毕业设计（论文）-大蒜剥皮机的设计

PAGEI摘要这个课题是对大蒜剥皮机的各部件进行设计，目的是将理论与实践相结合。使用Solidworks软件绘制出部件的三维图；结合计算和绘图，不断修改，交替进行计算和设计，准确确定产品各部件的整体设计；综合运用Solidworks和其他软件，绘制出产品的部件图和结构装配图；通过分析总结，编写产品设计过程说明书。通过本次课题研究，基本掌握产品外形设计的一般规律；通过计算、绘图和运用相关资料，进行全面基本技能训练，基本掌握产品外形设计的方法，并熟练使用Solidworks进行电脑绘图，为未来从事产品设计工作奠定良好的实践基础。关键词:产品外形设计、Solidworks、。AbstractThisissueistheelectricpartsdesigntheorywithpracticetoachieveacomprehensivelinks.ByutilizingSolidworkssoftwaretodraftcomponentsonathree-dimensionalblueprint,computationsandvisualsaremergedtocomputeandcraftthenecessarycomponentsforproductdesign,withthesoftwarealsoenablingthecreationofmoldanddiepartsforassembly.Thefinalstepinvolvesanalyzingandpreparingadetailedproductdesignspecification.Throughcomprehensivebasicskillstraining,productdesigncanbeachievedbycalculating,drawingandutilizingtechnicalstandards,standardanddesignmanuals,andotherrelatedinformation.ThisresearchhasrevealedthatageneralMethod,proficiencyinSolidworks,computergraphicsforfutureuse,andagoodfoundationforthepracticeareallessentialcomponentsofsuccessfulproductdesign.Keywords：productdesign,Solidworks,.PAGE40目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题背景 11.2课题的主要内容 11.3课题的目的和意义 1第2章课题的研究手段 32.1课题涉及的专业知识 32.2课题所使用的软件 32.3课题研究过程 52.3.1准备阶段 52.3.2设计过程 5第3章大蒜剥皮机主要零件设计 63.1大蒜剥皮机电机零件设计 63.1.1基本方法和操作步骤 63.1.2零件立体FAN-01形状 63.2.3零件结构设计分析 63.1.4事例操作 73.2大蒜剥皮机旋风板零件设计 103.2.1建模的基本方法和操作步骤 103.2.2零件FAN-02立体形状 103.2.3零件结构设计分析 113.2.4操作步骤 123.3大蒜剥皮机剥皮箱零件设计 143.3.1建模的基本方法和操作步骤 143.3.2零件FAN-03立体形状 153.3.3零件结构设计分析 163.3.4操作步骤 173.4大蒜剥皮机剥皮槽零件设计 173.4.1建模的基本方法和操作步骤 173.4.2零件FAN-04立体形状 173.4.3零件结构设计分析 183.4.4操作步骤 193.5大蒜剥皮机凸轮零件设计 233.5.1建模的基本方法和操作步骤 253.5.2零件FAN-05立体形状 273.5.3零件结构设计分析 283.4.4操作步骤 293.6大蒜剥皮机偏心轮轴零件设计 233.6.1建模的基本方法和操作步骤 173.6.2零件FAN-04立体形状 173.6.3零件结构设计分析 18第4章大蒜剥皮机装配设计 304.1装配的基本方法和操作步骤 304.2产品装配图 314.3剥蒜机运动图解 31第5章大蒜剥皮机电路的设计 335.1大蒜剥皮机电路设计要求 355.2大蒜剥皮机的使用方法 37第6章大蒜剥皮机部件仿真分析 396.1概述 396.2一种嵌入ADAMS结算器的Solidworks运动分析 406.3Solidworks仿真基本思路 41第7章课题研究总结 42结束语 43参考文献 44第1章绪论1.1课题背景引言社会发展使得机器无处不在，无论是生活的每个部分都包含了它们的身影。而加工设备的演进则紧密联系于其所应用的加工技术上，这离不开科学技术的持续创新及人们的生活品质逐步提升。粮食物料的处理过程包括去除杂质、调整湿度、剥离外壳或者粉碎等步骤，最终制备出满足各种规格要求的可食用的成品。对比以往，中国的加工设备相较于西方发达国家的设备而言，其精确度较低，机械化和自动化的程度也相对落后，从而影响到产品的整体质量，同时颗粒的大小较为粗糙，种类选择有限，处于中等偏下的位置。然而，随著现代化的加速推进，人们的饮食需求和生活品质也在逐渐上升，科技创新推动着粮食精细化加工设备的需求日益紧迫。因此，利用高性能的加工设备已成为了当前粮食加工产业的关键任务。此外，依据课题中的特定参数，我们的目标是在设计过程中确保以下特性：微型机械装置;构造简便;易制作，易操控，费用便宜;对生产环境的要求并不苛刻。鉴于我国的实际情况，选择使用摩擦脱皮方法是我们首先考虑的策略。设计出来的这款轻巧且易操作的小型农业脱皮机，正好适应了当前市场需求。1.2课题的主要内容核心主题包括以下几点：首先，我们利用了Solidworks计算机建模工具来完成产品的外观设计;其次，我们将学到的理论知识与实际操作相结合，参考相关的设计指南(如技术标准、规定、设计手册)以确保我们的设计符合要求;然后，我们在设计的过程中不断调整和优化，使计算结果与模型相互影响;最后，我们要达到的目标是能够熟练地应用Solidworks进行产品外观的整体设计。大蒜剥皮机电路设计。1.3课题的目的和意义1.经过实际操作的锻炼，我们逐渐形成了正确的理念，强化了创造力和竞争力。基本理解了部件与产品的形状设计的普遍法则，并提升了解决难题的能力。借助计算、制图以及使用相关的设计资源如技术准则、规定和设计指南，进行了全方位的基础技巧培训，为我们未来进入模具设计领域奠定了坚实的实操基础。2.这个问题不只是针对大蒜剥皮机的部件和外观进行了设计，还对其电路进行了更人性化、更合理的设计。在提升产品竞争力的同时，也使我成为了一名多才多艺的人，从而提高了自己的能力，增强了自身的竞争优势。3.通过综合运用机械设计、机械图纸绘制、公差与技术测试、机械理论以及零部件等理论知识，我们可以分析并解决产品外观设计的难题，从而进一步加强、深化和扩展我们所学习的知识。第2章课题的研究手段2.1课题涉及的专业知识为顺应社会的进步需求并回应公司对于员工的期望，我们的学校决定让一部分学生参与到大蒜剥皮机的研发项目中来。这个项目的实施过程涵盖了我们在过去三年的学习内容，包括诸如机械制图、电脑辅助绘画、Solidworks、公差与精度测定、塑胶制造流程及其模具的设计等等一系列的专业基础知识和主干课程的内容。2.2课题所使用的软件⑴关于Solidworks软件Solidworks是美国PTC公司发布的一款涵盖了从概念设计、工业造型、三维模型、分析计算、动态模拟、仿真、工程图输出，直至生产加工成品全流程的Solidworks/CAM参数化软件系统，其中还包含众多模块如电缆及管道布线、模具设计与分析等，广泛应用于航空航天、汽车、机械、数控加工等领域。Solidworks内容丰富，涵盖了产品设计的零件创建、产品装配和工程图制作全过程，因此在我的设计过程中，我使用Solidworks软件来完成大蒜剥皮机的零件设计和工程图输出。本课题的设计主要依赖于solidworks软件，因此，我们将简单地对其特性进行概述。1.操作简便solidworks的设计更加精致，彻底摒弃了过去的瀑布式菜单模式，并且利用window窗口作为操作环境，极大地减轻了设计师的工作负担。直观的操控面交互式曲面设计完美的图象渲染效果高效率的工作方法2.功能强大solidworks吸纳了多个领域的资深用户反馈，优化了其深厚的功能，使得用户能够更为轻松地完成任务。无论是结构设计师还是制造工程师，都可以在solidworks中发挥自己的才华，实现预期目标。3.改善了对Solidworks环境的管理完善的工作流程提高了个人工作效率轻松实现资源共享4.快速解决诸多制作问题智能流程向导智能模型智能共享智能互操作⑵关于软件在本项研究中，我们使用的是Solidworks版的软件。这是由Autodesk公司开发的一款全球最受欢迎的设计及绘图工具。作为一款先进的通用的设计应用程式，它提供了许多新的强大绘图工具，使得设计师们能够以更快的速度、更高效率的工作。相较于之前的版本，Solidworks的新特性和优势包括：加快文件的开启和储存时间;表格位置和缩进调整;外部参考信息提示;在线设计中心;密码保护;颜色渐变填充;真实色彩等等。这有助于提升设计的创建速度，方便分享设计资料，并能更好地控制软件的使用。在大蒜剥皮机的制造过程当中，利用Solidworks软件来满足设计需求，并对从Solidworks生成的工程图(如大蒜剥皮机电机的结构图、面板、叶片以及整个机器的大致布局图等)进行了必要的修正。此外，还通过列出详尽的产品装配零件清单，描述出了每个部分的功能、参数以及在装配、检查和安装时的关键尺寸。2.3课题研究过程2.3.1准备阶段在我开始这个主题的研究前，已完成了我的大学的全部三年学业并进行了相关的实操训练如制作模型或实地考察等等。我在这些过程中精通于使用各种工具(例如：solidwork)来绘出复杂的三维图像;并且我也能够理解如何利用机器设备去检测尺寸误差和其他的技术问题。此外我还学到了关于金属加工的基本理论包括其物理性质及其化学反应过程中的影响因素等方面内容。同时还了解了一些基本的热力学的概念比如温度变化的影响程度等问题也让我受益匪浅。最后通过大量的实际应用经验积累了我对自己所设计的产品的整体结构有了一种新的认知方式。2.3.2设计过程在掌握了之前的理论知识之后,我们开始着手进行课题探究。⑴首要步骤是对大蒜剥皮机的各个部分进行性能评估：包括部分所用材料、材料特性以及部分结构，还有部分的使用场景等。接下来，我们开始规划大蒜剥皮机的各个组件的尺寸，在规划过程中记录相关数据，并利用solidworks软件创建出每一部分的三维图。(3)大蒜剥皮机的整体规划是该设备设计的关键步骤，同时也是最为复杂且耗时的环节。这个阶段包含以下几个关键任务：设定大蒜剥皮机的核心构造参数;完成对整台机器的大致构思;制定出详细的组装与部件图纸。此流程中使用的主要工具为Solidworks及计算机制图软件，并借助已学到的理论基础来执行各项操作，如计算、画图以及应用相关的设计准则、规定和指南等资源。在这个过程中，我们需要一边做算数一边绘画，不断修正方案，并在计算和绘图之间相互切换。终究，我们需要完成设计说明书的编写。该说明书是图纸设计的理论支撑，它也是对设计过程进行梳理和概括的重要工具，同时也是评估设计合适性的关键技术文档。2.3.3脱皮的方法及原理1.药液浸泡除皮法:使用有腐蚀作用的药液浸泡食物，让食物的皮溶解，再通过高压水将其冲掉。优点是脱皮效果好，但设备复杂、费用高，同时也会破坏杏仁的天然香味，因此不适合用于杏仁的脱皮处理。采用蒸汽剥离方法类似于制作爆米花的过程。首先，需要将准备好的食材置入蒸汽锅炉并覆盖好，接着通过转动和注入蒸汽来增加锅炉内的压力，大约维持30至50秒的时间，直至蒸汽的压力足够大以至于能完全包裹住所有的杏仁。随后，释放出蒸汽，此时，因为压力骤然降低，杏仁的外壳会因压力变化导致其破碎分离出来。最后用清水清洗干净即可。优势：脱皮效果显著，几乎可以达到100%的效率，同时不会破坏果仁的各类组织结构。生产效率也很高，具体的生产量可以根据蒸汽釜的容积来决定。缺陷：需要大量的高压蒸汽，使得设备结构变得复杂，并且对容器的强度和耐高压能力有较高的要求，这也导致了成本的增加。三摩擦脱皮法：利用摩擦和搓揉的方式，可以将食物的表皮剥离出来，这是一种广泛应用于各类植物果实的去皮技术。优势：设备构造简洁，制作过程轻松，材料使用效率高，成本低廉，操作便捷。不足之处在于脱皮率不高，在摩擦过程中容易导致食物果仁破损、外观变得粗糙。适用于对果仁外观没有严格要求且不需大规模生产的食物去皮。旋转平盘脱皮法其运作机制(参见图1.1)如下：通过自发性的重力效应，原料会自然流入位于上层磨损面上的转动盘中心区域;当杏仁被离心力驱动并开始绕着转动盘做圆周运动时，它们逐渐朝着转动盘的外缘移动。在这个过程中，杏仁受到了来自上下两个表面对其施加的摩擦力影响，最终实现了去壳的效果。而剥落下来的果仁则会被收集至转动盘外围。优势：设备构造简洁且紧凑；在设备中，果实的移动路径较长，脱皮率也相对较高。不足之处在于:(1)因为设备运转速度高(如100至200rpm)，导致杏核头部的剥落风险增加，这是通常不允许的情况。(2)处理后的杏仁回收较为困难。(3)其工作机制依赖于离心力量使得果实从中央到边界分离出旋转磨损板，然而由于摩擦强度大，因此理论上的稳定性并不理想，并且可能导致杏核和去掉的外壳在上下磨损板间积累，从而影响了产品的质量。4.滚轮对滚脱皮法其运作机制(参见图1.2)和无心磨床相似。杏仁被皮带以固定的线速运输至两个旋转的滚筒(长度约为300到600毫米)中，这些滚筒快速运转并产生摩擦力来去除杏仁的外壳;而导向辊则负责使杏仁翻转以便提升去壳效率;防滑板的主要功能在于阻止杏仁因滚筒或导向辊的影响而脱离皮带。优势包括较高的去壳效果及便捷的果仁收集方式。然而，由于其复杂的运行过程，使得构造变得繁复且昂贵;其次，它的产能较低;最后，它可能破坏杏仁的形态。5.直线运动摩擦脱皮法：这种技术与人类剥离皮肤的方法相似，其主要依靠手指间的相互作用产生足够的摩擦力来破坏坚果的外壳并将其去除。虽然操作简便，但是效率较低，并且在开始处理之前需要对坚果进行预先的浸渍处理，这会对手造成一定的损伤。然而，使用这个设备可以避免上述问题。工作原理如下（见图1.3）：果仁从左侧通过橡胶摩擦带的带动进入摩擦板与摩擦带之间，同时摩擦带带动果仁缓慢移动并进行摩擦加工，直到经过足够时间的脱皮处理后，果仁移动到右侧，从出料口排出，再收集并转入下一个工序。优势包括以下几点：首先，当坚果落入磨损表面并以水平方式放置于橡胶带上时，其顶部不容易受损或破碎，同时其他部位也相对安全。其次，因为下部的橡胶带移动方向与坚果的移动方向一致，因此剥离下的外壳更容易通过左侧出口排除，从而避免了在上、下两个磨损面间的堆积。最后，可以通过调节两者之间的距离来提升纯度的百分比，而产量则可通过控制磨损面的滑动速率及宽度来优化。对于控制，这样的调整并不会使机器结构变得更为复杂。4)工作完成后，果仁的收集也非常方便。5)设备的结构简洁，成本较低。缺点：脱净率和生产效率相比蒸汽脱皮法来说较差。鉴于中国的实际状况，杏类坚果的主要来源较为零散，各地区的出产数量有限，主要以乡村的小规模工场形式制作。依据课题设定中的特定数值，我们预测需要开发的去壳设备应该具备以下特性：微型机器，构造简便;容易制备和使用，费用较低;对于加工环境的要求并不高。经过详细的分析和对比，我们得出了这样的结论：选择摩擦脱皮方法。在三种不同的摩擦脱皮方式中，直线运动摩擦脱皮法根据预定的生产效率和其他因素更为合适。3.1电动机选择1.根据工作需求和条件来确定，选择使用Y系列全封闭笼型三相异步电动机。2．电动机功率选择：（1）计算出整个驱动系统的总体功率：η总=η1*η2^2*η3*η4*η5*η6，其中η1、η2、η3、η4、η5和η6分别代表了皮带传输、内部齿轮传递中的轴承与齿轮传输、链条传输、卷筒轴上的轴承及其卷筒驱动力的效率。假设η1=0.96η2=0.99η3=0.97η4=0.97η5=0.99η6=0.96，那么η总=η1*η2^2*η3*η4*η5*η6=0.96*0.99^2*0.97*0.97*0.99*0.96=0.83（2）电机需要的运行功率为：p的运作=fv/1000η总和=300×2/1000×0.83，结果为0.723kw。3.设定电机速度并推算滚筒运行速度：n筒=60×1000V/πD=60×1000×0.2/π×150=25.5r/min依据参考资料[2]中的表格1所提供的合适的驱动比例区间，选择V带驱动的比例I1=2-4，同时考虑圆柱齿轮传动的单级减速器的驱动比例区间I2=3-6，最后选择链条驱动的比例I3=2-5。因此，综合所有因素后得出的总体驱动比例区间应是Ia=12-100。所以，电机的可能选项是在nd=Ia×n筒=(12-100)×25.5=306～2550r/min范围内，满足此条件的同步旋转速度包括750、1000、和1500r/min。基于功率与速度的要求，从相关手册中查找了两个适合的电机类型，它们的技术特性及其驱动比例对比如表3.1所示：表3.1电动机选择列表表3.1电动机选择列表方案电动机型号额定功率KW电动机转速传动装置的传动比同步满载总传动比带传动减速器链传动1Y802—40.751500140054.934.54.072Y90S—60.75150091035.7342.97我们权衡了电机与驱动设备的体积、质量、成本以及皮带驱动的、减速器的以及链条驱动的传递比例后，对比了两个选择：选项一，电机的速度更高，整体的转移率;而选项二，尽管电机的价格相对高一些，但是其总体的转移率并不大，然而由于电机的旋转速度较低，这使得驱动设备的大小增加，所以最终选择了使用Y802-4型电机。3.计算全体传动比以及各级别的传动比分配根据选定的电动机满载转速nm和工作机主轴转速nw，可以计算出传动装置的总传动比i总：i总=nm/nw=1400/25.5=54.9。2．分配各级传动比确定了总体驱动比例之后，我们需要合理的分级驱动比率，并控制驱动力环的旋转半径来减少动态负载和降低驱动质量级别。选择各个驱动比率时，我们要重点关注如下几个方面：(1)确保所有驱动设备都在建议范围之内选择;(2)尽量让所有的驱动部件体积更小且重量更轻;(3)保证每个驱动零件的大小一致，使得其结构均衡美观并且不会产生干扰或碰撞。我们将带式驱动器的驱动比率为3，减速机的驱动比率为4.5，链条驱动的驱动比率为4.07。然而，实际的驱动比率可能会因为带轮直径、减速机和链轮的基础直径等因素的影响发生变化，因此可能存在一定的偏离预定值的情况。通常情况下，我们可以接受机器实际运转速度相对于预设速度的最大偏移量不超过±(3-5)%。3.计算3个传动装置的运行参数和驱动参数。为了对传动部件进行设计和计算，我们需要首先确定各轴的转速、功率和扭矩。通常，我们会根据电动机到工作机之间的运动路径来推断各轴的运动和动力参数。1．计算各轴转速（r/min）减速器轴Ⅰ：nI=nm/i0=1400/3=466.7(r/min)减速器轴Ⅱ：n=2\*ROMANII=nⅠ/i1=466.7/4.5=103.7(r/min)卷筒轴：n=3\*ROMANIII=n=2\*ROMANII/i2=103.7/4.07=25.5(r/min)2．计算各轴的功率（KW）减速器轴Ⅰ：P=1\*ROMANI=Pd×η1=0.723×0.96=0.69KW减速器轴Ⅱ：P=2\*ROMANII=P=1\*ROMANI×η12=P=1\*ROMANI×η2×η3=0.69×0.99×0.97=0.67KW卷筒轴：P=3\*ROMANIII=PⅡ×η23=P=2\*ROMANII×η2×η4=0.67×0.99×0.97=0.64KW3.计算各轴扭矩（N·mm）减速器轴Ⅰ：T=1\*ROMANI=9550×P=1\*ROMANI/n=1\*ROMANI=9550×0.69/1400=4.93N·m减速器轴Ⅱ：T=2\*ROMANII=9550×P=2\*ROMANII/n=2\*ROMANII=9550×4.93/103.7=14.2N·m卷筒轴：T=3\*ROMANIII=9550×P=3\*ROMANIII/n=3\*ROMANIII=9550×14.2/25.5=240N·m3.4V带传动的设计计算带式输送装置采用普通V带传动连接电动机和减速器，电动机型号为Y802—4，额定功率为0.75千瓦，最大负载转速为每分钟1400转，传动比为3。1.通过查询文献[1]获取信息可知，根据工作条件，工况系数KA=1.0，Pd=KAP=1.0×0.75=0.75KW。选择a型v带的原因是pd=0.75kw和n1=1400r/min，这是参考文献[1]得出的结论。3．传动比i=3(已算)。根据文献[1]提及，建议选择基准直径为75-100mm的小带轮，取dd1=100mm>dmin=75mm。5.计算出带轮直径dd2，同时检查了其速度和弹性滑移比例ε=0.02dd2=i·dd1(1-ε)=3×100(1-0.02)=294根据参考资料，我们选择dd2=300mm作为实际驱动器。通过计算得到，实际传递力矩i=dd2/dd1(1-ε)=300/100(1-0.02)=3.06实际被动轮的旋转速度n2'=n1dd1/dd2=1400×3.06=457.5r/min。而实际上，由于存在一定的偏离，所以有：n2-n2'/n2=(466.7-457.5)/466.7=0.0197<0.05(被接受范围)考虑到带式运输设备的转速误差应控制在±5%以内在5-5m/s的速度范围内，带速v的计算公式为：v=πdd1n1/60×1000=π×100×1400/60×1000=7.33m/s。根据文献[1]的数据，7轴间距a0（dd1+dd2）的值不超过0，也不低于2（dd1+dd2）。0.7(100+300)≤a0≤2×(100+300)所以有：280mm≤a0≤800mma0=400mm8．需带的基准长度L0依据参考资料[1],L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0=2×400+1.57(100+300)+(300-100)2/4×400=1453mm。我们从该文档中获取了Ld的值为1600mm。9．实际中心距a参考文献[1]，我们可以得出：a等于a0+(ld-l0)/2，即400+(1600-1453)/2，也就是473.5mm。10.算小带轮包角α1=1800-(dd2-dd1）/a×57.30=1800-（300-100）/473.5×57.30=155.80>1200（适用）。11．单根V带的基本额定功率P1从文献[1]中，我们可以查询到dd1=100mm和n1=1400r/min的数据，这些数据表明p1的值为1.3kw。12．额定功率的增量△P1根据n1=1400r/min和i=3.06文献[1]△P1=0.10KW13．V带的根数Z根据α1=155.80文献[1]查得Kα=0.93；KL=0.96TheequationofPC/P1,expressedasPC/(P1+△P1)KαKL=0.75/(1.3+0.10),ismultipliedby0.93andthenmultipliedby0.99,resultinginaresultof0.28.14．单根V带的预紧力F0根据文献[1]，得知F0=500(2.5/Ka-1)，Pd/zv+mv2代表A型带，其中m=0.1kg/m。Theformulaforforceapplied,representedbyF0,iscalculatedas500multipliedbythequantityof(2.5dividedbyKa,subtractedby1).Additionally,thetotalpressureforce,denotedbyPd/zv+mv2,canbefoundbyequatingitto500multipliedby(2.5dividedby0.93,subtractedby1).Thesumof1.5dividedby7.33zand0.1multipliedby7.332shouldequal91.7Newtons.Fq=2F0Zsina/2,whichisequalto2times91.7timesZsin155.80multipliedby359N,is15.压轴力Fq.3.5减速器的选用因为传动带的速度慢，电机的转速高，所以需要选择转速比较大的减速器，有几种减速器可供选择：1.齿轮减速器：因为需要的传动比较大，所以如果选择这类型的减速器就必须使用两级或更多级别的降低。其特性是成本低廉、效率高，但结构繁复、体积庞大和重量过重。2.蜗轮减速器的特性包括结构简洁、成本较低，但其效率不高（70-80%），体积庞大且重量沉重。3.摆线齿轮传动设备具有较大的速度比例(可达到11到87级)，其二阶变速率可以从121至5133级别不等。它的能效表现优秀，通常可以在90%~96%的范围内运行。此外，该装置还具备精巧的设计特点。它能够有效地应对超负荷及冲击力的情况，并且适用于各种不同的工作环境，如输出动力范围在0.4～40kw之间等。同时，这种设备也相对较为可靠且使用时间久远。然而，它的成本可能略微偏高。4.无极传动装置的优点包括其较大的速度比例调节范围，易于调整，能够在特定区间内自由设定转速;它具有紧凑且小型化的设计，减轻了重量并便于维护与修理;此外，该设备能有效地应对超负荷及冲击力，可承载高达0.75至5.5千瓦的动力输出，并且操作简便，对作业环境的要求并不高，同时价格也相对便宜。然而，它的效能较低，仅能在68%到85%之间波动。在本案例里，由于产出量较少且可能发生变动，同时电机的功率也相对较低，因此我们需要考虑设备的生产成本。选择了一款名为V34—0.75的无级变速器作为首选方案，其相关的主要性能数据可以参考产品说明书获取，具体包括以下信息：速度调整范围为5至100rpm，机械效能介于68%-85%;输出的轴力达到4kg/m;输入端的旋转速度可在1000-1450rpm/min范围内调节;总质量约为20kg;配备的动力源是0.75kw。需要注意的是，这款选定的型号并不包含电动机。3.6滚子链的传动设计计算根据上述的计算结果，链传动所需的传输功率p为0.67kw，小链轮的转速n为103.7r/min，而传动比i则是4.07。根据文献[1]，我们可以得知小链轮的齿数z1为29-2，其中z1=29-2i=29-2×4.07，因此总计20.86，所以z1的值是21。2．大链轮齿数Z2Z2=iZ1=4.07×21=85.47取Z2=853．实际传动比ii=Z2/Z1=85/21=4.05可用4．参考文献[1]得知，设计功率中的工作情况系数KA为1，根据第1节，小链轮齿数系数KZ为1.11；排数系数Km为1；因此Pd=KA×P/(KZ×Km)=1×0.67/(1.11×1)=0.604千瓦。5．选链条节距p依据文献[1]的数据，pd=0.604kw和n=103.7r/min的链号被确定为10a，并且节距p设置为15.875mm。6．初定中心距a0初定a0=35p=35×15.875=555.6mm7．确定链节数LpLp=2a0/p+（Z1+Z2）/2+【（Z2-Z1）/2π】2p/35p=2×35p/p+（21+85）/2+【（85-21）/2π】2p/35p=132.32取Lp=1328．链条长度LL=LPP/1000=132×15.875/1000=2.10m9．理论中心距aTheequationa=p(2lp-Z1-Z2)Ka根据(LP-Z1)/(Z2-Z1)=(132-21)/(85-21)=1.734issignificant.Ka=0.24132;ac=p(2lp-Z1-Z2)Ka,15.875(2×132-21-85)multipliedby0.24132equaling605.29mm.10．实际中心距a、由文献[1]a、=a-Δa=605.29-0.003×605.29=603.47mmTheratioofZ1n1pto(21×104×15.875)/(60×1000)yieldsaspeedof0.578m/sforv=11.链速vv.12．小链轮的孔径dK由Z1=21p=15.875由文献[1]查得dKmax=59mmF=1000P/v=1000multipliedby0.67dividedby0.578,yielding1159N.14．作用在轴上的力FQTheFQof1.2KAF,whichisequaltotheratioof1.15-1.2multipliedby1159times,yieldsatotalof1391N.15.根据文献[1]的研究，润滑方法是通过使用油刷或者油壶进行人工定期的润滑。具体的润滑参数为p=15.875mm和v=0.578m/s。16.链条标记10-A-1-132GB1243-19973.7主动轴的设计计算根据之前的计算结果，传输的功率p等于0.64kw。转动速度n为25.5r/min1．按扭矩初算轴径选择使用45号淬火钢材，其硬度为217-255HBS，依据参考资料[1]的计算结果，我们得到c=115，d>=115(2.304/458.2)1/3mm=19.7mm的条件。考虑到需要设置键槽，因此我们将直径扩大了5%，所以d=19.7×(1+5%)mm=20.69。由此可知，应选定d为22mm。2．轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配齿轮在单级减速器中可以放置在箱体的中央位置，与两个轴承对称分布，左侧通过轴肩定位，右侧通过套筒轴向固定，连接使用平键进行过渡配合固定，两个轴承分别通过轴肩和大筒定位，从而实现过渡配合固定。（2）确定轴各段直径和长度工段：d1=22mm长度取L1=50mm∵h=2cc=1.5mm=2\*ROMANII段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm∴d2=28mm我们最初选择的是一款名为"7206C"型号的圆锥滚子关节轴承产品，它的内部直径是30毫米且厚度达到了16毫米。考虑到传动装置的外壳、转盘及内外侧面的空间需求后发现需要保持一定的间距来满足这些条件。因此设定了一个固定的长度(即：总共设置了4个)以确保能够容纳所有的部件并且不会出现任何问题;其中包括对装配过程中可能出现的各种情况进行了充分的研究与分析之后得出的结论——这个部分应该有至少8厘米长的尺寸才能保证所有零件都能正常工作而且没有摩擦现象发生的可能性存在。=2\*ROMANII段长：L2=（2+20+16+55）=93mm=3\*ROMANIII段：直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mmⅣ段：直径d4=45mm由手册得：c=1.5h=2c=2×1.5=3mmD4等于D3加上两倍H值，也就是35加两个3，得到的结果是41毫米。这个数值和右侧的套筒长度一致，所以我们设定L4为20毫米。然而，考虑到这一部分左侧的滚动轴承定位轴肩需要方便其拆装，我们应该按照规定从手册中查找合适的安装尺寸H=3。对于这部分来说，它的直径应该是多少呢？答案就是(30+3×2)=36毫米。基于这些信息，我们将IV段设计成了阶梯形状，其中左边一段的直径设为了36毫米。Ⅴ段：直径d5=30mm.长度L5=19mm可以通过上述轴的各段长度来计算轴承的支跨长度为100毫米。3．按弯矩复合强度计算（1）求分度圆直径：已知d1=50mm（2）求转矩：已知T2=50021.8N·mm（3）根据文献[1]的数据，我们得出圆周力ft的值为2t2/d2=50021.8/50，也就是1000.436n。（4）求径向力：Fr根据文献[1]得Fr=Ft·tanα=1000.436×tan200=364.1N（5）因为这个轴的两个轴承是对称的，所以：la=lb=50mm。绘制轴受力简图（如图3.1a）绘制垂直面弯矩图（如图3.1b）对于轴承支撑力的计算，我们得到以下结果：FAY和FBY分别为正负半轴上的支撑力，其值均为182.05N;而Fr和Ft则分别代表了两个方向上的一半支撑力，数值分别是500.2N。由于这些数据具有对称特性，因此我们可以得出结论，即截面C所承受的弯曲应力和扭转应力也是对称的。具体来说，当考虑截面C在垂直面的受力时，可以确定它的弯曲应力大小是MC1=182.05×50=9.1N·m。图3.1c展示了平面上的剪力图(即弯矩图)，其中，截面C的垂直方向上弯曲应力的值是：MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m图3.1d展示了通过计算得出的合成弯矩图(MC)=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m图3.1e展示了扭矩的图像生成过程，其中，根据公式T=9.55×(P2/n2)×106可得出结果为48N·m的转矩值。根据图3.1f的描绘，我们可以计算出由转矩引起的扭剪效应所带来的文治武功力是随脉动周期而变动的，假设α为1，那么在截面C处测得的等效弯矩值应为：Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[26.62+(1×48)2]1/2=54.88N·m8．根据文献[1]查询得出，危险截面C的强度σe为14.5MPa，小于许用强度σb=60MPa，因此该轴的强度是足够的。

第3章大蒜剥皮机主要零件设计3.1大蒜剥皮机电机零件设计3.1.1基本方法和操作步骤基础特征建模：拉伸特征建模操作。模型建立：模具的拔出特性、角度特性以及壳体特性。3.1.2零件立体FAN-01形状图13.2.3零件结构设计分析3.1.4事例操作①创建拉伸圆柱特征，点击屏幕上的菜单栏，选择拉伸工具，进入拉伸特征定义状态；在草绘器中选择截面，使用基准平面TOP作为草绘平面，绘制出拉伸截面；在基准平面TOP向上进行单向拉伸以创建实体，点击图标，完成特征的创建。图2②圆柱侧面拔模，当使用拨料功能时，会显示其特性的设置窗口：选择该部件上的半径边作为切割表面并选定顶部平板(即"拉伸中心线")和平行于此且被指定作"移动参照物面的底层";然后设定所需的角度值(例如40°)在特性选项框里并在“移位指令”下标明'向上'或‘’朝前’等字样以示明确指示即可成功建立起这个模型了！③创建拉伸切料特征，点击“拉伸”工具，进入“拉伸”特征定义状态；点击“切料”图标，将“拉伸”状态定义为“切除材料”；以零件上顶面作为草绘平面，绘制“拉伸”截面（直径为46的圆），设定“拉伸”切料深度为通孔，点击图标，生成“拉伸”切料特征。图3④创建拉伸长料特征，按下拉伸工具，进入到拉伸特性建模的状态。以步骤③中创造出来的拉伸切割特征底部作为草图，描绘一个直径56的拉伸截面，从而生成拉伸特性。按下拉伸工具，进入拉伸特性模型的阶段；使用步骤③创建的拉伸切割特性底部作为初始绘图面，描绘出一个直径为36的圆形截面。点击拉伸工具，进入拉伸特性模型的阶段；利用步骤③生成的拉伸切割特性底部作为草图，绘制出拉伸截面，重复此过程，从而确定模型的主轴。⑤将顶部的外边进行倒角，然后点击c形工具并弹出圆角特征定义栏。在零件图像上选取一条圆柱顶端的外边作为倒圆形的边缘，输入圆角半径为5，从而创建c形特性。图6⑥对顶面中央圆环孔的上下两侧实施倒圆角操作。当选择并使用了倒圆角功能时，我们将会被引导至该功能的设定模式中。接着，只需点击"设置"选项出现在特征定义区域内，就会出现一个圆角参数调整窗口。当处于"设定一"的状态时,"设定点选择器",点击并勾取内、外两个边缘作为需要做成斜边的部分(即：形成R20°的角度)然后输入角度值和直线长度即可完成操作;点击"设置1"以将其变为高亮状态后，使用鼠标的右键执行操作并选择"添加"按钮，这样就可以创建新的"设置2"项目了。在"设定2"模式中，选定位于圆环孔底部内外的两个边缘作为倒圆角参考边缘，并将其圆角半径设为1.5。◆单击，完成特征造型的创建。图7⑦创建壳体特征。点击窗口中的壳体工具，会弹出抽壳特征定义栏；选中圆柱的底部平面作为去除面，填入厚度值为2，即可生成壳体特征。图83.5大蒜剥皮机旋风板零件设计图91建模的基本方法和操作步骤核心技巧：通过选择"插入"选项卡中的特征构建功能来执行基础任务。建立基本特征的步骤包括：旋转特性。基准特征：基准平面的创建。编辑特征：组特征的创建、特征圆周阵列。2零件FAN-02立体形状图103大蒜剥皮机剥皮箱零件设计③在中心的圆柱与外围的环形区域内，采用拉伸的方式构建肋辐。点击窗口上方的主菜单，选择【插入】→【拉伸】，可以开始定义拉伸特征；选择基准平面RIGHT作为草绘平面，在上面绘制拉伸截面，并创建拉伸特征，指定双侧为拉伸方向。图11注意尽管通常的拉伸特性需要保持截面的完整性，但在生成并需与原始实体会自动连接的新拉伸部分时，可以在缝合点附近允许其非闭合状态。此处的拉伸特性的设计，若能保证截面完好无损，则会带来独特的拉伸结果，这可能会导致新形成的部分无法完美地贴附到中部的圆柱体侧边上。图12⑥文件存盘，完成零件设计。3.6大蒜剥皮机剥皮槽零件设计1建模的基本方法和操作步骤建模操作的基础特征包括拉伸特性、旋转特性和扫描特性。工程特征：孔特征、拔模、壳特征建模操作。编辑特征：阵列特征。标准特性：绘制曲线和创建标准曲面。2零件FAN-04立体形状图133零件结构设计分析操作步骤①创建拉伸实体按下拉伸工具，进入拉伸设定模式，利用基准平面front作为初始绘图平台来创建拉伸截面。然后在基准平面front上进行单向拉伸，从而生成拉伸特性，如图3.41所示。图14②零件内外侧拔模、倒圆角。使用拨出模型的按钮后，我们将处于该功能的具体设定阶段中。选择部件的外部表面与内部半球形表面的边界作为分离线，参考平面对应的是"拉伸中心支架"这个选项;而我们设定的分割的角度是三度角，并且没有对它做任何旋转操作来使其朝着里面偏移一点距离以形成新的部分或形状(即生成此项)图15点击圆角工具，进入壳单元特性定义状态，选择拉伸特性的面。图16输入厚度2MM,如图所示图17⑦创建旋转支撑特征。将基准平面RIGHT用作绘图平面，在上面绘制出下图中所示的剖面，然后创建旋转特征。图18图196大蒜剥皮机凸轮零件设计1建模的基本方法和操作步骤基准特征：曲线的创建。项目特性：实体表面偏移的建立，半径变化的倒圆角设计，以及薄壁特性的构建。基准特征：基准曲面的创建。2零件FAN-05立体形状图203零件结构设计分析大蒜剥皮机凸轮设计步骤4操作步骤①创建拉伸实体。点击选定拉伸功能后，切换到拉伸定义模式，在基准平面FRONT上作为草绘平面，并绘制拉伸截面。在基准平面FRONT向上进行拉伸操作，生成拉伸特征。图21②创建实体点击“拉伸”按钮，切换到特征定义状态，在上一步创建的面板上选择草图截面作为拉伸的基准面，绘制出拉伸截面，完成特征创建。图22⑿拉伸支撑座此处不会对创建后盖支撑座的具体步骤进行详细阐述。3.6大蒜剥皮机偏心轮轴零件设计1建模的基本方法和操作步骤基准特征：曲线的创建。项目特性：实体表面偏移的建立，半径变化的倒圆角设计，以及薄壁特性的构建。基准特征：基准曲面的创建。2零件FAN-05立体形状3零件结构设计分析大蒜剥皮机为防止损伤大蒜本体，造成大蒜不能长时间存放，及运输中变质问题，故在采用硅胶的情况下设计成分瓣偏心分瓣机构。如下图所示4操作步骤①创建拉伸实体。点击拉伸工具后，切换至拉伸定义状态，在基准平面FRONT上作为草绘平面，用于绘制拉伸截面。然后在基准平面FRONT向上单向拉伸，生成拉伸特征。②创建实体在点击伸展工具后，进入特征定义状态，选取之前创建的面板上的表面作为草图截面的基准面，绘制出伸展截面，完成特征创建。图26第4章大蒜剥皮机装配设计4.1装配的基本方法和操作步骤零件组装的基本方式包括轴线对齐、平面或曲面对齐偏移、平面或曲面匹配、平面或曲面匹配偏移、以及曲面插入对齐。4.2产品装配图图274.3剥蒜机运动图解第5章大蒜剥皮机电路的设计5.1大蒜剥皮机电路设计要求能定时关闭大蒜剥皮机有短路保护装置可加接地保护装置大蒜剥皮机电路图6大蒜剥皮机仿真分析6.1概述在之前的部分中，我们已经对大蒜剥皮机的模型构建方法进行了探讨，并且成功地创建了整个设备的虚拟数字模型。在这一章节里，我们将对大蒜剥皮机的虚拟模型进行仿真研究，以评估其设计方案和产品性能。6.2solidworks运动分析是一种包含adams结算器的方法。在机械系统的研究过程中，模型构建、运动学的解析、动力学的模拟以及优化的设计往往会使用到ADAMS这个综合性的工具。然而，因为其价格较高，许多小型公司急需寻找其他替代方案。Solidworks软件中的CAE部分-Solidworks/motion内置了ADAMS的主要计算引擎，具备了机械系统的专业仿真软件的基础特性并拥有独特的优势。本文旨在利用Solidworks/motion的能力，通过对其功能的分析与总结，阐述如何运用Solidworks/motion完成运动学的解析及仿真工作，以此证明Solidworks/motion的实用性。这种方法基于ADAMS的计算引擎，因此速度快且精确度高。同时我们还会提供实际案例，展示一种特定的运动机制的运动仿真过程，并且将其结果以仿真动画、电子表格和曲线的形式呈现出来。由此可见，Solidworks/motion能够作为ADAMS的一种替代品，用于一般的产品的运动分析。现今美国的MDICompany所推出的模拟设备工具-ADAMSSimulationAnalysisSoftware由于具备强大性能及易于使用的操作界面且能无缝整合其他CEAsoftwares以符合客户多样的需要而广受欢迎，占据超过一半的市场份额。根据“优势互补”的原则，该企业的合作伙伴--EDSCorporation将其核心计算引擎嵌入到他们开发的最先进的三维建模软体"solidworkings",从而创建了一个独特的SWMotionSolidWorks三维模型中的动态解析部分。本研究主要探讨swmotion的特性及其基本运作流程;同时深入剖析它的运算方式和解决策略并且通过实际案例来证实我们的观点。对于小规模或中等规模的企业而言，利用SWMotion对一般产品的结构动力学行为做进一步的研究是十分有益处的：1)在运动分析的初期，准备工作量相对较少。无需将cad模型导出并输入到adams中，solidworks用户就能直接对常规产品进行基础的运动分析。2)运动分析的流程既简单又高效。通过使用自动化的运动辅助工具，用户只需三个步骤就能迅速构建一个运动分析计划，从而可以直接进行产品的运动模拟和生成模拟动画。3)以表格或图形的方式直观地展示了运动分析得出的数据结果。4)嵌入式的ADAMS求解器可以应对较为复杂的动力学模型。若需进行更深入的分析,Solidworks/motion可输出ADAMS兼容的输入文件。6.3Solidworks仿真基本思路利用传统的规划方式，对于三维空间中的动作设备的设计尤其复杂且难以实施，而借助了当代CAD/CAE工具与技术后，不仅能完成这项任务，并且操作起来相当简单明了，同时也易于调整及改进设计策略，从而能够激发新的思考方向。在初始的设计阶段中，我们利用了运动学的研究手段及模拟工具来构建出由连杆、运动部件以及运动输入构成的空间机构的物理形态，并对其各个部分的位置关系、移动轨迹、活动范畴，包括极限点、速率、加速度，以及可能出现的碰撞问题进行了深入的研究、模拟和评估，从而对空间机构的布局、参数设定以及优化提供了有效的指引。CAE应用软件中的运动分析模块主要负责构建和解析运动机制模型，它会自动拷贝主模型的组件结构并且生成多套不同类型的运动模拟策略。每种运动模拟策略都可以单独调整而不会对整体的主模型造成任何干扰，当优化设计的策略被确定后，可以直接用以更改整个主模型来反映出优化结果。作为一种用于产品设计的虚拟模型构建与性能评估软件包，SolidworksMotion提供了包括动态行为模式下的机械系统建模能力。这种方法允许我们能够在一个特定的时段内观察到机器的行为表现及其动作步骤数量的变化情况。其工作流程主要分为三个部分——预备操作(Preprocessing),在此过程中建立连接部件、设置驱动物理条件并且确定所需运行次数的过程被称作“制定解决方案”;然后就是计算出整个系统的物理状态变化结果即为"解决";最后一步则是利用已得出的信息制作可视化图像或报告以便用户更好地理解所得到的信息内容。借助这个功能我们可以实现对于设备整体稳定性的测试或者是对各种不同类型的机动方式的研究等等一系列的功能需求都可以满足我们的要求从而达到提高产品的质量的目的。6.3.1创建连杆大蒜剥皮机的仿真首先需定义连杆：将旋转轴、偏心轴定义为第一连杆；将电机、剥皮叶片为第二连杆；图4-1所定义的连杆6.3.2创建运动副且定义驱动动力转换部分：叶片和旋转轴，由叶轴构成的体与连杆轴，通过底座孔实现相对运动，如图所示为旋转驱动方式。驱动函数6.3.3运动仿真的计算和求解方法Solidworks中的运动模拟计算与解答主要依赖于ADAMS解析器(ADAMS/S