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1、 本科毕业设计（论文）论文题目：绿豆精选机结构设计专 业：机械设计制造及其自动化班 级：2015级2班学生姓名：纪振龙学 号：03991502019指导教师：宋时兰答辩日期：2019年5月25日黑龙江工业学院机械工程系 黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：2019年 月 日黑龙江工业学院
2、本科毕业设计（论文）摘 要绿豆一直被称为粮食中的绿色珍珠，由于其含有丰富的营养且可用作油料榨油同时他也有很高的药用价值，所以一直是重要的经济作物，在全世界被广泛的种植。在社会的快速发展中，人民的生活越来越好，因此对粮食豆类的需求逐渐走向多样化、多层次化,粮食加工机械也因此逐渐发展。本课题所设计的绿豆精选机是使用在绿豆加工环节中的除杂工序，本次设计在设计机械化运动的同时还加入了一些电路元件来完成自动调节的步骤,设计出机电一体化的绿豆精选机，以实现自动化的目的,解放劳动力。本次选用较为新颖的风选法。在本设计中，绿豆精选机的生产率在达到7-8吨/时的同时分选精度也可以达到98%，本次设计的绿豆精选机
3、能在机器的机械化、加工精度和自动化程度等方面有很大的提升。关键词:绿豆;自动化;机电一体化;风选法AbstractMung bean has always been known as the green pearl in grain. Because it is rich in nutrition and can be used as oil, it also has high medicinal value, so it has always been an important cash crop, which is widely cultivated all over the world.
4、With the rapid development of society, peoples life is getting better and better, so the demand for grain and beans is gradually diversified and multi-layered, so food processing machinery is gradually developing.The mung bean concentrator designed in this paper is a impurity removal process used in
5、 mung bean processing. This design not only designs the mechanization movement, but also adds some circuit elements to complete the automatic adjustment step.A mechatronics mung bean concentrator is designed to realize the purpose of automation and liberate the labor force.This time, a relatively no
6、vel method of wind selection is selected.In this design, when the productivity of the mung bean separator reaches 7 to 8 tons / hour, the sorting accuracy can also reach 98%. This design of mung bean selection function in the mechanization of the machine, processing accuracy and automation and other
7、 aspects have been greatly improved.Keywords：mung bean; automation; mechatronics; wind selection method- II -目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 论题背景11.2 国内外粮食精选机发展现状11.2.1 国内发展现状11.2.2 国外发展现状11.3 绿豆清洗加工简述121.3.1 初步清理21.3.2 去石21.3.3 磁选21.4 废料后期处理21.5 机电一体化式的绿豆精选机21.5.1 机电一体化产品的设计步骤1931.5.2 机电一体化式的绿豆精选机的优点和效
8、益1941.6 技术路线5第2章 绿豆精选机结构设计72.1 绿豆精选机的总体构造72.1.1 总体结结72.1.2 工作过程82.2 方案比较82.2.1 按颗粒大小进行分离82.2.2 按气流特性进行分离82.2.3 比较结论9第3章. 机械设计计算103.1 整机设计及选材103.2 部件设计123.2.1 电磁振动给料机的设计和计算123.2.2 自动调节装置的设计183.2.3 吹风装置的设计263.2.4 其他部分的设计273.3 零件设计273.3.1 轴承的选择283.3.2 自动调节挡板及其导轨的设计283.3.3 流量调节挡板的设计28结 论29参考文献30致 谢31黑龙江
9、工业学院本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 论题背景我国绝大多数人口都是以种田为生的农民。在我国经济快速发展的过程，人们的生活水平也越来越好，所以对豆类食品不再满足于以往单一形式，豆类产品形式也向多样化、多层次化发展，为粮食加工产业提供了很好的发展平台。绿豆在我国种植的历史悠久且种类繁多，根据实验分析，绿豆中含有大量的蛋白质和各种微量元素，并且其花，叶等都可以作为药材使用，因此绿豆是医食同源的农作物。由于我国绿豆产量很高，所以绿豆加工机械的需求量正在逐年地提高，这样就为绿豆的加工机械提供广阔的市场，精选机便是其中的一种。1.2 国内外粮食精选机发展现状1.2.1 国内发展现状食品加工工业在
10、我国国民经济中占有很大部分，而粮食加工机械产业便是为食品加工工业提供装备的行业。国内粮食精选机主要有两类：（1）半自动的加工机械如半自动精选机JXB26；（2）实现自动化的加工机械如振动溜滚豆类除并肩杂机CZD1000/2000以及卧式风选机。随着经济不断发展，粮食精选机逐步向机电一体化的自动化机械发展。1.2.2国外发展现状国外粮食加工机械产业注重于科技开发，且企业管理水平很高，例如瑞士的布勒公司为了追求先进的生产技术和高效的生产率在多个国家和地区设立了子公司，从各个零件投产，到成品库存；并且统一调度、统计、生产、营销，完全形成了一个现代化的自动化管理体系，体现了科技化的生产方式。1.3 绿
11、豆清洗加工简述1绿豆加工工序是指绿豆从脱荚制成成品的生产过程。如精选，清洗，制成食品等。下面简要介绍一下与本课题密切相关的绿豆清洗加工过程。 绿豆中会混有在收获过程中所掺杂进去的多种杂质，所以必须要在清除杂质后才能进行食品生产。清理绿豆中杂质的方法有很多，一般都是采用杂质与绿豆之间物理性质的差异进行清理。通常根据所含有杂质的情况，来选择以下的工序进行清理：1.3.1 初步清理首先清除绿豆中容易清除的杂质，例如豆荚、杂草种子，瘪豆等。主要采用筛选法、风选法或者两者相结合的筛选方法。筛选法就是利用筛面震动进行清理杂质，风选法就是利用绿豆和杂质在经过风吹后所运动距离的不同进行筛选。 1.3.2 去石
12、清理绿豆中与绿豆形状相似的杂物，如石块和泥沙等，这种工序叫做去石。这道工序中必须采用专门的去石机械。在去石机械中用得最多的是比重去石机，利用豆石比重的不同而形成自动分级达到去石的目的。1.3.3 磁选利用杂质所具有磁性的这一特性来筛选绿豆，杂质如铁钉、螺丝等。经常使用吸铁箱、永磁滚筒等设备进行筛选。1.4 废料后期处理当杂豆经过精选之后，完好的绿豆经出料箱取出，进行包装使用，废豆经另一出料箱取出，因废料中不可避免的仍有可以使用的绿豆，故将废料进行收集和整理之后再次进行精选，以达到节约目的。1.5 机电一体化式的绿豆精选机随着经济的发展和科学技术的进步，绿豆加工产业中无论是加工工艺还是使用的加工
13、设备都有了很大进步。机电一体化的粮豆加工机械逐渐成为主流。本次便是设计机电一体化的绿豆精选机。1.5.1 机电一体化产品的设计步骤19（1）首先确定关键技术和技术路线： 确定所设计的机器的关键技术是什么，了解机器运行的技术路线是什么，再设计中可能遇到的难题和解决的办法等，都需要尽可能详细的进行描述。（2）对主要的性能指标和规格进行说明： 列出一个产品性能指标的详细表格，既要有必须达到的指标，也要有争取达到的指标。预期达到的指标要在规定环境下达到要求，争取达到的指标是指可能情况下预期达到的指标。（3）可行的方案和对其的评价： 应提出几种有可行性的设计方案进行选择，并且要对每一种方案客观的评价出优
14、缺点。尽量设想出有创造性的设计方案。（4）用户需求和市场的调查分析： 经过这样的调查分析，一方面能了解所要开发设计的机器市场前景如何、供需情况如何、经济效益如何；另一方面也能分析出设计出的产品能够占到多少市场份额和了解用户群体以及用户对产品的要求，如安全性、可靠性、实用性等；再有就是从中得出产品的生产量、工作效率和寿命周期设定为多少以及用户需要什么样的售后服务。（5）创新以及最新技术的应用：追求创新是每个设计工程师都要有的重要品质。同时对和产品相关的最新技术信息进行收集、整理、分析、评价并将之优点运用到设计中是整个设计过程的基础。值得注意的是，在收集信息的过程中，要特别注意以下三个方面：（a）
15、 回顾技术发展的历史；（b） 发展趋势与预测；（c） 新兴技术；（6）确定设计思想及设计方案： 选择出最好的、最为实用的设计方案，明白该方案的设计思想和特点，设计过程中可能出现的问题以及解决办法。（7）开始具体设计： 这时开始通过设计方案开始具体设计，包括机器整体、各零部件还有总装备图和一些零件图。要学会利用计算机辅助设计包括使用AUTO CAD进行绘图等。最后编写设计说明书，对设计进行详细说明。1.5.2 机电一体化式的绿豆精选机的优点和效益19（1）从生产方面考虑： （a）减少产品的开发周期，加快产品的更新速度； （b）提升产品质量和附加值； （c）尽量解放劳动力，实现自动化生产； （d）
16、增强企业的市场竞争能力。（2）从用户方面考虑 （a）结构简单，便于操作；（b）产品安全性高，占用空间少；（c）节约环保。 机电一体化并不是机械技术和电子技术的简单结合，它和机电学、自动控制技术、计算机的应用技术之间既有联系又有区别。随着集成电路大规模的出现和使用，机电一体化产品得到了飞速的发展。市场竞争也使机电产品不仅要具有高性能，而且也要价格便宜，这就对设计人员的要求变的越来越高。现在，机电一体化的技术思想已经得到普及和使用。在国民经济快速发展的背景下迫切需要一些掌握机电一体化技术的人才去开发创造一些新的机电一体化产品，充实到各个行业中。 将农产品加工机器从传统的人力手工操纵，纯机械式工作方
17、法到与电子技术、微机技术等相结合，研发出机电一体化的产品，既顺应了时代潮流，也符合农业现代化发展的必然趋势。农业现代化的发展过程中对农业机械的自动化程度要求越来越高，所以就要设计出自动化程度更高的农业机械。由上述可知随着人们生活水平的不断提高，各种粮食豆类加工机械的经济发展前景是很可观的。本次课题所设计的绿豆精选机，就是整个绿豆加工生产线上非常重要的设备之一，根据性能和功能的要求，按照机电一体化的设计原理，在满足市场要求的前提下进行了本课题的设计。1.6 技术路线 本次所设计的绿豆精选机是绿豆加工生产线上的一个关键设备。该机器是在绿豆脱荚后对绿豆进行精细分选，将质量轻的碎豆和杂质一起去除，按照
18、要求需达到98%的分选精度。风选法是利用整豆和碎豆的比重以及悬浮速度的不同，借助风选机的风力将其吹走，剩下的整豆无论在外观还是在清洁程度上都要比原来的更好，以实现改善食品品质和提高商品价值的目的。风选法按照风选机吹出气流的方向可分为垂直气流风选、水平气流风选和斜气流风选三种。不同的物体有不同的悬浮速度，垂直气流风选法主要是利用悬浮速度的差进行风选除杂。不同的物体由于其物理性质不同，在同一水平气流中的飞行系数也不同，飞行系数大的物体比飞行系数小的物体飞行的距离更远。水平气流风选法就是利用飞行系数的不同进行除杂。倾斜气流风选法的原理同水平气流风选法基本一样，也是利用飞行系数的不同进行分选。但斜气流
19、风选可以取得更好的分离效果，故本机采用斜气流风选法。典型的风选设备有垂直吸风道和循环风选器。影响风选效果的因素有：（1）原料原料中的整豆和杂质之间悬浮速度的差异的大小是影响风选效果的重要因素。差异越大，则风选越精确；反之，则效果越差。（2）进风管的结构尺寸进风管的结构尺寸与物料沿管道的分布情况和气流作用于物料的时间密切相关，并直接影响风选的精度。风道的宽度与设备的生产能力和单位流量密切相关，进风管的结构尺寸应根据生产能力和单位流量来确定，以保证风选精度。（a）风速和风量，一般情况下，风选精度同风道内的平均风速成正比。但风速过大，吹出物中含完整的绿豆较多。风量增加，能源消耗也增加。所以，风速应根
20、据悬浮速度和风选要求来确定，一般以不吹出完整的豆粒为原则。风量与风选机风速以及管口截面尺寸有关。（b）流量，流量增大，物料料层则变厚，轻质杂质和碎豆被气流吹走的机会则减少，而使风选精度降低；反之，风选精度提高，但生产率降低。第2章 绿豆精选机总体结构设计2.1 绿豆精选机的总体机构2.1.1 总体结构本次设计的绿豆精选机由电磁振动给料机、滑槽、吹风装置、出料箱、压电传感器、电控箱（放大电路、比较电路、驱动电路等）、自动调节挡板、步进电机、滚珠丝杠等部分组成。各部分的结构如下:滑槽用不锈钢板焊接而成，每个滑槽上设有V形沟，滑槽可以保证绿豆均匀的一排排的层流落下，这样才能使轻质杂豆均匀的被风力吹走
21、，提高风选精度。吹风装置要设计的保证吹风时不形成涡流，从气泵接出的气管接在气流缓冲箱上，气流缓冲箱的另一端的出风口为扁平的长方形口，在上面加工出小孔，每个滑槽上的V形槽对应一个吹风孔。出风口的宽度与滑槽的宽度保持一致，这样才能够保证绿豆受力均匀，提高了风选精度。 在出料箱上主物料流与杂质流下各有一个压电传感器，压电传感器将压力信号转换成电信号，对风选后的两股物料进行压力检测，以确保风选精度，并随时对其进行自动调节。电控箱包括前后面板、电源机笼、主放机笼、驱动机笼和逻辑控制系统。前面板上的计数显示表用来显示风选后的整豆和杂豆的压力。电平显示表用于显示各滑槽的信号电平。面板上的旋钮用于调整标准电平
22、和电磁振动给料机的给料量。电源机笼为整个机器提供多组稳定的电源。主放机笼中的放大器将压电传感器经前置放大器放大后提供的电信号进行整形放大，并传输给比较电路进行比较。当传输来的电平信号超过设定的标准电平信号时，比较电路产生脉冲并传输到驱动电路。驱动机笼的驱动电路按照比较电路提供的脉冲信号产生驱动脉冲，传给步进电机使步进电机转动，通过滚珠丝杠转动使自动调节挡板产生移动，来调节两股物流的流量。 从而形成自动调节，确保风选精度。2.1.2 工作过程电磁振动给料机将物料输送到对应的滑槽，物料沿滑槽均匀下落。物料到达分选区时，整豆中夹杂碎豆。经气流吹过后碎豆等轻质物料被吹离滑槽，整豆继续下落，物料在此处分
23、成两股。两股物料分别流经各自的压电传感器，压电传感器将压力信号转换成电信号传输到到电控箱中的放大器线路板，经放大标定后在面板上的显示器以数字显示的方式显示出电平信号。此时整豆所产生的电平信号和标准电平信号进行比较，若高于标准电平，则没有达到标准，经比较电路输出的脉冲信号送到驱动电路，其产生驱动信号驱动使步进电机工作，进而使滚珠丝杠转动，带动自动调节挡板向减少整豆流量的方向移动，增加被吹走的豆粒的量，提高风选精度。2.2 方案比较不同类型的粮食清理加工机器在清杂精选和分级等环境中，所运用的工作原理也不同，将粮食颗粒与杂质分离。常用有下述两种。2.2.1 按颗粒大小进行分离根据筛面形态的不同，可分
24、为往复振动或平面回转的平筛面和绕轴旋转的圆筒形筛面。根据筛面上筛孔相对于粮食颗粒的大小，可分为以下设备：大杂筛： 筛孔略大于粮食颗粒的最大直径。其目的是让粮食和较小的杂质穿过筛孔，而大的杂质则留在筛面上。圆筒筛面圆筒筛的主要部件有冲孔筛板组成的卧式圆筒和吸风除尘设备，圆筒外装有清理筛孔的刷子。粮食进入圆筒内部，穿过大筛孔排出，大杂质则留从圆筒的一端排出。往复振动筛 通过偏心轴或自衡振动器进行驱动，一般有3层筛面。大杂质留在上层短筛上；大的异种粮粒留在2层筛上；小杂质穿过3层筛筛孔排出。粮食进机和出机都经过吸风处理除去轻杂质。2.2.2 按气流特性进行分离（1）通过粮食颗粒和杂质在气流中悬浮速度
25、的不同来进行分离的手摇扇车和带式扬场机。（2）循环风选机（如图）：粮食通过料斗和喂料辊均匀地进入空气流中，粮食落到底部由螺旋输送器排出机外，杂质则被气流带入集尘室，沉降到底部后由另一螺旋输送器排出机外，空气又回到进风机继续循环。图2.1循环风选机2.2.3 比较结论综上所述，循环风选机的原理与本设计所涉及风选方法的要求最为接近。结构简单、紧凑,造型美观,经济实用,且重量轻,易搬动,占地面积小。即解放了操作人员的劳动力,也提高了生产率。非常适用于谷类、豆类等脱壳后的农产品进行果壳分离的筛选。第3章. 机械设计计算本章将叙述本台绿豆精选机的整体设计过程。包括整体的结构、各个部件的安装和计算，零件的
26、配合和选择，机架的结构， 各部件的选材。3.1 整机设计及选材绿豆精选机的整体设计是至关重要的。其好坏关系到整个机器的性能、造价高低、外形是否美观等等。此机器可分成以下几部分：电磁振动给料机、滑槽、吹风装置、自动调节装置、机架等。总体设计原理图如下：图3.1总体设计原理图进料斗用槽钢支架固定在上支撑板上，进料斗之下是电磁振动给料机，电磁振动给料机的板弹簧下端用螺栓固定在上支撑板上，上端用螺栓固定在给料机的给料槽上。将角钢和上支撑板焊接起来，通过角钢来支撑上支撑板。滑槽与角钢机架之间用螺栓连接固定。机器的下支撑板和角钢机架相连，吹风装置装在下支撑板上，出料箱和下支撑板之间用螺栓连接固定。电机和轴
27、承座的支撑架装在在底座上，用焊接的方法固定。底座和角钢机架焊接在一起。整机的所材材，以及用途和选用原因如下：（1）进料斗、振动喂料槽、滑槽、出料箱选用优质碳素结构钢薄钢板（GB71088）钢牌号08钢 厚度1mm。由于以上部件的承力不大，考虑到造价的原因，选用易于锻造成型的薄钢板。（2）上支撑板及下支撑板选用热轧钢板（GB70988）公称厚度10mm。因为该部位承受着料斗和吹风机的重量，所以在强度上有一定的要求，故选用较厚的耐温耐压的热轧钢板。（3） 底座选用热轧钢板（GB70988）公称厚度16mm。该由于该部位承受整个系统的质量，所以选用更厚的热轧钢板，让整个机器有稳定结实的底座，可以安全
28、可靠的工作。（4）角钢支架选用热轧等边（肢）角钢（YB16665）型号3.0。主要用于机器中的受力支架，作为支撑和传递质量的构架，故选用此型号角钢最为合适。（5）槽钢支架选用等边弯曲槽钢（YB9863）型号8.0、10.0。该材料主要用于进料斗与上支撑板之间的支架，故选用这种型号的角钢得当。机架之间用焊接还有螺栓连接。螺栓根据所连接部件或零件的工作要求和所受力的大小进行选择。本机器中各部件的链接多用焊接的方式。焊接有如下特点：（1）能降低应力集中系数；（2）更好的发挥金属材料的性能，节越材料、减轻重量；（3）水密性和气密性好；（4）不受材料厚度影响，更便于整体设计；（5）便于更改和创新，经济效
29、益高。根据实际情况以及焊接所具有的特点，在本次设计的机器中大量的使用了焊接来连接各部件，如支撑板和机器底座之间便是通过角钢焊接在一起的。电机和轴承支架与底座之间的也是使用焊接。进料斗支架和上支撑板之间用槽钢焊接等。 设计焊接结构时应考虑的问题：（1）焊接性能:在设计过程中要考虑到选用材料的焊接性能是否满足要求，即在所满足使用性能的同时选用焊接性能好的材料。（2）应力集中：焊接处的截面变化较大，易发生应力集中，故在设计过程中要注意不要引起较大的应力集中。（3）焊接处材料性能: 焊接后焊缝及热影响区的材料会发生变化，故在选择焊接材料时，应保证焊处的性能满足设计要求。制定整体设计方案，在确保结构的合
30、理性的同时使机器结构简单、造价低、占用空间小、便于操作。之后开始设计各零部件。3.2 部件设计本次设计的绿豆精选机主要有以下几部分：电磁振动给料机、吹风机构、自动调节部分部件和整体机架。本节将描述各个部件的设计过程。3.2.1 电磁振动给料机的设计和计算电磁振动给料机是一种新型的给料设备，在多种工矿行业中被广泛地应用。电磁振动给料机的给料槽使用钢板或者合金板制成，整个给料机中没有旋转部件和润滑点，输送物料的给料槽距离电器部分较远且易绝热。该机适合把块状及粉末状物料从进料斗中连续均匀且定量地送到受料装置中去，且便于调节输送流量，在中小型机器中有广泛应用，是实现生产自动化给料的理想设备。也可以单独
31、工作且送料稳定，无需看守。（1）电磁振动给料机与传统给料机相比具有优点：（a）高效节能，操作简单、成本低、体积小、重量轻、便于维修； （b）没有旋转零件，无需轴承和减速机构，不用润滑；（c）耗电量低，噪音小；（d）给料槽受磨损低，适合用于输送磨损性大的物料；（e) 给料方便快捷，便于调节输送量；（2）整体结构及各部分作用：电磁振动给料机由给进料斗、给料槽、电磁震动部分、进料斗支架、电源这几部分组成。给料槽是支撑部分，使用钢板焊接而成。它在振动中将料斗中的物料均匀连续的输送到滑槽中。电磁振动部分是振动源，产生的振动并使给料槽运动。主要有连接叉、板弹簧、交流电磁铁以及壳体等几部分。电源，为电磁铁提
32、供交流电流。（3）工作原理电磁振动部分中采用交流电磁铁，电源提供交流电到电磁铁，让电磁铁产生变电磁力，当电磁力大于板弹簧的弹力时，板弹簧产生变形并且进行蓄能；当电磁力小于弹簧力时，板弹簧就把储存的弹力释放并恢复原型，以此作为一个周期循环运动。通过共振扩大原理将振动系统的固有频率与强迫振动频率进行调谐，这样就能形成双质体谐振系统，就能用较小的激振力获得较大的振幅。 （a）调节给料槽运输量。在本设计中此部分通过齿轮齿条的啮合传动带动流量调节挡板的上下移动，改变开口大小，从而改变物料运输量。具体结构是流量调节档板的两端各焊有一块尺条，各与一个直齿圆柱齿轮啮合。齿轮使用紧定螺钉固定在轴上，轴的一端设有
33、调节手轮。旋动手轮带动轴转动，轴带动齿轮转动，通过啮合使齿条做直线运动，从而流量调节档板上下做直线运动。（b）改变物料输送速度及电磁振动给料机运动的基本原理。物料输送速度和激振频率f成反比，与给料槽的振幅a1 的平方根成反比。激振频率的改变导致震动系统调谐值Z改变，使工作系统偏离共振区，既降低了工作效率能也使工作稳定性变差。故只有通过调整给料槽振幅的a1 来调整物料输送速度才是切实可行的。有电磁铁振动公式： （3-1）式中f给料槽激振频率；a1给料槽振幅；U交流电源电压，V；f0系统固有频率，Hz；电磁铁线圈匝数；S受到刺激的总面积，m2。在给料机既定时，除a1和U之外，式中的其他参数均为常量
34、。由上式可见，U与成正比。又有物料输送速度公式： （3-2）式中VCP物料输送速度；修正系数，输送不同物料具有不同的系数，这里取0.85；振动角，一般取20度；f给料槽的振动频率，为50Hz；g物料重力加速度，9.8m/s2 ； p物料运动周期与槽体的振动周期之比，这里取整数1；K回复系数，系统回复力和系统位移的比例；np由物料运动所引起的阻尼系数。由上式可知，物料输送速度Vcp与成正比。以此，物料输送速度Vcp与交流电压U也成正比。这样，调整交流电源的电压就可以改变物料输送速度。（4）电磁铁的设计和计算根据要求本台绿豆精选机的生产率需达到每小时7-8吨，本次计算取中间量7500公斤/小时，可
35、以得到电磁震动给料机的单位时间运送物料量为2.08Kg/s，给料槽输送的物料厚度取0.015为最合适。输送速度可由下式计算得： (3-3)式中Q电磁给料机单位时间输送物料2.08Kg/s;R物料的密度，绿豆密度约为800Kg/m3;S物料层的截面面积，约为0.024m2; 代入公式： Vcp=2.08/0.24800=0.108m/s将计算结果代入组尼系数关系公式: (3-3)式中VCP物料输送速度；修正系数，输送不同物料具有不同的系数，这里取0.85；振动角，一般取20度；f给料槽振动频率，为50Hz；g物料重力加速度，为9.8m/s2 ；p物料运动周期和槽体的振动周期之比，这里是取整数1；
36、np由物料运动所引起阻尼系数。=(0.108X2X50)/(2.75X0.85X9.8)1/2=0.687当np=0.687时，抛弃指数T=1.19代入抛弃指数公式: (3-4) 1.19=Ksin20 K=3.48再代入回复系数公式: (3-5)a1=(3.489.8) / (43.142502) =3.4610-4初步选择MQ1系列电磁铁：电磁铁谐振指数Z一般取在0.850.95之间，这里取0.90，代入公式：Z=ff0=0.9 ，f0=50/0.9,得出固有频率f0=55.55Hz，电磁铁的铁芯截面面积为S=1.21610-3m2线圈匝数=1417m1=3.56Kg将以上数值代入公式（3
37、.1）U=2.210-255.555014173.563.4610-41.21610-3(1-0.92)1 / 2 =46V（5）电磁铁的选择电磁铁要根据设计参数和工作参数选择： （a）额定工作行程； （b）额定工作行程下的电磁吸力Fc； （c）机械反力特性； （d）电源电压； （e）动作时间和返回时间； （f）灵敏度； （g）功率损耗。以上参数已经大致确定，这里再计算出电磁铁工作行程下的电磁吸力，然后再选择合适型号的电磁铁。代入电磁力计算公式： （3-6）=43.14255.5523.560.000346(1-0.92)=28.46N根据得出的结果，设定电磁铁额定电磁吸力为3Kg,故选择电磁
38、铁的型号为MQ1-3L。（6） 板弹簧的设计和计算板弹簧用薄金属板制成，通过板片的弯曲变形来达到和弹簧一样的作用。适合用在载荷和变形均不大且弹簧刚度要求较小的场合。板弹簧因用途的不同可以制成各种形状。按外形分为直片和弯片等；按板片形状分为长方形、梯形和阶梯形等；按板片数量可分为单片和叠片等。在本次设计中，选用单片长方形直板的板弹簧，并用螺钉进行固定。板弹簧在不承受载荷的时候曲率不大。因此在计算时，可以按直板进行计算。因钢板的挠度与其长度的比值很小，可以认为变形过程中的载荷作用方向保持不变。板弹簧材料一般选用60Si2Mn钢。（a）板弹簧刚度公式： （3-7）式中K弹簧的片数，这里取K=1；b板
39、弹簧的宽度，b=20；h板弹簧的厚度，h=3；l板弹簧的有效长度，l=100；E弹性模量，E=2.1X104N/mm2；a压不紧系数，a=1.25；将数据代入公式： C=12.11042033/(1.251003) =9070N/m（b）校核弯曲应力公式： （3-8）式中，ymax=2a1=20.000346=0.000692m=0.692mm 许用弯曲应力（N/cm2）取=1100N/cm2将数据代入公式： =32.110430.692/（1.251002） =1046N/cm2，满足要求。（c）板弹簧技术要求 经过热处理之后，板弹簧的布氏硬度为HB375444。 热处理中板弹簧每边的总脱碳
40、层深度不允许超过以下规定：表3.1 脱碳层规定指数弹簧厚度（毫度）脱碳层深度（%）82.5 板弹簧片不能有过烧、过热，裂纹、氧化皮、麻点、损坏等缺陷，接触面不得有毛刺。 以安装中心为基准，板弹簧片的横向扭曲量偏差不允许大于钢板宽度的0.8%。（7）电磁振动给料机的安装要求电磁振动给料机通过电磁铁与板弹簧之间振动，使物料成层均匀的流下，运输到下一机构中的。所以震动频率和振幅的整个部件的设计关键，在保证震动效果的同时还要让噪音减小。一台设计完的振动机械，其振动质量基本上是固定的，所以影响振动参数的主要因素为系统的调谐指数和物料运动所引起的阻尼系数。将铁芯和衔铁之间留有较大的空气间隙，从而使共振时所
41、产生较大振幅。又因为电磁力是和气隙平方成正比的，所以电磁振动给料机只有在合理的调谐指数下工作才能使其稳定的输送物料。电磁振动给料机平稳安装在上支撑板上。给料槽呈水平以保证给料均匀和一定的精度要求。安装后给料槽和振动器在振动方向上自由运动，不允许有任何约束。 电磁振动给料机在安装时的具体要求： （a）在安装中，不拆卸振动器直接整机进行安装。 （b）安装后，给料机的料槽必须保持横向水平，不论给料槽是水平还是倾斜的。振动系统的调谐：调整振动系统固有频率使其接近强迫振动达到的频率。电磁振动给料机的谐振工作点在低临界谐振区中，其谐振指数为强迫振动频率f比上振动系统的固有频率f0即f/f0=0.850.9
42、5（Hz）。根据公式可知改变弹簧的刚度或改变振动系统的质量都可以让固有频率改变，但是机械零件在加工后的质量无法改变，所以通常采用改变弹簧刚度的方法来调整振动系统的固有频率，以达到调谐的目的。3.2.2 自动调节装置的设计本节将叙述绿豆精选机中的自动调节系统。为确保风选精度达到98%，即若风选完的粮食豆类经过检测没有达到要求，就要通过自动调节装置进行自动调节，使风选的精度达到要求。（1）组成部分及作用 由步进电机、滚珠丝杠、调节挡板、压电传感器、电控箱等部分组成。电控箱中有放大器、比较器、驱动电路等。压电传感器的作用是将经过风选后的两股物料落到传感器的接料板上，将两股物料所产生的压力信号转换成电
43、信号然后传送到放大器。放大器的作用是把压电传感器传送来的电信号进行放大，因为压电传感器所产生的电信号的电压幅值很低，无法触发驱动电路动作，所以只有经放大器将信号放大数千倍后，才足以完成触发动作。比较器的作用是当放大后的信号进入比较器电路后将之与设定好的标准电平信号进行比较（标准电平是根据标准确定，由灵敏度调节旋钮设定的）。在比较之后和标准不符的信号将被传送到驱动电路中。驱动电路收到比较电路传送来的信号后将产生驱动脉冲驱动步进电机转动。步进电机在接到驱动脉冲后，开始转动。并带动滚珠丝杠运动。滚珠丝杠的作用是把步进电机的转动转换为水平方向上的移动，从而带动自动调节挡板移动，来改变两股物料的流量从而
44、达到自动调节风选精度的目的。滚珠丝杠的传动精度很高，极大地避免了在自动调节中出现误差。（2）自动控制部分的工作原理自动调节挡板的位置是可调的，因为自动调节挡板的初始位置不一定能使风选精度达到要求，所以通过调节挡板的位置来使得精度达到要求。经过压电传感器拾取信号到电控箱对信号的分析之后驱动步进电机转动，使滚珠丝杠传动，带动调节挡板运动，移动适当的距离来改变两股物料流的流量，确保风选精度达到要求。 （3）步进电动机的选择电动机的功率需要根据生产机械所需要的功率进行选择，尽量要让电动机在额定负载下工作。选择时电动机功率不能过大也不能过小，如果选择的电动机功率过小，就会造成电动机长期过载，这样电动机的
45、绝缘物质会因发热而损坏，甚至有可能烧毁电动机；如果选择的电动机功率过大，因为它的输出的机械功率无法得到充分利用，所以功率因数和效率都不高，这样不仅对用户和电网不利，而且还会造成电力浪费。不利于节约和经济效益。（a）电动机的选择和计算为正确选择电动机的功率，先进行了以下计算和比较。由于电动机是恒定负载连续工作的方式，所以电动机功率可按照公式 来计算。式中：Pl负载的功率(即生产机械轴上的功率)，按预想定为75W；n1生产机械的效率，即传动效率；此处为齿轮效率，根据手册查得为0.960.99，取中间值0.975；n2电动机的效率，这里取0.81。 代入式中：P=75W/(0.975x0.81)=94.97W根据公式求出的功率不一定和产品的功率相同。因此选用的电动机的额定功率要稍大于或等于计算所得的功率。所以在满足设备需求的前提下，考虑到节约能源及经济等其他因素，选择的电动机的额定功率为100W，型号为三相BF磁阻式步进电机55BF003。表3.2 电动机的主