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山核桃脫皮與清洗機設計
摘要：核桃富含脂肪(70%以上)及蛋白質(20%)，是高熱能營養(yǎng)食物，又是無膽固醇的綠色保健食品，不論是在國內還是在國外又具有很廣闊的市場空間。核桃果實采收后，必須盡快脫掉核桃外表面的青皮，以保證核桃表面的潔凈，增加商品外觀品質?？咳斯とコ颂仪嗥ぃ实?，成本高。實現核桃脫皮及清洗的機械化，對解放勞動力，支援農業(yè)生產有重要意義。
本次山核桃脫皮與清洗機是參照6TXH-800型結構設計的，該機主要由機架、入料口、擋料板、電動機、傳動軸、旋切滾刀、滾刀、柵條圓筒、柵條、定位銷、鋼絲毛刷、篩網、噴淋管、防護罩、出料口、出雜口等部件組成。
本文首先通過調查與分析核桃脫皮與清洗機現況，參照6TXH-800型結構提出本次設計方案，接著對該核桃脫皮與清洗機各主要部件進行了詳細的設計與校核，最后通過AutoCAD制圖軟件繪制了裝配圖及各主要零部件的零件圖。本文的研究方法對今后各類堅果的脫皮及去殼機的設計與改進均有很好的參考價值。
關鍵詞：核桃，脫皮，清洗，旋切，柵條
Pecan peeling and washing machine design
Abstract:Walnuts are rich in fat (70%) and protein (20%), the high-energy nutritious food is cholesterol-free green health food, whether at home or abroad, but also has a very broad market space. After the walnut harvest, must peel off as soon as the outer surface of walnut, walnut to ensure a clean surface, increasing the appearance of quality merchandise. By artificial removal of Walnut, low efficiency, high cost. Achieve walnut peeling and cleaning of mechanization, the liberation of labor, support agricultural production is important.
The pecan peeling and washing machine reference 6TXH-800-type structure design, the machine consists of a rack, the discharge port, blocking plate, motor, drive shaft, peeling hob, hob, trash rack cylinder , irons, pins, wire brush, screen, sprinkler pipe, protective cover, the discharge port, the port and other miscellaneous components.
Firstly, this design scheme proposed by the investigation and analysis of the current situation walnut peeling washing machine, reference 6TXH-800-type structure, then the walnut peeling and washing machine all the major components of the detailed design and verification, and finally through the AutoCAD drawing software to draw the assembly diagram and the major components of the parts diagram. Research methods to design and improve future all kinds of nuts and shelled peeling machine has a good reference value.
Keywords: Walnuts, Peeling, Washing, Peeling, Trash rack
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2國內外研究現狀 2
1.2.1國外研究現狀 2
1.2.2國內研究現狀分析 2
1.3設計要求 3
第2章 總體設計 4
2.1 主要結構及工作原理 4
2.1.1 主要結構 4
2.1.2工作原理 4
2.2技術參數 4
2.3 結構特點 5
2.3.1柵條與旋切滾刀之間間隙可調 5
2.3.2滾刀螺旋布置，材料為不銹鋼 5
2.3.3具有二次脫皮功能 5
2.3.4實現對核桃的初洗和精洗 5
2.4影響核桃脫皮脫皮效果的主要因素 5
2.4.1核桃成熟度 5
2.4.2柵條與旋切滾筒之間間隙 5
2.4.3相鄰焊接柵條之間的間隙 5
第3章 主要零部件的設計 6
3.1 電動機的選擇 6
3.1.1選擇電動機類型 6
3.1.2 電動機容量的選擇 6
3.1.3 電動機轉速的選擇 6
3.2減速機構的設計 6
3.2.1分配傳動比 6
3.2.2運動和動力參數計算 6
3.2.3齒輪的設計 7
3.2.4軸及軸承裝置、鍵的設計 11
3.3 V帶傳動的設計 15
3.3.1 V帶的基本參數 15
3.3.2 帶輪結構的設計 17
3.4主軸的設計與校核 18
3.4.1 軸上的功率P、轉速n、轉矩T 18
3.4.2 初步確定軸的最小直徑 18
3.4.3 軸的結構設計 18
3.4.4軸上的載荷 20
3.4.5精確校核軸的疲勞強度 21
3.5主軸承的選擇與校核 23
3.5.1計算軸承受到的徑向載荷 23
3.5.2計算軸承軸向力 23
3.5.3求軸承的當量動載荷 23
3.5.4驗算軸承的壽命 24
3.6機體部件的設計 24
3.6.1入料口、出料口 24
3.6.2旋切滾刀、滾刀 25
3.6.3柵條圓筒、柵條 25
3.6.4鋼絲毛刷、篩網 26
3.6.5擋料板、防護罩 27
3.6.6機架 27
第4章 如何正確使用核桃脫皮機 28
總 結 29
參考文獻 30
致 謝 31
31
湖州師范學院畢業(yè)設計
第1章 緒論
1.1 研究背景及意義
核桃是世界著名四大干果之一(還有扁桃、腰果、榛子)，它是胡桃屬落葉喬木，在中國栽培有2000年以上的歷史。據市場預測，核桃富含脂肪(70%以上)及蛋白質(20%)，是高熱能營養(yǎng)食物，又是無膽固醇的綠色保健食品，有著廣闊的國內外市場，歷來被稱為“木本油料”、“鐵桿莊稼”，是中國開發(fā)山區(qū)林業(yè)生產的重要經濟樹種。目前，全國25個省、市自治區(qū)都有核桃分布，面積有1000多萬畝，2億多株，以云南、山西、陜西、河北、甘肅、河南、四川、北京、山東、產量最多，約占全國總產量的85%以上，并且是我國傳統出口物資之一。
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，核桃與杏皮、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外所認識。我國核桃總產量約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。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、皮殼分離與包裝外，還可進一步深加工。在加工中，存在的問題是核桃脫皮比較困難，主要由人工完成。人工剝皮難以滿足生產發(fā)展的要求，故研制高效脫皮機已成當務之急。
近年來核桃種植面積和產量增長迅速，截止2013年底，全國核桃栽培面積約160萬hm2，核桃總產量約為40萬噸。核桃果實采收后，必須盡快脫掉核桃外表面的青皮，以保證核桃表面的潔凈，增加商品外觀品質?？咳斯とコ颂仪嗥ぃ实?，成本高。而且，加工和出口的時間正值三秋和農田基本建設大忙季節(jié)，任務重，時間緊，形成與農業(yè)爭勞力的局面，所以，實現核桃脫皮機械化，對解放勞動力，支援農業(yè)生產有重要意義。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，實現核桃加工機械化，有利于我們搶時間，爭速度，支援外貿。從經濟上說，國際市場核桃皮各質量等級的差價甚大。機械脫皮有希望提高脫皮質量，增加外匯，同時大規(guī)模集中加工， 便于綜合利用。
圖1-1 山核桃脫皮與清洗機
1.2國內外研究現狀
1.2.1國外研究現狀
在全球范圍內，核桃年產量在20萬t以上的國家僅有中國和美國。中美兩國的核桃產量占世界核桃總產量的50％左右，而最有代表性、生產水平最高和市場占有份額最大的當數美國。在美國、澳大利亞以及歐洲等發(fā)達國家，核桃絕大部分都經過機械化生產線進行商品化處理。采收通過機械振蕩器將核桃果實振落到地面上，再由機械將果實收集起來，運到加工廠進行脫青皮、漂洗、烘干和帶殼包裝等處理。核桃皮加工也全部機械化，通過脫皮機脫皮，機械、氣流分選機進行殼皮分離，然后用分色機將果皮分為深色和淺色，再分為全皮和碎皮不同大小等級，最后分別包裝銷售。
國外早在20世紀60年代初，就著手研制堅果脫皮機具，至80年代初，美國、意大利、法國等已相繼推出了各種堅果脫皮機，如夏威夷果脫皮機、杏皮脫皮機等。經過數十年的發(fā)展，堅果脫皮機具已日趨成熟，目前，正朝著機電一體化方向發(fā)展。由于美國的主栽品種只有強特勒、哈特利、希爾、維納、土萊爾、豪沃迪這6個，其品質優(yōu)良，規(guī)格劃一，有利于機械化脫皮，因此核桃脫皮機在美國發(fā)展較早。主要的核桃脫皮機類型有：
（1）Larry H. Hemry 研制的專利號為6098530 機械式核桃脫皮機。該機的主要結構由機架、料斗、可調節(jié)定位板、破碎裝置、傳動機構以及動力所組成。機械式核桃脫皮機通過調節(jié)可調節(jié)定位板和破碎裝置間的間隙能夠適應各類堅果的脫皮。
（2）Kenneth R. Evans 研制的專利號為 4201126 核桃脫皮機。該機主要由喂料斗、輸送裝置、脫皮裝置和出料口等組成。工作時，由輸送裝置把待脫皮的核桃從料箱運送到脫皮裝置，然后對其進行脫皮。
（3）Clarence Lloyd Warmack 和 Barry Shawn Warmack 等研制的專利號為6516714 核桃脫皮機。該機主要由機架、箱體、滾筒、旋轉脫皮裝置和出料口等組成。該機可以成功有效地擊打核桃將其殼皮分離。
（4）John W. Brazil 發(fā)明的專利號為4255855核桃鉗。該鉗由把手、可調柱塞、夾頭、底座和固定套等組成。使用時，將核桃放置在底座上，然后通過操縱把手推動可調柱塞在固定套內滑動，可調柱塞伸出從而使夾頭將核桃推到剛性砧底座上把核桃夾緊并脫皮。
（5）Michael P.Filice，R obert Lemos 和 Robert P.Baker 等研制的專利號為5325769核桃脫皮機。該機主要由機架、喂料斗、輸送裝置、擊打裝置和傳動裝置等組成。工作時，料箱中的核桃由輸送裝置逐一運送到擊打裝置，然后由凸輪控制擊打打頭將核桃殼打破使其殼皮分離。
1.2.2國內研究現狀分析
我國堅果脫皮機具發(fā)展緩慢，遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展，在一些生產應用的機具中，存在如下幾個突出的問題，因而，難以推廣應用。
(1)脫皮率低。不少脫皮機漏剝或脫皮不完全，果皮去凈率不高，有些脫皮機脫皮率只有 50%。這是堅果脫皮機推廣使用的最大障礙。
(2)損失率高。由于參數選擇不合理，造成脫皮不完全現象嚴重，碎皮夾帶在碎殼中難以回收而被棄除。有些機具果皮損失率高達20%。
(3)果皮完整性差。有些機具的設計，為了減少漏剝或脫皮不完全現象，一味追求脫皮率的提高，導致高的破碎率，從而降低了產品的商品價值。
(4)通用性差。一般脫皮機僅能用于某一品種堅果的脫皮作業(yè)，對于不同品種的堅果，不能通過更換主要零部件來實現一機多用。
(5)機具性能不穩(wěn)定，適應性差。為某類堅果專門開發(fā)的專用機型，在該堅果品種、大小規(guī)格、外殼形狀和含水量等因素出現變化時，脫皮機具脫皮性能就變差。
(6)作業(yè)成本偏高。我國堅果脫皮機具尚未形成規(guī)模和系列，多數是單機制造，制造的工藝水平低、成本高、也因為通用性差，不能一機多用，使得生產企業(yè)設備配置的成本高，致使加工的作業(yè)成本增加。
1.3設計要求
參照6TXH-800型山核桃脫皮與清洗機，設計一款能滿足不同尺寸核桃的脫皮與清洗機，要求不僅可以脫核桃青皮，還可以對核桃進行初步清洗、精洗，并盡可能的做到機械效率高，體積小。
第2章 總體設計
2.1 主要結構及工作原理
2.1.1 主要結構
該機主要由機架部分、入料口、擋料板、電動機、傳動軸、旋切滾刀、滾刀、柵條圓筒、柵條、定位銷、鋼絲毛刷、篩網、噴淋管、防護罩、出料口、出雜口等部件組成（如下圖）。
圖2-1 山核桃脫皮與清洗機結構方案
1-入料口 2-擋料板 3-傳動軸 4-電動機 5-機架 6-柵條圓筒 7-滾刀 8-柵條 9-旋切滾刀
10-定位銷 11-鋼絲毛刷 12-篩網 13-出雜口 14-出料口 15-防護罩 16-噴淋管
2.1.2工作原理
青皮核桃從入料口進入旋切滾筒，旋切滾筒轉動時帶動青皮核桃沿滾筒切線方向運動并摩擦柵條，在滾刀的切削和滾筒與柵條之間的擠壓、摩擦作用下將核桃青皮剝離下來。剝離后青皮從滾筒柵條間隙中分離出來進入出雜口。由于滾刀按螺旋線排列，因此核桃在剝離青皮的過程中沿螺旋線向出料口方向移動。與此同時，將一定壓力的水噴射到核桃表面，沖洗核桃表面的污物。核桃進入篩網后，少量未削凈的青皮被鋼絲毛刷清除，脫去青皮的核桃在鋼絲毛刷的作用下從出料口排出。
2.2技術參數
外形尺寸（mm） 1000×700×900
配套動力（kW） 1.1
生產率（kg/h） 800
脫皮率（%） ≥95
破碎率（%） ≤1
皮中含果肉率（%） ≤2
果中含雜率（%） ≤2
洗凈率（%） ≥95
2.3 結構特點
2.3.1柵條與旋切滾刀之間間隙可調
固定柵條的螺栓上套有彈簧，通過對調節(jié)彈簧的松緊來控制柵條與旋切滾筒、滾刀對核桃作用的強弱，以滿足對尺寸大小不同的核桃脫皮，同時避免損傷核桃硬殼。
2.3.2滾刀螺旋布置，材料為不銹鋼
滾刀以一定角度螺旋均勻分布于旋切滾筒外圓柱面上，在切削核桃青皮的同時向前輸送核桃。滾刀材料采用不銹鋼，強度高，韌性好，耐腐蝕。
2.3.3具有二次脫皮功能
篩網內傳動軸部分安裝有鋼絲毛刷，除了把來自旋切滾筒的核桃輸送至出料口外，還可以對青皮未除凈的核桃進行二次脫皮，從而達到更佳去皮效果。
2.3.4實現對核桃的初洗和精洗
在防護罩內側安裝有噴淋管，通過控制水量的大小來達到初步清洗核桃的目的；在篩網內鋼絲毛刷上方也安裝有噴淋管，鋼絲毛刷對核桃進行二次脫皮與輸送至出料口的過程中進行精洗，保證輸出的核桃被完全清洗干凈。
2.4影響核桃脫皮脫皮效果的主要因素
2.4.1核桃成熟度
剛剛摘下的核桃，青皮與核桃硬殼緊緊貼附，附著力大，青皮不容易脫掉。需放置3~5天，待核桃青皮稍微膨脹或開裂時進行脫皮。
2.4.2柵條與旋切滾筒之間間隙
當柵條與旋切滾筒之間間隙大于核桃的長徑時，無法對核桃脫皮。過小時，由于滾刀、滾筒、柵條對核桃切削、擠壓、摩擦作用較強，易造成核桃硬殼破碎。可調節(jié)彈簧松緊度或在柵條下放置墊片的方法來改變此間系的大小。
2.4.3相鄰焊接柵條之間的間隙
核桃在切削過程中受到柵條的擠壓，反過來，柵條在核桃的反作用力下向外張開。若相鄰兩柵條間隙過大，在手反作用力向外張開時，核桃容易從間隙中漏出。在設計過程中必須考慮這一因素，適當減小相鄰焊條之間的間隙。另外，調節(jié)彈簧的松緊度也可控制柵條張開的大小。
第3章 主要零部件的設計
3.1 電動機的選擇
3.1.1選擇電動機類型
電動機是標準部件。因為室內工作，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
3.1.2 電動機容量的選擇
已知配套動力為1.1KW，查《機械設計手冊》表19-1選取電動機額定功率為1.1KW。
3.1.3 電動機轉速的選擇
對比查閱6TXH-800型山核桃脫皮與清洗機主軸工作轉速為150r/min~250r/min，初步選取主軸工作轉速：
展開式單級齒輪薦的傳動比為：
V帶的傳動比為：
得總推薦傳動比為：
所以電動機實際轉速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉速為1000、1500、3000r/min。
綜合考慮傳動裝置機構緊湊性和經濟性，選用同步轉速1500r/min的電機。
綜上述選擇型號為Y90S-4，滿載轉速，額定功率1.1。
3.2減速機構的設計
3.2.1分配傳動比
（1）總傳動比
滿載轉速。故總傳動比為：
（2）分配傳動比
為使傳動裝置尺寸協調、結構勻稱、不發(fā)生干涉現象，選V帶傳動比：；
則減速器的傳動比為：；
3.2.2運動和動力參數計算
（1）各軸的轉速
1軸 ；
2軸 ；
主軸
（2）各軸的輸入功率
1軸 ；
2軸 ；
主軸 ；
（3）各軸的輸入轉矩
1軸 ；
2軸 ；
主軸 ；
（4）整理列表
軸名
功率
轉矩
轉速
傳動比
1軸
1.089
7.43
1400
1
2軸
1.046
19.98
500
2.8
主軸
0.994
47.46
200
2.5
3.2.3齒輪的設計
（1）選精度等級、材料和齒數
采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為210HBS。
選小齒輪齒數，
大齒輪齒數，取
（2）按齒面接觸疲勞強度設計
由設計計算公式進行試算，即
1） 確定公式各計算數值
（a）試選載荷系數
（b）計算小齒輪傳遞的轉矩
（c）小齒輪相對兩支承對稱分布，選取齒寬系數
（d）由表6.3查得材料的彈性影響系數
（e）由圖6.14按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強度極限
大齒輪的接觸疲勞強度極限
（f）由式6.11計算應力循環(huán)次數
（g）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數
（h）計算接觸疲勞強度許用應力
取失效概率為1％，安全系數為S=1，由式10-12得
（i）計算
試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值
計算圓周速度v
計算齒寬b
計算齒寬與齒高之比b/h
模數
齒高
計算載荷系數K
根據，7級精度，查得動載荷系數
假設，由表查得
由表5.2查得使用系數
由表查得
查得
故載荷系數
（j）按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式可得
（11）計算模數ｍ
（3）按齒根彎曲強度設計
彎曲強度的設計公式為
（a）確定公式內的計算數值
由圖6.15查得
小齒輪的彎曲疲勞強度極限
大齒輪的彎曲疲勞強度極限
由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數
計算彎曲疲勞許用應力
取失效概率為1％，安全系數為S=1.3，由式得
計算載荷系數
（b）查取齒形系數
由表6.4查得
（c）查取應力校正系數 由表6.4查得
（d）計算大小齒輪的，并比較
小齒輪的數據大
（e）設計計算
對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，可取有彎曲強度算得的模數1.06mm，于是取齒輪模數第一標準系列值m＝1.5mm。
并按接觸強度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數 取
大齒輪齒數 取
（4）幾何尺寸計算
（a）計算分度圓直徑
（b）計算中心距
（c）計算齒寬寬度取35mm
序號
名稱
符號
計算公式及參數選擇
1
齒數
Z
24，67
2
模數
m
1.5mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
齒寬度
11
中心距
3.2.4軸及軸承裝置、鍵的設計
（1）軸1的設計
1）尺寸與結構設計計算
（a）高速軸上的功率P1,轉速n1和轉矩T1
，，
（b）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調質處理。根據機械設計表11.3，取，于是得：
（c）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
該處開有鍵槽故軸徑加大10％～15％，且這是安裝聯軸器的直徑，取16mm。
軸的結構設計：
為了滿足帶輪的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段右端要有一軸肩，故取Ⅱ-Ⅲ段直徑為dⅡ-Ⅲ=19mm。
初步選定滾動軸承，因軸承受徑向力和軸向力，根據dⅡ-Ⅲ=19mm，取用6204型深溝球軸承，其尺寸為d×D×T=20mm×42mm×13mm，則有dⅢ-Ⅳ=dⅤ-Ⅵ=20mm，LⅡ=13mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑dⅣ-Ⅴ=25mm。
右端軸承與齒輪之間應有一套同固定，Ⅴ-Ⅵ長應為：取套同長12mm，則LⅤ-Ⅵ=17mm。
齒輪為齒輪軸此軸段長LⅥ-Ⅶ=40mm。
取軸承端蓋總寬為32mm，外端面與聯軸器右端面間距離為10mm，故取LⅡ-Ⅲ=42mm。
結合箱體結構，取LⅣ-Ⅴ=76mm。
（d）軸上零件的周向定位
軸上零件的周向定位：聯軸器與軸的周向定位均用平鍵聯接。按dⅥ-Ⅶ=18mm查得平鍵截面b×h=6mm×6mm，鍵槽用銑刀加工，長40mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸配合為H6/n5。
2）強度校核計算
（a）求作用在軸上的力
已知高速級齒輪的分度圓直徑為= ，根據《機械設計》（軸的設計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則
（b）求軸上的載荷（詳細過程以軸2為例，其他軸類似不一一復述）
首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6204型深溝球軸承，由手冊中查得a=13mm。因此，軸的支撐跨距為L1=120mm。
根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
圖3-1 軸1彎矩圖和扭矩圖
（c）按彎扭合成應力校核軸的強度
根據式(15-5)及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取，軸的計算應力
已選定軸的材料為45Cr，調質處理。由表15-1查得。因此，故安全。
（2）軸2的設計
1） 軸2的轉速和功率轉矩：
P2=1.046Kw，n2=500r/min，T2=19.98N.m
2） 求作用在齒輪上的力
（a）求作用在低速級齒輪上的力
圓周力：
徑向力：
軸向力：
3）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調質處理。根據機械設計-表15-3，取，于是得：
該軸有兩處鍵槽，軸徑應增加10%~15%，Ⅱ軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處軸的直徑和，故
4）軸的結構設計
（a）擬定軸上零件的裝配方案
（b）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
初步選擇滾動軸承。因軸承不受軸向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求，根據 ，選取0基本游隙組，標準精度級的單列深溝球軸承6205型，其尺寸為，得：
軸段取安裝齒輪處的Ⅱ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅴ取，根據齒輪寬并為保證齒輪定位準確軸段適當縮短1~2mm，故：，
軸段Ⅲ-Ⅳ為兩側齒輪定位軸環(huán)，根據箱體尺寸。
（c）軸上零件的周向定位
帶輪采用平鍵聯接，按，查機械設計表得平鍵截面，聯接小齒輪的平鍵長度為32mm.
5）求軸上的載荷
對于6205型深溝球軸承，
計得：，，根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
圖3-2 軸2彎矩圖和扭矩圖
6）按彎扭合成應力校核軸的強度
進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面，取，軸的計算應力：
前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由機械設計表，查得，因此，安全。
3.3 V帶傳動的設計
3.3.1 V帶的基本參數
（1）確定計算功率：
已知：；
查《機械設計基礎》表13-8得工況系數：
則：
（2）選取V帶型號：
根據、查《機械設計基礎》圖13-15選用A型V帶
（3）確定大、小帶輪的基準直徑
1）初選小帶輪的基準直徑：
2）計算大帶輪基準直徑：
圓整取，誤差小于5%，是允許的。
（4）驗算帶速：
帶的速度合適。
（5）確定V帶的基準長度和傳動中心距：
1）中心距：
初選中心距
2）基準長度：
對于A型帶選用
3）實際中心距：
（6）驗算主動輪上的包角：
由
得
主動輪上的包角合適。
（7）計算V帶的根數：
，查《機械設計基礎》表13-3 得：；
，查表得：；
由查表得，包角修正系數
由，與V帶型號A型查表得：
綜上數據，得
取合適。
（8）計算預緊力（初拉力）：
根據帶型A型查《機械設計基礎》表13-1得：
（9）計算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
（10）V帶傳動的主要參數整理并列表：
帶型
帶輪基準直徑(mm)
傳動比
基準長度(mm)
A
2.5
1250
中心距（mm）
根數
初拉力(N)
壓軸力(N)
400.7
4
57.1
451.7
3.3.2 帶輪結構的設計
（1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
（2）帶輪的結構形式：
V帶輪的結構形式與V帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機，較小，所以采用實心式結構帶輪，大帶輪接主軸，較小，所以采用孔板式。
圖3-3 大帶輪結構圖
3.4主軸的設計與校核
3.4.1 軸上的功率P、轉速n、轉矩T
主軸上的功率P3,轉速n3和轉矩T3
，，
3.4.2 初步確定軸的最小直徑
先按機械設計式（15—2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45號鋼，調制處理。根據表15—3，取A0=112，于是得
軸的最小直徑顯然是安裝V帶從動輪處的直徑dⅠ—Ⅱ，為了使所選的軸的直徑dⅠ—Ⅱ與從動輪的直徑相配合，故取dⅠ—Ⅱ=24mm,V帶輪的長度L=50mm，V帶輪與軸配合的轂孔長度L1=48mm。
3.4.3 軸的結構設計
（1）擬定軸上零件的裝配方案
本軸的裝配方案采用如下圖所示的裝配方案
圖3-4 軸的結構與裝配
（2）確定軸的各段直徑和長度
1）為了滿足V帶輪的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段左端需制出一軸肩，故取dⅡ—Ⅲ=28mm；V帶輪與軸配合的轂孔長度L=50mm，為了保證軸擋圈只壓在V帶輪上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的長度應比L1略短些，現取lⅠ—Ⅱ=48mm。
2）初步選擇角接觸球軸承。參照工作要求并根據dⅡ—Ⅲ=28mm，由（見《機械設計課程設計》）軸承產品目錄中初步選用標準精度級角接觸球軸承7206AC，其尺寸為。左端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得7206AC型軸承的定位軸肩高度h=5mm，因此，取dⅣ—Ⅴ=35mm。
3）取安裝雙齒盤的軸段Ⅳ-Ⅴ的直徑dⅣ—Ⅴ=35m m，齒盤右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒盤的厚度為23mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輥，此軸段略短于輪轂長度，故取lⅣ—Ⅴ=44mm，lⅥ-Ⅶ=44mm。左端與左軸承之間用軸肩定位，軸肩高度h=7mm則周環(huán)處的直徑dⅤ—Ⅵ=42mm，周環(huán)的寬度b≥1.4h，取lⅤ—Ⅵ=10mm。
4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由機械及軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與從動輪右端間的距離l=30mm，故取lⅡ—Ⅲ=50mm，lⅧ-Ⅸ=50mm。
5）由于支架總長度為500mm，在確定滾動軸承位置時，已知軸承寬度B=20mm，且支架內齒盤對稱，則lⅢ—Ⅳ=80mm;lⅦ-Ⅷ=80mm。軸的最左端固定帶輪，已知帶輪的L=30mm，軸端采用的擋板固定，為了保證軸擋圈只壓在V帶輪上而不壓在軸的端面上，故Ⅸ-Ⅹ段的長度應比L略短些，現取lⅨ-Ⅹ=28mm。
至此，初步確定了軸的各段直徑和長度。
（3）軸上零件的軸向定位
齒盤與軸的徑向定位采用平鍵連接。按dⅣ—Ⅴ由手冊查得平鍵截面（GB/T1095-1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為36mm（標準鍵長見GB/T1096-1979），同時為了保證齒盤與軸配合有良好的對中性，故選擇齒盤與軸的配合為H7/m6；同樣，V帶輪與軸的連接，選用平鍵位，V帶輪與軸的配合為H7/m6。軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。
（4）確定軸上圓角和倒角尺寸
參考表15—2，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖紙。
（5）軸的潤滑
采用涂黃油的方式進行。
3.4.4軸上的載荷
首先根據軸的結構圖（圖3-5）作出軸的計算簡圖。
從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面D是軸的危險截面。現將計算出的截面D處的、及M的值列于下表（參看圖3-6）。
表3-1截面C處的MH、MV、M值
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
圖3-5 主軸的載荷分析圖
進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（危險截面D）的強度。根據式（15-5）及以上所算得數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)應力，取
軸的計算應力
前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由表15—1查得。因此，故安全。
3.4.5精確校核軸的疲勞強度
（1）判斷危險截面
截面A，Ⅱ，Ⅲ，B，E，F，Ⅷ，Ⅸ只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合所引起應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭矩強度較寬裕地確定的，所以上述的截面均不需校核。
從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅳ和Ⅴ 處過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面D上的應力最大。截面Ⅴ的應力集中的影響和截面Ⅳ的相近 ，但截面Ⅴ軸徑較大，故不必強度校核。截面D也不必校核。由于軸基本是對稱結構，剩余截面顯然不必校核。因而該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側即可。
（2）校核截面Ⅳ左側
左側的彎矩
截面的扭矩
交接處左側的彎曲應力：
交接處左側的扭轉切應力：
軸的材料為45鋼，調質處理。由表15-1查得：。
截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數ασ和ατ按附表3-2查取。因
有效應力集中系數 由，。
經查值后查得：。
又由附圖3—1可得軸的材料的敏性系數為：
，
故有效應力集中系數按式（附3-4）為
由附圖3-2得尺寸系數；由附圖3-3得扭轉尺寸系數。
軸按磨削加工，由附圖3—4得表面質量系數為。
計算安全系數：
因 故安全。
（3）校核截面Ⅳ右側
交接處的右側彎矩
彎矩
彎曲應力
扭轉切應力
過盈配合的應力集中系數插值法查得：
查表得絕對尺寸影響系數為：
表面質量系數
疲勞強度的綜合影響系數為：
計算安全系數：
因故此軸在截面Ⅳ右側的強度也是足夠的。
3.5主軸承的選擇與校核
3.5.1計算軸承受到的徑向載荷
（1）查機械設計手冊可知，7206AC的，，
前面求得的兩個軸承所受的載荷分別為：
，，
，；
（2）軸承壽命的計算，軸承采用正裝其軸承的支反力
3.5.2計算軸承軸向力
初選軸承型號7206AC，查表得 ， ，
因， 所以軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松。
所以：
3.5.3求軸承的當量動載荷
確定軸承的徑向動載荷系數和軸向動載荷系數
所以軸承1和軸承2都?。?
，，
計算軸承的當量動載荷
3.5.4驗算軸承的壽命
因，所以按軸承2驗算壽命。
軸承預期壽命。
因,故7206AC軸承滿足使用。
3.6機體部件的設計
3.6.1入料口、出料口
輸料斗是保證進料順利，起定料作用，根據整機是支架式的特點，輸料斗設計成矩形和梯形相結合的形狀，并在輸料斗底部設計了兩個控制核桃進料的圓形鋼管通道，能起到定位作用。進料管的直徑為50mm，輸料斗由四塊鐵軋制的鋼板焊接而成，能保證剛好一個核桃進入脫皮裝置進行脫皮，并能保證生產效率為150Kg/h。如圖3-6。
圖3-6.1 入料斗圖
圖3-6.2 出料斗圖
3.6.2旋切滾筒、滾刀
圖3-7 旋切滾刀、滾刀圖
3.6.3柵條圓筒、柵條
半柵籠在機器中的作用是讓已經被脫皮的核桃與未被脫皮的核桃進行分離，其分離的原理就是“小個通過，大個不過”。半柵籠的每一個柵格都只能容許一個核桃皮大小的物體通過，被脫皮的核桃由于核桃殼的破裂，被變成破碎的核桃殼和整粒的核桃皮，核桃皮的大小剛好可以穿過柵格，而核桃果因為太大，無法通過柵格，將被阻擋在脫皮箱內，繼續(xù)進行脫皮直到其外殼破碎為止。其結構如圖3-8半柵籠所示。
柵條是利用兩塊墻板對兩端進行固定的，墻板材料為HT200，柵條材料為20號鋼。柵條采用φ10圓截面長條，長度為590mm，因其特殊的作用，還需對其進行表面處理，要求滲碳1-1.5mm，熱處理硬度HRC56-62。柵條的兩頭裝砌在墻板的圓形槽內，組成圓形柵籠，柵條間距為10mm，這樣可使剝出的核桃皮能通過柵格，而未脫皮的剛不能通過。
裝砌完成后要太上鎖緊條，防止柵條松動。半柵籠內徑為φ490mm。
圖3-8 柵條圓筒、柵條圖
3.6.4鋼絲毛刷、篩網
圖3-9鋼絲毛刷、篩網圖
3.6.5擋料板、防護罩
隔料板是保證核桃順利進入脫皮裝置，根據脫皮裝置的特點，接料板設計成矩形形狀，隔料板采用薄鋼板焊接而成，用螺釘固定在機架上很方便。如圖11-1。
箱體的作用是提供給刮板一個封閉的脫皮環(huán)境，并對相關結構起到支承和定位作用。
為了便于軸系部件的安裝和拆卸，將箱體做成剖分式，箱由箱座和箱蓋組成，，取軸的中心線所在平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓聯接，用圓錐銷定位。箱體的材料選用HT200，鑄造成型。具體結構設計見零件圖。
3.6.6機架
根據零件的裝配和定位特點設計機架。機架要起到支承整機的功能，此設計主要用角鋼焊接來構成整個機架，安裝軸承處主要用平行板來支持軸承座，進料斗處用兩根平行鋼板固定，接料板用兩根支架固定。整個機架的高度寬度由零件安裝的尺寸來決定。并合理安排零件安裝位置。整個機架采用L63*63*6角鋼焊接而成，起到其它幾個部分的支承、定位、連接作用，并將電機安裝在機架里面。脫皮機安裝在機架上面，聯接采用普通螺栓聯接。具體結構見裝配圖，如圖3-10。
圖3-10 支架圖
第4章 如何正確使用核桃脫皮機
4.1對脫皮機的要求
（1）脫皮干凈、生產效率高，對有清選裝置的脫皮機，還要求有較高的清潔度；
（2）損失率低、破碎率??；
（3）結構簡單，使用可靠，調整方便，有一定的通用性，能脫多種作物。
4.2對核桃穴皮果雪的要求
核桃干濕適宜，太干則破碎率高，過濕則影響工作效率。農村儲存的核桃穴皮果雪一般較干燥，為使其干濕適宜可采用下列方法：
（1）冬季脫皮。脫皮前用10公斤左右的溫水均勻地噴灑在50公斤的核桃上，用塑料薄膜覆蓋10小時左右，然后再晾曬1小時左右即可開始脫皮，其他季節(jié)用塑料薄膜覆蓋的時間為6小時左右。
（2）可將較干的核桃穴皮果雪浸在大水池內，浸后立即撈出用塑料薄膜覆蓋1天左右，再晾曬，待干濕適宜后開始脫皮。
（3）對電壓的要求及工作場所的選擇：單相電動機要正常工作，電壓需達到其額定電壓。在農村農戶較為分散，加之所用線路又不標準，致使離變壓器較遠的農戶電壓不足，因此，工作場所應選擇離變壓器較近的地方。
4.3操作方法與注意事項
（1）使用前，應先檢查各緊固件是否擰緊，旋轉部位是否靈活，各軸承內是否有潤滑油，脫皮機應放置在較平的地面上。然后檢查電源，開關必須處于斷開位置。
（2）電動機啟動后，轉子的轉向應與機具上所指方向一致。先空轉幾分鐘，觀察有無異常響聲，運轉正常時方可均勻地喂入核桃。
（3）核桃果喂入時，要均勻、適量，不可含有鐵屑、石塊等雜物，以防打碎核桃米及造成機械事故。當核桃米覆蓋滿篩子面時，方可打開出米口開關。
（4）核桃應干濕適宜，要根據核桃的大小選用適當的篩網。
（5）核桃米內核桃殼增多時，可將電動機向下移動，以便張緊風扇皮帶，加大吹風量。
（6）操作時，人不要站在皮帶傳動一側，以免傷人。
（7）存放機器時，應清除機器外表的塵土、污垢和內部殘存的雜物。用柴油清洗各部位軸承后涂上黃油。機器要覆蓋好，置于干燥庫房內，避免日曬雨淋。
（8）應保證傳動部位和軸承室內有充足的潤滑油，并定期予以清理和更換。
總 結
本文是圍繞農用機械產品——核桃脫皮與清洗機的設計，實現了核桃脫皮與清洗的機械化，應用本機器后，可使廣大農民群眾大大節(jié)省勞動量，提高生產效率和生產質量。該機的關鍵部分是刮板結構與半柵籠結構，因為核桃脫皮的整個過程都是由這兩部分完成的，剝出來的核桃能不能符合要求，完全是看刮板與半柵籠的性能能不能達到要求。本文也介紹了目前各種核桃脫皮原理及裝備，并對核桃脫皮機械的發(fā)展現狀以及發(fā)展前景作出了簡明的概括和分析。
隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。
在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。
在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。
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致 謝
長達數月的畢業(yè)設計終于告一段落了。通過這次設計我對四年來學習的各門功課進一步加深了了解，并給予一定的總結。對于各方面知識之間的有機結合有了實際體會，同時也深深的感到了自己所掌握的知識與實際生產應用之間還有相當大的差距，在以后的學習中有待進一步加強。綜合運用本專業(yè)以及其它有關課程的理論，結合生產知識，培養(yǎng)理論聯系實際以及分析和解決工程實際問題的能力，并使大學四年所學的知識得到進一步鞏固、深化和擴展。
本設計是在指導老師侯宇老師的悉心指導下完成的。在本設計的過程中，老師給了我很大的幫助，使我受益非淺。尤其是設計完成的最后階段，他多次審閱我的設計并提出寶貴的修改意見，使我的設計不斷完善。老師嚴謹的治學態(tài)度，勤奮的敬業(yè)精神，以及他的博學與熱忱，令我敬佩。在此，我首先要向他表示我最忠心的感謝！
當然，設計中也難免出現一些錯誤、疏漏和不盡如人意的地方。在此，我衷心的懇請各位老師和同學給予批評、指正，我會虛心接受所有的意見和建議，不斷總結，使自己在今后的學習和工作中日臻完善。
感謝我的同學們，在設計的過程中，是你們幫組了我，給了我不少的意見和建議，在和同學討論的過程中學到了很多有用的知識；感謝我的母校，為我提供了一個先進的學習、工作環(huán)境，能讓我順利完成自學考試的各個課程；最后，請讓我將這篇學士學位論文獻給我的父母親，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝他們使我成為一個對社會有用的人，他們的關懷、支持和鼓勵是我所有信念的力量源泉。