双齿盘齿板式核桃破壳机的设计（全套含CAD图纸）
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塔里木大学 毕业论文（设计）中期检查记录表 2012 年 4 月 25 日 学生姓名 王鹏飞 班级 农机 12题名称 双齿盘 课题完成进度（学生自述） 1、查找相关文献资料，对双齿盘 2、 确定整体设计方案， 定下整机的组成部分，画出结构草图 。 3、对破壳装置的性能进行分析，确定参数和结构尺寸。 4、对破壳部分进行力学分析，完成轴的设计，和电动机的选择。 5、绘制核桃破壳机的 装配图。 6、绘制破壳机的零件图，并开始撰写设计说明书。 存在的问题及整改措施（学生自述） 1、对核桃的分级和受力分析了解不够 。 2、 轴的受力和校核需进一步完善 。 3、 破壳部分还要进行研究设计 。 4、在以后的工作中，设法知道齿盘 找到核桃的受力分析实验，对轴进一步校核设计，完善装配图。 指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等） 指导教师签名 年 月 日 学院意见 负责人签名 年 月 日 . 1 题的意义和目的 . 1 课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 . 2 . 3 定研究方案 . 3 桃分级装置的设计 . 3 桃破壳部分的设计 . 3 盘 的设计 . 5 盘 直径的选择 . 5 盘 长度的设计 . 5 的设计 . 6 的校核 . 6 位和校核 . 系零件的定位 . 7 承的选择 . 7 联结的选择与校核 . 8 的选择 . 8 的安装 . 8 3. 校核键联接的强度 . 8 轴器的选择 . 10 承端盖的设计 . 8 . 9 定总的传动比 . 9 定电动机型号 择材料 . 9 总结 . 10 致 谢 . 11 参考文献 . 12 塔里木大学 毕业论文（设计）任务书 学院 机械电气化工程学院 班级 农机 12 学生姓名 王鹏飞 学号 8031208227 课题名称 双齿盘 齿板式核桃破壳机的设计 起止时间 2011 年 12 月 10 日 年 月 日（共 14 周） 指导教师 兰海鹏 职称 课题内容 双齿盘 齿板 相互挤压的 方式 集合了四点挤压与滚动挤压的优点， 破壳后 能得到较多的高路仁， 并且 核桃壳较碎， 有利于实现核桃的机械破壳， 破壳的综合效果 较好 。 该机 主要 由输送机构、 破壳机构 、传动机构、 电机及机架等组成， 具有破壳效果好，碎仁率低的优点。 拟定工作进度（以周为单位） 第 1 周 第 2 周 通过查找文献资料，了解核桃破壳的国内外现状。 第 2 周 第 5 周 设计 双齿盘 齿板式核桃破壳机 的总体方案。 第 6 周 第 9 周 双齿盘 齿板式核桃破壳机 的结构进行具体设计。 第 10 周 第 12 周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第 13 周 第 14 周 整理资料准备答辩。 主要参考文献 1史建新等。国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨，新疆农机化，2011， 6： 29 2张仲欣 。 对辊窝眼式核挑开口机设计 1999， 20(4):8一 11。 3赵正江 。 新型固体食品籁粒等级分选机 。 机械与设计 2001， (l):35一 36。 4史建新等 。 6 150 型核桃破壳机 ， 娘油加工与食品机械， 2000，（ 1）： 28 5王高平 。 一种新型核桃加工设备的研究 ， 南方农机 ,2002(2):29 6董远德等。核桃不同破壳方式的破壳取仁效果，农产品加工， 2007，9（ 9） :47李忠新等。核桃破壳取仁工艺及关键设备，农机化研究， 2008， 12（ 12）：27 任务下达人（签字） 年 月 日 任务接受人意见 任务接受人签名 王鹏飞 2011 年 12 月 20 日 注： 1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。 3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。 购买后包含有 咨询 目 录 . 1 题的意义和目的 . 1 课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 . 2 外研究现状及分析 . 2 内研究现状及分析 . 3 . 3 定研究方案 . 4 桃进料口的设计 . 4 桃分级装置的设计 . 5 破壳部分的设计 . 5 盘的设计 . 6 的设计 . 8 的校核 . 8 . 9 轮的选定 . 9 链 轮的计算 . 9 链轮的计算 . 11 位和校核 . 12 系零件的定位 . 12 承的选择 . 12 联结的选择与校核 . 12 轴器的选择 . 13 承端盖的设计 . 13 . 14 择调速电动机 . 14 动机的尺寸及安装 . 14 . 14 . 14 致 谢 . 15 参考文献 . 16 购买后包含有 咨询 - 1 - 核桃又名胡桃，与扁桃、腰果、榛子并列为世界四大干果。原产我国的有 4个种和 1个杂交种，栽培较多的有普通核桃和云南薄壳核桃。优质的核桃仁为淡黄色或琥珀色，营养丰富而味美，可生食，是很好的滋补品，也是制作糕点的原料。许多国家有消费核桃的习惯，美国的膳食指南将其与大豆 列为同类食物。近年来，核桃除销售干果或核桃仁外，核桃乳、核桃速食粉、核桃精等加工品也已进入市场，另有少量的核桃油产品销售，但是核桃的深加工产品较少见，随着核桃生产的发展，其后续产品的开发和加工也迫在眉捷。我国核桃栽培面积在世界最大，约为 1266 67过世界其它国家栽培面积的总和，居世界之首， 2006年全国核桃总产量已达 499 1桃在我国分布极为广泛，因其适应性强，南、北 20 多个省、市、自治区均有栽植。“十一五”期间，云南规划核桃种植面积 2400疆规划核桃种植面 00 肃陇南规划核桃种植面积 666 67以预计，中国的核桃产量在 5年后将超过 1000目前的 2倍。 用于核桃初加工工艺的机械统称为核桃初加工机械。我国每年都有大量核桃需要进行初加工。目前为止，我国核桃初加工中大部分仍沿用传统的人工加工模式，只有一少部分使用了青皮脱皮机、清洗机。而破壳、取仁、壳仁分离、核桃仁分级多是由人工完成。人工加工不仅效率低，加工周期长，卫生条件差，核桃仁易被二次污染，而且加工过程不容易被管理，随着城市化进程的加快，农村剩余劳动力的转移，劳动力紧缺，用人成本增加将是一个不争的 事实，传统人工核桃初加工模式越来越不经济，也不能适应日益增长的核桃需求。 核桃破壳取仁是核桃深加工的第一道工序， 而目前市售的核桃仁几乎全部是手工砸取，劳动生产率极其低下，这就迫切需要设计生产出能进行机械或半机械化加工的核桃破壳机， 以提高核桃剥壳取仁的生产效率。 针对上述问题，研制高效破壳机已成当务之急。为实现核桃机械破壳取仁，陕西、山西等地曾研制过核桃破壳机。现有核桃破壳机采用挤切，挤搓原理破壳取仁，存在的主要问题是性能指标（破壳率 80%左右，高路仁率约 60%不高，生产率低 2。由于双齿盘齿板相互挤压的 方式集合了四点挤压与滚动挤压的优点，核桃在挤压破裂过程中产生旋转，并沿着核桃壳表面施加细密的多个克压力，使初始裂纹扩展，这样既使壳完全破裂，又避免对仁的挤压破碎，提高破壳取仁性能。破壳后能得到较多的高路仁，并且核桃壳较碎，有利于实现核桃的机械破壳，破壳的综合效果较好。所以有很高的研究价值，对核桃的机械化破壳，以及机械化加工具有重大意义。 ）研究现状及分析 目前核桃生产国中最有代表性、生产水平最高、市场占有份额最大的当数美国。美国可谓核桃生产上年 轻而又强大的王国。美国核桃采收的机械化程度很高，先是喷洒乙烯利 (一种果实催熟药剂 )，然后用振落机采收，再用脱青皮机脱皮，用清洗机清洗，用烘干机烘干、利用冷库进行干燥处理和贮藏。如加工果仁，采用破壳机破壳，通过气流分选机进行壳仁分离，然后用分色机将果仁分为深色和浅色，再分出全仁和碎仁，最后分别称重包装销售。 国外早在 20 世纪 60年代初 ,就着手研制坚果剥壳机具 ,至 80年代初 ,美国、意大利、法国等已相继推出了各种坚果剥壳机 ,如夏威夷果剥壳机、杏仁剥壳机等。经过数十年的发展 ,坚果剥壳机具已日趋成熟 ,目前 ,正朝着机电 一体化方向发展。由于美国的主栽品种只有强特勒、哈特利、希尔、维纳、土莱尔、豪沃迪这 6 个，其品质优良，规格划一，有利于机械化破壳，因此核桃破壳机在美国发展较早。主要的核桃破壳机类型有 4： . 制的专利号为 6098530 机械式核桃破壳机。该机的主要结构由机架、料斗、可调节定位板、破碎装置、传动机构以及动力所组成。机械式核桃破壳机通过调节可调节定位板和破碎装置间的间隙能够适应各类坚果的破壳。 . 制的专利号为 4201126 核桃破壳机。该机 主要由喂料斗、输送装置、破壳装置和出料口等组成。工作时，由输送装置把待破壳的核桃从料箱运送到破壳装置，然后对其进行破壳。购买后包含有 咨询 - 2 - 6516714 核桃破壳机。该机主要由机架、箱体、滚筒、旋转破壳装置和出料口等组成。该机可以成功有效地击打核桃将其壳仁分离。 . 明的专利号为 4255855 核桃钳。该钳由把手、可调柱塞、夹头、底座和固定套等组成。使用时，将核桃放置在底座上，然后通过操纵 把手推动可调柱塞在固定套内滑动，可调柱塞伸出从而使夹头将核桃推到刚性砧底座上把核桃夹紧并破壳。 研制的专利号为 5325769 核桃破壳机。该机主要由机架、喂料斗、输送装置、击打装置和传动装置等组成。工作时，料箱中的核桃由输送装置逐一运送到击打装置，然后由凸轮控制击打打头将核桃壳打破使其壳仁分离。 我国坚果剥壳机具发展缓慢 ,远远落后于种植业的发展 ,在一些生产应用的机具中 ,存 在 如下几个突 出的问题 ,因而 ,难以推广应用。 (1)剥壳率低。不少剥壳机漏剥或剥壳不完全 ,果仁去净率不高 ,有些剥壳机剥壳率只有 50%。这是坚果剥壳机推广使用的最大障碍。 (2)损失率高。由于参数选择不合理 ,造成剥壳不完全现象严重 ,碎仁夹带在碎壳中难以回收而被弃除。有些机具果仁损失率高达 20%。 (3)果仁完整性差。有些机具的设计 ,为了减少漏剥或剥壳不完全现象 ,一味追求剥壳率的提高 ,导致高的破碎率 ,从而降低了产品的商品价值。 (4)通用性差。一般剥壳机仅能用于某一品种坚果的剥壳作业 ,对于不同品种的坚果 ,不能通过更换主要零部 件来实现一机多用。 (5)机具性能不稳定 ,适应性差。为某类坚果专门开发的专用机型 ,在该坚果品种、大小规格、外壳形状和含水量等因素出现变化时 ,剥壳机具剥壳性能就变差。 (6)作业成本偏高。我国坚果剥壳机具尚未形成规模和系列 ,多数是单机制造 ,制造的工艺水平低、成本高、也因为通用性差 ,不能一机多用 ,使得生产企业设备配置的成本高 ,致使加工坚果的作业成本增加。 目前，核桃破壳取仁方法有离心碰撞式破壳法、化学腐蚀法、真空破壳取 仁法、超声波破壳法和定间隙挤压破壳法。离心碰撞方法碎仁太多， 应用很少；化学腐蚀方法由于在实际操 作中不好控制，仁易受到腐蚀，处理不好还会对环境造成污染；真空破壳和超声波破壳方法设备昂贵，破壳成本高，且破壳效果不够理想；定间隙挤压破壳方法值得探索。核桃破壳装置是核桃破壳取仁机的核心装置。机械剥壳常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剥壳、借助撞击作用撞击剥壳、利用剪切作用的剪切剥壳和利用成对轧辊挤压作用的挤压剥壳。常见的破壳装置有圆盘剥壳装置、齿辊剥壳装置、离心剥壳装置、锤击式剥壳装置、轧辊式剥壳装置、对辊窝眼式开口装置、冲压式破壳装置、核桃锯口破壳装置、核桃破壳挖核装置及平板挤压式破壳装置。由于核桃品种 繁杂、尺寸差异较大、形状不规则、壳仁间隙小，所以核桃的破壳取仁难度较大。破壳后还需进行壳仁分离，鉴于壳仁密度相差不大 5，加之碎壳、碎仁上有许多毛刺，所以壳仁分离也有相当难度。解决以上难题的方法就是将破壳取仁分解为分级、导向、挤压破壳 (多点 )、壳仁分离四部分，逐一加以解决。 本课题重点研究 核桃破壳机的破壳部分 ，以改善现存的剥壳率低、损失率高、果仁完整性差、通用性差、机具性能不稳定、适应性差、作业成本偏高等问题。关键问题解决思路：对核桃破壳机的主要部件齿盘、弧齿板进行了设计研究，确定了核桃在齿盘齿板间的导入 条件，挤压间隙，以及弧齿板直径、齿盘间距的确定方法。 经过查阅相关资料和老师、同学探讨，最终确定该机包括机架、喂入部件、分级装置、破壳部件、电动机等组成。破壳部件采用双齿盘 齿板式结构，由齿盘、轴承、弧齿板、轴等组成。 齿盘旋转带动核桃边旋转边挤进由齿盘、偏心圆孤齿扳组成的剥壳区域，受到挤压作用，核桃表面产购买后包含有 咨询 - 3 - 生裂纹并逐渐扩展，直至最终完全破裂，碎壳和仁从最小间隙处掉下。由于该装置很好地满足了“四点加压”原理，而且实现了核桃的滚动挤压，因此破裂效果好、碎仁率低。 其结构 示意图如下图所示： 1进料斗 2分级滚筒 3大链轮 4 传动链条 5 双齿盘 6小链轮 7电动机 8档轮 9导向槽 图 2 核桃破壳机的结构示意图 要核桃以一定量进入分级滚筒，那就要求进料口与滚筒有一个很好的空间连接。并且要使进料口与滚筒保持一定的角度。考虑到，要使核桃进入滚筒，所以将滚筒右端的支架向内放置，离边界 20样滚筒转动时不致影响进料，进料口与滚筒保持一定的倾斜，以便核桃进入滚筒。倾斜角度在 37 457之间。其结构示意图如下图所示 : 图 2构示意图 计 由于该装置采用的方法是定间隙挤压破壳，所以对核桃的大小有一定的要求，故破壳前要对核桃进行分级，可分为小中大三级。根据所分核桃的大小来确定挤压间隙。分级滚筒设计为圆筒锥形，并且分为三段，每段通过栅条连接，栅条之间的间距由小变大，滚筒用支架固定在轴上。为不影响购买后包含有 咨询 - 4 - 核桃进料，靠近进料口的滚筒支架应向里放置离滚筒边界 20一段滚筒栅条间距为 32二段滚筒栅条间距为 36三段滚筒栅条间距为 40撑滚筒的轴通过链条传动，转速在20r/5r/结构示意图如下图所示： 图 2桃分级滚筒的结构示意图 其结构示意图如图 2示 ： 1 核桃 2 齿盘 3 弧齿板 图 2桃破壳机破壳部分的结构示意图 圆盘和偏心圆弧板表面制造成齿鼓状，这样作用在壳上的是间距较小的多个克压力，所产生的裂纹区域比单个挤压力作用所产生的裂纹区域要大得多，并且裂纹条数也较多。这说明采用齿纹表面有利于裂纹的产生和扩展，壳的破裂比较完全。在每个齿 盘和弧齿板上，分别车削成两个倒角面，其长度为 8每盘 (板 )的两个倒角面上分别制造大齿纹、小齿纹 (图 2 5)。 1 2 3 购买后包含有 咨询 - 5 - 大齿 小齿 齿数 =100 齿数 =175 图 2齿盘和弧齿板倒角面上的齿纹 试验时调换安装就可试验齿的大小对核桃破壳取仁性能的影响。将核桃的挤压破裂过程近似简化为匀速转动和匀速平动当核桃开始受挤压时，旋转的圆盘带动核桃一边转动一边向下平动 , 齿盘转角为 ，核桃的旋转角度为 ，经过简单运算可推导得出 2( +1)（ 2 式中 r=100 相应两接触点间的实际距离 ,d 与横径均值 s i n 4 5 222 （ 2 理想的挤压破裂过程要求核桃从挤压开始到破裂结束转过半周，即 =180。 保证核桃在整个圆周上都产生裂纹，使得壳的破裂全面而均匀提高剥壳质量。固此，理想的挤入角380 32 0 0 / + 1a d （ 2 这里考虑到核桃在挤压破裂过程中速度要发生变化取修正角 为 3 8。 表 2桃不同尺寸等级的 r 和302468似直径 1 33 35 37 39 简化了的圆半径 想挤入角 图 2偏心圆弧板的半径 生的最大压缩 变形量也不同，限于篇幅，这里仅给出最终计算公式 32 (1 c o s )m r a S （ 2 购买后包含有 咨询 - 6 - 计算结果如表 2表 2同 R、 D 下的mR:1 33 35 37 39 130 70 80 90 30 计了 30 180 230 三块齿板一进行试验验证。经过验证得出 R=180壳率和高露仁率是最高的， 30 30 ，挤压变形量过小或过大，因而造成剥壳率较低或高露仁率较低，这说明理论分折和试验结果是一致的。 通过试验验证了剥壳装置的最优参数，即齿盘上的齿形采用小齿，间距 根据核桃尺寸等级在理论值 (表 2近加以调节运动参数：齿盘 转速 75 80r 大生产率为 h。 表 2距 与核桃直径 D/1 33 35 37 39 L/9，选择齿盘半径 r=100料可选 45 号钢，为减小转动惯量，加工出d=40盘上加工齿厚为 距为 00个。 设计的轴长为 880 分为 4段。其结构示意图如下所示： 图 2壳轴示意图 第一段轴与电动机用联轴器连接，其直径为 40一端用来固定轴承，第二、三、四 段安装双齿盘，轴上装有齿盘、挡圈、轴承等。 轴的材料：轴的材料主要是碳刚和合金刚。由于碳刚比合金刚价格便宜，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以本设计采用 45号刚作为轴的材料，调制处理。 经过分析，主轴轴的受力最大，而且轴的周向受力是主要的，因此，对该轴进行扭矩校核。轴的结构见图 21) 轴的扭 矩计算 由于带动齿盘转动的轴的转速要在 7580r/所以将电动机转速调至 80r/电动机输出转矩： Td=39 5 5 0 3 7 3 . 180 式中：购买后包含有 咨询 - 7 - 主轴输入转矩： 1 2 3 3 7 3 . 1 2 0 . 5 2 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 8 3 9 8 6 . 4 2 i N M 1 为联轴器的传动效率根据设计指导书参考表 1初选 2 为轴承的传动效率初选 3 为齿盘的传动效率初选 根据要求，轴要满足下列条 (2)轴的强度条件： 333 9 8 6 . 4 2 3 9 8 6 . 4 2 1 0 . 0 5 5 3 3 0 . 2 0 . 2 4 0 P 式中： 为轴的切应力， 为转矩， 抗扭截面系数， 3 为许用扭切应力，表 2用材料的 值和 轴的材料 0 35 45 4035 12000 160351807轴的材料为 45 号钢，则满足强度条件，轴是安全的 。 (3)轴传递的转矩 113 0 . 0 43 9 8 6 . 4 2 7 9 . 7 2 F N m 22 0 . 0 3 63 9 8 6 . 4 2 7 1 . 7 5 N m 轴的扭矩图： 由于每段轴的轴径不一样，所以承受的转矩也不一样，又由于都带的是双齿盘则计算过程一样。这里仅给出第一段的计算过程。画 出各段扭矩图如下图所示： （ 4）轴的刚度计算 4 4 43 2 3 2 3 9 8 6 . 4 2 0 . 1 2 4 5 0 . 6 8 9 8 . 1 1 0 0 . 4 0PT l T l r a G d 式 中： l 为受转矩作用的长度， 1 , ，故轴是安全的。 链轮的选用有两个，且传动比为 1:4，链轮的齿形设计为目前比较通用的的 三圆弧链轮材料选用 45钢。热处理工艺：渗碳、淬火、回火 ,热处理后的硬度为 50 购买后包含有 咨询 - 8 - 链轮的计算 小链轮齿数1 17Z （链速为 s, 1 15 17Z ，优选 17）； 且所用传动比 i=4 设计功率0（查书机械设计基础） 动功率（ 工作情况系数 小齿轮齿数系数 长系数， 排链排数系数 由设计功率为 3用链条型号为 12A，节距为 P=用三圆弧一直线齿形。 2=子直径 dd r 链轮的基本参数和主要尺寸 分度圆直径： )180(= )17/180103 齿顶圆直径：1m a = 103+7） 1m a x 25.1 a =103= 114f = 取整数值0 齿高： )(in a = Z a m a x =7 =值 r=6 最大轴凸缘直径： 0c o 8 齿槽形状 齿面圆弧半径： 最大齿槽形状 )1 8 0(0 0 1m e=小齿槽形状 )2(a x 买后包含有 咨询 - 9 - 齿沟圆弧半径： 3m a xR e 0 . 5 0 5 0 . 0 6 9 5 . 2 7d m m m i . 5 0 5 5 . 1 3ri d m m 出沟角 a ： m i n 901 2 0 1 1 4 . 7a z m a x 901 4 0 1 3 4 . 7A z 滚子链链轮轴向齿轮尺寸 单排齿宽1 0 . 9 5 9 . 4 8 . 9 3fb m m 齿侧倒角 侧半径 =大链轮的计算 因为 21:1： 4 所以大链轮齿数为 68 齿 选用 2=子直径 分度圆直径： )180(=1 9 . 0 5 / s i n (1 8 0 / 6 8 )=381 齿顶圆直径：1m a = 381+8） m a x 25.1 a =381+ 392齿根圆直径：1f = 取整数值80 齿高： )(in a = Z a m a x =值 r=4 最大轴凸缘直径： 0c o 0 齿槽形状 齿面圆弧半径： 最大齿槽形状 )1 8 0(0 0 1m e=买后包含有 咨询 - 10 - 最小齿槽形状 )2(a x 沟圆弧半径： 3m a xR e 0 . 5 0 5 0 . 0 6 9 5 . 2 7d m m m i . 5 0 5 5 . 1 3ri d m m 出沟角 a ： 0m 0120a z= 0m a x 90140a z=子链链轮轴向齿轮尺寸 单排齿宽1 0 . 9 5 9 . 4 8 . 9 3fb m m 齿侧倒角 侧半径 =位和校核 为了防止轴上零件发生沿轴向的移动，必须对其进行定位，来保证齿轮的正确啮合，根据轴上零件的的安装要求和对轴的结构要求，要选择不同的定位方式，常用的定位方式主要有轴肩定位、套筒定位、轴端挡圈和弹性挡圈，轴间定位方式在本设计中有用到，具体的结构和参数见零件图和明细表。 键主要是为了实现轴上零件的周向定位 来传递转距，键的形式用多种，因此要根据不同的要求来选择不同型号的键，根据传动的要求，本设计全部采用圆头普通平键（ 它的两个侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙，其主要特点是定心性好、拆装方便。 两端由轴承固定在机架上。 根据轴受力和轴径的不同，本设计选用的轴承是：深沟球轴承。 已知此处轴径 40d ，所以选内径为 40机械设计手册中选择深沟球轴承；查表 6择型号为 6007 276 94 的轴承。另一处已知轴径为 40d ，所以选内径也为 40择型号也为 6007 276 94 的轴承。所选的轴承基本参数如下： 轴承外径： b=35=62=14本额定动载荷： 本额定静载荷： （ 1）键的选择 根据轴的直径的不同，应该选择不同型号的键，另外，键的长度也有一系列的标准，应该优先选用第一系列，在以上 的说明书中知道安装键的轴有 四处 ，分别是第一段和第二段。第一段的直径为 32二段的直径为 36根据以上的数据选择 键： 1096 键 32810 从机械设计手册表 4查得键的截面尺寸为：宽度 0 ，高度 。由联轴器购买后包含有 咨询 - 11 - 的标准并参考键的长度系列，可以确定取此键的长度 2 （比伸入到联轴器的深度短一些）。 （ 2）键的安装 键的安装位置见 零件图。 （ 3） 校核键联接的强度 轴和联轴器的材料是钢和铸铁，且属于静联接由文献 12 的表 6得许用挤压应力为 p=120其平均值， p=135的工作长度为 21032 ，键与轮毂的键槽的接触高度为 。由的式 6 k 10 32 M 传递的转矩（ d 轴的直径（ l 键的工作长度（ ;A 型， l=L b k 键与 轮毂的接触高度（ ;k=h t, b 键的宽度（ t 切向键工作面宽度（ c 键的许用切应力（ 键连接的许用挤压应力， / 见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。 本设计的联轴器是电动机轴与破壳轴的输入主轴的联结，可知电动机的输出主轴的外伸部分的长度 E 和直径 D 分别是 60 和 28。又本设计的蜗轮轴的直径计算最小值为 蜗杆的 计算最小直径为 轴上都装有键，要将尺寸扩大 7%左右。最终确定的蜗轮轴的直径和蜗杆轴的直径分别是 428G 根据文献 12 表 8 所选轴承外径为 62 45以选择 螺钉直径 钉数 4个 130 0D 02 21062)1510(4 963773 305 0262)42(6 3 购买后包含有 咨询 - 12 - 1 b=510 mm h=（ ） b=8电动机的选择 经过多方查阅资料，确定齿盘的转速为 75择 80r/壳及传动部分所需功率为3合这一范围的同步转速为：查机械设计实用手册第 1277页表 10根据容量和转速，由机械设计实用手册查出电动机型号，有以下三种选择方案，如下表 5 表 5动机的类型 方案 电动机型号 标称功率 调速范围 额定转矩 动机质量 1 6076 35 2 6076 35 3 76076 48 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，以及功率，调速范围可见第三种方案比较合适，因此选定电动机的型号是 该电动机的主要外型和安装尺寸如下表 5 表 5动机主要外形尺寸 其主要外形安装尺寸如图 5 图 5动机主要外形安装尺寸 电动机底座安放在 30 30 的等边角钢的平面上，角铁通过四根 12的全螺线螺栓固定在总机架上。 中心高 外形尺寸 地脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 轴伸尺寸 装键部位尺寸 112 38265190 190140 12 2860 8 购买后包含有 咨询 - 13 - （ 1）整机零部件完整，无缺件，安装方便； （ 2）运动件操作灵活，无有卡死、磕碰现象； （ 3）非运动件无明显偏移、翘曲等 现象； （ 4）紧固件紧固可靠； （ 5）电动机、带轮、链轮安装牢固、可靠。 7 总结 通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了基础，在以后的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情 。 我所选 设计 题目是“ 平板挤压式核桃破壳机的设计 ”，之所以选择这个题目，是因为我 对这个课题比较的感兴趣。在我的生活里，核桃破壳主要是在门缝里夹碎，这样力道不容易把握，不是夹得太碎就是破裂程度很小，同时对门也造成了一定程度的破坏。因此，就想设计一款既省力又快速且破壳完整的机械。 经过查找资料和老师的指导，以及 上网搜集更多的 相关学术论文、核心期刊、书籍等 ，终于对核桃破壳机有了一定得了解，心里有了大体的思路。最终确定的核桃破壳机有平板挤压式破壳机。对于这一破壳机械有以下的结论： （ 1） 通过对核桃物理机械特性的测定和内力分析，提出了剥壳取仁原理破裂核桃壳，并研制了入料装置 ，使得核桃成排状向下落，有利于挤压，有利于裂纹的产生与扩展，提高剥壳性能。 （ 2） 设备结构参数：定板和破板一样大其尺寸为长 600 400距 佳运动参数：偏心轴转速 300 r 每个核桃10最大生产率为 18h。 购买后包含有 咨询 - 14 - 致 谢 首先感谢我的指导老师兰海鹏老师。本设计是在兰海鹏老师的悉心指导下完成的。他无论是在资料的整理，还是在设计的画图等各个方面都给予了我大量的指导和帮助，在他的精心指导下，才使得我的设计一步一步的有序的完成，同时也学到了许多书本上学不到的知识，受益匪浅，特致以深深的感谢。同时也要感谢学科组每一位老师们不仅在“授业、传道、解惑”方面给予了精心培养和指导，也给我提供了充足完备的条件和宝贵的学习交流机会，而且在生活 方面还给予我极大的关怀，学生深表谢意！ 随着毕业设计的完成，毕业答辩的临近，我的大学生活也即将结束。心中的感觉无法表达。记得陈海涛博士说过，毕业设计也许是我们最后一次允许犯错误。这也真实的体现在了我们的毕业设计中，计算一遍遍的改，图一遍遍的画，经过老师的无数次指导，无数次的和同学探讨，无数次的修改，终于定型！ 四年的大学生活即将结束，在这四年里，我体会颇多。首先感谢所有老师，尤其是这四年来带过我课的老师，没有你们就没有今天的我，你们不仅教会了我书本上的知识，而且还教会了我做人的道理。在这里，学生真诚的向你们 说声感谢。再次感谢农机班的所有同学们，谢谢你们在平日里给我的帮助和照顾，祝愿你们在以后的工作和生活中都能一帆风顺！ 购买后包含有 咨询 - 15 - 参考文献 1 吴子岳 J,1996,19(2):96 100. 2 王高平 J02):113 115. 3 乔园园 ,史建新 ,董远德 . 影响核桃壳仁脱离的主要因素农机化研究 J,2008,(04):43 44. 4 郗荣庭 ,刘梦军 果 M中国林业出版社 ,2005,34 37. 5 史建新 ,辛动军 J,2001,(06). 6 辛动军 ,史建新 J2001,(03). 7 袁巧霞 农机化研究 J,2001,(03). 8 史建新 ,赵海军 ,辛动军 J2002,(03). 9 吴子岳 J1995,(04):143 145. 10 史建新 ,辛动军 J2003,(03):5355. 11 单辉祖 第二版 )M2005:134 150. 12 吴宗泽 M2005:120 131. 13 濮良贵 ,纪名刚主编 M2001:151 163. 塔里木大学 毕业论文（设计）开题报告 课题名称 双齿盘 齿板式 核桃破壳机的设计 学生姓名 王鹏飞 学 号 8031208227 所属 学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 12 指导教师 兰海鹏 起止时间 2011 年 12 月 6 月 机械电气化 工程学院教务办 制 1、 课 题来源及研究的目的和意义 核桃是我国重要的的经济作物， 不仅 对于 农村山区 的 经济 发展具有重要意义 ，而且可以美化环境，保护生态。 核桃仁含有丰富的营养素，每百克含蛋白质 15 20 克，脂肪 60 70 克，碳水化合物 10 克；并含有人体必需的钙、磷、铁等多种微量元素和矿物质，以及胡萝卜素、核黄素等多种维生素。核桃中所含脂肪的主要成分是亚油酸甘油脂，食后不但不会使胆固醇升高，还能减少肠道对胆固醇的吸 收，因此，可作为高血压、动脉硬化患者的滋补品 。 然而这么好的东西却 有 一层坚硬的 外壳包裹着，给 人们的食用带来很大的不便 ，尤其给机械化加工带来很大困扰 。这样人们就想怎样用机械快速，方便的使核桃破壳，并且分离出果仁。 为了适应核桃的机械化加工。 人们就想到了研究 核桃破壳机 。 核桃破壳取仁是核桃深加工的第一道工序， 而目前市售的核桃仁几乎全部是手工砸取，劳动生产率极其低下，这就迫切需要设计生产出能进行机械或半机械化加工的核桃破壳机， 以提高核桃剥壳取仁的生产效率。 要研究核桃破壳机，首先我得查找有关核桃破壳机的文献，找到国内外核桃破壳机的研究现状，分析核桃破壳机的优劣，以及存在的问题，然后结合核桃破壳机存在的问 题找到最佳的解决方法。其次得分析核桃的力学特性，找到 最佳施力的方 位。对核桃的力学特性进行物理建模，确定采用什么样的力学方式使核桃破壳。到底是碰撞式，还是挤压式。还有就是，知道核桃应几点受力，哪几点受力比较好。最后确定核桃破壳的物理方式，明确研究方案，定下研究院方向。 核桃破壳取仁工艺严重制约着核桃继续深加工以及核桃在种植产区的加工转化 。 这是一项必须要解决的技术瓶颈 ， 目前核桃破壳取仁主要由人工完成 ， 生产率低 、 劳动强度大 、 成本高 、 卫生条件差 ， 由于敲击的力度不易控制 ，破壳时 核桃仁破碎率高 。 人工破壳取仁难于满 足生产发展的要求 ， 故研制高效破壳机已成当务之急 。 由于 双齿盘齿板相互挤压的方式集合了四点挤压与滚动挤压的优点，破壳后能得到较多的高 路仁， 并且核桃壳较 碎 ， 有利于实现核桃的机械破壳， 破壳的综合效果较好。所以 有很高的研究价值，对核桃的机械化破壳，以及机械化加工具有重大意义。 2、 本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析 目前核桃核桃生产国中最有代表性、生产水平最高、市场占有份额最大的当数美国。美国可谓核桃生产上年轻而又强大的王国。美国核桃采收的机械化程度很高，先是喷洒乙烯利 (一种果实催熟药剂 )，然后用 振落机采收，再用脱青皮机脱皮，用清洗机清洗，用烘干机烘干、利用冷库进行干燥处理和贮藏。如加工果仁，采用破壳机破壳，通过气流分选机进行壳仁分离，然后用分色机将果仁分为深色和浅色，再分出全仁和碎仁，最后分别称重包装销售。 由于美国的主栽品种只有强特勒、哈特利、希尔、维纳、土莱尔、豪沃迪这 6 个，其品质优良，规格划一，有利于机械化破壳，因此核桃破壳机在美国发展较早。主要的核桃破壳机类型有： . 制的专利号为 6098530 机械式核桃破壳机。该机的主要结构由机架、料斗、可调节定位板、 破碎装置、传动机构以及动力所组成。机械式核桃破壳机通过调节可调节定位板和破碎装置间的间隙能够适应各类坚果的破壳。 . 制的专利号为 4201126 核桃破壳机。该机主要由喂料斗、输送装置、破壳装置和出料口等组成。工作时，由输送装置把待破壳的核桃从料箱运送到破壳装置，然后对其进行破壳。 研制的专利号为 6516714 核桃破壳机。该机主要由机架、箱体、滚筒、旋转破壳装置和出料口等组成。该机 可以成功有效地击打核桃将其壳仁分离。 . 明的专利号为 4255855 核桃钳。该钳由把手、可调柱塞、夹头、底座和固定套等组成。使用时，将核桃放置在底座上，然后通过操纵把手推动可调柱塞在固定套内滑动，可调柱塞伸出从而使夹头将核桃推到刚性砧底座上把核桃夹紧并破壳。 . 研制的专利号为 5325769 核桃破壳机。该机主要由机架、喂料斗、输送装置、击打装置和传动装置等组成。工作时，料箱中的核 桃由输送装置逐一运送到击打装置，然后由凸轮控制击打打头将核桃壳打破使其壳仁分离。 由于核桃品种繁杂，尺寸差异较大、形状不规则、壳仁间隙小，所以校桃的破壳取仁难度较大。破壳后还需进行壳仁分离。鉴于壳仁密度相差不大 (约为 o 049 )，加之碎壳、碎仁上有许多毛刺，所以壳仁分离也有相当难度。解决以上难题的方法就是将破壳取仁分解为分缓、导 向、挤压破 壳 (多点 )、壳仁分离四部分，逐一加以解决 。 目前 国内 核桃破壳取仁有以下几种方法： 离心碰撞式破壳法 化学腐蚀法 真空破壳取仁法 超声波破壳法 定间隙挤压破壳法。第一 种方法，碎仁太多，所以应用很少；第二种方法，由于在实际操作中不好控制，仁易受到腐蚀，处理不好还会造成环境的污染，因此人们不愿接受 ；第三、四种方法，设备昂贵，破壳成本高，且破壳效果不够理想；只有第五种方法值得探索。 国内 外 研制的机械挤压式核桃破壳机有多种，实现核桃破壳的结构主要有：双齿盘齿板式、 对辊 窝眼式、内磨与外磨式、圆盘与圆盘式、圆盘与偏心弧板式、圆盘与直板式。 对辊 窝眼式能对大小不同的核桃进行定距离挤压。 因此，根 好地满足了挤压要求。同时挤压时用窝眼 抓取核桃，抓取可 靠核桃挤压时不易 窜动。能进行可靠的挤压。 为了便于核桃食品加工时的入味或使核桃易于剥食， 该装置能在核桃外壳上挤压出多条裂纹。虽然这种破壳 装 置在一定程度上减轻了手工剥壳的劳动强度， 但还需进行 手工剥 壳 ，因此不利于机械化规模生产。双齿盘齿板式 很好地满足了“四点加压”原理，而且实现了核桃的滚动挤压，因此破裂效果好、碎仁率低。该装置破壳取仁的性能指标如下：最大生产辜为 180kg/破壳率在 90以上。 高路仁率为 7090，其中一路仁率为 30一 40 。有利于实现核桃破壳的规模化生产，可以有效提高核桃破壳的生产率。 其原理都是利用挤压破壳间距与核桃外形尺寸形成间距差，通过间距差使核桃壳破裂。 通过分析得知目前研究的核桃破壳机 结构在控制间距差方面均不理想 ，因而破壳取仁效果较差。其中只有双齿盘齿板式集合了四点挤压与滚动挤压的优点，间距差的控制也比较方便。 3、 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行 性分析 本课题所涉及的任务比较繁重，但是我们处在一个资源丰富的环境中，而且有老师和同学的帮助。由于核桃破壳机械，在国内外的研究起步较晚，因此技术还不是很成熟，同时相关的学术报告也不是很丰富，因此我们应该通过多种途径试探性的研究 设计，从不同的方向去设计构思核桃破壳机械。 查找相关文献，进行力学分析，数学建模。画出结构草图，熟悉计算机制图，画出装配图。 由于本课题采用的力学 原理是利用挤压方式使核桃破裂，所以对挤压力要控制到恰到好处。其次， 它的机械原理是利用挤压破壳间距与核桃外形尺寸形成间距差， 并且通过间距差使核桃壳破裂。 所以对于间距差的控制也要反复实验以达到最优效果。由于该课题 可以满足核桃的四点挤压，以及滚动挤压，因此破裂效果好、碎仁率低 ,破壳率 在 90 以上 。 只要将间距差控制到合理的范围，那么 此课题就可以满足预期的目标。实现其破壳率高 ，碎仁率低的优点。所以本课题的任务 是可以实现的 ，具有很 好的可行性 ，而且 所很有研究价值，有利于提高核桃机械破壳的生产率。 4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路； （ 1） 核桃破壳机的力学原理莫过于挤压、打砸 了。但要做到使核桃壳破碎，脱 落，而且不伤果仁，不使果仁粉碎，就需要将外力控制到恰倒好处 ， 因此本课题的关键是 怎样将挤压力控制好。并且使核桃实现完美的四点挤压。 概括总结出该机器的工作原理，根据工作原理，看需要什么机构，几个机构；什么装置，几个装置，不能重复，也不能缺少 。 且要实验出合理的间距差。从而达到 破壳率高，不伤果仁的效果。 （ 2）传动方案的设计 本课题 关键是怎样使挤压力控制的恰到好处，并且使核桃实现完
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