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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，全國紅棗種植面積約2300萬畝，總產(chǎn)量350萬噸以上，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，病蟲害比較嚴(yán)重，紅棗之制干后質(zhì)較差，近年來感知紅棗主產(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。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200萬畝，紅棗總產(chǎn)量80萬噸以上，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國內(nèi)外現(xiàn)狀分析
目前，國外的果蔬自動(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。而國內(nèi)紅棗分級(jí)裝置多而雜，我國對(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，依舊存在著很多問題亟待解決。目前我國的紅棗分級(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)廠淘汰不用，主要原因是在分級(jí)過程中，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)，借助國外成功經(jīng)驗(yàn)，完全克服了卡棗的問題。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); 另一方面我國基于機(jī)器視覺紅棗 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、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運(yùn)動(dòng)。
④ 相對(duì)靜止，物料與篩面無相對(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)篩來說，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)過的角度，從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過的相應(yīng)角度為。根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析可知，在區(qū)間(,) 內(nèi), 從動(dòng)曲柄的類角速度 ( 即 ) , 稱為慢轉(zhuǎn)階段; 在其余區(qū)間(,) 內(nèi), ( 即) , 稱為快轉(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 和點(diǎn)作線段 和 的平行線交機(jī)架AD 的延長(zhǎng)線于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：
，
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)的潤滑
鏈傳動(dòng)的潤滑十分重要，對(duì)高速、重載的鏈傳動(dòng)更為重要。良好的潤滑可緩和沖擊，減輕磨損，延長(zhǎng)鏈條使用壽命。潤滑油推薦采用牌號(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)于開式重載低速傳動(dòng)，可在潤滑油中加入MoS2,WS2等添加劑。對(duì)用潤滑油不便的場(chǎng)合，允許涂抹潤滑脂，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齒形（如圖4-1（a）所示，由三圓弧、a⌒a、a⌒b、c⌒d和一直線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，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，用來配合軸承座。第三段軸 中間開鍵槽，用來固定鏈輪。第四段軸直徑 ，用來配合軸承座。第五段軸直徑 右端開鍵槽，用來固定曲柄。
2號(hào)和3 號(hào)軸
圖5-3 第二、三軸
第一段軸直徑，用來配合軸承座。第二段軸直徑，軸上開鍵槽用來固定鏈輪。第三段軸直徑，用來配合軸承座。第四段軸直徑，右端開鍵槽，用來固定主動(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，用來配合軸承座。第三段軸直徑，右端開鍵槽，用來固定從動(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度配合來保證的，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)戶的生產(chǎn)成本，同時(shí)產(chǎn)品經(jīng)過分處理后價(jià)值大大提高，可有效增加農(nóng)機(jī)戶的收入。
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，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，桃李滿天下！
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