水果裝袋裝置設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、三維模型】,含CAD圖紙、三維模型,水果,生果,瓜果,裝袋,裝置,設(shè)計(jì),cad,圖紙,三維,模型 水果裝袋裝置設(shè)計(jì) 摘要：隨著我國蘋果產(chǎn)業(yè)向高層次發(fā)展，在蘋果外觀包裝等附加價(jià)值上做更多的工作是很有必要的。一方面，包裝直接影響顧客對產(chǎn)品的視覺需求和心理需求，好的包裝能在第一時(shí)間吸引顧客的眼球。另一方面，對蘋果的包裝還可以起到保護(hù)和減震的作用，防止蘋果在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候造成意外損傷，在提高了果農(nóng)和水果商的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)還提高了蘋果的品牌化。 但人工的套袋包裝效率低、成本高，這增大了果農(nóng)與蘋果經(jīng)銷商的經(jīng)濟(jì)壓力，因此，研發(fā)一種新型的自動裝袋機(jī)具有無限的商機(jī)和市場。本此設(shè)計(jì)的蘋果裝袋機(jī)采用純機(jī)械的方式，設(shè)計(jì)過程不使用自動化控制計(jì)算和實(shí)時(shí)監(jiān)測以及傳感器技術(shù)，主要借助齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、軸、減速器、電動機(jī)等的組裝和精準(zhǔn)配合，以及依據(jù)發(fā)泡網(wǎng)彈性大的特性來實(shí)現(xiàn)蘋果的連續(xù)裝袋功能。 本次設(shè)計(jì)，有完整詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，利用CAD畫二維工程圖，利用SolidWorks實(shí)現(xiàn)三維建模及裝配，同時(shí)做了有限元分析、爆炸圖和運(yùn)動仿真。分析結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。 關(guān)鍵詞：蘋果裝袋機(jī)；軸；槽輪機(jī)構(gòu)；凸輪機(jī)構(gòu)；齒輪；發(fā)泡網(wǎng)  Design of fruit bagging device Abstract:As China's apple industry develops to a higher level,it is necessary to do more work on the added value of Apple's appearance packaging.On the one hand, packaging directly affects the customer's visual and psychological needs of the product.Good packaging can attract customers' attention in the first place.On the other hand,Apple's packaging can also play a role in protection and shock absorption,prevent Apple from causing accidental damage during transportation,improve the economic benefits of fruit farmers and fruit traders, and also increase Apple's branding. However, artificial bagging is inefficient and costly,which increases the economic pressure between farmers and Apple dealers.Therefore, the development of a new type of automatic bagging machine has unlimited business opportunities and markets.The apple bagging machine of the present design adopts a purely mechanical method.The design process does not use automatic control calculations and real-time monitoring and sensor technology,mainly through the assembly of the gear mechanism,sheave mechanism,cam mechanism,shaft,reducer,motor,etc.,and precise coordination,and according to the characteristics of the elasticity of the foam mesh to achieve the continuous bagging function of Apple. This design has a complete and detailed design calculation.Using CAD to draw two-dimensional engineering drawings, using SolidWorks to achieve three-dimensional modeling and assembly,while doing a finite element analysis,explosion map and motion simulation. The results show that the design of the device is reasonable. Keywords:Apple bagging machine,axis,Slot wheel mechanism,Cam mechanism, gear,Foam net  目錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.1.1產(chǎn)量和面積增加，優(yōu)勢領(lǐng)域擴(kuò)大到高海拔地區(qū) 1 1.1.2科技、要素、管理投入加大，單產(chǎn)水平逐步提高 1 1.1.3果園管理從只重視地上向地上、地下并重轉(zhuǎn)變 1 1.1.4采后保鮮能力得到提高，直銷體系加快推進(jìn) 2 1.2當(dāng)前蘋果產(chǎn)業(yè)存在的問題 2 1.3蘋果套袋包裝的意義 2 1.4國內(nèi)外蘋果裝袋技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 2 1.4.1國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.4.2國外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.5蘋果裝袋機(jī)的發(fā)展趨勢 4 1.6設(shè)計(jì)的內(nèi)容 4 1.6.1設(shè)計(jì)的依據(jù) 5 1.6.2設(shè)計(jì)的要求 5 1.6.3設(shè)計(jì)的任務(wù) 6 1.7小結(jié) 6 2 設(shè)計(jì)簡介 7 2.1裝袋機(jī)樣機(jī) 7 2.2工作原理 8 2.3主要零件介紹 9 2.4小結(jié) 18 3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算 19 3.1電動機(jī)的選擇 19 3.1.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 19 3.1.2選電動機(jī)類型 19 3.1.3選擇電動機(jī)容量 19 3.1.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 20 3.2傳動比的確定 21 3.2.1總傳動比 21 3.2.2分配傳動比 21 3.3計(jì)算傳動裝置運(yùn)動 21 3.3.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速 21 3.3.2計(jì)算各軸的輸入功率 22 3.3.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)距 22 3.4小結(jié) 23 4 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 25 4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 25 4.1.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 4.1.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 4.1.3低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 27 4.1.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 4.1.5齒輪的校核 30 4.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 31 4.3小結(jié) 33 5 部分零件的有限元分析 35 小結(jié) 36 6 裝袋機(jī)的缺陷及改進(jìn) 37 小結(jié) 37 總結(jié) 39 參考文獻(xiàn) 41 致謝 43 附錄 45  V 1 緒論 1.1中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，我國蘋果產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大、發(fā)展迅速，保持著良好的供需關(guān)系，像在市場、栽培等方面都有良好的表現(xiàn)。該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了一個新的階段，并由國內(nèi)走向了國際。中國蘋果產(chǎn)業(yè)在國際市場上占據(jù)越來越重要的地位，中國已然成為不可或缺的蘋果生產(chǎn)國和出口國。 1.1.1產(chǎn)量和面積增加，優(yōu)勢領(lǐng)域擴(kuò)大到高海拔地區(qū) 最近幾年來，我國蘋果產(chǎn)業(yè)一直以一個較快的速度發(fā)展。蘋果的種植面積每年平均增長量為4％。在區(qū)域方面，我國沿海地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)有所減少，但黃土高原的蘋果產(chǎn)業(yè)區(qū)卻在高速發(fā)展著。時(shí)至今日，內(nèi)陸省份已經(jīng)成為中國最大的蘋果行業(yè)產(chǎn)區(qū)，帶動了內(nèi)陸地區(qū)多數(shù)農(nóng)業(yè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對果農(nóng)也產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1.1.2科技、要素、管理投入加大，單產(chǎn)水平逐步提高 中國的蘋果單產(chǎn)量在近幾年不斷增長，進(jìn)而也促進(jìn)了我國的蘋果總產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定增長。究其根本，主要是因?yàn)橐M(jìn)并推廣了蘋果的優(yōu)良品種、不斷提高了蘋果的栽種技術(shù)和果園的管理水平，并且果園的掛果面積比例也持續(xù)增加。 1.1.3果園管理從只重視地上向地上、地下并重轉(zhuǎn)變 近幾年來，蘋果產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展提高了果農(nóng)們的收入水平，果園也加大了管理的質(zhì)量以及力度。果園精美管理技術(shù)，譬如整形修剪、疏花疏果、套袋等也得到了廣泛的應(yīng)用。針對蘋果產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的具體問題，如果園惡化和樹木衰退，果園著手增加肥料的投入等。種種舉措減少了部分地區(qū)成熟果園的病蟲害；有效控制了果樹的早落葉；極大改善了果實(shí)品質(zhì)；很大程度上增加了產(chǎn)量。 1.1.4采后保鮮能力得到提高，直銷體系加快推進(jìn) 采后保鮮在蘋果的功能性市場建設(shè)中占據(jù)著舉足輕重的地位，現(xiàn)沿海地區(qū)儲存能力高于內(nèi)陸。近幾年來，我國蘋果的功能性市場逐漸建立，蘋果直銷體系的建設(shè)也逐步得到了有效發(fā)展。減少了蘋果在果農(nóng)或中間經(jīng)銷商手里的時(shí)間，很好保持了蘋果的新鮮感。 1.2當(dāng)前蘋果產(chǎn)業(yè)存在的問題 一方面，現(xiàn)如今，市場上水果種類眾多，其相互之間的競爭力強(qiáng)烈。另一方面，在近幾年來，蘋果的生產(chǎn)越來越需要大量的資金去投入，究其根本原因，主要是由于生產(chǎn)過程中需要投入大量的物質(zhì)，比如化肥、農(nóng)藥等，并且對于勞動力的需求也頗大。與此同時(shí)，蘋果產(chǎn)業(yè)一部分采用小農(nóng)戶型的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)效率低、單位面積的成本增高、降低著果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)型發(fā)展，培養(yǎng)掌握綜合技能的新型果農(nóng)很有必要。 1.3蘋果套袋包裝的意義 在上述中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀已提到，中國市場走向國際化，在世界上有著舉足輕重的地位。于此基礎(chǔ)上，人們的生活水平明顯提高，且不僅僅停留在基礎(chǔ)的物質(zhì)滿足上，而是向更高層次的視覺享受、精神享受發(fā)展，比如對于購買物的封面、包裝等需求愈加苛刻。 包裝直接影響顧客對產(chǎn)品的視覺需求和心理需求，精美的包裝能在第一時(shí)間吸引顧客的眼球、使之印象深刻，俗話說，良好的開始是成功的一半。有關(guān)調(diào)查表明，先被人發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品出售率遠(yuǎn)大于后被發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品，這個可想而知。 對水果（蘋果）的裝袋不僅可以提高美感效果，還可以起到保護(hù)以及減震的作用，防止蘋果在運(yùn)輸?shù)耐局性斐刹槐匾膿p傷。與此同時(shí)，顯然能夠提高果農(nóng)和水果商的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以提高蘋果在市場上的品牌化和知名度。 1.4國內(nèi)外蘋果裝袋技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1.4.1國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前，水果（如蘋果）采摘后商品化階段中，在不同的環(huán)節(jié)對應(yīng)著不同的包裝情況或需求。我國目前蘋果裝袋主要還是處于手工水平，一般情況下，用成品包裝袋逐個將蘋果進(jìn)行包裝。顯而易見，這種類型的人工裝袋方式需要投入大量的勞動力，且效率低下、成本極高。更有甚者，蘋果在裝袋過程中，可能因拿捏不穩(wěn)等原因造成意外破損。另外，必須提到的是，人工裝袋會使蘋果袋口不整齊，促使外觀分大打折扣。 因此，蘋果采摘之后、商品化過程之前，使用蘋果裝袋機(jī)裝袋是一個必然的發(fā)展走向。而裝袋機(jī)簡單易學(xué)、操作便捷；滿足作業(yè)需求的前提下，盡量使成本降到最低；可以很大程度上減輕工作人員或果農(nóng)的體力消耗；提高勞動的生產(chǎn)效率；極力降低勞動中存在的危險(xiǎn)系數(shù)等，均是果農(nóng)深切期望的。 中國現(xiàn)有可調(diào)式水果包裝機(jī)、水果膠膜包裝機(jī)、柑桔套袋機(jī)等，就可調(diào)式水果包裝機(jī)而言，此機(jī)構(gòu)主要由機(jī)架、上下篩板、供膜輪、橫向封裝膜、壓膜輪等組成，另設(shè)有保鮮劑加入器等。該機(jī)構(gòu)相對來說比較復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中故障出現(xiàn)頻繁，且不易解決。就水果膠膜包裝機(jī)而言，此機(jī)構(gòu)涉及屯、運(yùn)果裝置，分果裝置以及封果裝置。此機(jī)器在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，通過自控的封包果桿、啟動開關(guān)、封包凸輪以及封包開關(guān)連動，果口下方設(shè)置有果管，末端設(shè)置有熱封機(jī)。該結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜，并且購買價(jià)格很高。 1.4.2國外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)查資料得知，英國有一家公司研發(fā)了一種能夠食用的水果保鮮劑，它是由蔗糖、淀粉、脂肪酸等物質(zhì)配成的半透明乳液，通過浸漬、涂刷或者噴霧的方法可覆蓋于蘋果、香蕉、西瓜等水果的表面，形成一層密封的薄膜。由于阻止了氧氣進(jìn)入到水果內(nèi)部，從而能夠延長水果的熟化過程，進(jìn)一步起到保鮮的作用。 法國研制成功了一部電子保鮮機(jī)，能夠使里面存放的水果新鮮如初摘長達(dá)75天。這種保鮮機(jī)是利用由高壓負(fù)靜電場產(chǎn)生的臭氧與負(fù)氧離子來實(shí)現(xiàn)保鮮的目的。負(fù)氧離子使酶純化，臭氧有著強(qiáng)氧化劑的作用，二者完美配合，達(dá)到延長果蔬儲存期的效果。 1.5蘋果裝袋機(jī)的發(fā)展趨勢 一是方便小巧型。近年來，人們越來越傾向于追求水果的新鮮程度，因此大型包裝的水果已經(jīng)越來越被人們所拋棄，相反，小包裝的水果因其便攜、新鮮的特點(diǎn)而受到人們的青睞。 二是精美高檔型。人們對一件商品的包裝提出了越來越高的要求，高檔的包裝是搶占市場的有利武器，尤其是一些高檔的商場以及國際市場。 三是信任透明型。透明的包裝可以讓顧客看到他們選擇的食品是什么樣的，增加了顧客對產(chǎn)品的了解，顧客看著放心才會吃著放心，所以大多數(shù)的顧客回去購買他們能看見的食品，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的購買率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。 四是綠色環(huán)保型。綠色環(huán)保的概念慢慢的深入人心，所有的產(chǎn)生活動都要考慮環(huán)保，包裝袋的制作同樣不會忽視這個問題，廣大消費(fèi)者的公德心讓更多的人選擇帶有環(huán)保材料或者可循環(huán)材料的包裝產(chǎn)品。 綜合以上因素，采用塑料發(fā)泡網(wǎng)對蘋果進(jìn)行套袋包裝是當(dāng)之無愧的最佳選擇。 塑料泡網(wǎng)比較靈活，可以用在大多數(shù)的水果包裝中。泡沫的特性使它可以對震動中的水果起到一定的緩沖作用，保護(hù)水果免受物理傷害。此外，它重量輕，有利于水果的儲運(yùn)；還兼具保鮮作用、成本低的優(yōu)點(diǎn)，更使其代替了傳統(tǒng)的紙質(zhì)包裝而成為現(xiàn)時(shí)代包裝的新趨勢。 目前蘋果產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展、蘋果產(chǎn)量劇增，僅僅依靠人工裝袋耗時(shí)且耗力，高成本也不利于蘋果商的銷售和果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，研發(fā)一種新型的自動裝袋裝置具有無限的商機(jī)和市場價(jià)值。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是通過分析裝袋的過程，研發(fā)一種能夠自動給蘋果套袋的裝置，來減小勞動力的使用；提高生產(chǎn)效率；減少生產(chǎn)成本；進(jìn)而增加果農(nóng)或水果經(jīng)銷商的經(jīng)濟(jì)收入。但設(shè)計(jì)的前提是針對現(xiàn)有裝袋技術(shù)的缺陷，滿足設(shè)計(jì)的需求和初衷。 1.6設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)是以簡單實(shí)用為基礎(chǔ)，主要使用者為小莊園果農(nóng)，而不是規(guī)模特別大的經(jīng)銷商，所以設(shè)計(jì)主要靠純機(jī)械來實(shí)現(xiàn)功能，因此在設(shè)計(jì)過程中不使用自動化控制計(jì)算和實(shí)時(shí)監(jiān)測以及傳感器等技術(shù)。雖然設(shè)計(jì)相對簡單易懂，但是實(shí)現(xiàn)的效果一樣可以滿足我們的基本需求，如不損害蘋果的完整性、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)套袋、降低人力勞動、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、增加經(jīng)濟(jì)效益等。 （1）總體設(shè)計(jì)：本次設(shè)計(jì)的主要零部件有機(jī)架、電動機(jī)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、毛刷筒、齒輪、軸、剪刀等，工作原理主要是通過槽輪機(jī)構(gòu)的簡諧運(yùn)動實(shí)現(xiàn)蘋果裝袋、剪袋動作，且實(shí)現(xiàn)蘋果的連續(xù)包裝，以達(dá)到預(yù)定的要求。 （2）零部件設(shè)計(jì)：半自動蘋果裝袋機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、電動機(jī)的選用、傳動軸及齒輪的設(shè)計(jì)與校核以及平帶的設(shè)計(jì)等。 1.6.1設(shè)計(jì)的依據(jù) （1）泡沫網(wǎng)的特點(diǎn)：泡沫網(wǎng)彈性比較大，可以在氣缸外、套筒外設(shè)置，泡沫網(wǎng)具有連續(xù)，可實(shí)現(xiàn)蘋果連續(xù)裝袋。 （2）理論基礎(chǔ)：槽輪機(jī)構(gòu)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)間歇式運(yùn)動的巧妙機(jī)構(gòu)，配合凸輪機(jī)構(gòu)，可以滿足蘋果裝袋及剪袋的工作需求。 1.6.2設(shè)計(jì)的要求 為了減輕果農(nóng)的勞動強(qiáng)度，提高水果裝袋的效率，設(shè)計(jì)一款水果裝袋裝置，對水果進(jìn)行裝袋處理，防止水果在運(yùn)輸過程中碰撞和擦傷。 （1）對象為小規(guī)模的農(nóng)戶，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不宜過大，應(yīng)該便于移動和操作，而且價(jià)格低。 （2）在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)盡可能避免不必要的焊接或剛性固定。通過采用柔性螺栓（如圖1.1、1.2、1.3所示）來實(shí)現(xiàn)連接固定，這樣更加方便部件的拆卸以及安裝。 （3）產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程盡量多使用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以大量減少成本，符合小商戶的需求。 （4）小型果農(nóng)的知識水平與技術(shù)素質(zhì)可能滿足不了對一般故障的修理，所以設(shè)計(jì)盡量方便工人使用和維修。 圖1.1 螺釘 圖1.2 螺釘-墊片 圖1.3 墊片 1.6.3設(shè)計(jì)的任務(wù) （1）查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計(jì)重點(diǎn)、注意事項(xiàng)，撰寫開題報(bào)告。 （2）繼續(xù)閱讀文獻(xiàn)，制定蘋果裝袋裝置總體設(shè)計(jì)方案。 （3）根據(jù)需求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定傳動比。 （4）進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)及校核。 （5）進(jìn)行齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)及校核。 （6）（選材）選擇合理的材料促使蘋果從高處可以無損傷的落下。 （7）使蘋果裝袋、發(fā)泡網(wǎng)剪斷、蘋果運(yùn)出以及毛刷筒的轉(zhuǎn)動之間相互協(xié)調(diào)，時(shí)間差值計(jì)算精確無誤。 （8）設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的具體運(yùn)動尺寸。 （9）繪制零件圖、裝配圖，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 （10）整理、整合資料，應(yīng)備答辯。 1.7小結(jié) 本章節(jié)立足現(xiàn)實(shí)，點(diǎn)明了我國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況以及其中存在的問題，討論了對蘋果進(jìn)行套袋包裝的必要性。結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有的水果套袋技術(shù)和未來的發(fā)展趨勢，對設(shè)計(jì)內(nèi)容作了大致概括，依據(jù)可靠。對照設(shè)計(jì)內(nèi)容，提出了一些硬性要求，又根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對設(shè)計(jì)任務(wù)作了詳細(xì)規(guī)劃。  2 設(shè)計(jì)簡介 2.1裝袋機(jī)樣機(jī) 通過SolidWorks2016軟件進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì)的蘋果裝袋機(jī)樣機(jī)（總裝配圖）如圖2.1、2.2所示。 圖2.1 裝袋機(jī)總裝圖（側(cè)視圖） 圖2.2 裝袋機(jī)總裝圖（俯視圖） 2.2工作原理 蘋果裝袋機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動給蘋果進(jìn)行裝袋，緊接著利用剪刀剪袋的機(jī)構(gòu)裝置。第一步，將發(fā)泡網(wǎng)套在安裝在機(jī)架上的具有一定高度的套筒上，未經(jīng)裝袋的蘋果由提升機(jī)構(gòu)（送果機(jī)構(gòu)）（如圖2.3所示）運(yùn)輸?shù)教淄仓小Ｒ欢〞r(shí)間后，蘋果落達(dá)套筒的底部，此時(shí)套筒外的發(fā)泡網(wǎng)將蘋果自動套裝好。與此同時(shí)，在凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動配合下，帶動固定在剪刀上的繩子從而將發(fā)泡網(wǎng)剪斷。緊接著，蘋果通過出果機(jī)構(gòu)（運(yùn)動鏈）（如圖2.4所示）抵達(dá)儲果斗儲存，儲果斗如圖2.5所示，儲果斗內(nèi)側(cè)具備一個向下傾斜的擋板，減小蘋果到儲果斗底部的高度，利于避免蘋果著落時(shí)受損傷。當(dāng)一個蘋果裝袋動作完成之后，兩個毛刷筒便會轉(zhuǎn)動，促使發(fā)泡網(wǎng)向下運(yùn)動，運(yùn)動距離為包裝一個蘋果所需發(fā)泡網(wǎng)的固定長度。此時(shí)第二個蘋果落下、第三個蘋果落下、第四個蘋果落下……按照上述規(guī)律，不停循環(huán)實(shí)現(xiàn)蘋果的裝袋過程。這里剪刀的運(yùn)作是通過凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，毛刷筒的運(yùn)動是通過平帶帶動來實(shí)現(xiàn)的?？傮w又利用槽輪機(jī)構(gòu)的簡諧式運(yùn)動實(shí)現(xiàn)剪刀和毛刷筒的時(shí)間先后運(yùn)動順序。 圖2.3 送果機(jī)構(gòu) 圖2.4 出果機(jī)構(gòu) 圖2.5 儲果斗 2.3主要零件介紹 (1)槽輪機(jī)構(gòu) 如圖2.9所示為槽輪與圓柱銷的單向間歇式運(yùn)動機(jī)構(gòu)。它用于將主動部分的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為跟隨器的單向周期旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。槽輪機(jī)構(gòu)具有比較高的機(jī)械效率，而且加工起來也比較方便。不過，它的行程時(shí)間不能進(jìn)行調(diào)整，且旋轉(zhuǎn)角度不能太小。因?yàn)椴圯喸谄饎雍屯Ｖ箷r(shí)的沖擊力和加速度都在不斷增加，隨著速度的增加或槽輪槽數(shù)的增加，槽輪的加速度也會隨之而增大。因此，它并不適合高速的運(yùn)動，而是經(jīng)常用來實(shí)現(xiàn)位移的移動且不需要經(jīng)常的來進(jìn)一步調(diào)整。 圖2.6 圓柱銷 圖2.7 槽輪 圖2.8 撥盤 如圖2.10所示為槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理示意簡圖，它是由具有徑向槽的槽輪2（如圖2.7所示）、帶有圓柱銷A（如圖2.6所示）的撥盤1（如圖2.8所示）和機(jī)架組合而成的。當(dāng)撥盤1作勻速度轉(zhuǎn)動時(shí)，會驅(qū)使槽輪2作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇式運(yùn)動。這里圓柱銷分為以下三種位置情況： 1）當(dāng)撥盤1上的圓柱銷A還未進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)，因?yàn)椴圯?的內(nèi)凹鎖住弧β被撥盤1的外凸圓弧ɑ卡住了，所以槽輪2為靜止不動狀態(tài)。 2）當(dāng)圓柱銷A開始進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)，即圖2.9中所示情況，這時(shí)鎖住弧被松開，槽輪2受圓銷A的驅(qū)使會沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。 3）當(dāng)圓柱銷A開始脫出槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又會被撥盤1的外凸圓弧再次卡住，致使槽輪2又處于靜止不動狀態(tài)。直到圓柱銷A再次進(jìn)入槽輪2的另一徑向槽時(shí)，兩者又重復(fù)上述的運(yùn)動持續(xù)循環(huán)著。 圖2.9 槽輪機(jī)構(gòu) 圖2.10 槽輪機(jī)構(gòu)原理示意圖 (2)凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)（如圖2.14所示）是由支架（如圖2.13所示）、從動件（連桿）和凸輪（如圖2.11所示）三個基本部件組成的。凸輪一般是曲線輪廓或槽形的構(gòu)件，通常是作等速或往復(fù)直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)的主動部分。此凸輪輪廓是一個凹槽形狀，凸輪為一個活動部件，并是以恒定的速度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 此凸輪機(jī)構(gòu)的從動件是一連桿（如圖2.12所示），與凸輪輪廓曲線接觸進(jìn)而傳遞動力，從而達(dá)到預(yù)期的運(yùn)動效果。從動件連桿的末端加上了滾輪，目的是為了減少了從動件與凸輪之間產(chǎn)生的摩擦，以延長整個機(jī)構(gòu)的使用壽命。 凸輪機(jī)構(gòu)有以下幾種基本特點(diǎn)或?qū)傩裕? 1）設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的初衷是使從動件得到更為復(fù)雜的且有規(guī)律的運(yùn)動。一般情況下，從動件的運(yùn)動情況依賴于凸輪的輪廓曲線形狀，那么設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)從動件的運(yùn)動需求進(jìn)而設(shè)計(jì)、確定凸輪的輪廓曲線。在此裝置中，凸輪機(jī)構(gòu)的作用是控制剪刀來剪斷用以套裝蘋果的發(fā)沫網(wǎng)。 2）凸輪機(jī)構(gòu)是通過凸輪的往復(fù)運(yùn)動或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動這種運(yùn)動方式來擺動或者驅(qū)動從動件的運(yùn)動的。在此機(jī)構(gòu)設(shè)置中，采用的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方式。凸輪輪廓有曲線輪廓或者溝槽，其中凸輪溝槽，如圓柱凸輪、活動凸輪和盤型凸輪等。凸輪的輪廓曲線屬于一條空間曲線，又稱空間凸輪。從動件一般與凸輪或者線接觸，從動件包括平底從動件、滾子從動件等。從動件可以和任何復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，并能夠?qū)崿F(xiàn)任意的運(yùn)動需求，缺點(diǎn)是從動件尖端容易受磨損，一般適用于傳動力較小的低速機(jī)構(gòu)。 圖2.11 凸輪 圖2.12 連桿 圖2.13 凸輪支架 圖2.14 凸輪機(jī)構(gòu) （3）齒輪機(jī)構(gòu) 在日常運(yùn)用中，齒輪傳動是應(yīng)用最為廣泛的傳動機(jī)構(gòu)之一。以其適用范圍廣、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、壽命長和工作可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)而為人們所喜愛。當(dāng)然，存在噪聲震動、對安裝精度要求高、成本高、對沖擊敏感等也是人們應(yīng)考慮的缺點(diǎn)、因素。 齒輪機(jī)構(gòu)的自身特性是將設(shè)定的主動軸的動力、運(yùn)動，通過齒輪副而間接傳遞給從動輪，從而使從動輪得到理想情況下所要求的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。齒輪傳動大體分為兩軸平行和不平行兩種情況，這里兩軸不平行情況不作以細(xì)說。圓柱齒輪傳動（兩軸平行）分為直齒傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和人字齒輪傳動。直齒傳動又進(jìn)一步分為外嚙合、內(nèi)嚙合和齒輪齒條三種。在此次齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用的是圓柱齒輪傳動（兩軸間平行），且高速級采用斜齒圓柱齒輪，低速級采用直齒圓柱齒輪。 在齒輪三維建模過程中，采用在零件庫中輸入齒數(shù)、模數(shù)等相關(guān)參數(shù)直接獲取齒輪的簡便方式。以下為齒輪三維建模所得圖（如圖2.15到2.19所示）。 圖2.15 齒輪1 圖2.16 齒輪2 圖2.17 齒輪3 圖2.18 齒輪4 圖2.19 齒輪5 （4）其他相關(guān)主要零件 為了完善蘋果裝袋裝置的設(shè)計(jì)，一些輔助零件的安置必不可少，以下為相關(guān)零件的三維建模圖。 圖2.20 帶輪 圖2.21 電機(jī) 圖2.22 底板 圖2.23 基座 圖2.24 減速器 圖2.25 剪刀 圖2.26 剪刀固定 圖2.27 剪刀線固定 圖2.28 立柱 圖2.29 固定座 圖2.30 毛刷筒底座 圖2.31 防護(hù)殼 圖2.32 毛刷筒固定座 圖2.33 套筒 圖2.34 軸 圖2.35 轉(zhuǎn)向桿 圖2.36 毛刷筒 2.4小結(jié) 本章節(jié)對蘋果裝袋裝置的整體結(jié)構(gòu)作了圖片說明，詳細(xì)敘述了蘋果裝袋的流程及原理，著重指明了重要機(jī)構(gòu)如槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等的運(yùn)作機(jī)理。另外，對整體裝置的主要零部件與輔助零部件作了三維模型的介紹。  3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算 3.1電動機(jī)的選擇 3.1.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 本套袋機(jī)在主要是單班制工作，保證300天一年的工作需求，至少15年的使用壽命，運(yùn)輸帶速度誤差保持在±5%。 依據(jù)原始數(shù)據(jù)：輸送帶的牽引力為F=0.1kn，主動軸的圓周速度為V=0.20m/s，軸的直徑為D=30mm。 3.1.2選電動機(jī)類型 依照上述條件，選擇電動機(jī)為三相籠型異步電動機(jī)，采用封閉式結(jié)構(gòu)，380V電壓，類型取YS型。 3.1.3選擇電動機(jī)容量 電動機(jī)所需工作功率按式： 公式(3.1) 公式(3.2) 公式(3.3) 電動機(jī)到運(yùn)輸帶的傳動總效率為： 公式(3.4) 式中：取=0.99（聯(lián)軸器），=0.98（承軸），=0.97（齒輪傳動），=0.96（主動軸）則： 公式(3.5) 本設(shè)計(jì)選用YS5014型號電動機(jī)，其主要參數(shù)如表3.1： 表3.1 電動機(jī)性能 型號 額定功 率/W 轉(zhuǎn)速/(r/min) 滿載 電流/A 效率/% 功率因 數(shù)() 最大 轉(zhuǎn)矩 YS5014 25W 1400 0.17 42 0.53 2.3 該電動機(jī)的主要外型和安裝尺寸如表3.2： 表3.2 電動機(jī)安裝尺寸 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 50 155×110×125 80×63 5.8 9×20 3×7.2 3.1.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 公式(3.6) 二級圓柱齒輪減速器的傳動比i=8-40，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為： 根據(jù)轉(zhuǎn)速與容量相關(guān)情況，所選電動機(jī)屬于小功率電動機(jī)，其功率為0.03kW，轉(zhuǎn)速為1400r/min。 3.2傳動比的確定 3.2.1總傳動比 由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的主軸的轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置的總的傳動比是： 公式(3.7) 3.2.2分配傳動比 總傳動比： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得： 一級傳動比： 二級傳動比： 3.3計(jì)算傳動裝置運(yùn)動 3.3.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速 I軸 II軸 III軸 主動軸 IV軸 V軸 3.3.2計(jì)算各軸的輸入功率 I軸 II軸 III軸 主動軸 IV軸 V軸 3.3.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)距 電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 I軸 II軸 III軸 主動軸輸入轉(zhuǎn)矩 IV軸 V軸 各輸出軸轉(zhuǎn)矩： I軸 II軸 III軸 主動軸輸出轉(zhuǎn)矩 IV軸 V軸 3.4小結(jié) 本章節(jié)對蘋果裝袋機(jī)動力元件電動機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量作了選擇，并進(jìn)一步確定了主動軸的工作轉(zhuǎn)速。結(jié)合計(jì)算公式和傳動規(guī)律主要確定了整個傳動機(jī)構(gòu)的總傳動比和分配傳動比。依據(jù)公式詳細(xì)計(jì)算了傳動部分各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率以及轉(zhuǎn)矩。   4 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 4.1.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)中高速級采用斜齒圓柱齒輪，低速級采用直齒圓柱齒輪。 4.1.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)確定許用應(yīng)力并選擇材料，采用硬齒面的相互組合。小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，齒面的硬度為56～62HRC，小齒輪的接觸強(qiáng)度疲勞極限是，小齒輪的彎曲強(qiáng)度疲勞極限為；大齒輪用20Cr滲碳淬火，齒面的硬度為56～62HRC，大齒輪的接觸強(qiáng)度疲勞極限是，大齒輪的彎曲強(qiáng)度疲勞極限為。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》：安全系數(shù)為； 區(qū)域系數(shù)； 接觸疲勞壽命系數(shù)，； 彈性影響系數(shù)； 許用應(yīng)力 公式(4.1) 公式(4.2) 許用接觸應(yīng)力 (2)按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪按照8級精度來制造，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，取載荷系數(shù)為K＝1，齒寬系數(shù)為。 小齒輪上得轉(zhuǎn)矩 公式(4.3) 初選螺旋角 齒數(shù)取，則 齒形系數(shù)： 公式(4.4) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得： 公式(4.5) 故應(yīng)對小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。 法向模數(shù)：取，； 取。 中心距，取a=99mm． 確定螺旋角 公式(4.6) 齒輪分度圓直徑 齒寬，取 (3)驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度 公式(4.7) (4)齒輪的圓周速度 公式(4.8) 4.1.3低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)選擇材料及確定許用應(yīng)力： 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得到：小齒輪采用40Cr進(jìn)行調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241~286HRC，接觸疲勞強(qiáng)度極限為，彎曲強(qiáng)度疲勞極限為；大齒輪采用45鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217~255HRC，接觸疲勞強(qiáng)度極限為，彎曲強(qiáng)度疲勞極限為。 取安全系數(shù)為。 接觸疲勞壽命系數(shù)；。 接觸疲勞許用應(yīng)力為： 公式(4.9) (2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒輪按8級精度制造，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)，彈性影響系數(shù)MPa1/2 小齒輪轉(zhuǎn)矩 公式(4.10) 圓周速度 齒數(shù)取，則 齒寬 齒高 (3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒形系數(shù)， 應(yīng)力校正系數(shù) 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 通過比較，大齒輪數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 通過模型的計(jì)算結(jié)果得出，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)，齒輪模數(shù)m的承載能力的大小主要取決于齒輪的抗彎強(qiáng)度，承載力、齒面疲勞強(qiáng)度確定齒輪的相關(guān)直徑?？箯潖?qiáng)度可取2.129，節(jié)圓為2.5mm的標(biāo)準(zhǔn)值模量，按照接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算節(jié)圓的直徑，小齒輪的齒數(shù)為： 大齒輪齒數(shù)，取80。 幾何尺寸計(jì)算。 分度圓直徑 中心距 齒寬 4.1.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)確定許用應(yīng)力及選擇相關(guān)材料，采用硬齒面的相互組合：查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得到： 小齒輪用20CrMnTi進(jìn)行滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC，接觸疲勞強(qiáng)度極限為，彎曲強(qiáng)度疲勞極限為；大齒輪用20Cr進(jìn)行滲碳淬火，齒面硬度為56~62HRC，接觸疲勞強(qiáng)度極限為，彎曲強(qiáng)度疲勞極限為。 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》取，取 (2)按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪按8級精度制造。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，取載荷系數(shù)K＝1.3，齒寬系數(shù)。 小齒輪上得轉(zhuǎn)矩 齒數(shù)取，則 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得：， 因 故應(yīng)對小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。 法向模數(shù)： ， 取。 中心距 齒輪分度圓直徑 齒寬，取 4.1.5齒輪的校核 因計(jì)算方式存在重復(fù)性，為避免累贅和篇幅繁瑣，在齒輪校核中，僅以其中一直齒圓柱齒輪為例作詳細(xì)校核，其他校核計(jì)算，這里不做一一說明。 （1）按照齒面的接觸疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)前面的具體計(jì)算已得出：載荷系數(shù)KH=1.3，扭矩T1=1910N?mm，齒寬系數(shù)φd=0.8，中心距d1=135mm，齒數(shù)比u=2，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，彈性系數(shù)ZE=189.8MPa，接觸疲勞強(qiáng)度極限[σH]=600MPa。 端面重合度αα1=arccos[Z1cosα(Z1+2h*)]， αα2=arccos[Z2cosα(Z2+2h*)]，εα=Z1tanαα1-tanα'+Z2tanαα2-tanα'/2?π，ZE=(4-εα)3=0.8。 將以上各參數(shù)代入公式得：σH=2KHT1φdd13?u+1u?ZHZEZε<[σH]，所以此齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。 （2）按照齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度校核 1）齒輪的重合度系數(shù)計(jì)算：Yε=(0.25+0.75)εα=0.7。 2）確定、計(jì)算整體公式中的相關(guān)參數(shù)值： 齒形系數(shù)：YFα1=2.74，YFα2=2.22； 應(yīng)力修正系數(shù)：Ysα1=1.75，Ysα2=1.83。 3）齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算： 由前文已知，大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為σFE1=σFE2=850MPa；這里取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.89、KFN2=0.91。則，[σF]1=KFN1σFlim1S=0.89×8501.4=540.357MPa， σF2=KFN2σFlim2S=0.91×8501.4=552.500MPa， v=πd1n1(60*100)=π×135×140060×1000=9.891m/s。 齒寬b=80mm，齒高h(yuǎn)=2ha*+c*?m=9，齒高比bh=1359=15。 4）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)： 動載系數(shù)Kv=1，F(xiàn)r1=2T1d1=2×1910135=28.296N， KAFr1b<100N/mm，齒間的載荷分配系數(shù)KFα=1.2，KHβ=1.454，KFβ=1.45。 5）載荷系數(shù)的計(jì)算： K=KAKvKFαKFβ=1.2×1×1.2×1.45=2.088 公式（4.11） 6）齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算： σF1=2KFT1YFα1YSα1Yεφdm3Z12<[σF]1 公式（4.12） σF2=2KFT1YFα2YSα2Yεφdm3Z12<[σF]2 公式（4.13） 故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。 4.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 軸的計(jì)算通常在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后完成。軸強(qiáng)度要求或剛度的要求為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。如有必要，應(yīng)檢查軸系的振動穩(wěn)定性。 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的條件，該方法僅根據(jù)軸的扭矩計(jì)算軸的強(qiáng)度，如果彎矩較小，則應(yīng)考慮減小扭剪應(yīng)力的方法。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 公式(4.14) 式中：：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； T：軸所受的扭矩，Nmm； ：軸的抗扭截面系數(shù)，； n：軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P：軸傳遞的功率，kW； d：計(jì)算截面處軸的直徑，mm； ：需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa。 表4.1為軸常用材料的及值： 表4.1 軸常用材料的及值 軸的材料 Q235-A、20 Q275、35 45 40Cr、35SiMn 38SiMnMo 15~25 20~35 25~45 35~55 149~126 135~112 126~103 112~97 當(dāng)彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向運(yùn)動時(shí)，取較大值，取較小值；反之，取較小值，取較大值 經(jīng)計(jì)算，以45鋼作為軸的使用材料，選擇調(diào)質(zhì)處理方式。 軸的直徑為： 公式（4.15） 式中，可以查表4.1 以主軸為樣例，根據(jù)主軸所傳遞的功率，按照傳遞轉(zhuǎn)矩公式，在前文章節(jié)中已得到主軸輸入轉(zhuǎn)矩： T入=1.5631N?m，T出=1.5318N?m 依據(jù)轉(zhuǎn)矩，利用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式可初步估算軸的直徑。設(shè)軸的截面邊緣點(diǎn)的剪應(yīng)力為t，那么： t=M×(D2)Ip 公式（4.16） Ip：軸的極慣性矩； M：界面扭矩； D：軸的直徑。 其中Ip的計(jì)算公式為：Ip=π?D432 所以D=3(16*M/π?t)。 主軸屬于一般轉(zhuǎn)軸，可利用彎扭合成公式進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算校核。（附：選擇強(qiáng)度校核的原因：為防止或者檢驗(yàn)軸的斷裂和塑性變形，且軸的工作能力狀況一般主要取決于軸的強(qiáng)度方面。）經(jīng)過相關(guān)受力分析，其中彎矩Mcn=M2+(αT)2，（αT為扭矩，這里扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，所以取α=1）。在校核時(shí)，往往計(jì)算軸直徑可能不足、彎矩較大的截面。依據(jù)第三強(qiáng)度理論，彎矩應(yīng)力 σcα=McnW=M2+(αT)2W≤[σ-1] 公式（4.17） W：軸的抗彎截面系數(shù)（mm3）W=π?d332-btd-t22d=0.1d3WT [σ-1]：軸的許用彎曲應(yīng)力（Mpa），由表查得[σ-1]為60Mpa。 校核主軸上承受著最大彎、扭矩的剖面，許用應(yīng)力（對稱循環(huán)變應(yīng)力）[σ]=40Mpa>αcα，故結(jié)果安全。 4.3小結(jié) 本章節(jié)對傳動機(jī)構(gòu)中軸和齒輪進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算，其中包括高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算；低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算；齒輪的校核；軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸的校核等。   5 部分零件的有限元分析 對于一個裝置，由多個部件組合、裝配而成，裝置整個效果、作用的表現(xiàn)情況就由這一個個部件來決定，部件（零件）的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等特性直接影響著裝置的可靠性。采用有限元分析方法對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，可驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，且有效地估計(jì)結(jié)構(gòu)的一系列特性，以便進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。SolidWorks能夠?qū)哂兄晤愋秃秃唵屋d荷的零件靜態(tài)分析，此次因水果裝袋裝置涉及零件繁多，所以僅對幾種重要零件作以靜態(tài)有限元分析。 圖5.1所示為軸的靜應(yīng)力分析結(jié)果圖，從圖中可以看出，軸的深色區(qū)域一般屬于危險(xiǎn)區(qū)域，容易折斷，所以在受載荷、力的時(shí)候，應(yīng)注意深色區(qū)域受力的大小，避免軸發(fā)生變形失效。該軸以45鋼作為材料，加載了3處外載荷（一處是中部向下的力，兩處是兩端向上的支反力），添加接觸面組后，經(jīng)過運(yùn)行算例和結(jié)果的比較，分析結(jié)果顯示該軸剛度特性良好，設(shè)計(jì)較為合理。圖5.2所示為支撐座的靜應(yīng)力分析結(jié)果圖，選用鋁合金為材料，分析結(jié)果表明該支撐座能夠滿足所承受壓力的要求，不會發(fā)生變形、軸孔處的斷裂等情況，結(jié)構(gòu)良好。圖5.3所示為一齒輪的靜應(yīng)力分析結(jié)果圖，選用鋼作為材料，此處選擇幾個齒面作為外載荷受力面，且中部受軸的作用力，結(jié)果評估顯示該齒輪結(jié)構(gòu)亦良好，能夠滿足傳動的要求。 圖5.1 軸有限元分析 圖5.2 基座有限元分析 圖5.3 齒輪有限元分析 小結(jié) 本章節(jié)借用SolidWorks軟件，對部分零件進(jìn)行了靜應(yīng)力分析，并根據(jù)結(jié)果圖對相應(yīng)的零件作了結(jié)構(gòu)分析以及失效變形、強(qiáng)度剛度等方面的說明和預(yù)測。  6 裝袋機(jī)的缺陷及改進(jìn) 雖然此裝袋機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)蘋果裝袋的功能，而且對蘋果不會產(chǎn)生損壞，達(dá)到了減少人力使用、提高效率、降低成本等的要求，但裝袋機(jī)仍然存在不足之處。因?yàn)樘O果設(shè)置了專用袋、發(fā)泡網(wǎng)，裝袋機(jī)無法實(shí)現(xiàn)無限連續(xù)的蘋果裝袋工作。套袋機(jī)在經(jīng)過一段時(shí)間的工作之后，我們必須更換發(fā)泡網(wǎng)。整體機(jī)構(gòu)比較簡單，自動化和智能化程度不是很高，輸送機(jī)構(gòu)中可能存在運(yùn)輸蘋果的過程中“扎堆”的現(xiàn)象，需要人力來解決此過程中出現(xiàn)的問題，所以蘋果輸送機(jī)構(gòu)有待進(jìn)一步完善。我們可以采用更加合適的傳送帶，使蘋果能按要求的時(shí)間距離依次進(jìn)入傳送帶，并傳送進(jìn)套筒中，而且設(shè)計(jì)的傳送帶角度和傳送帶的摩擦力使蘋果在傳輸過程中不會出現(xiàn)滾動的現(xiàn)象。在剪刀控制方面，可以設(shè)計(jì)帶有光傳感器，當(dāng)蘋果落入袋后，控制剪刀剪斷發(fā)泡網(wǎng)；或者添加壓力傳感器在套筒的最下方，當(dāng)檢測到壓力的變化后，將檢測信號傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)傳信號給控制剪刀的裝置，然后操縱剪刀剪斷發(fā)泡網(wǎng)，這樣的機(jī)構(gòu)靈敏度和精準(zhǔn)度更高，基本不會出現(xiàn)沒有蘋果掉下來但剪刀剪斷泡沫的現(xiàn)象，更大的提高了效率，減少發(fā)泡網(wǎng)的使用，減小了生產(chǎn)成本。但是這種設(shè)計(jì)需要更高的技術(shù)要求，對自動控制理論需要有一個全面的了解，設(shè)計(jì)難度大大提高，整個機(jī)構(gòu)的造價(jià)成本也就有所提高，但當(dāng)量產(chǎn)的時(shí)候，成本就可以控制下來了。 小結(jié) 一個機(jī)構(gòu)或裝置的設(shè)計(jì)，不可能完全的滿足所有條件及要求，在某種情況下或者說從某一方面來看，總會存在缺陷和有待改進(jìn)的地方。所以本章節(jié)結(jié)合現(xiàn)在設(shè)計(jì)的裝置，詳細(xì)說明了其中存在的缺陷和理想狀態(tài)下有待改進(jìn)之處。   總結(jié) 在這段畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，為了能夠達(dá)到設(shè)計(jì)裝置的水準(zhǔn)，我利用大量時(shí)間去閱讀各種書籍和論文，自身的科研實(shí)力得到了一定的提升。不管是對各個零件的設(shè)計(jì)，還是對它們的校核，都感覺做起來得心用手。除了可以對零件的設(shè)計(jì)和校核，三維出圖和二維出圖能力也得到了一定的提高，不僅鞏固了自己的CAD制圖能力，而且學(xué)習(xí)了新的三維軟件SolidWorks2016，從零件的制作到裝配體的裝配，復(fù)雜而繁瑣的工作鍛煉了我的意志，當(dāng)然更提高了我三維建模能力，俗話說技多不壓身，這對以后步入社會參加工作也提供了有效的幫助，對個人成長是及其有利的。畢竟自己的知識儲備還是不夠，對實(shí)際生產(chǎn)和機(jī)械還是認(rèn)識不深，雖然最終設(shè)計(jì)了這個裝袋機(jī)，但是其中也存在著一些問題，而且裝置過于簡單化，自動化程度不高，所以自己的知識儲備還是需要繼續(xù)積累的。這對我以后的工作以及學(xué)習(xí)有著很深的影響。   參考文獻(xiàn) [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(bào)(社會科學(xué)版），2002,4（3）：31-34. [2]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 [3]王金政，薛曉敏.我國蘋果生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué).2010(06)：51-55. [4]劉建海，李亞絨，梁平.蘋果套袋研究現(xiàn)狀與展望[J]l.北方園藝.2007,(9):70-74 [5]劉軍弟，霍學(xué)喜.中國蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析[J].北方園藝.2012(10)：67-70. [6]吳純清，程昌鳳，唐曉華.水果套袋技術(shù)及其對果實(shí)品質(zhì)的影響[J]l西南園藝.2001(4):30. [7]黃鐘.水果包裝中的塑料發(fā)泡網(wǎng)套技術(shù)[J].安徽新聞出版學(xué)院.2011(04)：55-59. [8]楊敏麗，白人樸.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的不平衡性研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2005,36(9):60-63. [9]高微.蘋果包裝抓取搬運(yùn)機(jī)械手的研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué).2006(05)：46-49. [10]段潔利，陸華忠.水果采收機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué).2012(08)：61-64. [11]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》[M]，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)主編.1995：24-160. [12]《機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版）》[M]，高等教育出版社，濮良貴，紀(jì)名剛主編，2001：10-200. [13]《機(jī)械制圖(第四版）》[M]，高等教育出版社，劉朝儒，彭福蔭，高治一編，2001：34-216. [14]葛曉棠.半自動蘋果套袋機(jī)器人的研究[D].中國農(nóng)業(yè)大學(xué).2005(08). [15]周亮.袋成型自動包裝機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].武漢理工大學(xué).2009(04).   致謝 大四畢業(yè)設(shè)計(jì)就是畢設(shè)導(dǎo)師按照同學(xué)的實(shí)際情況給一個合適的課題，讓同學(xué)們運(yùn)用四年大學(xué)所學(xué)專業(yè)內(nèi)容，在老師的指導(dǎo)和幫助下，完成一個課題的設(shè)計(jì)研究。這不僅是對同學(xué)們綜合運(yùn)用所學(xué)知識能力的考核，也是自己對自己的一次檢驗(yàn)。經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)到了很多，不僅鞏固了我的專業(yè)知識，提高了CAD，Proe，SolidWorks等軟件的制圖和建模能力。它的重要性還在于加深了我和同組小伙伴的感情以及和導(dǎo)師的感情；培養(yǎng)了我堅(jiān)持不懈、不恥下問、努力奮斗的精神。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個非常好的學(xué)習(xí)過程，不僅自學(xué)到了大學(xué)課本沒有的新知識，也可以對所學(xué)的知識進(jìn)行第二次的鞏固，為即將踏入社會工作的我打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我相信通過為期幾個月的畢設(shè)，我未來的工作、生活會更得心應(yīng)手。 這次整個畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的研究和學(xué)習(xí)，我對蘋果裝袋機(jī)有了新的認(rèn)識。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅了解了套袋機(jī)的原理、優(yōu)點(diǎn)、用途等，還學(xué)會了自己設(shè)計(jì)并制圖。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了我的動手能力，也讓我認(rèn)識到真正的去設(shè)計(jì)一個機(jī)器的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比想象中大的多。一個完整機(jī)器的設(shè)計(jì)，整合了你大學(xué)四年所學(xué)的大部分專業(yè)課內(nèi)容，不僅檢驗(yàn)了自己四年學(xué)習(xí)的扎實(shí)程度，也鞏固了所學(xué)過的知識。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束，但我將永遠(yuǎn)記得本次設(shè)計(jì)過程中的美好時(shí)光。由于第一次把大學(xué)所學(xué)的專業(yè)課知識多方面的應(yīng)用于實(shí)踐中，所以此次設(shè)計(jì)還是存在一些問題的，希望老師原諒。 在本次設(shè)計(jì)中，非常感激身邊同學(xué)、朋友的幫助，帶來的精神支持；十分感謝指導(dǎo)老師的耐心講解、指導(dǎo)，提供方向與資料資源；感謝在校的最后時(shí)光能與你們共處，這一切將成為我寶貴的回憶。   附錄  機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)：設(shè)計(jì)幾何的符號表示示例 摘要：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)開發(fā)中的一個主要問題是創(chuàng)建和維護(hù)一個合適的數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫將通過制造順序?yàn)樵O(shè)計(jì)中的所有各種功能提供服務(wù)。這些功能包括設(shè)計(jì)師界面，圖形輸出，制造能力評估，功能評估（包括可能的有限元分析），工藝設(shè)計(jì)，工藝規(guī)劃，工藝控制和質(zhì)量控制。由于設(shè)計(jì)是這個設(shè)計(jì)制造范圍的開始，所以在設(shè)計(jì)過程中有責(zé)任制定所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以允許其他功能的輸入和訪問。這種多用途數(shù)據(jù)庫中的一個關(guān)鍵要素是表示設(shè)計(jì)幾何的方法，該表示的一個基本要素是有關(guān)設(shè)計(jì)幾何特征的信息，這些信息與序列的各個部分相關(guān)。我們正在探索“具有特征的設(shè)計(jì)”作為一種設(shè)計(jì)方法來獲得所需的特征信息，并試驗(yàn)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來對所得設(shè)計(jì)進(jìn)行符號表示。在本文中，我們描述了三個用作設(shè)計(jì)原語的不同類型的特征的實(shí)例，以及由它們的使用所產(chǎn)生的四個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（在LISP中）。這些例子的領(lǐng)域是擠壓，注塑和鑄造。 1 簡介 設(shè)計(jì)和制造的計(jì)算機(jī)集成的目標(biāo)只有在數(shù)據(jù)庫存在的情況下才能實(shí)現(xiàn)，該數(shù)據(jù)庫在整個設(shè)計(jì)和制造過程中充分發(fā)揮各種功能。特別是，我們必須學(xué)會如何提供設(shè)計(jì)幾何圖形的符號表示，這些符號表示可以方便地訪問任何關(guān)于所需設(shè)計(jì)的信息——不僅為了方便設(shè)計(jì)人員，還為結(jié)構(gòu)或熱分析，可制造性評估，過程設(shè)計(jì)和規(guī)劃以及質(zhì)量控制。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還應(yīng)該有助于輸入和修改數(shù)據(jù)庫中的信息。為了方便，在本文中，我們將這種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 CIM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該支持（至少）表1所示的設(shè)計(jì)和制造功能的信息需求。 由于設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)制造序列的開始，因此設(shè)計(jì)過程的責(zé)任是創(chuàng)建設(shè)計(jì)幾何圖形的符號表示，這不僅可以用于設(shè)計(jì)過程，還可以用于其他功能。因此，開發(fā)CIM數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵問題是，設(shè)計(jì)幾何圖形應(yīng)該如何表示？ 目前的CAD系統(tǒng)基本上只根據(jù)點(diǎn)，線和面來創(chuàng)建幾何描述；因此，他們不提供所需的數(shù)據(jù)庫。這不是對CAD系統(tǒng)的指責(zé)，該領(lǐng)域是新的并且CAD開發(fā)人員首先做了第一件事。 自然，第一個CAD數(shù)據(jù)庫僅提供圖形輸出。 使用CAD數(shù)據(jù)庫進(jìn)行某些分析的目的已經(jīng)取得了進(jìn)展：可以計(jì)算出某些物理特性，并且有限元分析也是可能的，盡管人類可以提供相當(dāng)多的幫助。 在某些情況下，直接工藝規(guī)劃也是可能的，例如生產(chǎn)控制機(jī)床的NC磁帶。 然而，盡管取得了這些具體成就，但對數(shù)據(jù)庫的性質(zhì)和要求的研究和討論太少，這些數(shù)據(jù)庫將服務(wù)