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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課題名稱：
蠶豆脫殼機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
學(xué)生姓名：
學(xué)號：
指導(dǎo)教師：
職稱：
副教授
所在學(xué)院：
專業(yè)名稱：
機械設(shè)計制造及其自動化
日期： 2018 年 3 月 16 日
說 明
1．根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(論文)管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，學(xué)院教學(xué)院長批準(zhǔn)后實施。
2．開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。
3．畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。
4．本報告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。
5．課題類型填：工程設(shè)計類；理論研究類；應(yīng)用（實驗）研究類；軟件設(shè)計類；其它。
6．課題來源填：教師科研；社會生產(chǎn)實踐；教學(xué)；其它
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課題名稱
蠶豆脫殼機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
課題來源
B.社會生產(chǎn)實踐
課題類型
1．選題的背景及意義：
蠶豆中富含脂肪和蛋白質(zhì)， 是主要的食用植物蛋白質(zhì)的來源， 而且又可提供豐富的淀粉。蠶豆在制取淀粉、制取蠶豆蛋白、生產(chǎn)蠶豆儀器以及在蠶豆貿(mào)易出口時， 都需要對蠶豆進行預(yù)處理加工。 傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼， 手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷， 而且工效很低， 所以蠶豆產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝殼。蠶豆剝殼機的誕生在很大程度上改變了這種局面， 使蠶豆產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進行剝殼， 從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動， 同時還提高了蠶豆剝殼的效率。蠶豆脫殼機是將蠶豆莢果去掉外殼而得到蠶豆仁的場上作業(yè)機械。隨著蠶豆種植業(yè)的不斷發(fā)展，蠶豆手工脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求，實行脫殼機械化迫在眉睫。
隨著蠶豆種植業(yè)的不斷發(fā)展， 國內(nèi)外對蠶豆深加工產(chǎn)品的需求不斷增大， 提高蠶豆脫殼機械化作業(yè)水平成為必然。 蠶豆脫殼機在提高勞動生產(chǎn)率， 減輕勞動強度方面起到了積極的作用， 促進了蠶豆加工業(yè)的科技進步，為蠶豆脫殼機械的發(fā)展提供了空間。
2．研究內(nèi)容擬解決的主要問題：
（1）刮板的設(shè)計與計算
（2）箱體和箱蓋的設(shè)計及計算
（3）傳動系統(tǒng)的設(shè)計與傳動比的確定
（4）各零件的強度校核
在目前的生產(chǎn)銷售中，蠶豆仁破碎率是社會最為關(guān)心的主要指標(biāo)。
3．研究方法技術(shù)路線：
1. 刮板的設(shè)計與計算
刮板的設(shè)計需要保證刮板的旋轉(zhuǎn)必須確保能將部分蠶豆殼撞碎，可使蠶豆殼破碎而不會破壞到蠶豆仁，可根據(jù)此依據(jù)設(shè)計刮板的轉(zhuǎn)速與半徑。刮板的所需功率計算，根據(jù)公式p=Q/t可計算出刮板所需的功率。
2. 箱體箱蓋的設(shè)計計算
箱體的作用是提供給刮板一個封閉的剝殼環(huán)境，并對相關(guān)結(jié)構(gòu)起到支承和定位作用。便于軸系部件的安裝和拆卸，箱由箱座和箱蓋組成。箱座和箱蓋采用聯(lián)接方式，銷定位的選擇。箱體材料選用，成型方式。
3. 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與傳動比的確定
由于蠶豆脫殼機的工作旋轉(zhuǎn)速度較高，可有兩種傳動方式選擇。
根據(jù)功率及同步轉(zhuǎn)速，可選用的電機型號。
根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)速與與機器正常工作時速度相適應(yīng)， 直到傳動機構(gòu)的輸入轉(zhuǎn)速，算出其傳動比，還要注意轉(zhuǎn)向問題。根據(jù) V帶傳動選取軸承并計算軸承的各項系數(shù)。
4.最后，定刮板和機架，箱體和箱蓋的尺寸。在設(shè)計柵板的時候還應(yīng)注意柵板之間的距離。
4．研究的總體安排和進度計劃：
第1周 查閱資料；
第2周 撰寫開題報告；
第3周 蠶豆脫殼機機械結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計；
第4周 蠶豆脫殼機傳動部分設(shè)計及計算；
第5周 各部分零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件圖的繪制；
第6周 完成總裝配圖；
第7、8周 三維建模、仿真；
第9~11周 完成英文翻譯、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書初稿、查重；
第12周 修改畢業(yè)設(shè)計說明書、定稿；
第13周 準(zhǔn)備答辯。
5．主要參考文獻：
[1] 周瑞寶 蠶豆加工技術(shù)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2003.1
[2] 段淑芬，胡文廣，李秀平，等.世界蠶豆生產(chǎn)現(xiàn)狀分析[J].蠶豆學(xué)報，2003，（增刊）
[3] 孟憲珍，蠶豆脫殼機的設(shè)計和試驗[J].國外農(nóng)機。1980.
[4] 尚書旗，劉曙光，王方燕.蠶豆生產(chǎn)機械的應(yīng)用現(xiàn)狀與進展分析[J].蠶豆學(xué)報.2003，（增刊）
[5] 張效鵬，張嘉玉.蠶豆脫殼機的不同部位對蠶豆脫殼性能的影響[J].萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1990，7（1）
[6] 王延耀，張巖，尚書旗，等.氣爆式蠶豆脫殼機性能的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1998，14（1）
[7] 王智才.我國農(nóng)機市場需求及發(fā)展前景[J].農(nóng)機質(zhì)量與監(jiān)督，2002，（5）
[8] 石一兵 食品機械與設(shè)備[M] 北京：中國商業(yè)出版社 1992.6
[9] 肖旭霖 食品機械與設(shè)備[M] 北京：科學(xué)出版社，2006
[10] 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第一編輯室 中國食品工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M] 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004
[11] 唐增寶，何永然，劉安俊 機械設(shè)計課程設(shè)計[M] 武漢：華中理工大學(xué)出版社 1999.3
[12] 濮良貴，紀(jì)明剛 機械設(shè)計[M] 北京：高等教育出版社，2001
[13] 成大先 機械設(shè)計手冊.單行本.機械傳動[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004.1
[14]Research on the Key Parameter of the Core Part on the Equipment for Peeling Off the Gingkos Shell[J]. Shao Da Liu,Li Xue Zhu. Advanced Materials Research. 2011(197)
[15]Optimizing the Performance of a Manually Operated Groundnut (Arachis hypogaea) Decorticator[J]. A. N. Gitau,P. Mboya,B. N. K. Njoroge,M. Mburu. Open Journal of Optimization. 2013(01)
[16]The Computer Aided Design Intelligent Design System of Threshing Parts of Combined Harvester[J]. Fei Yu,Tian Yu Feng. Applied Mechanics and Materials. 2012(235)
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
教研室意見：
通過，同意開題
教研室主任簽名： 年 月 日
學(xué)院意見：
教學(xué)院長簽名： 年 月 日
摘要
蠶豆富含豐富的蛋白質(zhì)和淀粉以及多種微量元素，可以為人體提供大量能量和營養(yǎng)，是重要的食品經(jīng)濟農(nóng)作物。蠶豆在我國有悠久的種植歷史，具有抗旱，高產(chǎn)，適應(yīng)力強等特點。在中國的傳統(tǒng)美食里蠶豆因其獨特的風(fēng)味、口感和加工方法，被用來制作發(fā)酵的醬菜；膨化類的香酥蠶豆；涼粉、罐頭、芽豆等。
蠶豆的出口貿(mào)易需要對蠶豆進行深加工，如蛋白粉淀粉的制取，蠶豆膨化食品的加工，豆瓣醬的制作等可以大大提高蠶豆的經(jīng)濟價值。在提取蛋白、制作蠶豆淀粉和生產(chǎn)蠶豆的深加工產(chǎn)品時需要對蠶豆進行初步的加工。蠶豆的初加工包括蠶豆的脫殼、篩選、分級、軋碎和蒸炒等。因蠶豆的自身特點，對蠶豆的脫殼作為蠶豆初加工最難也是重要步驟之一，顯得尤為重要。
脫殼后的蠶豆更容易加工，方便蛋白的提取，提高了淀粉的質(zhì)量和餅粕的質(zhì)量，同時使蠶豆食品更加美觀。最早的蠶豆脫殼只有手工剝殼，手工剝殼效率低，對手指傷害大，不利于蠶豆的篩選品質(zhì)不一。蠶豆的機械脫殼效率高，減輕了農(nóng)民的工作量也提高了農(nóng)民的收入，因此蠶豆脫殼機的研發(fā)迫在眉睫。
好的脫殼機不僅要證加工效率，良好的機器運轉(zhuǎn)，蠶豆的脫殼率完整度還需要考慮脫殼機的成本。因此脫殼機的設(shè)計就尤為重要，有合理的設(shè)計才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的
受歡迎的機器。
關(guān)鍵詞蠶豆脫殼機 ; 皮帶傳動 ; 反復(fù)脫殼
Abstract
Faba bean is rich in protein and starch, and a variety of trace elements. It can provide a lot of energy and nutrition for the human body. It is an important food economic crop. Faba bean has a long history of planting in China. It has the characteristics of drought resistance, high yield and strong adaptability. In China's traditional food, broad beans are used to make fermented pickles for their unique flavour, taste and processing methods; the puffed crisp broad beans; the cold powder, the canned bean, and the bean sprouts.
The export trade of broad bean needs deep processing of the broad bean, such as the preparation of protein starch, the processing of the expanded food of the broad bean, the production of the bean paste and so on, which can greatly improve the economic value of the broad bean. In the process of extracting protein, making broad bean starch and producing deep processed products of faba bean, we need to make preliminary processing of faba bean. The initial processing of faba bean includes bean hull shelling, screening, grading, crushing and steaming. Because of the characteristics of faba bean, the shelling of faba bean is one of the most difficult and important steps in the initial processing of faba bean, which is particularly important.
The bean after shelling is easier to process, facilitate the extraction of protein, improve the quality of starch and the quality of cake, and make the faba bean food more beautiful. The husk of the first faba bean can only be shelled by hand, the efficiency of manual shelling is low, and the damage to fingers is large, which is not conducive to the different quality of Vicia faba. Faba bean has high efficiency of mechanical shelling, reduces the workload of farmers and raises the income of farmers. Therefore, the research and development of faba bean sheller is imminent.
A good sheller not only requires processing efficiency, good machine operation, but also needs to consider the cost of shelling machine. Therefore, the design of sheller is particularly important, and reasonable design can produce high quality.
A popular machine.
Keywords vicia pea sheller belt drive repeated shelling
目 錄
摘要 III
Abstract IV
1緒論 1
1.1脫殼機的概念 1
1.2脫殼機的應(yīng)用 1
1.3蠶豆脫殼機的現(xiàn)狀與發(fā)展前景 1
1.4這是我國最早的幾種蠶豆脫殼設(shè)備 1
2蠶豆脫殼機的結(jié)構(gòu)及原理 3
2.1 蠶豆脫殼機 3
2.1.1基本結(jié)構(gòu) 3
2.1.2 工作原理 3
2.2蠶豆脫殼機的特點 4
3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算 5
3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 5
3.1.1 主要參數(shù) 5
3.1.2 刮板的初步確定 5
3．1．3 刮板的功率計算 5
3．1．4 傳動方案的擬定和確認(rèn) 6
3．1．5 電動機的選擇 7
3.2 V帶傳動的設(shè)計選用 8
3.2.1確定計算功率 9
3.2.2選擇V帶帶型 9
3.2.3帶輪基準(zhǔn)直徑的確定 9
3.2.4中心距離的計算和帶的基準(zhǔn)長度確定 10
3.2.5主動輪上包角的驗算 10
3.2.6V帶的根數(shù)計算z 10
3.2.7預(yù)緊力的計算 11
3.2.8軸上作用的壓力計算 11
3.3 軸參數(shù)的計算 13
3.3.1 軸的最小直徑的初步確定 14
3.3.2擬定軸上零件的裝配方案 14
3.3.3軸的各段長度確定和定位 14
3.3.4軸的強度校核 15
3.4 刮板結(jié)構(gòu) 17
3.5柵籠的設(shè)計 18
3.6 箱體 18
3.7 殼仁分離裝置 18
3.8 機架 19
4.脫殼機的三維視圖 20
結(jié)論 22
致謝 23
參考文獻 24
25
1緒論
1.1脫殼機的概念
脫殼機是通過擊打擠壓等方式，使農(nóng)作物外殼和仁分離的機器。外殼阻礙了人們對農(nóng)作物的食用和加工，影響了食物的口感和營養(yǎng)。我國很早就利用舂，碾等對稻谷，高粱等農(nóng)作物脫殼。為了高效方便的脫殼，人們發(fā)明了脫殼機。脫殼機的脫殼方式主要有擊打，擠壓，和混合式。
1.2脫殼機的應(yīng)用
最早的脫殼機只是為了保證殼仁分離方便食用，只運用于少部分主要糧食農(nóng)作物。隨著時代的發(fā)展和人們生活水平的提高，高效率，方便快捷，仁的完整度高的脫殼設(shè)備越來越受歡迎。
1.3蠶豆脫殼機的現(xiàn)狀與發(fā)展前景
早期的蠶豆脫殼設(shè)備，豆瓣的破壞率達到了9%，甚至超過l5%。生產(chǎn)出來的豆瓣仁無法進行更多的深加工，以及出口等，只能粉碎或者榨油。豆瓣仁的完整率是蠶豆脫殼機是否先進的重要條件之一，從60年代以來我國相繼研發(fā)出了各式各樣的蠶豆脫殼機，都主要以蠶豆間的相互擠壓和摩擦揉搓為主，但都存在許多缺點，導(dǎo)致脫殼效率和殼仁分離均不理想。直到90年代在已有的脫殼機的基礎(chǔ)上不斷的優(yōu)化加強，研發(fā)出了新的以撞擊和擠壓兩種方式結(jié)合的脫殼機，同時加入了許多新的脫殼零件。加工效率，脫殼率和豆瓣完整度重要指標(biāo)均有很大提高。
1.4這是我國最早的幾種蠶豆脫殼設(shè)備
1.開式紋桿滾筒脫殼機，此脫殼機的主要部件是編織式凹版和金屬滾筒攪拌桿。凹版主要是由絲網(wǎng)編制而成，攪拌桿件由帶紋路的金屬棒制成。其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示
圖1-1
脫殼作業(yè)時，滾筒轉(zhuǎn)動，蠶豆在滾筒和凹版之間反復(fù)的擠壓和摩擦。經(jīng)過脫殼之后的蠶豆的體積會變小，蠶豆和殼可以由編制網(wǎng)的孔洞落下。此脫殼機的脫殼環(huán)境沒有密封，凹版具有一定的彈性，屬于柔性力脫殼。優(yōu)點是蠶豆仁的完整度高，脫殼率高。缺點是脫殼效率不高，部分小粒的蠶豆未經(jīng)脫殼就會落下，脫殼后沒有將殼仁分離需要二次分離。
2.立式轉(zhuǎn)子脫殼機，此脫殼機主要由封閉脫殼箱體，鋼條制成的轉(zhuǎn)子，編織平底漏篩構(gòu)成。該脫殼部件如圖1-2所示。
圖1-2
在脫殼箱體里面，由料斗進入的蠶豆會隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動相互揉搓和擠壓，由此進行脫殼。此脫殼方式屬于柔性力。實驗結(jié)果是蠶豆仁完整度高，效率有所提高。缺點是傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于設(shè)備的維護和零件的安裝替換，成本比較高。
3.開式扁條滾筒脫殼機，此脫殼機主要由3根鋼條的滾筒，脫殼箱體，編織絲制成的凹版構(gòu)成。編織凹板式蠶豆脫殼機部件如圖1-3。
圖1-3
進行脫殼作業(yè)的時候蠶豆會隨著滾筒的轉(zhuǎn)動在滾筒和凹版之間形成一個活動層，在活動層里面蠶豆會相互擠壓和摩擦，從而脫殼。因為不是金屬部件的直接碰撞和擠壓，此脫殼機屬于柔性力。試驗結(jié)果此脫殼機的脫殼率，蠶豆仁完整度和生產(chǎn)效率等各項指標(biāo)均比較理想。
2蠶豆脫殼機的結(jié)構(gòu)及原理
2.1 蠶豆脫殼機
2.1.1基本結(jié)構(gòu)
此蠶豆脫殼機主要由機架、刮板、柵籠、殼仁分離裝置、箱體、電動機、傳動帶、軸主要機構(gòu)和一些輔助零件構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)圖如下
圖2-1蠶豆脫殼機的結(jié)構(gòu)圖
2.1.2 工作原理
蠶豆脫殼機以前也稱為刀籠剝殼機，當(dāng)蠶豆通過進料口進入脫殼機構(gòu)之后，在刮板與籠柵的反復(fù)擊打和擠壓之下脫殼，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便易懂的特點。
進料口是可調(diào)節(jié)的窄口，可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)進料的速度和量。將蠶豆分流成薄流層進入脫殼箱與高速轉(zhuǎn)動的刮板的擊打和碰撞下外殼破碎，從而完成第一次脫殼。余下的沒有碰撞到或者沒有完全脫殼的蠶豆將會落到由圓鋼棒排列成構(gòu)成的柵格上，柵格的間距比較小不能容納一個蠶豆，刮板與柵格的間隙也不能容納一個完整的蠶豆果。落到柵格上的蠶豆將會再次受到刮板柵格的擊打擠壓，再次脫殼。
脫殼后的蠶豆由柵格落下，風(fēng)機的吹動下殼仁分離，蠶豆殼被風(fēng)由左側(cè)吹出，蠶豆仁由出料口落下。
2.2蠶豆脫殼機的特點
蠶豆的脫殼是由上到下的，按順序會經(jīng)過集料斗、脫殼箱體、半圓鋼棒柵格、下箱出料口、分選口，蠶豆仁收集口，由此設(shè)計的思路和順序就可以確定了。
集料斗是可以調(diào)節(jié)進料速度的，可以根據(jù)實際的脫殼效果調(diào)節(jié)，避免脫殼不理想，柵格擁堵超負荷。進料口末端應(yīng)當(dāng)與刮板最大旋轉(zhuǎn)外徑保持安全距離，防止手指不慎伸入造成意外。
傳動裝置采用帶傳動為載荷多變和過載時起到保護作用，其結(jié)構(gòu)簡單，方便替換維修。
脫殼后的蠶豆是由下方落出的，由此柵格可以設(shè)計為半圓柵籠，固定在脫殼箱的下半方，刮板和柵籠在損壞后都可以進行更換。
殼仁分離裝置的風(fēng)機是可以調(diào)節(jié)的，可以根據(jù)實際情況進行風(fēng)量調(diào)節(jié)，防止風(fēng)量過大仁被吹走和風(fēng)量過小殼仁分離不理想。分離通道設(shè)計一定的角度，被吹動的仁可以再次落入集料斗。
機架的設(shè)計應(yīng)當(dāng)有方便抬的把手，放置后平穩(wěn)，盡量輕便。同時機架具有支承、定位、連接作用。
3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算
3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇
3.1.1 主要參數(shù)
脫殼機結(jié)構(gòu)尺寸： 1230mm×1180mm×1600mm
物料名稱： 蠶豆
進料量： 0.604kg/s
物料含水量： 5 %
蠶豆純?nèi)事剩? 69 %
蠶豆仁產(chǎn)量： 0.417kg/s
3.1.2 刮板的初步確定
圖3-1蠶豆下落示意圖
進行脫殼時，蠶豆會從料斗進入脫殼箱，當(dāng)蠶豆與刮板碰撞時需要滿足擊碎蠶豆殼而且不損壞蠶豆仁，根據(jù)資料當(dāng)刮板與蠶豆的相對速度為6m/s時剛好，由此可以確定刮板的轉(zhuǎn)速半徑。
蠶豆會落在之間，計算時應(yīng)當(dāng)取用這個最小半徑設(shè)計計算
（3-1）
取半徑，則
結(jié)論：，
3．1．3 刮板的功率計算
根據(jù)公式可計算出刮板所需的功率
刮板對蠶豆做功
（3-2）
：蠶豆的動能改變量
：蠶豆的勢能改變量
（3-3）
（3-4）
假設(shè)剝殼時，蠶豆與刮板相碰撞速度為，運動方向是向下。離開刮板的速度為，運動方向向左，相對位置高度為。
經(jīng)過計算可以知道，剝殼需要的能量為蠶豆與刮板的碰撞和柵格擠壓之和，P的最大值也不會超過500w。V帶的傳動效率和滾動軸承的傳動效率分別為、。電動機到剝殼裝置的總效率為。
（3-5）
= (3-6)
=0.95
=0.99
=531.63w
3．1．4 傳動方案的擬定和確認(rèn)
此蠶豆脫殼機里工作軸的轉(zhuǎn)動速度比較高，達到了。因此可以有3種方案選擇。
方案一：V帶輪一級傳動。
方案二：鏈傳動二級傳動。
方案三：齒輪嚙合二級傳動。
方案對比及各方案的特點
方案一：帶傳動的傳動比在2至4之間，帶傳動可以將電動機與脫殼的基礎(chǔ)分離，以此減輕了電動機的震動影響，帶傳動比較平穩(wěn)，一級傳動結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝維護方便，帶輪零件普遍損壞后易替換。當(dāng)出現(xiàn)過載或者刮板卡住的情況時，帶輪上的皮帶會打滑，保護了其他的零部件，防止零件的破壞和電動機燒壞。帶傳動環(huán)境要求低，適合多種環(huán)境的工作。
方案二：鏈傳動的優(yōu)點是傳動效率高，整體尺寸小。缺點是鏈容易磨損后發(fā)生跳齒的現(xiàn)象，運行的時候噪音大造成噪音污染，負載的載荷不能有太大變化，不適合高速運轉(zhuǎn)和有急速反向的機器。
方案三：齒輪傳動的優(yōu)點是，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠壽命長，傳動比穩(wěn)定。但是他的安裝精度要求高，齒輪間嚙合結(jié)構(gòu)緊湊，成本較高。而且齒輪傳動對環(huán)境的要求較高，如果有雜物進入齒輪會導(dǎo)致傳動零件的損壞，影響傳動效果。齒輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障后難以維護和零件替換，發(fā)生過載情況不能保護其他零件。
經(jīng)過多方面的對比和參考，方案一的成本比較低，環(huán)境適應(yīng)力好，滿足多方面的需求，所以選擇方案一作為蠶豆脫殼機的傳動方案。
3．1．5 電動機的選擇
工業(yè)上一般選用三相交流電源，無特別要求的時候一般選用三相異步電動機。最常用的是Y系列籠式三相交流異步電動機。Y系列的電動機具有效率高，起動轉(zhuǎn)矩大，工作可靠，噪聲低，振動小，維護方便，使用普遍易替換，單價便宜的特點。無特殊要求和無腐蝕，易燃，易爆的環(huán)境都適用。在許多行業(yè)和機械都有運用如：如：金屬切削機床，水泵，鼓風(fēng)機，貨物運輸器械，農(nóng)業(yè)裝備機械，食品制作機械等。額定的使用電壓是380V，頻率為50Hz，適合普通家庭的使用。
需要經(jīng)常啟動，制動的和反轉(zhuǎn)的機械，要求電動機具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較強的載荷能力，則需要選用起重及冶金用的YZ（籠型）系列或YZR（繞線型）系列異步電動機。
電動機的結(jié)構(gòu)形式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；防護方式不同，有開啟式，防護式，封閉式和防爆式?？筛鶕?jù)不同要求選擇電動機。
按照計算所給的功率和同步轉(zhuǎn)速，適合的電機型號有4種分別為Y90L-4型 Y90S-4 , Y90L-6 ,和Y100L-6型可以選用。
按照電動機的型號計算滿負載的情況下電動機的轉(zhuǎn)速與刮板的轉(zhuǎn)速總傳動比，列出四種電動機的參數(shù)和傳動比：
由電動機的滿載轉(zhuǎn)速和工作機主動軸的轉(zhuǎn)速可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比
總傳動比計算公式：
i=nm/nw (3-7)
傳動裝置總傳動比是各級傳動比的連乘積，即
i=i1·i2·····in (3-8)
如果是多級傳動裝置，就要將總傳動比分配到各級傳動機構(gòu)去。
表3-1四種電動機的各項參數(shù)
方案號
電機的型號
額定功率kw
同步轉(zhuǎn)速r/min
滿載轉(zhuǎn)速r/min
總傳動比 i
1
Y90L-4
1.5
1000
1400
3.025
2
3
4
Y90S-4
Y90L-6
Y100L-6
1.1
1.1
1.5
1500
1000
1000
1400
910
940
3.025
1.984
2.049
經(jīng)過對比可以知道：3，4方案的總傳動比小，轉(zhuǎn)速低，但是價格比較高，經(jīng)過綜合對比1，2方案相對便宜，Y90L-4是長機座Y90S-4是短機座，所以方案1比較好。
電動機的基本參數(shù)查《機械設(shè)計》得：外伸軸徑的長度是，中心高度為，軸的外伸長度為。
3.2 V帶傳動的設(shè)計選用
帶傳動一般有以下幾種常用皮帶：V帶，平帶，多楔帶。
在相同的環(huán)境里，V帶產(chǎn)生的摩擦力最大，因此V帶的傳動能力最強。V帶的結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛應(yīng)用于各種機械傳動。按高度和寬度尺寸的不同，V帶又分七種，不過目前應(yīng)用最廣泛各項最優(yōu)的是普通V帶。
蠶豆脫殼機的功率較小采用小功率電機，大小帶輪之間采用普通的V帶。
V帶有普通V帶，聯(lián)組V帶，齒形V帶，窄V帶，寬V帶，大楔角V帶等多種類型。標(biāo)準(zhǔn)的普通V帶都制成無接頭的環(huán)形。
簾布芯V帶制造方便，繩芯V帶韌性好，抗彎強度高，多用于轉(zhuǎn)速較高，載荷不大和帶輪較小的場合。普通V帶的截型分為Y、Z、A、B、C、D、E七種。
圖3-2普通V帶傳動示意圖
設(shè)計的各項參數(shù)和基本條件
電機型號：Y90L-4
電機額定功率：
軸的轉(zhuǎn)速：
帶動比：=3.025
每天運轉(zhuǎn)時間應(yīng)該為：t<10h
3.2.1工作功率的計算
= （3-9）
式中：—計算功率，KW；
—所需傳遞的額定功率，如電動機的額定功率或負載，KW；
—工作情況系數(shù)
表3-2各個機械的工作情況系數(shù)
圖3-3可知 =1.1
==1.1×1.5=1.65(kw)
3.2.2選擇V帶帶型
查《簡明機械設(shè)計手冊》根據(jù)、可知比較適合的傳動帶為A型
3.2.3帶輪基準(zhǔn)直徑的確定
選擇主動輪的基準(zhǔn)直徑為，可以算出從動輪的基準(zhǔn)直徑是
(3-10)
帶速度的驗算
v=<=
由此可知帶的選用適合，沒有超速。
3.2.4中心距離的計算和帶的基準(zhǔn)長度確定
根據(jù)
（3-11）
中心距的初步確認(rèn)，帶的基準(zhǔn)長度計算
=1874.238mm
根據(jù)計算選取適合的V帶基準(zhǔn)長度為
中心距的確定a
3.2.5主動輪上包角的驗算
主動輪包角合適
3.2.6V帶的根數(shù)計算z
(3-12)
由,,=3.025查表3-2
，，，
將數(shù)值代入，計算后得
Z=1.984
取整數(shù)z=2
表3-3A型V帶的額定功率
75
90
1.511.99
2以上
1200
0.60
0.68
0.11
0.13
1450
0.93
1.07
0.15
0.17
包角/°
帶 型
A
1940
1.02
2050
1.03
3.2.7預(yù)緊力的計算
3.2.8軸上作用的壓力計算
(3-13)
將數(shù)值代入得
=482.7N
3.2.9V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算及選用
HT150和HT200是常用的帶輪材料
這里選擇HT200為帶輪的材料
根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型，根據(jù)要求大徑帶輪采用輪輻式帶輪，小徑帶輪采用實心式帶輪，具體的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表3-4大小帶輪的主要結(jié)構(gòu)尺寸
尺寸類型
小帶輪
大帶輪
mm
230.5
mm
20
mm
16
輪轂長mm
50
35
輪輻厚mm
8
第一槽對稱面至距離fmm
輪緣厚d mm
12
12
極限偏差
mm
48
32
輪槽角
第一槽對稱面至距離f
mm
槽間距emm
15±0.3
15±0.3
基準(zhǔn)線下槽深 mm
8.7
8.7
基準(zhǔn)寬度 mm
11.0
11.0
基準(zhǔn)線上槽深 mm
2.75
2.75
孔徑 mm
26
16
外徑 mm
80.5
285.5
帶輪寬B mm
35
35
mm
75
280
3-3大小帶輪示意圖
3.3 軸參數(shù)的計算
軸是組成機器的組要零件之一，軸的主要作用是通過回轉(zhuǎn)體運動傳遞動力和支撐負載。
軸分為轉(zhuǎn)動軸、轉(zhuǎn)軸、心軸三大類。轉(zhuǎn)軸承受彎矩和扭矩，是機械里最常見的。轉(zhuǎn)動軸只承受扭矩沒有彎矩，心軸只承受彎矩沒有扭矩。脫殼機的工作軸主要承受蠶豆的阻礙力，屬于扭矩。刮板的負載很小可以忽略，因此此次的工作軸是轉(zhuǎn)動軸。
軸還可以分為值軸和曲軸，曲軸可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)的直線運動。直軸按外形分為階梯軸和光軸。直軸一般都是實心的。需要在軸里裝設(shè)其他零件或者減小軸的質(zhì)量時，可以將軸制成空心的。空心軸的內(nèi)徑與外徑的比值通常為0.50到0.6之間，以保證軸的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和剛度。同時軸還應(yīng)具有良好的制造工藝，便于批量化生產(chǎn)。
軸的材料選用
脫殼軸的載荷不大，根據(jù)圖3-5可選用45鋼，進行熱處理和化學(xué)處理提高耐磨性和疲勞強度。45鋼的硬度和韌性都很好，價格便宜適用面廣，替換方便。
表3-5軸的材料選用
軸的轉(zhuǎn)動速度
軸的輸入功率
軸的轉(zhuǎn)矩計算
。
3.3.1 軸的最小直徑的初步確定
根據(jù)公式計算軸的最小直徑，查表選取，于是得
（3-14）
在式中 ——脫殼機功率，；
——轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)速，。
根據(jù)條件：，P=1.35，n=382.2代入（3-14）得，
取d=16mm。
3.3.2擬定軸上零件的裝配方案
零件在軸上的位置要有準(zhǔn)確性，同時需要方便零件在軸上的安裝和拆卸
圖3-4軸上零件安裝圖
3.3.3軸的各段長度確定和定位
（1）軸的定位先滿足V帶輪的安裝1為鍵槽，固定軸上的帶輪長度為22mm，軸的左端有螺紋孔安裝擋圈。為保證軸承的安裝1-2的距離為24.5mm，2-3段取32mm。
（2）滾動軸承的初步確定，此脫殼軸只承受徑向力，因此選擇深溝軸承。2-3段的D=22mm，選擇深溝球軸承6205。參數(shù)如表3-4
表3-6深溝球軸承6205基本參數(shù)
6204
基本尺寸
安裝尺寸
極限轉(zhuǎn)速
D
B
脂潤滑
油潤滑
25
52
15
1
31
46
1
12000
16000
（3）4-5段為刮板架的安裝部位，刮板架的安裝寬度為，軸的直徑為。
（4）軸承端蓋的外端與V帶輪的右方端面的距離是 ，以為軸承端蓋的厚度為20mm，2-3段的長度可以確定為60mm。
（5）脫殼箱的厚度為，3-4的長度為40mm，。
到此為止軸上的長度和定位已經(jīng)基本確定完畢。
（6）軸上零件的周向固定
軸與V帶輪采用的是平鍵連接，查《機械設(shè)計》可得
長度取22mm
V帶輪與軸的配合為，滾動軸承在軸上的定位是通過過渡配合來確定的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
（7）軸上倒角和圓角的尺寸
軸的端面倒角，各軸其他圓角半徑見零件圖
3.3.4軸的強度校核
扭矩的計算
因為軸的主要破壞來自扭矩，彎矩的破壞可以忽略不計。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：
（3-15）
式中： — 軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)；
— 扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切應(yīng)力，MPa；
T — 軸所受的扭矩，N·mm；
n — 軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
D — 計算截面處軸的直徑，mm；
P — 在軸傳遞的功率，KW；
—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，見圖3-7
表3-7軸的幾種常用材料的
注：1.表中的是考慮了彎矩的影響降低了得許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。
2.空心軸的扭轉(zhuǎn)強度為其中是空心軸的內(nèi)徑與外徑d之比，通常取=0.50.6
圖可知軸是45鋼=2545
6.355 MPa<
軸的強度合格
3.3.5軸承的壽命計算
軸承的載荷-壽命曲線的解析式
（3-16）
可以寫為
（3-17）
—基本額定壽命，。
— 壽命指數(shù)，這里為3
C— 基本額定載荷
P— 所受載荷
查表軸承6205
h>
滾動軸承的使用壽命合格。
3.4 刮板結(jié)構(gòu)
刮板的作用是與蠶豆碰撞和擠壓，使蠶豆脫殼，是最重要機構(gòu)之一。
刮板的安裝：
為了更加牢固和穩(wěn)定的安裝刮板，同時方便拆卸，這里采用四鋼板十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上。其結(jié)構(gòu)如圖3-8所示
圖3-5刮板裝配圖
刮板的材料選?。汗伟鍖⑴c蠶豆進行擠壓碰撞，因此材料需要一定得強度和韌性?？紤]到成本等多方面因素，這里選擇的材料是45號鋼。特種加工，刮板表面進行滲碳1-1.5mm，熱化學(xué)處理，防止空氣中的水汽銹蝕，增加刮板的強度韌性。
掛板的尺寸：長′寬=500mm′129mm，厚度8mm，數(shù)量4塊相同的鋼板。
刮板的固定：刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離250mm。固定刮板的筒架內(nèi)徑為30mm，外徑120mm，刮板固定支架長度為140mm，截面尺寸40mm′20mm，每塊刮板由兩根固定支架固定，兩者間采用M10螺栓聯(lián)接。
3.5柵籠的設(shè)計
半柵籠在機器中的作用是分離出未脫殼或者脫殼不徹底的蠶豆，使其進行再次的脫殼作業(yè)，脫殼成功的蠶豆會落下。其結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。
圖3-6
柵條是利用兩塊墻板對兩端進行固定的，墻板材料為HT200，柵條材料為20號鋼。柵條采用圓截面長條，長度為538mm，因為會受到蠶豆的擠壓需要增加韌性和強度，需要對鋼條進行特種加工，要求熱處理硬度HRC56-62，滲碳1-1.5mm。柵條在兩頭的箱體墻上有固定的凹槽，加緊柵籠。柵條間距為10mm，可以使脫殼成功的蠶豆仁順利通過，而未脫殼的不能通過。
半柵籠的內(nèi)徑為。裝上柵條后還需對其進行緊固加緊。
3.6 箱體
箱體的材料選用常用的價格比較低的HT200，使用鑄造成型方便批量生產(chǎn)。因為軸系零件是脫殼機的核心部件，可能頻繁的安裝拆卸，部件的更換。因此將箱體做成剖分式，分為箱蓋和箱座。緊固零件采用普通的螺栓連接，便于維護更替。定位零件使用圓錐銷。
3.7 殼仁分離裝置
脫殼后的蠶豆會殼仁混合落下，并且分離到兩個通道里。另一個通道連接出料口在箱體下方，還有就是殼與仁的收集板，它同樣也安裝在箱體下方，稍重的仁會由此從上而下落入出料口。
一個是連接鼓風(fēng)機的通道，因為殼比較輕會被吹起與仁分離由此通道吹出?？紤]到實際情況，風(fēng)機設(shè)計為可調(diào)節(jié)，按情況調(diào)節(jié)風(fēng)的大小，避免殼仁分離不均勻，或者風(fēng)力過大將仁吹出。
3.8 機架
機架設(shè)計的要求：
1、為了方便搬運使用和降低成本，機架的重量應(yīng)當(dāng)盡可能輕，采用中空結(jié)構(gòu)。選用價格便宜的金屬材料。
2、結(jié)構(gòu)應(yīng)使機架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便采用標(biāo)準(zhǔn)的螺紋鏈接；
3、抗振性好，安放穩(wěn)定；
4、耐腐蝕性、耐磨性好外殼進行噴漆處理。
整個機架采用L63×63×6角鋼焊接而成。采用4腳機架，增加穩(wěn)定。采用普通螺栓聯(lián)接，方便拆卸和零件的更換。
4.脫殼機的三維視圖
脫殼軸
小帶輪
大帶輪
箱蓋
箱座
柵籠
料斗
刮板
蠶豆脫殼機裝配圖
結(jié)論
此次的設(shè)計涉及面十分廣闊，包括材料的選取，焊接技術(shù)，零件的配合，動力系統(tǒng)等等。設(shè)計主要針對了刮板的運動、V帶的傳動機架的設(shè)計，其中零件大多采用45號鋼制作，機架考慮到成本等選擇角鋼。設(shè)計過程中主要進行了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)的選擇與計算、傳動功率計算等。調(diào)整桿進料口用來調(diào)整排料口大小，軸承選用深溝球軸承6205，鼓風(fēng)機需要能調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小保證殼仁的分離。采用V帶傳送因其運行平穩(wěn)，有緩沖吸震、維護方面等優(yōu)點。刮板采用螺栓連接保證了刮板的牢固和可更換。柵格的加入保證了為脫殼的蠶豆可以繼續(xù)反復(fù)脫殼，保證了脫殼率。此外，零件的替換，保修，安裝等也需要考慮。連接部位的防護和緊固也要考慮。
對于蠶豆脫殼機的設(shè)計說明，將我大學(xué)所學(xué)的知識進行了系統(tǒng)的聯(lián)系，提高了我對知識的運用和連貫。
在此次的設(shè)計里我還需要進行綜合考慮，工作環(huán)境，成本，外觀，市場需求等。當(dāng)然此次設(shè)計只限于理論階段，實際的運用可能仍然有許多不足需要改進。
致謝
在這里我首先要感謝畢設(shè)指導(dǎo)老師3個月的細心指導(dǎo)，不耐其煩的講解和督促，我才能順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計。在4年的學(xué)習(xí)生活里，我學(xué)到了許多知識，同樣也有許多的不足，是畢設(shè)指導(dǎo)老師的幫助下我才能將知識運用到實際的應(yīng)用中去。
同樣我也要感謝學(xué)院的授課老師，在這4年的學(xué)習(xí)生活里，無私的傾囊相授，為我打下了知識的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計不僅僅對大家所學(xué)知識進行了一次檢測，同樣讓我學(xué)會了學(xué)以致用。培養(yǎng)了我們自主學(xué)習(xí)和查找翻閱知識的能力。
在以后的日子里，我將牢記教誨。更加努力將嚴(yán)謹(jǐn)細致的態(tài)度帶到生活中去。
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