瓜瓤瓜皮分离机的设计含SW三维建模及6张CAD图
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瓜瓤瓜皮分离机的设计含SW三维建模及6张CAD图
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瓜瓤瓜皮分离机的设计含SW三维建模及6张CAD图,瓜瓤瓜皮分离机的设计含SW三维建模及6张CAD图
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序 号序 号题 名题 名页 码页 码备注备注 1毕业论文（设计）定稿 2毕业论文（设计）任务书 3毕业论文（设计）开题报告 4中期检查记录表 5指导教师（评阅）打分表 6答辩情况记录表 7综合成绩评定表 8图纸 卷内资料一览表卷内资料一览表 瓜瓤瓜皮分离机的设计吴明清，丁鹏磊（XXX，新疆 阿拉尔 843300）摘 要：打瓜又称之为籽瓜，一般称作黑瓜籽，是一种非常具有地域特色的农业产品，其外形与西瓜很像，属于低糖瓜类的一种，是一种保健食品。因为新疆具有独特的气候和土壤等条件，非常适合打瓜的种植，已成为我国打瓜的主要生产基地之一。并且打瓜具有抗旱、低廉的投入成本、较高的经济效益等优点，已成为新疆农民增收的主要经济作物之一。籽瓜内外都是宝。打瓜籽是畅销国内外的干果之王，打瓜瓤能够制成果脯，打瓜汁能够制作成富含营养的保健饮料，打瓜皮外面的青皮是一种中药材。因此，对于打瓜的开发和利用具有很高的经济价值。瓜瓤瓜皮分离机是综合利用籽瓜开发以上产品的主要设备之一。目前对于籽瓜的利用只是用来取籽，剩下的全部丢弃。这样不仅是一种很大的资源浪费，而且还对周围的环境造成了很大的污染。籽瓜除其黑瓜籽具有很高的经济价值外，瓜汁也可以制作成具有保健作用的饮料。此外，外层的瓜皮能够制作成中药材，内层的瓜皮能够制作成果脯。所以综合加工利用籽瓜，是一项非常有必要进行研究解决的课题，它将能够产生很大的经济效益，并且能够改善我们的生态环境。关键词：籽瓜；瓜瓤瓜皮分离机；取籽中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：0 引言新疆因为其独特的气候和土壤等条件，非常适合打瓜的种植，是我国主要的打瓜生产基地之一。打瓜因为具有耐干旱、成本投入低廉、较高的经济效益等优点，成为了新疆农民增加收入的主要经济作物之一。新疆的打瓜生产具有很高的市场化程度，市场是引导农民调整产业结构的方向标。最近几年，打瓜在国内外市场上的需求量迅速增加，打瓜籽的收购价格也逐年攀升。而且据行业专业人士预测，打瓜种植及打瓜籽加工市场仍有较大发展空间，新疆的很多地方都开始种植打瓜，取得了不错的经济效益。这几年，额敏县打瓜子年产量都在5万吨以上。由于产量大，额敏打瓜子逐渐在全国有了很大的影响力。目前，新疆打瓜子种植面积为132.72万亩，产量高达9.42万吨。主要产品品种为黑土片、黑大小片、黑中片、红小片籽一号、新籽瓜1号、红大片籽、黑大片等；主要生产区域分布在博州、巴州、伊犁、昌吉、阿勒泰、塔城等地州。新疆生产的打瓜籽，籽粒饱满，色泽鲜艳、品质优良。打瓜籽不仅仅能够制成一种休闲食品，而且还能够进行深加工，制成多种多样的食品和饮料，具有多元化的用途，受到大家的喜爱。特别是奇台县生产的打瓜籽具有很高的产量、绝佳的品质，2009年种植面积为25万亩，产量为2.5万吨。其中塔城盆地打瓜籽种植面积59万亩，产量达5.8万吨。已经成为新疆农业发展不可缺少的一部分。如此看来，该机器的研究设计具有很高的应用价值。本设计通过国内外的切瓜与挖瓜机构的性能、构造以及操作的简易程度，最终设计成一架操作简单、价格合理、适合大多数地区使用并便于维修的挖瓜机械。包括送瓜机构、夹持装置、刀架装置、挖瓜机构等，刀架装置上的挖刀主要依靠电机带动进行工作。整个机构耗电功率低，成本低，且能达到省时省力的目的，易于进行推广。1 设计原理及结构1.1 设计原理瓜瓤瓜皮分离机的工作原理是：机架上水平安装着可轴向转动的凸轮，连杆连接凸轮和推杆，凸轮转动带动连杆转动，推杆安装在水平缸体内部，水平推杆的前端是缺口圆形托盘，缺口圆形托盘前端上方焊接了一个卸瓜器。连杆带动推杆前后来回往复运动，瓜体放置在缺口圆盘内。机架垂直方向也有一个轴向转动的凸轮，同样是凸轮带动连杆，连杆连接凸轮和推杆，推杆放置在垂直缸体内，推杆的前端有插瓜爪，推杆带动插瓜爪上下往复运动，在插瓜爪的上方是挖刀，挖刀安装在刀架上，刀架通过套筒，固定在电动机轴上。插瓜爪向上运动过程中将瓜体从缺口圆盘中托起，刀具在电机的带动下做圆周运动对瓜体中的瓜瓤进行切削，切削后的瓜皮瓜瓤被卸瓜推到瓜瓤瓜皮分离栅板进行分离。1.瓜皮收集器 2.瓜瓤收集器 3.垂直连杆 4.垂直推杆 5.瓜瓤瓜皮分离栅板 6.垂直缸体 7.缺口圆形托瓜架 8.瓜体 9.机架 10.刀具架 11.电动机 12.挖瓜刀 13.卸瓜器 14.卸瓜爪 15.水平链轮 16.链 条 17.摇臂. 18.水平连杆 19.水平凸轮 20.水平推杆 21.水平缸体 22.垂直链轮 23.垂直凸轮图1 瓜瓤瓜皮分离机整体结构示意图1.1 主要结构水平输送机构，是由安装在机架上面的水平凸轮、连杆、推杆、水平缸体、缺口圆形托盘、卸瓜器组成。当水平凸轮机构在推程角时间将瓜体沿短轴切成两半，将其中一半放置到缺口圆形托盘中，凸轮连接的摇柄连接，转动摇柄使凸轮由推程角转到回程角，此时瓜体被送到插瓜爪的正下方。图2 水平输送机构垂直输送机构，是由安装在机架下面的垂直凸轮，连杆，推杆，垂直缸体，插瓜爪组成。当垂直凸轮机构推程角度转向回程角时，缺口圆形托盘上的瓜体被插瓜爪托起与仿形刀具进行接触，仿形刀具对瓜体进行切削。当垂直凸轮机构由回程角转向推程角时，缺口圆形托盘上方的卸瓜器将 切削后的瓜皮和瓜瓤从插瓜爪上推到瓜瓤瓜皮分离栅板进行分离，分离后瓜皮和瓜瓤分别掉入不同的收集器中。图3 垂直输送机构挖刀机构，是由安装在机架最上面垂直方向的电动机，刀具架，仿形刀等组成。刀具架由空心钢管和垂直水平钢板组成。空心钢管通过螺丝将刀具架固定在电动机轴上。刀具架通过螺丝将仿形刀固定在水平钢板上。电动机通电，仿形刀开始做圆周运动。图4挖刀机构瓜皮和瓜瓤收集装置,是按照在机架上旁边的，有一定倾斜度的半圆形分离栅板，在栅板壁表面均匀分布一定宽度栅条横空，在半圆栅板下面分别是瓜皮和瓜瓤分离收集箱。图5 瓜皮和瓜瓤收集装置2本课题所要研究的关键问题及解决思路2.1课题问题(1)送瓜机构与插瓜机构的行程配合。(2)插瓜架插瓜不稳。(3)挖刀的设计及安装角度。(4)材料的选择与各连接件间的间隙配合。2.2 课题问题的解决思路(1)寻找计算送瓜机构与插瓜机构之间的运动规律，做出合理的方案。(2)查阅相关资料优化插瓜架结构(3)挖刀应拥有一定弧度与合适的安装角度与瓜壁相切。(4)选择重量硬度合适的材料，各连接件间紧密配合。 参考文献：1王天书. 多功能籽瓜分离机P. 甘肃：CN2261881,1997-09-10.2唐宝兴. 整瓜分离机P. 黑龙江：CN2682858,2005-03-09.3张奋儒. 籽瓜脱粒机P. 新疆：CN2042286,1989-08-09.4陶文成,陶利军. 籽瓜脱粒机P. 内蒙古：CN2391411,2000-08-16.5肖国春. 多功能籽瓜脱粒机P. 内蒙古：CN2448118,2001-09-19.6赵多勇,李应彪,翟金兰.籽瓜系列产品的开发现状与存在问题J.北方园艺,2008,04:100-102. 7王亚鸽,王维新.兵团籽瓜机械化收获技术现状分析J.新疆农机化,2011,03:33-35.8张锋伟,韩正晟,张知文,赵武云,王芬娥,徐娇艳. 籽瓜籽汁分离机的设计J.农业机械,2010,05:133-134.9钟逸岩,杨自萍,孟刚. 籽西瓜挖瓤机的研究J.农业工程学报,1993,01:57-63.10 赵永满,王维新.国外农业机械化的现状及发展态势J.农机化研究,2005,04:10-12.11马春生.6GC300型打瓜取籽机J.中小企业科技信息,1994,06:15.12宋庆阳,同长虹,黄晓鹏. 籽瓜挖瓤机刀架升降装置的设计J. 甘肃农业大学学报,2010,03:136-139.13黄晓鹏,同长虹,万芳新. 籽瓜挖瓤机设计与试验J. 农业机械学报,2011,01:90-94.14唐翔龙,刘传江. 南瓜挖瓤机夹持机构的研制J. 现代化农业,1999,05:30.The design of flesh melonsDingPengLei，WuMingQing（Tarim university mechanical electrification engineering college, the aral 843300 in xinjiang）Pick to:as a kind of watermelon and melon seed, commonly known as black seed, is a very local characteristics of agricultural product, its appearance is very similar to watermelon, is a kind of low TangGua class, is a kind of health food. Because xinjiang has a unique climate and soil conditions, very suitable for a kind of watermelon planting, has become one of the main production base of a kind of watermelon in China. And a kind of watermelon with drought resistance, low cost and high economic benefit, has become one of the main economic crops of xinjiang farmers income. Melon seed inside and outside are treasure. A kind of watermelon seed is the king of the dried fruit of best-selling domestic and foreign, a kind of watermelon pulp can be made from dried fruit, a kind of watermelon juice can be made into nutritious health drink, a melon is outside the green husk is a kind of traditional Chinese medicine. Therefore, for the development and utilization of a kind of watermelon has very high economic value. He harvests the watermelon separator is comprehensive utilization of seed development one of the main equipment for the above products. For the use of seed squash is used to discard seeds, all the rest of the cast. This is not only a great waste of resources, but also caused great pollution on the surrounding environment. Seed melon in addition to the black melon seeds, has the very high economic value, the melon juice can also be made into beverage with health care function. In addition, the outer layer of the skin can make into traditional Chinese medicinal materials, the inner layer of skin to make into a dried fruit. So comprehensive processing and utilization of seed squash, study is a very necessary to solve the issue, it will be able to produce great economic benefit, and can improve our ecological environment.Key words: melon seed; He harvests the watermelon separator; Discard seeds前 言打瓜又称之为籽瓜，一般称作黑瓜籽，是一种非常具有地域特色的农业产品，其外形与西瓜很像，属于低糖瓜类的一种，是一种保健食品。因为新疆具有独特的气候和土壤等条件，非常适合打瓜的种植，已成为我国打瓜的主要生产基地之一。并且打瓜具有抗旱、低廉的投入成本、较高的经济效益等优点，已成为新疆农民增收的主要经济作物之一。籽瓜内外都是宝。打瓜籽是畅销国内外的干果之王，打瓜瓤能够制成果脯，打瓜汁能够制作成富含营养的保健饮料，打瓜皮外面的青皮是一种中药材。因此，对于打瓜的开发和利用具有很高的经济价值。瓜瓤瓜皮分离机是综合利用籽瓜开发以上产品的主要设备之一。目前对于籽瓜的利用只是用来取籽，剩下的全部丢弃。这样不仅是一种很大的资源浪费，而且还对周围的环境造成了很大的污染。籽瓜除其黑瓜籽具有很高的经济价值外，瓜汁也可以制作成具有保健作用的饮料。此外，外层的瓜皮能够制作成中药材，内层的瓜皮能够制作成果脯。所以综合加工利用籽瓜，是一项非常有必要进行研究解决的课题，它将能够产生很大的经济效益，并且能够改善我们的生态环境。关键词：籽瓜；瓜瓤瓜皮分离机；取籽目 录1绪论11.1课题研究的意义11.2国内外瓜瓤瓜皮分离机发展状况11.3国内外瓜瓤瓜皮分离机存在的问题21.4研究的内容和方法31.5预期目标41.6重点研究的关键问题及解决思路41.7工作条件及解决方法42瓜瓤瓜皮分离机总体设计52.1瓜瓤瓜皮分离机的设计指标52.2瓜瓤瓜皮分离的典型方法52.3瓜瓤瓜皮分离机的结构62.4送瓜插瓜机构的运动原理63瓜瓤瓜皮分离机结构设计73.1瓜体尺寸与刀具尺寸的选择73.2水平输送机构的设计83.3垂直输送机构的设计83.4挖刀机构的设计93.5瓜皮瓜瓤收集装置的设计103.6机架的设计说明104动力装置的设计与选用104.1电机的选择104.2传动比的计算104.3 带轮的确定115轴的校核13总 结15致 谢16参考文献17 1绪论1.1课题研究的意义新疆因为其独特的气候和土壤等条件，非常适合打瓜的种植，是我国主要的打瓜生产基地之一。打瓜因为具有耐干旱、成本投入低廉、较高的经济效益等优点，成为了新疆农民增加收入的主要经济作物之一。新疆的打瓜生产具有很高的市场化程度，市场是引导农民调整产业结构的方向标。最近几年，打瓜在国内外市场上的需求量迅速增加，打瓜籽的收购价格也逐年攀升。而且据行业专业人士预测，打瓜种植及打瓜籽加工市场仍有较大发展空间，新疆的很多地方都开始种植打瓜，取得了不错的经济效益。这几年，额敏县打瓜子年产量都在5万吨以上。由于产量大，额敏打瓜子逐渐在全国有了很大的影响力。目前，新疆打瓜子种植面积为132.72万亩，产量高达9.42万吨。主要产品品种为黑土片、黑大小片、黑中片、红小片籽一号、新籽瓜1号、红大片籽、黑大片等；主要生产区域分布在博州、巴州、伊犁、昌吉、阿勒泰、塔城等地州。新疆生产的打瓜籽，籽粒饱满，色泽鲜艳、品质优良。打瓜籽不仅仅能够制成一种休闲食品，而且还能够进行深加工，制成多种多样的食品和饮料，具有多元化的用途，受到大家的喜爱。特别是奇台县生产的打瓜籽具有很高的产量、绝佳的品质，2009年种植面积为25万亩，产量为2.5万吨。其中塔城盆地打瓜籽种植面积59万亩，产量达5.8万吨。已经成为新疆农业发展不可缺少的一部分。如此看来，该机器的研究设计具有很高的应用价值。本设计通过国内外的切瓜与挖瓜机构的性能、构造以及操作的简易程度，最终设计成一架操作简单、价格合理、适合大多数地区使用并便于维修的挖瓜机械。包括送瓜机构、夹持装置、刀架装置、挖瓜机构等，刀架装置上的挖刀主要依靠电机带动进行工作。整个机构耗电功率低，成本低，且能达到省时省力的目的，易于进行推广。1.2国内外瓜瓤瓜皮分离机发展状况1.2.1国内瓜瓤瓜皮分离机发展现状新疆的籽瓜产量是全国最大的，综合开发利用籽瓜瓜瓤很有必要，籽瓜系列产品的生产不仅能够提高农产品的附加值，增加农民的收入，同时也能够避免农田的污染。籽瓜系列产品为新兴食品，在为企业带来可观的经济效益的同时，也为社会提供了更为多样、健康的美食资源，而且也促进了新疆籽瓜种植业和籽瓜深加工产业的发展。王天书1设计了一种多功能籽瓜分离机，由去皮、粉碎、分离、过滤、汁液收取、瓜籽收取等机构组成，削皮粉碎机构的下料桶为圆形,分离机构中粗料出口的下部设有一连杆振动筛,振动筛为双层其上开有棱形孔,其下部为一锥形集料槽,过滤机构中在瓜汁粗出口的下面设有瓜汁二次锥形过滤筛过滤筛通过轴和皮带轮,在设备的最底部设有悬浮机构,此分离机能够将籽瓜放进机器以后自动完成去皮、瓜籽、瓜汁的分离和收集，具有很高的生产效率，进行加工的产品符合食品卫生标准。唐宝兴2设计了一种整瓜分离机，它的只要组成部分是喂料斗、瓜皮瓜瓤分离室、一次瓜瓤瓜籽分离室、二次瓜瓤瓜籽分离室、回收槽等。能够在没有水的状态下把瓜皮、瓜瓤和瓜籽一次性快速彻底的分离。为了防止碎小的瓜块与瓜籽混合，在瓜皮瓜瓤分离室的内壁上装有一根由钢筋盘成的左旋加密笼条滚筒。粘附在瓜皮上的瓜籽能够由瓜皮瓜瓤分离室末端后安装的一个回收流槽自动回收。第一瓜瓤瓜皮分离室和第二瓜瓤瓜皮分离室两个分离室可将瓜籽、瓜皮和瓜瓤彻底分离，无需用水清洗。张奋儒3设计的籽瓜脱粒机是由破碎室，振动条筛，洁净筒筛组成，破碎室的破碎机构采用安装在转轴上的空心扇形锤块，洁净筒筛内设有分离机构，它是可调节的钉齿和柔性刮板组成。瓜籽的洁净率可达95%，回收率达98%。吴勇4设计了一种籽瓜脱籽机，其将初选筛孔设计为长孔，从而减少了清选出的瓜籽内瓜皮的含量。陶文成5设计为了解决目前籽瓜分离机采用振动筛分离和打碎分离方式所造成的瓜皮烂、碎、分离不净和噪音大、不稳定、瓜籽容易损伤的缺点。肖国春6设计了一种多功能籽瓜脱籽机，将脱粒清选装置设计为轴流式滚筒结构，并在原出料口外增设了一套悬浮清籽及提籽机构。翟占国 7设计了一种离心式葵花籽瓜脱粒机，包括机架、设在机架下的行走轮、设在机架上的进料斗、设在机架侧端的发动机、传动装置、输送带、脱粒装置、滚筒筛、出渣口、托把等。孟凡林8设计了一种浮动式瓜瓤瓜皮分离机破碎进料装置，它把以前瓜瓤瓜皮分离机破碎齿装置和喂料斗移到主机的尾部，在它的底部装有可以浮动的轮子，在螺旋推进器的轴上焊有破碎齿，用万向节传动轴和主机轴连接起来，当该机器开始作业的时候，位于喂料口底部的可上下浮动的轮子随着地面的高低而上下浮动，使喂料斗始终处于最低的位置，减轻喂入时的劳动强度。杨开济9设计了一种剖瓜取籽机，它改变了钉轮击瓜，旋轴辗碎，囫囵粗放，事半功倍，净籽率又低的状况，它是由一对中间细两短粗轴线平行的半圆形弧刀磙横着拼成一个圆形，形成从纵向看呈喇叭状的径口，使瓜挨个进入到喇叭状的口子里，然后由异向等速的对转刀磙将瓜体切碎，逐渐落入机器内部；此时，剩下的瓜芯被基圆下面承接旋盘上的呈锥形的三棱铰刀刺破、挖出瓜芯，瓜籽和瓜瓤按照三道内导槽淌入到选筛，接连不断的释放出干净的瓜籽。新疆农业科学院农业机械化研究所进行市场调研根据市场上的需要，研究出了一种新型的籽瓜捡拾脱籽联合作业机，并且已经申报了国家专利(ZL 200720183527.8)。这款机器在进行工作之前，由人把地里的打瓜按照一条一条的形状依次铺好，用小马力四轮拖拉机带动作业。机器上安装有一个集拢器在作业时可以把籽瓜收集聚拢到捡拾齿辊工作的区间内，然后捡拾齿把籽瓜从地上扎起来。当籽瓜运动到取瓜齿的位置时，籽瓜被取瓜齿取下来，然后由接瓜板进入到脱籽机的进瓜口部位，在脱籽机的内部完成瓜籽瓜皮的分离。在运输的时候时,液压装置把捡拾齿辊顶到脱籽机的上方，以防止捡拾齿的损坏。此机器对动力的要求比较低，结构紧凑、简单，运输方便，大大减轻了种植农户的劳动强度，并且降低了籽瓜的收获成本，提高了收获效率。以上综述了近年来各种籽瓜的收获机械，从以上可以看出，目前籽瓜的收获机械品种多，功能完善，应用广泛，对于籽瓜产业的发展起了巨大的推动作用，但是仍有一些急需解决的问题：一是联合收获机械对土地的要求比较高,且多数只能完成籽瓜籽的提取，将瓜皮瓜瓤排在地里使其不能得到利用反而影响环境，故这种收获方式还需要进一步的研究。二是多数籽瓜瓜皮瓜瓤提取机械只能将其打碎，这种作业方式很难保证其不变质。三是籽瓜初级加工机械绝大多数为小型机械，很难满足籽瓜初级加工产业的发展。所以，目前国内外的瓜瓤瓜皮分离机械存在不少的问题，还具有很大的发展前景。1.2.2国外瓜瓤瓜皮分离机发展现状由于打瓜是一种很有地域特色的农业经济作物，具有很强的地域性种植特点，它所进行大面积栽培期的历史比较短暂。所以国外关于打瓜收获相关机械的研究报道的很少。相对于跨地域性比较广范的西瓜的收获机械，曾经有日本人研究设计过一种可以自动捡拾西瓜的机械手，但是由于这个机械手的关键工作部位是利用机器视觉来进行分析定位的，所以这种机械不适合在新疆这种粗放型种植模式下的收获要求。众所周知，与农业密切相关的机械与其他区域的机械不同，它的适应性与地域、农艺、气候、经济、土壤、人为等因素密切相关，国外在这一方面较成熟的机型不一定适合中国地域的条件。因此，有必要进行技术创新，设计出一种结构简单、成本低廉、操作方便、适合在全疆收获取籽的机械。1.3国内外瓜瓤瓜皮分离机存在的问题(1)从查阅的资料来看，真正针对籽瓜的挖瓤机几乎没有发现。(2)目前很多取籽制汁的机械都需要用手工方式挖瓤，不仅费时费力而且生产率很低。所以籽瓜中的挖瓤环节是籽瓜进行综合加工利用的软肋。(3)改变复杂结构，降低成本，实现普及。1.4研究的内容和方法 (1)通过论证提出瓜瓤瓜皮分离机的总体方案，并且通过系统设计理论对其总体方案进行细致的设计，给出最终的设计图；对总体方案进行理论分析和仿真研究。(2)在总体设计的基础上，对瓜瓤瓜皮分离机的主要组成机构：挖瓤机的送瓜机构、插瓜机构、挖刀机构、带传动进行详细设计计算。 (3)对所涉及到的所有零部件进行结构设计，同时设计并绘制出所有传动零件、联接和固定装置的零件制造图并应用SolidWorks绘图软件绘制出所有传动零件、联接和固定装置等的三维视图及总机装配图； (4)对挖刀、插瓜架等进行优化设计，并对其性能进行试验检测和改进；(5)为了使后续脱籽、制汁的工序更顺利，对挖刀进行特种零件的专门研究和设计。实践证明，所设计的刀具与刀架配合良好，能达到：挖瓤干净、瓤体厚约25mm，细碎均匀，瓜子基本能外露出来。 1.5预期目标 (1)提高生产效率。(2)降低生产成本，使每台成本降低到6000元以内。(3)优化插瓜架结构，解决插瓜不稳的问题。(4)对挖刀等进行了优化设计和试验研究，最后选用可调式插瓜架以适应籽瓜的大小，选用弧状多刃刀保证瓜瓤的挖净率和破碎度。1.6重点研究的关键问题及解决思路1.6.1课题问题(1)送瓜机构与插瓜机构的行程配合。(2)插瓜架插瓜不稳。(3)挖刀的设计及安装角度。(4)材料的选择与各连接件间的间隙配合。1.6.2课题问题的解决思路(1)寻找计算送瓜机构与插瓜机构之间的运动规律，做出合理的方案。(2)查阅相关资料优化插瓜架结构(3)挖刀应拥有一定弧度与合适的安装角度与瓜壁相切。(4)选择重量硬度合适的材料，各连接件间紧密配合。1.7工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。完全可以满足瓜瓤瓜皮分离机的设计条件。2瓜瓤瓜皮分离机总体设计2.1瓜瓤瓜皮分离机的设计指标 瓜瓤瓜皮分离机主要设计技术指标为： 生产率Wc500 kgh： 挖净率KJ90； 回收率Ks90。 其中：生产率为单位时间所处理籽瓜的重量： （2-1） 式中： G处理籽瓜的重量 (kg) ； t样机工作时间(h) 。 挖净率为挖掉的瓜瓤重量与实际的瓜瓤重量之比： （2-2） 式中： GI挖净后的瓜皮重量 (kg) ； G2残留在瓜皮上的瓜瓤重量(kg) 。 回收率为所得的瓜瓤和零星的瓜汁、瓜籽重量与挖掉的瓜瓤重量之比： （2-3） 式中： G3所得的瓜瓤、瓜汁、瓜籽重量 (kg) 。 挖净率和回收率为评价挖瓤机质量的主要指标。2.2瓜瓤瓜皮分离的典型方法 在籽瓜加工行业中，其专用的设备基本上有两种，一种是为专门取籽而设计，另一种是挖瓤后取籽。籽瓜取籽设计的思路主要是：将籽瓜放入破损滚筒中应用各种碎瓜器将其打破，然后放入滚筒中应用辊轮碾压，使瓜皮和瓜瓤分离，排出瓜皮，用离心法将汁和瓜子分离，最后收集瓜籽和汁。其缺点是经过取料加工后的籽瓜瓤全部被打碎，和瓜皮混合在一起瓜皮和瓜瓤没有完成分离，瓜瓤中存在杂质，无法做籽瓜饮料喝罐头产品。在实际操作过程中，都是用刀具将瓜瓤手工挖出来，将瓜皮和瓜瓤分离，这样费时、费力无法满足大规模生产的要求。2.3瓜瓤瓜皮分离机的结构瓜瓤瓜皮分离机的结构包括机架，机架上水平安装着可轴向转动的凸轮，连杆连接凸轮和推杆，凸轮转动带动连杆转动，推杆安装在水平缸体内部，水平推杆的前端是缺口圆形托盘，缺口圆形托盘前端上方焊接了一个卸瓜器。连杆带动推杆前后来回往复运动，瓜体放置在缺口圆盘内。机架垂直方向也有一个轴向转动的凸轮，同样是凸轮带动连杆，连杆连接凸轮和推杆，推杆放置在垂直缸体内，推杆的前端有插瓜爪，推杆带动插瓜爪上下往复运动，在插瓜爪的上方是挖刀，挖刀安装在刀架上，刀架通过套筒，固定在电动机轴上。插瓜爪向上运动过程中将瓜体从缺口圆盘中托起，刀具在电机的带动下做圆周运动对瓜体中的瓜瓤进行切削，切削后的瓜皮瓜瓤被卸瓜推到瓜瓤瓜皮分离栅板进行分离。1.瓜皮收集器 2.瓜瓤收集器 3.垂直连杆 4.垂直推杆 5.瓜瓤瓜皮分离栅板 6.垂直缸体 7.缺口圆形托瓜架 8.瓜体 9.机架 10.刀具架 11.电动机 12.挖瓜刀 13.卸瓜器 14.卸瓜爪 15.水平链轮 16.链 条 17.摇臂. 18.水平连杆 19.水平凸轮 20.水平推杆 21.水平缸体 22.垂直链轮 23.垂直凸轮图1-1 瓜瓤瓜皮分离机整体结构示意图2.4送瓜插瓜机构的运动原理如图1-1所示，电动机11通电，电动机转动带动刀具架10上的挖瓜刀12进行旋转。人工先将瓜体沿短轴切为两个半瓜体，其中一半放置缺口圆形托瓜架上，手工转动摇臂17，摇臂17带动传动链条15和链轮15,22转动，链轮15,22带动凸轮19,23做圆周运动。凸轮19,23带动连杆18,3做圆周运动，连杆18,3带动推杆4,20沿缸体6,21做上下和前后运动。水平推杆20的前面是缺口圆形托瓜架7和卸瓜器13，垂直推杆4前面是插瓜爪14。当水平凸轮19由推程角转到回程角时，水平推杆17前端的缺口圆形托瓜架7正对准挖瓜刀12，当水平凸轮19由回程角转到推程角时，半圆瓜体8被插瓜爪14从缺口圆形托瓜架17上托起，瓜体8和挖瓜刀12接触，挖瓜刀12就完成对半圆瓜体8的挖瓤任务。水平凸轮18回到下一次推程角，暂停5-8秒，向缺口圆形托管架7放置另一半瓜体8，水平凸轮18由推程角向回程角转动过程中，缺口圆形托瓜架7的卸瓜器13将第一次上的瓜体8向前推到瓜瓤瓜皮分离栅板5上，其中瓜瓤从栅板的空隙中落刀瓜瓤收集器，瓜皮落到瓜皮收集器1中。凸轮转动一周，上瓜2次，即完成一个籽瓜的挖瓤任务。为了使各机构同步协调，根据工作过程中的运动要求，制定籽瓜挖瓤机的运动循环。 表2-1 机构循环图0234水平输送机构推程上瓜回程推程上瓜回程卸瓜推程上瓜垂直输送机构回程推程插瓜回程插瓜推程插瓜回程插瓜挖刀机构空转空转切瓜空转切瓜时间/s02810153瓜瓤瓜皮分离机结构设计3.1瓜体尺寸与刀具尺寸的选择 表3-1 籽瓜的几何尺寸 （mm）几何尺寸（平均值）瓜重/kg123长轴180190220短轴150165195瓜皮厚度131520根据表3-1测量的籽瓜长轴和短轴的长度制作不同尺寸的刀具。如下表3-2不同瓜径的刀具尺寸（mm）。表3-2 不同瓜径的刀具尺寸级别12345瓜径Dg(2Rg)140-160160-180180-200200-220220-240刀径Dg(2Rg)120140160180200 从上表可得：根据籽瓜的几何尺寸的长轴范围（180-240）单位 mm，确定了刀径（120-200）单位mm,根据籽瓜几何尺寸的短轴（150-195）单位mm，确定了刀具离中心位置的间距。3.2水平输送机构的设计水平输送机构，是由安装在机架上面的水平凸轮、连杆、推杆、水平缸体、缺口圆形托盘、卸瓜器组成。当水平凸轮机构在推程角时间将瓜体沿短轴切成两半，将其中一半放置到缺口圆形托盘中，凸轮连接的摇柄连接，转动摇柄使凸轮由推程角转到回程角，此时瓜体被送到插瓜爪的正下方。图3-1 水平输送机构3.3垂直输送机构的设计 垂直输送机构，是由安装在机架下面的垂直凸轮，连杆，推杆，垂直缸体，插瓜爪组成。当垂直凸轮机构推程角度转向回程角时，缺口圆形托盘上的瓜体被插瓜爪托起与仿形刀具进行接触，仿形刀具对瓜体进行切削。当垂直凸轮机构由回程角转向推程角时，缺口圆形托盘上方的卸瓜器将 切削后的瓜皮和瓜瓤从插瓜爪上推到瓜瓤瓜皮分离栅板进行分离，分离后瓜皮和瓜瓤分别掉入不同的收集器中。图3-2 垂直输送机构 3.4挖刀机构的设计 挖刀机构，是由安装在机架最上面垂直方向的电动机，刀具架，仿形刀等组成。刀具架由空心钢管和垂直水平钢板组成。空心钢管通过螺丝将刀具架固定在电动机轴上。刀具架通过螺丝将仿形刀固定在水平钢板上。电动机通电，仿形刀开始做圆周运动。图3-3 挖刀机构3.5瓜皮瓜瓤收集装置的设计 瓜皮和瓜瓤收集装置,是按照在机架上旁边的，有一定倾斜度的半圆形分离栅板，在栅板壁表面均匀分布一定宽度栅条横空，在半圆栅板下面分别是瓜皮和瓜瓤分离收集箱。图3-4 瓜皮和瓜瓤收集装置3.6机架的设计说明机架的作用是支撑刀具转动和传动系统的，为链轮向推杆传动动力过程中提供支架，保证整个瓜瓤瓜皮分离机有个骨架，也为分离机的工作提供基础。机架由角铁焊接而成。4动力装置的设计与选用4.1电机的选择 根据实验要求，参照机械设计手册设计说明，家用电机一般选用功率较小的电机原则，电机选用Y系列三相异步电动机：Y90L-6。额定功率P=1.1kW，满载转速n=910r/min 。满足设计要求。表3 电机参数电机型号额定功率（kW）满载转速（r/min）同步转速（r/min）质量（kg）Y90L-61.19101000254.2传动比的计算 总传动比为： （4-1） 所以由此可以取出V带的传动比，初步取i=5.1。4.3 带轮的确定为保证该机器动力传递的稳定，选取承受能力较强的皮带。由于传到第一级皮带上的动力直接由电机传来，因此功率可忽略不计，从而：P1=1.1kw传递到皮带上的功率为： （4-2） 式中：P传递到皮带上的功率（kW）；P1电机功率（kW）； 1带的传递效率 ； 经过查阅相关文献和已知可得数据： 将数据代入公式（4-10）得： （4-3） 经过计算得轴上的输入功率为1.01kW，由此可以选取合适的皮带来完成动力的传递。 假如以每天工作时间8h来进行设计： （1）确定计算功率P 通过查找机械设计基础第五版表13-8可得: （4-4）式中：p输出功率（kW）；KA工况系数1.1；P电机传递功率（kW）； 求得： （4-5） （2）选择V带型号 根据p、n、电机属性 ，从机械设计基础第五版里图13-3中可以查出最适合的带型为A型。 （3）确定大带轮d2，小带轮d1的基准直径： 查机械设计基础第五版中表13-9可知，d1应不小于75mm，故选取主动轮直径d1=110mm，从动轮基准直径d2为 （4-6） （4）验算带的速度 （4-14） （4-7） 因此所选带的速度合适 （5）中心距a与v带的基准长度Ld的确定 初步选取中心距为： （4-8） 符合： （4-9） 根据公式 : （4-10） 式中：Ld 带的基准长度（m）； a0 带轮中心距（m）； d1 小轮直径（m）； d2 大轮直径（m）； 求得： （4-11） 通过机械设计基础第五版里的表13-2，可以选用Ld =3100mm 因此可以计算出实际中心距a： （4-12）（6） 验算主动轮上的包角 包角公式为: (4-13) 则，主动轮包角： 因此主动轮包角合适。 （7）计算V带的数量z （4-14） 已知数据,通过机械设计手册第五版查表可得： ， 将数值代入上式中，经计算可得： 因此取z=15轴的校核在工作过程中，滚轴要承担轴上所有零件的重力，及轴上零件作用于籽瓜时的转矩。所以可以先计算出轴的最小直径。经机械设计基础第五版查得轴的最小直径公式。轴的最小直径为： （5-1）式中：d主轴最小直径（m
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