橙果自動包裝及分級的結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書

橙果自動包裝及分級的結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要：本論文設(shè)計的裝置主要用于中小規(guī)模的橙果包裝，適用于小規(guī)模果園和水果收購商。該裝置可分為原料提升、自動包裝和分級結(jié)構(gòu)三部分，主要特點是半自動化。論文對橙果提升送料裝置展開了詳細的設(shè)計計算和校核；對橙果的包裝、熱縮和分級部分進行了功能介紹和通用零部件的選用。該裝置通用性強，可以通過更換部分通用零部件、適當?shù)奈恢谜{(diào)整和更改PLC編程，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)球狀水果的自動包裝和分級。關(guān)鍵詞：傳送帶設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；自動包裝；水果分級。ThestructuredesignofautomaticpackingandclassificationoforangeAbstract:Thedesignofthedeviceismainlyusedforsmallandmedium-sizedorangepackaging,suitableforsmallfruitorchardsandbuyers.Thedevicecanbedividedintothreeparts:rawmateriallifting,automaticpackagingandclassificationstructure.Themainfeaturesaresemiautomatic.Thispaperstartswiththedesignandcheckoforangetoenhancefeedingdevice;heatshrinkablepackaging,andpartoftheclassificationofthefunctionoftheorangeandcommonparts.Thedeviceisversatile,andcanbeautomaticallypackagedandgradedinacertainrangebychangingpartofthegeneralparts,adjustingandchangingPLCprogrammingatappropriatelocations.Keywords:Conveyorbeltdesign;Structuraldesign;Automaticpackaging;Fruitgrading

目錄第1章緒論 11.1課題來源 11.2課題意義 1第2章確定總體方案 22.1設(shè)計要求和參數(shù) 22.2方案選擇的重要性 22.2.1方案一 22.2.2方案二 22.2.3方案比較 3第3章提升機的機械設(shè)計 43.1傳動部分的設(shè)計 43.1.1計算傳動比和電機選型 43.1.2聯(lián)軸器和鍵的選型與校核 53.1.3鏈傳動的設(shè)計計算 63.2傳送帶部分的設(shè)計 83.2.1鏈輪連接端傳送帶滾筒軸的設(shè)計 83.2.2傳送帶從動滾筒軸的設(shè)計 103.2.3軸承的壽命計算 113.2.4鍵的選用與校核 113.2.5傳送帶的設(shè)計 11第4章包裝機構(gòu)的設(shè)計 134.1供膜裝置的設(shè)計 134.1.1供膜原理簡述 134.1.2供膜電機的選型 134.2包裝裝置的設(shè)計 144.2.1包裝原理簡述 144.2.2氣缸的選型 144.2.3氣動回路的設(shè)計 154.3熱縮裝置的設(shè)計 154.2.1熱縮原理簡述 154.2.2離心風(fēng)機的選用 16第5章分級機構(gòu)的設(shè)計 175.1分級原理簡述 175.2驅(qū)動方式選用 17第6章整體框架的設(shè)計 196.1鋁型材框架的設(shè)計 196.2鋁型材規(guī)格選用 196.3角碼的選用 19第7章總結(jié) 21參考文獻 22致謝 23附錄圖紙列表 24第1章緒論1.1課題來源橙果是世界上產(chǎn)量最大的水果種類，是我國有較強競爭力的果品，種植面積世界第一，產(chǎn)量世界第二[1]。橙果產(chǎn)業(yè)作為我國水果市場的一大重要組成部分，它的發(fā)展離不開自動機械的輔助[2]，而橙果的包裝及分級無論對于延長它的保鮮期還是提升它的附加經(jīng)濟值都起著重要的作用，可以推動橙果產(chǎn)業(yè)的前進和發(fā)展，為果農(nóng)增收。目前，橙子的分級還有很多是靠人工完成，長期單調(diào)乏味的工作會使人產(chǎn)生厭倦的情緒，容易出現(xiàn)錯誤；而分級的效率也受到工人熟練度的限制，為提高工作效率而雇用大量的工人將造成人力資源的浪費，得不償失，所以橙果包裝及分級機的應(yīng)用可以減輕工人的勞動強度，也可以為收購商省去一大筆分級的費用。隨著人們的生活質(zhì)量的不斷提高，人們對水果的品質(zhì)也越來越看重，除了口感、健康等因素以外，對水果的新鮮程度、外觀完整度也有一定程度的要求。為此設(shè)計一款橙果自動包裝和分級的機器是很好的解決辦法。1.2課題意義目前隨著經(jīng)濟的發(fā)展，橙果、柑橘產(chǎn)業(yè)在中國水果市場占有著舉足輕重的地位，在收獲季節(jié)，偌大的果園采摘下來的橙子、柑橘的量是不容小覷的，如果不能及時正確地處理這些果實，很容易造成果實堆積引發(fā)爛果的經(jīng)濟損失。同樣，在水果運輸和銷售期間，果實的表面劃傷，蟲子叮咬等因素，容易造成果實腐爛；還有果實表面水分增發(fā)導(dǎo)致癟皺等問題[3]。因此，為解決這些問題而設(shè)計了橙果自動包裝及分級機，該機器采用pof熱縮膜對橙果進行包裝，膜的收縮率根據(jù)溫度的高低而有不同的變化，對于大小不一的橙果就可以實現(xiàn)緊密貼合的包裝效果。同樣，本裝置也可適用于自動編程和控制專業(yè)的課堂教學(xué)，演示自動控制的過程和方法，讓學(xué)生更加直觀地了解半自動化生產(chǎn)過程，對于增長他們的課外見識有一定的幫助。

第2章確定總體方案2.1設(shè)計要求和參數(shù)機器按照如下要求設(shè)計：機器連續(xù)性工作，單向運轉(zhuǎn)，每天工作16小時兩班制，每分鐘包裝橙果20個，每個月對熱縮機進行一次檢修，每三個月對機器進行一次保養(yǎng)，三年一大修，預(yù)期使用壽命十年。表2-1橙果規(guī)格分類表橙果等級橙果重量/g（含包裝膜）大果（優(yōu)質(zhì)）≥200中果（中等）150~200小果（合格）100~150極小果（不合格）≤1002.2方案選擇的重要性[4]橙果包裝機器設(shè)計方案的合理與否不僅直接關(guān)系到包裝成品的質(zhì)量好壞，還對整個機器的設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)裝配帶來很大的影響。所以，需要根據(jù)其應(yīng)用的場合，使用要求，生產(chǎn)成本等諸多方面的因素進行考慮設(shè)計，選擇最為合理的設(shè)計方案。2.2.1方案一由于橙果大多呈圓球或橢圓球狀，形狀比較規(guī)則，分類時可以按照果的重量進行劃分[5]，所以其中的一種分級方法是采用杠桿平衡原理使橙果在相應(yīng)的等級區(qū)內(nèi)下落的方法進行分類[6]。如下圖2-1所示：包裝好的橙果經(jīng)傳送帶運輸來到分級區(qū)域，此時由于下方要進行落果，所以橙果的輸送方式改為橡膠軟刷轉(zhuǎn)動驅(qū)使其向前滾動。當橙果符合相應(yīng)等級的要求時，擋板打開落入到下方。圖2-1杠桿平衡原理進行橙果分級2.2.2方案二另外一種按照重量分級的方法[7]是利用彈簧的彈力進行分級，如下圖2-2所示：當橙果的重量大于事先設(shè)置好的彈簧的彈力時，彈簧被壓縮，擋板向下打開，橙果便滾落到下方的相應(yīng)等級區(qū)。同樣，橙果的傳送方式也是靠橡膠軟刷驅(qū)動。圖2-2彈簧受力原理進行橙果分級2.2.3方案比較對以上兩個方案進行分析比較，得出的數(shù)據(jù)如下表2-1所示。表2-1方案比較分析表調(diào)節(jié)分級靈敏度動作時間調(diào)節(jié)范圍方案一高快大方案二低慢小根據(jù)以上方案比較分析表的對比，雖然方案一和方案二的都可以實現(xiàn)對橙果的分級，但是總體來說，方案一設(shè)計會比方案二要好一些，所以本次設(shè)計采用方案一。第3章提升機的機械設(shè)計3.1傳動部分的設(shè)計提升機的提升速度應(yīng)該和機器的包裝速度相配合，機器每分鐘包裝橙果20個，此處設(shè)傳送帶的帶速V帶=0.1m/s，傳送帶與水平面呈45°布置，傳送帶上的防滑隔板間距S隔板=300mm，高度H隔板=40mm；出于安全因素考慮，設(shè)滿載重量Fmax=100N，傳送帶滾筒的直徑D筒=100mm，轉(zhuǎn)矩為T筒=10N·m，速度誤差允許范圍為5%。傳送帶由電機經(jīng)過二級減速進行驅(qū)動，第一級減速采用NMRV系列蝸輪蝸桿，第二級減速采用鏈傳動。3.1.1計算傳動比和電機選型1．選用電機類型和計算總傳動比計算滾筒轉(zhuǎn)速：n求滾筒的輸出功率：P求工作效率：查《機械設(shè)計》第九版教材[8]，普通蝸輪蝸桿的傳動效率在0.4左右，取η蝸桿=0.4；鏈傳動的機械效率η所以，電機所需功率至少為：P選擇電機查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第四版[9]表12-15，選擇YS5614型號的電動機，參數(shù)如表3-1所示：表3-1傳送帶電動機參數(shù)型號額定功率/kW電壓/V轉(zhuǎn)速r/min額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/Nm額定最大轉(zhuǎn)矩/NmYS56140.0638014002.22.4電機的各尺寸參數(shù)如圖3-1所示：圖3-1YS5614電動機尺寸參數(shù)傳送帶的總傳動比為i為簡化計算，這里取總傳動比i總=72。查《機械設(shè)計》教材表11-1，蝸輪蝸桿傳動比取i蝸桿=36；則鏈輪的傳動比i鏈輪=2。2．計算速度誤差滾筒的實際輸出轉(zhuǎn)速為：n轉(zhuǎn)速誤差率為：?=傳送帶的速度誤差[10]為1.78%<5%，符合要求。3．蝸輪蝸桿傳動的熱平衡計算蝸輪蝸桿由于效率較低，由摩擦而產(chǎn)生的熱流量為Φ式中：P——蝸輪蝸桿傳遞的功率，0.06kW；η蝸桿——蝸輪蝸桿的工作效率，ηΦ在常溫狀態(tài)下冷卻散發(fā)出去的熱流量為Φ根據(jù)熱平衡條件Φ1=Φ2，可得蝸輪蝸桿在正常狀態(tài)下工作的油溫為t式中：αd——箱體的表面熱傳系數(shù)，因周圍空氣流通良好，取αdS——內(nèi)表面能被潤滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的到的箱體表面面積，取S=0.06m2；t0——周圍空氣的溫度，常溫情況可取為20℃。所以，t由于t03.1.2聯(lián)軸器和鍵的選型與校核1．聯(lián)軸器的選用由圖3-1可知，電動機輸出軸的直徑D=9mm，查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表8-5，聯(lián)軸器孔軸直徑符合要求的只有型號LT1彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱扭矩TLT1=6.3N·m，許用轉(zhuǎn)速8800r/min,而電機的輸出扭矩為T因此，該聯(lián)軸器可以選用，長度取14mm。2．鍵的選用與校核電機與聯(lián)軸器連接的鍵選用型號b×h×L=3mm×3mm×12mm的單圓頭普通平鍵，查《機械設(shè)計》表6-2，在輕微沖擊下，鍵的許用擠壓應(yīng)力[σp]=100MPa，再根據(jù)式（6-1），其強度為σ式中T——傳遞的扭矩，即T=T電機=0.41N·m；k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，此處k=0.5h=1.5mm；l——鍵的工作長度，單圓頭平鍵l=L-0.5b=12-0.5×3=10.5mm；d——軸的直徑，這里d=9mm。所以，鍵的安全強度符合要求，可以使用。聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿減速器輸入軸之間的鍵連接也可以選用相同的型號。3.1.3鏈傳動的設(shè)計計算已知電機的額定功率P=0.06kW，傳動比i鏈輪=2鏈條的設(shè)計1．選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)z1=21，大鏈輪的齒數(shù)為2．確定計算功率由《機械設(shè)計》教材表9-6查得工況系數(shù)KA=1.0，由圖9-13查得主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)P3．選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)Pca=0.073kW，n1=38.20r/min和4．計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距a0=30~50L取鏈長節(jié)數(shù)Lp查表9-8，采用線性插值，計算得到中心距計算系數(shù)f1a5．計算鏈速v鏈v由v鏈6．計算壓軸力Fp有效圓周力為：F鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)KFp=1.5，則壓軸力為F7．主要設(shè)計結(jié)論鏈條型號08A—1；鏈輪齒數(shù)z1=21，z2=42；鏈節(jié)數(shù)Lp=110，中心距a=497mm。鏈輪的幾何尺寸設(shè)計滾子直徑d1=7.92mm，p=12.7mm。參考《機械設(shè)計》教材表9-2、表9-3、表9-4計算大鏈輪的各項尺寸：1．分度圓直徑d小鏈輪d=12.72．齒頂圓直徑dadamax=小鏈輪齒頂圓damax=85.21+1.25×12.7-7.92=93.17mm，大鏈輪齒頂圓damax=169.943．齒根圓直徑d小鏈輪齒根圓直徑df大鏈輪齒根圓直徑df4．節(jié)距多邊形以上的齒高ha=0.27p5．凸輪緣直徑dgdh2—內(nèi)鏈板高度，查表9-1得12.07mm；小鏈輪dg大鏈輪dg6．齒寬bfn單排鏈齒寬bf1=0.93b1（p≤12.7mm，b1為內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬7.85mm）小、大鏈輪齒寬bf1=0.93×7.85=7.30mm。7．齒側(cè)半徑：rx=p=12.7mm8．齒側(cè)倒角：ba=0.13p=0.13×12.7=1.651mm，取1.7mm。9．齒側(cè)凸輪緣圓角半徑：ra≈0.15h2=0.15×12.07=1.8mm。10．小、大鏈輪輪轂長度：L≈2.2p=2.2×12.7=27.94mm，取整28mm。11．大鏈輪內(nèi)孔軸徑：dk≈0.19dg=0.19×156=29.64，取整30mm。鏈輪輪齒要有足夠的耐磨性和強度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受到的沖擊也比大鏈輪大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。這里鏈輪選用20鋼材料，輪齒表面淬火處理，熱處理后的硬度可達50~60HRC[12]。

3.2傳送帶部分的設(shè)計3.2.1鏈輪連接端傳送帶滾筒軸的設(shè)計已知傳送帶滾筒的直徑D筒=100mm，作用在滾筒部分的力Fmax=100N，轉(zhuǎn)矩為T筒=10N·m；初定滾筒軸軸承段的直徑d筒=35mm，傳送帶的帶寬B帶=150mm，兩邊與擋板各預(yù)留10mm的間隙。通過前面的計算，得出水平方向上的壓軸力Fp=405.8N；鏈輪正常工作中轉(zhuǎn)速n筒實=19.44r/min，傳遞的功率P=0.02kW。1．計算軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機械設(shè)計》教材表15-3，取A0=112，于是得d為保證與大鏈輪內(nèi)孔相配合，取dⅠ—Ⅱ=dmin=30mm。2．根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度軸的最小端是安裝大鏈輪的位置，已知大鏈輪輪轂長度L=28mm，Ⅰ處左端用軸端擋圈對鏈輪進行軸向固定，為保證擋圈只壓在連輪上而不壓在軸的端面上，所以取lⅠ—Ⅱ=26mm。右端制出一軸肩，取Ⅱ—Ⅲ段的直徑dⅡ—Ⅲ=33mm，預(yù)留長度lⅡ—Ⅲ=74mm。初步選擇滾動軸承。因軸承只受到徑向力，沒有受到軸向力，所以選擇單列深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)dⅡ—Ⅲ=33mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度級的單列深溝球軸承6007，其尺寸為d×D×T=35mm×62mm×14mm，故dⅢ—Ⅳ=dⅦ—Ⅷ=35mm；而lⅢ—Ⅳ=lⅦ—Ⅷ=14mm。右端滾動軸承采用軸肩進行定位。由手冊上查得6007型軸承的定位軸肩高度h=3mm，因此，取dⅣ—Ⅴ=dⅥ—Ⅶ=41mm，而lⅣ—Ⅴ=lⅥ—Ⅶ=10mm。滾筒處的直徑dⅤ—Ⅵ=100mm，長度lⅤ—Ⅵ=150mm。所以，軸的總長度為：l=lⅠ—Ⅱ+lⅡ—Ⅲ+lⅢ—Ⅳ+lⅣ—Ⅴ+lⅤ—Ⅵ+lⅥ—Ⅶ+lⅦ—Ⅷ=26+74+14+10+150+10+14mm=298mm。圖3-2軸的結(jié)構(gòu)和裝配3．軸上鏈輪的周向定位鏈輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按dⅠ—Ⅱ查手冊得平鍵截面b×h=8mm×7mm，類型為C型，鍵槽用銑刀加工，長度為25mm，同時為了保證鏈輪與軸有良好的對中性，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合[13]為H7/n6；軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4．確定軸上的圓角和倒角尺寸參考《機械設(shè)計》教材表15-2，取軸端倒角為C1，各軸肩處的倒角和圓角半徑如圖3-2所示。5．求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和裝配圖，作出軸的計算簡圖，如圖3-3（a）所示。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖[14]，如圖3-3（d）和圖3-3（e）所示。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩扭矩圖中可以看出截面B是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算截面C處的MH、MV及M的值如下：軸承水平面H的支反力[15]：在D點：∑MH-D點=0，-FP(L1+L2+L3)+FNH1(L2+L3)-Fx(L1+L2)=0，求得FNH1=650.7N；在B點：∑MH-B點=0，-FP·L1+Fx·L2-FNH2(L1+L2)=0，求得FNH2=-171.4N。垂直面V的支反力：在D點：∑MV-D點=0，F(xiàn)NV1(L2+L3)-Fy·L3=0，求得FNV1=35.35N；在B點：∑MV-B點=0，F(xiàn)y·L2-FNV2(L2+L3)=0，求得FNV2=35.35N。H面的彎矩M：MH=FP·L1=405.8×95N·mm=38551N·mmV面的彎矩MV=0N·mm。所以，總彎矩M=MH=38551N·mm。計算扭矩T：T=T筒=10000N·mm6．按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)《機械設(shè)計》式（15-5）和計算數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，在C截面上：σW——抗彎截面系數(shù)，近似計算時取πd3/32≈0.1d3。前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表15-1查得[σ-1]=60MPa，故安全。7．軸的最小直徑處強度校核軸Ⅱ處直徑dⅠ-Ⅱ=30mm，Ⅱ端面左邊彎矩MⅡ左=FP·L/2=408.5×28/2=5681.2N·mm，則σ所以，軸的最小直徑處的安全強度也符合要求。圖3-3軸的載荷分析圖3.2.2傳送帶從動滾筒軸的設(shè)計從動滾筒軸的設(shè)計和主動滾筒軸的設(shè)計類似，設(shè)計過程不再贅述，軸的結(jié)構(gòu)和安裝如圖3-4所示。圖3-4從動滾筒軸的結(jié)構(gòu)和裝配與主動滾筒軸的設(shè)計比較得出結(jié)論，從動滾筒軸的強度也是符合安全要求的。3.2.3軸承的壽命計算[16]因為工作條件平穩(wěn)，無沖擊，所以取載荷系數(shù)fd=1.0；預(yù)期壽命L’h=16×360×10=57600h，軸承在工作時只受到徑向力的作用，沒有軸向力；取受力較大的軸承1作為計算對象，則徑向力：F當量動載荷：P=fd·Fr=1.0×651.7N=651.7N查找《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表6-1可得，深溝球6007型號軸承的基本額定動載荷C=16.2kN，根據(jù)《機械設(shè)計》式（13-5）L式中，ε為指數(shù)，對于球軸承，ε=3。實際使用壽命遠高于預(yù)期壽命，所以該型號軸承可以選用。3.2.4鍵的選用與校核減速器輸出端與大鏈輪輪轂連接的鍵選用型號b×h×L=8mm×7mm×25mm的單圓頭普通平鍵，查《機械設(shè)計》表6-2，在輕微沖擊下，鍵的許用擠壓應(yīng)力[σp]=100MPa，再根據(jù)式（6-1），其強度為σ式中T——傳遞的扭矩，這里T=10N·m；k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，此處k=0.5h=3.5mm；l——鍵的工作長度，單圓頭平鍵l=L-0.5b=25-0.5×8=21mm；d——軸的直徑，這里d=30mm。所以，鍵的安全強度符合要求，可以使用。3.2.5傳送帶的設(shè)計因為傳送帶輸送的橙果屬于散狀密度較輕的物料，磨損性小，查找《機械設(shè)計手冊》表8-2-50和表8-2-51可知，宜選用芯層為棉帆布（代號CC）材料、覆蓋膠為聚氯乙烯（代號PVC）材料的輸送帶。1．計算傳送帶提升的高度初設(shè)傳送帶上放置10個隔板，傳送帶與地面呈45°布置，則兩滾筒軸的垂直高度距離為H2．確定帶芯層數(shù)根據(jù)《機械設(shè)計手冊》表8-2-57，結(jié)合該傳送帶的工作條件，選取輸送帶的層數(shù)為3層。3．上、下覆蓋層厚度帆布芯輸送帶下層厚度一般為1.5mm，上層根據(jù)所輸送的物料的堆積厚度、粒落料及物料的琢磨性按需選取，這里上層厚度選用0.5mm。4．縱向全厚度抗拉強度查表8-2-60，棉帆布的抗拉強度為56N·mm/層，所以縱向全厚抗拉強度為56×3=168N·mm，傳送帶工作時受到最大拉應(yīng)力為100×sin45°/（2×150）=0.24N·mm<168N·mm，所以強度安全。5．確定覆蓋層性能等級代號查表8-2-52，該普通輸送帶覆蓋層性能等級選取L類型。綜上，輸送帶的型號為：GB/T79843150CC31680.5+1.5L。

第4章包裝機構(gòu)的設(shè)計4.1供膜裝置的設(shè)計4.1.1供膜原理簡述如圖4-1所示，彎膜漏斗的大小圓筒之間存在一定的間隙，在大圓筒后開有一縫隙，包裝膜彎卷后塞入大小圓筒之間并從大圓筒的后側(cè)縫隙中伸出，包裝膜伸出后兩邊重合通過兩個送膜橡膠輪，之后由步進電機控制橡膠輪的轉(zhuǎn)速，由于橡膠輪與包裝膜存在較大的摩擦力，由此供膜的速度和長度可以實現(xiàn)控制。1.包裝膜、2.彎膜漏斗、3.步進電機、4.送膜橡膠輪圖4-1包裝膜供膜示意圖4.1.2供膜電機的選型橙果包裝時，需要定時定量地向包裝裝置供給包裝膜，因此需要可控的調(diào)速電機進行驅(qū)動，結(jié)合工作條件，這里選用42兩相感應(yīng)子式永磁步進電機，型號為42J0948-415。其結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-2所示。圖4-242J0948-415步進電機結(jié)構(gòu)尺寸圖42J0948-415步進電機的相關(guān)參數(shù)如表4-1所示。表4-142J0948兩相步進電機技術(shù)參數(shù)表電機型號：42J0948-415兩相步進電機步矩角(°)靜力矩(N.m)相電壓(V)額定電流(A)相電阻(Ω)相電感(mH)定位力矩(N.m)引線數(shù)轉(zhuǎn)動慣量(g.c㎡)重量(kg)0.90.210.24820.344.2包裝裝置的設(shè)計4.2.1包裝原理簡述1.氣缸、2.刀座、3.刀片、4.密封刀、5.復(fù)位彈簧圖4-3包裝裝置示意圖如圖4-3所示，刀座上裝有刀片和密封刀，密封刀呈L型，內(nèi)部裝有發(fā)熱原件，可以通過調(diào)節(jié)參數(shù)改變刀體的溫度，每次密封刀閉合時可以封裝三條邊，分別是下方兩條邊和側(cè)邊一條邊；當氣缸活塞桿向中間推時，密封刀先于刀片接觸包裝膜，包裝膜受熱收縮實現(xiàn)自動封邊，活塞桿繼續(xù)運動直到刀片切斷相連的包裝膜；氣缸復(fù)位時帶有包裝膜的橙果在重力的作用下落到熱縮區(qū)，密封刀在彈簧的作用下自動復(fù)位，至此一個工作循環(huán)結(jié)束。4.2.2氣缸的選型氣缸的選用通常最普遍的是標準氣缸，在負載不大的此種工作情況下，選用缸徑為40mm，行程為100mm的標準氣缸，氣缸參數(shù)如表4-2所示。

表4-2氣缸參數(shù)氣缸型號：SC40×100-24-S缸徑mm行程mm調(diào)整行程mm系列代號工作壓力范圍Kgf/cm2壓縮壓力MPa操作速度mm/s接管口徑使用溫度范圍℃緩沖形式4010024標準復(fù)動型0.1～0.91.35300～800G1/4”-5～70調(diào)節(jié)緩沖4.2.3氣動回路的設(shè)計氣缸的氣動回路[17]如圖4-4所示，當活塞桿向中間推動時，電磁換向閥1DT得電，2DT不得電；活塞桿復(fù)位時，電磁換向閥2DT得電，1DT不得電。電磁換向閥的得電與否則是通過PLC的編程定時控制。圖4-4氣動回路1.離心風(fēng)機、2.電熱箱、3.熱縮箱、4.轉(zhuǎn)板、5.步進電機圖4-5熱縮裝置4.3熱縮裝置的設(shè)計4.2.1熱縮原理簡述如圖4-5所示，熱縮箱的上方有一圓筒，使帶有包裝膜的橙果落入到箱體內(nèi)；離心風(fēng)機則將電熱箱中產(chǎn)生的熱空氣輸送到熱縮箱中，電熱箱的上方有一溫度調(diào)節(jié)旋鈕，可以根據(jù)實際的熱縮效果調(diào)節(jié)電熱箱的溫度；轉(zhuǎn)板上均布通氣槽，使包裝膜受熱均勻，轉(zhuǎn)板與步進電機通過梅花聯(lián)軸器連接，電機控制轉(zhuǎn)板的翻轉(zhuǎn)使熱縮好的橙果通過箱體側(cè)邊開好的出果槽進入下一流程。4.2.2離心風(fēng)機的選用在能夠確保足夠送風(fēng)量的前提下，從常用的風(fēng)機FLJ系列中選出合適的型號，考慮到最終的熱縮效果是受多方面因素的影響，比如電熱箱溫度、轉(zhuǎn)板翻轉(zhuǎn)速度、周圍環(huán)境溫度等，因此選用200FLJ2-4W型號離心風(fēng)機，風(fēng)機的參數(shù)如表4-3所示。表4-3風(fēng)機參數(shù)風(fēng)機型號：200FLJ2-4W離心風(fēng)機電壓V相數(shù)頻率Hz輸入電流A輸入功率W轉(zhuǎn)速r/min風(fēng)量m3/min噪聲dB重量Kg2201501.08010005.5655.0

第5章分級機構(gòu)的設(shè)計5.1分級原理簡述如圖5-1、5-2所示，當橙果下落到分級裝置后，分級托板的斜坡使其繼續(xù)向前滾動，之后進入橡膠軟刷區(qū)域，軟刷刷毛中間短兩端長，從側(cè)面看呈圓弧形，橙果在其中滾動時由于受力不均會自動歸中，以便于更加精確地分級。1.同步帶、2.同步帶輪、3.橡膠軟刷、4.擋板、5.分級托板、6.落料道圖5-1分級裝置圖5-2分級裝置側(cè)視圖當橙果重量達到設(shè)定值時，擋板將會向下打開，否則進入下一個等級判斷，直至最后為不合格等級。橙果重量的設(shè)定數(shù)值可以通過增減擋板后方懸掛的砝碼個數(shù)控制。5.2驅(qū)動方式選用[18]為保證三個軟刷的同向同步轉(zhuǎn)動，這里用同步帶和同步帶輪實現(xiàn)，由于傳遞的功率和傳動的精度要求不高，所以同步帶和帶輪的參數(shù)設(shè)計計算省略，直接參照常用規(guī)格選用MXL系列同步帶輪和同步帶；同步帶輪和帶的參數(shù)如表5-1和表5-2所示。表5-1MXL同步帶輪規(guī)格表齒型齒數(shù)外形尺寸齒距槽寬節(jié)圓直徑內(nèi)徑擋圓外徑凸臺外徑總長MXL202.03mm11mm12.9mm5mm18mm18mm20mm表5-2同步帶規(guī)格表齒距齒高齒厚2.032mm0.51mm1.14mm

第6章整體框架的設(shè)計6.1鋁型材框架的設(shè)計根據(jù)整個設(shè)備的安裝大致尺寸，設(shè)計鋁型材的框架尺寸如圖6-1所示。圖6-1鋁型材框架結(jié)構(gòu)圖鋁型材安裝注意事項：1．鋁型材在安裝前，應(yīng)該清理干凈表面的斷屑，切斷截面的邊緣要用工具銼鈍，以防安裝時被劃傷、割傷。2．鋁型材和角碼等配件聯(lián)接時要牢固。6.2鋁型材規(guī)格選用本次設(shè)計中所選用的3030GW型鋁型材的尺寸大小為30mm×30mm，其長度有300mm、320mm、350mm、450mm、750mm、930mm、1400mm和1800mm共8種規(guī)格。鋁型材的參數(shù)如圖6-2所示。圖6-23030GW鋁型材參數(shù)6.3角碼的選用根據(jù)鋁型材的型號，選用相應(yīng)的3030角碼，其尺寸參數(shù)如圖6-3所示。圖6-33030角碼尺寸參數(shù)

第7章總結(jié)本次研究的課題“橙果自動包裝及分級的結(jié)構(gòu)設(shè)計”作為一次畢業(yè)設(shè)計來說還是比較好的，它綜合運用了本專業(yè)所學(xué)過的知識，涉及《機械設(shè)計》、《機械原理》、《液壓與氣壓傳動》、《理論力學(xué)》、《機械制造工藝學(xué)》等等許多專業(yè)課，是一次對大學(xué)期間所學(xué)知識運用的綜合檢驗。本課題的設(shè)計思路是將橙果通過傳送帶提升到高處，利用重力從上往下依次經(jīng)過各個流程，最后實現(xiàn)預(yù)期的包裝分級效果。本裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，實際工作時還要通過不斷地調(diào)整才能夠達到最佳的效果；因為運用的都是學(xué)過的有限專業(yè)知識，對于能否投入到批量生產(chǎn)還需經(jīng)過大量的完善和優(yōu)化。雖然裝置的設(shè)計已經(jīng)初步成型，但是相比于現(xiàn)在市場上的一些成熟產(chǎn)品，還是需要經(jīng)過不斷的改進和實際生產(chǎn)的檢驗，為此對本裝置提出一些可以優(yōu)化的地方：一、包裝的總效率有待提高，因為在效率就是金錢的現(xiàn)代化生產(chǎn)模式下，設(shè)備的生產(chǎn)能力就決定了該設(shè)備本身的去留。提出的改進方式是多組氣缸分組工作，增加分流裝置。二、設(shè)備的結(jié)構(gòu)過于機械化，應(yīng)該考慮增加傳感器的輔助；如在沒有供料的情況下，氣缸依舊工作，這就造成了包裝膜的浪費，因此應(yīng)該增加像光電傳感器之類的輔助元器件，既可以判斷氣缸該什么時候工作，又可以作為計數(shù)器。三、氣動回路存在完善；目前設(shè)計的氣缸工作就“進—退”兩種動作方式，可以改為“快進—慢進—停留—快退”這四種動作方式，在密封包裝膜時慢，其他時候快，這就提高了效率。同樣氣缸停留的位置可以加裝傳感器加以控制。由于設(shè)計時間和所學(xué)知識的限制，本人對課題只是略作研究，在某些方面沒有深入探討，因此本次設(shè)計的裝置還有不斷改進的空間。

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