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Manuf智力J備有工藝(2005):551-559 25.10.1007 / s00170-003-1843-3 Masood?b?阿巴斯懸Shayan?a?e卡拉調(diào)查設(shè)計和制造機械輸送系統(tǒng)，有食品加工。 2003年3月29日收到:2003年6月21日/接受:6月23日/發(fā)表在線:2004年，斯普林格出版社倫敦有限ó2004年 摘要：本文章介紹了開發(fā)方法和技術(shù)進(jìn)行將降低成本和時間的設(shè)計、制造和裝配的機械輸送系統(tǒng)的研究的結(jié)果，應(yīng)用于食品和食品飲料行業(yè)。改進(jìn)后的方法來設(shè)計和生產(chǎn)的自動調(diào)節(jié)式氣力輸送的組件是基于新的材料、零件、成本、使用規(guī)則的設(shè)計制造和面向裝配的設(shè)計。結(jié)果在一個測試輸送系統(tǒng)驗證的好處——通過采用改進(jìn)的技術(shù)。整體材料成本和傳統(tǒng)的方法相比降低了19%，整體裝配成本相比,降低了20%。 關(guān)鍵字：裝配.DFA?DFM.設(shè)計，機械輸送。 1介紹 輸送系統(tǒng)應(yīng)用于食品和飲料行業(yè)高度自動化的定制結(jié)構(gòu)組成的一個大型零件的數(shù)量和用來攜帶產(chǎn)品,如食物紙箱裝,喝的瓶子和罐子在快速生產(chǎn)和組裝線。大部分的處理和包裝的食品和飲料-在紙箱、持續(xù)經(jīng)營再保險——瓶或罐等。在一個被控制quired移動速度,對充填或者裝配墨粉壽命結(jié)束- 成為。他們的操作需要高效、可靠的我-傳送帶運輸,操作時,范圍從高架地板-類型的安裝類型的連鎖店,或者帶式輸送機滾筒驅(qū)動系統(tǒng)。近年來,極大的壓力來自客戶低成本但高效的機械輸送系統(tǒng)使得制造商重新檢查他們的當(dāng)前的設(shè)計和組裝等看看另一種方法和手段來制造更多經(jīng)濟(jì)、可靠的輸送帶,為他們的客戶帶來方便，目前,懸Masood(u)?b?a?e Shayan阿巴斯卡拉工業(yè)研究所一本史文朋, 一本史文朋理工大學(xué),墨爾本,澳大利亞3122山楂, 電子郵件：smasood@swin.edu.au: 改進(jìn)后的新零件大多數(shù)物料搬運設(shè)備,硬件和軟件兩個方面,都是高度專業(yè)化,呆板的和昂貴的配置、安裝維持[1]。輸送帶,被固定在以他們的位置和根據(jù)他們的同步輸送帶速度,任何轉(zhuǎn)換的輸送系統(tǒng)非常困難和前期陷入沉思。在今天的從根本上改變工業(yè)市場,有一個需要執(zhí)行一種新的制造策略,一個新的系統(tǒng)經(jīng)營理念,并提出了一種新的系統(tǒng)控制軟件和硬-陶瓷的發(fā)展理念,可應(yīng)用于設(shè)計的新一代的開放、靈活物料搬運系統(tǒng)[2]。何鴻燊和Ranky[3]模型,提出了一種新的模塊化可重構(gòu)二維和三維的輸送系統(tǒng),包括一個開放的稀土-可配置的軟件體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,CIM-OSA(打開 系統(tǒng)架構(gòu))模型。指出研究地區(qū)輸送系統(tǒng)的改進(jìn)、完善和提高,用于飲料-焦化是非常有限的。大部分的發(fā)表的研究論文是指揮 用于改善輸送系統(tǒng)的操作和交互的系統(tǒng)非常復(fù)雜的軟件和硬件。本文提出一種研究調(diào)查，實踐證明,使用當(dāng)前技術(shù)標(biāo)志、制造和裝配型鏈?zhǔn)降牡匕迳? 驅(qū)動機械輸送設(shè)備,以減少制造這樣的運輸機的時間和成本。應(yīng)用了并行工程的設(shè)計和實施的基本原則 面向裝配的設(shè)計制造和[4、5],幾個關(guān)鍵研究了輸送機零部件都是為他們的功能、材料適宜性、強度準(zhǔn)則、成本和簡化了安裝的 整體輸送系統(tǒng)。這個關(guān)鍵零部件進(jìn)行了改性用新的形狀和幾何位置重新設(shè)計,以及一些新材料。改進(jìn)后的設(shè)計方法和功能 驗證了新型平零件上測試了一種新測試,系統(tǒng)設(shè)計、制造和組裝過程中使用。 設(shè)計制造和裝配DFMA) 近年來,研究在該地區(qū)的可制造性設(shè)計和裝配已成為非常有用,因為他們正在考慮提高工業(yè)設(shè)施和生產(chǎn)。然而,沒有足夠的工作完成后,在該地區(qū)輸送機的設(shè)計,特別是相關(guān)的組件是使得越來越多的圖紙數(shù)據(jù)與重組。輸送過程的設(shè)計基于傳統(tǒng)的方法。 大量的文章發(fā)表,investi -DFMA封閉的相關(guān)問題,并將其應(yīng)用于各種methodolo -要達(dá)成目標(biāo),使經(jīng)濟(jì)、高效和成本證明 有效的對這些公司正在調(diào)查之中。 主要的分類知識就可以影響DFMA - 問題的一般準(zhǔn)則為(1)、(2)特定公司的最佳 (3)進(jìn)行resource-specific過程和或約束。一般指通常適用rules-of-thumb指南,到制造領(lǐng)域的設(shè)計師應(yīng)該注意。下面的列表整理了DFM指南[6]。 ?設(shè)計最小數(shù)目的部分 ?開發(fā)一種模塊化設(shè)計 ?最小化部分變化 多功能?設(shè)計部件 multiuse?設(shè)計零件 為便于設(shè)計部分的0.9%的制造 ?避免單獨緊固件 靈活性:?最大化設(shè)計為便于裝配 處理:設(shè)計?最小化處理的簡報 ?評估的裝配方法 ?消除調(diào)整 避免靈活的組件?:他們很難對付 ?使用零件已知的能力 偏執(zhí)?允許的最高部分 使用已知的和證明?零售商和供應(yīng)商 在derated?使用零件析出大量的價值觀與沒有邊際 ?最小化組件 ?強調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化 ?使用盡可能簡單的操作 使用已知的能力?操作 啟動和干預(yù)措施。?最小化 承接的工程更改?批量生產(chǎn) 這些設(shè)計指導(dǎo)方針應(yīng)該被認(rèn)為是“最優(yōu)的建議”。他們通常會導(dǎo)致高質(zhì)量、低-成本,地設(shè)計。偶爾的妥協(xié)必須被做,當(dāng)然。在這些情況下,如果一個指導(dǎo)方針,走過去了對市場營銷或性能要求,下一個最好的選擇應(yīng)選擇[7]。 它是指特定公司的最佳實踐的內(nèi)部設(shè)計公司開發(fā)的條例,通常是在很長一段時間,和設(shè)計師是沿襲。這些設(shè)計規(guī)則是確定的公司等導(dǎo)致質(zhì)量得以改善嗎通過識別和效率的總體關(guān)系特定的過程和設(shè)計決策。公司使用這樣的培訓(xùn)指導(dǎo)方針的一部分給設(shè)計師的產(chǎn)品需要大量的手工裝配或-維護(hù)。值得注意的是,大部分的方法論擅長任選一種被快速和容易的開始,或者是被更正式的。例如,指導(dǎo)方針,布斯羅伊德Dewhurst[8],在DFA被視為定量和系統(tǒng)的。 而DFM指導(dǎo)方針,這僅僅是法則經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員,是源自于一些定性和不那么正式的[9]。 3．傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)的設(shè)計 輸送系統(tǒng)的設(shè)計和制造是一個非常復(fù)雜和費時的過程。像每個輸送系統(tǒng)一個定做的產(chǎn)品,每個項目不同于其他的項目在規(guī)模、產(chǎn)品和布局。該系統(tǒng)設(shè)計是基于客戶需求,產(chǎn)品的規(guī)格要求。該系統(tǒng)布局必須適合在空間所提供的公司。這個過程的設(shè)計規(guī)劃系統(tǒng)-輸送機瞬變電磁法(tem)涉及修改以及可能要花上數(shù)天到數(shù)月不等或某些情況下十年。一個以最低的成本和最大。 最有可能的客戶適用性得到認(rèn)可。圖1顯示一個圖解的布局對一典型輸送機系統(tǒng)安裝在生產(chǎn)線用于標(biāo)簽塑料瓶。輸送機系統(tǒng)的不同地區(qū)特殊的技術(shù)鑒定的名字,一般運用于類似的工業(yè)應(yīng)用。美國證券交易委員會(sec)的“singlizer”-使產(chǎn)品的聲譽形成一條車道從多個車道?！敖?jīng)濟(jì)放緩的速度表“降低產(chǎn)品一旦它的出口,labeller填料等。美國證券交易委員會(sec)的“大規(guī)模流動”-興是用來跟上高速過程,例如,填料,labeller等。“轉(zhuǎn)會表”的方向發(fā)展,促進(jìn)轉(zhuǎn)移-流動。這些不同的目的是輸送機部分因此為了控制產(chǎn)品,通過不同的處理流程。一個典型的機械輸送系統(tǒng)用于食品應(yīng)用包括了兩百機械根據(jù)大小電器部件的系統(tǒng)。一些常見的但又極為重要的組件,可能是標(biāo)準(zhǔn)和積累了家族的輸送系統(tǒng)。側(cè)架、間隔臂的酒吧,最后板、覆蓋板、內(nèi)彎板、外板、彎曲的軌道和井(開車,尾巴和奴隸)。大小和數(shù)量的變化來表明自己的這些部分的長度的自動調(diào)節(jié)式氣力輸送的對應(yīng)部分的內(nèi)容和數(shù)量的軌跡-ing的寬度和類型的鏈所要求的。存在的問題及在當(dāng)前的設(shè)計缺陷、制造和裝配機械輸送設(shè)備多樣化、包括: ?在設(shè)計對部分 ?高成本的一些組件 ?長時間參與總裝/維修 ?使用非標(biāo)零件 圖1 4．部分的改進(jìn) 為了識別領(lǐng)域的材料、降低成本勞動的成本分析的主要輸送部件進(jìn)行了研究估計成本的百分比各部分的關(guān)系所有這類零件的總成本。這個分析的目的是為了識別關(guān)鍵零部件,主要負(fù)責(zé)在-壓痕的成本,從而探討輸送方式對于降低成本的部分。 表1顯示了一個50-section輸送機的成本分析系統(tǒng)-瞬變電磁法(tem)。通過分析可知,有12個零件組成的15達(dá)79%總材料成本的輸送系統(tǒng),在那里的進(jìn)一步研究的重點改進(jìn)設(shè)計,降低成本是可能的。從這些,七個部分,分別鑒定為關(guān)鍵的部位(顯示的 星號符號在表1)構(gòu)成最大數(shù)量的成分-達(dá)71%的數(shù)量,并包括在整體上的資料成本。在這些人之中,三種成分(腿套,側(cè)架和支持渠道)被發(fā)現(xiàn)占總數(shù)的50%輸送機材料成本。詳細(xì)分析了每一種12考慮到零件的原則進(jìn)行并行en -工程、設(shè)計制造和面向裝配的設(shè)計,和研制了一種新的改進(jìn)設(shè)計,每宗[10]。德-改進(jìn)設(shè)計的尾巴的一些選定的主要部件 5.腿套附件的重新設(shè)計 在一個輸送系統(tǒng),腿是安裝在側(cè)架保持整個輸送系統(tǒng)在了地板上。現(xiàn)有的設(shè)計工作的自動調(diào)節(jié)式氣力輸送的腿,但是花費也很昂貴的制造、他們有穩(wěn)定的問題,并會造成延誤發(fā)貨。延遲 通常是造成這些部分不到位從超過- 供應(yīng)商準(zhǔn)時。最關(guān)鍵的規(guī)格要求為輸送機是: 帶式輸送機?強度負(fù)荷 ?穩(wěn)定性 ?簡化了安裝 安逸的靈活性(?調(diào)整高)。 圖2顯示的所有部件的使用現(xiàn)有的設(shè)計輸送機的腿。指定的密碼是零件編號表2中所描述的,體現(xiàn)了一種——的一個故障成本。 完整的勞動時間要求組裝系統(tǒng)性的腿?，F(xiàn)有的腿設(shè)置由塑料腿括號內(nèi)的命令來自海外,不銹鋼管,腿 切成指定的尺寸,腿管子塑料的調(diào)整,是哪一種管夾到腿是在底部,如圖2。凸耳,切成大小、鉆孔、焊接而成廣場到腿 管螺栓角度拉條和背襯板,以支持腿支架螺栓。#各部分的表2意味著這個號碼在每個部分元件的數(shù)量和質(zhì)量是特殊的。 腿各部分的設(shè)計。公司利用這個設(shè)計為許多年,但一個常見的投訴。據(jù)報導(dǎo),客戶是不穩(wěn)定的腳。從最初的調(diào)查,就變得很明顯就是不銹鋼管的聲譽之間和塑料腿支架(部分 在圖1和第3部分。2)沒有剛性足夠了。連接這些零件是唯一一個6毫米螺栓。有時,當(dāng)輸送系統(tǒng)正載著滿載荷、觀察發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品 輸送機的腿是不穩(wěn)定的,并引起了機械震動。其中最主要的原因是由于一個單一的螺栓連接兩端的凸耳在第三部分和部分的——輸送機可靠性具有重要物質(zhì)和要求。 為了滿足顧客的期望立即改正?？紤]到存在的問題——輸送機腿德標(biāo)志和客戶的喜好,一個新設(shè)計的輸送機腿被發(fā)展。一般的強度和穩(wěn)定性腿被認(rèn)為是主要的標(biāo)準(zhǔn)。 在新的設(shè)計方案的觀點,但其他的考慮簡單的計,海外部分的安逸裝配環(huán)節(jié)的調(diào)試。圖3顯示,新設(shè)計的輸送機的腿總成,和表3給出了描述和造價的每一部分。 圖3顯示,新設(shè)計僅由五個主要的各部位為輸送機的腿比八種主要的部件舊的設(shè)計。在舊的設(shè)計、塑料腿支架,腿塑料調(diào)節(jié)和腿管子管是最貴的項目成本核算的72%的腿總成。 表1。輸送機關(guān)鍵零部件,基于部件成本分析 產(chǎn)品說明 腿*設(shè)置 *側(cè)架 支持渠道* 彎曲軌跡 *Rt.滾子軸 尾軸 間隔條* 支持*穿帶 支持一端穿條* 終板 蓋板 彎板 轉(zhuǎn)矩臂支架 槽蓋 彎板內(nèi) 總 關(guān)鍵零部件 數(shù)量 68 80 400 8 139 39 135 400 132 39 39 8 18 97 8 材料應(yīng)用 塑料腿+ SS管 2 5.m m SS C 信道SS 塑料 20直徑的S軸 35直徑不銹鋼 50X50X6 SS 40×10毫米塑料 塑料 2 5.m m / SS 1 6.m m S / S 2 5.m m / SS 6毫米的飛船空間站板 不銹鋼2 5.m m / SS 花費(%) 20.22 16.07 15.00 14.36 6.70 6.27 5.43 5.36 3.01 1.88 1.57 1.29 1.21 0.97 0.66 100.00 改進(jìn)的可能 是的 是的 是的 沒有 是的 沒有 是的 是的 是的 是的 沒有 是的 是的 是的 是的 是的 *表2。成本分析對老腿設(shè)計組裝 部分描述。 1 塑料腿支架 5 腿管子塑料調(diào)整 6 凸 4 角度拉條 7 背襯板 2 腿管 3 螺栓 8 總裝配成本(焊接) 圖2 圖3 表3。成本分析對新設(shè)計的腿總成 （部分描述） 1 不銹鋼角(50×50×3毫米) 3 腿塑料調(diào)整 4 交叉brassing 5 螺栓 2 背襯板 結(jié)果,那些部分都已經(jīng)被一種不銹鋼角的影響并提出了一種新的塑料腿調(diào)整降低生產(chǎn)成本的腿assem -bly由接近50%。因此零件的總數(shù)量的腿從19日已減少到15和總成本為每回合的設(shè)置 減少了55美元的新設(shè)計。新輸送機腿設(shè)計、測試時,被發(fā)現(xiàn) 更為安全、穩(wěn)定的比舊的設(shè)計。消除零件號1個月和5從老式輸送機設(shè)計作出了新的設(shè)計更加穩(wěn)定和剛性的。此外,寬度,釘在十字架上支撐也有提高,而不是兩個螺栓的山一個在舊的設(shè)計。這樣就提供了整個輸送機腿的設(shè)置額外的力量。 6側(cè)架的重塑 邊框架是首要支持輸送系統(tǒng)提供體力輸送機及幾乎所有的 零件安裝在它。側(cè)架的預(yù)計也會有一個剛性的力量來提供必要的支持給所有的荷載進(jìn)行了輸送機。它也可適應(yīng)所有相關(guān)的輸送機 組件的裝配。關(guān)鍵的考慮的一面框架設(shè)計是: 側(cè)架的大小(?深度) ?強度的材料 ?易于裝配 ?易于制造 圖4顯示了側(cè)架尺寸和參數(shù)。 側(cè)架的使用,在現(xiàn)有的設(shè)計深度尺寸(尺寸H在圖4)調(diào)查時,發(fā)現(xiàn)之間的距離間隔的酒吧，軸(孔尺寸和回報G和F,如圖4)降低的時候,就像有了一些不必要的兩個人之間的距離。更為重要的一點,定義之前先檢查一下設(shè)計參數(shù),以確保帶來另外兩份關(guān)系更加密切,返回鏈不會趕上間隔條而輸送機在運行。該模型的新球隊的框架設(shè)計畫在計算機輔助設(shè)計(CAD),以確保所有的規(guī)格是聲音部分是放置在位置和檢查的間隙很適合。通過這一原則的可制造性設(shè)計的新球隊的框架設(shè)計是對稱的,以便它適用于所有類型 側(cè)架的。這個變化將減小尺寸的一邊所有通徑的框架顯著鏈。 表4顯示的維度上的比較舊的設(shè)計和新設(shè)計的側(cè)架為同一鏈類型。 圖4 表4。新的和舊的側(cè)架尺寸參數(shù) 它指出整體規(guī)模(深度)的輸送機有什么期望減少241 mm 199毫米(尺寸H),節(jié)約了42毫米不銹鋼在每側(cè)架馬努-factured。因此,從一個不銹鋼薄板×毫米,1500 3000股老設(shè)計參數(shù)只允許六3米長的側(cè)架但隨著新的設(shè)計參數(shù),現(xiàn)在它是可能的生產(chǎn)7側(cè)架3米長從同樣的表大小。用于的資料數(shù)量也是再保險——側(cè)架認(rèn)為為更深入的研究。據(jù)估計,約55%總成本的輸送系統(tǒng)都花在材料。 目前的資料用于側(cè)架是2.5毫米厚污點-304鋼的等級食物少。目前,還有其他的材料市場上可以買到的厚度,可以選擇作為一個選項。為此,一位撓度分析進(jìn)行了預(yù)測,如果有任何其他類型的資料西裝能夠取代現(xiàn)有的資料,這樣它才不會沒有通過它的 強度標(biāo)準(zhǔn)。分析6.1撓度側(cè)架圖5給出了確定的實驗系統(tǒng)實踐新球隊的框架下,在X,Y方向不同加載條件。隨著新的設(shè)計參數(shù)的一組側(cè)架的生產(chǎn)調(diào)查撓度等1 6.m米厚的不銹鋼側(cè)架。一段側(cè)架螺栓與間隔條和回歸測試-軸是組裝做這個實驗。獲得的結(jié)果撓度運用可變荷載側(cè)架的一個區(qū)段通過一個液壓。顯示在圖5,撓度表 放置在垂直(Y)和橫向(X)軸來測量嗎任何閱讀上觀察到的側(cè)架。應(yīng)用的負(fù)荷是通過對側(cè)架的液壓機向下方向。 側(cè)架的支持上從同樣的位置那里的腿是安裝在側(cè)架。 8的軌跡輸送機路段觀察任何異常在大負(fù)載。負(fù)載的應(yīng)用于實驗輸送機部分在估算和高于實際負(fù)荷欺詐-在真正輸送機系統(tǒng)條件應(yīng)用。輸送設(shè)備的通常用來攜帶下的荷載一公噸,每米 工業(yè)應(yīng)用于食品和飲料行業(yè)。掣普珥-應(yīng)用大量的輪廓點是估計偏轉(zhuǎn)對側(cè)架在高負(fù)載下。數(shù)字6和7取得成果的 通過實驗對輸送機的四個進(jìn)程和部分六軌,分別。 從獲得的結(jié)果,觀察2 KN下?lián)隙戎档暮奢d作用下,幾乎是在2毫米 圖5 圖6 圖7 類型的部分。在一定情況下,1.6毫米不銹鋼側(cè)架的設(shè)計,可以一種可能的選擇在現(xiàn)有的輸送機側(cè)架的設(shè)計。據(jù)預(yù)計,有更大的部分,對輸送帶撓度的側(cè)架的意志呆在允許范圍內(nèi),也就是說,±5毫米。主要的是為什么這個試驗是確保側(cè)架裂紋不扣在高負(fù)載下。因此沒有 對于任何證據(jù)屈曲發(fā)生的各種類型的部分使用。但預(yù)計也,經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上工程師和調(diào)查研究,在當(dāng)前完整的總成后,輸送設(shè)備想像的力量,這將進(jìn)一步額外減少可靠性偏斜對側(cè)架。例如,撓度,對于每一套測量實驗的意義。與安裝在側(cè)架腿,部隊將行為相反的方向,將極大推動側(cè)架里面。完整的觀察可見特發(fā)性肺纖維化-保護(hù)的這個假設(shè)當(dāng)一個完整可以得出結(jié)論 輸送機是內(nèi)制造和測試試驗的基礎(chǔ)上的新設(shè)計參數(shù)。 所有的實驗結(jié)果,得到了令人滿意的結(jié)果,它是騙人的-那1.6毫米不銹鋼304側(cè)架品位是專為輸送帶,對于食物和飲料行業(yè) 指定的指導(dǎo)方針下負(fù)載。制造的成本節(jié)約這個地區(qū)有顯著的自預(yù)計80%的材料的用量在一個輸送系統(tǒng)是不銹鋼做的。 6.2側(cè)架成本分析 物料檢討和撓度的分析表明了現(xiàn)有2.5毫米不銹鋼薄板設(shè)計是一個在身邊的時候我是誰框架的食品和飲料輸送機應(yīng)用。alysis也顯示,1.6毫米厚的不銹鋼薄板即可作為一種替代性材料為側(cè)架,這將履行令人滿意。表5顯示一個比較成本的舊的,新設(shè)計的側(cè)架,哪個 表明,節(jié)約每側(cè)架在新設(shè)計是37億美元(例如:一個儲蓄的50.1%)。除此之外,節(jié)約成本,減少側(cè)架從尺寸241 mm 199 mm也將允許生產(chǎn)一個額外側(cè)架的3000×1500毫米不銹鋼。 在圖紙上。新設(shè)計的改善是開展了好幾個其他關(guān)鍵的部位,如支持渠道,還滾子軸上,穿條間隔的酒吧,支持和支持,一端穿帶 導(dǎo)致更多的成本和勞動的儲蓄和緩解肌肉吉諾比利-成和組裝等。例如,新的設(shè)計的支持總成(包括支持渠道穿帶和一端穿條)要求降低若干進(jìn)程,減少磨損的紙條厚度、使用一個新的M截面通道和規(guī)定使用不同種類的鏈給人們提供了一種節(jié)約成本的33.7%實驗結(jié)果表明,改進(jìn)的設(shè)計。這種新設(shè)計的輥軸的回報-用一種節(jié)約成本和減少50% 44.5%的勞動力時間。這種新設(shè)計間隔酒吧提供費用估計從節(jié)省25%的舊的設(shè)計。 7 一個在測試設(shè)計實施的輸送系統(tǒng) 設(shè)計改進(jìn)的實施零件和部件進(jìn)行設(shè)計,圖靈測試和組裝的一個較為完整的輸送系統(tǒng)。這新的和改進(jìn)的測試和驗證輸送機當(dāng)時性能與實際產(chǎn)品(塑膠瓶)。分析了成本——還進(jìn)行了比較sis是整體成本的儲蓄,在這個測試輸送機與所涉及的費用與一個相同的輸送機 基于陳舊的設(shè)計[7]。新的考試輸送機是一種類型(圖8),共有三個不同的部分的總長度5米。部分six-track C1是一段截面C2輸送機,加入是一個six-track彎曲90?輸送機。這是連接到輸送機補體C3,它是一段eight-track輸送機的部分,稱為雜合- 國家的兩種不同類型的枷鎖,標(biāo)簽和力量。測試輸送含有共有26主要部分。圖9所示的是用于測試的測試輸送機在合作產(chǎn)品開發(fā)流程 公司。性能和效率的新測試方法的輸送機和它的重要的新零件進(jìn)行了光滑、無噪音的表演-通過觀察極佳的產(chǎn)品開發(fā)流程的空的塑膠喝瓶輸送鏈條。所有的器官和輸送系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)良好的靜動態(tài)性能充分展示功能。一個完整的成本分析在測試輸送機進(jìn)行了研究 為了衡量不同新與舊的設(shè)計也在組裝評價緩解和減少勞動expendi -真正的。部件數(shù)量,所用的原材料、生產(chǎn)成本進(jìn)行了計算和百分比等各個部分的存款每一部分和整體系統(tǒng)進(jìn)行測定。 圖8 圖9 8結(jié)果和討論 最關(guān)鍵的面積來查看是否考慮是新的支持通道的設(shè)置和滴盤中加入已經(jīng)執(zhí)行用較少的勞動消耗。注意的是,也已經(jīng)向 確保勞動者已經(jīng)工作有效地工作。 《紐約時報》用于組裝的輸送系統(tǒng)是在意料之中的對取決于心情的工人和其他外部前沿空中管制官-工具。但是努力達(dá)到盡可能密切的時間制造的輸送設(shè)備。一項研究揭示了證明成本分析的事實:生產(chǎn)成本節(jié)約?40%或更多達(dá)到了 八改良設(shè)計部分節(jié)約成本實現(xiàn)了26%,34%在其他三個部分組成。 ?在高成本部分,最大的儲蓄為實現(xiàn)軸側(cè)架,還輥,腿集和支持穿條紋的。 ?的總費用降低了19%的輸送機。 ?整體勞動力成本在裝配的輸送機降低了20%。 研究表明,該儲蓄完成主要輸送機的零件,達(dá)到或超過設(shè)計 不是設(shè)計專業(yè)。其中最主要的變化,這些變化輸送機系統(tǒng)的影響是設(shè)計的修訂側(cè)架的設(shè)計參數(shù),這也會影響到這些變化在其他地方,都是同盟。其次,發(fā)展支持新的M剖面的通道隨著標(biāo)準(zhǔn)磨損 條添加到巨大的成就在新的輸送機的設(shè)計。完成從全新的設(shè)計減少了勞動也做出了重大影響成本和流水線上提高了產(chǎn)品設(shè)計和制造。同時也注意到,它是由categorising間隔棒不同數(shù)量的軌跡im - 證明了選拔程序的設(shè)計。新輸送機制度已成為更經(jīng)濟(jì)且有效的成本和需求使用額外的增強材料被淘汰出局。 9結(jié)論 在設(shè)計和制造機械輸送系統(tǒng)-等方面,有相當(dāng)不足的研究工作的輸送機設(shè)計優(yōu)化,特別是缺乏應(yīng)用技術(shù)來設(shè)計改進(jìn)在這樣的系統(tǒng)。在為了提高成本和訂貨至交貨的時間——在輸送系統(tǒng) 瞬變電磁法(tem)、一個完整的故障分析,這也是一種試輸送機等久了進(jìn)行評估的高消費地區(qū)于輸送機馬努-成。分析運用原則的支持 可制造性設(shè)計,為提高面向裝配的設(shè)計在不犧牲的功能設(shè)計和運行的系統(tǒng)。一種新的式輸送機設(shè)計提出了一種基于所有 建議的修改的自動調(diào)節(jié)式氣力輸送的組件。該建議驗證了輸送系統(tǒng)以及在考試的時候所采用的合作公司。結(jié)果證明見sub - cessful與整體的儲蓄,在成本和19%下降20%總勞動成本。研究結(jié)果顯示,應(yīng)用DFMA的規(guī)則,設(shè)計和組裝的費用的一個情結(jié) 像機械輸送系統(tǒng)為食品加工即可戲劇性的減少。 參考 1. Anderasen MM, Ahm T (1986) Flexible assembly system. Springer, Berlin Heidelberg New York 2. Ho JKL, Ranky PG (1994) The design and operation control of a recon- figurable ?exible material handling. Proceedings of 1994 Japan-USA Symposium of Flexible Automation, vol. 2, Kobe, Japan, pp 825-828 3. Ho JKL, Ranky PG (1997) Object oriented modelling and design of reconfigurable conveyors in ?exible assembly systems. Int J Comput Integr Manuf 10(5):360-379 4. Kusiak A (1990) Intelligent manufacturing systems. Prentice Hall, New York 5. Corbett J, Dooner M, Meleka J, Pym C (1991) Design for manufactur- ing: strategies principles and techniques. Addison-Wesley, UK 6. Mize JH, Glenn P (1989) Some fundamentals of integrated manufac- turing. International Industrial Engineering Conference Proceedings, Washington, DC, pp 546-551 7. Mize JH (1987) CIM-a perspective for the future of IE's. IIE Integrated Systems Conference Proceedings, Nashville, TN, pp 3-5 8. Boothroyd G, Dewhurst P (1988) Product design for manufacturing and assembly. Manuf Eng April:42-46 9. Bedworth DD, Henderson MR, Wolfe PM (1991) Computer integrated design and manufacturing. McGraw-Hill, Singapore 10. Abbas B (2001) An investigation into design and manufacturing of mechanical systems for food processing and beverage industry. Disser- tation, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia 附表三 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）課題名稱 薯類去皮機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)生姓名 金道煌 院（系） 工學(xué) 專業(yè)班級 機制 052 學(xué)生聯(lián)系方式 Email jinhuangstyle@sina.com 電話 13732960792 指導(dǎo)教師 張廬陵 職稱 教授 學(xué)歷 博士 畢業(yè)論文（設(shè)計）要求： 1、好學(xué)上進(jìn)，能吃苦耐勞，刻苦鉆研，有相應(yīng)專業(yè)知識具備獨立工作能力； 2、能敏感及時地查閱到國內(nèi)外與本課題相關(guān)的資料和文件； 3、會計算機繪圖，能通過計算機繪圖繪制相應(yīng)的零件、部件和組件，繪制出總裝配圖； 4、總圖紙量不少于1.5張零號圖； 5、工作量要符合我院畢業(yè)設(shè)計的要求； 6、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的全部工作。 畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)： 第一階段：現(xiàn)場了解情況；查閱國內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析紅薯深加工種類與加工方法，定性找到相關(guān)裝置； 第二階段：研究清洗機機構(gòu)的原理，給出紅薯清洗機設(shè)備動力與傳動系統(tǒng)及其零部件的設(shè)計思想； 第三階段：給出總體方案，畫出工作草圖，通過計算機繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出總裝配圖； 第四階段：撰寫出設(shè)計說明書；根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求在規(guī)定時間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。 畢業(yè)論文（設(shè)計）工作計劃： 第一階段：現(xiàn)場了解情況；查閱國內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析單元組合式傳動輸送機方法，定性找到相關(guān)裝置； 第二階段：研究單元組合式傳動輸送機機構(gòu)的原理，給出單元組合式傳動輸送機力與傳動系統(tǒng)及其零部件的設(shè)計思想； 第三階段：給出總體方案，畫出工作草圖，通過計算機繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出總裝配圖； 第四階段：撰寫出設(shè)計說明書；根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求在規(guī)定時間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。 接受任務(wù)日期： 2008 年 12 月 25 日 要求完成日期： 2009 年 5月 12 日 學(xué) 生 簽 名： 指導(dǎo)教師簽名： 院長（主任）簽名： 2 畢業(yè)論文題目 學(xué)校代碼：10410 學(xué) 號：20050426 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目： 輕型立式薯類去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 金 道 煌 學(xué) 號： 20050426 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 年 級： 2005級 指導(dǎo)教師： 張 廬 陵 二OO九年 五 月 - 16 - 輕型立式薯類去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 馬鈴薯為植物的塊莖，形狀為圓形或橢圓形，其結(jié)構(gòu)由表皮層、形成層、外果肉和內(nèi)果肉四部分。馬鈴薯品種可分兩大類，一類是淀粉含量較高的，適宜于作為生產(chǎn)淀粉的原料，另一類是蛋白質(zhì)含量較高，適宜作為蔬果或制成多種食品[1]。 馬鈴薯營養(yǎng)豐富，除直接食用外，還可以加工成食品、全粉、淀粉等經(jīng)濟(jì)價值較高的食品，通過加工可以大幅度提高鮮薯的商品價值[2]。 鑒于馬鈴薯的很多特點，馬鈴薯得到了廣泛的利用。a.馬鈴薯可鮮食，鮮食用馬鈴薯主要用作家庭餐館烹調(diào)，我國主要用來制作菜肴、面點小吃等大眾食品。果外除蒸烤鮮馬鈴薯作主食外，還有咖哩飯、燉薯快以及色拉涼拌菜。馬鈴薯可制成方便食品、快餐食品、休閑食品，如馬鈴薯粉、馬鈴薯全粉、脫水馬鈴薯片（條）、速凍薯條（薯泥）、蒸薯條、罐裝和去皮馬鈴薯、馬鈴薯脆片、馬鈴薯膨化小食品等；b，加工成淀粉及相關(guān)產(chǎn)品：由于馬鈴薯淀粉的優(yōu)良特性，不僅是制作高級方便面、面類最為理想的添加淀粉，而且還是肉制品、魚糜制品等的添加劑或原料。馬鈴薯淀粉也是粉條的優(yōu)質(zhì)原料。出馬鈴薯淀粉外，也可得到相關(guān)產(chǎn)品，包括各種變性淀粉、飴糖、葡萄糖、膳食纖維制品等。C,其他制品：馬鈴薯提取淀粉后的殘渣可制成馬鈴薯發(fā)酵飼料、提取蛋白等[5]。 去皮（peeling）用于多種水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物質(zhì)，并改善成品的外觀。主要的考慮因素包括通過盡可能減少去掉的部分以及可能降低能源、勞力和物質(zhì)成本來降低總成本。這里，介紹摩擦去皮方法：食品被放置在金剛砂滾軸上或內(nèi)壁排列著金剛砂的轉(zhuǎn)筒中，在磨損力的表面除去食品的表皮后又被大量的水沖洗干凈。該方法的優(yōu)點是由于過程是在溫室下進(jìn)行而具有的能源成本低以及資本成本低、無熱損傷，食品外觀良好的優(yōu)點，不規(guī)則食品表面（如馬鈴薯上的“孔眼”）會破壞去皮產(chǎn)品的外觀，需要手工去除[3]。 關(guān)鍵詞：馬鈴薯、去皮清洗、農(nóng)產(chǎn)品、食品機械  Abstract Potato tuber for plants for circular or elliptic shape, structure, by cuticular layer and layer, the pulp and pulp within four parts. Potato varieties can be divided into two kinds, one kind is starch content high, suitable for the production of raw materials as starch content of protein, another kind is higher, suitable for various fruits or food.. Potato nutrition is rich, besides direct edible, but also can be processed into food, powder, starch, etc, the economic value of higher food processing can be greatly improved through the value of fresh chips. In view of many of the characteristics of the potato, potato has been widely used. a. can be fresh potatoes, fresh potatoes used mainly for cooking the family restaurant, China is mainly used to create dishes such as pasta snack food of the public.In addition to fresh fruit outside the potato for food, there are curry rice, stew and potato salad cold fast food. Potatoes can be made from convenience foods, fast foods, snack foods, such as potato flour, potato powder, dehydrated potato chips (article), frozen French fries (potato mud), steamed potato chips, canned and peeled potatoes, potato crisps , extruded snacks such as potato; b, processed into starch and related products: potato starch as a result of the excellent features, not only is the production of high-level instant noodles, flour add the most ideal type of starch, but also meat, surimi products such as additives or raw materials . Potato starch is also of high quality raw materials. The potato starch, but also related products available, including a variety of modified starch, maltose, glucose, dietary fiber products. C, other products: potato residue after starch extraction can be made from potato fermented feed, extract protein Skin peeling (for) of fruits and vegetables processing to remove need not eat or not, and improve the physical appearance of the product. The main factors including through minimize removed part and may reduce the labor and material costs energy, reduce the total cost. Here introduces friction peel method: food is placed on the walls or emery roller drum lined up in the emery, wear away the food of skin surface by the amount of water after washing clean. The advantage of this method is due process is conducted in greenhouse with low cost and the energy of capital cost is low, no heat, the advantages of good food appearance, irregular food surfaces (such as potato "holes) destroys peel product appearance, need manual removal. Key words: Potatoes、Peel cleaning、Agricultural、Food machinery 目 錄 前言 - 1 - 1.馬鈴薯去皮機工作原理 - 2 - 1.1去皮清理的原理 - 2 - 1.2去皮設(shè)備 - 2 - 2．軸的設(shè)計 - 4 - 2．1軸的材料 - 4 - 2．2軸的強度計算 - 4 - 2．3軸的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定 - 5 - 3.滾動軸承的設(shè)計 - 6 - 3.1.滾動軸承類型的選擇 - 6 - 3.2.滾動軸承部件的組合設(shè)計. - 7 - 4.電動機的選擇. - 7 - 5.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 8 - 5.1.齒輪材料及熱處理 - 9 - 5.2.齒輪相關(guān)參數(shù)的初步確定 - 9 - 5.3.校核齒輪強度 - 10 - 6.圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 12 - 7.軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 12 - 8.圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 13 - 參 考 文 獻(xiàn) - 15 - 致謝 - 16 - 前言 綜觀食品加工業(yè)對加工技術(shù)的要求，食品加工技術(shù)的發(fā)展趨勢大致如下：第一，提高原料的利用率。由于食品生產(chǎn)企業(yè)利潤較低，提高原料的利用率是企業(yè)降低生產(chǎn)成本的重要途徑。第二，提高工作效率，便于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。第三，營養(yǎng)性和穩(wěn)定性高，現(xiàn)在人們對食品的要求越來越高，大家都很關(guān)注食品的營養(yǎng)功效[4]。 中國的薯類產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的28%，居世界第一位。近年來薯類的生產(chǎn)和加工發(fā)展十分迅速，尤其是美國、英國、德國和日本等國以發(fā)展優(yōu)質(zhì)專用化的薯類品種，先進(jìn)適用的技術(shù)裝備，高質(zhì)量的加工制品和規(guī)模化生產(chǎn)經(jīng)營方式等，推動著當(dāng)今世界薯類加工業(yè)的發(fā)展。中國在薯類的種植和深加工上也加大了開發(fā)力度，形成了產(chǎn)前、產(chǎn)后良性循環(huán)的發(fā)展優(yōu)勢。尤其是加工后的薯類食品更是受到許多消費者的青睞，且在食品工業(yè)中所占的比例也越來越大[2]。 馬鈴薯屬塊莖類作物，馬鈴薯塊莖中富含淀粉、維生素和糖，其塊莖中的主要物質(zhì)如下：（1）淀粉和糖分，馬鈴薯淀粉由直鏈淀粉與支鏈淀粉組成，糖分占馬鈴薯塊莖總質(zhì)量的1.5%左右，主要為葡萄糖、果糖、蔗糖。（2）含氮物，馬鈴薯塊莖中的含氮物包括蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩部分，以蛋白質(zhì)為主，富含球蛋白，這是全價蛋白質(zhì)，幾乎含有所有的必需氨基酸，在營養(yǎng)上具有重要意義。（3）脂肪，在馬鈴薯塊莖中，脂肪含量為0.04%-0.94%。（4）有機酸 （5）維生素，馬鈴薯中含有多種維生素。（6）酶類，馬鈴薯中含有淀粉酶、蛋白酶、氧化酶等[2]。 馬鈴薯深加工可制成馬鈴薯粉、淀粉以及各種風(fēng)味的休閑食品。馬鈴薯營養(yǎng)豐富，因此，對馬鈴薯進(jìn)行深加工具有重要價值。 1.薯類去皮機工作原理 1.1去皮清理的原理[1] 水果及塊根、塊莖類蔬菜的外皮在加工成食品之前，大多需要除去表皮。由于原料的種類不同，皮層與果肉結(jié)合的牢固程度不同，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，對原料的去皮要求也各異，果蔬去皮的基本要求是去皮完全、徹底、原料損耗少。目前，果蔬加工中常用的去皮方法有機械去皮和化學(xué)去皮。 機械去皮應(yīng)用較廣，既有簡易的手工去皮又有特種去皮機。按去皮原理不同可分為機械切削去皮、機械磨削去皮和機械摩擦去皮。 (1)機械切削去皮 是采用鋒利的刀片表面皮層。去皮速度較快，但不完全，且果肉損失較多，一般需用手工加以修整，難以實現(xiàn)完全機械作業(yè)，適用于果大、皮薄、肉質(zhì)較硬的果蔬。目前，蘋果、梨、柿等常使用機械切削去皮，常用的形式為旋皮機。旋皮機是將待去皮的水果插在能旋轉(zhuǎn)的插軸上，靠近水果一側(cè)安裝（或手持）一把刀口彎曲的刀，使刀口貼在果面上。插軸旋轉(zhuǎn)時，刀就從旋轉(zhuǎn)的水果表面將皮車去。旋皮機插軸的轉(zhuǎn)動有手搖、腳踏和電動幾種動力形式。在旋車去皮之前應(yīng)有選果工序，以保證水果大小基本一致。 (2)機械磨削去皮 是利用覆有磨料的工作面除去表面皮層?？筛咚僮鳂I(yè)，易于實現(xiàn)完全機械操作，所得碎皮細(xì)小，便于用水或氣流清除，但去皮后表面較粗糙，適用于質(zhì)地堅硬、皮薄、外形整齊的果蔬。胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料去皮大多采用機械磨削去皮機。 (3)機械摩擦去皮 是利用摩擦因數(shù)大、接觸面積大的工作構(gòu)件而產(chǎn)生的摩擦作用使表皮發(fā)生撕裂破壞而被去除。所得產(chǎn)品表面質(zhì)量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用強度差，適用于果大、皮薄、皮下組織松散的果蔬，一般需要首先對果蔬進(jìn)行必要的預(yù)處理來弱化皮下組織。常見到的機械摩擦去皮機如采用橡膠板作為工作構(gòu)件的干法去皮機。 (4)化學(xué)去皮 又稱堿液去皮，即將果蔬在一定溫度的堿液中處理適當(dāng)?shù)臅r間，果皮即被腐蝕，取出后，立即用清水沖洗或搓擦，外皮即脫落，并洗去堿液。此法適用于桃、李、杏、梨、蘋果等的去皮及橘瓣脫囊衣。桃、李、蘋果等的果皮由角質(zhì)、半纖維素等組成，果肉由薄壁細(xì)胞組成，果皮與果肉之間為中膠層，富含原果膠及果膠，將果皮與果肉連接。當(dāng)果蔬與堿液接觸時，果皮的角質(zhì)、半纖維素被堿腐蝕而變薄乃至溶解，果膠被堿水溶解而失去膠凝性，果肉薄壁細(xì)胞膜較能抗堿。因此，用堿液處理后的果實，不僅果皮容易去除，而且果肉的損傷較少，可以提高原料的利用率。但是，化學(xué)去皮用水量較大，去皮過程產(chǎn)生的廢水多，尤其是產(chǎn)生大量含有堿液的廢水。 1.2去皮設(shè)備[10]： 離心擦皮機,離心擦皮機是一種小型間歇式去皮機械。依靠旋轉(zhuǎn)的工作構(gòu)件驅(qū)動原料旋轉(zhuǎn)，使得物料在離心力的作用下，在機器內(nèi)上下翻滾并與機器構(gòu)件產(chǎn)生摩擦，從而使物料的皮層被擦離。用擦皮機去皮對物料的組織有較大的損傷，而且其表面粗糙不光滑，一般不適宜整只果蔬罐頭的生產(chǎn)，只用于加工生產(chǎn)切片或制醬的原料。常用去皮機處理馬鈴薯、胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料[1]。 圖1-1 去皮機結(jié)構(gòu) 1- 機座 2-電機安裝支座 3—電動機 4—主動齒輪 5—從動齒輪 6—軸 7—軸承座 8、9、10—軸承 11—圓盤 12—圓筒 13—排污口 14—卸料口 去皮機（如圖1-1）由工作圓筒12、旋轉(zhuǎn)圓盤11、卸料口14、排污口13及傳動裝置等部分組成。 工作圓筒內(nèi)表面是粗糙的，內(nèi)表面焊有直徑10mm的鋼棒，然后植金剛砂；圓盤采用風(fēng)扇葉片式結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用金剛砂黏結(jié)表面，具體會在后面零件介紹中講解。圓盤這種結(jié)構(gòu)特點除兼有去皮功能外，主要用來拋起物料，當(dāng)物料從加料口落到旋轉(zhuǎn)圓盤凹凸表面時，因離心力作用被拋至圓筒壁，與筒壁粗糙表面摩擦達(dá)到去皮的目的。去皮工作時，水通過噴嘴送入圓筒內(nèi)部，卸料口的閘門由把手鎖緊，擦下的皮用水從排污口排去，已去皮的物料靠離心力的作用從打開閘門的卸料口自動排去。 為了保證正常的工作效果，這種去皮機在工作時，不僅要求物料能夠完全拋起，在擦皮室內(nèi)呈翻滾狀態(tài)，不斷改變與工作構(gòu)件間的位置關(guān)系和方向關(guān)系，便于各塊物料的不同部位的表面被均勻去皮，并且要保證物料能被拋至筒壁。因此，必須保證足夠高的 圓盤轉(zhuǎn)速，同時擦皮室內(nèi)物料不得填充過多，一般選用物料充滿系數(shù)為0.5~0.65，依次進(jìn)行生產(chǎn)率的計算。 2．軸的設(shè)計 一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（例如本設(shè)計中的齒輪和圓盤），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運動及動力的傳遞。軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。 軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。 軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。 2．1軸的材料 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉、對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是45鋼。 查《機械設(shè)計》表11.1“軸的常用材料及其主要機械性能”，可選擇軸的材料為45鋼，熱處理方法采用正火。相關(guān)機械性能如下：毛坯直徑≤100mm，硬度170～217HBS，抗拉強度極限為590M，屈服強度極限為295M，彎曲疲勞極限為255M。 2．2軸的強度計算 進(jìn)行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動軸），應(yīng)根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度條件計算。 對只受扭矩或主要承受扭矩的傳動軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。 扭轉(zhuǎn)強度條件為： ……………（1） 式中 ----軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，M； T-----軸所受的扭矩，N.mm ； ---軸的抗扭截面模量，m； n---軸的轉(zhuǎn)速，r/min ； p---軸所傳遞的功率，kw ； ---軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，M 。 對實心圓軸，=/16≈/5，以此代入式（1），可得軸的直徑， d=c (mm)………(2) c為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，其值可查〈〈機械設(shè)計〉〉表11.3“幾種軸的材料的和C值”，可得45鋼的為30∽40，C值為118∽107。 在這里，取C值為116代入式子（2） 得： d 其中p等于0.50KW，n等于320r/min. 所以，d=15.40 mm 考慮到軸上開鍵槽和切制螺紋，為了補償軸的削弱，按上式計算的軸應(yīng)適當(dāng)取大些。取軸的最小直徑為20mm。 2．3軸的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定 1—車螺紋，與螺釘聯(lián)接，用于防止圓盤在旋轉(zhuǎn)工作時向上軸向移動。 2—銑鍵槽，與圓盤聯(lián)接。 3—與封油擋圈聯(lián)結(jié)，擋圈有防水防塵的作用，保護(hù)軸承；同時，擋圈下面壓著唇形密封圈，使?jié)櫥驮趥鲃友b置內(nèi)得到充分利用。 4—依次安裝深溝球軸承和單向推力球軸承，兩軸承之間裝有隔套，這樣可以保證軸承轉(zhuǎn)動而不至于摩擦力大卡死。 5—注意其尺寸特點，其直徑比兩端稍小1~2個毫米，這樣有助于軸承的安裝，同時表面粗糙度要求不高，減少加工量。 6—安裝深溝球軸承，也得安裝一個唇形密封圈。 7—聯(lián)接圓螺母，該螺母具有自鎖功能，起到固定上面深溝球軸承的作用。 8—銑鍵槽，與大齒輪聯(lián)接 9—車螺紋，與螺釘聯(lián)接，起防止從動齒輪向下移動的 3.滾動軸承的設(shè)計 常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。本節(jié)將根據(jù)具體的工作條件正確選擇軸承的類型和計算所需的尺寸。 滾動軸承利用滾動體將軸于外部構(gòu)件分隔開，從而用滾動摩擦代替了滑動摩擦。軸承的內(nèi)、外圈和滾動體，一般是用軸承烙鋼制造的，熱處理后，硬度一般不低于60HRC，這些元件一般都經(jīng)過150攝氏度的回火處理，所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于120攝氏度時，元件的硬度不會下降[10]。 3.1.滾動軸承類型的選擇 查《機械設(shè)計》表8.1“滾動軸承的主要類型、尺寸系列代號及其特征（GB/T272-93），根據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)要求和受力情況分析，選擇一個單向推力軸承和一對深溝球軸承配合使用。 （1） 單向推力球軸承. 結(jié)構(gòu)簡圖、承受負(fù)荷方向： 特性：推力球軸承的套圈與滾動體多半是可分離的，單向推力球軸承只能承受單向的軸向負(fù)荷，兩個圈的孔不一樣大：內(nèi)孔較小的是緊圈，與軸配合；內(nèi)孔較大的是松圈，與機座固定在一起。極限轉(zhuǎn)速較低，適用于軸向力大而轉(zhuǎn)速較低的場合。沒有徑向限位能力，不能單獨組成支承，一般要與向心軸承組成組合支承使用。 （2） 深溝球軸承. 結(jié)構(gòu)簡圖、承受負(fù)荷方向： 特性：主要承受徑向負(fù)荷，也可同時承受少量的雙向的軸向負(fù)荷，工作時內(nèi)外圈軸線允許偏斜-。摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛，但軸承沖擊負(fù)荷能力較差。 3.2.滾動軸承部件的組合設(shè)計. 要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)正確設(shè)計軸承裝置。軸承裝置的設(shè)計主要是正確解決軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、潤滑、密封等問題[10]。 1--油封擋圈，與工作軸之間采用間隙配合。 2—深溝球軸承，能承受較大徑向力，只能承受較小的軸向力。 3—隔套，非標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)設(shè)計要求選擇材料，確定尺寸。 4—單向推力球軸承，能承受較大軸向力，沒有徑向限位功能。 5—唇形密封圈，用于封油。 6—隔套，同3。 7—深溝球軸承 此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理，保證充分的潤滑和可靠的密封，對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。 4.電動機的選擇 電動機選擇要考慮多方面因素，根據(jù)電動機的功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用場合和安裝方式，查相關(guān)資料選擇合適的電動機。查閱《機械零件設(shè)計手冊》相關(guān)內(nèi)容如下： Y系列（IP44）封閉式籠型三相異步電動機. 1） 結(jié)構(gòu)特點：采用封閉自冷式結(jié)構(gòu)，能防止任何方向的濺水對電動機的影響，一般只有一個軸伸端。 2） 性能及特點：電動機效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動小、體積小。 根據(jù)工作軸功率P=550W，轉(zhuǎn)速=320r/min,可選擇型號為Y90S-6型電動機。 型號 額定功率（KW） 轉(zhuǎn)速（r/min） 電流（A） 效率（%） 功率因數(shù) 重量（kg） Y90S-6 0.75 910 2.25 72.5 0.75 23 運行可靠，維修方便，絕緣等級為B級。 3） 應(yīng)用場合：農(nóng)用機械、食品機械、攪拌機、磨粉機等。 根據(jù)電動機的型號，查機械手冊確定電動機的安裝方式并確定電動機的外形尺寸和安裝尺寸，然后合理地把電動機安裝在機架上。 5.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪傳動是機械傳動中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動。其優(yōu)點是：傳動效率高、工作可靠、使用壽命長、傳動比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊和功率和速度使用范圍廣。齒輪傳動應(yīng)滿足如下的基本要求：1.傳動平穩(wěn)，要求瞬時傳動比不變，盡量減小沖擊、振動和噪聲，保證較高的運動精度。2.承載能力高，要求在尺寸小、重量輕的前提下，齒輪的強度高、耐磨性好，能達(dá)到預(yù)定的工作壽命。 在齒輪設(shè)計時，只要齒輪設(shè)計合理，齒輪材料及熱處理選擇合適，制造質(zhì)量高，達(dá)到規(guī)定的制造精度，就能達(dá)到預(yù)定的功能要求。 表5-1 漸開線圓拄齒輪基本齒廓（GB/T1356-2001）[7] 參考《機械原理》第七版相關(guān)資料： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、a、、均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒跟高，而且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。 GB1356-88中規(guī)定分度圓壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為a= 和分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，GB1356-88中規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為： =1 =0.25 5.1.齒輪材料及熱處理 由齒輪傳動的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合等能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為：齒面應(yīng)有足夠的硬度，而齒芯要有一定的韌性。 選擇45鋼，熱處理方式采用表面淬火，HRC（齒面）40-50，齒輪加工精度為9級. 5.2.齒輪相關(guān)參數(shù)的初步確定 根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求和資料可初步確定齒輪的某些參數(shù)，然后對齒輪進(jìn)行齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算，如果強度符合要求，則選用這些參數(shù)；如果強度不符合要求，則需再修改這些參數(shù)。 1.參考《機械原理》，漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切是的最小齒數(shù)=，用標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，因a=及=1，則=17. 2. 查《機械零件設(shè)計手冊》表15-2“漸開線圓柱齒輪模數(shù)（GB/T1357-1987）”，本設(shè)計可選擇模數(shù)m有：1、1.25、1.5、2、2.5、3. 3.根據(jù)主動齒輪轉(zhuǎn)速（即電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速）和從動軸轉(zhuǎn)速（即工作軸轉(zhuǎn)速）可確定傳動比和齒輪齒數(shù)比。=910r/min, =320r/min. 在這里，取模數(shù)m=2mm. 主動齒輪齒數(shù)=25，分度圓直徑=m=50mm. 從動齒輪齒數(shù)=68，分度圓直徑=m=136mm. 取齒輪寬度系數(shù)為0.2，則有： 從動齒輪寬度=136*0.2=27.2，取=25mm. 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導(dǎo)致實際嚙合齒寬的減少，常使大齒輪（這里是從動齒輪）寬度=；小齒輪（這里是主動齒輪）寬度=+5~10mm 所以，主動齒輪寬度=25+5=30mm. 5.3.校核齒輪強度 齒面接觸疲勞強度，齒根彎曲疲勞強度. 下面設(shè)計過程中，所查的圖、表均可以查閱《機械設(shè)計》. a.確定許用應(yīng)力 查圖6.14，得==1100 M；查圖6.15，得==300 M， 查表6.5，得=1.1，=1.5，u=/=68/25=2.72 N=60J 式中為齒輪轉(zhuǎn)速.r/min,J為每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；為齒輪的工作壽命.h; 所以，=60*910*1*5*12*250=8.19* =/u=8.19*/2.72=3.01* 查圖6.16，得==1，查圖6.17得==1. ===1000 M， ==300*2*1/1.5=400 M， b.驗算齒面接觸疲勞強度條件. 計算工作轉(zhuǎn)矩： T=9.55*=9.55**=7870.88 Nmm 確定載荷系數(shù)K：由表6.2查得=1.5；由9級齒輪精度，取=1.32；由硬齒面，非對稱布置，取=1.2，=1.1 則K==1.5*1.32*1.2*1.2=2.61 查圖6.12，得=2.5；查表6.3，得=188.0，因齒數(shù)較少，取=0.86 所以，==2.5*188.0*0.68 =621.85 M 齒面接觸疲勞強度滿足要求. c.驗算齒根彎曲疲勞強度條件 查表6.4得，=2.62，=1.59，=2.24，=1.75，取=0.82，則： ==*2.62*1.59*0.82=82.54 M1000 M， =**/=81.24 M1000 M， 兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度均滿足要求。 總結(jié)：齒輪傳動設(shè)計的主要內(nèi)容包選擇齒輪材料和熱處理、確定精度等級和主要參數(shù)。設(shè)計過程是先由設(shè)計準(zhǔn)則確定強度條件，再由強度條件確定齒輪的大?。ǚ侄葓A直徑或模數(shù)），并可進(jìn)一步計算出多組能滿足強度條件的齒輪主要幾何尺寸。根據(jù)設(shè)計要求，從多組齒輪參數(shù)中選擇較優(yōu)秀的作為最終的齒輪參數(shù)。最后設(shè)計出齒輪的結(jié)構(gòu)，并繪制齒輪的零件工作圖。 每次機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計都是在以前該類設(shè)備結(jié)構(gòu)上的技術(shù)升級，在參考以前同類設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點的同時，在某些零件或在某些技術(shù)環(huán)節(jié)上加上自己的創(chuàng)新點，使自己設(shè)計后的產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中更具有技術(shù)上、價格上的競爭力。 下面將介紹本設(shè)計中，在三個零件上于以往同類機械設(shè)備的不同處。 6.圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖6-1 圓筒的結(jié)構(gòu) 1--不銹鋼棒 2—圓筒壁 3—與法蘭聯(lián)接部分 4、5—圓筒蓋組件 圓筒的結(jié)構(gòu)特點主要體現(xiàn)在內(nèi)壁，內(nèi)壁均勻地焊接二十個直徑為10mm的不銹鋼棒，然后在整個圓筒內(nèi)壁植金鋼砂（包括在不銹鋼棒上），這種結(jié)構(gòu)特點更有利于對農(nóng)產(chǎn)品的去皮，特別是對薯類農(nóng)產(chǎn)品。第一，由于不銹鋼棒的存在，物料在圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時會不斷的翻滾，這樣，就能對物料各個面進(jìn)行去皮，達(dá)到均勻去皮的效果。第二，對于像薯類這樣的農(nóng)產(chǎn)品，由于有些地方凹凸，在去皮工作時就有死點，往往有些地方?jīng)]有去皮，對于要求高的去皮效果，就要采用手工去皮的方法來處理這些死點，而采用不銹鋼棒焊接內(nèi)壁，當(dāng)薯類農(nóng)產(chǎn)品在翻滾去皮工作時，當(dāng)凹進(jìn)去的地方剛好碰到直徑為10毫米的不銹鋼棒，照樣可以達(dá)到良好的去皮效果。 圓筒與清理槽之間采用法蘭聯(lián)接。 值得注意的是，圓筒蓋組件和不銹鋼棒都是焊接在圓筒上，而且圓筒壁上要開卸料口。筒蓋組件和不銹鋼棒焊接時，應(yīng)先把它們都擺好在其焊接的位置，同時焊接，這樣做可以使焊接后變形均勻而且變形量??；再者，應(yīng)先焊接好圓筒蓋組件和不銹鋼棒之后，再在筒壁上開卸料口，如果先開卸料口再焊接，會使圓筒變形量增大、變形不均勻和應(yīng)力不均勻，這樣，影響圓筒零件的質(zhì)量。 7.軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸承座在設(shè)計中是至關(guān)重要的一部分，它是整個機械設(shè)備的傳動部分，軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計的合不合理會影響設(shè)備的傳動精度，此設(shè)計中，將整個傳動部分，包括軸承座、軸承、齒輪以及密封圈可組裝在一起，做一個單獨的零件使用，這種設(shè)計可使整個傳動部分更加牢靠地結(jié)合在一起，而且便于拆卸。 圖7-1 軸承座 圖7-2 軸承座總成 圖7-1表示了軸承座的尺寸和結(jié)構(gòu)特點，圖7-2表示了軸承座與轉(zhuǎn)動軸、軸承、從動齒輪及密封圈等的裝配和關(guān)系。軸承座總成可以看做一個單獨的零件安裝在清理槽上，這種結(jié)構(gòu)便于安裝、拆卸，而且結(jié)構(gòu)緊湊，在傳動工作時傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲小。 圖7-2中，9表示潤滑油口。 8.圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圓盤的結(jié)構(gòu)特點決定圓盤的作用，在設(shè)計中要求圓盤能夠有去皮功能外，還要有拋起物料的作用，當(dāng)物料從加料口進(jìn)入圓盤內(nèi)后，物料首先落到圓盤上，圓盤隨著工作軸轉(zhuǎn)動，物料也在圓盤上旋轉(zhuǎn)翻滾，采用怎樣的圓盤結(jié)構(gòu)才能使物料在圓盤上旋轉(zhuǎn)的同時可以被拋起呢？這里可以模仿風(fēng)扇葉片式結(jié)構(gòu)。 圖8-1 圓盤 如上圖所示，圓盤由三部分焊接而成，圓盤上表面都是金鋼砂黏結(jié)表面，有去皮的功能，起拋起物料作用的是上面的凹凸葉片式結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)工作時，物料順著向上的面拋起。 參 考 文 獻(xiàn) [1].張裕中主編，食品加工技術(shù)裝備[M].第二版，中國輕工業(yè)出版社，2007. [2].郭順堂、謝焱主編，食品加工業(yè)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2005. [3].崔建云主編，食品機械[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2007. [4].張燕萍、謝良主編，食品加工技術(shù)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2006. [5].徐幸蓮、彭增起、鄧尚貴主編，食品原料學(xué)[M]，中國計量出版社，2006. [6].譚建榮、張樹有、陸國棟、施岳定主編，圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M]，高等教育出版社，1999. [7].吳宗澤主編，機械零件設(shè)計手冊[M]，機械工業(yè)出版社，2003. [8].楊景蕙、陸玉、唐蓉城主編，機械設(shè)計[M].第二版，機械工業(yè)出版社，1996. [9].鄭文緯、吳克堅主編，機械原理[M].第七版，高等教育出版社，1997. [10].楊明忠、朱家誠主編，機械設(shè)計[M]，武漢理工大學(xué)出版社，2001. [11].唐照民、汝元功主編，機械設(shè)計手冊[M]，高等教育出版社，1995. [12].余桂英、郭紀(jì)林主編，AutoCAD 2006中文版實用教程[M]，大連理工大學(xué)出版社，2006. 致謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向在課題研究和論文撰寫過程中指導(dǎo)和幫助過我的老師和同學(xué)們致以誠摯的謝意。 本文是在導(dǎo)師張廬陵老師細(xì)致的指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求下完成的。導(dǎo)師以深厚的理論功底和過人的科研智慧為學(xué)生指明了設(shè)計方向，傳授給學(xué)生科學(xué)研究的方法，并且嚴(yán)格細(xì)致地糾正我設(shè)計中的疏漏之處，而他們身先士卒的實干精神和一絲不茍的治學(xué)態(tài)度更是令我由衷的敬佩。在論文寫作期間，無論在文字和內(nèi)容上，導(dǎo)師都給了精心的指導(dǎo)，學(xué)生受益匪淺。在此，學(xué)生向?qū)煴硎局孕牡母兄x并致以最深的謝意。 在論文完成過程中，還得到過涂敏、羅星、裴小斐、肖健等同學(xué)的幫助，在此表示衷心的感謝，感謝同學(xué)們在理論知識、設(shè)計材料上給予的方便和建議。 最后向關(guān)心和支持我的設(shè)計和論文工作的朋友們表示衷心的感謝。 金道煌于江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009年5月