蘋果去皮機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì),蘋果,去皮,畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目 蘋果去皮機(jī)的設(shè)計(jì) 院 系 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 教師職稱 1 摘 要 最近幾年隨著人民生活水平的提高和食品安全意識(shí)的提高 國內(nèi)外引進(jìn)的水果品種 愈來愈多 在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上 通過對(duì)已有產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行比較與研究分析 開發(fā)了一 種新的全自動(dòng)蘋果去皮機(jī) 實(shí)現(xiàn)了上料 削皮 去核與卸果整個(gè)工作過程的全自動(dòng) 傳動(dòng) 系統(tǒng)增加了全自動(dòng)上料系統(tǒng) 可完成蘋果自動(dòng)輸送 擺正 插果的動(dòng)作 自仿形刀架驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng) 可根據(jù)蘋果橢圓度的不同 完成準(zhǔn)確去皮 保留了原自動(dòng)轉(zhuǎn)位工作臺(tái)機(jī)構(gòu) 該全自動(dòng) 蘋果去皮機(jī)機(jī)構(gòu)緊湊 節(jié)省人力 生產(chǎn)率和制成率高 關(guān)鍵詞 蘋果 削皮機(jī) 機(jī)構(gòu) 2 Abstract In recent years with the improvement of people s living standard and food safety awareness of the increase more and more domestic and foreign imported fruit varieties On the basis of market research through analyzing the characteristics of the study and analysis of the existing products the development of a new automatic apple peeling machine realize the automatic feeding and unloading peeled go nuclear the whole working process The transmission system to increase the automatic feeding system can complete automatic conveying put the apple fruit insert action since the copying tool carriage driving system according to the different apple ovality complete and accurate skin to retain the original automatic indexing table mechanism The automatic apple peeling machine is compact in structure labor saving high productivity and yield Keywords Apple Peeling machine Mechanism 3 目 錄 摘 要 2 第一章 前言 5 1 1 蘋果去皮機(jī)機(jī)械國內(nèi)外發(fā)展趨勢 6 1 2 蘋果去皮機(jī)分類 7 1 3 蘋果去皮機(jī)方案設(shè)計(jì) 8 第 2 章 蘋果去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2 1 螺桿的設(shè)計(jì)以計(jì)算 10 2 1 1 螺桿螺紋類型的選擇 10 2 1 2 選取螺桿材料 10 2 1 3 確定螺桿直徑 10 2 1 4 自鎖驗(yàn)算 11 2 1 5 穩(wěn)定性計(jì)算 11 2 1 6 校核螺紋牙強(qiáng)度 12 2 2 機(jī)架的剛度校核 12 2 3 手柄軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 17 2 3 1 手柄軸強(qiáng)度計(jì)算 17 2 3 2 手柄軸的疲勞強(qiáng)度校核 18 2 3 3 手柄軸的接觸應(yīng)力校核 21 第 3 章 蘋果去皮機(jī)的三維建模 22 3 1 Solidworks 軟件簡介 22 3 2 零件建模 24 3 2 1 底座三維建模 24 3 2 2 機(jī)架的三維建模 24 3 2 3 其他零件的三維模型造型 25 3 3 零件裝配 28 3 4 三維向二維的轉(zhuǎn)換 30 總 結(jié) 32 致 謝 33 4 參考文獻(xiàn) 34 5 第一章 前言 本課題主要設(shè)計(jì)一種蘋果去皮機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 它克服了目前削皮機(jī)存在的問題 和不足 由2010年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)得出 我們國家的蘋果 梨 桔子的產(chǎn)量均穩(wěn)居世界第一 水果總產(chǎn)量達(dá)到21401萬多噸 果園面積也達(dá)到了11543千余公頃 兩者均連續(xù)8年穩(wěn)居世 界第一 并且我國水果的種類很多 成色也很好 因此我國被稱之為是一個(gè)水果超級(jí)大 國 水果的發(fā)展有很大的前景 從國家的扶農(nóng)政策下來之后 我們的水果產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了大 約20年的快速發(fā)展 但是由于我國水果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起步比較晚 水果產(chǎn)后商品化手段仍 然還是大大的落后于發(fā)達(dá)國家 一直以來的發(fā)展速度并不是很快速 可以說是很緩慢 多年來通過研究各方面的原因 水果的產(chǎn)后商品化處理成為了水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸 而 美國 日本等水果產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國的經(jīng)驗(yàn)表明水果產(chǎn)業(yè)的主要收益是由水果采后處理和采后加 工獲取的 然而我國水果采后簡單商品化處理率仍不足10 大部分的水果都是沒有經(jīng)過 任何的分級(jí)操作就進(jìn)入市場供應(yīng) 而水果發(fā)展強(qiáng)國的水果采后簡單商品化處理率達(dá)到了 95 以上 這里就形成的了很大的對(duì)比 也是我們務(wù)必需要改進(jìn)和完善的地方 水果的外皮部分可有各種各樣的微生物 寄生蟲卵 有的是運(yùn)輸者或采摘人的手上 污染的 有的是銷售者用污水澆洗而污染的 據(jù)調(diào)查 有的地區(qū)水果外皮上大腸桿菌 其4性率達(dá)68 96 水果的外皮上還可能被各種蟲類的代謝產(chǎn)物沾污 吃水果時(shí) 若不削 皮 就會(huì)連殘留在水果上的農(nóng)藥也吃進(jìn)去 輕者會(huì)嘔吐腹瀉 重者危及生命 那我們?cè)鯓?清除水果表面的殘留物那 一般而言 可用以下方法清除 第一是清水浸泡法 將水果 用清水浸泡20到30分鐘 然后反復(fù)沖洗兩到三次 這樣可以除去部分的殘留農(nóng)藥 還可 以添加果蔬洗劑之類的清洗劑 增加農(nóng)藥的溶出 第二是堿水浸泡法 先用5 堿水浸泡 5 15分鐘后 再用清水沖洗干凈 第三是開水浸泡法 將清洗好的水果在開水中泡2到5 分鐘 然后用清水洗滌1至2遍 第四是去皮法 對(duì)于帶皮的水果 如蘋果 梨子 猻猴 桃等 我們先清洗一遍 再去掉表皮 這種辦法就可以去除表面的農(nóng)藥殘留 第五是儲(chǔ) 藏保管法 有條件的話 將比較好保存的水果買回后存放10 15天左右 也能降低殘留 農(nóng)藥的毒性 我們知道水果中含有豐富的糖 有機(jī)酸 纖維素 維生素 礦物質(zhì) 多酚及黃酮類 營養(yǎng)物質(zhì) 隨著時(shí)代的發(fā)展人們?cè)絹碓阶⒅厥秤镁G色水果 使我們吃的更加健康 但是 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)的化肥農(nóng)藥激素等在蔬菜瓜果的使用使表面都有殘留 特別是有機(jī)磷 6 農(nóng)藥廣泛用于谷類 蔬菜 水果及茶等作物 有機(jī)磷農(nóng)藥可在食品洗滌 去皮 加熱過 程中可以消減 但有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)人體有一定毒性 長期慢性接觸對(duì)人的神經(jīng)功能會(huì)造成 損害 有的人可能會(huì)說 水果洗了數(shù)次 并用開水或洗滌靈消毒后 果皮上的農(nóng)藥不就 去掉了嗎 回答是否定的 因?yàn)檫@些農(nóng)藥經(jīng)過單純的洗滌是不能完全洗掉的 果農(nóng)在管 理果樹時(shí) 從花落到結(jié)果 一直使用農(nóng)藥 時(shí)間一長 一些農(nóng)藥就會(huì)殘留在果皮里 像 六六六 滴滴涕 樂果 敵百蟲等毒素 這些農(nóng)藥對(duì)人體有一定的毒性 即使是少量的 對(duì)兒童也極為有害 吃水果時(shí) 若不削皮 就會(huì)連殘留在水果上的農(nóng)藥也吃進(jìn)去 輕者會(huì) 嘔吐腹瀉 重者危及生命 為了更好的為社會(huì)服務(wù) 本文著重研究齒輪傳動(dòng)工作原理 蝸 桿傳動(dòng)工作原理 漸開線形成和特性 漸開線齒廓的嚙合特性 完成自動(dòng)水果去皮機(jī)的 設(shè)計(jì) 并使用 UG NX5 軟件進(jìn)行了造型和運(yùn)動(dòng)仿真 在整體上對(duì)蘋果機(jī)的外形進(jìn)行了重新 設(shè)計(jì) 不僅解決了安全問題 同時(shí)是您家居的理想藝術(shù)品 最近幾年隨著人民生活水平的提高和食品安全意識(shí)的提高 國內(nèi)外引進(jìn)的水果品種 愈來愈多 不但關(guān)系到廣大消費(fèi)者的食用安全和能否滿足消費(fèi)者對(duì)優(yōu)質(zhì)安全水果的需求 而且也將大大影響水果產(chǎn)業(yè)的出口貿(mào)易 提高我國水果的市場競爭力 將很大程度上促 進(jìn)我國水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)民收入的增加 自從上個(gè)世紀(jì)90年代 水果強(qiáng)國就開始大量 應(yīng)用水果削皮機(jī) 提高水果的削皮效率 在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上 通過對(duì)已有產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn) 行比較與研究分析 開發(fā)了一種新的全自動(dòng)蘋果去皮機(jī) 實(shí)現(xiàn)了上料 削皮 去核與卸果 整個(gè)工作過程的全自動(dòng) 傳動(dòng)系統(tǒng)增加了全自動(dòng)上料系統(tǒng) 可完成蘋果自動(dòng)輸送 擺正 插果的動(dòng)作 自仿形刀架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 可根據(jù)蘋果橢圓度的不同 完成準(zhǔn)確去皮 保留了原自 動(dòng)轉(zhuǎn)位工作臺(tái)機(jī)構(gòu) 該全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)機(jī)構(gòu)緊湊 節(jié)省人力 生產(chǎn)率和制成率高 1 1 蘋果去皮機(jī)機(jī)械國內(nèi)外發(fā)展趨勢 通過大量的閱讀資料和調(diào)查網(wǎng)絡(luò)上已有的蘋果去皮機(jī)得出了結(jié)論 在現(xiàn)階段國內(nèi)社 會(huì)中 生活中已經(jīng)存在了大量的蘋果去皮機(jī) 但是 在生活中的只是個(gè)人應(yīng)用的蘋果去 皮機(jī) 于工業(yè)上應(yīng)用的大型蘋果去皮機(jī)微乎其微 而工業(yè)上應(yīng)用于水果罐頭和飲料及飲 食等水果加工的機(jī)械還是比較少的 隨著我國的發(fā)展腳步前進(jìn) 造成了我國果品加工總 體加工技術(shù)與加工裝備制造技術(shù)水平偏低 目前罐頭及水果加工領(lǐng)域存在的最大問題就 是加工過程中自動(dòng)化 連續(xù)化程度低 對(duì)先進(jìn)技術(shù)的消化能力差 去皮設(shè)備都停留在半 自動(dòng)程度 靠人工將蘋果逐個(gè)插到固定針上 不僅生產(chǎn)效率低 而親容易造成工傷事故 7 因此設(shè)計(jì)開發(fā)一種全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)能有效的解決加工過程自動(dòng)化及連續(xù)化水平低的問 題 對(duì)其他果品加工同樣適用 朋友來時(shí)或自己需要品嘗水果時(shí) 它可以給你帶來方便 和清潔衛(wèi)生的感受 有了它 你的家居生活更加干凈清爽 有了它 水果的滋味更加的 清甜 美味 它能免去您削皮的麻煩 輕輕搖一搖 果皮不見了 人性化的設(shè)計(jì)讓小孩 老人都能安全操作 不再擔(dān)心用水果刀削皮而削傷手指的危險(xiǎn)了 水果削皮機(jī)外形雅致 是您家居理想裝飾品 無論是蘋果還是梨 三五秒鐘自動(dòng)削皮 為您節(jié)省時(shí)間 減少親 朋聚會(huì)及獨(dú)自休閑的費(fèi)時(shí)勞動(dòng) 輕輕松松 閑情逸致 削皮機(jī)削的果皮薄 不斷線 不 同于水果刀削皮時(shí)多削去果肉 果皮滿地 事后掃地及手掌貼果肉不衛(wèi)生的情況 不浪 費(fèi) 衛(wèi)生 省事 無論是個(gè)人食用還是招待親朋 家居還是酒店餐飲及會(huì)議 整果還是 水果拼盤 水果削皮機(jī)都是您必備的家居利器 1 2 蘋果去皮機(jī)分類 1 功能與應(yīng)用范圍 蘋果去皮機(jī)主要是對(duì)蘋果的果皮進(jìn)行分離 削皮厚度的均勻性 以及削皮方法的簡 單可行 削皮的效率是主要考慮的問題 本文從削皮入手 運(yùn)用機(jī)械仿形的削皮方法 同時(shí)針對(duì)蘋果的大小不同 實(shí)現(xiàn)去皮的功能 2 制造與維修 在制造方面多采用標(biāo)準(zhǔn)件 以減少在制造過程中的自主加工件的數(shù)量 減少不必要 的開支 為進(jìn)一步的維修提供良好的維修基礎(chǔ) 在大量的耗材可以直接外購 在設(shè)計(jì)的 同時(shí)就考慮到關(guān)于以后機(jī)器維修的問題 從動(dòng)力部分到執(zhí)行部分以至整個(gè)機(jī)架都采用較 為簡單的結(jié)構(gòu) 以實(shí)現(xiàn)在維修的時(shí)候的拆卸和安裝的方便 3 操作條件與工作可靠性 蘋果去皮機(jī)設(shè)備運(yùn)行要操作簡單 對(duì)大小不同的果實(shí)要準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)削皮 同時(shí) 維護(hù) 保養(yǎng)簡單容易 各個(gè)零部件均要可靠裝配在削皮機(jī)上 充分保證機(jī)械工作運(yùn)轉(zhuǎn)中的安全 可靠 在出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障 設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到設(shè)備的可拆卸性和便 于維修性 從而保證削皮設(shè)備的正常工作和整個(gè)工作系統(tǒng)安全可靠 4 削皮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 8 蘋果去皮機(jī)具有以下主要特點(diǎn) 整機(jī)零件少 體積少 整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單 且零件結(jié)構(gòu) 簡單 易制造 易裝配調(diào)整 制造成本低 因此非常適用于中小生產(chǎn)者 不受果實(shí)大小的 限制 以達(dá)到較好的削皮效果 工作效率高 方便靈活 水果殘留農(nóng)藥清除具有良好的效果 既可確保水果的營養(yǎng)成分 也讓我們食用起來 更加健康 但清水浸泡法 堿水浸泡法 儲(chǔ)藏保管法周期太長 使用不方便 開水浸泡 法由于用開水會(huì)燙傷水果 使水果變味 營養(yǎng)成分損害 總之去皮法比較方便 隨即食 用 還不損害水果的營養(yǎng)成分 而手動(dòng)去皮又十分困難 這樣以來水果去皮機(jī)的研制就 十分必要 目前在市場上有手動(dòng) 圖1 1 和自動(dòng) 圖1 2 兩種類型的水果去皮機(jī) 但都不是很理 想 圖1 1 手動(dòng)去皮機(jī) 圖1 2 自動(dòng)去 圖1 3手動(dòng)去皮 圖1 1 為目前市場上應(yīng)用較多的一類水果切削機(jī) 其刀尖均外漏 安全性能較低 工 作時(shí)需首先裝上手柄 將蘋果器底部固定在桌面上 然后將蘋果放在針頭 最后轉(zhuǎn)動(dòng)手 柄 刀頭就會(huì)從蘋果底部開始旋轉(zhuǎn) 沿蘋果表面旋轉(zhuǎn) 直到蘋果頭部 這時(shí)刀就會(huì)離開 蘋果 去皮過程結(jié)束 圖1 2所示的手動(dòng)水果去皮機(jī) 它的工作過程是 水果插在果叉 上 然后搖動(dòng)把柄 刀具和蘋果就會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng) 完成切削過程 切下的果皮被下面的小 盤子接到 可以說非常的環(huán)保 但蘋果的固定采用針頭法 很容易把水果損害 長期使 用也不衛(wèi)生 圖1 3所示的自動(dòng)水果去皮機(jī) 工作過程為 水果插在果叉上自轉(zhuǎn) 裝有刀 片的刀架沿著預(yù)置的封閉軌跡運(yùn)動(dòng)并與水果表面形成切削關(guān)系 完成果皮的刨削 產(chǎn)品 適用于圓形或近似圓形的果蔬削皮 例如蘋果 雪梨等水果 但是一般采用針頭固定 容易弄傷水果 如果長期重復(fù)使用 針頭及針頭根部易出現(xiàn)贓物和細(xì)菌 同時(shí)針頭不適 合于小孩及老人使用 不小心的話會(huì)弄傷手 產(chǎn)品樣式老套 沒有創(chuàng)新 不美觀 9 1 3 蘋果去皮機(jī)方案設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的水果切削機(jī) 其刀尖均外漏 安全性能較低 工作時(shí)需首先裝上手柄 將蘋果器底部固定在桌面上 然后將蘋果放在針頭 最后轉(zhuǎn)動(dòng)手柄 刀頭就會(huì)從蘋果底 部開始旋轉(zhuǎn) 沿蘋果表面旋轉(zhuǎn) 直到蘋果頭部 這時(shí)刀就會(huì)離開蘋果 去皮過程結(jié)束 如圖1 3所示 圖 1 3 水果切削機(jī)方案圖 10 第 2 章 蘋果去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 螺桿的設(shè)計(jì)以計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的螺旋桿零件圖如圖 2 1 所示 圖 2 1 螺旋桿零件圖 2 1 1 螺桿螺紋類型的選擇 選擇梯形螺紋 牙型角 60 梯形螺紋的內(nèi)外螺紋貼緊不易松動(dòng) 它的基本牙 型按 GB T5796 1 2005 的規(guī)定 2 1 2 選取螺桿材料 選擇 45 鋼 2 1 3 確定螺桿直徑 按耐磨性條件確定中經(jīng) 2d 取 5 1 NpAF3105 430 11 則 Mpap4 26 01 2 由 8 pFd 可得 215m 查國標(biāo)對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)化d 選擇 d 20mm 同時(shí)可查的 p 3mm 2317 15dm 2 1 4 自鎖驗(yàn)算 自鎖條件是 7346 15cos 08 arctn fv 08 36 rt 2 dp v 符合自鎖條件 2 1 5 穩(wěn)定性計(jì)算 細(xì)長螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn) 為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺 桿的穩(wěn)定性 4 5 2 Fcr 螺桿的臨界載荷 與柔度 有關(guān)crs 由 ils H 5t 1 5d 220 1 5 36 5 6 304mm2 12 mdAIi 25 7491 08 3 302 s 應(yīng)進(jìn)行校核 KNulEIFcr 6 19 22 合理4 5 9 7 r 2 1 6 校核螺紋牙強(qiáng)度 一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿 故只校核螺母螺紋強(qiáng)度 由于 D 20mm 215Dm 剪切強(qiáng)度條件為 bF 查表得 Mpa40 3 65 215 8 7 6pa 符合剪切強(qiáng)度條件 彎曲強(qiáng)度條件為 62bDFl 查表得 Mpab60 4 265 15 8 793 pa b 符合彎曲強(qiáng)度條件 13 2 2 機(jī)架的剛度校核 本次設(shè)計(jì)的機(jī)架如圖 2 2 所示 圖 2 2 機(jī)架零件圖 機(jī)架的剛度決定了機(jī)架在工作過程中變形的大小 其實(shí)對(duì)于機(jī)架的設(shè)計(jì)而言 剛度 的研究比強(qiáng)度更有意義 因?yàn)闄C(jī)架由于壓力的作用而被破壞的情況是比較少的 但機(jī)架 隨著工作時(shí)間的增加會(huì)慢慢的變形 這就要求機(jī)架有足夠的剛度 否則隨著機(jī)架的變形 而導(dǎo)致傳動(dòng)件位置的變動(dòng) 機(jī)器的工作能力就會(huì)降低 根據(jù)壓桿保持平衡能力的最小臨 界力公式 2lEIFcr 臨界力 單位 N crF E 材料的彈性模量 單位 Gpa 對(duì)槽鋼材料為 205GPa I 慣性矩 單位 對(duì) 18 號(hào)槽鋼為 1369 9 4cm4cm 機(jī)架高度 單位 m l 14 在實(shí)際工作機(jī)架只受到支撐力的作用 因此只要校核機(jī)架的支撐應(yīng)力即可 機(jī)架在 連接處的面積最小 即屬于危險(xiǎn)截面 2135 4 sMPan 右端連接處最大應(yīng)力 max1256 41 89 0 0NFaA 左端連接處的最大應(yīng)力 max1256 12 567 0NMPa 根據(jù)機(jī)架一的設(shè)計(jì)高度為 0 46m 再由公式 3 4 及已知數(shù)據(jù)得 13 1 比較可知機(jī)架一受到的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 也就是機(jī)架具有足夠的強(qiáng)度 crFk41 crF 滿足要求 機(jī)架二 機(jī)架三所受的力較機(jī)架一而言要小 幾何尺寸也相差無幾 根據(jù)機(jī) 架一校核所的數(shù)據(jù)知道 無論是強(qiáng)度還是剛度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足 所以據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷肯定滿足 反而是機(jī)架一與二之間的連接螺栓由于皮帶對(duì)軸拉力作用產(chǎn)生彎矩 受拉一邊的螺栓受 力比較大需要進(jìn)行校核 在校核之前我們必須算出皮帶通過帶輪作用于軸上的力 因?yàn)?這個(gè)力是直接通過機(jī)架傳遞給螺栓的 下面是求對(duì)軸作用力的公式 21sin0 zFQ 0 5 qvKvzPac 軸所受的拉力 單位 N QF z 皮帶根數(shù) 從同組人員那得到的數(shù)據(jù)為 5 根 單根皮帶初拉力 單位 N 0 小帶輪的包角 1 計(jì)算功率 工況系數(shù) P 實(shí)際功率 caPcaKA 帶輪的圓周速度 單位 m s v 15 小帶輪的包角系數(shù) aK q 每米帶長的質(zhì)量 單位 kg m 根據(jù)機(jī)架的受力位置我們得到這樣一個(gè)力學(xué)模型如圖 4 圖 2 2 1 機(jī)架的受力模型 螺栓對(duì)機(jī)架的作用力 單位 LFkN 由于是四個(gè)螺栓作用我們根據(jù)關(guān)系可以得到 214LFQL 由公式及已知的數(shù)據(jù)我們可以得到 再參照選粉機(jī)電機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)時(shí)螺栓kNL54 0 連接處預(yù)緊力一般取 以上 所以螺栓的總受力 為安全起kNF50 54 0kNFL 見下面就可以根據(jù)公式求拉應(yīng)力 SFL 螺栓受到的拉應(yīng)力 單位 L MPa S 螺栓的截面積 單位 2m 16 由于我們選的是 M16 的螺栓 危險(xiǎn)截面對(duì)應(yīng)螺紋小徑處的面積約為 140 根據(jù)公2m 式得 43 除拉應(yīng)力外 在螺栓受拉的過程中還受到螺紋副間摩擦阻矩的作用產(chǎn)L MPa 生切應(yīng)力 對(duì)于 M10 M64 的螺栓 0 5 再根據(jù)第四強(qiáng)度理論 L 57Mpa Lca 32 12 螺栓的抗拉伸強(qiáng)度極限為 動(dòng)載情況下許用應(yīng)力安全系數(shù)為MPaB0min S 2 5 4 我們?nèi)?4 計(jì)算得到許用應(yīng)力 82 5Mpa 由于 所以滿SB min ca 足要求 2 3 手柄軸的設(shè)計(jì)校核 本次設(shè)計(jì)的手柄軸如圖 2 3 所示 圖 2 3 手柄軸零件圖 手柄軸長度為 300mm 0 435 cbaFaBA 17 0 435 cbacbFAB 4350326 5ABN 許用應(yīng)力 用插入法查得 012 5bMPa 許用應(yīng)力值 6 應(yīng)力校正系數(shù) 100 582b 當(dāng)量彎矩 5938 67 TNm 22 5AMT B 設(shè)計(jì)的最小直徑 min91d 手柄軸直徑 310 AAbm 驗(yàn)算合格 mind 2 3 1 手柄軸強(qiáng)度計(jì)算 18 1631792N m0 Pqb 式中 手柄軸的均布載荷 力 寬度 b 22163208457N m WRFqL 式中 均布載荷 反力 R 長度2L 103 270 6N m 9Tqb 式中 前后均布載荷3q 103 27 3876 9Rmb 式中 平面上附加的均布力矩3 按扭轉(zhuǎn)條件計(jì)算 截面的強(qiáng)度 MPa159 175 02463 PaWTca 因此 截面安全 按彎扭合成條件計(jì)算 截面 Pa133 8760 1 5 23 784 2222 PaTMca 因此截面安全 19 2 3 2 手柄軸的疲勞強(qiáng)度校核 截面直徑最小 且有應(yīng)力集中 截面為連接處 由于直徑發(fā)生實(shí)然變化 產(chǎn)生 明顯的應(yīng)力集中 由于直徑最大且無應(yīng)力集中 故不必對(duì)其他地方處進(jìn)行校核 而只需 對(duì) 截面進(jìn)行校核 截面 右側(cè) MPa94 175 02463 0713 dWT 因?yàn)?截面受扭矩作用 所以 a97 8ma 由于變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 由表查取 因 0 165 dr1 0538 dD 經(jīng)插值后可查得 2 軸的材料的敏性系數(shù)為 85 0 q 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 28 1 1 1 k 尺寸系數(shù) 75 0 表面質(zhì)量系數(shù)為 8 0 處未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 即 則得綜合系數(shù)值為1 q 18 3 075 281 kK 取 計(jì)算安全系數(shù) 5 197 3 80597 1831 SKSmaca 20 可知其安全 截面 左側(cè) 彎曲應(yīng)力 MPa7 1542 0861 0233 dWMb 所以 a 0m 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 Pa9 1542 0762 0433 dT 所以 M ma 由于軸徑變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 因 經(jīng) 0 83542 dr1 354270 dD 插值后可查得 8 1 軸的材料的敏性系數(shù)為 3 0 q5 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 6 1 8 1 1 k 45 3 5 0 q 尺寸系數(shù) 5 0 尺寸系數(shù) 7 表面質(zhì)量系數(shù)為 91 0 此處未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 即 則得綜合系數(shù)值為1 q 12 39 05 61 kK 7 4 取 1 0 05 21 計(jì)算系數(shù)值 caS 64 305 712 31 maK 7 4 01 aS 5 129 36 7 322 SSca 故安全 2 3 3 手柄軸的接觸應(yīng)力校核 最大壓應(yīng)力 Hbq2max637 0 式中 均布載荷 2 接觸區(qū)寬度的一半 Hb m05 814 3 0128457 152 1921 REq 式中 模數(shù) 半徑 1R 半徑 2 所以 2max84570 637 1 02 MPa HqPab ax45max 4 10326 7 22 第 3 章 蘋果去皮機(jī)的三維建模 3 1 Solidworks 軟件簡介 首先我要對(duì) Solidworks 進(jìn)行介紹一下 它是一種先進(jìn)的 智能化的參變量式 CAD 設(shè) 計(jì)軟件 在業(yè)界被稱為 3D 機(jī)械設(shè)計(jì)方案的領(lǐng)先者 易學(xué)易用 界面友好 功能強(qiáng)大 在機(jī)械制圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域 掌握和使用 Solidworks 已經(jīng)成為最基本的技能之一 與傳 統(tǒng)的 2D 機(jī)械制圖相比 參變量式 CAD 設(shè)計(jì)軟件具有許多優(yōu)越性 是當(dāng)代機(jī)械制圖設(shè)計(jì) 軟件的主流和發(fā)展方向 傳統(tǒng)的 CAD 設(shè)計(jì)通常是按照一定的比例關(guān)系 從正視 側(cè)視 俯視等角度 根據(jù)投影 透視效果逐步繪出所需要的各個(gè)單元 然后標(biāo)注相應(yīng)尺寸 這 就要求制圖和看圖人員都必須具備良好的繪圖和三維空間想象能力 如果標(biāo)注尺寸發(fā)生 變化 幾何圖形的尺寸不會(huì)同步變更 如果改變了幾何圖行 其標(biāo)注尺寸也不會(huì)發(fā)生變 化 還要重新繪制 標(biāo)注 因此繪圖工作相當(dāng)繁重 參變量式 CAD 設(shè)計(jì)軟件 是參數(shù)式 和變量式的統(tǒng)稱 在繪制完草圖后 可以加入尺寸等數(shù)值限制條件和其他幾何限制條件 讓草圖進(jìn)入完全定義狀態(tài) 這就是參數(shù)式模式 由于軟件自動(dòng)加入了關(guān)聯(lián)屬性 如果修 改了標(biāo)注尺寸 幾何圖形的尺寸就會(huì)同步更新 也可以暫時(shí)不充分的限制條件 讓草圖 處于欠定義狀態(tài) 這就是變量式操作模態(tài) 美國 Solid Works 公司是一家專門從事開發(fā)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的高科技公司 公司宗 旨是使每位設(shè)計(jì)工程師都能在自己的微機(jī)上使用功能強(qiáng)大的世界最新 CAD CAE CAM PDM 系統(tǒng) 公司主導(dǎo)產(chǎn)品是世界領(lǐng)先水平的 Solid Works 軟件 90 年代初 國際微機(jī)市場發(fā)生了根本性的變化 微機(jī)性能大幅提高 而價(jià)格一路下滑 微機(jī)卓越的性能足以運(yùn)行三維 CAD 軟件 為了開發(fā)世界空白的基于微機(jī)平臺(tái)的三維 CAD 系統(tǒng) 1993 年 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司的副總裁成立 SolidWorks 公司 并于 23 1995 年成功推出了 SolidWorks 軟件 引起世界相關(guān)領(lǐng)域的一片贊嘆 在 SolidWorks 軟件 的促動(dòng)下 1998 年開始 國內(nèi) 外也陸續(xù)推出了相關(guān)軟件 原來運(yùn)行在 UNIX 操作系統(tǒng) 的工作站 CAD 軟件 也從 1999 年開始 將其程序移植到 Windows 操作系統(tǒng)中 由于 SolidWorks 出色的技術(shù)和市場表現(xiàn) 不僅成為 CAD 行業(yè)的一顆耀眼的明星 也成為華爾 街青睞的對(duì)象 終于在 1997 年由法國達(dá)索公司以三億一千萬的高額市值將 SolidWorks 全 資并購 公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東 以原來一千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資 獲得了高 額的回報(bào) 創(chuàng)造了 CAD 行業(yè)的世界紀(jì)錄 并購后的 SolidWorks 以原來的品牌和管理技術(shù) 隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作 成為 CAD 行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司 功能描述 1 Top Down 自頂向下 的設(shè)計(jì) 2 Down Top 自下向上 的設(shè)計(jì) 3 配置管理 4 易用性及對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的支持 5 零部件鏡像 6 裝配特征 7 工程圖 8 eDrawing Solidworks 模形由零件 裝配體和工程圖等文件組成 沒有生成零件之前的圖紙稱為 草圖 由 2D 3D 草圖直接生成 3D 模形和工程圖時(shí) 如果修改了草圖的標(biāo)注尺寸 其 3D 模形和工程圖會(huì)同步更新 相反 如果修改了工程圖的標(biāo)注尺寸 其 3D 模形和草圖 也會(huì)同步更新 軟件使用起來非常方便 大大減少了設(shè)計(jì)人員的工作量 提高了工作效 率 通常 從打開一個(gè)零件文件或建立一個(gè)新零件文件開始 繪制草圖 生成基體特征 然后在模型上添加更多的特征 生成零件 也可以從其他軟件導(dǎo)入曲面或幾何實(shí)體開始 編輯特征 生成零件和裝配體工程圖 這是常用的設(shè)計(jì)方法 也就是自下而上的設(shè)計(jì)方 法 草圖繪制從零件文件開始 對(duì)于一個(gè)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 要首先建立零件文件 由于零件 裝配體及工程圖的相關(guān)性 所以當(dāng)其中一個(gè)視圖改變時(shí) 其他兩個(gè)視圖 也會(huì)自動(dòng)改變 24 SolidWorks2012 允許自定義功能 選擇菜單欄中的 工具 選擇 命令 可以顯示 定義 系統(tǒng)選項(xiàng) 和 文件屬性 選項(xiàng)卡 SolidWorks2012 可以自動(dòng)保存工作 自動(dòng)恢復(fù)功能可以自動(dòng)保存零件 裝配體或工程圖 文件的信息 在系統(tǒng)死機(jī)時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù) 如果設(shè)定此選項(xiàng) 則選擇 工具 選項(xiàng) 菜單 命令 在 系統(tǒng)選項(xiàng) 選項(xiàng)卡上 單擊 備份 選項(xiàng) 選擇 每 n 次更改后 自動(dòng)恢復(fù)信息 復(fù)選框 然后設(shè)定信息自動(dòng)保存前應(yīng)發(fā)生的變更次數(shù) SolidWorks2012 具有很強(qiáng)的文件交換功能 可以輸入 輸出數(shù)十種文件格式 可以與 AutoCAD pro ENGINEER Solid Edge CAM 等軟件很方便地進(jìn)行文件交換 SolidWorks2012 在草圖繪制模式及工程圖中提供顯示網(wǎng)格線和捕捉網(wǎng)格線功能 可 將網(wǎng)格線與模型邊線對(duì)齊 還可捕捉到角度 網(wǎng)格線和捕捉功能在 SolidWorks2012 中不 太使用 因?yàn)?SolidWorks 是參變量軟件 尺寸和幾何關(guān)系已提供了所需的精度 3 2 零件建模 3 2 1 底座三維建模 在 SolidWorks 中 由于擋板的三維模型相對(duì)比較復(fù)雜 運(yùn)用了拉伸 切除等特征 形成托盤的三維模型 如圖 3 2 1 所示 25 圖 3 2 1 底座三維圖 3 2 2 機(jī)架的三維建模 由于機(jī)架的三維模型相對(duì)比較復(fù)雜 運(yùn)用了拉伸 切除等特征 形成托盤的三維模 型 如圖 3 2 2 所示 26 圖 3 2 2 機(jī)架三維圖 3 2 3 其他零件的三維模型造型 另外 SolidWorks 里 toolbox 里包含了各種傳動(dòng)件 螺栓 螺母 螺釘 軸承等數(shù)據(jù) 可直接調(diào)用輸入自己參數(shù)即可 銷軸的建模 從 toolbox 中選擇銷軸 如圖 3 2 所示 圖 3 2 添加銷軸標(biāo)準(zhǔn)件 由于把手連桿的三維模型比較復(fù)雜 運(yùn)用了拉伸 圓角 等特征 形成把手連桿的 三維模型 如圖 1 所示 圖 1 把手連桿的三維建模 27 刀片 手柄 支撐片 軸卡 蓋板的三維模型比較復(fù)雜 運(yùn)用了拉伸 圓角 旋轉(zhuǎn) 切除等特征 形成的三維模型 其它零部件的三維建模這里就不一一描述 如圖 2 3 4 5 6 所示 圖 2 刀片 圖 3 手柄 28 圖 4 支撐片 圖 5 軸卡 29 圖 6 蓋板 3 3 零件裝配 修改配色后 蘋果去皮機(jī)看起來更加的形象逼真 配色后的效果方便設(shè)計(jì)審核人員 更加細(xì)致的發(fā)現(xiàn)不足 便于修改 裝配通過一個(gè)中心線重合 面重合或給定距離來配合 圓弧曲面的零件 由于蘋果去皮機(jī)的組件不少 我們采用分裝在到蘋果去皮機(jī)的形式 得到裝配圖如下圖 3 3 所示 30 圖 3 3 蘋果去皮機(jī)三維裝配體 3 4 三維向二維的轉(zhuǎn)換 SolidWorks 作為一套功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件 可以建立零件的三維 實(shí)體圖 三維裝配體圖及二維工程圖 且大多數(shù)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員對(duì)二維繪圖軟 件 如 autocad caxa 電子圖版 等更加熟悉 而且二維軟件在繪制 尤其是標(biāo)注裝配體 零件圖時(shí) 具有獨(dú)特的優(yōu)勢 所以 充分利用 SolidWorks 和二維圖之間的轉(zhuǎn)換 把 SolidWorks 自動(dòng)生成的工程視圖與二維軟件的標(biāo)注結(jié)合起來 達(dá)到 以二維之長補(bǔ)三維 之短 的目的 一下是三維建模生成二維工程圖的詳細(xì)過程 在 SolidWorks 中生成二維工程圖 在 SolidWorks 中的新建模板中 新建一個(gè)工程圖 模板 打開工程圖工具條 在工程圖工具條中點(diǎn)擊 新建 按鈕 并在作圖區(qū)域中單擊 右鍵 從文件中選擇 確認(rèn)要生成工程圖的三維模型 并選擇要形成工程圖的視圖 方向 在繪制區(qū)域內(nèi)單擊左鍵 以確定圖形位置 單擊 確定 完成工程圖的繪制 并 將其保存為 dwg dxf 格式的文件 打開需要生成工程圖的零件 并將其拖入此工程圖 31 左鍵確定位置 繼續(xù)移動(dòng)鼠標(biāo) 會(huì)顯示鼠標(biāo)移動(dòng)方向的視圖 從而確定所需工程圖 如 圖 3 4 所示 圖 3 4 蘋果去皮機(jī)工程圖創(chuàng)建 此外 還可通過上方的工具來分析剖視圖 也可標(biāo)注此裝配體的零件及其名稱 因 此圖還將在 CAD 中修改 故在此未標(biāo)注零件序號(hào)及名稱 32 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)中所學(xué)知識(shí)的回顧 是對(duì)以往所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用 鍛煉了我們 的獨(dú)立思考能力 獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力 畫圖能力 更是從課本中的理論知識(shí) 到生產(chǎn)實(shí)際的轉(zhuǎn)變 在這之前 雖然經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)學(xué)到了很多知識(shí) 但是還沒有機(jī)會(huì) 來運(yùn)用和掌握這些東西 通過這次實(shí)踐 我對(duì)蘋果去皮機(jī)設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu) 安裝工藝和 機(jī)械設(shè)計(jì)過程都有了全面的了解 設(shè)計(jì) 計(jì)算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓(xùn)練和 提高 也使我對(duì)機(jī)械產(chǎn)生了更加濃厚的興趣 更堅(jiān)定了我從事機(jī)械行業(yè)的信心 設(shè)計(jì)初 期 我去圖書館的網(wǎng)站內(nèi)下載了許多相關(guān)的文獻(xiàn)資料 對(duì)蘋果去皮機(jī)設(shè)計(jì)有所了解 然 后開始準(zhǔn)備我的開題報(bào)告 任務(wù)書和文獻(xiàn)綜述 在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中 我也遇到了 很多困難 經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)修改才把總體方案給確定下來 開始畫圖等工作 設(shè)計(jì)期間 得到了我的指導(dǎo)老師的幫助 我覺得從與老師的溝通過程中 我能學(xué)到很多東西 老師 可以從另外一個(gè)角度來啟發(fā)我 給了我很多幫助 鼓勵(lì)和指導(dǎo) 通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì) 我已基本按照設(shè)計(jì)要求完成蘋果去皮機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 但是由于本人知識(shí)水平有限 又沒有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn) 本設(shè)計(jì)中定存在不足之處 敬請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正 提出寶貴意 見 以便及時(shí)糾正 當(dāng)然 我知道整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)還沒有結(jié)束 因?yàn)檫€需要答辯 還要有 答辯老師的提問與意見 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能最終畫上句號(hào) 因此 我還需要繼續(xù)努力 認(rèn)真準(zhǔn)備答辯 仔細(xì)檢查我的論文 更好的完善 為我的大學(xué)畫上一個(gè)圓滿的句號(hào) 33 致 謝 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中 要特別感謝我的指導(dǎo)老師 在我們畢業(yè)設(shè)計(jì)階段 老師 經(jīng)常為了我們同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作到深夜 他工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度讓我十分敬佩 此外 他對(duì)待學(xué)生和藹可親 不厭其煩的為學(xué)生解決設(shè)計(jì)中遇到的困難 指導(dǎo)我們?nèi)绾卫砬逅?路 順利的進(jìn)行設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中 給予我精心的指導(dǎo)與幫助 為我們的畢業(yè) 設(shè)計(jì)付出了辛勤的勞動(dòng) 傾注了大量時(shí)間和精力 在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)方面上 特別是圖紙方面 盡量做到精益求精 同時(shí)教給了我許多分析問題和解決問題的思路及方法 使我能保質(zhì) 保量的完成設(shè)計(jì)任務(wù) 沒有老師的幫助就沒有今天的設(shè)計(jì)成果 在此向他表示誠摯的敬 意和衷心的感謝 感謝大學(xué)四年來曾經(jīng)幫助過我的老師和同學(xué) 他們的教授與幫助 使我獲得了大量的知 識(shí) 圓滿的完成了學(xué)業(yè) 在此我深深地表示敬意和由衷的感謝之情 本次設(shè)計(jì)過程參考 了大量的文獻(xiàn)資料 在此向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬 34 參考文獻(xiàn) 1 白雪寧 全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的開發(fā)與研究 D 2010 29 4 53 57 2 曾珊琪 張翠珠 張建寧 全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì) J 包裝與食品機(jī)械 2009 27 3 27 31 3 劉鴻文 2004 材料力學(xué) 第四版 北京 等教育出版社 4 劉燕德 2007 無損智能檢測技術(shù)與應(yīng)用 武漢 華中科技大學(xué)出版社 5 沈再春 1993 農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 6 楊子岐 柑 橙類水果去皮機(jī)的研制 J 包裝與食品機(jī)械 2006 24 1 12 16 7 張建寧 全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真 D 陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2009 5 3 58 61 8 張星政 1994 04 13 水果分級(jí)機(jī) 中國發(fā)明專利 9 張祖來 程玉來 陶棟材 2004 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社 10 周開勤 2001 機(jī)械零件手冊(cè) 北京 高等教育出版社 11 高海生 孫慧先 李潤豐 2002 果實(shí)采后處理的機(jī)械化 自動(dòng)化技術(shù) 世界農(nóng)業(yè) 12 白雪寧 全自動(dòng)蘋果去皮機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) D 陜西科技大學(xué) 2012 6 3 77 81 13 Brosnan T Sun Dawen 2004 Improving quality inspection of food products by computer vision a review Journal of food engineering 14 Taichi 1984 1 17 Method and apparatus for sorting fruit vegetables or the like by 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