機械畢業(yè)設計（論文）-打瓜收獲機械破皮取籽機構的設計【全套圖紙】

1、<p>　　打瓜收獲機破皮取籽機構的設計</p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　所屬學院 機械電氣化工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 </p>&

2、lt;p>　　班 級 13-1 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　日 期 2013.05 </p><p>　　塔里木大學機械電氣化工程學院制</p><p><b>　　前 言

3、</b></p><p>　　籽瓜是新疆生產建設兵團重要的經濟作物，在建設兵團的農業(yè)產業(yè)結構調整中占有重要地位。隨著農業(yè)產業(yè)結構調整，籽瓜的種植規(guī)模越來越大，人力投入，生產成本的消耗等問題日益突出，因此，籽瓜產業(yè)的全程機械化亟需解決。目前，在籽瓜的收獲環(huán)節(jié)：采取人工采摘、人工輔助集條機集條集堆、機械取籽配合作業(yè)，使得勞動強度大，勞動成本高。同時籽瓜成熟后因其特性不宜在田間放置過久，如逢秋雨霜凍，極易腐

4、爛，另外籽瓜成熟時正是棉花、玉米、甜菜等大宗作物收獲農忙之際，勞動力奇缺，給籽瓜人工收獲帶來很大困難</p><p>　　因此，有必要對籽瓜收獲取籽環(huán)節(jié)機具及配套設備進行研究以解決籽瓜機械化收獲問題。分析了目前在兵團廣泛使用的幾種籽瓜收獲機械的基本結構及功能；并依據(jù)不同的工作機理，介紹了籽瓜撿拾裝置、輸送裝置、取籽裝置的基本類型和技術特點。</p><p>　　針對我國西部籽瓜加工勞動強度

5、大、機械化程度低的現(xiàn)狀，設計了籽瓜籽汁分離機。該分離機的設計思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將汁和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機的主要裝置有破碎齒壓碎輥輪、大滾筒棍刀、小滾筒、小滾筒輥刀和瓜籽的收集裝置。本機結構簡單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農戶推廣使用。</p><p>　　關鍵詞：籽瓜：破碎：壓碎：脫籽</p>

6、<p>　　全套圖紙設計，加153893706</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1研究的意義1</p><p><b>　　1.2研究目的1</b></p>&l

7、t;p>　　1.3可行性分析1</p><p>　　1.4國內外打瓜破皮取籽機現(xiàn)狀及分析1</p><p>　　1.5本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路2</p><p>　　2基本結構、原理及主要技術參數(shù)2</p><p>　　2.1打瓜破皮取籽機結構2</p><p>　　2.2打瓜破皮取籽

8、機工作原理4</p><p>　　2.3主要技術參數(shù)4</p><p>　　3主要部件的設計5</p><p>　　3.1進料口作用5</p><p>　　3.2打瓜彈性的計算5</p><p><b>　　3.3破碎裝置5</b></p><p>　　3.4籽

9、瓜壓碎裝置7</p><p>　　3.5瓜皮分離裝置8</p><p>　　4 籽皮分離裝置中心軸的校核8</p><p>　　4.1軸直徑的選擇9</p><p><b>　　4.2軸校核9</b></p><p>　　4.3軸的扭轉應力的校核10</p><p&

10、gt;　　4.4傳動軸健側擠壓應力的校核10</p><p><b>　　5結論10</b></p><p><b>　　小 結11</b></p><p><b>　　致 謝12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b><

11、/p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1研究的意義</b></p><p>　　打瓜是新疆生產建設兵團(以下簡稱兵團)的重要經濟作物，在兵團的農業(yè)產業(yè)結構調整中占有重要的地位。隨著農業(yè)產業(yè)結構的調整，打瓜的種植規(guī)模越來越大，人力投入，生產成本的消耗等問題日益突出，因此，打瓜生產過程的全程機械

12、化問題急需解決,由于種植過程一般與其它糧食作物沒有多大區(qū)別，重點是收獲不同，所以收獲機械對現(xiàn)實生活的需要是極為迫切的。</p><p>　　本設計通過國內外的打瓜機器的性能、構造以及操作的簡易程度，最終設計成一架操作簡單、價格合理、適合大多數(shù)地區(qū)使用便于維修的打瓜子收獲機械。包括安裝在機架上的破碎輥、篩選器和子皮分離篩，破碎輥的表面上設置有切碎板，子皮分離篩為帶有網孔的半圓柱筒，篩選器由轉軸和其上設置的安裝有刮板

13、的支架組成，破碎輥和篩選器的軸端均設置有皮帶輪。其可以由多種農用機械帶動工作，省時省力，易于推廣。 </p><p><b>　　1.2研究目的</b></p><p>　　打瓜是新疆主要經濟作物之一。發(fā)展打瓜生產，對調整優(yōu)化農業(yè)產業(yè)結構、加快脫貧致富及地區(qū)經濟發(fā)展具有非常重要的作用。打瓜為地上作物，其收獲方式以人工撿拾、機械集調為主。打瓜收獲機可以大大提高收獲效率，

14、降低勞動強度，減少損失，為打瓜生產奠定良好的基礎。但是收獲方式的落后極大的制約了打瓜的生產發(fā)展。為促進打瓜生產地發(fā)展，解決機械化問題勢在必行。打瓜收獲機械化的關鍵矛盾是破碎率是否達到生產要求。</p><p><b>　　1.3可行性分析</b></p><p>　　本課題研究設計出一種小型高效打瓜破皮取籽機械，其原理也可用于大型打瓜加工機械的制造。課題內容主要是打瓜

15、破皮取籽機的設計與仿真，首先對打瓜破皮取籽機總體進行設計，主要對現(xiàn)有打瓜破皮取籽機進行改進，進而用實體軟件進行實體繪制，并對實體圖進行仿真，達到干涉檢測，變形模擬等目的。</p><p>　　1.4國內外打瓜破皮取籽機現(xiàn)狀及分析</p><p>　　1.4.1國內打瓜破皮取籽機現(xiàn)狀及分析</p><p>　　打瓜收獲機在國外也尚未見相關的報道。隨著打瓜種植面積的擴大

16、，在國內有較大的發(fā)展?jié)摿?。但是目前國內的打瓜收獲機械在結構和應用上尚有很多的問題，需要進一步的設計改進和推廣。</p><p>　　目前，在國內打瓜的生產過程中，耕地、整地、播種、中耕、植保和取籽等機械化已逐漸解決，但這些工作量僅占全部作業(yè)量的60％，其余部分主要為人工作業(yè)，特別是打瓜的收獲階段，采摘、集條和輸送全部過程為人工作業(yè)，勞動強度大，勞動成本高，是打瓜生產過程中的瓶頸問題。加之打瓜成熟后不宜在田問放置過

17、久，如逢秋雨霜凍，經常腐爛；同時，打瓜成熟時正是棉花、玉米和甜菜等大宗作物收獲農忙之際，勞動力奇缺，給打瓜人工收獲帶來很大困難。因此，加快打瓜收獲機和相關配套機械的研制對解決打瓜機械收獲中的瓶頸問題，促進打瓜機械化收獲的實現(xiàn)，降低打瓜的收獲成本和時間，減少農民投入，促進農民增收，帶動兵團打瓜產業(yè)的發(fā)展具有重要意義，打瓜收獲機械的研究現(xiàn)狀:打瓜收獲機械的收獲方式打瓜的收獲方式主要有兩種：一種是采摘、取籽聯(lián)合作業(yè)的一體化聯(lián)合收獲；另一種是分

18、段收獲。一體化聯(lián)合收獲具有機械化程度高、收獲效率高、省時省力、節(jié)約成本的特點，但是對土地的要求比較高，特別是地面情況惡劣的打瓜種植地撿拾效果不是很理想，所以這種收獲方式還需要進一步的研究、改進和優(yōu)化[4]。</p><p>　　目前常見的打瓜收獲機械也因打瓜收獲方式的不同而有差異。采摘、取籽聯(lián)合作業(yè)的一體化聯(lián)合收獲方式用塔城地區(qū)農技推廣站研制的打瓜集條機被阿勒泰地區(qū)農技推廣站引進、試驗和推廣，效果良好。　　在這

19、些打瓜收獲機械中，絕大部分屬于實用新型專利，但沒有實現(xiàn)實際的應用。除新疆農業(yè)科學院研制的打瓜撿拾脫籽聯(lián)合作業(yè)機和塔城地區(qū)農技推廣站研制的打瓜集條機做了田問試驗并推廣之外，其余皆未見相關報道。</p><p>　　打瓜收獲機的破碎裝置是籽瓜全程機械化收獲的關鍵設備。新疆是全國最大的籽瓜產地，籽瓜瓤的開發(fā)利用研究顯得尤為重要，生產籽瓜系列產品不僅提高了農產品的附加值，增加了農民收入，同時也避免了農田的污染。籽瓜系列產

20、品為新興食品，在為企業(yè)帶來顯著的經濟效益的同時，也為社會提供了更為豐富、健康的食品資源，同時也促進了新疆籽瓜深加工產業(yè)和籽瓜種植業(yè)的發(fā)展，增加加工企業(yè)和農民收益，新建的生產企業(yè)又可解決大量的工人就業(yè)問題，一系列的發(fā)展必定促進籽瓜種植面積進一步擴大，隨之而來的收獲問題也更加嚴峻，全程機械化收獲迫在眉睫[11]。破碎裝置由破碎滾筒與設于其上的直的破碎齒組成，清選裝置一端設有出料口;區(qū)別是振動篩式清選機的清選裝置采用振動篩進行分離，因振動篩高

21、速擺動，造成清選機振動大、噪音大、故障率高和壽命短的缺點，而半圓篩式清選機的清選裝置由半圓篩和刮板組成，破碎裝置與半圓篩上下平行設置，破碎裝置破碎的瓜皮、瓜瓤和瓜籽落入分離裝置，在刮板刮動下旋轉進行分離。缺點是刮板在刮動瓜皮經過半圓篩上的篩孔時，會將瓜皮叉入清選裝置，而清選裝置無法將碎瓜皮分離出來，影響了瓜籽的質量，再者半圓篩為等徑，不利于瓜皮及時從半圓</p><p>　　1.4.2國外打瓜破皮取籽機現(xiàn)狀及分析

22、</p><p>　　美國、英國、加拿大等經濟發(fā)達國家，經歷了20世紀40～50年代種植業(yè)基本機械化及60～70年代畜禽與水產養(yǎng)殖業(yè)基本機械化后，90年代的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已進入高度機械化、現(xiàn)代化階段。農業(yè)機械正向大型、高速、低耗、自動化和智能化發(fā)展。美國是當今世界上農業(yè)生產現(xiàn)代化程度最高的國家之一,已基本實現(xiàn)了區(qū)域化、專業(yè)化、機械化、社會化、商品化和網絡信息化。一些農場主往往經營上千公頃連片土地,在農業(yè)生產的產前

23、、產中、產后的每一個生產環(huán)節(jié)都使用機械操作,全面實現(xiàn)了機械化。美國已成為世界上農業(yè)勞動生產率最高的國家之一。而對于打瓜收獲機械，由于種植區(qū)域的限制，國外研究資料較少，打瓜收獲機的發(fā)展水平基本以國內為準[8]。</p><p>　　1.5本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路</p><p>　　1.5.1出現(xiàn)的主要問題</p><p>　?。?）從查閱的資料來看

24、，所查到的現(xiàn)有的打瓜收獲機的破碎裝置并不是設計的十分完美，多少都存在缺陷。</p><p>　　（2）機械化程度低，生產效率較低。</p><p>　?。?）打瓜收獲機傳動效率低。</p><p>　?。?）不符合食品加工的衛(wèi)生要求。食品加工關鍵的要求是環(huán)保、衛(wèi)生，食品加工過程的隔離封閉，而以上提到的打瓜收獲機幾乎沒有考慮此問題。</p><p&

25、gt;　　1.5.2需要解決的難題</p><p>　　設計提出一種全新的研究方案，主要解決以下問題：</p><p>　?。?）喂入斗、破碎筒、振動篩體等零部件的參數(shù)，查找相關專利說明。</p><p>　?。?）振動篩體的合理設計。</p><p>　?。?）損失率、破傷率、清凈率達到最小值。</p><p>　　

26、（4）出籽口的離地高度的設計合理化。</p><p>　?。?）運輸?shù)叵兜碾x地高度的設計。</p><p>　　1.6完成本課題需要的工作條件及解決的辦法</p><p>　　該機械動力源為拖拉機，通過牽引裝置與拖拉機連接。</p><p>　?。?）查閱有關資料選擇相關參數(shù)及材料,設計破殼取籽機構。</p><p>

27、　　（2）設計完各零部件后，進行裝配組合，試驗設計的可靠性。</p><p>　?。?）運用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。</p><p>　?。?）運用Solidworks軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。</p><p>　?。?）運用三維設計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。 </p><p>　　2基本結構、原理

28、及主要技術參數(shù)</p><p>　　經過反復的考慮、研究和討論，確定打瓜破皮取籽機的總體機構，包括動力傳送系統(tǒng)、破碎機構、壓碎機構、分離機構、打瓜籽收集機構及控制機構等。</p><p>　　2.1打瓜破皮取籽機結構</p><p>　　打瓜破皮取籽機的總體方案圖如2-1所示。</p><p>　　圖2-1打瓜破皮取籽機的總體方案圖</

29、p><p>　　打瓜破皮取籽機是一種組合式設備。它實質上是打瓜取籽機的破碎系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、兩大組成。主要包括進料口裝置；破碎裝置；壓碎裝置；瓜皮分離裝置；輸送裝置；瓜籽和瓜汁分離；機械傳動系統(tǒng)及機架等組成。</p><p>　　破碎裝置，主要是使整個打瓜進行初步破碎。壓碎裝置，主要是把初步破碎的打瓜進行碾壓使瓜瓤與瓜皮分離。瓜皮分離裝置，主要就是把瓜皮從機體當中分離出去。輸送裝置，主要將其物料

30、送入瓜籽和瓜汁分離裝置。瓜籽和瓜汁分離裝置，主要就是把瓜籽和瓜汁分離開進行對瓜籽收集。</p><p>　　機械傳動系統(tǒng)，主要由小四輪、鏈輪與鏈條等組成， 故結構緊湊。</p><p>　　打瓜破皮取籽機機構如圖2-2所示。</p><p>　　1進料口2籽瓜破碎裝置3籽瓜壓碎裝置4瓜皮分離裝置5水平螺旋輸送器6瓜籽和瓜汁分離裝置 7廢料排出口8.支架9瓜籽收集口

31、 </p><p>　　圖2-2打瓜破皮取籽機的結構組成</p><p>　　2.2打瓜破皮取籽機工作原理</p><p>　　通過小四輪通過萬向節(jié)傳輸動力帶動鏈輪進行工作，籽瓜從進料口進入到破碎裝置進行初步的破碎，破碎的籽瓜進入壓碎裝置，壓碎裝置進行第二次破碎處理通過碾壓輪對初步破碎的籽瓜進行瓜皮與瓜瓤的分離，分離的瓜皮與瓜瓤落入瓜皮分離裝置通過排皮軸的作用將瓜皮

32、排出體外，其瓜籽與瓜瓤將通過篩體的篩眼將其瓜籽與瓜瓤落入儲存箱箱內有個螺旋軸起作用就是把瓜籽與瓜瓤輸送到瓜籽和瓜汁分離裝置，其裝置外殼是個圓桶篩體其小篩孔將瓜汁和瓜瓤排出體外剩余的就是瓜籽和少量的雜質。</p><p><b>　　2.3主要技術參數(shù)</b></p><p>　　表2-1 主要技術參數(shù)</p><p>　　表2-2 配套動力要求

33、</p><p><b>　　3主要部件的設計</b></p><p><b>　　3.1進料口作用</b></p><p>　　保證打瓜比較穩(wěn)定的量進入破碎裝置其進料口具有一定的儲存量保持正常工作簡圖3-1。</p><p><b>　　圖3-1進料口簡 </b></p

34、><p>　　進料口的體積 （3-1）</p><p>　　3.2打瓜彈性的計算</p><p>　　采用三思微機控制電子萬能試驗機進行打瓜的壓縮試驗。加載壓頭為圓柱體，直徑10mm，壓縮速度10mm/min。</p><p>　　通過連接在計算機上的壓力傳感器記錄，將打瓜破裂時的應力值與變

35、形量填如表3-1.</p><p>　　根據(jù)布森聶理論，公式（3-2）計算出打瓜彈性模量填入對應表3-1.</p><p>　?。?-2） </p><p>　　式中:E—物料彈性模量，單位：Pa；</p><p><b>　　F—壓力，N；</b></p><p><b&

36、gt;　　D—變形，mm；</b></p><p>　　u—泊松比；水果和蔬菜的泊松比在0.2~0.5,取打瓜的泊松比為0.3；</p><p>　　試驗樣品之一的壓力變形曲線，曲線拐點為破裂點，對應著打瓜宏觀結構的破壞。即當達到打瓜強度極限時，瓜皮發(fā)生破裂，由表2可看出打瓜破壞所需的靜載荷力均在1000N以上。</p><p>　　表3-1 應力—變形

37、實驗結果</p><p><b>　　3.3破碎裝置</b></p><p>　　3.3.1破碎裝置的作用</p><p>　　籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部，由安裝在軸上的九個形狀大小相同的圓柱形彎齒組成，在軸的高速旋轉過程中能夠完成籽瓜的初步破碎。</p><p>　　3.3.2破碎軸的計算</p>

38、<p>　　該設計動力由拖拉機提供，根據(jù)配套動力要求，通過查資料拖拉機動力輸出的功率一般為40%—50%，本課題以50%計算，最大允許功率按48kW算，拖拉機通過萬向節(jié)傳動軸將動力輸入到如上圖2-2的5軸上，從而帶動裝置進行工作。</p><p>　　已知，圖2-2上的齒輪齒數(shù)設計為、、、、、</p><p>　　拖拉機動力輸出軸轉速為</p><p>&

39、lt;b>　　則軸2的轉速為：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　軸5的功率為：</b></p><p>　　鏈傳動效率一般為90%~93%，本課題研究取93%。 </p><p><b>　　（3-4）

40、</b></p><p>　　傳動比計算： （3-5）</p><p>　　破碎軸的受力分析計算具體如下：</p><p>　　圖3-2 破碎軸的示意圖</p><p>　　由公式：

41、 （3-6）</p><p><b>　　已知：，</b></p><p>　　代入得： （3-7）</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p

42、>　　由上面的打瓜彈性估算實驗：打瓜破壞所需的靜載荷力均在1000N以上，由于我們所計算出的，所以符合設計。</p><p><b>　　3.4籽瓜壓碎裝置</b></p><p><b>　　此處已刪除</b></p><p>　　當鍵面硬度為35HRC時，許用擠壓應力為</p><p>&

43、lt;b>　　則，鍵擠壓強度。</b></p><p><b>　　5結論</b></p><p>　　此打瓜破皮取籽機的使用，改變了以前人工勞動強度大、效率低的缺點。同時也解決了以往打瓜收獲的困難、生產效率低的缺點。此打瓜破皮取籽機的研制滿足了大部分的需要。由于該機取籽率高，損失率低，可以作為以打瓜籽為原材料進行深加工的工廠的后盾，同時也解放了勞動

44、力，可實現(xiàn)自動化破皮取籽的全過程。當然此機器也存在不足的地方，其中有一個就是打瓜碎皮容易在進料口處跳出來，雖然可以調節(jié)進料口的大小，但是不能實現(xiàn)自動化。因此可以在進料斗設置成半封閉狀態(tài)，這樣可以提高該機器的生產率。</p><p><b>　　小 結</b></p><p>　　通過本次課程設計，總結有以下幾點：</p><p>　?。?）籽瓜

45、破皮取籽機的設計成果具有廣闊的應用空間，對于產品的其他應用有待進一步開發(fā)，對于針對各種應用的改進研究還有很多工作可做。</p><p>　　（2）針對破皮取籽機的取籽潔凈率要求，對于壓碎裝置、分離裝置進行優(yōu)化設計，是亟待解決的一個新問題。</p><p>　?。?）針對籽瓜大小，設計系列化破碎裝置也是今后研究的重要問題。</p><p>　?。?）在總體設計的基礎上

46、，對籽瓜破皮取籽機的主要組成機構：籽瓜的破碎機構、壓碎機構、分離機構、齒輪傳動比進行了詳細設計計算；</p><p>　　（5）對所涉及到的所有零部件進行了結構設計，同時設計并繪制出所有傳動零件、聯(lián)結和固定裝置的零件制造圖。</p><p>　　總體來說，此次課程設計，我運用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖，還運用Solidworks軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。由于開始這兩個軟

47、件運用不太熟練在此設計中碰到很多困難，當然在困難中也不斷的成長，在不懂的情況下及時的向老師和同學請教，在他們的幫助下也通過自己的努力順利的完成畢業(yè)設計。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本論文的完成過程中，我的導師吳明清老師給予了我悉心指導和熱情鼓勵，使我順利完成了畢業(yè)設計工作。他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的知識和執(zhí)著的敬業(yè)精神給我留下了深

48、刻印象。激勵我克服困難，廣泛涉獵新思想、新理論，不斷地探求新的科學發(fā)展。同時，也讓我懂得如何去踏踏實實地工作、勤勤懇懇地做人。</p><p>　　在此次設計中，非常感謝學校組織的這次畢業(yè)設計，讓我們把大學四年學習到的知識在畢業(yè)設計中表現(xiàn)的林淋漓盡致。做畢業(yè)設計我才發(fā)現(xiàn)原來的專業(yè)知識這么淺薄。所以才導致設計改了一遍又一遍問題仍然存在，希望各位老師指出我的不足之處，來更加完善我的畢業(yè)設計。在做課題的過程中遇到了很多

49、困難，畢業(yè)設計在吳老師的熱心幫助下才得以順利完成，在此，謹向吳老師表示衷心的感謝和誠摯的敬意。同時，感謝在做課題過程中為我提供便利和幫助的老師和同學們。感謝班級的所有同學們，感謝我們在一起度過的這段忙碌又愉快的時光。在此，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表示由衷的謝意!衷心地感謝在百忙之中參加畢業(yè)答辯的各位老師!</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

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