本科論文目錄TOC\o"1-2"\h\u26688摘要 =1\*ROMANI14726Abstract =2\*ROMANII20469引言 4181321棉桃破殼機概況 5268511.1本課題的研究意義 538721.2棉桃破殼機現狀及分析 6219851.3棉桃破殼機機理發展前景 8310141.4棉桃破殼機的技術現狀及趨勢 10319851.5對課題所涉及的任務要求及實現預期目標 10276971.6本章小結 1192742棉桃破殼機設計原理 12188622.1設計要求 1250782.3總體結構 12236222.4本章小結 13191843棉桃破殼機的設計 14125323.1電動機功率的確定 1428313.2鏈輪及鏈條的設計 14127283.3進料斗 17211213.4搓板 17222163.5動搓輥 18264283.6動搓輥側板 18108703.7動搓輥軸 19239893.8軸的校核 19320383.9工作部件之間的關系 2390793.10三角彈簧與彈簧底座 24209963.11軸承座支架 2550033.12側板 2547013.13搓板 2627893.14棉桃破殼機電動機的選擇 27176043.15本章小結 28259714棉桃破殼機主要零件三維結構設計 29118884.1傳動鏈條設計 29206184.2電動機設計 3314453本章小結 3814695機器的使用和維護 39327016棉桃破殼機械的未來展望 4022882結論 4128153致謝 428786參考文獻 44本科論文摘要新疆棉花產量約占全國總產量的三分之一，是當地的支柱產業。但是多年來，棉花的采集方法仍然是手工或機械采集已經開放的棉朵。這種收集方法有很多限制，并且使用大量勞動力。對于不同的地區，這種收集方法也會造成大量的浪費，許多是因為無法及時回收棉桃，將其丟棄并浪費掉，這導致棉花產量下降和種植商收入減少。為提高棉花產量進一步提升收益，需要對未開放的棉桃進行二次回收，破殼，分離，因此對棉桃破殼機的深入研究尤為重要。本文介紹的棉桃破殼機，主要通過定搓板與動搓錕的摩擦力將棉桃破殼。固定在機器上的定搓板與繞軸旋轉的動搓錕上都在其表面有設計三角形齒。定搓板的齒被設計成較小，動搓錕的齒比頂部搓衣板的輥子的齒大，從而達到更好的更好搓桃效果。棉桃從進料斗進入定搓板和定搓板之間。在滾動壓力的作用下，棉桃被壓碎，然后通過滑板進入收集箱或傳送帶。通過這種方式可以在機器或人工摘掉未開放棉桃后將其破殼，然后將混合后的碎棉桃收集起來，或者通過輸送帶將其送至棉桃分離機中，從而獲得優質的籽棉。該機具有結構簡單，使用方便的特點，可以滿足棉桃破殼的要求，達到良好的效果。關鍵詞：棉桃；擠壓破殼；破殼率；破殼機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

引言新疆是我國棉花的主要產地，在過去的很多年里，種植棉花的面積占全國三分之一、棉花年產量占全國的六分之一，出口量占一半，成為了我國最重要的商品棉生產基地和優秀棉花生產地區。由于新疆的天氣環境不同尋常，光熱資源的不穩定性和棉花個體的生物學差異，部分棉花果實在現有種植模式下無法收獲，大部分棉花果實被棄之不用。據調查，棉花收獲后，每株棉花桃平均剩余棉數為0.8。如果所有的棉花都可以收獲，并且可以去除不能使用的棉花桃，那么大約可以收集105kg/的棉絮。根據研究表明，棉花棉桃破殼機有著十分廣闊的應用前景。該機械不但能新增工業產值和農民的收入外，還能將棉桃機械生產變成新領域。與此同時，棉桃也能成為兵團部分地區畜牧業養殖飼料，從側面響應了國家政府擴大畜牧業養殖的方針政策，養殖戶經濟成本被大大降低經濟效益可見一斑。摘完不脫殼或半脫殼的棉花桃后，需要使用破殼機收獲籽棉，人工破殼需要耗費大量人力資源，所以成本也更高。因此，棉桃破殼機能將棉桃棉籽收獲效率提升到很高。機械化的棉花種植到收獲可以提升棉花田的管理水平可以更好地滿足適時精耕細作的需要，增加規模效益，提高勞動生產率，增加生產和收入。從20世紀80年代我國就開始對破殼機械開發研究，但始終沒能完善。所以本課題的研究是有意義的。本文在現有的堅果破殼機的基礎上，進行改良升級。對棉桃破殼機設計，達到提升棉花生產效率目的。1棉桃破殼機概況1.1本課題的研究意義新疆是中國棉花的主產區，多年來棉花種植面積占國家的三分之一。因為新疆棉花產量大、質量高，現已成為中國最為重要的棉花生產基地。近幾年產自新疆的棉花，大量銷往國外，其出口量占全國的50%。但目前的棉花種植模式還存在著一些弊端。即在收獲階段棉桃吐絮很容易造成棉花品質降低的問題所以需要通過延長棉桃的生長期的方法，使棉花不結鈴而成熟[1]。收獲為吐絮的棉桃即降低了收獲難度又能避免棉花品質下降百利無一害。收獲下的棉桃莖葉還可以提供給牧場作為良好的飼料，解決了農牧業的飼料問題，降低其飼料成本。將來農場既是農場，又是草場，棉花的種植的經濟效益將無限放大。新疆由于光熱資源不穩定以及棉花生物學特性上的差異，目前在種植模式下的棉桃中，有一部分未能吐出棉絮，大部分都被放棄不收。根據問卷調查，機械化收獲棉花后平均還剩下0.8個棉桃。如果所有的棉桃都被收獲并且不可用的雜質被去除[2]，將收獲105公斤/平方公里。據數據分析棉桃脫殼機的推廣應用前景十分廣闊。此外，該機器需要在采集棉花之前在田間摘棉花植株和棉桃。采摘后，用這臺機器打破外殼。同時，棉桃還可以解決一些地區的動物飼料生產問題。也為政府部門正式出臺的畜牧業擴張政策打開了應對之路。畜牧業者還可以大大減少一部分飼料。因此，經濟效益非常明顯。在用機器采摘半絮狀或非絮狀棉花后，用脫殼機人工破殼收集棉籽需要大量的勞動力。因此，本發明可以大大提高棉花的收集效率。從種植到收獲，農機對棉花生產起了很大的作用。機械化不僅能提高棉花的經營水平，而且能及時滿足集約經營的要求，大大提高勞動生產率，提高規模經濟，達到增產增收的目的。20世紀80年代，破殼機的研發開始，但由于技術上的困難，并沒有得到廣泛的推廣和應用。因此，對棉桃破殼機課題的技術研究，有十分重要的意義。這篇論文介紹了堅果破殼機的主要方法，并在其基礎上進行創新升級棉桃破殼機應運而生。圖1.1新疆種植棉花實景1.2棉桃破殼機現狀及分析經過查閱文獻后[4]，目前暫時沒有棉桃破殼機的研究。這是一種新型機器，所以我參考市面上普遍的堅果脫殼機作為研究基礎，并在其基礎上改進。目前，所開發的絕大多數設備都采用機械方法進行殼體加工。常見的機械脫殼方法如下:沖擊脫殼法是指物料顆粒在高速運動時，突然被阻擋并產生巨大沖擊力，從而使殼體開裂并實現脫殼。物料被高速旋轉的拋擲板拋擲，使物料產生較大的離心力沖擊機器壁面。只要沖擊力足夠大，物料殼就會大幅度變形，以至于形成裂紋。當物料顆粒離開壁時，殼、種子密度不同會產生不同的彈性變形，二者之間產生速度差。作用在核粒上的彈力小，所以運動速度不如殼體快，從而核粒快速向外運動撞擊殼體產生裂紋，裂紋逐漸增大實現谷物脫殼。沖擊脫殼法適用于外殼約束力小、粒殼間隙大、外殼質地脆的谷物。剪切脫殼是指物料顆粒在固定刀架和轉筒之間相對運動的切割板的剪切力作用下，對殼體剪切破碎，從而使殼體與內核分離。刀盤、轉鼓和刀盤座是主要的工作部件。所述刀盤轉動鼓及刀盤座均設有刀盤。刀盤座為凹形，設有調整機構，刀盤座與刀盤轉鼓之間的間隙可根據種子、螺母的大小進行調整。當刀盤與滾筒同時轉動刀盤與刀盤之間會產生剪切作用，使物料殼體破裂脫落。研磨方法利用物料顆粒在固定研磨和動態研磨之間的強烈摩擦力撕裂物料顆粒的外殼實現脫殼。物料從進料口進入靜態磨盤和動態磨盤之間的間隙，旋轉動態磨盤的離心力使顆粒沿著徑向方向運動，使顆粒和靜止磨盤之間產生相反的摩擦。配合著磨盤上的齒不斷地切穿外殼。在摩擦力和剪切力的合力下，殼體會產生裂縫并脫離內核，以此達到脫殼的目的。摩擦撕裂法是使用兩個相對旋轉的橡膠輥產生摩擦力撕裂物料顆粒來剝離殼體。兩個橡膠輥水平放置，二者施加不同的速度轉動。兩個輥子的表面之間存在一定的線速度差，橡膠輥必須具有摩擦系數大、有彈性的物理特質。當顆粒進入橡膠輥工作區時，兩個輥的表面接觸物料顆粒，物料顆粒必須能與滾動筒嚙合，也就是嚙合角小于摩擦角。它可以平穩地進入兩個滾筒之間。通過旋轉帶來的摩擦力，將棉桃擠壓破裂實現破殼。總之，棉桃破殼機包括擠壓，沖擊，剪切，摩擦和撕裂，研磨和摩擦。該機器的設計類似于螺母研磨和摩擦的原理。物料顆粒在固定研磨板和移動研磨板之間受到強烈的研磨和摩擦作用，達到去殼的目的。1.3棉桃破殼機機理發展前景根據查找資料[4]，目前棉桃破殼機暫時未在市場上推廣，所以我們可以參照常見的堅果類破殼機械的破殼方式[3]對棉桃破殼機的未來發展情況進行預測。目前新型的可能適合棉桃的破殼方式有：1.微波法：此方法的主要原理是通過微波加熱的方式使棉桃內部的水分汽化形成高壓水蒸汽，當液體汽化成氣體時體積會增大，所以造成棉桃內部與外部形成氣壓差。當水蒸氣的高壓作用在棉桃皮上，當該壓力大于堅果皮的拉伸極限應力時，棉桃殼將開裂并破裂。但此方法必須滿足兩個條件：棉桃表皮結構致密，這是形成高壓的重要保證，以及棉桃內部必須有大量水分，保證其能產生足夠的水蒸氣。微波的加熱溫度是產生高壓水蒸氣的外部動力。圖1.2微波加熱的工作原理高壓膨脹法:原理是將棉桃長時間存放保存在高壓的環境下，使棉桃內部和外部達到氣壓平衡，此時急速釋放壓力內部、外部的壓力平衡被瞬間打破，殼體內的氣體在高氣壓差的作用下，產生較大的沖擊力，沖破殼體達到脫殼的目的。高真空法:將棉桃放入真空破殼機中，在真空條件下棉桃殼中的水分加熱到一定溫度，形成水蒸氣。使用真空泵進行抽吸，棉桃殼中水分吸熱不斷蒸發，達到去除棉桃殼水分作用，因此降低了殼韌性和強度，大大增加脆性；同時，真空作用使殼體外部的壓力降低，殼體內部較高的壓力和外部壓力在內外壓差的作用下，壓力大于殼體的極限拉伸應力時，殼體將破裂，達到破殼的目的。圖1.3真空破殼機原理圖激光法:用激光逐個切割棉桃殼。實驗表明，該方法破殼率接近100%，但由于成本高、效率低，只有降低成本后才能推廣。圖1.4激光切割原理圖超聲波法:利用超聲波發生器產生20千赫茲以上的超聲波作用于棉桃種子的外表面，通過沖擊、碰撞、摩擦等力的共同作用，使外殼破裂。1.4棉桃破殼機的技術現狀及趨勢隨著棉桃破殼機的技術發展會加速推進新疆棉加工產業發展。在保證棉花生產質量的同時，更加產生了額外的附加產值，早就了一套完整的產業鏈。未來，在新疆等生產棉花地區，可以形成以棉花生產加工合作社的生產模式代替現在的個體生產。從而形成自己的品牌，這樣既能帶動種植，還能增加農民的收入，農民種植生產的積極性也會得到提升。在棉桃破殼機推廣到市場后，機械化破殼代替手工，降低人工勞動量，提高了生產效率，這樣兩全其美。1.5對課題所涉及的任務要求及實現預期目標1.5.1任務要求 本課題主要研究設計了一種棉花桃破殼機，用于棉花桃采后脫殼。它主要由機架、搓板、動力輥和傳動裝置組成。脫殼率高，穩定性好，生產效率高。1.5.2實現預期目標的可行性分析本課題設計的棉桃破殼機，主要研究如何高效率的破殼，且保證籽棉與面殼分離，設計破殼機械，棉桃在搓板和運動著的搓輥間受到強烈的碾搓作用,使棉桃的外殼被撕裂而實現脫殼。1.6本章小結本章的前部分，首先介紹了新疆棉產業現狀，即存在未吐絮的棉桃造成的產能低問題，并在此背景下，需要有一種能將未吐絮的棉桃破殼的機器。因此本課題棉桃破殼機應運而生。接下來介紹了國內外棉桃破殼設備，因為目前該設備還未出現在市面上，所以屬于一種新型設備。所以從其他相似的堅果類破殼機資料入手，對棉桃破殼機的機理研究。制定了一套方案，并在此基礎上，對未來棉桃破殼機的技術大膽展望。

2棉桃破殼機設計原理2.1設計要求本機設計為了獲得良好的棉花品質，提高生產率、破殼率。機械結構簡單，整體成本低，破殼前無需進行分級處理2.3總體結構棉籽殼脫殼機由進料斗、機架、搓板、動力輥和傳動裝置組成，如下圖所示。棉籽殼脫殼機的動力由電機提供。在破殼過程中，棉桃的擠壓程度逐漸增加，各擠壓工位的逐漸變化使棉桃破殼過程自行翻轉。棉桃的多點擠壓不會導致棉桃的兩半斷裂。改變導料板的方向，控制器控制電機的正反轉。提高了破殼效率及產棉率，減少農棉操作機器時間提升購買積極性。圖2.1總體結構圖1、進料斗2、機架3、搓板4、軸承座支架5、擋板6、動搓輥7、彈簧8、電動機圖2.棉桃破殼機結構示意圖2.4本章小結本章對本課題的設計要求進行介紹，棉桃破殼機需要滿足破殼效率高，機械結構簡單，設備制造成本低等特點。同時介紹了本設備的結構，由進料斗、機架、搓板、動力輥和傳動裝置組成。以及設備運行原理。

3棉桃破殼機的設計3.1電動機功率的確定經過查找資料[14]并使用搓板進行假定模擬磨破實驗，實驗結果計算出棉桃水粘度阻力以及確定了棉殼硬度。數據顯示棉桃破殼機的功率應選擇為P=2kW，所以選擇2kW電機。軸承座軸承效率為0.94、滾子鏈的傳動效率為0.96。最終功率P=2×0.96×0.94×0.94=1.73kW。P——電動機所需要的有效功率（kW）；為電動機所需功率，根據查找資料，=2kW；由電動機至輸送鏈的傳動總效率為：式中：——滾子鏈條效率，根據查表得知=0.96；——軸承1效率，根據查表得知=0.9；——軸承2效率，根據查表得知=0.9；電動機傳動效率；電動機需要有效功率P==20.8482561.73kW。3.2鏈輪及鏈條的設計鏈接尺寸是固定的所以鏈條的長度由鏈節的數量表示，并且鏈節的數量最好是偶數（避免半鏈節麻煩）。從而當鏈條連接完成閉合成環時，只有外部鏈板內部鏈板連接，使用開口銷或彈簧夾把接頭鎖定。鏈輪齒的數量一般應取奇數，為了使鏈輪磨損均勻，減少保養周期。(1)小鏈輪齒數z1及傳功比iV——傳送鏈速度，根據查表[17]，鏈速維持在0.6m/s到3m/s為最佳工作速度，為保證破殼機的工作效率選擇V=3m/s；——小鏈輪齒數，根據查找資料，=17；i——限制鏈輪的傳動比，根據資料顯示，i6能達到最好的工作效果，所以i=2；查閱相關的機械設計資料[21]以及根據實際工作中的鏈速，鏈速在0.6m/s到3m/s之間即V=0.6～3m/s時，小鏈輪的齒數為17即=17。根據資料顯示，限制鏈輪的傳動比小于等于6即i≤6，推薦的傳動比i=2，選取鏈輪的傳動比i=2。(2)大鏈輪齒數：根據小鏈輪數據計算出217=38(3)鏈節距p查閱資料[17]，查得功率與小鏈輪轉速對照圖，確定鏈條的型號為16A，滾子外徑為d=15.88mm，節距為p=25.40mm。當中心距較小，鏈速不變時，單位時間內鏈條繞轉次數增多導致鏈條曲伸次數和應力循環次數增多，因此加劇了鏈的磨損和疲勞，故不能選用中心距過小。(4)中心距在實際工作運轉中考慮到機器的工作效率及材料的問題為最優解，初步確定=30p=3025.4=762mm。(5)確定鏈條節數87.7取=88(6)鏈條長度小鏈輪計如下圖所示，大鏈輪設計過程中考慮到與動搓輥軸的配合。圖3.3小鏈輪圖3.42大鏈輪鏈條。圖3.5鏈條3.3進料斗棉桃通過輸送帶傳送至搓板和動態搓輥之間，為了使喂入量均勻且符合機器正常運轉。圖3.6進料斗3.4搓板跟據相關數據顯示[13]，搓板的磨齒形狀尺寸會影響破殼質量與生產效率，且其二者互為反比。綜合考慮破殼率和生產效率，確定搓板長度為500mm，磨齒形狀設計成等邊三角形，等邊三角形磨齒具有較好的破殼效率，高度為5mm，鑄造生產115個磨齒。搓板的一端焊接有銷鍵可與支架配合形成可調節搓板所示，通過改變搓板與動搓錕距離，調節破殼質量。圖3.7搓板3.5動搓輥根據查閱資料[5]，棉桃破殼機動搓輥轉速為350轉/分是最佳轉速。根據破殼的要求，動搓輥的設計直徑為30cm，長度為50cm。根據棉桃破殼試驗，動搓輥上加工有三角形齒形，動搓輥的搓齒形狀為等邊三角形效果最佳。考慮到棉鈴受力的均勻分布以及與固定搓板的匹配，動搓板的高度一般為10毫米，使用鑄造工藝制成80塊搓板一般采用中空厚度為25毫米。圖3.8動搓輥3.6動搓輥側板動搓輥側板與動搓輥焊接。圖3.9動搓輥側板3.7動搓輥軸動搓錕軸的動力來自從動輪，因為動搓錕與搓板之間有了相對運動，所以會產生摩擦力，以此對棉桃破殼。在本課題設計中，根據滾動軸承的選擇，軸的直徑最初確定為116毫米。由于45#鋼具有優質的碳鋼結構，且易于切割，所以采用硬度為40-50HB的45#鋼最為合理。圖3.10軸3.8軸的校核軸是主要支撐部分，通常使用合金鋼或者碳鋼和其他具有更好機械性能的材料。碳鋼具有高強度和耐久性，含鋼量高，并能抗磨損。同時，其耐磨性可以通過熱處理或者化學熱處理方式提升。設計中使用45#鋼作為軸材料。按照彎矩復合強度進行軸的強度校核求圓周力[17]：（3-4）式中：——滾子給傳動軸的圓周力（N）；d——圓柱形滾筒的外徑（mm）；T——傳動軸扭矩（N.mm）。計算得出：=520。由于動搓錕在對棉桃進行擠壓的過程中受到棉桃的反作用力，此時軸所受到的最大擠壓力為=385N，且沿軸徑方向，則=385N。兩軸承到圓柱形滾筒中心的距離。水平面軸承支反力：式中：——軸在水平面方向上的支反力（N）；——軸在水平面方向上的支反力（N）；——軸的圓周力（N）。垂直面軸承支反力：式中：——在垂直面上的支反力（N）；——在垂直面上的支反力（N）；——軸的徑向力（N）。水平面彎矩：式中：——傳動軸水平面彎矩（）；——在水平面方向上的支反力（N）；——軸承到圓柱形滾筒中心的距離（mm）。垂直面彎矩：式中：——傳動軸垂直面彎矩（）；——在垂直面方向上的支反力（N）；——軸承到圓柱形滾筒中心的距離（mm）。總彎矩：——傳動軸總彎矩（）；——傳動軸水平面彎矩（）；——傳動軸垂直面彎矩（）。總當量彎矩：式中：——傳動軸當量彎矩（）；——傳動軸總彎矩（）；T——傳動軸扭矩（）。校核危險截面的強度：（3-5）式中：——許用應力彎矩（MPa）；——傳動軸總當量彎矩（）；d——傳動軸直徑（mm）。得出：，所以該軸強度足夠。3.8.2電動機輸出轉矩：T==30014Nmm式中：—電動機額定功率;—電動機轉速;根據要求，軸要滿足下列條軸的強度條件 式中：——軸的切應力,MPa;T——轉矩，N.mm;——抗扭截面系數，;——許用扭切應力，MPa.軸的材料Q235,20354540Cr，35SiMn12-2020-3030-4040-52C160-135135-118118-107107-98表3-1為常用材料的值和C值軸的剛度計算式中：T——轉矩；——受轉矩作用的長度，mm;G——材料的切變模量，MPa;d——軸徑，mm;為軸截面的極慣性距。,，故軸是安全的。3.9工作部件之間的關系由于棉桃的大小不同，最大直徑為40毫米，最小直徑為25毫米，搓板和活動搓板之間的間隙大小決定破殼效果。如果間隙太大，小棉桃不會斷裂，也不會達到揉搓的效果，降低了棉桃的破殼率。如果間隙過小，棉桃破殼機機的工作負荷過大，棉桃的堆積可能會導致定型輥轉速降低和電機損壞。綜合考慮選擇合適的間隙，提高破殼率的暫定值為20mm。,搓板下設置三角彈簧。圖3.11搓板下的三角彈簧3.10三角彈簧與彈簧底座未吐絮的棉桃經過輸送帶傳輸進入搓板與動搓輥之間,因為棉桃大小不一，尺寸不盡相同，會造成在破殼時，搓板對棉桃的摩擦力不同，過大過小的摩擦力都會影響棉花的品質,所以在搓板下設置彈簧，及時調節搓板與動搓錕的距離可以有效的保證棉桃破殼,最小間隙約為20mm這個尺寸適用于機器關閉時,機器工作運行過程中,尺寸較大的棉桃會對搓板的反作用力較大,經過安裝在搓板下的彈簧反饋，彈力也會被用于破殼。底座配合三角固定彈簧,設計彈簧,彈簧底座尺寸。 圖3.12彈簧底座3.11軸承座支架軸承座支架及機架對整個機器都起支撐的作用,承受較大的力,軸承座設計的合理性是整個機器的安全保證。同時這部分也具有定位作用,使零件之間保持正確的位置,保證機器能在合理的位置正常運行。根據軸承座的尺寸,設計軸承座支架與機架。圖3.13軸承座支架圖3.14機架3.12側板側面加一擋板,有助于使破碎的棉桃殼不亂濺,飛出機器外,才保證機器正常運行，因為未吐絮的棉桃在破殼過程中,由于力的作用,破碎的棉桃殼亂濺,側板設計厚均為2mm,使用Q235型號鐵皮設計。圖3.15擋板1圖3.16擋板23.13搓板破殼過程中，在摩擦力的反作用力下，棉桃會四處飛濺，擋板就可以很有效的避免這一現象，飛濺的棉桃被擋住，返回傳送帶或者收集箱中。圖3.17搓板3.14棉桃破殼機電動機的選擇Y系列電機是全封閉自冷式鼠籠型三項異步電動機，具有工作效率高、節約能源、震動及噪音小、使用可靠性高、工作壽命長等眾多優秀特性。Y系列直流制動盤式制動電機安裝在電機軸和端蓋上。電機選型包括選型、容量(功率)、結構型式、型式、轉速并以此為參照確定具體型號[5]。因為工業一般使用三項交流電源，所以破殼機在選取電機時采用三項交流異步電機。這種電動機能提供上至千兆下至毫瓦的功率，所以能滿足破殼機的需求。并且適用環境廣泛，能夠在溫度-15℃到40℃，濕度小于90%的工作環境都有很好的工作穩定性。電機工作效率高，無煙、無臭、無環境污染、噪音小。運行可靠，價格低廉，結構堅固。經查閱資料并加以分析，初步確定電動機的動力為380V，動搓輥的轉速為350r/min,根據鏈傳動比，可得電動機轉速為700r/min。參考根據Y系列電動機功率與型號關系對應表型號TYPE功率電流轉速功率因素Y90L-6Y100L-6Y112M-6Y132S-81.11.52.22.21.52339109409407500.70.740.740.72表3.2電動機功率與型號關系對應表初步選擇點擊Y132S-8轉速710轉/分，功率2.2kW。中心高外形尺寸地腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸裝鍵部位尺寸11040×275×180180×1301024×506表3.3電動機主要外形尺寸圖3.18三相異步電動機原理圖3.15本章小結本章對棉桃破殼機的主要的零件進行尺寸設計以及合理性計算：電動機功率確定，電動機選型，鏈條鏈輪設計及強度核算，三角彈簧，側板，動搓錕，搓錕等主要零件尺寸設計。

4棉桃破殼機主要零件三維結構設計4.1傳動鏈條設計使用SolidWorks軟件進入建模模塊，在前視基準面上繪制草圖1，使用相交、平行、豎直、給予尺寸等命令進行約束。圖4.1草圖1使用拉伸命令分別對草圖1的各個不同部分進行拉伸。圖4.2拉伸草圖1圖4.3拉伸草圖2圖4.4拉伸草圖3對小圓柱的邊進行倒角得到如圖所示效果。圖4.5倒角完成以前視基準面為鏡像面對上部分進行鏡像。圖4.6鏡像完成繪制鏈條整體的形狀曲線將以上的所有部件沿著曲線進行陣列。圖4.7鏈條完成在鏈條的鏈條面上建立基準面2。圖4.8基準面2在基準面2上繪制草圖8。圖4.9草圖8拉伸草圖。圖4.10拉伸后的鏈條后殼薄壁命令拉伸后殼邊框如高亮選擇部分。圖4.11后殼邊框最后使用切除命令繪制鏈條的外殼，最終效果。圖4.12鏈條建模完成4.2電動機設計在前視基準面上繪制草圖。圖4.13草圖將草圖沿中心線旋轉。圖4.14旋轉后效果使用草圖拉伸的命令繪制出電動機的一頁散熱片。圖4.15散熱片完成沿著電機外圓的軌跡陣列散熱片，并使用切除命令切去多余部分。圖4.16陣列和切除完成在前視基準面上繪制草圖2。圖4.17草圖2旋轉命令繪制電機殼。圖4.18旋轉完成在右視基準面上畫出電動機底座草圖。圖4.19電動機底座草圖拉伸該草圖，電機底座完成。圖4.20電動機底座用切除以及陣列命令將電動機底座的螺絲孔加工出來。圖4.21電動機底座在電動機的中心建立個面平行于前視基準面3。圖4.22建立基準面3在基準面3繪制如下草圖14。圖4.23草圖14拉伸出草圖14電動機底座繪制完成。圖4.24電動機底座完成拉伸、切除、倒角、圓角、整列等命令處理電動機細節，最終電動機完成。圖4.25電動機建模完成本章小結本章介紹了SolidWorks軟件，以及通過軟件的建模模塊，對棉桃破殼機的兩大主要結構：電動機以及鏈輪鏈條建模過程的記錄。

5機器的使用和維護 (1)在使用前確保機器各個部件狀態良好，做到有問題及時反饋[12]。(2)在機器使用中，實時關注各類儀表的工作狀況以及各個部件是否有異常響動，如有異響需立即切斷電源，檢查各部件異常。(3)操作人員在下料時保證下料均勻，避免棉桃堆積在進料口。(4)使用結束后，及時清理機器，有其注意電動機以及鏈條等關鍵部件的清潔度。(5)定期檢查，出現問題及時維護。

6棉桃破殼機械的未來展望隨著新疆棉產業的發展，種植面積和產量每年以很大的基數增長，因此投入研究農機械的意義重大。尤其應在能產生更大利潤的深加工領域進行深入研究。隨著利潤的增加，屆時市場上會更加需求棉桃破殼機。以目前的資料顯示，我國采摘加工棉桃的技術相對落后。棉桃產量的增加以及每年大量流失的農村勞動力，使棉桃破殼機械化這一問題變得迫在眉睫。希望國家能夠在以后加大研究農用機械的資源投入，我也將會在以后繼續對棉桃破殼機械研究。本人認為目前的破殼機械還能再一下幾個方面優化：本課題所設計的設備，在完成破殼后還需要人工將棉桃殼和棉絮分離。以后可以設計將破殼機與分離機合二為一制成一體化設備。這樣在解放勞動力的同時，也提高了此類機械的經濟價值。目前的農機制造水平相對落后[16]，無法生產出精度更高的機械，且對棉桃破殼機的深入研究處于起步階段，工藝水平低，生產相關配套零部件的廠家也少，所以造成無法批量生產破殼機械生產成本因此提高。值得一提的是，提升破殼機械的生產精度對破殼效果也是有正面的影響。

結論本文主要研究棉桃破殼機的機械結構，確定了棉桃破殼機的整體設計方案以及電動機、鏈條等主要部分校核與計算。由于棉桃個體存在差異，綜合破殼效率以及制造機器成本，選擇搓板與動搓錕相配合的方式進行破殼。由電動機提供動力，經鏈條傳動輸送到動搓錕，使棉桃在動搓錕與搓錕之間摩擦，從而達到破殼的目的。破殼過程中，棉桃受到的壓力逐漸增大，并且每個擠壓位置逐漸變化，使得棉桃破殼時能夠自身翻轉，受到多點擠壓的棉桃不會兩半破裂。通過改變導料板方向以及控制電機正反轉的方式能夠更大程度的提高破殼效率以及產棉率。通過以上分析，計算出棉桃破殼機主要零部件的計算和選型，確定了電動機、鏈條、軸、鏈輪的尺寸及合理選型，并對其校核。采用了大量標準化以及模塊化的設計方法，具有顯著的技術經濟性[10]。最后使用三維建模軟件繪制出棉桃破殼機的三維模型，驗證了整套設計方案的合理性、可行性。

致謝在設計接近結束這個節點，首先我要感謝我的指導老師原所先與關智磊老師！當我在設計之陷入困境時，二位老師都能及時出現為我指點迷津，為此向二位老師致以最高的敬意。回顧過去四年的學習經歷，從剛入學對機械知識的懵懵懂懂，到現在的小有收獲。感謝在這路上遇到的所有老師、同學。在進行畢業設計中，當然也不可避免的遇到了各種各樣的問題，多虧有老師孜孜不倦的教誨，才得以解決。老師不但解決了專業知識上的難題，同時在論文撰寫的過程中也給了我很大的幫助。我有時也在想，是怎樣大的知識儲備，才會從始至終無所不知。在此再次向二位老師致以最高的敬意。時光如水歲月如梭，即將離開我生活了四年的綠島，想到可能再也沒有機會在機電樓上節課、綠島湖邊散步、二期操場跑步，心中不免思緒萬千。但隨著長大成熟必須要走出舒適圈，才能更快的適應社會，在這個人生中最重要的轉折點之時，做出自己屬于自己最正確的選擇。想到這里不免產生感恩之情，感謝我的父母，焉得艾草，言樹之心，養育之恩，無法報答，愿你們在以后的生活中健康快樂！在這個疫情的特殊時期，感謝祖國能在此危難關頭挺身而出，為所有的中國國民以及海外華人華僑提供健康保障。同時也感謝為社會無私奉獻的醫護工作者們。最后，向參與論文審閱、論文答辯的專家和教授以及關心、支持、鼓勵和幫助過我的所有親人、老師、朋友和同學表示由衷的感謝！

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論文的研究方法和手段有哪些

（1）調查法

調查法是科學研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統地搜集有關研究對象現實狀況或歷史狀況的材料的方法。一般是通過書面或口頭回答問題的方式獲得大量數據，進而對調查中收集的大量數據進行分析、比較、總結歸納，為人們提供規律性的知識。

（一）典型例子

調查法中最典型的例子是問卷調查法。它是通過書面提問收集信息的一種方法，即調查人員編制調查項目表，分發或郵寄給相關人員，詢問答案，然后收集、整理、統計和研究。

（二）研究步驟

1.確定調查課題

確定題目時要注意選題是否具有研究的必要性和可能性，同時要注意選題切忌太大，也要避免無意義的重復勞動。

2.制定調查計劃

要明確調查課題、調查目的、調查對象、調查范圍、調查手段、調查步驟、時間安排。

3.收集材料

收集材料時要盡可能保持材料的客觀性，盡可能采取多種手段或途徑。

4.整理材料

將收集到的材料進行整理，以便后續總結歸納、形成結論。

5.總結研究

對整理完的材料進行分析、總結、歸納，得出一般性的結論。

（三）特點

調查法相對其他研究方法來說較為耗時耗力，但也有其優勢，即獲得的一手資料信息真實具體，能夠對研究對象有更加準確、清晰的認識。

（2）觀察法

觀察法是指人們有目的、有計劃地通過感官和輔助儀器，對處于自然狀態下的客觀事物進行系統考察，從而獲取經驗事實的一種科學研究方法。

（一）典型例子

皮亞杰的兒童認知發展理論就是通過觀察法提煉總結出來的；兒童心理學創始人——普萊爾，也是在一次次地使用觀察法后，提出了兒童心理學領域中的諸多理論。

（二）研究步驟

1.明確觀察對象

在選擇和確定研究問題的基礎上確定觀察者與觀察對象。

2.制定觀察計劃

在觀察計劃中要規定明確的觀察目的、重點、范圍以及要搜集的材料。

3.做好觀察準備

觀察準備是否充分，往往影響觀察的成敗。

4.做好記錄

在觀察過程中要時時記錄，不放掉任何一個關鍵信息。

（三）特點

觀察法具有拓展人們的感性知識、啟發思想等優點，但是由于其強調研究要在自然環境下進行，且不允許摻雜個人的偏見，確為實際操作帶來了一定困難。

（3）實驗法

實驗法是指經過精心設計，在高度控制的條件下，通過操縱某些因素，從而發現變量間因果關系以驗證預定假設的研究方法。核心在于對所要研究的對象在條件方面加以適當的控制，排除自然狀態下無關因素的干擾。

（一）典型例子

采取實驗法的一個典例是羅森塔爾效應的提出，美國心理學家羅森塔爾和L.雅各布森通過對小學生進行“未來發展趨勢測驗”，發現人們對他人行為的期望通常可以導致他人向期望方向改變。

（二）研究步驟

1.發現并提出問題

2.收集與問題相關的信息