水果裝袋裝置設(shè)計及仿真-蘋果裝袋機(jī)設(shè)計【含三維SW】

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一方面，隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大，中國在世界市場上占據(jù)越來越重要的地位，對國內(nèi)外的果品市場均產(chǎn)生了很大影響，成為不可或缺的生產(chǎn)國和出口國。但是，在人們物質(zhì)生活水平不斷得以提高的今天，人們對蘋果的要求已經(jīng)發(fā)生了由量到質(zhì)的變化，追求的是“精”，不僅蘋果自身質(zhì)量的精，而且要求包裝精美、攜帶方便。另一方面，為了減輕果農(nóng)的勞動強(qiáng)度，提高水果裝袋效率，防止水果在運(yùn)輸過程中碰傷和擦傷，所以，要對蘋果進(jìn)行裝袋。但是，對如此龐大數(shù)量的蘋果進(jìn)行純手工套袋，無疑增加了勞動力、提高了蘋果成本、降低了生產(chǎn)效率，為此，本文致力研發(fā)一種半自動的蘋果裝袋機(jī)。 2、 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r （一）國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前蘋果的采摘后商品化過程中，不同的環(huán)節(jié)有著不同的包裝需求。我國蘋果包裝還是主要處于手工狀態(tài)。手工包裝時，一般先取成品包裝袋，把袋口張開，然后用手逐個將蘋果放入袋內(nèi)，接著一手提袋并使水果袋旋轉(zhuǎn)，使包裝袋逐漸貼緊蘋果。這樣的人工裝袋方式，需要大量的人力資源，且效率很低，成本極高。更有甚者，蘋果在包裝過程中，經(jīng)手拿捏易造成蘋果破損。并且人工裝袋會使蘋果袋口扎口不整齊，外觀不佳；損壞率高；保鮮效果差，導(dǎo)致病變傳染快。 因此，蘋果采摘后商品化過程中使用裝袋機(jī)將是一個必然的發(fā)展趨勢。裝袋機(jī)簡單易動手操作；保證作業(yè)要求的前提下，盡量使成本降低；能夠很大程度上減輕果農(nóng)或工作人員的勞動強(qiáng)度；降低勞動危險的系數(shù)；提高勞動的生產(chǎn)效率等，都是果農(nóng)所深切盼望的。 中國一專利號為02109683.X的可調(diào)式水果包裝機(jī)，此機(jī)構(gòu)在機(jī)架前上角傾斜安裝著能夠篩選出不同規(guī)格水果的多個上篩板與下篩板；下篩板的尾部接有多個V形的托果底格，格板的長方形孔內(nèi)設(shè)置有電熱絲；托果底格上方位置設(shè)有保鮮劑加入器；供膜輪安裝在機(jī)架上；加入器和匯膜輪中間的擋板依靠杠桿實現(xiàn)間歇供果及加入保鮮劑，接著由橫向封裝膜將水果橫向封膜之后再由壓膜輪縱向封膜，最后切膜裝置進(jìn)行縱橫切膜。該機(jī)構(gòu)在切膜、封膜包裝時可完成分級、加入保鮮劑等功能。但該機(jī)構(gòu)相對復(fù)雜，且包裝水果時，必須將兩邊帶孔的包裝膜手工按到匯膜輪、供膜輪、緊漲輪以及輸送輪圓周面小圓柱上，在生產(chǎn)中故障率較高。 中國另一專利號為93209665.4的水果膠膜包裝機(jī)，此機(jī)構(gòu)涉及屯果裝置、運(yùn)果裝置、分果裝置和封果裝置。此機(jī)在作業(yè)時，借運(yùn)果裝置將水果從屯果裝置運(yùn)達(dá)分果裝置，再由分果裝置的果盤轉(zhuǎn)動，將水果運(yùn)達(dá)至果口，該果口下方設(shè)置一果管，且末端有一熱封機(jī)。另外用自動控制的封包凸輪、封包果桿、封包開關(guān)以及起動開關(guān)連動，使果盤上的水果可依照次序被封包果桿推至果管加以封包。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且購機(jī)價格很高。 一種柑桔套袋機(jī)，其結(jié)構(gòu)包括袋膜卷筒、封口切斷裝置、動力傳導(dǎo)架、聯(lián)動輸果裝置和卷膜封邊機(jī)構(gòu)。動力傳導(dǎo)架安裝在柑桔包裝機(jī)的包裝平臺上；袋膜卷筒安裝在袋膜基座上；卷膜封邊機(jī)構(gòu)安裝在封邊機(jī)基座上（包括框型轉(zhuǎn)盤架、電熱封邊轉(zhuǎn)盤、卡齒封邊轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)盤軸桿）；封口切斷裝置安裝在封口機(jī)基座上（包括切斷張合夾和加熱張合夾）；聯(lián)動輸果裝置安裝在聯(lián)動軸套座上。該機(jī)能自動將柑桔裝入保鮮袋內(nèi)，工作人員只要將包裝箱放在導(dǎo)果管頭的出口處，柑桔包裝機(jī)就能自動完成收果、分類、套袋和裝箱工作。但該機(jī)構(gòu)設(shè)置相對復(fù)雜，維修不易，適合大批量生產(chǎn)的大型果農(nóng)。 （二）國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 英國一家公司制成了一種可以食用的水果保鮮劑，它是由蔗糖、淀粉、脂肪酸和聚酯物調(diào)配成的半透明乳液，可采用噴霧、涂刷或浸漬的方法覆蓋于蘋果、柑橘、西瓜、香蕉和番茄等水果的表面，保鮮期可達(dá)200天以上。由于這種保鮮劑在水果表面形成了一層密封薄膜，故能阻止氧氣進(jìn)入水果內(nèi)部，從而延長了水果熟化過程，起到保鮮作用，這種保鮮劑還可以同水果一起食用。 法國制成了一種電子保鮮機(jī)，將其放在果蔬儲藏室，可使里面存放的水果在75天內(nèi)新鮮如初摘。這種保鮮機(jī)利用高壓負(fù)靜電場產(chǎn)生的負(fù)氧離子和臭氧來達(dá)到保鮮的目的。負(fù)氧離子可使果蔬進(jìn)行代謝過程的酶純化，從而降低果蔬的呼吸過程，減少果實催熟劑乙烯的生成；臭氧則是一種強(qiáng)氧化劑，又是一種良好的消毒劑和殺菌劑，能殺滅和消除果蔬上的微生物及其分泌的毒物，抑制并延緩有機(jī)物的分解，從而延長果蔬的儲存期。 三、課題研究的目的、意義 ①隨著中國市場的國際化，中國蘋果產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大，中國已成為世界頗大的蘋果及蘋果汁的生產(chǎn)國與出口國。中國的水果市場對國內(nèi)外的果品市場產(chǎn)生了很大影響，在世界上也占據(jù)著越來越重要的地位。又隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們在享受的同時，不僅追求蘋果的本身質(zhì)量，而且在乎蘋果的包裝精美程度、攜帶是否巧便等諸多方面。因此，給蘋果進(jìn)行裝袋，可以防止蘋果在運(yùn)輸途中碰撞造成擦傷，有效保證原有質(zhì)量，且一定程度上美觀化，吸引消費(fèi)者的眼球，從而提高果農(nóng)的銷售效益、增加收入，增強(qiáng)我國在全球市場的競爭力。 ②在當(dāng)前，對蘋果進(jìn)行裝袋大都屬于人工操作，這便大大降低了生產(chǎn)效率，且增加了果農(nóng)的勞動強(qiáng)度。此時，研發(fā)一種全自動或半自動的裝袋設(shè)置勢在必行。結(jié)合手工裝袋的整個過程，本課題欲研究一種半自動的蘋果裝袋機(jī)，達(dá)到小型便利、操作簡易、維修簡單的要求和減輕果農(nóng)勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動危險系數(shù)等目的。 四、研究的內(nèi)容 本課題是針對小型果農(nóng)使用的、機(jī)械式的，不使用編程技術(shù)和機(jī)電自動控制。為了使用方便、維修簡單、降低成本，采用純機(jī)械設(shè)計的純機(jī)械式設(shè)備。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，且可以有效的提高工作效率、減輕果農(nóng)勞動強(qiáng)度、保證蘋果在運(yùn)輸中避免碰撞和擦傷。 ①總體設(shè)計：將減速器、電動機(jī)、凸輪機(jī)構(gòu)、軸、槽輪機(jī)構(gòu)、齒輪、平帶等簡單機(jī)械進(jìn)行組合，通過槽輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)先后的運(yùn)動，保證蘋果可以有次序的連續(xù)裝袋。 ②零件設(shè)計：半自動蘋果裝袋機(jī)機(jī)架的設(shè)計、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計、電動機(jī)的選用、傳動軸及齒輪的設(shè)計與校核、平帶的設(shè)計等。 五、研究方案及內(nèi)容 經(jīng)分析、估量，該設(shè)計劃分為以下四個階段： 第一階段：1）認(rèn)真閱讀設(shè)計任務(wù)要求，明確設(shè)計目的； 2）查閱相關(guān)資料，整理出所需的大致信息； 3）規(guī)劃初期的方案。 第二階段：1）制定并分析蘋果裝袋裝置設(shè)計方案； 2）進(jìn)行相關(guān)的計算、校核； 第三階段：1）完成相關(guān)零件圖、零部件的三維建模； 2）完成裝配圖； 第四階段：1）整理資料、書寫報告； 2）完成答辯PPT，準(zhǔn)備答辯。 六、論文提綱 1緒論 1.1蘋果的市場背景 1.2蘋果裝袋裝置現(xiàn)階段技術(shù)水平 1.3蘋果裝袋的目的、意義 2設(shè)計內(nèi)容 2.1設(shè)計的要求 2.2設(shè)計的任務(wù) 2.3研究的內(nèi)容 2.4設(shè)計依據(jù) 3設(shè)計簡介 3.1工作原理 3.2主要零部件介紹 3.3裝袋機(jī)樣機(jī) 4電動機(jī)的選擇 4.1電動機(jī)類型的選擇 4.2電動機(jī)結(jié)構(gòu)的選擇 4.3電動機(jī)容量的選擇 4.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 5傳動比的確定 5.1總的傳動比 5.2各級傳動比 6傳動運(yùn)動的計算 6.1計算各軸的輸入功率 6.2計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 6.3動力參數(shù)的查找、計算與整理 7軸的設(shè)計計算 7.1主動軸的設(shè)計 7.2主動軸的計算 7.3主動軸的校核 7.4材料選擇 7.5求分級軸的功率和轉(zhuǎn)矩 7.6設(shè)計校核輸入軸 8齒輪的設(shè)計計算 8.1低速直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 8.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 8.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 8.4減速箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 8.5各計算的匯總 9各零部件的二維CAD圖 10各零部件的三維建模圖 11蘋果裝袋裝置總裝配圖 12裝袋機(jī)的缺陷及改進(jìn) 13總結(jié) 致謝 參考文獻(xiàn) 附錄 七、工作量的估計、工作條件 （一）工作量的估計 1、設(shè)計、計算、校核相應(yīng)的參數(shù)； 2、零部件的二維圖紙、三維建模、裝配圖； 3、撰寫論文設(shè)計說明書； 4、制作畢業(yè)答辯PPT； 5、翻譯一篇英文資料。 （二）工作條件 1、圖書館，圖書期刊資料和電子文獻(xiàn)資料； 2、裝有制圖、建模軟件的電腦。 八、工作進(jìn)程 2017.12.27-2018.01.28 查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計重點，注意事項 ，撰寫開題報告。 2018.01.29-2018.02.28 繼續(xù)閱讀文獻(xiàn)，制定裝袋裝置設(shè)計方案。 2018.03.01-2018.03.31 結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算及校核。 2018.04.01-2018.05.10 繪制裝配圖及零件圖，撰寫畢業(yè)設(shè)計。 2018.05.11-2018.05.24 指導(dǎo)老師、評閱老師評閱，整理資料準(zhǔn)備答辯。 2018.05.25 答辯。 九、存在的問題及擬解決采取的措施 雖然本蘋果裝袋機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)蘋果的裝袋，保證蘋果不受損傷，并且在一定程度上降低了果農(nóng)的勞動強(qiáng)度，但本裝袋機(jī)仍有不足之處。由于蘋果裝袋和發(fā)泡網(wǎng)的特殊性，本裝袋機(jī)無法實現(xiàn)蘋果的無限連續(xù)裝袋。此裝袋機(jī)在工作一定時間后，必須重新更換圓筒或重新將發(fā)泡網(wǎng)套在圓筒上；此外，當(dāng)蘋果裝好袋后，不能運(yùn)用機(jī)構(gòu)將蘋果送出，依舊需要靠人工將裝袋好的蘋果運(yùn)出，所以輸送機(jī)構(gòu)有待改進(jìn)；另外，可通過在蘋果的進(jìn)料口處，用輸送帶實現(xiàn)蘋果的連續(xù)進(jìn)入。 參考文獻(xiàn) [1] 《機(jī)械設(shè)計(第七版)》[M]，高等教育出版社，漢良貴，紀(jì)名剛主編，2001:10-200. 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[15] 王金政，薛曉敏.我國蘋果生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué).2010(06):51-55. 指導(dǎo)教師意見及建議（從選題、理論與實證準(zhǔn)備、研究（設(shè)計）方法、工作安排等方面給出評價，并提出指導(dǎo)意見）： 該生通過查閱大量資料，了解了水果裝袋設(shè)備的基本要求，制定了合理可行的設(shè)計方案，同意開題。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文工作組意見及建議 準(zhǔn)予開題 畢業(yè)論文工作組組長簽字： 年 月 日 注：1.此表由學(xué)生填寫后，交指導(dǎo)教師簽署意見，經(jīng)畢業(yè)論文（設(shè)計）工作組審批后，才能開題。 中期檢查表 論文（設(shè)計）題目 水果裝袋裝置設(shè)計 學(xué)生姓名 XXX 學(xué)號 XXX 指導(dǎo)教師 XXXX 計劃完成時間 2018年5月25日 按照進(jìn)度安排應(yīng)完成的任務(wù) 2017.12.27-2018.01.28 查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計重點，注意事項，撰寫開題報告。 2018.01.29-2018.02.28 繼續(xù)閱讀文獻(xiàn)，制定裝袋裝置設(shè)計方案。 2018.03.01-2018.03.31 結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算及校核。 實際完成情況 在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)、幫助下： ①已完成開題報告并提交，且指導(dǎo)老師通過審核。 ②已完成英語論文翻譯，在指導(dǎo)老師檢查后，按照錯誤點已修改結(jié)束。 ③基本完成結(jié)構(gòu)的大體設(shè)計、主要計算。 ④基本完成半自動蘋果套袋機(jī)的零件的三維建模及裝配。 目前有哪些問題和困難，擬采取的解決方法 按照畢設(shè)進(jìn)度安排，已基本完成應(yīng)完成的任務(wù)，甚至有所超出。在實際的任務(wù)要求之外，擬做出爆炸圖及仿真，來更明顯、全面的表達(dá)自己所設(shè)計的裝置。但根據(jù)前期對裝置的進(jìn)一步了解，發(fā)現(xiàn)有一定難度，特別是在仿真方面。考慮到時間緊迫，對仿真這方面不是很熟練，心里很有壓力。 (以上欄目由學(xué)生填寫) 檢查中發(fā)現(xiàn)的問題與建議 該生經(jīng)過前期的方案制定與傳動設(shè)計，能按照進(jìn)度要求完成階段任務(wù)，并超前完成任務(wù)，目前已完成了裝袋機(jī)的三維建模，后期繼續(xù)完善設(shè)計。 畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日 注：1.最后一欄由指導(dǎo)教師填寫。 2.此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 指導(dǎo)教師評分 學(xué)院：XXX專業(yè)班級：XXXX姓名：XXX學(xué)號：XXX 畢業(yè)論文題目 水果裝袋裝置設(shè)計 評 價 項 目（參考） 分值 打分 工作 態(tài)度 01 工作態(tài)度，工作作風(fēng) 20 17 02 畢業(yè)論文完成情況 能力 水平 03 查閱文獻(xiàn)資料能力 40 37 04 綜合運(yùn)用知識能力 05 研究方案的設(shè)計能力 06 研究方法和手段的運(yùn)用能力 07 外文應(yīng)用能力 論文 質(zhì)量 08 文題相符程度 40 37 09 寫作水平 10 寫作規(guī)范程度 11 篇幅，論文工作量 12 論文的理論或?qū)嶋H價值 綜合評定成績 91 評 價 意 見 該生通過認(rèn)真審題，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，充分利用所學(xué)知識，確定了該水果裝袋裝置的方案，其中包括傳動部分，水果運(yùn)輸部分，網(wǎng)袋輸送及切斷部分等，確定了采用間歇機(jī)構(gòu)實現(xiàn)水果袋的切斷及水果送出裝置。完成了該裝置的設(shè)計計算及校核，裝置的CAD圖及部分非標(biāo)零件的CAD圖，并采用SolidWorks軟件完成了該裝置的三維建模，實現(xiàn)部分機(jī)構(gòu)的模擬運(yùn)行。該生能積極思考，主動學(xué)習(xí)，積極與指導(dǎo)老師溝通解決設(shè)計過程中存在的問題，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的，達(dá)到了本科畢業(yè)設(shè)計的要求。 是否同意答辯 同意 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔 評閱教師評分表 學(xué)院：XXX專業(yè)班級：XXX 學(xué)生姓名：XXXX學(xué)號：XXXX 畢業(yè)論文題目 水果裝袋裝置設(shè)計 評 價 項 目（參考） 分值 打分 能力 水平 01 查閱文獻(xiàn)資料能力 50 45.0 02 綜合運(yùn)用知識能力 03 研究方案的設(shè)計能力 04 研究方法和手段的運(yùn)用能力 05 外文應(yīng)用能力 論文 質(zhì)量 06 文題相符程度 50 43.0 07 寫作水平 08 寫作規(guī)范程度 09 篇幅，論文工作量 10 論文的理論或?qū)嶋H價值 綜合評定成績 88.0 評 價 意 見 本文作者完成了水果裝袋裝置的設(shè)計與分析，建立了水果裝袋機(jī)的虛擬樣機(jī)，并進(jìn)行了主要零部件的強(qiáng)度分析，具有一定的應(yīng)用價值。 論文觀點正確，論證充分合理，敘述語言規(guī)范，流暢，分析方法正確。但論文章節(jié)頗多而意散，建議將3,4,5章節(jié)進(jìn)行有機(jī)合并。 同意該生參加答辯。 是否同意答辯 同意 評閱教師（簽名）： 年 月 日 注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 答辯及成績評定表 學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè)名稱 答辯時間 答辯地點 指導(dǎo)教師 題 目 水果裝袋裝置設(shè)計 記錄人 吳神麗 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職 稱 姓 名 職 稱 余歷軍 教授 焦艷梅 講師 劉凌 副教授 何斌鋒 講師 韋煒 副教授 提問及回答情況記錄（3~4個主要問題）： 提問人：焦艷梅老師 問題一：具體工作原理？ 回答：第一步，將發(fā)泡網(wǎng)套在套筒上，未經(jīng)裝袋的蘋果由提升機(jī)構(gòu)運(yùn)輸?shù)教淄仓?。一定時間后，蘋果落達(dá)套筒底部，此時套筒外的發(fā)泡網(wǎng)將蘋果自動套好。與此同時，凸輪機(jī)構(gòu)帶動剪刀從而將發(fā)泡網(wǎng)剪斷，緊接著，蘋果通過出果機(jī)構(gòu)抵達(dá)儲果斗儲存。 問題二：發(fā)泡網(wǎng)如何工作？ 回答：首先將發(fā)泡網(wǎng)套在套筒上，蘋果完成包裝后將發(fā)泡網(wǎng)剪斷，然后發(fā)泡網(wǎng)向下運(yùn)行一定長度，用來包裝下一個蘋果。 問題三：工作時是否會破壞果實？ 回答：不會。 記錄人簽字： 年 月 日 答辯小組評語及成績： 答辯小組組長簽字： 年 月 日 指導(dǎo)教師成績 91×40%=36.4 畢業(yè)論文 總評成績 89.6 論文 等級 良好 評閱教師成績 88×20%=17.6 答辯成績 89×40% =35.6 畢業(yè)論文工作組意見： 畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日 注：1、總評成績=指導(dǎo)教師成績×40%＋評閱教師成績×20%＋答辯成績×40%。 2、論文等級分優(yōu)秀（≥90分）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、 不及格（＜60分）。 3、此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 水果裝袋裝置設(shè)計 摘要：隨著我國蘋果產(chǎn)業(yè)向高層次發(fā)展，在蘋果外觀包裝等附加價值上做更多的工作是很有必要的。一方面，包裝直接影響顧客對產(chǎn)品的視覺需求和心理需求，好的包裝能在第一時間吸引顧客的眼球。另一方面，對蘋果的包裝還可以起到保護(hù)和減震的作用，防止蘋果在運(yùn)輸?shù)臅r候造成意外損傷，在提高了果農(nóng)和水果商的經(jīng)濟(jì)效益的同時還提高了蘋果的品牌化。 但人工的套袋包裝效率低、成本高，這增大了果農(nóng)與蘋果經(jīng)銷商的經(jīng)濟(jì)壓力，因此，研發(fā)一種新型的自動裝袋機(jī)具有無限的商機(jī)和市場。本此設(shè)計的蘋果裝袋機(jī)采用純機(jī)械的方式，設(shè)計過程不使用自動化控制計算和實時監(jiān)測以及傳感器技術(shù)，主要借助齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、軸、減速器、電動機(jī)等的組裝和精準(zhǔn)配合，以及依據(jù)發(fā)泡網(wǎng)彈性大的特性來實現(xiàn)蘋果的連續(xù)裝袋功能。 本次設(shè)計，有完整詳細(xì)的設(shè)計計算，利用CAD畫二維工程圖，利用SolidWorks實現(xiàn)三維建模及裝配，同時做了有限元分析、爆炸圖和運(yùn)動仿真。分析結(jié)果驗證了設(shè)計的合理性。 關(guān)鍵詞：蘋果裝袋機(jī)；軸；槽輪機(jī)構(gòu)；凸輪機(jī)構(gòu)；齒輪；發(fā)泡網(wǎng)  Design of fruit bagging device Abstract:As China's apple industry develops to a higher level,it is necessary to do more work on the added value of Apple's appearance packaging.On the one hand, packaging directly affects the customer's visual and psychological needs of the product.Good packaging can attract customers' attention in the first place.On the other hand,Apple's packaging can also play a role in protection and shock absorption,prevent Apple from causing accidental damage during transportation,improve the economic benefits of fruit farmers and fruit traders, and also increase Apple's branding. However, artificial bagging is inefficient and costly,which increases the economic pressure between farmers and Apple dealers.Therefore, the development of a new type of automatic bagging machine has unlimited business opportunities and markets.The apple bagging machine of the present design adopts a purely mechanical method.The design process does not use automatic control calculations and real-time monitoring and sensor technology,mainly through the assembly of the gear mechanism,sheave mechanism,cam mechanism,shaft,reducer,motor,etc.,and precise coordination,and according to the characteristics of the elasticity of the foam mesh to achieve the continuous bagging function of Apple. This design has a complete and detailed design calculation.Using CAD to draw two-dimensional engineering drawings, using SolidWorks to achieve three-dimensional modeling and assembly,while doing a finite element analysis,explosion map and motion simulation. The results show that the design of the device is reasonable. Keywords:Apple bagging machine,axis,Slot wheel mechanism,Cam mechanism, gear,Foam net  目錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.1.1產(chǎn)量和面積增加，優(yōu)勢領(lǐng)域擴(kuò)大到高海拔地區(qū) 1 1.1.2科技、要素、管理投入加大，單產(chǎn)水平逐步提高 1 1.1.3果園管理從只重視地上向地上、地下并重轉(zhuǎn)變 1 1.1.4采后保鮮能力得到提高，直銷體系加快推進(jìn) 2 1.2當(dāng)前蘋果產(chǎn)業(yè)存在的問題 2 1.3蘋果套袋包裝的意義 2 1.4國內(nèi)外蘋果裝袋技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 2 1.4.1國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.4.2國外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.5蘋果裝袋機(jī)的發(fā)展趨勢 4 1.6設(shè)計的內(nèi)容 4 1.6.1設(shè)計的依據(jù) 5 1.6.2設(shè)計的要求 5 1.6.3設(shè)計的任務(wù) 6 1.7小結(jié) 6 2 設(shè)計簡介 7 2.1裝袋機(jī)樣機(jī) 7 2.2工作原理 8 2.3主要零件介紹 9 2.4小結(jié) 18 3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算 19 3.1電動機(jī)的選擇 19 3.1.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 19 3.1.2選電動機(jī)類型 19 3.1.3選擇電動機(jī)容量 19 3.1.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 20 3.2傳動比的確定 21 3.2.1總傳動比 21 3.2.2分配傳動比 21 3.3計算傳動裝置運(yùn)動 21 3.3.1計算各軸的轉(zhuǎn)速 21 3.3.2計算各軸的輸入功率 22 3.3.3計算各軸的轉(zhuǎn)距 22 3.4小結(jié) 23 4 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算及校核 25 4.1齒輪的設(shè)計計算及校核 25 4.1.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 25 4.1.2高速斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 25 4.1.3低速直尺圓柱齒輪的設(shè)計計算 27 4.1.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 29 4.1.5齒輪的校核 30 4.2軸的設(shè)計計算及校核 31 4.3小結(jié) 33 5 部分零件的有限元分析 35 小結(jié) 36 6 裝袋機(jī)的缺陷及改進(jìn) 37 小結(jié) 37 總結(jié) 39 參考文獻(xiàn) 41 致謝 43 附錄 45  XXIII 1 緒論 1.1中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，我國蘋果產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大、發(fā)展迅速，保持著良好的供需關(guān)系，像在市場、栽培等方面都有良好的表現(xiàn)。該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了一個新的階段，并由國內(nèi)走向了國際。中國蘋果產(chǎn)業(yè)在國際市場上占據(jù)越來越重要的地位，中國已然成為不可或缺的蘋果生產(chǎn)國和出口國。 1.1.1產(chǎn)量和面積增加，優(yōu)勢領(lǐng)域擴(kuò)大到高海拔地區(qū) 最近幾年來，我國蘋果產(chǎn)業(yè)一直以一個較快的速度發(fā)展。蘋果的種植面積每年平均增長量為4％。在區(qū)域方面，我國沿海地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)有所減少，但黃土高原的蘋果產(chǎn)業(yè)區(qū)卻在高速發(fā)展著。時至今日，內(nèi)陸省份已經(jīng)成為中國最大的蘋果行業(yè)產(chǎn)區(qū)，帶動了內(nèi)陸地區(qū)多數(shù)農(nóng)業(yè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對果農(nóng)也產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1.1.2科技、要素、管理投入加大，單產(chǎn)水平逐步提高 中國的蘋果單產(chǎn)量在近幾年不斷增長，進(jìn)而也促進(jìn)了我國的蘋果總產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定增長。究其根本，主要是因為引進(jìn)并推廣了蘋果的優(yōu)良品種、不斷提高了蘋果的栽種技術(shù)和果園的管理水平，并且果園的掛果面積比例也持續(xù)增加。 1.1.3果園管理從只重視地上向地上、地下并重轉(zhuǎn)變 近幾年來，蘋果產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展提高了果農(nóng)們的收入水平，果園也加大了管理的質(zhì)量以及力度。果園精美管理技術(shù)，譬如整形修剪、疏花疏果、套袋等也得到了廣泛的應(yīng)用。針對蘋果產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的具體問題，如果園惡化和樹木衰退，果園著手增加肥料的投入等。種種舉措減少了部分地區(qū)成熟果園的病蟲害；有效控制了果樹的早落葉；極大改善了果實品質(zhì)；很大程度上增加了產(chǎn)量。 1.1.4采后保鮮能力得到提高，直銷體系加快推進(jìn) 采后保鮮在蘋果的功能性市場建設(shè)中占據(jù)著舉足輕重的地位，現(xiàn)沿海地區(qū)儲存能力高于內(nèi)陸。近幾年來，我國蘋果的功能性市場逐漸建立，蘋果直銷體系的建設(shè)也逐步得到了有效發(fā)展。減少了蘋果在果農(nóng)或中間經(jīng)銷商手里的時間，很好保持了蘋果的新鮮感。 1.2當(dāng)前蘋果產(chǎn)業(yè)存在的問題 一方面，現(xiàn)如今，市場上水果種類眾多，其相互之間的競爭力強(qiáng)烈。另一方面，在近幾年來，蘋果的生產(chǎn)越來越需要大量的資金去投入，究其根本原因，主要是由于生產(chǎn)過程中需要投入大量的物質(zhì)，比如化肥、農(nóng)藥等，并且對于勞動力的需求也頗大。與此同時，蘋果產(chǎn)業(yè)一部分采用小農(nóng)戶型的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)效率低、單位面積的成本增高、降低著果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)型發(fā)展，培養(yǎng)掌握綜合技能的新型果農(nóng)很有必要。 1.3蘋果套袋包裝的意義 在上述中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀已提到，中國市場走向國際化，在世界上有著舉足輕重的地位。于此基礎(chǔ)上，人們的生活水平明顯提高，且不僅僅停留在基礎(chǔ)的物質(zhì)滿足上，而是向更高層次的視覺享受、精神享受發(fā)展，比如對于購買物的封面、包裝等需求愈加苛刻。 包裝直接影響顧客對產(chǎn)品的視覺需求和心理需求，精美的包裝能在第一時間吸引顧客的眼球、使之印象深刻，俗話說，良好的開始是成功的一半。有關(guān)調(diào)查表明，先被人發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品出售率遠(yuǎn)大于后被發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品，這個可想而知。 對水果（蘋果）的裝袋不僅可以提高美感效果，還可以起到保護(hù)以及減震的作用，防止蘋果在運(yùn)輸?shù)耐局性斐刹槐匾膿p傷。與此同時，顯然能夠提高果農(nóng)和水果商的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以提高蘋果在市場上的品牌化和知名度。 1.4國內(nèi)外蘋果裝袋技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1.4.1國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)前，水果（如蘋果）采摘后商品化階段中，在不同的環(huán)節(jié)對應(yīng)著不同的包裝情況或需求。我國目前蘋果裝袋主要還是處于手工水平，一般情況下，用成品包裝袋逐個將蘋果進(jìn)行包裝。顯而易見，這種類型的人工裝袋方式需要投入大量的勞動力，且效率低下、成本極高。更有甚者，蘋果在裝袋過程中，可能因拿捏不穩(wěn)等原因造成意外破損。另外，必須提到的是，人工裝袋會使蘋果袋口不整齊，促使外觀分大打折扣。 因此，蘋果采摘之后、商品化過程之前，使用蘋果裝袋機(jī)裝袋是一個必然的發(fā)展走向。而裝袋機(jī)簡單易學(xué)、操作便捷；滿足作業(yè)需求的前提下，盡量使成本降到最低；可以很大程度上減輕工作人員或果農(nóng)的體力消耗；提高勞動的生產(chǎn)效率；極力降低勞動中存在的危險系數(shù)等，均是果農(nóng)深切期望的。 中國現(xiàn)有可調(diào)式水果包裝機(jī)、水果膠膜包裝機(jī)、柑桔套袋機(jī)等，就可調(diào)式水果包裝機(jī)而言，此機(jī)構(gòu)主要由機(jī)架、上下篩板、供膜輪、橫向封裝膜、壓膜輪等組成，另設(shè)有保鮮劑加入器等。該機(jī)構(gòu)相對來說比較復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中故障出現(xiàn)頻繁，且不易解決。就水果膠膜包裝機(jī)而言，此機(jī)構(gòu)涉及屯、運(yùn)果裝置，分果裝置以及封果裝置。此機(jī)器在進(jìn)行作業(yè)時，通過自控的封包果桿、啟動開關(guān)、封包凸輪以及封包開關(guān)連動，果口下方設(shè)置有果管，末端設(shè)置有熱封機(jī)。該結(jié)構(gòu)也相對復(fù)雜，并且購買價格很高。 1.4.2國外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)查資料得知，英國有一家公司研發(fā)了一種能夠食用的水果保鮮劑，它是由蔗糖、淀粉、脂肪酸等物質(zhì)配成的半透明乳液，通過浸漬、涂刷或者噴霧的方法可覆蓋于蘋果、香蕉、西瓜等水果的表面，形成一層密封的薄膜。由于阻止了氧氣進(jìn)入到水果內(nèi)部，從而能夠延長水果的熟化過程，進(jìn)一步起到保鮮的作用。 法國研制成功了一部電子保鮮機(jī)，能夠使里面存放的水果新鮮如初摘長達(dá)75天。這種保鮮機(jī)是利用由高壓負(fù)靜電場產(chǎn)生的臭氧與負(fù)氧離子來實現(xiàn)保鮮的目的。負(fù)氧離子使酶純化，臭氧有著強(qiáng)氧化劑的作用，二者完美配合，達(dá)到延長果蔬儲存期的效果。 1.5蘋果裝袋機(jī)的發(fā)展趨勢 一是方便小巧型。近年來，人們越來越傾向于追求水果的新鮮程度，因此大型包裝的水果已經(jīng)越來越被人們所拋棄，相反，小包裝的水果因其便攜、新鮮的特點而受到人們的青睞。 二是精美高檔型。人們對一件商品的包裝提出了越來越高的要求，高檔的包裝是搶占市場的有利武器，尤其是一些高檔的商場以及國際市場。 三是信任透明型。透明的包裝可以讓顧客看到他們選擇的食品是什么樣的，增加了顧客對產(chǎn)品的了解，顧客看著放心才會吃著放心，所以大多數(shù)的顧客回去購買他們能看見的食品，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的購買率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。 四是綠色環(huán)保型。綠色環(huán)保的概念慢慢的深入人心，所有的產(chǎn)生活動都要考慮環(huán)保，包裝袋的制作同樣不會忽視這個問題，廣大消費(fèi)者的公德心讓更多的人選擇帶有環(huán)保材料或者可循環(huán)材料的包裝產(chǎn)品。 綜合以上因素，采用塑料發(fā)泡網(wǎng)對蘋果進(jìn)行套袋包裝是當(dāng)之無愧的最佳選擇。 塑料泡網(wǎng)比較靈活，可以用在大多數(shù)的水果包裝中。泡沫的特性使它可以對震動中的水果起到一定的緩沖作用，保護(hù)水果免受物理傷害。此外，它重量輕，有利于水果的儲運(yùn)；還兼具保鮮作用、成本低的優(yōu)點，更使其代替了傳統(tǒng)的紙質(zhì)包裝而成為現(xiàn)時代包裝的新趨勢。 目前蘋果產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展、蘋果產(chǎn)量劇增，僅僅依靠人工裝袋耗時且耗力，高成本也不利于蘋果商的銷售和果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，研發(fā)一種新型的自動裝袋裝置具有無限的商機(jī)和市場價值。本次畢業(yè)設(shè)計就是通過分析裝袋的過程，研發(fā)一種能夠自動給蘋果套袋的裝置，來減小勞動力的使用；提高生產(chǎn)效率；減少生產(chǎn)成本；進(jìn)而增加果農(nóng)或水果經(jīng)銷商的經(jīng)濟(jì)收入。但設(shè)計的前提是針對現(xiàn)有裝袋技術(shù)的缺陷，滿足設(shè)計的需求和初衷。 1.6設(shè)計的內(nèi)容 本次設(shè)計是以簡單實用為基礎(chǔ)，主要使用者為小莊園果農(nóng)，而不是規(guī)模特別大的經(jīng)銷商，所以設(shè)計主要靠純機(jī)械來實現(xiàn)功能，因此在設(shè)計過程中不使用自動化控制計算和實時監(jiān)測以及傳感器等技術(shù)。雖然設(shè)計相對簡單易懂，但是實現(xiàn)的效果一樣可以滿足我們的基本需求，如不損害蘋果的完整性、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)套袋、降低人力勞動、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、增加經(jīng)濟(jì)效益等。 （1）總體設(shè)計：本次設(shè)計的主要零部件有機(jī)架、電動機(jī)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、毛刷筒、齒輪、軸、剪刀等，工作原理主要是通過槽輪機(jī)構(gòu)的簡諧運(yùn)動實現(xiàn)蘋果裝袋、剪袋動作，且實現(xiàn)蘋果的連續(xù)包裝，以達(dá)到預(yù)定的要求。 （2）零部件設(shè)計：半自動蘋果裝袋機(jī)機(jī)架的設(shè)計、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計、電動機(jī)的選用、傳動軸及齒輪的設(shè)計與校核以及平帶的設(shè)計等。 1.6.1設(shè)計的依據(jù) （1）泡沫網(wǎng)的特點：泡沫網(wǎng)彈性比較大，可以在氣缸外、套筒外設(shè)置，泡沫網(wǎng)具有連續(xù)，可實現(xiàn)蘋果連續(xù)裝袋。 （2）理論基礎(chǔ)：槽輪機(jī)構(gòu)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)間歇式運(yùn)動的巧妙機(jī)構(gòu)，配合凸輪機(jī)構(gòu)，可以滿足蘋果裝袋及剪袋的工作需求。 1.6.2設(shè)計的要求 為了減輕果農(nóng)的勞動強(qiáng)度，提高水果裝袋的效率，設(shè)計一款水果裝袋裝置，對水果進(jìn)行裝袋處理，防止水果在運(yùn)輸過程中碰撞和擦傷。 （1）對象為小規(guī)模的農(nóng)戶，產(chǎn)品設(shè)計不宜過大，應(yīng)該便于移動和操作，而且價格低。 （2）在設(shè)計零件時，應(yīng)盡可能避免不必要的焊接或剛性固定。通過采用柔性螺栓（如圖1.1、1.2、1.3所示）來實現(xiàn)連接固定，這樣更加方便部件的拆卸以及安裝。 （3）產(chǎn)品在設(shè)計過程盡量多使用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以大量減少成本，符合小商戶的需求。 （4）小型果農(nóng)的知識水平與技術(shù)素質(zhì)可能滿足不了對一般故障的修理，所以設(shè)計盡量方便工人使用和維修。 圖1.1 螺釘 圖1.2 螺釘-墊片 圖1.3 墊片 1.6.3設(shè)計的任務(wù) （1）查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計重點、注意事項，撰寫開題報告。 （2）繼續(xù)閱讀文獻(xiàn)，制定蘋果裝袋裝置總體設(shè)計方案。 （3）根據(jù)需求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定傳動比。 （4）進(jìn)行軸的設(shè)計及校核。 （5）進(jìn)行齒輪的參數(shù)設(shè)計及校核。 （6）（選材）選擇合理的材料促使蘋果從高處可以無損傷的落下。 （7）使蘋果裝袋、發(fā)泡網(wǎng)剪斷、蘋果運(yùn)出以及毛刷筒的轉(zhuǎn)動之間相互協(xié)調(diào)，時間差值計算精確無誤。 （8）設(shè)計計算機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的具體運(yùn)動尺寸。 （9）繪制零件圖、裝配圖，編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 （10）整理、整合資料，應(yīng)備答辯。 1.7小結(jié) 本章節(jié)立足現(xiàn)實，點明了我國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況以及其中存在的問題，討論了對蘋果進(jìn)行套袋包裝的必要性。結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有的水果套袋技術(shù)和未來的發(fā)展趨勢，對設(shè)計內(nèi)容作了大致概括，依據(jù)可靠。對照設(shè)計內(nèi)容，提出了一些硬性要求，又根據(jù)設(shè)計的要求，對設(shè)計任務(wù)作了詳細(xì)規(guī)劃。  2 設(shè)計簡介 2.1裝袋機(jī)樣機(jī) 通過SolidWorks2016軟件進(jìn)行三維建模設(shè)計的蘋果裝袋機(jī)樣機(jī)（總裝配圖）如圖2.1、2.2所示。 圖2.1 裝袋機(jī)總裝圖（側(cè)視圖） 圖2.2 裝袋機(jī)總裝圖（俯視圖） 2.2工作原理 蘋果裝袋機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動給蘋果進(jìn)行裝袋，緊接著利用剪刀剪袋的機(jī)構(gòu)裝置。第一步，將發(fā)泡網(wǎng)套在安裝在機(jī)架上的具有一定高度的套筒上，未經(jīng)裝袋的蘋果由提升機(jī)構(gòu)（送果機(jī)構(gòu)）（如圖2.3所示）運(yùn)輸?shù)教淄仓?。一定時間后，蘋果落達(dá)套筒的底部，此時套筒外的發(fā)泡網(wǎng)將蘋果自動套裝好。與此同時，在凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動配合下，帶動固定在剪刀上的繩子從而將發(fā)泡網(wǎng)剪斷。緊接著，蘋果通過出果機(jī)構(gòu)（運(yùn)動鏈）（如圖2.4所示）抵達(dá)儲果斗儲存，儲果斗如圖2.5所示，儲果斗內(nèi)側(cè)具備一個向下傾斜的擋板，減小蘋果到儲果斗底部的高度，利于避免蘋果著落時受損傷。當(dāng)一個蘋果裝袋動作完成之后，兩個毛刷筒便會轉(zhuǎn)動，促使發(fā)泡網(wǎng)向下運(yùn)動，運(yùn)動距離為包裝一個蘋果所需發(fā)泡網(wǎng)的固定長度。此時第二個蘋果落下、第三個蘋果落下、第四個蘋果落下……按照上述規(guī)律，不停循環(huán)實現(xiàn)蘋果的裝袋過程。這里剪刀的運(yùn)作是通過凸輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的，毛刷筒的運(yùn)動是通過平帶帶動來實現(xiàn)的?？傮w又利用槽輪機(jī)構(gòu)的簡諧式運(yùn)動實現(xiàn)剪刀和毛刷筒的時間先后運(yùn)動順序。 圖2.3 送果機(jī)構(gòu) 圖2.4 出果機(jī)構(gòu) 圖2.5 儲果斗 2.3主要零件介紹 (1)槽輪機(jī)構(gòu) 如圖2.9所示為槽輪與圓柱銷的單向間歇式運(yùn)動機(jī)構(gòu)。它用于將主動部分的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為跟隨器的單向周期旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。槽輪機(jī)構(gòu)具有比較高的機(jī)械效率，而且加工起來也比較方便。不過，它的行程時間不能進(jìn)行調(diào)整，且旋轉(zhuǎn)角度不能太小。因為槽輪在起動和停止時的沖擊力和加速度都在不斷增加，隨著速度的增加或槽輪槽數(shù)的增加，槽輪的加速度也會隨之而增大。因此，它并不適合高速的運(yùn)動，而是經(jīng)常用來實現(xiàn)位移的移動且不需要經(jīng)常的來進(jìn)一步調(diào)整。 圖2.6 圓柱銷 圖2.7 槽輪 圖2.8 撥盤 如圖2.10所示為槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理示意簡圖，它是由具有徑向槽的槽輪2（如圖2.7所示）、帶有圓柱銷A（如圖2.6所示）的撥盤1（如圖2.8所示）和機(jī)架組合而成的。當(dāng)撥盤1作勻速度轉(zhuǎn)動時，會驅(qū)使槽輪2作時轉(zhuǎn)時停的間歇式運(yùn)動。這里圓柱銷分為以下三種位置情況： 1）當(dāng)撥盤1上的圓柱銷A還未進(jìn)入槽輪2的徑向槽時，因為槽輪2的內(nèi)凹鎖住弧β被撥盤1的外凸圓弧ɑ卡住了，所以槽輪2為靜止不動狀態(tài)。 2）當(dāng)圓柱銷A開始進(jìn)入槽輪2的徑向槽時，即圖2.9中所示情況，這時鎖住弧被松開，槽輪2受圓銷A的驅(qū)使會沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。 3）當(dāng)圓柱銷A開始脫出槽輪的徑向槽時，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又會被撥盤1的外凸圓弧再次卡住，致使槽輪2又處于靜止不動狀態(tài)。直到圓柱銷A再次進(jìn)入槽輪2的另一徑向槽時，兩者又重復(fù)上述的運(yùn)動持續(xù)循環(huán)著。 圖2.9 槽輪機(jī)構(gòu) 圖2.10 槽輪機(jī)構(gòu)原理示意圖 (2)凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)（如圖2.14所示）是由支架（如圖2.13所示）、從動件（連桿）和凸輪（如圖2.11所示）三個基本部件組成的。凸輪一般是曲線輪廓或槽形的構(gòu)件，通常是作等速或往復(fù)直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)的主動部分。此凸輪輪廓是一個凹槽形狀，凸輪為一個活動部件，并是以恒定的速度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 此凸輪機(jī)構(gòu)的從動件是一連桿（如圖2.12所示），與凸輪輪廓曲線接觸進(jìn)而傳遞動力，從而達(dá)到預(yù)期的運(yùn)動效果。從動件連桿的末端加上了滾輪，目的是為了減少了從動件與凸輪之間產(chǎn)生的摩擦，以延長整個機(jī)構(gòu)的使用壽命。 凸輪機(jī)構(gòu)有以下幾種基本特點或?qū)傩裕? 1）設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)的初衷是使從動件得到更為復(fù)雜的且有規(guī)律的運(yùn)動。一般情況下，從動件的運(yùn)動情況依賴于凸輪的輪廓曲線形狀，那么設(shè)計時必須根據(jù)從動件的運(yùn)動需求進(jìn)而設(shè)計、確定凸輪的輪廓曲線。在此裝置中，凸輪機(jī)構(gòu)的作用是控制剪刀來剪斷用以套裝蘋果的發(fā)沫網(wǎng)。 2）凸輪機(jī)構(gòu)是通過凸輪的往復(fù)運(yùn)動或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動這種運(yùn)動方式來擺動或者驅(qū)動從動件的運(yùn)動的。在此機(jī)構(gòu)設(shè)置中，采用的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方式。凸輪輪廓有曲線輪廓或者溝槽，其中凸輪溝槽，如圓柱凸輪、活動凸輪和盤型凸輪等。凸輪的輪廓曲線屬于一條空間曲線，又稱空間凸輪。從動件一般與凸輪或者線接觸，從動件包括平底從動件、滾子從動件等。從動件可以和任何復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，并能夠?qū)崿F(xiàn)任意的運(yùn)動需求，缺點是從動件尖端容易受磨損，一般適用于傳動力較小的低速機(jī)構(gòu)。 圖2.11 凸輪 圖2.12 連桿 圖2.13 凸輪支架 圖2.14 凸輪機(jī)構(gòu) （3）齒輪機(jī)構(gòu) 在日常運(yùn)用中，齒輪傳動是應(yīng)用最為廣泛的傳動機(jī)構(gòu)之一。以其適用范圍廣、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、壽命長和工作可靠等一系列優(yōu)點而為人們所喜愛。當(dāng)然，存在噪聲震動、對安裝精度要求高、成本高、對沖擊敏感等也是人們應(yīng)考慮的缺點、因素。 齒輪機(jī)構(gòu)的自身特性是將設(shè)定的主動軸的動力、運(yùn)動，通過齒輪副而間接傳遞給從動輪，從而使從動輪得到理想情況下所要求的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。齒輪傳動大體分為兩軸平行和不平行兩種情況，這里兩軸不平行情況不作以細(xì)說。圓柱齒輪傳動（兩軸平行）分為直齒傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和人字齒輪傳動。直齒傳動又進(jìn)一步分為外嚙合、內(nèi)嚙合和齒輪齒條三種。在此次齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中，采用的是圓柱齒輪傳動（兩軸間平行），且高速級采用斜齒圓柱齒輪，低速級采用直齒圓柱齒輪。 在齒輪三維建模過程中，采用在零件庫中輸入齒數(shù)、模數(shù)等相關(guān)參數(shù)直接獲取齒輪的簡便方式。以下為齒輪三維建模所得圖（如圖2.15到2.19所示）。 圖2.15 齒輪1 圖2.16 齒輪2 圖2.17 齒輪3 圖2.18 齒輪4 圖2.19 齒輪5 （4）其他相關(guān)主要零件 為了完善蘋果裝袋裝置的設(shè)計，一些輔助零件的安置必不可少，以下為相關(guān)零件的三維建模圖。 圖2.20 帶輪 圖2.21 電機(jī) 圖2.22 底板 圖2.23 基座 圖2.24 減速器 圖2.25 剪刀 圖2.26 剪刀固定 圖2.27 剪刀線固定 圖2.28 立柱 圖2.29 固定座 圖2.30 毛刷筒底座 圖2.31 防護(hù)殼 圖2.32 毛刷筒固定座 圖2.33 套筒 圖2.34 軸 圖2.35 轉(zhuǎn)向桿 圖2.36 毛刷筒 2.4小結(jié) 本章節(jié)對蘋果裝袋裝置的整體結(jié)構(gòu)作了圖片說明，詳細(xì)敘述了蘋果裝袋的流程及原理，著重指明了重要機(jī)構(gòu)如槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等的運(yùn)作機(jī)理。另外，對整體裝置的主要零部件與輔助零部件作了三維模型的介紹。  3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計算 3.1電動機(jī)的選擇 3.1.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 本套袋機(jī)在主要是單班制工作，保證300天一年的工作需求，至少15年的使用壽命，運(yùn)輸帶速度誤差保持在±5%。 依據(jù)原始數(shù)據(jù)：輸送帶的牽引力為F=0.1kn，主動軸的圓周速度為V=0.20m/s，軸的直徑為D=30mm。 3.1.2選電動機(jī)類型 依照上述條件，選擇電動機(jī)為三相籠型異步電動機(jī)，采用封閉式結(jié)構(gòu)，380V電壓，類型取YS型。 3.1.3選擇電動機(jī)容量 電動機(jī)所需工作功率按式： 公式(3.1) 公式(3.2) 公式(3.3) 電動機(jī)到運(yùn)輸帶的傳動總效率為： 公式(3.4) 式中：取=0.99（聯(lián)軸器），=0.98（承軸），=0.97（齒輪傳動），=0.96（主動軸）則： 公式(3.5) 本設(shè)計選用YS5014型號電動機(jī)，其主要參數(shù)如表3.1： 表3.1 電動機(jī)性能 型號 額定功 率/W 轉(zhuǎn)速/(r/min) 滿載 電流/A 效率/% 功率因 數(shù)() 最大 轉(zhuǎn)矩 YS5014 25W 1400 0.17 42 0.53 2.3 該電動機(jī)的主要外型和安裝尺寸如表3.2： 表3.2 電動機(jī)安裝尺寸 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 50 155×110×125 80×63 5.8 9×20 3×7.2 3.1.4確定主動軸工作轉(zhuǎn)速 公式(3.6) 二級圓柱齒輪減速器的傳動比i=8-40，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為： 根據(jù)轉(zhuǎn)速與容量相關(guān)情況，所選電動機(jī)屬于小功率電動機(jī)，其功率為0.03kW，轉(zhuǎn)速為1400r/min。 3.2傳動比的確定