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差動(dòng)分級(jí)式齒輥式破碎機(jī)
使用遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)
摘要：我們的差分級(jí)齒輥式破碎機(jī)結(jié)合了齒輥式破碎機(jī)，顎式破碎機(jī)的破碎比高，破碎效率高，多篩分的優(yōu)點(diǎn)，克服齒輥式破碎機(jī)的缺憾。動(dòng)顎破碎機(jī)采用曲柄搖桿機(jī)制，從而優(yōu)化動(dòng)態(tài)性能和改善破碎機(jī)的抗裂能力，我們建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)優(yōu)化傳輸角ｒ，以盡量減少行程特性值m。使用遺傳算法優(yōu)化的破碎機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)多對(duì)象的設(shè)計(jì)獲得最佳的結(jié)果。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，顯示出動(dòng)顎式破碎機(jī)和裂解能力的性能得到改善。
關(guān)鍵詞：差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)遺傳算法多目標(biāo)優(yōu)化。
1.引言
在許多行業(yè)中，物料粉碎過(guò)程是不可缺少的（如采礦，金屬
冶煉的，化工等行業(yè)）。傳統(tǒng)式破碎機(jī)（例如，顎式破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)，回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)，錘式粉碎機(jī)），實(shí)現(xiàn)物資的粉碎破碎能力，主要取決于工作沖擊壓力的部分。這些破碎機(jī)效率低，能耗高。我們已經(jīng)不能滿(mǎn)足傳統(tǒng)的破碎機(jī)。在最近幾年，一個(gè)英國(guó)MMD齒輥式破碎機(jī)大量被使用。但是，從平時(shí)的調(diào)查來(lái)看，我們發(fā)現(xiàn)在這些齒輥式破碎機(jī)的一些不足之處：1）通過(guò)齒嚙合來(lái)破碎物料。所有需要被粉碎的原料礦物被輸送到一個(gè)粉碎腔，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)嚙合齒粉碎成微粒排出。破碎機(jī)未能完成實(shí)際的分級(jí)破碎，不僅使用了大量的能量，而且效率低下，破碎齒還會(huì)迅速出現(xiàn)損壞和金屬疲勞。 2）兩種情況下發(fā)生堵塞現(xiàn)象。一個(gè)是一種高流動(dòng)大塊的煤混有較小條的情況，另一種是濕潤(rùn)的煤會(huì)導(dǎo)致堵塞。齒輥式破碎機(jī)由于沒(méi)有有效的分級(jí)機(jī)制，結(jié)果是不令人滿(mǎn)意的，我們不能單靠齒嚙合。根據(jù)使用MMD齒輥式破碎機(jī)的一些煤礦區(qū)的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)，他們大多數(shù)煤礦沒(méi)有要求的干燥度。 3）MMD破碎機(jī)的破碎能力通過(guò)提高傳動(dòng)部分的力來(lái)增加破碎的能力，從而導(dǎo)致高功耗和高成本?；谶@些考慮，并結(jié)合中國(guó)神華能源有限責(zé)任公司和神東煤炭分公司的需求，我們的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)新的，高效的差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)破碎機(jī)的缺陷。
如圖1所示，破碎機(jī)破碎部分組成的牙齒和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。動(dòng)顎曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的草圖如圖2。在搜索的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，
似乎有很多的文獻(xiàn)研究的目的只是在優(yōu)化的傳輸角度ｒ。例如，李等人只是選擇減少圖[2-3]中的行程特性值m。但是，在一個(gè)實(shí)際的和典型的破碎機(jī)設(shè)計(jì)中，動(dòng)顎的破碎能力和傳動(dòng)角，行程特性值m都有密切的聯(lián)系。我們已經(jīng)使用了GA（遺傳算法），以便優(yōu)化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的差動(dòng)齒輥式破碎機(jī)的傳動(dòng)角ｒ，和最小行程值m。
1．電機(jī)組裝篩分機(jī)制；2.齒輥屏軸; 3.傳動(dòng)齒輪：4.粉碎齒; 5.動(dòng)顎 6. 調(diào)整機(jī)制
7.機(jī)殼 8. 裝配曲軸 9. 齒輥軸電機(jī)
圖1齒輥式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖
圖2 齒輥式破碎機(jī)斷裂機(jī)制示意圖
2．曲柄搖桿的動(dòng)力學(xué)分析
一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的性能依賴(lài)其連桿相對(duì)長(zhǎng)度。如果我們把搖臂?的長(zhǎng)度等于1，那么相對(duì)長(zhǎng)度的曲柄，連桿和身體幀分別為a，b和d。數(shù)學(xué)模型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是獨(dú)立的的實(shí)際長(zhǎng)度，這使得它更普遍。
2.1 最佳傳動(dòng)角ｒ
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳輸力主要取決于傳動(dòng)角ｒ。輸送傾角更大，就能更好的傳輸力。在傳輸過(guò)程中，傳輸角度時(shí)刻變化。每個(gè)組件的選擇具有合適的尺寸，可以?xún)?yōu)化得到最小傳動(dòng)角。因此，有必要增加傳輸角度，以提高傳輸力和破碎力。
兩個(gè)最小傳動(dòng)角的可能位置如圖所示。
圖3.最小傳動(dòng)角位置示意圖
2.3 行程特征值m
動(dòng)顎的行程，被分成水平和垂直的兩個(gè)部分。水平部分的功能是粉碎材料，垂直行程不能幫助粉碎，但也可以加速粉碎。遞減m的值既可以降低能耗和耐磨耗，同時(shí)，可以提高生產(chǎn)效率和提高破碎比。應(yīng)采取一些措施，以減少m的值。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，C點(diǎn)被取出進(jìn)行分析。幾何關(guān)系如圖所示。
圖4.曲軸和連桿路線(xiàn)圖
因此，行程特征值到C 點(diǎn)的距離是：m=h/s. 肘板的角度是:β=γ+α-90°，肘板的擺動(dòng)角度：
傾角大小取決于連桿機(jī)制和動(dòng)顎的力。它的取值范圍通常15°到20°之間。 s是水平行程，h是垂直行程。
3差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的動(dòng)顎的數(shù)學(xué)模型
根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析，無(wú)論是傳動(dòng)角γ和行程特性C點(diǎn)的值都可以表示為相對(duì)長(zhǎng)度的曲柄，連桿和身體幀的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)變量是：
動(dòng)顎的目標(biāo)函數(shù)最大化的最小傳動(dòng)角γ：
動(dòng)顎的目標(biāo)函數(shù)最小化的行程特征m值??是：
適用以下約束：
1） 設(shè)計(jì)變量的邊界約束條件：
其中aimax和bimax是設(shè)計(jì)變量的上限和下限設(shè)計(jì)變量。
2） 擁有一個(gè)曲柄的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件：
3） 約束的傳輸角度：增加傳輸角度可以提高傳輸效率和增強(qiáng)水平行程。但是，過(guò)多大傳動(dòng)角具有相反的效果。
一種常見(jiàn)的情況是：
4）約束的行程特征值：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常m的范圍是1.5和2.5之間。
5）動(dòng)顎的水平行程S對(duì)生產(chǎn)力有明顯的影響。如果s是太小會(huì)降低生產(chǎn)率，但與此相反，它會(huì)加大破碎力，并導(dǎo)致過(guò)載損壞設(shè)備。水平行程的范圍：
其中dmin是排放口的最小尺寸。
6）肘板的角度約束。通常情況下，γ的范圍是18°至23°。綜上所述，優(yōu)化問(wèn)題的可以歸結(jié)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的問(wèn)題：
其中
多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的傳統(tǒng)解決方案，導(dǎo)致了低效率，并很容易導(dǎo)致一個(gè)明顯得局部問(wèn)題。但遺傳算法的方法是迭代運(yùn)行得到一個(gè)局部最優(yōu)解。通過(guò)可能的傳輸規(guī)則來(lái)指導(dǎo)搜索方向，GA搜索空間（如連通性，凸性等），并沒(méi)有特殊要求，不需要任何額外的信息。我們已應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化了差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的
多對(duì)象設(shè)計(jì)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。
4遺傳算法
遺傳算法是一種隨機(jī)搜索方法，它模仿自然演化規(guī)律。GA第一次是在1975年由荷蘭提出，它有以下主要特點(diǎn)：它直接運(yùn)行在結(jié)構(gòu)化對(duì)象，沒(méi)有任何限制函數(shù)求導(dǎo)和連續(xù)性;它擁有隱式并行和改進(jìn)的能力全局優(yōu)化;通過(guò)使用隨機(jī)優(yōu)化方法，它可以自動(dòng)獲取和引導(dǎo)優(yōu)化的搜索空間，并且還可以調(diào)整沒(méi)有具體的自適應(yīng)搜索方向和規(guī)則。 GA具有的后期，一個(gè)重要技術(shù)OGY智能計(jì)算。主要方法是：1）編碼前的數(shù)據(jù)中搜索解空間，GA的數(shù)據(jù)表示，作為一個(gè)基因型表型的字符串結(jié)構(gòu)和各種組合獲得不同的點(diǎn)。 2）創(chuàng)建一個(gè)初始化的GE-菜單組：GA隨機(jī)生成N初始化字符串?dāng)?shù)據(jù)，其中每個(gè)數(shù)據(jù)被稱(chēng)為一個(gè)單獨(dú)UAL和這些人形成一個(gè)屬組。 GA開(kāi)始使用的字符串?dāng)?shù)據(jù)作為初始迭代點(diǎn)。 3）個(gè)體適應(yīng)值估計(jì)的適應(yīng)性函數(shù)表示的質(zhì)量個(gè)人或溶液。針對(duì)不同的問(wèn)題，本一個(gè)適應(yīng)性函數(shù)的定義是不同的。 4）選擇：選擇的目的是選擇前CELLENT目前屬群和個(gè)人之間允許他們有機(jī)會(huì)繁殖后代的父母。選擇是這一思想的體現(xiàn)為GA。選擇的原則是，指示高適應(yīng)性viduals將有較大貢獻(xiàn)一個(gè)或多個(gè)后代的概率。 5）分頻點(diǎn)：這是最重要的操作GA。交叉操作可以生成新的屬具備的特點(diǎn)與前面的蒸發(fā)散一代。它體現(xiàn)了思想的信息交換。 6）基因突變：第一，GA隨機(jī)選擇個(gè)人從組屬。然后改變一個(gè)數(shù)據(jù)的值從字符串?dāng)?shù)據(jù)與給定的概率為選定的個(gè)人。類(lèi)似生物宇宙，突變的概率GA是也很低，通常取值范圍為0.001至0.01，也就是說(shuō)，突變提供了一個(gè)機(jī)會(huì)產(chǎn)生新的個(gè)體。
5基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化
我們采取了不同的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)我們的優(yōu)化對(duì)象壓榨能力為4000噸/小時(shí)。為了決定在曲軸的長(zhǎng)度，濃度曲柄搖桿桿與主體框架的連接獲得機(jī)制，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)（9）的最大值，該值的條件下行程速比系數(shù)為1.25時(shí)，連桿行程300毫米，傾角18°。我們使用遺傳算法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置屬群規(guī)模等于50，交叉概率性為0.8，變異概率為0.005和數(shù)代的演變?cè)?000。傳統(tǒng)的二進(jìn)制編碼方法比較相對(duì)方便的使用時(shí)，在理論分析。但對(duì)于多維和高精度數(shù)值校準(zhǔn)的問(wèn)題，它往往效率低，不準(zhǔn)確。我們用一個(gè)自然數(shù)編碼方法設(shè)置三個(gè)變量a，b和d的基因，有序的結(jié)合入染色體。例如
就包含在其中。
在初始化期間，GA將產(chǎn)生一個(gè)屬基團(tuán)，其中50個(gè)個(gè)體上產(chǎn)生的根據(jù)一個(gè)變量的范圍。我們選擇了式（9）為總目標(biāo)函數(shù)的值表示個(gè)人適應(yīng)性。作為例子，我們把個(gè)人的p和q被取代的式（9），即，（P）=0.8145，F(xiàn)（Q）=0.7887，F(xiàn)（P）> F（Q）。這表明，指示的p適應(yīng)性比q的更好。
輪盤(pán)賭的方法用于在選擇操作中，在輪盤(pán)賭的游戲，我們模仿和計(jì)算的總的適應(yīng)性和在同一時(shí)間的相對(duì)并累計(jì)每一個(gè)人的適應(yīng)性。然后，輪盤(pán)變成為50倍，和一個(gè)隨機(jī)號(hào)0和1之間的每個(gè)時(shí)間。一個(gè)數(shù)比較，可以選擇由個(gè)人的累積，為每個(gè)單獨(dú)的適應(yīng)性。例如，如果我們讓r是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，然后FC（I）累計(jì)適應(yīng)性個(gè)體iFC（i +1）的累計(jì)個(gè)體適應(yīng)性I +1。如果FC（I）<=γ<=（i +1）的話(huà)，那么個(gè)體i+1將選擇。依此類(lèi)推，所有選定的個(gè)人我們可以組成一個(gè)新屬組，并開(kāi)展交叉和變異操作。
單點(diǎn)雜交方法采用的是交叉操作，生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)介于01時(shí)屬組。如果數(shù)少于交叉概率和個(gè)人選擇一個(gè)偶數(shù)，那么配對(duì)后，可以實(shí)現(xiàn)交叉操作隨機(jī)的。以個(gè)人的p和q為配對(duì)例如，我們的交叉點(diǎn)設(shè)置為2，這意味著我們選擇了第二個(gè)基因跨越。后交叉操作，個(gè)人成為
方法是通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的突變操作，生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)介于0和1之間時(shí)屬組。如果的數(shù)量小于變異概率，當(dāng)前個(gè)人會(huì)發(fā)生變異。突變運(yùn)算的方思是類(lèi)似初始化我們重建設(shè)計(jì)的邊界中的一個(gè)單獨(dú)的基因變量。
經(jīng)過(guò)選擇，交叉和變異操作，評(píng)價(jià)函數(shù)被調(diào)用，以確保最好的個(gè)人可以被保存。優(yōu)化結(jié)果（轉(zhuǎn)換）示于表1。
最優(yōu)化的結(jié)果，這已被應(yīng)用于在生產(chǎn)實(shí)踐中，能滿(mǎn)足約束情況。鄭州長(zhǎng)城冶金設(shè)備廠(chǎng)，與我們的合作廠(chǎng)家，產(chǎn)生了相應(yīng)的破碎機(jī)已經(jīng)在中國(guó)大量出售。根據(jù)實(shí)際工作情況，不同的差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)具有破碎強(qiáng)度大的特點(diǎn)，高突破效率，穩(wěn)定的工作狀態(tài)，高能力清除堵塞和抗粘連和穩(wěn)定粒度破碎產(chǎn)品，所有這些都達(dá)到了他們預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
6結(jié)論
我們已經(jīng)用遺傳算法進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。我們可以聲明如下：
1）我們的差分和分級(jí)齒輥式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具有很大的破碎比，破碎效率高。
2）由于它不同于傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，GA可以開(kāi)展啟發(fā)式全局優(yōu)化。這是一個(gè)并行，并發(fā)和逐漸進(jìn)化搜索過(guò)程，在這過(guò)程中，避免局部最優(yōu)。
3）優(yōu)化的結(jié)果已在實(shí)踐中應(yīng)用的實(shí)際破碎機(jī)的工作狀態(tài)是穩(wěn)定的。工業(yè)上的應(yīng)用已被證明效果良好。也已表明，以?xún)?yōu)化破碎機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
多目標(biāo)設(shè)計(jì)與優(yōu)化傳動(dòng)角γ和動(dòng)顎m作為目標(biāo)函數(shù)最小化的行程特性，能獲得最佳效果。
致謝
作者向黃教授表達(dá)自己最真摯的感謝以及感謝嘉興集團(tuán)提供的寶貴意見(jiàn)。編者還要感謝鄭州長(zhǎng)城冶金設(shè)備廠(chǎng)免費(fèi)提供的有用的材料。
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慣性式紅棗分級(jí)裝置的設(shè)計(jì)
孫國(guó)良、李宜峰
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘要：針對(duì)南疆地區(qū)紅棗種植面積逐年擴(kuò)大，已形成規(guī)?；N植的趨勢(shì)，紅棗產(chǎn)量也比較高。但在機(jī)械分選紅棗的過(guò)程中，混級(jí)率依然比較嚴(yán)重，所以設(shè)計(jì)了一種慣性式紅棗分級(jí)裝置。該機(jī)采用雙曲柄機(jī)構(gòu)作為慣性輸出裝置，可將形狀不同的紅棗按指定要求進(jìn)行分級(jí)分選。機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由喂料裝置、分級(jí)裝置、卸料裝置幾部分組成，整體機(jī)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單易行，維護(hù)方便，而且在經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整后可進(jìn)行其他干果的分級(jí)分選，可達(dá)到一機(jī)多用的效果。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機(jī)械； 紅棗分級(jí)； 慣性式；設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào): 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：
0引言
隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，區(qū)域型農(nóng)產(chǎn)品已成為帶動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的主要產(chǎn)業(yè)之一。紅棗在我國(guó)已有悠久的種植歷史，但由于區(qū)域性自然資源的限制，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)紅棗品質(zhì)不一。經(jīng)過(guò)近些年的種植經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)地區(qū)非常適合紅棗的種植，尤其是南疆地區(qū)有著優(yōu)質(zhì)的光熱資源，很適合紅棗的生長(zhǎng)。種植出的紅棗果大肉甜，品質(zhì)極佳，很受消費(fèi)者的歡迎。
紅棗傳統(tǒng)的食用方法是以鮮棗和干棗為主，但近些年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水品的提高也逐漸改變了人們的消費(fèi)理念和消費(fèi)水平，紅棗的食用方法根據(jù)人們各自的需要也各不相同。這樣就帶動(dòng)了紅棗精加工企業(yè)的發(fā)展，而在紅棗加工過(guò)程中，紅棗的分級(jí)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，無(wú)論是鮮棗收購(gòu)、貯藏保鮮、還是紅棗制干、定量包裝等，作為紅棗商品化加工的第一步就是對(duì)紅棗進(jìn)行分級(jí)分選。機(jī)械式紅棗分級(jí)設(shè)備已逐漸普及，使得紅棗加工生產(chǎn)效率大大的提高。但現(xiàn)有的紅棗分級(jí)機(jī)械，依然存在一些問(wèn)題，在紅棗分選過(guò)程中混級(jí)率較大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)傷果等現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)著重針對(duì)原有紅棗分級(jí)機(jī)械中存在的這些問(wèn)題，加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了慣性式紅棗分級(jí)裝置。
1設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)
1.1設(shè)計(jì)原理
慣性式紅棗分級(jí)機(jī)是將不同外形尺寸大小的紅棗按照慣性原理進(jìn)行分級(jí)篩選的機(jī)械，該機(jī)械可以將紅棗按指定要求分為四個(gè)等級(jí)，紅棗在平面篩上運(yùn)動(dòng)時(shí)，直徑比篩網(wǎng)間隙小的將通過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)入下一層平面篩，而直徑比篩網(wǎng)間隙大的紅棗將停留在篩網(wǎng)上，隨篩網(wǎng)運(yùn)動(dòng)，由于機(jī)構(gòu)的急回特性，當(dāng)平面篩運(yùn)功到一端瞬時(shí)停止原有運(yùn)動(dòng)，反方向急回運(yùn)動(dòng)，但紅棗在慣性力的作用下依舊擁有保持原有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，繼續(xù)沿慣性力的方向運(yùn)動(dòng)，
當(dāng)平面篩的篩面做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，有可能使物料在篩面上出現(xiàn)四種不同情況：
（1） 物料沿篩面傾斜方向向下滑動(dòng)，并與篩面接觸，或稱(chēng)正向運(yùn)動(dòng)。
（2） 物料沿篩面傾斜方向向上滑動(dòng)，并與篩面接觸，或稱(chēng)反向運(yùn)動(dòng)。
（3） 物料跳離篩面，并沿篩面不多向前做拋物線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
（4） 相對(duì)靜止，物料與篩面無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種情況因避免出現(xiàn)。
一般對(duì)篩子采用（1）、（2）相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)作為篩選工作條件，且要求正向移動(dòng)必須大于反向移動(dòng)，才能正常工作。該機(jī)械在工作時(shí)操作方便，分級(jí)效果顯著，混級(jí)率較低，在篩選過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)傷果現(xiàn)象，自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，修理維護(hù)容易，成本低。
1.2總體設(shè)計(jì)
慣性式紅棗分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如下：
1.傳動(dòng)軸 2.主動(dòng)鏈輪 3.主動(dòng)曲柄 4.鉸鏈座 5.從動(dòng)鏈輪 6.短連桿 7.長(zhǎng)連桿 8.滑塊 9.導(dǎo)軌 10.上層分級(jí)篩 11.中層分級(jí)篩 12.卸料斗 13.下層分級(jí)篩
圖1 慣性式紅棗分級(jí)裝置
該機(jī)械由功率為3kW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作時(shí)電機(jī)將驅(qū)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)軸傳遞給主動(dòng)曲柄，主動(dòng)曲柄做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄隨著主動(dòng)曲柄做變速圓周運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)長(zhǎng)連桿和平面篩做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)將篩面上的紅棗進(jìn)行分級(jí)。中層篩和上層篩通過(guò)從動(dòng)鏈輪帶動(dòng)從動(dòng)軸同理做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，分選出來(lái)的紅棗在慣性力的作用下由卸料口卸下。本機(jī)整體由三部分組成，即雙曲柄機(jī)構(gòu)、篩選機(jī)構(gòu)、卸料部分組成。雙曲柄機(jī)構(gòu)主要是將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為平面篩做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力。篩選機(jī)構(gòu)是有三層平面篩組成，其作用是將不同形狀的紅棗按要求分為四個(gè)等級(jí)。卸料部分的作用是將分選出來(lái)的紅棗從平面篩上卸下，完成分級(jí)分選過(guò)程。
2.主要技術(shù)參數(shù)
外形尺寸/mm
平面篩尺寸/mm
曲柄轉(zhuǎn)速 r/min 120
生產(chǎn)率 kg/min 20
驅(qū)動(dòng)電機(jī)： 3KW 1500r/min
3主要部件的設(shè)計(jì)
3.1雙曲柄機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
（1）速度變化系數(shù)K
如圖2所示，在曲柄回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中有兩次與機(jī)架平行的位置，此時(shí)主動(dòng)曲柄與從動(dòng)曲柄瞬時(shí)角速度相等。當(dāng)連桿從第一個(gè)平衡位置運(yùn)動(dòng)到第二個(gè)平衡位置時(shí)，主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的角度，從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的相應(yīng)角度為。根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析可知，在區(qū)間(,) 內(nèi), 從動(dòng)曲柄的類(lèi)角速度 ( 即 ) , 稱(chēng)為慢轉(zhuǎn)階段; 在其余區(qū)間(,) 內(nèi), ( 即) , 稱(chēng)為快轉(zhuǎn)階段。定義從動(dòng)曲柄快轉(zhuǎn)階段與慢轉(zhuǎn)階段平均角速度之比為雙曲柄機(jī)構(gòu)的速度變化系數(shù)K 。系數(shù)K 表示從動(dòng)曲柄的速度變化程度, 它是機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。
圖2
如圖2 所示。分別過(guò) 和點(diǎn)作線(xiàn)段 和 的平行線(xiàn)交機(jī)架AD 的延長(zhǎng)線(xiàn)于F 和G 點(diǎn)。為了便于計(jì)算, 取機(jī)架長(zhǎng)度d = 1。依據(jù)圖示的幾何關(guān)系可得:
，
則速度變化系數(shù)k 的計(jì)算公式為
（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)計(jì)算
如圖2所示, 在雙曲柄機(jī)構(gòu)中, 主動(dòng)曲柄與機(jī)架的兩次共線(xiàn)位置 和 是傳動(dòng)角的兩個(gè)極小值位置, 對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)角分別記為 和, 在快轉(zhuǎn)階段中, 而 在慢轉(zhuǎn)階段中。根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作狀況, 常常會(huì)提出不同的 和。如果= 則稱(chēng)雙曲柄機(jī)構(gòu)為最佳傳動(dòng)雙曲柄機(jī)構(gòu)。采用相對(duì)尺寸表示機(jī)構(gòu), 即設(shè)機(jī)架長(zhǎng)度。此時(shí), 機(jī)構(gòu)共有三個(gè)參數(shù)可選擇。
由余弦定理可得:
公式( 3) 提供了兩個(gè)約束, 因此機(jī)構(gòu)只有一個(gè)參數(shù)可以自由
選擇。設(shè)c 為變量, 由公式( 3) 解得:
式中,
在雙曲柄機(jī)構(gòu)中, 機(jī)架d = 1 是最短構(gòu)件。因此b 和c都大于1。如果c> 2/ E ,分母大于0, 分子中帶根號(hào)項(xiàng)的絕對(duì)值大于前一項(xiàng)的絕對(duì)值。所以, 根號(hào)前的符號(hào)只能
取正號(hào)。即
如果c< 2/ E , 式中的分母小于0, 分子中帶根號(hào)項(xiàng)的絕對(duì)值小于前一項(xiàng)絕對(duì)值。要保證b 大于0, 就必須保證
F 大于0, 即< 。公式( 4) 根號(hào)內(nèi)的代數(shù)式必須大于或等于0。由此可解得兩組根 和，
二組根不符合雙曲柄機(jī)構(gòu)存在條件,所以應(yīng)當(dāng)舍去。此外, 考慮到機(jī)構(gòu)尺寸因素, 根號(hào)前面的符號(hào)推薦使用+號(hào),這樣使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。綜上所述, 設(shè)計(jì)的使用條件為:
如果 且
如果
利用與是單調(diào)減函數(shù)的特性, 當(dāng)給定 時(shí), 用
簡(jiǎn)單迭代法( 一元方程求根方法) 很容易求出c 值。下面是
根據(jù)區(qū)間二分法改造的計(jì)算過(guò)程:
( 1) 給定初值c, 迭代精度, 迭代步長(zhǎng) ;
( 2) 計(jì)算, ;
( 3) , 計(jì)算 , 直到;
( 4) , 計(jì)算 , 直到
在本設(shè)計(jì)中
取初值2
解得1.9107 1.5036 1.5241
由上解得的1.9107 1.5036 1.5241 分別將其擴(kuò)大10倍
得：
圖2.2
AB= =15cm BC= =15cm CD= =19cm AD= =10cm
3.2其他部件
篩料機(jī)構(gòu)是由平面篩和滑塊導(dǎo)軌組成，滑塊導(dǎo)軌采用TBR25S3滑塊導(dǎo)軌,平面篩和滑塊采用螺栓連接，導(dǎo)軌與機(jī)架采用螺栓連接，通過(guò)更換平面篩可以實(shí)現(xiàn)其他干果等物料的分級(jí)，最大程度的利用機(jī)械的價(jià)值。
3結(jié)論
1） 本機(jī)械總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適合廣大棗農(nóng)初級(jí)加工使用。分機(jī)效率在1.5t/h左右。
2） 該機(jī)械在工作時(shí)主要依靠紅棗自生重力和慣性力來(lái)實(shí)現(xiàn)紅棗的分級(jí)，整個(gè)過(guò)程中對(duì)紅棗基本沒(méi)有傷害，且混幾率低。
3） 工作時(shí)操作容易，維護(hù)方便，經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，能最大程度的利用機(jī)械的價(jià)值。
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Inertial type red jujube grade machine design
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China）
Abstract: based on the southern region of xinjiang red jujube planting area enlarged, and has formed the scale of planting trend, red jujube yield is high. But in the process of sorting machinery red jujube, mixed grade rate is still serious, so design a kind of inertia type red jujube grading device. The machine USES double crank mechanism as inertial output device, but will shape the different red jujube in the specified requirements for grading sorting. The main mechanical structure by feeding device, grading device, unloader device a few parts, whole mechanism compact, simple operation, convenient maintenance, and after due after adjustment for other dried fruit classification sorting, can achieve multi-usage effect.
慣性式紅棗分級(jí)裝置開(kāi)題報(bào)告
1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義
目前，全國(guó)紅棗種植面積約2300萬(wàn)畝，總產(chǎn)量350萬(wàn)噸以上，平均單產(chǎn)越140公斤，但內(nèi)地大部分紅棗產(chǎn)區(qū)降雨量較多，病蟲(chóng)害比較嚴(yán)重，紅棗之制干后質(zhì)較差，近年來(lái)感知紅棗主產(chǎn)區(qū)已慢慢向轉(zhuǎn)移。南疆地區(qū)有著優(yōu)越的光熱資源，很適合紅棗的大面積種植，而且非常有利于紅棗自然成熟和質(zhì)制干，品質(zhì)好，單產(chǎn)高，吸引了大量?jī)?nèi)地紅棗加工企業(yè)落戶(hù)。的紅棗形成了獨(dú)特的品牌，如“和田玉棗，天山玉棗，四木王”等。的紅棗產(chǎn)業(yè)處于快熟發(fā)展中，兵團(tuán)規(guī)劃到2012年建設(shè)高產(chǎn)高效紅棗園200萬(wàn)畝，紅棗總產(chǎn)量80萬(wàn)噸以上，紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?
紅棗分級(jí)是紅棗干制過(guò)程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，紅棗分級(jí)質(zhì)量的好壞直接影響到紅棗經(jīng)濟(jì)效益，目前主要采用人工分級(jí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高，而且分及質(zhì)量受人為因素影響較大，分級(jí)質(zhì)量無(wú)法確保，紅棗的自動(dòng)分集技術(shù)已成為影響其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。
本設(shè)計(jì)通過(guò)研究紅棗分級(jí)工藝及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行紅棗分級(jí)裝置喂料.分級(jí)等關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)成慣性式紅棗分級(jí)裝置，解決人工分級(jí)中存在的問(wèn)題，提升紅棗加工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，解放勞動(dòng)力，提高紅棗經(jīng)濟(jì)效益。
2、本課題所涉及的問(wèn)題及國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
目前，國(guó)外的果蔬自動(dòng)分選機(jī)較為先進(jìn)，自動(dòng)化.標(biāo)準(zhǔn)化水平較高，很值得我們借鑒。而國(guó)內(nèi)紅棗分級(jí)裝置多而雜，我國(guó)對(duì)智能化程度較高的果品分選機(jī)的研制尚處于起步階段，對(duì)水果品質(zhì)檢測(cè)及自動(dòng)分級(jí)研究時(shí)間不長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的水果分級(jí)設(shè)備基本還限于機(jī)械分級(jí)階段，主要進(jìn)行大小、重量的分級(jí)，自動(dòng)分級(jí)設(shè)備基本還處于實(shí)驗(yàn)室階段，依舊存在著很多問(wèn)題亟待解決。目前我國(guó)的紅棗分級(jí)機(jī)主要有以下幾種：
一種是按重量分級(jí)，同時(shí)可進(jìn)行色澤進(jìn)行選別的電腦控制的全自動(dòng)代設(shè)備，此設(shè)備技術(shù)含量高，價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)能做。
一種是很早以前的滾筒式分級(jí)機(jī)，現(xiàn)已經(jīng)被大多數(shù)廠(chǎng)淘汰不用，主要原因是在分級(jí)過(guò)程中，因棗子為橢圓形，會(huì)卡入分級(jí)條形欄中，產(chǎn)量小，并影響棗子的質(zhì)量，及分級(jí)效果，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。
第三種，就是皮帶程V字形，下面加V字形滾杠的傳輸，此種分級(jí)方式理論上應(yīng)是很好的，類(lèi)似于以前的菠蘿分級(jí)機(jī)，在其基礎(chǔ)上加上V字形皮帶，因此分級(jí)機(jī)本人未能實(shí)際接觸，不加以過(guò)多評(píng)價(jià)。
第四種，是三滾杠式分級(jí)機(jī)，此種分級(jí)機(jī)，由三根滾杠，上兩下一，托住物料前進(jìn)，但因滾杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在里面受的壓力增大，所以會(huì)有擠壓的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致成大棗子在擠壓的情況下進(jìn)入小棗子的出料處，分級(jí)不均，目前一些廠(chǎng)已經(jīng)不再生產(chǎn)此設(shè)備。
第五種，是雙滾杠，級(jí)別之間有落差的分級(jí)機(jī)，采用兩根滾杠帶動(dòng)物料，前進(jìn)，滾杠之間距離固定，下一級(jí)滾杠間距大于上一級(jí)，此種分級(jí)機(jī)由我公司工程師安有成設(shè)計(jì)而成，但因滾杠之間跟離不變，存在同樣的與滾筒式分級(jí)機(jī)一樣的卡棗問(wèn)題，雖經(jīng)改進(jìn)，仍未能完全克服，并此設(shè)備占地面積大，成本高。
第六種，雙滾杠分級(jí)機(jī)，此種分級(jí)機(jī)是我公司最新完成的分級(jí)機(jī)，借助國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，完全克服了卡棗的問(wèn)題。物料由兩根滾杠帶動(dòng)前進(jìn)，滾杠自身間距慢慢變大，不存在卡棗的地方，并且成本相對(duì)低，效率好，產(chǎn)量大，占地小。
盡管機(jī)械式紅棗分級(jí)技術(shù)存在明顯的缺陷，但由于一方面使用對(duì)象大多是種植規(guī)模較小的棗農(nóng); 另一方面我國(guó)基于機(jī)器視覺(jué)紅棗 級(jí)技術(shù)大都處于試驗(yàn)室及探索階段，且價(jià)格昂貴，機(jī)械式紅棗分級(jí)機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)還有廣大市場(chǎng)。隨著紅棗分級(jí)技術(shù)的發(fā)展，基于機(jī)器視覺(jué)的紅棗分級(jí)機(jī)在特定使用對(duì)象方面取代現(xiàn)有的機(jī)械式紅棗分級(jí)機(jī)是必然趨勢(shì)
3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
成功設(shè)計(jì)出紅棗分級(jí)機(jī)應(yīng)有以下幾個(gè)任務(wù)要求：
1、省電耐用、方便快捷、外形美觀(guān)、操作簡(jiǎn)便、效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、安全等優(yōu)點(diǎn)。
2、結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，且維修方便。
3、可將不同形狀的紅棗按形狀和質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。
4、多用途，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)后可進(jìn)行其他干果的分級(jí)挑選。
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
4.1 研究?jī)?nèi)容
本課題重點(diǎn)研究慣性式紅棗分級(jí)裝置的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)紅棗慣性式分級(jí)。本裝置根據(jù)慣性原理，可將紅棗按形狀質(zhì)量及其慣性的不同進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化.自動(dòng)化分級(jí)。并且可根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后可對(duì)其他干果進(jìn)行分級(jí)，如杏干.銀杏等。
4.2解決思路
解決的思路如下：
（1）動(dòng)力源的選擇；
（2）確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；
（3）慣性分級(jí)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
（4）畫(huà)出裝配圖。
（5）對(duì)傳動(dòng)軸、鏈輪及連桿進(jìn)行受力分析。
5、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
完成本課題的方案：在原紅棗分級(jí)機(jī)基礎(chǔ)上，對(duì)分級(jí)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用慣性分級(jí)原理，改進(jìn)紅棗分級(jí)裝置，達(dá)到效率高、壽命長(zhǎng)、造作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
第1-2周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。
第3-4周 調(diào)查走訪(fǎng)紅棗加工企業(yè)，進(jìn)行測(cè)量，比較，決定設(shè)計(jì)方案。
第5-6周 根據(jù)工作要求，查閱相關(guān)手冊(cè)，對(duì)各部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算，畫(huà)草圖。
第7-8周 運(yùn)用AutoCAD軟件，畫(huà)裝配圖。
第9-10周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，校核，修正。
第11-12周 完成產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯。
6、主要參考文獻(xiàn)
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塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1本課題研究的背景、目的和意義
目前，全國(guó)紅棗種植面積約2300萬(wàn)畝，總產(chǎn)量350萬(wàn)噸以上，平均單產(chǎn)越140公斤，但內(nèi)地大部分紅棗產(chǎn)區(qū)降雨量較多，病蟲(chóng)害比較嚴(yán)重，紅棗之制干后質(zhì)較差，近年來(lái)感知紅棗主產(chǎn)區(qū)已慢慢向轉(zhuǎn)移。南疆地區(qū)有著優(yōu)越的光熱資源，很適合紅棗的大面積種植，而且非常有利于紅棗自然成熟和質(zhì)制干，品質(zhì)好，單產(chǎn)高，吸引了大量?jī)?nèi)地紅棗加工企業(yè)落戶(hù)。的紅棗形成了獨(dú)特的品牌，如“和田玉棗，天山玉棗，四木王”等。的紅棗產(chǎn)業(yè)處于快熟發(fā)展中，兵團(tuán)規(guī)劃到2012年建設(shè)高產(chǎn)高效紅棗園200萬(wàn)畝，紅棗總產(chǎn)量80萬(wàn)噸以上，紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?
紅棗分級(jí)是紅棗干制過(guò)程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，紅棗分級(jí)質(zhì)量的好壞直接影響到紅棗經(jīng)濟(jì)效益，目前主要采用人工分級(jí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高，而且分及質(zhì)量受人為因素影響較大，分級(jí)質(zhì)量無(wú)法確保，紅棗的自動(dòng)分集技術(shù)已成為影響其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。
本設(shè)計(jì)通過(guò)研究紅棗分級(jí)工藝及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行紅棗分級(jí)裝置喂料.分級(jí)等關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)成慣性式紅棗分級(jí)裝置，解決人工分級(jí)中存在的問(wèn)題，提升紅棗加工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，解放勞動(dòng)力，提高紅棗經(jīng)濟(jì)效益。
1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析
目前，國(guó)外的果蔬自動(dòng)分選機(jī)較為先進(jìn)，自動(dòng)化.標(biāo)準(zhǔn)化水平較高，很值得我們借鑒。而國(guó)內(nèi)紅棗分級(jí)裝置多而雜，我國(guó)對(duì)智能化程度較高的果品分選機(jī)的研制尚處于起步階段，對(duì)水果品質(zhì)檢測(cè)及自動(dòng)分級(jí)研究時(shí)間不長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的水果分級(jí)設(shè)備基本還限于機(jī)械分級(jí)階段，主要進(jìn)行大小、重量的分級(jí)，自動(dòng)分級(jí)設(shè)備基本還處于實(shí)驗(yàn)室階段，依舊存在著很多問(wèn)題亟待解決。目前我國(guó)的紅棗分級(jí)機(jī)主要有以下幾種：
一種是按重量分級(jí)，同時(shí)可進(jìn)行色澤進(jìn)行選別的電腦控制的全自動(dòng)代設(shè)備，此設(shè)備技術(shù)含量高，價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)能做。
一種是很早以前的滾筒式分級(jí)機(jī)，現(xiàn)已經(jīng)被大多數(shù)廠(chǎng)淘汰不用，主要原因是在分級(jí)過(guò)程中，因棗子為橢圓形，會(huì)卡入分級(jí)條形欄中，產(chǎn)量小，并影響棗子的質(zhì)量，及分級(jí)效果，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。
第三種，就是皮帶程V字形，下面加V字形滾杠的傳輸，此種分級(jí)方式理論上應(yīng)是很好的，類(lèi)似于以前的菠蘿分級(jí)機(jī)，在其基礎(chǔ)上加上V字形皮帶，因此分級(jí)機(jī)本人未能實(shí)際接觸，不加以過(guò)多評(píng)價(jià)。
第四種，是三滾杠式分級(jí)機(jī)，此種分級(jí)機(jī)，由三根滾杠，上兩下一，托住物料前進(jìn)，但因滾杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在里面受的壓力增大，所以會(huì)有擠壓的現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致成大棗子在擠壓的情況下進(jìn)入小棗子的出料處，分級(jí)不均，目前一些廠(chǎng)已經(jīng)不再生產(chǎn)此設(shè)備。
第五種，是雙滾杠，級(jí)別之間有落差的分級(jí)機(jī)，采用兩根滾杠帶動(dòng)物料，前進(jìn)，滾杠之間距離固定，下一級(jí)滾杠間距大于上一級(jí)，此種分級(jí)機(jī)由我公司工程師安有成設(shè)計(jì)而成，但因滾杠之間跟離不變，存在同樣的與滾筒式分級(jí)機(jī)一樣的卡棗問(wèn)題，雖經(jīng)改進(jìn)，仍未能完全克服，并此設(shè)備占地面積大，成本高。
第六種，雙滾杠分級(jí)機(jī)，此種分級(jí)機(jī)是我公司最新完成的分級(jí)機(jī)，借助國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，完全克服了卡棗的問(wèn)題。物料由兩根滾杠帶動(dòng)前進(jìn)，滾杠自身間距慢慢變大，不存在卡棗的地方，并且成本相對(duì)低，效率好，產(chǎn)量大，占地小。
盡管機(jī)械式紅棗分級(jí)技術(shù)存在明顯的缺陷，但由于一方面使用對(duì)象大多是種植規(guī)模較小的棗農(nóng); 另一方面我國(guó)基于機(jī)器視覺(jué)紅棗 級(jí)技術(shù)大都處于試驗(yàn)室及探索階段，且價(jià)格昂貴，機(jī)械式紅棗分級(jí)機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)還有廣大市場(chǎng)。隨著紅棗分級(jí)技術(shù)的發(fā)展，基于機(jī)器視覺(jué)的紅棗分級(jí)機(jī)在特定使用對(duì)象方面取代現(xiàn)有的機(jī)械式紅棗分級(jí)機(jī)是必然趨勢(shì)
1.3慣性式紅棗分級(jí)裝置性能的要求
本課題重點(diǎn)研究慣性式紅棗分級(jí)裝置的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)紅棗慣性式分級(jí)。本裝置根據(jù)慣性原理，可將紅棗按形狀質(zhì)量及其慣性的不同進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化.自動(dòng)化分級(jí)。并且可根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后可對(duì)其他干果進(jìn)行分級(jí)，如杏干.銀杏等。
成功設(shè)計(jì)出紅棗分級(jí)機(jī)應(yīng)有以下幾個(gè)任務(wù)要求：
(1) 省電耐用、方便快捷、外形美觀(guān)、操作簡(jiǎn)便、效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、安全等優(yōu)點(diǎn)。
(2) 結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，且維修方便。
（3）可將不同形狀的紅棗按形狀和質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。
（4）多用途，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)后可進(jìn)行其他干果的分級(jí)挑選。
2慣性式紅棗分級(jí)機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)題目分析
（1）給定數(shù)據(jù)
生產(chǎn)率： 20kg/min
驅(qū)動(dòng)電機(jī)： 3KW 1500r/min
灰棗分級(jí)規(guī)格： 寬b 質(zhì)量
b>26mm m>6.5g
b=23-25 m=5g-6.4g
b=21-23 m=4.1g-4.9g
b<20 m<4g
2.2工作原理
慣性式紅棗分級(jí)機(jī)是將不同外形尺寸大小的紅棗按照慣性原理進(jìn)行分級(jí)篩選的機(jī)械，其主體機(jī)構(gòu)是一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)，在此機(jī)構(gòu)的牽引作用下，平面篩做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，平面篩間隙由紅棗分級(jí)的大小確定，整個(gè)機(jī)械有三層平面篩，可將紅棗分為四個(gè)等級(jí)。分級(jí)時(shí)小直徑紅棗從平面篩間隙中漏下進(jìn)入下一層分選篩，達(dá)到要求的紅棗則在慣性力的作用下由出料口卸下。
圖2-1 總體結(jié)構(gòu)
2.3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
該機(jī)械采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶輪傳動(dòng)，將動(dòng)力傳輸給雙曲柄機(jī)構(gòu)，在雙曲柄機(jī)構(gòu)的牽引下是平面篩做來(lái)回往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。
（1）確定慣性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案
慣性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求該機(jī)構(gòu)有在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有急回特性，所以選用平面四桿機(jī)構(gòu)中的雙曲柄機(jī)構(gòu)作為主要機(jī)構(gòu)，其主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)件圖如下，該機(jī)構(gòu)可看成是由兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成，第一個(gè)是由原動(dòng)曲柄1，連桿2，從動(dòng)曲柄3和機(jī)架4組成的雙曲柄機(jī)構(gòu);第二個(gè)是有曲柄3，連桿4，滑塊6和機(jī)架4組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
圖2-2 慣性機(jī)構(gòu)
（2）機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
圖2-3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
如圖2-3所示，，，OB=R,AB=l
位移S
當(dāng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到1位置時(shí)，A運(yùn)動(dòng)到A1點(diǎn)，即上死點(diǎn)。反之當(dāng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到3位置時(shí)，A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A2點(diǎn)，即下死點(diǎn)。則A1A2=2R，即S=2R
速度V
A點(diǎn)的速度隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化，其變化率等于，因?yàn)閄是復(fù)合函數(shù)，位移隨轉(zhuǎn)角變化，隨時(shí)間T變化，所以：
V=, 位移X是曲柄轉(zhuǎn)角的函數(shù)，取微分
=
=
的數(shù)值，恰好是曲柄回轉(zhuǎn)的角速度，如果曲柄每分鐘轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)，則：
=（弧度/秒）
得最后A點(diǎn)的速度為：
V=
當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到位置2和4時(shí)速度最大，其絕對(duì)值= 米/秒
加速度
同理推出加速度a=
因?yàn)? =
=
=
a=
最大加速度發(fā)生在位置4和1時(shí)，=0；
(3)紅棗運(yùn)動(dòng)分析
紅棗在平面篩上運(yùn)動(dòng)時(shí)，直徑比篩網(wǎng)間隙小的將通過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)入下一層平面篩，而直徑比篩網(wǎng)間隙大的紅棗將停留在篩網(wǎng)上，隨篩網(wǎng)運(yùn)動(dòng)，由于機(jī)構(gòu)的急回特性，當(dāng)平面篩運(yùn)功到一端瞬時(shí)停止原有運(yùn)動(dòng)，反方向急回運(yùn)動(dòng)，但紅棗在慣性力的作用下依舊擁有保持原有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，繼續(xù)沿慣性力P的方向運(yùn)動(dòng)，
當(dāng)擺動(dòng)篩的篩面做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，有可能使物料在篩面上出現(xiàn)四種不同情況：
① 物料沿篩面傾斜方向向下滑動(dòng)，并與篩面接觸，或稱(chēng)正向運(yùn)動(dòng)。
② 物料沿篩面傾斜方向向上滑動(dòng)，并與篩面接觸，或稱(chēng)反向運(yùn)動(dòng)。
③ 物料跳離篩面，并沿篩面不多向前做拋物線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
④ 相對(duì)靜止，物料與篩面無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種情況因避免出現(xiàn)。
一般對(duì)篩子采用①、②相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)作為篩選工作條件，且要求正向移動(dòng)必須大于反向移動(dòng)，才能正常工作。
物料沿篩面下滑的臨界條件（即正向移動(dòng)臨界條件）
取篩面上單粒物料為研究對(duì)象，如下圖所示，為使問(wèn)題簡(jiǎn)化 ，群體物料間的作用力忽略不計(jì)。
圖2-4 下滑運(yùn)動(dòng)受力分析
設(shè)篩面傾角=a ,當(dāng)連桿帶動(dòng)篩體做回程運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料所受慣性力為負(fù)值，慣性力Q的方向與水平面成角度，此時(shí)物料沿篩面有向下滑動(dòng)的趨勢(shì)。
根據(jù)動(dòng)靜法原理，當(dāng)物料沿篩面剛要滑動(dòng)時(shí)，物料除了受自身重力G、篩面的約束反力N和摩擦力F作用外，還受慣性力Q的作用，由圖可知，物料正向移動(dòng)時(shí)受得三個(gè)力為
式中m為物料的質(zhì)量
f、為物料與篩面之間的摩擦因數(shù)和摩擦角
為曲柄角速度
R為曲柄半徑
物料沿篩面正向移動(dòng)的臨界條件是：
由三角函數(shù)和差化積的關(guān)系化簡(jiǎn)可得臨界條件為：
又因?yàn)椋?
式中為曲柄臨界轉(zhuǎn)速，則正向移動(dòng)的臨界轉(zhuǎn)速為：
物料沿篩面上滑的臨界條件（即反向移動(dòng)的臨界條件）
當(dāng)連桿帶動(dòng)篩體做進(jìn)程運(yùn)動(dòng)時(shí)物料所受慣性力為正值，如下圖所示，這時(shí)物料沿篩面有可能上滑。反向移動(dòng)時(shí)各力為：
圖2-5 上滑運(yùn)動(dòng)受力分析
=
其臨界條件為
物料不跳離篩面的條件。
反向移動(dòng)時(shí)物料不可能跳離篩面，故只有正向下滑時(shí)才有可能跳離篩面，由圖可知物料不跳離篩面的臨界條件是
對(duì)于擺動(dòng)篩來(lái)說(shuō)，適宜的工作轉(zhuǎn)速n理論上應(yīng)在下列范圍
根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和以上分析
取到，滾動(dòng)情況較好的物料取小一些，反之則取大一些。
取，視物料而定，物料較小則取小一些，反之則較大一些。
本設(shè)計(jì)取 ，
則取n=120r/min
3.慣性機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1雙曲柄機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
⑴速度變化系數(shù)K
如圖3-1所示，在曲柄回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中有兩次與機(jī)架平行的位置，此時(shí)主動(dòng)曲柄與從動(dòng)曲柄瞬時(shí)角速度相等。當(dāng)連桿從第一個(gè)平衡位置運(yùn)動(dòng)到第二個(gè)平衡位置時(shí)，主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的角度，從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)的相應(yīng)角度為。根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析可知，在區(qū)間(,) 內(nèi), 從動(dòng)曲柄的類(lèi)角速度 ( 即 ) , 稱(chēng)為慢轉(zhuǎn)階段; 在其余區(qū)間(,) 內(nèi), ( 即) , 稱(chēng)為快轉(zhuǎn)階段。定義從動(dòng)曲柄快轉(zhuǎn)階段與慢轉(zhuǎn)階段平均角速度之比為雙曲柄機(jī)構(gòu)的速度變化系數(shù)K 。系數(shù)K 表示從動(dòng)曲柄的速度變化程度, 它是機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。
圖3-1 雙曲柄機(jī)構(gòu)分析
如圖3-1 所示。分別過(guò) 和點(diǎn)作線(xiàn)段 和 的平行線(xiàn)交機(jī)架AD 的延長(zhǎng)線(xiàn)于F 和G 點(diǎn)。為了便于計(jì)算, 取機(jī)架長(zhǎng)度d = 1。依據(jù)圖示的幾何關(guān)系可得:
，
則速度變化系數(shù)k 的計(jì)算公式為
⑵雙曲柄機(jī)構(gòu)計(jì)算
如圖3-1 所示, 在雙曲柄機(jī)構(gòu)中, 主動(dòng)曲柄與機(jī)架的兩次共線(xiàn)位置 和 是傳動(dòng)角的兩個(gè)極小值位置, 對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)角分別記為 和, 在快轉(zhuǎn)階段中, 而 在慢轉(zhuǎn)階段中。根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作狀況, 常常會(huì)提出不同的 和。如果= 則稱(chēng)雙曲柄機(jī)構(gòu)為最佳傳動(dòng)雙曲柄機(jī)構(gòu)。采用相對(duì)尺寸表示機(jī)構(gòu), 即設(shè)機(jī)架長(zhǎng)度。此時(shí), 機(jī)構(gòu)共有三個(gè)參數(shù)可選擇。
由余弦定理可得:
提供了兩個(gè)約束, 因此機(jī)構(gòu)只有一個(gè)參數(shù)可以自由
選擇。設(shè)c 為變量, 由公式( 3) 解得:
式中,
在雙曲柄機(jī)構(gòu)中, 機(jī)架d = 1 是最短構(gòu)件。因此b 和c都大于1。如果c> 2/ E ,分母大于0, 分子中帶根號(hào)項(xiàng)的絕對(duì)值大于前一項(xiàng)的絕對(duì)值。所以, 根號(hào)前的符號(hào)只能取正號(hào)。即
如果c< 2/ E , 式中的分母小于0, 分子中帶根號(hào)項(xiàng)的絕對(duì)值小于前一項(xiàng)絕對(duì)值。要保證b 大于0, 就必須保證
F 大于0, 即< 。公式( 4) 根號(hào)內(nèi)的代數(shù)式必須大于或等于0。由此可解得兩組根 和。第二組根不符合雙
柄機(jī)構(gòu)存在條件,所以應(yīng)當(dāng)舍去。此外, 考慮到機(jī)構(gòu)尺寸因素, 根號(hào)前面的符號(hào)推薦使用??+號(hào),這樣使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。綜上所述, 設(shè)計(jì)的使用條件為:
如果 且
如果
利用與是單調(diào)減函數(shù)的特性, 當(dāng)給定 時(shí), 用
簡(jiǎn)單迭代法( 一元方程求根方法) 很容易求出c 值。下面是
根據(jù)區(qū)間二分法改造的計(jì)算過(guò)程:
① 給定初值c, 迭代精度, 迭代步長(zhǎng) ;
② 計(jì)算, ;
③ , 計(jì)算 , 直到;
④ , 計(jì)算 , 直到
曲柄及連桿的長(zhǎng)度計(jì)算
在本設(shè)計(jì)中
取初值2
解得1.9107 1.5036 1.5241
3.2雙曲柄機(jī)構(gòu)的確定
由上解得的1.9107 1.5036 1.5241 分別將其擴(kuò)大10倍
得：
圖3-2 雙曲柄機(jī)構(gòu)
AB= =15cm BC= =15cm CD= =19cm AD= =10cm CQ= DQ=
3.3雙曲柄機(jī)構(gòu)校核
在圖2-3中，分析了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，得到了速度、加速度和位移的計(jì)算公式。A點(diǎn)的加速度:
當(dāng)時(shí)，
式中，已知n=120r/min
R=0.1m
解得
當(dāng)時(shí)，
解得
A點(diǎn)的慣性力:
當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)至位置1時(shí)，慣性力
（為慣性篩質(zhì)量，為篩面上物體的質(zhì)量）
慣性篩質(zhì)量約為25kg，每分鐘加工紅棗20kg
平均速度
物料移過(guò)1.5m篩體所需時(shí)間
篩面上的物料
此時(shí)
當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到位置2時(shí)，使連桿產(chǎn)生壓縮，此時(shí)：
連桿均采用雙頭鉸鏈?zhǔn)?，?dāng)曲柄、連桿、篩體上的移動(dòng)點(diǎn)A三點(diǎn)在一條直線(xiàn)上時(shí)，連桿內(nèi)部不是受最大拉力就是受最大壓力。曲柄轉(zhuǎn)n次近似對(duì)應(yīng)變化了n次。所以連的破壞認(rèn)為是疲勞破壞。受變動(dòng)應(yīng)力決定連桿截面積：
對(duì)稱(chēng)循環(huán)下的許用應(yīng)力
n為強(qiáng)度裕度,變動(dòng)載荷時(shí)一般取
變動(dòng)彎曲時(shí)：
變動(dòng)拉伸時(shí)：
材料取60 Mn 鋼，
=45~55
=20~30
連桿截面積的選?。?
，
取 則
圖3-3 連桿截面
由圖可知 ，連桿截面積遠(yuǎn)大于計(jì)算面積，符合要求，同理可校核其它連桿均符合要求。
4鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
4.1滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
鏈輪齒數(shù)
選=27 由于采用傳動(dòng)，所以本機(jī)械中鏈輪齒數(shù)均相等。
鏈條節(jié)數(shù)
初定中心距 則:
=96節(jié)
計(jì)算功率
鏈條節(jié)距
采用單排鏈，故
實(shí)際中心距
計(jì)算鏈速
符合要求
作用在軸上的壓力
取 則：
4.2鏈傳動(dòng)的布置、張緊和潤(rùn)滑
⑴鏈傳動(dòng)的布置
鏈傳動(dòng)一般應(yīng)布置在鉛垂平面內(nèi)，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內(nèi)。如確有需要，則應(yīng)考慮加脫板或張緊輪等裝置，并且設(shè)計(jì)較緊湊的中心距。
⑵鏈傳動(dòng)的張緊
鏈傳動(dòng)張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象；同時(shí)也為了增加鏈條與嚙合包角。當(dāng)兩輪軸心連線(xiàn)傾斜角大于60度時(shí)，通常設(shè)有張緊裝置。
由于本設(shè)計(jì)傾斜角在60度的范圍內(nèi)，故不需要有張緊裝置。
⑶鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑
鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑十分重要，對(duì)高速、重載的鏈傳動(dòng)更為重要。良好的潤(rùn)滑可緩和沖擊，減輕磨損，延長(zhǎng)鏈條使用壽命。潤(rùn)滑油推薦采用牌號(hào)為L(zhǎng)-AN32，L-AN46，L-AN68的全損耗系統(tǒng)用油。溫度低時(shí)取前者。對(duì)于開(kāi)式重載低速傳動(dòng)，可在潤(rùn)滑油中加入MoS2,WS2等添加劑。對(duì)用潤(rùn)滑油不便的場(chǎng)合，允許涂抹潤(rùn)滑脂，但應(yīng)定期清洗和涂抹。
4.3鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料
鏈輪的齒廓形狀對(duì)傳動(dòng)質(zhì)量有重要的影響，正確的鏈輪齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)的進(jìn)入和退出嚙合，盡量降低接觸應(yīng)力，減小磨損和沖擊，還應(yīng)便于加工。目前常用的一種是三圓弧一直線(xiàn)齒形（如圖4-1（a）所示，由三圓弧、a⌒a、a⌒b、c⌒d和一直線(xiàn)bc組成），并用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，只需一把滾刀便可切制節(jié)距相同而齒數(shù)不同的鏈輪。在鏈輪工作圖中，端面齒形不必畫(huà)出，但要在圖上注明“齒形按3R GB1244—1985 規(guī)定制造” 。鏈輪的軸面齒形需畫(huà)出如（圖4-1(b)），兩側(cè)齒廓為圓弧狀，以利于鏈節(jié)進(jìn)入和退出嚙合。
圖4-1（a）端面齒形 圖4-1（b）軸面齒形
鏈輪的主要尺寸：
滾子外徑
鏈輪節(jié)距p=24.45mm
軸孔直徑
分度圓弦齒高
齒側(cè)凸緣直徑
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓
最大齒根距離（奇數(shù)）
5傳動(dòng)系統(tǒng)分析計(jì)算
5.1分析傳動(dòng)系統(tǒng)工作情況
⑴傳動(dòng)系統(tǒng)的作用
作用：介于機(jī)械中原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間，主要將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工作機(jī)，在此起減速作用，并協(xié)調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。
⑵傳動(dòng)方案的特點(diǎn)
特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、容易制造、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便。由于電動(dòng)機(jī)、減速器與滾筒并列，導(dǎo)致橫向尺寸較大，機(jī)器不緊湊。但齒輪的位置不對(duì)稱(chēng)，高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，可使軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分地抵消，以減緩沿齒寬載荷分布有均勻的現(xiàn)象。
⑶電機(jī)和工作機(jī)的安裝位置
電機(jī)安裝在遠(yuǎn)離高速軸齒輪的一端,并用聯(lián)軸器連接；
工作機(jī)安裝在遠(yuǎn)離低速軸齒輪的一端，并用聯(lián)軸器連接。
計(jì)算總傳動(dòng)比i,總效率η，傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如下
圖5-1 傳動(dòng)系統(tǒng)
5.2確定電機(jī)型號(hào)
根據(jù)工作條件：室內(nèi)常溫、灰塵較大、兩班制、連續(xù)單向運(yùn)行，載荷較平穩(wěn)，電壓為380V的三相交流電源，電動(dòng)機(jī)輸出功率P=3kw，及同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min等，選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y100L2-4，其主要性能數(shù)據(jù)如表5.1：
表 5.1 主要性能數(shù)據(jù)
電機(jī)型號(hào)
額定功率PM
滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm
同步轉(zhuǎn)速n
凈重
Y100L2-4
3kw
1430r/min
1500r/min
38kg
⑴計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比和效率
1、各級(jí)傳動(dòng)比：
其余傳動(dòng)比均為1
2、各級(jí)效率：
⑵計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速功率和轉(zhuǎn)矩
如表4.2
表 5.2 主要參數(shù)
軸名
功率P（kw）
轉(zhuǎn)矩T（N*m）
轉(zhuǎn)數(shù)n
r/min
傳動(dòng)比
i
輸入
輸出
輸入
輸出
電動(dòng)機(jī)軸
3
19.03
1430
11.2
Ⅰ軸
2.88
2.73
205.34
194.6
134
1
Ⅱ軸
2.63
2.58
187.5
183.95
134
1
Ⅲ軸
2.48
2.38
176.8
169.7
134
5.3軸的設(shè)計(jì)
⑴軸的最小直徑的確定
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算
這種方法是只按軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還受有不大的彎矩時(shí)，則用降低需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。對(duì)于不大重要的軸，也可作為最后計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
式中：—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa;
T—軸所受的扭矩，單位為Nmm；
—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm3
—軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min;
—軸傳遞的功率，單位為Kw;
—計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm；
—需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa;
表5.3軸常用幾種材料的及
軸的材料
Q235-A、20
Q275、35
45
15-25
20-35
25-45
35-55
149-126
135-112
126-203
112-97
軸的直徑
式中
取
⑵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
①擬定軸上零件的裝配方案，確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
1號(hào)軸：
圖5-2 第一軸
第一段的直徑為了滿(mǎn)足聯(lián)軸器的軸向定位要求，第一段軸左端需制出一段鍵槽，故第二段軸的直徑，用來(lái)配合軸承座。第三段軸 中間開(kāi)鍵槽，用來(lái)固定鏈輪。第四段軸直徑 ，用來(lái)配合軸承座。第五段軸直徑 右端開(kāi)鍵槽，用來(lái)固定曲柄。
2號(hào)和3 號(hào)軸
圖5-3 第二、三軸
第一段軸直徑，用來(lái)配合軸承座。第二段軸直徑，軸上開(kāi)鍵槽用來(lái)固定鏈輪。第三段軸直徑，用來(lái)配合軸承座。第四段軸直徑，右端開(kāi)鍵槽，用來(lái)固定主動(dòng)曲柄。
4號(hào)軸
圖5-4 第四軸
第一段軸直徑，第二段軸直徑，用來(lái)配合軸承座。第三段軸直徑，右端開(kāi)鍵槽，用來(lái)固定從動(dòng)曲柄。
②軸上零件的周向定位
鏈輪、與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表4-1,查得平鍵截面當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)。當(dāng)時(shí)。當(dāng)時(shí)。鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時(shí)為了保證鏈輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，曲柄與軸的聯(lián)接，選用平鍵連接，帶輪與軸的配合為。滾動(dòng)軸承軸的周向定位是借過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
③確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)軸零件圖。
⑶軸的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支承點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取B值（參看機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖15-23）。對(duì)于6211型深溝球軸承，由手冊(cè)查得B=21mm.因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。
5.4軸的校核
⑴鏈輪的力分析計(jì)算
I軸：
圓周力
徑向力
⑵支座反力分析
①定跨距測(cè)得：；；
②水平反力：
③垂直反力：
⑶當(dāng)量彎矩
①水平彎矩：
②垂直面彎距：
③合成彎矩：
；取得：
④當(dāng)量彎矩：
⑷校核強(qiáng)度
按扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。由軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及當(dāng)量彎矩圖可知截面C處當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的
截面的強(qiáng)度，軸的強(qiáng)度校核公式
其中：
①因?yàn)檩S的直徑為d=55mm的實(shí)心圓軸，故取
②因?yàn)檩S的材料為45鋼、調(diào)質(zhì)處理查[1]P330取軸的許用彎曲應(yīng)力為：
合格
⑸結(jié)論
根據(jù)軸承號(hào)6211查表取軸承基本額定動(dòng)載荷為：C=43200N；基本額定靜載荷為：
Cor=29200N
由軸承壽命公式得：
因?yàn)閷?shí)際壽命
所以 故軸承使用壽命足夠、合格。
結(jié)論
在設(shè)計(jì)方面，本設(shè)計(jì)采用機(jī)械式分級(jí)原理，主要采用雙曲柄機(jī)構(gòu)將電機(jī)的的輸出轉(zhuǎn)化為慣性力機(jī)械造價(jià)成本較低，節(jié)省勞動(dòng)力，節(jié)省了農(nóng)機(jī)戶(hù)的生產(chǎn)成本，同時(shí)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)分處理后價(jià)值大大提高，可有效增加農(nóng)機(jī)戶(hù)的收入。
而技術(shù)方面，慣性式紅棗分級(jí)裝置是根據(jù)慣性原理，將不同尺寸的紅棗進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)效率適中，適合一些小型紅棗加工企業(yè)和農(nóng)戶(hù)自我加工使用，該裝置成本較低，使用方便，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)修理容易。在對(duì)網(wǎng)篩進(jìn)行更換后可對(duì)其他干果進(jìn)行分級(jí)，用途廣泛。但分級(jí)效率較低，不適宜大仙加工企業(yè)使用，還有待改進(jìn)。
致 謝
自2011年11月接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，衷心的感謝我的指導(dǎo)老師李宜峰安老師給予了精心的指導(dǎo)和熱情的幫助,在我設(shè)計(jì)初期由于對(duì)畫(huà)圖軟件的不熟悉，使我感到迷茫和恢心的時(shí)候，李宜峰老師及時(shí)的開(kāi)導(dǎo)我，鼓勵(lì)我，幫助我。李宜峰老師能夠從忙碌的工作中抽出時(shí)間悉心教導(dǎo)我，督促我，使我在軟件的應(yīng)用上有了很大進(jìn)步。同時(shí)也學(xué)到了許多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，受益匪淺，這樣使得我得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作 ,而且將繼續(xù)激勵(lì)我在今后的人生旅途上不斷進(jìn)取，謹(jǐn)此向李宜峰老師表示衷心的感謝和崇高的敬意！
在此我還要感謝王老師，雖然肖老師有事不能帶我完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，但是在我有困惑的時(shí)候，肖老師仍會(huì)百忙之中抽出時(shí)間給我講解，并給我一些寶貴的意見(jiàn)，這也是我可以完成設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原因；最后感謝所有課題組的輔導(dǎo)老師，在你們的辛苦輔導(dǎo)，監(jiān)督下我們才可以完成設(shè)計(jì)，向所有的輔導(dǎo)老師中心的說(shuō)一聲：老師，您辛苦了！
大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母親人們，我的老師和同學(xué)們、表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如歌的校園，美麗如詩(shī)的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識(shí)體系更加完善，思想觀(guān)念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉?！白詮?qiáng)不息，求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心，在未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中躬身踐行。
最后，祝愿各位老師身體健康，工作順利，學(xué)校越辦越好，桃李滿(mǎn)天下！
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