台式核桃夹、基于solidworks核桃去壳器设计与三维建模设计【含CAD图纸、说明书】
基于Solidworks的核桃去壳器设计与三维建模1前言随着中国经济的发展,人民的生活水平不断提高。以前是希望吃饱,然后是希望吃好,现在的希望是吃精,不是希望补脂肪而是希望补脑。药物补脑不仅有副作用而且效果不明显。在这样的情况下,核桃以及其他及坚果类食物就特别受到现代人的喜爱。但核桃和其他坚果的外壳太过坚硬,即使杂碎了也容易把里面的仁弄坏。在这样的情况下剥核桃的工具就应用而生,纵观市面上的所有工具,台式核桃夹深受广大客户的喜欢。我设计的题目是基于solidworks的核桃去壳器设计与运动三维建模。在本次设计中我将对核桃破壳计算分析,改进台式核桃夹的构成并对其进行三维建模。2主题目前市场上拨核桃的工具分为两类,一类为手钳式,如下图所示,这中核桃图一 手钳式核桃夹夹的工作原理是利用杠杆原理,在一个固定的位置上,手钳的两个钳柄相对或者相向运动,用这个力压碎核桃,这种核桃夹的优点是结构简单、价格便宜、便于携带。缺点也有,就是适合有力气的人来用,老人小孩不适合用,因为需要很大力气。有的时候力气太大核桃会碎,容易滑落,并且距离不好调整,每次核桃的大小不一,不经常用的人距离把握不准,所以使用起来特别不方便,适合经常用的人使用,不然想看到完整的核桃仁是难。另一种拨核桃的工具是台式核桃夹,也是我的设计与研究课题,如下图:图二 台式核桃夹模拟三维实体图从图上可以看出,台式核桃夹相对于手钳式的比较复杂,台式核桃夹的工作原理是在利用杠杆原理的基础上在利用连杆机构,手柄越长就越容易压碎核桃。并且右边的螺杆可以调节距离,当核桃大时候,或者者小的时候都可以调节到一定的距离然后手柄压到底也不会压碎核桃。另外台式核桃夹的好处是其他一些坚果都可以用台式核桃夹拨壳。另外老人和小孩都可以轻松的用。2.1设计流程目前最常用的核桃破壳方式是机械方法,利用挤压或击打方式使核桃果壳在机械外力作用下开裂或破坏,从而脱去果壳使核桃壳仁分离。研制核桃破壳机首先要解决的问题就是确定最佳施力的方位。现应用有限元受力分析软件 ANSYS 对在不同位置上核桃受力应力分布进行分析和试验,寻找最佳施力方位,为核桃破壳机的研制提供理论依据。利用有限元分析法,分别对温185,扎343和新新2三种核桃进行力学特性分析。三种核桃的被夹开所需要的力如图1所示:表1 夹开核桃所需力核桃类型温185扎343新新2最大力/N704.23716.58707.21有效力/N103.51114.4187.66所以,取最大力F=115N。此外经过校核杆1和杆2的强度得知设计符合要求。2.2设计创新本课题,我的主要任务是用Solidworks2010对台式核桃夹进行三维建模和设计改进,具体设计方案是省力,所以用杠杆和连杆机构。另外,因为核桃夹属于食品机械,所以对材料的选择也是至关重要的。如下图,台式核桃夹有如下几个零件组成。l 底板l 手柄组件l 活动杆l 调整螺杆l 连接架和连接杆这个几个零件的选材一般会选择健康无毒的材料。其中在活动杆和调整螺杆的两个端面上加工的时候留有凸台,如下图: 这个凸台的作用是在压核桃的时候,防止核桃旋转,另外有这个凸台,核桃壳容易破碎,桃仁不容易碎掉。台式核桃夹的核心部分,也是区别台式核桃夹和手钳式核桃夹的主要区别地方,如下图:这个是利用了杠杆和连杆机构,下压手柄的时候,连接架会利用连杆的原理左右移动,成一定角度。但活动杆成水平左右移动,这样的好处是使核桃受力均匀。有时候核桃大小不一样,有时候夹的不一定是核桃,有可能是其他一些比核桃小的坚果,这个时候就要需要有调整机构,不然不是压不到核桃就是容易把核桃压碎。这个机构如下图所示:将螺杆向前调整时可以拨掉一些比核桃小的坚果,将螺杆向后调节,可以拨一些比核桃大一点的坚果。差不多大小的坚果,调节到一定距离后,手柄压到底也不会压碎果仁。2.3台式核桃夹各部件的选材如下图是台式核桃夹的三维实体图:1底板;2调节螺杆;3 手柄;4 手柄杆;5 摇杆;6连杆;7本体;8活动杆图 4-1 台式核桃夹的三维实体图因为台式核桃夹是属于食品机械,所以选材是食品机械设计的重要部分,在本次设计中,我将台式核桃夹用三部分材料组成,件2、4、5、6、8用45钢加工,然后电镀硬铬,既美观又实惠;件7用材料厚4mm的SUS304板折弯然后加工而成;件1、3用木头加工而成,既环保又自然。以上选择材料除了电镀,其余都是我们所熟悉的,在这里不多讲,重点讲一下电镀。电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀层金属做阳极,被氧化成阳离子进入电镀液;待镀的金属制品做阴极,镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit),改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。3结语此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题,开题到计算、绘图直到完成设计。其间,查找资料、老师指导、与同学交流、反复修改图纸,每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践,我了解了台式核桃夹工作原理,熟悉了本装置的设计步骤,锻炼了工程设计实践能力,培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固,同时也是走向工作岗位前的一次热身。 毕业设计收获很多,比如学会了查找相关资料相关标准、分析数据,提高了自己的绘图能力,懂得了很多关于电镀的知识。参考文献1 徐憬.机械设计手册.机械工业出版社,2000.62 张普礼.机械加工工艺装备.东南大学出版社,2002.22 刘思.食品机械的开发与研究,2000.74 正亚军.食品材料的应用于研究,2001.25 周长城.Solidworks2010高级应用于研究,1997.7 6 何义川;史建新.核桃壳力学特性分析与试验.农业大学学报,2009,32(6)7 董远德, 史建新, 乔园园. 核桃不同破壳方式的破壳取仁效果 J .农产品加工学刊,2007( 9): 4.5.8 机械设计手册 化学工业出版社 2002.1第四版1-5册9 西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著 濮良贵 纪名刚主编 机械设计(第七版) 高等教育出版社 10 王先逵主编 机械制作工艺学 机械工业出版社1995
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