紅棗去核機(jī)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 4.1 普通V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 4.2 直齒圓錐齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 6 4.3 聯(lián)軸器的選擇 9 5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 5.1 沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 5.2 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 6 軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 6.1 軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 14 6.2 滾動軸承的選擇及計(jì)算 20 6.3 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 22 7 潤滑與密封 23 7.1 直齒圓錐齒輪傳動的潤滑 23 7.2 密封 24 總 結(jié) 25 致 謝 26 參考文獻(xiàn) 27 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 我國盛產(chǎn)紅棗，紅棗營養(yǎng)豐富，是我國人民喜愛的食物。在紅棗生產(chǎn)旺季農(nóng)民把紅棗制成罐頭、飲料。由于紅棗有核，影響口感 。如果能用機(jī)械去紅棗核，可以大大提高紅棗生產(chǎn)的附加值，增加農(nóng)民的收入，設(shè)計(jì)紅棗去核機(jī)具有重要意義。 核果類水果主要是指桃、杏、李、山植、紅棗及橄欖等.它們在水果總產(chǎn)量中占有較大比例。以它們?yōu)樵?，加工成飲料、罐頭、果脯及果干制品時，去核作業(yè)是一項(xiàng)十分重要的前處理工序。以往，主要采用人工作業(yè)，不僅占用大量的勞力，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。因此，實(shí)行水果去核的機(jī)械化作業(yè)是一種必然的發(fā)展趨勢。國外60年代就著手去核機(jī)的研制。80年代初，美國、意大利和荷蘭等國已相繼出現(xiàn)了桃去核機(jī)、橄欖去核機(jī)等。去核工序基本上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。我國是從80年代后期開始著手對去核機(jī)進(jìn)行研制的，并陸續(xù)推出一些產(chǎn)品。由于一些問題尚未真正解決，因此，真正在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的并不多，在眾多的果品加工廠中，去核作業(yè)至今基本上仍依靠手工或者十分簡陋的工具完成。近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，人們對食品質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，生產(chǎn)廠家也意識到，前處理工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量有著不可忽視的影響，各廠家紛紛尋找合適的前處理設(shè)備，由于許多前處理設(shè)備在國內(nèi)尚屬空白，例如桃去核機(jī)等，故用戶的需求難以滿足。因此，開發(fā)性能優(yōu)良的去核機(jī)及其它前處理設(shè)備是形勢所需。 2 紅棗去核機(jī)的方案設(shè)計(jì) 2.1 執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的核心，它對機(jī)械能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能、性能的優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)效益的好壞都起著決定性的作用。 2.1.1 紅棗去核機(jī)的功能 紅棗去核機(jī)是將沖針的往復(fù)直線運(yùn)動及旋轉(zhuǎn)盤工作臺的間歇轉(zhuǎn)動來完成連續(xù)去核作業(yè)處理，其總功能可分解為送料、沖核、退回、沖棗四個分功能。 2.1.2 紅棗去核機(jī)的原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求 (1)加工紅棗直徑為15mm～20mm； (2)紅棗去核時沖針壓力最大可達(dá)3KN； (3)要求沖針自上向下運(yùn)動前，旋轉(zhuǎn)盤做一次間歇轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)角為90o； (4)紅棗去核機(jī)使用壽命10年，每日一班制工作，載荷有輕微沖擊。 2.1.3 工藝動作分解 根據(jù)上訴分析，紅棗去核機(jī)要求完成的工藝動作有以下幾個動作。 (1)加料：這一動作可利用人工加料。 (2)沖制：其工藝動作可分為沖核和沖棗，要求沖針自上向下運(yùn)動前，旋轉(zhuǎn)盤做一次間歇運(yùn)動，轉(zhuǎn)動角度為90o。 (3)旋轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動：以完成送料、沖核、沖棗三個工位的轉(zhuǎn)換。 2.1.4 沖針往復(fù)直線運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu) 選擇電動機(jī)為動力源，此機(jī)構(gòu)是具有將連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為往復(fù)直線運(yùn)動的功能。實(shí)現(xiàn)該功能的各機(jī)構(gòu)比較如下： (1)擺動從動件圓柱凸輪：凸輪具有易設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn),它還能準(zhǔn)確有效地預(yù)測所產(chǎn)生運(yùn)動的基本趨勢、工作行為、結(jié)構(gòu)和壽命等，具有良好的運(yùn)動性能和動力性能。 (2)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：這種低副機(jī)構(gòu)具有良好的動力特性和運(yùn)動特性、運(yùn)動副幾何封閉、制造簡單等優(yōu)點(diǎn)。 (3)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：與對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相比較，具有曾力、急回特性等優(yōu)點(diǎn)。 2.1.5 旋轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)均可實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動。由于旋轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動速度要求低速，且需要精確地轉(zhuǎn)位，故選用槽輪機(jī)構(gòu)。 2.1.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 紅棗去核機(jī)由減速傳動裝置、沖壓機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)組成。在送料期間，沖針不能壓到旋轉(zhuǎn)盤，顯然，沖針自上向下運(yùn)動前，旋轉(zhuǎn)盤做一次間歇轉(zhuǎn)動，所以沖針與旋轉(zhuǎn)盤之間的運(yùn)動，在時間順序和空間位置上有嚴(yán)格的協(xié)調(diào)配合要求。 2.1.7 機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖的設(shè)計(jì) 對于紅棗去核機(jī)的運(yùn)動循環(huán)圖主要是確定沖針、旋轉(zhuǎn)盤二個執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利于對各執(zhí)行構(gòu)件的設(shè)計(jì)。其紅棗去核機(jī)一個工作循環(huán)的工作過程如圖2-1所示。 為了保證機(jī)器在工作時其各執(zhí)行構(gòu)件間動作的協(xié)調(diào)配合關(guān)系，在設(shè)計(jì)機(jī)器時應(yīng)編制出表明機(jī)器在一個運(yùn)動循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動關(guān)系的運(yùn)動循環(huán)圖。表2-1表示紅棗去核機(jī)二個執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動循環(huán)圖，沖針和旋轉(zhuǎn)盤都由工作行程和回程兩部分組成，設(shè)每轉(zhuǎn)一周為一個運(yùn)動周期，其沖針的工作行程為0o～180o，回程為180o～360o，即一個運(yùn)動周期做一次上下移動；旋轉(zhuǎn)盤的工作行程在沖針的回程后半段和工作行程的前半段完成，工作旋轉(zhuǎn)盤由軸4帶動，通過槽輪機(jī)構(gòu)做間歇轉(zhuǎn)位運(yùn)動，轉(zhuǎn)位過程對應(yīng)于軸4轉(zhuǎn)過90o，停歇過程對應(yīng)于軸4轉(zhuǎn)過270o。 圖2-1 紅棗去核機(jī)的工作過程 表2-1 執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動循環(huán)圖 沖針 工作行程 回程 旋轉(zhuǎn)盤 停止 進(jìn)給 主軸轉(zhuǎn)角0o 90o 180o 270o 360o 2.1.8 機(jī)械運(yùn)動方案的選擇和評定 現(xiàn)在可以按給定條件、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡單、空間布局緊湊等要求來選擇方案，由此可選擇兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案。 方案1：沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)盤間歇機(jī)構(gòu)為棘輪機(jī)構(gòu)。 方案2：沖壓機(jī)構(gòu)為擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)盤間歇機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)。 評定：偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的往復(fù)直線運(yùn)動具有增力、急回特性等功能，但方案2具有易設(shè)計(jì)及機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)，故最后選擇方案2為紅棗去核機(jī)的機(jī)械運(yùn)動方案。 2.2 傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 2.2.1 初選原動機(jī) 根據(jù)紅棗去核機(jī)的工作情況和原動機(jī)的選擇原則，初選三相異步電動機(jī)為原動機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為n=750r/min。因額定功率需在力分析后確定，故電動機(jī)的具體型號待定。 2.2.2 擬定傳動系統(tǒng)方案 根據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)的工況和初選原動機(jī)的工況及要實(shí)現(xiàn)的總傳動比，擬選用帶傳動機(jī)構(gòu)和一級圓錐齒輪傳動組成紅棗去核機(jī)的傳動系統(tǒng)。 2.2.3 機(jī)械運(yùn)動簡圖 按已選定的兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式及機(jī)械傳動系統(tǒng)，畫出紅棗去核機(jī)的機(jī)械運(yùn)動簡圖。如圖2-2所示，其工作原理為：電動機(jī)經(jīng)過減速傳動裝置（帶輪傳動）帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（擺動從動件圓柱凸輪、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)），完成沖針的往復(fù)直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)盤工作臺的間歇轉(zhuǎn)動。紅棗去核機(jī)工作時，沖針由擺動從動件帶動下行，沖針進(jìn)行去核，稱為工作行程，工作阻力F為常數(shù)；沖針上行時，即為空回行程，此行程無工作阻力，在空回行程中，通過帶輪→圓錐齒輪→槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)盤工作臺做一次進(jìn)給運(yùn)動，即送料，以便沖針繼續(xù)沖核、沖棗。 圖2-2 機(jī)械運(yùn)動簡圖 3 傳動裝置的總體設(shè)計(jì) 3.1 選擇電動機(jī) 3.1.1 電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y(IP44)系列三相異步電動機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 3.1.2 確定電動機(jī)容量 （1）沖針的輸出功率PW 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和原始數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)分析可知：F=2500N，設(shè)定沖針的速度為0.7m/s，則沖針的輸出功率為：PW===1.77KW （2）電動機(jī)的輸出功率Pd 傳動裝置的總效率： η=η1η23η3η4η52 (3-1) 式中，η1，η2，η3，η4，η5為電動機(jī)至沖針的各傳動機(jī)構(gòu)的效率；由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊：表1-7查得：V帶傳動：η1=0.96，滾子軸承η2=0.98，錐齒輪傳動η3=0.95，齒式聯(lián)軸器η4=0.99，槽摩擦輪傳動η5=0.89， 故η=η1η23η3η4η52=0.96ⅹ0.983ⅹ0.95ⅹ0.99ⅹ0.892=0.666 所以 Pd=2.66KW (3-2) （3）電動機(jī)的額定功率Ped 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表12-1選取電動機(jī)的額定功率為Ped=3KW 3.1.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 為了便于選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，先推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍，V帶輪傳動常用傳動比范圍i=2～5，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=284～710r/min，可見同步轉(zhuǎn)速750r/min的電動機(jī)符合。 表3-1 Y132S-8型電動機(jī)的主要性能 電動機(jī)型號 額定功率（KW）電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速（r/min）電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速（r/min）傳動裝置傳動比 Y132S-8 3 750 710 7 3.2 確定傳動裝置的傳動比 總傳動比id==7 3.3 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 3.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 電動機(jī)軸為0軸，各轉(zhuǎn)速為 n0=710r/min nⅠ=nⅡ=710/i=101/min 3.3.2 各軸的輸入功率 按電動機(jī)的額定功率計(jì)算各軸輸入功率： P0=Ped=3KW PⅠ= P0?η1=3ⅹ0.96=2.88KW PⅡ= PⅠη23η3=2.88ⅹ0.983ⅹ0.95=2.63KW PⅢ= PⅡⅹη4=2.63ⅹ0.99=2.55KW 3.3.3 各軸的轉(zhuǎn)矩 T0=9550ⅹP0/n0=9550ⅹ3/710=40.35N?m TⅠ=9550ⅹPⅠ/nⅠ=9550ⅹ2.88/142=193.69N?m TⅡ=9550ⅹPⅡ/nⅡ=9550ⅹ2.63/142=176.88N?m TⅢ=9550ⅹPⅢ/nⅢ=9550ⅹ2.55/142=171.5N?m 4 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 普通V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)確定計(jì)算功率： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.1，故 Pca=P?KA=1.1ⅹ3=3.3KW (4-1) (2)選取窄V帶帶型 根據(jù)Pca、nⅠ由圖8-11確定選用A型 (3)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 由表8-6和8-8取主動輪基準(zhǔn)直徑dd1=80mm 根據(jù)式8-15，從動輪基準(zhǔn)直徑dd2 dd2=i?dd1=5ⅹ80=400mm 按式8-13驗(yàn)算帶的速度： V==2.97m/s30m/s 故帶的速度合適 (4)確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 根據(jù)0.7(dd1+ dd2)≤a0≤2(dd1+ dd2)，初步確定中心距a0=650mm 根據(jù)式8-22計(jì)算帶所需要的基準(zhǔn)長度： Ld′= 2a0+(dd1+ dd2)+=2ⅹ650+(400+80)+=2093mm 由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度：Ld=2000mm 按式8-23計(jì)算實(shí)際中心距a a=650+=604 (5)驗(yàn)算主動輪上的包角α1 由式8-25得 α1=180o-(dd2 -dd1)ⅹ57.3o/α=149.6o>90o 故主動輪上的包角合適 (6)計(jì)算窄V帶的根數(shù)： 由式8-26知： 由nⅠ=710r/min，dd1=71mm查表8-4a和表8-4b得 P0=0.4KW P0=0.09 查表8-5得Kα=0.92，查表8-2得KL=1.03 則Z==2.7 取Z=3根. （7）計(jì)算預(yù)緊力F0 由式8-27知F0=500 由表8-3得q=0.1kg/m，故 F0=500 (8)計(jì)算作用在軸上的壓軸力FP 由式8-28得： FP=2Z F0=2ⅹ7ⅹ135.8=1835N (4-2) (9)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于d≤500mm，適宜采用腹板式結(jié)構(gòu)，繪制帶輪的零件圖如圖4-1所示： 圖4-1 帶輪零件圖 4.2 直齒圓錐齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1 選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) (1)按圖所示的傳動方案，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動 (2)精度等級選7級精度 (3)材料選擇：選兩齒輪均為45鋼（調(diào)制處理），硬度為240HBS。 (4)選齒輪齒數(shù)Z1=Z2=30 (5)選取分度圓錐角δ1==45δ2=90o-δ1=45o 4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-26進(jìn)行試算，即： d1t≥2.92 (1)試選載荷系數(shù)Kt=1.6 (2)計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： TⅠ=9550ⅹPⅠ/nⅠ=9550ⅹ2.88/142=193.69N?m (4-3) (3)齒寬系數(shù)，一般取0.25~0.3 (4)由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) (5)由圖10-21d按齒面硬度查得兩齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim=550MPa (6)由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=N2=60n1Jlh=60ⅹ142ⅹ1ⅹ(8ⅹ300ⅹ10)=2.04 (4-4) (7)由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=KHN2=0.98 (8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式10-12得 1=2==0.98ⅹ550MPa=539MPa 試算齒輪分度圓直徑d1t，代入中較小值 d1t≥2.92=2.92=160.8mm (9)計(jì)算圓周速度 V==1.195m/s (10)計(jì)算齒寬 b=R?d=0.33ⅹ160.8=37.5mm (4-5) (11)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=1.195m/s，7級精度，動載荷系數(shù)KV可按圖10-8中低一級精度線查得KV=1.16,取齒間載荷分配系數(shù)KHa=KFa=1 4.2.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式10-24得彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式： (4-6) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值： (1)由圖10-20c查得兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σFE1=σFE2=380MPa (2)由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1= KFN2=0.92 (4)計(jì)算動載荷系數(shù)K K=KAKVKFa KFβ=1ⅹ1.6ⅹ1ⅹ1.875=2.175 (5)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) ZV1=ZV2===42.4 (6)查取齒形系數(shù)： 由表10-5，利用插值法計(jì)算齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) 對比計(jì)算結(jié)果：由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)4.51并就圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=4.5mm，按接觸強(qiáng)度計(jì)算得的分度圓直徑d1=178.1mm，算出齒輪齒數(shù) Z1= Z2=40 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，既滿足了齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊。 4.2.4幾何尺寸的計(jì)算 (1)計(jì)算分度圓直徑： d1=m Z1=40ⅹ4.5=180mm d2=m Z2=40ⅹ4.5=180mm (2)計(jì)算齒輪寬度： b=R=42mm da1=d+2ha=m（Z1+2）=186mm df1=d+2hf=m（Z1-2）=172mm 4.2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制零件圖 由于齒輪齒頂圓直徑大于150mm，而又小于500mm，所以設(shè)計(jì)錐齒輪為鍛造錐齒輪，選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其它有關(guān)尺寸計(jì)算從略，并繪制齒輪零件圖如圖4-2所示： 圖4-2 齒輪結(jié)構(gòu)簡圖 4.3 聯(lián)軸器的選擇 4.3.1 選擇聯(lián)軸器的類型和型號圖 （1）類型選擇 因?yàn)闇p速器與工作機(jī)不在同一底座上，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，且要求有較大的軸線偏移補(bǔ)償，故選用齒式聯(lián)軸器。 （2）載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩： 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表14-1查得，故由式14-1得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： （3）型號選擇 從手冊表8-3中查得GICL1型鼓形齒式聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩為800N·m，許用轉(zhuǎn)速為7100r/min，軸徑為16～38之間，故適用。 5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1.1 沖壓機(jī)構(gòu)的選型 能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)有：擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，按圖2所示的傳動方案，選擇擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如下圖5-1所示： 圖5-1 擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 5.1.2 擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中心距a的確定 圖5-2是簡化了的滾子擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu),擺動從動件軸線A與圓柱凸輪軸線OO間的最短距離就是擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的中心距a,AB1和AB3是擺動從動件的兩個極限位置,AB2是擺從動件的中間位置,為了使?jié)L子中心B的軌跡量與同一個圓柱接近,取B1B3//OO,CD=DB2, 則:a=AD=AC+CD=AC+1/2(AB2-AC)=1/(AB2+AC)=1/2(L+Lcosψmax/2) 即:a=L/2(1+cosψmax/2) 式中,a:凸輪機(jī)構(gòu)的中心距; L:擺動從動件的長度; ψmax:擺動從動件的最大擺角 由空間結(jié)構(gòu)決定，取ψmax=90o，L=60mm 故a=L/2(1+cosψmax/2)=15（2+） 圖5-2 擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)簡圖 5.1.3 擺動從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇 用解析法設(shè)計(jì)圓柱凸輪廓線，首先需要建立擺動從動件運(yùn)動規(guī)律的解析式: ψ=F(φ) 式中,ψ:擺動從動件的擺角; φ:圓柱凸輪的轉(zhuǎn)角。 去核機(jī)對擺動從動件的擺角規(guī)律有較嚴(yán)格的要求,所以應(yīng)首先滿足擺角的要求。 選擇擺動從動件運(yùn)動規(guī)律的一般原則: （1）僅需從動件實(shí)現(xiàn)一定的擺角，而對于行程中的運(yùn)動規(guī)律并無嚴(yán)格要求時，常選用便于加工的簡單幾何曲線(如圓弧、圓弧直線)作為圓柱凸輪輪廓線。 （2）對擺動從動件的擺角規(guī)律有嚴(yán)格要求的，應(yīng)首先滿足擺角的要求，然后考慮角速度和角加速問題。 （3）對高轉(zhuǎn)速圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的擺動從動件的運(yùn)動規(guī)律，主要考慮從動件的動力特性，力求避免過大的慣性力，為了便于比較、選取，現(xiàn)將幾種常用的擺動從動件規(guī)律特性列于表5-1： 表5-1 各種運(yùn)動特性的比較 運(yùn)動規(guī)名稱 最大角速度Ωmax 最大角加速度 max 應(yīng)用 等速 改進(jìn)等速(余弦) 改進(jìn)等速(正弦) 等加速等減速 余弦加速度 正弦加速度 五次多項(xiàng)式 改進(jìn)正弦加速度 改進(jìn)梯形加速度 1.00 ∞ 低速輕負(fù)載 1.22 7.68 低速重負(fù)荷 1.33 8.38 低速重負(fù)荷 2.00 4.00 中速輕負(fù)荷 1.57 4.93 中低速輕負(fù)荷 2.00 6.28 中高速輕負(fù)荷 l.88 5.77 高速中負(fù)荷 1.76 5.33 中高速重負(fù)荷 2.00 4.89 高速輕負(fù)荷 本設(shè)計(jì)中的擺動從動件符合第五種運(yùn)動規(guī)律特性。 5.1.4 圓柱凸輪中徑Dˊ的確定 由于展開圓柱面的直徑愈大則對應(yīng)的凸輪理論廓線的變化率愈小，也就是說，外圓柱面上的凸輪理論廓線的變化率比槽底圓柱面土的理論廓線的變化率小。因此取圓柱凸輪的中徑圓柱面作為理論設(shè)計(jì)的理論圓柱面。 即：max 式中，一一圓柱凸輪旋轉(zhuǎn)角速度; 一一擺桿從動件的角速度; 一一凸輪的壓力角; 一一擺動從動件的擺角。 許用壓力角〔a〕一般取35o~45o。由上表數(shù)據(jù)，得： Dˊ80 ，所以取凸輪直徑D=85mm 5.1.5 圓柱凸輪轉(zhuǎn)向與擺動推桿位置的凸輪廓線方程 （1）理論輪廓線方程：x=rpφ+Lcos(ψmax/2)-Lcos(ψmax/2-ψ) (5-1) y=Lsin(ψmax/2)-Lsin(ψmax/2-ψ) (5-2) 式中,x、y為理論輪廓線上點(diǎn)的直角坐標(biāo)；rp為凸輪的平均圓柱半徑；φ為凸輪的轉(zhuǎn)角；L為擺桿的長度；ψmax為擺桿的最大擺角；ψ為擺桿在任意位置時的擺角。 （2）實(shí)際輪廓線方程: X1=x±rT×dy/dφ/[(dx/dφ)2+ (dy/dφ)2]1/2, (5-3) Y1=y rT×dx/dφ/[(dx/dφ)2+(dy/dφ)2]1/2 (5-4) 式中X1Y1為實(shí)際輪廓線上任意點(diǎn)的坐標(biāo);rT為滾子半徑；dx/dφ,dy/dφ對φ求導(dǎo)得到。上面一組加減號表示理論廓線下方的包絡(luò)線,下面的一組加減號表示理輪廓線上方的包絡(luò)線。 5.1.6 輪廓線的曲率半徑 在設(shè)計(jì)或加工凸輪輪廓時,曲率不適當(dāng)就會發(fā)生“頂切”現(xiàn)象,從動件就不能按照擬定的規(guī)律運(yùn)動,而且凸輪輪廓還要承受不許可的應(yīng)力。 理論輪廓線上ρ點(diǎn)的曲率半徑的計(jì)算公式為: ρ=[(dx/dφ)2+(dy/dφ)2]3/2/(dx/dφ·dy2/dφ2-dy/dφ·dx2/dφ2) (5-5) 按理論廓線的曲率半徑,可得實(shí)際廓線的曲率半徑: ρ′=ρ±rT ,(5-6) 式中ρ′為實(shí)際廓線的曲率半徑。加號用于理論廓線下方的一根包絡(luò)線β2,減號用于理論廓線上方的一根包絡(luò)線β1。 5.1.7 滾子半徑rT的確定 為了保證從動件運(yùn)動不失真，一般推薦公式是: 5.2 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.2.1 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的選型 能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動的機(jī)構(gòu)有：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)。按圖2所示的傳動方案，選擇槽輪機(jī)構(gòu)，其槽輪機(jī)構(gòu)具有機(jī)構(gòu)簡單、制造容易、運(yùn)動較平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動的角度、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)，一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高和要求間歇的轉(zhuǎn)動裝置中。 5.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 （1）槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù) 因?yàn)檫\(yùn)動系數(shù)應(yīng)大于零，所以外槽徑向槽數(shù)目應(yīng)大于或等于3，一般設(shè)計(jì)中槽數(shù)的正常選用值為4～8。 （2）確定槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù) 由表1紅棗去核機(jī)的二個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖可知：旋轉(zhuǎn)盤的工作行程為270o～360o，即槽輪的轉(zhuǎn)角為90o。 根據(jù)上述已知條件，取槽數(shù)Z=4。 （3）確定主動撥盤的圓銷數(shù) 由該式可得圓銷數(shù)n與槽數(shù)Z的關(guān)系，由機(jī)械原理教材表12-1，確定圓銷數(shù)n=1 （4）根據(jù)載荷和結(jié)構(gòu)尺寸，選定中心距a=120，圓銷半徑r=6mm。 確定槽輪槽間角 （9）槽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)上述已求出的槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，繪制槽輪機(jī)構(gòu)的簡圖如圖5-3 圖5-3 6 軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 6.1.1 初步確定最小直徑 (6-1) 先按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表15-3，取，于是得 因?yàn)檩S截面上開有兩個鍵槽，軸徑應(yīng)增大10%～15% 6.1.2 擬定軸上零件的裝配方案 繪制結(jié)構(gòu)簡圖(圖6-1) 圖6-1 軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)簡圖 其各零件的裝配方案及固定方式如表6-1所示： 表6-1 各零件的裝配方案及固定方式 零件 裝配方案 左端軸向固定 左端軸向固定 周向固定 齒輪 左軸承 右軸承 從左裝入 軸套 軸肩 鍵 從左裝入 軸承蓋 軸套 過渡配合 從右裝入 軸肩 軸承蓋 過渡配合 6.1.3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （1）為了帶輪軸向定位的要求，段右端需制出一軸肩，故?、诙蔚闹睆?，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=43mm，帶輪與軸配合的轂孔長度L=56mm，為了保證軸端擋圈只壓在帶輪上，而不壓在軸的端面上，故段的長度應(yīng)比L略短一些，由機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊表13-19查得。 （2）初步選擇滾動軸承。因軸承同時承受徑向力和軸向力的作用，故選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓錐滾子軸承30309，其尺寸為dⅹDⅹT=45mmⅹ100mmⅹ27mm，故??；而右端滾動軸承采用軸肩定位，由機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊查得30309型軸承的定位軸肩高度h=5mm，因此，取=55mm。 （3）取齒輪處的④段直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為52mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h一般取0.07～0.1d，取h=4.5mm，故=59mm，軸環(huán)高度b≥1.4h。 （4）取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離a=12mm，，軸承端蓋的總寬度為23mm，取，至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 6.1.4 軸上零件的周向定位 齒輪、帶輪和軸的周向定位均采用平鍵連接，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表6-1，按查得平鍵截面bⅹh=14mmⅹ9mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度為40mm，同時，為了保證齒輪與軸配合具有良好的中型，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，適用于大轉(zhuǎn)矩，振動及沖擊、不經(jīng)常拆卸的配合。同樣，帶輪與軸連接，選用平鍵為10mmⅹ8mmⅹ40mm，帶輪與軸的配合為H7/m6，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。 6.1.5 確定軸上的圓角和倒角尺寸 參考機(jī)械設(shè)計(jì)教科書表15-2，取軸端倒角為1ⅹ45o，按直徑的大小由表15-2查取各段軸肩處的圓角半徑R。 6.1.6 校核軸I的強(qiáng)度 （1）求作用在齒輪上的力 軸I上的扭矩：TⅠ=9550ⅹPⅠ/nⅠ=9550ⅹ2.88/142=193.69N?m (6-2) 齒輪分度圓直徑：d=m Z=40ⅹ4.5=180mm （2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖，在確定軸承的支點(diǎn)位置時，由機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊查取a值，對于30309型圓錐滾子軸承，由手冊查得a=21mm，因此，作為簡支 （3）求危險截面彎矩，并繪制彎矩圖 鉛垂面：由于在鉛垂面的C處有一逆時針集中外力偶M 因此C處，彎矩圖的數(shù)值有突變，且彎矩圖M自左至右向下變化，突變值等于集中外力偶值 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖及扭矩T=193690N?mm，繪制彎矩圖、扭矩圖如圖9所示。 （4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩截面（危險截面A）的強(qiáng)度。 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得。因此，故安全。 （5）精確校核軸I的疲勞強(qiáng)度 ①段雖然鍵槽、軸肩及過度配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度為寬裕確定的，且在①段承受的彎矩也比較小，所以截面D，①段均無需校核。 從集中應(yīng)力對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，④段的左截面與右截面配合處引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，④段的右截面不受扭矩作用，截面C上的應(yīng)力最大。截面C上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑也比較大，故截面C也不必校核。顯然⑤段、⑥段與⑦段更不必校核，因?yàn)椴怀惺芘ぞ刈饔茫页惺艿膹澗匾脖容^小。因而只校核②段的右截面和③段的左截面。 又由附圖3-1得軸的材料敏性系數(shù)為 6.2 滾動軸承的選擇及計(jì)算 6.2.1 求兩軸承受到的徑向載荷 根據(jù)上述初選的圓錐滾子軸承型號30309，由機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊查取30309軸承的額定動載荷C=108KN，額定靜載荷，要求連續(xù)工作5年（設(shè)每年按300個工作日計(jì)）則軸承的預(yù)期計(jì)算壽命： 。 圖6-2 軸的載荷分析圖 圖6-3 軸承受力簡圖 6.3 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 6.3.1 軸I帶輪與軸配合處鍵的選擇及校核計(jì)算 （1）類型的選擇 根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇圓頭（A型）鍵 （2）尺寸的選擇 由機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊表14-1查取鍵bⅹh=10mmⅹ8mm，因?yàn)檩S轂寬B=55mm，為了減小應(yīng)力集中，所以選擇鍵長L=50mm。 6.3.2 軸I齒輪與軸配合處鍵的選擇及校核計(jì)算 （1）類型的選擇 根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇圓頭（A型）鍵 （2）尺寸選擇 由機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊表4-1查取鍵bⅹh=14mmⅹ9mm，因?yàn)檩S轂寬B=50mm，為了減小應(yīng)力集中，所以選擇鍵長L=40mm。 7 潤滑與密封 7.1 直齒圓錐齒輪傳動的潤滑 由于齒輪的圓周速度小于12m/s，因此適宜采用浸油潤滑。為了保證輪齒嚙合處的充分潤滑，并避免攪油損耗過大，齒輪傳動件浸入油箱油池中的深度不宜太淺或太深。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表3-3查得圓錐齒輪的整個齒寬浸入油中，齒頂圓直徑與箱體內(nèi)表面的距離>30～50mm。 7.2 密封 在輸入或輸出軸的外伸出，為防止灰塵、水及其它雜質(zhì)深入，引起軸承急劇磨損和腐蝕，以及潤滑油外漏，都要求在端蓋軸孔內(nèi)裝密封件。 根據(jù)軸的圓周速度、工作溫度以及周圍環(huán)境，選擇毛氈密封，適用于中、低運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的軸。 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的理論知識，樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，熟悉掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。通過本環(huán)節(jié)使我把機(jī)械設(shè)計(jì)及其它有關(guān)先修課程（機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)）所學(xué)的理論知識加以綜合利用，培養(yǎng)了我分析和解決實(shí)際工程問題的能力。另外通過本次設(shè)計(jì)使我領(lǐng)悟出了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程：產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)計(jì)等階段。同時在設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行搜集資料、方案選擇、構(gòu)型、參數(shù)尺寸的計(jì)算和優(yōu)化、繪圖和改進(jìn)設(shè)計(jì)等工作。畢業(yè)設(shè)計(jì)的各個階段是相互聯(lián)系的，如機(jī)械設(shè)計(jì)中的計(jì)算部分，前后數(shù)據(jù)聯(lián)系密切，計(jì)算過程中常要調(diào)整參數(shù)、修改計(jì)算數(shù)據(jù)，因此要求計(jì)算時達(dá)到準(zhǔn)確、清晰、完整。在設(shè)計(jì)中，零部件的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全由理論計(jì)算確定的，并不能作為零件的最終結(jié)構(gòu)尺寸，還需要綜合考慮零件本身和整體部件的結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及標(biāo)準(zhǔn)化、系列化等要求。由于影響零部件尺寸的因素很多，隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)展，考慮的問題要更全面和合理，故后階段設(shè)計(jì)要對前階段設(shè)計(jì)中的不合理結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行必要的修改。所以，設(shè)計(jì)要邊計(jì)算邊繪圖，反復(fù)修改，設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖交替進(jìn)行。同時在設(shè)計(jì)中要遵循標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化等原則，應(yīng)盡量減少材料的品種和標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格。保證互換性、降低成本、縮短設(shè)計(jì)周期。在此階段中，零部件的結(jié)構(gòu)形狀、裝配關(guān)系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置等設(shè)計(jì)合理與否，對產(chǎn)品的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有著直接的影響。 致 謝 經(jīng)過一個月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在此我要感謝每一個幫助過我的人。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師賀小偉老師，以及所有幫過我的大學(xué)老師。賀老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個階段都給予了我細(xì)心的指導(dǎo)和幫助。可以說，沒有賀老師的指導(dǎo)，我很難完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，另外，他的科學(xué)研究精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并積極影響到我今后的學(xué)習(xí)和工作。 然后我要感謝大學(xué)四年來所有的老師，教我掌握了扎實(shí)的基本理論知識，培養(yǎng)了我們解決工程實(shí)際問題的能力，同時也為我們以后從事機(jī)械相關(guān)行業(yè)打下了一定的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1]韋公遠(yuǎn).無核糖棗的制作方法.吉林農(nóng)業(yè)2012（08） [2]楊家軍.機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2010 [3]黃靖遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2011 [4]彭三河.大棗去核裝置的設(shè)計(jì)[J].包裝與食品機(jī)械.2015（04） [5]陳芳.中心定位式山楂去核機(jī)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械2010（05） [6]王小玉.全自動紅棗加工設(shè)備[J].大眾商務(wù)2013（07） [7]郭福則.紅棗加工產(chǎn)品的加工工藝[J].農(nóng)產(chǎn)品加工.2014（03） [8]薛志偉，周茂林.紅棗加工系列產(chǎn)品研制[J].延安大學(xué)學(xué)報2010（06） [9]王在政.全自動紅棗去核機(jī).中國專利.201502 [10]向世濤，張樹清.小型水果去核機(jī)[J].技術(shù)與市場.2014（09） [11]吳宗澤，羅圣國. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊[M].北京:高等教育出版社,2013.5 26