台式核桃去壳器设计文档格式.docx

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核桃破壳计算分析；

ABSTRACT

WiththedevelopmentofChina'

seconomy,theimprovementofpeople'

slivingstandard.Beforeishopefull,thenwishtoeat,thehopeistoeat.Nothopemakefatbuthopethatthebrain.Drugbrainnotonlysideeffectsandtheeffectisnotobvious.Inthiscase,walnutsandothernutsandisespeciallypopularwiththemodernpeople.Butthewalnutsandothernutsshelltoohard,timelybreakisalsoeasytobreakinsidethekernel.Inacaselikepeelwalnuttoolsandapplicationsofhealth,inthemarketallthedesktoptools,walnutclampbythemajorityofcustomerslove.

IdesigntopicisbasedontheSolidWorkswalnutshellerdesignandmotionsimulation.InthisdesignIwillforbreakingwalnutshellanalysis,improveddesktopwalnutfolderstructureanditssimulation.

Keywords:

TableWalnutclamp;

motionsimulation;

breakingwalnutshellanalysis;

目录

1绪论1

1.1SolidWorks的发展和荣誉1

1.2本论文的背景和意义3

1.3核桃夹的简介3

2设计内容与方案5

2.1核桃夹的受力分析5

2.1.1确定夹核桃所需力5

2.1.2建立机构模型，确定主要杆件尺寸8

2.2校核杆1和杆2的强度9

2.2.1杆1强度校核9

2.2.2杆2强度校核10

2.3设计创新11

3简述零件设计过程13

4台式核桃夹各部件的选材23

结论25

参考文献26

致谢27

1绪论

1.1SolidWorks的发展和荣誉

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。

良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。

该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；

从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。

至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。

由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。

终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。

公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。

并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。

由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。

资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。

在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。

据世界上著名的人才网站检索，与其它3DCAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。

据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。

在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学。

如下图为solidworks2010所造的三维实体图：

1.2本论文的背景和意义

核桃，原产于近东地区，又称胡桃、羌桃，与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”。

既可以生食、炒食，也可以榨油、配制糕点、糖果等，不仅味美，而且价值营养很高，被誉为“万岁子”、“长寿果”，据测定，每100克核桃中含脂肪50～64克，核桃中的脂肪71%为亚油酸，12%为亚麻酸，蛋白质为15～20克，蛋白质亦为优质蛋白，核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物质。

糖类为10克，以及含有钙、磷、铁、胡萝卜素、核黄素、维生素、胡桃叶酸、磷脂等营养物。

正因为其营养价值极高，所以是现代生活必不可少的食物。

但其外壳坚硬无比，想吃到里面的果肉，真是难上加难。

这个也是困扰很到想吃核桃但又不想费事的人。

超市有买包装好的核桃仁，但经过加工后营养价值必定有所损失，所以用来拨核桃的工具就这样诞生。

台式核桃夹，是我的设计与研究课题，其轻便快捷，价格实惠，操作简单，深受广大喜食核桃的消费者所喜欢。

虽然结构简单，但社会需求很大。

所以对台式核桃夹的研究、设计与改进有这重大意。

1.3核桃夹的简介

目前市场上拨核桃的工具分为两类，一类为手钳式，如图1-1所示，这种核桃

图1-1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，如图1-2所示：

图1-2台式核桃夹模拟实体

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设计内容与方案

2.1核桃夹的受力分析

2.1.1确定夹核桃所需力

①

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。

材料与方法

1）原料

原料为新疆薄皮核桃。

试验选用3种品种:

温185、扎343、新新2。

2）主要仪器

T-CS电子计价台秤（上海地久商贸有限公司）；

核桃破壳试验台（新疆农业大学机械交通学院）；

INV1601型振动与控制教学实验系统（北京东方振动和噪声技术研究所）。

3）试验方法

每个品种的核桃各60个，分成3组，每组20个，第一组沿核桃缝合面短轴方向夹持击打；

第二组将核桃缝合面垂直于打击方向夹持击打，第三组沿核桃长轴方向夹持击打。

通过计算机记录试验数据，由DASP振动分析仪自动绘制核桃破壳过程的受力曲线。

核桃破壳后，收集半个和大于半个的核桃仁统计称重记作一路仁，大于1/4仁且小于半个仁的统计称重记作二路仁，小于1/4仁的统计称重记作碎仁，没有从壳中脱落出来的核桃仁记作破壳不完全。

图2-1加载方式模型

①何义川;

史建新.核桃壳力学特性分析与试验.新疆农业大学学报，2009,32（6）

扎343破壳过程受力曲线见图

通过有限元分析软件ANSYS建立了核桃的有限元模型，分析了在垂直于核桃缝合面短轴方向上受力的应力和应变分布状态，可知在该种加载方式下核桃的应力、应变主要出现在垂直于核桃缝合面短轴方向曲面顶部,这样只会导致核桃壳局部破裂，不利于破壳。

分别对在沿核桃缝合面长轴和短轴方向加载的受力状态进行了有限元分析。

由分析可知在核桃沿缝合面长轴和短轴方向施加击打载荷时，应力、应变的分布范围较广且有一定的方向性，利于核桃有效破壳。

试验结果验证当沿平行于核桃缝合面短轴方向击打核桃破壳时，从核桃的破壳效果分析,一路仁、二路仁比例较其他两种破壳方式（垂直于核桃缝合面短轴方向击打破壳和沿核桃缝合面长轴方向击打破壳）要高，碎仁率较低。

同时，沿平行于核桃缝合面短轴方向击打核桃破壳，破壳力的峰值最大为707.21N，有效值也最大为87.66N；

有效值越大，核桃破壳过程所受到的冲击力越大，越有利于破壳。

这与有限元分析软件ANSYS建立的核桃有限元模型分析的结果一致。

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表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/N

704.23

716.58

707.21

有效力/N

103.51

114.41

87.66

所以，取最大力。

2.1.2建立机构模型，确定主要杆件尺寸

将核桃夹简化成一个偏置曲柄滑块机构，根据核桃大小确定连杆（1杆）长度为35mm，摇杆（2杆）长度为13mm，机构简图及受力如图2-5所示，图示位置为夹核桃的极限位置。

图2-5受