刮板式核桃剥壳机的主体结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

毕业设计（论文） 题 目： 刮板式核桃剥壳机的主体结构设计 系 别： 电气工程及其自动化系 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成时间 ： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2 摘 要 如今核桃产业的发展越来越迅猛，然而由于核桃品种繁杂，外形不规则，外皮厚薄不均，夹层多寡不一，因此给破壳取仁带来一定的困难。所以核桃剥壳机在生活中应用起着越来越重要的作用了，剥壳机在核桃后期加工中为人们带来了方便，大大减少了劳动力，提高劳动成本。文章主要叙述了核桃剥壳机的主体结构的设计计算过程 。 本文首先介绍了剥壳机的国内发展现状及研究意义。 核桃 剥壳机是由料斗、导向机构、破壳机构、传动机构等组成，是通过依靠物料自身的重力自上而下形成了一个系统作业流水线 。其次，本文确定了核桃剥壳机的整体方案设计，以及介绍了剥壳机的分类和主要组成，以及现状存在的问题。最后确定了主体 结构的设计和布置 。然后，本文介绍了核桃剥壳机主体结构详细设计，其中包括带轮，主轴，刮板，电动机，等具体设计和计算。 本章还介绍了核桃剥壳机的装配过程。全面详尽的讨论了传动机构以及执行机构的结构设计。最后对整体设计过程做出总结，分析了设计过程中遇到的问题，从设计过程中总结经验和教训。 关 键词 : 核桃剥壳机 ；传动机构 ；执行机构 ； 三维建模 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 of to in of of so to to in an to of of of on of to of a of of as as of of of of of of as as to a of in of 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 4 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 5 目 录 摘要 2 3 第一章 绪论 6 题提出的背景 6 究课题的意义 6 内研究现状 7 第二章 核桃的基本能 10 桃的功效 和作用 10 桃的分类 11 地方差异 分类 11 壳的薄厚分类 11 取仁的难易程度分类 11 核桃的测定和分析 12 维尺寸 12 核桃的厚度 13 碎绵核桃仁所需的挤压变形量 13 核 桃的含水率 14 第三章 核桃剥壳机主体方案计 15 桃剥壳机研究应用现状 15 前核桃剥壳机采用的剥壳原理 15 型剥壳技术 16 桃剥壳机械的工艺研究 16 板式核桃剥壳机的结构 17 作原理 18 桃剥壳机主体结构的设计原则 19 动部件的设计及确定 19 行部件的设计及确定 20 第四章 关键零部件设计与算 21 计前各项参数的确定 21 板的半径及转速初定 21 板所需功率及厚度计算 21 动方案拟定 22 动机的选择 22 带轮设计及参数计算 24 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 6 带轮的参数计算 24 带 轮的设计 26 轴的设计及参数计算 27 承和键的选择 30 承的选择 30 的选择 31 栅笼 31 第五章 核桃剥壳刮板的生物力学设计 33 生学的介绍 33 桃剥壳机刮板的仿生设计 33 仿生刮板的设计及参数计算 34 生刮板的设计及参数计算 35 两种刮板冲击力的分析及比较 37 第六章 部分零部件的装备方案 40 架的装备方案 40 架与箱体间的装备方案 40 盖、底座间的装备方案 41 体与半栅笼间的装备方案 42 动和执行机构的装备方案 43 桃剥壳机的整体图 44 第七章 总结 与展望 45 文总结 45 计遇到问题 45 参考文献 47 致谢 48 第一章 绪论 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 7 题提出的背景 我国的核桃栽培面积约 130万 主要种植区域在西南和西北。在国际市场上 ,核桃与杏仁、 腰果、榛子一起并列为世界 4大干果 ,核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约 31万吨 ,全国人均占有 0. 24核桃中富含脂肪和蛋白质，既是主要的食用植物油来源，而且又可提供丰富的植物蛋白质。利用核桃或脱脂后的核桃饼粕的蛋白粉，可直接用于焙烤食用，也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加剂。以核桃蛋白粉为原料或添加剂制成的食品，既提高了蛋白质含量，又改善了其功能特性。核桃蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉。核桃是食用植物油工业的重要原料，利用核桃油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油 等，也可用作工业原料。核桃除经简单加工就可食用外，经深加工还可以制成营养丰富，色、香、味俱佳的各种食品和保健品。核桃加工副产品核桃壳和核桃饼粕等可以综合利用，加工增值，提高经济效益。 核桃在制取油脂、制取核桃蛋白、生产核桃仪器以及在核桃贸易出口时，都需要对核桃进行预处理加工。核桃的预处理主要包括核桃的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等。 核桃在加工或作为出口商品时，需要进行剥壳加工。核桃在制取油脂时，剥壳的目的是为了提高出油率， 提高毛油和饼粕的质量，利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用。传统的剥壳为人力 手工剥壳，手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤，而且工效很低，所以核桃产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥壳。核桃剥壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面，使核桃产区的农民不必再采用最原始的剥壳方法进行剥壳，从而大大地减轻了农民的体力劳动，同时还提高了核桃剥壳的效率。 核桃脱壳机是将核桃荚果去掉外壳而得到核桃仁的场上作业机械。由于核桃本身的生理特点决定了核桃脱壳不能与核桃的田间收获一起进行联合作业，而只能在核桃荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳。随着核桃种植业的不断发展，核桃手工脱壳已无法满足高效生产的要求，实 行脱壳机械化迫在眉睫。 究课题的意义 为了使坚果食品增值，近年来各国都在加工制造成品方面想办法。目前整体核桃仁在国际市场上的价格是带壳核桃的几十倍，且核桃带壳保存容易霉烂。因此，寻求效率高 发展的必然。我国核桃资源丰富， 1993 年全国产量达到 何有效去壳，对满足人们生活需要和换取外汇都有着重要的意义。 坚果类破壳问题的研究，如苏联专利破裂松果的仿佛，日本专利破除栗壳的方法，买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 8 我国对棉核桃壳剥取仁机理的研究，在理论和实践方面都做了有益的探讨，但均未解决好核桃去 壳取仁的问题。 在我国，如陕西、山西的核桃剥壳机，性能不甚好，我国出口的核桃仁全都是手工砸取，劳动生产率低，且菌感染指数高于国际食品卫生法规定的标准，影响了桃仁的品质，降低了换汇率。在国内的市场销售，对人民不利。 内研究现状 我国核桃脱壳机的研制自 1965年原八机部下达核桃剥壳机的研制课题以来，已有几十种核桃剥壳机问世。只进行单一剥壳功能的核桃剥壳机结构简单，价格便宜，以小型家用为主的核桃剥壳机在我国一些地区广泛应用，能够完成剥壳、分离、清选和分级功能的较大型核桃剥壳机在一些大批量核桃加工的企业中 应用较为普遍。国内现有的核桃剥壳机种类很多，如 60型核桃剥壳机、 6060型核桃剥壳机等，其作业效率为人工作业效率的 2O 60倍以上。锦州俏牌集团生产的 皮、分选，是一种比较先进的核桃后期生产机械。伟民牌 620型核桃剥壳机带有复脱、分级装置，采用搓板式剥壳、风力初选、比重分离清选等装置，具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动力小等特点。 62型核桃剥壳机是一种一次喂料就可完成核桃剥壳工作 的机械，经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的核桃仁可直接装袋入库。 6800型核桃剥壳机械采用了三轧辊混合脱壳结构，能够进行二次剥壳。而随着我国核桃产业的进一步调整，核桃产量逐年增加，核桃的机械化剥壳程度将大幅提高，核桃剥壳机械将拥有广阔的发展前景。 核桃剥壳的原理很多，因此产生了很多种不同的核桃剥壳机械。核桃剥壳部件是核桃剥壳机的关键工作部件，剥壳部件的技术水平决定了机具作业刚核桃仁破碎率、核桃果一次剥净率及生产效率等重要的经济指标。在目前的生产销售中，核桃仁破碎率是社会最为关心的主要指 标。 八十年代以前的核桃剥壳机械，破碎率一般都大于 8%，有时高达 上。加工出的核桃仁，只能用来榨油，不能作种用，也达到出口标准。为了降低破碎率而探讨新的剥壳原理，研制新式剥壳部件，便成为核桃剥壳机械的重要研究课题。从六十年代初，开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒，栅条凹板式核桃剥壳机。自 1983年以来，在已有的核桃剥壳部件的研制基础上，我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥壳部件，其主要经济技术指标，特别是破壳率指标大有改善。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 9 以下介绍一下我国上个世纪几种主要的核桃剥壳部件 1、封闭式纹杆滚筒， 栅条凹板式核桃剥壳部件 八十年代初， 我国在吸收国外技术的基础上，研制了 剥壳部件是在一个圆筒上镶上若干根纹杆组成的封闭式纹杆滚筒，下面装有若干根圆钢条组成的栅条式凹板。 在该机构中核桃进口大 (3，出口小 (1，工作时，核桃果在滚筒的推动下由进口向出口端运动，在滚筒和凹板的冲击、挤压、揉搓作用下直接剥壳，核桃受列剥壳机的直接搓擦作用，系强制剥壳，故破碎率高。剥壳时， 直径同凹板栅缝一样大小的单粒果及双粒果便从栅缝中分离出来。为了将混在一起的核桃仁和未脱果分 离开来，采用栅条式凹板的剥壳机一般要配置分离机构。后来研制并生产的 6 2、封闭橡胶板滚筒，直立橡胶板式剥壳部件 该机的剥壳部件是由封闭胶辊和直立胶板组成，剥壳原理系挤压式，作业时，核桃果在胶辊的推动下，通过剥壳间隙 (5 20毫米 )，由胶辊和胶板的挤压作用脱壳，避开了剥壳部件的揉搓作用 ,破碎率有所降低，但仍在 5以上。另外，因直径小于剥壳间隙的小果未经剥壳便被分离出来，故一次剥净率很低，只有 30%左右。所以不得不增设循环机构，以使核桃经多次挤压脱壳，致使机器结构 复杂、庞大，造价较高。 3、开式纹杆滚筒，编织凹板式核桃剥壳部件 剥壳部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板，作业时，核桃果在滚筒的推动下，受挤压揉搓剥壳，该结构与封闭滚筒式不同，核桃果受到开式滚筒的搅拌作用，剥壳力带有柔性，故其破碎率较低，可控制在 3%。另外，与栅条式凹板不同，因系编织网孔凹板，剥壳时，只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末剥壳而被网孔分离，双粒长果则漏不出来，仍被剥壳，故剥净率较高。 4、立式剥壳机构 剥壳部件采用了由两根扁钢条焊接而成的立式转子，下面装着 用编织丝网制成的编织平底筛，在剥壳室内，核桃果受立式转子的推动而相互磨擦，从而达到剥壳的目的，此方法系柔性揉搓剥壳。实践证明，该机破碎率较低，可控制在 3以下。其缺点是由于采用立式传动， 故传动机构较为复杂。 5、开式扁条滚筒，编织凹板式核桃剥壳部件 采用了由三根扁钢条制成的开式扁条滚筒，和用编织丝网制成的凹板结构，作业时，买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 10 核桃果在扁条的推动下随滚筒转动，在滚筒和凹板之间形成一个活动层，核桃果在该活动层内互相揉搓而剥壳。由于在该机构中，避开了剥壳部件的直接挤压， 冲击的作用，而是核桃搓核桃，系柔性剥壳，故破 碎率较低， 该机鉴定时实测破伤率 (破碎率 +损伤率 )为 0 91。 第二章 核桃的基本性能 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 11 核桃有着千年的历史，在很早以前人们就知道核桃还有它的许多功效。核桃原产于近东地区，核桃与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”。既可以生食、炒食，又可以榨油、配制糕点、糖果等多种做法，不仅味美，而且营养价值很高，被誉为“万岁子”、“长寿果”。如图 2 图 2桃 核桃起源人们原以为是张骞从西域传入的，然而在之后的研究表明 核桃不是一个地方生产的，而是许多地方都有产核桃，而我国也是源产地之一。核桃具有很大的营养价值 据测定，每 100克核桃中，含脂肪 50 64克，核桃中的脂肪 71%为亚油酸， 12%为亚麻酸，蛋白质为 15 20克，蛋白质亦为优质蛋白，核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物质。糖类为 10克，以及含有钙、磷、铁、胡萝卜素、核黄素（维生素 维生素 生素 E、胡桃叶醌、磷脂等营养物质。因此研究核桃壳机对核桃取仁起到很大了帮助，具有很大的意义。 桃的功效与作用 核桃又称之为胡桃，为胡桃科植物。核桃仁细 腻质感，常被老百姓称之“肉”，核桃仁含有丰富的营养素，且药用价值主要集中在仁，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。此外，这些油脂还可供给大脑基质的需要。核桃中所含的微量元素锌和锰是脑垂体的重要成分，常食有益于脑的营养补充，有健脑益智作用。 其实很早以前我国古人就发现核桃的多种功效了，古代名医李时珍曾说过核桃可以补肾通脑，有益智慧。核桃不仅是最好的健脑食物，而且还是神经衰弱的治疗剂。核桃对很多病症都有帮助，说明了核桃的确有很大的买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 12 医疗作用，对人体健康有 着很大的帮助。因此如何更好的把厚的核桃壳压碎并更好、更方便的取出核仁就成了研究的方向。 桃的分类 地方差异分类 根据地方的差异，我国核桃总体可分为核桃类群和铁核桃类群两种类群，而前者类群通常称为北方核桃，产于北方，而后者则称之为南方核桃，产地在南方。 核桃类群的各品种群的核桃外表近似球形。壳表面沿纵径方向分布着长条沟纹，结合线下半部平，上半部微隆起，约 1桃类群基本就是使用的品种，皮薄，仁大，表面较平整， 纹路很 浅很浅。 然而铁核桃类群则个品种群的核桃外表近似球形，壳 表面近似花生皮样的纹路，就是一个个小坑组成的纹路， 结合线宽而隆起约 2了这两类还有两种用于文玩的核桃，分别为秋子核桃还有麻核桃。秋子核桃是一种 野生核桃，主要产在东北。特征是有明显的六条楞。 而麻核桃属于半 野生核桃，主要在华北的山西河北一带。具体品种很多，是主要的文玩核桃品种。 壳的薄厚分类 核桃壳厚薄，含仁率高低相近似的一些品种称为品种群。我国核桃根据薄厚品种基本上可划为四个种群，分别为纸皮核桃、薄壳核桃、中壳核桃还有厚壳核桃四大种。 划分标准如表 2品种的分类主要是依据坚果大小形状、核桃壳表面特性等。 表 2桃品种群的划分标准 品种群 核桃壳厚度 含仁率 横隔壁 内褶壁 取出仁 纸皮核桃 65 退化 退化 全仁 薄壳核桃 0膜质 退化 半仁 中壳核桃 1膜质 不发达 1/4仁 厚壳核桃 取厚度 h=10 4 1 3 传动方案拟定 设计刮板式核桃剥壳机的主轴的转速度一般高，达到 n=此 有两种选择传动方案，分别为用一级 而我们知道采用两级混合传动的方案，将会使传动的结构变得复杂化，自然而然的成本就随之升高，所以选择采用第一种传动方案，即 一级 4. 2 电动机的选择 在核桃剥壳机中电动机的选择是十分关键的，电动机的容量选择是否合适，对电动机的正常工作和经济都有影响。因此不能忽视，要是容量选的过小不能保证正常工作，获因电动机因超载而过早损坏；而容量选得过大，则电动机的价格高，因为电动机经常不满载运行，其效率和功率因数都较低，增加电能消耗而造成能源的浪费。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 24 电动机选择包括选择类型，结构模式，功率和转速，并确定型号。工业上一般用三相交流电源，无特殊要求一般应选三相交流异步电动机。最长用的电动机是 Y 系列类型三相异步交流电动机。其效率高，工 作可靠，结构简单，维护方便，价格低，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。由于启动性能好，也适用于某些要求较高启动转矩的机械。 电动机的容量主要根据其所带来的机械系统的功率来决定。对于载荷比较稳定、长期连续运行的机械，只要所选电动机的额定功率等于或大于所需电动机的工作功率即可。而在实验中，我们用人力就很轻易地破碎核桃，破碎核桃需力在三十千克左右，因此，主要考虑的是空载功率，根据所给的功率及同步转速，按照核桃剥壳机的工作要求和工作条件，选用一般用途的 为卧式封闭结构。这种电动机质量轻，转速适中，且造价不是很高，因此比较适用于核桃剥壳机这种小型的剥壳机械。 根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比，电动机的数据整理如表 4示： 表 4方案号 电机型号 额定功率步转速r/载转速r/传动比 i 1 100 910 表得电动机型号为 中心高为 90外伸出的轴径为 22的长度为 50 电动机的运动和参数计算如下： 轴的转 速： 10r/n2=n1/i=910/的输入功率： d* 22=的转矩： 550P2/550*文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 25 图 44 3 V 带轮的设计及参数计算 V 带轮的参数计算 通过前面的计算确定了电动机采用型号为 电动机，100r/载转速为 910r/动比 i =已知可以得到 1、确定计算功率 表得知工作情况系数 、选择 我们知道 V 带有普通 V 带和窄 V 带，而且都已经 标准化。普通 V 带有 7 种型号，分别为 Y、 Z、 A、 B、 C、 D、 窄 种型号，分别为 据 型。 3、确定带轮基准直径 了减小带的弯曲应力应采用较大的带轮直径，但这使传动的轮廓尺寸增大。一般取 由主动轮基准直径系中选取 5从动轮基准直径为 d2=i=75 、 验算带的速度 由 P=000 可以知道，当传递的功率 P 一定时，带的速度 v 越高，则所需要 的圆周力 而 V 带的根数可减少。由公式 v= 60 1000)=75 1100/(60 1000)=s v= 因此验算合适。 7、 求 V 带的根数 z 由公式得带的根数 z c)(2 00 由 10r/5书得 式传动比 i=15/(得 P=包角 1= =。 由此可得 Z=1/2/以取 2跟，如图 4文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 27 图 48、求作用在带轮轴上的压力 表得 q=m，故由式得单根 00PC/ 00 (52=用在轴上了压力 1/2） =2 2 ） =546N V 带轮的设计 1、 常用带轮的材料为 功率时可以采用铸铝或塑料。就本次设计为刮板式核桃剥壳机，其功率一般，传递的载荷不是很大，故可以选 2、 带轮的结构形式 根据轮辐结构的不同， 板式、孔板式、椭圆轮辐式。对于小带轮由于 以只要对左侧的轴承校核即可。查书得， 中间值 则有当量载荷： p=文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 32 轴承预期寿命： 10 360 8=28800h 轴承寿命计算： 06/60n (Cr/p)3=106/（ 60 (=509998h28800h 故可达到轴承预期寿命，符合要求。 的选择 键主要用来实现轴和轴上零件之间的轴向固定以传递转矩。有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。键为标准件，可分为平键、半圆键、楔键和切向键等。由于没有特殊要求，一般就取平键。平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。由于轴的直径 2据查 1096取 b h=8 7， L=1890 L=25 栅笼的设计 半栅笼在核桃剥壳机中的作用是让已经被执行机构挤压剥壳的核桃与未被剥壳的核桃进行分离，其分离的原理就是核 桃未剥壳时核桃的体积大，不能通过栅格；而壳、仁分开后体积小就可以通过栅格了。半栅笼的每一个栅格都只能容许一个核桃仁大小的物体通过，因此正好使核桃仁能够通过，而未剥壳核桃则继续留在剥壳箱内，继续进行剥壳直到其剥壳为止。其结构如图 4示。 图 4 半栅笼 栅条是利用两块墙板对两端进行固定的，墙板材料为 条材料为 45 号钢。栅条采用 15 的 圆截面长条，并在一半的圆截面长条上制作成锋利的像尖刀，这样就能使核桃掉落在上面，通过旋转的刮板作用力更容易的剥壳了，栅条的长度为 572墙 板的长度为 10总长度为 592条的两头装砌在墙板的半圆形槽内，这样就能很好的固定住了。栅条间距为 25样可使剥出的核桃仁能通过栅格，而未剥壳的刚不能通过。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 33 第五章 核桃剥壳刮板的生物力学设计 随着世界经济和科学技术的飞速发展 ,市场全球化和竞争的日益激烈，为了提高市场竞争力，所以就必须要求产品具有更高的效率和生产能力。而在本课题的核桃剥壳机中，执行机构刮板对于核桃的破壳率起着十分重要的作用。因此刮板的设计是十分关键的，因为我们对该版进行深入研究，利用仿生学对其进行仿生建模及有限元分析， 通过此方法以求提高刮板的效率。 生学的介绍 仿生学是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学技术。 确切地说，仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。从生物学的角度来说，仿生学属于“应用生物学”的一个分支；从工程技术方面来看，仿生学根据对生物系统的研究，为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。仿 生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统，为人类造福。 自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。因而自然而然的仿生 这门技术就形成了。而到了近代，生物学、电子学、动力学等学科的发展亦促进了仿生学的发展。虽然之前种种都表明了人类对仿生学的认识在很早就形成了，然而直到了 1960年 9月美国空军航空局在俄亥俄州召开第一次仿生学会议才宣布仿生学才作为一门独立的学科诞生了，至今才 52年，但已成为具有强大生命力的学科，人们已经越来越深刻认识到恢复生态平衡对人类自身的极其重要性，可持续发展成为各国面临的重要而必要的艰巨任务，也是科学技术各领域中重要的研究课题，因为进行仿生学研究是十分有意义的。 桃剥壳机刮板的仿生设计 现代仿生学研究表明许多生物经过长期的进化 ,亦即经过长期与自然界进行物质、能量及信息交换，造就了适应生态环境的优良系统。许多科学技术难题在生物界已经获得买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 34 圆满解决。某些动物例如老鼠（家鼠和田鼠）蝼蛄、公鸡、穿山甲等，日常需要完成的一项重要工作是要对土壤等物质实现挖掘功能，以及老鹰捕食时爪趾的力量，使它们都形成的最大特点是挖掘足发达。它们长期在土壤环境生活中寻找和抓取食物，其爪趾经过亿万年的进化，逐步形成了优化的几何形状和优良的生物力学功能，使其在挖掘过程中能够有足够的力去挖掘土壤或捕食，这为刮板剥壳力学性能的优 化提供了仿生研究的基础。并寻求合适的仿生设计方案，以实现增加有用功，提高工作效率。 仿生刮板的设计及参数计算 刮板结构是整个机器的关键部分，它的作用就是对核桃果进行剥壳。此结构采用四钢板十字交叉固定在旋转筒架上， 其结构如图 5 图 5板结构 刮板参数计算 刮板的旋转速度必须保证刮板与核桃挤压、碰撞后能使核桃破裂，当刮板的相对速度达到 5m/使核桃壳破裂而且不会破坏到核桃仁，因此根据此数据我们设计出刮板的转速与半径。由 v=2 r=260刮板的转： n=v*60*1000/*60*1000/： P= 2=板的转矩： T=9550P/n=9550*于刮板边缘与核桃挤压压碎是核桃剥壳，调查可知核桃球径约为 30力作用点距刮板中心 l=d/220/245 则刮板作用在核桃上的力： M=即 F=M/l=意图如图 5 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 35 图 5力图 生刮板的设计及参数计算 随着现代计算技术的发展和应用，在机械设计领域，已经可以用现代化的设计方法和手段，从众多的设计方案中寻找出最佳的设计方案，从而大大提高设计效率和工作效率。在进行机械设计时，人们都希望得到一个最优方案，这个方案既能满足强度、刚度、稳定性及工艺性能等方面的要求，又使机械质量最轻成本最低和传动性能最好。 我们知道老鹰是一种视觉敏锐，能在高空飞翔时看到地面上的猎物。并 且上喙尖锐弯曲，下喙较短。 4趾具有锐利的钩爪，适于抓捕猎物。它的趾具有很强的力量以保证足以抓取猎物。如图 5示，因此试着把刮板与核桃挤压的地方设计成鹰趾的形状，以便希望会大大提高剥壳质量和工作效率，利用仿生的方法对刮板进行优化设计。 图 5鹰的爪趾 将刮板和核桃接触处设计成老鹰爪趾的形状然后 固定在旋转筒架上，如图 5示， 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 36 图 5板结构 刮板参数计算： 刮板的旋转速度必须保证刮板与核桃挤压、碰撞后能使核桃破裂，当刮板的相对速度达到 5m/使核桃壳破裂而且不会破坏到核桃仁，因此 根据此数据我们设计出刮板的转速与半径。由 v=2 r=260刮板的转： n=v*60*1000/*60*1000/： P= 2=板的转矩： T=9550P/n=9550*于刮板边缘与核桃挤压压碎是核桃剥壳，调查可知核桃球径约为 30力作用点距刮板中心 l=d/220/250 则刮板作用在核桃上的力： M=l 即 F=M/=意图如图 5示。 图 5力图 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 37 两种刮板冲击力的分析与比较 对两种设计的刮板做冲击力的实验，分别对短轴、垂直以及长轴方向进行冲击力的实验并进行比较与分析，冲击力实验数据如图 5 图 5买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 38 图 5由上图的数据图可以知道在短轴方向上的冲击力，当刮板进行 工作时，当与核桃接触时，核桃受到了来自刮板的力，在前 20仿生刮板与仿生刮板在短轴上的冲击力差不多，而随着时间的推移，当过了 200到最后变没，而仿生刮板的冲击力则继续保持一定的数值，说明了仿生刮板在短轴方向的冲击力更大，即对核桃具有更强的冲击力，更容易使核桃破壳。 而在垂直方向仿生刮板的冲击力也相对比非仿生刮板的冲击力更大，且保持的时间买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 39 更长，这对核桃剥壳节省了时间并提高的剥壳的效率。 在长轴方向上的冲击力，更加表明了仿生刮板的优势之处，当作用力刚过 20仿生 刮板就没有了冲击力，而过了 200以上的数据分析可以知道仿生刮板相对于非仿生刮板能够对核桃的力相对更大，且具有更大的冲击力，因此仿生学的刮板设计对核桃剥壳机的设计有着重要的意义。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 40 第六章 部分零部件的装备方案 刮板式核桃剥壳机由料斗、剥壳箱、栅格、下箱出口、分选口，核桃仁收集斗等一些部件组成，如何把这些零部件组成一个完整的剥壳机呢？我们知道固定部件的元件有多种如：螺栓，螺钉，键等。以下为部分零部件的装备方案。 架的装备方案 图 6机架装备图 机架是支撑核桃剥壳机，使之可以从上而下顺利的工作，起到支撑箱体和保护的作用，支架中的底板与支架之间通过 通过 10 螺钉栓住，让底板和支架牢牢的固定在一起。如图 6 架与箱体间的装备方案 图 6图 6机架与箱体的装备图，由于箱体里面装着核桃剥壳机的执行机构还有 半栅笼 ，箱体具有相对重要的作用，由于执行机构和 半栅笼具有一定的重量，因此要求支架买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 41 具有一定支撑重量的能力，使支架能够支 撑起箱体。由于支架具体一定的长度，为了使拆装方便采用 20 的螺栓栓住，既能方便拆装又能安装固定可靠。 盖、底座间的装备方案 如图 6于箱体的箱盖和箱底座有时需要拆装，便于查看箱体内的执行机构和 半栅笼，因而为了方便装卸且安装牢靠，箱盖和箱底座之间也采用 20 的螺栓栓住。 图 6箱盖、底座间的装备图 体与半栅笼间的装备方案 如图 6栅笼的装备图，半栅笼是分离已被剥壳和未剥壳核桃的重要工具，也是刮板式核桃剥壳机的核心部分之一，通过对 箱底座挖两个半圆形槽，从而使半栅笼的半圆形正好卡在槽内，很好的固定住了半栅笼，为剥核桃和分离核桃的工作起了很大的作用。 图 6体与 半栅笼 间的装备图 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 42 动和执行机构的装备方案 图 6动和执行机构的装备图 图 6计的执行机构采用了皮带轮传动，用两条皮带带动，对于小型的核桃剥壳机那就足够了，通过皮带轮使电动机转动传向执行机构，带动执行机构运动，通过主轴，键还有轴承等使执行机构很好的固定在轴上且完成核桃的剥壳工作。 桃剥壳机的整体图 图 6桃剥壳机的整体图买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 43 第七章 总结与展望 转眼之间，近四个月的毕业设计马上就要结束了，这是我们大学之中最后一个也是最重要的一个设计、一个阶段。毕业设计是考验我们大学这几年来的所学，它要求我们将 大学这四年来所学到的知识能够融会贯通、熟练应用，并要求我们能够理论联系实际，培养我们的综合运用能力以及解决实际问题的能力。 在这四个月里，我不断学习新的知识、不断积累经验并且不断的提高。在余老师的悉心指 导下，我从最初的选题开始做起，进行设计方案的确定；对 以前所学的基础 知识的全面综合应用。 这次的毕业设计，是对我这四年来所学的专业知识是否踏实的检验，让我对这四年中所学知识进行了综合，也让我温习了一些已经快要淡忘的专业知识，并且还学到了一些实际的设计经验。与此同时，我也充分认识到自身的许多不足：基础知识学得不够扎实，缺乏综合运用及理论联系实际的能力等。 文总结 通过此次毕业设计，使我了解很多关于核桃剥壳机知识。使我了解了如今国内外在这方面的许多技术，了解了核桃设计的一般过程，通过对核桃剥壳机的主体结构设计作了