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河北科技師范學院 本科畢業(yè)論文（設計）任務書 板栗切口機的設計 院（系、部）名 稱 ： 歐美學院機電科學與工程系 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 劉振 學 生 學 號： 9313110220 指 導 教 師： 劉長榮 2014年10月25日 河北科技師范學院教務處制 一、主要研究內容 1. 查閱相關文獻資料，進行市場調研 2. 進行結構分析，確定設計方案 3. 驅動電機的選擇 4. 傳送鏈的設計 5. 切口裝置的設計(包括刀具刀盤的設計) 6. 機架的設計 二、基本要求 根據(jù)河北科技師范學院關于畢業(yè)設計的相關規(guī)定，主要完成如下任務： 通過調查研究，查閱相關資料，撰寫畢業(yè)設計開題報告、文獻綜述（3000-5000字）、外文翻譯（不少于3000漢字）；寫出設計說明書一份（不少于10000字），完成各非標準零件的零件圖和整機裝配圖的繪制，至少0號圖紙兩張；畢業(yè)設計完成時，提交畢業(yè)設計要求的全部資料并刻成光盤；其它要求參見《河北科技師范學院本科畢業(yè)論文（設計）條例》校教字 [2011]12號。 三、工作進度 2014年10月～2015年3月：根據(jù)指導教師下達畢業(yè)設計任務書，搜集資料，完成文獻綜述，外文翻譯等工作，為進一步設計打好基礎。 2015年3月10～2015年3月22日：確定方案，完成開題報告； 2015年3月23日～2015年5月初：完成裝配圖、主要零部件圖和畢業(yè)設計說明書 2015年5月初～2015年5中旬：在老師的建議下對畢業(yè)設計文獻進行修改整理 2015年5月中旬：完成畢業(yè)設計全部資料，答辯。 四、參考文獻 ［1］高楠，孔曉玲，王衛(wèi)等． 板栗切口對微波干燥工藝的影響研究［J］．包裝與食品機械，2009，27(3) :11－14． ［2］肖紅偉，林海，高振江，等． 板栗激光劃口機設計［J］．農(nóng)業(yè)機械學報，2010，54( 11) :138－141． ［3］陳紅，楊銳． 激光加工技術在板栗劃口中的試驗研究［J］. 糧油加工，2009，40( 4) :142－144． ［4］張有良，常曉煜，張國安，等． 屋頂形包裝機的關鍵技術［J］． 包裝與食品機械，2010，28( 3) :9－13． ［5］張有良． 無菌空氣沖瓶機設計探討［J］． 包裝與食品機械，2006，24( 6) :23－25，31． ［6］張有良． 屋頂包裝機的控制技術［J］． 食品開發(fā)，2003，19( 3) :38－40. [7] 吳宗澤.機械設計師手冊[M]. 機械工業(yè)出版社，2002. [8] 鄭傳祥.板栗干燥特性試驗研究[J].食品工業(yè)科技,2000, (5): 15~19. [9] 鄭傳祥.錐栗脫殼去衣技術及設備的開發(fā)[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2003,(1):165-167. [10] 鄭傳祥.板栗切割脫殼機[P].專利號:99210024. 0. [11] Werner J Glantschnis. Green design: An introduction to issues and challenges [J] IEEE Transactions on Components. Packaging and Manufacturing Technology.Part-A.1994.17(4). 指導教師簽名： 教研室主任審查簽名： 河北科技師范學院 本科畢業(yè)論文（設計）開題報告 板栗切口機的設計 院（系、部）名 稱 ： 歐美學院機電科學與工程系 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 劉振 學 生 學 號： 9313110220 指 導 教 師： 劉長榮 2014年12月25日 河北科技師范學院教務處制 一、課題來源: 指導教師擬題。 二、主要依據(jù) 1.設計目的和意義 板栗切口機設計課題研究的目的就是對前人所進行的板栗脫殼研究加以總結，探索以往各種切口設備存在的主要缺陷和不足從而為板栗的切口技術提供一種新的理論基礎，該項技術的成功有可能解決板栗深加工的瓶頸，進而推動我國板栗深加工行業(yè)的發(fā)展，避免山區(qū)農(nóng)民出現(xiàn)板栗“增產(chǎn)不增收”，“果賤傷農(nóng)”的現(xiàn)象。 2.國內外板栗切口機現(xiàn)狀 在世界上,板栗切口技術在很多國家都有研究,其中在歐洲以法國和意大利這兩個板栗消費大國技術最為先進,板栗采收后清洗、分級、拋光、包裝、儲藏都已經(jīng)工廠化,而且板栗精加工產(chǎn)品種類繁多,制作精美。而在亞洲日本則是最先開展這項研究的國家,其板栗切口加工技術在亞洲也處于領先地位。我國雖然是世界板栗生產(chǎn)第一大國,但是長久以來一直是板栗原料出口大國,板栗的深加工十分落后。改革開放之后,隨著人們的消費需求的提高,國內開始逐漸將板栗的深加工提上日程,從七十年代末八十年代初到現(xiàn)在,技術人員在板栗脫殼方面做了大量的研究工作,充分吸收了歐洲和日本技術的先進技術思想,為我國的板栗深加工產(chǎn)品進入廣大人民生活及國際市場,開拓了一條嶄新的道路。 3.板栗切口機的社會效益和經(jīng)濟效益 目前，國內市面上的板栗深加工產(chǎn)品幾乎難尋蹤跡。偶爾可以看到有板栗罐頭出售，但這并不能說明板栗深加工產(chǎn)品的市場銷路，市場容量和年需求量不好。主要是因為板栗切口難，至今還不能形成一類具有影響力的商品，特別是根據(jù)中國出口日本的板栗在日本被加工成高檔食品在香港和歐洲的銷售市場情況來看，板栗深加工產(chǎn)品的市場前景很好，深加工的板栗除了滿足國內市場的需求之外，還可以出口換取一定的外匯。該項研究取得成功，可以推動板栗深加工業(yè)的發(fā)展，使其走上規(guī)?；a(chǎn)的道路，而且該項技術可以給板栗加工廠帶來豐厚的經(jīng)濟效益，也可以增加農(nóng)民的收入，有利于板栗種植面積的推廣。隨著板栗加工向規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，由此又將帶動板栗種植業(yè)的快速發(fā)展，而這在當前進行的西部大開發(fā)，開展再造山川秀美大西北的工程中，為實施退耕還林保護生態(tài)環(huán)境方面都將起到十分積極的推動作用，能夠起到很好的社會效益和生態(tài)效益。 三、研究內容 板栗切口機又稱板栗劃口機，板栗開口機，是在板栗加工過程中給板栗開口、切口、劃口的設備，代替手工剪刀剪口，刀片劃口，板栗割開一道口子后，在炒制、浸味、淹制、切口才更加容易一直以來為板栗開口都是一個讓板栗炒貨商和板栗深加工企業(yè)頭痛的工作。效率低，工作強度高，切口深淺不一、勞動力成本大等等困擾著我們。由于板栗大小不一，形狀不同，各產(chǎn)地的板栗皮薄厚不一樣都是阻礙機械化加工的技術難題。研究內容如下： 1．板栗切口機結構如圖所示： 3.工作原理：板栗從投料口加入，投料室設計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈的傾斜設計可實現(xiàn)板栗自動上鏈，傳送鏈由電動機2通過4個鏈輪進行驅動。傳送鏈根據(jù)板栗切口要求進行設計，鏈板上有漏斗狀的圓形凹槽，板栗進入凹槽后可實現(xiàn)自動加緊在被切割時不會隨刀具轉動，大大提高了切口效率，保證了切口均勻工整。切口機由小型電機1通過一級減速帶動雙刀盤和刀具高速旋轉，進行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工。 4.主要完成的設計任務： (1) 驅動電機的選擇 (2) 傳送鏈的設計 (3) 切口裝置的設計(包括刀具刀盤的設計) (4) 機架的設計 5.技術設計路線： 調研板栗切口機的結構和工作原理→確定主要零部件→設計板栗切口機的工作原理圖→畫出CAD各主要部件的結構→計算各部件的設計參數(shù)。 四、研究計劃及預期成果 研究計劃： 2014年10月～2015年3月：根據(jù)指導教師下達畢業(yè)設計任務書，搜集資料，完成文獻綜述，外文翻譯等工作，為進一步設計打好基礎。 2015年3月10～2015年3月22日：確定方案，完成開題報告； 2015年3月23日～2015年5月初：完成裝配圖、主要零部件圖和畢業(yè)設計說明書 2015年5月初～2015年5中旬：在老師的建議下對畢業(yè)設計文獻進行修改整理 2015年5月中旬：完成畢業(yè)設計全部資料，答辯。 預期成果： 1． 裝配圖、主要零件圖和畢業(yè)設計說明書 2． 包括根據(jù)設計方案做好的設計說明書等文字性和計算性的部分，并且完成CAD總裝圖、部件圖及零件圖。對板栗切口機的改進設計，在具體的設計過程中，采用新式的傳送鏈設計使大小板栗均能得到開口，并經(jīng)行優(yōu)化系統(tǒng)的設計和計算。采用雙刀設計提高其工作效率和刀具的使用壽命，并將綠色生產(chǎn)理念整合與該設備中，經(jīng)行整體的分析、計算、發(fā)現(xiàn)問題并及時調整解決，以使完善。 五、特色或創(chuàng)新之處 1.本板栗切口機的設計特點 經(jīng)過充分調查研究我認為該切口機的優(yōu)點如下： (1) 適應性好，結構簡單，維護方便。 (2) 劃口能力強，切口深度和長度均勻可調。 (3) 外形尺寸小，重量輕，安全可靠使用壽命長。 2.創(chuàng)新之處： (1)本切口機采用了傳送鏈板式設計，提高了板栗的切口效率。 (2)雙刀片的設計有效的提高了刀具的使用壽命。 (3)本切口機結構簡單體積小成本低可適用于大中小規(guī)模的生產(chǎn)。 (4)傳送鏈上的凹槽設計，確保每一個栗子無論大小，均可進入模腔受到同樣工序的處理。 六、已具備的條件和尚需解決的問題 已具備的條件： 1.收集了大量的相關文獻資料，查看了機械設計手冊關于板栗切口機設計方面的相關內容。 2.板栗切口機的工作原理及其設計方法步驟。 有待解決的問題： 1.若板栗的大小差別較大，還不能實現(xiàn)切口均勻化，需要進一步進行改進，達到真正實現(xiàn)大小不一的板栗切口。 2.板栗切口機的結構改進設計，實現(xiàn)工作效率提高。 3.切口機的定時清洗設計還不完善，需進一步改進。 4.實現(xiàn)高效節(jié)能，綠色環(huán)保，及一體化生產(chǎn)的設計方法。 七、指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 河北科技師范學院 本科畢業(yè)論文（設計） 板栗切口機的設計 院（系、部）名 稱 ： 歐美學院機電科學與工程系 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 劉振 學 生 學 號： 9313110220 指 導 教 師： 劉長榮 2014年12月25日 河北科技師范學院教務處制 摘 要 板栗切口機又稱板栗劃口機，板栗開口機，是在板栗加工過程中給板栗開口、切口、劃口的設備，代替手工剪刀剪口，刀片劃口，板栗割開一道口子后，在炒制、浸味、淹制、切口才更加容易。板栗從投料口加入，投料室設計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈的傾斜設計可實現(xiàn)板栗自動上鏈。雙刀盤和刀具高速旋轉，進行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工。 本次設計主要針板栗切口機進行設計。首先，通過對板栗切口機結構及原理進行分析，在此分析基礎上提出了總體結構方案；接著，對主要技術參數(shù)進行了計算選擇；然后，對各主要零部件進行了設計與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了板栗切口機總裝圖、傳動裝置裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設計，鞏固了大學所學專業(yè)知識，如：機械原理、機械設計、材料力學、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設計方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。 關鍵詞:板栗，切口機，電機，傳送鏈 Abstract Chestnut incision machine, also known as draw machine, opening machine chestnut, chestnut process is open to Chestnut incision, designated port facilities, instead of hand scissors notches, draw the blade mouth, chestnut cut a hole in the back, in the fry system, dip taste, flooded the system, the incision was easier. Chestnut from the doghouse to join, feeding into a funnel-shaped room design enables batch processing. Incision machine chain plate transmission, tilt design doghouse at the conveyor chain can realize automatic chain chestnut. Pole high-speed rotating disk and knives carried Chestnut incision work. Chestnut incision is completed, the conveyor chain is transported to the discharge port, by gravity from the conveyor chain to fall off, to complete the chestnut cutout processing. The design of the main needle Chestnut incision machine design. First, through the Chestnut incision machine structure and principles for analysis, presented in this analysis, based on the overall structure of the program; Next, the main technical parameters were calculated choice; then, for the main components were designed and verification; and finally By AutoCAD drawing software to draw a map Chestnut incision machine assembly, gear assembly drawings and main parts diagram. Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life. Keywords: Chestnut, Incision, Motors, Conveyor chains 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2板栗切口機簡介 1 1.3國內研究現(xiàn)狀 1 1.4社會效益和經(jīng)濟效益 1 第二章 總體設計 3 2.1總體方案設計 3 2.2工作原理分析 3 第三章 主要零部件的設計 4 3.1 傳送系統(tǒng)設計 4 3.1.1 傳送電機的選擇 4 3.1.2 動力參數(shù)計算 5 3.1.3齒輪傳動的設計 5 3.1.4鏈傳動的設計 10 3.1.5軸及軸承、鍵的設計 11 3.1.6軸承及鍵的校核與壽命計算 14 3.2 切口裝置設計 15 3.2.1 電機的選擇 15 3.2.2動力參數(shù)的計算 16 3.2.3齒輪傳動的設計 17 3.2.4軸及軸承、鍵的設計 21 3.2.5軸承及鍵的校核與壽命計算 23 3.2.6刀具及刀盤的設計 24 3.3 箱體設計 25 3.3.1箱體的結構設計 25 3.3.2箱體 25 第四章 基于Pro/E的三維設計 26 4.1 Pro/E三維設計軟件概述 26 4.2三維設計 27 4.2.1傳送裝置設計 27 4.2.2切口裝置設計 28 4.2.3總體裝配設計 28 總 結 29 參考文獻 30 致 謝 31 32 河北科技師范學院畢業(yè)設計（論文） 第一章 緒 論 1.1研究背景及意義 板栗切口機背景：由于栗子是中國特有的干果。《詩經(jīng)》中就有“山有漆，隰有栗之句。《呂氏春秋》說，“果之美者，江浦之橘，箕山之栗”，把栗子作為中國果品類代表；炒栗子是我國是我國美食文化，流傳至今；而炒板栗，板栗開口，古老方式已跟不上社會發(fā)展需求，設計合適的板栗切口機變得尤其重要。 板栗切口機設計課題研究的目的就是對前人所進行的板栗脫殼研究加以總結，探索以往各種切口設備存在的主要缺陷和不足從而為板栗的切口技術提供一種新的理論基礎，該項技術的成功有可能解決板栗深加工的瓶頸，進而推動我國板栗深加工行業(yè)的發(fā)展，避免山區(qū)農(nóng)民出現(xiàn)板栗“增產(chǎn)不增收”，“果賤傷農(nóng)”的現(xiàn)象。 1.2板栗切口機簡介 （1）板栗切口機結構 板栗切口機主要由料斗、機腔、支架、電機組成，電機連接機腔內的轉動軸，轉動軸上固定安裝有刀架裝置，開口刀安裝在刀架上，電機帶動轉動軸轉動，開口刀在刀架裝置上隨之旋轉而割劃進入機腔內栗子的栗殼。本實用新型大大提高了生產(chǎn)效率，克服了安全隱患。 （2）板栗切口機性能 板栗切口機開口長10mm－20mm；深0.8mm，不傷內仁，為99.5%，切口均勻，方向一致，大小板栗均可調。設備外型美觀大方，操作簡單方便，性能穩(wěn)定。符合食品機械安全衛(wèi)生要求。 1.3國內研究現(xiàn)狀 在世界上,板栗切口技術在很多國家都有研究,其中在歐洲以法國和意大利這兩個板栗消費大國技術最為先進,板栗采收后清洗、分級、拋光、包裝、儲藏都已經(jīng)工廠化,而且板栗精加工產(chǎn)品種類繁多,制作精美。而在亞洲日本則是最先開展這項研究的國家,其板栗切口加工技術在亞洲也處于領先地位。我國雖然是世界板栗生產(chǎn)第一大國,但是長久以來一直是板栗原料出口大國,板栗的深加工十分落后。改革開放之后,隨著人們的消費需求的提高,國內開始逐漸將板栗的深加工提上日程,從七十年代末八十年代初到現(xiàn)在,技術人員在板栗脫殼方面做了大量的研究工作,充分吸收了歐洲和日本技術的先進技術思想,為我國的板栗深加工產(chǎn)品進入廣大人民生活及國際市場,開拓了一條嶄新的道路。 1.4社會效益和經(jīng)濟效益 目前，國內市面上的板栗深加工產(chǎn)品幾乎難尋蹤跡。偶爾可以看到有板栗罐頭出售，但這并不能說明板栗深加工產(chǎn)品的市場銷路，市場容量和年需求量不好。主要是因為板栗切口難，至今還不能形成一類具有影響力的商品，特別是根據(jù)中國出口日本的板栗在日本被加工成高檔食品在香港和歐洲的銷售市場情況來看，板栗深加工產(chǎn)品的市場前景很好，深加工的板栗除了滿足國內市場的需求之外，還可以出口換取一定的外匯。該項研究取得成功，可以推動板栗深加工業(yè)的發(fā)展，使其走上規(guī)?；a(chǎn)的道路，而且該項技術可以給板栗加工廠帶來豐厚的經(jīng)濟效益，也可以增加農(nóng)民的收入，有利于板栗種植面積的推廣。隨著板栗加工向規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，由此又將帶動板栗種植業(yè)的快速發(fā)展，而這在當前進行的西部大開發(fā)，開展再造山川秀美大西北的工程中，為實施退耕還林保護生態(tài)環(huán)境方面都將起到十分積極的推動作用，能夠起到很好的社會效益和生態(tài)效益。 第二章 總體設計 2.1總體方案設計 板栗切口機又稱板栗劃口機，板栗開口機，是在板栗加工過程中給板栗開口、切口、劃口的設備，代替手工剪刀剪口，刀片劃口，板栗割開一道口子后，在炒制、浸味、淹制、切口才更加容易，一直以來為板栗開口都是一個讓板栗炒貨商和板栗深加工企業(yè)頭痛的工作。效率低，工作強度高，切口深淺不一、勞動力成本大等等困擾著我們。由于板栗大小不一，形狀不同，各產(chǎn)地的板栗皮薄厚不一樣都是阻礙機械化加工的技術難題。研究內容如下： 板栗切口機結構如圖所示： 2.2工作原理分析 板栗從投料口加入，投料室設計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈的傾斜設計可實現(xiàn)板栗自動上鏈，傳送鏈由電動機2通過4個鏈輪進行驅動。傳送鏈根據(jù)板栗切口要求進行設計，鏈板上有漏斗狀的圓形凹槽，板栗進入凹槽后可實現(xiàn)自動加緊在被切割時不會隨刀具轉動，大大提高了切口效率，保證了切口均勻工整。切口機由小型電機1通過一級減速帶動雙刀盤和刀具高速旋轉，進行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工。 第三章 主要零部件的設計 3.1 傳送系統(tǒng)設計 3.1.1 傳送電機的選擇 （1）選擇電動機類型 電動機是標準部件。因為室內工作，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。 （2）電動機容量的選擇 取板栗傳送鏈抗運行阻力：F=400N 板栗傳送過程中，速度應選擇合適，速度過大板栗容易被甩出且，速度過小生產(chǎn)率小，因此在保證板栗不被甩出的情況下盡量選取大的運行速度，通常板栗切口機運行速度為1.0~1.5m/s，本次選用板栗傳送速度為：v=1.2m/s 則，工作機所需功率為： ——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。 取鏈帶傳動效率，圓柱齒輪傳動效率，軸承效率，電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率為： 電動機的輸出功率為 電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設計手冊》表19-1選取電動機額定功率為550W。 （3）電動機轉速的選擇 為使板栗切割機結構緊湊性，本次取傳送鏈主動鏈輪分度圓直徑為： 傳送鏈主動軸工作轉速： 單級圓柱齒輪的傳動比為： 所以電動機實際轉速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉速為750、1000r/min。 綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉速750r/min的電機。 型號為Y60M-4，滿載轉速，功率0.55。 3.1.2 動力參數(shù)計算 （1）總傳動比 滿載轉速。故總傳動比為： 取 （2）各軸的轉速 電機軸 傳送鏈主軸； （3）各軸的輸入功率 電機軸 ； 傳送鏈主軸； （4）各軸的輸入轉矩 電機軸 ； 傳送鏈主軸； （5）整理列表 軸名 功率 轉矩 轉速 傳動比 電機軸 0.565 7.29 710 3.0 傳送鏈主軸 0.537 20.78 236.67 3.1.3齒輪傳動的設計 （1）選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù)，取 則實際傳動比： 傳動誤差小于5％，合適。 （2）按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （a）試選載荷系數(shù) （b）計算小齒輪傳遞的轉矩 　　　 （c）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （d）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （e）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （f）由式6.11計算應力循環(huán)次數(shù) （g）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （h）計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （i）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設，由表查得 由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得查得 故載荷系數(shù) （j）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （k）計算模數(shù)ｍ （3）按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 1）確定公式內的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式得 計算載荷系數(shù) 2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 3）查取應力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)1.03，并圓整為標準值m＝1.25mm， 按接觸強度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 （4）幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 2）計算中心距 3）計算齒寬寬度取20mm （5）驗算 合適 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 24，72 2 模數(shù) m 1.25mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 3.1.4鏈傳動的設計 已知主動鏈輪轉速為，選用的傳動比為 （1）鏈輪齒數(shù)：取則 （2）設計功率 由《機械設計手冊》表12-2-3查的， （3）選擇鏈條型號和節(jié)距 根據(jù)及查《機械設計》課本圖9-11，可選10A。查表9-1，鏈條的節(jié)距為 （4）確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP 初定中心距，取則鏈節(jié)數(shù)為： 圓整為偶數(shù)取節(jié) （5）確定鏈條長度及中心距 中心距減少量 實際中心距 （6）演算鏈速 與假設速度相符 10A滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) （mm） 鏈號 節(jié)距 p 滾子直徑 d1 內鏈節(jié)內寬 b1 銷軸直徑 d2 內鏈板厚度 排據(jù) 10A 16.5 10 10 6 12.5 15.5 （7）鏈輪輪廓計算 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 1）基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)： 配用鏈條的節(jié)距： 配用鏈條的滾子外徑d： 2）分度圓直徑d 取100mm 3）齒頂圓直徑 4）齒根圓直徑 5）分度圓弦齒高 （8）鏈輪材料及熱處理 材料15、20鋼，熱處理：滲碳、淬火、回火 3.1.5軸及軸承、鍵的設計 （1）尺寸與結構設計計算 1）軸上的功率P1,轉速n1和轉矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調質處理。根據(jù)機械設計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。?。?。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 （b）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設計手冊選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6204，故，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 （c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機械設計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知大齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機械設計》（軸的設計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6204型深溝球軸承，由手冊中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L1=72mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù) ，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取，軸的計算應力 已選定軸的材料為45Cr，調質處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.1.6軸承及鍵的校核與壽命計算 （1）軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．初步選擇深溝球軸承6204，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 （2）鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 小帶輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 3.2 切口裝置設計 3.2.1 電機的選擇 （1）選擇電動機類型 電動機是標準部件。因為室內工作，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。 （2）電動機容量的選擇 取板栗切刀切割扭矩為：T=10N.m 刀片切割轉速為：n=450r/min 則，工作機所需功率為： ——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。 圓柱齒輪傳動效率，軸承效率，電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率為： 電動機的輸出功率為 電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設計手冊》表19-1選取電動機額定功率為500W。 （3）電動機轉速的選擇 刀片工作轉速： 單級圓柱齒輪的傳動比為： 所以電動機實際轉速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉速為1000、1500r/min。 綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉速1000r/min的電機。 型號為Y50M-2，滿載轉速，功率0.5。 3.2.2動力參數(shù)的計算 （1）總傳動比 滿載轉速。故總傳動比為： 取 （2）各軸的轉速 電機軸 傳送鏈主軸； （3）各軸的輸入功率 電機軸 ； 傳送鏈主軸； （4）各軸的輸入轉矩 電機軸 ； 1軸 ； （5）整理列表 軸名 功率 轉矩 轉速 傳動比 電機軸 0.495 5.19 910 2.0 傳送鏈主軸 0.471 9.89 455 3.2.3齒輪傳動的設計 （1）選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù)，取 則實際傳動比： 傳動誤差小于5％，合適。 （2）按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （a）試選載荷系數(shù) （b）計算小齒輪傳遞的轉矩 　　　 （c）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （d）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （e）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （f）由式6.11計算應力循環(huán)次數(shù) （g）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （h）計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （i）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設，由表查得 由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （j）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （k）計算模數(shù)ｍ （3）按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 1）確定公式內的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，得 計算載荷系數(shù) 2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 3）查取應力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)0.73，并圓整為標準值m＝1mm， 按接觸強度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 （4）幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 2）計算中心距 3）計算齒寬寬度取20mm （5）驗算 合適 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 30，60 2 模數(shù) m 1mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 3.2.4軸及軸承、鍵的設計 （1）尺寸與結構設計計算 1）高速軸上的功率P1,轉速n1和轉矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調質處理。根據(jù)機械設計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。?。?。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 （b）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設計手冊選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6203，故，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 （c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機械設計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機械設計》（軸的設計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6203型深溝球軸承，由手冊中查得a=14mm。因此，軸的支撐跨距為L1=72mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取，軸的計算應力 已選定軸的材料為45Cr，調質處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.2.5軸承及鍵的校核與壽命計算 （1）軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．初步選擇深溝球軸承6203，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 （2）鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 小帶輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 3.2.6刀具及刀盤的設計 本次采用盤型刀片，刀片采用65Mn表面淬火處理，結構如下： 3.3 箱體設計 3.3.1箱體的結構設計 箱體的主要作用為支承與安裝其它各零件。為了節(jié)約成本，箱體全件采用焊接件與螺栓連接。根據(jù)設計要求，箱體焊接的主要零件包括左右箱體，加強鋼板，角鐵梁等部分組成。焊接時主要保證加強鐵與箱體的位置要求，同時要保證焊接時不能出現(xiàn)焊渣，裂縫等現(xiàn)象。箱體的材料主要是厚度為3mm的冷軋板鋼，用等離子切割機切割成型后，采用沖壓等方式進行加工。左右箱體分別有一塊加強板進行強度的加強，加強板與左右箱體的連接方式是采用螺栓連接，在箱體與加強板加工過程中，對其上螺栓連接孔的位置有一定的技術要求。左右箱體間采用角鐵梁進行固定，固定方式為焊接，因為此軸流式脫粒機作業(yè)環(huán)境為山地及丘陵地區(qū)，搬運較多，所以為保證人員搬運過程中的安全，在焊接時要保證焊接技術要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂縫等缺陷出現(xiàn)。箱體的組裝完成后，箱體外露表面須刷防銹漆。 3.3.2箱體 第四章 基于Pro/E的三維設計 4.1 Pro/E三維設計軟件概述 Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。 Pro/Engineer和WildFire是PTC官方使用的軟件名稱，但在中國用戶所使用的名稱中，并存著多個說法，比如ProE、Pro/E、破衣、野火等等都是指Pro/Engineer軟件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、creo1.0\creo2.0等等都是指軟件的版本。 Pro/E第一個提出了參數(shù)化設計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠將設計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 （1）參數(shù)化設計 相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構成特征，而每一種構成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。但是無法在零件模塊下隱藏實體特征。 （2）基于特征建模 Pro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。 （3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關） Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結構與工程設計的完整的結合，使得一件產(chǎn)品的設計結合起來。這一優(yōu)點，使得設計更優(yōu)化，成品質量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色，實體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關系，任何一個參數(shù)改變，其他相關的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持Postscript格式的彩色打印機。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒有任何附加模塊）具有大部分的設計能力，組裝能力（運動分析、人機工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標準），并且支持符合工業(yè)標準的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下： （1）特征驅動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）； （2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； （3）通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關系來進行設計； （4）支持大型、復雜組合件的設計（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設計的程序化方法等）。 （5）貫穿所有應用的完全相關性（任何一個地方的變動都將引起與之有關的每個地方變動）。其它輔助模塊將進一步提高擴展 Pro/ENGINEER的基本功能。 4.2三維設計 4.2.1傳送裝置設計 4.2.2切口裝置設計 4.2.3總體裝配設計 總 結 在這次畢業(yè)論文的寫作的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的感動和收獲。畢業(yè)設計是對我們大學所學內容的綜合考察，使我的理論知識，動手能力，軟件使用能力及分析問題與解決問題的能力都有了顯著提高。 本次論文中針對板栗切口機進行設計，通過這次畢業(yè)設計，我也進一步了解了科學研究和工程設計的基本過程和其中的嚴謹性，加深了對專業(yè)知識的理解和應用，這些對我掌握知識的深度和廣度，運用理論知識結合實際去處理問題的能力、實踐能力、外語水平、計算機應用水平及口頭表達能力都有了很好的訓練；在收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的過程中很好的掌握了提升機制動裝置理論；對所學的課本知識也有了更深的體會，是理論結合實際的一次升華。 總之，通過畢業(yè)設計，我深刻體會到要做好一個完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對待要解決的問題，要耐心、要善于運用已有的資源來充實自己。 參考文獻 [1] 高楠，孔曉玲，王衛(wèi)等． 板栗切口對微波干燥工藝的影響研究［J］．包裝與食品機械，2009，27(3) :11－14． [2] 肖紅偉，林海，高振江，等． 板栗激光劃口機設計［J］．農(nóng)業(yè)機械學報，2010，54( 11) :138－141． [3] 陳紅，楊銳． 激光加工技術在板栗劃口中的試驗研究［J］. 糧油加工，2009，40( 4) :142－144． [4] 張有良，常曉煜，張國安，等． 屋頂形包裝機的關鍵技術［J］． 包裝與食品機械，2010，28( 3) :9－13． [5] 張有良． 無菌空氣沖瓶機設計探討［J］． 包裝與食品機械，2006，24( 6) :23－25，31． [6] 張有良． 屋頂包裝機的控制技術［J］． 食品開發(fā)，2003，19( 3) :38－40. 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