附表 8畢業(yè)設(shè)計(jì)中期教學(xué)檢查表二級(jí)學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 菠蘿削皮機(jī)的設(shè)計(jì) 一、選題內(nèi)容1.題目的來源：生產(chǎn)實(shí)際（ ） ；社會(huì)實(shí)際（√ ） ；實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)（ ） ；科研課題（ ） ；其它（ ） 。2.題目與專業(yè)的結(jié)合程度：好（√ ） ； 較好（ ） ； 中 （ ） ； 差 （ ） 。3.題目的難易程度：較難（ ） ； 適中（√ ） ； 較易（ ） 。二、文獻(xiàn)查閱和文獻(xiàn)綜述情況1.文獻(xiàn)查閱與資料總結(jié)：好（√ ） ； 較好（ ） ； 中（ ） ； 差（ ） 。文獻(xiàn)查閱 18 篇。2.外文文獻(xiàn)內(nèi)容與課題的相關(guān)性：好（ √） ； 較好（ ） ； 中（ ） ； 差（ ） 。外文獻(xiàn)翻譯質(zhì)量：好（ ） ； 較好（ √） ； 中（ ） ； 差（ ） 。譯文數(shù)量 1 篇。3.文獻(xiàn)綜述書面材料準(zhǔn)備情況：好（√ ） ； 較好（ ） ； 中（ ） ； 差（ ） 。三、開題報(bào)告情況：好（√ ） ； 較好（ ） ； 中（ ） ； 差（ ） 。四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展情況1.是否按原定計(jì)劃進(jìn)程執(zhí)行： 是（√） ； 基本是（ ） ； 否（ ） 。2.已完成總?cè)蝿?wù) 60 ％。3.畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告或?qū)嵉乜疾靾?bào)告進(jìn)展情況：好（ √） ； 較好（ ） ； 中（ ） ； 差（ ） 。4.指導(dǎo)教師對(duì)階段性工作的評(píng)語：好（√） ； 較好（ ） ； 中（ ） ； 差（ ） 。五、學(xué)生前階段工作態(tài)度和紀(jì)律情況1.指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生工作態(tài)度的評(píng)價(jià)： 認(rèn)真（√ ） ； 一般（ ） ； 不認(rèn)真（ ） 。2.是否經(jīng)常在設(shè)計(jì)場(chǎng)所（實(shí)驗(yàn)室、設(shè)計(jì)院（所） 、機(jī)房等）工作： 是（√ ） ； 不是（ ） 。每天平均工作時(shí)間 8 ；每周平均工作時(shí)間 45 ；3.有否請(qǐng)假 否 ，請(qǐng)假天數(shù) ；有否曠課 ，曠課天數(shù) ；主要原因 。六、總體評(píng)價(jià)：好（√ ） ； 較好（ ） ； 中（ ） ； 差（ ） 。七、對(duì)下一階段工作的意見和建議： 在中期設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)細(xì)節(jié)方面更加嚴(yán)格要求，增大設(shè)計(jì)中的計(jì)算量，要求論文、圖紙盡量同步，便于在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)修改。 檢查人： 年 月 日附表 6畢業(yè)設(shè)計(jì)工作指導(dǎo)卡學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 計(jì)劃進(jìn)程表日 期 工 作 內(nèi) 容 完 成 情 況2016/9/18 參加小組會(huì)議，加入畢業(yè)設(shè)計(jì)交流群 良好2016/10/18 接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，擬定需要查閱的資料清單 良好2016/11/18 擬定開題報(bào)告 良好2016/12/18 上交開題報(bào)告，聽取指導(dǎo)老師的修改意見 良好2017/1/5 正式開題，開始設(shè)計(jì) 良好2017/2/20 提交已完成部分 良好2017/3/23 上交初稿，根據(jù)指導(dǎo)老師的修改意見進(jìn)行修改 良好2017/4/23 上交定稿，做答辯準(zhǔn)備 良好指導(dǎo)教師檢查答疑記錄日 期 檢查答疑內(nèi)容 指導(dǎo)教師簽名2016/12/19 解答開題報(bào)告填寫中存在的細(xì)節(jié)問題2017/1/6 解答螺紋絲杠設(shè)計(jì)中的技術(shù)問題2017/2/20 解答畢業(yè)設(shè)計(jì)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題2017/3/12 確定畢業(yè)論文中的計(jì)算任務(wù)2017/3/23 提出對(duì)初稿的修改意見2017/4/32 指出終稿中的細(xì)節(jié)問題，督促修改學(xué)生請(qǐng)假記錄日 期 請(qǐng) 假 原 因 指導(dǎo)教師簽名- 1 -本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)設(shè)計(jì)題目 菠蘿削皮機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師課題來源1.選題背景(含國內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià))與意義菠蘿是我國南亞熱帶地區(qū)最具特色和優(yōu)勢(shì)的熱帶水果品種之一，在國際熱帶水果貿(mào)易中菠蘿年均貿(mào)易量排行第二，我國是世界五大菠蘿出口國之一，而且除了出口量大，國內(nèi)對(duì)于菠蘿產(chǎn)品的需求也很龐大，在此基礎(chǔ)上，我國菠蘿加工業(yè)經(jīng)歷了屢次調(diào)整，已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。上世紀(jì)，在世界范圍內(nèi)，菠蘿產(chǎn)品以糖水菠蘿罐頭為主，近些年以來，菠蘿罐頭的產(chǎn)量已逐漸下降，而鮮果交易和菠蘿濃縮汁的交易比例卻在逐年遞增。而且隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，跨國公司或不同國家之間的公司的聯(lián)系也越來越方便，也使世界菠蘿貿(mào)易架局穩(wěn)定，泰國菲律賓、印尼、巴西等國的菠蘿出口略有減少，但因?yàn)槲鞣竭M(jìn)口國家的需求龐大，所以這些國家的主要出口國地位并未改變，除了這些國家，中國大陸、哥斯達(dá)黎加、比利時(shí)等國的菠蘿出口量也是逐年增長，說明我國的菠蘿產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。我國菠蘿產(chǎn)業(yè)不僅在國際上嶄露頭角，在國內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也很喜人，因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，如今生活在溫帶寒帶地區(qū)的人們，也能夠品嘗到很多熱帶地區(qū)的特產(chǎn)水果，菠蘿就是其中之一。菠蘿味道鮮美，新鮮的菠蘿含水量較高，約為 85%。其成分包括糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素 A、B1、B2、C、蛋白質(zhì)分解酵素及鈣、磷、鐵、有機(jī)酸類、尼克酸等，尤其以維生素 C 含量最高。而且菠蘿含有一種叫“菠蘿朊酶”的物質(zhì)，它能分解蛋白質(zhì)，這種酶除了能夠促進(jìn)消化之外，還能分解血管中的纖維蛋白和血塊。綜合來說，菠蘿有很大的藥用、食用價(jià)值，但在食用菠蘿時(shí)，卻需要削皮食用，而且菠蘿表皮上密布著深深的果眼，為削皮增加了難度，所以人，們?cè)谶M(jìn)行削皮作業(yè)時(shí)，采用了多種削皮方式?，F(xiàn)有的菠蘿削皮方式，有機(jī)械削皮和手工削皮兩種，小作坊、飯店、家用等場(chǎng)景中，都以手動(dòng)削皮為主，在削皮時(shí)使用削皮刀，去丁器（用來去除果眼）等手動(dòng)加工工具；大批量生產(chǎn)場(chǎng)景中，如菠蘿罐頭廠、菠蘿榨汁廠等多使用自動(dòng)加工生產(chǎn)線，生產(chǎn)線所需人工少，節(jié)約勞動(dòng)力，而且加工能力可以達(dá)到 20t/h。但是諸如上文提到的加工方式，手動(dòng)加工耗時(shí)、耗力、效率低下，而且衛(wèi)生條件、安全條件方面都存在隱患，大型生產(chǎn)線造假昂貴，占地面積龐大，又不適合家庭、酒店、小作坊等小批量加工場(chǎng)景使用，而且我國菠蘿加工業(yè)相對(duì)落后、機(jī)械化水平低，綜合利用率低，加工出的產(chǎn)品較單一，未能將菠蘿各個(gè)部分有效加以利用，而且小個(gè)體戶加工多是少量加工，即時(shí)出售。小個(gè)體戶加工時(shí)一般都是采用人工作業(yè)的方式，工作效率低，果肉利用率不高，而且手工加工方式耗時(shí)長、浪費(fèi)人力、衛(wèi)生條件差，現(xiàn)有市場(chǎng)又發(fā)展快速，對(duì)加工的效率和可靠性要求都越來越高，并且在城市生活中，年輕的父母?jìng)兌己芟霃姆敝氐募覄?wù)中解脫出來，所以各種去皮機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。在這種情況下，設(shè)計(jì)一臺(tái)適合小批量加工的菠蘿削皮機(jī)成為當(dāng)務(wù)之急，在市場(chǎng)上，已經(jīng)有了手搖式的家用削皮機(jī)，這種削皮機(jī)質(zhì)量優(yōu)劣不一，多為塑料制成，塑料的強(qiáng)度不大，而- 2 -且在溫度稍高的環(huán)境中使用，還會(huì)析出有害物質(zhì)，對(duì)于削皮機(jī)使用者和菠蘿食用者來說，并不衛(wèi)生可靠。所以市場(chǎng)上需要一種安全高效的菠蘿削皮機(jī)，這種削皮機(jī)應(yīng)該能填補(bǔ)現(xiàn)有小批量機(jī)械加工菠蘿的市場(chǎng)空白，應(yīng)用范圍廣，市場(chǎng)前景好，并且在設(shè)計(jì)中要盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，保證零件的互換性，使該機(jī)器便于維修，并且控制造價(jià)，以便迎合小批量加工者對(duì)機(jī)器造價(jià)不高、便于使用、維護(hù)的需求。綜上所述，課題確定為菠蘿削皮機(jī)的設(shè)計(jì)，也是順應(yīng)市場(chǎng)和現(xiàn)實(shí)所需，可以提高菠蘿加工業(yè)的機(jī)械化普及率，傳播先進(jìn)的現(xiàn)代加工理念，解放勞動(dòng)力，改善生產(chǎn)環(huán)境，提高衛(wèi)生條件，也與我國現(xiàn)代化建設(shè)的要求不謀而合。2.選題的主要任務(wù)及目標(biāo) 主要任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)菠蘿削皮機(jī)，同時(shí)要消除皮和毛眼，達(dá)到每小時(shí)100個(gè)以上。主要目標(biāo)：1.撰寫開題報(bào)告；2.畫出菠蘿削皮機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖及核心零件圖；3.寫出設(shè)計(jì)說明書（不少于80削00字） ；4.設(shè)計(jì)出電氣原理圖。3.選題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問題（1）分析設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù)要求，查閱文獻(xiàn)資料，開展調(diào)查研究。（2）分析設(shè)計(jì)產(chǎn)品工藝方案，制定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行方案比較，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告。 （3）裝配圖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，整機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算，相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇、校核及尺寸計(jì)算。（4）根據(jù)裝配圖，進(jìn)行各個(gè)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪出全部零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙。（5）按照畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容、格式及要求，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 擬待解決的主要問題有： 國內(nèi)企業(yè)都有著自己的生產(chǎn)工藝，參差不齊嚴(yán)重影響菠蘿削皮機(jī)的質(zhì)量，例如：如何在精密熱處理環(huán)節(jié)選擇材料使其有綜合機(jī)械性能，耐磨、耐腐蝕性能及拋光亮度更為優(yōu)越。如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造過程和加工產(chǎn)品方式。4.主要參考文獻(xiàn)(須包括書名、作者、出版年和出版社名稱等)[1] 鄭同政,張燕,曲高峰.胡椒脫粒去皮機(jī)的設(shè)計(jì)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué). 2014(21) [2] 孫志磊,陵軍成.祁連圓柏種子人工和機(jī)械去皮效果研究[J].青海農(nóng)林科技. 2014(03) [3] 張燕,羅林輝,廖宇蘭.芒果去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及其控制研究[J].農(nóng)機(jī)化研究. 2012(06) [4] 曾珊琪,張翠珠,張建寧.全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].包裝與食品機(jī)械. 2009(03) [5] 楊子岐.柑、橙類水果去皮機(jī)的研制[J].包裝與食品機(jī)械.2006(01) [6] 胡真,李志誠.南薺自動(dòng)去皮機(jī)的研究[J].天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2000(01) [7] 劉守江,張艷來,茍明成. JL─Ⅱ型馬鈴薯切屑去皮機(jī)的研制[J].農(nóng)機(jī)化研究. 1995(02) [8] 陳功,何伯軍,江立. 大蒜快速脫皮及其系列產(chǎn)品的研制(續(xù))[J].中國調(diào)味品. 1990(05) - 3 -備注:1.課題類型：論文、設(shè)計(jì)2.課題來源分為生產(chǎn)實(shí)際、社會(huì)實(shí)際、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、科研課題和其他等。[9] 楊宛章.哈密瓜刨削去皮機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的試驗(yàn)研究[J]. 八一農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào). 1990(01) 5.在規(guī)定時(shí)間段內(nèi),設(shè)計(jì) (論文)內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃第1-2周：選題，搜集資料第3-4周：撰寫開題報(bào)告第5-8周：形成初稿第9-10周：修改初稿，形成二稿第11周：定稿第12周：準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日教研室意見教研室主任簽字: 年 月 日附表 4本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述學(xué) 院機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)設(shè)計(jì)(論文)題目 菠蘿削皮機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師文獻(xiàn)綜述正文菠蘿是我國南亞熱帶地區(qū)最具特色和優(yōu)勢(shì)的熱帶水果品種之一，在國際熱帶水果貿(mào)易中菠蘿年均貿(mào)易量排行第二，我國是世界五大菠蘿出口國之一，而且除了出口量大，國內(nèi)對(duì)于菠蘿產(chǎn)品的需求也很龐大，在此基礎(chǔ)上，我國菠蘿加工業(yè)經(jīng)歷了屢次調(diào)整，已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。上世紀(jì)，在世界范圍內(nèi)，菠蘿產(chǎn)品以糖水菠蘿罐頭為主，近些年以來，菠蘿罐頭的產(chǎn)量已逐漸下降，而鮮果交易和菠蘿濃縮汁的交易比例卻在逐年遞增。而且隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，跨國公司或不同國家之間的公司的聯(lián)系也越來越方便，也使世界菠蘿貿(mào)易架局穩(wěn)定，泰國菲律賓、印尼、巴西等國的菠蘿出口略有減少，但因?yàn)槲鞣竭M(jìn)口國家的需求龐大，所以這些國家的主要出口國地位并未改變，除了這些國家，中國大陸、哥斯達(dá)黎加、比利時(shí)等國的菠蘿出口量也是逐年增長，說明我國的菠蘿產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。我國菠蘿產(chǎn)業(yè)不僅在國際上嶄露頭角，在國內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也很喜人，因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，如今生活在溫帶寒帶地區(qū)的人們，也能夠品嘗到很多熱帶地區(qū)的特產(chǎn)水果，菠蘿就是其中之一。菠蘿味道鮮美，新鮮的菠蘿含水量較高，約為 85%。其成分包括糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素 A、B1、B2、C、蛋白質(zhì)分解酵素及鈣、磷、鐵、有機(jī)酸類、尼克酸等，尤其以維生素 C 含量最高。而且菠蘿含有一種叫“菠蘿朊酶”的物質(zhì)，它能分解蛋白質(zhì)，這種酶除了能夠促進(jìn)消化之外，還能分解血管中的纖維蛋白和血塊。綜合來說，菠蘿有很大的藥用、食用價(jià)值，但在食用菠蘿時(shí)，卻需要削皮食用，而且菠蘿表皮上密布著深深的果眼，為削皮增加了難度，所以人，們?cè)谶M(jìn)行削皮作業(yè)時(shí)，采用了多種削皮方式?，F(xiàn)有的菠蘿削皮方式，有機(jī)械削皮和手工削皮兩種，小作坊、飯店、家用等場(chǎng)景中，都以手動(dòng)削皮為主，在削皮時(shí)使用削皮刀，去丁器（用來去除果眼）等手動(dòng)加工工具；大批量生產(chǎn)場(chǎng)景中，如菠蘿罐頭廠、菠蘿榨汁廠等多使用自動(dòng)加工生產(chǎn)線，生產(chǎn)線所需人工少，節(jié)約勞動(dòng)力，而且加工能力可以達(dá)到 20t/h。但是諸如上文提到的加工方式，手動(dòng)加工耗時(shí)、耗力、效率低下，而且衛(wèi)生條件、安全條件方面都存在隱患，大型生產(chǎn)線造假昂貴，占地面積龐大，又不適合家庭、酒店、小作坊等小批量加工場(chǎng)景使用，而且我國菠蘿加工業(yè)相對(duì)落后、機(jī)械化水平低，綜合利用率低，加工出的產(chǎn)品較單一，未能將菠蘿各個(gè)部分有效加以利用，而且小個(gè)體戶加工多是少量加工，即時(shí)出售。小個(gè)體戶加工時(shí)一般都是采用人工作業(yè)的方式，工作效率低，果肉利用率不高，而且手工加工方式耗時(shí)長、浪費(fèi)人力、衛(wèi)生條件差，現(xiàn)有市場(chǎng)又發(fā)展快速，對(duì)加工的效率和可靠性要求都越來越高，并且在城市生活中，年輕的父母?jìng)兌己芟霃姆敝氐募覄?wù)中解脫出來，所以各種去皮機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。在這種情況下，設(shè)計(jì)一臺(tái)適合小批量加工的菠蘿削皮機(jī)成為當(dāng)務(wù)之急，在市場(chǎng)上，已經(jīng)有- 2 -了手搖式的家用削皮機(jī)，這種削皮機(jī)質(zhì)量優(yōu)劣不一，多為塑料制成，塑料的強(qiáng)度不大，而且在溫度稍高的環(huán)境中使用，還會(huì)析出有害物質(zhì)，對(duì)于削皮機(jī)使用者和菠蘿食用者來說，并不衛(wèi)生可靠。所以市場(chǎng)上需要一種安全高效的菠蘿削皮機(jī)，這種削皮機(jī)應(yīng)該能填補(bǔ)現(xiàn)有小批量機(jī)械加工菠蘿的市場(chǎng)空白，應(yīng)用范圍廣，市場(chǎng)前景好，并且在設(shè)計(jì)中要盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，保證零件的互換性，使該機(jī)器便于維修，并且控制造價(jià)，以便迎合小批量加工者對(duì)機(jī)器造價(jià)不高、便于使用、維護(hù)的需求。綜上所述，課題確定為菠蘿削皮機(jī)的設(shè)計(jì)，也是順應(yīng)市場(chǎng)和現(xiàn)實(shí)所需，可以提高菠蘿加工業(yè)的機(jī)械化普及率，傳播先進(jìn)的現(xiàn)代加工理念，解放勞動(dòng)力，改善生產(chǎn)環(huán)境，提高衛(wèi)生條件，也與我國現(xiàn)代化建設(shè)的要求不謀而合。參考文獻(xiàn)（12—15 篇） [1] 尤鳳，孟聞遠(yuǎn). 滾動(dòng)軸承選用計(jì)算中的問題解析[J].裝備制造技術(shù).2011,7：47-50[2] 董定超 李玉萍 梁偉紅 劉燕群 古小玲 宋啟道. 中國菠蘿產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程 2009[3] M.K. 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It uses a run and stop relay circuit to efficiently peel pineapples. The machine works by using cutting tools that are powered by the gears to swiftly peel pineapples. The machine is also designed to have a mechanism that feeds in chunks of pineapple to make the process work adequately.The cutting tool can also provide more advanced maneuvers that could make harder cuts easily accessible. The pineapple peeling machine works by calculating the data of pineapple. It uses smart camera technology to calculate the pineapple’s size, shape, and the axis of how the pineapples are being placed in. That’s not all about this machine, this machine can be used on many types of fruits. The design of this machine is to help by greatly lowering the need of manual labor. This machine is easy to operate, it would also be very cost efficient, and would greatly improve production efficiency.Key words: Pineapple peeling; gear drive; screw; electrical control; intermittent workIII目 錄1 引言 12.菠蘿削皮機(jī)的研究現(xiàn)狀 .22.1 手動(dòng)去皮 22.2 機(jī)械加工去皮 33.菠蘿去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與校核 .63.1 菠蘿的各項(xiàng)數(shù)據(jù) 63.2 菠蘿削皮機(jī)的方案確定 63.3 刀具設(shè)計(jì) 73.4 計(jì)算與校核 73.4.1 螺旋副 73.4.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 123.4.3 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算和電機(jī)選擇 143.4.4 齒輪設(shè)計(jì)校核 143.4.5 聯(lián)軸器的選用 213.4.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 223.4.7 軸承的校核 284. 電氣控制原理闡述和電氣原理圖 .30結(jié)論 31總結(jié) 32致謝 33參考資料 3411 引言菠蘿在生活中為人們所喜愛，不僅因?yàn)樗庑为?dú)特味道甜美，更因?yàn)樗缓珹、B、 C 等多種維生素，還有鈣、磷、菠蘿酶等多種對(duì)人體有益的成分。中醫(yī)認(rèn)為，菠蘿可以健胃、去熱、解暑、加快酒精代謝。而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)也證明了適量食用菠蘿對(duì)高血壓、腎炎患者有益。菠蘿有這么多的優(yōu)點(diǎn)，卻需要削皮食用或加工，而菠蘿的外皮構(gòu)成比較復(fù)雜，除了硬質(zhì)表皮包裹，在表面還均勻分布有深深的果眼，在日常生活中，人們已經(jīng)習(xí)慣手動(dòng)削皮，一般在削皮過程中，需要用特制的 V 型刀具沿著果眼的分布螺旋線來運(yùn)動(dòng)以去除果眼，或者先用削皮刀削去果皮，再用特制刀具去除果眼，而隨著人們生活水平的提高，這種低效率的加工方式已經(jīng)逐漸不被接納。大型加工廠如罐頭廠果脯廠有專用的菠蘿加工流水線，占地面積大設(shè)備造價(jià)高昂，不適合小批量加工者使用，但手動(dòng)去皮也很難滿足飯店、酒店、零售商快速去皮的加工需要。因此，設(shè)計(jì)一臺(tái)能快速安全削皮且方便搬運(yùn)的小型菠蘿削皮機(jī)，對(duì)市場(chǎng)而言，意義重大。22.菠蘿削皮機(jī)的研究現(xiàn)狀近年來，我國菠蘿種植和加工業(yè)都取得顯著成果，物流運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，也為菠蘿的運(yùn)輸銷售保駕護(hù)航，更有優(yōu)良產(chǎn)品早已遠(yuǎn)銷海外，然而菠蘿加工過程中使用的機(jī)器研究進(jìn)展卻無法與連年增長的菠蘿產(chǎn)量與加工量相匹配，以下將列舉日常生活中經(jīng)常采用的菠蘿加工方式。2.1 手動(dòng)去皮手工去皮主要是利用各種去皮刀來進(jìn)行加工，圖 2.1 中的 V 型刀使用時(shí)是沿著菠蘿果眼分布的螺旋線走刀，挖出一道溝槽，將果眼和連帶的果肉一起挖掉，可以一次性去除果皮和毛眼但是加工用時(shí)長、效率低，稍不注意就會(huì)劃傷手，安全性很差。圖 2.2 中的刀具是用來去除果眼的，使用時(shí)，使用者只需將刀具尖端插入菠蘿果眼位置，捏緊向外拉即可將果眼去除，缺點(diǎn)是需要逐個(gè)動(dòng)作，每次只能去除一個(gè)果眼。圖 2.3 中為水果削皮刀，不僅僅用于菠蘿削皮，還可以用于其他薄皮水果的削皮，該刀具無法單一使用，一般都要配合 2.1 和 2.2 中的 V 型刀或者去果眼刀。圖 2.4 中快速去皮刀使用時(shí)只需將菠蘿頂端削平，再將削皮刀按照逆時(shí)針方向旋入菠蘿，待切削到恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候向外拉就能將切削好的果肉帶出，這種加工方式對(duì)菠蘿果肉的切削并不充分，浪費(fèi)很大。除此之外，還有很多手動(dòng)加工單個(gè)菠蘿的方式和工具，都擺脫不了安全性不高、原料利用率不高、效率低、衛(wèi)生條件差的缺陷。圖 2.1 V 型去皮刀及去皮后菠蘿3圖 2.2 菠蘿去釘?shù)? 圖 2.3 水果削皮刀圖 2.4 旋轉(zhuǎn)快速去皮刀及去皮后菠蘿 2.2 機(jī)械加工去皮由于手工加工方式耗時(shí)長、浪費(fèi)人力、衛(wèi)生條件差，現(xiàn)有市場(chǎng)又發(fā)展快速，對(duì)加工的效率和可靠性要求都越來越高，而且在城市生活中，年輕的父母?jìng)兌己芟霃姆敝氐募覄?wù)中解脫出來，所以各種去皮機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，以下將列舉市場(chǎng)上已有的機(jī)械設(shè)備，并闡述加工方式。圖 2.5 中電動(dòng)菠蘿去皮機(jī)，一果一上料，人工上料取料，加工速度在 15s/個(gè)，加工時(shí)，工人手動(dòng)將待加工產(chǎn)品橫向放置在機(jī)器中部的空間中，開動(dòng)機(jī)器后，機(jī)器自動(dòng)夾緊原料，刀具貼近原料進(jìn)行切削，該機(jī)器還兼具通芯功能，然而設(shè)備較大，不宜安放，不適合小型加工者采用，并且小型加工場(chǎng)景中常用的加工速度要求為100 個(gè)/小時(shí)，如果采用本機(jī)器，那么多余的生產(chǎn)力將浪費(fèi)，不符合改善生產(chǎn)力、提高生產(chǎn)效率的設(shè)計(jì)目標(biāo)。4圖 2.6 中全自動(dòng)菠蘿去皮通芯生產(chǎn)線，只需管理者在上料口上料，機(jī)器會(huì)有傳送帶自動(dòng)運(yùn)輸原料至加工位置，加工位置有 4 或 5 個(gè)旋轉(zhuǎn)工位，可以實(shí)現(xiàn)不間斷加工，處理能力為 80 個(gè)/分鐘，加工效率極高，除了去皮通芯，還兼具碎皮、清洗等功能，這種全自動(dòng)菠蘿生產(chǎn)線，機(jī)器龐大，占地面積大，耗能高，適合大加工廠使用，對(duì)小批量加工者來說造價(jià)昂貴且不利于安放，故不采用此方案。圖 2.7 中小型立式菠蘿削皮機(jī)，加工者只需將原料立式放置在加工的爪盤上，開動(dòng)機(jī)器后機(jī)器自動(dòng)壓緊原料，刀具運(yùn)動(dòng)至原料附近進(jìn)行切削，切削完畢需要人工下料，該設(shè)備便于搬運(yùn)，耗能小，加工效率基本滿足小批量加工的要求，但是可改進(jìn)空間也很大，可以使機(jī)器更小更方便，本設(shè)計(jì)課題也從這方面著手，設(shè)計(jì)一臺(tái)方便加工、挪運(yùn)的小型菠蘿削皮機(jī)。圖 2.5 電動(dòng)菠蘿去皮機(jī)5圖 2.6 全自動(dòng)菠蘿去皮通芯產(chǎn)線圖 2.7 立式電動(dòng)菠蘿去皮機(jī)63.菠蘿去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與校核3.1 菠蘿的各項(xiàng)數(shù)據(jù)圖 3.1 菠蘿果眼分布如圖 3.1 所示，菠蘿果眼為螺旋線分布，分布螺旋與水平面夾角范圍為 40°-60°,分布條數(shù)為 7-13 條，每條螺旋線所占圓周的比例為 3/5，而菠蘿的高度 H 與直徑 D的比例關(guān)系一般為 ，菠蘿高度范圍在 160 毫米至 280 毫米之間。??/??=1.53.2 菠蘿削皮機(jī)的方案確定本方案設(shè)計(jì)的小型菠蘿去皮機(jī)，以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，鏈轉(zhuǎn)動(dòng)或皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)結(jié)合作為傳動(dòng)系統(tǒng)，仿行刀具作為切削工具，絲杠和菠蘿裝夾部分通過齒輪傳動(dòng)作為刀具運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，用多用夾具來固定原料，需要手工上下料。其中仿行刀具后端與絲杠螺母部分相連，以這種方式來實(shí)現(xiàn)加工時(shí)刀具的上下運(yùn)動(dòng)，切削刀具的仿行運(yùn)動(dòng)來源于刀具的刀桿，刀桿采用彈性材料，這樣在加工原料時(shí)，刀具就會(huì)根據(jù)原料的外形自動(dòng)調(diào)整，減少加工時(shí)原材料的浪費(fèi)。切削時(shí)因?yàn)槁菁y絲杠副上絲杠螺母的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)刀具，只要切削時(shí)的速度選用得當(dāng)，去皮刀就會(huì)沿著菠蘿上果眼分布的螺旋線來切削，最大限度的利用原料，在兩者運(yùn)動(dòng)到上限或下限時(shí)，需要按動(dòng)按鈕使電機(jī)往初始旋轉(zhuǎn)方向的相反方向旋轉(zhuǎn)，以便完整的為菠蘿削皮、去毛眼。原料的裝夾部分，可以設(shè)計(jì)一個(gè)多用夾具，初步方案是使用一個(gè)有插齒的圓形轉(zhuǎn)盤來作為原料加工時(shí)的放置位置，且該裝置由兩部分組成，上下部分都帶有插齒，上半部分為可以上下活動(dòng)的彈性機(jī)構(gòu)，以達(dá)到自動(dòng)夾緊的目的，并且兩部分都需要在加工時(shí)可以旋轉(zhuǎn)。7使用本機(jī)器時(shí)，上料過程，需要人工將菠蘿兩端削平，提起菠蘿夾具的上半部分，再插在插齒上，上半部分會(huì)在松開時(shí)自動(dòng)壓緊菠蘿，削皮刀具的位置應(yīng)處于最上端或最下端，切削時(shí)放置菠蘿的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)與其相連的螺紋絲杠，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)又帶動(dòng)（推動(dòng)）絲杠螺母上下運(yùn)動(dòng)，連帶的刀具也會(huì)運(yùn)動(dòng)，在菠蘿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)刀具上下運(yùn)動(dòng)在菠蘿上留下的軌跡即為一條螺旋線，這種加工方式可以最大程度的減少果肉的浪費(fèi)。3.3 刀具設(shè)計(jì)首先確定菠蘿削皮機(jī)所用削皮刀具的樣式：刀具后端和螺紋絲杠螺母相連，以便于讓螺母運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)，切削部分與絲杠螺母連接可以使用彈性金屬材料，這樣在進(jìn)行切削時(shí)，X 軸方向上的作用力推動(dòng)刀具左右搖擺，而中段連接部分的彈性材料使刀桿形變維持在一定范圍內(nèi)，這也是刀具等仿行能力的來源。如下圖所示 切 削 刃刀 桿緊 固 旋 鈕圖 3.2 切削刀具3.4 計(jì)算與校核3.4.1 螺旋副削皮機(jī)工作時(shí)，絲杠螺母在絲杠上運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)刀具上下運(yùn)動(dòng)，刀具位置在菠蘿一側(cè)，刀具只做上下運(yùn)動(dòng)，菠蘿旋轉(zhuǎn)時(shí)即可完成切削。因?yàn)槭切⌒蜋C(jī)械，對(duì)于加工精度并無太大要求，選擇滾珠絲杠代價(jià)高昂，沒有必要，因此選擇結(jié)構(gòu)簡單成本低廉加工方便的螺紋絲杠作為切削部分的組成。螺桿的螺紋類型有梯形、矩形、鋸齒形等，在此選用常用的梯形螺紋，梯形螺紋的牙型為等腰梯形，牙型角 30°，其內(nèi)外螺紋以錐面貼近不易松動(dòng)，與其它牙形相比雖然傳動(dòng)效率不占優(yōu)勢(shì)，但是易于制造，牙根強(qiáng)度很高，工藝性好，比其它類型的螺紋8更耐磨，是一種非常常用的傳動(dòng)螺紋。1.螺旋傳動(dòng)材料的選擇螺旋傳動(dòng)的常用螺桿材料有Q235、Q275、45、50、42Cr、65Mn、T1、18CrMnTi 等，考慮到本機(jī)械工作場(chǎng)景腐蝕性較低，受力不大，轉(zhuǎn)速較低，兼具加工工藝性，故選擇 45 鋼作為螺桿材料。螺母材料常用的有 ZCu10P1、ZCuA19Mn2 等，這兩種材料適用于一般傳動(dòng)，在此選擇 ZCuA19Mn2 作為螺母材料。45 鋼屈服強(qiáng)度 ，抗拉強(qiáng)度????≥355??????,抗剪強(qiáng)度為 178MPa（ ，單位為 N） ，螺母材料????≥600?????? 剪切力 =178×??22??ZCuA19Mn2 的許用壓強(qiáng) 。??=15??????2.螺桿相關(guān)的計(jì)算刀具的切削寬度為 10 ，意為菠蘿轉(zhuǎn)過一周，刀具的移動(dòng)距離應(yīng)為 10 ，???? ????而螺桿旋轉(zhuǎn)一圈刀具移動(dòng)一個(gè)螺距的距離。根據(jù)耐磨性計(jì)算數(shù)據(jù)初步確定螺紋中徑， 的值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 12-1-4 得剖??分式螺母的取值范圍為 2.5~3.5，故在此取 ，故螺母所受力 F=刀具重量和螺??=2.5母重量之和=40N，由公式（3·1）??2≥0.8????[??]代入數(shù)值可得??2≥0.8????[??]=0.8 402.5×15≈2.6????按照螺桿抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)選擇螺紋內(nèi)徑。根據(jù)莫爾強(qiáng)度理論，其強(qiáng)度條件為（3·2）??????=??2+3??2=1????2+3(4????1)2≤[??]因?yàn)閷?duì)于中尺寸或小尺寸的螺桿，可認(rèn)為 ，故??≈0.5??（3·3）??????=??2+3(4????1)2=1.3??=1.3????≤[??]=??????由上文計(jì)算數(shù)據(jù)所示（3·4）??=????214????----------------------螺紋中徑??2---------------------復(fù)合應(yīng)力，包含拉伸和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力??????------------------------常數(shù)值??F ----------------------作用于絲杠上的力A ----------------------螺紋段危險(xiǎn)截面積S ---------------------- 螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)傳力螺旋 ，傳導(dǎo)螺旋 ，調(diào)整螺旋(精密或水平螺桿) ，??=3.5~5.0 ??=2.5~4.0 ??49所以在此取值 ，所以螺桿螺紋小徑：??=5（3·5）??2≥4×1.3?????????? = 4×1.3×5×4003.14×300≈3.32????3.絲杠各項(xiàng)數(shù)據(jù)的確定綜上所述，比較兩種計(jì)算結(jié)果，本課題應(yīng)以抗壓強(qiáng)度所計(jì)算的結(jié)果為準(zhǔn)選擇大、中、小徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5-22 頁 GB/T5796.3-2005 選擇，螺紋小徑 ，??3=20.5????螺紋中徑 ，螺紋大徑 ，螺紋公稱直徑 ，螺紋線??2=23.5???? ??4=26.5???? ??=26????數(shù) ，螺距 。??=1 ??=5????4.校核該螺旋副自鎖能力 FFa FaNFR|?v'|Dd2S圖 3.3 螺旋副受力示意圖如圖 3.4 所示，傳力螺旋需要確保自鎖性，以避免事故發(fā)生。在此我選擇的螺桿材料為 45 鋼，螺母材料為青銅，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 12-1-7 得兩者的摩擦系數(shù)，此處選取 。??=0.08~0.10 ??=0.09且梯形螺紋的牙型角為，??=30°??=??2=15°螺桿自鎖條件： ??3承是，當(dāng)只有徑向約束是，是鉸支；當(dāng)徑向和軸向都有約束時(shí)，是固定端。螺桿危險(xiǎn)面慣性半徑（3·11）??=??14=5.625????螺桿兩端固定，根據(jù)表 3.4 可得 ??=0.5??1=4.730螺桿柔度：因?yàn)槁輻U材料為 45 鋼，由表 3.5 可得， ，??=461????????=0.2568????????=??1??=102.85因 ??≥??1所以采用歐拉公式求實(shí)際穩(wěn)定性系數(shù) ：????（3·12）????=??3????4364(??1)2=1927????????=??????=19270.5=3854??=3.5~5.0滿足穩(wěn)定性要求。12因?yàn)槁輻U的一端要連接齒輪，另一端要連接軸承，為便于選擇零件和加工，螺桿和齒輪連接段加工成 。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 14-1 選擇齒輪連接端的鍵為?=20????A 型鍵 。??×?=6×6表 3.5 材料直線公式系數(shù) [11]a b材料（ 、 的單???? ????位為 N/cm2）????????2 ??1 ??2Q235????≥37200????=2350030400 112 105 61優(yōu)質(zhì)碳鋼????≥47100 ????=3060046100 256.8 100 60硅鋼????≥51000 ????=3530057800 374.4 100 60鉻鉬鋼 98070 529.6 ≥55鑄鐵 33220 145.4硬鋁 37300 215 ≥50松木 3870 19 ≥593.4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)作為小型機(jī)械，可選的傳動(dòng)方式很多，比如齒輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)等，為了保證傳動(dòng)平穩(wěn)，本人決定以齒輪傳動(dòng)作為傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組成，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)速度和功率可調(diào)節(jié)性大，傳動(dòng)平穩(wěn)且效率高，和螺旋副組成刀具傳動(dòng)的部分非常合適，裝配和更換零件都極為方便，所需空間比帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)少，平穩(wěn)性也比其它傳動(dòng)方式好，能夠在削皮機(jī)的制造、使用、維修過程中發(fā)揮重要作用。因?yàn)椴ぬ}最高為 280 ，為了保證課題要求的 100 個(gè)/ 小時(shí)的切削速度，單個(gè)????菠蘿的切削時(shí)長不能超過 36s，則絲杠螺母的運(yùn)動(dòng)速度為： 280????36?? =7.78????/??取整數(shù)值運(yùn)動(dòng)速度為 ，螺距 ，所以在切削時(shí)，螺桿的轉(zhuǎn)速為8????/????=5????，因?yàn)榈毒叩那邢鞑糠謱挾葹?，那么刀具每運(yùn)動(dòng) ，菠蘿至少96??/?????? 10???? 10????要旋轉(zhuǎn)一圈，所以可以算出菠蘿裝夾部分旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間不得多于 ，10÷8=1.25??即轉(zhuǎn)速至少為 。在此我選擇角接觸球軸承作為菠蘿夾具的所用軸承，因?yàn)?8??/??????該處轉(zhuǎn)速低，角接觸球軸承也可以少量承受軸向力，并且摩擦阻力小、轉(zhuǎn)動(dòng)效率高、成本低。螺桿和菠蘿裝夾部分的傳動(dòng)比：??=9648=2此處傳動(dòng)比數(shù)據(jù)意為，按照菠蘿果眼分布的螺旋線切削果眼，絲杠轉(zhuǎn)速和原料13裝夾處的轉(zhuǎn)速比為 2。該機(jī)械運(yùn)行時(shí)，菠蘿夾具的旋轉(zhuǎn)軸會(huì)有較大的運(yùn)行靜阻力，這個(gè)運(yùn)行阻力可以近似的等于摩擦的總阻力。運(yùn)行靜阻力 Pm[11]。（3·13）????=2????0(??+??2)????---------------- 菠蘿+旋轉(zhuǎn)軸重量前文計(jì)算得出為 400N??0K----------------- 滾動(dòng)摩擦系數(shù)， ??=0.04----------------- 軸承摩擦系數(shù)?? ??=0.02------------------附加阻力系數(shù)，?? ??=2????=2×2×400×（ 0.04+0.02×0.022）0.15 =1130??發(fā)動(dòng)機(jī)和主動(dòng)軸的動(dòng)力傳輸采用聯(lián)軸器，減速器和菠蘿裝夾部分、菠蘿裝夾部分和螺桿之間都為齒輪傳動(dòng)，并且因?yàn)閭鲃?dòng)需要在一個(gè)平面內(nèi)，所以應(yīng)該選擇圓柱形齒輪。傳動(dòng)原理圖如下： A213圖 3.5 齒輪傳動(dòng)裝配關(guān)系各傳動(dòng)部分效率查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 2-4 得：聯(lián)軸器 ??1=0.99開式圓柱齒輪傳動(dòng)14,此處取 0.95??2=0.94?0.96傳動(dòng)系統(tǒng)總效率： ??=??1??2=0.99×0.95=0.94053.4.3 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算和電機(jī)選擇求實(shí)際輸入總功率 ????（3·14）????=??????1000??????=1130× 11000×0.9405≈1.063????所需的最小電機(jī)功率（3·15）????=??????=1.063????0.9405=1.13????表 3.6 Y 型異步電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)摘錄 [11]型號(hào) 功率（kW）馬力（hp）電流（A）轉(zhuǎn)速（r/min）效率η（%）功率因數(shù)（cosφ）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流額定電流Y90S-6 0.75 1 2.2 910 72.5 0.70 2.0 6.8Y90L-6 1.1 1.5 3.2 910 73.5 0.72 2.0 6.9Y100L-6 1.5 2 4.0 940 77.5 0.74 2.0 5.5Y112M-6 2.2 3 5.6 940 80.5 0.74 2.0 5.5Y132S-6 3 4 7.2 960 83 0.76 2.0 6.0Y132M2-64 5.5 9.4 960 84 0.77 2.0 6.0由表 6 可選擇電機(jī)型號(hào)為 Y100L-63.4.4 齒輪設(shè)計(jì)校核菠蘿削皮機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)軸輸入功率為 ，設(shè)計(jì)工作1.5×0.99=1.485????壽命 10 年，每年工作 300 天，每天工作時(shí)間 10 小時(shí)。已知單級(jí)齒輪減速器總傳動(dòng)比為 8-60。上文已計(jì)算得出絲桿轉(zhuǎn)速為 ，原料裝夾處轉(zhuǎn)速為??2 =96??/??????。因?yàn)樗璧臏p速器為低速級(jí)，所以可以采用直齒輪，總傳動(dòng)比范圍??3=48??/??????較大，結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性廣。而 Y100L-6 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 。取單級(jí)齒輪??=940??/??????減速,原料裝夾處轉(zhuǎn)速/主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 ，絲杠處轉(zhuǎn)速/ 主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 。=4 =2可得出如下數(shù)據(jù)：①主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速 ??1=940??/??????⒈選擇齒輪傳動(dòng)類型、精度等級(jí)、齒數(shù)和材料，并確定許用應(yīng)力。⑴齒輪傳動(dòng)類型 使用正常齒制直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角 。??=20 °⑵精度等級(jí)確定 該機(jī)械為小型農(nóng)用機(jī)械，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-3 可知應(yīng)選擇精度15等級(jí)為 8⑶選擇齒數(shù) 初選主動(dòng)齒輪齒數(shù) ，則可得 ，??1=20 ??2=80??3=40⑷選擇材料 由機(jī)械設(shè)計(jì)書表 10-1 選擇各齒輪均用 40Cr 調(diào)質(zhì)后淬火，齒面硬度為48~55??????⑸許用應(yīng)力的確定①查機(jī)械設(shè)計(jì)書圖 10-23d 和圖 10-25d 得齒輪彎曲疲勞極限 ，接觸??????????=600??????疲勞極限 。??????????=1100??????②應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式（3·16）??1=60??1?????------------------應(yīng)力循環(huán)次數(shù)??1------------------轉(zhuǎn)速??1j-------------------每年工作天數(shù)------------------每天工作時(shí)長???代入數(shù)值求得??1=60??1?????=60×940×10×300×10=1.692×109??2=??1??2??1=16×1.692×109=2.82×108③查機(jī)械設(shè)計(jì)書圖 10-24 得 , 。??????1=0.91??????2=0.94查圖 10-26 得 , 。??????1=0.92??????2=0.98④彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) SF、接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) SH，取 ， 。????=1.3????=1⑤許用應(yīng)力 計(jì)算，由公式[??]（3·17）[????1]=??????1??????????????（3·18）[????1]=??????1??????????????、 -----------許用應(yīng)力[????1] [????1]、 -----------常數(shù)??????1 ??????2SF、 ---------------常數(shù)????代入數(shù)值計(jì)算可得：[????1]=??????1?????????????? =0.91×6001.3 ??????=546??????16[????2]=??????2?????????????? =0.94×6001.3 ??????=564??????[????1]=??????1?????????????? =0.92×11001 =1012??????[????2]=??????2?????????????? =0.98×11001 ??????=1078??????1. 按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算⑴計(jì)算模數(shù)（3·19）??≥32????1?????????21?????????????[????]------------------齒輪模數(shù)??------------------重合度系數(shù)????------------------齒輪轉(zhuǎn)矩??1-----------------齒寬系數(shù)???------------------齒數(shù)??1-----------------齒形系數(shù)??????-----------------應(yīng)力修正系數(shù)??????⑵確定各數(shù)值①載荷系數(shù)初選 ????=1.3②主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩 。??1??1=9.55×106??1??1=9.55×106×1.485940???????=1.5087×104???????③齒寬系數(shù) ，該處齒輪為非對(duì)稱分布，硬齒面，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 14-1-69 得??????=0.5④彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) ????（3·20）????=0.25+0.75????（3·21）????=12??[??1（ ??????∝??1?????????， ） +??2（ ??????????2?????????， ） ]計(jì)算齒頂圓壓力角，由公式17（3·22）????=????????????????????????????+2??????代入數(shù)值：????1=????????????????1????????????1+2??????=????????????20×??????20°20+2 =31.325°????2=????????????????2????????????2+2??????=????????????120×??????20°120+2 =22.438°????3=????????????????3????????????3+2??????=????????????60×??????20°60+2 =24.580°嚙合角 ??,=??=20°重合度系數(shù)，由公式（3·23）????1=12??[??1(??????????1?????????,)+??2(??????????2?????????,)]代入數(shù)值計(jì)算可得：????1=12??[??1(??????????1?????????,)+??2(??????????2?????????,)]=12??[20(??????31.325°???????20°)+80(??????22.438°???????20°)]=1.7141????2=12??[??1(??????????1?????????,)+??3(??????????3?????????,)]=12??[20(??????31.325°???????20°)+40(??????24.580°???????20°)]=1.6710重合度系數(shù)????1=0.25+0.75????1=0.25+0.751.7141=0.6875????2=0.25+0.75????2=0.25+0.751.6710=0.6988⑤齒形系數(shù) 、應(yīng)力修正系數(shù) 。查機(jī)械設(shè)計(jì)書圖 10-17 得 ，??????1 ?????? ??????1=2.65， ；查圖 10-18 得 ， ， 。??????2=2.18??????3=2.22 ??????1=1.55??????2=1.78??????3=1.75??????1??????1[????1] =2.65×1.55546 =0.00752??????2??????2[????2] =2.18×1.78564 =0.00688可知主動(dòng)齒輪和螺桿處齒輪相比，數(shù)值較大，彎曲疲勞強(qiáng)度低，應(yīng)代入計(jì)算；而主動(dòng)齒輪和絲杠處齒輪相比數(shù)值較小，所以也應(yīng)將絲杠處齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度代入計(jì)算。18⑶初算模數(shù)????≥32??????1????1?????21 ???????1??????1[????1] =32×1.3×1.5087×104×0.68750.5×202 ×0.00752=1.0046????⑷修正模數(shù)，計(jì)算載荷系數(shù)所需的數(shù)據(jù)。①根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算主動(dòng)齒輪分度圓直徑 ??1??=??????1=1.0046×20=20.092????②圓周速度 υ??= ????1????160×1000=??×20.092×94060×1000??/??=0.9889??/??⑸計(jì)算載荷系數(shù)。①查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 10-4 得使用系數(shù) 。????=1②由圖 10-11 可得，速度 0.9889m/s，8 級(jí)精度，動(dòng)載系數(shù) 。????=1.06③由公式（3·24）??????????=2??????1?????2??1-----------------使用系數(shù)????b------------------齒寬-----------------分度圓上的圓周力????計(jì)算可得 ?????????? =2??????1?????2??1=2×1×1.5087×1040.5×20.0922 ??/????=149.49??/????100??/????可查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 10-5 得，8 級(jí)精度，直齒輪齒面硬化應(yīng)選齒間載荷分配系數(shù)。????=1.2④由公式（3·25）????1??計(jì)算可得： ????1??=???=0.5齒輪非對(duì)稱布置，硬齒面，軸的剛度較小，由圖 10-14b 可得齒向載荷分布系數(shù)。????=1.0319計(jì)算載荷系數(shù)公式（3·26）??=????????????????代入數(shù)值計(jì)算： ??=????????????????=1×1.06×1.2×1.03=1.310--------------------載荷系數(shù)??-------------------使用系數(shù)????-------------------動(dòng)載系數(shù)????-------------------齒間載荷分配系數(shù)????-------------------齒向載荷分配系數(shù)????⑹按照實(shí)際載荷系數(shù)修正模數(shù)。按照公式（3·27）??=????3??????代入數(shù)值求得??=????3??????=1.004631.311.3????=1.0072????查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 14-1-5 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ??=2????⑺小齒輪分度圓直徑。 ??1=????1=2×20=40????4．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算⑴計(jì)算式（3·28）??1≥32????1??????+1??(????????????[????])2------------------分度圓直徑??1-------------------常數(shù)??------------------節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)????------------------彈性影響系數(shù)????------------------接觸疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)????⑵確定各值 數(shù)據(jù)同前所述，齒寬系數(shù) 。??1 ???=0.5①計(jì)算載荷系數(shù) K。查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 10-4 得使用系數(shù) ????=1②速度??= ????1????160×1000=??×40×94060×1000??/??=1.969??/??208 級(jí)精度，查機(jī)械設(shè)計(jì)書圖 10-11 可得動(dòng)載系數(shù) ????=1.13③由 ?????????? =2??????1?????2??1=2×1×1.5087×1040.5×402 ??/????=37.7175??/????100??/????可查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 10-5 得，8 級(jí)精度，直齒輪齒面硬化應(yīng)選齒間載荷分配系數(shù)。????=1.2④ ????1??=???=0.5齒輪非對(duì)稱布置，硬齒面，軸的剛度較小，由圖 10-14b 可得齒向載荷分布系數(shù)。????=1.03計(jì)算載荷系數(shù)： ??=????????????????=1×1.13×1.2×1.03=1.3967⑶材料的彈性影響系數(shù) 。查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 10-6 得 。???? ????=189.8??????⑷節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 。由圖 10-20 得 。.???? ????=2.5⑸齒面接觸疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù) 。由公式????（3·29）????=4?????3代入數(shù)值可得：????= 4?????3 = 4?1.71413 =0.8729⑹許用應(yīng)力 [????]=??????{[????1]， [????2]}=1012??????⑺主動(dòng)齒輪分度圓直徑??1≥32????1??????+1?? (????????????[????] )2=32×1.3967×1.5087×1040.5 ×3.1905+13.1905(2.5×189.8×0.87291012 )2=26.46????5.確定齒數(shù)既滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù) ，同時(shí)又滿足接觸疲勞強(qiáng)度的主動(dòng)齒輪分度??=2????圓直徑 ，可確定主動(dòng)齒輪齒數(shù)??1=26.46??????1=??1??=26.462 =13.23取 ， ，??1=24??2=????1=4×24=96??3=2×24=48216.計(jì)算傳動(dòng)比誤差???1=|4?9624|4 ×100%=03%???2=|2?4824|2 ×100%=03%7.計(jì)算幾何尺寸⑴分度圓直徑 ，因?yàn)?48 大于接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)??1=????1=2×24????=48???? ????算出的 26.46mm，故滿足接觸疲勞強(qiáng)度。 ??2=????2=2×96????=192??????3=????3=2×48????=96????⑵齒寬 ??=?????1=0.5×48????=24????取 ， ，取??2=??3=25??????1=??2+(5~10)????=29~34??????1=30????齒數(shù)大于初選值，齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)的乘積 減小、重合度增大其系?????????????數(shù) 減小、齒寬圓整后實(shí)際齒寬系數(shù)增大，這些因素均有利于傳動(dòng)，關(guān)于分度????(????)圓致敬增大引起圓周速度增大對(duì)動(dòng)載系數(shù) 的影響很小，可以忽略不計(jì)。故無需修????正計(jì)算。⑶中心距 ??1=??2(??1+??2)=22(24+96)????=120??????2=??2(??1+??3)=22(24+48)????=72????根據(jù)中心距確定的方案，優(yōu)先選用 0、5 作為個(gè)位數(shù)，或就近選擇 2、4、6、8，此處兩組中心距數(shù)據(jù)均符合要求，無需通過變位加工或改變齒數(shù)等方式實(shí)現(xiàn)湊配中心距。8.計(jì)算圓周速度??= ????1????160×1000=??×48×94060×1000??/??=2.3625??/??參照機(jī)械設(shè)計(jì)書表 10-2 可得直齒圓柱齒輪圓周速度≤6 /s 選用 8 級(jí)精度是合適的。??9.變位齒輪設(shè)計(jì)⑴變位系數(shù)此處兩組中心距數(shù)據(jù)均符合要求，無需通過齒輪變位或改變齒數(shù)等方式實(shí)現(xiàn)湊配中心距。所以變位系數(shù) ??1=??2=0⑵計(jì)算幾何尺寸22①齒頂圓直徑由公式（3·30）????=????1+2(????+??1????)??-------------------齒頂圓直徑????-------------------齒頂高系數(shù)????-------------------變位系數(shù)??1-------------------降低齒頂高系數(shù)???代入數(shù)據(jù)可得：????1=????1+2(????+??1????)??=2×[24+2×(1+0?0)]????=52????????2=????2+2(????+??2????)??=2×[96+2×(1+0?0)]????=196????????3=????3+2(????+??3????)??=2×[48+2×(1+0?0)]????=100????②齒根圓直徑由公式（3·31）????1=????1?2(????+??????1)??---------------------齒根圓直徑????---------------------頂隙系數(shù)???代入數(shù)據(jù)可得：????1=????1?2(????+??????1)??=2×[24?2×(1+0.25?0)]????=43????????2=????2?2(????+??????2)??=2×[96?2×(1+0.25?0)]????=187????????3=????3?2(????+??????3)??=2×[48?2×(1+0.25?0)]????=91????因?yàn)闆]用使用齒輪變位的方式湊配中心距，也沒有改變嚙合參數(shù)、幾何尺寸等，因此不需要重新校核齒輪強(qiáng)度。10.齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，三個(gè)齒輪均選用 40Cr 調(diào)質(zhì)后淬火；精度等級(jí)為 8 級(jí)；齒數(shù) ， ， ；模數(shù)為 ,壓力角 ；無變位；中心距??1=24??2=96??3=48 ??=2???? ??=20°， ；齒寬 ， 。??1=120??????2=72??????1=30??????2=??3=25????11.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制圖由機(jī)械設(shè)計(jì)書圖 10-32a 可知， 的適合選用實(shí)心式結(jié)構(gòu)，????160????的，適合選用腹板式結(jié)構(gòu)。相關(guān)零件圖請(qǐng)見圖紙《齒輪零件160????????500????圖》 。233.4.5 聯(lián)軸器的選用上文計(jì)算得出適用的電機(jī)型號(hào)為 Y100L-6，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 20-2 得 Y100L 型電機(jī)，伸出端長度 E=60,伸出端直徑為 D=28，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)軸和高速軸轉(zhuǎn)速較高，聯(lián)接兩者的聯(lián)軸器應(yīng)選用具有緩沖吸震作用的彈性聯(lián)軸器，如彈性柱銷聯(lián)軸器或彈性套柱銷聯(lián)軸器，對(duì)比兩者可得，彈性柱銷聯(lián)軸器適用于載荷平穩(wěn)、啟動(dòng)頻繁、對(duì)緩沖要求不高的中低速軸系傳動(dòng)，彈性套柱銷聯(lián)軸器一般用于高速級(jí)中小功率軸系傳動(dòng)，適合經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，菠蘿削皮機(jī)在使用過程中，經(jīng)常會(huì)停止上料后再啟動(dòng)，在一次切削不干凈的情況下，還需反轉(zhuǎn)再次切削，所以適合使用彈性套柱銷聯(lián)軸器。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 17-2 選用聯(lián)軸器型號(hào)為 TL5，公稱扭矩 ，許用轉(zhuǎn)????=125?????速 ，Y 型軸孔，軸孔直徑主動(dòng)端 ，從動(dòng)端 ，??=3600??/?????? ????=28???? ??2=25????軸孔長度 。??=62????3.4.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.軸的材料軸并無特殊要求，因此選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，機(jī)械設(shè)計(jì)書表 12-1 可得，軸的表面硬度為 217HBW， 。????=650??????2.初算軸徑按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小軸徑。根據(jù)公式 可計(jì)算出主動(dòng)軸輸入功率：??1=????為聯(lián)軸器的效率， 。則 ；輸入軸轉(zhuǎn)速?? ??=0.99??1=1.5????×0.99=1.485??????=940??/??????表 3.7 常用材料的 值和[ ]摘錄 [11]??0 ????軸的材料 Q235/20 Q235、35 45 40Cr、35SiMn[ ]MPa???? 12~20 20~30 30~40 40~52??0 160~135 135~118 118~107 107~98查表可取 45 鋼的 ，所以由公式??0=110(3·32)????????≥??03??1??1------------------最小軸徑????????--------------------常數(shù)??0---------------------軸的輸入功率??1---------------------軸的轉(zhuǎn)速??1代入計(jì)算可得24????????≥??03??1??1=11031.485940=12.81????得出此處軸徑最小為 12.81 ，因?yàn)橐呀?jīng)確定電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器型號(hào)，且已知聯(lián)軸????器從動(dòng)端孔徑 ，滿足 的條件，所以可以確定安裝聯(lián)軸器處??2=25????????????≥??03??1??1軸徑 。??=25????2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)需要安裝的零件，以及上文算出的最小軸徑 d，確定各軸段的軸徑和軸長。⑴因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中菠蘿削皮機(jī)采用立式結(jié)構(gòu)，在軸的放置位置上，應(yīng)選用豎直放置的方式，因?yàn)樵X輪安裝處軸徑為 38 ，齒根圓直徑 43 ，選用鍵???? ????,??×?=10×8，43??????2=39??????≤2????故應(yīng)采用齒輪軸方案。軸的豎直方向定位，上端軸承只承受很少的徑向載荷，不承受軸向載荷，軸的下端承受軸向載荷和少量徑向載荷，所以選用角接觸球軸承。⑵各軸段直徑 如圖所示，按照機(jī)械設(shè)計(jì)書中所述，定位軸肩 、非定位?≥3~5????軸肩 ，以及標(biāo)準(zhǔn)件如鍵、軸承、軸承座、聯(lián)軸器的選取原則，從下至?=1~2????上軸徑由小變大，軸徑最小端為?25 （標(biāo)準(zhǔn)件聯(lián)軸器從動(dòng)端孔徑）??????33 （聯(lián)軸器上部軸肩）?? 35 （軸承安裝處，孔徑? 35 ）???? ???? ??????43 （軸承座上部軸肩、齒輪齒根圓、角接觸球軸承軸肩）??35 （角接???? ????觸球軸承孔徑?35 ） 。????⑶各軸段長度 ?25 軸段，因?yàn)榘惭b TL5 型聯(lián)軸器，此聯(lián)軸器 L=62 ，所以取此軸段長度 60???? ????。?????35 軸段，中間隔板厚度 30 ，隔板和聯(lián)軸器從動(dòng)端端面空隙留 6 ，軸承???? ???? ????安裝處凸臺(tái)高度 50 ，取此段長度 86 。???? ?????43mm 齒輪軸段，齒寬 30 ，齒面和上部箱體壁間距取 30 ，和下部軸承端???? ????面間距取 43 ，取此段長度 103 。???? ?????35 軸段，角接觸球軸承安裝段，選用 7207C 型軸承，B=17 ，故此段軸長???? ????19 。????⑷軸上各零件的周向定位 各零件與軸的周向定位，均選用平鍵連接。聯(lián)軸器與軸連接，選用 C 型平鍵，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 14-1 得 ，長度 。??×?=8×7 ??=50????為兼顧平穩(wěn)傳動(dòng)和方便安裝等方面的因素，聯(lián)軸器與軸的配合選用 H7/k6。⑸軸的結(jié)構(gòu)工藝性 取軸的軸端倒角為 C2，軸承安裝位置需要磨削加工，因此上端安裝軸承處需要砂輪越程槽。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖所示。25圖 3.6 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3. 按照彎扭合成校核軸強(qiáng)度軸的力學(xué)模型如圖 3.4.7-1 所示，集中載荷所用于齒輪中點(diǎn)，因?yàn)槁?lián)軸器和軸的連接采用的是鍵連接，鍵承受橫向剪切力，在此處不需考慮，兩個(gè)滾動(dòng)軸承的受力點(diǎn)位置為滾珠處，所以 ， 。??????=53.5??????????=66.5????⑴計(jì)算齒輪上的作用力，由公式（3·33）??1=??????1????????------------------分度圓直徑??1-----------------齒輪模數(shù)????------------------齒數(shù)??1-------------------分度圓螺旋角??代入計(jì)算可得??1=??????1????????=2×24??????????0° =48??????1=9.55×106??1??1=9.55×106×1.485940???????=1.5087×104???????????1=2??1??1=2×1.5087×10448 ??=628.625??????1=????1????????=628.625??×??????0°=0????1=????1????????????????=628.625×??????20°??????0°=228.799??各處的受力方向見圖 3.4.7-1。⑵求軸的水平支反力 、 ，作水平面彎矩 圖(圖 3.4.7-2)。因?yàn)檩S豎直放置，???????????? ????沒有壓軸力， ????=0??26??????=????1×???????????1×??12?????×(??????+??????)??????+??????=228.799×66.5?0?053.5+66.5 =135.36????????=????1????????????=228.799?135.36=153.439????????=????×??????=0??????右 =??????×??????=153.439×66.5=123.36×102?????????????左 =??????右 ?????1??12=12336????????0=123.36×102???????⑶求軸的垂直面支反力 、 ，和彎矩 ，作垂直平面彎矩 圖(圖 3.4.7-3)。???????????? ???? ??????????=????153.5135.9=628.625×53.5135.9??=256.723????????=????166.5135.9=628.625×66.5135.9=371.902????????=??????×??????=371.902×66.5=2.5559×104?????????????=??????×??????=256.723×53.5=1.4248×104???????⑷合成彎矩的計(jì)算和作合成彎矩 M 圖(圖 3.4.7-4)。????=??????2+??????2= 0+??????2=2.5559×104???????????左 =??????2+??????2= 0+??????2=1.4248×104???????????右 =??????2+??????2= 0+??????2=1.4248×104???????A 處和 C 處直徑一樣，B 處直徑較大，不需要再另選截面計(jì)算。⑸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，作轉(zhuǎn)矩 T 圖(圖 3.4.7-5).??=??1=1.5087×104???????⑹計(jì)算當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，作當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 圖(圖 3.4.7-6)。因?yàn)椴ぬ}削皮機(jī)切削時(shí)有可能因?yàn)????一次切削不充分，致使需要二次切削，所以軸會(huì)頻繁正反轉(zhuǎn)， 為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，????取 ，各截面當(dāng)量彎矩為??=1??????= 02+(????)2=1.5087×104?????????????左 =??????右 =????2+(????)2= 1.42482×104+(1.5087×104)2???????=4.3062×104?????????????=????2+(????)2= 2.55592×104+(1.5087×104)2???????27=8.8088×104???????⑺按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。綜合以上計(jì)算，截面 C 當(dāng)量彎矩最大，故截面C 可能為危險(xiǎn)截面。查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 12-1， [???1??]=60????????????=??????????=4.3062×1040.1×433??????=5.416??????[???1??]所以軸的強(qiáng)度足夠。