水果套袋機的設(shè)計

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目 錄 前言 1 1設(shè)計的意義和目的 1 2果袋機國內(nèi)外發(fā)展概況 1 1. 總體方案的確定 2 1.1 設(shè)計的要求及參數(shù) 2 1.2 果袋機切割部分的設(shè)計方案 2 1.3 整體內(nèi)容分析 2 1.4 設(shè)計前的簡單計算 10 2. 齒輪傳動的設(shè)計 13 2.1 設(shè)計概論 14 2.1.1 電動機的選擇 14 2.1.2 功率的計算 14 2.1.3 所有齒輪的轉(zhuǎn)速的計算： 15 2.2 齒輪1、2的設(shè)計校核 16 2.2.1 齒輪的選擇 16 2.2.2 按齒面接觸強度設(shè)計 16 2.2.3 按齒根彎曲強度校核 11 2.2.4 幾何尺寸的計算 10 2.3齒輪3、4、5、6、7、8、9、10的設(shè)計校核 10 2.3.1 設(shè)計概要 10 2.3.2 設(shè)計中需要注意的問題 10 2.3.3 齒輪1-10各參數(shù)列表 11 2.4 齒輪11、12、13、、14的設(shè)計校核 11 2.4.1 設(shè)計內(nèi)容 11 2.4.2 按齒根彎曲強度校核 12 2.4.3 齒輪11-14各參數(shù)列表 13 2.5 齒輪15、16的設(shè)計校核 13 2.5.1 已知條件 13 2.5.2 按齒根彎曲強度校核 15 2.5.3 幾何尺寸的計算 17 2.6 齒輪17、18的設(shè)計校核 17 2.6.1 設(shè)計概要 17 2.6.2 按齒根彎曲強度校核 18 2.6.3 齒輪15、16、17、18的參數(shù)列表： 18 2.7 齒輪19、20的設(shè)計校核 18 2.7.1 設(shè)計概要 18 2.7.2 按齒根彎曲強度校核 19 3. 軸的設(shè)計校核 31 3.1 小橫刀底輥軸的設(shè)計校核 31 3.1.1 作用力 32 3.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計. 33 3.1.3 軸上載荷 34 3.1.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 35 3.1.5 精確校核軸的疲勞強度 37 4. 鍵的設(shè)計校核 39 4.1 選擇鍵連接的類型和尺寸 39 4.2 校核鍵聯(lián)接的強度 39 5. 軸承的選擇與校核 40 6.1 選擇深溝球軸承 40 6.2 求比值 40 6.3 初步計算當(dāng)量動載荷 40 6.4 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 40 6.5 軸承的選擇與校核 40 結(jié) 論 41 參考文獻 42 致 謝 43 摘 要 從二十世紀(jì)九十年代開始，水果套袋技術(shù)在我國逐漸普及，實踐證明水果套袋技術(shù)能有效提高水果生產(chǎn)質(zhì)量。隨著越來越多的地區(qū)應(yīng)用水果套袋技術(shù)，套袋勞動量和勞動強度也隨之大幅上升，套袋機械已成為果園機械研究的熱點和重點之一。我國水果套袋機械的研究雖然還處于新興起步階段，但機械化套袋作業(yè)逐步取代現(xiàn)在的手工作業(yè)方式是發(fā)展的必然。論文所開展的水果套袋機械關(guān)鍵技術(shù)的研究，將有助于研制出新型水果套袋機械， 論文在水果套袋機械功能要求分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用圖形拓?fù)淅碚?，對套袋機械核心工作模塊——封口機構(gòu)進行了構(gòu)型設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計；建立了封口機構(gòu)的四項優(yōu)化指標(biāo)及其優(yōu)化函數(shù)；用VB編寫了封口機構(gòu)的運動學(xué)仿真和優(yōu)化軟件；對封口機構(gòu)進行了虛擬樣機建模和仿真；并結(jié)合物理樣機的實驗，驗證了封口機構(gòu)設(shè)計的正確性。 關(guān)鍵詞：零件；設(shè)計計算；校核；性能 Abstract From the 1 990s，fruit bagging technology began to spread．Practice has shown that fruit bagging can effectively solve the problem that the production quality of fruit is not up to the level of consumer’S satisfaction．As more and more areas of application of fruit bagging technology,bagging became a labor intensity work，and bagging machinery gradually became a hot point of orchard machinery research．The research of fruit bagging machinery is still in the start．up phase，but it is certainly that mechanical bagging will gradually replace the manual way． This design abstract which aims to develop a new type of fruit bagging machine，which can stabilize the operation quality of fruit bagging，thereby improving the production quality of fruit increasing the income of farmers，as well as reducing farmer’S heavy bagging pressure in the short fruit．Bagging time，has a high research significance and utility value． Design analysis and functional requirements analysis of the fruit bagging machine were done．According to design analysis，bagging machinery is divided into four functional module， and each function module is fitted a scheme for integrated design．Paper applied graphic opology theory,working on the core module——folding mechanism design，specified its structure．The functional requirements of the folding mechanism were analyzed，and four optimization targets and their optimization functions were created．On the analysis of the folding mechanism，VB kinematics simulation and optimization software Was programmed． Key words：performance；elements；design and calculation；checking 前言 1.課題意義與目的 水果生產(chǎn)是我國種植業(yè)中位列糧食、蔬菜之后的第三大產(chǎn)業(yè)，是我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之～，也是農(nóng)民就業(yè)、增收的重要途徑之一，在很多地區(qū)已成為農(nóng)村經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)…。中國水果資源豐富，其中蘋果產(chǎn)量居世界第一，橙子，梨，和桃子等果品的產(chǎn)量也居世界前列。 雖然我國水果種植面積、產(chǎn)量和消費量較過去已有大幅提高，但仍距離我國水果市場所具有的發(fā)展?jié)摿€有很遠的距離。我國居民的鮮果和果汁消費均大幅低于世界平均水平，從“數(shù)量”上來說，我圖的水果市場還有很大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空。從“質(zhì)量”上來說，隨著我國人們的生活水平的提高及健康意識的增強，追求質(zhì)優(yōu)、保健、無公害的果品已逐漸成為當(dāng)今的時代潮流。 無論國際市場還是國內(nèi)市場，消費者對鮮果質(zhì)量要求越來越高【7，8l。不僅要求果實內(nèi)在質(zhì)量好、外觀好看，而且要求果實無污染。這種漸趨高端的消費需求，使得優(yōu)質(zhì)高檔水果不僅價格高、銷路好、經(jīng)濟效益高，且國際競爭力也強。目我國的優(yōu)質(zhì)果率不到總產(chǎn)量的10％，達到出口標(biāo)準(zhǔn)的高檔果僅不足5％。當(dāng)前，積極開展水果市場“質(zhì)量”攻勢，是解決我國水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸和應(yīng)對市場挑戰(zhàn)的最佳方法之～，也是提高果農(nóng)收益的最佳途徑之一。 針對我國水果生產(chǎn)質(zhì)量不高，而消費者對鮮果質(zhì)量要求越來越高的情況，業(yè)界普遍認(rèn)同實施水果套袋栽培能有效地解決這個矛盾。 2.果袋機國內(nèi)外發(fā)展概況 水果套袋技術(shù)最先于二十世紀(jì)七十年代初在日本、韓國、美國等國家開始逐步應(yīng)用于果園，￡產(chǎn)當(dāng)中，至今世界各國人們還在實踐中不斷探索和研究這項技術(shù)。在我國，現(xiàn)代水果套袋技術(shù)從試驗到真正投入生產(chǎn)的時間也不過二十年的時間，但在果農(nóng)的不斷嘗試下，在果園科技工作者的不斷大膽改進和創(chuàng)新下，套袋技術(shù)在發(fā)展中有了長足的進步。 現(xiàn)在生產(chǎn)中常用的果袋，依據(jù)材質(zhì)分為塑膜袋和紙袋兩種。根據(jù)所用果袋的不同，套袋技術(shù)也分為塑膜套袋技術(shù)和紙袋套袋技術(shù)兩種。 在困內(nèi)，二十世紀(jì)九十年代以來水果的產(chǎn)銷量呈不斷增加之勢。為了提高水果的品質(zhì)，增加收益，許多地方開始采用水果套袋技術(shù)。其中，廣大果農(nóng)和果園科技工作者在蘋果塑膜套袋技術(shù)的研究探索和推廣方面作出了非常大的貢獻，蘋果成為塑膜套袋技術(shù)最先應(yīng)用的領(lǐng)域。 芭縣的果農(nóng)較早對金帥蘋果進行套塑膜袋試驗，目的是防治果銹。那時用的是市場上賣的一般塑膜袋，經(jīng)歷過套袋后，果銹、煤污病反倒更嚴(yán)重了，并隨著產(chǎn)生了袋內(nèi)積水、果面粗糙、裂紋、塑膜袋老化破碎等許多新問題。后來，有些果農(nóng)對紅星、紅富士蘋果進行套塑料微膜袋試驗時，有的剪去袋底的兩角，有的在袋上打透氣孔，逐漸摸索出了塑膜套袋的技術(shù)要領(lǐng)。他們用塑膜袋保護著果實，成功避過了仁8月份病蟲為害的高峰期，使得果面光潔，上色好，從而引起越來越多人的注意，隨后有了榮瑞信等人的立題試驗. 我國部分果農(nóng)最初是采用舊報紙進行套袋栽培，以保護水果免遭蟲害。后來，有些水果產(chǎn)區(qū)為了防止果銹的發(fā)生，開始大規(guī)模采用紙袋套果栽培，并且取得不錯效果。進入二十世紀(jì)九十年代以后，果品市場競爭同趨激烈，消費者對果品質(zhì)量的要求更加苛刻，市場也需要外觀美麗且無污染的果品，于是水果套袋技術(shù)就此在全國興起。發(fā)展到現(xiàn)在，水果套袋技術(shù)已經(jīng)成為一項果園生產(chǎn)的必備技術(shù)，并成為了果園科技研究的熱點之一。 隨著越來越多的地區(qū)應(yīng)用水果套袋技術(shù)，套袋勞動量和勞動強度也隨著大幅上升，勞動力不足的問題開始越來越明顯，成為制約水果套袋技術(shù)實施的重要原因之一。 第一章 總體方案的確定 本設(shè)計的水果套袋機分為三個部分：1.水果袋輸送裝置；2.水果帶撐開裝置；3.水果帶封口裝置。 1.1.水果袋輸送裝置 裝備功能單～，技術(shù)水平含量低，農(nóng)業(yè)機械化程度低，這是我國農(nóng)機行業(yè)的現(xiàn)狀。與工業(yè)機械相比，農(nóng)業(yè)機械由于受到經(jīng)濟、技術(shù)以及工作環(huán)境等因素的影響，因而發(fā)展速度較慢。水果套袋機械也屬于農(nóng)業(yè)機械，從總體上來看，其有以下幾個特點： 1)由于大部分時候套袋機械經(jīng)常在戶外工作，受自然環(huán)境影響較為嚴(yán)重，如天氣、光線、濕度、地面狀況等，所以必須充分考慮各種因素，使其工作更加可靠、使用更耐久。 2)由于廣大農(nóng)村勞動力中人員成分復(fù)雜，學(xué)習(xí)能力高低不一，科技指導(dǎo)也不方便，設(shè)計者在設(shè)計的過程中，需要盡量考慮到使用者的實際情況，使機器結(jié)構(gòu)靈巧，操作簡單方便，不需要復(fù)雜的技術(shù)培訓(xùn)就能上手使用。 3)水果套袋機械不像工業(yè)機械作業(yè)地點固定不變，需要邊行走邊作業(yè)，或者需要時走時停地作業(yè)，因此其結(jié)構(gòu)必須緊湊，重量要輕，移動性要好。 4)價格問題也是一個重要影響因素。購買工業(yè)機械所需的大量資金一般由工廠或者企業(yè)集團負(fù)擔(dān)，購買力強。而水果套袋機械的購買以個體為主，主要的對象是中小果農(nóng)，就我國現(xiàn)今的實際情況來看，如果價格不合理，將很難得以推廣應(yīng)用。 5)水果套袋機械的作業(yè)對象是柔弱的幼果，其在作業(yè)過程中容易受到損害，且幼果一旦受到損害，將會影響其后續(xù)的生長，進而影響生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量，所以對于套袋機械執(zhí)行末端的材質(zhì)、作業(yè)能力、作業(yè)精度和靈活性都有嚴(yán)格的要求。 6)水果套袋機械只有在水果的特定生長時期才會用的到，其套袋作業(yè)期短，時間上使用率不高，也在一定程度上制約了套袋機械的大量推廣。由于農(nóng)業(yè)裝備開發(fā)難度大，農(nóng)業(yè)裝備制造行業(yè)利潤低，且目前的大部分農(nóng)業(yè)裝備制造 企業(yè)是中小型企業(yè)，研發(fā)能力較差，規(guī)模小、技術(shù)設(shè)備落后，行業(yè)管理水平也有待于提高。國內(nèi)農(nóng)機行業(yè)存在的這種種問題，更體現(xiàn)了加大對農(nóng)業(yè)機械的基礎(chǔ)理論及相關(guān)農(nóng)機科技研究的必要性和重要性。水果套袋機械具有農(nóng)業(yè)機械的～般特點，又由于其工作的特殊性，使其又具有以上的不同之處，對后續(xù)套袋機械的設(shè)計提出了方向和要求。 圖1.1.推紙袋板把紙袋推進原理圖 圖1.2.推紙袋機構(gòu)原理圖 1.2.水果袋撐開裝置 圖1.3.負(fù)壓真空吸力原理圖 果袋的撐開是將輸送到撐袋機構(gòu)工作區(qū)域內(nèi)的果袋從封口處撐開一定的空間,以便水果的裝入,然后等待封口機構(gòu)動作,將水果裝到果袋之內(nèi)。水果袋的撐開是套袋作業(yè)中的重要一環(huán),對水果的影響非常巨大。因此,設(shè)計好果袋的撐開質(zhì)量和可靠性就顯得十分重要。根據(jù)撐袋機構(gòu)的功能描述,其需要實現(xiàn)將工作區(qū)域內(nèi)的果袋撐開,并使其水果袋內(nèi)腔空間盡可能的大(至少大于所套水果的直徑)"撐袋機構(gòu)的動作步驟要求較少,但動作的準(zhǔn)確度和精度要求相當(dāng)高。 我們可以利用利用負(fù)壓真空吸力撐開水果紙袋，如圖 1.3所示為利用負(fù)壓真空吸力撐開原理圖。我們可以利用真空吸附力來撐開紙袋,可采用幾個吸盤分別吸住果袋的兩側(cè),通過氣缸回縮或者其他機械運動帶動吸住果袋兩側(cè)的兩真空吸盤反向運動,以達到將果袋撐開的目的"采用該類方案的撐開裝置需配備一套真空發(fā)生系統(tǒng),裝置配件較多,但裝置性能可靠,若采用雙吸盤對拉撐開果袋,其撐開成功率和質(zhì)量可達到更佳。 1.3. 果袋機封口以及切割部分的設(shè)計方案 果袋封口裝置是水果套袋機的最主要的組成部分，果袋封口裝置的設(shè)計是本設(shè)計的主要內(nèi)容，根據(jù)設(shè)計要求，果袋封口部分的裝配圖如圖1.4，通過預(yù)處理的水果果袋打開，且裝好了水果的果袋進入到裝置中的13前端牽引滾，慢慢進入果袋封口裝置，然后通過到達裝置18和19中間，通過18封口刀滾和19封口刀底刀之間的相互契合來實現(xiàn)對水果袋的封口。然后有從34和35鐵絲牽引滾處牽引過來的鐵絲或者是繩索對封號的紙袋口子進行包扎，然后到達31鐵絲切斷滾后，可以把鐵絲切斷；最后套好的水果可以從裝置上掉下來。完成對水果的自動化套袋。 根據(jù)以上的運動分析，初步擬定的傳動方案有： 方案一： 通過皮帶傳動將電動機和主軸相連接，采用齒輪傳動和鏈傳動的方式來傳遞運動和動力。 方案二：電動機的動力通過帶輪傳到封口裝置，封口裝置上只采用大而少的齒輪傳動。 方案比較： 方案一，采用鏈輪傳遞動力和運動，可以減少齒輪的尺寸，齒輪傳遞中運用 1、齒輪18 2、齒輪17 3、齒輪10 4、齒輪9 5、齒輪8 6、齒輪7和齒輪1 7、鏈輪a 8、齒輪2 9、齒輪3 10、齒輪4 11、齒輪5 12、齒輪6 13、前端牽引滾 14、大連輪 15、齒輪20 16、齒輪19 17、前端牽引底滾 18、封口刀滾 19、封口刀底刀 20、小鏈輪 21、齒輪14 22、齒輪13 23、中間牽引滾 24、齒輪12 和齒輪11 25、鏈輪c 26、鏈輪b 27、中間牽引底滾 28、小橫刀底滾 29、小橫刀滾 30、小鏈輪 31、齒輪15和齒輪16 32、鐵絲切斷刀底滾 33、鐵絲切斷刀滾 34、35前后端鐵絲牽引滾 36、傳送帶 圖1.4. 封口裝置總圖 較小的換向輪，可以合理的布置軸和齒輪的位置。 方案二，只采用齒輪傳遞不能合理的布置，而且齒輪大而少。 因此，采用方案一較合理。 1.4. 整體部件速度和轉(zhuǎn)速分析 (1)在已知設(shè)計要求的前提下，中間牽引輥與前端牽引輥的線速度相同，只需要保證，即； (2)所有的鑲有刀具輥子的轉(zhuǎn)速相同，即n=200r／min，則。 (3)因為紙與底輥相接觸，所以。 1.5. 設(shè)計前后端鐵絲牽引滾子軸的簡單計算 (1)在已知設(shè)計要求的前提下， 設(shè)計輥子的轉(zhuǎn)速： ； 角速度； 半徑取d=96mm； (2)設(shè)計中間牽引輥（橡膠輥）的直徑d=120mm,則它的角速度 ，線速度； (3)鐵絲的線速度，設(shè)計鐵絲牽引輥牽引鐵絲部分兩輥的直徑d=50mm，則輥子的角速度，輥子的轉(zhuǎn)速 (說明：兩牽引輥的角速度和線速度都相同)； (4)前端鐵絲牽引底輥： ，因為，所以， 則角速度； (5)傳動比的初步確定： ；；；； ； ；； ； ； ；；； ； ；； 2. 齒輪傳動的設(shè)計 2.1 設(shè)計概論 2.1.1 電動機的選擇 據(jù)總機功率，由《機械設(shè)計課程設(shè)計》第三版，電機的選擇，選擇Y100L-6，同步轉(zhuǎn)速，6極，額定功率1.5kw，滿載轉(zhuǎn)速[5] 。 2.1.2 功率的計算 （1）選擇帶的傳動效率[6] ； 齒輪的傳動效率； 鏈的傳動效率； 軸承的傳動效率； （2）計算各軸的功率（設(shè)計時所用功率）及轉(zhuǎn)矩： 功率： 轉(zhuǎn)矩： 2.1.3 所有齒輪的轉(zhuǎn)速（）的計算： ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 2.2 齒輪1、2的設(shè)計校核[7] 2.2.1 齒輪的選擇 選用直齒圓柱齒輪傳動，精度為7級； 齒輪1（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS 齒輪2（小齒輪）選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS，而這材料硬度差為40HBS； 選擇齒輪1的齒數(shù)，因為，所以；。 2.2.2 按齒面接觸強度設(shè)計 設(shè)計公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值： （1）齒輪1所在軸的轉(zhuǎn)矩 （2）由《機械設(shè)計》（第七版）P200，試選載荷系數(shù) （3）《機械設(shè)計》（第七版）圖10-30，選區(qū)域系數(shù) （4）傳動比已知 （5）選定齒寬系數(shù) （6）求許用接觸應(yīng)力 ① 選取疲勞強度安全系數(shù) ② 選取壽命系數(shù) 所以查表得： ③ 按齒面硬度查得接觸疲勞強度極限 取失效率為1％ 選取較小的數(shù)值作為 (7)材料的彈性影響系數(shù) 計算 ① 試算齒輪1得分度圓直徑 ② 計算圓周速度 ③ 計算齒寬b ④ 計算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 ⑤ 計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù)； 使用系數(shù)； 直齒輪，假設(shè)，查得； 7級精度，齒輪相對于齒輪懸臂布置，所以， 由查得； 所以載荷系數(shù) ⑥ 按實際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 ⑦ 計算模數(shù) ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2.2.3 按齒根彎曲強度校核（按實際功率） 1）校核齒輪1 （1）校核公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 ①由實際功率 所以； ②計算 查表得：當(dāng) 當(dāng) 所以當(dāng)Z=54時，有差值法得； ③實際轉(zhuǎn)矩，齒寬系數(shù),模數(shù)，齒數(shù)； ④動載荷系數(shù) （2） 由圖查得彎曲疲勞強度極限，； 由壽命查得壽命系數(shù)，； 彎曲疲勞強度系數(shù)S=1.3； 所以 ；所以，滿足使用要求。 2)校核齒輪2 （1）校核公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 ①； ②齒寬系數(shù)； ③Z=27查表可得； ④載荷系數(shù)K ，7級精度則， 使用系數(shù)，直齒輪，因為，查 得；7級精度，齒輪相對于齒輪懸臂布置，所以 =1.2473 所以由查得 ,所以，滿足使用要求。 2.2.4 幾何尺寸的計算 1） 計算分度圓直徑 ， 2） 計算中心矩 3）計算齒輪寬度 ；取 4）驗算 ，合適。 根據(jù)計算出來的數(shù)據(jù)得到齒輪1和齒輪2的工程圖如圖2.1 圖2.1.齒輪1和齒輪2的工程圖 2.3 齒輪3、4、5、6、7、8、9、10的設(shè)計校核 2.3.1 設(shè)計概要 因為齒輪2、3齒輪3、4的傳動比都是1，而該機器的受力較小，無沖擊，所以可以選擇2、3、4齒輪為相同的齒輪；因為齒輪4、5的傳動比是2，齒輪5、6的傳動比是1，可以選擇齒輪5、6與齒輪1是相同的齒輪。同理：齒輪7、9、10是與齒輪1相同的齒輪，齒輪8是與齒輪2相同的齒輪。 因為齒輪1、2的設(shè)計滿足要求，所以與他倆分別相同的齒輪也滿足使用要求。 2.3.2 設(shè)計中需要注意的問題 1、齒輪1、7的中心矩， 若，所以小橫刀刀尖所走過的圓的直徑。 設(shè)刀伸出輥子的長度，則圓輥的直徑，所以該軸的角速度 ，線速度。 2、齒輪9、10的中心矩， 若，線速度，所以鐵絲切斷刀與小橫刀的設(shè)計類似。 2.3.3 齒輪1-10各參數(shù)列表 表3.1 齒輪1-10參數(shù) 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 1 54 108 2 200 27 2 27 54 2 400 32 3 27 54 2 400 32 4 27 54 2 400 32 5 54 108 2 200 27 6 54 108 2 200 27 7 54 108 2 200 27 8 27 54 2 400 32 9 54 108 2 200 27 10 54 108 2 200 27 2.4 齒輪11、12、13、、14的設(shè)計校核 2.4.1 設(shè)計內(nèi)容 已知：，； 設(shè)計時必須滿足； 所以可以設(shè)計齒輪13的分度圓直徑， 設(shè)計齒輪14的分度圓直徑；； ； 若令，則 ； 設(shè)定該輪系的模數(shù)，則； 齒寬系數(shù)，， 。 2.4.2 按齒根彎曲強度校核（按實際功率） 1） 校核齒輪11 ； 選用直齒圓柱齒輪傳動，精度為7級； 齒輪11（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS 齒輪12（小齒輪）選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS，而這材料硬度差為40HBS； 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 2） 校核齒輪12 ； 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 3）齒輪13是與齒輪11相同的齒輪，因此，齒輪13也滿足使用要求。 4）校核齒輪14 齒輪14（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為220HBS，與齒輪13材料硬度差為20HBS 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 2.4.3 齒輪11-14各參數(shù)列表 根據(jù)以上的計算和校核的最后結(jié)果，得出了各個齒輪的參數(shù)如表2.2 表2.2 齒輪11-14參數(shù) 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 11 48 96 2 200 24 12 24 48 2 400 30 13 48 96 2 200 24 14 60 120 2 159.27 19 2.5 齒輪15、16的設(shè)計校核 2.5.1 已知條件 ，，，。 2.5.2 設(shè)計內(nèi)容 1、選用直齒圓柱齒輪傳動，精度為7級； 齒輪15（小齒輪）選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS 齒輪16（大齒輪）選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS，而這材料硬度差為40HBS； 選擇小齒輪15的齒數(shù)，因為，所以（取整數(shù)）；。 2、按齒面接觸強度設(shè)計 設(shè)計公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值： （1）齒輪15的轉(zhuǎn)矩 （2）試選載荷系數(shù) （3）選區(qū)域系數(shù) （4）傳動比已知 （5）選定齒寬系數(shù) （6）求許用接觸應(yīng)力 ①選取疲勞強度安全系數(shù) ②選取壽命系數(shù) 所以查表得： 按齒面硬度查得接觸疲勞強度極限 取失效率為1％ 選取較小的數(shù)值作為 （7）材料的彈性影響系數(shù) 計算 （8）試算齒輪15得分度圓直徑 （9）計算圓周速度 （10）計算齒寬b及模數(shù) 模數(shù) 齒高 （11）計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù)； 使用系數(shù)； 直齒輪，假設(shè)，查得； 7級精度，齒輪相對于齒輪懸臂布置，所以， 由查得； 所以載荷系數(shù) （12）按實際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 （13）計算模數(shù) ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2.5.3 按齒根彎曲強度校核（按實際載荷） 1）校核齒輪15 （1）校核公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 ①由實際功率 ； ②計算 查表得： 當(dāng)Z=30時， ； ③模數(shù) ④動載荷系數(shù) （2） ①由《機械設(shè)計》（第七版）圖10-20查得彎曲疲勞強度極限，； ②彎曲疲勞強度系數(shù)S=1.3； ③選取壽命系數(shù) 所以查表得： 所以，滿足使用要求。 2）校核齒輪16 校核公式 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 ①； ②計算 當(dāng)Z=49時， ； ③模數(shù) ④動載荷系數(shù) 使用系數(shù)； 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù)； 直齒輪， ，查得； 7級精度，齒輪相對于齒輪懸臂布置，所以， =1.25 所以 所以，滿足使用要求。 2.5.4 幾何尺寸的計算 (1) 計算分度圓直徑 （2) 計算中心距 將中心距圓整為99mm (3) 計算齒輪寬度 取，。 根據(jù)以上的計算校核的結(jié)果，得到齒輪15和齒輪16的工程圖如圖2.2 圖2.2. 齒輪15和齒輪16工程圖 2.6 齒輪17、18的設(shè)計校核 2.6.1 設(shè)計概要 已知：，； 設(shè)計時必須滿足； 所以可以設(shè)計齒輪17、18的分度圓直徑， 所以齒輪17、18的設(shè)計參數(shù)如下： 設(shè)定該輪系的模數(shù)，則； 齒寬系數(shù)，， 2.6.2 按齒根彎曲強度校核（按實際載荷） 校核齒輪17 ； 1、選用直齒圓柱齒輪傳動，精度為7級； 齒輪17選用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS， 校核公式 經(jīng)校核，滿足使用要求。 2.6.3 齒輪15、16、17、18的參數(shù)列表： 根據(jù)計算和校核的結(jié)果得到了各個軸的參數(shù)如下表： 表2.3 齒輪15、16、17、18的參數(shù) 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 15 30 75 2.5 200 45 16 49 122.5 2.5 122.29 38 17 25 50 2 122.29 25 18 25 50 2 122.29 25 2.7 齒輪19、20的設(shè)計校核 2.7.1 設(shè)計概要 根據(jù)機械機械設(shè)計要求有： ， 所以； 設(shè)計時需要滿足，； 若設(shè)計齒輪參數(shù)如下： 。 取模數(shù)，則兩齒輪的齒數(shù)，； 齒寬系數(shù)，。 取，。 2.7.2 按齒根彎曲強度校核（按實際載荷） 選用直齒圓柱齒輪傳動，精度為7級； 齒輪19（選用材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS 齒輪20用材料為45鋼（調(diào)制），硬度為240HBS，材料硬度差為40HBS； 校核齒輪19、20： 校核公式 經(jīng)校核， ，滿足使用要求。 2.7.3 齒輪19、20的參數(shù)列表： 根據(jù)計算和校核的結(jié)果得到了齒輪19和齒輪20的各個參數(shù)表如下表： 參 數(shù) 名 稱 齒數(shù) 直徑(mm) 模數(shù) 轉(zhuǎn)速 齒寬(mm) 19 30 60 2 323.08 35 20 60 120 2 161.54 30 表2.4齒輪19,20的參數(shù) 3. 軸的設(shè)計校核 3.1 小橫刀底輥軸（即F軸）的設(shè)計校核 3.1.1 F軸的作用力 F軸上的功率，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速； 1．作用于皮帶輪上的力 壓軸力 扭矩 2．齒輪1上的受力 3．齒輪2上的受力 1）作用于鏈輪上的力 鏈輪a上的力： 鏈輪b上的力： 鏈輪c上的力： 3.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計. 圖3.1 軸上力的作用方向 1、初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。據(jù)機設(shè)表15-3，取，選取該處軸的直徑，皮帶輪的寬度。 1） 該軸上力的作用方向如圖3.1 2、 擬訂軸的裝配方案（如圖3.2） 圖3.2 F軸零件分配圖 3、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （1）為滿足各零件的軸向定位，軸需要制出軸肩和套筒，各部分的尺寸如圖3.2； （2）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力作用，選用深溝球軸承6009，其尺寸為； 3)軸上零件的周向定位選擇平鍵連接，端部零件選擇勾頭楔鍵 鍵的選擇 4)周端倒角為 3.1.3 軸上載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖（圖3.3）， 再根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖3.3） 圖3.3 力作用圖 3.1.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，根據(jù)《機械設(shè)計》（第七版）式（15-5）及上表中的數(shù)值并取，軸的計算應(yīng)力： 上面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查得，因此故安全。 表3.1 軸上載荷分布 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩M 扭矩T 3.1.5 精確校核軸的疲勞強度 （1）判斷危險截面 截面A、H只受扭矩作用，雖然鍵槽及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定，所以截面A、H無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面D、E兩端部分過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面G上的應(yīng)力最大,但應(yīng)力集中不大，無需校核；B、C、F雖然既受扭矩又受彎矩，但都不 是承受最大值，且直徑差不多相同，淫詞該州只需要精確校核I截面的左側(cè)，II截面，III截面的右側(cè)。 （2）截面I的左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面I的左側(cè)的彎矩 截面I的左側(cè)的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。查表 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按機設(shè)附表3-2查取， 因， ， 經(jīng)差值后可查得，； 又知軸的材料敏性系數(shù)為:， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為: 由《機械設(shè)計》附圖3-2得尺寸系數(shù) ；由《機械設(shè)計》附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；軸按磨削加工，由《機械設(shè)計》附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為；軸未經(jīng)表面強化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 又由表查得碳鋼的特性系數(shù):取 取， 于是，計算安全系數(shù)的值 ，故可知安全。 （3）截面II 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面I的左側(cè)的彎矩 截面I的左側(cè)的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。 查表得。 所以中間最細部分也滿足極限要求。 （4）截面III的右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面I的左側(cè)的彎矩 截面I的左側(cè)的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。查表 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按附表3-2查取， 因， ， 經(jīng)差值后可查得，； 又由附圖3-1的軸的材料敏性系數(shù)為: ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為: 由附圖3.2得尺寸系數(shù) ；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為； 軸未經(jīng)表面強化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 又由表查得碳鋼的特性系數(shù):取;取，于是，計算安全系數(shù)的值 ，故可知安全。 根據(jù)計算和校核的結(jié)果得到了小橫刀底輥軸的工程圖如圖4.4 圖4.4. 小橫刀底輥軸的工程圖 4. 鍵的設(shè)計校核 4.1 選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于左端齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長。 4.2 校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機設(shè)表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。由機設(shè)式（6-1）可得 ，合適。 5. 軸承的選擇與校核 5.1 選擇深溝球軸承（設(shè)計軸時已初選） 5.2 求比值 ，根據(jù)機設(shè)表13-5，深溝球軸承的最小值為，故此時。 5.3 初步計算當(dāng)量動載荷 根據(jù)式，據(jù)表13-5， 按照表13-6，，取 5.4 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 根據(jù)式（13-6） 5.5 軸承的選擇與校核 按照設(shè)計手冊選擇的6009軸承（與初選軸承相吻合），此時軸承的基本額定靜載荷。 驗算6009軸承的壽命： 所以，所選軸承可滿足壽命要求。 結(jié) 論 本次設(shè)計的內(nèi)容是果袋機的設(shè)計，主要內(nèi)容如下： 首先通過查閱資料，得到水果套袋的整個流程，根據(jù)這個流程，設(shè)計出了水果套袋機的整體部分，然后把水果套袋機分成三個主體部分：：1.水果袋輸送裝置；2.水果帶撐開裝置；3.水果帶封口裝置。然后著重對第三個部分進行設(shè)計和校核。 首先了封口部分傳動系統(tǒng)的確定。 三相異步電動機的動力通過皮帶輪傳至小橫刀底輥，然后再通過齒輪和鏈輪傳動傳至其他部件，切割部分軸與軸之間間距較小，采用齒輪傳動方便合理。本次設(shè)計的重點是保證刀具軸的轉(zhuǎn)速相等，線速度相同，各個輥子的轉(zhuǎn)向相同，齒輪安裝在軸上，這就要求兩嚙合的齒輪之間的中心矩等于兩軸之間的中心距。 然后，根據(jù)上面的出來的數(shù)據(jù)，對齒輪進行設(shè)計與校核。 設(shè)計齒輪時按照傳遞過來的力全部加載與該齒輪，在受力大的條件下設(shè)計，校核則按照實際載荷，這樣設(shè)計出的齒輪在各方面都較合適。設(shè)計齒輪時，有幾對齒輪直接根據(jù)傳動比，給定標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，在運用齒輪之間的中心距等于軸之間的中心距來確定的齒輪的參數(shù)。 再次，軸的設(shè)計與校核。 軸的設(shè)計與校核，以受力最大，載荷最多的小橫刀底輥軸為代表，其他的設(shè)計校核方法類似。 最后，軸承和鍵的選擇校核，由于軸承和鍵都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需要續(xù)出型號，再進行簡單校核即可。 參考文獻 【1】張吉國，胡繼連，張兆新．我國果品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J】．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2002，4(3)：3 1．34． 【2】陸裕良王立彬．我國蔬菜出口量、水果產(chǎn)量均居世界第--[EB／OL]．，國研網(wǎng)數(shù)據(jù)中心 【3】劉李峰，武拉平，白晶晶．我國水果貿(mào)易基本特征及發(fā)展趨勢分析【J】．中國果業(yè)信息2006(6)：1-5． 【4】崔朝輝，周琴，胡小琪等．中國居民蔬菜、水果消費現(xiàn)狀分析[J1．中國食物與營養(yǎng)2005(5)：34-37． 【5】鄭彥．全球果汁飲料市場現(xiàn)狀研究【J】．飲料工業(yè)，2008(08)：44．45． 【6】苗洪亮．中國蘋果及果汁出口的市場環(huán)境分析及其對策研究[D]．武漢．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2006． 【7】Biing‘Hwan Lin．Fruit andVegetable Consumption LookingAhead to2020[J】．EconomicResearchService，2004(1 0)：1-4． 【8】喬娟．中國主要新鮮水果國際競爭力變動分析[J】．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟問題， 2002(12)：33．37． 【9】張學(xué)斌．水果套袋及無公害裁培技術(shù)【M】．蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，2004． 【10】劉志堅．蘋果全套袋栽培【M】．北京．中國農(nóng)業(yè)出版社，2002． 【l 1】文lJ志堅．蘋果套袋狀況考察專論(上)[J】．中國果菜．2001，(2)：46．47． 【12】文q志孥．蘋果套袋狀況考察專論(下)【J】．中國果菜．2001，(3)：46．47． 【13】胡念來，牛爾玉，劉新法等．蘋果利用塑料薄膜袋進行果實套袋試驗報告．煙臺果樹．1997，(2)：15—17． 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