向日葵脫粒機設計-葵花脫粒機【三維SW模型】

向日葵脫粒機設計-葵花脫粒機【三維SW模型】,三維SW模型,向日葵,脫粒機,設計,葵花,三維,SW,模型 畢業(yè)設計說明書 題目名稱： 向日葵脫粒機設計說明書 院系名稱： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2015年3月 摘 要 本課題來源于當今社會機械工業(yè)農用機械設備的創(chuàng)新和更新換代基礎之上，通過設計出向日葵脫粒機，從而來滿足當今社會向日葵脫粒效果設備脫粒效果不足以及維修困難、成本高等缺陷。 國內向日葵脫粒機的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經濟、脫粒質量好，效率高等主題保持一致。近期對機械行業(yè)中向日葵脫粒機的使用情況進行了調查，發(fā)現在機械行業(yè)中，脫粒機作為農業(yè)機械的一種，使用的非常普遍。自然而然在機械設備中它們的安裝也非常頻繁。傳動的向日葵脫粒機在沒有自動脫粒設備而需要人工脫粒的情況下，脫粒效率低下，勞動強度大，所以設計一個專用的向日葵脫粒機勢在必行。 本文運用大學所學的知識，提出了向日葵脫粒機的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了向日葵脫粒機總的指導思想，從而得出了該向日葵脫粒機的優(yōu)點是高效，經濟，并且生產質量高，運行平穩(wěn)的結論。 關鍵字：向日葵脫粒機，脫粒，設備，高效 Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework. The?inverted?pendulum?is?a?typical?high?order?system,?with?multi?variable,?non-linear,? strong-coupling,?fleet?and?absolutely?instable.?It?is?representative?as?an?ideal?model?to?prove?new?control?theory?and?techniques.?During?the?control?process,?pendulum?can?effectively?reflect?many?key?problems?such?as?equanimity,?robust,?follow-up?and?track,?therefore.This?paper?studies?a?control?method?of?double?inverted?pendulum?.?First?of?all,?the?mathematical?model?of?the?double?inverted?pendulum?is?established,?then?make?a?control?design?to?double?inverted?pendulum?on?the?mathematical?model,?and?determine?the?system?performance?index?weightmatrix?,??by?using?genetic?algorithm?in?order?to?attain?the?system?state?feedback?control?matrix.?Finally,?the?simulation?of?the?system?is?made?by?.? Key word: pneumatic manipulator cylinder pneumatic loop Fout degrees of freedom. 目 錄 摘要 I Abstract II 1 引言 1 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2 向日葵脫粒機的發(fā)展現狀 2 1.3 本課題研究的內容 3 1.3.1 草圖繪制 5 1.3.2 基準特征，參考幾何體的創(chuàng)建 6 1.3.3 拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建 7 1.3.4 工程圖的設計 10 1.3.5 裝配設計 11 2 向日葵脫粒機總體結構的設計 12 2.1 向日葵脫粒機的總體方案圖 12 2.2 向日葵脫粒機的工作原理 15 2.3 機械傳動部分的設計計算 17 2.3.1電機的選型計算 18 2.3.2 V帶傳動的設計計算 19 2.3.3軸承座的選型計算 20 2.3.4鍵的選型計算 20 2.3.5傳動軸的設計 20 3 各主要零部件強度的校核 21 3.1機架的設計及強度校核 23 3.2 傳動軸的設計及強度校核 23 3.3 軸承的強度校核 26 4 向日葵脫粒機中主要零件的三維建模 29 4.1V帶輪的三維建模 30 4.2擺動篩的三維建模 31 4.3護罩的三維建模 32 4.4向日葵脫粒機的三維建模 34 5 三維軟件設計總結 35 結論 36 致謝 37 參考文獻 38 1 引言 1.1課題的來源與研究的目的和意義 由于機械工程的知識總量已經遠遠超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技術的進步和整個塊的技術，提高外部條件變化的適應能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎理論，拓寬領域，對專業(yè)合并的分化。機械工程可以增加產量，提高勞動生產率，提高生產的經濟效益為目標，并研制和發(fā)展新的機械產品。在未來，新產品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經濟目標和任務。機器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務?，F代機械工程機械和機械設備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復雜，很多幻想成為過去的現實。人類現在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數十億光年的密切觀察，細胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學已經開始加強，并部分代替人腦科學，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復雜的工作，從而促進手功能。又一方面實踐促進人腦智力。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進和平行進化。 大腦和手之間的人工智能和機械工程的近似關系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機械制造。在過去，各種機械離不開人類的操作和控制，反應速度和運算精度的進化是非常緩慢的大腦和神經系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進，計算機科學和機械工程進展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機械工程。在第十九世紀，機械工程的知識總量仍然是有限的，大學在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀成為一門獨立的學科。在第二十世紀，隨著機械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機械工程專業(yè)，有分支機構。在第二十世紀中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結束時達到的峰值。由于機械工程的知識總量已經遠遠從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術交流，縮小范圍，新技術的進步和整個塊的技術，外部條件變化的適應能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎理論，拓寬領域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學科和項目作為一個整體，從而形成一種相互強烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學，自然科學和工程技術，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。 在英國，紡織、磨粉等產業(yè)越來越多地將工場設在河邊，利用水輪來驅動工作機械。但當時的煤礦、錫礦、銅礦等礦井中的地下水，仍只能用大量畜力來提升和排除。在這樣的生產需要下，18世紀初出現了紐科門的大氣式蒸汽機，用以驅動礦井排水泵。但是這種蒸汽機的燃料消耗率很高，基本上只應用于煤礦。 1765年，瓦特發(fā)明了有分開的冷凝器的蒸汽機，降低了燃料消耗率。1781年瓦特又創(chuàng)制出提供回轉動力的蒸汽機，擴大了蒸汽機的應用范圍。蒸汽機的發(fā)明和發(fā)展，使礦業(yè)和工業(yè)生產、鐵路和航運都得以機械動力化。蒸汽機幾乎是19世紀唯一的動力源，但蒸汽機及其鍋爐、凝汽器、冷卻水系統(tǒng)等體積龐大、笨重，應用很不方便。 19世紀末，電力供應系統(tǒng)和電動機開始發(fā)展和推廣。20世紀初，電動機已在工業(yè)生產中取代了蒸汽機，成為驅動各種工作機械的基本動力。生產的機械化已離不開電氣化，而電氣化則通過機械化才對生產發(fā)揮作用。 發(fā)電站初期應用蒸汽機為原動力。20世紀初期，出現了高效率、高轉速、大功率的汽輪機，也出現了適應各種水利資源的水輪機，促進了電力供應系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。 19世紀后期發(fā)明的內燃機經過逐年改進，成為輕而小、效率高、易于操縱、并可隨時啟動的原動機。它先被用以驅動沒有電力供應的陸上工作機械，以后又用于汽車、移動機械和輪船，到20世紀中期開始用于鐵路機車。蒸汽機在汽輪機和內燃機的排擠下，已不再是重要的動力機械。內燃機和以后發(fā)明的燃氣輪機、噴氣發(fā)動機的發(fā)展，是飛機、航天器等成功發(fā)展的基礎技術因素之一。 工業(yè)革命以前，機械大都是木結構的，由木工用手工制成。金屬(主要是銅、鐵)僅用以制造儀器、鎖、鐘表、泵和木結構機械上的小型零件。金屬加工主要靠機匠的精工細作，以達到需要的精度。蒸汽機動力裝置的推廣，以及隨之出現的礦山、冶金、輪船、機車等大型機械的發(fā)展，需要成形加工和切削加工的金屬零件越來越多，越來越大，要求的精度也越來越高。應用的金屬材料從銅、鐵發(fā)展到以鋼為主。 機械加工包括鍛造、鍛壓、鈑金工、焊接、熱處理等技術及其裝備，以及切削加工技術和機床、刀具、量具等，得到迅速發(fā)展，保證了各產業(yè)發(fā)展生產所需的機械裝備的供應。 社會經濟的發(fā)展，對機械產品的需求猛增。生產批量的增大和精密加工技術的進展，促進了大量生產方法的形成，如零件互換性生產、專業(yè)分工和協(xié)作、流水加工線和流水裝配線等。 簡單的互換性零件和專業(yè)分工協(xié)作生產，在古代就已出現。在機械工程中，互換性最早體現在莫茨利于1797年利用其創(chuàng)制的螺紋車床所生產的螺栓和螺帽。同時期，美國工程師惠特尼用互換性生產方法生產火槍，顯示了互換性的可行性和優(yōu)越性。這種生產方法在美國逐漸推廣，形成了所謂“美國生產方法”。 20世紀初期，福特在汽車制造上又創(chuàng)造了流水裝配線。大量生產技術加上泰勒在19世紀末創(chuàng)立的科學管理方法，使汽車和其他大批量生產的機械產品的生產效率很快達到了過去無法想象的高度。 20世紀中、后期，機械加工的主要特點是：不斷提高機床的加工速度和精度，減少對手工技藝的依賴；提高成形加工、切削加工和裝配的機械化和自動化程度；利用數控機床、加工中心、成組技術等，發(fā)展柔性加工系統(tǒng)，使中小批量、多品種生產的生產效率提高到近于大量生產的水平；研究和改進難加工的新型金屬和非金屬材料的成形和切削加工技術。 18世紀以前，機械匠師全憑經驗、直覺和手藝進行機械制作，與科學幾乎不發(fā)生聯系。到18～19世紀，在新興的資本主義經濟的促進下，掌握科學知識的人士開始注意生產，而直接進行生產的匠師則開始學習科學文化知識，他們之間的交流和互相啟發(fā)取得很大的成果。在這個過程中，逐漸形成一整套圍繞機械工程的基礎理論。 1.2 向日葵脫粒機的發(fā)展現狀 脫粒機是用于對小麥、水稻、玉米、高粱、大豆及其它雜糧等作物進行脫粒作業(yè)的重要收獲機械，在我國廣大農村使用十分廣泛。脫粒機在我國生產使用已有數十年的歷史，我們在1986之向日葵脫粒機基礎鉆研了多向日葵脫粒機制造的來歷，來自于王健的以前的資料，他數十年的廢寢忘食建造了一個單體產品脫粒機，開創(chuàng)脫粒機設計的先例。王健更設計出復合式脫粒機，創(chuàng)建王氏脫粒機。在這之后，臺灣教授顏洪森以王氏脫粒機為基礎，開發(fā)了一系列的脫粒機，查建中和其他人一起以單體脫粒機作為對象，共同鉆研考慮怎樣改良按壓力引發(fā)的角度以及零部件的分理?？傊?，傳統(tǒng)的對象加上科學的分析和先進的理論，使得脫粒機在國內的研究范圍和深度得到了極大的豐富和發(fā)展。何人最先取得此項專利已無可知曉，只了解到外國科學家在十九世紀末建造出了一部脫粒機，可以脫粒不同的農作物，但是卻沒有做出實物來加以佐證.20世紀初又有人運用新的體系制造出類似的產品脫粒機，然而相關資料中并沒有找到對這個作品的介紹，所以那個時候有關脫粒機的研究。20世紀中期Shigley已然放進產品脫粒研究的思維制造，同期，又有兩位發(fā)明家麥吉以及弗蘭科創(chuàng)作了首部徹底用計算機操縱的向日葵脫粒機。接下來幾年有關此機器的設計被充分的融入了運行操縱理論。1979年席羅思在行進多向日葵脫粒機里加入了操縱水平行走的儀器，同樣在機械加入了保持和校對偏向的裝置。20世紀末布朗、羅布特以及莎普恩斯研究了加入了液壓部件和直流電機驅動的向日葵脫粒機。這都意味著人類對脫粒體系的認識已從簡單的考慮邁入了整體操縱、計算機和高新科技的相互融匯貫通的康莊大道。 1.3 本課題研究的內容 本論文主要研究運用SolidWorks對向日葵脫粒機進行設計。在設計過程中，了解SolidWorks的各種功能。SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內。當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產力的實體模型設計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至今已經擁有位于全球的辦事處，并經由300家經銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產品。1997年，Solidworks被法國達索（Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數十乃至數百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名。從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎。其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。 由于SolidWorks出色的技術和市場表現，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產品。 由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術。SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據世界上著名的人才招聘網站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實說明了越來越多的工程師和設計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強大，易于操作，界面人性化，技術創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設計時能夠為用戶提供不同的設計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設計過程中降低設計的錯誤以及提高產品質量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工程師和設計者，乃至整個機械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數十乃至數百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術和市場表現，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產品。 由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據世界上著名的人才網站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據統(tǒng)計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內的著名大學已經把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內的一些大學（教育機構）如哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、浙江工業(yè)大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應用SolidWorks進行教學。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 SolidWorks在現今社會階段逐漸廣泛應用，并且SolidWorks公司對中國市場重點開發(fā)，日后SolidWorks應用將會更加完善，更加普遍。通過前文對SolidWorks的深入了解后，往后會對SolidWorks進行個別應用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學分析等。 近期對機械行業(yè)中向日葵脫粒機的使用情況進行了調查，發(fā)現在機械行業(yè)中向日葵脫粒機是使用很廣泛的機器。自然而然在裝配中它們的安裝也非常平凡。在安裝向日葵脫粒機時如果使用人工壓配不但勞動強度太大而且相互尺寸不易保證，所以設計一個專用的向日葵脫粒機勢在必行。本次的畢業(yè)設計課題的是向日葵脫粒機的設計。本文介紹了向日葵脫粒機的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，該向日葵脫粒機的優(yōu)點是高效，經濟，并且安全系數高，運行平穩(wěn)。在某種程度上大大提升了該設備在國內外的競爭力，體現了機械工業(yè)重要性這一核心價值。 1.3.1草圖繪制 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開、保存、導入等基本操作，掌握三維建模流程。 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應用幾何約束；熟練應用陣列、實體轉換等草圖繪制工具；能綜合應用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 1.3.2 基準特征-參考幾何體的創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標系的建立方法；能根據建模需要綜合應用各種參考幾何體。 1.3.3拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建模 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉也正建立三維模型。綜合應用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。 1.3.4工程圖設計 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。 1.3.5裝配設計 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。 2 向日葵脫粒機總體結構的設計 2.1 向日葵脫粒機的總體方案圖 本次設計的向日葵脫粒機采取的方案是：在進行向日葵脫粒時，利用轉軸體回轉運動與底篩之間的間隙相配合，使向日葵粒拖下（轉軸體上的齒條和底篩之間的揉搓作用，將向日葵籽脫離向日葵盤，并借助其他的機械機構將向日葵籽和向日葵盤分別從兩個不同的出口排出機體之外，循環(huán)脫粒，不斷的進行填入---脫粒---排出機體。其具體方案布局圖如下： 2.2 向日葵脫粒機的工作原理 向日葵脫粒機在工作時，利用轉軸體回轉運動與底篩之間的間隙相配合，使向日葵粒拖下（轉軸體上的齒條和底篩之間的揉搓作用，將向日葵籽脫離向日葵盤，由于重力的作用，向日葵粒會自動落入到下面的出料斗里面，如此循環(huán)脫粒。 2.3 機械傳動部分的設計計算 2.3.1電機的選型計算 已知整個設備上向日葵與零件的重量，我們取總重量為150Kg，向日葵脫粒機轉動速度為1~2r/min。即： 具體的電機設計計算如下: 1、確定運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機轉速 3.負載慣量 左右水平運動 電機慣量 總慣量 4.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數，這里取1.0。 根據以上得出數據，我們選用直流無刷電機型號為92BL-A，此無刷直流步進電機廠家為南京森宇機電的產品。根據電機的特性曲線以及參數表如下： 根據計算和特性曲線以及電機基本參數表，我們選用直流無刷電機型號為 92BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.37KW，額定轉矩為75N.m，最大轉矩為80N.m，額定轉速為 3000r/min。電機大致圖如下： 外形尺寸80x80x148，電機輸出軸徑為16mm。 2.3.2 V帶傳動的設計計算 1）設計功率 －工況系數，查B1表8－1－22 ，?。?.2 P－傳遞的功率 2）選定帶型 根據和查B1圖8－1－2選取普通V帶A型，－小帶輪轉速，為1440r/min 2.2.3 傳動比 1.76 ＝＝ 3）小帶輪基準直徑（mm） 由B1表8－1－12和表8－1－14選定 ＝100mm>＝75r/min 4）大帶輪基準直徑（mm） 由B3表8－7得=180mm 5）帶速驗算 6）初定軸間距（mm） 7）所需帶的基準長度（mm） ＝ ＝886mm 依B1表8－1－8?。?00mm，即帶型為A－900 8）實際軸間距? 9）小帶輪包角 = = 10)單根V帶的基本額定功率 根據帶型號、和普通V帶查B1表8－1－27（c） 取1.32kw 11) 時單根V帶型額定功率增量 根據帶型號、和查B1表8－1－27（c） 取0.15kw 12)V帶的根數Z Z = －小帶輪包角修正系數查B1表8－1－23,取0.96 －帶長修正系數查B1表8－1－8，取0.87 13)單根V帶的預緊力 = =134（N） m－V帶每米長的質量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm 14)作用在軸上的力 －考慮新帶初預緊力為正常預緊力的1.5倍 15)帶輪的結構和尺寸 帶輪應既有足夠的強度，又應使其結構工藝性好，質量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產生過大的應力。 輪槽工作表面應光滑（表面粗糙度）以減輕帶的磨損。 帶輪的材料為HT200。查B1表8－1－10得基準寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據帶輪的基準直徑查B1表8－1－16確定輪輻 2.3.3軸承座的選型計算 滾動軸承為雙列圓錐滾子軸承350324B，由文獻[2]表得KN，KN，，。 （2）壽命驗算 軸承所受支反力合力 N （4.1） 對于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N 由文獻[2]表得， ， N （4.2） 按軸承B的受力大小驗算 h （4.3） h=年 由于脫粒機運轉平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達到所計算的壽命。 經審核后，此軸承合格。 2.3.5 傳動軸的設計 軸作為機器的一個關鍵組成部分，其為各類傳動部件的安裝，傳動的扭矩和旋轉運動圍繞軸進行，而且經過軸承和機架連接。為了滿足定位軸上的緊固件和容易加工和裝配的軸類零件和拆卸，通常軸設計成階梯軸。軸系的零件是由軸和它上邊的零部件構成一個裝配體系，研究軸的過程中不僅要研究軸體自己的數據，還要將系統(tǒng)里的全部零碎部件融合在一起。 因為用于振動的傳遞的軸體不僅要傳送扭矩，還得經受住彎矩，是以本人研究的階梯性軸是轉動軸。因為確定了小帶輪的參數，相應的大帶輪隨之確定。接下來的工作就是計算軸體的直徑了。軸體的研究需要憑借扭轉強度來調整彎曲的強度，因為可用作軸的原料比較多，所以必須得明確軸的應用環(huán)境，還有規(guī)定諸如剛度，強度以及別的機構機能。可以使用熱處理這種方法，當然也要琢磨怎樣使加工簡單并且花費較少，用研究計算所得的數據以確定軸體的用料，故采取45號鋼當成軸體的原料，它需要40MPa的切應力。然后需要做正火或者調質處理來確保它的力學性能。 1、初步計算軸的直徑 扭轉強度估計軸的最小直徑d，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設計公式得=17.26mm。考慮鍵槽等要素對軸的影響，軸的直徑應增加以彌補軸的鍵槽強度減弱。取軸直徑d=20mm，就是最右邊裝帶輪處直徑等于20mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應與密封元件和軸承的內孔徑尺寸保持一致。軸體上面存在兩支點的軸承要選用一樣的標準，方便加工軸承的座孔。挨著的軸段，應使直徑不一樣構成軸肩，軸肩在軸體上部件定位以及承受軸向力時要提供相應的高度，軸肩的直徑差通常選5到10mm，本文軸肩處采取5毫米的直徑差，接著把每段軸體的長度尺寸匹配到一塊，還要注意軸承座的安裝以及結構是否合理，同樣，螺釘等部件的長度和別的的因素，這樣即可確定出軸的各段長度了。 3 各主要零部件強度的校核 3.1機架的設計及強度校核 機架的設計主要要保證剛度、強度、及穩(wěn)定性。其中，剛度是評定大多數機架工作能力的主要準則；強度是定重載機架工作性能的基本準則，機架的強度應根據機器在運轉過程中可能發(fā)生最大載荷或安全裝置所能傳遞的最大載荷來校核其靜強度，有時還要校核其疲勞強度。機架的強度和剛度都 需要從靜態(tài)和動態(tài)兩方面來考慮。動剛度是衡量機架抗振能力的指標，而提高機架的抗振性能應從提高機架的構件的靜剛度方面入手，合理設計機架構件的截面形狀和尺寸。穩(wěn)定性是保證機架正常工作的基本條件，必須要注意。 其中，機架設計的一般要求包括： 1） 在滿足強度和剛度的前提下，機架的重量應要求輕、成本底； 2） 抗振性好； 3） 由于內應力及溫度變化引起的結構變形應力最?。? 4） 結構力求便于安裝與調整，方便修理和更換零部件； 初步確定機架的形狀和尺寸，機架的結構形狀和尺寸，取決于安裝在它們內部與外部的零部件的形狀和尺寸，配置情況、安裝與拆卸等要求。同時也取決于工藝、所承受的載荷、運動等情況。機架材料的選用主要根據機架的使用要求，多數機架形狀較復雜，故一般采用鑄造，由于鑄鐵的鑄造性能好，價廉和吸振能力強，所以應用最廣。 由于本設計是用于淀粉的加工設備中，屬于重型機架，而圓錐篩的設備可以從淀粉的加工工藝流程圖可以看到，此設備一般會布置到二摟，而不會在底層，這就要求機架的重量輕，所以采用焊接機架，而且焊接機架具有制造周期短、重量輕、成本底且強度和剛度高、施工簡便等優(yōu)點，主要由鋼板、型鋼或鑄鋼件等焊接而成。左端架起篩筒那部分采用板焊結構，主要就是鋼板拼焊而成，右端機架采用型鋼結構，主要由槽鋼，角鋼，和鋼板焊接而成，重量輕，成本底，材料利用充分。焊接時應注意以下幾點： 1） 材料的可焊性 可焊性差的材料會造成焊接困難，焊縫的可靠性降低 所以本設計考慮到材料的可焊性選用25鋼； 2） 合理布置焊縫 焊縫應位于低應力區(qū)，以獲得承載能力大，變形小的構件，焊縫布置要盡可能對稱和減少焊縫的數量、尺寸，且焊線要短，主要焊線要連續(xù)； 3） 提高抗振能力 普通鋼材的吸振能力低于鑄鐵，對抗振能力要求高的焊接件應采取抗振措施，可利用鋼板間的摩擦力來吸收振動； 4） 合理選擇截面形狀 提高焊接接頭抗疲勞能力和抗脆斷能力。 5） 盡可能選用標準型材、板材，合理確定焊縫尺寸。 在機器中支撐或容納零部件的零件稱之為機架，所以機架是底座、機體、床身、橋架、殼體、箱體以及基礎平臺等零件的統(tǒng)稱。按機架分類所用材料分類，圓錐篩采用的是金屬焊接機架。主要是焊接機架結構設計靈活、壁厚可以相差很大，并且可根據工況需要不同部位選用不同性能的材料，但其抗振性能比較差。強度、剛度、穩(wěn)定性是機架設計的主要準則，也是評價機架工作能力的主要標準，合理的設計機架的截面形狀和尺寸、注意機架的整體布局。設計機架通過了以下幾個設計步驟： （1）初定機架的形狀和尺寸 機架的結構形狀和尺寸取決于安裝在它內部的零件和部件的 形狀和尺寸，配置情況、安裝與拆卸等要求。同時也取決與所受載荷、運動等情況，然后，綜合上述情況和有關資料，并參考現有同類型機架，初定擬定出機架的結構形狀和尺寸。由于在小麥谷朊粉的加工過程中，由其加工工藝流程圖可知，離心篩的裝置都在上層，所以不可能采用又重又笨的鑄鐵機架，所以采用由鋼板、型鋼、鑄鋼焊接而成的機架。機架的大致尺寸為高1117㎜、長993㎜、寬750㎜，要考慮起具體形狀和電機、軸承座的安裝還有帶輪罩的固定。 （2）機架的造型設計，雖然材料一定，但機架也要求內外質量的統(tǒng)一，考慮到角鋼的等邊性把角鋼用于底座和支撐軸承座，外觀上做成梯形架子，兩邊角鋼分別向兩邊斜去，這樣既增加了機架的穩(wěn)定性、又使整個機架看上去簡單輕便。同樣角鋼上面是四塊角鋼焊接的一個長方形用來支撐板，板在角鋼上焊接，下空，因而有利于在板上打通孔和軸承的調節(jié)，軸承調節(jié)是通過連接部分的螺栓孔做成長圓狀的來實現。而下面是由兩個空心鋼來支撐電機下的板，空心鋼強度和剛度都很高，所以不會出現強度或剛度不足現象。 （3）作為焊接機架應合理布置焊縫和提高焊縫的可靠性，而且焊縫應位于低應力區(qū)，以獲得承載能力大，變形小的構件；焊縫布置應盡量對稱，最好至中性軸的距離 相等；盡量減少焊縫的數量和尺寸，且焊線要短；焊縫要不要布置在加工面和需要進行表面處理的部位上；更要注意不要讓焊縫匯交和密集，讓次要焊縫中斷，主要焊縫聯系。減少應力集中，如盡量采用對接接頭；減少殘余應力，焊后熱處理等。 （4）盡可能采用標準型材，板材，減少加工量。機架主要由空心鋼、角鋼、鋼板等型鋼焊接拼而成，它們性能的好壞直接決定著機架整體性聯結結構的剛度直接影響機器的工作性能。為保證機架剛度應注意改善聯結部位的受力狀況、合理提高接觸表面的平面度公差等級及改善其表面粗糙度、螺栓最好前后、左右對稱布置。 整個機架設計完以后，既要注意滿足強度、剛度、穩(wěn)定性的要求，又要注意外形的美觀和人機工程性，方便操作。造型好，使其既適用經濟，又美觀大方。 3.2傳動軸的設計及強度校核 軸的強度計算一般可分為三種：1）按扭轉強度或剛度計算；2）按彎扭合成強度計算；3）精確強度校核計算。 當軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設計中的帶傳動對軸的力，其作用點取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。 由于本設計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉強度，是根據扭轉強度設計，應校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉產生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產生作用力時，僅是一個經驗數據。在這里，假設圓錐篩為實心，對軸的作用力取其重力的。 篩的材料為不銹鋼，密度是=7.38㎏/,錐篩大端直徑為D=，小端直徑是d=360，H=1140，h=510，所以錐篩的體積 即0.2; 所以,篩的重力約為 故取G==3846.5N。 軸徑是按扭轉強度初步設計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據許用彎曲應力校核的，即由彎矩產生的彎曲應力不超過許用彎曲應力，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉矩圖應用公式繪出當量彎矩圖，式中是根據轉矩性質而定的應力校正系數。對于不變的轉矩，?。粚τ诿}動的轉矩，取；對于對稱循環(huán)的轉矩取。 是材料在對稱循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 是材料在靜應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 是材料在脈動循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 在錐篩的設計過程中，軸的材料為45#鋼，其基本參數為，，，；應滿足 下列條件： 或 W為軸的抗彎截面系數； 軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。 具體受力情況如下圖： 由材料力學的相關知識可得： 解得： 由 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉矩如下： 轉矩圖如下： =； 所以，= 所以當量彎矩圖為： 可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據軸的校核條件可以算出： ； 即： 所以：根據校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 3.3軸承的強度校核 軸承的選用在以上的說明中已經給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為22218CK/W33+H318，其基本參數為主要是額定載荷： C=240000N， =322000N，e=0.23,Y=2.5,，假定軸承的壽命為3年，每天工作10小時，一年工作300天，所以軸承的基本額定動載荷可按一下公式進行計算： C= 其中：C—基本額定動載荷計算值，N； P—當量動載荷，按式計算，為軸承所受徑向載荷， 軸向動載荷，X為徑向動載荷系數，Y為軸向動載荷系數； —壽命因數，按表7-2-8選??； —速度因數，按表7-2-9選取； —力矩載荷因數，力矩較小時=1.5,力矩較大時=2; —沖擊載荷因數,按表7-2-10選取; —溫度系數,按表7-2-11選取; —軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷; 由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等沖擊）,=;1.0； 因為軸向載荷=0，即，所以當量動載荷 即，， ,所以此軸承選的合適,能滿足要求。 3.4螺栓強度的校核與計算 螺栓的強度在機械聯接中至關重要，特別是在重要的場合，其強度校核和計算尤其重要。其受力簡圖如上圖所示，圖中以合力代替均勻分布的作用力。由于螺栓的剪切變形為截面的相對錯動，因此抵抗這種變形的內力必然是沿著錯動的反方向作用的。仍用截面法求內力。將螺栓假想地沿剪切面m—m切開，取左邊部分來研究[圖3－55（b）]，根據靜力平衡條件，在剪切面上必然有一個與平行的分布內力系的合力作用，且?； 與剪切面m—m相切，稱為截面m—m上的剪力。?聯接件一般并非細長桿，而且實際受力和變形情況比較復雜，通過理論分析或實驗研究來確定剪力在剪切面上的實際分布規(guī)律較為困難。因此在工程實際中，做出一些假設進行簡化計算，稱為實用計算，或假定計算。假設應力在剪切面內是均勻分布的，若為剪切面面積，則應力為：? 與剪切面相切，故為剪應力。以上計算是以假設剪應力在剪切面內均勻分布為基礎的，實際上它只是剪切面內的一個“平均應力”，所以也稱為名義剪應力。其值與剪切面上的最大剪應力大致相等。? 2、擠壓實用計算 聯接件除承受剪切外，在聯接件和被聯接件的接觸面上還將承受擠壓。所以對上面的聯接件還要進行擠壓強度計算。? 把作用在螺栓擠壓面上的壓力稱為擠壓力，用表示，用表示擠壓面面積。擠壓面上單位面積內承受的擠壓力稱為擠壓應力，用表示。在工程上也采用類似剪切的實用計算方法，假定擠壓應力是均勻分布的，則? 通常擠壓應力的分布情況如圖3－53（b），最大應力發(fā)生在半圓柱形接觸面的中點，它與實用計算所得的擠壓應力大致相等。? 擠壓面面積為擠壓面的正投影面積。對于平鍵接觸面面積就是擠壓面面積；對于螺栓擠壓面面積就是直徑平面面積，其值為。? 3、強度條件? 為了保證構件在剪切和擠壓的情況下能夠正常工作，必須限制其工作剪應力和擠壓應力不超過材料的許用剪應力和許用擠壓應力。因此剪切和擠壓的強度條件如下：? 剪切強度條件：≤ 擠壓強度條件：≤ 式中的許用剪應力和許用擠壓應力可從有關規(guī)范中查得，它們與材料拉伸許用應力有下列關系：? 塑性材料： ? 脆性材料： ?先按剪切強度設計：? ≤??≤ d≥ 再用擠壓強度條件設計，擠壓力為，所以? ≤? ?≤ d≥ 最后得到螺栓的抗大強度和抗剪強度是合適的。? 4 向日葵脫粒機中主要零件的三維建模 4.1V帶輪的三維建模 4.2擺動篩的三維建模 4.3護罩的三維建模 4.4向日葵脫粒機的三維建模 5 三維軟件設計總結 機械工程以增加生產、提高勞動生產率、提高生產的經濟性為目標來研制和發(fā)展新的機械產品。在未來的時代，新產品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經濟的目標任務。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現實。 人類現在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結束的前后期間達到了最高峰。 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。 綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。 綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學