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- 2 - 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 板栗脫毛殼機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 20XX年X月X日 - 56 - 目錄 摘要： I Abstract： I 第一章 緒論 - 1 - 1.1 本設(shè)計(jì)的研究背景 - 1 - 1.2 課題研究的目的和意義 - 2 - 1.3 文獻(xiàn)綜述 - 2 - 1.3.1 該論文的目的和現(xiàn)實(shí)意義 - 2 - 1.3.2國內(nèi)外研究情況 - 2 - 1.3.3本設(shè)計(jì)的主要概況 - 4 - 1.3.4 參考文獻(xiàn) - 5 - 第二章 總體方案的擬定與分析 - 6 - 2.1 方案的比較與選擇 - 6 - 第三章 電機(jī)以及其他配件的選擇 - 7 - 3.1 電機(jī)的選擇 - 7 - 3.2 機(jī)器的整體設(shè)計(jì) - 7 - 第四章 零部件的設(shè)計(jì)和選擇 - 9 - 4.1 各部分傳動(dòng)比的確定 - 9 - 4.2 執(zhí)行部件的設(shè)計(jì) - 9 - 4.2.1 雙輥輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 9 - 4.2.2 輥輪軸的設(shè)計(jì) - 10 - 4.2.3 抖動(dòng)篩板的設(shè)計(jì) - 12 - 4.2.4 凸輪的設(shè)計(jì) - 13 - 4.2.5 凸輪軸的設(shè)計(jì) - 14 - 4.3 傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) - 15 - 4.3.1 電機(jī)至主動(dòng)輥輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) - 15 - 4.3.2 主動(dòng)輥輪至凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) - 18 - 4.4 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及校核 - 21 - 4.4.1 滾動(dòng)軸承的選擇及校核 - 21 - 4.4.2 鍵的選擇計(jì)算及校核 - 23 - 4.5 支架結(jié)構(gòu)和尺寸的確定及其附件的選擇 - 24 - 4.5.1 支架結(jié)構(gòu)的確定 - 24 - 4.5.2 附件的選擇 - 26 - 第五章 機(jī)器的潤滑與防護(hù) - 29 - 第六章 總結(jié) - 30 - 參考文獻(xiàn) - 31 - 附錄Ⅰ：英文文獻(xiàn)原文 - 32 - 附錄Ⅱ：英文文獻(xiàn)譯文 - 47 - 板栗脫毛殼機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要： 板栗脫毛殼機(jī)是一種專門去除板栗最外層毛殼的半自動(dòng)中小型農(nóng)用機(jī)械，設(shè)計(jì)的主要目的是減輕板栗去毛殼工作的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)工作效率。該機(jī)械的動(dòng)力源是YC型單相電動(dòng)機(jī)，主要的工作執(zhí)行部件是兩個(gè)相反轉(zhuǎn)動(dòng)的輥輪，機(jī)械的傳動(dòng)方式是帶傳動(dòng)，在目前的市場(chǎng)上已經(jīng)有幾個(gè)農(nóng)用機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)該作用的機(jī)械。本論文以理論設(shè)計(jì)計(jì)算為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)三維建模和二維圖紙生成為輔助手段，全面詳細(xì)的表述了本課題板栗脫毛殼機(jī)的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)成果。 關(guān)鍵詞：半自動(dòng)去殼，農(nóng)用機(jī)械，帶傳動(dòng)，電力驅(qū)動(dòng)。 Designof chestnuthairshellmachine Abstract： Chestnut hair shell machine is a dedicated to remove the outermost shell of chestnut hair semi automatic small agricultural machinery, the main purpose is to reduce the design of chestnut hair shell the labor intensity, improve production efficiency. A power source of the machine is YC type single phase motor, the main working parts are two opposite rotating roller, transmission machinery is the belt drive, in the current market has the function of the production of agricultural machinery production enterprise in several mechanical. In this thesis, theoretical calculation based on 3D modeling and 2D drawing, computer as auxiliary means, the design process and results of comprehensive and detailed describes the chestnut hair shell machine. Keywords: Semi automatic shell, agricultural machinery, belt drive, electric drive. 第一章 緒論 1.1 本設(shè)計(jì)的研究背景 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)無害的農(nóng)副產(chǎn)品以及他們的加工食品的需求量越來越大，有些農(nóng)產(chǎn)品甚至已經(jīng)形成了一條完整的種植、采摘、收購、加工和銷售的產(chǎn)業(yè)鏈，給果農(nóng)、生產(chǎn)銷售商以及消費(fèi)者帶來了很大的方便、有保障的農(nóng)副食品。 板栗是我國的一個(gè)傳統(tǒng)的堅(jiān)果類美食，在今天，板栗不僅僅是作為我們一種新鮮的蔬果類食品，由它加工而成的副產(chǎn)品也深受消費(fèi)者的喜愛，比如炒板栗、板栗脯、板栗罐頭等等，也將板栗作為一種食用材料加入到烹飪中去。但是，消費(fèi)市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，并沒有導(dǎo)致板栗加工產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，在板栗的采摘和去殼以及加工的工程中，我國的現(xiàn)狀還是大部分停留在人力手工操作的層次上。果農(nóng)在板栗成熟的季節(jié)里用竹竿將板栗從樹上打落下來，然后將板栗苞搬運(yùn)回家中，用剪刀或者其他尖銳的工具將板栗苞撬開，取出苞里面的板栗，通常做到這一步后才能將板栗賣給采購商。這種方法是最簡(jiǎn)單、最原始的方法，勞動(dòng)強(qiáng)度很大、生產(chǎn)效率很低，而且很容易對(duì)操作者造成意外傷害。這種傳統(tǒng)的去毛殼方法由于效率低，在先前完成去殼的板栗在存放時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)一定的困難。通常去殼后的板栗還是比較多的水分的，假如長時(shí)間堆積在倉庫中，勢(shì)必會(huì)造成最底層的板栗發(fā)生霉變，影響了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益，也給消費(fèi)者的食品安全帶來了一個(gè)隱患。 在這個(gè)情況下，設(shè)計(jì)生產(chǎn)處一個(gè)能夠半自動(dòng)或者自動(dòng)去除板栗毛殼的機(jī)械已經(jīng)是時(shí)不可待。 對(duì)此，我通過查找資料等途徑，在理論上設(shè)計(jì)了一種能夠進(jìn)行板栗去毛殼的機(jī)器。該機(jī)器使板栗苞在一對(duì)相互反轉(zhuǎn)的輥輪之間，通過擠壓和滑擦作用將最外層的毛刺剝離下來，機(jī)器并設(shè)計(jì)有分離和篩選機(jī)構(gòu)，能夠?qū)冸x后的板栗果實(shí)和粗細(xì)毛殼進(jìn)行進(jìn)一步的分離，使板栗果實(shí)完全從苞中分離出來，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工板栗剝殼作業(yè)，切實(shí)解決板栗去毛殼難的問題。 1.2 課題研究的目的和意義 目的：用現(xiàn)代化的機(jī)械作業(yè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的板栗去毛殼操作，減輕勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高去毛殼工作效率，切實(shí)解決板栗去毛殼的難題。 意義：本設(shè)計(jì)目前只是在理論的層面上對(duì)板栗脫毛殼機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)包括圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算說明書兩個(gè)部分。該設(shè)計(jì)的理論成果能應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)出來的機(jī)器是板栗果農(nóng)和板栗加工商之間的一條強(qiáng)韌的紐帶。目前，我國的板栗從種植到食品銷售還未形成一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，本設(shè)計(jì)的另一個(gè)意義是希望能夠帶動(dòng)板栗行業(yè)，促進(jìn)板栗初級(jí)加工和精加工機(jī)械和設(shè)備的研發(fā)和制造，進(jìn)一步加快板栗產(chǎn)業(yè)鏈的形成，加快板栗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 1.3 文獻(xiàn)綜述 1.3.1 該論文的目的和現(xiàn)實(shí)意義 本論文是本科階段最后一次全面的自我檢測(cè)，論文介紹了板栗脫毛殼機(jī)的方案選擇、工作原理、部件設(shè)計(jì)和校核、總體設(shè)計(jì)等等，是本設(shè)計(jì)的文件指導(dǎo)。設(shè)計(jì)計(jì)算部分詳細(xì)的介紹了零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算過程以及必要的校核過程。包括雙滾輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、輥輪端軸的設(shè)計(jì)、各個(gè)帶輪的設(shè)計(jì)、凸輪以及凸輪軸的設(shè)計(jì)、電機(jī)的選擇等等，是本設(shè)計(jì)文件敘述部分中最重要的語言文字。 本設(shè)計(jì)的最終目的是要制造出板栗脫毛殼機(jī)，因此在現(xiàn)實(shí)中，本論文是除了工程圖和三維模型之外的最全面的對(duì)本機(jī)器的介紹和解剖。本論文表述了零部件選擇的材料、各個(gè)尺寸的設(shè)計(jì)、組件間尺寸的配合等等要求，是工程圖紙外對(duì)本設(shè)計(jì)的要詳細(xì)要求。實(shí)際生產(chǎn)和使用中，使用本論文也具有相當(dāng)大的指導(dǎo)意義，讓生產(chǎn)者和使用者更清晰地了解本機(jī)器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及重要注意事項(xiàng)。保證產(chǎn)品能順利生產(chǎn)和順利投入到顯示的使用中去，切實(shí)解決果農(nóng)板栗去殼的難題。 本論文最后階段所列出的參考文獻(xiàn)，是本人在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中所參閱的文獻(xiàn)，包括書籍、期刊等等，衷心的感謝他們給我提供了這么好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)！ 1.3.2國內(nèi)外研究情況 國外研究情況：國外辦理去殼機(jī)械設(shè)備比國內(nèi)的先進(jìn)而且要完善，以葡萄牙為首的板栗生產(chǎn)和銷售大國，已經(jīng)形成了基本的板栗種植到銷售的產(chǎn)業(yè)鏈，能較方便、高效率地對(duì)板栗進(jìn)行去毛殼、去硬殼等操作。歐洲板栗產(chǎn)業(yè)是全球最大的板栗生產(chǎn)區(qū)域，占全世界板栗銷售的50%左右。相比于中國板栗，歐洲板栗殼較硬，不易脫落，也可能正是由于這個(gè)原因，歐洲的板栗加工方面的機(jī)械設(shè)備比我國的走在前面。 國內(nèi)研究情況：國內(nèi)的板栗出口主要是出口日本，占據(jù)我夠板栗出口的90%的份額。相比于其他品種的板栗來講，我國的板栗殼較軟，比較容易剝削，所以傳統(tǒng)的手工脫殼操作還保留至今，甚至在板栗大量收獲季節(jié)，果農(nóng)也依舊采用這種操作方式，給生產(chǎn)帶來了很大的時(shí)間上的弊端，同時(shí)，該方式勞動(dòng)強(qiáng)度偏大。我國的板栗去毛殼機(jī)械初步生產(chǎn)大致始于本世紀(jì)初，目前已經(jīng)有幾個(gè)企業(yè)生產(chǎn)出來了能應(yīng)用于實(shí)際中的板栗脫毛殼機(jī)。比如富康食品機(jī)械廠生產(chǎn)的辦理去殼機(jī)（圖1），是該廠工廠工程師根據(jù)市場(chǎng)需求研制的板栗去毛刺機(jī)專用來解決板栗怎么去皮等板栗加工難題。板栗去殼機(jī)使用簡(jiǎn)單，只需簡(jiǎn)單閱讀說明書即會(huì)操作。采用220V的工作電壓，整個(gè)機(jī)械的功率為1.5kw ，機(jī)器的型號(hào)是FK-300，該產(chǎn)品的尺寸：780x330x980，產(chǎn)品凈重：43kg，實(shí)用工作效率：每小時(shí)可剝凈板粟300kg以上。 圖1 富康食品機(jī)械生產(chǎn)的FK-300型板栗去殼機(jī) 另一代表型的板栗去殼機(jī)是京山縣沃仕力農(nóng)機(jī)制造廠生產(chǎn)的沃仕力牌板栗脫毛殼機(jī)（圖2），該板栗脫殼機(jī)解決了板栗收獲季節(jié)時(shí)沉重的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)效率低下的難題，采用單相電源，耗電低、體積小、重量輕，便于安裝和移動(dòng)。該板栗脫蓬機(jī)由機(jī)架、不劃傷板栗籽的不銹鋼振動(dòng)篩、脫蓬軸、脫蓬外筒、電機(jī)架、電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、籽殼分離裝置、傳動(dòng)裝置等組成，工作過程中采用螺旋式推進(jìn)揉搓原理，整個(gè)機(jī)械是立式機(jī)械，自下而上進(jìn)行機(jī)械的安裝，自上而下機(jī)械進(jìn)行板栗脫毛殼作業(yè)。 圖2沃仕力牌板栗脫蓬機(jī) 1.3.3本設(shè)計(jì)的主要概況 本次設(shè)計(jì)的板栗脫毛機(jī)的工作原理是兩個(gè)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的輥輪通過對(duì)板栗外殼的相互擠壓和滑擦，使板栗苞和栗子相互分離，擠壓的作用是將包裹在板栗果實(shí)上面的毛殼擠碎，使毛殼與果實(shí)相分離，滑擦的作用是將已經(jīng)擠碎或者粘附在果實(shí)上的細(xì)小的毛殼和毛刺掃落下來，以增加工作機(jī)對(duì)板栗毛殼脫毛的去殼率，然后分離后的板栗果實(shí)和毛殼經(jīng)過抖動(dòng)帶孔的篩板的篩選，讓比較大的毛殼與果實(shí)分離，細(xì)小的毛刺和板栗果實(shí)進(jìn)入下一級(jí)篩選機(jī)構(gòu)——鼓風(fēng)機(jī)篩選，鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)力作用，將細(xì)小的毛徹底地從板栗果實(shí)和毛刺的混合物中分離出來，達(dá)到果實(shí)與毛殼的徹底分離，最后果實(shí)落入已放置好的集物箱，這是整個(gè)機(jī)械的工作原理。 該方案的主要工作部件是兩個(gè)輥輪、篩板、鼓風(fēng)機(jī)、電機(jī)、導(dǎo)向槽、外殼、電源開關(guān)，機(jī)構(gòu)有電機(jī)提供動(dòng)力源，輥輪、篩板、鼓風(fēng)機(jī)和導(dǎo)向槽是工作部分，電源開關(guān)是控制部分。所有的運(yùn)動(dòng)傳遞都采用帶傳動(dòng)，由電機(jī)到主運(yùn)動(dòng)的輥輪上的運(yùn)動(dòng)傳遞采用普通Z型帶傳動(dòng)，由主動(dòng)輥輪到從動(dòng)輥輪和凸輪軸的運(yùn)動(dòng)也采用普通Z型帶傳動(dòng)，從動(dòng)輥輪的帶輪在帶的外側(cè)，實(shí)現(xiàn)其與主動(dòng)輥輪的反向轉(zhuǎn)動(dòng)，也在這個(gè)帶傳動(dòng)中起張緊作用，并在整個(gè)機(jī)械相互配合的部位上加潤滑油。該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是去殼和脫毛率都能達(dá)到要求，并且制造成本和精度都不是很高，就是普通農(nóng)用機(jī)械的制造精度，還有由于是帶傳動(dòng)，所以對(duì)工作環(huán)境的要求不是很高，能適應(yīng)在果園現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，機(jī)構(gòu)的去毛率和工作效率都比較高，缺點(diǎn)是帶傳動(dòng)需要定期的進(jìn)行張緊操作，工作久了之后容易出現(xiàn)整體打滑的情況。 1.3.4 參考文獻(xiàn) [1]、王民等. 秸稈制作成型燃料的試驗(yàn)與研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).1993，9（Ⅱ）：99- 103. [2]、郭康權(quán)，趙東等. 植物材料壓縮成型時(shí)，粒子的變化及結(jié)合形式. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).1995，11（1）：138- 143. [3]、成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 第三版. 第2 卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [4]、宋 超. 板栗精加工技術(shù). 期刊論文 食品工業(yè)科技. 1993(06) [5]、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院. 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：中國工業(yè)出版社，1971. [6]、孫繼臣, 常顯伶, 王志軍, 劉文華, 劉建. 板栗脫蓬機(jī)的設(shè)計(jì)研究. 學(xué)術(shù)期刊論文.技術(shù)設(shè)計(jì)制造 2011 [7]、陳俊紅, 鄢豐霞. 國內(nèi)外板栗產(chǎn)業(yè)研究進(jìn)展. 學(xué)術(shù)期刊. 板栗產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)化 2012 [8]、鄭傳祥. 新型板栗脫殼機(jī)及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析. 學(xué)術(shù)期刊. 設(shè)計(jì)研究制造 2001 [9]、Wallace R D. The Chestnut Industry in United States[Z].Proceedings of the International Congress on Chestnut, 1993. [10]、Bounous. Chestnut Industry in Europe[J].1995,4(2) 53~60. [11]、濮良貴, 紀(jì)名剛, 機(jī)械設(shè)計(jì). 第八版. 北京：高等教育出版社。 第二章 總體方案的擬定與分析 2.1 方案的比較與選擇 方案一：板栗脫毛機(jī)的工作原理是兩個(gè)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的輥輪通過對(duì)板栗外殼的相互擠壓和滑擦，擠壓的作用是將包裹在板栗果實(shí)上面的毛殼擠碎，是毛殼與果實(shí)相分離，滑擦的作用是將已經(jīng)擠碎或者粘附在果實(shí)上的細(xì)小的毛殼和毛刺掃落下來，以增加工作機(jī)對(duì)板栗毛殼脫毛的去殼率，然后分離的板栗果實(shí)和毛殼經(jīng)過抖動(dòng)帶孔的篩板的篩選，讓比較大的毛殼與果實(shí)分離，細(xì)小的毛刺和板栗果實(shí)進(jìn)入下一級(jí)篩選機(jī)構(gòu)——鼓風(fēng)機(jī)篩選，鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)力作用，將細(xì)小的毛刺徹底地從板栗果實(shí)和毛刺的混合物中分離出來，達(dá)到果實(shí)與毛殼的徹底分離，最后果實(shí)落入已放置好的集物箱。 該方案的主要工作部件是兩個(gè)輥輪、篩板、鼓風(fēng)機(jī)、電機(jī)、導(dǎo)向槽、外殼、電源開關(guān)，機(jī)構(gòu)有電機(jī)提供動(dòng)力源，輥輪、篩板、鼓風(fēng)機(jī)和導(dǎo)向槽是工作部分，電源開關(guān)是控制部分。所有的運(yùn)動(dòng)傳遞都采用帶傳動(dòng)，并在相互嚙合的部位上加潤滑油。該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是去殼和脫毛率都能到到要求，并且制造成本和精度都不是很高，就是普通農(nóng)用機(jī)械的制造精度，還有由于是帶傳動(dòng)，所以對(duì)工作環(huán)境的要求不是很高，能適應(yīng)在果園現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，機(jī)構(gòu)的去毛率和工作效率都比較高，缺點(diǎn)是帶傳動(dòng)需要定期的進(jìn)行張緊操作，工作久了之后容易出現(xiàn)整體打滑的情況。 方案二：板栗脫毛機(jī)的工作原理是通過一個(gè)兩端大小不一的圓錐形滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，然后使板栗苞擠壓到滾筒和機(jī)器外殼之間，通過擠壓是板栗苞和果實(shí)之間實(shí)現(xiàn)分離操作。分離后的毛殼和果實(shí)落入第一級(jí)篩選機(jī)構(gòu)，抖動(dòng)篩板，將大的毛殼分離出去，細(xì)小的毛刺和板栗果實(shí)落入第二級(jí)篩選機(jī)構(gòu)，鼓風(fēng)機(jī)篩選，將細(xì)小的毛刺徹底地與辦理果實(shí)分離，最后果實(shí)落入集物箱，完成整個(gè)去毛殼工作。 該機(jī)構(gòu)的工作部分是滾筒、兩級(jí)分離機(jī)構(gòu)，動(dòng)力部分是電機(jī)，控制部分是電源開關(guān)。所有的運(yùn)動(dòng)都由帶傳動(dòng)來傳遞，由電機(jī)到抖動(dòng)篩板和滾筒，相互嚙合的機(jī)械部分需加入潤滑油潤滑。機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是整體機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，部件和傳動(dòng)路線少，易于維護(hù)和修理，制造成本和制造精度不高，帶傳動(dòng)對(duì)機(jī)器的工作環(huán)境要求不高，能滿足果園現(xiàn)場(chǎng)操作的要求，缺點(diǎn)是帶傳動(dòng)需要電器張緊操作，長時(shí)間使用后容易出現(xiàn)整體打滑的現(xiàn)象，該機(jī)構(gòu)的去毛率和工作效率并不是很高，并且很難再設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)。 綜上所述，最終的設(shè)計(jì)方案選擇方案一。 第三章 電機(jī)以及其他配件的選擇 3.1 電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)類型的選擇： 該機(jī)械是小型農(nóng)用機(jī)械，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)是電源，通常是普通家庭單相電源，即220V交流電源。在單相電機(jī)中，YC（JB/T 1011-2007）系列的單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)力矩大，啟動(dòng)電流小，適用于滿載啟動(dòng)的機(jī)械，如空壓機(jī)、磨粉機(jī)等等，使用環(huán)境沒有很大的限制，能在較為臟亂的環(huán)境中正常使用，滿足本機(jī)械的使用情況，因此電機(jī)選用YC型單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。 選擇電動(dòng)機(jī)的容量： 電動(dòng)機(jī)所需功率 取電動(dòng)機(jī)工作功率： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需功率： 由電動(dòng)機(jī)至輸送鏈的傳動(dòng)總功率為 上式中=0.96，為帶傳動(dòng)的效率；=0.99，為滾動(dòng)軸承的效率 將各個(gè)數(shù)據(jù)代入上式可得：η=0.96*0.99=0.9504 工作機(jī)所需功率為： 根據(jù)農(nóng)用機(jī)械手冊(cè)，小型家庭型農(nóng)用機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速約為700r/min，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比≤7，因此可選用的電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為≤4900r/min. 由以上計(jì)算數(shù)據(jù)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇電機(jī)型號(hào)為YC-100L2-4，額定功率為1.5kw，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，整體尺寸為430*260*260。 3.2 機(jī)器的整體設(shè)計(jì) 通過初步的設(shè)計(jì)計(jì)算過程，利用現(xiàn)代化的信息科學(xué)技術(shù)，我對(duì)本機(jī)器的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)作出如下圖所示的三維模型： 圖3 機(jī)器左側(cè)效果圖 圖4 機(jī)器右側(cè)效果圖 第四章 零部件的設(shè)計(jì)和選擇 4.1 各部分傳動(dòng)比的確定 在上面的設(shè)計(jì)過程中已經(jīng)選定了本機(jī)器所使用的電動(dòng)機(jī)類型為YC100L2-04型電容驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)， 滿載轉(zhuǎn)速為=1450r/min; 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i≤7； 農(nóng)用中小型機(jī)械的工作執(zhí)行部分轉(zhuǎn)速約為n=700r/min左右； 綜上所述，選取從電動(dòng)機(jī)到主動(dòng)輥輪之間帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為=2, 因此有： 輥輪工作是轉(zhuǎn)速n=715r/min 由此算得此時(shí)的生產(chǎn)效率為514.7KG/h,滿足任務(wù)書要求。 通過查找和參閱文獻(xiàn)，我找到了在果實(shí)去殼這一尅行的機(jī)械裝置中采用輥輪的構(gòu)件的都需要一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)速差，以實(shí)現(xiàn)外殼的滑擦剝落，查找文獻(xiàn)后決定采用主從動(dòng)輥輪之間的傳動(dòng)差取=4.2最合適，再此傳動(dòng)差工作情況下，該機(jī)械能得到最高的去殼率，又不會(huì)對(duì)板栗造成損壞。 運(yùn)動(dòng)從主動(dòng)輥輪傳遞到凸輪軸的過程是通過帶傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，目的是讓軸帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過一個(gè)凸輪推桿機(jī)構(gòu)的作用使篩板發(fā)生抖動(dòng)，加大板栗與毛殼混合物的篩選力度，提升去殼率，因此這個(gè)傳遞沒有傳動(dòng)比要求，只要滿足機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)要求即可，綜合實(shí)際情況，在本設(shè)計(jì)中選取=1.067，滿足說機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中傳動(dòng)比小于等于1的要求，設(shè)計(jì)合理。 4.2 執(zhí)行部件的設(shè)計(jì) 4.2.1 雙輥輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本機(jī)械的主要工作部件是雙輥輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。 結(jié)構(gòu)確定：輥輪采用鋼滾筒結(jié)構(gòu)作為支撐以及保證輥輪的強(qiáng)度，以至于整機(jī)工作時(shí)候有震動(dòng)的情況下依然能夠保持原有的結(jié)構(gòu)；為了不損壞加工的板栗，在輥輪的外圍設(shè)計(jì)為一圈套上去的橡膠套，以減輕與板栗直接接觸部分的剛度，有效地保護(hù)了需去毛殼的板栗栗子；為了更好更高效的去除板栗毛殼，本設(shè)計(jì)采用的橡膠外套最外層有凸起的橡膠齒，該結(jié)構(gòu)能確保在雙輥輪的相互作用下，把板栗苞中的毛殼和栗子進(jìn)行完全的分離，并不損壞里面的板栗栗子，綜合市場(chǎng)上的板栗栗子尺寸，橡膠輪齒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為梯形臺(tái)柱狀，頂部為5*5的正方形形狀，齒高15mm，齒側(cè)面傾斜度為45度?？紤]到輥輪的尺寸比較大，倘若用整個(gè)軸來傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)和支撐，會(huì)使州的結(jié)構(gòu)變得過大，加大了機(jī)械的整體重量，也增加了機(jī)器的制造成本，為解決這一問題，本設(shè)計(jì)中采用端軸的方式對(duì)輥輪進(jìn)行固定，輥輪內(nèi)圈的鋼制滾筒是空心的，兩端的端面上有與端軸相配合的預(yù)留孔，以及為了連接端軸和輥輪的螺紋孔。 取主動(dòng)輥輪的轉(zhuǎn)速為n=700r/min， 假設(shè)板栗苞為一個(gè)直徑為d=75mm球形， 一次裝料大約能裝載7.5KG左右的板栗苞到機(jī)器中，按50%的果實(shí)率，也就是有3.75KG左右的板栗栗子被裝入機(jī)器中，如果要達(dá)到500KG/h的生產(chǎn)率，則所需的橡膠齒輪的面積大約為85000,為了有一個(gè)適當(dāng)?shù)罔樗?，考慮到農(nóng)用機(jī)械的尺寸問題以及整體的協(xié)調(diào)性，綜上所述取輥輪的最大直徑為205，長度為420，按上述方法得到的機(jī)械生產(chǎn)效率是497.32KG/h,基本滿足設(shè)計(jì)任務(wù)中生產(chǎn)效率為500KG/h的要求。 輥輪的三維模型如下圖： 圖6 輥輪三維模型 4.2.2 輥輪軸的設(shè)計(jì) 按扭矩初計(jì)算輥輪端軸直徑： 輥輪端軸作為輥輪的支撐件和起到運(yùn)動(dòng)的傳遞作用，在該機(jī)械中，輥輪和端軸都只承受較小的工作壓力，因此可選擇材料為45鋼，處理方法為調(diào)制處理，依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版軸的設(shè)計(jì)章節(jié)中查表可得，?。篊=114， 按扭矩計(jì)算軸的最小直徑公式為： d> 其中d為軸的足校直徑，P為輥輪的輸入功率，P=14.32kw，n為軸的轉(zhuǎn)速，即是輥輪的轉(zhuǎn)速，n=725r/min,代入數(shù)據(jù)算得d=11.30mm 考慮到鍵槽以及軸承的選擇和裝配問題，取軸的最小直徑為d=34mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 本機(jī)械中的軸為兩個(gè)端軸，與輥輪噢誒和是的時(shí)候不是貫穿整個(gè)輥輪，而是軸和輥輪通過螺栓連接，因此將軸設(shè)計(jì)成臺(tái)階式，即為階梯軸。軸承的一端以軸肩來軸向定位，另一端以軸承端蓋來軸向定位，軸端擋圈是通過螺釘鏈接固定于機(jī)架上的，軸的最外端是用于與帶輪連接配合，設(shè)計(jì)有鍵槽，通過鍵實(shí)現(xiàn)帶輪的周向固定，帶輪的一端用軸肩進(jìn)行軸向固定，另一端是以軸端擋圈來軸向固定帶輪。 軸的各個(gè)段的直徑和長度按結(jié)構(gòu)和整體尺寸而定。軸的最小直徑顯然是與帶輪相配合的那一段軸，以此為最小直徑，即此段=34mm,初選帶傳動(dòng)的傳動(dòng)方式為普通V帶Z型傳動(dòng)，出算帶輪尺寸可得此段軸的長度=30mm;與軸承配合的軸段中，初選軸承為深溝球軸承，標(biāo)記為：滾動(dòng)軸承 6008 GB/T 276-1994，其尺寸為d*D*T=40*68*15,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，按照軸承的安裝尺寸設(shè)計(jì)軸與其配合段的結(jié)構(gòu)尺寸，有=40mm,長度=15mm，其他結(jié)構(gòu)尺寸按照整體機(jī)械的尺寸確定，輥輪端軸的三維模型如下所示： 圖7 輥輪端軸 4.2.3 抖動(dòng)篩板的設(shè)計(jì) 抖動(dòng)篩板是作為本機(jī)械中的第一級(jí)篩選機(jī)構(gòu)，目的是將大的板栗苞碎塊和板栗栗子進(jìn)行分離操作。篩板上面開有孔，以便于板栗栗子從空中落下，到達(dá)第二級(jí)篩選機(jī)構(gòu)，通過篩板的抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)，將無法落入下一級(jí)篩選機(jī)構(gòu)的大塊板栗苞慢慢地向機(jī)械的肥料口端送去，完成大塊板栗苞和板栗栗子之間的分離操作。篩板的抖動(dòng)是通過一個(gè)類似凸輪推桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，該機(jī)構(gòu)同構(gòu)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，在遠(yuǎn)程情況下推動(dòng)篩板，篩板的一端通過彈簧與機(jī)架相連接，在凸輪由遠(yuǎn)程到近休的過程中彈簧通過彈力的作用將篩板彈回原有的位置，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)篩板的反復(fù)抖動(dòng)。取板栗栗子近似的尺寸為35mm的球形物體，為保證板栗栗子順利落入下一級(jí)篩選機(jī)構(gòu)，在篩板上開設(shè)的孔直徑設(shè)計(jì)為d=40mm,大于該尺寸的板栗苞碎塊將在篩板的反復(fù)抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)下被送入廢料出口，完成第一級(jí)篩選作業(yè)。 抖動(dòng)篩板的其他外形尺寸和與凸輪及彈簧相互作用的尺寸按照凸輪和彈簧的尺寸確定，整體外形尺寸按照整個(gè)機(jī)器的結(jié)構(gòu)尺寸確定，篩板的三維模型如下圖。 圖8 抖動(dòng)篩板 4.2.4 凸輪的設(shè)計(jì) 凸輪的類型有很多種，在本機(jī)械中，由于是中小型農(nóng)用機(jī)械，所以為了盡可能的降低生產(chǎn)制造成本，所以采用最簡(jiǎn)單的盤形凸輪。本零件的作用是在凸輪遠(yuǎn)休和近休的相互轉(zhuǎn)換下，通過凸輪推桿機(jī)構(gòu)使篩板發(fā)生反復(fù)的來回抖動(dòng)，在這個(gè)剛運(yùn)動(dòng)的過程中，要求凸輪的行程為H=25mm，其他的要求都不做嚴(yán)格限定。 根據(jù)《機(jī)械原理》第4章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)的內(nèi)容介紹，設(shè)計(jì)了該機(jī)械中的類似凸輪推桿機(jī)構(gòu)，凸輪采用盤形凸輪，材料選擇45鋼，不做熱處理，凸輪和推桿的連接接觸方式為平底從動(dòng)件凸輪凸輪機(jī)構(gòu)連接方式，該連接方式凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力始終垂直于從動(dòng)件的平底，傳力性能很好，而在本次設(shè)計(jì)中，凸輪推桿機(jī)構(gòu)所傳遞和承受的工作載荷均不大，搞采用此結(jié)構(gòu)可行，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)接觸處容易形成潤滑油膜，有利于減少摩擦和磨損，在此機(jī)械中抖動(dòng)篩板的抖動(dòng)頻率比較大，古需要滿足能在比較高的速度下運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，平底從動(dòng)件凸輪推桿機(jī)構(gòu)滿足本機(jī)械的設(shè)計(jì)要求。 凸輪的設(shè)計(jì)圖如下圖所示： 圖9 凸輪結(jié)構(gòu)機(jī)器尺寸 4.2.5 凸輪軸的設(shè)計(jì) 在抖動(dòng)篩板的下方，是類似的凸輪推桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是通過一根軸的固定支撐作用，使凸輪能在軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下，對(duì)篩板實(shí)現(xiàn)反復(fù)的來回推動(dòng)效果。 按扭矩初算軸徑： 該軸的材料選用45鋼，熱處理方式為調(diào)制處理，硬度217-255HBS，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材，取：C=114， 按扭矩計(jì)算軸的最小直徑公式為： d>， 代入數(shù)據(jù)算得凸輪軸的最小直徑是d=9.32mm, 考慮到該軸的作用是固定凸輪以及將運(yùn)動(dòng)從帶輪傳遞到凸輪上，因此在該軸上還需裝配上其他零部件，有軸承、帶輪、鍵、圓螺母等零件。該軸上零件的固定方案為兩端軸承的軸向固定是由軸肩和軸承端蓋完成，帶輪的軸向固定是由軸肩和圓螺母來實(shí)現(xiàn)，帶輪的周向固定是由普通平鍵的周向固定來實(shí)現(xiàn)。軸上零件的裝配順序?yàn)楝F(xiàn)將軸裝入到機(jī)架上，然后裝入兩側(cè)的凸輪和鍵，將凸輪軸向和周向都固定好，然后裝入兩端的軸承，再裝配軸承端蓋，并在這一步將軸、軸承以及軸承端蓋都在機(jī)架上固定好，只留下伸出來的一段裝帶輪的軸，將帶輪、鍵裝配到預(yù)留的軸段上，擰上圓螺母，實(shí)現(xiàn)軸上所有零件的裝配和固定。 確定軸的各段直徑和長度： 該軸上最小軸徑處是與帶輪裝配的軸段，安扭轉(zhuǎn)條件計(jì)算算得的最小直徑是9.32mm，在實(shí)際中取最小直徑為13mm。軸上的滾動(dòng)軸承初步選擇深溝球軸承軸承，根據(jù)該處的實(shí)際工作情況和《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選取代號(hào)為6002的深溝球軸承，標(biāo)注為：滾動(dòng)軸承 6002 GB/T 276-1994，其尺寸為d*D*T=15*32*9,因此在與軸承相配合的軸段上軸的直徑為=15mm,該軸段的長度為=9mm，與凸輪相配合的軸段安凸輪的實(shí)際尺寸確定，即為直徑=20mm,該軸段的長度為=20mm,軸端與帶輪裝配的軸段，初級(jí)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)為普通V帶Z型傳動(dòng)，按前面的敘述以及設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，初步設(shè)計(jì)帶輪的直徑為160mm，與軸相配合的孔直徑為13mm，古在此段軸段上的軸直徑為=13mm,長度按后續(xù)帶輪以及圓螺母的尺寸在后面的設(shè)計(jì)中確定。至此，其他尺寸按機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)尺寸確定。 4.3 傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 4.3.1 電機(jī)至主動(dòng)輥輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 該機(jī)械是作為中小型家庭用農(nóng)用機(jī)械，要求傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，能在比較惡劣的工作環(huán)境中正常工作，并且要求制造和維修成本都比較低，因此電機(jī)到主動(dòng)輥輪之間的運(yùn)動(dòng)傳遞采用帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，能滿足該機(jī)械的傳動(dòng)要求，并且能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輥輪的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際使工作環(huán)境以及參閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八章帶傳動(dòng)的內(nèi)容做出如下設(shè)計(jì)：該路線的傳動(dòng)采用普通V帶Z型帶傳動(dòng)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》帶傳動(dòng)章節(jié)表8-1得出以下傳動(dòng)帶數(shù)據(jù)： 普通V帶的帶型 節(jié)寬 /mm 頂寬 b/mm 高度 h/mm 橫截面積 A/ 楔角 Z 8.5 10.0 6.0 47 表1 V帶截面尺寸 帶的截面及節(jié)線示意圖如下所示： 圖10 皮帶節(jié)線輪廓示意圖 圖11 皮帶截面示意圖 電機(jī)軸帶輪的設(shè)計(jì)： 電機(jī)軸帶輪是整個(gè)機(jī)器的第一級(jí)動(dòng)力輸出輪，皮帶采用普通V帶Z型帶，此帶輪與電機(jī)軸的裝配時(shí)軸端的固定是依靠電機(jī)軸上的軸肩和軸端擋圈來實(shí)現(xiàn)軸端固定的，周向固定是通過普通平鍵來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)普通平鍵將電機(jī)軸的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到帶輪上，通過帶輪再傳遞到主動(dòng)輥輪的帶輪上，完成運(yùn)動(dòng)的傳遞。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-8以及機(jī)械的整體尺寸，選擇電機(jī)軸輸出帶輪的基準(zhǔn)直徑為=75mm,由以上的數(shù)據(jù)算得此帶輪的軸的直徑d=28mm. 帶輪的基準(zhǔn)直徑≤2.5d，所以采用實(shí)心式帶輪 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八章章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計(jì)次帶輪的尺寸結(jié)果如下： =1.8d=53.2mm 取=52mm; 由表8-10得 =3mm;=61mm; =+2=81mm; f=10mm; B=2f+e=32mm; L=B=32mm。 三維模型如下： 圖12 電機(jī)輸出軸帶輪 主動(dòng)輥輪帶輪的設(shè)計(jì)： 主動(dòng)輥輪的帶輪采用鑄鐵通過鑄造方式而制成，此帶輪與主動(dòng)輥輪端軸的裝配時(shí)軸端的固定是依靠主動(dòng)輥輪端軸上的軸肩和軸端擋圈來實(shí)現(xiàn)軸端固定的，周向固定是通過普通平鍵來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)普通平鍵將帶輪上的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到主動(dòng)輥輪端軸上，完成運(yùn)動(dòng)的傳遞。由以上的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)上的帶輪孔直徑為d=34mm，而V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與其基準(zhǔn)直徑有關(guān)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章章節(jié)內(nèi)容可知，在該結(jié)構(gòu)上要保持i=2的傳動(dòng)比的帶輪的基準(zhǔn)直徑是=150mm， 由于2.5*d=100<150= 因此該帶輪可采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)，而=150<300mm，所以該帶輪最終應(yīng)該選擇腹板式帶輪結(jié)構(gòu)。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八章章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計(jì)此帶輪的尺寸結(jié)果如下： =1.8d=72mm 取=72mm; 由表8-10得 =3mm; =136mm; =+2=156mm; f=10mm; B=2f+e=32mm; C=10mm; L=B=32mm。 該帶輪的三維模型以及工程圖在此說明書上不列出，在本次設(shè)計(jì)的工程圖和三維建模上有詳細(xì)的圖示。 4.3.2 主動(dòng)輥輪至凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 在這條運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)路線中，要求運(yùn)動(dòng)從主動(dòng)輥輪的另一端輸出，通過傳動(dòng)部件最終傳遞到凸輪輪軸上，帶動(dòng)凸輪的運(yùn)動(dòng)，在期間，該傳動(dòng)部件還需帶動(dòng)從動(dòng)輥輪的運(yùn)動(dòng)，并且要保證主動(dòng)輥輪和從動(dòng)輥輪之間轉(zhuǎn)向相反。 傳動(dòng)方案的確定：由以上傳動(dòng)要求，以及該機(jī)械是作為中小型農(nóng)用機(jī)械，傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該簡(jiǎn)單易維修，并且能經(jīng)受住比較惡劣的工作環(huán)境，在制造和生產(chǎn)上還要求價(jià)格低廉，容易制造生產(chǎn)，因此在此傳動(dòng)路線上選擇帶傳動(dòng)。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章帶傳動(dòng)章節(jié)內(nèi)容可知，若要滿足以上的傳動(dòng)要求，在改機(jī)械上可選用普通V帶Z型帶傳動(dòng)。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-1，得此傳動(dòng)帶的截面尺寸如下表： 普通V帶的帶型 節(jié)寬 /mm 頂寬 b/mm 高度 h/mm 橫截面積 A/ 楔角 Z 8.5 10.0 6.0 47 表2 V帶Z型帶的截面尺寸 此路線上的帶節(jié)線的長度有機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)尺寸而定，具體數(shù)值在整機(jī)裝配工程圖上詳細(xì)標(biāo)注，此處不做特表表示。 主動(dòng)輥輪輸出軸帶輪的設(shè)計(jì)： 由以上敘述可知，該結(jié)構(gòu)是普通V帶的帶輪，在前面的章節(jié)我們涉及到輸出路線上主動(dòng)輥輪和從動(dòng)輥輪需要保持一定的轉(zhuǎn)速差，這個(gè)轉(zhuǎn)速差也就是傳動(dòng)比，已經(jīng)確定這個(gè)轉(zhuǎn)速比的最合適的值為i=4.2。 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章表8-6，結(jié)合本設(shè)計(jì)的綜合結(jié)構(gòu)尺寸，該處的帶輪尺寸要設(shè)計(jì)的比較小，只有這樣才能使從動(dòng)輥輪的帶輪不至于過大，按表中推薦的V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑，選取基準(zhǔn)直徑為=50mm,為了降低生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及加工成本，因此使輸出端軸和輸入端軸采用同樣的結(jié)構(gòu)，因此該帶輪的輪孔直徑為d=34mm,2.5d=84mm≥50mm=,并且≤300mm，因此該帶輪的結(jié)構(gòu)形式采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章，圖8-14的設(shè)計(jì)計(jì)算公式可得此帶輪的基本結(jié)構(gòu)尺寸如下：=1.8d=61.2mm， 取=64mm; 由表8-10得 =3mm; =34mm; =+2=54mm; f=10mm; e=12mm; B=2f+e=32mm; =8.5mm; L=B=32mm 該帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖在此不作表述。 從動(dòng)輥輪輸入軸帶輪設(shè)計(jì)： 該帶輪的作用是接受從主動(dòng)輥輪傳遞下來的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換成為從動(dòng)輥輪的輸入運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中要實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的反向傳遞，因此設(shè)計(jì)成該帶輪安裝在皮帶的外側(cè)，帶輪的外表面與皮帶的背面接觸配合，通過皮帶和帶輪外表面的摩擦作用帶動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞。 為了實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)要求以及滿足V帶的配合，因此將此帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成沒有輪槽的結(jié)構(gòu)，而是一個(gè)輪轂，外圍是包裹的一圈橡膠制的外圈，該外圈的作用是增大帶輪與皮帶之間的摩擦，同時(shí)橡膠層的存在也在一定程度上起到了吸振緩沖、張緊的作用。該帶輪的輪轂結(jié)構(gòu)按照《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章章節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)，由于該路線上的傳動(dòng)比 i=4.2,因此該帶輪最外圈橡膠層的直徑為=210mm,帶輪的中心軸孔按照輥輪端軸的尺寸選取，即選取d=34mm, 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章章節(jié)內(nèi)容可知，該帶輪的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為孔板式帶輪，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸如下： =1.8d=72mm 取=72mm; 由表8-10得 =136mm; f=10mm; B=2f+e=32mm; C=10mm； L=B=32mm。 三維模型如下圖所示： 圖13 從動(dòng)輥輪帶輪 凸輪軸帶輪的設(shè)計(jì)： 凸輪軸的帶輪作用是將主動(dòng)輥輪上的運(yùn)動(dòng)輸出傳遞給凸輪軸，再由凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪，實(shí)現(xiàn)類似凸輪推桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入。由前面設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果可知，在此凸輪軸帶輪的連接處軸的直徑為d=13mm,因此該帶輪的中心軸孔的直徑為d=13mm， 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章帶輪的設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹，按表8-1以及機(jī)器的實(shí)際尺寸選取該帶輪的基準(zhǔn)直徑為=160mm。V帶的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，2.5d=2.5*13=32.5<160=，因此該帶輪不能采用實(shí)心式帶輪結(jié)構(gòu)。 在本帶輪的設(shè)計(jì)中，=160mm<300mm, =2d=26mm; d=13mm; =3mm; =+2=164mm; =7mm; 取 δ=10mm; 則有 =-2(δ++)=126mm; =0.5(+)=76mm; 取 f=10mm; e=12mm; B=e+2f=32mm; =8.5mm; =20mm; 由于 B<1.5d; 所以 L=B=32mm; =0.25B=8mm. 該帶輪的所有結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算完成。 4.4 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及校核 4.4.1 滾動(dòng)軸承的選擇及校核 滾動(dòng)軸承的選擇應(yīng)該按照軸承所承受載荷的大小，性質(zhì)以及方向，還有轉(zhuǎn)速及工作環(huán)境要求等等情況來進(jìn)行選擇。假如軸承在工作工程中只承受或者基本上支承受徑向載荷，而軸向載荷很小，甚至可以忽略不計(jì)的情況下，而且轉(zhuǎn)速比較高，在這種情況下應(yīng)該選用深溝球軸承軸承；假如軸承在工作的過程中，軸承同時(shí)要承受較大的軸向力和徑向力，或者傳動(dòng)件的軸向位置需要調(diào)整的情況，則應(yīng)該選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。在本機(jī)器的設(shè)計(jì)中，軸承在工作過正中受到的徑向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其受到的軸向力，而且工作環(huán)境比較多雜物，轉(zhuǎn)速也比較高，因此本機(jī)器的滾動(dòng)軸承選用深溝球軸承。 滾動(dòng)軸承型號(hào)的選擇： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第六章滾動(dòng)軸承的內(nèi)容，以及在前面章節(jié)對(duì)軸的設(shè)計(jì)結(jié)果綜合考慮，在本機(jī)器的設(shè)計(jì)中選擇的軸承如下： 雙輥輪軸的軸承標(biāo)記為： 深溝球軸承 6008 GB/T 276-1994 其尺寸為：d*D*B=40*68*15; 該型號(hào)軸承的基本額定動(dòng)載荷=17.0KN,基本額定靜載荷=11.8KN; 凸輪軸的軸承標(biāo)記為： 深溝球軸承 6002 GB/T 276-1994 其尺寸為：d*D*B=15*32*9; 該型號(hào)軸承的基本額定動(dòng)載荷=5.58KN,基本額定靜載荷=2.85KN 軸承使用壽命的校核： 假設(shè)該板栗去毛殼機(jī)的使用年限為十年，每年在秋季板栗的收獲季節(jié)每天工作八小時(shí)，連續(xù)工作一個(gè)月，則軸承預(yù)計(jì)所需的壽命為： =24*30*8=5760h; 滾動(dòng)軸承的壽命校核根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第十三章壽命的校核內(nèi)容來校核。軸承的壽命校核公式為： = 對(duì)于深溝球軸承，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材的內(nèi)容可對(duì)上式中=3，結(jié)合該軸承在工作中的工作環(huán)境，本設(shè)計(jì)中取=1.00,因?yàn)檩S承在工作中所承受的軸向載荷相比于景象在和來講小很多，可以做到忽略不計(jì)，因此可認(rèn)為軸承在整個(gè)工作過程中只受到徑向載荷作用，所以軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算式為：P=X； 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材的內(nèi)容選取上式中=1.00. 雙輥輪軸上的軸承壽命校核： 由 所以在此機(jī)器上雙輥輪軸上的軸承選擇滿足該機(jī)器在實(shí)際使用過程中的工作要求，選擇合理。 凸輪軸上的軸承壽命校核： 由 所以在此機(jī)器上凸輪軸上的軸承選擇滿足該機(jī)器在實(shí)際使用過程中的工作要求，選擇合理。 4.4.2 鍵的選擇計(jì)算及校核 鏈接鍵的選擇包括選擇其類型和尺寸，類型的選擇是由機(jī)器的工作環(huán)境和鍵在工作中收到的載荷和振動(dòng)等情況來選擇的，而鍵的尺寸是通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求選擇。 根據(jù)本設(shè)計(jì)機(jī)械在實(shí)際的工作情況和鏈接鍵在工作中所受的載荷情況，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四章章節(jié)內(nèi)容，確定本機(jī)械中的鍵選擇類型為普通平鍵A型，各個(gè)連接處的鍵的尺寸計(jì)算和校核如下： 與電機(jī)軸鏈接的鍵： 電機(jī)軸的軸徑d=28mm,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四章表4-1選擇該鍵的標(biāo)記為: GB/T 1096 鍵 8*7*28 選擇的鍵的材料是鋼，而電機(jī)軸和電機(jī)軸帶輪的材料也是鋼，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材可知其許用應(yīng)力[]=100120MP,在該鍵的強(qiáng)度校核中選取其中間值，即取其許用應(yīng)力[]=110MP。 鍵和電機(jī)軸帶輪輪轂的接觸高度為： K=0.5h=0.5*7=3.5mm; 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材得鍵的工作長度為： L=L-b=28-8=20mm; 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知所選的電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩為=2.5Nm, 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第六章6-2式可得該鍵的工作應(yīng)力為： ==2.1MP<[] 因此該鍵的設(shè)計(jì)選擇合理。 輥輪軸上鍵的選擇及校核： 輥輪軸上相配合的端軸的軸徑d=34mm,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四章表4-1選擇該鍵的標(biāo)記為: GB/T 1096 鍵 10*8*25 選擇的鍵的材料是鋼，而輥輪軸的材料是45鋼經(jīng)過調(diào)制處理，輥輪端軸帶輪的材料也是鋼，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材可知其許用應(yīng)力[]=100120MP,在該鍵的強(qiáng)度校核中選取其中間值，即取其許用應(yīng)力[]=110MP。 鍵和輥輪軸帶輪輪轂的接觸高度為： K=0.5h=0.5*8=4mm; 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材得鍵的工作長度為： L=L-b=25-10=15mm; 在雙輥輪結(jié)構(gòu)中，主動(dòng)輥輪承受的工作載荷最大，其承受的工作轉(zhuǎn)矩也最大，由前面章節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果可知，主動(dòng)輥輪端軸上的轉(zhuǎn)矩為=24.8Nm, 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第六章6-2式可得該鍵的工作應(yīng)力為： ==26.27MP<[] 因此該鍵的設(shè)計(jì)選擇合理。 凸輪軸帶輪鍵的選擇和校核： 凸輪軸的軸徑d=13mm,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四章表4-1選擇該鍵的標(biāo)記為: GB/T 1096 鍵 5*5*28 選擇的鍵的材料是鋼，而凸輪軸和凸輪軸帶輪的材料也是鋼，而且凸輪軸與帶輪相配合處還經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材可知其許用應(yīng)力[]=100120MP,在該鍵的強(qiáng)度校核中選取其中間值，即取其許用應(yīng)力[]=110MP。 鍵和凸輪軸帶輪輪轂的接觸高度為： K=0.5h=0.5*5=2.5mm; 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材得鍵的工作長度為： L=L-b=25-5=20mm; 凸輪軸在工作過程中獎(jiǎng)承受凸輪和抖動(dòng)篩板接觸而帶來的工作轉(zhuǎn)矩，在滿載荷工作的情況下，由前面章節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果可知=21.6Nm。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第六章6-2式可得該鍵的工作應(yīng)力為： ==66.46MP<[] 因此該鍵的設(shè)計(jì)選擇合理。 4.5 支架結(jié)構(gòu)和尺寸的確定及其附件的選擇 4.5.1 支架結(jié)構(gòu)的確定 整個(gè)機(jī)架分為三個(gè)部分，第一部分是進(jìn)料部分，該部分在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)成鈑金件，其作用是作為整個(gè)機(jī)器的進(jìn)料口以及雙輥輪機(jī)構(gòu)工作執(zhí)行部分的保護(hù)殼，除此之外，板栗苞在雙輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)的作用下也會(huì)與外殼相擠壓和碰撞，加大了板栗去毛殼的力度；第二部分是雙輥輪、抖動(dòng)篩板、凸輪軸的安裝支架，該部分是由鑄造件經(jīng)過后期的機(jī)加工而成，材料是鑄鐵，這部分與雙輥輪的安裝部位上的結(jié)構(gòu)及其尺寸是按照減速器的結(jié)構(gòu)及其尺寸設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)具體參照本設(shè)計(jì)的附帶三維圖紙；第三部分是作為底架，該部分的作用是支撐第一部分以及第二部分，整個(gè)機(jī)械的動(dòng)力源，即電動(dòng)機(jī)是安裝在這個(gè)部分上，第二級(jí)篩選機(jī)構(gòu)包括出料口、鼓風(fēng)機(jī)等零部件也都是安裝在這個(gè)部分上。 各個(gè)部分以及與零部件的裝配方案： 第一部分與第二部分是通過焊接連接，將第一部分即進(jìn)料口直接焊接在第二部分的支撐腿上，完成連接；第二部分與第三部分是通過螺栓連接固定。機(jī)器中的電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)是通過其底架的螺栓孔用螺栓與機(jī)器的底架固定連接。 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第十一章表11-1得第二部分的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表所示： 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算 結(jié)果 下殼體厚度 0.04a+3>8 10mm 上殼體厚度 =0.85 10mm 下殼體凸緣厚度 =1.5 15mm 上殼體凸緣厚度 =1.5 15mm 上殼體與下殼體連 接螺栓直徑 16mm 軸承端蓋 螺栓直徑 6mm 定位銷直徑 d d=0.8 10mm 螺栓扳手空間與凸緣寬度 安裝螺 栓直徑 M8 M 10 M 12 M 16 M 20 M 24 M 30 至外箱 壁距離 13 16 18 22 26 34 40 至凸緣 邊距離 11 14 16 20 24 28 34 沉頭座直徑 20 24 24 32 40 48 60 軸承旁凸臺(tái)半徑 = 10mm 凸臺(tái)高度 h 自定 30mm 外箱壁至軸承 座端面距離 =++（5~8） 35mm 雙輥輪與 內(nèi)壁距離 > 15mm 下殼體肋厚 ≈0.85=10mm 軸承端蓋外徑 D+(5~5.5)或 =1.25D+10 (D軸承外徑) 98mm 軸承端蓋 凸緣厚度 t T=（1~1.2） 3mm 表3 機(jī)架主要結(jié)構(gòu)尺寸 4.5.2 附件的選擇 軸承蓋的選擇： 軸承蓋是作為軸承軸向固定的零部件，在本機(jī)械的設(shè)計(jì)中，軸承蓋一共有六個(gè)，分別是兩個(gè)主動(dòng)輥輪軸軸承蓋、兩個(gè)從動(dòng)輥輪軸承蓋和兩個(gè)凸輪軸軸承蓋。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第十一章章節(jié)內(nèi)容，本機(jī)械中所用到的軸承蓋采用凸緣式軸承蓋。參照表11-10和各軸的軸徑設(shè)計(jì)計(jì)算各個(gè)軸承蓋的結(jié)構(gòu)和尺寸，在這里不全部意義列舉，僅以主動(dòng)輥輪端軸的軸承蓋為例，該軸承蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算圖示尺寸如下圖： 圖14 軸承蓋結(jié)構(gòu)及尺寸 圓螺母的選擇： 在該機(jī)器中，凸輪軸的軸徑比較小，它的帶輪的軸端固定不適合用軸端擋圈固定，因此采用圓螺母來固定凸輪軸的帶輪。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五章表5-6以及凸輪軸的軸徑為13mm確定此處選用的圓螺母類型標(biāo)記為 GB/T 810 M121.25； 由前面的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果及表中的公式通過計(jì)算可得： =25mm; h=4.2mm; t=2.5mm; 螺紋規(guī)格為M12，材料為45鋼，槽或全部熱處理后的硬度為3545 HRC，圓螺母的表面經(jīng)過氧化處理。 如下圖所示： 圖15 圓螺母三維模型 軸端擋圈的選擇： 在本機(jī)械的雙輥輪端軸的帶輪的軸向固定、電機(jī)軸帶輪的軸向固定采用軸端擋圈來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)前面章節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，參閱《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五章表5-3的內(nèi)容，確定該機(jī)械中使用在輥輪軸上的軸端擋圈采用螺栓緊固B型軸端擋圈，螺栓的規(guī)格為M620； 墊圈的標(biāo)記為 墊圈 GB/T 93-1987 6； 按表5-3的計(jì)算式，有D=45mm;H=5mm;L=12mm;d=6.6mm; 使用在電機(jī)軸上的軸端擋圈采用螺栓緊固B型軸端擋圈， 螺栓的規(guī)格為：M1620; 墊圈的標(biāo)記為 墊圈 GB/T 93-1987 6; 按表5-3的計(jì)算式，有D=35mm;H=5mm;d=6.6mm。 第五章 機(jī)器的潤滑與防護(hù) 潤滑： 本研究的設(shè)計(jì)成品的使用環(huán)境雜物較多，有時(shí)候甚至?xí)斜容^多的水分，因此機(jī)器的潤滑要能夠防水和防塵。通過查閱文獻(xiàn)期刊和專業(yè)課教材，本機(jī)器中各個(gè)滾動(dòng)軸承的潤滑采用潤滑脂潤滑，滿足本機(jī)械使用