椰子去皮機的設(shè)計

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Therefore, due to the high value and large demand of coconut, its peeling has become an important processing procedure in coconut processing. In this design, a kind of coconut peeler is designed to remove the coconut coat. This paper focuses on the design of the tooth roller mechanism of coconut peeling. In the process of peeling, a pair of tooth rollers which rotate in opposite directions drive the coconut to rotate. The nail on the tooth roller pierces the coconut coat, and the coconut coat falls off, so as to achieve the purpose of peeling. In this design, a kind of coconut peeler is designed to remove the coconut coat.This paper focuses on the design of the tooth roller mechanism for coconut peeling.In the process of peeling, a pair of tooth rollers rotate the coconut, and the nail on the tooth roller pierces the coconut coat, and the coconut coat falls, so as to achieve the purpose of peeling.Aiming at the problem of low efficiency and high risk of manual pressing, a frame pressing device is added to the coconut peeling machine, and a semi cylindrical steel frame is welded on the frame, so that the coconut will not be thrown out in the peeling process, and can be fully punctured. The coconut peeling machine has high efficiency and low risk, and can be widely used for coconut peeling. Keywords:Coconut;Coconut peeled;peel;Toothed roller 目 錄 椰子去皮機的設(shè)計 1 1 引言 1 2 技術(shù)任務(wù)書 2 3 計算設(shè)計說明書 3 3.1 椰子去皮機的設(shè)計理念 3 3.2 總體機構(gòu)及工作原理 4 3.3 關(guān)鍵零部件的設(shè)計 5 3.3.1 齒輥的設(shè)計 5 3.3.2 進料裝置的設(shè)計 5 3.3.3 擋板的設(shè)計 6 3.3.4 壓框裝置的設(shè)計 6 3.4 動力選型及計算 7 3.4.1 動力選型 7 3.4.2 動力機構(gòu)設(shè)計計算 9 3.5 傳動設(shè)計及計算 10 3.5.1 傳動方案設(shè)計 10 3.5.2 主要傳動機構(gòu) 11 3.5.3 總傳動比和各級傳動比的計算 12 3.5.4 動力參數(shù)的計算 13 3.5.5 傳動部件的設(shè)計計算 14 3.5.6 開式齒輪傳動零部件的設(shè)計計算 23 4 使用說明書 30 5標(biāo)準(zhǔn)化審查報告 30 6 結(jié)論 31 參 考 文 獻 32 椰子去皮機的設(shè)計 1 引言 椰子（學(xué)名：Cocos nucifera?L. ）屬于棕櫚科椰子植物。其形狀為喬木形，椰子的根莖粗壯，高度一般為15-30米，底部隨著時間慢慢增長變粗，椰子經(jīng)常有一簇簇細小的根。椰子的葉柄較為粗壯，葉子的果實一般為球狀或，有的還會為近似球形。椰子的內(nèi)部有果肉、胚和汁液（椰子水），它的開花結(jié)果期主要在秋日。印度尼西亞、亞洲東南部等地多為椰子的原始產(chǎn)地。 椰子內(nèi)部含有果肉和椰子水。椰汁及椰肉含有大量的蛋白質(zhì)、果糖、維生素還有一系列元素等。椰肉的顏色潔白如白玉，氣味香甜，果肉脆爽。椰汁入口甘甜，同時又清涼解渴。椰肉和椰汁都老少皆宜。除此之外，椰子內(nèi)部還含有多種微量元素，碳水化合物非常豐富。同時椰子的果肉具有補氣虛、身虛，強壯身體，祛除濕氣，殺蟲的功效。椰水具有滋養(yǎng)身體、清涼解暑的作用。除此之外，椰子具有極高的經(jīng)濟價值，椰衣可以加工成纖維墊、繩子等，椰子水可作清涼飲料。椰子纖維可制刷子的毛，地毯，繩子等，具有很高的綜合應(yīng)用價值[2]。 因此，椰子的需求日益增加。隨著椰子需求量的增加，椰子的加工成為了一個重要的工序。其中，最初的椰子椰衣的去除是椰子加工中必不可少的步驟。而椰子去皮機正是用來進行椰衣的去除。目前，中國大部分企業(yè)也只是在椰子加工的后面階段采用了機械化的加工，而前期的工作過程，如椰衣的去除大多為人工進行，費時費力；并且，椰子外殼比較堅硬，人工除皮具有一定的危險性、效率低。因此，需要一種合理的椰子去皮機代替人工進行去皮。 直到現(xiàn)在，國內(nèi)外針對椰子去皮機已經(jīng)進行了不同的研究，生產(chǎn)出許多種不同類型的椰子去皮機。在我國，椰子去皮機的研究較早，市場上也已經(jīng)生產(chǎn)出了許多種類的椰子去皮機，但是一種設(shè)計比較合理的，能夠大面積投入使用的椰子 1 去皮機卻比較少見。例如BYY型液壓式椰子去皮機，這個椰子去皮機利用了液壓傳動和電氣自動控制一起工作，適合形狀尺寸不一的椰子的加工[5]。可以在加工的過程中隨著椰子的體積變化對椰子進行加緊調(diào)節(jié)，使椰子能夠順利去皮。除了這種椰子去皮機，國外還有一種去皮機是利用了車床的切割機器原理進行改進的，這是泰國的一個高校設(shè)計的。該機器包括椰子加緊機構(gòu)和切削刀具，但是每小時僅僅能對20多個椰子進行去皮，加工效率太低，因此不能被廣泛投入市場。在印度尼西亞生產(chǎn)出一種液壓式的去皮機，使用液壓的形式，仿制人工操作對椰子進行去皮，該機器降低了工人的勞動強度，但椰子的產(chǎn)量不高，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。此外，還有一種旋切式的椰子去皮機，此機器用高速旋轉(zhuǎn)的刀具通過切削的方式去除椰衣，剩余的纖維再通過旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)輪進行去除，但是去皮后椰衣的纖維破壞較大，生產(chǎn)出來的椰衣系列產(chǎn)物的價值降低。以上椰子去皮機，雖然可以去除椰子的椰衣，但都存在自動化程度低、操作復(fù)雜、去皮效果不盡人意等問題，故大范圍的使用比較困難。 綜上所述，為了更好的進行椰子的去皮工作，針對以上問題，本設(shè)計采用齒輥對椰子進行去皮。該椰子去皮機的優(yōu)點是在去皮時，工人可以把椰子隨意放進送料口，在去皮時，齒輥會無序化的對椰子進行去皮，可以解決椰子纖維方向的問題；該機械齒輥進行傾斜布置，可以忽略椰子體積的不同，使椰子在去皮時可以更加高效，椰衣能夠去除干凈；與此同時，該機器較大程度的保留了椰子殼纖維的完整性，方便后續(xù)的加工利用，增加了椰子的經(jīng)濟價值，綜合性能高，可以提高椰子去皮生產(chǎn)效率，大大減少工人的勞動力，提高勞動效率，保證生產(chǎn)過程中的安全性。 2 技術(shù)任務(wù)書 本次設(shè)計的椰子去皮機主要用途為去除椰子的椰衣，可以適用于不同形狀大小的椰子。其整體結(jié)構(gòu)為電機帶動齒輪傳動，再通過一對相向轉(zhuǎn)動的齒輥，刺破椰衣從而達到去皮的目的。該設(shè)計主要完成齒輥、還有壓框裝置的設(shè)計，其次為動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)等的設(shè)計計算。還需要完成設(shè)計說明書的撰寫，零件圖、裝配圖的繪制。與此同時，進行繪圖時采用AutoCAD進行設(shè)計，完成圖紙的繪制。 該椰子去皮機的主要技術(shù)參數(shù)為（表2-1）： 表2-1 主要參數(shù) 種類 電壓 處理能力（個/小時） 功率 外形尺寸 產(chǎn)品用途 去皮機 380V 500 1.5kw 1700×520×1450 椰子除椰衣 3 計算設(shè)計說明書 3.1 椰子去皮機的設(shè)計理念 椰果是植物中最大的果實之一，主要包括椰衣纖維、椰子殼、椰子肉、椰汁。椰子樹的果實一般為圓形，也有的椰子是橢圓形。椰子殼主要包括外果皮、中果皮（椰殼纖維）、內(nèi)果皮組成。椰子的外果皮鄰近部分是中果皮，可以保護椰子內(nèi)部。椰子還沒有成熟時為白色，含水量高，成熟后椰子長成一層松散的纖維層，呈棕褐色，很有彈性，此纖維層可叫做“椰衣”。椰殼纖維（圖1）呈棕褐色，直徑一般為100—450μm，椰殼纖維屬于長纖維，具有很多細胞聚集結(jié)構(gòu)。椰殼纖維可以用于工業(yè)生產(chǎn)，可以制造地毯、繩子、坐墊等。因為椰殼纖維可以降解，所以不會對環(huán)境產(chǎn)生負面作用。此外，椰殼纖維具有較高的韌性，故可以代替合成纖維。印度等國家是椰子生產(chǎn)大國，因此也是椰子纖維產(chǎn)出量最大的國家。我國也具有非常多的椰殼，因此椰子去皮在椰子加工中是一項重要的工序。 圖1 椰殼纖維圖 目前，椰子去皮已經(jīng)成為椰子加工中主要的工序步驟。過去，椰子去皮主要為人工進行操作，通過人力將椰子按壓在一固定的尖扁型齒從而將堅硬的外皮刺破，再進行剝除。但是人工去皮效率低，且危險性高，很容易將手刺破，因此椰子去皮機就應(yīng)用而生。印度、菲律賓等椰子生產(chǎn)大國在椰子去皮機的設(shè)計應(yīng)用方面也進行了不斷的改善。菲律賓作為最大的椰子生產(chǎn)國，其椰子去皮技術(shù)也在不斷發(fā)展。從一開始的人工去皮到后來的旋切式椰子去皮機、液壓式椰子去皮機等都是在人工去皮的基礎(chǔ)上進行了一系列的改進和完善。不僅僅大大提高了椰子去皮的效率，同時降低了工人勞動的危險性。但是目前市面上的椰子去皮機存在去皮效果不好，降低椰衣經(jīng)濟效益、成本過高難以普遍應(yīng)用的問題。因此針對以上問題，本次設(shè)計采用兩齒輥之間的相向轉(zhuǎn)動，通過齒釘刺破椰衣從而實現(xiàn)椰子的去皮。本設(shè)計設(shè)計的椰子去皮機在一定程度上提高了椰子去皮效率，同時大大保存了椰衣的完整性，提高了椰衣的經(jīng)濟價值。 3.2 總體機構(gòu)及工作原理 本次設(shè)計的椰子去皮機總體機構(gòu)為一個電機連接減速器，再連接開式齒輪，齒輪上的軸連接齒輥。還包括一個進料裝置和壓框裝置。在進行椰子去皮時，電機帶動齒輪傳動，齒輪傳動帶動齒輥轉(zhuǎn)動，采用一對相向轉(zhuǎn)動的齒輥，通過進料裝置椰子掉落到齒輥上，齒輥上的齒釘刺破椰子椰衣，從而完成去皮。 3.3 關(guān)鍵零部件的設(shè)計 3.3.1 齒輥的設(shè)計 在該椰子去皮機中，齒輥為比較重要的部分。齒輥主要包括左右軸頭、齒輥筒、齒釘和定位銷。其中齒輥的左右軸頭分別為設(shè)計的軸的第四段軸。齒輥筒如圖6所示，該齒輥筒由內(nèi)徑為66mm，壁厚為10mm的無縫鋼管制作而成。齒輥上的定位銷通過配合與左右軸頭進行連接，同時為了連接的強度能夠得到保證，兩端的軸頭與齒輥筒連接的地方采用點焊。齒輥上的齒釘按縱向螺旋線布置。 圖2齒輥 3.3.2 進料裝置的設(shè)計 進料裝置設(shè)計為漏斗形狀，如圖3。因為進料裝置在椰子去皮的過程中僅僅只起到進料的作用，因此不會承受很大的力，故選擇厚度為10mm的鋼板制作而成。該漏斗形的進料裝置焊接在機架上進行固定。 圖3進料裝置 3.3.3 擋板的設(shè)計 在進行椰子去皮時，椰衣會被齒輥上的齒釘刺破，從而椰衣掉落。但是在齒輥轉(zhuǎn)動的時候，椰衣也會隨著齒輥一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)齒輥上的椰衣積累到一定時，會嚴(yán)重影響到后續(xù)的去皮工作，影響去皮的效率，不僅有可能卡住齒輥，還有可能對椰子去皮機造成一定程度的損壞。因此為了解決這一問題，設(shè)計擋板。擋板上開有與齒輥齒釘對應(yīng)的凹槽，當(dāng)齒輥進行轉(zhuǎn)動時，齒釘上的椰衣會隨著一起轉(zhuǎn)動。這時，擋板上的凹槽就會擋住椰衣，從而椰衣掉落，掉落到機架中間的空處。 擋板設(shè)計如下（圖4）： 圖4 擋板 擋板一般與機架焊接在一起，因為擋板的主要作用是擋住椰衣，因此材料不用做特殊要求，材料采用45鋼即可。 3.3.4 壓框裝置的設(shè)計 椰子形狀大小各不相同，在去皮過程中很有可能會出現(xiàn)齒釘不能充分刺破椰衣的問題，也可能會在齒輥進行轉(zhuǎn)動的時候，出現(xiàn)椰子拋出的問題。因此，針對以上問題設(shè)計壓框裝置。此壓框裝置設(shè)計為半圓柱型，考慮到椰子形狀為球形或是近似球形。通過壓框裝置將椰子固定在一定范圍內(nèi)，保證椰子能夠充分的被齒釘刺破，從而實現(xiàn)順利去皮。 該壓框裝置設(shè)計如下（圖5）： 圖5 壓框裝置 壓框裝置在設(shè)計中僅僅起到壓椰子的作用，故沒有特殊要求。壓框裝置采用5mm的鋼板制作而成。通過螺釘與機架連接在一起。螺釘采用M2.5的螺釘。 3.4 動力選型及計算 3.4.1 動力選型 本次設(shè)計選取一臺三相交流異步電機，配一個一級齒輪減速器。 本設(shè)計動力機選取電動機，電動機與工作機連接簡單，電動機的種類和型號很多，同時有各種運行的特點，可以滿足各種機械的工作要求。一般，電動機的效率，可達到85%以上，具有先天的高效能優(yōu)點，內(nèi)燃機相比與電動機利用率低。與此同時，因為電動機的自身性質(zhì)，在起步時就可以輸出最大的扭矩。故選取電動機。電動機包括直流電動機和交流電動機，交流電動機比直流電動機結(jié)構(gòu)更為簡單、維修保護更加容易、不需要較好的環(huán)境，同時能夠節(jié)約能源，大大的提高生產(chǎn)力。在平時的日常生活中，工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，甚至于重工業(yè)中都可以看到交流調(diào)速的應(yīng)用。交流電機是通過機械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的電機。近些年來，交流電力系統(tǒng)已經(jīng)取得很大程度的發(fā)展，同時，交流電機已經(jīng)被廣泛使用，成為了常用的電動機。直流電機比交流電機多了一個換向器，因此交流電機結(jié)構(gòu)更為簡單。與此同時，制造也更加方便。更容易做成大電流，有著更高的容量的電動機。交流電機要比直流電動機的工作效率高，而且由于自身特性，也不會對環(huán)境產(chǎn)生大的污染破壞。也不會像柴油機一樣有較大的氣味，沒有煙塵，噪音也比較小。在我國，大多數(shù)的電動機使用者都采用的是三相交流電源，其中三相異步交流電源電動機的應(yīng)用最為廣泛。 三相異步電動機通過把電能轉(zhuǎn)為機械能，從而供給給機械設(shè)備進行工作。三相異步電動機涉獵十分廣泛，不僅在機械領(lǐng)域，石油、化工等也被大量使用。目前的大部分工廠中的機械設(shè)備都使用三相異步電動機作為動力機。比如，很多機床設(shè)備、輸送裝置、軋輥機構(gòu)、起重設(shè)備等，都利用了三相異步電動機進行帶動。三相異步電動機在日常生活中，各種場合、場所都有涉及，被廣泛使用。市場中很多的機械設(shè)備都使用三相異步電動機來帶動，因為三相異步電動機帶動具有很多的優(yōu)勢： 1. 在遠距離輸送過程中，電能的傳送更加方便實惠，且一旦出現(xiàn)問題，也很容易檢查出問題所在，電能的輸送分配較為簡單； 2. 三相異步電動機拖動機械設(shè)備時相比于其他電動機的拖動效率更高。同時，電動機和帶動設(shè)備之間的連接簡單； 3.三相異步電動機有很多種類和型號，具有很多不同的特點。在生產(chǎn)過程中，基于不同的機械設(shè)備，有不同的三相異步電機與其配應(yīng)。且三相異步電動機在拖動時，起動、制動和反向與調(diào)速等控制比較簡單快速，調(diào)速性能優(yōu)良; 4.可完成遠距離控制，且進行自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)機械設(shè)備的自動化。 本次設(shè)計選用的是YX3系列三相異步電動機，Y112M-6。 減速器是一個獨立的構(gòu)件，包括齒輪傳動減速器、蝸桿傳動減速器和齒輪-蝸桿傳動減速器。在日常的生產(chǎn)生活中經(jīng)常將減速器作為原動件與工作機器間的減速裝置。減速器在兩個機器之間有降低轉(zhuǎn)速和傳遞扭矩的用途，因此在現(xiàn)在的機械中應(yīng)用十分廣泛。在機械工作的過程中，電動機或者內(nèi)燃機或液壓馬達等動力機通過減速器的輸入軸，經(jīng)過輸入軸上的齒輪（齒數(shù)較少的齒）嚙合輸出軸上的齒輪（齒數(shù)較多的齒）從而達到減速的目的。減速器的大齒輪和小齒輪的齒數(shù)比為齒輪的傳動比。減速器在生產(chǎn)中，也可以選擇不同級數(shù)的進行使用。減速器是一種比較精密的機械設(shè)備，通過使用減速器可以來降低轉(zhuǎn)速、增加轉(zhuǎn)矩。目前，減速器已經(jīng)有很多種不同的種類，也有很多型號。在生產(chǎn)生活中，不同的減速器有著不同的用途。減速器有很多種類，可以對減速器進行不同分類。比如，按照傳動的類型減速器可以將其分為齒輪減速器、蝸桿減速器、行星齒輪減速器。這些減速器又都有不同的類型和型號。還可以按照齒輪的樣式（齒輪樣式包括直齒輪、斜齒輪或是將其分為圓柱齒輪、圓錐齒輪）將其分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、圓柱-圓錐齒輪減速器。同時減速器也可以通過傳動的布置形式進行分類，分為展開式、分流式和同軸式減速器。齒輪減速器有很多優(yōu)點，它的體積較小，因此在機械的布置方面不會占用很大的面積；傳遞的扭矩很大。齒輪減速器在電動機的組合、安裝的形式等方面有多種方案，可以選擇各種不同的形式結(jié)構(gòu)。齒輪減速器的傳動比比較細密，可以滿足不同的工作情況，實現(xiàn)機電一體化。同時，齒輪減速器耗費的能量很低，性能比較優(yōu)越，可以傳動很高的效率。 齒輪減速器通常在低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備使用到。目前，減速器行業(yè)在不斷發(fā)展，減速器的型號和種類也在不斷更新，大部分的機械驅(qū)動設(shè)備中都用到了減速器，使用不同型號的減速器來配對不同需求的驅(qū)動設(shè)備。減速器是通過各級的齒輪傳動來進行減速的，通過齒輪的傳動比來達到所需。減速器內(nèi)部構(gòu)件是由各級的齒輪副構(gòu)成。通過小齒輪嚙合大齒輪從而達到減速的要求，同時若是采用多級齒輪傳動就可以達到更大降低轉(zhuǎn)速的功能。減速器在驅(qū)動時可以采用各種電機進行驅(qū)動，比如步進電機、交流電機、直流電機、伺服電動機等。若是按照驅(qū)動的電動機類型來分類，齒輪減速器則可以分為直流的減速器和步進減速器。由于齒輪減速器具有很多優(yōu)勢，性能優(yōu)、傳動效率高、振動小、耗能比較低等很多特點，因此經(jīng)常被用于生產(chǎn)生活的很多地方。 本設(shè)計選用一級齒輪減速器。 3.4.2 動力機構(gòu)設(shè)計計算 3.4.2.1 電動機的選擇 傳動裝置總效率： （1） ——聯(lián)軸器的傳動效率； ——齒輪傳動的傳動效率； ——滾動軸承的傳動效率 電動機所需要的功率： （2） 執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)速選 總傳動比的范圍: ——減速器圓柱齒輪傳動比范圍 ——開式圓柱齒輪傳動比范圍 故電動機轉(zhuǎn)速范圍為 所選電動機的功率應(yīng)該稍微大于工作要求的功率，結(jié)合所得計算結(jié)果，故選擇電動機的型號為Y112M-6。其具體參數(shù)為： 表3-1 電動機參數(shù) 型號 額定功率 類型 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 Y112M-6 2.2kw 三相異步電動機 380V 6.0A 2.0 940r/min 3.4.2.2 減速器的選擇 減速器選擇一級齒輪減速器 3.5 傳動設(shè)計及計算 3.5.1 傳動方案設(shè)計 椰子去皮機能不能正常的運作，在設(shè)計的過程中主要考慮其零部件。零部件的設(shè)計在機械設(shè)備的設(shè)計中尤為重要，當(dāng)設(shè)計合理時，機械設(shè)備就可以進行運行。但是當(dāng)設(shè)計不是很合理時，機械設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)一系列問題，椰子去皮機就無法正常工作。因此，在設(shè)計過程中，主要部件的設(shè)計顯得尤為重要。一個設(shè)計合理的機械設(shè)備，會帶來很大的效益和方便。 傳動方案要設(shè)計的較為合理就需要滿足機械的功能要求。一般機械的功能要求大體為：運動要求（速度、轉(zhuǎn)速等）、動力要求（傳遞的功率、轉(zhuǎn)矩等）、安全性等。除此之外，設(shè)計不僅要考慮內(nèi)部因素，還需要考慮外部因素。機械設(shè)備的工作條件、工作環(huán)境等都應(yīng)考慮在內(nèi)。需要滿足經(jīng)濟性好、符合環(huán)境保護要求、精度高、可靠性和壽命要求符合等條件。因此，要滿足以上條件，需要設(shè)計一個合理的傳動方案。本次設(shè)計的傳動方案如下： 圖6為椰子去皮機的設(shè)計方案，此方案采用一級齒輪減速器和開式齒輪傳動，成本較低，適合大規(guī)模投入使用。一級圓柱齒輪減速器可以傳遞較高的功率，且其優(yōu)勢在于工藝簡單，方便制造，因此該齒輪減速器在生產(chǎn)生活中應(yīng)用較為廣泛。此設(shè)計選用的一級齒輪減速器采用水平軸布置。 圖6 傳動方案 3.5.2 主要傳動機構(gòu) 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是一種可以連接兩根軸，來傳遞轉(zhuǎn)矩的一種機械部件。聯(lián)軸器可以分為兩種類型，剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不能補足兩根軸之間的相對位移，但是撓性聯(lián)軸器可以補足兩根軸之間的相對位移。撓性聯(lián)軸器又可以進行分類，將其分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器和有彈性元件撓性聯(lián)軸器。前一個聯(lián)軸器不能起緩沖的作用，后一聯(lián)軸器可以通過彈性變形，起到緩沖的作用。 本設(shè)計選取齒輪傳動與執(zhí)行機構(gòu)間聯(lián)軸器的型號為LM70梅花型彈性聯(lián)軸器。這種類型聯(lián)軸器可以較大的補足兩個軸之間的位移量。梅花形彈性聯(lián)軸器一般用在啟動比較頻繁、或是小功率、中功率的的部位，同時也可用于要求工作時較為可靠的地方。此聯(lián)軸器還有彈性和緩沖性質(zhì)。但是，在安裝的過程中，要將兩個半聯(lián)軸器進行軸向的移動，因此不適合應(yīng)用于在比較大中型的機械設(shè)備上。 去皮機構(gòu) 去皮機構(gòu)的部分主要包括一對齒輥，齒輥上分布有齒釘，齒輥通過定位銷來與齒輪軸連接，從而實現(xiàn)傳動。在去皮過程中，兩個齒輥通過相向轉(zhuǎn)動，齒釘刺破椰衣，通過齒輥的轉(zhuǎn)動帶走椰子的椰衣，從而實現(xiàn)去皮工作。 兩個齒輥中間留有一定空隙，使在椰子去皮時，椰衣能夠順利脫落，不會對后續(xù)的去皮工作產(chǎn)生阻礙。齒輥上齒釘?shù)拇笮∫册槍σ碌暮穸冗M行設(shè)計，保證不同大小的椰子都能實現(xiàn)順利去皮。齒輥的齒釘選用標(biāo)槍式齒釘，椰子椰衣部分屬于椰子中果皮，椰子中果皮為纖維部分，果皮較厚，因此合理選擇齒輥上齒釘?shù)某叽绱笮?。椰子中果皮的平均厚度大約為39.8mm，故選取齒釘?shù)母叨葹?5mm。 3.5.3 總傳動比和各級傳動比的計算 傳動裝置的總傳動比為： 選擇減速器齒輪傳動比為3，則=3；則 其中為電機的滿載速，r/min;為減速器Ⅰ軸與Ⅱ軸之間的傳動比，為開式齒輪傳動Ⅲ軸與Ⅳ軸轉(zhuǎn)之間的傳動比。 3.5.4 動力參數(shù)的計算 3.5.4.1 各軸轉(zhuǎn)速 其中、、、分別為減速器高速軸、低速軸，開式齒輪傳動高速軸、低速軸的轉(zhuǎn)速，r/min。 3.5.4.2 各軸功率 其中分別為減速器高速軸、低速軸，齒輪傳動高速軸、低速軸的輸入功率；分別為電動機軸與減速器高速軸、低速軸，齒輪傳動高速軸、低速軸之間的傳動效率。 3.5.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 3.5.5 傳動部件的設(shè)計計算 3.5.5.1 聯(lián)軸器的選擇 本設(shè)計在電動機和減速器之間采用聯(lián)軸器連接，減速器與開式齒輪傳動之間采用聯(lián)軸器連接。 由于電動機軸與減速器連接軸的轉(zhuǎn)速比較高，為了降低啟動時的載荷，故應(yīng)該選用具有比較小的轉(zhuǎn)動慣量和具有彈性的聯(lián)軸器，在眾多的聯(lián)軸器里，選用具有彈性元件的彈性柱銷聯(lián)軸器。 電動機的額定功率,轉(zhuǎn)速n為940r/min,可得聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩: 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為 聯(lián)軸器選用時應(yīng)滿足 因此選取聯(lián)軸器的型號為LX1彈性柱銷聯(lián)軸器。這種類型聯(lián)軸器可以較大的補足兩個軸之間的位移量。彈性柱銷聯(lián)軸器適用于連接兩個同軸線的傳動軸承，一般用在啟動比較頻繁、或是小功率、中功率的的部位，同時也可用于要求工作時較為可靠的地方。此聯(lián)軸器還有彈性和緩沖性質(zhì)。但是，在安裝的過程中，要將兩個半聯(lián)軸器進行軸向的移動，因此不適合應(yīng)用于在比較大中型的機械設(shè)備上。 3.5.5.2 減速器內(nèi)傳動零部件設(shè)計計算 本設(shè)計選用的是一級齒輪減速器。 3.5.5.3 直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算與校核 1. 材料的選擇 考慮到椰子去皮機為一般機械，因此小齒輪選擇為40Cr（調(diào)質(zhì)），確定其硬度值為280HBW，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），確定其硬度值為240HBW。選用八級精度。 2. 初步計算傳動主要尺寸 初選齒輪齒數(shù)， 取。 取值：查機械設(shè)計手冊取齒寬系數(shù)；載荷系數(shù)；彈性系數(shù)；所選齒輪為標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，取節(jié)點區(qū)域系數(shù)。 （1） 重合度 查機械手冊得重合度系數(shù) （2） 許用接觸應(yīng)力 查機械設(shè)計手冊得接觸疲勞應(yīng)力極限, 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 取安全系數(shù)S=1，接觸疲勞壽命系數(shù)， 故 取 （3） 初算小齒輪分度圓直徑 3. 確定傳動尺寸 （1） 計算載荷系數(shù) 查機械手冊得 根據(jù)v查得;; 故載荷系數(shù) （2） 確定模數(shù)及傳動尺寸 對進行修正 模數(shù) 取m=2mm 中心距 分度圓直徑 齒寬 取 取 4. 校核齒根彎曲疲勞強度 查機械手冊得，，，， 許用彎曲應(yīng)力 查得,,, 故 3.5.5.4 齒輪軸的計算與校核 在機械組成中，軸是重要的零部件之一。很多作回轉(zhuǎn)運動的傳動部件都是通過軸來傳遞運動和動力。軸可以根據(jù)所受載荷不同、形狀樣子不同等分成不同的類型。比如按照所受的載荷，可以將軸分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸。在進行軸的設(shè)計的過程中，要綜合多方面的因素進行設(shè)計，如工作條件、整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計等。不僅僅設(shè)計軸，同時還要考慮軸上零部件的設(shè)計，以達到相匹配。如軸上鍵的設(shè)計。軸的應(yīng)用場合極為廣泛，故應(yīng)該針對不同場合進行不同的分析。 1. 初步選擇材料、確定軸徑 （1）已知條件：高速軸傳遞的效率 （2）選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理 （3） 軸徑 考慮到軸上有鍵槽，故軸徑應(yīng)該增大3%~5%: 則 2. 設(shè)計結(jié)構(gòu) 此設(shè)計軸的一端連接的是聯(lián)軸器 設(shè)計該軸的結(jié)構(gòu)如下： 圖7 減速器齒輪軸 （1） 軸上零件的布置 第一個零件——聯(lián)軸器 軸的輸出端安裝聯(lián)軸器，尺寸從設(shè)計手冊中查得彈性柱銷聯(lián)軸器選擇為 聯(lián)軸器孔徑14mm，半聯(lián)軸器總長L=27mm. 第二個零件——滾動軸承 因為拆裝軸承的需要，安裝軸承的軸端直徑應(yīng)該比最小端直徑Φ14mm要大，因此選擇角接觸球軸承（型號為7206C），查機械設(shè)計手冊得該型號的軸承尺寸為：內(nèi)徑×外徑×寬度=30×62×16 定位軸肩h≈（0.07d+3）~（0.1d+5）mm,或者h=（2~3）C，非定位軸肩h=（1.5~2）mm 第三個零件——齒輪 齒輪的齒寬，輪廓寬度與相配軸徑有關(guān)，為了在齒輪工作時比較穩(wěn)定，因此輪廓寬度相當(dāng)于（1~1.2）d（相配軸徑）。 （2） 各段軸徑的確定 第一段軸徑 該段軸為裝配聯(lián)軸器的地方，故 第二段軸徑 對聯(lián)軸器起定位作用，聯(lián)軸器的倒角1.5×45°，由于 故選 第三段軸徑 裝軸承處，故與軸承孔徑配合 第四段軸徑 裝齒輪處，非定位軸肩h=（1.5~2）mm 第五段軸徑 軸環(huán)直徑 第六段軸徑 該處軸為裝配軸承的地方，且軸承與右側(cè)軸承相同 （3） 各段軸長的確定 第一段軸 裝聯(lián)軸器 第二段軸 考慮到聯(lián)軸器端面與軸承外端面距離，因為聯(lián)軸器與軸承端蓋之間不能相碰，其中一個是回轉(zhuǎn)件，一個是不動件，另外考慮軸承端蓋的厚度（里面裝有密封圈），同時根據(jù)聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定距離而定。故取 第三段軸 該軸處要安裝軸承與套筒，裝軸承處長度為16mm，裝套筒處為25mm，故 第四段軸 安裝齒輪段的長度應(yīng)該比輪轂寬度小2mm, 第5段 軸環(huán)長度 第6段 此處為安裝軸承的位置，安裝軸承型號與左側(cè)相同，軸承寬度為16，故該段長度為 （4） 軸上零件的定位、固定 齒輪 齒輪左側(cè)采用軸環(huán)定位，右側(cè)用長度為25mm的套用進行定位，其周向定位用平鍵連接。 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器用Φ22mm的軸肩進行定位，另一側(cè)靠壓板進行固定，周向固定用平鍵連接。 兩個軸承 軸向固定一側(cè)用套筒進行定位，另一側(cè)用軸承端蓋進行定位，軸承的周向固定用過盈配合連接。 齒輪及其右側(cè)零件從右側(cè)拆裝，齒輪左側(cè)零件從左側(cè)拆裝。 （5） 軸的加工工藝 全部各軸段過渡圓角用R1； 為了加工更加方便，同一個軸上所開的多個鍵槽應(yīng)該在同一母線上； 軸端倒角為1.5×45°。 3. 受力分析 （1） 畫出軸的空間受力圖（圖8） 聯(lián)軸器處到左端支點距離 齒寬中點到左端支點處距離 齒寬中點到右端支點處距離 （2） 計算軸的支反力，并作出軸的受力圖 作用在齒輪上的力 水平支反力（圖b） 垂直支反力（圖d） （3） 計算軸的彎矩，并做彎矩圖 截面C處的水平彎矩 截面A處的垂直彎矩 截面C處的垂直彎矩 合成彎矩 作合成彎矩圖（圖f） （4） 作軸的轉(zhuǎn)矩圖（圖g） 4. 強度校核 由于齒輪軸與點C處彎矩較大，故點C處剖面為危險截面。 抗彎截面系數(shù)為 抗扭截面系數(shù)為 最大彎曲應(yīng)力為 扭剪應(yīng)力 按照彎扭合成強度進行校核計算，對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按照脈動循環(huán)處理，取折合系數(shù)α=0.6，則 查機械手冊得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強度極限,又通過手冊查得軸的許用彎曲應(yīng)力為。，滿足強度要求。 圖8 軸受力圖 3.5.6 開式齒輪傳動零部件的設(shè)計計算 該設(shè)計采用開式齒輪傳動帶動齒輥轉(zhuǎn)動從而進行工作。 3.5.6.1 齒輪的設(shè)計計算 1.材料的選擇 考慮到椰子去皮機為一般機械，因此小齒輪選擇為40Cr（調(diào)質(zhì)），確定其硬度值為280HBW，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），確定其硬度值為240HBW。選用八級精度。 2.初步計算傳動主要尺寸 初選齒輪齒數(shù) 取。 取值：查機械設(shè)計手冊取齒寬系數(shù)；載荷系數(shù)；彈性系數(shù)；所選齒輪為標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，取節(jié)點區(qū)域系數(shù)。 （1）重合度 查機械手冊得重合度系數(shù) （2）許用接觸應(yīng)力 查機械設(shè)計手冊得接觸疲勞應(yīng)力極限, 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 取安全系數(shù)S=1，接觸疲勞壽命系數(shù)， 故 （3）初算小齒輪分度圓直徑 3.確定傳動尺寸 （1）計算載荷系數(shù) 查機械手冊得 根據(jù)v查得;; 故載荷系數(shù) （2）確定模數(shù)及傳動尺寸 對進行修正 模數(shù) 取m=3mm 中心距 分度圓直徑 齒寬 取 ,取 4.校核齒根彎曲疲勞強度 查機械手冊得，，，， 許用彎曲應(yīng)力 查得=310MPa,=220MPa,=1,=1.25 故 3.5.6.2 齒輪軸的計算與校核 高速軸 1.初步選擇材料、確定軸徑 （1）已知條件：高速軸傳遞的效率 （2）選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理 （4） 軸徑 考慮到軸上有鍵槽，故軸徑應(yīng)該增大3%~5%: 則，d>20.53+20.53×(0.03~0.05)=21.15~21.56mm， 2.設(shè)計結(jié)構(gòu) 此設(shè)計軸的一端連接的是聯(lián)軸器 設(shè)計該軸的結(jié)構(gòu)如下： 圖9 齒輪軸結(jié)構(gòu) （1）軸上零件的布置 第一個零件——聯(lián)軸器 軸的輸出端安裝聯(lián)軸器，尺寸從設(shè)計手冊中查得梅花型彈性聯(lián)軸器選擇為 聯(lián)軸器孔徑25mm，半聯(lián)軸器總長L=44mm. 第二個零件——滾動軸承因為拆裝軸承的需要，安裝軸承的軸端直徑應(yīng)該比最小端直徑Φ25mm要大，因此選擇角接觸球軸承（型號為7207C），查機械設(shè)計手冊得該型號的軸承尺寸為：內(nèi)徑×外徑×寬度=72×35×17 定位軸肩的高度為h≈（0.07d+3）~（0.1d+5）mm,或者h=（2~3）C，非定位軸肩h=（1.5~2）mm 第三個零件——齒輪 齒輪的齒寬，輪廓寬度與相配軸徑有關(guān)，為了在齒輪工作時比較穩(wěn)定，因此輪廓寬度相當(dāng)于（1~1.2）d（相配軸徑）。 第四個零件——軸承端蓋 軸承端蓋選擇凸緣式軸承蓋，并且端蓋內(nèi)部用氈圈油封。根據(jù)設(shè)計手冊選取氈圈為30JB/2Q 4606-1997 第五個零件——鍵 軸端上的鍵用來固定聯(lián)軸器和齒輪。選擇C型普通平鍵。查機械設(shè)計手冊得該鍵尺寸為b×h×L=8×7×70 （2）各段軸徑的確定 第一段軸徑 該段軸為裝配聯(lián)軸器和齒輪的地方，故 第二段軸徑 對齒輪起定位作用，由于 軸肩高度為h≈（0.07~0.1）d=（0.07~0.1）×25=1.75~2.5mm ,故選 第三段軸徑 裝軸承處，故與軸承孔徑配合 第四段軸徑 定位軸肩h≈（0.07d+3）~（0.1d+5）mm （3）各段軸長的確定 第一段軸 裝聯(lián)軸器和齒輪。軸一的長度應(yīng)該略小于齒輪3的寬度， 第二段軸 考慮到齒輪端面與軸承外端面距離，因為齒輪與軸承端蓋之間不能相碰，其中一個是回轉(zhuǎn)件，一個是不動件，另外考慮軸承端蓋的厚度（里面裝有密封圈），且端蓋距離齒輪的距離為20~25mm,取為20mm.同時根據(jù)聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定距離而定。故取 第三段軸 該軸處要安裝軸承與套筒，裝軸承處長度為17mm，裝套筒處為10mm，故=B+（2~3）+10+（2~3）=17+（2~3）+10+（2~3）mm=31~33mm 第四段軸 該軸與齒輥通過銷釘相連接， （4）軸上零件的定位、固定 齒輪 齒輪左側(cè)采用聯(lián)軸器定位，右側(cè)用軸肩進行定位，其周向定位用平鍵連接。 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器通過右側(cè)安裝的齒輪進行定位，另一側(cè)靠壓板進行固定，周向固定用平鍵連接。 軸承 軸向固定一側(cè)用套筒進行定位，另一側(cè)用軸承端蓋進行定位，軸承的周向固定用過盈配合連接。 齒輪及其右側(cè)零件從右側(cè)拆裝，齒輪左側(cè)零件從左側(cè)拆裝。 （5）軸的加工工藝 全部各軸段過渡圓角用R1； 為了加工更加方便，同一個軸上所開的多個鍵槽應(yīng)該在同一母線上； 軸端倒角為1.5×45°。 低速軸 低速軸的設(shè)計計算同高速軸相似，計算得其尺寸為: 設(shè)計其軸上零件： 第一個零件——滾動軸承因為拆裝軸承的需要，安裝軸承的軸端直徑應(yīng)該比最小端直徑Φ35mm要大，因此選擇角接觸球軸承（型號為7209C），查機械設(shè)計手冊得該型號的軸承尺寸為：內(nèi)徑×外徑×寬度=85×45×19 定位軸肩的高度為h≈（0.07d+3）~（0.1d+5）mm,或者h=（2~3）C，非定位軸肩h=（1.5~2）mm 第二個零件——齒輪 齒輪的齒寬，輪廓寬度與相配軸徑有關(guān)，為了在齒輪工作時比較穩(wěn)定，因此輪廓寬度相當(dāng)于（1~1.2）d（相配軸徑）。 第三個零件——軸承端蓋 軸承端蓋選擇凸緣式軸承蓋，并且端蓋內(nèi)部用氈圈油封。根據(jù)設(shè)計手冊選取氈圈為30JB/2Q 4606-1997 第四個零件——鍵 軸端上的鍵用來固定齒輪。選擇A型普通平鍵。查機械設(shè)計手冊得該鍵尺寸為b×h×L=10×8×45 4 使用說明書 該椰子去皮機主要適用于各種形狀大小不同的椰子，進行椰子椰衣的去除。 該機器主要包括動力機構(gòu)、進料裝置、齒輥裝置、壓框裝置。 在進行椰子去皮時，工人可將椰子放入機架上方的進料裝置，通過齒輥去皮后，椰子從出料口掉落，椰衣從機架下方掉落。在使用的過程中，投放椰子的時間間隔大約為7~10s一個，不宜太過頻繁投入。 5標(biāo)準(zhǔn)化審查報告 該椰子去皮機的主要作用是去除椰子的椰衣，適用于各種形狀大小不同的椰子。該機器采用三相異步交流電機進行電機帶動，相比于其他電動機的拖動效率更高。同時，電動機和帶動設(shè)備之間的連接簡單。 該機器圖樣齊全，圖面質(zhì)量符合機械制圖要求，尺寸標(biāo)注、明細欄的填寫、幅面等與相應(yīng)的零部件相同，裝配圖數(shù)量正確。 審查結(jié)果表明技術(shù)文件、圖樣等符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工藝裝備具備，產(chǎn)品參數(shù)和性能符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此該機器能夠批量生產(chǎn)。 6 結(jié)論 此次設(shè)計的椰子去皮機機構(gòu)主要由傳動機構(gòu)和齒輥組成，主要完成的是椰子椰衣的去除，本次設(shè)計的結(jié)論： 1. 本次設(shè)計的椰子去皮機采用一對相向轉(zhuǎn)動的齒輥，通過齒輥上齒釘刺破椰衣從而達到去皮的效果。設(shè)計的進料裝置和壓框裝置都很大程度上提高了椰子去皮的效率，降低了工人操作的危險性，同時把椰子的椰衣最大可能的保留完整。 2. 去皮裝置設(shè)計為一對齒輥，通過齒釘刺破椰衣，齒輥相向轉(zhuǎn)動，帶動椰子進行轉(zhuǎn)動，從而去除椰衣。 3. 壓框裝置設(shè)計為半圓柱型框，焊接在機架上，防止椰子拋出，同時能使椰子去皮更加充分。 4. 傳動部分為直齒圓柱齒輪傳動，通過齒輪嚙合帶動齒輥轉(zhuǎn)動。 參 考 文 獻 [1] 肖紅，易美華.椰子的開發(fā)利用［J］.海南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，6（2）：183～189. 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[11] 吳宗澤，等.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京：高等教育出版社，2018.6. 致 謝 經(jīng)過幾個月的準(zhǔn)備和忙碌，這次的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。在本次的畢業(yè)設(shè)計中，我不僅僅回顧了所學(xué)到的機械設(shè)計的相關(guān)知識，而且還通過查閱文獻了解了很多以前不知道的其它知識。但是在畢業(yè)設(shè)計中，由于經(jīng)驗不足，有很多地方都存在缺陷和問題，在導(dǎo)師的指導(dǎo)監(jiān)督下，我也在不停的修改和完善。與此同時，還得到了同學(xué)朋友的幫助和支持，沒有他們的鼓勵和幫助，我的畢業(yè)設(shè)計也許會更難以完成。 首先我很感謝我的導(dǎo)師。雖然老師平時工作很多，但是總是會耐心的解決我們的每一個問題。在做畢業(yè)設(shè)計的每一個階段，從一開始的初期答辯到后面的中期自查，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。老師還會定時的開會檢查我們的畢業(yè)設(shè)計進度，同時解答我們的問題。對于我們的問題都會細心講解，并幫助一起查閱資料，查閱相關(guān)知識。在這里，我很感謝張老師給于我的幫助，我很敬佩他的專業(yè)素質(zhì)水平和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神，這是我應(yīng)該學(xué)習(xí)的。不僅受益于現(xiàn)在，更將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的舍友和同學(xué)們，在此次設(shè)計中她們給予了我不少的幫助。經(jīng)?；ハ喽酱偻瓿僧厴I(yè)設(shè)計，并且?guī)椭医獯饘懻撐倪^程中的一些問題，沒有他們的幫助我在做畢業(yè)設(shè)計的道路上會更加坎坷。 然后我還要感謝在這大學(xué)四年來教過我的所有老師，不僅僅是知識上的教育，也有人生道理未來選擇的指導(dǎo)。感謝老師們?yōu)槲覀兇蛳聦I(yè)知識的基礎(chǔ)，正是基于專業(yè)知識，畢業(yè)設(shè)計才能得以完成。也感謝老師們孜孜不倦的人生教導(dǎo)，教會我們?nèi)绾芜x擇未來的道路，做出正確的選擇。 最后感謝四年來對我的大力栽培。 本設(shè)計的完成是在我的導(dǎo)師老師的細心指導(dǎo)下進行的。在每次設(shè)計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費了張老師很多的寶貴時間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！ 33