苹果幼果套袋机设计-毕业论文中期报告
毕业设计（论文）中期报告
题目：苹果幼果套袋机设计
年  月  日
1.设计（论文）进展状况
1.1主要研究内容
本设计将苹果幼果套袋过程中的各个功能机构进行组合，设计一种能在果园环境下完成对苹果幼果进行套袋的装置，使其成为一个整体来代替人工的套袋动作。本设计为手持式苹果幼果套袋机，根据其功能需求，设计了四个工作机构，分别为果带分离机构，果袋输送机构，果袋撑口机构和果袋封口机构。
1.2前期工作
搜索相关苹果幼果套袋机相关文献，查阅资料完成背景资料调研，研究内容及意义，国内外现状；设计总体方案，包括设计要求工况分析，总设计框图，对总体方案各个模块方案确定，确定最终方案。
1.3中期工作
1.总体方案
本设计主要有辊轮分离输送 、果袋行进轨迹撑袋、订书机式封袋三个功能模块。具体三维图见图1.1。
a.内部组成
b.外部结构
图1.1苹果幼果套袋机
手持式幼果套袋机主要由两组红外对管、储袋轴、输送辊轮、导纸槽、功能辊轮和封袋机构组成。各机构通过两块与外壳连接的安装板连接，通过输送辊轮将果袋从储袋轴上连续取出，送至功能辊轮后两组辊轮共同对果袋进行输送，同时开始对果袋进行撑袋，当果袋袋口到达红外对管2处时，输送辊轮停止工作，功能辊轮继续转动720°，然后等待操作者将幼果放入果袋，按下按钮，封袋机构开始工作，电机顺时针转动57/5*360°=4104°，然后逆时针转动相同角度，等待红外对管2检测纸袋被取出套袋机械，完成一次套袋作业，然后再次进行送袋工作。
2.纸袋设计
本设计采用一种新型纸袋，即对市面上的苹果果袋进行改进，去掉其铁丝，并将其设计为类似于卫生纸的纸袋卷的形式。见图1.2。
1.袋口  2.袋底密封  3.袋底透气口 4.两个果袋之间断口
图1.2 改进果袋
3.储袋轴的设计
储袋机构主要由储袋轴和储袋仓组成，与机器边界配合对纸质果袋卷进行束缚，储袋轴与机器一侧连接，另一侧用于更换纸袋卷。储袋机构双侧内壁之间间隔 155mm，保证150mm 宽的纸袋卷安装后能在储袋轴上转动，储袋仓为能够放入直径150mm 的圆柱形物体，保证可以存放直径为140mm 的纸质果袋卷目避免纸袋卷蓬松增加直径后发生摩擦影响工作。储袋轴如图1.3所示。
图1.3 储袋轴三维模型图
4.输送辊轮的设计
（1）第一组辊轮转动主要功效为拉动纸质果袋卷在储袋轴上转动，对果袋进行输送，主要利用辊轮与纸面的摩擦力，第一组辊轮表面采用硬质橡胶，主要实现送袋，分袋功能。上贴合辊轮属于主动轮，轴芯与电机结合处有键槽，用于与电机的连接传动;下贴合辊轮属于从动轮，上贴合辊轮转动时，带动纸袋前行，下贴合辊轮受到纸袋与橡胶套的摩擦力发生转动，转动方向与上辊轮相反，速度相同，实现送袋功能。如图1.4所示。
图1.4 输送辊轮三维模型图
（2）摩擦力计算
纸袋果卷开始转动时与储袋轴之间的摩擦力：
Ff=kfG
摩擦阻力矩为：
Mf=kfGr
第一组辊轮与纸袋的摩擦力：
F1=uN
辊轮对纸袋的压力应满足：
N＞
式中： k———接触系数，约为 1
f —— 纸袋卷与储袋轴的摩擦系数约，为0.7
G——纸袋卷的重力，约为5N
r —— 储袋轴的半径，约为 3mm
μ——纸袋表面与辊轮的摩擦系数，约为0.5
R —— 纸袋卷的半径
（2）电机选型
      辊轮直径为36mm,运动速度为6m/min，摩擦系数u=0.2，通过公式
选择普菲得60KTYZ交流电机
5.功能辊轮的设计
（1）功能辊轮由两组相同的短辊轮组成，如图 1.4所示，上贴合辊轮作为主动轮，辊轮外层套有软质橡胶，主要对纸袋表面进行轻度粘连，软质橡胶套上留有气体流动槽，纸袋进入辊轮时利用空气负压对纸袋表面进行一定拉扯，下贴合辊轮为从动轮，辊轮传动方式与送袋辊轮相同。
（2）摩擦力计算
第二组辊轮对纸袋产生的摩擦力为：
F2=2μN
辊轮倾斜安置，与纸袋前行方向成98°，用于输送纸袋的力为：
F3=F2×cos(8°)
图1.5为分袋示意图， 辊轮对纸袋进行分离时，第二组辊轮产生的力F3 对纸袋进行前向拉扯，第一组辊轮产生的力 F1 和纸卷与储袋轴之间的摩擦力对纸袋组成反向力。纸袋受到拉扯，当力到达一定程度，纸袋从断口处断裂，实现分袋。
图1.5果袋分袋示意图
纸袋断口处所能承受的最大力Fmax应满足∶
Fmax＜F3
纸袋断口处所能承受的最小力Fmin应满足∶
Fmin＞F
（3）在分袋过程中提出，撑袋功能辊轮倾斜安置对纸袋产生的摩擦力与纸袋前行方向所成的角度为8°，辊轮与束缚壁垂直安装，保证纸袋在辊轮挤压和两侧束缚时，纸袋向内挤压的角度相同，避免出现纸袋表面出现大量褶皱或纸袋在辊轮处大角度向内挤压，导致纸袋两侧从纸袋导轨中掉出，无法保障纸袋的运行路径，两侧束缚壁在末端的距离为112mm ，果袋完成撑袋后袋口两侧边间距在运行过程中继续减小。
功能辊轮对纸袋向内侧的挤压力：
F2=Fsin(8°)
6.订书机封袋机构的设计
本设计采用的订书机原理为日本提出的压痕无钉订书机，利用两侧三角波浪形啮合齿对纸张进行挤压，压出一排“齿痕”，完成对纸张的订合。需要进行封口工作时，电机顺时针转动，带动减速 齿轮工作，降速增扭，同时带动丝杆1转动，利用同步带，将丝杆2转动，使上下压齿条合拢，电机转动一定角度过后完成封袋工作，电机逆时针转动相同角度，压齿条回到初始位置，等待进行下一次封袋。具体结构见图1.6。
图1.6 封袋机构三维模型图
(1)结构设计
根据撑袋机构开袋的结构参数，对封袋机构的关键部位尺寸进行设计，两丝杆之间间距为148 mm ， 上下压齿条张开到最大距离时，支撑轴之间间距 60mm ， 压齿条啮合后上下压齿条支撑轴之间间距为3mm ，压齿条宽度为10mm ，封袋过程中，幼果放入果袋后，仅上下压齿条合拢，不会对幼果造成损伤，两压齿条之间间距为 20mm ， 大于幼果果柄直径，同时又小于幼果的最小直径，用于封袋过程中果柄放置，防止损伤果柄，压齿条长度为55mm ，在果袋表面压出55mm 的齿痕用于封住果袋。
（2）电机选型
D=12mm,Ph=5mm ,Tn=65.27N·mm
所以选择了DC5V 四相五线步进电机，扭矩为340 N·mm。为了满足丝杆工作需求，通过齿轮进行减速增扭，设计减速比为1∶2。
（4）滚珠丝杆的选型
式中∶T— 丝杆扭矩;
R—公称直径/2 mm;
P—丝杆导程mm;
F— 轴向负载N;
n—丝杆正效率;
   
论文中选择丝杆公称直径12mm ，导程为5mm 的滚珠丝杆，由此式得出丝
杆扭矩为6. ，kgf 为 千 克 力 ，1kgf ≈9.8N, 因此丝杆扭矩为65.27 N·mm 。滚珠丝杆选型为M-ISNF-1205。
（3）减速齿轮计算
电机与丝杆之间的传动通过一组减速齿轮实现，传动比为1∶2，齿轮选用 45 钢作为材料，载荷系数 K=1.3 ，
小齿轮传递的扭矩为T=34.3N·mm
区域系数ZH=2.5
弹性系数Z订书机结构E=188.9MPa
齿轮齿数z=20
计算从重合度系数Zε：
对尺度分度圆进行计算：
2.存在问题及解决措施
（1）前期方案较为笼统，在实际实现其功能时，缺少部分主要结构，在通过对文献的查阅后，添加细化了结构，使其功能可以很好地实现；
（2）在三维建模过程中，初期由于对软件的遗忘进度缓慢，经过网络课程的学习后，完成了三维建模；
（3）外文文献，在寻外文文献中，相关的外文文献较少，而且很多文献没有版权，通过在各个平台大量的搜寻查后，完成英文文献翻译任务。
3.后期工作安排
（1）9-10周，完善苹果幼果套袋机的整体设计，绘制装配图草图；
（2）11-12周，绘制二维装配图和零件图；
（3）13-14周，进行苹果幼果套袋机结构性能分析；
（4）15-16周，完善装配图、零件图(合计A0图纸3张)绘制;
（5）17-18周，撰写论文，准备答辩相关事宜。
注：1、正文：宋体小四号字，行距22磅。

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