【甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的設(shè)計(jì)10000字（論文）】

甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的設(shè)計(jì)TOC\o"1-2"\h\u227111緒論 1317741.1課題研究背景 174121.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2120921.3課題研究意義 362011.4課題預(yù)期成果 3172101.5本課題研究?jī)?nèi)容 3327652總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 43332.1設(shè)計(jì)方案選擇 4173442.2工作原理說(shuō)明 586223機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)與計(jì)算 6283563.1電動(dòng)機(jī)裝置選擇 694243.2機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7312263.3自動(dòng)送料裝置設(shè)計(jì) 1433454主要零件強(qiáng)度分析與校核 1796694.1滾動(dòng)軸承強(qiáng)度校核計(jì)算 1751674.2普通平鍵強(qiáng)度校核計(jì)算 19215204.3機(jī)架設(shè)計(jì) 1953755工作性能要求及維護(hù)保養(yǎng) 21109275.1設(shè)備維護(hù)保養(yǎng) 2145045.2甘蔗自動(dòng)削皮切斷機(jī)保養(yǎng) 2113578結(jié)論 221緒論1.1課題研究背景上世紀(jì)七八十年代以來(lái)，機(jī)械化開(kāi)始大量的普及，再到電子元件的出現(xiàn)，控制系統(tǒng)開(kāi)始日益成熟，機(jī)械開(kāi)始往自動(dòng)化方向發(fā)展，一直延續(xù)至今，機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展越來(lái)越高，大型的先進(jìn)企業(yè)基本全面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，幾千平方的工廠使用自動(dòng)化加工后，往往只需兩三個(gè)工程師進(jìn)行看守即可，從而全面的解放了勞動(dòng)力。工業(yè)機(jī)械自動(dòng)化已經(jīng)日益成熟了，但是農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的落后于工業(yè)自動(dòng)化程度。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中面臨的問(wèn)題是復(fù)雜多變的，而且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境也是充滿變因的，不同于工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)房可以人為地控制其外在的環(huán)境，所以這對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化的要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的。糖類一直是人類的重要食品之一，含糖類的食品自古以來(lái)就深受人們的喜愛(ài)，所以提高糖類的產(chǎn)量一直是食品行業(yè)所關(guān)心的問(wèn)題。而甘蔗由于含糖量比較高，一直是用來(lái)制作蔗糖的重要原料。甘蔗種植主要分布在廣東，廣西和云南省，特別是廣西省是全國(guó)最大的甘蔗種植大省。但是，當(dāng)?shù)赜捎诮?jīng)濟(jì)條件和環(huán)境的制約，甘蔗生產(chǎn)領(lǐng)域還是大量的使用人工勞作，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，人工搬運(yùn)削皮易發(fā)生危險(xiǎn)劃傷皮膚，并且由于現(xiàn)今工人的工資日益上漲，導(dǎo)致蔗糖生產(chǎn)成本日益提高。本課題為了解決甘蔗剝皮不凈，對(duì)現(xiàn)有的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，削皮切斷裝置的優(yōu)化[2]，以此來(lái)解決現(xiàn)有甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的費(fèi)電和占地大等問(wèn)題，質(zhì)量過(guò)重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便等問(wèn)題。并且隨著21世紀(jì)人工智能領(lǐng)域開(kāi)始火熱發(fā)展，人們對(duì)機(jī)器的性能要求和功能日益增加，所以，甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)也要日益地向智能化，自動(dòng)化方向發(fā)展。對(duì)甘蔗進(jìn)行剝皮是蔗糖生產(chǎn)領(lǐng)域的首要環(huán)節(jié)，甘蔗剝皮后含雜的高低，決定了甘蔗的銷售量和消費(fèi)者的滿意度，所以甘蔗經(jīng)過(guò)甘蔗剝皮切斷機(jī)后要含雜率低，切斷速度要快。這是檢驗(yàn)甘蔗自動(dòng)剝皮切斷性能好壞的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。本課題對(duì)甘蔗自動(dòng)剝皮機(jī)器進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，使其不僅僅具備有甘蔗經(jīng)過(guò)甘蔗剝皮切斷機(jī)后要含雜率低，切斷速度要快的性能特點(diǎn)[2]。并且本裝置的零件加工不需要使用特定的機(jī)床加工，從而降低了其制造成本。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)由于工業(yè)時(shí)期來(lái)臨較晚，所以比其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有待突破，畢竟因?yàn)橥鈬?guó)自18世紀(jì)60年代就開(kāi)始了工業(yè)化，機(jī)械以其不間斷的工作和工作效率高的特點(diǎn)，機(jī)械逐漸的取代了手工。外國(guó)公司開(kāi)始積累了大量的機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。而國(guó)內(nèi)自建國(guó)后，由于社會(huì)穩(wěn)定，我國(guó)制造業(yè)才開(kāi)始得到快速發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化開(kāi)始步入正規(guī)，得到了國(guó)家的領(lǐng)導(dǎo)人重視。所以，由于我國(guó)工業(yè)發(fā)展一直在穩(wěn)扎穩(wěn)打匍匐前進(jìn)，要追上外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還需一定的時(shí)間。但近些年我國(guó)機(jī)械行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展要追趕上西方發(fā)達(dá)國(guó)家水平是指日可待的，我們要對(duì)本國(guó)的制造業(yè)充滿信心。由于有著機(jī)械零件精度上的差異，導(dǎo)致甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)一些零部件存在著笨重和維修的不方便，工作效率低下，裝置零件壽命短，經(jīng)常需要維修等問(wèn)題。雖然，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平和技術(shù)條件近些年都有所改善，而且機(jī)械領(lǐng)域也為社會(huì)輸送了一些先進(jìn)技術(shù)研究人才。但是，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程面臨的變因是各種各樣的[1]。由于甘蔗主要適宜南方氣候，大多數(shù)是丘陵地貌，而且主要是以家庭為主的種植模式，難以大范圍的種植。所以，對(duì)于甘蔗領(lǐng)域的機(jī)械化也一直停滯不前，但是，隨著國(guó)家提出的鄉(xiāng)村振興政策，大幅度的福利向農(nóng)民傾斜，而且，對(duì)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的企業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和政策的扶持[1]，還對(duì)從事機(jī)械研發(fā)人員的優(yōu)惠待遇，調(diào)動(dòng)了莘莘學(xué)子們對(duì)技術(shù)研究的積極性。所以在這種良好的大環(huán)境下，對(duì)蔗糖領(lǐng)域的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行全面的改良創(chuàng)新是應(yīng)運(yùn)而生的，是必不可少的。因此，本課題對(duì)甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的改良優(yōu)化對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展很關(guān)鍵。由于外國(guó)企業(yè)在電子元件和材料領(lǐng)域快速發(fā)展，并且把更輕型的材料和更智能的電子元件應(yīng)用在了甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)上。使其實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，得到了眾多的制糖企業(yè)的喜愛(ài)，使其相對(duì)于其它品牌的機(jī)器在國(guó)際市場(chǎng)上一直處于優(yōu)先的領(lǐng)先地位。我國(guó)的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)要想在國(guó)際市場(chǎng)上搶?xiě)?zhàn)一定的份額，必須要向著微型智能化的方向發(fā)展，才可以滿足人們的要求，從而開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。1.3課題研究意義隨著生產(chǎn)領(lǐng)域中各種繁瑣的、毫無(wú)價(jià)值的工作逐漸地被機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備取代，眾多的勞動(dòng)者得以解放。雖然如此但國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度還需進(jìn)一步提升。本課題為了解決農(nóng)業(yè)中的蔗糖生產(chǎn)行業(yè)中的甘蔗剝皮機(jī)的缺點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)加以改善，志在解決現(xiàn)有甘蔗剝皮機(jī)器的質(zhì)量過(guò)重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便等問(wèn)題。1.4課題預(yù)期成果本課題從甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的各個(gè)零部件和整體的工作原理進(jìn)行深入了解，從而對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其更加的小型化，智能化，輕型化[2]。并且要降低甘蔗經(jīng)過(guò)甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)后的含雜慮，并提高其切斷速率，從而來(lái)提高整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)率。1.5本課題研究?jī)?nèi)容本課題是對(duì)現(xiàn)有的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，首先通過(guò)分析現(xiàn)有的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)存在的問(wèn)題，然后本人通過(guò)廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，尋找到更適合完成本課題設(shè)備任務(wù)的零件。再通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助和力學(xué)分析，尋找到更好的零件參數(shù)，從而設(shè)計(jì)出符合本課題要求的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)。

2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案選擇本次設(shè)計(jì)實(shí)物的工作過(guò)程是，把甘蔗縱向放入甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)中，由電機(jī)帶動(dòng)的自動(dòng)送料滾筒把甘蔗扯進(jìn)剝皮裝置[3]，并通過(guò)兩者產(chǎn)生的摩擦力從而使甘蔗產(chǎn)生向前運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，甘蔗的頭部經(jīng)過(guò)自動(dòng)送料滾輪裝置后，到達(dá)了剝皮輪裝置，剝皮輪裝置是由電機(jī)，剝皮刀輪和V型皮帶組成的，甘蔗到達(dá)此區(qū)后，設(shè)備的電機(jī)開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)V型皮帶帶動(dòng)著剝皮刀輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。從而通過(guò)剝皮刀輪與甘蔗產(chǎn)生的摩擦力來(lái)達(dá)到對(duì)甘蔗的剝皮效果。甘蔗頭部剝皮后，由于甘蔗長(zhǎng)度夠大，甘蔗中，尾部還在自動(dòng)送料滾輪裝置中，自動(dòng)送料滾輪裝置不斷地把甘蔗向前運(yùn)輸[4]，從而達(dá)到對(duì)甘蔗進(jìn)行了整根剝皮。剝完皮的甘蔗會(huì)向前運(yùn)輸?shù)阶詈蟮那袛嘌b置中，由氣動(dòng)系統(tǒng)提供能量的切斷裝置對(duì)剝完皮的甘蔗進(jìn)行等距離的切斷。甘蔗切斷好后會(huì)從機(jī)架的空隙中自動(dòng)掉進(jìn)設(shè)計(jì)好的甘蔗儲(chǔ)存箱內(nèi)。自此為止，甘蔗自動(dòng)剝皮機(jī)就干完了整個(gè)工作，等待著下一根甘蔗的進(jìn)入。如下圖2.1所示：圖2.1甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)結(jié)構(gòu)2.2工作原理說(shuō)明本課題設(shè)計(jì)的工作原理是由電機(jī)通過(guò)與凸緣聯(lián)軸器相連帶動(dòng)上下兩組自動(dòng)送料滾筒對(duì)甘蔗進(jìn)行固定并拉進(jìn)剝皮輪位置；甘蔗到達(dá)了剝皮輪裝置后，剝皮輪裝置是由電機(jī)，剝皮刀輪和V型皮帶組成的，甘蔗到達(dá)此區(qū)后，設(shè)備的電機(jī)開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)V型皮帶帶動(dòng)著剝皮刀輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。從而通過(guò)剝皮刀輪與甘蔗產(chǎn)生的摩擦力來(lái)達(dá)到對(duì)甘蔗的剝皮效果。之后剝好皮的甘蔗從空心軸出來(lái)到達(dá)另一組通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)的自動(dòng)送料滾筒起一個(gè)導(dǎo)向作用把甘蔗導(dǎo)向切斷機(jī)構(gòu)部分，最后使用切斷刀把甘蔗切成等距離長(zhǎng)度?？紤]到甘蔗的硬度比較低，由氣動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力的刀具足以把甘蔗給切斷。所以切斷裝置的刀具的動(dòng)力是由氣缸提供的氣壓來(lái)完成的。整個(gè)過(guò)程完成后，實(shí)現(xiàn)了甘蔗的剝皮和切斷處理。整個(gè)裝置的控制系統(tǒng)選用PLC作為上位機(jī)，來(lái)對(duì)各電機(jī)和氣缸中的電磁閥來(lái)進(jìn)行及時(shí)的控制。

3機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1電動(dòng)機(jī)裝置選擇甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)中的自動(dòng)送料滾輪和剝皮輪裝置的動(dòng)力都是由電機(jī)提供的，如果選擇的電機(jī)功率過(guò)低，轉(zhuǎn)速達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求，會(huì)造成無(wú)法對(duì)甘蔗進(jìn)行固定以及甘蔗無(wú)法克服阻力向前運(yùn)輸。更會(huì)造成甘蔗不能完全剝皮。反之，如果電機(jī)功率過(guò)高，會(huì)造成噪聲大，電能浪費(fèi)，以及會(huì)對(duì)甘蔗進(jìn)行二次剝皮，浪費(fèi)甘蔗原料。造成成本增加。3.1.1電動(dòng)機(jī)裝置類型選擇現(xiàn)在市場(chǎng)上常用的電機(jī)有單相電機(jī)、多項(xiàng)電機(jī)和減速電機(jī)。用戶需要根據(jù)工作所需的功率和條件進(jìn)行選擇?？紤]到本課題的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)中的剝皮裝置要通高速旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)甘蔗進(jìn)行剝皮的，因此所需的功率較多，而三相交流異步電動(dòng)機(jī)使用Y型接法能產(chǎn)生較大的功率，足以滿足剝皮裝置的設(shè)計(jì)所需功率，但是由于甘蔗剝皮機(jī)適用于室外的使用，考慮到其普遍性所以決定使用單相電動(dòng)機(jī)對(duì)剝皮裝置進(jìn)行控制。同樣的自動(dòng)送料滾輪要對(duì)甘蔗進(jìn)行固定和運(yùn)輸，所需的功率和轉(zhuǎn)速并不是很大，因此要選轉(zhuǎn)速合適的減速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制[3]。3.1.2電動(dòng)機(jī)選型根據(jù)甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的設(shè)計(jì)性能需求，電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算方法如下： （3.1）式中G－每小時(shí)內(nèi)，剝500kg甘蔗所需要的能量；W－由于甘蔗越粗，剝皮所需的能量越多，所以W的取值與甘蔗的粗細(xì)程度有關(guān)，此取，以切斷500kg甘蔗所需的能量為標(biāo)準(zhǔn)，?。唬瓊鲃?dòng)效率，取0.75；代入上式（3.1）公式得： 最后，計(jì)算出P＝2KW，因?yàn)楦收嶙詣?dòng)剝皮機(jī)切斷機(jī)主要為農(nóng)用機(jī)械，因此選用家用單相電動(dòng)機(jī)?？紤]到電機(jī)過(guò)載，或因某一時(shí)刻的功率突然變大情況造成無(wú)法工作的問(wèn)題，故選用功率稍大一些的電機(jī)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[6]查表3.1所示查找得YC112M-4（）電動(dòng)機(jī)滿足要求，電機(jī)外觀圖如圖3.1所示：表3.1單相電機(jī)YC系列各參數(shù)如下型號(hào)額度功率KW轉(zhuǎn)速r/min效率/%額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩YC100LI-4YC100L2-4YC112M-4YC132S-4YC132M-41.11.52.233.71400140014001400140071737475762.52.52.22.22.21.81.81.81.81.8圖3.1YC112M-4電機(jī)外觀圖3.2機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）確定計(jì)算功率 （3.2）式中—工況系數(shù)，查表[5]得，=1.3；—電機(jī)的額定功率，;把代入式（3.2）得=2.86kW（2）選擇V帶的帶型根據(jù)查表[5]選帶的型號(hào)為A型帶。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7、圖8-11和表8-9[5]得小帶輪取值范圍，因此取小帶輪基準(zhǔn)直徑2）驗(yàn)算帶速。查公式[5]驗(yàn)算帶速v： (3.3)式中—小帶輪直徑=90mm；—電機(jī)轉(zhuǎn)速=1400r/min；把和代入式（3.3）得=6.78m/s查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表[5]得帶速要在范圍內(nèi)，故帶速合適。3）大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）大帶輪計(jì)算公式為： （3.4）按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]式（8-15a）,計(jì)算大帶輪的直徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第五版教材[6]表2-2單級(jí)v帶傳動(dòng)比這里帶傳動(dòng)傳動(dòng)比取3將小帶輪帶速和傳動(dòng)比代入公式（3.3）得=270mm 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]表8-9，大帶輪取標(biāo)準(zhǔn)值280mm（4）確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度1）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]式（8-20）初定中心距（mm） (3.5)式中和為90mm,280mm代入式(3.5)得2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]式（8-22）計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（mm） （3.6）式中—初定中心距，；—小帶輪直徑，=90mm；—大帶輪直徑，；將初定中心距、小帶輪直徑、大帶輪直徑代入式（3.6）得由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度3）按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]式8-23計(jì)算實(shí)際軸間距 （3.7）將初定中心距、基準(zhǔn)長(zhǎng)度代入式（3.7）得=514mm按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]式8-24， (3.8)根據(jù)式（3.7）算出的中心距在式（3.8）的范圍內(nèi)，因此計(jì)算的中心距合適。（5）驗(yàn)算小帶輪包角 （3.9）把中心距、大、小帶輪直徑、代入式（3.9）得=153查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[5]得小帶輪包角，故所選中心距合適。（6）計(jì)算V帶的根數(shù)Z1）計(jì)算單根V帶的額定功率 (3.10)式中—由和，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]表8-4得；—每根V帶額定功率的增量，根據(jù)，和A型帶，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]表8-5得，；—小帶輪包角系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]表8-6得，小帶輪包角系數(shù)；—帶長(zhǎng)修正系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-2得，；將以上數(shù)據(jù)代入公式（3.10）得=1.14kW（7）計(jì)算V帶的根數(shù) （3.11）式中—計(jì)算功率，=2.86kW；—單根V帶的額定功率，；將和代入式（3.11）得=2.55故帶的根數(shù)選3根(8）計(jì)算單根V帶的初拉力 （3.12）式中－V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量（kg/m）[5],查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表8-3，取0.105k/m代入式（3.12）得=119.5N（9）計(jì)算壓軸力根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]式8-31計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力 （3.13）式中－單根V帶的初拉力,=119.5;－小帶輪包角，=；代入式（3.13）得=115N（10）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸帶輪是電機(jī)帶動(dòng)皮帶高速旋轉(zhuǎn)必不可少的零件。帶輪主要承受扭矩和動(dòng)載荷，因此要求帶輪要具有比較大的剛度和強(qiáng)度，才可以符合本課題的甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的設(shè)計(jì)要求。帶輪的制造材料選擇為鑄鐵，因?yàn)殍T鐵具有良好的力學(xué)性能，其強(qiáng)度和剛度符合制造帶輪的要求。查《機(jī)械設(shè)計(jì)第十版》[5]灰鑄鐵是帶輪的常用材料。由于電機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)電機(jī)型號(hào)YC112M-4查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表32.1-60得電機(jī)安裝尺寸電機(jī)軸徑[7]。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第八章帶傳動(dòng)中將V帶輪分為實(shí)心式，腹板式，孔板式，輪輻式[5]。根據(jù)V帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)時(shí)選擇腹板式，因?yàn)樾л喼苯优c電機(jī)軸連接，上面計(jì)算，所以，故帶輪選用腹板式[5]。3.2.2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中，由于需要承受一定的載荷，為了增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的剛度，提高工作過(guò)程中的穩(wěn)定性。通常的做法是給機(jī)械傳動(dòng)裝置增加導(dǎo)軌裝置，它主要是輔助傳動(dòng)的，用來(lái)增強(qiáng)傳動(dòng)過(guò)程中的剛度和準(zhǔn)確度。使其更好地承受一定的載荷，增強(qiáng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命。本課題的甘蔗自動(dòng)切斷機(jī)的切斷刀是由氣壓推動(dòng)活塞下移的，切斷刀切斷甘蔗的過(guò)程中需要承受甘蔗對(duì)其的阻力，為了增強(qiáng)切斷刀的剛度，所以給甘蔗自動(dòng)切斷系統(tǒng)增加了直線導(dǎo)軌，用來(lái)增強(qiáng)其抵抗外在載荷的破壞。3.2.3氣缸選型計(jì)算甘蔗切斷控制系統(tǒng)是PLC通過(guò)控制電磁閥的通電與否來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸的通氣與斷氣。氣缸性能的指標(biāo)主要是密封度，具有良好性能的氣缸，可以很好的把氣體所在氣缸內(nèi)部，用來(lái)維持氣壓的穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，切斷一根甘蔗大概需要270N的力，所以可知?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)所需提供力的大小。根據(jù)公式: （3.14）式中—為切斷一根甘蔗所需的力；—根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[7]一般環(huán)境溫度為工作壓力為，這里取值為；代入式（3.14）得 為了增加設(shè)備的安全性能，通常公式還需乘以一個(gè)安全系數(shù)來(lái)保證設(shè)備的安全，這里安全系數(shù)n取值為0.7，足以滿足本課題設(shè)備的設(shè)計(jì)要求了。通過(guò)查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[7]氣壓傳動(dòng)氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算出缸筒直徑22mm，對(duì)比了各種氣缸的參數(shù)，綜合了本課題的設(shè)計(jì)要求，最終根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[7]氣缸的選擇表23.4-19選擇了型氣缸，這種氣缸是國(guó)產(chǎn)經(jīng)多年的不斷改進(jìn)，性能良好，質(zhì)量可靠，規(guī)格齊全，出產(chǎn)廠家眾多，互換性能好，安裝使用方便[8]。而且型氣缸具有良好的密封性和防銹，耐腐蝕性，并且其能在無(wú)給油潤(rùn)滑情況下工作，啟動(dòng)壓力低，壽命長(zhǎng)。更好地符合了本課題設(shè)計(jì)的甘蔗自動(dòng)剝皮機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異，輕量化[9]。3.2.4軸承選擇軸承是高速旋轉(zhuǎn)的軸必不可少的零部件，軸承主要分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。主要根據(jù)工作的條件和環(huán)境進(jìn)行軸承的選擇，由于本課題的甘蔗自動(dòng)剝皮機(jī)是應(yīng)用在輕載場(chǎng)合，所以安裝在自動(dòng)送料滾輪和剝皮輪的軸上的軸承并不需要承受很重的載荷，選用滾動(dòng)軸承即可，因?yàn)閹л喪翘自谔淄采蠋е髌ぽ喸谵D(zhuǎn)動(dòng)的，要同時(shí)承受徑向和軸向載荷，能在較高轉(zhuǎn)速下工作，由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力因此一般都成對(duì)使用[5]。甘蔗在運(yùn)輸中要對(duì)帶輪有一個(gè)推力所以綜合考慮后決定選用角接觸球軸承[5]。3.2.5各軸段設(shè)計(jì)甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)剝皮輪工作時(shí)是用帶傳動(dòng)帶動(dòng)的由大帶輪套在空心軸上而剝皮輪是呈一定角度安裝在軸段上通過(guò)旋轉(zhuǎn)把進(jìn)入空心軸的甘蔗剝好皮，軸的設(shè)計(jì)分三段，左端靠角接觸球軸承壓緊，中間軸段跟大帶輪套緊，右端安裝剝皮輪.具體軸的設(shè)計(jì)如下：初步選擇滾動(dòng)軸承。根據(jù)調(diào)查甘蔗的直徑普遍都在之間，由于該軸是空心軸甘蔗要從里面穿過(guò)，甘蔗直徑最大為,初選軸內(nèi)徑為 ,軸外徑為=70mm由于左端軸要裝角接觸球軸承，根據(jù)軸外徑70m，因此選軸承時(shí)內(nèi)徑要比軸外徑大一些根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》手冊(cè)[6]表15-2角接觸球軸承初步選取軸承型號(hào)7215AC。由于7215AC軸承寬度查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》手冊(cè)[6]表15-2得B=25mm，軸在高速旋轉(zhuǎn)中受軸向載荷因此角接觸球軸承要成對(duì)使用，考慮到軸端擋蓋等的尺寸，取左端軸軸長(zhǎng)為鍵得選取。中間軸段考慮要安裝大帶輪，軸內(nèi)徑為60mm因?yàn)檩S與帶輪是鍵連接，因此要留一個(gè)鍵的高度選取中間軸端直徑為=90mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材[5]表6-1初步選取普通B型鍵鍵長(zhǎng)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)第十版》圖8-14V帶輪輪轂長(zhǎng)度計(jì)算公式，故選取鍵長(zhǎng)140mm。剝皮輪軸段。由于剝皮輪與軸徑連接，軸徑要高于帶輪的高度，因?yàn)榇髱л啠视叶溯S直徑選取=300mm,由于剝皮輪是安裝在軸上的，故取軸長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)軸段的直徑設(shè)計(jì)各軸長(zhǎng)度很短，不太可能會(huì)發(fā)生破壞綜合考慮不在進(jìn)行軸的校核計(jì)算。3.3自動(dòng)送料裝置設(shè)計(jì)（1）減速機(jī)選擇。甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)目前傳動(dòng)送料裝置仍是依靠人工往里面送入，但本次設(shè)計(jì)中仍可以用帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。甘蔗剝皮需要通過(guò)減速電機(jī)帶動(dòng)滾筒把甘蔗扯入剝皮裝置。因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程并不需要很大轉(zhuǎn)速和功率，綜合考慮選用YD系列減速電機(jī)，根據(jù)剝皮輪轉(zhuǎn)速選用與之接近的轉(zhuǎn)速考慮減速機(jī)轉(zhuǎn)速太小無(wú)法把甘蔗送入剝皮環(huán)節(jié)，太大容易擠壞滾筒[10]。故查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[7]選擇YD100L2-6型減速機(jī)（）[10]。（2）聯(lián)軸器選型。電機(jī)軸和滾筒軸對(duì)中性要高，因?yàn)槁?lián)軸器要跟減速機(jī)相連，轉(zhuǎn)速要求不高，因?yàn)闈L筒用于傳送的甘蔗較硬故剛度要大，綜合考慮聯(lián)軸器要成本低，跟電機(jī)軸軸徑28mm和軸長(zhǎng)60mm連接匹配因此查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表18-1GYH3型凸緣聯(lián)軸器軸孔直徑20-28mm,軸孔長(zhǎng)度Y型62mm符合要求[7]。（3）帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。無(wú)論甘蔗切斷前還是切斷后都需要通過(guò)帶傳動(dòng)傳輸?shù)絼兤ず颓袛嘌b置，由于V帶結(jié)構(gòu)緊湊傳動(dòng)效率高根據(jù)電機(jī)功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇Z型帶，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》所選帶型的帶輪取值范圍之間，因此小帶輪根據(jù)帶傳動(dòng)傳動(dòng)比（i取2）選擇大帶輪，根據(jù)大帶輪和小帶輪直徑算出中心距和帶長(zhǎng)為。根據(jù)大帶輪和小帶輪軸徑算出小帶輪包角為，小帶輪包角大于故帶輪直徑選擇合適。由于剝皮裝置和切斷裝置之間滾筒并不承受很大的力故最后一個(gè)帶輪直徑可選。故中心距選擇396mm,帶長(zhǎng)選擇1420mm。通過(guò)對(duì)小帶輪包角驗(yàn)算合適。帶輪可以選用雙輪槽的，3組自動(dòng)送料滾輪選用兩根Z型V帶[5]。由于帶傳動(dòng)的計(jì)算前面已經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)考慮到會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的現(xiàn)象，因此就不再詳細(xì)計(jì)算，現(xiàn)將滾筒的設(shè)計(jì)重要數(shù)據(jù)參數(shù)一一列出。（4）滾筒軸的設(shè)計(jì)。滾筒由于需要傳輸甘蔗，據(jù)調(diào)查甘蔗最大直徑為50mm考慮到其剛度問(wèn)題選用甘蔗直徑的1.5倍。滾筒軸的軸端由于與電機(jī)軸連接所以選用軸端直徑為30mm。下端同樣由兩個(gè)滾筒組成，下端的滾筒和電機(jī)相連接，上端的兩個(gè)滾筒靠壓緊彈簧的彈力實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗壓緊產(chǎn)證輸送所需要的摩擦力，滾筒均為凹形，可以靠調(diào)節(jié)螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)壓緊力避免甘蔗由電機(jī)輸送過(guò)程中產(chǎn)生的輸送里不足等現(xiàn)象[3]。當(dāng)甘蔗被推入到進(jìn)給機(jī)構(gòu)時(shí)，盡管甘蔗每部分的直徑大不相同，但由于彈簧的作用，壓緊并帶動(dòng)著滾筒上下伸縮，緊緊貼著甘蔗表面，以適應(yīng)甘蔗徑向尺寸的變化[3]。下端的滾筒由減速機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾筒軸由V帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)甘蔗向前運(yùn)動(dòng)，由剝皮輪對(duì)甘蔗剝皮，去皮后的甘蔗繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，出料的滾筒對(duì)甘蔗送出到切斷機(jī)構(gòu)，由氣缸帶動(dòng)切斷刀切斷甘蔗[2]。如圖3.2所示：1—調(diào)節(jié)螺釘，2—壓緊彈簧，3—上滾筒，4—甘蔗，5—下滾筒，6—V帶輪,7—V帶圖3.2送料裝置

4主要零件強(qiáng)度分析與校核4.1滾動(dòng)軸承強(qiáng)度校核計(jì)算安裝在自動(dòng)送料滾輪和剝皮輪的軸上的軸承是7215AC角接觸球軸承，它對(duì)軸不僅起到支撐作用，能同時(shí)承受帶輪的徑向載荷和甘蔗往前推進(jìn)時(shí)的軸向力，使軸能夠?qū)崿F(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)并且保證其回轉(zhuǎn)精度，所以對(duì)軸來(lái)說(shuō)，軸承是必不可少的零部件[5]。滾動(dòng)軸承的型號(hào)由于甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)承受徑向和軸向載荷，因此選擇了7215AC型角接觸球軸承，軸承采用正裝。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》手冊(cè)[6]表15-2可知，它的參數(shù)如下：KN，KN。軸承型號(hào)決定以后，支反力的確定水平支反力 （4.1）式中—電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩,=11832N；—大帶輪的直徑,；—電機(jī)的功率，；—帶輪的轉(zhuǎn)速,；將、、、代入式（4.1）水平支反力為81.3N垂直支反力 式中—帶輪壓軸力支反力合力 (4.2) 式中—水平支反力，=81.3N；—垂直支反力，=705N;把水平和垂直支反力代入公式（4.2）得N軸承7215AC查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[5]表13-5得判斷系數(shù)再計(jì)算 軸承軸向力：由軸承正裝可知，當(dāng)甘蔗向運(yùn)輸時(shí)：軸承2被放松，軸承所受的力為軸本身承受的派生軸向力[5]，即。軸承1被壓緊，軸承所受到的力為本身所受到得派生軸向力和推力（F=80N，人工放入甘蔗的力）。查軸承70000AC《機(jī)械設(shè)計(jì)》[5]表13-5得載荷系數(shù)。求當(dāng)量載荷： （4.3）把載荷系數(shù)代入式（4.3）得因固只需驗(yàn)算2軸承，算出軸承壽命 （4.4）式中—額定動(dòng)載荷，KN；—軸承2當(dāng)量載荷，=710.81KN;代入式（4.4）得因?yàn)轭~定壽命為87600h所以所選軸承合格。4.2普通平鍵強(qiáng)度校核計(jì)算1.選擇鍵連接類型尺寸參考軸的直徑d=90mm從《機(jī)械設(shè)計(jì)》[5]表6-1中查的鍵的截面尺寸為：寬度b=25mm,高度h=14mm。由輪轂寬度選擇鍵長(zhǎng)2.校核鍵連接強(qiáng)度由表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取值范圍。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[5]式6-1可得 （4.5）式中—電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩,=11832N；鍵的截面尺寸為：寬度b=25mm,高度h=14mm代入式（4.5）得=129Mpa即設(shè)計(jì)的普通平頭鍵合適。4.3機(jī)架設(shè)計(jì)對(duì)甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過(guò)程中，還要考慮到機(jī)架的設(shè)計(jì)，因?yàn)橹Ъ芤彩歉收嶙詣?dòng)剝皮切斷機(jī)中必不可少的一部分[2]。如果，甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的支架設(shè)計(jì)不合理，尺寸過(guò)高和過(guò)低都會(huì)造成用戶喂入甘蔗不方便。同時(shí)，如果支架的設(shè)計(jì)不合理和材料選擇不正確都會(huì)造成支架難以承受甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的重量，造成甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)傾斜，導(dǎo)致其工作不穩(wěn)定?？紤]要切削一整段甘蔗，切削時(shí)不可能把甘蔗一大部分垂到地上這樣容易增大剝皮的難度，因此要在剝皮工序前加兩排滾筒，減小人工喂入甘蔗的力。根據(jù)甘蔗的生長(zhǎng)環(huán)境一般甘蔗在1.2-1.8m之間故取機(jī)架長(zhǎng)度為1280mm又因工作機(jī)帶傳動(dòng)的中心距521mm故取機(jī)架高度為800mm,因?yàn)閯兤ぽ嗇S頸是占寬度最大的距離是300mm因此取機(jī)架寬度780mm，考慮到方便安裝和維修要方便拆卸故要把電機(jī)裝在鋼板上又要保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性綜合考慮鋼板到地面的距離為125mm。通過(guò)使用力學(xué)的知識(shí)和理論，對(duì)支架進(jìn)行受力分析可知，在平衡狀態(tài)下支架只受到地面支撐力，還有甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)對(duì)其的壓力，從而對(duì)甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的支架進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，如圖4.1所示：圖4.1機(jī)架圖最終選取機(jī)架材料為結(jié)構(gòu)鋼Q235A可以符合本次課題設(shè)計(jì)，其相關(guān)數(shù)據(jù)：結(jié)構(gòu)鋼Q235A抗拉的強(qiáng)度為375~500Mpa，而此設(shè)計(jì)的一些零件結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)鋼Q235A的下限度375Mpa[11]，可知結(jié)構(gòu)鋼Q235A的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足支架的設(shè)計(jì)要求。

5工作性能要求及維護(hù)保養(yǎng)5.1設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)隨著科技的進(jìn)步，社會(huì)分工越發(fā)明細(xì)，制造業(yè)成為了一個(gè)國(guó)家富強(qiáng)，文明，進(jìn)步的重要領(lǐng)域，制造業(yè)的興衰直接關(guān)系著國(guó)家的強(qiáng)盛和人民的生活水平的高低。而機(jī)械行業(yè)是國(guó)家制造業(yè)中必不可少的一行，機(jī)械領(lǐng)域是一個(gè)黃金油行業(yè)，和社會(huì)上的其它各各行業(yè)都有著密切的聯(lián)系。所以機(jī)械領(lǐng)域?qū)σ粋€(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)重中之重。所以，隨著機(jī)械的不斷發(fā)展，其相應(yīng)的維修行業(yè)也穩(wěn)步地向前發(fā)展。從管理層的考慮出發(fā)，維修不僅僅意味著把設(shè)備的故障排除這么簡(jiǎn)單了，還要考