基于CATIA的板栗切口機設(shè)計（帶CAD圖紙和三維模型）,基于,catia,板栗,切口,設(shè)計,cad,圖紙,以及,三維,模型 摘 要 板栗切口機又稱板栗劃口機，板栗開口機，是在板栗加工過程中給板栗開口、切口、劃口的設(shè)備，代替手工剪刀剪口，刀片劃口，板栗割開一道口子后，在炒制、浸味、淹制、切口才更加容易。板栗從投料口加入，投料室設(shè)計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈的傾斜設(shè)計可實現(xiàn)板栗自動上鏈。雙刀盤和刀具高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工。 本次設(shè)計主要針板栗切口機進(jìn)行設(shè)計。首先，通過對板栗切口機結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計算選擇；然后，對各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了板栗切口機總裝圖、傳動裝置裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：機械原理、機械設(shè)計、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞:板栗，切口機，電機，傳送鏈 Abstract Chestnut incision machine, also known as draw machine, opening machine chestnut, chestnut process is open to Chestnut incision, designated port facilities, instead of hand scissors notches, draw the blade mouth, chestnut cut a hole in the back, in the fry system, dip taste, flooded the system, the incision was easier. Chestnut from the doghouse to join, feeding into a funnel-shaped room design enables batch processing. Incision machine chain plate transmission, tilt design doghouse at the conveyor chain can realize automatic chain chestnut. Pole high-speed rotating disk and knives carried Chestnut incision work. Chestnut incision is completed, the conveyor chain is transported to the discharge port, by gravity from the conveyor chain to fall off, to complete the chestnut cutout processing. The design of the main needle Chestnut incision machine design. First, through the Chestnut incision machine structure and principles for analysis, presented in this analysis, based on the overall structure of the program; Next, the main technical parameters were calculated choice; then, for the main components were designed and verification; and finally By AutoCAD drawing software to draw a map Chestnut incision machine assembly, gear assembly drawings and main parts diagram. Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life. Keywords: Chestnut, Incision, Motors, Conveyor chains 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2板栗切口機簡介 1 1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 1.4社會效益和經(jīng)濟效益 1 第二章 總體設(shè)計 3 2.1總體方案設(shè)計 3 2.2工作原理分析 3 第三章 主要零部件的設(shè)計 4 3.1 傳送系統(tǒng)設(shè)計 4 3.1.1 傳送電機的選擇 4 3.1.2 動力參數(shù)計算 5 3.1.3齒輪傳動的設(shè)計 5 3.1.4鏈傳動的設(shè)計 10 3.1.5軸及軸承、鍵的設(shè)計 11 3.1.6軸承及鍵的校核與壽命計算 14 3.2 切口裝置設(shè)計 15 3.2.1 電機的選擇 15 3.2.2動力參數(shù)的計算 16 3.2.3齒輪傳動的設(shè)計 17 3.2.4軸及軸承、鍵的設(shè)計 21 3.2.5軸承及鍵的校核與壽命計算 23 3.2.6刀具及刀盤的設(shè)計 24 3.3 箱體設(shè)計 25 3.3.1箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 3.3.2箱體 25 第四章 三維設(shè)計 26 4.1三維設(shè)計軟件概述 26 4.2三維設(shè)計 27 4.2.1傳送裝置設(shè)計 27 4.2.2切口裝置設(shè)計 28 4.2.3總體裝配設(shè)計 28 總 結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 33 第一章 緒 論 1.1研究背景及意義 板栗切口機背景：由于栗子是中國特有的干果?！对娊?jīng)》中就有“山有漆，隰有栗之句。《呂氏春秋》說，“果之美者，江浦之橘，箕山之栗”，把栗子作為中國果品類代表；炒栗子是我國是我國美食文化，流傳至今；而炒板栗，板栗開口，古老方式已跟不上社會發(fā)展需求，設(shè)計合適的板栗切口機變得尤其重要。 板栗切口機設(shè)計課題研究的目的就是對前人所進(jìn)行的板栗脫殼研究加以總結(jié)，探索以往各種切口設(shè)備存在的主要缺陷和不足從而為板栗的切口技術(shù)提供一種新的理論基礎(chǔ)，該項技術(shù)的成功有可能解決板栗深加工的瓶頸，進(jìn)而推動我國板栗深加工行業(yè)的發(fā)展，避免山區(qū)農(nóng)民出現(xiàn)板栗“增產(chǎn)不增收”，“果賤傷農(nóng)”的現(xiàn)象。 1.2板栗切口機簡介 （1）板栗切口機結(jié)構(gòu) 板栗切口機主要由料斗、機腔、支架、電機組成，電機連接機腔內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上固定安裝有刀架裝置，開口刀安裝在刀架上，電機帶動轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，開口刀在刀架裝置上隨之旋轉(zhuǎn)而割劃進(jìn)入機腔內(nèi)栗子的栗殼。本實用新型大大提高了生產(chǎn)效率，克服了安全隱患。 （2）板栗切口機性能 板栗切口機開口長10mm－20mm；深0.8mm，不傷內(nèi)仁，為99.5%，切口均勻，方向一致，大小板栗均可調(diào)。設(shè)備外型美觀大方，操作簡單方便，性能穩(wěn)定。符合食品機械安全衛(wèi)生要求。 1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 在世界上,板栗切口技術(shù)在很多國家都有研究,其中在歐洲以法國和意大利這兩個板栗消費大國技術(shù)最為先進(jìn),板栗采收后清洗、分級、拋光、包裝、儲藏都已經(jīng)工廠化,而且板栗精加工產(chǎn)品種類繁多,制作精美。而在亞洲日本則是最先開展這項研究的國家,其板栗切口加工技術(shù)在亞洲也處于領(lǐng)先地位。我國雖然是世界板栗生產(chǎn)第一大國,但是長久以來一直是板栗原料出口大國,板栗的深加工十分落后。改革開放之后,隨著人們的消費需求的提高,國內(nèi)開始逐漸將板栗的深加工提上日程,從七十年代末八十年代初到現(xiàn)在,技術(shù)人員在板栗脫殼方面做了大量的研究工作,充分吸收了歐洲和日本技術(shù)的先進(jìn)技術(shù)思想,為我國的板栗深加工產(chǎn)品進(jìn)入廣大人民生活及國際市場,開拓了一條嶄新的道路。 1.4社會效益和經(jīng)濟效益 目前，國內(nèi)市面上的板栗深加工產(chǎn)品幾乎難尋蹤跡。偶爾可以看到有板栗罐頭出售，但這并不能說明板栗深加工產(chǎn)品的市場銷路，市場容量和年需求量不好。主要是因為板栗切口難，至今還不能形成一類具有影響力的商品，特別是根據(jù)中國出口日本的板栗在日本被加工成高檔食品在香港和歐洲的銷售市場情況來看，板栗深加工產(chǎn)品的市場前景很好，深加工的板栗除了滿足國內(nèi)市場的需求之外，還可以出口換取一定的外匯。該項研究取得成功，可以推動板栗深加工業(yè)的發(fā)展，使其走上規(guī)?；a(chǎn)的道路，而且該項技術(shù)可以給板栗加工廠帶來豐厚的經(jīng)濟效益，也可以增加農(nóng)民的收入，有利于板栗種植面積的推廣。隨著板栗加工向規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，由此又將帶動板栗種植業(yè)的快速發(fā)展，而這在當(dāng)前進(jìn)行的西部大開發(fā)，開展再造山川秀美大西北的工程中，為實施退耕還林保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面都將起到十分積極的推動作用，能夠起到很好的社會效益和生態(tài)效益。 第二章 總體設(shè)計 2.1總體方案設(shè)計 板栗切口機又稱板栗劃口機，板栗開口機，是在板栗加工過程中給板栗開口、切口、劃口的設(shè)備，代替手工剪刀剪口，刀片劃口，板栗割開一道口子后，在炒制、浸味、淹制、切口才更加容易，一直以來為板栗開口都是一個讓板栗炒貨商和板栗深加工企業(yè)頭痛的工作。效率低，工作強度高，切口深淺不一、勞動力成本大等等困擾著我們。由于板栗大小不一，形狀不同，各產(chǎn)地的板栗皮薄厚不一樣都是阻礙機械化加工的技術(shù)難題。研究內(nèi)容如下： 板栗切口機結(jié)構(gòu)如圖所示： 2.2工作原理分析 板栗從投料口加入，投料室設(shè)計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈的傾斜設(shè)計可實現(xiàn)板栗自動上鏈，傳送鏈由電動機2通過4個鏈輪進(jìn)行驅(qū)動。傳送鏈根據(jù)板栗切口要求進(jìn)行設(shè)計，鏈板上有漏斗狀的圓形凹槽，板栗進(jìn)入凹槽后可實現(xiàn)自動加緊在被切割時不會隨刀具轉(zhuǎn)動，大大提高了切口效率，保證了切口均勻工整。切口機由小型電機1通過一級減速帶動雙刀盤和刀具高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工。 第三章 主要零部件的設(shè)計 3.1 傳送系統(tǒng)設(shè)計 3.1.1 傳送電機的選擇 （1）選擇電動機類型 電動機是標(biāo)準(zhǔn)部件。因為室內(nèi)工作，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。 （2）電動機容量的選擇 取板栗傳送鏈抗運行阻力：F=400N 板栗傳送過程中，速度應(yīng)選擇合適，速度過大板栗容易被甩出且，速度過小生產(chǎn)率小，因此在保證板栗不被甩出的情況下盡量選取大的運行速度，通常板栗切口機運行速度為1.0~1.5m/s，本次選用板栗傳送速度為：v=1.2m/s 則，工作機所需功率為： ——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。 取鏈帶傳動效率，圓柱齒輪傳動效率，軸承效率，電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率為： 電動機的輸出功率為 電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設(shè)計手冊》表19-1選取電動機額定功率為550W。 （3）電動機轉(zhuǎn)速的選擇 為使板栗切割機結(jié)構(gòu)緊湊性，本次取傳送鏈主動鏈輪分度圓直徑為： 傳送鏈主動軸工作轉(zhuǎn)速： 單級圓柱齒輪的傳動比為： 所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000r/min。 綜合考慮傳動裝置機構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速750r/min的電機。 型號為Y60M-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率0.55。 3.1.2 動力參數(shù)計算 （1）總傳動比 滿載轉(zhuǎn)速。故總傳動比為： 取 （2）各軸的轉(zhuǎn)速 電機軸 傳送鏈主軸； （3）各軸的輸入功率 電機軸 ； 傳送鏈主軸； （4）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 ； 傳送鏈主軸； （5）整理列表 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 電機軸 0.565 7.29 710 3.0 傳送鏈主軸 0.537 20.78 236.67 3.1.3齒輪傳動的設(shè)計 （1）選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù)，取 則實際傳動比： 傳動誤差小于5％，合適。 （2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （a）試選載荷系數(shù) （b）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 　　　 （c）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （d）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （e）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （f）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （g）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （h）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （i）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得查得 故載荷系數(shù) （j）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （k）計算模數(shù)ｍ （3）按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的設(shè)計公式為 1）確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式得 計算載荷系數(shù) 2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5）設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)1.03，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝1.25mm， 按接觸強度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 （4）幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 2）計算中心距 3）計算齒寬寬度取20mm （5）驗算 合適 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 24，72 2 模數(shù) m 1.25mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 3.1.4鏈傳動的設(shè)計 已知主動鏈輪轉(zhuǎn)速為，選用的傳動比為 （1）鏈輪齒數(shù)：取則 （2）設(shè)計功率 由《機械設(shè)計手冊》表12-2-3查的， （3）選擇鏈條型號和節(jié)距 根據(jù)及查《機械設(shè)計》課本圖9-11，可選10A。查表9-1，鏈條的節(jié)距為 （4）確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)LP 初定中心距，取則鏈節(jié)數(shù)為： 圓整為偶數(shù)取節(jié) （5）確定鏈條長度及中心距 中心距減少量 實際中心距 （6）演算鏈速 與假設(shè)速度相符 10A滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) （mm） 鏈號 節(jié)距 p 滾子直徑 d1 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 b1 銷軸直徑 d2 內(nèi)鏈板厚度 排據(jù) 10A 16.5 10 10 6 12.5 15.5 （7）鏈輪輪廓計算 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 1）基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)： 配用鏈條的節(jié)距： 配用鏈條的滾子外徑d： 2）分度圓直徑d 取100mm 3）齒頂圓直徑 4）齒根圓直徑 5）分度圓弦齒高 （8）鏈輪材料及熱處理 材料15、20鋼，熱處理：滲碳、淬火、回火 3.1.5軸及軸承、鍵的設(shè)計 （1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 1）軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。取；。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 （b）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設(shè)計手冊選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6204，故，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 （c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知大齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機械設(shè)計》（軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6204型深溝球軸承，由手冊中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L1=72mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù) ，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.1.6軸承及鍵的校核與壽命計算 （1）軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．初步選擇深溝球軸承6204，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當(dāng)量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 （2）鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 小帶輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 3.2 切口裝置設(shè)計 3.2.1 電機的選擇 （1）選擇電動機類型 電動機是標(biāo)準(zhǔn)部件。因為室內(nèi)工作，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。 （2）電動機容量的選擇 取板栗切刀切割扭矩為：T=10N.m 刀片切割轉(zhuǎn)速為：n=450r/min 則，工作機所需功率為： ——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。 圓柱齒輪傳動效率，軸承效率，電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率為： 電動機的輸出功率為 電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設(shè)計手冊》表19-1選取電動機額定功率為500W。 （3）電動機轉(zhuǎn)速的選擇 刀片工作轉(zhuǎn)速： 單級圓柱齒輪的傳動比為： 所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1000、1500r/min。 綜合考慮傳動裝置機構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min的電機。 型號為Y50M-2，滿載轉(zhuǎn)速，功率0.5。 3.2.2動力參數(shù)的計算 （1）總傳動比 滿載轉(zhuǎn)速。故總傳動比為： 取 （2）各軸的轉(zhuǎn)速 電機軸 傳送鏈主軸； （3）各軸的輸入功率 電機軸 ； 傳送鏈主軸； （4）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 ； 1軸 ； （5）整理列表 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 電機軸 0.495 5.19 910 2.0 傳送鏈主軸 0.471 9.89 455 3.2.3齒輪傳動的設(shè)計 （1）選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù)，取 則實際傳動比： 傳動誤差小于5％，合適。 （2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （a）試選載荷系數(shù) （b）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 　　　 （c）小齒輪相對兩支承非對稱分布，選取齒寬系數(shù) （d）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （e）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （f）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （g）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （h）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （i）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （j）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （k）計算模數(shù)ｍ （3）按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的設(shè)計公式為 1）確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，得 計算載荷系數(shù) 2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5）設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)0.73，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝1mm， 按接觸強度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 （4）幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 2）計算中心距 3）計算齒寬寬度取20mm （5）驗算 合適 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 30，60 2 模數(shù) m 1mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 3.2.4軸及軸承、鍵的設(shè)計 （1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 1）高速軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。取；。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 （b）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設(shè)計手冊選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6203，故，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 （c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機械設(shè)計》（軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6203型深溝球軸承，由手冊中查得a=14mm。因此，軸的支撐跨距為L1=72mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.2.5軸承及鍵的校核與壽命計算 （1）軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．初步選擇深溝球軸承6203，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當(dāng)量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 （2）鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 小帶輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 3.2.6刀具及刀盤的設(shè)計 本次采用盤型刀片，刀片采用65Mn表面淬火處理，結(jié)構(gòu)如下： 3.3 箱體設(shè)計 3.3.1箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 箱體的主要作用為支承與安裝其它各零件。為了節(jié)約成本，箱體全件采用焊接件與螺栓連接。根據(jù)設(shè)計要求，箱體焊接的主要零件包括左右箱體，加強鋼板，角鐵梁等部分組成。焊接時主要保證加強鐵與箱體的位置要求，同時要保證焊接時不能出現(xiàn)焊渣，裂縫等現(xiàn)象。箱體的材料主要是厚度為3mm的冷軋板鋼，用等離子切割機切割成型后，采用沖壓等方式進(jìn)行加工。左右箱體分別有一塊加強板進(jìn)行強度的加強，加強板與左右箱體的連接方式是采用螺栓連接，在箱體與加強板加工過程中，對其上螺栓連接孔的位置有一定的技術(shù)要求。左右箱體間采用角鐵梁進(jìn)行固定，固定方式為焊接，因為此軸流式脫粒機作業(yè)環(huán)境為山地及丘陵地區(qū)，搬運較多，所以為保證人員搬運過程中的安全，在焊接時要保證焊接技術(shù)要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂縫等缺陷出現(xiàn)。箱體的組裝完成后，箱體外露表面須刷防銹漆。 3.3.2箱體 第四章 基于CATIA的三維設(shè)計 4.1設(shè)計軟件概述 catia是法國的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。catia系列產(chǎn)品廣泛的應(yīng)用在八大領(lǐng)域里提供3D設(shè)計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、建筑、電力與電子、消費品和通用機械制造。設(shè)計對象的混合建模：在catia的設(shè)計環(huán)境中，無論是實體還是曲面，做到了真正的交互操作； 變量和參數(shù)化混合建模：在設(shè)計時，設(shè)計者不必考慮如何參數(shù)化設(shè)計目標(biāo)，catia提供了變量驅(qū)動及后參數(shù)化能力。catia具有在整個產(chǎn)品周期內(nèi)的方便的修改能力，尤其是后期修改性 無論是實體建模還是曲面造型，由于catia提供了智能化的樹結(jié)構(gòu)，用戶可方便快捷的對產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改，即使是在設(shè)計的最 后階段需要做重大的修改，或者是對原有方案的更新?lián)Q代，對于catia來說，都是非常容易的事。 catia是汽車工業(yè)的事實標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。catia 在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端（end to end ）的解決方案。catia 涉及產(chǎn)品、加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域。catia 的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間 catia的參數(shù)化設(shè)計模塊非常先進(jìn)，通過該軟件參數(shù)化的設(shè)計應(yīng)用大大縮短了設(shè)計的周期，汽車變速箱中通過大量的齒輪和軸傳動，其中齒輪的設(shè)計最為繁瑣，所以這里利用catia軟件對其進(jìn)行參數(shù)模塊設(shè)計，然后通過修改重要參數(shù)獲得配套的齒輪零件，極大的節(jié)省了設(shè)計的時間和難度，將重復(fù)的工作簡單化。 4.2三維設(shè)計 4.2.1傳送裝置設(shè)計 4.2.2切口裝置設(shè)計 4.2.3總體裝配設(shè)計 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計可以說是大學(xué)期間的最后一次學(xué)習(xí)，也是最為系統(tǒng)的一次學(xué)習(xí)，更多的可以說是一次探索和嘗試在摸索中學(xué)到了許多有價值的實用的知識。比如說如何查閱相關(guān)資料設(shè)計一個常見的機械部件的程序及其步驟，一個正規(guī)的論文的格式是怎樣的，特別是CATIA三維軟件作圖技巧的學(xué)習(xí)與掌握在作圖期間可以掌握大量的機械結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識通過不斷的練習(xí)使自己信心倍增。 在這次畢業(yè)論文的寫作的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的感動和收獲。畢業(yè)設(shè)計是對我們大學(xué)所學(xué)內(nèi)容的綜合考察，使我的理論知識，動手能力，軟件使用能力及分析問題與解決問題的能力都有了顯著提高。 本次論文中針對板栗切口機進(jìn)行設(shè)計，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我也進(jìn)一步了解了科學(xué)研究和工程設(shè)計的基本過程和其中的嚴(yán)謹(jǐn)性，加深了對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用，這些對我掌握知識的深度和廣度，運用理論知識結(jié)合實際去處理問題的能力、實踐能力、外語水平、計算機應(yīng)用水平及口頭表達(dá)能力都有了很好的訓(xùn)練；在收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的過程中很好的掌握了提升機制動裝置理論；對所學(xué)的課本知識也有了更深的體會，是理論結(jié)合實際的一次升華。 總之，通過畢業(yè)設(shè)計，我深刻體會到要做好一個完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對待要解決的問題，要耐心、要善于運用已有的資源來充實自己。 參考文獻(xiàn) [1] 高楠，孔曉玲，王衛(wèi)等． 板栗切口對微波干燥工藝的影響研究［J］．包裝與食品機械，2009，27(3) :11－14． [2] 肖紅偉，林海，高振江，等． 板栗激光劃口機設(shè)計［J］．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2010，54( 11) :138－141． [3] 陳紅，楊銳． 激光加工技術(shù)在板栗劃口中的試驗研究［J］. 糧油加工，2009，40( 4) :142－144． [4] 張有良，常曉煜，張國安，等． 屋頂形包裝機的關(guān)鍵技術(shù)［J］． 包裝與食品機械，2010，28( 3) :9－13． [5] 張有良． 無菌空氣沖瓶機設(shè)計探討［J］． 包裝與食品機械，2006，24( 6) :23－25，31． [6] 張有良． 屋頂包裝機的控制技術(shù)［J］． 食品開發(fā)，2003，19( 3) :38－40. [7] 吳宗澤.機械設(shè)計師手冊[M]. 機械工業(yè)出版社，2002. [8] 鄭傳祥.板栗干燥特性試驗研究[J].食品工業(yè)科技,2000, (5): 15~19. [9] 鄭傳祥.錐栗脫殼去衣技術(shù)及設(shè)備的開發(fā)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003,(1):165-167. [10] 鄭傳祥.板栗切割脫殼機[P].專利號:99210024. 0. [11] Werner J Glantschnis. Green design: An introduction to issues and challenges [J] IEEE Transactions on Components. Packaging and Manufacturing Technology.Part-A.1994.17(4). 致 謝 經(jīng)過這幾個月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的幫助與支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師***老師。***老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從現(xiàn)場實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，論文寫作等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是他們?nèi)匀患?xì)心地糾正我論文中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次，我還要特別感謝我的母校，為我提供了一個先進(jìn)的學(xué)習(xí)、工作環(huán)境，能讓我順利完成自學(xué)考試的各個課程。特別是學(xué)院的各位老師，為我們打下了堅實的機械專業(yè)知識；老師們不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師們致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時還要感謝所有的同學(xué)，在這四年里給予我的支持與幫助。 最后，請讓我將這篇學(xué)士學(xué)位論文獻(xiàn)給我的父母親，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝他們使我成為一個對社會有用的人，他們的關(guān)懷、支持和鼓勵是我所有信念的力量源泉。 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 板栗切口機的設(shè)計 院（系、部）名 稱 ： 機電科學(xué)與工程系 專 業(yè) 名 稱： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 年12月25日 教務(wù)處制 一、課題來源: 指導(dǎo)教師擬題。 二、主要依據(jù) 1.設(shè)計目的和意義 板栗切口機設(shè)計課題研究的目的就是對前人所進(jìn)行的板栗脫殼研究加以總結(jié)，探索以往各種切口設(shè)備存在的主要缺陷和不足從而為板栗的切口技術(shù)提供一種新的理論基礎(chǔ)，該項技術(shù)的成功有可能解決板栗深加工的瓶頸，進(jìn)而推動我國板栗深加工行業(yè)的發(fā)展，避免山區(qū)農(nóng)民出現(xiàn)板栗“增產(chǎn)不增收”，“果賤傷農(nóng)”的現(xiàn)象。 2.國內(nèi)外板栗切口機現(xiàn)狀 在世界上,板栗切口技術(shù)在很多國家都有研究,其中在歐洲以法國和意大利這兩個板栗消費大國技術(shù)最為先進(jìn),板栗采收后清洗、分級、拋光、包裝、儲藏都已經(jīng)工廠化,而且板栗精加工產(chǎn)品種類繁多,制作精美。而在亞洲日本則是最先開展這項研究的國家,其板栗切口加工技術(shù)在亞洲也處于領(lǐng)先地位。我國雖然是世界板栗生產(chǎn)第一大國,但是長久以來一直是板栗原料出口大國,板栗的深加工十分落后。改革開放之后,隨著人們的消費需求的提高,國內(nèi)開始逐漸將板栗的深加工提上日程,從七十年代末八十年代初到現(xiàn)在,技術(shù)人員在板栗脫殼方面做了大量的研究工作,充分吸收了歐洲和日本技術(shù)的先進(jìn)技術(shù)思想,為我國的板栗深加工產(chǎn)品進(jìn)入廣大人民生活及國際市場,開拓了一條嶄新的道路。 3.板栗切口機的社會效益和經(jīng)濟效益 目前，國內(nèi)市面上的板栗深加工產(chǎn)品幾乎難尋蹤跡。偶爾可以看到有板栗罐頭出售，但這并不能說明板栗深加工產(chǎn)品的市場銷路，市場容量和年需求量不好。主要是因為板栗切口難，至今還不能形成一類具有影響力的商品，特別是根據(jù)中國出口日本的板栗在日本被加工成高檔食品在香港和歐洲的銷售市場情況來看，板栗深加工產(chǎn)品的市場前景很好，深加工的板栗除了滿足國內(nèi)市場的需求之外，還可以出口換取一定的外匯。該項研究取得成功，可以推動板栗深加工業(yè)的發(fā)展，使其走上規(guī)模化生產(chǎn)的道路，而且該項技術(shù)可以給板栗加工廠帶來豐厚的經(jīng)濟效益，也可以增加農(nóng)民的收入，有利于板栗種植面積的推廣。隨著板栗加工向規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，由此又將帶動板栗種植業(yè)的快速發(fā)展，而這在當(dāng)前進(jìn)行的西部大開發(fā)，開展再造山川秀美大西北的工程中，為實施退耕還林保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面都將起到十分積極的推動作用，能夠起到很好的社會效益和生態(tài)效益。 三、研究內(nèi)容 板栗切口機又稱板栗劃口機，板栗開口機，是在板栗加工過程中給板栗開口、切口、劃口的設(shè)備，代替手工剪刀剪口，刀片劃口，板栗割開一道口子后，在炒制、浸味、淹制、切口才更加容易一直以來為板栗開口都是一個讓板栗炒貨商和板栗深加工企業(yè)頭痛的工作。效率低，工作強度高，切口深淺不一、勞動力成本大等等困擾著我們。由于板栗大小不一，形狀不同，各產(chǎn)地的板栗皮薄厚不一樣都是阻礙機械化加工的技術(shù)難題。研究內(nèi)容如下： 1．板栗切口機結(jié)構(gòu)如圖所示： 3.工作原理：板栗從投料口加入，投料室設(shè)計成漏斗狀可實現(xiàn)批量加工。切口機采用鏈板式傳送，投料口處傳送鏈的傾斜設(shè)計可實現(xiàn)板栗自動上鏈，傳送鏈由電動機2通過4個鏈輪進(jìn)行驅(qū)動。傳送鏈根據(jù)板栗切口要求進(jìn)行設(shè)計，鏈板上有漏斗狀的圓形凹槽，板栗進(jìn)入凹槽后可實現(xiàn)自動加緊在被切割時不會隨刀具轉(zhuǎn)動，大大提高了切口效率，保證了切口均勻工整。切口機由小型電機1通過一級減速帶動雙刀盤和刀具高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行板栗的切口工作。板栗切口完成后，被傳送鏈輸送到出料口，利用重力從傳送鏈上自行脫落，完成整個的板栗切口加工。 4.主要完成的設(shè)計任務(wù)： (1) 驅(qū)動電機的選擇 (2) 傳送鏈的設(shè)計 (3) 切口裝置的設(shè)計(包括刀具刀盤的設(shè)計) (4) 機架的設(shè)計 5.技術(shù)設(shè)計路線： 調(diào)研板栗切口機的結(jié)構(gòu)和工作原理→確定主要零部件→設(shè)計板栗切口機的工作原理圖→畫出CAD各主要部件的結(jié)構(gòu)→計算各部件的設(shè)計參數(shù)。 四、研究計劃及預(yù)期成果 研究計劃： 2014年10月～2015年3月：根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，搜集資料，完成文獻(xiàn)綜述，外文翻譯等工作，為進(jìn)一步設(shè)計打好基礎(chǔ)。 2015年3月10～2015年3月22日：確定方案，完成開題報告； 2015年3月23日～2015年5月初：完成裝配圖、主要零部件圖和畢業(yè)設(shè)計說明書 2015年5月初～2015年5中旬：在老師的建議下對畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)進(jìn)行修改整理 2015年5月中旬：完成畢業(yè)設(shè)計全部資料，答辯。 預(yù)期成果： 1． 裝配圖、主要零件圖和畢業(yè)設(shè)計說明書 2． 包括根據(jù)設(shè)計方案做好的設(shè)計說明書等文字性和計算性的部分，并且完成CAD總裝圖、部件圖及零件圖。對板栗切口機的改進(jìn)設(shè)計，在具體的設(shè)計過程中，采用新式的傳送鏈設(shè)計使大小板栗均能得到開口，并經(jīng)行優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計和計算。采用雙刀設(shè)計提高其工作效率和刀具的使用壽命，并將綠色生產(chǎn)理念整合與該設(shè)備中，經(jīng)行整體的分析、計算、發(fā)現(xiàn)問題并及時調(diào)整解決，以使完善。 五、特色或創(chuàng)新之處 1.本板栗切口機的設(shè)計特點 經(jīng)過充分調(diào)查研究我認(rèn)為該切口機的優(yōu)點如下： (1) 適應(yīng)性好，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。 (2) 劃口能力強，切口深度和長度均勻可調(diào)。 (3) 外形尺寸小，重量輕，安全可靠使用壽命長。 2.創(chuàng)新之處： (1)本切口機采用了傳送鏈板式設(shè)計，提高了板栗的切口效率。 (2)雙刀片的設(shè)計有效的提高了刀具的使用壽命。 (3)本切口機結(jié)構(gòu)簡單體積小成本低可適用于大中小規(guī)模的生產(chǎn)。 (4)傳送鏈上的凹槽設(shè)計，確保每一個栗子無論大小，均可進(jìn)入模腔受到同樣工序的處理。 六、已具備的條件和尚需解決的問題 已具備的條件： 1.收集了大量的相關(guān)文獻(xiàn)資料，查看了機械設(shè)計手冊關(guān)于板栗切口機設(shè)計方面的相關(guān)內(nèi)容。 2.板栗切口機的工作原理及其設(shè)計方法步驟。 有待解決的問題： 1.若板栗的大小差別較大，還不能實現(xiàn)切口均勻化，需要進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到真正實現(xiàn)大小不一的板栗切口。 2.板栗切口機的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計，實現(xiàn)工作效率提高。 3.切口機的定時清洗設(shè)計還不完善，需進(jìn)一步改進(jìn)。 4.實現(xiàn)高效節(jié)能，綠色環(huán)保，及一體化生產(chǎn)的設(shè)計方法。 七、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日