紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)含6張CAD圖,紅薯,分級(jí),分選,設(shè)計(jì),cad
中期檢查表
學(xué) 部： 理工學(xué)部
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
20** 級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱
教授
畢業(yè)論文題目
紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問(wèn)題
1、認(rèn)真閱讀參考資料后，初步確定了設(shè)計(jì)方案，包括送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及分級(jí)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成了電機(jī)型號(hào)的選擇以及轉(zhuǎn)動(dòng)比設(shè)計(jì)計(jì)算
3、根據(jù)設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)要求，完成了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與布置，包括帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)
4、按照進(jìn)度要求，撰寫(xiě)了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的一部分，并完成了對(duì)裝配圖、零件圖的小部分繪制
1、設(shè)計(jì)方案需作進(jìn)一步改進(jìn)、優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)更加合理
2、傳動(dòng)方案布置需作進(jìn)一步改進(jìn)，以便進(jìn)行裝配與維修保養(yǎng)
3、需對(duì)零件的尺寸及公差配合進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)計(jì)算與選用，以確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求
4、需進(jìn)一步完善對(duì)零件圖和裝配圖的繪制
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
檢查（考核）小組意見(jiàn)
檢查小組組長(zhǎng)簽名： 年 月 日
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任務(wù)書(shū)
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學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師及職稱
學(xué) 部
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20??? 年???? 月???? 日
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填 寫(xiě) 說(shuō) 明
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一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)是學(xué)院根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。
二、此任務(wù)書(shū)必須針對(duì)每一位學(xué)生，不能多人共用。
三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過(guò)自己的努力，可以完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容。
四、任務(wù)書(shū)一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。
五、各欄填寫(xiě)基本要求。
（一）主要內(nèi)容和要求：
1．工程設(shè)計(jì)類選題
明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。
2．實(shí)驗(yàn)研究類選題
明確選題的來(lái)源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評(píng)述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
3．文法經(jīng)管類論文
明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對(duì)相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
（二）主要參考文獻(xiàn)與外文資料：
在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。
（三）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排：
1．設(shè)計(jì)類、實(shí)驗(yàn)研究類課題
實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%；撰寫(xiě)初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。
2．文法經(jīng)管類論文
實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫(xiě)論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。
六、各欄填寫(xiě)完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
?紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)
主要內(nèi)容和要求（宋體五號(hào)，行間距單倍行距）
1主要內(nèi)容包括:
1.1本項(xiàng)目研究的目的、意義、國(guó)內(nèi)外研究的動(dòng)態(tài)；
1.2總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
1.3傳動(dòng)方案的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算，主要工作部件的設(shè)計(jì)；
1.4主要受力零件的強(qiáng)度或壽命校核計(jì)算；
1.5裝配總圖、部件圖、零件工作圖的繪制。
2要求
2.1主要技術(shù)參數(shù)：生產(chǎn)率
2.2查閱資料15篇以上，翻譯一定數(shù)量的外文資料；
2.3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠、布局合理、與各執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作；
2.4畫(huà)圖相當(dāng)于3-4張A0圖紙的工作量（包括2張以上CAD圖紙）；
2.5設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1萬(wàn)字以上，條理清楚，計(jì)算有據(jù)。格式按湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）規(guī)范化要求；
2.6設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；傳動(dòng)方案的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算，主要工作部件的設(shè)計(jì)；主要零件分析計(jì)算和校核；參考文獻(xiàn)；鳴謝。
注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加附頁(yè)。
主要參考資料（具體格式以規(guī)范化要求規(guī)定為準(zhǔn)）
[1] 劉曉杰.食品通用機(jī)械與設(shè)備.北京：高等教育出版社，2010：30-40.
[2] 歷建國(guó)、趙濤.食品加工機(jī)械[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1984：130-152.
[3] 許學(xué)勤.食品機(jī)械與設(shè)備[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2008：138-142.
[4] 馬海樂(lè).食品機(jī)械與設(shè)備[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004：75-85.
[5] 肖旭霖.食品機(jī)械與設(shè)備[M].北京：科學(xué)出版社，2006：75-85.
[6] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1984：130-152.
[7] 谷文英.配合飼料工藝學(xué)[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999：88-92.
[8] 沈再春.農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1993：105-120.
[9] 龐聲海、饒應(yīng)昌.飼料加工機(jī)械使用與維修[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：88-98.
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工作進(jìn)度安排（宋體五號(hào)，行間距固定值22磅）
起止日期
主要工作內(nèi)容
?20**.09.10～20**.09.20
選題
20**.09.21～20**.09.24
下達(dá)任務(wù)書(shū)
?20**.09.25～20**.09.30
查找資料，開(kāi)題
?20**.10.01～20**.03.03
設(shè)計(jì)計(jì)算,畫(huà)圖
?20**.04.01～20**.04.05
中期考核
?20**.04.06～20**.05.04
完善，交設(shè)計(jì)初稿
?20**.05.05～20**.05.06
完善，交設(shè)計(jì)二稿
?20**.05.07～20**.05.20
修改，答辯，交終稿
要求完成日期：20 ** 年 ** 月 ** 日 指導(dǎo)教師簽名：
接受任務(wù)日期：20 ** 年 ** 月 ** 日； 學(xué)生本人簽名：
注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。
開(kāi)題論證審批表
學(xué)生姓名
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學(xué)號(hào)
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年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
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指導(dǎo)教師及職稱
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開(kāi)題時(shí)間
年 ???月 ????日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等）
一、?紅薯概述及紅薯分選機(jī)的研究意義
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紅薯（學(xué)名：Ipomoea batatas），又名番薯、甘薯、山芋、地瓜、紅苕、線苕、白薯、金薯、甜薯、朱薯、枕薯等。常見(jiàn)的多年生雙子葉植物，草本，其蔓細(xì)長(zhǎng)，莖匍匐地面。塊根，無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸，皮色發(fā)白或發(fā)紅，肉大多為黃白色，但也有紫色，除供食用外，還可以制糖和釀酒、制酒精。
世界紅薯 97.9%的面積集中在發(fā)展中國(guó)家。日本、美國(guó)、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)栽培面積一直呈下降趨勢(shì)。目前栽培面積僅相當(dāng)于60年代的5%。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)世界上共有111個(gè)國(guó)家栽培紅薯.中國(guó)是世界最大的紅薯生產(chǎn)國(guó).中國(guó)薯類生產(chǎn)相對(duì)比較集中，以2003年為例，9個(gè)省份的產(chǎn)量就占全國(guó)的74%。
??紅薯含有豐富的淀粉、膳食纖維、胡蘿卜素、維生素A、B、C、E以及鉀、鐵、銅、硒、鈣等10余種微量元素和亞油酸等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家們稱為營(yíng)養(yǎng)最均衡的保健食品。食物纖維，對(duì)于現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)顯得尤為寶貴。醫(yī)學(xué)研究證實(shí)，缺乏具有通便作用的食物纖維，可誘發(fā)各種生活習(xí)慣病和大腸癌。紅薯經(jīng)過(guò)蒸煮后，部分淀粉發(fā)生變化，與生食相比可增加40%左右的食物纖維。多種不溶于水纖維的增加，可有效刺激腸道，促進(jìn)排便。
紅薯廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、造紙等10多個(gè)行業(yè)，利用紅薯可以制成數(shù)百種工業(yè)產(chǎn)品和數(shù)百種食品。在鮮紅薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以進(jìn)一步加工成粉條、粉絲、粉皮等粉制品。另外用紅薯淀粉還可以制成變性淀粉、檸檬酸、酒精等，在醫(yī)藥上可以用來(lái)生產(chǎn)醫(yī)藥用的包裝塑料、藥片填劑和青霉素及核苷類物質(zhì)。
紅薯每加工一次就可以增值一次。加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉條可以增值1.5－2倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，綜合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉絲、或精制粉絲、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。還有紅薯的莖尖、葉柄等制成蔬菜進(jìn)行綜合加工效益更高。
總之，紅薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。
正因?yàn)榧t薯巨大的使用價(jià)值和良好的市場(chǎng)前景，所以它對(duì)促進(jìn)我國(guó)相關(guān)食品行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，食品深加工已經(jīng)越來(lái)越被世界重視，特別是便餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，這更要求原料的深加工伴隨著發(fā)展。其中紅薯原料的深加工就是受到人們高度重視且發(fā)展較快的產(chǎn)業(yè)之一。
我國(guó)是世界最大的紅薯生產(chǎn)國(guó)。但在我國(guó)絕大部分紅薯被直接用作飼料和食用，紅薯的附加價(jià)值并沒(méi)有得到很好的挖掘。由于每年僅有百分之幾用于深加工，致使鮮薯過(guò)剩，增加了越冬保鮮難度，也降低了它的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。究其原因主要是缺少加工設(shè)備，特別是分選機(jī)械。而從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，致使國(guó)內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。因此研究設(shè)計(jì)出一套成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用以及分選效率高的紅薯分選機(jī)是紅薯深加工承上啟下的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)紅薯深加工流程有著重要的影響。
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二、紅薯分選機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民水平的提高， 國(guó)內(nèi)外紅薯品種越來(lái)越多，人們對(duì)紅薯的品質(zhì)也有了更高的要求。為了提高紅薯的加工質(zhì)量和出品等級(jí)，需要對(duì)紅薯進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量分級(jí)和大小分級(jí)。目前，我國(guó)具備先進(jìn)紅薯分選設(shè)備的企業(yè)很少，有大型生線的企業(yè)也僅僅是對(duì)質(zhì)量和大小進(jìn)行分選，裝備比較落后。因此，市場(chǎng)上銷售的紅薯大多數(shù)依靠機(jī)械配合人工的方式實(shí)現(xiàn)分級(jí)。人工分級(jí)的主要缺點(diǎn)是：勞動(dòng)量大、生產(chǎn)率低而且分選精度不穩(wěn)定；紅薯分選難以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和無(wú)損化。截止到目前為止，國(guó)內(nèi)外已有不少學(xué)者及科研人員在此領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。根據(jù)紅薯檢測(cè)指標(biāo)的不同，紅薯分選機(jī)大致可分為大小分選機(jī)、重量分選機(jī)、外觀品質(zhì)分選機(jī)和內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)。
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2.1 大小分選機(jī)的研究現(xiàn)狀
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大小分選機(jī)是按照紅薯大小進(jìn)行分選，在紅薯分選機(jī)中應(yīng)用最為廣泛。目前可用于紅薯分選的方法有篩子分選法、回轉(zhuǎn)帶分選法、輥軸分選法、滾筒式分選法等 。其中，前3種方法由于各自存在不同的缺點(diǎn)而未能推廣使用。滾筒式分選法其分選裝置主要由喂料機(jī)構(gòu)、V型槽導(dǎo)薯板、分選滾筒、接薯盤(pán)及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。工作時(shí)，紅薯由傾斜輸送器提升后，先經(jīng)手選裝置由人工剔除傷殘果，然后通過(guò)輸送帶送人薯箱，打開(kāi)料門，輸送至導(dǎo)薯槽板。在此，紅薯自然分行滾動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)紅薯堆積和阻礙現(xiàn)象。分選滾筒開(kāi)有孔徑逐級(jí)增大的圓孔，紅薯從V型導(dǎo)薯槽板流至滾筒外邊進(jìn)行自動(dòng)校徑的分選。小于分選孔的紅薯先從第一滾筒分選孔落人接薯盤(pán)，大于分選孔的則經(jīng)V型導(dǎo)紅薯槽繼續(xù)向前滾動(dòng)，直至遇到相應(yīng)分選孔落下，于是在不同的接薯盤(pán)可得到不同等級(jí)的紅薯。此分選裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)紅薯?yè)p傷小，成本較低，分選精度和效率較高，適用于球形和近似球形物料的分選，在國(guó)外應(yīng)用較廣。為了減少紅薯碰撞，提高好薯率，有的大小分選機(jī)是利用浮力、振動(dòng)和網(wǎng)格相配合的辦法進(jìn)行分選，但有關(guān)此方面的報(bào)道較少。
由以上可知，紅薯大小機(jī)械式分選法中，滾筒式分選法是最優(yōu)的一種。另外，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)的發(fā)展，采用光電傳感器或CCD攝像機(jī)對(duì)紅薯的大小進(jìn)行測(cè)量判別已成為此類分選機(jī)的機(jī)對(duì)紅薯的大小進(jìn)行測(cè)量判別已成為此類分選機(jī)的研究熱點(diǎn)。因?yàn)樗鼈兪菍?duì)紅薯的大小進(jìn)行不損傷的非接觸性計(jì)量，適用于任何種類的紅薯。馮斌、汪懋華 研究了一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的紅薯大小檢測(cè)方法，試驗(yàn)表明該方法檢測(cè)速度快、正確率高、適用范圍寬，能夠滿足紅薯自動(dòng)檢測(cè)要求。
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2.2 重量分選機(jī)
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按重量進(jìn)行分選的分選機(jī)械早期是利用杠桿原理進(jìn)行分選的。目前，機(jī)械式重量分選機(jī)主要有固定衡量秤體、運(yùn)動(dòng)輸送盤(pán)式和固定限位裝置、運(yùn)動(dòng)衡量秤體式兩種機(jī)型 。機(jī)械式重量分選對(duì)紅薯的損傷較小，而且具有較廣的通用性，但是由于各種誤差及摩擦影響等分選精度不是很高。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和稱重傳感技術(shù)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互滲透， 電子稱重技術(shù)及應(yīng)用有了新的發(fā)展。基于此， 國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始研制電子稱重式分選機(jī)。電子稱重式分選機(jī) 一般采用壓力傳感器稱量紅薯，微機(jī)系統(tǒng)對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行采樣、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和處理，并控制機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行分選。王新亭等 在現(xiàn)有電子稱重式紅薯分選臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)其測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行了重新研制，將原有的Pc機(jī)控制替代為單片機(jī)控制。由于系統(tǒng)采用微機(jī)控制，可按需選擇準(zhǔn)確的分選基準(zhǔn)，具有更高精度和更高的控制靈活度，在實(shí)際中具有更廣的應(yīng)用前景。以色列ESHET EILON公司、
美國(guó)AUTOLINE公司生產(chǎn)的電子稱重式分選機(jī)，在分選檢測(cè)技術(shù)上已經(jīng)很成熟，工作效率高，并具有較高的分選精度。但是由于該設(shè)備操作較為復(fù)雜，而且設(shè)備成本較高，難以在我國(guó)推廣使用。我國(guó)對(duì)該類型紅薯分選機(jī)的研制尚處于起步階段，需要科研人員充分利用國(guó)外已經(jīng)取得的研究成果，研制適合于我國(guó)實(shí)際情況的電子稱重式分選機(jī)。
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2.3 外觀品質(zhì)分選機(jī)
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外觀品質(zhì)分選機(jī)是按紅薯的大小、表面缺陷、色澤、形狀、成熟度等進(jìn)行分選的分選機(jī)。其分選方法包括：光電式色澤分選法和計(jì)算機(jī)圖像處理分選法。色澤分選法是根據(jù)顏色不同反射光的波長(zhǎng)就不同的原理對(duì)紅薯顏色進(jìn)行區(qū)分。而計(jì)算機(jī)圖像處理分選法是利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)一次性完成果梗完整性、果形、紅薯尺寸、果面損傷、成熟度等檢測(cè)，可以測(cè)得紅薯大小、果面損傷面積等具體數(shù)值， 并根據(jù)其數(shù)值大小進(jìn)行分類 。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)紅薯外部品質(zhì)檢測(cè)方面進(jìn)行了大量的研究，并取得了重大進(jìn)展。在缺陷檢測(cè)方面，Tao Y等研制出的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的蘋(píng)果缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到了快速和全面檢測(cè)的效果。Leemans V 等研究了一個(gè)基于缺陷特征的紅薯實(shí)時(shí)分級(jí)方法。該方法的準(zhǔn)確率可達(dá)73％，其中錯(cuò)誤發(fā)生的一部分情況是良性的，而另一部分則由于缺陷是曬傷或撞傷，或者缺陷太靠近果梗和花萼很難被檢測(cè)到。在顏色檢測(cè) ?方面， 目前普遍采用色度直方圖計(jì)算各色度的累計(jì)值作為分級(jí)特征，且識(shí)別的方法仍然是統(tǒng)計(jì)模式方法居多。Kazuhiro 采用二級(jí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)蘋(píng)果進(jìn)行顏色分級(jí)，通過(guò)將蘋(píng)果果面沿花萼／梗方向分區(qū)并分別進(jìn)行處理，解決了因蘋(píng)果果面曲率不同而引起的反射梯度不同的問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)，為實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果顏色的在線檢測(cè)，李慶中等 設(shè)計(jì)了蘋(píng)果顏色自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)，基本上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)分級(jí)的要求。在果形檢測(cè)方面， 目前描述蘋(píng)果形狀的方法有多種，包括編碼法、統(tǒng)計(jì)法、幾何結(jié)構(gòu)法和光譜法等。邊界編碼法雖然能夠準(zhǔn)確地描述蘋(píng)果的形狀，但數(shù)據(jù)量大而且壓縮困難。
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2.4 內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)
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內(nèi)部品質(zhì)包括紅薯的糖度、硬度、酸度和內(nèi)部缺陷等指標(biāo)，通常紅薯內(nèi)部品質(zhì)主要依靠破壞性檢驗(yàn)方法。目前用于紅薯硬度的檢測(cè)方法主要有變形法和聲學(xué)法。但由于變形法只能測(cè)量紅薯的局部硬度，聲學(xué)法易受噪音和機(jī)械振動(dòng)的影響等而限制了其應(yīng)用。而近紅外法和核磁共振法可用于紅薯糖度、硬度的檢測(cè)。近紅外光譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)方面發(fā)展較快，具有檢測(cè)速度快、可同時(shí)檢測(cè)多種內(nèi)部成分等優(yōu)點(diǎn)。其基本原理是當(dāng)用近紅外光照射紅薯時(shí)，不同的紅薯內(nèi)部成分對(duì)于不同波長(zhǎng)的光學(xué)吸收和散射程度不同，而內(nèi)部光譜也會(huì)隨著紅薯內(nèi)部成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同而發(fā)生變化。利用這一特性，即可根據(jù)近紅外光譜特征分析紅薯中的主要成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。何東健等 。 利用近紅外分光法檢測(cè)紅薯內(nèi)部品質(zhì)，結(jié)果表明：近紅外分光法不但能檢測(cè)紅薯糖度、酸度， 而且能檢測(cè)內(nèi)部缺陷，完全滿足在線檢測(cè)紅薯內(nèi)部品質(zhì)的要求。劉燕德等應(yīng)用近紅外漫反射光譜分析技術(shù)設(shè)計(jì)了一種近紅外光譜紅薯內(nèi)部品質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速地用于紅薯內(nèi)部品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)和分級(jí)。核磁共振技術(shù)作為一項(xiàng)新的檢測(cè)技術(shù)在紅薯內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)方面也有著較大的發(fā)展?jié)摿?。Kim等 設(shè)計(jì)了1臺(tái)NMR在線分級(jí)設(shè)備并進(jìn)行了測(cè)試， 發(fā)現(xiàn)鱷梨在帶50mm／S的狀態(tài)下，所得油水的共振峰值比值與成熟度的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0．970。Chaughule等使用自由感應(yīng)衰減(FID)譜的方法對(duì)人參果中的可溶性碳水化合物進(jìn)行了測(cè)定。Zion等 提出一種基于MRI進(jìn)行計(jì)算機(jī)檢測(cè)的快速方法，并對(duì)不同品種的蘋(píng)果進(jìn)行損傷檢測(cè)，取得了較好的試驗(yàn)結(jié)果。另外，用超聲波檢測(cè)西瓜的內(nèi)部空心已比較成熟。其它缺陷的檢測(cè)目前有：x射線分析法、計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)方法、介電特性檢測(cè)方法、電子鼻技術(shù)等。利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)也是近幾年研究的一個(gè)熱門課題，到目前該技術(shù)已比較成熟，應(yīng)用也日趨廣泛。隨著嗅覺(jué)傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，電子鼻技術(shù)也得到了廣泛的研究與應(yīng)用。Lakshmi 等通過(guò)對(duì)變化的電子鼻傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行了多元分析，把蘋(píng)果按成熟度分成未成熟、成熟和過(guò)成熟3種等級(jí)。通過(guò)判別式分析法， 電子鼻技術(shù)的正確分級(jí)率達(dá)83％。
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三、主要參考文獻(xiàn)
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研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
研究目的：根據(jù)紅薯分選機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
研究?jī)?nèi)容：1.研究分選機(jī)的工作原理
??????????2.進(jìn)行分選機(jī)的可行性分析
??????????3.書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、繪制圖紙。
研究方法：1.查找資料，并整理資料。
??????????2.對(duì)分選機(jī)進(jìn)行尺寸及結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)出基本結(jié)構(gòu)，并繪出總裝圖及零件圖。
預(yù)期成果：設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠，使用壽命長(zhǎng)的分選機(jī)。
條件保障：1.有高教授對(duì)一些疑難的悉心指導(dǎo)
??????????2.有圖書(shū)館的設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行資料查找
??????????3.利用網(wǎng)絡(luò)軟件資源進(jìn)行設(shè)計(jì)
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時(shí)間進(jìn)程安排（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
1、知識(shí)準(zhǔn)備 ??????????????????1-2周
2、主題方案設(shè)計(jì) ??????????????3-5周
3、設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制圖 ??6-10周
4、整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ????????????11-12周
5、準(zhǔn)備答辯 ??????????????????13周
開(kāi)題論證小組意見(jiàn)
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專業(yè)委員會(huì)意見(jiàn)
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專業(yè)教研室主任簽名：
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開(kāi)題論證記錄
學(xué) 部：
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
高英武
指導(dǎo)教師職稱
教授
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)
論證小組質(zhì)疑及指導(dǎo)意見(jiàn)
1. 怎樣實(shí)現(xiàn)紅薯的大小分選？
2. 怎樣防止紅薯分選時(shí)的堆積和阻礙現(xiàn)象？
3. 怎樣減少紅薯碰撞、提高好薯率？
學(xué)生回答簡(jiǎn)要記錄
1. 采用幾組大小不同的分選孔來(lái)進(jìn)行紅薯的大小分選。
2. 采用傾斜一定角度的導(dǎo)薯槽板，使紅薯在此自然分行、滾動(dòng)，以防止紅薯堆積和阻礙現(xiàn)象。
3. 采用浮力、振動(dòng)和網(wǎng)格相配合的辦法進(jìn)行分選，可以減少紅薯的碰撞，提高好薯率。
論證小組
成員簽名
記錄人簽名： 論證時(shí)間： 2011 年12 月19 日
注：記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫(xiě)。
紅薯（學(xué)名：Ipomoea batatas），被稱為番薯、山芋、地瓜、線苕、白薯等。是生活中比較常見(jiàn)的多年生雙子葉植物，植物的藤蔓細(xì)而長(zhǎng)，莖腹貼在地面上向前伸展。外面的皮呈現(xiàn)紅色還有白色，肉質(zhì)有黃色和紫色兩種，它不僅可以用來(lái)食用，還能制作成很多的東西。例如糖與釀酒、制酒精。
紅薯里面有非常多的淀粉以及多種微量元素，紅薯有很豐富的營(yíng)養(yǎng)。膳食纖維，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的人來(lái)說(shuō)特別的寶貴。
紅薯的運(yùn)用十分的廣泛，可以用在很多的行業(yè)當(dāng)中，用紅薯可以制作變性淀粉，在醫(yī)藥上的用途是可以用來(lái)制作醫(yī)藥用的外包裝用的塑料。
紅薯經(jīng)過(guò)一次加工就能把它的價(jià)格提高一次。加工制作成一般的淀粉它的價(jià)格能提高0.75倍，加工制作成精制淀粉它的價(jià)值能提高1倍，加工制作成紅薯粉條它的價(jià)值可以提高到1.5－2倍，加工制作成薯脯它的價(jià)值能增加3倍。除此之外，它加工之后的紅薯渣子還能制造成糖和酒精，整體利用起來(lái)以后它的價(jià)值能提高到5-6倍，假如加工制作成粉絲或者精致粉絲售賣，它的價(jià)值可以增加到10-15倍不定。
總而言之，紅薯是不能夠放置很長(zhǎng)時(shí)間的物品，只能對(duì)它進(jìn)行再生產(chǎn)加工才能使它的價(jià)值得以提升。
由于紅薯具有非常大的再開(kāi)發(fā)價(jià)值，因此國(guó)內(nèi)也非常重視對(duì)這方面的發(fā)展。要的意義?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展的越來(lái)越快，我們國(guó)家對(duì)與食品再加工行業(yè)也越來(lái)越重視，這樣下來(lái)更加需要原材料的深加工生產(chǎn)相應(yīng)的發(fā)展起來(lái)。所以，紅薯原材料的再生產(chǎn)加工就受到我們國(guó)家的關(guān)注。
我們國(guó)家是紅薯產(chǎn)量最多的國(guó)家，由于我們國(guó)家的很大部分的紅薯被用來(lái)做飼料或者直接食用，因此紅薯的其他價(jià)值沒(méi)有被開(kāi)發(fā)出來(lái)。所以設(shè)計(jì)制作出一套費(fèi)用低、構(gòu)造簡(jiǎn)潔且實(shí)用性強(qiáng)的紅薯分級(jí)分選機(jī)器是關(guān)鍵，這樣對(duì)紅薯的再生產(chǎn)加工有著非常重要的作用。
二、紅薯分選機(jī)的現(xiàn)狀
這些年以來(lái)，伴隨著人們生活水平的提高與科技的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的紅薯種類很多，消費(fèi)者對(duì)于紅薯的品相質(zhì)量都有了相應(yīng)的提高。為了讓紅薯的生產(chǎn)加工的質(zhì)量和等級(jí)有所提高，應(yīng)該針對(duì)紅薯采取進(jìn)一步的質(zhì)量與大小的分級(jí)。目前情況下，我們國(guó)家擁有先進(jìn)的紅薯分級(jí)機(jī)器的工廠不多，很多大型的工廠也知識(shí)對(duì)于質(zhì)量大小分級(jí)的設(shè)備相對(duì)落伍。所以，市面上售賣的紅薯大部分是根據(jù)機(jī)器跟人工相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行分選的。人工分級(jí)的主要缺點(diǎn)是：勞動(dòng)量很大、生產(chǎn)效率低，并且分選出來(lái)的精度不一致；紅薯的分選很難達(dá)到速度快、大小一致且沒(méi)有損傷。到現(xiàn)在為止，中國(guó)國(guó)內(nèi)和國(guó)外已經(jīng)有很多的研究者這這個(gè)方面取得了比較大的發(fā)張。依照紅薯的檢測(cè)數(shù)據(jù)不一致，紅薯分級(jí)分選機(jī)器可以分成幾種類型。有根據(jù)大小、重量、外形和內(nèi)部等來(lái)進(jìn)行分類的機(jī)器。
2.1 大小分選機(jī)的研究現(xiàn)狀
根據(jù)外觀大小來(lái)進(jìn)行分級(jí)分選方法是大小分選機(jī)器的原理，各種類型的機(jī)器當(dāng)中，大小分選機(jī)器被運(yùn)用的最多?，F(xiàn)在為止可以用來(lái)做紅薯分選的方法有篩子分選法、回轉(zhuǎn)帶分選法和滾筒式分選法等。這個(gè)中間，前面幾種方法因?yàn)樽陨碛懈鞣N各樣的缺點(diǎn)不能夠進(jìn)行推廣運(yùn)用。運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，紅薯根據(jù)傾斜輸送器提升以后，首先經(jīng)過(guò)收手選設(shè)備進(jìn)行人工的篩選，把破損的挑選出來(lái)，之后經(jīng)過(guò)傳送帶送入薯箱，把料門打開(kāi)，傳輸運(yùn)送到導(dǎo)薯槽板。在這里，紅薯經(jīng)過(guò)自然的分形滾動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生紅薯堆積到一起或者阻塞的狀況。機(jī)器當(dāng)中的滾動(dòng)的圓筒設(shè)置有大小不一樣的圓孔，紅薯經(jīng)過(guò)進(jìn)料的入口滾動(dòng)至滾筒的圓筒外部，這樣來(lái)自己進(jìn)行篩選。如果紅薯的尺寸比孔小的話，紅薯就先滾動(dòng)到相應(yīng)的空間里面。假如紅薯的尺寸比孔大的話，紅薯就會(huì)一直往前進(jìn)行滾動(dòng)，等到紅薯遇到了大小差不多的孔的時(shí)候，它就會(huì)落入到相對(duì)應(yīng)的空間里面。這樣一來(lái)，就可以通過(guò)大小來(lái)對(duì)紅薯進(jìn)行分選了。這個(gè)分選設(shè)備構(gòu)造不復(fù)雜，對(duì)紅薯的損壞比較小，生產(chǎn)成本比較低，分級(jí)分選的精確度和速度都相對(duì)比較高，適合用在圓形或者接近圓形的原材料的分選，在國(guó)外使用的比較廣泛。
根據(jù)上面的敘述所可以得到，對(duì)紅薯進(jìn)行分級(jí)的這些機(jī)器設(shè)備里面，通過(guò)滾動(dòng)的圓筒來(lái)進(jìn)行分級(jí)的方式是最合適的。
2.2 重量分選機(jī)
現(xiàn)在為止，機(jī)械式的重量分級(jí)分選機(jī)器有幾種類型。機(jī)械式重量分選機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于紅薯的外觀損壞相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，而且在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中運(yùn)用的比較多。很多因素對(duì)分選機(jī)器造成了影響，例如誤差與摩擦，這樣一來(lái)使得分選機(jī)器的精確度達(dá)不到很高的要求。這些年以來(lái)，電子稱重的技術(shù)得到了很大程度的發(fā)展，它的應(yīng)用也相應(yīng)的發(fā)展起來(lái)。中國(guó)國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的研究者正在準(zhǔn)備探索制定電子稱重式的分選機(jī)器。這類型的機(jī)器，正常情況下運(yùn)用的是傳感器來(lái)對(duì)紅薯進(jìn)行測(cè)量的，電腦把傳感器發(fā)出的信息經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理，而且通過(guò)操控系統(tǒng)來(lái)分類選擇。一些研究者專家在對(duì)重量進(jìn)行紅薯分選的這個(gè)前提下，正對(duì)這個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了更深一步的研究研制，把以前的經(jīng)過(guò)PC機(jī)控制的，更換成為單片機(jī)控制。因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)選用的是微機(jī)，是可以根據(jù)不同的需要選擇運(yùn)用更合適的分選基準(zhǔn)，它的精確度與控制靈敏度都是非常高的，目前來(lái)說(shuō)，這個(gè)機(jī)器的使用性能還是比較廣泛的。
2.3 外觀品質(zhì)分選機(jī)
根據(jù)紅薯的外觀長(zhǎng)短、外觀缺陷和形狀大小來(lái)進(jìn)行分級(jí)分選的是外觀分選機(jī)器的原理。它的分選方法有：按照外觀顏色的不一樣來(lái)分選的方法和根據(jù)計(jì)算機(jī)器進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)的分選方法。依照顏色不一樣反射的光的波長(zhǎng)就不一樣的基本規(guī)律來(lái)進(jìn)行分選分級(jí)的方法就是外觀顏色的分選方法。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)方法是根據(jù)計(jì)算機(jī)檢測(cè)來(lái)判斷紅薯的果梗是不是有缺陷、紅薯的外形、紅薯長(zhǎng)短、紅薯表皮是不是有損傷破壞的地方，是不是成熟了等因素進(jìn)行檢測(cè)，能測(cè)出紅薯的大小、紅薯?yè)p傷的面積等非常具體的數(shù)值，然后依照這些得到的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行大小的分級(jí)。對(duì)于通過(guò)顏色進(jìn)行測(cè)量的這個(gè)方面，現(xiàn)在為止一般選用的是色度直方圖計(jì)算每個(gè)顏色的多個(gè)數(shù)據(jù)用來(lái)進(jìn)行分級(jí)，并且認(rèn)識(shí)分辨的方法依然是通過(guò)統(tǒng)計(jì)的方法占多數(shù)。在中國(guó)國(guó)內(nèi)，為了完成對(duì)物品顏色的檢驗(yàn)測(cè)試，很多的專家思考制作出了通過(guò)物品顏色進(jìn)行自動(dòng)分選的機(jī)器，大體上完成了分級(jí)的需求。
2.4 內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)
紅薯里面的質(zhì)量包括紅薯的糖度、硬度、酸度和內(nèi)部缺陷等各種因素，正常情況下對(duì)紅薯里面部分的檢驗(yàn)測(cè)試，是要把紅薯進(jìn)行損壞的前提下進(jìn)行的?，F(xiàn)在為止用來(lái)對(duì)紅薯的硬度進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)試的方式有兩種，是變形法與聲學(xué)法。但是因?yàn)樽冃畏ㄖ豢梢詼y(cè)量出紅薯的部分硬度，聲學(xué)法容易受到很多因素的影響，例如噪音和機(jī)器的震動(dòng)都會(huì)對(duì)其結(jié)果造成影響。近紅外法與核磁共振法可以用在紅薯含糖多少的檢驗(yàn)上面。它的基本原理是當(dāng)使用近紅外光照射紅薯的時(shí)候，不一樣的紅薯里面成分對(duì)于不一樣的波長(zhǎng)的光學(xué)吸收與散射程度不一致，然而內(nèi)部的光譜也會(huì)隨著紅薯里面成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一樣而產(chǎn)生改變。運(yùn)用這個(gè)特征，就可以依照近紅外光譜特性分析紅薯當(dāng)中的重要組成成分和它質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。何東健等運(yùn)用近紅外分光法檢測(cè)紅薯里面的質(zhì)量，結(jié)果表明：近紅外分光法不僅可以檢測(cè)紅薯糖度、酸度，還可以檢測(cè)里面部分的缺陷，完全符合在線檢測(cè)紅薯里面質(zhì)量的需求。核磁共振技術(shù)作為一項(xiàng)新的檢測(cè)技術(shù)在紅薯里面質(zhì)量檢測(cè)方面有相對(duì)大的發(fā)展空間。另外，用超聲波檢測(cè)西瓜的內(nèi)部是否空心已經(jīng)相對(duì)成熟。
紅薯分級(jí)分選機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要：本文分析了中國(guó)國(guó)內(nèi)外紅薯分級(jí)分選機(jī)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)未來(lái)進(jìn)行了展望，設(shè)計(jì)出了一種新型紅薯分級(jí)分選機(jī)構(gòu)。該紅薯分級(jí)分選機(jī)是由分級(jí)滾筒、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成。采用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳送到直齒圓柱齒輪減速器，然后再通過(guò)鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳送至分級(jí)滾筒上，從而實(shí)現(xiàn)紅薯的分選。整個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于操作，便于維護(hù)，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)紅薯加工機(jī)械化與規(guī)?；峁┝饲疤帷?
關(guān)鍵詞：紅薯；形狀；分級(jí)機(jī)構(gòu)；分級(jí)滾筒；
The design of sweet potato sorting machine
Abstract: This paper analyzes the present situation of the Chinese domestic and foreign sweet potato sorting machine research and development, on the future prospects, we design a new type of sweet potato sorting mechanism. The sweet potato sorting machine is composed of grading cylinder, transmission mechanism and a motor. The power provided by a motor, through a belt pulley transmission mechanism, the movement and power is transmitted to the straight tooth cylindrical gear reducer, and then through the chain wheel transmission mechanism, the required movement and power is transmitted to the classification on the drum, thereby we can realize the separation of sweet potato. The entire mechanism is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, which help to achieve the sweet potato processing mechanization and scale and to provide the premise.
Key Words: sweet potato; shape; the grading mechanism; grading cylinder
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………………2
2 總體方案的擬定…………………………………………………………………………3
2.1 原理分析…………………………………………………………………………3
2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5
2.3 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的計(jì)算…………………………………………………6
2.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算…………………………………………13
3 主要零件的選擇和設(shè)計(jì)………………………………………………………………15
3.1 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………15
3.2 直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………17
3.3 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………20
3.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………21
3.4.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………21
3.4.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………24
3.5 軸承的校核……………………………………………………………………27
3.6 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核…………………………………………………………27
3.7 潤(rùn)滑與密封……………………………………………………………………28
3.8 主要缺點(diǎn)和有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方…………………………………………29
4 結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………………………29
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………30
致謝……………………………………………………………………………………31
附錄……………………………………………………………………………………32
1 前言
1.1 選題研究意義
紅薯具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有豐富的淀粉、膳食纖維、胡蘿卜素、維生素A、B、C、E以及鉀、鐵、銅、硒、鈣等10余種微量元素和亞油酸等，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家們稱為營(yíng)養(yǎng)最均衡的保健食品。同時(shí)紅薯既是美味可口的食物，又具有藥用價(jià)值，尤其在抗癌蔬菜方面，它的抗癌能力排名第一，正因?yàn)榧t薯具有如此多的價(jià)值，市場(chǎng)認(rèn)可度高，所以對(duì)紅薯的深加工勢(shì)在必行，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是紅薯的加工必須實(shí)現(xiàn)規(guī)?；c機(jī)械化，作為紅薯加工工序之一的分級(jí)工序起到了承上啟下的關(guān)鍵作用，其主要作用包括：一是保證產(chǎn)品的規(guī)格和質(zhì)量指標(biāo)；二是降低加工過(guò)程中原料的損耗率，提高原料利用率，從而降低產(chǎn)品的成本；三是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善工作環(huán)境；四是有利于生產(chǎn)的連續(xù)化和自動(dòng)化[1]。
1.2 國(guó)內(nèi)外紅薯機(jī)械化發(fā)展概況
我國(guó)是世界紅薯生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)，但還不是紅薯加工強(qiáng)國(guó)。紅薯的品質(zhì)還難以完全滿足國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的要求，紅薯市場(chǎng)主要還在國(guó)內(nèi)。隨著我國(guó)加入WTO，紅薯生產(chǎn)銷售面臨著激烈的全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，因此必須盡快提升我國(guó)紅薯種植和加工的水平，縮短與國(guó)外的差距。近幾十年來(lái)，我國(guó)的紅薯加工水平提高緩慢，主要是我國(guó)的紅薯機(jī)械加工技術(shù)水平落后造成的[2]。20世紀(jì)50年代以前，我國(guó)幾乎沒(méi)有食品機(jī)械工業(yè)，更不用說(shuō)紅薯加工。紅薯的生產(chǎn)加工主要以手工操作為主，基本屬于傳統(tǒng)作坊生產(chǎn)方式。僅在沿海一些大城市有少量工業(yè)化生產(chǎn)方式的紅薯加工廠，所用設(shè)備幾乎是國(guó)外設(shè)備。進(jìn)入20世紀(jì)50～70年代，紅薯加工業(yè)及紅薯機(jī)械行業(yè)得到一定的發(fā)展，全國(guó)各地新建了一大批紅薯加工工廠。但這樣依然沒(méi)有從根本上改變紅薯加工落后的面貌，這些加工廠尚處于半機(jī)械半手工的生產(chǎn)方式，機(jī)械加工僅用于一些主要的工序中，而其他生產(chǎn)工序仍沿用傳統(tǒng)的手工操作方式。到了20世紀(jì)80年代以后，紅薯工業(yè)發(fā)展迅速。這得益于80年代以后的改革開(kāi)放政策。隨著外資的引入，出現(xiàn)很多獨(dú)資、合資等形式的外商紅薯加工企業(yè)。這些企業(yè)在將先進(jìn)的紅薯生產(chǎn)技術(shù)引進(jìn)國(guó)內(nèi)的同時(shí)，也將大量先進(jìn)的紅薯機(jī)械帶入國(guó)內(nèi)。再加上社會(huì)對(duì)紅薯加工質(zhì)量、品種、數(shù)量要求的不斷提高，極大地推進(jìn)了我國(guó)紅薯工業(yè)以及紅薯機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。通過(guò)消化吸收國(guó)外先進(jìn)的紅薯機(jī)械技術(shù)，使我國(guó)的紅薯機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平得到很大提高。20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)紅薯工業(yè)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，又進(jìn)行了新一輪的技術(shù)改造工程。在這一輪的技術(shù)改造工程中，許多紅薯加工廠對(duì)設(shè)備進(jìn)行了更新?lián)Q代，或直接引進(jìn)全套的國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，或采用國(guó)內(nèi)廠家消化吸收生產(chǎn)出的新型機(jī)械設(shè)備。經(jīng)過(guò)兩輪的技術(shù)改造工程，極大推進(jìn)了我國(guó)紅薯機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，紅薯機(jī)械工業(yè)現(xiàn)已形成門類齊全、品種配套的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)為機(jī)械工業(yè)中的重要產(chǎn)業(yè)之一[3]。
1.3 國(guó)內(nèi)紅薯機(jī)械化未來(lái)發(fā)展方向
紅薯在中國(guó)食品產(chǎn)業(yè)占有重要地位，隨著社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步，紅薯不但是人們生活的必需品，而且對(duì)經(jīng)濟(jì)起了很好的作用，而紅薯分選機(jī)是紅薯生產(chǎn)中的一種主要機(jī)械。
21世紀(jì)，中國(guó)將實(shí)現(xiàn)紅薯生產(chǎn)和加工全程機(jī)械化，以滿足紅薯生產(chǎn)規(guī)模化、經(jīng)營(yíng)產(chǎn)業(yè)化、紅薯產(chǎn)品多元化、紅薯質(zhì)量無(wú)公害化的要求。紅薯機(jī)械將集機(jī)、電、液于一體，向智能化、自動(dòng)化跨越[4]。
1.4 目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的紅薯分選機(jī)主要有以下幾種類型
目前我國(guó)紅薯業(yè)生產(chǎn)上使用的分選機(jī)類型很多，大小不一。根據(jù)紅薯檢測(cè)指標(biāo)的不同，紅薯分選機(jī)大致可以分為大小分選機(jī)、重量分選機(jī)、外觀品質(zhì)分選機(jī)和內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)。本課題主要研究的是大小分選機(jī)，而根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，大小分選機(jī)可分為篩子分選機(jī)、回轉(zhuǎn)帶分選機(jī)、輥軸分選機(jī)、滾筒式分選機(jī)[5]。
2 總體方案的擬定
2.1 原理分析
分級(jí)機(jī)上的分級(jí)裝置的孔眼的大小和形狀必須根椐紅薯的大小、形狀和產(chǎn)品工藝要求確定。特別注意分級(jí)級(jí)數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，提高分選質(zhì)量，以保證后序工序的順利進(jìn)行。紅薯分選機(jī)是由分級(jí)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)組成。紅薯分選時(shí)將紅薯運(yùn)送至進(jìn)料斗，然后流入到分級(jí)滾筒或擺動(dòng)篩中，使紅薯在滾筒里滾轉(zhuǎn)和移動(dòng)或在擺動(dòng)篩中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并在此過(guò)程中通過(guò)相應(yīng)的孔流出，以達(dá)到分級(jí)目的。
2.1.1 方案選擇
為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功用，有兩套方案可以實(shí)現(xiàn)：(參見(jiàn)圖1、圖2)
方案一 采用擺動(dòng)篩式進(jìn)行紅薯的分選
圖1方案一 示意圖
Fig1 The figure of program 1
方案二 采用滾筒式進(jìn)行紅薯分選
圖2 方案二 示意圖
Fig2 The figure of program 2
2.1.2 方案的比較
方案一采用擺動(dòng)篩式來(lái)進(jìn)行紅薯的分選，其機(jī)械振動(dòng)裝置由皮帶傳動(dòng)使偏心輪回轉(zhuǎn)，偏心輪帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)體的直線往返式擺動(dòng)。擺動(dòng)篩分級(jí)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝容易；篩面調(diào)整方便，利用率高；以直線往復(fù)擺動(dòng)為主。振動(dòng)為輔，對(duì)物料損傷少；適用多物料及同一物料多種不同規(guī)格的分級(jí)。缺點(diǎn)為：動(dòng)力平衡困難，噪音大，清洗不方便等[5]。方案二采用滾筒式來(lái)進(jìn)行紅薯的分選，其滾筒由摩擦輪帶動(dòng)，物料通過(guò)料斗流入到滾筒時(shí)，在其間滾轉(zhuǎn)和移動(dòng)，并在此過(guò)程中通過(guò)相應(yīng)的孔流出，以達(dá)到分級(jí)目的。滾動(dòng)式分級(jí)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分級(jí)效率高，工作平穩(wěn)，不存在動(dòng)力不平衡現(xiàn)象。缺點(diǎn)為：機(jī)器占地面積大，篩面利用率低；由于篩孔調(diào)整困難，對(duì)原料的適應(yīng)性差[5]。本課題研究的主要目的是實(shí)現(xiàn)紅薯生產(chǎn)的規(guī)?；蜋C(jī)械化，而且主要針對(duì)單一物料進(jìn)行分級(jí)，對(duì)紅薯的損傷情況不做過(guò)多要求，故采用方案二比較合理。
2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1 總體結(jié)構(gòu)
總體結(jié)構(gòu)分為以下主要部分（如圖3所示）：
進(jìn)料斗、滾筒、收集料斗、機(jī)架、傳動(dòng)裝置、摩擦輪等。
圖3 紅薯分選機(jī)結(jié)構(gòu)圖
Fig3 The principle figure of the structure of the sweet potato sorter
2.2.2 傳動(dòng)路線
紅薯分選機(jī)的傳動(dòng)路線如圖4所示，該機(jī)構(gòu)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力直齒圓柱齒輪減速器，通過(guò)減速器減速后，再由鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給摩擦輪，在摩擦輪的帶動(dòng)下，以實(shí)現(xiàn)對(duì)紅薯的分級(jí)。
1.電機(jī) 2.皮帶輪 3.摩擦輪 4.摩擦輪軸 5.單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 6.鏈傳動(dòng)
圖4 紅薯分選機(jī)的傳動(dòng)路線
Fig4 The transmission route of the sweet potato sorter
2.3 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的計(jì)算
2.3.1 滾筒設(shè)計(jì)
考慮到紅薯大小形狀的差異，將滾筒的分級(jí)情況定為6級(jí)。在實(shí)際分級(jí)中，可以將相鄰的兩級(jí)料斗合為一級(jí)，以滿足不同分級(jí)的需要?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)采用5節(jié)篩筒，6級(jí)分級(jí)[5]。
2.3.2 滾筒孔眼總數(shù)的確定
生產(chǎn)能力G可由下式計(jì)算[5]：
G＝ 3600zλm／1000×1000 （2-1）
式中：z為滾筒上的孔眼總數(shù)；G為生產(chǎn)能力；λ為在同一秒內(nèi)從篩孔掉下物料的系數(shù)，因分級(jí)機(jī)型和物料性質(zhì)不同而異，滾筒式可取1．0％～2．5％；m為物料的平均質(zhì)量。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求給定的參數(shù)G=12 t/h，m=400g，λ= 2.0％
可求出z =1000×1000G／3600λm =1000×1000×12／3600×0.02×400 =417（個(gè)）
2.3.3 滾筒直徑D、長(zhǎng)度L以及各級(jí)排數(shù)P和各排孔數(shù)Z的確定
在生產(chǎn)能力已知的情況下，通過(guò)式（2-1）求取的Z為滾筒上所需的孔數(shù)。但由于各級(jí)篩孔孔徑不同而滾筒直徑相同，所以這個(gè)總孔數(shù)不能平均分配在各級(jí)中，而應(yīng)根據(jù)工藝的要求分成不同直徑的若干級(jí)別，再依級(jí)數(shù)設(shè)每級(jí)排數(shù)以確定同一級(jí)每排篩孔數(shù)。若把滾筒展開(kāi)成平面，則其關(guān)系為
每級(jí)孔數(shù)=排數(shù)×每排孔數(shù)
每級(jí)長(zhǎng)度=（每級(jí)篩孔直徑×每排孔數(shù)）＋（篩孔間隙×各排孔數(shù)）
則 滾筒的圓周長(zhǎng)度=（排數(shù)×各級(jí)孔徑）＋（排數(shù)×孔徑）
理論上，每級(jí)的孔數(shù)之和等于總孔數(shù)Z，每級(jí)長(zhǎng)度之和是所設(shè)計(jì)的滾筒長(zhǎng)度，但這樣設(shè)計(jì)計(jì)算各級(jí)滾筒的直徑各不相同，無(wú)法連接在一起。因此一般取滾筒中直徑較大的一級(jí)作為整個(gè)滾筒的直徑。
初步確定滾筒直徑和長(zhǎng)度后，用D:L=1:4～6進(jìn)行校核，若不在此范圍內(nèi)，就應(yīng)重新調(diào)整每級(jí)排數(shù)或孔數(shù)，直至達(dá)到此比例范圍內(nèi)為止。一般若L﹥6D，則可適當(dāng)增加排數(shù)，減少每排孔數(shù)；若L﹤6D，則應(yīng)增加每排孔數(shù)，減少排數(shù)[5]。
現(xiàn)在由分選所需紅薯的需求，對(duì)篩筒孔徑作如下估計(jì)：
表1 篩孔孔徑的參數(shù)
Table 2 the parameter of screen size
篩孔
孔徑長(zhǎng)×寬（mm）
孔隙（mm）
粒徑分布比例系數(shù)ai
軸向分布比例系數(shù)bi
第一級(jí)
80×40
15
1/8
1/2
第二級(jí)
85×45
20
1/2
1/4
第三級(jí)
90×50
25
1/4
1/8
第四級(jí)
95×55
30
1/8
1/8
第五級(jí)
100×60
35
1/8
1/8
2.3.4 各級(jí)篩孔數(shù)的計(jì)算
（1）各級(jí)篩孔的孔數(shù)[5]
Z1=ai bi Z。 （2-2）
式中：Z1—每個(gè)篩孔的個(gè)數(shù)，個(gè)；
ai—原料粒徑分布比例系數(shù)；
bi—原料沿滾筒軸向分布比例系數(shù)；
Z?！鶞?zhǔn)孔數(shù)，個(gè)。
（2）基準(zhǔn)孔數(shù)為[5]
Z。=Z/∑ai bi （2-3）
則 Z。=417 /（ 1/8×1/2＋1/2×1/4＋1/4×1/8＋1/8×1/8＋1/8×1/8）=1668（個(gè)）
則，可求
Z1=ai bi Z。=1/8×1/2×1668=104
Z2=ai bi Z。=1/2×1/4×1668=209
Z3=ai bi Z。=1/4×1/8×1668=52
Z4=ai bi Z。=1/8×1/8×1668=26
Z5=ai bi Z。=1/8×1/8×1668=26
（3）篩孔排數(shù)與每排孔數(shù)的計(jì)算
已知[5]u = L/D （2-4）
式中：u—長(zhǎng)度與直徑之比；
L—滾筒的長(zhǎng)度，m；
D—滾筒的直徑，m。
又知滾筒的長(zhǎng)度可表示為[5]
L=∑Li =1/P0∑Zi/Ci(di＋ei) （2-5）
式中：P0—基準(zhǔn)排數(shù)，通常以第一級(jí)為基準(zhǔn)；
di—各級(jí)篩孔的直徑，m；
ei—個(gè)級(jí)篩孔的孔徑，m；
Ci—篩孔的直徑及間隙對(duì)排數(shù)的影響比例系數(shù)。
又知[5]CI= P1／P0 （2-6）
式中：P1—各級(jí)篩孔的排數(shù)
因 Si= di＋ei
故 Pi=2πD / Si
則將這些轉(zhuǎn)換式對(duì)L=∑Li =1/P0∑Zi/Ci(di＋ei)進(jìn)行化簡(jiǎn)，得
L=2πD / Si〔Z1(d1＋e1)2＋Z2(d2＋e2)2＋Z3(d3＋e3)2＋Z4(d4＋e4)2＋Z5(d5＋e5)2〕
又估計(jì)u = L/D=4 則D= 1/4L
則L2=2 / π〔104×(0.080＋0.015)2＋209×(0.085＋0.020)2＋52×(0.090＋0.025)2＋26×(0.095＋0.030)2＋26×(0.100＋0.035)2〕
解得L=2.3 m
則D= 1/4L=0.575 m
則由Pi=2πD / Si ，得
P1=2π×0.575 / (0.080＋0.015)=23
P2=2π×0.575 / (0.085＋0.020)=20
P3=2π×0.575 / (0.090＋0.025)=18
P4=2π×0.575 / (0.095＋0.030)=17
P5=2π×0.575 / (0.100＋0.035)=15
由此可得各級(jí)滾筒每排孔數(shù)：
由ZPi=Zi/Pi 可得
ZP1= Z1/P1 = 104／23 =5
ZP2= Z2/P2 = 209／20 =10
ZP3= Z3/P3 = 52／18 =3
ZP4= Z4/P4 = 26／17 =2
ZP5= Z5/P5 = 26／15 =2
經(jīng)圓整后，各級(jí)滾筒每排的孔數(shù)為：
ZP1=4 ZP2=7 ZP3=3 ZP4=3 ZP5=2
（4）滾筒直徑的確定
各級(jí)滾筒的周長(zhǎng)為[5]
li = /2 (di＋ei)Pi （2-7）
l1 = √3/2 (d1＋e1)P1=/2 (0.080＋0.015)×23=1.892 m
l2 = √3/2 (d2＋e2)P2=/2 (0.085＋0.020)×20=1.819 m
l3 = √3/2 (d3＋e3)P3=/2 (0.090＋0.025)×18=1.793 m
l4 = √3/2 (d4＋e4)P4=/2 (0.095＋0.030)×17=1.840 m
l5 = √3/2 (d5＋e5)P5=/2 (0.100＋0.035)×15=1.754 m
各級(jí)計(jì)算周長(zhǎng)中，最長(zhǎng)的作為整個(gè)滾筒的周長(zhǎng)，則l=1.892 m。
（5）篩孔間隙修正
因?yàn)楦骷?jí)計(jì)算周長(zhǎng)與確定的滾筒軸長(zhǎng)l存在差值，則按下式修正[5]：
ei=2l/ Pi－di （2-8）
則 e1 =2×1.892/×23－0.080 =0.015
e2 =2×1.892/×20－0.085 =0.024
e3 =2×1.892/×18－0.090 =0.031
e4 =2×1.892/×17－0.095 =0.034
e5 =2×1.892/×15－0.100 =0.046
（6）滾筒直徑[5]
D=l/π （2-9）
則 D=1.892/π=0.60 m
（7）長(zhǎng)徑比驗(yàn)算
總長(zhǎng)度的確定，應(yīng)將各級(jí)的一側(cè)邊緣尺寸fi計(jì)入[5]，因此
L=∑Li＋∑fi （2-10）
又知[5] fi= Si ／2=1/2(di＋ei) （2-11）
則滾筒的長(zhǎng)度為
L=∑ZPi(di＋ei)＋1/2∑(di＋ei) （2-12）
則 L=∑ZPi(di＋ei)＋1/2∑(di＋ei) （2-13）
L=〔4×(0.080＋0.015)＋7×(0.085＋0.020)＋3×(0.090＋0.025)＋3×(0.095＋0.030)＋2×(0.100＋0.035) 〕＋1/2〔(0.080＋0.015)＋(0.085＋0.020)＋(0.090＋0.025)＋(0.095＋0.030)＋(0.100＋0.035)〕=2.393 m
將計(jì)算出的滾筒長(zhǎng)度和直徑代入長(zhǎng)徑比公式中進(jìn)行驗(yàn)算，若不超過(guò)規(guī)定長(zhǎng)度比的5％，則可確定長(zhǎng)度和直徑；否則要重新進(jìn)行校正[5]。
由計(jì)算知 D=0.60 m L=2.393 m
則u = L/D=2.393/0.60=3.99
規(guī)定的u = L/D=4 則相差值為4-3.99=0.01＜5％，符合要求。
故可確定滾筒 D=0.60 m L=2.393 m
2.3.5 轉(zhuǎn)速n及水平傾角a的確定
滾筒的轉(zhuǎn)速影響分級(jí)效率及生產(chǎn)能力，而滾筒的轉(zhuǎn)速取決于直徑。滾筒一般呈傾斜放置，則通常轉(zhuǎn)速可由以下公式確定[5]：
n = 12～14 /√R （2-14）
則由前面滾筒尺寸參數(shù)計(jì)算中，知D=0.60 m，根據(jù)公式可得本設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)速范圍
n = 12～14 /√R=12～14 /√0.60=15～18 r/min
又考慮滾筒的轉(zhuǎn)速一般為10～15 r/min，一般不超過(guò)30 r/min。在結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，最終確定滾筒的轉(zhuǎn)速n=18 r/min。
由上式可知，n與√R成反比，即滾筒直徑越大，其轉(zhuǎn)速越小。
而滾筒的傾角a與滾筒的長(zhǎng)度有關(guān)，一般約為3 o～5 o，長(zhǎng)的滾筒取小值，短的取大值。本設(shè)計(jì)中滾筒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2.393 m，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的需要，取a=4 o。
2.3.6 滾輪和摩擦輪
滾輪和摩擦輪工作時(shí)，滾圈的動(dòng)力是由摩擦輪與之摩擦所產(chǎn)生的，她們是一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件。通常為了維修及更換零件的方便，在設(shè)計(jì)上，摩擦輪所選擇的材料要比滾圈耐磨性差，以便把磨損落在摩擦輪上。摩擦輪和滾圈的結(jié)構(gòu)如圖5所示。
滾圈的常用材料為Q235、Q255、40號(hào)碳素鋼。摩擦輪的材料常為HT250、HT200等。這里取滾圈的材料為Q235，摩擦輪的材料為HT200[5]。
摩擦輪的寬度b一般比滾圈寬度B大30～40 mm，以補(bǔ)償筒體熱脹冷縮和軸向竄動(dòng)的需要，經(jīng)計(jì)算摩擦輪外徑為d=375 mm，寬度為90 mm（由與滾圈寬60 mm關(guān)系式計(jì)算得出）。
1.滾筒 2.摩擦輪 3.滾圈
圖5 摩擦輪與滾圈
Fig5 The friction wheel and the rolling ring
2.3.7 功率計(jì)算
對(duì)于摩擦輪傳動(dòng)式，其功率可用下式計(jì)算[5]：
P=Rn(m1＋13m2)g/60η （2-15）
式中：P—滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的電動(dòng)機(jī)功率，W；
R—滾筒內(nèi)半徑，m；
n—滾筒轉(zhuǎn)速，r/min；
m1—滾筒本身質(zhì)量，kg；
m2—滾筒內(nèi)原料質(zhì)量，kg；
η—傳動(dòng)效率，一般取0.6～0.7。本設(shè)計(jì)中取η=0.6。
m2=πR2Lr1Φ （2-16）
式中：L—滾筒的長(zhǎng)度，m；
r1—物料的密度，kg/m3；
Φ—物料在滾筒中的填充系數(shù)，一般為0.05～0.10。
在本設(shè)計(jì)中，所涉及的滾筒用來(lái)篩選紅薯，按其平均質(zhì)量和半徑，估算出物料密度1.2×103 kg/m3，填充系數(shù)選取Φ=0.07，則
m2=πR2Lr1Φ=3.14×﹙（0.60-0.002×2）/2﹚2×2.393×1.2×103×0.07=56 kg
將以上結(jié)果代入滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的電動(dòng)機(jī)功率P的計(jì)算公式中[5]：
P=Rn(m1＋13m2)g/60η
=﹙（0.60-0.002×2）/2﹚×18×(62＋13×56) ×9.81/60×0.6=1155 W
2.3.8 篩孔的設(shè)計(jì)
篩孔是分級(jí)機(jī)械的主要工作部分，其優(yōu)劣程度直接影響分級(jí)效果。篩孔有正方形、矩形、正三角形等排列。經(jīng)計(jì)算，正三角形排列篩面的有效系數(shù)比正方形排列增加16％，如圖6所示，其有效篩面面積更大，故在設(shè)計(jì)中采取正三角形排列[5]。
圖6 正三角形排列
Fig6 The equilateral triangle arrangement
2.3.9 選擇電動(dòng)機(jī)
（1）選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，如無(wú)特殊要求(如在較大范圍內(nèi)平穩(wěn)地調(diào)速，經(jīng)常起動(dòng)和反轉(zhuǎn)等)，通常都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。我國(guó)已制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，適用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。由于Y系列電動(dòng)機(jī)還具有較好的起動(dòng)性能，因此也適用于某些對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械(如壓縮機(jī)等)。在經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過(guò)載能力大，此時(shí)宜選用起重及冶金用的YZ型或YZR型三相異步電動(dòng)機(jī)[6]。
三相交流異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)其額定功率(指連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下電機(jī)發(fā)熱不超過(guò)許可溫升的最大功率，其數(shù)值標(biāo)在電動(dòng)機(jī)銘牌上)和滿載轉(zhuǎn)速(指負(fù)荷相當(dāng)于額定功率時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速略有升高，但不會(huì)超過(guò)同步轉(zhuǎn)速——磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速)的不同，具有系列型號(hào)。為適應(yīng)不同的安裝需要，同一類型的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)又制成若干種安裝形式。各型號(hào)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)(如額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比、最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比等)、外形及安裝尺寸可查閱產(chǎn)品目錄或有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[13]。
按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動(dòng)機(jī)[6]。
（2）選擇電動(dòng)機(jī)類型的功率
由前面設(shè)計(jì)計(jì)算已知，工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為
P工作輸出=1.155 KW
電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶之間的總效率為
η總=η皮帶η齒輪η3滾動(dòng)軸承η鏈輪η2摩擦輪
=0.96×0.97×0.993×0.96×0.902
=0.703
所以電動(dòng)機(jī)的輸入功率為
P電動(dòng)機(jī)輸入= P工作輸出/η總
=1.155/0.703
=1.64 kW
（3）初選同步轉(zhuǎn)速為750 r/min的電動(dòng)機(jī)
由P電動(dòng)機(jī)輸入≤P電動(dòng)機(jī)額定，故根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-8，其額定功率為2.2 KW，滿載轉(zhuǎn)速為710 r/min，即
P電動(dòng)機(jī)額定=2.2 kW
n電動(dòng)機(jī)額定=710 r/min
2.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算
2.4.1 各傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算的計(jì)算
分配各級(jí)傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題：
（1）各級(jí)傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)在推薦值的范圍內(nèi)，不應(yīng)超過(guò)最大值，已利于發(fā)揮其性能，并使其結(jié)構(gòu)緊湊[7]。
（2）應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)、勻稱。例如：由V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成的傳動(dòng)裝置，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過(guò)大，否則會(huì)使大帶輪半徑超過(guò)變速器的中心高，造成尺寸不協(xié)調(diào)，并給機(jī)座設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)困難[7]。
（3）應(yīng)使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊，重量輕。在相同的總中心距和總傳動(dòng)比情況下，
具有較小的外廓尺寸。
（4）在變速器實(shí)際中常使各級(jí)大齒輪直徑相近，使大齒輪有相近的侵油深度。高、
低速兩極大齒輪直徑相近，且低速級(jí)大齒輪直徑稍大，其侵油深度也稍深些有利于侵油潤(rùn)滑。
（5）應(yīng)避免傳動(dòng)零件之間發(fā)生干涉碰撞。高速級(jí)大齒輪與低速軸發(fā)生干涉，當(dāng)高速級(jí)傳動(dòng)比過(guò)大時(shí)就可能產(chǎn)生這種情況。除考慮上訴幾點(diǎn)還要理論聯(lián)系實(shí)際，思考機(jī)器的工作環(huán)境、安裝等特殊因素。這樣我們就可以通過(guò)實(shí)測(cè)與理論計(jì)算來(lái)分配各級(jí)的傳動(dòng)比了[8]。
電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為710 r/min, 要求的輸出為18r/min，則總的傳動(dòng)比為[8]：
nm / n=710/18≈39.44
V帶傳動(dòng)比常用范圍i≤7；
圓柱齒輪傳動(dòng)單級(jí)減速器傳動(dòng)比的范圍i≤4～6；
鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比的范圍i≤6；
摩擦輪傳動(dòng)傳動(dòng)比的范圍i≤5。
故設(shè)計(jì)分配傳動(dòng)比如下：
第一級(jí)V帶傳動(dòng)比 i1=3；
第二級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 i2=4；
第三級(jí)鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比 i3=2；
第二級(jí)摩擦輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 i4=1.6。
電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為1軸，低速軸為2軸，摩擦輪軸為3軸，各軸轉(zhuǎn)速為[8]：
n0= nw=710 r/min
n1= n0/ i1=710/3=237 r/min
n2= n1/ i2=237/4=59 r/min
n3= n2/ i3=59/2=30 r/min
n4= n3/ i4=30/1.6=18 r/min
2.4.2 各軸輸入功率的計(jì)算
機(jī)械效率分布如下：V帶傳動(dòng)η1=0.96；滾動(dòng)軸承η2=0.99；圓柱齒輪傳動(dòng)η3=0.97；鏈傳動(dòng)η4=0.96；摩擦輪傳動(dòng)η5=0.90。各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算，各軸輸入功率即[9]：
P0 = PW = 2.2 kW
P1 = P0η1=2.2×0.96=2.11 kW
P2 = P1η2η3=2.11×0.99×0.97=2.03 kW
P3 = P2η4 =2.03×0.96=1.95 kW
P4 = P3η2η5=1.95×0.99×0.90=1.74 kW
2.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
T0 = 9550 P0/ n0=9550×2.2/710 =29.59 N·m
T1 = 9550 P1/ n1=9550×2.11/237 =85.02 N·m
T2 = 9550 P2/ n2=9550×2.03/59 =325.58 N·m
T3 = 9550 P3/ n3=9550×1.95/30 =620.75 N·m
3 主要零件的選擇和設(shè)計(jì)
3.1 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)可知皮帶輪傳動(dòng)比為3，因傳動(dòng)速度較快，處于高速端，故采用帶傳動(dòng)來(lái)提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性。并旋轉(zhuǎn)方向一致 ，帶輪的傳動(dòng)是通過(guò)帶與帶輪之間的摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)的。帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)。根據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。再加上V帶傳動(dòng)允許傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，以及V帶以標(biāo)準(zhǔn)化并且大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，所以這里高速軸傳動(dòng)選用V帶傳動(dòng)[10]。
3.1.1 確定計(jì)算功率 Pca
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7 查得工作情況系數(shù)K A =1.1 故 Pca = K A P = 1.1×2.2=2.42 kW
3.1.2 選擇V帶的帶型
根據(jù)Pca=2.42 KW,小帶輪轉(zhuǎn)速n1=710r/min,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-11選用A型。
3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v
（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6和表8-8，取基準(zhǔn)直徑dd1=140 mm。
（2）驗(yàn)算帶速v
按式v=πdd1 n1/60×1000驗(yàn)算帶的速度
v =πdd1 n1/60×1000
=π×140 ×710/60×1000
= 5.20 m/s
因?yàn)? m/s
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