任務(wù)書填寫要求1．畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在系的負(fù)責(zé)人審查、簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院、系” 、 “專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如02011401X02） ，不能只寫最后 2 位或 1 位數(shù)字；5．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004 年 3 月 15 日”或“2004-03-15” 。畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書1．畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)和要求：查閱現(xiàn)有新鮮毛豆脫殼、各類鮮果、干果脫殼及其它農(nóng)作物如水稻等脫殼機械、研究脫殼技術(shù)方案，在此基礎(chǔ)上設(shè)計兩種以上實用的新鮮毛豆脫殼機械，撰寫說明書，繪制圖紙。參考文獻數(shù)目 25 以上。注意：(1) 為了避免干擾以后畢業(yè)設(shè)計教學(xué)工作，也為了避免知識產(chǎn)權(quán)糾紛，本學(xué)期各個階段所完成的畢業(yè)設(shè)計材料不可發(fā)布到網(wǎng)上，也不可提供給指導(dǎo)教師、評閱人、答辯委員會以外的人員。（2）準(zhǔn)備一本《畫法幾何與機械制圖》課本，需認(rèn)真復(fù)習(xí)，掌握裝配圖與零件圖的差別。繪圖時必須隨時查閱課本。2．畢業(yè)設(shè)計的具體工作內(nèi)容1. 查閱電子文獻：1）中國知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站；2）中北大學(xué)網(wǎng)站——圖書館——電子資源——購買資源——萬方數(shù)據(jù)、CNKI 知識資源總庫、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、CNKI 碩士論文庫、CNKI 博士論文庫、超星圖書館。3）百度網(wǎng)上搜索及其他各種方法。2. 借閱紙質(zhì)文獻：人工查找容易遺漏，需要在圖書館的計算機上找，如果計算機不方便，在宿舍查：學(xué)校網(wǎng)站——圖書館——讀者服務(wù)——文獻檢索——輸入書名（開始時字?jǐn)?shù)少些、后來字?jǐn)?shù)多些，注意搜索技巧）3.對現(xiàn)有技術(shù)方案進行分析總結(jié)，完成開題報告（圖文并茂，2000 字） ；在查閱資料和市場調(diào)研的基礎(chǔ)上設(shè)計兩種以上實用的新鮮毛豆脫殼機械，繪制圖紙，撰寫說明書。圖紙符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。4.在學(xué)有余力的情況下，編制新鮮毛豆脫殼機械關(guān)鍵零件的工藝規(guī)程。5. 翻譯英文文獻一篇。畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書3．對畢業(yè)設(shè)計成果的要求：1. 新鮮毛豆脫殼機械設(shè)計圖紙（含裝配圖、零件圖）2. 設(shè)計說明書一本3. 英文翻譯一篇4. 學(xué)有余力時所完成得新鮮毛豆脫殼機械關(guān)鍵零件的工藝規(guī)程4．畢業(yè)設(shè)計工作進度計劃：起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容大約時間2016 年2 月 29 日~ 3 月 29 日3 月 30 日~ 5 月 31 日6 月查閱文獻，撰寫開題報告。繪制圖紙，完成畢業(yè)設(shè)計說明書。參加答辯。學(xué)生所在系審查意見：同意下發(fā)任務(wù)書系主任： 2016 年 2 月 29 日 （Cooperative Institutinal Research Program 協(xié)作機構(gòu)研究規(guī)劃 ）CIRP 編年史一制造技術(shù)物理上一種仿真模型純鈦合金正交切削的分段芯片的形成關(guān)鍵詞： 加工 造型 分段芯片切削模擬的精度取決于微觀物理的知識，包括在切削過程的本體和微觀組織演化模型。本文提出了一種增強的物理材料模型，表現(xiàn)了微觀結(jié)構(gòu)演變引起的流動軟化在臨界晶粒尺寸下的逆霍爾取效應(yīng)。這個模型能通過有限元模擬和實驗評價模擬分段芯片的正交切削中剪切帶的形成與晶粒細(xì)化鈦。結(jié)果顯示良好的預(yù)測切割和推力，切屑形態(tài)和分割頻率的精度。1 簡介一個分段芯片通常是在切削材料中，具有低的熱導(dǎo)率（例如鈦及其合金）。低導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生的熱積累在主剪切帶，這會導(dǎo)致局部軟化，剪切定位和芯片分割。這反過來又會導(dǎo)致不希望的振蕩，多余的切削力和相關(guān)的振動，這回抑制刀具壽命和降低量產(chǎn)加工特征的表面質(zhì)量和尺寸精度。分段芯片的形成已被模擬的幾個采用不同的建模方法，以及記錄在最近的主題論文[ 2 ] CIRP 研究。基于剪切帶中的空隙和裂縫觀測，烏爾曼等人。[ 3 ]模擬分段切屑形成的韌性模型中的斷裂機制。華和希沃布里[ 4 ]用基于能量的韌性斷裂準(zhǔn)則模擬分段切屑在切割 ti-gal-4v 形成。最近，calamaz 等人。[ 5 ]提出了一個現(xiàn)象學(xué)對流行的約翰遜庫克流動應(yīng)力模型模擬切割 ti-gal-4v 芯片分割現(xiàn)象的修改。奧斯并對這一模型進行了進一步的細(xì)化。 [6 7]他的同事研究不同的應(yīng)用。路路達和 umbrello [8]使用一種類似的流動應(yīng)力模型隨著晶粒尺寸和硬度變化的演化方程由于動態(tài)再結(jié)晶的微觀結(jié)構(gòu)變化預(yù)測（DRX）在干燥和低溫加工 ti-gal-4v 。calamaz 等人[ 5 ]還指出，應(yīng)變軟化可以歸結(jié)為由動態(tài)恢復(fù)引起的微觀結(jié)構(gòu)的變化（DRV）和動態(tài)再結(jié)晶過程的主動在嚴(yán)重的塑性變形。丁和 shin[9]提出了一種基于物理的材料模型利用位錯密度作為唯一的影響因素內(nèi)部狀態(tài)變量。然而，他們只是模擬連續(xù)芯片的形成與模型。在臺灣的論文，最近開發(fā)出基于物理概念的模型[ 10 ]，這是出于克服對移動位錯的相互作用的力學(xué)與微觀結(jié)構(gòu)的障礙，通過將一個額外的變形機制，允許擴展在工業(yè)純鈦切削分段芯片形成準(zhǔn)確的模擬（CP-Ti）。具體而言，為了描述超細(xì)晶粒的材料行為是純鈦切削過程中剪切帶中形成的，模型中引入了反Hall-Petch 效應(yīng)（ihpe），通常歸因于晶界滑動 [ 11 ]，這是材料一種臨界晶粒尺寸下的流軟化模型。這使材料低于臨界晶粒尺寸。該模型是作為一個用戶定義的子程序在一個基于有限元的加工仿真軟件 AdvantEdge 實施（第三波系統(tǒng)，美國）和模擬 cp-ti。正交切削試驗，以確定切削力和芯片特性，以仿真結(jié)果來評估性能的增強的模型。2。基于物理的本構(gòu)模型一部分簡要總結(jié)了以前開發(fā)的本構(gòu)模型[ 10 ]的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這與連續(xù)的切屑形成的模擬交易，并討論了 ihpe 模型增強。熱激活理論[ 12 ]，一個金屬的流動強度進行塑性變形的制定.對于熱應(yīng)力的疊加錯位的熱應(yīng)力 如下的幅度的大小，取決于移動位錯與短距離的障礙，如晶格摩擦和溶質(zhì)原子的th?相互作用的強度。這部分是仿照使用 Mecking 和 KOCKS【13 ]提出了如下的公式：其中，k 是玻爾茲曼常數(shù)，T 是絕對溫度，G0 是歸一化的活化能在 0k， 是溫?度依賴的剪切模量，b 是漢堡的幅度向量，是一個參考應(yīng)變率，分析所需的壓力克服短距離障礙在 0k， p 和 q 是定義與短距離相關(guān)的能量障礙的形狀障礙的參數(shù)無熱應(yīng)力 應(yīng)力之和的代表，所需克服的阻力位錯運動由晶界提供a?Pq 的強度與參數(shù)有關(guān)，P 和 G 是移動位錯晶界強度相關(guān)參數(shù)和位錯林相互作用2 種變量的位錯密度的內(nèi)部狀態(tài)。P，是平均晶粒尺寸， D 的演化與變形在晶界的貢獻來看，Q 在式（3），參數(shù) G 等于一個常數(shù) C，這在變形機制在傳統(tǒng) Hall-Petch 效應(yīng)是積極的是獨立的晶粒尺寸。臨界晶粒尺寸小于（D ），它是溫度的函數(shù)，該 ihpe 是許多金屬伴隨著減少流動應(yīng)力隨晶粒尺寸的變化（圖 1）。為了捕捉到這個軟化，用唯象方程建模：D 和 V 是溫度依賴性形式的參數(shù)如表格 2，對于這種組合 D 和 V，得到 D 在，室溫為 10nm，這是根據(jù)協(xié)議與價值的報道中的各種金屬而決定的[ 14 }。圖中傳統(tǒng)的 Hall-Petch 效應(yīng)反 Hall-Petch 效應(yīng)進化（Refinement ）的晶粒尺寸， D，由于連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶；這發(fā)生在嚴(yán)重的塑性變形鈦[ 15 ]，模型如下￡一和 B 是溫度和應(yīng)變率相關(guān)的參數(shù)，D }d 是最初的晶粒尺寸和 df 是最終的結(jié)晶晶粒尺寸定義為 Zener-Hollomon 參數(shù)的函數(shù)Cz M 是材料相關(guān)的參數(shù)。在這一術(shù)語中，代表了位錯林的貢獻 p，位錯密度的演化模型如下PHA 是由于滑移引起的位錯密度硬化和動態(tài)恢復(fù)過程（但在沒有 DRX）和由封閉的形式表達：P0 是初始的位錯密度，A 和 B 是硬化和動態(tài)恢復(fù)參數(shù)。PA 在完全再結(jié)晶的相應(yīng)的位錯密度晶粒結(jié)構(gòu)。隨著塑性應(yīng)變的增加，位錯消耗在動態(tài)再結(jié)晶形成新的細(xì)胞/晶界過程[ 16}，這是仿照（7 ）式。在高應(yīng)變率變形是受粘性阻力影響，阻礙了運動位錯[ 17 ]。因此，流動的位錯阻力分量應(yīng)力為藍本如下[ 10 }：D 是位錯（粘性）阻力系數(shù)3 模型的校準(zhǔn)從文學(xué)和/或從材料中使用的 12 被稱為純鈦材料參數(shù)和常數(shù)實驗，在表 1 中列出，其余十一個自由參數(shù)，這是不可用的在文獻中，校準(zhǔn)使用在[ 18 }和表 2 中給出的可用數(shù)據(jù)。已知的材料參數(shù)和常數(shù) CP Ti參數(shù) 價值屬性 出自裁定校準(zhǔn)模型參數(shù) CP Ti4 實驗正交管切割實驗在一個哈丁 t-42 SP 數(shù)控車床進行的采用工業(yè)純鈦（2 級）一個接收顯微結(jié)構(gòu)等軸 α 相晶粒平均直徑的 40 微米為保證平面應(yīng)變條件下，管壁厚度僅限于 2 毫米。要探索一個寬范圍的應(yīng)變和應(yīng)變率，三個提供 t= 0.1，0.2，0.3 毫米）和五個切削速度（V }。= 20，80 ，100 ，140，180 米/分鐘）使用。每個測試條件被重復(fù)兩次。此外，每個測試使用 0°前角工具和一個新的涂層的鎢硬質(zhì)合金刀片（ennametal tcmw3251，一個鋒利的切削刃（10 微米。無切削液使用。切削力，f 推力、FT、測定使用壓電測力儀（我的 模型 9257B）。切屑在環(huán)氧樹脂中冷裝在一個 0.05 微米中完成。用 1 mL 氫氟酸的混合物酸（HF， 40%），2 毫升硝酸（硝酸，40 }）和 247 mL 去離子水，用于蝕刻和顯示芯片的微觀結(jié)構(gòu)。5 有限元模型為了模擬正交切削，二維有限元模型內(nèi)置 advantedgetm（第三波系統(tǒng)，美國），一個基于物理的機械加工仿真代碼。增強本物理模型，介紹了在軟件中實現(xiàn)的用戶通過 —在 FORTRAN 編碼定義屈服面常規(guī)。接觸工具/ 芯片接口的條件為藍本使用庫侖摩擦定律。摩擦系數(shù)的平均 貝塔，在每個模擬工具/ 芯片接口（表 3）是從測得 f 和 FT 和方程計算圖 3模擬中使用的摩擦系數(shù)6 結(jié)果在圖 2 模擬 f 和 FT 與實驗結(jié)果進行了比較測量 f 和 FT 隨 V }減少在圖 2。平均和變異的實驗（EXP）和模擬（SIM）切割和推力不同切削條件下PICTURE 3圖 3。平均和變異的實驗（EXP ）和平均模擬（SIM ）峰（s1）和山谷（s2）不同切削加工的切屑厚度條件。說明：由于在芯片幾何，平均估計和不規(guī)則平均使用方法計算了 s1 和 s2 估計方差適用于 10-15 數(shù)據(jù)分片模擬結(jié)果顯示了類似的趨勢5%預(yù)測錯誤 10-20 的錯誤在 f 在英尺的誤差更高是應(yīng)為是由于簡單的庫侖摩擦模型的使用在有限元模型中的刀具磨損的情況下，這總是在切削鈦。分段芯片模擬峰值（S1）、谷（S2）厚度的 RU TU 4與測量結(jié)果圖 3 相比請注意，只有充分形成剪切帶被包含才可測量。一般情況下，測得的芯片厚度的增加 vc 而減小 tu 模擬值顯示了類似的趨勢，但往往高估厚度，特別是 S2 對于大多數(shù)的切削條件原因是缺乏韌性斷裂機制的驗證經(jīng)?？梢栽谧杂杀砻嬗^察到裂縫模型在剪切帶附近的芯片（見圖 1））詳細(xì)的芯片形態(tài)的比較如圖 4 所示段芯片的被模擬捕獲圖 4。測量和模擬芯片形狀的比較圖 5 對比實驗（ EXP）和模擬（SIM）芯片分割頻率）圖 5 顯示了實驗和模擬的比較芯片分割頻率計算從平均峰值 —峰值距離和切割速度。仿真結(jié)果捕捉測得的趨勢，這表明分割頻率增加幾乎呈線性關(guān)系。和隨vc 增加 T為了評估模型的能力，定性模型預(yù)測的微觀結(jié)構(gòu)中的機械加工芯片，四個具體在芯片中的位置，標(biāo)記為 A-D 圖 1（1 ），被選中。A 位置一個位于遠離剪切帶，B 是在邊界，C 是內(nèi)部的剪切帶，D 在尖端的剪切帶。晶粒尺寸與位錯的對應(yīng)分布密度在四個位置如圖克（B 和 C）。TU 6 在實際的芯片微結(jié)構(gòu)光學(xué)顯微剪切帶區(qū)域模擬（b ）和（c）晶粒位錯密度分布位置標(biāo)記 a-d 晶粒尺寸 位錯密度位置 a 上（見圖（ 6）），晶粒細(xì)化小。這個圖（b）的模擬也顯示了一個較小的細(xì)化晶粒尺寸在一個在這一地區(qū)的較低的塑性應(yīng)變（見圖 4）。然而，該應(yīng)變足以引起位錯密度的增加與初始值相比（見圖））。在位置（圖克（圖））的一些精少量的晶粒結(jié)構(gòu)表明在這里發(fā)生足夠大的塑性變形。圖中相應(yīng)的模擬（乙）也表示了更多該地區(qū)的細(xì)化晶粒尺寸。內(nèi)部的剪切帶（位置），模擬產(chǎn)生的超細(xì)晶粒（圖 G（B））由于動態(tài)再結(jié)晶和 ihpe 模型中的機制。預(yù)測平均晶粒尺寸為 50-70 納米的剪切帶區(qū)域。在高溫下的剪切帶，超細(xì)晶粒產(chǎn)生的逆霍爾 —佩奇效應(yīng)，導(dǎo)致材料軟化。此外，較低的位錯密度（相比，a 和 b）預(yù)測的剪切帶（圖）（圖），與超細(xì)晶粒一致圖（b）。剪切下位錯密度的降低可以由位錯湮滅/ 使用說明 —過程活躍在DRX，與已知的一致 DRX [ 1 6}。注意小韌性裂紋位置 D 如圖 6 中?？吹?。由于材料強度的損失，由于延性模型中不包括骨折，模擬無法復(fù)制這種觀察。7 結(jié)論本文提出了一種增強的基于物理的本構(gòu)分段切屑形成的數(shù)學(xué)模型工業(yè)純鈦（CP Ti）。模型結(jié)合反 Hall-Petch 效應(yīng)（ihpe）描述軟化效應(yīng)細(xì)晶結(jié)構(gòu)在剪切帶內(nèi)的物質(zhì)流動強度。流動強度是一個晶粒尺寸位錯密度隨變形而變化的函數(shù)。為了驗證仿真結(jié)果，正交實驗進行了一系列的材料和不同速度。模型模擬產(chǎn)生合理準(zhǔn)確的預(yù)測切割力（＜5 }錯誤），推力（10-20 }錯誤），分割頻率和芯片形態(tài)。此外，該模型能夠模擬晶粒尺寸和位錯的空間分布密度，這被證明是在良好的定性協(xié)議所觀察到的芯片微結(jié)構(gòu)。未來的工作將集中于在模型中加入韌性斷裂機制來捕捉裂紋剪切帶區(qū)域的形成。畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述：1 研究背景與意義1.1 研究背景毛豆以及其它一些豆類都具有很高的營養(yǎng)價值，而且口感良好，因此在日常生活中 頗受人們的喜愛。毛豆的開發(fā)利用是全球的一個新興產(chǎn)業(yè)。大豆是植物蛋白的主要來源 ，在全球特別是我國淀粉營養(yǎng)供應(yīng)有余 、而蛋白質(zhì)營養(yǎng)供應(yīng)不足的情況下，發(fā)展大豆生產(chǎn)迫在眉睫 。但長期以來人們直接攝取大豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)不多，僅通過豆制品、豆奶等方式，約占大豆總產(chǎn)的 30 ％，而 7 0％的大豆籽粒均用于榨油，其豆餅通過動物加以利用。20 世紀(jì) 80 年代以后 ，東南亞國家由于觀念更新，率先通過直接食用毛豆來攝取蛋白質(zhì)營養(yǎng)，相繼受到許多地區(qū)人民的響應(yīng)， 目前發(fā)達過國家對毛豆的需求量每年以 15％的速度遞增 ，次發(fā)達國家對毛豆的需求量每年以 1 O％的速度遞增。在我浙江 、安徽 、上海等省市，毛豆產(chǎn)業(yè)成為一個重要的新興必須產(chǎn)業(yè)。毛豆已成為南方各省夏秋兩季的主要蔬菜，尤其是在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)大豆食用比重明顯上升，并由南方逐步向農(nóng)村擴展 ，毛豆被人們當(dāng)做保健食品擺上了餐桌。毛豆深加工過程中最復(fù)雜和費時的工序就是剝殼。手工剝殼方式具有費時費力、效率低、不衛(wèi)生以及品質(zhì)不一等缺點，給生產(chǎn)者帶來了種種不便。目前，市場上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設(shè)備，但功能還不夠完善，技術(shù)不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機具，阻礙了毛豆深加工的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程。1.2 研究意義理論分析與實驗研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導(dǎo)致剝殼成功率不高。 經(jīng)試驗一臺普通的毛豆脫殼機每小時能剝青毛豆 200kg，而人工剝殼每小時最多 4kg。由此可看出機械化剝殼比手工剝殼效率提高了 50 倍（海門市農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣服務(wù)站，2005）。但現(xiàn)在的技術(shù)水平遠遠不能滿足當(dāng)今日益發(fā)展的毛豆加工需求。由此缺乏了行業(yè)競爭力，缺乏長遠的競爭力。為了實現(xiàn)對毛豆的大量加工。需要技術(shù)加工更高的一體化加工技術(shù)和生產(chǎn)線。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國加入 WTO 以來，國內(nèi)外關(guān)于毛豆脫殼機械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多，針對現(xiàn)有毛豆脫殼機械存在的優(yōu)點與不足，在未來的發(fā)展過程中，對毛豆脫殼在機械生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗進行總結(jié)，不斷完善其功能，使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。3 文獻綜述[1]徐淑科論述了蕎麥的資源分布情況，蕎麥獨特的營養(yǎng)功能以及蕎麥產(chǎn)品在食品加工中的廣泛應(yīng)用。從蕎麥加工工藝設(shè)計的角度，對蕎麥加工中的要點進行了闡述，介紹了 4 種蕎麥脫殼的原理和優(yōu)缺點以及蕎麥加工工藝流程圖。[2]黃和祥認(rèn)為豌豆作為一種低脂肪，高蛋白的食物越來越收到人們的喜愛，它與其它豆類相比，優(yōu)勢在于價格低廉，加工與使用方式多樣化。但無論是制醬類、制罐頭、還是豌豆淀粉加工，都必須先剝殼。為此介紹了豌豆剝殼機械的主要結(jié)構(gòu)和特點，闡述了其工作原理，分析了影響豌豆剝殼質(zhì)量的因素，確定了主要參數(shù)和整機參數(shù)。[3]于麗萍簡述了蕎麥米的營養(yǎng)成分，保健作用及加工概況，對其在脫殼機中的工藝及其操作該過程做了詳細(xì)介紹，保證了脫殼率的提升。[4]杜文華探討帶殼物料的脫殼技術(shù) ,開發(fā)脫殼設(shè)備及方法，從現(xiàn)有脫殼設(shè)備、新型脫殼技術(shù)和工藝條件的研究闡明脫殼技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。指出了新型脫殼設(shè)備存在的技術(shù)難題。說明了脫殼是帶殼物料深加工前的一道重要工序 ,市場前景很好 ,需要繼續(xù)深入研究 。[5]鄭傳祥說明了錐栗是著名特產(chǎn)，味美果香，為了開發(fā)各種各樣的錐栗深加工產(chǎn)品，首先必須解決錐栗的脫殼去紅衣問題。研究分析了國內(nèi)外各種板栗脫殼設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上，提出了錐栗脫殼新技術(shù)：錐栗經(jīng)干燥后進行分選按不同的大小進入不同的錐栗脫殼機，脫殼機內(nèi)雙排刀滾高速切割錐栗外殼，然后高速擊打外殼去衣，經(jīng)脫殼后的錐栗在脫殼機出口完成殼衣分離，在進入帶式輸送機進行分揀，未脫殼的板栗返回脫殼機，經(jīng)分揀后的栗仁進入下一道工序。經(jīng)過大量實驗與測定，證明了該技術(shù)脫殼率高，完整率高，脫殼成本低適合我國國情，并通過省級鑒定。[6] 何春薇、錢仔健、顧雄磊、吳福忠在分析青毛豆剝殼機理的基礎(chǔ)上,設(shè)計出一種全自動青毛豆剝殼機,并對關(guān)鍵部件 —送料裝置和軋輥的設(shè)計參數(shù)進行分析計算,得到了相應(yīng)參數(shù)的理論計算模型。根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)的理論計算結(jié)果,制作了產(chǎn)品樣機,并利用新鮮毛豆進行了多次剝殼試驗,同時對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。試驗結(jié)果表明,剝豆成功率穩(wěn)定在 90%以上,毛豆破損率穩(wěn)定在 5%以下。[7] 楊雪銀認(rèn)為板栗具有重要的經(jīng)濟價值和食療價值,而且營養(yǎng)豐富、味美可口。目前板栗種植已產(chǎn)業(yè)化,其產(chǎn)量大大提高,但是板栗的破殼去衣一直是深加工中的難題,極大的影響了板栗的生產(chǎn)、加工和銷售。所以,板栗的破殼去衣是必須解決的問題。 論文對板栗的干燥特性與壓縮式、剪切式及揉搓式的破殼方式進行了試驗研究,并進行了有限元模擬分析,以探討板栗的破殼機理。主要結(jié)論如下: 通過干燥試驗,確定了板栗的安全干燥曲線。同時對影響板栗含水率的主要因素:干燥時間、干燥溫度及板栗的大小進行了分析,得出了含水率與三者之間的函數(shù)關(guān)系式。 通過對板栗壓縮力學(xué)特性的試驗研究,表明沿 X 向加載時,板栗的破殼效果最好;板栗大小、板栗含水率、加載方向及加載速率是影響板栗破殼力大小的主要因素。 分別進行了壓縮、剪切及揉搓三種方式的破殼試驗,結(jié)果表明,揉搓方式的破殼效果最好,剪切方式次之,壓縮方式的效果最差。 用有限元方法對板栗的破殼機理進行了模擬,通過對節(jié)點力云圖、節(jié)點變形及節(jié)點總應(yīng)變的分析,得知板栗壓縮時,沿 X 方向加載破殼效果最好;三種工作方式中,揉搓方式的破殼效果最好;另外,板栗果殼的力 —變形量分布、裂紋走向等均與試驗結(jié)果一致。由此可知,可采用有限元方法對板栗的破殼機理進行模擬。[8]劉濱凡，戰(zhàn)延文，王懷宇闡述了開展堅果脫殼機研制的目的和重要意義，介紹了我國堅果脫殼機研究的現(xiàn)狀和問題，論述了風(fēng)吸式多功能堅果脫殼機的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，供有關(guān)科研，工程技術(shù)人員和果仁生產(chǎn)企業(yè)參考。[9]劉少達，未立學(xué)，劉清生介紹了銀杏脫殼機的組成、工作原理、結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)參數(shù) ,并對脫殼分離機的主要技術(shù)參數(shù)進行探討。實踐證明該機器技術(shù)可行 ,能實現(xiàn)銀杏脫殼機械化。[10]劉瑞根，楊忠介紹了幾種主要經(jīng)濟作物剝殼機械的加工技術(shù),分析了其機構(gòu)組成與工作原理,進一步闡述了這幾種經(jīng)濟作物剝殼機械的各自特點與技術(shù)發(fā)展情況。[11]胡志超針對當(dāng)前國內(nèi)蕎麥脫殼設(shè)備研究開發(fā)滯后于蕎麥生產(chǎn)發(fā)展問題,就加強蕎麥加工關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的消化吸收與國產(chǎn)化開發(fā)的必要性及國產(chǎn)化研究開發(fā)要點等進行了系統(tǒng)論述。[12]郭貴生，呂新民在油菜籽脫殼機上對影響油菜籽脫殼的主要參數(shù)進行了試驗 ,并對試驗結(jié)果進行了分析。試驗結(jié)果表明 ,生產(chǎn)率對脫殼機的脫殼率和粉末率有一定的影響 ;甩盤轉(zhuǎn)速增加使脫殼機的脫殼率和粉末率增大 ;采用合理的打板數(shù)可提高脫殼機的性能。[13]魏秀青，高振江，吳薇認(rèn)為板栗食用和藥用價值都很高 ,面對板栗生產(chǎn)的快速發(fā)展 ,必須大力推進板栗深加工。制約板栗深加工的因素很多 ,脫殼去衣是其中一個主要技術(shù)難題。本文利用自行設(shè)計研制的氣體射流沖擊設(shè)備 ,很好地解決了板栗破殼取仁的技術(shù)難題 ,為生產(chǎn)各種板栗深加工產(chǎn)品提供了必要的前提條件。另一方面 ,利用該設(shè)備生產(chǎn)的開口即食板栗極易剝殼 ,方便衛(wèi)生 ,經(jīng)充氮包裝可延長保存期 ,常年供應(yīng)。[14]黨新安根據(jù)真空爆殼的機理 ,采用單真空源與多個裝料爆殼室相結(jié)合的合理配置 ,設(shè)計出了用于工業(yè)化生產(chǎn)的自動板栗真空爆殼設(shè)備及其計算機控制系統(tǒng)。[15]張艷華介紹了一種新型板栗脫殼設(shè)備 ,脫殼率 90 %、栗仁質(zhì)量好、破損率小、栗仁褐變程度低 ,設(shè)備操作簡便、自動化程度高 ,適合工業(yè)化生產(chǎn)。[16]王武在分析現(xiàn)有板栗剝殼技術(shù)的基礎(chǔ)上 ,提出了利用微波能技術(shù)解決板栗剝殼難題的新方法 ,介紹了板栗微波爆殼的機理、實現(xiàn)途徑 ,并進行了板栗微波爆殼裝備的設(shè)計。[17]張莉認(rèn)為微波技術(shù)作為一項高新技術(shù)，近年來在食品工程研究與應(yīng)用方面得到了較快發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷擴展。目前應(yīng)用微波能進行食品干燥、殺菌、解凍等技術(shù)已實現(xiàn)工業(yè)化，但在板栗加工應(yīng)用方面，尚未見國內(nèi)外文獻報道。 本研究將微波技術(shù)引入板栗脫殼過程，探索板栗微波脫殼的機理與技術(shù)可行性，以期找到一種有效的板栗脫殼去衣方法。研究結(jié)果表明：利用微波技術(shù)可實現(xiàn)對板栗的一次性脫殼去衣，加工工藝可分為切口與未切口兩種。對于切口板栗來說，其較佳的微波脫殼工藝條件為：挑選板栗→稱重分級→2％NaCl 溶液浸泡 7h→切口→微波能連續(xù)處理(滿功率750W)→分離殼衣、仁→栗仁。而且，此工藝有著較強的適應(yīng)性，可適用不同重量板栗的微波脫殼加工。未切口板栗較佳的微波爆殼工藝條件為：板栗挑選→稱重分級→90℃預(yù)熱干燥 15min→微波脈沖處理(平均功率 495W)→爆裂板栗→分離殼衣、仁→栗仁。必須注意：板栗重量不同，其微波脫殼效果有很大差別。微波對栗仁品質(zhì)會產(chǎn)生影響，利于保護栗仁中含有的 Vc，且具有較強的對 POD 酶的鈍化能力，對淀粉晶體結(jié)構(gòu)破壞程度很小。參考文獻：[1]徐淑科. 蕎麥的營養(yǎng)功能、應(yīng)用及其脫殼工藝好設(shè)備[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2004（12）: 17-19.[2]黃和祥.豌豆剝殼機械的設(shè)計[J].農(nóng)機化研究，2005(3): 109-110.[3]于麗萍.蕎麥米的加工[J]. 西部糧油科技, 2002(5): 43-44.[4]杜文華.帶殼物料脫殼技術(shù)研究初探[J].太原師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2003 年01 期.[5]鄭傳祥.錐栗脫殼去衣及設(shè)備的開發(fā)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2003（1）: 165-167.[6]何春薇、錢仔健、顧雄磊 、吳福忠. 全自動青毛豆剝殼機的研制[J].《農(nóng)機化研究》 2010 年 02 期.[7]楊雪銀.基于有限元方法的板栗破殼機理的研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2005 年.[8]劉濱凡.戰(zhàn)延文，王懷宇.風(fēng)吸式多功能堅果脫殼機的研制[J].森林工程，2005（2）: 10-12.[9]劉少達，未立學(xué)，劉清生.銀杏（白果）脫殼分離機的設(shè)計[J].食品與機械，2004（5）:31-32.[10]劉瑞根，楊忠.經(jīng)濟作物剝殼加工技術(shù)[J].糧油加工與食品機械,2005（6）.[11]胡志超.加強蕎麥脫殼加工設(shè)備研究開發(fā)，促進養(yǎng)麥加工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[J].中國農(nóng)機化，2004(3):11 一 13.[12]郭貴生，呂新民.油菜籽脫殼機脫殼性能試驗研究團[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2005 (1):148-149.[13]魏秀青.高振江，吳薇.氣體射流沖擊板栗破殼技術(shù)開口即食板栗加工試驗研究[J].糧油加工與食品機械，2003 (5): 55-56.[14]黨新安.板栗真空爆殼機及其控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].輕工機械，2002(4): 51-53.[15]張艷華.板栗脫殼設(shè)備的設(shè)計[J].糧油加工與食品機械，2004 (5): 70-7l .[16]王武.板栗微波爆殼技術(shù)及微波裝備設(shè)計[J].糧油加工與食品機械，2002 (7).[17]張莉.板栗微波脫殼機理及加工工藝研究[0L].中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2004.畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1 研究的問題目前，市場上雖然已經(jīng)有一些專門的毛豆剝殼設(shè)備，但功能還不夠完善，技術(shù)不是很成熟，缺乏成型的毛豆脫殼機具，阻礙了毛豆深加工的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。理論分析與實驗研究表明，影響剝殼效果的主要原因是殼韌豆脆，籽粒易受傷，導(dǎo)致剝殼成功率不高。2 研究的途徑現(xiàn)今在生產(chǎn)生活中，較為常用的兩種毛豆剝殼機有軋輥式毛豆剝殼機、擠壓式剝殼機。軋輥式毛豆剝殼機主要由振動料斗、機體、輸送機構(gòu)、導(dǎo)料板、軋輥和豆與殼分離引導(dǎo)板組成，將毛豆莢放入儲料斗中，電機帶動偏心軸轉(zhuǎn)動，由于偏心軸質(zhì)量分布不勻所以在轉(zhuǎn)動過程中將產(chǎn)生激振力，使豆莢較分散且均勻地落在傳輸帶上，經(jīng)傳輸帶把豆送到導(dǎo)料板，進而滑落卷入軋輥中。由于兩軋輥反向旋轉(zhuǎn)，同時兩軋輥之間有一定的間隙，能夠使豆莢的一部分被軋輥夾持并被擠壓，使豆粒從豆殼中脫出，而豆殼被軋輥卷入，使豆粒和豆殼分離。經(jīng)分離引導(dǎo)板將豆粒導(dǎo)入豆粒收集盤中，把豆殼導(dǎo)入到豆殼收集盤中。擠壓式剝殼是借助于軋輥對豆粒擠壓，使豆粒從豆殼中脫出。其中，反向旋轉(zhuǎn)的一對軋輥為剝殼機的核心裝置，它能有效破殼的原理如下：毛豆豆莢為扁長條狀，中間厚，兩頭扁平，籽粒在殼內(nèi)縱向排列，籽粒間有一定間隙，受外力擠壓時會移動；豆莢外殼比較柔韌，兩片豆殼結(jié)合處破壞應(yīng)力較小，當(dāng)被施加外力時，籽粒可以從兩豆殼結(jié)合處輕松脫出 HJ。當(dāng)長條狀毛豆莢經(jīng)送料裝置縱向輸送到雙軋輥時，豆莢扁平的一端首先被反向轉(zhuǎn)動的軋輥夾持，軋輥轉(zhuǎn)動，豆莢通過軋輥向前移動。由于兩軋輥間隙較小(大約在 1．7—2．Omm 之間)，豆莢中間厚鼓部分難以通過，莢中籽粒受到軋輥的擠壓，與莢殼產(chǎn)生相對運動，向后移動的籽粒將莢殼撐開，脫離豆殼，實現(xiàn)剝殼脫粒。這時，豆殼在雙軋輥的前側(cè)，籽粒在后側(cè)，達到了粒殼分離和分置。毛豆脫殼機一如圖所示毛豆脫殼機，由被固定在底座 1 中部的軸板 2 上呈上下位置安裝的上、下擠壓輥 6, 7 和裝在它們端部的齒輪 5、搖把 8 構(gòu)成。該剝毛豆機的上、下擠壓輥 6; 7 在一周的同步反向轉(zhuǎn)動中，它們間的夾角、夾縫大小不斷變化，在最小夾角、夾縫位置也能把莢殼夾緊而不夾壞豆粒;它剝出的豆粒不受污染，不經(jīng)上、下擠壓輥 6、7 間的夾縫自動排出。此機結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、安全可靠，適用于家庭、餐館、食堂及賣菜攤。毛豆脫殼機二此種毛豆剝殼機工作時，毛豆從工作臺遠離剝殼軋輥的的一端被人工均勻地鋪平一層，在振動的作用下徐徐地向剝殼軋輥移動，井且在移動中形成隊列，連續(xù)不斷地進入到剝殼軋輥中，豆莢的一端受軋輥的擠壓作用，外殼從軋輥喂入口的另一側(cè)排出，被軋輥擠出的青毛豆籽粒和少量漏剝的豆莢從軋輥喂入一側(cè)的出料口落到下方的清選篩中，經(jīng)過振動篩選將青毛豆籽粒與漏剝的豆莢等雜質(zhì)分離，加工出清潔的毛豆籽粒。由此可見，此機械可節(jié)省加工工序、提高生產(chǎn)效率。由此可以預(yù)想到，這種毛豆剝殼機，加工出的豆籽干凈清潔，可直接進行預(yù)冷、包裝等加工，提高了毛豆的加工效率。畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：趙波同學(xué)本學(xué)期的課題與機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)直接相關(guān)，所要求完成的任務(wù)符合本科教學(xué)要求，課題具有一定實際意義。趙波同學(xué)針對“毛豆脫殼機械設(shè)計”課題，查閱了相關(guān)圖書資料和網(wǎng)上資源。通過本階段的學(xué)習(xí)，該同學(xué)對“毛豆脫殼機械設(shè)計”課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀有了初步了解。以所學(xué)本專業(yè)課程為基礎(chǔ)，結(jié)合一個月左右的文獻檢索，該同學(xué)對課題的研究意義進一步明確，已了解所要解決的主要問題，擬采用的設(shè)計方案或研究手段基本合理。自開學(xué)以來，趙波同學(xué)能參加指導(dǎo)教師安排的集體輔導(dǎo)和個別輔導(dǎo)，遵守學(xué)校紀(jì)律。該同學(xué)具備了完成“毛豆脫殼機械設(shè)計”的基本知識，根據(jù)其近期表現(xiàn)，有希望完成本學(xué)期課題所要求的各項任務(wù)。同意開題。指導(dǎo)教師： 2016 年 3 月 20 日所在系審查意見：同意開題系主任： 2016 年 3 月 22 日毛豆脫殼機械設(shè)計摘要：毛豆具有很高的營養(yǎng)價值，深受人們的喜愛，而且還能補充人體必需的蛋白質(zhì)營養(yǎng)，是一種在各方面來說都很有價值的蔬菜食品。隨著現(xiàn)如今國際機械化的高速發(fā)展，人工毛豆脫皮費時費力，大大阻礙了毛豆價值的發(fā)揮與農(nóng)民收入的提高，毛豆脫殼機的研制正是在這一基礎(chǔ)上提高毛豆脫殼率，增加人們直接食用潔凈無污染的豆子而構(gòu)想的。高效率的毛豆剝殼可以大大提高毛豆運輸，包裝，冷藏等等步驟的效益，大力推進農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。通過參考國內(nèi)外各種主流脫殼機，研究其核心原理，革新其數(shù)據(jù)構(gòu)造，來設(shè)計一種更加廣泛適合我國基本國情的毛豆脫殼機。并對核心裝置軸輥進行了新的設(shè)計，從而開發(fā)出一種更加高效的毛豆脫殼機。關(guān)鍵詞：毛豆脫殼機；高效；軋輥Soybean hulling machine shellerAbstract：Soybean has very high nutritional value， deeply people’s affection and also essential protein nutrition is a in the beans are valuable vegetable food.With rapid development of nowadays international mechanization， artificial soybean peeling is time- consuming and laborious， greatly hindered the marketable value of play and the income of the farmers raise and development of soybean hulling machine is on the basis of the improved soybean hulling rate，increase food for people clean without pollution beans conceived.Efficient soybean hulling can greatly improve soybean transport， packaging， refrigeration and so on steps of benefits, and vigorously promote the agricultural modernization.By reference to the domestic and international mainstream sheller， it has to study its key principles， reformof the data structure to design a more suitable for China’ s basic national conditions of soybean sheller.And the core shaft roller device for a new design， to develop a more efficient soybean sheller. key word：Soybean sheller; Efficient; Roll1目 錄摘要 ⅠAbstract.Ⅱ目錄 .Ⅲ1 引言 .11.1 課題提出的背景 .11.2 研究的意義 .21.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .21.4 脫殼方式的發(fā)展 .21.5 提高毛豆脫殼機械能力 .21.5.1 提高毛豆脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 21.5.2 提高毛豆機械去皮率，盡量減少豆子破損率 21.5.3 向自動控制和自動化方向發(fā)展 31.6 毛豆脫殼機械應(yīng)用前景 .32 毛豆脫殼技術(shù)的研究分析 .42.1 毛豆脫殼技術(shù) .42.2 毛豆脫殼機一 .52.3 毛豆脫殼機二 .73 毛豆脫殼機的主要構(gòu)造及運行原理 .9方案一毛豆脫殼機 .93.1 毛豆脫殼機一 .93.2 剝殼原理 .103.3 軸的結(jié)構(gòu) .123.4 軸的校核 .123.5 剝殼輥的清潔 .13方案二專業(yè)毛豆脫殼機的結(jié)構(gòu) 1423.6 毛豆脫殼機二 .143.7.毛豆剝殼機的核心技術(shù) .153.8 傳動方案擬定 .153.9 電動機的選擇 .153.10 毛豆脫殼機的主要部件設(shè)計 153.10.1 帶傳動的設(shè)計 .163.10.2 軸的設(shè)計 .203.10.3 齒輪的設(shè)計 .243.10.4 震動工作臺的設(shè)計 .263.10.5 機架的設(shè)計 .283.10.6 橡膠輥的選取 .283.10.7 鍵的選擇 .283.10.8 剝殼輥的清潔 .28總 結(jié) 29參 考 文 獻 30致 謝 32 I毛豆脫殼機械設(shè)計摘要：毛豆具有很高的營養(yǎng)價值，深受人們的喜愛，而且還能補充人體必需的蛋白質(zhì)營養(yǎng)，是一種在各方面來說都很有價值的蔬菜食品。隨著現(xiàn)如今國際機械化的高速發(fā)展，人工毛豆脫皮費時費力，大大阻礙了毛豆價值的發(fā)揮與農(nóng)民收入的提高，毛豆脫殼機的研制正是在這一基礎(chǔ)上提高毛豆脫殼率，增加人們直接食用潔凈無污染的豆子而構(gòu)想的。高效率的毛豆剝殼可以大大提高毛豆運輸，包裝，冷藏等等步驟的效益，大力推進農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。通過參考國內(nèi)外各種主流脫殼機，研究其核心原理，革新其數(shù)據(jù)構(gòu)造，來設(shè)計一種更加廣泛適合我國基本國情的毛豆脫殼機。并對核心裝置軸輥進行了新的設(shè)計，從而開發(fā)出一種更加高效的毛豆脫殼機。關(guān)鍵詞：毛豆脫殼機；高效；軋輥IISoybean hulling machine shellerAbstract：Soybean has very high nutritional value， deeply people’s affection and also essential protein nutrition is a in the beans are valuable vegetable food.With rapid development of nowadays international mechanization， artificial soybean peeling is time- consuming and laborious， greatly hindered the marketable value of play and the income of the farmers raise and development of soybean hulling machine is on the basis of the improved soybean hulling rate，increase food for people clean without pollution beans conceived.Efficient soybean hulling can greatly improve soybean transport， packaging， refrigeration and so on steps of benefits, and vigorously promote the agricultural modernization.By reference to the domestic and international mainstream sheller， it has to study its key principles， reformof the data structure to design a more suitable for China’ s basic national conditions of soybean sheller.And the core shaft roller device for a new design， to develop a more efficient soybean sheller. key word：Soybean sheller; Efficient; RollIII目 錄摘要 ⅠAbstract.Ⅱ目錄 Ⅲ1 引言 .11.1 課題提出的背景 11.2 研究的意義 21.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.4 脫殼方式的發(fā)展 21.5 提高毛豆脫殼機械能力 21.5.1 提高毛豆脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 .21.5.2 提高毛豆機械去皮率，盡量減少豆子破損率 .21.5.3 向自動控制和自動化方向發(fā)展 .31.6 毛豆脫殼機械應(yīng)用前景 32 毛豆脫殼技術(shù)的研究分析 .42.1 毛豆脫殼技術(shù) 42.2 毛豆脫殼機一 52.3 毛豆脫殼機二 73 毛豆脫殼機的主要構(gòu)造及運行原理 .9方案一毛豆脫殼機 93.1 毛豆脫殼機一 93.2 剝殼原理 103.3 軸的結(jié)構(gòu) 123.4 軸的校核 123.5 剝殼輥的清潔 13方案二專業(yè)毛豆脫殼機的結(jié)構(gòu) 14IV3.6 毛豆脫殼機二 143.7.毛豆剝殼機的核心技術(shù) 153.8 傳動方案擬定 153.9 電動機的選擇 153.10 毛豆脫殼機的主要部件設(shè)計 153.10.1 帶傳動的設(shè)計 .163.10.2 軸的設(shè)計 .203.10.3 齒輪的設(shè)計 .243.10.4 震動工作臺的設(shè)計 .263.10.5 機架的設(shè)計 .283.10.6 橡膠輥的選取 .283.10.7 鍵的選擇 .283.10.8 剝殼輥的清潔 .28總 結(jié) 29參 考 文 獻 30致 謝 3211 引言1.1 課題提出的背景毛豆在日常生活中很受人們的喜愛，因為它具有很高的營養(yǎng)價值而且味道也很不錯，毛豆的開發(fā)利用是全世界的一個新興熱門產(chǎn)業(yè) [1]。毛豆是生活中蛋白質(zhì)的主要來源之一，尤其是在世界上，特殊考慮中國國情，蛋白質(zhì)營養(yǎng)嚴(yán)重不足，大力發(fā)展毛豆等豆類產(chǎn)業(yè)的形勢非常嚴(yán)峻。然而攝取毛豆蛋白質(zhì)營養(yǎng)量不多，只有通過豆類產(chǎn)品，豆?jié){等一系列渠道，占 25%的毛豆總產(chǎn)量，75%的大毛豆種子被用于石油提取，動物使用豆餅制品 [2]。東南亞國家自二十世紀(jì)八十年代之后，加大了毛豆蛋白的攝入量，被很多地區(qū)學(xué)習(xí)，當(dāng)前在經(jīng)濟大國的毛豆需要量每一年以 20%的速率增長，毛豆的生產(chǎn)食用需求每年以 15%的速率遞加，在廣東，浙江各個省市，毛豆工業(yè)已經(jīng)成為了發(fā)展的重重之重。特別是在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的毛豆食用比例明顯增加，并逐步擴大到全國，大豆作為保健食品出現(xiàn)在餐桌上。去除毛豆外殼是最復(fù)雜也是最費時費力的工序 [6]。生產(chǎn)者和食用者最大的不便是費時費力的人工剝殼。毛豆機械化加工成長的最大阻礙就是技術(shù)不完善，機器功效不強。 國內(nèi)外市場的供應(yīng)被大大的滿足的原因是很多地方的毛豆已經(jīng)采用機械化處理，剝離出豆子，通過清洗，包裝 和運輸，市場需求得到了滿足從而農(nóng)民的收入大大提高，由此毛豆的經(jīng)濟價值也大大提高。中國農(nóng)作物種植在世界前列，其占相當(dāng)大比例的是殼果作物大豆，其所含重要的食用油、蛋白質(zhì)在國家糧食安全中占有重要地位，毛豆脫皮率直接影響著毛豆產(chǎn)業(yè)價值和農(nóng)民的實際收益，現(xiàn)代食品營養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的重要保障的一部分責(zé)任已經(jīng)放在了毛豆去皮率的肩上.普通的毛豆去皮方式是用人為使用雙手去掉毛豆外皮但是這樣會使剛剝出的干凈豆粒受到污染，而且效率不高也不衛(wèi)生，不健康。大多數(shù)含有外殼的果實和蔬菜都要進行脫殼。去皮率的高低直接決定毛豆的經(jīng)濟價值和農(nóng)民的經(jīng)濟收入 [4]。因為植物皮殼的差異性、本身性質(zhì)有很大的差別，從而選取合適的脫殼方式和脫殼裝備，抬高脫殼率和下降子粒碎裂率就變得非常重要。面對毛豆生產(chǎn)時令性強，收獲時令聚集上市 [3]。市場2上，為了延長保存時間，延長銷售季節(jié)，降低勞動強度，因此毛豆脫殼機研究已成為農(nóng)業(yè)機械的一個重要組成部分。1.2 研究的意義表面剖析和試驗結(jié)果詮釋，豆殼韌豆籽脆是影響毛豆托克最主要的原因，子粒容易損壞，致使剝殼效率低。 實踐中毛豆脫皮裝置和人工相比同一時間內(nèi)能剝毛豆 150kg，而人為剝殼至多 3kg。從這里可以看出機械比人力提高了 50倍的功效 [5]。但現(xiàn)在的技術(shù)水平遠遠不能滿足當(dāng)今日益發(fā)展的毛豆加工需求。為了實現(xiàn)對毛豆的大量加工。需要技術(shù)加工更高的一體化加工技術(shù)和生產(chǎn)線。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀中國加入 WTO 以來，關(guān)于毛豆脫皮機的開發(fā)和應(yīng)用慢慢增加 [7][24].在考量研究了現(xiàn)有的大豆脫皮機的優(yōu)點和缺點，規(guī)劃其在未來的發(fā)展勢頭。對去皮機在機器出產(chǎn)和實踐中的經(jīng)驗教訓(xùn)舉行歸納，提高機械功能效益，這樣才能有良好的發(fā)展?jié)摿Α?.4 脫殼方式的發(fā)展現(xiàn)在的技術(shù)水平遠遠不能滿足當(dāng)今日益發(fā)展的毛豆加工需求 [9][23]。由此缺乏了行業(yè)競爭力，造成了巨大的經(jīng)濟損失，為了能夠大規(guī)模的加工毛豆。需要革新核心技術(shù)，和改革其構(gòu)造來適應(yīng)現(xiàn)在的發(fā)展環(huán)境 [8]。1.5 提高毛豆脫殼機械能力1.5.1 提高毛豆脫殼機械的通用性和適應(yīng)性剝豆機性能能否被廣泛適用于國家國情中是剝殼機械現(xiàn)在研究的主要方面[11][22]。但市面上一些毛豆脫皮機只是一個毛豆品種和當(dāng)?shù)厣L環(huán)境的設(shè)計而成，它的適用范圍不夠廣泛，無法滿足多數(shù)普通人家的需求，不適合廣泛應(yīng)用。為了設(shè)計擁有廣泛適用性的毛豆脫殼機，只需要通過更換主要部件的來進行各個種類的帶殼作物的脫殼加工。通過對主要工作部件的改造開發(fā)可以滿足不同的堅果剝殼操作礱谷機的需要，創(chuàng)新核心技術(shù)水平，改革工藝規(guī)程，把制造成本降下來，以適應(yīng)不同的加工企業(yè)的需求。毛豆脫殼機能夠迎合這類發(fā)展潮流，將全面影響脫殼機可以獲得更廣泛的推行和全面發(fā)展的使用。1.5.2 提高毛豆機械去皮率，盡量減少豆子破損率 [10][18]攻克毛豆脫殼機關(guān)鍵技術(shù)和核心要點是變革傳統(tǒng)的構(gòu)造，創(chuàng)建全新的脫殼3原理，改進構(gòu)造，也在進一步改良完善總體構(gòu)造，抬高脫殼率和削減子粒損壞率 [12][13]。當(dāng)前國內(nèi)外毛豆脫殼機脫殼率和損壞率的處置沖突這一關(guān)鍵技能將直接關(guān)系到脫粒機的發(fā)展未來 [19][20]。1.5.3 向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機器還是靠人工喂養(yǎng)或定位，影響質(zhì)量和人工操作速度 [14][21]。因此，我們應(yīng)該通過機電一體化裝置以及自動送料的設(shè)計與開發(fā)，自動定位礱谷機確保均勻給料和定位實現(xiàn)自動化操作，進一步提高操作的精度和運算速度，為了滿足加工企業(yè)的實際需求，提高產(chǎn)品加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，以開拓國內(nèi)外市場。新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)工藝將繼續(xù)應(yīng)用于毛豆機械研發(fā) [15],隨著液壓技術(shù)與電子技術(shù)、控制技術(shù)與化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)的發(fā)展，很多繁雜的機器構(gòu)造、能源傳動、粗重的材料和落伍的技術(shù)將漸漸被代替。大大降低機器自重，減少內(nèi)部損耗，簡化操作規(guī)程，提高機器的使用年限，大大減少人工成本，將成為主要的設(shè)計目標(biāo)，這些將在毛豆脫殼機設(shè)計制造中的應(yīng)用中一步步實現(xiàn)。跟隨國內(nèi)外各種更高更新更好的技術(shù)一點點出現(xiàn)，怎么將這些新東西更好的應(yīng)用于現(xiàn)實產(chǎn)量，是當(dāng)前毛豆脫殼機必要盡快處理的題目 [16][25]。1.6 毛豆脫殼機械應(yīng)用前景毛豆脫殼機械是當(dāng)今農(nóng)業(yè)的主要構(gòu)成部分，它可以大大保證農(nóng)業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展。近幾年來看，毛豆脫殼機械銷售數(shù)量增加不休，專業(yè)化水準(zhǔn)大幅度升高，服務(wù)領(lǐng)域繼續(xù)擴大。雖然脫殼機的機械化程度不是很高，但對于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和示范區(qū)，有些是人工操作，勞動生產(chǎn)率低，區(qū)域發(fā)展不平衡。進入二十一個世紀(jì)以來，我國的毛豆生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，新的變化，并建立了一個適合毛豆生產(chǎn)機械化發(fā)展的新階段，為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的推動器-毛豆脫皮機械提供了發(fā)展條件。甚至在我國某些地區(qū)，為了促進大豆生產(chǎn)機械化，出臺了鼓勵和支持農(nóng)民購買毛豆脫皮機械的熱情，加速市場需求的形成。對毛豆需求的增加，國內(nèi)毛豆預(yù)處理需求的不斷擴大，毛豆脫殼率成為不可避免的機械化作業(yè)水平判斷標(biāo)準(zhǔn)。毛豆脫粒機在提高效率，降低勞動強度起到了積極的作用，進一步促進毛豆加工技術(shù) [17]。42 毛豆脫殼技術(shù)的研究分析毛豆脫皮加工的效益化仍然受到阻礙。一些功能不齊全，技術(shù)不完善的脫皮機器雖然已經(jīng)面世。但缺乏的核心技術(shù)任然是一個巨大的問題。豆殼韌豆子脆是對剝殼最大的影響，子粒太脆弱，剝殼功效不高。豆莢中央鼓，兩端窄，豆莢總共約 55mm，粒子在豆莢內(nèi)縱向分布，顆粒之間存有一定的間隙，受到壓迫則會發(fā)生不規(guī)則位移，毛豆很柔軟，毛豆之間的作用力很強，沒有擠壓壓迫，粒子不容易突破壓力爆開。2.1 毛豆脫殼技術(shù) 毛豆作為重要的食用油、蛋白質(zhì)食物和飼料蛋白質(zhì)原材料，是我國糧食安全中重要地位的一份子，毛豆脫殼技術(shù)的高低直接決定著毛豆的大規(guī)模產(chǎn)量的出現(xiàn)和能否提高農(nóng)業(yè)發(fā)展水平，促進毛豆的經(jīng)濟效應(yīng)。目前，在新鮮類果實毛豆脫殼的過程中，機械脫殼還不成熟，一般均為手工脫殼，這樣不僅效率底下，而且極易弄傷手指?，F(xiàn)今在生產(chǎn)生活中，較為常用的兩種毛豆剝殼機有軋輥式毛豆剝殼機、擠壓式剝殼機。料斗，箱體、傳輸結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向板、剝殼輥、豆殼脫離部分等共同構(gòu)成了軋輥脫皮機的主要部分。因為偏心軸質(zhì)地在各個部分存在差異因此在工作中將發(fā)生一些震蕩，這樣豆莢擴散并勻稱落下，通過運送機構(gòu)進入輥中。因為一對軋輥之間有相當(dāng)?shù)拈g隔，軋輥可以讓毛豆邊緣被夾持并壓迫毛豆使豆子滑出，這樣豆子和豆莢離散分開。把豆子從殼中擠出完全是利用了用擠壓的方式。兩個扭轉(zhuǎn)的軋輥是脫皮機的重要部件，其高效脫皮的道理為：豆莢中央鼓，兩端窄，豆子在豆莢內(nèi)不均勻排列，豆子間有部分間隔，，受到壓迫則會發(fā)生不規(guī)則位移；毛豆很柔軟，毛豆莢連接之處承受壓力的能力弱，擠壓時豆子方便脫出。毛豆被傳送機構(gòu)輸送到軋輥時、豆莢邊緣被旋轉(zhuǎn)軋輥夾緊、旋轉(zhuǎn)的圓輥帶動毛豆向前運動。由于兩輥之間存在微小的空隙（約 0.7 - 2.0MM）、豆子中央很難進入，兩根輥壓迫毛豆，豆子受到壓迫則會發(fā)生不規(guī)則位移。52.2 毛豆脫殼機一如圖所示毛豆脫殼機，被牢牢固定在底座 1，2 上安置的上、下擠壓輥 6, 7和裝在它們側(cè)面位置的齒輪 5、手動搖把 8 組成。這個剝殼機的核心裝置為擠壓輥 6; 7 在同步反向旋轉(zhuǎn)，其角度、裂紋尺寸的變化，在最小角度和裂紋位置的裂紋都可以在不夾壞豆粒的殼內(nèi)夾持；未被污染的豆粒經(jīng)上、下擠壓輥 6、7間的夾縫自動排出。此方案簡單、操作簡單、安全，面向家庭、餐館、食堂及賣菜攤。圖 2.1 家用毛豆脫殼機一本方案是通過具有如下零部件和結(jié)構(gòu)的剝毛豆機來實現(xiàn)的：底座，軸扳，6雙擠壓輥，齒輪，頂絲，手動搖把，進料盤，渣斗豆盒，卡子等構(gòu)成了這個毛豆去皮機的主要部分。底座、是長方型框架它把各種零件組合限制在一個范圍內(nèi)。軸板、是二塊長板條它固定在底座中部兩邊，上面有安裝雙擠壓輥的孔槽，外面有裝頂絲的位置。雙擠壓輥是表面非常粗糙的兩根直徑相同的擠壓輥、上擠壓輥是一圓形柱、下擠壓輥是一不規(guī)則的大半圓形柱。齒輪是聯(lián)動上下擠壓輥的裝置迫使上、下擠壓輥同步轉(zhuǎn)動。搖把、是把外力轉(zhuǎn)輸給上、下擠壓輥。卡子、是把剝毛豆機固定類似于桌面，欄桿等大型固定的物件上。進料盤可放豆莢。出渣斗收集毛豆外殼。豆盒為收納豆子使用。大致的安裝原理為：現(xiàn)將上下擠壓輥安放入兩邊軸板的孔槽內(nèi)，然后開始安裝底座和軸板，用來穩(wěn)固整體裝置，之后再連接軸板外部一側(cè)的齒輪，再按順序安裝手動搖柄，兩擠壓輥之間的夾縫大小由頂絲托起下擠壓輥來調(diào)節(jié)，還有裝在軸板一邊的進料盤和軸板另一邊的渣斗及裝在底座兩端頭的卡子和擱置在下擠壓輥下面的豆盒采用了上述零部件和結(jié)構(gòu)方式就組成了剝毛豆機。使用時先選擇好固定的位置，并用頂絲調(diào)節(jié)好上下擠壓輥之間的夾縫大小，順時針轉(zhuǎn)動搖柄，人工把毛豆送入上下擠壓輥的夾縫中，兩根擠壓輥不斷轉(zhuǎn)動，應(yīng)為都假的形狀質(zhì)地不均勻，豆子就隨著雙輥的擠壓而鼓脹爆裂開來，豆子從夾縫中調(diào)入豆盒，而豆莢則隨著兩根擠壓輥前進繼而掉落到渣斗盒中。這樣就完成了豆莢的分離，在這個過程中只有裝置接觸毛豆，而雙手沒有接觸，這樣也避免了手上的細(xì)菌以及臟東西污染剛剝好的潔凈的豆子。確實省時省力。72.3 毛豆脫殼機二8圖 2.2 毛豆脫殼機二這個方案的毛豆脫皮機作業(yè)過程中，毛豆從相距工作臺較遠的軋輥的的另一面人為分散均勻，在電機的帶動下緩緩朝軋輥前進，這些蛙跳著的毛豆，不斷地進入到機器中，在一個一個經(jīng)過滾動擠壓效應(yīng)。經(jīng)過軋輥處理過的豆子與一些殘余的豆莢落入盤中，人為挑選出潔凈的豆子。具體實施方式這個方案如下圖所顯示的一樣，由傳動區(qū)域 12.13、電機、剝殼輥、清理篩、夾送輥和工作面結(jié)合起來。兩個包含膠圈剝殼軋輥安放的位置要相互平行，其規(guī)格無差別，兩軋輥必須存在不少于 2 mm 的間隔 ;兩個包含橡膠的夾送輥安放的位置要相互平行在剝殼輥的另一端，兩個夾送輥的規(guī)格無差別，且 5.6 之間留有不少于 5mm 左右的間隔，四個角通過 2 平臺與 5 機架連接，2 個電機固定在傾斜的底面。清理篩 7 固定在 5 的正下方位置，經(jīng)過支撐架 12 和 4 聯(lián)動。毛豆脫皮時，電機帶動 5 和 6 以相同的轉(zhuǎn)速相反方向旋轉(zhuǎn)。毛豆被機器納入后被 6 夾住，之后被納入到 5 的中間位置，因此很難出現(xiàn)剩余。當(dāng)豆子扁平端的一部分投入 5 而另一端沒有完全離開 6 時，毛豆一邊受到 5 的擠壓力、拉力，中央部分被 6 以很快的推出，這樣就使豆子鼓起部位發(fā)生變形，使豆莢結(jié)合部位產(chǎn)生一條通道，這種方法便于將豆子擠出，并且這種方式可使豆子的外部損害降到最低。經(jīng)過軋輥處理過的豆子與一些殘余的豆莢落入盤中，人為挑選出潔凈的豆子。能夠預(yù)想到，這個方案的毛豆去皮裝置，處理的豆子非常干凈，能進行冷藏、包裝一系列工序，提升豆子的經(jīng)濟效益。93 毛豆脫殼機的主要構(gòu)造及運行原理方案一毛豆脫殼機3.1 毛豆脫殼機一如圖所示毛豆脫殼機，被牢牢固定在底座 1，2 上安置的上、下擠壓輥 6, 7和裝在它們側(cè)面位置的齒輪 5、手動搖把 8 組成。該剝毛豆機的上、下擠壓輥 6; 7 在同步反向旋轉(zhuǎn)，其角度、裂紋尺寸的變化，在最小角度和裂紋位置的裂紋都可以在不夾壞豆粒的殼內(nèi)夾持；未被污染的豆粒經(jīng)上、下擠壓輥 6、7 間的夾縫自動排出。此方案簡單、操作簡單、安全，面向家庭、餐館、食堂及賣菜攤。 710圖 2.1 家用毛豆脫殼機本方案是通過具有如下零部件和結(jié)構(gòu)的剝毛豆機來實現(xiàn)的：底座，軸扳，雙擠壓輥，齒輪，頂絲，手動搖把，進料盤，渣斗豆盒，卡子等構(gòu)成了這個毛豆去皮機的主要部分。底座、是長方型框架它把各種零件組合限制在一個范圍內(nèi)。軸板、是二塊長板條它固定在底座中部兩邊，上面有安裝雙擠壓輥的孔槽，外面有裝頂絲的位置。雙擠壓輥是表面非常粗糙的兩根直徑相同的擠壓輥、上擠壓輥是一圓形柱、下擠壓輥是一不規(guī)則的大半圓形柱。齒輪是聯(lián)動上下擠壓輥的裝置迫使上、下擠壓輥同步反向轉(zhuǎn)動之用。搖把、是把外力轉(zhuǎn)輸給上、下擠壓輥?？ㄗ印⑹前褎兠箼C固定類似于桌面，欄桿等大型固定的物件上。進料盤可放豆莢。出渣斗收集毛豆外殼。豆盒為收納豆子使用。大致的安裝原理為：現(xiàn)將上下擠壓輥安放入兩邊軸板的孔槽內(nèi)，然后開始安裝底座和軸板，用來穩(wěn)固整體裝置，之后再連接軸板外部一側(cè)的齒輪，再按順序安裝手動搖柄，兩擠壓輥之間的夾縫大小由頂絲托起下擠壓輥來調(diào)節(jié)，還有裝在軸板一邊的進料盤和軸板另一邊的渣斗及裝在底座兩端頭的卡子和擱置在下擠壓輥下面的豆盒采用了上述零部件和結(jié)構(gòu)方式就組成了剝毛豆機。使用時先選擇好固定的位置，并用頂絲調(diào)節(jié)好上下擠壓輥之間的夾縫大小，順時針轉(zhuǎn)動搖柄，人工把毛豆送入上下擠壓輥的夾縫中，兩根擠壓輥不斷轉(zhuǎn)動，應(yīng)為都假的形狀質(zhì)地不均勻，豆子就隨著雙輥的擠壓而鼓脹爆裂開來，豆子從夾縫中調(diào)入豆盒，而豆莢則隨著兩根擠壓輥前進繼而掉落到渣斗盒中。這樣就完成了豆莢的分離，在這個過程中只有裝置接觸毛豆，而雙手沒有接觸，這樣也避免了手上的細(xì)菌以及臟東西污染剛剝好的潔凈的豆子。確實省時省力。3.2 剝殼原理對毛豆因擠壓功能達成剝殼的重要裝置為軋輥與滾花，為尋找適合的輥的直徑，參照鮮大豆剝殼元件的實驗研究結(jié)論，在不考慮特殊情況下，軋輥的直徑計劃為 1.0mm 到 2mm 以內(nèi)。毛豆進入剝殼輥之間的受力分析11圖 3.2 毛豆進入膠輥受力分析圖不考慮萬有引力的影響，二軸開始旋轉(zhuǎn)，在一樣的轉(zhuǎn)速下，毛豆受到正壓力 P1 和 P2， 摩擦力 F1 和 F2 的作用，接觸點 A1 和 A2 為起扎點，其與輥構(gòu)成的中心角 a1 和 a2。a 1 和 a2 為起扎角。此時，P 1=P2，a 1=a2，F(xiàn) 1=F2。受力圖如圖一（公式 1） psin?合（公式 2） ?tgf fcoaF合其中 f 和 為核心原件輥的摩擦系數(shù)與摩擦角。?要使毛豆進入剝殼輥區(qū)，必須滿足下列條件：合合 PF?3.3 軸的結(jié)構(gòu)12（1）初步選擇滾動軸承。參照工作要求并根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，取此段直徑為 25mm長 15mm。并查表得軸肩處直徑為 25mm 且認(rèn)識到到箱體鑄造時的鑄造容錯率，所以確定軸肩的安放位置應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段間隔，取此段距離為 5mm。（2）根據(jù)毛豆脫殼機的設(shè)計要求，初定剝殼處軸直徑為 35mm，剝殼處軸長長150mm。（3）根據(jù)軸承端蓋對軸承外普安的定位要求，取此處直徑為 20mm 長 5mm。（4）對齒輪和帶輪處得軸徑確定，根據(jù)軸肩定位要求， 16mm。因此，此?h段直徑為 16mm。帶輪處軸長為 15mm，齒輪處軸長為 40mm。（5）軸上的圓角和倒角的確定參照設(shè)計要求，取端倒角為 1.5x45°。因此，軸的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 2圖 3.3 剝殼輥3.4 軸的校核按扭距強度條件計算：13（公式 3） MPanPWTd16.432.0.8952.09533 ?????按經(jīng)驗公式計算出它的最窄直徑，選 40Cr 鋼材料，淬火和回火，查表可得：[ ]=55MPaT?因此 [ ],滿足要求。T?3.5 剝殼輥的清潔眾所周知，毛豆里含有大量的水分，豆子外面有一層厚厚的外皮，所以去皮機工作周期不能太長，不然剝殼輥中會充滿無用的外殼，這樣就會使輥降低對毛豆的擠壓力，從而降低機器的耐久和性能，這時應(yīng)用水大力沖刷，這樣可保持剝殼軋輥干凈耐用。14方案二專業(yè)毛豆脫殼機的結(jié)構(gòu)3.6 毛豆脫殼機二這個方案如下圖所顯示的一樣，由傳動區(qū)域、電機、剝殼輥、清理篩、夾送輥和工作面結(jié)合起來。兩個包含膠圈剝殼軋輥安放的位置要相互平行，其規(guī)格無差別，兩軋輥必須存在不少于 2 mm 的間隔 ;兩個包含橡膠的夾送輥安放的位置要相互平行在剝殼輥的另一端，兩個夾送輥的規(guī)格無差別，且 5.6 之間留有不少于 5mm 左右的間隔，四個角通過平臺與 4 機架連接，2 個電機固定在傾斜的底面。清理篩 7 固定在 5 的正下方位置。毛豆脫皮時，電機帶動 5 和 6 以相同的轉(zhuǎn)速相反方向旋轉(zhuǎn)。毛豆被機器納入后被 6 夾住，之后被納入到 5 的中間位置，因此很難出現(xiàn)剩余。當(dāng)豆子扁平端的一部分投入 5 而另一端沒有完全離開 6 時，毛豆一邊受到 5 的擠壓力、拉力，中央部分被 6 以很快的推出，這樣就使豆子鼓起部位發(fā)生變形，使豆莢結(jié)合部位產(chǎn)生一條通道，這種方法便于將豆子擠出，并且這種方式可使豆子的外部損害降到最低。通過軋輥處理過的豆子與一些殘余的豆子落入盤中，人為挑選出潔凈的豆子。 67891234圖 3.4 毛豆脫殼機二153.7.毛豆剝殼機的核心技術(shù)擠壓是本目標(biāo)的焦點事業(yè)，擠壓要憑借于摩擦力碾搓功能剝殼，雙軸輥為其的中心裝置。工作機理：豆子傳輸?shù)絻奢S輥時，其較窄的一面先進入輥中，軸扭轉(zhuǎn)，豆莢順著軸向前前進，可是兩軸輥間隔很小，豆莢中央鼓起來的部分無法通過，籽粒被壓迫，產(chǎn)生相對滑動，豆子將殼爆開，脫粒完成。3.8 傳動方案擬定軸輥式毛豆脫殼機的工作軸旋轉(zhuǎn)速率較高，達 n2=300-400r/min，有兩種方案選擇，一是一級 V 帶傳動方案，二是是二級混合傳動方案，如果采納第二種傳動方案，其機器結(jié)構(gòu)將會變得更加復(fù)雜難以操作，并且設(shè)計制造成本也會隨之提高，因此選用第一個方案就是一級 V 帶傳動。3.9 電動機的選擇根據(jù)給定的速度的功率和速度，有 2 種類型的電機可以使用Y90S-6 型 和 Y90L-6 型表 1 電機選項表計劃編號 電機 額定功率 kw 同步轉(zhuǎn)速 r/min全負(fù)荷轉(zhuǎn)速 r/min1 Y90S-6 0.75 1000 9102 Y90L-6 1.1 1000 910 該表顯示：方案一的傳動比小，速度不高，然而造價不菲，由于機械結(jié)構(gòu)盡量簡單，不劃算，所以選擇方案二，為 Y90L 電機模型。表電機中心高 H＝90mm，延長軸直徑為 24mm，加長軸長度為 50mm。3.10 毛豆脫殼機的主要部件設(shè)計毛豆脫殼機能不能正常的運行工作，看的最重要的是主要部件的設(shè)計是否符合標(biāo)準(zhǔn)，假如設(shè)計存在不合理的地方，裝置就不能工作甚至根本不能運行，16那么設(shè)計的便是一堆破銅爛鐵。只有裝置能很好地對毛豆進行脫皮處理才說明設(shè)計合理，因此，剝殼軋輥的設(shè)計在整個過程中顯得尤為重要，合適的設(shè)計可以帶給使用者很大的便利。3.10.1 帶傳動的設(shè)計首先列出設(shè)計的基本條件電機型號：Y90L-6額定功率: 1.1kw同步轉(zhuǎn)速： 10/minnr?假設(shè)每天運轉(zhuǎn)時間 t=8h1.確定計算功率 caP查表得工作情況系數(shù) 1.AK?（公式 4） =ca.1.2()Pkw??2.選擇 V 帶帶型根據(jù) 、 查得最適合的帶型為 A 型caP1n3.帶速驗算（公式 5） 175103.928/5/606dnv ms???????帶的速度合適4.確定帶輪基準(zhǔn)直徑毛豆脫殼機的結(jié)構(gòu)選取 ，從動輪基準(zhǔn)直徑為175dm?280dm?驗算帶的速度（公式 6） ssnvd /568.3/10697501??mv//8.3ax???17因此所選速度合適5.確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度根據(jù) 0.7 初步確定中心距 ，計算帶的基準(zhǔn)????21021dd??? ma60?長度（公式 7） ??addaLd 86.1744220210 ??????由 V 帶的基準(zhǔn)長度適中選取基準(zhǔn)長度 mLd8?計算實際中心距 a（公式 8） md 57.1226.17407210 ????????????6.驗算主動輪上的包角 1?（公式 9） ????????10457.63.57.280主動輪包角合適7 計算 V 帶的根數(shù) z（公式 10） ??109kPzca????由 ， ，查表得min/910r?d751?取 z=28.計算預(yù)緊力 0F查表得 q=0.1kg/m95.?aK（公式 11） NKvzPqca 29.175.20???????????9.計算作用在軸上的壓軸力 pF（公式 12） 2sin10zFp?帶入數(shù)值計算得18=503NpF作用在軸上的切向力 tF（公式 13） 2sin10?zt?=73.5NtF10.V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算及選用帶輪材料選用 HT200主要為大帶輪和小帶輪，具體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如下表 2 帶輪尺寸明細(xì)表尺寸類型 小帶輪 大帶輪d75 280 基準(zhǔn)寬度 b11.0 11.0基準(zhǔn)線上槽深 minah2.75 2.75基準(zhǔn)線下槽深 if 8.7 8.7槽肩距 e 15 0.3?15 0.3?第一槽對稱面至端面距離 f 210?? 210??輪緣厚 ?12 12帶輪寬 B 35 35外徑 ad80.5 285.5極限偏差 38° °1?38° °1?孔徑 0 26 16輪轂長 50 351d48 32輪輻厚 b1 8h1 2019h2 16D1 230.5單位：mm具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖 3.2 和 3.3圖 3.5 大帶輪20圖 3.6 小帶輪3.10.2 軸的設(shè)計本方案設(shè)計四根軸的設(shè)計，包括兩根剝殼輥和兩根夾持輥。根據(jù)設(shè)計方案，可知，剝殼輥與夾持輥的外形差別不大。兩個剝殼輥基本外形一樣，兩根夾持輥外形基本一樣。故先校核剝殼輥，再校驗夾持輥。剝殼輥的設(shè)計：剝殼輥軸 5 的轉(zhuǎn)速 5n帶輪傳動比 i=280/75=3.73 （公式 14） =5min/1.268rin??軸的輸入功率（公式 15） kwpd 92.0.22??21軸的轉(zhuǎn)矩（公式 16） mNnPT .3560.1.2689.05/95022 ????1 初步確定軸的最小直徑按經(jīng)先驗公式計算出軸的最小直徑，選 40Cr 鋼材料的軸，淬火和回火處理。查表選取 A0=100，于是得（公式 17） mnpAd47.15.26890133520min ??故取 d16min?軸的最小直徑是安裝帶輪處軸的直徑。2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(6) 擬定軸的裝配方案。如圖 3.6圖 3.6 剝殼輥（7）初步選擇滾動軸承。參照工作要求并根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，取此段直徑為 25mm長 11mm。并查表得軸肩處直徑為 25mm 且認(rèn)識到到箱體鑄造時的鑄造容錯率，所以確定軸肩的安放位置應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段間隔，取此段距離為 5mm。（8）根據(jù)毛豆脫殼機的設(shè)計要求，初定剝殼處軸直徑為 45mm，剝殼處軸長長400mm。22（9）根據(jù)軸承端蓋對軸承外普安的定位要求，取此處直徑為 19mm 長 17mm。（10）對齒輪和帶輪處得軸徑確定，根據(jù)軸肩定位要求， 16mm。因此，此?h段直徑為 16mm。擋圈的螺釘為 M8。帶輪的右端定位為 M14x22 的螺母定位。帶輪處軸長為 34mm，齒輪處軸長為 29mm。（11）軸上的圓角和倒角的確定參照設(shè)計要求，取端倒角為 1.5x45°。因此，軸的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 3.7圖 3.7 剝殼輥2 軸的校核根據(jù)軸的受力可知，軸受彎矩影響較小，故先只考慮扭矩的影響。按扭距強度條件計算：（公式 18） MPanPWTd16.432.0.8952.09533 ?????按經(jīng)驗公式計算出它的最窄直徑，選 40Cr 鋼材料，淬火和回火，查表可得：[ ]=55MPaT?因此 [ ],滿足要求。T?夾持輥的設(shè)計：剝殼滾軸 6 的轉(zhuǎn)速 n6帶輪傳動比 I=280/78=3.7323（公式 19） =6nmin/9.17ri??軸的輸入功率（公式 20） kwpd 928.0.522 ???軸的轉(zhuǎn)矩（公式 21） mNnPT .3560.1.689.05/95022 ??1 初步確定軸的最小直徑按經(jīng)先驗公式計算出軸的最小直徑，選 40Cr 鋼材料的軸，淬火和回火處理。查表選取 A0=100，于是得mnpAd67.19.280133520min ??故取 d18min?軸的最小直徑是安裝帶輪處軸的直徑。2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(12) 擬定軸的裝配方案。如圖 3.8圖 3.8 夾持輥（13）初步選擇滾動軸承。參照工作要求并根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，取此段直徑為25mm 長 11mm。并查表得軸肩處直徑為 25mm 且認(rèn)識到到箱體鑄造時的鑄造容錯率，所以確定軸肩的安放位置應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段間隔，取此段距離為5mm。24（14）根據(jù)毛豆脫殼機的設(shè)計要求，初定剝殼處軸直徑為 45mm，軸上套厚度為 5mm 的膠圈，即剝殼滾直徑為 55mm，剝殼處軸長 400mm。（15）根據(jù)軸承端蓋對軸承外普安的定位要求，取此處直徑為 20mm 長17mm。對齒輪和帶輪處得軸徑確定，根據(jù)軸肩定位要求，16mm。因此 18mm，此?h段直徑為 18mm。擋圈的螺釘為 M8。齒輪處軸長為 29mm。（16）軸上的圓角和倒角的確定參照設(shè)計要求，取端倒角為 1.5x45°。因此，軸的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 3.9圖 3.9 夾持輥3.軸的校核根據(jù)軸的受力可知，軸受彎矩影響較小，故先只考慮扭矩的影響。按扭距強度條件計算：（公式 22） MPanPWTd59.282.01.6952.09533 ?????選擇軸的材料為 40Cr，查表可得：[ ]=55MPaT?因此 [ ],滿足要求。T?253.10.3 齒輪的設(shè)計該毛豆脫殼機需兩對齒輪，且傳動比為 1.中心距分別為 47.5mm 和62mm，設(shè)其齒數(shù)分別為 Z1 和 Z2。然而齒輪轉(zhuǎn)動中，考慮到齒輪最主要的損害為磨損失效，為了使齒輪不太小，所以小齒輪不應(yīng)該過多齒數(shù)，所以選用 17-20，由設(shè)計結(jié)構(gòu)，選 Z1=19 和 Z2=31，模數(shù) m1=2.5，m 2=2。1）齒數(shù)為 19，模數(shù)為 2.5 出輪的設(shè)計（公式 23） d=mz=2.5x19=47.5（公式 24） 5.2??ha（公式 25） ??7.???mCfa（公式 26） zda（公式 27） 05.42??ffh（公式 28） 16.cosb（公式 29） 93?m?齒輪厚 30mm如圖 3.10圖 3.10 齒輪262）齒數(shù)為 31，模數(shù)為 2.5 出輪的設(shè)計（公式 30） d=mz=2x31=62（公式 31） 2??mha（公式 32） ??6.??Cf（公式 33） .4afa（公式 34） 62???mhzd（公式 35） 8.5?ff（公式 36） .cosab（公式 37） 1432???齒輪厚 30mm如圖 3.11圖 3.11 齒輪3.10.4 震動工作臺的設(shè)計運送部分選用震動 V 槽的方法制造。沖擊震動方式的選擇，能很好地實現(xiàn)