籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)-打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含三維圖SW及CAD圖紙）
籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)-打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含三維圖SW及CAD圖紙）,瓜籽,分離,設(shè)計(jì),收獲,機(jī)破皮取籽,機(jī)構(gòu),三維,SW,CAD,圖紙
塔里木大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：時(shí)時(shí) 間：間：1 1 課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義 本設(shè)計(jì)通過國內(nèi)外的打瓜機(jī)器的性能、構(gòu)造以及操作的簡易程度，最終設(shè)計(jì)成一架操作簡單、價(jià)格合理、適合大多數(shù)地區(qū)使用便于維修的打瓜子收獲機(jī)械。包括安裝在機(jī)架上的破碎輥、篩選器和子皮分離篩，破碎輥的表面上設(shè)置有切碎板，子皮分離篩為帶有網(wǎng)孔的半圓柱筒，篩選器由轉(zhuǎn)軸和其上設(shè)置的安裝有刮板的支架組成，破碎輥和篩選器的軸端均設(shè)置有皮帶輪。其可以由多種農(nóng)用機(jī)械帶動(dòng)工作，省時(shí)省力，易于推廣。2 2 打瓜破皮取籽機(jī)工作原理打瓜破皮取籽機(jī)工作原理 通過小四輪通過萬向節(jié)傳輸動(dòng)力帶動(dòng)鏈輪進(jìn)行工作，籽瓜從進(jìn)料口進(jìn)入到破碎裝置進(jìn)行初步的破碎，破碎的籽瓜進(jìn)入壓碎裝置，壓碎裝置進(jìn)行第二次破碎處理通過碾壓輪對初步破碎的籽瓜進(jìn)行瓜皮與瓜瓤的分離，分離的瓜皮與瓜瓤落入瓜皮分離裝置通過排皮軸的作用將瓜皮排出外，其瓜籽與瓜瓤將通過篩體的篩眼將其瓜籽與瓜瓤落入儲存箱箱內(nèi)有個(gè)螺旋軸起作用就是把瓜籽與瓜瓤輸送到瓜籽和瓜汁分離裝置，其裝置外殼是個(gè)圓桶篩體其小篩孔將瓜汁和瓜瓤排出體外剩余的就是瓜籽和少量的雜質(zhì)。1.進(jìn)料口 2.籽瓜破碎裝置 3.籽瓜壓碎裝置4.瓜皮分離裝置 5.水平螺旋輸送器6.瓜籽和瓜汁分離裝置 7.廢料排出口 8.支架 9.瓜籽收集口 打瓜機(jī)打瓜機(jī)的的機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)圖圖 5 主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)外形尺寸（長寬高）（mm）150020001800主動(dòng)輪鏈輪速（r/min）270籽瓜破碎率（%）1.0瓜籽損失率（%）3.0瓜籽潔凈率（%）80作業(yè)速度（Km/h）2-3動(dòng)力額定轉(zhuǎn)速（r/min）5406 配套動(dòng)力要求參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)最小要求功率，千瓦馬力22（18）最大允許功率，千瓦馬力48（65）動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）540液壓輸出有掛接裝置1類三點(diǎn)懸掛本課題主要由以下幾部分構(gòu)成本課題主要由以下幾部分構(gòu)成n進(jìn)料口的選擇與應(yīng)用進(jìn)料口的選擇與應(yīng)用n破碎裝置的研究分析破碎裝置的研究分析n籽瓜壓碎裝置的分析籽瓜壓碎裝置的分析n瓜皮分離裝置的分析瓜皮分離裝置的分析1.1.進(jìn)料口的選擇與應(yīng)用進(jìn)料口的選擇與應(yīng)用n打瓜破碎機(jī)構(gòu)的進(jìn)打瓜破碎機(jī)構(gòu)的進(jìn)料口的選取，主要料口的選取，主要是由撿拾機(jī)構(gòu)在撿是由撿拾機(jī)構(gòu)在撿拾過程中的輸送量拾過程中的輸送量與打瓜的個(gè)體差異與打瓜的個(gè)體差異來確定。來確定。2.2.破碎裝置的設(shè)計(jì)破碎裝置的設(shè)計(jì) 籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部，籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部，由安裝在軸上的九個(gè)形狀大小相同的圓柱由安裝在軸上的九個(gè)形狀大小相同的圓柱形彎齒成，在軸的高速旋轉(zhuǎn)過程中能夠完形彎齒成，在軸的高速旋轉(zhuǎn)過程中能夠完成籽瓜的初步破碎成籽瓜的初步破碎。3.3.籽瓜壓碎裝置的分析籽瓜壓碎裝置的分析n壓碎輥有圓柱及安壓碎輥有圓柱及安裝在圓輥上的裝在圓輥上的8 8個(gè)棱個(gè)棱角組成，通過壓碎角組成，通過壓碎輥的進(jìn)一步壓碎，輥的進(jìn)一步壓碎，可以將經(jīng)過破碎齒可以將經(jīng)過破碎齒初步打碎的籽中，初步打碎的籽中，還未完全分離的瓤還未完全分離的瓤和籽以及鑲嵌在瓜和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過擠皮里的瓜籽經(jīng)過擠壓徹底分離。壓徹底分離。4.瓜皮分離裝置的分析瓜皮分離裝置的分析n瓜皮分離裝置的作用，其瓜皮分離裝置的作用，其裝置位于籽瓜壓碎裝置下裝置位于籽瓜壓碎裝置下部，壓碎裝置將瓤和籽以部，壓碎裝置將瓤和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過擠壓徹底分離以后進(jìn)入過擠壓徹底分離以后進(jìn)入瓜皮分離裝置，其裝置對瓜皮分離裝置，其裝置對破碎的瓜皮進(jìn)行分離排出破碎的瓜皮進(jìn)行分離排出體外。其瓜籽、瓜籽和少體外。其瓜籽、瓜籽和少量的小瓜皮，通過篩體落量的小瓜皮，通過篩體落入收集箱對物料進(jìn)行下一入收集箱對物料進(jìn)行下一步的處理。步的處理。總結(jié)總結(jié) 此打瓜破皮取籽機(jī)的使用，改變了以前人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的缺點(diǎn)。同時(shí)也解決了以往打瓜收獲的困難、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)。此打瓜破皮取籽機(jī)的研制滿足了大部分的需要。由于該機(jī)取籽率高，損失率低，可以作為以打瓜籽為原材料進(jìn)行深加工的工廠的后盾，同時(shí)也解放了勞動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化破皮取籽的全過程。當(dāng)然此機(jī)器也存在不足的地方，其中有一個(gè)就是打瓜碎皮容易在進(jìn)料口處跳出來，雖然可以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的大小，但是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此可以在進(jìn)料斗設(shè)置成半封閉狀態(tài)，這樣可以提高該機(jī)器的生產(chǎn)率。謝謝大家！誠請各位老師指正！ 打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
李建國
（新疆塔里木大學(xué)）
摘 要：針對我國西部籽瓜加工勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了籽瓜破皮取籽機(jī)。該分離機(jī)的設(shè)計(jì)思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將瓜瓤和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機(jī)的主要裝置有破碎齒、壓碎輥輪、大滾筒輥刀、小滾筒、小滾筒輥刀。本機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用。
關(guān)鍵詞：籽瓜；破碎；分離機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)
引言
籽瓜是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在建設(shè)兵團(tuán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重要地位。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，籽瓜的種植規(guī)模越來越大，人力投入，生產(chǎn)成本的消耗等問題日益突出，因此，籽瓜產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化亟需解決。目前，在籽瓜的收獲環(huán)節(jié)：采取人工采摘、人工輔助集條機(jī)集條集堆、機(jī)械取籽配合作業(yè)，使得勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)成本高。同時(shí)籽瓜成熟后因其特性不宜在田間放置過久，如逢秋雨霜凍，極易腐爛，另外籽瓜成熟時(shí)正是棉花、玉米、甜菜等大宗作物收獲農(nóng)忙之際，勞動(dòng)力奇缺，給籽瓜人工收獲帶來很大困難
因此，有必要對籽瓜收獲取籽環(huán)節(jié)機(jī)具及配套設(shè)備進(jìn)行研究以解決籽瓜機(jī)械化收獲問題。分析了目前在兵團(tuán)廣泛使用的幾種籽瓜收獲機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)及功能；并依據(jù)不同的工作機(jī)理，介紹了籽瓜撿拾裝置、輸送裝置、取籽裝置的基本類型和技術(shù)特點(diǎn)。
針對我國西部籽瓜加工勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了籽瓜籽汁分離機(jī)。該分離機(jī)的設(shè)計(jì)思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將汁和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機(jī)的主要裝置有破碎齒壓碎輥輪、大滾筒棍刀、小滾筒、小滾筒輥刀和瓜籽的收集裝置。本機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用。
1 籽瓜籽汁分離機(jī)的總體設(shè)計(jì)
1.1籽瓜破皮取籽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
如圖1所示，打瓜破碎取籽機(jī)主要部分組成。
1.2打瓜破皮取籽機(jī)的工作原理
通過小四輪通過萬向節(jié)傳輸動(dòng)力帶動(dòng)鏈輪進(jìn)行工作，籽瓜從進(jìn)料口進(jìn)入到破碎裝置進(jìn)行初步的破碎，破碎的籽瓜進(jìn)入壓碎裝置，壓碎裝置進(jìn)行第二次破碎處理通過碾壓輪對初步破碎的籽瓜進(jìn)行瓜皮與瓜瓤的分離，分離的瓜皮與瓜瓤落入瓜皮分離裝置通過排皮軸的作用將瓜皮排出體外，其瓜籽與瓜瓤將通過篩體的篩眼將其瓜籽與瓜瓤落入儲存箱箱內(nèi)有個(gè)螺旋軸起作用就是把瓜籽與瓜瓤輸送到瓜籽和瓜汁分離裝置，其裝置外殼是個(gè)圓桶篩體其小篩孔將瓜汁和瓜瓤排出體外剩余的就是瓜籽和少量的雜質(zhì)。
1進(jìn)料口2籽瓜破碎裝置3籽瓜壓碎裝置4瓜皮分離裝置5水平螺旋輸送器6瓜籽和瓜汁分離裝置 7廢料排出口8.支架9瓜籽收集口
圖1打瓜破皮取籽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
2打瓜破皮取籽機(jī)的主要部件結(jié)構(gòu)
2.1破碎齒
圖2 籽瓜破碎齒
籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部，由安裝在軸上的九個(gè)形狀大小相同的圓柱形彎齒組成，在軸的高速旋轉(zhuǎn)過程中能夠完成籽瓜的初步破碎。
2.2壓碎輥
圖3 壓碎輥
壓碎輥有圓柱及安裝在圓輥上的8個(gè)棱角組成，通過壓碎輥的進(jìn)一步壓碎，可以將經(jīng)過破碎齒初步打碎的籽瓜中，還未完全分離的瓤和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過擠壓徹底分離。
2.3輥刀軸的校核
籽皮分離裝置中心軸如圖4-1所示。
圖4-1 籽皮分離裝置中心轉(zhuǎn)軸
2.3.1軸直徑的選擇
在工作過程中，主動(dòng)分離中心軸承受的力有自重和破碎打瓜在分離過程中對軸反作用力。現(xiàn)在 計(jì)算主動(dòng)分離中心的最小直徑。經(jīng)過查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得知計(jì)算軸的最小直徑的公式。軸的最下直徑為：
（4-1）
式中：——主動(dòng)滾筒最小直徑（）
——軸的許用扭切應(yīng)力（）
——傳遞的功率（）
——軸的轉(zhuǎn)速（）
——軸的材料和承載情況確定的常數(shù)
由產(chǎn)生的功率經(jīng)過一系列的損耗，最終傳到了主動(dòng)分離中心軸上。在這傳遞的過程中經(jīng)過了一個(gè)一個(gè)鏈輪。
經(jīng)過計(jì)算和查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得：
將數(shù)據(jù)代入公式（4-1）得：
所以主動(dòng)分離裝置中心軸最小處的直徑為50。此軸所選取的材料為45號鋼，抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度。因此此軸滿足受力要求，能夠正常的工作。
籽皮分離裝置中心軸在工作時(shí)，除受到車輛的重力外，還受到轉(zhuǎn)向時(shí)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，軸上的鍵所起到了固定齒輪的作用，鍵側(cè)面受力還是比較大的，故對以上所述的進(jìn)行校核。
2.3.2軸校核
根據(jù)所傳動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以及傳動(dòng)軸長度，兩端自由支撐，材料均勻的等截面?zhèn)鲃?dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速，為：
(4-2)
式中：D—傳動(dòng)軸的直徑最細(xì)端（取軸端面直徑）mm；
L—傳動(dòng)軸的支撐長度（取整個(gè)軸的長度）mm；
將D=50mm，L=1700代入（4-2）可以得出：=1038（r/min）。
實(shí)際上傳動(dòng)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速最大為342（r/min），由于傳動(dòng)軸動(dòng)平衡的誤差的影響，實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速要低于計(jì)算的值，所以要引進(jìn)安全系數(shù)。
帶入數(shù)值：，所以合格。
2.3.3軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的校核
傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，對于傳動(dòng)軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按（4-2）式計(jì)算[18]：
（4-3）
式中：T—傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，
D、d—軸的最大徑和最小徑 mm
將、、D=60mm、d=50mm代入（4-3）得：
，一般軸的許用應(yīng)力，由于故以上狀態(tài)能滿足工況使用要求[19]。
2.3.4傳動(dòng)軸健側(cè)擠壓應(yīng)力的校核
根據(jù)資料查詢對傳動(dòng)軸健齒側(cè)擠壓應(yīng)力進(jìn)行校核利用公式（4-3）計(jì)算[18]：
（4-4）
式中：—計(jì)算轉(zhuǎn)矩
—鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，取1.3
—鍵外徑 mm
—鍵內(nèi)徑 mm
—鍵的有效工作長度 mm
—鍵數(shù)量，這里取1
將、、、、、代入式（4-4）得：
當(dāng)鍵面硬度為35HRC時(shí)，許用擠壓應(yīng)力為
則，鍵擠壓強(qiáng)度。
3主要技術(shù)參數(shù)
表2-1 主要技術(shù)參數(shù)
參數(shù)項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
外形尺寸（長×寬×高）（mm）
1500×2000×1800
主動(dòng)輪鏈輪速（r/min）
270
籽瓜破碎率（%）
1.0
瓜籽損失率（%）
3.0
瓜籽潔凈率（%）
80
作業(yè)速度（Km/h）
2-3
動(dòng)力額定轉(zhuǎn)速（r/min）
540
4打瓜破皮取籽機(jī)的配套動(dòng)力
表2-2 配套動(dòng)力要求
參數(shù)項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
最小要求功率，千瓦馬力
22（18）
最大允許功率，千瓦馬力
48（65）
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）
540
液壓輸出
有
掛接裝置
1類三點(diǎn)懸掛
5結(jié)論
此打瓜破皮取籽機(jī)的使用，改變了以前人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的缺點(diǎn)。同時(shí)也解決了以往打瓜收獲的困難、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)。此打瓜破皮取籽機(jī)的研制滿足了大部分的需要。由于該機(jī)取籽率高，損失率低，可以作為以打瓜籽為原材料進(jìn)行深加工的工廠的后盾，同時(shí)也解放了勞動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化破皮取籽的全過程。當(dāng)然此機(jī)器也存在不足的地方，其中有一個(gè)就是打瓜碎皮容易在進(jìn)料口處跳出來，雖然可以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的大小，但是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此可以在進(jìn)料斗設(shè)置成半封閉狀態(tài)，這樣可以提高該機(jī)器的生產(chǎn)率。
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13 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 李建國
學(xué) 號 8031209126
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級 13-1
指導(dǎo)教師 吳明清
日 期 2013.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
課題名稱 籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 李建國
學(xué) 號 8031209126
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級 農(nóng)機(jī)13-1
指導(dǎo)教師 吳明清
起止時(shí)間 2012.10.15-2013.5.27
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容：
1、本課題來源及研究的目的和意義；
2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析；
3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；
4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路；
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃；
7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。
一 本題來源及研究的目的和意義
1.1 課題的來源：自選題
1.2 研究的目的
打瓜是新疆主要經(jīng)濟(jì)作物之一。發(fā)展打瓜生產(chǎn)，對調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快脫貧致富及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用。打瓜為地上作物，其收獲方式以人工撿拾、機(jī)械集調(diào)為主。打瓜收獲機(jī)可以大大提高收獲效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少損失，為打瓜生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。但是收獲方式的落后極大的制約了打瓜的生產(chǎn)發(fā)展。為促進(jìn)打瓜生產(chǎn)地發(fā)展，解決機(jī)械化問題勢在必行。打瓜收獲機(jī)械化的關(guān)鍵矛盾是破碎率是否達(dá)到生產(chǎn)要求[3]。
1.3 研究的意義
打瓜是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)(以下簡稱兵團(tuán))的重要經(jīng)濟(jì)作物，在兵團(tuán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重要的地位。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，打瓜的種植規(guī)模越來越大，人力投入，生產(chǎn)成本的消耗等問題日益突出，因此，打瓜生產(chǎn)過程的全程機(jī)械化問題急需解決,由于種植過程一般與其它糧食作物沒有多大區(qū)別，重點(diǎn)是收獲不同，所以收獲機(jī)械對現(xiàn)實(shí)生活的需要是極為迫切的。
本設(shè)計(jì)通過國內(nèi)外的打瓜機(jī)器的性能、構(gòu)造以及操作的簡易程度，最終設(shè)計(jì)成一架操作簡單、價(jià)格合理、適合大多數(shù)地區(qū)使用便于維修的打瓜子收獲機(jī)械。包括安裝在機(jī)架上的破碎輥、篩選器和子皮分離篩，破碎輥的表面上設(shè)置有切碎板，子皮分離篩為帶有網(wǎng)孔的半圓柱筒，篩選器由轉(zhuǎn)軸和其上設(shè)置的安裝有刮板的支架組成，破碎輥和篩選器的軸端均設(shè)置有皮帶輪。其可以由多種農(nóng)用機(jī)械帶動(dòng)工作，省時(shí)省力，易于推廣[1-2]。
二 課題所涉及的問題在國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析
2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀
打瓜收獲機(jī)在國外也尚未見相關(guān)的報(bào)道。隨著打瓜種植面積的擴(kuò)大，在國內(nèi)有較大的發(fā)展?jié)摿?。但是目前國?nèi)的打瓜收獲機(jī)械在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上尚有很多的問題，需要進(jìn)一步的設(shè)計(jì)改進(jìn)和推廣。
目前，在國內(nèi)打瓜的生產(chǎn)過程中，耕地、整地、播種、中耕、植保和取籽等機(jī)械化已逐漸解決，但這些工作量僅占全部作業(yè)量的60％，其余部分主要為人工作業(yè)，特別是打瓜的收獲階段，采摘、集條和輸送全部過程為人工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)成本高，是打瓜生產(chǎn)過程中的瓶頸問題。加之打瓜成熟后不宜在田問放置過久，如逢秋雨霜凍，經(jīng)常腐爛；同時(shí)，打瓜成熟時(shí)正是棉花、玉米和甜菜等大宗作物收獲農(nóng)忙之際，勞動(dòng)力奇缺，給打瓜人工收獲帶來很大困難。因此，加快打瓜收獲機(jī)和相關(guān)配套機(jī)械的研制對解決打瓜機(jī)械收獲中的瓶頸問題，促進(jìn)打瓜機(jī)械化收獲的實(shí)現(xiàn)，降低打瓜的收獲成本和時(shí)間，減少農(nóng)民投入，促進(jìn)農(nóng)民增收，帶動(dòng)兵團(tuán)打瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義，打瓜收獲機(jī)械的研究現(xiàn)狀:打瓜收獲機(jī)械的收獲方式打瓜的收獲方式主要有兩種：一種是采摘、取籽聯(lián)合作業(yè)的一體化聯(lián)合收獲；另一種是分段收獲。一體化聯(lián)合收獲具有機(jī)械化程度高、收獲效率高、省時(shí)省力、節(jié)約成本的特點(diǎn)，但是對土地的要求比較高，特別是地面情況惡劣的打瓜種植地?fù)焓靶Ч皇呛芾硐?，所以這種收獲方式還需要進(jìn)一步的研究、改進(jìn)和優(yōu)化[4]。
目前常見的打瓜收獲機(jī)械也因打瓜收獲方式的不同而有差異。采摘、取籽聯(lián)合作業(yè)的一體化聯(lián)合收獲方式用塔城地區(qū)農(nóng)技推廣站研制的打瓜集條機(jī)被阿勒泰地區(qū)農(nóng)技推廣站引進(jìn)、試驗(yàn)和推廣，效果良好。
在這些打瓜收獲機(jī)械中，絕大部分屬于實(shí)用新型專利，但沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)際的應(yīng)用。除新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制的打瓜撿拾脫籽聯(lián)合作業(yè)機(jī)和塔城地區(qū)農(nóng)技推廣站研制的打瓜集條機(jī)做了田問試驗(yàn)并推廣之外，其余皆未見相關(guān)報(bào)道。
打瓜收獲機(jī)的破碎裝置是籽瓜全程機(jī)械化收獲的關(guān)鍵設(shè)備。新疆是全國最大的籽瓜產(chǎn)地，籽瓜瓤的開發(fā)利用研究顯得尤為重要，生產(chǎn)籽瓜系列產(chǎn)品不僅提高了農(nóng)產(chǎn)品的附加值，增加了農(nóng)民收入，同時(shí)也避免了農(nóng)田的污染。籽瓜系列產(chǎn)品為新興食品，在為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也為社會提供了更為豐富、健康的食品資源，同時(shí)也促進(jìn)了新疆籽瓜深加工產(chǎn)業(yè)和籽瓜種植業(yè)的發(fā)展，增加加工企業(yè)和農(nóng)民收益，新建的生產(chǎn)企業(yè)又可解決大量的工人就業(yè)問題，一系列的發(fā)展必定促進(jìn)籽瓜種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大，隨之而來的收獲問題也更加嚴(yán)峻，全程機(jī)械化收獲迫在眉睫[11]。破碎裝置由破碎滾筒與設(shè)于其上的直的破碎齒組成，清選裝置一端設(shè)有出料口;區(qū)別是振動(dòng)篩式清選機(jī)的清選裝置采用振動(dòng)篩進(jìn)行分離，因振動(dòng)篩高速擺動(dòng)，造成清選機(jī)振動(dòng)大、噪音大、故障率高和壽命短的缺點(diǎn);而半圓篩式清選機(jī)的清選裝置由半圓篩和刮板組成，破碎裝置與半圓篩上下平行設(shè)置，破碎裝置破碎的瓜皮、瓜瓤和瓜籽落入分離裝置，在刮板刮動(dòng)下旋轉(zhuǎn)進(jìn)行分離。缺點(diǎn)是刮板在刮動(dòng)瓜皮經(jīng)過半圓篩上的篩孔時(shí)，會將瓜皮叉入清選裝置，而清選裝置無法將碎瓜皮分離出來，影響了瓜籽的質(zhì)量;再者，半圓篩為等徑，不利于瓜皮及時(shí)從半圓篩端口排出，工效較低，因沒有進(jìn)一步漂洗分離裝置，瓜籽表面污物及未成熟瓜子無法分離，進(jìn)一步影響瓜籽質(zhì)量。在國內(nèi)外的打瓜收獲機(jī)械中，打瓜取籽機(jī)在市場上有較為成熟的機(jī)型。但是包括打瓜撿拾的打瓜聯(lián)合收獲機(jī)械的發(fā)展還不是很成熟，還有很大的發(fā)展空間[1-4]。
2.2國外打瓜收獲機(jī)研究現(xiàn)狀
美國、英國、加拿大等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家,經(jīng)歷了20世紀(jì)40～50年代種植業(yè)基本機(jī)械化及60～70年代畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)基本機(jī)械化后,90年代的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已進(jìn)入高度機(jī)械化、現(xiàn)代化階段。農(nóng)業(yè)機(jī)械正向大型、高速、低耗、自動(dòng)化和智能化發(fā)展。美國是當(dāng)今世界上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度最高的國家之一,已基本實(shí)現(xiàn)了區(qū)域化、專業(yè)化、機(jī)械化、社會化、商品化和網(wǎng)絡(luò)信息化。一些農(nóng)場主往往經(jīng)營上千公頃連片土地,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都使用機(jī)械操作,全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。美國已成為世界上農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率最高的國家之一。而對于打瓜收獲機(jī)械，由于種植區(qū)域的限制，國外研究資料較少，打瓜收獲機(jī)的發(fā)展水平基本以國內(nèi)為準(zhǔn)[8]。
三 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路
3.1 本課題需要研究的難點(diǎn)問題解決的思路
3.1.1出現(xiàn)的主要問題：
1、從查閱的資料來看，所查到的現(xiàn)有的打瓜收獲機(jī)的破碎裝置并不是設(shè)計(jì)的十分完美，多少都存在缺陷。
2、機(jī)械化程度低，生產(chǎn)效率較低。
3、打瓜收獲機(jī)傳動(dòng)效率低。
4、不符合食品加工的衛(wèi)生要求。食品加工關(guān)鍵的要求是環(huán)保、衛(wèi)生，食品加工過程的隔離封閉，而以上提到的打瓜收獲機(jī)幾乎沒有考慮此問題。
3.1.2需要解決的難題：
設(shè)計(jì)提出一種全新的研究方案，主要解決以下問題：
1、 喂入斗、破碎筒、振動(dòng)篩體等零部件的參數(shù)，查找相關(guān)專利說明。
2、 振動(dòng)篩體的合理設(shè)計(jì)。
3、損失率、破傷率、清凈率達(dá)到最小值。
4、出籽口的離地高度的設(shè)計(jì)合理化。
5、運(yùn)輸?shù)叵兜碾x地高度的設(shè)計(jì)。
四 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法
該機(jī)械動(dòng)力源為拖拉機(jī)，通過牽引裝置與拖拉機(jī)連接。
（1）查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計(jì)破殼取籽機(jī)構(gòu)。
（2）設(shè)計(jì)完各零部件后，進(jìn)行裝配組合，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠性。
（3）運(yùn)用Solidworks軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。
（4）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。
五 工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
工作方案：
1、設(shè)計(jì)并繪制出打瓜收獲機(jī)總體機(jī)架。
2、喂入斗與破碎筒的設(shè)計(jì)大小與撿拾輥的大小適合。
3、振動(dòng)篩體的選擇方案及大小設(shè)計(jì)。
4、曲桿式碎瓜器主要零部件的設(shè)計(jì)。
5、半圓篩式清選機(jī)的清選裝置與振動(dòng)篩式清選機(jī)的清選裝置的區(qū)別差異。
5、繪制所有零部件并查閱相關(guān)說明，各零部件尺寸要嚙合達(dá)到合適效果。
6、組裝裝配圖并生成三維立體模型，觀察效果并加以改進(jìn)。
進(jìn)度計(jì)劃：
第 一 周：查找相關(guān)資料、熟悉課題內(nèi)容。
第 二 周：撰寫開題報(bào)告，并制定總體方案。
第三周至第八周：設(shè)計(jì)打瓜機(jī)破皮取籽裝置的三維實(shí)體模型圖，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
第 九 周：對打瓜機(jī)裝置進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第 十 周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。
第十一周：編寫答辯提綱，準(zhǔn)備答辯。
第十二周：答辯
六 參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級
農(nóng)機(jī)13-1
學(xué)生姓名
學(xué)號
課題名稱
籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
（共 12周）
指導(dǎo)教師
職稱
講師
課題內(nèi)容
籽瓜是新疆農(nóng)民增收的農(nóng)作物之一，瓜子的收獲是籽瓜種植的基礎(chǔ)。目前瓜子的收獲主要是靠人工撿拾、集條集堆、人工喂人、機(jī)械脫粒，用工量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低，收獲損失大。因此，加快打瓜收獲機(jī)械化的研究，對減少瓜農(nóng)投入，促進(jìn)瓜農(nóng)增收，帶動(dòng)打瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。打瓜收獲機(jī)械破皮取籽機(jī)構(gòu)是作業(yè)機(jī)的核心工作部件，以解決打瓜采摘后機(jī)械化作業(yè)環(huán)節(jié)中的破碎和去籽的問題。
本課題的研究內(nèi)容：
1）查找相關(guān)文獻(xiàn)，了解國內(nèi)外打瓜機(jī)的相關(guān)工藝。
2）查找專利及相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉了解打瓜去籽的結(jié)構(gòu)。
3）利用機(jī)械傳動(dòng)理論對，對打瓜取籽進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4））依據(jù)查找到的專利及文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)打瓜取籽的三維實(shí)體模型，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
第一周：查找相關(guān)資料，熟悉課題內(nèi)容。
第二周：撰寫開題報(bào)告，并制定總體方案。
第三至八周：設(shè)計(jì)打瓜取籽機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體模型，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
第九周：對打瓜取籽機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第 十 周：撰寫畢業(yè)論文，修改圖紙中存在的問題。
第十一周：編寫答辯提綱，準(zhǔn)備答辯。
第十二周：答辯
主要參考文獻(xiàn)
[1]劉雙玲,楊東明,高士其,周玲.打瓜機(jī)械化收獲技術(shù)在阿勒泰地區(qū)的引進(jìn)示范[J].新疆農(nóng)機(jī)化,2008,06:38-39.
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[6]高銀鋒.牽引式打瓜聯(lián)合收獲機(jī)[P].新疆:CN102550206A,2012-07-11.
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
13屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所屬學(xué)院
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
日 期
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
1
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
籽瓜是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在建設(shè)兵團(tuán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重要地位。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，籽瓜的種植規(guī)模越來越大，人力投入，生產(chǎn)成本的消耗等問題日益突出，因此，籽瓜產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化亟需解決。目前，在籽瓜的收獲環(huán)節(jié)：采取人工采摘、人工輔助集條機(jī)集條集堆、機(jī)械取籽配合作業(yè)，使得勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)成本高。同時(shí)籽瓜成熟后因其特性不宜在田間放置過久，如逢秋雨霜凍，極易腐爛，另外籽瓜成熟時(shí)正是棉花、玉米、甜菜等大宗作物收獲農(nóng)忙之際，勞動(dòng)力奇缺，給籽瓜人工收獲帶來很大困難
因此，有必要對籽瓜收獲取籽環(huán)節(jié)機(jī)具及配套設(shè)備進(jìn)行研究以解決籽瓜機(jī)械化收獲問題。分析了目前在兵團(tuán)廣泛使用的幾種籽瓜收獲機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)及功能；并依據(jù)不同的工作機(jī)理，介紹了籽瓜撿拾裝置、輸送裝置、取籽裝置的基本類型和技術(shù)特點(diǎn)。
針對我國西部籽瓜加工勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了籽瓜籽汁分離機(jī)。該分離機(jī)的設(shè)計(jì)思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將汁和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機(jī)的主要裝置有破碎齒壓碎輥輪、大滾筒棍刀、小滾筒、小滾筒輥刀和瓜籽的收集裝置。本機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用。
關(guān)鍵詞：籽瓜：破碎：壓碎：脫籽
目 錄
1緒論 1
1.1研究的意義 1
1.2研究目的 1
1.3可行性分析 1
1.4國內(nèi)外打瓜破皮取籽機(jī)現(xiàn)狀及分析 1
1.5本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 2
2基本結(jié)構(gòu)、原理及主要技術(shù)參數(shù) 2
2.1打瓜破皮取籽機(jī)結(jié)構(gòu) 2
2.2打瓜破皮取籽機(jī)工作原理 4
2.3主要技術(shù)參數(shù) 4
3主要部件的設(shè)計(jì) 5
3.1進(jìn)料口作用 5
3.2打瓜彈性的計(jì)算 5
3.3破碎裝置 5
3.4籽瓜壓碎裝置 7
3.5瓜皮分離裝置 8
4 籽皮分離裝置中心軸的校核 8
4.1軸直徑的選擇 9
4.2軸校核 9
4.3軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的校核 10
4.4傳動(dòng)軸健側(cè)擠壓應(yīng)力的校核 10
5結(jié)論 10
小 結(jié) 11
致 謝 12
參考文獻(xiàn) 13
1緒論
1.1研究的意義
打瓜是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)(以下簡稱兵團(tuán))的重要經(jīng)濟(jì)作物，在兵團(tuán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重要的地位。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，打瓜的種植規(guī)模越來越大，人力投入，生產(chǎn)成本的消耗等問題日益突出，因此，打瓜生產(chǎn)過程的全程機(jī)械化問題急需解決,由于種植過程一般與其它糧食作物沒有多大區(qū)別，重點(diǎn)是收獲不同，所以收獲機(jī)械對現(xiàn)實(shí)生活的需要是極為迫切的。
本設(shè)計(jì)通過國內(nèi)外的打瓜機(jī)器的性能、構(gòu)造以及操作的簡易程度，最終設(shè)計(jì)成一架操作簡單、價(jià)格合理、適合大多數(shù)地區(qū)使用便于維修的打瓜子收獲機(jī)械。包括安裝在機(jī)架上的破碎輥、篩選器和子皮分離篩，破碎輥的表面上設(shè)置有切碎板，子皮分離篩為帶有網(wǎng)孔的半圓柱筒，篩選器由轉(zhuǎn)軸和其上設(shè)置的安裝有刮板的支架組成，破碎輥和篩選器的軸端均設(shè)置有皮帶輪。其可以由多種農(nóng)用機(jī)械帶動(dòng)工作，省時(shí)省力，易于推廣。
1.2研究目的
打瓜是新疆主要經(jīng)濟(jì)作物之一。發(fā)展打瓜生產(chǎn)，對調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快脫貧致富及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用。打瓜為地上作物，其收獲方式以人工撿拾、機(jī)械集調(diào)為主。打瓜收獲機(jī)可以大大提高收獲效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少損失，為打瓜生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。但是收獲方式的落后極大的制約了打瓜的生產(chǎn)發(fā)展。為促進(jìn)打瓜生產(chǎn)地發(fā)展，解決機(jī)械化問題勢在必行。打瓜收獲機(jī)械化的關(guān)鍵矛盾是破碎率是否達(dá)到生產(chǎn)要求。
1.3可行性分析
本課題研究設(shè)計(jì)出一種小型高效打瓜破皮取籽機(jī)械，其原理也可用于大型打瓜加工機(jī)械的制造。課題內(nèi)容主要是打瓜破皮取籽機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真，首先對打瓜破皮取籽機(jī)總體進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要對現(xiàn)有打瓜破皮取籽機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而用實(shí)體軟件進(jìn)行實(shí)體繪制，并對實(shí)體圖進(jìn)行仿真，達(dá)到干涉檢測，變形模擬等目的。
1.4國內(nèi)外打瓜破皮取籽機(jī)現(xiàn)狀及分析
1.4.1國內(nèi)打瓜破皮取籽機(jī)現(xiàn)狀及分析
打瓜收獲機(jī)在國外也尚未見相關(guān)的報(bào)道。隨著打瓜種植面積的擴(kuò)大，在國內(nèi)有較大的發(fā)展?jié)摿Α５悄壳皣鴥?nèi)的打瓜收獲機(jī)械在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上尚有很多的問題，需要進(jìn)一步的設(shè)計(jì)改進(jìn)和推廣。
目前，在國內(nèi)打瓜的生產(chǎn)過程中，耕地、整地、播種、中耕、植保和取籽等機(jī)械化已逐漸解決，但這些工作量僅占全部作業(yè)量的60％，其余部分主要為人工作業(yè)，特別是打瓜的收獲階段，采摘、集條和輸送全部過程為人工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)成本高，是打瓜生產(chǎn)過程中的瓶頸問題。加之打瓜成熟后不宜在田問放置過久，如逢秋雨霜凍，經(jīng)常腐爛；同時(shí)，打瓜成熟時(shí)正是棉花、玉米和甜菜等大宗作物收獲農(nóng)忙之際，勞動(dòng)力奇缺，給打瓜人工收獲帶來很大困難。因此，加快打瓜收獲機(jī)和相關(guān)配套機(jī)械的研制對解決打瓜機(jī)械收獲中的瓶頸問題，促進(jìn)打瓜機(jī)械化收獲的實(shí)現(xiàn)，降低打瓜的收獲成本和時(shí)間，減少農(nóng)民投入，促進(jìn)農(nóng)民增收，帶動(dòng)兵團(tuán)打瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義，打瓜收獲機(jī)械的研究現(xiàn)狀:打瓜收獲機(jī)械的收獲方式打瓜的收獲方式主要有兩種：一種是采摘、取籽聯(lián)合作業(yè)的一體化聯(lián)合收獲；另一種是分段收獲。一體化聯(lián)合收獲具有機(jī)械化程度高、收獲效率高、省時(shí)省力、節(jié)約成本的特點(diǎn)，但是對土地的要求比較高，特別是地面情況惡劣的打瓜種植地?fù)焓靶Ч皇呛芾硐?，所以這種收獲方式還需要進(jìn)一步的研究、改進(jìn)和優(yōu)化[4]。
目前常見的打瓜收獲機(jī)械也因打瓜收獲方式的不同而有差異。采摘、取籽聯(lián)合作業(yè)的一體化聯(lián)合收獲方式用塔城地區(qū)農(nóng)技推廣站研制的打瓜集條機(jī)被阿勒泰地區(qū)農(nóng)技推廣站引進(jìn)、試驗(yàn)和推廣，效果良好。
在這些打瓜收獲機(jī)械中，絕大部分屬于實(shí)用新型專利，但沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)際的應(yīng)用。除新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制的打瓜撿拾脫籽聯(lián)合作業(yè)機(jī)和塔城地區(qū)農(nóng)技推廣站研制的打瓜集條機(jī)做了田問試驗(yàn)并推廣之外，其余皆未見相關(guān)報(bào)道。
打瓜收獲機(jī)的破碎裝置是籽瓜全程機(jī)械化收獲的關(guān)鍵設(shè)備。新疆是全國最大的籽瓜產(chǎn)地，籽瓜瓤的開發(fā)利用研究顯得尤為重要，生產(chǎn)籽瓜系列產(chǎn)品不僅提高了農(nóng)產(chǎn)品的附加值，增加了農(nóng)民收入，同時(shí)也避免了農(nóng)田的污染。籽瓜系列產(chǎn)品為新興食品，在為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也為社會提供了更為豐富、健康的食品資源，同時(shí)也促進(jìn)了新疆籽瓜深加工產(chǎn)業(yè)和籽瓜種植業(yè)的發(fā)展，增加加工企業(yè)和農(nóng)民收益，新建的生產(chǎn)企業(yè)又可解決大量的工人就業(yè)問題，一系列的發(fā)展必定促進(jìn)籽瓜種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大，隨之而來的收獲問題也更加嚴(yán)峻，全程機(jī)械化收獲迫在眉睫[11]。破碎裝置由破碎滾筒與設(shè)于其上的直的破碎齒組成，清選裝置一端設(shè)有出料口;區(qū)別是振動(dòng)篩式清選機(jī)的清選裝置采用振動(dòng)篩進(jìn)行分離，因振動(dòng)篩高速擺動(dòng)，造成清選機(jī)振動(dòng)大、噪音大、故障率高和壽命短的缺點(diǎn)，而半圓篩式清選機(jī)的清選裝置由半圓篩和刮板組成，破碎裝置與半圓篩上下平行設(shè)置，破碎裝置破碎的瓜皮、瓜瓤和瓜籽落入分離裝置，在刮板刮動(dòng)下旋轉(zhuǎn)進(jìn)行分離。缺點(diǎn)是刮板在刮動(dòng)瓜皮經(jīng)過半圓篩上的篩孔時(shí)，會將瓜皮叉入清選裝置，而清選裝置無法將碎瓜皮分離出來，影響了瓜籽的質(zhì)量，再者半圓篩為等徑，不利于瓜皮及時(shí)從半圓篩端口排出，工效較低，因沒有進(jìn)一步漂洗分離裝置，瓜籽表面污物及未成熟瓜子無法分離，進(jìn)一步影響瓜籽質(zhì)量。在國內(nèi)外的打瓜收獲機(jī)械中，打瓜取籽機(jī)在市場上有較為成熟的機(jī)型。但是包括打瓜撿拾的打瓜聯(lián)合收獲機(jī)械的發(fā)展還不是很成熟，還有很大的發(fā)展空間。
1.4.2國外打瓜破皮取籽機(jī)現(xiàn)狀及分析
美國、英國、加拿大等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，經(jīng)歷了20世紀(jì)40～50年代種植業(yè)基本機(jī)械化及60～70年代畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)基本機(jī)械化后，90年代的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已進(jìn)入高度機(jī)械化、現(xiàn)代化階段。農(nóng)業(yè)機(jī)械正向大型、高速、低耗、自動(dòng)化和智能化發(fā)展。美國是當(dāng)今世界上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度最高的國家之一,已基本實(shí)現(xiàn)了區(qū)域化、專業(yè)化、機(jī)械化、社會化、商品化和網(wǎng)絡(luò)信息化。一些農(nóng)場主往往經(jīng)營上千公頃連片土地,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都使用機(jī)械操作,全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。美國已成為世界上農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率最高的國家之一。而對于打瓜收獲機(jī)械，由于種植區(qū)域的限制，國外研究資料較少，打瓜收獲機(jī)的發(fā)展水平基本以國內(nèi)為準(zhǔn)[8]。
1.5本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路
1.5.1出現(xiàn)的主要問題
（1）從查閱的資料來看，所查到的現(xiàn)有的打瓜收獲機(jī)的破碎裝置并不是設(shè)計(jì)的十分完美，多少都存在缺陷。
（2）機(jī)械化程度低，生產(chǎn)效率較低。
（3）打瓜收獲機(jī)傳動(dòng)效率低。
（4）不符合食品加工的衛(wèi)生要求。食品加工關(guān)鍵的要求是環(huán)保、衛(wèi)生，食品加工過程的隔離封閉，而以上提到的打瓜收獲機(jī)幾乎沒有考慮此問題。
1.5.2需要解決的難題
設(shè)計(jì)提出一種全新的研究方案，主要解決以下問題：
（1）喂入斗、破碎筒、振動(dòng)篩體等零部件的參數(shù)，查找相關(guān)專利說明。
（2）振動(dòng)篩體的合理設(shè)計(jì)。
（3）損失率、破傷率、清凈率達(dá)到最小值。
（4）出籽口的離地高度的設(shè)計(jì)合理化。
（5）運(yùn)輸?shù)叵兜碾x地高度的設(shè)計(jì)。
1.6完成本課題需要的工作條件及解決的辦法
該機(jī)械動(dòng)力源為拖拉機(jī)，通過牽引裝置與拖拉機(jī)連接。
（1）查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計(jì)破殼取籽機(jī)構(gòu)。
（2）設(shè)計(jì)完各零部件后，進(jìn)行裝配組合，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠性。
（3）運(yùn)用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
（4）運(yùn)用Solidworks軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。
（5）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。
2基本結(jié)構(gòu)、原理及主要技術(shù)參數(shù)
經(jīng)過反復(fù)的考慮、研究和討論，確定打瓜破皮取籽機(jī)的總體機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)力傳送系統(tǒng)、破碎機(jī)構(gòu)、壓碎機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、打瓜籽收集機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)等。
2.1打瓜破皮取籽機(jī)結(jié)構(gòu)
打瓜破皮取籽機(jī)的總體方案圖如2-1所示。
圖2-1打瓜破皮取籽機(jī)的總體方案圖
打瓜破皮取籽機(jī)是一種組合式設(shè)備。它實(shí)質(zhì)上是打瓜取籽機(jī)的破碎系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、兩大組成。主要包括進(jìn)料口裝置；破碎裝置；壓碎裝置；瓜皮分離裝置；輸送裝置；瓜籽和瓜汁分離；機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)架等組成。
破碎裝置，主要是使整個(gè)打瓜進(jìn)行初步破碎。壓碎裝置，主要是把初步破碎的打瓜進(jìn)行碾壓使瓜瓤與瓜皮分離。瓜皮分離裝置，主要就是把瓜皮從機(jī)體當(dāng)中分離出去。輸送裝置，主要將其物料送入瓜籽和瓜汁分離裝置。瓜籽和瓜汁分離裝置，主要就是把瓜籽和瓜汁分離開進(jìn)行對瓜籽收集。
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，主要由小四輪、鏈輪與鏈條等組成， 故結(jié)構(gòu)緊湊。
打瓜破皮取籽機(jī)機(jī)構(gòu)如圖2-2所示。
1進(jìn)料口2籽瓜破碎裝置3籽瓜壓碎裝置4瓜皮分離裝置5水平螺旋輸送器6瓜籽和瓜汁分離裝置 7廢料排出口8.支架9瓜籽收集口
圖2-2打瓜破皮取籽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
2.2打瓜破皮取籽機(jī)工作原理
通過小四輪通過萬向節(jié)傳輸動(dòng)力帶動(dòng)鏈輪進(jìn)行工作，籽瓜從進(jìn)料口進(jìn)入到破碎裝置進(jìn)行初步的破碎，破碎的籽瓜進(jìn)入壓碎裝置，壓碎裝置進(jìn)行第二次破碎處理通過碾壓輪對初步破碎的籽瓜進(jìn)行瓜皮與瓜瓤的分離，分離的瓜皮與瓜瓤落入瓜皮分離裝置通過排皮軸的作用將瓜皮排出體外，其瓜籽與瓜瓤將通過篩體的篩眼將其瓜籽與瓜瓤落入儲存箱箱內(nèi)有個(gè)螺旋軸起作用就是把瓜籽與瓜瓤輸送到瓜籽和瓜汁分離裝置，其裝置外殼是個(gè)圓桶篩體其小篩孔將瓜汁和瓜瓤排出體外剩余的就是瓜籽和少量的雜質(zhì)。
2.3主要技術(shù)參數(shù)
表2-1 主要技術(shù)參數(shù)
參數(shù)項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
外形尺寸（長×寬×高）（mm）
1500×2000×1800
主動(dòng)輪鏈輪速（r/min）
270
籽瓜破碎率（%）
1.0
瓜籽損失率（%）
3.0
瓜籽潔凈率（%）
80
作業(yè)速度（Km/h）
2-3
動(dòng)力額定轉(zhuǎn)速（r/min）
540
表2-2 配套動(dòng)力要求
參數(shù)項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
最小要求功率，千瓦馬力
22（18）
最大允許功率，千瓦馬力
48（65）
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）
540
液壓輸出
有
掛接裝置
1類三點(diǎn)懸掛
3主要部件的設(shè)計(jì)
3.1進(jìn)料口作用
保證打瓜比較穩(wěn)定的量進(jìn)入破碎裝置其進(jìn)料口具有一定的儲存量保持正常工作簡圖3-1。
圖3-1進(jìn)料口簡
進(jìn)料口的體積 （3-1）
3.2打瓜彈性的計(jì)算
采用三思微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行打瓜的壓縮試驗(yàn)。加載壓頭為圓柱體，直徑10mm，壓縮速度10mm/min。
通過連接在計(jì)算機(jī)上的壓力傳感器記錄，將打瓜破裂時(shí)的應(yīng)力值與變形量填如表3-1.
根據(jù)布森聶理論，公式（3-2）計(jì)算出打瓜彈性模量填入對應(yīng)表3-1.
（3-2）
式中:E—物料彈性模量，單位：Pa；
F—壓力，N；
D—變形，mm；
u—泊松比；水果和蔬菜的泊松比在0.2~0.5,取打瓜的泊松比為0.3；
試驗(yàn)樣品之一的壓力變形曲線，曲線拐點(diǎn)為破裂點(diǎn)，對應(yīng)著打瓜宏觀結(jié)構(gòu)的破壞。即當(dāng)達(dá)到打瓜強(qiáng)度極限時(shí)，瓜皮發(fā)生破裂，由表2可看出打瓜破壞所需的靜載荷力均在1000N以上。
表3-1 應(yīng)力—變形實(shí)驗(yàn)結(jié)果
序號
最大變形量（mm）
壓力（KN)
彈性模量（106Pa）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均
24
26
30
29
20
22
18
25
22
23
23.9
1.6
1.3
1.2
1.6
1.2
1.4
1.1
1.3
1.1
1.3
1.31
6.07
4.55
3.64
5.02
5.46
5.79
5.56
4.73
4.55
5.14
5.05
3.3破碎裝置
3.3.1破碎裝置的作用
籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部，由安裝在軸上的九個(gè)形狀大小相同的圓柱形彎齒組成，在軸的高速旋轉(zhuǎn)過程中能夠完成籽瓜的初步破碎。
3.3.2破碎軸的計(jì)算
該設(shè)計(jì)動(dòng)力由拖拉機(jī)提供，根據(jù)配套動(dòng)力要求，通過查資料拖拉機(jī)動(dòng)力輸出的功率一般為40%—50%，本課題以50%計(jì)算，最大允許功率按48kW算，拖拉機(jī)通過萬向節(jié)傳動(dòng)軸將動(dòng)力輸入到如上圖2-2的5軸上，從而帶動(dòng)裝置進(jìn)行工作。
已知，圖2-2上的齒輪齒數(shù)設(shè)計(jì)為、、、、、
拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速為
則軸2的轉(zhuǎn)速為：
（3-3）
軸5的功率為：
鏈傳動(dòng)效率一般為90%~93%，本課題研究取93%。
（3-4）
傳動(dòng)比計(jì)算： （3-5）
破碎軸的受力分析計(jì)算具體如下：
圖3-2 破碎軸的示意圖
由公式： （3-6）
已知：，
代入得： （3-7）
（3-8）
由上面的打瓜彈性估算實(shí)驗(yàn)：打瓜破壞所需的靜載荷力均在1000N以上，由于我們所計(jì)算出的，所以符合設(shè)計(jì)。
3.4籽瓜壓碎裝置
3.4.1籽瓜壓碎裝置的作用
壓碎輥有圓柱及安裝在圓輥上的8個(gè)棱角組成，通過壓碎輥的進(jìn)一步壓碎，可以將經(jīng)過破碎齒初步打碎的籽瓜中，還未完全分離的瓤和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過擠壓徹底分離。
3.4.2壓碎裝置的計(jì)算
（3-9）
轉(zhuǎn)速：
（3-10）
（3-11）
受力分析具體如下：
圖3-3 壓碎軸
由公式：
（3-12）
（3-13）
已知：，代入公式
（3-14）
得：
3.5瓜皮分離裝置
瓜皮分離裝置的作用，其裝置位于籽瓜壓碎裝置下部，壓碎裝置將瓤和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過擠壓徹底分離以后進(jìn)入瓜皮分離裝置，其裝置對破碎的瓜皮進(jìn)行分離排出體外。其瓜籽、瓜籽和少量的小瓜皮，通過篩體落入收集箱對物料進(jìn)行下一步的處理。
分離裝置軸的功率為：
（3-15）
（3-16）
轉(zhuǎn)速：
（3-17）
（3-18）
傳動(dòng)比：
（3-19）
（3-20）
4 籽皮分離裝置中心軸的校核
籽皮分離裝置中心軸如圖4-1所示。
圖4-1 籽皮分離裝置中心轉(zhuǎn)軸
4.1軸直徑的選擇
在工作過程中，主動(dòng)分離中心軸承受的力有自重和破碎打瓜在分離過程中對軸反作用力?，F(xiàn)在 計(jì)算主動(dòng)分離中心的最小直徑。經(jīng)過查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得知計(jì)算軸的最小直徑的公式。軸的最下直徑為：
（4-1）
式中：——主動(dòng)滾筒最小直徑（）
——軸的許用扭切應(yīng)力（）
——傳遞的功率（）
——軸的轉(zhuǎn)速（）
——軸的材料和承載情況確定的常數(shù)
由產(chǎn)生的功率經(jīng)過一系列的損耗，最終傳到了主動(dòng)分離中心軸上。在這傳遞的過程中經(jīng)過了一個(gè)一個(gè)鏈輪。
經(jīng)過計(jì)算和查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得：
將數(shù)據(jù)代入公式（4-1）得：
所以主動(dòng)分離裝置中心軸最小處的直徑為50。此軸所選取的材料為45號鋼，抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度。因此此軸滿足受力要求，能夠正常的工作。
籽皮分離裝置中心軸在工作時(shí)，除受到車輛的重力外，還受到轉(zhuǎn)向時(shí)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，軸上的鍵所起到了固定齒輪的作用，鍵側(cè)面受力還是比較大的，故對以上所述的進(jìn)行校核。
4.2軸校核
根據(jù)所傳動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以及傳動(dòng)軸長度，兩端自由支撐，材料均勻的等截面?zhèn)鲃?dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速，為：
(4-2)
式中：D—傳動(dòng)軸的直徑最細(xì)端（取軸端面直徑）mm；
L—傳動(dòng)軸的支撐長度（取整個(gè)軸的長度）mm；
將D=50mm，L=1700代入（4-2）可以得出：=1038（r/min）。
實(shí)際上傳動(dòng)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速最大為342（r/min），由于傳動(dòng)軸動(dòng)平衡的誤差的影響，實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速要低于計(jì)算的值，所以要引進(jìn)安全系數(shù)。
帶入數(shù)值：，所以合格。
4.3軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的校核
傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，對于傳動(dòng)軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按（4-2）式計(jì)算[18]：
（4-3）
式中：T—傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，
D、d—軸的最大徑和最小徑 mm
將、、D=60mm、d=50mm代入（4-3）得：
，一般軸的許用應(yīng)力，由于故以上狀態(tài)能滿足工況使用要求[19]。
4.4傳動(dòng)軸健側(cè)擠壓應(yīng)力的校核
根據(jù)資料查詢對傳動(dòng)軸健齒側(cè)擠壓應(yīng)力進(jìn)行校核利用公式（4-3）計(jì)算[18]：
（4-4）
式中：—計(jì)算轉(zhuǎn)矩
—鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，取1.3
—鍵外徑 mm
—鍵內(nèi)徑 mm
—鍵的有效工作長度 mm
—鍵數(shù)量，這里取1
將、、、、、代入式（4-4）得：
當(dāng)鍵面硬度為35HRC時(shí)，許用擠壓應(yīng)力為
則，鍵擠壓強(qiáng)度。
5結(jié)論
此打瓜破皮取籽機(jī)的使用，改變了以前人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的缺點(diǎn)。同時(shí)也解決了以往打瓜收獲的困難、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)。此打瓜破皮取籽機(jī)的研制滿足了大部分的需要。由于該機(jī)取籽率高，損失率低，可以作為以打瓜籽為原材料進(jìn)行深加工的工廠的后盾，同時(shí)也解放了勞動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化破皮取籽的全過程。當(dāng)然此機(jī)器也存在不足的地方，其中有一個(gè)就是打瓜碎皮容易在進(jìn)料口處跳出來，雖然可以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的大小，但是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此可以在進(jìn)料斗設(shè)置成半封閉狀態(tài)，這樣可以提高該機(jī)器的生產(chǎn)率。
小 結(jié)
通過本次課程設(shè)計(jì)，總結(jié)有以下幾點(diǎn)：
（1）籽瓜破皮取籽機(jī)的設(shè)計(jì)成果具有廣闊的應(yīng)用空間，對于產(chǎn)品的其他應(yīng)用有待進(jìn)一步開發(fā)，對于針對各種應(yīng)用的改進(jìn)研究還有很多工作可做。
（2）針對破皮取籽機(jī)的取籽潔凈率要求，對于壓碎裝置、分離裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是亟待解決的一個(gè)新問題。
（3）針對籽瓜大小，設(shè)計(jì)系列化破碎裝置也是今后研究的重要問題。
（4）在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對籽瓜破皮取籽機(jī)的主要組成機(jī)構(gòu)：籽瓜的破碎機(jī)構(gòu)、壓碎機(jī)構(gòu)、分離機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)比進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算；
（5）對所涉及到的所有零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)并繪制出所有傳動(dòng)零件、聯(lián)結(jié)和固定裝置的零件制造圖。
總體來說，此次課程設(shè)計(jì)，我運(yùn)用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖，還運(yùn)用Solidworks軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。由于開始這兩個(gè)軟件運(yùn)用不太熟練在此設(shè)計(jì)中碰到很多困難，當(dāng)然在困難中也不斷的成長，在不懂的情況下及時(shí)的向老師和同學(xué)請教，在他們的幫助下也通過自己的努力順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
致 謝
在本論文的完成過程中，我的導(dǎo)師吳明清老師給予了我悉心指導(dǎo)和熱情鼓勵(lì)，使我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識和執(zhí)著的敬業(yè)精神給我留下了深刻印象。激勵(lì)我克服困難，廣泛涉獵新思想、新理論，不斷地探求新的科學(xué)發(fā)展。同時(shí)，也讓我懂得如何去踏踏實(shí)實(shí)地工作、勤勤懇懇地做人。
在此次設(shè)計(jì)中，非常感謝學(xué)校組織的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們把大學(xué)四年學(xué)習(xí)到的知識在畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)的林淋漓盡致。做畢業(yè)設(shè)計(jì)我才發(fā)現(xiàn)原來的專業(yè)知識這么淺薄。所以才導(dǎo)致設(shè)計(jì)改了一遍又一遍問題仍然存在，希望各位老師指出我的不足之處，來更加完善我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在做課題的過程中遇到了很多困難，畢業(yè)設(shè)計(jì)在吳老師的熱心幫助下才得以順利完成，在此，謹(jǐn)向吳老師表示衷心的感謝和誠摯的敬意。同時(shí)，感謝在做課題過程中為我提供便利和幫助的老師和同學(xué)們。感謝班級的所有同學(xué)們，感謝我們在一起度過的這段忙碌又愉快的時(shí)光。在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意!衷心地感謝在百忙之中參加畢業(yè)答辯的各位老師!
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