海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

題目：海帶打結(jié)裝置設(shè)計(jì)子題：專業(yè)：指導(dǎo)教師：學(xué)生姓名：班級(jí)-學(xué)號(hào)：年月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）海帶打結(jié)裝置設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）完成日期20年月日學(xué)院：專業(yè)：學(xué)生姓名：班級(jí)學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：評(píng)閱教師：年月屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-PAGEIII-注：頁(yè)眉，居中，楷體，五號(hào)。閱后刪除此文本框。摘要注：頁(yè)眉，居中，楷體，五號(hào)。閱后刪除此文本框。海帶結(jié)作為人見人愛(ài)的食品，非常美觀且易于食用，但是價(jià)格相對(duì)于其他海帶產(chǎn)品較高。但是，目前該產(chǎn)品的生產(chǎn)幾乎完全依賴手工完成，其生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)環(huán)境也較差，同時(shí)人力成本也相當(dāng)高。因此，我們希望通過(guò)改進(jìn)打結(jié)過(guò)程，提高海帶結(jié)的生產(chǎn)效率，從而帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，我們對(duì)海帶的力學(xué)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并設(shè)計(jì)了一種基于D型打結(jié)器的打結(jié)機(jī)構(gòu)，旨在將海帶進(jìn)行自動(dòng)化打結(jié)。針對(duì)當(dāng)前海帶加工業(yè)中存在的勞動(dòng)力成本高和效率低下問(wèn)題，研發(fā)設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化海帶打結(jié)設(shè)備。首先，詳細(xì)介紹了該設(shè)備的工作原理，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)化地操作上料系統(tǒng)、打結(jié)系統(tǒng)和放置系統(tǒng)；其次，具體闡述了上料系統(tǒng)的托架組件和輸送系統(tǒng)的同步帶組件同步輪等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；最后，詳細(xì)論證了設(shè)備的主要機(jī)構(gòu)，如傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。本研究的成果對(duì)于促進(jìn)和推動(dòng)海帶加工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化具有重要意義。本課題第一方面主要研究的是如何將自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)一步小型化的同時(shí)兼顧提高生產(chǎn)效率，這樣一來(lái)可以使得小型機(jī)械智能制造成為更多得選擇。關(guān)鍵詞：海帶；打結(jié)機(jī)；打結(jié)裝置；傳動(dòng)裝置AbstractKelpknotasapopularfood,verybeautifulandeasytoeat,butthepriceishigherthanotherkelpproducts.However,atpresent,theproductionofthisproductalmostentirelyrelyonmanualcompletion,itsproductionefficiencyislow,theproductionenvironmentisalsopoor,whilethehumancostisquitehigh.Therefore,wehopetoimprovetheknottyingprocess,improvethekelpknotproductionefficiency,thusbringingbettereconomicandsocialbenefits.Inordertoachievethisgoal,wecarriedoutexperimentalresearchonthemechanicalcharacteristicsofkelp,anddesignedaknotmechanismbasedonD-typeknot,aimingatautomaticknotkelp.Abstract。Aimingattheproblemsofhighlaborcostandlowefficiencyinkelpprocessingindustry,asetofautomatickelpknottyingequipmentisdesigned.Firstly,theworkingprincipleoftheequipmentisintroducedindetail,andthefeedingsystem,knottingsystemandplacingsystemareoperatedcontinuouslythroughthemechanicaltransmissionsystem,thedesignofthestructureofthebracketcomponentofthefeedingsystemandthesynchronousbeltcomponentoftheconveyingsystemisdescribedindetail,andthemainmechanismoftheequipment,suchasthedesignandcalculationofthetransmissionsystem,isdiscussedindetail.Theresultsofthisstudyareofgreatsignificanceinpromotingthemechanizationandautomationofkelpprocessingindustry.ThefirstaspectofthispaperishowtofurtherminiaturizetheautomaticequipmentandimprovetheproductionefficiencyatthesametimeKeyWords：

Kelp;knottingmachine;knottingdevice;transmission目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要 IAbstract II第一章緒論 71.1研究背景與意義 錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2海帶打結(jié)及其相關(guān)理論的發(fā)展概礦 錯(cuò)誤！未定義書簽。1.3研究分析現(xiàn)狀 1第二章總體方案 錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1設(shè)計(jì)要求 錯(cuò)誤！未定義書簽。2.2工作原理 錯(cuò)誤！未定義書簽。第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1上料裝置設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1.1上料方案選型 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)確定 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1.3參數(shù)計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1.4多工位驗(yàn)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2打結(jié)裝置設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.1打結(jié)機(jī)構(gòu)打結(jié)原理 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.2氣缸裝置選型 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.3打結(jié)部分的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.4輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3回收裝置設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3.1回收方案選型 錯(cuò)誤！未定義書簽。第四章傳動(dòng)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1電機(jī)的選型 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1.1電動(dòng)機(jī)功率 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1.2打結(jié)電動(dòng)機(jī)選型 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2皮帶的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.1皮帶及帶輪材料的選擇 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.2皮帶及帶輪的基本尺寸及計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.3電帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.4軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書簽。4.4.1軸的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。結(jié)論 錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄A附錄內(nèi)容名稱 錯(cuò)誤！未定義書簽。致謝 33全套設(shè)計(jì)加QQ11970985或197216396-PAGE17-第一章緒論1.1研究背景與意義海帶，是大家常吃的一種海藻類食物，尤其是涼拌海帶結(jié)，特別開胃爽口。海帶不僅吃起來(lái)爽口美味，而且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含碘元素、礦物質(zhì)等，熱量低。海帶是我國(guó)主要生產(chǎn)的藻類產(chǎn)品之一。2018年我國(guó)藻類總產(chǎn)量為471萬(wàn)噸，其中海帶152萬(wàn)噸，占藻類總產(chǎn)量的32.30%。全國(guó)藻類養(yǎng)殖面積為14萬(wàn)公頃，其中海帶養(yǎng)殖面積達(dá)4.51萬(wàn)公頃，占比31.29%，主要分布于遼寧、江蘇、浙江、福建、山東和廣東5省。首先，從海帶養(yǎng)殖面積的時(shí)間趨勢(shì)來(lái)看，2008年~2018年，全國(guó)海帶養(yǎng)殖面積整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（圖1）。2013年前，我國(guó)海帶養(yǎng)殖面積經(jīng)歷了一個(gè)大幅上漲到保持平衡水平（4萬(wàn)公頃）的過(guò)程，而2013年的養(yǎng)殖面積則突然減產(chǎn)至3.73萬(wàn)公頃。養(yǎng)殖面積減少7.21%。從2014年開始，海帶養(yǎng)殖面積一直緩慢增加，2018年海帶養(yǎng)殖面積相比于10年前增加了約34.63%，全國(guó)總養(yǎng)殖面積達(dá)到4.51萬(wàn)公頃，占全國(guó)藻類養(yǎng)殖面積的31.29%，由此可見海帶在藻類產(chǎn)品中的重要地位。海帶含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，如藻膠、碘、鈣、鐵、鋅等礦物質(zhì)元素，以及人體必需的多種維生素，例如維生素A、維生素B、維生素C、維生素E等。因此，海帶常常被譽(yù)為海洋之寶，被人們奉為美食和藥食兼用的珍貴食材。此外，海帶可加工制成海帶絲、海帶結(jié)、海帶卷產(chǎn)品以及淡干海帶和鹽漬海帶等，如圖1-1所示。圖1-1海帶加工產(chǎn)品通常情況下，海帶，褐色，扁平帶狀，最長(zhǎng)可達(dá)20M；分葉片、柄部和固著器，固著器呈假根狀。葉片為表皮、皮層和髓部組織所組成，葉片下部有孢子囊。具有黏液腔，可分泌滑性物質(zhì)。固著器樹狀分支，用以附著海底巖石。正如圖1-2所展示的那樣。圖1-2海帶條外形目前，我國(guó)在海帶加工業(yè)方面，主要依靠手工作業(yè)，面臨工作效率低和產(chǎn)能擴(kuò)展困難的挑戰(zhàn)。機(jī)械化與自動(dòng)化水平有待提高。現(xiàn)有的海帶加工設(shè)備功能單一，通常僅包括打結(jié)功能，缺乏整合了上料、打結(jié)和回收功能的多功能設(shè)備。此外，國(guó)內(nèi)對(duì)設(shè)備的研制主要針對(duì)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，未能滿足小型工坊或家庭式使用需求，因此，急切需要開發(fā)一種集上料、打結(jié)和回收于一體的綜合性海帶打結(jié)加工設(shè)備，以根本解決上述難題。鑒于現(xiàn)有設(shè)備的功能不足和行業(yè)需求，本研究旨在針對(duì)海帶加工過(guò)程中的低效率和高成本問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研發(fā)一種全自動(dòng)化海帶大結(jié)機(jī)械。該機(jī)械采用機(jī)械傳動(dòng)方式，通過(guò)模組、手指缸和多工位上料機(jī)構(gòu)等部件，實(shí)現(xiàn)海帶的自動(dòng)化、連續(xù)化處理，包括上料、打結(jié)機(jī)和回收。這一設(shè)備能夠有效解決海帶打結(jié)加工行業(yè)勞動(dòng)密集和效率不高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)化生產(chǎn)，從而顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。它不僅有助于降低企業(yè)的人力成本，還能確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量一致性。1.2海帶打結(jié)及其相關(guān)理論的發(fā)展概況1.2.1人工海帶打結(jié)手工進(jìn)行海帶打結(jié)分解動(dòng)作演示圖。第一步：夾持第二步：旋轉(zhuǎn)第三步：纏繞第四步：打結(jié)右手兩指夾住海帶條從左手兩手指縫抽出，實(shí)現(xiàn)上料，右手兩指夾住海帶條繞左手食指纏繞一圈，海帶條呈纏繞狀態(tài)，將海帶條從已形成的圓環(huán)中拉出，則海帶條成結(jié)。二代海帶打結(jié)機(jī)（圖1-3）以懸鏈理論為基礎(chǔ)，研究了海帶在打結(jié)過(guò)程中的形狀變化，采用與一代打結(jié)機(jī)不同的打結(jié)原理，利用同步帶夾爪，纏繞的同時(shí)進(jìn)行打結(jié)，節(jié)省打結(jié)時(shí)間。其打結(jié)機(jī)構(gòu)主要為動(dòng)夾爪、靜夾爪和檔桿組成。動(dòng)夾爪為同步帶夾爪，定夾爪為平夾爪，靜夾爪位于動(dòng)夾爪形成的同步帶空間結(jié)構(gòu)中。打結(jié)過(guò)程中，動(dòng)、靜夾爪分別夾持海帶兩端，并分別與機(jī)架相連，形成封閉結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)拓?fù)涞刃мD(zhuǎn)換為三葉形紐結(jié)，從而形成海帶結(jié)。但是二代機(jī)由于采用氣缸驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)沖擊較大，穩(wěn)定性差，打結(jié)成功率較低。圖1-3改進(jìn)的同步帶夾爪海帶打結(jié)機(jī)改進(jìn)后打海帶打結(jié)機(jī)原理基本與二代打結(jié)機(jī)相同。區(qū)別在于使用交流伺服電機(jī)，替代氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，來(lái)驅(qū)動(dòng)同步帶夾爪的平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)打結(jié)的過(guò)程控制，運(yùn)動(dòng)過(guò)程精確平穩(wěn)。白茂東等[57]研制了一臺(tái)可以生產(chǎn)雙條平結(jié)式海帶結(jié)的海帶自動(dòng)打結(jié)機(jī)，自動(dòng)打結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1-5，其生產(chǎn)的海帶結(jié)也是平結(jié)，打結(jié)原理也是平結(jié)打結(jié)原理，不同點(diǎn)在于是兩條海帶進(jìn)行平結(jié)打結(jié)，海帶結(jié)形式見圖1-12（a），避免了海帶條環(huán)繞成環(huán)時(shí)不穩(wěn)定的問(wèn)題，同時(shí)也可以將單條海帶打結(jié)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的伸縮運(yùn)動(dòng)，可以提高打結(jié)的效率和成功率。圖1-5雙條平結(jié)式海帶打結(jié)機(jī)1.3研究分析現(xiàn)狀從打結(jié)原理的研究、生物材料力學(xué)特性以及海帶打結(jié)機(jī)的研究現(xiàn)狀來(lái)看，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）打結(jié)機(jī)構(gòu)在諸多行業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用，特別是在牧草打結(jié)、醫(yī)療外科手術(shù)打結(jié)中，技術(shù)較為成熟。牧草打結(jié)中應(yīng)用較為廣泛的是D型打結(jié)器，機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊，采用精確的時(shí)序性配合，完成捆繩的快速打結(jié)過(guò)程。國(guó)外的相關(guān)研究已經(jīng)非常成熟，但國(guó)內(nèi)的研究還主要集中在利用逆向工程完成反向建模；外科手術(shù)中目前應(yīng)用較多的打結(jié)方式，是采用主從控制的機(jī)械手完成打結(jié)過(guò)程。打結(jié)過(guò)程精密可控，但整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本高，運(yùn)行環(huán)境要求高。（2）生物材料的拉伸力學(xué)特性研究，國(guó)內(nèi)外主要對(duì)蔬菜、水果和農(nóng)作物的莖稈、表皮等部位的拉伸力學(xué)特性進(jìn)行了大量的研究，包括生物材料的粘彈性特性，如應(yīng)力松弛東南大學(xué)碩士學(xué)位論文和蠕變；生物材料的摩擦性質(zhì)方面，主要是關(guān)于動(dòng)物皮膚表面的摩擦特性研究，常見于人體皮膚表面的摩擦研究。關(guān)于海帶的生物力學(xué)研究國(guó)內(nèi)外鮮有報(bào)道，力學(xué)性質(zhì)的影響因素也未可知。在研發(fā)海帶的相關(guān)自動(dòng)化設(shè)備過(guò)程中，缺少海帶相關(guān)基本力學(xué)參數(shù)的參考依據(jù)。（3）海帶打結(jié)的實(shí)現(xiàn)主要依靠?jī)煞N方式：模擬人手打結(jié)過(guò)程的打結(jié)方法，如多個(gè)氣缸控制的多個(gè)打結(jié)手指之間的配合完成打結(jié)過(guò)程；基于同步帶夾爪、利用拓?fù)鋵W(xué)變化實(shí)現(xiàn)打結(jié)過(guò)程的打結(jié)方法，如哈工大（威海）校區(qū)研制的基于同步帶夾爪的海帶自動(dòng)打結(jié)機(jī)。兩種原理均有多種實(shí)現(xiàn)方式，采用PLC控制、多個(gè)氣缸或伺服電機(jī)完成海帶的打結(jié)過(guò)程。打結(jié)過(guò)程復(fù)雜，需要多個(gè)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)配合，成結(jié)率較低，目前市場(chǎng)上還未有較為成熟的打結(jié)機(jī)械推出。1.4課題的主要研究?jī)?nèi)容針對(duì)目前海帶力學(xué)性質(zhì)研究少、海帶自動(dòng)打結(jié)困難的現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)并實(shí)施了海帶的拉伸打結(jié)試驗(yàn)，并基于試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)了一種新型的海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)。本文將主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面研究：（1）課題的背景意義和研究現(xiàn)狀。首先介紹了海帶結(jié)的生產(chǎn)效率低下與供應(yīng)不足之間的矛盾；演示了手工打結(jié)的原理。并提出合理的打結(jié)方案設(shè)計(jì)。（2）海帶打結(jié)過(guò)程中的延展性設(shè)想。（3）海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。研究了D型打結(jié)器的成結(jié)原理，為海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考；對(duì)海帶打結(jié)機(jī)構(gòu)的總體方案和時(shí)序性進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)主要零部件，如軸、齒輪、氣缸和電機(jī)，進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并給出打結(jié)機(jī)構(gòu)的整體裝配模型第二章總體方案2.1設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行海帶打結(jié)裝置的設(shè)計(jì)，該機(jī)器主要用于滿足小型工廠的海帶自動(dòng)化加工，需要滿足的條件：（1）經(jīng)濟(jì)要求：設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性是一項(xiàng)綜合性的指標(biāo)，它反映在海帶打結(jié)裝置的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，使用，銷售，維護(hù)，管理等各個(gè)方面。總之，經(jīng)濟(jì)性要求是指在滿足功能要求的情況下，使成本最小化。（2）安全需求：在設(shè)計(jì)海帶打結(jié)裝置時(shí)，應(yīng)充分考慮設(shè)備的使用安全性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，安全是指海帶打結(jié)裝置自身的工作安全和使用人員，尤其是操作者的手。因此，必須采取各種保護(hù)措施，保證操作機(jī)構(gòu)在使用過(guò)程中不直接接觸人體。（3）可靠性要求：可靠性是指在使用過(guò)程中，海帶打結(jié)裝置的穩(wěn)定性能?？煽啃缘燃?jí)愈高，則表示機(jī)器在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障的機(jī)率愈低，且可維持較長(zhǎng)的時(shí)間。（4）使用方便的需求：海帶打結(jié)裝置是一種為人們提供便利的機(jī)械產(chǎn)品。海帶打結(jié)裝置的設(shè)計(jì)要注意輕便、省力；操作機(jī)構(gòu)要符合人體生理狀況，噪音要小，防污染等。另外，對(duì)一些機(jī)械的要求也很高，例如施工機(jī)械要容易拆裝，運(yùn)輸機(jī)械要輕便。通過(guò)對(duì)以上要求的分析，本課題設(shè)計(jì)的海帶打結(jié)裝置采用立式結(jié)構(gòu)。立式海帶打結(jié)裝置的裝料和卸料都很方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維修方便，并且立式產(chǎn)生的振動(dòng)很小，有利于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，非常適用于小作坊的加工機(jī)械。該海帶打結(jié)裝置由電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、上料裝置、打結(jié)裝置、回收裝置等組成。本次設(shè)計(jì)的參數(shù)要求如下所示：表2-1基本參數(shù)表基本參數(shù)參數(shù)值海帶條外形尺寸150*30*2mm重量10g工作效率打結(jié)5/s鑒于本設(shè)計(jì)的海帶結(jié)外形尺寸為150*30*2mm，重量為10g，要求工作效率為每小時(shí)可產(chǎn)出海帶結(jié)1800個(gè)，本設(shè)計(jì)需滿足的主要參數(shù)和性能指標(biāo)包括：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需穩(wěn)定可靠，確保產(chǎn)出效率；外形尺寸需控制在設(shè)計(jì)大小內(nèi)，重量也需控制使整機(jī)重心合理；上料打結(jié)系統(tǒng)效率需達(dá)到每小時(shí)1800個(gè)海帶結(jié)的要求。此外，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、低噪音也是本設(shè)計(jì)需滿足的重要性能指標(biāo)。2.2工作原理本海帶打結(jié)裝置由三個(gè)主要部分組成：上料機(jī)構(gòu)、打結(jié)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。上料機(jī)構(gòu)采用兩個(gè)組旋轉(zhuǎn)的四工位上料臺(tái)。海帶從上料結(jié)構(gòu)進(jìn)入，被傳送系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶入，經(jīng)過(guò)工位順序排列。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用帶輪的傳動(dòng)方式，電機(jī)帶動(dòng)同步輪，再分別帶動(dòng)其他輔助運(yùn)動(dòng)的同步帶和小帶輪，完成對(duì)各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)。本機(jī)器由上料裝置、打結(jié)裝置、回收裝置等多個(gè)系統(tǒng)組成。它們之間通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)跟動(dòng)聯(lián)動(dòng)，相互間形成自動(dòng)化的連續(xù)設(shè)備。機(jī)器的運(yùn)行原理為：上料后的海帶通過(guò)出料口進(jìn)入傳送帶，在傳送帶上經(jīng)過(guò)到打結(jié)裝置工位點(diǎn)上，打結(jié)機(jī)構(gòu)開始對(duì)輸入過(guò)來(lái)的工位海帶條進(jìn)行打結(jié)工作，完成后其中一個(gè)手指氣缸夾持海帶結(jié)放入工位隨動(dòng)的回收箱內(nèi)。各個(gè)機(jī)構(gòu)之間通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)，不同機(jī)構(gòu)間則通過(guò)傳送帶等進(jìn)行銜接，第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1上料裝置設(shè)計(jì)3.1.1上料方案選型根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)研，當(dāng)前海藻類上料設(shè)備種類較多，但其中多種上料設(shè)備易造成海帶的外部損傷，只有人工上料和傳送系統(tǒng)式上料傷害較小，因此主要比較這兩種方案。方案一：人工上料。該方案是利用人工對(duì)海帶分揀進(jìn)行上料。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上料效果好。但無(wú)法對(duì)海帶進(jìn)行進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，對(duì)一些效率節(jié)拍效果不佳。且對(duì)人工成本也較高。方案二：傳送系統(tǒng)式上料。該方案利用旋轉(zhuǎn)的傳送系統(tǒng)機(jī)械同步帶同步輪表面以達(dá)到上料效果。優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)利用機(jī)械摩擦力，上料效果好。對(duì)海帶也不會(huì)造成損傷。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。綜合兩種方案的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇了傳送系統(tǒng)式上料方式。因?yàn)楹П砻娉Ｓ形勰嗟阮B固污漬粘附，需要機(jī)械摩擦力才能徹底清除。同時(shí)海帶絮較軟，不適合高壓水流直接沖刷。傳送系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定的機(jī)械摩擦力，既能去除頑固污漬，又不會(huì)損傷海帶絮。雖然該方案結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但通過(guò)選用簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)件，仍能使整體結(jié)構(gòu)緊湊。因此傳送系統(tǒng)式上料前還是需要專用的設(shè)備清洗，是本設(shè)計(jì)的最佳選擇。3.1.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)確定本機(jī)器的上料裝置主要由下正向旋轉(zhuǎn)的同步帶傳送系統(tǒng)組成。，而傳送系統(tǒng)通過(guò)從動(dòng)帶輪負(fù)向轉(zhuǎn)動(dòng)。傳送系統(tǒng)均為同步結(jié)構(gòu)，通過(guò)機(jī)械嚙合將海帶進(jìn)行縱向傳送至打結(jié)機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)全面上料。具體運(yùn)動(dòng)原理是：電機(jī)帶動(dòng)上部傳送系統(tǒng)正轉(zhuǎn)，通過(guò)工位托板的同步帶斜度打角，實(shí)現(xiàn)海帶的軸向傳送；同時(shí)，上下傳送系統(tǒng)通過(guò)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)海帶實(shí)施全方位機(jī)械擠壓和擦拭，對(duì)其表面污垢進(jìn)行徹底清除。該上料裝置的出口端通過(guò)接力裝置與打結(jié)裝置實(shí)行機(jī)械聯(lián)動(dòng)，即上料好的海帶直接送入打結(jié)裝置的物料槽內(nèi)，準(zhǔn)備進(jìn)行下一道工序的切塊處理，這樣實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的連續(xù)生產(chǎn)流程。在裝置工作平穩(wěn)后，把海帶放在工位托板托板的上料區(qū)，在同步帶傳送系統(tǒng)的軸向推力作用下，海帶沿傳送系統(tǒng)向前運(yùn)動(dòng)。同步帶結(jié)構(gòu)間距關(guān)鍵影響同步帶升角，同時(shí)決定著海帶的清潔效果及海帶與鐵質(zhì)托板的接觸情況。若大部分海帶與托板發(fā)生接觸，這會(huì)降低海帶上料時(shí)的穩(wěn)定性，進(jìn)而干擾輸送過(guò)程，減少加工效率，并對(duì)海帶表皮造成一定傷害。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和傾斜角度固定的情況下，同步帶結(jié)構(gòu)間距的變化將導(dǎo)致海帶運(yùn)動(dòng)速度變化，進(jìn)而影響加工效率。確定同步帶結(jié)構(gòu)間距的原則是確保在適應(yīng)大多數(shù)海帶的前提下，保持海帶支撐穩(wěn)定。將海帶視為長(zhǎng)方形體，其短軸兩側(cè)距離中心軸線占長(zhǎng)軸半徑的40%至80%，通常為海帶最佳支撐區(qū)間。依據(jù)測(cè)量海帶物料特性所獲數(shù)據(jù)，縱徑最大值為300mm，最小值為200mm，基于此數(shù)據(jù)推算同步帶結(jié)構(gòu)間距，計(jì)算方法如下：（1）適合最大海帶的工位間距LL（2）適合最小海帶的工位間距LL式中：L大、L小為適合最大、最小海帶工位間距；a長(zhǎng)、a依據(jù)分析數(shù)據(jù)，適宜大型海帶的工位間隔范圍為180至200毫米，而海帶條則150毫米。本研究為了實(shí)驗(yàn)操作的便利性，對(duì)工位間隔進(jìn)行了取整，采用300毫米作為的工位間隔。上料裝置結(jié)構(gòu)圖如下：圖3-1上料工位結(jié)構(gòu)圖3.1.3參數(shù)計(jì)算電機(jī)是促進(jìn)海帶裝置沿輸送方向移動(dòng)，進(jìn)行上料的關(guān)鍵構(gòu)件。若工位托板的刷絲長(zhǎng)度不足，海帶與托板之間的摩擦?xí)龃螅瑢?dǎo)致海帶在輸送過(guò)程中位置不穩(wěn)固；反之，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致材料使用過(guò)度，增加加工成本。在最佳狀態(tài)下，海帶應(yīng)當(dāng)在圖3-3所示的四個(gè)點(diǎn)上均勻承受力量。圖3-2理想狀態(tài)下海帶與傳送系統(tǒng)接觸圖將海帶看成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)方形，設(shè)海帶的長(zhǎng)方形方程為x式中：x、y為長(zhǎng)方形上點(diǎn)的坐標(biāo)；a、b為長(zhǎng)方形長(zhǎng)半軸、短半軸。從圖3-2中可以看出，2a為海帶的縱徑，2b為海帶橫徑，L為工位間距，c為軸心到工位托板頂端之間距離，e為工位托板最低長(zhǎng)度。當(dāng)時(shí)，將a、b代入上式求出對(duì)應(yīng)的y（也就是圖中c），b-c得出同步帶帶最小長(zhǎng)度e。以下為適合最大海帶時(shí)工位托板長(zhǎng)度計(jì)算過(guò)程：a=將工位間距L1=120mm、Lxb=代入海帶的長(zhǎng)方形方程得出c最后得出在不同工位間距適合最大海帶的工位托板長(zhǎng)度為e同樣的方法得出適合最小海帶時(shí)工位托板長(zhǎng)度為e120=16.71mm、式中：a長(zhǎng)、a短為海帶縱徑最長(zhǎng)與最短值；b長(zhǎng)、b本研究選取了適宜于海帶條的工位托板，當(dāng)工位間距達(dá)到最大值時(shí)，刷絲長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)24.16mm。因此，將工位托板長(zhǎng)度定為25mm是較為妥當(dāng)?shù)倪x擇。所謂的軸心距離，是指兩個(gè)同步帶托板軸線之間的間隔。在工位間距固定的情況下，軸心距離越遠(yuǎn)，海帶與工位托板的接觸面積就越大，從而上料效果也更加理想。然而，若軸心距離過(guò)大，本裝置結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)際情況及計(jì)算結(jié)果，選擇280mm作為兩托板的軸心距。3.1.4多工位驗(yàn)算海帶上料效率受同步帶行程的顯著影響。在保持海帶間距不變的情況下，提高同步輪的轉(zhuǎn)速可增加海帶的上料效果，反之，降低轉(zhuǎn)速會(huì)導(dǎo)致上料效率減少。然而，過(guò)快的轉(zhuǎn)速并不適宜，因當(dāng)轉(zhuǎn)速超越某臨界值，海帶可能會(huì)因離心力作用被拋出，無(wú)法完成輸送。因此，必須結(jié)合生產(chǎn)需求，對(duì)轉(zhuǎn)速n進(jìn)行精確調(diào)整，以確定符合生產(chǎn)要求的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。mω2πnπnnmax式中：K—物料綜合系數(shù)；g—重力加速度；nmax—軸心的最大轉(zhuǎn)速，即臨界轉(zhuǎn)速(r令A(yù)=30K2gnmax式中：nmax=AD—物料的綜合特性系數(shù)，根據(jù)查表得出海帶屬于大塊狀a?60n因此，同步帶工位托板上料機(jī)的同步帶軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)上料量、同步帶直徑和物料的特性而定，在滿足上料量要求情況下，同步帶軸轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，更不能超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，即：n式中，n—同步帶的實(shí)際轉(zhuǎn)速（(r與設(shè)計(jì)要求相符，故符合要求。3.2打結(jié)裝置設(shè)計(jì)3.2.1打結(jié)機(jī)構(gòu)打結(jié)原理D型打結(jié)器可以完全依靠機(jī)械傳動(dòng)，通過(guò)模仿人手打結(jié)動(dòng)作，在0.7s內(nèi)完成打結(jié)作業(yè)。D型打結(jié)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，但結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。本設(shè)計(jì)的打結(jié)裝置可采用兩種方案：高速旋轉(zhuǎn)刀輪式切塊和往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式切塊。高速旋轉(zhuǎn)刀輪式是通過(guò)安裝在高速旋轉(zhuǎn)刀輪上的刀具對(duì)海帶進(jìn)行打結(jié)機(jī)的。往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式是利用刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)海帶進(jìn)行切塊。經(jīng)比較，高速旋轉(zhuǎn)刀輪式切塊雖然效率更高，適合自動(dòng)化生產(chǎn)，卻不適合小型機(jī)器應(yīng)用，而往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式切塊效率雖然略低，卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠在小型機(jī)器中運(yùn)用。另外，往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式還具有造假便宜、刀片更換方便的優(yōu)勢(shì)。綜合兩種方案的優(yōu)劣，本設(shè)計(jì)最后選擇了往復(fù)運(yùn)動(dòng)切刀式打結(jié)裝置。這種切塊方式可實(shí)現(xiàn)小型自動(dòng)化連續(xù)化操作，并且性價(jià)比高，使用方便，滿足工藝要求。其運(yùn)動(dòng)原理是通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)切刀實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與靜止海帶的相對(duì)切削，實(shí)現(xiàn)切塊加工。具體來(lái)說(shuō)，上料后的海帶被輸送帶定位并送至切塊區(qū)域。此時(shí)，切刀在曲柄機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下，對(duì)海帶實(shí)施垂直的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)切刀向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，與靜止海帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，壓迫海帶進(jìn)行切塊。然后切刀向上運(yùn)動(dòng)，完成一次打結(jié)機(jī)循環(huán)。通過(guò)重復(fù)該往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可連續(xù)將海帶切成塊狀。該打結(jié)裝置的出口同樣采用輸送帶，將打結(jié)機(jī)后的海帶塊運(yùn)送到下一工序。切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡、速度等參數(shù)可根據(jù)工藝需求調(diào)整，與整機(jī)控制相連接，實(shí)施自動(dòng)化協(xié)調(diào)控制。3.2.2氣缸裝置選型為防止生銹和保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和硬度，采用通用手指氣缸進(jìn)行采買，手指前端斜角處理的形狀。圖3-4圖3-5筆形氣缸的結(jié)構(gòu)3.2.3打結(jié)部分的設(shè)計(jì)如圖4-1中所示，D型打結(jié)器的主要機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組、打結(jié)刀。打結(jié)過(guò)程可以分為三個(gè)步驟：（1）手指缸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)海帶左右兩端夾緊；（2）打結(jié)嘴顎轉(zhuǎn)動(dòng)形成繩環(huán)，打結(jié)嘴上顎在端面凸輪的作用下完成咬繩動(dòng)作；（3）脫繩桿擺動(dòng)，帶動(dòng)割繩刀割繩，并推動(dòng)繩環(huán)脫離打結(jié)嘴，行程繩結(jié)，完成繩結(jié)打結(jié)過(guò)程。整個(gè)過(guò)程全部由兩組氣缸配合模組完成。整個(gè)傳動(dòng)和打結(jié)過(guò)程，需要各部件之間的協(xié)調(diào)配合，要求打結(jié)器具有良好的時(shí)序性，各個(gè)零部件的動(dòng)作嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求有序配合。圖3-6曲柄連桿3.2.4輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過(guò)曲柄連桿驅(qū)動(dòng)，，實(shí)現(xiàn)打結(jié)機(jī)功能，如圖3-6所示。3.3回收裝置設(shè)計(jì)3.3.1回收方案選型本設(shè)計(jì)的回收裝置可采用兩種方案：固定式和移動(dòng)式。經(jīng)比較，移動(dòng)式回收裝置的回收效率更高，這對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)很重要；另外，通過(guò)調(diào)節(jié)刀盤轉(zhuǎn)速還可以獲得不同軟硬程度的海帶漿。而固定刀片式打結(jié)的打結(jié)效率較低，且無(wú)法調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同要求?？紤]到打結(jié)效率、調(diào)節(jié)靈活性等因素，本設(shè)計(jì)選擇了高速旋轉(zhuǎn)刀盤式打結(jié)方案。這種打結(jié)方式可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)化操作，效率更高，并可以通過(guò)刀盤轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)獲得理想的海帶漿質(zhì)量。3.4其它部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1機(jī)架設(shè)計(jì)（1）機(jī)架設(shè)計(jì)要求機(jī)架起著機(jī)械的支撐作用，設(shè)計(jì)時(shí)要注意：1）在滿足強(qiáng)度要求的情況下，使框架重量盡可能輕，成本低。2）減振效果好。3）對(duì)噪聲有很好的抑制作用。4）合理的溫度場(chǎng)分布，減小了熱變形對(duì)測(cè)量精度的影響。5）易于鑄造、焊接及機(jī)加工。6）具有便于安裝、調(diào)節(jié)和維修的結(jié)構(gòu)。7）導(dǎo)軌表面設(shè)計(jì)合理，耐磨性能好。8）外形漂亮?？蚣艿膭偠仁菦Q定其承載能力的重要因素。對(duì)于海帶打結(jié)裝置來(lái)說(shuō)，剛度直接關(guān)系到生產(chǎn)效率、打結(jié)機(jī)精度和機(jī)器使用壽命?？蚣艿膭?dòng)態(tài)剛度是衡量框架抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)，其抗震性能的提高主要表現(xiàn)為提高框架的靜態(tài)剛度，控制其固有頻率，增加阻尼。此外，對(duì)于一些構(gòu)件，如薄壁腹式構(gòu)件，也應(yīng)考慮局部失穩(wěn)。穩(wěn)定是保證機(jī)架正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。（2）機(jī)架材料的選用及壁厚選擇選材以機(jī)架的使用要求為主，一般選用鑄鐵。鑄鐵以其優(yōu)異的性能、便宜的價(jià)格和容易得到復(fù)雜形狀的鑄件而聞名。鑄鐵具有較大的內(nèi)摩擦力和較強(qiáng)的阻尼能力。另外，它還具有切削性能好，價(jià)格低廉，容易批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。焊接框架的特點(diǎn)是制造周期短，質(zhì)量輕，成本低。該海帶打結(jié)裝置機(jī)架結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，材質(zhì)為HT200，采用整體焊接方式。在壁厚的選取上，在框架零件整體輪廓尺寸不變的情況下，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡可能選用最小壁厚。（3）機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)機(jī)架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化，重量輕，成本低，便于加工。另外，由于海帶打結(jié)裝置工作過(guò)程中需要盡可能平穩(wěn)地工作，支架起到支撐、固定的作用，所以對(duì)它的穩(wěn)定性要求很高。另外，為了方便調(diào)整皮帶輪的松緊，以及檢查三角皮帶是否安裝到位，把電動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)座下面，皮帶輪設(shè)在機(jī)體外。機(jī)架結(jié)構(gòu)如圖3-11所示。圖3-11機(jī)架結(jié)構(gòu)綜上，整機(jī)結(jié)構(gòu)如下：圖3-12整機(jī)結(jié)構(gòu)第四章傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1電機(jī)的選型傳動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和工作的關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響整臺(tái)設(shè)備的工作效果。為確保海帶打結(jié)裝置能連續(xù)穩(wěn)定工作，需要設(shè)計(jì)選用合適的傳動(dòng)方式。其主要作用是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給各部位的工作機(jī)構(gòu)，如上料系統(tǒng)的傳送系統(tǒng)、切塊系統(tǒng)的圓盤刀以及打結(jié)系統(tǒng)的打結(jié)刀盤等。海帶打結(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)源應(yīng)該根據(jù)具體的工作場(chǎng)景選擇，不同的工作要求可采用不同的驅(qū)動(dòng)方式，主要有電氣驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)。特殊工作條件下，一種驅(qū)動(dòng)方式并不能滿足要求，也可以把這三種方式結(jié)合起來(lái)，應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工況。驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)見表4-1。在連接方式上，驅(qū)動(dòng)裝置既可以與機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)直接相連，也可以用同步帶、齒輪等做過(guò)渡連接。表4-1驅(qū)動(dòng)方式比較種類特點(diǎn)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)總體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求低，造價(jià)低，動(dòng)作迅捷，獲取空氣方便，維護(hù)方便。但體積較大，氣體的壓力也較小，穩(wěn)定性差，抓舉力小。液壓驅(qū)動(dòng)輸出力較大，可抓舉幾百公斤，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，低速平穩(wěn)，但需要注意防火，對(duì)密封要求高，造價(jià)高。電氣驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出角度精度高，功率較小，慣性小，體積較大，控制簡(jiǎn)單，開環(huán)控制，對(duì)力矩不能動(dòng)態(tài)調(diào)整，基本不具有過(guò)載能力。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制原理簡(jiǎn)單，可以快速響應(yīng)，體積相對(duì)比較大、結(jié)構(gòu)繁雜，缺點(diǎn)是電刷換向以及產(chǎn)生磨損微粒。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，幾乎不發(fā)熱，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，幾乎無(wú)震蕩，可精確定位，運(yùn)行可靠。相比于直流伺服電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)有更多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。比如，工作可靠，沒(méi)有電刷和換向器，避免產(chǎn)生換向火花，維護(hù)保養(yǎng)更為方便。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，可做到平滑控制，無(wú)振蕩，精度高，運(yùn)行穩(wěn)定，適合高速大轉(zhuǎn)矩工作。由于控制的要求和結(jié)構(gòu)的限制，本海帶打結(jié)裝置的電機(jī)擬采用交流伺服電動(dòng)機(jī)。4.1.1電動(dòng)機(jī)功率①工作機(jī)所需功率P=F②傳動(dòng)裝置總效率ηa式中，ηa傳動(dòng)η1=0.97，軸承η2=0.98，梅花形彈性聯(lián)軸器η3=0.98，蝸輪蝸桿減速器（油潤(rùn)滑）η③所需電動(dòng)機(jī)輸出功率P④電動(dòng)機(jī)額定功率按Ped≥4.1.2電動(dòng)機(jī)選型在選擇交流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，需要從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮多種因素。例如，需要考慮電機(jī)脈沖和速度響應(yīng)的快慢、運(yùn)行過(guò)程中的安全可靠性以及維護(hù)保養(yǎng)的便利性等。對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)偏磨與疲勞故障模擬試驗(yàn)臺(tái)的定位分揀裝置來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)需要頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)，因此需要具有大的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和一定的抗電磁干擾能力。為了滿足這些需求，可以參考松下交流伺服電動(dòng)機(jī)選型手冊(cè)，初步選擇松下MINASA6家族MSMF系列的MSMF082L1A1型號(hào)，并搭配相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器MCDLT35NF。電機(jī)的詳細(xì)規(guī)格參數(shù)詳見表4-2。表4-2MSMF082L1A1電機(jī)參數(shù)電壓規(guī)格額定輸出額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子慣量200V750W4.1A2.39N?m3000r/min0.96×10-4kg?m24.2皮帶的設(shè)計(jì)4.2.1皮帶及帶輪材料的選擇首先皮帶的材料選取為膠帆布皮帶，這是由于帶輪的工作環(huán)境比較干燥，工作量比較小。至于帶輪，選取為普通的滾筒，由于其所要承受的載荷不是很大，因此滾筒的結(jié)構(gòu)形式為輪輻式。4.2.2皮帶及帶輪的基本尺寸及計(jì)算（1）帶速v=5m/s（2）小帶輪的直徑d1由初選速度5m/s，查表選得皮帶小帶輪的直徑取315mm，大帶輪的直徑取400mm，所以小帶輪軸的轉(zhuǎn)速為n1（3）大帶輪的直徑d2=n1n2所以大帶輪軸的轉(zhuǎn)速為n（4）帶長(zhǎng)Ld將數(shù)字代入Ld=3983.8mm，考慮到膠帆布皮帶用硫化接頭聯(lián)接，由表得，選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（5）如果帶傳動(dòng)的中心距過(guò)小，則帶長(zhǎng)較小，在速度一定時(shí)，帶的循環(huán)次數(shù)多，對(duì)帶的壽命不利，同時(shí)包角也減小，因此帶傳動(dòng)的中心距不宜過(guò)小，也不宜過(guò)大，否則引起帶的跳動(dòng)。初定中心距：1.51072.5<a0計(jì)算實(shí)際中心距：a≈（6）在帶的最大有效拉力的分析中可知，小帶輪包角取得過(guò)小，將影響帶傳動(dòng)能力，一般小皮帶輪的包角應(yīng)不小于150°a（7）帶層：初選速度為5m/s，小帶輪直徑為315mm，查表得Z=6（8）帶厚δ=1.25×Z?（9）帶寬b=355mm（10）輪緣寬度取400mm（11）計(jì)算帶的張緊力和壓軸力帶的截面積A=pdkakβp0得A=2.37pdkAkakβp0帶的正常張緊應(yīng)力σ0，短距離普通傳動(dòng)取σFr由小帶輪軸的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以將v帶的傳動(dòng)比算出來(lái)，i=960/303.3=3.17，同時(shí)計(jì)算出從電動(dòng)機(jī)的輸出軸到皮帶輪輸出軸的功率、扭矩，計(jì)算過(guò)程中將效率算進(jìn)去。可得下表，其中0.94為皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率：表4-3軸的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、效率電動(dòng)機(jī)軸小v帶軸大v帶軸小皮帶軸大皮帶軸單位轉(zhuǎn)速功率效率轉(zhuǎn)矩96030.9729.89602.910.9428.9303.32.740.9786.3303.32.650.9483.4234.12.49101.6（r/min）（KW）（%）（N·M）4.2.3帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核（1）小帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力：選用45號(hào)鋼正火處理，查表《軸的常用材料及其主要力學(xué)性能和應(yīng)用》得強(qiáng)度極限σE=600MPa確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算，取C=110，則：d考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則：d此段軸的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)與聯(lián)軸器相符，聯(lián)軸器TL5型彈性圈柱銷聯(lián)軸器，起軸孔直徑為25mm，與軸配合部分長(zhǎng)度為62mm，故此段軸的直徑為25mm。軸的簡(jiǎn)圖和受力分析圖如下：圖4-1軸的分析圖軸的基本數(shù)據(jù)如下d1=25此段軸上裝有鍵槽，其尺寸為b×hd此段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6306，內(nèi)徑為30mm，外徑為72mm，寬度為19mm。d此段軸主要考慮軸上的鍵槽，取其數(shù)值為b×?=14×9d此段只要也是安裝軸承，選取軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6306。畫水平受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力，畫水平彎矩圖，見圖3-3，考慮到C、D處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出C、D處的彎矩。由于軸主要是承受轉(zhuǎn)矩，T支點(diǎn)反力FC點(diǎn)彎矩：MD點(diǎn)彎矩：M由垂直面受力，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D兩處的彎矩：支點(diǎn)反力FC點(diǎn)彎矩：MD點(diǎn)彎矩：M求合成彎矩，畫出合成彎矩圖如圖3-3所示。C點(diǎn)合成彎矩：MD點(diǎn)合成彎矩：M畫出轉(zhuǎn)矩T圖，如圖所示。計(jì)算C、D點(diǎn)的當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖，如圖所示。C點(diǎn)當(dāng)量彎矩：MD點(diǎn)當(dāng)量彎矩：M校核軸的強(qiáng)度根據(jù)彎矩的大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力σ（因C截面有鍵槽，考慮對(duì)軸強(qiáng)度的削弱影響，故d3σC、D兩截面均安全。（2）大帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力：選用45號(hào)鋼正火處理，查得強(qiáng)度極限σE=600MPa確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算，取C=110，則d考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則d=24.9×(1+5%)=25.4這里d取30mm。軸的示意圖如下：圖4-2軸的示意圖軸的基本數(shù)據(jù)如下：d此兩段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6306，內(nèi)徑為30mm，外徑為72mm，寬度為19mm。d此段軸主要考慮軸上的鍵槽，查表取其數(shù)值為b×?=14×9L=180mm由于軸主要是承受轉(zhuǎn)矩，受力情況與小輪軸相同，可參照?qǐng)D4.3所示。T水平支點(diǎn)反力和C、D兩處彎矩的計(jì)算：支點(diǎn)反力：FC點(diǎn)彎矩：MD點(diǎn)彎矩：M垂直支點(diǎn)反力和C、D兩處彎矩的計(jì)算：支點(diǎn)反力FC點(diǎn)彎矩：?D點(diǎn)彎矩：M求合成彎矩：C點(diǎn)合成彎矩：MD點(diǎn)合成彎矩：M計(jì)算C、D點(diǎn)的當(dāng)量彎矩：C點(diǎn)當(dāng)量彎矩：MD點(diǎn)當(dāng)量彎矩：M校核軸的強(qiáng)度根據(jù)彎矩的大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力：σ（因C截面有鍵槽，考慮對(duì)軸強(qiáng)度的削弱影響，故d3σC、D兩截面均安全。選擇聯(lián)軸器取載荷系數(shù)KAT以計(jì)算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca不能小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的情況，選擇了彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號(hào)為：HL1聯(lián)軸器16*42GB5014-85。半聯(lián)轉(zhuǎn)子孔徑dI為16mm，孔徑d2=16結(jié)論當(dāng)前我國(guó)海帶加工業(yè)生產(chǎn)中存在工效低下、產(chǎn)能瓶頸等問(wèn)題，迫切需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化以提高效率?；诖?，本設(shè)計(jì)針對(duì)海帶加工業(yè)的現(xiàn)狀需求，研發(fā)設(shè)計(jì)了一整套從海帶上料到打結(jié)回收的自動(dòng)裝備。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，詳細(xì)闡述了該打結(jié)機(jī)的工作原理，即通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)上料系統(tǒng)、打結(jié)系統(tǒng)和回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化操作。并對(duì)各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，如上料系統(tǒng)的頂出組件、打結(jié)系統(tǒng)的手指缸組件、回收系統(tǒng)的接料盤組件等。同時(shí)對(duì)主要部件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇計(jì)算進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)工作。通過(guò)是次設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從海帶條到海帶結(jié)成品的生產(chǎn)。大大簡(jiǎn)化了操作，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。該成套設(shè)備的設(shè)計(jì)不僅可規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化海帶加工業(yè)生產(chǎn)，還可推廣應(yīng)用到其他農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域，對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械化具有重要意義。參考文獻(xiàn)1]張靜.海帶線粒體及部分核基因組結(jié)構(gòu)特征研究[D].中國(guó)海洋大學(xué),2011:3-6.[2]王文亮.中國(guó)海帶資源的功能及其開發(fā)利用研究[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)·農(nóng)產(chǎn)品加工,2008,0(4):40-41.[3]宋武林.海帶的主要功能及加工利用研究現(xiàn)狀[J].漁業(yè)研究,2016,38(1):81-86.[4]王金營(yíng),顧瑤.中國(guó)勞動(dòng)力供求關(guān)系形勢(shì)及未來(lái)變化趨勢(shì)研究——兼對(duì)中國(guó)勞動(dòng)市場(chǎng)劉易斯拐點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和判斷[J].人口學(xué)刊,2011(03):3-13.[5]魏瑞濤,岑海堂,李沛文,郭志平,劉志剛,董忠義.D型打結(jié)器失效分析及研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2017,38(03):14-18.[6]SchoonheereMJ,NaeyaertK,RyseJAEV.Doubleknottingsystemforanagriculturalbaler:U.S.Patent7,296,828[P].2007-11-20.[7]蘇剛,史建新,葛炬.基于逆向工程的方捆機(jī)打結(jié)器空間角度測(cè)量[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2008,06:81-83[8]李雙.D型打結(jié)器的捆繩成結(jié)原理與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].江蘇大學(xué),2011.[9]李慧,王慶杰,何進(jìn),等.打結(jié)器驅(qū)動(dòng)齒盤打結(jié)性能對(duì)比試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,07:27-33.[10]任德志.D型打結(jié)器驅(qū)動(dòng)齒盤機(jī)構(gòu)分析研究[D].內(nèi)蒙古