板栗脱毛壳机的设计

任务书

论文（设计）题目：板栗脱毛壳机的设计

学号：姓名：专业：

指导教师：系主任：

一、主要内容及基本要求

设计要求：设计板栗脱毛壳机，要求能对刚采摘的板栗苞进行外层毛壳的剥落工作；机械作为家庭用农用机械；要求工作效率为450KG/h以上；整个机械的高度不能超过

1.6米；机械工作环境要求不高；易于维修。

图表要求：设计的图纸工作量不少于一张A0，且应该对整个机械和重要零件表达清楚；图纸要求打印纸质版；对整个机械进行三维建模。

论文要求：设计的说明书总字数不少于8000字，按照规定模板进行排版，目录做成链接形式，英文文献和文献译文作为说明书的附录附在说明书正文后。

二、重点研究的问题

1、该机器的工作原理；

2、机架的设计；

3、其他零部件的设计；

三、进度安排

序号各阶段完成的内容完成时间

1 查阅资料、调研1至2周

2 开题报告、制定设计方案第3周

3 设计第6周

4 分析、仿真第7周

5 初稿4月10日

6 修改，出第二稿4月··

7 正式稿5月8日

8 达辩5月27、28日

四、应收集的资料及主要参考文献

[1]、宋超《板栗精加工技术》[期刊论文]-食品工业科技 1993(06)

[2]、孙继臣常显伶王志军刘文华刘建《板栗脱蓬机的设计研究》（学术期刊论文）-技术·设计制造 2011

[3]、陈俊红鄢丰霞《国内外板栗产业研究进展》（学术期刊）板栗产业·产业化 2012

[4]、Wallace R D. The Chestnut Industry in United States[Z].Proceedings of the International Congress on Chestnut, 1993.

[5]、Bounous. Chestnut Industry in Europe[J].1995,4(2) 53~60.

一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况

1、选题依据：毕业设计是我们毕业需完成的毕业任务，之前在CCTV科教频道

看到《我爱发明》栏目，里面有一期是《挤栗子》，那时候对这个已经有了兴趣。在选题的时候秦老师这里正好有这个课题，这就是我的选题依据。

2、课题的意义：每到秋天的收获季节，板栗树上都是一簇簇带满刺的板栗包，

板栗好吃，可是打开它却很是麻烦，特别是在工业化发展的情况下，我们要对板栗进行加工，就必须生产出能很好完成去壳任务，而且工作效率高的机械来代替人工去壳操作，减轻劳动强度和提高生产效率。

3、国内外基本研究情况：国内普遍采用旋转揉搓原理，在主脱蓬轴的正常运转

下，由于脱蓬轴加工成上小下大形状，当有不同大小的板栗蓬放入机器，板栗蓬会在主脱蓬轴的带动下在不同位置将板栗球搓开（既大的板栗蓬在靠上位置被搓开，小的板栗蓬在靠下位置被搓开。板栗蓬被搓开后板栗米和刺同时掉到下面的震动筛上，在震动筛的震动作用下，板栗米从筛子上掉到下面的接米板上，板栗刺顺着筛子滚到了地上，实现了板栗脱蓬、毛刺分离的理想效果。立式板栗脱蓬机特点：转子为锥度保证了大小板栗在不用挑拣就可以全部剥壳，大小板栗在不同的区位剥开。揉搓式原理保证了板栗的光泽和品质，不会有划伤，和碎米。还有一种原理是通过一对相向转动的辊轮将带蓬的板栗挤入辊中，在不断旋转的脱蓬辊的挤压、揉搓中，将外部的蓬体与内部的板栗剥离开来，再利用抖动的筛体将比重相差较大的蓬皮和板栗籽粒分开，实现作业目标。

二．研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标完成课题的

方案和主要措施

1、研究内容：板栗脱毛壳机的设计

2、预计达到的目标：板栗脱毛壳机的原理设计、三维图设计、平面图，包括装

配图和零件图，总量不少于1张A0图纸、完成6页左右的英文参考文献的翻译、不少于30页的A4设计说明书

3关键理论和技术：

（1）、揉碎板栗毛壳的机构。采用双辊轮式反转结构来实现板栗毛刺的剥落操作，辊轮的结构是里面为钢滚筒，外层是橡胶皮套，皮套上有凸起的橡胶齿，两个辊轮反转，人工喂养的板栗苞进入两辊轮之间，通过挤压和揉搓作用使毛壳脱落，实现毛壳和板栗的分离。外层的橡胶皮套硬度不高，能有效的减少因挤压造成的办理破碎情况，同时凸起的橡胶齿能对那些尺寸比较小的办理进行挤压和揉搓，可实现不经人工挑选就可直接进行板栗脱蓬，提高了工作效率也减轻了人的劳动量。

（2）、传动机构。板栗脱毛壳机的传动机构采用带传动。由于本机械的使用环境大多是在山区，甚至经常在果园内，灰尘和杂物都比较多，不宜采用齿轮或其他需要润滑的传动机构，另外带传动轻便、易维修和更换。本机械的动力机构采用普通单相电机，为实现野外工作，可设计放置农用柴油机的框架，供野外动力源。

（3）分离清选机构：经过揉搓的板栗是毛壳和板栗混在一起的，我们要把板栗从里面清选出来。本机械采用抖动式塞孔板加鼓风机结构进行板栗的清选操作。揉碎的板栗和毛壳通过重力作用掉入塞孔板，孔的尺寸和比板栗稍大，可以使板栗和碎的毛壳掉落，大于孔尺寸的毛壳通过塞孔板的抖动作用被送到毛壳区。掉落的板栗和小的毛刺通过鼓风机的风力作用，是板栗和毛壳被分离，板栗继续掉落到集栗漏斗，再落入框中，完成分离操作。

3、技术指标：脱净率>99%、破碎率<0.3%、清洁率>98%、生产率≥500KG/h

三、主要特色及工作进度

主要特色：

可显著提高生产效率和减轻劳动量、能获得满意的脱毛壳效果、设计有带农用柴油机的装置，方便野外作业、单人操作即可完成、维修简便、价格和设计成本低廉等。

工作进度：

1. 查阅资料、调研1周

2. 开题报告、任务书2~3周

3. 方案，结构原理设计4~5周

4. 总装配图，零部件图的绘制6~10周

5. 写出初稿11~12周

6. 修改，写出正式稿13周

7. 答辩14周

四、主要参考文献

[1]、王民等.《秸秆制作成型燃料的试验与研究》.农业工程学报，1993，9（Ⅱ）：99- 103.

[2]、郭康权，赵东等.《植物材料压缩成型时，粒子的变化及结合形式》.农业工程学报，1995，11（1）：138- 143.

[3]、成大先《机械设计手册》（第三版）第2 卷.北京：机械工业出版社，2004.

[4]、宋超《板栗精加工技术》[期刊论文]-食品工业科技 1993(06)

[5]、中国农业机械化科学研究院《农业机械设计手册》.北京：中国工业出版社，1971.

[6]、孙继臣常显伶王志军刘文华刘建《板栗脱蓬机的设计研究》（学术期刊论文）-技术·设计制造 2011

指导教师

意见

指导教师签名：

年月日系意见

系主任签名：

年月日

院意见

教学院长签名：

年月日

一、总体方案的确定

方案一：板栗脱毛机的工作原理是两个向相反方向转动的辊轮通过对板栗外壳的相互挤压和滑擦，挤压的作用是将包裹在板栗果实上面的毛壳挤碎，是毛壳与果实相分离，滑擦的作用是将已经挤碎或者粘附在果实上的细小的毛壳和毛刺扫落下来，以增加工作机对板栗毛壳脱毛的去壳率，然后分离的板栗果实和毛壳经过抖动带孔的筛板的筛选，让比较大的毛壳与果实分离，细小的毛刺和板栗果实进入下一级筛选机构——鼓风机筛选，鼓风机的风力作用，将细小的毛刺彻底地从板栗果实和毛刺的混合物中分离出来，达到果实与毛壳的彻底分离，最后果实落入已放置好的集物箱。

该方案的主要工作部件是两个辊轮、筛板、鼓风机、电机、导向槽、外壳、电源开关，机构有电机提供动力源，辊轮、筛板、鼓风机和导向槽是工作部分，电源开关是控制部分。所有的运动传递都采用带传动，并在相互啮合的部位上加润滑油。该机构的优点是去壳和脱毛率都能到到要求，并且制造成本和精度都不是很高，就是普通农用机械的制造精度，还有由于是带传动，所以对工作环境的要求不是很高，能适应在果园现场作业，机构的去毛率和工作效率都比较高，缺点是带传动需要定期的进行张紧操作，工作久了之后容易出现整体打滑的情况。

方案二：板栗脱毛机的工作原理是通过一个两端大小不一的圆锥形滚筒转动，然后使板栗苞挤压到滚筒和机器外壳之间，通过挤压是板栗苞和果实之间实现分离操作。分离后的毛壳和果实落入第一级筛选机构，抖动筛板，将大的毛壳分离出去，细小的毛刺和板栗果实落入第二级筛选机构，鼓风机筛选，将细小的毛刺彻底地与办理果实分离，最后果实落入集物箱，完成整个去毛

壳工作。

该机构的工作部分是滚筒、两级分离机构，动力部分是电机，控制部分是电源开关。所有的运动都由带传动来传递，由电机到抖动筛板和滚筒，相互啮合的机械部分需加入润滑油润滑。机构的优点是整体机构比较简单，部件和传动路线少，易于维护和修理，制造成本和制造精度不高，带传动对机器的工作环境要求不高，能满足果园现场操作的要求，缺点是带传动需要电器张紧操作，长时间使用后容易出现整体打滑的现象，该机构的去毛率和工作效率并不是很高，并且很难再设计过程中进行调节。

综上所述，最终的设计方案选择方案一。

二．已完成的工作情况

1、传动系统的确定

该机构的传动全部是带传动。传动路线是是电机通过带传动带动主动辊轮的转动，主动辊轮通过传动带带动从动辊轮转动，并且是反向转动，从而实现最主要工作部分的运动；第一级筛选机构的运动是由电机到主动辊轮之间的传动带与第一级筛选机构的带轮作用，带动与带轮相配合的凸轮机构转动，凸轮机构与抖动筛板组成凸轮推杆机构，从而实现筛板的抖动运动；第二级筛选机构的运动直接由电源开关控制电路的通断来控制。

2、标准零部件的类型确定

该机构是作为普通低档农用机械使用，因此制作成本和精度都要求不高，所以能使用标准零件的尽量使用标准零部件。由于机械的工作环境要满足果园现场工作的要求，并且主要工作部分承受的是轻载中等速度，主要的工作力是在径向方向上，轴向力很小，故在转动部件端部的支撑零部件的选用上选用深沟球轴承，润滑油选用1992年行业标准SH0017LFC型轴承油；机械的运动传递是带传动，作为农用机械，要求耐用，能满足比较恶劣的工作环境，而且价格适中，所以选择普通V带传动；由于用户使用的基本上都是普通照明电路，所以电机选用普通的单相电机作为动力；鼓风机可直接由市场上采购合适尺寸和功率的机子。

3、辊轮的初步设计

辊轮是该机械最为重要的工作部分，经过参阅其他农用机械的使用和设计情况，初期决定辊轮内圈由钢结构支撑，外圈是橡胶圈，并且带有凸起的轮齿。外圈的尺寸是420*205mm，轮齿的齿高为15mm，带有45°的倾角。滚轮内部与轴之间相配合的部位暂未设计。

三、本阶段工作总结

1、工作总结：

毕业设计的前期完成的工作比较少，主要是自己还没有全心全力的去做，加上找工作、入党等事情都堆积在了一起，时间和精力上都有冲突，最终导致毕业设计的进程慢，已经超出了预算的时间限额。

在完成前期的工作的过程中，还遇到了一些困难，其一是机械的各项数据无法计算和查阅，图书馆几乎没有这方面的书籍或者资料，在网上搜索的也都是一些农用机械生产厂家的成品，也只有一些外形整体尺寸和基本的使用参数，而如何或者这些参数我还不清楚，导致还不能很精确的确定生产率等基本工作参数；第二是觉得自己在设计这个课题任务时候很多知识点都已经忘记，以至于需要重新查找资料和书籍，在三维建模的时候也是，会忘记一些操作指令，这也给工作效率带来一定的影响；第三是在搜集材料的过程中发现本课题能够借鉴的材料实在很少，而且很多是没有什么实质性的材料，所以很多部件和工作原理还要自己通过想象去寻找。

现在对板栗脱毛壳机的设计都只停留在理论部分上，没有具体的检测和测试条件以及设备，所以在很多方面都只是模拟和理论计算。

尽管有这些困难，尽管时间已经超出了前期的预算，但我相信在后期我会全力以赴的做这个工作，在额定的时间内做好这个课题任务。

四、下一步需要完成的任务

1、各零部件的尺寸设计；

2、根据所设计的非标准零件尺寸，选择标准零件与之配合；

3、零部件的三维模型以及整个机械的装配模型；

4、编写设计计算说明书；

5、翻译英文参考文献；

6、导出二维工程图以及修改和打印工程图；

7、准备答辩。

指导教师

意见

指导教师签名：

年月日

鉴定意见

学号：姓名：专业：

毕业论文（设计说明书）54 页图表34 张

论文（设计）题目：板栗脱毛壳机的设计

内容提要：该设计的主要内容是设计一个能脱除板栗最外层壳刺的小型家庭农用机械。该机械的作用是对板栗进行脱毛壳，并将脱壳后的板栗进行分离清理，最后的产品是板栗果实，要求有较高的生产效率、较高的脱壳率等等。

该设计的特点是机械是作为家庭用的小型农用机械，电机为普通家庭照明电路供电的单相交流电动机；工作原理是一对相互反向转动的辊轮对板栗的挤压和滑擦使板栗毛壳脱落，抖动筛板作为大毛壳的清选工作，鼓风机作为细小毛壳及碎屑的清选机构，整个机械能完成板栗从脱毛壳到清选的全部工作。

在该设计的机械中，最重要的工作部件是双辊轮机构的设计，该机构要求相互反转的运动，同时有一个转速差，通过查找资料和相类似机械的文献得知转速差在4.2最合适，为了保护板栗不被破坏，故将辊轮混设计为外层是带轮齿的橡胶外壳，该机构能较好的完成板栗的脱毛壳作业。除此之外是下壳体的设计，该零件是作为双辊轮机构和抖动筛板机构的支撑件，设计结果为采用铸件，轴承安装处参考减速器壳体的设计结果来做结构设计。

整个设计能较好的完成板栗脱毛壳作业，基本能达到任务要求。

指导教师评语

指导教师：

年月日答辩简要情况及评语

答辩小组组长：

年月日答辩委员会意见

答辩委员会主任：

年月日

目录

摘要：............................................................................................................................ I Abstract：..................................................................................................................... II 第一章绪论........................................................................................................... - 1 -1.1 本设计的研究背景............................................................................................ - 1 -1.2 课题研究的目的和意义.................................................................................... - 2 -1.3 文献综述............................................................................................................ - 2 -

1.3.1 该论文的目的和现实意义........................................................................................ - 2 -

1.3.2国内外研究情况......................................................................................................... - 2 -

1.3.3本设计的主要概况..................................................................................................... - 4 -

1.3.4 参考文献.................................................................................................................. - 5 - 第二章总体方案的拟定与分析........................................................................... - 6 -

2.1 方案的比较与选择.......................................................................................... - 6 -第三章电机以及其他配件的选择....................................................................... - 7 -

3.1 电机的选择...................................................................................................... - 7 -3.2 机器的整体设计.............................................................................................. - 7 -第四章零部件的设计和选择............................................................................... - 9 -

4.1 各部分传动比的确定...................................................................................... - 9 -4.2 执行部件的设计.............................................................................................. - 9 -

4.2.1 双辊轮机构的设计.................................................................................................. - 9 -

4.2.2 辊轮轴的设计........................................................................................................ - 10 -

4.2.3 抖动筛板的设计.................................................................................................... - 12 -

4.2.4 凸轮的设计............................................................................................................ - 13 -

4.2.5 凸轮轴的设计........................................................................................................ - 14 - 4.3 传动部件的设计............................................................................................ - 15 -

4.3.1 电机至主动辊轮的传动设计................................................................................ - 15 -

4.3.2 主动辊轮至凸轮机构的传动设计........................................................................ - 18 - 4.4 标准件的选择及校核.................................................................................... - 21 -

4.4.1 滚动轴承的选择及校核........................................................................................ - 21 -

4.4.2 键的选择计算及校核............................................................................................ - 23 - 4.5 支架结构和尺寸的确定及其附件的选择.................................................... - 25 -

4.5.1 支架结构的确定.................................................................................................... - 25 -

4.5.2 附件的选择............................................................................................................ - 26 - 第五章机器的润滑与防护................................................................................. - 29 -

第六章总结......................................................................................................... - 30 -参考文献................................................................................................................. - 31 -附录Ⅰ：英文文献原文......................................................................................... - 32 -附录Ⅱ：英文文献译文......................................................................................... - 47 -

板栗脱毛壳机的设计

摘要：

板栗脱毛壳机是一种专门去除板栗最外层毛壳的半自动中小型农用机械，设计的主要目的是减轻板栗去毛壳工作的劳动强度、提高生产工作效率。该机械的动力源是YC型单相电动机，主要的工作执行部件是两个相反转动的辊轮，机械的传动方式是带传动，在目前的市场上已经有几个农用机械生产企业生产该作用的机械。本论文以理论设计计算为基础，计算机三维建模和二维图纸生成为辅助手段，全面详细的表述了本课题板栗脱毛壳机的设计过程和设计成果。

关键词：半自动去壳，农用机械，带传动，电力驱动。

Design of chestnut hair shell machine

Abstract：

Chestnut hair shell machine is a dedicated to remove the outermost shell of chestnut hair semi automatic small agricultural machinery, the main purpose is to reduce the design of chestnut hair shell the labor intensity, improve production efficiency. A power source of the machine is YC type single phase motor, the main working parts are two opposite rotating roller, transmission machinery is the belt drive, in the current market has the function of the production of agricultural machinery production enterprise in several mechanical. In this thesis, theoretical calculation based on 3D modeling and 2D drawing, computer as auxiliary means, the design process and results of comprehensive and detailed describes the chestnut hair shell machine.

Keywords: Semi automatic shell, agricultural machinery, belt drive, electric drive.

第一章绪论

1.1 本设计的研究背景

随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对无害的农副产品以及他们的加工食品的需求量越来越大，有些农产品甚至已经形成了一条完整的种植、采摘、收购、加工和销售的产业链，给果农、生产销售商以及消费者带来了很大的方便、有保障的农副食品。

板栗是我国的一个传统的坚果类美食，在今天，板栗不仅仅是作为我们一种新鲜的蔬果类食品，由它加工而成的副产品也深受消费者的喜爱，比如炒板栗、板栗脯、板栗罐头等等，也将板栗作为一种食用材料加入到烹饪中去。但是，消费市场需求的扩大，并没有导致板栗加工产业的进一步发展，在板栗的采摘和去壳以及加工的工程中，我国的现状还是大部分停留在人力手工操作的层次上。果农在板栗成熟的季节里用竹竿将板栗从树上打落下来，然后将板栗苞搬运回家中，用剪刀或者其他尖锐的工具将板栗苞撬开，取出苞里面的板栗，通常做到这一步后才能将板栗卖给采购商。这种方法是最简单、最原始的方法，劳动强度很大、生产效率很低，而且很容易对操作者造成意外伤害。这种传统的去毛壳方法由于效率低，在先前完成去壳的板栗在存放时候也会出现一定的困难。通常去壳后的板栗还是比较多的水分的，假如长时间堆积在仓库中，势必会造成最底层的板栗发生霉变，影响了果农的经济收益，也给消费者的食品安全带来了一个隐患。

在这个情况下，设计生产处一个能够半自动或者自动去除板栗毛壳的机械已经是时不可待。

对此，我通过查找资料等途径，在理论上设计了一种能够进行板栗去毛壳的机器。该机器使板栗苞在一对相互反转的辊轮之间，通过挤压和滑擦作用将最外层的毛刺剥离下来，机器并设计有分离和筛选机构，能够将剥离后的板栗果实和粗细毛壳进行进一步的分离，使板栗果实完全从苞中分离出来，代替传统的手工板栗剥壳作业，切实解决板栗去毛壳难的问题。