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基于Solidworks的核桃去殼器設(shè)計與三維建模
1前言
隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活水平不斷提高。以前是希望吃飽，然后是希望吃好，現(xiàn)在的希望是吃精，不是希望補脂肪而是希望補腦。藥物補腦不僅有副作用而且效果不明顯。在這樣的情況下，核桃以及其他及堅果類食物就特別受到現(xiàn)代人的喜愛。但核桃和其他堅果的外殼太過堅硬，即使雜碎了也容易把里面的仁弄壞。在這樣的情況下剝核桃的工具就應(yīng)用而生，縱觀市面上的所有工具，臺式核桃夾深受廣大客戶的喜歡。
我設(shè)計的題目是基于solidworks的核桃去殼器設(shè)計與運動三維建模。在本次設(shè)計中我將對核桃破殼計算分析，改進(jìn)臺式核桃夾的構(gòu)成并對其進(jìn)行三維建模。
2主題
目前市場上撥核桃的工具分為兩類，一類為手鉗式，如下圖所示，這中核桃
圖一 手鉗式核桃夾
夾的工作原理是利用杠桿原理，在一個固定的位置上，手鉗的兩個鉗柄相對或者相向運動，用這個力壓碎核桃，這種核桃夾的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、便于攜帶。缺點也有，就是適合有力氣的人來用，老人小孩不適合用，因為需要很大力氣。有的時候力氣太大核桃會碎，容易滑落，并且距離不好調(diào)整，每次核桃的大小不一，不經(jīng)常用的人距離把握不準(zhǔn)，所以使用起來特別不方便，適合經(jīng)常用的人使用，不然想看到完整的核桃仁是難。
另一種撥核桃的工具是臺式核桃夾，也是我的設(shè)計與研究課題，如下圖：
圖二 臺式核桃夾模擬三維實體圖
從圖上可以看出，臺式核桃夾相對于手鉗式的比較復(fù)雜，臺式核桃夾的工作原理是在利用杠桿原理的基礎(chǔ)上在利用連桿機(jī)構(gòu)，手柄越長就越容易壓碎核桃。并且右邊的螺桿可以調(diào)節(jié)距離，當(dāng)核桃大時候，或者者小的時候都可以調(diào)節(jié)到一定的距離然后手柄壓到底也不會壓碎核桃。另外臺式核桃夾的好處是其他一些堅果都可以用臺式核桃夾撥殼。另外老人和小孩都可以輕松的用。
2.1設(shè)計流程
目前最常用的核桃破殼方式是機(jī)械方法，利用擠壓或擊打方式使核桃果殼在機(jī)械外力作用下開裂或破壞，從而脫去果殼使核桃殼仁分離。研制核桃破殼機(jī)首先要解決的問題就是確定最佳施力的方位?，F(xiàn)應(yīng)用有限元受力分析軟件 ANSYS 對在不同位置上核桃受力應(yīng)力分布進(jìn)行分析和試驗，尋找最佳施力方位，為核桃破殼機(jī)的研制提供理論依據(jù)。
利用有限元分析法，分別對溫185，扎343和新新2三種核桃進(jìn)行力學(xué)特性分析。三種核桃的被夾開所需要的力如圖1所示：
表1 夾開核桃所需力
核桃類型
溫185
扎343
新新2
最大力/N
704.23
716.58
707.21
有效力/N
103.51
114.41
87.66
所以，取最大力F=115N。
此外經(jīng)過校核桿1和桿2的強(qiáng)度得知設(shè)計符合要求。
2.2設(shè)計創(chuàng)新
本課題，我的主要任務(wù)是用Solidworks2010對臺式核桃夾進(jìn)行三維建模和設(shè)計改進(jìn)，具體設(shè)計方案是省力，所以用杠桿和連桿機(jī)構(gòu)。另外，因為核桃夾屬于食品機(jī)械，所以對材料的選擇也是至關(guān)重要的。如下圖，臺式核桃夾有如下幾個零件組成。
l 底板
l 手柄組件
l 活動桿
l 調(diào)整螺桿
l 連接架和連接桿
這個幾個零件的選材一般會選擇健康無毒的材料。其中在活動桿和調(diào)整螺桿的兩個端面上加工的時候留有凸臺，如下圖：
這個凸臺的作用是在壓核桃的時候，防止核桃旋轉(zhuǎn)，另外有這個凸臺，核桃殼容易破碎，桃仁不容易碎掉。
臺式核桃夾的核心部分，也是區(qū)別臺式核桃夾和手鉗式核桃夾的主要區(qū)別地方，如下圖：
這個是利用了杠桿和連桿機(jī)構(gòu)，下壓手柄的時候，連接架會利用連桿的原理左右移動，成一定角度。
但活動桿成水平左右移動，這樣的好處是使核桃受力均勻。有時候核桃大小不一樣，有時候夾的不一定是核桃，有可能是其他一些比核桃小的堅果，這個時候就要需要有調(diào)整機(jī)構(gòu)，不然不是壓不到核桃就是容易把核桃壓碎。這個機(jī)構(gòu)如下圖所示：
將螺桿向前調(diào)整時可以撥掉一些比核桃小的堅果，將螺桿向后調(diào)節(jié)，可以撥一些比核桃大一點的堅果。差不多大小的堅果，調(diào)節(jié)到一定距離后，手柄壓到底也不會壓碎果仁。
2.3臺式核桃夾各部件的選材
如下圖是臺式核桃夾的三維實體圖：
1底板；2調(diào)節(jié)螺桿；3 手柄；4 手柄桿；5 搖桿；6連桿；7本體；8活動桿
圖 4-1 臺式核桃夾的三維實體圖
因為臺式核桃夾是屬于食品機(jī)械，所以選材是食品機(jī)械設(shè)計的重要部分，在本次設(shè)計中，我將臺式核桃夾用三部分材料組成，件2、4、5、6、8用45鋼加工，然后電鍍硬鉻，既美觀又實惠；件7用材料厚4mm的SUS304板折彎然后加工而成；件1、3用木頭加工而成，既環(huán)保又自然。
以上選擇材料除了電鍍，其余都是我們所熟悉的，在這里不多講，重點講一下電鍍。電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時，鍍層金屬做陽極，被氧化成陽離子進(jìn)入電鍍液；待鍍的金屬制品做陰極，鍍層金屬的陽離子在金屬表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層（deposit），改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性（鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬）、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、潤滑性、耐熱性、和表面美觀。
3結(jié)語
此次畢業(yè)設(shè)計是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設(shè)計。其間，查找資料、老師指導(dǎo)、與同學(xué)交流、反復(fù)修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。
通過這次實踐，我了解了臺式核桃夾工作原理，熟悉了本裝置的設(shè)計步驟，鍛煉了工程設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次畢業(yè)設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。
畢業(yè)設(shè)計收獲很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了很多關(guān)于電鍍的知識。
參考文獻(xiàn)
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