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西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）
中文摘要
我國目前的紅棗去核機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r比較落后，由于缺少良好的設(shè)備，加工手段落后，生產(chǎn)效率低，致使一些地區(qū)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。紅棗去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量勞動力、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，而且衛(wèi)生安全得不到有效的保障。本設(shè)計主要是為了解決紅棗去核作業(yè)的勞動強(qiáng)度大，安全衛(wèi)生，提高生產(chǎn)效率，降低紅棗果實破損率，保證紅棗產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，小型紅棗去核機(jī)有很好的應(yīng)用前景。
本次設(shè)計首先，調(diào)查了紅棗去核機(jī)的研究及發(fā)展現(xiàn)況；接著，通過現(xiàn)有紅棗去核機(jī)原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；然后，對各主要機(jī)構(gòu)及其零件進(jìn)行設(shè)計；最后，繪制了本去核機(jī)的裝配圖和主要零件圖并采用Pro/E三維設(shè)計軟件構(gòu)建了三維模型。
通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用AutoCAD、Pro/E軟件，對今后的工作與生活具有極大意義。
關(guān)鍵詞：紅棗 去核 設(shè)計 校核
IV
Abstract
The jujube go nuclear machinery development is relatively backward, due to the lack of good equipment, processing methods are backward, low production efficiency, resulting in some fruit in backlog rotten phenomenon, cause great economic losses to farmers. Red dates to the nuclear manual work is still the main means of processing in China, not only takes a large number of labor, labor intensity, low production efficiency, and health and safety can not be effectively guaranteed. This design is mainly to solve the labor intensity of red jujube to nuclear work, safety and health, improve production efficiency, reduce the damage rate of jujube fruit, ensure the quality of jujube products. Therefore, the small red dates to the nuclear machine has a very good application prospect.
This design first of all, the research and development status of the red dates to the nuclear machine, and then, through the analysis of the principle of the existing red dates, based on the analysis of the overall structure of the program; then, the main body and its parts design; finally, drawing the assembly drawings and the main parts of the machine and three-dimensional design software Pro/E three-dimensional model.
Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as: mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and exchange theory, mechanical drawing, etc. Master the design method of common mechanical products and be able to skillfully use AutoCAD, Pro/E software, for the future work and life of great significance.
Key words：Jujube; Go nuclear; Design; Check
目 錄
中文摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1課題背景及意義 1
1.2紅棗去核機(jī)國現(xiàn)狀 1
1.2.1紅棗去核機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.2幾種典型的紅棗去核機(jī) 2
2 總體方案的確定 4
2.1動力類型的選擇 4
2.2減速器類型的選擇 4
2.3紅棗去核機(jī)機(jī)構(gòu)方案選擇 5
2.3.1去核動作機(jī)構(gòu)選擇 5
2.3.2進(jìn)排料機(jī)構(gòu)選擇 5
2.4紅棗去核機(jī)方案確定 6
2.4.1最終方案 6
2.4.1工作原理 7
3 整機(jī)參數(shù)選擇與計算 8
3.1電動機(jī)選擇 8
3.1.1選擇電動機(jī)系列 8
3.1.2選擇電動機(jī)功率 8
3.2減速器選擇 9
3.3運(yùn)動和動力參數(shù)計算 9
4 主要零部件的設(shè)計 11
4.1 V帶傳動的設(shè)計 11
4.1.1V帶的基本參數(shù)計算 11
4.1.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 13
4.2圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 13
4.2.1圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中心距 a 的確定 13
4.2.2凸輪廊線方程 14
4.2.3壓力角 15
4.2.4輪廓線的曲率半徑 16
4.3槽輪機(jī)構(gòu) 16
4.3.1槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動 16
4.3.2槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù) 17
4.4工作頭的設(shè)計 17
4.5 紅棗定位盤 18
4.5.1 紅棗定位盤材料 18
4.5.2 紅棗定位盤尺寸 18
4.6傳動軸的設(shè)計 18
4.6.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 18
4.6.2強(qiáng)度校核計算 19
4.7軸承及鍵的選用與校核 21
4.7.1軸承 21
4.7.2鍵 21
總 結(jié) 23
參考文獻(xiàn) 24
致 謝 25
1 緒論
1.1課題背景及意義
核果類水果主要是指棗、桃、杏、李、山植、梨等，在水果總產(chǎn)墾中占有較大比例。以核果類水果為原料，加工成飲料、罐頭、果脯及果干制品時，去核工序是一項十分重要的前處理作業(yè)。我國從80年代后期開始著手研制去核機(jī)，并陸續(xù)推出了一些加工設(shè)備。但由于在去核時出現(xiàn)的一些技術(shù)問題尚未真正解決，使得這些加工設(shè)備在推廣使用上受限。隨著核果食品工業(yè)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，消費者對食品質(zhì)量的要求也越來越高，而前處理工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量有若非常重要的影響，開發(fā)性能優(yōu)良的核果去核機(jī)械化、自動化加工設(shè)備的需求日趨迫切。
由于農(nóng)村科技水平的限制，原有的手工去棗核機(jī)去棗核的效率比較低，容易在操作中使初學(xué)者操作不便甚至受傷，并且去棗核后的蜜棗的質(zhì)量也比較差，極大的影響了操作者的經(jīng)濟(jì)收入和工廠的加工效率，所以紅棗去核機(jī)已經(jīng)向安全，高效，簡便的方向發(fā)展，以滿足人們不斷增長的需求。本設(shè)計即為解決這方面問題，主要從簡單化、輕巧化、實用化、高效化、生產(chǎn)過程人性化以及制造成本低廉化等方面出發(fā)，設(shè)計一種紅棗去核機(jī)，來滿足人們不斷增長的需求，有廣闊的應(yīng)用前景。
1.2紅棗去核機(jī)國現(xiàn)狀
1.2.1紅棗去核機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
我國從20 世紀(jì)80 年代后期開始著手對紅棗去核機(jī)具進(jìn)行研制和開發(fā)，并陸續(xù)推出一些機(jī)具。但由于一些關(guān)鍵技術(shù)問題尚未能很好地解決，所以至今真正能在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的機(jī)型并不多。目前紅棗加工大都是由人工來完成去核這一過程的。為了提高紅棗去核效率，一些生產(chǎn)廠家、科研院所先后研究試產(chǎn)出一批紅棗去核機(jī)。主要有簡易式連桿、手動、腳踩去核機(jī)、槽式機(jī)械去核機(jī)和模具式機(jī)械沖核機(jī)等幾個類型，但這些去核機(jī)的使用效果都不好。用全自動紅棗去核機(jī)代替人工去核，紅棗去核機(jī)的應(yīng)用可以節(jié)省大量的人工，將節(jié)省下的人工投入到勞動力密集型企業(yè)和勞動力急需型企業(yè)上，可以創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益，為社會做更大的貢獻(xiàn)。因此，設(shè)計去核后果肉完整性較好全自動紅棗去核機(jī)，提高工作效率，安全性能，具有重要的現(xiàn)實意義。
1.1.2幾種典型的紅棗去核機(jī)
據(jù)了解現(xiàn)在市面上的紅棗去核機(jī)機(jī)械基本上有以下幾種典型結(jié)構(gòu)：
（1）典型履帶式去核機(jī)
如圖1-1包括有：電機(jī)、傳動輪、傳動軸、搗機(jī)、及其下端的沖頭，電機(jī)與傳動輪聯(lián)結(jié)，傳動輪通過傳動軸與搗機(jī)聯(lián)結(jié)，其特征在于：沖頭下斷面和沖針，在再沖頭下方設(shè)有載棗履帶，載棗履帶上開有若干棗孔，載棗履帶下方設(shè)有模板，模板上對應(yīng)于沖核針和沖棗針開有若干漏核孔和漏棗孔，載棗履帶一端觸聯(lián)有驅(qū)動輪，一端觸聯(lián)有從動輪，驅(qū)動輪通過傳動裝置與傳動輪聯(lián)接，在載棗履帶一端的上端設(shè)有棗箱。驅(qū)動輪和從動輪均為多面體輪，載棗履帶是由若干個帶板組合聯(lián)接而成的。
圖1-1 履帶式紅棗去核機(jī)
1-電機(jī)；2-傳動輪；3-傳動軸；4-搗機(jī)；5-沖頭；6-沖核針；7-沖棗針；8-載棗履帶；9-棗孔；10-模板；13-驅(qū)動輪；14-從動輪；15-傳動裝置；15a-傳動桿；15b-傳動齒輪；16-棗箱；17-帶板
此設(shè)備使用時，將棗注入棗箱，棗箱中的漏棗在載棗履帶上的棗孔中。電機(jī)帶著傳動輪運(yùn)轉(zhuǎn)，將棗運(yùn)至沖頭下方，沖核針先將棗核沖出，然后沖棗針將棗沖出，實現(xiàn)沖核目的。是一種改良的紅棗去核機(jī)，其工作效率高，安全性能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單合理，使用方便安全。不足之處是對棗的周徑大小適應(yīng)能力較低，是的原料使用率低，產(chǎn)能不高。
（2）典型轉(zhuǎn)盤式去核機(jī)
如圖1-2包括有:電動機(jī)、主動輪、沖針，其特征在于：主動輪通過曲軸、連桿與帶有若干沖針的機(jī)頭活動聯(lián)結(jié)，沖針由半部分的沖核針與半部分的沖棗針組成，沖針下方是間歇式旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有若干隔離區(qū)，隔離區(qū)上設(shè)有紅棗定位孔，主動輪由傳動裝置分別聯(lián)接旋轉(zhuǎn)盤下方的轉(zhuǎn)盤軸以及料斗下方的定量給棗總成，在旋轉(zhuǎn)盤下方對應(yīng)于機(jī)頭位置設(shè)有半部分的漏核區(qū)和半部分的漏棗區(qū)，與之相對應(yīng)設(shè)有棗核傳送帶和紅棗傳送帶。傳動裝置包括從動輪和與之聯(lián)結(jié)的連桿。
圖1-2 轉(zhuǎn)盤式紅棗去核機(jī)
1-電動機(jī)；2-皮帶；3-主動輪；4-曲軸；5-連桿；6-沖針；6a-沖核針；6b-沖棗針；7-機(jī)頭 ；8-旋轉(zhuǎn)盤；9-隔離區(qū)；10-紅棗定位孔；11-從動輪；12-轉(zhuǎn)盤軸；13-料斗；14-定量給棗總成；15-漏核區(qū)；16-漏棗區(qū)；17-棗核傳送帶；18-紅棗傳送帶；19-導(dǎo)軌；20-扶正裝置；21-清除裝置
此設(shè)備無需手持單個紅棗逐個進(jìn)行操作，提高了工作效率，也提高了安全性能。其不足之處是可能將棗壓爛，或?qū)椇藬D到一邊的棗肉中，導(dǎo)致成品合格率低。對棗的周徑大小適應(yīng)能力低，是的原料使用率低。
23
2 總體方案的確定
2.1動力類型的選擇
在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計過程中，原動機(jī)的選擇是非常重要的一個環(huán)節(jié)，因為它直接影響到動力輸出的穩(wěn)定性、系統(tǒng)運(yùn)行效率和總體結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代機(jī)械中，常見的原動機(jī)有熱機(jī)、電動機(jī)、液動機(jī)和氣動機(jī)，各自具有不同的特點和應(yīng)用。
熱機(jī)包括蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)，其應(yīng)用范圍相對單一，主要用于經(jīng)常變換工作場所的機(jī)械設(shè)備和運(yùn)輸車輛。
電動機(jī)在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛，尤其是交流異步電動機(jī)，其具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，動力源方便等優(yōu)點，但功率系數(shù)較低，且調(diào)速不便，適用于運(yùn)行環(huán)境比較穩(wěn)定、調(diào)速范圍窄的場合。
液動機(jī)一般調(diào)速方便，且傳動鏈較短，但需配備液壓站，成本較高。當(dāng)只需實現(xiàn)簡單的運(yùn)動變換時，氣動機(jī)較為方便，其缺點是有一定的噪聲。
本設(shè)計中對原動機(jī)的要求為：運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，綜合以上各種原動機(jī)的特點，選擇交流異步電動機(jī)作為大棗去核機(jī)的原動機(jī)。
2.2減速器類型的選擇
減速器是指原動機(jī)與工作機(jī)之間獨立封鎖式傳動裝置，用來減低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。減速器種類繁多，一般可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器。
齒輪減速器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安裝方便，其缺點是傳動比的分配比較麻煩；而蝸桿減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，噪音低等優(yōu)點，但容易引起發(fā)熱、漏油、渦輪磨損等問題。
行星齒輪減速器的主要特點有：結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、傳動比大等優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造和安裝較為困難，成本也高。
在本設(shè)計中，對減速器要求為：傳動比較小，結(jié)構(gòu)盡量簡單，成本低廉，制造安裝方便。綜合以上各種減速器的優(yōu)缺點，選擇圓柱-圓錐齒輪減速器作為大棗去核機(jī)的減速器。
2.3紅棗去核機(jī)機(jī)構(gòu)方案選擇
2.3.1去核動作機(jī)構(gòu)選擇
在去核機(jī)中，推桿的運(yùn)動為復(fù)合運(yùn)動，即回轉(zhuǎn)運(yùn)動與具有特定運(yùn)動規(guī)律的上下往返運(yùn)動。滿足這種要求的機(jī)構(gòu)有很多，在此僅討論曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。
（1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
圖2-1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
圖2-1所式為典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，零件加工容易，易實現(xiàn)所需動作要求等優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)零件重用性差，比較適合于執(zhí)行機(jī)構(gòu)不改變的系統(tǒng)。
（2）凸輪機(jī)構(gòu)
圖2-2 凸輪機(jī)構(gòu)
凸輪機(jī)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能精確實現(xiàn)所需的運(yùn)動軌跡，其缺點是從動件行程不宜過大，且曲面加工成本較高。適用于傳力較小、運(yùn)動靈活、運(yùn)動規(guī)律復(fù)雜的場合。
本設(shè)計中，推桿的運(yùn)動規(guī)律較為復(fù)雜，既有繞中心軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，也有按給定規(guī)律往返的上下運(yùn)動，結(jié)合以上兩種機(jī)構(gòu)的特點分析，選擇凸輪機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。
2.3.2進(jìn)排料機(jī)構(gòu)選擇
（1）槽輪機(jī)構(gòu)
進(jìn)排料動作須由間歇機(jī)構(gòu)完成，槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易加工，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機(jī)械效率高。常被用來將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動。故進(jìn)排料機(jī)構(gòu)選取槽輪機(jī)構(gòu)。但是其動程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速。
圖2-3 單銷四槽外槽輪機(jī)構(gòu)
（2）不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)
圖2-4 不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)
不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，允許選擇的范圍比棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的大，因而設(shè)計靈活。其缺點是從動輪在轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有突變，沖擊較大，故一般只適用于低速、輕載的工作條件。
綜合以上分析，結(jié)合去核機(jī)的工作條件，選擇槽輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)間歇運(yùn)動。
2.4紅棗去核機(jī)方案確定
2.4.1最終方案
綜合以上的分析，最終確定的系統(tǒng)運(yùn)動方案見下表：
表2-1系統(tǒng)運(yùn)動方案
原動機(jī)
減速器
去核機(jī)構(gòu)
間歇進(jìn)排料機(jī)構(gòu)
交流異步電動機(jī)
渦輪蝸桿減速器
圓柱凸輪
槽輪
紅棗去核機(jī)由上端蓋、機(jī)架、圓柱凸輪、凸輪輥子、擺動推桿、銷鈾、擺動推桿、下端蓋、楷輪撥銷、槽輪、鎖止盤籌組成，如圖2-5所示。
圖2-5 紅棗去核機(jī)結(jié)構(gòu)圖
2.4.1工作原理
由本機(jī)功能決定，傳動裝置要實現(xiàn)工作臺的間歇運(yùn)動和工作頭的往復(fù)直線運(yùn)動。要實現(xiàn)間歇運(yùn)動采用的是槽輪機(jī)構(gòu)，而實現(xiàn)工作頭的往復(fù)直線運(yùn)動的則采用擺動拒桿凸輪機(jī)構(gòu)。為滿足上述要求，應(yīng)將槽輪的撥銷和擺動推桿凸輪安裝在同一橫軸上，這樣就能保證其運(yùn)動協(xié)調(diào)，傳動裝置的運(yùn)動就能達(dá)到預(yù)期的效果。傳動軸下端連接的是槽輪撥銷和鎖止盤，通過槽輪帶動工作盤做間歇運(yùn)動；上端連接有圓柱凸輪，其從動件是擺動件，通過擺動從動仵的杠桿帶動工作頭沖針在工作臺停歇的間隙作往復(fù)直線運(yùn)動以完成大棗的去核加工。
3 整機(jī)參數(shù)選擇與計算
3.1電動機(jī)選擇
3.1.1選擇電動機(jī)系列
電動機(jī)選擇應(yīng)保證：
式中：P0——電動機(jī)額定功率，kW；
Pr——工作機(jī)所需電動機(jī)功率，kW。
所需電動機(jī)功率由下式計算：
Pr=Pw/η
式中：Pr——工作機(jī)所需有效功率，由工作機(jī)的工藝阻力及運(yùn)行參數(shù)確定；
η——電動機(jī)到工作機(jī)的總效率，%。
皮帶運(yùn)輸機(jī)的PW計算方法：
PW=F×v/1000 (kW)
式中：F——工作機(jī)的圓周力，例如運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)輸帶的有效拉力，N；
v——工作機(jī)的線速度，例如運(yùn)輸帶的帶速，m/s；
D——帶運(yùn)輸機(jī)主動滾筒的直徑，mm；
n——工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速，r/min。
按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。
3.1.2選擇電動機(jī)功率
PW=0.27 kW，η=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698
∴Pr1=PW/η1=0.36 kW
查表4.12-1，可選Y系列三相異步電動機(jī)Y802-4型，額定功率P0=0.75kW，或選Y系列三相異步電動機(jī)Y90S-4型，額定功率P0=0.75kW。
以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案進(jìn)行比較，由表4.12.1查得電動機(jī)數(shù)據(jù)，計算出傳動比如下表。
表3-1電動機(jī)數(shù)據(jù)表
方案
電動機(jī)型號
額定功率
/kW
同步轉(zhuǎn)速
/(r/min)
滿載轉(zhuǎn)速
/(r/min)
總傳動比
質(zhì)量
/kg
價格
/元
1
2
Y802-4
Y90S-4
0.75
0.75
1500
1000
1390
910
57.92
37.92
18
23
475
570
比較兩方案可見，方案1選用的電動機(jī)雖然質(zhì)量和價格較低，但總傳動比大。為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2。電動機(jī)型號為Y90S-4，額定功率為0.75 kW，同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min，滿載轉(zhuǎn)速為910 r/min。
3.2減速器選擇
（1）總傳動比
紅棗定位轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速應(yīng)合理選擇，過大會導(dǎo)致紅棗甩出，過小去核效率低，參考市場現(xiàn)有紅棗去核機(jī)，取轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為，而：
電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：。
故總傳動比為：
（2）分配傳動比
為使傳動裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選V帶傳動比：；
則減速器的傳動比為：
因此減速器傳動比較大，為了保證結(jié)構(gòu)緊湊性，本去核機(jī)選用蝸桿減速器，查機(jī)械設(shè)計手冊型號為：CW-80-22.5
3.3運(yùn)動和動力參數(shù)計算
（1）各軸的轉(zhuǎn)速：
1軸 ；
2軸 ；
3軸
轉(zhuǎn)盤軸
（2）各軸的輸入功率：
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
電機(jī)軸 ；
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
（4）整理列表
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動比
電機(jī)軸
0.75
7.87
910
1軸
0.675
7.08
910
1
2軸
0.506
119.61
40.4
22.5
3軸
0.456
215.58
20.2
2
4 主要零部件的設(shè)計
4.1 V帶傳動的設(shè)計
4.1.1V帶的基本參數(shù)計算
1）確定計算功率
根據(jù)上述所選電機(jī)參數(shù)：；；
查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號
根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶,
3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑
（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：；
（2）計算大帶輪基準(zhǔn)直徑：；
圓整取，誤差小于5%，是允許的。
4）驗算帶速
，帶的速度合適。
5）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距：
中心距：
初選中心距
（2）基準(zhǔn)長度：
對于A型帶選用
6）驗算主動輪上的包角：
由
得
主動輪上的包角合適。
7）計算V帶的根數(shù)：
，查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-3 得：；
（2），查表得：；
（3）由查表得，包角修正系數(shù)
（4）由，與V帶型號A型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計算預(yù)緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-1得：
9）計算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)
傳動比
基準(zhǔn)長度(mm)
B
2
1000
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
350
2
52.4
201
4.1.2帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計
（1）帶輪的材料
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT150）
（2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接減速機(jī)，較小，所以采用腹板式結(jié)構(gòu)帶輪；大帶輪接減速器，，所以采用孔板式結(jié)構(gòu)帶輪。
4.2圓柱凸輪機(jī)構(gòu)
在所有基本運(yùn)動鏈中，凸輪具有易設(shè)計的優(yōu)點，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.圓柱凸輪機(jī)構(gòu)作為間歇運(yùn)動機(jī)夠的發(fā)展方向，具有良好的運(yùn)動性能和動力性能，波廣泛應(yīng)用于各種自動機(jī)械和自動生產(chǎn)線中。凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動件和機(jī)架三部分組成。本設(shè)計的凸輪機(jī)構(gòu)主要任務(wù)是實現(xiàn)工作頭的往復(fù)直線運(yùn)動。根據(jù)其工作要求，工作頭的行程為70mm，凸輪在推程和回程階段以等角速度轉(zhuǎn)動。
4.2.1圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中心距 a 的確定
擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的中心距不但要受機(jī)構(gòu)中空間位置的限制，還與擺動從動件的運(yùn)動特點有關(guān)。圖4-1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， AB?和 AB? 是擺動從動件的兩個極限位置，AB?是擺從動件的中間位里，為了使?jié)L子中心B的軌跡盡量與同一個圓拄接近，取 B?B? // 00，CD = DB?, 則： a = AD = AC + CD = AC + 1/ 2 ( AB? - AC ) = 1/ 2 ( AB? + 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；
j max：擺動從動件的最大擺角。
圖4-1 擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)簡圖
4.2.2凸輪廊線方程
解析法是凸輪輪廓設(shè)計的有效方法，其實質(zhì)是建立凸輪廓線的數(shù)學(xué)方程式，用此方程式精確地計算出凸輪廓線上各點的坐標(biāo)值，控制刀具和各坐標(biāo)之間的運(yùn)動關(guān)系行成出所需的曲面。用解析法設(shè)計出圓住凸輪廓線，加工出的凸輪工作精度高，不必影響凸輪速度和從動件的位移就能夠使從動件按擬定的規(guī)律運(yùn)動。依據(jù)去核機(jī)的工作原理、擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械中的工作性質(zhì)、從動件的運(yùn)動和動力特性、制造和裝配工藝等因素綜合考慮選取。建立擺動從動件等速運(yùn)動規(guī)律的解析式：
Ψ= F( j )
式中Ψ：擺動從動件的擺角；j：圓柱凸輪的轉(zhuǎn)角。（去該機(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。）
(1)理論輪廓線方程：將圖4-2所示圓柱凸輪沿凸輪的平均圓柱半徑 rp 展開成平面，并建立圖示直角坐標(biāo)系(X軸的正向與凸輪的轉(zhuǎn)動方向相反，Y軸的正向指向擺桿的上升方向)。由圖 3可見.理論廓線上任意點 C的坐標(biāo)(x，y)，亦即理論廓線 b? 的方程為：
x = rp j + Lcos ( Ψmax / 2 ) – Lcos ( Ψmax / 2 – j )
y = Lsin ( Ψmax / 2 ) - Lsin ( Ψmax / 2 - j)
式中，x 、y為理論輪廓線上點的直角坐標(biāo)； rp 為凸輪的平均圓柱半徑；j 為凸輪的轉(zhuǎn)角；L 為撐桿的長度；Ψmax 為擺桿的最大擺角；Ψ為擺桿在任意位置時的投角。
圖4-2圓柱凸輪轉(zhuǎn)向與擺桿配置方位
（2）實際輪廓線方程：擺動推桿與圓柱凸輪的實際廓線方程，按包絡(luò)線原理，引人包絡(luò)線方程后便可獲得：
X?= x ± rt * dy/dj [ ( dx/dj ) 2 + ( dy/dj )2] ?
Y? = y ± rt * dx/dj / [ ( dx/dj ) 2+ ( dy/dj ) 2 ] ?
式中X?Y?為實際輪廓線上任意點的坐標(biāo)；rt為滾子半徑；dx/dj ，dy/dj 對j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。
4.2.3壓力角
凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓壓力角決定著作用在從動件上力的分配，所以應(yīng)該考慮壓力角的最大值。壓力角過大會使凸輪的基圓半徑小，凸輪尺寸較小，同時會使機(jī)構(gòu)受力情況變壞，當(dāng)壓力角大到某一臨界值a時，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。所以在設(shè)計中可將基圓半徑選大一些，以便減小壓力角。一般要求壓力角 a 不超過它的許用值[a]。擺動從動仵，升程的許用壓力角[a]≤45°，對于回程，由于負(fù)荷減小傳遞動力已不是主要問題，[a]≤70°——75°。
計算公式：tana = dΨ/dj * L/rp cos (Ψmax / 2 -Ψ）干 tanΨmax/ 2 - Ψ)，式中，a 為任意位置時的壓力角；減號用于升程，加號用于回程。
4.2.4輪廓線的曲率半徑
在設(shè)計或加工凸輪輪廓時，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r點的曲率半徑的計算公式為;r = [(dx/dj)2 + ( dy/dj)2 ] ? / ( dx/dj * dy2 / dj2-Dy / dj*dx2/dj2 )按理論廓線的曲率半徑，可得實際廓線的曲率半徑; r￠= r±rt,式中r￠為實際廓線的曲率半徑。加號用于理論廓線下方的一根包絡(luò)線β?, 減號用于理論廓線上方的一根包絡(luò)線β?。
4.3槽輪機(jī)構(gòu)
槽輪機(jī)構(gòu)又稱為馬耳他機(jī)構(gòu)，能把主動軸的勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動軸的周期性間歇運(yùn)動。槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠；且轉(zhuǎn)位時間與靜止時間之比為定值，能平穩(wěn)地改變從動件的角速度；在
拔銷進(jìn)人和脫出槽輪時運(yùn)動比較平穩(wěn)，但槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能凋節(jié)，當(dāng)精度要求較高時需另加定位裝置。
4.3.1槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動
圖4-3槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位簡圖
如圖4-3所示，槽輪的圓弧面定位是最常用的定位方法。圖4-3(a)銷輪滾子剛進(jìn)入徑向槽；圖4-3
0，Z ≥ 3，在工作時槽輪的角速度和角加速度變化很大，在撥銷進(jìn)人和脫出徑向槽的瞬間，槽輪的角加速度發(fā)生突變，引起的震動和沖擊力也很大。因t > 0.5，可采用多圓銷槽輪機(jī)構(gòu)，設(shè)均勻分布的圓銷數(shù)目為 R，則一個運(yùn)動循環(huán)中槽輪的運(yùn)動時間是單圓銷時的 R 倍，故t = R ( Z–2 ) / ( 2Z )。又因為t > 1，故 R < 2Z/ ( Z–2 ) ，由此可知： Z = 3 時，R 可為 l ~ 5；Z = 4或 5 時，R 可為 1 ～ 3 ；Z ≥ 6時，R 可為 1 ～ 2。中心距 a 和圓銷半徑 r 的確定要根據(jù)受力情況和該機(jī)構(gòu)所占用空間位置大小。
4.4工作頭的設(shè)計
工作頭結(jié)構(gòu)如圖4-4所示：
1 - 支座 2 - 沖針 3 - 導(dǎo)套架 4 - 導(dǎo)套
圖4-4 工作頭結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)現(xiàn)有的去核工具和大棗的結(jié)構(gòu)形狀，工作頭由支座、沖針、導(dǎo)套架、導(dǎo)套組成。在沖針上設(shè)計了前后導(dǎo)向裝置，沖針是軸向階梯狀。這樣不僅增加了沖針的剛度和強(qiáng)度，還便沖針運(yùn)動的精確度得到提高。工作頭沖針的行程70mm，沖針的極限位置距離工作盤 10 mm，當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)位完成停止不動時，沖針下行 10 mm與工作盤工位中的大棗接觸，沖針繼續(xù)下行50 mm完成對大棗的加工，并使棗橫完全脫離大棗后回程運(yùn)動 70 mm到達(dá)極限位置，工作盤轉(zhuǎn)位，到下一個工作位置，沖針重復(fù)動作。
4.5 紅棗定位盤
4.5.1 紅棗定位盤材料
由于紅棗去核機(jī)屬于常用食品加工類機(jī)械，材料的選擇應(yīng)考慮到材料易得、材料容易加工切削、干凈衛(wèi)生、成本低且容易清洗等特點，所以本設(shè)計選用45號鋼作為紅棗定位盤的材料。
4.5.2 紅棗定位盤尺寸
紅棗定位盤如圖8所示。考慮到人工放置紅棗的舒適度問題以及作業(yè)的工作效率，本設(shè)計采用直徑900mm的圓盤作為定位盤，圓盤上均勻分布12個直徑30mm的紅棗定位孔，為了使定位盤工作穩(wěn)定可靠不產(chǎn)生傾斜本設(shè)計采用雙鍵連接軸，基孔制配合為H7。
4.6傳動軸的設(shè)計
軸的設(shè)計以轉(zhuǎn)盤軸為例，其他軸與之類似：
4.6.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
（1）轉(zhuǎn)盤軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
，，
（2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計表11.3，取，于是得：
（3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且這是紅棗定位轉(zhuǎn)盤的直徑，取20mm。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
為了滿足帶輪的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段右端要有一軸肩，故?、?Ⅲ段直徑為dⅡ-Ⅲ=24mm。
初步選定滾動軸承，因軸承受徑向力和軸向力，根據(jù)dⅡ-Ⅲ=24mm，取用6205型深溝球軸承，其尺寸為d×D×T=25mm×62mm×15mm，則有dⅢ-Ⅳ=dⅤ-Ⅵ=25mm，LⅡ=15mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑dⅣ-Ⅴ=30mm。
右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定，Ⅴ-Ⅵ長應(yīng)為：取套同長12mm，則LⅤ-Ⅵ=32mm。
取軸承端蓋總寬為32mm，外端面與大帶輪右端面間距離為10mm，故取LⅡ-Ⅲ=42mm。
結(jié)合箱體結(jié)構(gòu)，取LⅣ-Ⅴ=76mm。
（4）軸上零件的周向定位
軸上零件的周向定位：聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接。按dⅥ-Ⅶ=20mm查得平鍵截面b×h=6mm×6mm，鍵槽用銑刀加工，長28mm，同時為了保證轉(zhuǎn)盤與軸配合有良好的對中性，故選擇輪轂與軸配合為H7/n6。
4.6.2強(qiáng)度校核計算
（1）求作用在軸上的力
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》（軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則
（2）求軸上的載荷（詳細(xì)過程以軸2為例，其他軸類似不一一復(fù)述）
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6207型深溝球軸承，由手冊中查得a=17mm。因此，軸的支撐跨距為L1=172mm。
根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。
4.7軸承及鍵的選用與校核
4.7.1軸承
1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：L'h＝29200h
由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N，
軸向力為Fa1=159.90N，
2）．初步選擇滾動軸承型號為6205，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。
3）．徑向當(dāng)量動載荷
動載荷為，查得，則有
由式13-5得
滿足要求。
4.7.2鍵
1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸
聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為
2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度
鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為
鍵的工作長度
，合適
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會，通過這次理論知識和實際設(shè)計的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。
這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設(shè)計讓我積累了許多實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝起來，也必然讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。
順利如期的完成本此畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過不足與遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新科技新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)知識，更好的為祖國的四化服務(wù)。
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致 謝
大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的幾年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。
首先，向本設(shè)計的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進(jìn)行指導(dǎo)，時刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會書本中的知識，更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計重點，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設(shè)計過程中，她和我們在一起共同解決了設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。
其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。
另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。
總之，本次的設(shè)計是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計的一個月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！
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