柑橘去皮機構(gòu)的設(shè)計案例1.1.基本結(jié)構(gòu)與工作原理如圖3-1，圖3-2所示，該圖為去皮部分的整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)左側(cè)電機1啟動時，由電機帶動同步帶轉(zhuǎn)動，再由同步帶帶動5左側(cè)軸承座進行工作，由軸承座相接的軸從而帶動推料帶，進行物料的輸送，同理由另外一臺電機再通過同步帶帶動軸的工作，軸通過同步帶帶動下方的9剝皮膠輥和8滾刀，此時物料從右側(cè)6入料口進入，在推料帶與對輥結(jié)構(gòu)的共同工作下進行去皮處理，去掉的果皮從下方出皮口流出，而整體的果肉從左側(cè)2出料口流出，運到下一部分進行榨汁處理。圖3-1去皮機的正視圖圖3-2去皮機構(gòu)的上方剖視圖1.2.剝皮傳動機構(gòu)的設(shè)計1.2.1.減速電機的設(shè)計根據(jù)柑橘的平均重量，負(fù)載的扭矩，選出型號為SH10-02AB的齒輪減速電機。電機的輸入轉(zhuǎn)速為1400rpm，減速比為30，功率為0.2kw，許用扭矩為5N/m，由此算出輸出轉(zhuǎn)速為：所以輸出轉(zhuǎn)速為46.67rpm。1.2.2.同步帶傳動的設(shè)計與計算由于裝置用來給柑橘去皮，所以需要準(zhǔn)確的傳動比，恒定的帶動機構(gòu)運轉(zhuǎn)，所以使用同步帶傳動。電機的輸出功率為0.2kw，電機每天使用時間為12小時左右，查表得知KA=1.5，則計算出功率為：（3-1）主動輪的轉(zhuǎn)速為46.67r/min，由同步帶選型圖，查表可得知節(jié)距Pb=5mm選取主動輪齒數(shù)，查表可得小帶輪最小齒數(shù)為14，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為44。小帶輪節(jié)圓直徑確定：（3-2）由于系統(tǒng)傳動比為1：1，所以大帶輪相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)與小帶輪完全相同，節(jié)距為5mm。由此確定主動輪和從動輪的型號，分別為HTLA44S5M250-E-20和S5M-20-50。圖STYLEREF1\s33大帶輪的三維圖圖STYLEREF1\s34小帶輪的三維圖1.2.2.同步帶的選型確定皮帶周長，軸間距根據(jù)暫定軸間距（C）和大致帶輪直徑（Dp）求出大致皮帶周長：（3-3）根據(jù)大致皮帶周長和節(jié)距（P）求出皮帶齒數(shù)（N）。（3-4）根據(jù)皮帶齒數(shù)（N）和節(jié)距（P）求出正確的皮帶周長。（3-5）根據(jù)下式求出正確的軸間距：（3-6）通過上述的計算，選出皮帶的選型為HTBN810S5M-250，查表可知此皮帶的節(jié)線長為810mm，節(jié)距為5mm，帶高為1.8mm，齒高為2.06mm。圖STYLEREF1\s35同步帶的三維圖1.2.1.軸承座的選擇眾所周知，有軸承的地方就有支撐點，軸承的內(nèi)支撐點是軸，外支撐點就是常說的軸承座，本文所選的軸承座為滑動軸承座，帶動整體機構(gòu)的行動，對柑橘進行去皮處理，所選型號為HDH251.2.4.軸的校核為了使去皮機構(gòu)能夠安全平穩(wěn)的運行，現(xiàn)對軸進行校核小帶輪的園直徑為：（3-7）根據(jù)上文可得知其轉(zhuǎn)速為46.68r/min，功率為0.3KW，由此可得小帶輪的扭矩為：（3-8）將值帶入公式中計算得：（3-9）柑橘的總重量大概為2KG，F(xiàn)t計算公式如下：g取9.8N/kg,上述值代入公式中計算得：（3-10）因為該輪軸徑向力遠(yuǎn)大于軸向力，所以可忽略軸向力，徑向力與軸向力相等，即Fr=Ft=27.86（N）繪制軸的受力圖，如圖3-6（a）將帶輪所受的力分解成水平面H和鉛錘面V內(nèi)的力，如圖3-10（b）（d）求水平面H內(nèi)的支座反力：（3-11）（3-12）鉛錘平面V內(nèi)的支座反力：（3-13）繪制彎矩圖水平面H的彎矩圖3-6（c），因為軸向力忽略不計所以得（3-14）鉛錘平面V的彎矩圖如圖3-6（e）（3-15）合成彎矩圖如圖3-6（f）（3-16）（3-17）繪制扭矩圖，如圖3-6（g）繪制當(dāng)量彎矩如圖3-6（h）（3-18）圖STYLEREF1\s36軸的受力圖，彎矩圖，扭矩圖1.1.其他零件的設(shè)計1.1.1.入料口的設(shè)計如圖3-2所示，出料口的總體寬度為640mm，總體高度為50mm，上部分的長度為330mm，下部分的長度為350mm，中間偏角為160°，上面的定位槽的寬度為25mm，用于后續(xù)對滾刀進行定位。圖STYLEREF1\s37入料口UG圖1.1.2..去皮機身的設(shè)計如圖3-3所示，去皮機身由左側(cè)的出料口和左右兩部分機身組成，去皮機身的總體寬度640mm，總體長度1680mm，總體高度為480mm，機身兩測的定位孔用來對剝皮膠輥和軸承座進行定位，機身左側(cè)的槽用來對齒輪進行定位。圖STYLEREF1\s38去皮機身UG圖1.1.1.去皮機架的設(shè)計如圖3-4所示，四個支撐柱的寬度為80mm，高度為800mm，兩個近邊的支架之間的距離為800mm，兩個遠(yuǎn)邊支架間的距離是1520mm。去皮機架的總體長度為1680mm，寬度為800mm，在四個支架地下分別打大小為16mm，深度為24mm的四個孔，用于后續(xù)固定時方便定位。圖STYLEREF1\s39去皮機架UG圖1.1.4.推料帶的設(shè)計由于上文計算出柑橘的最大果徑60mm~75mm之間，占了總體的接近百分之八十，所以根據(jù)最大果徑來設(shè)計推理帶，所以推料帶上的推料板的寬度為20mm，長度為80mm，80mm基本可以適應(yīng)所有的柑橘果徑。而整體的推料帶的長度為了適應(yīng)總體機身，設(shè)計為1430mm，如圖3-10所示。圖3-10推料帶的三維圖1.1.5.滾刀的設(shè)計 由于柑橘的皮不容易剝下，所以本文再去皮前會進行預(yù)處理對柑橘進行熱湯處理和環(huán)切處理，但為了實現(xiàn)完全去皮，所以在去皮結(jié)構(gòu)前加入了滾刀的使用，為了對環(huán)切去皮后的柑橘皮進行進一步去皮，從而提高后續(xù)對柑橘的去皮率。為了適應(yīng)整體機身的寬度的640mm，因此滾刀的設(shè)計為780mm，由于軸兩端要多出一部分與軸承座相互配合，所以設(shè)計略多于機身，而滾刀上的突刺，由于上文所得出的結(jié)論果皮的平均厚度為2.83mm，所以將滾刀上的突刺的整體設(shè)計為4mm的高度。為了更好的對果皮進行去皮，同時也不能過于傷害果肉，所以先將突刺的高度設(shè)計為4mm，斜角的角度設(shè)計為60°，如圖3-11所示。圖3-11滾刀的三維圖1.1.6.剝皮膠輥的設(shè)計剝皮膠輥為柑橘去皮機最主要的零部件，它是實現(xiàn)柑橘去皮的核心。由于每個柑橘的果皮厚度和最大果徑各不相同，所以在設(shè)計總體去皮方案時，起初設(shè)計的剝皮膠輥的總個數(shù)為17根，在后續(xù)觀察實驗結(jié)果，可根據(jù)情況進行減少與增加剝皮膠輥的個數(shù)和調(diào)整膠輥突出部分的高度和角度。剝皮膠輥的長度為了適應(yīng)去皮機整體，去皮機身的長度為640mm，從而設(shè)計為810mm的總長度，由于平均柑橘的果皮厚度為3mm左右，因此為了保證對柑橘去皮的進行同時又確保傷果率的降低，所以突出位置的高度為6.5mm。如圖