I第1章前言小棗去核機(jī)的結(jié)構(gòu)主要有上料裝置、傳送裝置、定位扶正機(jī)構(gòu)、去核裝置、收集機(jī)構(gòu)等組成。由人工操作、控制每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作協(xié)調(diào)一致。通過上料裝置將小棗運到傳輸裝置,再由傳輸裝置將小棗豎直地挨個排列在轉(zhuǎn)動的扶正定位機(jī)構(gòu)上,[2]傳送帶的運行經(jīng)過減速器,來實現(xiàn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的間歇運動,然后利用去核沖針機(jī)構(gòu)作直線上下運動，使每個棗完成去核。最后將完成去核的小棗從扶正定位機(jī)構(gòu)落入到成品收集裝置中。[7]此設(shè)計可以實現(xiàn)定位定心、沖針去核、自動卸料功能。上料機(jī)的旋轉(zhuǎn)振動會使漏斗中的棗受到兩種力：一種是徑向力，使棗分散；另一個是切向力，棗沿漏斗壁旋轉(zhuǎn)，保證棗進(jìn)料裝置的切向速度，防止棗落下，沿切向滑動，實現(xiàn)棗的自動卸料。[2]進(jìn)料器與定向管相連。棗通過定向管垂直有序地送入去核裝置的軌道單元槽上。在軌道單元槽，棗被撥桿撥到履帶上的棗座里，棗隨工作輪轉(zhuǎn)動進(jìn)入棗壓段軌道。定向扶正板向內(nèi)縮回，在扶正板的作用下可縮回壓縮頭。最后，履帶、槽輪和凸輪的共同運動下，與擺動撥桿相連的沖頭上下往返移動。這樣可以快速準(zhǔn)確地去除棗核。[2]1.1研究背景及意義在日常生活中，果類用途廣泛，主要主要有棗、桃、杏、李、梨等，占總產(chǎn)量的很大一部分。讓客戶有更好的品嘗體驗，去核化技術(shù)的研究更加重要。核類水果可以被加工成飲料、干果和罐頭，去核成為了一項非常重要的工作。中國從一開始就開始發(fā)展核機(jī)械，并研發(fā)了一部分設(shè)備，人們現(xiàn)在意識到了食品的飛快發(fā)展，伴隨著人們的生活質(zhì)量當(dāng)然也會有所提高，可是這些設(shè)備的生產(chǎn)受到了很大的限制，食品質(zhì)量的要求越來越被人們所重視，然而各種水果的加工過程對后期的質(zhì)量都有著非常大的影響。如今去核的機(jī)械化和自動化的發(fā)展，人們對生產(chǎn)過程的自動化設(shè)備需求也越來越關(guān)注。棗自動核機(jī)可以看作是人們生活中的一種非常實用的工具。能有效去除棗核，可用于多種用途工業(yè)。機(jī)械結(jié)構(gòu)與自動控制與機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使棗的加工更加自動化。更高效、更準(zhǔn)確、更快，大大提高了工作效率。同時可以促進(jìn)棗業(yè)的發(fā)展。因此，研究棗自動去核設(shè)備的技術(shù)開發(fā)具有廣泛的社會經(jīng)濟(jì)效益和市場前景。[1]1.2國內(nèi)外發(fā)展概況當(dāng)前使用人力去核的勞動難度較大和工作效率較低，食品衛(wèi)生不能保證，加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量很難控制。所以之后，張學(xué)松提出了一種棗連續(xù)去核機(jī)，其就是連續(xù)轉(zhuǎn)動進(jìn)料盤，從而實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料。2018年美國FMC公司推出了一款全自動去核機(jī)，工作效率為每分鐘加工180個棗，生產(chǎn)率約為100kg/h。該機(jī)器的定位和運輸功能由十四個小杯子來實現(xiàn)。每個杯子有一個小的旋轉(zhuǎn)軸和一個凹痕。棗外圈與凸起接觸，凸起使棗轉(zhuǎn)動至正確位置。此時，棗保持豎直。將棗切成兩部分后，固定棗的兩個橡膠夾板轉(zhuǎn)動150°，將核與果肉分開。機(jī)器可連續(xù)工作，自動潤滑。調(diào)整和清潔也非常方便。然而機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高在我國很難推廣[3]。我國去核研發(fā)設(shè)備存在著很多不足，食品的損耗率高、果實損傷率高、運行成本高、生產(chǎn)效率低、技術(shù)含量低。裝置不能穩(wěn)定運行等一系列重要問題。因此，有必要開發(fā)高性能預(yù)處理設(shè)備去完善這些問題。

第2章總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計確定了系統(tǒng)的工藝過程運動，就需要選擇合適的機(jī)構(gòu)類型來實現(xiàn)這一運動。因此，這個過程也被稱為機(jī)構(gòu)類型的選擇。然而要考慮到諸多不同方面的因素，如工作中加工運動的變化，機(jī)器的加工成本、尺寸要求、動態(tài)性能、生產(chǎn)效率、操作的難易程度和安全性。設(shè)備主要有上料口、扶正機(jī)構(gòu)、傳送裝置、去核機(jī)構(gòu)、收集裝置。通過人工干預(yù)和系統(tǒng)控制，使各個單元的動作協(xié)調(diào)一致。送料裝置可自動將棗放在輸送機(jī)上，然后輸送機(jī)在集中定位機(jī)構(gòu)上豎直排列棗。輸送帶通過減速器實現(xiàn)滑動機(jī)構(gòu)的間歇運動，然后用去核機(jī)構(gòu)將每個定位緊壓的小棗棗核去掉，為了使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)不會變形，去核沖針連接著導(dǎo)軌滑塊，最后完成去核的棗從定位機(jī)構(gòu)落入收集裝置。[2]2.1電機(jī)選型本設(shè)計對主電機(jī)的要求是：工作環(huán)境穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，因此根據(jù)不同主電機(jī)的特點，選用交流異步電動機(jī)作為棗去核機(jī)的主電機(jī)。電機(jī)的選擇需要考慮：電源和負(fù)載特性（尺寸、過載、啟動性能等），電機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作形式應(yīng)根據(jù)運行條件（溫度、空間、環(huán)境等）進(jìn)行選擇。[8]有許多類型的電動機(jī)具有相同的功率。但是如果選擇低速電機(jī)，由于電極數(shù)量多，驅(qū)動單元的總尺寸和重量會更大，價格也會更高，但是總傳動比和傳動尺寸是不同的，所以很有必要分析比較發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來確定。我們綜合所有因素進(jìn)行思考，我認(rèn)為應(yīng)采用Y100L-6三相異步電動機(jī)，這種電動機(jī)是一種全封閉的自扇型電動機(jī)。下面是電機(jī)的具體參數(shù)。功率電流轉(zhuǎn)速效率％功率因數(shù)轉(zhuǎn)矩電流最大轉(zhuǎn)矩1.54.094077.50.742.06.02.0表2-1電動機(jī)參數(shù)2.2傳動方式確定(1)帶傳動：如圖所示，皮帶傳動是一種中間靠摩擦力傳動的方式，摩擦傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、中值距離大（可達(dá)15m）、減振、傳動平穩(wěn)等優(yōu)點。過載時，皮帶在皮帶輪上發(fā)生打滑，以免損壞其它部件。但是由于皮帶與皮帶輪會發(fā)產(chǎn)生表面滑動，并不能保證固定的傳動比；所以在傳遞相同的周向力時，結(jié)構(gòu)尺寸和軸向壓力都大于嚙合傳動；因此工作效率低，皮帶的磨損嚴(yán)重壽命短。圖2-圖2-1帶傳動鏈條傳動：鏈條傳動是由鏈條、驅(qū)動輪和傳動輪組成的混合嚙合傳動。傳動具有傳動比準(zhǔn)確、傳動效率高、不打滑、無彈性變形等優(yōu)點。鏈條結(jié)構(gòu)緊湊，并不需要太大張力，軸的載荷小，而且可在高溫、多塵環(huán)境下工作。缺點：只能在平行的軸之間進(jìn)行同方向的傳動；不能用于負(fù)載變化大、切換快的傳動；工作時候有噪音；制造成本要高于皮帶傳動；鏈條拉伸后工作不穩(wěn)定，容易跳出齒等。(3)齒輪傳動：齒輪傳動的效率比較高，結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，工作運行時可靠，傳動比穩(wěn)定，使用的壽命長。[9]但是設(shè)計和安裝精度要求高，并不適合遠(yuǎn)程傳動，成本高。結(jié)合以上三種傳動方式的優(yōu)缺點，根據(jù)所設(shè)計的去核機(jī)的特點，皮帶傳動更適合相對穩(wěn)定的傳動，噪音相對小、結(jié)構(gòu)比較簡單、成本低等特點。2.3減速器類型的選擇減速器是主電機(jī)與運行機(jī)構(gòu)之間的一個獨立的鎖緊裝置，可以用于降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增加扭矩。減速器種類繁多，可分為蝸輪、齒輪等。蝸輪減速器的熱交換性能好，傳動比高，結(jié)構(gòu)比較緊湊、噪聲低，但是工作效率低，容易引起漏油、磨損和發(fā)熱。齒輪工作可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便。但是傳動比分配困難。綜合考慮以上優(yōu)缺點，本次設(shè)計所采用的減速器傳動比小，方便設(shè)計安裝，較低成本且實用性強(qiáng)，因此選用齒輪減速器作為去核機(jī)的減速器。2.4總傳動比和各級傳動比去核機(jī)帶的轉(zhuǎn)速約為，所需的總傳動比為。（2-1）式中：QUOTEnm——電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，；QUOTEnw——工作機(jī)轉(zhuǎn)速，。因此，確定傳動裝置的總傳動比為。總傳動比已經(jīng)確定，然后計算每個階段的傳動比。注意盡量選擇范圍內(nèi)的傳動比，傳動尺寸盡量小，合理排列各個部件，避免發(fā)生碰撞。減速器齒輪直徑應(yīng)盡可能接近，以便于油浸潤滑。[10]2.5傳動裝置運動參數(shù)的計算在傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計中，輸送機(jī)是間歇性運輸?shù)模仨毮軌虼_保在間歇期間進(jìn)行一次去核沖壓。電機(jī)到輸送機(jī)是一個二級減速。第一級減速器采用齒輪減速，傳動比為。第二次減速采用槽輪減速，傳動比為。(1)各軸的轉(zhuǎn)速計算（2-2）式中：nm—電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，;n1、n2—分別為一級減速、二級減速軸的轉(zhuǎn)速，i0、i1(2)各軸的功率計算（2-3）式中：Pd—P1、P2—分別為一級減速軸、二級減速軸輸入功率，η01、η12(3)各軸的轉(zhuǎn)矩計算（2-4）（2-5）式中：Td——電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，；QUOTET1——一級減速、二級減速軸的輸入轉(zhuǎn)矩，。2.6去核機(jī)構(gòu)的選擇在去核過程中，推桿和套筒的運動是一種復(fù)合運動，即旋轉(zhuǎn)運動和上下往復(fù)運動，具有一定的運動規(guī)律。確保去核機(jī)制的穩(wěn)定和準(zhǔn)確運作，考慮使用滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來確保穩(wěn)定性能。2.6.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圖2-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖是比較典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、操作簡單、動作要求易于實現(xiàn)、零件加工方便。然而，其結(jié)構(gòu)不易重用，更適合于執(zhí)行機(jī)制不變的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)[4]。2.6.2凸輪機(jī)構(gòu)圖2-3凸輪的結(jié)構(gòu)簡圖凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單緊湊，所需的運動軌跡可以精確地實現(xiàn)，但是缺點是從動件的行程不能太大，加工表面成本高。適用于運動靈活、傳力弱、運動規(guī)律復(fù)雜的場合。設(shè)計過程中，推桿套的運動規(guī)律復(fù)雜，既有上下運動，又有旋轉(zhuǎn)運動，根據(jù)給定的規(guī)律，在分析這兩種機(jī)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上可選擇曲柄滑動機(jī)構(gòu)。2.7傳動機(jī)構(gòu)的確定2.7.1同步帶傳動帶輪的功率、速度和選擇與垂直方向相同1，初定中心距QUOTEa02，初定帶的節(jié)點長度QUOTEL0p及其齒數(shù)QUOTEzpL0p3，實際的中心距aa=a0+電機(jī)輸出的同步帶：帶型圓弧帶，帶寬，節(jié)線長度約,長度QUOTE1396.43mm水平方向設(shè)計要求：行程，移動載荷，移動所需時間。1.設(shè)計功率QUOTEPd=KA?PP=QUOTEKA根據(jù)工作情況查表取1.5P2.帶型選擇根據(jù)QUOTEPd=11.25w和帶輪的轉(zhuǎn)速Q(mào)UOTEn=300r/min查表選擇圓弧帶。3.帶輪齒數(shù)z及節(jié)圓直徑QUOTEd1由帶的轉(zhuǎn)速和安裝尺寸允許的范圍，選擇較大值，查表選擇帶，齒數(shù)，節(jié)圓直徑QUOTEd1=19.10mm，外圓直徑QUOTEd0=18.34mm4.帶速v（2-9）5.傳動比傳動皮帶輪與從動皮帶輪相同，傳動比，驅(qū)動輪和從動輪型號相同。6.初定中心距QUOTEa07.初定帶的節(jié)點長度QUOTEL0p及其齒數(shù)QUOTEzpL8.實際中心距a9.額定功率QUOTEP0可查表得QUOTEP0=24w10.帶寬QUOTEbSQUOTEbS≥bS01.14PdK取同步皮帶傳動保證精度，使機(jī)構(gòu)更加穩(wěn)定，使設(shè)計更加智能化。通過間歇機(jī)構(gòu)來進(jìn)行排料，具有制造方便、操作方便等優(yōu)點。與槽式機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)相比，選擇性較多，機(jī)構(gòu)的設(shè)計較靈活，缺點是在驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動的開始和結(jié)束時，由于角速度的突然變化，沖擊較大，因此一般只適用于低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速下使用。2.7.2槽輪機(jī)構(gòu)圖2-3單銷四槽外槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)操作可靠、角度旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確，工作的效率高，通常用于將驅(qū)動部件的連續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為從動部件的間歇性單向周期旋轉(zhuǎn)。但是其運動范圍不可調(diào)，角度不宜太小，啟停加速度大，有沖擊力，而且隨著轉(zhuǎn)速的提高或槽數(shù)的減少和惡化，不適合高速旋轉(zhuǎn)。在對上述間歇機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，因此選擇槽輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)間歇運動[5]。2.8本章小結(jié)在上述分析的基礎(chǔ)上，最終確定了系統(tǒng)的運動方案，如下表所示。:表2-2系統(tǒng)的運動方案電動機(jī)減速器去核結(jié)構(gòu)間歇機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)交流異步電動機(jī)齒輪減速器空間圓柱凸輪槽輪同步帶推桿以齒條直線位移、槽輪旋轉(zhuǎn)的角度、沖針上下位移作為對象繞空間曲軸旋轉(zhuǎn)一周作為運動周期，來展示各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個運動周期內(nèi)動作的關(guān)系，繪制系統(tǒng)運動循環(huán)圖，如圖：圖2-4系統(tǒng)運動循環(huán)圖

第3章執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計計算3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)電機(jī)是以旋轉(zhuǎn)運動為驅(qū)動力，沖針需要作直線往復(fù)運動，因此需要一套裝置將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運動[11]。如下圖的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是這項工作的重要組成部分。圖3-1曲柄機(jī)構(gòu)簡圖根據(jù)這張圖可知，使用一組曲柄連桿，并且對滑塊只有一個力點的作用，因此，它通常被稱為點式曲柄。曲軸中心到曲軸軸頸中心的距離通常稱為曲軸半徑，即曲軸壓力機(jī)的一個重要參數(shù)。3.1.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運動分析去核機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運動來實現(xiàn)，點為連桿與曲軸的連接點，點為連桿與滑塊的連接點。代表連桿長度，為滑塊位移，為曲柄旋轉(zhuǎn)角。曲柄底部（相當(dāng)于下死點處的滑塊）的計算方向與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反。3.1.2滑塊位移和曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系滑塊位移與曲柄角度的關(guān)系表達(dá)式如下所示：（3-1）而QUOTEsinβ=RsinaL令QUOTERL=λ,則QUOTEsinβ=λsina而QUOTEcosβ=1-sin所以代入QUOTEs=(R+L)-(Rcosa+Lcos（3-3）QUOTEs=R[(1+cosa)+1λ是連桿系數(shù)。QUOTEλ一般在0.1~0.2范圍內(nèi)。整理得:（3-4）在式中：s滑塊的運動距離.(從下死點處算起)A曲柄旋轉(zhuǎn)角度,從下死點算起,與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反者為正.R曲柄半徑連桿系數(shù)L連桿的長度(當(dāng)可調(diào)時取最短時數(shù)值)[12]當(dāng)曲柄半徑R和連桿系數(shù)已知，可由上述公式得到相應(yīng)的非線性值。相同角度A的S值用余玄定理知:（3-5）3.1.3滑塊速度和曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系計算滑塊位移與曲軸旋轉(zhuǎn)角度，得到位移s與時間t的關(guān)系式。再求出滑塊的速度V。即：QUOTEv=dsdt=dsda?dadt（3-7）（3-8）而QUOTEdadt=ωdadt所以v=ωRsina+λ2sin2式中——滑塊的速度ω——曲柄的周轉(zhuǎn)速度又因為QUOTEω=πn30=0.105n所以v=0.105nRsina+λ2sin2aQUOTEv=0.105nRsin式中n——每分鐘曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)以上可知，曲柄角a變化，滑塊速度V變化，當(dāng)時，。隨著曲柄角a的增大，滑塊速度V顯著增大；而當(dāng)曲柄角a介于，V幾乎不變，曲柄轉(zhuǎn)角滑塊的速度通常被認(rèn)為是最大速度。用QUOTEVmax表示，即：（3-11）根據(jù)上述公式可以看出，n、R與成比例，當(dāng)n、R越大，滑塊轉(zhuǎn)速越大。最大滑塊速度為：（3-12）為了確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是否能滿足去核加工的要求，檢查曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度是非常重要的。在檢查強(qiáng)度之前，必須對曲柄和滑動機(jī)構(gòu)的主要部件進(jìn)行正確的機(jī)械分析。3.1.4滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析圖3-2滑塊機(jī)構(gòu)力學(xué)分析當(dāng)零件摩擦力和重量忽略考慮的時候，如上圖為滑塊的受理情況分析。P1產(chǎn)生反作用力，N導(dǎo)軌產(chǎn)生抑制滑塊的反作用力，對滑塊反作用力，這三種力與B相互作用，形成一個平衡的匯交力系統(tǒng)。由力的平衡原理，從力的三角形中可以求出、、的表達(dá)關(guān)系如下：QUOTEPab=P1/cosβ,QUOTEN=P由上式知Sinβ=Sina,當(dāng)a=900時，QUOTEββ取到最大值一般曲柄壓力系數(shù)，QUOTEλ<0.3λ<0.3，當(dāng)負(fù)載達(dá)到額定壓力時，曲軸角度僅約為30度。因此可以認(rèn)為：Cosβ=1QUOTECosβ=1,tanβ=sinβ=λsinaQUOTEtanβ=sin由上面的兩個公式得：Pab≈計算額定壓力角時，通過齒輪傳遞到曲軸的扭矩。在時,滑塊可承受的最大載荷為160噸，因此坯料對變形的反作用力p1也可達(dá)到該值即：，λ=0.0874≈可查表2-2得sin齒輪傳動的扭矩為（不考慮摩擦?xí)r）:根據(jù)上述公式，在對連桿、曲軸和滑塊力分析所需要的扭矩時，不考慮每個運動部件的摩擦。該方法簡化了連桿與滑塊力分析的計算公式，誤差很小，可以應(yīng)用。但在計算曲軸傳遞的扭矩時，如果不考慮摩擦力，則會產(chǎn)生較大的誤差。因此必須在計算的時候要考慮摩擦力帶來的扭矩。本次設(shè)計中不考慮摩擦力。3.2槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計槽輪機(jī)構(gòu)將主動軸的平穩(wěn)連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為傳動軸的間歇周期運動，槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可靠；轉(zhuǎn)動時間與靜止時間的比值是固定的，這樣從動件的角速度就可以平穩(wěn)地變化；槽輪上下運動相對穩(wěn)定,但槽輪旋轉(zhuǎn)角度無法調(diào)整，當(dāng)精度較高時，需要增加定位裝置。[2]3.2.1槽輪機(jī)構(gòu)運動圖3-3槽輪轉(zhuǎn)位簡圖如圖3-3所示，最常見的定位方法是圓弧面定位。圖3-3（a）銷輪滾輪剛剛進(jìn)入徑向槽；圖3-3<b）滾輪即將離開徑向槽；圖3-3（c）槽輪被圓弧面a和b鎖定，以便在無法轉(zhuǎn)動時定位。使槽輪2在軸肩轉(zhuǎn)動和停止轉(zhuǎn)動時的瞬間角速度為零，以防止?jié)L輪A和槽輪碰撞，滾輪A進(jìn)入或離開徑向槽時的瞬間，徑向槽的中心線必須與銷的中心線相切，即垂直。設(shè)Z是均勻分布的徑向槽的數(shù)量，當(dāng)槽輪2轉(zhuǎn)過弧度時，拔盤1對應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度為:[2]（3-13）一個運動循環(huán)即驅(qū)動撥盤轉(zhuǎn)動一周。在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪運動時間與驅(qū)動撥盤運動時間T的比值稱為槽輪機(jī)構(gòu)的運動系數(shù)。撥盤以恒定速度旋轉(zhuǎn)時，角度比可以表示其運動時間的比值。即運動系數(shù)：[13]（3-14）根據(jù)公式（2）可以看出，每個槽輪的角度與槽輪的槽數(shù)量Z有關(guān)，運動系數(shù)不等于或小于零，所以徑向槽的數(shù)量應(yīng)大于或等于3。3.2.2槽輪機(jī)構(gòu)運動參數(shù)在槽輪設(shè)計過程中，由公式（2）確定槽數(shù)、圓盤銷數(shù)等主要參數(shù)，從公式（2）可以看出，槽輪的運動系數(shù)始終小于0.5，即槽輪的運動時間始終小于停止時間。因，，槽輪在工作過程中的角速度和角加速度變化較大，當(dāng)銷進(jìn)出徑向槽時，槽輪的角加速度突然變化，沖擊力較大。因為，槽輪機(jī)構(gòu)可以使用更多圓銷，設(shè)圓銷數(shù)為R，槽輪在一個運動周期內(nèi)的運動時間是單圓銷的R倍，故。又因為，故，此外，時，R取1-5；時，R取1-3；當(dāng)時，R取1-2。因此根據(jù)作用在機(jī)構(gòu)上的力和所占空間來確定圓銷的半徑R和中心距a。3.3沖頭的設(shè)計3.3.1參數(shù)確定根據(jù)現(xiàn)有的去核機(jī)構(gòu)裝置和小棗的形狀結(jié)構(gòu)，工作頭由支架、沖頭、導(dǎo)向支架和套筒構(gòu)成。前后導(dǎo)向裝置設(shè)計在沖頭上。沖孔針為階梯形軸向排列。不僅提高了沖頭的強(qiáng)度和剛度，而且大大提高了沖頭的運動精度。工作沖頭的行程為，沖頭的極限位置距工作板。工作臺停止時，沖頭向下移動，與工作板內(nèi)小棗接觸，沖頭繼續(xù)向下移動，完成對小棗的加工。完成后運動回到極限位置處完成沖核，工作輪轉(zhuǎn)動到下一個工作位置，沖針重復(fù)該動作。3.4直線導(dǎo)軌滑塊設(shè)計在沖頭的另一側(cè)，為了避免沖頭位置的位移，保證去核的工作精度，設(shè)計中增加了直線滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，減小了去核誤差。對于垂直運動、承受運動載荷和自身的重量可以采用直線導(dǎo)軌。滾珠絲杠與直線導(dǎo)軌組合，將摩擦完全轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，大大降低摩擦系數(shù)，降低驅(qū)動扭矩，傳動效率大大提高，保證每一次精確地重復(fù)復(fù)位。滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的運動以鋼球為介質(zhì)，接觸面積大大減小，需要嚴(yán)格和定期的內(nèi)部潤滑。本設(shè)計選用HG系列直線軌道。下圖可以看出HG系列--重負(fù)荷型滾珠直線滑軌滑塊組合外形及結(jié)構(gòu)。圖3-4滑軌滑塊組合（1）計算滑塊工作受力載荷及其選型???如果工作量過載會直接對直線導(dǎo)軌副的使用產(chǎn)生影響。所以在工作時，每個滑塊都應(yīng)承受垂直于軌道表面的工作載荷，讓滑塊獲得最大垂直載荷量。有，（z軸上下運動時產(chǎn)生的沖擊），得最大工作載荷768N。查有關(guān)手冊，選擇直線導(dǎo)軌副的型號為HGH15Cb，導(dǎo)軌副的額定靜載荷Ca=13.6KN，其額定動載荷C0a=20.3KN。直線導(dǎo)軌副必須選擇標(biāo)準(zhǔn)長度，選取長度為?；夐L度螺栓孔間距離螺栓孔至端面距離螺栓孔數(shù)L=n-1×P+2×E=3×60+2（2）計算額定壽命???導(dǎo)軌副選取4級精度。查相關(guān)設(shè)計手冊可得。額定壽命L：額定動負(fù)荷C：計算負(fù)載：QUOTEfH硬度系數(shù)溫度系數(shù)QUOTEfC接觸系數(shù)接觸系數(shù)負(fù)荷系數(shù)溫度系數(shù)L=fHfTfCf已知每天開機(jī)8小時，每年300天，行程0.24m，每分鐘往返8次年導(dǎo)軌副符合其使用要求。（3）導(dǎo)軌滑塊尺寸選擇HGH20CA四方形滑塊，導(dǎo)軌寬度為，可以應(yīng)用在多種自動化機(jī)械中，下圖3.5為它的基本尺寸選擇。圖3-5滑塊的尺寸（4）潤滑與防護(hù)潤滑:潤滑系統(tǒng)可以采用油管注油脂潤滑，這樣使用簡單方便。圖3-6滑塊導(dǎo)軌模型圖3.5傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計傳動機(jī)構(gòu)采用同步帶傳動，滾輪傳動系統(tǒng)由曲柄滑動機(jī)構(gòu)和兩套皮帶輪組成。曲柄滑塊裝置有曲柄、連桿和滑塊構(gòu)成。曲柄與第一組皮帶輪連接，皮帶輪組與減速器連接，連桿與曲柄滑塊連接。該裝置將減速器的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線運動；進(jìn)料模塊包括輸送帶、進(jìn)料杯和料斗，可以使用螺絲將料斗固定在機(jī)架上。輔助模塊篩選板置于料斗內(nèi)，小棗放入料斗內(nèi)的進(jìn)料篩板上。料斗側(cè)面設(shè)有軸承座，用于放置輔助模塊的攪拌軸，提高產(chǎn)品性能，保證產(chǎn)品的去核效率和完整性是非常重要的。同時，保證了去核機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作精度和小棗去核的定位精度。3.6帶輪主軸選型計算設(shè)計3.6.1軸的材料選擇此設(shè)計對軸無其他要求，該軸選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查相關(guān)表得。3.6.2初步預(yù)估軸徑（3-17）取軸徑d=20mm。3.6.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計先對軸徑和軸相關(guān)零件的部位進(jìn)行簡單預(yù)估，然后開始軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定軸與傳動盤連接鍵的截面尺寸為，配合為H7/R6。滾動軸承的內(nèi)圈和抽之間的裝配使用基孔制。軸的尺寸公差為M6，軸兩端為倒角。軸的詳細(xì)尺寸如圖3-7所示。圖3圖3-7主軸3.6.4軸的強(qiáng)度驗算(1)主軸間歇輪上的作用力的大小:轉(zhuǎn)矩：（3-18）圓作用直徑：圓周力：（3-19）徑向力：（3-20）軸向力：（3-21）(2)豎直面上軸承的承載反力及彎矩計算：（3-22）（3-23）截面彎矩為:左（3-24）右（3-25）(4)根據(jù)彎扭組合應(yīng)力進(jìn)行軸強(qiáng)度的校核校核軸的強(qiáng)度時，只校核軸上承受的最大彎矩和扭矩截面的強(qiáng)度，由公式：（3-26）在式中：——應(yīng)力折算系數(shù)；——軸上危險截面處的當(dāng)量彎矩，；——軸上危險截面處的抗彎矩截面系數(shù)，；——軸對稱循環(huán)中允許的彎曲張力，，見表11-1；——軸上危險截面處直徑，。當(dāng)此段軸上有一個鍵槽時，直徑應(yīng)加大3%；有兩個鍵槽時，應(yīng)加大7%。取，計算截面上的應(yīng)力：（3-27）根據(jù)前面選擇，軸為45鋼材質(zhì)，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得，由，故安全。3.7帶輪從動軸選型計算設(shè)計圖3-12從動輪軸3.7.1軸的材料選擇此設(shè)計對軸無其他要求，所以選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查表得。3.7.2初步估算軸徑（3-28）取軸。3.7.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計先對軸徑和軸相關(guān)零件的部位進(jìn)行簡單預(yù)估，再開始對軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定軸上與傳動盤聯(lián)接鍵截面尺寸為配合為H7/r6。滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成倒角。軸的詳細(xì)尺寸如圖3-12所示。3.7.4軸的強(qiáng)度驗算(1)主軸間歇輪上的作用力的大小轉(zhuǎn)矩：（3-29）圓作用直徑：（3-30）圓周力：（3-31）徑向力：（3-32）軸向力：（3-33）(2)豎直面上軸承的承載反力及彎矩計算：（3-34）（3-35）截面C處彎矩為:（3-36）（3-37）(3)水平面上軸承的承載反力及彎矩計算：（3-38）截面C處彎矩為：（3-39）(4)截面C處垂直和水平的合成彎矩（3-40）（3-41）(5)軸強(qiáng)度的校核根據(jù)彎扭組合應(yīng)力，進(jìn)行軸強(qiáng)度校核時，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，由公式：（3-42）式中：應(yīng)力折算系數(shù)；軸上危險截面處的當(dāng)量彎矩，；軸上危險截面處的抗彎矩截面系數(shù)，；軸對稱循環(huán)中允許的彎曲張力，，見表機(jī)械設(shè)計手冊；軸上危險截面處直徑，。當(dāng)此段軸上有一個鍵槽時，直徑應(yīng)加大3%；有兩個鍵槽時，應(yīng)加大7%。取，計算截面上的應(yīng)力：（3-43）根據(jù)前面選擇，軸為45鋼材質(zhì)，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得，由，故安全。3.8軸承選用與校核我們可以調(diào)整裝置采用滾柱軸承?？紤]到受力不會太大且不會經(jīng)常使用，可選用普通常用的深溝球軸承來調(diào)節(jié)。有軸承徑向載荷,軸承轉(zhuǎn)速為,裝軸承處的軸徑可在范圍內(nèi)選擇,裝置在工作的時候會有磨損,預(yù)期壽命為。3.8.1求比值:根據(jù)公式QUOTEFaFr=2700通過查相關(guān)手冊,深溝球軸承的最大e值為0.44,故此時FaFr=0.49>eQUOTEF1）初步計算當(dāng)量動載荷p,根據(jù)式P=fp(XFr查表得,當(dāng)型號和基本靜載荷已知時，才能求出Y的值。所以暫時選擇一近似中間值,取.則:（3-44）2）根據(jù)公式求軸承的基本額定動載荷值QUOTEC=ε60nL'h106=85563）根據(jù)查軸承手冊，可以選擇的軸承（6307型）。該軸承的基本額定靜載荷。3.8.2軸承軸向載荷查機(jī)械設(shè)計手冊手冊【12】,知深溝球軸承,則相對應(yīng)軸向載荷為:QUOTEf0FaC0=14.7對應(yīng)的e值為,Y值為。2)用線性插值法求Y值。Y=1.45+（3-47）故，3)求當(dāng)量動載荷P（3-48）QUOTEP=fp(XF驗算6307軸承的壽命Lh=10L故所選用的6307軸承，軸承校核合理。

第4章潤滑與密封4.1

齒輪傳動的潤滑由于齒輪的轉(zhuǎn)速較低于，最好采用浸油潤滑齒輪。確保齒輪傳動系統(tǒng)得到充分潤滑，避免油混合物過度流失，齒輪箱零件應(yīng)浸入油箱中的深度應(yīng)適宜，請勿太淺或太深?！稒C(jī)械設(shè)計手冊》表3-3，油浸式錐齒輪總齒寬及齒圈直徑距離箱體內(nèi)部應(yīng)為。4.2密封為防止土屑、水和其他異物進(jìn)入到軸承的外部，從而導(dǎo)致軸承的快速磨損和腐蝕以及潤滑油的泄漏，應(yīng)在端蓋軸的開口處安裝密封件。根據(jù)齒輪軸的轉(zhuǎn)向速度、運行溫度以及周圍環(huán)境的影響，選擇氈式密封比較適合中低速運行條件下工作的軸承。

控制系統(tǒng)本次去核機(jī)采用PLC控制，由PLC來控制變頻器，然后變頻器控制電機(jī)，變頻器可以使用PROFIBUS跟PLC連接，也可以用模擬量跟PLC相連接，然后PLC給定啟動、停止、轉(zhuǎn)速等信號傳輸給變頻器就可以了。5.1驅(qū)動器可以使用TB6612電機(jī)驅(qū)動器件，此芯片能有效控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動、停止。此芯片的驅(qū)動效率高，體積小，在額定功率范圍內(nèi)，芯片的發(fā)熱很小。5.2電源去核機(jī)的組成有各類模塊，而且各個模塊以及所用的芯片參數(shù)不同，需要的工作電壓標(biāo)準(zhǔn)也不同。Plc控制器一般用24V，電機(jī)一般用220V，驅(qū)動器一般采用+7V~+48V。

第6章主要零部件和整體建模6.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)建模過程圖5-1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)二維建模圖圖5-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)三維建模圖該曲柄裝置與傳動系統(tǒng)相連，將運動信息傳輸給皮帶傳動，使其間歇運動,所述減速器，速度和運動周期可調(diào)，與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相連，使其按照一定的周期連續(xù)運轉(zhuǎn)，應(yīng)用范圍更加靈活由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)要帶動沖針來運動，在減速器轉(zhuǎn)動的時候，曲柄銷起到了聯(lián)結(jié)作用，帶動直線導(dǎo)軌直線運動，在固定座的安裝位置確定中要考慮到上下兼顧，這樣做的目的是為了減小角度的擺動，經(jīng)過反復(fù)思考選擇在1/3處，設(shè)計曲柄轉(zhuǎn)盤的時候尺寸根據(jù)如上參數(shù)確定，直線光軸導(dǎo)軌，，表面粗糙度1.6，為了保證較小摩擦力，直線光軸座的尺寸根據(jù)裝配時的具體位置設(shè)計。6.2槽輪機(jī)構(gòu)建模過程圖5-3槽輪機(jī)構(gòu)二維建模圖圖5-4槽輪機(jī)構(gòu)三維建模圖首先，建立機(jī)架，主要是先為了確定驅(qū)動銷的回轉(zhuǎn)中心與槽輪旋轉(zhuǎn)中心的距離。先拉伸一個平臺（選擇基準(zhǔn)面-草圖繪制-尺寸約束-特征-拉伸-輸入數(shù)值-確定）此外相同步驟拉伸幾個圓柱臺階（這些不重要）。這些圓柱臺階，主要是為了最后裝配時提供一些必要的參照。我們確定兩中心的距離為40mm?，F(xiàn)在開始建立驅(qū)動部分。驅(qū)動部分包括驅(qū)動銷及鎖定圓臺。驅(qū)動銷尺寸30mm會影響槽輪的速度變化，如果單純需要1/4的傳動，臂長并不是很重要。最主要的是下圖中的圓臺缺口90°，這個角度下，槽輪-槽口離開與槽輪-定位弧進(jìn)入鎖定圓臺發(fā)生在同一時刻。圖5-5圓臺建模建立槽輪，如圖體現(xiàn)的，鎖定圓臺的半徑為24.5mm。槽輪-定位弧的直徑為50mm，兩個尺寸不一樣的原因是：最初建立這個模型的目的是為了仿真，實際中，這種結(jié)構(gòu)肯定會有間隙，我把間隙放大到0.5mm。槽輪-槽口的頂端最大直徑為50mm。槽口的寬度為4.2mm，驅(qū)動銷的直徑為4mm，留有0.2mm的間隙。圖5-6槽輪草圖我們設(shè)計的需要，每個槽口的長度也不一樣，需要注意的是，槽輪-定位弧的圓心距離槽輪旋轉(zhuǎn)中心的距離為40mm，等于我們第一步建立的機(jī)架的兩圓柱中心距，建立裝配體。如圖所示，只用到了配合中的兩個選項，重合和同軸。至此，完成了槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計及建模。6.3沖頭建模圖5-7沖頭二維建模圖去核模塊由沖頭和沖針構(gòu)成，通過環(huán)形螺釘將重頭固定。沖頭的下表面也與傳送帶的小孔相對應(yīng)。圓孔內(nèi)設(shè)4-3個位錯設(shè)置圓孔，內(nèi)螺紋M6攻絲；輔助加工模塊有擋板、棗核收集器、棗肉收集器、支撐軸、導(dǎo)軌等，當(dāng)棗在回程中用沖針上升時，沖核針沖程結(jié)束后通過擋板將棗擋落到進(jìn)料杯，以免中斷生產(chǎn)。同時，當(dāng)沖頭發(fā)生斷裂時，可防止沖頭脫落，損壞輸送帶。。為確保安全，將沖針安裝到?jīng)_頭上。沖頭上預(yù)先設(shè)置彈簧，防止沖頭移動損壞輸送帶或沖頭針，從而保護(hù)機(jī)構(gòu)。通過查閱大量資料可以得出，小棗果核的直徑為，沖針設(shè)計為。具體高度，我們需要將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，并將其傳遞給滑塊，此過程需要通過連桿來實現(xiàn)，其中大孔直徑，小孔直徑。圖5-8沖頭尺寸6.4直線導(dǎo)軌滑塊由于選用的導(dǎo)軌跟滑塊都是廠家標(biāo)準(zhǔn)件，建模模型直接從廠方官網(wǎng)下載。選用標(biāo)準(zhǔn)型導(dǎo)軌。圖4-10滑塊導(dǎo)軌三維模型98766.5減速器建模9876243113121110524311312111051-小齒輪軸，2-槽輪主動輪，3-端蓋，4-槽輪軸5，5-GB／T276-94深溝球軸承6002，6-槽輪，7-大齒輪，8-端蓋，9-GB／T276-94深溝球軸承6002，10-連桿，11-小齒輪，12-軸承，13-箱體殼，14-箱蓋4-11減速器三維建模采用減