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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
I
Soybean hulling machine sheller
Abstract：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; Roll
II
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目錄 Ⅲ
1引言 1
1.1課題提出的背景 1
1.2研究的意義 2
1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.4脫殼方式的發(fā)展 2
1.5提高毛豆脫殼機械能力 2
1.5.1提高毛豆脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 2
1.5.2提高毛豆機械去皮率，盡量減少豆子破損率 2
1.5.3向自動控制和自動化方向發(fā)展 3
1.6毛豆脫殼機械應(yīng)用前景 3
2毛豆脫殼技術(shù)的研究分析 4
2.1毛豆脫殼技術(shù) 4
2.2毛豆脫殼機一 5
2.3毛豆脫殼機二 7
3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 9
3.1毛豆脫殼機一 9
3.2剝殼原理 10
3.3軸的結(jié)構(gòu) 12
3.4軸的校核 12
3.5剝殼輥的清潔 13
方案二專業(yè)毛豆脫殼機的結(jié)構(gòu) 14
3.6毛豆脫殼機二 14
3.7.毛豆剝殼機的核心技術(shù) 15
3.8傳動方案擬定 15
3.9電動機的選擇 15
3.10毛豆脫殼機的主要部件設(shè)計 15
3.10.1帶傳動的設(shè)計 16
3.10.2軸的設(shè)計 20
3.10.3齒輪的設(shè)計 24
3.10.4震動工作臺的設(shè)計 26
3.10.5機架的設(shè)計 28
3.10.6橡膠輥的選取 28
3.10.7鍵的選擇 28
3.10.8剝殼輥的清潔 28
總 結(jié) 29
參 考 文 獻 30
致 謝 32
IV
1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)嚴重不足，大力發(fā)展毛豆等豆類產(chǎn)業(yè)的形勢非常嚴峻。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?
1.4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，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)水平判斷標準。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]。
2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。
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。
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。
2.2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，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?？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菌以及臟東西污染剛剝好的潔凈的豆子。確實省時省力。
2.3毛豆脫殼機二
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。
3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。
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
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。a1和a2為起扎角。此時，P1=P2，a1=a2，F(xiàn)1=F2。受力圖如圖一
（公式1）
（公式2）
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：
3.3軸的結(jié)構(gòu)
（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：
（公式3）
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：
[]=55MPa
因此<[],滿足要求。
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。
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。
圖 3.4毛豆脫殼機二
3.7.毛豆剝殼機的核心技術(shù)
擠壓是本目標的焦點事業(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
全負荷轉(zhuǎn)速r/min
1
Y90S-6
0.75
1000
910
2
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)計是否符合標準，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，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：
假設(shè)每天運轉(zhuǎn)時間t=8h
1. 確定計算功率
查表得工作情況系數(shù)
（公式4） =
2. 選擇V帶帶型
根據(jù)、查得最適合的帶型為A型
3. 帶速驗算
（公式5）
帶的速度合適
4. 確定帶輪基準直徑
毛豆脫殼機的結(jié)構(gòu)選取，從動輪基準直徑為
驗算帶的速度
（公式6）
因此所選速度合適
5. 確定中心距a和帶的基準長度
根據(jù)0.7初步確定中心距，計算帶的基準長度
（公式7）
由V帶的基準長度適中選取基準長度
計算實際中心距
（公式8）
6. 驗算主動輪上的包角
（公式9）
主動輪包角合適
7計算V帶的根數(shù)z
（公式10）
由，，查表得
取z=2
8. 計算預(yù)緊力
查表得 q=0.1kg/m
（公式11）
9. 計算作用在軸上的壓軸力
（公式12）
帶入數(shù)值計算得
=503N
作用在軸上的切向力
（公式13）
=73.5N
10. 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帶輪尺寸明細表
尺寸類型
小帶輪
大帶輪
75
280
基準寬度
11.0
11.0
基準線上槽深
2.75
2.75
基準線下槽深
8.7
8.7
槽肩距e
150.3
150.3
第一槽對稱面至端面距離f
輪緣厚
12
12
帶輪寬B
35
35
外徑
80.5
285.5
極限偏差
38°°
38°°
孔徑
26
16
輪轂長
50
35
48
32
輪輻厚b1
8
h1
20
h2
16
D1
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
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
帶輪傳動比i=280/75=3.73
（公式14） =
軸的輸入功率
（公式15）
軸的轉(zhuǎn)矩
（公式16）
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）
故取
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。
（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）
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：
[]=55MPa
因此<[],滿足要求。
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=3.73
（公式19） =
軸的輸入功率
（公式20）
軸的轉(zhuǎn)矩
（公式21）
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
故取
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。
（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）
選擇軸的材料為40Cr，查表可得：
[]=55MPa
因此<[],滿足要求。
3.10.3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，m2=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）
（公式25）
（公式26）
（公式27）
（公式28）
（公式29）
齒輪厚30mm
如圖3.10
圖 3.10 齒輪
2） 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）
（公式32）
（公式33）
（公式34）
（公式35）
（公式36）
（公式37）
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)物料在工作臺上均勻水平的移動。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，毛豆莢蛙泳式前進，均勻地進入脫粒滾軸。震動工作臺的四角以減震彈簧與機架相連。送料采用V型導(dǎo)軌的形式，通過在輸送過程中均勻排列的區(qū)域在堆料區(qū)內(nèi)的堆積而成，新鮮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)。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。震動工作臺如圖3.12所示
圖 3.12 震動工作臺
3.10.5機架的設(shè)計
機架是為了支撐工作臺，保證工作臺在一個穩(wěn)定的條件下工作。最主要的性能是剛度對于機架來說，接下來是強度和抗震性能力，工藝性也要求良好。為保證機架具有良好的機能，采用HT200作為機架主體的主要材料。
3.10.6橡膠輥的選取
滾軸的外邊緣包有橡膠材料，我們稱之為橡膠輥，橡膠輥要有一定的強度和耐磨性，用來滿足各種使用要求的的機械性能，這其中外層包裹的橡膠硬度的區(qū)別就是橡膠輥各種不用用途的巨大差異。而在毛豆脫殼中，必須考慮的毛豆種類的差異性，其中所含的水分，當(dāng)?shù)氐臏囟葪l件等等因素。橡膠輥選擇過硬則會把毛豆直接碾碎，浪費了原材料，導(dǎo)致脫殼率低，而選擇的橡膠輥過軟，那橡膠輥之間的磨損會加大，也會大大降低脫殼率。橡膠輥硬度選擇的是否合理決定了機械的剝殼效率。一般硬度掌握:夏季邵氏:A型硬度90-95度.冬季邵氏硬度80-85度。
3.10.7鍵的選擇
根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)，剝殼輥上的鍵的選擇5x5x29的A型平鍵。
夾持輥上的鍵根據(jù)軸徑選擇5x5x29和6x6x25的A型平鍵。
3.10.8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。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)生道路上最后一段學(xué)習(xí)旅程，它要求我們對所學(xué)知識進行綜合應(yīng)用并實踐了解，這是一種全方面的學(xué)習(xí)和提高的旅程。這對每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和思考能力及工作能力也是一種考驗與培養(yǎng)，并且畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計水平也映射出大學(xué)教育的水準，所以學(xué)校非常重視這環(huán)節(jié)，為此還強化了臨近畢業(yè)的學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計工作的指導(dǎo)和動員。在這大學(xué)4年的最后一段道路上只剩下了畢業(yè)設(shè)計這最后也是最重要的環(huán)節(jié)，在我看來畢業(yè)設(shè)計是我們步入社會參與實際工作的展示自我和發(fā)揮自我的一次機會，是對我們解決生活中難題的考驗。所以在完成畢業(yè)設(shè)計的同時，我盡可能多的的把畢業(yè)設(shè)計和實際工作相結(jié)合，這樣更有利于自己能力的提高。
在完成畢業(yè)設(shè)計的這段時光里，我收到過喜悅，也曾為了每一個難題而苦惱：
我的設(shè)計是面對毛豆的營養(yǎng)價值高、味道好，價格低，然而市面上上出售的大部分都是毛豆豆莢，食用前需要費力費時的剝掉外殼，利用軸輥剝殼的方法，設(shè)計的毛豆脫殼機。實現(xiàn)毛豆剝殼自動化，減輕勞動量，提高效率。畢業(yè)設(shè)計包括方案的確定，主要零件的設(shè)計和二維平面圖的繪制。
通過畢業(yè)設(shè)計，在對農(nóng)機的工作原理有了一定認識的基礎(chǔ)上，通過查閱資料，提出毛豆脫殼機的設(shè)計方案。本畢業(yè)設(shè)計是在于老師的細心指導(dǎo)下一步一步的完成的。從話題到研究主題的開發(fā)，到本文寫作的最后定稿，每一步的工作都記載著于老師的努力和汗水，在畢業(yè)設(shè)計期間有很多同學(xué)和小伙伴支持我鼓勵我，在這里為那些老師和同學(xué)們的幫助表示衷心的感謝！
參 考 文 獻
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