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本科學(xué)生畢業(yè)論文
山楂去核機(jī)設(shè)計(jì)
系部名稱：
專業(yè)班級(jí)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
XX學(xué)院
二○一九年六月
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
在.學(xué).習(xí).和.吸.收.山.楂.剝.皮.機(jī).其.它.技.術(shù).的.基.礎(chǔ).上，根.據(jù).山.楂.的.物.理.特性.，研.制.了.一.種.新.的.山.楂.剝皮機(jī).。該.機(jī).主.要.包.括.間.歇.機(jī).構(gòu).和.去.核.機(jī).構(gòu)。間.歇.機(jī).構(gòu).采用槽輪機(jī)構(gòu)，去.核.機(jī).構(gòu).采.用.曲.柄.滑.塊.機(jī).構(gòu)。本.文.分.別.對(duì).這.兩.種.機(jī).構(gòu).進(jìn).行.了.運(yùn).動(dòng).分.析.和.設(shè).計(jì).計(jì).算。動(dòng).力.由.電.機(jī).提.供，通.過.傳.動(dòng).裝.置.傳.遞.給.轉(zhuǎn).臺(tái).和.工.作.臺(tái).的.去.核.機(jī).構(gòu)。實(shí).現(xiàn).了.工.作.臺(tái).的.間.歇.轉(zhuǎn).動(dòng).和.刀.具.的.往.復(fù).運(yùn).動(dòng)。本.機(jī).結(jié).構(gòu).簡(jiǎn).單，體.積.小，操.作.方.便。本.發(fā).明.解.決.了.人.工.剝.皮.勞.動(dòng).強(qiáng).度.大，果.酸.對(duì).人.體.皮.膚.的.危.害，生.產(chǎn).效.率.高.的.問.題。
關(guān)鍵詞：間.歇.機(jī).構(gòu)；曲.柄.滑.塊；去.核.機(jī)；槽.輪
I
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
ABSTRACT
On the basis of learning and absorbing other technology of hawthorn denucleator, a new hawthorn denucleator is developed according to the physical characteristics of hawthorn. The machine mainly includes intermittent mechanism and de-nucleating mechanism. The intermittent mechanism adopts groove wheel mechanism, and the de-nucleating mechanism adopts crank-slider mechanism. In this paper, the motion analysis and design calculation of these two mechanisms are carried out respectively. The power is supplied by the motor and transmitted to the turntable and the de-nucleating mechanism of the worktable through the transmission device. The intermittent rotation of the worktable and the reciprocating movement of the cutter are realized. The machine has the characteristics of simple structure, small volume and easy operation. The method solves the problems of manual denucleation with high labor intensity and the harm of fruit acid to human skin, and has high production efficiency.
Key words: Intermittent Mechanism; Crank Slider; Nucleation Machine; Grooved Wheel
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 研究目的及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.3 本文研究的內(nèi)容 2
第2章 總體方案的設(shè)計(jì) 3
2.1山楂的物理特性 3
2.2方案設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)組成 3
2.2.1 去核機(jī)的功能分解 3
2.2.3方案的選擇 4
2.3工作原理 5
第3章 沖核機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6
3.1沖核機(jī)構(gòu)的方案 6
3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 6
3.3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.3.1曲柄滑塊的動(dòng)力學(xué)特性 12
3.3.2曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性 13
3.4去核刀具設(shè)計(jì) 14
第4章 間歇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16
4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 16
4.2 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.2.1槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 17
4.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 17
4.2.3槽輪機(jī)構(gòu)的受力分析 17
4.2.4槽輪機(jī)構(gòu)的尺寸確定 18
結(jié) 論 20
參考文獻(xiàn) 21
致 謝 22
19
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1 研究目的及意義
在.學(xué)習(xí).和吸.收山.楂剝.皮機(jī).其它.技術(shù).的基.礎(chǔ).上，根.據(jù)山.楂的.物.理特.性，研.制了.一種.新的.山楂.剝皮.機(jī)。該.機(jī)主.要包.括間.歇機(jī).構(gòu)和.去核.機(jī).構(gòu)。間.歇機(jī).構(gòu)采.用槽.輪機(jī).構(gòu)，去.核機(jī).構(gòu)采.用曲.柄滑.塊機(jī).構(gòu)。本.文分.別對(duì).這兩.種機(jī).構(gòu)進(jìn).行了.運(yùn)動(dòng).分析.和設(shè).計(jì)計(jì).算。動(dòng).力由.電機(jī).提.供，通.過傳.動(dòng)裝.置傳.遞給.轉(zhuǎn)臺(tái).和工.作臺(tái).的去.核機(jī).構(gòu)。.實(shí)現(xiàn).了工.作臺(tái).的間.歇轉(zhuǎn).動(dòng)和.刀具.的往.復(fù)運(yùn).動(dòng)。本.機(jī)結(jié).構(gòu)簡(jiǎn).單，體.積.小，操.作方.便。本.發(fā)明.解決.了人.工剝.皮勞.動(dòng)強(qiáng).度.大，果.酸對(duì).人體.皮膚.的危.害，生.產(chǎn)效.率高.的問.題。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
自20世.紀(jì)80年.代末.以.來，我.國開.始研.制核.清除.機(jī)，并.相繼.引進(jìn).了一.些產(chǎn).品。但.在生.產(chǎn)中.應(yīng)用.不廣.泛。根.據(jù)石.果播.種機(jī).的結(jié).構(gòu)特.點(diǎn)和.工作.部件.的不.同，我.國開.發(fā)的.石果.播種.機(jī)大.致可.分為.分體.式、輥.式和.撥動(dòng).式。
1）對(duì).于較.大的.果.核，如.桃、杏、.李等.，常.采用.部分.分段.的去.籽.機(jī)。它.主要.是用.一把.切割.刀把.水果.分成.兩.半，然.后用.振動(dòng).篩或.人工.輔助.去.籽。設(shè).備結(jié).構(gòu)簡(jiǎn).單可.靠。而.粘液.核果.實(shí)剝.皮率.不.高，果.肉損.失率.高，勞.動(dòng)強(qiáng).度.高。
2）該.機(jī)適.用于.果.肉、石.材等.易分.離的.果肉.加.工。西.北農(nóng).林科.技大.學(xué)機(jī).電工.程學(xué).院教.師研.制.的YG.GH.2000.型反.輥式.核清.除機(jī).和山.茱萸.核清.除機(jī).屬于.這一.類。除.了增.加了.一個(gè).清除.裝置.以克.服輥.式成.核器.中紙.漿損.失大.的缺.點(diǎn).外，還.將角.膜成.核器.的快.速輥.設(shè)計(jì).為浮.動(dòng).式。當(dāng).較大.的果.實(shí)進(jìn).入果.核間.隙.時(shí)，快.速輥.能瞬.間水.平移.動(dòng)，增.大了.成核.間.隙，保.持果.肉完.整。
3）磁.極式.除核.機(jī)是.一種.磁極.式除.核.機(jī)，通.過與.磁芯.厚度.基本.相同.的磁.極將.磁芯.刺.穿。典.型的.山楂.剝皮.機(jī)。本.實(shí)用.新型.適用.于大.小相.同、易.于分.離的.水果.的剝.皮作.業(yè)，果.肉完.整性.好。
20.世紀(jì)60年.代，國.外開.始發(fā).展水.果剝.皮.機(jī)。20.世紀(jì)80.年代.初，美.國、意.大.利、荷.蘭等.國家.相繼.引進(jìn).了粘.核桃.剝皮.機(jī)、橄.欖剝.皮機(jī).等。去.核過.程基.本上.是自.動(dòng)化.的。經(jīng).過幾.十年.的發(fā).展，它.越來.越完.善和.成.熟。目.前，它.正朝.著節(jié).能、機(jī).電一.體化.方向.發(fā)展，以.計(jì)算.機(jī)控.制操.作為.主要.任.務(wù)。
日.本生.產(chǎn)刮.刀式.削皮.機(jī)。剝.皮后.的果.肉可.達(dá)5.毫米.左.右。20.世紀(jì).80年.代初，美.國F.MC.公司.向市.場(chǎng)推.出了.一種.粘核.桃自.動(dòng)扭.矩剝.皮.機(jī)，每.分鐘.可加.工80.個(gè)桃.子，產(chǎn).量約.800公.斤/.小時(shí)，意.大利.Bertu.zzi公.司引.進(jìn)了.一種.適合.于果.汁飲.料成.核工.藝的.滾筒.成核.機(jī)。具.有生.產(chǎn)效.率.高、推.廣價(jià).值高.等特.點(diǎn)。
1.3 本文研究的內(nèi)容
通.過查.閱文.獻(xiàn)和.物理.測(cè).量，對(duì).山楂.的物.理性.能和.加工.性能.進(jìn)行.了研.究，為.核清.除機(jī).的結(jié).構(gòu)參.數(shù)和.運(yùn)動(dòng).參數(shù).的選.擇提.供了.依.據(jù)。通.過對(duì).現(xiàn)有.核拆.卸機(jī).工作.原理.數(shù)據(jù).的收.集和.分.析，確.定了.總體.設(shè)計(jì).方.案，采.用現(xiàn).代設(shè).計(jì)方.法和.工.具，完.成了.各部件.的功.能和.整機(jī).的結(jié).構(gòu)設(shè).計(jì)和.優(yōu).化。通.過數(shù).學(xué)、物.理、.機(jī).械、機(jī).械原.理、機(jī).械設(shè).計(jì)和.三維.軟件.Solid.works.相結(jié).合，分.析了.核拆.卸機(jī).關(guān)鍵.部件.的工.作機(jī).理，探.討了.影響.核拆.卸機(jī).性能.的因.素，并.給出.了最.終的.方案.和參.數(shù)。確.定的.。
研.究的.主要.內(nèi).容：
1）了.解山.楂果.的物.理特.性、相.關(guān)農(nóng).藝技.術(shù)和.加工.性狀.等；
2）確.定整.機(jī)的.設(shè)計(jì).方案.和合.理的.去核.作業(yè).方.式。
3）根.據(jù)去.核作.業(yè)要.求設(shè).計(jì)關(guān)鍵.部.件。
4）對(duì).去核.機(jī)關(guān).鍵部.件進(jìn).行運(yùn).動(dòng)機(jī).理分.析。
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第2章 總體方案的設(shè)計(jì)
2.1山楂的物理特性
山.楂果.小，球.形，有.的壓.成蛋.糕。表.面為.棕色.至紅.棕.色，有.細(xì)皺.紋、頂.部凹.陷、花.萼殘.余、花.?；?基部.脫.落。果.實(shí)中.央有.五個(gè).堅(jiān)硬.的星.形緊.密排.列的.顆.粒（如.圖2-1所.示）。山.楂的.形狀.尺寸.和芯.部尺.寸測(cè).量值.見表.2-1。
圖2-1 山.楂外.形和.果核.排.列
表2-1 山.楂果.尺寸.測(cè)定.值
2.2方案設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)組成
2.2.1 去核機(jī)的功能分解
山.楂自.動(dòng)取.芯機(jī).利用.切割.機(jī)的.往復(fù).直線.運(yùn)動(dòng).和旋.轉(zhuǎn)工.作盤.的間.歇傳.動(dòng)來.完成.連續(xù).取芯.操.作。其.總功.能可.分為.送.果、沖.果、退.貨三個(gè).子功.能。
（1）加.果：可.手動(dòng).或自.動(dòng)加.果；
（2）沖.量：要.求旋.轉(zhuǎn)盤.在刀.具從.上到.下移.動(dòng)前.以一.個(gè)間.隔驅(qū).動(dòng)。
（3）操.作盤.間歇.傳動(dòng).：完.成了.送果.、沖.果、送.回三.個(gè)工.作站.的轉(zhuǎn).換；
2.2.2 去核刀運(yùn)動(dòng)過程
在.電機(jī).作為.動(dòng)力.點(diǎn).時(shí)，這.種動(dòng).作具.有將.連續(xù).回程.運(yùn)動(dòng).轉(zhuǎn)化.為往復(fù).直線運(yùn)動(dòng).的功.能。實(shí).現(xiàn)此.功能.的操.作如.下：
（1）帶.運(yùn)動(dòng).從動(dòng).件的.圓柱.凸.輪：凸.輪具.有設(shè).計(jì)簡(jiǎn).單的.特.點(diǎn)。它.還可.以準(zhǔn).確有.效地.預(yù)測(cè).基本.趨.勢(shì)、工.作行.為、結(jié).構(gòu)和.壽.命，具.有良.好的.運(yùn)動(dòng).和動(dòng).態(tài)性.能。
（2）中.心曲.柄滑.塊運(yùn).動(dòng)：該.機(jī)構(gòu).具有.較好.的動(dòng).態(tài)和.運(yùn)動(dòng).特.性，運(yùn).動(dòng)副.的幾.何閉.合，操.作簡(jiǎn).單等.特.點(diǎn)。
（3）偏.心曲.柄滑.塊機(jī).構(gòu)：與.中心.曲柄.滑塊.機(jī)構(gòu).相.比，具.有加.力急.回的.特.點(diǎn)。
山.楂.取心.機(jī)由.減速.驅(qū)動(dòng).裝.置、沖.切機(jī).構(gòu)和.間隙.運(yùn)動(dòng).機(jī)構(gòu).組.成。在.送料.期.間，刀.具不.能壓.在操.作板.上。顯.然，在.切割.機(jī)從.上到.下移.動(dòng)之.前，操.作盤.間歇.驅(qū).動(dòng)。因.此，刀.具與.操作.盤之.間的.運(yùn)動(dòng).需要.嚴(yán)格.的時(shí).間順序.和空.間位.置協(xié).調(diào)配.合。
2.2.3方案的選擇
現(xiàn).在我.們可.以根.據(jù)給.定的.條.件、執(zhí).行機(jī).構(gòu)的.兼容.性、結(jié).構(gòu)簡(jiǎn).單、空.間布.局緊.湊的.要求.來選.擇方.案，所.以我.們可.以選.擇兩.個(gè)簡(jiǎn).單的.方.案。
方.案1：去.核機(jī).構(gòu)為.曲柄.滑塊.機(jī).構(gòu)，旋.轉(zhuǎn)盤.機(jī)構(gòu).為槽.輪機(jī).構(gòu)。
方.案2：沖.壓機(jī).構(gòu)為.擺動(dòng)從動(dòng)件.圓.柱凸.輪.機(jī).構(gòu)，旋.轉(zhuǎn)盤.間歇.機(jī)構(gòu).為棘.輪機(jī).構(gòu)。
評(píng).價(jià)：.曲柄.滑塊.機(jī)構(gòu).的往.復(fù)直.線運(yùn).動(dòng)具.有增.大和.快速.回位.的功.能，最.終選.擇了.山楂.剝除.器的.機(jī)械.運(yùn)動(dòng).方.案。
山.楂去.核機(jī).的結(jié).構(gòu)如.下圖.所.示：
1.自動(dòng)落料模塊2.機(jī)架3.電機(jī)固定板4.軸承組5.電機(jī)6.曲柄7.連桿8.撥料鏟9.山楂10.大齒輪11.小齒輪12.刀具模塊13.下料槽14.轉(zhuǎn)盤15.轉(zhuǎn)盤軸承組16.槽輪17.撥桿18.大帶輪19.同步帶20.軸芯21.軸套22.小帶輪23.軸承24.軸套固件
2.3工作原理
其.中，剝.皮刀.可去.除山.楂.芯，保.證山.楂不.斷.裂；山.楂定.位板.可定.位山.楂.芯，保.證剝.皮刀.能準(zhǔn).確去.除山.楂.芯；傳.動(dòng)間.歇輪.在傳.動(dòng)過.程中.每30度.轉(zhuǎn)動(dòng).一.次。圓.輪，然.后使.山楂.定位.盤間.歇轉(zhuǎn).動(dòng)；變.速器.圓.輪，每.轉(zhuǎn)動(dòng).一.圈，帶.動(dòng)間.歇輪.轉(zhuǎn).動(dòng)。30.度一.次，旋.轉(zhuǎn)軸.保證.驅(qū)動(dòng).輪的.平穩(wěn).傳.動(dòng)，連.桿帶.動(dòng)驅(qū).動(dòng)輪.的轉(zhuǎn).動(dòng)，在.旋轉(zhuǎn).盤的.圓周.運(yùn)動(dòng).過程.中分v別帶.動(dòng)取.核工.具的.上下.運(yùn)v動(dòng)，旋.轉(zhuǎn)盤.的圓.周運(yùn).動(dòng)帶.動(dòng)取.核工.具的.運(yùn).動(dòng)。e連.桿；擋.板的.作用.是在取.核后.收集v山.楂。山.楂取v心機(jī).的工.作原.理.是：動(dòng).力由.電機(jī).通過.齒輪傳.動(dòng)傳.遞到.曲柄.轉(zhuǎn).盤，轉(zhuǎn).盤轉(zhuǎn)動(dòng).帶動(dòng).連桿.作往.復(fù)運(yùn).動(dòng)，連v桿上.下帶.動(dòng)刀.具完.成山.楂取v心工.作。在.另一.側(cè)，電.機(jī)通.過皮帶.驅(qū)動(dòng).驅(qū)動(dòng).驅(qū)動(dòng).盤。.驅(qū)動(dòng).盤每.轉(zhuǎn)一.圈旋.轉(zhuǎn)3.0度，山.楂定位.盤在.主軸旋.轉(zhuǎn)下.旋轉(zhuǎn)。當(dāng).旋轉(zhuǎn).盤帶.動(dòng)連.桿向.上轉(zhuǎn).動(dòng)時(shí)，變.速器.的轉(zhuǎn).動(dòng)裝.置帶.動(dòng)間.歇輪.轉(zhuǎn).動(dòng)，定.位盤.帶動(dòng).山楂.在割.刀下.方轉(zhuǎn).動(dòng)。當(dāng).旋轉(zhuǎn).盤向.下移.動(dòng)時(shí).，驅(qū)動(dòng).裝置.繞著.間歇.輪移.動(dòng)。在.連桿.的作.用.下，刀.具向.下移.動(dòng)，完.成山.楂的.去核.工作，.如此.反.復(fù)。當(dāng).山楂.與切.割機(jī).一起.上升.時(shí)，擋.板脫.落到.定位.板.上，隨.定位.板旋.轉(zhuǎn)。當(dāng).遇到.第二.個(gè)擋.板.時(shí)，山.楂被.剝掉.掉進(jìn).收集.帶。
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第3章 沖核機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1沖核機(jī)構(gòu)的方案
電.機(jī)固.定在.機(jī)架.上，帶.動(dòng)主.動(dòng)大.齒輪.轉(zhuǎn).動(dòng)。在.固定.在從.動(dòng)小.齒輪.上的.聯(lián)軸.器的.作用.下，連.桿隨.著小.齒輪.的轉(zhuǎn).動(dòng)而.擺.動(dòng)?；?桿的.一端.通過螺.栓與.連桿.連.接，并.通過.直線.滑塊.固定.在機(jī).架.上，使.滑桿.在連.桿的.牽引.和直.線滑.塊的.引導(dǎo).下直.線往.復(fù)運(yùn).動(dòng)。取.芯工.具固.定在.滑桿.下.方，工.具與.滑桿.中心.呈垂.直直.線。通.過滑.桿直.線運(yùn).動(dòng)，可.實(shí)現(xiàn)取.芯。該.方案.的基.本工.作原.理實(shí).際上.是一.種帶.有中.心曲.柄的.直線.滑桿機(jī).構(gòu)。
3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
1、齒.輪基.本參.數(shù)選.定（齒.輪設(shè).計(jì)參.照《機(jī).械設(shè)計(jì)》教.材進(jìn).行設(shè).計(jì)）
（1）材.料：參.照表.10-1.選擇.小齒.輪材料為40Cr.調(diào)質(zhì)處理，.齒面.硬度.為280.HBS。大齒輪選.用45鋼調(diào).質(zhì)，齒.面硬.度為.240.HBS。
（2）小.齒輪.齒數(shù).初選.為，大.齒輪.齒數(shù).。
2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
（1）由式（10-11）試算小齒輪分度圓直徑，即
d1T≥32KH1T1?d?u+1u?ZHZEZσH2
1) 確定公式中的各參數(shù)值
①試選KH1=1.3。
②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。
T1=9.55×106Pn1=9.55×106×10960N?mm=9.948×104N?mm
③由表10-7選取齒寬系數(shù)?d=1。
④由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。
⑤由表10-5查2材料的彈性影響系數(shù)ZH=189.8MPa1∕2。
⑥由式（10-9）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Ze。
αa1=arccosz1cosα∕(z1+2ha)=arccos24×cos 20°∕（24+2×1）=29.841°▲▲
αa2=arccosz1cosα∕(z2+2ha)=arccos77×cos 20°∕（77+2×1）=23.666°▲▲
εα=z1tan αa1-tan α’+z2(tan αa2-tan α’)∕2π
=24×tan29.841°-tan20°+77×(tan 23.666°-tan 20°)2π=1.711
Zg=4-εα3=4-1.7113=0.873
⑦計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力σH。
由圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為σH1im1=600 MPa、σH1im2=550MPa。
由式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):
N1=60n1jLh=60×960×1×2×8×300×15=4.147×109
N2=N1u=4.147×109（7724）=1.293×109
由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.90、KHN2=0.95。
取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，由式（10-14）得
σH1=KHN1σH1im 1S=0.90×6001MPa=540MPa
σH2=KHN2σH1im 2S=0.95×5501MPa=523MPa
取σH1和σH2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即
σH=σH2=523 MPa
2）試算小齒輪分度圓直徑
d1t≥32KHtT1?d?u+1u?ZHZEZeσ2
=32×1.3×9.948×1041×7724+17724×2.5×189.8×0.8735232mm
=59.763mm
(2)調(diào)整小齒輪分度圓直徑
1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。
①圓周速度v。
v=πd1tn160×1000=π×59.763×96060×1000m/s=3.0m/s
②齒寬b。
b=?dd1t=1×59.763mm=59.763mm
2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH。
①由表10-2查得使用系數(shù)KA=1。
②根據(jù)v=3.0m/s、7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.12。
③齒輪的圓周力。
Fd=2T1d1t=2×9.948×10459.763N=3.329×103N
KAFt1b=1×3.329×10359.763Nmm=55.7Nmm<100Nmm
查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KHα=1.2,。
④由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.421。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)
KH=KAKTKHαKHβ=1×1.12×1.2×1.421=1.91
3)由式（10-12），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑
d1=d1t3KHKH1=59.763×31.911.3=67.939mm
及相應(yīng)的齒輪模數(shù)
m=d1z1=67.93924mm=2.831mm
3、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
（1）由式（10-7）試算模數(shù)，即
m1≥32KFtT1Ye?dz12?YFaYσr
1）確定公式中的各參數(shù)值
①試選KF1=1.3。
②由式（10-5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。
YP=0.25+0.75εa=0.25+0.751.711=0.688
③計(jì)算YFaYsaσF。
由圖10-17查得齒形系數(shù)YFa1=2.65、YFa2=2.23。
由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.58、Ysa2=1.76。
由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為σF1im1=500MPa、σF1im2= 380MPa。
由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85,KFN2=0.88。
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-14）得
σF1=KFN1σF1im1S=0.85×5001.4MPa=303.57MPa
σF2=KFN2σF1im2S=0.88×3801.4MPa=238.86MPa
YFa1Ysa1σF1=2.65×1.58303.57=0.0138
YFa2Ysa2σF2=2.23×1.76238.86=0.0164
因?yàn)榇簖X輪的YFaYsaσF大于小齒輪，所以取
YFaYsaσF=YFa2Ysa2σF2=0.0164
2）試算模數(shù)
m1≥32KFtT1Yc?dz12?YF2YsaσF=32×1.3×9.948×104×0.6881×242×0.0164mm
=1.719mm
(2)調(diào)整齒輪模數(shù)
1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。
①圓周速度v。
d1=m1z1=1.719×24mm=41.259mm
v=πd1n160×1000=π×41.259×96060×1000m/s=2.07m/s
②齒寬b。
b=?dd1=1×41.259mm=41.259mm
③寬高比b/h。
h=2ha+cm1=2×1+0.25×1.719mm=3.868mm
b/h=41.259/3.868=10.67
2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF。
①根據(jù)v=2.07m/s，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.08。
②由FT1=2T1d1=2×9.948×10441.259N=4.822×103N,KAFt1b=1×4.822×10341.259Nmm=117N/mm>100Nmm，查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KFa=1.0。
③由表10-4用插值法查得KHβ=1.417,結(jié)合b/h=10.67查圖10-13，得KFβ=1.34。
則載荷系數(shù)為
KF=KAKvKFaKFβ=1×1.08×1.0×1.34=1.45
3)由式（10-13），可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)
m=m13KFKF1=1.719×31.451.3mm=1.783mm
對(duì)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)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(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)度得的模數(shù)1.783mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=67.939mm，算出小齒輪z1=d1m=67.9392=33.97。
取z1=34則大齒輪齒數(shù)z2=uz1=3.2×34=108.8，取z2=109，z1與z2互為質(zhì)數(shù)。
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到機(jī)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算分度圓直徑
d1=z1m=34×2mm=68mm
d2=z2m=109×2mm=218mm
（2）計(jì)算中心距
a=d1+d22=68+2182mm=143mm
（3）計(jì)算齒輪寬度
b=?dd1=1×68mm=68mm
考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（5~10）mm，即b1=b+5~10mm=68+5~10mm=73~78mm
取b1=75mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即b2=b=68mm。
3.3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1曲柄滑塊的動(dòng)力學(xué)特性
圖3-1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力分析
從.曲柄.r傳.到連.桿l上.的力.與滑.塊發(fā).出的.壓力.之.間，存.在如.下關(guān).系：
（3-1）
曲.柄頸.A處，沿.半徑.方向.的力.和的關(guān).系：
= （3-2）
將.上2式.聯(lián)立.，可.得到.：
= （3-3）
曲.柄頸.沿r方.向承.受與.力大.小相.等的.壓.力。曲.柄頸.沿圓.周方.向所.受切.線.力與.半徑r的.乘積.，就.是轉(zhuǎn).矩T。
T=*r （3-4）
根.據(jù)上.圖可.知：
（3-5）
將（1）、（4）式.代.入（5）式，則
（3-6）
從上式求出P。
（3-7）
一般.曲柄.連桿.機(jī)構(gòu).l>4r，所.以，可.將l看.成比.r大很.多，即l>>r ，這時(shí)，角.趨近.于零.。則上.式可.以寫.成：
（3-8）
按.平.面幾.何圓.部分..的.勾. .股定.理，可.以導(dǎo).出 ，將上式代入，則得：
[8] （3-9）
3.3.2曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性
圖3-2 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
取A點(diǎn).為坐.標(biāo)原.點(diǎn)，x軸.水平.向右.。在任.意瞬.時(shí)t，機(jī).構(gòu)的.位置如.圖。
可.以假.設(shè)C點(diǎn).的矢.徑.為：
==+ （3-10）
C點(diǎn).的坐.標(biāo)為.其矢.徑在.坐標(biāo).軸上.的投.影：
（3-11）
（3-12）
根.據(jù)圖.形可.知：
（3-13）
所以：
（3-14）
式中，是.曲柄.長與.連桿.長之.比。將.上式.代入的.表達(dá).式.中，并.考慮.到，就.得到.了滑.塊的.運(yùn)動(dòng).方.程：
（3-15）
若.將此.式對(duì).時(shí)間.求導(dǎo).數(shù)，其.運(yùn)算.較繁.瑣。在.工程.實(shí)際.中，值.通常.不大.（=1/4.-1/6），故.可在.上式.中將.根式.展開.成的冪.級(jí)數(shù).并略.去起.的各.項(xiàng)而.作近.似計(jì).算：
（3-16）
（3-17）
上.式再.對(duì)時(shí).間取.導(dǎo)數(shù)，.便可.以得.到速.度和.加速度的.表達(dá)式：.
（3-18）
（3-19）
其中都是的周期函數(shù)[9]。
本.方案.的工.作原.理就.是曲.柄滑.塊機(jī).構(gòu)來.設(shè)計(jì).的，根.據(jù)山.楂的.加工.性.狀，設(shè).定該.曲柄.滑塊.機(jī)構(gòu).滑塊.行程.為50mm，轉(zhuǎn).動(dòng)周.期為.1秒，刀.具下.降行.程時(shí).間為.0.55秒，回.程時(shí).間為0.45.秒，行.程速.比系.數(shù).K=1.2，極.位夾.角為.16°，偏.心.距e=60mm，由.圖解.法求.得曲.柄AB長.度為.21mm，連.桿BC長.度為.106mm。
3.4去核刀具設(shè)計(jì)
如.圖5-2.所示，取.芯刀.主要.由活.塞、彈.簧、刀.體和.圓銷.組.成。圖.示刀.具安.裝在.曲柄.滑塊.的滑.塊端.部，隨.滑塊.上下.移.動(dòng)。剝.皮刀.進(jìn)入.山楂.時(shí)，螺.母進(jìn).入刀.管，拔.出刀.后，螺.母由.活塞和.彈簧一.起排.出。刀.體材.質(zhì)為.不銹鋼，.刀.管內(nèi).徑由.表3-.1中.的芯.徑參.數(shù)確.定，活.塞材.質(zhì)為.尼龍.。應(yīng).盡量選.用彈.性剛.度系.數(shù)較.小的.彈.簧。如.果春.天過.大，山.楂很.容易被.壓.碎，因.為剝.除器.不能.切到.山.楂.上。切.刀上.下行.程為.50毫.米，保.證了.在切.刀運(yùn).動(dòng)過.程中.有足.夠的.時(shí)間.使山.楂轉(zhuǎn).盤轉(zhuǎn).動(dòng)。
1.活塞 2.彈簧 3.刀具 4.圓銷
圖5-2 沖核刀具
XX學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第4章 間歇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
間.歇機(jī).構(gòu)在.山楂.除核.機(jī)中.的作.用是.將電.機(jī)的.旋轉(zhuǎn).轉(zhuǎn)化.為間.歇傳.動(dòng)，實(shí).現(xiàn)傳.動(dòng)系.統(tǒng)的.間歇.運(yùn).動(dòng)，實(shí).現(xiàn)除.核機(jī).構(gòu)與.成功.除核.的交.錯(cuò)配.合。間.歇機(jī).構(gòu)的.具體.操作要.求.是：將.旋轉(zhuǎn).轉(zhuǎn)化為.間歇.旋.轉(zhuǎn)，可.應(yīng)用.于低.速場(chǎng).合，實(shí).現(xiàn)傳.動(dòng)平.穩(wěn)、結(jié).構(gòu)簡(jiǎn).單、機(jī).械效.率.高。
4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè).計(jì)要.求：滑.塊行.程350mm，移.動(dòng)負(fù).載20N，滑.塊運(yùn).動(dòng)1350mm所.需時(shí).間4s。
1）設(shè).計(jì)功.率
根.據(jù)工.作情.況查.表.取1.5
2）帶.型選.擇
根.據(jù)和帶.輪轉(zhuǎn).速查詢.表格.選擇3.M圓.弧.帶
3）帶.輪齒.數(shù)z及.節(jié)圓.直徑.
根.據(jù)帶.速，和.安裝.尺寸允.許，z.盡可能選.擇較.大值.，通.過查.表選.擇
3M.帶，齒.數(shù)z=20，節(jié).圓直.徑.，外圓.直徑.
4）帶.速v
5）傳動(dòng).比
主.動(dòng)從.動(dòng)帶.輪一.致，.傳動(dòng).比i.=1，主.動(dòng)輪與.從動(dòng).輪同.一個(gè).型號(hào)
6）初定中心距
7）初.定帶.的節(jié).線長.度及.其齒.數(shù)
8）實(shí)際中心距a
9）基.準(zhǔn)額.定功.率
可.查表.得
10）帶.寬
（基.準(zhǔn)帶.寬時(shí)）
取
4.2槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)
假.設(shè)槽.輪有. Z 個(gè).槽，則.槽輪.每一.次轉(zhuǎn).過的.角度.為 2φ，且. 2φ=2.π/Z。從而.主動(dòng).臂的. 2α=π-2φ。設(shè).主動(dòng).撥盤.轉(zhuǎn)一.周的.時(shí)間.為 t，當(dāng).主動(dòng).撥盤.旋轉(zhuǎn)一.周時(shí)，槽.輪 2 的.運(yùn)..動(dòng).時(shí)間.為 .td，其中. td與 .t 之.比稱.為輪.機(jī)構(gòu).的運(yùn).動(dòng)系.數(shù)，稱為. k，.即 .k=.td/t.=1/2-1/Z，.因?yàn)檫\(yùn).動(dòng)系.數(shù) k總.是大于.零，所.以外槽輪.的槽.數(shù) Z應(yīng).該大.于或.者等.于 3。主.動(dòng)撥.盤的.運(yùn)動(dòng)時(shí).間 t=2π/ω1，其.中ω1為.主動(dòng).撥盤.的角.速.度，只.要知.道ω1，就.可以.知道 .t，進(jìn)而.求出. td。
4.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性
從.圖 3-1 可.以看.出主.動(dòng)撥.盤角.α與從.動(dòng)槽.輪角.β存在.如下.關(guān)系（.其.中λ=R/L）：
tanj = l sina(1- l cosa)
將.式 3-1 對(duì).時(shí)間. t 求導(dǎo).，得槽.輪的.角速度ω.2和角.加速度α.2：
w 2 /w1 = [l(COSa - l)]/(1+ 2l + l 2)
a 2 /w12 = [l sina(l 2 -1)]/ (1-2l cosa +l 2)2
從.公式.中可.以看.出，.為了.避免百.分表.銷進(jìn).入槽.輪時(shí).產(chǎn)生剛.性沖.擊，必須.滿足.百分.表銷.進(jìn)出.徑向.槽時(shí)，槽.的中.心線.應(yīng)與.圓銷.中心.的運(yùn).動(dòng)圓.相.切。此.外，當(dāng).主動(dòng)撥.盤的.角速.度保.持不.變時(shí).，槽.輪的.槽數(shù).Z將決.定從.動(dòng)槽.輪角.速度.和角.加速.度的.變.化。.如圖3.-5.所示.，該.圖顯.示了.槽輪.角速.度和.加速.度隨.槽數(shù).變化.的曲.線。由.此可.見，角.速.度和.加速度隨.槽數(shù).z的.增加而.減小.，隨.著槽.輪z.的增.加，柔.性沖.擊也.隨之.減小.。
4.2.3槽輪機(jī)構(gòu)的受力分析
銷.的圓.周力.為fx，槽.輪的.驅(qū)動(dòng).力為.fn。當(dāng).刻度.盤以.等角.速度.轉(zhuǎn)動(dòng).時(shí)，當(dāng).圓銷.進(jìn)出.槽輪.時(shí)，圓.銷與.槽.輪、刻.度盤.的中.心線.相互.垂.直，此.時(shí)圓.銷無.傳動(dòng).功.能，無.沖.擊。然.而，當(dāng).銷的.旋轉(zhuǎn).偏離.垂直.位置.時(shí)，銷.的圓.周力.產(chǎn)生.驅(qū)動(dòng).槽輪.旋轉(zhuǎn).的.力。槽.輪在.轉(zhuǎn)動(dòng).2β角.的過.程.中，槽.輪的.作用力F.n和.半徑.Rx不.斷.變化，在.這一.過程.中存.在著.沖擊.和不.平.衡。槽.的數(shù).量越.多，平.衡就.越好.。如.圖 3-6 所.示，則：
F n = F r cos(j1 +j 2)
Rx = (a - R cosj 1) / cosj 2
tanj 2 = sinj1/( - cosj1)aR
式.中：Fn.為 Fr對(duì).槽輪.的法.向分.力；則.槽輪.的輸.出轉(zhuǎn).矩.為：
M n = F n Rx
從.式子.可以.看出.槽輪.的輸.出轉(zhuǎn).矩隨.著圓.銷的.位置變.化而.變.化。
圖4-1 槽輪機(jī)構(gòu)受力分析
4.2.4槽輪機(jī)構(gòu)的尺寸確定
如.圖10.所示，山.楂取.心機(jī).主軸.間歇.輪采.用45.鋼制.造，加.工方.便。車輪.的總.直徑.為1.00毫米。確.定軸.與定.位盤.連接.鍵的.截面.尺寸.為b*h=8 .mm*7 mm和.h7/r6。斷.續(xù)輪.與軸.的配.合采.用基.礎(chǔ)孔.系。軸.的尺.寸公.差為.R6，粗.糙度.要求為.1.6。
圖4-2去核機(jī)主軸間歇輪
如.圖11所.示，山楂.取芯.機(jī)的.驅(qū)動(dòng).盤由.直徑.為70mm的45號(hào).鋼制.成。軸.和驅(qū).動(dòng)盤.之間.的鍵.的橫.截面.尺寸.確定.為b*h=6. mm*6. mm和h.7/r6。傳.動(dòng)盤.與軸.的配.合采.用基.孔系統(tǒng).，軸.的尺.寸公.差.為R6，傳.動(dòng)盤.孔的.粗糙度為.1.6，其余.6.3。
圖4-3去核機(jī)傳動(dòng)圓盤
結(jié) 論
畢業(yè).設(shè)計(jì).是培.養(yǎng)學(xué).生綜.合運(yùn).用知.識(shí)、發(fā).現(xiàn)、分.析、解決.實(shí)際問.題、培.養(yǎng)實(shí)踐.能力.的重.要環(huán).節(jié)。這.是一.個(gè)針.對(duì)學(xué).生實(shí).際工.作能.力的.具體.培訓(xùn).和考.核過.程。這.個(gè)畢.業(yè)設(shè).計(jì)，從.選題到.最終稿.，從.理論到.實(shí).踐，在.這個(gè).畢業(yè).設(shè)計(jì)的.階.段，可.以說.是比.甜蜜.更痛.苦。這.個(gè)畢.業(yè)設(shè).計(jì)不.僅鞏.固了.以前.的知.識(shí)，而.且學(xué).到了.很多.書中.沒有.學(xué)到.的知.識(shí)。
本.次畢.業(yè)設(shè).計(jì)為.我.今后.的學(xué).習(xí)和.工作.打下.了堅(jiān).實(shí)的.基.礎(chǔ)。我.衷心.感謝所.有老.師的.幫助和.指.導(dǎo)。
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致 謝
在.此我.衷心.的感.謝我.的導(dǎo).師XXX和專.業(yè)老.師XXX，是您.們的.細(xì)心指.導(dǎo)和.關(guān)懷.，才能.使我.能夠.順利.的完.成畢.業(yè)論.文。在.我的.學(xué)習(xí).和畢.業(yè)論.文的.撰寫.過程.中每.時(shí)每.刻都.有著.老師們辛.勤的.汗水.和心.血，老.師認(rèn)真.解答問.題的.態(tài)度.、知.識(shí)的淵.博、無.私的奉.獻(xiàn)精.神使.我深.深的.感.動(dòng)。從.敬愛.的老.師身.上，不僅.讓我.鞏固.了以.前的.專業(yè).知識(shí)，.還從.老師身.上學(xué).到了.做人的.道理.。在.此我.要再.一次.向我.的導(dǎo).師和.幫助我.完成.論文.的老師.和同.學(xué)致.以最.衷心的.感謝.和深.深的.敬.意。
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