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1、第一章 绪论1.1设计的意义和目的水果套袋对水果具有相当重要的意义，如：调节昼夜温湿作用、防止大气的有害粉尘污染、调节光合作用、防止风吹雨打、防治病虫害和鼠、鸟之危害1。套袋对水果果实品质的形成也有重要影响，对果实外观品质的影响包括:果实的色泽、果形果个、果皮结构及果面光洁度;套袋对果实内在品质影响包括糖酸的含量、果实的硬度、糖酸比值、矿质元素含量、芳香物质含量;套袋影响果实的耐贮性、农药残毒含量、果皮花氰苷含量变化及病虫害对果实的侵害23。开展该题目的目的在于设计出能生产这样果袋的机器。生产出所需要的果袋，从而提高水果的产量和质量，进而增加果农的收入。在这里要求果袋的材料是纸的，这种纸需要经
2、过物理化学方法涂布处理加工而成，具有遮光、防水、透气作用，正是由于原材料是纸，这就需要机器应该采取相应的措施，在全自动的条件下，能够实现材料的自动进给，选定刀具并规定好刀具的运动速度，以达到所要求的果袋的形状。该机器的部件中滚子的数量要求居多，那样可以减少对原料的浪费。要求新型的果袋机需具有无级调速，在电动机的功率不变的情况下，可以通过调节调速器旋钮来改变主轴转速，以此来改变生产果袋的速率。果袋机生产的果袋的规格长宽可调，长度的调节需要通过调节齿轮的大小来调节滚子的转速，宽度的调节则需要调节原材料纸的宽度。有时还要求果袋机具备涂蜡功能，因为普通的纸只有经过涂蜡才具备上述功效。此外，果袋机还必须
3、具备印刷商标的功能。1.2果袋机国内外发展概况日本是最早实施水果套袋技术的国家,我国从20世纪90年代初从日本等国引进该项技术,至目前已进入大面积推广阶段4。果袋机是一种高效地制袋机器，国内目前所用的果袋机既有直接从日本,韩国等国进口的设备,也有很大一部分是国内厂家结合国外设备自己研发生成的产品。特别是近十年来，套袋技术在我国推广和应用越来越普遍，研究也不断深入，随即也兴起了许多果袋生产厂家，促进了果实套袋技术的发展。目前我国山东、河北、陕西、山西等地大量运用，其中以苹果、梨应用最多56。但我们国家在技术方面还相对落后，尤其是果袋机还需要大量进口，而目前随着人们生活水平的提高,对水果的需求已从
4、“产量时代”跨入“质量时代”,追求优质果品、保健果品、无公害果品已是时代的潮流。所以水果套袋成为生产优质高档果品和绿色果品的一项必要配套技术。在这种需求下这就要求我们国家需要加大在这方面人力和物力的投资。第二章 总体方案的确定2.1 设计的要求及参数设计要求：本次设计的果袋机，出袋率为200个/min（可调）, 果袋规格为 300mm200 mm，扎袋铁丝长度为80mm， 果袋机每天工作16小时。2.2 果袋机切割部分的设计方案初步拟定传动方案：方案一：通过皮带传动将电动机和机床主轴相连接，采用齿轮传动和链传动的方式来传递运动和动力。方案二：电动机的动力通过带轮传到机床，机床上只采用大而少的齿
5、轮传动。方案比较：方案一，采用链轮传递动力和运动，可以减少齿轮的尺寸，齿轮传递中运用较小的换向轮，可以合理的布置轴和齿轮的位置。方案二，只采用齿轮传递不能合理的布置，而且齿轮大而少。因此，采用方案一较合理。总体传动图如下所示（图2-1）2.3 整体内容分析1、在已知设计要求的前提下，中间牵引辊与前端牵引辊的线速度相同，只需要保证，即；2、所有的镶有刀具辊子的转速相同，即n=200rmin，则。3、纸与底辊相接触，则图2-1传动总图1、齿轮18 2、齿轮17 3、齿轮10 4、齿轮9 5、齿轮8 6、齿轮7和齿轮17、链轮a 8、齿轮2 9、齿轮3 10、齿轮4 11、齿轮5 12、齿轮613、
6、前端牵引滚 14、大连轮 15、齿轮20 16、齿轮19 17、前端牵引底滚18、切断刀滚 19、切断刀底刀 20、小链轮 21、齿轮14 22、齿轮13 23、中间牵引滚 24、齿轮12 和齿轮11 25、链轮c 26、链轮b 27、中间牵引底滚 28、小横刀底滚 29、小横刀滚 30、小链轮 31、齿轮15和齿轮16 32、铁丝切断刀底滚 33、铁丝切断刀滚 34、35后端铁丝牵引滚 2.4 设计前的简单计算1、在已知设计要求的前提下，设计辊子的转速：；角速度；半径取d=96mm；2、设计中间牵引辊（橡胶辊）的直径d=120mm,则它的角速度，线速度；3、铁丝的线速度，设计铁丝牵引辊牵引铁
7、丝部分两辊的直径d=50mm，则辊子的角速度，辊子的转速 (说明：两牵引辊的角速度和线速度都相同)；4、前端铁丝牵引底辊：，因为，所以，则角速度；5、传动比的初步确定：； ； ； ； ；第三章 齿轮传动的设计3.1 设计概论3.1.1 电动机的选择据总机工率，由机械设计课程设计第三版，电机的选择，选择Y100L-6，同步转速，6极，额定功率1.5kw，满载转速7 。3.1.2 功率的计算1选择带的传动效率8 ；齿轮的传动效率；链的传动效率；轴承的传动效率；2 计算各轴的功率（设计时所用功率）及转矩： 功率： 转矩：3.1.3 所有齿轮的转速（）的计算： ； ； ； ； ； ； ； ； ； ；
8、； ； ； ； ； ； ； ； ； ；3.2 齿轮1、2的设计校核93.2.1 齿轮的选择选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮1（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS齿轮2（小齿轮）选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS，而这材料硬度差为40HBS；选择齿轮1的齿数，因为，所以；3.2.2 按齿面接触强度设计设计公式确定公式内各计算数值：（1）齿轮1所在轴的转矩（2）由机械设计（第七版）P200，试选载荷系数（3）机械设计（第七版）图10-30，选区域系数（4）传动比已知（5）选定齿宽系数（6）求许用接触应力1）选取疲劳强度安全系数2）选取寿命系数所以查表得： 3）
9、按齿面硬度查得接触疲劳强度极限 取失效率为1选取较小的数值作为(7)材料的弹性影响系数计算（1）试算齿轮1得分度圆直径（2）计算圆周速度（3）计算齿宽b（4）计算齿宽与齿高之比模数齿高（5）计算载荷系数根据，7级精度，查得动载荷系数；使用系数；直齿轮，假设，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， 由查得；所以载荷系数（6）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径（7）计算模数，取标准模数3.2.3 按齿根弯曲强度校核（按实际功率）1）校核齿轮1 （1）校核公式确定公式内各计算数值由实际功率所以；计算查表得：当当所以当Z=54时，有差值法得；实际转矩，齿宽系数,模数，齿数；动载荷系数（2）由图
10、查得弯曲疲劳强度极限，；由寿命查得寿命系数，；弯曲疲劳强度系数S=1.3；所以 所以，满足使用要求。2)校核齿轮2（1）校核公式确定公式内各计算数值；齿宽系数； Z=27查表可得；载荷系数K，7级精度则，使用系数，直齿轮，因为，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， =1.2473所以由查得所以所以，满足使用要求。3.2.4 几何尺寸的计算1） 计算分度圆直径2） 计算中心矩3）计算齿轮宽度取 4）验算，合适。3.3齿轮3、4、5、6、7、8、9、10的设计校核3.3.1 设计概要因为齿轮2、3齿轮3、4的传动比都是1，而该机器的受力较小，无冲击，所以可以选择2、3、4齿轮为相同的齿轮
11、；因为齿轮4、5的传动比是2，齿轮5、6的传动比是1，可以选择齿轮5、6与齿轮1是相同的齿轮。同理：齿轮7、9、10是与齿轮1相同的齿轮，齿轮8是与齿轮2相同的齿轮。因为齿轮1、2的设计满足要求，所以与他俩分别相同的齿轮也满足使用要求。3.3.2 设计中需要注意的问题1、齿轮1、7的中心矩，若，所以小横刀刀尖所走过的圆的直径。设刀伸出辊子的长度，则圆辊的直径所以该轴的角速度 ，线速度2、齿轮9、10的中心矩， 若，线速度。所以铁丝切断刀与小横刀的设计类似。3.3.3 齿轮1-10各参数列表表3-1参数名称齿数直径(mm)模数转速齿宽(mm)154108220027227542400323275
12、4240032427542400325541082200276541082200277541082200278275424003295410822002710541082200273.4 齿轮11、12、13、14的设计校核3.4.1 设计内容已知：，；设计时必须满足；所以可以设计齿轮13的分度圆直径，设计齿轮14的分度圆直径；若令，则；设定该轮系的模数，则；齿宽系数，。3.4.2 按齿根弯曲强度校核（按实际功率）1）校核齿轮11 ；选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮11（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS齿轮12（小齿轮）选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS，
13、而这材料硬度差为40HBS；校核公式确定公式内各计算数值由实际功率所以；齿宽，模数计算查表得：当 当所以当Z=48时，有差值法得载荷系数K，7级精度则，使用系数，直齿轮，因为，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， =1.25所以由查得所以（2）由图查得弯曲疲劳强度极限，弯曲疲劳强度系数S=1.3；选取寿命系数所以查表得： 所以，满足使用要求。2）校核齿轮12 ；校核公式确定公式内各计算数值；齿宽，模数计算查表得：当载荷系数K，7级精度则，使用系数，直齿轮，因为，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， =1.25所以由查得所以所以，满足使用要求。3）齿轮13是与齿轮11相同的齿
14、轮，因此，齿轮13也满足使用要求。4）校核齿轮14 齿轮14（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为220HBS，与齿轮13材料硬度差为20HBS校核公式确定公式内各计算数值所以；齿宽，模数计算查表得：当载荷系数K，7级精度则，使用系数，直齿轮，因为，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， =1.245所以由查得所以2）由图查得弯曲疲劳强度极限 弯曲疲劳强度系数S=1.3；选取寿命系数所以查表得： 所以，满足使用要求。3.4.3 齿轮11-14各参数列表表3-2参数名称齿数直径(mm)模数转速齿宽(mm)1148962200241224482400301348962200241460
15、1202159.27193.5 齿轮15、16的设计校核3.5.1 已知条件，。3.5.2 设计内容1、选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮15（小齿轮）选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS齿轮16（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS，而这材料硬度差为40HBS；选择小齿轮15的齿数，因为，所以（取整数）；2、按齿面接触强度设计设计公式确定公式内各计算数值：（1）齿轮15的转矩（2）试选载荷系数（3）选区域系数（4）传动比已知（5）选定齿宽系数（6）求许用接触应力1）选取疲劳强度安全系数2）选取寿命系数所以查表得： 按齿面硬度查得接触疲劳强度极限 取失效率为1选取
16、较小的数值作为（7）材料的弹性影响系数计算（8）试算齿轮15得分度圆直径（9）计算圆周速度（10）计算齿宽b及模数模数齿高（11）计算载荷系数根据，7级精度，查得动载荷系数；使用系数；直齿轮，假设，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， 由查得；所以载荷系数（12）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径（13）计算模数，取标准模数3.5.3 按齿根弯曲强度校核（按实际载荷）1）校核齿轮15 （1）校核公式确定公式内各计算数值由实际功率；计算查表得： 当Z=30时， ；模数动载荷系数（2）由机械设计（第七版）图10-20查得弯曲疲劳强度极限，弯曲疲劳强度系数S=1.3；选取寿命系数所以查表得
17、： 所以，满足使用要求。2）校核齿轮16 校核公式确定公式内各计算数值；计算当Z=49时， ；模数动载荷系数使用系数；，根据，7级精度，查得动载荷系数；直齿轮， ，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， =1.25所以所以，满足使用要求。3.5.4 几何尺寸的计算1） 计算分度圆直径2）计算中心距将中心距圆整为99mm3） 计算齿轮宽度 取 4） 验算 ，合适。3.6 齿轮17、18的设计校核 3.6.1 设计概要已知：，；设计时必须满足；所以可以设计齿轮17、18的分度圆直径，所以齿轮17、18的设计参数如下：设定该轮系的模数，则；齿宽系数，因此，齿轮17、18设计成一样的齿轮。3.
18、6.2 按齿根弯曲强度校核（按实际载荷）校核齿轮17 ；1、选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮17选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS，校核公式 确定公式内各计算数值实际功率；齿宽，模数计算 查表得：当载荷系数K，7级精度则，使用系数，直齿轮，因为，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以， =1.246所以由查得所以2、由机械设计（第七版）图10-20查得弯曲疲劳强度极限； 弯曲疲劳强度系数S=1.3；选取寿命系数所以查表得： 所以，满足使用要求。3.6.3 齿轮15、16、17、18的参数列表：表3-3参数名称齿数直径(mm)模数转速传动比齿宽(mm)1530752.520
19、0451649122.52.5122.29381725502122.29251825502122.29253.7 齿轮19、20的设计校核 3.7.1 设计概要，所以；设计时需要满足，；若设计齿轮参数如下：，。取模数，则两齿轮的齿数 ；齿宽系数，取 3.7.2 按齿根弯曲强度校核（按实际载荷）选用直齿圆柱齿轮传动，精度为7级；齿轮19（小齿轮）选用材料为40Cr（调制），硬度为280HBS齿轮20（大齿轮）选用材料为45钢（调制），硬度为240HBS，而这材料硬度差为40HBS；1）校核齿轮19 ；校核公式（1）确定公式内各计算数值由实际功率；齿宽，模数计算查表得：当载荷系数K，7级精度则，使
20、用系数，直齿轮，因为，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以，=1.25所以由查得所以（2） 由机械设计（第七版）图10-20查得弯曲疲劳强度极限，弯曲疲劳强度系数S=1.3；选取寿命系数所以查表得： 所以，满足使用要求。2）校核齿轮20 ；校核公式确定公式内各计算数值由实际功率得：；齿宽，模数计算查表得：当载荷系数K，7级精度则，使用系数，直齿轮，因为，查得；7级精度，齿轮相对于齿轮悬臂布置，所以，=1.25所以由查得所以所以，满足使用要求。3.7.3 齿轮19、20的参数列表：表3-4参数名称齿数直径(mm)模数转速传动比齿宽(mm)1930602323.08352060120216
21、1.5430第四章 轴的设计校核4.1 小横刀底辊轴（即F轴）的设计校核4.1.1 作用力F轴上的功率，转矩，转速；1齿轮1上的受力 2齿轮2上的受力3作用于皮带轮上的力压轴力扭矩1）作用于链轮上的力链轮a上的力：链轮b上的力：链轮c上的力：2） 该轴上力的作用方向如下图4-1图4-14.12 轴的结构设计. 1、初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。据机设表15-3，取，于是得轴的最小直径是安装皮带轮出的直径，则选取该处轴的直径，皮带轮的宽度。 2、拟订轴的装配方案（如图4-2）图4-2F轴零件分配图3、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）为满足各零件的轴向定位，轴
22、需要制出轴肩和套筒，各部分的尺寸如图4-2；（2）初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力作用，选用深沟球轴承6009，其尺寸为； 3)轴上零件的周向定位选择平键连接，端部零件选择勾头楔键键的选择4)周端倒角为4.1.3 轴上载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图（图4-3）， 再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（如图4-3）图4-3力作用图表4-1载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩M扭矩T 4.1.4 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据式（15-5）及上表中的数值并取，轴的计算应力： 上面已选定轴的材料为45钢，调制处理，查得，因此
23、故安全。4.1.5 精确校核轴的疲劳强度1）判断危险截面 截面A、H只受扭矩作用，虽然键槽及过渡配合所引起的应力集中均削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定，所以截面A、H无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面D、E两端部分过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面G上的应力最大,但应力集中不大，无需校核；B、C、F虽然既受扭矩又受弯矩，但都不 是承受最大值，且直径差不多相同，淫词该州只需要精确校核I截面的左侧，II截面，III截面的右侧。2）截面I的左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面I的左侧的弯矩 截面I的左侧的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的
24、扭转切应力 轴的材料为45钢，调制处理。由表15-1查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及，按附表3-2查取，因， ，经差值后可查得，；又由机械设计附图3-1克的轴的材料敏性系数为 ， 故有效应力集中系数为 由机械设计附图3-2得尺寸系数 ；由机械设计附图3-3得扭转尺寸系数；轴按磨削加工，由机械设计附图3-4得表面质量系数为；轴未经表面强化处理，即，则得综合系数值为 又由表查得碳钢的特性系数取取，于是，计算安全系数的值，故可知安全。2）截面II抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面I的左侧的弯矩 截面I的左侧的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调制处理。由表15-
25、1查得所以中间最细部分也满足极限要求。3）截面III的右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面I的左侧的弯矩 截面I的左侧的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调制处理。由表15-1查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及，按附表3-2查取，因， ，经差值后可查得，；又由附图3-1克的轴的材料敏性系数为 ， 故有效应力集中系数为 由附图3-2得尺寸系数 ；由附图3-3得扭转尺寸系数；轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为；轴未经表面强化处理，即，则得综合系数值为 又由表查得碳钢的特性系数取取，于是，计算安全系数的值，故可知安全。第五章 键的设计校核（以F轴左端齿轮
26、与轴连接的键为例，其余的类似）5.1 选择键连接的类型和尺寸 一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于左端齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。 根据从表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度，高度。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长。5.2 校核键联接的强度 键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力，取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。由式（6-1）可得 ，合适。第六章 轴承的选择与校核（以F轴上的轴承为例，其余的类似）6.1 选择深沟球轴承（设计轴时已初选）6.2 求比值 ，根据表13-5，深沟球轴承的最小值为，故此时。6.3 初步计算当量动载
27、荷根据式，据表13-5，按照表13-6，取6.4 求轴承应有的基本额定动载荷值根据式（13-6）6.5 轴承的选择与校核按照设计手册选择的6009轴承（与初选轴承相吻合），此时轴承的基本额定静载荷。验算6009轴承的寿命：所以，所选轴承可满足寿命要求。第七章 结论本次毕业设计的内容是果袋机切割部分的设计，现将本次毕业设计的主要内容总计如下：首先，切割部分传动系统的确定。三相异步电动机的动力通过皮带轮传至小横刀底辊，然后再通过齿轮和链轮传动传至其他部件，切割部分轴与轴之间间距较小，采用齿轮传动方便合理。距离较大轴可采用链轮传动，这样就可以不采用尺寸过大的齿轮。本次设计的重点是保证各个支路之间的同
28、步关系，即保证刀具轴的转速相等，线速度相同，各个辊子的转向相同，齿轮安装在轴上，这就要求两啮合的齿轮之间的中心矩等于两轴之间的中心距。间距不是很大的轴之间运动的传递可采用多个换向轮，以此来保证轴的转向相同。其次，齿轮的设计与校核。设计齿轮时按照传递过来的力全部加载与该齿轮，在受力大的条件下设计，校核实则按照实际载荷，这样设计出的齿轮在各方面都有较大的宽裕度。设计齿轮时，有几对齿轮直接根据传动比，给定标准模数，在运用齿轮之间的中心距等于轴之间的中心距来确定的齿轮的参数。这样设计出的齿轮校核之后是可以采用的。再次，轴的设计与校核。轴的设计与校核，以受力最大，载荷最多的小横刀底辊轴为代表，其他的设计
29、校核方法类似。因为小横刀底辊轴最复杂，设计其他轴时以此为基点，小横刀底辊轴满足要求，一次其他轴也满足要求。最后，轴承和键的选择校核，由于轴承和键都是标准件，只需要续出型号，再进行简单校核即可。主要参考文献：1肖大锋果袋套纸的发展前景湖北造纸，2005（4）2苗卫东,李元应,畅兴国套袋对苹果果实品质的影响北方园艺，2004(3):3433Cynfhia L B.Accumulation of ant iosidants in apple popel as related to preharyest factors and superficial scal susceptibility of th
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