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1、本科论文目 录摘 要IAbstractII引 言11 水果分选机21.1 课题研究意义21.2 国外发展现状21.3 国内发展现状42 总体设计62.1 设计内容62.2 设计依据72.3 设计要求83 总体结构的布置与设计93.1 分级机械整体布局93.2 主要结构分析与设计94 上料部件设计124.1 上料机尺寸设计124.2 上料链条设计154.3 上料动力轴设计和计算185 分级部件设计235.1 分级部件布局设计235.2 分级部件链条设计235.3 螺杆设计255.4 限距螺杆动力轴设计和计算285.5 分级链轮轴设计29结 论31参考文献33致 谢35本科论文摘 要中国作为水果生
2、产的大国，具有很高的水果生产量，但是受我国国情的影响，小户果农的基数占主导地位，大多由小型果农基地进行水果种植。由于这些小型果农的种植规模小，他们在水果采摘后，对水果的商业化处理相对简单，有些果农甚至都不进行处理，直接进入市场销售，这直接造成了经济损失，并且影响中国水果市场。随着时代的进步，果农也开始重视水果的优化处理，来提高水果本身的商品附加价值。所以本设计的目的就是设计一款小型水果分选机，能够满足果农需求，具有市场竞争力。本文主要介绍了水果分选技术在中国水果农业中存在的目的和意义。 同时，也通过对水果分选技术的学习，简要介绍了国内外水果分选机的发展。并以国内外当前的技术为指导，国内外水果分
3、选技术开发市场为技术依托的前提下，设计了一款小型的滚杠式水果分选机。本设计主要以龙眼为研究对象之一，来进行结构计算和数据分析，对其进行大小的分选。主要完成上料机构部分、分级机构部分的设计及计算，包括方案的论证、传动结构、分级部分链条、链轮轴及其他主要零部件的设计及计算。关键词：龙眼；水果分选；滚杠式；分级机构；上料机构 AbstractChina, as a large country in fruit production, has a high fruit production volume, but due to the influence of Chinas national cond
4、itions, the base of small-scale fruit farmers dominates, and most small-scale fruit farmers base for fruit cultivation. Due to the small planting scale of these small fruit farmers, after fruit picking, the commercial processing of the fruit is relatively simple, and some fruit farmers do not even d
5、eal with it and enter the market directly, which directly causes economic losses and affects the Chinese fruit market. With the progress of the times, fruit farmers have also begun to pay attention to the optimization of fruit to improve the added value of the fruit itself. Therefore, the purpose of
6、 this design is to design a small fruit sorting machine that can meet the needs of fruit farmers and has market competitiveness.This article mainly introduces the purpose and significance of fruit sorting technology in Chinese fruit agriculture. At the same time, through the study of fruit sorting t
7、echnology, a brief introduction to the development of fruit sorting machines at home and abroad. With the guidance of the current technology at home and abroad, and the domestic and foreign fruit sorting technology development market as the technical support, a small roller-type fruit sorting machin
8、e was designed. This design mainly takes longan as one of the research objects to carry out structural calculation and data analysis, and to sort it by size. Keywords: longan, fruit classification, classification mechanism, feeding mechanism引 言本设计以滚杠式水果分选机结构设计为题，主要为了学习分选机的结构设计过程，以及运用和巩固我们大学所学知识。目前在我
9、国国内市场需求的大背景之下，我们在努力研发先进的分选设备的同时，也要兼顾低端产品的改造与创新。水果分选机的发展将影响整个果农行业，从而针对滚杠式水果分选机的研究是非常有意义的。水果分选是水果进入流通市场前，水果采摘后至关重要的一步。水果分选的严格程度，关乎水果生产效益的好坏。若是分级越严格，水果的生产效益也就越好；若是分级越不严格，这也会导致产品销售越来越差。在国际的高端市场中，进口水果大多都是经过严格分选，色泽鲜艳。当你打开每个果箱时，所有的水果都像模具里刻出来的一样，那么不用多说，他的价格也就高得惊人1。从整体上来看，国产水果，品质没有提高，水果表面不干净，色泽不光亮，外观质量差，这都是国
10、内水果没有国际竞争力的表现。 另一个原因是，即使有好水果，也不能以高价出售水果的质量，因为其水果的档次没有区分开来。 国际市场都存在这个问题，那么更不用说国内市场的情况是多么糟糕了。追其根本，就是因为一直以来，果农们尚未改变他们的传统思想，对于水果市场的竞争意识以及产品的品质意识仍然浅显，这就会导致他们只会对水果商品进行一些简单处理，或者说低端处理，那么这无疑会对于水果产业的发展造成很大的负面影响。因为没有合适的分级机器，又有许多农民嫌对水果进行分选很麻烦，其中果农缺乏使用分选设备主要有两个原因：一是低端分级机械的分级精度低，达不到果农对水果分选的要求，所以果农不愿购买此类分级设备；第二是因为
11、高精度的分选设备，购买价格又相对较高，增加了生产成本。所以既要满足精度要求的同时，还要降低成本，这就需要在需要在方法上进行创新改造。相比之下，外国由于起步较早，所以国外的水果分选技术发展较为成熟，其中就有很多值得我们学习的地方。1 水果分选机 1.1 课题研究意义水果生产在我国所有农产品的生产链中占有相当大的比重。除了满足中国人民的需要，大量的水果还需要出口到国外。特别是对于出口水果，为了提高水果出口前的质量和保质期，应继续进行水果的分类、清洗、上蜡和分级的后期生产销售过程。如果采用人工分类，成本将会增加，水果产业的发展将会受到大量人工劳动和低生产率的影响。因此，有必要研究开发一系列水果采摘后
12、对水果进行自动分级筛选的加工设备。水果出厂后的销售主要包括三个方面：外观质量检验、表面防腐美化、商标印刷包装。外观质量检查水果的颜色、形状、大小、损伤及表面缺陷。主要通过对水果进行表皮清洗、表皮防腐剂和打蜡以增加光泽，来实现水果的表面保鲜和美容处理。根据水果的营养特性，营养学家认为水果是饮食结构的重要组成部分，并强调为了维持人类健康，每个人每年必须吃大约80公斤的水果。人们不仅对水果的需求越来越大，对水果质量的需求也越来越大，所以水果的分类变得越来越重要。此外，随着工人文化水平的提高，他们将农业管理的理论和实践应用于农业生产。不再使用原始的原始管理方法，而是了解如何对水果进行分类。可以看出，水
13、果的分类不仅是消费者的要求，而且是农业劳动力生产者的独立生产工作。但果实具有分拣时间效率高的特点。如果手工分离，生产工人的工作量就会增加。体力劳动不仅效率低下，而且成本高昂。因此，必须实现机械化和自动化。消费者对于水果品质的需求日渐增长，这对中国的水果产业来说既是机遇也是挑战。如此高的需求将不可避免地导致巨大的市场，但随着水果数量的增加，必然会出现许多问题。其中基本产品的加工就是问题关键的所在，因为这在过去要是放在过去是没法来满足市场的一个需求。机械化智能的处理是必要的，解决这个问题肯定会导致水果工业的快速发展。因此，水果产业工业化的发展最扎实的基础便是水果加工机械化的发展。1.2 国外发展现
14、状国外水果自动分类的初期方法，也是目前各个国家在努力研发的先进分选技术，即图像处理的方法，这种方式是基于CCD相机对水果进行一个初步识别，通过非破坏检测系统传达给计算机进行数字分析和处理。逐个对水果进行扫描识别，对识别出的图像进行数字分析，最后达到分选的效果。农产品的内部质量NDT的应用，在世界上是一个热门话题2。国外除了通过信息处理的技术外，还会采用一些较为先进的检测技术。例如，红外线检测技术，以及其他一些基于光学检测的方法，例如超光谱、多光谱等技术3。图1.1 国外早期红外线水果分选设备其发展趋势主要是以下几点：(1) 水果一般都是脆弱的，容易受伤，所以传统的机械筛选机和筛选机必然会受损。
15、随着科学和技术的不断进步，各种领域的技术相互渗透越来越普遍，光学和电子技术在筛选和筛选设备中也广泛使用。光学和电子技术的使用，不仅能高效、高测试精度，还能确定水果的成熟度、糖度、病虫、凹陷等。使用光学和电子技术还可以去除许多复杂的结构。这种机器小巧灵活，可靠性能高，而且成本更低4。(2) 为满足生产要求，机械和工具处理能力不断提高，自动化水平不断提高，所需对其进行操作的人员也逐渐减少，成本持续降低。仪表和数字显示在装置中广泛实现。(3) 由单一检查向多复合检查、在线小组检查向线上逐步发展，可根据要求在形状、成熟度、内部质量等方面连续执行。这样一来，就可以避免检查品过多、拧转后设置次数过多而造成
16、的果实损伤，进一步提高商品的竞争力。(4) 大力开发可用于多种水果筛选的多品种分选机。机械分选的使用，是为了实现水果的多样性，实现多用途机械，只交换部分零件，筛选标准指示，一般是大中型的综合果园或大型水果公司，蔬菜公司。可以选择不同的水果和蔬菜。这样，设备在收获期可以逐步完全利用，节约设备的投入、保存和维护成本。(5) 现在，光透射率的测定方法被广泛用于检测果实是中空的还是内部的块状，X射线也被用于测定5。(6) 筛选和分类只是收获后包装前的一个步骤。目前，很多制造企业都会根据水果生产者的需求，基于实际情况下，考虑到统一的方法，对筛选、洗涤、前处理、包装等几个水果采摘后的过程进行流水线连接6。
17、1.3 国内发展现状就目前来说，我国水果的品质还难以完全达到国内外消费者的要求，缺少国际竞争力，所以水果的市场主要还停留在国内。自从中国加入WTO以来，在猛烈的全球市场竞争的大背景下，为了减小与国外的差距，就必须要及时的提升我国水果培育以及加工的水平。近些年来，我国水果机械加工技术水平远落后于其他工业化大国，这样就导致了我国的水果加工处理水平缓慢增长7。1950年以前，我国几乎没有对食品进行机械化加工处理，缺少相关的经验，更不用说食品当中的水果类的机械加工。其中水果的生产加工主要以人工分选和处理为主，大多数仍然还是小型的果品种植基地和加工厂，仅有的一些机械式的水果处理流水线，也只存在于一些经济
18、较为发达，国际贸易频繁的沿海城市，但其加工设备也基本上都是国外设备。例如，目前来说，以水果作为研究对象的机械加工，大多是在静态下来进行的。另外，以前对水果的处理研究主要集中在单通道和单一指标的分类上，因此在测试处理水果的多个质量指标时会显现出处理速度较慢的情况。 这也是国内学者需要继续研究和克服的最困难的问题之一，以便快速全面地测试水果的质量并同时通过多种渠道进行。同时，理论与实践之间相距甚远。目前，中国的水果分级机仍然限于机械分级方法，即利用重量，大小的分选方法来对水果进行品质的分级。而且此类的自动分类设备主要是通过进口的途径，没有大规模的流行起来。主要被一些大型水果生产厂家进行使用，尚未在
19、小型水果生产基地普及8。由于我国水果分选技术起步的比较晚，而且由我国的国情影响，也就导致了这一结果。中国的农民经济规模很小，很多果农没有自己生产和销售的规模。在水果采摘后，他们会通过手工的方法，对水果进行简单的分类筛选，耗时耗力9。对于一些主要在当地销售的水果种植基地，因为他们的面向客户人群较少，而且他们的商品知名度也比较低，为了达到利润的最大化，也会选择一些低端的机械分选机械来满足要求，降低生产成本。在满足国内市场需求的前提下，我们必须努力开发先进的分类设备，但同时也要兼顾起低端产品的改造和创新。2 总体设计2.1 设计内容本设计的定位是机械化的，适合小果农对水果进行分选的一个产品。通过纯机
20、械化结构进行水果的分级筛选，从而来降低生产成本。这样的设计也有效的减少了整机设备的体积，能够使机械设备运输更加简单轻便，同时也降低了装置的加工难度，这样一来一些小型农业设备的生产厂商也可使其进行生产制作。设计的水果分选机主要是针对“龙眼”一类的小型水果，这类水果具有表皮较厚，分选过程中不易损伤，而且其形状也比较规则。不仅要正确分选出果实的大小，还要减少果实的二次损伤，从而来确保果实的质量。（1）整体设计：利用现有国内外市场上较为成熟并且流行的一种滚杠式的水果分选方案进行结构设计，它的工作原理主要是通过改变传送滚杠之间的间距，来实现水果大小的一个分级。最后经过合理的设计，来实现滚杠在同一平面间隙
21、的动态变化。这可以有效的减少水果多次的掉落，来实现减小水果二次损伤的效果。1入料槽；2铺平刷；3限距螺杆；4分级机架；5一级出料口；6二级出料口；7三级出料口；8四级出料口；9上料机机架图2.1 整机布局图入料槽是作为储存入料水果的一个部件，铺平刷存在的意义是为了防止水果的堆叠，以免对后续的分选造成影响，而限距螺杆也就是所谓的变螺距螺杆是分级部分的核心组件，它控制分级过程的动态变化。 第一、二、三、四排出口是水果的回收部分，它能够对水果进行一个最终的分类回收。（2）零部件设计：a.分级机械机架的结构设计 b.传动轴、链轮和链条的结构设计和和尺寸计算 c.限距螺杆的设计 d.滚杠与变限距螺杆的连
22、接件的设计 e.传动轴、链轮轴等轴类零件的有关计算和力学分析。2.2 设计依据（1）龙眼物理特性：龙眼的外形主要呈现为圆形，多在气温较高的城市种植，例如，海南、厦门、南宁等，它的个头一般较小，直径约为25至35毫米，一般单果重1215克，最大果重20克10。（2）分级指标：a.“龙眼”厚度在2535毫米 b.“龙眼”产品的主要用途：果干类（也就是市面上常见的桂圆干）和新鲜水果对外直接进行销售。（3）水果分级标准：目前初期的设置为四级，一级的标准直径设置为25mm以下；二级标准直径设置2530mm之间；三级标准直径设置3035mm之间；四级标准直径设置35mm及以上。（4）实地调研：初步选择辽宁
23、沈阳的果品加工企业“沈阳秋实农产品加工有限公司”作为调研对象。该水果加工企业就是采用的滚杠式水果分选机，机器设备中有很多地方值得学习和借鉴，那么在对其进行实地考察后，收集了一些相关资料，方便后期对本设计进行设计时，能够更加的合理可靠。图2.2 水果加工公司广告海报2.3 设计要求(1) 该产品的适用人群主要是小规模农户。这个产品尺寸小，移动简单，使用方便，对实际环境的要求低。(2) 整体结构被设计为避免激烈的焊接和固定，使用柔性螺栓和其他固定方法。这样一来，机器的维修变得更方便的同时，机器的改造成本也被削减。(3) 设计时考虑了加工技术、组装技术，尽量使用标准部件、普通部件，以降低制造成本。(
24、4) 应用更加人性化的设计理念，从而减少工人的体力损失，以便于工人对该设备的操作和使用。(5) 机器要具备有一机多用的功能，能够尽可能满足多种小型水果的分级要求，例如，龙眼、大枣、金橘等。3 总体结构的布置与设计3.1 分级机械整体布局该分级设备主要有四个部分组成，分别是储存原料部件、上料部件、分级部件和收料部件。(1) 使用者手动送料的频率主要受限于贮存件的大小。存储部件的大小要恰到好处。如果该部件太大，会导致底部的水果受到相比更大的挤压力，这样一来会对水果造成一定的损害。但倘若该部件过小，势必会增加加料的次数，耗时耗力，不容易进行连续分级作业。(2) 上料部件主要是为了达到两个目的，其一是
25、为了完成水果的运输，通过上料部件，水果能够有依次顺利的进入分级部件当中，有效的减少人工的搬运。其二是为了是水果更加均匀的分布，防止水果在进入分级部件时存在堆叠的现象，影响水果分选的精度。(3) 该设计的核心部分也就是分级部件，该设计的好坏直接影响了水果分选的精度以及设备的制造成本。如果该部分设计的精度过高，势必会增加设备的制造成本，缺少市场竞争力，但是倘若分选精度太低，达不到使用者的使用需求和条件，也就缺失了产品设计的意义，所以必须要综合设计出两全的产品，在保证加工精度的同时，也要有效的减少生产成本。(4) 最后的部件就是收料部件，相比其他部件，它的设计较为简单，但是也是不可或缺的一个部件，因
26、为它能避免水果在分选后部分水果发生混合的现象，使得分选的目的功亏一篑，也能有效的防止水果在分选后的一个堆叠碰撞，减少水果的二次损失率。故而一个良好的收纳装置，也是整分选机的重要组成部分。3.2 主要结构分析与设计(1) 纵观整体结构会发现，该设备中水果上料装置存在着一定的坡度。这个角度的设计目的是为了协调水果的分布，使水果能够均等地分布。因为物体在斜面爬坡的前提下，会受到重力的影响，存在着沿着斜面向下产生重力分量。如果水果之间的摩擦力比这个重力分量小，它就会下坡移动。因此，上料装置的传送带存在着有一定的角度，有助于水果能够均匀的分布，减少水果的堆积。果实进入分级部件的话，会变成分散的状态。有利
27、于分级的精准。同时也是基于人性化的考虑。所以为了方便使用者的入料操作，减轻他们的劳动强度。相比带传动，滚杠之间的缝隙能够更加有效的对水果进行一个运输，防止水果在向上运输时的滚落，而且滚杠为光滑的组件，水果在运输时，不会对水果进行一个磨损。故而用来输送水果，较为理想。图3.1 上料输送机构(2) 铺平刷的存在是为了对上料机构上的水果再次调整。因为在有些时候，水果经过上料机构不一定都能完全平均的落在每个缝隙之间，仍然会存在着堆叠的现象，铺平刷就是为了对水果的状态进行一个二次调整，达到最优状态。对水果进行一个拨刮的效果，使仍然堆叠的水果从叠加处下落到下一层缝隙中，来实现二次调整的目的。平滑刷选用的是
28、具有一定的柔韧性的塑料材质，总宽度为1100mm。图3.2 铺平刷（3）限距螺杆也就是所谓的变螺距螺杆，顾名思义就是为了达到滚杠间隙的一个动态变化的目的，从而来实现对水果进行一个大小的分选。其主要原理是：滚杠通过滚杠螺杆连接件与螺杆进行连接，连接件的一部工在螺杆螺纹沟槽中进行滚动，实现滚杠的动态变化。本设计总共设计了四个大小范围的选择，所以该大小范围决定了螺杆螺纹的间隙大小选择。图3.3 限距螺杆（4）滚杠主要应用于上料机构和分选机构当中。对于滚杠的初步设计主要是采用铁皮卷纸而成，采用铁皮的目的是，达到表面的光滑度，防止在运输过程当中对水果造成磨损。滚杠的外观初步设计尺寸为：外部直径30mm，
29、内部直径28mm，壁厚1mm，整体长度为1100mm。4 上料部件设计4.1 上料机尺寸设计图4.1 上料机尺寸(1) 上料机水果估算：通过上图来计算上料机储存原料部件的尺寸，为了更好的计算单次所能储存水果的质量和体积，由此计算上料储存原料部件的体积为： （4-1） =0.33m3式中：V料槽 料槽的体积； S底面积料槽侧面的面积； h料槽长。为了方便数据计算，将龙眼的尺寸理想化模型化，按照小正方体来计算，那么龙眼的体积为： （4-2） =0.016m3龙眼的质量最大果重为20g，可知料槽盛装的果重为： （4-3） 式中：V龙眼 单个龙眼的体积； L边长龙眼尺寸理想化模型化后的边长； m龙眼单
30、个龙眼的质量。(2) 平铺于上料机斜面上的水果质量斜面的长度：2118mm为斜边的有效长度，斜面的宽度为1100mm。S斜面=21181100 S龙眼=2525 （4-4） 水果的总重量为：M总 =74+417=491 kg随后，计算水果的重力对于斜面所施加的力是（取g=10N/kg）： （4-5） = 49110=4910N式中：S龙眼 龙眼尺寸理想化模型化后的横截面积； S斜面上料斜面的总面积； M总龙眼斜面上总龙眼的质量。(3) 作用于链条上的力受力分析图如下：图4.2 链条受力分析 （4-6） （4-7） （4-8） （4-9）料条采用的是美标滚子链，ISO16A，因为链条要在链轮上进
31、行滚动，由钢与钢之间的动摩擦因数=0.2511，可得： （4-10）=2799.25N（4）上料电机的选择根据上述估算，运输链的有效拉力约为2800N。设计的链轮半径100mm。设计生产的链轮线速度为0.15m /s，初步设定机器的使用年限为10年，且年工作时间为30-90天。根据以上的计算作为选择电机的条件，来选择相应符合设计要求的电机。最后使用的是380V，闭合结构电路的Y型三相笼型异步电动机12。由电动机至运输带的传动总效率为 （4-11）式中：联轴器传动效率0.99；涡轮蜗杆传动效率0.6；轴承传动效率0.98。 P= （4-12）= 0.75kW 确定电动机转速通过链轮的工作转速来确
32、定： n= （4-13） = =14.33r/min 涡轮蜗杆的传动比范围为（580） 这个传动范围中，同步转速分别为750 r/min、1000 r/min、1500 r/min。根据实际情况选择Y90L6。表4.1 电动机型号参数电动机型号 额定功率/kW 满载转速/（r/min） 额定转矩/N 最大转矩/N 质量/kgY90L6 1.1 910 2.2 2.3 25（5）由此可知传动比为 （4-14）i=65减速器的传动比为65比1。4.2 上料链条设计（1）通过上面计算可以得到，作用在上料链条上的总压力大约为2800N，再由上式(4-10)可得。上料机有两条链。单条链条所受的力为140
33、0N。 图4.3 美标大滚子链条综合条件： a.因为两个链条的两端应滚杠相连接。根据条件已知龙眼的直径尺寸大约在25毫米至35毫米之间，而滚杠的直径采用的是30毫米，如果滚杠之间的间隙太大，很有可能会导致水果从滚杠之间的空隙中滚落下去，降低分选精度，加大了分选难度。b.以上述计算可知单条链上的压力为1400N。 但是由于上料装置在上料过程当中会受到较大变化的承载力，所以在选择链条的时候尽量要选择承载能力大于计算值1400N的链条，以保证工件运行时的安全系数。 c.尽可能的采用标准件和通用件，这样子能够有效的减少制作成本。链条选择ISO链号：图4.4 改造C208AL链条图上图所示就是经过改造后
34、的链条，改造之处就是将原本的轴销加长，目的是为了增加一个滚杠与链条间的连接部件，使链条能够与滚杠进行连接，改造连接后的效果图如下：图4.5 链条与滚杠连接方式蓝色部件为连接零件，黄色部件为滚杠。链条的结构设计如以上所示。（2）驱动力输出链轮Z1和从动链轮Z2齿数和传动比i已知传动功率P是0.75千瓦,驱动轮的速度n1是14.33 r / min ，取整为14 r / min，从动轮速度n2是14.33 r / min，取整为14r / min。驱动轮的力学特性运行顺滑，顺利进行和从动轮的机械特点，和传输类型是倾斜传动。考虑到生产加工厂的规模大小和对其预期的功能要求，功率输出链轮的传动功率为P
35、= 1.1 kW，要求达到驱动电机能够平稳运转，并带动被驱部件平稳的运转，功率输出链轮齿速度Z1是25，从动链轮齿速度Z2 是25，所以传动比i12计算为： （4-15）设计功率Pd计算： （4-16）=0.75kw式中：复排链排数系数，查阅得 1；工况系数，查阅得 1；驱动链轮齿数系数，查阅得 1。（3）中心距的确定根据已经确认的链条型号，并由滚子链规格和主要参数可得，链条节距 p=25.4mm，传动比i12=1，排距pt=29.29mm，主动链轮齿数Z1为25，由以上数据我们可以计算出最小中心距a0min： （4-17）倘若a0取较小值，这样相比来说结构会更加的紧凑，但降低a0的同时也会导
36、致链条的整体长度变短，那么每一节链条，在单位时间内于链轮进行啮合的次数就会增多，如果次数过多，就会导致链的磨损和疲劳，减少链条的使用寿命；倘若a0取较小值，这样虽然能够提高链轮整体的承载能力，但同时也会增加它的横向振动，不利于链条的平稳传动，降低精度。所以一般来说a0的取值在30p到50p之间，a0的最大取值也应该是80p。考虑到本设计中存在托板支撑，故而最终选择a0max=80p。当a0值较小时，虽然整体的结构比较紧凑，但a0 仍然过小，由于传动链的总长度相比较而言较短，以至于单位时间内的啮合数会偏多，这会导致增加了链条的磨损和疲劳，降低链条的使用寿命；而a0太大，即使承载力提高了不少，但仍
37、然会增加它的一个横向振动，一般来说，a0=(3050)p，a0max=80p（张紧或托板），而且本设计中有托板作为支撑，故a0 的最大值选为80p13。链长节数 X 的计算： （4-18） X0=185（4）链条长度L计算 （4-19）L=18525.4/1000=4.6994.7m（5）链速v计算 （4-20） （6）理论中心距a计算 （4-21）经过计算的 a =2190.75mm（7）实际中心距 a计算 （8）圆周力和作用于轴上的拉力计算有效圆周力F计算 （4-22） （9）作用在轴上的拉力FQ计算 （4-23）4.3 上料动力轴设计和计算（1）轴的初步估算 （4-24）式中：d 计算截
38、面处轴的直径，mm； P轴传递的功率，kW； n轴的转速，r/min许用扭转切应力，MPa。式子（4-22）以及下表中的C是通过轴的材料以及轴的承载情况取的一个常数。通过上述的式子我们可以得出d的数值，一般来说，传递转矩轴段的最小直径就可以由它来表示14。表4.2常用材料的值和C值轴的材料Q235，20354540Cr，35SiMn/MPa1220203030404050C16013513511811810710798注：来源于机械设计课程设计手册 第三版轴的材料：现在市面上普遍采用45号钢作为轴的选择，因为其制作成本相对较低，作为碳钢，具有很好的机械性能，能够满足符合该设计对轴的设计要求，并
39、且可以通过调制来提高它的表面硬度。基于这个前提下当我在进行轴的材料选择时，首先选择的就是45号钢，并对其进行了调制处理，提高其机械性能15。(3) 轴的设计图4.6 上料动力轴部分示意图图4.6 扭矩图轴的扭转刚度校核由公式 （4-25） （4-26）其中： （4-27） 式中：T转矩，Nmm；G材料的剪切弹性模量，MPa，对于钢材，G=8.1104MPa；L阶梯轴受扭矩作用的长度，mm；Ip轴截面的极惯性矩，mm4。由此我们可以计算得知：0.03，又因为，而所得数据小于许用最小值，由此判断轴是安全的16。（3）轴的强度校核轴的参数确定为：L=1100mm，K=155 mm，圆周力F=5000
40、N，而轴的径向力主要是受到了链条的重力，故对链条的重力进行计算： （4-28）链条质量： （4-29）g=10N/kg在加入滚杠的重量以及滚杠和链条连接件的重量，来进行综合计算，得到最终的总受重量为：M总=20kg 垂直直面的支承反力： （4-30） 水平面上的支承反力： （4-31）以上可以知道垂直面的弯矩： （4-32）水平面的弯矩： （4-33）合成弯矩为： （4-34）绘制：图4.7 弯矩图（4）危险截面处的直径轴选择的材料是45号钢，经过调质处理后，查得，则 （4-35）故而上料部件中驱动轴中段的直径最终取D=50mm。5 分级部件设计5.1 分级部件布局设计（1）分级部分的结构示意
41、图如下：图5-1 分级部分示意图a该部分主要按照设计要求对龙眼进行四级分级的要求，而分级部分的总长是4m，所以每个等级的行程长度为1m。b为了降低成本，滚杠采用的是通用件，与上料机构中保持一致。图5.2 分级部分示意图5.2 分级部件链条设计（1）分级部分承受水果重量的估算根据已知数据进行计算，分级部分承载水果的有效面积为： （5-1） （5-2） 式中：S有效 承载水果的有效面积； L螺杆螺杆长度；L滚杠滚杠排列的长度。（2）作用于链条上的力水果作用于分级部分上的力为（取g=10N/kg）： （5-3） 料条采用的是美标滚子链，ISO24A，因为链条要在链轮上进行滚动，由钢与钢之间的动摩擦因数=0.25可得： （5-4）链轮由以上的计算主要选择的是美标的滚子链，ISO链号24A，节距为38.1mm，具体参数参照机械设计表9-1所示。示意图如下图52 改造