【炒板栗机的结构设计13000字（论文）】

PAGEIII炒板栗机的结构设计摘要板栗具有丰富的营养价值，已经成为了人们日常生活喜爱的食品，但是，目前我国板栗加工设备的技术含量较低，不能满足板栗的加工工序要求，导致现有板栗的加工一般还是采用人员手工加工，这种加工方式导致板栗加工速度较慢，卫生性较低，还不能实现批量化生产的要求，大部分都是小作坊的作业方式，因此，为了满足新时代的板栗加工需求，需要研发系列化的板栗加工装备，提升板栗产品的市场竞争力。本文对板栗的加工工艺完成了分析，完成板栗清洗、破壳、包装的整机结构设计，采用流水线的加工工艺方式，在保质保量的前提下保证板栗的加工速度，保证板栗的卫生性，具有重要的意义。同时，本文对主要传动系统的传动链轮、传动齿轮、转轴完成了整机的结构设计及强度校核，对板栗加工的研究具有重要意义。本课题对板栗清洗、破壳、翻炒机包装机进行研究，完成以下研究内容：（1）对板栗清洗、破壳、翻炒的工作原理完成分析和设计。（2）板栗加工的总体结构完成了结构设计，包括清洗机构、破壳机构、传送装置等；（3）对板栗加工机构的传动系统的齿轮减速器及皮带传动装置等进行详细结构设计。板栗清洗破壳翻炒包装机构能快速加工板栗，能够大大减少人力物力。非常适应以后的全自动化时代，大大地减轻了工人劳动强度，缩短工作时长，大大地提高了工作效率。同时，结构简单，操作方便，便于现场使用，提高生产效率。对于开辟板栗加工类型的机器有了新的市场方向。关键词：板栗；包装机；传动系统；破壳机构目录第一章 选题的目的及意义 11.1项目背景 11.2国内外研究现状 2第二章总体方案设计 42.1总体结构设计 42.2板栗固定转盘结构 5第三章开口机构选型设计 63.1驱动功率确定 63.2驱动电机选型 63.3传动皮带设计 73.4主轴结构设计 93.5转轴强度校核设计 93.6轴承强度校核 10第四章螺旋翻炒装置设计 124.1设计条件 124.2螺旋叶片的结构设计 124.3电动机的选择 174.4减速器的选择 184.5传动皮带设计 194.6头轴的尺寸设计 204.7轴的校核 214.8键的选择与校核 24第五章包装装置结构设计 255.1包装装置的热封原理 255.2驱动电机选型 255.3圆锥齿轮减速器结构设计 25第六章基于SolidWorks建模 296.1软件简介 296.2整体系统结构设计 296.3绘制各零件的三维模型 30结论与展望 33参考文献 34致谢 35

-PAGE8-选题的目的及意义1.1项目背景板栗，又称玫瑰栗、板栗和风板栗，它被人们认为是在干果中具有较多营养的一类。在著名医生的记录中，它被列为最高等级。我国古代大夫就对板栗的营养进行了研究，它可以“补气、养身、滋补内脏、补肾气”[1]。我国古典典籍调查发现有“治疗肾虚、用袋子把生栗子包起来晾干，每天吃十几块，经常食用板栗并搭配其他物质，会长时间强壮”。《画经》中的草药也含有“果中栗是具有较多好处的一种干果，可以治疗腰腿痛，适合生吃。”历代名医认为这种干果甘温，无毒副作用，对人的身体有很多好处。适用于脾胃虚寒导致的各种疾病、肾虚引起的腰腿衰竭、骨折、身体酸麻、肌肉无力等。通过科学的研究，板栗的成分丰富多彩，水果含有40%的糖和碳水化合物，以及6~10%的维生素其吉他营养物质[2]。同时，板栗内部具有钙、磷、铁等不同的营养物质，在一些维生素含量方面这些都高于普通干果。栗子也含有人体脂肪，但这种脂肪存储量并不高，不含其他的有害物质。它符合人们对健康生活的追求。在1992年举行的世界范围内的板栗发展的会议，板栗被认为是一种具有人体所需的多种营养元素的健康食品[3]。板栗能够分为多种品种，根据不同的品种种类，板栗能够分为10多种，包括日本板栗和美国板栗。板栗在中国很重要。中国是栗树的发源地之一，栗树已种植多年[4]。根据板栗的栽种的要求，其主要可以栽种于坡地、土地等多种不同的地面情况上。板栗因其营养成分丰富多彩、口感好、副产品广泛、种植效率高、综合性强而被广泛种植。板栗在我国各地都可以适宜种植，北起吉林省吉安，南至海南省，西起陕西，东起浙江，分布在中国的20多个省份[5]。板栗的生产加工十分重要，包括板栗脱壳、翻炒、包装等工序。传统的手工生产加工方式存在费时、费力、工作速度慢、环境卫生指标差、质量无保障等缺点。在板栗贮藏期较短的要求下，上述这些现有加工方式存在的难题都影响了板栗农户的收益[6]。近些年，随着工业生产的发展和食品生产加工机械设备的制造，研制的板栗加工设备已陆续在市场上生产。目前，部分设备上可以实现板栗脱壳和果仁提取的功能，但是，这些设备的功能不完善，脱壳设备加工成本较高，技术不够优良[7]。目前市场上缺乏价格低廉、易于控制、组成单元少的板栗系列化加工装备。板栗机具发展速度较慢，在一定程度上影响了板栗生产加工机械设备的体系建立。因此，研制价格便宜、实用操作简单、组成单元少的板栗生产加工装备，不仅可以促进农业、农村和农民的发展，而且能够拓展板栗的消费及应用市场。对我国农业的发展水平产生了深刻影响，促进了农业、农村和农民的发展[8]。1.2国内外研究现状在现有的板栗加工设备单重，法国技术具有一定的借鉴意义，法国作为板栗的种植大国，其生产体系长期得到发展和完善。其研发的板栗脱衣机械设备是最有意义的机械设备。脱壳和脱衣的效率要求通过两种生产和加工工艺实现：凭借火烧和两个相互旋转的托辊对其进行挤压[9]。板栗通过升运器能够达到高温处理室，采用高温完成板栗的外壳处理工作，在高温下短时间燃烧后转运到下一个工序，板栗挤压装置进行挤压和研磨，能够完成其内部的分离，然后用分离装置将板栗的壳、仁、皮分离，用研磨机对板栗仁进行相应的后续处理，得到明亮的板栗仁[10]。板栗脱壳技术采用火法和机械法同时使用的方法，以满足板栗脱壳的高标准及高速度的要求。然而，由于采用这种工艺的加热温度较高，这种高温会导致板栗仁的成熟，甚至导致板栗仁的结焦。因此，本项目研发的设备虽然可以实现板栗的脱壳操作，但是整体的取样量较低，并不能满足高样本量的要求。此外，在挤压和去除板栗结焦壳和红层的过程中，挤压装置的一部分很大程度上导致成熟板栗仁的破碎和开裂，损失较为严重，板栗带来的效益大大降低[11]。此外，由于这些装备的解耦股复杂，机械设备技术含量较高，成本较贵，不满足在中国大批量的使用要求。图1-1板栗去壳机目前，板栗加工技术要求较高，一般需要对多种工序的工作原理展开研究，我国研究时间能够，具有较多进展的企业主要包括、高校科研院所、机械设备企业[12-15]。这些研究方向主要包括板栗脱壳机或板栗脱壳机的装备，板栗食品的机械化生产加工所需的相关装备，板栗机械与工具的设计与研究主要集中在板栗脱壳的基本原理和板栗物理机械设备的特性研究[16]。北京大学研发的板栗加工设备具有较高的创新性，不同于其他的。设备的外部环体采用拼接式结构，外筒壳与螺杆折叠完成连接。机架内旋转圆筒的表层和外部环体都设置有破壳的装置，并且，这些破壳装置由无毒的作用版加工制成，对这些材料都有着严格的要求，螺旋翼安装在临近进料的机架内转鼓的一侧，而且，这些螺旋装置与外壳还需要留有一定的空间，可以保证转鼓可以自由运行，还需要考虑转鼓的旋转和螺旋方向。必须确保板栗能够运输到卸货口。设备运行后，从进料口进料经过破壳机构的板栗。板栗在承受旋转产生的作用力向卸货口移动，转鼓获得旋转能量。在此过程中，板栗被作用力抛到外筒，残生破壳的作用力，然后与旋转筒完成相互作用。经过多次的相互作用，板栗壳仁完成脱粒动作，破碎壳中的物质被排出，塑料能够起到限位的作用，实现栗子仁细致、干净、整洁。本机生产速度快，无需按规格分级，产量约为400～600kg。在板栗生产中使用这种机械和加热设备的难度较大，要求较高。图1-2板栗去壳机由于地理原因，板栗在中国有着广泛的地域和种类。分析板栗的生产中俄李，不同板栗的板栗内仁规格也存在差异。目前，已经销售的板栗加工装备对板栗的完好性、规格、品种有相关要求，不能够满足各种板栗的要求，板栗的生产加工速度较慢，破损率高，种皮和坚果不够完整，长期以来一直未能满足栗农对美丽乡村和继续写话生产的实质性要求。

第二章总体方案设计2.1总体结构设计本项目研发的板栗加工设备主要包括了板栗的开口、翻炒、包装等多个功能，首先，对板栗完成粗洗功能，能够完成板栗的清洗，之后，对板栗完成开口动作，通过卡具能够带动板栗旋转，采用开口刀完成板栗的切割操作，最后，完成板栗翻炒功能，板栗翻炒机构参照现有的市场的绞笼翻炒机构，随着绞笼的转动，能够带动板栗的滚动，完成对板栗的均匀翻炒，翻炒完成的板栗在最后的工序完成包装。图2-1机构简图1、电机；2、小齿轮；3、锥齿轮；4、开口刀；5、旋转辊；6、进料口；7、电机；8、清洗槽；9、料门气缸；10、进料口；11、壳体；12、螺旋杆；13、电机；14、齿轮；15、封口辊；16、砂盒；17、筛网；18、小带轮；19、小带轮；20、大齿轮。本项目研发的板栗主要结构包括电机、开口刀、旋转辊、进料口、清洗槽、壳体、螺旋杆等结构组成，主要是借鉴现有的集成化装备的设计方案，采用板栗的旋转机构作为板栗开口功能，按成切口的板栗在下侧布置了翻炒机构，翻炒的板栗采用绞笼的翻炒方案，并采用包装机构完成板栗的包装作业。开口完外壳的板栗分别进入到翻炒和包装机构，完成对板栗的4个加工步骤。2.2板栗固定转盘结构板栗的旋转盘是带动板栗旋转的关键部件，其根据板栗的结构和尺寸完成板栗卡住和旋转动作，该机构的运行主要利用旋转带动板栗运动，然后利用刀具与板栗之间的剪切完成板栗外壳开口操作，因此，板栗固定转盘的整体结构需要足够的强度才能满足此次项目设计的各项需求。板栗固定转盘的每个缺口之间的距离根据板栗开口后的尺寸确定，每个板栗都会自动掉入到缺口处，通过板栗固定转盘的旋转，能够使得板栗和切削刀具完成开口作用，板栗固定转盘两侧留有螺栓安装孔，通过螺栓连接的方式，将板栗固定转盘与旋转圆筒连接，实现板栗固定转盘的高速旋转，进而，带动板栗转动。

第三章开口机构选型设计本项目选择的开口传动方案是采用V形带与电机搭配运动的传动方案，驱动的动力源是采用电能的供电方式，机械设备的动力源可以选取气动、液压及电能三种动力方式，而电能是最常用的供电方式，这种供电方式不需要像气动和液压外接动力源，就可以实现整机的高效工作，因此，本项目采用电机作为动力源。3.1驱动功率确定对驱动电机的合理化选择是保证整机稳定运行，电机不会出现超载损坏的基础保证，而选择合理化的电机需要计算清楚电机的传动功率和驱动负载，通过这些电机的性能参数完成电机的选型，确定转动惯量。 （3-1）根据估算，确定旋转重量为50kg，距离为R=0.23m，进而，能够确定1.32kg·m2，旋转转速为300r/min，计算得出：ω=31.4rad/s，考虑到加速时间1s，进而，可以确定（3-2）计算传动功率（3-3）留有一定的安全系数，取1.3，可以计算得出（3-4）计算效率η=η1根据各部件的传动能力带的效率为η轴承的效率η因此，η=0.96×进而，确定（3-6）3.2驱动电机选型通过上面所描述的内容，此次设计中所选择的Y系列三相异步电动机中型号为Y132S-8型号安全性比较高，该电机的运转速度为：750r/min，额定功率：2.2kW。可以确定传动比（3-7）本项目的传动单元是选择V形带，V形带作为远距离传动的常用传动手段，其特性是一种柔性传动方式，可以实现对电动机的保护作用，在实际使用过程中，V形带传动可以做增速传动，也可以做减速传动，但是，由于尺寸的限制，V形带传动一般不能够实现大传动比的传动，最大传动比一般控制在4以内，确定减速比为2.5。3.3传动皮带设计根据上述设计，传动比为2.5。考虑到驱动功率P1=2.2kw，能够确定计算功率（3-8）进而，可以确定查找V形带的选型表格，确定采用A型皮带。同时，考虑到传动带型号、传动功率及电机转速等参数，确定小带轮的尺寸为dd可以计算得出，小带轮的线速度为（3-9）确定大带轮的尺寸（3-10）能够计算中心距（3-11）由于V形带是远距离的传动方式，一般两个带轮的布置需要遵循（3-12）将初定中心距代入下式，可以计算带长:（3-13）确定基准长度Ld=1200mm由于基准带长不同于计算带长，需要对中心距完成修正（3-14）根据带轮的布置中心距，确定两个带轮之间的角度（3-15）两个带轮的角度较为合适。计算每根皮带能够传动的最大功率查参考文献[15]表8-4，表8-5得P0ΔPkαkL（3-16）其中：为单根额定功率；为功率增量；为计算参数；为带长参数。根据负载功率，可以计算皮带根数（3-17）取5根。查参考文献[21]表确定张紧力(F0计算压轴力(F3.4主轴结构设计确定主轴的旋转功率（3-20）确定主轴的转速（3-21）确定主轴的转矩（3-22）2、计算轴径选取，则有：（3-23）考虑到键槽留有一定的性能损耗，留有安全余量d=26mm。3.5转轴强度校核设计对转轴受力分析，其受力图如下图所示。图3-5载荷分布图根据受力分析图，能够确定各支撑力的数值（3-24）（3-25）式中，为左轴承的受力；为右轴承的受力；为旋转机构压力，为-500N;为压轴力，为396.5N;因此，将上述数据代入，得到为294.5N，为-191N。通过上面的弯矩图可以看出，转轴的弯矩较为薄弱的地方为两个轴承的中心处，这个位置也是简支梁的弯矩最大处，需要计算这个位置的弯矩。（3-26）本文分析的转轴在实际使用过程中为旋转状态，需要综合考虑其弯矩和扭矩的受力，取a=0.6，T=66.85N.m,则有：Mca=由于转轴的受力较为薄弱的地方直径为80mm，可以得出W=πd能够计算应力σ=MW本文分析的轴的材料为45钢，具有较高的强度及较为低廉的制造成本，被广泛应用于各种机械设备中，同时，这种钢材的表面硬度较低，其使用一般需要进行调质处理，增加钢材的耐用性。3.6轴承强度校核机械设备的正常运行离不开旋转零件，而为了保证这些旋转部件的稳定运行，就需要在这些旋转的转轴上布置轴承，轴承是由内圈、外圈和旋转体三部分组成，一般来说，轴承内圈和外圈和安装轴及孔之间均采用过盈配合，这种配合方式能够防止旋转过程中出现转轴晃动的问题，提高了转轴实际运行的稳定性。轴承其作为转动和静止之间的过渡元件，其工况较为严苛，也是机械设备最常损坏的零件，因此，对轴承的合理化选型是保证整机设备可靠性的关键一环。根据条件，轴承预计寿命：Lh=10×2×8×300=28800h初步计算当量动载荷P:因该轴承只受径向力，所以:P=Fr=求轴承应有的基本额定载荷值C1为:（3-31）根据轴承样本手册，查表11-5，选择6010轴承，Cr=16.2kN，因此，能够得出：（3-32）根据分析，能够得出轴承预期寿命足够，满足轴承使用要求。

第四章螺旋翻炒装置设计4.1设计条件翻炒速度为20kg/h；水平输送，运输长度为2.4m。4.2螺旋叶片的结构设计4.2.1螺旋叶片直径螺旋轴的转向是其关键因素，一般根据转向可以分为两种，向左旋转和向右旋转。材料的进给是通过螺杆的旋转方向和螺杆轴的旋转而决定的。根据传动动力的不同，可以设计为单头的传动螺旋和多头的传动螺旋。多头的传动螺旋在物料运输、搅拌等场景中非常重要，能够得到了广泛的应用，其结构在设计过程中可以实现物料的快速运输，但是这种结构的加工成本较高，如果对输送效率并没有严格的要求，可以多选用单头的传动装置。由于本项目设计的翻炒装置的整机结构并没有严格的要求，同时，其结构的可靠性及加工成本是首要考虑的因素，因此，可以选用右旋的单头式结构，能够满足使用要求。叶片根据实际的结构的不同，可分为四种类型：实心结构形式、皮带结构形式、叶片结构形式和齿轮结构形式，必须结合运输介质的种类和特性进行选择。立体静力学螺旋法是最多应用于各种机械设备的方法，可以采用于循环性好、介质材料较干的、小尺寸的物质；皮带结构形式可以应用在具有粘度较大的块状材料或物质；叶片结构形式和齿轮结构形式可以应用在物料的防止输送过程中易压坏的物质。此外，如果水平的传动设备也可以采用叶片结构形式和齿轮结构形式，可以起到一定程度搅拌作用。

需要结合本项目的运输物料的板栗的结构特性，本项目主要是实现物料的翻炒功能，可以采用实心结构形式的叶片.

根据公式（4-1）可以计算得出式中——叶片直径；——设备设计的工作能力；——填充密度；——填充计算参数；——特性参数；——角度计算参数；运输板栗时:=0.0415；=0.35～0.4，此处取=0.4；=0.6；取=1.0；同时，取,一般来说，这种螺旋输送机构的尺寸都是50mm的倍数较为合理，根据结构D=400mm。

在设计输送系统的时候，不仅需要考虑系统的输送能力，而且，还需要考虑系统是否能够完成物料的运输特性，因此，本项目完成输送系统的研究需要遵循以下公式：输送机的外径还需要大于物料的最小尺寸的8~10倍：D≥(8～10)由于本项目输送的材料为板栗，其尺寸较小，显然筒体外径能够满足关系。4.2.2螺距在设计螺杆机构的运动关系的时候，需要分析螺杆机构的传动能力，需要设计合理的螺距，这是关乎到螺杆的传动能力的关键因素，需要结合螺杆的特性，输送物质的材料及输送系统的驱动能力，选择合适的螺杆传动系统及螺距，才能够满足要求，一般是可以根据下式选择较为合适的数据。通用的螺杆传送设备，其螺距可以根据下式完成计算。（4-2）其中，S为设计的螺旋机构的螺距，D为筒体的内径，K为螺距计算参数，需要根据实际传输的物料、摆放的姿态、倾斜的角度的确定，一般可以在0.8~1中确定，而本项目研发的设备其属于通用设备，其螺距可以选择400mm，满足设计要求。4.2.3壳体的内径通过下表可以确定，不同的筒体外径需要对应不同的间隙，因此，根据结构设计要求，为12.5mm，则壳体的内径表4-1螺旋外径与料槽间隙螺旋公称直径10012516020025031540050063080010001250名义间隙7.51012.515204.2.4螺旋轴的轴径螺旋轴的直径取决于螺距.由于这两方面都影响了叶片的上升角度，需要结合物料的输送速度和工况载荷的不同的因素，综合考虑螺旋轴的轴径选型和变化，同时，这个特性参数也影响了材料的速度。在传送物料的过程中，叶片保持转速不变的匀速旋转，能够计算得出，其叶片的线速度可以通过下式确定其线性速度可以用矢量OA来解释，方向可以用切向旋转的方向来解释；分析其内部物质在输送的滑动，能够由AB矢量来描述。其运动状态如下图所示：图4-2物料的速度分析可见，为保证槽内材料的能够沿着输送机的轴线方向移动，能够确定轴线速度的分量要大于0，可以确定夹角，考虑到在轴底部的速度较小，可以确定，带入并整理得出：（4-3）同时，还需要考虑其圆周速度的运动关系，能够得出由图2-2知，（4-4）将带入计算得出由第二条件得出因此，根据经验公式可以得出:d=(0.2～0.35)D，在此取d=0.2D即d=0.2400=80mm4.2.5螺旋轴转速分析旋转过程中的转轴的速度，需要考虑转轴的实际旋转过程中，物料要能够完成平稳的输送，同时，还不能够速度过大，造成物料的扬起，无法完成螺旋输送的目的，因此，可以确定最大转速可以通过下式计算拿得出，取流动系数为30.（4-5）取转速为40r/min，把带入公式，因此，可以确定：其中t=S=0.4m（4-6）输送机载荷的横断面面积:（4-7）物料在输送时的运移速度:（4-8）故:所选螺旋轴叶片直径D=400mm,螺旋轴转速n=40r/min4.2.6螺旋面叶片的下料 图4-3螺旋叶片的展开图可以通过下式完成计算（4-9）已知上式中h=S由同心圆的关系可知（4-10）（4-11）（4-12）将L，l，，h带入得到如下结果：其中带入得到本设计的下料尺寸为4.2.7传动功率 驱动电机的功率一般是指在满载工况下，需要螺旋输送机运动并能够带动物料完成直线运动的电机所需功率，可以通过下式完成计算：（4-13）式中，——输送量, ——阻力系数——螺旋输送机长度(m)，——螺旋输送机直径(m)，——倾斜布置时的垂直高度(m)，将Q=20，,L=2.4,D=0.4,H=0带入得到电动机的功率（4-14）式中为驱动装置的总效率，一般取0.85～0.9,此处设计取则电动机功率4.3电动机的选择驱动的动力源是采用电能的供电方式，机械设备的动力源可以选取气动、液压及电能三种动力方式，而电能是最常用的供电方式，这种供电方式不需要像气动和液压外接动力源，就可以实现整机的高效工作，因此，本项目采用电机作为动力源。由于电机是目前机械设备最常用的驱动单元，同时，机械设备的使用场景变化较多，因此，随着电机的发展，电机的种类也较多，驱动电机按照供电的电源方式可以分为直流电机、交流电机，按照是否能够准确停止，可以分为同步电机、异步电机、伺服电机、步进电机等多种型号。随着自动化发展，直流电机市场占有率逐步提高，直流电机具有体积小、成本低、供电电源要求低、能够应用电池供电等多种优点，广泛应用于各种自动化、机器人、移动机械等场景。交流电机是通过交流电的供电方式，其对停止位置并没有要求，电机为持续运行，同时，电机的驱动功率较大，为户外运行，采用交流电供电较为方便，因此，选用较为常用的三相异步电动机，这种电机的成本较低，运行较为可靠，在中大型设备中得到了广泛的应用。电机型号为Y112M-4，其同步转速为1440r/min,功率为4KW。4.4减速器的选择由于本项目设计的传动比较大，因此，选用蜗轮蜗杆减速器，机械传动方式比较多其中使用最广泛为蜗轮蜗杆，通常情况下会使用在传动比比较大的减速转动过程中，其中蜗轮和低速端连接在一起，蜗杆与高速端连接在一起，实现直角传动。通常情况下，拥有较大的减速比的减速器可利用齿轮减速器，但是齿轮减速器会增加整个机械的体积，减少机械内部结构传动的紧凑性。此类传动形式优势比较多，比如整个机械机构紧凑、传动比相对较大、可垂直性传动等。采用蜗轮蜗杆传动方式不仅可以提高机械运行的可靠性和稳定性，还可以减少安装步骤，缺点就是蜗轮蜗杆传动机构效率相对来说比较低，通常情况下只能达到70%，这类传动形式会产生大量的热，倘若无法使用正确的方式进行散热，减速箱内部机构会因为过热造成热磨损。由电动机转速为1440r/min，螺旋轴转速为40r/min，得到传动比（4-15）选择的减速器型号CW100-12.5-IF，减速比12.5，最大功率为6.81KW。二级传动比采用V形带传动方式，计算V形带的传动比。取2.9。4.5传动皮带设计根据上述设计，传动比为2.9。考虑到驱动功率P1=4kw，能够确定计算功率（4-16）进而，可以确定查找V形带的选型表格，确定采用B型皮带。同时，考虑到传动带型号、传动功率及电机转速等参数，确定小带轮的尺寸为dd可以计算得出，小带轮的线速度为（4-17）确定大带轮的尺寸（4-18）由于V形带是远距离的传动方式，一般两个带轮的布置需要遵循，根据上式的范围，初定400mm将初定中心距代入下式，可以计算带长:（4-19）进而，得出Ld=1200mm由于基准带长不同于计算带长，需要对中心距完成修正（4-20）计算皮带包角（4-21）两个带轮的角度较为合适。计算每根皮带能够传动的最大功率查参考文献[15]表8-4，表8-5得P0ΔPkαkL（4-22）根据负载功率，可以计算皮带根数（4-23）取5根。实际结构设计过程中，需要设置张紧力(F0)min=500（2.5−计算压轴力(F0p)min=2z(4.6头轴的尺寸设计本项目设计的转轴上面主要布置传动带轮、轴承等零件，根据实际的结构设计需求，对其合理化布置，可选轴的材料为45钢，调质处理，查表估算轴的最小直径（4-26）左侧轴径上面安装了联轴器，根据结构的布置要求，这个轴径的长度需要比联轴器长度略长，轴径需要和减速器轴径直径相同，。右侧轴肩的高度，取a=3.5mm则。由于安装双轴承则轴环高度取5mm，宽度，此处加大宽度，取。4.7轴的校核本文分析的轴的材料为45钢，具有较高的强度及较为低廉的制造成本，被广泛应用于各种机械设备中，同时，这种钢材的表面硬度较低，其使用一般需要进行调质处理，增加钢材的耐用性，其强度为根据设计参数，输送的量为20kg/h,输送距离为2.4m，螺距S=0.4m，v=40r/min,计算得出（4-27）确定载荷均布载荷（1）画轴的受力简图本项目设计的转轴两侧分别布置了轴承，这种受力状况是最常遇见的转轴的力学状态，两侧轴承固定在轴承支座内部，通过所学的力学知识，能够将轴承视为转轴的两侧固定支撑点，在轴承处的受力转矩为0。通过本项目的转轴的实际受力状态，转轴两端为固定支点，转轴主要受力为两个支点之间，受力状态与简支梁相符，因此，可以采用简支梁受力模型对其进行分析。图4-4受力简图（2）求支反力并画出弯矩图 可以计算得出其均布分力垂直面内 （4-28）解得截面C处弯矩（4-29）截面E处弯矩（4-30）截面F处弯矩（4-31）截面G处弯矩截面H处弯矩截面D处弯矩由前面可知在中间点的弯矩最大（4-32）带入得水平面内不受力或受力可以忽略，故不予分析，垂直面弯矩图如图4-5所示。图4-5弯矩图（4）绘制扭矩图（4-33）图4-6扭矩图（4）绘制当量弯矩图 计算各支点的作用力并不能有效地反映出转轴的实际载荷作用情况，一般需要计算转轴的较为薄弱处的弯矩，通过弯矩能够较为明晰地计算得到转轴是否能够满足要求，采用材料力学所学知识，根据转轴的受力情况，可以完成各个不同截面的弯矩状态。本文分析的转轴在实际使用过程中为旋转状态，需要综合考虑其弯矩和扭矩的受力， C截面（4-34） 中间截面 将以上数据合成为当量弯矩图如图4-7所示图4-7当量弯矩图（5）校核危险截面处得强度C处直径的校核（4-35）中间螺旋管的校核所设计轴满足要求。4.8键的选择与校核头轴直径d=48mm，根据相关标准，确定其。可以通过下式完成轴的校核（4-36） 校核轴（4-37）式中：T——转矩，N*mm;D——轴的直径（mm）;k——键与轮毂的接触高度(mm);平键k=h/2；l——键的工作长度，对于A型键l=L-b,b——键的宽度(mm）;经计算得：所以所选的键也是满足要求。

第五章包装装置结构设计5.1包装装置的热封原理包装机构是本项目的最后一个工序，其工序的工作原理也是决定了整体结构的工作效率和工作可靠性的关键一环，本项目设计的包装工序主要是采用常用的滚轮及热封包装工序，包装袋通过输送带进入到包装工位处，采用两个滚轮对转的方式，能够完成对包装袋的封口作业，同时，在滚轮的后侧，布置了热封装置，在包装袋封口后，采用热封装置能够完成其快速热封，满足其对卫生性的需求，热封能够实现板栗的密封，不会受到外部环境及空气的污染，满足包装的作业要求，其具体结构如下图所示。图5-1包装结构5.2驱动电机选型根据工况的需求，其功率一般可以通过下式计算：（5-1）根据计算，能够确定板栗包装的功率0.8kW。考虑到系统的负载需求，留有一定的设计余量，选择驱动电机的型号为Y90S-4，转速为1400r/min，功率为1.1kW。5.3圆锥齿轮减速器结构设计能够确定传动比（5-2）采用圆锥齿轮的传动方式，不仅能够改变传动方向及传动速度，确定齿轮材料为40Cr，硬度为280HBS，另一个齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS。根据下式，能够确定齿轮的最小直径。（5-3）查表得出参数确定扭矩齿宽选择为 查表确定性能参数。接触强度为Hlim1=680MPa，Hlim2=400Mpa。齿轮的旋转次数（5-4）接触强度参数，，S=1.3确定许用应力（5-5）能够计算得出（5-6）确定线速度v（5-6）工况参数为。速度系数为。分布计算系数为。（5-7）轴承参数为。由公式接触强度载荷系数可以得出修正直径（5-8）确定齿轮模数（5-9）查表确定弯曲强度，得出计算你参数，确定许用应力（5-10）计算载荷系数K（5-11）能够得出，，，对两个齿轮特性参数进行比较（5-12）则大齿轮的数值大。设计计算（5-13）因此，由于最小模数为1.71，查锥齿轮标准模数表，则选取m=1.75选择齿轮及计算相关参数选取，则选取28，取整模数，故取标准模数m=1.75合理。实际分度圆直径（5-14）分锥角（5-15）锥距（5-16）齿宽（5-17）齿顶高（5-18）齿根高（5-19）

第六章基于SolidWorks建模6.1软件简介本文采用的三维建模软件为SolidWorks，这种软件经常被应用于机械设备的立体模型绘制，通过SolidWorks软件的建模功能，能够较为直观地展示零件及设备的内部组成结构和装配，为设计师的合理化设计提供参考，同时，这款软件作为较为常用的机械设计软件，包括齿轮、螺钉、链轮、螺母等机械常用零件的调用模型库，能够节约设计师对这些标准零件的建模时间，丰富设计手段，目前，SolidWorks软件已经是机械设计师最为有用的设计手段，同时，SolidWorks软件还包括有限元分析模块、工程图模块、装配仿真模块等较为实用的机械设计模块，能够应用这些模块完成机械设备的全面化设计。6.2整体系统结构设计根据上述章节完成的零件结构设计，对各零件完成尺寸三维建模，之后，根据这些零件的装配关系，将这些零件装配在装配体上，同时，在装配过程中，会用到螺钉、弹簧、螺母等标准件，这些标准件在SolidWorks自带的库中可以快速调用。将这些零件调入到装配体文件之后，需要根据这些零件的空间关系，采用配合特征，将零件由空间离散的状态组装成设计的实际装配状态，为了表现出不同零件的空间特征，可以采用颜色编辑命令，将零件改变外观颜色，能够更为直观地观察到零件的实际结构特征。本项目设计的板栗加工设备主要包括驱动电机、清洗机构、破壳机构、翻炒机构、包装等几部分构成，整机结构如图6-1所示。此次项目设计过程中所使用的板栗加工机各个部位的元件比较丰富，主要结构为电机、带轮、皮带等，我们再进行安装之前需要进行一次虚拟安装，这样可以确保各个零件设计安装的准确性和可靠性。板栗加工机零件的安装需要通过一定的流程进行，从上到下、从小到大、从内到外这样的方式进行安装，进行安装时不仅需要对各个部位的元件安装的高效性和可行性进行模拟预判，还可以提高整体安装效率。在进行安装过程中还可以结合相应的辅助工具，利用加热的方式可以解决零件在安装时太过困难的问题，使得各个部位的缝隙尽可能的减小。这些操作的可能性可以利用SOLIDWORKS的虚拟安装软件进行验证。总体布局图如6-1所示：图6-1整机三维模型6.3绘制各零件的三维模型由于整机结构较为复杂，考虑到零件加工的便利性和经济性，本项目设计的零件材料主要是常用的中碳钢和低碳钢，以Q235、45钢为主，这些材料是市场的钢材较为常见的钢材，硬度适中，加工成本较低，能够满足本项目的要求，并降低整机的制造成本。根据不同零件的形状特点，各个零件主要以机加件和焊接件为主，各个零件在安装处留有螺栓连接孔或者螺纹，方便不同零件的相互连接。图6-2为清洗结构三维模型，本结构针对板栗清洗采用箱体式清洗方式，清洗方式类似于洗衣机的清洗方式，人工将待清洗的板栗放入到清洗箱内部，布置在上侧的驱动电机带动内部清洗箱旋转。图6-2清洗机构三维模型图6-3为破壳机构三维模型，板栗固定转盘结构的设计在该项目中是比较重要的，该机构的运行主要利用旋转带动板栗运动，然后利用刀具与板栗之间的剪切完成板栗外壳开口操作。图6-3破壳机三维模型图6-4为翻炒机构三维模型，板栗翻炒机构参照现有的市场的绞笼翻炒机构，原理为螺旋滚筒送料形式，随着滚筒的转动，能够带动板栗向前的滚动，同时完成对板栗的均匀翻炒。图6-4翻炒机三维模型图6-5为翻炒机构三维模型，板栗翻炒机构参照现有的市场的绞笼翻炒机构，原理为螺旋滚筒送料形式，随着滚筒的转动，能够带动板栗向前的滚动，同时完成对板栗的均匀翻炒。图6-5包装结构模型结论与展望板栗是人们生活的很喜爱的一种食品，同时，板栗也有着丰富的营养，板栗的自动化加工对板栗的销售、运输的卫生性具有的意义。由于板栗自动化加工的需求，板栗