刮板式花生脫殼機脫殼裝置的設(shè)計含開題及10張CAD圖,板式,花生,脫殼,裝置,設(shè)計,開題,10,cad
摘 要
我國乃農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，隨著科技的不斷發(fā)展，技術(shù)的不斷更新，農(nóng)業(yè)設(shè)備的加工制造技術(shù)很重要。我國大面積有花生種植，收獲后花生需要脫掉殼掉進行生產(chǎn)加工后做銷售。本次設(shè)計在老師指導(dǎo)下決定做出的刮板式花生脫殼機脫殼裝置，就是為了提高脫殼的速度，減輕工人的勞動強度。本次我設(shè)計的花生脫殼機脫殼裝置，是基于刮板式[4-5]，刮板式花生脫殼機結(jié)合了打擊式脫殼和擠搓式脫殼的特點，更能簡單高效的完成花生脫殼。本文首先介紹課題研究的意義和國內(nèi)外的發(fā)展，確定研究內(nèi)容；然后確定驅(qū)動方案和整體結(jié)構(gòu)方案；最后對刮板式花生脫殼機主要零部件進行設(shè)計計算。
關(guān)鍵詞: 花生；刮板式；脫殼機；驅(qū)動
Abstract
China is a big country in agricultural production. With the continuous development of science and technology and the continuous updating of technology, the processing and manufacturing technology of agricultural equipment is very important. China has a large area of peanut cultivation. After harvest, peanuts need to take off their shells and sell them after processing. Under the guidance of the teacher, this design decided to make the scraper peanut shelling machine shelling device, in order to improve the speed of shelling and reduce the labor intensity of workers. The peanut sheller shulling device, which I designed, is based on the scraper type [4-5], and the scraper type peanut sheller combines the characteristics of the crackling and extruding dishulling, and it can be more simple and efficient to complete the peanut shelling. This article first introduces the significance of the research and the development of the country and abroad, determines the content of the research, and then determines the driving plan and the overall structure scheme; finally, the main parts of the scraper type peanut sheller are designed and calculated.
Key words: peanuts; scraper type; sheller; drive
目錄
摘 要 I
Abstract II
1緒論 1
1.1課題研究的目的和意義 1
1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀 1
1.2.2 國外現(xiàn)狀 2
1.3 目前常見幾種花生脫殼機介紹 2
1.4 本文主要的研究內(nèi)容 4
2 花生脫殼機方案的確認 5
2.1 驅(qū)動方案的確認 5
2.1.1 液壓驅(qū)動 5
2.1.2 氣壓驅(qū)動 5
2.1.3 電動機驅(qū)動 6
2.2刮板式花生脫殼機脫殼原理 6
2.3 風(fēng)機分離部分的設(shè)計 7
2.4 整機結(jié)構(gòu)方案確認 8
3 刮板式花生脫殼機主要零部件的設(shè)計計算 10
3.1參數(shù)的確定 10
3.1.1 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速確定 10
3.1.2 刮板所需功率計算 10
3.1.3傳動結(jié)構(gòu)的分析 11
3.1.4傳動機構(gòu)的選擇 11
3.1.5電動機的選擇 11
3.2 電機與軸之間的V帶傳動設(shè)計 12
3.2.1 V帶計算 12
3.2.2 V帶輪的設(shè)計 14
3.3主軸的設(shè)計及參數(shù)計算 15
3.4 軸承和鍵的選擇 17
3.4.1軸承的選擇 17
3.4.2鍵的選擇 18
3. 5刮板結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
3.6半柵篩的設(shè)計 19
4 料斗零件的三維建模 21
5 總結(jié) 23
參考文獻 24
致 謝 25
IV
1緒論
1.1課題研究的目的和意義
我國是花生量產(chǎn)大國，花生又是我國主要的食用油料之一，花生生產(chǎn)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分?；ㄉ?jīng)簡單加工就可以食用,深加工還可以制成營養(yǎng)豐富的食品和保健品。以花生蛋白粉為原料制成的食品，既提高了蛋白質(zhì)含量，又改善了其功能特性?；ㄉ鷼た捎糜谏锇l(fā)電做燃料代替煤炭,還可以綜合利用深加工增值。近幾年,隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,我國花生種植面積不斷擴大,花生產(chǎn)量逐年增加。花生在進行榨油、深加工及作為出口商品時,花生莢果需要進行脫殼加工,花生脫殼機的應(yīng)用逐年增加[1]?；ㄉ摎C是重要的加工機械，花生脫殼機的性能直接影響到加工出的花生仁的質(zhì)量，因此研制出性能良好的花生脫殼機具有重要的價值和現(xiàn)實意義。
花生脫殼裝置是花生脫殼機械的關(guān)鍵工作部件。脫殼裝置的技術(shù)水平?jīng)Q定了機具作業(yè)時的花生仁破碎率，花生仁一次脫凈率及生產(chǎn)效率等重要的技術(shù)經(jīng)濟指標。在目前的生產(chǎn)銷售中,花生仁破碎率是社會最為關(guān)心的主要指標。對花生脫殼機械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進行重點攻關(guān)，改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究新的脫殼機理優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時在整體配置上進一步改進和完善，提高脫殼率，降低花生仁破碎率。目前國內(nèi)外的花生脫殼機械均存在脫殼率和破碎率之間的矛盾，處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到花生脫殼機械的發(fā)展前景。
隨著控制技術(shù)以及化工業(yè)的發(fā)展，許多復(fù)雜的機械機構(gòu)，笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量，減少阻力，簡化操作，減少輔助工作時間，延長使用壽命，降低勞動使用費用等將作為主要設(shè)計目標應(yīng)用于花生脫殼機械的設(shè)計制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進一步發(fā)展，如何把這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，也是目前花生脫殼機械需要盡快解決的問題。
1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
1.2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀
我國普遍采用的花生脫殼機基本上有兩種類型：一種是刀籠式的花生脫殼機;另一種是用砂盤碾谷機改進而成的花生脫殼機[2]。面對我國是花生的量產(chǎn)大國以及我國花生脫殼機械的種類和數(shù)量都少的情況下，目前國內(nèi)研制和推廣性能良好的新型花生脫殼機械極具潛力。
國內(nèi)現(xiàn)有的花生脫殼機種類很多，如6HB-6型花生脫殼機，6HB-20型花生脫殼機，6HB-2型花生脫殼機等,其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的20-60倍以上。只進行單一脫殼功能的花生脫殼機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、以小型家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用；能夠完成脫殼、分離、清選和分級功能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。
八十年代以前的花生脫殼機械,破碎率一般都大于8%有時高達15%以上。加工出的花生仁,只能用來榨油,不能作種用.也達到出口標準。為了降低破碎率而探討新的脫殼原理,研制新式脫殼裝置,便成為花生脫殼機械的重要研究課題。我國目前做種和出口花生仁主要是手工脫殼，占用了大量勞動力而且勞動強度也較大。隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進一步調(diào)整，花生產(chǎn)量逐年增加，花生的機械化脫殼程度也將大幅提高，花生脫殼機將擁有廣闊的發(fā)展前景。
1.2.2 國外現(xiàn)狀
國外技術(shù)先進的國家，如美國，他們的花生脫殼已經(jīng)實現(xiàn)了機械化，在降低脫殼破碎損傷的關(guān)鍵性問題上取得了較好的成果，并且得到廣泛應(yīng)用。美國卡特公司生產(chǎn)的‘5728型’花生脫殼機，每小時可脫殼7000~9000kg?；ㄉ实那鍧嵍群头旨壘鶆蛐砸脖容^好，可以滿足食用和榨油要求。
美國的UANG研制出一種新型的花生脫殼機械，能夠在對物料尺寸分級的同時對其進行破殼[3]，而且可以通過精確的變形控制來引導(dǎo)物料向某特定的方向運動；Patel曾經(jīng)嘗試用激光來逐個切割果實，試驗結(jié)果顯示，用這種方法幾乎能夠達到零損傷的效果；Prussia和Verma試圖通過碰撞的機理來研制一種新型的花生脫殼機械。為了達到節(jié)省人工成本、控制花生儲藏質(zhì)量、保證商品花生中的破損花生達到標準要求和滿足生物損傷檢測要求的目的，美國農(nóng)業(yè)工程師們在研究新型花生脫殼機械的同時，加大了對花生脫殼加工在線檢測、預(yù)測等方面的研究。
1.3 目前常見幾種花生脫殼機介紹
1）封閉柵條凹板、紋桿滾筒式花生脫殼機
早期我國的花生脫殼機研發(fā)主要是借鑒國外已有的一些技術(shù)成果，在此基礎(chǔ)上研制出的有TH-340型的花生脫殼機，剝殼部分是將若干根紋桿鑲嵌到圓筒上來組成封閉式的紋桿滾筒，然后下面則由鋼條來組成的柵條形式的凹板。該機器的入料口比較大，出料口比較小。機器工作的時候，花生在滾筒的推動下有入口滾動到出口?；ㄉ跐L筒和凹板中收到了沖擊，擠壓下進行剝殼。因為花生主要受到揉搓的影響直接剝殼，所以花生的破損率比較高。同時為了將花生仁和未剝殼的花生分離開來，通常這種脫殼機構(gòu)都需要一個分離裝置。所以在之后陸陸續(xù)續(xù)研制出TH-47O型和BH-570型等各種脫殼機都有比較的改進。
2）直立橡膠板與封閉的橡膠板滾筒組成的脫殼機
該機器的剝殼裝置是封閉膠輥和直立膠板，采用了擠壓的剝殼原理。機器運轉(zhuǎn)時，是膠輥讓花生移動，過程中通過間隙為5-20mm。由膠輥和膠板之間相互作用的擠壓作用下脫殼，這樣可以很好地避開了剝殼部件的揉搓作用,相同的破碎率就有所降低，但仍可在保持在5％以上。原因是由于直徑小的花生在還沒有剝殼的時候就已經(jīng)被分選出來了，所以剝殼的效率很低，只有30%左右。所以不得不在后面增設(shè)一個循環(huán)機構(gòu)，以使花生在經(jīng)多次擠壓來提升脫殼率，但這樣機器結(jié)構(gòu)就變得復(fù)雜、體型就變得很龐大。
3）開式的紋桿滾筒和編織凹板式花生脫殼機
脫殼機采用了編制的絲網(wǎng)來編制凹板和使用兩個金屬條紋桿組成的開式滾筒。作業(yè)時，滾筒的推動著花生前進，受執(zhí)行部件的擠壓揉搓來達到剝殼作用，該結(jié)構(gòu)與封閉滾筒式是很不同的，花生主要是受到開式條紋滾筒的攪拌作用進行剝殼，但是有個弊端是這個力是柔性的。也因此破損率比較低，還只可控制在3%-5% 。但是他的剝凈率比較高，其原因是凹板是編制網(wǎng)孔凹板，在剝殼的時候只有直徑小于網(wǎng)孔的花生在沒有剝殼的情況下被分離出來。長果的花生則沒有別分離。
4）立式脫殼機械
立式的脫殼機是采用了由兩根扁鋼在條經(jīng)過焊接的情況下而制成立式的轉(zhuǎn)子，下面裝著用編織絲網(wǎng)而制成的具有編織平底篩網(wǎng)，在脫殼機內(nèi)部，花生在立式的轉(zhuǎn)子的推動下進行相互的磨擦，因此花生就可以這樣剝殼了。該方法叫做柔性的揉搓法。經(jīng)過多次的實踐證明，該機對花生仁的破碎率很低，可以控制在3％以下的。但其所有的缺點就是因采用立式傳動則傳動機構(gòu)是比較復(fù)雜的。
5）編織凹板滾筒與開式扁條滾筒組合而成的脫殼機
該機器用的是開式扁條滾筒（三根用剛制成扁條）和凹板結(jié)構(gòu)（用編織絲網(wǎng)制成）。該機器在使用時候，是扁條推動花在其滾動行轉(zhuǎn)動，凹板與扁條形成活動層。花生在該運動層內(nèi)進行著互相揉搓而使其達到剝殼作用。由于在該機構(gòu)中，避開了剝殼部件擠壓沖擊的直接作用，使用該機器優(yōu)點是：避開了剝殼部件直接沖擊作用。是花生搓花生的作用，這樣花生破損率比較低屬于柔性剝殼。經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)表明該機器破傷率(破碎率+損傷率)僅僅只有0.91。
1.4 本文主要的研究內(nèi)容
1.花生脫殼機脫殼裝置總體方案設(shè)計。我設(shè)計的花生脫殼機脫殼裝置，是基于刮板式花生脫殼機的設(shè)計[4-5]，刮板式花生脫殼機結(jié)合了打擊式脫殼和擠搓式脫殼的特點，更能簡單高效的完成花生脫殼。
2.對刮板和轉(zhuǎn)動軸進行理論分析計算[6]。得出合理的參數(shù)，保證設(shè)計的脫殼裝置能有效的進行花生脫殼。
3.對脫殼滾筒和凹板篩進行結(jié)構(gòu)設(shè)計[7-8]。采用開式脫殼滾筒和柵條凹板篩。
4.繪制零部件工程結(jié)構(gòu)圖，花生脫殼機脫殼裝置總裝圖。先對零部件作圖，用CAD畫出關(guān)鍵部件，刮板、轉(zhuǎn)動軸[9]、滾筒以及半柵籠的結(jié)構(gòu)圖；然后對設(shè)計的花生脫殼機脫殼裝置進行裝配，完成其總裝圖[10]。
2 花生脫殼機方案的確認
2.1 驅(qū)動方案的確認
設(shè)備的驅(qū)動方式有液壓式、氣動式、和電動式。下面將三種驅(qū)動方式進行分析比較。
2.1.1 液壓驅(qū)動
設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動，有以下幾個優(yōu)點：
(1)液壓容易達到較高的壓力（常用液壓為2.5～6.3MPa），體積較小，可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩；
(2)液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度；
(3)液壓傳動中，力、速度和方向比較容易實現(xiàn)自動控制；
(4)液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì)，具有防銹性和自潤滑性能，可以提高機械效率，使用壽命長。
液壓傳動系統(tǒng)的不足之處是：
(1)油液的粘度隨溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃爆炸等危險；
(2)液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價較高；
(3)需要相應(yīng)的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴格的濾油裝置，否則引起故障。
液壓驅(qū)動方式的輸出力和功率更大，能構(gòu)成伺服機構(gòu)，常用于大型設(shè)備的驅(qū)動。
2.1.2 氣壓驅(qū)動
與液壓驅(qū)動相比，氣壓驅(qū)動的特點是：
(1)壓縮空氣粘度小，容易達到高速；
(2)利用工廠集中的空氣壓縮站供氣，不必添加動力設(shè)備；
(3)空氣介質(zhì)對環(huán)境無污染，使用安全，可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)；
(4)氣動元件工作壓力低，故制造要求也比液壓元件低。
它的不足之處是：
(1)壓縮空氣常用壓力為0.4～0.6MPa，若要獲得較大的力，其結(jié)構(gòu)就要相對增大；
(2)空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達到準確的位置控制很困難；
(3)壓縮空氣的除水問題是一個很重要的問題，處理不當(dāng)會使鋼類零件生銹，導(dǎo)致設(shè)備失靈。此外，排氣還會造成噪聲污染。
氣動式驅(qū)動多用于點位控制、抓取、開關(guān)控制和順序控制的設(shè)備。
2.1.3 電動機驅(qū)動
電動機驅(qū)動可分為普通交、直流電動機驅(qū)動，交、直流伺服電動機驅(qū)動和步進電動機驅(qū)動。
普通交、直流電動機驅(qū)動需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型設(shè)備。伺服電動機和步進輸出力矩相對小，控制性能好，可實現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型設(shè)備。交、直伺服電動機一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進電動機則主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場合。
從能源方面看，工廠的電源能有效地保證并充足，且有降低生產(chǎn)成本，便于操作，工件可靠，維修方便，應(yīng)盡量選用電力驅(qū)動。從對環(huán)境影響來看，電力驅(qū)動方式所產(chǎn)生的污染較小，可選擇電動機。從經(jīng)濟方面來看，電動機應(yīng)滿足一定的功率，防止功率過大造成浪費，過小負荷過大，使生產(chǎn)率達不到要求致使浪費時間。所以為了滿足上訴要求，選擇三相異步電機最為合適。
2.2刮板式花生脫殼機脫殼原理
花生脫殼機脫殼裝置主要由刮板、半柵籠、轉(zhuǎn)動軸和脫殼滾筒組成。如圖2-1所示。
1.料斗 2.刮板 3.刮板架 4.轉(zhuǎn)軸 5.柵條固定板 6.柵條 7.柵條鎖緊板
圖2-1 脫殼裝置簡圖
花生自入料斗進入脫殼室內(nèi)，與高速旋轉(zhuǎn)的刮板相互碰撞，在刮板的打擊下，花生殼發(fā)生破裂[11]。部分花生在下落的過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞，有些發(fā)生了碰撞但花生殼未撞裂，這部分花生落入由圓鋼棒排列成的柵格上[12]，花生將在落入柵格的同時被刮板再次打擊和擠壓，從而使這些花生的果殼也被壓碎，脫殼后的仁與殼通過柵格間的間隙落下。
2.3 風(fēng)機分離部分的設(shè)計
在上一部分花生與仁分離后經(jīng)過柵籠進入了風(fēng)力分離部分，其利用花生殼與花生仁的質(zhì)量不同則，則選擇適當(dāng)型號的風(fēng)機將花生殼吹離（風(fēng)力太小則沒效果，風(fēng)力過大會將花生仁也吹走），從下圖（圖2-2）的示意圖就可以看出由風(fēng)機直接送風(fēng)將花生殼吹離，但是從中也能看出風(fēng)機并不能完全的解決花生殼雜質(zhì)問題，還是有些不能清除。
圖2-2 花生脫殼機風(fēng)機部分示意圖
2.4 整機結(jié)構(gòu)方案確認
整機結(jié)構(gòu)方案如圖2-3所示：
圖2-3 刮板式花生脫殼機方案
如圖2-3所示，脫殼前的花生由料斗處加入，脫殼裝置和分選風(fēng)機在一臺電機的帶動下開始工作。脫殼完成的花生經(jīng)過卸料口送出。
3 刮板式花生脫殼機主要零部件的設(shè)計計算
刮板式花生脫殼機能否正常運行，關(guān)鍵是要看重要部件的設(shè)計。如果設(shè)計的合理規(guī)范，機器才能正常運行。假如設(shè)計不合理，機器是不能正常運行，設(shè)計出來就是一堆廢品，所以花生脫殼機的關(guān)鍵部件設(shè)計起到重中之重，規(guī)范人性化設(shè)計可以給我們使用機器帶來許多方便。
3.1參數(shù)的確定
3.1.1 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速確定
根據(jù)期刊可以知道當(dāng)刮板轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度要達到確保能夠?qū)⒒ㄉ鷼ねㄟ^打擊作用撞碎。從實驗數(shù)據(jù)中可以看出，當(dāng)刮板和花生果的相對速度達到4-5m/s時候，能夠比較好的破碎花生殼的效果。根據(jù)這個實驗結(jié)果來設(shè)計刮板軸的轉(zhuǎn)速和刮板旋轉(zhuǎn)半徑。[1]
如圖3-1，當(dāng)花生下落的位置基本都在板軸半徑的0.5R至R之間。設(shè)計是用0.5R的最小半徑設(shè)計標準設(shè)計。
為了有較高的生產(chǎn)效率，取半徑R=150mm ，v=4-5m/s由
，r=0.5R，
得n=294~367.5 r/min；
3.1.2 刮板所需功率計算
因為刮板式花生脫殼機剝殼原理是高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸帶動刮板，對花生果進行反復(fù)打擊與碰撞以及刮板和半籠篩對花生果產(chǎn)生摩擦和碾搓，剪切，擠壓下進行的。所以脫殼功率不是簡單的動能能夠計算。還要考慮到空氣阻力和摩擦對剝殼的功率的影響。所以在就算功率的時候不能忽略。應(yīng)該按照以下公式計算。
Rd——每脫1kg物料所需功（N.m/kg）
K ——花生與刮板的摩擦系數(shù)；
A——運轉(zhuǎn)消耗的功率系數(shù)
Q——脫殼機的加工量（kg/h）
——機械效率；
P=(KW)
首先根據(jù)設(shè)計要求取Q=1000kg/h，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)取K=2，A=1.4 ，Rd=300 N.m/kg， =0.7計算出結(jié)果功率等于4kw，所以刮板花生脫殼機的需要的功率應(yīng)該不低于4kw。
3.1.3傳動結(jié)構(gòu)的分析
花生脫殼機在電機動力出來后的傳送過程中可以通過的方式有直齒輪、斜齒輪、帶輪和渦輪蝸桿傳動等的傳送方發(fā)。如下表（表3-1）所示的常用傳動機構(gòu)比較分析：如表3-1
表3-1目前可供選擇的常用傳動機構(gòu)
帶傳動
特點是：傳動平穩(wěn)、噪聲低、有利于清潔，同時具備有緩沖減振和過載保護的作用，維修方便。而且與鏈傳動和齒輪傳動相比較，帶傳動的強度較低還有就是及疲勞壽命較短
齒輪傳動
效率高、傳動比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、比帶、鏈傳動
所需的空間尺寸小
渦輪蝸桿傳動
傳動比較大，且體積小，單頭的渦輪蝸桿還具有的能自鎖，不需要另加制動裝置就羅任意德停在任意位置，但其不足之處就是它的效率太低
3.1.4傳動機構(gòu)的選擇
1、 齒輪的傳動
用齒輪傳動的特點是：工作很是可靠，壽命也比較長，傳動精確且具備著效率高和結(jié)構(gòu)緊湊的特點，還有就是功率和速度適用范圍廣等，但是其成本相對地來說是較高的，對于制造這種小型的花生脫殼機是很不合算的。
2、 V帶傳動
這種帶輪的傳動方式就是傳動平穩(wěn)，噪音低的特點，同時還可以起到過載保護的作用。帶傳動的成本是比較低的，對于刮板式花生脫殼機這種對傳動比的要求并不是很高的機器就可以選擇使用帶傳動來達到減速作用，帶的傳動方式還可以使制造更方便且達到比較經(jīng)濟。
3.1.5電動機的選擇
電機的選擇包括的類型，選擇結(jié)構(gòu)，功率和速度，并確定類型的。最常用為三相交流異步電動機。所以一般來說盡量選擇Y系列類型的三相異步交流電動機。特點是啟動性能好，所以一般應(yīng)用于要求較高的啟動轉(zhuǎn)矩機械。最主要的是它價格低廉，工作效率也高，可靠性好且穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)簡單有利于維修。但是不適合在易燃易爆有腐蝕的場所。
根據(jù)計算的轉(zhuǎn)軸需要的功率和轉(zhuǎn)速，電機型號Y112M-4。外形圖如圖3-1所示。
圖3-4 電機
查看機械手冊可知電機的中心距H=112mm，軸外徑為24mm。
3.2 電機與軸之間的V帶傳動設(shè)計
3.2.1 V帶計算
通過上面電動機的選擇和一些相關(guān)值的計算并確定了本機械的電動機運用Y112M-4型的電動機，在上面我們已知的它的額定功率為4kw；同步轉(zhuǎn)速為1500r/min；滿載轉(zhuǎn)速為1400r/min；傳動比=3.81。由此將這些數(shù)據(jù)運用到通過查手冊所得的計算公式，可以得到：
1、確定計算功率Pca：查手冊得知=工況系數(shù) KA=1.1則Pca=KAP=1.1×1.5=1.65kw
2．V帶輪的型號選擇
V帶分有普通的V帶和窄V帶，這些帶的型號都是已經(jīng)標準化了。其中普通的V帶含有7中不同的型號分別是：Y、Z、A、B、C、D、E七種；而另一種窄的V帶輪標準的型號就只有四種他們分別是：SPZ、SPA、SPB、SPC，根據(jù) Pc、n1查機械設(shè)計手冊的書的找到最適合的帶為A型。
3.確定帶輪基準直徑
為了減小帶在工作時的彎曲應(yīng)力應(yīng)集中過大而采用較大的帶輪直徑，從而使主帶輪和從帶輪的尺寸都偏大些。一般我們都取≥dmin，根據(jù)主動輪的基準直徑系中進行選取帶輪直徑=75mm[3]，則根據(jù)傳動比可以算出從動輪基準直徑為：
從動輪直徑:
由已知的功率公式P=Fv/1000可道，當(dāng)要傳遞的功率P達到一定值時，帶的速度v就會越高，根據(jù)公式可以看出所需要的圓周力F則越小，因而V帶的根數(shù)就不需要那么多。由公式
所以符合設(shè)計要求
4．確定中心距a和帶的基準長度：
初取中心距a0=700m符合0.7（d1+d2）
120°
6.計算V帶的根數(shù)z:
已知,,=3.81 查表得：，，，代入公式，計算得:Z=1.99.所以根數(shù)取2
7. 通過計算求出帶作用在帶輪軸上的壓力FQ
查文獻[3]表得
8.計算作用在軸上的壓軸力
代入數(shù)值計算得=678.04N。
3.2.2 V帶輪的設(shè)計
1、V帶輪的材料：
在V型帶輪的材料選用時，最經(jīng)常用的是HT150和HT200這兩種，當(dāng)電機的轉(zhuǎn)速較高時（也就是帶輪的尺寸較大時）可以采用鑄鋼或者用鋼板沖壓加工后再焊接而成。當(dāng)功率不那么大的時候材料的選擇上就比較松，可以使用鑄鋁或者塑料來進行。關(guān)于刮板式花生脫殼機的設(shè)計所需要的載荷不大，所以可以選擇HT150來作為帶輪的材料。
2、帶輪的結(jié)構(gòu)形式：
根據(jù)所使用帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸的不同，V帶輪通常使用的形式有：石心式、孔板式、腹板式以及橢圓輪廓的形式。小帶輪由于d1<2.5d，其中d為帶輪實際安裝時的軸的軸徑，因為尺寸偏小所以可采用實心式。當(dāng)然看大帶輪，由于大帶輪由于d2<400mm。則要采取措施降低其重量，所以可以可采用腹板式的帶輪。
3、V帶輪的輪槽設(shè)計
V帶輪的輪槽尺寸是與前面所選用的V帶的型號相互對應(yīng)得起來的，大小帶輪的輪槽與V帶輪的A型相應(yīng)的尺寸如下表所示
4、V帶輪的技術(shù)要求：
V帶輪的各部分鑄造時（輪、腹板、輪輻及輪轂）不允許有氣泡、縮孔、裂縫和砂眼，在鑄造過程中允許在應(yīng)力不提高的前提下可以加一些凸臺、腹板等部件等表面有缺陷的部件進行修補。
5、V帶的張緊、安裝及維護：
V型帶輪的膠帶層在工作一段時間后，就會因為塑性變形和工作磨損使得V型帶松弛開來，從而使張緊力變小，帶輪的傳動能力也隨之下降，所以要定期地對膠帶層進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)其中有一根的松緊帶有損壞，則應(yīng)該將全部帶輪都換上新的，不能只換其中一根，因為新舊帶的張緊不一會使得帶輪傳動不平穩(wěn)。如果舊帶還可以使用，應(yīng)測量其長度，然后再選擇與其長度相同的帶進行組合使用。此處應(yīng)該注意的還有帶不能與礦物油酸堿等物質(zhì)接觸，免得使帶變質(zhì)；也不要把教導(dǎo)放在陽光下暴曬。
3.3主軸的設(shè)計及參數(shù)計算
在花生脫殼機殼部分設(shè)計中最主要的部分就是軸的設(shè)計，這軸的作用是用來支撐刮板，并使其旋轉(zhuǎn)起來的機械零件同時還具有傳遞轉(zhuǎn)矩的功能。軸在設(shè)計時組要要考慮的設(shè)計因素有力學(xué)需求和制造工藝等，其中要做的事有選擇可用的合適材料，對軸的各個部分的形狀尺寸進行合理的設(shè)計。并使用前面已經(jīng)得出的結(jié)果主軸的參數(shù)：轉(zhuǎn)速n=367.5r/min、輸入功率為P2=4kw、轉(zhuǎn)矩為35.08N.m來進行設(shè)計。
1、選擇主軸的材料
通常的軸選材上多用碳素鋼與合金鋼。因為這軸沒有其余特殊的要求，因此根據(jù)機械設(shè)計手冊可以選用調(diào)制處理的45號鋼，并在其中的性能參數(shù)如下表3-1所示
表3-1材料的性能參數(shù)
毛坯直徑mm
硬度
HBS
強度極限
σB
屈服極限
σS
彎曲疲勞極限
σ-1
[σ0b]
[σ-1b]
≤200
217~255
650
360
300
102.5
60
2、初步估算最小軸徑
由公式查書得知取A0=105，于是得
3、主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸的設(shè)計包含了輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和全部尺寸參數(shù)的設(shè)計。首先要確定的是軸上各個零件的專配方案；其次是要對軸上零件的定位方式進行確定；接著第三步是要計算并選定各個軸段的直徑和長度尺寸。
圖3-2 軸的結(jié)構(gòu)
4、軸強度的校核
由結(jié)構(gòu)圖和彎矩的計算得出第五段軸是危險截面，載荷分析如圖3-3所示，則受力計算：轉(zhuǎn)矩：T＝35.081 N.mm ，直徑：已知d=60mm。
圓周力Ft：Ft=2T/d=35.081×2/0.06=1169.37N
徑向力Fr：Fa=Ft×tanα/cosβ=1415.2N
軸向力Fa：Fa =Ft×tanβ=634.4N
已知AB=271.50mm，BC=286.50mm，CD=115.00mm。
水平面上支撐反力：RH1=Ft×LBC/LAC=2367.7×286.5/558=1215.7N
RH2=Ft×LAB/LAC=2367.7×271.5/558=1152.0N
垂直面上支撐反力：
RV1=(Fr×LBC+Fa×d/2)/LAC=(1415.2×286.5+634.4×60/2)/558=760.7N
RV2=(Fr×LAB-Fa×d/2)/LAC=(1415.2×271.5-634.4×60/2)/558=654.4N
水平面上的彎矩： MH=660.0N.m
垂直面上的彎矩： MV=394.0N.m
總彎矩： = =768.7N.m
扭矩： αT=0.6×71.03=42.618 N.mm
計算當(dāng)量彎矩： ==768.7N.m
校核軸的強度，由公式
σe=Me/W=768.7×103/（0.1×603）=35.59Mpa<[σ-1b]=75Mpa
所以符合要求。
圖3-3載荷分析
3.4 軸承和鍵的選擇
3.4.1軸承的選擇
主軸上軸承的最主要作用就是對軸和軸上零件起到支撐作用，用軸承來保持軸承旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)精度和減少軸與支撐件之間因摩擦和磨損而降低軸的使用壽命，而是用滾動軸承因其實滾動摩擦，所以摩擦系數(shù)很低，其中阻力很小等特點，這類軸承在精度要求不太高的性價比好的機器中得到了廣泛的運用。
軸承的選擇是根據(jù)軸上與軸承配合處的軸直徑以及軸承所承受的載荷大小與載荷的方向，此外還有考慮到軸向的定位方式：如固定式，調(diào)心式的性能要求，其他的還有剛度、轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境的要求等。當(dāng)然在這里主軸的軸承只承受徑向力，所以可以直接選用深溝球軸承即可，根據(jù)上面所提到的軸承選擇翻閱機械設(shè)計手冊查得使用6207軸承。（GB/T276-1994）查閱的軸承具體參數(shù)看下表3-6。
軸承的校核：由上表可知深溝球軸承6207的基本參數(shù)：Cr=25.5kN Cor=15.2kN
由前面計算可知n=367.5r/min T=35.081 N·mm P=1.35kw
軸承受到的徑向力：
= =1434.08N
= =1324.89N
因Fr1>Fr2，所以只要對左側(cè)的軸承校核即可。查書得，fp=1.0~1.2，取中間值fp=1.1。
則有當(dāng)量載荷：p=fp×Fr2=1.1×1434.08N
軸承預(yù)期壽命：Lh′=10×360×8=28800h
軸承壽命計算：Lh=106/60n×(Cr/p)3=106/（60×183.73）×(25.5/1.43408)3=509998h>28800
由上面的計算可以看出6027深溝球軸承是可以滿足要求的
3.4.2鍵的選擇
鍵的作用是將軸和軸上零件之間進行轉(zhuǎn)矩的傳遞。有些軸的作用還有使得零件的軸向固定與移動。
此處我們選用平鍵來將帶輪的轉(zhuǎn)矩傳遞到軸上。平鍵的工作面試在兩側(cè)面上，鍵的上表面與輪轂槽的下表面之間留有一定的間隙。由于前面我們設(shè)計的軸的直徑d1=22mm，根據(jù)查GB/T 1096-2003，所以取鍵尺寸：b×h=8×7，L=18~90mm。
根據(jù)軸的直徑我們?nèi)℃I長度L=25mm。
3. 5刮板結(jié)構(gòu)設(shè)計
考慮到花生脫殼機是利用打擊和擠壓脫殼原理，所以對刮板的要求比較嚴格，需要一定剛度和強度。況且刮板式收到斷斷續(xù)續(xù)的沖擊。經(jīng)常磨損。根據(jù)期刊實驗結(jié)果表明，刮板使用木板和橡膠板的剝殼效果差，剝凈率在70%左右。使用鋼板的剝凈率可以控制在95%以上。所以刮板的零件都是使用45鋼制造然后用m8螺栓和刮板輪輻相連接，讓刮板有利于調(diào)整和更換。刮板結(jié)構(gòu)是采用四個直鋼板組合成十字型并與連接桿用螺栓連接，而連接桿則是焊接固定在旋轉(zhuǎn)筒上如圖3-4所示：
圖3-4 刮板
3.6半柵篩的設(shè)計
半柵籠作用有兩點，一是讓剝殼的花生掉落，而是讓未剝殼花生繼續(xù)留在剝殼箱繼續(xù)剝殼。但是我國的品種比較多，尺寸大小不相同。一般來說花生仁的尺寸在7-14mm之間。所以為了提高花生脫殼機的通用性，所以我們設(shè)計的時候可以設(shè)計不同尺寸的半籠篩來適應(yīng)不同品種花生。在剝殼的時候可以根據(jù)不同的花生選擇合適的花生。
脫殼時，刮板和半籠篩形成一個活動層，該層的厚度就是刮板和半龍篩之間的距離，稱為剝殼間隙。剝殼間隙越小,破碎率和生產(chǎn)效率越高。為了降低破碎率,應(yīng)適當(dāng)增大剝殼間隙。經(jīng)試驗證明,剝殼間隙最佳值30mm左右?？紤]到不同品種的花生果大小的差異,我們將剝殼間隙定為25-40mm可調(diào),脫小果時調(diào)為25-30mm,脫大果時可調(diào)為30-35mm。
半籠篩的柵條是用兩塊墻板進行固定的。柵條的材料是HT150墻板材料是HT200，柵條的直徑為10，長度為297mm，因為特殊作用，還需對其表面進行表面處理，可以滲碳和熱處理，組成半圓籠篩，間距為。這樣可以使剝出來的花生仁能夠過柵格，為剝花生繼續(xù)留在剝殼箱繼續(xù)剝殼。半籠柵的內(nèi)徑為。如圖3-5
圖3-5半籠柵
4 料斗零件的三維建模
1、 首先以前視基準面為草圖繪制平面繪制如圖4-1所示的草圖
圖4-1 草圖繪制
2、 運用拉伸凸臺指令，指定拉伸長度為328mm，如圖4-2所示：
圖4-2 拉伸凸臺
3、 運用抽殼指令完成建模，如圖4-3所示：
圖4-3 料斗模型
5 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計眨眼間就到了收尾階段，通過這幾個月的設(shè)計學(xué)習(xí)，我對機械設(shè)計有了更深一步的認識，同時也促進了我各個方面的發(fā)展。
我的畢業(yè)設(shè)計的課題是上下料機械手的設(shè)計，這個課題來源于我所參加工作的實習(xí)單位，對于只知道大學(xué)這個小圈子的我來說，這是我從未觸及的領(lǐng)域。通過指導(dǎo)老師對我的幫助以及對相關(guān)資料的搜索閱讀，我對機械手已經(jīng)有了一個更深層次認識，不能說“了如指掌”，但是我敢說絕對不是“外行看熱鬧”。
機械自動化作為目前工業(yè)發(fā)展的一個熱門方向，有著非常廣闊的市場前景，它通?；趯嶋H工作需要而進行設(shè)計制造。通過這次課程設(shè)計，提高了我發(fā)現(xiàn)、分析以及解決問題的能力，擴寬了我設(shè)計產(chǎn)品的思路和方法，鞏固和深化了專業(yè)及課外知識，進一步掌握了在工程設(shè)計中的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我正確使用設(shè)計工具，查找資料、文獻的能力。雖然PLC控制部分不是我設(shè)計的重點，但是經(jīng)過這次設(shè)計，我對自動控制方面有了更深層次的了解，對編寫程序有了一些基本的認識。為以后工作、學(xué)習(xí)打下一定的理論基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計是對未來工作的一種模擬。
通過這次設(shè)計，我對未來所從事的工作充滿了信心！
參考文獻
[1] 化金津.花生生產(chǎn)機械化技術(shù)現(xiàn)狀及前景分析[J].時代農(nóng)機,2015,(09):18-20.
[2] 喻杰,包秀輝.常用花生脫殼機的分析研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2009,(1):114-118.
[3] 謝煥雄,王建楠,胡志超,劉敏基,王海鷗,吳峰,高學(xué)梅.我國種用花生機械化脫殼技術(shù)路線[J].花生學(xué)報.2012(02).
[4] 王軍鋒,孫康,陳峰.刮板式花生脫殼機設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2012,(12):96-99.
[5] 吳宗澤.機械零件設(shè)計準則[M].北京.機械工業(yè)出版社,2010.
[6] 李心平,馬福麗,高連興.花生脫殼裝置的結(jié)構(gòu)技術(shù)剖析[J].農(nóng)機化研究,2010,(03):18-20.
[7] 濮良貴,陳國定,吳立言.機械設(shè)計[M](第九版),北京:高等教育出版社,2013.
[8] Sobowale SS, Adebiyi JA, Adebiyi JA.Design, Construction and Performance Evaluation of a Melon Seeds Sheller[J].Food Processing & Technology,2015,6(7):1-5.
[9] 王軍鋒,陳峰.刮板式花生脫殼機轉(zhuǎn)軸部件的分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(12):376-378.
[10] 陳磊,繆燕平.機械制造工藝[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2012.
[11] O.O Oluwole, A. S Adedeji. Effect of Moisture Content and Inner Drum Rotation Speed on the Shelling Performance of A Melon Sheller[J].Science and Technology,2012,2(2).
[12] 張黎驊,徐中明,茍文,馬志遠.滾筒-柵條式銀杏脫殼機結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報.2012(10).
[13] 高學(xué)梅,胡志超,謝煥雄,王海鷗,張會娟.打擊揉搓式花生脫殼試驗研究[J].中國農(nóng)機化.2012(04).
[14] 高學(xué)梅.打擊揉搓式花生脫殼試驗研究與關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計[D].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2012.
[15] 易克傳,張新偉,沈永哲,高連興.含水率對花生脫殼及花生仁破損力學(xué)性質(zhì)的影響[J].揚州大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版).2013(03).
[16楊亞洲,劉姍姍,顧炳龍,楊立權(quán).花生脫殼機脫殼裝置表面改形設(shè)計與試驗研究[J].中國農(nóng)機化學(xué)報,2016,37(12):108-110.
致 謝
首先感謝我的指導(dǎo)教師XXX老師，在XXX老師的指導(dǎo)下畢業(yè)設(shè)計得以順利的完成，老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)和認真負責(zé)的態(tài)度督促我不敢怠慢的學(xué)習(xí)。老師平易近人的態(tài)度也使得我思維不再緊張，可以使我思維更具發(fā)散性，許多設(shè)計中的難點，可以迎刃而解。從課題的選擇、開題報告的撰寫、論文的書寫到圖紙的繪制，都給我親切的關(guān)懷。在設(shè)計遇到瓶頸時，也是老師強硬的態(tài)度，扭轉(zhuǎn)了我浮躁的心情，最終完成了設(shè)計內(nèi)容。感謝同學(xué)們對我的幫助，在實習(xí)和設(shè)計的過程中他們給了我很多的幫助。由于設(shè)計內(nèi)容廣、計算量大，在做設(shè)計時，同學(xué)們給了我巨大的支持！論文完成過程中，同學(xué)們互相鼓勵，探討論文，互相幫助，其樂融融。
鑒于自己的知識水平有限，設(shè)計中難免存在缺點和不足，敬請廣大老師和同學(xué)們以及讀者批評指正，提出寶貴意見，以便從中汲取經(jīng)驗教訓(xùn)，加以完善。
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