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小型菠蘿削皮機的設計
摘 要：在我們?nèi)粘Ｉ钪?，水果是必不可少的一部分，菠蘿就是其中的一種。所以無論是國內(nèi)市場還是國外市場，它的前景都是相當廣闊的。菠蘿除了水果鮮食外，還可以作為美味的菜肴，設計一種安全衛(wèi)生的削皮去刺工具，已越來越成為人們的迫切需求。本文設計一種機器，由皮帶輪傳動、齒輪傳動、三角爪和絲桿傳動實現(xiàn)菠蘿的削皮去刺，代替目前人工削皮，操作方便，使用簡單，提高了生活效率。
關鍵詞:削皮去刺；皮帶輪傳動；齒輪傳動；三角爪；絲桿傳動
The Mini Pineapple Peeling Machine Design
Abstract:In our daily life,the fruit is an essential part of the pineapple,is one of a kind. So whether it is domestic or foreign market,its prospects are very broad.In addition to fresh pineapple fruit, can also be used as a tasty dish, design a safe and sanitary peeling deburring tools, has increasingly become the people's urgent needs. This paper designed a machine,composed of a belt pulley drive, gear drive, the triangular claw and a screw rod drive to achieve the pineapple peel to the thorn, replace the artificial skin, convenient operation, simple to use, improve the efficiency of life.
Key word: peeling deburring; pulley drive; gear drive; triangular claw; screw drive
目 錄
摘要……………………………………………………………………………………1
關鍵詞…………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………2
1.1 菠蘿削皮機的概述………………………………………………………2
2 菠蘿削皮機的研究現(xiàn)狀…………………………………………………………2
3 論文的主要任務和內(nèi)容內(nèi)容……………………………………………………2
4 菠蘿削皮機的系統(tǒng)設計思路……………………………………………………3
4.1 菠蘿削皮機的性能要求…………………………………………………3
5 菠蘿削皮機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理……………………………………………3
5.1 整機機構(gòu)…………………………………………………………………3
5.2 液壓控制系統(tǒng)……………………………………………………………4
5.3 電氣控制系統(tǒng)……………………………………………………………4
5.4 傳感器與檢測系統(tǒng)………………………………………………………5
5.5 傳動機構(gòu)…………………………………………………………………5
6 工作機構(gòu)的設計與計算…………………………………………………………6
6.1 運行阻力的計算…………………………………………………………6
6.2 電動機功率的計算………………………………………………………6
7 傳動機構(gòu)的設計與計算…………………………………………………………6
7.1 絲桿的設計與計算………………………………………………………6
7.1.1 設計選擇絲桿傳動的原因………………………………………6
7.1.2 絲桿的運動形式及其載荷分析…………………………………7
7.1.3 絲桿設計的基本尺寸等參數(shù)計算………………………………8
7.1.4 絲桿的材料與許用應力…………………………………………10
7.2 齒輪機構(gòu)的設計與計算…………………………………………………11
7.2.1 設計選擇齒輪傳動的原因………………………………………11
7.2.2 齒輪的設計及其參數(shù)的計算……………………………………11
7.2.3 主軸齒輪的設計…………………………………………………12
7.3 皮帶輪的設計與計算……………………………………………………17
7.4 聯(lián)軸器的選擇……………………………………………………………19
7.4.1 聯(lián)軸器的分類……………………………………………………19
7.4.2 聯(lián)軸器的選用……………………………………………………20
7.4.3 確定聯(lián)軸器的型號………………………………………………21
8 結(jié)論………………………………………………………………………………22
參考文獻………………………………………………………………………………23
致謝……………………………………………………………………………………24
1 前言
1.1 菠蘿削皮機的概述
菠蘿成為了人們在生活中很好的一種水果之一，菠蘿的去皮不僅僅是必須的，更重要的是防止皮中殘留的農(nóng)藥的等有害物質(zhì)傷害人體的一種最有效辦法。然而，傳統(tǒng)的人工一刀一刀削皮的方式不僅浪費時間，費力傷神還不衛(wèi)生。于是本課題設計的菠蘿削皮機就應運而生了。
本設計的菠蘿削皮機是由人工控制刀頭的夾持與松開，刀頭的向上運動與向下運動，電動機的正反轉(zhuǎn)，汽缸控制的上爪的上升與下降，從而來完成菠蘿的削皮動作。在菠蘿的削皮生產(chǎn)中，應用本設計生產(chǎn)的菠蘿削皮機可以提高生產(chǎn)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，從而可以實現(xiàn)減輕人工的工作強度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)快速生產(chǎn)，在各個方面的意義都很重大，因此本設計的菠蘿削皮機可以在餐飲行業(yè)中廣泛應用。
2 菠蘿削皮機的研究現(xiàn)狀
近年來，我國的水果蔬菜的加工業(yè)取得了巨大的成就，水果蔬菜速凍食品在我國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中占據(jù)了重要地位。目前，我國的果蔬加工業(yè)已具備了一定的技術水平和較大的生產(chǎn)規(guī)模，外向型果蔬加工產(chǎn)業(yè)布局已基本形成。
先進的設計理念和全新的控制方式，是菠蘿削皮的使用靈活性更高，性能更穩(wěn)定，效率更高。對于食品加工等行業(yè)來講，生產(chǎn)用的菠蘿削皮機給行業(yè)的就是效率和效益，所以，人們對菠蘿削皮機的各項功能要求越來越多，削皮機的發(fā)展完善速度也是比較快速的。
隨著食品加工工業(yè)的發(fā)展，食品深入加工已越來越受到各種餐飲行業(yè)的重視，特別是高級的餐飲行業(yè)酒店，這更要求原材料的深入加工。其中菠蘿的原料的削皮加工就收到了人們的高度重視。
但是目前國內(nèi)還沒有這樣的大型去皮設備，所以值得我們?nèi)パ芯?，設計開發(fā)和生產(chǎn)。
3 論文的主要任務和研究內(nèi)容
本課題研究主要是對菠蘿的削皮機的整個裝置設計和計算進行分析探討，然后對液壓控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，傳感器與檢測系統(tǒng)，傳動機構(gòu)和工作機構(gòu)等部分組成部分進行設計和計算。
該課題設計要就的主要流程如下所示：
設計背景分析總體方案分析結(jié)構(gòu)與案例分析系統(tǒng)適用性分析
4 菠蘿削皮機的系統(tǒng)設計思路
目前菠蘿的加工行業(yè)中還是廣泛的使用人工削皮，費時費力，勞動強度大，為解決上述不足而提供一種降低勞動強度，提高勞動效率的半自動菠蘿削皮機裝置。
4.1 菠蘿削皮機的性能要求
菠蘿削皮機應滿足半自動化程度高，去皮效率高，系統(tǒng)穩(wěn)定，安全性能高等為前提，做到技術先進，結(jié)構(gòu)巧妙合理，經(jīng)濟合理等。
本課題設計的菠蘿削皮機應該具備以下性能：
方便操作的使用性能
（1）系統(tǒng)的穩(wěn)定性及運動的平穩(wěn)性準確，能保證規(guī)定的運動精度和運動位移等；
（2）工作的可靠性即能根據(jù)功能要求完成既定的動作，而且各個動作必需穩(wěn)定協(xié)調(diào)；
（3）結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低；
（4）生產(chǎn)效率高，能耗少；
（5）減輕勞動強度，不污染環(huán)境，創(chuàng)造文明生產(chǎn)條件；
（6）留有發(fā)展余地，需要改進時而不至于造成全機廢棄。
5 菠蘿削皮機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
5.1 整機機構(gòu)
菠蘿削皮機由液壓控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，液壓與檢測系統(tǒng)，傳動機構(gòu)和工作機構(gòu)組成。
圖1 機構(gòu)示意圖
Fig1 Organization chart
如圖1所示，菠蘿削皮機工作時，由工作人員將菠蘿放在下爪上，踩下液壓缸1號腳踏板，上爪下降爪掐住菠蘿，在將刀頭手柄推進，是刀頭貼在菠蘿表面。按下啟動按鈕，菠蘿在自身旋轉(zhuǎn)運動和刀頭在絲桿作用下的上下運動的配合中完成削皮動作。削皮完成后，踩下液壓缸2號腳踏板，上爪上升放開菠蘿，再由工作人員取下菠蘿，完成一個菠蘿的削皮工作。
5.2 液壓控制系統(tǒng)
液壓控制系統(tǒng)的原理圖：
圖2 液壓原理圖
Fig2 Hydraulic schematic diagram
這里我選用的是一個單向減壓回路，用以保證三角爪的上下抓緊活動可以順利的進行。
液壓缸的主要尺寸的確定
1) 工作壓力P的確定。工作壓力P可根據(jù)機器的類型來初步確定，這里的工作壓力P取1500N。
2) 確定液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。查液壓與氣壓傳動表2-3可知液壓缸的內(nèi)徑D為100mm,活塞桿直徑d為20mm。
3) 計算在各個工作階段液壓缸所需的流量
所以液壓缸選擇單作用液壓缸，可以選用單作用活塞缸。
5.3 電氣控制系統(tǒng)
該菠蘿削皮機采用的是照明用220伏交流電作為動力源，其負載只由一個交流電動機組成。電氣控制系統(tǒng)由簡單的plc電路組成，其主要功能是控制電動機的正反轉(zhuǎn)和實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的互鎖。
為了使電機能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，可以采用兩只接觸器KM1，KM2換接電動機三相電源的相序，為了防止短路事故，電路中應采取按鈕和接觸器的雙重互鎖。正反轉(zhuǎn)電路如圖3所示。
圖3 正反轉(zhuǎn)電路圖
Fig3 Positive inversion circuit diagram
5.4 傳感器與檢測系統(tǒng)
傳感器與檢測系統(tǒng)在本設計中的主要作用是起一個限位的作用，即限制刀架的上極限位移和下極限位移。
5.5 傳動機構(gòu)
該裝置機箱內(nèi)部軸之間的所有傳動均采用圓柱齒輪傳動。因為它具有瞬時傳動比恒定，傳動效率高，壽命長結(jié)構(gòu)緊湊等特點。因為這些優(yōu)點為菠蘿加工提供了很好的條件，加工效率高，加工質(zhì)量好，不會出現(xiàn)削去果肉過多或是削皮不完全等現(xiàn)象。
在設計過程中要求齒輪在傳動過程中瞬時角速度比恒定不變，以免產(chǎn)生動載荷，沖擊，振動和噪聲。這與齒輪的齒廓形狀和制造安裝精度等因素有關。
齒輪的承受載荷能力要強，要求齒輪在傳動過程中有足夠的強度，剛度并能傳動較大的動力，在使用壽命內(nèi)不出現(xiàn)斷齒，點蝕，過度磨損等現(xiàn)象。這與齒輪的材料，尺寸和熱處理等很多因素有關[1]。
6 工作機構(gòu)的設計與計算
6.1 運行阻力的計算
該裝置的運行阻力主要是上下爪所在軸旋轉(zhuǎn)時的運行靜阻力，即為摩擦總阻力。
運行靜阻力（摩擦總阻力）為：
= (1)
---菠蘿及旋轉(zhuǎn)軸的自重N，N取500N
K --- 滾動摩擦系數(shù)，由菠蘿直徑=150mm 取K=0.0004
--- 旋轉(zhuǎn)軸承摩擦系數(shù)，=0.02
--- 附加阻力系數(shù)，取=2
=2×2×500×（0.0004+0.02×0.02/2）/0.15
1400N
6.2 電動機功率的計算
=V/1000 (2)
---------傳動系統(tǒng)總效率，=
--------齒輪減速器效率，取0.95
--------帶傳動效率，取0.96
=0.9×0.95×0.96=0.82
=1400×1/1000×0.821.15KW
電機選擇，p203
7 傳動機構(gòu)的設計與計算
7.1 絲杠的設計與計算
7.1.1 設計選擇絲桿傳動的原因
絲桿是一種螺旋傳動的典型代表，它是將螺旋運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，或者反過來將直線運動轉(zhuǎn)換為螺旋傳動，并同時進行能量和力的轉(zhuǎn)換[2]。
絲桿的螺旋傳動分為滑動螺旋，滾動螺旋和靜壓螺旋，本設計所選擇的是滑動螺旋，因為其具備一下特點：
1) 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，從而其成本低。
2) 當螺紋升角小于摩擦角時能實現(xiàn)自鎖。
3) 傳動平穩(wěn)。
4) 摩擦阻力較小，傳動效率一般，比較適合本課題設計的動力傳動。
對于一般的螺旋傳動，其主要失效形式是絲桿表面的螺旋的磨損，，螺桿的拉斷或是剪斷以及螺紋牙根部的剪斷或是彎斷。設計時常以耐磨性和強度的計算確定螺紋傳動的主要尺寸。
對于絲桿螺旋傳動，其失效主要是由于磨損而產(chǎn)生的過大間隙或是變形造成的運動精度下降，設計時應以螺紋的耐磨性計算和絲桿的剛度計算來確定傳動的主要尺寸參數(shù)[3]。
對于像本設計所設計的受壓較大的長絲桿還要進行壓桿穩(wěn)定性計算，還要審核其是否會產(chǎn)生橫向振動，限制其臨界轉(zhuǎn)速。
所以本設計選擇的是梯形的華東螺紋絲桿。
7.1.2 絲桿的運動形式及其載荷分析
本設計的螺旋絲桿裝置是絲桿轉(zhuǎn)動，螺母帶動刀頭做上下的直線運動，其載荷分析如圖4所示。
圖4 絲桿載荷分析圖
Fig4 Wire rod load analysis diagram
7.1.3 絲桿設計的基本尺寸等參數(shù)計算
設計刀片寬度為30.00mm，由此可以推論出，菠蘿旋轉(zhuǎn)一周，刀片上升的距離為30.00mm，即刀片走動30.00mm的螺距；絲桿旋轉(zhuǎn)一周，刀片上升的距離為一個螺距。
設計選擇的絲桿是M48，由表1可知，其螺距可選擇5.00mm，由表2可知，絲桿的公稱直徑可選擇48.00mm，由表3可知，絲桿的余程可選擇20.00mm。
表1 絲桿螺距表
Table1 Screw pitch gauge
標準規(guī)格(mm)
M45
M48
M52
M56
M64
螺距
4.5 4
5 4
5 4
5.5 4
6 4
表2 絲桿公稱直徑表
Table2 Nominal diameter of wire rod surface
螺距
3
4
5
6
8
公稱直徑(mm)
10-60
16-80
22-100
30-100
32-100
表3 絲桿的余程
Table3 Screw the remaining distance
螺距P
2
3
4
5
6
余程Le(mm)
10
12
16
20
24
絲桿螺紋的有效長度Lu計算公式為：
Lu=L-2Le=840-2x20=800mm (3)
L為絲桿的螺紋長度，Le為絲桿的余程，其代表意義如圖5所示
圖5 絲桿
Fig5 Wire rod
查機械設計手冊表11-1[4]由所設計的參數(shù)可知，絲桿的中徑D2或d2為44.752mm，絲桿的小徑為42.587mm 。
螺母的軸向位移L為：
L= (4)
-----絲桿的轉(zhuǎn)交，rad
S------導程，mm
P------螺距，mm
x------螺紋線數(shù)
由此可計算：L==11.94mm
螺母的軸向移動速度v為：
v=（mm/s） (5)
-------絲桿的角速度，rad/s
由此可計算：v==286.62mm
驅(qū)動功率的計算P1為：P1 =V/1000
---------傳動系統(tǒng)總效率，=
--------齒輪減速器效率，取0.95
--------帶傳動效率，取0.96
=0.9×0.95×0.96=0.82
由此可計算：P1=1400×1/1000×0.821.15KW
耐磨性的計算：
絲桿螺紋的中徑D2或d2由查機械設計手冊表11-9表可知為44.752mm
螺母的高度H為：H=D2（mm） (6)
------設計時根據(jù)螺母的形式選定[5]，整體式螺母取1.2-2.5
由此可計算出：H=244.752=89.504mm
基本牙型高度H1計算：
梯形螺紋（GB 5796-1986）規(guī)定H1=0.5P（mm） (7)
由此可計算出：H1=0.55=2.5mm
工作強度p的計算：
p= (8)
F------軸向載荷，N
----螺紋副許用壓強，N/
7.1.4 絲桿的材料與許用應力
滑動螺旋傳動的主要零件是絲桿和螺母[7]。絲桿的材料應具有足夠的強度耐磨性，以及良好的加工性。本設計的絲桿要求不是很高，不需要淬硬處理，可選用T12為材料。螺母為低速輕載，所以螺母材料可選擇35剛或球墨鑄鐵。
常見材料的許用壓強如表4所示，許用拉應力，許用彎曲應力，許用剪應力如表5所示。
表4 滑動螺旋傳動的許用壓強
Table4 Sliding spiral transmission allowable pressure
螺紋副材料
速度范圍，m/s
許用壓強
鋼對青銅
低速
小于0.5
0.1-0.2
18-25
11-18
7-10
鋼對耐磨鑄鐵
0.1-0.2
6-8
鋼對鑄鐵
小于0.04
0.1-0.2
13-18
4-7
鋼對鋼
低速
7.5-13
淬火鋼對青銅
0.1-0.2
10-13
表5 絲桿與螺母的許用應力
Table5 The screw rod and the nut of the allowable stress
材料
許用拉應力
許用彎曲應力
許用剪應力
絲桿
鋼
-
-
螺母
青銅
耐磨鑄鐵
鑄鐵
鋼
-
-
-
-
40-60
50-60
45-55
（11.2）
30-40
40
40
0．6
7.2 齒輪機構(gòu)的設計與計算
7.2.1 設計選擇齒輪傳動的原因
本設計在設計初期軸與軸之間的傳動考慮了兩種傳動方式：齒輪傳動和帶輪傳動，最終選擇了齒輪傳動。它雖然相對于帶輪傳動來說安裝精度要求和制造成本都相對較高，但是其優(yōu)點能在本課題的設計中得到很好的發(fā)揮，即其瞬時傳動比恒定，傳動效率高，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊等特點。它能為菠蘿的削皮加工提供很好的質(zhì)量保證[8]。
本設計由于需要的是一個平面內(nèi)的傳動，所以選擇的是圓柱形齒輪。
7.2.2 齒輪的設計及其參數(shù)的計算
機構(gòu)內(nèi)部各個齒輪之間的裝配關系如圖5所示
圖6 齒輪裝配關系
Fig6 Gear assembly
7.2.3 主動軸齒輪的設計
選取傳動比i=3,工作壽命10年,每天工作1小時,每年工作300天,小齒輪轉(zhuǎn)速=384.6/2=192.3r/min,選取大齒輪傳動效率=0.95,則功率=0.52250.95=0.496375kW。
一、選定精度等級,材料及齒數(shù)
1) 選8級精度[9]
2) 選取小齒輪材料為45鋼,齒面硬度為200-230HBS.
3) 選取大齒輪材料為45鋼,齒面硬度為170-200HBS
4) 選小齒輪齒數(shù)=24
選大齒輪齒數(shù)
5) 按齒面接觸強度設計由接觸強度的設計公式[10]為
(9)
確定各個公式內(nèi)的計算數(shù)值
試選取載荷=1.3
二、計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
=24.65N·m=2.465N·mm
選取齒寬系數(shù) =0.5
查機械設計表10-3得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa
按齒面硬度中值查機械設計表12-6得小齒輪的接疲勞強度極限為=565MPa, 大齒輪的接疲勞強度極限為=545MPa.
三、計算應力循環(huán)次數(shù)
由機械原理表12-8查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.95; =1.0
四、計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1[11]
=536.75MPa （10）
=545MPa （11）
五、計算齒輪數(shù)據(jù)
1) 試算小齒輪分度圓直徑 ,代入中較小值
=50.58mm
2) 計算圓周速度v
=0.51m/s （12）
3) 計算齒寬b
=25.29mm （13）
4) 計算齒寬與齒高這比b/h[12]
模數(shù) =50.58/24=2.1mm （14）
齒高 =4.725mm （15）
b/h=25.29/4.725=5.35
六、計算載荷系數(shù)
根據(jù) v=0.51m/s,8級精度，查機械設計表9-5得動載荷系數(shù)
假設,查得=1.2
由參考資料機械設計表9-6查得使用系數(shù)=1
由參考資料機械設計表10-5查得8級精度,小齒輪相對支承皮懸臂時,
=1.278
由b/h=5.35,,查得=1.22
故載荷系數(shù) （16）
1) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑
（17）
2) 計算模數(shù)m
=54.83/24=2.28mm
七、按齒根彎曲強度設計
彎曲強度的設計公式為
（18）
1) 確定公式內(nèi)的各種計算數(shù)值
由參考資料機械原理表12-7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
2) 由參考資料機械設計原理表12-8查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
,
3) 計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4[13]
由參考資料機械設計原理表12-7得
=373.2MPa (19)
=364MPa (20)
4) 計算載荷系數(shù)K
=1.58112 (21)
5) 查取齒形系數(shù)
由參考資料機械設計基礎表6-8查得,
6) 查取應力校正系數(shù)
由參考資料機械設計基礎表6-8查得,
7) 計算大、小齒輪的,并加以比較
(21)
(22)
小齒輪的數(shù)值大,用小齒輪的數(shù)值[14]。
三、設計計算
=1.448mm (23)
對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力[15],而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關,可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.448并就近圓整為標準值1.5,按接觸強度算得的分度圓直徑54.83mm，算出小齒輪齒數(shù)=54.83/1.5=36.5
取
大齒輪齒數(shù)
這樣設計出的齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強度,又滿足了齒根疲勞強度。
四、幾何計算
1) 計算分度圓直徑
2) 計算中心距
(24)
3) 計算齒輪寬度
(25)
取, （考慮到實際需要）
五、驗算
(26)
(27)
所以選用的齒輪是合適的。
7.3 皮帶輪的設計
設計皮帶輪時應滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要經(jīng)過精細加工（表面粗糙度一般應為3.2）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等[16]。
一 、皮帶輪的材料
皮帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號為HT200。
二 、皮帶輪的計算
已知電動機的額定功率為1.15KW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,選取傳動比為i=3.9,
采用普通皮帶傳動.
1) 確定計算功率P
由參考資料機械設計基礎表11-9查得工作情況系數(shù) KA=1.1,故
P=KAP=1.11.15=1.265KW (28)
2) 選取帶型
根據(jù)P，確定選用Z型。
3) 確定皮帶輪基準直徑
取主動輪基準直徑 d=91mm
則從動輪基準直徑 d=i d=3.991=354.9mm
根據(jù)參考資料機械設計基礎表11-13取d=360mm
按參考資料機械設計基礎驗算帶的速度
V==m/s=7.14<35m/s (29)
所以選擇的帶的速度合適
4) 確定皮帶的基準長度和傳動中心距
根據(jù) 0.7(dd1+dd2)
120° (33)
主輪上的包角合適
6) 計算根數(shù)Z
由參考資料機械設計基礎表11-21知
(34)
由n1=1500r/min, dd1=71mm, i=3.9 得
P=0.31kw, △P=0.03kw
K=0.92
K=1.14
則=1.697
取z=2
在上面的式子中，K為包角系數(shù)，K為長度系數(shù)，P為單根皮帶的基本額定功率，△P為計入傳動比的影響時,單根皮帶額定功率的增量[17]。
7) 計算預緊力F
由參考資料機械設計原理知
F= (35)
查參考資料機械設計基礎表11-25得q=0.06kg/m,故
F==79.687584N
8) 計算作用在軸上的壓軸力F
由參考資料機械設計基礎[19]得
F===310N (36)
三、皮帶輪的結(jié)構(gòu)設計
皮帶輪的結(jié)構(gòu)設計，主要是根據(jù)帶輪的基準直徑選擇結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸，帶輪的其它結(jié)構(gòu)尺寸可列公式計算，確定了帶輪的各部分尺寸后，即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應的技術條件等[20]。
由以上的計算可知：主軸皮帶輪選腹板式。
7.4 聯(lián)軸器的選擇
7.4.1 聯(lián)軸器的選用
一般聯(lián)軸器的選用依據(jù)是其工作條件和結(jié)構(gòu)形式。在選型時，主要考慮以下幾點：
1) 選擇聯(lián)軸器的類型
根據(jù)傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和轉(zhuǎn)速高低，以及對緩沖和振動的要求，參考各類聯(lián)軸器的特點，選擇適用的聯(lián)軸器類型[21]。
2) 計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩
傳動軸上的公稱轉(zhuǎn)矩T(N.m)可用下式進行計算：
(37)
式中 P-----傳遞的功率，單位為KW；
n-----軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。
實際計算時，應將公稱轉(zhuǎn)矩T乘以工作情況系數(shù)，得到計算轉(zhuǎn)矩。工作情況系數(shù)如下表6所示。
表6 工作情況系數(shù)
Table6 Work factor
原動機
工作機
Ⅰ類
Ⅱ類
Ⅲ類
Ⅳ類
Ⅴ類
Ⅵ類
電動機、汽輪機
1.3
1.5
1.7
1.9
2.3
3.1
四缸及四缸以上內(nèi)燃機
1.5
1.7
1.9
2.1
2.5
3.3
雙缸內(nèi)燃機
1.8
2.0
2.2
2.4
2.8
3.6
單缸內(nèi)燃機
2.2
2.4
2.6
2.8
3.2
4.0
注：工作機分類
Ⅰ類 轉(zhuǎn)矩變化很小的機械，如發(fā)電機、小型通風機、小型離心泵
Ⅱ類 轉(zhuǎn)矩變化小的機械，如透平壓縮機、木工機床、運輸機。
Ⅲ類 轉(zhuǎn)矩變化中等的機械，如攪拌機、增壓泵、有飛輪發(fā)壓縮機、沖床。
Ⅳ類 轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷中等的機械，如織布機、水泥攪拌機、拖拉機。
Ⅴ類 轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷大的機械，如造紙機、挖掘機、起重機、碎石機。
Ⅵ類 轉(zhuǎn)矩變化大并有極強沖擊載荷的機械，如壓延機、無飛輪發(fā)活塞泵、重型初軋機。
7.4.2確定聯(lián)軸器的型號
1) 根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩及所選的聯(lián)軸器類型，在聯(lián)軸器的標準中按照下式：
(38)
的條件確定聯(lián)軸器的型號。式中，[T]為所選型號聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。
2) 校核最高轉(zhuǎn)速
聯(lián)軸器工作過程中的最高轉(zhuǎn)速n，不應超過其允許的最高轉(zhuǎn)速,即；
(39)
3) 協(xié)調(diào)軸孔直徑
多數(shù)情況下，每一型號聯(lián)軸器適用軸的直徑均有一個范圍，被聯(lián)接兩軸的直徑應當在此范圍之內(nèi)。
另外，還要根據(jù)所選聯(lián)軸器允許的軸的相對位移偏差，規(guī)定部件相應的安裝精度。使用有非金屬彈性元件的聯(lián)軸器時，還應注意聯(lián)軸器所在部位的工作溫度不要超過該材所允許的最高溫度[22]。
8 結(jié)論
一個機電一體化裝置的質(zhì)量好壞取決于各個零件的設計和整體的設計，合理的設計和恰當?shù)挠嬎愠删鸵粋€完美的產(chǎn)品。本課題設計全力打造一種新型菠蘿削皮機，具有省工省時快速高效的特點，而且削皮均勻，柿果質(zhì)量好等特點。
本課題所設計的菠蘿削皮機的可以達到如下的預期效果：
機器外形收尺寸長為1166mm，寬為700mm，高為2089mm ，并且該裝置具備以下特點：
特點一：采用旋轉(zhuǎn)式去皮原理，脫皮時間3-6個/分鐘,
特點二：時產(chǎn)200公斤以上,產(chǎn)品重量1.5千克左右，
特點三：去皮率高，可達到97%左右，
特點四：本產(chǎn)品采用的是照明用220V電壓作為動力源，功率1.15KW的電機。
特點五：最大的削皮量度為250mm 200mm
該菠蘿削皮機用于菠蘿快速去皮、效率高，采用氣缸為動力、進行自動旋轉(zhuǎn)削皮、設計獨特，是和先進的簡單一點一體化裝置設備。
畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。通過本次的畢業(yè)設計，我學會了熟練運用所學課程（如機械制圖，機械基礎結(jié)構(gòu)及設計，液壓與啟動，傳感器與檢測技術，AUTOCAD等等一系列課程表）的理論知識，解決一個機電一體化裝置設備從加工對象考察，設計思路，計算，繪圖等很多方面的問題；也使我明白了自己的差距和不足之處，特別是對于知識的總體把握上有所欠缺，以及對于零件分析得不夠透徹，編制出的工藝不是很符合工廠實際加工的情況，零件的設計其結(jié)構(gòu)也不是很合理，但是通過指導老師的幫助，已基本解決這些問題。
在設計的過程當中，讓自己體會到了設計的樂趣，體會到戰(zhàn)勝困難的激動，體會到了成功所帶來了喜悅，為以后更好地投入到工作中積累一定的經(jīng)驗最后，在設計的過程中我體會到設計人員一定要認真、仔細，做事要考慮周全，不能偷懶，更不照搬照抄，要腳踏實地才會有收獲。
? ? 畢業(yè)設計不是幾天就可以完成的，而是通過努力和思考，給自己一個精彩的過程，我想我做到了，雖然不完美。年輕人是祖國的未來，如果連我們也懼怕困難，那民族便不會進步，更談不上富強，所以讓我們把握好時光，不斷探索，不斷前進。
本次設計幾乎融匯大學幾年來我們學到各門專業(yè)知識，使我們有了一個綜合運用以往所學知識的機會。在設計過程中我發(fā)現(xiàn)自己以往所學的知識不夠扎實，在設計過程中，遇到了許多的困難，但在攻克這些困難的同時，不僅加深了我對已所學知識的熟悉程度，提高了實際動手能力，更重要的是，培養(yǎng)了我們面對困難時用于取勝的精神，可以說，這極大地提高了我們的自信心和挑戰(zhàn)困難的勇氣，這對于我們今后進入工作崗位后的發(fā)展相會有極大的幫助。
當然，由于設計者本人水平的限制，經(jīng)驗的欠缺，考慮不夠周全等，本次設計一定還存在這樣或那樣的缺陷和漏洞，設計尚有不足之處，需要我們在今后的工作實踐中不斷改進和提高，懇請各位答辯的老師批評和指正。
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致 謝
本論文是在老師的悉心指導和熱情關懷下完成的。在此，我由衷感謝我的指導老師和支持我，幫助我的恩師們，同學們，朋友們。
為期幾個月的畢業(yè)設計已接近尾聲了，我的大學生涯也即將畫上一個圓滿的句號。此刻我的心中卻難免有一絲悵然，因為那些熟悉的機械制造及其自動化設計系的恩師們和各位可愛的同學們，我們也即將揮手告別了。
值此論文完成之際，心中充滿了一片感激之情，在整個論文完成的過程中得到了我的指導老師老師的精心指導，在此要向她致以最崇敬的感謝。高老師總是在百忙之中抽出時間來為我們指導和解答論文設計過程中的疑惑，很幸運被分到了高老師作為我的指導老師，她嚴謹細致、一絲不茍，學術造詣高，為人和善的作風一直是我工作、學習中的榜樣；她循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。再次向高老師獻上誠摯的謝意。
大學寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊視野。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友，無論在學習上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。
感謝我的同學，師兄，在畢業(yè)設計完成的過程中是他們在生活上和學習上給予我很大的幫助和支持，在我進行畢業(yè)設計的過程中是他們不斷給我自信，如今才能順利完稿。大家在學習上互相交流，生活上相互幫助，再次衷心的向大家說一聲謝謝。
我也要感謝我的家人，他們給我創(chuàng)造了良好的生活學習環(huán)境，是他們無微不至的關懷、一貫的體諒與支持，使我能在工作和學習上不斷前進，他們是我努力工作和積極生活的精神支柱。
最后，本人向各位老師和同學們致以深深的謝意！