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塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學院 機械電氣化工程學院 班級 農(nóng)機16-4 學生姓名 李明原 學號 8031212407 課題名稱 山楂去核機的設(shè)計 起止時間 2016年03 月 11 日—— 2016 年05月 28 日（共 1 3 周） 指導教師 肖愛玲 職稱 課題內(nèi)容 我國目前的山楂山楂機械的發(fā)展情況比較落后，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)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動力、勞動強度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障。去核作業(yè)是山楂加工工序中十分重要的前處理工序。以往的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代山楂加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。本設(shè)計主要是為了解決山楂去核作業(yè)的勞動強度大，安全衛(wèi)生，提高生產(chǎn)效率，降低山楂果實破損率，保證山楂產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，小型山楂山楂機有非常好的應用前景。 擬定工作進度（以周為單位） 1.14 ～ 2.20 查閱畢業(yè)設(shè)計（論文）相關(guān)資料； 2.21 ～ 3.18 畢業(yè)實習、撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告、外文翻譯； 3.19 ～ 4.15 總體結(jié)構(gòu)方案確定，并完成相應理論計算； 4.16 ～ 5.15 裝置各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制完整圖紙； 5.16 ～ 5.27 畢業(yè)論文的撰寫。 主要參考文獻 1]劉暢，宿敬.山楂機的發(fā)展現(xiàn)狀[J].黑龍江科技信息.2009(33)：136-139 [2]陳佳，宋少江.果核類山楂機的研究進展[J].中藥研究與信息.2005(07)：121-127 [3]陳芳.中心定位式果核類山楂機的設(shè)計[J].糧油加工與食品機械.1997(05)：56-59 [4]金瑩，何蔚娟，張秀軍.果核類水果山楂機現(xiàn)狀的分析[J].中國農(nóng)村小康科技.2005(03)：83-87 [5]陳芳，劉法治，鄧春巖.去核定位機理的研究與定位機構(gòu)的初步設(shè)計[J].河南職技師院學報.1999(01)：123-126 [6]李明，連文偉，鄧干然.我國果核類水果山楂機具的現(xiàn)狀及亟待研究的技術(shù)問題探討[J].糧油加工與食品機械.1999(03)：56-59 [7]陳芳，鄧春巖，鄭玉才.山楂山楂機的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學院學報.1997(02)：74-77 [8]王群，邵長發(fā).水果去核(去芯)機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].包裝與食品機械.1993(03)：156-159 [9]李明，鄧干然，連文偉，連仕華.龍眼鮮果剝殼脫核機的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報.1999(02)：35-39 任務(wù)下達人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務(wù)書由指導教師填寫，任務(wù)下達人為指導教師。 2、此任務(wù)書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 2016 年05 月 第 期 山楂去核機的設(shè)計 何鵬旭 （塔里木大學機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300） 前 言：我國目前的山楂山楂機械的發(fā)展情況比較落后，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)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動力、勞動強度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障。去核作業(yè)是山楂加工工序中十分重要的前處理工序。以往的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代山楂加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。本設(shè)計主要是為了解決山楂去核作業(yè)的勞動強度大，安全衛(wèi)生，提高生產(chǎn)效率，降低山楂果實破損率，保證山楂產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，小型山楂山楂機有非常好的應用前景。 關(guān)鍵詞：山楂；山楂機；設(shè)計 中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號 0 引言 我國的地域遼闊、資源豐富。具有得天獨厚的發(fā)展水果加工業(yè)的良好條件。水果深加工已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑，不論社會效益還是經(jīng)濟效益都是十分可觀的。果核類水果主要是指桃、杏、李、山楂、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希庸こ娠嬃?、罐頭、果脯及果干制品時，去核作業(yè)是水果加工業(yè)中十分重要的前處理工序。以前的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代水果加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。但是我們也看到，在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，由于缺少性能良好的設(shè)備，加工的手段落后，生產(chǎn)效率低，有些地區(qū)還出現(xiàn)鮮果品積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成不應有的經(jīng)濟損失。許多地區(qū)的果品加工廠，其前處理生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分簡陋的工具完成。因此，在我國發(fā)展山楂機械等前處理設(shè)備，取代手工作業(yè)是必然趨勢。針對中國水果資源豐富、分布廣泛的特點，特別要加大對中小型山楂去核機具的研制，以適應廣大果農(nóng)及小型果品加工廠的需求。只有這樣，才會有豐富多樣的食品來滿足人們的需求，才能保護果農(nóng)種植的積極性 1 設(shè)計原理及機構(gòu) 1.1 設(shè)計原理 去核刀具能夠去掉山楂的內(nèi)核，且保證山楂不破碎；山楂定位盤能夠給山楂定位，確保去核刀具能夠準確的去掉山楂的內(nèi)核；傳動間歇輪，能夠在傳動圓輪的運轉(zhuǎn)過程中，每30°轉(zhuǎn)動一下，進而使山楂定位盤間歇轉(zhuǎn)動；傳動圓輪，每轉(zhuǎn)動一圈，帶動間歇輪轉(zhuǎn)過30°一次；轉(zhuǎn)動軸保證傳動圓輪平穩(wěn)傳動；連桿在轉(zhuǎn)盤圓周運動過程中，分別帶動傳動圓輪轉(zhuǎn)動和去核刀具的上下運動；轉(zhuǎn)盤做圓周運動帶動連桿運動；擋板的作用是收集去核后的山楂。山楂山楂機工作原理是：發(fā)動機發(fā)動后，通過皮帶輪把動力傳給減速器，減速器減速后帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動帶動連桿做往復運動，一邊連桿帶動刀具上下運動完成山楂的去核工作，另一邊連桿帶動傳動盤，傳動盤每轉(zhuǎn)動一周，帶動間歇輪轉(zhuǎn)動一次(30°)，在主軸的轉(zhuǎn)動下使山楂定位盤轉(zhuǎn)動。(當轉(zhuǎn)盤帶動連桿運動到最上方的時候，傳動的轉(zhuǎn)動裝置帶動間歇輪轉(zhuǎn)動，進而使定位盤帶動山楂轉(zhuǎn)動到刀具下方，當轉(zhuǎn)盤向下運動時，傳動裝置離開間歇輪做圓周運動，刀具在連桿作用下，向下運動完成山楂的去核工作，如此反復。山楂隨刀具向上時，遇到擋板脫落到定位盤上隨定位盤轉(zhuǎn)動，當遇到第二個擋板的時候被剝落下去，掉落到收集帶中。 方案 馬達型號 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 圖1 山楂去核機原理圖 1.2 總體設(shè)計 圖2 1：電機2：減速齒輪3：曲柄連桿4：道具模塊5：轉(zhuǎn)盤6：山楂擋板7：間隙機構(gòu)8：軸心9:皮帶10：轉(zhuǎn)盤軸承組11：大皮帶輪 山楂去核機采用電機三相異步電動機，達型號為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。這個是選用低功率的電動機，其優(yōu)點是功率點，噪音小，成本低，能滿足山楂去核機的動力需求。其傳動部分有兩部分組成，一個是兩個1:3的齒輪想嚙合，已完成對電動機的減速，另一個是有間隙齒輪機構(gòu)組成的減速機構(gòu)，動力由電動機出來，然后經(jīng)過大小皮帶輪，由皮帶傳給間隙機構(gòu)，然后讓轉(zhuǎn)盤每3秒轉(zhuǎn)動一次，每次轉(zhuǎn)動30度，山楂槽一共有12個山楂槽，每36秒轉(zhuǎn)動一周。以保證山楂轉(zhuǎn)盤與曲柄連桿帶動刀具能保持同步。 2 關(guān)鍵部件設(shè)計 2.1 馬達功率的選擇 表1 馬達數(shù)據(jù)表 比較兩方案可見，方案1選用的馬達雖然質(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。馬達型號為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。由機械設(shè)計課程設(shè)計表4.12-2查得馬達中心高H = 90mm，外伸軸段D × E = 24mm × 50mm。 2.2 傳送裝置的選擇 (1)帶傳動：帶傳動是具有中間撓性件、靠摩擦工作的傳動，如圖4所示，所以具有如下優(yōu)點：能緩沖吸振；傳動平穩(wěn)，噪聲?。贿^載時，帶將在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞；結(jié)構(gòu)簡單、成本低；允許有較大的中心距(可達15m)。 帶傳動的缺點：由于帶與帶輪面之間的滑動，不能保證定傳動比；在傳遞相同大小的圓周力時，結(jié)構(gòu)尺寸和軸上壓力都比嚙合傳動大；效率低、帶的壽命短.所以選擇傳送帶。 2.3 去核刀具的選擇 由于山楂山楂機刀具用于直接接觸山楂果實，材料的選擇應考慮材料容易加工切削、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號鋼作為山楂定位盤的材料。 查閱資料得到我國北方山楂直徑在10mm-14mm之間，根據(jù)山楂直徑本設(shè)計選取刀具的外徑為8mm，詳細尺寸如圖7。彈簧選擇不銹鋼絲（1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti），耐腐蝕性好，工藝性好，彈簧中徑為5mm。 圖3 2.4 山楂定位盤的設(shè)計 山楂定位盤如圖4所示?？紤]到人工放置山楂的舒適度問題以及作業(yè)的工作效率，本設(shè)計采用直徑300mm的圓盤作為定位盤，圓盤上均勻分布12個直徑10mm的山楂定位孔，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。 圖4 2.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置，進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定軸上與定位盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6。滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。軸的詳細尺寸如圖9所示。 3 結(jié)論 我國目前的山楂山楂機械的發(fā)展情況比較落后，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)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動力、勞動強度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障，大力推進山楂去核的機械化進程是社會發(fā)展的需要。山楂山楂機不但提高了生產(chǎn)效率，而且安全衛(wèi)生也能夠得到有效的加強。 山楂去核在整個山楂加工工序中，不僅勞動強度大，而且人工作業(yè)生產(chǎn)效率低，安全衛(wèi)生達不到要求。所以考慮中國目前的情況，設(shè)計了這種小型山楂山楂機，我設(shè)計的山楂山楂機生產(chǎn)效率得到了顯著的提高，山楂破損率低，同時安全衛(wèi)生的問題也得到了有效的解決。 本山楂山楂機是根據(jù)山楂的物理特性，結(jié)合目前山楂山楂機的現(xiàn)狀，運用所學機械原理、機械設(shè)計等相關(guān)知識，進行的相關(guān)設(shè)計。由于沒有加工制作樣機，山楂山楂機的運行狀況未進行實驗。 參考文獻： [1]劉暢，宿敬.山楂機的發(fā)展現(xiàn)狀[J].黑龍江科技信息.2009(33)：136-139 [2]陳佳，宋少江.果核類山楂機的研究進展[J].中藥研究與信息.2005(07)：121-127 [3]陳芳.中心定位式果核類山楂機的設(shè)計[J].糧油加工與食品機械.1997(05)：56-59 [4]金瑩，何蔚娟，張秀軍.果核類水果山楂機現(xiàn)狀的分析[J].中國農(nóng)村小康科技.2005(03)：83-87 [5]陳芳，劉法治，鄧春巖.去核定位機理的研究與定位機構(gòu)的初步設(shè)計[J].河南職技師院學報.1999(01)：123-126 [6]李明，連文偉，鄧干然.我國果核類水果山楂機具的現(xiàn)狀及亟待研究的技術(shù)問題探討[J].糧油加工與食品機械.1999(03)：56-59 [7]陳芳，鄧春巖，鄭玉才.山楂山楂機的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學院學報.1997(02)：74-77 [8]王群，邵長發(fā).水果去核(去芯)機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].包裝與食品機械.1993(03)：156-159 [9]李明，鄧干然，連文偉，連仕華.龍眼鮮果剝殼脫核機的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報.1999(02)：35-39 Design of the Divided No-till Wheat Planter Li mingyuan Abstract: （College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China） Abstract: A new design of the divided no-till wheat planter has been accomplished by China agricultural University aimed to solve the extremely important problem of the double cropping area in North China, where the planter can easily be walled up by standing maize stubble when sowing the winter wheat. The combine anti-blocking mechanism composed of strip- rotary tillage and the planting unit of single-disc opener. The machine can finish the operation of stubble chopping, furrow opening, seeds and fertilizer placement in one pass. The main structures include fertilizer application system, connecting rod system and planting system. Field test shows that the machine works well when plant in standing maize stubble field and the soil disturbance is about 25% to 30%. The working quality satisfies the requirement of agronomy and the design of structure is completely in reason, which provides technology support for direct planting in standing maize stubble field in double cropping area in North China. Key words: agricultural engineering; no-till planter; design; divide; strip-rotary tillage; conservation tillage; double cropping 塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 課題名稱 山楂去核機的設(shè)計 學生姓名 李明原 學 號 8031212407 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16-4 指導教師 肖愛玲 起止時間 機械電氣化工程學院教務(wù)辦制 填 表 說 明 一、學生撰寫《開題報告》應包含的內(nèi)容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設(shè)計）課題任務(wù)的學生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在3000字以上，由學生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設(shè)計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。 開題報告正文 1.1課題研究的目的、意義 我國的地域遼闊、資源豐富。具有得天獨厚的發(fā)展水果加工業(yè)的良好條件。水果深加工已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑，不論社會效益還是經(jīng)濟效益都是十分可觀的。果核類水果主要是指桃、杏、李、山楂、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)是水果加工業(yè)中十分重要的前處理工序。以前的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代水果加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。但是我們也看到，在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，由于缺少性能良好的設(shè)備，加工的手段落后，生產(chǎn)效率低，有些地區(qū)還出現(xiàn)鮮果品積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成不應有的經(jīng)濟損失。許多地區(qū)的果品加工廠，其前處理生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分簡陋的工具完成。因此，在我國發(fā)展山楂機械等前處理設(shè)備，取代手工作業(yè)是必然趨勢。針對中國水果資源豐富、分布廣泛的特點，特別要加大對中小型山楂去核機具的研制，以適應廣大果農(nóng)及小型果品加工廠的需求。只有這樣，才會有豐富多樣的食品來滿足人們的需求，才能保護果農(nóng)種植的積極性。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀 國外20世紀60年代著手研制水果山楂機，至20世紀80年代初美國、意大利、荷蘭等國已相繼推出了粘核桃山楂機、橄欖山楂機等。去核工序基本上實現(xiàn)了自動化。數(shù)十年的發(fā)展，已日趨完善、成熟。目前，正向著節(jié)能型和機電一體化方向發(fā)展，以電腦自控作業(yè)為主。但中國的水果山楂機具發(fā)展緩慢，遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展。 日本生產(chǎn)的一種刮板式山楂機，去核后的果肉可達5毫米左右，由篩孔排出，桃核從尾端排出，該機適用于粘核型桃的去核加工，它具有成本較低，生產(chǎn)率高，去核效果好等特點。國外也研制出了橄欖山楂機，它可以依靠果模組裝在鏈條或滾筒上，形成輸送和定位，并采用一排刀具（包括上刀和下刀），對橄欖進行多刀去核作業(yè)，其生產(chǎn)效率比使用單刀的設(shè)備高得多。 中國研制出的核果水果山楂機具，按其結(jié)構(gòu)特點和工作部件的不同，大體可分為剖分式、對輥式和捅桿式等幾大類。目前中國的山楂機械有剖分式山楂機、對輥式山楂機、捅桿式山楂機、打漿式山楂機、刮板式山楂機、凸齒滾筒分離凹板式山楂機幾種形式。中國山楂機械存在突出的問題有果肉損失率較高、去核后果實破損率高、機械性能不穩(wěn)定、通用性差、作業(yè)成本高、科技含量低、生產(chǎn)效率低等。 1.3對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 任務(wù)要求：主要研究山楂去核機的結(jié)構(gòu)，其中包括：動力構(gòu)件，傳動構(gòu)件，工作部件。 預期達到的目標：能用soidword 畫出三維圖，并能實現(xiàn)三維仿真，同時能用CAD制作出總裝配圖及各個零件的二維圖，并完成 1.4本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 關(guān)鍵問題：主要是山楂去核機的傳動部分的設(shè)計，包括山楂去核機的轉(zhuǎn)盤設(shè)計，刀具去核工作設(shè)計，以及間隙機構(gòu)的設(shè)置。 1.5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； （1）查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計山楂去核機。 （2）設(shè)計完各零部件后，進行裝配組合，試驗設(shè)計的可靠性。 （3）運用Solidworks軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。 （4）運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。 1.6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 進度計劃： ?第?一?周：查找相關(guān)資料、熟悉課題內(nèi)容。 ?第?二?周：撰寫開題報告，并制定總體方案。 ?第三周至第八周：設(shè)計棉桿拔桿機的三維實體模型圖，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。 ?第?九?周：對棉桿拔桿機進行傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計。 ?第?十?周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。 ?第十一周：編寫答辯提綱，準備答辯。 ?第十二周：答辯 1.7、主要參考文獻（不少于7篇） 主要參考文獻 [1]孫鳳蘭，馬喜川主編．包裝機械概論．北京：印刷工業(yè)出版社，1998. [2]孫鳳蘭. 食品包裝機械學．哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1990. [3]許林成. 包裝機械原理與設(shè)計．上海：上海科學技術(shù)出版杜．1988. [4]許林成，彭國勛．包裝機械．長沙：湖南大學出版社，1989． [5]李國忱，孫鳳蘭主編. 食品包裝工程. 哈爾濱：黑龍江教育出版社，1989. [6]林學翰. 包裝技術(shù)與方法. 長沙：湖南大學出版社，1989. [7]（美）M.貝克主編，孫蓉芳等譯. 包裝技術(shù)大全. 北京：科學出版社，1992. [8]高德．包裝機械．北京：化學工業(yè)出版社，2006. 學生簽名 李明原 2016 年 03 月 12 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 山楂去核機的設(shè)計 答辯人 李明原導師 肖愛玲專業(yè) 農(nóng)機16 4時間 2016 05 28 目錄 1 山楂去核機目的及意義2 國內(nèi)外果核發(fā)展現(xiàn)狀3 山楂去核機的機械原理4 論文總結(jié)與改進5 致謝 山楂去核機的目的及意義目的 1 減少作業(yè)成本 減輕勞動強度 2 提高生產(chǎn)效率 增加產(chǎn)品收益 3 去核后果肉損失率低 山楂無損壞意義 1 增加果農(nóng)收入 提高種植積極性 2 帶動地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展?jié)M足人們豐富食品需求3 降低勞動成本 提高生產(chǎn)效率 國內(nèi)外果核山楂機發(fā)展現(xiàn)狀 根據(jù)國內(nèi)外發(fā)展進程進行區(qū)分 美國 意大利荷蘭 日本 美國 中國山楂機現(xiàn)狀 20世紀80年代美國 意大利 荷蘭相繼推出粘核桃山楂機 橄欖去核機 20世紀80年代日本研制出粘核桃去核機 80年代美國FMC推出自動轉(zhuǎn)矩式粘核桃去核機 每分鐘加工80個桃子 中國研制的一半分為刨分式 對輥式 捅桿式 突出問題 果肉損失率高 機械性能差 作業(yè)成本高 技術(shù)含量小 01 02 03 04 零件詳細圖1 電機2 減速齒輪3 曲柄連桿4 道具模塊5 轉(zhuǎn)盤6 山楂擋板7 間隙機構(gòu)8 軸心9 皮帶10 轉(zhuǎn)盤軸承組11 大皮帶輪 山楂去核機的機械原理 山楂去核機轉(zhuǎn)盤上有12個山楂槽 因為是人工放山楂到山楂槽上 速度不能太快 所以電機選用是我選用低轉(zhuǎn)速的電機 要求轉(zhuǎn)盤每3秒轉(zhuǎn)動一次 也就是30度 轉(zhuǎn)動的電動機要求輸出1r s 其中2s的時間是手動放山楂的時間 上面的曲柄連桿機構(gòu)也要速度保持一致 所以我選用2個相同功率的電機 首先轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動是每3秒轉(zhuǎn)動一次 但其中有兩秒需要人工手動把山楂放到山楂槽內(nèi) 所以電動機是我選用的電機輸出是每一秒轉(zhuǎn)動一次 但轉(zhuǎn)盤是每3秒轉(zhuǎn)動一次 在這里 就需要把電動機速度降下來 我選用齒輪降速齒輪選用模數(shù)1 5齒數(shù)12和模數(shù)1 5齒數(shù)36的兩個齒輪相嚙合 曲柄連桿運動一周3s 從而完成連桿上下運動 電機傳動裝置原理設(shè)計 因為我選用電機輸出為一秒一轉(zhuǎn) 而間歇機構(gòu)為3秒轉(zhuǎn)動一次 這樣我們要要把電機速率降低三分之一才能滿足轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速需求 這里我選用的是皮帶輪減速機構(gòu)進行實現(xiàn) 外加一個減速機構(gòu) 就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤按需求減速 轉(zhuǎn)盤及間隙機構(gòu)原理設(shè)計 間隙機構(gòu)的設(shè)計 創(chuàng)新與改進 1 在以往的捅桿式刀具的基礎(chǔ) 添加一個伸縮式彈簧刀具 感謝各位老師的指正 山楂去核機的設(shè)計 答辯人 李明原導師 肖愛玲專業(yè) 農(nóng)機16 4時間 2016 05 28 16 屆畢業(yè)設(shè)計 山楂去核機的設(shè)計 學生姓名 李明原 學 號 8031212407 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16-4 指導老師 肖愛玲 日 期 2016.05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 前言 我國目前的山楂山楂機械的發(fā)展情況比較落后，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)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損失。 山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動力、勞動強度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障。去核作業(yè)是山楂加工工序中十分重要的前處理工序。以往的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代山楂加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。本設(shè)計主要是為了解決山楂去核作業(yè)的勞動強度大，安全衛(wèi)生，提高生產(chǎn)效率，降低山楂果實破損率，保證山楂產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，小型山楂山楂機有非常好的應用前景。 關(guān)鍵詞：山楂；山楂機；刀具設(shè)計 目 錄 1 前言 1 1.1本論文研究的目的和意義 1 1.2 國內(nèi)外果核類山楂機械的發(fā)展情況 1 1.3 山楂的特性和山楂山楂機的應用前景 2 2 山楂山楂機設(shè)計 3 2.1馬達的選擇 4 2.2 傳動裝置的選擇 6 3 山楂山楂機關(guān)鍵部件設(shè)計 9 3.1 去核的刀具 9 3.2 山楂定位盤 10 3.3 山楂機定位盤主軸 10 3.4 山楂機主軸間歇輪 12 3.5 山楂機傳動圓盤 13 3.6 山楂機傳動盤的軸 13 3.7 軸承選擇 16 總 結(jié) 17 致 謝 18 參考文獻 19 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 1 前言 1.1本論文研究的目的和意義 我國的地域遼闊、資源豐富。具有得天獨厚的發(fā)展水果加工業(yè)的良好條件。水果深加工已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑，不論社會效益還是經(jīng)濟效益都是十分可觀的。果核類水果主要是指桃、杏、李、山楂、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)是水果加工業(yè)中十分重要的前處理工序。以前的手工操作遠不能滿足現(xiàn)代水果加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。但是我們也看到，在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，由于缺少性能良好的設(shè)備，加工的手段落后，生產(chǎn)效率低，有些地區(qū)還出現(xiàn)鮮果品積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成不應有的經(jīng)濟損失。許多地區(qū)的果品加工廠，其前處理生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分簡陋的工具完成。因此，在我國發(fā)展山楂機械等前處理設(shè)備，取代手工作業(yè)是必然趨勢。針對中國水果資源豐富、分布廣泛的特點，特別要加大對中小型山楂去核機具的研制，以適應廣大果農(nóng)及小型果品加工廠的需求。只有這樣，才會有豐富多樣的食品來滿足人們的需求，才能保護果農(nóng)種植的積極性[1]。 1.2 國內(nèi)外果核類山楂機械的發(fā)展情況 國外20世紀60年代著手研制水果山楂機，至20世紀80年代初美國、意大利、荷蘭等國已相繼推出了粘核桃山楂機、橄欖山楂機等。去核工序基本上實現(xiàn)了自動化。數(shù)十年的發(fā)展，已日趨完善、成熟。目前，正向著節(jié)能型和機電一體化方向發(fā)展，以電腦自控作業(yè)為主。但中國的水果山楂機具發(fā)展緩慢，遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展。 日本生產(chǎn)的一種刮板式山楂機，去核后的果肉可達5毫米左右，由篩孔排出，桃核從尾端排出，該機適用于粘核型桃的去核加工，它具有成本較低，生產(chǎn)率高，去核效果好等特點。國外也研制出了橄欖山楂機，它可以依靠果模組裝在鏈條或滾筒上，形成輸送和定位，并采用一排刀具（包括上刀和下刀），對橄欖進行多刀去核作業(yè)，其生產(chǎn)效率比使用單刀的設(shè)備高得多。 美國FMC公司80年代初向市場推出一種自動轉(zhuǎn)矩式粘核桃山楂機。每分鐘可加工80個桃子，其生產(chǎn)率約800 kg/h左右。該機采用14個小杯對桃子進行定位和輸送。每個杯子底部有一帶凸起的小轉(zhuǎn)軸。小軸在鏈條帶動下始終旋轉(zhuǎn)著，只要杯內(nèi)桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圈就會與凸起接觸并被其帶動旋轉(zhuǎn)著，直到圖示正確位置為止。這時，桃子保持直立狀態(tài)，劈刀將果內(nèi)劈成兩半后，夾持挑子的兩個橡膠夾板相向轉(zhuǎn)動150°使果肉與桃核分離。該機可以整個加工季節(jié)連續(xù)工作而不必停機潤滑，調(diào)節(jié)與清洗也十分方便。由于它保持了去核后果肉的完整性，因此比較適合于罐頭、果脯和果干加工廠使用。由于該機結(jié)構(gòu)較復雜，成本較高，而國內(nèi)罐頭、果脯等食品均屬微利產(chǎn)品，因此，在我國推廣起來存在一些難度 中國研制出的核果水果山楂機具，按其結(jié)構(gòu)特點和工作部件的不同，大體可分為剖分式、對輥式和捅桿式等幾大類。目前中國的山楂機械有剖分式山楂機、對輥式山楂機、捅桿式山楂機、打漿式山楂機、刮板式山楂機、凸齒滾筒分離凹板式山楂機幾種形式。中國山楂機械存在突出的問題有果肉損失率較高、去核后果實破損率高、機械性能不穩(wěn)定、通用性差、作業(yè)成本高、科技含量低、生產(chǎn)效率低等。 1.3 山楂的特性和山楂山楂機的應用前景 山楂，是可食用植物，果核類水果，質(zhì)硬，果肉薄，味微酸澀。落葉灌木，枝密生，有細刺，幼枝有柔毛。小枝紫褐色，老枝灰褐色。能防治心血管疾病。山楂是我國特有的藥果兼用樹種。山楂的主要成分：可食用部分76%。每100g中含能量397kJ、水分73g、蛋白質(zhì)0.5g、脂肪0.6g、膳食纖維3.1g、碳水化合物22g、胡蘿卜素100μg、維生素A 17μg；硫胺素0.02mg、核黃素0.02mg、尼克酸0.4mg；維生素C 53mg、維生素E 7.32mg；鉀 299mg、鈉5.4mg、鈣52mg、鎂19mg、鐵0.9mg、錳0.24mg、鋅0.28mg、銅0.11mg、磷24mg、硒1.22μg。含解脂酶、鞣質(zhì)等以及對大腸桿菌、綠膿桿菌、痢疾桿菌有抑制作用的成分。 山楂能防治心血管疾病，具有擴張血管、強心、增加冠脈血流量、改善心臟活力、興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)、降低血壓和膽固醇、軟化血管及利尿和鎮(zhèn)靜作用；防治動脈硬化，防衰老、抗癌的作用。山楂酸還有強心作用，對老年性心臟病也有益處。它能開胃消食，對消肉食積滯作用更好，很多助消化的藥中都采用了山楂；山楂對子宮有收縮作用，在孕婦臨產(chǎn)時有催生之效，并能促進產(chǎn)后子宮復原；能增強機體的免疫力，有防衰老、抗癌的作用。山楂中有平喘化痰、抑制細菌、治療腹痛腹瀉的成分。 近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，人民對食品質(zhì)量的要求也越來越嚴格。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，因此，開發(fā)性能優(yōu)良的山楂機及其它前處理設(shè)備是形勢所需。果核類水果主要指桃、李、杏、山楂、紅棗及橄欖等，它們在水果總產(chǎn)量中占有較大的比例。在以它們?yōu)樵霞庸わ嬃?、罐頭、果脯及果干制品時，去核作業(yè)是一項十分重要的前處理工序。以往所采用人工作業(yè)，不僅占用大量勞動力、勞動強度大、生產(chǎn)率低，并且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。因此，實行水果去核的機械化作業(yè)是水果加工業(yè)中必然的發(fā)展趨勢，所以山楂山楂機的應用有非常良好的前景。 ? 2 山楂山楂機設(shè)計 如圖2-1所示為小型山楂山楂機，主要包括1去核刀具、2山楂定位盤、3定位盤主軸、4傳動間歇輪、5傳動圓輪、6傳動軸、7連桿、8轉(zhuǎn)盤、9擋板。其中，去核刀具能夠去掉山楂的內(nèi)核，且保證山楂不破碎；山楂定位盤能夠給山楂定位，確保去核刀具能夠準確的去掉山楂的內(nèi)核；傳動間歇輪，能夠在傳動圓輪的運轉(zhuǎn)過程中，每30°轉(zhuǎn)動一下，進而使山楂定位盤間歇轉(zhuǎn)動；傳動圓輪，每轉(zhuǎn)動一圈，帶動間歇輪轉(zhuǎn)過30°一次；轉(zhuǎn)動軸保證傳動圓輪平穩(wěn)傳動；連桿在轉(zhuǎn)盤圓周運動過程中，分別帶動傳動圓輪轉(zhuǎn)動和去核刀具的上下運動；轉(zhuǎn)盤做圓周運動帶動連桿運動；擋板的作用是收集去核后的山楂。山楂山楂機工作原理是：發(fā)動機發(fā)動后，通過皮帶輪把動力傳給減速器，減速器減速后帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動帶動連桿做往復運動，一邊連桿帶動刀具上下運動完成山楂的去核工作，另一邊連桿帶動傳動盤，傳動盤每轉(zhuǎn)動一周，帶動間歇輪轉(zhuǎn)動一次(30°)，在主軸的轉(zhuǎn)動下使山楂定位盤轉(zhuǎn)動。(當轉(zhuǎn)盤帶動連桿運動到最上方的時候，傳動的轉(zhuǎn)動裝置帶動間歇輪轉(zhuǎn)動，進而使定位盤帶動山楂轉(zhuǎn)動到刀具下方，當轉(zhuǎn)盤向下運動時，傳動裝置離開間歇輪做圓周運動，刀具在連桿作用下，向下運動完成山楂的去核工作，如此反復。山楂隨刀具向上時，遇到擋板脫落到定位盤上隨定位盤轉(zhuǎn)動，當遇到第二個擋板的時候被剝落下去，掉落到收集帶中。) 圖2-1 山楂去核機零件2-2圖 1：電機2：減速齒輪3：曲柄連桿4：道具模塊5：轉(zhuǎn)盤 6：山楂擋板7：間隙機構(gòu)8：軸心9:皮帶10：轉(zhuǎn)盤軸承組11：大皮帶輪 2.1馬達的選擇 2.1.1 選擇馬達系列 馬達選擇應保證： 2-1 式中：P0——馬達額定功率，kW； Pr——工作機所需馬達功率，kW。 所需馬達功率由下式計算： Pr=Pw/η 式中：Pr——工作機所需有效功率，由工作機的工藝阻力及運行參數(shù)確定； η——馬達到工作機的總效率，%。 皮帶運輸機的PW計算方法： PW=F×v/1000 (kW) 2-2 式中：F——工作機的圓周力，例如運輸機上運輸帶的有效拉力，N； v——工作機的線速度，例如運輸帶的帶速，m/s； D——帶運輸機主動滾筒的直徑，mm； n——工作機卷筒軸的轉(zhuǎn)速，r/min。 按工作要求及工作條件選用三相異步馬達，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。 2.1.2 選擇馬達功率 PW1=0.27 kW，η1=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698 ∴Pr1=PW/η1=0.36 kW PW2=0.15 kW，η2=0.95×0.825×0.982×0.99×0.90=0.6885 ∴Pr2=PW/η2=0.22 kW 查表2-3，可選Y系列三相異步馬達Y802-4型，額定功率P0=0.75kW，或選Y系列三相異步馬達Y90S-4型，額定功率P0=0.75kW。 以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案進行比較，由表2-3查得馬達數(shù)據(jù)，計算出傳動比如下表。 表2-3 馬達數(shù)據(jù)表 方案 馬達型號 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選用的馬達雖然質(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。馬達型號為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。由機械設(shè)計課程設(shè)計表4.12-2查得馬達中心高H = 90mm，外伸軸段D × E = 24mm × 50mm。 2.2 傳動裝置的選擇 2.2.1 傳動的選擇 (1)帶傳動：帶傳動是具有中間撓性件、靠摩擦工作的傳動，如圖4所示，所以具有如下優(yōu)點：能緩沖吸振；傳動平穩(wěn)，噪聲??；過載時，帶將在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞；結(jié)構(gòu)簡單、成本低；允許有較大的中心距(可達15m)。 帶傳動的缺點：由于帶與帶輪面之間的滑動，不能保證定傳動比；在傳遞相同大小的圓周力時，結(jié)構(gòu)尺寸和軸上壓力都比嚙合傳動大；效率低、帶的壽命短。 圖2-4 帶傳動 (2)鏈傳動：鏈傳動是一種用鏈條做中間撓性件的嚙合傳動，它由鏈條、主動輪和從動輪組成，如圖5所示。鏈傳動具有如下優(yōu)點：無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確；效率較高，η≈0.98；結(jié)構(gòu)尺寸比較緊湊；由于不需要很大的張緊力，所以作用在軸上的載荷較??；可以在溫度較高及灰塵較大的環(huán)境下工作。 鏈傳動的缺點：a.不能保證恒定的瞬時傳動比；b.只能用于平行軸間同向回轉(zhuǎn)的傳動；c.不適宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中應用；d.工作時存在噪聲；e.制造費用比帶傳動高；f.磨損鏈節(jié)伸長后運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，易跳齒等。 (3)齒輪傳動：如圖6所示，齒輪傳動優(yōu)點主要有：a.傳動效率高；b.結(jié)構(gòu)緊湊；c.工作可靠、傳動比穩(wěn)定、壽命長。 齒輪傳動缺點：a.制造和安裝精度要求高；b.不宜遠距離傳動；c.成本高。 綜合以上三種傳動的優(yōu)缺點，結(jié)合本設(shè)計的山楂山楂機的特點，選擇具有傳動平穩(wěn)、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的帶傳動作為傳動裝置比較適合。 2.2.2 V帶傳動的設(shè)計 (1)選擇V帶型號 V帶傳動的功率計算公式為： Pca=KAP 2-3 式中：Pca——計算功率，kW； P——傳遞的額定功率(如：電機的額定功率)，kW； KA ——工作情況系數(shù)(表6-9)。 由表6-9查得工作情況系數(shù)KA=1.2，所以計算功率： Pca=KAP=1.2×0.75=9 kW 根據(jù)Pca和n1由圖6-9確定選用Z型帶。 (2)確定帶輪基準直徑 取主動輪基準直徑dd1=67mm。 驗算帶速： v= =6.38＜25(m/s) 2-4 帶速合適。 計算從動輪基準直徑dd2： dd2=i×dd1=2.37×67=158.79 mm 根據(jù)表6-10，取dd2=160 mm。 (3)確定V帶的基準長度和傳動的中心距 根據(jù)0.7(dd1+dd2)＜a0＜2(dd1+dd2)，得到158.9＜a＜454。 初定中心距a0 = 350mm。 由基準長度公式： L‘d=2a0+π(dd1 + dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 ∴L‘d=2×350+π(67+160)/2+(160-67)2/4×350=1062.7(mm) 根據(jù)表6-5選取帶的基準長度Ld=1120mm。 實際中心距a≈a0+(Ld-L‘d)/2=350+(1120–1062.7/2=378.7(mm) (4)驗算主動帶輪上的包角a1 a1=180-(dd2-dd1)×57.3°/a=165.9°＞120° 主動帶輪上的包角合適。 (5)確定帶的根數(shù)z 根據(jù)ａ1=165.9°，得Ka=0.966； 根據(jù)Ld=1120mm，得KL=1.08； 由n1=910r/min、i=2.37、dd1=67mm； 查表2-3得，P0=0.15kW，△P0=0.02kW。 z=Pca/(P0+△P0)KａKL=0.9/[(0.15+0.02)×0.966×1.08]=5.07=6 取z=6根。 (6)確定帶的張緊力F0 查表6-6，Z型普通V帶單位長度質(zhì)量q=0.06kg/m。 F0=500Pca(2.5/Kа-1)/(z×v)+ qv2 F0=500×0.9(2.5/0.966-1)/6×6.38+0.06×6.382 = 90.0(N) (6)計算帶傳動作用在軸上的載荷FQ FQ=2zF0cos(r/2)=2zF0sin(а1/2) 2-5 式中：z——帶的根數(shù)； F0——單根帶的張緊力，N； а1——主動帶輪上的包角，rad。 FQ=2×6×90.0×sin=1071.8(N) 2-6 3 山楂山楂機關(guān)鍵部件設(shè)計 3.1 去核的刀具 由于山楂山楂機刀具用于直接接觸山楂果實，材料的選擇應考慮材料容易加工切削、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號鋼作為山楂定位盤的材料。 查閱資料得到我國北方山楂直徑在10mm-14mm之間，根據(jù)山楂直徑本設(shè)計選取刀具的外徑為8mm，詳細尺寸如3-1。彈簧選擇不銹鋼絲（1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti），耐腐蝕性好，工藝性好，彈簧中徑為5mm。 圖3-1 去核的刀具 3.2 山楂定位盤 3.2.1 山楂定位盤材料 由于山楂山楂機屬于常用食品加工類機械，材料的選擇應考慮到材料易得、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號鋼作為山楂定位盤的材料。 3.2.2 山楂定位盤尺寸 山楂定位盤如圖8所示?？紤]到人工放置山楂的舒適度問題以及作業(yè)的工作效率，本設(shè)計采用直徑300mm的圓盤作為定位盤，圓盤上均勻分布12個直徑10mm的山楂定位孔，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。 圖3-2山楂定位盤 3.3 山楂機定位盤主軸 3.3.1 軸的材料選擇 該軸的無特殊要求，選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查表得σB=640MPa。 3.3.2 初步估算軸徑 3-1 3-2 取軸d=20 mm。 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置，進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定軸上與定位盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6。滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。軸的詳細尺寸如圖9所示。 圖3-3 定位盤主軸 3.3.4 軸的強度驗算 (1)主軸間歇輪上的作用力的大小 轉(zhuǎn)矩： T=95.5×105×=95.5×105×=81170(Nmm) 3-3 圓作用直徑： d1=39.9(mm) 圓周力： Ft=2T/d1=2×81170/39.9=4069(N) 3-4 徑向力： Fr=Ft/2.653=1534(N) 軸向力： Fа=Ft/3.734=1090(N) (2)求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 FBV=(Fr×29.5+Fа×d1/2)/210.5+29.5=279(N) 3-5 FDV=Fr-FBV=1534-279=1255(N) 截面C處彎矩為: MCV左=FBV×210.5=58730(Nmm) 3-6 MCV右=FDV× 29.5=37023(Nmm) 3-7 (4)按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，由公式： 3-8 式中：а——應力折算系數(shù)； Mv——軸上危險截面處的當量彎矩，Nmm； W ——軸上危險截面處的抗彎矩截面系數(shù)，mm3； [σ-1] ——軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應力,MPa，見表11-1； d ——軸上危險截面處直徑，mm。當此段軸上有一個鍵槽時，直徑應加大3%；有兩個鍵槽時，應加大7%。 取а=0.6，計算截面上的應力： 3-9 前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得[σ-1]=60MPa，由于σv＜[σ-1]，故安全。 3.4 山楂機主軸間歇輪 山楂山楂機主軸間歇輪如圖10所示，材料選用容易加工的45號鋼，該輪總直徑100mm，確定軸上與定位盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6，間歇輪與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差為r6，粗糙度要求為1.6。 圖10 山楂機主軸間歇輪 3.5 山楂機傳動圓盤 山楂山楂機傳動圓盤如圖11所示，材料選擇45號鋼，傳動圓盤外圓直徑為70mm，確定軸上與傳動盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=6mm×6mm配合為H7/r6。傳動圓盤與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差r6，傳動圓盤孔的粗糙度1.6，其余6.3。 圖11 山楂機傳動圓盤 3.6 山楂機傳動盤的軸 圖12 定位盤主軸 3.6.1 軸的材料選擇 該軸的無特殊要求，選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查表得σB=640MPa。 3.6.2 初步估算軸徑 3-12 3-11 取軸d = 20 mm。 3.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置，進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定軸上與傳動盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=6mm×6mm配合為H7/r6。滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。軸的詳細尺寸如圖12所示。 3.6.4 軸的強度驗算 (1)主軸間歇輪上的作用力的大小 轉(zhuǎn)矩： T=95.5×105×=95.5×105×=83140(Nmm) 3-12 圓作用直徑： d1=26(mm) 圓周力： Ft=2T/d1=2×83140/26=6395(N) 徑向力： Fr=Ft/2.653=2311(N) 軸向力： Fа=Ft/3.734=1613(N) 3-13 (2)求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 FBV=(Fr×51.5+Fа×d1/2)/182+51.5=820(N) FDV=Fr-FBV=2311-820=1491(N) 截面C處彎矩為: MCV左=FBV×182=74620(Nmm) 3-14 MCV右=FDV× 51.5=38368(Nmm) (3)求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 FBH=Ft×51.5/(182+51.5)=6395×51.5/233.5=1410(N) FDH=Ft-FBH=6395-1410=4985(N) 截面C處彎矩為： MCH=FBH×210.5=1410×182=128310 (Nmm) 3-15 (4)截面C處垂直和水平的合成彎矩 (5)按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，由公式： 3-16 式中：а——應力折算系數(shù)； Mv——軸上危險截面處的當量彎矩，Nmm； W ——軸上危險截面處的抗彎矩截面系數(shù)，mm3； [σ-1] ——軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應力,MPa，見表11-1； d ——軸上危險截面處直徑，mm。當此段軸上有一個鍵槽時，直徑應加大3%；有兩個鍵槽時，應加大7%。 取а=0.6，計算截面上的應力： 3-17 前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得[σ-1]=60MPa，由于σv＜[σ-1]，故安全。 3.7 軸承選擇 設(shè)計機械時，應根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)速高低、空間位置、調(diào)心性能以及其他要求，選定合適的滾動軸承類型。具體選擇時可參考下列原則。 3.7.1 載荷條件 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。當軸承承受純徑向載荷時，應選用向心軸承。當承受純軸向載荷且轉(zhuǎn)速不很高時，宜采用推力軸承；如轉(zhuǎn)速很高，則因離心力使?jié)L動體與保持架之間的壓力增大，摩擦加劇而使壽命顯著縮短，此時應選用角接觸球軸承。當同時承受徑向載荷和軸向載荷時，如果以徑向載荷為主，可選用深溝球軸承或接觸角較小的角接觸軸承；以軸向載荷為主，可選擇接觸角較大的角接觸軸承，也可采用向心軸承和推力軸承組合在一起的方式，分別承受徑向載荷和軸向載荷。 3.7.2 軸承轉(zhuǎn)速 一般來講，軸承轉(zhuǎn)速較高時，應優(yōu)先選用球軸承。在內(nèi)徑相同的情況下，外徑愈小，則滾動體愈小，運轉(zhuǎn)時，滾動體的慣性離心力也就愈小，因而適于在更高的轉(zhuǎn)速下工作。因此，在高速條件下，宜選用外徑和滾動體較小的軸承。 此外，軸承的接觸角越小，其座圈承受滾動體慣性離心力的條件越好，所以，在高速性能方面，接觸角a為零的向心軸承優(yōu)于角接觸軸承和推力軸承。 3.7.3 調(diào)心性能 當軸在工作時彎曲變形較大，或軸的跨距較大，或軸承座制造安裝精度較低時，則要求軸承內(nèi)、外圈能有一定的相對角位移，此時應采用調(diào)心軸承。 3.7.4 軸承剛度 一般情況下，滾子軸承的剛度比球軸承高，在要求軸承剛度高的場合，應選用滾子軸承。 總 結(jié) 我國目前的山楂山楂機械的發(fā)展情況比較落后，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)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動力、勞動強度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障，大力推進山楂去核的機械化進程是社會發(fā)展的需要。山楂山楂機不但提高了生產(chǎn)效率，而且安全衛(wèi)生也能夠得到有效的加強。 山楂去核在整個山楂加工工序中，不僅勞動強度大，而且人工作業(yè)生產(chǎn)效率低，安全衛(wèi)生達不到要求。所以考慮中國目前的情況，設(shè)計了這種小型山楂山楂機，我設(shè)計的山楂山楂機生產(chǎn)效率得到了顯著的提高，山楂破損率低，同時安全衛(wèi)生的問題也得到了有效的解決。 本山楂山楂機是根據(jù)山楂的物理特性，結(jié)合目前山楂山楂機的現(xiàn)狀，運用所學機械原理、機械設(shè)計等相關(guān)知識，進行的相關(guān)設(shè)計。由于沒有加工制作樣機，山楂山楂機的運行狀況未進行實驗。 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個塔里木本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，畢業(yè)設(shè)計中有許多不足的地方需要修改，在設(shè)計之初，由于畢業(yè)設(shè)計題目不能夠確定出來，出現(xiàn)了許多問題，然后我就去求助我的導師，肖愛玲老師，老師聽了我的疑問，然后給我推薦我愛發(fā)明這個節(jié)目，讓我從這個欄目中，發(fā)現(xiàn)了靈感，從而設(shè)計了山楂去核機這個題目，在設(shè)計的時候，也有很多問題，導師都一一解惑，讓我感覺受益匪淺，其中我還要感謝我16-4班的全體同學，在畫三維圖的時候，遇到了許多不懂得地方，同學們都發(fā)揚樂于助人的精神，使我很感到，讓我在三維圖設(shè)計上能夠順利完成，在經(jīng)過幾個月的設(shè)計后，終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計。我知道，我的設(shè)計中存在很多不足的地方，需要修改，希望各位老師，評委能夠給出我改進的地方，我會耐心聽取，謝謝各位老師們！??！ 參考文獻 [1]劉暢，宿敬.山楂機的發(fā)展現(xiàn)狀[J].黑龍江科技信息.2009(33)：136-139 [2]陳佳，宋少江.果核類山楂機的研究進展[J].中藥研究與信息.2005(07)：121-127 [3]陳芳.中心定位式果核類山楂機的設(shè)計[J].糧油加工與食品機械.1997(05)：56-59 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