-棉桃破壳机结构设计

本科论文目录TOC\o"1-2"\h\u26688摘要 =1\*ROMANI14726Abstract =2\*ROMANII20469引言 4181321棉桃破壳机概况 5268511.1本课题的研究意义 538721.2棉桃破壳机现状及分析 6219851.3棉桃破壳机机理发展前景 8310141.4棉桃破壳机的技术现状及趋势 10319851.5对课题所涉及的任务要求及实现预期目标 10276971.6本章小结 1192742棉桃破壳机设计原理 12188622.1设计要求 1250782.3总体结构 12236222.4本章小结 13191843棉桃破壳机的设计 14125323.1电动机功率的确定 1428313.2链轮及链条的设计 14127283.3进料斗 17211213.4搓板 17222163.5动搓辊 18264283.6动搓辊侧板 18108703.7动搓辊轴 19239893.8轴的校核 19320383.9工作部件之间的关系 2390793.10三角弹簧与弹簧底座 24209963.11轴承座支架 2550033.12侧板 2547013.13搓板 2627893.14棉桃破壳机电动机的选择 27176043.15本章小结 28259714棉桃破壳机主要零件三维结构设计 29118884.1传动链条设计 29206184.2电动机设计 3314453本章小结 3814695机器的使用和维护 39327016棉桃破壳机械的未来展望 4022882结论 4128153致谢 428786参考文献 44本科论文摘要新疆棉花产量约占全国总产量的三分之一，是当地的支柱产业。但是多年来，棉花的采集方法仍然是手工或机械采集已经开放的棉朵。这种收集方法有很多限制，并且使用大量劳动力。对于不同的地区，这种收集方法也会造成大量的浪费，许多是因为无法及时回收棉桃，将其丢弃并浪费掉，这导致棉花产量下降和种植商收入减少。为提高棉花产量进一步提升收益，需要对未开放的棉桃进行二次回收，破壳，分离，因此对棉桃破壳机的深入研究尤为重要。本文介绍的棉桃破壳机，主要通过定搓板与动搓锟的摩擦力将棉桃破壳。固定在机器上的定搓板与绕轴旋转的动搓锟上都在其表面有设计三角形齿。定搓板的齿被设计成较小，动搓锟的齿比顶部搓衣板的辊子的齿大，从而达到更好的更好搓桃效果。棉桃从进料斗进入定搓板和定搓板之间。在滚动压力的作用下，棉桃被压碎，然后通过滑板进入收集箱或传送带。通过这种方式可以在机器或人工摘掉未开放棉桃后将其破壳，然后将混合后的碎棉桃收集起来，或者通过输送带将其送至棉桃分离机中，从而获得优质的籽棉。该机具有结构简单，使用方便的特点，可以满足棉桃破壳的要求，达到良好的效果。关键词：棉桃；挤压破壳；破壳率；破壳机AbstractXinjiang'scottonproductionaccountsforaboutone-thirdofthecountry'stotaloutputandisapillarindustryintheregion.However,formanyyears,thecottoncollectionmethodisstillmanualormechanicalcollectionofopencotton.Thiscollectionmethodhasmanylimitationsandusesalotoflabor.Fordifferentregions,thiskindofcollectionmethodwillalsocausealotofwaste,manyofwhichareduetotheinabilitytorecoverthecottonpeachintime,discarditandwasteit,whichleadstothedeclineofcottonproductionandthedecreaseofgrower'sincome.Inordertoimprovetheyieldofcottonandfurtherimprovetheincome,itisnecessarytorecycle,breaktheshellandseparatetheunopenedcottonpeach,sothecottonpeachbreakingmachinecameintobeing.Thispaperintroducesakindofcottonpeachshellbreakingmachine,whichismainlycomposedofextrusionshellbreakingdeviceandconveyingdevice.Accordingtotheshapeoftheunopenedpeach,theshellofthepeachiscrushedbytheprincipleofsilkrubbing.Thefixedwashboardisfixed,andthedynamicrollingrollerrollsaroundtheshaft,andtherearetriangleteethonthefixedwashboardandthedynamicrollingroller.Theteethofthefixedwashboardaredesignedtobesmaller,andtheteethofthemovingwashboardarelargerthanthoseofthetopwashboard,soastoachieveabettereffectofpeachrubbing.Thecottonpeachentersbetweenthefixedwashboardandthefixedwashboardfromthefeedhopper.Undertheactionofrollingpressure,thepeachiscrushedandthenentersthecollectionboxorconveyorbeltthroughtheskateboard.Inthisway,theunopenedcottoncanbebrokenafterbeingremovedbymachineormanually,andthenthemixedbrokencottoncanbecollected,orsenttothecottonseparatorthroughtheconveyorbelt,soastoobtainhigh-qualityseedcotton.Themachinehasthecharacteristicsofsimplestructureandconvenientuse,whichcanmeettherequirementsofbreakingtheshellofcottonpeachandachievegoodresults.Keywords:cottonpeach;extrusionbreaking;breakingrate;breakingmachine

引言新疆是我国棉花的主要产地，在过去的很多年里，种植棉花的面积占全国三分之一、棉花年产量占全国的六分之一，出口量占一半，成为了我国最重要的商品棉生产基地和优秀棉花生产地区。由于新疆的天气环境不同寻常，光热资源的不稳定性和棉花个体的生物学差异，部分棉花果实在现有种植模式下无法收获，大部分棉花果实被弃之不用。据调查，棉花收获后，每株棉花桃平均剩余棉数为0.8。如果所有的棉花都可以收获，并且可以去除不能使用的棉花桃，那么大约可以收集105kg/的棉絮。根据研究表明，棉花棉桃破壳机有着十分广阔的应用前景。该机械不但能新增工业产值和农民的收入外，还能将棉桃机械生产变成新领域。与此同时，棉桃也能成为兵团部分地区畜牧业养殖饲料，从侧面响应了国家政府扩大畜牧业养殖的方针政策，养殖户经济成本被大大降低经济效益可见一斑。摘完不脱壳或半脱壳的棉花桃后，需要使用破壳机收获籽棉，人工破壳需要耗费大量人力资源，所以成本也更高。因此，棉桃破壳机能将棉桃棉籽收获效率提升到很高。机械化的棉花种植到收获可以提升棉花田的管理水平可以更好地满足适时精耕细作的需要，增加规模效益，提高劳动生产率，增加生产和收入。从20世纪80年代我国就开始对破壳机械开发研究，但始终没能完善。所以本课题的研究是有意义的。本文在现有的坚果破壳机的基础上，进行改良升级。对棉桃破壳机设计，达到提升棉花生产效率目的。1棉桃破壳机概况1.1本课题的研究意义新疆是中国棉花的主产区，多年来棉花种植面积占国家的三分之一。因为新疆棉花产量大、质量高，现已成为中国最为重要的棉花生产基地。近几年产自新疆的棉花，大量销往国外，其出口量占全国的50%。但目前的棉花种植模式还存在着一些弊端。即在收获阶段棉桃吐絮很容易造成棉花品质降低的问题所以需要通过延长棉桃的生长期的方法，使棉花不结铃而成熟[1]。收获为吐絮的棉桃即降低了收获难度又能避免棉花品质下降百利无一害。收获下的棉桃茎叶还可以提供给牧场作为良好的饲料，解决了农牧业的饲料问题，降低其饲料成本。将来农场既是农场，又是草场，棉花的种植的经济效益将无限放大。新疆由于光热资源不稳定以及棉花生物学特性上的差异，目前在种植模式下的棉桃中，有一部分未能吐出棉絮，大部分都被放弃不收。根据问卷调查，机械化收获棉花后平均还剩下0.8个棉桃。如果所有的棉桃都被收获并且不可用的杂质被去除[2]，将收获105公斤/平方公里。据数据分析棉桃脱壳机的推广应用前景十分广阔。此外，该机器需要在采集棉花之前在田间摘棉花植株和棉桃。采摘后，用这台机器打破外壳。同时，棉桃还可以解决一些地区的动物饲料生产问题。也为政府部门正式出台的畜牧业扩张政策打开了应对之路。畜牧业者还可以大大减少一部分饲料。因此，经济效益非常明显。在用机器采摘半絮状或非絮状棉花后，用脱壳机人工破壳收集棉籽需要大量的劳动力。因此，本发明可以大大提高棉花的收集效率。从种植到收获，农机对棉花生产起了很大的作用。机械化不仅能提高棉花的经营水平，而且能及时满足集约经营的要求，大大提高劳动生产率，提高规模经济，达到增产增收的目的。20世纪80年代，破壳机的研发开始，但由于技术上的困难，并没有得到广泛的推广和应用。因此，对棉桃破壳机课题的技术研究，有十分重要的意义。这篇论文介绍了坚果破壳机的主要方法，并在其基础上进行创新升级棉桃破壳机应运而生。图1.1新疆种植棉花实景1.2棉桃破壳机现状及分析经过查阅文献后[4]，目前暂时没有棉桃破壳机的研究。这是一种新型机器，所以我参考市面上普遍的坚果脱壳机作为研究基础，并在其基础上改进。目前，所开发的绝大多数设备都采用机械方法进行壳体加工。常见的机械脱壳方法如下:冲击脱壳法是指物料颗粒在高速运动时，突然被阻挡并产生巨大冲击力，从而使壳体开裂并实现脱壳。物料被高速旋转的抛掷板抛掷，使物料产生较大的离心力冲击机器壁面。只要冲击力足够大，物料壳就会大幅度变形，以至于形成裂纹。当物料颗粒离开壁时，壳、种子密度不同会产生不同的弹性变形，二者之间产生速度差。作用在核粒上的弹力小，所以运动速度不如壳体快，从而核粒快速向外运动撞击壳体产生裂纹，裂纹逐渐增大实现谷物脱壳。冲击脱壳法适用于外壳约束力小、粒壳间隙大、外壳质地脆的谷物。剪切脱壳是指物料颗粒在固定刀架和转筒之间相对运动的切割板的剪切力作用下，对壳体剪切破碎，从而使壳体与内核分离。刀盘、转鼓和刀盘座是主要的工作部件。所述刀盘转动鼓及刀盘座均设有刀盘。刀盘座为凹形，设有调整机构，刀盘座与刀盘转鼓之间的间隙可根据种子、螺母的大小进行调整。当刀盘与滚筒同时转动刀盘与刀盘之间会产生剪切作用，使物料壳体破裂脱落。研磨方法利用物料颗粒在固定研磨和动态研磨之间的强烈摩擦力撕裂物料颗粒的外壳实现脱壳。物料从进料口进入静态磨盘和动态磨盘之间的间隙，旋转动态磨盘的离心力使颗粒沿着径向方向运动，使颗粒和静止磨盘之间产生相反的摩擦。配合着磨盘上的齿不断地切穿外壳。在摩擦力和剪切力的合力下，壳体会产生裂缝并脱离内核，以此达到脱壳的目的。摩擦撕裂法是使用两个相对旋转的橡胶辊产生摩擦力撕裂物料颗粒来剥离壳体。两个橡胶辊水平放置，二者施加不同的速度转动。两个辊子的表面之间存在一定的线速度差，橡胶辊必须具有摩擦系数大、有弹性的物理特质。当颗粒进入橡胶辊工作区时，两个辊的表面接触物料颗粒，物料颗粒必须能与滚动筒啮合，也就是啮合角小于摩擦角。它可以平稳地进入两个滚筒之间。通过旋转带来的摩擦力，将棉桃挤压破裂实现破壳。总之，棉桃破壳机包括挤压，冲击，剪切，摩擦和撕裂，研磨和摩擦。该机器的设计类似于螺母研磨和摩擦的原理。物料颗粒在固定研磨板和移动研磨板之间受到强烈的研磨和摩擦作用，达到去壳的目的。1.3棉桃破壳机机理发展前景根据查找资料[4]，目前棉桃破壳机暂时未在市场上推广，所以我们可以参照常见的坚果类破壳机械的破壳方式[3]对棉桃破壳机的未来发展情况进行预测。目前新型的可能适合棉桃的破壳方式有：1.微波法：此方法的主要原理是通过微波加热的方式使棉桃内部的水分汽化形成高压水蒸汽，当液体汽化成气体时体积会增大，所以造成棉桃内部与外部形成气压差。当水蒸气的高压作用在棉桃皮上，当该压力大于坚果皮的拉伸极限应力时，棉桃壳将开裂并破裂。但此方法必须满足两个条件：棉桃表皮结构致密，这是形成高压的重要保证，以及棉桃内部必须有大量水分，保证其能产生足够的水蒸气。微波的加热温度是产生高压水蒸气的外部动力。图1.2微波加热的工作原理高压膨胀法:原理是将棉桃长时间存放保存在高压的环境下，使棉桃内部和外部达到气压平衡，此时急速释放压力内部、外部的压力平衡被瞬间打破，壳体内的气体在高气压差的作用下，产生较大的冲击力，冲破壳体达到脱壳的目的。高真空法:将棉桃放入真空破壳机中，在真空条件下棉桃壳中的水分加热到一定温度，形成水蒸气。使用真空泵进行抽吸，棉桃壳中水分吸热不断蒸发，达到去除棉桃壳水分作用，因此降低了壳韧性和强度，大大增加脆性；同时，真空作用使壳体外部的压力降低，壳体内部较高的压力和外部压力在内外压差的作用下，压力大于壳体的极限拉伸应力时，壳体将破裂，达到破壳的目的。图1.3真空破壳机原理图激光法:用激光逐个切割棉桃壳。实验表明，该方法破壳率接近100%，但由于成本高、效率低，只有降低成本后才能推广。图1.4激光切割原理图超声波法:利用超声波发生器产生20千赫兹以上的超声波作用于棉桃种子的外表面，通过冲击、碰撞、摩擦等力的共同作用，使外壳破裂。1.4棉桃破壳机的技术现状及趋势随着棉桃破壳机的技术发展会加速推进新疆棉加工产业发展。在保证棉花生产质量的同时，更加产生了额外的附加产值，早就了一套完整的产业链。未来，在新疆等生产棉花地区，可以形成以棉花生产加工合作社的生产模式代替现在的个体生产。从而形成自己的品牌，这样既能带动种植，还能增加农民的收入，农民种植生产的积极性也会得到提升。在棉桃破壳机推广到市场后，机械化破壳代替手工，降低人工劳动量，提高了生产效率，这样两全其美。1.5对课题所涉及的任务要求及实现预期目标1.5.1任务要求 本课题主要研究设计了一种棉花桃破壳机，用于棉花桃采后脱壳。它主要由机架、搓板、动力辊和传动装置组成。脱壳率高，稳定性好，生产效率高。1.5.2实现预期目标的可行性分析本课题设计的棉桃破壳机，主要研究如何高效率的破壳，且保证籽棉与面壳分离，设计破壳机械，棉桃在搓板和运动着的搓辊间受到强烈的碾搓作用,使棉桃的外壳被撕裂而实现脱壳。1.6本章小结本章的前部分，首先介绍了新疆棉产业现状，即存在未吐絮的棉桃造成的产能低问题，并在此背景下，需要有一种能将未吐絮的棉桃破壳的机器。因此本课题棉桃破壳机应运而生。接下来介绍了国内外棉桃破壳设备，因为目前该设备还未出现在市面上，所以属于一种新型设备。所以从其他相似的坚果类破壳机资料入手，对棉桃破壳机的机理研究。制定了一套方案，并在此基础上，对未来棉桃破壳机的技术大胆展望。

2棉桃破壳机设计原理2.1设计要求本机设计为了获得良好的棉花品质，提高生产率、破壳率。机械结构简单，整体成本低，破壳前无需进行分级处理2.3总体结构棉籽壳脱壳机由进料斗、机架、搓板、动力辊和传动装置组成，如下图所示。棉籽壳脱壳机的动力由电机提供。在破壳过程中，棉桃的挤压程度逐渐增加，各挤压工位的逐渐变化使棉桃破壳过程自行翻转。棉桃的多点挤压不会导致棉桃的两半断裂。改变导料板的方向，控制器控制电机的正反转。提高了破壳效率及产棉率，减少农棉操作机器时间提升购买积极性。图2.1总体结构图1、进料斗2、机架3、搓板4、轴承座支架5、挡板6、动搓辊7、弹簧8、电动机图2.棉桃破壳机结构示意图2.4本章小结本章对本课题的设计要求进行介绍，棉桃破壳机需要满足破壳效率高，机械结构简单，设备制造成本低等特点。同时介绍了本设备的结构，由进料斗、机架、搓板、动力辊和传动装置组成。以及设备运行原理。

3棉桃破壳机的设计3.1电动机功率的确定经过查找资料[14]并使用搓板进行假定模拟磨破实验，实验结果计算出棉桃水粘度阻力以及确定了棉壳硬度。数据显示棉桃破壳机的功率应选择为P=2kW，所以选择2kW电机。轴承座轴承效率为0.94、滚子链的传动效率为0.96。最终功率P=2×0.96×0.94×0.94=1.73kW。P——电动机所需要的有效功率（kW）；为电动机所需功率，根据查找资料，=2kW；由电动机至输送链的传动总效率为：式中：——滚子链条效率，根据查表得知=0.96；——轴承1效率，根据查表得知=0.9；——轴承2效率，根据查表得知=0.9；电动机传动效率；电动机需要有效功率P==20.8482561.73kW。3.2链轮及链条的设计链接尺寸是固定的所以链条的长度由链节的数量表示，并且链节的数量最好是偶数（避免半链节麻烦）。从而当链条连接完成闭合成环时，只有外部链板内部链板连接，使用开口销或弹簧夹把接头锁定。链轮齿的数量一般应取奇数，为了使链轮磨损均匀，减少保养周期。(1)小链轮齿数z1及传功比iV——传送链速度，根据查表[17]，链速维持在0.6m/s到3m/s为最佳工作速度，为保证破壳机的工作效率选择V=3m/s；——小链轮齿数，根据查找资料，=17；i——限制链轮的传动比，根据资料显示，i6能达到最好的工作效果，所以i=2；查阅相关的机械设计资料[21]以及根据实际工作中的链速，链速在0.6m/s到3m/s之间即V=0.6～3m/s时，小链轮的齿数为17即=17。根据资料显示，限制链轮的传动比小于等于6即i≤6，推荐的传动比i=2，选取链轮的传动比i=2。(2)大链轮齿数：根据小链轮数据计算出217=38(3)链节距p查阅资料[17]，查得功率与小链轮转速对照图，确定链条的型号为16A，滚子外径为d=15.88mm，节距为p=25.40mm。当中心距较小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多导致链条曲伸次数和应力循环次数增多，因此加剧了链的磨损和疲劳，故不能选用中心距过小。(4)中心距在实际工作运转中考虑到机器的工作效率及材料的问题为最优解，初步确定=30p=3025.4=762mm。(5)确定链条节数87.7取=88(6)链条长度小链轮计如下图所示，大链轮设计过程中考虑到与动搓辊轴的配合。图3.3小链轮图3.42大链轮链条。图3.5链条3.3进料斗棉桃通过输送带传送至搓板和动态搓辊之间，为了使喂入量均匀且符合机器正常运转。图3.6进料斗3.4搓板跟据相关数据显示[13]，搓板的磨齿形状尺寸会影响破壳质量与生产效率，且其二者互为反比。综合考虑破壳率和生产效率，确定搓板长度为500mm，磨齿形状设计成等边三角形，等边三角形磨齿具有较好的破壳效率，高度为5mm，铸造生产115个磨齿。搓板的一端焊接有销键可与支架配合形成可调节搓板所示，通过改变搓板与动搓锟距离，调节破壳质量。图3.7搓板3.5动搓辊根据查阅资料[5]，棉桃破壳机动搓辊转速为350转/分是最佳转速。根据破壳的要求，动搓辊的设计直径为30cm，长度为50cm。根据棉桃破壳试验，动搓辊上加工有三角形齿形，动搓辊的搓齿形状为等边三角形效果最佳。考虑到棉铃受力的均匀分布以及与固定搓板的匹配，动搓板的高度一般为10毫米，使用铸造工艺制成80块搓板一般采用中空厚度为25毫米。图3.8动搓辊3.6动搓辊侧板动搓辊侧板与动搓辊焊接。图3.9动搓辊侧板3.7动搓辊轴动搓锟轴的动力来自从动轮，因为动搓锟与搓板之间有了相对运动，所以会产生摩擦力，以此对棉桃破壳。在本课题设计中，根据滚动轴承的选择，轴的直径最初确定为116毫米。由于45#钢具有优质的碳钢结构，且易于切割，所以采用硬度为40-50HB的45#钢最为合理。图3.10轴3.8轴的校核轴是主要支撑部分，通常使用合金钢或者碳钢和其他具有更好机械性能的材料。碳钢具有高强度和耐久性，含钢量高，并能抗磨损。同时，其耐磨性可以通过热处理或者化学热处理方式提升。设计中使用45#钢作为轴材料。按照弯矩复合强度进行轴的强度校核求圆周力[17]：（3-4）式中：——滚子给传动轴的圆周力（N）；d——圆柱形滚筒的外径（mm）；T——传动轴扭矩（N.mm）。计算得出：=520。由于动搓锟在对棉桃进行挤压的过程中受到棉桃的反作用力，此时轴所受到的最大挤压力为=385N，且沿轴径方向，则=385N。两轴承到圆柱形滚筒中心的距离。水平面轴承支反力：式中：——轴在水平面方向上的支反力（N）；——轴在水平面方向上的支反力（N）；——轴的圆周力（N）。垂直面轴承支反力：式中：——在垂直面上的支反力（N）；——在垂直面上的支反力（N）；——轴的径向力（N）。水平面弯矩：式中：——传动轴水平面弯矩（）；——在水平面方向上的支反力（N）；——轴承到圆柱形滚筒中心的距离（mm）。垂直面弯矩：式中：——传动轴垂直面弯矩（）；——在垂直面方向上的支反力（N）；——轴承到圆柱形滚筒中心的距离（mm）。总弯矩：——传动轴总弯矩（）；——传动轴水平面弯矩（）；——传动轴垂直面弯矩（）。总当量弯矩：式中：——传动轴当量弯矩（）；——传动轴总弯矩（）；T——传动轴扭矩（）。校核危险截面的强度：（3-5）式中：——许用应力弯矩（MPa）；——传动轴总当量弯矩（）；d——传动轴直径（mm）。得出：，所以该轴强度足够。3.8.2电动机输出转矩：T==30014Nmm式中：—电动机额定功率;—电动机转速;根据要求，轴要满足下列条轴的强度条件 式中：——轴的切应力,MPa;T——转矩，N.mm;——抗扭截面系数，;——许用扭切应力，MPa.轴的材料Q235,20354540Cr，35SiMn12-2020-3030-4040-52C160-135135-118118-107107-98表3-1为常用材料的值和C值轴的刚度计算式中：T——转矩；——受转矩作用的长度，mm;G——材料的切变模量，MPa;d——轴径，mm;为轴截面的极惯性距。,，故轴是安全的。3.9工作部件之间的关系由于棉桃的大小不同，最大直径为40毫米，最小直径为25毫米，搓板和活动搓板之间的间隙大小决定破壳效果。如果间隙太大，小棉桃不会断裂，也不会达到揉搓的效果，降低了棉桃的破壳率。如果间隙过小，棉桃破壳机机的工作负荷过大，棉桃的堆积可能会导致定型辊转速降低和电机损坏。综合考虑选择合适的间隙，提高破壳率的暂定值为20mm。,搓板下设置三角弹簧。图3.11搓板下的三角弹簧3.10三角弹簧与弹簧底座未吐絮的棉桃经过输送带传输进入搓板与动搓辊之间,因为棉桃大小不一，尺寸不尽相同，会造成在破壳时，搓板对棉桃的摩擦力不同，过大过小的摩擦力都会影响棉花的品质,所以在搓板下设置弹簧，及时调节搓板与动搓锟的距离可以有效的保证棉桃破壳,最小间隙约为20mm这个尺寸适用于机器关闭时,机器工作运行过程中,尺寸较大的棉桃会对搓板的反作用力较大,经过安装在搓板下的弹簧反馈，弹力也会被用于破壳。底座配合三角固定弹簧,设计弹簧,弹簧底座尺寸。 图3.12弹簧底座3.11轴承座支架轴承座支架及机架对整个机器都起支撑的作用,承受较大的力,轴承座设计的合理性是整个机器的安全保证。同时这部分也具有定位作用,使零件之间保持正确的位置,保证机器能在合理的位置正常运行。根据轴承座的尺寸,设计轴承座支架与机架。图3.13轴承座支架图3.14机架3.12侧板侧面加一挡板,有助于使破碎的棉桃壳不乱溅,飞出机器外,才保证机器正常运行，因为未吐絮的棉桃在破壳过程中,由于力的作用,破碎的棉桃壳乱溅,侧板设计厚均为2mm,使用Q235型号铁皮设计。图3.15挡板1图3.16挡板23.13搓板破壳过程中，在摩擦力的反作用力下，棉桃会四处飞溅，挡板就可以很有效的避免这一现象，飞溅的棉桃被挡住，返回传送带或者收集箱中。图3.17搓板3.14棉桃破壳机电动机的选择Y系列电机是全封闭自冷式鼠笼型三项异步电动机，具有工作效率高、节约能源、震动及噪音小、使用可靠性高、工作寿命长等众多优秀特性。Y系列直流制动盘式制动电机安装在电机轴和端盖上。电机选型包括选型、容量(功率)、结构型式、型式、转速并以此为参照确定具体型号[5]。因为工业一般使用三项交流电源，所以破壳机在选取电机时采用三项交流异步电机。这种电动机能提供上至千兆下至毫瓦的功率，所以能满足破壳机的需求。并且适用环境广泛，能够在温度-15℃到40℃，湿度小于90%的工作环境都有很好的工作稳定性。电机工作效率高，无烟、无臭、无环境污染、噪音小。运行可靠，价格低廉，结构坚固。经查阅资料并加以分析，初步确定电动机的动力为380V，动搓辊的转速为350r/min,根据链传动比，可得电动机转速为700r/min。参考根据Y系列电动机功率与型号关系对应表型号TYPE功率电流转速功率因素Y90L-6Y100L-6Y112M-6Y132S-81.11.52.22.21.52339109409407500.70.740.740.72表3.2电动机功率与型号关系对应表初步选择点击Y132S-8转速710转/分，功率2.2kW。中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸11040×275×180180×1301024×506表3.3电动机主要外形尺寸图3.18三相异步电动机原理图3.15本章小结本章对棉桃破壳机的主要的零件进行尺寸设计以及合理性计算：电动机功率确定，电动机选型，链条链轮设计及强度核算，三角弹簧，侧板，动搓锟，搓锟等主要零件尺寸设计。

4棉桃破壳机主要零件三维结构设计4.1传动链条设计使用SolidWorks软件进入建模模块，在前视基准面上绘制草图1，使用相交、平行、竖直、给予尺寸等命令进行约束。图4.1草图1使用拉伸命令分别对草图1的各个不同部分进行拉伸。图4.2拉伸草图1图4.3拉伸草图2图4.4拉伸草图3对小圆柱的边进行倒角得到如图所示效果。图4.5倒角完成以前视基准面为镜像面对上部分进行镜像。图4.6镜像完成绘制链条整体的形状曲线将以上的所有部件沿着曲线进行阵列。图4.7链条完成在链条的链条面上建立基准面2。图4.8基准面2在基准面2上绘制草图8。图4.9草图8拉伸草图。图4.10拉伸后的链条后壳薄壁命令拉伸后壳边框如高亮选择部分。图4.11后壳边框最后使用切除命令绘制链条的外壳，最终效果。图4.12链条建模完成4.2电动机设计在前视基准面上绘制草图。图4.13草图将草图沿中心线旋转。图4.14旋转后效果使用草图拉伸的命令绘制出电动机的一页散热片。图4.15散热片完成沿着电机外圆的轨迹阵列散热片，并使用切除命令切去多余部分。图4.16阵列和切除完成在前视基准面上绘制草图2。图4.17草图2旋转命令绘制电机壳。图4.18旋转完成在右视基准面上画出电动机底座草图。图4.19电动机底座草图拉伸该草图，电机底座完成。图4.20电动机底座用切除以及阵列命令将电动机底座的螺丝孔加工出来。图4.21电动机底座在电动机的中心建立个面平行于前视基准面3。图4.22建立基准面3在基准面3绘制如下草图14。图4.23草图14拉伸出草图14电动机底座绘制完成。图4.24电动机底座完成拉伸、切除、倒角、圆角、整列等命令处理电动机细节，最终电动机完成。图4.25电动机建模完成本章小结本章介绍了SolidWorks软件，以及通过软件的建模模块，对棉桃破壳机的两大主要结构：电动机以及链轮链条建模过程的记录。

5机器的使用和维护 (1)在使用前确保机器各个部件状态良好，做到有问题及时反馈[12]。(2)在机器使用中，实时关注各类仪表的工作状况以及各个部件是否有异常响动，如有异响需立即切断电源，检查各部件异常。(3)操作人员在下料时保证下料均匀，避免棉桃堆积在进料口。(4)使用结束后，及时清理机器，有其注意电动机以及链条等关键部件的清洁度。(5)定期检查，出现问题及时维护。

6棉桃破壳机械的未来展望随着新疆棉产业的发展，种植面积和产量每年以很大的基数增长，因此投入研究农机械的意义重大。尤其应在能产生更大利润的深加工领域进行深入研究。随着利润的增加，届时市场上会更加需求棉桃破壳机。以目前的资料显示，我国采摘加工棉桃的技术相对落后。棉桃产量的增加以及每年大量流失的农村劳动力，使棉桃破壳机械化这一问题变得迫在眉睫。希望国家能够在以后加大研究农用机械的资源投入，我也将会在以后继续对棉桃破壳机械研究。本人认为目前的破壳机械还能再一下几个方面优化：本课题所设计的设备，在完成破壳后还需要人工将棉桃壳和棉絮分离。以后可以设计将破壳机与分离机合二为一制成一体化设备。这样在解放劳动力的同时，也提高了此类机械的经济价值。目前的农机制造水平相对落后[16]，无法生产出精度更高的机械，且对棉桃破壳机的深入研究处于起步阶段，工艺水平低，生产相关配套零部件的厂家也少，所以造成无法批量生产破壳机械生产成本因此提高。值得一提的是，提升破壳机械的生产精度对破壳效果也是有正面的影响。

结论本文主要研究棉桃破壳机的机械结构，确定了棉桃破壳机的整体设计方案以及电动机、链条等主要部分校核与计算。由于棉桃个体存在差异，综合破壳效率以及制造机器成本，选择搓板与动搓锟相配合的方式进行破壳。由电动机提供动力，经链条传动输送到动搓锟，使棉桃在动搓锟与搓锟之间摩擦，从而达到破壳的目的。破壳过程中，棉桃受到的压力逐渐增大，并且每个挤压位置逐渐变化，使得棉桃破壳时能够自身翻转，受到多点挤压的棉桃不会两半破裂。通过改变导料板方向以及控制电机正反转的方式能够更大程度的提高破壳效率以及产棉率。通过以上分析，计算出棉桃破壳机主要零部件的计算和选型，确定了电动机、链条、轴、链轮的尺寸及合理选型，并对其校核。采用了大量标准化以及模块化的设计方法，具有显著的技术经济性[10]。最后使用三维建模软件绘制出棉桃破壳机的三维模型，验证了整套设计方案的合理性、可行性。

致谢在设计接近结束这个节点，首先我要感谢我的指导老师原所先与关智磊老师！当我在设计之陷入困境时，二位老师都能及时出现为我指点迷津，为此向二位老师致以最高的敬意。回顾过去四年的学习经历，从刚入学对机械知识的懵懵懂懂，到现在的小有收获。感谢在这路上遇到的所有老师、同学。在进行毕业设计中，当然也不可避免的遇到了各种各样的问题，多亏有老师孜孜不倦的教诲，才得以解决。老师不但解决了专业知识上的难题，同时在论文撰写的过程中也给了我很大的帮助。我有时也在想，是怎样大的知识储备，才会从始至终无所不知。在此再次向二位老师致以最高的敬意。时光如水岁月如梭，即将离开我生活了四年的绿岛，想到可能再也没有机会在机电楼上节课、绿岛湖边散步、二期操场跑步，心中不免思绪万千。但随着长大成熟必须要走出舒适圈，才能更快的适应社会，在这个人生中最重要的转折点之时，做出自己属于自己最正确的选择。想到这里不免产生感恩之情，感谢我的父母，焉得艾草，言树之心，养育之恩，无法报答，愿你们在以后的生活中健康快乐！在这个疫情的特殊时期，感谢祖国能在此危难关头挺身而出，为所有的中国国民以及海外华人华侨提供健康保障。同时也感谢为社会无私奉献的医护工作者们。最后，向参与论文审阅、论文答辩的专家和教授以及关心、支持、鼓励和帮助过我的所有亲人、老师、朋友和同学表示由衷的感谢！

参考文献[1]王旭峰，梁建龙，张宏.MT-1800型棉桃收获机设计[J].农业机械设计手册,2008(9)：64-50[2]肖远金.4列-8型摘棉桃机和5MJB-15型剥桃净棉机[J].农业装备技术，2003,26(4)：22-23[3]杨德勇，王博.小型杏核破壳机的试验研究[J].中国农业大学学报,1997(2)：55-59[4]赵铭星.新疆研制成功剥桃净棉机[J].农村百事通,200l(21)：14-15[5]濮良贵.机械设计[M].北京高等教育出版社,1989：139-141[6]中国农业机械化科学研究所.农机机械设计手册[K].北京:机械工业出版社,1990:203-209[7]薛忠.坚果冲剪破壳试验研究[J].山西农业大学学报，2019,9(4):45-46[8]张恒.机械设计加工注意事项探析[J].山东工业技术,2019,10(8):27-28[9]张运真.机械制造技术基础[M].成都:西南交通大学出版社,2016[10]张标，张领先，傅泽田.农业组织对农业机械应用儒求与购买因素研究[J].农机化研究,2018,40(05):10-17[11]韩绿化，叶梦蝶，翟晓南.T型开合槽型辅推机械式取苗末端执行器设计[J].农机化研究，2018,40(01):101-105[12]解秀丽.农机维修加工服务行业中机电技术的应用[J].吉林业.2016(11)：10-15[13]董诗韩,史建新.多辊挤压式核桃破壳机的设计与试验[J].新疆农业大学学报,2011(01)：66-69[14]范元勋,梁医,张龙.机械原理与机械设计[M].清华大学出版社,2014：103-110[15]安子军.机械原理教程[M].机械工业出版社,2003：56-62[16]李世武,陈志,杨敏丽.ResearchonCombinationofAgriculturalMachineryandAgronomy农机农艺结合问题研究[J].中国农机化学报,2011,000(04)：10-13,17[17]刘书麟.常用机械传动方法的分析与应用[J].南方农机，2019,6(10)：35-36[18]王钰凡.简述齿轮传动在机械传动中的工作[J].南方农机，2019,4(11)：12-14[19]宋超.分级式击打式破壳机的设计[J].农机化研究,2018,5(12)：23-24[20]张运真.机械制造技术基础[M].成都:西南交通大学出版社,2016：32-36[21]孔凌嘉.机械设计[M].北京理工大学出版社,2016：107-122

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定假设的研究方法。核心在于对所要研究的对象在条件方面加以适当的控制，排除自然状态下无关因素的干扰。

（一）典型例子

采取实验法的一个典例是罗森塔尔效应的提出，美国心理学家罗森塔尔和L.雅各布森通过对小学生进行“未来发展趋势测验”，发现人们对他人行为的期望通常可以导致他人向期望方向改变。

（二）研究步骤

1.发现并提出问题

2.收集与问题相关的信息