甘蔗自动剥皮切断机的设计【甘蔗自动削皮机】【说明书+CAD+SOLIDWORKS】

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Finally, a simple description of the installation and maintenance of transport. At present, the drive roller conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction, air cushion conveyor in recent years is one of the. the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking motion, robot. The miniature walking robot is mainly driven by DC servo motor, so as to drive the leg action driven synchronous belt wheel by a crank and rocker mechanism.In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor.Keywords：Driving roller ;Crankshaft ;Processing craft ;Significance 目 录第一章 绪 论1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2本课题研究的内容3 1.3研究的意义4第二章 甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计4 2.1切断部分设计方案的选择6 2.2切断部分的工作原理6第三章 机械传动部分的设计计算7 3.1电机的选型计算8 3.2带传动的设计计算10 3.3直线导轨的设计计算11 3.4气缸的选型计算12第四章 甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的三维建模13 4.1剥皮轮的三维建模15 4.2 V带轮的三维建模17 4.3气缸的三维建模18 4.4甘蔗自动剥皮切断机的三维建模19第五章 甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的强度分析与校核20 5.1滚动轴承强度的校核计算22 5.2机架强度的校核计算24结 论25参考文献26致 谢27 第一章 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 我国生产的甘蔗自动剥皮切断机结构简陋，皮切断效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的甘蔗自动剥皮切断机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，甘蔗自动剥皮切断机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的甘蔗自动剥皮切断机势在必行！ 相信此种甘蔗自动剥皮切断机的出现将会大大提高甘蔗自动剥皮切断机的皮切断能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界甘蔗自动剥皮切断机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的甘蔗自动剥皮切断机应用到该公司的子公司-一个生产甘蔗自动剥皮切断机的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制甘蔗自动剥皮切断机皮切断机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行甘蔗自动剥皮切断机的研发工作。现在国外等著名甘蔗自动剥皮切断机的品牌中，都有甘蔗自动剥皮切断机的销售，全世界甘蔗自动剥皮切断机的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，甘蔗自动剥皮切断机的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此甘蔗自动剥皮切断机是当今甘蔗自动剥皮切断机生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的甘蔗自动剥皮切断机销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展甘蔗自动剥皮切断机的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间甘蔗自动剥皮切断机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的甘蔗自动剥皮切断机。 我国从1953年开始生产甘蔗自动剥皮切断机，于1958年自行设计制造皮切断半径在50、70、90、120、500等甘蔗自动剥皮切断机的甘蔗自动剥皮切断机之后，为了适应甘蔗自动剥皮切断机生产厂家的需要，1959年又制造了500、1000、1200等大直径的甘蔗自动剥皮切断机。 为了满足甘蔗自动剥皮切断机生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型甘蔗自动剥皮切断机。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径甘蔗自动剥皮切断机的皮切断机，与同年12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170甘蔗自动剥皮切断机，其设计能力为1750t/h，实际达到2508t/h，是设计值的1.6倍。目前机械式甘蔗自动剥皮切断机将逐渐被全自动甘蔗自动剥皮切断机所代替。传统的机械式的甘蔗自动剥皮切断机已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的甘蔗自动剥皮切断机来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的甘蔗自动剥皮切断机，然而我国机械人业所需的甘蔗自动剥皮切断机全部依赖进口，这使得国产机械人配备甘蔗自动剥皮切断机后，成本增加很大，而装备自行开发生产甘蔗自动剥皮切断机，其成本提高不大，说明甘蔗自动剥皮切断机的市场前景令人乐观。传统的甘蔗自动剥皮切断机的产品图如下图1-1、图1-2所示：图1-1 甘蔗自动剥皮切断机 图1-2 甘蔗自动剥皮切断机1.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对甘蔗自动剥皮切断机进行设计，从甘蔗自动剥皮切断机的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：（1）通过网络和图书馆查找各种关于甘蔗自动剥皮切断机皮切断机的相关资料，对甘蔗自动剥皮切断机进行方案的比较和预定。（2）分析甘蔗自动剥皮切断机的结构与参数（3）确定设计总体方案（4）确定具体设计方案（5）甘蔗自动剥皮切断机图纸的绘制。（6）说明书的整理1.3 研究的意义 本论文主要研究运用SolidWorks对甘蔗自动剥皮切断机进行设计。通过对甘蔗自动剥皮切断机进行设计，来了解甘蔗自动剥皮切断机的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来自于甘蔗自动剥皮切断机机械公司的生产实际，通过设计出甘蔗自动剥皮切断机，从而来掌握甘蔗自动剥皮切断机的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的甘蔗自动剥皮切断机结构简陋，皮切断效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的甘蔗自动剥皮切断机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，甘蔗自动剥皮切断机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的甘蔗自动剥皮切断机势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了甘蔗自动剥皮切断机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了甘蔗自动剥皮切断机总的指导思想，从而得出了该甘蔗自动剥皮切断机的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计甘蔗自动剥皮切断机，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用三维绘图软件，二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设计能力。 相信此种甘蔗自动剥皮切断机的出现将会大大提高甘蔗自动剥皮切断机的皮切断能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。第二章 甘蔗自动剥皮切断机总体结构的设计2.1切断部分设计方案的选择 本次设计的甘蔗自动剥皮切断机通过人工将甘蔗放入甘蔗自动剥皮切断机中，由自动送料滚轮对甘蔗进行自动送料，当甘蔗进入到了剥皮轮的位置后，由于剥皮轮是通过电机带动V带传动使剥皮轮旋转从而来实现对甘蔗的自动剥皮，然后随着送进滚筒的继续动作，剥好皮的甘蔗进入到切断工序的位置，由气缸驱动切断刀具对甘蔗进行自动切断，切断好的甘蔗自动落入到了该甘蔗自动剥皮切断机内部的箱体里面，从而完成对甘蔗的自动剥皮和切断。本次设计的甘蔗自动剥皮切断机方案简图如下图2-1所示： 图2-1 甘蔗自动剥皮切断机方案简图2.2甘蔗自动剥皮切断机的工作原理本次设计的甘蔗自动剥皮切断机的工作原理为：通过人工将甘蔗放入甘蔗自动剥皮切断机中，由自动送料滚轮对甘蔗进行自动送料，当甘蔗进入到了剥皮轮的位置后，由于剥皮轮是通过电机带动V带传动使剥皮轮旋转从而来实现对甘蔗的自动剥皮，然后随着送进滚筒的继续动作，剥好皮的甘蔗进入到切断工序的位置，由气缸驱动切断刀具对甘蔗进行自动切断，切断好的甘蔗自动落入到了该甘蔗自动剥皮切断机内部的箱体里面，从而完成对甘蔗的自动剥皮和切断其中电动机和气缸电磁阀都需要通过由PLC控制系统来控制，实现其按照顺序完成动作。 第三章 机械传动部分的设计计算3.1电机的选型计算根据甘蔗自动剥皮切断机系统的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能力启动能力等问题，现选用比较适合的Y系列三相异步电动机，这是由于Y系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当，因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性，供配套出口及引进设备替换。选取功率为 1.0KW，额定电压：380V， 频率：50HZ ,额定转速为1440rpm，额定转矩2.3N .m，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动。具体电机选型计算方法如下：N=4(KW)G甘蔗自动剥皮切断机的生产能力，1000kg/hW切断1kg甘蔗耗用能量，其值与甘蔗直径有关，d小则w大，当d60mm，取w0.0030kw.h/kg。传动效率，取0.75所以根据N4kw，n1500r/min得Y112M-4电机的结构。具体的电机外观图如下图3-1所示： 图3-1 电机外观图3.2 机械传动部分的设计计算3.2.1 带传动的设计计算（1）设计功率 1.2 P传递的功率（2）选定带型根据和选取普通V带C型，小带轮转速，为1350r/min（3）传动比 1.76 （4）小带轮基准直径（mm） 由B1表8112和表8114选定 100mm75r/min （5）大带轮基准直径（mm） 由B3表87得=150mm（6）带速验算 （7）初定轴间距（mm） （8）所需带的基准长度（mm） 650mm 带型选择为A900（9）实际轴间距 （10）小带轮包角 = =（11）单根V带的基本额定功率根据系统工况，我们可以取=0.37kw（12）时单根V带型额定功率增量根据系统工矿，在这里我们取=0.15kw（13）V带的根数ZZ =小带轮包角修正系数取0.96带长修正系数查取0.87（14） 单根V带的预紧力 = =134（N） mV带每米长的质量（kg/m）查B1表8124，取0.1k/gm（15）作用在轴上的力 考虑新带初预紧力为正常预紧力的1.5倍（16）带轮的结构和尺寸带轮是传动系统的传动组件之一，需要有足够的刚度和强度才能满足要求。根据系统的需求，我们可以选择铸铁作为带轮的材料，因为铸铁的强度和刚度方面度能够满足系统的需求。带轮的材料为HT200，查B1表8110得基准宽度制V带轮轮槽尺寸，根据带轮的基准直径查B1。3.2.2直线导轨的设计计算 直线导轨在机械传动中经常遇到，主要用在移动部分，在甘蔗自动剥皮切断机中，主要是和汽缸配合使用的，直线导轨的传动精度的好坏，与甘蔗自动剥皮切断机的皮切断效果有直接的关系。1直线轴承的选择 用于测试的POM工程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。硬度：硬度系数FH HRC58的硬度，hrc52-58，FH=0.6-1.0FH =1。FT的温度系数：工作温度小于100C，FT = 1，温度100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。接触系数FC：每根轴装一套轴承，FC=1.0每根轴装二套轴承，FC=0.81每根轴装三套轴承，FC=0.72每根轴装四套轴承，FC=0.66载荷系数FW：小于15米/分钟的速度，无冲击，无振动，FW = 1.0-1.5；小于60米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.52.0；运行速度大于60米/分钟，或有更大的冲击，振动，FW = 2.05.0。时间是生命的LH =（100001）/ 2 * L（S * N1 * 60）（单位：小时）L：长度寿命 (万米)，LS：工作行程 (米)，N1：每分钟往复次数 根据系统工况，我们知道，皮切断部位的往返移动形成为300MM，工作时间每天8小时，负载15KG，期望寿命Lh=5000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件： 直线轴承润滑和灰尘：轴承厂是涂上防锈油，使用时需要添加润滑油。低噪音润滑脂，常用的有2锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙1 / 3，在轴承使轴的摩擦，造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命，灰尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动，造成损坏，橡胶球架。密封轴承可用于一般的无尘车间，如木工机械，在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和密封，以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活：运动和变化，或当轴承是固定的，本机和其他因素的振动会使与形成凹坑接触。外部硬盘进入轴承，而且在表面压痕的形成，超过一定限度，直线的永久变形，这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动，将进一步削弱周围的物质，造成恶性循环，凹面积扩大，基本额定静载荷由永久变形有限公司。静态负荷容量等于钢球直径的1 / 10000球环的两个时间之间的接触点的永久变形，称为基本额定静载荷C0。轴承的使用，影响是难以衡量的，常用的静态负荷选择适当的安全系统，保证轴承静负荷不超过额定静负荷。静载荷P0=C0 /FS选择轴承，振动和冲击。FS1FS2 71.5，由振动和冲击的场所。 由于重复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度，对裂纹形成的较弱的部分，然后用金属片状剥离表面的接触，这被称为疲劳剥落。在安装过程中，润滑，密封在正常情况下，轴承失效是绝大多数人的疲劳失效，寿命一般在轴承，是指轴承疲劳寿命。额定寿命直线轴承是50000米，通过定义基本额定动载荷确保。由于轴承的寿命是分散的，使用同样的材料，同样的过程，使用相同的轴承寿命的条件是不一样的，所以轴承基本额定动载荷C被定义为一组相同的轴承在相同的条件下运行50000米，没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。由于本次汽缸通过直线导轨驱动皮切断部位往复移动，其中皮切断部位的重量为15KG，我们可以采用一边一组直线导轨，两边轴承座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。根据此次的皮切断部位的移动方式和距离，我们选择HNK系列直线导轨系列。3.2.3 气缸的选型计算根据系统工况可知，甘蔗自动剥皮切断机的是通过气缸推动锁紧块来进行皮切断装置的水平移动的，根据已知条件可知：对皮切断装置的制动所需要的力为120N。已知甘蔗自动剥皮切断机皮切断装置部位各个零件的重量以及其他零部件的总重量为30KG，根据公式F=P*S=0.5(取气压0.6Mpa）*S,可得S=31.5mm。式中：F是所需要的输出力；P是系统压力；S就是活塞面积；n是安全系数，一般气缸水平使用取1.5，垂直使用取2.0； 于是算出气缸缸径为63mm，行程根据实际情况我们选择150，所以我们选择AIRTAC63X150标准型气缸。第四章 甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的三维建模4.1剥皮轮的三维建模 图4-1 剥皮轮三维图4.2 V带轮的三维建模 图4-2 V带轮三维图4.3气缸的三维建模 图4-3 气缸三维图4.4甘蔗自动剥皮切断机的三维建模 图4-4 甘蔗自动剥皮切断机三维图第五章 甘蔗自动剥皮切断机中主要零件的强度分析与校核5.1滚动轴承强度的校核计算 本次甘蔗自动剥皮切断机的设计选取的轴承是深沟球轴承，具体的滚动轴承的选取过程如下：（1）滚动轴承的选择滚动轴承为深沟球轴承6205，KN，KN，。（2）寿命验算轴承所受支反力合力 N; 对于深沟球轴承，派生轴向力互相抵消。 ，N;得 ； N； 按轴承B的受力大小验算: h; h=年;所以此轴承合格。5.2机架强度的校核与计算机架的选择根据甘蔗自动剥皮切断机上面的所有组成部件，剥皮量的多少和重量来定，方通机架受力分析得出，由分析得出甘蔗自动剥皮切断机机架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。本次设计的机架图纸如下图7所示：图7 机架图 即机架和切断装置以及轴承等等给的压力为G+G1（零部件重量）=20000N（10000Kg）+(1000X20N)=30000N; 根据方通承载力计算公式：M=Pac/L(M：弯矩，P集中力，a集中力距支座距离，c集中力距另一支座距离，L跨度，L=a+c) （仅用于截面) f=M/W材料的许用应力（弹性抗拉强度/安全系数）。M=Pac/L=11960xL，本次设计初定L为1200mm则M=13456N.M，初定方通为140x40x6。计算W得出 折算后位270Mpa查的普通碳素结构钢Q235A的抗拉强度为375500Mpa，由于270Mpa远远小于375Mpa，所以方通满足强度要求。结论与展望本次毕业设计的题目是甘蔗自动剥皮切断机的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于甘蔗自动剥皮切断机的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是甘蔗自动剥皮切断机的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。回忆过去，展望未来，我感概良深，觉得以后还有很长一段路要走，我必须努力工作，用自己的实际行动来回报社会和父母。参考文献1 徐灏等.机械设计手册(第2、3册)M(第二版）.北京：机械工业出版社，2003:981002 程悦荪.甘蔗自动剥皮切断机的设计M.北京：中国农业出版社，1981:6769 3 周纪良.传动系统的设计M.北京：机械工业出版社，1991:102105 4 吉林工业大学教研室编.拖拉机的构造M.北京：中国农业出版社，1982:2092115 成大先主编.机械设计手册减（变）速器电机与电器M.北京：化学工业出版社，1999:8183 6 朱冬梅.画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社，2000:3033057 陈立德.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2002:222225 8 陈立德.机械设计基础课程设计指导书M.北京：高等教育出版社，2002:44469 刘劲.机械制图国家标准M.北京：机械工业出版社，2000:596110 陈立周.机械优化设计方法M.北京：冶金工业出版社，1985:7779 11拖拉机编辑部主编.甘蔗自动剥皮切断机的设计和计算M.上海：上海科学技术出版社，1980:10911412 周纪良.甘蔗自动剥皮切断机结构型式和结构图谱J.农业机械学报，1979：476313 周纪良，孔维恭，于瑞玺.甘蔗自动剥皮切断机的优化的研究J.农业机械学报，1988:3239 14 高象平，李齐隆等.甘蔗自动剥皮切断机的零部件优化设计M.广州：广东科技出版社，1987:667015 Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998.4549 16 Queen Y. Beardsly, Mechanical Engineering, Regents Publishing Company,Inc,2003.99103致谢在此论文完成之际，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类甘蔗自动剥皮切断机的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。21