土豆去皮切片一體機(jī)設(shè)計(jì)圖紙說(shuō)明書資料參考用
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土豆去皮切片一體機(jī)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題 目： 土豆去皮切片一體機(jī)
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
年 級(jí)： 級(jí)
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
系 別： 機(jī)械系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師：
完成日期： 年 5 月 1 日
摘要
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平越來(lái)越高，農(nóng)業(yè)機(jī)械得到了大規(guī)模的應(yīng)用。一機(jī)多用化發(fā)展成為技術(shù)創(chuàng)新的潮流。本文所設(shè)計(jì)的土豆削皮切片一體機(jī)，從一體化、高效化出發(fā)，針對(duì)中小場(chǎng)合，例如加工作坊、食堂、家庭等進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文分別對(duì)帶、軸、凸輪、刀片、齒輪等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制了總裝與部裝圖紙以及各零件的圖紙。完成全部設(shè)計(jì)后，對(duì)削皮切片一體機(jī)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，指出它的特點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)之處以及存在的一些不足，并提出了一些改進(jìn)的措施。本文設(shè)計(jì)的土豆削皮切片一體機(jī)能最大實(shí)現(xiàn)土豆產(chǎn)品加工的功能和效率的提高。
關(guān)鍵詞：削皮 切片 一體機(jī) 高效率
Abstract
As the development of science and technology,the standard of living is getting higher and higher.Agricutural machinery technology has also been a large-scale application.Development of a multifunctional machine become the treat of technological innovation.The sliced potato peeler machine from the integration of multifunctional,high-efficiency of this article,aimed at some small and medium-sized places,such as the workshop,canteen and household.In this design,the author designs and calculates the tape,axis,cam,disk and gear.Completed all the design,evaluation noted that it the department of the characteristics advantages ,and the presence of a number of shortcomings,and proposed some improvement measures.This article is designed for multi-purpose potatoes peeled sliced potato processing functions to achieve maximum functionality and efficiency.
Keywords: paring sliced integrated high efficiency
目錄
第一章 緒論 8
1.1 土豆的形態(tài)、分布及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值概述 8
1.2 土豆削皮的現(xiàn)狀概況 9
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 9
1.3.1 國(guó)內(nèi)外去皮機(jī)發(fā)展概況 9
1.3.2 國(guó)內(nèi)外切片機(jī)發(fā)展概況 10
1.3.3 國(guó)內(nèi)外削皮切片一體機(jī)發(fā)展概況 11
第二章 一體機(jī)去皮部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.1 一體機(jī)去皮部分的設(shè)計(jì)及特點(diǎn) 11
2.1.1 工藝流程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 11
2.2 摩擦式土豆去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu) 12
2.2.1 工作滾筒 12
2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 13
2.2.3 土豆清洗系統(tǒng) 13
2.2.4 污水處理系統(tǒng) 13
2.3 工作原理 14
第三章 一體機(jī)去皮結(jié)構(gòu)的參數(shù)確定 14
3.1 物料在工作滾筒上的受力分析 14
3.2 滾筒轉(zhuǎn)速的確定 15
3.3 電機(jī)的選擇 16
3.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 16
3.3.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 16
3.3.3 電動(dòng)機(jī)校核 16
第四章 主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 17
4.1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 17
4.1.1 帶傳動(dòng)的時(shí)效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 17
4.1.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 17
4.1.3 V帶輪的設(shè)計(jì) 19
4.2 齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 19
4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 20
4.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 22
4.2.4 幾何尺寸計(jì)算 23
4.3 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 24
4.3.1 軸的材料及選擇 24
4.3.2 滾筒兩端軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
4.3.3 初步計(jì)算軸的直徑 25
4.3.4 軸的強(qiáng)度校核 25
4.4 滾動(dòng)軸承的選擇 26
4.5 焊縫強(qiáng)度的校核 26
4.6 鍵 27
4.6.1 鍵的選擇 27
4.6.2 鍵的校核 27
第五章 一體機(jī)土豆切片部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
5.1 一體機(jī)土豆切片部分的設(shè)計(jì)及特點(diǎn) 28
5.2 凸輪式切片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 29
5.2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 29
5.2.2 工作原理 29
第六章 一體機(jī)土豆切片部分的參數(shù)確定 29
6.1 物料在切片桶內(nèi)的受力分析 29
6.2 切片速度的確定 30
第七章 主要零件結(jié)構(gòu)及計(jì)算 30
7.1 凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 30
7.1.1 凸輪的選材及推桿的選擇 30
7.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定 31
7.2 切片的尺寸確定 33
7.2.1 切片桶的尺寸確定 33
7.2.2 鋼柱與空心圓柱桶之間的焊縫校核 33
7.3 杠桿參數(shù)確定 34
7.3.1 杠桿尺寸確定 34
7.3.2 杠桿強(qiáng)度校核 34
7.4 彈簧的選擇 35
7.5 銷的選擇 35
7.6 軸的校核 36
第8章 總結(jié) 39
致謝 40
第1章 緒論
1.1 土豆的形態(tài)、分布及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值概述
土豆傳入我國(guó)已有三百多年的歷史，是一種糧菜兼用型的蔬菜，土豆與稻、麥、玉米、高粱一起被稱為全球五大農(nóng)作物。土豆產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，在我國(guó)分布很廣，有二十多個(gè)省、自治區(qū)種植，是我國(guó)主要糧食作物之一。目前世界上79％的國(guó)家種植土豆，每年的總產(chǎn)量3億多噸，僅在小麥、玉米、水稻之后，居第四位。世界土豆主要生產(chǎn)國(guó)有俄羅斯、波蘭、中國(guó)、美國(guó)。土豆在我國(guó)分布極為廣泛，主要產(chǎn)地集中在四川、黑龍江、甘肅。內(nèi)蒙、河北、山西、云南、貴州等省。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)土豆種植面積居世界第二位，產(chǎn)量居世界第一位。
土豆是一個(gè)礦物質(zhì)寶庫(kù)，各種礦物質(zhì)是蘋果的幾倍至幾十倍不等，500克土豆的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大約相當(dāng)于1750克的蘋果，含有豐富的維生素A和維生素C以及礦物質(zhì)，優(yōu)質(zhì)淀粉含量約為16.5%，還含有大量木質(zhì)素等，被譽(yù)為人類的“第二面包”。土豆還有很神奇的藥用價(jià)值。土豆中的淀粉在體內(nèi)吸收緩慢，不會(huì)導(dǎo)致血糖過(guò)快上升;膳食纖維在根莖類蔬菜中含量較高，常吃土豆可促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，且膳食纖維有助于降低罹患結(jié)腸癌和心臟病的風(fēng)險(xiǎn)是多項(xiàng)健康研究的成果；土豆鉀含量很高，能夠排除體內(nèi)多余的鈉，有助于降低血壓。土豆主要用于鮮食，其次加工淀粉、粉絲、粉皮，部分用于加工方便食品。隨著快餐業(yè)的迅速崛起，薯?xiàng)l、薯片等休閑食品的消費(fèi)量急劇增長(zhǎng)，給土豆生產(chǎn)和加工帶來(lái)了蓬勃生機(jī)與活力。土豆是珍貴的食物，它既是糧又是菜，營(yíng)養(yǎng)豐富淀粉含量高達(dá)11%-25%，且蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，容易消化和吸收，其中含有十八種氨基酸、多種維生素及豐富的礦物質(zhì)元素。屬于低熱量、高蛋白、多種維生素和礦物質(zhì)食品。王建。馬鈴薯加工利用前景廣闊。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與技術(shù)，1998 土豆的蛋白質(zhì)主要是球蛋白，其生物價(jià)值為67，高于出大米以外的各種糧食。如果用35%的雞蛋清和65%的土豆蛋白混合使用，則可以合成目前已知的最佳蛋白質(zhì)。土豆中主要含有半纖維素，它能增加腸道蠕動(dòng)的次數(shù)。另外，土豆還是一種較好的化工原料日本用土豆作原料生產(chǎn)塑料。
在土豆的工業(yè)加工過(guò)程中，去皮切片成為關(guān)鍵的部分，土豆去皮、土豆切片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)家庭、食堂、作坊等中小型場(chǎng)合設(shè)計(jì)一種去皮切片一體機(jī)，除了可以去皮，同時(shí)還可以進(jìn)行切片。本機(jī)構(gòu)去皮切片一體機(jī)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：一、去皮切片一體化，降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效益。二、機(jī)械機(jī)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單。三、一機(jī)多用，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 土豆削皮的現(xiàn)狀概況
土豆的制品在市面上有很多，比如：土豆條、土豆片、土豆泥等。但是無(wú)論何種制品，其加工工藝要求必須對(duì)土豆進(jìn)行去皮處理，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，保證其外觀、色澤和口感。土豆去皮的方法主要有人工去皮、機(jī)械去皮、化學(xué)去皮輻射去皮和蒸汽去皮等。人工去皮的的效果較好，但效率低、損失率高，顯然不能適應(yīng)土豆產(chǎn)業(yè)化房展的需要。機(jī)械去皮有離心去皮和摩擦去皮兩種形式，主要依賴土豆與土豆之間及土豆金剛砂或橡膠之間的摩擦達(dá)到去皮的目的。現(xiàn)在市面上最多的也是運(yùn)用這種方法來(lái)對(duì)土豆進(jìn)行去皮處理，本論文所涉及的到的去皮方法也是運(yùn)用土豆與橡膠的摩擦來(lái)去皮的?；瘜W(xué)去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴強(qiáng)堿溶液及特配化學(xué)去皮液的作用，軟化和松弛土豆表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達(dá)到去皮的目的，這種方法成本太高，對(duì)工藝要求太高。輻射去皮是利用輻射波被表皮的水分吸收、蒸發(fā)，使入射的輻射波剛進(jìn)入受熱體的淺表層即引起強(qiáng)烈的共振，被吸收和轉(zhuǎn)化為熱量，從而達(dá)到剝皮的效果，但果皮只能廢棄不能利用。蒸汽去皮是將馬鈴薯在蒸汽中進(jìn)行短時(shí)間的處理，使其表層熟化，然后利用鐵刷和流水沖去外皮，達(dá)到去皮的目的。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1 國(guó)內(nèi)外去皮機(jī)發(fā)展概況
（1）機(jī)械式摩擦去皮機(jī)
目前，國(guó)內(nèi)主要使用機(jī)械摩擦去皮機(jī)。胡蘿卜、馬鈴薯等塊根類原料常使用擦皮機(jī)去皮，然后進(jìn)行切片或制醬，例如油炸馬鈴薯片、胡蘿卜泥等。
（2）蒸煮裝置
國(guó)內(nèi)外食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機(jī)和高壓蒸煮鍋。但在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)土豆片的蒸煮要求不高，使用自制的蒸煮裝置完成可以滿足要求。
（3）化學(xué)去皮裝置
去皮機(jī)廣泛應(yīng)用于桃、李、土豆等果蔬的去皮。一般與蒸汽去皮聯(lián)合使用，根據(jù)物料的不同科采用不同的工藝。對(duì)于桃、李、土豆等，則先用堿液腐蝕后用蒸汽處理。
（4）水洗磨蝕去皮機(jī)
水洗磨蝕去皮機(jī)是油炸土豆片生產(chǎn)線的一種獨(dú)立設(shè)備。它是以螺旋桿狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致土豆有規(guī)律的翻滾而去皮。這種去皮機(jī)可使土豆的去皮損失最少，去皮輥的使用壽命長(zhǎng)，不采用潤(rùn)滑油的軸承排除了有污物的產(chǎn)生，水系的用水量少。
現(xiàn)在市面上最多的也是運(yùn)用這種方法來(lái)對(duì)土豆進(jìn)行去皮處理，本論文所涉及的到的去皮方法也是運(yùn)用土豆與橡膠的摩擦來(lái)去皮的。化學(xué)去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴強(qiáng)堿溶液及特配化學(xué)去皮液的作用，軟化和松弛土豆表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達(dá)到去皮的目的，這種方法成本太高，對(duì)工藝要求太高。輻射去皮是利用輻射波被表皮的水分吸收、蒸發(fā)，使入射的輻射波剛進(jìn)入受熱體的淺表層即引起強(qiáng)烈的共振，被吸收和轉(zhuǎn)化為熱量，從而達(dá)到剝皮的效果，但果皮只能廢棄不能利用。蒸汽去皮是將馬鈴薯在蒸汽中進(jìn)行短時(shí)間的處理，使其表層熟化，然后利用鐵刷和流水沖去外皮，達(dá)到去皮的目的。
1.3.2 國(guó)內(nèi)外切片機(jī)發(fā)展概況
國(guó)外單一的果蔬去皮或切片技術(shù)都發(fā)展較早，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)，果蔬去皮或切片技術(shù)的研制更加迅速。就單從切片技術(shù)而言，國(guó)外切片技術(shù)于七十年代末已經(jīng)發(fā)展成熟，到八十年代中期以后更是達(dá)到鼎盛時(shí)期，世界生產(chǎn)切片機(jī)的著名廠家包括瑞士MeyerBurger AG公司的TS系列機(jī)，日本Tokyo Semitsu株式會(huì)社的TSK（若干）系列機(jī)，美國(guó)STC公司的STC系列機(jī)等。發(fā)展到現(xiàn)在，就切片機(jī)的功能而言，已經(jīng)相當(dāng)齊全，而且復(fù)合化，切片的方式也多種多樣。我國(guó)的切片技術(shù)始于七十年代中期，切片的研究開發(fā)已有30年的歷史，已有切片機(jī)的生產(chǎn)廠家如山東省諸城市大洋食品機(jī)械廠、江陰鑫達(dá)藥化機(jī)械廠。主要的切片形式有以下幾種：
（1）直線往復(fù)式切片機(jī)。直線往復(fù)式切片機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效益低。 因此它應(yīng)用于工作要求不高、效益低的場(chǎng)合。
（2）圓盤旋轉(zhuǎn)式切片機(jī)。圓盤旋轉(zhuǎn)式切片機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單也有較高的生產(chǎn)效益，因此它廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。
（3）水槍式切片機(jī)。。水槍式切片機(jī)耗水量打， 只能切出平直的片， 因此它的應(yīng)用不是十分廣泛。
（4）圓形（內(nèi)圓切片、外圓切片）切片機(jī)。圓形式切片機(jī)有很高的工作效率，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)較困難，因此它應(yīng)用于工作效率要求相當(dāng)高的專業(yè)領(lǐng)域。
1.3.3 國(guó)內(nèi)外削皮切片一體機(jī)發(fā)展概況
隨著社會(huì)的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，人們?cè)絹?lái)越不滿足機(jī)械的單一化，單一的機(jī)器生產(chǎn)已經(jīng)不滿足人類的需求。一體化，一機(jī)多用等功能化成為人們追求的目標(biāo)。土豆的一體化加工機(jī)械也應(yīng)運(yùn)而生。但是目前市場(chǎng)中土豆削皮與切片機(jī)種類單一，效率低下，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難度大，使用不方便等特點(diǎn)，不滿足社會(huì)發(fā)展的需求。希望通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，使土豆削皮切片機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單化,更加易于操作,優(yōu)化去皮效果，提高切片效率,各部件間協(xié)調(diào)性號(hào)，達(dá)到一體化、多功能化效果，使土豆削皮切片一體機(jī)具有很強(qiáng)的生產(chǎn)性，適應(yīng)社會(huì)市場(chǎng)發(fā)展的需求。
第2章 一體機(jī)去皮部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 一體機(jī)去皮部分的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)
本設(shè)計(jì)主要考慮去皮后的土豆達(dá)到表面光滑、無(wú)破壞層、去皮過(guò)程無(wú)污染及切屑可利用為目的，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用。達(dá)到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。從而為推廣該產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。
2.1.1 工藝流程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
針對(duì)研制目的，采用清洗后去皮工藝，研制出攪戈式清洗機(jī)和離心式機(jī)械去皮機(jī)。采用可調(diào)節(jié)式刀片，達(dá)到切屑量課控制的目的。其工藝流程為：原料準(zhǔn)備→清洗→去皮→產(chǎn)品清洗→皮屑收集→產(chǎn)品收集。
攪戈式清洗機(jī)為國(guó)內(nèi)大量使用的清洗機(jī)械。其結(jié)構(gòu)如下：梯形洗槽內(nèi)，固定著輸送攪戈，攪戈通過(guò)由減速器由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，洗槽內(nèi)充水，在攪戈上部有噴水裝置。塊莖進(jìn)入洗槽浸泡在水里，由于在攪戈提升過(guò)程中，塊莖相互間以及攪戈葉間切屑而逐漸去皮，同時(shí)清水不斷從攪戈面部噴淋而下，沖洗塊莖，故塊莖越接近頂部越干凈。
離心式機(jī)械切屑去皮機(jī)如下：在外罩內(nèi)部裝有電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工作盤。盤內(nèi)均勻分布6個(gè)長(zhǎng)孔。長(zhǎng)孔上布置著切刀片。其中切屑刀片相對(duì)于長(zhǎng)孔間隙可適當(dāng)調(diào)節(jié)工作盤上部的外罩上均勻的分布著3塊彈板。工作盤下部裝有同主軸一同旋轉(zhuǎn)的橡腔刮板。工作時(shí)塊莖通過(guò)儲(chǔ)料室投入到工作室內(nèi)，工作盤按一定速度旋轉(zhuǎn)，在離心力重力和切屑力的共同作用下，利用塊莖相對(duì)于工作盤上到刀片間的相對(duì)速度差，將土豆的皮屑切去；同時(shí)，在離心力的作用下塊莖被甩向四周。并不斷滾動(dòng)，而周圍外罩上分布著幾塊彈板，將塊莖撞離外周，且不斷旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)，因此在刀片和彈簧板共同作用下土豆塊莖被均勻的切去外皮，實(shí)現(xiàn)土豆去皮目的。
摩擦式去皮機(jī)去皮機(jī)，以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)帶動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是帶動(dòng)去皮機(jī)的兩個(gè)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。其中一個(gè)滾筒設(shè)計(jì)成螺旋狀，這樣的設(shè)計(jì)讓滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中就把土豆由進(jìn)料口到出料口運(yùn)送；另一個(gè)滾筒主要是土豆的摩擦去皮滾筒，主要功能就是摩擦土豆表皮。在土豆運(yùn)送的過(guò)程中有高壓水槍對(duì)土豆進(jìn)行清洗處理，污水會(huì)直接流入滾筒下方的凹槽內(nèi)，凹槽有斜度，水流直接流入廢水桶內(nèi)。該生產(chǎn)為連續(xù)生產(chǎn)。本文采用摩擦式機(jī)械去皮機(jī)設(shè)計(jì)為方案。
2.2 摩擦式土豆去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu)
該機(jī)采用臥式機(jī)型，主要包括工作滾筒（摩擦滾筒、螺旋滾筒）、機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、土豆清洗系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等。
2.2.1 工作滾筒
工作滾筒包括圓柱形摩擦工作筒和矩形螺紋運(yùn)送工作筒。圓柱形滾筒都是由不銹鋼的薄鋼板卷焊而成的（采用不銹鋼是因?yàn)樗哂辛己玫哪透g性能承受一定的沖擊載荷，具有較高的硬度和耐磨性，特別是對(duì)于此類食品加工設(shè)備，食品安全衛(wèi)生狀況最佳）。桶外部是有摩擦橡膠刷包裹的圓柱形摩擦套。螺旋工作筒也是由不銹鋼板卷焊而成，但是在圓通外部又焊接一條矩形螺旋片，除螺紋外的圓筒表面由包裹了一層用于增大摩擦力的耐磨性塑膠套。
土豆摩擦套的確定：通過(guò)各方面對(duì)比，這里選擇膠輥。選擇理由：它具有優(yōu)異的耐臭氧老化、氧老化、光老化和氣候老化的性能；它特殊的表面性能，膠輥是疏水的，對(duì)許多材料不粘，可起到隔離作用；膠輥的生理惰性無(wú)味、對(duì)身體無(wú)不良影響；膠輥還耐高低溫，因?yàn)樵谀Σ吝^(guò)程中必然導(dǎo)致溫度的升高，耐高溫恰好解決了這個(gè)問(wèn)題。
螺紋工作筒凹槽內(nèi)的摩擦套的確定：這里選擇化纖。選擇理由：它的剝離強(qiáng)度很大，它的耐水能力很強(qiáng)，在土豆磨削過(guò)程中一直有高壓水槍對(duì)土豆進(jìn)行清洗，耐水性很重要；它的耐磨性很好，因?yàn)樵谕炼沟哪ハ鬟^(guò)程中，勢(shì)必與土豆和膠輥接觸，耐磨性是一個(gè)很重要的理由；它具有彈性和抗老化性；最主要是價(jià)格便宜。
2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)
該傳動(dòng)系統(tǒng)采用V帶一級(jí)傳動(dòng)，齒輪二級(jí)傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)安在機(jī)殼內(nèi)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。
2.2.3 土豆清洗系統(tǒng)
在土豆的磨削過(guò)程中，有多個(gè)高壓噴頭等距排列，從頭至尾對(duì)土豆進(jìn)行清洗作業(yè)。這里所需的水可以直接來(lái)自自來(lái)水管或者事先已經(jīng)儲(chǔ)備好的水庫(kù)。
高壓泵的選擇規(guī)格如下：
品牌/型號(hào)：金哥王/280
是否提供加工定制：是
類型：移動(dòng)式
水溫：冷水
移動(dòng)方式：輪式拖動(dòng)式
型號(hào)：280
噴射壓力：1-9（）
射程：9米
水量：9-13升/分鐘
吸水高度：0-3mm
品牌：金哥王
用途：清洗設(shè)備
高壓噴頭的選擇：這里采用單孔圓柱式噴頭，噴孔的噴射角度為90度垂直向下。
噴孔直徑的選擇按照公式：，計(jì)算可得噴孔應(yīng)選擇的直徑為，按照市場(chǎng)上的噴孔即可選擇型號(hào)，式中：
射流靶距選擇在噴頭的基本段內(nèi)，不要超過(guò)消散段，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致霧化，是清洗的效率降低。這里選擇的靶距為50厘米，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行調(diào)試處理。噴頭采用角鋼打孔的方式放置。
2.2.4 污水處理系統(tǒng)
污水處理系統(tǒng)是一個(gè)由不銹鋼壓制而成的排水系統(tǒng)，如下圖所示，污水沿矩形漏斗底部流出。如果需要收集廢屑的話，可以在底部加入鐵絲網(wǎng)即可。
2.3 工作原理
以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)兩個(gè)工作滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在螺旋滾筒的作用下土豆由進(jìn)料口向出料口運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，除了輥刷的轉(zhuǎn)動(dòng)磨削外，還有土豆自身的運(yùn)動(dòng)，土豆自身運(yùn)動(dòng)是在螺旋滾筒凹槽內(nèi)的化纖布料作用下繞自身的中性線旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到土豆各個(gè)部分都被去皮的目的。除此之外，土豆在磨削的過(guò)程中有高壓水槍對(duì)土豆進(jìn)行清洗處理，這樣就免去了土豆必須事先清洗的步驟，因?yàn)樵谕炼惯^(guò)程中，土豆一直在被清洗，這樣做的目的是使去皮后的土豆可以進(jìn)行下一個(gè)步驟的加工，這里就是切片處理，土豆由出料口直接就進(jìn)入切片槽里面。高壓水槍噴出來(lái)的水，清洗后直接流入污水收集漏斗內(nèi)，沿著管道直接排到污水處理池。此設(shè)計(jì)為連續(xù)生產(chǎn)，這個(gè)生產(chǎn)就免除了土豆在磨完之后還必須加入的人力投入，也就是說(shuō)一體化生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。
第3章 一體機(jī)去皮結(jié)構(gòu)的參數(shù)確定
3.1 物料在工作滾筒上的受力分析
去皮機(jī)在工作時(shí)，滾筒以一定速度旋轉(zhuǎn)，工作槽內(nèi)的土豆在重力和摩擦力的共同作用下。這里需要考慮的問(wèn)題是土豆在滾筒上繞自身的軸線做圓周運(yùn)動(dòng)，這樣才能保證土豆每個(gè)面都能被磨削，其次還要保證土豆不會(huì)因?yàn)樾D(zhuǎn)太快飛出工作槽。
首先我們對(duì)螺旋滾筒進(jìn)行分析，土豆的直徑約為3-10厘米，根據(jù)這個(gè)我們基本能確定螺旋凹槽的深度不得小于3厘米，這里選擇3厘米。而且土豆的長(zhǎng)度是15-18厘米，所以凹槽的寬度選擇18厘米，為了方便計(jì)算這里選擇矩形螺紋槽。其次我們確定滾筒的直徑，一個(gè)土豆直徑最長(zhǎng)約為10厘米，為了不讓土豆超過(guò)滾筒的定點(diǎn)，這里取最小半徑10厘米，螺旋方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)。
這樣即可得到螺紋滾筒的基本尺寸如下：
為了方便制作和美觀我們直接把摩擦滾筒的直徑也定為20厘米，即
滾筒尺寸確定好之后我們對(duì)土豆進(jìn)行分析，根據(jù)動(dòng)能守恒定律對(duì)土豆列如下方程式
（--假設(shè)為臨界高度，即凹槽的深度30mm）
計(jì)算可得：
為了避免土豆因速度過(guò)大導(dǎo)致的飛出滾筒槽，現(xiàn)假設(shè)土豆繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的速度等于螺旋滾筒的速度。即：
螺紋滾筒的速度：，計(jì)算可得：
所以速度只要不超過(guò)這個(gè)數(shù)值就可以，在保證節(jié)省的前提下我們初步選擇電動(dòng)機(jī)，與之最接近的是600r/min的電動(dòng)機(jī)。
3.2 滾筒轉(zhuǎn)速的確定
如果選擇600r/min的電動(dòng)機(jī)則摩擦滾筒的最大轉(zhuǎn)速也就是這個(gè)，摩擦滾筒和螺旋滾筒的速度相差太小，不利于土豆的磨削，而且磨削量小的話則出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，由上面確定的螺程是200mm，這樣螺旋滾筒的長(zhǎng)度就需要很長(zhǎng)，太浪費(fèi)資源了。參考以往的磨削機(jī)構(gòu)，摩擦滾筒的轉(zhuǎn)速基本已經(jīng)達(dá)到要求，所以現(xiàn)在只需降低土豆自身旋轉(zhuǎn)速度就能減少滾筒的長(zhǎng)度。
根據(jù)這個(gè)問(wèn)題我提出了以下兩個(gè)假設(shè)：
（1）保證兩個(gè)滾筒的旋轉(zhuǎn)方向相同，只是兩個(gè)滾筒的轉(zhuǎn)速不同而已。
（2）讓土豆旋轉(zhuǎn)4圈就能完成磨削，第一圈主要是清洗表面的泥污，后面三圈才是完成土豆所有的表皮，旋轉(zhuǎn)太多會(huì)導(dǎo)致土豆的浪費(fèi)，旋轉(zhuǎn)太少會(huì)導(dǎo)致磨削不干凈。
圍繞這兩個(gè)假設(shè)，分析如下：
第一個(gè)假設(shè)：上面分析過(guò)摩擦滾筒的轉(zhuǎn)速基本已經(jīng)滿足，即直接用電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪帶動(dòng)就可以了，而螺旋滾筒要保證旋轉(zhuǎn)方向就必須二級(jí)傳動(dòng)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范中二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比，則用此電動(dòng)機(jī)所得到的的轉(zhuǎn)速。
第二個(gè)假設(shè)：土豆的直徑約為3-10cm，則最大土豆的周長(zhǎng) ，土豆的旋轉(zhuǎn)速度：，土豆旋轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間：，則螺旋滾筒的長(zhǎng)度
綜上所述：根據(jù)生活常識(shí)我們知道越慢磨削的效果越好，為了方便下料，選擇，因?yàn)槟Σ翝L筒和螺旋滾筒式對(duì)稱的，所以選取，
3.3 電機(jī)的選擇
3.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型
按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。
3.3.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
摩擦滾筒的工作轉(zhuǎn)速為600r/min,查表可知帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可能范圍為：，符合的只有1500r/min的電動(dòng)機(jī)。
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，因此選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y90L-4。
3.3.3 電動(dòng)機(jī)校核
電動(dòng)機(jī)所需工作功率：，也可以寫作：
由電動(dòng)機(jī)至滾筒的傳動(dòng)總效率為：
式中
則：
由選擇的電動(dòng)機(jī)可知，，
由公式，可得：，滿足要求！
第4章 主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
4.1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1 帶傳動(dòng)的時(shí)效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
帶傳動(dòng)的主要失效形式為帶在帶輪上打滑和疲勞破壞（斷層、撕裂或拉斷）。所以帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：
（1） 保證帶在工作過(guò)程中不打滑。
（2） 具有足夠的疲勞強(qiáng)度。
（3） 滿足一定的使用壽命。
4.1.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)一般為傳動(dòng)用途、工作條件、傳遞功率、帶輪轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比及對(duì)傳動(dòng)外廓2尺寸要求等。其設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是合理選擇參數(shù)，確定帶的截型、長(zhǎng)度、根數(shù)、及帶輪材料、結(jié)構(gòu)和尺寸。設(shè)計(jì)一般步驟如下：
已知電機(jī)的額定功率，磨削土豆的功率是，轉(zhuǎn)速為，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，每天的工作時(shí)間為10小時(shí)左右。
（1） 計(jì)算功率
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表8-7工作情況系數(shù)表查得：
（2）選擇V帶帶型
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)圖8-11選型圖可以確定為Z型V帶。
（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑
根據(jù)V帶的帶型，參考表8-6和8-8確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑，應(yīng)使，這里選擇小帶輪的直徑，故大帶輪的直徑。
驗(yàn)算帶的速度：，故速度合適。（帶傳動(dòng)的速度一般在5-25m/s之間）
（4）確定中心距，并確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
根據(jù)帶傳動(dòng)總體尺寸的限制條件或要求的中心距：
，初步選擇
計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng)：
，計(jì)算得
由表8-2所示選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
計(jì)算中心距離（即傳動(dòng)的實(shí)際中心距離）：
（5） 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角。小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)的小于大帶輪上的總摩擦力。因此打滑只能發(fā)生在小帶輪上，為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使：
，由此可知包角合適。
（6） 計(jì)算V帶的根數(shù)
，可得：，這里取
查表得：
（7）計(jì)算預(yù)緊力
，計(jì)算可得：，只要大于30N即可。
（8）計(jì)算壓軸力
壓軸力的最小值為：
4.1.3 V帶輪的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)公益性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分不均勻，輪槽工作面要精度加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2），以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料選取HT200的灰鑄鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。見(jiàn)附圖。
4.2 齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
（1）按照本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
（2）滾筒為一般的工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度（GB10095-88）
（3）材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-1選擇小齒輪材料40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料的硬度差為40HBS。
（4）選擇小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)。
4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即
（1）確定公式內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)值
1）試選載荷系數(shù)。
2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。
，計(jì)算可得：
3） 由表10-7選擇齒寬系數(shù)。
4） 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。
5） 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。
6） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)
7）查機(jī)械手冊(cè)10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。
8）計(jì)算接觸疲勞許用力
取失效概率為1%，安全系數(shù)，計(jì)算可得：
（2） 計(jì)算
1）試算小齒輪分度圓直徑，帶入中的最小值。
2） 計(jì)算圓周速度。
3）計(jì)算齒寬。
4） 計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
5）計(jì)算載荷系數(shù)。
根據(jù)，精度為8級(jí)，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù) ，
直齒輪
由表10-2查得使用系數(shù)；
由表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱分布時(shí)，.
由，，查圖10-13得,故載荷系數(shù)：
6） 按實(shí)際所得的載荷系數(shù)矯正所得的分度圓直徑：
7）計(jì)算模數(shù)m。
4.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：
（1）確定各公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖10-20c查得小齒輪的彎曲強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限
2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞安全系數(shù)1.4，由式
4）計(jì)算載荷系數(shù)K
5） 查齒形系數(shù)
由表10-5查得
6） 查取應(yīng)力矯正系數(shù)
由表10-5查得
7） 計(jì)算大小齒輪的并加以比較。
大齒輪的數(shù)值比較大。
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)2.12并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算的分度圓直徑，算出小齒輪的齒數(shù)：
大齒輪齒數(shù)：
這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的齒輪傳動(dòng)，既滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.2.4 幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算分度圓直徑
（2） 計(jì)算中心矩
（3）計(jì)算齒輪寬度
取
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖看圖紙。
4.3 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
由于軸承的型號(hào)是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故：
4.3.1 軸的材料及選擇
軸在工作時(shí)多承受交變載荷，故軸的失效一般為疲勞斷裂，占失效總數(shù)的40%-50%。因此軸的材料應(yīng)具有足夠的疲勞強(qiáng)度、較少的應(yīng)力集中敏感性，同時(shí)還須具有足夠的剛度、耐磨性、耐腐蝕性和良好的機(jī)械加工工藝性。
軸的材料一般用碳素鋼和合金鋼。
碳素鋼比合金鋼價(jià)廉，應(yīng)力集中敏感性差，優(yōu)質(zhì)中碳素鋼經(jīng)過(guò)熱處理后，可得到的機(jī)械性能。常用的有35,45,50號(hào)鋼，以45號(hào)鋼應(yīng)用最為廣泛。對(duì)于受力最不重要的軸也可采用Q235A和Q275A等普通碳素鋼。
合金鋼比碳素鋼具有更高的機(jī)械性能和更好的淬透性，但對(duì)應(yīng)力集中較敏感，且價(jià)格較貴，顧常用于高速、重載及要求有耐磨性或低溫等特殊條件的場(chǎng)合。常用的合金鋼有20Cr，35SiMn，40Cr，40MnB等。在一般工作溫度下，合金鋼和碳素鋼具有相近的彈性模量，所以采用合金鋼并不能提高軸的剛度。
軸的毛培通常采用圓鋼或鍛鋼，對(duì)于形狀復(fù)雜的軸也可以采用塑鋼或球磨鑄鐵，后者具有價(jià)廉、吸陣性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小等特點(diǎn)，但鑄件質(zhì)量不易控制。
通過(guò)綜合比較，此絲杠主軸選用45鋼正火處理，由表查得強(qiáng)度極限。
，查表可得其許用彎曲應(yīng)力
4.3.2 滾筒兩端軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮滾筒兩端的軸是焊接在滾筒兩端，焊縫在滾筒的封口板上。根據(jù)軸的尺寸查表得出鍵槽的尺寸，軸的鍵槽深度為。
滾筒的左端軸主要是用于聯(lián)接聯(lián)軸器，軸承，還有加強(qiáng)筋肋的焊接段，如圖所示，聯(lián)軸器段長(zhǎng)度為56mm,軸承為14mm，加強(qiáng)肋的長(zhǎng)度為42mm,中間還有兩段10mm的裝配間隙，軸與滾筒端面連接處還需要焊接8mm厚的圓板，故左端共長(zhǎng)140mm。
滾筒的右端只有一個(gè)滾動(dòng)軸承，再加上筋肋的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)為75mm。
4.3.3 初步計(jì)算軸的直徑
軸的直徑課按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法來(lái)進(jìn)行估算，即
，得
考慮到有的軸段有兩個(gè)鍵槽，將直徑增大5%，則
考慮到有的段要與聯(lián)軸器、齒輪、軸承相連，通過(guò)查閱手冊(cè)，選取凸緣聯(lián)軸器，初步選擇6204深溝球軸承，通過(guò)比較，可取得相同直徑20mm。為了便于裝配零件，需要去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45度倒角。
4.3.4 軸的強(qiáng)度校核
該機(jī)器所用的軸為傳動(dòng)軸，主要承受扭矩。則按扭矩輕度條件計(jì)算
軸的扭矩強(qiáng)度條件為：
式中：
此軸選用45號(hào)鋼，值為
通過(guò)計(jì)算軸在摩擦滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的扭矩最大，計(jì)算可得：
，，故軸的扭轉(zhuǎn)條件滿足。
4.4 滾動(dòng)軸承的選擇
因軸承只有徑向力的作用，故選擇深溝球軸承，按照工作要求并根據(jù)，由產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，精度標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的深溝球軸承6204 GB/T 276-1994，其中尺寸為，成對(duì)使用，安裝在立式軸承座上。
同時(shí)在驅(qū)動(dòng)端安裝一個(gè)膜片式彈簧圈對(duì)軸施加預(yù)載荷，所以可保證主軸系統(tǒng)無(wú)縫隙運(yùn)動(dòng)和高強(qiáng)度，這樣可以避免無(wú)載荷軸承在告訴下可能出現(xiàn)的球打滑現(xiàn)象，球打滑可能會(huì)引起表面變粗糙，提高運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。
軸承的潤(rùn)滑：該滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑。脂潤(rùn)滑是增稠劑和基礎(chǔ)油的混合物，可以分為以下潤(rùn)滑脂類型：
（1） 、由金屬皂作為增稠劑與潤(rùn)滑油所構(gòu)成的金屬皂基潤(rùn)滑脂。
（2） 、由無(wú)機(jī)膠凝劑式有機(jī)增稠劑與潤(rùn)滑油構(gòu)成的非皂基潤(rùn)滑脂。
（3） 、由有機(jī)式無(wú)機(jī)增稠劑與合成油構(gòu)成的合成潤(rùn)滑脂。該軸承選用2號(hào)鈣基脂為潤(rùn)滑脂。該軸承為長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑時(shí)間為間隔一年。
4.5 焊縫強(qiáng)度的校核
軸端封口板與軸端圓板的焊接方式為角焊縫，滿焊；加強(qiáng)筋的焊接方式單邊角焊縫，直角根部有短小的缺口，這里按照角焊縫計(jì)算。
其中: ──沿焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；
──角焊縫的計(jì)算厚度；
──角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度；
──角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表，角焊接的抗拉、抗壓和抗剪力；
這里采用反向推理的方式證明其受力滿足要求，即說(shuō)明焊縫滿足要求。
選取滾筒的左端為受力分析點(diǎn):
為角焊縫的計(jì)算厚度，圓板和加強(qiáng)肋的厚度都是8mm，所以這里選擇角焊縫的計(jì)算厚度也為最大厚度8mm。
為叫焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，這里包括圓板的周長(zhǎng)和四根筋肋的焊縫長(zhǎng)度。即：，，，得：
根據(jù)上面的選材，滾筒是用不銹鋼薄板壓制而成的，所以，滿足要求。
4.6 鍵
4.6.1 鍵的選擇
均為一般聯(lián)接，可用普通平鍵中的圓頭普通平鍵。
帶輪處鍵的選擇：
此處軸的直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表可得間的截面尺寸為：寬度，高度，取鍵長(zhǎng)
齒輪處鍵的選擇：
此處軸的直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表可得間的截面尺寸為：寬度，高度，取鍵長(zhǎng)
軸承處鍵的選擇：
此處軸的直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表可得間的截面尺寸為：寬度，高度，取鍵長(zhǎng)
4.6.2 鍵的校核
鍵、軸的材料都是鋼，鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1得許用擠壓應(yīng)力。
鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與連接件的接觸高度為，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)由公式：
，
根據(jù)以上式子可以看出只需要計(jì)算軸承處鍵的應(yīng)力就可以比較得出是否符合要求：
，滿足要求。
第5章 一體機(jī)土豆切片部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 一體機(jī)土豆切片部分的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)
本設(shè)計(jì)主要考慮去皮后的土豆進(jìn)入切片槽內(nèi)被切成均勻厚度片狀為目的，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用。達(dá)到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。從而為推廣該產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。
針對(duì)研制目的，采用磨皮后切片工藝，研制出旋轉(zhuǎn)刀片切片。采用可旋轉(zhuǎn)式刀片，控制刀片轉(zhuǎn)動(dòng)的速率，達(dá)到切片厚度控制的目的。其工藝流程為：原料準(zhǔn)備→切片→產(chǎn)品收集。
這種切片機(jī)的特點(diǎn)是土豆進(jìn)入切片槽里面，待土豆固定好之后，開始旋轉(zhuǎn)刀片，控制刀片的旋轉(zhuǎn)速度，對(duì)土豆進(jìn)行切片，速度越快，厚度越??；速度越慢，厚度越厚。切片好之后土豆通過(guò)刀片上一定的斜度，將土豆送至出料口，完成切片的工序。
針對(duì)本設(shè)計(jì)放棄了這種切片的方案，因?yàn)楸疚闹饕窃O(shè)計(jì)磨皮切片的一體機(jī)，如果選用這種方法的話就必須多加電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，這就造成了原料的浪費(fèi)，也違背了一體化的意愿。本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)磨皮滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪帶動(dòng)后面的的切片桶，對(duì)土豆進(jìn)行強(qiáng)制切片。
5.2 凸輪式切片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理
5.2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求及適用面來(lái)確定切片機(jī)的形式：該機(jī)采用立式機(jī)型，主要包括凸輪系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)架及切片桶及刀片槽。因?yàn)榱⑹角衅瑱C(jī)的進(jìn)料和出料都比較容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維修便易，立式切片機(jī)有凸輪傳動(dòng)軸、頂桿、土豆壓力桿，土豆切片進(jìn)料桶，可調(diào)節(jié)式刀片槽等裝置組成。
本機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：
（1） 降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高動(dòng)作效率
（2） 切片厚度一致性
（3） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊
（4） 實(shí)現(xiàn)了去皮切片一體化
5.2.2 工作原理
立式切片機(jī)采用螺旋滾筒軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)切片機(jī)的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)凸輪的兩端位置差控制土豆壓力桿的上下位置，當(dāng)凸輪的大徑端向上的時(shí)候壓力桿向下壓，將土豆從刀片槽內(nèi)壓出，達(dá)到切片的目的，當(dāng)凸輪的小徑端向上的時(shí)候，壓力桿在彈簧的作用下向上抬起，待土豆進(jìn)入切片桶內(nèi)在進(jìn)行下一次的切片。如果需要控制土豆片的厚度，可通過(guò)調(diào)節(jié)可變刀槽里面，刀與刀之間的距離來(lái)達(dá)到目的。
第6章 一體機(jī)土豆切片部分的參數(shù)確定
6.1 物料在切片桶內(nèi)的受力分析
土豆從去皮機(jī)出來(lái)之后直接進(jìn)入切片機(jī)內(nèi)，切片機(jī)的槽設(shè)計(jì)成立式圓柱筒形，土豆下方是由數(shù)把厚度很薄，但是剛度很強(qiáng)的刀片按照所需厚度要求依次排列。壓力桿下端制成空心圓柱體。
我們由實(shí)驗(yàn)可知土豆切片需要最大的壓力為50N，也就是5Kg的力才能完成。即壓力桿。只要壓力桿能提供超過(guò)這個(gè)50N的力，就能對(duì)土豆進(jìn)行切片。
由于土豆的長(zhǎng)度約在15-18cm。土豆經(jīng)去皮后進(jìn)入的切片桶直徑設(shè)計(jì)在25cm，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了讓土豆在進(jìn)入切片桶里面能夠整個(gè)都在刀片上，不會(huì)與桶臂形成一定的角度，同時(shí)也是為了切削出土豆以外的東西，可以達(dá)到一物多用。
6.2 切片速度的確定
由以上的設(shè)計(jì)可知土豆是通過(guò)螺旋滾筒從原料到成品運(yùn)送的，也就是螺旋滾筒運(yùn)送的快慢決定了切片速度的快慢。
螺旋滾筒的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為，土豆要從第一個(gè)槽內(nèi)運(yùn)送到第二個(gè)槽內(nèi)需要一個(gè)導(dǎo)程的距離，而一個(gè)導(dǎo)程需要一轉(zhuǎn)才能完成，照這個(gè)算法也就是磨好的土豆平均下來(lái)4s一個(gè)，按照此設(shè)計(jì)也就是說(shuō)4s內(nèi)，切片機(jī)所要完成的工序有壓力桿向下壓，將土豆切片，切好后壓力桿抬起，完成一個(gè)循環(huán)。
即，這個(gè)速度剛好等于螺旋滾筒的速度，也就是說(shuō)切片機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)出了凸輪和頂桿外，無(wú)需再加入其他的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這使得系統(tǒng)也更加簡(jiǎn)單。
第7章 主要零件結(jié)構(gòu)及計(jì)算
7.1 凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
7.1.1 凸輪的選材及推桿的選擇
凸輪的工作表面必須要有高的耐磨性，并能承受較大的表面應(yīng)力。在選擇凸輪材料時(shí)，主要考慮凸輪結(jié)構(gòu)所承受沖擊載荷和磨損等問(wèn)題。通常凸輪用45號(hào)鋼制造，淬硬至52-58HRC。更高要求時(shí)，可用15號(hào)鋼或20Cr鋼制造；滲碳并淬火至56-62HRC，滲碳厚度為0.8-1.5mm。或采用可進(jìn)行氮化處理的鋼材，經(jīng)氮化處理后，使表面硬度達(dá)到60-67HRC，以增強(qiáng)凸輪表面的耐磨性。
對(duì)于輕載凸輪。也可以使用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵，或45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理到22-26HRC。
應(yīng)該注意的是，凸輪機(jī)構(gòu)中滾子所選用的材料。滾子比凸輪容易制造，而且損壞后更換也方便，當(dāng)滾子采用凸輪相同的材料和熱處理方法時(shí)，在工作中滾子總比凸輪先磨損，故滾子課采用與凸輪相同的材料制造，也可采用20Cr鋼經(jīng)滲碳處理，其表面硬度可達(dá)56-62HRC，滲碳深度可達(dá)1-1.5mm,或用碳素工具鋼T8等淬硬到55-59HRC。
對(duì)于此機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，切土豆的力約在50N左右，轉(zhuǎn)速為0.25r/s，所以此機(jī)構(gòu)屬于低速輕載裝置，故選用45號(hào)鋼制造，淬硬至52-58HRC。
尖頂推桿構(gòu)造簡(jiǎn)單，但易磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場(chǎng)合。
滾子推桿由于滾子與凸輪輪廓之間的滾動(dòng)摩擦，所以磨損較小，故可用來(lái)傳遞較大的動(dòng)力，滾子通常采用特制結(jié)構(gòu)的球軸承或滾子軸承。
平底推桿的優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底的接觸面間易形成油膜，潤(rùn)滑較好，所以常用于高速傳動(dòng)。
綜上所述，這里選擇滾子推桿，推桿為直推桿。滾子也采用45號(hào)鋼制成，淬硬至52-58HRC。這里滾子選用深溝球滾子軸承。
7.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定
（1）先確定凸輪的基本尺寸，設(shè)初步確定凸輪的基圓半徑為推桿滾子半徑為，其次要選定推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這里推桿的運(yùn)動(dòng)方式是當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)90度時(shí)，推桿上升130mm,當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)90度時(shí)，推桿下降130mm,凸輪轉(zhuǎn)過(guò)180度時(shí)，推桿停止不動(dòng)。因其工作條件為低速輕載，應(yīng)選用較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以保證推桿運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和工作精度。
（2）求理論廓線
對(duì)于對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的理論廓線坐標(biāo)，求得式中，位移s應(yīng)分段計(jì)算。
（a）
1） 推程階段
2）、回程階段
3） 休止階段
4）推程段的壓力角和回程段的壓力角
取計(jì)算間隔5度，將以上各相應(yīng)值帶入(a)計(jì)算理論輪廓線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。在計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：在推程階段取，在回程階段取，在休止階段。
（3）求工作廓線
其中：
1） 推程段
2）回程段
3）休止階段
根據(jù)以上的公式可以計(jì)算出凸輪工作輪廓線各點(diǎn)的坐標(biāo)，就可以畫出凸輪的大小。
這里的滾子采用深溝球滾動(dòng)軸承，軸承型號(hào)為6200 GB/T 276-1994，滾子的尺寸為。根據(jù)滾子的尺寸這里選擇凸輪的厚度為15mm。
7.2 切片的尺寸確定
7.2.1 切片桶的尺寸確定
由上面的受力分析可知，圓桶的直徑為250mm，這里圓桶為立式，上下都為開口，圓桶是圓管制而成，為焊縫聯(lián)接。圓桶從底部以上3cm開始開槽，槽口寬10cm,高10cm。
壓力桿制成空心圓柱體，圓柱體高30cm,圓柱的直徑為24cm,空心圓柱體用不銹鋼壓制而成，兩面都用封口板焊接起來(lái)。這里壓力桿直徑制成24cm是為了留有空隙裝配和切片的時(shí)候因?yàn)閴毫U對(duì)側(cè)壁有一定的擠壓力，留有間隙是為了減少碰撞所消耗的能量，也對(duì)桶壁起保護(hù)作用。
計(jì)算圓柱體的重量：圓管的單位重量為20.806kg/m,封口板的單位質(zhì)量為712.717kg/m。這里假設(shè)圓管的長(zhǎng)度為0.28m,封口板厚0.01m,這樣計(jì)算可得圓柱體的總重量為：
空心圓柱體的上表面焊接一根長(zhǎng)約20cm鋼柱，鋼柱的直徑約為20mm。
這根鋼柱的重量為：
7.2.2 鋼柱與空心圓柱桶之間的焊縫校核
鋼柱與圓柱上表面采用角焊縫，滿焊，計(jì)算焊縫強(qiáng)度是否滿足要求。
其中: ──沿焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力；
──角焊縫的計(jì)算厚度,這里為10mm；
──角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度,；
──角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表，角焊接的抗拉、抗壓和抗剪力；
,顯然是滿足要求的。
7.3 杠桿參數(shù)確定
7.3.1 杠桿尺寸確定
圖所示為杠桿尺寸的確定圖。
杠桿全長(zhǎng)500mm，中間為一個(gè)滾動(dòng)軸承，軸承為深溝球滾動(dòng)軸承，型號(hào)為6203 GB/T 276-1994，尺寸為：，左右兩邊的板厚為30mm,為矩形鋼，寬度為40mm,中間的凸緣高度為70mm，左右兩端各有一個(gè)銷孔，銷孔的大小為直徑10mm，銷的兩端分別與壓力桿和凸輪推桿聯(lián)接，銷孔的位置是距離中心220mm。
7.3.2 杠桿強(qiáng)度校核
杠桿最容易彎曲變形的是凸緣兩端處，所以對(duì)兩端進(jìn)行受力分析并校核。
截面特性如下：
面積--
豎向軸慣性矩-- ；
豎向軸抵抗矩--；
箱型截面系數(shù)--
截面所受彎矩：根據(jù)切片桶尺寸確定的地方可以知道，杠桿所受最大力為，
，滿足要求。
補(bǔ)充：根據(jù)下面的計(jì)算截面所受受力的大小為，所以對(duì)截面進(jìn)行補(bǔ)充校核：，同樣滿足要求。
7.4 彈簧的選擇
對(duì)于彈簧，根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)，選擇合適的扭簧，然后用鉗子把彈簧兩端弄成需要的形狀。
通過(guò)計(jì)算比較，彈簧的荷重的初計(jì)算可知彈簧需要負(fù)重13.49kg的重量，根據(jù)這個(gè)重量選擇下面的彈簧規(guī)格。
計(jì)算公式為，凸輪最大端突起的長(zhǎng)度為130mm,這里選擇載荷200kg,自由長(zhǎng)度為200mm，外徑為50mm,內(nèi)徑為27.5mm的彈簧。
這里自由載重要14mm,外加凸輪壓下去的長(zhǎng)度為130mm,也就是彈簧的最大壓縮量為144mm。這里所受的力也就是144kg左右，及凸輪所要承受的最大力為
。
7.5 銷的選擇
由杠桿的地方初選的銷為10mm銷，這里選擇8.8級(jí)的銷軸。8.8級(jí)的銷屈服強(qiáng)度為640MPa。
對(duì)銷進(jìn)行校核：
銷軸所要承受的最大力為：
兩桿對(duì)銷主要的作用力是剪切應(yīng)力，剪切部分主要是在杠桿和活動(dòng)干之間的兩個(gè)表面。
計(jì)算可得：
，顯然滿足要求。
7.6 軸的校核
這里用到軸的地方分別是杠桿處和凸輪處。
（1） 杠桿處的軸已經(jīng)選擇軸承的型號(hào)為6203 GB/T 276-1994，尺寸為：，可知這里的軸為17mm。這里主要不是承力的作用，所以所受力其實(shí)不大，但是為了確定其強(qiáng)度，這里按最大力的1/2計(jì)算。
該處軸校核：
截面特性如下：
面積--；
豎向軸慣性矩-- ；
豎向軸抵抗矩--；
箱型截面系數(shù)--
計(jì)算可得：，通過(guò)綜合比較，此絲杠主軸選用45鋼正火處理，由表查得強(qiáng)度極限。。這樣才能滿足要求。
（2）凸輪處的軸也已確定，軸徑為20mm，因?yàn)樗妮S主要是跟螺旋滾筒的軸聯(lián)接，靠它來(lái)傳遞動(dòng)力。
對(duì)此處的軸進(jìn)行校核：
截面特性如下：
面積--；
豎向軸慣性矩-- ；
豎向軸抵抗矩--；
箱型截面系數(shù)--
計(jì)算可得：，不滿足要求。
這里的軸不滿足要求，所以考慮對(duì)凸輪處的軸進(jìn)行局部加粗，因?yàn)檩S承所能承受的力是滿足要求的，所以這種方法可行。
求軸的直徑：
這里求軸的直徑只有在滿足要求的前提下進(jìn)行，也是對(duì)它進(jìn)行反推，
，還是根據(jù)這個(gè)公式進(jìn)行。
求得變形公式，得：
，
因?yàn)?，得?
得到臨界半徑，這里選擇軸的直徑為。
第8章 總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們對(duì)機(jī)頭傳動(dòng)裝置、傳送帶、齒輪、凸輪、傳動(dòng)軸、刀片的選擇、機(jī)尾等主要部件進(jìn)行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而完成了削皮切片一體機(jī)的設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的切片一體機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受力均勻,運(yùn)行平穩(wěn),操作簡(jiǎn)便,土豆去皮效果好，切片效率高,各部件間協(xié)調(diào)性號(hào)，具有很強(qiáng)的生產(chǎn)性。通過(guò)對(duì)土豆削皮切片一體機(jī)的選型計(jì)算，認(rèn)識(shí)到了土豆削皮切片一體機(jī)在工作過(guò)程中每個(gè)部件的工作原理，對(duì)于土豆削皮切片一體機(jī)有了初步的了解。
通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了土豆削皮切片機(jī)的很多相關(guān)知識(shí)。使我也了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了土豆削皮切片機(jī)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，通過(guò)對(duì)土豆削皮切片機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)。為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)讓我們深深的了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的全過(guò)程，體會(huì)了畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義，畢業(yè)設(shè)計(jì)是總結(jié)以前所學(xué)的所有專業(yè)內(nèi)容，在結(jié)合老師的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在老師的引領(lǐng)下主要依靠個(gè)人完成的一次大型課程設(shè)計(jì)。與以前的課程設(shè)計(jì)相比，畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)難度高，設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且更加貼近于實(shí)際。畢業(yè)設(shè)計(jì)則是要進(jìn)行方案的選擇和評(píng)估，考慮其制造的可行性和市場(chǎng)的利用率，盡量設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新的東西，然后就是要根據(jù)現(xiàn)有的條件選擇零部件，應(yīng)盡可能的結(jié)合實(shí)際，降低成本。與此同時(shí)，我們的收獲頗豐 ，為人生的輝煌奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致謝
為期一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲了，在這個(gè)過(guò)程中不僅有我們挑燈夜戰(zhàn)、廢寢忘食的努力，還有很多老師及同學(xué)給我們的寶貴建議和幫助，在此我們表示最誠(chéng)摯的謝意。由于我們能力有限，設(shè)計(jì)中肯定有錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正，我們將不勝感激。在此，要特別感謝的是我們的指導(dǎo)老師何老師，在我們的設(shè)計(jì)過(guò)程中給我們提供最及時(shí)的指導(dǎo)和幫助。
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