毕业设计（论文）-大蒜切须机的设计【切根机设计】

16届毕业设计全套图纸加扣 3012250582大蒜切须机的设计 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 日 期 前 言大蒜又名胡蒜，百合科葱属多年生草本植物，原产于中亚地区。早在公元前3200年，埃及就己经开始种植大蒜，后来通过“丝绸之路”被引入我国陕西关中地区，在我国己有2000多年的栽培历史。一直以来，大蒜因其独特的风味，常被作为食品配料，是地中海地区、欧洲和亚洲饮食文化的重要组成部分。随着研究开发的不断深入，大蒜作为营养保健品和药品的巨大价值不断被开发利用，其在抗菌抑菌、预防癌症、治疗心血管疾病和糖尿病等方面有独特的功效。 随着我国城镇化的快速发展，越来越多的农村青壮年劳动力来到城市、发达地区从事非农产业，致使农村劳动力用工紧张，农业生产成本大幅上升、效率明显降低，特别是在大蒜收获环节尤为明显，制约了我国大蒜产业的发展。机械化收获是解决当前大蒜生产过程中生产成本高、劳动强度大、作业效率低等问题的有效手段。我国大蒜生产机械化研究起步晚，技术水平不成熟，与发达国家相比还有较大差距。大蒜收获需完成的主要工序有挖掘、清土、切颈、切须等，大蒜收获中的机械化挖掘、清土相对容易实现，机械化切颈、切须难度较大。机械化切颈己有技术突破和成型机构，但机械化切须目前还尚无成熟技术和相关报道。因此，加快大蒜机械切须技术研发则显得尤为重要。本文将介绍一种大蒜切须机。主有以下内容，从课题的提出，大量查阅相关文献资料，了解当前大蒜机械切须技术的发展状况，提出了本文的设计方案，进行相关零件的设计计算及校核，绘制了二维工程图，最后在SoildWorks中建立了其三维模型，为加快大蒜机械切须技术的研发做出了贡献。关键词：大蒜；机械；切须技术 目 录1引言1 1.1研究目的和意义12设计任务分析及方案选择2 2.1设计任务分析2 2.2方案选择23大蒜切须机的结构及工作原理4 3.1大蒜切须机的结构4 3.2大蒜切须机的工作原理64大蒜切须机主要零件的设计7 4.1设计前各项参数的确定7 4.2带传动设计10 4.3主动轴的设计与校核23 4.4轴承的选择及校核27总 结28致 谢29参考文献301引言我国是大蒜种植、加工、出口的主要国家之一，近年来中国大蒜出口一直保持着续性增长的态势，自2002年之后连续12年年出口量保持在100万t以上。种植面积正在持续扩大，统计部门的数据显示，至2008年全国的大蒜种植面积在67. 3万公顷，总产量达1 035万t 。为了保持我国大蒜的出口优势与增加农民的收入，我们的生产方针和加工技术必须根据国际市场的需求和我国大蒜产业现存问题，进行必要的调整。必须在提高大蒜产品质量、降低成本以提高产品的竞争能力方面下功夫。特别是必须加快实现我国大蒜生产产业化和产品标准化，在采取诸多农业措施的同时，快速发展大蒜加工业。大蒜加工行业正在蓬勃发展。在大蒜深加工的前期，需将大蒜茎须去掉，以满足后续生产工序的基本要求。传统的大蒜切须多采用手工处理，不仅效率低下，大蒜损伤率高，而且极易伤手。因此设计一款高效率的大蒜切须机刻不容缓。1.1研究目的和意义大蒜切须机的设计研究主要为大蒜收获加工提供方便，为大蒜加工提供更为便利的方式。与传统的人工切须相比，研究设计大蒜切须机的目的主要是：（1）降低工人劳动强度，降低加工成本。（2）提高加工效率，防止由于切须时间过长导致的大蒜变质腐烂。 大蒜切须作为大蒜加工中最重要的一部分，其加工过程的机械化所产生的意义在于：（1）降低了加工成本，提高了我国出口大蒜的竞争力。（2）大蒜加工产品的统一标准化，有利于我国大蒜的出口。 2设计任务分析及方案选择2.1设计任务分析 设计任务：设计一种大蒜切须机，能够实现自动输送未切须大蒜，自动切须。分析：本课题设计的是电机驱动的大蒜自动切须机械，它的功能包括自动输送、切割，该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动实现自动输送、切割，通过机械传动的结合，实现大蒜的自动切须。2.2方案选择 图2-1 老式大蒜切须机图2-2 传送带三维示意图 图2-1 ，2-2为一款老式的大蒜切茎须机，其原理是通过夹持带把带茎的大蒜夹持住并把其输送至圆盘刀处进行切茎须，但是由于有的大蒜联合收获机其自己就能实现挖掘、清土、切颈的功能导致其从田地里收获的大蒜切须时已经没有足够长的茎干供其夹持如图2-3。 图2-3 已切颈未切须大蒜 图2-4 切须后的大蒜所以为了完成大蒜切须机的设计应该另行设计一种能够夹持住已经切去了茎颈大蒜的大蒜切须机，通过翻阅大量资料以及借鉴类似机械的设计，本人最终设计出了一款新型的大蒜切须机，其主要是利用链板输送装置输送未切须大蒜至旋转的圆盘刀处进行切须，大蒜的夹持装置固定在被改造的链板上。283大蒜切须机的结构及工作原理 3.1大蒜切须机的结构 图3-1 大蒜切须机装配示意图 1.减速器 2.大电机 3.刀轴 4.小电机 5.料杯 6.链板输送装置如图3-1所示大蒜切须机主要由大电机、小电机、减速器、链板输送装置组成，链板输送装置上的链板被固定上了一个大蒜的夹持装置（料杯）。3.1.1 切削部分结构 图3-2 1.圆盘刀刀托 2.圆盘刀 图3-3 如图3-2，3-3所示切割用的圆盘刀被焊接在圆盘刀刀托上，圆盘刀刀托利用键连接固定在刀轴上被刀轴带动旋转切割。3.1.2夹持结构 图3-4 图3-5 图3-4，3-5为料杯即大蒜的夹持零件，把未切须大蒜底部朝上倒插入料杯中，大蒜的残茎被下方小圆筒固定，大蒜横径处被卡在上方大圆筒处，蒜须露出。 图3-6链板俯视图 图3-7 链板装配图 如图3-6，3-7所示料杯穿过链板上的孔，为了使料杯固定在链板上链板上先放一个支撑圆筒，料杯下方用一个开口销穿过防止链板转到机架下方时掉落。3.2大蒜切须机的工作原理 图3-8 大蒜切须机俯视结构图 如图3-1，3-8所示，大蒜切须机的工作原理为：小电机通过带传动带动的圆盘刀旋转切割，由大电机输出转矩通过联轴器把转矩传输给减速器，减速器通过带轮把转矩传输给链板输送装置以带动被固定在链板上的大蒜使其被输送至切须位置被圆盘刀切须。4大蒜切须机主要零件的设计 大蒜切须机能否正常运转，看的是其主要部件的设计，如果设计不合理，机器就不能正常运转或者说不能运转，那么生产出来的这台机器就是一堆废铁。设计合理，机器就能正常的运转对大蒜进行切须。因此，大蒜切须机的主要部件的设计在整个设计过程中显得尤为重要，合理的设计将提供给使用者更多的方便。 4.1设计前各项参数的确定 4.1.1传动方案的拟定 由于考虑到人工上料的速度，所以大蒜切须机中链板输送装置的主动链轮轴旋转速度较低，仅为12r/min到6r/min，传动比较大，固减速器选择一级涡轮蜗杆减速器，减速器与链板输送装置之间用v带传动。 4.1.2电动机的选择查表机械传动和摩擦副效率概略值，确定部分效率为：带轮效率=0.93，蜗轮蜗杆减速器传动效率=0.50，深沟球轴承=0.98，联轴器=0.97代入得=0.930.500.980.97=0.44查询同类链板输送装置可得输入功率约为1.5kw，故大电机功率应大于 P=1.5/0.44=3.4KW 由于主动链轮轴转速较低，所以大电机转速应为750r/min综合以上信息，最终选择型号为Y160M1-8的电机,外形结构如图4-1所示。外形参数如表4-1所示，技术参数如表4-2所示图4-1电机结构及尺寸 表4-1 电机外形参数型号ABCDEFGHKY160M1-825421010842110123716014.5 表4-2 电机技术参数电机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)额定转矩最大转矩Y160M1-847202.02.0小电机最终选择型号为Y90S-6的电机,外形结构如图4-1所示。外形参数如表4-3所示，技术参数如表4-4所示 表4-3 电机外形参数型号ABCDEFGHKY90S-61401005624508209010 表4-4电机技术参数电机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)额定转矩最大转矩Y90S-60.759102.02.24.1.3减速器的选择(1) 选用减速器的额定功率选用减速器的公称输入功率满足：式中：计算功率，KW; 载荷功率; 减速器公称输入功率; 工况系数; 启动系数; 可靠度系数;由于是电机驱动，中度冲击，故工况系数=1.5。可靠度要求一般，故=1。得计算功率：为满足减速器的机械强度，要求，按i=60，输入转矩为n=720rmin，查手册，初选WPA200，i=60，rmin，。当rmin时，折算公称功率为：(2) 校核热平衡许用功率查手册得，根据公式可得热平衡许用功率查手册，对于WPA200型减速器故无需采用冷却装置，因此可以选定WPA200型减速器，采用油池润滑。 4.2 带传动设计(1)首先列出设计的基本条件额定功率：2kw转速：=12r/min传动比：=1.5假设每天运转时间t10h确定计算功率查表得工作情况系数 =1.1=1.12=2.2(kw)(2)选择V带带型根据、查得最适合的带型为A型(3)确定带轮基准直径由主动轮基准直径系中选取，从动轮基准直径为验算带的速度v=因此所选带的速度合适(4)确定中心距a和带的基准长度根据初步确定中心距，计算带的基准长度=1972.36mm由V带的基准长度系中选取基准长度计算实际中心距a（5）验算主动轮上的包角主动轮包角合适（6）计算V带的根数z由,=1.5查表得，代入数值，经计算Z=1.984取z=3（7）计算预紧力（8）计算作用在轴上的压轴力代入数值计算得=482.7N(9)V带轮的结构尺寸计算及选用带轮材料选用HT150根据基准直径的大小选用不同的带轮类型，两带轮都采用实心式，主要结构尺寸如表4-5表 4-5结构尺寸单位：mm尺寸类型小带轮大带轮65100基准宽度8.08.0基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距e150.3150.3第一槽对称面至端面距离f轮缘厚d1212带轮宽B5050外径80.5285.5轮槽角极限偏差孔径2616轮毂长50354832轮辐厚82016230.54.3 主动轴的设计与校核 (1)求轴上的功率P，转速n以及转矩T。忽略传递效率，则：该轴输入功率 该轴转速 n=8r/min转矩 (2)初步确定轴以及套筒的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查手册，取，则：(3)轴的结构设计轴最小直径出采用平键连接齿轮,内径d1选取36mm。根据零件的转配方案的要求,最终确定轴的外形尺寸如图4-2所示。图4-2 主动轴 (4)求轴上的载荷 图4-3 轴的载荷分析布图首先根据轴的结构图做出轴的计算简图，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图如图4-3所示。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。现将计算出的截面A处的、以及M的值列于下表4-6。表4-6载荷水平面垂直面支反力F,，弯矩MMh=-3274628N.mmMv=-4685246N.mm总弯矩M=5275624N.mm扭矩TT2=7376237.5N.mm(5)按弯扭合成应力校核轴的强度。进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面A）的强度。根据公式以及上表中的数据以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查手册得，因此，故安全。(6 )精确校核轴的疲劳强度。 1) 判断危险截面根据弯矩图以及扭矩图，可以知道右端轴承的支点截面，即A面所承受的弯矩和扭矩是最大的，但是从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，轴与齿轮连接处截面B处过盈配合引起的应力集中最严重，且截面B处所承受的应力与A面很接近，而截面A并没有应力集中，直径也较大，故截面A不必校核，只需校核截面B即可。 2) 截面B左侧抗弯截面系数 mm抗扭截面系数截面B左侧的弯矩 M=5256433截面B上的扭矩 T=5073437.5截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调质处理，查得 ，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中稀释以及按手册取。因,经插值后查得，又由手册可得轴的材料敏性系数为 ，故有效应力集中系数为由手册可得尺寸系数 ；由手册可得扭转尺寸系数 。轴按磨削加工，由手册得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，按公式得综合系数为又由手册查得碳钢的特性系数，取，取于是，计算安全系数值，按公式得3)截面B右侧抗弯截面系数W按公式计算抗扭截面系数弯矩M及弯曲应力为 M=5256433 N.mm，。扭矩T及扭转切应力为T=5073437.5 N.mm，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及查手册取。因r/d=2/70=0.029，D/d=75/70=1.07，经插值后查得，又由手册可得轴的材料敏性系数，故有效应力集中系数为由手册得尺寸系数扭转尺寸系数轴未加工，按手册得表面质量系数 轴未经表面强化处理，即则综合系数为又由手册得碳钢的特性系数，取，取则轴在界面右侧的安全系数为故轴在界面右侧的强度也是足够的。本设计中无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可以略去静强度校核。4.4轴承的选择与校核4.4.1 轴承的型号本机只承受径向力，故选用深沟球轴承，为了与轴做配合，故选取6012号轴承其参数如下：,基本额定动载荷，基本额定静载荷。4.4.2 轴承的校核由于轴承的基本额定寿命与破坏概率有关，所以在实际上按基本额定寿命计算选择出的轴承中，可能有10%轴承发生提前破坏；同时，也可能有90%的轴承超过基本额定寿命还能继续工作，甚至相当多的轴承还能在工作一个、两个或更多个基本额定寿命。由于所选的轴承只能承受纯径向动载荷，（当量动载荷）由于此前算过，轴上所承受的径向力为，而轴承所能承受的基本额定动载荷,小于所能承受的基本额定动载荷，所以负荷强度要求。 代入数据得： 由于大蒜切须机是季节性使用的机械，工作时间并不长，工作周期不长，又因为该机主要在室内工作，工作温度为常温，不会引起应温度过高而造成的轴承损坏，因此，轴承寿命符合机器工作条件。 总 结为期三个月的毕业设计已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但却让我感到受益匪浅。这次毕业设计是我大学生活最有意义的一次学习，它让我体会到认真集中精力做事的充实感，也带给我很大的成就感。通过指导老师慈母般的教导，我完成了这个毕业设计。这次毕业设计带给我很多启发，其中最重要的一条就是要有扎实完善的理论储备以及要熟练掌握专业知识。在做毕业设计的时候，知识储备的不足充分说明了这个问题，随着不断的翻看学习以前的课本，我的专业知识也比以前扎实了很多。在最初的确定方案的这个过程中，我曾遇到了很多问题，随后在和老师、同学一起交流探讨中，我深刻的体会到古人所说“三人行则必有我师焉”的真正含义，与此同时也锻炼了我和老师、同学交流的能力，更让自己学会了怎样去独立思考，我相信这一切都将对我在今后的工作和生活意义重大。 致 谢本设计的完成是在我的指导老师孟炜老师的细心指导下进行的。感谢我的指导老师，在设计过程中遇到了很多困难都是在她严谨细致的指导下解决的；从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了孟炜老师很多的宝贵时间和精力，指导老师严谨的指导态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！在此向指导老师表示衷心地感谢！ 参考文献1林悦香,杨然兵,尚书旗. 大蒜根茎切割一体机设计J. 农机化研究,2014.2杨柯,胡志超,彭宝良,于昭洋,王申莹,游兆延,徐弘博. 大蒜机械切须技术研究及试验J. 中国农机化学报,2015.3杨柯,胡志超,彭宝良,于昭洋. 大蒜机械化切须技术探析J. 中国农机化学报,2015.4张振武,李振洲,张宝凡. 大蒜主要器官结构和生长动态的观察J.辽宁农业科学,1983.5蒯杰,卢泽民,饶勇.分段式大蒜收获机械研究进展J.中国农机化,2012.6徐汝锋.基于虚拟样机技术的大蒜须根切除设备的研究D.山东理工大学,2006.7严纪兰.基于PLC控制的大蒜根须切除设备的研究D.山东理工大学,2008.8濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计M.9版.北京:高等教育出版社,2013.9单辉祖.材料力学M.3版.北京:高等教育出版社,2009.10吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.4版.北京:高等教育出版社,2012.11孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理M.8版.北京:高等教育出版社,2013.12龚桂义.机械设计课程设计指导书M.2版.北京:高等教育出版社,2012.13大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.6版.北京:高等教育出版社,2011.14张云鹤,王旭峰.互换性与测量技术基础M.2版.北京:中国林业出版社,2012.15江洪.Solidworks2011M.4版.北京:机械工业出版社,2012.16曾令宜.AutoCAD2008M.2版.北京:电子工业出版社,2008.17单辉祖.理论力学M.3版.北京:高等教育出版社,2012.