花椒采摘机的设计【含6张CAD图纸、SW三维模型、说明书】

压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 摘 要 花椒采摘是花椒生产的一个非常重要的部分 选用的劳动力占整个生产过 程的 1 3 1 2 不仅季节性较强而且复较杂 花椒采摘机的使用给我们带 来很大的好处 手工采摘花椒时可以解决高成本 低效率和劳动强度的问题 另外 现在所用到的比较大型的采摘机械耗资比较大 而且携带也不太方便 所以并没有广泛普及 而是用在一些投资规模比较大的农场中使用 针对于少 量种植花椒的农户来讲 应用起来不太现实 本次设计则解决的是这样的问题 本着简单实用的目的 在这里设计了一款新型的花椒采摘机构 该设计所 用的支撑杆为可伸缩型的薄壁结构 一端连接固定把手 并且在下端固定有控 制线的伸缩滑轮 方便操作 另一个伸缩端则固定了采摘机构 本设计所用到 的控制线选择从伸缩杆内部通过 可以避免挂在树枝上 或者线头缠绕锁死的 情况 另外采用了三级伸缩的设计 每一级伸缩的长度是一米 全部伸开则为 三米 1 3 米的设计 则方便采摘生长在不同高度的花椒 关键词 采摘机 机械 设计 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 Abstract Pepper picking is a very important part of the production of peppercorns The selected labor force accounts for 1 3 1 2 of the entire production process which is not only seasonal but also more complex The use of pepper picking machines has brought us great benefits When picking peppers manually it can solve the problems of high cost low efficiency and labor intensity In addition the relatively large scale picking machines currently used are relatively expensive and are not convenient to carry so they are not widely used but are used in some farms with relatively large investment scale For a small number of farmers planting pepper the application is not realistic This design solves this problem For a simple and practical purpose a new type of pepper picking mechanism was designed here The support rod used in this design is a retractable thin walled structure One end is connected with a fixed handle and a telescopic pulley with a control wire is fixed at the lower end to facilitate the operation Another telescopic end holds the picking mechanism The control line used in this design is chosen to pass through the interior of the telescopic rod which can avoid hanging on the branch or the situation that the thread end is locked and locked In addition a three stage retractable design is adopted The retractable length of each level is one meter and all the extensions are three meters The design of 1 3 meters is convenient for picking peppers grown at different heights Keywords mechanical design of picking machine 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 目录 1 绪论 4 1 1 项目背景 4 1 2 选题意义 4 2 1 花椒采摘机简介 4 2 2 花椒采摘机技术简介 5 1 3 花椒采摘机在国内外发展现状 7 1 4 本文的主要内容 9 2 花椒采摘器结构的设计 11 2 1 引言 11 2 2 花椒采摘器设计的基本要求 11 2 3 花椒采摘器方案设计 11 2 4 本章小结 13 3 花椒采摘器各结构原理 14 3 1 花椒采摘器工作原理 14 3 2 力矩传输结构 15 3 3 伸缩杆结构 16 3 4 材料分析及选择 17 3 5 电动机的选择 18 第四章 主要零部件的结构设计 计算及校核 21 4 1 偏心轮机构的设计及强度校核计算 21 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 4 2 伸缩机构设计及校核 26 3 3 旋转轴螺纹及螺母计算 31 3 4 键的选择与设计 37 3 5 影响采摘能力的主要因素 37 第四章 总结与展望 39 4 1 总结 39 4 2 展望 39 参考文献 40 致谢 42 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 1 绪论 1 1 项目背景 随着人口的快速增长 对高效生活的需求越来越高 人工效率也不能满足 我们的需求 今天是 21 世纪的科学技术发展时期 随着社会的高速发展 机 械已经慢慢取代了人工 机械凭借高效率的工作模式 为这个社会创造了更多 的效益 现在的新型机械设备越来越多 功能也越来越多 但有一些地区大量 种植花椒 采摘过程中既费时 又费力 本文就这个现象 特设计采摘机 来 解决这些现象 1 2 选题意义 花椒种植是一项极具挑战性和复杂性的操作 但目前我国大部分果实采摘 主要是挑选效率低 不能满足花椒的发展需要 性农产品在收集过程中需要大 量的劳动力 随着我国老龄化不断发展 劳动力不断增加 终端产品不断增加 影响了整个花椒行业的发展 缺乏节约劳动力成本 提高采摘效率是非常重要 的 2 1 花椒采摘机简介 随着中国人民生活水平的提高和国民经济的快速发展 人民对食品制造业 提出了更高更新的要求 现在食品的发展基本可分为健康 快速 绿色 无污 染 人们对食品工业的要求使得食品机械工业快速发展 花椒加工花椒加工水 平与发展密切相关 整个食品加工现状现代化水平有了很大提高 食品的发展 主要依靠机械的现代化改进 应该使工艺和设备达到最佳匹配 使新设备不断 创新创新 有效促进工艺的改进和发展 要向国内花椒制品快速发展 就要让 相配套设备快速的发展完善 花椒采摘机是目前提高采摘效率的一类先进机械 装置 特点 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 采用优质 高分子材料 或不锈钢制造 对采摘花椒产品无污染 符合食 品卫生标准 收藏装置经特殊高分子材料编制而成 耐磨性优越 使用寿命长 该机机操作简单 拆装方便 易于清洗 采摘迅速 采摘后的花椒能很好地保 持其原有的多种营养成分 保存效果好 剪切的频率可依据现场的实际使用要 求进行相应幅度调整 用途 用于花椒的采摘 花椒采摘机最大的优点是采摘速度快 方便快捷 具有结构紧凑 体积合 理 节能减排 用电量小 清洁保养容易 安全卫生等优点 花椒采摘机采用 电机传动 机械设计紧凑 运转平稳 采摘花椒质量好 花椒采摘机身机头及 接触食品的机械部件全采用对人体无害的金属材料 对人体无伤害 设计外形 无棱角 无锋利边角 不伤人 清洁方便 易于清洁 一些国内的种花椒农民 都是从德国 日本等国家进口的 技术设备先进 但价格昂贵 目前我国一些 农民使用的花椒采摘机为国内企业开发设计产品 2 2 花椒采摘机技术简介 2 2 1 花椒采摘机概述 花椒采摘机为一种花椒采摘机械 主要使用于我国生产基地的花椒收获工 作 目前以国内厂家制造花椒采摘机为主 其规格型号也完全不同 花椒采摘机的优势 收获花椒效率高 费时少 花椒大小能够得到保证 能够保采摘的完好性 为农业花椒节约了人力物力以及成本 随着越来越多人 关注花椒采摘机技术 相关机构也对花椒采摘术进行研究 从而完成花椒的精 细化采摘 这种方式可以大量节约人力 使成本降低 减少劳动输出强度 对 企业增产增收有相当大的帮助 机械将采摘效率可达到人工的 5 10 倍 花椒为我 国广泛种植 的一种经济作物 一般种植在山 坡 丘陵 地头或 岸边 因树枝生展长 带刺 果实小 在我 国 它作为特色辛香料和中药材 有着悠久的历史渊源 全国 有 20 多个省区都有花椒栽培的历史 其中 四 川汉源 重庆 江津 陕西韩城 凤县 山西芮城 甘肃武都 秦安 贵州 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 山东 莱芜 河北涉县等地区为我国主要花椒主要集中产 区 其中 陕西韩城 山东莱芜和甘肃陇南地 区产量为大 其总产量超 全国的 1 2 以上 近年来 随着农业结构调整 各地 区花椒 产业均有较大的发展 我国花椒种植 面 积 175 10hm 年产花椒 25 10 45 10t 年产值 32 亿元 目前 种 植面积每年正 以 20 30 的速度增加 花椒产业已成为特殊区域农 民 致富的新经 济增长点 花椒因树枝伸展长 带刺以及果实小而致使采摘 十分 困难 同时 花椒收获的农艺要求很高 既要不伤叶 不 伤芽 不伤枝 又 要适时收获 并且针对 目前使用化学药剂 喷洒 高枝剪切 机械振动 负压 吸收等采收方法都不同程度 地存在一些 问题 因此人工采 摘仍是 当前采 收 的主要方 法 目前研制的机械式花椒采摘器 主要集 中在手动采摘 机和半 自动收获机的采摘头上 采摘原理基本上采用的是切 割办法 此类机械生产率 较低 采收率不高 且对花椒枝叶 的损伤较大 因此 花椒的机械化收获仍 是待解决的一个 技术难题 1 2 2 花椒采摘机的作用 可以完成大面积的花椒采摘作业 1 2 3 花椒采摘机器组成 小型花椒采摘机主要由剪切机构 伸缩机构和驱动机构等组成 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 图 1 1 1 3 花椒采摘机在国内外发展现状 1 3 1 国内花椒采摘机的现状 采摘设备的研发和设计是当前我国生产过程中的一大难题 现今 中国的 花椒果采摘工具主要依靠人工作业进行采摘 根据现实因素由于所需的人力较 多 并且其采摘效率低下 花椒的采摘工作已经成为目前我国农业发展关注的 对象 国外有许多关于机械化采摘技术的研究 美国 西班牙 俄罗斯 意大 利 英国 德国 丹麦 匈牙利等国家的花椒机械采摘更为普遍 根据目前现 状 花椒树中存在花椒 葡萄 甜橙 桃 李子 杏 樱桃 蓝莓 橄榄树 核桃 杏仁等 他们采用机械收集的方法 振动法 梳刷法 冲击法 水力法 半机械化回收法 但是 花椒收获的收获设备相对较少 不专业 根据资料记载 美国的综采机械化采摘 美国的花椒采摘的问题也较好解 决 意大利生产收获新鲜花椒的新鲜花椒收割机 虽然这种花椒收获机需要人 工帮助采摘果实 但考虑花椒运输和包装的整个过程后是机械化作业 大大提 高了收获果实的效率 还能防止和减少在收获果实机械损伤 除了收割机之外 还需要引入适合机械化收割和修剪花椒的控制技术 例如在法国和意大利 花 椒的采摘技术突破 为此他们并且付出了巨大的努力 连续种植树木 树木 良好的空气和光线 舒适的拖拉机进入松散的土壤 施肥 喷洒和收获 在此 基础上 法国 Brettiard 研究所开发了高架花椒收获机 成功解决了收获高大花 椒的问题 国际果树机械化经验值得深入研究 日本的花椒种植地形与我国南部地形相似 许多用于丘陵地带的花椒机械 不适用 因此 本世纪初 日本开始研究陡坡花椒的机械化 四国农业试验站 研制的摆式摇摆机构自行式拾起车辆和行人悬挂系统采用电视摄像机与无线电 控制相结合的方式 踏步宽重心低 因此 采用局部攀爬能力来扭转车轮的车 体 因此在旋转能力上 采用了旋转悬挂机构 使身体摆动小 步行稳定 适 合在斜坡地区使用 目前 外国回收研究是以收藏家为基础的 20 世纪 70 年代后期 随着计 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 算机和自动化控制技术的飞速发展 美国首先开始研究各种农业机机人 超过 20 年的科研和实验的经验 因为在美国的第一次选举当局在 1983 年日本成立 已经确立 美国 法国 荷兰 英国 西班牙等国的发达国家代表的无数次实 验成功采摘机机人 如花椒 花椒采摘机机人拿起主要机机人末端执行机 视 觉识别系统和移动设备 诸如四个主要组成部分 在 80 年代中期 京都大学创 建五个自由度关节型机机人 但机机人工作区不包括机机人的所有位置和操作 的结果 可操作性低 同时 韩国科学家研制出一种采用极坐标机机人的花椒 采摘机 可以上下移动螺杆连接 上下 3 米的工作空间移动 20 世纪 90 年代 日本的山形大学设计了一种机机人 可以在 7 度番茄采摘机上采摘指定的姿势 自由度越高 手部运动越复杂和灵活 总之 国外花椒采摘设备的研究主要集中在新鲜花椒的收获上 侧重于广 泛的市场化研发和采摘技术 他们不仅强调机械必须符合当地农业 园艺 艺 术的要求 而且从生物学角度看 加强科研 加强农业 园艺 艺术 开发新 品种 新农业 园艺 艺术是有利于机械化机械化创造条件 这增加了花椒的 机械化收获 据国家调查数据显示 中国的花椒采摘设备只停留在人工采摘 花椒采摘 设备仍然是非常小的 我国的采摘花椒只有几种 机械化设备的大量使用是低 的 只有少数半自动机机被使用 例如 移动梯子采用人工剪刀收获花椒 可 伸缩的高分支拿起这台改进的机机 徒手采摘等方法虽然这些机机在某种程度 上提高了生产效率 但却提高了采果的质量 但是 花椒采摘大面积或不能满 足要求 如结果花椒果实的数量 花椒是在果树的不同部分 所以如果你想提 高工作效率要求更高程度的机械化设备的必经之路 花椒采摘是花椒生产过程中最重要的环节 花椒采收劳动强度大 劳动强 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 度大 传统的手工收割方法每公顷需要数百工时 约占花椒生产过程劳动力的 50 目前 我国花椒的采收主要依靠手工采摘 辅以梯子 捡拾刀等简单工 具 我国花椒收获机械的研究还处于起步阶段 成熟先进的实用设备鲜有报道 随着各地花椒树的大规模 产业化发展 简易手工采摘的方式已不能适应花椒 等工业化生产的需要 近年来 花椒作为调味食品的收获还没有完全机械化 这是因为果树上生 长的果实生长方式不适合机械化采摘 市场对商品果实外观要求较高 不能有 瘀伤 划伤等机械损伤 虽然这种花椒收获机需要人工辅助采摘花椒 但是收 获后采摘花椒的过程都是机械化的 可以大大提高花椒收获的效率 并且可以 避免和减少收获时果实的机械损伤好 因此 花椒的机械化一直是国内研究的重点 根据采摘原理 采摘机械主 要有两大类 一是气动式振动收获机 另一个是机械剪切收割机 机械式振动收 割机可以分为机械式收割机和机械式收割机两种 图 1 2 YD 1500 型花椒采摘机 1 4 本文的主要内容 本文以花椒采摘机的动力和收集机构为研究对象 具体研究目前市场上花 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 椒采摘机上动力机构与收集机构分析 论文通过对目前公开的花椒采摘机设计 方法的研究 实现对花椒采摘机初步设计 具体内容如下 第一章 通过查阅相关资料和所学知识积累 了解了目前花椒采摘机中采摘 机构与收集系统的相关方法和方向 第二章 设计花椒采摘机结构及工作原理 第三章 关键零部件选型及校核计算 第四章 总结及展望 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 2 花椒采摘器结构的设计 2 1 引言 本文以花椒采摘器设计为例 对花椒采摘器的结构设计及验算 强度计算 进行论述 本章对花椒采摘器进行了方案设计 花椒采摘器主要包括剪切结构 力矩 传输结构 以及伸缩杆结构等 2 2 花椒采摘器设计的基本要求 花椒采摘器设计的具体要求如下 1 花椒采摘器应当有合适的驱动力和剪切力 2 花椒采摘器往复剪切应有一定开闭范围 3 花椒采摘器结构应当尽量紧凑 减少重量 提高夹持效率 4 剪切花椒应当具有一定的剪切精度 5 花椒采摘器结构设计过程中应当考虑通用性和具体特殊要求 本文章的花椒采摘器具体的设计参数如下 1 花椒采摘器采用指头式夹持结构 采用夹紧 放松动作 2 剪切直径为 1 10 毫米 电源打开放松时抓取最大最大距离为 10 毫米 秒 剪切的速度为 100 毫米 次 3 采摘花椒能力预计 20kg h 根据以上具体设计要求如上 对花椒夹持结构进行了方案设计 2 3 花椒采摘器方案设计 花椒采摘器主要包含了剪切结构 旋转结构以及力距传输结构等 其中剪 切结构主要用于对机械零部件的对花椒枝干的剪切 主要动作为夹紧 松开 伸 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 缩结构主要用于实现剪切结构的伸缩 实现花椒采摘器的伸缩 力距传输结构 用于实现整个花椒采摘器的动力包含两个方向 夹紧方向和松开方向 因此力 矩传输结构包含了两个位移装置前后移动 采用往复剪切装置 如图 1 1 所示 图 1 1 花椒采摘机 收集装置的设计 由于花椒采摘下来颗粒较小 掉落在地上将很难全部回收 需要设计收集 装置 根据花椒树枝干 设计网状兜 将收集网包围在花椒树枝下 剪落得花 椒将落入网内 通过收集器收集 示意图 1 2 如下 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 图 1 2 收集装置 2 4 本章小结 本章主要对花椒采摘器方案设计进行了介绍 花椒采摘器主要包含了伸缩 结构 力距传输结构 剪切结构 收集装置等 本章主要介绍了方案 同时绘 制了花椒采摘器的装配图以及部分零件图 收集装置 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 3 花椒采摘器各结构原理 根据实践经验和搜集的资料确定花椒采摘器设备的设计结构主要包括 剪 切结构 力矩传输结构 以及伸缩杆结构总体结构如图 2 1 图 2 1 花椒采摘器结构图 3 1 花椒采摘器工作原理 花椒采摘器工作原理是力距传输结构 通过改变锯齿前后伸缩量控制机械 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 手工作 前后伸缩一个固定锯齿 一个往复运动锯齿 通过偏心轮机构 实现 上部锯齿往复运动 在其后部有旋转伸缩机构满足不同位置花椒的采摘 锯齿 在往复运动下完成花椒枝干的切割 此时一个外力将花椒与支杆分离 从而花 椒掉落 花椒子在采摘器上 最后通过自由落体将花椒采摘器上的花椒倒入收 集装置 从而完成一个花椒收获 动力输出是人根据花椒园实际情况 对花椒 的强度具体情况量力而为 采摘时尽量减少对花椒和树枝的损伤 收集装置需 要提前固定在花椒树干下方 可有效防止花椒掉落在地上 通过圆面 花椒可 顺利掉入收集装置 3 2 力矩传输结构 根据设计要求及其构思设计出了花椒采摘器夹紧机构 运用三维软件绘制 出图纸如下图 2 1 1 2 6 5 4 3 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 图 2 2 花椒采摘器机械手部示意图 1 下方固定锯齿 2 上方往复锯齿 3 偏心轮 4 电机 5 电池 6 旋转伸缩机构 2 工作原理 花椒采摘器机械手在采摘中起到重要作用 当 2 上方往复锯 齿受到 3 偏心轮转动时带来往复力产生剪切力 当花椒枝干在 1 下方固定锯齿 与 2 上方往复锯齿的剪切力时与树干断开完成切割 时较快的将花椒切下 5 为电池可使花椒采摘机移动使用此 6 旋转伸缩机构可采摘不同位置的花椒 根据设计要求及其构思设计出了花椒采摘机的剪切机构 运用三维软件绘 制出图纸如下图 2 2 1 偏心轮旋转套 2 往复杆 3 固定刀锯 4 往复刀锯 工作原理 当需要采摘花椒时 采摘机此时由于 1 偏心轮转动带动 2 往复机构运动原理受 力 3 4 刀锯开始夹紧 1 2 3 4 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 3 3 伸缩杆结构 根据设计要求及其构思设计出了花椒采摘器夹紧机构 运用三维软件绘制 出图纸如下图 2 3 1 旋转轴 2 旋转杆 3 伸长手柄 工作原理 当需要伸长或缩短时将 3 伸长手柄左右旋转即可 当需要伸长时将 3 伸长 手 柄先后拉动 完成伸长 收缩相反 2 3 1 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 3 4 材料分析及选择 机身的材料 考虑加工量及材料的轻量化 外壳采用 pvc 高分子材料制作 质量轻 强度高 刀锯机构采用不锈钢 304 防锈 采摘后对人体无害 可承 受较大的力 有一定的刚度 轴及其偏心轮轴采用 45 由于转动受到较大的 扭力 轴 偏心轮轴 轴套均采用 45 钢淬火回火 伸缩机构采用 pvc 高分子制 作而成 最大程度减轻采摘机自身重量 收集装置采用可使用级别尼伦材质制作 成本低 制作方便 对人体无害 3 5 电动机的选择 花椒采摘机采用直流电电机 其工作条件 连续单向转动 载荷较平稳 室外工作 粉尘大 工作环境最高温度 40 因为旋转盘只有一种工作转速 则从电机开始转动到结束的运动路线为定比传动 其总的传动比可利用带传动 构机减速后取得 偏心轮的转速度不能太高 因为刀锯的往复速度太快将不能 将花椒枝干夹断 摩擦产生的热量使得刀锯退火失去其锋利度 易引起待加工 花椒变性 减短机器的使用寿命并且会影响剪切花椒的质量 在本机选用 3000r min 传动比 主动轮转速除以从动轮转速的值 它们分度圆直径的倒数的 比值 电机为整个机器传输动力 必须选择适当功率和速度的电机 以确保设计 符合要求 在选择电机之前 确定船体的参数 以估算整个系统所需的功率 在回顾相关文献并参考过去设计的同类产品的参数后 初步选定参数如表 1 1 表 1 1 脱壳辊相关参数 项目 代号 参数值 偏心轮直径 60mm 偏心轮转速 3000 刀锯最大间隙 10mm 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 根据花椒采摘机的工作产能 及安全因素考虑设计 根据查阅计算公式计 算如下 N 75W WG G 花椒采摘机的采摘能力 20kg h W 将花椒采摘下所用能量 其值与刀锯往复次数有关 d 小则 w 大 当 d 6mm 取 w 0 075kw h kg 查 B5p 75 传动效率 取 0 75 表 1 2 主电机参数 型号 额 定功率 转速 电流 效 率 功率 因数 cos 775 0 0 75 3000 12 84 0 73 最大转矩额 定 转 矩 堵转转矩额 定 转 矩 堵转电流额 定 电 流 转子 转动量 GD2 2 重 量 2 0 2 0 6 0 0 75 3 11 8 所以根据 N 75w n 3000r min 查 B1 表 10 4 1 选用 775 再查 B1 表 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 10 4 2 得 775 电机的结构 如图 3 1 图 3 1 直流电机 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 第 4 章 主要零部件的结构设计 计算及校核 4 1 偏心轮机构的设计及强度校核计算 在设计偏心轮时 不仅要保证从动件能够按给定要求实现预期的运动规律 还应该保证偏心轮机构具有合理的结构尺寸和良好的运动 力学性能 对于基 圆半径 偏距和滚子半径等基本尺寸 在进行偏心轮轮廓曲线的设计之前都是 事先给定的 如果这些基本参数选择不当 就会存在偏心轮机构的结构是否合 理 运动是否失真以及受力状况是否良好等问题 因此 本节主要讨论有关偏 心轮机构基本尺寸的设计问题 为正确 合理选择这些基本参数提供一定的理 论依据 4 1 1 偏心轮机构的压力角 偏心轮机构的压力角是指不计摩擦时 偏心轮与从动件在某瞬时接触 点处的公法线方向与从动件运动方向之间所夹的锐角 常用 表示 压力角是 衡量偏心轮机构受力情况好坏的一个重要参数 是偏心轮机构设计的重要依据 1 直动从动件偏心轮机构的压力角 如图所示为直动从动件盘形偏心轮机构的压力角示意图 其中下图为尖底 从动件的压力角示意图 图为平底从动件的压力角示意图 现以滚子从动件偏 心轮机构为例 来说明直动从动件盘形偏心轮机构压力角的计算方法 根据图 6 30 中的几何关系 可得压力角的表达为 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 图直动从动件的压力角图偏置直动从动件的压力角 由三心定理 P 点为瞬心 由从动件速度公 OPv dsv 式 dsv 式中 号与从动件的偏置方向有关 图 6 30 所示应该取 号 反之 如果从动件导路位于偏心轮回转中心 O 的左侧 则应该取 号 显 然 这种情况属于从动件的偏置方向选择不合理 因为增大了偏心轮机构的压 力角 降低了机械效率 甚至可能会导致偏心轮机构发生自锁 因此 正确选 择从动件的偏置方向有利于减小机构的压力角 此外 压力角还与偏心轮的基 圆半径和偏距等有关 当 v s 一定时 若偏心轮基圆半径增大 则压力 角 将减小 但机构尺寸随之增大 若偏心轮基圆半径减小 压力角 将增 大 机构的受力情况变差 当偏距 e 0 时 代入式 6 34 即可得到对心直动从动件盘形偏心轮机构 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 的压力角计算公式 dtan0020 srv sers 对于直动平底从动件盘形偏心轮机构 根据图中的几何关系 其压力 角为 90 式中 为从动件的平底与导路中心线的夹角 其值为一常数 显然 平 底直动从动件偏心轮机构的压力角为常数 机构的受力方向不变 运转平稳性 好 如果从动件的平底与导路中心轴线之间的夹角 90 则压力角 0 3 偏心轮机构的许用压力角 偏心轮机构的压力角与基圆半径 偏距和滚子半径等基本尺寸有直接的关 系 而且这些参数之间往往是互相制约的 以直动滚子从动件偏心轮机构为例 在其他参数不变的情况下 增大偏心轮的基圆半径可以获得较小的压力角 从 而可以改善机构的受力状况 但缺点是偏心轮尺寸增大 反之 减小偏心轮的 基圆半径虽然可以获得较为紧凑的结构 但同时又使偏心轮机构的压力角增大 压力角过大会导致偏心轮机构发生自锁而无法运转 而且当压力角增大到接近 某一极限值时 即使机构尚未发生自锁 也会导致驱动力急剧增大 发生轮廓 严重磨损和效率迅速降低的情况 因此为了使偏心轮机构能够正常工作并具有 较高的传动效率 设计时必须对偏心轮机构的最大压力角加以限制 使其小于 许用压力角 即 max0 由高等数学的知识可知 曲率半径的计算公式为 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 1 2 3y 式中 代人式 6 41 并整理得 dx 选择所允许的最小曲率半径 min 与平底从动件盘形偏心轮的廓线方程 联立求解 可得 2minb dsr 经验公式 rb 2rH rH 为偏心轮轴孔的半径 2 平底长度的设计 如图 6 33 所示 在平底从动件盘形偏心轮机构运动过程中 应能保 证从动件的平底在任意时刻均与偏心轮接触 因此平底的长度 l 应满足以下条 件 式中 l 为附加长度 由具体的结构而定 一般取 l 5 7 mm 4 偏距的设计 从动件的偏置方向可直接影响偏心轮机构压力角的大小 因此在选择 从动件的偏置方向时需要遵循的原则是 尽可能域小偏心轮机构在推程阶段的 压力角 其偏置的距离 即偏距 e 可按下式计算 一般情况下 从动件运动速度的最大值发生在偏心轮机构压力角最大的位 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 置 则式 6 44 可改写为 由于压力角为锐角 故有 vmax e 0 由式 6 45 可知 增大偏距 有利于减小偏心轮机构的压力角 但偏 距的增加也有限度 其最大值应满足以下条件 设计偏置式偏心轮机构时 其从动件偏置方向的确定原则是 从动件 应置于使该偏心轮机构的压力角减小的位置 综上所述 在进行偏心轮机构基本尺寸的设计时 由于各参数之间是 互相制约的 设计时应该综合考虑各种因素 使其综合性能指标满足设计要求 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 4 2 伸缩机构设计及校核 4 2 1 伸缩臂结构设计需满足以下要求 1 功能性的要求 伸缩臂在设计过程中动作要灵活平稳 定位要准确 工作动作要协调 2 适应性的要求 为了方便机械手的调整 能够适应不同大小工件的要求 需要设计出可以 调试调整的定位机构 需要满足工作平稳 动作快捷 定位准确的要求 3 寿命的要求 产品的寿命是指产品在正常使用过程中因为摩擦磨损等正常损耗使得产品 性能下降在允许的范围内且不需要大修的连续的工作期限 设计中要考虑采取减少摩擦和磨损的措施 如 选择耐磨材料 采取润滑 措施 合理设计零件的形面等 因各零部件难以设计成相等寿命 所以易磨损 的零件要便于更换 4 经济的要求 经济性包含两方面内容 一个是设计制造的经济性 另一个是使用的经济 性 需要尽量减小制造过程和使用过程中的成本费用 5 安全保护和自动报警的要求 按照规范性要求 设备需要采取适当的防护措施 从而确保操作人员的人 身安全 这是任何设计都必须要考虑的 也是必不可少的 在设备设计过程中 需要考虑设备因为故障造成工作突然中断 比如说机构卡死 夹紧苹果不到位 置 苹果采摘器设备需要设置安全报警装置 伸缩臂的设计参数如下 1 伸缩长度 200mm 2 单方向伸缩时间 1 5 2 5S 3 定位误差 要有定位措施 定位误差小于 2mm 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 伸缩前后图 4 2 2 伸缩轴校核计算 按照扭转强度进行校核 轴的扭转强度条件为 3950 2TTPnWd 式中 扭转切应力 单位 paM T 轴所受的扭矩 单位 mN 轴的抗扭截面系数 单位 3 轴的转速 单位为n inr 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 P 轴传递的功率 单位 KW d 计算截面处轴的直径 单位为 mm 许用扭转切应力 单位为T paM 由上式可得轴的直径 333 2 095 2 095nPdTnT 其中 则 n 1398i 127 6n 电 机 i电 机 mir P 0 55 0 96 0 528p A链 条电 机 KW 由 机械设计 表 15 3 得 45 轴的材料为 45 钢T paM 则 20mm 33950 28 419d 取 35mmmin 按弯扭合成强度条件计算 图 3 1 轴受力图 1 根据结构尺寸作出轴的简图 由 0AM 得 155 63N 12457 63108BFab A 0M 得 a b 01A F 2457 631028bNa 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 2 a 简力图 图 3 2 简力图 弯矩 mNFaMA 104962348mx 弯矩图 图 3 3 弯矩图 扭矩 mNT 96 100链 C 扭矩图 图 3 41 扭矩图 3 校核轴的强度 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985221 caMTW 式中 为轴的计算应力 单位为 为轴所受的弯矩 单位为c paM 为轴所受的扭矩 单位为 为轴的抗弯截面系数 单位为mN TmN W 为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力31 32223 3510 35 64 dbtWm 取 1 60 合格ca 22221 10496407 35 MT 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 3 3 旋转轴螺纹及螺母计算 1 耐磨性计算 耐磨性的计算直观重要 耐磨性的性能要求可以很多基本的设计尺寸 特 别是梯形丝杆的直径要求和配套的螺母长度 梯形丝杠的传动的磨损性主要和 在其螺纹面上承受的力和速度的不同来决定 之外还有自身的光洁度和有没有 加润滑油等方面有影响 通常情况下用于制造螺母的材料会比丝杆的材料要软 一点 因为螺母更好比较方便 故计算主要磨损在螺母的牙上发生 其计算耐 磨性主要是针对螺母的螺纹面上 的压力 p 使其小于材料的许用压力 p 3 1 2PhHdFz 式中 为螺纹的工作高度 单位为 mm 梯形和矩形螺纹 Ph5 0 为螺纹副材料的许用应力 单位为 MPa 可见 机械设计 表 8 11 为螺纹牙型系数 梯形螺纹 8 0 为螺母高径比 整体螺母取 部分式螺 2 dH 5 2 1 母取 5 3 2 由上式可推导螺纹中经的设计公式为 3 2 2pFd 现螺杆材料选取 45 号钢 螺母材料选为青铜 查教材可得MPas30 其许用压强 根据先设计的 X 轴传动系统 保守估计可得其 X 轴传MPa15 动中所承受的 F 为 1000N 所以得 mpd46 315 208 2 2 按照螺杆压强粗选内径 根据第四强度理论 其中近似的认为 则 5 0 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 3 3 SAFsca 3 1 32 式中 A 为危险段截面面积 且 S 为安全系数 取 5 4 21d 所以 mSFd 5 30 543 141 3 确定螺杆 根据 2 和 3 的计算结果可得 d 取 24mm d2 取 21 5mm P 5mm 螺母高度 根据 机械设计手册 其计算公式为 3 4 2dH 把已知数据代入得 取 31mmm1 305 412 H 螺母的螺纹工作圈数 根据 机械设计手册 其计算公式为 3 5 PHz 把已知数据代入得 所以 z 取 7 圈2 6531z 螺纹牙的工作高度 根据 机械设计手册 其计算公式为 h 0 5P 3 6 把已知数据代入得 m5 20 5Ph 根据 机械设计手册 的校核式 3 7 phzdFp 2 满足条件 pMPa 85 0715 20 14 3332 4 螺杆强度 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 螺杆工作时 螺杆承受轴向压力 F 和扭矩 T 的作用 应根据第四强度理论 对其强度进行校核 强度计算方法参阅 机械设计 公式 3 8 23121ca 64 dTdF 式中 为螺杆材料的许用应力 MPa F 为螺杆受的轴向压力 d1 为螺杆螺纹小径 螺杆材料的许用应力 根据 机械设计手册 其计算公式为 3 9 5 3s 查 机械设计手册 45 钢 355MPa s MPass 75 84 查 机械设计手册 表 5 1 8 d1 18 5mm 由于只受到受轴向压力 F 作用 把已知的数据代入公式 3 7 原式变为 MPaPa75 889 105 184 32 23ca 满足强度要求 5 稳性的计算 细长的轴工作时受到较大的轴向压力可能失稳 为此应按稳定性条件验算 螺杆的稳定性 根据 机械设计 螺杆的稳定性需要满足公式 Ss FScsr 3 10 式中 Ssc 为螺杆稳定性的计算安全系数 Fcr 为螺杆的临界载荷 F 为螺杆受的轴向压力 根据 机械设计 临界载荷的计算公式为 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 3 11 2crl EIF 式中 E 为螺杆材料的拉压弹簧模量 E 2 06 105MPa I 为螺杆危险截面的惯性距 我们设计调节高度为 H 1745mm 螺杆危险剖面的惯性半径 根据 机械设计手册 其计算公式为 3 12 AIi 把已知条件代入得 mdIi 375 421 螺杆的工作长度 根据 机械设计手册 其计算公式为 3 13 dHl5 12 把已知条件代入得 ml 5 1796245 3174 根据 机械设计手册 螺杆的长度系数 取 0 75 两端不完全固定 螺杆的柔度 根据 机械设计手册 其计算公式为 3 14 ils 把已知条件代入得 67 25037 5190 ils 因为 所以螺杆危险截面的惯性距 I 为 s 根据 机械设计手册 螺杆危险截面的惯性距 I 的计算公式为 3 15 641 dI 把已知条件代入得 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 mm494 5764 1836 41 dI 螺杆的临界载荷 Fcr 为 根据 机械设计手册 其计算公式为 3 16 2crl EIF 把已知条件代入得 64295 1796 04 3l 222cr I 稳定性计算 把已知条件代入公式 3 9 得 43 169rFScs 对于传力螺杆 起重螺杆 Ss 3 5 5 0 所以符合螺杆的稳定性条件 Ssc Ss 6 螺母的基本参数的初算 螺母外径 D3 根据经验公式 3 17 D 8 1 3 已知 D 24 5 所以 取 40mmm2 395 46 6 3 3D 螺母凸缘外径 D4 根据经验公式 3 18 34 1 D 已知 D 24 5 所以 取 62mmm5640 34 4D 所以为 11mmHa1 螺纹牙多发生剪切和挤压破坏 一般螺母的材料强度低于螺杆 故只需校 核螺母螺纹牙的强度 螺母材料选用青铜 7 螺纹牙强度 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 梯形螺纹的螺纹牙根部宽度 mPb95 136 05 青铜螺母的 MPa4 剪切强度计算公式为 3 19 DbzF 已知 内螺纹大径 D 24 5mm z 7 原式变为 N10 所以满足条件 MPaz 95 07195 24 3033 7 螺母体强度 螺母材料的许用拉伸应力 可取 选取 Pab8 49 2 38 0 41 5MPa 螺母外径 校核 根据 机械设计手册 其要求公式为 3 20 23 584 DFD 把已知数据代入 得 m4 2105 24105 4 3 8 2 584 3623 所以 取 40mm 满足要求 3D 螺母材料的许用挤压应力 MPabp 8056 1 7 51 螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度 根据 机械设计手册 其计算公式 为 3 21 423DFp 把已知条件代入 得 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 pp MPaDF 57 01410624 3 4 23232 所以满足条件 3 4 键的选择与设计 3 4 1 键的类型及选择 键作为机械设计中一个必不可少的零件 起到着很多的作用 键是一 种机械标准件 主要用来固定轴与轴之间的传递转矩 起到一个很好的固定作 用 键的种类有很多 根据设计需要选择适合的键 一般情况下 选择圆头平 键 可以很好的解决设计中存在的问题 键还能实现轴上零件的轴向固定或轴 向滑动的导向 键的主要尺寸为其截面尺寸和长度 根据轴的直径和键槽的加 工方法 在这里选择圆头普通平键连接 键的尺寸选择 由 机械设计课程设计 手册查得键的截面尺寸为 宽度 b 2mm 高度12p h 5mm 根据键的截面尺寸 取键长 L 5mm 比轮毂宽度小些 校核键连接的强度 键 轴和轮毂都是钢 由表 6 2 查得许用挤压应力 取其 Mpap2 1 平均值 键的工作长度 接触高度 Mpa1 mbLl42 6 由式 6 1 得mhk5 2 05 NnPT 2 66 109 1503 90 9 MpapaMkldp 1 2 756289 所以安全 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 键的标记为 键 GB T 1286 20035 3 3 5 影响 采摘 能力的主要因素 1 设备的移动过程浪费的时间中生产效率会有比较大的影响 转换采摘花椒树 越快生产效率也高 转换采摘 其生产能力越弱 2 由于花椒在树上的位置相对分散 人在树底下视野受限 影响采摘效率 3 当花椒摘下 需要将刀锯换位置进行下一处采摘 对采摘能力影响较大 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 第四章 总结与展望 4 1 总结 在导师的细心指导下 本文以花椒采摘机为研究对象 利用 Solid Works 进行参数化二次开发 完成花椒采摘机的三维建模 并且对其静强度 静刚度 等近态特性进行了分析 研究了刀锯的厚度对采摘机的静强度和静刚度的影响 本论文的研究工作从理论设计和工程实际两方面出发 对花椒采摘机支架的金 属结构的参数化设计 花椒采摘机对农民采摘花椒工作效率将有很大的影响 本文以花椒采摘 机在采摘领域研究为基础 通过查阅文献 利用自己的相关专业知识 详细阐 述了相关基本理论知识 设计了适合修造领域的便捷起重设备 研究了花椒采摘对花椒采摘机机的需求 明确了花椒采摘机机的使用环境 作用 对架构进行了详细的工艺分析 对花椒采摘机机做了以下二个方面的分 析和设计工作 以快捷安全为着手点进行设计 并进行分析计算 以实用方便为目的 并进行架构及运行方案的设计 4 2 展望 本文完成了花椒采摘机机在田地采摘的设计与优化 但受时间及个人 能力所限 还有以下几个方面有待继续深入研究 1 本文只讨论了花椒采摘机机加结构的的分析设计 应进一步应用当代花 椒采摘机机及效率采摘研究的最新理论进行分析 2 本文只对花椒采摘机机实用进行了分析 还可以从更多的方向去探讨花 椒采摘机系统的性能 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 参考文献 1 陈秀宁 施高义 机械设计课程设计 M 杭州 浙江大学出版社 2012 7 27 29 2 HOU Wen qi Study of railway steel concrete composite bridges and shear connectors D Changsha School of Civil and Architectural Engineering Central South University 2009 in Chinese 3 ZHANG Ye zhi Comparison of bridge structures of railway through truss composite bridges J Journal of the China Railway Society 2005 27 5 107 110 in Chinese 4 Loewenthal S H Et Al Evaluation of a high performance fixed ratio traction drive Trans Asme 80 C2 DET 38 Apr 1981 5 文怀兴 夏田 数控机床系统设计 第二版 M 北京 化学工业出版社 2011 3 34 38 6 程绪琦 王建华 AutoCAD 2007 标准教程 M 北京 电子工业出版社 2006 09 7 江洪 江帆等 SolidWorks 机械设计教程 M 北京 机械工业出版社 2007 8 陈婵娟 数控车床设计 M 北京 化学工业出版社 2006 2 68 73 9 黄鹤汀 机械制造装备 M 北京 机械工业出版社 2009 12 78 80 10 陈蔚芳 王宏涛 机床数控技术及应用 M 北京 科学出版社 2008 24 29 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 11 大连理工大学工程图学教研室 机械制图 第六版 M 北京 高等教育 出版社 2006 2 21 23 12 蔡厚道 吴伟 数控机床构造 M 北京 北京理工大学出版社 2007 2 35 38 13 孔凌嘉 简明 机械设计手册 M 北京 北京理工大学出版社 2008 2 66 69 14 机械设计手册委员会 机械设计手册 单行本 连接与紧固 M 北京 机械工业出版社 2007 3 28 35 15 田培棠 石晓辉 机械结构设计手册 M 北京 国防工业出版社 2011 1 58 63 16 刘鸿文 材料力学 I 第五版 M 北京 高等教育出版社 2011 1 112 117 17 邵琰 孙汝翼 机床设计图册 M 上海 科学技术出版社 1979 12 18 20 压缩包内含 CAD 图纸和三维建模及说明书 咨询 Q 197216396 或 11970985 致谢 通过半学期的不懈努力 此次毕业设计也即将接近尾声 在毕业设计的过 程中存在许多困难和挑战 如在 solidworks 软件中曲面填充实体时 由于经验 不足和刀锯设计存在问题 实体一直不能填充 耗费的时间也比较多 但所幸 的是在同学及老师的细心指导下完成了实体的填充 也深知了 solidworks 中的 知识 直至学会对 solidworks 软件的基本操作 虽说过程比较困难 但结果是 比较乐观的 感谢老师对于毕业设计的细心指导 也感谢学校的指导老师 对 于此次毕业设计过程中存在的问题的解答 也学到了新的知识和方法 感谢老 师的指导和付出让我顺利完成毕业设计 同时 还得感谢班主任在生活中对我们的支持和关心 感谢全体老师对我 们的默默付出 感谢大学能给予我们一次与企业相配合的实践机会 对于所学 知识的理解更加透彻和深刻 感谢实习公司对于我们实践和做毕业设计所提供 的学习环境和各方面的支持