青椒去籽机的设计含SW三维及8张CAD图
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(XX)任务书学院班级学生姓名学号课题名称青椒去籽机的设计起止时间20XX年 11月 16日 20XX年 5月 22日(共 28 周)指导教师职称课题内容:随着生活条件不断提高,人们对提高生活品质的产品的需求量不断加大。私家车,家用电器等机械代替人类劳动的趋势日益明显。现在考虑到厨房切菜洗菜等方面,我们准备为大小型饭店设计一款专为青椒去籽的机械来为人们提供便利。通过对了解各种人工去籽的方法,我们进行筛选,了解到效率最高,最普遍的青椒去籽的方法将青椒柄用右手手抓住,左手握着青椒身,然后右手使劲推进去,最后把柄和青椒心一并取出就可以干净的将青椒籽去掉了。这种方法虽然简便实用,可是对于数量多的青椒会使人感到乏力,而且有些青椒很辣,这样会使人的手沾染辣汁导致手很疼,而且还很可能会使得辣汁溅到眼睛里造成不良后果等等。所以设计这样一个青椒去籽机可以为人们提供很好的便利。本课题主要内容设计如下:1、设计产品的结构尺寸,包括外观尺寸,内部各部件的位置尺寸。根据原理进行功率和工况的分析,进而确定机械内部的标准件型号及电动机型号选择。2、该设计的总体部分应该包括:进料口装置的设计,出料口装置的设计,去籽机械装置部分的设计,和动力源部分。综合考虑各个部分实现整机的功能。3、主要设计部分是去籽机的内部去籽装置,也是本次设计的核心关键部分所在,也是本次设计的难点。对于纯机械产品来说,这也是本次设计主体思路所在。综合考虑各个部分实现整机的功能。4、选择机械部分的关键零件,对所选零件的工艺设计过程进行说明,达到设计生产要求。5、进行三维图的绘制,绘制装置的关键二维图和绘制装配图。拟定工作进度(以周为单位)第1-2周:查阅相关文献、期刊,熟悉设计内容。第3-4周:撰写开题报告,确定总体设计方案。第5-9周:设计去籽机的去籽机械部分,选择电动机型号。完成初步的装置三维实体图。第10-12周:对机械部分进行校核,确定校核成功的标准件的型号和其他零件设计数据。对校核失败的零件进行修改,达到要求后修改装置三维实体图。第13-16周:设计装置的整体结构,选择传动机构,设计传动部分。第17-19周:进行模拟仿真,进行设计优化。第20-22周:整理设计过程,撰写产品设计说明书。第23-25周:根据定型的产品结构,绘制二维装配图和零件图。第25-26周:撰写答辩提纲,准备答辩材料。第27-28周:毕业答辩。主要参考文献 1机械制图 第六版 高等教育出版社 2王旭东,周岭.机械制图零部件测绘,暨南大学出版社2010.6 3杨柯桢.李机械设计基础 第五版 高等教育出版社 4单耀祖.理论力学(1,高等教育出版社,2009.7 5高志,李威.机械设计课程设计手册,第四版,高等教育出版社 6机械工程材料 第二版 清华大学出版社 7程靳.材料力学(一),第三版,高等教育出版社,2009.7 8张云鹤,王旭烽.互换性与测量技术基础,中国林业出版社 9车仁炜,陆念力,王树春.一种新型钢筋切断的设计研究J,2004 10章友文.钢筋切断机剪切机理分析J.工程机械,1991 11贺生华.普通钢筋切断机技术改造J,广东建材,2008 12程鹏.小型钢筋切断机的结构改进设计J,工程机械,1995 13曾令宜,华顺刚.CAD 应用教程,电子工业出版社,2007 14江红.Solid Works 基础教程,第四版,机械工业出版社 15邹青,呼咏.机械制造技术基础课程设计指导书第二版M.北京:机械工业出版社.2011.6任务下达人(签字): 年 月 日任务接受人意见:任务接受人签名 赵万水 年 月 日注:1、此任务书由指导教师填写,任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份,一份留学院存档,一份学生本人留存,一份指导教师留存。青椒去籽机的设计开题报告正文一、本课题来源及研究的目的和意义:1.1 课题的来源:周末和假期在饭店做兼职传菜生的时候,发现后厨大厨下手做大盘鸡的青椒去籽工作量比较大,突发奇想设计一款去籽的机器减轻他们的劳动力,在导师的指导下故选用此课题作为毕业设计。1.2 研究的目的: 目前青椒去籽基本由人工完成,人工操作,费工、费时、靠手工将青椒籽去除,少量操作可以,但是用在食堂、饭店以及大型的青椒加工食品厂,大量去籽时劳动环境恶劣,而且容易让操作人员感到不适,疲劳等效率低下。青椒去籽已经严重阻碍了青椒进一步加工产生食品的过程。这个问题需要我们去解决。1.3 研究的意义 在拿到设计题目之后,经过查资料,资询同学,联系老师,了解到青椒去籽机是为了进一步解放人工劳动力,不论是从生产力还是生产关系来说,青椒去籽机的设计和制造的意义都非常重大。在一定程度上,青椒去籽机的设计和制造,不仅可以满足后续深加工,更能满足人们日益增长的需要。而对于老板和厂家来说,一台合适的青椒去籽机不仅可以节省开支,高效率的完成青椒去籽的工作。重要的是可以给员工一个好的工作环境,给企业注入强大的企业精神,在劳动力紧张的时候,能节约劳动力去从事其他工作,在一定程度上提高了生产力。二、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析:2.1 国内研究的现状 近些年来,国内各种水果干果去核机增出不穷,我爱发明中的杏儿去核机,红枣去核机和半自动山楂去核机等都在充斥的国内市场。国内青椒去籽主要以手工为主,作业效率低,劳动强度大、成本高、作业过程中对劳动人员影响比较大,少数辣椒加工厂开始使用去籽机。但就目前来看,现在的辣椒去籽机械不能满足企业的要求,去籽后的青椒不完整,分离不充分及机械结构过大等问题亟待解决。目前有山东烟台乐泰食品机械有限公司生产的鲜辣椒去核机,机械结构比较大,可以大批量高效率生产,但是加工结束后辣椒破损比较严重,而且分离出来的辣椒中辣椒籽还是比较多的。2.2 国外研究现状 美国FMC公司80年代初向市场推出了自动转矩式桃子去核机,每分钟可加工80个桃子,其生产率约为800kg/h左右。该机采用14个小杯对桃子进行定位和输送;每一个杯子底部有一代凸起的小转轴;小转轴在链条带动下始终旋转着,只要杯内桃子的凹部不在小凸起的上方,桃子外圆就会与凸起接触并被其带动旋转着,直到正确位置为止。由于它保持了去核后果肉的完整性,因此比较适合用于果脯、罐头和果干的加工厂使用。由于结构较复杂、成本较高,而国内果脯,罐头属于微利产品,因此,在我国推广起来存在一些难度。意大利BERTUZZI公司推出了一种滚子去核机,有较高推广价值。三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析:3.1课题所涉及的任务要求:完成设计产品主要加工装置,去籽机构的设计和青椒传输装置及分离的装置;结构尺寸的设计,功率的计算及其电动机的选择;主要零部件的设计及校核,各部分运动传动的合理配合等;3.2预期目标:设计完成并草拟出去籽机械的三维SolidWorks总装配图,计算设计传动与加工的时间配合,并设计出相应的传动机构。各处零部件校核成功并符合要求,做出机械二维装配图、主要零件图及设计说明等相关材料。3.3可行性分析: 该青椒去籽机主要是根据我爱发明里面杏儿去核机的设计思路,构思出了我的青椒去籽机的设计思路,根据这个思路,整个青椒去籽机的整体思路框架就浮现在我的大脑中。有了整体思路的指引,然后再各个方面攻坚克难,我认为该青椒去籽机的设计会通过一步步的努力定型出来。可能我各方面专业基础不是特别扎实,可能在各个问题上完成起来会很艰难,所以我会尽更大的努力去完成这个设计。我相信这个设计会成功,可行性还是很高的。四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路:4.1本课题需要研究的关键的问题: 1、传动装置需要在运动过程中,间断的停止运动以满足,去籽部分的去核运动; 2、传动过程停止时间与位置必须与去核时间位置相协调,而且去籽部分运动时,传动部分必须停止,而且传动部分运动时,去籽部分也必须相应停止运动; 3、一个电动机控制两个以上的运动,传动部分的传动机构机构的设计合理性是一个非常重要的问题; 4、进料口需保持青椒的定向性,这个问题亟待解决 ,定向性不好导致去籽机构去籽不彻底; 5、整个装置的设计协调性与整机设计的稳定性。4.2解决的思路: 1、间断的停止运动传动可以采用间歇式齿轮,合理计算时间而设计;为了方便起见,我决定采用步进电动机; 2、严密的计算,合理的协调分配传动与去籽运动,我认为可以解决这个协调的难题; 3、保持定向性的灯笼椒一般由于重力及其作用,可以实现定型向上,我们也可以采用卧式去籽来改善对定向性的要求,实现普通定向; 4、整机设计的合理搭配,需要设计者耐心仔细的完成每一部分,及其基础知识的掌握功底。五、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法: (1)查阅有关资料选择相关参数及材料,设计去籽机传动与去籽一体两个协调的机构。 (2)设计完各零部件后,进行装配组合,试验设计的可靠性。 (3)运用Solid works软件和Auto CAD软件,绘制三维装配工程图。 (4)运用三维设计软件完成机构各零部件的三维建模如果可能的话并进行运动仿真。六、完成本课题的工作方案及进度计划:第1-2周:查阅相关文献、期刊,熟悉设计内容。第3-4周:撰写开题报告,确定总体设计方案。第5-9周:设计去籽机的去籽机械部分,选择电动机型号。完成初步的装置三维实体图。第10-12周:对机械部分进行校核,确定校核成功的标准件的型号和其他零件设计数据。对校核失败的零件进行修改,达到要求后修改装置三维实体图。第13-16周:设计装置的整体结构,选择传动机构,设计传动部分。第17-19周:进行设计优化。第20-22周:整理设计过程,撰写产品设计说明书。第23-25周:根据定型的产品结构,绘制二维装配图和零件图。第25-26周:撰写答辩提纲,准备答辩材料。第27-28周:毕业答辩。7、 主要参考文献: 1机械制图 第六版 高等教育出版社 2王旭东,周岭.机械制图零部件测绘,暨南大学出版社2010.6 3杨柯桢.李机械设计基础 第五版 高等教育出版社 4单耀祖.理论力学(1,高等教育出版社,2009.7) 5高志,李威.机械设计课程设计手册,第四版,高等教育出版社 6机械工程材料 第二版 清华大学出版社 7程靳.材料力学(一),第三版,高等教育出版社,2009.7 8张云鹤,王旭烽.互换性与测量技术基础,中国林业出版社 9朱克庆.大枣去核机主传动机构的设计J,河南工业大学,2009 10曾令宜,华顺刚.CAD 应用教程,电子工业出版社,2007 11江洪.Solid Works 基础教程,第四版,机械工业出版社 12邹青,呼咏.机械制造技术基础课程设计指导书第二版M.北京:机械工业出版社.2011.6 13王小爱,陈海峰. 全自动红枣去核机传动系统设计J. 安徽农业科学,2011,20:12550-12551+12557. 14王小爱,陈海峰. 红枣去核机的设计与研究J. 陕西科技大学学报(自然科学版),2011,03:85-88. 15杨一,周靖博,张淑娟. 红枣去核机传动系统中主轴的有限元分析J. 农机化研究,2015,10:19-23. 16唐文波. 一种辣椒定向去核机的设计与研究D.大学,2013. 17朱克庆,吕少芳. 大枣去核机主传动机构的设计J. 粮食与食品工业,2009,05:36-39.学生签名 赵 万 水 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日青椒去籽机的设计前 言 随着生活水平的提高,人们对辣椒加工制品的质量要求也正在提高,这就对相应的加工 设备提出了更高的要求。 青椒去籽机是比较新型的加工设备,它的作用主要在于,在尽量保持青椒原有形状和营养成分的前提下,高效率的使青椒肉和青椒籽、 青椒把脱离并且将青椒籽、 青椒把与青椒肉分离,达到去籽和去把的目的。青椒去籽机的研究已经成为青椒 本文提出了一种青椒定向去籽机的设计方案。首先介绍了一种青椒定向去籽机整机的工作原理,通过对一种青椒定向去籽机结构、工作原理的阐述 , 分析了一种青椒定向去籽机的结构特点,设计理念,设计方法。并就设备结构对其工作的原理和工作特点做了详细的分析。分析中体现出机构的紧凑性、合理性和科学性。其次,对一种青椒定向去籽机的部分重要零部件进行了设计和建模。通过对一种青椒定向去籽机结构及其工作原理的简单介绍,对凸轮机构之间的协调运动关系进行了说明。根据凸轮从动件的运动规律,运用图解法根据辣 椒定向去籽机的运动规律,设计去籽装置和去肉装置一体的凸轮轮廓曲线。通过做图法得到 目标位移线图,再根据转换原理图和三角函数关系计算出偏角,做出角位移线图,最后根据偏角运用反转法,做出装置凸轮轮廓线。通过对凸轮轮廓线的设计,计算出凸轮之间运动时间和步进电动机时间的合理配合。完成了对一种青椒定向去籽机部分重要零部件的设计。根据凸轮轮廓线设计要求,在SOLIDWORKS环境下,对凸轮机构进行三维模型的建立。通过详细的建模步骤,更加清晰的体现出凸轮轮廓线的设计步骤和凸轮从动件的运动规律。最后,针对一种青椒定向去籽机的结构特点和工作原理,建立其三维模型并且装配,从理论方面对机构的可行性和科学性做了直接的证明。明确了整机的工作原理和工作运动情况。关 键 词 : 青椒去籽机; 凸轮;步进电机;间歇运动的配合目 录1概述11.1研究的目的与意义11.2国内外研究的现状12本设计的总体设计概述22.1设计方案的确定22.2主要的设计部分43该设计的关键零件的设计及其部件的选择43.1电动机的选择43.2凸轮机构的设计83.3主轴的设计与校核153.4联轴器的选择183.5键的选择与校核183.6整体机架的设计选材20总 结21致 谢22参考文献23工程概述本次设计为青椒去籽机的设计,本设计为整个运动过程由两个电动机来负责提供动力,一个是控制主运动的步进电动机控制,另一个是有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计。该设计主要是针对比较规则的灯笼椒进行去籽处理的。首先通过圆筒进料15将灯笼椒沿垂直方向放置,不管它是头朝上还是尾朝上,最好是尾朝上。然后青椒进入底盘飞轮的青椒筒里,经主轴旋转后至下一个工作位置后,间歇停止,同时去籽部分活塞由电动机带动凸轮上下往复间歇运动活塞杆1将青椒大核带籽一起冲下去后,活塞间歇停止后,主轴继续旋转90度至下一个工作位置,此时通过活塞杆2推动将去籽后的青椒整个推离工作地盘飞轮的圆筒以方便下一次装入新的青椒。塔里木大学毕业设计 1概述1.1研究的目的与意义(1)目的目前青椒去籽基本由人工完成,人工操作,费工、费时、靠手工将青椒籽去除,少量操作可以,但是用在食堂、饭店以及大型的青椒加工食品厂,大量去籽时劳动环境恶劣,而且容易让操作人员感到不适,疲劳等效率低下。青椒去籽已经严重阻碍了青椒进一步加工产生食品的过程。这个问题需要我们去解决。(2)意义 青椒去籽机是为了进一步解放人工劳动力,不论是从生产力还是生产关系来说,青椒去籽机的设计和制造的意义都非常重大。在一定程度上,青椒去籽机的设计和制造,不仅可以满足后续深加工,更能满足人们日益增长的需要。而对于老板和厂家来说,一台合适的青椒去籽机不仅可以节省开支,高效率的完成青椒去籽的工作。重要的是可以给员工一个好的工作环境,给企业注入强大的企业精神,在劳动力紧张的时候,能节约劳动力去从事其他工作,在一定程度上提高了生产力。1.2国内外研究的现状 (1)国内研究现状 近些年来,国内各种说过干果去核机增出不穷,我爱发明中的杏儿去核机,红枣去核机和半自动山楂去核机等都在充斥的国内市场。国内青椒去籽主要以手工为主,作业效率低,劳动强度大、成本高、作业过程中对劳动人员影响比较大,少数辣椒加工厂开始使用去籽机。但就目前来看,现在的辣椒去籽机械不能满足企业的要求,去籽后的青椒不完整,分离不充分及机械结构过大等问题亟待解决。目前有山东烟台乐泰食品机械有限公司生产的鲜辣椒去核机,机械结构比较大,可以大批量高效率生产,但是加工结束后辣椒破损比较严重,而且分离出来的辣椒中辣椒籽还是比较多的。(2)国外研究现状 美国FMC公司80年代初向市场推出了自动转矩式桃子去核机,每分钟可加工80个桃子,其生产率约为800kg/h左右。该机采用14个小杯对桃子进行定位和输送;每一个杯子底部有一代凸起的小转轴;小转轴在链条带动下始终旋转着,只要杯内桃子的凹部不在小凸起的上方,桃子外圆就会与凸起接触并被其带动旋转着,直到正确位置为止。由于它保持了去核后果肉的完整性,因此比较适合用于果脯、罐头和果干的加工厂使用。由于结构较复杂、成本较高,而国内果脯,罐头属于微利产品,因此,在我国推广起来存在一些难度。 2本设计的总体设计概述2.1设计方案的确定(1)总体方案该设计主要是针对比较规则的灯笼椒进行去籽处理的。首先通过圆筒进料15将灯笼椒沿垂直方向放置,不管它是头朝上还是尾朝上,最好是尾朝上。然后青椒进入底盘飞轮的青椒筒里,经主轴旋转后至下一个工作位置后,间歇停止,同时去籽部分活塞由电动机带动凸轮上下往复间歇运动活塞杆1将青椒大核带籽一起冲下去后,活塞间歇停止后,主轴继续旋转90度至下一个工作位置,此时通过活塞杆2推动将去籽后的青椒整个推离工作地盘飞轮的圆筒以方便下一次装入新的青椒。图2-1设计总体装配图整个运动过程由两个电动机来负责提供动力,一个是控制主运动的步进电动机控制,另一个是有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计。也是本次设计的重点。(2) 总体方案的选择与排除前面我排除了好几种构想,先是根据我爱发明中杏子去核的大滚筒传送循环的方案,进行着手设计和考虑,当设计到传送运动中出现了很多问题,而且导师一再强调是要小型家用的,所以否定了原来的想法。后面设计成了一排排的去籽的方式,但是这种方式需要人工进行装料盘,效率十分的低下。如图所示,此时我的大脑几乎已经没有思路,这一个没有人研究过的东西真心是太难了,如何实现进料自动化已经成为一个难题。最后经过各种参考和思考终于想到循环运动的是圆盘,经过各种改进设计和导师的指导和完善终于弄成了上面的那种方案。虽然有些老师会说我的设计太简单了,但是我想说看上去是不难,但是这些都是复杂的结构简化出来的结果。图2-2设计方案排除方案图2.2主要的设计部分(1) 凸轮轮廓的设计(2) 去籽工作部分的配合处理(3) 两个间歇运动的配合 3该设计的关键零件的设计及其部件的选择3.1电动机的选择3.1.1减速电动机的选择(1)选择电动机类型按按工作要求和条件,选用卧式减速电动机,单相0.75W,转速1680/1400r/min,减速比为20的PL32-1500w-330的卧式减速电动机。表3-1 电动机参数机号配用电机(KW-P)转速(r/min)流量(m/h)全压(Pa)噪声dB(A)3A1.1-4 单相14503500-4000500-600681.1-4 三相14503500-4000500-600681.5-4 单相14503500-4000620-500701.5-4 三相14503500-5000620-500702.2-4 单相14504100-5400830-630702.2-4 三相14504100-5400830-630703.5A3.0-4 三相14504995-76401210-998702.2-4 三相14505100-6700 1200-1000691.1-6 三相9603377-4436523-43865表3-2减速输出特性表图3-3选用的减速电机图(2)选择电动机的容量电动机所需工作功率为 P= KW (3-1)因为 P= KW (3-2)因此 P= KW (3-3)由电动机至运输带的传动总效率为 = (3-4)式中:,分别为带传动、轴承、齿轮传动和联轴器的传动效率。取=0.96,=0.98,=0.97,=0.99,=0.96,则=0.960.980.990.96=0.83所以 P=0.5kW (3-5)(3)确定电动机转速电动机工作转速设置: n=r/min. (3-6)按表1推荐的传动比合理范围,取减速比为20,输出功率为0.75W的故电动机转速可选范围为: nd= in=(624)59.71=(358.261433.04) r/min.符合这一范围的同步转速有:1680/1400 r/min.综上计算得出结果:减速电动机应选择单相0.75W,转速1680/1400r/min,减速比为20的PL32-1500w-330的卧式减速电动机。3.1.2步进电动机的选择 (1)选择电动机的类型 按按工作要求和条件,选用2HB110-201型号步进电动机,为了满足间歇配合要求,电机步距设为90度,间歇时间为0.5秒(即总过程为1秒,运动0.5秒停止0.5秒)。(2) 选择电动机的容量 由于青椒去籽机的主轴仅提供输送作用,功率转矩要求不高,由 P=0.2kW, (3-7)故可选用如图所示的步进电动机。(3) 确定电动机的转速 根据要求,设置电动机的转速为步距设为90度,间歇时间为0.5秒(即总过程为1秒,运动0.5秒停止0.5秒)。 综上计算得出结果:选用2HB110-201型号步进电动机,为了满足间歇配合要求,电机步距设为90度,间歇时间为0.5秒(即总过程为1秒,运动0.5秒停止0.5秒)。3.2凸轮机构的设计3.2.1对基圆半径设计与确定 (1) 对心尖顶直动从动件中推程角o=90从动件在推程时按等速、等加速、等减速及按正弦加速度、余弦加速度运动,其行程h=2mm,取凸轮机构的许用压力角=30根据诺模图可确定其最小基圆半径,即h/rb=0.6,图3-4凸轮运动转角特性图由此可近似的确定最小基圆半径为 r min=h/0.6=2/0.63.3333mm (3-8)即取r min=120mm。软件导入数据如图(2)如下图所示,对心尖顶盘形凸轮机构以角速度逆时针方向转动,从动件受载荷Q凸轮加给从动件的作用力F,压力角为,基圆半径为rb,从动件瞬时速度为V,位移为S,接触电B,凸轮轮廓的法线n-n , 不考虑运动副的摩擦将里F分解为 Fx=Psin Fy=Pcos其中Fy克服载荷Q是推动从动件运动的有效驱动力,Fx是道路的正压力在导路中产生产生摩擦阻力的有害分力,显然越大,Fx越大,Fx越小,从动件运动越费劲当达到临界压力角时,无论用力F多大,都不能推动从动件,即发生自锁,凸轮机构被卡死且与凸轮尺寸的关系过凸轮轴心O作直线Ox垂直于从动件的运动方向,根据三心定理得:则该直线与法线n-n的交点P就是凸轮与从动件的相对瞬时,因此得OP=V/=ds/dtdt/d=ds/d由直角三角形OBP得tan=OP/OB=V/r=V/(S+SO)d又因为 r=rb+s;所以 rb=V/( tan )-s=ds/ dtan-S故凸轮基圆半径rb越大,压力角 越小,反之,rb越小, 越大图3.2-23.2.2凸轮轮廓曲线绘制设计对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓,已知从动件的运动规律如右图所示,凸轮以角速度按顺时针方向转动,基圆半径rb=25mm,行程h=4mm,根据反转法原理设计出凸轮轮廓曲线且步骤如下:(1) 取长度比例尺uL=0.001m/mm,画出基圆和从动件尖顶离轴心O最近是从动件的初始位置,如图左所示,从动件与凸轮轮廓在点BO(CO)杰出的位置,(2) 在基圆上自OCO开始,沿的反方向量取推程角o=90远休止角s=30,回程角o=60和近休止角s=180,并将推程运动角和回程运动角各分成若干等分,如图左中各分成四等分得C1、C2、(3)过凸轮轴心O作上述各等分点的射线OC1、OC2、这些射线是反转后从动件在个个位置的曲线。(4) 将从动件的位移曲线上的推程角和回程运动角扽得分成作图中对应区间相同的份数,得等分点1,2过各等分点分别做垂直于横坐标轴的直线,它们与位移曲线相交于1、2则11、22为凸轮在相应转角位置时,从动件的位移量。(5)在各射线OC1、OC2的延长线上从基圆开始向外分别量取位移量C1B1=11、C2B2=22 于是B1、B2各点(6)将B0、B1、B2各点连接成光滑的曲线,此曲线即为所求的凸轮轮廓(7)根据6-18图a中o=90与等速运动标尺上h/rb=0.6两点以直线相连,该直线交max的标尺与20,于是max=20对于直动从动件的推程许用压力角=30-38因此该凸轮机构的最大压力角max 30-38根据实践经验,在推程时,许用压力角a的值一般是:对直动推杆取a=30,对摆动推杆取a=35-45。我们可以取凸轮压力角为25,基圆半径的计算公式为: (3-9)偏心距 (3-10)取许用压力角,推程时 , (3-11)回程时 , (3-12)代入基圆半径公式可取,=120mm通常取滚子半径=(0.10.5)*,我们取=2.4mm,偏心距 (3-13)图3-5凸轮设计参数 推程 0100 提升120mm; 停止100140 提升0mm;回程140240提升-120mm;停止 240360 提升0mm。凸轮的轮廓线可以用作图法设计,软件生成的列表画出,生成出角度与推杆位移的关系,如下表:第1阶段:推程01000120运动规律:等加速(抛物线)0050.6102.4155.4209.625153021.63529.44038.44548.650605571.46081.66590.67098.47510580110.485114.690117.695119.4100120第2阶段:停止100140120120运动规律:停止第3阶段:回程1402401200运动规律:余弦加速度(简谐)140120145119.2613150117.0634155113.4604160108.541165102.426417095.267117587.239418078.54118569.38611906019550.613920041.45920532.760621024.732921517.573622011.4592256.53962302.93662350.73872400第4阶段:停止24036000运动规律:停止图3-6凸轮运动曲线图综上所述,该凸轮的参数如上述,满足设计要求,生成的模型图如下,根据上表可以作出凸轮的理论廓线和工作廓线。图3-7凸轮三维模型3.3主轴的设计与校核3.3.1 主轴的结构设计 (1)拟订装配方案 联轴器,轴承,挡油环,轴套,底盘及去籽飞轮以此装入。(2)根据定位要求确定各段轴的直径和长度 因为其为垂直传动,所以预选深沟球6307轴承。 查手册,d=50mm,D=110mm,B=27mm,da=60mm。 d n=50342.9=1.71 则该轴承采用脂润滑。 取轴承端面到壳体内壁的距离为10mm,齿轮端面到壳体内壁的距离为15mm。I-II段轴用于与底座飞轮装配,故取直径为60mm,轴长为217。II-III段轴用于安装轴承及一部分外伸轴,外伸轴是便于拆卸。由于带轮需要轴肩定位,所以轴肩高度h=600.07+2=6.05,因此轴径取为72。轴承端盖的外端面与半连轴器右端面间的距离l=6070mm, 轴承厚度为t=(11.2)d3 取t=10mm。因此轴长取23。 III-IV段轴用于安装轴承和挡油环,则直径为84mm.,轴长为120mm。3.3.2主轴的校核 (3-14)求垂直面的支承反力 F=39.02 (3-15) F= FF=39.05 (3-16)求水平面的支承反力(图c) F=F=45.46 (3-17)绘垂直面的弯矩图(图b) M=F=83.55 Nm (3-18) M= F=60.45 Nm (3-19)绘水平面的弯矩图(图c) M=F=19.05 Nm (3-20)求合成弯矩图(图e)。 M= 21.35Nm (3-21) M= = 20.29 Nm (3-22)求轴传递的转矩(图f) T= F=16.96 Nm (3-23)求危险截面的当量弯矩校正系数=-1/0=0.6T=0.6106.96=64.18图3-8轴的二维零件图从图可见,a-a截面最危险,其当量弯矩为 M=22.07 (3-24)计算危险截面处轴的直径轴材料为45号钢,调质处理,由表141查得=650 MP,由表143查的许用弯曲应力=55 MP,则 d mm (3-25)考虑到键槽对轴的削弱,将d值加大5,故d=1.0558=60 mm取轴径,合适,安全。3.4联轴器的选择计算转矩:T=KT,(查表141得,K=1.3)则 T= KT=1.5316.64= 736.398Nm按照计算转矩T,半联轴器公称转矩的条件。 选LT9型公称转矩:T=100Nmn=60r/min L=112mm L=84 D=250mm d=50mm3.5键的选择与校核(1)键的选择 轴、轴上所需开键槽的轴径分别为:d=30 mm,d=45 mm,d=62 mm轴段长度分别为:L=50 mm,L=112mm,L=76mm查机械设计手册P51可得:选择A型圆头普通平键,其参数分别为:键:键宽 b=8 mm键高 h=7 mm键长 L取40mm键槽 t=4.0 mm,t=3.3 mm,键槽倒角 r=0.250.4 键:键宽 b=14 mm键高 h=9 mm键长 L取90 mm键槽 t=5.5mm,t=3.8 mm,键槽倒角 r=0.250.4 键:键宽 b=18mm键高 h=11 mm键长 L取50mm键槽 t=7.0 mm,t=4.4 mm,键槽倒角 r=0.250.4 (2)校核键的强度键:查表1010可知,键联结的许用挤压应力为: =5060,由平键联结的挤压强度条件 (3-26)得: MP (3-27)因为:故键是安全的,合适。 键:查表1010可知,=5060 由 MP (3-28) 因为: 故键是安全的,合适。 键:查表1010可知,=100120由 MP (3-29) 因为: 故键是安全的,合适。3.6整体机架的设计选材(1) 底部架子选材: 选用3030的方钢,3个厚度的(即厚度3mm),立柱四根选用420mm的长度,横杠八根长度裁为240mm。二层板选用10个厚度的45#号钢的板子剪裁而成的,活塞支架是有两个孔的厚度20mm的45号钢,漏斗进料口是选用设计的薄皮铁片。(2)整体机架的连接方式都是焊接而成的,如图所示图3-9底座机架图20总 结本次设计为青椒去籽机的设计,本设计为整个运动过程由两个电动机来负责提供动力,一个是控制主运动的步进电动机控制,另一个是有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计。最终通过努力学习还是完成了设计。通过对本次毕业设计的构想和完成,让我对三维建模和二维cad制图的水平明显提高,基础知识也得到了巩固。最重要的是我通过自己的想法一步步地完成青椒去籽机的设计,从整体结构设计和零部件的装配校核,我一步步的突破了自己的知识范围极限。前面几次因为方案的问题一步步的返工,甚至都要重新从新的起点构想开始做,好多基础知识还需要别做设计边学习。最后通过指导老师的指导和自己的不断积累经验,还是完成了设计,期间的过程真是烦恼和惊喜,让我受益匪浅。由于本次设计属于创新设计,基本没有可以参考的设计机构,所以机构设计的过程中难免会有些问题,希望各位老师能给予批评指正,不足之处还请谅解。致 谢历时将近一个学期的时间终于将这个设计做完,在毕业设计的过程中遇到了无数的困难和障碍,都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的毕业设计指导老师杨丙辉老师,他对我进行了无私的指导和帮助,不厌其烦的帮助进行设计的修改和改进,从最初的设计构想就一直不停的找老师反复咨询与讨论,杨老师总会耐心的给我解释原理,杨老师不厌其烦,在这里我真挚的向您表示感谢。另外,在向其他同学和老师的询问问题的时候,同学们和老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢!感谢我的同学和朋友,在我做设计的过程中给予我了很多思路和帮助,还在图纸改进和说明书撰写的过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限,所做的设计难免有不足之处,恳请各位老师和学友批评和指正!参考文献1机械制图M.第六版 高等教育出版社2王旭东,周岭.机械制图零部件测绘M.暨南大学出版社2010.63杨柯桢.李机械设计基础M.第五版 高等教育出版社4单耀祖.理论力学(1,高等教育出版社,2009.7)M.5高志,李威.机械设计课程设计手册M.第四版,高等教育出版社6机械工程材料M.第二版 清华大学出版社7程靳.材料力学(一)M.第三版,高等教育出版社,2009.78张云鹤,王旭烽.互换性与测量技术基础M.中国林业出版社9朱克庆.大枣去核机主传动机构的设计J,河南工业大学,200910曾令宜,华顺刚.CAD 应用教程M.电子工业出版社,200711江洪.Solid Works 基础教程M.第四版,机械工业出版社12邹青,呼咏.机械制造技术基础课程设计指导书第二版M.北京:机械工业出版社.2011.613王小爱,陈海峰. 全自动红枣去核机传动系统设计J. 安徽农业科学,2011,20:12550-12551+12557.14王小爱,陈海峰. 红枣去核机的设计与研究J. 陕西科技大学学报(自然科学版),2011,03:85-88.15杨一,周靖博,张淑娟. 红枣去核机传动系统中主轴的有限元分析J. 农机化研究,2015,10:19-23.16唐文波. 一种辣椒定向去核机的设计与研究D.大学,2013.17朱克庆,吕少芳. 大枣去核机主传动机构的设计J. 粮食与食品工业,2009,05:36-39.23辣椒去籽机的设计摘 要随着人们生活水平的提高,大众对辣椒加工制品的质量要求也提高,相比辣椒的加工设备也应该有更好的改善。辣椒去籽机是比较新型的加工设备,它的作用主要在于保持辣椒原有形状的前提下,高效率的把辣椒籽、辣椒把脱离辣椒肉,达到去籽和去把的目的。首先介绍辣椒去籽机整机的工作原理,通过对辣椒去籽机结构、工作原理的阐述,分析了辣椒去籽机的结构特点,设计理念,设计方法。并就设备结构对其工作的原理和工作特点做了详细的分析。其次,对辣椒去籽机的部分重要零部件进行了设计,通过对辣椒去籽机结构及其工作原理的介绍以及凸轮机构之间的协调运动关系进行了说明。根据凸轮从动件的运动规律,运用图解法根据辣椒去籽机的运动规律,设计去籽装置和去肉装置一体的凸轮轮廓曲线。通过做图法得到目标位移线图,再根据转换原理图和三角函数关系计算出偏角,做出角位移线图,最后根据偏角运用反转法,做出装置凸轮轮廓线。通过对凸轮轮廓线的设计,计算出凸轮之间运动时间和步进电动机时间的合理配合,完成了对辣椒去籽机部分重要零部件的设计。最后,针对辣椒去籽机的结构特点和工作原理,画出装配图。从理论方面对机构的可行性和科学性做了直接的证明。明确了整机的工作原理和工作运动情况。关键词:辣椒去籽机;凸轮;步进电机;间歇运动的配合AbstractWiththeimprovementofpeople'slivingstandards,people'srequirementsforthequalityofpepperprocessingproductsarealsoimproved,andcomparedwiththeprocessingequipmentofpepper,thereshouldbebetterimprovement.Pepperseederisarelativelynewtypeofprocessingequipment.Itsmainfunctionistokeeptheoriginalshapeofpepper,andefficientlyseparatethepepperseedsandpepperfromthepeppermeat,soastoachievethepurposeofseederandhandleremoval.Firstofall,theworkingprincipleofthewholemachineisintroduced.Throughtheelaborationofthestructureandworkingprincipleofthemachine,thestructuralcharacteristics,designconceptanddesignmethodofthemachineareanalyzed.Theworkingprincipleandcharacteristicsoftheequipmentstructureareanalyzedindetail.Secondly,someimportantpartsofthepepperseederaredesigned.Throughtheintroductionofthestructureandworkingprincipleofthepepperseederandthecoordinationofthemotionbetweenthecammechanismareexplained.Accordingtothemotionlawofthecamfollowerandthemotionlawofthepepperseeder,thecamcontourcurveoftheseederandthemeatremoverisdesigned.Thetargetdisplacementlinegraphisobtainedbydrawingmethod,andthenthedeflectionangleiscalculatedaccordingtotheconversionschematicdiagramandtrigonometricfunctionrelationship,andtheangledisplacementlinegraphismade.Finally,thecamcontourofthedeviceismadeaccordingtothedeflectionanglebyusingthereversalmethod.Throughthedesignofthecamcontour,thereasonablecoordinationofthemovementtimebetweenthecamsandthestepmotortimeiscalculated,andthedesignofsomeimportantpartsofthepepperseederiscompleted.Finally,accordingtothestructureandworkingprincipleofpepperseeder,theassemblydrawingisdrawn.Thefeasibilityandscientificityofthemechanismareproveddirectlyintheory.Theworkingprincipleandmovementofthewholemachineareclarified.Key words: Pepper seeder; cam; stepper motor; coordination of intermittent motion目 录摘 要3Abstract4目 录5引 言51、辣椒去籽机的现状和发展71.1 辣椒和辣椒去籽机的现状71.2 辣椒去籽机的发展82、本设计的总体设计概述82.1 设计方案的确定82.1.1 总体方案82.1.2 总体方案的选择与排除92.2 主要的设计部分113、该设计的关键零件的设计及其部件的选择123.1 电动机的选择123.1.1 减速电动机的选择123.1.2 步进电动机的选择153.2 凸轮机构的基本设计183.2.1 对基圆半径设计与确定183.2.2 凸轮轮廓曲线绘制203.3 主轴的设计与校核253.3.1 主轴的结构设计253.3.2 主轴的校核263.4 联轴器的选择293.5 键的选择与校核293.5.1 键的选择293.5.2 校核键的强度303.6 整体机架的设计选材31结 论32参考文献33后 记34引 言目前大多数辣椒去籽都是由人工完成,费工、费时,靠人工将辣椒籽去除,少批量操作可以,但是用在食堂、学校以及大型的辣椒加工食品厂,大量去籽时劳动带来的环境恶劣,而且容易让操作人员身体的感到不适,疲劳导致效率低下。辣椒去籽已经严重阻碍了对辣椒进一步加工生产的过程。这个问题需要我们去解决。辣椒去籽机是为了进一步解放劳动力,不论是从任何关系上来说,辣椒去籽机的设计和制造的意义都非常重大。在一定程度上,辣椒去籽机的设计和制造,可以满足后续深加工。而对于老板和厂家来说,一台合适的辣椒去籽机不仅可以节省开支,高效率的完成辣椒去籽的工作。重要的是可以给员工一个好的工作环境,在劳动力紧张的时候,能节约劳动力去从事其他工作,在一定程度上提高了生产力。近些年来,国内各种干果去核机增出不穷,我爱发明中的杏儿去核机,红枣去核机和半自动山楂去核机等都在充斥的国内市场。国内的去籽机设备,作业效率低,劳动强度大、成本高,只有少数辣椒加工厂才使用去籽机。2014年12月16日播出节目辣手摧心,来自内蒙古托克托县盛产青红椒,大量青红椒被加工成脱水辣椒。然而辣椒去核去籽费时费力,每到收获季节更是招工困难。发明人贾文斌在朋友的启发下,发明一台青红椒去核机,大大提高了人工去籽的工作效率,解决了人工的难题。但就目前来看,现在的辣椒去籽机械不能满足企业的要求,去籽后的辣椒不完整,分离不充分及机械结构过大等问题有待解决。目前只有山东烟台乐泰食品机械有限公司生产的鲜辣椒去核机机械结构比较大,可以大批量高效率生产,但是加工结束后辣破损比较严重,而且分离出来的辣椒中辣椒籽还是比较多的。国外的去核机和去籽机的发明案例也屈指可数。例如,2010年日本生产一种刮板式去核机,去核后的果肉可达5毫米左右,由筛孔排出。核从尾端排出,该机适用于粘核型桃的去核加工,它具有成本较低,生产率高,去核效果好等特点,在国内市场推广前景看好。但由于引进费用较高,绝大多数中小型果品厂还难以承受。因此很有必要研制开发成本低,性能好,适合中、小型企业和家用的辣椒去籽机。我国地域辽阔、资源丰富,具有得天独厚的发展果蔬加工业的良好条件.果蔬深加工已成了农民致富的一条主要途径,不论是社会效益还是经济效益都是十分可观的。但是我们也看到,许多地区的加工厂,目前加工方式让处于成产阶段,采取落后的手工作坊生产方式。由于缺少性能优良的设备,加工手段跟不上,生产效率低下、产品质量不稳定,有些地区还出现积压甚至腐烂现象,给果品厂及果农造成不应有的经济损失。因此,在我国,发展去核机械等前处理设备,取代手工作业是一种必然趋势,只有这样,才会有丰富多样的食品来满足人们的需要。为此,机械部把桃去核机等前处理设备的研制开发作为“八五攻关项目“天然果浆饮料加工成套设备”的重要内容之一。通过以上国内和国际的各种案例,以及国内去核机,去籽机的发展现状,以及广大人民对新型机械设备的强烈渴望,由此,引出本次设计的题目:辣椒去籽机的设计。1、 辣椒去籽机的现状和发展1.1 辣椒和辣椒去籽机的现状辣椒(Pepper)属于茄科辣椒属,是一年生草本植物。15世纪末,哥伦布在美洲发现辣椒后带回欧洲,并由此传播到世界其他地方,在我国辣椒种植已有300多年历史。辣椒营养价值高,其中维生素C的含量在蔬菜中居第一位.因此,辣椒是一种得到世界认可的蔬菜之一,在国内种植面积仅次于白菜。研究表明,长期食用辣椒不仅能促进消化、增强食欲,甚至还能阻止癌细胞扩散,抑制癌细胞生长。近年来随着社会的进步和人们生活水平的不断的提高,人们对辣椒的要求除了简单的饮食营养外还有更高的要求。目前,我国辣椒种植面积居世界第一,辣椒加工企业遍布全国各地,且数量仍在不断上升,在一定程度上促进了辣椒种植户的经济增长,加速了辣椒产业的发展。但辣椒出口主要以鲜辣椒或辣椒干等半成品为主,经济效益和社会效益都很不理想。美国、日本等发达国家则利用我国出口的辣椒,采用先进技术除去杂质,制成附加值极高的产品再高价返销我国,从中获得数倍的利润。辣椒出口国一旦取消了辣椒的购买那么就会导致辣椒的大量堆积,成批的辣椒堆积在仓库中腐烂变质,使用辣椒产生了极大的浪费。但是以目前市场的需求来看,似乎人们对辣椒酱的渴望比辣椒更受欢迎。把辣椒制成辣椒酱会很好的解决这一简单的问题,但是辣椒酱的制作要求极为苛刻。首先,不能拿整个辣椒直接去做,必须去除辣椒把和辣椒籽。其次,去玩籽的辣椒要保持完整度,不能破损的过于严重,导致做不成的辣椒酱。既然这样,在我国高素质劳动力的背景下,用机器代替人力极为关键,所以辣椒去籽机的研发有限的尤为重要。1.2 辣椒去籽机的发展比较先进的辣椒深加工设备在我国还得不到完善。我国的辣椒深加工设备不能长期依赖进口别的国家。随着对辣椒酱及辣椒籽油的不断研究,辣椒深加工将具有广阔的发展空间和市场前景。我国的辣椒企业,尤其是深加工企业,应该充分利用目前的有利资源,不要被眼前的利益所迷惑,放眼于未来,加大研究投入力度,为更早地掌握深加工市场做好充分的准备。当前,我国辣椒企业众多,进行适当的兼并与整合,形成两到三家真正上规模、有自己的品牌且在国际上有影响力的大企业,才能使我国的辣椒去籽机产业得到健康、稳定、可持续的发展。2、本设计的总体设计概述2.1 设计方案的确定2.1.1 总体方案该设计主要是针对相对规整的辣椒进行去籽处理的。首先通过圆筒进料将辣椒沿垂直方向放置,不管它是头朝上还是尾朝上,尽量使辣椒的尾部朝上。然后辣椒进入底盘飞轮的辣椒筒里,经主轴旋转后至指定的工作位置后,间歇停止,同时去籽部分由顶端的经过减速调速后的电动机带动凸轮上下往复间歇运动的活塞杆将辣椒连着把和籽一起冲下去后,活塞间歇停止后,主轴继续旋转90度至下一个指定的工作位置,此时通过另一个活塞杆的推动将去籽后的辣椒整个推出工作地盘飞轮的圆筒以方便下一次循环换的重新开始。图2-1设计总体装配图整个运动过程由两个电动机来负责提供动力,一个是控制主运动的步进电动机控制,另一个是有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计,也是本次设计的重点。2.1.2 总体方案的选择与排除图2-1.1 机构运动结构图前面我脑海中有几种构想,通过反复对比和计算研究以及整改分别一一排除,举一个之前排除掉的的例子,如图2-2,先是通过观看和学习我爱发明中杏子去核的大滚筒传送循环的方案,进行设计和考虑,当设计成一排一排的去籽方式,而且根据国内市场的需求和价格上的比对,发现这种方法通过人工把辣椒按照位置一个一个精确的摆放到指定的位置上,并没有减轻人工操作,效率也十分低下,同时由于工作环境的相对恶劣,员工的疲劳操作可能出现安全隐患问题,所以否定了原来的想法。此时我的大脑几乎已经没有思路,这一个高效、经济、实用的去籽机真心是太难了,如何实现辣椒投放的自动化已经成为一个难题。最后经过各种资料的查阅和网上咨询终于攻克了难题,使用循环运动的圆盘。经过各种改进升级和老师的指导和完善终于弄成了图2-1的那种方案。虽然有些老师会说我的设计太简单了,但是我想说第一眼看好上去确实不难,但是这些都是通过反复对比实验,以及把那些复杂的结构简化出来的结果。图2-2设计方案排除方案图2.2 主要的设计部分(1)凸轮轮廓的设计(2)去籽工作过程的配合处理(3)两个间歇运动的配合 3、该设计的关键零件的设计及其部件的选择3.1 电动机的选择3.1.1 减速电动机的选择3.1.1.1 选择电动机类型按工作要求和条件以及经济效率等因素,选用卧式减速电动机,单相0.75W,转速1680/1400r/min,减速比为20的PL32-1500w-330的卧式减速电动机。表3-1 电动机参数机号配用电机(KW-P)转速(r/min)流量(m/h)全压(Pa)噪声dB(A)3A1.1-4 单相14503500-4000500-600681.1-4 三相14503500-4000500-600681.5-4 单相14503500-4000620-500701.5-4 三相14503500-5000620-500702.2-4 单相14504100-5400830-630702.2-4 三相14504100-5400830-630703.5A3.0-4 三相14504995-76401210-998702.2-4 三相14505100-6700 1200-1000691.1-6 三相9603377-4436523-43865表3-2减速输出特性表3.1.1.2 计算电动机功率电动机所需工作功率为 P= KW (3-1)因为 P= KW (3-2)所以 P= KW (3-3)由电动机通过运输带的传动总效率为 = (3-4)式中:为带传动效率为轴承传动效率为齿轮传动效率为联轴器的传动效率为卷筒的传动效率取=0.96,=0.98,=0.97,=0.99,=0.96,则=0.960.980.990.96=0.83求得 P=0.5kW (3-5)3.1.1.3 确定电动机转速电动机工作转速: n=r/min. (3-6)按表3-2推荐的传动比的最佳范围,取减速比为20,输出功率为0.75W的电动机。所以电动机转速可选范围为: nd= in=(624)59.71=(358.261433.04) r/min.符合这一范围的同步转速有:1680/1400 r/min. 综合上计算得出结果:减速电动机应选择单相0.75W,转速1680/1400r/min,减速比为20的PL32-1500w-330的卧式减速电动机。下图为所选电动机。图3-1选用的减速电机图3.1.2 步进电动机的选择3.1.2.1 选择电动机的类型 按按工作要求和条件,选用2HB110-201型号步进电动机,为了满足间歇配合要求,电机步距设为90度,间歇时间为0.5秒(即总过程为1秒,运动0.5秒停止0.5秒)。3.1.2.2 计算电动机的力矩由于辣椒去籽机的主轴仅提供输送作用,功率转矩要求不高,所以选择步进电机需要进行以下计算:(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:i=.S360.=0.0067 (3-7)式中 -步进电机的步距角(o/脉冲)S-丝杆螺距(mm)-(mm/脉冲)(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。Jt=J1+(1i2) (J2+Js)+Wg(S2)2=1.62104 (3-7-1)式中 Jt-折算至电机轴上的惯量J1、J2-齿轮惯量Js-丝杆惯量W-工作台重量(N)S-丝杆螺距(cm)(3)计算电机输出的总力矩MM=Ma+Mf+Mt (3-7-2)Ma=Jm+Jt.nT1.0210-220 (3-7-3)式中Ma-电机启动加速力矩(N.m)Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量n-电机所需达到的转速(r/min)T-电机升速时间(s)Mf=u.W.s2i10-23 (3-7-4)Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)u-摩擦系数-传递效率Mt=Pt.s2i10-24 (3-7-5)M-切削力折算至电机力矩(N.m)Pt-最大切削力(N)M=Ma+Mf+Mt=27(N.m)由所选电动机型号参数可知,符合所选步进电动机参数,选用2HB110-201型号步进电动机。3.1.2.3 确定电动机的转速综上计算得出结果:选用2HB110-201型号步进电动机,为了满足间歇配合要求,电机步距设为90度,间歇时间为0.5秒(即总过程为1秒,运动0.5秒停止0.5秒)。3.2 凸轮机构的基本设计3.2.1 对基圆半径设计与确定 (1) 对心尖顶直动从动件中推程角O=90从动件在推程时按等速、等加速、等减速及按正弦加速度、余弦加速度运动,查表可知,其行程h=2mm,取凸轮机构的许用压力角=30根据诺模图可确定其最小基圆半径,即确定h/rb=0.6,图3-2.1凸轮机构设计诺模图由此可近似的确定最小基圆半径为 r min=h/0.6=2/0.63.3333mm (3-8)即取r min=120mm。(2)如图3-2.2所示,对心尖顶盘形凸轮机构以角速度逆时针方向转动,受载荷Q的从动件,凸轮转动给从动件的作用力为F,压力角为,基圆半径rb,从动件瞬时速度为V,位移为S,接触电B,凸轮轮廓的法线n-n , 不考虑运动副的摩擦将里F正交分解为 Fx=Psin Fy=Pcos其中Fy为克服载荷Q是推动从动件运动的有效驱动力,即有效力Fx是导轮的正压力在导轮中产生产生摩擦阻力的有害分力,即有害力显然越大,Fx越大,Fy越小,从动件运动越费劲,当达到临界压力角时,无论用力F多大,都不能推动从动件,即发生自锁,凸轮机构被卡死(3)与凸轮尺寸的关系过凸轮轴心O作直线Ox垂直于从动件的运动方向,根据三心定理得:则该直线与法线n-n的交点P就是凸轮与从动件的相对瞬时,因此得OP=V=dsdtdtd=dsd由直角三角形OBP得tan=OPOB=Vr=VS+SOd又因为 r=rb+s;所以rb=V tan-s=dsdtan-S故凸轮基圆半径rb越大,压力角 越小,反之,rb越小, 越大图3-2.23.2.2 凸轮轮廓曲线绘制设计对心尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓,已知从动件的运动规律如图3-2.2所示,凸轮以角速度沿着顺时针方向转动,基圆半径为rb=25mm,行程为h=4mm,根据反转法原理,设计出的凸轮轮廓曲线,步骤如下:(1)取长度比例尺ul=0.001m/mm,画出基圆和从动件尖顶离轴心O,是从动件的初始位置,从动件与凸轮轮廓在点BO与CO的接触位置。(2)在基圆上自OCO开始,沿的反方向量取推程角O=90远休止角s=30,回程角O=60和近休止角s=180,并将回程运动角呵呵推程运动角各分成若干等分。(3)过凸轮轴心O作上述各等分点的射线OC1、OC2、这些射线是反转后的从动件在个个位置的曲线。(4) 将从动件的位移曲线上的回程运动角和推程角分成对应区间相同的份数,得等分点1,2过各等分点分别做垂直于横坐标轴的直线,它们与位移曲线相交于1、2则11、22为凸轮在相应转角位置时,从动件的位移量。(5)在各射线OC1、OC2的延长线上从基圆开始向外分别量取位移量C1B1=11、C2B2=22 ,于是有B1、B2各点(6)将B0、B1、B2各点连接成平滑的曲线,此曲线即为所求的凸轮轮廓(7)根据o=90与等速运动标尺上hrb=0.6两点以直线相连,该直线交max的标尺于20,于是max=20对于直动从动件的推程许用压力角=30至38因此该凸轮机构的最大压力角max 30至38根据实践经验,在推程时,许用压力角a的值一般是:对直动推杆取a=30,对摆动推杆取a=35至45。我们可以取凸轮压力角为25,基圆半径的计算公式为: (3-9)偏心距 (3-10)取许用压力角a=30推程时 , (3-11)回程时 , (3-12)代入基圆半径公式可取,=120mm通常取滚子半径=(0.1至0.5)*,我们取=2.4mm,偏心距 (3-13)图3-2.3凸轮设计参数推程 0100 提升120mm; 停止100140 提升0mm;回程140240提升-120mm;停止 240360 提升0mm。凸轮的轮廓线可以用作图法设计,软件生成的列表画出,生成出角度与推杆位移的关系,如下表:第1阶段:推程01000120运动规律:等加速(抛物线)0050.6102.4155.4209.625153021.63529.44038.44548.650605571.46081.66590.67098.47510580110.485114.690117.695119.4100120第2阶段:停止100140120120运动规律:停止第3阶段:回程1402401200运动规律:余弦加速度(简谐)140120145119.2613150117.0634155113.4604160108.541165102.426417095.267117587.239418078.54118569.38611906019550.613920041.45920532.760621024.732921517.573622011.4592256.53962302.93662350.73872400第4阶段:停止24036000运动规律:停止图3-2.4凸轮运动曲线图综上所述,该凸轮的参数如上述,满足设计要求,生成的模型图如下,根据上表可以作出凸轮的理论廓线和工作廓线。图3-2.5凸轮三维模型3.3 主轴的设计与校核 3.3.1 主轴的结构设计3.3.1.1 拟订装配方案联轴器,轴承,挡油环,轴套,底盘及去籽飞轮按顺序依次装入。3.3.1.2 根据定位要求确定各段轴的直径和长度因为该设计为垂直传动,所以预选6307深沟球轴承。查手册,d=50mm,D=110mm,B=27mm,da=60mm。所以 dn =50342.9=1.71,则该轴承采用脂润滑。取轴承端面到壳体内壁的距离10mm,齿轮端面到壳体内壁的距离15mm。I-II段轴用于与底座飞轮装配,故取直径为60mm,轴长为217。II-III段轴用于安装轴承及一部分外伸轴,外伸轴是便于拆卸。由于带轮需要轴肩定位,所以轴肩高度h=600.07+2=6.05,因此轴径取为72。轴承端盖的外端面与半连轴器右端面间的距离L=6070mm, 轴承厚度为t=(1至1.2)d3取t=10mm。因此轴长取23。III-IV段轴用于安装轴承和挡油环,则直径为84mm.,轴长为120mm。图3-2.6轴的二维零件图3.3.2 主轴的校核 (3-14)3.3.2.1 求垂直面的支承反力 F=39.02 (3-15) F= FF=39.05 (3-16)3.3.2.2 求水平面的支承反力(图c) F=F=45.46 (3-17)3.3.2.3 绘垂直面的弯矩图(图b) M=F=83.55 Nm (3-18) M= F=60.45 Nm (3-19)3.3.2.4 绘水平面的弯矩图(图c) M=F=19.05 Nm (3-20)3.3.2.5 求合成弯矩图(图e) M= 21.35Nm (3-21) M= = 20.29 Nm (3-22)3.3.2.6 求轴传递的转矩(图f) T= F=16.96 Nm (3-23)3.3.2.7 求危险截面的当量弯矩校正系数=-10=0.6T=0.6106.96=64.18从图可见,a-a截面最危险,其当量弯矩为 M=22.07 (3-24)3.3.2.8 计算危险截面处轴的直径轴材料为45号钢,调质处理,由表查得=650 MP,查相关的资料得知许用弯曲应力=55 MP,则 D mm (3-25)考虑到键槽对轴的削弱,将d值加大5,故d=1.0558=60 mm取轴径,与题目相合适,该轴安全。3.4 联轴器的选择计算转矩:T=KT,(查表可得,K=1.3)则 T= KT=1.5316.64= 736.398Nm按照计算转矩T,半联轴器公称转矩的条件。 选LT9型,可得公称转矩:T=100Nm,n=60r/min,L=112mm,L=84,D=250mm,d=50mm3.5 键的选择与校核3.5.1 键的选择 轴、轴上所需开键槽的轴径分别为:d=30 mm,d=45 mm,d=62 mm轴段长度分别为:轴:L=50 mm,轴:L=112mm,轴:L=76mm查机械设计手册可得:选择A型圆头普通平键,其参数分别为:键:键宽 b=8 mm键高 h=7 mm键长 L取40mm键槽 t=4.0 mm,t=3.3 mm,键槽倒角 r=0.250.4 键:键宽 b=14 mm键高 h=9 mm键长 L取90 mm键槽 t=5.5mm,t=3.8 mm,键槽倒角 r=0.250.4 键:键宽 b=18mm键高 h=11 mm键长 L取50mm键槽 t=7.0 mm,t=4.4 mm,键槽倒角 r=0.250.4 3.5.2 校核键的强度键:查相关资料可知,键联结的许用挤压应力为: =5060,由平键联结的挤压强度条件 (3-26)得: MP (3-27)因为:,故键是安全的,与设计相符。 键:查资料可知,=5060 由 MP (3-28) 因为:,故键是安全的,与设计相符。 键:查资料可知,=100120由 MP (3-29) 因为:,故键是安全的,与设计相符。3.6 整体机架的设计选材底部架子选材:选用3030的方钢的3个厚度的(即厚度3mm),横杠八根长度裁为240mm,立柱四根选用420mm的长度。二层板选用10个厚度的45#号钢的板子剪裁而成的,漏斗进料口是选用设计的薄皮铁片,活塞支架是有两个孔的厚度20mm的45号钢。整体机架的连接方式都是焊接而成的,如图所示图3-2.7底座机架图结 论本次设计为辣椒去籽机的设计,本设计为整个运动过程由两个电动机来负责提供动力,一个是控制主运动的步进电动机控制,另一个是有经过减速调速后的电动机来控制凸轮机构的间歇运动。本次设计的难点是两个间歇运动的时间间隔配合和凸轮的设计。最终通过努力学习还是完成了设计。通过对本次毕业设计的构想和完成,让我对三维建模和二维cad制图的水平明显提高,基础知识也得到了巩固。最重要的是我通过自己的想法一步步地完成辣椒去籽机的设计,从整体结构设计和零部件的装配校核,我一步步的突破了自己的知识范围极限。前面几次因为方案的问题一步步的返工,甚至都要重新从新的起点构想开始做,好多基础知识还需要别做设计边学习。最后通过指导老师的指导和自己的不断积累经验,还是完成了设计,期间的过程真是烦恼和惊喜,让我受益匪浅。由于本次设计属于创新设计,基本没有可以参考的设计机构,所以机构设计的过程中难免会有些问题,希望各位老师能给予批评指正,不足之处还请谅解。参考文献 1机械制图 第六版 高等教育出版社 2王旭东,周岭.机械制图零部件测绘,暨南大学出版社2010.6 3杨柯桢.李机械设计基础 第五版 高等教育出版社 4单耀祖.理论力学(1,高等教育出版社,2009.7) 5高志,李威.机械设计课程设计手册,第四版,高等教育出版社 6机械工程材料 第二版 清华大学出版社 7程靳.材料力学(一),第三版,高等教育出版社,2009.7 8张云鹤,王旭烽.互换性与测量技术基础,中国林业出版社 9朱克庆.大枣去核机主传动机构的设计J,河南工业大学,2009 10曾令宜,华顺刚.CAD 应用教程,电子工业出版社,2007 11江洪.Solid Works 基础教程,第四版,机械工业出版社 12邹青,呼咏.机械制造技术基础课程设计指导书第二版M.北京:机械工业出版社.2011.6 13王小爱,陈海峰. 全自动红枣去核机传动系统设计J. 安徽农业科学,2011,20:12550-12551+12557. 14王小爱,陈海峰. 红枣去核机的设计与研究J. 陕西科技大学学报(自然科学版),2011,03:85-88. 15杨一,周靖博,张淑娟. 红枣去核机传动系统中主轴的有限元分析J. 农机化研究,2015,10:19-23. 16唐文波. 一种辣椒定向去核机的设计与研究D.大学,2013. 17朱克庆,吕少芳. 大枣去核机主传动机构的设计J. 粮食与食品工业,2009,05:36-39.后 记历时将近一个学期的时间终于将这个设计做完,在毕业设计的过程中遇到了无数的困难和障碍,都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的毕业设计指导老师林金龙老师,他对我进行了无私的指导和帮助,不厌其烦的帮助进行设计的修改和改进,从最初的设计构想就一直不停的找老师反复咨询与讨论,林老师总会耐心的给我解释原理,林老师不厌其烦,在这里我真挚的向您表示感谢。另外,在向其他同学和老师的询问问题的时候,同学们和老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢!感谢我的同学和朋友,在我做设计的过程中给予我了很多思路和帮助,还在图纸改进和说明书撰写的过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限,所做的设计难免有不足之处,恳请各位老师和学友批评和指正!
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