目 錄引言 .31 水果分選機的研究現(xiàn)狀與發(fā)展狀況 .31.1 研究現(xiàn)狀 31.2 課題研究的意義與發(fā)展 52 本設(shè)計的內(nèi)容與要求 .52.1 內(nèi)容 52.2 要求與數(shù)據(jù) 52.3 技術(shù)參數(shù) 63 功能原理設(shè)計 .63.1 分選機的工作方式 63.2 分選機構(gòu)原理的設(shè)計 73.3 隔板的設(shè)計 74 方案的選擇與設(shè)計 .84.1 分選機整體裝置的設(shè)計 .84.2 電機的選擇 84.3 傳動比及主要裝置運動參數(shù)計算 105 重要零件的校核與計算 .115.1 齒輪的設(shè)計與計算 115.2 V 帶的設(shè)計 145.2.1 帶傳動的選擇145.2.2 V 帶傳動的計算.175.3 鏈傳動的設(shè)計 .195.3.1 鏈傳動的選擇205.3.2 鏈傳動的計算215.4 輸出軸部分的設(shè)計 .225.4.1 輸出軸的設(shè)計225.4.2 平鍵的設(shè)計275.5 輸入軸部分的設(shè)計 .285.5.1 輸入軸的設(shè)計285.5.2 平鍵的設(shè)計335.6 滾子軸的設(shè)計與計算 .345.7 箱體的設(shè)計 .365.8 螺栓組的設(shè)計與計算 .385.9 潤滑密封的設(shè)計 .426 三維數(shù)字化建模 .426.1 分選機整體的三維建模 426.2 帶傳動部分的三維建模 446.2 分級機構(gòu)的三維建模 456.2 入料斗的三維建模 467 總結(jié) .47謝 辭 .48參考文獻 .50引言近年來，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，國內(nèi)外水果品種越來越多，人們對水果的品質(zhì)也有了更高的要求。為了提高水果的加工質(zhì)量和出品等級，需要對水果進行嚴格的質(zhì)量分級和大小分級?，F(xiàn)有的水果分選機大多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般多以大型生產(chǎn)線為主，制造成本較高，分選效率也較低，分選成本較高，現(xiàn)有的水果分選機又以重量分選機為主，而農(nóng)產(chǎn)品基地的水果銷售多以尺寸大小、質(zhì)地為衡量標準，重量分選機就不適合在農(nóng)產(chǎn)品基地使用。因此有必要要設(shè)計一種成本較低，容易操作，適合中小型企業(yè)和水果產(chǎn)地使用的水果分選機。目前，我國具備先進水果分選設(shè)備的企業(yè)很少，有大型生產(chǎn)線的企業(yè)也僅僅是對質(zhì)量和大小進行分選,裝備比較落后。因此，市場上銷售的水果大多數(shù)依靠機械配合人工的方式實現(xiàn)分級。人工分級的主要缺點是：勞動量大、生產(chǎn)率低而且分選精度不穩(wěn)定；水果分選難以實現(xiàn)快速、準確和無損化。截止到目前為止，國內(nèi)外已有不少學(xué)者及科研人員在此領(lǐng)域取得了重大進展。根據(jù)水果檢測指標的不同，水果分選機大致可分為大小分選機、重量分選機、外觀品質(zhì)分選機和內(nèi)部品質(zhì)分選機。1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和意義1.1 研究現(xiàn)狀（1）大小分選機大小分選機是按照水果大小進行分選，在水果分選機中應(yīng)用最為廣泛。目前可用于蘋果類圓形水果分選的方法有篩子分選法、回轉(zhuǎn)帶分選法、輥軸分選法、滾筒式分選法等。其中，前 3 種方法由于各自存在不同的缺點而未能推廣使用。滾筒式分選法其分選裝置主要由喂料機構(gòu)、V 型槽導(dǎo)果板、分選滾筒、接果盤及傳動系統(tǒng)組成。工作時，水果由傾斜輸送器提升后，先經(jīng)手選裝置由人工剔除傷殘果，然后通過輸送帶送入果箱，打開料門，輸送至導(dǎo)果槽板。在此，水果自然分行滾動，不會出現(xiàn)水果堆積和阻礙現(xiàn)象。分選滾筒開有孔徑逐級增大的圓孔，水果從 V 型導(dǎo)果槽板流至滾筒外邊進行自動校徑的分選。小于分選孔的水果先從第一滾筒分選孔落入接果盤，大于分選孔的則經(jīng) V 型導(dǎo)果槽繼續(xù)向前滾動，直至遇到相應(yīng)分選孔落下，于是在不同的接果盤可得到不同等級的水果。此分選裝置結(jié)構(gòu)簡單，對水果損傷小，成本較低，分選精度和效率較高，適用于球形和近似球形物料的分選，在國外應(yīng)用較廣。為了減少水果碰撞，提高好果率，有的大小分選機是利用浮力、振動和網(wǎng)格相配合的辦法進行分選，但有關(guān)此方面的報道較少。由以上可知，水果大小機械式分選法中，滾筒式分選法是最優(yōu)的一種。另外，隨著電子技術(shù)和計算機圖像技術(shù)的發(fā)展，采用光電傳感器或 CCD攝像機對水果的大小進行測量判別已成為此類分選機的研究熱點。因為它們是對水果的大小進行不損傷的非接觸性計量，適用于任何種類的水果。研究了一種基于計算機視覺的水果大小檢測方法，試驗表明該方法檢測速度快、正確率高、適用范圍寬，能夠滿足水果自動檢測要求。（2）重量分選機按重量進行分選的分選機械早期是利用杠桿原理進行分選的。目前，機械式重量分選機主要有固定衡量秤體、運動輸送盤式和固定限位裝置、運動衡量秤體式兩種機型。機械式重量分選對水果的損傷較小，而且具有較廣的通用性，但是由于各種誤差及摩擦影響等使分選精度不是很高。近年來，隨著計算機和稱重傳感技術(shù)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互滲透，電子稱重技術(shù)及應(yīng)用有了新的發(fā)展?；诖?，國內(nèi)外已開始研制電子稱重式分選機。電子稱重式分選機一般采用壓力傳感器稱量水果，微機系統(tǒng)對傳感器輸出信號進行采樣、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、運算和處理，并控制機械執(zhí)行機構(gòu)進行分選。在現(xiàn)有電子稱重式水果分選臺的基礎(chǔ)上，對其測控系統(tǒng)進行了重新研制，將原有的 PC 機控制替代為單片機控制。由于系統(tǒng)采用微機控制，可按需選擇準確的分選基準，具有更高精度和更高的控制靈活度，在實際中具有更廣的應(yīng)用前景。但是由于該設(shè)備操作較為復(fù)雜，而且設(shè)備成本較高，難以在我國推廣使用。我國對該類型水果分選機的研制尚處于起步階段，需要科研人員充分利用國外已經(jīng)取得的研究成果，研制適合于我國實際情況的電子稱重式分選機。（3）外觀品質(zhì)分選機外觀品質(zhì)分選機是按水果的大小、表面缺陷、色澤、形狀、成熟度等進行分選的分選機。其分選方法包括：光電式色澤分選法和計算機圖像處理分選法。色澤分選法是根據(jù)顏色不同反射光的波長就不同的原理對水果顏色進行區(qū)分。而計算機圖像處理分選法是利用計算機視覺技術(shù)一次性完成果梗完整性、果形、水果尺寸、果面損傷、成熟度等檢測,可以測得水果大小、果面損傷面積等具體數(shù)值,并根據(jù)其數(shù)值大小進行分類。國內(nèi)外學(xué)者在利用計算機視覺技術(shù)對水果外部品質(zhì)檢測方面進行了大量的研究，并取得了重大進展。（4）內(nèi)部品質(zhì)分選機內(nèi)部品質(zhì)包括水果的糖度、硬度、酸度和內(nèi)部缺陷等指標，通常水果內(nèi)部品質(zhì)主要依靠破壞性檢驗方法。目前用于水果硬度的檢測方法主要有變形法和聲學(xué)法。但由于變形法只能測量水果的局部硬度，聲學(xué)法易受噪音和機械振動的影響等而限制了其應(yīng)用。而近紅外法和核磁共振法可用于水果糖度、硬度的檢測。近紅外光譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)檢測方面發(fā)展較快，具有檢測速度快、可同時檢測多種內(nèi)部成分等優(yōu)點。其基本原理是當用近紅外光照射水果時，不同的水果內(nèi)部成分對于不同波長的光學(xué)吸收和散射程度不同，而內(nèi)部光譜也會隨著水果內(nèi)部成分質(zhì)量分數(shù)的不同而發(fā)生變化。利用這一特性，即可根據(jù)近紅外光譜特征分析水果中的主要成分及其質(zhì)量分數(shù)。何東健等利用近紅外分光法檢測水果內(nèi)部品質(zhì)，結(jié)果表明：近紅外分光法不但能檢測水果糖度、酸度，而且能檢測內(nèi)部缺陷，完全滿足在線檢測水果內(nèi)部品質(zhì)的要求。劉燕德等應(yīng)用近紅外漫反射光譜分析技術(shù)設(shè)計了一種近紅外光譜水果內(nèi)部品質(zhì)自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速地用于水果內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測和分級。核磁共振技術(shù)作為一項新的檢測技術(shù)在水果內(nèi)部品質(zhì)檢測方面也有著較大的發(fā)展?jié)摿Α?.2 課題研究的意義與發(fā)展在眾多場合下，大小和重量分選機應(yīng)用較多。而且目前常用的大多數(shù)是機械式大小和重量分選機?；谟嬎銠C視覺的水果大小分選機雖已用于實際生產(chǎn)，但是由于價格昂貴，還未能推廣使用。外部品質(zhì)分選機和內(nèi)部品質(zhì)分選機還在進一步研究中，研究過程還存在著一些難題：水果外部品質(zhì)檢測方面，水果的尺寸和顏色檢測技術(shù)已比較成熟，但是果面的缺陷檢測確是水果實時分級的難點，要快速準確地測定水果表面的各種缺陷并與梗、萼凹陷區(qū)正確區(qū)分比較困難；內(nèi)部品質(zhì)檢測方面，多是就一種產(chǎn)品某一單項項目進行檢測，對果品多種內(nèi)部品質(zhì)的綜合檢測方面研究較少。同時，由于內(nèi)部品質(zhì)檢測的方法比較復(fù)雜，所需設(shè)備成本較高，故用于實際檢測中的還很少。另外，在水果在線檢測分選機的研究中，水果品質(zhì)的實時檢測和分級還存在檢測精度低、速度慢等問題，這就要求圖像信息的處理和識別算法必須簡單而有效，以滿足在線高生產(chǎn)率的要求。計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、無損傷檢測技術(shù)以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代及未來的分級檢測技術(shù)提供了廣闊的空間。機器視覺技術(shù)的應(yīng)用已成為實現(xiàn)果蔬產(chǎn)品品質(zhì)自動識別和分級的最有效的方法。可以預(yù)見，將人工智能技術(shù)和圖像處理技術(shù)相結(jié)合，是今后應(yīng)用計算機視覺技術(shù)進行水果品質(zhì)評價的重要發(fā)展方向 [1]。2 本設(shè)計的內(nèi)容與要求2.1 內(nèi)容水果分選機用于將水果按需要進行分類的機械，是水果供應(yīng)企業(yè)進行水果自動化加工的關(guān)鍵設(shè)備之一。為實現(xiàn)將水果按大?。ㄖ亓浚┻M行分類的功能，設(shè)計水果分選機分選部分。具體任務(wù)如下：1. 分析水果分選的要求，研究系統(tǒng)的工作原理；2. 提出水果分選機分選部分的工作原理，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；3. 繪制水果分選機分選部分的裝配圖及典型零件的零件圖；4. 對水果分選機分選部分的關(guān)鍵參數(shù)進行計算和校核。2.2 要求與數(shù)據(jù)1. 所提出水果分選的工作原理應(yīng)符合按大?。ㄖ亓浚┻M行水果分類的要求，能實現(xiàn)高效的水果分選； 2. 用 Solidworks 建立水果分選機分選部分的 3D 裝配模型； 3. 繪制水果分選機分選部分的裝配圖及典型零件的零件圖；4．設(shè)計說明書（畢業(yè)設(shè)計說明書）應(yīng)包含中英文摘要、設(shè)計方案比較、結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。2.3 技術(shù)參數(shù)1. 按（重量）進行分選范圍：＞0.35Kg ；0.35Kg≥X＞0.3Kg ； 0.3Kg≥X＞0.25Kg0.25Kg≥X＞0.2Kg ； ＜0.2Kg 2. 工作電壓：380V3. 產(chǎn)品用途：按重量分選水果4. 包裝：裸裝5. 功率：0.75Kw6. 分選等級：5 個7. 主要技術(shù)性能噪聲 ：≤80dB（A） 8. 噸料電耗 ： ≤0.25 kW.h/t 9. 純工作小時生產(chǎn)率： ≥3000kg/h 10. 碰壓傷率： ≤8 （%） 11. 分級合格率 質(zhì)量分級：≥95（%）3 功能原理設(shè)計3.1 分選機的工作方式如圖 1 所示。杠桿式水果分級卸載裝置直接安裝在滾子式水果輸送裝置上，分選杠桿的分選臂正好處于、支撐在相鄰滾子之間水果的正下方?？v向水平軸固定在輸送鏈上，分選杠桿套裝在縱向水平軸上并可繞其自由旋轉(zhuǎn)，分級執(zhí)行機構(gòu)則固定在輸送線上方的基體框架上。當輸送鏈運轉(zhuǎn)時，滾子、水果、縱向水平軸和分選杠桿隨著輸送鏈一起向運動。當水果經(jīng)過分選機構(gòu)時，杠桿臂上翹使得水果被翻轉(zhuǎn)到相應(yīng)的入料斗 [2]。圖 1 分選卸載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖（a ）主視圖 （b）俯視圖其動作邏輯關(guān)系圖如下：清洗后的水果 → 滾輪傳送 → 分級機構(gòu) 翻轉(zhuǎn) → 進入料斗? ?? Y↑ ↓← 不符合3.2 分級機構(gòu)原理的設(shè)計杠桿式水果分級卸料機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。分選杠桿的中部有一個水平套筒，其一端為承壓壁，另一端為分選臂。分選杠桿通過其水平套筒套裝在縱向水平軸上并可繞其自由轉(zhuǎn)動，上下限位銷則用于限制其轉(zhuǎn)動范圍 [3]。圖 2 分級機構(gòu)原理示意圖1、水果 2、分選杠桿 3、上限位銷 4、下限位銷5、縱向水平軸 6、套筒 7、滾子3.3 隔板的設(shè)計水果從料斗進入機體后，通過隔板 12 導(dǎo)入分級器，為了使水果能順利滾入分級器，設(shè)定隔板的傾角為 。隔板左右兩端應(yīng)向上進行一定尺寸折邊，保證水果順利進o2:入下一級分級器而不會從隔板兩端掉落。并且，隔板靠近分級器一端應(yīng)向下進行一定尺寸的折邊，這樣可避免損傷物料，同時是為了防止所需分選的物料未經(jīng)分選直接進入下一分級器 [9]。結(jié)構(gòu)如圖 3圖 34 方案選擇與設(shè)計4.1 分選機整體裝置設(shè)計 [4](1) 組成:電動機、減速器、傳動部分、分級部分、入料斗部分。(2) 特點:齒輪相對于軸承不均勻分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。(3)分選機機構(gòu)簡圖:（如圖 4）圖 4 分選機機構(gòu)運動簡圖1、電動機 2、帶輪 1 3、皮帶 4、齒輪 5、輸送鏈 6、滾子 7、分選杠桿 8、縱向水平軸 9、滾子軸 10、收集箱4.2 電機的選擇由本設(shè)計的技術(shù)要求和具體傳動部分配合知:電動機的功率初定為 0.75Kw，額定電壓為 380V。具體配合如圖 5 所示:圖 5 電動機帶動下的傳動配合選擇 Y90S—6 型籠型異步電動機電動機采用 B 級絕緣，外殼防護等級 IP44，冷卻方式為 I（014）即全封閉自扇冷卻。額定電壓為 380V，額定功率為 50HZ[5]。如表 1 Y90S—6 型籠型異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)所示：(附圖 1)滿載時型號 額定功率KW 電流A 轉(zhuǎn)速r/min效率％功率因素Y90S—6 0.75 15.54 1000 87％ 0.85由機械手冊知:L=340mm ，AC=195mm ，E=50 0.310mm ，C=56 1.5mm??B=125mm4.3 傳動比及主要裝置運動參數(shù)的計算由本設(shè)計的技術(shù)參數(shù)知:減速器的傳動比選擇為 ＝2.5，即一級減速器。帶傳動部0i分的傳動比為： 。因為兩鏈輪尺寸相同，即 ＝1。電動機的額定6.290321?di 3i功率為 Kw。根據(jù)要求知，減速器所用的直齒輪精度如下，查機械設(shè)計手冊知 [6]，75.0?dP9 級精度直齒輪的效率值:η 直齒輪=0.96，所以，減速器的傳遞效率為: 92.06.901???本設(shè)計為普通 V 帶傳動，由機械設(shè)計手冊手冊知，開式傳動效率為： :94.02??由機械設(shè)計手冊知，鏈傳動與帶傳動相似，其主要特點是借助于中間撓性件——鏈，在距離較遠的軸之間傳遞運動和動力，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。鏈傳動的常用功率范圍為 100kW 以下，傳動比 ≤6（滾子鏈） ，開式鏈傳動效率為： .3（1） 各軸轉(zhuǎn)速減速器部分的傳動比為 ＝2.5，則 ＝ ＝1000/2.5 ＝400r/min0i?n0/i 帶傳動部分的傳動比為 ＝2.6，則 ＝ ＝400 /2.6＝154r/min2Ⅰ2鏈傳動部分的傳動比為 ＝1，則 ＝ / ＝154/1=154r/min=2.6r/s.3i?3i（2） 各軸輸入功率Kw75.0?dP＝ⅠKw69.02.1???＝ × ＝0.69 0.94=0.6486Kwp2＝ × = =0.5837kW?ⅠP3?9.0648.?（3） 各主要軸轉(zhuǎn)矩電動機的轉(zhuǎn)矩： =9550 =9550×0.75/1000=7.1625N·mdTmdnP所以，電動機經(jīng)過減速器輸入軸的轉(zhuǎn)矩：＝ × × =7.1625×2.5×0.92=16.4738N·mⅠd0i1?帶輪帶動下輸出軸的轉(zhuǎn)矩＝ × × =16.4738×2.6×0.94=40.2620N·mT2i鏈輪傳動中從動輪上鏈輪軸的轉(zhuǎn)矩： iⅠ ??????2358.69.016.43?5 重要零件的校核與計算5.1 齒輪的設(shè)計計算已知減速器所用到的齒輪齒數(shù)分別為: , 。下面以加速器所用的低速17Z42直齒輪為例 [7]:(一)標準直齒輪的計算1、齒輪材料，熱處理及精度① 材料選擇由教材表 10-1 可知：大小齒輪材料均為 鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度45?為 250HBS ，取小齒齒數(shù) =171Z大齒輪齒面硬度為 220HBS ，則大齒輪齒數(shù)為: Z =i×Z =2.5×17=42.5 取:21Z =422② 齒輪精度芯片拾取機構(gòu)為一般機器,速度不高，按 GB/T10095－1998，選精度等級為 7 級２．初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸（1）按齒面接觸強度設(shè)計 2131 )][(2. HEdZuKTd?????確定各參數(shù)的值:①試選載荷系數(shù)為 =1.8t②計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩T=9.55×10 × =9.55×10 ×0.75/100061/nP6=7162.5N.mm③確定齒寬系數(shù) 小齒輪做不對稱布置，查教材表 10-7 選取 =1.0d?④確定彈性影響系數(shù) 查教材表 10-6 得 =189.8MPEZa⑤確定區(qū)域載荷系數(shù) 按標準直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 Z =2.5H⑥齒數(shù)比 μ= =42/17=2.4712⑦根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式 N=60n j 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)hLN =60n j =60×1000×1×120001h=0.72×10 h9N2=60n2j =60×1000×42/17×1×12000=1.78×10 h9⑧取接觸疲勞壽命系數(shù)查教材圖 10-19 中曲線 1 得K =0.93 K =0.961??2??⑨計算接觸疲勞許用應(yīng)力查教材圖 10-21(d)得=600 ， =5701limH?MPa2limH?Pa取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1[ ] = =0.93×600=5581SKN1li M[ ] = =0.96×570=547.2H?2H2limPa許用接觸應(yīng)力 6.52/).4758(/)][(][21 ?????（2）設(shè)計計算 ①由接觸強度計算小齒輪的分度圓直徑 td1 213)][(2. HEdZuKT?????=2.32 m30).547819(.0.657823 ??②計算齒輪的圓周速度 ??16Ⅰndt??s/.16034.?③計算齒寬b= =1.0×30=30mmtd1?④計算齒寬和齒高比=tmmZdt764.1301?= = =7.56hbtm25.764.130?⑤計算載荷系數(shù)齒輪的使用系數(shù)載荷狀況以輕微沖擊為依據(jù)查教材表 10-2 得 KA=1.25。由教材圖 10-8 查得 KV=1.12。對于軟齒面輪，假設(shè) KAFt/b由以上分析知，本設(shè)計選擇實心式 V 帶傳動。其 V 帶傳動、小帶輪、大帶輪的三維示意圖如下：圖 8 傳動三維示意圖圖 9 小帶輪圖 10 大帶輪5.3 鏈傳動的設(shè)計5.3.1 鏈傳動的選擇本設(shè)計的主要傳動部分是鏈傳動，水果隨著滾輪運動，而滾輪杠桿臂都是安裝在鏈條上，隨著鏈輪帶動而周而復(fù)始的傳動，從而與分級機構(gòu)配合，從而達到分選水果的目的。如圖 11 所示:圖 11 鏈傳動示意圖鏈傳動是一種撓性傳動，它是由鏈條和鏈輪（小鏈輪和大連輪）組成。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動在機械制造中應(yīng)用廣泛。與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率比較高；又因鏈條不需要像帶那樣長得很緊，所以作用于軸上的 徑向壓力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時，鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便的多?？傊渹鲃又饕迷谝蠊ぷ骺煽?，兩軸相距較遠，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其它不宜采用齒輪傳動的場合。當然，鏈傳動也有一些缺點：只能實現(xiàn)平行軸間的鏈輪的同向傳動；運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲；不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中。因此，在使用中應(yīng)該注意避免和保護。根據(jù)本設(shè)計的具體情況我們選擇：常用于傳動系統(tǒng)為低速級，一般傳動功率在100Kw 以下，鏈速不超過 15m/sd 的滾子鏈傳動（圖 12）最合適。圖 12 滾子鏈的機構(gòu)示意圖5.3.2 鏈傳動的計算此設(shè)計部分鏈傳動傳遞效率 P=0.6486Kw，主動輪的轉(zhuǎn)速＝ / ＝ 154/1=154r/min。載荷平穩(wěn)，定期人工潤滑。則具體設(shè)計如下步驟 [14]：Ⅰn?3i（1）選擇鏈輪齒數(shù)。由于本設(shè)計的鏈輪的主要用途就是輸送水果，則兩個配合鏈輪為相同參數(shù)。所以，取前鏈輪齒數(shù)為 ，則后齒輪也是 。241?z 241212???zniz（2）確定計算功率。由教材表 9-6 得 ,由教材圖 9-13 查得 ，單排鏈，則計算功率為：0.AK.zK7264.06481.0???wPzAca（3）選擇鏈條型號和節(jié)距。根據(jù) 及 ，查教材圖 9-11 得，可選 10A，則由教材表 9-1wPca7264.0?min/154r得，鏈條的節(jié)距為 p=15.875 mm 。（4） 計算鏈節(jié)數(shù)和中心距。初選中心距由于中心距過小，單位時間內(nèi)鏈條的繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。同時，由于中心距小，鏈條在小鏈輪上的包角變小，每個輪齒所受的載荷增大，易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象；中心距太大垂度過大，傳動比造成的松邊顫動。因此在此設(shè)計時，若中心距不受其他條件的限制時，一般可?。? ，????mmpa 25.476~.93875.10~3503???o最大 80P 。但此設(shè)計要求的距離遠比此常用距離大，在加上此設(shè)計有托板，則 可maxo大于 80P。取 ，相應(yīng)的鏈節(jié)數(shù)為：m3180? oo apzzpaL2121??????????= 318075.4.24875.13022??????????=400.6取鏈長節(jié)數(shù) 節(jié)。40?pL（5） 計算鏈速 ，確定潤滑方式。?smszn /97.0/10685.24516???由 和鏈號 10A，查教材圖 9-14 得，應(yīng)采用滴油潤滑。sm/97.0?（6）計算壓軸力 。pF有效圓周力為NPe 25.6397.04810????假設(shè)鏈輪的水平布置時的壓軸力系數(shù) ，則壓軸力為1FpKFKep 5.(7)鏈輪的張緊設(shè)計。鏈傳動張緊的目的是，主要是為了避免在鏈條的松邊垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象，同時也是為了增加鏈條和鏈輪的嚙合包角。張緊的辦法很多，本設(shè)計選用壓板和托板張緊，如圖 13 所示：圖 13 壓板和托板張緊裝置示意圖5.4 輸出軸部分的設(shè)計5.4.1 輸出軸的設(shè)計圖 14 輸出軸的設(shè)計圖 [10]該輸出軸用于連接大帶輪及兩個鏈齒輪，由電動機通過減速器，從而減速器帶動輸入軸，帶動小帶輪轉(zhuǎn)動，通過 V 帶傳動大帶輪跟著從動，因而引起輸出軸的轉(zhuǎn)動。如圖 15 所示。圖 15 輸出軸軸段設(shè)計圖已知：電動機的額定功率為 P=0.75Kw，減速器的傳動比為： ＝2.5，減速器的傳遞效0i率為: 。92.06.901???普通 V 帶傳動，由機械設(shè)計手冊手冊知，開式傳動效率為： 。94.2??＝ ＝ 400 /2.6＝154r/minⅠni2/兩齒輪參數(shù)分別為： ， ；421zmd2501?，o0??（1）求輸出軸上的功率 和轉(zhuǎn)矩 。ⅠPT＝ × ＝0.69 0.94=0.6486Kwp2??＝ × × =16.4738×2.6×0.94=40.2620N·mⅠT2i?（2）求作用在齒輪上的力。圓周力NdTFt 096.3225016.41 ????徑向力tr .17tan9.3ano?軸向力NFtn .420cos6.2??（3）初步確定軸的最小直徑。根據(jù)工作條件選擇軸材料 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材表 15-3 查得 。10?oAmnPAd 1.341568.0332min ???o考慮軸與聯(lián)軸器連接有鍵槽，軸頸增加 3%， 。md4.350.in??由教材表 14-1 查得 。.AK聯(lián)軸器計算扭矩N·mm。60394025.1????mNTAca（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖 16 軸段示意圖首先，軸段設(shè)計及軸承的選擇。軸端為大帶輪，通過小帶輪帶動與用平鍵連接，帶輪可隨軸轉(zhuǎn)動，中部兩端為直齒輪，其也和平鍵連接，并且其上分別帶動鏈條傳動，根據(jù)較少選用標準件型號的原則，兩端的軸段直徑做成與軸的承載軸端一致為 ，初步選擇滾動軸承.因軸承同時75?受有徑向力和軸向力的作用,故選用深溝球軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由md1.72in?軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承型號為 6215。如表 6 所示，結(jié)構(gòu)如圖 17 所示dD B 2d2D軸承代號75 130 25 94.0 115.0 621575 160 37 101.3 133.7 631575 190 45 112.1 155.9 641580 100 10 86.1 93.9 6181680 110 16 89.3 100.7 6191680 125 14 95.8 109.2 16016表 6 軸承尺寸數(shù)據(jù)及代號圖 17 6215 深溝球軸承其次，徑向尺寸的確定，如圖 18 所示為軸的初步設(shè)計。圖 18 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計如上草圖所示，從軸段 =60㎜開始，逐段選取相鄰軸段的直徑。 與軸承內(nèi)徑8d 7d相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標準直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取 =75 mm，選定軸承代號為 61818。逐段選取相鄰軸段的直徑。 即為直齒輪部分，將6d多為分度圓直徑，即 =80 mm , 起定位固定作用，定位軸肩高度 h 可在6d6d5d（2～3）C 范圍內(nèi)經(jīng)驗選取（C 為大鏈輪內(nèi)孔倒角尺寸，取 C=2.5㎜） ，故 = 5d+2h≥80+2×(2.5×2.5)=90 mm, 起定位作用，取 =100mm。6 44所以，根據(jù)對稱原理知： ，md751?md8062?。 903最后，軸向尺寸的確定直齒輪齒寬 =50㎜, =50㎜。同理 mm。 與軸承和套筒相配合，查軸2b2L56?L1承安裝尺寸寬度 =13mm,于是取 =100 mm。由于帶輪寬度為 90mm,考慮安裝方便端1B1蓋至帶輪距離 =30，初步取 =180 mm。?8則由其對稱性知: = =100mm, = =50 mm，由設(shè)計的原始數(shù)據(jù)要求知總1L72L6高度為 740mm。則有 = 。 。5m03?104?兩軸承中心間的跨距：L=360mm 。(5)軸強度的計算校核。I．按彎矩強度計算：由教材表 15-3 軸常用幾種材料的 及 值得，??T?0A=25~45Mpa??T???TTMpadnW?????8.12.0953故符合要求。II．按彎矩強度校核: ??????NFdtrt 34.6an5102?zWMmxax?因為 ，由教材表 15-1 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能mrz ??????94.6521033知： ??pa61???Mpadz 60.2085.32.3mxax ????故符合要求。（6）軸承的設(shè)計計算。I 型號為 6215 的軸承，其中 B=25mm,d=75mm。由機械手冊常用滾動軸承的基本尺寸與數(shù)據(jù)——深溝球軸承列表知：基本額定動載荷 KNCr0.6?基本額定靜載荷 o549因為，軸承所受徑軸向載荷遠大于徑向載荷，所以 P= =366.34NrF＝ ＝ 400 /2.6＝154r/minⅠni2/所以，366 4.950101?????????????????PCLorh（10 年）h98.4?故軸承符合要求。5.4.2 平鍵的設(shè)計(1)與直齒輪配合的平鍵的輕度校核如下:根據(jù)公式 ][1023ppkldT?????式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩 ，N·m????????2dFyk——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處 h 為鍵的高度，mm。l——鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵 l=L-b，平頭平鍵 l=L，這里 L 為鍵的公稱長度，mm；b 為鍵的寬度，mm。d——軸的直徑，mm?！I、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，Mpa 見教材表 6-][p?2。.根據(jù)此處平鍵連接時靜連接，齒面經(jīng)過熱處理，制造和使用狀況為良好，及所用材料為 45 鋼，查表得 =120Mpa。][p將以上數(shù)據(jù)代入公式計算得= 。kldTp3102??????MPa025.825.1643][p?故符合要求。（2）與帶輪配合的平鍵的輕度校核如下;根據(jù)公式 ][103ppkldT????根據(jù)此處平鍵連接時靜連接，齒面經(jīng)過熱處理，制造和使用狀況為良好，及所用材料為 45 鋼，查表得 =120Mpa。][p將以上數(shù)據(jù)代入公式計算得= 。kldTp3102??? ???MPa02147.652.43 ][p?故符合要求。5.5 輸入軸部分的設(shè)計。5.5.1 輸入軸的設(shè)計。圖 19 輸入軸的設(shè)計圖該輸出軸用于電動機轉(zhuǎn)動，通過減速器以一定的傳動比減速后，帶動其直齒輪從而帶輸入軸轉(zhuǎn)動，進而，帶動小帶輪轉(zhuǎn)動，通過 V 帶傳動輸出功率。如圖 20 所示。圖 20 輸入軸軸段設(shè)計圖已知：電動機的額定功率為 P=0.75Kw，減速器的傳動比為： ＝2.5，減速器的傳遞效0i率為: 。92.06.901???已知減速器所用到的齒輪參數(shù)分別如下:,17Z42d =34mm ， =84mmd。o0??又因為加速器的傳動比為： 。電動機的轉(zhuǎn)速為：n=1000r/min 。5.i所以, ＝ ＝1000/2.5＝400r/min 。?n0/i（1）求輸入軸上的功率 和轉(zhuǎn)矩 。ⅠPT＝ Kwd69.02.751???＝ × × =7.1625×2.5×0.92=16.4738N·mT0i（2）求作用在齒輪上的力。圓周力NdFIt 23.984173.62???徑向力tr 76.40tan.9ano?軸向力NFtn .12cos3.??（3）初步確定軸的最小直徑。根據(jù)工作條件選擇軸材料 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材表 15-3 查得 。10?oAmnPAdI 58.24069.133min ???o考慮軸與聯(lián)軸器連接有鍵槽，軸頸增加 5%，。md257.405.18205.1min ????由教材表 14-1 查得 。?AK聯(lián)軸器計算扭矩N·mm 。.478.64735.1???NTAca（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖 21 軸段示意圖首先，軸段設(shè)計及軸承的選擇。軸端為小帶輪，小帶輪和平鍵連接，可隨軸轉(zhuǎn)動，從而帶動大帶輪。左端為減速器的大直齒輪，其也是和平鍵連接，并與系那個配合的傳動比的小齒輪嚙合。根據(jù)較少選用標準件型號的原則，兩端的軸段直徑做成與軸的承載軸端一致為 ，初步選65?擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用深溝球軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承型號為 6213。如表 7 所示，結(jié)md5.62in?構(gòu)如圖 21 所示D B 2d2D軸承代號65 120 23 82.5 102.5 621365 140 33 88.1 116.9 631365 160 37 94.5 130.6 641370 90 10 76.1 83.9 6181470 100 16 79.3 90.7 6191470 110 13 83.8 96.2 16014表 7 軸承尺寸數(shù)據(jù)及代號