番茄篩選機的設計【農(nóng)業(yè)用機械設計】

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Using tomato screening machine can greatly improve the efficiency of screening of tomato farmers. Key words：tomato screening machine; conical 前言 據(jù)國家統(tǒng)計局最新調(diào)查結(jié)果顯示：2013年全國番茄種植面積穩(wěn)定到約 6369萬畝，單產(chǎn)達到 1600公斤，總產(chǎn)番茄10650萬噸，產(chǎn)品加工率 30%，產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值 8700億元。據(jù)營養(yǎng)學家研究測定：每人每天食用50～100克鮮番茄，即可滿足人體對幾種維生素和礦物質(zhì)的需要。番茄含的“番茄素”，有抑制細菌的作用；含的蘋果酸、糖類和檸檬酸，番茄富含胡蘿卜素、維生素C、維生素B以及維生素B2和鈣、磷、鉀、鎂、鐵、和碘等多種元素，還含有蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，所以廣受人們的喜愛，是餐桌必不可少的一件食材。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織2013年8月的網(wǎng)站數(shù)據(jù)分析我過近年的番茄的種植面積穩(wěn)步增多，我國的番茄產(chǎn)量從2010年到2013年增大了將近一半。 可見我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展步伐逐年加快，科技力量在不斷的加強，我國農(nóng)業(yè)必將朝著自動化，機械化，現(xiàn)代化的方向發(fā)展。這就為篩選機帶來非常寬廣的發(fā)展空間。根據(jù)消費者的需求，市場導向，科技的發(fā)展方向，我們構(gòu)想了番茄篩選機器的這一概念。人們追求高效率的時代，各項資料已經(jīng)表明：在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的人力篩選已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展的要求，從節(jié)約成本和時間成本來看，番茄篩選機器是種植番茄這一行業(yè)節(jié)約成本的一大法寶。 篩選機器是近幾十年來得到很快發(fā)展的一種新型的機械，已經(jīng)廣泛運用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中；其中圓筒篩選是應用比較廣泛的一種篩分產(chǎn)品。隨著我國工業(yè)，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中機械化要求的提高，應用篩選機器的行業(yè)對其要求的也越來越高。篩選機在我國推廣使用的幾十年間發(fā)現(xiàn)了許多使用不太方便、設計不盡合理等問題。我國篩選機的無故障運行時間與使用壽命相對于國外水平也有著很大的差距。也正應為這樣，研究，設計和制造篩選機就成為非常重要的課題。 一、 課程研究的背景和意義 目前全國的番茄種植面積正在逐漸擴大，到收獲的時候由于番茄畝產(chǎn)產(chǎn)量高，每個農(nóng)戶會對番茄按照大小分類，希望能賣個好價錢。但這樣往往會浪費很多時間和人力，到頭來既費時又費力，篩分效果還不好。針對農(nóng)戶的這一現(xiàn)實狀況，我們研究的番茄篩選機會有效的為農(nóng)戶們解決此類難題。番茄從進料口進入后，篩選機會自動將其分成從小到大的若干類。這就為農(nóng)民們解決了篩分番茄費時費力的問題，同時又可以達到好的篩分效果。 我們國家由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染是非常嚴重的，我國也一直在致力于減少環(huán)境危害的工作。我們研究設計的番茄篩選機的最大優(yōu)點就是低能耗、噪聲小，走“綠色”環(huán)保之路，完全符合我國的國情需要。 二、 篩選機的發(fā)展概況 近年來,節(jié)能、降耗、環(huán)保已成為可持續(xù)發(fā)展的主要方向。我國既是一個生產(chǎn)者和能源消耗的力量。如何有效利用資源已成為重要的國家發(fā)展戰(zhàn)略。中央發(fā)展規(guī)劃篩選機械行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機遇。中央政府的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要指出,開發(fā)技術(shù)和設備產(chǎn)生重大影響,包括冶金設備、篩選、清洗設備等。 篩分機的發(fā)展方向是非常明確的,可以說,會占據(jù)整個屏幕的重點市場地位,從近年來的銷售,篩分機的應用范圍更大,所以銷售穩(wěn)步上升。工業(yè)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)篩選機品種和質(zhì)量要求越來越高,使篩分機到一個新的發(fā)展階段。 綜合國內(nèi)外篩選機狀況，篩選機將會向以下幾個方向發(fā)展： （1）向著系列化，標準化，通用化發(fā)展：這是便于設計、組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質(zhì)量和降低成本的途徑 （2）定量向效率高:高發(fā)展工業(yè)現(xiàn)代化,促進企業(yè)規(guī)模,生產(chǎn)能力大大增加,需要一套有效的高通量篩選機器 （3）向著輕型、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡化方向發(fā)展：80年代的老式篩選機換網(wǎng)特別不方便、壓網(wǎng)螺栓每層就有48支.換一個網(wǎng)需要很長時間、且高目數(shù)的粉體容易從螺栓處泄漏出去 （4）振動強度的增加,篩選機的振動過程逐漸加強,即提高篩機振動參數(shù),以獲得更大的速度和加速度,從而提高生產(chǎn)率和篩分效率。 三、 篩選機的分類、工作原理及特點 3.1 篩選機的分類 振動篩的振動是取代人工篩選機械,根據(jù)篩選的準確性可分為輕質(zhì)混凝土振動篩、重型振動篩,實驗室的振動篩。包括重型振動篩根據(jù)軌跡可以分為:橢圓振動篩,圓振動篩、直線振動篩,自固定中心振動篩、等;振動篩的主要代表三維振動篩過濾器,也稱為自旋振篩,可以調(diào)整軌跡,廣泛用于制藥、食品、化工、油漆、飲料過濾、磨料等行業(yè)。 3.2 番茄篩選機的工作原理 番茄篩選機通過圓柱滾筒上不同直徑的圓孔篩選不同大小規(guī)格的番茄。滾筒呈圓臺狀水平放置，從左端送料口向滾筒內(nèi)輸送番茄，滾筒的轉(zhuǎn)動通過電動機和皮帶傳動實現(xiàn)，番茄在滾筒轉(zhuǎn)動過程中沿著滾筒的錐度自然的向下滾動，接著從各種規(guī)格的圓孔內(nèi)掉落達到篩選目的?！? 3.3 番茄篩選機的特點 番茄篩選機作為一種篩分設備，其特點主要表現(xiàn)在： (1)設計耐用精巧，故障少，操作，維修方便； (2)結(jié)構(gòu)要簡單，清洗方便，快捷； (3)噪聲小，耗能低，機器壽命長； (4)耐磨性，高抗壓強度好； (5)篩分效率高，工作穩(wěn)定可靠。 四、 篩選機在實際生產(chǎn)中的應用 基振動篩的三種不同的運動軌跡就采用不同的篩分方法，對國民經(jīng)濟中各行業(yè)特殊要求，形成各種形式的振動篩分設備，并且使其在工業(yè)部門得到非常廣泛的應用。在治金工業(yè)的部門，選礦廠普遍采用振動篩對礦石進行預先的篩分和檢查篩分，用振動篩對磨礦機的產(chǎn)品進行分級提高精礦品。在煤炭工業(yè)部門，用振動篩作為精煤和末煤的脫水、脫介、針對5mm以下含水8%~15%的潮濕細煤粒的分級采用了高頻細篩來解決脫水的問題；在水利電力的部門，火電廠對煤預先篩分是通過高頻振動篩來實現(xiàn)的，在水電站的建設工作中如三峽工程需要各種振動篩對沙石進行分級；在交通部門針對鐵路石渣的清沙和初泥進行篩選，及對瀝青混泥土的石頭進行篩選，其在高速工路建設中起著重要的作用；在化工部門、對于化工原料產(chǎn)品的篩分，復合肥和化肥的分級，都離不開振動篩。此外，針對環(huán)保部門的垃圾處理及水煤漿在電廠的應用，振動篩均成為關(guān)健篩分設備。? 國家對農(nóng)業(yè)的支持力度正逐年加大，我國的糧食總產(chǎn)量連續(xù)六年增產(chǎn)。番茄、板栗等作物的篩分生產(chǎn)都可以應用到篩選機，這也為篩選機帶來了廣闊的發(fā)展前景。 五、 篩選機的結(jié)構(gòu)組成與設計 5．1 篩滾筒的設計 圖1 篩筒 篩筒是選機承受被篩物料自身重力并完成篩分過程的最重要的工作部件。常用篩有滾筒篩、編織篩、條縫篩、棒條篩和非金屬篩五種。為了提高篩分效果和保證工作的可靠性，一般要按篩分物料的粒度和篩分作業(yè)的工藝要求來選擇篩面。番茄篩選機篩選番茄是通過圓筒篩來完成篩選的，對篩面的基本要求是：有足夠的機械強度、剛度、耐腐蝕、耐磨損、篩孔不容易堵塞。 5.1.1 滾筒的尺寸 滾筒的長度為1800mm，呈圓臺狀水平放置，滾筒小端的直徑為117mm,大端的直徑為500mm，滾筒的轉(zhuǎn)動通過電動機和皮帶傳動實現(xiàn)，番茄在滾筒轉(zhuǎn)動過程中沿著滾筒的錐度自然的向下滾動，接著從各種規(guī)格的圓孔內(nèi)掉落達到篩選目的。 5.1.2 滾筒的圓孔的設計 根據(jù)篩分的要求，番茄的直徑為30mm-90mm，為了保證番茄的精確篩分，我們篩選機的滾筒上的孔的直徑尺寸分別選為50mm、80mm,大于80mm的直徑從滾筒末端掉落進行篩選。 5.1.3 滾筒的傳動設計 滾筒的轉(zhuǎn)動通過電動機上的同步齒形小帶輪通過同步齒形帶帶動軸上的大同步齒形帶輪完成。大同步齒形帶輪固定在軸上，軸的兩端是通過軸承固定在軸承座上的。 5.1.4 滾筒和軸的固定 我們設計的番茄篩選機的中滾筒是完成篩選的最主要的一個部件，篩選機篩選番茄主要是有軸帶動滾筒完成自轉(zhuǎn)，所以滾筒和軸必須固定在一起，我們通過在軸和篩選圓柱上焊接圓柱條的方法讓篩選圓柱和軸固定在一起，讓圓柱能夠和軸一起轉(zhuǎn)動從而完成篩選。圖示軸和篩選圓柱的固定方式： 圖2 軸和篩圓錐臺的固定 5.2 機架的設計 機架是篩選機的重要組成部分，番茄篩選機的長、寬、高、分別設計為2200mm、1200mm、1380mm、機架的材料是采用鑄鋼焊接而成的，機架的主要設計理念要求是要整體比較簡潔，能夠承受整體的一個重量。 圖3 機架 5.3 進料口的設計 進料口采用螺栓固定的方式固定在機架上，且采用一定角度的固定，使物料在投入的時候能夠以一定的速度進入篩選箱，既避免了物體速度過大，也避免了番茄的堆積。 圖4 送料口 5.4 物料的受力分析 我們設計的番茄篩選的目的是使作物能夠滾落到不同直徑的篩孔里面，從而進行全面的篩選。因此，可以對篩滾筒進行傾角設計，這樣可以使作物更好的被篩分。不妨假設作物是一個方形物體，在篩面上的受力分析如下： 通過計算得： tan α= μ α= arctan μ 查表得，45號鋼與番茄的靜摩擦系數(shù)為μ=0.2—0.3，經(jīng)過計算得 α=14.3—16.7。 篩筒的傾斜度太大了不好。如果角度太大，下料時由于慣性，會導致番茄一涌而下，不能進行精確的篩分，失去設計意義；但是角度也不能太小，太小了物料容易堆積，所以需要適當?shù)恼{(diào)整篩筒角度，我們設計的角度為 12，符合要求。 六、 篩選機的零件的選擇 6.1 皮帶的選擇 圖5皮帶 我們所選用的皮帶是市場上最普通的普通V帶，普通V帶市場上的價格相對實惠便宜，很適合用在我們的番茄篩選機上。 6.2 V帶輪的選擇 番茄篩選機的帶輪應該要有足夠的強度，質(zhì)量輕而且價格便宜，所以我們選擇了V帶輪，V帶輪采用的是鑄鐵材料。 6.3 大小帶輪、帶的尺寸和相互安裝的尺寸的計算 我們所設計的番茄篩選機的皮帶回轉(zhuǎn)速度為0.05m/s-0.2m/s。計算得出篩圓錐臺的回轉(zhuǎn)速度為每分鐘12轉(zhuǎn)。電機是選擇市場上的永磁低速電機140 TYD,電機的轉(zhuǎn)速為每分鐘60轉(zhuǎn)，傳動比為5，符合帶傳動的傳動比要求，該電機的功率為1.5KW。 設計計 算 ： （1） 計算設計功率 由機械傳動手冊查得工況系數(shù)=1.3， ==1.95KW （2） 小帶輪直徑 根據(jù)機械傳動手冊選擇=112mm （3） 大帶輪直徑 ==548.8mm （4） 初定中心距 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，取=600mm，應 （5） 計算帶長 =2316.9mm 查機械傳動手冊 =2240mm （6） 計算實際中心距 =561.6mm =524.44mm 張緊或者補償伸長，所需要的最大中心距為 =606.4 mm （7） 計算V帶的根數(shù)Z Z= 根據(jù)機械傳動手冊查得需要的根數(shù) Z=4 經(jīng)過計算得到了帶輪的尺寸和兩個帶輪之間的實際中心距，確定了他們的安裝。圖是大帶輪和小帶輪： 圖6 大帶輪 圖7 大帶輪 6.4 轉(zhuǎn)軸的強度與剛度計算 圓柱形滾軸兩端是固定的，當機器正常運作時，圓柱形滾軸上承載作用力，理論分析時，假設均勻載荷分布。番茄篩選機的 根據(jù)強度條件設計直徑計算可得： 根據(jù)剛度條件設計直徑 59mm 通過計算和查表試驗可得最小滾軸的直徑可選為d= 60mm ,既能滿足機器正常工作的強度條件，又能節(jié)約成本。 6.5 軸承的選擇 在篩選機正常工作過程中，軸承的主要作用是支撐滾軸的轉(zhuǎn)動，軸承主要承受徑向載荷，因此我們選擇深溝球軸承，既可以滿足機器工作中主要承受徑向載荷，也可同時承受小的軸向載荷的設計要求。當量摩擦系數(shù)最小，在高轉(zhuǎn)速時，可用來承受純軸向載荷。通過計算選擇的軸承型號為6211，外徑為100mm,厚度為21mm。圖為深溝球軸承 6.6 軸承座的選擇 軸承座是用來固定軸承的，固定軸承的外圈，讓軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，外圈保持不動始終和傳動的方向一致，并且保持平衡，我們選擇的軸承的外徑是100mm,所以承座的內(nèi)徑應該是100mm,查閱機械設計手冊，我們選擇的軸承座的型號是SN211。 圖8 軸承座 6.7 篩選機的裝配圖 圖9 篩選機的裝配圖 結(jié)論 經(jīng)過了2個月的努力，畢業(yè)設計的任務順利完成了，基本上已經(jīng)實現(xiàn)了所預期設想的功能。畢業(yè)設計是本科的學習階段一次很難得的實踐與理論相互結(jié)合的機會。通過對番茄篩選機的設計，擺脫了以前單純的理論知識學習，在實際設計中不僅提升了我綜合運用所學專業(yè)基礎知識和解決實際問題的能力，而且也大大的提高了我查閱文獻資料、獨立設計及其他專業(yè)能力的水平；通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志力也得到了一定程度的提升，達到了畢業(yè)設計的目的。 切身體會到，設計的過程要總體充分的考慮，總體的設計，要有全盤的意識與思想。在大體功能滿足的情況下，進一步來設計相應的零件、機構(gòu)來滿足安裝要求、尺寸要求、和使用要求。設計過程中感覺最最困難的是在零件的選擇，對著機械設計手冊，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)要求，數(shù)據(jù)要求，不停地進行選擇，有的經(jīng)過了好幾個反復。 本設計有不少的優(yōu)點，但是也存在著一些不足，需要在以后的研究中不斷完善和改進。 參考文獻 [1] 紀名剛，濮良貴. 機械設計. 7版. 北京：高等教育出版社，2001. [2] 邱宣懷. 機械設計. 4版. 北京：高等教育出版社， 1997. [3] 余俊. 機械設計. 2版. 北京：高等教育出版社， 1986. [4] 吳宗澤. 機械設計. 北京： 中央廣播電視大學出版社， 1998. [5] 濮良貴，紀名剛. 機械設計學習指南. 4版. 北京：高等教育出版社，2001. [6] 周開勤. 機械零件手冊. 4版. 北京：高等教育出版社， 1994. [7] 卜炎. 螺紋聯(lián)接設計與計算. 北京：高等教育出版社，1993. [8] 鄒慧君. 機械運動方案設計手冊. 上海：上海交通大學出版社，1994. [9] 謝黎明. 機械工程與技術(shù)創(chuàng)新. 北京：北京工業(yè)出版社，2005. [11] 吳宗澤. 機械結(jié)構(gòu)設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1998. [13] 國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的有關(guān)的中華人民共和國國家標準，2007 [14] 李旦、張世昌，機械制造技術(shù)基礎第二版. 北京:高等教育出版社,2007 [15] 馮之敬．機械制造工程原理．北京：清華大學出版社,1999. [16] 呂仲文．機械創(chuàng)新設計．北京：機械工業(yè)出版社，2004. [17] Kuehnle M R.Toroidal Drive Combines Concepts.Product Engineering.Aug.1979. [19] Loewenthal S H.et.al.Evaluation of a high Performance Fixed Ratio Traction Drive.Trans.ASME.80-C2/DET-38,Apr.1981. 致謝 這次畢業(yè)設計是在蔡金平老師的精心指導下完成，在設計過程中，蔡老師多次與我們討論、分析設計的內(nèi)容、原理和結(jié)構(gòu)，感謝蔡老師的諄諄教誨和悉心指導。 另外，在信息流通便捷的網(wǎng)絡時代，我通過互聯(lián)網(wǎng)搜尋到許多有參考價值的信息，感謝互聯(lián)網(wǎng)給了普通大眾一個這么好的平臺。 最后，感謝機制四班的全體同學，沒有你們的陪伴我的論文將遜色不少。感謝你們。更加的感謝各位審閱此篇論文的各位老師們，謝謝您們的辛勤審閱，懇請你們批評指正。 17 編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 相關(guān)資料 題目： 偏心導桿調(diào)速器 信機 系 機械工程及自動化專業(yè) 學 號： 　　　 0923188　　　 　 學生姓名： 趙操超 指導教師： 唐正寧 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25日 目 錄 一、畢業(yè)設計（論文）開題報告 二、畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯及原文 三、學生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進度、檢查及落實表” 四、實習鑒定表 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 開題報告 題目： 偏心導桿調(diào)速器 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 0923188 學生姓名： 趙操超 指導教師： 唐正寧 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2012年 11月12日 課題來源 自擬題目 科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） （1） 課題科學意義 調(diào)速器用于減小某些機器非周期性速度波動的自動調(diào)節(jié)裝置。可使機器轉(zhuǎn)速保持定值或接近設定值。水輪機、汽輪機、燃氣輪機和內(nèi)燃機等與電動機不同，其輸出的力矩不能自動適應本身的載荷變化，因而當載荷變動時，由它們驅(qū)動的機組就會失去穩(wěn)定性。這類機組必須設置調(diào)速器，使其能隨著載荷等條件變化，隨時建立載荷與能源供給量之間的適應關(guān)系，以保證機組作正常運轉(zhuǎn)。調(diào)速器的理論和設計問題，是機械動力學的研究內(nèi)容。調(diào)速器的種類很多。其中應用最廣泛的是機械式離心調(diào)速器。而以測速發(fā)電機或其他電子器件作為傳感器的調(diào)速器，已在各個工業(yè)部門中廣為應用。 調(diào)速器的種類很多，按其工作原理的不同可分為機械式、氣動式、液動式、機械氣動復合式和電子式等多種形式。目前應用最廣泛的當屬機械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、性能良好。偏心導桿調(diào)速器也屬于機械式調(diào)速器。 （2） 偏心導桿調(diào)速器的研究狀況及其發(fā)展前景 目前中國從事自動調(diào)速器生產(chǎn)的企業(yè)共有20多家，根據(jù)這些企業(yè)的已建產(chǎn)能和在建產(chǎn)能統(tǒng)計，2015年中國自動調(diào)速器產(chǎn)能將達到775萬臺。 解放初期，我國調(diào)速器事業(yè)一片空白，幾乎從零開始，大部分產(chǎn)品從蘇聯(lián)購買，少量制造亦是照搬蘇聯(lián)圖紙生產(chǎn)。50～60年代，我國調(diào)速器大部分系機械液壓型調(diào)速器。在大躍進年代，當時的水利水電科學研究院、哈爾濱電機廠等單位曾聯(lián)合研制了我國第一臺調(diào)速器，并安裝在廣東從化流溪河水電站運行了一段時間。60年代初，當時的水利水電科學研究院、天津電氣傳動設計研究所、長江流域規(guī)劃辦公室等單位聯(lián)合研制了我國第一臺晶體管電液調(diào)速器，并在湖北陸水試驗電站運行了相當長一段時間。70年代至80年代初，新建的大中型水電站較多地采用了電子管、晶體管或小規(guī)模集成電路電液調(diào)速器，一些小型水電站也少量采用了電液調(diào)速器，此階段可算是機械液壓調(diào)速器與電氣液壓調(diào)速器并重。但電氣液壓調(diào)速器由于所選用的主要電子元件組件質(zhì)量不過關(guān)，其長期使用的可靠性普遍較低。 研究內(nèi)容 1. 閱讀外文資料，翻譯與所學專業(yè)或課題相關(guān)的外文文獻5000字左右，語句通順、流暢、準確； 2．了解偏心導桿調(diào)速器的工作原理； 3．根據(jù)具體結(jié)構(gòu)，擬定分析設備設計方案； 4．繪制整套零件圖，裝配圖； 5. 用Pro/E進行造型，裝配后進行運動仿真； 6. 撰寫論文，要求符合本科論文的格式要求，語言簡潔、流暢、層次分明。上機時數(shù)不少于200小時，整個畢業(yè)設計過程的技術(shù)工作要嚴謹、靈活、工作要有主動性，計算方法、計算的程序、計算結(jié)果、結(jié)論要正確。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析 偏心導桿調(diào)速器主要由錐齒輪、主動鏈輪、從動鏈輪、導桿、曲柄、滑塊、標尺、等部分組成。其工作原理是：當主動鏈輪輸入等角速度時，由于導桿和曲柄的軸心線偏置，從動鏈輪就輸出周期性的變角速度。 先松開帶柄螺母，然后轉(zhuǎn)動手柄對照標尺進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完畢后，再將帶柄螺母重新固緊。 可行性分析：通過各主要部分系統(tǒng)的確定，主要問題可以解決。細節(jié)問題也可以方便的處理，總的來說，此方案的可行性沒有問題。 研究計劃及預期成果 研究計劃： 2012年11月25日-2012年12月25日：按照任務書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設計開題報告書。 2013年1月11日-2013年3月5日：填寫畢業(yè)實習報告。 2013年3月8 日-2013年3月14日：按照要求修改畢業(yè)設計開題報告。 2013年3月15日-2013年3月21日：學習并翻譯一篇與畢業(yè)設計相關(guān)的英文材料。 2013年3月22日-2013年4月11日：繪制二維零件圖。 2013年4月12日-2013年4月25日：繪制三維圖。 2013年4月26日-2013年5月20日：畢業(yè)論文撰寫和修改工作。 預期成果： 明確偏心導桿調(diào)速器預期達到的性能指標和工作路線?？傮w方案的設計，可行性的分析。偏心導桿調(diào)速器的初步設計，總體結(jié)構(gòu)的設計，各部件的參數(shù)設計。強度計算，分析驗證,優(yōu)化設計。完成二維圖和三維圖的繪制。完成三維總裝圖的動態(tài)展示。完成設計說明書。 特色或創(chuàng)新之處 偏心導桿調(diào)速器屬于常用的機械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、安全性高。其特色在于能按刻度調(diào)節(jié)速度的大小，壽命長，不易損壞。 已具備的條件和尚需解決的問題 ① 各類資料比較齊全查閱方便； 偏心導桿調(diào)速器已有類似的產(chǎn)品可以參考。 ② 錐齒輪的計算，軸承的壽命，標尺的刻度等等。 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室（學科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見 主管領導簽名： 年 月 日 英文原文 A knowledge-based system for materials selection in mechanical engineering design Abstract This paper studies various work on the development of computerized material selection system. The importance of Knowledge-based system (KBS) in the context of concurrent engineering is explained. The study of KBS in material selection in an engineering design process is described. The development in materials databases, which sometimes serve as material selection packages, is also discussed. The use of KBS in material selection and the application in the domain of polymeric-based composite are chosen as typical examples. 2001 Published by Else vier Science Ltd. Introduction Materials selection is a task normally carried out by design and materials engineers. Gutte ridge and Water- man [1] described the aim of materials selection as the identification of materials, which after appropriate manufacturing operations, will have the dimensions, shape and properties necessary for the product or component to demonstrate its required function at the lowest cost. For the purpose of material selection, thousands of data would be needed to characterize all the grades of materials. Many selection systems are available to help design engineers to choose the most suitable materials. At the most basic level, design engineers could use tables of material properties in data books. However, data sheets are incomplete and once published, they are difficult to update. Dadd and Fair-full [2] described how information about engineering materials, can be divided into two main categories, i.e. data and knowledge. Data is defined as the results of measurements, whereas knowledge represents the connections between items of data, the source of this knowledge, which contributes to an understanding of the results. Both the computerized database and the KBS of material selection will be described in the following sections. The material database for materials selection 2.1. Supporting data and rigorous logic for the hypothesis and observation. In recent years, attention is being made to the use of computer systems to store and process data regarding the properties of materials. It enables the designers to achieve large capacity and rapid retrieval from a computer database to provide easy access to the materials data.According to Prada [3], materials are the common elements enumerating parts in a product realization process. Nowadays, design engineers normally rely on the materials that they are familiar with. However, when design requirements exceed the constraints of such materials or exceed the constraints on material properties, concurrent engineering teams must consider alternative materials. With direct online access to a materials database, the concurrent engineering teams could select materials that are lighter, stronger and lower in cost. Assuming that the impact of such substitutions can be analyzed or simulated, the teams could easily make an optimum selection of materials for the available processes,conserve materials for each process and thus, reduce material waste. White [4] emphasized the importance of computer aided materials selection as books have several drawbacks as they are often outdated before reaching the bookshelves. It is very difficult to index them to find answers or to sort data in the manner of your choice. A computerized system, which provides access to materials data, is not necessarily a materials selection system, although access to data is essential to facilitate selection. 2.2. Critical review This section reviews the development of computerized materials databases that enabled designers to select the materials in mechanical engineering design application. The development of material databases has been reported by Harmer [5] , Breuer et al [6-10], Baur [11-12] , Michael [13] , Ashby [14-15] and C ebon and Ashby [16-17] . Harmer [5] reported that various database systems have been developed for plastics, elastomers and rubbers such as the Cambridge Materials Selector (CMS) , CAMPUS, Selector II, Specula, Cen-base/Materials, Mat. DB, Plastics Design Library .Engineered Materials Abstracts, FUNDUS, Prospector Plus, Poly mat, SPAO, Pro-Concept, Explorer, Plata’polymerically, Standards Info-disk, Piura Abstracts, Packaging Science and Technology Abstracts, Chem-In-tell and Welda-search. Computer-aided material pre-selection by uniform standards (CAMPUS) is a widely used materials database for plastics [6-10]. A product similar to that of CAMPUS is a database concerned with the selection of long fiber reinforced plastics. This system is called FUNDUS and it allows the distribution of material information from the producer to the designer end-user [11-13]. As such, it is of interest to all who work with sheet molding compound (SMC) , bulk molding compound ?.BMC or glass-mat thermoplastic (GMT) materials as reported by Baur [11-12] and Michael i et al. [13] . CAMPUS and FUNDUS have features, which allow the user to view all properties for any listed product, print the data for any product search the database for products satisfying specific property requirements, select and view properties for comparison, and sort according to specific requirement in ascending or descending order. Ashby[14, 15] and C ebon and Ashby [16-17] developed a computerized materials selection system called Cambridge Materials Selector (CMS). The system uses materials selection charts, which are a way of displaying material property data through the use of optimization procedures. The selection process depends on implementing performance Indices, a combination of material properties, which if maximized, optimizes performance. The charts are developed to present the materials,and the performance Indices, so that the most suitable selection of materials and shape can be carried out. Machine Design The complete design of a machine is a complex process. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineering material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. One of the first steps in the design of any product is to select the material from which each part is to be made. Numerous materials are available to today's designers. The function of the product, its appearance, the cost of the material, and the cost of fabrication are important in making a selection. A careful evaluation of the properties of a. material must be made prior to any calculations. Careful calculations are necessary to ensure the validity of a design. In case of any part failures, it is desirable to know what was done in originally designing the defective components. The checking of calculations (and drawing dimensions) is of utmost importance. The misplacement of one decimal point can ruin an otherwise acceptable project. All aspects of design work should be checked and rechecked. The computer is a tool helpful to mechanical designers to lighten tedious calculations, and provide extended analysis of available data. Interactive systems, based on computer capabilities, have made possible the concepts of computer aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM). How does the psychologist frequently discuss causes the machine which the people adapts them to operate. Designs personnel''s basic responsibility is diligently causes the machine to adapt the people. This certainly is not an easy work, because certainly does not have to all people to say in fact all is the most superior operating area and the operating process. Another important question, project engineer must be able to carry on the exchange and the consultation with other concerned personnel. In the initial stage, designs the personnel to have to carry on the exchange and the consultation on the preliminary design with the administrative personnel, and is approved. This generally is through the oral discussion, the schematic diagram and the writing material carries on. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of product Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Grasps the project elementary knowledge to have to memorize some data and the formula is more important than. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs. On the other hand, should be earnest precisely carries on all operations. For example, even if places wrong a decimal point position, also can cause the correct design to turn wrongly. A good design personnel should dare to propose the new idea, moreover is willing to undertake the certain risk, when the new method is not suitable, use original method. Therefore, designs the personnel to have to have to have the patience, because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings successfully. A brand-new design, the request screen abandons obsoletely many, knows very well the method for the people. Because many person of conservativeness, does this certainly is not an easy matter. A mechanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method, should earnestly choose originally, the process confirmation principle of design in this process, with has not unified it after the confirmation new idea. 中文譯文 機械工程設計選材基礎知識 摘要 本文致力于研究對各種材料選擇的電腦化系統(tǒng)發(fā)展。并對以基礎知識的系統(tǒng)在并行工程環(huán)境（KBS）的重要性進行了解釋。KBS的研究在材料選擇方面由一個工程設計過程來描述。材料數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，和選材服務，也被討論到了。在材料選擇KBS和使用中的聚合物基復合材料領域的應用是選材典型的例子。2001年由Else-vier科學有限公司出版。? 1. 簡介? 材料選擇通常是設計和材料工程師一項任務。加特里奇和水人[1]中是這樣描述選擇材料的:經(jīng)過適當?shù)闹圃鞓I(yè)務，將有尺寸，形狀和性能的產(chǎn)品或組件要以最低的成本展示其規(guī)定功能的材料選擇的目標。對于選材的目的，成千上萬的數(shù)據(jù)將需要所有的材料的特性。許多選擇系統(tǒng)可以幫助設計工程師選擇最合適的材料。在最基本的層面上，設計工程師可利用材料性能數(shù)據(jù)手冊表。但是，數(shù)據(jù)表是不完整的，一旦公布，他們是難以更新。多德和范福?[2]描述了有關(guān)工程材料的資料，可分為兩大類，即數(shù)據(jù)和知識的分歧。數(shù)據(jù)被定義為測量的結(jié)果，而信息代表之間的數(shù)據(jù)，在這方面的知識，這有助于對結(jié)果的認識源項目的連接。無論是計算機化的數(shù)據(jù)庫和材料選擇的KBS將在以下各節(jié)描述。?? 2. 針對對材料選擇的材料數(shù)據(jù)庫? 2.1 支持這一假設的數(shù)據(jù)和嚴密的邏輯 近年來，關(guān)注正在面向計算機系統(tǒng)來存儲和處理數(shù)據(jù)的有關(guān)材料的性能。它使得設計者能夠在實現(xiàn)大容量和快速的從一個計算機數(shù)據(jù)庫里檢索到資料數(shù)據(jù)。據(jù)普拉薩德[3]，材料是在列舉部分產(chǎn)品實現(xiàn)過程的共同要素。如今，設計工程師通常依賴于材料，他們所熟悉的。然而，當超過設計要求這些材料的限制或超過材料特性的限制，并行工程團隊必須考慮替代材料。隨著直接在線訪問材料數(shù)據(jù)庫，并行工程團隊可以選擇的材料，重量更輕，更強，成本更低。假設，這種替代的影響可以分析或模擬，團隊可以輕而易舉地把一個可用進程的最佳選擇材料，節(jié)約每一個程序的材料，因此，減少材料浪費是必須的。白[4]強調(diào)了計算機選型輔助材料的重要性，圖書有幾個缺點，他們往往在到達的書架得時候已經(jīng)過時。這使得他們很難找到答案指標進行排序或在您選擇的方式的數(shù)據(jù)。電腦化系統(tǒng)，它提供了訪問數(shù)據(jù)的材料，并不一定是材料選擇系統(tǒng)，雖然對數(shù)據(jù)的訪問是必要的，以方便選擇。?? 2.2?嚴格審查?? 本節(jié)回顧了計算機化的材料數(shù)據(jù)庫，使設計人員選擇了機械工程設計中的應用材料的發(fā)展。材料數(shù)據(jù)庫的發(fā)展哈默曾報道[5]，布魯爾等[6-10]，鮑爾[11-12]，Michael i?[13]，阿什比[14-15]和C ebon和Ashby?[16-17]?。哈默[5]報道，各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已用于塑料，橡膠等材料的選擇劍橋（CMS）校園，選擇二，材料，橡膠墊發(fā)展。數(shù)據(jù)庫，塑料設計庫。文摘工程材料，眼底，勘探者另外，市產(chǎn)管辦，臨概念，探險家，普拉特的Polymers-can，標準Info-disk，皮拉文摘，包裝科學與技術(shù)文摘，化學，網(wǎng)絡和搜索。? 計算機輔助材料前通過統(tǒng)一標準的選擇（CAMPUS）是一種廣泛使用的塑料材料數(shù)據(jù)庫[6-10]。一個產(chǎn)品類似CAMPUS，與長纖維選擇有關(guān)的數(shù)據(jù)庫增強塑料。這個系統(tǒng)被稱為眼底，它允許信息從材料到設計生產(chǎn)銷售的最終用戶[11-13]。因此，它是關(guān)系到所有誰與片狀模塑料（SMC）的，散裝模塑料(BMC)或玻璃墊熱塑性（GMT）的材料由鮑爾報道[11-12]和Michael i等。?[13]。校園及眼底有特點，它允許用戶查看任何列出的產(chǎn)品的所有屬性，打印任何產(chǎn)品搜索數(shù)據(jù)，滿足特定性能要求，選擇和查看比較性質(zhì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，并按照升序排序的具體要求或降序。阿什比[14，15]和C ebon和Ashby?[16-17]開發(fā)一個計算機化的材料選擇系統(tǒng)，稱為劍橋材料選擇器（CMS）的。該系統(tǒng)使用材料的選擇圖表，這是一種顯示，通過優(yōu)化程序使用材料性能數(shù)據(jù)的方法。甄選過程由實施性能指標而定，一個物質(zhì)屬性的組合，而如果最優(yōu)化性能。圖表的開發(fā)，以目前的材料，和性能指標，使最合適的材料和形狀可以進行選擇。? 機械設計 一臺完整機器的設計是一個復雜的過程。機械設計是一項創(chuàng)造性的工作。設計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學、工程材料、材料力學和機械制造工藝學等方面具有深厚的基礎知識。 任何產(chǎn)品在設計時第一步就是選擇產(chǎn)品每個部分的構(gòu)成材料。許多的材料被今天的設計師所使用。對產(chǎn)品的功能，它的外觀、材料的成本、制造的成本作出必要的選擇是十分重要的。對材料的特性必須事先作出仔細的評估。 仔細精確的計算是必要的，以確保設計的有效性。在任何失敗的情況下，最好知道在最初設計中有有缺陷的部件。計算（圖紙尺寸）檢查是非常重要的。一個小數(shù)點的位置放錯就可以導致一個本可以完成的項目失敗。設計工作的各個方面都應該檢查和復查。 計算機是一種工具,它能夠幫助機械設計師減輕繁瑣的計算，并對現(xiàn)有數(shù)據(jù)提供進一步的分析?；酉到y(tǒng)基于計算機的能力，已經(jīng)使計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）成為了可能。心理學家經(jīng)常談論如何使人們適應他們所操作的機器。設計人員的基本職責是努力使機器來適應人們。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。另一個重要問題，設計工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進行交流和磋商。在開始階段設計人員必須就初步設計同管理人員進行交流和磋商，并得到批準。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。 如前所訴，機械設計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當它們被應用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。 應當把機械設計看成是機械設計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學的一個良機。掌握工程基礎知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設計中做出所需的全部決定的。另一方面，應該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設計變成錯誤的。 一個好的設計人員應該勇于提出新的想法，而且愿意承擔一定的風險，當新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設計人員必須要有耐心，因為，所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機械設計師應該不斷地探索改進現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。 新設計本身會有許多缺陷和未能預料的問題發(fā)生，只有當這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風險。應該強調(diào)的是，如果設計本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。