大枣去核机主传动机构的设计毕业设计.docx

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大枣去核机主传动机构的设计毕业设计

大枣去核机主要由送料、定位、去核、输送装置和传动机构及机体、料斗等组成。

由人工管理、控制各单元的协调动作及一致性。

送料装置将大枣自动排队送入输送装置，由输送装置将大枣竖直地挨个送入转动的扶正定位机构上部的去核冲针机构上下直线运动将每个定位紧压的大枣枣核去掉，去掉枣核后的大枣从扶正定位机构落入成品料斗中。

关键字：

去核机；主传动；凸轮；槽轮

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1概述.1

2系统运动方案设计.3

2.1原动机类型的选择3

2.2减速器类型的选择4

2.3实现去核动作的机构选择4

2.3.1曲柄滑块机构5

2.3.2凸轮机构5

2.4实现排料动作的机构选择6

2.4.1槽轮机构6

2.4.2不完全齿轮齿条机构7

2.5系统运动方案的确定7

2.6绘制系统运动循环图7

3去核机主传动结构及工作原理9

3.1主传动结构.9

3.2工作原理.9

4主传动构件中主要部件的设计11

4.1圆柱凸轮机构11

4.1.1挥动从动件圆柱凸轮机构中心距a的确定11

4.1.2圆柱凸轮转向与摇动推杆位置的凸轮廊线方程12

4.1.3压力角14

4.1.4轮廓线的曲率半径14

4.2槽轮机构.15

4.2.1槽轮机构运动15

4.2.2槽轮机构运动参数16

4.3工作头的设计17

收获和体会.18

致谢.19

参考文献.21

核果类水果主要是指枣、桃、杏、李、山植、梨等，在水果总产垦中占有较大比例。

以核果类水果为原料，加工成饮料、罐头、果脯及果干制品时，去核工序是一项十分重要的前处理作业。

我国从80年代后期开始着手研制去核机，并陆续推出了一些加工设备。

但由于在去核时出现的一些技术问题尚未真正解决，使得这些加工设备

在推广使用上受限。

随着核果食品工业的蓬勃发展，人民生活水平的不断提高，消费者对食品质量的要求也越来越高，而前处理工序对产品质量有若非常重要的影响，开发性能优良的核果去核机械化、自动化加工设备的需求日趋迫切。

大枣去核机主要由送料、定位、去核、输送装置和传动机构及机体、料斗等组成。

由人工管理、控制各单元的协调动作及一致性。

送料装置将大枣自动排队送入输送装置，由输送装置将大枣竖直地挨个送入转动的扶正定位机构上部的去核冲针机构上下直线运动将每个定位紧压的大枣枣核去掉，去掉枣核后的大枣从扶正定位机构落入成品料斗中。

整个设备能完成自动排料、精确定位扶正、冲针机构去除枣核的全部工作。

其中送料装置为电磁振动器的作用下实现扭转振动和上下振动，扭转振动使料斗内大枣受到两种力的作用：

一种是径向力的作用，迫使大枣向四周扩散；另一种是切向力的作用，使大枣沿着料斗盘壁作回转运动，保证枣在螺旋送料滑道切向滑行速度，螺旋送料滑道设有挡板，以防枣脱落，枣在螺旋送料滑道切向顺序滑动，实现枣的自动排料。

在送料器上沿出科口处连接有定向管，定向管内径小于大枣长

度，大枣外径，使大枣坚向有序地通过导向管送到去核装置的进料装置，在进料装置的槽形通道上利用转动拨杆特大枣推入转盘上的枣座内，随着转盘的转动进入压枣段管形扶正板向内收缩变径性压缩头在扶正板的作用下回缩，枣座中的枣被挤紧，自动完成枣的定位。

转盘、槽轮拨销和圆柱凸轮的作用下摆动，从而使摆动推杆右相联的冲针作上下往返运动，迅速准确地将核去掉。

2系统运动方案设计

确定系统的工艺动作之后，需选择适宜的机构型式将其实现，故这一过程也称为机构的选型，它需要考虑多方面的因素，如运动变换要求、尺寸限制、制造成本、动力性能、效率高低、操作方便安全可

2.1原动机类型的选择

在机械系统设计过程中，原动机的选择是非常重要的一个环节，因为它直接影响到动力输出的稳定性、系统运行效率和总体结构。

现代机械中，常见的原动机有热机、电动机、液动机和气动机，各自具有不同的特点和应用。

热机包括蒸汽机和内燃机，其应用范围相对单一，主要用于经常变换工作场所的机械设备和运输车辆。

电动机在现代机械中应用最为广泛，尤其是交流异步电动机，其具有结构简单，价格低廉，动力源方便等优点，但功率系数较低，且调速不便，适用于运行环境比较稳定、调速范围窄的场合。

液动机一般调速方便，且传动链较短，但需配备液压站，成本较高。

当只需实现简单的运动变换时，气动机较为方便，其缺点是有一定的噪声。

本设计中对原动机的要求为：

运行环境稳定、结构简单、成本较低，综合以上各种原动机的特点，选择交流异步电动机作为大枣去核机的原动机。

2.2减速器类型的选择

减速器是指原动机与工作机之间独立封锁式传动装置，用来减低转速并相应地增大转矩。

减速器种类繁多，一般可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器。

齿轮减速器的优点是结构简单，运转平稳，安装方便，其缺点是传动比的分配比较麻烦；而蜗杆减速器具有结构紧凑，传动比大，噪音低等优点，但容易引起发热、漏油、涡轮磨损等问题。

行星齿轮减速器的主要特点有：

结构紧凑、重量轻、体积小、传动比大等优点，但其结构比较复杂，制造和安装较为困难，成本也高。

在本设计中，对减速器要求为：

传动比较小，结构尽量简单，成本低廉，制造安装方便。

综合以上各种减速器的优缺点，选择圆柱-圆锥齿轮减速器作为大枣去核机的减速器。

2.3实现去核动作的机构选择

在去核机中，推杆的运动为复合运动，即回转运动与具有特定运动规律的上下往返运动。

满足这种要求的机构有很多，在此仅讨论曲柄滑块机构和凸轮机构。

2.3.1曲柄滑块机构

图i曲柄滑块机构

图1所式为典型的曲柄滑块机构，具有结构简单，零件加工容易,易实现所需动作要求等优点，但其结构零件重用性差，比较适合于执行机构不改变的系统。

2.3.2凸轮机构

图2凸轮机构

凸轮机构的特点是结构简单、紧凑，能精确实现所需的运动轨迹，

其缺点是从动件行程不宜过大，且曲面加工成本较高。

适用于传力较

小、运动灵活、运动规律复杂的场合

本设计中，推杆的运动规律较为复杂，既有绕中心轴的旋转运动，也有按给定规律往返的上下运动，结合以上两种机构的特点分析，选择凸轮机构能够满足要求。

2.4实现排料动作的机构选择

2.4.1槽轮机构

排料动作须由间歇机构完成，槽轮机构槽轮机构的特点是结构简单，工作可靠，易加工，转角准确，机械效率高。

常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。

故排料机构选取槽轮机构。

但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速。

图3单销四槽外槽轮机构

图4不完全齿轮齿条机构

不完全齿轮齿条机构的优点是结构简单，容易制造，允许选择的范围比棘轮机构和槽轮机构的大，因而设计灵活。

其缺点是从动轮在转动开始和终止时，角速度有突变，冲击较大，故一般只适用于低速、轻载的工作条件。

综合以上分析，结合去核机的工作条件，选择槽轮机构实现间歇运动。

2.5系统运动方案的确定

综合以上的分析，最终确定的系统运动方案见下表

表1系统运动方案

原动机

减速器

去核结构

间歇机构

转动-直移

交流异步电动机

齿轮减速器

空间圆柱凸轮

槽轮

齿轮齿条

为了表达压盖机各执行机构在一个运动循环中各动作的协调配合关

系，选择推杆的上下位移、槽轮的转角、齿条的直线位移为对象，以

推杆绕空间凸轮主轴旋转一周为一个运动周期，画出系统运动循环

图，结果如下:

主轴转角

II1111

000144100180270324360

齿条间歇

直移机构

^77mm

77mm个

侮机构

伯/

凸轮从动件

/30mm\/

、

40mm

图5系统运动循环图

3去核机主传动结构及工作原理

3.1主传动结构

主传动结构由上端盖、机架、圆柱凸轮、凸轮辊子、摆动推杆、

销铀、摆动推杆、下端盖、楷轮拨销、槽轮、锁止盘筹组成，如图1

所示。

■I

ry

i

■

1上端盖2机架3圆柱凸轮4凸轮骰子5摆动推杆销轴6摆动抵杆

7下端盖8槽轮拔销9槽轮，10锁止盘

图1主传动结构图

3.2工作原理

由本机功能决定，传动装置要实现工作台的间歇运动和工作头的往复直线运动。

要实现间歇运动采用的是槽轮机构，而实现工作头的往复直线运动的则采用摆动拒杆凸轮机构。

为满足上述要求，应将槽轮的拨销和摆动推杆凸轮安装在同一横轴上，这样就能保证其运动协调，传动装置的运动就能达到预期的效果。

传动轴下端连接的是槽轮拨销和锁止盘，通过槽轮带动工作盘做间歇运动；上端连接有圆柱凸轮，其从动件是摆动件，通过摆动从动件的杠杆带动工作头冲针在工作台停歇的间隙作往复直线运动以完成大枣的去核加工。

4主传动构件中主要部件的设计

4.1圆柱凸轮机构

在所有基本运动链中，凸轮具有易设计的优点，它还能准确有效地预测所产生运动的基本趋势、工作行为、结构和寿命等.圆柱凸轮机构作为间歇运动机够的发展方向，具有良好的运动性能和动力性能，波广泛应用于各种自动机械和自动生产线中。

凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。

本设计的凸轮机构主要任务是实现工作头的往复直线运动。

根据其工作要求，工作头的行程为70mm凸轮在

推程和回程阶段以等角速度转动。

4.1.1回转从动件圆柱凸轮机构中心距a的确定

摆动从动件圆柱凸轮机构的中心距不但要受机构中空间位置的限制，还与摆动从动件的运动特点有关。

图2是简化了的滚子摆动从动件圆柱凸轮机构，摆动从动件轴线A与圆柱凸轮轴线OO间的最短距离就是摆动从动件圆柱凸轮机构的中心距a，AB?

和AB?

是摆动从动件的两个极限位置，AB?

是摆从动件的中间位里，为了使滚子中心B的轨迹尽量与同一个圆拄接近，取B?

B?

//00，CD=DB?

则：

a=AD=AC+CD=AC+1/2（AB?

-AC）=1/2（AB?

+AC）=1/2

（L+Leos①max/2）

即：

a=L/2（1+eos①max/2）

式中a：

凸轮机构的中心距；L:

摆动从动件的长度;

max:

摆动从动件的最大摆角。

4.1.2圆柱凸轮转向与摇动推杆位置的凸轮廊线方程

解析法是凸轮轮廓设计的有效方法，其实质是建立凸轮廓线的数

学方程式，用此方程式精确地计算出凸轮廓线上各点的坐标值，控制

刀具和各坐标之间的运动关系行成出所需的曲面。

用解析法设计出圆住凸轮廓线，加工出的凸轮工作精度高，不必影响凸轮速度和从动件的位移就能够使从动件按拟定的规律运动。

依据去核机的工作原理、摆动从动件圆柱凸轮机构在机械中的工作性质、从动件的运动和动力特性、制造和装配工艺等因素综合考虑选取。

建立摆动从动件等速运动规律的解析式：

式中①：

摆动从动件的摆角；「：

圆柱凸轮的转角。

（去该机对摆动从动件的摆角规律有较严格的要求，所以应首先满足摆角的要求。

）

（1）理论轮廓线方程：

将图3所示圆柱凸轮沿凸轮的平均圆柱半径rp展开成平面，并建立图示直角坐标系（X轴的正向与凸轮的转动方向相反，丫轴的正向指向摆杆的上升方向）。

由图3可见.理论廓线上任意点C的坐标（x，y），亦即理论廓线J的方程为：

x=rp+Leos（①max/2）-Leos（①max/2-）

y=Lsin（①max/2）-Lsin（①max/2-）

式中，x、y为理论轮廓线上点的直角坐标；rp为凸轮的平均圆柱半径；，为凸轮的转角；L为撑杆的长度；9max为摆杆的最大摆角；①为摆杆在任意位置时的投角。

丫/

图3圆柱凸轮转向与摆杆配置方位

（2）实际轮廓线方程：

摆动推杆与圆柱凸轮的实际廓线方程，按包络线原理，引人包络线方程后便可获得：

X?

=x士rdy/d[（dx/d）2+（dy/d）2]?

Y?

=y士rdx/d/[（dx/d）2+（dy/d）2]?

式中X?

Y?

为实际轮廓线上任意点的坐标；r.为滚子半径；dx/d「，dy/d「对「求导得到。

上面一组加减号表示理论廓线下方的包络线，下面的一组加减号表示理轮廓线上方的包络线。

4.1.3压力角

凸轮机构的轮廓压力角决定着作用在从动件上力的分配，所以应

该考虑压力角的最大值。

压力角过大会使凸轮的基圆半径小，凸轮尺

寸较小，同时会使机构受力情况变坏，当压力角大到某一临界值a时,机构将发生自锁。

所以在设计中可将基圆半径选大一些，以便减小压

力角。

一般要求压力角a不超过它的许用值[a]。

摆动从动仵，升程的许用压力角[a]<45°,对于回程，由于负荷减小传递动力已不是主要问题，[a]<70°――75°。

计算公式：

tan:

=d①/dL/rpcos（①max/2-①）干tan

①max/2-①），式中，a为任意位置时的压力角；减号用于升程，加号用于回程。

4.1.4轮廓线的曲率半径

在设计或加工凸轮轮廓时，曲率不适当就会发生“顶切”现象,

从动件就不能按照拟定的规律运动，而且凸轮轮廓还要承受不许可的应力。

理论轮廓线上「点的曲率半径的计算公式为门=[（dx/d）2+（dy/d）2]?

/（dx/ddy2/d2-Dy/ddx2/d2）按理

论廓线的曲率半径，可得实际廓线的曲率半径；「=t士r,式中

为实际廓线的曲率半径。

加号用于理论廓线下方的一根包络线B?

减号用于理论廓线上方的一根包络线B?

4.2槽轮机构

槽轮机构又称为马耳他机构，能把主动轴的匀速连续转动转换为从动轴的周期性间歇运动。

槽轮机构结构简单、紧凑、工作可靠；且转位时间与静止时间之比为定值，能平稳地改变从动件的角速度；在拔销进人和脱出槽轮时运动比较平稳，但槽轮的转角大小不能凋节，当精度要求较高时需另加定位装置。

421槽轮机构运动

（a）（b）（c）

图4槽轮机构转位简图

如图4所示，槽轮的圆弧面定位是最常用的定位方法。

图4（a）销轮滚子刚进入径向槽；图4

A垂直O?

。

设Z为均匀分布的径向槽数，当槽轮2转过2a=2n/Z弧度时，拔盘1相应转过的转角为：

2a=18O'（1-2/Z）

（1）

主动拔盘转动一周即为一个运动循环，在一个运动循环内，槽轮的运动时间Td与主动拔盘的运动时间T之比称为槽轮机构的运动系数o

因拨盘是匀速转动的，故其运动时间之比可用角度之比表示。

即运动

系数:

=（n-2n/Z）/2n=（Z-2）/2Z

由公式

（2）可知：

槽轮每次转道的角度与槽轮的槽数Z有关，由

于运动系数•不等于零或小于零，所以径向槽数应等于或大于3。

4.2.2槽轮机构运动参数

在设计时，槽轮的槽数和拨盘的圆销数等主要参数的确定依据分析式⑵，由式⑵可知运动系数.总小于0.5，也就是说槽轮的运动时间总是小于停留时间。

因•>0,Z>3，在工作时槽轮的角速度和角加速度变化很大，在拨销进人和脱出径向槽的瞬间，槽轮的角加速度发生突变，弓I起的震动和冲击力也很大。

因•>0.5，可采用

多圆销槽轮机构，设均匀分布的圆销数目为R,则一个运动循环中槽轮的运动时间是单圆销时的R倍，故.二R（Z-2）/（2Z）。

又因为.>1，故R<2Z/（Z-2），由此可知：

Z=3时，R可为l~5;Z=4或5时，R可为1〜3;Z>6时，R可为1〜2。

中心距a和圆销半径r的确定要根据受力情况和该机构所占用空间位置大小。

4.3工作头的设计

工作头结构如图5所示

1-支座2-冲针3-导套架4-导套

图5工作头结构图

根据现有的去核工具和大枣的结构形状，工作头由支座、冲针、

导套架、导套组成。

在冲针上设计了前后导向装置，冲针是轴向阶梯状。

这样不仅增加了冲针的刚度和强度，还便冲针运动的精确度得到提高。

工作头冲针的行程70mm冲针的极限位置距离工作盘10mm,当工作盘转位完成停止不动时，冲针下行10mm与工作盘工位中的

大枣接触，冲针继续下行50mm完成对大枣的加工，并使枣横完全脱离大枣后回程运动70mm到达极限位置，工作盘转位，到下一个工作位置，冲针重复动作

收获和体会

即将结束，从接到设计任务开始，我一路走来，历经波折，有喜悦，也有失落；有成功，亦有挫折。

但无论如何，我还是坚持到了最后，顺利完成了这次设计任务。

回顾过去的十来天，感慨颇多。

在这次毕业设计开始之前，我已经做了一定的准备，譬如从图书馆借阅相关的书籍，熟悉必要的工具软件和提高编程计算能力。

课程设计开始的前一天，我们经过讨论，确定了我的设计题目：

设计大枣去核机主传动机构。

在十几天的设计过程中，我学习到了很多，尤其是在课堂上所无法汲取的知识和设计经验。

以往的上课只是老师授予知识，我们更多的是被动的学习。

而课程设计正好相反，它提供了一个利用所学知识自由发挥的机会。

从设计题目的构思，至能动方案的确定，再到相关资料的搜索，还有文档编写、改正错误，这些点点滴滴，都是主动努力的结果，更是平时难以获得的经历。

因此也可以说，毕业设计给了我一次提高自身的机会。

当然，在设计过程中，我也犯了不少的错误，有的是原理上的，有的则是配合上的。

在一开始构思运动方案和设计执行系统时，由于缺乏必要的数据，对实际运行结果没有多加考虑，而在经过了相关的动力学分析和全局考虑之后，才发现原先的设计存在问题，导致了返工，这也损失了一定的时间。

例如我在进行减速器部分的设计时，一开始使用的是四级减速，然而后来发现级数过多，实际上只要三级便可实现，所以只能进行修改。

而偶尔也会出现画图的尺寸和编程计算所得结果不一致的情况，这说明在一致性检查方面还做的不够。

忙碌的十几天终于过去了，我最终提前完成了毕业设计任务。

这固然得益于充分的准备、明确的分工和合作等因素，但其实最重要的，是态度。

正所谓“态度决定一切”，这种态度不仅是面对一项任务的态度，更是在面对困难挫折时不放弃的态度，也是踏踏实实做好工作的一种态度。

毕业设计虽然即将结束，但我在这整个过程中所学到的知识和技巧，取得的经验教训并没有随着失去，而是会激发我在以后的学习工作中，以一种正确的态度和方法，去迎接不断的挑战。

本文是在指导教师李春风老师的悉心指导下完成的。

从论文的选

题、课题的研究到论文的撰写等各方面都得到了导师的热心指导和耐心帮助。

教授渊博的知识、敏锐的思维、严谨的学风、求实的态度和热心的帮助令我敬佩不已，而且从中受益匪浅。

在此，对导师在论文的指导上给予的帮助和关心表示衷心的感谢。

在论文开题至创作结束间也得到了机电系老师的大力帮助和指导。

在此特向指导老师表示感谢。

段后，还要对在论文期间给予支持和帮助的同学表示诚挚的谢意。

参考文献

[1]梁睦，神会存，张雪松.一种红枣自动去技机：

中国，1935042[P].2007-03-28.

[2]电磁振动给料机编写组.电碰振动给料机[M].北京：

机械工业出版社，1973.

[3]张义智，李卫国.摆动滚子从动件圆柱凸轮参数化设计[J].食品机械与研究，2006（4）：

47-48.

[4]刘军.摇动从动件圆柱凸轮机相的设计[J].洪都科技，1991

（1）：

10-11.

[5]联合骗写组.机械设计手册（中册）[K].北京：

化学工业出版社，1989：

101-106，

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