【甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的設(shè)計10000字（論文）】

甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的設(shè)計TOC\o"1-2"\h\u227111緒論 1317741.1課題研究背景 174121.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2120921.3課題研究意義 362011.4課題預(yù)期成果 3172101.5本課題研究內(nèi)容 3327652總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 43332.1設(shè)計方案選擇 4173442.2工作原理說明 586223機(jī)械傳動部分設(shè)計與計算 6283563.1電動機(jī)裝置選擇 694243.2機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計 7312263.3自動送料裝置設(shè)計 1433454主要零件強(qiáng)度分析與校核 1796694.1滾動軸承強(qiáng)度校核計算 1751674.2普通平鍵強(qiáng)度校核計算 19215204.3機(jī)架設(shè)計 1953755工作性能要求及維護(hù)保養(yǎng) 21109275.1設(shè)備維護(hù)保養(yǎng) 2145045.2甘蔗自動削皮切斷機(jī)保養(yǎng) 2113578結(jié)論 221緒論1.1課題研究背景上世紀(jì)七八十年代以來，機(jī)械化開始大量的普及，再到電子元件的出現(xiàn)，控制系統(tǒng)開始日益成熟，機(jī)械開始往自動化方向發(fā)展，一直延續(xù)至今，機(jī)械自動化發(fā)展越來越高，大型的先進(jìn)企業(yè)基本全面實(shí)現(xiàn)了自動化，幾千平方的工廠使用自動化加工后，往往只需兩三個工程師進(jìn)行看守即可，從而全面的解放了勞動力。工業(yè)機(jī)械自動化已經(jīng)日益成熟了，但是農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的落后于工業(yè)自動化程度。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中面臨的問題是復(fù)雜多變的，而且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境也是充滿變因的，不同于工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)房可以人為地控制其外在的環(huán)境，所以這對農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化的要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)生產(chǎn)自動化的。糖類一直是人類的重要食品之一，含糖類的食品自古以來就深受人們的喜愛，所以提高糖類的產(chǎn)量一直是食品行業(yè)所關(guān)心的問題。而甘蔗由于含糖量比較高，一直是用來制作蔗糖的重要原料。甘蔗種植主要分布在廣東，廣西和云南省，特別是廣西省是全國最大的甘蔗種植大省。但是，當(dāng)?shù)赜捎诮?jīng)濟(jì)條件和環(huán)境的制約，甘蔗生產(chǎn)領(lǐng)域還是大量的使用人工勞作，勞動強(qiáng)度較大，人工搬運(yùn)削皮易發(fā)生危險劃傷皮膚，并且由于現(xiàn)今工人的工資日益上漲，導(dǎo)致蔗糖生產(chǎn)成本日益提高。本課題為了解決甘蔗剝皮不凈，對現(xiàn)有的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計，削皮切斷裝置的優(yōu)化[2]，以此來解決現(xiàn)有甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的費(fèi)電和占地大等問題，質(zhì)量過重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便等問題。并且隨著21世紀(jì)人工智能領(lǐng)域開始火熱發(fā)展，人們對機(jī)器的性能要求和功能日益增加，所以，甘蔗自動剝皮切斷機(jī)也要日益地向智能化，自動化方向發(fā)展。對甘蔗進(jìn)行剝皮是蔗糖生產(chǎn)領(lǐng)域的首要環(huán)節(jié)，甘蔗剝皮后含雜的高低，決定了甘蔗的銷售量和消費(fèi)者的滿意度，所以甘蔗經(jīng)過甘蔗剝皮切斷機(jī)后要含雜率低，切斷速度要快。這是檢驗(yàn)甘蔗自動剝皮切斷性能好壞的一個標(biāo)準(zhǔn)。本課題對甘蔗自動剝皮機(jī)器進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，使其不僅僅具備有甘蔗經(jīng)過甘蔗剝皮切斷機(jī)后要含雜率低，切斷速度要快的性能特點(diǎn)[2]。并且本裝置的零件加工不需要使用特定的機(jī)床加工，從而降低了其制造成本。1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r我國由于工業(yè)時期來臨較晚，所以比其他發(fā)達(dá)國家相比還有待突破，畢竟因?yàn)橥鈬?8世紀(jì)60年代就開始了工業(yè)化，機(jī)械以其不間斷的工作和工作效率高的特點(diǎn)，機(jī)械逐漸的取代了手工。外國公司開始積累了大量的機(jī)械設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。而國內(nèi)自建國后，由于社會穩(wěn)定，我國制造業(yè)才開始得到快速發(fā)展，機(jī)械自動化開始步入正規(guī)，得到了國家的領(lǐng)導(dǎo)人重視。所以，由于我國工業(yè)發(fā)展一直在穩(wěn)扎穩(wěn)打匍匐前進(jìn)，要追上外國發(fā)達(dá)國家的水平還需一定的時間。但近些年我國機(jī)械行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展要追趕上西方發(fā)達(dá)國家水平是指日可待的，我們要對本國的制造業(yè)充滿信心。由于有著機(jī)械零件精度上的差異，導(dǎo)致甘蔗自動剝皮切斷機(jī)一些零部件存在著笨重和維修的不方便，工作效率低下，裝置零件壽命短，經(jīng)常需要維修等問題。雖然，我國的經(jīng)濟(jì)水平和技術(shù)條件近些年都有所改善，而且機(jī)械領(lǐng)域也為社會輸送了一些先進(jìn)技術(shù)研究人才。但是，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)過程面臨的變因是各種各樣的[1]。由于甘蔗主要適宜南方氣候，大多數(shù)是丘陵地貌，而且主要是以家庭為主的種植模式，難以大范圍的種植。所以，對于甘蔗領(lǐng)域的機(jī)械化也一直停滯不前，但是，隨著國家提出的鄉(xiāng)村振興政策，大幅度的福利向農(nóng)民傾斜，而且，對生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的企業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和政策的扶持[1]，還對從事機(jī)械研發(fā)人員的優(yōu)惠待遇，調(diào)動了莘莘學(xué)子們對技術(shù)研究的積極性。所以在這種良好的大環(huán)境下，對蔗糖領(lǐng)域的機(jī)械自動化設(shè)備進(jìn)行全面的改良創(chuàng)新是應(yīng)運(yùn)而生的，是必不可少的。因此，本課題對甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的改良優(yōu)化對農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展很關(guān)鍵。由于外國企業(yè)在電子元件和材料領(lǐng)域快速發(fā)展，并且把更輕型的材料和更智能的電子元件應(yīng)用在了甘蔗自動剝皮切斷機(jī)上。使其實(shí)現(xiàn)了自動化，得到了眾多的制糖企業(yè)的喜愛，使其相對于其它品牌的機(jī)器在國際市場上一直處于優(yōu)先的領(lǐng)先地位。我國的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)要想在國際市場上搶戰(zhàn)一定的份額，必須要向著微型智能化的方向發(fā)展，才可以滿足人們的要求，從而開拓國內(nèi)外市場。1.3課題研究意義隨著生產(chǎn)領(lǐng)域中各種繁瑣的、毫無價值的工作逐漸地被機(jī)械自動化設(shè)備取代，眾多的勞動者得以解放。雖然如此但國內(nèi)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度還需進(jìn)一步提升。本課題為了解決農(nóng)業(yè)中的蔗糖生產(chǎn)行業(yè)中的甘蔗剝皮機(jī)的缺點(diǎn)，對現(xiàn)有的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)加以改善，志在解決現(xiàn)有甘蔗剝皮機(jī)器的質(zhì)量過重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便等問題。1.4課題預(yù)期成果本課題從甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的各個零部件和整體的工作原理進(jìn)行深入了解，從而對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其更加的小型化，智能化，輕型化[2]。并且要降低甘蔗經(jīng)過甘蔗自動剝皮切斷機(jī)后的含雜慮，并提高其切斷速率，從而來提高整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)率。1.5本課題研究內(nèi)容本課題是對現(xiàn)有的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，首先通過分析現(xiàn)有的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)存在的問題，然后本人通過廣泛的市場調(diào)研，尋找到更適合完成本課題設(shè)備任務(wù)的零件。再通過計算機(jī)輔助和力學(xué)分析，尋找到更好的零件參數(shù)，從而設(shè)計出符合本課題要求的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)。

2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1設(shè)計方案選擇本次設(shè)計實(shí)物的工作過程是，把甘蔗縱向放入甘蔗自動剝皮切斷機(jī)中，由電機(jī)帶動的自動送料滾筒把甘蔗扯進(jìn)剝皮裝置[3]，并通過兩者產(chǎn)生的摩擦力從而使甘蔗產(chǎn)生向前運(yùn)動的動能，甘蔗的頭部經(jīng)過自動送料滾輪裝置后，到達(dá)了剝皮輪裝置，剝皮輪裝置是由電機(jī)，剝皮刀輪和V型皮帶組成的，甘蔗到達(dá)此區(qū)后，設(shè)備的電機(jī)開始高速旋轉(zhuǎn)，并通過V型皮帶帶動著剝皮刀輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。從而通過剝皮刀輪與甘蔗產(chǎn)生的摩擦力來達(dá)到對甘蔗的剝皮效果。甘蔗頭部剝皮后，由于甘蔗長度夠大，甘蔗中，尾部還在自動送料滾輪裝置中，自動送料滾輪裝置不斷地把甘蔗向前運(yùn)輸[4]，從而達(dá)到對甘蔗進(jìn)行了整根剝皮。剝完皮的甘蔗會向前運(yùn)輸?shù)阶詈蟮那袛嘌b置中，由氣動系統(tǒng)提供能量的切斷裝置對剝完皮的甘蔗進(jìn)行等距離的切斷。甘蔗切斷好后會從機(jī)架的空隙中自動掉進(jìn)設(shè)計好的甘蔗儲存箱內(nèi)。自此為止，甘蔗自動剝皮機(jī)就干完了整個工作，等待著下一根甘蔗的進(jìn)入。如下圖2.1所示：圖2.1甘蔗自動剝皮切斷機(jī)結(jié)構(gòu)2.2工作原理說明本課題設(shè)計的工作原理是由電機(jī)通過與凸緣聯(lián)軸器相連帶動上下兩組自動送料滾筒對甘蔗進(jìn)行固定并拉進(jìn)剝皮輪位置；甘蔗到達(dá)了剝皮輪裝置后，剝皮輪裝置是由電機(jī)，剝皮刀輪和V型皮帶組成的，甘蔗到達(dá)此區(qū)后，設(shè)備的電機(jī)開始高速旋轉(zhuǎn)，并通過V型皮帶帶動著剝皮刀輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。從而通過剝皮刀輪與甘蔗產(chǎn)生的摩擦力來達(dá)到對甘蔗的剝皮效果。之后剝好皮的甘蔗從空心軸出來到達(dá)另一組通過帶傳動帶動的自動送料滾筒起一個導(dǎo)向作用把甘蔗導(dǎo)向切斷機(jī)構(gòu)部分，最后使用切斷刀把甘蔗切成等距離長度?？紤]到甘蔗的硬度比較低，由氣動系統(tǒng)提供動力的刀具足以把甘蔗給切斷。所以切斷裝置的刀具的動力是由氣缸提供的氣壓來完成的。整個過程完成后，實(shí)現(xiàn)了甘蔗的剝皮和切斷處理。整個裝置的控制系統(tǒng)選用PLC作為上位機(jī)，來對各電機(jī)和氣缸中的電磁閥來進(jìn)行及時的控制。

3機(jī)械傳動部分設(shè)計與計算3.1電動機(jī)裝置選擇甘蔗自動剝皮切斷機(jī)中的自動送料滾輪和剝皮輪裝置的動力都是由電機(jī)提供的，如果選擇的電機(jī)功率過低，轉(zhuǎn)速達(dá)不到設(shè)計的要求，會造成無法對甘蔗進(jìn)行固定以及甘蔗無法克服阻力向前運(yùn)輸。更會造成甘蔗不能完全剝皮。反之，如果電機(jī)功率過高，會造成噪聲大，電能浪費(fèi)，以及會對甘蔗進(jìn)行二次剝皮，浪費(fèi)甘蔗原料。造成成本增加。3.1.1電動機(jī)裝置類型選擇現(xiàn)在市場上常用的電機(jī)有單相電機(jī)、多項電機(jī)和減速電機(jī)。用戶需要根據(jù)工作所需的功率和條件進(jìn)行選擇?？紤]到本課題的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)中的剝皮裝置要通高速旋轉(zhuǎn)來對甘蔗進(jìn)行剝皮的，因此所需的功率較多，而三相交流異步電動機(jī)使用Y型接法能產(chǎn)生較大的功率，足以滿足剝皮裝置的設(shè)計所需功率，但是由于甘蔗剝皮機(jī)適用于室外的使用，考慮到其普遍性所以決定使用單相電動機(jī)對剝皮裝置進(jìn)行控制。同樣的自動送料滾輪要對甘蔗進(jìn)行固定和運(yùn)輸，所需的功率和轉(zhuǎn)速并不是很大，因此要選轉(zhuǎn)速合適的減速電動機(jī)進(jìn)行控制[3]。3.1.2電動機(jī)選型根據(jù)甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的設(shè)計性能需求，電動機(jī)選型計算方法如下： （3.1）式中G－每小時內(nèi)，剝500kg甘蔗所需要的能量；W－由于甘蔗越粗，剝皮所需的能量越多，所以W的取值與甘蔗的粗細(xì)程度有關(guān)，此取，以切斷500kg甘蔗所需的能量為標(biāo)準(zhǔn)，??；－傳動效率，取0.75；代入上式（3.1）公式得： 最后，計算出P＝2KW，因?yàn)楦收嶙詣觿兤C(jī)切斷機(jī)主要為農(nóng)用機(jī)械，因此選用家用單相電動機(jī)。考慮到電機(jī)過載，或因某一時刻的功率突然變大情況造成無法工作的問題，故選用功率稍大一些的電機(jī)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》[6]查表3.1所示查找得YC112M-4（）電動機(jī)滿足要求，電機(jī)外觀圖如圖3.1所示：表3.1單相電機(jī)YC系列各參數(shù)如下型號額度功率KW轉(zhuǎn)速r/min效率/%額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩YC100LI-4YC100L2-4YC112M-4YC132S-4YC132M-41.11.52.233.71400140014001400140071737475762.52.52.22.22.21.81.81.81.81.8圖3.1YC112M-4電機(jī)外觀圖3.2機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計3.2.1帶傳動設(shè)計計算（1）確定計算功率 （3.2）式中—工況系數(shù)，查表[5]得，=1.3；—電機(jī)的額定功率，;把代入式（3.2）得=2.86kW（2）選擇V帶的帶型根據(jù)查表[5]選帶的型號為A型帶。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑查《機(jī)械設(shè)計》表8-7、圖8-11和表8-9[5]得小帶輪取值范圍，因此取小帶輪基準(zhǔn)直徑2）驗(yàn)算帶速。查公式[5]驗(yàn)算帶速v： (3.3)式中—小帶輪直徑=90mm；—電機(jī)轉(zhuǎn)速=1400r/min；把和代入式（3.3）得=6.78m/s查《機(jī)械設(shè)計》表[5]得帶速要在范圍內(nèi)，故帶速合適。3）大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）大帶輪計算公式為： （3.4）按《機(jī)械設(shè)計》教材[5]式（8-15a）,計算大帶輪的直徑查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》第五版教材[6]表2-2單級v帶傳動比這里帶傳動傳動比取3將小帶輪帶速和傳動比代入公式（3.3）得=270mm 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》教材[5]表8-9，大帶輪取標(biāo)準(zhǔn)值280mm（4）確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度1）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》教材[5]式（8-20）初定中心距（mm） (3.5)式中和為90mm,280mm代入式(3.5)得2）由《機(jī)械設(shè)計》教材[5]式（8-22）計算所需的基準(zhǔn)長度（mm） （3.6）式中—初定中心距，；—小帶輪直徑，=90mm；—大帶輪直徑，；將初定中心距、小帶輪直徑、大帶輪直徑代入式（3.6）得由《機(jī)械設(shè)計》教材[5]表8-2選帶的基準(zhǔn)長度3）按《機(jī)械設(shè)計》教材[5]式8-23計算實(shí)際軸間距 （3.7）將初定中心距、基準(zhǔn)長度代入式（3.7）得=514mm按《機(jī)械設(shè)計》教材[5]式8-24， (3.8)根據(jù)式（3.7）算出的中心距在式（3.8）的范圍內(nèi)，因此計算的中心距合適。（5）驗(yàn)算小帶輪包角 （3.9）把中心距、大、小帶輪直徑、代入式（3.9）得=153查《機(jī)械設(shè)計》[5]得小帶輪包角，故所選中心距合適。（6）計算V帶的根數(shù)Z1）計算單根V帶的額定功率 (3.10)式中—由和，查《機(jī)械設(shè)計》教材[5]表8-4得；—每根V帶額定功率的增量，根據(jù)，和A型帶，查《機(jī)械設(shè)計》教材[5]表8-5得，；—小帶輪包角系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》教材[5]表8-6得，小帶輪包角系數(shù)；—帶長修正系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》教材表8-2得，；將以上數(shù)據(jù)代入公式（3.10）得=1.14kW（7）計算V帶的根數(shù) （3.11）式中—計算功率，=2.86kW；—單根V帶的額定功率，；將和代入式（3.11）得=2.55故帶的根數(shù)選3根(8）計算單根V帶的初拉力 （3.12）式中－V帶單位長度質(zhì)量（kg/m）[5],查《機(jī)械設(shè)計》教材表8-3，取0.105k/m代入式（3.12）得=119.5N（9）計算壓軸力根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》教材[5]式8-31計算帶傳動的壓軸力 （3.13）式中－單根V帶的初拉力,=119.5;－小帶輪包角，=；代入式（3.13）得=115N（10）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸帶輪是電機(jī)帶動皮帶高速旋轉(zhuǎn)必不可少的零件。帶輪主要承受扭矩和動載荷，因此要求帶輪要具有比較大的剛度和強(qiáng)度，才可以符合本課題的甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的設(shè)計要求。帶輪的制造材料選擇為鑄鐵，因?yàn)殍T鐵具有良好的力學(xué)性能，其強(qiáng)度和剛度符合制造帶輪的要求。查《機(jī)械設(shè)計第十版》[5]灰鑄鐵是帶輪的常用材料。由于電機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)電機(jī)型號YC112M-4查《機(jī)械設(shè)計手冊》表32.1-60得電機(jī)安裝尺寸電機(jī)軸徑[7]。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，《機(jī)械設(shè)計》教材第八章帶傳動中將V帶輪分為實(shí)心式，腹板式，孔板式，輪輻式[5]。根據(jù)V帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)時選擇腹板式，因?yàn)樾л喼苯优c電機(jī)軸連接，上面計算，所以，故帶輪選用腹板式[5]。3.2.2導(dǎo)軌設(shè)計機(jī)械傳動過程中，由于需要承受一定的載荷，為了增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的剛度，提高工作過程中的穩(wěn)定性。通常的做法是給機(jī)械傳動裝置增加導(dǎo)軌裝置，它主要是輔助傳動的，用來增強(qiáng)傳動過程中的剛度和準(zhǔn)確度。使其更好地承受一定的載荷，增強(qiáng)傳動機(jī)構(gòu)的壽命。本課題的甘蔗自動切斷機(jī)的切斷刀是由氣壓推動活塞下移的，切斷刀切斷甘蔗的過程中需要承受甘蔗對其的阻力，為了增強(qiáng)切斷刀的剛度，所以給甘蔗自動切斷系統(tǒng)增加了直線導(dǎo)軌，用來增強(qiáng)其抵抗外在載荷的破壞。3.2.3氣缸選型計算甘蔗切斷控制系統(tǒng)是PLC通過控制電磁閥的通電與否來實(shí)現(xiàn)對氣缸的通氣與斷氣。氣缸性能的指標(biāo)主要是密封度，具有良好性能的氣缸，可以很好的把氣體所在氣缸內(nèi)部，用來維持氣壓的穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，切斷一根甘蔗大概需要270N的力，所以可知?dú)鈩酉到y(tǒng)所需提供力的大小。根據(jù)公式: （3.14）式中—為切斷一根甘蔗所需的力；—根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》[7]一般環(huán)境溫度為工作壓力為，這里取值為；代入式（3.14）得 為了增加設(shè)備的安全性能，通常公式還需乘以一個安全系數(shù)來保證設(shè)備的安全，這里安全系數(shù)n取值為0.7，足以滿足本課題設(shè)備的設(shè)計要求了。通過查詢《機(jī)械設(shè)計手冊》[7]氣壓傳動氣缸的設(shè)計計算出缸筒直徑22mm，對比了各種氣缸的參數(shù)，綜合了本課題的設(shè)計要求，最終根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》[7]氣缸的選擇表23.4-19選擇了型氣缸，這種氣缸是國產(chǎn)經(jīng)多年的不斷改進(jìn)，性能良好，質(zhì)量可靠，規(guī)格齊全，出產(chǎn)廠家眾多，互換性能好，安裝使用方便[8]。而且型氣缸具有良好的密封性和防銹，耐腐蝕性，并且其能在無給油潤滑情況下工作，啟動壓力低，壽命長。更好地符合了本課題設(shè)計的甘蔗自動剝皮機(jī)的設(shè)計目標(biāo)，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異，輕量化[9]。3.2.4軸承選擇軸承是高速旋轉(zhuǎn)的軸必不可少的零部件，軸承主要分為滑動軸承和滾動軸承。主要根據(jù)工作的條件和環(huán)境進(jìn)行軸承的選擇，由于本課題的甘蔗自動剝皮機(jī)是應(yīng)用在輕載場合，所以安裝在自動送料滾輪和剝皮輪的軸上的軸承并不需要承受很重的載荷，選用滾動軸承即可，因?yàn)閹л喪翘自谔淄采蠋е髌ぽ喸谵D(zhuǎn)動的，要同時承受徑向和軸向載荷，能在較高轉(zhuǎn)速下工作，由于一個軸承只能承受單向的軸向力因此一般都成對使用[5]。甘蔗在運(yùn)輸中要對帶輪有一個推力所以綜合考慮后決定選用角接觸球軸承[5]。3.2.5各軸段設(shè)計甘蔗自動剝皮切斷機(jī)剝皮輪工作時是用帶傳動帶動的由大帶輪套在空心軸上而剝皮輪是呈一定角度安裝在軸段上通過旋轉(zhuǎn)把進(jìn)入空心軸的甘蔗剝好皮，軸的設(shè)計分三段，左端靠角接觸球軸承壓緊，中間軸段跟大帶輪套緊，右端安裝剝皮輪.具體軸的設(shè)計如下：初步選擇滾動軸承。根據(jù)調(diào)查甘蔗的直徑普遍都在之間，由于該軸是空心軸甘蔗要從里面穿過，甘蔗直徑最大為,初選軸內(nèi)徑為 ,軸外徑為=70mm由于左端軸要裝角接觸球軸承，根據(jù)軸外徑70m，因此選軸承時內(nèi)徑要比軸外徑大一些根據(jù)《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》手冊[6]表15-2角接觸球軸承初步選取軸承型號7215AC。由于7215AC軸承寬度查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》手冊[6]表15-2得B=25mm，軸在高速旋轉(zhuǎn)中受軸向載荷因此角接觸球軸承要成對使用，考慮到軸端擋蓋等的尺寸，取左端軸軸長為鍵得選取。中間軸段考慮要安裝大帶輪，軸內(nèi)徑為60mm因?yàn)檩S與帶輪是鍵連接，因此要留一個鍵的高度選取中間軸端直徑為=90mm，查《機(jī)械設(shè)計》教材[5]表6-1初步選取普通B型鍵鍵長，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計第十版》圖8-14V帶輪輪轂長度計算公式，故選取鍵長140mm。剝皮輪軸段。由于剝皮輪與軸徑連接，軸徑要高于帶輪的高度，因?yàn)榇髱л?，故右端軸直徑選取=300mm,由于剝皮輪是安裝在軸上的，故取軸長。通過對軸段的直徑設(shè)計各軸長度很短，不太可能會發(fā)生破壞綜合考慮不在進(jìn)行軸的校核計算。3.3自動送料裝置設(shè)計（1）減速機(jī)選擇。甘蔗自動剝皮切斷機(jī)目前傳動送料裝置仍是依靠人工往里面送入，但本次設(shè)計中仍可以用帶傳動實(shí)現(xiàn)自動化。甘蔗剝皮需要通過減速電機(jī)帶動滾筒把甘蔗扯入剝皮裝置。因?yàn)檎麄€過程并不需要很大轉(zhuǎn)速和功率，綜合考慮選用YD系列減速電機(jī)，根據(jù)剝皮輪轉(zhuǎn)速選用與之接近的轉(zhuǎn)速考慮減速機(jī)轉(zhuǎn)速太小無法把甘蔗送入剝皮環(huán)節(jié)，太大容易擠壞滾筒[10]。故查《機(jī)械設(shè)計手冊》[7]選擇YD100L2-6型減速機(jī)（）[10]。（2）聯(lián)軸器選型。電機(jī)軸和滾筒軸對中性要高，因?yàn)槁?lián)軸器要跟減速機(jī)相連，轉(zhuǎn)速要求不高，因?yàn)闈L筒用于傳送的甘蔗較硬故剛度要大，綜合考慮聯(lián)軸器要成本低，跟電機(jī)軸軸徑28mm和軸長60mm連接匹配因此查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》表18-1GYH3型凸緣聯(lián)軸器軸孔直徑20-28mm,軸孔長度Y型62mm符合要求[7]。（3）帶傳動設(shè)計。無論甘蔗切斷前還是切斷后都需要通過帶傳動傳輸?shù)絼兤ず颓袛嘌b置，由于V帶結(jié)構(gòu)緊湊傳動效率高根據(jù)電機(jī)功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇Z型帶，查《機(jī)械設(shè)計》所選帶型的帶輪取值范圍之間，因此小帶輪根據(jù)帶傳動傳動比（i取2）選擇大帶輪，根據(jù)大帶輪和小帶輪直徑算出中心距和帶長為。根據(jù)大帶輪和小帶輪軸徑算出小帶輪包角為，小帶輪包角大于故帶輪直徑選擇合適。由于剝皮裝置和切斷裝置之間滾筒并不承受很大的力故最后一個帶輪直徑可選。故中心距選擇396mm,帶長選擇1420mm。通過對小帶輪包角驗(yàn)算合適。帶輪可以選用雙輪槽的，3組自動送料滾輪選用兩根Z型V帶[5]。由于帶傳動的計算前面已經(jīng)設(shè)計過考慮到會出現(xiàn)重復(fù)的現(xiàn)象，因此就不再詳細(xì)計算，現(xiàn)將滾筒的設(shè)計重要數(shù)據(jù)參數(shù)一一列出。（4）滾筒軸的設(shè)計。滾筒由于需要傳輸甘蔗，據(jù)調(diào)查甘蔗最大直徑為50mm考慮到其剛度問題選用甘蔗直徑的1.5倍。滾筒軸的軸端由于與電機(jī)軸連接所以選用軸端直徑為30mm。下端同樣由兩個滾筒組成，下端的滾筒和電機(jī)相連接，上端的兩個滾筒靠壓緊彈簧的彈力實(shí)現(xiàn)對甘蔗壓緊產(chǎn)證輸送所需要的摩擦力，滾筒均為凹形，可以靠調(diào)節(jié)螺栓來實(shí)現(xiàn)壓緊力避免甘蔗由電機(jī)輸送過程中產(chǎn)生的輸送里不足等現(xiàn)象[3]。當(dāng)甘蔗被推入到進(jìn)給機(jī)構(gòu)時，盡管甘蔗每部分的直徑大不相同，但由于彈簧的作用，壓緊并帶動著滾筒上下伸縮，緊緊貼著甘蔗表面，以適應(yīng)甘蔗徑向尺寸的變化[3]。下端的滾筒由減速機(jī)通過聯(lián)軸器帶動滾筒軸由V帶傳動驅(qū)動甘蔗向前運(yùn)動，由剝皮輪對甘蔗剝皮，去皮后的甘蔗繼續(xù)向前運(yùn)動，出料的滾筒對甘蔗送出到切斷機(jī)構(gòu)，由氣缸帶動切斷刀切斷甘蔗[2]。如圖3.2所示：1—調(diào)節(jié)螺釘，2—壓緊彈簧，3—上滾筒，4—甘蔗，5—下滾筒，6—V帶輪,7—V帶圖3.2送料裝置

4主要零件強(qiáng)度分析與校核4.1滾動軸承強(qiáng)度校核計算安裝在自動送料滾輪和剝皮輪的軸上的軸承是7215AC角接觸球軸承，它對軸不僅起到支撐作用，能同時承受帶輪的徑向載荷和甘蔗往前推進(jìn)時的軸向力，使軸能夠?qū)崿F(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)并且保證其回轉(zhuǎn)精度，所以對軸來說，軸承是必不可少的零部件[5]。滾動軸承的型號由于甘蔗自動剝皮切斷機(jī)承受徑向和軸向載荷，因此選擇了7215AC型角接觸球軸承，軸承采用正裝。查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》手冊[6]表15-2可知，它的參數(shù)如下：KN，KN。軸承型號決定以后，支反力的確定水平支反力 （4.1）式中—電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩,=11832N；—大帶輪的直徑,；—電機(jī)的功率，；—帶輪的轉(zhuǎn)速,；將、、、代入式（4.1）水平支反力為81.3N垂直支反力 式中—帶輪壓軸力支反力合力 (4.2) 式中—水平支反力，=81.3N；—垂直支反力，=705N;把水平和垂直支反力代入公式（4.2）得N軸承7215AC查《機(jī)械設(shè)計》[5]表13-5得判斷系數(shù)再計算 軸承軸向力：由軸承正裝可知，當(dāng)甘蔗向運(yùn)輸時：軸承2被放松，軸承所受的力為軸本身承受的派生軸向力[5]，即。軸承1被壓緊，軸承所受到的力為本身所受到得派生軸向力和推力（F=80N，人工放入甘蔗的力）。查軸承70000AC《機(jī)械設(shè)計》[5]表13-5得載荷系數(shù)。求當(dāng)量載荷： （4.3）把載荷系數(shù)代入式（4.3）得因固只需驗(yàn)算2軸承，算出軸承壽命 （4.4）式中—額定動載荷，KN；—軸承2當(dāng)量載荷，=710.81KN;代入式（4.4）得因?yàn)轭~定壽命為87600h所以所選軸承合格。4.2普通平鍵強(qiáng)度校核計算1.選擇鍵連接類型尺寸參考軸的直徑d=90mm從《機(jī)械設(shè)計》[5]表6-1中查的鍵的截面尺寸為：寬度b=25mm,高度h=14mm。由輪轂寬度選擇鍵長2.校核鍵連接強(qiáng)度由表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取值范圍。由《機(jī)械設(shè)計》[5]式6-1可得 （4.5）式中—電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩,=11832N；鍵的截面尺寸為：寬度b=25mm,高度h=14mm代入式（4.5）得=129Mpa即設(shè)計的普通平頭鍵合適。4.3機(jī)架設(shè)計對甘蔗自動剝皮切斷機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，還要考慮到機(jī)架的設(shè)計，因?yàn)橹Ъ芤彩歉收嶙詣觿兤で袛鄼C(jī)中必不可少的一部分[2]。如果，甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的支架設(shè)計不合理，尺寸過高和過低都會造成用戶喂入甘蔗不方便。同時，如果支架的設(shè)計不合理和材料選擇不正確都會造成支架難以承受甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的重量，造成甘蔗自動剝皮切斷機(jī)傾斜，導(dǎo)致其工作不穩(wěn)定?？紤]要切削一整段甘蔗，切削時不可能把甘蔗一大部分垂到地上這樣容易增大剝皮的難度，因此要在剝皮工序前加兩排滾筒，減小人工喂入甘蔗的力。根據(jù)甘蔗的生長環(huán)境一般甘蔗在1.2-1.8m之間故取機(jī)架長度為1280mm又因工作機(jī)帶傳動的中心距521mm故取機(jī)架高度為800mm,因?yàn)閯兤ぽ嗇S頸是占寬度最大的距離是300mm因此取機(jī)架寬度780mm，考慮到方便安裝和維修要方便拆卸故要把電機(jī)裝在鋼板上又要保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性綜合考慮鋼板到地面的距離為125mm。通過使用力學(xué)的知識和理論，對支架進(jìn)行受力分析可知，在平衡狀態(tài)下支架只受到地面支撐力，還有甘蔗自動剝皮切斷機(jī)對其的壓力，從而對甘蔗自動剝皮切斷機(jī)的支架進(jìn)行了重新的設(shè)計，如圖4.1所示：圖4.1機(jī)架圖最終選取機(jī)架材料為結(jié)構(gòu)鋼Q235A可以符合本次課題設(shè)計，其相關(guān)數(shù)據(jù)：結(jié)構(gòu)鋼Q235A抗拉的強(qiáng)度為375~500Mpa，而此設(shè)計的一些零件結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)鋼Q235A的下限度375Mpa[11]，可知結(jié)構(gòu)鋼Q235A的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足支架的設(shè)計要求。

5工作性能要求及維護(hù)保養(yǎng)5.1設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)隨著科技的進(jìn)步，社會分工越發(fā)明細(xì)，制造業(yè)成為了一個國家富強(qiáng)，文明，進(jìn)步的重要領(lǐng)域，制造業(yè)的興衰直接關(guān)系著國家的強(qiáng)盛和人民的生活水平的高低。而機(jī)械行業(yè)是國家制造業(yè)中必不可少的一行，機(jī)械領(lǐng)域是一個黃金油行業(yè)，和社會上的其它各各行業(yè)都有著密切的聯(lián)系。所以機(jī)械領(lǐng)域?qū)σ粋€國家來說重中之重。所以，隨著機(jī)械的不斷發(fā)展，其相應(yīng)的維修行業(yè)也穩(wěn)步地向前發(fā)展。從管理層的考慮出發(fā)，維修不僅僅意味著把設(shè)備的故障排除這么簡單了，還要考