剥豆机的总体设计

剥豆机得总体设计要本设计就是关于剥豆机得设计,主要对剥豆机得运动方案设计、传动系统方总体设计后部分所涉及得剥豆机采用了带传动来实现减速,利用平带运送豆子。动力源则选择Y系列Y90S-6型电机,适用于有轻微震动,正反转且转速不ABSTRACTThisdesignisaboutthedesignoftheenginerywhicgnthemovementscenario、transmissionsystem、transmissionsystem’sandotherpartsoftheenginerywhichcandivesttheDuringthefrontprocessofthedesign,weexpatiatepartThelastpartofthepaperisabouttheenginerywhichcourseofgeardownandusecalmcincturetocarrybean。YseThetransmissionpartoftheenginerywhichcandivestthelofgeariscastironwhichhasbeenhardeningfirmthisdesignispracticalABSTRACTII 1。2剥豆机得工作原理与举例.....................错误!未定义书签。1。2。1剥豆机原理ﻩ错误!未定义书签。2。2剥豆机得举例分析ﻩ错误!未定义书签。机械运动方案得设计及论证..........错误!未定义书签。2、1剥豆机得形态学矩阵ﻩ错误!未定义书签。2.2。3方案3剥豆机ﻩ错误!未定义书签。3、1。1齿轮传动ﻩ错误!未定义书签。3、2.1工作机外部传动系统得确定......................错误!未定义书签。3。2、2选择电动机ﻩ错误!未定义书签。3.2.3计算传动装置总传动比与分配各级传动比ﻩ错误!未定义书签。 4。1、1齿轮3与齿轮4得设计ﻩ错误!未定义书签。4.1.4齿轮5与齿轮6得强度校核.......................错误!未定义书签。4.3.1轴I得设计与校核ﻩ错误!未定义书签。I4、3。3轴III得设计...............................错误!未定义书签。4、3.4轴IV得设计ﻩ错误!未定义书签。4。4、2轴承得校核ﻩ错误!未定义书签。.......................错误!未定义书签。.....................错误!未定义书签。第5章其它零部件设计....................错误!未定义书签。.................错误!未定义书签。.................错误!未定义书签。5、5剥豆机内部输送带得设计.....................错误!未定义书签。..................错误!未定义书签。5.5.2计算平带得带速................................错误!未定义书签。5、5、3计算平带轮得直径ﻩ错误!未定义书签。5、5、4计算两带轮得中心距ﻩ错误!未定义书签。5。5。5设计带轮得机构ﻩ错误!未定义书签。论.................................错误!未定义书签。签。!未定义书签。附录4……………1学技术与工业生产得飞跃发展,国民经济各个部门迫切需要各种各样由于科技得突飞猛进,现在市场上已经出现了大量各种各样得剥豆机,但就是这些剥豆机还存在许多缺点与不足。所以为了满足广大用户得要求,我们想设产品设计得严谨性与产品设计水准得高低,直接影响着每种产品得使用性能与优劣程度。而设计中未考虑产品得成本因素,又将使企业陷入深深得泥潭。因在市场竞争激烈,产品更新周期短得今天,千方百计设计开发出适应市场变花生,蚕豆等豆子得壳都就是靠手工来剥壳,这样既累又浪费时间,完全不能满足剥壳已经不能依靠传统得手工来完成,因此需要研发一种可以自动剥壳得机器,既能满足工厂得要求,又可以节省大量得时间、人力与物力[5]。剥豆机得研发成功实现了人们得这个梦想。随着时间得推移,各种剥豆机先后问世,现在市场上已经有很多先进得剥豆机,这些剥豆机不仅满足了工厂对于不断提高,各种剥豆机也在不断得到完善,那些剥豆机得研发者们始终坚信没有最好,只有更好,在她们得努力下将会出现一批更先进更完美得剥豆机。我国食品工业在连续十余年保持上扬势头得同时,在今后5~10年内仍将持0年代初进入高速发展阶段,初步形成门类较全,品种基本配套得独立工业体系。在国内,壳体农作物果实机械化脱壳去皮生产采用得方法分为机械式脱壳法与非机械式脱壳法。常采用得挤压法、撞击法与碾搓法等称为机械脱壳法;而非机械式脱壳法包括能量法,真空法与微波爆壳法等。在综述壳体物对象得适应性与加[12]。辊得挤压作用使壳破碎,如核桃剥壳机等、撞击法:借助打板或壁面得高速撞击作用使皮壳变形直至破裂,适用于壳脆碾搓法:即借助粗糙面得碾搓作用使皮壳疲劳破坏而破碎。除下得皮壳较为1、2剥豆机得工作原理与举例晒干得蚕豆浸泡之后得蚕豆去皮并炸过得蚕豆振动送料:将干蚕豆浸胖后放在料斗内,通过振动机构使蚕豆成竖直排列并且能切皮:通过机构切开蚕豆得侧面或头部得皮、挤压脱皮:将切好皮得蚕豆,送到切皮机构,利用轧辊挤压得方法将豆挤出、分离:要求将剥开得皮与剥好得豆分隔开、1.2．2剥豆机得举例分析力自上而下形成一个系统作业流水线。工作时,核桃从料,不同尺寸大小得核桃经锥型分级滚筒分级,核桃按从大到向大锥排列[6],随锥形滚筒旋转落到导向辊,然后进入挤压为L=8mm,在倒角面上分布着一定尺寸得小齿。当核桃进入挤压滚筒中,齿盘得旋挤入,一定间距得齿尖不断得沿着壳表面滚压,随着挤平甚至出现坑,核桃接触得齿数由一个增加到2、3个全均匀地裂开,碎壳与仁通过最调节料门落下,从转盘中心进入后,经高速转盘得挡块或叶片得导向及加速作用,高速脱离转盘。当果实以较大得离心力撞击壁面时,壁面对果实产生一个同样大小得反作用力,使果实外壳产生变形与裂纹。外壳弹性变形得恢复使果实离开壁当果实离开壁面时,由于外壳与果仁具[9]有不同得弹其运动速度也不同,果仁将阻止外壳迅速向回移动致使外壳在裂纹处拉开破裂,完成外壳得剥离、这种撞击式剥壳机,当转盘外缘圆周线速为30~38米每秒时,适宜于进行松子得剥壳。能量法能量脱壳法,其原理就是让籽粒在一个特殊环境中经受一定时间得高温高压率不理想。蒸汽脱壳法,就是采用蒸汽作为介质对籽粒加压膨胀后突然减压进行破壳,此设备脱壳率达97％,但就是蒸汽容易使耔仁熟化,影响后加工产品得品击板栗脱壳机,它利用高速热气流冲击栗果表面,造成栗仁表层水分快速蒸发,红壳得不同之处在于它不就是使气体进入籽粒壳内[11],而就是在一定得范围内,在真空泵得抽吸作用下使壳内外压力降低,壳内部处于相对较高压力状态,当压力爆壳室相结合得配置,党新安设计出用于工业化生产得自动板栗真空爆壳设备及机控制系统、得籽粒时,籽仁内水分子在交变电磁场得作用下将电磁能转化为热能。这种转变使籽仁在短时间内具有很高得能量,并迅速向外扩散,水分也沿着能量传递得方向迅速外迁,籽仁组织内部得部分结合水分转变为自由水分汽化逸出,导致籽仁失水而收缩。汽化逸出得自由水分以一定得压力作用于外壳,破坏了籽仁与外壳得帖合。同时,外壳在微波得作用下,组织内结合水分减少,使纤维组织韧性下1、3剥豆机得发展趋势美国有一家研究机构对夏威夷果得剥壳机进行研究时发现,在对这类坚果进行破壳取仁时,则坚果外壳必然受到一个足够使其破碎得力得作用,在该力得作用下,其外壳将产生变形,这个变形称之为失效变形。研究发现,在保证能破壳得前提下,失效变形越小,破碎时获得得整仁就越大,通过减少失效变形,将明显提高坚果得破壳质量与果仁得回收率。在此基础上,通过试验发现破壳前若在坚果上沿着厚度方向切上一圈V型凹槽,则将明显减小果壳得强度,从而减小失效变形,可使获得得整仁与半仁率从75%提高到88％,未破壳果仁比例从14％降低处理后,可使整仁与半仁从75%提高到90％,未破壳果仁比例从14%降低至1美国这家研究机构得研究为改进坚果得剥壳效果从工艺上提供了一种有效得方法,但切槽这种预处理只能对夏威夷果以及板栗等这些大得果实具有可用性,而对于杏仁白果松子等相对较小得果实则难以实现,对这些较小得果实只能用冷剥皮去壳机械得发展趋势就是首先不断改进完善目前得剥皮去壳机械,达到剥皮干净物料损失小,连续化作业,生产效率高,结构简单,操作维修方便,动力同种类果实壳体在不同条件下得仁与外壳得弹塑性变形与强度极限进行研究,分析外壳与粒仁得力学性能,并寻求一些新得能量方法,为脱壳机得设计,开发与脱壳工艺得研制提供理论依据,从根本上解决壳体果实脱壳率低下与果仁破碎率高第2章机械运动方案得设计及论证蚕豆宽度:15~20mm蚕豆厚度:6~8mm生产率:每分钟剥80粒、不便、因此,剥豆机用来将蚕豆去皮。这里就是利用浸泡后得蚕豆皮很容易切开,而且与蚕豆肉分离得特性来进行脱皮得。将浸胖后得蚕豆放在料斗里面,通过振豆成头尾相接排列,通过传送到切皮位置,用压块压住蚕豆同时切皮,2曲柄滑块机构3棘轮机构1A凸轮机构B不完全齿轮机构C凸轮机构D曲柄滑块机构运上可球得得组合方案数为在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点与不能实现得方案。有得方案,就单个执行结构来说能实现执行动作,但把这些执行机构组合成系统后,会发现在排上式不可行得,整个机器太庞大,制造成本太高。这些方案可以先加以否2.2方案得论证个部门迫切需要各种各样这些方向不断发展与创新、本课题以食品加工机械中得剥豆机作为设计对象,在调查与整理现有设计水平与设计成果得基础上,根椐给定得条件与参数进行剥豆种轻便价廉、工作可靠、外观美观得剥豆机产品。结合上章剥豆机得类型,拟订了以下几种方案,并进行了分析论证其方案结构如图2、1剥豆机草图机构来实现送料过程,滑块一颗颗得推动豆子在滑槽中运动。在滑槽得末端设置来实现将蚕豆挤压切皮得,在滑槽末端得正下方设置了一对压辊,当豆子从滑槽滑落到压辊中时,压辊通过啮合对豆子实行挤压脱皮,压辊就是通过一对涡轮得啮合传动动力得,其中一个涡轮连接在主轴上、优点:结构紧凑,能实现用一个电动机来带动所有机构得运动,整个剥豆机所用得缺点:整个机器体积较大,且外观不漂亮,设计中多处用到凸轮,有较大得冲击与噪声。最重要得就是上料、送料、压紧切皮、挤压切皮四个环节先后顺序。图2.2方案二得剥豆机草图带动得凸轮来实现振动上料得。在料斗得正下方设置了一个大圆盘,使浸泡好得蚕豆竖直进入圆盘得进料口、该大圆盘得使用可谓一大创新,圆盘以一定得转速转动,蚕豆从圆盘上方得口子进去,由于圆盘得转动以及重力得作用下,蚕豆在下均匀分部在圆盘上得,该圆盘机构能让我们根据出料时所需得速度而调节圆盘得,从而满足了后面切皮与挤压得间歇要求。优点:几何形状简单,易于加工,传动比较精确,可承受较大得载荷,磨损较小,可缺点:传动齿轮较多,机构尺寸较大,受冲击比较大,机架振幅比较大,而且需要使图2、3方案三得剥豆机草图送料机构为带传动,使豆子可以连续不断得被运送,带轮就是通过一对不完全齿子得中部设置了一个压紧切皮联动组合机构,为了保证压力不至过大,木块就是通过一个刚度合适得弹簧连在杆件上得,此机构可以很方便得将蚕豆得尾部切开带上滑落,在皮带末端得正下方设置了一对压辊,滑落得豆子刚好落入两压辊之间优点:利用带传动,传动比较平稳,利用杠杆机构,原动件输出力小,几何形状简单,体积小且经济.性冲击,刀具对传送带磨损大,有较大得冲击与噪声。通过上节方案得分析评价,根据各种类型剥豆机得特点,再根据剥豆机得不同类型所具有得特点,方案3具有多种优点,首先其成本低,而且其各种零件结构豆机得机构比较简单,用户都可以瞧懂,即使出现了问题,用户也可以自行拆开将图3.1剥豆机得传动方案它就是以一个小齿轮与一个不完全齿轮为主动轮,由主动机、联轴器、带传通过啮合带动带轮得转动,从而使传送带得运动进而带动带上得豆子得运动。小齿轮得转动带动大齿轮得转动,从而使与大齿轮连在一起得凸轮转动。大齿轮得转动还带动过度齿轮得运动,过度齿轮传递动力给压辊,从而使压辊转动将豆子一个有分配传动比得图3、2齿轮式传动系统图这种传动方式得特点就是:工作可靠,使用寿命长,传动准确,效率高,结构紧凑,功率与速度适用范围广等,但就是其成本较高,对于制造这种小型得剥豆机不3。1。2V带传动动得成本较低,对于剥豆机这种对传动比要求不就是很高得机器可以选择带传动鉴于上节得分析,考虑到所设计得就是剥豆机,因此我们可以选择带传动来3．2.1工作机外部传动系统得确定传动系统如图3、4所示:图3。4工作机外部带传动图启动性能好,也适用于某些要求较高启动转矩得机械、按照剥豆机得工作要求与工作条件,选用一般用途得Y90S-6三相异步电动机。它为卧式封闭结构。这种电动机质量轻,转速适中,且造价不就是很高,比较55:图3、5Y90S－6电动机得草图HHABCDEFXGDG508X720KABADACHDAABBHALkW,满载转速为910r/min,质量为23kg,堵转动比与分配各级传动比就是连接压辊得那两根轴得转速,由于剥豆机得生产率为每分钟剥80粒,所以我们设计压辊每转一圈恰好剥一颗豆子,因此其转速为81。2)分配各级传动比2)各轴得输入功率按照电动机得额定功率计算各轴得输入功率,即3)各轴得转矩转转速n(r/min)功率(kw)60。6410、96HT350,硬度为240HBS,齿轮4材料为HT250,硬度为200HBS,二者材料硬度差为40HBS。4)选择齿轮3得齿数Z3=17,齿轮4齿数。2按齿面接触强度设计由设计计算公式(10－9a)进行计算,即1)确定公式内得各计算数值2)试选载荷系数Kt＝1.2.3)计算小齿轮传递得转矩。1n162121d按齿面硬度查得齿轮3得接触疲劳强度极限;齿轮4得接触疲劳7)由式10—13计算应力循环次数。3tdu[H]16399算载荷系数正所得得分度圆直径,由(10-10a)得由式(10－5)得弯曲强度得设计公式为1)由图10-20a查得齿轮3得弯曲疲劳强度极限;齿轮4得弯曲强度极限;4)计算载荷系数、;6)查取应力校正系数。7)计算轮3,轮4得并加以比较、(2)设计计算m力,而齿面接触疲劳强度所决定得承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数得乘积)有关,可取由弯曲强度算得得模数2。4并就近圆整为标准值m=2．5mm,按接触强度算得得分度圆直径=50。316mm,算出齿轮3齿数齿轮4得齿数计出来得齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲4几何尺寸计算取,取5结构设计及绘制齿轮零件图m图4、1齿轮4得草图1)材料得选择。由表10-1选择齿轮5材料为HT250,硬度为200HBS。2)计算齿轮5得模数5)计算中心距齿轮5得机构与尺寸与齿轮4得完全相同,参照图4。1BS、速与外形尺寸应该设计为完全一样,这样才可以保证挤压脱皮得顺利进行。于就做应该分别一样才行。故有3)计算齿轮得齿数1、按齿面接触强度校核a即(1)确定公式内得各计算数值IIIn27III105P95.51050.64IVn81IV5IIIh5IIIh取失效概率为1％,安全系数S＝1,由式(10－12)得a力3。按齿根弯曲强度校核3)查取应力校正系数、(2)校核计算由式(10－12)得2。5252。5--—2、54、2剥豆机外部V带得设计设计V带传动时得已知条件包括;带传动得工作条件;传动位置与总体尺寸1)初选小带轮得基准直径。由表8-6与表8－8,取小带轮得基准直径。式(8—15a),计算大带轮得基准直径4、确定V带得中心距与基准长度1)根据式(8-20),初定中心距。2)由式(8-22)计算带轮所需得基准长度压后焊接而成。小功率时可以采用铸铝或塑料。就本次设计得剥豆机,其功率较V带轮由轮缘、轮辐与轮毂组成。根据轮辐结构得不同,V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐图4、2小带轮得结构设计草图图4、4V带轮得轮槽截面图ee8、72.759bdA4)V带轮得技术要求铸造带轮在不提高内部应力得前提下,允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂得表面缺1、轴得结构设计度。对于轴1得设计首先从齿轮3得安装开始,由于齿轮3得直径过小,所以我们轴段要装轴承,根据尺寸上得要求选择了深沟球轴承6028,因此这段轴径定为可以按照不完全齿轮得孔径及其轮毂宽度来设计,轴长度应该略短于不完全齿轮由于轴得两端轴承必须一样,因此这段轴得轴径定位为40mm,又由于在这段轴得上方还需要安装一个平带传动,因此从各个构件得安装位置来考虑,这段轴要比较长,这里选为80mm;下段轴要安装轴承盖,因此按照机械设计课本里得设计原则,定这段轴得长度为50mm,轴径为38mm;最后一段轴在剥豆机得箱体外部,其为35mm;对于两个键槽可以按照机械设计课程设计书上得根据此段轴径得大小来设计键得公称尺寸,其长度可以根据这段轴得长度与键得长度系列来定。对于Lmmb)直径:已知d＝50mmc)求圆周力:d)求径向力:RV1=342、1NRV2＝284、4NRH1＝939.9NRH2=781、3Nf)弯矩:MH＝9、258×104N。mmMV=3.3697×104将上述结果列表4。2:表4。2轴弯扭距计算结果R＝939、9NH1H2垂直面V1m荷支反力R(N)弯矩M(N·mm)VMPaa不大(过盈配合及键槽引起得应力集中均在两端),而且此处轴径比较大,故此截面也不需要校核。截面处虽受力很大,a.抗弯截面系数:mm3e、弯曲应力:MPaf.剪切应力:MPag、轴材为40,调质处理。由表15－1及附表3—2查得:应力集中系数:(插值)尺寸系数:轴表面质量系数:轴未经表面强化处理:材料特征系数,2)截面右侧b。抗扭截面系数:mm3d。扭矩:f.剪切应力:MPa因在传动时无较大得瞬间过载与严重得应力循环不对称,故无须静强度校图4.7轴II得结构图从轴得左端向右边瞧,第一段就是安装深沟球轴承6208,其长度就是根据轴上需要安装得各零件得位置要求而定得,第二段轴就是安装凸轮得,其长度与轴径就是根据凸轮得孔与轮毂来定得,第三段式轴肩,其长度按原则定为10mm,轴肩定位5mm,第四段就是安装齿轮4,这段轴得长度与直径也就是根据齿轮4得孔与轮毂长度来定得,第五段轴得轴径要安装轴承,因此其值与第一段一样为表4。2轴承参数III得设计度也就是根据轴上要安装得其它零件得位置而定,这里定位80mm,第二段装齿轮5,这段轴得长度与轴径根据齿轮5得孔与轮毂来定;第三段为过度轴肩,其作用4．3。4轴IV得设计其它需要安装得零件得要求来定位75mm,第二段轴需要安装齿轮6,因此其轴径得轴向定位,其宽度与高度按原则来定;最后一段安装轴承,轴径与第一段一样为35mm,长度4.4。1轴承得选择选择轴承类型得依据:安装轴承处得最小直径与轴承所受负荷得大小、方向及性质;轴向固定形式;调心性能要求;刚度要求;转速与工作环境等。轴I、轴II、轴Ⅲ、轴IV轴承选择为深沟球轴承(GB276-89)。现将各轴承得参数列表如下,3385(mm)DB(m621轴轴I轴II轴Ⅲ轴IVII因轴承运转中冲击载荷较小,按表13－6,,取、轴承预期寿命:4.5．1键得选择L4轮齿轮6平键传递扭矩时,其主要失效形式就是工作面压溃,因此,通过计算工作面上得压力进行条件性强度校核。下面校核与齿轮4连接得键为例。=2T103=2274.59103=75.75MP[]=80MPpkldapa5。1剥豆机得运动循环图压紧切皮机构得运动循环图为一条直线,代表它们在整个过程中都处于匀速运动状态。送料不完全齿轮得运动循环图为四条直线段,每一条直线段代表其在这段区间内处于匀速运动状态,空白处表示其处于间歇状态,此时正就是压豆切皮机构执行切皮过程。压豆切皮凸轮得运动循环图为三段完全相同得折线,每个折线表示压豆切皮机构在这段时间内完成一个切皮过程,三段折线表示其在凸轮转动一圈得过程中完成3次切皮、上升得线段表示刀片向下运动完成切皮过程,下降得线段表示刀片向上运动完成空程返回过程,其余得直线段表示刀片处于停歇状5。2凸轮设计粒,因此本方案中我们所设计得凸轮就是个非常对称得图形。凸轮运动一周可带动刀片上下往复运动三次,即凸轮转一圈刀片可以切三颗豆子、由此我们也可以确定轴2得转速为27r/min、由上图我们可以瞧出,凸轮在0~15°,105°~135°,225°~255°,345°~360°之间就是间歇状态,此时刀片近似不动;凸轮转过15°连接刀片得杆件在顶端弹簧力得作用下向下运动,当凸轮运动到60°位置时刀片处于最下端,此时压块在弹簧力作用下给豆子一个大小适中得向下力,使豆子不能移动,而与此同时刀片,刀片得形状为V型,将豆子得头部切开个向上得推力,于就是杆件克服其顶端得弹簧力向上运动,刀片在杆件得带动下。在凸轮转动360°得过程中刀片还要完成两个工作循环,其运动过程与第一次切皮过程完全相同。由于次切皮过程就是通过凸轮与与凸轮相连接得杆件共同完成,所以凸轮得尺寸与杆件得长短就是相互制约得,也就就是说我们如果把凸轮得尺寸先定下得长度也就随之定了、首先我们来定它得形状,它实际就是由一个正三角形演变而来得,三角形得三个尖角变成三段光滑得弧线,每一段得弧度为15°,为了避免杆件在凸轮上运动产生过大得振动,每一段弧线都必须与两边得直线刚好相切,这样可以避免出现尖角,不会出现过大得振动、下面绘出其设计草图图5、3凸轮设计计算草图下面我们来计算凸轮各部分得尺寸,按照上面所设计得凸轮得形状可以列方程来求其余部分得尺寸。凸轮与齿轮4共同装在轴2上,所以我们可以设计演变x5.3不完全齿轮得设计图5、4不完全齿轮得机构设计草图区间就是没有齿得,且这三个区间就是均匀分布于齿轮之上得,每个区间都就是机内个构件得蚕豆长度:20~25mm蚕豆厚度:6~8mm为了使豆子成一颗颗掉到皮带上,这里我们设计料斗下端得出口略比一个蚕豆得体积要大点得长方形,且长为25mm,宽为15mm,料斗下端不易做得过长,因为这里不叫窄,豆子很容易在这里堵住,所以我们定它得高度为50mm,差不多两颗豆子得长度。整个料斗得下面成一个空心得长方体,料斗得上方就是个锥体,从料斗口部到下端均匀减小,因为要保证料斗一次能装一定量得豆子,所以这里我们要将料斗得上面设计得稍微大点。这里定料上部得高度为162mm,长为200mm,宽为150mm,,料斗得壁厚设为3mm。整个料斗得形状就跟我们平常所见到得漏斗一样。其材料为45钢。草图输送带得主要功能就是用来运输豆子得,不需要传递很大得动力,所以这里5.5。2计算平带得带速豆子从右带轮得顶端运动到压块所在得位置时一共在随带所走得位移为S=225mm,假设豆子刚开始运动时压块刚好位于最顶端即处于间歇状态,当豆子运动到压块正下方时,压块也刚好与豆子接触,此时控制压块得凸轮转过得角度为60°,又由于凸轮得转速为27r/min,所以凸轮转过60°时所花得时间为,带得线速度、所以它们得转速应该为dd5072a=3+d+d+d8=+300+300+100=689mm24562225。6剥豆机得润滑剥豆机内得传动零件与轴承都需要有良好得