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塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 學院 機械電氣化工程學院 班級 農機15-1 學生姓名 米日班姑·依馬木 學號 8031110122 課題名稱 蘋果削皮機的設計 起止時間 2014年10月15日—— 2015年5月27日（共 12周） 指導教師 吳明清 職稱 講師 課題內容： 在市場調研的基礎上,通過對已有產品的特點進行比較與研究分析,開發(fā)了一種新的全自動蘋果削皮機,實現(xiàn)了上料、削皮、去核與卸果整個工作過程的全自動。傳動系統(tǒng)增加了全自動上料系統(tǒng),可完成蘋果自動輸送、擺正、插果的動作;自仿形刀架驅動系統(tǒng),可根據(jù)蘋果橢圓度的不同,完成準確去皮;保留了原自動轉位工作臺機構。該全自動蘋果削皮機機構緊湊,節(jié)省人力,生產率和制成率高。 本課題的研究內容： 1）查找相關文獻，了解國內外蘋果削皮機及的相關工藝。 2）查找專利及相關文獻，熟悉了解蘋果削皮機的結構。 3）利用機械傳動理論對，對蘋果削皮機進行傳動設計和機構設計。 4））依據(jù)查找到的專利及文獻，設計蘋果削皮機的三維實體模型，并生成關鍵部件及裝配圖工程圖。 擬定工作進度（以周為單位） 第一周：查找相關資料，熟悉課題內容。 第二周：撰寫開題報告，并制定總體方案。 第三至八周：設計蘋果削皮機機構的三維實體模型，并生成關鍵部件及裝配圖工程圖。 第九周：對蘋果削皮機機構進行傳動設計和機構設計。 第 十 周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。 第十一周：編寫答辯提綱，準備答辯。 第十二周：答辯 主要參考文獻 [1]白雪寧.全自動蘋果去皮機的開發(fā)與研究[D].2010,29(4):53-57. [2]曾珊琪，張翠珠，張建寧.全自動蘋果去皮機的創(chuàng)新設計[J].包裝與食品機械 2009,27(3)：27-31. [3]馮愛新.手動甘蔗削皮機[J].江蘇大學學報.2003,7,24(5)：7-10. [4]張建寧.全自動蘋果去皮機的設計與仿真[D].陜西科技大學學報.2009，5,(3) 58-61. [5]白雪寧，陳海峰.全自動蘋果削皮機的開發(fā)與研究[J].陜西科技大學學報.2011, 8,29（4）：45-50. [6]楊子岐.柑，橙類水果去皮機的研制[J].包裝與食品機械.2006,24（1）：12-16. [7]白雪寧.全自動蘋果削皮機傳動系統(tǒng)設計[D].陜西科技大學.2012,6,(3):77-81. 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 題目 蘋果削皮機的設計 導師 學生 學號 本科學位論文答辯PPT 1課題題目2研究目的和意義3蘋果削皮機的原理4蘋果削皮機的計算5蘋果削皮機的三維建模6致謝 1 課題題目 蘋果削皮機的設計 各位老師 上午好 下午好 我叫 是 級 班的學生 我的畢業(yè)設計 論文 題目是蘋果削皮機 該課題是在 導師的悉心指點下完成的 在這里我向我的導師表示深深的謝意 向各位老師不辭辛苦參加我的畢業(yè)設計 論文 答辯表示衷心的感謝 并對四年來我有機會聆聽教誨的各位老師表示由衷的敬意 下面我將本論文設計的目的和主要內容向各位老師作一匯報 懇請各位老師批評指導 目前比較常用的蘋果削皮機 在市場調研的基礎上 通過對已有產品的特點進行比較與研究分析 開發(fā)了一種新的全自動蘋果削皮機 實現(xiàn)了上料 削皮 去核與卸果整個工作過程的全自動 傳動系統(tǒng)增加了全自動上料系統(tǒng) 可完成蘋果自動輸送 擺正 插果的動作 自仿形刀架驅動系統(tǒng) 可根據(jù)蘋果橢圓度的不同 完成準確去皮 保留了原自動轉位工作臺機構 該全自動蘋果削皮機機構緊湊 節(jié)省人力 生產率和制成率高 2 研究目的和意義 本次設計的水果切削機 工作時需首先裝上手柄 將蘋果器底部固定在桌面上 然后將蘋果放在針頭 最后轉動手柄 刀頭就會從蘋果底部開始旋轉 沿蘋果表面旋轉 直到蘋果頭部 這時刀就會離開蘋果 去皮過程結束 3 蘋果削皮機的原理 計算部分主要包括 螺桿的設計以計算 螺桿螺紋類型的選擇 選取螺桿材料 確定螺桿直徑 自鎖驗算 穩(wěn)定性計算 校核螺紋牙強度 機架的剛度校核 手柄軸的設計及強度校核 手柄軸強度計算 氣手柄軸的疲勞強度校核 水手柄軸的接觸應力校核 詳細的計算過程在說明書中 4 蘋果削皮機設計計算 本次蘋果削皮機如下圖所示 5 蘋果削皮機的三維建模 本次蘋果削皮機底座左 蓋板右如下圖所示 5 蘋果削皮機的三維建模 本次蘋果削皮機機架左 手柄右如下圖所示 5 蘋果削皮機的三維建模 本次蘋果削皮機手柄軸左 支撐片右如下圖所示 5 蘋果削皮機的三維建模 本次蘋果削皮機把手連桿左 軸卡右如下圖所示 5 蘋果削皮機的三維建模 本文是在老師的精心指導下完成的 老師師淵博的學識 開闊的視野 敏銳的洞察力 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 求實創(chuàng)新的工作作風 永遠是我學習的榜樣 也將始終引導和激勵著學生在科學技術的殿堂里探索前進 老師令人敬佩的平易近人的處世方式也為學生樹立了榜樣 本畢業(yè)設計的完成是在導師的指導下完成的 在整個過程中同時也得到了其他老師的指導和大力支持 在此我向老師們表示崇高的敬意和衷心的感謝 感謝他們對我在學習上的耐心指導 以及做人做事方面的悉心教誨 使我在解決問題的方法策略和為人處事上都有了很大提高 同時祝愿他們工作順利 身體健康 6 致謝 最后 我想談談這篇論文和系統(tǒng)存在的不足 這篇論文的寫作以及修改的過程 也使我越來越認識到自己知識與經驗缺乏的過程 雖然 我盡可能地收集材料 竭盡所能運用自己所學的知識進行論文寫作 但論文還是存在許多不足之處 有待改進 請各位評委老師多批評指正 讓我在今后的學習中學到更多 感謝各位老師蒞臨指導懇請各位老師批評指正 謝謝 本科畢業(yè)設計說明書 題 目： 蘋果削皮機的設計 院 （系）： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 摘 要 最近幾年隨著人民生活水平的提高和食品安全意識的提高，國內外引進的水果品種愈來愈多。在市場調研的基礎上,通過對已有產品的特點進行比較與研究分析,開發(fā)了一種新的全自動蘋果削皮機,實現(xiàn)了上料、削皮、去核與卸果整個工作過程的全自動。傳動系統(tǒng)增加了全自動上料系統(tǒng),可完成蘋果自動輸送、擺正、插果的動作;自仿形刀架驅動系統(tǒng),可根據(jù)蘋果橢圓度的不同,完成準確去皮;保留了原自動轉位工作臺機構。該全自動蘋果削皮機機構緊湊,節(jié)省人力,生產率和制成率高。 關鍵詞：蘋果，削皮機 ，機構 1 Abstract In recent years with the improvement of people's living standard and food safety awareness of the increase, more and more domestic and foreign imported fruit varieties. On the basis of market research, through analyzing the characteristics of the study and analysis of the existing products, the development of a new automatic apple peeling machine, realize the automatic feeding and unloading, peeled, go nuclear the whole working process. The transmission system to increase the automatic feeding system, can complete automatic conveying, put the apple, fruit insert action; since the copying tool carriage driving system, according to the different apple ovality, complete and accurate skin; to retain the original automatic indexing table mechanism. The automatic apple peeling machine is compact in structure, labor saving, high productivity and yield. Keywords: Apple；Peeling machine；Mechanism 2 目 錄 摘 要 2 第一章 前言 5 1.1蘋果削皮機機械國內外發(fā)展趨勢 6 1.2蘋果削皮機分類 7 1.3蘋果削皮機方案設計 8 第2章 蘋果削皮機的結構設計 10 2.1螺桿的設計以計算 10 2.1.1螺桿螺紋類型的選擇 10 2.1.2選取螺桿材料 10 2.1.3確定螺桿直徑 10 2.1.4自鎖驗算 11 2.1.5穩(wěn)定性計算 11 2.1.6校核螺紋牙強度 12 2.2機架的剛度校核 12 2.3 手柄軸的設計及強度校核 17 2.3.1 手柄軸強度計算 17 2.3.2 手柄軸的疲勞強度校核 18 2.3.3 手柄軸的接觸應力校核 21 第3章 蘋果削皮機的三維建模 22 3.1 Solidworks軟件簡介 22 3.2 零件建模 24 3.2.1底座三維建模 24 3.2.2 機架的三維建模 24 3.2.3其他零件的三維模型造型 25 3.3零件裝配 28 3.4 三維向二維的轉換 30 總 結 32 致 謝 33 參考文獻 34 4 第一章 前言 本課題主要設計一種蘋果削皮機的機械系統(tǒng)設計，它克服了目前削皮機存在的問題和不足。由2010年統(tǒng)計的數(shù)據(jù)得出，我們國家的蘋果、梨、桔子的產量均穩(wěn)居世界第一，水果總產量達到21401萬多噸，果園面積也達到了11543千余公頃，兩者均連續(xù)8年穩(wěn)居世界第一，并且我國水果的種類很多，成色也很好，因此我國被稱之為是一個水果超級大國，水果的發(fā)展有很大的前景。從國家的扶農政策下來之后，我們的水果產業(yè)經歷了大約20年的快速發(fā)展，但是由于我國水果產業(yè)化發(fā)展起步比較晚，水果產后商品化手段仍然還是大大的落后于發(fā)達國家，一直以來的發(fā)展速度并不是很快速，可以說是很緩慢。多年來通過研究各方面的原因，水果的產后商品化處理成為了水果產業(yè)發(fā)展的瓶頸，而美國，日本等水果產業(yè)強國的經驗表明水果產業(yè)的主要收益是由水果采后處理和采后加工獲取的，然而我國水果采后簡單商品化處理率仍不足10%，大部分的水果都是沒有經過任何的分級操作就進入市場供應，而水果發(fā)展強國的水果采后簡單商品化處理率達到了95%以上，這里就形成的了很大的對比，也是我們務必需要改進和完善的地方。 水果的外皮部分可有各種各樣的微生物、寄生蟲卵，有的是運輸者或采摘人的手上污染的。有的是銷售者用污水澆洗而污染的。據(jù)調查，有的地區(qū)水果外皮上大腸桿菌，其4性率達68%～96%水果的外皮上還可能被各種蟲類的代謝產物沾污。吃水果時,若不削皮,就會連殘留在水果上的農藥也吃進去。輕者會嘔吐腹瀉,重者危及生命。那我們怎樣清除水果表面的殘留物那？一般而言，可用以下方法清除：第一是清水浸泡法，將水果用清水浸泡20到30分鐘，然后反復沖洗兩到三次，這樣可以除去部分的殘留農藥。還可以添加果蔬洗劑之類的清洗劑，增加農藥的溶出。第二是堿水浸泡法：先用5%堿水浸泡5-15分鐘后，再用清水沖洗干凈。第三是開水浸泡法：將清洗好的水果在開水中泡2到5分鐘，然后用清水洗滌1至2遍。第四是去皮法：對于帶皮的水果，如蘋果、梨子、猻猴桃等，我們先清洗一遍，再去掉表皮，這種辦法就可以去除表面的農藥殘留。第五是儲藏保管法：有條件的話，將比較好保存的水果買回后存放10～15天左右，也能降低殘留農藥的毒性。 我們知道水果中含有豐富的糖、有機酸、纖維素、維生素、礦物質、多酚及黃酮類營養(yǎng)物質，隨著時代的發(fā)展人們越來越注重食用綠色水果，使我們吃的更加健康。但是現(xiàn)代科學技術生產的化肥農藥激素等在蔬菜瓜果的使用使表面都有殘留。特別是有機磷農藥廣泛用于谷類、蔬菜、水果及茶等作物，有機磷農藥可在食品洗滌、去皮、加熱過程中可以消減，但有機磷農藥對人體有一定毒性，長期慢性接觸對人的神經功能會造成損害。有的人可能會說，水果洗了數(shù)次，并用開水或洗滌靈消毒后，果皮上的農藥不就去掉了嗎？回答是否定的，因為這些農藥經過單純的洗滌是不能完全洗掉的，果農在管理果樹時，從花落到結果，一直使用農藥，時間一長，一些農藥就會殘留在果皮里，像六六六、滴滴涕、樂果、敵百蟲等毒素，這些農藥對人體有一定的毒性，即使是少量的對兒童也極為有害。吃水果時,若不削皮,就會連殘留在水果上的農藥也吃進去。輕者會嘔吐腹瀉,重者危及生命。為了更好的為社會服務，本文著重研究齒輪傳動工作原理、蝸桿傳動工作原理、漸開線形成和特性、漸開線齒廓的嚙合特性，完成自動水果去皮機的設計，并使用UG NX5軟件進行了造型和運動仿真，在整體上對蘋果機的外形進行了重新設計，不僅解決了安全問題，同時是您家居的理想藝術品。 最近幾年隨著人民生活水平的提高和食品安全意識的提高，國內外引進的水果品種愈來愈多，不但關系到廣大消費者的食用安全和能否滿足消費者對優(yōu)質安全水果的需求，而且也將大大影響水果產業(yè)的出口貿易，提高我國水果的市場競爭力，將很大程度上促進我國水果產業(yè)的發(fā)展和農民收入的增加。自從上個世紀90年代，水果強國就開始大量應用水果削皮機，提高水果的削皮效率，在市場調研的基礎上,通過對已有產品的特點進行比較與研究分析,開發(fā)了一種新的全自動蘋果削皮機,實現(xiàn)了上料、削皮、去核與卸果整個工作過程的全自動。傳動系統(tǒng)增加了全自動上料系統(tǒng),可完成蘋果自動輸送、擺正、插果的動作;自仿形刀架驅動系統(tǒng),可根據(jù)蘋果橢圓度的不同,完成準確去皮;保留了原自動轉位工作臺機構。該全自動蘋果削皮機機構緊湊,節(jié)省人力,生產率和制成率高。 1.1蘋果削皮機機械國內外發(fā)展趨勢 通過大量的閱讀資料和調查網絡上已有的蘋果削皮機得出了結論。在現(xiàn)階段國內社會中，生活中已經存在了大量的蘋果削皮機，但是，在生活中的只是個人應用的蘋果削皮機，于工業(yè)上應用的大型蘋果削皮機微乎其微。而工業(yè)上應用于水果罐頭和飲料及飲食等水果加工的機械還是比較少的，隨著我國的發(fā)展腳步前進，造成了我國果品加工總體加工技術與加工裝備制造技術水平偏低。目前罐頭及水果加工領域存在的最大問題就是加工過程中自動化、連續(xù)化程度低，對先進技術的消化能力差。去皮設備都停留在半自動程度，靠人工將蘋果逐個插到固定針上，不僅生產效率低，而親容易造成工傷事故；因此設計開發(fā)一種全自動蘋果去皮機能有效的解決加工過程自動化及連續(xù)化水平低的問題，對其他果品加工同樣適用。朋友來時或自己需要品嘗水果時，它可以給你帶來方便和清潔衛(wèi)生的感受。有了它，你的家居生活更加干凈清爽；有了它，水果的滋味更加的清甜、美味。它能免去您削皮的麻煩，輕輕搖一搖，果皮不見了！人性化的設計讓小孩老人都能安全操作。不再擔心用水果刀削皮而削傷手指的危險了。水果削皮機外形雅致。是您家居理想裝飾品。無論是蘋果還是梨，三五秒鐘自動削皮，為您節(jié)省時間，減少親朋聚會及獨自休閑的費時勞動。輕輕松松，閑情逸致。削皮機削的果皮薄﹑不斷線。不同于水果刀削皮時多削去果肉﹑果皮滿地，事后掃地及手掌貼果肉不衛(wèi)生的情況，不浪費﹑衛(wèi)生﹑省事。無論是個人食用還是招待親朋；家居還是酒店餐飲及會議；整果還是水果拼盤。水果削皮機都是您必備的家居利器。 1.2蘋果削皮機分類 （1） 功能與應用范圍 蘋果削皮機主要是對蘋果的果皮進行分離。削皮厚度的均勻性，以及削皮方法的簡單可行，削皮的效率是主要考慮的問題。本文從削皮入手，運用機械仿形的削皮方法，同時針對蘋果的大小不同，實現(xiàn)去皮的功能。 （2） 制造與維修 在制造方面多采用標準件，以減少在制造過程中的自主加工件的數(shù)量，減少不必要的開支，為進一步的維修提供良好的維修基礎。在大量的耗材可以直接外購。在設計的同時就考慮到關于以后機器維修的問題。從動力部分到執(zhí)行部分以至整個機架都采用較為簡單的結構。以實現(xiàn)在維修的時候的拆卸和安裝的方便。 （3） 操作條件與工作可靠性 蘋果削皮機設備運行要操作簡單，對大小不同的果實要準確實現(xiàn)削皮。同時，維護保養(yǎng)簡單容易；各個零部件均要可靠裝配在削皮機上，充分保證機械工作運轉中的安全可靠；在出現(xiàn)故障時能及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，設計時要充分考慮到設備的可拆卸性和便于維修性。從而保證削皮設備的正常工作和整個工作系統(tǒng)安全可靠。 （4） 削皮機的結構特點 蘋果削皮機具有以下主要特點: ①整機零件少,體積少,整機結構簡單,且零件結構簡單,易制造,易裝配調整,制造成本低,因此非常適用于中小生產者; ②不受果實大小的限制，以達到較好的削皮效果 ③工作效率高,方便靈活。 水果殘留農藥清除具有良好的效果，既可確保水果的營養(yǎng)成分，也讓我們食用起來更加健康。但清水浸泡法、堿水浸泡法、儲藏保管法周期太長，使用不方便。開水浸泡法由于用開水會燙傷水果，使水果變味，營養(yǎng)成分損害。總之去皮法比較方便，隨即食用，還不損害水果的營養(yǎng)成分。而手動去皮又十分困難。這樣以來水果去皮機的研制就十分必要。 目前在市場上有手動（圖1-1）和自動（圖1-2）兩種類型的水果去皮機，但都不是很理想。 圖1-1 手動去皮機 圖1-2自動去 圖1-3手動去皮 圖1-1為目前市場上應用較多的一類水果切削機，其刀尖均外漏，安全性能較低。工作時需首先裝上手柄，將蘋果器底部固定在桌面上，然后將蘋果放在針頭，最后轉動手柄，刀頭就會從蘋果底部開始旋轉，沿蘋果表面旋轉，直到蘋果頭部，這時刀就會離開蘋果 。去皮過程結束。圖1-2所示的手動水果去皮機，它的工作過程是：水果插在果叉上，然后搖動把柄，刀具和蘋果就會跟著轉動，完成切削過程，切下的果皮被下面的小盤子接到?？梢哉f非常的環(huán)保。但蘋果的固定采用針頭法，很容易把水果損害，長期使用也不衛(wèi)生。圖1-3所示的自動水果去皮機，工作過程為：水果插在果叉上自轉，裝有刀片的刀架沿著預置的封閉軌跡運動并與水果表面形成切削關系，完成果皮的刨削。產品適用于圓形或近似圓形的果蔬削皮，例如蘋果、雪梨等水果。但是一般采用針頭固定，容易弄傷水果，如果長期重復使用，針頭及針頭根部易出現(xiàn)贓物和細菌。同時針頭不適合于小孩及老人使用。不小心的話會弄傷手。產品樣式老套，沒有創(chuàng)新，不美觀。 1.3蘋果削皮機方案設計 本次設計的水果切削機，其刀尖均外漏，安全性能較低。工作時需首先裝上手柄，將蘋果器底部固定在桌面上，然后將蘋果放在針頭，最后轉動手柄，刀頭就會從蘋果底部開始旋轉，沿蘋果表面旋轉，直到蘋果頭部，這時刀就會離開蘋果 ，去皮過程結束。如圖1.3所示： 圖1.3:水果切削機方案圖 第2章 蘋果削皮機的結構設計 2.1螺桿的設計以計算 本次設計的螺旋桿零件圖如圖2.1所示： 圖2.1:螺旋桿零件圖 2.1.1螺桿螺紋類型的選擇 選擇梯形螺紋，牙型角=60°，梯形螺紋的內外螺紋貼緊不易松動；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的規(guī)定。 2.1.2選取螺桿材料 選擇45鋼 2.1.3確定螺桿直徑 按耐磨性條件確定中經； 取， 則 由 可得 查國標對標準化 選擇d=20mm 同時可查的p=3mm 2.1.4自鎖驗算 自鎖條件是 符合自鎖條件 2.1.5穩(wěn)定性計算 細長螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。 螺桿的臨界載荷與柔度有關 由， =H+5t+1.5d=220+1.536+56=304mm 應進行校核 合理 2.1.6校核螺紋牙強度 一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋強度 由于D=20mm 剪切強度條件為： 查表得： 符合剪切強度條件； 彎曲強度條件為： 查表得 符合彎曲強度條件 2.2機架的剛度校核 本次設計的機架如圖2.2所示： 圖2.2:機架零件圖 機架的剛度決定了機架在工作過程中變形的大小，其實對于機架的設計而言，剛度的研究比強度更有意義，因為機架由于壓力的作用而被破壞的情況是比較少的。但機架隨著工作時間的增加會慢慢的變形，這就要求機架有足夠的剛度，否則隨著機架的變形而導致傳動件位置的變動，機器的工作能力就會降低。根據(jù)壓桿保持平衡能力的最小臨界力公式 ——臨界力 單位N； E ——材料的彈性模量 單位Gpa，對槽鋼材料為205GPa； I ——慣性矩 單位，對18號槽鋼為1369.9； ——機架高度 單位m。 在實際工作機架只受到支撐力的作用，因此只要校核機架的支撐應力即可。機架在連接處的面積最小，即屬于危險截面。 右端連接處最大應力 左端連接處的最大應力 根據(jù)機架一的設計高度為0.46m，再由公式（3-4）及已知數(shù)據(jù)得13.1，比較可知機架一受到的力遠遠小于，也就是機架具有足夠的強度，滿足要求。機架二、機架三所受的力較機架一而言要小，幾何尺寸也相差無幾，根據(jù)機架一校核所的數(shù)據(jù)知道，無論是強度還是剛度都遠遠滿足，所以據(jù)經驗判斷肯定滿足。反而是機架一與二之間的連接螺栓由于皮帶對軸拉力作用產生彎矩，受拉一邊的螺栓受力比較大需要進行校核。在校核之前我們必須算出皮帶通過帶輪作用于軸上的力，因為這個力是直接通過機架傳遞給螺栓的。下面是求對軸作用力的公式： ——軸所受的拉力 單位N： z ——皮帶根數(shù)，從同組人員那得到的數(shù)據(jù)為5根； ——單根皮帶初拉力 單位N； ——小帶輪的包角； ——計算功率=，工況系數(shù)，P實際功率； ——帶輪的圓周速度 單位m/s； ——小帶輪的包角系數(shù)； q——每米帶長的質量 單位kg/m。 根據(jù)機架的受力位置我們得到這樣一個力學模型如圖4： 圖2.2.1機架的受力模型 ——螺栓對機架的作用力 單位 。 由于是四個螺栓作用我們根據(jù)關系可以得到： 由公式及已知的數(shù)據(jù)我們可以得到。再參照選粉機電機機架設計時螺栓連接處預緊力一般取以上，所以螺栓的總受力為安全起見下面就可以根據(jù)公式求拉應力： ——螺栓受到的拉應力 單位； S ——螺栓的截面積 單位。 由于我們選的是M16的螺栓，危險截面對應螺紋小徑處的面積約為140，根據(jù)公式得43，除拉應力外，在螺栓受拉的過程中還受到螺紋副間摩擦阻矩的作用產生切應力，對于M10～M64的螺栓=0.5，再根據(jù)第四強度理論： 57Mpa 螺栓的抗拉伸強度極限為，動載情況下許用應力安全系數(shù)為S=2.5～4，我們取4計算得到許用應力[]==82.5Mpa，由于，所以滿足要求。 2.3手柄軸的設計校核 本次設計的手柄軸如圖2.3所示： 圖2.3：手柄軸零件圖 手柄軸長度為300mm ； 許用應力 用插入法查得： 許用應力值 應力校正系數(shù) 當量彎矩 設計的最小直徑 手柄軸直徑 ； 驗算合格。 2.3.1 手柄軸強度計算 式中：——手柄軸的均布載荷； ——力； ——寬度。 式中： ——均布載荷； ——反力； ——長度 式中： ——前后均布載荷 式中： ——平面上附加的均布力矩 按扭轉條件計算Ⅰ－Ⅰ截面的強度 因此Ⅰ－Ⅰ截面安全。 按彎扭合成條件計算Ⅳ－Ⅳ截面 因此截面安全。 2.3.2 手柄軸的疲勞強度校核 Ⅰ截面直徑最小，且有應力集中；Ⅱ截面為連接處，由于直徑發(fā)生實然變化，產生明顯的應力集中；由于直徑最大且無應力集中，故不必對其他地方處進行校核，而只需對Ⅰ、Ⅱ截面進行校核。 截面Ⅰ右側 因為Ⅰ截面受扭矩作用，所以 由于變化形成的理論應力集中系數(shù)由表查取。因，，經插值后可查得 軸的材料的敏性系數(shù)為 有效應力集中系數(shù)為 尺寸系數(shù) 表面質量系數(shù)為 處未經表面強化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 取 計算安全系數(shù) 可知其安全。 截面Ⅱ左側 彎曲應力 所以 ， 扭轉應力 所以 由于軸徑變化形成的理論應力集中系數(shù)因，，經插值后可查得 ， 軸的材料的敏性系數(shù)為 ， 有效應力集中系數(shù)為 尺寸系數(shù) 尺寸系數(shù) 表面質量系數(shù)為 此處未經表面強化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 取 ， 計算系數(shù)值 故安全。 2.3.3 手柄軸的接觸應力校核 最大壓應力 式中：——均布載荷； ——接觸區(qū)寬度的一半。 式中：——模數(shù)； ——半徑； ——半徑。 所以 第3章 蘋果削皮機的三維建模 3.1 Solidworks軟件簡介 首先我要對Solidworks進行介紹一下，它是一種先進的，智能化的參變量式CAD設計軟件，在業(yè)界被稱為“3D機械設計方案的領先者”，易學易用，界面友好，功能強大，在機械制圖和結構設計領域，掌握和使用Solidworks已經成為最基本的技能之一。與傳統(tǒng)的2D機械制圖相比，參變量式CAD設計軟件具有許多優(yōu)越性，是當代機械制圖設計軟件的主流和發(fā)展方向。傳統(tǒng)的CAD設計通常是按照一定的比例關系，從正視，側視，俯視等角度，根據(jù)投影，透視效果逐步繪出所需要的各個單元，然后標注相應尺寸，這就要求制圖和看圖人員都必須具備良好的繪圖和三維空間想象能力。如果標注尺寸發(fā)生變化，幾何圖形的尺寸不會同步變更；如果改變了幾何圖行，其標注尺寸也不會發(fā)生變化，還要重新繪制，標注，因此繪圖工作相當繁重。參變量式CAD設計軟件，是參數(shù)式和變量式的統(tǒng)稱。在繪制完草圖后，可以加入尺寸等數(shù)值限制條件和其他幾何限制條件，讓草圖進入完全定義狀態(tài)，這就是參數(shù)式模式。由于軟件自動加入了關聯(lián)屬性，如果修改了標注尺寸，幾何圖形的尺寸就會同步更新。也可以暫時不充分的限制條件，讓草圖處于欠定義狀態(tài)，這就是變量式操作模態(tài)。 美國Solid Works公司是一家專門從事開發(fā)三維機械設計軟件的高科技公司，公司宗旨是使每位設計工程師都能在自己的微機上使用功能強大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系統(tǒng)，公司主導產品是世界領先水平的Solid Works軟件。 90年代初，國際微機市場發(fā)生了根本性的變化，微機性能大幅提高，而價格一路下滑，微機卓越的性能足以運行三維CAD軟件。為了開發(fā)世界空白的基于微機平臺的三維CAD系統(tǒng)，1993年PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks軟件，引起世界相關領域的一片贊嘆。在SolidWorks軟件的促動下，1998年開始，國內、外也陸續(xù)推出了相關軟件；原來運行在UNIX操作系統(tǒng)的工作站CAD軟件，也從1999年開始，將其程序移植到Windows操作系統(tǒng)中。由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以原來一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質的專業(yè)化公司。 功能描述 （1）、Top?Down(自頂向下)的設計 （2）、Down?Top?(自下向上)的設計 （3）、配置管理 （4）．易用性及對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的支持 （5）．零部件鏡像 （6）.裝配特征 （7）．工程圖 （8）．eDrawing Solidworks模形由零件，裝配體和工程圖等文件組成，沒有生成零件之前的圖紙稱為草圖。由2D，3D草圖直接生成3D模形和工程圖時，如果修改了草圖的標注尺寸，其3D模形和工程圖會同步更新；相反，如果修改了工程圖的標注尺寸，其3D模形和草圖也會同步更新。軟件使用起來非常方便，大大減少了設計人員的工作量，提高了工作效率。 通常，從打開一個零件文件或建立一個新零件文件開始，繪制草圖、生成基體特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以從其他軟件導入曲面或幾何實體開始，編輯特征，生成零件和裝配體工程圖。這是常用的設計方法，也就是自下而上的設計方法。 草圖繪制從零件文件開始，對于一個新的產品設計，要首先建立零件文件。 由于零件、裝配體及工程圖的相關性，所以當其中一個視圖改變時，其他兩個視圖也會自動改變。 SolidWorks2012允許自定義功能,選擇菜單欄中的“工具”-“選擇”命令,可以顯示.定義”系統(tǒng)選項”和”文件屬性”選項卡. SolidWorks2012可以自動保存工作.自動恢復功能可以自動保存零件,裝配體或工程圖文件的信息,在系統(tǒng)死機時不會丟失數(shù)據(jù).如果設定此選項,則選擇”工具”_”選項”菜單命令.在”系統(tǒng)選項”選項卡上,單擊”備份”選項,選擇”每(n)次更改后,自動恢復信息”復選框,然后設定信息自動保存前應發(fā)生的變更次數(shù). SolidWorks2012具有很強的文件交換功能,可以輸入,輸出數(shù)十種文件格式,可以與AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等軟件很方便地進行文件交換。 SolidWorks2012在草圖繪制模式及工程圖中提供顯示網格線和捕捉網格線功能。可將網格線與模型邊線對齊，還可捕捉到角度。網格線和捕捉功能在SolidWorks2012中不太使用，因為SolidWorks是參變量軟件，尺寸和幾何關系已提供了所需的精度。 3.2 零件建模 3.2.1底座三維建模 在SolidWorks中，由于擋板的三維模型相對比較復雜，運用了拉伸，切除等特征，形成托盤的三維模型。如圖3.2.1所示。 圖3.2.1 底座三維圖 3.2.2 機架的三維建模 由于機架的三維模型相對比較復雜，運用了拉伸，切除等特征，形成托盤的三維模型。如圖3.2.2所示 圖3.2.2 機架三維圖 3.2.3其他零件的三維模型造型 另外，SolidWorks里toolbox里包含了各種傳動件，螺栓，螺母，螺釘，軸承等數(shù)據(jù)，可直接調用輸入自己參數(shù)即可。 銷軸的建模，從toolbox中選擇銷軸，如圖3.2所示 圖3.2 添加銷軸標準件 由于把手連桿的三維模型比較復雜，運用了拉伸，圓角，等特征，形成把手連桿的三維模型。如圖1所示 圖1 把手連桿的三維建模 刀片、手柄、支撐片、軸卡、蓋板的三維模型比較復雜，運用了拉伸，圓角，旋轉切除等特征，形成的三維模型。其它零部件的三維建模這里就不一一描述。如圖2，3，4，5，6所示 圖2 刀片 圖3 手柄 圖4 支撐片 圖5 軸卡 圖6 蓋板 3.3零件裝配 修改配色后，蘋果削皮機看起來更加的形象逼真，配色后的效果方便設計審核人員更加細致的發(fā)現(xiàn)不足，便于修改。裝配通過一個中心線重合，面重合或給定距離來配合圓弧曲面的零件。由于蘋果削皮機的組件不少，我們采用分裝在到蘋果削皮機的形式，得到裝配圖如下圖3.3所示。 圖3.3 蘋果削皮機三維裝配體 3.4 三維向二維的轉換 SolidWorks作為一套功能強大的計算機輔助繪圖和設計軟件，可以建立零件的三維實體圖，三維裝配體圖及二維工程圖，且大多數(shù)生產一線的工程技術人員對二維繪圖軟件，如autocad，caxa電子圖版，等更加熟悉，而且二維軟件在繪制，尤其是標注裝配體，零件圖時，具有獨特的優(yōu)勢。所以，充分利用SolidWorks和二維圖之間的轉換，把SolidWorks自動生成的工程視圖與二維軟件的標注結合起來，達到“以二維之長補三維之短”的目的。一下是三維建模生成二維工程圖的詳細過程。 在SolidWorks中生成二維工程圖。在SolidWorks中的新建模板中，新建一個工程圖模板，打開工程圖工具條，在工程圖工具條中點擊“新建”按鈕，并在作圖區(qū)域中單擊右鍵，“從文件中選擇”，確認要生成工程圖的三維模型，并選擇要形成工程圖的視圖方向；在繪制區(qū)域內單擊左鍵，以確定圖形位置，單擊“確定，完成工程圖的繪制，并將其保存為“dwg/dxf”格式的文件。打開需要生成工程圖的零件，并將其拖入此工程圖。左鍵確定位置，繼續(xù)移動鼠標，會顯示鼠標移動方向的視圖。從而確定所需工程圖，如圖3.4所示。 圖3.4 蘋果削皮機工程圖創(chuàng)建 此外，還可通過上方的工具來分析剖視圖。也可標注此裝配體的零件及其名稱。因此圖還將在CAD中修改，故在此未標注零件序號及名稱。 總 結 畢業(yè)設計是對大學中所學知識的回顧，是對以往所學知識的綜合運用，鍛煉了我們的獨立思考能力、獨立解決工程實際問題的能力、畫圖能力，更是從課本中的理論知識到生產實際的轉變。在這之前，雖然經過四年的學習學到了很多知識，但是還沒有機會來運用和掌握這些東西。通過這次實踐，我對蘋果削皮機設計的總體結構、安裝工藝和機械設計過程都有了全面的了解，設計、計算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓練和提高，也使我對機械產生了更加濃厚的興趣，更堅定了我從事機械行業(yè)的信心。設計初期，我去圖書館的網站內下載了許多相關的文獻資料，對蘋果削皮機設計有所了解，然后開始準備我的開題報告、任務書和文獻綜述。在總體結構設計的過程中，我也遇到了很多困難，經過多次的數(shù)據(jù)修改才把總體方案給確定下來，開始畫圖等工作。設計期間得到了我的指導老師的幫助，我覺得從與老師的溝通過程中，我能學到很多東西，老師可以從另外一個角度來啟發(fā)我，給了我很多幫助、鼓勵和指導。通過這段時間的設計，我已基本按照設計要求完成蘋果削皮機機械系統(tǒng)的設計，但是由于本人知識水平有限，又沒有實際工作經驗，本設計中定存在不足之處，敬請老師同學批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。當然，我知道整個畢業(yè)設計還沒有結束，因為還需要答辯，還要有答辯老師的提問與意見，我的畢業(yè)設計才能最終畫上句號。因此，我還需要繼續(xù)努力，認真準備答辯，仔細檢查我的論文，更好的完善，為我的大學畫上一個圓滿的句號。 致 謝 在整個畢業(yè)設計的過程中，要特別感謝我的指導老師。在我們畢業(yè)設計階段，老師經常為了我們同學畢業(yè)設計工作到深夜，他工作認真負責的態(tài)度讓我十分敬佩。此外，他對待學生和藹可親，不厭其煩的為學生解決設計中遇到的困難，指導我們如何理清思路，順利的進行設計。在設計的整個過程中，給予我精心的指導與幫助，為我們的畢業(yè)設計付出了辛勤的勞動，傾注了大量時間和精力。在設計細節(jié)方面上，特別是圖紙方面盡量做到精益求精，同時教給了我許多分析問題和解決問題的思路及方法，使我能保質保量的完成設計任務。沒有老師的幫助就沒有今天的設計成果，在此向他表示誠摯的敬意和衷心的感謝。 感謝大學四年來曾經幫助過我的老師和同學，他們的教授與幫助，使我獲得了大量的知識，圓滿的完成了學業(yè)，在此我深深地表示敬意和由衷的感謝之情。本次設計過程參考了大量的文獻資料，在此向各學術界的前輩們致敬！ 參考文獻 [1] 白雪寧.全自動蘋果去皮機的開發(fā)與研究[D].2010,29(4):53-57. 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