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摘 要
為了對去魚鱗機進行研究，對該機主要部件和機構進行系統(tǒng)地設計計算和理論探討。去魚鱗機總體結構設計：總體結構分為傳動裝置，除魚鱗裝置。整機結構主要由機器、底座、減速器、傳動齒輪、圓輥等組件構成。該去魚鱗機是根據(jù)市場需求而設計的一種操作簡單、維修方便、效率高、自動化程度較高的設備。由于齒輪工作可靠，傳動比穩(wěn)定，傳動效率高，因此本產品主動傳動采用齒輪傳動，多級齒輪傳動系統(tǒng)，產生不同速比，上下毛刷速度不同，將魚鱗刮除。由電動機產生動力通過減速器和齒輪將需要的動力傳遞到圓輥上，從而帶動整個裝置運動。
由于本課題主要研究去鱗部分，檢測、上料、運輸機構不做詳細分析。在這里只做簡單闡述：首先讓魚通過運輸傳感檢測系統(tǒng)，根據(jù)魚的大小分類運送，數(shù)據(jù)反饋到去魚鱗機的上輥升降設備上，進行調節(jié)，再通過上料機構輸送魚到魚箱，然后通過3根圓輥（帶有類似毛刷一樣）互相摩擦，可以根據(jù)魚體大小調節(jié)上輥的升降，上輥作為輔助，上下輥擠壓魚體，在下輥轉動時，帶動魚進入雙輥內，通過輥刷擠壓摩擦將魚鱗去除；除鱗完成后，開啟水管，進行魚的清洗，使魚鱗和魚分隔開，魚箱底部帶有過濾器，利用輸送裝置方便對魚的收取還有對魚鱗的回收利用。
關鍵詞： 去魚鱗機；結構設計；摩擦；去鱗
Abstract
In order to study on the machine design in addition to scale, calculation and theoretical analysis of the main components and mechanism system. In addition to the overall structure design: scale machine consists of driving device, in addition to scale device. The structure of the machine is composed of machine, base, reducer, transmission gear and roller. The fish scale remover is designed according to the requirements of the market, a simple operation, convenient maintenance, high efficiency, high degree of automation equipment. Due to the reliable working gear, transmission ratio stable, high transmission efficiency, so this product is driving the gear transmission, multistage gear transmission system, resulting in different speed ratios, brush with different speed, scraping scales. Powered by the motor through the reducer and the gear will need to pass the power to the roller, thereby driving the whole device movement.
由于本課題主要研究除鱗部分，檢測、上料、運輸機構不做詳細分析。在這里只做簡單闡述：首先讓魚通過運輸傳感檢測系統(tǒng)，根據(jù)魚的大小分類運送，數(shù)據(jù)反饋到除魚鱗機的上輥升降設備上，進行調節(jié)，再通過上料機構輸送魚到魚箱，然后通過3根圓輥（帶有類似毛刷一樣）互相摩擦，可以根據(jù)魚體大小調節(jié)上輥的升降，上輥作為輔助，上下輥擠壓魚體，在下輥轉動時，帶動魚進入雙輥內，通過輥刷擠壓摩擦將魚鱗去除；除鱗完成后，開啟水管，進行魚的清洗，使魚鱗和魚分隔開，魚箱底部帶有過濾器，利用輸送裝置方便對魚的收取還有對魚鱗的回收利用。
As the main part of the research except the scale, the detection, feeding and transportation mechanism is not analyzed in detail. Only briefly here: first,the fish through the transport sensing system, transport classification according to the size of the fish, in addition to data feedback to the lifting device and scale machine, adjust to the fish tank through a feeding mechanism for conveying fish, and then through the three round rollers’ friction (with a similar brush like each other) , according to lift fish size adjusting roller, roller as auxiliary, upper and lower roller extrusion of fish, the roller rotates, to drive the fish into double roller, roller brush by extrusion and friction will remove the scales; descaling is completed, open water, cleaning the fish, the fish and fish separated the fish at the bottom of the box with a filter, the conveying device to facilitate the collection of fish and fish on the recovery.
Keywords: to scale machine;structure design;friction; descaling
目 錄
1 前言 1
1.1去魚鱗機研發(fā)背景 1
1.2 國內外發(fā)展狀況 2
1.3 去魚鱗機應用展望 4
1.4 去魚鱗機設計意義 5
2 去魚鱗機整機設計 6
2.1 去魚鱗機設計思路 6
2.2 去魚鱗機設計準則 8
2.2.1設計基本要求 8
2.2.2整機性能要求 8
2.3 總體設計方案 9
2.4 傳動設計 9
2.4.1主傳動系統(tǒng) 11
2.4.2副傳動系統(tǒng)的確定 11
2.5 主電動機功率的確定 11
2.5.1刮除力 11
2.5.2刮除速度 12
2.5.3計算功率 12
2.5.4電機功率 12
3 去魚鱗機結構設計 12
3.1主電機的選擇 12
3.2 傳動方案的分析和擬定 13
3.3 傳動裝置的總傳動比和傳動比分配 13
3.3.1總的傳動比 13
3.3.2減速器的選型 13
3.4 輥設計和校核 15
3.4.1輥的結構設計 15
3.4.2輥的剛度校核 15
3.4.3輥的彎曲強度校核 16
3.4.4輥的疲勞強度校核 16
3.5 蝸輪蝸桿的設計計算 18
3.5.1材料選擇 18
3.5.2參數(shù)的設計 19
3.6 軸的設計校核計算 20
3.6.1軸的結構設計 21
3.6.2軸的校核計算 25
3.7齒輪的設計計算 26
3.8 軸承的選擇 28
3.9 軸承校核 29
3.9.1參數(shù) 29
3.9.2求軸承受到的徑向力 29
3.9.3驗算軸承壽命 29
3.10 鍵的校核 30
3.11 整機機構分析 30
4 結 論 31
謝 辭 33
參考文獻 34
第 35 頁 共 34頁
桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙
1 前言
魚是一種不僅有營養(yǎng)而且很美味的產品,是在我們平時生活中常見的佳肴。魚類內含高品質的蛋白質、脂肪與維生素等營養(yǎng)物質，并能補充人體所需各種氨基,平衡體內營養(yǎng)比例,且容易吸收[1]。經過市場上肉類價格對比，魚類的價格相對其他肉類來說有一定優(yōu)勢，因此，魚受到了廣大群眾的喜愛，在餐桌上的出現(xiàn)頻率越來越頻繁。通過走訪市場，一般市場上的食用魚類有草魚、鯽魚、鱔魚等。然而有不少人抱怨魚鱗的去除問題。
結合如今的魚處理制備設備中,前處理大部分都是手動操作,手工生產效率很低、不能達到標準質量水準,特別是在處理量多的未處理過的魚時,操作人員的勞動強度大大提高。除魚鱗屬于未處理魚的處理的頭道工序。手工除魚鱗不僅提高了勞動量與強度,還降低了制備效率。除掉的鱗、內臟等不可以回收進行二次利用,使環(huán)境被污染。手工除鱗的制備方法,遠遠比不上魚類成品機械化制備。因此亟需研發(fā)一種符合國情、有著與時俱進的意義、可以達到機械化制備要求的高效的除鱗設備[1]。
1.1去魚鱗機研發(fā)背景
隨著人們生活水平的不斷提高，對魚類產品的消費量也越來越大，然而傳統(tǒng)的魚的處理方法具有一定的缺陷。傳統(tǒng)的去除魚鱗效率低，不安全，容易對環(huán)境產生污染，應用范圍局限于小企業(yè)或者百姓生活圈。
傳統(tǒng)的除魚鱗方法有利用滾筒摩擦除鱗、刀具摩擦除鱗等，但是傳統(tǒng)的除魚鱗方法存在有一定的缺陷。
首先，批次除鱗的時候，魚的數(shù)量不好控制，數(shù)量多了，容易超過機器承受載荷，數(shù)量少了則使除鱗效果受到一定程度的削弱。
其次，除鱗這個處理工序相對來說是單獨的，對流水線的加工有影響。而針對大量的魚需要加工的時候則需要考慮進去的問題就多了，比如：如何把除鱗工序和流水線工序銜接起來，減少工作時間，提高工作效率。所以根據(jù)摩擦原理的除鱗設備受到一定條件的拘束，并不適用于大批量魚的前處理加工制備,而可用在一般的攤點或者小企業(yè)。
還有就是經過搓擦，魚體會受到一定程度的損傷。也就是說不管使用轉動的底盤拋飛的魚和內壁摩擦,還是使用轉動的滾筒與魚體的摩擦,又或者魚頻繁地和刀具摩擦，上述種種均會對魚體有一定的損傷,更甚的是刮傷魚體，非但不有助于后面的加工，還影響了魚的保鮮效果。
基于上述內容，我國需要研發(fā)出一種能解決上述缺陷的集現(xiàn)代化、自動化于一體的去魚鱗機?，F(xiàn)代化自動化的去魚鱗機能極大的改善了人們的生活，填補魚的前處理這片空白，讓吃魚變得更為平常、方便；其次應用范圍極大，大中型企業(yè)也可引進自動化去魚鱗機，對加工流水線進行改良，減少工作時間，大大提高經濟效益，推動了社會的前進。
1.2 國內外發(fā)展狀況
我國的水產品制備發(fā)展，是1980年后慢慢起步的，通過引進外國高端技術，接著學習了解，根據(jù)我國水產制品的特色與老百姓的消費特點，研發(fā)符合我國國情的水產品制備機器。
除鱗設備是魚加工前處理機器?？紤]到我國的魚類基本是零售為潮流,因此魚鱗的去除大都是人工操作為主,很少見到正規(guī)的除魚鱗設備。
國內的除魚鱗設備有的是利用勢能作用，使魚體順著布滿菱形孔的板材滑下去，通過摩擦作用來除魚鱗；還有的是利用翻滾的摩擦作用，把魚放到附有螺紋膠棒的轉盤上，翻滾除鱗。
瑞典曾研發(fā)出一種通過魚體的互相摩擦與清洗池內壁的凸點摩擦的除鱗設備[1],美國則研發(fā)一種利用滾筒轉動摩擦來除魚鱗。
根據(jù)數(shù)據(jù)查詢，國外20世紀初開始開發(fā)工具和設備規(guī)?！，F(xiàn)代的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列的儀器和設備可分為：手持式除鱗工具、分批式的去鱗設備、連續(xù)式的去鱗設備[3]。便攜式設備的廣泛使用，是以手工、小型電機等作為動力源，完成計劃產量，該設備是魚投在設備中，除鱗完成后，可連續(xù)除鱗，所以加工設備的連續(xù)性和高效性均體現(xiàn)在加工流水線上。
針對處理量小的魚，國外的用手把持的工具的規(guī)模逐漸增大。首先了解到的是1902年提出的了一個取決于齒形的工具完成的除鱗，這個工具很容易使用。近期，還提出了相類似的工具，一個除鱗的工具，取決于齒形的包裝工具除鱗，還有的提出了一個分布式結構，利用在刷體周圍的齒形結構除鱗。而相似的除鱗工具，工作強度大，不能大量地除鱗，按照這種情況來看，利用小電機等一些工具應用在除鱗結構上，可讓電機帶動周圍分布的旋轉刷，利用離心力使彈簧刷變長，達到除鱗目的。
針對中小企業(yè)的需求，魚加工發(fā)展到利用滾筒，金屬網筒壁去魚鱗。在轉動過程中，魚的不完全規(guī)則運動，還有魚體和筒壁接觸達到去魚鱗效果，因此科研人員還研發(fā)了一個金屬圓筒與內部結構傾斜的除鱗機，可以防止魚皮的損傷。
En vista de la demanda de grandes cantidades de peces de transformación, los investigadores en el extranjero, la investigación y el desarrollo continuo de la escala.FranklinPO
針對需求量大的魚的加工，通過國外的學者的研究和技術的不斷發(fā)展，科研人員提出了一種大型除鱗機器，送魚帶具備三組去鱗刷，魚在一邊通過，接觸魚鱗，緩慢刮除。1994年，日本科研人員研發(fā)出一種高壓水機除鱗，三個工位中放一條魚，通過其三個工位時，分別對不同的位置去除魚鱗[3]。
根據(jù)資料可得到,國外除鱗技術和設備研究的重要目標是海水魚,發(fā)展趨勢向手持式電動除鱗和連續(xù)性加工發(fā)展。雖然手持去魚鱗機效率低,但易于使用,普遍用于家庭和小企業(yè)，而具有連續(xù)性加工的去魚鱗機器則應用在大企業(yè)。我國一些企業(yè)引進國外的魚加工流水線來處理淡水魚,然而去鱗效果并不理想。
隨著時間的發(fā)展，中國漁業(yè)發(fā)展迅猛，和其他國家相比，尚存在很多缺點。具體表現(xiàn)在經濟衰退的資源為基礎的加工、處理和利用率較低，加工的產品低附加值，沒有完善的質量體系標準[5]。
如圖1.1的除鱗機，除鱗機主要由轉動滾筒、進料斗、出料斗、調節(jié)螺釘、除鱗部件等構成[2]。
圖1.1 除鱗機結構
1.出料斗 2.回收槽 3.機架 4.調節(jié)螺釘 5.電動機 6.帶傳動 7.軸承座 8.進料斗
9.刀孔 10.刀具 11.滾筒 12.閥門 13.插銷 14.噴頭 15.悶頭 16．水管
轉動滾筒式是由卷的厚度為1.5 或2.0mm的不銹鋼沖孔后卷成圓柱，根據(jù)制造流程的設計要求分幾段制造，并且焊接角鋼連接增加筒體的剛度[2]。
該除鱗裝置研究結論如下：
1 .提出運用滾筒轉動，利用魚體表面和筒壁搓擦來去除鱗片的原理，經過理論和實驗證明方便可行[2]。
2 . 提出的水平旋轉式滾筒除鱗裝置，機構設計合理性好、設備經濟性好、易操作性好。該機可以融去除魚鱗、清洗魚鱗、魚鱗回收、運輸?shù)裙δ転橐惑w[2]。
3 .本除鱗機是一種不僅用量大而且有著高應用性的淡水魚除鱗的機械，是行業(yè)內的前沿技術，針對鰱鳙等大部分低值的水產品，把去除魚鱗、清洗魚體等魚類處理工序整合為一次性整體加工工序，有利于縮減魚體和設備接觸的次數(shù)[2]，降低因魚體結構損傷而影響加工成品的味道的風險，使生產效率有了極大的提高，能源方面也得到很大程度的節(jié)約，響應可持續(xù)發(fā)展的方針政策。該除鱗機適合大部分湖區(qū)、沿海、沿江地區(qū)的許多中小型魚類食品處理加工廠使用，可見實用性之高[2]。
4 .提高除鱗機工作可靠性，滾筒可傾斜一定角度，適當增加工作長度延長工時，利于有用物質輸送[2]。實踐證明：傾斜適宜角度為2°～3°。
5 .通過對魚體在滾筒中翻滾、拋射運動進行有限元分析，結果表明：上述的過程中，魚體的生物應力沒有達到魚體的生物屈服應力，所以魚體內部沒有損壞，保障魚類的加工質量[2]。
除上面所提去魚鱗設備，市場上出現(xiàn)了類似的魚處理設備如圖1.2。除鱗器作為魚處理的新設備，在一個有效的，高質量的條件下能取代數(shù)個工人的手工除鱗，體現(xiàn)了結構的簡化、使用方便、易于操作、穩(wěn)定性好的效果；此外除鱗器可放在地上或掛在墻面，利用驅動系統(tǒng)，使手持除鱗器運作，進行除鱗，還具有防水裝置，確保傳動件正常運轉，輕松除鱗。除鱗器應用不銹鋼或鋁合金等材料制造，具有防腐防銹效果，更有利于魚處理。
圖1.2 除鱗器
本文設計的魚鱗機可加工淡水湖的魚類形體大概有幾種，由于魚的結構在進化的過程中，因為生活方式與生活環(huán)境的不同，魚有著不同的體型，根據(jù)魚的身體結構可分為：紡錘型、面扁型、圓筒型。
1.3 去魚鱗機應用展望
國內的水產制備設備引入后，經過進一步研發(fā)，這些年取得了極大的成果，水產制備品，或者與水產有關的制備品比比皆是，很大程度上適應了社會的需要。盡管水產品市場發(fā)展迅猛，但是我國水產市場的產品種類還是非常缺乏，遠沒有國外市場的產品種類豐富，比如說海水魚類等的制成品。中國水產雖然算起來還是規(guī)模較大的，但卻稱不上水產成品強大的國家，經過發(fā)展中國家和發(fā)達國家對比，我國在水產品前進的空間還有很大，要走的路還有很長。21世紀初我國水產制備品產量占總產量的46%，而發(fā)達國家則達到了65%~89%，我國的冰凍食品、方便食品和熏制食品大概占總制備量的66%。由此可以看出國內水產制備品加工并未達到先進的水準，社會價值高的產品也是極為稀少，屈指可數(shù)。結合我國國情，當前我國很多技術并未達到自動化的水平，特別是魚的前處理這一塊，通常企業(yè)都是進行簡單的處理，并未有進一步的深層次的處理，簡單處理后整理好進行冷凍保鮮。綜上可知道我國水產品處理制備設備的發(fā)展還要經歷一段時期，需要逐漸積累慢慢沉淀下來。
現(xiàn)如今我國的魚的處理大部分都是用手來操作，自動化技術還不夠成熟。由于技術的限制大大降低了生產效率；人的體力有限，在經過強度不小的工作后容易產生疲勞，導致引發(fā)安全事故，魚處理的時間長了也會導致魚體溫度有所提高，溫度高了容易使產品發(fā)生質變，降低產品價值。
盡管社會發(fā)展已經進入小康階段，但是還是有很多地區(qū)的經濟條件并不跟得上主流，我國國情決定了社會底層勞動成本較低，所以根據(jù)此類情況，國家應有相關政策，大力投資發(fā)展自動化設備，自動化水平跟上了，再提高工作人員操作水平，這樣將對魚類前處理的發(fā)展大大的有益?；A打好了，迎來的就是我國魚類前處理事業(yè)的高速發(fā)展，帶來的好處將體現(xiàn)在國內水產品的種類豐富，質量上乘，經濟成本低，帶動地方經濟發(fā)展。接下來，自動化將逐步代替手工操作，應用到社會各個領域，市場得到擴展，填補了市場高附加值產品的空白。
綜上，去魚鱗機的自動化、人性化、智能化可為社會帶來一定的發(fā)展，隨著自動化去魚鱗機等魚類前處理機械的發(fā)展，將普遍影響到很多領域，把我國打造成工業(yè)強國不再是夢。
1.4 去魚鱗機設計意義
查閱資料可知道除魚鱗有化學法和物理法兩種[3]?；瘜W法就利用強酸強堿的原理特性進行去除魚鱗。因為現(xiàn)在很多魚肉罐頭廠需要徹底去除魚鱗，從經濟成本和工作效益考慮，化學法不為一種不錯的選擇，既能滿足徹底除鱗，又能滿足規(guī)模比較大的設備加工制備，但是采用這種方法也有它的弊端，首先體現(xiàn)在強酸強堿對環(huán)境有一定的污染，不符合我國提倡的可持續(xù)發(fā)展方針；其次，強酸強堿把魚鱗腐蝕掉的同時也會對魚體造成一定的損傷，這樣會對魚的質量有一定影響；還有就是沒能回收并重復利用魚鱗。物理方法存在的缺陷就是不可以徹底地去除魚鱗，還有如今的除魚鱗設備總會出現(xiàn)一系列的問題影響魚鱗的去除。
去魚鱗機的設計同時也是為了對魚鱗的回收利用。魚鱗是魚的表皮發(fā)展過來的，大約是魚總重的2%～3%。因為魚的形體不一樣，鱗片可以分為楯鱗、硬鱗、圓鱗和櫛鱗。（1）楯鱗由棘突與基板組成，為軟骨魚類特有，特點是：1.基板大多是在真皮皮膚中，牙質構成；2.鱗棘露在外面，向后伸出皮膚之外，手從后向前摸魚鱗那，好像摸砂紙一樣。（2）硬鱗是真皮形成的骨質板，表面覆有閃光質，鱗多為菱形，以對角線方式排列，為硬骨魚類特有。（3）骨質鱗是真皮演變來的，具有硬骨魚類特點，骨質鱗是皮上層和下層構成：上層脆薄，由骨質結構形成鱗；下層由纖維結締組織交叉配置，鱗富有柔軟性，從中心到邊緣鱗，四周輻射排列的凹狀槽槽溝呈放射線。骨鱗根據(jù)形狀不同分兩種：圓鱗和櫛鱗，櫛鱗是游離緣有很多排的齒狀突出，多存在高等硬骨魚類多具櫛鱗魚，比如鱸形目；圓鱗是游離緣圓滑，硬骨魚類居多，多見于鯉科魚類。
根據(jù)魚體不同，鱗片的特點不同，在除鱗的時候可以通過調節(jié)上輥，給魚不同的壓力，在不損壞魚體的情況下，快速除鱗。魚鱗含有人體所需的多種營養(yǎng)物質，是一種特殊的保健食品。它的作用很大：增強記憶力、延緩細胞衰老、預防高血壓和心臟病和防止動脈硬化。為了提高經濟效益，處理環(huán)保的問題，可以對魚鱗進行回收處理，魚鱗的作用很大，市場的打開可帶動經濟高速發(fā)展。
本文意在研發(fā)一種應用范圍廣的機械除魚鱗設備。為了讓去除魚鱗后的魚的質量保證，并且能徹底去除魚鱗，也能應用于不論大小的各種企業(yè)，同時也要求在除鱗的時候能實現(xiàn)魚鱗的回收和污水的處理的功能。先進的自動化除鱗方法,不但降低了勞動人員的勞動強度,而且極為有效地提高了工作效率，創(chuàng)造了更多的經濟效益，促進社會發(fā)展。
2 去魚鱗機整機設計
2.1 去魚鱗機設計思路
目前市場上常見的殺魚用手工鋼刷摩擦魚鱗。用手固定魚腹，接著再把魚剖開（圖2.1所示）。手工殺魚的方法不僅效率很低，還容易出現(xiàn)安全上的問題；用手接觸魚體會殘留有難聞的腥味；除此，魚鱗等產品沒有經過回收處理，到處丟棄的話將給環(huán)境帶來污染。
圖2.1除魚鱗器具
一般殺魚程序應有除鱗、去內臟、清腸和清洗等功能。結合市場上對魚的處理的運用，去魚鱗機功能應包括：去魚鱗部件，清洗部件。 目前我國除魚鱗部件設計基本是根據(jù)搓擦原理設計除鱗，特別是那些用滾筒摩擦的除鱗設備。
2004年，謝星海和張景生研發(fā)出一種除鱗的設備，如圖2.2，該設備主要利用盛裝體的旋轉，魚體的魚鱗和盛裝體不斷搓擦，達到除鱗的目的。在一般的去魚鱗機參考下，2005年，謝星海接著想辦法改進除鱗設備，如圖2.3，為了改進筒體結構，使用傾斜式的除鱗設備，如圖2.4，在設備底部裝上除鱗用的刀具，因為需要不間斷供給原料魚，他們將除鱗圓筒改成有一定角度的結構,在內壁裝備除鱗刀具，該設備能應用于種類各異，形體不同的魚的除鱗。
圖2.2 去魚鱗機
圖2.3 改進的去魚鱗機
圖2.4 傾斜型去魚鱗機
上面提到的除鱗設備,結構不是很復雜卻除鱗率高,除鱗效率得到了極大地提高，勞動強度也大大降低了。雖然部分設備已經在實際中得到使用，方便了老百姓的生活，但利用摩擦原理的一批一批地除鱗有著或多或少的缺陷。
為了可持續(xù)生產操作，減少工藝時間，提高生產效率，在不損壞魚體的前提下，提高經濟效益。謝星海于2010年研制的輥刷式去魚鱗機去除魚鱗能達到改進效果，如圖2.5，該去魚鱗機主要利用上下輥刷和進出魚板運行,其原理是進出魚板之間留有縫隙,上輥刷、下輥刷設置在間隙上部和下部；上輥刷與下輥刷通過一端的嚙合齒輪配合,下輥刷連接電機；出魚板上通過轉軸設置有帶拉簧的壓板。利用兩個輥刷的反向轉動,來刮除魚鱗,實現(xiàn)了連續(xù)加工生產,生產效率高,且不損傷魚體。具有結構簡單、使用方便、價格低的效果,魚鱗清除干凈,可廣泛適用于魚類市場、魚類加工廠、賓館、飯店等。
經過上述方案的對比，聯(lián)系實際，在這些除魚鱗設備的基礎上，對輥刷式去魚鱗機進行改進設計。
圖2.5 輥刷式去魚鱗機
2.2 去魚鱗機設計準則
2.2.1設計基本要求
（1）去魚鱗機整機零件應設計合理，符合機械設計的技術性能；
（2）去魚鱗機和零件應符合可靠性指標和安全性準則；
（3）去魚鱗機和零件應易于維修與保養(yǎng)，使機器保持正常運轉；
（4）應有相應的潤滑裝置；
（5）輸入電源為380V通用交流電源。
2.2.2整機性能要求
（1）去魚鱗機正常運轉時，應達到噪音小，運轉平穩(wěn)；
（2）形體大小不一的魚，調節(jié)去魚鱗機上輥控制裝置，保證除鱗時的夾持壓力；
（3）除鱗機構運行時魚體不能損傷；
（4）清洗魚體過后，應清潔無魚鱗；
（5）去魚鱗機是全天運行設備，工作壽命應超過5年。
2.3 總體設計方案
圖2.6 去魚鱗機整機結構圖
由于本課題只做除鱗部分，檢測、上料、運輸機構不做詳細分析。在這里只做簡單闡述：首先讓魚通過運輸檢測系統(tǒng)，根據(jù)魚的大小分類運送，數(shù)據(jù)反饋到去魚鱗機的上輥升降設備上，進行調節(jié)，再通過上料機構輸送魚到魚箱，進行除鱗，除鱗完成后，進行清洗，過濾掉魚鱗，利用輸送裝置收取魚和回收魚鱗。
除鱗部分的詳細過程：首先把新鮮的活魚輸送到魚箱內，然后通過3根圓輥（帶有類似毛刷一樣）互相摩擦，可以根據(jù)魚體大小調節(jié)上輥的升降，上輥作為輔助，上下輥擠壓魚體，在下輥轉動時，帶動魚進入雙輥內，通過輥刷擠壓摩擦將魚鱗去除，除鱗完成后，開啟水管，進行魚的清洗，使魚鱗和魚分隔開，魚箱底部帶有過濾器，方便對魚的收取還有對魚鱗的回收利用。
2.4 傳動設計
通過電動機、聯(lián)軸器、減速器和齒輪實現(xiàn)傳動。如圖2.7所示。
A. 帶傳動的特點
帶傳動的基本組成零件為帶輪（主動帶輪和從動帶輪）和傳動帶。當主動帶輪轉動時，利用帶輪和傳動帶之間的摩擦或嚙合作用，將運動和動力通過傳動帶傳遞到從動帶輪。
按傳動帶的截面形狀不同，可分平帶傳動、圓帶傳動、V帶傳動和多楔帶傳動。由于普通V帶應用最廣，V帶基準長度已經標準化。
帶傳動的優(yōu)點：
a 傳動平穩(wěn)，緩沖吸；
b 有良好的撓性和彈性，過載打滑，可防止損壞其他零件；
c 結構簡單，成本低，使用維護方便。
圖2.7 傳動系統(tǒng)
帶傳動的缺點：
a 傳動比不準確；
b 軸上載荷較大；
c 傳動裝置外部尺寸大；
d 帶壽命低，效率低。
分析上面所列特性，帶傳動應用在：
a 電動機輸出的傳動中，帶速一般為5～25m/s；
b 中小功率傳動，傳動比i7；
c 中心距比較大。
B. 齒輪傳動的特點
齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應用廣泛。最常用的是漸開線齒輪傳動。
齒輪傳動優(yōu)點：
a 瞬時傳動比恒定；
b 速度和傳遞功率的范圍大，可用于高速，中速和低速的傳動；
c 傳動效率高，一對高精度的漸開線圓柱齒輪，效率可達99%以上；
d 結構緊湊，適用于近距離傳動。
齒輪傳動的缺點是：
a 制造成本高；
b 精度不高的齒輪，傳動時的噪聲，振動和沖擊大，污染環(huán)境；
c 無過載保護作用。
由以上分析得出去魚鱗機整機運轉平穩(wěn)，傳動比不大，要求結構緊湊，因此我選擇使用齒輪傳動方式。
2.4.1主傳動系統(tǒng)
傳動系統(tǒng)如圖2.8所示：
上輥傳動壓下系統(tǒng)
下輥傳動系統(tǒng)
圖 2.8 傳動系統(tǒng)圖
根據(jù)機構運轉所需條件，選擇減速器減速，經過聯(lián)軸器、齒輪副，使下輥按設定參數(shù)運轉。
2.4.2副傳動系統(tǒng)的確定
副傳動系統(tǒng)主要是用來調節(jié)上下輥之間距離，使上輥和下輥之間保持一定的壓力，方便進魚。為了調節(jié)上下輥之間的距離，增加了一個升降機構，用電機配合離合器控制渦輪蝸桿傳動達到升降目的。
2.5 主電動機功率的確定
2.5.1刮除力
主刮除力：
(2—1)
式中： m——魚的質量(kg)
f——摩擦系數(shù)（N/kg）
—— 修正系數(shù)
擬定一次處理20kg，其中f=0.4，取1.1
kN
2.5.2刮除速度
結合實際情況，去除魚鱗的速度不能太快，否則會影響除鱗效果。通過市場了解到淡水魚的體型不會太大，所以我選用的刮除速度V為5m/min～7m/min。
2.5.3計算功率
(2—2)
式中Fz的單位為N，V刮除速度的單位為m/s，取刮除速度為6m/min，即0.1m/s
kW
2.5.4電機功率
(2—3)
根據(jù)網上表格查詢本機的機械傳動類型和效率得出：
式中 0.75～0.83 取 0.80
kW
3 去魚鱗機結構設計
3.1主電機的選擇
結合整機的安全性準則，電動機功率根據(jù)計算結果選擇11kw。
電機特性說明：
Y系列電機為全封閉自扇冷式三相鼠籠型異步電動機，使用非常普遍。Y系電動機具有機械特性軟、線性好、調速范圍寬等獨特電氣性能，當負載增加時，其轉速隨之下降而轉矩增加，較小的負載變化即可引起轉速的相應變化，供電電壓的微小變化可使轉速轉矩有相應的改變。YD為是Y系列電機的派生產品，為多級多速三相異步電動機。
YZR、YZ系列電動機適用于驅動各種起重機械及冶輔助設備，具有較高的過載能力和機械強度，特別適用于短時或斷續(xù)運轉，頻繁起動、制動及有顯著振動及有沖擊的設備。
綜上，可選擇YZ系列電機，其工作特性明顯優(yōu)于Y系列電機，故查詢電機型號選擇YZ160L—6型電機，其參數(shù)如下：
N=11kw； r=953r/min。
升降電動機選用YD系列電動機，利用它的變速能力更好地實現(xiàn)運轉。故選擇YD90S—6/4，其參數(shù)如下：
N=0.65kw； r=1000r/min。
3.2 傳動方案的分析和擬定
本文所設計的去魚鱗機結構應該正確合理，零件之間不應該有干涉發(fā)生，所以使用結構相對對稱的減速器，再考慮到總傳動比略大，本著經濟性原則，展開式的圓柱齒輪減速器。傳動方案示意圖如圖3.1：
圖3.1 減速器結構示意圖
3.3 傳動裝置的總傳動比和傳動比分配
3.3.1總的傳動比
n0=7.958r/min ni=953r/min
聯(lián)軸器效率：0.98 各軸齒輪效率：0.97 軸承效率：0.98
可確定減速器各軸傳動比：i=5.81； i=4.52； i=4.56。
由于減速器可以直接從市場上購買，減速器設計不是本課題的重點，故在此只做選型設計。
3.3.2減速器的選型
通過因特網查詢減速器資料可得：
參考網站http://www.tx1983.com/ProductShow3_2.html
圖3.2 所選減速器外形參數(shù)
（a）
（b）
圖3.3 減速器傳動比比較
根據(jù)傳動比和圖3.3（a）、（b）選擇型號為ZQ-1000+250型IX減速器。
3.4 輥設計和校核
3.4.1輥的結構設計
輥的結構示意圖如圖3.4
圖3.4 輥的結構示意圖
軸的材料選擇比較常用的40Cr合金鋼，查閱相關資料可以知道其的一些材料特性，許用扭轉切應力:35～55MPa，此軸在工作中除了受到扭矩作用外還受到軸向載荷，所以取=35MPa。
軸的扭轉強度條件為
(3—1)
式中：——扭轉切應力，MPa
T——軸所受的扭矩，N﹒mm
W——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3
d——計算截面處的直徑，mm
由上式可得軸的直徑
(3—2)
因為所選取的計算截面有一個鍵槽，所以最終的結果要再在計算結果的基礎上加3%，即是；
最后可以得出: =232.26mm,取=240mm。
受力：N 主電機kw
齒輪嚙合效率： 聯(lián)軸器效率： 軸承效率：
總傳動效率： m/min r/min
轉矩： N·mN·mm
N·mm
N·mm
3.4.2輥的剛度校核
撓度： (3—3)
I為軸截面的慣性矩： mm4
N mm N/m mm
mm mm
故：安全。
3.4.3輥的彎曲強度校核
分析受力圖可得到危險截面在Ⅱ、Ⅲ處：
Ⅱ處： N·mm N·mm
N·mm （）
N·mm
N·mm
安全系數(shù)：
Ⅲ處：
N·mm
N·mm
安全系數(shù)；故安全，彎曲強度符合。
3.4.4輥的疲勞強度校核
初選Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面：
Ⅰ、Ⅲ同類；Ⅳ、Ⅴ同類；Ⅱ、Ⅳ處：；Ⅰ、Ⅳ處：
顯然 ， 故僅校核Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ即可。
疲勞強度校核公式 (3—4)
N·mm
Ⅱ截面： N·mm N·m
應力集中系數(shù)； 安全系數(shù)； 表面質量系數(shù)
尺寸影響系數(shù)； 彎曲平均應力
MPa
應力集中系數(shù)； 表面質量系數(shù)； 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應力和應力副
所以：截面Ⅱ處符合疲勞強度的要求。
Ⅲ截面： N·mm N·mm
應力集中系數(shù)； ；表面質量系數(shù)
尺寸影響系數(shù)； 彎曲平均應力 MPa
應力集中系數(shù)； 表面質量系數(shù)； 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應力和應力副
故符合疲勞強度要求。
Ⅳ截面：
N·mm N·m
mm3
，
應力集中系數(shù)； ； 表面質量系數(shù)
尺寸影響系數(shù)； 彎曲平均應力
MPa
應力集中系數(shù)； 表面質量系數(shù) ； 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應力和應力副
〉
故:安全，該輥符合疲勞強度要求。
3.5 蝸輪蝸桿的設計計算
蝸桿傳遞功率為8.4kW，轉速，傳動比。環(huán)面蝸桿傳動有以下特點：對數(shù)、齒，形勢已經通過齒輪的力大大提高，它的容量是高于普通圓柱蝸桿傳動，所以選擇了環(huán)面蝸桿傳動。
3.5.1材料選擇
蝸桿：40Cr，淬火處理，硬度50HRC
蝸輪：ZCuSn10P1，時效處理，防止變形，8f
3.5.2參數(shù)的設計
1. 求傳動的中心距：
kw
式中，K1、K2、K3、K分別為： 1、1.0、0.8、1
由手冊得a=175mm，取成標準值a=180mm
2. 主要幾何尺寸計算：
蝸輪喉圓直徑：mm
蝸輪齒寬：mm
蝸輪咽喉母圓半徑：mm
蝸輪端面模數(shù)： mm
徑向間隙：mm
齒根高：mm
齒頂高：mm
蝸輪分度圓直徑 ：mm
蝸輪齒根圓直徑 ：mm
蝸桿分度圓直徑 ：mm
蝸桿齒根圓直徑 ：mm
蝸桿喉部齒頂圓直徑 ：mm
蝸桿齒頂圓弧半徑 ：mm
蝸桿齒根圓弧半徑 ：mm
周節(jié)角 ：
蝸桿包容蝸輪齒數(shù) ：
蝸桿工作包角之半 ：
蝸桿工作部分長度 ：mm
蝸桿最大根徑：
mm
蝸桿最大外徑 ：
mm
蝸桿喉部螺旋導角 ：
分度圓壓力角 ：
蝸輪法面齒厚：
mm
蝸輪弦齒高 ：
=4.78mm
蝸桿喉部法面弦齒厚 ：
=10.629mm
蝸桿弦齒高 :
mm
確定蝸桿螺旋修形量及修緣量：
mm
mm
mm
3.6 軸的設計校核計算
3.6.1軸的結構設計
由電機功率和總的傳動比可得表3.1：
表3.1各軸的傳動參數(shù)
軸
傳動比i
轉速n（r/min）
功率P（kW）
扭矩T（N﹒m）
I
5.81
953
10.78
108.03
II
4.52
164
10.25
598.88
III
4.56
36.29
9.74
2563.16
IV
7.958
9.35
11220.47
各軸材料為40Cr，軸的材料選擇比較常用的40Cr合金鋼，查閱相關資料可以知道其的一些材料特性，許用扭轉切應力:35～55MPa，此軸在工作中除了受到扭矩作用外還受到軸向載荷，所以取=35MPa。
軸I（輸入軸）：
軸I的結構示意圖如圖3.5
圖3.5 軸Ⅰ結構示意圖
軸的扭轉強度條件為
(3—5)
式中：——扭轉切應力，MPa
T——軸所受的扭矩，N﹒mm
W——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3
d——計算截面處的直徑，mm
由上式可得軸的直徑
(3—6)
因為所選取的計算截面有一個鍵槽，所以最終的結果要再在計算結果的基礎上加3%，即是；
最后可以得出: =24.26mm,取=30mm。
通過扭矩計算鍵槽長度L
查閱相關資料可選用鍵寬10mm，鍵高8mm的普通圓頭平鍵。選鋼作為鍵的材料；因為在工作中連續(xù)運作，并無沖擊，所以許用擠壓應力取=150MPa。
普通平鍵的連接的強度條件為
(3—7)
式中：T——鍵傳遞的轉矩，N﹒mm；
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，數(shù)值為鍵的高度一半，mm；
l——鍵的工作長度，圓頭平鍵l=L-b，L為鍵的公稱長度，b是鍵寬，mm；
d——軸的直徑，mm；
——鍵、輪轂、軸中三者的材料中最低的許用擠壓應力，MPa。
依據(jù)上式可得
(3—8)
計算結果為：l≥11.903mm；所以鍵的工作長度選用12mm。所以所選用的普通圓頭平鍵尺寸為：10×8×12。
軸II（中間軸）：
軸II結構示意圖如圖3.6 ，
圖3.6 軸Ⅱ結構示意圖
軸的扭轉強度條件為
(3—9)
式中：——扭轉切應力，MPa
T——軸所受的扭矩，N﹒mm
W——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3
d——計算截面處的直徑，mm
由上式可得軸的直徑
(3—10)
因為所選取的計算截面有一個鍵槽，所以最終的結果要再在計算結果的基礎上加3%，即是；最后可以得出=42mm，取=45mm。
通過扭矩計算鍵槽長度L
查閱相關資料可選用鍵寬14mm，鍵高9mm的普通圓頭平鍵。選鋼作為鍵的材料；因為在工作中連續(xù)運作，并無沖擊，所以選許用擠壓應力取=150MPa。
普通平鍵的連接的強度條件為
(3—11)
式中：T——鍵傳遞的轉矩，N﹒mm；
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，數(shù)值為鍵的高度一半，mm；
l——鍵的工作長度，圓頭平鍵l=L-b，L為鍵的公稱長度，b是鍵寬，mm；
d——軸的直徑，mm；
——鍵、輪轂、軸中三者的材料中最低的許用擠壓應力，MPa。
依據(jù)上式可得
(3—12)
計算結果為：l≥39.43mm；所以鍵的工作長度選用40mm。所以所選用的普通圓頭平鍵尺寸為：14×9×40。
軸III（中間軸）：
軸III的結構示意圖如圖3.7
圖3.7 軸Ⅲ結構示意圖
軸的扭轉強度條件為
(3—13)
式中：——扭轉切應力，MPa
T——軸所受的扭矩，N﹒mm
W——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3
d——計算截面處的直徑，mm
由上式可得軸的直徑
(3—14)
因為所選取的計算截面有一個鍵槽，所以最終的結果要再在計算結果的基礎上加3%，即是；最后可以得出=69.43mm，取=80mm。
通過扭矩計算鍵槽長度L
查閱相關資料可選用鍵寬22mm，鍵高14mm的普通圓頭平鍵。選鋼作為鍵的材料；因為在工作中連續(xù)運作，并無沖擊，所以選許用擠壓應力取=150MPa。
普通平鍵的連接的強度條件為
(3—15)
式中：T——鍵傳遞的轉矩，N﹒mm；
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，數(shù)值為鍵的高度一半，mm；
l——鍵的工作長度，圓頭平鍵l=L-b，L為鍵的公稱長度，b是鍵寬，mm；
d——軸的直徑，mm；
——鍵、輪轂、軸中三者的材料中最低的許用擠壓應力，MPa。
依據(jù)上式可得
(3—16)
計算結果為：l≥61.03mm；所以鍵的工作長度選用63mm。所以所選用的普通圓頭平鍵尺寸為：24×12×63。
軸Ⅳ（輸出軸）：
軸Ⅳ的結構示意圖如圖3.8，并對各截面進行標記
圖3.8 軸Ⅳ結構示意圖
軸的扭轉強度條件為
(3—17)
式中：——扭轉切應力，MPa
T——軸所受的扭矩，N﹒mm
W——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3
d——計算截面處的直徑，mm
由上式可得軸的直徑
(3—18)
因為所選取的計算截面有一個鍵槽，所以最終的結果要再在計算結果的基礎上加3%，即是；最后可以得出=113.58mm，取=120mm
通過扭矩計算鍵槽長度L
查閱相關資料可選用鍵寬32mm，鍵高18mm的普通圓頭平鍵。選鋼作為鍵的材料；因為在工作中連續(xù)運作，并無沖擊，所以選許用擠壓應力=150MPa。
普通平鍵的連接的強度條件為
(3—19)
式中：T——鍵傳遞的轉矩，N﹒mm；
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，數(shù)值為鍵的高度一半，mm；
l——鍵的工作長度，圓頭平鍵l=L-b，L為鍵的公稱長度，b是鍵寬，mm；
d——軸的直徑，mm；
——鍵、輪轂、軸中三者的材料中最低的許用擠壓應力，MPa。
依據(jù)上式可得
(3—20)
計算結果為：l≥138.51mm；所以鍵的工作長度選用140mm。所以所選用的普通圓頭平鍵尺寸為：32×18×140
因軸直徑dⅠ－Ⅱ與聯(lián)軸器的孔徑需要進行配合，所以需要選擇聯(lián)軸器。計算聯(lián)軸器矩：Tca=KAT3=1.3×1.122×104=14586 N·m。
選用GL聯(lián)軸器（GB6069－85 ），其公稱轉矩為16000N·m。
3.6.2軸的校核計算
1. 軸的彎矩計算
因為Ⅳ軸的轉速小，扭距大，因所以僅進行Ⅳ軸的校核。Ⅳ軸的支承跨距L=155+14+108=277mm。
B面受力分析：
a) 轉矩：T＝1.122×107 N·mm
b) 直徑：已知d=270mm
c) 求圓周力：N
d) 求徑向力Fr： Fr=Ft.tanα=39211×tan200=16091.316N
e) 求支反力：RV1 、RV2、RH1、RH2
RV1＝11579.063N RV2＝4512.253N
RH1＝31813.555N RH2＝12397.455N
f)彎矩： MH=3.706×106 N.mm MV= 1.349×106 N·mm
g)總彎矩： N·mm
h)扭矩： N·mm (α＝0.6)
i) 計算當量彎矩： N·mm
將上述結果列表3.2：
表3.2 軸Ⅳ彎矩扭矩計算結果
載荷
水平面H
垂直面V
支反力R(N)
RH1=31813.553N RH2=12397.455N
RV1=11579.063N RV2=4512.253N
彎矩M(N·mm)
MH=1.094×106 N·mm
MV= 3.006×106 N·mm
總彎矩(N·mm)
M＝3.199×106 N·mm
扭矩T(N·mm)
T＝7.56×106 N·mm
當量彎矩Mca
Mca＝7.927×106 N·mm
2. 軸的強度校核
MPa
[σ-1]=70MPa，因<[σ-1]=70MPa，所以安全。
3.7齒輪的設計計算
通過一些已知參數(shù)對齒輪進行設計。
預選小齒輪齒數(shù)為14，大齒輪齒數(shù)為22，齒數(shù)比為1.57,；用7級精度，小齒輪用40Cr（調質）制造，硬度290HBS，大齒輪用45鋼（調質），硬度為260HBS，材料的硬度差距為30HBS。
按齒面接觸強度設計
計算公式
(3—21)
式中：——小齒輪分度圓直徑，mm；
——載荷系數(shù)，取1.3；
——小齒輪傳遞的轉矩，N﹒mm；
——齒輪的傳動比；
——齒寬系數(shù)，取為0.6；
——齒輪材料的彈性影響系數(shù)；
——齒輪的接觸疲勞許用應力。
小齒輪的傳遞的轉矩為：
N﹒m=1632590N﹒mm
查閱資料可以得：
=189.8 MP
齒輪的接觸疲勞強度極限通過查詢，小齒輪為σHlim1=600MPa；大齒輪為σHlim2=550MPa。
齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)取KHN1=0.90；KHN2=0.95。安全系數(shù)S=1.
則
==0.9×600 MPa=540 MPa
==0.95×550 MPa=522.5 MPa
由上面所給式子可計算得出≥190.45mm
齒寬為 b==190.45mm
模數(shù) m1===13.60 mm
齒高 h=2.25m1=30.61mm
查閱資料可得動載系數(shù)=1.12；直齒輪中；使用系數(shù)；不是堆成分布，確定=1.432；由圖及已算出參數(shù)可得=1.35；所以實際的載荷系數(shù)
=1.594
則可以算出實際載荷系數(shù)下的分度圓直徑為
=203.64 mm
則模數(shù)為
m1===14.56 mm
按齒根彎曲強度設計
設計公式用