机械击打式核桃破壳机的设计-去壳机 剥壳机

机械击打式核桃破壳机的设计-去壳机 剥壳机,机械击打式核桃破壳机的设计-去壳机,剥壳机,机械,击打,核桃,破壳机,设计,去壳,剥壳 1212 届毕业设计届毕业设计机械击打式核桃破壳机的设计机械击打式核桃破壳机的设计设计说明书设计说明书学生姓名 ： 学 号 ： 所属学院 ： 机械电气化工程学院 专 业 ： 农业机械化及其自动化 班 级 ： 12-2 指导教师 ： 日 期 ： 2012.06 塔里木大学教务处制前前 言言 核桃又名胡桃，系胡桃科核桃属。与扁桃、腰果、榛子并列称为世界四大干果11。核桃在我国大部分地区都有分布，并且我国已经具有几千年的栽培历史，近年来在核桃的种植、生产、加工、出口等方面，都具有很大的增长趋势。核桃果实内的核仁含有很高营养价值，其蛋白质含量达 15左右，最高可达 29.7，其含脂肪约 63，最高可达 76.34，且核桃油中饱和脂肪酸即豆寇酸、棕桐酸和硬脂酸总量小于 10，而不饱和脂肪酸中的油酸、亚油酸、亚麻酸和花生烯酸总量高达 90，为人体必需的脂肪酸。此外，核桃仁还含有人体必需的多种氨基酸、微量元素和维生素，其中微量元素锌和锰是脑垂体的重要组成部分，常食有益于脑的营养补充，同时对大脑神经很有益处，对神经衰弱，头昏健忘等症有辅助治疗作用22。核桃是新疆林果业中最具市场竞争力的特色果品，也是近年来南疆林果业中发展速度最快的树种。随着核桃产量的日益增加，市场上对核桃深加工产品的需求也越来越迫切，将核桃破壳后深加工不仅可以增加核桃的附加值，而且还能带动整个核桃产业的发展。核桃破壳是核桃深加工中必须首先解决的重要工序。核桃是新疆主要的名特优林果树种之一，种植历史悠久，种质资源丰富。随着西部大开发战略的贯彻落实，自治区将农业产业结构调整的着力点，放在提高农产品的质量、效益和产品竞争力上，将林果业作为农业增效、农村经济发展、农民增收的支柱产业培育，使核桃生产向着基地化、规模化、产业化方向发展。核桃是新疆林果业中最具市场竞争力的特色果品，也是近年来南疆林果业中发展速度最快的树种。据统计，2009 年全疆核桃种植面积已达 300 万亩，比 2000 年（40 万亩）增加了 260 万亩，平均每年增加 24.5 万亩核桃面积。约占全疆林果业总面积（1600 万亩）的近五分之一，约占全国核桃栽培总面积(3000 万亩)的十分之一，为新疆第二大果树。全疆 300 万亩核桃，其中投产面积约 100 万亩，年产核桃坚果 8 万吨，总产值约 20 亿元。核桃年产值位于自治区干、坚果树种之首，仅次于葡萄、杏，名列全疆林果树种年产值第三位33。但是我们不能只靠卖原料来增收，而要走农产品深加工，一是取仁或取仁后加工饮料等，二是制油来提高核桃的附加值使农民增收。核桃破壳取仁是核桃深加工的第一步，必须首先解决。破壳后的核桃壳有着广泛的用途，它可以制成活性碳、过滤器中的滤料、堵漏材料等等。核桃破壳取仁将大大提高核桃的附加值。新疆的核桃以个大、皮薄、质优闻名全国，由于薄壳和中壳核桃的横隔膜退化或呈膜质、革质，内褶壁退化或不发达，较易于用机械剥壳取仁，新疆核桃品种性状的改良也为机械化破壳取仁提供了有利条件。目目 录录1.1.绪论绪论 .1 11.选题的意义和目的.11.1 本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 .11.2 核桃破壳机的技术现状及存在的问题 .31.3 方案的确定 .42.2.设计方案的选设计方案的选择择 .4 42.2 核桃破壳部分的设计 .52.3 核桃破壳机箱体设计 .52.4 轴的设计 .72.4.1 凸轮轴的设计 .72.4.2 轴的校核 .92.4.3 轴系零件的定位 .102.5 轴承的选择 .102.6 键联结的选择与校核 .112.6.1 键的选择 .112.6.2 键的安装.112.6.3 校核键联接的强度 .112.7 轴承端盖的设计 .113.3.电动机的选择电动机的选择 .12124.4.减速器的设计减速器的设计 .13134.1 确定总的传动比 .134.2 减速器的选择 .134.2.1 选择蜗杆的传动类型 .134.2.2 选择材料 .135 5 . .联轴器的选择联轴器的选择 .13136.6.总结总结 .1313致致 谢谢 .1414参考文参考文献献 .1515塔里木大学毕业设计11.1.绪论绪论1.选题的意义和目的 核桃，又称胡桃，为胡桃科植物。核桃仁含有丰富的营养素，每百克含蛋白质 1520 克，脂肪 6070 克，碳水化合物 10 克；并含有人体必需的钙、磷、铁等多种微量元素和矿物质，以及胡萝卜素、核黄素等多种维生素。核桃中所含脂肪的主要成分是亚油酸甘油脂，食后不但不会使胆固醇升高，还能减少肠道对胆固醇的吸收，因此，可作为高血压、动脉硬化患者的滋补品。此外，这些油脂还可供给大脑基质的需要。核桃中所含的微量元素锌和锰是脑垂体的重要成分，常食有益于脑的营养补充，有健脑益智作用。 科学家们发现，每 100 克核桃肉中含有 20.97 个单位的抗氧化物质，它比柑桔高出 20 倍，菠菜的抗氧化成份为 0.98 个单位，胡萝卜为 0.04 个单位，西红柿为 0.31 个单位。 核桃营养丰富，含有丰富的蛋白质、脂肪，矿物质和维生素。每 100 克中含蛋白质 15.4 克，脂肪 63 克，碳水化物 10.7 克，钙 108 毫克，磷 329 毫克，铁 3.2 毫克，硫胺素 0.32 毫克，核黄素 0.11 毫克，尼克酸 1.0 毫克。脂肪中含亚油酸多，营养价值较高，此外，还含有丰富的维生素 B、E。核桃含有丰富的维生素 B 和 E，可防止细胞老化，能分健脑、增强记忆力及延缓衰老。核桃中还含有特殊的维生素成分，不但不升高胆固醇，还能减少肠道对胆固醇的吸收，适合动脉硬化、高血压和冠心病人食用。核桃仁含有亚麻油酸及钙、磷、铁，是人体理想的肌肤美容剂，经常食用有润肌肤、乌须发，及具有防治头发过早变白和脱落的功能。核桃仁还含有多种人体需要的微量元素，是中成药的重要辅料，有顺气补血，止咳化痰，润肺补肾等功能。当感到疲劳时，嚼些核桃仁，有缓解疲劳和压力。目前我国核桃面积约 667 公顷，年产量约 20 多万吨。核桃出仁率达 50左右，优质的核桃仁为淡黄色或琥珀色，营养丰富而味美，可生食，是很好的滋补品，也是制作糕点的原料。许多国家有消费核桃的习惯，美国的膳食指南将其与大豆列为同类食物。近年来，核桃除销售干果或核桃仁外，核桃乳、核桃速食粉、核桃精等加工品也已进入市场，另有少量的核桃油产品销售，但是核桃的深加工产品较少见，随着核桃生产的发展，其后续产品的开发和加工也迫在眉44 。我国的核桃栽培面积约 130 万 hm2以上，主要种植区域在西南和西北。在国际市场上，核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界 4 大干果，核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约 1 万 t，全国人均占有 0.24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远，如美国人均占有核桃 1.5kg，是我国的 6 倍。核桃是新疆主要的名特优林果树种之一，种植历史悠久，种质资源丰富。随着西部大开发战略的贯彻落实，自治区将农业产业结构调整的着力点，放在提高农产品的质量、效益和产品竞争力上，将林果业作为农业增效、农村经济发展、农民增收的支柱产业培育，使核桃生产向着基地化、规模化、产业化方向发展。核桃是新疆林果业中最具市场竞争力的特色果品，也是近年来南疆林果业中发展速度最快的树种。据统计，2009 年全疆核桃种植面积已达 300 万亩，比 2000 年（40 万亩）增加了 260 万亩，平均每年增加 24.5 万亩核桃面积。约占全疆林果业总面积（1600 万亩）的近五分之一，约占全国核桃栽培总面积(3000 万亩)的十分之一，为新疆第二大果树。全疆 300 万亩核桃，其中投产面积约 100 万亩，年产核桃坚果 8 万吨，总产值约 20 亿元。核桃年产值位于自治区干、坚果树种之首，仅次于葡萄、杏，名列全疆林果树种年产值第三位55。针对核桃加工存在的问题和市场的需求，确定核桃加工工艺，除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、仁壳分离与包装外，还可进一步深加工。在加工中，存在的问题是核桃脱壳比较困难，主要由人工完成。人工剥壳难以满足生产发展的要求，故研制高效剥壳机已成当务之急66。塔里木大学毕业设计21.1 本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析目前，国内外一些企业和科研院所已研制出了一些剥壳加工设备，就其机具的结构特点与工作原理大致可分为以下几种：(1)挤压法破壳是利用一对直径相同转速相等但转向相反的圆柱辊子，圆柱辊子之间的间隙可调，当物料通过适当的辊子间隙时受到辊子的挤压力作用而达到破壳效果77。(2)撞击法破壳是利用物料在高速运动过程中突然受到阻碍时受到冲击力作用，使物料的外壳破碎从而达到破壳目的。撞击法破壳常用的设备主要是由一个作高速回转运动的甩料盘和固定在甩料盘周围的内壁组成。高速回转运动的甩料盘使物料产生一个很大的离心力使其撞击周围的内壁，当离心撞击力大于物料外壳的极限承载力时，物料外壳将会破裂，从而实现破壳。(3)剪切法破壳是指将物料放在固定的刀架和相对旋转的转鼓之间，在相对运动着的刀具的剪切力作用下，物料的外壳被切裂从而实现壳仁分离的。剪切法破壳装置主要是由刀板座和以刀板转鼓为工作部件组成的破壳机。该装置的刀板转鼓和刀板座上均装有凹形刀板，并且可以根据物料的大小调节刀板转鼓和刀板座之间的间隙以适应于不同尺寸大小的物料。工作时，物料受到旋转的刀板与固定的刀板间产生剪切力作用，使其外壳破裂从而实现破壳。(4)碾搓法破壳是将物料放在固定的磨片和运动着的磨片之间，利用定磨片和动磨片产生的碾搓作用，迫使物料的外壳被撕裂，从而达到破壳目的。碾搓法破壳的主要装置是由一个固定的圆盘和一个相对转动的动圆盘组成。当物料由喂入装置进入定圆盘和动圆盘之间的间隙中时，动圆盘转动产生的离心力时物料沿着沿径向方向向外运动的同时，也使物料与定圆盘之间产生方向相反的摩擦力；与此同时，圆盘上的齿形结构不断地对物料外壳进行切割作用。物料在摩擦力和剪切力的双重作用下，最终使外壳产生裂痕直至完全破裂，从而达到破壳的目的。(5)摩擦法破壳是指对于本身质量很大的物料，可以利用物料与设备之间直接接触相互摩擦的方法破壳，而对于本身质量很小的物料，即使是调节设备间隙也不能使物料与设备全部都直接接触，这时主要就是靠物料与物料、物料与机构之间的摩擦力作用使其破壳。(6)搓撕法破壳是指利用两个转速不同的相对转动的橡胶辊筒转动时对物料进行搓撕作用而实现破壳的。搓撕法破壳的主要部件是由两个水平放置的摩擦系数较大的弹性橡胶辊筒组成。工作时，两个橡胶滚筒分别以不同速度做相对转动，两辊面之间存在着一定的线速度差，当物料进入橡胶滚筒的工作区时，与两辊面相接触，当啮入角小于摩擦角时，物料就可以顺利进入两辊之间的间隙。物料在进入两辊间的间隙同时受到两个不同方向的摩擦力撕搓作用和两辊面的法向挤压力的作用，当物料到达两个辊子中心连线附近时法向挤压力最大，物料受压产生塑性变形，与此同时，挤压力也会将物料外壳挤破，从而完成物料的破壳。(7)真空法破壳指将物料放在真空爆壳机中，在真空状况下将物料加热到一定的温度，利用真空泵抽吸水分；同时，真空作用使得物料壳外部压力降低，而壳内部则相对处在高压状态，当内外压力差到达一定程度时，就会使得物料外壳破裂到达破壳效果。(8)压力膨胀法破壳是指预先将具有一定压力的气体压入物料的壳内，保持一定的时间后，当物料的内外气压达到平衡，然后突然瞬间减压，此时物料的内外压力平衡被打破，在高压作用下，壳体内部的气体产生非常巨大的爆破力从而冲破壳体，以实现破壳效果。(9)激光法破壳是利用激光逐个切割物料的外壳以实现破壳目的的。虽然采用这种方法能够达到几乎 100%的整仁率，但是由于该方法费用十分昂贵、效率比较低等原因，很难得到应用和推广。(10)能量法破壳是指将物料放置在一个高温高压的环境中，经过一段时间的高温高压作用，使得物料壳体内部聚集大量的热量，然后瞬间将物料脱离高温高压的环境，这时，物料的壳与仁之间的压力瞬时爆破，从而达到破壳效果。(11)超声波法破壳是指采取超声波发生器产生大于 20kHz 的超声波作用于物料的外表面，经碰撞、摩擦等多种力综合作用实现破壳的。国外研究现状及分析塔里木大学毕业设计3国外早在 20 世纪 60 年代初,就着手研制坚果剥壳机具,至 80 年代初,美国、意大利、法国等已相继推出了各种坚果剥壳机,如夏威夷果剥壳机、杏仁剥壳机等。经过数十年的发展,坚果剥壳机具已日趋成熟,目前,正朝着机电一体化方向发展88。目前，核桃破壳取仁方法有离心碰撞式破壳法、化学腐蚀法、真空破壳取仁法、超声波破壳法和定间隙挤压破壳法。离心碰撞方法碎仁太多，所以应用很少；化学腐蚀方法由于在实际操作中不好控制，仁易受到腐蚀，处理不好还会对环境造成污染；真空破壳和超声波破壳方法设备昂贵，破壳成本高，且破壳效果不够理想；定间隙挤压破壳方法值得探索。核桃破壳装置是核桃破壳取仁机的核心装置。机械剥壳常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剥壳、借助撞击作用撞击剥壳、利用剪切作用的剪切剥壳和利用成对轧辊挤压作用的挤压剥壳。常见的破壳装置有圆盘剥壳装置、齿辊剥壳装置、离心剥壳装置、锤击式剥壳装置、轧辊式剥壳装置、对辊窝眼式开口装置、冲压式破壳装置、核桃锯口破壳装置、核桃破壳挖核装置及平板挤压式破壳装置。国内研究现状及分析我国坚果剥壳机具发展缓慢,远远落后于种植业的发展,在一些生产应用的机具中,存在如下几个突出的问题,因而,难以推广应用99。(1)剥壳率低。不少剥壳机漏剥或剥壳不完全,果仁去净率不高,有些剥壳机剥壳率只有 50%。这是坚果剥壳机推广使用的最大障碍。(2)损失率高。由于参数选择不合理,造成剥壳不完全现象严重,碎仁夹带在碎壳中难以回收而被弃除。有些机具果仁损失率高达 20%。(3)果仁完整性差。有些机具的设计,为了减少漏剥或剥壳不完全现象,一味追求剥壳率的提高,导致高的破碎率,从而降低了产品的商品价值。(4)通用性差。一般剥壳机仅能用于某一品种坚果的剥壳作业,对于不同品种的坚果,不能通过更换主要零部件来实现一机多用。(5)机具性能不稳定,适应性差。为某类坚果专门开发的专用机型,在该坚果品种、大小规格、外壳形状和含水量等因素出现变化时,剥壳机具剥壳性能就变差。(6)作业成本偏高。我国坚果剥壳机具尚未形成规模和系列,多数是单机制造,制造的工艺水平低、成本高、也因为通用性差,不能一机多用,使得生产企业设备配置的成本高,致使加工坚果的作业成本增加。本课题重点研究核桃破壳机的破壳部分，以改善现存的剥壳率低、损失率高、果仁完整性差、通用性差、机具性能不稳定、适应性差、作业成本偏高等问题。关键问题解决思路：对核桃破壳机的主要部件挤压辊进行了设计研究，确定了核桃在挤压辊中的导入条件, 给出了挤压辊之间间隙、直径、长度的确定方法。1.2 核桃破壳机的技术现状及存在的问题目前，虽然我国已研制开发出了一些坚果破壳机械，但是核桃破壳机的发展相当缓慢，并且能进行批量生产的成熟机型不多，远不能满足实际生产需要。具有代表性的核桃破壳机主要有：新疆农业大学史建新、乔园园、董远德等研究人员研制的新型核桃破壳机。该机主要由喂料斗、喂料拨轮、机架、物料输送圆盘、导向摩擦盘、触点开关、气缸、供气组件、时间继电器和电磁阀等组成。工作时，物料输送圆盘外圆周上均布的导向辊子在摩擦盘的驱动下推动核桃转动实现其导向，时间继电器通过电磁阀控制活塞杆对核桃进行击打。该新型核桃破壳机结构简单、破壳效率高，能实现核桃的机械化破壳取仁1010。王琦祥研制的核桃破壳机，该机由一对保持一定夹角的工作盘、储料斗、出料斗、带爪钩链条等所构成。通过链条运行，其上以一定间距分布的爪钩便将核桃从储料斗一个一个抓起送入一对保持一定夹角的工作盘中，随工作盘的旋转将核桃外壳压碎而保持核桃仁的完整，被已压碎的外壳和核桃仁一起落入有斜面的出料斗，借该斜面作用使已破碎外壳和核桃仁在出料斗出口处分开。该机可对大小混在一起的核桃进行破壳1111。南京农业大学农业工程学院吴子岳通过对绵核桃物理机械特性的测定和内力分析，提出了剥壳取仁原塔里木大学毕业设计4理破裂绵核桃壳，并研制了双齿盘弧齿板式剥壳装置和绵核桃剥壳取仁机，该机主要由机架、喂入装置、剥壳装置、调速电机、出料斗等组成。该机的最佳运动参数是：齿盘转速 7080r/min，喂入轮转速 25r/min 左右，最大生产率为 180kg/h1212。冯光旭、冯昱、李琳娜等人员研制的核桃破壳机。该机包括底座、破壳组件，其中破壳组件包括活动块和固定块，固定块设置在底座一端，活动块设置在蜗杆一端，蜗杆另一端外套弹簧，蜗杆与蜗轮配合，蜗轮轴下端固定在底座上，蜗轮轴上端安装手柄。该机省力效果明显，破壳效果好，容易掌握施力的大小1313。虽然许多科研人员对核桃破壳的机理及设备做了大量的分析和研究，也获得了很多宝贵的经验和成果，但是在有些方面依然存在着不足。主要存在以下几方面的问题：第一，在简化核桃的几何物理模型进行理论分析时，并没有从不同方位分别分析核桃壳的受力情况。第二，目前存在的核桃破壳机构在进行核桃破壳时，对加载力的方位、载荷大小以及加载行程等综合因素对破壳效果的影响却少有研究。如果加载力太大，则很有可能将核桃壳打破的同时把核桃仁也打烂甚至打碎，这样就会影响破壳效果，降低一路仁和二路仁比率；若加载力很小，就不足以将核桃壳打破，从而降低一次性破壳率，同时还会影响破壳后核桃壳、仁的顺利分离。第三，在输送核桃过程中可能产生堆积现象，但是击打装置在击打核桃破壳时只能一对一地将核桃进行击打，因此如何保证将输送装置中的核桃单一化还没有得到较好的解决。第四，核桃在输送的过程中可能出现跳动和偏出，不利于击打装置的击打破壳，这也是一个亟待解决的重要问题。1.3 方案的确定打击方式破壳能得到较多的高路仁， 破壳后的核桃壳较碎， 有利于实现核桃的机械破壳， 破壳的综合效果优与挤压破壳。该机主要由输送机构、 破壳机构、传动机构、 电机及机架等组成， 不受山核桃形状和大小限制， 免除了分级步骤。其结构示意图如下图所示：图 11 核桃破壳机的结构示意图工作过程：电机 1 通过带轮链接将动力输送给减速器 2，减速器经过减速输入适合的转速，由联轴器 3 连接凸轮轴 4，推动打击杆 5 带动打击板，将由输送装置输送的预先分级好的核桃（3335mm）破壳，再由输送机将破壳的核桃送走。2.2.设计方案的选择设计方案的选择经过查阅相关资料和同学探讨，最终确定设计的部分包凸轮轴、打击杆、打击板、电动机、减速器等等，其中电动机和减速器只要选用合适的就可以了，主要设计的是核桃破壳装置的，破塔里木大学毕业设计5壳后的由人工去壳。2.2 核桃破壳部分的设计其结构示意图如图 21 所示：图 21 核桃破壳机的破壳部分的结构示意图打击板在凸轮轴的带动下，由打击杆传动，打击杆带着打击板将传送带上的核桃壳打破，完成核桃破壳的目的。工作时先调整好打击板与输送装置的距离，以便提高核桃破壳的质量和效率。2.3 核桃破壳机箱体设计表表 2 21 1 箱体设计箱体设计设计项目计算与说明结果箱座壁厚81025. 0a取=8mm箱盖壁厚18102. 01a取=81mm箱盖凸缘厚度1b=1.5=1.58121b1取=121bmm箱座凸缘厚度b=1.5=1.5812b取=12bmm箱座底凸缘厚度2b=2.52.58202b取=202bmm地脚螺钉直径fd=0.036a+120.036163.751217.9fd取=18fdmm地脚螺钉数目n=4n取=4n轴承旁连接螺栓直径1d=0.750.751813.51dfd取=141dmm盖与座连接螺栓直径2d=0.50.62d0.5180.618910.8fd取=102dmm连接螺栓的距离2dl=125200l取 =160lmm轴承端盖螺钉直径3d=(0.40.5)3d取=83dmm塔里木大学毕业设计60.4180.5187.29fd检查孔盖螺钉直径4d=0.30.44d0.3180.4185.47.6fd取=64dmm定位销直径d=0.70.8d0.7100.810782d取=7.5dmm、至外箱壁fd1d2d距离查表 4-7（28） 取PmmCmmCmmCf16202412111取mmCmmCmmCf16202412111、至凸缘边距离fd2d查表 4-7（28） 取PmmCmmCf1422222取mmCmmCf1422222轴承旁凸台半径1RmmRmmRCRf142222121mmRmmRf1422221凸台高度h根据低速轴座外径确定，以便于扳手操作为准取外箱壁至轴承座端面距离1l5651)105(1211lCCl取=541lmm齿轮顶圆与内箱壁距离111.2=1.289.6取=16.51lmm齿轮与箱体内壁距离282取=102mm箱盖，箱座肋厚、1mm=0.850.8586.8 1m1=0.850.8586.8m取=6.81m，=6.8mmmmm轴承端面外径2D查表 4-9（） ，31PmmdDD150125 . 21205 . 230取=1802DmmmmD1302塔里木大学毕业设计7mmdDD180125 . 21505 . 2302mmdDD11085 . 2905 . 230mmdDD13085 . 21105 . 2302轴承旁连接螺栓距离SmmdDS15514814)5 . 22(120)5 . 22(1mmdDS12511814)5 . 22(90)5 . 22(1取=150，SmmS120箱座深度dH=（260+2.521）)5030(2/sddH2+（3050）=162.5182.5取=170dHmm箱座高度H1708510)105(dHH=183188取箱座宽度aB由内部传动件位置结构及壁厚确定2.4 轴的设计2.4.1 凸轮轴的设计设计的轴长为 488mm，轴分为 8 段。其结构示意图如下：塔里木大学毕业设计8图 22 传动轴结构示意图第一段轴用轴承与箱体连接，其直径为 30mm；第二段连接第一段与凸轮，其直径为 32mm，第三段是凸轮，也是与打击杆连接的传动部分，是凸轮轴的主要部分；第四段是连接第五段下一个凸轮轴的，其直径为 32mm，第六段直径为 32mm，第七段装轴承与箱体连接，其直径为 30mm，最后一段是连接联轴器的，其直径为 25mm。轴的材料：轴的材料主要是碳刚和合金刚。由于碳刚比合金刚价格便宜，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以本设计采用45 号刚作为轴的材料。调制处理。凸轮的设计 首先应该根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮轴的轮廓。凸轮轴剖面图如下所示：图 23 凸轮轴凸轮结构示意图凸轮的设计原理：根据从动件的运动规律图 2-4 设计合适的凸轮。塔里木大学毕业设计9图 24 凸轮从动件的运动规律根据机械击打式核桃破壳机的运动规律，以及运动的特点，从动件选用等速运动的规律，凸轮的运动可以顶起挺杆的上下运动，挺杆的上下运动可以带动行程开关的开闭；将余弦加速度运动规律代入压力角公式 （2-)cos1 (22sin2arctan11hRhb1） 的函数关系和bmR （2-221)2(arctanhhRhbm2）令，求出mbR （221 ()1 146mm2tan bhR 3）为简化计算，对于对心移动从动件盘形凸轮机构，可按侠士公式计算基圆半径bR （假定发生在推程的中点处，且具有最大速度，这样假定2tan1hhvRmbm2hs mv的误差一般不会很大）塔里木大学毕业设计10 （2146mmtan 2mbhvhR4） 2.4.2 轴的校核经过分析，主轴的受力最大，而且凸轮轴的凸轮部分受力是主要的，因此，对该轴进行扭矩校核。轴的结构见图 3-3(1)轴的扭矩计算电动机输出转矩：Td=mdnp9550=NM46.25150049550 （25）式中：dp为电动机额定功率，mn为电动机转速主轴输入转矩：12325.46 20.52 0.96 0.97 0.98474.5dTTiNM （26）1为联轴器的传动效率根据设计指导书参考表 1 初选97. 012为轴承的传动效率初选98. 033为齿辊的传动效率初选96. 04根据要求，轴要满足下列条(2)轴的强度条件：05533. 0352 . 05 .4742 . 05 .47433MPadWTT （27）式中：为轴的切应力，MPa;T 为转矩，N.mm;TW为抗扭截面系数，3mm;为许用扭切应力，MPa.表表 2 22 2 常用材料的常用材料的值和值和 C C 值值轴的材料Q235,20354540Cr，35SiMnMPa/ 12-2020-3030-4040-52C160-135135-118118-107107-98该轴的材料为 45 号钢，则满足强度条件，轴是安全的。11(3)轴传递的转矩mNdFTTT.5 .522035. 030002131 （2塔里木大学毕业设计118）mNdFTT.5 .552037. 03000222 （29）（4）轴的刚度计算689. 035. 0101 . 81245. 05 .4743232444raddGTlGITlP （210）式中：T 为转矩；l为受转矩作用的长度， mm;G 为材料的切变模量，MPa;d 为轴径，mm;PI为轴截面的极惯性距。1,，故轴是安全的。2.4.3 轴系零件的定位(1)轴向定位为了防止轴上零件发生沿轴向的移动，必须对其进行定位，根据轴上零件的的安装要求和对轴的结要求，要选择不同的定位方式，常用的定位方式主要有轴肩定位、套筒定位、轴端挡圈和弹性挡圈，轴间定位方式在本设计中有用到，具体的结构和参数见零件图和明细表。(2)周向定位键主要是为了实现轴上零件的周向定位来传递转距，键的形式用多种，因此要根据不同的要求来选择不同型号的键，根据传动的要求，本设计全部采用圆头普通平键（A 型） ，它的两个侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙，其主要特点是定心性好、拆装方便。2.5 轴承的选择主轴通过箱体内腔，其两端由轴承固定在箱体上。根据轴受力和轴径的不同， ，本设计选用的轴承是：深沟球轴承 已知此处轴径 d=30mm，所以选内径为 30mm 的轴承，在机械设计手册中选择深沟球轴承；查表 6-1，选择型号为 61906 GB/T2761994 的轴承。基本额定动载荷：Cr=16.2KN基本额定静载荷：Cr0=10.5KN2.6 键联结的选择与校核2.6.1 键的选择根据轴的直径的不同，应该选择不同型号的键，另外，键的长度也有一系列的标准，应该优先选用第一系列，在以上的说明书中知道安装键的轴有一处，直径为 30mm。 GB/T1096 键3281013 从机械设计手册表 4-1 中查得键的截面尺寸为：宽度mmb10，高度mmh8。由联轴器的标准并参考键的长度系列，可以确定取此键的长度mml32（比伸入到联轴器的深度短一些） 。2.6.2 键的安装键的安装位置见零件图。2.6.3 校核键联接的强度轴和联轴器的材料是钢和铸铁，且属于静联接由文献 12 的表 6-2 查得许用挤压应力为p=120-150MPa,取其平均值，p=135MPa。键的工作长度为mmmmmmbLl321032，键与轮毂的键槽的接触高度为mmhk485 . 05 . 0。由文献 1 的式 6-1 可得塔里木大学毕业设计12 cpckldT1032 （211）MPaMPa13544.2335324105 .5223M传递的转矩（N.M）d轴的直径（mm）l键的工作长度（mm）;A 型，l=Lbk键与轮毂的接触高度（mm）;k=ht,h 为键的高度，b键的宽度（mm）t切向键工作面宽度（mm）c键的许用切应力（MPa）cp键连接的许用挤压应力，/ MPa可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。2.7 轴承端盖的设计所选轴承外径为 62mm,在 45-65 的范围内，所以选择螺钉直径 d3=6mm，螺钉数 4 个mmdd7130 （212）0DmmdD7765 . 2625 . 23 （213）mmdDD9265 . 2775 . 2302 （214）mmDD521062)1510(4 （215）mmdDD5963773305 （216）mmDD60262)42(6 （217）mmde2 . 72 . 13 （218）ee 1b=510 b 取 5mmh=（0.81）b=8mm塔里木大学毕业设计133.3.电动机的选择电动机的选择经过查阅资料，确定凸轮轴的转速为 70-80r/min，选择 70r/min,齿辊所需功率为 3KW，符合这一范围的同步转速为：查机械设计文献第 155 页表 12-1 可知min750r min1000r min1500r 根据容量和转速，由设计手册查出的电动机型号，因此有以下三种传动比选择方案，如下表 31表表 3 31 1 电动机的类型电动机的类型方方案电动机型号额定功率 kw同步转速minr满载转速minr电动机质量kg参考价格传动装置传动比1Y-160M1-847507201185.0010.212Y132M1-641000960733.4813.613Y112M-4415001440432.2220.42本参考价格为 4 极，同步转速为 1500rmin,功率为 4kw 的电动机价格为 1 计算，表中数值为相对值，仅供参考。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，价格以及传动比，可见第三种方案比较合适，因此选定电动机的型号是 Y112M-4。该电动机的主要外型和安装尺寸如下表 32：表表 3 32 2 电动机主要外形尺寸电动机主要外形尺寸其主要外形安装尺寸如图 31图 31 电动机主要外形安装尺寸4.4.减速器的设计减速器的设计4.1 确定总的传动比由 选定的电动机满载转速mn 和工作机的主轴的转速 n，可得传动装置的总的传动比是：42.20701440nnima （41）i 在 1530 范围内可以选用双头闭式传动。中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸112382651901901401228608塔里木大学毕业设计144.2 减速器的选择4.2.1 选择蜗杆的传动类型根据 GBT 10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）4.2.2 选择材料根据蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆采用 45#钢，因希望效率高些，采用双头蜗杆。剩余的计算省略5 5 . .联轴器的选择联轴器的选择本设计的联轴器的选择主要包括了一个联轴器的选择，电动机轴与减速器的输入主轴的联结，根据文献 12 中的表 12-23Y 系列电动机的外型尺寸，本设计所选用的电动机的型号为 Y112M-4，可知电动机的输出主轴的外伸部分的长度 E 和直径 D 分别是 60 和 28。又本设计的蜗轮轴的直径计算最小值为 36.91mm 和蜗杆的计算最小直径为 14.69mm。又轴上都装有键，要将尺寸扩大 7%左右。最终确定的蜗轮轴的直径和蜗杆轴的直径分别是 42mm 和 28mm，G根据文献 12 表 8-2 凸缘联轴器,最后确定电动机与减速器的输入轴间的联轴器选择为 GY5 型。6.6.总结总结通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了基础，在以后的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情。我所选设计题目是“机械击打式核桃破壳机的设计” ，之所以选择这个题目，是因为我对这个课题比较的感兴趣。在我的生活里，核桃破壳主要是在门缝里夹碎，这样力道不容易把握，不是夹得太碎就是破裂程度很小，同时对门也造成了一定程度的破坏。因此，就想设计一款既省力又快速且破壳完整的机械。通过这段时间的努立，我基本上按要求完成了机械设计课程设计中指定的各项任务，通过这次设计，进一步提高了我的机械知识水平，巩固了所学课程；无论是看图能力还是画图能力都得到了较大的提高，使我们对机械有了更深刻的理解和认识，培养了我综合运用所学知识解决工程实践问题的能力。由于实践经验和资料的缺乏，加之时间紧迫，在设计过程中遇到了许多问题，大部分问题在老师的指导和同学们的帮助下下得以解决。但也有很多地方设计的不近人意，例如所绘制的图纸有些地方表达的不是很清楚，希望各位老师给予谅解。致致 谢谢对于这次设计的完成,，首先感谢母校塔里木大学的辛勤培育，感谢学校给我提供了如此难得的学习环境和机会，使我学到了许多新的知识、知道了知识的可贵与获取知识的辛勤。承蒙张宏老师的耐心指导，我顺利地完成了我的毕业设计。在此深深感谢我的指导老师给予了我耐心的指导和帮助,表现了他对工作高度负责的精神。在我的设计过程中，还得到了众多同学的支持和帮助，在此，我对这些同学表示我衷心的感谢和永远的祝福！ 对于这次毕业设计，还有许多美好的设想由于时间紧凑和自身因素无法得以实现，这不能不说是本次设计的遗憾之处。不过，至少它启发了我的的思维，提高了我的动手能力，丰富了我为塔里木大学毕业设计15人处世的经验，进一步巩固了所学知识，这为我在以后的学习过程当中奠定了坚实的基础 。同时为以后在自己的工作岗位上发挥才能奠定了坚实的基础。最后，再一次衷心的感谢赠与我知识、给予我帮助的所有老师与同学，你们传递的知识使我受用一生，你们的恩情我会铭记一生！虽然说谢谢二字不足以表达我的感情，但是仍然对你们说声“谢谢”。 参考文献参考文献1 吴子岳.绵核桃剥壳机的研制J包装与食品机械,1995,(02):5456.2 王高平.一种新型核桃加工设备的研究J南方农机,2002,(02:113115.3 乔园园,史建新,董远德.影响核桃壳仁脱离的主要因素J农机化研究,2008,(04:4344.4 郗荣庭,刘梦军.中国干果M.北京:中国林业出版社,2005.3437.5 史建新,辛动军.国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨J新疆农机化,2001,(06):127129.6 辛动军,史建新.核桃剥壳机导向装置试验研究J.新疆农业大学学报,2001,(03):230234.7 袁巧霞.我国坚果脱壳机现状及亟待解决的技术问题J.农机化研究,2001,(03):133135.塔里木大学毕业设计168 史建新,赵海军,辛动军.基于有限元分析的核桃脱壳技术研究J.农业工程学报,2005,(03):4850.9 吴子岳.绵核桃剥壳取仁机械的研究J.农业工程学报,1995,(04):143145.10 史建新,辛动军.国内外核桃破壳取仁机械的现状及问题探讨J.新疆农机化,2001,(06):4951.11 濮良贵,纪名刚主编.机械设计第六版:高等教育出版社,2001.12 王少岩,郭 玲.机械设计基础实训指导（第三版）.大连:大连理工大学出版社,2009.