椰子剥壳机的设计毕业设计论文文档格式.docx

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摘要

椰子内含果肉和椰子水，具有丰富的油脂、蛋白质等营养物质，且椰衣可以加工成纤维垫、绳索等，具有很高的综合应用价值。

而剥壳是椰子加工的一个很重要的环节，所以本次设计是一种机械化程度较高的椰子剥壳机械，可提高椰子的剥壳生产效率。

本设计在查阅资料基础上，通过对不同方案的选择，确定剥壳的传动系统方案，进行椰子剥壳机的设计。

本设计通过对系统的齿轮、齿辊、轴、挡板、压框装置、进料装置等的结构设计和配合设计，最终完成各个部件的配合组装，通过solidworks三维软件，进行装配，并且以运动仿真的形式演示了本设计的工作过程；

同时在AutoCAD的基础上，对该系统的装配图和部分零件图进行了绘制。

关键词：

椰子；

剥壳；

solidworks；

motion运动仿真；

Autocad

DesignoftheHuskingMachineofcoconut

ShenHong-fei

Abstract

Coconutandcoconutwatercontainspulp,withrichoil,proteinandothernutrients,andcanbeprocessedintococonutfibermatclothing,ropes,etc.,withahighvalueofintegratedapplications.Thepeelisacoconutprocessingisaveryimportantpart,sothedesignistodesignahighdegreeofmechanizationcoconuthuskingmachines,coconuthuskingcanimproveproductionefficiency.

Thedesignonthebasisofaccesstoinformation,throughthechoiceofdifferentoptionstodeterminethepeelofthedrivelineprogramforcoconutshellerdesign.Thedesignofthesystemthroughagear,gearroller,shaft,baffles,pressureframemeans,feeddevices,structuraldesignandwiththedesign,thefinalcompletionofthevariouscomponentswiththeassembly,throughthethree-dimensionalsoftwaresolidworks,forassembly,andwithmotionsimulationdemonstratestheformoftheworkofthedesignprocess;

whileinAutoCAD,basedonthesystem'

sassemblydrawingandpartsdiagramsfordrawing

.

Keywords:

Coconut;

Sheller;

Solidworks;

Motionsimulation;

Autocad

目录

1．概述1

2．系统传动设计1

2.1方案的选择1

2.2电动机选择4

3．椰子剥壳机的结构设计4

3.1联轴器的选择4

3.2齿轮传动的设计与计算5

3.3连接小齿轮轴的设计7

3.4齿辊的设计9

3.5进料装置的设计9

3.6挡板的设计9

3.7压框装置的设计9

4．运动仿真11

4.1仿真的目的与意义11

4.2仿真的研究11

4.3仿真的局限难题14

5．椰子剥壳机的装配图14

结论及存在问题15

参考文献17

致谢18

姓名：

沈鸿飞学号：

2009914126班级：

09机械

（1）班

1．概述

椰子是棕榈科椰子属的多年生热带木本油料作物,椰子树的主要产物为椰果,其形状近球形，由外果皮、中果皮、内果皮、种皮、种仁（胚乳）、胚、椰子水等部分构成。

椰子的的外果皮和中果皮俗称椰衣,一般占全果质量的33%~35%；

内果皮俗称椰壳，占全果质量的12%~15%，呈黑褐色，质地十分坚实,可制椰壳炭和椰壳粉;

种仁供食用，故称椰肉，占全果质量的28%~30%，为椰壳所包覆，富含油脂、蛋白质等营养成分。

种仁与壳之间有一层紧附在椰肉上的褐色种皮，富含油脂,种皮占去衣椰子质量的3.6%~6.0%。

椰子水占全果质量的22%~25%。

椰子可供食用的部分为椰肉和椰子水，为全果质量的50%~55%[1]。

我国椰子加工主要集中在海南，有加工企业近300家，已经成为海南的重要产业。

我国（南海）的椰子产品加工总体技术水平、科技含量、技术创新、生活规模、产品花色品种和质量等方面与菲律宾、马来西亚和泰国的椰子主产国相比还有一些差距大部分企业规模小、技术含量薄弱，产品加工的机械化水平及精深加工程度还不够，难以提高经济效益和资源利用率[2]。

椰子具有很高的综合应用价值，椰衣可加工成纤维垫、绳索等；

椰子果肉营养丰富，即可生食，也可制成各种营养丰富的椰子类特色食品。

在生产过程中，椰子剥壳是椰子加工中非常重要的工序，剥壳后的椰衣，椰子果（内含椰子水）才能进一步加工成相应的产品。

在国内的椰子剥壳机研究起步比较早，市场上也有许多椰子剥壳机，但成熟的椰子剥壳机却很少见。

在国外，印度尼西亚有一种液压式剥壳机，采用液压的方式，模拟人工操作对椰子剥壳，该机减轻了工人的劳动强度，但产量低，产品质量差异也较大；

另外还有一种旋切式椰子剥壳机，该机利用高速旋转盘刀以切削方式破坏椰衣，残余的果皮纤维再通过旋转的网丝轮加以去除，但剥壳后椰衣纤维破坏严重，产品的经济价值减少[3]。

基于对椰子几何物理机械特性的研究，研制一种椰子剥壳机，可以满足当前椰子加工中机械剥壳的应用需要，可对椰子产品加工生产带来很大方便。

设计的椰子剥壳机综合性能优，操作简易，可靠性高，可基本实现机械加工剥壳，对椰子的生产加工带来很大的便利。

该椰子剥壳机的主要技术参数如表1-1。

表1-1椰子剥壳机的技术参数

名称

数值

寿命/年

10

每天工作/h

8

处理量/pcs·

h-1

500

电动机功率/kw

3

2.传动设计

2.1方案的选择

初步有三种方案的选择，如下图2-1、2-2、2-3所示。

方案一中，系统原理如图2-1，工作时将椰子7放在托盘6上，开动升降伺服电机1，经扭矩传感器2驱动升降丝杠5旋转，进而带动升降螺母3、托盘支架4、托盘6上升，将椰子7抬起来，当椰子7碰到切割刀具8时，扭矩传感器2的测量数值突然变大，这时控制升降伺服电机1继续旋转，将椰子7再抬高20mm左右，使切割刀具8扎入椰衣内，然后控制升降伺服电机1继续旋转，将椰子7继续抬高，同时切割伺服电机13驱动切割丝杠12转动，在切割丝杠12带动下，使切割螺母14下降，带动刀具支架11下降，使摇杆9绕铰链10转动，带动切割刀具8向外展开，将椰衣剥开，随后，升降伺服电机1、切割刀具8并拢，恢复到初始位置状态[4]。

图2-1方案一

1.升降伺服电机2.扭矩传感器3.升降螺母4.托盘支架5.升降丝杠6.托盘7.椰子8.切割刀具9.摇杆10.铰链11.刀具支架12.切割丝杠13.切割伺服电机14.切割螺母

方案二中，系统原理如图2-2所示，起初投入的椰子5落在倾斜的剥壳顶板1上，由于刀片接触支撑，然后左侧竖直钉板沿X方向运动适当距离使刀片扎入椰子，右侧倾斜钉板沿Y向运动使两个钉板上的刀片滚切揉搓椰子，Y向移动超过普通椰子半周的适当距离。

然后返回，并且右侧倾斜顶板可以根据剥壳效果适当重复Y向的移动，期间扎入椰子的刀片便会入人工剥壳一样把椰子椰衣撬开剥除[5]。

图2-2方案二

1.钉板2.弹簧3.护板4.刀片5.椰子6.活板7.气道8.挡块

方案三中，系统原理如2-3图所示，剥壳装置主要由减速电机1，联轴器2，主动齿轮3，从动齿轮4，主动剥壳齿辊5，从动齿辊6，挡板7及剥壳机架8组成。

减速电机通过联轴器带动主动齿轮转动，从动齿辊通过一对圆柱型直齿轮进行传动，从而使主、从动齿辊相向转动。

椰子从进料口进入剥壳通道，两齿辊平行布置且相向转动，齿辊表面上安有齿钉，椰子在齿辊的带动下，边转边前行，椰衣逐渐被齿钉所刺破，并从椰子内果上剥离，从而实现椰子剥壳[3]。

图2-3方案三

1.减速电机2.联轴器3.主动齿轮4.从动齿轮5.主动齿辊6.从动齿辊7.挡板8剥壳机架

结合三个方案，方案一的椰子要人工放入托盘上，效率较慢，且危险性较大，不优先考虑；

方案二中由于椰子的大小和硬度没有标准，当钉板的力度一定时，会出现剥壳不足或过度剥壳的现象，故也不采取方案二；

通过对比三种方案，方案三采用减速电机通过齿轮连接齿辊，让椰子在齿辊上滚动进行剥壳，不会出现过度剥壳，且齿辊长度足够长可满足范围内的椰子剥壳，在齿辊上方加入上料机构，可解决人工上料问题，安全可靠，综合考虑，故选择方案三。

2.2电动机选择

由于椰子在滚动过程中主从齿轮带动的齿辊相向运动且转速不同，使椰子带有旋转运动，齿钉沿齿辊面纵向按90度右螺旋线布置，也会影响椰子的转动和向前运动，故椰子的运动受力等比较复杂，不好分析，先试选电机。

由于针摆式减速电机广泛用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑等行业，体积小且安全方便，足以满足椰子剥壳的需要，故选用针摆式减速电机，查询选择电机型号为针摆式减速电机X4，该电机输入功率为3kw，输出转速为88r/min。

电机的型号选择于参数如图2-4

图2-4电机选择参数图表

3．椰子剥壳机的结构设计

3.1联轴器的选择

由选的摆线针轮减速电机型号知，电机输入轴的直径D=45mm；

由于，查设计手册，选联轴器型号为：

该联轴器传递的公称力矩Ｔn=500N·

m；

取与轴配合的半联轴器孔径d1=45mm；

故轴连接小齿轮的轴为d=45mm；

半联轴器长度L=84mm，与电机轴联合部分长度L1=84mm。

3.2齿轮传动的设计与计算

由于工作环境没特殊要求，故采用开式齿轮。

开式齿轮传动的润滑方法一般是全损耗型的，而任何全损耗型润滑系统，最终在其齿轮表面只有薄层覆盖膜，它们常处在边界润滑条件下，因为当新油或脂补充到齿面时，由于齿面压力作用而挤出，加上齿轮回转时离心力等的综合作用，只能在齿面上留下一层薄油膜，再加上考虑齿轮磨合作用，因此润滑油必须具备高粘度或高稠度和较强的粘附性，以确保有一层连续的油膜保持在齿轮表面上。

故采用脂润滑。

所选的电机输入功率为3kw，转速为88r/min，传动比为1.5，则

1）选择齿轮材料、热处理方式和精度等级

考虑该减速电机功率较小，且载荷冲击为轻微冲击，故大、小齿轮均用45钢表面淬火；

平均齿面硬度为45HRC；

选用8级精度等级；

2）按齿根弯曲疲劳强度初步计算齿轮参数，即按：

（3-1）

式中各参数为：

①试选载荷系数=1.6

②计算主动齿轮的转矩：

；

③查表得齿宽系数，取0.7；

④