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附錄1：外文翻譯
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計
清洗裝置
摘要
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)縱向軸流式清洗設(shè)備測試床設(shè)計計算機(jī)輔助測試技術(shù)的基礎(chǔ)上。該系統(tǒng)可以收集實(shí)時數(shù)據(jù)，及時調(diào)整參數(shù)，操作簡單，為實(shí)驗(yàn)研究提供可靠的數(shù)據(jù)清洗裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)據(jù)清洗裝置是具有提高重大實(shí)驗(yàn)研究指導(dǎo)，設(shè)計和制造的清洗設(shè)備。
關(guān)鍵詞：縱向軸流；清潔空氣和屏幕設(shè)備；電氣控制；采集系統(tǒng)
1 導(dǎo)言
空氣和屏幕清洗裝置是聯(lián)合收割機(jī)的一個重要部分，從而直接影響機(jī)器的工 作性能。因此，清洗裝置的性能研究具有重要意義。但現(xiàn)實(shí)條件是多種多樣的，由于田間作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)和重復(fù)性差，一些實(shí)條件不能在該領(lǐng)域繼續(xù)，因此，有必要發(fā)展清潔測試床，用于模擬和重現(xiàn)清洗的全過程，取得關(guān)鍵的性能和工作參數(shù)。傳統(tǒng)測試方法采用實(shí)驗(yàn)?zāi)M儀器和模擬記錄設(shè)備設(shè)備，其測量精度和測試效率非常低，無法滿足清洗要求試驗(yàn)周期長，參數(shù)多，大量的數(shù)據(jù)實(shí)時采集[1-3]。為了得到更好的清洗測試結(jié)果，采用電腦測試技術(shù)和電子控制技術(shù)介紹實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)清潔測試自動化數(shù)據(jù)采集和測試過程，來提供機(jī)械科研收獲清洗裝置性能的研究方法。
2清洗設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)試驗(yàn)臺
清洗裝置試驗(yàn)臺是由喂養(yǎng)模擬裝置、框架、離心式風(fēng)機(jī)調(diào)整機(jī)制、橫流風(fēng)機(jī) 和調(diào)節(jié)機(jī)、振動篩框、篩選、穿梭板、傳動齒輪、采取行動鍋、風(fēng)速傳感器、集成的控制臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、扭矩傳感器、電機(jī)等組成。結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，可以滿足軸流清洗設(shè)備的測試要求調(diào)整篩曲柄半徑、曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機(jī)傾角、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇的位置、振動篩的傾斜度、穿梭板的長度和更換篩片等不同類型。試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1.清洗裝置試驗(yàn)臺的總裝配圖
1電氣柜；2主題儲物柜；3離心風(fēng)機(jī)；4離心風(fēng)扇電機(jī)；5離心風(fēng)機(jī)；6調(diào)速電機(jī)；7穿梭板；8曲柄連桿；9喂養(yǎng)模擬設(shè)備；10上振動篩；11下振動屏；12放電糧食輥；13主框架；14采取行動鍋；15橫流風(fēng)機(jī)；16橫流風(fēng)機(jī)電機(jī)；17橫流風(fēng)機(jī)框架
1.設(shè)計的電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)臺的設(shè)計可以收集實(shí)時數(shù)據(jù)環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇扭矩、風(fēng)扇的電源、進(jìn)給速度、振動篩軸、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩振動屏幕轉(zhuǎn)軸和屏幕表面風(fēng)速等；通過操作柜可以實(shí)時控制系統(tǒng)的大小和屏幕的振動頻率、風(fēng)扇振動開關(guān)轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等?？刂圃碇麟娐穲D如圖2、3所示。
圖2.清洗裝置試驗(yàn)臺的控制原理圖
圖3.清洗裝置試驗(yàn)臺的主要電路圖紙
A.硬件系統(tǒng)
測量和控制硬件系統(tǒng)清洗裝置試驗(yàn)臺包括扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)速傳感器、環(huán)境溫度傳感器、濕度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、變頻器、集成控制臺、PLC和變頻調(diào)速電機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)、打印機(jī)等，其成分為如圖4所示。 清洗裝置試驗(yàn)參數(shù)應(yīng)測量如下：喂輥速度、離心風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和扭矩、離心式風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口角度、橫流鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩、曲軸轉(zhuǎn)速和扭矩、偏心、振動篩傾角、振動屏幕幅度等參數(shù)。偏心，離心式風(fēng)機(jī)出口傾角和振動篩可以測量，其余的參數(shù)都可以通過傳感器直接輸入計算機(jī)。
圖4.清洗裝置數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的測試床
轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩測量由北京西中航機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司的CYB-803S型扭矩傳感器測定，如圖5所示。通過計算機(jī)軟件對轉(zhuǎn)矩和速度的實(shí)時數(shù)據(jù)采集，為功耗的研究、實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置和調(diào)節(jié)它提供了有利條件。
圖5.轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳感器
圖6.氣流傳感器
氣流速度傳感器是上海NaHua科技有限公司制作的，如圖6所示。支撐框架篩子，成為一個有機(jī)的整體，從距離屏幕表面的氣流速度傳感器可（0?100毫米）測量氣流速度在上面和下面的篩分。20個測量點(diǎn)完全設(shè)計在整個篩分上，即風(fēng)速傳感器的數(shù)量是20，它可以完成多點(diǎn)氣流速度一次測量，研究清潔室內(nèi)空氣流場數(shù)據(jù)可以直接通過采集系統(tǒng)收集。
PLC選用西門子S7-200系列，通過串行端口連接到工業(yè)PC機(jī)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速由傳感器經(jīng)輸出信號的脈沖信號調(diào)節(jié)后送可編程控制器（PLC），進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，將測量所有的工業(yè)數(shù)據(jù)經(jīng)計算機(jī)存儲，實(shí)時顯示和處理，計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控測試平臺的工作過程中得以實(shí)現(xiàn)。
B.軟件系統(tǒng)
1）PLC數(shù)據(jù)采集部件
扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號通過空調(diào)后進(jìn)入PLC，利用PLC內(nèi)置（HSC）的高速計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。S7-200西門子PLC具有6個高速計數(shù)器（HSC）。其中HSC3為轉(zhuǎn)速脈沖計數(shù)，HSC5扭矩脈沖計數(shù)，在應(yīng)用程序中設(shè)置的值和狀態(tài)位是需要操作的控制位當(dāng)前值。
采樣時間由PLC時序中斷獲得。時間間隔定時器T0間隔中斷范圍1?255ms，根據(jù)應(yīng)用程序的大小， PLC的掃描周期約5?10毫秒，所以采樣時間不應(yīng)少于為10ms，與此同時，在最低轉(zhuǎn)速，每次采樣時間應(yīng)不小于10個脈沖，確保測量精度。定時時間大小影響測量精度和實(shí)時性，準(zhǔn)確性是較高的時間較長，但真正的時間是較差。抽樣該系統(tǒng)時間T0取在100毫秒，以確保測量精度，計算發(fā)生在3倍的總和采樣時間，即在0.3秒計算的計數(shù)值。速度測量計算在每周60脈沖：
注：n：轉(zhuǎn)速，r/min；0K：程序三次轉(zhuǎn)速脈沖總數(shù)值。
同理扭矩：
注：M：扭矩N·m；F：當(dāng)前輸出頻率；N：扭矩測量范圍500N·m；K1：三次轉(zhuǎn)矩脈動的數(shù)值； f0：零扭矩輸出頻率；rfp：全方位運(yùn)行的輸出頻率。
2）PLC通訊零件
PLC串行狀態(tài)，收到PC機(jī)的讀取命令后，轉(zhuǎn)換到發(fā)送狀態(tài)，變量的存儲區(qū)域的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到PC，PLC脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)轉(zhuǎn)速和扭矩值后，存放在一直在接受變量的固定的存儲區(qū)。考慮到收發(fā)器開關(guān)有一定的時間間隔，所以系統(tǒng)定時中斷產(chǎn)生5ms的延遲時間再次發(fā)送。 PLC的通信服務(wù)流程如圖7所示。
圖7.與PLC通信的流程圖
3）監(jiān)測工業(yè)電腦零件
此基礎(chǔ)上該軟件的主要功能：PLC串行通訊方式，可承接數(shù)據(jù)采集，顯示，存儲和負(fù)載轉(zhuǎn)速振動篩，速度和扭矩和扭矩風(fēng)橫流風(fēng)機(jī)，離心風(fēng)機(jī)，速度和轉(zhuǎn)矩速度快，環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，數(shù)據(jù)格式存儲XML和XLS。
軟件的運(yùn)行狀況
硬件要求：CPU奔騰III800M以上，內(nèi)存不小于64M，運(yùn)行內(nèi)存1G 以上。經(jīng)營系統(tǒng)：操作系統(tǒng)需要Windows2000或Windows XP。
該軟件是綠色的裝卸，復(fù)制到磁盤或干脆刪除。
軟件的主界面：檢測軟件使用可見編程語言，探測器軟件的主界面在圖8所示。
圖8.Data收購和清洗裝置試驗(yàn)臺的控制系統(tǒng)主界面
1 結(jié)論
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗裝置試驗(yàn)臺通過計算機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)收集，實(shí)時調(diào)整參數(shù)設(shè)計。通過電氣控制和數(shù)據(jù)采集可以實(shí)時收集環(huán)境數(shù)據(jù)溫度、濕度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇轉(zhuǎn)矩，風(fēng)機(jī)功率，進(jìn)料速度，轉(zhuǎn)速振動篩軸，振動篩軸的扭矩，屏幕表面風(fēng)速等，通過操作可以控制振動大小并進(jìn)行實(shí)時切換屏幕振動頻率，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，加料速度等。通過實(shí)驗(yàn)表明，所設(shè)計電動控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗設(shè)備測試床是卓越的精度和可靠性，容易操作，調(diào)整方便，提供了一個基礎(chǔ)軸流在清洗設(shè)備的設(shè)計和實(shí)驗(yàn)研究未來。
參 考 文 獻(xiàn)
［1］易淑娟,李敏,陳萌.計算機(jī)數(shù)據(jù)ition在THRESH GRA系統(tǒng)和stallation的分離[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械日志.2005.P99?103.
［2］季彬彬,陳進(jìn),李耀明.設(shè)計和測試重新搜索數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于THRE盛和分離聯(lián)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究[J].測量和控制技術(shù)雜志.2004（6）.P92?94.
［3］徐麗章,李耀明,張立功等.發(fā)展軸流脫粒和清洗單位的試驗(yàn)床[D].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械.2002.P85?88.
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筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備 目錄
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備設(shè)計
院 系：
專 業(yè)：
姓 名：
指 導(dǎo) 教 師：
完 成 日 期：
47
目 錄
摘要 1
ABSTRACT 2
第1章. 概述 3
1.1 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2 研究背景 4
1.3 研究內(nèi)容 5
1.4 論文章節(jié)安排 5
第2章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備總體方案的選擇 6
2.1 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 6
2.2 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備機(jī)架設(shè)計方案 7
2.3 筷子傳動裝置設(shè)計方案 7
2.4 筷子分選整齊排列設(shè)計方案 9
2.5 筷子清洗消毒烘干設(shè)計方案 10
第3章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備改造設(shè)計 11
3.1 電機(jī)選型 11
3.2 同步帶設(shè)計 14
3.2.1 同步帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則 15
3.2.2 同步帶分類 16
3.2.3 同步帶傳動設(shè)計計算 16
3.2.4 同步帶的主要參數(shù) 19
3.2.5 同步帶的設(shè)計 21
3.2.6 同步帶輪的設(shè)計的基本要求 22
3.2.7 同步帶輪的設(shè)計結(jié)果 23
3.3 壓緊排輪設(shè)計 23
3.4 切割裝置設(shè)計 24
第4章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的主要傳動零部件設(shè)計計算 27
4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 27
4.2 軸的強(qiáng)度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速的校核 27
4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28
4.4 傳動軸的強(qiáng)度校核 30
4.5 滾動軸承的選擇及計算 33
第5章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維建模與設(shè)計 36
5.1 Solidworks三維建模技術(shù) 36
5.2 Solidworks軟件概述 36
5.3 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維建模 37
5.3.1 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維模型的建立 37
5.3.2 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維模型的組裝 42
第6章. 結(jié)論 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 48
摘要
摘要
筷子是日常生活中不可或缺的飲食工具，它的衛(wèi)生狀況直接關(guān)系到人的健康，然而現(xiàn)今食堂、賓館等中型以上用餐場所的筷子集中清洗基本上采用人工清洗的方式，不僅其清洗效果不能得到保證，其效率也較差?？曜忧逑床皇呛唵蔚那逑催^程，它要完成筷子的清洗、消毒、烘干、排序和裝盒，各個工序的獨(dú)立會造成時間和人力的浪費(fèi)，并會帶來二次污染，而市場上還未出現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)全自動筷子集中清洗的產(chǎn)品設(shè)備。本項(xiàng)目根據(jù)以上研究領(lǐng)域存在的不足，設(shè)計了一臺集中筷子清洗、消毒、烘干、排序和整理多功能模塊一體化的設(shè)備。 總體設(shè)計思路： 根據(jù)自動化機(jī)械設(shè)計方法中的模塊化設(shè)計理念，將整機(jī)按功能用途分模塊進(jìn)行模塊化設(shè)計，即分為傳動模塊，進(jìn)料模塊，清洗模塊，烘干消毒模塊，篩選模塊和裝盒模塊及電路模塊（控制模塊），先進(jìn)行生產(chǎn)率分析后逐步設(shè)計各功能模塊。
關(guān)鍵詞 筷子清洗；排序；消毒；同步帶傳動；結(jié)構(gòu)設(shè)計
第1章 概述
ABSTRACT
Chopsticks are essential to life daily diet tools, its health status directly related to people's health, but now the dining room, hotels and other medium above the chopsticks dining on cleaning with artificial clean way basically, not only its cleaning effect cannot be guaranteed, and its efficiency is poorly. Chopsticks cleaning is not a simple cleaning process, it to complete the chopsticks cleaning and disinfection, drying, sorting and boxes, processes all the independent can cause time and manpower waste, and will bring secondary pollution, and the market had been there can realize the automatic cleaning products equipment on chopsticks. For this project, according to the study of the defects in the field, the design of a concentrated chopsticks cleaning and disinfection, drying, sorting and finishing multifunctional module integration equipment. The overall design ideas: according to the design method of automatic machine modular design concept, will the machine according to the function use points module modular design, namely into transmission module, feeding module, cleaning module, the drying disinfection module, screening module and boxes module and circuit module (control module), first for productivity analysis gradually the function module design.
Keywords: Chopsticks cleaning; Sort, Disinfection; Synchronous belt transmission; Structure design
第1章. 概述
1.1 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
清洗是一種與人們生活實(shí)踐關(guān)系十分密切的勞動，人類從遠(yuǎn)古時期就開始從事這種勞動。由于傳統(tǒng)清洗操作簡單，或只是作為一道工序依附于生產(chǎn)過程中，沒有引起廣泛關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)，人們生活已經(jīng)從溫飽階段進(jìn)入到舒適時代，對于清洗產(chǎn)品越來越多的需求，加速了新產(chǎn)品研發(fā)步伐；同時，制造業(yè)的高速發(fā)展，也促進(jìn)了清洗設(shè)備、清洗劑等企業(yè)的快速進(jìn)步。民用、工業(yè)兩大清洗領(lǐng)域巨大的市場需求，造就了中國清洗行業(yè)嶄新的未來。
清洗可以從不同的角度進(jìn)行分類，根據(jù)清洗范圍的不同，目前通常將清洗分為民用清洗和工業(yè)清洗兩類。在日常生活中，與個人和家庭生活密切相關(guān)的洗滌，包括衣物清洗，人體皮膚，頭發(fā)清洗，家庭用品，房屋的清洗等，通常稱為民用清洗。在工業(yè)生產(chǎn)勞動過程中涉及到的清洗都屬于工業(yè)清洗的范疇。食品工業(yè)。紡織工業(yè)。造紙工業(yè)。印刷工業(yè)．石油加工業(yè)。交通運(yùn)輸業(yè)，電力工業(yè)、金屬加工業(yè)、機(jī)械工業(yè)．汽車制造，儀器儀表，電子工業(yè)、郵電通訊、家用電器、醫(yī)療儀器。光學(xué)產(chǎn)品、軍事裝備，航空航天，原子能工業(yè)等都大量應(yīng)用到清洗技術(shù)。
清洗機(jī)的發(fā)展與清洗機(jī)電源的發(fā)展息息相關(guān)，而開關(guān)型電源發(fā)展又與電力電子開關(guān)器件的發(fā)展緊密相連。發(fā)展可以分為三個大的階段；第一個階段是采用電子管放大器；第二個階段是采用晶體管模擬放大器；第三個階段是采用晶體管數(shù)字(開關(guān))放大器。
今后，清洗技術(shù)的發(fā)展將更加迅速普及，大批的大專院校、科研院所、專業(yè)公司的科技人員將加入清洗技術(shù)研究開發(fā)隊(duì)伍，一些現(xiàn)在存在的行業(yè)技術(shù)問題得到解決，行業(yè)總體技術(shù)水平大幅度提高。新技術(shù)、新產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，各種新穎的清洗設(shè)備進(jìn)入市場和人們的日常生活。人們將不再只是依靠經(jīng)驗(yàn)來清洗．各種實(shí)用化的計算機(jī)軟件將問世；行業(yè)分工更加專業(yè)、細(xì)致，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范得到推廣普及，行業(yè)管理規(guī)范有序，清洗行業(yè)的前景無限美好。
按照清洗精度的要求不同，主要分為一般工業(yè)清洗，精密工業(yè)清洗和超精密工業(yè)清洗三大類。一般工業(yè)清洗包括車輛，輪船、飛機(jī)表面的清洗，一般只能去掉比較粗大的污垢；精密工業(yè)清洗包括各種產(chǎn)品加工生產(chǎn)過程中的清洗，各種材料及設(shè)備表面的清洗等，以能夠去除微小的污垢粒子為特點(diǎn)；超精密清洗包括精密工業(yè)生產(chǎn)過程中對機(jī)械零件、電子元件，光學(xué)部件等的超精密清洗，以清除極微小污垢顆粒為目的。近年來，干式清洗發(fā)展迅速．如激光清洗、紫外線清洗、等離子清洗、干冰清洗、真空清洗等。在高,精，尖工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域得到快速發(fā)展．尤其是碳?xì)湔婵涨逑醇夹g(shù)的引入已在形成現(xiàn)在精密五金零件的主要清洗趨勢，是目前替代ODS最好工藝路線。中國清洗行業(yè)的現(xiàn)狀我國到處都在建設(shè)新的工廠和生產(chǎn)線．正在逐步成為“世界加工廠”，巨大的市場需求，為工業(yè)清洗設(shè)備制造商和專業(yè)清洗劑生產(chǎn)供應(yīng)商提供了快速發(fā)展的良機(jī)。目前，各種清洗設(shè)備生產(chǎn)制造經(jīng)營企業(yè)已達(dá)1000多家，其中，超聲波清洗機(jī)生產(chǎn)企業(yè)已從20世紀(jì)90年代初的幾家發(fā)展到現(xiàn)在的200多家，從而形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)．同時，許多的科研機(jī)構(gòu)及大學(xué)院所也投入到這方面的研究，第三屆全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競賽設(shè)計了一款新型筷子清洗消毒烘干排序整理機(jī)，本機(jī)集清洗模塊，消毒模塊，烘干模塊，排序模塊，整理模塊等多功能模塊一體化的自動化產(chǎn)品。經(jīng)過浸泡的筷子能在本機(jī)中自動化實(shí)現(xiàn)清洗，消毒，烘干，排序，整理等多道工序。如下圖所示。
圖1-1 筷子清洗消毒烘干排序整理機(jī)
1.2 研究背景
本產(chǎn)品是根據(jù)市場需求設(shè)計的筷子清洗機(jī)，本機(jī)是集清洗，消毒，烘干，排序，整理等多功能模塊為一體的自動化產(chǎn)品。經(jīng)過浸泡的筷子能在本機(jī)中自動實(shí)現(xiàn)清洗，消毒，烘干，排序，整理等所有筷子清洗工序，不僅避免了人工操作帶來的二次污染，而且節(jié)省了勞動力，整機(jī)的工作效率為20分鐘清洗600雙筷子，每秒為 1 根筷子，完全符合大型就餐場所筷子的提供周期，其中的筷子大小頭排序整理技術(shù)，更是填補(bǔ)了目前該領(lǐng)域的空白，而且其正確率為百分之百。 本機(jī)適用于大型就餐場所，如學(xué)校食堂，賓館酒店等，同時也適合筷子生產(chǎn)廠家和專業(yè)的筷子清洗公司。 在上述產(chǎn)品背景下，可以創(chuàng)立公司生產(chǎn)產(chǎn)品，從滿足消費(fèi)者需求出發(fā)，一方面向有條件購買的餐飲單位提供筷子清洗機(jī)；另一方面提供餐具清洗服務(wù)，為尚無條件購買該設(shè)備的就餐場所提供筷子清洗消毒烘干排序整理等服務(wù)，提高筷子的重復(fù)利用率，從而減少對一次性餐具的使用，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)國家寶貴的森林資源，改善生態(tài)環(huán)境的目的，以此達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境三大效益的有機(jī)結(jié)合。
1.3 研究內(nèi)容
本產(chǎn)品是根據(jù)市場需求設(shè)計的筷子清洗機(jī)，本機(jī)是集清洗，消毒，烘干，排序，整理等多功能模塊為一體的自動化產(chǎn)品。
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的研究內(nèi)容主要包括：清洗模塊設(shè)計、烘干消毒模塊設(shè)計、傳動模塊設(shè)計、排序模塊設(shè)計。
1.4 論文章節(jié)安排
第一章闡述了筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備設(shè)備的研究背景、研究內(nèi)容和研究目標(biāo)。
第二章分析了現(xiàn)有的筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備設(shè)備的結(jié)構(gòu)，并從提高生產(chǎn)效率及減少成本損耗要求考慮，提出了該設(shè)備的設(shè)計方案。
第三章主要針對電機(jī)的選擇進(jìn)行設(shè)計計算、同步帶傳動設(shè)計、鏈輪傳動設(shè)計。
第四章重點(diǎn)進(jìn)行了該筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的傳動零部件設(shè)計計算及分析。
第五章重點(diǎn)介紹了該筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的三維建模及裝配過程，最后繪制三維總體裝配。
第2章 傳統(tǒng)車險定損業(yè)務(wù)流程的分析
第2章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備總體方案的選擇
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備由出料裝置、輸送裝置、帶傳動裝置、及機(jī)架所組成。其具有高效率、高品質(zhì)的自動化生產(chǎn)線，為企業(yè)提高效益，減少成本，減少資源的浪費(fèi)。本機(jī)適用于大型就餐場所，如學(xué)校食堂，賓館酒店等，同時也適合筷子生產(chǎn)廠家和專業(yè)的筷子清洗公司。
2.1 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備由輸送裝置、帶傳動裝置、出料裝置、儲料裝置及機(jī)架所組成。其筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備總體機(jī)械結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖2-1 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備總體機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖
1-分隔滑料板；2-輸送軸；3-分料同步帶；4-螺栓；5-橫架板；6分料板；7-擋料螺栓；8-傳動軸；9-壓線；10-機(jī)架；11-鏈輪；12-鏈條；13-翻動板；14-主電機(jī)；15-小同步帶；16-分料電機(jī)；17-分料同步輪；18-清洗裝置；19-筷子；20-清洗池；21-出料槽；22-壓線座。
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備具有輸送筷子，整齊排列筷子的功能，并通過氣清洗刷子對筷子進(jìn)行清洗，去污漬，傳送鏈的上方裝有噴水裝置，可以進(jìn)行清水噴洗，清洗過的筷子再經(jīng)過輸送裝置，進(jìn)行排序整理裝置分料排序，最后進(jìn)行筷子的整齊收納，紅外燈管裝在收納盒的上方，進(jìn)行殺菌消毒，同時進(jìn)行烘干，清洗殺菌消毒，?？曜拥臄[放分為兩種方式，筷子頭部整齊擺放一致及筷子尾部整齊擺放。所以出料需將這兩種方式同時考慮到，設(shè)置兩個收納盒進(jìn)行收納。下面將具體就各個部分的功能設(shè)計方案進(jìn)行簡要地介紹。
2.2 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備機(jī)架設(shè)計方案
機(jī)架是各種機(jī)械地基本部件，它主要起支承作用，機(jī)械的其他部件一般固定在機(jī)架上，有些部件是在機(jī)架的導(dǎo)軌面上運(yùn)動。機(jī)架起基準(zhǔn)作用，以保證各部件間正確的相對位置，并且使整個機(jī)器組成一個整體。在其他部件及工件本身的重量與工作過程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，機(jī)架要有足夠的強(qiáng)度，而且變形部超過允許值。此外還應(yīng)考慮機(jī)架的動剛度，阻尼，熱變形性，尺寸穩(wěn)定性，疲勞強(qiáng)度等。對于移動式機(jī)器的機(jī)架則要求重量輕；對于在寒冷、酷熱、潮濕等環(huán)境下工作的機(jī)架分別要求耐高溫、耐低溫、抗銹燭等性能。機(jī)架采用45鋼型材焊接而成。結(jié)構(gòu)簡單，美觀大方，耐用牢靠。型材可以選用45鋼40X4OX2mm。
圖2-2 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備機(jī)架設(shè)計示意圖
2.3 筷子傳動裝置設(shè)計方案
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備主要包括同步帶傳動裝置，同步帶輸送裝置，鏈傳動裝置等。其皮帶的優(yōu)點(diǎn)：適用于兩軸中心距較大的傳動場合。工作時傳動平穩(wěn)無噪聲,能緩沖、吸振。工作中如遇到過載，帶將會在帶輪上打滑,可防止薄弱零部件損壞,起到安全保護(hù)作用。不能保證精確的傳動比.帶輪材料一般是鑄鐵等。造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護(hù)等特點(diǎn)。皮帶的缺點(diǎn)：滑動損失，皮帶在工作時，由于帶輪兩邊的拉力差以及相應(yīng)的變形經(jīng)差形成彈性滑動，導(dǎo)致帶輪與從動輪的速度損失。彈性滑動與載荷、速度、帶輪直徑和皮帶的結(jié)構(gòu)有關(guān)，彈性滑動率通常在1%-2%之間。有的皮帶傳動還有幾何滑動。
采用同步帶傳動，考慮到其優(yōu)點(diǎn)：它兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點(diǎn)；能實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳動，傳動比準(zhǔn)確，工作時無滑動；傳動效率高，可達(dá)98%，傳動平穩(wěn)，能吸收振動，噪聲??；使用范圍廣，傳動比可達(dá)10；
鏈傳動特點(diǎn)：由于鏈傳動屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動，所以可獲得準(zhǔn)確的平均傳動比；與帶傳動相比，鏈傳動預(yù)緊力小，所以鏈傳動軸壓力小，而傳遞的功率較大，效率較高，鏈傳動還可以在高溫、低速、油污等情況下工作；與齒輪傳動相比，兩軸中心距較大，制造與安裝精度要求較低，成本低廉。鏈傳動運(yùn)轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比和瞬時鏈速，所以傳動平穩(wěn)性較差，工作時有噪音且鏈速不宜過高。適用于中心距較大，要求平均傳動比準(zhǔn)確的場合。傳動鏈傳遞的功率一般在100kW以下，最大傳動比，鏈速不超過15m/s。
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備主要包括同步帶傳動裝置，同步帶輸送裝置，鏈傳動裝置等。其布局示意圖如下圖所示。
圖2-3 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備傳動裝置布局示意圖
2.4 筷子分選整齊排列設(shè)計方案
筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的排序功能該設(shè)備設(shè)計的創(chuàng)新點(diǎn)，是該設(shè)備設(shè)計最為巧妙的地方。通過上述的分析，排序是分兩種可能的，筷子頭部及尾部整齊放置。筷子的質(zhì)量密度基本是一致的，但是由于筷子的截面積是從筷子的尾部到頭部逐漸變小的，所以重心（質(zhì)心）位置不在筷子的中間位置，而是偏離中心位置上的一個點(diǎn)，基于這種設(shè)計思路，因此可以巧妙地分選筷子，整齊排列?？曜拥男螤钍疽鈭D如下。
圖2-4 筷子形狀示意圖
通過觀察該筷子的形狀，為達(dá)到分選排序的目的，假設(shè)設(shè)計一根細(xì)橫梁，然后讓筷子橫著往下掉，筷子中間位置擺放橫梁，那么根據(jù)物理特性，質(zhì)量重的一段會像亞翹翹板一樣，往下掉，該方案設(shè)計的示意圖如下圖所示。
圖2-5 筷子分選整齊排序裝置示意圖
2.5 筷子清洗消毒烘干設(shè)計方案
筷子清洗裝置示意圖如下圖2-6所示，在筷子排序輸送鏈的上方裝有清水噴管，在清水噴管及筷子輸送鏈的中間裝有清洗毛刷，清水噴管不停的噴水，毛刷不停的轉(zhuǎn)動，對筷子進(jìn)行洗刷。
圖2-6清洗裝置示意圖
采用碗筷消毒柜方式進(jìn)行殺菌消毒，并進(jìn)行筷子烘干，遠(yuǎn)紅外線消毒工作原理：遠(yuǎn)紅外線消毒是以遠(yuǎn)紅外線作為熱源產(chǎn)生的高溫進(jìn)行滅菌消毒的。遠(yuǎn)紅外線消毒方式是采用英電熱管產(chǎn)生120攝氏度以上高溫來消毒的。遠(yuǎn)紅外線是一種磁波，它以輻射方式向外傳播，熱效應(yīng)好，可達(dá)到120度左右的高溫，且特別易被生物體如各種病菌吸收。病菌吸收熱能超過它的承受極限，自然會被活活“熱”死。遠(yuǎn)紅外線的特點(diǎn)：這種消毒方式具有速度快、穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，日常生活中常用的餐具、茶具都可進(jìn)行高溫消毒。物體能充分吸收熱能，加熱效率高，能在短時間內(nèi)達(dá)到消費(fèi)殺菌所需的120攝氏度高溫。該消毒原理在日常生活當(dāng)中，應(yīng)用較多，筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備中殺菌消毒裝置設(shè)計如下圖所示。
圖2-6 筷子殺菌消毒裝置設(shè)計示意圖
將紅外殺菌消毒燈懸掛至筷子輸送線的上方，筷子經(jīng)過紅外殺菌消毒燈的下方，因此能達(dá)到殺菌消毒的效果。
第7章 系統(tǒng)應(yīng)用分析
第3章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備改造設(shè)計
為了進(jìn)行筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造工作。 需要對同步帶傳動，伺服電機(jī)等部件進(jìn)行有必要的相關(guān)設(shè)計和參數(shù)的設(shè)定、模擬、計算、分析等工作任務(wù)。
3.1 電機(jī)選型
1）伺服電機(jī)選型
同步帶傳動時慣量計算 JL（㎏ ? ㎡），（以電機(jī)軸心為基準(zhǔn)計算轉(zhuǎn)動慣量）
電機(jī)轉(zhuǎn)矩T （N.m）
小輪1質(zhì)量M1(kg)
小輪1半徑r1(m)
小輪2質(zhì)量M2(kg)
小輪2半徑r2(m)
重物質(zhì)量M3(kg)
減速比r1/r2=1/R
JL=1/2XM1Xr12 + (1/2XM2Xr22)/R2 + M3Xr12
JL=1/2XM1Xr12 + 1/2XM2Xr12 + M3Xr12
圖3-1 橡膠切割電機(jī)傳動示意圖
已知：負(fù)載重量M=10kg，同步帶輪直徑D=120mm，減速比R1=10，R2=2，負(fù)載與機(jī)臺摩擦系數(shù)μ=0.6，負(fù)載最高運(yùn)動速度10m/min，負(fù)載從靜止加速到最高速度時間200ms，忽略各傳送帶輪重量，
1. 計算折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量
JL = M X D2 / 4 / R12 = 50 X 144 / 4 / 100 = 18 kg.cm2
按照負(fù)載慣量 < 3倍電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量JM的原則
JM > 6 kg.cm2
2. 計算電機(jī)驅(qū)動負(fù)載所需要的扭矩
克服摩擦力所需轉(zhuǎn)矩Tf = M X g X μ X (D / 2) / R2 / R1
= 50 X 9.8 X 0.6 X 0.06 / 2 / 10
= 0.882 N.m
加速時所需轉(zhuǎn)矩Ta = M X a X (D / 2) / R2 / R1
= 50 X (30 / 60 / 0.2) X 0.06 / 2 / 10
= 0.375 N.m
伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 > Tf ，最大扭矩 > Tf + Ta
3. 計算電機(jī)所需要轉(zhuǎn)速
N = v / (πD) X R1
= 30 / (3.14 X 0.12) X 10
= 796 rpm
根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，最小可以選擇ECMA-G31306ES電機(jī)。
2）筷子清洗傳動交流異步電機(jī)選型
（一）計算電機(jī)所需功率： 查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第3頁表1-7：
－帶傳動效率：0.96
－每對軸承傳動效率：0.99
－同步帶輪的傳動效率：0.96
－聯(lián)軸器的傳動效率：0.993
—鏈輪的傳動效率：0.96
說明：
－電機(jī)至輸送帶之間的傳動裝置的總效率：
=XX=0.9409
（二）確定電機(jī)轉(zhuǎn)速：查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》指導(dǎo)書第7頁表1：取V帶傳動比i=1:10，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1200r/min.，所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是：
n（電機(jī)）=n×i（總）=120:1200
符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：1500r/min,根據(jù)電動機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第155頁表12-1有3種適用的電動機(jī)型號，因此有3種傳動比方案如下：
表3-1
方案
電動機(jī)型號
額定功率
同步轉(zhuǎn)速
r/min
額定轉(zhuǎn)速
r/min
重量
總傳動比
1
Y112M-4
0.4KW
1200
1440
4.3Kg
1:10
2
Y132S1-4
0.55KW
1200
1440
6.8Kg
1:10
3
Y132S2-4
0.75KW
1200
1440
8.1Kg
1:10
綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動的傳動比，可見第2種方案比較合適，因此選用電動機(jī)型號為Y132S1-4，其主要參數(shù)如下：
圖3-2
額定功率kW
滿載轉(zhuǎn)速
同步轉(zhuǎn)速
質(zhì)量
A
D
E
F
G
H
L
AB
0.55
1440
1500
68
216
38
80
10
33
132
475
280
確定傳動裝置的總傳動比:
總傳動比：i(總)=n/n(傳動軸)=1:1.6
（三）計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)：
傳動軸的轉(zhuǎn)速：
計算傳動軸的輸入功率：KW
傳動軸的輸入扭矩為：
3.2 同步帶設(shè)計
采用同步帶傳動，考慮到其優(yōu)點(diǎn)：它兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點(diǎn)；能實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳動，傳動比準(zhǔn)確，工作時無滑動；傳動效率高，可達(dá)98%，傳動平穩(wěn)，能吸收振動，噪聲??；使用范圍廣，傳動比可達(dá)10；
圖3-5 同步帶傳動示意圖
同步帶及帶輪設(shè)計計算如下表所示：
防止帶背龜裂的方法是改進(jìn)帶基體材料的材質(zhì)，提向材料的耐寒、耐熱性和抗老化性能，此外盡量避免同步帶在低溫和高溫條件下工作。
3.2.1 同步帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則
據(jù)對同步帶傳動失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機(jī)械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴(yán)格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動的主要失效形式為如下三種；
(1)同步帶的承載繩疲勞拉斷；
(2同步帶的打滑和跳齒；
(3)同步帶帶齒的磨損。
因此，同步帶傳動的設(shè)計淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強(qiáng)度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應(yīng)對帶齒進(jìn)行耐磨性計算。
3.2.2 同步帶分類
同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。
梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號DA)和交錯齒型(代號DB〕。
梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。
弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應(yīng)力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應(yīng)力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過程中齒的干涉。
弧齒同步帶耐磨性能好，工作時噪聲小，不需潤滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
3.2.3 同步帶傳動設(shè)計計算
1.電機(jī)額定輸出功率估算
設(shè)T=48N.m,w=1rad/min
=716W
2、確定計算功率
電動機(jī)每天使用24小時左右，查表4-1得到工作情況系數(shù)=1.7。則計算功率為:
1217W
3、小帶輪轉(zhuǎn)速計算
4、選定同步帶帶型和節(jié)距
由同步帶選型圖4.1可以看出，由于在這次設(shè)計中功率轉(zhuǎn)速都比較小，所以帶的型號可以任意選取，現(xiàn)在選取H型帶，節(jié)距
表3-3 工作情況系數(shù)看
圖3-6 同步帶選型圖
5、選取主動輪齒數(shù)
查表4-2知道小帶輪最小齒數(shù)為14，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為41。
6小帶輪節(jié)圓直徑確定
=
表3-4 小帶輪最小齒數(shù)表
7、大帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)確定
由于系統(tǒng)傳動比為，所以大帶輪相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)與小帶輪完全相同。齒數(shù)，節(jié)距
8、帶速v的確定
9、初定周間間距
根據(jù)公式
得
現(xiàn)在選取軸間間距為600mm。
10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定
=() ==1720.67mm
11、帶輪嚙合齒數(shù)計算
有在本次設(shè)計中傳動比為一，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=20。
12、基本額定功率的計算
查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。
所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為
==0.81KW
表3-5 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量
13、計算作用在軸上力
==716N
3.2.4 同步帶的主要參數(shù)
1、同步帶的節(jié)線長度
同步帶工作時，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個重要
參數(shù)。當(dāng)傳動的中心距已定時，帶的節(jié)線長度過大過小，都會影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表4-4）。
表3-6 帶節(jié)線長度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號。在制造時，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見表4-5。
3、帶的齒根寬度
一個帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳送較大的裁荷
圖3-7 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
表3-7 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶
齒與輪齒嚙合時的有效接觸面積城小，所以設(shè)計時應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑八
帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時會否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時，
帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動時帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過大，又會使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。
3.2.5 同步帶的設(shè)計
在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表4-6。帶的圖形如圖3-8。
表3-8 同步帶尺寸
型號
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
12.7
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖3-8 同步帶
3.2.6 同步帶輪的設(shè)計的基本要求
1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出
由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。
2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。
3、有良好的加了工藝性
加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。
4、具有合理的齒形角
齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過小，則會造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。
3.2.7 同步帶輪的設(shè)計結(jié)果
同步帶輪用梯形齒，其圖形如圖3-9。
圖3-9 同步帶輪結(jié)構(gòu)
3.3 鏈傳動設(shè)計計算
鏈傳動在安裝時，應(yīng)使鏈條受一定的張緊力，其張緊力是通過使鏈保持適當(dāng)?shù)拇苟人a(chǎn)生的懸垂拉力獲得的。鏈傳動張緊的目的主要是使松邊不致太松，以免影響鏈條正常退出嚙合和產(chǎn)生振動、跳齒或脫鏈現(xiàn)象，因而所需的張緊力比帶傳動小得多。筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備鏈傳動基本參數(shù)設(shè)計如下:
1、選擇鏈輪齒數(shù)
鏈傳動速比：
由表6-5選小鏈輪齒數(shù)z1=25。
大鏈輪齒數(shù)z2=iz1=3.23×25=81，z2<120，合適。
2、確定計算功率
已知鏈傳動工作平穩(wěn)，電動機(jī)拖動，由表6-2選KA=1.3，計算功率為
Pc=KAP=1.0×0.75kW=0.75kW
3、初定中心距a0，取定鏈節(jié)數(shù)Lp
初定中心距a0=(30~50)p，取a0=40p。
取Lp =136節(jié)(取偶數(shù))。
4、確定鏈節(jié)距p
首先確定系數(shù)KZ，KL，KP。
由表6-3查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)KZ=1.34；
由圖6-9查得KL=1.09。
選單排鏈，由表6-4查得KP=1.0。
所需傳遞的額定功率為
由圖6-7選擇滾子鏈型號為10A，鏈節(jié)距p=15.875mm。
5、確定鏈長和中心距
鏈長L=Lp p/1000=136×15.875/1000=2.16m
中心距
a>550mm，符合設(shè)計要求。
中心距的調(diào)整量一般應(yīng)大于2p。
△a≥2p=2×15.875mm=31.75mm
實(shí)際安裝中心距 a'=a-△a=(643.3-31.75)mm=611.55mm
6、求作用在軸上的力
鏈速
工作拉力 F=1000P/v=1000×7.5/6.416=116.89N
工作平穩(wěn)，取壓軸力系數(shù)KQ=1.2
軸上的壓力 FQ=KQ F=1.2×1168.9N=140.27N
7、選擇潤滑方式
根據(jù)鏈速v=6.416m/s，鏈節(jié)距p=15.875，按圖6-8鏈傳動選擇油浴或飛濺潤滑方式。
設(shè)計結(jié)果：滾子鏈型號10A-1×136GB1243.1-83，鏈輪齒數(shù)z1=25，z2=81，中心a＇=611.55mm，壓軸力FQ=140.27N。
第4章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的主要傳動零部件設(shè)計計算
4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸是組成機(jī)器的主要零件之一，軸的設(shè)計和其他零件的設(shè)計相似，包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面。工作能力計算指軸的強(qiáng)度、剛度、和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力取決于軸的強(qiáng)度。
在機(jī)械設(shè)計中,經(jīng)常會遇到軸類零件的設(shè)計。軸是旋轉(zhuǎn)零件中必不可少的部件,也是容易損壞或產(chǎn)生振動、彎扭變形的部件。軸的設(shè)計將影響到軸上各個零件的配合、傳動和運(yùn)轉(zhuǎn),從而影響整個機(jī)構(gòu)的工作情況。特別是在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中,軸類零件的設(shè)計顯得更加重要。
由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素很多,且結(jié)構(gòu)形式又要隨具體情況不同而異,所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時,必須針對不同情況進(jìn)行具體分析。但是,不論何種具體條件,軸在結(jié)構(gòu)上都應(yīng)滿足:軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工藝位置;軸上零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整;軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
4.2 軸的強(qiáng)度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速的校核
軸的強(qiáng)度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速可以采用傳統(tǒng)的計算方法進(jìn)行校核,憑工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改,通過校核結(jié)果來校正設(shè)計,重復(fù)多次計算,費(fèi)時費(fèi)力。還可以采用工程上廣泛應(yīng)用的CAE 軟件———ANSYS 來對軸進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速的校核,即利用建立的有限元模型來進(jìn)行校核,可以大大縮短軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的周期,從而減少設(shè)計成本,并有利于多種型產(chǎn)品的開發(fā)。
傳動軸的功率P1、轉(zhuǎn)速n1、轉(zhuǎn)矩T1
PⅢ=0.528kw
nⅢ=1200r/min
TⅢ=3.502N·m
2估算軸的最小直徑
由《機(jī)械設(shè)計》第八版P370表15-3，取A 0 =110，
由于需要考慮軸上的鍵槽放大,
∴d0 =15.37mm
4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 傳動軸的結(jié)構(gòu)圖
圖4-1
每段設(shè)置退刀槽，由左至右為：
(1)12段應(yīng)用圓螺母定位，可承受較大的軸向力，但是軸上螺紋處會有較大的應(yīng)力集中，會降低軸的疲勞強(qiáng)度，故一般用于固定軸端的零件，有雙頭螺母和圓螺母與止動墊圈兩種形式，當(dāng)軸上兩零件間距較大不宜使用套筒定位時，也常采用螺母定位。選取此處的長度為L12=15mm，可變化。
（2）23段此處安裝小帶輪，考慮到小帶輪的內(nèi)徑和強(qiáng)度的需求，考慮齒輪軸向定位，LVI-VII略小于齒寬，齒輪右端用套筒定位。套筒定位的結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不會影響到軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個零件之間的定位。如果兩零件的間距較大時，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時，也不宜采用套筒定位。
取d23=32mm,L23=70mm。
（3）34段為安裝軸承段，左端采用非定位軸肩，右端采用定位軸肩，有所選擇軸承的內(nèi)徑和強(qiáng)度的要求，可得?:
(4)45段處安裝有一處軸承端蓋，用螺釘或榫（sun）槽與箱體連接而使?jié)L動軸承的外圈得到軸向定位。一般情況下，整軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來實(shí)現(xiàn)。
D=45mm，長度L=32mm。
（5）56段為定位軸肩，L=8mm,D=68mm,此處的圓角半徑為5mm。
4.4 傳動軸的強(qiáng)度校核
(1).作用在傳動軸上的力
法向力為，
周向力為：
分析傳動軸的受力來計算它的強(qiáng)度
計算軸上的載荷
載荷分析圖
圖 4-4
垂直面
由對左端軸承的彎矩為0，可得ΣM=0,
可得，F(xiàn)nv2=3047.8N，方向與圖示方向相反。
Fnv1=12.2N,方向與圖示方向相反。
Mv1=1060×68.5=72.61NXm
Mv2=1060×118.5—12.2×50=125 NXm
載荷分析圖水平垂直面由裝配圖俯視受力視角決定
水平面
∑Mh1=0可得
Fnh1=158.75N,方向與圖示方向相同。
Fnh2=285.75N，方向與圖示方向相反。
所以可以得到水平方向的彎矩為：
Mh2=158.75×0.05=7.94 NXm.
總彎矩
從軸的結(jié)構(gòu)以及扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面，現(xiàn)將計算出的截面C處的MH、M V、M V及M的值例于下表：
表9
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
FNH1=12.2N
FNH2=304.80N
FNV1=158.75N
FNV2=285.75N
彎矩M
Mv1=72.61NXm
Mv2=125 NXm
MV =7.94 NXm.
總彎矩
扭矩T
T=N·m
進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強(qiáng)度。
由《機(jī)械設(shè)計》課本P362 表（15-1），得：
軸的抗彎截面系數(shù)W的取值方法：
W=π/32=3.14×=4207mm
由《機(jī)械設(shè)計》課本P374 式（15-5），取，軸的計算應(yīng)力為：
經(jīng)校核，此軸的設(shè)計符合強(qiáng)度的要求。
4.5 滾動軸承的選擇及計算
滾動軸承（rollingbearing）是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動軸承一般由外圈，內(nèi)圈，滾動體和保持架組成。內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。
選擇軸承的型號為深溝球軸承6005
根據(jù)載荷分析，徑向載荷與軸向載荷同時存在，所以前軸承選用3個深溝球軸承，前面兩個大口向外，后面一個大口向里布置，形成背靠背組合形式。主軸的后支承采用2個深溝球軸承背靠背布置。前后軸承的精度均取級[12]。
（1）軸承支反力
主軸最大輸出扭矩
(N) （6-4）
床身最大加工工件直徑為320mm。半徑R=m
(N) （6-5）
=0.5(N) （6-6）
總切削力
(N) （6-7）
前后支反力分別為：
(N) （6-8）
(N) （6-9）
（2）確定軸承的型號及基本參數(shù)
我國生產(chǎn)的深溝球軸承有3種：根據(jù)軸徑查表7-2-52[13]可選軸承有9種，初步確定前軸承型號為6005，后支承軸承型號6005。
基本額定動載荷計算校核
（1）前支承
由表7-2-49查得當(dāng)量動載荷計算公式
（6-10）
（N）
基本額定動載荷
（6-11）
式中 ——為壽命系數(shù)
——為速度因數(shù)
——為力矩載荷因數(shù)
——為沖擊載荷因數(shù)
——為溫度因數(shù)
查表7-2-4[13]到表7-2-7[13]得
。則：
(N)
由于前支承是由三個深溝球軸承背靠背布置，則:i=3
(N) （6-12）
滿足設(shè)計要求。
(2)后支承
由表11.4[9]查得當(dāng)量動載計算公式
Pr=Fr+0.92RB(N) （6-13）
基本額定動載荷
(N)
由于后支承是由兩個深溝球軸承支承。則：
(N)
滿足設(shè)計要求。
機(jī)動車輛保險遠(yuǎn)程定損方案與實(shí)現(xiàn) 第7章 系統(tǒng)應(yīng)用分析
第5章. 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維建模與設(shè)計
5.1 Solidworks三維建模技術(shù)
★在SolidWorks 中，當(dāng)生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計和修改零部件。對于超過一萬個零部件的大型裝配體，SolidWorks 的性能得到極大的提高。
★SolidWorks 可以動態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動，并且可以對運(yùn)動的零部件進(jìn)行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測。
★用智能零件技術(shù)自動完成重復(fù)設(shè)計。智能零件技術(shù)是一種嶄新的技術(shù)，用來完成諸如將一個標(biāo)準(zhǔn)的螺栓裝入螺孔中，而同時按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。
★SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術(shù)，來加快裝配體的總體裝配。智能化裝配技術(shù)能夠自動地捕捉并定義裝配關(guān)系。
★SolidWorks 提供了生成完整的、車間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動更新。
★從三維模型中自動產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注。
★增強(qiáng)了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的圖層支持、熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員。
★使用RapidDraft技術(shù)，可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離，進(jìn)行單獨(dú)操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關(guān)。
★用交替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位置，以便了解運(yùn)動的順序。交替位置顯示視圖是專門為具有運(yùn)動關(guān)系的裝配體而設(shè)計的獨(dú)特的工程圖功能。
5.2 Solidworks軟件概述
Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。
對于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設(shè)計了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場。
在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計過程比較簡便而方便的軟件之一。美國著名咨詢公司Daratech所評論：“在基于Windows平臺的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場快速增長的領(lǐng)導(dǎo)者。”
在強(qiáng)大的設(shè)計功能和易學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks ，整個產(chǎn)品設(shè)計是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計、裝配設(shè)計和工程圖之間的是全相關(guān)的。
5.3 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維建模
5.3.1 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維模型的建立
三維模型仿真之前，首先得建立筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維模型。下面將采用Solidworks建立筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的三維模型。以轉(zhuǎn)軸的設(shè)計為例簡要介紹Solidworks的使用及其工具箱的功能。Solidworks軟件的界面如下圖所示。
圖5-1 Solidworks軟件的界面
下面以上傳動軸為例建立三維模型，然后對補(bǔ)筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備進(jìn)行組裝。首先選取參考面，繪制草圖。操作過程如下：
1、運(yùn)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊草繪按鈕，選取前視基準(zhǔn)面繪制草圖如下圖所示
圖5-2 繪制草圖
2、繪制好該特征的草圖之后，點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)凸臺按鈕進(jìn)行特征生成，旋轉(zhuǎn)凸臺按鈕里面具有參數(shù)選擇的功能，可以設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度，選取不同類型尺寸的生成，其拉伸菜單如下圖所示。
圖5-3 旋轉(zhuǎn)凸臺菜單示意圖
3、選取給定旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)置參數(shù)為360度，選取旋轉(zhuǎn)凸臺菜單里面的，系統(tǒng)自動生成一特征如下圖所示
圖5-4 旋轉(zhuǎn)凸臺生成示意圖
下面再建立鍵槽部分特征，如下圖所示。首先選取該特征的底部為參考面，然后繪制草圖—拉伸，該過程與上圖的繪制基本一致，得設(shè)置一基準(zhǔn)面。
1、繪制草圖，繪制草圖如下圖所示，草繪完成。
圖5-5 鍵槽草繪
2、對該草繪進(jìn)行拉伸切除，選擇拉伸切除按鈕，設(shè)置拉伸切除長度參數(shù)為8mm，拉伸切除效果圖如下圖所示。
圖5-6 拉伸切除預(yù)覽示意圖
同樣地，再選擇另一基準(zhǔn)面建立圓柱特征及拉伸切除一個圓環(huán)槽及一鍵槽，這一系列過程不再贅述。至此，整個主軸三維模型設(shè)計完成，其三維圖如下所示。
圖5-7 主軸三維示意圖
同理，其他零件如皮帶輪、軸套、軸承、皮帶、同步帶、軸承座、軸承端蓋等三維模型的建立，方法基本一致，只是使用的特征按鈕不一樣，操作方法基本相同。扎針大桿如下圖所示。
圖5-8 同步帶輪的三維設(shè)計
限于篇幅，其他零件的三維圖不再一一列出。零件設(shè)計好之后，將對零件進(jìn)行裝配。
5.3.2 筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備三維模型的組裝
在Solidworks軟件里面，配合主要有重合、平行、垂直、相切、同軸心、鎖定、及距離、角度等配合功能，根據(jù)具體的配合要求選取不同的配合來完成機(jī)器的裝配，使之成為一個裝配體。裝配的配合界面如下圖所示。
圖5-9 配合界面示意圖
根據(jù)該筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備裝配的裝配特點(diǎn)，其裝配主要是轉(zhuǎn)動副設(shè)計配合，及面與面的重合，因此只需用到同軸心配合及重合兩種裝配方式。
下面將以主傳動軸與深溝球軸承的裝配配合作為重點(diǎn)介紹。
首先在Solidworks軟件里面建立裝配體組裝界面。打開裝配體文件夾，具體操作過程如下：
1、點(diǎn)擊新建，里面有文件夾形式的選取，包括零件及按鈕，選取裝配體文件，打開裝配體界面。
2、點(diǎn)擊插入零部件按鈕，選取插入主傳動軸零件。
3、點(diǎn)擊插入零部件按鈕，選取插入軸承零件，如下圖6-10所示。
圖5-10 主傳動軸與角接觸軸承的插入
4、主傳動軸與軸承的插入，已經(jīng)完成，下面將對兩零件進(jìn)行裝配，選取裝配配合方式，點(diǎn)擊同軸心，然后選取兩個零件的配合圓柱面進(jìn)行配合。
圖5-11 配合菜單
圖5-12 同軸心配合示意圖
5、完成主傳動軸與深溝球軸承的同軸心配合之后，下面對兩個零件的重合面進(jìn)行設(shè)計。首先選取重合配合按鈕進(jìn)行裝配操作，選取各自的兩個重合面，點(diǎn)擊完成，即可生成如下裝配示意圖。
圖5-13裝配體示意圖
至此示例完成，兩零件組裝完成。各個部件之間的組裝都與上述示例相同，不再贅述，整個裝配體裝配效果圖如下。其余的鉸鏈-轉(zhuǎn)動副裝配，基本都一致，該筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備的裝配體設(shè)計美觀大方，結(jié)構(gòu)緊湊，方便工人師傅操作及人的審美觀，適合于操作人員的操作需求。
圖5-14 三維渲染效果圖
第8章 結(jié)論
第6章. 結(jié)論
通過此次畢業(yè)設(shè)計，讓我了解到了很多方面東西。此次畢業(yè)設(shè)計把大學(xué)四年來的理論知識復(fù)習(xí)、總結(jié)并應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，讓我們對工程機(jī)械特別是筷子清洗消毒烘干排序設(shè)備有了更深入的了解。從整體結(jié)構(gòu)