馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-土豆去皮機(jī)【三維SW】【14張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)完整打包】

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中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 王東升 學(xué)號(hào) 05211618 專業(yè)班級(jí) 機(jī)制6班 指導(dǎo)教師 牛博英 職稱 講師 單 位 長(zhǎng)城學(xué)院 課題性質(zhì) 設(shè)計(jì)■ 論文□ 課題來(lái)源 科研□ 教學(xué)□ 生產(chǎn)■ 其它□ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、 課題研究的目的和意義 結(jié)合當(dāng)前我們大學(xué)所學(xué)的機(jī)械知識(shí)和對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)技術(shù)的掌握，在目前技術(shù)和消費(fèi)條件允許的情況下，研究設(shè)計(jì)一種操作更加簡(jiǎn)單安全，壽命更長(zhǎng)，生產(chǎn)效率更高的馬鈴薯去皮機(jī)來(lái)代替人的手工操作，以提高工作效率、節(jié)省人力資源。通過(guò)對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)主工作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使馬鈴薯去皮機(jī)能夠更加安全、穩(wěn)定、正常的運(yùn)行，來(lái)提高馬鈴薯去皮工序的機(jī)械化程度。該方法是在室溫下進(jìn)行，具有能源消耗低、成本低、無(wú)破損、食品外觀良好的優(yōu)點(diǎn)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究了以摩擦原理為基礎(chǔ)的馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工作原理及設(shè)備的組成。馬鈴薯去皮機(jī)主要有動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、料倉(cāng)部分和機(jī)架部分組成，此次通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證及其相關(guān)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，完成馬鈴薯去皮機(jī)的總體設(shè)計(jì)。 2、 馬鈴薯去皮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，世界上有79%以上的國(guó)家栽種馬鈴薯，其種植面積達(dá)2000萬(wàn)公頃，產(chǎn)量3億多噸，位居小麥、玉米、水稻產(chǎn)量之后的世界第四名，薯類種植在我國(guó)布極非常廣，主要集中在四川、甘肅、黑龍江、河北、內(nèi)蒙、陜西、山西、貴州、云南等地，據(jù)2010年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)馬鈴薯種植接近7900萬(wàn)畝，產(chǎn)量8200萬(wàn)噸，居世界第一。 國(guó)外的馬鈴薯制品，如馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片是一種很受歡迎的快餐食品，現(xiàn)已風(fēng)靡世界的麥當(dāng)勞、肯德雞等快餐店，其主打產(chǎn)品就是馬鈴薯制品。我國(guó)的馬鈴薯產(chǎn)品加工起步較晚，工藝技術(shù)比較落后，還不能形成大規(guī)模，馬鈴薯制品的質(zhì)量趕不上國(guó)外水平，產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)需求，因而加快我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高馬鈴薯的附加值，不但能滿足消費(fèi)者的需求，而且也加快我國(guó)貧困地區(qū)的發(fā)展，尤其是西部馬鈴薯產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一條重要途徑。中央關(guān)于西部大開(kāi)發(fā)的決議又為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了很好的機(jī)會(huì)，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)將大有可為。 馬鈴薯制品的主要品種有馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片、脫水馬鈴薯泥等。不論何種制品，其加工工藝都要求必須對(duì)原料馬鈴薯進(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。馬鈴薯去皮的方法主要有人工去皮、化學(xué)去皮、機(jī)械去皮等。人工去皮的去皮效果較好，但效率低、損失率高，顯然不能適應(yīng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要；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，軟化和松馳馬鈴薯的表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達(dá)到去皮目的。這種方法對(duì)去皮前后的沖洗工藝要求較高，且堿液或去皮液消耗量過(guò)大，成本較高，而且這種方法嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的口感。機(jī)械去皮是摩擦去皮形式，主依賴馬鈴薯與馬鈴薯之間及馬鈴薯與金剛砂或橡膠之間的磨擦作用而達(dá)到去皮的目的，這種方法去皮效果好、降低了生產(chǎn)成本、減少了環(huán)境污染、操作簡(jiǎn)單、速度快、可一人操作、效率高能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品利益的最大化。 3、 研究?jī)?nèi)容 首先閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，教材，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造的原理及方法，總結(jié)馬鈴薯去皮機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。然后針對(duì)使用場(chǎng)合和使用環(huán)境，初步確定設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分析優(yōu)化，盡可能的是結(jié)構(gòu)合理化，簡(jiǎn)單化。明確該系統(tǒng)的主要組成部分。并針對(duì)各個(gè)重要組成部分如電動(dòng)機(jī)、帶、帶輪、 鏈條、鏈輪及軸承進(jìn)行尺寸計(jì)算、加工精度的設(shè)計(jì)及材料的選擇。并且盡量多的使用標(biāo)準(zhǔn)件，以節(jié)約制作加工成本。計(jì)算齒輪以及各個(gè)重要部件的耐久度，使成品更加耐用。然后對(duì)所需部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使馬鈴薯去皮機(jī)更平穩(wěn)，快速，安全的舉到目的，便于生產(chǎn)。最后繪制出一馬鈴薯去皮機(jī)的機(jī)械部分的零件圖和裝配圖。 4、 研究方案 1） 利用中國(guó)知網(wǎng)、維普、萬(wàn)方等數(shù)據(jù)庫(kù)完成與畢業(yè)論文相關(guān)內(nèi)容的論文的檢索；利用圖書(shū)館的圖書(shū)資源查閱相關(guān)的理論內(nèi)容；充分的利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行資料的檢索收集； 2）查閱資料，掌握現(xiàn)在馬鈴薯去皮機(jī)設(shè)計(jì)的一般規(guī)程，了解其在實(shí)際使用過(guò)程中的利與弊； 3）查閱中英文資料，研究國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮機(jī)的概況、技術(shù)核心及應(yīng)用發(fā)展情況； 4）整體方案的設(shè)計(jì)：電動(dòng)機(jī)、帶、帶輪、 鏈條、鏈輪及軸承等的設(shè)計(jì)； 5）可行性分析：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)、分析經(jīng)過(guò)資料收集確定方案實(shí)施； 6）材料的選擇：根據(jù)所設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的要求，選擇合適的材料，使其滿足所有強(qiáng)度要求； 7）工藝，尺寸參數(shù)計(jì)算：對(duì)其中的參數(shù)等進(jìn)行計(jì)算，對(duì)材料就行工藝的選擇； 8）零件圖、裝配圖的繪制：用CAD進(jìn)行繪圖； 9）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：根據(jù)繪制的圖紙和查的資料撰寫(xiě)該設(shè)計(jì)的說(shuō)明書(shū)。 5、 進(jìn)度安排 2014年12月21日--31日，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下查閱資料，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行外文資料閱讀，并翻譯外文資料； 2015年1月1日--1月20日，向指導(dǎo)教師匯報(bào)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)展、文獻(xiàn)閱讀情況，并撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述。完成文獻(xiàn)綜述、外文翻譯的指導(dǎo)工作，將文獻(xiàn)綜述和外文翻譯定稿交與指導(dǎo)老師。經(jīng)指導(dǎo)教師審閱通過(guò)后著手畢業(yè)設(shè)計(jì)的繪圖及設(shè)計(jì)說(shuō)明的寫(xiě)作。 2015年1月21日--3月6日，開(kāi)始編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃，進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)階段。在假期內(nèi)利用電子郵件等方式與指導(dǎo)教師溝通，修改計(jì)劃和設(shè)計(jì)，指導(dǎo)教師填寫(xiě)“指導(dǎo)記錄表”。進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)繪圖、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等階段。 2015年3月8日前，接受學(xué)院、系對(duì)開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文譯文的隨機(jī)抽查。提交畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃，經(jīng)指導(dǎo)教師審閱同意后實(shí)施。 2015年3月9日--3月31日，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)雛形，并定期向指導(dǎo)教師匯報(bào)進(jìn)度，聽(tīng)取指導(dǎo)教師的意見(jiàn)和指導(dǎo)。 2015年4月1日--4月15日，進(jìn)入中期檢查階段，根據(jù)檢查情況，填寫(xiě)“中期檢查表”。 2015年4月17日前，根據(jù)《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)規(guī)范》完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的寫(xiě)作。 6、 預(yù)期結(jié)果 通過(guò)對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與研究，全面掌握馬鈴薯去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及工作性能特點(diǎn)。并針對(duì)現(xiàn)有的一些設(shè)計(jì)方面的不足之處提出自己的觀點(diǎn)、與改進(jìn)。并繪制出系統(tǒng)中各主要機(jī)構(gòu)的零件圖和裝配圖。之后設(shè)計(jì)出一套馬鈴薯去皮機(jī)的系統(tǒng)，為以后參加工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 7、 參考文獻(xiàn) [1] 楊高峰 主編. 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo). --武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社有限責(zé)任公司. 2013.2. [2] 濮良貴 陳國(guó)定 吳立言 主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著. --九版. --北京：高等教育出版社，2013.5. [3] 袁祖強(qiáng) 編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū). --北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2013.2. [4] 付求涯 邱小童 主編. 互換性與技術(shù)測(cè)量. --北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2011.7. [5] 郭克希 王建國(guó) 主編. 機(jī)械制圖. --2版. --北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2009.7. [6] 孫桓 陳作模 葛文杰 主編. 機(jī)械原理. 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編. --7版. --北京：高等教育出版社. 2006.5（2012.11重?。? [7] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編. 理論力學(xué).Ⅰ. --7版. --北京：高等教育出版社. 2009.7 [8] 王旭東 周嶺 主編. 機(jī)械制圖零部件測(cè)繪. --廣州： 暨南大學(xué)出版社. [9] 無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院 天津輕工業(yè)學(xué)院 編著．北京輕工業(yè)出版社．1981. [10] 溫詩(shī)鑄 黃平 著．摩擦學(xué)原理[M] ．清華大學(xué)出版社．2002. [11] 張淑娟 編著．立式半夏去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與研究 農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械[J] ． 1997年第2期. [12] 于永泗，齊民 主編. 機(jī)械工程材料. --8版. --大連：大連理工大學(xué)出版社. 2010.1. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見(jiàn)： 審查結(jié)果： 同 意□ 不 同 意□ 教研室主任簽名： 年 月 日 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述 系 別： 工程技術(shù)系 專 　業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 王東升 學(xué) 號(hào)： 05211618 2015年　4月　1日 引言 隨著我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)量的不斷發(fā)展和壯大，馬鈴薯的加工數(shù)量也不斷的發(fā)展起來(lái)了，馬鈴薯制的產(chǎn)品也越來(lái)越多，不論馬鈴薯最終做出什么樣的成品，它的之前都會(huì)經(jīng)過(guò)清洗、去皮這兩道工序，因?yàn)榍逑幢ＷC了食品的安全衛(wèi)生，去皮保證了成品的口感，所以在加工前，必須將其進(jìn)行清洗和去皮這兩道工序。現(xiàn)有的各種去皮方法都各自有一定的局限性。隨著產(chǎn)業(yè)的壯大發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，這就需要一種功能化的機(jī)械來(lái)提高人們的工作效率，滿足人們對(duì)現(xiàn)代化生活的需求，尋找一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保的馬鈴薯去皮方法己成為馬鈴薯加工工藝過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。 1、 馬鈴薯去皮機(jī)的發(fā)展 馬鈴薯制品的主要品種有馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片、脫水馬鈴薯泥等。不論何種制品，其加工工藝都要求必須對(duì)原料馬鈴薯進(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。馬鈴薯去皮的方法主要有人工去皮、化學(xué)去皮、機(jī)械去皮等。人工去皮的去皮效果較好，但效率低、損失率高，顯然不能適應(yīng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要；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，軟化和松馳馬鈴薯的表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達(dá)到去皮目的。這種方法對(duì)去皮前后的沖洗工藝要求較高，且堿液或去皮液消耗量過(guò)大，成本較高，而且這種方法嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的口感。機(jī)械去皮是摩擦去皮形式，主依賴馬鈴薯與馬鈴薯之間及馬鈴薯與金剛砂或橡膠之間的磨擦作用而達(dá)到去皮的目的，這種方法去皮效果好、降低了生產(chǎn)成本、減少了環(huán)境污染、操作簡(jiǎn)單、速度快、可一人操作、效率高能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品利益的最大化。 2、 馬鈴薯去皮機(jī)的工作原理 馬鈴薯去皮機(jī)采用臥式機(jī)型，主要包括工作圓筒，工作轉(zhuǎn)盤(pán)，機(jī)架和傳動(dòng)部分（詳見(jiàn)原理圖）。當(dāng)去馬鈴薯去皮機(jī)工作時(shí)，工作轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，物料由斗形進(jìn)料口加入，物料落到旋轉(zhuǎn)刷輥表面上的波紋凸起上時(shí)，受離心力的作用由刷輥切線方向向上運(yùn)動(dòng)，物料不斷的沿工作圓筒壁運(yùn)動(dòng)，上升到頂部，又被頂部擋回落入工作盤(pán)表面。落到刷輥的粗糙表面并產(chǎn)生摩擦。物料在這樣的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，被猛烈翻滾攪動(dòng)，從而形成了與刷輥、筒壁及顆粒之間的以翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，撞擊為輔的綜合機(jī)械作用效果，從而達(dá)到去皮的目的。在摩擦去皮的同時(shí)，從進(jìn)水孔注入清水，及時(shí)將擦下的皮通過(guò)刷輥與刷輥的縫隙沖至排渣口排出機(jī)體。在不停機(jī)的情況下，打開(kāi)出料口的活門(mén)，物料由撥盤(pán)從出料口卸出。去皮后的馬鈴薯由去皮機(jī)構(gòu)出料口滑槽進(jìn)入輔助機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)篩選等輔助工作后再進(jìn)入下道工序。 3、 總結(jié) 相信在不久的將來(lái)，一旦該產(chǎn)品應(yīng)用到實(shí)際，將大大節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)將為大批量馬鈴薯生產(chǎn)做出巨大貢獻(xiàn)，帶動(dòng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)更快更好的發(fā)展。機(jī)械去皮，以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)帶輪帶動(dòng)圓筒底部的磨盤(pán)旋轉(zhuǎn)。磨盤(pán)上表面中間低、邊緣高，呈波浪形。塊莖加入圓筒內(nèi)，因離心力和相互摩擦作用，在圓筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，并不斷地滾動(dòng)；而圓筒內(nèi)壁的橡膠，將塊莖彈回，在磨盤(pán)和圓筒內(nèi)壁橡膠共同作用下土豆塊莖被均勻地磨去外皮，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮的目的。去皮時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)排出，皮屑隨水流從磨盤(pán)的周?chē)g隙排出。該機(jī)為間歇生產(chǎn)，去皮機(jī)工作時(shí)，磨盤(pán)以一定的速度旋轉(zhuǎn)，滾筒內(nèi)的馬鈴薯在離心力、重力和摩擦力共同作用下，利用馬鈴薯相對(duì)于工作磨盤(pán)間的相對(duì)速度差，將馬鈴薯的皮去掉。 參考文獻(xiàn) [1] 張淑娟 編著．立式半夏去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與研究 農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械[J] ． 1997年第2期. [2] 溫詩(shī)鑄 黃平 著．摩擦學(xué)原理[M] ．清華大學(xué)出版社．2002. [3] 王旭東 周嶺 主編. 機(jī)械制圖零部件測(cè)繪. --廣州： 暨南大學(xué)出版社. [4] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編. 理論力學(xué).Ⅰ. --7版. --北京：高等教育出版社. 2009.7 [5] 無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院 天津輕工業(yè)學(xué)院 編著．食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M]/北京輕工業(yè)出版社．1981. [6] 袁祖強(qiáng) 編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū). --北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2013.2. 長(zhǎng)城學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 系：工程技術(shù)系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 檢查日期：2015年4月10日 學(xué)生姓名 王東升 論文題目 馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 任務(wù)書(shū) 已完成（√），進(jìn)行中（ ） 參考文獻(xiàn) 15篇：其中外文文獻(xiàn) 篇 外文翻譯 已完成（√），進(jìn)行中（ ）；完成字?jǐn)?shù)約： 1500 字（翻譯成的漢字字?jǐn)?shù)） 開(kāi)題報(bào)告 已完成（√），進(jìn)行中（ ）；完成字?jǐn)?shù)約： 1200 字 正文 已完成（ ），進(jìn)行中（√）；完成比比例： 50 % 已完成的 任務(wù) 任務(wù)書(shū)；外文翻譯；開(kāi)題報(bào)告；正文的一部分 待完成的 任務(wù) 說(shuō)明書(shū)；CAD圖紙 存在的 問(wèn)題 說(shuō)明書(shū)計(jì)算量比較大 采取的 辦法 多次計(jì)算， 指導(dǎo)教師 意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 注：按表中的要求填寫(xiě)，選項(xiàng)打鉤（√） 1 本科畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信承諾書(shū) 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）題目 馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王東升 專業(yè) 機(jī)制 學(xué)號(hào) 05211618 指導(dǎo)老師 牛博英 職稱 講師 所在系別 工程技術(shù)系 誠(chéng)信承諾 本人慎重承諾和聲明： 我承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）活動(dòng)中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中不剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，不篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。 學(xué)生（簽名）： 王東升 2015 年 4 月 20 日 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 王東升 學(xué) 號(hào) 05211618 指導(dǎo)教師 牛博英 職 稱 講師 2015 年 04 月 20 日 摘 要 馬鈴薯去皮是馬鈴薯進(jìn)行深加工的主要工序之一。目前，馬鈴薯去皮雖然已經(jīng)開(kāi)始依靠機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)，但勞動(dòng)的強(qiáng)度也比較大、生產(chǎn)效率低下。結(jié)合當(dāng)前對(duì)馬鈴薯去皮技術(shù)的調(diào)研和分析,在目前技術(shù)和消費(fèi)條件允許的情況下研究和設(shè)計(jì)改造一款操作更加簡(jiǎn)單安全,使用壽命更長(zhǎng)的馬鈴薯去皮機(jī)，使之生產(chǎn)效率更高,以便于節(jié)省人力資源。本文設(shè)計(jì)了一種基于摩擦原理的小型機(jī)械式馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)設(shè)備。該設(shè)備主要由電動(dòng)部分、傳動(dòng)部分和存儲(chǔ)部分組成，該系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)連接一級(jí)減速器帶動(dòng)滾刷和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)摩擦旋轉(zhuǎn)，由進(jìn)料口把物料放入滾筒進(jìn)行工作，通過(guò)卸料口卸出物料，從而達(dá)到對(duì)馬鈴薯去皮的目的，該設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、方案的研究和數(shù)據(jù)的計(jì)算,完成了該馬鈴薯去皮機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)，通過(guò)馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)主要工作系統(tǒng),這樣馬鈴薯去皮機(jī)可以更安全,穩(wěn)定和正常運(yùn)行,提高馬鈴薯去皮過(guò)程的機(jī)械化程度。 關(guān)鍵詞： 馬鈴薯去皮機(jī)； 摩擦；傳動(dòng)； 去皮 ABSTRACT The potato skin is one of the main processes, deep processing of potato at present, peel the potatoes have begun to rely on mechanical production, but the production efficiency is low, and the labor intensity is relatively large. Combined with the mechanical knowledge of our university and the potato peeler to master technology, research and design a more simple and safe operation in the current technology and consumption conditions allow, potato peeling machine is longer, the higher production efficiency, in order to save human resources. This paper describes the design of a small friction principle of mechanical equipment based on the potato skin structure. The device is mainly composed of a power part, transmission part and the storage part, when the motor is energized, through a speed reducer drives the rolling brush and transmission structure of friction spinning, and feeding the materials into the cylinder to work, after work is completed, through the discharge port of discharge, so as to achieve the purpose of potato peel the design, calculation and analysis, research and data solutions through the existing equipment data, complete the overall design of the potato peeling mechanism, through the design of the main system of potato peeling machine, such as potato to skin machine can be more secure, stable and normal operation, improve the degree of mechanization of potato peeling process. The design of a reasonable structure, carried out at room temperature, the safe and reliable operation, low energy consumption, low cost, no damage, can protect the good food appearance, high rate of production material. Key words：The potato peeling machine； Friction； Peel； drive 目 錄 1 緒論 1 1.1 馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(shì) 1 1.2 馬鈴薯原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 1 1.2.1 馬鈴薯的分級(jí) 1 1.2.2 馬鈴薯的清洗 1 1.2.3 馬鈴薯的去皮 2 2 馬鈴薯清洗去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 2.1 工作原理 2 2.2 基本結(jié)構(gòu) 3 2.2.1 去皮機(jī)構(gòu) 3 2.2.2 清洗機(jī)構(gòu) 3 3 撥料盤(pán)和刷輥的設(shè)計(jì) 4 3.1 撥料盤(pán)部件的設(shè)計(jì) 4 3.1.1 螺旋機(jī)輸送量的確定 5 3.1.2 螺旋機(jī)功率的確定 5 3.1.3 螺旋直徑的確定 5 3.1.4 螺旋軸轉(zhuǎn)速的確定 6 3.1.5 螺距的確定 7 3.1.6 物料輸送速度的確定 7 3.2 刷輥部件的設(shè)計(jì) 8 4 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選型 9 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 9 4.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 9 4.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 9 4.2　傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 9 4.2.1 各軸轉(zhuǎn)速 10 4.2.2 各軸輸入功率 10 4.2.3 各軸輸出功率 11 4.2.4 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 11 4.2.5 各軸輸出轉(zhuǎn)矩 11 5 減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 12 5.1 齒輪設(shè)計(jì) 12 5.2 減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 5.2.1機(jī)體結(jié)構(gòu) 16 5.2.2鑄鐵減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸 16 5.3 軸設(shè)計(jì) 18 5.3.1 計(jì)算齒輪受力 18 5.3.2 計(jì)算支承反力 19 5.3.3 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 19 5.3.4 許用應(yīng)力 20 5.3.5 校核軸徑 20 5.4 軸承的選型 20 5.5 鍵的選型 21 5.5.1 輸入軸軸與帶輪的聯(lián)接 21 5.5.2 輸出軸與大齒輪的聯(lián)接 22 參考文獻(xiàn) 24 致 謝 25 1 緒論 1.1馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(shì) 目前, 世界上有超過(guò)79%的國(guó)家種植馬鈴薯,種植面積達(dá)到2000萬(wàn)公頃,產(chǎn)量3億噸,居小麥、玉米、水稻產(chǎn)量之后位于世界第四名,馬鈴薯種植在我國(guó)分布很廣,主要集中在山西、甘肅、四川、云南、黑龍江、內(nèi)蒙古、河北、陜西、貴州等地,根據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),中國(guó)的馬鈴薯種植近7900萬(wàn)畝,產(chǎn)量8200萬(wàn)噸,居世界第一。 國(guó)外馬鈴薯主要加工用于，小比例用于新鮮食品,美國(guó)80%的用于加工,在法國(guó)有62%,在荷蘭有41%,在英國(guó)有42%，而中國(guó)的馬鈴薯用于蔬菜形式,用于加工處理所占的比例還不到12%。馬鈴薯蔬菜味道很差,不是很受歡迎,所以價(jià)格很低,每年會(huì)有15%的馬鈴薯腐爛,浪費(fèi),嚴(yán)重影響農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)利益和發(fā)展的熱情,這種現(xiàn)象是不利于中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 馬鈴薯產(chǎn)品主要在國(guó)外,比如薯?xiàng)l、薯片是一種流行的快餐,麥當(dāng)勞,肯德基快餐店風(fēng)靡全球,其旗艦產(chǎn)品全是馬鈴薯產(chǎn)品。我國(guó)馬鈴薯制品加工起步較晚,技術(shù)相對(duì)落后,還不能形成一個(gè)大規(guī)模,馬鈴薯制品質(zhì)量比外國(guó)產(chǎn)出水平較落后,照目前的發(fā)展來(lái)看，馬鈴薯遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求,從而加速我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提高馬鈴薯的附加值,不僅要滿足消費(fèi)者的需求,而且在中國(guó)貧困地區(qū)加快發(fā)展,特別是重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展西部地區(qū)的馬鈴薯帶來(lái)一個(gè)很好的機(jī)會(huì)來(lái)解決西部地區(qū)的發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè),馬鈴薯產(chǎn)業(yè)將有一個(gè)輝煌的未來(lái)。 馬鈴薯產(chǎn)品有薯片、薯?xiàng)l、脫水馬鈴薯泥。不管什么樣的產(chǎn)品,原材料的處理是需要去皮加工,保證產(chǎn)品質(zhì)量,外觀,顏色和味道?，F(xiàn)有的馬鈴薯去皮方法有人工去皮、機(jī)械去皮、化學(xué)去皮等。人工去皮效果好,但效率低,損失率高,顯然不能滿足馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,化學(xué)處理主要依賴于堿性液和特殊化學(xué)脫皮液,然后使用高壓水流沖洗實(shí)現(xiàn)去皮。這種去皮的方法脫皮液體消耗太大,成本高,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的味道。機(jī)械去皮主要依賴馬鈴薯的摩擦達(dá)到目的,這種方法具有良好的效果,并降低生產(chǎn)成本,減少環(huán)境污染,操作簡(jiǎn)單,速度快,可以最大限度地操作,效率高,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的好處。 1.2 馬鈴薯原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 1.2.1 馬鈴薯的分級(jí) 馬鈴薯根據(jù)不同的分級(jí)分類,包括成熟度分級(jí),大小分級(jí)和顏色分級(jí)。常見(jiàn)的馬鈴薯分級(jí)方法有手工分類和機(jī)械的分類。 1.2.2 馬鈴薯的清洗 馬鈴薯清洗的主要是清洗附加表面灰塵和沉積物中微生物和化學(xué)產(chǎn)品,確保清潔對(duì)農(nóng)藥的殘留,主要有手工清洗和機(jī)械清洗兩種。 1.2.3 馬鈴薯的去皮 基本上所有的馬鈴薯皮膚粗糙、不規(guī)范應(yīng)該削皮,提高馬鈴薯去皮的質(zhì)量方法目前,如下: 手工剝皮: 通過(guò)刀和工具達(dá)到人工去皮,去皮清潔、低損耗、低效率。 機(jī)械去皮: 主要用于常規(guī)的生水果和蔬菜的形狀。 化學(xué)去皮: 利用堿腐蝕表層溶解在蔬菜?；瘜W(xué)處理后的水果和蔬菜應(yīng)浸泡在水里,清洗,反復(fù)修改直到表面是干凈的,沒(méi)有味道咸。 2 馬鈴薯清洗去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在馬鈴薯去皮過(guò)程中主要考慮摩擦表面光滑,沒(méi)有傷害,剝落的過(guò)程中沒(méi)有污染。同時(shí),考慮到經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，用較少的投入獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。 2.1工作原理 馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示： 圖2-1馬鈴薯去皮機(jī)結(jié)構(gòu)圖 馬鈴薯去皮機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn),馬鈴薯由進(jìn)料口進(jìn)入,馬鈴薯在旋轉(zhuǎn)毛刷輥表面,從離心力的作用毛刷輥切方向,材料常沿滾筒壁運(yùn)動(dòng),上升到頂部,轉(zhuǎn)到最高職位。粗糙表面和摩擦輥。材料的過(guò)程中輥的往復(fù)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)摩擦去皮的目的。摩擦皮膚的同時(shí),從進(jìn)水口洞水同時(shí),擦拭表面去除的污漬。最后材料從出料口卸出。 2.2基本結(jié)構(gòu) 2.2.1 去皮機(jī)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)馬鈴薯去皮機(jī)采用臥式機(jī)型，主要包括工作圓筒，工作轉(zhuǎn)盤(pán)，機(jī)架和傳動(dòng)部分。（見(jiàn)原理圖） 一、機(jī)架 機(jī)架作為輔助材料 ,要有足夠的強(qiáng)度和剛度,可以整個(gè)鑄鐵鑄造,加工復(fù)雜。電機(jī)安裝在框架的下部,這樣整個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊合理。 二、撥料輸送裝置 材料從進(jìn)料口加入,轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),材料受到螺旋葉片沿軸向方向的作用力軸向移動(dòng)。 三、傳動(dòng)系統(tǒng) 常用的機(jī)械傳動(dòng)方法又可供選擇： ① 帶傳動(dòng) 通過(guò)皮帶傳動(dòng),它具有過(guò)載保護(hù)功能,緩沖吸收效果,穩(wěn)定操作,沒(méi)有噪音,適合長(zhǎng)距離傳動(dòng),制造和安裝精度不高、低成本、傳動(dòng)范圍通常是2～5。 ② 齒輪傳動(dòng) 傳動(dòng)效率高,恒定傳動(dòng)比,結(jié)構(gòu)緊湊,使用壽命長(zhǎng),但制造、安裝精度高,中心距較大,可以實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比(i = 60)。 ③ 鏈傳動(dòng) 實(shí)現(xiàn)平行軸傳動(dòng),不能保持恒定傳動(dòng)比操作,傳動(dòng)不平穩(wěn),用于低速傳輸(i = 8)。 ④ 蝸桿傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率低，制造要求精度高，成本較高（i≤120）。 因?yàn)檠b料裝置的設(shè)計(jì)和毛刷輥需要不同的速度,從整體和經(jīng)濟(jì)因素考慮采用混合傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組合。因?yàn)椴灰蟾咿D(zhuǎn)速,預(yù)選8級(jí)電動(dòng)機(jī)。 2.2.2 清洗機(jī)構(gòu) 箱體采用不銹鋼材質(zhì)、不腐蝕,干凈衛(wèi)生,下部有排渣口,經(jīng)水洗系統(tǒng)不斷沖洗,皮屑脫落可以流到儲(chǔ)存器中，見(jiàn)圖2-2。 圖2-2馬鈴薯去皮機(jī)清洗機(jī)構(gòu) 3 撥料盤(pán)和刷輥的設(shè)計(jì) 3.1 撥料盤(pán)部件的設(shè)計(jì) 撥料盤(pán)如圖3 - 1所示,其結(jié)構(gòu)由一個(gè)毛刷輥、半圓槽和其安裝軸承、螺旋旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，材料通過(guò)入口進(jìn)入,從另一端的卸料口取出。 圖3 - 1撥料盤(pán) 3.1.1 螺旋機(jī)輸送量的確定 螺旋機(jī)的輸送量是指在特定的時(shí)間內(nèi)輸送完所需的物料量，由于去皮機(jī)構(gòu)在摩擦去皮過(guò)程中，馬鈴薯要不停翻滾碰撞摩擦，需要較大空間，以達(dá)到徹底清理。本設(shè)計(jì)選取的輸送量為：Q=100(kg/h)。 3.1.2 螺旋機(jī)功率的確定 螺旋機(jī)的功率由螺旋機(jī)制的運(yùn)行阻力決定。其阻力包括以下幾類: 1）物料與刷輥的磨擦力 2）物料與螺旋葉片的磨擦力 3）物料被攪拌產(chǎn)生的阻力 4）軸承的磨擦力 因?yàn)檫@些阻力計(jì)比較抽象,一般根據(jù)以下公式計(jì)算: N0=kQ/367(ω0L+H) N0—螺旋軸上所需功率(kW) k—功率貯備系數(shù)(1.2～1.4) Q—輸送量(t/h) ω0—物料阻力系數(shù) （選6.2） L —螺旋機(jī)進(jìn)出口水平投影長(zhǎng)度(m) H —螺旋機(jī)進(jìn)出口垂直投影長(zhǎng)度(m) N0=kQ/367·(ω0L+H)=1.4×2/367×（6.2×10.2）=45.8W 那么螺旋機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的額定功率為 N1=N0/（η1η2） η1—減速機(jī)的傳動(dòng)效率，η1=0.9 η2—三角帶的傳動(dòng)效率，η2=0.95 N1=N0/（η1η2）=45.8/0.9/0.95=53.6W 3.1.3 螺旋直徑的確定 因?yàn)椋篞=47 k1AψcρD2.5 （t/h） 所以：　　 令：　　　　　　　(m)　 　　　　　　　 式中，K值見(jiàn)表3-1。 表3-1 ψ、K、A值 物料塊度 物料的磨磋性 物料種類 填充系數(shù)ψ 推薦的螺旋葉片形狀 K A 粉 狀 無(wú)磨性、半磨磋性 石灰粉、石墨 0.35~0.40 全葉式 0.0415 75 粉 狀 磨磋性 干爐灰、水泥 0.25~0.30 全葉式 0.0565 35 粒 狀 無(wú)磨性、半磨磋性 谷物、泥煤 0.25~0.35 全葉式 0.0490 50 粒 狀 磨磋性 砂、型砂、爐渣 0.25~0.30 全葉式 0.0600 30 小塊狀 α＜60mm 無(wú)磨性、半磨磋性 煤、石灰石 0.25~0.30 全葉式 0.0537 40 小塊狀 α＜60mm 磨磋性 卵石、砂巖 0.20~0.25 全葉式或帶式 0.0645 25 中等及大塊 α＞60mm 無(wú)磨性、半磨磋性 塊煤、塊石灰 0.20~0.25 全葉式或帶式 0.0600 30 大塊度 α＞60mm 磨磋性 干粘土、硫礦石 0.125~0.20 全葉式或帶式 0.0795 15 表3-2 撥料盤(pán)傾斜修正系數(shù)c 傾斜角β 0° ≤5° ≤10° ≤15° ≤20° c 1.00 0.90 0.80 0.70 0.65 3.1.4 螺旋軸轉(zhuǎn)速的確定 輸送物料時(shí),應(yīng)控制在一定螺旋轉(zhuǎn)數(shù),物料運(yùn)動(dòng)不影響其特性,如果速度太低運(yùn)輸量達(dá)不到。因此,螺桿的旋轉(zhuǎn)速度是決定根據(jù)運(yùn)輸能力和材料的特點(diǎn),應(yīng)該保證一定的輸送量,不使物料受力太大而被拋起,以致降低傳動(dòng)效率,因此有一定的實(shí)際速度和最大速度之間的關(guān)系,即： 即： 式中： ----常數(shù) （見(jiàn)表3-2）。 D----螺旋外徑 （m） 求得的螺旋軸轉(zhuǎn)速，應(yīng)圓整為表3-3所列的螺旋軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。 表3-3 撥料盤(pán)螺旋軸轉(zhuǎn)速系列(r/min) 20 30 35 45 60 75 90 120 150 190 3.1.5 螺距的確定 螺距h通常為： h=k1D (m) 式中：k1——螺距和螺桿直徑的比值,和材料的性質(zhì)有關(guān),通常k1 = 0.7 ~ 1。 h=k1D=0.7×0.5=0.35 (m) 3.1.6 物料輸送速度的確定 物料的軸向輸送速度ν的計(jì)算: (m/s) 式中：h---螺旋節(jié)距(m)； ns---螺旋轉(zhuǎn)速(r/min)。 (m/s) （1）螺旋直徑 (m) 根據(jù)上表選擇各參數(shù) (m) 因?yàn)閾芰媳P(pán)的螺旋直徑應(yīng)進(jìn)行圓整，取D=500mm。 （2）螺距 h=0.7D h=k1D=0.7×0.5=0.35 [m] 所以螺距為350mm。 （3）軸徑 d=(0.2~0.35)D 取 d=0.2D=0.2×500=100mm 所以軸徑為100mm。 （4）進(jìn)料口、出料口 進(jìn)料口連接螺旋機(jī)和進(jìn)料漏斗,進(jìn)料口應(yīng)該安裝在機(jī)蓋根據(jù)材料入口的大小。 出料口由鋼板焊接而成，直接開(kāi)在輸入軸的對(duì)側(cè)。 3.2 刷輥部件的設(shè)計(jì) 刷輥材料通過(guò)特殊處理,耐用,耐磨性好,表面粗糙度旋轉(zhuǎn)清洗毛刷輥材料表面粗糙。 箱體內(nèi)共18支刷輥，刷輥直徑為20mm，刷輥兩端由軸承支撐，兩側(cè)刷輥轉(zhuǎn)向相反，左側(cè)刷輥逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，右側(cè)刷輥?lái)槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，保證物料受摩擦力切線方向向上。刷輥轉(zhuǎn)速初選650r/min。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：工作效率：100（kg/h）。工作時(shí)，物料分布在各刷輥上,刷輥與物料之間的摩擦系數(shù)為0.5，刷輥直徑100mm，刷輥所受最大扭矩T計(jì)算如下： T=FL=1000×0.5×0.05=25N·m 其所需功率： N=Tn/9550=25×650/9550=1.7KW 那么刷輥驅(qū)動(dòng)裝置的額定功率為 N2=N/（η1·η2） η1—減速機(jī)的傳動(dòng)效率，η1=0.9 η2—三角帶的傳動(dòng)效率，η2=0.95 N2=N/（η1·η2）=1.7/0.9/0.95=1.99KW 4 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選型 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 4.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 電動(dòng)機(jī)有交流電機(jī)和直流電機(jī)。由于直流電機(jī)需要直流電源,,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格高,維護(hù)不方便,所以沒(méi)有特殊要求不應(yīng)使用。 電動(dòng)機(jī)類型根據(jù)電源類型、工作條件、負(fù)荷特性、起動(dòng)、制動(dòng)和起動(dòng)性能,逆轉(zhuǎn)的頻繁程度、速度和速度性能要求確定。 4.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)的容量是根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)熱條件下決定的。其發(fā)熱與電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。有三種運(yùn)行態(tài),長(zhǎng)期連續(xù)操作,短期操作和重復(fù)短期操作。根據(jù)等效功率法計(jì)算并檢查過(guò)載能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,短期運(yùn)行的長(zhǎng)期運(yùn)行加載和重復(fù)短時(shí)操作能力。 由上面計(jì)算可得： =N1+N2=0.536+1.99=2.436KW 該馬鈴薯去皮機(jī)在常溫下工作,采用三相交流電,電壓380V。根據(jù)以上兩點(diǎn)選用Y2-132M-8型3KW電動(dòng)機(jī)。 Y2-132M-8電動(dòng)機(jī)的主要性能如下表格所示： 表4－1 Y2-132M-8電動(dòng)機(jī)的主要性能 額定功率（kw） 轉(zhuǎn)速（r/min） 電流（A） 效率（%） 功率應(yīng)數(shù)（cosφ） 額定轉(zhuǎn)矩 3 705 7.9 79 0.73 2 4.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 螺旋軸轉(zhuǎn)速，查設(shè)計(jì)手冊(cè)知Y2-132M-8型3KW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ，則總傳動(dòng)比i=705/45=15.6。分配傳動(dòng)比：傳動(dòng)帶傳動(dòng)比i1=3.3，齒輪傳動(dòng)比i1=4.7。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)減速器的傳動(dòng)比為4.7,所以直齒圓柱齒輪傳動(dòng)減速機(jī)可以滿足條件。 連接順序 1.電動(dòng)機(jī)-2.平鍵-3.帶輪減速器-4.平鍵-5.齒輪減速器-6.花鍵-7.螺旋軸輸送機(jī) 軸承、齒輪等的效率查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 表4-2 各零件間的傳動(dòng)效率 項(xiàng)目 效率 滾動(dòng)軸承（每對(duì)） 0.98~0.995 滑動(dòng)齒輪（每對(duì)） 0.97~0.99 彈性聯(lián)軸器 0.99~0.995 齒輪聯(lián)軸器 0.99 萬(wàn)向聯(lián)軸器 0.97~0.98 具有中間可動(dòng)元件的聯(lián)軸器 0.97~0.99 一對(duì)齒輪（開(kāi)式） 0.94~0.96 一對(duì)齒輪（閉式） 0.96~0.99 一對(duì)三角帶 0.95 4.2.1 各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ 軸 n1=nm/i1 =705/3.3 =213.6r/min Ⅱ軸 n2=n1/i2 =213.6/4.7 =45.4r/min 螺旋軸 n3=n2=45.4r/min 4.2.2 各軸輸入功率 Ⅰ 軸 P1 =P額·η帶輪 =3×0.95 =2.85KW Ⅱ 軸 P2 =P1·η軸承1·η軸承2·η齒輪 =2.85×0.98×0.99×0.96 =2.65KW 螺旋軸 P3=P2·η聯(lián) =2.65×0.99 =2.62KW 4.2.3 各軸輸出功率 Ⅰ 軸 P1＇=P1·η軸承 =2.85×0.98 =2.793KW Ⅱ軸 P2＇= P2·η軸承 =2.65×0.98 =2.597KW 螺旋軸 P3＇= P3·η軸承 =2.62×0.98 =2.57KW 4.2.4 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550×Pd/nm =9550×3/705 =40.6N·m Ⅰ軸 T1= Td·η帶輪 =40.6×0.99 =40.2N·m Ⅱ軸 T2= T1·i·η軸承1·η軸承2·η齒輪 =40.2×4.7×0.98×0.99×0.96 =175.98N·m 主軸 T3= T2·η聯(lián) =175.98×0.99 =174.22N·m 4.2.5 各軸輸出轉(zhuǎn)矩 Ⅰ 軸 T1＇= T1·η軸承 =40.2×0.98 =39.4N·m Ⅱ 軸 T2＇= T2·η軸承 =175.98×0.98 =172.46N·m 主軸 T3＇= T3·η軸承 =174.22×0.98 =170.74N·m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表： 表4-3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 軸 名 功 率 P (KW) 轉(zhuǎn) 矩 T（N·m） 轉(zhuǎn)速 n (r/min) 傳動(dòng)比i 效 率 輸 入 輸 出 輸 入 輸 出 電動(dòng)機(jī)軸 3 40.6 1440 1 0.99 Ⅰ 軸 2.85 2.793 40.2 39.4 1440 4.7 0.93 Ⅱ 軸 2.65 2.597 175.98 172.46 308.35 1 0.99 螺旋軸 2.62 2.57 174.22 170.74 308.35 5 減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 齒輪設(shè)計(jì) 齒輪材料應(yīng)滿足以下條件： 1) 齒面有足夠的硬度,為了獲得較高的點(diǎn)狀腐蝕和耐磨料磨損和塑性流動(dòng)的阻力; 2) 有足夠的可變負(fù)荷和沖擊載荷下的彎曲疲勞強(qiáng)度; 3）具有良好的加工及熱處理工藝； 4）較低的價(jià)格。 根據(jù)以上條件使用合金鋼，硬齒面齒輪是目前的發(fā)展趨勢(shì)，以保證其齒根彎曲強(qiáng)度。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是預(yù)期壽命10年，每年達(dá)到工作300個(gè)工作日，在投入使用期限內(nèi)，工作時(shí)間占其20%。 根據(jù)以上要求，該設(shè)計(jì)選用的齒輪材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理，硬度60HRC。齒數(shù)比u=i=4.7計(jì)算步驟如下： 表5-1 齒輪的校核計(jì)算 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1.初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩T1 T1=40.2N·m T1=402000N·mm 齒寬系數(shù)Φd 取Φd=0.5 Φd=0.5 解除疲勞極限σHlim σHlim1=1650Mpa σHlim2=1400Mpa 許用接觸應(yīng)力[σH] [σH1]≈0.9σHlim1=0.9×1650 [σH2]≈0.9σHlim2=0.9×1400 [σH1]=1485Mpa [σH2]=1260Mpa Ad值 取Ad=85 Ad=85 小齒輪直徑d1 d1≥Ad =85×=33.5 取d1=40mm 初步齒寬b b=ψd d1=0.5×40=20 b=20mm 2. 校核計(jì)算 圓周速度ν ν=πd1n1/(60×1000) =π×40×213.6/（60×1000） =0.5 ν=0.5m/s 精度等級(jí) 選8級(jí)精度 齒數(shù)z和模數(shù)m 初取齒數(shù)z1=10, z2= iz1=4.7×10=47 m= d1/z1=40/10=4 取m=4 則z1= d1/m=40/4=10 z2= iz1=4.7×10=47 m=4 z1=10 z2=47 使用系數(shù)KA KA=1.75 動(dòng)載系數(shù)KV KV=1.18 齒向載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù)K =1.75×1.18×1.21×1.23 =3.07 K=3.07 彈性系數(shù)ZE ZE=189.8MPa 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH ZH=2.5 續(xù) 表 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 接觸最小安全系數(shù)SHmin SHmin=1.05 總工作時(shí)間th th=10×300×8×0.2 th=4800h 應(yīng)力循環(huán)系數(shù)NL 估計(jì)1071.2δ 10 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ2 >δ 10 軸承端蓋凸緣厚度 t (1～1.2)d3 7 凸臺(tái)高度 h 根據(jù)低速軸承外徑確定 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s 盡量靠近 D2 軸承端蓋外徑 D2 軸承孔直徑（5～5.5）d3 D+40 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3～0.4) df 6 定位銷(xiāo)直徑 d (0.7～0.8) d2 6 軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 c2 11 外機(jī)壁至軸承座端面距離 l1 c1+c2+（8～12） 50 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ1 >1.2δ 10 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ2 >δ 10 軸承端蓋凸緣厚度 t (1～1.2)d3 7 凸臺(tái)高度 h 根據(jù)低速軸承外徑確定 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s 盡量靠近 D2 軸承端蓋外徑 D2 軸承孔直徑（5～5.5）d3 D+40 表5-4 c值 螺栓直徑 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 C1min 13 16 18 22 26 34 40 C2min 11 14 16 20 24 28 34 沉頭座直徑 20 24 26 32 40 48 60 5.3 軸設(shè)計(jì) 輸入軸采用齒輪軸，材料是20CrMnTi。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15-3 取A= 102 于是得： 輸入軸草圖如下： 圖5－1 小齒輪軸 輸出軸的材料為40Cr?？估瓘?qiáng)度σb= 980MPa抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度σs= 785MPa，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15-3 取A= 102 于是得 輸出軸草圖如下 圖5－2 輸出軸 5.3.1 計(jì)算齒輪受力 大齒輪直徑： d2=188mm 轉(zhuǎn)矩： T2=175980N·mm 圓周力： 徑向力： Fr= Ft·tanα=1872.1×tan20°=681.4N 軸向力： 因?yàn)橹饼X輪傳動(dòng)，所以Fa=0 畫(huà)小齒輪軸受力圖（見(jiàn)圖a） 5.3.2 計(jì)算支承反力 水平面受力（見(jiàn)圖b） ×75+Fr×33=0 =－300N Fr×42－×75=0 =381.6N 垂直面受力（見(jiàn)圖d） ×75－Ft×33=0 =823.7N Ft×42－×75=0 =1048.4N 5.3.3 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 水平彎矩圖(見(jiàn)圖c) Mxy 垂直彎矩圖(見(jiàn)圖e) Mxz 合成彎矩圖(見(jiàn)圖f) M合 軸受轉(zhuǎn)矩 T=T2=175980 N·mm 圖5-3 各軸的受力圖 5.3.4 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 用插入法查表得： [σ0b]=140MPa [σ-1b]=82.5MPa 應(yīng)力校正系數(shù) 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 αT=0.59×175980=103828.2N·mm 當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處 5.3.5 校核軸徑 齒根圓直徑 df2=d2－2(ha+c)mn =188－2(1+0.25)×4 =178mm 軸徑 所以軸徑檢驗(yàn)合格。 5.4 軸承的選型 輸入軸的軸承選用一對(duì)GB/T276－6009的深溝球軸承。 輸出軸的軸承選用一對(duì)GB301－8208的推力球軸承和兩對(duì)GB/T276－6308的深溝球軸承。 輸出軸上深溝球軸承的選擇計(jì)算： 由于軸承型號(hào)未確定，C0r、e、X、Y值都沒(méi)有辦法確定，先采用試行計(jì)算。下面采用預(yù)選軸承的方法。(軸承預(yù)期使用壽命=24000h) 首先選取6208與6308兩種深溝球軸承進(jìn)行計(jì)算，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得軸承數(shù)據(jù)如下表。 表5-4 軸承數(shù)據(jù) 方案 軸承型號(hào) Cr/N C0r/N D/mm B/mm N0/(r/min) 1 6208 29500 18000 80 18 8000 2 6308 40800 24000 90 23 7000 計(jì)算步驟與結(jié)果列于下表 表5-5 計(jì)算步驟 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 6208軸承 6308軸承 Fa/C0r Fa/C0r=0/ C0r 0 0 e 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表18-7 -- -- Fa/Fr Fa/Fr=0 Fa/Fr≤e Fa/Fr≤e X、Y 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表18-7 X=1,Y=0 X=1,Y=0 沖擊載荷系數(shù)fd 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表18-8 1.2 1.2 當(dāng)量動(dòng)載荷P P=fd(XFr+YFa)=1.2(1×828.88+0) 994.66N 994.66N 計(jì)算額定動(dòng)載荷 4002N 4002N 基本額定動(dòng)載荷Cr 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)手冊(cè) 29500> 40800> 結(jié)論:選用6208和6308深溝球軸承都可以滿足軸承壽命的要求。 5.5 鍵的選型 5.5.1 輸入軸與帶輪的聯(lián)接 鍵的校核： 已知軸直徑d=42mm，鍵的尺寸為b×h×l=12×8×30mm,傳遞的扭轉(zhuǎn)力偶矩Me=40.2N·m,鍵的許用應(yīng)力[τ]=100Mpa,許用壓強(qiáng)[σbs]=35Mpa. 首先校核一下該平鍵的剪切強(qiáng)度。將該平鍵沿n-n截面分成兩個(gè)部分，并把n-n下面和軸作為一個(gè)整體考慮。假設(shè)n-n截面上的切應(yīng)力分布均勻，所以n-n截面上的剪力Fs為： Fs=Aτ=blτ 式(5.1) 對(duì)軸心取矩，由平衡方程,得 故有 圖5-5 鍵受力圖 因此平鍵滿足剪切強(qiáng)度條件。 再次校核該平鍵的擠壓強(qiáng)度?？紤]該平鍵在n-n截面以上的部分的力分布均勻平衡，在n-n截面上的剪力應(yīng)為Fs= blτ，右側(cè)面上的擠壓力為 投影于水平方向，由平衡方程得 Fs=F 由此求得 所以該平鍵也滿足擠壓強(qiáng)度要求。 5.5.2 輸出軸與大齒輪的聯(lián)接 鍵的校核： 已知軸直徑d=40mm，鍵的尺寸為b×h×l=12×8×28mm,扭轉(zhuǎn)力偶矩Me=175.98N·m,平鍵的許用應(yīng)力為[τ]=100Mpa,許用壓強(qiáng)為[σbs]=100Mpa。 首先校核一下該鍵的剪切強(qiáng)度。將該平鍵沿n-n截面分成兩個(gè)部分，并把n-n下面和軸作為一個(gè)整體考慮。假設(shè)n-n截面上的切應(yīng)力分布均勻，所以n-n截面上的剪力Fs為： Fs=Aτ=blτ 對(duì)軸心取矩，由平衡方程, 得 所以 所以平鍵滿足剪切強(qiáng)度條件。 再次校核該平鍵的擠壓強(qiáng)度。考慮該平鍵在n-n截面以上的部分的力分布均勻平衡，在n-n截面上的剪力應(yīng)為Fs= blτ，右側(cè)面上的擠壓力為 投影于水平方向，由平衡方程得 Fs=F 因此 所以平鍵也滿足擠壓強(qiáng)度要求。 參考文獻(xiàn) [1] 楊高峰 主編. 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo). --武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社有限責(zé)任公司.2013.2. 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[15] 徐灝 主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京機(jī)械工業(yè)出版社．1999.1. 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是完成馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容非常全面，并鞏固在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)知識(shí)的全面總結(jié)，幫助我了解和掌握從事設(shè)計(jì)的基本方法，通過(guò)這次設(shè)計(jì)把理論和實(shí)踐連接起來(lái)。貫穿大學(xué)四年的綜合知識(shí)，使理論與實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，為我今后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這是一個(gè)非常全面的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，很鍛煉人。從開(kāi)始的搜集資料到最終的設(shè)計(jì)，涉及到的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，工程材料，材料力學(xué)等等。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高自己的計(jì)算，繪圖能力；使我能夠熟練使用參考資料，計(jì)算圖表，設(shè)計(jì)手冊(cè)，熟悉相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。主要內(nèi)容包括馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料的應(yīng)力分析，主要參數(shù)的選擇，對(duì)主要零件進(jìn)行了計(jì)算和分析，一個(gè)完整的理論和設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)合組件和整個(gè)設(shè)計(jì)的零件圖，更加直觀的證明。一個(gè)馬鈴薯去皮機(jī)的關(guān)鍵部件——驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行了詳細(xì)的力學(xué)分析和計(jì)算，得出彎曲扭矩圖，通過(guò)理論和大量的計(jì)算表明，該傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可行性和性能特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是基于的理論基礎(chǔ)，相應(yīng)的計(jì)算，文獻(xiàn)閱讀，在出售其機(jī)械產(chǎn)品公司在線訪問(wèn)，了解其相關(guān)知識(shí)。從以上搜集、論證和查閱馬鈴薯去皮機(jī)的基本設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)方案是可行的。 我深深地意識(shí)到，要成為一個(gè)合格的工程技術(shù)人員只是僅僅掌握專業(yè)知識(shí)是不夠的，應(yīng)該有一個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí)，如在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用，各種產(chǎn)品性能的認(rèn)識(shí)，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀和其他各種方面的能力。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量巨大，從一開(kāi)始的什么都不知道不了解到找到信息完成設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)了我大量的時(shí)間和精力，從經(jīng)驗(yàn)中了解到作為一個(gè)工程的學(xué)生必須要有耐心、踏實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，持久穩(wěn)定，更對(duì)自己的職業(yè)情感和精神。通過(guò)幾個(gè)月的努力，這是我創(chuàng)作的設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)，充滿了喜悅和成就感。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在老師的精心指導(dǎo)，從整個(gè)過(guò)程一步一步的話題總是細(xì)心指導(dǎo)我確定設(shè)計(jì)步驟，讓我從中受益很多，充實(shí)了許多教科書(shū)不扎實(shí)的知識(shí)，這樣的設(shè)計(jì)能夠按計(jì)劃完成在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題，但通過(guò)查閱相關(guān)的書(shū)籍、手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計(jì)過(guò)程基本順利完成。 這最后的設(shè)計(jì)結(jié)果，不是我一個(gè)人的勞動(dòng)，而是所有幫助過(guò)我的人和我的杰作。因此，在這種場(chǎng)合的成功完成的設(shè)計(jì)，我再次向所有給予指導(dǎo)，幫助和鼓勵(lì)我完成設(shè)計(jì)的人，致以最誠(chéng)摯的感謝！同時(shí)也感謝百忙之中抽出時(shí)間來(lái)審閱我的老師致以親切的問(wèn)候！當(dāng)然，由于時(shí)間較短，我的設(shè)計(jì)還存在者許多不足，也希望老師給與指正！ 26