椰子剝殼機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二 〇 一 三年 六 月 摘 要 椰子內(nèi)含果肉和椰子水，具有豐富的油脂、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且椰衣可以加工成纖維墊、繩索等，具有很高的綜合應(yīng)用價(jià)值。而剝殼是椰子加工的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，所以本次設(shè)計(jì)是一種機(jī)械化程度較高的椰子剝殼機(jī)械，可提高椰子的剝殼生產(chǎn)效率。 本設(shè)計(jì)在查閱資料基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)不同方案的選擇，確定剝殼的傳動(dòng)系統(tǒng)方案，進(jìn)行椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的齒輪、齒輥、軸、擋板、壓框裝置、進(jìn)料裝置等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配合設(shè)計(jì)，最終完成各個(gè)部件的配合組裝，通過(guò)solidworks三維軟件，進(jìn)行裝配，并且以運(yùn)動(dòng)仿真的形式演示了本設(shè)計(jì)的工作過(guò)程；同時(shí)在AutoCAD的基礎(chǔ)上，對(duì)該系統(tǒng)的裝配圖和部分零件圖進(jìn)行了繪制。 關(guān)鍵詞：椰子；剝殼； solidworks；motion運(yùn)動(dòng)仿真；Autocad  Ⅱ Design of the Husking Machine of coconut Abstract Coconut and coconut water contains pulp, with rich oil, protein and other nutrients, and can be processed into coconut fiber mat clothing, ropes, etc., with a high value of integrated applications. The peel is a coconut processing is a very important part, so the design is to design a high degree of mechanization coconut husking machines, coconut husking can improve production efficiency. The design on the basis of access to information, through the choice of different options to determine the peel of the driveline program for coconut sheller design. The design of the system through a gear, gear roller, shaft, baffles, pressure frame means, feed devices, structural design and with the design, the final completion of the various components with the assembly, through the three-dimensional software solidworks, for assembly, and with motion simulation demonstrates the form of the work of the design process; while in AutoCAD, based on the systems assembly drawing and parts diagrams for drawing . Key words:Coconut; Sheller; Solidworks; Motion simulation; Autocad 目 錄 1．概述 1 2．系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1 2.1方案的選擇 1 2.2電動(dòng)機(jī)選擇 4 3．椰子剝殼機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 3.1聯(lián)軸器的選擇 4 3.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 3.3連接小齒輪軸的設(shè)計(jì) 7 3.4齒輥的設(shè)計(jì) 9 3.5進(jìn)料裝置的設(shè)計(jì) 9 3.6擋板的設(shè)計(jì) 9 3.7壓框裝置的設(shè)計(jì) 9 4．運(yùn)動(dòng)仿真 11 4.1仿真的目的與意義 11 4.2仿真的研究 11 4.3仿真的局限難題 14 5．椰子剝殼機(jī)的裝配圖 14 結(jié)論及存在問(wèn)題 15 參考文獻(xiàn) 17 致謝 18 Ⅲ 17 椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì) 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 1．概述 椰子是棕櫚科椰子屬的多年生熱帶木本油料作物,椰子樹(shù)的主要產(chǎn)物為椰果,其形狀近球形，由外果皮、中果皮、內(nèi)果皮、種皮、種仁(胚乳)、胚、椰子水等部分構(gòu)成。椰子的的外果皮和中果皮俗稱(chēng)椰衣,一般占全果質(zhì)量的33%~35%；內(nèi)果皮俗稱(chēng)椰殼，占全果質(zhì)量的12%~15%，呈黑褐色，質(zhì)地十分堅(jiān)實(shí),可制椰殼炭和椰殼粉;種仁供食用，故稱(chēng)椰肉，占全果質(zhì)量的28%~30%，為椰殼所包覆，富含油脂、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分。種仁與殼之間有一層緊附在椰肉上的褐色種皮，富含油脂,種皮占去衣椰子質(zhì)量的3.6%~6.0%。椰子水占全果質(zhì)量的22%~25%。椰子可供食用的部分為椰肉和椰子水，為全果質(zhì)量的50%~55%[1]。 我國(guó)椰子加工主要集中在海南，有加工企業(yè)近300家，已經(jīng)成為海南的重要產(chǎn)業(yè)。我國(guó)（南海）的椰子產(chǎn)品加工總體技術(shù)水平、科技含量、技術(shù)創(chuàng)新、生活規(guī)模、產(chǎn)品花色品種和質(zhì)量等方面與菲律賓、馬來(lái)西亞和泰國(guó)的椰子主產(chǎn)國(guó)相比還有一些差距大部分企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)含量薄弱，產(chǎn)品加工的機(jī)械化水平及精深加工程度還不夠，難以提高經(jīng)濟(jì)效益和資源利用率[2]。 椰子具有很高的綜合應(yīng)用價(jià)值，椰衣可加工成纖維墊、繩索等；椰子果肉營(yíng)養(yǎng)豐富，即可生食，也可制成各種營(yíng)養(yǎng)豐富的椰子類(lèi)特色食品。在生產(chǎn)過(guò)程中，椰子剝殼是椰子加工中非常重要的工序，剝殼后的椰衣，椰子果（內(nèi)含椰子水）才能進(jìn)一步加工成相應(yīng)的產(chǎn)品。在國(guó)內(nèi)的椰子剝殼機(jī)研究起步比較早，市場(chǎng)上也有許多椰子剝殼機(jī)，但成熟的椰子剝殼機(jī)卻很少見(jiàn)。在國(guó)外，印度尼西亞有一種液壓式剝殼機(jī)，采用液壓的方式，模擬人工操作對(duì)椰子剝殼，該機(jī)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但產(chǎn)量低，產(chǎn)品質(zhì)量差異也較大；另外還有一種旋切式椰子剝殼機(jī)，該機(jī)利用高速旋轉(zhuǎn)盤(pán)刀以切削方式破壞椰衣，殘余的果皮纖維再通過(guò)旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)絲輪加以去除，但剝殼后椰衣纖維破壞嚴(yán)重，產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值減少[3]。 基于對(duì)椰子幾何物理機(jī)械特性的研究，研制一種椰子剝殼機(jī)，可以滿(mǎn)足當(dāng)前椰子加工中機(jī)械剝殼的應(yīng)用需要，可對(duì)椰子產(chǎn)品加工生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。設(shè)計(jì)的椰子剝殼機(jī)綜合性能優(yōu)，操作簡(jiǎn)易，可靠性高，可基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工剝殼，對(duì)椰子的生產(chǎn)加工帶來(lái)很大的便利。 該椰子剝殼機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1-1。 表1-1椰子剝殼機(jī)的技術(shù)參數(shù) 名稱(chēng) 數(shù)值 壽命/年 10 每天工作/h 8 處理量/pcsh-1 500 電動(dòng)機(jī)功率 /kw 3 2.傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2.1方案的選擇 初步有三種方案的選擇，如下圖2-1、2-2、2-3所示。 方案一中，系統(tǒng)原理如圖2-1，工作時(shí)將椰子7放在托盤(pán)6上，開(kāi)動(dòng)升降伺服電機(jī)1，經(jīng)扭矩傳感器2驅(qū)動(dòng)升降絲杠5旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)升降螺母3、托盤(pán)支架4、托盤(pán)6上升，將椰子7抬起來(lái)，當(dāng)椰子7碰到切割刀具8時(shí)，扭矩傳感器2的測(cè)量數(shù)值突然變大，這時(shí)控制升降伺服電機(jī)1繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，將椰子7再抬高20mm左右，使切割刀具8扎入椰衣內(nèi)，然后控制升降伺服電機(jī)1繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，將椰子7繼續(xù)抬高，同時(shí)切割伺服電機(jī)13驅(qū)動(dòng)切割絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)，在切割絲杠12帶動(dòng)下，使切割螺母14下降，帶動(dòng)刀具支架11下降，使搖桿9繞鉸鏈10轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)切割刀具8向外展開(kāi)，將椰衣剝開(kāi)，隨后，升降伺服電機(jī)1、切割刀具8并攏，恢復(fù)到初始位置狀態(tài)[4]。 圖2-1 方案一 1.升降伺服電機(jī) 2.扭矩傳感器 3.升降螺母 4.托盤(pán)支架 5.升降絲杠 6.托盤(pán) 7.椰子 8.切割刀具 9.搖桿 10.鉸鏈 11.刀具支架 12.切割絲杠 13.切割伺服電機(jī) 14.切割螺母 方案二中，系統(tǒng)原理如圖2-2所示，起初投入的椰子5落在傾斜的剝殼頂板1上，由于刀片接觸支撐，然后左側(cè)豎直釘板沿X方向運(yùn)動(dòng)適當(dāng)距離使刀片扎入椰子，右側(cè)傾斜釘板沿Y向運(yùn)動(dòng)使兩個(gè)釘板上的刀片滾切揉搓椰子，Y向移動(dòng)超過(guò)普通椰子半周的適當(dāng)距離。然后返回，并且右側(cè)傾斜頂板可以根據(jù)剝殼效果適當(dāng)重復(fù)Y向的移動(dòng)，期間扎入椰子的刀片便會(huì)入人工剝殼一樣把椰子椰衣撬開(kāi)剝除[5]。 圖2-2 方案二 1. 釘板 2.彈簧 3.護(hù)板 4.刀片 5.椰子 6.活板 7.氣道 8.擋塊 方案三中，系統(tǒng)原理如2-3圖所示，剝殼裝置主要由減速電機(jī)1，聯(lián)軸器2，主動(dòng)齒輪3，從動(dòng)齒輪4，主動(dòng)剝殼齒輥5，從動(dòng)齒輥6，擋板7及剝殼機(jī)架8組成。減速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輥通過(guò)一對(duì)圓柱型直齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，從而使主、從動(dòng)齒輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)。椰子從進(jìn)料口進(jìn)入剝殼通道，兩齒輥平行布置且相向轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輥表面上安有齒釘，椰子在齒輥的帶動(dòng)下，邊轉(zhuǎn)邊前行，椰衣逐漸被齒釘所刺破，并從椰子內(nèi)果上剝離，從而實(shí)現(xiàn)椰子剝殼[3]。 圖2-3 方案三 1.減速電機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.主動(dòng)齒輪 4.從動(dòng)齒輪 5.主動(dòng)齒輥 6.從動(dòng)齒輥 7.擋板 8剝殼機(jī)架 結(jié)合三個(gè)方案，方案一的椰子要人工放入托盤(pán)上，效率較慢，且危險(xiǎn)性較大，不優(yōu)先考慮；方案二中由于椰子的大小和硬度沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)釘板的力度一定時(shí)，會(huì)出現(xiàn)剝殼不足或過(guò)度剝殼的現(xiàn)象，故也不采取方案二；通過(guò)對(duì)比三種方案，方案三采用減速電機(jī)通過(guò)齒輪連接齒輥，讓椰子在齒輥上滾動(dòng)進(jìn)行剝殼，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)度剝殼，且齒輥長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)可滿(mǎn)足范圍內(nèi)的椰子剝殼，在齒輥上方加入上料機(jī)構(gòu)，可解決人工上料問(wèn)題，安全可靠，綜合考慮，故選擇方案三。 2.2電動(dòng)機(jī)選擇 由于椰子在滾動(dòng)過(guò)程中主從齒輪帶動(dòng)的齒輥相向運(yùn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速不同，使椰子帶有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，齒釘沿齒輥面縱向按90度右螺旋線(xiàn)布置，也會(huì)影響椰子的轉(zhuǎn)動(dòng)和向前運(yùn)動(dòng)，故椰子的運(yùn)動(dòng)受力等比較復(fù)雜，不好分析，先試選電機(jī)。由于針擺式減速電機(jī)廣泛用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、水泥、建筑等行業(yè)，體積小且安全方便，足以滿(mǎn)足椰子剝殼的需要，故選用針擺式減速電機(jī)，查詢(xún)選擇電機(jī)型號(hào)為針擺式減速電機(jī)X4，該電機(jī)輸入功率為3kw，輸出轉(zhuǎn)速為88r/min。電機(jī)的型號(hào)選擇于參數(shù)如圖2-4 圖2-4 電機(jī)選擇參數(shù)圖表 3．椰子剝殼機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1聯(lián)軸器的選擇 由選的擺線(xiàn)針輪減速電機(jī)型號(hào)知，電機(jī)輸入軸的直徑D=45mm；由于，查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選聯(lián)軸器型號(hào)為： 該聯(lián)軸器傳遞的公稱(chēng)力矩Ｔn=500 Nm ；取與軸配合的半聯(lián)軸器孔徑d1=45 mm；故軸連接小齒輪的軸為d=45 mm；半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=84mm，與電機(jī)軸聯(lián)合部分長(zhǎng)度L1=84 mm。 3.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 由于工作環(huán)境沒(méi)特殊要求，故采用開(kāi)式齒輪。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方法一般是全損耗型的，而任何全損耗型潤(rùn)滑系統(tǒng)，最終在其齒輪表面只有薄層覆蓋膜，它們常處在邊界潤(rùn)滑條件下，因?yàn)楫?dāng)新油或脂補(bǔ)充到齒面時(shí)，由于齒面壓力作用而擠出，加上齒輪回轉(zhuǎn)時(shí)離心力等的綜合作用，只能在齒面上留下一層薄油膜，再加上考慮齒輪磨合作用，因此潤(rùn)滑油必須具備高粘度或高稠度和較強(qiáng)的粘附性，以確保有一層連續(xù)的油膜保持在齒輪表面上。故采用脂潤(rùn)滑。 所選的電機(jī)輸入功率為3kw，轉(zhuǎn)速為88r/min，傳動(dòng)比為1.5，則 1） 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí) 考慮該減速電機(jī)功率較小，且載荷沖擊為輕微沖擊，故大、小齒輪均用45鋼表面淬火；平均齒面硬度為45 HRC；選用8級(jí)精度等級(jí)； 2） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度初步計(jì)算齒輪參數(shù)，即按： （3-1） 式中各參數(shù)為： ① 試選載荷系數(shù)=1.6 ② 計(jì)算主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)矩： ； ③ 查表得齒寬系數(shù) ，取0.7； ④ 取=30，則=1.530=45 ⑤ 查表得齒形系數(shù)=2.52，=2.35，應(yīng)力校正系數(shù)=1.625，=1.68 ⑥ 許用彎曲應(yīng)力按式： （3-2） ⑦ 計(jì)算 查圖得彎曲疲勞極限， 取=2.0，取安全系數(shù)=1.4。 主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為 查圖得彎曲疲勞壽命系數(shù) 由彎曲應(yīng)力公式（2-2）得： 所以，= 代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得： 3） 確定傳動(dòng)尺寸 ① 計(jì)算圓周速度： 按照公式3-3計(jì)算 （3-3） 代人數(shù)據(jù)，解得： 故8級(jí)精度合用。 ② 計(jì)算載荷系數(shù) 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得各系數(shù)選擇如下： 使用系數(shù)=1.25 齒間載荷分配系數(shù)=1.2； 齒向載荷分布系數(shù)=1.07； 由，8級(jí)精度查圖得動(dòng)載系數(shù)=1.08； 則: = （3-4） 代人數(shù)據(jù)，解得：=1.251.081.21.07=1.7334 ③ 對(duì)進(jìn)行修正。 (3-5) 代入數(shù)據(jù)，解得： ；考慮磨損的影響增大模數(shù)15%，則m=2.6087 x（1+15%）=3.0 ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=3mm。 ④ 計(jì)算中心距。 (3-6) 代人數(shù)據(jù)，解得： ⑤ 計(jì)算分度圓直徑。 由公式 (3-7) 計(jì)算得： ⑥ 計(jì)算齒寬。 (3-8) 帶人數(shù)據(jù)，解得： 取，則: 由于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)濁，故無(wú)需驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 3.3連接小齒輪軸的設(shè)計(jì) 1） 選擇軸的材料 該軸無(wú)特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2知，， 2）求輸出軸的功率、轉(zhuǎn)速及扭矩： 若取每對(duì)齒輪的機(jī)械效率（包括軸承效率在內(nèi)，且忽略聯(lián)軸器的機(jī)械效率）η=0.97，則按公式3-9計(jì)算 （3-9） 代入數(shù)據(jù)得 于是： （3-10） 代入數(shù)據(jù)，算得， 3）初步估算最小軸的軸徑 先按式 （3-11） 初步估算軸的最小直徑：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4，當(dāng)選45鋼時(shí)，取C=110，于是得： 考慮軸上開(kāi)有鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，軸徑需增大5%，則： 4）徑向尺寸的確定 根據(jù)連接電機(jī)軸（齒輪）、軸承、與齒輥配合安裝尺寸要求將軸設(shè)計(jì)為3段，由以及聯(lián)軸器型號(hào)，確定各段軸直徑為：42mm、55mm、66mm，軸的設(shè)計(jì)如圖3-1所示。 5）軸向尺寸的確定 根據(jù)聯(lián)軸器配合軸段長(zhǎng)度84、小齒輪厚度70、機(jī)架與軸承選擇、與齒輥配合長(zhǎng)度依次確定每段長(zhǎng)度為135mm、55mm、50mm，如圖3-1所示。軸上的平鍵，查設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇鍵，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為70mm。 圖3-1 連接小齒輪軸設(shè)計(jì)圖 3.4齒輥的設(shè)計(jì) 齒輥是椰子剝殼機(jī)重要零部件，主要由左右軸頭、齒輥筒、齒釘、定位銷(xiāo)組成。左右軸頭前面已經(jīng)設(shè)計(jì)好，而齒輥筒則如圖3-2所示，由內(nèi)徑66mm，壁厚12mm的無(wú)縫鋼管制成。左右軸頭、齒輥、齒釘3個(gè)部分分別加工后，通過(guò)配合以及定位銷(xiāo)聯(lián)接，為了保證聯(lián)接強(qiáng)度，兩端軸頭與齒輥筒聯(lián)接處沿四周點(diǎn)焊。齒輥筒外表面的齒釘沿齒輥面縱向按90度四列右螺旋線(xiàn)布置，相鄰兩個(gè)齒間的轉(zhuǎn)角為9度，齒釘?shù)牟牧蠟?0鋼，滲碳淬火處理。 圖3-2 齒輥的設(shè)計(jì) 3.5進(jìn)料裝置的設(shè)計(jì) 進(jìn)料裝置設(shè)計(jì)為漏斗形狀，如圖2-7，。不用承受很大的力，故用厚度為8mm的鋼板制成，焊接在機(jī)架上固定住。在進(jìn)料裝置底部安有彈性鋼片，用plc行程開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)完成一個(gè)椰子剝殼，椰子滾到齒輥后部分，壓在行程開(kāi)關(guān)時(shí)啟動(dòng)彈性鋼片的控制，拉動(dòng)彈性鋼片向側(cè)邊靠，進(jìn)料口上方的椰子失去彈性鋼片的阻擋，掉落到齒輥上，開(kāi)始剝殼。其中行程開(kāi)關(guān)用點(diǎn)位控制，即每按一次就掉落一個(gè)椰子，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)料。 進(jìn)料裝置的尺寸如2-7所示。 圖3-3 進(jìn)料裝置示意圖 3.6擋板的設(shè)計(jì) 由于椰子剝殼時(shí)，椰衣會(huì)從齒輥上掉下，但齒輥上的齒釘會(huì)帶著椰衣轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)積累到一定厚度的椰衣，不但會(huì)影響剝殼的效率，更可能會(huì)卡住齒輥，造成椰子剝殼機(jī)的損壞。為了解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了擋板，在齒輥下方，擋板上方開(kāi)有與齒釘位置相對(duì)應(yīng)的凹槽，每當(dāng)齒輥帶著椰衣轉(zhuǎn)動(dòng)到擋板時(shí)，擋板就會(huì)擋住椰衣，留下齒輥從凹槽過(guò)去，被擋住的椰衣便受到重力掉落到機(jī)架中間的挖空處，最后實(shí)現(xiàn)刺破的椰衣的處理。擋板的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-8： 圖3-4 擋板結(jié)構(gòu)示意圖 擋板裝在機(jī)架的凹槽上，可以與機(jī)架電焊在一起；由于擋板不用主要是擋住被剝下的椰衣，故沒(méi)有特殊的要求，材料采用45鋼即可。 3.7壓框裝置的設(shè)計(jì) 椰子從進(jìn)料口進(jìn)入到齒輥間的剝殼通道時(shí)，由于椰子的外形多變，且在齒輥上滾動(dòng)時(shí)會(huì)受到齒釘?shù)淖饔昧?，可能?huì)拋出去，必須通過(guò)壓框裝置將椰子固定在一定范圍內(nèi)，保證椰衣能夠充分的被齒輥刺破，順利剝殼。剝殼裝置的示意圖如圖2-9 圖3-5 壓框裝置示意圖 由于沒(méi)有特殊要求，故壓框裝置用4mm厚鋼板制成，邊沿開(kāi)有螺孔，采用M2.5螺釘配合，用螺絲固定在機(jī)架上。 4．運(yùn)動(dòng)仿真 4.1仿真的目的與意義 設(shè)計(jì)的椰子剝殼機(jī)，是由兩個(gè)大小齒輪帶動(dòng)齒輥，椰子在上面滾動(dòng)，齒輥上的齒釘刺破椰衣從而實(shí)現(xiàn)椰子的剝殼，其中椰子運(yùn)動(dòng)的不確定性和壓框裝置的作用都需要直觀的表現(xiàn)才能明了，但是條件有限，不能實(shí)際加工出椰子剝殼機(jī)，故使用solidworks的運(yùn)動(dòng)仿真。solidworks的仿真可以在加工前模擬出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，大大節(jié)省了時(shí)間與金錢(qián)，是一個(gè)很好的運(yùn)用，用solidworks仿真可以很直觀的看到椰子剝殼機(jī)的工作全過(guò)程，方便我們了解其剝殼的工作過(guò)程。 4.2仿真的研究 由于本次設(shè)計(jì)用的三維軟件為solidworks，對(duì)其了解后，知道有運(yùn)動(dòng)仿真的一個(gè)功能，于是就學(xué)習(xí)了其仿真方面的知識(shí)。Solidworks的運(yùn)動(dòng)仿真在其運(yùn)動(dòng)算例的一個(gè)功能下，在建立了一個(gè)運(yùn)動(dòng)算例（如圖4-1）后，就會(huì)出現(xiàn)仿真的畫(huà)面，如圖4-2為仿真的界面。 圖4-1 運(yùn)動(dòng)算例的建立 圖4-2 運(yùn)動(dòng)仿真的界面 在運(yùn)動(dòng)算例建立后，里面有動(dòng)畫(huà)和基本運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)算例。其中動(dòng)畫(huà)是由鍵碼和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，并由裝配配合功能生成的運(yùn)動(dòng)；而基本運(yùn)動(dòng)是在裝配體上模仿馬達(dá)、彈簧、碰撞、引力。但兩種運(yùn)動(dòng)算例都只是簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)，沒(méi)有大的物理仿真意義。在網(wǎng)上查找資料，知道solidworks里有個(gè)插件叫motion，是一個(gè)專(zhuān)門(mén)拿來(lái)精確仿真模擬并分析裝配體運(yùn)動(dòng)的功能件，并且還可以生成所分析零部件的數(shù)據(jù)圖表，更能直接明了的對(duì)裝配體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。 Motion插件的添加是在工具欄上的插件上，點(diǎn)入進(jìn)去，里面有插件的選擇，如圖4-3，在SolidWorks Motion前面勾選和后面的啟動(dòng)項(xiàng)勾選后，就可以在運(yùn)動(dòng)算例上使用motion仿真的功能了。 圖4-3 插件的選擇 在motion的仿真算例中，可以添加馬達(dá)、阻尼、力、約束、彈簧、引力、接觸等，建立各個(gè)零部件的約束關(guān)系，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。在此次運(yùn)動(dòng)仿真中，先在連接小齒輪的軸上添加一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，選擇馬達(dá)的位置和方向，設(shè)定好轉(zhuǎn)速，如圖4-4所示。 圖4-4 馬達(dá)的選擇與設(shè)定 在設(shè)定好馬達(dá)后，添加引力，由于我們需要模擬重力的作用，所以添加引力為Y軸方向的引力，大小默認(rèn)為系統(tǒng)的重力值；然后選擇接觸，然后把各個(gè)零部件、基臺(tái)與椰子等都選上，添加接觸效果。最后設(shè)置基臺(tái)、椰子、齒輥等零部件的材料，在每個(gè)零部件上單擊右鍵，可以選擇材料中的編輯材料進(jìn)行設(shè)置材料的成分，如圖4-5，由于solidworks系統(tǒng)里有許多的材料選擇，不用再輸入材料，直接選擇，在這設(shè)計(jì)中，由于沒(méi)有椰子的材料，所以椰子用了軸木材料。在做好上述之后，點(diǎn)擊計(jì)算運(yùn)動(dòng)算例按鈕，開(kāi)始計(jì)算仿真的數(shù)據(jù)，并且可以看到椰子從進(jìn)料口進(jìn)去在齒輥上運(yùn)動(dòng)的效果，由于壓框裝置會(huì)擋住實(shí)線(xiàn)，在這我們?cè)O(shè)置其透明度較高，這樣可以更直觀的看到椰子運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程。 圖4-5 材料的選擇設(shè)置 在計(jì)算好運(yùn)動(dòng)算例后，點(diǎn)擊播放可以看到椰子剝殼的運(yùn)動(dòng)仿真效果，此外還有保存錄像的功能。仿真效果做到后，如果沒(méi)問(wèn)題，可以保存動(dòng)畫(huà)，如圖4-6，動(dòng)畫(huà)可以保存為avi格式的，當(dāng)正在模擬動(dòng)畫(huà)保存時(shí)，可以滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪和移動(dòng)視角，這樣保存的動(dòng)畫(huà)也會(huì)根據(jù)你的視角變化而制成，更能從各個(gè)角度看到椰子運(yùn)動(dòng)仿真的效果。 圖4-6 動(dòng)畫(huà)的保存 4.3仿真的局限難題 此次的仿真雖然能夠模擬椰子剝殼機(jī)的運(yùn)動(dòng)剝殼效果，但還是遇到一些難題與局限。首先是仿真剝殼的局限，由于椰子剝殼機(jī)是剝椰子外面的纖維椰衣，但是solidworks沒(méi)有這一類(lèi)的材料仿真，不能看到把椰衣纖維剝殼的真實(shí)效果，這是最大的遺憾；其次是椰子剝殼仿真的進(jìn)料問(wèn)題，由于motion仿真不能像其動(dòng)畫(huà)功能那樣可以為每個(gè)零部件獨(dú)立添加鍵碼幀數(shù)，不能仿真多個(gè)椰子順序剝殼的效果。此外，還有一些難題，比如說(shuō)電腦的配置不夠，在計(jì)算仿真運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度較慢，一次計(jì)算少則花費(fèi)十分鐘，多則二十多分鐘，有時(shí)甚至出現(xiàn)solidworks軟件的癱瘓，這是探究仿真問(wèn)題的一大難題。 5．椰子剝殼機(jī)的裝配圖 椰子剝殼機(jī)的裝配圖用cad繪制成，但由于除了進(jìn)料裝置外，其他的都是斜著安裝在30度的基臺(tái)上的，故難以畫(huà)出，為此，采用斜視圖。如圖5-1，在垂直與斜面基臺(tái)上和沿著基臺(tái)斜面上分別畫(huà)兩個(gè)斜視圖，并且其中一個(gè)取軸的中間面剖開(kāi)來(lái)畫(huà)，就能很清楚的表達(dá)和看到椰子剝殼機(jī)的全部裝配效果了。其兩個(gè)斜視圖分別如圖5-2、5-3。另外再把基臺(tái)和進(jìn)料裝置采用正常畫(huà)法，畫(huà)出三視圖。 圖5-1 斜視圖畫(huà)裝配圖一 圖5-2 斜視圖畫(huà)裝配圖二 圖5-3 斜視圖畫(huà)裝配圖三 結(jié)論及存在問(wèn)題 在老師的精心知道和自己的努力下，終于完成了椰子剝殼機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。經(jīng)過(guò)這次任務(wù)，我對(duì)椰子的利用以及椰子剝殼有了更深層的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也鞏固了我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等，在把理論知識(shí)轉(zhuǎn)為實(shí)際，讓我不僅僅是停留在課本上，還延伸到了實(shí)際情況中，提高了我的分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力?？梢哉f(shuō)，椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)涉及了機(jī)械工程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，是在系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)后的一次綜合實(shí)際應(yīng)用，對(duì)提高我們的設(shè)計(jì)水平具有很重要的意義。 椰子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)的主要是進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行電機(jī)的選擇，齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)和其他重要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如壓框裝置、擋板、齒輥的設(shè)計(jì)，都需要考慮各個(gè)結(jié)構(gòu)的配合，在設(shè)計(jì)完成后，繪制裝配圖，并且做出椰子剝殼的運(yùn)動(dòng)仿真。 椰子剝殼機(jī)有如下特點(diǎn):設(shè)備占地面積小, 不受地區(qū)、場(chǎng)地限制, 只要有市電供給即可； 生產(chǎn)效率比起一些剝殼機(jī)來(lái)說(shuō)相對(duì)較高, 并且設(shè)備的操作維護(hù)比較簡(jiǎn)單；椰子剝殼機(jī)的安全性高（有壓框裝置），對(duì)工人的安全有較大的保障?？梢哉f(shuō)，椰子剝殼機(jī)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有較高的先進(jìn)性。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)內(nèi)容主要參照所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，并在老師的指導(dǎo)下完成，尚未經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，因此設(shè)計(jì)結(jié)果有待在實(shí)踐中進(jìn)一步完善；另一方面，由于電腦配置的原因，運(yùn)動(dòng)仿真沒(méi)有也沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。 參考文獻(xiàn) [1] 李秀娟，李小慧，新鮮椰子的綜合利用[J]. 食品科技，1991，（1）：47-49. [2] 夏秋瑜，李瑞，趙松林，張木炎，李新菊，椰子的綜合利用及綜合加工技術(shù)[J]. 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)，2007，（3）：37. [3] 王旺平，李詩(shī)龍，劉曉燕，椰子剝殼機(jī)的研制[J]. 農(nóng)業(yè)技術(shù)，2011，（7）：179-181 [4] 肖仁鵬，馬鑫，劉四新，樊君慶，椰子自動(dòng)剝衣機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 包裝與機(jī)械，2012，1，（1）：142-143. [5] 張浩冬，張燕，梁棟，椰子滾切式剝衣機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 包裝與機(jī)械，2013，1，（1）：167-169 [6] 王為，汪建曉 機(jī)械設(shè)計(jì)[M] 華中科技大學(xué)出版社，2007 [7] 唐增寶 常建娥 機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) [M] 華中科技大學(xué)出版社，2010 致 謝 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，有幸抽到 老師的一組，并且在 老師的悉心指導(dǎo)下，完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在我的大學(xué)生涯上畫(huà)上了完美的句號(hào)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中， 老師給了我很多建議，大到傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，小到擋板的問(wèn)題，都有 老師的細(xì)心建議，在這設(shè)計(jì)中，傾注了 老師的許多心血。還記得好幾個(gè)晚上，老師都加班為我們操心畢業(yè)設(shè)計(jì)，在辦公室耐心的為各個(gè)人講解設(shè)計(jì)問(wèn)題，并且提出建議與思考問(wèn)題，開(kāi)闊了我們的思維方式。由衷感謝她在學(xué)業(yè)指導(dǎo)及各方面所給予我的關(guān)懷，以及從言傳身教中學(xué)到的為人品質(zhì)和道德情操。 老師廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、誨人不倦的教育情懷和對(duì)事業(yè)的忠誠(chéng)，將是我終身學(xué)習(xí)的榜樣。 最后，在此特向我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師 老師致以衷心的感謝！