1、目 录 摘要： 1 前言 3 1 哈密瓜削皮机的方案选择与确定 3 1.1 哈密瓜削皮机设计的基本要求 .3 1.1.1 功能与应用范围 3 1.1.2 制造与维修 .3 1.1.3 操作条件与工作可靠性 .3 1.1.4 削皮机的结构特点 .3 1.2 哈密瓜削皮机方案的确定 .4 1.2.1 哈密瓜工作原理的初步拟定 4 1.2.2 总体方案的确定 .4 2 哈密瓜削皮机的总体设计 .5 2.1 电动机的选择 5 2.2 传动系统 .6 2.2.1 链传动的设计 .6 2.2.2 联轴器的选用 .9 2.3 轴的设计 .10 2.3.1.第一轴的设计 .10 2.3.2 丝杠轴的设计 11
2、 2.3.3 第二轴的设计 .15 2.4 刀具的设计 16 2.5 机架的整体设计 16 2.6 夹具的设计 17 2.6.1 下夹具的设计 17 2.6.2 上夹具的设计 .17 2.7 气缸的设计 18 2.8.传感器的设置 18 2.9 扭簧的尺寸及弹力设计 19 3.轴系支撑部件的选用 .19 3.1.1 轴承与润滑选用 .19 3.1.2 轴承座的选择 .19 4 主要零件的校核计算 .20 4.1 键的校核 .20 4.1.1 第一根轴上键的校核： .20 4.1.2 第二根轴的键的校核 21 4.2 轴的校核 .21 4.3 轴承寿命的计算 .23 5.总结 .25 谢 辞 2
3、6 参考文献 27 哈密瓜削皮机设计说明书 扣扣 1269408632 摘要：哈密瓜是新疆的特色水果，在对它的深加工中，削皮是急需 解决的问题。目前，哈密瓜削皮的方法比较多，本文主要介绍一些 常见的去皮原理和方法，并对削皮机械的发展方向进行展望。同时， 在对哈密瓜削皮机械现状了解的基础上，针对新的问题和情况，设 计了哈密瓜削皮机。为了达到削皮效果，本文提出了详细的削皮方 案，以及削皮机总体布局，并对主要零部件进行校核计算，从而保 证哈密瓜削皮机的可行性。 关键词：削皮机；哈密瓜削皮机；工作原理；设计和校核 The design specification of Cantaloupe peele
4、r Abstract: Hami melon is a characteristic fruit of Xin Jiang . In the deep processing of it, how to peel is an urgent problem to be solved.Currently, there are a lot of methods to peel , this article introduces some common principles and methods of peeler, it also involves some prospects for the de
5、velopment direction of Cantaloupe peeler. Meanwhile, on the basis of understanding the mechanical status of cantaloupe, in terms of new problems and situations, I design a new cantaloupe peeler. In order to achieve the effect of peeling, it gives detailed paring programs, and the overall layout of t
6、he peeling machine, There some check calculations on the main components, in order to ensure the reliability of cantaloupe peeler. Keywords: cantaloupe peeler; works and principles; design and verification 前言 随着现在人生活水平的提高，人们对食品的有了更进一步的要求，特别是 对日常生活中经常食用的果蔬，不仅要求其安全无毒，甚至要求达到绿色食品、 有机食品的标准。同时，在食用这些果蔬之前，要
7、求对其进行初加工，去除果 蔬的表皮显得尤为重要。新疆的哈密瓜种植面积大，占据国内的主要市场。在 哈密瓜的深加工中，对哈密瓜削皮技术的要求越来越高. 目前，瓜果削皮主要从机械仿形方面进行研究。削皮效率较高，但是也存 在一些问题，例如哈密瓜切削刀片调整角度不方便、有时去皮厚度不一等问题， 削皮完后两头的顶端无法消除等。我们要不断改进哈密瓜削皮技术，提高哈密 瓜加工的质量和效率。国内的削皮机械只适用于大型食品加工企业，中小型企 业的削皮设备也不够完善。在日常的生活中，主要是人工削皮为主，其生产水 平低，劳动量大。 在对削皮机械了解的基础上，我从传统的设计中发现一些问题，并根据具 体情况进行了新的改进
8、，以适应新的工作状况，并增加新的工作功能，从而实 现哈密瓜削皮机新方案的实现和设计。 1 哈密瓜削皮机的方案选择与确定 1.1 哈密瓜削皮机设计的基本要求 1.1.1 功能与应用范围 哈密瓜削皮机主要是对哈密瓜的果皮进行分离。削皮厚度的均匀性，以 及削皮方法的简单可行，削皮的效率是主要考虑的问题。本文从削皮入手，运 用机械仿形的削皮方法，同时针对哈密瓜的大小不同，采用气缸压紧装置，并 用刀具与夹具的联动，实现去顶的功能。 1.1.2 制造与维修 在制造方面多采用标准件，以减少在制造过程中的自主加工件的数量，减 少不必要的开支，为进一步的维修提供良好的维修基础。在大量的耗材可以直 接外购。在设计
9、的同时就考虑到关于以后机器维修的问题。从动力部分到执行 部分以至整个机架都采用较为简单的结构。以实现在维修的时候的拆卸和安装 的方便。 1.1.3 操作条件与工作可靠性 哈密瓜削皮机设备运行要操作简单，对大小不同的果实要准确实现削皮。 同时，维护保养简单容易；各个零部件均要可靠装配在削皮机上，充分保证机 械工作运转中的安全可靠；在出现故障时能及时发现并排除故障，设计时要充 分考虑到设备的可拆卸性和便于维修性。从而保证削皮设备的正常工作和整个 工作系统安全可靠。 1.1.4 削皮机的结构特点 哈密瓜削皮机具有以下主要特点: 整机零件少,体积少,整机结构简单,且 零件结构简单,易制造,易装配调整,
10、制造成本低,因此非常适用于中小生产者; 不受果实大小的限制，以达到较好的削皮效果 工作效率高,方便灵活。 1.2 哈密瓜削皮机方案的确定 1.2.1 哈密瓜工作原理的初步拟定 在哈密瓜的最终方案设计出来之前，先针对设计要求构想了几种加工方案， 主要是原理性及可行行的设计。具体设计原理有以下几种： 1 手工削皮：用特别的刀、刨等工具人工剥皮，去皮干净、损失少，但劳 动效率低。 2 机械去皮： 市场上现有一些种类的哈密瓜削皮机，有的利用真空原理， 有的利用机械原理，削刀能跟踪水果外形，紧贴表面，进行削皮。 3 碱液去皮：利用碱液的腐蚀性来使蔬菜表面中胶层溶解，从而使果皮分 离。 4 热力去皮：果疏
11、用短时高温处理后，使表皮迅速升温，果皮膨胀破裂， 与内部果肉组织分离，然后迅速冷却去皮。 5 酶法去皮：在果胶酶的作用下，柑桔的囊瓣中果胶水解，脱去囊衣，关 键是要掌握酶的浓度及酶的最佳作用条件如温度、时间、ph 值等。 6 冷冻去皮：将果蔬在冷冻装置中冻至达轻度表面冻结，然后解冻，使皮 松弛后去皮，此法质量好但费用高。 7 真空去皮：将成熟的果蔬先行加热，使其升温后果皮与果肉易分离，接 着进入有一定真空度的真空室内，适当处理，使果皮下的液体迅速“沸腾” ，皮 与肉分离，然后破除真空，冲洗或搅动去皮。 在各种去皮方法中，结合哈密瓜的特点，机械去皮法为最优选择。其中， 机械去皮操作方便，去皮效率
12、高，清洁度高，且不损伤果蔬的营养成分，在国 内外运用的很广泛。 1.2.2 总体方案的确定 本设计的哈密瓜削皮机是由人工控制刀头的夹持与松开，刀头的向上运动 与向下运动，电动机的正反转，液压控制的上爪的上升与下降，从而来完成哈 密瓜的削皮动作。具体方案如下：通过刀具的上下移动与哈密瓜的旋转运动实 现削皮。 水 果 旋 转 下 夹 具轴大 链 轮小 链 轮轴联 轴 器电 动 机21刀 具 上 下 移 动刀 架丝 杠轴联 轴 器电 动 机 轨迹分析： 刀具有竖直方向的直线位移，同时相对果皮外表面有旋转的圆周运动，合 成的运动速度为螺旋上升的。因此能够实现削皮的运动。其中，刀具的上升速 度，与哈密瓜
13、的旋转速度都不能太大，否则易造成削皮不完整，不能实现削皮 动作。经过计算及参考其他削皮研究相关实验的数据，初步拟定轴 1 的转速为 200r/m 轴 2 经过链轮减速，转速为 100r/min 左右。 2.哈密瓜削皮机的总体设计 2.1 电动机的选择 参考相应的实验数据，一般切削哈密瓜的力为 2060N,瓜的转速为 100r/min 左右。本次设计针对的哈密瓜最大直径 D=250mm,最大长度 350mm 则切削时的功率： 为 瓜 的 转 速为 瓜 的 最 大 直 径 ，为 切 削 力 ，其 中 nDFDnFVpw,260 将 F,D 的最大值带入，可得最大所需功率为 78.5w 由于切削瓜的
14、电动机要求功率较低，选用大转速的电动机需要配备减速器， 且价格较贵，这样不仅增加机器的总体重量，还增加了成本。因此，可以选用 齿轮减速电机，通过网上查询及对比，选择浙江中一减速电机有限公司的 100mm 规格的小型齿轮减速马达，考率到机械功率损失，故选用 YYJ100 180w 的减速电机。其中输出功率 180w 输出轴转速 200r/min， 输出扭矩 T= ,n PTW950 带入可得，T=8559 N*mm 可以满足要求。其安装尺寸如下： 2.2 传动系统 由于输出轴的转速较低，且本设计要求的加工精度不是很高。本设计采用 链轮减速传动，链轮传动相对齿轮传动及带轮传动有以下有点： 1 链传
15、动无弹性滑动和整体打滑现象，能保证准确的平均传动比，传动效 率较高： 2 链条不需要带那样张紧，作用在轴上的径向压力较小： 3 链轮采用金属材料制造，在同样的条件下链传动的整体尺寸较小，结构 较为紧凑； 4 同时链传动能在高温和潮湿的环境中工作； 5 链传动相对齿轮传动实现较远距离传动。 2.2.1 链传动的设计 1选择链轮齿数和材料 取小齿轮齿数 , 大齿轮的齿数 , 材料选择 40 钢，热19z 382z 处理方式为：淬火、回火 2.确定计算功率 由表 96 查得 ，由图 913 查得 ，单排链，则计算0.1ak52.1zk 功率为： kwpkpzac 3.8.52 3选择链条型号和节距
16、根据 及 查图 911，可选 08A-1。查表 91，,3.0kwca min/01rn 链条节距为 p=12.7mm。 4计算链节数和中心距 初选中心距 。mpa 635817.25030 取 。40 5相应的链长节数： 1.95238407.129387.1402)(202110 apzzpaL 6取链长节数 96 节。查表 98 得到中心距计算系数 0.24883，L 1f 7链传动的最大中心距： 417389527.12483.0211 zlpfa 8计算链速 v，确定润滑方式 smpznv /8.016729016 由 v=0.8m/s 和链号 O8A-1，查图 914 可知应采用滴
17、油润滑。 9计算压轴力 Fp 10有效圆周力为： NVPe 258.0110 11链轮水平布置时的压轴力系数 ，则压轴力为1.5,FpKNFkpef 2591. 链轮的基本参数和主要尺寸计算完后如下表 名称 符号 计算公式 结果（mm) 分度圆 直径 d018sin()pZ 7.158392d大 链 轮 ：小 链 轮 ： 齿顶圆 直径 admin1ax.6().25dpd165,6.1,9.2 ,.,2maxminax1in1az zzaz zzdd取大 链 轮 ：取小 链 轮 ： 齿根圆 直径 fd1fd 78.0 32fz大 链 轮 ：小 链 轮 ： 齿高 ahmin1ax0.5()0.8
18、62.pdpZ51.4,39.maxminzazh 确定的 最大轴 凸缘直 径 gd028cot1.4.76ph8.14362gzd大 链 轮 ：小 链 轮 ： 附表： 表 43 滚子链的基本参数和尺寸（摘自 GB1243.183） 节距 p 排距 pt 滚子外 径 d1max 内链节内 宽 b1min 销轴直 径 d2max 链板高 度 h2max 极限拉伸载 荷 (单排) Q min 每米质 量 (单排) q 链 号 mm mm mm mm mm mm N kg/m 08A 12.70 14.38 7.95 7.85 3.96 12.07 13800 0.60 10A 15.87518.1
19、1 10.16 9.40 5.08 15.09 21800 1.00 2.2.2 联轴器的选用 由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象，所以应当按轴上 最大转矩作为计算转矩。 1. 类型选择 本设计中的转速较低，无冲击，轴的刚醒较大，对中性较好，因此选用。凸 缘联轴器还具有构造简单，成本低，可传递较大的转矩等优点 2. 载荷计算 公称转矩： n PTW950 计算得 T=1061N*mm 机械设计课本表 141，根据转矩变化较小，故取 3.1aK 计算转矩: mNTKaC 3806. 3. 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩，查机械设计手册，可以选用 GY1 型凸缘联轴器 GY1 型凸
20、缘联轴器的标准数据如下 2.3 轴的设计 2.3.1.第一轴的设计 如下图 轴的整体设计 如上图所示，该轴一共设计为六段（从左到右依次为，d1,d2,d3,d3,d4,d6, 长度为 L1,L2,L3,L4,L5,L6) （1）选择轴的材料，确定需用应力 由前部分计算得知，削皮机传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要 求，故选用 45 钢并经调质处理。 (2)按扭转强度估算轴径（最小直径） 根据教材 P341 页表 16.2 得 C=118107。又由式（16.2）得 mm 3.1028.107nd33 ）（PC 考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故需将估算直径加大 3%5%，取
21、为 10.811.8mm，再根据联轴器轴径要求，由设计手册取标准直径 d1min=12mm。可供选择尺寸为 12,14,16,18,19 由于该轴的尺寸较小，加工键是 比较困难，稳定性和强度有可能不足，且该轴的较长且设计的有丝杠，初步将 第 7 段轴设计为 d6= mm。18 由于该段处安装半联轴器，根据半联轴器孔的长度，选取 L6=32mm,另外，此 段轴上需要开键槽，方能实现连接，查机械设计手册，根据轴的周长，可以选 取 b*h=6*6 的 C 型键。键长为 25mm. （3）轴的第六段 此处安装链轮，该段同时还可以起到联轴器的定位，故可以把该段的直 径定为 mm,结合所设计的链轮的轮毂宽
22、度为 20mm，此外该段还需安装205d GBT88586 带锁圈的螺钉锁紧挡圈对链轮进行轴向定位，查 GBT88586 带 锁圈的螺钉锁紧挡圈的尺寸，可只该挡圈宽度为 14mm,因此该段轴的最小长度 为 34 mm，同时结合另一链轮的安装结构，综合考虑 L5=38mm. 另外，此段轴上需要开键槽，方能实现连接，查机械设计手册，根据轴的周长， 可以选取 b*h=6*的 A 型键。键长为 16mm. (4) 轴的第五段 无安装零件，其作用是与 2 轴的安装尺寸配合，该段同时起到链轮的轴 肩定位，可取该段周长 d4=23mm，同时还能保证轴承的方便安装，L4=57mm. (5)轴的第四段 此处安装
23、轴承，结合选择的轴承为 7005AC 型角接触轴承，其内径周长 25，宽度 12，外径 47(单位 mm） 。因此，可以设计 d3=25mm,L3=12mm. 第一段处安装轴承，因此 d1=25mm，为了使轴承易于安装，该轴段应略长于轴 承宽度，可以取 L1=13mm. (6)轴的第二段 此段是轴承的定位轴肩，查阅机械设计，定位轴肩的周长不应小于 30mm， 因此，此段 d2=30mm,长度 L2=10mm . (7)轴的第三段 此处为丝杠，查阅梯形螺纹，结合设计的丝杠取 d3=32mm,L3=560 mm.所 以足够的移动长度去进行削皮。 2.3.2 丝杠轴的设计 丝杆是一种螺旋传动的典型代
24、表，它是将螺旋运动转变为直线运动，或者 反过来将直线运动转换为螺旋传动，并同时进行能量和力的转换。 丝杆的螺旋传动分为滑动螺旋，滚动螺旋和静压螺旋，本设计所选择的是 滑动螺旋，因为其具备一下特点： 1 结构简单，加工方便，从而其成本低。 2 当螺纹升角小于摩擦角时能实现自锁。 3 传动平稳。摩擦阻力较小，传动效率一般。 对于一般的螺旋传动，其主要失效形式是丝杆表面的螺旋的磨损， ，螺杆 的拉断或是剪断以及螺纹牙根部的剪断或是弯断。设计时常以耐磨性和强度的 计算确定螺纹传动的主要尺寸。 对于丝杆螺旋传动，其失效主要是由于磨损而产生的过大间隙或是变形造 成的运动精度下降，设计时应以螺纹的耐磨性计算
25、和丝杆的刚度计算来确定传 动的主要尺寸参数。 本次设计采用的是梯形螺纹。 （1）牙型材料的选择和许用应力 采用梯形螺纹，单线 n=1。螺杆采用 45 钢。查机械设计手册表 45 钢 的 ,360MPas 取,12075as MPa10 螺母的材料和许用应力。 选材料为 ZQAL9-4，查表 43-6， MPab 403,64 （2）螺杆强度计算 本次设计中螺杆所受的轴向力为螺母及刀架的总重，还有切削瓜的力， 总体上比较小。 假设螺杆受到的轴向力为 1000N 时， 根据自锁性要求，螺杆小径 5.162.1Fd 因此，本次设计所选的螺杆直径远远满足要求，根据所需的轴承定位轴肩 至少 30mm,再
26、结合梯形螺纹的参数，可以选择合理的规格。 （3）螺旋副螺纹的主要参数 螺距 P=3mm,螺纹直径 d=32mm,外螺纹小径 d1=28.5mm,内外螺纹中经 d2=30.5mm,内螺纹大径，d3=33mm, 螺纹工作高度 h=0.5p=1.5mm,螺纹根部宽度 b=0.65p=1.95mm (4)螺母尺寸 螺母高度： 采用整体式螺母时，选取 7.12dH 故螺母高度 H=1.7*30.5=51.85mm 螺母螺纹圈数 z=H/P=18。本次设计的螺母单个螺母的焊接，中间用销轴连接起 来，故每个螺母的高度可为 25mm. （5）螺纹表面工作压强 ssphzdFp2 (6)螺母的轴向位移 L 为：
27、PXSL2 -丝杆的转角，rad S-导程，mm P-螺距，mm x-螺纹线数 由此可计算：L=7mm 螺母的轴向移动速度 v 为： mm/s 1.2swv -丝杆的角速度，rad/s （7）验算耐磨性 导程角 9.102arctnds 牙面滑动速度 rsvdxco2 丝杆公称直径表 螺距 3 4 5 6 8 公称直径 (mm) 10-60 16-80 22-100 30-100 32-100 丝杆的余程 螺距 P 2 3 4 5 6 余程 Le(mm) 10 12 16 20 24 丝杆螺纹的有效长度 Lu 计算公式为： Lu=L-2Le=560-2*12=538mm L 为丝杆的螺纹长度，
28、Le 为丝杆的余程，其代表意义如图 5 所示 2.3.3 第二轴的设计 轴的结构如下图，一共为 7 段（从左到右依次为（从左到右依次为， d1,d2,d3,d3,d4,d6,d7 长度为 L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7) (1）选择轴的材料，确定需用应力 由前部分计算得知，削皮机传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求， 故选用 45 钢并经调质处理。 (2)按扭转强度估算轴径（最小直径） 根据教材 P341 页表 16.2 得 C=118107。又由式（16.2）得 mm， 8.17.0.1807nd33 ）（PC 由于便于安装以及轴承选择的统一，该轴的尺寸需根据轴承的大小确定。
29、本轴两端的轴承也选用 70005AC 角接触球轴承。第一段安装轴承，且安装轴承 处的轴段应略长于轴承的长度，故可以取 d1=25mm, L1=13mm （3）轴的第二段 轴承的定位轴肩，查机械设计手册，可知，定位轴肩的周长最小为 30mm，因此 d2=30mm,该段长度需配合链轮传动综合考虑，最终取 L2=54mm。 （4）轴的第四段 安装链轮处，轮毂长度为 20mm,为了便于安装，此轴段应略小于轮毂长度， 故取此段 L4=19mm.，d4=30,此段轴上的键槽选用 A 型键，b*h=8*7,键长为 14mm. （5）轴的第三段 链轮的定位轴肩，轴肩高度 h 为（0.070.1）d4，因此可以
30、选取 d3=34mm,L3 应该大于 1.4h,即 2.8mm,因此，设计 L3=8 mm （6）轴的第五段 安装轴承和套筒，故 d5=25mm,l5=27mm （7） 轴的第六段 为保证链传动的位置，且便于安装轴承，应小于轴承周长，因此 d6=22mm,L6=32mm. 第七段上有螺纹，用于下夹具的连接，考虑到螺纹的优先称系列，这里选用 M20 的螺纹。因此 d7=20,L7=27mm. 2.4 刀具的设计 本次设计的刀片为圆筒形刀片，可以多角度的进行切削，同时便于果皮沿着 圆筒飞出，形成规则的连续切削。刀具处焊接一小的刀柄，以实现与刀架的连 接。具体尺寸如下： 2.5 机架的整体设计 机架
31、是固定所有安装部件的支撑，因此必须满足所需的承载和结构尺寸的要 求。在本次设计中，考虑到方便装拆，以及用材的简单，经济。因此本设计选 用的是常见的角钢规格为 40*40*4，以及 30*30*4 的角钢，用螺栓进行固定连 接。 在轴承端盖的支撑，以及下夹具的安装，气缸的安装，选用 4 个薄钢板作为支 撑。 2.6 夹具的设计 2.6.1 下夹具的设计 如图所示： 下夹具的设计中，用一个圆盘形状的夹具，夹具的下底面设计 4 个尖型突出的 插针，用于固定瓜。同时，周围周长选取 80mm,足以把两端放进去，由于凹进 去 15mm,且是圆形的，足以防止瓜的滑动和来回移动。在夹具的环形凸台上， 设计四个
32、螺纹孔，用来安装一个圆环形的刀片，以实现削皮完后，两头的去顶 动作。 2.6.2 上夹具的设计 如下图所示 上夹具的设计与下夹具设计的基本类似，但上夹具需要固定在轴承外圈才能 实现旋转运动，因此，上夹具的下部的四个螺纹孔，用于和轴承支座的固定 （详见装配图） 。 2.7 气缸的设计 气缸用于与其一工作圆盘相连,与另一工作圆盘一起打入哈密瓜内部,固定 哈密瓜做旋转运动。因此气缸的理论推力要适中，不能太小，这样就不能把圆 盘打入瓜内部，且及时打进，气缸的柱塞强度也承受不了瓜做旋转运动产生的 离心力，如果太大，就会在推出柱塞的一瞬间，打破瓜。 哈密瓜旋转运动所产生的离心力为： rmvF2 =68N(
33、取哈密瓜最大尺寸，m=5 kg, r=125mm) 所以所选气缸的型号为 CDJ2B32-320 ，此气缸为双作用气缸，自带安装系 统，柱塞的顶部带螺纹，缸径为 32mm，行程为 320mm，柱塞直径为 16mm， 理论推力为 483N。经验证，柱塞的强度足够承受哈密瓜旋转运动产生的拉力， 并且能打入哈密瓜，且不打破哈密瓜，完全符合要求。 2.8.传感器的设置 为了限制丝杠螺母的移动极限位置，可以设置压力传感器，进行上下限位。 2.9 扭簧的尺寸及弹力设计 对于弹簧，根据计算设计，选择合适的扭簧，然后用钳子把弹簧两端弄成 需要的形状。 通过计算比较，得出簧丝直径 d=5mm，弹簧外径 D=30
34、mm，弹簧内径 D1=D-2d=30mm，弹簧中径 D2=D-d=25mm，有效圈数 n=10。根据机械设计手 册，查的弹簧的试验载荷为 1299N。 切削力 60N 是靠扭簧的扭力传递的，而扭簧的中心线到与刀架接触的距离大约 为 L1=45mm，而刀具中心线到扭簧与刀架接触点的距离 L2=500mm，所以传递 给刀具的 F=L1xF1/L2=0.045x1299/0.560N。 3.轴系支撑部件的选用 3.1.1 轴承与润滑选用 角接触球轴承既可以承受轴向载荷又能承受径向载荷，按照工作要求并根 据 d=25mm，由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的角接触 球轴承 7005A
35、C，其尺寸为 d x D x B=25x47x12,成对使用，安装在立式轴承座上。 轴承的润滑：该滚动轴承采用脂润滑。润滑脂是增稠剂和基础油的混合物， 可以分为以下润滑脂类型： 1 由金属皂作为增稠剂与润滑油所构成的金属皂基润滑脂。 2 由无机胶凝剂式有机增稠剂与润滑油构成的非皂基润滑。 3 由有机式无机增稠剂与合成油构成的合成润滑脂。 该轴承选用 2 号钙基脂为润滑脂,该轴承为脂润滑，润滑间隔为一年。 3.1.2 轴承座的选择 由于轴承是选择标准精度级的角接触球轴承 7005AC，其尺寸为:d x D x B=25x47x12,而根据需要，轴承座应选用立式轴承座，选用型号为 SF204。具体
36、 尺寸如下图： 4 主要零件的校核计算 4.1 键的校核 4.1.1 第一根轴上键的校核： 该轴上有两个键，根据轴的周长，结合键长的公称长度，与联轴器相连的键 为 bh=66,键长为 25 记为 C625GB1096-79。与链轮相连的键 bh=66,键长为 16 记为 A616 GB1096-79。由于轴和键都是 45 钢，查机械设计课本的表，可得许用挤压应力 y 约为 100MPa。 校核公式 jyjydhlT40 （1）联轴器处的键 MPa10Pa2M625180. jyjy ）（ 所选键满足挤压强度要求 （2）链轮处的键 Pa10Pa3.6120.4jyjy ）（ 所选键满足挤压强度要
37、求 4.1.2 第二根轴的键的校核 该轴的键为大链轮键，查机械设计课本得，bh=87，键长为 14，记 为 814GB1096-79。 MPa10Pa7.1M814305. jyjy ）（ 所选键满足挤压强度要求 4.2 轴的校核 4.2.1 第二轴的校核 从电动机到第二轴，联轴器传动比为 1，效率为 0.99，链传动传动比 2， 效率为 0.96. (1)功率的计算 第一轴 P1=1800.99=186.12w,min)/(),950rkwpnPT其 中 ， 带入计算 T1=8.6N*m 第二轴的功率 P2=1800.990.96=170W,转速 100r/min 带入扭矩计算可得，T2=1
38、6.24N*m (2)受力分析 第二轴上主要承受链轮的压轴力，还有哈密瓜自身重力引起的轴向力。现 将轴承简化为支座，轴简化为梁的形式，轴承的跨距为 109mm,两端支座反力为 F1，F2，链轮的压轴力 Fp=259N 受力示意图如下。 （3) 力学计算 根据材料力学，有力矩平衡公式可以计算出支座反力。 计算如下： 为 轴 承 跨 距中 心 的 距 离 ，为 链 轮 中 心 到 右 侧 轴 承为 链 轮 压 轴 力 ， LLFNP22 9.40.1591 为 轴 承 跨 距中 心 的 距 离 ，为 链 轮 中 心 到 左 侧 轴 承为 链 轮 压 轴 力 ， LLP212 带入可计算出 F2=2
39、09N （4）经过计算，作出出扭矩图和弯矩图。 （5）按弯扭合成应力校核轴的强度 由合成弯矩图和转矩图知，链轮轴肩处左侧承受最大弯矩和扭矩，并且有 较多的应力集中，故该截面为危险截面。根据式，并取 ，轴的6.0 计算应力 m9.4)(22e NTMa3.160.Pee 查机械设计课本表 16.3 得 ，满足 的条件，故设aMP60b1be1 计的轴有足够的强度，并有一定的裕度。 4.3 轴承寿命的计算 第二轴，低速轴轴颈直径 25mm，可选用 7005AC 轴承。其中 F 为哈密瓜及下夹具 的重力，最大值约为 100N （1）轴向派生力的计算 查机械设计课本表 13-5，根据 ,的 关 系 可
40、 以 得 出与 判 断 系 数 eFra/ 左端轴承 X=0.41,Y=0.87，右端轴承 X=1,Y=0，从表 13-7 查出轴向派生力rd68.0 得， ,34NFsaSB209 sbs1 所以 A 端压紧，B 端放松。 S42aA42a （2）当量动载荷的计算 查表 17.11 得， 1Pf NFyxfaArA57)( BrBP209 （3）轴承寿命的计算 查机械设计手册，得 7005AC 轴承 Cr=115000N.根据机械设计课本角接 触球轴承寿命计算参数如下： 取 =3 ， 1fT 对于左端轴承 hpCfnLrTh 63636 107.51000 对于右端轴承 , hpfnLrTh
41、 53636 108.209101 所以足够满足日常的使用要求，且不会出现预定寿命内损坏的问题。 5.总结 大学四年一晃即逝，毕业设计是对大学所学知识的综合运用。毕业设计不 仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过毕业 设计我发现一些新的问题，找到了自己以前理解的缺陷，并且加深了对课程的 理解和运用。 在毕业设计开始阶段，我感觉无从下手，仿佛无路可走。通过大量的文献 查阅，以及专利的搜索，网络各种资料的搜集，逐渐找到一些新的思路，自己 的思维不断的扩展。这次设计过程中自己查阅了很多资料，感觉受益良多。设 计期间我和同学不断交流探讨，彼此取长补短。对于学习过的画图软件，在
42、毕 业设计之前我很生疏，甚至对画图软件产生畏惧，但是就是通过此次设计让我 能熟练操作 AUTOCAD 软件，在软件上充满了自信，同时也切实的体会到绘图软 件的便捷性。同时对电脑文档的排版操作也学会不少新的东西。 我觉得这次设计中最大的收获是查阅众多的资料，筛选有用的信息，不断 扩宽自己的思路，不能局限于小的范围，学的东西应当灵活掌握。在这次设计 中，我也走了一些弯路，从最出的链轮传动，凸轮传动，到最后选择丝杠副进 行上下移动。同时，设计思想要简单和创新，我从这次设计中学到设计要简单 化，成本尽量降低，操作尽量方便可行，同时还得考虑制造的工艺性要求。不 断调整方案布局，不断实现新的突破。 设计过
43、程是一个反反复复的过程，是一个不断修改的过程，也是一个不断 完善的过程，更是一个不断否定自己的过程。在设计中我不断考虑方案的可行 性、原理性以及结构合理性，不断地对方案进行修改，常常和同学进行方案交 流，相互指出方案的错误，提出更合理的结构设计。在老师的指导下，不断实 现新的进展。与此同时，我也深深的意识到自己对专业知识的欠缺，考虑问题 的不全面，思考问题过于死板，不能灵活处理，制图基础的不扎实，设计思路 不够开阔等。 总之，通过毕业设计的反复修改，从最初大体方案的确定到具体的设计计 算，以及制图过程的细节性问题，到最后尺寸的标注，标题栏的布局，我从中 收益匪浅。在这次毕业设计中，我养成了查阅
44、资料的习惯，设计的每一步都得 用数据说话，不能随意设置。毕业设计为我以后的工作和学习提供了一个良好 的训练机会，为以后良好习惯的形成奠定了基础。 谢 辞 经过近一个学期的努力，我已经顺利完成了毕业设计。毕业设计得以完成， 要感谢的人实在太多了，首先要感谢老师，因为毕业设计是在老师的细心指导 下完成的。 老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，以及平易 近人的人格魅力对我影响深远。老师指引完成哈密瓜削皮机的设计方案的确定， 在他的帮助下，我不断完善设计内容，不断地完善改进。在设计之初，对于哈 密瓜去顶，我思考了好久，始终没有思路，后来在老师的指导下，我终于发现 自己的思维过于死板
45、，整体的思维从开始就陷入死胡同。最后，在史老师给我 看了一段柑橘削皮视频后，他的几句话让我大受启发，关键在于实现刀具的联 动。 通过仔细思考，我终于发现去顶削皮的简单化，并不是机械手的控制。顿时感 觉柳暗花明，思路一下子扩宽了好多。这样，才使设计得以不断改进。在轴承 座的选择上，镗床加工的轴承孔与普通轴承座的经济型选取，使知道一个完整 的设计还要结合到机械制造加工工艺的可行性。同时，在轴的结构设计，尺寸 的完整标注等方面，史老师给予了详细的指导，我知道了一些加工的工艺和制 图过程的详细表达方案的确定。 为期一段时间的的毕业设计已完成，这次毕业设计能够最终顺利完成，归 功于各位老师四年间的认真负
46、责，使我能够很好的掌握专业知识，并在毕业设 计中得以体现。同时也特别感谢我的毕业设计辅导老师史建新老师。在他的热 心帮助和悉心指导下，顺利完成了该课题的选题、设计、实施和完稿。使得我 的毕业论文才最终顺利完成。 通过这次设计，我锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。 此次毕业设计是对我专业知识的一次检验和巩固。毕业设计是对大学所学专业 知识的综合运用，使我明白自己在机械方面的知识还十分欠缺，自己的求学之 路还很长，以后更应该在工作中要不断学习。 感谢在大学期间所有传授我知识的老师，在你们的培养下，我完成了机械 设计的基础课程的学习，为毕业设计奠定基础。 感谢所有给我帮助的老师和同学，
47、谢谢你们！ 最后还要感谢在百忙之中参与设计评审的各位老师！ 参考文献 1杨宛章,林运乐.哈密瓜削皮机之仿形机构的研究J 1990,12(4),79-83. 2郭芝俊，左宝山，张桂芳，张宝兴等主编.机械设计遍览，天津科学技术出 版社， 1988.09. 3 成大先主编 ，机械设计手册第三版，化学工业出版社，1994（2000 年重印） 4 杨德勇，王博.新型杏核破壳机的研究J.农机与食品机械,1996,(6) 5 王万钧等.农业机械设计手册(下)M. 北京: 机械工业出版社,1990. 6 农牧与食品机械J1991(3): 2. 7 胡传鼎.机械制图画法范例. 北京：化工工业出版社M，2005.3. 8 焦永和.机械制图. 北京：北京理工大学出版社M，2003.5. 9 大连理工大学工程图学教研室主编，机械制图，第六版.北京：高等教育出版社M， 2009.5 10 濮良贵，纪名钢机械设计第八版.北京：高等教育出版社M，2011.5 11 王先逵机械制造工艺学第二版.北京：机械工业出版社M，2006.1 12 吴总泽机械设计实用手册第二版.化学工
