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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查記錄表
2012年 4 月 25 日
學(xué)生姓名
班級(jí)
課題名稱(chēng)
雙齒盤(pán)-齒板式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
課題完成進(jìn)度（學(xué)生自述）
1、查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)雙齒盤(pán)-齒板式破殼裝置進(jìn)行了解。
2、確定整體設(shè)計(jì)方案，定下整機(jī)的組成部分，畫(huà)出結(jié)構(gòu)草圖。
3、對(duì)破殼裝置的性能進(jìn)行分析，確定參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。
4、對(duì)破殼部分進(jìn)行力學(xué)分析，完成軸的設(shè)計(jì)，和電動(dòng)機(jī)的選擇。
5、繪制核桃破殼機(jī)的裝配圖。
6、繪制破殼機(jī)的零件圖，并開(kāi)始撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
存在的問(wèn)題及整改措施（學(xué)生自述）
1、對(duì)核桃的分級(jí)和受力分析了解不夠。
2、軸的受力和校核需進(jìn)一步完善。
3、破殼部分還要進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。
4、在以后的工作中，設(shè)法知道齒盤(pán)-齒板間的最優(yōu)間隙以及相關(guān)尺寸，查找到核桃的受力分析實(shí)驗(yàn)，對(duì)軸進(jìn)一步校核設(shè)計(jì)，完善裝配圖。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)（課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點(diǎn)、整改措施等）
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
學(xué)院意見(jiàn)
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
1.緒論 1
1.1選題的意義和目的 1
1.2本課題所涉及的問(wèn)題及國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 2
2.設(shè)計(jì)方案的選擇 3
2.1確定研究方案 3
2.2核桃分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) 3
2.2核桃破殼部分的設(shè)計(jì) 3
2.4齒盤(pán)的設(shè)計(jì) 5
2.4.1 齒盤(pán)直徑的選擇 5
2.4.2 齒盤(pán)長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 5
2.5.1軸的設(shè)計(jì) 6
2.5.2軸的校核 6
3.關(guān)鍵零件的選擇、定位和校核
3.1軸系零件的定位 7
3.2軸承的選擇 7
3.3鍵聯(lián)結(jié)的選擇與校核 8
3.4.1鍵的選擇 8
3.4.2鍵的安裝 8
3..4.3校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 8
3.5聯(lián)軸器的選擇 10
3.6軸承端蓋的設(shè)計(jì) 8
4.電動(dòng)機(jī)的選擇 9
4.1確定總的傳動(dòng)比 9
4.2確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)
4.3選擇材料 9
總結(jié) 10
致 謝 11
參考文獻(xiàn) 12
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
課題名稱(chēng)
雙齒盤(pán)—齒板式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2011年12月10日—— 年 月 日（共 14 周）
指導(dǎo)教師
職稱(chēng)
課題內(nèi)容
雙齒盤(pán)—齒板相互擠壓的方式集合了四點(diǎn)擠壓與滾動(dòng)擠壓的優(yōu)點(diǎn)，破殼后能得到較多的高路仁， 并且核桃殼較碎， 有利于實(shí)現(xiàn)核桃的機(jī)械破殼， 破殼的綜合效果較好。 該機(jī)主要由輸送機(jī)構(gòu)、 破殼機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、 電機(jī)及機(jī)架等組成，具有破殼效果好，碎仁率低的優(yōu)點(diǎn)。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
第1周—第2周 通過(guò)查找文獻(xiàn)資料，了解核桃破殼的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)雙齒盤(pán)—齒板式核桃破殼機(jī)的總體方案。
第6周—第9周 雙齒盤(pán)—齒板式核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，對(duì)部分問(wèn)題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
[1] 史建新等。國(guó)內(nèi)外核桃破殼取仁機(jī)械的現(xiàn)狀及問(wèn)題探討，農(nóng)機(jī)化，2011，6：29-33。
[2] 張仲欣。對(duì)輥窩眼式核挑開(kāi)口機(jī)設(shè)計(jì).洛陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，20(4):8一11。
[3] 趙正江。新型固體食品籟粒等級(jí)分選機(jī)。機(jī)械與設(shè)計(jì)2001，(l):35一36。
[4] 史建新等。6PH一150型核桃破殼機(jī)，娘油加工與食品機(jī)械，2000，（1）：28-29。
[5] 王高平。一種新型核桃加工設(shè)備的研究，南方農(nóng)機(jī),2002(2):29-32。
[6] 董遠(yuǎn)德等。核桃不同破殼方式的破殼取仁效果，農(nóng)產(chǎn)品加工，2007，9（9）:4-7.
[7] 李忠新等。核桃破殼取仁工藝及關(guān)鍵設(shè)備，農(nóng)機(jī)化研究，2008，12（12）：27-30。
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見(jiàn)
任務(wù)接受人簽名 王鵬飛
2011年 12 月 20 日
注：1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書(shū)一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
目 錄
1.緒論 1
1.1選題的意義和目的 1
1.2本課題所涉及的問(wèn)題及國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 2
1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀及分析 2
1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 3
2.設(shè)計(jì)方案的選擇 3
2.1確定研究方案 4
2.2核桃進(jìn)料口的設(shè)計(jì) 4
2.3核桃分級(jí)裝置的設(shè)計(jì) 5
2.4桃破殼部分的設(shè)計(jì) 5
2.5齒盤(pán)的設(shè)計(jì) 6
2.6軸的設(shè)計(jì) 8
2.6.1軸的校核 8
3.鏈傳動(dòng)的計(jì)算 9
3.1鏈輪的選定 9
3.2小鏈輪的計(jì)算 9
3.3大鏈輪的計(jì)算 11
4.關(guān)鍵零件的選擇、定位和校核 12
4.1軸系零件的定位 12
4.2軸承的選擇 12
4.3鍵聯(lián)結(jié)的選擇與校核 12
4.4聯(lián)軸器的選擇 13
4.5軸承端蓋的設(shè)計(jì) 13
5.電動(dòng)機(jī)的選擇 14
5.1選擇調(diào)速電動(dòng)機(jī) 14
5.2電動(dòng)機(jī)的尺寸及安裝 14
6.裝配質(zhì)量 14
7.總結(jié) 14
致 謝 15
參考文獻(xiàn) 16
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.緒論
1.1選題的意義和目的
核桃又名胡桃，與扁桃、腰果、榛子并列為世界四大干果。原產(chǎn)我國(guó)的有4個(gè)種和1個(gè)雜交種，栽培較多的有普通核桃和云南薄殼核桃。優(yōu)質(zhì)的核桃仁為淡黃色或琥珀色，營(yíng)養(yǎng)豐富而味美，可生食，是很好的滋補(bǔ)品，也是制作糕點(diǎn)的原料。許多國(guó)家有消費(fèi)核桃的習(xí)慣，美國(guó)的膳食指南將其與大豆列為同類(lèi)食物。近年來(lái)，核桃除銷(xiāo)售干果或核桃仁外，核桃乳、核桃速食粉、核桃精等加工品也已進(jìn)入市場(chǎng)，另有少量的核桃油產(chǎn)品銷(xiāo)售，但是核桃的深加工產(chǎn)品較少見(jiàn)，隨著核桃生產(chǎn)的發(fā)展，其后續(xù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和加工也迫在眉捷。我國(guó)核桃栽培面積在世界最大，約為1266．67khm2，超過(guò)世界其它國(guó)家栽培面積的總和，居世界之首，2006年全國(guó)核桃總產(chǎn)量已達(dá)499．1kt。核桃在我國(guó)分布極為廣泛，因其適應(yīng)性強(qiáng)，南、北20多個(gè)省、市、自治區(qū)均有栽植?！笆晃濉逼陂g，云南規(guī)劃核桃種植面積2400khm2，規(guī)劃核桃種植面00khm2，甘肅隴南規(guī)劃核桃種植面積666．67khm2，可以預(yù)計(jì)，中國(guó)的核桃產(chǎn)量在5年后將超過(guò)1000kt，是目前的2倍。
用于核桃初加工工藝的機(jī)械統(tǒng)稱(chēng)為核桃初加工機(jī)械。我國(guó)每年都有大量核桃需要進(jìn)行初加工。目前為止，我國(guó)核桃初加工中大部分仍沿用傳統(tǒng)的人工加工模式，只有一少部分使用了青皮脫皮機(jī)、清洗機(jī)。而破殼、取仁、殼仁分離、核桃仁分級(jí)多是由人工完成。人工加工不僅效率低，加工周期長(zhǎng)，衛(wèi)生條件差，核桃仁易被二次污染，而且加工過(guò)程不容易被管理，隨著城市化進(jìn)程的加快，農(nóng)村剩余勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，勞動(dòng)力緊缺，用人成本增加將是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，傳統(tǒng)人工核桃初加工模式越來(lái)越不經(jīng)濟(jì)，也不能適應(yīng)日益增長(zhǎng)的核桃需求。核桃破殼取仁是核桃深加工的第一道工序， 而目前市售的核桃仁幾乎全部是手工砸取，勞動(dòng)生產(chǎn)率極其低下，這就迫切需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出能進(jìn)行機(jī)械或半機(jī)械化加工的核桃破殼機(jī)， 以提高核桃剝殼取仁的生產(chǎn)效率。
針對(duì)上述問(wèn)題，研制高效破殼機(jī)已成當(dāng)務(wù)之急。為實(shí)現(xiàn)核桃機(jī)械破殼取仁，陜西、山西等地曾研制過(guò)核桃破殼機(jī)?，F(xiàn)有核桃破殼機(jī)采用擠切，擠搓原理破殼取仁，存在的主要問(wèn)題是性能指標(biāo)（破殼率80%左右，高路仁率約60%不高，生產(chǎn)率低[2]。由于雙齒盤(pán)齒板相互擠壓的方式集合了四點(diǎn)擠壓與滾動(dòng)擠壓的優(yōu)點(diǎn)，核桃在擠壓破裂過(guò)程中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并沿著核桃殼表面施加細(xì)密的多個(gè)克壓力，使初始裂紋擴(kuò)展，這樣既使殼完全破裂，又避免對(duì)仁的擠壓破碎，提高破殼取仁性能。破殼后能得到較多的高路仁，并且核桃殼較碎，有利于實(shí)現(xiàn)核桃的機(jī)械破殼，破殼的綜合效果較好。所以有很高的研究?jī)r(jià)值，對(duì)核桃的機(jī)械化破殼，以及機(jī)械化加工具有重大意義。
1.2本課題所涉及的問(wèn)題及國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀及分析
目前核桃生產(chǎn)國(guó)中最有代表性、生產(chǎn)水平最高、市場(chǎng)占有份額最大的當(dāng)數(shù)美國(guó)。美國(guó)可謂核桃生產(chǎn)上年輕而又強(qiáng)大的王國(guó)。美國(guó)核桃采收的機(jī)械化程度很高，先是噴灑乙烯利(一種果實(shí)催熟藥劑)，然后用振落機(jī)采收，再用脫青皮機(jī)脫皮，用清洗機(jī)清洗，用烘干機(jī)烘干、利用冷庫(kù)進(jìn)行干燥處理和貯藏。如加工果仁，采用破殼機(jī)破殼，通過(guò)氣流分選機(jī)進(jìn)行殼仁分離，然后用分色機(jī)將果仁分為深色和淺色，再分出全仁和碎仁，最后分別稱(chēng)重包裝銷(xiāo)售。
國(guó)外早在20世紀(jì)60年代初,就著手研制堅(jiān)果剝殼機(jī)具,至80年代初,美國(guó)、意大利、法國(guó)等已相繼推出了各種堅(jiān)果剝殼機(jī),如夏威夷果剝殼機(jī)、杏仁剝殼機(jī)等。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展,堅(jiān)果剝殼機(jī)具已日趨成熟,目前,正朝著機(jī)電一體化方向發(fā)展。由于美國(guó)的主栽品種只有強(qiáng)特勒、哈特利、希爾、維納、土萊爾、豪沃迪這 6 個(gè)，其品質(zhì)優(yōu)良，規(guī)格劃一，有利于機(jī)械化破殼，因此核桃破殼機(jī)在美國(guó)發(fā)展較早。主要的核桃破殼機(jī)類(lèi)型有[4]：①Larry H. Hemry 研制的專(zhuān)利號(hào)為 6098530 機(jī)械式核桃破殼機(jī)。該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由機(jī)架、料斗、可調(diào)節(jié)定位板、破碎裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力所組成。機(jī)械式核桃破殼機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)定位板和破碎裝置間的間隙能夠適應(yīng)各類(lèi)堅(jiān)果的破殼。②Kenneth R. Evans 研制的專(zhuān)利號(hào)為 4201126 核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由喂料斗、輸送裝置、破殼裝置和出料口等組成。工作時(shí)，由輸送裝置把待破殼的核桃從料箱運(yùn)送到破殼裝置，然后對(duì)其進(jìn)行破殼。③Clarence Lloyd Warmack 和 Barry Shawn Warmack等研制的專(zhuān)利號(hào)為 6516714 核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、箱體、滾筒、旋轉(zhuǎn)破殼裝置和出料口等組成。該機(jī)可以成功有效地?fù)舸蚝颂覍⑵錃と史蛛x。④John W. Brazil 發(fā)明的專(zhuān)利號(hào)為 4255855 核桃鉗。該鉗由把手、可調(diào)柱塞、夾頭、底座和固定套等組成。使用時(shí)，將核桃放置在底座上，然后通過(guò)操縱把手推動(dòng)可調(diào)柱塞在固定套內(nèi)滑動(dòng)，可調(diào)柱塞伸出從而使夾頭將核桃推到剛性砧底座上把核桃?jiàn)A緊并破殼。⑤MichaelP.Filice，Robert Lemos 和 Robert P.Baker 等研制的專(zhuān)利號(hào)為 5325769 核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、喂料斗、輸送裝置、擊打裝置和傳動(dòng)裝置等組成。工作時(shí)，料箱中的核桃由輸送裝置逐一運(yùn)送到擊打裝置，然后由凸輪控制擊打打頭將核桃殼打破使其殼仁分離。
1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
我國(guó)堅(jiān)果剝殼機(jī)具發(fā)展緩慢,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于種植業(yè)的發(fā)展,在一些生產(chǎn)應(yīng)用的機(jī)具中,存在如下幾個(gè)突出的問(wèn)題,因而,難以推廣應(yīng)用。
(1)剝殼率低。不少剝殼機(jī)漏剝或剝殼不完全,果仁去凈率不高,有些剝殼機(jī)剝殼率只有50%。這是堅(jiān)果剝殼機(jī)推廣使用的最大障礙。
(2)損失率高。由于參數(shù)選擇不合理,造成剝殼不完全現(xiàn)象嚴(yán)重,碎仁夾帶在碎殼中難以回收而被棄除。有些機(jī)具果仁損失率高達(dá)20%。
(3)果仁完整性差。有些機(jī)具的設(shè)計(jì),為了減少漏剝或剝殼不完全現(xiàn)象,一味追求剝殼率的提高,導(dǎo)致高的破碎率,從而降低了產(chǎn)品的商品價(jià)值。
(4)通用性差。一般剝殼機(jī)僅能用于某一品種堅(jiān)果的剝殼作業(yè),對(duì)于不同品種的堅(jiān)果,不能通過(guò)更換主要零部件來(lái)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
(5)機(jī)具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差。為某類(lèi)堅(jiān)果專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用機(jī)型,在該堅(jiān)果品種、大小規(guī)格、外殼形狀和含水量等因素出現(xiàn)變化時(shí),剝殼機(jī)具剝殼性能就變差。
(6)作業(yè)成本偏高。我國(guó)堅(jiān)果剝殼機(jī)具尚未形成規(guī)模和系列,多數(shù)是單機(jī)制造,制造的工藝水平低、成本高、也因?yàn)橥ㄓ眯圆?不能一機(jī)多用,使得生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備配置的成本高,致使加工堅(jiān)果的作業(yè)成本增加。
目前，核桃破殼取仁方法有離心碰撞式破殼法、化學(xué)腐蝕法、真空破殼取仁法、超聲波破殼法和定間隙擠壓破殼法。離心碰撞方法碎仁太多，應(yīng)用很少；化學(xué)腐蝕方法由于在實(shí)際操作中不好控制，仁易受到腐蝕，處理不好還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；真空破殼和超聲波破殼方法設(shè)備昂貴，破殼成本高，且破殼效果不夠理想；定間隙擠壓破殼方法值得探索。核桃破殼裝置是核桃破殼取仁機(jī)的核心裝置。機(jī)械剝殼常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剝殼、借助撞擊作用撞擊剝殼、利用剪切作用的剪切剝殼和利用成對(duì)軋輥擠壓作用的擠壓剝殼。常見(jiàn)的破殼裝置有圓盤(pán)剝殼裝置、齒輥剝殼裝置、離心剝殼裝置、錘擊式剝殼裝置、軋輥式剝殼裝置、對(duì)輥窩眼式開(kāi)口裝置、沖壓式破殼裝置、核桃鋸口破殼裝置、核桃破殼挖核裝置及平板擠壓式破殼裝置。由于核桃品種繁雜、尺寸差異較大、形狀不規(guī)則、殼仁間隙小，所以核桃的破殼取仁難度較大。破殼后還需進(jìn)行殼仁分離，鑒于殼仁密度相差不大[5]，加之碎殼、碎仁上有許多毛刺，所以殼仁分離也有相當(dāng)難度。解決以上難題的方法就是將破殼取仁分解為分級(jí)、導(dǎo)向、擠壓破殼(多點(diǎn))、殼仁分離四部分，逐一加以解決。
本課題重點(diǎn)研究核桃破殼機(jī)的破殼部分，以改善現(xiàn)存的剝殼率低、損失率高、果仁完整性差、通用性差、機(jī)具性能不穩(wěn)定、適應(yīng)性差、作業(yè)成本偏高等問(wèn)題。關(guān)鍵問(wèn)題解決思路：對(duì)核桃破殼機(jī)的主要部件齒盤(pán)、弧齒板進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，確定了核桃在齒盤(pán)齒板間的導(dǎo)入條件，擠壓間隙，以及弧齒板直徑、齒盤(pán)間距的確定方法。
2.設(shè)計(jì)方案的選擇
2.1研究方案的確定
經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料和老師、同學(xué)探討，最終確定該機(jī)包括機(jī)架、喂入部件、分級(jí)裝置、破殼部件、電動(dòng)機(jī)等組成。破殼部件采用雙齒盤(pán)——齒板式結(jié)構(gòu)，由齒盤(pán)、軸承、弧齒板、軸等組成。齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)核桃邊旋轉(zhuǎn)邊擠進(jìn)由齒盤(pán)、偏心圓孤齒扳組成的剝殼區(qū)域，受到擠壓作用，核桃表面產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，直至最終完全破裂，碎殼和仁從最小間隙處掉下。由于該裝置很好地滿(mǎn)足了“四點(diǎn)加壓”原理，而且實(shí)現(xiàn)了核桃的滾動(dòng)擠壓，因此破裂效果好、碎仁率低。
其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：
1進(jìn)料斗2分級(jí)滾筒3大鏈輪4 傳動(dòng)鏈條5 雙齒盤(pán) 6小鏈輪 7電動(dòng)機(jī)8檔輪9導(dǎo)向槽
圖2-1 核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖
2.2核桃進(jìn)料口的設(shè)計(jì)
要核桃以一定量進(jìn)入分級(jí)滾筒，那就要求進(jìn)料口與滾筒有一個(gè)很好的空間連接。并且要使進(jìn)料口與滾筒保持一定的角度?？紤]到，要使核桃進(jìn)入滾筒，所以將滾筒右端的支架向內(nèi)放置，離邊界20cm左右。這樣滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不致影響進(jìn)料，進(jìn)料口與滾筒保持一定的傾斜，以便核桃進(jìn)入滾筒。傾斜角度在37～45[7]之間。其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示:
圖2-2進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)示意圖
2.3核桃分級(jí)裝置的設(shè)計(jì)
由于該裝置采用的方法是定間隙擠壓破殼，所以對(duì)核桃的大小有一定的要求，故破殼前要對(duì)核桃進(jìn)行分級(jí)，可分為小中大三級(jí)。根據(jù)所分核桃的大小來(lái)確定擠壓間隙。分級(jí)滾筒設(shè)計(jì)為圓筒錐形，并且分為三段，每段通過(guò)柵條連接，柵條之間的間距由小變大，滾筒用支架固定在軸上。為不影響核桃進(jìn)料，靠近進(jìn)料口的滾筒支架應(yīng)向里放置離滾筒邊界20cm左右。第一段滾筒柵條間距為32mm，第二段滾筒柵條間距為36mm，第三段滾筒柵條間距為40mm。支撐滾筒的軸通過(guò)鏈條傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速在20r/min~25r/min之間。其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：
圖2-3 核桃分級(jí)滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖
2.4核桃破殼部分的設(shè)計(jì)
其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4所示1
3
：
2
1核桃 2齒盤(pán) 3弧齒板
圖2-4 核桃破殼機(jī)破殼部分的結(jié)構(gòu)示意圖
圓盤(pán)和偏心圓弧板表面制造成齒鼓狀，這樣作用在殼上的是間距較小的多個(gè)克壓力，所產(chǎn)生的裂紋區(qū)域比單個(gè)擠壓力作用所產(chǎn)生的裂紋區(qū)域要大得多，并且裂紋條數(shù)也較多。這說(shuō)明采用齒紋表面有利于裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，殼的破裂比較完全。在每個(gè)齒盤(pán)和弧齒板上，分別車(chē)削成兩個(gè)倒角面，其長(zhǎng)度為8mm，在每盤(pán)(板)的兩個(gè)倒角面上分別制造大齒紋、小齒紋(圖2－5)。
大齒 小齒
齒數(shù)=100 齒數(shù)=175
圖2-5 齒盤(pán)和弧齒板倒角面上的齒紋
試驗(yàn)時(shí)調(diào)換安裝．就可試驗(yàn)齒的大小對(duì)核桃破殼取仁性能的影響。將核桃的擠壓破裂過(guò)程近似簡(jiǎn)化為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)和勻速平動(dòng)．當(dāng)核桃開(kāi)始受擠壓時(shí)，旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)帶動(dòng)核桃一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊向下平動(dòng), 齒盤(pán)轉(zhuǎn)角為，核桃的旋轉(zhuǎn)角度為 ，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算可推導(dǎo)得出
（2-1）
式中r為齒盤(pán)半徑，r=100mm
d為簡(jiǎn)化了的核桃直徑，即相應(yīng)兩接觸點(diǎn)間的實(shí)際距離,d與橫徑均值D的關(guān)系為
（2-2）
理想的擠壓破裂過(guò)程要求核桃從擠壓開(kāi)始到破裂結(jié)束轉(zhuǎn)過(guò)半周，即=180°。 保證核桃在整個(gè)圓周上都產(chǎn)生裂紋，使得殼的破裂全面而均勻．提高剝殼質(zhì)量。固此，理想的擠入角
（2-3）
這里考慮到核桃在擠壓破裂過(guò)程中速度要發(fā)生變化．取修正角為3°[8]。
表2-1 核桃不同尺寸等級(jí)的和
橫徑范圍mm
30-32
32-34
34-36
36-38
38-40
近似直徑Pmm
31
33
35
37
39
簡(jiǎn)化了的圓半徑mm
9.0
9.7
10.1
11.1
11.8
理想擠入角
17.8
18.9
19.9
21.0
22.0
從圖2-4可知,偏心圓弧板的半徑R不同，產(chǎn)生的最大壓縮變形量也不同，限于篇幅，這里僅給出最終計(jì)算公式
（2-4）
計(jì)算結(jié)果如表2-2所示
表2-2 不同R、D下的
R:mm
31
33
35
37
39
130
0.72
0.79
0.88
0.93
1.11
170
1.61
1.79
1.98
2.17
2.33
180
1.81
2.02
2.24
2.46
2.69
190
2.00
2.32
2.57
2.83
3.08
230
2.61
2.95
3.28
3.62
3.97
設(shè)計(jì)了R值分別為130 mm、180 mm、230 mm 的三塊齒板一進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證得出R=180mm時(shí)，剝殼率和高露仁率是最高的，R為130 mm和230 mm 時(shí)，擠壓變形量過(guò)小或過(guò)大，因而造成剝殼率較低或高露仁率較低，這說(shuō)明理論分折和試驗(yàn)結(jié)果是一致的。
通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了剝殼裝置的最優(yōu)參數(shù)，即齒盤(pán)上的齒形采用小齒，間距L和最小間隙S根據(jù)核桃尺寸等級(jí)在理論值(表2-3)附近加以調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)：齒盤(pán)轉(zhuǎn)速75～80r／min，最大生產(chǎn)率為l80 kg／h。
表2-3 間距L和最小間隙S與核桃直徑D的關(guān)系
D/mm
31
33
35
37
39
L/mm
10.6
12.0
13.4
14.8
16.3
S/mm
16.0
17.2
18.4
19.5
23.7
2.5雙齒盤(pán)的設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)查找資料和分析[9]，選擇齒盤(pán)半徑r=100mm,材料可選45號(hào)鋼，為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，加工出d=40mm的四個(gè)小孔。齒盤(pán)上加工齒厚為0.5mm，齒距為6.1mm的齒100個(gè)。
2.6軸的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)的軸長(zhǎng)為880mm，軸分為4段。其結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：
圖2-6 破殼軸示意圖
第一段軸與電動(dòng)機(jī)用聯(lián)軸器連接，其直徑為40mm；另一端用來(lái)固定軸承，第二、三、四
段安裝雙齒盤(pán)，軸上裝有齒盤(pán)、擋圈、軸承等。
軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以本設(shè)計(jì)采用45號(hào)剛作為軸的材料，調(diào)制處理。
2.6.1軸的校核
經(jīng)過(guò)分析，主軸軸的受力最大，而且軸的周向受力是主要的，因此，對(duì)該軸進(jìn)行扭矩校核。軸的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-6
(1) 軸的扭矩計(jì)算
由于帶動(dòng)齒盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸的轉(zhuǎn)速要在75~80r/所以將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至80r/min.
電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：
T==
式中：為電動(dòng)機(jī)額定功率，為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
主軸輸入轉(zhuǎn)矩：
為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)參考表1初選
為軸承的傳動(dòng)效率初選
為齒盤(pán)的傳動(dòng)效率初選
根據(jù)要求，軸要滿(mǎn)足下列條
(2)軸的強(qiáng)度條件：
式中：為軸的切應(yīng)力，MPa;T為轉(zhuǎn)矩，N.mm;為抗扭截面系數(shù)，;為許用扭切應(yīng)力，MPa.
表2-4 常用材料的值和C值
軸的材料
Q235,20
35
45
40Cr，35SiMn
12-20
20-30
30-40
40-52
C
160-135
135-118
118-107
107-98
該軸的材料為45號(hào)鋼，則滿(mǎn)足強(qiáng)度條件，軸是安全的 。
(3)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
軸的扭矩圖：
由于每段軸的軸徑不一樣，所以承受的轉(zhuǎn)矩也不一樣，又由于都帶的是雙齒盤(pán)則計(jì)算過(guò)程一樣。這里僅給出第一段的計(jì)算過(guò)程。畫(huà)出各段扭矩圖如下圖所示：
（4）軸的剛度計(jì)算
式中：T為轉(zhuǎn)矩；為受轉(zhuǎn)矩作用的長(zhǎng)度， mm；G為材料的切變模量，MPa；d為軸徑，mm；為軸截面的極慣性距。,，故軸是安全的。
3.鏈傳動(dòng)的計(jì)算
3.1鏈輪的選定
鏈輪的選用有兩個(gè)，且傳動(dòng)比為1:4，鏈輪的齒形設(shè)計(jì)為目前比較通用的的三圓弧鏈輪材料選用45鋼。熱處理工藝：滲碳、淬火、回火,熱處理后的硬度為50-60HRC。
3.2小鏈輪的計(jì)算
小鏈輪齒數(shù) （鏈速為0.6-3m/s, ，優(yōu)選17）；
且所用傳動(dòng)比i=4
設(shè)計(jì)功率 （查書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）
P- 傳動(dòng)功率（）
- 工作情況系數(shù)
- 小齒輪齒數(shù)系數(shù)
- 軸長(zhǎng)系數(shù)，
- 多排鏈排數(shù)系數(shù)
由設(shè)計(jì)功率為3kw，選用鏈條型號(hào)為12A，節(jié)距為P=19.05的標(biāo)準(zhǔn)鏈條。選用三圓弧一直線(xiàn)齒形。
ISO鏈號(hào)12A節(jié)距P=19.05 滾子直徑
鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸
分度圓直徑：==103
齒頂圓直徑： = 103+19.05（1-1.6/17）-11.91=108.24
=103=1.25×19.05-11.91=114.91
取
齒根圓直徑：=103-11.91=91.09 取整數(shù)值=90
齒高：= 3.57
=0.625×19.05-0.5×11.91+=6.85
取值r=6
最大軸凸緣直徑： 確定=58
齒槽形狀
齒面圓弧半徑：
最大齒槽形狀 =44.69
最小齒槽形狀 =27.15
齒溝圓弧半徑：
出溝角：
滾子鏈鏈輪軸向齒輪尺寸
單排齒寬
齒側(cè)倒角=2.48
齒側(cè)半徑=19.05
3.3 大鏈輪的計(jì)算
因?yàn)?1：4 所以大鏈輪齒數(shù)為68齒
選用 ISO鏈號(hào)12A節(jié)距P=19.05 滾子直徑
分度圓直徑：==381
齒頂圓直徑： = 381+19.05（1-1.6/68）-11.91=388.5
=381+1.25×19.05-11.91=392.9
取
齒根圓直徑：=392-11.91=380.09 取整數(shù)值=380
齒高：= 3.57
=0.625×19.05-0.5×11.91+=4.05
取值r=4
最大軸凸緣直徑： 確定=60
齒槽形狀
齒面圓弧半徑：
最大齒槽形狀 =146.91
最小齒槽形狀 =68.58
齒溝圓弧半徑：
出溝角： =116.19
=136.79
滾子鏈鏈輪軸向齒輪尺寸
單排齒寬
齒側(cè)倒角=2.48
齒側(cè)半徑=19.05
4.關(guān)鍵零件的選擇、定位和校核
4.1軸系零件的定位
為了防止軸上零件發(fā)生沿軸向的移動(dòng)，必須對(duì)其進(jìn)行定位，來(lái)保證齒輪的正確嚙合，根據(jù)軸上零件的的安裝要求和對(duì)軸的結(jié)構(gòu)要求，要選擇不同的定位方式，常用的定位方式主要有軸肩定位、套筒定位、軸端擋圈和彈性擋圈，軸間定位方式在本設(shè)計(jì)中有用到，具體的結(jié)構(gòu)和參數(shù)見(jiàn)零件圖和明細(xì)表。
鍵主要是為了實(shí)現(xiàn)軸上零件的周向定位來(lái)傳遞轉(zhuǎn)距，鍵的形式用多種，因此要根據(jù)不同的要求來(lái)選擇不同型號(hào)的鍵，根據(jù)傳動(dòng)的要求，本設(shè)計(jì)全部采用圓頭普通平鍵（A型），它的兩個(gè)側(cè)面是工作面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙，其主要特點(diǎn)是定心性好、拆裝方便。
4.2軸承的選擇
兩端由軸承固定在機(jī)架上。根據(jù)軸受力和軸徑的不同，本設(shè)計(jì)選用的軸承是：深溝球軸承。
已知此處軸徑，所以選內(nèi)徑為40mm的軸承，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇深溝球軸承；查表6-1，選擇型號(hào)為6007 GB/T276—94的軸承。另一處已知軸徑為，所以選內(nèi)徑也為40mm的軸承，選擇型號(hào)也為6007 GB/T276—94的軸承。所選的軸承基本參數(shù)如下：
軸承外徑： b=35mm
D=62mm
B=14mm
基本額定動(dòng)載荷：C=16.2KN
基本額定靜載荷：C=10.5KN
4.3鍵聯(lián)結(jié)的選擇與校核
（1）鍵的選擇
根據(jù)軸的直徑的不同，應(yīng)該選擇不同型號(hào)的鍵，另外，鍵的長(zhǎng)度也有一系列的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該優(yōu)先選用第一系列，在以上的說(shuō)明書(shū)中知道安裝鍵的軸有四處，分別是第一段和第二段。第一段的直徑為32mm，第二段的直徑為36mm，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)選擇鍵：GB/T1096 鍵
從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)并參考鍵的長(zhǎng)度系列，可以確定取此鍵的長(zhǎng)度（比伸入到聯(lián)軸器的深度短一些）。
（2）鍵的安裝
鍵的安裝位置見(jiàn)零件圖。
（3）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度
軸和聯(lián)軸器的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn)12的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。鍵的工作長(zhǎng)度為，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為。由的式6-1可得
M—傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.M）
d—軸的直徑（mm）
l—鍵的工作長(zhǎng)度（mm）;A型，l=L－b
k—鍵與輪轂的接觸高度（mm）;k=h－t,h為鍵的高度，
b—鍵的寬度（mm）
t—切向鍵工作面寬度（mm）
—鍵的許用切應(yīng)力（MPa）
—鍵連接的許用擠壓應(yīng)力，/ MPa
可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足，即該鍵可以正常工作。
4.4聯(lián)軸器的選擇
本設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器是電動(dòng)機(jī)軸與破殼軸的輸入主軸的聯(lián)結(jié)，可知電動(dòng)機(jī)的輸出主軸的外伸部分的長(zhǎng)度E和直徑D分別是60和28。又本設(shè)計(jì)的蝸輪軸的直徑計(jì)算最小值為36.91mm和蝸桿的計(jì)算最小直徑為14.69mm。又軸上都裝有鍵，要將尺寸擴(kuò)大7%左右。最終確定的蝸輪軸的直徑和蝸桿軸的直徑分別是42mm和28mm，G 根據(jù)文獻(xiàn)12表8-2選擇凸緣聯(lián)軸器。
4.5軸承端蓋的設(shè)計(jì)
所選軸承外徑為62mm,在45-65的范圍內(nèi)，所以選擇螺釘直徑 d=6mm，螺釘數(shù)4個(gè)
b=5~10 b取5mm
h=（0.8~1）b=8mm
5．電動(dòng)機(jī)的選擇
5.1選擇電機(jī)
經(jīng)過(guò)多方查閱資料，確定齒盤(pán)的轉(zhuǎn)速為75-80r/min，選擇80r/min,破殼及傳動(dòng)部分所需功率為3KW，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為：查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)第1277頁(yè)表10-7-3可知
根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)，有以下三種選擇方案，如下表5-1。
表5-1 電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型
方案
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
標(biāo)稱(chēng)功率
調(diào)速范圍
額定轉(zhuǎn)矩
電動(dòng)機(jī)質(zhì)量
1
YCT160-6A
1.5
760~76
14.5
135
2
YCT160-6B
2.2
760~76
21.0
135
3
YCT200-6A
3
760~76
28.4
248
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量，以及功率，調(diào)速范圍可見(jiàn)第三種方案比較合適，因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是YCT200-6A。
5.2電動(dòng)機(jī)的尺寸及安裝
該電動(dòng)機(jī)的主要外型和安裝尺寸如下表5-2：
表5-2 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸
中心高
外形尺寸
地腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
112
38×265×190
190×140
12
28×60
8
其主要外形安裝尺寸如圖5-1所示：
圖5-1 電動(dòng)機(jī)主要外形安裝尺寸
電動(dòng)機(jī)底座安放在的等邊角鋼的平面上，角鐵通過(guò)四根的全螺線(xiàn)螺栓固定在總機(jī)架上。
6.裝配質(zhì)量
（1）整機(jī)零部件完整，無(wú)缺件，安裝方便；
（2）運(yùn)動(dòng)件操作靈活，無(wú)有卡死、磕碰現(xiàn)象；
（3）非運(yùn)動(dòng)件無(wú)明顯偏移、翹曲等現(xiàn)象；
（4）緊固件緊固可靠；
（5）電動(dòng)機(jī)、帶輪、鏈輪安裝牢固、可靠。
7 總結(jié)
通過(guò)此次設(shè)計(jì)使我掌握了科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，在以后的日子我將會(huì)繼續(xù)保持這份做學(xué)問(wèn)的態(tài)度和熱情。
我所選設(shè)計(jì)題目是“平板擠壓式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)”，之所以選擇這個(gè)題目，是因?yàn)槲覍?duì)這個(gè)課題比較的感興趣。在我的生活里，核桃破殼主要是在門(mén)縫里夾碎，這樣力道不容易把握，不是夾得太碎就是破裂程度很小，同時(shí)對(duì)門(mén)也造成了一定程度的破壞。因此，就想設(shè)計(jì)一款既省力又快速且破殼完整的機(jī)械。
經(jīng)過(guò)查找資料和老師的指導(dǎo)，以及上網(wǎng)搜集更多的相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書(shū)籍等，終于對(duì)核桃破殼機(jī)有了一定得了解，心里有了大體的思路。最終確定的核桃破殼機(jī)有平板擠壓式破殼機(jī)。對(duì)于這一破殼機(jī)械有以下的結(jié)論：
（1）通過(guò)對(duì)核桃物理機(jī)械特性的測(cè)定和內(nèi)力分析，提出了剝殼取仁原理破裂核桃殼，并研制了入料裝置 ，使得核桃成排狀向下落，有利于擠壓，有利于裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展，提高剝殼性能。
（2） 設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)：定板和破板一樣大其尺寸為長(zhǎng)600mm，寬400mm。間距L和最小間隙s根據(jù)核桃尺寸等級(jí)在理論最佳值附近加以選擇。最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù)：偏心軸轉(zhuǎn)速300 r／min，以每個(gè)核桃10g計(jì)，則最大生產(chǎn)率為18Okg/h。
致 謝
首先感謝我的指導(dǎo)老師蘭海鵬老師。本設(shè)計(jì)是在蘭海鵬老師的悉心指導(dǎo)下完成的。他無(wú)論是在資料的整理，還是在設(shè)計(jì)的畫(huà)圖等各個(gè)方面都給予了我大量的指導(dǎo)和幫助，在他的精心指導(dǎo)下，才使得我的設(shè)計(jì)一步一步的有序的完成，同時(shí)也學(xué)到了許多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，受益匪淺，特致以深深的感謝。同時(shí)也要感謝學(xué)科組每一位老師們不僅在“授業(yè)、傳道、解惑”方面給予了精心培養(yǎng)和指導(dǎo)，也給我提供了充足完備的條件和寶貴的學(xué)習(xí)交流機(jī)會(huì)，而且在生活方面還給予我極大的關(guān)懷，學(xué)生深表謝意！
隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，畢業(yè)答辯的臨近，我的大學(xué)生活也即將結(jié)束。心中的感覺(jué)無(wú)法表達(dá)。記得陳海濤博士說(shuō)過(guò)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也許是我們最后一次允許犯錯(cuò)誤。這也真實(shí)的體現(xiàn)在了我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，計(jì)算一遍遍的改，圖一遍遍的畫(huà)，經(jīng)過(guò)老師的無(wú)數(shù)次指導(dǎo)，無(wú)數(shù)次的和同學(xué)探討，無(wú)數(shù)次的修改，終于定型！
四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在這四年里，我體會(huì)頗多。首先感謝所有老師，尤其是這四年來(lái)帶過(guò)我課的老師，沒(méi)有你們就沒(méi)有今天的我，你們不僅教會(huì)了我書(shū)本上的知識(shí)，而且還教會(huì)了我做人的道理。在這里，學(xué)生真誠(chéng)的向你們說(shuō)聲感謝。再次感謝農(nóng)機(jī)班的所有同學(xué)們，謝謝你們?cè)谄饺绽锝o我的幫助和照顧，祝愿你們?cè)谝院蟮墓ぷ骱蜕钪卸寄芤环L(fēng)順！
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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱(chēng) 雙齒盤(pán)——齒板式
核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 12-2
指導(dǎo)教師
起止時(shí)間 2011年12月-2012年6月
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
1、課題來(lái)源及研究的目的和意義
核桃是我國(guó)重要的的經(jīng)濟(jì)作物，不僅對(duì)于農(nóng)村山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，而且可以美化環(huán)境，保護(hù)生態(tài)。核桃仁含有豐富的營(yíng)養(yǎng)素，每百克含蛋白質(zhì)15～20克，脂肪60～70克，碳水化合物10克；并含有人體必需的鈣、磷、鐵等多種微量元素和礦物質(zhì)，以及胡蘿卜素、核黃素等多種維生素。核桃中所含脂肪的主要成分是亞油酸甘油脂，食后不但不會(huì)使膽固醇升高，還能減少腸道對(duì)膽固醇的吸收，因此，可作為高血壓、動(dòng)脈硬化患者的滋補(bǔ)品。然而這么好的東西卻有一層堅(jiān)硬的外殼包裹著，給人們的食用帶來(lái)很大的不便，尤其給機(jī)械化加工帶來(lái)很大困擾。這樣人們就想怎樣用機(jī)械快速，方便的使核桃破殼，并且分離出果仁。為了適應(yīng)核桃的機(jī)械化加工。人們就想到了研究核桃破殼機(jī)。核桃破殼取仁是核桃深加工的第一道工序， 而目前市售的核桃仁幾乎全部是手工砸取，勞動(dòng)生產(chǎn)率極其低下，這就迫切需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出能進(jìn)行機(jī)械或半機(jī)械化加工的核桃破殼機(jī)， 以提高核桃剝殼取仁的生產(chǎn)效率。
要研究核桃破殼機(jī)，首先我得查找有關(guān)核桃破殼機(jī)的文獻(xiàn)，找到國(guó)內(nèi)外核桃破殼機(jī)的研究現(xiàn)狀，分析核桃破殼機(jī)的優(yōu)劣，以及存在的問(wèn)題，然后結(jié)合核桃破殼機(jī)存在的問(wèn)題找到最佳的解決方法。其次得分析核桃的力學(xué)特性，找到最佳施力的方位。對(duì)核桃的力學(xué)特性進(jìn)行物理建模，確定采用什么樣的力學(xué)方式使核桃破殼。到底是碰撞式，還是擠壓式。還有就是，知道核桃應(yīng)幾點(diǎn)受力，哪幾點(diǎn)受力比較好。最后確定核桃破殼的物理方式，明確研究方案，定下研究院方向。
核桃破殼取仁工藝嚴(yán)重制約著核桃繼續(xù)深加工以及核桃在種植產(chǎn)區(qū)的加工轉(zhuǎn)化。這是一項(xiàng)必須要解決的技術(shù)瓶頸，目前核桃破殼取仁主要由人工完成 ，生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高、衛(wèi)生條件差 ，由于敲擊的力度不易控制，破殼時(shí)核桃仁破碎率高 。人工破殼取仁難于滿(mǎn)足生產(chǎn)發(fā)展的要求 ，故研制高效破殼機(jī)已成當(dāng)務(wù)之急。由于雙齒盤(pán)齒板相互擠壓的方式集合了四點(diǎn)擠壓與滾動(dòng)擠壓的優(yōu)點(diǎn)，破殼后能得到較多的高路仁， 并且核桃殼較碎， 有利于實(shí)現(xiàn)核桃的機(jī)械破殼， 破殼的綜合效果較好。所以有很高的研究?jī)r(jià)值，對(duì)核桃的機(jī)械化破殼，以及機(jī)械化加工具有重大意義。
2、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
目前核桃核桃生產(chǎn)國(guó)中最有代表性、生產(chǎn)水平最高、市場(chǎng)占有份額最大的當(dāng)數(shù)美國(guó)。美國(guó)可謂核桃生產(chǎn)上年輕而又強(qiáng)大的王國(guó)。美國(guó)核桃采收的機(jī)械化程度很高，先是噴灑乙烯利(一種果實(shí)催熟藥劑)，然后用振落機(jī)采收，再用脫青皮機(jī)脫皮，用清洗機(jī)清洗，用烘干機(jī)烘干、利用冷庫(kù)進(jìn)行干燥處理和貯藏。如加工果仁，采用破殼機(jī)破殼，通過(guò)氣流分選機(jī)進(jìn)行殼仁分離，然后用分色機(jī)將果仁分為深色和淺色，再分出全仁和碎仁，最后分別稱(chēng)重包裝銷(xiāo)售。
由于美國(guó)的主栽品種只有強(qiáng)特勒、哈特利、希爾、維納、土萊爾、豪沃迪這 6 個(gè)，其品質(zhì)優(yōu)良，規(guī)格劃一，有利于機(jī)械化破殼，因此核桃破殼機(jī)在美國(guó)發(fā)展較早。主要的核桃破殼機(jī)類(lèi)型有：①Larry H. Hemry 研制的專(zhuān)利號(hào)為 6098530 機(jī)械式核桃破殼機(jī)。該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由機(jī)架、料斗、可調(diào)節(jié)定位板、破碎裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力所組成。機(jī)械式核桃破殼機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)定位板和破碎裝置間的間隙能夠適應(yīng)各類(lèi)堅(jiān)果的破殼。②Kenneth R. Evans 研制的專(zhuān)利號(hào)為 4201126 核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由喂料斗、輸送裝置、破殼裝置和出料口等組成。工作時(shí)，由輸送裝置把待破殼的核桃從料箱運(yùn)送到破殼裝置，然后對(duì)其進(jìn)行破殼。③Clarence Lloyd Warmack 和 Barry Shawn Warmack等研制的專(zhuān)利號(hào)為 6516714 核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、箱體、滾筒、旋轉(zhuǎn)破殼裝置和出料口等組成。該機(jī)可以成功有效地?fù)舸蚝颂覍⑵錃と史蛛x。④John W. Brazil 發(fā)明的專(zhuān)利號(hào)為 4255855 核桃鉗。該鉗由把手、可調(diào)柱塞、夾頭、底座和固定套等組成。使用時(shí)，將核桃放置在底座上，然后通過(guò)操縱把手推動(dòng)可調(diào)柱塞在固定套內(nèi)滑動(dòng)，可調(diào)柱塞伸出從而使夾頭將核桃推到剛性砧底座上把核桃?jiàn)A緊并破殼。⑤Michael P. Filice，Robert Lemos 和 Robert P.Baker 等研制的專(zhuān)利號(hào)為 5325769 核桃破殼機(jī)。該機(jī)主要由機(jī)架、喂料斗、輸送裝置、擊打裝置和傳動(dòng)裝置等組成。工作時(shí)，料箱中的核桃由輸送裝置逐一運(yùn)送到擊打裝置，然后由凸輪控制擊打打頭將核桃殼打破使其殼仁分離。
由于核桃品種繁雜，尺寸差異較大、形狀不規(guī)則、殼仁間隙小，所以校桃的破殼取仁難度較大。破殼后還需進(jìn)行殼仁分離。鑒于殼仁密度相差不大(約為o．049／em’)，加之碎殼、碎仁上有許多毛刺，所以殼仁分離也有相當(dāng)難度。解決以上難題的方法就是將破殼取仁分解為分緩、導(dǎo)向、擠壓破殼(多點(diǎn))、殼仁分離四部分，逐一加以解決。
目前國(guó)內(nèi)核桃破殼取仁有以下幾種方法：①離心碰撞式破殼法②化學(xué)腐蝕法③真空破殼取仁法④超聲波破殼法⑤定間隙擠壓破殼法。第一種方法，碎仁太多，所以應(yīng)用很少；第二種方法，由于在實(shí)際操作中不好控制，仁易受到腐蝕，處理不好還會(huì)造成環(huán)境的污染，因此人們不愿接受；第三、四種方法，設(shè)備昂貴，破殼成本高，且破殼效果不夠理想；只有第五種方法值得探索。國(guó)內(nèi)外研制的機(jī)械擠壓式核桃破殼機(jī)有多種，實(shí)現(xiàn)核桃破殼的結(jié)構(gòu)主要有：雙齒盤(pán)齒板式、對(duì)輥窩眼式、內(nèi)磨與外磨式、圓盤(pán)與圓盤(pán)式、圓盤(pán)與偏心弧板式、圓盤(pán)與直板式。
對(duì)輥窩眼式能對(duì)大小不同的核桃進(jìn)行定距離擠壓。因此，根好地滿(mǎn)足了擠壓要求。同時(shí)擠壓時(shí)用窩眼抓取核桃，抓取可靠．核桃擠壓時(shí)不易竄動(dòng)。能進(jìn)行可靠的擠壓。為了便于核桃食品加工時(shí)的入味或使核桃易于剝食，該裝置能在核桃外殼上擠壓出多條裂紋。雖然這種破殼裝置在一定程度上減輕了手工剝殼的勞動(dòng)強(qiáng)度，但還需進(jìn)行手工剝殼，因此不利于機(jī)械化規(guī)模生產(chǎn)。雙齒盤(pán)齒板式很好地滿(mǎn)足了“四點(diǎn)加壓”原理，而且實(shí)現(xiàn)了核桃的滾動(dòng)擠壓，因此破裂效果好、碎仁率低。該裝置破殼取仁的性能指標(biāo)如下：最大生產(chǎn)辜為180kg/th，破殼率在90％以上。高路仁率為70％～90％，其中一路仁率為30％一40％。有利于實(shí)現(xiàn)核桃破殼的規(guī)?；a(chǎn)，可以有效提高核桃破殼的生產(chǎn)率。其原理都是利用擠壓破殼間距與核桃外形尺寸形成間距差，通過(guò)間距差使核桃殼破裂。通過(guò)分析得知目前研究的核桃破殼機(jī)結(jié)構(gòu)在控制間距差方面均不理想，因而破殼取仁效果較差。其中只有雙齒盤(pán)齒板式集合了四點(diǎn)擠壓與滾動(dòng)擠壓的優(yōu)點(diǎn)，間距差的控制也比較方便。
3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
本課題所涉及的任務(wù)比較繁重，但是我們處在一個(gè)資源豐富的環(huán)境中，而且有老師和同學(xué)的幫助。由于核桃破殼機(jī)械，在國(guó)內(nèi)外的研究起步較晚，因此技術(shù)還不是很成熟，同時(shí)相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告也不是很豐富，因此我們應(yīng)該通過(guò)多種途徑試探性的研究設(shè)計(jì)，從不同的方向去設(shè)計(jì)構(gòu)思核桃破殼機(jī)械。查找相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行力學(xué)分析，數(shù)學(xué)建模。畫(huà)出結(jié)構(gòu)草圖，熟悉計(jì)算機(jī)制圖，畫(huà)出裝配圖。
由于本課題采用的力學(xué)原理是利用擠壓方式使核桃破裂，所以對(duì)擠壓力要控制到恰到好處。其次，它的機(jī)械原理是利用擠壓破殼間距與核桃外形尺寸形成間距差，并且通過(guò)間距差使核桃殼破裂。所以對(duì)于間距差的控制也要反復(fù)實(shí)驗(yàn)以達(dá)到最優(yōu)效果。由于該課題可以滿(mǎn)足核桃的四點(diǎn)擠壓，以及滾動(dòng)擠壓，因此破裂效果好、碎仁率低,破殼率在90﹪以上。只要將間距差控制到合理的范圍，那么此課題就可以滿(mǎn)足預(yù)期的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)其破殼率高，碎仁率低的優(yōu)點(diǎn)。所以本課題的任務(wù)是可以實(shí)現(xiàn)的，具有很好的可行性，而且所很有研究?jī)r(jià)值，有利于提高核桃機(jī)械破殼的生產(chǎn)率。
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路；
（1）核桃破殼機(jī)的力學(xué)原理莫過(guò)于擠壓、打砸了。但要做到使核桃殼破碎，脫落，而且不傷果仁，不使果仁粉碎，就需要將外力控制到恰倒好處，因此本課題的關(guān)鍵是怎樣將擠壓力控制好。并且使核桃實(shí)現(xiàn)完美的四點(diǎn)擠壓。概括總結(jié)出該機(jī)器的工作原理，根據(jù)工作原理，看需要什么機(jī)構(gòu)，幾個(gè)機(jī)構(gòu)；什么裝置，幾個(gè)裝置，不能重復(fù)，也不能缺少。且要實(shí)驗(yàn)出合理的間距差。從而達(dá)到破殼率高，不傷果仁的效果。
（2）傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 本課題關(guān)鍵是怎樣使擠壓力控制的恰到好處，并且使核桃實(shí)現(xiàn)完美的四點(diǎn)擠壓，而且要實(shí)驗(yàn)出合理的間距差。從而達(dá)到破殼率高，不傷果仁的效果。而且使核桃殼較碎，利于實(shí)現(xiàn)殼仁分離。解決這些問(wèn)題，首先我們要利用身邊的資源，廣泛的查找文獻(xiàn)，閱讀參考資料。進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，力學(xué)分析，并且反復(fù)試驗(yàn)。以達(dá)到最佳的所設(shè)計(jì)的方案。所設(shè)計(jì)的方案必須要滿(mǎn)足核桃破殼機(jī)的各項(xiàng)工作性能要求。
（3）關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) 關(guān)鍵零部件直接影響著機(jī)器的性能，在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要結(jié)構(gòu)合理。所選的零件必須要經(jīng)過(guò)充分的試驗(yàn)研究，每個(gè)零件結(jié)構(gòu)參數(shù)必須準(zhǔn)確
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
完成本課題需要相關(guān)的二維和三維制圖軟件，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的電腦里面裝有這些軟件，可通過(guò)老師向?qū)W校借用。由于核桃品種繁雜 ，形狀不規(guī)則、 尺寸差異較大、殼仁間隙小、 殼完全破裂所要求的變形量大于殼仁間隙， 所以破殼取仁難度較大。 核桃仁與殼之間的空隙大 ，仁殼結(jié)合松懈 ，易剝殼分離 ，所以盡量選擇殼薄的核桃，這樣易于破出更多的整仁或半仁。核桃飽滿(mǎn)程度和均勻度對(duì)剝殼效果也會(huì)產(chǎn)生影響， 核桃粒度不均勻 ，剝殼設(shè)備最佳操作條件的確定困難， 使剝殼效率和粉末度無(wú)法達(dá)到最佳的平衡， 剝殼效果下降 。為提高剝殼效果， 可采取循環(huán)剝殼和二次剝殼的工藝 ，當(dāng)粒度相差大時(shí) ，最好采取分級(jí)剝殼， 才能達(dá)到好的工藝效果。核桃水分含量對(duì)外殼的強(qiáng)度 、彈性和塑性以及仁的粉碎度都有直接影響。
核桃的濕度要適中，一般情況下 ，核桃含水量越低 ，其外殼越脆， 剝殼時(shí)易破殼，但剝殼后混合物的粉末度增加。反之， 外殼的韌性好， 剝殼時(shí)的破殼率低 ，但剝殼后的整仁率提高。 在核桃剝殼時(shí)應(yīng)保持最適當(dāng)?shù)乃趾?，使外殼和仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異，這樣一方面使外殼含水量低到使其具有最大的脆性更易破碎剝殼，另一方面又不致于使仁在機(jī)械外力作用下粉末度太大。因此，控制核桃剝殼時(shí)的最佳水分含量，對(duì)提高剝殼效率和減少粉末度都十分重要。試驗(yàn)結(jié)果證明，核桃濕度 15%左右破殼較為合適。
為了提高核桃的生產(chǎn)效率，應(yīng)該選擇合適的擠壓間隙，擠壓間隙過(guò)小，會(huì)造成過(guò)高的碎仁率，反之則會(huì)漏破或破殼不充分，要選擇合適的破殼姿態(tài)。要對(duì)核桃的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆旨?jí)，核桃直徑應(yīng)服從正態(tài)分布 。再次，要使核桃順利的進(jìn)入擠壓間隙，這取決于破殼間隙大小以及與核桃接觸的情況，要使核桃擠壓破殼，核桃首先必須被夾住，然后卷入齒盤(pán)與齒板間的間隙，被擠壓破殼。
6.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
第一周——第三周 明確任務(wù)，對(duì)資料收集整理和研究，要充分的利用身邊的各種資源，如：網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)、我校的圖書(shū)館中的于此設(shè)計(jì)相關(guān)的藏書(shū)、我校的數(shù)字圖書(shū)庫(kù)等。在這里面收集大量的相關(guān)文獻(xiàn)。仔細(xì)閱讀，尋找相關(guān)的知識(shí)，希望能從尋找和學(xué)習(xí)的過(guò)程中有所啟發(fā)。了解核桃破殼機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。
第四周——第五周 對(duì)所做課題進(jìn)行力學(xué)分析研究，進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)建模。在遇到不懂得問(wèn)題時(shí)，要積極聯(lián)系指導(dǎo)老師，虛心向指導(dǎo)老師求教，設(shè)計(jì)核桃破殼機(jī)的總體方案。
第六周——第九周 重新熟悉已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的相關(guān)作圖軟件，并且繪制草圖。做些主要部件的校核計(jì)算，爭(zhēng)取盡早的完成設(shè)計(jì)。對(duì)核桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)
第十周——第十二周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明，對(duì)部分問(wèn)題進(jìn)行修改，交指導(dǎo)老師并聽(tīng)取修改意見(jiàn)，進(jìn)一步完善。
第十三周——第十四周 整理資料，撰寫(xiě)畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。
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