海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

題目：海帶打結(jié)裝置設(shè)計(jì)子題：專業(yè)：指導(dǎo)教師：學(xué)生姓名：班級(jí)-學(xué)號(hào)：年月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）海帶打結(jié)裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）完成日期20年月日學(xué)院：專業(yè)：學(xué)生姓名：班級(jí)學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：評(píng)閱教師：年月屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-PAGEIII-注：頁(yè)眉，居中，楷體，五號(hào)。閱后刪除此文本框。摘要注：頁(yè)眉，居中，楷體，五號(hào)。閱后刪除此文本框。海帶結(jié)作為人見(jiàn)人愛(ài)的食品，非常美觀且易于食用，但是價(jià)格相對(duì)于其他海帶產(chǎn)品較高。但是，目前該產(chǎn)品的生產(chǎn)幾乎完全依賴手工完成，其生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)環(huán)境也較差，同時(shí)人力成本也相當(dāng)高。因此，我們希望通過(guò)改進(jìn)打結(jié)過(guò)程，提高海帶結(jié)的生產(chǎn)效率，從而帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，我們對(duì)海帶的力學(xué)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并設(shè)計(jì)了一種基于D型打結(jié)器的打結(jié)機(jī)構(gòu)，旨在將海帶進(jìn)行自動(dòng)化打結(jié)。針對(duì)當(dāng)前海帶加工業(yè)中存在的勞動(dòng)力成本高和效率低下問(wèn)題，研發(fā)設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化海帶打結(jié)設(shè)備。首先，詳細(xì)介紹了該設(shè)備的工作原理，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)化地操作上料系統(tǒng)、打結(jié)系統(tǒng)和放置系統(tǒng)；其次，具體闡述了上料系統(tǒng)的托架組件和輸送系統(tǒng)的同步帶組件同步輪等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；最后，詳細(xì)論證了設(shè)備的主要機(jī)構(gòu)，如傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。本研究的成果對(duì)于促進(jìn)和推動(dòng)海帶加工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化具有重要意義。本課題第一方面主要研究的是如何將自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)一步小型化的同時(shí)兼顧提高生產(chǎn)效率，這樣一來(lái)可以使得小型機(jī)械智能制造成為更多得選擇。關(guān)鍵詞：海帶；打結(jié)機(jī)；打結(jié)裝置；傳動(dòng)裝置AbstractKelpknotasapopularfood,verybeautifulandeasytoeat,butthepriceishigherthanotherkelpproducts.However,atpresent,theproductionofthisproductalmostentirelyrelyonmanualcompletion,itsproductionefficiencyislow,theproductionenvironmentisalsopoor,whilethehumancostisquitehigh.Therefore,wehopetoimprovetheknottyingprocess,improvethekelpknotproductionefficiency,thusbringingbettereconomicandsocialbenefits.Inordertoachievethisgoal,wecarriedoutexperimentalresearchonthemechanicalcharacteristicsofkelp,anddesignedaknotmechanismbasedonD-typeknot,aimingatautomaticknotkelp.Abstract。Aimingattheproblemsofhighlaborcostandlowefficiencyinkelpprocessingindustry,asetofautomatickelpknottyingequipmentisdesigned.Firstly,theworkingprincipleoftheequipmentisintroducedindetail,andthefeedingsystem,knottingsystemandplacingsystemareoperatedcontinuouslythroughthemechanicaltransmissionsystem,thedesignofthestructureofthebracketcomponentofthefeedingsystemandthesynchronousbeltcomponentoftheconveyingsystemisdescribedindetail,andthemainmechanismoftheequipment,suchasthedesignandcalculationofthetransmissionsystem,isdiscussedindetail.Theresultsofthisstudyareofgreatsignificanceinpromotingthemechanizationandautomationofkelpprocessingindustry.ThefirstaspectofthispaperishowtofurtherminiaturizetheautomaticequipmentandimprovetheproductionefficiencyatthesametimeKeyWords：

Kelp;knottingmachine;knottingdevice;transmission目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要 IAbstract II第一章緒論 71.1研究背景與意義 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1.2海帶打結(jié)及其相關(guān)理論的發(fā)展概礦 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1.3研究分析現(xiàn)狀 1第二章總體方案 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.1設(shè)計(jì)要求 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.2工作原理 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1上料裝置設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1.1上料方案選型 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)確定 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1.3參數(shù)計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1.4多工位驗(yàn)算 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2打結(jié)裝置設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2.1打結(jié)機(jī)構(gòu)打結(jié)原理 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2.2氣缸裝置選型 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2.3打結(jié)部分的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2.4輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3回收裝置設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3.1回收方案選型 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。第四章傳動(dòng)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.1電機(jī)的選型 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.1.1電動(dòng)機(jī)功率 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.1.2打結(jié)電動(dòng)機(jī)選型 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.2皮帶的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.2.1皮帶及帶輪材料的選擇 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.2.2皮帶及帶輪的基本尺寸及計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.2.3電帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.4軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.4.1軸的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。結(jié)論 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。附錄A附錄內(nèi)容名稱 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。致謝 33全套設(shè)計(jì)加QQ11970985或197216396-PAGE17-第一章緒論1.1研究背景與意義海帶，是大家常吃的一種海藻類食物，尤其是涼拌海帶結(jié)，特別開(kāi)胃爽口。海帶不僅吃起來(lái)爽口美味，而且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含碘元素、礦物質(zhì)等，熱量低。海帶是我國(guó)主要生產(chǎn)的藻類產(chǎn)品之一。2018年我國(guó)藻類總產(chǎn)量為471萬(wàn)噸，其中海帶152萬(wàn)噸，占藻類總產(chǎn)量的32.30%。全國(guó)藻類養(yǎng)殖面積為14萬(wàn)公頃，其中海帶養(yǎng)殖面積達(dá)4.51萬(wàn)公頃，占比31.29%，主要分布于遼寧、江蘇、浙江、福建、山東和廣東5省。首先，從海帶養(yǎng)殖面積的時(shí)間趨勢(shì)來(lái)看，2008年~2018年，全國(guó)海帶養(yǎng)殖面積整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（圖1）。2013年前，我國(guó)海帶養(yǎng)殖面積經(jīng)歷了一個(gè)大幅上漲到保持平衡水平（4萬(wàn)公頃）的過(guò)程，而2013年的養(yǎng)殖面積則突然減產(chǎn)至3.73萬(wàn)公頃。養(yǎng)殖面積減少7.21%。從2014年開(kāi)始，海帶養(yǎng)殖面積一直緩慢增加，2018年海帶養(yǎng)殖面積相比于10年前增加了約34.63%，全國(guó)總養(yǎng)殖面積達(dá)到4.51萬(wàn)公頃，占全國(guó)藻類養(yǎng)殖面積的31.29%，由此可見(jiàn)海帶在藻類產(chǎn)品中的重要地位。海帶含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，如藻膠、碘、鈣、鐵、鋅等礦物質(zhì)元素，以及人體必需的多種維生素，例如維生素A、維生素B、維生素C、維生素E等。因此，海帶常常被譽(yù)為海洋之寶，被人們奉為美食和藥食兼用的珍貴食材。此外，海帶可加工制成海帶絲、海帶結(jié)、海帶卷產(chǎn)品以及淡干海帶和鹽漬海帶等，如圖1-1所示。圖1-1海帶加工產(chǎn)品通常情況下，海帶，褐色，扁平帶狀，最長(zhǎng)可達(dá)20M；分葉片、柄部和固著器，固著器呈假根狀。葉片為表皮、皮層和髓部組織所組成，葉片下部有孢子囊。具有黏液腔，可分泌滑性物質(zhì)。固著器樹(shù)狀分支，用以附著海底巖石。正如圖1-2所展示的那樣。圖1-2海帶條外形目前，我國(guó)在海帶加工業(yè)方面，主要依靠手工作業(yè)，面臨工作效率低和產(chǎn)能擴(kuò)展困難的挑戰(zhàn)。機(jī)械化與自動(dòng)化水平有待提高?，F(xiàn)有的海帶加工設(shè)備功能單一，通常僅包括打結(jié)功能，缺乏整合了上料、打結(jié)和回收功能的多功能設(shè)備。此外，國(guó)內(nèi)對(duì)設(shè)備的研制主要針對(duì)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，未能滿足小型工坊或家庭式使用需求，因此，急切需要開(kāi)發(fā)一種集上料、打結(jié)和回收于一體的綜合性海帶打結(jié)加工設(shè)備，以根本解決上述難題。鑒于現(xiàn)有設(shè)備的功能不足和行業(yè)需求，本研究旨在針對(duì)海帶加工過(guò)程中的低效率和高成本問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研發(fā)一種全自動(dòng)化海帶大結(jié)機(jī)械。該機(jī)械采用機(jī)械傳動(dòng)方式，通過(guò)模組、手指缸和多工位上料機(jī)構(gòu)等部件，實(shí)現(xiàn)海帶的自動(dòng)化、連續(xù)化處理，包括上料、打結(jié)機(jī)和回收。這一設(shè)備能夠有效解決海帶打結(jié)加工行業(yè)勞動(dòng)密集和效率不高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)化生產(chǎn)，從而顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。它不僅有助于降低企業(yè)的人力成本，還能確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量一致性。1.2海帶打結(jié)及其相關(guān)理論的發(fā)展概況1.2.1人工海帶打結(jié)手工進(jìn)行海帶打結(jié)分解動(dòng)作演示圖。第一步：夾持第二步：旋轉(zhuǎn)第三步：纏繞第四步：打結(jié)右手兩指夾住海帶條從左手兩手指縫抽出，實(shí)現(xiàn)上料，右手兩指夾住海帶條繞左手食指纏繞一圈，海帶條呈纏繞狀態(tài)，將海帶條從已形成的圓環(huán)中拉出，則海帶條成結(jié)。二代海帶打結(jié)機(jī)（圖1-3）以懸鏈理論為基礎(chǔ)，研究了海帶在打結(jié)過(guò)程中的形狀變化，采用與一代打結(jié)機(jī)不同的打結(jié)原理，利用同步帶夾爪，纏繞的同時(shí)進(jìn)行打結(jié)，節(jié)省打結(jié)時(shí)間。其打結(jié)機(jī)構(gòu)主要為動(dòng)夾爪、靜夾爪和檔桿組成。動(dòng)夾爪為同步帶夾爪，定夾爪為平夾爪，靜夾爪位于動(dòng)夾爪形成的同步帶空間結(jié)構(gòu)中。打結(jié)過(guò)程中，動(dòng)、靜夾爪分別夾持海帶兩端，并分別與機(jī)架相連，形成封閉結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)拓?fù)涞刃мD(zhuǎn)換為三葉形紐結(jié)，從而形成海帶結(jié)。但是二代機(jī)由于采用氣缸驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)沖擊較大，穩(wěn)定性差，打結(jié)成功率較低。圖1-3改進(jìn)的同步帶夾爪海帶打結(jié)機(jī)改進(jìn)后打海帶打結(jié)機(jī)原理基本與二代打結(jié)機(jī)相同。區(qū)別在于使用交流伺服電機(jī)，替代氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，來(lái)驅(qū)動(dòng)同步帶夾爪的平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)打結(jié)的過(guò)程控制，運(yùn)動(dòng)過(guò)程精確平穩(wěn)。白茂東等[57]研制了一臺(tái)可以生產(chǎn)雙條平結(jié)式海帶結(jié)的海帶自動(dòng)打結(jié)機(jī)，自動(dòng)打結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1-5，其生產(chǎn)的海帶結(jié)也是平結(jié)，打結(jié)原理也是平結(jié)打結(jié)原理，不同點(diǎn)在于是兩條海帶進(jìn)行平結(jié)打結(jié)，海帶結(jié)形式見(jiàn)圖1-12（a），避免了海帶條環(huán)繞成環(huán)時(shí)不穩(wěn)定的問(wèn)題，同時(shí)也可以將單條海帶打結(jié)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的伸縮運(yùn)動(dòng)，可以提高打結(jié)的效率和成功率。圖1-5雙條平結(jié)式海帶打結(jié)機(jī)1.3研究分析現(xiàn)狀從打結(jié)原理的研究、生物材料力學(xué)特性以及海帶打結(jié)機(jī)的研究現(xiàn)狀來(lái)看，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）打結(jié)機(jī)構(gòu)在諸多行業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用，特別是在牧草打結(jié)、醫(yī)療外科手術(shù)打結(jié)中，技術(shù)較為成熟。牧草打結(jié)中應(yīng)用較為廣泛的是D型打結(jié)器，機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊，采用精確的時(shí)序性配合，完成捆繩的快速打結(jié)過(guò)程。國(guó)外的相關(guān)研究已經(jīng)非常成熟，但國(guó)內(nèi)的研究還主要集中在利用逆向工程完成反向建模；外科手術(shù)中目前應(yīng)用較多的打結(jié)方式，是采用主從控制的機(jī)械手完成打結(jié)過(guò)程。打結(jié)過(guò)程精密可控，但整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本高，運(yùn)行環(huán)境要求高。（2）生物材料的拉伸力學(xué)特性研究，國(guó)內(nèi)外主要對(duì)蔬菜、水果和農(nóng)作物的莖稈、表皮等部位的拉伸力學(xué)特性進(jìn)行了大量的研究，包括生物材料的粘彈性特性，如應(yīng)力松弛東南大學(xué)碩士學(xué)位論文和蠕變；生物材料的摩擦性質(zhì)方面，主要是關(guān)于動(dòng)物皮膚表面的摩擦特性研究，常見(jiàn)于人體皮膚表面的摩擦研究。關(guān)于海帶的生物力學(xué)研究國(guó)內(nèi)外鮮有報(bào)道，力學(xué)性質(zhì)的影響因素也未可知。在研發(fā)海帶的相關(guān)自動(dòng)化設(shè)備過(guò)程中，缺少海帶相關(guān)基本力學(xué)參數(shù)的參考依據(jù)。（3）海帶打結(jié)的實(shí)現(xiàn)主要依靠?jī)煞N方式：模擬人手打結(jié)過(guò)程的打結(jié)方法，如多個(gè)氣缸控制的多個(gè)打結(jié)手指之間的配合完成打結(jié)過(guò)程；基于同步帶夾爪、利用拓?fù)鋵W(xué)變化實(shí)現(xiàn)打結(jié)過(guò)程的打結(jié)方法，如哈工大（威海）校區(qū)研制的基于同步帶夾爪的海帶自動(dòng)打結(jié)機(jī)。兩種原理均有多種實(shí)現(xiàn)方式，采用PLC控制、多個(gè)氣缸或伺服電機(jī)完成海帶的打結(jié)過(guò)程。打結(jié)過(guò)程復(fù)雜，需要多個(gè)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)配合，成結(jié)率較低，目前市場(chǎng)上還未有較為成熟的打結(jié)機(jī)械推出。1.4課題的主要研究?jī)?nèi)容針對(duì)目前海帶力學(xué)性質(zhì)研究少、海帶自動(dòng)打結(jié)困難的現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)并實(shí)施了海帶的拉伸打結(jié)試驗(yàn)，并基于試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)了一種新型的海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)。本文將主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面研究：（1）課題的背景意義和研究現(xiàn)狀。首先介紹了海帶結(jié)的生產(chǎn)效率低下與供應(yīng)不足之間的矛盾；演示了手工打結(jié)的原理。并提出合理的打結(jié)方案設(shè)計(jì)。（2）海帶打結(jié)過(guò)程中的延展性設(shè)想。（3）海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。研究了D型打結(jié)器的成結(jié)原理，為海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考；對(duì)海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)的總體方案和時(shí)序性進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)主要零部件，如軸、齒輪、氣缸和電機(jī)，進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并給出打結(jié)機(jī)構(gòu)的整體裝配模型第二章總體方案2.1設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行海帶打結(jié)裝置的設(shè)計(jì)，該機(jī)器主要用于滿足小型工廠的海帶自動(dòng)化加工，需要滿足的條件：（1）經(jīng)濟(jì)要求：設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性是一項(xiàng)綜合性的指標(biāo)，它反映在海帶打結(jié)裝置的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，使用，銷售，維護(hù)，管理等各個(gè)方面。總之，經(jīng)濟(jì)性要求是指在滿足功能要求的情況下，使成本最小化。（2）安全需求：在設(shè)計(jì)海帶打結(jié)裝置時(shí)，應(yīng)充分考慮設(shè)備的使用安全性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，安全是指海帶打結(jié)裝置自身的工作安全和使用人員，尤其是操作者的手。因此，必須采取各種保護(hù)措施，保證操作機(jī)構(gòu)在使用過(guò)程中不直接接觸人體。（3）可靠性要求：可靠性是指在使用過(guò)程中，海帶打結(jié)裝置的穩(wěn)定性能?？煽啃缘燃?jí)愈高，則表示機(jī)器在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障的機(jī)率愈低，且可維持較長(zhǎng)的時(shí)間。（4）使用方便的需求：海帶打結(jié)裝置是一種為人們提供便利的機(jī)械產(chǎn)品。海帶打結(jié)裝置的設(shè)計(jì)要注意輕便、省力；操作機(jī)構(gòu)要符合人體生理狀況，噪音要小，防污染等。另外，對(duì)一些機(jī)械的要求也很高，例如施工機(jī)械要容易拆裝，運(yùn)輸機(jī)械要輕便。通過(guò)對(duì)以上要求的分析，本課題設(shè)計(jì)的海帶打結(jié)裝置采用立式結(jié)構(gòu)。立式海帶打結(jié)裝置的裝料和卸料都很方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維修方便，并且立式產(chǎn)生的振動(dòng)很小，有利于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，非常適用于小作坊的加工機(jī)械。該海帶打結(jié)裝置由電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、上料裝置、打結(jié)裝置、回收裝置等組成。本次設(shè)計(jì)的參數(shù)要求如下所示：表2-1基本參數(shù)表基本參數(shù)參數(shù)值海帶條外形尺寸150*30*2mm重量10g工作效率打結(jié)5/s鑒于本設(shè)計(jì)的海帶結(jié)外形尺寸為150*30*2mm，重量為10g，要求工作效率為每小時(shí)可產(chǎn)出海帶結(jié)1800個(gè)，本設(shè)計(jì)需滿足的主要參數(shù)和性能指標(biāo)包括：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需穩(wěn)定可靠，確保產(chǎn)出效率；外形尺寸需控制在設(shè)計(jì)大小內(nèi)，重量也需控制使整機(jī)重心合理；上料打結(jié)系統(tǒng)效率需達(dá)到每小時(shí)1800個(gè)海帶結(jié)的要求。此外，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、低噪音也是本設(shè)計(jì)需滿足的重要性能指標(biāo)。2.2工作原理本海帶打結(jié)裝置由三個(gè)主要部分組成：上料機(jī)構(gòu)、打結(jié)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。上料機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)組旋轉(zhuǎn)的四工位上料臺(tái)。海帶從上料結(jié)構(gòu)進(jìn)入，被傳送系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶入，經(jīng)過(guò)工位順序排列。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用帶輪的傳動(dòng)方式，電機(jī)帶動(dòng)同步輪，再分別帶動(dòng)其他輔助運(yùn)動(dòng)的同步帶和小帶輪，完成對(duì)各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)。本機(jī)器由上料裝置、打結(jié)裝置、回收裝置等多個(gè)系統(tǒng)組成。它們之間通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)跟動(dòng)聯(lián)動(dòng)，相互間形成自動(dòng)化的連續(xù)設(shè)備。機(jī)器的運(yùn)行原理為：上料后的海帶通過(guò)出料口進(jìn)入傳送帶，在傳送帶上經(jīng)過(guò)到打結(jié)裝置工位點(diǎn)上，打結(jié)機(jī)構(gòu)開(kāi)始對(duì)輸入過(guò)來(lái)的工位海帶條進(jìn)行打結(jié)工作，完成后其中一個(gè)手指氣缸夾持海帶結(jié)放入工位隨動(dòng)的回收箱內(nèi)。各個(gè)機(jī)構(gòu)之間通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，不同機(jī)構(gòu)間則通過(guò)傳送帶等進(jìn)行銜接，第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1上料裝置設(shè)計(jì)3.1.1上料方案選型根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)研，當(dāng)前海藻類上料設(shè)備種類較多，但其中多種上料設(shè)備易造成海帶的外部損傷，只有人工上料和傳送系統(tǒng)式上料傷害較小，因此主要比較這兩種方案。方案一：人工上料。該方案是利用人工對(duì)海帶分揀進(jìn)行上料。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上料效果好。但無(wú)法對(duì)海帶進(jìn)行進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，對(duì)一些效率節(jié)拍效果不佳。且對(duì)人工成本也較高。方案二：傳送系統(tǒng)式上料。該方案利用旋轉(zhuǎn)的傳送系統(tǒng)機(jī)械同步帶同步輪表面以達(dá)到上料效果。優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)利用機(jī)械摩擦力，上料效果好。對(duì)海帶也不會(huì)造成損傷。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。綜合兩種方案的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇了傳送系統(tǒng)式上料方式。因?yàn)楹П砻娉Ｓ形勰嗟阮B固污漬粘附，需要機(jī)械摩擦力才能徹底清除。同時(shí)海帶絮較軟，不適合高壓水流直接沖刷。傳送系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定的機(jī)械摩擦力，既能去除頑固污漬，又不會(huì)損傷海帶絮。雖然該方案結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但通過(guò)選用簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)件，仍能使整體結(jié)構(gòu)緊湊。因此傳送系統(tǒng)式上料前還是需要專用的設(shè)備清洗，是本設(shè)計(jì)的最佳選擇。3.1.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)確定本機(jī)器的上料裝置主要由下正向旋轉(zhuǎn)的同步帶傳送系統(tǒng)組成。，而傳送系統(tǒng)通過(guò)從動(dòng)帶輪負(fù)向轉(zhuǎn)動(dòng)。傳送系統(tǒng)均為同步結(jié)構(gòu)，通過(guò)機(jī)械嚙合將海帶進(jìn)行縱向傳送至打結(jié)機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)全面上料。具體運(yùn)動(dòng)原理是：電機(jī)帶動(dòng)上部傳送系統(tǒng)正轉(zhuǎn)，通過(guò)工位托板的同步帶斜度打角，實(shí)現(xiàn)海帶的軸向傳送；同時(shí)，上下傳送系統(tǒng)通過(guò)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)海帶實(shí)施全方位機(jī)械擠壓和擦拭，對(duì)其表面污垢進(jìn)行徹底清除。該上料裝置的出口端通過(guò)接力裝置與打結(jié)裝置實(shí)行機(jī)械聯(lián)動(dòng)，即上料好的海帶直接送入打結(jié)裝置的物料槽內(nèi)，準(zhǔn)備進(jìn)行下一道工序的切塊處理，這樣實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的連續(xù)生產(chǎn)流程。在裝置工作平穩(wěn)后，把海帶放在工位托板托板的上料區(qū)，在同步帶傳送系統(tǒng)的軸向推力作用下，海帶沿傳送系統(tǒng)向前運(yùn)動(dòng)。同步帶結(jié)構(gòu)間距關(guān)鍵影響同步帶升角，同時(shí)決定著海帶的清潔效果及海帶與鐵質(zhì)托板的接觸情況。若大部分海帶與托板發(fā)生接觸，這會(huì)降低海帶上料時(shí)的穩(wěn)定性，進(jìn)而干擾輸送過(guò)程，減少加工效率，并對(duì)海帶表皮造成一定傷害。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和傾斜角度固定的情況下，同步帶結(jié)構(gòu)間距的變化將導(dǎo)致海帶運(yùn)動(dòng)速度變化，進(jìn)而影響加工效率。確定同步帶結(jié)構(gòu)間距的原則是確保在適應(yīng)大多數(shù)海帶的前提下，保持海帶支撐穩(wěn)定。將海帶視為長(zhǎng)方形體，其短軸兩側(cè)距離中心軸線占長(zhǎng)軸半徑的40%至80%，通常為海帶最佳支撐區(qū)間。依據(jù)測(cè)量海帶物料特性所獲數(shù)據(jù)，縱徑最大值為300mm，最小值為200mm，基于此數(shù)據(jù)推算同步帶結(jié)構(gòu)間距，計(jì)算方法如下：（1）適合最大海帶的工位間距LL（2）適合最小海帶的工位間距LL式中：L大、L小為適合最大、最小海帶工位間距；a長(zhǎng)、a依據(jù)分析數(shù)據(jù)，適宜大型海帶的工位間隔范圍為180至200毫米，而海帶條則150毫米。本研究為了實(shí)驗(yàn)操作的便利性，對(duì)工位間隔進(jìn)行了取整，采用300毫米作為的工位間隔。上料裝置結(jié)構(gòu)圖如下：圖3-1上料工位結(jié)構(gòu)圖3.1.3參數(shù)計(jì)算電機(jī)是促進(jìn)海帶裝置沿輸送方向移動(dòng)，進(jìn)行上料的關(guān)鍵構(gòu)件。若工位托板的刷絲長(zhǎng)度不足，海帶與托板之間的摩擦?xí)龃?，?dǎo)致海帶在輸送過(guò)程中位置不穩(wěn)固；反之，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致材料使用過(guò)度，增加加工成本。在最佳狀態(tài)下，海帶應(yīng)當(dāng)在圖3-3所示的四個(gè)點(diǎn)上均勻承受力量。圖3-2理想狀態(tài)下海帶與傳送系統(tǒng)接觸圖將海帶看成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)方形，設(shè)海帶的長(zhǎng)方形方程為x式中：x、y為長(zhǎng)方形上點(diǎn)的坐標(biāo)；a、b為長(zhǎng)方形長(zhǎng)半軸、短半軸。從圖3-2中可以看出，2a為海帶的縱徑，2b為海帶橫徑，L為工位間距，c為軸心到工位托板頂端之間距離，e為工位托板最低長(zhǎng)度。當(dāng)時(shí)，將a、b代入上式求出對(duì)應(yīng)的y（也就是圖中c），b-c得出同步帶帶最小長(zhǎng)度e。以下為適合最大海帶時(shí)工位托板長(zhǎng)度計(jì)算過(guò)程：a=將工位間距L1=120mm、Lxb=代入海帶的長(zhǎng)方形方程得出c最后得出在不同工位間距適合最大海帶的工位托板長(zhǎng)度為e同樣的方法得出適合最小海帶時(shí)工位托板長(zhǎng)度為e120=16.71mm、式中：a長(zhǎng)、a短為海帶縱徑最長(zhǎng)與最短值；b長(zhǎng)、b本研究選取了適宜于海帶條的工位托板，當(dāng)工位間距達(dá)到最大值時(shí)，刷絲長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)24.16mm。因此，將工位托板長(zhǎng)度定為25mm是較為妥當(dāng)?shù)倪x擇。所謂的軸心距離，是指兩個(gè)同步帶托板軸線之間的間隔。在工位間距固定的情況下，軸心距離越遠(yuǎn)，海帶與工位托板的接觸面積就越大，從而上料效果也更加理想。然而，若軸心距離過(guò)大，本裝置結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)際情況及計(jì)算結(jié)果，選擇280mm作為兩托板的軸心距。3.1.4多工位驗(yàn)算海帶上料效率受同步帶行程的顯著影響。在保持海帶間距不變的情況下，提高同步輪的轉(zhuǎn)速可增加海帶的上料效果，反之，降低轉(zhuǎn)速會(huì)導(dǎo)致上料效率減少。然而，過(guò)快的轉(zhuǎn)速并不適宜，因當(dāng)轉(zhuǎn)速超越某臨界值，海帶可能會(huì)因離心力作用被拋出，無(wú)法完成輸送。因此，必須結(jié)合生產(chǎn)需求，對(duì)轉(zhuǎn)速n進(jìn)行精確調(diào)整，以確定符合生產(chǎn)要求的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。mω2πnπnnmax式中：K—物料綜合系數(shù)；g—重力加速度；nmax—軸心的最大轉(zhuǎn)速，即臨界轉(zhuǎn)速(r令A(yù)=30K2gnmax式中：nmax=AD—物料的綜合特性系數(shù)，根據(jù)查表得出海帶屬于大塊狀a?60n因此，同步帶工位托板上料機(jī)的同步帶軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)上料量、同步帶直徑和物料的特性而定，在滿足上料量要求情況下，同步帶軸轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，更不能超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，即：n式中，n—同步帶的實(shí)際轉(zhuǎn)速（(r與設(shè)計(jì)要求相符，故符合要求。3.2打結(jié)裝置設(shè)計(jì)3.2.1打結(jié)機(jī)構(gòu)打結(jié)原理D型打結(jié)器可以完全依靠機(jī)械傳動(dòng)，通過(guò)模仿人手打結(jié)動(dòng)作，在0.7s內(nèi)完成打結(jié)作業(yè)。D型打結(jié)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，但結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。本設(shè)計(jì)的打結(jié)裝置可采用兩種方案：高速旋轉(zhuǎn)刀輪式切塊和往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式切塊。高速旋轉(zhuǎn)刀輪式是通過(guò)安裝在高速旋轉(zhuǎn)刀輪上的刀具對(duì)海帶進(jìn)行打結(jié)機(jī)的。往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式是利用刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)海帶進(jìn)行切塊。經(jīng)比較，高速旋轉(zhuǎn)刀輪式切塊雖然效率更高，適合自動(dòng)化生產(chǎn)，卻不適合小型機(jī)器應(yīng)用，而往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式切塊效率雖然略低，卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠在小型機(jī)器中運(yùn)用。另外，往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式還具有造假便宜、刀片更換方便的優(yōu)勢(shì)。綜合兩種方案的優(yōu)劣，本設(shè)計(jì)最后選擇了往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式打結(jié)裝置。這種切塊方式可實(shí)現(xiàn)小型自動(dòng)化連續(xù)化操作，并且性價(jià)比高，使用方便，滿足工藝要求。其運(yùn)動(dòng)原理是通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)切刀實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與靜止海帶的相對(duì)切削，實(shí)現(xiàn)切塊加工。具體來(lái)說(shuō)，上料后的海帶被輸送帶定位并送至切塊區(qū)域。此時(shí)，切刀在曲柄機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下，對(duì)海帶實(shí)施垂直的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)切刀向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，與靜止海帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，壓迫海帶進(jìn)行切塊。然后切刀向上運(yùn)動(dòng)，完成一次打結(jié)機(jī)循環(huán)。通過(guò)重復(fù)該往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可連續(xù)將海帶切成塊狀。該打結(jié)裝置的出口同樣采用輸送帶，將打結(jié)機(jī)后的海帶塊運(yùn)送到下一工序。切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡、速度等參數(shù)可根據(jù)工藝需求調(diào)整，與整機(jī)控制相連接，實(shí)施自動(dòng)化協(xié)調(diào)控制。3.2.2氣缸裝置選型為防止生銹和保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和硬度，采用通用手指氣缸進(jìn)行采買，手指前端斜角處理的形狀。圖3-4圖3-5筆形氣缸的結(jié)構(gòu)3.2.3打結(jié)部分的設(shè)計(jì)如圖4-1中所示，D型打結(jié)器的主要機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組、打結(jié)刀。打結(jié)過(guò)程可以分為三個(gè)步驟：（1）手指缸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)海帶左右兩端夾緊；（2）打結(jié)嘴顎轉(zhuǎn)動(dòng)形成繩環(huán)，打結(jié)嘴上顎在端面凸輪的作用下完成咬繩動(dòng)作；（3）脫繩桿擺動(dòng)，帶動(dòng)割繩刀割繩，并推動(dòng)繩環(huán)脫離打結(jié)嘴，行程繩結(jié)，完成繩結(jié)打結(jié)過(guò)程。整個(gè)過(guò)程全部由兩組氣缸配合模組完成。整個(gè)傳動(dòng)和打結(jié)過(guò)程，需要各部件之間的協(xié)調(diào)配合，要求打結(jié)器具有良好的時(shí)序性，各個(gè)零部件的動(dòng)作嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求有序配合。圖3-6曲柄連桿3.2.4輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過(guò)曲柄連桿驅(qū)動(dòng)，，實(shí)現(xiàn)打結(jié)機(jī)功能，如圖3-6所示。3.3回收裝置設(shè)計(jì)3.3.1回收方案選型本設(shè)計(jì)的回收裝置可采用兩種方案：固定式和移動(dòng)式。經(jīng)比較，移動(dòng)式回收裝置的回收效率更高，這對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)很重要；另外，通過(guò)調(diào)節(jié)刀盤(pán)轉(zhuǎn)速還可以獲得不同軟硬程度的海帶漿。而固定刀片式打結(jié)的打結(jié)效率較低，且無(wú)法調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同要求?？紤]到打結(jié)效率、調(diào)節(jié)靈活性等因素，本設(shè)計(jì)選擇了高速旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)式打結(jié)方案。這種打結(jié)方式可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)化操作，效率更高，并可以通過(guò)刀盤(pán)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)獲得理想的海帶漿質(zhì)量。3.4其它部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1機(jī)架設(shè)計(jì)（1）機(jī)架設(shè)計(jì)要求機(jī)架起著機(jī)械的支撐作用，設(shè)計(jì)時(shí)要注意：1）在滿足強(qiáng)度要求的情況下，使框架重量盡可能輕，成本低。2）減振效果好。3）對(duì)噪聲有很好的抑制作用。4）合理的溫度場(chǎng)分布，減小了熱變形對(duì)測(cè)量精度的影響。5）易于鑄造、焊接及機(jī)加工。6）具有便于安裝、調(diào)節(jié)和維修的結(jié)構(gòu)。7）導(dǎo)軌表面設(shè)計(jì)合理，耐磨性能好。8）外形漂亮?？蚣艿膭偠仁菦Q定其承載能力的重要因素。對(duì)于海帶打結(jié)裝置來(lái)說(shuō)，剛度直接關(guān)系到生產(chǎn)效率、打結(jié)機(jī)精度和機(jī)器使用壽命?？蚣艿膭?dòng)態(tài)剛度是衡量框架抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)，其抗震性能的提高主要表現(xiàn)為提高框架的靜態(tài)剛度，控制其固有頻率，增加阻尼。此外，對(duì)于一些構(gòu)件，如薄壁腹式構(gòu)件，也應(yīng)考慮局部失穩(wěn)。穩(wěn)定是保證機(jī)架正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。（2）機(jī)架材料的選用及壁厚選擇選材以機(jī)架的使用要求為主，一般選用鑄鐵。鑄鐵以其優(yōu)異的性能、便宜的價(jià)格和容易得到復(fù)雜形狀的鑄件而聞名。鑄鐵具有較大的內(nèi)摩擦力和較強(qiáng)的阻尼能力。另外，它還具有切削性能好，價(jià)格低廉，容易批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。焊接框架的特點(diǎn)是制造周期短，質(zhì)量輕，成本低。該海帶打結(jié)裝置機(jī)架結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，材質(zhì)為HT200，采用整體焊接方式。在壁厚的選取上，在框架零件整體輪廓尺寸不變的情況下，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡可能選用最小壁厚。（3）機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化，重量輕，成本低，便于加工。另外，由于海帶打結(jié)裝置工作過(guò)程中需要盡可能平穩(wěn)地工作，支架起到支撐、固定的作用，所以對(duì)它的穩(wěn)定性要求很高。另外，為了方便調(diào)整皮帶輪的松緊，以及檢查三角皮帶是否安裝到位，把電動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)座下面，皮帶輪設(shè)在機(jī)體外。機(jī)架結(jié)構(gòu)如圖3-11所示。圖3-11機(jī)架結(jié)構(gòu)綜上，整機(jī)結(jié)構(gòu)如下：圖3-12整機(jī)結(jié)構(gòu)第四章傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1電機(jī)的選型傳動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和工作的關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響整臺(tái)設(shè)備的工作效果。為確保海帶打結(jié)裝置能連續(xù)穩(wěn)定工作，需要設(shè)計(jì)選用合適的傳動(dòng)方式。其主要作用是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給各部位的工作機(jī)構(gòu)，如上料系統(tǒng)的傳送系統(tǒng)、切塊系統(tǒng)的圓盤(pán)刀以及打結(jié)系統(tǒng)的打結(jié)刀盤(pán)等。海帶打結(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)源應(yīng)該根據(jù)具體的工作場(chǎng)景選擇，不同的工作要求可采用不同的驅(qū)動(dòng)方式，主要有電氣驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)。特殊工作條件下，一種驅(qū)動(dòng)方式并不能滿足要求，也可以把這三種方式結(jié)合起來(lái)，應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工況。驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)見(jiàn)表4-1。在連接方式上，驅(qū)動(dòng)裝置既可以與機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)直接相連，也可以用同步帶、齒輪等做過(guò)渡連接。表4-1驅(qū)動(dòng)方式比較種類特點(diǎn)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)總體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求低，造價(jià)低，動(dòng)作迅捷，獲取空氣方便，維護(hù)方便。但體積較大，氣體的壓力也較小，穩(wěn)定性差，抓舉力小。液壓驅(qū)動(dòng)輸出力較大，可抓舉幾百公斤，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，低速平穩(wěn)，但需要注意防火，對(duì)密封要求高，造價(jià)高。電氣驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出角度精度高，功率較小，慣性小，體積較大，控制簡(jiǎn)單，開(kāi)環(huán)控制，對(duì)力矩不能動(dòng)態(tài)調(diào)整，基本不具有過(guò)載能力。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制原理簡(jiǎn)單，可以快速響應(yīng)，體積相對(duì)比較大、結(jié)構(gòu)繁雜，缺點(diǎn)是電刷換向以及產(chǎn)生磨損微粒。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，幾乎不發(fā)熱，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，幾乎無(wú)震蕩，可精確定位，運(yùn)行可靠。相比于直流伺服電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)有更多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。比如，工作可靠，沒(méi)有電刷和換向器，避免產(chǎn)生換向火花，維護(hù)保養(yǎng)更為方便。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，可做到平滑控制，無(wú)振蕩，精度高，運(yùn)行穩(wěn)定，適合高速大轉(zhuǎn)矩工作。由于控制的要求和結(jié)構(gòu)的限制，本海帶打結(jié)裝置的電機(jī)擬采用交流伺服電動(dòng)機(jī)。4.1.1電動(dòng)機(jī)功率①工作機(jī)所需功率P=F②傳動(dòng)裝置總效率ηa式中，ηa傳動(dòng)η1=0.97，軸承η2=0.98，梅花形彈性聯(lián)軸器η3=0.98，蝸輪蝸桿減速器（油潤(rùn)滑）η③所需電動(dòng)機(jī)輸出功率P④電動(dòng)機(jī)額定功率按Ped≥4.1.2電動(dòng)機(jī)選型在選擇交流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，需要從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮多種因素。例如，需要考慮電機(jī)脈沖和速度響應(yīng)的快慢、運(yùn)行過(guò)程中的安全可靠性以及維護(hù)保養(yǎng)的便利性等。對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)偏磨與疲勞故障模擬試驗(yàn)臺(tái)的定位分揀裝置來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)需要頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)，因此需要具有大的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和一定的抗電磁干擾能力。為了滿足這些需求，可以參考松下交流伺服電動(dòng)機(jī)選型手冊(cè)，初步選擇松下MINASA6家族MSMF系列的MSMF082L1A1型號(hào)，并搭配相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器MCDLT35NF。電機(jī)的詳細(xì)規(guī)格參數(shù)詳見(jiàn)表4-2。表4-2MSMF082L1A1電機(jī)參數(shù)電壓規(guī)格額定輸出額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子慣量200V750W4.1A2.39N?m3000r/min0.96×10-4kg?m24.2皮帶的設(shè)計(jì)4.2.1皮帶及帶輪材料的選擇首先皮帶的材料選取為膠帆布皮帶，這是由于帶輪的工作環(huán)境比較干燥，工作量比較小。至于帶輪，選取為普通的滾筒，由于其所要承受的載荷不是很大，因此滾筒的結(jié)構(gòu)形式為輪輻式。4.2.2皮帶及帶輪的基本尺寸及計(jì)算（1）帶速v=5m/s（2）小帶輪的直徑d1由初選速度5m/s，查表選得皮帶小帶輪的直徑取315mm，大帶輪的直徑取400mm，所以小帶輪軸的轉(zhuǎn)速為n1（3）大帶輪的直徑d2=n1n2所以大帶輪軸的轉(zhuǎn)速為n（4）帶長(zhǎng)Ld將數(shù)字代入Ld=3983.8mm，考慮到膠帆布皮帶用硫化接頭聯(lián)接，由表得，選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（5）如果帶傳動(dòng)的中心距過(guò)小，則帶長(zhǎng)較小，在速度一定時(shí)，帶的循環(huán)次數(shù)多，對(duì)帶的壽命不利，同時(shí)包角也減小，因此帶傳動(dòng)的中心距不宜過(guò)小，也不宜過(guò)大，否則引起帶的跳動(dòng)。初定中心距：1.51072.5<a0計(jì)算實(shí)際中心距：a≈（6）在帶的最大有效拉力的分析中可知，小帶輪包角取得過(guò)小，將影響帶傳動(dòng)能力，一般小皮帶輪的包角應(yīng)不小于150°a（7）帶層：初選速度為5m/s，小帶輪直徑為315mm，查表得Z=6（8）帶厚δ=1.25×Z?（9）帶寬b=355mm（10）輪緣寬度取400mm（11）計(jì)算帶的張緊力和壓軸力帶的截面積A=pdkakβp0得A=2.37pdkAkakβp0帶的正常張緊應(yīng)力σ0，短距離普通傳動(dòng)取σFr由小帶輪軸的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以將v帶的傳動(dòng)比算出來(lái)，i=960/303.3=3.17，同時(shí)計(jì)算出從電動(dòng)機(jī)的輸出軸到皮帶輪輸出軸的功率、扭矩，計(jì)算過(guò)程中將效率算進(jìn)去?？傻孟卤?，其中0.94為皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率：表4-3軸的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、效率電動(dòng)機(jī)軸小v帶軸大v帶軸小皮帶軸大皮帶軸單位轉(zhuǎn)速功率效率轉(zhuǎn)矩96030.9729.89602.910.9428.9303.32.740.9786.3303.32.650.9483.4234.12.49101.6（r/min）（KW）（%）（N·M）4.2.3帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核（1）小帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力：選用45號(hào)鋼正火處理，查表《軸的常用材料及其主要力學(xué)性能和應(yīng)用》得強(qiáng)度極限σE=600MPa確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算，取C=110，則：d考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則：d此段軸的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)與聯(lián)軸器相符，聯(lián)軸器TL5型彈性圈柱銷聯(lián)軸器，起軸孔直徑為25mm，與軸配合部分長(zhǎng)度為62mm，故此段軸的直徑為25mm。軸的簡(jiǎn)圖和受力分析圖如下：圖4-1軸的分析圖軸的基本數(shù)據(jù)如下d1=25此段軸上裝有鍵槽，其尺寸為b×hd此段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6306，內(nèi)徑為30mm，外徑為72mm，寬度為19mm。d此段軸主要考慮軸上的鍵槽，取其數(shù)值為b×?=14×9d此段只要也是安裝軸承，選取軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6306。畫(huà)水平受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力，畫(huà)水平彎矩圖，見(jiàn)圖3-3，考慮到C、D處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出C、D處的彎矩。由于軸主要是承受轉(zhuǎn)矩，T支點(diǎn)反力FC點(diǎn)彎矩：MD點(diǎn)彎矩：M由垂直面受力，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D兩處的彎矩：支點(diǎn)反力FC點(diǎn)彎矩：MD點(diǎn)彎矩：M求合成彎矩，畫(huà)出合成彎矩圖如圖3-3所示。C點(diǎn)合成彎矩：MD點(diǎn)合成彎矩：M畫(huà)出轉(zhuǎn)矩T圖，如圖所示。計(jì)算C、D點(diǎn)的當(dāng)量彎矩，畫(huà)出當(dāng)量彎矩圖，如圖所示。C點(diǎn)當(dāng)量彎矩：MD點(diǎn)當(dāng)量彎矩：M校核軸的強(qiáng)度根據(jù)彎矩的大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力σ（因C截面有鍵槽，考慮對(duì)軸強(qiáng)度的削弱影響，故d3σC、D兩截面均安全。（2）大帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力：選用45號(hào)鋼正火處理，查得強(qiáng)度極限σE=600MPa確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算，取C=110，則d考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則d=24.9×(1+5%)=25.4這里d取30mm。軸的示意圖如下：圖4-2軸的示意圖軸的基本數(shù)據(jù)如下：d此兩段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6306，內(nèi)徑為30mm，外徑為72mm，寬度為19mm。d此段軸主要考慮軸上的鍵槽，查表取其數(shù)值為b×?=14×9L=180mm由于軸主要是承受轉(zhuǎn)矩，受力情況與小輪軸相同，可參照?qǐng)D4.3所示。T水平支點(diǎn)反力和C、D兩處彎矩的計(jì)算：支點(diǎn)反力：FC點(diǎn)彎矩：MD點(diǎn)彎矩：M垂直支點(diǎn)反力和C、D兩處彎矩的計(jì)算：支點(diǎn)反力FC點(diǎn)彎矩：?D點(diǎn)彎矩：M求合成彎矩：C點(diǎn)合成彎矩：MD點(diǎn)合成彎矩：M計(jì)算C、D點(diǎn)的當(dāng)量彎矩：C點(diǎn)當(dāng)量彎矩：MD點(diǎn)當(dāng)量彎矩：M校核軸的強(qiáng)度根據(jù)彎矩的大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力：σ（因C截面有鍵槽，考慮對(duì)軸強(qiáng)度的削弱影響，故d3σC、D兩截面均安全。選擇聯(lián)軸器取載荷系數(shù)KAT以計(jì)算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca不能小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的情況，選擇了彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號(hào)為：HL1聯(lián)軸器16*42GB5014-85。半聯(lián)轉(zhuǎn)子孔徑dI為16mm，孔徑d2=16結(jié)論當(dāng)前我國(guó)海帶加工業(yè)生產(chǎn)中存在工效低下、產(chǎn)能瓶頸等問(wèn)題，迫切需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化以提高效率?；诖?，本設(shè)計(jì)針對(duì)海帶加工業(yè)的現(xiàn)狀需求，研發(fā)設(shè)計(jì)了一整套從海帶上料到打結(jié)回收的自動(dòng)裝備。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，詳細(xì)闡述了該打結(jié)機(jī)的工作原理，即通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)上料系統(tǒng)、打結(jié)系統(tǒng)和回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化操作。并對(duì)各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，如上料系統(tǒng)的頂出組件、打結(jié)系統(tǒng)的手指缸組件、回收系統(tǒng)的接料盤(pán)組件等。同時(shí)對(duì)主要部件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇計(jì)算進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)工作。通過(guò)是次設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從海帶條到海帶結(jié)成品的生產(chǎn)。大大簡(jiǎn)化了操作，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。該成套設(shè)備的設(shè)計(jì)不僅可規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化海帶加工業(yè)生產(chǎn)，還可推廣應(yīng)用到其他農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域，對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械化具有重要意義。參考文獻(xiàn)1]張靜.海帶線粒體及部分核基因組結(jié)構(gòu)特征研究[D].中國(guó)海洋大學(xué),2011:3-6.[2]王文亮.中國(guó)海帶資源的功能及其開(kāi)發(fā)利用研究[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)·農(nóng)產(chǎn)品加工,2008,0(4):40-41.[3]宋武林.海帶的主要功能及加工利用研究現(xiàn)狀[J].漁業(yè)研究,2016,38(1):81-86.[4]王金營(yíng),顧瑤.中國(guó)勞動(dòng)力供求關(guān)系形勢(shì)及未來(lái)變化趨勢(shì)研究——兼對(duì)中國(guó)勞動(dòng)市場(chǎng)劉易斯拐點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和判斷[J].人口學(xué)刊,2011(03):3-13.[5]魏瑞濤,岑海堂,李沛文,郭志平,劉志剛,董忠義.D型打結(jié)器失效分析及研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2017,38(03):14-18.[6]SchoonheereMJ,NaeyaertK,RyseJAEV.Doubleknottingsystemforanagriculturalbaler:U.S.Patent7,296,828[P].2007-11-20.[7]蘇剛,史建新,葛炬.基于逆向工程的方捆機(jī)打結(jié)器空間角度測(cè)量[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2008,06:81-83[8]李雙.D型打結(jié)器的捆繩成結(jié)原理與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].江蘇大學(xué),2011.[9]李慧,王慶杰,何進(jìn),等.打結(jié)器驅(qū)動(dòng)齒盤(pán)打結(jié)性能對(duì)比試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,07:27-33.[10]任德志.D型打結(jié)器驅(qū)動(dòng)齒盤(pán)機(jī)構(gòu)分析研究[D].內(nèi)蒙古