《芡實脫殼機的結(jié)構(gòu)設(shè)計》14000字（論文）

第一章緒論1.1課題研究的背景及意義芡實，圓形果仁，味甘，它除了有很高的營養(yǎng)價值外，它的藥用的成分也有很多種，它作為一味中藥材，也有著非常高的藥用價值，因此深受大家的喜愛。目前芡實可以被加工為三大類食品，分別是糧油制品、乳制品和飲品【1-3】。芡實中擁有著非常豐富的蛋白質(zhì)，它擁有人類體內(nèi)所需的物質(zhì)。完整的芡實，表面出現(xiàn)紅棕色，它的質(zhì)地較為堅硬，對我們的身體有著一定的保健作用，還能提高我們身體的免疫力。總的來說，適當(dāng)?shù)氖秤密蛯崒ι眢w好【4-5】。芡實在我國市場上，占有極大的發(fā)展空間。對于芡實的采摘和收集完全依賴人工，由于芡實生長的環(huán)境是在水中，所以采集起來的難度特別大。收集完成的芡實還要進行脫殼加工之后，才能進行售賣。但是現(xiàn)有對未加工芡實的收獲只能通過人工來進行采集，往往在進行收獲之后需要經(jīng)過三次的采集才能獲得最后的果仁。在整個處理過程中，會發(fā)現(xiàn)眾多碎屑，這種方式能夠?qū)θ梭w造成很大的影響，這些碎屑可能影響人體出現(xiàn)紅腫、過敏等不良反映。若不小心吸入過多，也有可能得肺病。所以人工對其進行脫殼處理時，需要采取保護措施，可以穿戴工作服等等。將未加工的芡實放置在機器設(shè)備中進行密封加工，這種方式能夠減少對人體健康影響，同時能夠通過機器加工的方式將加工后的芡實不需要再進行其它處理就能收集儲存。因此為了方便人們工作，本次課題研究的目的是設(shè)計一種機械設(shè)備，能夠最簡潔、有效的完成芡實整個收集過程。1.2芡實機械加工發(fā)展現(xiàn)狀關(guān)于芡實脫殼的幾種方法，迄今為止保留下來的傳統(tǒng)脫殼方法就有三種，分別是把芡實直接用手指甲摳開，或者放進嘴里咬開，也可以采用工具敲開，就得到了完整的芡實果仁，然后就可以用水把芡實果仁洗凈即可【6】。雖然這三種傳統(tǒng)的方法可以得到較為完整的芡實果仁，但是對工人來說工作條件過于艱苦，剝殼的效率也就會大大降低，也會存在著許許多多的衛(wèi)生問題，影響著工人的身體健康。芡實的果仁被堅硬的果殼包裹，根據(jù)所查資料顯示，到目前為止，有關(guān)于芡實脫殼的專用機械還沒有比較完善【7-8】?，F(xiàn)有的機械加工芡實存在不安全的問題，脫殼之后的芡實果殼容易飛濺出來，造成人員受傷。所以主要還是以人工脫殼為主的，但是人工對芡實脫殼的效率很低，費時又費力。到現(xiàn)在為止，也有很多人對芡實種子托殼技術(shù)方面有著很大影響，同時能夠進一步降低脫殼時間。但是得到的芡實果仁內(nèi)部的物理特性已經(jīng)發(fā)生了變化，質(zhì)量也就大大地降低了?，F(xiàn)有的機械脫殼方法也有，比如采用錘片式脫殼，但是機器之間磨損大，芡實果仁碎粒多，不太符合此次的設(shè)計目的，還可以采用兩個齒輪相互嚙合破殼，缺點也是一樣，還容易造成預(yù)留縫隙過大，導(dǎo)致不能破殼的問題。芡果實碩大，因此取出芡實的種子后，芡實的果皮也有很大的用處【9】，果皮中有豐富的拷膠物質(zhì)，廣泛的使用在制造化工產(chǎn)品等，學(xué)者鄧宇通過使用0.65的乙醇水溶液，在一定溫度下浸泡兩個小時左右從而提取出9%-10%的拷膠【10-12】。這是當(dāng)前針對芡實進行合理利用的一種方式以及措施。1.3主要研究內(nèi)容經(jīng)過實際的市場調(diào)研及查閱機械設(shè)計資料，綜合考慮到本課題需要設(shè)計的研究的是一種可以實現(xiàn)芡實的脫殼分選工作的機械設(shè)備，在本次設(shè)計中采用的芡實脫殼分選機一體化操作。通過對脫殼分選機的原理分析，確定以下的研究內(nèi)容：脫殼部分，通過釘齒滾筒與弓齒篦子相結(jié)合的方式，實現(xiàn)芡實的果仁與果殼的分離;篩選部分，利用振動篩實現(xiàn)芡實果仁與果殼徹底篩選，達到干凈的效果；風(fēng)選部分，采用風(fēng)機將微小雜質(zhì)或細小灰塵吹出體外。第二章總體方案設(shè)計干芡實脫殼分選機的設(shè)計主要是為了實現(xiàn)脫殼分選工作的，它是借助設(shè)備自身架體通過電動機的方式來帶動工作產(chǎn)品的傳動。該芡實脫殼分選機主要是運用的螺旋推料裝置和釘齒滾筒脫粒裝置及弓齒篦子組合使用的，這樣的脫殼裝置組合可以保證設(shè)備完成輸送脫殼工作?？紤]到芡實顆粒大小可能會有所不同，因此本次設(shè)計的芡實脫殼分選機上面設(shè)計了兩層篩選系統(tǒng)【13】，上面的振動篩可以實現(xiàn)對果殼和芡實顆粒的篩選輸送工作。下面的一層振動篩篩網(wǎng)孔比較小，適用于雜質(zhì)和芡實顆粒的篩選輸送工作?？紤]到芡實脫殼分選機完成脫殼工作之后可能會有一些粉塵掉落下去，因此還設(shè)計了清選分離系統(tǒng)，利用清選分離系統(tǒng)把振動篩上面篩選出來的粉塵雜物吹送出去完成清選工作【14】，本文設(shè)計的芡實脫殼分選機結(jié)構(gòu)簡單，可綜合實現(xiàn)芡實的輸送、脫殼、分選工作等優(yōu)點。2.1參數(shù)選擇表2-1參數(shù)選擇序號名稱參數(shù)備注1規(guī)格8-10mm2形狀圓形3處理量300-500Kg/h4工作效率98%≥5芡實脫殼的破損率1%≤6潔凈率96%≥2.2基本組成本課題設(shè)計研究的設(shè)備主要需要完成的工作就是芡實的脫殼分選工作，但是經(jīng)過采摘下來之后，芡實外表有外殼包裹著，所以需要針對芡實進行脫殼工作。本課題設(shè)計研究的干芡實脫殼分選機利用釘齒脫殼裝置與弓齒篦子的共同作用來實現(xiàn)芡實的脫殼工作，再利用振動篩和風(fēng)機的共同作用將芡實果仁與果殼分離干凈。干芡實脫殼風(fēng)選機的基本組成如下圖：圖2-1組成圖釘齒脫殼裝置主要由釘齒、主軸、滾筒及弓齒篦子等組成的，因為芡實是食用藥材，所以設(shè)計的設(shè)備必須保證衛(wèi)生滿足使用許可，所以芡實脫殼分選機的主要零部件所選擇的材料是不銹鋼所制成。設(shè)備中針對芡實的輸送是通過頂齒脫殼滾筒來進行輸送，設(shè)備的滾筒在旋轉(zhuǎn)過程中針對芡實進行采取擠壓的方式。在本次設(shè)計中風(fēng)選系統(tǒng)通常是安裝在了設(shè)備的整體機架上，主要是能夠依靠傳動電機的方式來進行驅(qū)動傳動裝置完成旋轉(zhuǎn)。針對風(fēng)選系統(tǒng)的研究主要是通過兩部分完成，分別是風(fēng)機系統(tǒng)和振動篩系統(tǒng)。在整個設(shè)備運行過程中通過篦子的孔進行掉落果實，果實能夠通過完成的通道將果殼進行輸送出去，并且能完成對果殼的收集。在本次設(shè)計中針對脫殼設(shè)備的設(shè)置進行研究，芡實中往往含有這一定的其他類型輕物雜志，在篩選過程中往往能夠跟隨果實一同掉下。在設(shè)備中振動篩往往是假裝在脫殼系統(tǒng)的下端，主要是在設(shè)備箱體下，芡實以及其他雜志將會通過下箱體的下料口使得物質(zhì)掉落到了振動篩上來。在本次設(shè)備的設(shè)計中，主要是通過振動篩來進行第二次篩選，往往能夠通過設(shè)備將國知篩選干凈。第一層主要是根據(jù)振動篩來將果殼以及雜志篩選干凈，由于果殼比物料大，從而能夠通過振動篩的方式能夠?qū)⑵渲苯雍Y選出來。芡實以及一些細小粉塵能夠股通過第一層落料孔將其篩選，并且借助第二層振動篩來進行實現(xiàn)第二次分離的工作。針對風(fēng)機系統(tǒng)的設(shè)置往往是選擇第二層振動篩選來進行的。在設(shè)備中針對風(fēng)機系統(tǒng)的設(shè)置往往能夠通過風(fēng)機外殼以及相關(guān)風(fēng)機葉片進行快速旋轉(zhuǎn)最終形成一定風(fēng)力系統(tǒng)，第二層振動篩所篩選出的粉塵以及雜志能夠通過風(fēng)機的方式將其吹出去，在設(shè)備出料口將會得到干凈的果實，出料口的下端能夠?qū)⑵涮籽b在收集袋中，最終將果實打包裝袋，這種方式既干凈又方便。2.3脫殼裝置的方案2.3.1方案1嚙合破碎法在本次設(shè)備中通過兩個輥刀之間的相互嚙合從而對芡實采取擠壓的方式進行破殼作業(yè)，從而達到芡實果仁和果殼分離的效果，確實提高了效率。但是得到的果仁破損程度大，把果仁弄得不完整，收集起來也就較為困難。圖如下所示：圖2-2嚙合破碎法2.3.2方案2釘齒脫殼法通過釘齒滾筒和弓齒篦子的共同作用來實現(xiàn)芡實的脫殼作業(yè)，原理是當(dāng)芡實從入料口進入到該系統(tǒng)時，高速旋轉(zhuǎn)的釘齒就會與弓齒篦子相互作用，對芡實進行擊打破殼。破殼之后的芡實就會進入下一個系統(tǒng)。如下圖所示：圖2-3釘齒脫殼法2.3.3方案確定通過對比分析，方案一雖然也能達到對芡實脫殼的效果，但是由于是嚙合破殼，容易把芡實果仁壓壞，最終采用方案二，釘齒脫殼的果仁破損率低，效率高，該結(jié)構(gòu)也較為方便拆裝。2.4篩選裝置的方案2.4.1方案1離心篩選離心篩選的動力就是離心力，利用離心力完成整個過濾作用。當(dāng)經(jīng)過分離后的芡實果仁與果殼由脫殼系統(tǒng)進入該機構(gòu)時，果仁和果殼就會通過濾孔進行分離，但是細小的雜質(zhì)也會隨著果仁過濾出去，過濾得不徹底。另外該過濾器需要和其他過濾設(shè)備一起使用，一般不會單獨使用，就會顯得繁瑣。如下圖所示：圖2-4離心篩選2.4.2方案2振動篩篩選大多數(shù)情況下振動篩一般是加裝在脫殼設(shè)備的下部，根據(jù)相關(guān)研究大多數(shù)的是安裝在設(shè)備下方，芡實以及雜志能夠通過下料口最終脫落在了振動篩上。采用的是二級振動篩，篩網(wǎng)的篩孔根據(jù)芡實的尺寸均勻分布，然后通過往復(fù)振動實現(xiàn)芡實果仁與果殼徹底分離。該結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，篩選干凈。如下圖所示：圖2-5振動篩篩選2.4.3方案確定通過以上兩種方案的對比分析，二級振動篩非常適合此次設(shè)計的干芡實脫殼分選機，針對振動篩的設(shè)置往往需要帶有一定的傾斜角度，主要是能夠?qū)⒚摎ぶ兴a(chǎn)生的雜志排出去。與離心篩選相比，二級振動篩安裝更加簡便，篩選更加干凈。2.5風(fēng)選設(shè)備的方案2.5.1方案1吹出型風(fēng)選設(shè)備該裝置的工作原理就是通過使用不同類型的物料利用自身物理特性將其在氣流流動過程中的運動差異來進行篩選。通過電機帶動風(fēng)葉的旋轉(zhuǎn)，然后將剩余的細小灰塵以及雜質(zhì)吹出體外。該種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，功耗較低。如下圖所示：圖2-6吹出型風(fēng)選設(shè)備2.5.2方案2吸入型風(fēng)選設(shè)備該型號的工作原理就是能夠通過不同物料在實際過程中的速度進行分選。當(dāng)細小灰塵以及雜質(zhì)經(jīng)過該風(fēng)選機的沉降室時，就可以將雜質(zhì)輸送到最遠的位置，所以工作環(huán)境相對來說要求比較干凈，但是用于對潮濕作物工作效率較差。如下圖所示：圖2-7吸入型風(fēng)選設(shè)備2.5.3方案3兼用型為兩者的結(jié)合兼用型為兩者相結(jié)合的風(fēng)機，適用于較為復(fù)雜的工作環(huán)境，也能夠滿足各式各樣的物料分選。但是從經(jīng)濟的角度分析，它并不符合本次的設(shè)計要求，它的制造成本高，結(jié)構(gòu)也是比吹出型和吸入型的復(fù)雜。2.5.4方案確定通過對比以上三種方案分析，針對吹出型風(fēng)機設(shè)備結(jié)構(gòu)進行分析，這種類型的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，功耗相對比較低；吸入方面的控制相對比較簡單，并不使用于本次的脫殼設(shè)備中；兼用型風(fēng)機存在兩個不同的氣流，需要使用兩個風(fēng)機，相對來說成本較高。綜合考慮，本課題設(shè)計的芡實脫殼分選機選用的風(fēng)力分選設(shè)備為吹出型風(fēng)機。2.6傳動系統(tǒng)設(shè)備的方案2.6.1方案1齒輪傳動設(shè)備的齒輪傳動中是通過兩個模數(shù)完全相同的齒輪組成，運動方式為嚙合運動，通過電機帶動，最后完成動力的傳遞，這種傳動比較適合的場合是近距離的傳動，另外齒輪傳動容易產(chǎn)生噪音，齒輪表面產(chǎn)生磨損，齒輪在磨損后表面光滑度不夠，在相互摩擦?xí)r產(chǎn)生了高頻震動，所以會有噪音。相對來說成本很高，要求也高，也沒有起到過載的保護作用。結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖2-8齒輪傳動示意圖2.6.2方案2帶傳動帶傳動主要由大、小皮帶輪以及皮帶組成，在該系統(tǒng)中，皮帶通過電機帶動運轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)相對簡單，成本也比較低，有良好的撓性，運轉(zhuǎn)工作時噪聲低，使用的時候方便維護。圖2-9帶傳動示意圖2.6.3方案3鏈傳動在本次設(shè)備中所選擇的齒輪鏈傳動主要由大、小鏈輪以及鏈條組成，該傳動也是由電機直接帶動工作的，它可以在比較復(fù)雜或者比較惡劣的環(huán)境下工作，但是鏈條之間會有磨損，磨損后的鏈條的節(jié)距就會變大，維護成本高。所以不適合此課題的選擇。如下圖所示：圖2-10鏈傳動示意圖2.6.4方案確定對比三種常見的傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，本次設(shè)計的芡實脫殼分選機的傳動方式主要是通過帶傳動的方式所完成的。芡實脫殼分選機在進行設(shè)計中往往是通過傳動電機的方式來完成的，設(shè)備的傳動系統(tǒng)是通過傳動電機以及皮帶的方式來進行傳動，皮帶能夠帶動脫殼系統(tǒng)完成圓周遇到弄最終能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)別的脫殼工作。風(fēng)選系統(tǒng)也是通過鏈傳動的方式完成，進一步實現(xiàn)芡實的分選工作，帶動風(fēng)選系統(tǒng)上曲柄連桿之間的往復(fù)循環(huán)運動最終實現(xiàn)對果實篩選以及收集。芡實脫殼分選機能夠?qū)崿F(xiàn)智能化設(shè)計，從根本上能夠降低設(shè)計消耗，降低設(shè)備的實際生產(chǎn)中的成本，提升最終生產(chǎn)價值。2.7機構(gòu)運動示意圖本文設(shè)計的芡實脫殼分選機主要是由電機帶動工作的，芡實脫殼分選機分為傳動系統(tǒng)、釘齒脫殼系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、設(shè)備架體等主要結(jié)構(gòu)組成的，如圖2-11所示：1.架體2.芡實出料口3.大塊果殼渣出口4.二級振動篩5.吊臂6.電機7.下箱體8.凹板9.上箱體10.釘齒脫殼滾筒11.皮帶輪12.主軸13.入料口14.吊臂軸15.連桿16.風(fēng)機外罩17.曲柄輪18.皮帶輪19.風(fēng)葉20.托架21.大塊渣出口圖2-11機構(gòu)運動示意圖如圖2-11可以知道本次設(shè)計的芡實脫殼分選機的整機組成，芡實脫殼分選機整體部分的安裝是通過螺栓連接的方式完成的，這種方式在設(shè)計過程中便于拆卸，在實際的維修中更加便捷。芡實脫殼分選機設(shè)備在實際工作中往往能夠通過電機的方式對皮帶進行帶傳動，最終能夠?qū)恿斔徒o芡實脫殼分選機，脫殼設(shè)備在完成對果殼的篩選之后能通過弓齒篦子的間隙最終掉落其中。在進行設(shè)置振動篩的同時需要加裝移動的傾斜角度，主要是能夠?qū)⒐麑嵏玫呐懦龉ぷ?，在分選裝置的作用下，將芡實和雜質(zhì)分離開來，最終通過出料口把芡實輸送出來，完成芡實的收集工作。2.8設(shè)備工作原理芡實脫殼分選機主要是由上下箱體、脫殼系統(tǒng)、風(fēng)選系統(tǒng)、振動篩、傳動系統(tǒng)及設(shè)備架體組成的。上下箱體主要是把脫殼裝置安裝固定起來，然后形成一個相對密閉的工作空間，保證脫殼工作的穩(wěn)定性。螺旋推料裝置主要的作用就是把芡實輸送帶釘齒脫殼裝置中完成脫殼工作。在本次設(shè)計中頂齒脫殼系統(tǒng)往往能夠通過釘齒滾筒和弓齒篦子兩者之間的相互作用進行實現(xiàn)脫殼工作。分選系統(tǒng)主要是通過風(fēng)機以及振動篩的方式將其篩選干凈，最終能夠完成芡實打包收集工作。傳動系統(tǒng)能通過傳動電機的方式最終帶動整個設(shè)備工作。大多數(shù)情況下設(shè)備在正常運行狀態(tài)下，需要進行采取脫殼分選作業(yè)，就是將芡實添加到相應(yīng)的加料口，并且通過利用螺旋的方式將推料裝置進行添加到釘齒脫殼裝置的位置。在本次設(shè)計中選擇的芡實脫殼分選機是通過上下箱體的方式進行，從而在進行對果實輸送過程中并不會發(fā)生四處飛濺的方式，最終能夠穩(wěn)定運行。脫殼系統(tǒng)設(shè)計芡實通過加料口添加到設(shè)備里面之后進入到脫殼系統(tǒng)里面中，本次設(shè)計的脫殼系統(tǒng)主要是由螺旋推料裝置、釘齒滾筒、主軸、弓齒篦子等組成的。其中，螺旋推料裝置負責(zé)將未處理的芡實推入脫殼系統(tǒng)中，釘齒滾筒負責(zé)將其外殼擊碎，然后通過弓齒篦子的縫隙掉落。結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖3-1脫殼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.1螺旋推料裝置設(shè)計螺旋退料裝置大多的位置是在加料口的下方，往往加料口的芡實是通過螺旋的方式來進行輸送刀釘齒滾筒位置完成設(shè)備的脫殼工作，大多數(shù)情況下螺旋推料裝置能夠通過軸套的方式進行對零部件的焊接。在本次設(shè)計中，針對螺旋推料設(shè)備的工藝性進行劃分，主要能夠分為四種，分別是滿面式、帶式、齒式和槳式。根據(jù)我們所了解的知識，滿面式非常符合這次設(shè)計的要求。根據(jù)芡實的規(guī)格和結(jié)構(gòu)，我們就該選擇這種輸送能力較強，也是使用最廣泛的葉片。螺旋直徑初步的計算可以根據(jù)下列公式求出結(jié)果：（3-1）通過查閱設(shè)計資料，可以知道上面的公式里，Q等于輸送能力，單位是噸每小時；K、、C為物的特性系數(shù)、填充系數(shù)以及傾斜系數(shù)，數(shù)值分別為0.0415、0.35、1.0，帶入上面的公式進行計算，然后得出結(jié)果：查找機械設(shè)計資料【17】可知螺旋標(biāo)準(zhǔn)系列直徑一共有0.4和0.44m兩種，根據(jù)本次設(shè)備的作業(yè)穩(wěn)定性和使用安全性綜合考慮，本次設(shè)計取值為440mm。根據(jù)螺旋直徑計算螺旋軸直徑：（3-2）本次設(shè)計取計算系數(shù)為0.13，計算可知螺旋軸直徑為57.2mm，考慮到螺旋軸的工作強度和作業(yè)穩(wěn)定性，本次設(shè)計圓整后取值60mm。螺距一般設(shè)計選擇標(biāo)準(zhǔn)值，本次設(shè)計的螺旋直徑為標(biāo)準(zhǔn)螺旋直徑，查找機械設(shè)計資料可知：（3-3）查找設(shè)計資料，本次設(shè)計取計算系數(shù)為0.57帶入上面公式計算：已知本次設(shè)計芡實脫粒分選機螺旋推料裝置的外徑和螺距，查找設(shè)計資料，然后對比同類型設(shè)備的設(shè)計結(jié)構(gòu)和設(shè)計參數(shù)，根據(jù)本次設(shè)計的芡實脫粒分選機設(shè)備外形尺寸本次設(shè)計螺旋推料裝置長度為500mm，即為采用兩組滿面式螺旋葉片來完成干芡實的物料輸送工作。在本次設(shè)計中針對螺旋推料裝置的軸套以及葉片設(shè)計，大多數(shù)選擇的是304號材料，本次設(shè)計主要是針對藥材來進行設(shè)計的，從而需要確保對生產(chǎn)加工的衛(wèi)生，從而選擇不銹鋼的材料來進行加工。葉片采用厚度為2mm的304不銹鋼制成，螺旋葉片采用的是拉制成形法加工制作的，通過將若干個葉片焊接成一個螺旋面。螺旋推料裝置上面設(shè)計的有兩端圓孔，利用螺栓在主軸上固定螺旋推料裝置，并且針對零部件進行研究：圖3-2螺旋推料裝置二維零件圖展示3.2釘齒軸套的選用經(jīng)過螺旋推料裝置輸送過來的芡實進入到芡實脫殼分選機的釘齒脫殼系統(tǒng)中，釘齒脫殼裝置主要是由釘齒滾筒跟弓齒篦子組成的。本次設(shè)計的釘齒脫殼裝置主要是利用的揉搓擠壓作用來實現(xiàn)脫殼作業(yè)的。通過改變釘齒滾筒與弓齒篦子兩者之間的間隙，就能起到對芡實脫殼的作用。釘齒脫殼裝置主要是通過焊接方式將頂齒以及軸套進行接合，通過六角螺栓將軸套兩端的圓孔進行加裝，這種方式能夠推動主軸的高速旋轉(zhuǎn)并且?guī)育X頂之間進行轉(zhuǎn)動。在本次設(shè)計中針對頂齒軸套進行使用圓形齒的方式進行設(shè)計，主要是能夠呈現(xiàn)螺旋形的方式來進行固定在頂齒軸套上，通過這種方式能夠更好的實現(xiàn)對芡實的擠壓，能夠達到更好的脫殼效果。從而針對本次裝置的設(shè)計主要是采用304不銹鋼的材料進行設(shè)計，這種方式更加衛(wèi)生。下圖3-3展示的是本次設(shè)計的釘齒軸套的二維零件圖：圖3-3釘齒軸套二維零件圖展示3.3弓齒篦子的選用脫殼分離機主要是通過釘齒軸套以及弓齒篦子相結(jié)合完成的，通過上述能夠了解到，在本次設(shè)計中的脫離裝置大多數(shù)是通過轉(zhuǎn)動釘齒軸套以及弓齒篦子之間的揉搓從而來實現(xiàn)芡實的脫殼工作。芡實能夠在半密封的裝置下通過螺旋推料系統(tǒng)進行輸送到頂齒系統(tǒng)中，該系統(tǒng)中能夠不斷進行圓周運動最終產(chǎn)生對芡實的揉搓。對該裝置的設(shè)計主要是通過網(wǎng)格型的方式利用國標(biāo)扁鐵進行加工最終完成，在設(shè)計中通過脫殼的方式同果殼進行在該弓齒篦子的縫隙掉落到振動篩系統(tǒng)中。芡實在設(shè)備中經(jīng)過脫殼之后，往往芡實殼比較大，同時并不會通過間隙將其掉入，在本次設(shè)計中能夠通過頂齒裝置的螺旋方式將其輸送到了出渣口，最終能夠通過出渣口將其排出。一些芡實相對比較小，將從裝置的間隙掉落，最終能夠掉到下箱體，通過下箱體的方式輸送出去。圖3-4為弓齒篦子的結(jié)構(gòu)展示：圖3-4弓齒篦子結(jié)構(gòu)展示3.4主軸設(shè)計3.4.1主軸的選擇在干芡實脫殼分選機裝置中最為關(guān)鍵的部件就是主軸，主要的作用就是受到帶傳動的作用來帶動螺旋推料裝置和脫殼裝置的轉(zhuǎn)動來完成芡實的輸送脫殼工作，作用是非常重要的。本文的主軸選用45鋼材料，需要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。3.4.2軸徑初步計算由機械設(shè)計手冊P219上面的公式（10-2）來計算主軸的最大直徑，可知：（3-4）本次設(shè)計的主軸上的功率P=2.2KW，主軸轉(zhuǎn)速n=400r/min，根據(jù)芡實脫殼分選的正常條件，取C=110。取軸d=60mm?？紤]到整機的結(jié)構(gòu)布置要求，轉(zhuǎn)軸兩側(cè)是由軸承完成連接和安裝，轉(zhuǎn)軸上面還需要布置帶輪、釘齒等裝置。軸段Ⅰ：這段轉(zhuǎn)軸主要布置帶輪，能夠確定軸段Ⅰ長d=28mm，L=35mm。軸段Ⅱ：這段轉(zhuǎn)軸主要布置軸承，能夠確定為，故取d=30mm，L=50mm。軸段Ⅲ：這段轉(zhuǎn)軸為定位作用，能夠確定為h=2.5mm，則d=45mm，L=10mm。軸段Ⅳ：這段轉(zhuǎn)軸能夠布置釘齒，根據(jù)其內(nèi)孔尺寸，能夠確定為d=60mm，L=1398mm。軸段Ⅴ：這段轉(zhuǎn)軸為定位作用，能夠確定為d=45mm，L=10mm。軸端Ⅵ：這段轉(zhuǎn)軸主要布置軸承，能夠確定為，d=30mm，L=50mm。3.4.3軸受到的各種力計算主軸受到帶輪的作用力，在本次設(shè)計中針對帶傳動設(shè)計中的效率進行研究帶傳動的效率為（包括軸承在內(nèi)）η=0.85，P0為2.2KW，帶入公式計算則：（3-5）轉(zhuǎn)矩T為：（3-6）能夠確定(3-7)垂直方向反力：(3-8)垂直方向彎矩：(3-9)水平面彎矩計算：(3-10)合成彎矩計算：(3-11)危險截面當(dāng)量彎矩計算：危險截面為主軸的中心，其當(dāng)量彎矩為：(3-12)其中，折合系數(shù)取α=0.6，帶入求得：（3-13）計算危險截面處軸的直徑：主軸的材料選擇為45鋼，并且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查詢設(shè)計手冊可以得到主軸的許用應(yīng)力為，主軸的硬度為，根據(jù)上面的參數(shù)計算主軸的最小軸徑為：（3-14）我們可以由機械設(shè)計課本366頁（當(dāng)它的直徑小于或等于100mm時，并且有一個鍵槽，軸徑增大5%-7%），即：（3-15）由于本次設(shè)計的主軸最小軸徑為28mm，大于20.0076mm，主軸的零件圖如下所示：圖3-5主軸零件圖3.5軸承選用軸承在本設(shè)備中有著舉足輕重的作用，除了可以起到固定軸的作用外，它還可以承擔(dān)徑向載荷，因此對于軸承的選用也是有依據(jù)的。我們可以根據(jù)芡實脫殼分選機的的工作特點，本設(shè)備應(yīng)該選用帶座軸承。3.5.1軸承計算根據(jù)干芡實脫殼完成軸承分析：（3-16）式中：——基本額定動載荷來——當(dāng)量動載荷=910.024()=17.1KN（3-17）——壽命系數(shù)，=2.3～2.8，本次設(shè)計選取=2.5——轉(zhuǎn)速系數(shù)，查詢軸承設(shè)計手冊，本次選取0.38將數(shù)據(jù)帶入公式得：==125.74KN選GB/T27554-2011，軸承的型號UCP206，選擇的內(nèi)徑30mm，安裝在主軸的兩端。3.5.2軸承保養(yǎng)潤滑軸承在整個系統(tǒng)中作為最不可缺少的部件之一，軸承具有支撐和固定等作用，因此它的保養(yǎng)也是至關(guān)重要的。軸承工作久了，難免會有磨損，導(dǎo)致整個架構(gòu)松動。因此就需要潤滑油來減少軸承對軸的摩擦，減少磨損。有些軸本來就有潤滑，也就不需要潤滑油，有些軸承就需要潤滑油。本次設(shè)計的干芡實脫殼分選機的軸承就需要潤滑油。而潤滑油的選擇也是有條件的，不同的軸承所選用的潤滑油也是不同的，我們可以根據(jù)工作環(huán)境，工作強度，溫度等等來進行考慮問題，然后選擇合適的潤滑油。3.6鍵設(shè)計校核主軸端部設(shè)計安裝有傳動帶輪，傳動帶動主要是利用螺栓和鍵的作用實現(xiàn)安裝固定工作，已知主軸安裝帶輪處軸徑為28mm，查參考文獻選擇鍵型號，根據(jù)軸徑參數(shù)本次設(shè)計選用平鍵，鍵長34mm，寬度8mm，高度6mm。由于平鍵聯(lián)接也會有失效形式，因此就需要進行鍵的設(shè)計校核，當(dāng)載荷在其工作面上均勻分布時。普通平鍵聯(lián)接強度計算：（3-18）式中：-軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位：N·m；-鍵與輪轂鍵槽接觸高度，平鍵，為鍵高度；單位：mm；-鍵工作長度，A型平鍵，鍵公稱長度，鍵寬度；單位：mm；-軸直徑，單位：mm；-鍵、輪轂、軸三者中最小的材料許用擠壓應(yīng)力，單位：MPa；轉(zhuǎn)矩44.646N·m，鍵同輪轂鍵槽接觸高度3mm，鍵工作長度34mm，軸徑28mm，查機械設(shè)計資料表25.2-3可知：根據(jù)計算可以知道，因此本次選擇的平鍵符合設(shè)計要求，符合設(shè)備安全工作需求。第四章分選系統(tǒng)設(shè)計芡實脫殼分選機的收集對象及芡實的物理特性，本文選用的分選方式為風(fēng)篩選作業(yè)方式，風(fēng)機采用的是吹出型的方式。該分選系統(tǒng)主要由風(fēng)機罩、風(fēng)葉和風(fēng)機帶輪等組成。其中風(fēng)機罩是起到保護葉片的作用。結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：圖4-1風(fēng)選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖4.1風(fēng)機罩的選用在本次設(shè)計中，通常在風(fēng)機葉片加裝風(fēng)機片，在本次設(shè)備中的風(fēng)機罩是中空的形狀，中間是通過風(fēng)機主軸以及風(fēng)機葉片。篩選風(fēng)機是通過風(fēng)機罩以及風(fēng)機主軸共同組成的，根據(jù)上述介紹能夠了解到，通過使用重力分離的方式將雜志進行二次分離。在本次設(shè)計為了滿足設(shè)計要求應(yīng)該將風(fēng)葉安裝在密閉環(huán)境中。在本次設(shè)計中設(shè)計了風(fēng)機罩，風(fēng)機罩是固定在機架上面的。風(fēng)機罩可以完全的把風(fēng)葉固定在一個封閉的環(huán)境里，風(fēng)機罩的出氣孔位置是正好對準(zhǔn)了振動篩的位置，可以保證芡實破碎，從而在進行掉落的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)分離。4.2風(fēng)葉的選用在本次設(shè)計中的芡實脫殼分選機在進行選型系統(tǒng)中，往往能夠經(jīng)過一定的結(jié)構(gòu)使得分離掉，最終能夠?qū)⒐麑嵾M行分離出來。在第一次分離之后需要將細小雜志以及果實在進行分離出來，這樣才能完成更好的收集工作。在本次設(shè)計中設(shè)計的二次分離過程主要是通過幾種方案所設(shè)計出來，通過不斷查找資料以及慎重選擇，最終能夠去頂本次設(shè)計方案。芡實能夠在進行下料過程中進行下料，容易受到本次設(shè)備中風(fēng)機吹動的方式，能夠?qū)⒁恍┹p以及細小的雜志篩選出去，那些比較重的則會落在二級篩子上，這種方式能夠更好進行處理二級分離。在整個過程中電機帶動風(fēng)葉，風(fēng)葉產(chǎn)生的風(fēng)力受到電動機轉(zhuǎn)速的影響，從而在本次設(shè)計中采取的電機方式是變頻電機，用戶根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)控制。在本次設(shè)計中的風(fēng)葉主要能夠通過風(fēng)機的方式進行轉(zhuǎn)動，皮帶以及電機受風(fēng)機輪的影響，最終能夠帶動風(fēng)機輪以及主軸的轉(zhuǎn)動，最終能夠達到運動效果，這種設(shè)計能夠更好促進電機轉(zhuǎn)動，降低成本。風(fēng)葉主要設(shè)置了五個葉片，從而這五個葉片之間能夠均勻分布，風(fēng)葉的材質(zhì)一般選擇Q235材料，在本次設(shè)計中采用五個風(fēng)葉片往往能夠滿足設(shè)計需求，能夠更好進行對果實的分離。詳細的工作圖如下所示；圖4-2風(fēng)葉零件圖4.3風(fēng)機帶輪計算校核1.設(shè)計功率：工況系數(shù)=1.2，=P=1.21.1=1.32KW2.選定帶型：根據(jù)=1.32KW，選定A型。3.計算傳動比I===2.8（4-1）4.電機帶輪基準(zhǔn)直徑：由機械設(shè)計手冊取電機帶輪基準(zhǔn)直徑=115mm5.主軸帶輪的基準(zhǔn)直徑：主軸帶輪的基準(zhǔn)直徑=（1-）取彈性滑動率=0.02=（1-）=2.8=195mm（4-1）6.帶速：==5.62m/s（4-2）7.初定軸間距：0.7（+）（+）（4-3）196,取=400mm8.所需V帶基準(zhǔn)長度：=2+=1250.16mm（4-4）9.實際軸間距a：=400mm（4-5）10.小帶輪包角：=-=（4-6）11.單根V帶的基本額定功率：根據(jù)=115mm由機械設(shè)計手冊用內(nèi)插法得A型V帶的=0.68KW。12.額定功率的增量根據(jù)由機械設(shè)計手冊用內(nèi)插法得A型V帶的=0.17KW。13.V帶的根數(shù)Z：Z=（4-7）根據(jù)查機械設(shè)計手冊得=0.95根據(jù)=1250mm查機械設(shè)計手冊得=0.93Z===2.38取Z=2根14.單根V帶的預(yù)緊力：=500（（4-8）由機械設(shè)計手冊查得A型帶m=0.10Kg/m。則=500（=99.53N15.壓軸力：==2=1372N（4-9）完成整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖4-3風(fēng)機帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4.4連桿的選用在本次設(shè)備中往往在電動機帶輪上需要安裝在連桿的一端，通過皮帶輪的方式帶動腰部小軸的安裝，連桿的另一端則在搖臂軸的上面，搖臂桿則是加裝在振動篩上，通過風(fēng)機的方式進行圓周運動帶動連桿進行直線運動。本次設(shè)計具體的連桿零件圖如下圖所示：圖4-4連桿二維零件圖4.5搖臂軸的選用搖臂軸一般是安裝在振動篩的下端，大多數(shù)情況下振動篩下端需要加裝連接板，在連接板的設(shè)置中需要設(shè)計軸孔，通過軸孔固定在連接板上。在本次設(shè)計中搖臂軸主要是能夠起到傳遞的方式來進行。搖臂軸主要是通過階梯軸的方式，這種方式在設(shè)計中比較方便，在搖臂軸中主要設(shè)置了卡簧槽，從而搖臂軸加裝軸承，軸承在連桿上安裝，在本次設(shè)計中卡簧起到了固定作用，軸承的另一端能夠進行軸肩定位。圖4-5搖臂軸圖紙4.6振動篩篩板的選用振動篩作為干芡實脫殼分選機的分選系統(tǒng)中最為重要的一部分，它不僅僅可以將脫殼后的芡實果仁與果殼分開，也能保證整個機器的合理性。所以對振動篩的選用，也是有要求的，要求也是較為嚴(yán)格的。首先第一點，它就要滿足干芡實脫殼分選機的強度要求，必須具有一定的厚度；第二，對于振動篩的孔也是要做到和芡實果仁的尺寸相當(dāng)，可以有效的分開果仁和果殼，在這里我選擇的是方形的孔，不會出現(xiàn)卡孔的情況；第三，為了防止芡實果仁和果殼在進行篩選的時候造成堵塞，它的工作面必須保證平滑。另外，振動篩的設(shè)計也是有一定的傾斜角度的，這是為了使果仁和果殼篩選過程中減輕移動的阻力，篩選更加干凈。本文采用的是二級振動篩，就是為了對果仁和果殼分離干凈，該二級振動篩結(jié)構(gòu)也是很簡單，拆裝也方便，是本次設(shè)計的不二選擇。為防止芡實在進行運動過程中從側(cè)邊進行掉落，從而在制作完成后需要進行加裝擋板。圖4-6振動篩篩板圖紙4.7振動篩固定軸的選用在本次設(shè)計中固定篩能夠?qū)⒋笮u臂固定資啊設(shè)備的架體上，同時需要在設(shè)備搖臂上加裝振動篩。針對振動篩設(shè)計一般是階梯軸的方式，階梯軸主要是能夠便于安裝以及振動。在本次設(shè)計中采取的固定軸主要是螺旋軸，另一端設(shè)置螺旋孔的方式，兩側(cè)的固定是通過螺栓。第五章設(shè)備其他結(jié)構(gòu)示意圖5.1上箱體的確定芡實脫殼分選機的上箱體主要是安裝在設(shè)備上邊，固定的零件是通過外六角螺栓。在本次設(shè)計中選擇的芡實脫殼分選機是通過上下箱體的方式進行，從而在進行對果實輸送過程中并不會發(fā)生四處飛濺的方式，最終能夠穩(wěn)定運行。上箱體上邊進行設(shè)置了加料口，主要是進行對物料的添加，本次設(shè)計采取傾斜式，能夠更好的確保物料的上下流暢。確保設(shè)備的正常運行。圖5-1為上箱體結(jié)構(gòu)示意圖：圖5-1上箱體結(jié)構(gòu)示意圖5.2出渣口的確定芡實通過設(shè)備能夠從設(shè)備中脫落出來，經(jīng)過一系列的工作最終從弓齒篦子的間隙中掉落下去，脫殼的果殼能夠經(jīng)過釘齒脫殼系統(tǒng)最終將其排放到渣口，完成對雜志的收集工作。針對零件設(shè)置的出渣口主要是通過螺栓的方式加裝在設(shè)備上，出渣口的形狀是圓形，能夠徹底嫁給你殘渣排出。圖5-2出渣口結(jié)構(gòu)示意圖5.3三角支撐板的確定在設(shè)備的風(fēng)機系統(tǒng)下加裝三角支撐板，主要是能夠起到保障作用，使得設(shè)備能夠穩(wěn)定運行。針對三角支撐板設(shè)計能夠劃分為兩組，主要是能夠加裝在兩端支架的下方圖5-3三角支撐板二維圖5.4固定擋套的確定本次設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)固定檔套能夠在整體過程中起到固定的方式，從而本次設(shè)計選擇的材料是304材料。圖5-4固定擋套設(shè)計圖紙5.5調(diào)整墊鐵確定調(diào)整墊鐵大多數(shù)能夠加裝在主軸兩端的軸承下端，大多數(shù)是通過螺栓的方式將其固定。針對設(shè)備整體起到支撐的作用，確保設(shè)備在運行過程中的強度。圖5-5調(diào)整墊鐵圖紙第六章三維模型6.1芡實脫殼分選機三維模型芡實脫殼分選機主要是由脫殼系統(tǒng)和分選系統(tǒng)組成的，主要就是完成了芡實的脫殼和分選工作設(shè)計的。芡實脫殼分選機主要是通過傳動電機帶動工作的，傳動系統(tǒng)設(shè)計的是帶傳動，：圖6-1芡實脫殼分選機三維模型展示6.2螺旋推料裝置三維模型在本次設(shè)計中，針對螺旋推料的設(shè)計能利用螺旋葉片的方式完成設(shè)備的推料過程，主要是通過鉸龍的方式進行輸送。螺旋推料裝置能夠利用電機進行對系統(tǒng)的傳遞，在主軸上進行圓周運動。系統(tǒng)的螺旋推料裝置是通過螺旋的方式在主軸上進行固定，同時能夠隨著主軸進行往復(fù)運動，最終完成設(shè)備的輸送工作，在進行設(shè)計的同時選擇的材料是304不銹鋼。圖6-2螺旋推料裝置三維模型6.3釘齒脫殼裝置三維模型針對本次設(shè)計主要是采取頂齒以及弓齒篦子的相互嚙合摩擦來使得脫殼工作。這種裝置呈現(xiàn)出的是螺旋式排列，最終能夠完成對果殼的輸送，從整體方面提升設(shè)備在整體中的工作效率。圖6-3釘齒脫殼裝置三維模型6.4振動篩三維模型振動篩的工作主要就是實現(xiàn)細小雜質(zhì)和芡實的分離工作，振動篩是依靠的傳動電機輸出的作用力來實現(xiàn)直線往復(fù)運動的。振動篩的側(cè)部設(shè)計的有出料口，出料口的作用是為了完成篩選分離干凈的芡實設(shè)計的，芡實從出料口輸送出去完成收集工作。篩選分離出來的雜物通過振動篩前端的出渣口排放出去，圖6-4為振動篩三維模型展示：圖6-4釘齒脫殼裝置三維模型第七章總結(jié)與展望7.1總結(jié)本文設(shè)計的干芡實脫殼分選機，極大的幫助芡農(nóng)解決了芡實快速脫殼的問題。在設(shè)計前期，遇到了許許多多的困難。首先通過翻閱書籍以及參考其他同類型設(shè)備，先確定了設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅要講究簡單，而且拆裝必須也方便，關(guān)鍵是成本低，好讓芡農(nóng)可以接受的價格。然后通過查找相關(guān)芡實的知識和芡實脫殼分選機的文獻資料，列出了幾個方案進行對比，并對各個方案進行了對比，最終才確定了最佳方案。再通過詢問導(dǎo)師，研究的方向合理與否，方法合理等等步驟，一步一步的計算出了相關(guān)數(shù)據(jù)，最后對各個機構(gòu)做出了三維仿真，通過不斷調(diào)試，分析，最終實現(xiàn)三維仿真運動。另外，在做完這一切后，還要對二維圖紙進行修整，才能達到可以答辯的最后一步。對于干芡實脫殼分選機，總體來說，可以分為傳動系統(tǒng)、脫殼系統(tǒng)、篩選系統(tǒng)和風(fēng)選系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都有自己的作用，都能夠很好協(xié)調(diào)完成工作。通