苹果套袋机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 前 言 苹果是世界四大水果之一 , 同时也是中国第一大水果，其产量和栽培面积均居我国第一。苹果生产在我国水果业中占有最重要的地位 ,其发展状况对果区经济振兴、市场供应和出口创汇影响巨大。 苹果作为我国栽培面积和产量最大的树种 ,在促进农民脱贫致富 ,改善农村经济状况 ,促进农业产业化方面起到了重大作用 ;苹果作为我国第一大果品 ,在繁荣果品市场 ,满足消费者需求方面起到了基础作用 ;苹果作为我国少数具有国际市场竞争优势的农产品 ,无论鲜食苹果还是苹果浓缩汁出口均取得了骄人的成绩 ,在国际市场上显示了举足轻重的 作用。目前 ,我国苹果产业正进入一个由传统产业转变为现代产业、由世界苹果生产大国转变为苹果业强国的重大历史阶段。 随着苹果产业的迅速扩大，中国已成为世界最大的苹果及苹果汁生产国和出口国。加入世界水果市场上占有愈加重要的地位，对国内外的果品市场均产生了较大的影响。而且，在物质生活水平的不断提高的今天，人们对苹果的要求已经从单纯的数量转向质量，求的是“精”，不光是苹果本身质量上要精，而且要求包装要精美，携带要方便。 所以要对苹果进行套袋，而塑料发泡网套无疑是最好的选择，主要因其 可以改善水果在运输中的碰撞和挤压等机械破损。 但是，在当前，对如此庞大数量的苹果进行套袋还是人工套袋，这就大大降低了生产效率，而且增加了人们的劳动，也增加了苹果的成本，为此，本文致力研发一种半自动套袋机，该机简单并且容易操作，在保证作业要求（对苹果无损伤）的前提下，尽量降低成本，让果农容易接受，以达到减轻工作人员劳动强度，降低劳动危险系数和提高劳动生产率的目的。 关键词： 半自动苹果套袋机；发泡网；槽轮机构；凸轮机构；平型带 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 . 1 . 1 . 1 . 1 2 设计内容 . 2 . 2 . 3 . 3 . 3 3 设计简介 . 3 . 3 . 5 . 5 4 电动机的选择 . 6 . 6 . 7 . 7 . 8 5 传动比的确定 . 8 . 8 . 8 6 计算传动装置运动 . 8 . 9 . 9 . 9 . 10 7 齿轮的设计计算 . 10 . 10 . 10 . 12 . 13 圆柱齿轮的设计计算 . 13 8 轴的设计计算 . 15 . 15 . 15 . 16 . 16 . 16 . 17 9 套袋机的缺陷及改进 . 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 总 结 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 苹果是世界四大水果之一 , 同时也是中国第一大水果，其产量和栽培面积均居我国第一。苹果生产在我国水果业中占有最重要的地位 ,其发展状况对果区经济振兴、市场供应和出口创汇影响巨大。 苹果作为我国栽培面积和产量最大的树种 ,在促进农民脱贫致富 ,改善农村经济状况 ,促进农业产业化方面起到了重大作用 ;苹果作为我国第一大果品 ,在繁荣果品市场 ,满足消费者需求方面起到了基础作用 ;苹果作为我国少数具有国际市场竞争优势的农产品 ,无论鲜食苹果还是苹 果浓缩汁出口均取得了骄人的成绩 ,在国际市场上显示了举足轻重的作用。目前 ,我国苹果产业正进入一个由传统产业转变为现代产业、由世界苹果生产大国转变为苹果业强国的重大历史阶段。 根据我国农业部统计的数据， 2005 年我国苹果栽培面积为 189 万 2苹果产量达到2400万 t，分别占世界苹果总量的 2/5和 1/3，我国已经成为世界最大的苹果生产国。我国苹果栽培经历了自 1985 1995年 10年大发展时期，从 1997年进入调整阶段 ,非适宜区和适宜区内的非适宜品种，以及管理技术落后、长期不结果的果园面积持续减少，但苹果优生区及经济效益较高的地区苹果面积稳定发展，单位面积产量持续增长 ,由 1995年的 t 2 2/t 苹果产量持续稳步增长 ,10年间苹果总产量增长了 从 1995年至 2005 年我国苹果产量已连续 13年稳居世界首位。近 5年 来 ,我国苹果产量在 2 000万 2005 年达到 24011081占世界苹果总产 上。近年，我国苹果生产经调整，面积、产量逐渐稳定 ;果品质量逐年提高，优质果率已从 30%提高到 40%以上 ;价格回升 ,出口增加，再现生机，开始步入稳步发展的轨道。 2008年全世界苹果栽培面积和产量分别为 104 2 104,104 212 104t)、香蕉 (104 2 104t)，居第三位。而中国是世界第一大苹果生产国，栽培面积和产量分别占世界总面积和总产量的 近 20年来，中国苹果产业发展迅猛。据农业部统计， 2008年全国苹果栽培面积和产量为 104 2 面积和产量均居水果生产的首位。与 2007 年相比 ,2008 年苹果面积和产量分别增加 04 2 比增长了 2010年，中国苹果生产总量为 t，占全国水果总产量的 是 1990年苹果产量的 2011 年，据国家苹果产业体系统计，我国苹果栽植面积和总 产量分别达到 214 万公顷和 3500 万吨，均占世界苹果面积和产量的 50%，居各国首位，已经是世界苹果生产、出口和消费大国。 随着苹果产业的迅速扩大，中国已成为世界最大的苹果及苹果汁生产国和出口国。加入 世界水果市场上占有愈加重要的地位，对国内外的果品市场均产生了较大的影响。而且，在物质生活水平的不断提高的今天，人们对苹果的要求已经从单纯的数量转向质量，求的是“精”，不光是苹果本身质量上要精，而且要求包装要精美，携带要方便。 因此，给苹果进 行包装，不仅可以提高苹果美观程度，吸引消费者的眼球，更能提高果农的收入，增强我国苹果在全球市场的竞争力。好的包装是商品的终身广告和免费广告，包装直接针对产品，能兼起品牌商标、广告宣传等作用，是果品质量的有机组成部分。新颖美买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 观、迎合消费者心理的包装，不仅能传达商品内涵，而且能增加产品价值，提高产品附加值。根据权威资料统计，有 50%消费者是受包装影响而产生购买兴趣的。所以，好的包装对于推广品牌、增加苹果附加值具有重要作用。在苹果销售中清楚认识到包装的作用，树立包装是商品第二质量的意识，自然有助于苹果产 业的发展。 如今，苹果包装的有以下几个显著特点： 一是方便小巧型。目前，城镇水果消费已逐步趋向买新吃鲜、少量多次的特点，方便是消费者永恒的追求，因此 10 公斤以上箱装的水果已不能满足消费者的需求，取而代之的是3至更少含量的小包装水果。 二是精美高档型。国产优质水果包装高档化将是占领国内市场、走出国门参与国际竞争的必然选择。 三是信任透明型。在包装时采用部分透明材料，设计出一些可以透视的窗口，以吸引消费者的眼球，让消费者能够对水果的外形、大小、颜色等一目了然，增强了自然亲和力，促使消费者在进 行同类比较后，较快地做出倾向性选择，提高了消费者的购买欲和信任感。 四是绿色环保型。果品的包装势必向绿色包装转变。回归自然，追求健康，不单单是消费者对果品品质的要求，也是对其包装的必然要求。目前果品包装材料已突破了普通纸箱包装的单一格局，向精美竹编、藤制、木制、可回收瓦楞纸箱等绿色环保、生态性能的包装材料发展。 而想要在低成本的情况下达到以上包装效果，使用塑料发泡网无疑是最好的选择。 塑料网套主要应用于怕挤压、需隔离的水果、瓜类和蔬菜等包装。由于其造价低廉，包装效果好，已逐渐取代纸包装，成为水果储运包装中的 潮流。而且塑料网套包装不仅有利于水果的储运，对其货架保鲜期也有较大的贡献。 塑料发泡网套在水果包装特别是单果包装中应用非常广泛，主要因其可以改善水果在运输中的碰撞和挤压等机械破损。其主要优点有： (1)具有一定的弹性和柔软度，可以有效地起到缓冲和防振作用，从而避免水果在储运中由于碰撞和挤压造成的破损。 (2)重量轻，成本低，便于运输，减少了运输成本。 (3)塑料网套的色泽可以选择洁白色，也可以通过加色料而改变其色泽，这样有利于与水果形成颜色对比，增加了美观效果，促进消费者购买。 (4)塑料网套是由塑料经过发 泡得到的，包装使用很方便。一般采用发泡 其具有较好的拉伸强度和弹性。 但是，在当前，对如此庞大数量的苹果进行套袋还是人工套袋，这就大大降低了生产效率，而且增加了人们的劳动，也增加了苹果的成本，为此，研发一种全自动套袋机或半自动套袋机势在必行！ 通过对手工套袋过程的研究，本课题提出研究制造一种小型轻便的半自动水果套袋机，简单并且容易操作。在保证作业要求（对苹果无损伤）的前提下，尽量降低成本，让果农容易接受，以达到减轻工作人员劳动强度，降低劳动危险系数和提高劳动生产率的目的。 2 设计内容 本设计是针对小型果农使用的，机械式的，不使用机电自动控制及编程技术，是纯机械式机器，采用纯机械设计，是为了降低成本，使用方便，维修简便，本设计原理可靠，结构简单，减低人工劳动强度，提高工作效率。并且保证不损伤苹果。 (1)总体设计：使用电动机，减速器，轴，齿轮，槽轮机构，凸轮机构平带等简单机械买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 的组合，通过槽轮机构实现先后运动，从而保证苹果可以连续包装。 (绘制总装图、绘制 (2)零部件设计 :半自动苹果套袋机机架 传动轴、齿 轮 槽轮机构的设计 凸轮机构的设计 平带的设计 传动轴的设计和校核 (1)苹果物理特性 :苹果为近似球形，直径在 40 80度在 35 60量在 150200克。 (2)发泡网的特性：发泡网具有弹性，因此可以套在圆通外，发泡网是连续的，因此可以实现苹果的连续套袋 (3)理论依据：槽轮机构是间歇运动机构，因此可以实现套袋机中剪断及套袋的先后作业 (1)对象为小规模的农户，因此需要产品体积小 ,体积小 ,移动方 便 ,操作简单 ,成本低 (2)部件设计时应尽量避免焊接及刚性固定 ,应多采用灵活的螺栓等方式固定，以方便安装和拆卸，并有利于维修。 (3)设计时考虑加工工艺性和装配工艺性 ,尽量使用标准件 ,通用件 ,降低制造成本。 (4)采用较为人性化的设计理念，方便劳动者的操作和使用 ,减少劳动者的体力消耗。 (1)根据工艺动作要求拟定运动循环图； (2)根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在报告上画出传动方案图； (3)进行轴的设计及 校核 (4)进行齿轮的设计及校核 (5)选择合适的材料使苹果从高处无损伤的落下 (6)使苹果套袋，发泡网剪断，苹果运出，毛刷筒的运动之间相协调，时间差计算精确 (7)对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算； (8)编写设计计算说明书。 3 设计简介 如图 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 3装图 图 3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 半自动苹果套袋机是一种手工结合机器实现苹果套袋的机器。首先将发泡网套在套管上，并将套管安装在机架上，运输 带将苹果送入套筒中，当苹果落入底部后，凸轮机构运动，带动绑在剪刀上的绳子运动，将泡网剪断；然后苹果滚出来，手工将套好的苹果拿出；两个毛刷筒转动，促使发泡网向下运动包装一个苹果所需发泡网的长度；此时第二个苹果落下，至此完成一个苹果的套袋过程。其中，剪刀的运动由凸轮机构实现；毛刷筒的运动由平带实现；剪刀和毛刷筒运动的先后顺序由槽轮机构实现。 (1)槽轮机构 如图 3槽轮机构由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构 ,又称马尔他机构。它被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带 有停歇的单向周期性转动。槽轮机构结构简单，易加工 ,工作可靠 ,转角准确 ,机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大 ,有冲击 ,并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧 ,故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。 槽轮机构的工作原理，如图 3是由具有径向槽的槽轮 2、带有圆销 盘 1作匀速转动时，驱使槽轮 2作时转时停的间歇运动。拨盘 1上的圆销 A 尚未进入槽轮 2 的径向槽时，由于槽轮 2 的内凹锁住弧被拨盘 1 的外凸圆弧卡住 ,故槽轮 2静止不动。图中所 示位置是当圆销 的径向槽时的情况。这时锁住弧被松开，因此槽轮 2受圆销 圆销 轮的另一内凹锁住弧又被拨盘 1的外凸圆弧卡住，致使槽轮 2又静止不动，直到圆销 的另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。 图 3轮机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 3(2)凸轮机构 凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件 ,一般为主动件 ,作等速回转运动或往复直线运动。 本凸轮机 构 (如图 3由凸轮， 从动件 和 机架 三个基本 构件 组成的 高副 机构。本凸轮是一个具有凹 槽的构件，为 主动件 ,等速回转运动。 从动件为杆 ,与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律 ,一般做往复直线运动。杆的末端加一滚子，以减少凸轮与从动件的摩擦 ,延长使用寿命。 凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。本凸轮机构所要实现的功能是拉动剪刀剪断发泡网为苹果 套袋。 凸轮机构由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构，本机构中采用回转运动。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，本土论采用凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。 本凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，由于凸轮容易磨损，主要原因之一是 接触应力 较大，可在从动杆件轴端加一滚轮来减小磨损。 4 电动机的选择 本套袋机用于带式运输机上的二级圆柱齿轮减速器，工作有轻微震动，经常满载，空载买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 启动，单向运转，单班制工作，每年工作 300天 ,使用寿命 15年 ,运输带允许速度误差 5%。 原始数据为：运输带拉力： F=动轴圆周速度 v=30因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动，经常满载，单向运转 ,单班制工作，使用期限 15，每年工作 300天 ,运输机允许速度误差 5%。 按工作要求和条件 ,选用三相笼形异步电动机 ,封闭式结构 ,电压 380V, 电动机所需工作功率按式： (41000 (4因此： 1000FV (4由 电动 机至运输带的传动总效率为： 4234221 a (4中： 1 , 4 , 4 , 4 ,分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传动效率。 取1=轴器），2=轴），3=轮传动），4=动轴） 则 2 4 2( 0 . 9 9 ) ( 0 . 9 8 ) ( 0 . 9 7 ) 0 . 9 6 0 . 8 2a 所以 0 . 1 8 8P = = = 0 . 0 2 4 k 0 0 1 0 0 0 0 . 8 2 (4由机械设计课程设计手册 2 12查出的电动机型号 主要性能如表 1： 表 1 电动机性能 型号 额定 功率 /W 转速/(r/满载 电流 /A 效率 /% 功率 因数 () 最大 转矩 5W 1400 2 电动机的主要外型和安装尺寸如表 2： 表 2 电动机安装尺寸 中心高 外形尺寸 地脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 轴伸尺寸 装键部位尺寸 50 155 110125 80 63 20 3 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 m rD (4 按机械设计课程设计设计指导书 ，二级圆柱齿轮减速器的传动比 电动机的转速的可选范围为： m i i i d 符合这一范围的同步转速为：查机械设计课程设计手册第 155页表 12 750r/000r/500r/据容量和转速 ,所选电动机为小功率电动机，速为 1500r/ 5 传动比的确定 由选定的电动机满载转速 n，可得传动装置的总的传动比是： 1430 1 1 . 9 2120ma ni n (5 查机械设计课程设计指导书图 12 1 4i 2 11 1 . 9 2 2 . 9 84ii i 6 计算传动装置运动 m 4 3 0 11430 3 5 7 . 5 / m i (6 23 5 7 . 5 1 2 0 / m i 9 8 主动轴 1 2 0 / m i n r买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 n 1 2 0 6 0 / m i 0 / m i Vn n r 1 0 . 0 2 4 0 . 9 9 0 . 0 2 3 8 p W (6 23 0 . 0 2 3 8 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 0 2 2 6I I I Ip p k W 23 0 . 0 2 2 6 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 0 2 1 5I I I I Ip p k W 主动轴 34 0 . 0 2 1 5 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 0 2 0 9p k W 23 0 . 0 2 0 9 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 0 1 9 9p k W 0 . 0 1 9 9V p k W0 . 0 2 49 5 5 0 9 5 5 0 1 . 6 0 31430 (6 (1)电动机输出转矩 1 1 . 6 0 3 0 . 9 9 1 . 5 8 7 N m 2 3 1 1 . 6 0 3 0 . 9 8 0 . 9 7 4 6 . 0 9 5I I i N m 2 3 2 6 . 0 9 5 0 . 9 8 0 . 9 7 2 . 9 8 1 7 . 2 6 6I I I I i N m 主动轴输入转矩 24 1 7 . 2 6 6 0 . 9 8 0 . 9 9 1 6 . 7 5 1 N m I V 2 3 3T = T i 1 7 . 2 6 6 0 . 9 8 0 . 9 7 2 3 2 . 8 2 6 2 . 8 2 6 m (2)各轴输出转矩： 2 1 . 5 8 7 0 . 9 8 1 . 5 5 5 N m 2 6 . 0 9 5 0 . 9 8 5 . 9 7 3I I I N m 2 1 7 . 2 6 6 0 . 9 8 1 6 . 2 9 1I I I I I N m 主动轴输入转矩 2 1 6 . 7 5 1 0 . 9 8 1 6 . 4 1 6T T N m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 2 3 2 . 8 2 6 0 . 9 8 3 2 . 1 6 9I V I N m 3 2 . 1 6 9V N m ： 表 3 运动和动力参数 7 齿轮的设计计算 由于斜齿轮的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合，所以高速级用斜齿圆柱齿轮传动，低速级用直尺圆柱齿轮传动。 (1)选择材料及确定许用应力，采用硬齿面的组合： 查机械设计基础表 11 小齿轮用 20面硬度为 56 62l i m 1 1 5 0 0 , 8 5 0 ;H F a M P a大齿轮用 20面硬度为 56 62 1 5 0 0 , 8 5 0H l i n F a M P a。 查机械设计基础表 11 1 , 1轴名 效率 P（ 转矩 T（ ） 转速 n r/动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 电动机轴 430 轴 430 轴 轴 20 动轴 20 0 轴 0 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 查机械设计基础表 11 2 . 5 , 1 8 9 . 8 112 850 6801 . 2 5 a M P (7 l i m 112 1500 15001 a M P (7(2)按齿轮弯曲强度设计计算 齿轮按 8级精度制造。查机械设计基础表 11 11 取载荷系数 K 1，齿宽系数 。 小齿轮上得转矩 61 0 . 0 2 3 89 . 5 5 1 0 m 1 5 8 . 9 41430T N m N m m (7初选螺旋角 15 齿数取1 19Z ，则2= 7 Z = 7 6 .4 1 9 6 ， 取齿形系数 12331 9 7 62 1 . 0 8 , 8 4 . 3 3c o s 1 5 c o s 1 5 (7查机械设计基础图 1122 . 8 8 , 2 . 2 4F a F 由图 11 121 . 5 7 , 1 . 7 8S a S 。 因 1 1 2 22 . 8 8 1 . 5 7 0 . 0 0 6 6 0 . 0 0 5 9680F a S a F a S Y Y (7故应对小齿轮进行弯曲强度计算。 法向模数： 33 42 2 211122112 2 1 1 . 6 1 0c o s c o s 0 . 0 0 6 6 c o s 1 5 0 . 9 60 . 8 1 9F a S m m m 由表 4 1nm 中心距 12() 4 9 . 1 72 c o z za m m。取 a=50 确定螺旋角 12()a r c c o s 1 8 1 1 5 12nm z (7齿轮分度圆直径 11 20c o m m22 80c o m m买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 齿宽 1 16db d m m取 212 0 , 2 5b m m b m m(3)验算齿面接触强度 将各参数代入式 11 3 1 1212 1 1 1 6 3 . 4 0 1 5 0 0d E H Z M p a M P ab d u (7 (4)齿轮的圆周速度 11 1 . 5 /6 0 1 0 0 0m s(7对照表 11 8级制造精度是合宜的。 速直尺圆柱齿轮的设计计算 (1)选择材料及确定许用应力： 查机械设计基础表 11 小齿轮用 45面硬度为 217286l i m 1 17 0 0 , 5 9 0 ;H F a M P a大齿轮用 45钢调质，齿面硬度为 197286 5 8 0 , 3 1 0H l i n F a M P a。 查机械设计基础表 11 1 1 l i m 11 700 6 3 6 . 3 61 . 1 a M P (7 2 580 5 2 7 . 2 71 . 1H M P a M P a 11 590 4721 . 2 5 a M P 2 310 2481 . 2 5F M p a M P a (2)按齿面接触强度设计 齿轮按 8级精度制造。查机械设计基础表 11 11 11载荷系数，齿宽系数 ， 188小齿轮上得转矩 61 0 . 0 2 2 69 . 5 5 1 0 9 2 22 3 4 . 0 4T N m m N m m 3 21112 1 7 1 . 5 5 Z m (7齿数 取1 24Z ，则2Z 2 2 4 7 2 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 模数 11= 2 m 齿宽 1 0 . 8 7 1 . 5 5 5 7 . 2 4db