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全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計
蘋果大小分級機構(gòu)設(shè)計
DESIGN OF GRADING MECHANISM FOR SIZE OF APPLE
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
年級專業(yè)及班級：
指導(dǎo)老師及職稱：
學(xué) 院： 工學(xué)院
目 錄
摘要 …… ………………………………………………………………………………1
關(guān)鍵字 … ………………………………………………………………………………1
1 前言 …………………………………………………………………………………2
1.1 研究的目的及意義 …… …… ……… …………………………………………2
1.2 國內(nèi)外研究概況 ………………………………………………………………3
1．2．1 國內(nèi)研究概況 ………………………………………………………………3
1．2．2 國外研究概況 … ……………………………………………………………4
1．3研究特色與創(chuàng)新 ………………………………………………………………5
2 概述 …………………………………………………………………………………6
2．1 氣動水果分級傳輸裝置原理簡介 ……………………………………………6
2．2傳輸分級機構(gòu)工作原理 …………………………………………………………6
2.2.1 基本組成 ………… ……………………………………………………………6
2．3 設(shè)計任務(wù) …………………………………………………………………………7
3 進料機構(gòu)設(shè)計 …… …………………………………………………………………8
3．1進料機架的設(shè)計 …………………………………………………………………8
3．1．1加工工藝的選擇 ……………………………………………………………8
3．1．2材料的選擇 …………………………………………………………………8
3．1．3進料機架結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………9
3．2進料槽的設(shè)計 ……………………………………………………………………9
3．2．1 加工工藝的選擇 … …………………………………………………………9
3．2．2 材料的選擇 …………………………………………………………………10
3．2．3 進料槽的結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………10
3．3 進料篩選機構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………………… 10
3．3．1 方案的確定 …………………………………………………………………10
3．3．2篩選機構(gòu)結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………10
3．3．3 振動電機的選擇 ……………………………………………………………11
3．4 支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ………………………………………………………………12
3．4．1 進料支撐結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………12
3．5振動機架………………………………………………………………………… 12
4 主要技術(shù)參數(shù)和電機選擇 ……… ……………………………………………… 12
5 傳動系統(tǒng)設(shè)計…… …………………………………………………………………14
5.1鏈條和鏈輪的設(shè)計 ………………………………………………………………14
5.1.1 鏈輪的設(shè)計…………………………… ………………………………………14
5.1.2鏈條的設(shè)計計算 ………………………………………………………………16
5.2滾子設(shè)計 …………………………………………………………………………17
5.3 軸的設(shè)計及校核…………… ……………………………………………………18
5.3.1 主動軸設(shè)計及校核…… ………………………………………………………19
5.3.2從動軸設(shè)計 ………………………… ………… ……………………………21
5.4 同步帶和同步帶輪設(shè)計……………… …………………………………………22
5.4.1同步帶選擇 ……………………………………………………………………23
5.4.2 同步帶帶輪設(shè)計計算……………………… …………………………………23
5.5軸承的設(shè)計 ………………………………………………………………………24
5.5.1軸和軸承的安裝方式 …………………………………………………………24
6 安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計計算…………… ……………………………………………………25
6.1機架設(shè)計 …………………………………………………………………………25
6.1.1機架材料選擇 …………………………………………………………………25
6.1.2 機架連接方式 … ……………………………………………………………25
7 結(jié)論 ………………… ………………… …………………………………………26
參考文獻… ……………………………………………………………………………26
致謝……… ……………………………………………………………………………27
3
蘋果大小分級機構(gòu)設(shè)計
摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都已不同程度的步入了機械化時代。而傳統(tǒng)的人操縱機械已逐步被淘汰，取而代之的是科技含量更高的機電一體化。水果自動分揀系統(tǒng)是一種集機械傳動，圖像處理，PLC電路控制的機電結(jié)合的現(xiàn)代化設(shè)備。它主要可分為水果圖象采集段和水果分級段，水果在攝像室內(nèi)進行圖象采集后，圖象采集段輸出信號給水果分級段，水果分級段的控制件根據(jù)信號做出相應(yīng)的動作控制氣泵噴氣，將符合分級標(biāo)準(zhǔn)的水果吹離輸送裝置并完成分級。
關(guān)鍵字：自動化；圖像處理；氣動；分揀；
Apple size grading mechanism design
Abstract：With the rapid development of science and technology, all walks of life have different degrees of entered mechanization era. And traditional mechanical manipulation has gradually be eliminated, replaced by the electromechanical integration with higher content of science and technology. Fruit automatic sorting system is a collection of mechanical transmission, image processing and PLC control circuit of the electrical and mechanical combination of modern equipment. It mainly can be divided into fruit image acquisition and fruit grading, fruit after the camera inside for image acquisition, image collecting section of the output signal to the fruit grading period, fruit grading period of control based on signal makes the corresponding action control pump jet, will conform to the classification standard of fruit blow away from the conveying device and complete the grading.
Key words:Automation;Image Processing;Pneumatic;Sortin
1 前言
1.1 研究的目的及意義
我國是蘋果生產(chǎn)大國，蘋果總量躍居世界第一位，而且品種豐富。但目前我國的蘋果產(chǎn)后商品化處理的水平仍很低，在國際市場上競爭力很弱。目前國內(nèi)外研究比較多的是農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測。在蘋果品質(zhì)檢測方面，國外除了進行外部品質(zhì)（如大小、形狀、顏色、表面缺陷等）檢測外，還進行其內(nèi)部品質(zhì)的無損檢測，有些檢測項目已經(jīng)商品化，且能達到實時速度。在國內(nèi)，蘋果的品質(zhì)檢測研究從90年代才開始，僅停留在外部的品質(zhì)檢測上，且遠(yuǎn)沒達到實時檢測分級的水平，我國蘋果的生產(chǎn)在整個農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)中占有很大的比例，是重要的外貿(mào)出口產(chǎn)品。但由于生產(chǎn)后處理不夠，使得外銷蘋果的品質(zhì)難以保證，在國際市場上缺乏競爭力。其原因首先是檢測與分選的手段落后。在我國，蘋果分級基本上仍由人工完成。人工分級的缺點主要有：勞動量大，生產(chǎn)率低，分級標(biāo)準(zhǔn)難以實現(xiàn)，分級精度不穩(wěn)定。因為在蘋果分級標(biāo)準(zhǔn)中，著色面積和缺陷面積的度量，僅憑人的視覺難以精確區(qū)分，且人長時間用眼，會造成疲勞及情緒的不穩(wěn)定，從面造成分級誤差的波動，其次，蘋果的內(nèi)部品質(zhì)缺乏檢測手段，使蘋果的內(nèi)外品質(zhì)無法保證。因此，研究和開發(fā)蘋果自動實時分級系統(tǒng)，選出高質(zhì)量的蘋果，為國家創(chuàng)取外匯，在我國具有重要的經(jīng)濟價值和廣闊的應(yīng)用前景[1]。
隨著果品貯藏加工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對水果質(zhì)量的要求越來越高，水果采后處理工作顯得日益重要，而采后處理工作時效性強，作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，因此，實現(xiàn)機械化、自動化作業(yè)勢在必行。水果采后商品化處理的主要技術(shù)環(huán)節(jié)包括挑選、清洗、打蠟、分級和包裝。挑選是水果采后處理的第一個環(huán)節(jié)。目的是剔除有機械傷、病蟲危害、著色度不夠、外觀畸形等不符合商品要求的產(chǎn)品，以利于下一步的分級、包裝和貯運。挑選由于涉及到病蟲、傷、殘、色、畸形等多項指標(biāo)，綜合判斷較復(fù)雜，目前還難做到機械化操作，所以無論是技術(shù)先進的國家還是發(fā)展中國家，基本靠手工完成，但必須根據(jù)不同水果的特點制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)清洗是商品化處理中的重要環(huán)節(jié)，是采用浸泡、沖洗、噴淋等方式水洗或用干（濕）毛巾、毛刷等清除果品表面污物，減少病菌和農(nóng)藥殘留，使之清潔、衛(wèi)生，符合商品要求和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提高商品價值。打蠟（涂膜）是在果品表面涂上一層薄而均勻的透明薄膜，也稱涂膜。涂膜多用于蘋果、柑桔、油桃、李子等。經(jīng)涂膜處理后，不僅可抑制水果的呼吸、減少水分蒸發(fā)和營養(yǎng)物質(zhì)消耗，還可抑制病原菌侵染、減少腐爛，而且還可以增進果品表面光澤，使外皮潔凈、美觀、漂亮，提高商品價值。分級的目的是要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化，使果品成為標(biāo)準(zhǔn)化的商品。不同果品的分級，各個國家和地區(qū)都有各自的分法和標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)有16個果品分級標(biāo)準(zhǔn)，其中蘋果、梨、香蕉、龍眼、核桃、板栗、紅棗已制定了國家標(biāo)準(zhǔn)。此外還制定了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展、品種的更新以及市場的要求，標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)不斷修訂和完善。良好的包裝，可以保證產(chǎn)品安全運輸和貯藏、減少產(chǎn)品間的磨擦、碰撞和擠壓造成的機械傷，減少病蟲害的蔓延和水分蒸發(fā)，使水果在流通中保持良好的穩(wěn)定性。設(shè)計精美的包裝也是商品的重要組成部分，是貿(mào)易的輔助手段，為市場交易提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格單位，并有利于充分利用倉儲空間和合理堆放。
水果分級是水果進入流通的第一個環(huán)節(jié)，并直接關(guān)系到水果的包裝、運輸、貯藏和銷售的效果和效益。果樹果實有優(yōu)劣之分，形狀、大小、著色程度等也不完全一致，甚至還有風(fēng)蝕、病蟲害等， 采后如混在一起既不便于貯藏運輸，也不便以質(zhì)論價銷售。在市場商品經(jīng)濟高度發(fā)達的今天，異地銷售大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等均離不開標(biāo)準(zhǔn)化，而今水果分級就是實現(xiàn)水果商品標(biāo)準(zhǔn)化的最基礎(chǔ)的一步[2]。
在作物生產(chǎn)和科研中，大量的工作而借助于對形態(tài)、色澤、紋理等外部特征的判斷，如作物生長狀況監(jiān)測、形態(tài)識別與分類、病蟲草害診斷等。對這些特征信息的獲取目前主要靠人工記數(shù)、測量和目測。存在著速度饅、強度大、主觀性強、誤差大、適時性差等缺陷．且一些特征還難以定量描述，制約了作物科學(xué)研究和生產(chǎn)上因苗分類管理及先進生產(chǎn)技術(shù)的推廣，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化迫切需要研究和解決的問題。近年，隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展和計算機普及．圖像技術(shù)及機器(計算機)視覺技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個學(xué)科，在作物領(lǐng)域也已取得許多進展．并展示了廣闊的應(yīng)用前景。
分級的目的是要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化，使果品成為標(biāo)準(zhǔn)化的商品。不同果品的分級，各個國家和地區(qū)都有各自的分法和標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)有16個果品分級標(biāo)準(zhǔn)，其中蘋果、梨、香蕉、龍眼、核桃、板栗、紅棗已制定了國家標(biāo)準(zhǔn)。此外還制定了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展、品種的更新以及市場的要求，標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)不斷修訂和完善。因此，水果分級有著很強的重要性。
該系統(tǒng)依據(jù)規(guī)定的質(zhì)量品質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)，自動完成蘋果的等級分類。該分組系統(tǒng)具有以下意義：降低勞動者的勞動強度；提高勞動生產(chǎn)率；提高產(chǎn)品分類質(zhì)量；降低生產(chǎn)成本。
1.2 國內(nèi)外研究概況
1．2．1 國內(nèi)研究概況
相對于國外的分級水平，國內(nèi)水果分級市場比較落后。國內(nèi)水果分級大部分還采用人工分級方法，只有少數(shù)企業(yè)采用半自動及自動化水果分級。
雖然我國水果分級現(xiàn)狀不容樂觀，但也有一些企業(yè)的研究得到成功，浙江大學(xué)果蔬智能化分級技術(shù)與裝備課題組經(jīng)過近10年的研究積累，在國家“863”計劃?國家自然科學(xué)基金和浙江省科技計劃的支持下，與杭州杭掛機電有限公司合作于2004年研制成功國內(nèi)第一條完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基于計算機視覺的水果品質(zhì)智能化實時檢測與分級生產(chǎn)線。項目至今已獲國家發(fā)明專利2項、授權(quán)計算機軟件著作登記2項、授權(quán)國家實用新型專利8項，另有國家發(fā)明專利10項待批。2004年6月16日，順利通過國家863計劃機器人技術(shù)主題專家組的驗收。2004年12月28日，銷往廣東梅縣的第一條生產(chǎn)線在當(dāng)?shù)卣秸{(diào)試成功，并投入正常生產(chǎn)用于當(dāng)?shù)靥厣毘鹊钠焚|(zhì)檢測和分級，其工作性能得到用戶的高度評價。 2005年4月29日，由中國工程院汪懋華院士、蔣亦元院士等8位本領(lǐng)域的權(quán)威專家組成的鑒定委員會，對本生產(chǎn)線進行了鑒定，專家們對這一成果給予了高度評價：總體技術(shù)水平達到國際同類產(chǎn)品的先進水平，多項技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
日前，江蘇省自主研制生產(chǎn)的電腦控制全自動水果分級流水生產(chǎn)線在陜西成功運行，并通過國家一級科技查新，填補了國內(nèi)果品加工生產(chǎn)機械的空白[7]。 該生產(chǎn)線由江蘇牧羊集團研制，采用水果品質(zhì)視覺系統(tǒng)測與分級，每條生產(chǎn)線每小時能檢測分級2．5噸及3噸水果，適用于柑橘、胡柚、蘋果、西紅柿、土豆等多種水果及農(nóng)產(chǎn)品的快速分級，部分指標(biāo)達到世界先進水平。為配套新生產(chǎn)線，該集團同時研發(fā)出壓榨機、榨汁機等飲料機械，以及去核機、打漿機等果汁生產(chǎn)線前處理設(shè)備與后道包裝設(shè)備，具有良好的應(yīng)用前景。
1．2．2 國外研究概況
國外50%以上的水果實現(xiàn)了分級的完全自動化。近年，隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展和計算機普及．圖像技術(shù)及機器(計算機)視覺技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個學(xué)科，在作物領(lǐng)域也已取得許多進展．并展示了廣闊的應(yīng)用前景。
目前較先進的微機控制的重量分級機，采用最新電子儀器測定重量，可按需選擇準(zhǔn)確的分級基準(zhǔn)，分級精度高，使用特別的滑槽，落差小，水果不受沖擊、不損傷。分級、裝箱所需時間為傳統(tǒng)的1/2。
日本消費者對水果的消費是非常挑剔的，其水果上市前都要經(jīng)過分級包裝。有些價值較高的水果，如冬季上市的西瓜要在標(biāo)簽上標(biāo)出糖度數(shù)值。目前，在日本許多高新技術(shù)在水果檢測領(lǐng)域得到應(yīng)用。計算機技術(shù)、無損傷檢測技術(shù)以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代分級檢測技術(shù)提供了廣闊的空間，使分級檢測技術(shù)正在由半自動化向全自動化、外部品質(zhì)檢測向內(nèi)部品質(zhì)檢測、復(fù)雜化向簡單化和方便化、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的文字化向數(shù)字化、機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化向簡單化、數(shù)據(jù)的人工管理向計算機管理方向轉(zhuǎn)化。
在意大利的果品貯藏加工業(yè)生產(chǎn)中，使用顏色分級機較早，主要是對蘋果進行顏色分級，其原理是按照綠色蘋果比紅色蘋果的反射光強的道理進行的。工作時，果實在松軟的傳送帶上跳躍移動，光線可照射到水果的大多部位，這樣就避免了水果單面被照射。反射光傳遞給電腦，由電腦按照反射率的不同來將果實分開，一般分為全綠果、半綠（半紅）果、全紅果等級別。
美國Penwalt公司Decco型分級機是一種新型果實分級機，具有速度快、性能好、通用性強的特點。它根據(jù)“體積”分級的原理進行工作，綜合了大小和重量分級機最突出的優(yōu)點，同時消除了二者的缺點，使分級作業(yè)真正得以柔和平緩地進行。Decco分級機工作原理是：提升機輥子將待分級的果實送入四星裝料斗，星輪與提升機以鏈條驅(qū)動的各對定距輥子同步，輥子承載水果通過分級全程，這樣的裝置，星輪可以很柔和地將水果從提升機傳送到由一對滾子形成的凹槽中，根據(jù)選用分級機規(guī)格的不同，分級部分包括6-9行高度可調(diào)的“摩擦指”，滾子從摩擦指下通過，緩緩地作反時針回轉(zhuǎn)，水果則作順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)水果遇到摩擦指（最大的水果首先接觸摩擦指），由于轉(zhuǎn)動與摩擦的組合，水果極柔和地從滾子上移動并落入彈性的擺動活動門上，水果自重足夠使其滑出并滾到輸送皮帶上，然后由皮帶送入包裝槽中。由于水果沒有摔落，也沒有其他任何典型的引起損傷的動作，分級柔和。水果分級只有綜合形狀、大小、色澤、果面缺陷等各種因素，甚至是內(nèi)部品質(zhì)，才能排除其他因素，使分級質(zhì)量得到保證[11]。
法國的MAF France公司的水果分級包裝設(shè)備，不僅能對果蔬進行分級包裝，還可以利用電子、光學(xué)原理對果蔬表皮的瑕疵進行分選，全電腦監(jiān)控，自動化程度相當(dāng)高。在意大利的果品貯藏加工業(yè)生產(chǎn)中，使用顏色分級機較早，主要是對蘋果進行顏色分級，其原理是按照綠色蘋果比紅色蘋果的反射光強的道理進行的。工作時，果實在松軟的傳送帶上跳躍移動，光線可照射到水果的大多部位，這樣就避免了水果單面被照射。反射光傳遞給電腦，由電腦按照反射率的不同來將果實分開，一般分為全綠果、半綠（半紅）果、全紅果等級別。
1．3研究特色與創(chuàng)新
傳統(tǒng)的水果品質(zhì)檢測、分級方法存在著分級結(jié)果受人主觀因素的影響、精度低、視覺易疲勞、效率低;存在著不能對大小、重量、形狀、尺寸、成熟度、表面缺陷、表面色澤等指標(biāo)綜合評判等問題。
輸送系統(tǒng)在輸送水果的同時，使水果的中心軸始終保持垂直。同時保持水果圍繞其中心軸轉(zhuǎn)動，以便拍攝到水果的不同位置，識別出花萼和梗，從而區(qū)別出缺損與花萼。
計算機視覺技術(shù)是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展不斷發(fā)展的一門技術(shù)。隨著計算機硬件成本的下降和運行速度的大幅度提高，機器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)中也得到了空前的發(fā)展。通過建立計算機視覺系統(tǒng)采集水果外觀圖像，從分割的圖像中提取特征，包括形狀特征、顏色特征、大小特征參數(shù)等。在此基礎(chǔ)上基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、分形理論和模糊分類等算法完成程序的編寫，以提高計算機運行速，滿足實時性的要求。完成水果的自動識別，從而發(fā)出控制信號。
水果分級在國內(nèi)尚屬新興產(chǎn)業(yè)，有關(guān)這方面的研究本身就是一種創(chuàng)新。對其內(nèi)容的研究，一般而言，蘋果分揀是把蘋果輸送到雙錐式滾子上，不需知道蘋果花萼/莖的位置。隨著數(shù)字成像技術(shù)用于缺陷識別，鑒別花萼/莖位置的圖像處理被測試以確保在圖像分割之后，花萼/莖部被當(dāng)作缺陷。本課題的創(chuàng)新是用一個傾斜的送料裝置，把蘋果輸送到位于傾斜裝置底端的檢測用的圖像采集室前進行大小尺寸圖像采集，然后將采集的信息傳輸給氣動裝置的控制件對符合分級要求的蘋果產(chǎn)生噴氣動作，從而實現(xiàn)分級。進料機構(gòu)能夠使水果自動完成進料，并可以根據(jù)檢測結(jié)果自動分級。
2 概述
2．1 氣動水果分級傳輸裝置原理簡介
帶有氣動分級機構(gòu)的水果輸送裝置，該裝置包括基架、固定在基架上的驅(qū)動機構(gòu)和水果輸送機構(gòu)，水果輸送機構(gòu)分為水果圖象采集段和水果分級段，水果在攝像室內(nèi)進行圖象采集后，圖象采集段輸出信號給水果分級段，水果分級段在基架的一側(cè)邊，固定設(shè)有一個以上氣動機構(gòu)，它主要由儲氣罐和控制件組成，在儲氣罐端部開設(shè)氣體噴嘴，由控制件控制其動作，該控制件的輸入與攝像室水果圖象采集的分級輸出信號相連，氣動機構(gòu)接收信號后產(chǎn)生噴氣動作，將符合分級標(biāo)準(zhǔn)的水果，吹離輸送裝置并完成分級。本氣動機構(gòu)的氣體壓力可調(diào)節(jié)，分級操作簡單準(zhǔn)確，滾子的模具制造簡單、成本低，便于推廣和使用，且有效減小了機械力對水果的損傷。
2．2傳輸分級機構(gòu)工作原理
本設(shè)計的設(shè)計目的是設(shè)計一種機構(gòu)對蘋果按大小進行分級，根據(jù)設(shè)計要求將蘋果分成三個級別。此機構(gòu)是通過氣動進行分級。在此機構(gòu)中主要由進料機構(gòu)、基架、定制的雙側(cè)套筒傳動鏈、雙錐式滾子、雙側(cè)鏈輪、軸承、軸承套、同步帶和同步帶輪以及動力裝置電動機組成。
本裝置是水平放置的橫式傳輸機構(gòu)，首先蘋果由進料槽進入雙側(cè)鏈的錐式滾子上，在入口處裝有毛刷擋板以確保蘋果是逐個無重疊的在滾子上傳輸。鏈條以恒定的轉(zhuǎn)速水平進行傳動。動力裝置通過同步帶驅(qū)動鏈輪的主動軸驅(qū)使套筒鏈勻速轉(zhuǎn)動，蘋果由滾子傳輸至第一級出口處，此時空氣壓縮機和氣泵根據(jù)要求進行噴氣使蘋果脫離滾子以達到分級的要求。下一等級的蘋果傳輸至第二級出口時以同樣的原理進行分級。剩下的第三級隨著滾子直接進入位于機構(gòu)末端的出口。整個過程中機構(gòu)平穩(wěn)的精確的根據(jù)要求將蘋果分成了三個等級。進而達到設(shè)計目的。總裝圖如圖1
圖1 總裝圖
Fig. 1 assembly drawing
2.2.1 基本組成
一套完整的蘋果分級機構(gòu)從整體上來看包括五大的部分，其框架圖如下圖2：
圖2 機構(gòu)框架圖
Fig. 2 body frame
2．3 設(shè)計任務(wù)
在做本設(shè)計前，我將設(shè)計工作安排分為五個階段。第一階段，設(shè)計前期階段。在此階段的主要任務(wù)是，首先要清楚此設(shè)計的設(shè)計目的和任務(wù)以及整體裝置的工作原理。根據(jù)原理估計設(shè)計的大致模型，構(gòu)思簡單的設(shè)計思路。其次是了解掌握必要的市場動向，借鑒類似前沿的產(chǎn)品以便產(chǎn)生必要的設(shè)計靈感，使設(shè)計達到最優(yōu)化。第三，因為做此機構(gòu)是用來對蘋果進行分級的，所以必須對蘋果的一些物理參數(shù)，形狀大小進行提取。這也是第一階段的重點工作。第二階段，初模型設(shè)計階段。此階段的主要工作任務(wù)是在第一階段的前提下大致的構(gòu)思出機構(gòu)的模型以及機構(gòu)的大體組成部分。畫出模型的大致草圖，并最終確定設(shè)計思路。第三階段，計算和必要零件選擇階段。此階段的工作任務(wù)是計算出零件的尺寸以及機構(gòu)的安裝尺寸，并根據(jù)需要確定哪些零件是要定制件哪些是采用標(biāo)準(zhǔn)件。另外，通過計算從機械手冊選擇出標(biāo)準(zhǔn)件。第四階段，畫零件圖和裝配圖階段。此階段的主要任務(wù)是根據(jù)第三階段計算出的數(shù)據(jù)畫出零件圖和裝配圖，并將其轉(zhuǎn)換成三維立體圖像以便更準(zhǔn)確直觀的分析和改進。第五階段，優(yōu)化并編寫設(shè)計說明書階段。 在此階段可以參照二維和三維模型對設(shè)計的不合理以及有待進一步優(yōu)化的地方進行改進和優(yōu)化。在改進優(yōu)化確認(rèn)無誤后編寫出設(shè)計說明書。
2．3．2 設(shè)計要求
該裝置能完成蘋果的自動進料和自動出料，即蘋果能夠逐個進料，且能夠從對應(yīng)的等級出口出料，同時與蘋果分選機輸送機構(gòu)進行裝配，共同調(diào)試及分析輸送機構(gòu)速度對蘋果定向的影響。
3 進料機構(gòu)設(shè)計
3．1 進料機架的設(shè)計
3．1．1 加工工藝的選擇
鑄造是將液態(tài)金屬或合金澆注到與零件的形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型內(nèi)，待其冷卻凝固后，獲得毛坯或零件的方法。在機械制造業(yè)中，鑄造已成為制造零件和毛坯的主要方法，尤其適合于制造內(nèi)腔和外形復(fù)雜的毛坯或零件；而且鑄件的大小、重量、批量、及材質(zhì)幾乎都不限制，與其它加工方法比較，鑄造具有適應(yīng)性廣、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，但是鑄造工序多，工藝復(fù)雜，鑄件易出現(xiàn)組織疏松、晶粒粗大、縮孔、縮松和氣孔等缺餡這些缺陷會導(dǎo)致鑄件的沖擊韌性降低。此外鑄造的勞動環(huán)境差。
焊接是通過加熱或加壓（或兩者并用）、并且用（或不用）填充材料，使工件形成原子間結(jié)合的連接方法。 焊接實現(xiàn)的連接是不可拆卸的永久性連接。它具有節(jié)約金屬材料、產(chǎn)品密封性好、以小拼大、化復(fù)雜為簡單?，便于制造雙金屬結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)率高、連接質(zhì)量優(yōu)良、勞動條件好、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。 在機械制造工業(yè)中，焊接廣泛用于制造各種金屬結(jié)構(gòu)件。
基于鑄造與焊接的特點比較，進料機架采用焊接。
3．1．2材料的選擇
要進行焊接，則要求所用的材料具有焊接性。其焊接性是指金屬材料在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接頭的難易程度。它包括兩個方面：一是工藝焊接性，主要指焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)各種裂縫的可能性；二是使用焊接性，主要指焊接接頭在使用過程中的可靠性，包括焊接接頭的力學(xué)性能及其他特殊性能。
金屬材料的焊接性不是一成不變的，同一種金屬材料，采用不同的焊接方法、焊接材料和焊接工藝，其焊接性能有很大差別。焊接結(jié)構(gòu)所用的金屬材料絕大部分是鋼材，影響鋼材焊接性的主要因素是化學(xué)成分。其中碳的影響最明顯其他元素的影響可折合成碳的影響，因此可用碳當(dāng)量方法來估算被焊鋼材的焊接性。硫、磷對鋼材焊接性能影響也很大，在各種合格鋼材中都受到嚴(yán)格控制。
所以根據(jù)設(shè)計的要求及其焊接要求，工作臺和底座采用30號鋼，支撐及其加強筋采用45號鋼。
3．1．3進料機架結(jié)構(gòu)
進料機架有三大部分組成：底座、支撐、加強筋。底座留有6個地腳孔，安裝時底座與機架用螺栓進行連接，因為整個進料機構(gòu)裝有振動電機，所以為了確保整個機架的穩(wěn)定性，其中每縱向的兩個支撐賦有2個加強筋，每橫向的兩個支撐賦有一個加強筋，加強筋材料為45號鋼。
3．2進料槽的設(shè)計
3．2．1 加工工藝的選擇
彎曲是將板料彎成一定形狀和角度的零件的成形方法，是板料沖壓中常見的加工工序之一。在生產(chǎn)中，彎曲件的種類繁多，結(jié)構(gòu)形狀各異。彎曲成形主要問題是回彈和彎曲半徑。回彈是在彎曲過程中，由于材料存在著彎曲變形，當(dāng)外加彎矩卸去以后，板料產(chǎn)生彈性恢復(fù)的現(xiàn)象，直接影響彎曲件的形狀準(zhǔn)確度；彎曲半徑是表示板料彎曲變形的程序，如果取得過小，有可能使彎曲件產(chǎn)生開裂。因此，在滿足使用要求的前提下，應(yīng)充分考慮彎曲成形的工藝特點，使零件具有盡可能好的工藝性。這樣不僅可以簡化彎曲成形工藝和模具設(shè)計，而且可以提高零件的成行質(zhì)量[18]。
進料槽由于下方裝有振動電機，將會承受載荷，所以槽的厚度不宜薄，要確保槽的剛度，由于此時的厚度不宜采用彎曲的方法達到要求，所以選擇焊接；而出料槽只用來蘋果的出料，幾乎不承受載荷，所以選擇薄的鋼板進行彎曲即可。
3．2．2 材料的選擇
根據(jù)焊接對材料的要求，選擇20號鋼板，板厚20mm進行焊接得到進料槽；根據(jù)彎曲對材料的要求，也選擇20號鋼板，板厚5mm進行彎曲得到出料槽。
3．2．3 進料槽的結(jié)構(gòu)
進料槽兩側(cè)擋板與底板采用焊接，右端為一個大圓盤，直徑為200mm,便于上料，擋板兩側(cè)分別有3個M10的螺紋孔，用來安裝調(diào)節(jié)螺桿。其結(jié)構(gòu)如圖3
圖3 進料槽結(jié)構(gòu)圖
Fig. 3 feed channel structure
3．3 進料篩選機構(gòu)設(shè)計
3．3．1 方案的確定
蘋果從輸送帶運過來到進行檢測分級需要實現(xiàn)從多個一起到一個個檢測，所以要設(shè)計一裝置實現(xiàn)蘋果一個個進入檢測模塊。由于蘋果是易受損物品，所以放棄低落選擇方式，代替的是斜坡滾入式。從批量進入篩選機構(gòu)到一個個出，中間設(shè)置一排序裝置，用三扇開的角度不同的門實現(xiàn)此功能，門的張開角度靠鉸鏈和調(diào)節(jié)螺桿完成。其間防止蘋果卡住，所以加一振動電機，加以適當(dāng)振動。
3．3．2篩選機構(gòu)結(jié)構(gòu)
六塊擋板與槽用鉸鏈連接，每對擋板之間的距離通過調(diào)節(jié)螺桿進行調(diào)節(jié)，擋板之間的距離和槽的傾斜角度通過實驗得到，主槽傾斜15°，第一對擋板開口之間的距離為140cm左右,第二對擋板開口之間的距離為100cm左右,第三對擋板開口之間的距離為85cm左右，在槽的下方安裝一個振動電機，防止蘋果在擋板開口處卡住，使其逐個滾至輸送裝置的聚乙烯滾子上。其示意圖如圖4
圖4 進料篩選機構(gòu)
Fig. 4 feed screening mechanism
3．3．3 振動電機的選擇
由于這里不需要太大震動，所以選擇一小型電機。電機采用專用振動電機，由河南威猛振動設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)。
（1）特點：1、機體重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修方便；2、振頻穩(wěn)定，平穩(wěn)回轉(zhuǎn)產(chǎn)生低噪音振動，啟動迅速，停車平穩(wěn)；3、全封閉結(jié)構(gòu)，適用于任何無防爆要求的工作環(huán)境；4、激振力可無級調(diào)整；5、多方位安裝，多機單機使用均可。
（2）基本參數(shù)：1、環(huán)境溫度：不超過400°；2、海拔：不超過1000米；3、電壓： 380V；4、頻率： 50HZ；5、接法： Y；6、絕緣等級： B級；7、工作方式：連續(xù)；8、安裝方式：任意方向。電機技術(shù)參數(shù)如下表1。
3．4 支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計
3．4．1 進料支撐結(jié)構(gòu)
為了使篩選機構(gòu)的傾斜角度便于調(diào)節(jié)，它與機架之間用一端帶有螺紋的支撐桿進行連接，支撐桿用直徑為20mm，材料為45的圓柱鋼，一端與篩選機構(gòu)焊接，另一端與機架螺紋連接，且用兩個螺母進行鎖緊。由于篩選機構(gòu)上裝有振動電機，所以要承受一定載荷，所以采用6根支撐桿，且賦有加強筋，確保支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)如圖5。
表1 技術(shù)參數(shù)表（臥式）
Table 1 technical parameter table (horizontal)
序號
型號
激振力(KN)
功率(KW)
電流(A)
主要結(jié)構(gòu)尺寸(mm)
重量
L
H
A
B
C
D
E
F
H1
Ф
h
M
(KG)
1
YZO-1.5-2
1.5
0.15
0.38
300
203
150
210
124
180
100
70
82
98
30
10
19
圖5 進料機架
Fig. 5 incoming frame
3．5振動機架
由于機架結(jié)構(gòu)比較簡單，通過比較，采用彎曲直接可以成形，材料選擇20mm厚的10號鋼板進行彎曲。
4 主要技術(shù)參數(shù)和電機選擇
表2 主要技術(shù)參數(shù)
Table 2 main technical parameters
傳輸鏈輪傳輸速率v（m/s)
0.25
機架長度L（mm)
2210
整體高度H（mm)
1850
鏈輪傳輸功率P(KW)
0.5
（1）電機選擇
根據(jù)鏈輪的速率知整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速都非常小，且參照以往水果分級機構(gòu)所選電機，估計在20-60之間.所以盡量選轉(zhuǎn)速小的電機，以免使同步帶帶輪尺寸過大而不便設(shè)計和安裝。下表是YCJ系列部分齒輪減速電動機基本型譜。
表3 電機參數(shù)
Table 3 the motor parameters
減速機中心高H/mm
電動機功率P/KW
輸出轉(zhuǎn)速
n/()
輸出轉(zhuǎn)距
電 動 機
輸出軸軸徑
機座號
端蓋序號
極數(shù)
132
0.55
57
86
801
F2
4
52
96
47.5
104
43
115
36
135
所以在這選擇YCJ序列減速機中心高為132mm,輸出轉(zhuǎn)速為43的減速機。
（2）蘋果參數(shù)
設(shè)計之前對蘋果分成大，中，小三個等級，分別選20個測量出各項參數(shù)并分別求出平均值。個參數(shù)測量數(shù)據(jù)如下表4。
從表中可以看出，蘋果主要物理參數(shù)有兩種，單在本機器中是通過圖像處理來辨別它的大小。因此必須選擇蘋果的長徑或鍛徑來進行分級。由數(shù)據(jù)可以以得出各級的長徑和短徑比都接近1.5，故選長徑或短徑都可以，在這選擇蘋果的長徑來作為標(biāo)準(zhǔn)進行分級。分級如下：第一級：長徑小于60mm；第二級：長徑介于60mm和70mm.之間；第三級：長徑介于70mm和85mm.之間。
表4 蘋果參數(shù)
Table 4 parameters of apple
級別類型
測量樣本數(shù)(個）
測量平均長徑
（mm）
測量平均段徑
(mm)
大
20
84.1
60.3
中
20
70.5
54.4
小
20
60.1
47.0
5 傳動系統(tǒng)設(shè)計
經(jīng)分析此機構(gòu)主要包括機架，定制的雙側(cè)套筒傳動鏈，滾子，雙側(cè)鏈輪，軸承，軸，軸承套，同步帶和同步帶輪要進行設(shè)計。
5.1 鏈條和鏈輪的設(shè)計
在設(shè)計此機構(gòu)的過程中，分別可以用帶傳動和鏈傳動來傳輸載體蘋果。但是由于帶傳動中傳動帶的材料不是完全的彈性體因而帶在工作一段時間后會發(fā)生塑性伸長而松弛使張緊力降低，從而使傳動不是勻速進行的。而在本機構(gòu)中要求的是傳動中需保持絕對的勻速。所以不用帶傳動。而鏈傳動由于經(jīng)濟，可靠，它廣泛用于各類制造業(yè)中的機械上來傳遞動力。它相對于帶傳動的優(yōu)點是，沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比。需要的張緊力小，作用在軸上的壓力也小，工況相同時，傳動尺寸較緊湊。能在溫度較高，濕度較大，有油污等惡劣的環(huán)境下工作。效率較高（η=98%）。而且鏈傳動的制造和安裝精度要求不高，中心距較大時傳動結(jié)構(gòu)簡單。鏈傳動在傳遞功率，速度，傳動比，中心距等方面范圍很廣。目前最大傳動功率達到5000kw,最高速度達到40m/s,最大傳動比達到15，最大中心距達到8m。而在本機構(gòu)中中心距也很大[16]。故很適合選用鏈傳動。
傳動鏈主要有套筒鏈，套筒滾子鏈和齒形鏈。它們都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。在本設(shè)計中要求用雙側(cè)的鏈條中間夾裝有滾子，但在標(biāo)準(zhǔn)化的鏈中他們的尺寸偏大會使的機構(gòu)過于龐大。所以根據(jù)設(shè)計需要，考慮盡可能的減小機構(gòu)的體積和節(jié)省材料。在本設(shè)計中我采用定制的鏈條。在設(shè)計時取鏈的節(jié)距P=50.00mm.前后鏈輪中心距a=1375mm.
5.1.1 鏈輪的設(shè)計
鏈輪輪齒的齒型應(yīng)保證鏈節(jié)能夠自由地進入和退出嚙合，在嚙合時應(yīng)保證良好的接觸，同時形狀應(yīng)盡可能簡單，并便于加工。
國家標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了鏈輪的最大和最小齒槽形狀。實際齒槽形狀在最大和最小范圍內(nèi)都可用，因而鏈輪齒廓曲線的幾何形狀可以有很大的靈活性。在這采用的齒廓為“三圓弧一直線”齒形。
鏈輪的尺寸計算如下：
因為本機構(gòu)的傳動速率V=0.25m/s<0.6m/s.速率很低，所以在齒數(shù)的選擇上有很大的空間，在這里取齒數(shù)Z=17.
所以，分度圓直徑
d= （5-1）
由（5-1）得d ==272.1mm
齒頂圓直徑
（5-2）
由（5-2）得
齒根圓直徑
滾子外徑） （5-3）
由（5-3）得
最大齒根距離
（5-4）
由（5-4）得
齒側(cè)凸緣直徑
（5-5）
鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖6：
圖6 鏈輪結(jié)構(gòu)圖
Fig.6 chain wheel structure
5.1.2鏈條的設(shè)計計算
由上面設(shè)計可知節(jié)距p=50mm，中心距=1375mm，鏈輪齒數(shù)z=17。
1）.由以上數(shù)據(jù)確定鏈條的鏈節(jié)數(shù)：
（5-6）
由（5-6）得節(jié)
所以整個鏈條的節(jié)數(shù)為72節(jié)。
2）.鏈傳動的受力分析：
鏈傳動安裝時，所需的張緊力不大，主要是保證鏈條松邊垂度不要過大，以免影響鏈條的正常退出嚙合和產(chǎn)生震動，跳齒和脫節(jié)現(xiàn)象。不考慮傳動中的動載荷，作用在鏈上的力有工作拉力F，離心拉力Fc和懸垂拉力。在這取鏈傳動的效率。
工作拉力（N)取決于傳動功率P(KW）和鏈速V（m/s)
F=1000 （5-7）
由（5-7）得F==1980N.
離心拉力 （5-8）
由（5-8）得
式中q表示單位長度鏈條的質(zhì)量，kg/m,在這q=5kg/m.
懸垂拉力可用求懸索拉力的方法近似求得
（5-9）
由（5-9）得
為垂度系數(shù)。與中心線和水平線的夾角有關(guān)。垂直分布時可取=1.0,水平布置時可取=6.5.在這是水平布置。故取=6.5。
由此得到鏈緊邊和松邊拉力為
緊邊拉力 ： 。
松邊拉力 ： 。
3） 靜強度校核：
由于鏈條的速率v=0.25m/s小于0.6m/s，而鏈速低于0.6m/s的低速鏈傳動，其主要失效形式是鏈條的靜力拉斷，故應(yīng)進行靜強度校核。靜強度安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求
（5-10）
式中 表示單排鏈的極限拉伸載荷，在這取極限小值為60000N. 表示工作情況系數(shù)，查表在載荷平穩(wěn)的情況下取=1.0所以，,故符合要求。另外，鏈條的形狀和主要加工尺寸如下圖7所示：
5.2滾子設(shè)計
在滾子設(shè)計中，技術(shù)要求不必要很高，它只是做承載作用。但是應(yīng)該選擇摩擦系數(shù)小的工程塑料作材料。以減小蘋果在被吹離時的摩擦力。所以選用化學(xué)材料聚四氟乙烯。查簡明機械零件設(shè)計手冊表1-13 工程材料的摩擦因數(shù)知聚四氟乙烯的動摩擦因數(shù)。在與鏈條的配合中可以用過盈配合使其固定在雙側(cè)鏈條的中間[18]。其主要有滾套和滾軸組成。簡圖如下圖8：
圖7 鏈條的形狀和主要加工尺寸
Fig.7 is the shape of the chain and the main dimensions
圖8 滾子簡圖
Fig. 8 roller diagram
5.3 軸的設(shè)計及校核
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝，定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠度，還增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難。
在本設(shè)計中，有連接前鏈輪以及同步帶的主動軸和連接后鏈輪的軸。他們在結(jié)構(gòu)和尺寸上都有一定的差異，后軸相對于前主軸來說要簡單一些。而且在承受的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力要小一些。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛胚多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理和化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故在這里采用碳鋼制作軸。
5.3.1主動軸設(shè)計
主動軸連接的零件有鏈輪，同步帶輪以及軸承。結(jié)構(gòu)尺寸相對來說要復(fù)雜一些，因為他必須同時控制多個零件的軸向和徑向移動，而且各零件的裝配尺寸又有很大的差異。
由于機械傳輸?shù)墓β什淮?，對其重量和尺寸也沒有特殊要求故選擇常用材料45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。
計算軸的最小許用軸徑
（5-15）
由（5-15）得
A--為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，查表得45號鋼的C值為107至118之間。在這取A=110.--帶傳動效率；--電機功率。
(3)主動軸的彎扭合成校核
1）計算鏈輪受力：鏈輪分度圓直徑d=272.1mm,鏈輪所受彎矩
（5-16）
由（5-16）得,鏈輪作用在軸上的壓軸力
（5-17）
式中：為有效圓周力，N；為壓軸力系數(shù)，對于水平傳動=1.15；對于垂直傳動 =1.05。因為是水平傳動所以=1.15。
由（5-16）得1.151980=2277N，鏈輪上作用力的大小、方向見圖10（b）所示。
2）計算軸承反力（圖c-e）水平面
（5-18）
（5-19）
由（5-18）得=1498.8N；由（5-19）得=778.2 。垂直面
3）繪制彎矩圖。水平彎矩圖10（d）截面b：
（5-20）
（5-21）
由（5-20）得
由（5-21）得方向相反。垂直彎矩圖8（f）。合成彎矩圖10（g）
（5-22）
（5-23）
由（5-22）得
由（5-23）得
4)繪制轉(zhuǎn)矩圖10（h），由前述可知
又根據(jù) 得 所以
（5-24）
由（5-24）得
5)繪制當(dāng)量彎矩圖10（i），對于截面b
（5-25）
由得（5-25）得228403.15N對于截面a、c
（5-26）
由得（5-26）得,
6)計算危險截面b處的直徑
（5-27）
由（5-27）得d=14.3,截面雖有鍵槽削弱，但結(jié)構(gòu)設(shè)計所確定的直徑達到50mm，所以強度足夠。
在本設(shè)計中，零件的徑向固定是通過鍵和鍵槽來實現(xiàn)的，這也是最簡單有效的方法，而軸向移動的控制是通過軸肩以及一端加緊固螺紋來實現(xiàn)的。根據(jù)鏈輪，軸承以及大同步帶輪的尺寸設(shè)計出主動軸的結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖9：
圖9 主動軸的結(jié)構(gòu)和尺寸
Fig.9 the structure and size of the drive shaft
5.3.2從動軸設(shè)計
從動軸跟主動軸尺寸和結(jié)構(gòu)相比只是少了連接同步帶輪的伸出部分，其他部分結(jié)構(gòu)和尺寸相同。其結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖11：
圖11 從動軸結(jié)構(gòu)和尺寸
Fig.11 driven shaft structure and size
圖10 主動軸受力圖及彎扭矩圖
Fig. 10 Drive shaft by diagram and bending torque diagram
5.4 同步帶和同步帶輪設(shè)計
在本設(shè)計中，鏈輪的主動軸是由電動機通過同步帶來驅(qū)動的。不同于其他帶傳動同步帶的工作面有齒，帶輪的輪緣表面也有相應(yīng)的齒槽，帶與帶輪是靠嚙合進行傳動的，故傳動比恒定。
同步帶通常以鋼絲繩或玻璃纖維作承載層，氯丁橡膠或聚胺脂作基體。帶薄而且輕，可用于高速，傳動效率最高可達98%，所以同步帶的應(yīng)用非常的廣泛。其主要缺點就是制作和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。
在規(guī)定張緊力下，相鄰兩齒中心線的直線距離叫節(jié)距，它是同步帶傳動的主要參數(shù)。同步帶有單面帶和雙面帶兩種，單面帶單面有齒，雙面帶兩面均有齒。同步帶也 已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)化了，它的型號分為最輕型MXL，超輕型XXL,特輕型XL,輕型L,重型H，特重型XH,超重型XXH七中（GB11362-89）。
同步齒形帶帶輪的齒形采用漸開線齒型，可以用范成法加工而成，也可采用直邊齒形。
5.4.1同步帶選擇
根據(jù)帶傳動的功率P=0.55KW.查簡明機械零件設(shè)計手冊帶傳動動設(shè)計同步帶選型圖，在這選擇型號為H的同步帶。
同步帶尺寸和形狀如下圖11：
圖11 同步帶尺寸和形狀
Fig. 11 synchronous belt size and shape
5.4.2 同步帶帶輪設(shè)計計算
根據(jù)鏈輪線速度v=0.25m/s.可以得出主鏈輪的角速度
（5-11）
由（5-11）得
得出大帶輪的轉(zhuǎn)速
（5-12）
由（5-12）得
1.小帶輪設(shè)計計算
由于整個機構(gòu)的轉(zhuǎn)速都非常的小（n<750r/min)。根據(jù)簡明機械零件設(shè)計手冊表7-26 同步帶最小許用齒數(shù)(GB11361-89) H型同步帶的小帶輪齒數(shù)選擇為=14.
根據(jù)H型同步帶尺寸表：帶輪的節(jié)距。小帶輪節(jié)圓直徑d=56.60mm
2.大帶輪設(shè)計計算
根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速/min,鏈輪轉(zhuǎn)速/min可以得出小帶輪和大帶輪的傳動比 （5-13）
由（5-13）得
所以大帶輪的節(jié)圓直徑
由式 （5-14）
得大帶輪齒數(shù)為=35
5.5軸承的設(shè)計
由蘋果分級機結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計的軸上裝有帶輪和鏈輪，需要選擇軸承，又由d=40mm，初步選取用于支撐的深溝球軸承，在《機械設(shè)計手冊》查的軸承的型號為6008，它的結(jié)構(gòu)尺寸d*D*B為40、68、15，故取右邊第一段與左邊第三段的直徑相等，即d=40mm.。
選用滾動軸承中的深溝球軸承，因為其軸向緊固簡單,支承結(jié)構(gòu)的軸向尺寸小；密封性好潤滑簡單；自動調(diào)心內(nèi)圈較寬便于裝拆。
5.5.1 軸和軸承的安裝方式
軸承和軸承座以及軸和軸承的連接形式如下圖12:
圖12 軸承和軸承座以及軸和軸承的連接形式
Fig.12 the connection forms of bearing and bearing and shaft and bearing
6 安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
6.1機架設(shè)計
機架是各種機器的基本部件，在一臺機器的總質(zhì)量中占有很大的比例。整個機構(gòu)是固定在機架上實現(xiàn)運動和傳輸?shù)模瑱C架又是固定在底做上的，因此結(jié)構(gòu)的工作精度及抗震性能，耐磨性和機構(gòu)能否平穩(wěn)安全的進行工作，都和機架有關(guān)聯(lián)。因此，機架和底座的設(shè)計是至關(guān)重要的。所以正確選擇機架零件的材料和正確設(shè)計其結(jié)構(gòu)尺寸，對減小機器質(zhì)量，節(jié)約材料，提高工作精度，增強機器鋼度及耐磨性，曾加整個機器的美觀性有很重要的作用。而在本設(shè)計中機架的精度和表面粗糙度方面要求不高。
6.1.1機架材料選擇
機架主要有鑄造機架，焊接機架，花崗巖機架和鋼筋混凝土機架?？紤]到經(jīng)濟實用性，在這我選擇鑄造機架。常用的鑄造機架材料有鑄鐵，鑄鋼和鑄造鋁合金。為方便結(jié)構(gòu)的美觀和方便拆卸，選擇鑄造鋁合金作為本設(shè)計機構(gòu)的機架材料。鑄造鋁合金通過熱處理強化可使其具有足夠高的強度，較好的塑性，