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开题报告PPT
开题报告】板栗
机设计开题报告
设计开题报告板栗
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板栗脱皮机结构设计【开题报告PPT】,开题报告PPT,开题报告】板栗,机设计开题报告,设计开题报告板栗
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目 录摘 要Abstract第一章 绪 论11.1 课题研究意义11.2 国内研究现状11.3设计方案2第二章 青皮板栗物理性能特点42.1 板栗及果实的三维尺寸42.2板栗的特性分析4第三章 板栗去皮机的总体设计53.1板栗去青皮的典型方法53.2板栗去青皮方案的选择53.3板栗去青皮机的结构63.4板栗去青皮的原理73.5板栗去皮机清洗原理73.6板栗去青皮机构的传动原理8第四章 传动装置的设计与选用94.1电机的选择94.2 确定传动比104.3 确定带轮104.4轴的校核12第五章 青皮板栗去皮机结构设计145.1拨料板斜置角度的计算145.2进料机构145.3圆筒式青皮分离筛的设计155.4机架的设计说明16第六章 样机装配及运动仿真176.1主要零件的建模176.2装配196.3 运动仿真19总 结21致 谢22参考文献23摘 要板栗作为市场上普遍存在的油料作物，具有很高的经济价值。针对板栗各方面的实际现状，从物理学特性作为研究的渗入点，展开对板栗处理装置的技术研究，研制出给青皮板栗去皮的机器。主要提供给小型农作坊，跟家庭使用，该去皮机的成本低，操作简单方便，维修便捷，省时省力，成本低具有很强的实用性。通过阅览已有板栗去皮机相关文献提出本次设计方案，本方案的目的为：生产效率为每小时600千克，去皮效率在95%以上。去皮主要分为三步：除杂、输料和脱皮，最终实现操作简单方便，维修便捷，省时省力，成本低具有很强的实用性。关键词：板栗脱皮，刀片，钢刷，带传动。AbstractChestnut, as a common oil crop in the market, has high economic value. In view of the actual situation of Castanea mollissima, the technical research of chestnut treatment device was carried out from the point of view of physical characteristics as the seepage point of research, and a peeling machine for green chestnut was developed. Mainly provided to small farming workshops, and family use, the cost of the peeling machine is low, easy to operate, convenient maintenance, time-saving and labor-saving, low cost has strong practicability. The design scheme of chestnut peeling machine is put forward by reading the relevant literature of chestnut peeling machine. the purpose of this scheme is as follows: the production efficiency is 600 kg per hour and the peeling efficiency is more than 95%. Peeling is mainly divided into three steps: impurity removal, feeding and peeling, and the final realization is simple and convenient operation, convenient maintenance, time-saving and labor-saving, and low cost has strong practicability. Key words: chestnut peeling, blade, steel brush, belt driveKey words: chestnut peeling，blade，steel brush，belt drive.I第一章 绪论1.1 课题研究意义1.1.1板栗及其概况板栗是干果之王，在我们国家有二千五百余年的历史。根据实验证明，他的营养极其丰富，含糖及淀粉70.1%，蛋白占总比的7%，根据中医说明，栗有很多健身功效，它能补肾健脾、还能益胃平肝、强身健体等等。女性多吃还有美容作用呢！板栗树叶呈椭圆形状，板栗果实的整体形状类似椭圆三角型，基本接近半圆型，它的边缘平滑且圆润。板栗的的营养价值极其丰富，对人体有一定的保健作用。益气、健脾胃、补肾、壮腰的功效，还有很高的医用价值，主治反胃、吐血、便血等症状。板栗的血糖指数是很低的，只要稍加工，糖尿病人也可以适量进补。它不但能防治高血压病、冠心病和动脉硬化等疾病。还有极高的微量矿物质，以及维生素C、B1、B2等，有强身健体之用。 图1-1青皮板栗及板栗果实1.2 国内研究现状 1.2.1国内机具以及发展状况板栗脱青皮是很重要及复杂的环节，这也是我们加工的最主要部分，这与板栗采收的成熟时间有着密切的关系。在我国，近年来许多农户在板栗采收方面都采用提前收获的方法，以此同时板栗的产量也在快速的增加，我国种植板栗虽然比较早，但是在加工方面也是比较落后的，在加工水平上远远不如那些发达国家。经检索文献，介绍几种国内机械脱板栗皮的原理： （a） （b） （c） 图1-2板栗脱皮原理示意图1.3设计方案1.3.1设计目标以板栗三维尺寸为切入点，研究设计去板栗脱皮机器，解决我区去脱皮机械化低的问题。该方案设计的机器目标为：生产率600kg/h，去青皮效率。1.3.2研究方法（1）板栗物理特性研究根据试验或翻阅资料分析数据，研究板栗的三维尺寸及含水量及板栗的三维尺寸、成熟度，和对去皮的影响。（2）脱皮方法的研究通过借鉴一些板栗去皮的理论和各种去皮方式，分析青皮板栗的物理特性，设计板栗的参数和结构，使板栗青皮更有效地与硬壳板栗分离。（3）脱皮机具的研究通过青皮板栗的物理特性有效的结合，设计出去板栗青皮的理论结构。1.3.3技术路线根据板栗去皮机的研究方式，确定的技术路线如图1-4。图1-4技术路线2第二章 青皮板栗物理性能特点2.1 板栗及果实的三维尺寸青板栗是由青皮及硬壳板栗（俗称果实）组成，当板栗成熟时，板栗外层的青皮与内部板栗就会分离开来，板栗的青皮就会很轻易的去掉，青皮板栗的外形特征如下图2-1所示：2-1-a 青皮板栗2-1-b青皮板栗图2-1青皮板栗的外观图通过查阅文献，得出青皮板栗和硬壳板栗的坚果高1.5-3cm。宽1.8-3.5cm。2.2板栗的特性分析本章根据板栗的物理性能特点，分析三种品种的三维尺寸、质量、含水率。（1）青皮及硬壳板栗的三维尺寸可以确定分析筛筒栅条间隙的大小，实现板栗的青皮与坚果完全分离。间隙过小，则板栗青皮不能通过间隙下落从出料口排出，从而达不到青皮与硬壳板栗的分离；间隙过大，则会造成尺寸较小的硬壳板栗从栅条间隙中挤出。（2）青皮水分的含水率直接影响青皮在硬壳板栗上的附着力，进而影响去青皮效果，查阅文献青皮含水率在55%-65%之间，青皮与硬壳最易分开。因此，对板栗的果实、青皮尺寸、含水率的研究是解决板栗脱皮机构设计的关键环节21第三章 板栗去皮机的总体设计3.1板栗去青皮的典型方法目前市场上去核桃青皮常用的方法：（1）机器去皮想快速去除生板栗的表皮，又不想把它放在锅中煮制，用机器去皮就成了最好的选择，市场上出售的有专用板栗去皮机，可以把购买的生板栗直接倒入机器的入口，插上电让它工作，等它工作结束以后，生板栗的外皮也就全部去掉了。 （2）热水浸泡生板栗想快速去皮，又不想煮制，则可以把它放在大盆中，然后多烧一些开水，在水保持沸腾时取出，直接倒入到放有生板栗的大盆中，让它浸泡半小时左右，这时生板栗皮遇水膨胀，而果肉吸热较少，它们之间会产生缝隙，取出以后用手能轻松把外壳去掉。3.2板栗去青皮方案的选择通过整合对比得出以下两种方案：（1）首先把核心部件钢钉和刚刷分别安装在主轴上，再利用钢钉破坏板栗的青皮，最后利用钢刷把青皮去除。该方案的优点是可以很好地去除青皮，缺点是板栗容易扎在钢钉上进而影响去皮的效率。如下图3-1所示。图3-1钢钉、钢刷去皮示意图（2）首先把板栗通过刀片进行切削、刮蹭去掉青皮后，再经由钢丝刷进行简单的清洗（粗洗），除掉未去除的青皮，再经由毛刷的清洗（精洗）。该设计结构简易、制造简单、原理易懂、较为实用、对机器的运作要求不高。如下图3-2所示图3-2 刀片示意图通过两种方案的对比，方案二具有较好的实用性，能够很好的去除板栗青皮并能清洗板栗，因此选择方案二。3.3板栗去青皮机的结构去皮机的主要功能包括去青皮、粗洗和精洗，辅助结构包括进料口、出皮口、出料口、清洗水管、动力系统和传动系统。该去皮机的成本低，操作简单方便，维修便捷，省时省力，具有很强的实用性，适合家庭以及小型农作坊使用。如下图3-3所示： 1. 电机 2.张紧轮 3.主轴 4.轴承5.进料口6.去皮滚筒上盖 7.粗洗滚筒 8.喷淋水管 9.精洗滚筒 10.出料口 11.机架 12.排污口13.去皮滚筒下盖 图3-3 外部结构图3.4板栗去青皮的原理青皮板栗从进料斗倒入，落到去皮滚筒中，旋转运动的刀片碰到青皮板栗时会切削板栗，板栗在刀片的切削力和栅条的挤压力共同作用下使青皮被大块的切削掉，同时在受拨料板的拨动下旋转并向前运动，在运动过程中板栗之间的挤压滚动使板栗向刀片上方移动，最后会脱离此刀片落到栅条滚筒中，被下一刀片继续切削。如下3-3所示：图3-4切削示意图3.5板栗去皮机清洗原理清洗过程如下流程图所示： 图3-5流程图青皮板栗在去皮滚筒内去掉大块的青皮后被推进粗洗滚筒，此时板栗表面还可能会附有部分青皮，在粗洗滚筒内会被钢刷揉搓、摩擦、击打使青皮完全被去除。3.6板栗去青皮机构的传动原理板栗去青皮机的传动结构由电机、张紧轮、带轮构成，在符合工作要求的情况下优先选用经济实惠的电动机。非常适用于大型农业机械，去皮机的工作原理十分简单，先经由皮带轮减速后，将恰当的转速传送到主轴上，再经由去皮功能和清洗功能来完成去皮、清洗一系列的工作。 1.轴上皮带轮 2.张紧轮装置 3.电机上皮带轮图3-6板栗去青皮机构传动机构第四章 传动装置的设计与选用4.1电机的选择按照现实工作时所需要的功率和动力来选取适合的电动机。通过查阅数据和资料得出，板栗的平均质量约为0.06KG，拨料板的有效距离约为0.4M，每个板栗去皮所需要的力约为25-30N。在理想情况下，近似计算，通过动能定理得出： （4-1） （4-2）其中上式中：m每个板栗的质量（kg）；v拨料板的线速度（m/s）；n拨料板的转速（m/s）； D拨料组件的直径（m）；F刀片的切割力（N）；S一板栗受到切割的相对位移（m）；根据去皮条件可得：去皮力F破壳力根据相关资料得出去青皮所需要的转速为160转每分钟到230转每分钟，所以主轴的转速取180转每分钟 所以单个板栗所需功率为： （4-3）经由计算公式4-2算出拨料板的线速度为： （4-4）所以通过公式4-3算出单个板栗去皮所需要功率为：通过相关数据得出：生产效率为每小时600KG,得出该去皮机的效率为0.17KG/S，因此所需的去皮总功率为： （4-5）去皮机由去皮、第一次粗洗、第二次精洗三部分组成，在清洗时所需的功率小于去皮时所需的功率，为保证正常运行机器，总功率为去皮功率的三倍： （4-6） 通过相关资料查出，带传动的传动比不能过大，通常小于或等于7，推荐取2到6： （4-7）通过相关资料查出，符合条件的电动机型号为Y100L-6，此电动机性能如下表4-1所示：型号额定功率（kw）满载转速（r/min）同步转速（r/min）质量（kg）Y100L-61.5940100033 表4-1 电机参数4.2 确定传动比总传动比： （4-8） 初步算出传动比取值5.2。4.3 确定带轮为保证该去皮机具有稳定的传动力，皮带需要挑选承受能力较强的。第一级皮带与电动机轴相连，此损耗的功率可忽略不计，=1.5kw第二级皮带上的功率为： （4-9）P传递到皮带上的功率（kw）；电机功率（kw）；带的传递效率 ； 通过相关资料可得： 代入公式（4-9）得： （4-10）故此主轴上的输入功率为1.38kw，假定每天以8h工作来进行设计： （1）计算功率P： 通过相关资料可得: （4-11）式中：p输出功率（kw）；KA工况系数1.1；P电机传递功率（kw）； 算出： （4-12）（2）皮带型号的挑选：型号为A型的皮带适合。（3）大带轮d2，小带轮d1基准直径的选择：由相关资料可知，d1应大于等于75毫米，所以挑选d1=75mm，则d2为: （4-13） （4）带的速度测算 : （4-14） （4-15） 所选带的速度符合（5）Ld的测算： 中心距初步设定为： （4-16） 满足： （4-17） 经由公式 : (4-18) 式中：带的基准长度（m）； 带轮中心距（m）；小轮直径（m）；大轮直径（m）； 算出： （4-19） 由相关资料得出，宜挑选Ld =2240mm 则实际中心距a： （4-20）（6） 包角的计算； 计算公式: (4-21) 故主动轮包角： 主动轮包角符合。（7）V带数量z的计算： （4-22）已知,通过相关资料算出： ， 数据代入上式中，得出： 所以z=24.4. 轴的校核在作业过程中，轴上所有零件的压力以及转矩都在主轴上。所以先计算出轴的最小直径。公式： （4-23）式中：d主轴最小直径（mm）；许应扭切应力（MPa）；p轴上功率（kw）；n转速（r/min）；c常数； 通过计算得出以下数据：n=180r/minp=1.38kw则轴的转矩： （4-24） 根据实际工作要求，应挑选调制处理后，屈服强度355兆帕，抗拉强度600兆帕的45钢。将数据带入公式4-23求出轴的最小直径为：则最小直径此轴上分布的主要零件分别为刀片、钢刷、毛刷，把它们近视看作长方体进行计算质量。 算出弯矩和扭矩后，针对危险界面（刀片1面）做弯矩合成强度校核计算。按第三强度理论计算应力： （4-25）对于直径为d的轴，弯曲应力为,扭矩切应力其中抗拒截面系数，取。则轴的弯矩合成强度条件为： 故此轴完全符合要求。第五章 青皮板栗去皮机结构设计5.1拨料板斜置角度的计算首先是板栗、青皮、果实的三维尺寸及青皮含水率等数据。板栗的皮较薄且外形较圆时，皮中含水量就较少，果实较为成熟，此时去皮较容易，反之较困难，粗洗的的工作量较大。调查数据显示，处于不同阶段的板栗，去皮时的效果不同。对于成熟的板栗来说，皮的颜色呈黄绿色，水分含量55%-65%，此时最易去皮。图5-1 不同采收期对板栗去青皮效果的影响5.2进料机构一般工作时生产率需求是Q=600kg/h，按此设计进料口尺寸，将板栗近似看做球体且连续供料。已知板栗平均直径为=53.38mm，则排出料斗的时间为： （5-7）算出： （5-8）所以： （5-9）其中：Q生产率（kg/h）；a料斗出口宽度（m）；b料斗出口长度（m）；物料填充系数，一般为0.3-0.4；r板栗半径（m）；t排出料斗时间（s）；k平均质量（kg）；代入：计算得：，取，。图 5-2料斗示意图5.3圆筒式青皮分离筛的设计圆筒式青皮分离筛是由栅条和筛环所组成，去皮的脱净率以及破损率与去皮部分、清洗部分和去皮滚筒之间的间隙有关，间隙不宜过大或者过小。图5-3圆筒式分离筛5.4机架的设计说明起到支撑作用的就是机架部分，为去皮机的工作提供基础，各个部件的设计必须符合要求，才能确保受压均匀。由2020mm、2060mm方钢焊接而成的机架如图5-4所示。经由各项数据调查分析后，得出机架尺寸为：长：2650mm 宽：900mm 高：1440mm图5-4机架第六章 样机装配及运动仿真6.1主要零件的建模使用相关先进软件对设计的去皮机进行建模，直观的呈现出来，为后面的工作做准备。6.1.1排污口的建模排污口的建模通过草图指令、拉伸指令、布尔运算来完成，主要尺寸：长2180mm宽1050mm，建模如图6-1所示：图 6-1排污口的三维模型6.1.2 带轮的建模带轮的建模通过草图指令、圆柱指令、拉伸指令、布尔运算以及开键槽来完成，起到变速和传递作用的带轮主要尺寸：大带轮直径390mm，小带轮直径75mm，建模如图6-2所示：图 6-2 大带轮、小带轮的三维模型6.1.3主轴的建模主轴的建模通过草图指令、圆柱指令、拉伸指令、布尔运算、键槽指令、退刀槽指令、孔指令、边倒圆指令来完成，起到支撑和传递作用的主轴主要尺寸：长2500mm，轴最小直径50mm，主轴三维模型如下图6-3所示：图6-3 主轴的三维模型6.1.4拨料杆的建模拨料杆的建模通过草图指令、圆柱指令、长方体指令、拉伸指令、布尔运算、阵列指令、孔指令来完成，拨料杆的作用是支撑及带动去皮装置、清洗装置旋转运动，三维模型如下图所示：图6-4拨料板的三维模型6.1.5去皮刀片的建模刀片的建模通过草图指令、长方体指令、拉伸指令、布尔运算、孔指令来完成，去皮刀片又称拨料板是用来拨动板栗做圆周运动及切削板栗青皮，主要尺寸：长500mm，高70mm，刀片斜角度，三维模型如下图6-4所示： 图6-4去青皮刀片的三维模型6.1.6钢刷的建模钢刷的建模通过草图指令、长方体指令、拉伸指令、布尔运算、线性阵列指令、孔指令来完成，起到去除部分青皮作用的钢刷主要尺寸：总长500mm，总高120mm，建模如图6-5所示：图6-5钢刷的三维模型6.2装配样机的装配通过同心、固定、对齐等约束指令把零件装配组合起来。建模如图6-6所示：图6-6数字化样机的三维模型6.3 运动仿真样机的运动仿真通过连杆指令、运动副指令、解算指令、求解指令来完成，样机的不同运动时刻如图6-7所示：图6-7 数字化样机运动图片总 结本文以“板栗脱皮机的研制”为背景，研究板栗去青皮的方法，设计去皮的主要组成部分，所做工作如下： （1）确定去皮机的效率为600kg/h，去皮效率不低于95%以上。实际生产数值照比预计生产数值均高出3%。（2）其次我认为对拨料板倾角进行设计计算确定去皮拨料板的斜置角度最大为，该机器设计为，保证板栗能在去皮滚筒内有效的去除青皮。（3）我用UG-NX对此机器进行建模、装配、完成样机的三维模型，同时对三维模型进行运动仿真，模拟出实际的作业过程，再用CAD画出二维工程图。本文设计的去皮机的刀片、钢刷、毛刷等易损件均为螺栓固定，维修便捷，便于更换，使用者可自行拆装，适用于农作坊，家庭使用。致 谢经过几个月的艰苦努力，我终于完成了板栗去青皮机设计的全部设计过程，并按预期完成了样机装配和运动仿真。感谢指导老师亲切的关怀和细心的指导还有在实习阶段我部长还有同事的帮助才能如此顺利的完成。从论文题目的选择，到论文的开题，资料的收集整理以及论文内容的中期检查，直到论文的最终完成，都是在指导老师还有同事的细心耐心的指导下进行的。在方案选择与确定及论文撰写和实践的的过程中，指导老师和同事给了我很多的帮助，每当我遇到困难，遇到问题时他们总能带我走出困境。借此机会，我向我的指导老师和同事表示我最诚挚的感谢和最美好的祝福。感谢机械学院所有领导、授课老师以及负责学生工作的各位老师，感谢他们四年来对我的帮助和指导。此外，论文的编写过程中，还得到了许多同学的帮助，在此深表感谢。最后再次感谢母校大连海洋大学以及该设计所涉及的所有老师、同学、朋友对我的关心和帮助，因为我的能力水平有限，文中难免有很多不足之处，恳请各位老师和学友批评指正。参考文献1 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