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本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
小型葡萄除梗破碎機(jī)的設(shè)計(jì)
院（系、部）名 稱 ：
專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 生 學(xué) 號(hào)：
指 導(dǎo) 教 師：
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摘 要
葡萄除梗破碎機(jī)是及葡萄除梗和破碎與一體的設(shè)備，主要用于葡萄釀造的過程中，對(duì)葡萄進(jìn)行破碎和除梗。葡萄破碎的目的是使葡萄果粒破碎而釋放出果汁。工作時(shí)，葡萄從料斗投入后，在輸送螺旋的推動(dòng)下進(jìn)入除梗裝置進(jìn)行除梗。梗從出口排出，漿果從篩孔中排出并在纏繞在篩桶外壁上的螺旋的推動(dòng)下落入破碎裝置進(jìn)行破碎，然后由排料裝置排出
本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)葡萄除梗破碎機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，通過對(duì)葡萄除梗破碎機(jī)結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了葡萄除梗破碎機(jī)總裝圖、傳動(dòng)裝置裝配圖及主要零部件圖。
通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。
關(guān)鍵詞:葡萄，除梗，破碎機(jī)，電機(jī)
Abstract
In addition to stem crusher grapes and grape stems and crushing equipment in addition to the one of the main grapes used in the process, except for grape crushing and stems. The purpose is to make the grape crushing grapes crushed to release the juice fruit. Work, grapes from the hopper, in addition to conveying screw driven into the device except terrier terrier. Stems from the outlet, berries and discharged from the mesh screen wrapped around the barrel at the outer wall of the spiral of falling into the crusher crushing pushing, and then discharged from the discharge device
The design of the main stems except for grape crusher design. First, except for grape stalk crusher structure and principles for analysis, based on the analysis presented in the overall structure of the program; Next, the main technical parameters were calculated choice; then, for the main components were designed and Verification ; Finally, AutoCAD drawing software to draw a grape crusher in addition to stem assembly diagram, the main gear assembly drawings and parts diagram.
Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life.
Keywords: Grapes, Except terrier, Crushers, Motors
目 錄
摘 要 1
Abstract III
第一章 緒論 1
1.1設(shè)計(jì)目的和意義 1
1.2國(guó)內(nèi)研究及發(fā)展現(xiàn)狀 1
第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2
2.1方案設(shè)計(jì) 2
2.2工作原理分析 2
第三章 各主要零部件的設(shè)計(jì) 3
3.1電機(jī)的選擇 3
3.2總體動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3
3.2.1傳動(dòng)比計(jì)算 3
3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速 3
3.2.3各軸的輸入功率 4
3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 4
3.3除梗系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4
3.3.1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4
3.3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7
3.3.3軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì) 11
3.3.4除梗裝置設(shè)計(jì) 13
3.4破碎系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
3.4.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15
3.4.2破碎輪軸設(shè)計(jì) 19
3.4.2破碎輪設(shè)計(jì) 21
3.5出料裝置設(shè)計(jì) 21
3.5.1蝸桿減速機(jī)的選擇 21
3.5.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22
3.5.3出料螺旋攪龍?jiān)O(shè)計(jì) 24
3.6機(jī)架設(shè)計(jì) 26
第四章 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì) 27
4.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述 27
4.2三維設(shè)計(jì) 27
4.2.1除梗系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27
4.2.2破碎系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28
4.2.3出料裝置設(shè)計(jì) 28
4.2.4總體裝配設(shè)計(jì) 28
總 結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 31
致 謝 32
32
第一章 緒論
1.1設(shè)計(jì)目的和意義
隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，人們對(duì)酒類的消費(fèi)習(xí)慣已經(jīng)潛移默化的改變，葡萄酒逐漸走上大眾的餐桌。葡萄酒消費(fèi)的增長(zhǎng)也帶動(dòng)葡萄酒設(shè)備需求的增長(zhǎng)，對(duì)葡萄酒設(shè)備的工藝提出了更高的要求。一穗葡萄漿果包括果梗和果粒兩部分，在葡萄釀造的過程中，要對(duì)葡萄進(jìn)行破碎和除梗。葡萄破碎的目的是使葡萄果粒破碎而釋放出果汁，對(duì)解百納干紅葡萄酒加工而言，一般要求盡量高的果粒破碎率和除梗率。其中，如保留部分葡萄梗會(huì)增強(qiáng)酒的色度，高分子量多酚以及單寧物質(zhì)的含量，可是葡萄酒具有復(fù)雜性和品種特性，有利于葡萄酒風(fēng)味的形成。為了滿足中小型葡萄酒生產(chǎn)企業(yè)對(duì)小型葡萄除梗破碎機(jī)的要求，在各種食品機(jī)械法規(guī)的規(guī)定下，結(jié)合當(dāng)今葡萄酒除梗破碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)況，同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的問題，對(duì)小型葡萄除梗破碎機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.2國(guó)內(nèi)研究及發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)對(duì)制酒葡萄果梗分離裝置的研究并不多，部分機(jī)型如下：新鄉(xiāng)市圣達(dá)輕工機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SDCP-20系列以及JCP系列，SDCP及JCP葡萄除梗破碎機(jī)引進(jìn)法國(guó)、意大利同類機(jī)型先進(jìn)技術(shù)。設(shè)備主要特點(diǎn)：螺旋定量進(jìn)料，先除梗后破碎；除梗轉(zhuǎn)篩的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可適應(yīng)多種葡萄品種的處理，排出機(jī)外的梗中帶果較少，但存在生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)量較小，工作性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
國(guó)外的酒葡萄主要是以莊園式，莊園里有葡萄園，有酒窖。葡萄的生長(zhǎng)、收獲，葡萄酒的發(fā)酵、成熟及裝瓶的全過程都在莊園里完成。其中以法國(guó)波爾多為代表，波爾多產(chǎn)區(qū)的葡萄酒,是一種非常優(yōu)雅的葡萄酒,是"法國(guó)葡萄酒王后"?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外在葡萄酒方面競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了能夠占有較大的市場(chǎng)，必須要以葡萄酒的質(zhì)量與生產(chǎn)率作保證，針對(duì)酒葡萄種植面積在國(guó)內(nèi)的規(guī)模，在葡萄成熟季節(jié)采摘后要在最短的時(shí)間內(nèi)將其投入葡萄酒的加工與生產(chǎn)中，避免大量葡萄堆積造成損失與浪費(fèi)，進(jìn)而避免影響葡萄酒的質(zhì)量和產(chǎn)量，因此提高葡萄酒產(chǎn)業(yè)加工能力至關(guān)重要，也就是要提高葡萄除梗破碎機(jī)的效率。國(guó)外對(duì)葡萄果梗分離裝置的研究較早，技術(shù)相對(duì)成熟。研究的機(jī)型主要有臥式除梗破碎機(jī)、立式除梗破碎機(jī)、離心式除梗破碎機(jī)。主要代表機(jī)型為法國(guó)VALSINBUCHER公司生產(chǎn)的E2-E4-E8型除梗機(jī)，但存在造價(jià)高，技術(shù)服務(wù)成本高，零部件的修復(fù)及更換周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。
第二章 總體方案設(shè)計(jì)
2.1方案設(shè)計(jì)
葡萄除梗破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：
2.2工作原理分析
工作時(shí)，葡萄從料斗1投入后，首先在輸送螺旋2的推動(dòng)下向右進(jìn)入除梗裝置（由篩桶3和除梗螺旋4組成）進(jìn)行除梗。梗從出口6排出，漿果從篩孔中排出并在纏繞在篩桶外壁上的螺旋板5的推動(dòng)下向左移動(dòng)落入破碎裝置（由一對(duì)花瓣形破碎輥組成）進(jìn)行破碎，然后由排料裝置10排出并送往壓榨設(shè)備（白葡萄酒）或發(fā)酵設(shè)備（紅葡萄酒）。破碎輥用彈性較好的硬橡膠制造，以減輕對(duì)葡萄原料的機(jī)械作用，調(diào)整兩破碎輥的間距大小即可滿足不同的破碎率的要求，調(diào)整活門7的開口大小即可滿足不同除梗率的要求。
第三章 各主要零部件的設(shè)計(jì)
3.1電機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件。因?yàn)槭覂?nèi)工作，運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。
調(diào)查市場(chǎng)上現(xiàn)有葡萄除梗破碎機(jī)本次選用電機(jī)為Y100L1-4，其額定功率為2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min。
3.2總體動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
3.2.1傳動(dòng)比計(jì)算
滿載轉(zhuǎn)速
取除梗軸轉(zhuǎn)速為：
故V帶傳動(dòng)比為：
為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選V帶傳動(dòng)比：；
選取滾筒轉(zhuǎn)速為：
考慮結(jié)構(gòu)因素取兩級(jí)齒輪傳動(dòng)比分別為：
則：；
；
3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速
1軸
2軸
滾筒
3.2.3各軸的輸入功率
1軸
2軸
滾筒
3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸
1軸
2軸
滾筒
整理列表
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
電機(jī)軸
2.2
14.8
1420
1軸
2.112
35.51
568
2.5
2軸
2.028
28.99
668.2
0.85
3軸
1.948
155.9
119.33
5.6
3.3除梗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.3.1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
（1）V帶的基本參數(shù)
1）確定計(jì)算功率：
已知：；；
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號(hào)：
根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶,
3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑
（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：
；
（2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：
；
圓整取，誤差小于5%，是允許的。
4）驗(yàn)算帶速：
帶的速度合適。
5）確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：
中心距：
初選中心距
（2）基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
對(duì)于A型帶選用
（3）實(shí)際中心距：
6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角：
由
得
主動(dòng)輪上的包角合適。
7）計(jì)算V帶的根數(shù)：
，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3 得：
；
（2），查表得：；
（3）由查表得，包角修正系數(shù)
（4）由，與V帶型號(hào)A型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計(jì)算預(yù)緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1得：
9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
10）V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)
傳動(dòng)比
基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)
A
2.5
1600
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
723.5
2
246.11
2397.54
（2）帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。
3.3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。
選小齒輪齒數(shù)，
大齒輪齒數(shù)，取
則實(shí)際傳動(dòng)比：
傳動(dòng)誤差小于5％，合適。
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即
1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值
（a）試選載荷系數(shù)
（b）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
（c）小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù)
（d）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
（e）由圖6.14按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
（f）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（g）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
（h）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得
（i）計(jì)算
試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值
計(jì)算圓周速度v
計(jì)算齒寬b
計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
計(jì)算載荷系數(shù)K
根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)
假設(shè)，由表查得
由表5.2查得使用系數(shù)
由表查得查得
故載荷系數(shù)
（j）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得
（k）計(jì)算模數(shù)ｍ
（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值
由圖6.15查得
小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式得
計(jì)算載荷系數(shù)
2）查取齒形系數(shù)
由表6.4查得
3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得
4）計(jì)算大小齒輪的，并比較
大齒輪的數(shù)據(jù)大
5）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.62，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝3mm，
按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
（4）幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算分度圓直徑
2）計(jì)算中心距
3）計(jì)算齒寬寬度取35mm
（5）驗(yàn)算
合適
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
20，112
2
模數(shù)
m
3mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
中心距
3.3.3軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì)
（1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
1）軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
，，
2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：
該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。取；。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
（a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長(zhǎng)度。
（b）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6208，故，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。
（c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級(jí)齒輪間位置配比，取，。
4）軸上零件的周向定位
查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。
（2）強(qiáng)度校核計(jì)算
1）求作用在軸上的力
已知大齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則
2）求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于6208型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=72mm。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)
，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。
4）鍵的選擇
采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。
3.3.4除梗裝置設(shè)計(jì)
（1）進(jìn)料螺旋攪龍?jiān)O(shè)計(jì)
根據(jù)連續(xù)輸送機(jī)生產(chǎn)率的公式；
式中：F——被輸送葡萄層的橫斷面積[m2]；
ρ——被輸送葡萄的堆積密度[kg/m3]；
ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。
料層橫斷面面為：
式中：D——螺旋直徑[m]；
ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關(guān)，見下表中的ψ、K及A的值；
c——傾斜修正系數(shù)，見表4－5。
在料槽中，葡萄的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當(dāng)充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時(shí)，葡萄堆積的高度低矮且大部分葡萄靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運(yùn)動(dòng)的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖4－10a)。葡萄顆粒沿軸向的運(yùn)動(dòng)要較圓周方向顯著得多。所以，這時(shí)垂直于輸送方向的附加葡萄流不嚴(yán)重，單位能量消耗也較小。但是，當(dāng)充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時(shí)，則葡萄運(yùn)動(dòng)的滑移面將變陡(圖4－10b、c)。此時(shí)，在圓周方向的運(yùn)動(dòng)將比輸送方向的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對(duì)于水平立式混料機(jī)來(lái)說，葡萄的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒葡萄的充填系數(shù)ψ值可參考表4－4。
葡萄的軸向輸送速度ν按下式計(jì)算：
式中：h---螺旋節(jié)距[m]；
ns---螺旋轉(zhuǎn)速[r/min]；
螺距h通常為：h1=k1D
式中：k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與葡萄性質(zhì)有關(guān)，通常取k1=0.7~1，對(duì)于摩擦系數(shù)大的葡萄，取小值（k1=0.7~0.8）；對(duì)于流動(dòng)性較好，易流散的葡萄，可取k1=1。
表4－5傾斜修正系數(shù)c
傾斜角β
0°
≤5°
≤10°
≤15°
≤20°
c
1.00
0.90
0.80
0.70
0.65
將上式結(jié)合起來(lái)，則有：Q=47ψck1D3nsρ，即：
（1）螺旋直徑
根據(jù)設(shè)計(jì)要求該攪龍直徑選用280mm，即：D=280mm
（2）螺距
取h1=（0.5~0.6）D=140~168mm，所以螺距為160mm。
（3）軸徑
d=(0.2~0.35)D，取d=0.2D=0.15×280=42mm，所以軸徑為42mm。
（2）除梗軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
除梗軸前端為送料攪龍，后端為除梗裝置，結(jié)構(gòu)如下圖：
（3）篩筒設(shè)計(jì)
篩筒為圓筒形，篩孔直徑為15—20mm。材料用薄不銹鋼板制造。
3.4破碎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
破碎裝置下部設(shè)有四個(gè)輪子，可使裝置沿縱向移動(dòng)。當(dāng)工藝要求完全不破碎時(shí)，可將裝置推向右邊，使經(jīng)過或未經(jīng)過除梗的葡萄直接由螺旋排料裝置排出。
3.4.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。
選小齒輪齒數(shù)，
大齒輪齒數(shù)，取
則實(shí)際傳動(dòng)比：
傳動(dòng)誤差小于5％，合適。
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即
1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值
（a）試選載荷系數(shù)
（b）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
（c）小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù)
（d）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
（e）由圖6.14按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
（f）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（g）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
（h）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得
（i）計(jì)算
試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值
計(jì)算圓周速度v
計(jì)算齒寬b
計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
計(jì)算載荷系數(shù)K
根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)
假設(shè)，由表查得
由表5.2查得使用系數(shù)
由表查得查得
故載荷系數(shù)
（j）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得
（k）計(jì)算模數(shù)ｍ
（3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值
由圖6.15查得
小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式得
計(jì)算載荷系數(shù)
2）查取齒形系數(shù)
由表6.4查得
3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得
4）計(jì)算大小齒輪的，并比較
大齒輪的數(shù)據(jù)大
5）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.03，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝1.25mm，
按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
（4）幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算分度圓直徑
2）計(jì)算中心距
3）計(jì)算齒寬寬度取20mm
（5）驗(yàn)算
合適
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
24，72
2
模數(shù)
m
1.25mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
中心距
3.4.2破碎輪軸設(shè)計(jì)
（1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
1）軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1
，，
2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得：
該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。??；。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
（a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長(zhǎng)度。
（b）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6204，故，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。
（c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級(jí)齒輪間位置配比，取，。
4）軸上零件的周向定位
查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。
（2）強(qiáng)度校核計(jì)算
1）求作用在軸上的力
已知大齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則
2）求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于6204型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=72mm。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)
，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。
4）鍵的選擇
采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。
3.4.2破碎輪設(shè)計(jì)
破碎輥的型式有多種，常用的為花瓣形。調(diào)整兩破碎輥間的中心距，以滿足不同破碎率的要求。破碎輥材料為橡膠，防止破碎時(shí)撕碎果皮、壓破種子和碾碎果梗。
3.5出料裝置設(shè)計(jì)
3.5.1蝸桿減速機(jī)的選擇
出料攪龍轉(zhuǎn)速不宜過高，本次取25r/min，因此選用傳動(dòng)比為：29，中心距為80的蝸桿減速器。
3.5.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1）V帶的基本參數(shù)
1）確定計(jì)算功率：
已知：；；
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號(hào)：
根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶,
3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑
（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：
；
（2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：
；
圓整取，誤差小于5%，是允許的。
4）驗(yàn)算帶速：
帶的速度合適。
5）確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：
中心距：
初選中心距
（2）基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
對(duì)于A型帶選用
（3）實(shí)際中心距：
6）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角：
由
得
主動(dòng)輪上的包角合適。
7）計(jì)算V帶的根數(shù)：
，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3 得：
；
（2），查表得：；
（3）由查表得，包角修正系數(shù)
（4）由，與V帶型號(hào)A型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計(jì)算預(yù)緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1得：
9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
10）V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)
傳動(dòng)比
基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)
A
2
1000
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
212
2
246.11
2397.54
（2）帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動(dòng)機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。
3.5.3出料螺旋攪龍?jiān)O(shè)計(jì)
根據(jù)連續(xù)輸送機(jī)生產(chǎn)率的公式；
式中：F——被輸送葡萄層的橫斷面積[m2]；
ρ——被輸送葡萄的堆積密度[kg/m3]；
ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。
料層橫斷面面為：
式中：D——螺旋直徑[m]；
ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關(guān)，見下表中的ψ、K及A的值；
c——傾斜修正系數(shù)，見表4－5。
在料槽中，葡萄的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當(dāng)充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時(shí)，葡萄堆積的高度低矮且大部分葡萄靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運(yùn)動(dòng)的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖4－10a)。葡萄顆粒沿軸向的運(yùn)動(dòng)要較圓周方向顯著得多。所以，這時(shí)垂直于輸送方向的附加葡萄流不嚴(yán)重，單位能量消耗也較小。但是，當(dāng)充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時(shí)，則葡萄運(yùn)動(dòng)的滑移面將變陡(圖4－10b、c)。此時(shí)，在圓周方向的運(yùn)動(dòng)將比輸送方向的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，導(dǎo)致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對(duì)于水平立式混料機(jī)來(lái)說，葡萄的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒葡萄的充填系數(shù)ψ值可參考表4－4。
葡萄的軸向輸送速度ν按下式計(jì)算：
式中：h---螺旋節(jié)距[m]；
ns---螺旋轉(zhuǎn)速[r/min]；
螺距h通常為：h1=k1D
式中：k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與葡萄性質(zhì)有關(guān)，通常取k1=0.7~1，對(duì)于摩擦系數(shù)大的葡萄，取小值（k1=0.7~0.8）；對(duì)于流動(dòng)性較好，易流散的葡萄，可取k1=1。
表4－5立式混料機(jī)傾斜修正系數(shù)c
傾斜角β
0°
≤5°
≤10°
≤15°
≤20°
c
1.00
0.90
0.80
0.70
0.65
圖3-2 不同充填系數(shù)時(shí)葡萄層堆積情況及其滑移面
將上式結(jié)合起來(lái)，則有：Q=47ψck1D3nsρ
即：
（1）螺旋直徑
根據(jù)設(shè)計(jì)要求該立式混合機(jī)攪龍直徑選用100mm，即：D=100mm
（2）螺距
h1=D，取h1=（1.5~2）D=150~200mm，所以螺距為180mm。
（3）軸徑
d=(0.2~0.35)D，取d=0.24D=0.24×100=24mm，所以軸徑為24mm。
3.6機(jī)架設(shè)計(jì)
機(jī)架的主要作用為支承與安裝其它各零件。為了節(jié)約成本，機(jī)架全件采用焊接件與螺栓連接。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)架焊接的主要零件包括左右機(jī)架，加強(qiáng)鋼板，角鐵梁等部分組成。焊接時(shí)主要保證加強(qiáng)鐵與機(jī)架的位置要求，同時(shí)要保證焊接時(shí)不能出現(xiàn)焊渣，裂縫等現(xiàn)象。機(jī)架的材料主要是厚度為5mm的角鋼，尺寸為1435mm×100mm，用等離子切割機(jī)切割成型后，采用沖壓等方式進(jìn)行加工。左右機(jī)架分別有一塊加強(qiáng)板進(jìn)行強(qiáng)度的加強(qiáng)，加強(qiáng)板與左右機(jī)架的連接方式是采用螺栓連接，在機(jī)架與加強(qiáng)板加工過程中，對(duì)其上螺栓連接孔的位置有一定的技術(shù)要求。左右機(jī)架間采用角鐵梁進(jìn)行固定，固定方式為焊接，因?yàn)榇溯S流式脫粒機(jī)作業(yè)環(huán)境為山地及丘陵地區(qū)，搬運(yùn)較多，所以為保證人員搬運(yùn)過程中的安全，在焊接時(shí)要保證焊接技術(shù)要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂縫等缺陷出現(xiàn)。機(jī)架的組裝完成后，機(jī)架外露表面須刷防銹漆。
第四章 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì)
4.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述
Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。
Pro/Engineer功能如下：
（1）特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）；
（2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；
（3）通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)；
（4）支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）。
（5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng)）。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER的基本功能。
4.2三維設(shè)計(jì)
4.2.1除梗系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.2.2破碎系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.2.3出料裝置設(shè)計(jì)
4.2.4總體裝配設(shè)計(jì)
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)中所學(xué)知識(shí)的回顧，是對(duì)以往所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，鍛煉了我們的獨(dú)立思考能力、獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力、畫圖能力，更是從課本中的理論知識(shí)到生產(chǎn)實(shí)際的轉(zhuǎn)變。在這之前，雖然經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)學(xué)到了很多知識(shí)，但是還沒有機(jī)會(huì)來(lái)運(yùn)用和掌握這些東西。通過這次實(shí)踐，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過程都有了全面的了解，設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓(xùn)練和提高，也使我對(duì)機(jī)械產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，更堅(jiān)定了我從事機(jī)械行業(yè)的信心。設(shè)計(jì)初期，我去圖書館的網(wǎng)站內(nèi)下載了許多相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對(duì)葡萄除梗破碎機(jī)有所了解，然后開始準(zhǔn)備我的開題報(bào)告、任務(wù)書和文獻(xiàn)綜述。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我也遇到了很多困難，經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)修改才把總體方案給確定下來(lái)，開始畫圖等工作。設(shè)計(jì)期間得到了我的指導(dǎo)老師的幫助，我覺得從與老師的溝通過程中，我能學(xué)到很多東西，老師可以從另外一個(gè)角度來(lái)啟發(fā)我，給了我很多幫助、鼓勵(lì)和指導(dǎo)。通過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)，我已基本按照設(shè)計(jì)要求完成葡萄除梗破碎機(jī)的設(shè)計(jì)，但是由于本人知識(shí)水平有限，又沒有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中定存在不足之處，敬請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正，提出寶貴意見，以便及時(shí)糾正。當(dāng)然，我知道整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)還沒有結(jié)束，因?yàn)檫€需要答辯，還要有答辯老師的提問與意見，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能最終畫上句號(hào)。因此，我還需要繼續(xù)努力，認(rèn)真準(zhǔn)備答辯，仔細(xì)檢查我的論文，更好的完善，為我的大學(xué)畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。
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致 謝
四年大學(xué)生活即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教育的一個(gè)重要的關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，能順利地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)離不開各位老師和同學(xué)的幫助。
首先應(yīng)該感謝我的指導(dǎo)老師，在我們畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，他工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度讓我十分敬佩。此外，他對(duì)待學(xué)生和藹可親，不厭其煩的為學(xué)生解決設(shè)計(jì)中遇到的困難，指導(dǎo)我們?nèi)绾卫砬逅悸?，順利的進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，給予我精心的指導(dǎo)與幫助，為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)付出了辛勤的勞動(dòng)，傾注了大量時(shí)間和精力。沒有老師的幫助就沒有今天的設(shè)計(jì)成果，在此向他表示誠(chéng)摯的敬意和衷心的感謝。
通過這次設(shè)計(jì)使我意識(shí)到遇到問題首先應(yīng)該獨(dú)立思考問題并解決問題，同時(shí)在此過程中還讓我明白了一些做人的道理。在此表示真誠(chéng)的感謝，同時(shí)也感謝在設(shè)計(jì)過程中幫助過我的老師和同學(xué)。
最后，感謝我的同窗好友，四年來(lái)我們朝夕相處，共同進(jìn)步，感謝你們?cè)诖髮W(xué)四年里給予我的所有關(guān)心和幫助。