辣椒定向去核机凸轮机构的设计

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目前，国内辣椒主产区在辣椒产业链中，从开沟、整形 、铺膜 、点种、收获都已有机械装置 ，唯独辣椒去核还没有合适的机械，完全依赖于人工操作 ，人工操作费工 、费时、靠手东辣椒核剔除，工作环境恶劣。高质量的辣椒酱、辣椒丝(片)必须在加工时首先去核。

辣椒去核成为生产辣椒酱、辣椒丝、辣椒片必须的加工工序，其生产的最佳时期正值三秋，劳动力十分紧张，在新疆显得尤为突出。辣椒去核已严重制约了辣椒的深加工，成为亟待解决的问题。而辣椒去核机中凸轮零部件在机构T作过程中起着举足轻重的作用。

2辣椒去核机的工作原理辣椒去核机是应生产生活要求新生的-种给辣椒去核去把的机构。如图 1所示，-种辣椒定向去核机，包括驱动装置驱动的凸轮分割器，凸轮分割器的两个输出轴分别与输入轴和主轴相连接，在输入轴上安装的主动链轮通过传输链条带动中从动链轮和左从动链轮作间歇转动，输送带上固定着盛装辣椒的锥形槽的托板，用于辣椒定位传输，在主轴上依次安装着压紧装置下凸轮、切割装置下凸轮和冲核装置凸轮盘，该j个凸轮分别驱动压紧辣椒装置、切割装置和冲核装置，当传输链条上的托板行至水平位置时，压紧辣椒装嚣、切割装置和冲核装置依次与托板锥形槽中的辣椒相配合，完成辣椒的压紧、切割和去核工作。由于 个凸轮固定在同-轴上，合理的调整i个凸轮的几何参数 ，可以使三个凸轮协调工作，实现辣椒的压紧、切尖、去核的T作。

4 S 6 7 R1.切割装置下凸轮 2.冲核装置凸轮盘 3.压紧装置下凸轮4.压紧架 5-t刀刀架 6.冲核架 7肿头 8.压头图 1辣椒定向去核机机构简图Fig.1 Institutions Sketch of Directional Pitter Chili当辣椒定向传送到指定位置的时候，传送带停止运输；辣椒来稿 日期：2012-09-29基金项目：国家自然科学基金资助项目(50375131)作者简介：唐文波，(1985-)，男，湖南长沙人，硕士研究生，主要研究方向：机械动力学王春耀，(1956-)。男，四川万源人，教授，主要研究方向：机械动力学第7期 唐丈波等：辣椒定向去核机凸轮机构的设计压头压紧辣椒，压头停止运动；切刀架下滑，切刀切除伸出锥形槽的辣椒尖端 ，切刀架复位；辣椒冲头移动 ，冲头从切口处进入辣椒，将辣椒核和辣椒把从大头冲出辣椒，冲头复位，辣椒压头复位取消对辣椒的压紧，传送带向前移动，进行下-次的往复运动。在整个机构的运动过程中，三个凸轮机构必须协同联动，设计上凸轮机构应准确完成这-系列的联动运动，因此，凸轮机构的设计对整个辣椒去核机起着关键生的作用。

3轮廓线的设计3.1设计方案的选择凸轮机构的设计主要是凸轮轮廓线的设计。凸轮轮廓线的求法有很多种，常用的有解析法和图解法。而在同种条件下，基于AutoCAD下的图解法设计简单 、快捷 、直观 ，且分度充分的情况下所设计的结果不亚于基于解析法的设计精度。在机构中，凸轮在平面内运动，且所有步骤要求循环往复运动，基于上面几点的考虑将凸轮形状设计为盘形凸轮。根据机构运动需求，采用摆动推杆，于是，需要设计的是摆动推杆盘型凸轮机构的轮廓曲线。下面介绍用图解法设计摆动推杆盘型凸轮机构的轮廓曲线m。

32设计原理设计原理：反转法，在设计凸轮轮廓线时，可假设凸轮静止不动，而使推杆相对于凸轮作反转运动，同时又在其导轨内作预期运动，做出推杆在这种复合运动中的-系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮轮廓线。如图2所示，凸轮静止不动，推杆按已知从动件运动规律，相对凸轮按- 方向旋转，得到推杆运动轨迹，推杆顶尖轨迹即为凸轮轮廓线。

J 图 2反转法原理图Fig.2 Schematic Diagram of the Inversion Method3.3从动推杆运动规律的选定推杆运动规律-般分为多项式运动规律 、余弦加速度运动规律、正弦加速度运动规律、改进型梯形加速度运动规律等131。其中余弦加速度运动规律要求从动件的最大速度 小于1.57m/s，从动件最大加速度 q 不大于4.93m/s 。存在柔性冲击，比较适合中低速中载的从动件。根据机构工作情况，经过计算推倒，通过比较其它推杆运动规律后，选用余弦加速度运动规律作为从动推杆运动规律。

3.4角位移线图的制作3.4.1辣椒定向去核机 中压紧装置凸轮和切割装置凸轮的动作要求辣椒定向去核设 要 求：机构完成-次冲核需要上料，压紧辣椒 、切辣椒和冲核三个步骤，分别由传输装置、压紧装置、切割装置和冲核装置来完成 。压紧装置凸轮的控制规律为(0-45 o保持平底 ，(45 1o8)。升程，(108～312)。保持平底，(312-360)。回程。

(108 312)o时，行程高度 H7.5ram；(O-45)。时行程高度 HOmm。

切割装置凸轮需要和压紧装置凸轮配合 ，在压紧辣椒后才能进行切割运动，其控制规律为 (060)。保持平底，(60～120)。升程，(120 180)。回程，(180～360)。保持平底。(0～60)。和(180-360)。时行程高度 H-Omm；120。时，行程高度 H10mm。主轴旋转-周，该机构完成-次冲核。根据选定的推杆运动规律和凸轮运动要求画出压紧装置凸轮和切割装置凸轮的位移线图。

3.4.2位移线图的绘制如图3所示 ，建立位移角度坐标系，将推程角、回程角都 6等分，记为1、2、3、4、5、6，近休止角和远休止角不划分；以从动件推程 h为直径做半圆，并将其 6等分，记为 1、2，3、4，5、6；分别作这些等分点关于 6轴和 s轴的垂线，分别两两对应相交，交推程于 1 、2 、3 、4 、5 、6”交回程于 1”、2”、3”、4”、5”、6，；光滑连接 1 、2 、3 、4 、5 、6”1 、2 、3”、 、5”、6”，所形成的曲线即为压紧装置凸轮的位移线图。

图3压紧装置凸轮位移线图Fig.3 Clamping Device CamDisplacement Chart同理得到切割装置凸轮的位移线图，如图4所示。

图4切割装置位移线图Fig.4 Cutting Device Displacement Chart我们设计的是摆动推杆盘型凸轮机构的轮廓曲线，现在得到的是位移线图，下面计算位移线图和角位移线图的关系，如图5所示，作基圆 O，过 C点做圆 O的切线AC，使 120mm；以A点为圆心，半径 R120ram作圆；作BD上，4C，垂足为 D，BDHmm，B点为BD与圆A的交点，在直角三角形 AABD中，有：si ：，qoarcsin ， 百120mm为摆杆长度，H为行程高度。求得压AB紧装置凸轮和切割装置凸轮的行程高度 与偏转角 D之间的关系 ，亦即推杆线位移和摆杆角位移之间的关系，如表 1、表 2所示。

机 械设 计 与 制造No.7July.2013图5转换原理图Fig.5 Convert Schematic表 1压紧装置凸轮线位移与角位移关系Tab.1 The Relations of Clamping Device Cam LinearDisplacement Between Angular Displacement表2切割装置凸轮线位移与角位移关系Tab.2 Cam linear Displacement and AngularDisplacement Relations of the Cuting Device3.5凸轮轮廓线的制作如图 6所示，过 O点做半径为 40mm的基圆；过圆O顶点 B做切线延至点A，使 AB120mm；连接 0和 4两点 ，以 0为圆心做过A点的圆0 。圆O 即为反转法时，机架的位置轨迹 ～ 0分为(0-45)。、(45～108 o、(108～312)。和(312-360 o四个区；六等分(45～108)。和(312-360)。两个区；作 oA。、 ·· 、 l3分别交 O 于 A JA。 作 A 。B。-，4， m分别交基圆于BoBI·-B12B13。

图6压紧装置凸轮轮廓线Fig.6 Clamping Device Cam Contour以A.为基点，作 .，，以A，为原点相对于 A。B.顺时针偏转 0.24。于 B.，，B。与曰。，与重合，同样的方法得到曰 ，B ，光滑连接 ，到 曰 ，得到的曲线为压紧装置凸轮轮廓线。

图7切割装置凸轮轮廓线Fig.7 Cutting Device Cam Contour Line4结束语(1)根据实际情况分析，确定 了所设计的凸轮类型为摆动推杆盘型凸轮，并且通过作图法 ，设计出了-种辣椒定向去核机压紧装置和切割装置的凸轮轮廓曲线。完成了-种辣椒定向去核机两个重要零部件的设计 ，促进了整机的设计进程。推动了辣椒加工工艺机械化进程。(2)在求解轮廓线的过程中充分考虑到两个凸轮机构在工作空间和时间方面的相互影响，相互作用。从而使压紧装置和切割装置能按要求协同运动，较好的完成压紧、切割工序。(3)根据运动分析，通过做图，得到了推杆 目标线位移和摆杆角位移之间的转换关系原理图，并通过三角函数关系计算得到两者之间的具体关系。(4)通过说明和图解，详细阐述了压紧装置下凸轮和切割装置下凸轮的位移线图和轮廓线的做法，并且得到了符合运动规律的位移线图和满足工作要求的凸轮轮廓线。