连续式茶叶理条机的设计毕业论文

第页共26页连续式茶叶理条机的设计摘要：作为三大饮料之一的茶叶，一直在我国深受欢迎，人们种茶，采茶，制茶，选茶，品茶，茶文化发展到今天已经有很悠久的历史。随着时代发展，传统的手工制茶在茶叶生产的质量和效率上显得比较低下，机械化制茶越来越能显现出人工所不能发挥的巨大作用。茶叶理条是制茶的重要步骤。在茶叶理条机出现以前,茶叶理条必须通过人工进行,不仅所需人工多,同时带来的人手频繁接触会导致茶树被病菌或污染物所污染。茶叶理条顾名思义,就是将新鲜的茶叶放在加热的器皿中并让其沿着特定的动作规律地移动,以便于将茶叶卷紧成漂亮的条形。传统的人工理条是用手掌按压茶叶让其卷曲成条，使用机器理条也是让茶叶与锅槽产生相对运动，使茶条在自身惯性的作用下滚动成条。传统的茶叶理条机在生产方面发挥了巨大的作用，但也存在很大的缺陷，如理条过程中噪声大，振动不平稳，理条质量差等问题。针对这些问题，拟采用设计偏心式曲柄连杆滑块机构驱动理条机振动，并采用离散元软件模拟茶叶理条过程，当U形锅槽与水平面的夹角为3°时，茶叶理条的质量较好。本文的研究工作主要分为以下几方面：（1）在了解茶叶理条机的结构与工作原理的基础上，运用SolidWorks三维软件完成对理条机整体的设计，主要部分有机架，电动机，U形锅槽，加热器件，带轮和曲柄连杆机构，通过对关键部件的优化设计减少振动和噪音。（2）采用离散单元法对理条过程进行仿真，采用离散元仿真软件Rockydem观察仿真过程，记录仿真过程中存在的问题，并分析问题从而对理条机结构设计和参数进行优化。关键词：茶叶理条机优化参数曲柄连杆滑块机构仿真分析1引言1.1研究背景在中国这个农业大国，农业一直扮演着支撑性的作用，它是社会和平稳定和经济快速发展的基础，我国高度重视农业和农村的经济发展。西方国家也在不断的进行农业机械化发展，在未来，农业机械化在农业生产的舞台上发挥了越来越重要的作用，它有很多好处，例如减轻农民的工作劳动强度，提高农民收入，促进土地生产率，采用机械化的效率高，在短时间可以完成大量工作，达到抢农时的效果，并保护生态环境。茶叶贸易作为我国经济命脉中的一部分，茶叶生产在近现代得到了飞速发展，遍布于世界各地，不同的地域形成了各自独特的茶文化。人们生活质量的提高，人们对茶叶的品质也在提高，因此生产高品质的茶叶成为了茶叶发展的目标。传统的人工制茶效率不高，机械化制茶应运而生。目前在茶叶加工的多道工序中，茶叶理条至关重要，这是将新鲜茶业制成条状的过程。成品茶条形芽叶完整，外形色泽绿润，对于茶叶的理条有一定的要求，所以提高和改进茶叶理条机的性能是十分必要的。新鲜采摘的茶叶柔嫩清新，一般需要经过杀青、揉捻、萎凋、翻炒、烘干等几个步骤，而理条一般是在杀青之后进行再次回锅理条。这一步对于茶叶的外形的形成起着非常重要的作用，理条的过程还能对茶叶进行一定的烘干，使茶叶减少部分的水分，从而保持一定的干度。茶叶理条机是模仿人工理条制造的，通过茶叶与锅壁之间相对的运动，完成理条的效果。然而，有限的锅壁长度理条效果并不理想。因此，亟需在现有的技术基础上进行改制，提高传统理条机的品质，同时也可以使得茶叶这一中国特色农产品产业的更加积极健康的发展。1.2研究现状一、国内研究现状。目前，国内也有越来越多的学者专注于茶叶理条机的研究。国内茶叶理条机的先进水平不断提升，种类也越来越丰富，它们大多都是遵循企业标准和地方标准生产的，但品质不能得到保证，行业标准不完善，因此茶叶理条机的品质也参差不齐。茶叶理条机按其结构与原理可以大致分为３种类型，分别为往复式振动理条机、杀青理条机、连续式理条机ADDINCNKISM.Ref.{728205AE32C4408bB98B3A97E6E80581}[1]，形状外观如图1、图2、图3。图1往复式振动理条机图2杀青理条机图3连续式理条机茶叶理条机大多采用曲柄滑块机构进行传动，其运动结构单元较简单，但使用的过程中会产生振动和磨损的问题，不仅影响到理条机的使用，而且存在一些安全隐患。对于提高茶叶理条机的品质问题，经过科研人员的不懈努力和试验研究，也提出了许多种改进的方法。在振动问题方面，王小勇利用遗传算法和Matlab软件建立了齿轮传动的数学模型，分析了传动存在的噪音大的问题，对茶叶理条机的参数进行了优化，提高了机器的运转性能，有利于茶叶质量的提升和机器寿命的延长ADDINCNKISM.Ref.{DCD1D13BFBD74bf483C6EC72C51300BF}[2]；王纯贤运用机械动力学自动分析虚拟样机仿真分析软件对参数进行优化设计，以设备工作机构最大压力角最小为目标函数建立数学模型，得到较理想的目标参数，为优化提供了依据，也用仿真验证了优化的结果ADDINCNKISM.Ref.{8948B0E0E35C47bf919612F0DD4D9DC5}[3]。在加热方式方面，李正山为解决槽体受热不均匀、散热大等问题，使用油加热方式对U型槽提供热量。U形槽底部装有油箱，通过热油来传递热量，U形槽受热均匀了茶叶也受热均匀，从而提高了理条效果ADDINCNKISM.Ref.{5C1BE54B0D0F42069ACE6AB1D997F934}[4]。傅杰运用Matlab对传统PID控制系统与双模糊控制系统进行计算机控制系统仿真，并进行两种控制系统实验。研究结果表明：茶叶理条机双模糊控制系统有效减少制茶过程中人为因素的干扰，提高茶叶理条品质及茶叶加工机械智能化水平ADDINCNKISM.Ref.{2A1F97202F9C4e62900A4032AE806441}[5]。罗红玉通过比较不同的变温变频理条方式对茶叶品质的影响，分析针形茶变温变频理条的内在机制。提出有利于形成针形茶色绿、鲜醇品质的理条工艺ADDINCNKISM.Ref.{4190FF5EAB824e6e8C539BEC5987F38F}[6]。国外研究现状。日本茶园生产机械化和标准化程度高，日本茶叶栽培管理技术水平很高，茶园标准化，机械制茶水平很高ADDINCNKISM.Ref.{4190FF5EAB824e6e8C539BEC5987F38F}[7]。日本多采用蒸青煎茶工艺，而最后的精揉工序除了继续降低含水量外，另一个主要目的是揉成煎茶典型的针状ADDINCNKISM.Ref.{4190FF5EAB824e6e8C539BEC5987F38F}[8]。美国茶叶主要以进口为主，茶叶机械化程度不高ADDINCNKISM.Ref.{4190FF5EAB824e6e8C539BEC5987F38F}[9]。1.3研究内容查阅了解了市场上现有的连续式茶叶理条机的研究情况，虽然在制茶效率方面不断提高，但仍然存在很多方面的问题，如茶叶破碎率较高等问题，现有的茶叶理条机还需改进。本文通过对茶叶理条机相关特点及茶叶加工的要求，设计一款适合茶叶连续杀青理条，且加工生产茶叶状况符合要求的理条机。本文拟从以下几方面进行研究工作：(1)通过查阅相关文献，了解茶叶理条机的结构与工作原理，为确定连续式茶叶理条机的研究和设计提供了理论基础。(2)确定茶叶理条机的整体设计方案，运用SolidWorks软件对各个部分进行绘制，并用运动仿真软件Rockydem进行运动仿真,观察理条效果。(3)在仿真设计实验的基础上，分析关键参数的影响，确定更加优良的结构参数，提高理条质量。1.4研究方案图4设计流程图本章小结本章主要介绍了茶叶加工生产在我国的重要地位，茶叶加工生产的理条过程以及茶叶理条机研究改进的必要性。通过分析茶叶理条机械研究发展现状，确定了目前的杀青理条机存在的问题和和一些改进的方法，针对茶叶理条机的设计要求确定了本文需要研究和改进的方案。2连续式茶叶理条机的设计2.1连续式茶叶理条机特点及工作原理连续式茶叶机的作用方式是连续式，，其工作流程为：将新鲜茶叶送入Ｕ型锅槽内，Ｕ型锅槽收热并传热给茶叶，茶叶温度升高，锅槽具有一定斜度，可以边振动理条边前进，最后茶叶从出料斗排出，实现连续理条作业。锅槽的宽度不同对茶叶理条的效果也不同，一般锅槽的宽度是越来越窄，随着水分的减少茶叶的外形也在减小，减小宽度可以使挤压力变大，从而提高理条效果。与其他种类的理条机相比，连续式茶叶可以显著提升理条品质，其成条率较高，碎茶率较低，相应地各环节技术要求高，成本高。工作时由电动机提供动力，经减速后，由偏心曲柄滑块机构将动力传递到锅槽，使得锅槽做往复式的直线运动ADDINCNKISM.Ref.{37A97F35AC754cb5A1922A308D692574}[10]。加热装置将U形锅槽加热到指定的理条温度后，茶叶由进料斗进入U形锅槽并在锅槽内做螺旋前进运动，运动过程受到槽壁的摩擦及挤压，茶叶之间的挤压，还有水分的流失，茶叶的外形会逐渐变化成条状，最后从出料斗流出，完成茶叶的理条。图5为连续式茶叶理条机。图5茶叶理条机2.2设计要求连续式茶叶理条机加工品质较高，但整体生产价格高昂，生产设计方面较为复杂。因此，设计的茶叶理条机需要简化繁多的生产过程，提高效率。了解了茶叶理条机的相关特点，执行标准及使用说明，对连续式茶叶理条机提出了以下设计要求：（1）正常理条时应保证传动平稳，振动频率不宜过高，否则会使振动噪声较大影响工人使用的舒适性。（2）锅槽与水平面的夹角应可调节，从而可以控制茶叶理条的时间，保证不同种类茶叶的理条需求。（3）茶叶成条率和破碎率要得到保证，保证茶叶的理条效果，即满足茶叶成条率≥60%，碎茶率≤3%，含水率≤39%。确保整机工作时能够安全、可靠、稳定地运行。2.3整体结构设计根据设计要求，参考了传统茶叶理条机的外形结构，用SolidWorks软件绘制出了茶叶理条机的三维模型，主要由机架，电动机，带轮，曲柄滑块机构，U形锅槽，加热装置等构成ADDINCNKISM.Ref.{37A97F35AC754cb5A1922A308D692574}[11]。整体由电动机作为配套动力，锅槽下方安装加热装置，并配有剪刀式升降机构来调节锅槽与水平面倾角，整机三维结构如图6所示。图6茶叶理条机三维模型1加热管2U形锅槽3出料斗4机架5带轮6皮带7电动机8进料斗9剪刀式升降装置10连杆11偏心轮表1理条机主要参数参数数值外形尺寸（长·宽）/(mm)216×214U形槽尺寸（长·宽·高）/(mm)1845×89×90电动机额定功率/（kW）2.2电动机转速/(r/min)710本章小结主要说明了连续式茶叶理条机区别于普通茶叶理条机的特点和工作原理，它能显著提升理条品质，大幅提高理条效率，但设计技术要求高。提高了解传统茶叶理条机的特点，提出了本文的设计要求，并用SolidWorks绘制了茶叶理条机的三维模型。3茶叶理条机关键部件的设计针对目前茶叶理条机振动噪声大，振动频率过高容易形成茶叶扁条的问题，拟从优化传动机构、调节锅槽与水平面夹角、调节锅槽挡板角度、曲柄滑块机构的设计等几个方面进行优化设计。3.1传动设计传动装置是必不可少的，主要用来传递运动和动力，并可用来调整转速和转矩的大小，从而配合机器的运动。常见的机械传动类型有下表中的3种，每种传动都有各自的特点。表2传动方式特点传动方式优点缺点带传动Ⅰ、用于中心距离较大的传动Ⅱ、带具有弹性，可缓和冲击和振动载荷，运转平稳且无噪声Ⅲ、当过载时，带轮打滑可防止其他零件损坏Ⅰ、带的外形尺寸较大Ⅱ、存在弹性滑动，不能保证传动比不变

Ⅲ、轴及轴承上受力较大链传动Ⅰ、传动比较大且准确，可远距离传动，载荷分布均匀Ⅱ、可在温度变化大和灰尘较多的地方的使用Ⅰ、制造复杂，成本高，磨损快，易伸长Ⅱ、只能用于两轴平行的场合齿轮传动Ⅰ、结构紧凑，适用范围大，传递的功率范围大Ⅱ、传动比恒定，效率高Ⅲ、工作可靠且寿命长Ⅰ、安装的精度要求较高，制造费用较大Ⅱ、不宜做远距离传动在茶叶理条机的设计过程中，为了减少工作时的噪声和传动平稳，综合考虑使用带传动进行动力传递，同时采用二级减速，如图6、图7。图7第1级带传动图8第2级带传动（1）带轮传动比的计算：第1级带传动输入轮的半径为r1=7cm,输出轮半径为r2=13.5cm。第2级带传动输入轮半径为r3=10cm,输出轮半径为r4=25cm。传动比为i=r2（2）功率计算：根据带的工作情况和传输功率Pca=式中：Pca——计算功率，kW；KA——工作情况系数，取1.1；P——电动机功率，kW;取茶叶理条机功率为Pca=1.1kW，则电动机功率为P=1kW由于三相交流电使用广泛，一般选用三相交流异步电机，其效率高，工作可靠，结构简单且方便维护，启动性能较好。查阅相关文献得出连续式理条机往复频率80～170r/min，取150r/min，则电动机的转速为723r/minADDINCNKISM.Ref.{37A97F35AC754cb5A1922A308D692574}[12]。为保证安全综合考虑，选取电动机的型号为Y132S—8，它的额定功率为2.2kW，满载转速为710r/min，满足要求。（3）验算V带速度:V=计算值在5~25m/s之间，满足带轮的选取要求。其余带速经过计算都满足该要求。（4）确定带轮中心距a1和a2:中心距的大小可以决定带轮包角的大小，较大的中心距有利于提高带的寿命。但过大的中心距会加剧带的波动并降低平稳性，同时会让机器的整体尺寸过大，一般初选带传动的中心距为：0.7式中：a0为初选的带传动中心距，mm。得到0.70.7所以有287≤a1≤820,490≤a2≤1400。取a1=598.9mm，a2=658mm。（5）验算小带轮上的包角α通常小带轮上的包角小，因此产生的滑动问题都在小带轮上，为了提高带传动工作能力，应使：α≈180°-αα所以小带轮包角满足条件。（6）带轮的材料选择及结构设计：常用的带轮材料为HT200或HT150，这里选取HT200。直径小于等于300mm的带轮采用腹板式，直径大于300mm的带轮采用孔板式。3.2锅槽挡板角度设计茶叶颗粒在锅槽内的运动在不同的阶段会有不同的运动特点。①在锅槽刚开始运动时，茶叶颗粒在摩擦力、自身的重力、支持力以及科氏力的作用下沿着锅槽内壁滚动；②当茶叶颗粒达到一定高度时，茶叶将脱离与锅槽壁的接触，在惯性的作用下，向斜上方抛洒；③当茶叶颗粒向下落时，又会与另外的一边槽壁碰撞。在理条过程中，茶叶颗粒在锅槽内壁运动时受到摩擦、挤压、滚动的作用以及茶叶颗粒与锅内壁碰撞时产生的切向挤压使茶叶颗粒逐渐变成条状。锅槽挡板角度会对运动的茶叶颗粒产生较大影响，它是茶叶理条机工作部件的关键组成部分，茶叶理条的质量也与锅槽的结构有关。将茶叶颗粒看作质点，忽略茶叶与茶叶之间碰撞影响，取单个茶叶为研究对象对其开始运动时的过程进行动力学分析。受力分析如图9。图9茶叶质点的受力分析锅槽运动速度v由半径为r的曲柄滑块机构做圆周运动时锅槽往复运动频率产生，茶叶沿着锅槽内壁运动的相对速度v1由锅槽水平往复运动产生，根据图中的几何关系，v、v1分别为：v=2πrv1=-式中:fn——锅槽往复运动频率，r/min∠4——锅槽挡板角度，°茶叶沿着锅槽内壁运动时的相对速度产生的科氏力为F1，锅槽运动速度产生的科氏力为F2，方向与其加速度方向相反，计算式分别为：FFFf式中：ω——茶叶角速度，rad/sm——茶叶质量，gFn——锅槽内壁对茶叶的法向支持力，f——茶叶沿锅槽内壁切向摩擦力，Nμ——茶叶与锅槽内壁的摩擦因数茶叶在锅槽中运动时，锅槽内壁的法向量n与锅槽内壁的切向量t总是垂直，所以：v其中nx=v1x式中：v1x,v1y——茶叶运动相对速度v1在x、ynx,ny——法向量n在x、根据数量积公式以及向量间的夹角大小，可以得到：cos∠1=cos∠2=cos∠3=cos∠4=式中：a——锅槽运动时的加速度,m/s2|a|——锅槽运动的加速度a在向量坐标系上的模|G|——茶叶所受重力G在向量坐标系上的模根据加速度的求和公式可以得到，茶叶质点的加速度的法向分量和切向分量为：aa式中：ρ——锅槽曲率半径,m茶叶相对加速度在锅槽内壁上的切向分量为：a在图9中的XOY坐标系中，茶叶质点在锅槽内壁方向上的加速度分量为：aa通过以上分析，茶叶的运动过程与茶叶在锅槽内的摩擦力f、锅槽往复运动频率fn及锅槽挡板角度有关，这些也是影响茶叶滚动过程的主要因素。其他条件不发生变化时，锅槽运动速率增加和挡板角度变大时，茶叶质点沿着锅槽壁的相对速度和相对加速度都会增大。因此，要控制茶叶的运动状态，可从调节锅槽运动速率和挡板角度这两个方面考虑，本研究设计锅槽挡板与X轴正方向夹角90°，U形锅槽三维建模如图10、图11图10U形锅槽三维模型图11U形锅槽正视图表3U形锅槽规格尺寸参数数值外形尺寸（长·宽·高）/(mm)1845×89×90挡板角度/(°)90锅槽数量/(个）10为了保证茶叶理条时茶叶的翻滚质量，在U形槽的底部设置了理条凸部。同时，在槽壁的一侧设置加强筋，并折弯使的另一个槽的槽壁可以插入，保证了U形槽之间相互位置的紧密连接。这种结构简单，由于没有焊接部分的存在，即使遇热也不会容易变形，提高了U形锅槽的质量。图12为单个U形锅槽的三维建模。图12单个U形锅槽三维图3.3锅槽与水平面夹角的设计在茶叶理条机运行过程中，锅槽与水平面的夹角往往是固定的，不能发生变化，所以茶叶理条的时间也是比较固定。在实际生产中，如果锅槽与水平面的夹角可变，那么茶叶理条的时间也能得到控制，夹角大则理条的时间短，夹角小则理条时间长。为了能调节夹角，在U形槽的一端设置了一个剪刀式的升降机构，通过转动手柄，可以实现机构顶端的升降，从而调节槽与水平面的夹角。图13、图14为剪刀升降机构三维建模。图13剪刀升降机构三维建模图14剪刀升降机构三维建模侧面图1升降台2六角螺母3底座4转动手柄5剪叉臂6导轨7滑块表4升降机构规格尺寸参数数值外形尺寸（长·宽）/（mm）108×30最高高度/(mm)31最低高度/(mm)16剪刀式升降机构是一种常见的升降机构，它通过剪式结构来实现升降，同时也是一种高效、可靠的升降方式。其原理如下：剪式结构由两列平行的金属板组成，中间夹着许多交错的金属条。当一端上升时，另一端也会同时上升，通过这种结构的不断伸缩来实现升降的目的。这种升降方式都优点有：剪刀式升降机构的结构简单，体积小、负载能力强、使用和维护都很方便，具有较高的升降平稳性，在工作效率方面也相当高。它在许多场合都被广泛的使用，例如在工厂、仓库、超市等地方的货物装卸、库房货架的准确定位以及停车场、宾馆等地方的车辆停放。3.4曲柄滑块机构的设计曲柄滑块机构从铰链四连杆机构发展而来，是一类利用曲臂和滑块来进行旋转与移动相互转化的平面连杆机构，主要包括对心式和偏置式二类。但该机构的缺点是在机构的运动过程中不可避免的存在刚性冲击，加速度的突变会使从动件产生非常大的惯性力。曲柄滑块机构具有急回特性而可以满足往复运动不同的速度要求ADDINCNKISM.Ref.{37A97F35AC754cb5A1922A308D692574}[13]，有利于茶叶在锅槽内翻滚运动，易于提高成条效果，因此在本理条机传动机构中选取偏置曲柄滑块机构。图15为曲柄滑块运动简图。图15理条机偏置曲柄滑块运动简图图15中O为曲柄滑块机构中的固定铰链中心，曲柄LOA=a，连杆LAB=b，B为滑块，B1、B2为往复运动的从动件滑块B的两个极限位置，θ为极位夹角，β为滑块最远位置时连杆与滑轨的传动角。根据正弦定理可知：根据图3-15所示几何关系，可得曲柄连杆之间的关系:OB联立以上公式可得:a=b=偏心距为：e=查阅相关文献，理条机的行程速比系数K影响着锅槽内茶叶的翻动，K值过小则锅槽内茶叶翻动效果不明显，K值过大时则会造成锅槽内茶叶运动剧烈，易会从锅槽内抛出。取K值为1.2，由公式：θ=180可以计算得θ大小为16.4°。取曲柄长a为86mm，连杆长b为740mm，偏心距e为105mm。解得β为7.29°，行程H为174mm。电动机的转速及传动比可确定曲柄的转速为150r/min，为了配合能调节锅槽与水平面的夹角大小，在凸轮与连杆的连接处增加了一个可以旋转的连接件，可以防止零件之间的运动发生干涉，如图16。图16连杆处连接图3.5加热装置的设计茶叶的加工理条离不开加热，加热装置是茶叶理条机工作的重要一部分，其主要是用来对锅槽进行加热，提供茶叶理条加工所需温度，保证茶叶理条效果。对于锅槽加热而言，为了使锅槽中的茶叶在运动中受热均匀，选用加热管进行加热，加热管的规格大小为长1900mm,半径为10mm,加热管内装有电阻丝，用电阻丝加热可以快速升温，从而达到茶叶杀青理条的温度，同时，这种加热方式也比较的节能和环保ADDINCNKISM.Ref.{37A97F35AC754cb5A1922A308D692574}[14]。电热管加热优点：（1）传热效率高。传统的理条机提供热量的装置大多处于敞开条件下，热量散失比较明显，热效率低，而将加热管设置在U形锅槽两侧，可以有效的让热量传递用于理条。（2）理条效果好。可以满足多种茶叶理条做形的要求。同时由于用电热供热，茶叶受热较快，可以较快使茶叶成型，可以减少理条时间。（3）清洁环保。采用电加热，可以保证茶叶理条的卫生质量。图17加热装置三维模型本章小结本章主要是针对茶叶理条机的关键部分，包括传动设计、锅槽挡板角度设计、锅槽与水平面夹角的设计、曲柄滑块机构的设计、加热装置的设计进行了设计和计算，为茶叶理条机的三维建模提供了数据基础。4仿真设计4.1软件简介Rockydem主要用于模拟和分析固体颗粒的运动和力学行为，其广泛应用在散料、颗粒物的运动等过程的仿真，涉及到的行业广泛，包括机械、化工、食品及医药领域，可以帮助优化工艺流程、提高产品质量和降低成本ADDINCNKISM.Ref.{37A97F35AC754cb5A1922A308D692574}[15]，图18为Rockydem的仿真使用。图18Rocky的仿真使用它的优点主要有以下几方面：1、快捷的前处理器2、技术先进的求解器3、非球形颗粒模拟能力4、磨损与颗粒破碎模拟能力5、高效的并行技术4.2几何模型的创立茶叶理条机作业时，主要通过曲柄滑块机构带动锅槽往复运动，从而实现茶叶理条。本文主要采用Rocky离散元软件，对锅槽部分进行运动仿真，主要仿真锅槽的往复振动对理条的效果。首先用三维软件SolidWorks绘制出茶叶理条机的模型，并导入Rocky软件中,然后创建一芽一叶和一芽两叶的茶叶模型进行模拟理条。为了便于分析结构和相关参数对理条的影响，对锅槽进行了合理的简化，简化如图19所示。图19锅槽仿真模型为了模拟茶叶在锅槽中的运动状态，需要建立茶叶仿真模型，Rockydem可以基于三维软件对茶叶颗粒外形进行真实建模并采用自定义多面体导入，且可耦合加热模型，使仿真模拟更加接近实际工况。建立一芽一叶和一芽两叶茶叶模型并导入Rockydem软件中，模型如图21、22所示。图20一芽一叶图21一芽两叶4.3仿真参数的设置及结果分析在RockyDem中Physics模块中，仿真设置茶叶颗粒与锅槽接触模型中NormalForce（法向力）选择为HertzianSpringDashpot，TangentialForce（切向力）选择为Mindlin-Deresiewicz，RollingResistanceModel（滚动阻力模型）为TypeC：LinearSpringRollingLimit，将NumericalSofteningFactor（数值软化因子）为0.1。表5茶叶理条机仿真参数参数数值茶叶颗粒密度/（kg/m3）540茶叶颗粒泊松比0.39茶叶颗粒杨氏模量/（N/m2）2.6×107锅槽密度/（kg/m3）7500锅槽泊松比0.29锅槽杨氏模量/（N/m2）1.8×108茶叶颗粒间静摩擦因数0.78茶叶颗粒间动摩擦因数0.13茶叶颗粒间恢复系数0.35茶叶颗粒-锅槽静摩擦因数0.63茶叶颗粒-锅槽动摩擦因数0.13茶叶颗粒-锅槽恢复系数0.38参数设置好之后，将简化的锅槽模型导入到Rocky中，将锅槽的运动设置好并对运动的情况进行了检查，确保正确无误后在Geometries中设置锅槽的温度为423.15K，设置茶叶理条总仿真时间为4s，茶叶的仿真状况如图22。图22锅槽—茶叶理条仿真图23茶叶滚动阶段图24茶叶抛洒阶段图25茶叶碰撞阶段茶叶的运动主要分为以上三个阶段，如图23、图24、图25，茶叶在第二阶段的运动速度总体较低，第二和第三阶段速度整体相差不大。为了对比不同的锅槽与水平面夹角下茶叶理条的质量差别，进行了三组比较仿真，角度分别为3°、4°、5°，比较它们的速度变化和切向力的状况，结果如图26、图27所示。图26速度大小比较图27切向力大小比较夹角度数的大小影响茶叶的运动速度，这决定了茶叶在锅槽中的运动时间。夹角度数为3°、4°、5°时的平均速度分别约为0.7m/s、0.8m/s、0.87m/s。4°和5°时，茶叶的滑移速度较大，茶叶在锅槽中停留的时间过短，容易造成茶叶的碰撞不均匀和理条不充分。在受切向力大小方面，1.5s后基本趋于稳定，5°时总体受力较小，3°时总体受力较大，由于5°时茶叶的速度大，使得茶叶在锅槽中理条时间短，茶叶颗粒的碰撞不充分受切向力较小。综合速度和受力情况的分析，选用3°的情况较好，可以使茶叶受力更为充分，同时速度较为合适，使得茶叶颗粒可以有适宜的时间完成理条工序，理条质量更好。5对于毕业设计的思考对于本次毕业设计的完成，让我有了很深刻的思考。主要分为3个方面。首先，茶叶理条机的设计是为了方便茶叶的生产，茶叶在我国的经济发展中占有很重要的地位，从种茶，产茶到喝茶，我们对于茶叶的品质要求越来越高，因此，设计出一款符合现代茶叶加工的茶叶理条机器十分必要。生产的茶叶理条机要满足茶叶生产的基本要求，要保证工人在使用时的安全，降低存在的风险隐患。茶叶理条机的使用在提高生产效率的同时，尽最大可能的可以减轻工人的劳动强度，方便工人的使用。如果设计的机器不能满足这些基础要求，那将浪费很多的人力物力，造成设计生产的得不偿失。其次，一个好的机器的使用不能对环境的整洁卫生造成太大的影响。地球只有一个，保护环境是每一个人的基本要求。这就要求我们在做事的方方面面都要有所考虑是否会对环境造成危害，在大工业大机器的时代，环境被破坏屡见不鲜，到处都是冒着浓烟的烟囱、随处可见的尾气排放，设计机器不能只看它当前发挥的作用，还要看它会有哪些潜在的影响，就像在未来燃油车必然要被新能源汽车所替代一样，新能源汽车更加符合我们的生活需求。虽然我的毕业设计是茶叶理条机，它的使用不会对环境造成太大的污染，但在设计时就应该考虑环境问题，只有更环保，更清洁的机器才能更受欢迎。最后，还有让我思考的是在设计方面，要考虑一个事物的经济性。设计一个机器要多考虑它的设计成本，如果设计周期长，需要的经费多，那么设计的机器它的价格肯定会很高昂，高于同类产品价格太多，买它的人就会很少，这样即使机器有很大的作用，也难以发挥它最大的价值。在一个企业的实际生产过程中，每个企业都在为降低设计成本而竞争研发性价比更高的产品，性价比高的产品更受消费者的青睐。以上是本次毕业设计带给我的思考，这次的毕业设计让我学习到了很多东西，提高了我对一些软件设计的使用，让我了解了设计过程中需要思考的其他问题，这也是我以后参加工作需要注意的方面。6结论与展望6.1结论(1)本文针对茶叶理条机的作业现状进行研究，结合茶叶理条相关要求，设计出了一种偏心式曲柄连杆滑块机构驱动的理条机，并结合机械设计相关知识选取相应零件的规格以及对整体机械布局的设计。(2)结合三维设计软件SolidWorks绘制出茶叶理条机的模型，对一些关键部件进行了设计。(3)结合Rockydem离散元仿真软件进行茶叶理条仿真分析，观察了理条效果，实现茶叶理条的合理化。并对锅槽与水平面的角度和振动频率的选取进行了几组分析和比较，确定了茶叶理条时一些优良的参数。参考文献[1]程方平,易文裕,庹洪章,等.茶叶理条机械研究现状与发展趋势[J].中国农机化学报,2019,40(5):69-74.[2]王小勇,李兵,曾晨,李尚庆.基于遗传算法的茶叶理条机参数优化设计[J].茶叶科学,2016,36(04):440-444.[3]王纯贤,魏硕硕,朱衍飞,等.基于ADAMS的往复式茶叶自动理条机参数优化设计[J].江苏农业科学,2015,43(12):450-453．[4]李正山．一种受热均匀的全自动茶叶理条机[P]．中国专利：211064913,2020-07-24．[5]傅杰,赵章风,钟江,等.茶叶理条机双模糊控制系统设计[J].机电工程,2017,34(9):993-998.[6]罗红玉，钟应富，吴全，等．茶叶振动理条机研究进展与发展趋势分析[J]．南方农业，2015，9（16）：73-76．[7]HorieHideki.JapaneseGreenTeaHistoryandFuture[J].VacuumandSurfaceScience,2019,62(5).[8]肖宏儒，韩余，宋志禹，等．茶叶加工机械发展趋势研究[J]．茶博览，2016（3）：44-47.[9]盛敏,刘仲华,黄建安,肖力争,朱海燕.论当代美国茶文化复兴[J].茶叶科学,2017,37(04):420-427.[10]姚志祥.自动杀青理条机关键技术研究_姚志祥[D].浙江理工大学,2021[11]秦宽,步坤亭,沈周高,曹成茂,葛俊,方梁菲.连续复式茶叶理条机优化设计与试验[J].农业机械学报,2023,54(03):382-393.[12]闫建伟,胡冬军,刘启合,等.茶叶理条技术及机械研究进展[J].中国农机化学报，,2022,43(2):75-83.[13]DarinaHroncová,PeterFrankovský,GabrielBettes.KinematicalAnalysisofCrankSliderMechanismwithGraphicalMethodandbyComputerSimulation[J].AmericanJournalofMechanicalEngineering,2016,4(7).[14]谢昌瑜,吴卫国.电热管往返式茶叶理条机[J].安徽农学通报，2007，（14）149+178.[15]LaptevV.V..NumericalmodellingoffragmentedminedrockflowduringoredrawingusingtheROCKYDEMprogramme[J].VestnikMGTU,2019,22(1).TitleDesignofcontinuousteastrippingmachineAuthor:HuZhihaoAdvisor:QinKuan(CollegeofEngineering,AnhuiAgriculturalUniversity,Grade19,MechanicalDesign,ManufacturingandAutomationmajor,Hefei230036)Abstract：Asoneofthethreedrinks,teahasbeendeeplypopularinourcountry.Peopleplanttea,picktea,maketea,choosetea,tastetea,teaculturedevelopmenthasalonghistorytoday.

WiththedevelopmentofTheTimes,thetraditionalmanualteaproductionisrelativelylowinqualityandefficiencyofteaproduction,andthemechanizedteaproductionismoreandmoreabletoshowthehugerolethatmanualcannotplay.Teastrippingisanimportantstepinteamaking.

Beforetheadventofteastripper,teastripperhadtobecarriedoutmanually,whichnotonlyrequiredalotofmanpower,butalsobroughtaboutbyfrequenthumancontact,whichwouldleadtotheteatreebeingcontaminatedbybacteriaorpollutants.

Asthenameimplies,freshtealeavesareplacedinaheatedvesselandmovedinaregularmotiontomakethemcompactintobeautifulstrips.

Intraditionalmanualbatching,thetealeavesarecurledintostripsbypressingthepalmofthehand,whilethemachinebatchingalsomakesthetealeavesm