布载荷作用，最大弯曲应力发生在安装耳板的周边，可以按平板公式计算：式中：--缸底因为开孔而引入的削弱系数；查询设计资料可知气缸的缸底许用应力最小值为10Mpa，所以缸底设计安全。3）活塞杆强度验算：气缸活塞杆常用35、45钢等加工材料，对于冲击震动很大的气缸活塞杆，也可以使用55钢与40Cr。这里选用的是45钢作为活塞杆材料。其力学性能为：，，n取2～2.5，则：=14-17.5MPa经过上面的计算本次取为17MPa。气缸的最大推力为：式中：--缸筒直径；--活塞杆内径；--活塞杆的压或拉应力；由于本设计翻转气缸的活塞杆直径d=20mm＞dmin=15mm，所以活塞杆满足强度要求。经过本文的设计验算，验证了本文设计的翻转气缸的安全性能，可以保证设备运行的安全稳定性。5.4导杆底座设计本次设计的导杆底座是安装在分拣平台底座上面的，依靠利用的是螺栓的作用实现安装固定的，本次设计的导杆底座设计的是一个法兰连接底座，底座上面设计的一个连接轴套，法兰是跟分拣平台底座安装连接的，轴套里面安装的是导杆。轴套上面设计的有连接安装螺纹，轴套和导杆是采用的螺杆螺母的原理实现安装固定的，这样可以保证设备的稳定运行，拆装也比较简单。本次设计的导杆底座加工的材料是碳钢Q235材料，下图5-3展示的是导杆底座的二维零件图：图5-3导杆底座二维零件图5.5导杆设计导杆是安