3127 螺紋螺旋式變形恒定核桃破殼機,螺紋,羅紋,螺旋式,變形,恒定,核桃,破殼機 塔里木大學畢業(yè)論文（設計）開題報告課題名稱 螺旋式核桃剝殼機的設計 學生姓名 張婷婷 學 號 8031208140 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導教師 蘭海鵬 起止時間 2012.3.1-2021.5.28 機械電氣化工程學院教務辦制填 表 說 明一、學生撰寫《開題報告》應包含的內(nèi)容：1、本課題來源及研究的目的和意義；2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析；4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；6、完成本課題的工作方案及進度計劃；7、主要參考文獻（不少于 7 篇）。二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在 3000 字以上，由學生在本報告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加 A4 紙張。四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。開題報告正文一、 本課題研究的目的和意義我國的核桃栽培面積約 130 萬 hm2 以上,主要種植區(qū)域在西南和西北。在國際市場上,核桃與杏仁、腰果、榛子一起并列為世界 4 大干果,核桃作為保健食品早已被國內(nèi)外所認識。我國核桃總產(chǎn)量約 31 萬噸,全國人均占有 0. 24kg。這與國際上一些國家相比相差甚遠,如美國人均占有核桃 1. 5kg,是我國的 6 倍。是我國主產(chǎn)核桃的基地之一，種植歷史悠久，品種資源豐富，主要分布在天山以南氣候與土壤等自然條件很是一種值的阿克蘇、巴州、喀什等地區(qū)，種植面積已達 300 萬畝。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構和核桃種植方式的調整，核桃已經(jīng)成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的特色經(jīng)濟作物之一，且年產(chǎn)量逐年遞增。但是我們不能僅僅依靠買原料來增加收入，而要走農(nóng)產(chǎn)品深加工路線。我國核桃栽培面積大，產(chǎn)量高， 但是加工技術落后， 沒有成熟的核桃破殼機械。針對核桃加工存在的問題和市場的需求,確定核桃加工工藝,除脫青皮、分級、清洗、脫水、烘干、去殼、仁殼分離與包裝外,還可進一步深加工。在加工中,存在的問題是核桃脫殼比較困難,主要由人工完成。人工剝殼難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,故研制高效剝殼機已成當務之急。研制核桃取仁機的具體任務是尋找適當?shù)?、特別是保證取仁質量的破殼工藝方法,研究實現(xiàn)這一工藝方法所要求的機器。本課題研究通過對核桃的物理特性和破殼機械結構研究，采用有限單元法，根據(jù)核桃的幾何尺寸和物理參數(shù)，對核桃在不同方位加載下的受力狀態(tài)進行核桃殼的力學特性分析與試驗，設計一種新型螺旋式核桃破殼機構。實際上實現(xiàn)核桃取仁機械化, 對解放勞動力, 支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義，同時避免衛(wèi)生狀況難以達標和造成核桃殼的浪費。核桃出口國家較多, 進口國家比較集中, 國際市場斗爭十分激烈, 實現(xiàn)核桃加工機械化, 有利于我們搶時間 , 爭速度, 支援外貿(mào)。機械取仁有希望提高取仁質量,增加外匯, 同時, 大規(guī)模集中加工, 便于綜合利用。核桃仁中約占5%的碎末可以集中榨油, 核桃殼可以制成活性炭、過濾器中的濾料和堵漏材料等。因此，結合核桃的加工工藝，研究核桃物理特性和破殼裝置的技術措施，可以填補螺旋式核桃破殼機械的理論知識的空白，推進堅果類破殼機械的技術進步，提高破殼取仁效率及其果仁衛(wèi)生安全保障，具有十分重要的理論和實踐意義。二、 本課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析1. 國外的研究現(xiàn)狀堅果類破殼問題的研究， 國外早在20世紀60年代初，就著手研制各種堅果破殼機具，至80年代初，美國、意大利、法國等已相繼推出了各種堅果破殼機，如夏威夷、杏仁破殼機等。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，堅果破殼機具已日趨成熟，目前正朝著機電一體化方向發(fā)展。如蘇聯(lián)專利破裂松果的方法，日本專利破除栗殼的方法。2. 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀目前, 國內(nèi)研制的機械擠壓式核桃破殼機有多種, 實現(xiàn)核桃破殼的結構主要有: 雙齒盤齒板式、對輥窩眼式、內(nèi)磨與外磨式、圓盤與圓盤式、圓盤與偏心圓弧板式、圓盤與直板式[ 1] 。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, 通過間距差使核桃殼破裂。但這幾種核桃破殼結構在控制間距差方面均不理想, 因而破殼取仁效果較差。就說我國對棉核桃殼剝?nèi)∪蕶C理的研究，在理論和實踐方面都做了有益的探討，但均未解決好核桃去殼取仁的問題。如陜西、山西的核桃剝殼機，性能不甚好，勞動生產(chǎn)率低，且菌感染指數(shù)高于國際食品衛(wèi)生法規(guī)定的標準，影響了桃仁的品質，降低了換匯率。3. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析日前核桃破殼取仁有以下幾種方法：①離心碰撞式破殼往。②化學腐蝕法。③真空破殼取仁法。④超聲波破殼法。⑤定向擠壓破殼法。第一種方法，碎仁太多．所以應用很少；第二種方法，由于在實際操作中不好控制．仁易受到腐蝕，處理不好還會造成對環(huán)境的污染，因此人們不愿接受；第三、四種方法．設備昂貴，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。但由于核桃品種繁雜，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。破殼后還需進行殼仁分離。鑒于殼仁密度相差不大，加之碎殼、碎仁上有許多毛刺，所以殼仁分離也有相當難度。解決以上難題的方法就是將破殼取仁分解為分緩、導向、擠壓殼(多點)、殼仁分離四部分，逐一加以解決。三、 對本課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析1. 任務要求（1） 通過查找文獻、試驗和統(tǒng)計等多種方法確定設計方案；（2）對核桃破殼機械的破殼裝置進行研究，進行實地數(shù)據(jù)采集；（3）了解核桃破殼裝置的工作原理和核桃的物理特性，提出主要問題，給出初步的設計方案；（4）完成關鍵部件的設計，并在室內(nèi)試驗的基礎上，對試驗結果進行分析，找出各參數(shù)的最佳組合。 2.可行性分析本課題要求設計螺旋式核桃破殼取仁機，設計過程中主要是對破殼機的破殼裝置進行分析研究，掌握其工作原理，動力特性，破殼強度，工作轉速等。采用理論分析和試驗研究相結合的方法，采用 CAD、Solid works 繪圖軟件進行設計，并對涉及結果進行分析，對核桃破殼機進行設計。理論分析采用概率統(tǒng)計學和力學分析法，分析并計算各個實際參數(shù)和運動條件，設計出能夠實現(xiàn)預定目標的核桃破殼機。 。四、 本課題需要重點研究的關鍵問題及解決的思路本課題重點研究的是：依據(jù)核桃的品質分級和核桃破殼機的檢測現(xiàn)狀及相關的實驗條件，采集有關數(shù)據(jù)，進行破殼裝置的實驗研究和設計。 關鍵是：分析核桃破殼機破殼裝置和核桃物理特性的特點，設計可實現(xiàn)破殼效率高的實驗裝置，畫出初步的裝置框圖。解決思路：查閱參考有關核桃破殼裝置和核桃物理特性的文獻。核桃大小有異，所以要求核桃剝殼機要具有分級裝置，主要是可進行破殼定量調控，實現(xiàn)這一點就可提高破殼機的利用率。五、 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法完成本課題，首先，要對計算機繪圖有熟練的掌握和技巧；其次，要了解核桃破殼機的工作原理和核心部件的零件組成。還有，收集到核桃破殼機分級裝置、破殼裝置、分離裝置的技術參數(shù)，最后就是要靜下心來，仔細畫圖。其中計算機繪圖有一定基礎，需要在不斷的深入工程中不斷加強。核桃破殼機的工作原理也知道，對于其核心部件的外形和尺寸可以查閱資料得知。技術參數(shù)的話現(xiàn)有的資料有限，可以去相關工廠采集數(shù)據(jù)參數(shù)。最重要的還是能否在規(guī)定的計劃時間內(nèi)完成繪圖工作，前面的基礎根本不足以去完成工作，這樣邊學邊畫效率無法提高。所以一定要安安靜靜的去繪圖，認認真真的對待這份工作，才能達成最終目的。六、 完成本課題的工作方案及進度計劃本課題的完成方式是以計算機輔助設計 CAD 和 Solid works 為依托，仿真、模擬出螺旋式核桃剝殼機的工作原理和動畫，通過對核桃剝殼機實際工作工程中的數(shù)據(jù)采集，植入真實數(shù)據(jù)，將核桃剝殼機的全過程以動畫形式呈現(xiàn)出來。擬定工作進度是（以周為單位）1、第 1 周，任務書制定，確定設計計劃。2、第 2-3 周，撰寫開題報告，確定課題研究的意義和方法。3、第 4-6 周，進行可行性論證，確定設計方案和草圖。4、第 7-10 周，繪制模型零件圖、裝配圖、3D 實體圖、動畫模擬圖。5、第 11-12 周，設計說明和對設計圖進行修改、分析。6、第 13 周，設計答辯準備工作。7、第 14 周，最后修正，提交設計。七、 主要參考文獻1. 史建新 6PH-150 型核桃破殼機[期刊論文]-糧油加工與食品機械 2000(01)2. 張仲欣，對輥窩眼式核桃開口機設計．洛陽工學院學報 1999．20(4)：8—11．3. 吳斌方等．綿核桃剝殼取仁機的研制，湖北工學院學報．1995． 4. 陳秉均，美國胡桃加工技術的新進展．農(nóng)機情報資料．1985．(9)38—435. 史建新，辛動軍，國內(nèi)外核桃破殼取仁機械的現(xiàn)狀及問題探討.農(nóng)機化，2001.（6）：29-326. 張林泉，龔麗，剝殼機具的現(xiàn)狀及效果改進方法的探討.食品機械，2006， （7）：72-747. 趙學篤，陳元生，張守勤，農(nóng)業(yè)物科學.北京：機械工業(yè)出版社，1986 年8. 辛動軍，核桃破殼取仁方法及試驗研究，，農(nóng)業(yè)大學.2002 年 5 月9. 吳守一，郭永宏.農(nóng)業(yè)物料空氣動力學特性的研究.種子加工技術，1986， （1）：16-18 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見指導教師簽名 年 月 日 螺旋式核桃破殼機的設計,學生姓名：張婷婷 指導老師：蘭海鵬 班 級：農(nóng)機12-1,本設計的主要內(nèi)容,研究本設計的目的和意義 方案的選擇和確定 破殼機的結構及工作過程 破殼機構主要的部件 結論,本設計研究的目的和意義,目的：本課題的主要動力來源于電動機，通過電動機帶動螺旋輸送器，使核桃與套筒擠壓并向前輸送，從而達到尺寸各異的核桃的破殼目的。 意義：結合核桃的加工工藝，研究核桃物理特性和破殼裝置的技術措施，可以填補螺旋式核桃破殼機械的理論知識的空白，對提高破殼取仁效率及其果仁衛(wèi)生安全保障，具有十分重要的理論和實踐意義。,方案確立,結合目前的研究條件，此破殼機采用環(huán)階梯擠壓破殼，將核桃送入螺旋式輸送軸，通過與套筒不同間隙的配合將不同尺寸的核桃剝殼，這種機器結構簡單，造價低廉，傳動效率高、噪聲小，中小型農(nóng)戶都可適用。,螺旋式核桃破殼機的結構,經(jīng)過多次的討論和實地的考察，確定了破殼機所需要的結構，主要包括螺旋輸送軸、套筒、動力傳遞系統(tǒng)等,,螺旋軸設計,套筒設計,套筒1、套筒2、套筒3,機架的設計,入料口、出料口設計,帶輪設計,小帶輪 大帶輪,螺旋式核桃破殼機的工作過程,電動機啟動后，通過螺旋輸送軸與套筒將不同尺寸的核桃送入間隙內(nèi)，大小不一的核桃在套筒與螺旋軸的配合下從套筒內(nèi)破殼擠出。,設計小結,該方案圍繞核桃破殼機的設計進行，主要對核桃破殼方式加以整合，重點對核桃破殼方式進行了設計與探索。該方案的優(yōu)點在于它不需要進行分級處理，能對各種尺寸的堅果（不僅針對核桃）進行破殼，并填補了螺旋式破殼機械的空白。缺點在于，它還沒有進行試驗研究，缺乏實踐證明，在工作過程中有可能造成堵塞問題。,設計心得,通過這次設計,我認真地完成了設計任務書既定的目標，綜合運用所學知識和繪圖機能，使自己得到了一次實質的鍛煉。在過程中也暴露了一些問題 。通過這次設計，我將在以后的學習和工作中更加努力，不斷改正不足，提升自我。,請各位老師批評指正！ 謝謝, 螺紋螺旋式變形恒定核桃破殼機設計說明書學生姓名 張婷婷 學 號 8031208140 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 農(nóng)機 12-1 指導教師 蘭海鵬 日 期 2012.06 塔里木大學教務處制12 屆畢業(yè)設計 前 言我國的核桃栽培面積約 130萬 hm2以上,主要種植區(qū)域在西南和西北。在國際市場上,核桃與杏仁、腰果、榛子一起并列為世界 4大干果,核桃作為保健食品早已被國內(nèi)外所認識。我國核桃總產(chǎn)量約 31萬噸,全國人均占有 0.24kg。這與國際上一些國家相比相差甚遠,如美國人均占有核桃1.5kg,是我國的 6倍。是我國主產(chǎn)核桃的基地之一，種植歷史悠久，品種資源豐富，主要分布在天山以南氣候與土壤等自然條件很是一種值的阿克蘇、巴州、喀什等地區(qū)，種植面積已達300萬畝。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構和核桃種植方式的調整，核桃已經(jīng)成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的特色經(jīng)濟作物之一，且年產(chǎn)量逐年遞增。但是我們不能僅僅依靠買原料來增加收入，而要走農(nóng)產(chǎn)品深加工路線。我國核桃栽培面積大，產(chǎn)量高，但是加工技術落后，沒有成熟的核桃破殼機械。實現(xiàn)核桃加工機械化,有利于我們搶時間,爭速度, 支援外貿(mào)機械取仁有希望提高取仁質量,增加外匯,同時,大規(guī)模集中加工,便于綜合利用。核桃仁中約占 5%的碎末可以集中榨油, 核桃殼可以制成活性炭、過濾器中的濾料和堵漏材料等推進堅果類破殼機械的技術進步。本課題研究通過對核桃的物理特性和破殼機械結構研究，根據(jù)核桃的幾何尺寸和物理參數(shù)，對核桃在不同方位加載下的受力狀態(tài)進行核桃殼的力學特性分析與試驗，設計一種新型螺旋式核桃破殼機構。結合核桃的加工工藝，研究核桃物理特性和破殼裝置的技術措施，可以填補螺旋式核桃破殼機械的理論知識的空白，對提高破殼取仁效率及其果仁衛(wèi)生安全保障，具有十分重要的理論和實踐意義。 目 錄1 緒論 -----------------------------------------------------------------------------11.1研究的目的和意義 -------------------------------------------------------------11.2本課題的研究現(xiàn)狀和分析 -------------------------------------------------------11.2.1國外研究現(xiàn)狀及分析 ---------------------------------------------------------11.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 ---------------------------------------------------------11.3本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 ---------------------------------22 螺旋式核桃破殼機結構說明 ------------------------------------------------------22.1螺旋式核桃破殼機的結構設計示意圖 ---------------------------------------------22.2螺旋式核桃破殼機的工作原理 ---------------------------------------------------23 傳動方案設計 --------------------------------------------------------------------33.1電動機選擇 -------------------------------------------------------------------33.2帶傳動的設計計算 -------------------------------------------------------------33.3帶輪的結構設計 ---------------------------------------------------------------44 軸的設計 ------------------------------------------------------------------------64.1軸的設計 ---------------------------------------------------------------------64.1.1軸的計算 -------------------------------------------------------------------64.1.2求作用在齒輪上的力 ---------------------------------------------------------64.1.3初步確定軸的最小直徑 -------------------------------------------------------64.1.4擬定軸上零件的裝配方案 -----------------------------------------------------64.1.5根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度。 -----------------------------------64.1.6軸承端蓋的選擇： -----------------------------------------------------------74.1.7求輸入軸上的功率 -----------------------------------------------------------74.1.8求作用在齒輪上的力 ---------------------------------------------------------74.2軸的校核 ---------------------------------------------------------------------74.2.1軸的剛度校核 ---------------------------------------------------------------74.2.2軸的強度校核 ---------------------------------------------------------------84.2.3求軸傳遞的轉矩 -------------------------------------------------------------94.2.4求危險截面的當量彎矩 -------------------------------------------------------94.2.5計算危險截面處軸的直徑 -----------------------------------------------------94.3附件的設計 -------------------------------------------------------------------94.3.1軸系零件的定位與軸承的選擇 -------------------------------------------------94.3.2軸承的選擇 -----------------------------------------------------------------9總結 ------------------------------------------------------------------------------11致謝 ------------------------------------------------------------------------------12參考文獻 --------------------------------------------------------------------------13塔里木大學畢業(yè)設計1 1 緒論1.1 研究的目的和意義 我國的核桃栽培面積約 130萬 hm2以上,主要種植區(qū)域在西南和西北。在國際市場上,核桃與杏A仁、腰果、榛子一起并列為世界 4大干果,核桃作為保健食品早已被國內(nèi)外所認識。我國核桃總產(chǎn)量約 31萬噸,全國人均占有 0.24kg。這與國際上一些國家相比相差甚遠,如美國人均占有核桃1.5kg,是我國的 6倍。是我國主產(chǎn)核桃的基地之一，種植歷史悠久，品種資源豐富，主要分布在天山以南氣候與土壤等自然條件很是一種值的阿克蘇、巴州、喀什等地區(qū)，種植面積已達 300萬畝。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構和核桃種植方式的調整，核桃已經(jīng)成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的特色經(jīng)濟作物之一，且年產(chǎn)量逐年遞增。但是我們不能僅僅依靠買原料來增加收入，而要走農(nóng)產(chǎn)品深加工路線。我國核桃栽培面積大，產(chǎn)量高，但是加工技術落后，沒有成熟的核桃破殼機械。針對核桃加工存在的問題和市場的需求,確定核桃加工工藝,除脫青皮、分級、清洗、脫水、烘干、去殼、仁殼分離與包裝外,還可進一步深加工。在加工中,存在的問題是核桃脫殼比較困難,主要由人工完成。人工剝殼難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,這就迫切需要設計生產(chǎn)出能進行機械或半機械化加工的核桃破殼機，以提高核桃剝殼的生產(chǎn)效率。針對市場上各種核桃破殼機破殼的生產(chǎn)效率低，破殼難，成本高，加工不方便的問題及市場的需求不能滿足需求的狀況，本課題研究通過對核桃的物理特性和破殼機械結構研究，根據(jù)核桃的幾何尺寸和物理參數(shù)，對核桃在不同方位加載下的受力狀態(tài)進行核桃殼的力學特性分析與試驗，設計一種新型螺旋式核桃破殼機構。此種核桃破殼機可以破殼品種繁雜、尺寸差異較大、形狀不規(guī)則的核桃，并在使用中破殼率高，破殼后的籽仁破碎率低，損失小，成本低，機具的運動性穩(wěn)定，能夠投入生產(chǎn)。則該方法破殼值得投入設計，具有很好的前景。1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析1.2.1 國外研究現(xiàn)狀及分析國外早在 20世紀 60年代，就著手研制核桃破殼機具，至 80年代，美國、意大利、法國等已相繼推出了各種破殼機。經(jīng)過這么多年，核桃破殼機以及堅果破殼機具已日趨成熟。主要的核桃破殼機研究有：JEAN-PIERRE LACOMBE研制的申請?zhí)枮?FR9009864A核桃破殼機 [1]。該機包括一四周封閉,底部連接出料斗,頂部設置喂料斗的長方形空腔體?？涨惑w的底部靠支腿支撐?？涨恢邪仓糜?上、下傳動軸,電機轉動通過鏈傳動帶動上傳動軸一起運動。上、下傳動軸依靠輸送鏈實現(xiàn)同步轉動。在上傳動軸的一端上裝設有支撐法蘭盤。在支撐法蘭盤的一周上固定若干個小氣缸。每個小氣缸內(nèi)裝設有一個氣錘。氣泵工作時,通過調節(jié)進氣氣壓、復位氣壓、泄氣氣壓的壓力大小可實現(xiàn)高壓氣流在小氣缸內(nèi)推動氣錘做往復運動,從而實現(xiàn)氣錘的撞擊破殼。輸送鏈和氣錘的運動依靠電磁閥來實現(xiàn)同步運動。該機結構緊湊,操作輕便省力,破殼速度快且核桃的破損率低。MTCHEDLIDZE VAKHTAN 研制的申請?zhí)?KR20097000061核桃破殼機 [2]。該機包括機架、主軸、核桃夾持裝置、擊打裝置、料箱、撥輪、出料裝置、減速器、輸送裝置等；擊打裝置進氣管、夾持裝置進氣管、擊打氣缸穩(wěn)壓罐、夾持氣缸穩(wěn)壓罐組成核桃破殼裝置的氣動系統(tǒng)；擊打裝置控制閥、夾持裝置控制閥、傳感器和控制器組成核桃破殼裝置的控制系統(tǒng)；導向滾輪驅動鏈、輸送裝置驅動鏈輪、毛刷、護板、核桃壓板等組成核桃破殼裝置的輸送系統(tǒng)；核桃夾持裝置、擊打裝置在主軸驅動鏈輪的驅動下隨著主軸一同旋轉構成一個多工位氣動式核桃破殼裝置,該裝置與核桃輸送裝置同步運動,從而實現(xiàn)核桃輸送、定位、喂入夾持、破殼和卸料的連續(xù)作業(yè)。VAN RIPER CLIFF研制的公開號為 US4246699 核桃破殼機 [3]。該機是螺旋碾桶和軋輥配合,實現(xiàn)核桃破殼。選擇軋楞傾角、碾桶螺距和軋輥轉速為正交試驗的 3個因素,并通過極差分析和方差分析,確定軋楞傾角為 15°、軋輥轉速 20 r/m in和碾桶螺距為 2倍柵格寬度為其最優(yōu)組合。試驗結果表明,該設備破殼率 99.4%、碎仁率為 0.6%,改善了破殼質量,并提升了核桃破殼機械化生產(chǎn)水平。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析我國在傳統(tǒng)的脫殼設備的基礎上，盡管正在研制和開發(fā)各種類破殼機械，但其發(fā)展相當緩慢，同時成熟的機型及進行批量生產(chǎn)的不多，遠遠落后于農(nóng)產(chǎn)品深加工的需求。在技術上還存在如下問題：（1）破殼率低，破殼后的籽仁破碎率高，損失大。（2）機具性能不穩(wěn)定，適應性差。（3）作業(yè)成本偏高，我國破殼機械尚未形成規(guī)模和系列，多數(shù)單機制造，制造工藝水平較低，故制造成本偏高。塔里木大學畢業(yè)設計2 （4）有些產(chǎn)品僅進行了樣機試制或少量試生產(chǎn)，未進行大量生產(chǎn)性考核和示范應用，作業(yè)性能、可靠性、耐久性及商品性等方面還存在不少問題。目前，具有代表性的核桃破殼機主要有：史建新,董詩韓等研制一種核桃剝殼機,該機包括機架、喂料斗、定錐形筒、動錐形筒、調節(jié)機構、出料斗、布料蓋板、帶傳動、電機等。動錐形筒上部安裝有布料蓋板；定錐形筒同心套裝在動錐形筒外部,形成錐環(huán)形核桃剝殼型腔；調節(jié)機構可上下移動定錐形筒,從而改變錐環(huán)形核桃剝殼型腔大小；當動錐形筒旋轉時核桃依靠動錐形筒和定錐形筒對核桃的擠壓和剪切作用下破裂核桃,破裂的核桃從出料口排出。本核桃剝殼機,結構簡單、破殼品種多樣化,能實現(xiàn)核桃的機械化剝殼 [4]。李長泰發(fā)明的一種自動核桃破殼機,該機解決了現(xiàn)有核桃破殼設備勞動強度大,效率低的問題。自動核桃破殼機,包括可間隙轉動的送料盤,送料盤上沿圓形軌跡均布有若干圓孔,送料盤的下方為工作面,送料盤的上方為可間歇升降的壓頭。自動化程度高,破殼效率高,破殼質量好 [5]。李忠新,楊軍,楊莉玲,帕哈爾鼎,楊忠強,劉奎,崔寬波,劉佳,沈曉賀,朱占江,買合木江等研制的一種核桃破殼機，該機由進料口、轉盤、導向板、通風道、機體、導料板、出料口、電機、皮帶輪、軸等組成；機體頂部連接有箱蓋,在箱蓋的中間部位連接有進料口；轉盤在軸的帶動下旋轉,導料板焊接在機體上?？蓪Σ煌N類核桃進行破殼,核桃仁破碎率低,表面磨損少、生產(chǎn)率高。李忠新,楊軍,韓小軍,楊莉玲,李新明,王釗英,齊新洲等人員研制的平板擠壓式核桃破殼機，該機包括殼體、底座、傳動電機、主動破殼板、被動破殼板、調距手輪、進料斗、導料斗組成。殼體頂部設置進料斗,殼體的底部靠底座支撐。殼體空腔中分別裝設有主動、被動破殼板,主動破殼板通過偏心軸的從動齒輪與調速電機傳動軸上的主動齒輪嚙合一起運動。被動破殼板與殼體外側的螺紋管連接,螺紋管與螺紋頂桿相配合,螺紋頂桿的外側固定一調距手輪,通過調距手輪的旋轉,可實現(xiàn)調節(jié)兩破殼板之間的間隙。可對各種類 型的堅果類進行破殼,不會將果仁破碎,破殼時果殼不會四處飛濺,該機使用安全、可靠、方便,特別適合于核桃種植戶和核桃加工企業(yè)使用 [7]。1.3 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路重點設計機架部分和工作部分，機架內(nèi)容要包含核桃破殼整體裝置，以實現(xiàn)安全平穩(wěn)、定位準確的整體，以及破殼的受力分析，確定破殼的形狀大小。核桃破殼機的設計是一個相當復雜的系統(tǒng)工作，所牽涉的問題也很多，如功能、強度、可靠性、經(jīng)濟性和標準化等。無論是總體布局、傳動方式還是零部件的結構設計都必須綜合考慮各方面的因素，仔細分析比較，選擇最優(yōu)化方案，選出了螺紋螺旋式變形恒定核桃破殼機。2 螺旋式核桃破殼機結構說明2.1 螺旋式核桃破殼機的結構設計示意圖1.喂料口 2.套筒 3.螺旋軸 4.出料口 5.機架 圖2-1 螺旋式核桃破殼機結構 經(jīng)過探討，確定圓盤式核桃破殼機的總體結構，包括螺旋軸、喂料口、套筒、出料口、破殼室、機架等。2.2 螺旋式核桃破殼機的工作原理該機主要由機架、喂料斗、破殼螺旋軸、套筒、出料斗、軸、帶、電機等組成，螺旋軸與套筒是主要破殼部件，它們構成破殼工作區(qū)，核桃在該區(qū)受到連續(xù)擠壓，受擠壓的核桃沒有很好的破殼，塔里木大學畢業(yè)設計3 還可以再次進行擠壓，這樣核桃的破殼率就會相對比較高；另外，因為套筒是圓錐形的，與螺旋軸水平放置，所以擠壓間距是變化的，以適應不同大小的核桃；套筒是階梯型的，我們可以根據(jù)不同的核桃品種及其大小范圍來增加或減少套筒的最佳使用數(shù)量。3 傳動方案設計 綜合考慮效率、質量、運動性能、生產(chǎn)條件。選擇用普通 V帶傳動。帶傳動具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動，結構簡單，成本低廉等優(yōu)點。3.1 電動機選擇由配用的電動機的功率 P(kW)的大小，要根據(jù)破殼機破開核桃的生產(chǎn)能力 Q(t/h)來決定，不宜過大或過小。一般應按下式計算：P=(6.4～10.5)Q。如要求破開得較細，系數(shù)的值可以取大一點，，如要求破開得較粗，系數(shù)的值可取小一點。按照經(jīng)驗取 Q=100kg/h，則電動機的功率P=10.5×100×103=1.05kW，查機械手冊 [8]綜合考慮選用 Y型三相異步電動機 Y90s-2。表 3-1 電動機主要性能型 號 額定功率 kw滿載轉速 minr額定電流A效 率% 功率因數(shù) 額 定 轉 矩最 大 轉 矩 電動機質量 kgY90s-2 1.5 2840 3.44 78 0.78 2.3 22表 3-2 電動機主要外形尺寸電動機主要外形安裝尺寸如圖 3-1圖3-1 電動機3.2 帶傳動的設計計算（1）確定計算功率wPKAca k10.50.1???其中 為工作系數(shù) , 為傳動的額定功率。AKP（2）選擇 V帶的帶型根據(jù) 、 由機械設計第八版圖 8-11選用 Y型帶。ca1n（3）確定帶輪的基準直徑 并驗算帶速dV中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸出尺寸D×E安裝鍵部位尺寸F90 310×245×190 190×140 10 24×50 8塔里木大學畢業(yè)設計4 ①初選主動輪的基準直徑 。由機械設計第八版表 8-6和表 8-8，取大帶輪的基準直1d徑: 。 mmd40)(75in1???②驗算帶速 Vsmnd /15.10628475.36.1????因為 , 故帶速合適。svs/305/?③計算從動輪的基準直徑 。由機械設計第八版式(8-15a) ，計算從動輪的基準直徑 2d5.89724d12???di。 機械設計第八版表 8-8，圓整為 。 md2(4)確定中心距 和基準長度 。aL①由機械設計第八版式(8-20),初定中心距 。 40?a②由機械設計第八版式(8-22),計算帶所需的基準長度102m4)()104(2.3)()(214.302120 ??????????ddaLdo由機械設計第八版式(8-2)選帶的基準長度 。 m?dL③按機械設計第八版式（8-23）計算實際中心距 a89204200 ???a中心距的變化 ： d47115.-8915.min ???33ax??L④驗算小帶輪上的包角 1??????? 20.6589.)2(0.7)(8021 ????d⑤計算帶的根數(shù) z由機械設計第八版式(8-19)知.kw1.3)(.6K)P(0 ????????Lr?，取 2根。6.1.0??Pzca⑥求作用在在帶輪軸上的壓力 0F由機械設計第八版表 8-3得 Y型帶的單位長度質量 ,mkgq/02.?所以： ?? NvzKPca 8.3915.02.15.2936.05.)( 220 ???????應使帶的實際初拉 ，作用在軸上的壓力為min0)(F?z .40.6sin8.39)s(2)(i0in?3.3 帶輪的結構設計小帶輪的材料選擇HT150，由小帶輪的基準直徑 。因此小帶mdmd 753.2571 ???塔里木大學畢業(yè)設計5 輪可采用實心式；由機械設計第八版表8-10得Y型槽的結構尺寸 ， ,m3.5bd?6.1ha?, ， ，m8e?2zhdaa 2.436.102????。m81)-(1-?fB）（圖3-2 小帶輪結構圖3-3 大帶輪結構大帶輪的材料選擇 ，由大帶輪的基準直徑，150HT，mdmd 753.2.29????因此大帶輪可采用腹板式,由機械設計第八版表8-10得Y型槽的結構尺 ,mbd3.5?塔里木大學畢業(yè)設計6 ， , ， ，mha6.1?8e2?Zmhdaa 2.1036.102???。mfZB06)1-(2)(????4 軸的設計4.1 軸的設計設計的軸長是 1007m，分為 5 段，其結構示意圖如下：圖 4-1 軸的結構軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用 45號剛作為軸的材料。調制處理。第二段軸軸表面淬火，增加其表面的耐磨性能。4.1.1 軸的計算 Ⅰ軸上的功率 ， ，則4kw.1?P750r/min1179549???NPT4.1.2 求作用在齒輪上的力已知高速級小齒輪的分度圓直徑 因為是標準齒輪所以 ，所以其1d?20??圓周力：N 7.4875921t ???F徑向力：.10tan.48tan???軸向力：= aFt 9.37/cos2.17cos????4.1.3 初步確定軸的最小直徑軸的估算如下：初選材料為 45號鋼，調質處理，由于軸即傳遞轉矩又承受彎矩，故式：??npAP　t 303632.059d???查表 15-3取 =110，且 ， ，則0A14kw.?Pmi/751rn?At 4.330?取 。md6in?輸入軸的最小直徑顯然是安裝凸輪的孔徑，故凸輪的孔徑為 。604.1.4 擬定軸上零件的裝配方案軸承座-圓柱套筒和圓錐套筒-軸承-軸承端蓋-帶輪4.1.5 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度。第一段：圓錐滾子軸承，查手冊， md751?l71第二段： d72?l802第三段：圓錐滾子軸承，查手冊， , 3203塔里木大學畢業(yè)設計7 第四段： , md684?l154第五段： , 95604.1.6 軸承端蓋的選擇選擇凸緣式聯(lián)軸承端蓋（根據(jù)結構）HT150。 （查表 11-10） , 。 2ee?1螺釘直徑 ，螺釘個數(shù)： 個。其參數(shù)如下：d03?4md9130??D085.2.??1e6..3其中： ,取 ，em2?2.19則軸端蓋： 。L8.56?4.1.7 求輸入軸上的功率， ，則kwP4.1輸 min/7.4rn輸mNPT ??????? 555 104.376.4109109輸 輸輸4.1.8 求作用在齒輪上已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 2d則：TFt 120498.521???Ntr 8.tanan??3coscos4.2 軸的校核4.2.1 軸的剛度校核軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用 45號剛作為軸的材料。調制處理。經(jīng)過分析，主軸軸的受力最大，而且軸的周向受力是主要的，因此，對該軸進行扭矩校核。軸的結構見圖 4-1。軸的扭矩計算電動機輸出轉矩：NMnpTmd02.6385.1950d ???式中： 為電動機額定功率， 為電動機轉速。dp主軸輸入轉矩：id .19.2..621???為帶輪的傳動效率初選1?9.0為軸承的傳動效率初選2 82根據(jù)要求，軸要滿足下列條軸的強度條件：][053.2.16.033 ?? ????MPadWT塔里木大學畢業(yè)設計8 式中： 為軸的切應力，單位 ； 為轉矩，單位 ； 為抗扭截面系數(shù)，單位 ；?MPaTmN?TW3m為許用扭切應力，單位 。][表 4-1 常用材料的值和 值C該軸的材料為 45號鋼，則滿足強度條件，軸是安全的 [11]。軸的剛度計算][689.035.10.82463244 ???? ?????radGTlIlP式中： 為轉矩； 為受轉矩作用的長度， ；G 為材料的切變模量， ； 為軸徑，Tl mMPad； 為軸截面的極慣性距。 , ，故軸是安全的。mPI][??4.2.2 軸的強度校核圓周力：NdTFt 4675108.21???徑向力：tr .23tan4675an??軸向力：Ft 9.80cos/cos???求垂直面的支承反力（圖 b） NLdFarv 2.5.847792016.20531 ??????NFvv?求水平面的支承反力（圖 c）FtH5.3724621??F力在支點產(chǎn)生的反力（圖 d）NLKF.15.87301?F612??外力 作用方向與帶傳動的布置有關，在尚未確定具體布置前，可按最不利情況考慮。繪垂直面的彎矩圖（圖 b）mMZva 9.4532.07??NLFva.1'?軸的材料 Q235,20 35 45 40Cr，35SiMnPa/][?12-20 20-30 30-40 40-52C 160-135 135-118 118-107 107-98塔里木大學畢業(yè)設計9 繪水平面的彎矩圖（圖 c）NmLFMH39628475.0231a ???F力產(chǎn)生的彎矩圖（圖 d）KF.1.2?作用在軸右端的外力：NdT02/3894/??mLMFa 6.537.612求合成彎矩圖（圖 e）考慮到最不利的情況，把 與 直接相加。aHv?NFava 9.3876.5392.452 ????41)(a'' m8.072NM4.2.3 求軸傳遞的轉矩（圖 f）dFT3..4651t ???4.2.4 求危險截面的當量彎矩從圖可見，a-a 截面最危險，其當量彎矩為:??2eTa??取折合系數(shù) ，代入上式得 :6.0??NmM39816.09.3872e ???4.2.5 計算危險截面處軸的直徑軸的材料為 45號鋼，調質處理，由表 14—1查得 ，由表 14-3查的許用應力MPaB75?，則 。 考慮到鍵槽對軸的削弱，將??Pab601?????dbe .4.01.0333???值加大 ，故 ，粗取軸徑為 ，合適，安全。d4%2m584??604.3 附件的設計4.3.1 軸系零件的定位與軸承的選擇軸向定位 為了防止軸上零件發(fā)生沿軸向的移動，必須對其進行定位，來保證齒輪的正確嚙合，根據(jù)軸上零件的的安裝要求和對軸的結要求，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計中有用到，具體的結構和參數(shù)見零件圖和明細表。周向定位鍵主要是為了實現(xiàn)軸上零件的周向定位來傳遞轉距，鍵的形式用多種，因此要根據(jù)不同的要求來選擇不同型號的鍵，根據(jù)傳動的要求，本設計全部采用圓頭普通平鍵（A 型），它的兩個側面是工作面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙，其主要特點是定心性好、拆裝方便。4.3.2 軸承的選擇主軸通過粉碎室內(nèi)腔，其兩端由軸承固定在機架上。根據(jù)軸受力和軸徑的不同，本設計選用的軸承是：深溝球軸承。 已知此處軸徑 ，所以選內(nèi)徑為 的軸承，在機械設計手冊中選擇深溝球軸承；md75?m75塔里木大學畢業(yè)設計10 查表 6-1，選擇型號為 6015 GB/T276—1994的軸承。另一處已知軸徑為 ，所以選內(nèi)徑md75?也為 的軸承，選擇型號也為 6015 GB/T276—1994的軸承。所選的軸承基本參數(shù)如下：m75軸承外徑： d75?mD1B20基本額定動載荷： KNCr.6基本額定靜載荷：圖 4-2 軸的受力分析塔里木大學畢業(yè)設計11 總結通過此次設計使我掌握了科學研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎，在以后的日子我將會繼續(xù)保持這份做學問的態(tài)度和熱情。我所選設計題目是“螺紋螺旋式核桃破殼機的設計”。經(jīng)過查找資料和老師的指導，以及上網(wǎng)搜集更多的相關學術論文、核心期刊、書籍等，終于對核桃破殼機有了一定得了解，心里有了大體的思路。最終確定的核桃破殼機為螺旋式破殼機。該機主要由機架、喂料斗、破殼螺旋軸、套筒、出料斗、軸、帶、電機等。螺旋軸與套筒是主要破殼部件，它們構成破殼工作區(qū)，核桃在該區(qū)受到連續(xù)擠壓，受擠壓的核桃沒有很好的破殼，還可以再次進行擠壓，這樣核桃的破殼率就會相對比較高；另外，因為套筒是圓錐形的，與螺旋軸水平放置，所以擠壓間距是變化的，以適應不同大小的核桃；套筒是階梯型的，我們可以根據(jù)不同的核桃品種及其大小范圍來增加或減少套筒的最佳使用數(shù)量。通過這段時間的努立，我基本上按要求完成了機械設計課程設計中指定的各項任務，通過這次設計，進一步提高了我的機械知識水平，鞏固了所學課程；無論是看圖能力還是畫圖能力都得到了較大的提高，使我們對機械有了更深刻的理解和認識，培養(yǎng)了我綜合運用所學知識解決工程實踐問題的能力。由于實踐經(jīng)驗和資料的缺乏，加之時間緊迫，在設計過程中遇到了許多問題，大部分問題在老師的指導和同學們的幫助下下得以解決。但也有很多地方設計的不近人意，例如所繪制的圖紙有些地方表達的不是很清楚，希望各位老師給予諒解。塔里木大學畢業(yè)設計12 致 謝對于這次設計的完成,首先感謝母?！锬敬髮W的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難得的學習環(huán)境和機會，使我學到了許多新的知識、知道了知識的可貴與獲取知識的辛勤。承蒙蘭海鵬老師的耐心指導，我順利地完成了我的畢業(yè)設計。在此深深感謝我的蘭老師給予了我耐心的指導和幫助,表現(xiàn)了他對工作高度負責的精神，同時也感謝給給我?guī)А懂嫹◣缀巍返睦钇嚼蠋?，《機械工程材料》的張有強老師，《互換性與測量技術》的王旭峰老師，《材料力學》的李平老師，沒有這些課程做基礎，是無法完成畢業(yè)設計的，感謝你們！在我的設計過程中，還得到了眾多同學的支持和幫助，在此，我對這些同學表示我衷心的感謝和永遠的祝福！ 對于這次畢業(yè)設計，還有許多美好的設想由于時間緊湊和自身因素無法得以實現(xiàn)，這不能不說是本次設計的遺憾之處。不過，至少它啟發(fā)了我的思維，提高了我的動手能力，豐富了我為人處世的經(jīng)驗，進一步鞏固了所學知識，這為我在以后的學習過程當中奠定了堅實的基礎 。同時為以后在自己的工作崗位上發(fā)揮才能奠定了堅實的基礎。四年的大學生活即將結束，在這四年里，我體會頗多。首先感謝所有老師，尤其是這四年來帶過我課的老師，沒有你們就沒有今天的我，你們不僅教會了我書本上的知識，而且還教會了我做人的道理。在這里，學生真誠的向你們說聲感謝。老師，謝謝您！再次感謝農(nóng)機班的所有同學們，謝謝你們在平日里給我的幫助和照顧，祝愿你們在以后的工作和生活中都能一帆風順。塔里木大學畢業(yè)設計13 參考文獻[1] 沈再春主編.農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備[M].中國農(nóng)業(yè)出版社,1993,204-265.[2] 史建新,辛動軍. 國內(nèi)外核桃破殼取仁機械的現(xiàn)狀及問題探討[J].農(nóng)機化,2001,2-5.[3] 王高平.一種新型核桃加工設備的研究[J].南方農(nóng)機,2002,67-109.[4] 史建新.新型核桃破殼機[P].中國專利,2008.05.21,2-4.[5] 王琦祥.核桃破殼機[P].中國專利,1985,2-5.[6] 吳子岳.綿核桃剝殼取仁機械的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報,1995,2-7.[7] 馮光旭.核桃破殼機[P].中國專利,2008.10.01,2-4.[8] 董詩韓,史建新.多輥擠壓式核桃破殼機的設計與試驗[J].農(nóng)業(yè)大學學報,2011, 2.[9] 李曉霞,郭玉明.帶殼物料脫殼方法及脫殼裝備現(xiàn)狀與分析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2007，4.[10] 李良藻,湯楚宙主編.農(nóng)產(chǎn)品加工機械[M].長沙:湖南教育出版社，1989.78-113.[11] 無錫輕工業(yè)學院主編.食品工廠機械與設備[M].北京:中國輕工業(yè)版社,1993,75-89.[12] 第一機械工業(yè)部農(nóng)業(yè)機械研究所.農(nóng)業(yè)機械設計手冊(上、下冊)[M].北京:機械工業(yè)出版社，1972,65-89.[13] 吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京:高等教育出版社,2006.05,22-73.[14] 鞠魯粵.機械制造基礎[M].上海:上海交通大學出版社,2007,34-56.[15] 趙韓,黃康,陳科.機械系統(tǒng)設計[M].北京:高等教育出版社,2005.03,41-65.[16] 裘建新.機械原理課程設計指導書[M].北京:高等教育出版社,2005.04,23-34.[17] 龔桂義.機械設計課程設計指導書(第二版)[M].高等教育出版社,23-48.[18] 龔桂義.機械設計課程設計圖冊(第三版)[M].高等教育出版社,40-50. 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