畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-橙子滾筒式分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)—1引言1.1研究目的意義我國(guó)的水果產(chǎn)量基數(shù)較大，而因?yàn)閲?guó)情而使得各類水果價(jià)格不高，因而也時(shí)而出現(xiàn)水果滯銷現(xiàn)象，而果農(nóng)也因此受到較大影響。并且由于我國(guó)的水果出口率不高，也制約了水果的發(fā)展。我國(guó)水果在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力差的原因是水果商品率不高，水果外形包裝不大美觀，整體外觀不優(yōu)。通常在采摘完水果，對(duì)其進(jìn)行商品化處理的步驟為清洗、打蠟、分級(jí)及整體包裝。在水果處理中，對(duì)水果依照尺寸大小進(jìn)行篩分極為重要。目前我國(guó)對(duì)于水果的清洗及打蠟技術(shù)較為成熟，而在對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)上仍不算太好，因此本次設(shè)計(jì)主要研究根據(jù)尺寸大小對(duì)橙子進(jìn)行分級(jí)篩選，以提高效率，節(jié)省人力。1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)水果的分級(jí)技術(shù)自80年代從國(guó)外引進(jìn)，而后隨著我國(guó)技術(shù)的提高，我國(guó)制造業(yè)開(kāi)始學(xué)習(xí)和了解水果的分級(jí)技術(shù)。90年代后，我國(guó)可以逐步開(kāi)發(fā)些水果分級(jí)設(shè)備，但其效率、工藝技術(shù)和使用壽命等仍不如國(guó)外，而這過(guò)程中，我國(guó)不斷積累經(jīng)驗(yàn)，逐漸不再完全依賴從國(guó)外進(jìn)口水果分級(jí)設(shè)備。在對(duì)水果分級(jí)技術(shù)研究了近幾十年后，我國(guó)在水果分級(jí)技術(shù)上積累了較多經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)今我國(guó)所制作的水果分級(jí)設(shè)備，在使用性能等方面逐步趕超大多數(shù)國(guó)外的水果分級(jí)設(shè)備。水果分級(jí)技術(shù)上的進(jìn)度，能較好的改善我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品和水果良莠不齊，外觀不佳和同一批水果中品相差距較大等問(wèn)題。假如我國(guó)一半產(chǎn)量的橙子（約300萬(wàn)噸）[8]采用分級(jí)技術(shù)進(jìn)行分類篩選，可以使每公斤水果增值約0.2元左右，那么可以使這些橙子增值6億元。而這也說(shuō)明了水果分級(jí)技術(shù)的重要性，可以提高水果質(zhì)量，節(jié)約人力，使水果增值等，具有較為重要的研究意義。1.3研究意義如今人們挑選水果主要從水果大小及色澤兩方面對(duì)水果進(jìn)行挑選，而對(duì)于橙子而言，越大的橙子果肉越飽滿充實(shí)，因此也更為受人們喜愛(ài)。而對(duì)于尺寸較小的橙子，由于橙子本身皮厚占比較大，果肉相對(duì)占比較小，因此相對(duì)而言不如尺寸較大的橙子受人們歡迎。故而對(duì)于商家來(lái)說(shuō)，需要對(duì)水果的尺寸進(jìn)行篩分是十分有必要的，商家對(duì)水果根據(jù)不同尺寸進(jìn)行分批報(bào)價(jià)，以此獲得更大的利益。而根據(jù)水果尺寸對(duì)水果進(jìn)行篩分，不能靠人工進(jìn)行篩分，需通過(guò)設(shè)備進(jìn)行篩選，以此提高篩分的精準(zhǔn)度及效率等。本次設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)主要是應(yīng)用于對(duì)橙子的尺寸大小進(jìn)行篩分，以此提高對(duì)橙子的篩分精準(zhǔn)度及效率。以我國(guó)現(xiàn)今的國(guó)情，不可能采用人工對(duì)橙子大小進(jìn)行篩分，因?yàn)榇朔N方式準(zhǔn)確度及效率均極低。因此，本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)，采用多個(gè)滾筒的形式，對(duì)供料的橙子以尺寸為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩分出不同尺寸規(guī)格的橙子，提高對(duì)橙子的篩分精度及效率。1.4研究?jī)?nèi)容本次對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)，主要是先對(duì)本次課題需求進(jìn)行分析，根據(jù)需求來(lái)分析所設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)需要有哪些功能，在根據(jù)所需功能來(lái)細(xì)分出各機(jī)構(gòu)功能。本次設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)橙子的上料及根據(jù)其尺寸進(jìn)行分類至不同的收料桶內(nèi)。根據(jù)所需功能，將橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的總體方案拆分為各機(jī)構(gòu)方案，通過(guò)分析對(duì)比不同方案之間的優(yōu)劣，最終確定各機(jī)構(gòu)的方案，再整合為橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的總體方案。（1）通過(guò)在使用學(xué)校圖書(shū)館或者借由網(wǎng)絡(luò)等渠道對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)進(jìn)行查閱其相關(guān)資料及信息等，借此理解橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的各結(jié)構(gòu)原理及其功能等，而后收集并記錄橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的相關(guān)資料以便后續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)參考。（2）遼解橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的各結(jié)構(gòu)原理及其功能，對(duì)所設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行確定。橙子滾筒式分級(jí)機(jī)相關(guān)參數(shù)如下：橙子重量：0.2kg橙子篩分速度：300個(gè)/分鐘橙子分類規(guī)格：5類不同尺寸規(guī)格；（3）對(duì)本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的各機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。（4）對(duì)本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的整體方案進(jìn)行最終確認(rèn)。（5）采用SolidWorks軟件對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)進(jìn)行三維建模，而后使用CAD軟件對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的總裝圖及零件圖進(jìn)行繪制。（6）完成對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)論文的撰寫(xiě)。2方案設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)方案概述（1）整體功能：本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橙子根據(jù)不同尺寸進(jìn)行自動(dòng)分類篩選的功能，以此達(dá)到將橙子銷售利益最大化的目的。橙子滾筒式分級(jí)機(jī)可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到自動(dòng)化篩選橙子的目的，且其穩(wěn)定性及效率均高于人工對(duì)水果進(jìn)行篩選。（2）方案概述：橙子滾筒式分級(jí)機(jī)主要由橙子輸送機(jī)構(gòu)和橙子篩分機(jī)構(gòu)所組成。橙子輸送機(jī)構(gòu)的功能是將人工上料的橙子輸送到橙子篩分處，實(shí)現(xiàn)對(duì)橙子的輸送作用。而橙子篩分機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)通過(guò)尺寸大小對(duì)橙子進(jìn)行篩分并分類的作用，以此達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2-1。圖2-1橙子滾筒式分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)圖2.2輸送機(jī)構(gòu)方案確定輸送機(jī)構(gòu)的作用是將橙子輸送到篩分機(jī)構(gòu)處進(jìn)行篩選分類為五種不同尺寸規(guī)格，傾斜向上輸送橙子可以使橙子輸送進(jìn)篩分機(jī)構(gòu)處的數(shù)量不會(huì)太多。如果輸送機(jī)構(gòu)水平布置，可能會(huì)出現(xiàn)多層堆疊的現(xiàn)象，導(dǎo)致一次性進(jìn)入篩分機(jī)構(gòu)處的橙子數(shù)量較多，而輸送機(jī)構(gòu)傾斜輸送不會(huì)在末端出現(xiàn)橙子堆疊多層的現(xiàn)象，故本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)為傾斜布置。方案一：本方案的輸送機(jī)構(gòu)由上料斗、機(jī)架、托輥、鏈輪、偏置鏈條、電機(jī)及減速器等所組成。本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)采用鏈條傳動(dòng)，鏈條為偏置鏈條，可以安裝托輥在兩條鏈條之間。電機(jī)通過(guò)鏈條帶動(dòng)托輥，橙子經(jīng)由托輥輸送至橙子篩分機(jī)構(gòu)處。如圖2-2為偏置鏈節(jié)，如圖2-3為本方案的輸送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。圖2-2偏置鏈節(jié)圖2-3方案一輸送機(jī)構(gòu)方案二：本方案的輸送機(jī)構(gòu)由輸送帶、電機(jī)、機(jī)架等所組成，其簡(jiǎn)圖如圖2-4。通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)輸送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，以此帶動(dòng)輸送帶將橙子輸送到橙子篩分機(jī)構(gòu)處。圖2-3方案二輸送機(jī)構(gòu)方案對(duì)比：方案一：此方案的輸送機(jī)構(gòu)兩側(cè)有擋板，同時(shí)對(duì)橙子的輸送方向是斜向上的，可使輸送橙子不會(huì)造成一次性輸送太多，造成后續(xù)篩分機(jī)構(gòu)篩選難度提升。同時(shí)還有上料斗，也將橙子倒入該處，然后隨托輥慢慢輸送橙子入篩分機(jī)構(gòu)，輸送速率均衡。方案二：此方案的輸送機(jī)構(gòu)是水平輸送，輸送時(shí)可能會(huì)造成橙子堆積且隨意滾動(dòng)，對(duì)后續(xù)篩分機(jī)構(gòu)較為麻煩，其對(duì)橙子的輸送不如方案一均衡。綜上所述，通過(guò)對(duì)兩種輸送機(jī)構(gòu)方案的對(duì)比，決定采用方案一的輸送機(jī)構(gòu)作為本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)。2.3篩分機(jī)構(gòu)方案確定篩分機(jī)構(gòu)的作用是根據(jù)尺寸大小對(duì)橙子進(jìn)行篩分及分類，以此實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的需求。方案一：此方案的篩分機(jī)構(gòu)由電機(jī)、鏈輪、鏈條、滾筒、摩擦輪、托盤(pán)、機(jī)架和分類桶所組成，采用四個(gè)滾筒將橙子篩分為五種不同尺寸規(guī)格，而每個(gè)滾筒上的孔洞大小均不同。由電機(jī)通過(guò)鏈輪鏈條帶動(dòng)滾筒滾動(dòng)，將有輸送機(jī)構(gòu)所輸送的橙子根據(jù)不同尺寸大小篩分為五種規(guī)格，而后再送入不同分類桶內(nèi)。每個(gè)托盤(pán)還設(shè)有活板門(mén)結(jié)構(gòu)，當(dāng)托盤(pán)內(nèi)的橙子達(dá)到一定數(shù)量，人工可以拔開(kāi)活板門(mén)，使托盤(pán)內(nèi)的橙子進(jìn)入到分類桶內(nèi)。圖2-4方案一篩分機(jī)構(gòu)方案二：此方案的篩分機(jī)構(gòu)由電機(jī)、滑道、滾筒、摩擦輪和分類桶等所組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-5所示。由輸送機(jī)構(gòu)所輸送的橙子經(jīng)由滑道進(jìn)入滾筒內(nèi)，經(jīng)由滾筒篩分為不同尺寸規(guī)格的橙子。滾筒為斜向安裝，從左往右其孔洞大小逐漸增大，以此滿足對(duì)橙子進(jìn)行篩分的作用。圖2-5方案二篩分機(jī)構(gòu)方案對(duì)比：方案一：此方案的篩分機(jī)構(gòu)可以更為準(zhǔn)備的根據(jù)橙子的尺寸大小對(duì)橙子進(jìn)行分類篩選，且不同規(guī)格的滾筒可分別進(jìn)行加工，以此提高加工效率。而當(dāng)某個(gè)滾筒損壞時(shí)，只需重新加工某一個(gè)滾筒即可，而無(wú)需對(duì)所有滾筒均進(jìn)行加工，以此可以降低對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的維修成本及提高維修效率等。方案二：此方案的篩分機(jī)構(gòu)的滾筒傾斜擺放，所以橙子進(jìn)入滾筒后除了輸送機(jī)構(gòu)提供的速度外還有重力提供的加速度，因此橙子在進(jìn)入滾筒后可能出現(xiàn)其速度過(guò)快而導(dǎo)致尺寸較小的橙子在后續(xù)位置才被篩選出來(lái)，造成對(duì)橙子其分類篩選的準(zhǔn)確性不足等。同時(shí)，當(dāng)滾筒損壞時(shí)，由于滾筒為一體加工成型，故需對(duì)整個(gè)滾筒進(jìn)行更換，因此整體維修成本較高，且維修效率不夠高。綜上所述，根據(jù)對(duì)兩個(gè)篩分機(jī)構(gòu)的對(duì)比，選用方案一的篩分機(jī)構(gòu)作為本設(shè)計(jì)的橙子篩分機(jī)構(gòu)。

3選型設(shè)計(jì)計(jì)算3.1輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)輸送機(jī)構(gòu)是對(duì)橙子進(jìn)行輸送的機(jī)構(gòu)，為了使后續(xù)對(duì)橙子的篩分機(jī)構(gòu)高度合適，而使上料口的高度適合工人上料，同時(shí)對(duì)橙子輸送數(shù)量均勻，不會(huì)出現(xiàn)一次性輸送過(guò)多橙子導(dǎo)致后續(xù)篩分機(jī)構(gòu)難以較好篩分橙子的現(xiàn)象，故本設(shè)計(jì)對(duì)橙子的輸送機(jī)構(gòu)其安裝為傾斜安裝，沿斜向上方向輸送橙子。3.1.1托輥選型本設(shè)計(jì)采用的托輥其作用是對(duì)橙子進(jìn)行輸送，其原理是通過(guò)相鄰兩根托輥的間隙來(lái)對(duì)橙子進(jìn)行輸送。查閱資料[3]，設(shè)計(jì)托輥的間距需為：S≥其中k為橙子物料系數(shù)，由資料[3]可取為1.1。則本設(shè)計(jì)的托輥其間距需為：S≥則本設(shè)計(jì)的托輥間距為75mm，符合對(duì)托輥的設(shè)計(jì)要求。考慮實(shí)際中工人上料位置的寬度大小，取托輥長(zhǎng)度為550mm。3.1.1輸送電機(jī)初步計(jì)算由已經(jīng)參數(shù)，橙子單個(gè)重量為0.2kg，篩分機(jī)構(gòu)每分鐘篩選橙子300個(gè)，則輸送機(jī)構(gòu)每分鐘需輸送300個(gè)橙子進(jìn)入篩分機(jī)構(gòu)內(nèi)。設(shè)平均同一排相鄰兩個(gè)托輥可輸送3個(gè)橙子，而相鄰兩個(gè)托輥的間距為75mm，取安全系數(shù)為2，則輸送機(jī)構(gòu)每分鐘輸送橙子的距離為：s=2×300/3×75mm=15m則輸送機(jī)構(gòu)輸送橙子的速度為：v=s/t=15m/60s=0.25m/s則輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)載橙子的能力為：Q=0.2kg×300/min=60kg/min=3600/h本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)鏈輪齒數(shù)均為21齒，節(jié)距p=25.4，傳動(dòng)比為1，則鏈輪的分度圓直徑為：D=則鏈輪周長(zhǎng)為：C=πD=3.14×170.5mm=535.64mm故為了達(dá)到輸送機(jī)構(gòu)輸送橙子的速度，鏈輪轉(zhuǎn)速需為：n則減速電機(jī)的功率為：P其中，L——輸送機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度，根據(jù)本設(shè)計(jì)，為1160mm，即為1.16m；f——托輥摩擦系數(shù)，當(dāng)托輥輸送橙子時(shí)，查閱資料，取托輥摩擦系數(shù)為0.02；W——輸送機(jī)構(gòu)的單位重量（kg/m），分析已建模的三維模型，估測(cè)其值為15kg/m；h——在豎直方向上，輸送機(jī)構(gòu)對(duì)橙子的抬升高度，由于本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)為斜向布置，通過(guò)測(cè)量本設(shè)計(jì)的三維模型，其值為102mm，即為0.102m；則減速電機(jī)帶動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)所需的功率為：P由于本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)采用一個(gè)減速電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)和篩分機(jī)構(gòu)，因此仍需計(jì)算減速電機(jī)帶動(dòng)篩分機(jī)構(gòu)的所需功率，才能最終綜合對(duì)減速電機(jī)進(jìn)行型號(hào)選取，故此為減速電機(jī)的初步選型計(jì)算。3.1.2鏈輪校核本設(shè)計(jì)的鏈輪用于將電機(jī)的功率傳遞至滾筒的轉(zhuǎn)軸處，以此帶動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)行。由上述對(duì)減速電機(jī)的初步計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)初步定兩個(gè)鏈輪的傳動(dòng)比為1，齒數(shù)均為21，節(jié)距為25.4，直徑為170.5mm，即半徑為85.25mm。由已知參數(shù)知橙子重為0.2kg，輸送機(jī)構(gòu)承載橙子300個(gè)，則輸送機(jī)構(gòu)承載橙子的重量為：m1g=300×0.2×10N=600N則減速電機(jī)帶動(dòng)鏈輪所需的轉(zhuǎn)矩為：T1=m1gr=600×85.25N·mm=51150N·mm=51.15N·m由上述對(duì)減速電機(jī)的初步計(jì)算，減速電機(jī)需提供給輸送機(jī)構(gòu)的功率為1.31kw，鏈輪轉(zhuǎn)速為28r/min。則鏈輪所受的圓周力為：F鏈輪所受的約束反力為：F1=F2=2m0g=1200N由設(shè)計(jì)的鏈輪軸其長(zhǎng)度為L(zhǎng)=838mm，鏈輪約束點(diǎn)到鏈輪軸端點(diǎn)距離為L(zhǎng)1=160mm，則鏈輪的彎矩為：M1=F1×（L-2L1）-Ft1×L1=1200×（0.838-2×0.16）-300×0.16=573.6N·m查閱資料[3]知鏈輪強(qiáng)度為60MPa，則對(duì)鏈輪進(jìn)行強(qiáng)度校核為：σ因此本設(shè)計(jì)所采用的鏈輪強(qiáng)度足夠，滿足本次設(shè)計(jì)所需的安全強(qiáng)度要求。3.1.3輸送機(jī)構(gòu)軸承校核由于輸送機(jī)構(gòu)是對(duì)橙子進(jìn)行斜向上輸送，根據(jù)分析輸送機(jī)構(gòu)整體對(duì)軸承的受力，軸承主要承受徑向力而不受軸向力，因此根據(jù)軸承設(shè)計(jì)手冊(cè)，徑向動(dòng)載系數(shù)和軸向動(dòng)載系數(shù)分別為X=1，Y=0，輸送機(jī)構(gòu)的軸承其當(dāng)量動(dòng)載荷為：P=XFr+YFa=XF1+YFt1=1×1200N+0×300N=1200N由設(shè)計(jì)條件，預(yù)計(jì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)每天兩班倒，一年工作300天，可使用8年，則輸送機(jī)構(gòu)軸承壽命預(yù)估為：Lh=8×2×8×300=38400h由鏈輪轉(zhuǎn)速為114r/min，則輸送機(jī)構(gòu)軸承的基本額定載荷值為：C=查閱資料[1]，根據(jù)本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)軸直徑為35mm，選取型號(hào)為6007的深溝球軸承作為本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)的軸承型號(hào)，其Cr=73.2kN，則校核輸送機(jī)構(gòu)軸承為：L根據(jù)對(duì)輸送機(jī)構(gòu)軸承的校核，本次所選用的輸送機(jī)構(gòu)軸承符合設(shè)計(jì)要求。如下圖3-1是深溝球軸承的三維模型，采用SolidWorks進(jìn)行建模，通過(guò)使用邁迪工具箱選取對(duì)應(yīng)深溝球軸承的型號(hào)并進(jìn)行調(diào)用，最終完成對(duì)輸送機(jī)構(gòu)的深溝球軸承的三維建模。圖3-1深溝球軸承3.2篩分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1滾筒設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的四個(gè)滾筒直徑相同，均為250mm，每個(gè)滾筒上的小圓孔孔徑大小均相同，由輸送機(jī)構(gòu)出口后開(kāi)始至最后區(qū)域，四個(gè)滾筒的安裝順序根據(jù)其上小圓孔孔徑最小的開(kāi)始往后排序。由于本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)是將橙子按照尺寸大小篩分為五個(gè)類型的橙子，故本設(shè)計(jì)的橙子滾筒式分級(jí)機(jī)將橙子按照大小分別篩分為尺寸55mm及以下、55~65mm、65~75mm、75~85mm、85mm及以上這五種尺寸規(guī)格。因此四個(gè)滾筒上的小圓孔孔徑分別設(shè)計(jì)為55mm、65mm、75mm和85mm，當(dāng)橙子通過(guò)四個(gè)滾筒仍未被篩選，則會(huì)倒入最后一個(gè)分類桶內(nèi)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)根據(jù)尺寸大小對(duì)橙子進(jìn)篩分分類的目的，需要確保橙子可以較好的進(jìn)入滾筒的分級(jí)孔上，如圖3-2對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的滾筒進(jìn)行分析，因此橙子進(jìn)入分級(jí)孔上需要確保橙子的重心垂線在滾筒分級(jí)孔與橙子接觸點(diǎn)P的左側(cè)位置，由此分析可知，當(dāng)尺寸最大的橙子進(jìn)入第一個(gè)滾筒的分級(jí)孔時(shí)，其難度最大，故需確保第一個(gè)滾筒能夠?qū)崿F(xiàn)將最大尺寸的橙子帶入到后一級(jí)。圖3-2橙子進(jìn)入滾筒分級(jí)孔分析圖由圖3-2，其中h為滾筒中心到橙子與滾筒接觸點(diǎn)P的豎直高度，則有：∝h=其中，φ——第一個(gè)滾筒的分級(jí)孔直徑（m），其值為55mm，即為0.055m；R——第一個(gè)滾筒的半徑（m），其值為125mm，即為0.125mm；r——最大橙子的半徑（m），根據(jù)實(shí)際生活，取0.1m；由上述公式可知，當(dāng)h越大時(shí)，越容易將橙子帶入到后一級(jí)滾筒處，則：∝h==本設(shè)計(jì)的滾筒式分級(jí)機(jī)其h為65mm＞60mm，則本設(shè)計(jì)符合使用要求。3.2.2減速電機(jī)選型由本設(shè)計(jì)的滾筒篩分機(jī)構(gòu)如圖3-3可知，四個(gè)滾筒每排的分級(jí)孔數(shù)量分別為5個(gè)、5個(gè)、4個(gè)和4個(gè)，而每個(gè)滾筒一次性最多可三排分級(jí)孔同時(shí)帶動(dòng)橙子，故滾筒篩分機(jī)構(gòu)整體一次性最多可帶動(dòng)54個(gè)橙子。圖3-3滾筒篩分機(jī)構(gòu)由已知條件橙子重量為0.2kg，則滾筒篩分機(jī)構(gòu)一次性帶動(dòng)橙子的總重量為：m2g=0.2×54×10N=108N考慮傳動(dòng)損壞及使用安全，綜合取安全系數(shù)k=2，則減速電機(jī)需為滾筒篩分機(jī)構(gòu)提供的轉(zhuǎn)矩為：T2=km2gR=2×108×0.125N·m=27N·m由上述對(duì)減速電機(jī)的初步計(jì)算可知，T1=12.6N·m，n=114r/min，P1=1.31kw，則減速電機(jī)需為滾筒篩分機(jī)構(gòu)提供的功率為：P則橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的減速電機(jī)需要的總功率為：P=P1+P2=1.31kw+0.078kw=1.388kw由上述對(duì)減速電機(jī)的選型計(jì)算，選取橙子滾筒式分級(jí)機(jī)其減速電機(jī)型號(hào)為r37~167_37的邁傳的齒輪減速電機(jī)，其功率為1.5kw，外形如圖3-4。圖3-4r37~167_37邁傳齒輪減速電機(jī)3.2.3篩分機(jī)構(gòu)軸承校核通過(guò)分析橙子篩分機(jī)構(gòu)整體對(duì)軸承的受力，軸承主要承受徑向力而不受軸向力，因此根據(jù)軸承設(shè)計(jì)手冊(cè)，徑向動(dòng)載系數(shù)和軸向動(dòng)載系數(shù)分別為X=1，Y=0，通過(guò)分析本設(shè)計(jì)橙子篩分機(jī)構(gòu)的重量預(yù)估為20kg，則橙子篩分機(jī)構(gòu)的軸承其當(dāng)量動(dòng)載荷為：P=XFr+YFa=1×（0.2×18+20）×10=236N由設(shè)計(jì)條件，預(yù)計(jì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)每天兩班倒，一年工作300天，可使用8年，則橙子篩分機(jī)構(gòu)軸承壽命預(yù)估為：Lh=8×2×8×300=38400h由鏈輪轉(zhuǎn)速為114r/min，則橙子篩分機(jī)構(gòu)軸承的基本額定載荷值為：C=查閱資料[2]，根據(jù)本設(shè)計(jì)的橙子篩分機(jī)構(gòu)軸直徑為35mm，選取型號(hào)為6007的深溝球軸承作為本設(shè)計(jì)的橙子篩分機(jī)構(gòu)的軸承型號(hào)，其Cr=73.2kN，則校核橙子篩分機(jī)構(gòu)的軸承為：L根據(jù)對(duì)橙子篩分機(jī)構(gòu)軸承的校核，本次所選用的橙子篩分機(jī)構(gòu)軸承符合設(shè)計(jì)要求。如下圖3-4是深溝球軸承的三維模型，采用SolidWorks進(jìn)行建模，通過(guò)使用邁迪工具箱選取對(duì)應(yīng)深溝球軸承的型號(hào)并進(jìn)行調(diào)用，最終完成對(duì)橙子篩分機(jī)構(gòu)的深溝球軸承的三維建模。圖3-4深溝球軸承3.2.4篩分機(jī)構(gòu)軸設(shè)計(jì)校核由上述對(duì)減速電機(jī)的選型計(jì)算可知，篩分機(jī)構(gòu)其軸的轉(zhuǎn)速為n=114r/min，本次對(duì)第一級(jí)傳動(dòng)軸進(jìn)行校核。由于減速電機(jī)是將對(duì)篩分機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)鏈輪傳遞給第一級(jí)傳動(dòng)軸，再由第一級(jí)傳動(dòng)軸將功率依次傳遞給后三級(jí)傳動(dòng)軸，故第一級(jí)傳動(dòng)軸的輸入功率為：P=P2=0.078kw鏈輪的直徑為：D=選取第一級(jí)傳動(dòng)軸的材質(zhì)為45鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，由對(duì)軸的設(shè)計(jì)手冊(cè)，取A0=112，則第一級(jí)傳動(dòng)軸其最小直徑為：d結(jié)合鏈輪大小及其孔內(nèi)徑，本設(shè)計(jì)的第一級(jí)傳動(dòng)軸其軸徑選取為25mm，由上述對(duì)鏈輪的計(jì)算，其彎矩等于第一級(jí)傳動(dòng)軸的彎矩，即M=573.6N·m，而第一級(jí)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩為電機(jī)所傳遞的轉(zhuǎn)矩為T(mén)=T2=27N·m。由于軸的截面為圓形，故抗彎截面系數(shù)為：W則本設(shè)計(jì)的第一級(jí)傳動(dòng)軸其強(qiáng)度為：σ查閱資料，45鋼其強(qiáng)度為360Mpa，而4.74Mpa<360Mpa，則本設(shè)計(jì)的第一級(jí)傳動(dòng)軸符合使用要求。3.2.5第一級(jí)傳動(dòng)軸處鍵校核（1）鏈輪處鍵通過(guò)上述對(duì)第一級(jí)傳動(dòng)軸的校核計(jì)算，在鏈輪處的鍵其類型為GB/T1096鍵A型b×h×l=8×7×18，此處鍵的接觸長(zhǎng)度l’=18-8mm=10mm，則此處鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為：T=由于減速電機(jī)傳遞給第一級(jí)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩T2=9N·m，故此處采用的鍵滿足本設(shè)計(jì)的使用要求。（2）滾筒處鍵由于第一級(jí)滾筒一次性最多可有三排分級(jí)孔同時(shí)帶動(dòng)橙子，則共有15個(gè)橙子，而每個(gè)橙子重量為0.2kg，第一級(jí)滾筒其半徑為125mm，則此處所需提供的轉(zhuǎn)矩為：T3=Fr=0.2×15×10×0.125N·m=3.75N·m而此處采用的鍵其類型為GB/T1096鍵A型b×h×l=8×7×32，此處鍵的接觸長(zhǎng)度l’=32-8mm=24mm，則此處鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為：T=而T>T3=3.75N·m，則滾筒處采用的鍵滿足設(shè)計(jì)要求。4結(jié)論經(jīng)由本次對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)、查閱資料及思考如何優(yōu)化等，在此過(guò)程中，我不斷反思，盡自己能力對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)也反思了自己原本對(duì)機(jī)械不端正的態(tài)度，發(fā)現(xiàn)自己的缺陷，不斷改進(jìn)提高。在本次對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)中，我取得了以下結(jié)果：（1）對(duì)不同機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行對(duì)比，選取出最優(yōu)于本設(shè)計(jì)的方案，以此完成對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)。（2）在設(shè)計(jì)輸送機(jī)構(gòu)時(shí)，考慮到了輸送機(jī)構(gòu)傾斜布置和水平布置對(duì)后續(xù)橙子篩分的影響，最終對(duì)比并選取傾斜布置作為本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)方案。（3）在設(shè)計(jì)滾筒時(shí)，考慮了多個(gè)不同分級(jí)孔的滾筒和一整個(gè)大型滾筒之間的差異，對(duì)比相互之間的優(yōu)劣，最終選取了四個(gè)不同分級(jí)孔滾筒作為本次設(shè)計(jì)的篩分機(jī)構(gòu)，同時(shí)采用摩擦輪進(jìn)行帶動(dòng)。（4）采用SolidWorks將本設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行建模，以此更為直觀的了解之間對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，化方案為具體模型，使我更為直觀的判斷設(shè)計(jì)是否合理。致謝伴隨對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)完成，實(shí)為感慨，因?yàn)檫@也意味著我即將畢業(yè)，即將告別現(xiàn)在的校園生活，踏入未知的社會(huì)生活。在對(duì)橙子滾筒式分級(jí)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了不少障礙，一度不知該如何下手，曾極為迷茫。在此感謝我的指導(dǎo)導(dǎo)師耐心的指導(dǎo)