馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)含Creo三維及9張CAD圖
馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)含Creo三維及9張CAD圖,馬鈴薯,土豆,去皮,設(shè)計(jì),creo,三維,cad
摘 要
在馬鈴薯深加工的工序中，去皮是其最重要的一步。當(dāng)前，雖然馬鈴薯的去皮工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但仍需要人力配合機(jī)器來(lái)完成馬鈴薯的去皮工作，不僅生產(chǎn)效率低下，而且耗費(fèi)勞動(dòng)力、成本高。通過(guò)對(duì)馬鈴薯去皮的有關(guān)機(jī)械設(shè)備和技術(shù)的分析研究,在目前的工藝技術(shù)和一般消費(fèi)條件允許的情況下研究和設(shè)計(jì)改造一款操作起來(lái)簡(jiǎn)單安全,使用壽命更長(zhǎng)的馬鈴薯去皮機(jī)，提高其生產(chǎn)效率,更大程度上節(jié)省人力和加工成本。
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)包含多個(gè)組成機(jī)構(gòu)，其中承重機(jī)構(gòu)為機(jī)架；動(dòng)力機(jī)構(gòu)為電動(dòng)機(jī)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)軸；洗刷機(jī)構(gòu)為鋼絲刷、噴水管；送料機(jī)構(gòu)為入料斗、排出絞龍、出料斗、出雜斗；另外還包含柵條、去皮箱等部件。
本文首先通過(guò)調(diào)查當(dāng)前市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾款馬鈴薯去皮機(jī)，研究它們機(jī)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，然后針對(duì)每一個(gè)去皮方案進(jìn)行對(duì)比和分析，最后總結(jié)并提出本次設(shè)計(jì)方案，接著對(duì)該方案所設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)中的各主要機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)并仔細(xì)校核，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算得到的尺寸數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件AutoCAD繪制去皮機(jī)的裝配圖和各主要零部件的零件圖，再利用Creo三維建模軟件建立所設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的三維模型，通過(guò)三維模型將去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)外形完整的展現(xiàn)出來(lái)。
關(guān)鍵詞：馬鈴薯，去皮，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，送料機(jī)構(gòu)，洗刷機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)方案
Abstract
Peeling is the most important step in potato deep processing.At present, although the peeling process of potatoes has been mechanized, it still needs human resources to cooperate with machines to complete the peeling of potatoes, which is not only inefficient in production, but also labor-intensive and cost-effective.Through the analysis and Research on the relevant mechanical equipment and technology of potato peeling, a potato peeling machine with simple and safe operation and long service life is researched and designed and rebuilt under the current process technology and general consumption conditions, which can improve the production efficiency and save labor and processing costs to a greater extent.
The potato peeler in this design consists of several components, including frame for load-bearing mechanism; power mechanism for electric motor; drive mechanism for drive shaft; brushing mechanism for wire brush, spray pipe; feeding mechanism for feeding hopper, draining winch, outlet hopper and miscellaneous hopper; in addition, it also includes grille, leather box and other components.
Firstly, through investigating several common potato peelers in the current market, this paper studies their mechanism construction characteristics, then compares and analyses each peeling scheme, finally summarizes and proposes this design scheme, and then designs and carefully checks each main mechanism component of the potato peeler designed by this scheme, which is obtained by design calculation.Dimensional data, assembly drawing and parts drawing of each main part of the peeler are drawn by computer drawing software AutoCAD, and then three-dimensional model of the designed potato peeler is established by Creo three-dimensional modeling software. The structure and shape of the peeler are fully displayed by three-dimensional model.
Key words: potato, peeling, driving mechanism, feeding mechanism, washing mechanism, design scheme
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題設(shè)計(jì)的研究背景和價(jià)值 1
1.2 馬鈴薯制品的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1
1.3馬鈴薯去皮的方式方法 2
第2章 去皮方案的整體設(shè)計(jì) 3
2.1 去皮方案的設(shè)計(jì)要求 3
2.2研究去皮方案和確定工作原理 3
2.2.1 各種去皮方案的對(duì)比分析 3
2.2.2 去皮方式的分析與確定 4
2.2.3 確定去皮方案的工作原理 6
2.3去皮機(jī)各機(jī)構(gòu)零件的參數(shù)選擇 6
第3章 零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.1 動(dòng)力源電機(jī)的型號(hào)確定 7
3.1.1 動(dòng)力源電機(jī)的類(lèi)型選擇 7
3.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇與確定 7
3.1.3 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 7
3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速器的參數(shù)設(shè)定 7
3.2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的分配設(shè)定 7
3.2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 8
3.2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速器齒輪的設(shè)計(jì) 8
3.2.4 去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中軸、軸承、鍵的設(shè)計(jì) 12
3.3 洗刷傳動(dòng)V帶設(shè)計(jì) 17
3.3.1 洗刷傳動(dòng)V帶的有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3.3.2 電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)裝置帶輪的設(shè)計(jì) 19
3.4 去皮機(jī)傳動(dòng)主軸的設(shè)計(jì) 20
3.4.1 去皮機(jī)傳動(dòng)軸的參數(shù)選擇 20
3.4.2 去皮機(jī)軸的最小直徑 20
3.4.3 去皮機(jī)軸的設(shè)計(jì) 20
3.4.4 去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸上的載荷 21
3.4.5 計(jì)算傳動(dòng)帶輪軸的疲勞強(qiáng)度 23
3.5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 25
3.5.1 軸承載荷的計(jì)算 25
3.5.2 軸承軸向力的計(jì)算 25
3.5.3 軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算 25
3.5.4 傳動(dòng)軸承的壽命期限計(jì)算 26
3.6 去皮機(jī)的框架的研究設(shè)計(jì) 26
3.6.1 進(jìn)、出料斗的設(shè)計(jì) 26
3.6.2 柵條的研究設(shè)計(jì) 27
3.6.3 滾筒的設(shè)計(jì) 27
3.6.4 去皮機(jī)箱的設(shè)計(jì) 27
3.6.5 去皮機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) 28
總 結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 31
31
馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)
第1章 緒論
1.1 課題設(shè)計(jì)的研究背景和價(jià)值
土豆，其名也叫馬鈴薯，是常見(jiàn)的農(nóng)作物之一，它經(jīng)常出現(xiàn)在每一個(gè)家庭的飯桌上，它不僅可以作為主糧食用，也可以制作成美味的菜肴。土豆中的淀粉含量高，其含量值的范圍在11%-25%左右，而且土豆中的蛋白量高，易于被人體吸收消化。土豆中包含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如氨基酸、各種維生素及礦物質(zhì)元素等，這些都是人們必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，是一種熱量低的健康綠色食品[2]。馬鈴薯中含有大量的球蛋白，其含量遠(yuǎn)高于其它的糧食，尤其是將雞蛋清和馬鈴薯泥攪拌在一起食用，對(duì)人體蛋白的吸收更好，促進(jìn)人的身體健康成長(zhǎng)。馬鈴薯中所含有的纖維素是半纖維素，半纖維素可以提高腸道的蠕動(dòng)能力，幫助人體消化。而且馬鈴薯也可以用來(lái)制作成上等的化工材料。日本國(guó)內(nèi)的部分工業(yè)制造技術(shù)廠已經(jīng)研究出一種新型生產(chǎn)技術(shù)，它可以將馬鈴薯作為工業(yè)原料來(lái)生產(chǎn)制造塑料。這種塑料與石油化工生產(chǎn)出來(lái)的塑料相比，更加的綠色健康，不會(huì)造成塑料污染或者“白色”污染，分解周期短，所分解出來(lái)的物質(zhì)可以被自然生物吸收利用。
現(xiàn)如今，人口數(shù)量的不斷增加，糧食的需求也在急速增加，因此國(guó)內(nèi)外的土豆產(chǎn)量也隨之不停的增加，以滿(mǎn)足用量需求。各種土豆的加工技術(shù)也出現(xiàn)了井噴式發(fā)展，土豆也被制作成了各種食品以供廣大消費(fèi)用戶(hù)的選擇。在馬鈴薯的各種加工工藝和制作方法中有兩道工序是必不可少的，一是清洗，二是去皮，這兩個(gè)步驟看是簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作很麻煩。為了不影響土豆的加工質(zhì)量，防止在加工過(guò)程中土豆表皮的泥土附著在加工的切面上，第一步必須將土豆表皮清洗干凈。第二步土豆去皮是土豆加工過(guò)程中最重要的一步。在當(dāng)前，關(guān)于馬鈴薯的去皮有各種加工方法，但是每一種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，而且不足之處甚多。面對(duì)土豆加工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，一種新型的、高效率、高節(jié)能的去皮加工方法、加工技術(shù)需要被盡快的找到。
1.2 馬鈴薯制品的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)馬鈴薯的處理方式多半是用于加工，其中美國(guó)的馬鈴薯有四分之三都用于加工生產(chǎn)，法國(guó)、荷蘭、英國(guó)等國(guó)家的馬鈴薯有一半用于加工制作成快餐食品。在我們國(guó)家，人們主要將馬鈴薯當(dāng)作蔬菜食用，被做成各種菜肴進(jìn)入人們的飯桌，只有不到十分之一的馬鈴薯被送進(jìn)工廠加工。在中國(guó)由于土豆加工產(chǎn)業(yè)尚未有西方國(guó)家那么成熟，土豆仍被當(dāng)作蔬菜實(shí)用，因此也造成了每年有六分之一的馬鈴薯浪費(fèi)，很大程度上破壞了薯農(nóng)的經(jīng)濟(jì)利益，制約了馬鈴薯農(nóng)作物的發(fā)展。
在國(guó)外，馬鈴薯被制作成各種快餐食品，如薯?xiàng)l、薯片等，當(dāng)前國(guó)外的各類(lèi)快餐店已經(jīng)在我國(guó)迅速發(fā)展流行起來(lái)，被青少年還有部分中老年人所喜愛(ài)。由于飲食文化上的差異，馬鈴薯制品在我國(guó)的發(fā)展較晚，工業(yè)技術(shù)不完善，市場(chǎng)范圍小、效益低。我國(guó)生產(chǎn)的馬鈴薯制品與國(guó)外相比還有很大的差距。隨著中國(guó)越來(lái)越國(guó)際化，大量的西方文化涌入中國(guó)，馬鈴薯制品也成為國(guó)際化的產(chǎn)品，其馬鈴薯加工市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越大，最終成為經(jīng)濟(jì)的一大增長(zhǎng)點(diǎn)，因此國(guó)家會(huì)加快并支持馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
1.3馬鈴薯去皮的方式方法
馬鈴薯的表皮很薄，易破損，一般的加工方法會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部土豆內(nèi)部果肉的浪費(fèi)。誘導(dǎo)土豆制品需要去皮，比如制作薯片，而有的產(chǎn)品制作則不需要去皮，比如用來(lái)釀酒。馬鈴薯去皮的方式各種各樣，種類(lèi)繁多，比如下列的一些去皮方法：
（1）人工削皮方式：工作人員通過(guò)借用一些專(zhuān)門(mén)的去皮刀去皮，這樣的人工方式削皮干凈，但有點(diǎn)危險(xiǎn)性，容易傷手、效率低。
（2）去皮機(jī)械設(shè)備去皮：去皮機(jī)械設(shè)備種類(lèi)繁多，去皮效率高，但工作原理單一，沒(méi)有什么創(chuàng)新性。
（3）化學(xué)劑品去皮：部分化學(xué)藥品也可用來(lái)去皮，比如堿液氫氧化鈉，可以利用它的腐蝕功能來(lái)腐蝕溶解土豆表皮，達(dá)到去皮效果。但是堿液去皮之后，土豆內(nèi)部的果肉與堿液接觸，會(huì)降低土豆的口感，而且堿液畢竟是化學(xué)藥品，一旦用量過(guò)大會(huì)對(duì)人的身體健康有所影響，因此需要使用大量的清水對(duì)去皮后的土豆進(jìn)行反復(fù)清洗，這樣就造成了水的浪費(fèi)，成本增加。
（4）使用熱力原理去皮：對(duì)土豆進(jìn)行短時(shí)間內(nèi)的快速加熱，土豆表皮經(jīng)過(guò)高溫加熱會(huì)膨脹起來(lái)并破裂，接著表皮就會(huì)與馬鈴薯果肉分離，以此達(dá)到去皮效果。使用熱力原理對(duì)土豆削皮的方法優(yōu)點(diǎn)很多，該方法可以有效的減少果肉的浪費(fèi)。
（5）使用酶制劑原理去皮：通過(guò)使用酶制劑的方法，在特定條件下對(duì)土豆進(jìn)行去皮，該方法可以有效的保持土豆原本的口感，不變質(zhì)，不變味。
（6）使用冷凍原理去皮：該方法與使用熱力原理去皮相識(shí)，都是利用土豆表皮在極端的溫度中會(huì)發(fā)生松弛破損，高溫與低溫各有其優(yōu)點(diǎn)，冷凍成本要高于加熱成本，而加熱更容易導(dǎo)致馬鈴薯變質(zhì)。
（7）真空原理的去皮方式：先將土豆進(jìn)行加熱，在高溫下可以分離馬鈴薯果肉與表皮。在將加熱后的馬鈴薯迅速的放入真空室內(nèi)，表皮和果肉就可以徹底分離，最后利用沖洗裝置將馬鈴薯表皮沖洗掉就可以了。
第2章 去皮方案的整體設(shè)計(jì)
2.1 去皮方案的設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)一馬鈴薯去皮機(jī)，專(zhuān)為滿(mǎn)足馬鈴薯去皮，應(yīng)盡可能高的機(jī)械效率，體積小。
2.2研究去皮方案和確定工作原理
2.2.1 各種去皮方案的對(duì)比分析
（1）機(jī)械裝置的去皮方式
現(xiàn)如今，我國(guó)國(guó)內(nèi)的機(jī)械化土豆去皮方式主要通過(guò)機(jī)械設(shè)備摩擦去皮，如圖2.1所示就是摩擦去皮機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)示意圖，這種機(jī)器主要有輸送機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、摩擦機(jī)構(gòu)組成。動(dòng)力機(jī)構(gòu)主要為電動(dòng)機(jī)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的減速齒輪將動(dòng)力傳遞給砂盤(pán)，使砂盤(pán)旋轉(zhuǎn)摩擦土豆片。去皮之后，導(dǎo)入清水清洗去皮之后的土豆，最后在通過(guò)相應(yīng)的排送裝置，將馬鈴薯果肉和表皮分開(kāi)收集包裝。
圖2.1 機(jī)械式去皮機(jī)二維簡(jiǎn)圖
（2）蒸煮發(fā)去皮設(shè)備的分析介紹
在國(guó)內(nèi)，鏈帶蒸煮機(jī)是大多數(shù)的食品加工企業(yè)使用的是一種連續(xù)式蒸煮方式，但是該型號(hào)蒸煮機(jī)結(jié)構(gòu)龐大，構(gòu)造繁瑣雜亂，成本極高，不適用于小型馬鈴薯食品加工工廠。其實(shí)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，食品加工工廠對(duì)馬鈴薯片的蒸煮標(biāo)準(zhǔn)要求較低，多數(shù)小型作坊都會(huì)自己制作簡(jiǎn)易的土豆蒸煮設(shè)備。如圖2.2所示的就是一般小店面使用的土豆蒸煮裝置二維圖。
將承載平板車(chē)的車(chē)軌鋪設(shè)在土豆切片機(jī)和蒸煮室的中間，平板車(chē)可在車(chē)軌上行走，可便于將切片后的土豆運(yùn)送到蒸熟室內(nèi)。其蒸煮步驟如下:首先將土豆切片放入承載板車(chē)上的梯籠內(nèi)，將其推進(jìn)蒸煮室內(nèi)，利用蒸汽蒸煮土豆片。
整個(gè)蒸煮容器的外形近似為長(zhǎng)方形，容器包含各種管道裝置和控制管道開(kāi)關(guān)的閥門(mén)。土豆蒸煮機(jī)器的外形支架采用的是角鋼材料制作而成。機(jī)器的外壁由鋼板包裝，外壁夾層內(nèi)裝有保溫材料。
1.小型蒸房 2.進(jìn)出大門(mén) 3.多層方形籠屜 4.可移動(dòng)平板車(chē) 5.行車(chē)車(chē)軌
圖2.2 小型蒸煮裝置結(jié)構(gòu)二維圖
（3）化學(xué)藥品去皮方式
將堿液氫氧化鈉導(dǎo)入可防止堿液腐蝕的去皮裝置的容器中，通過(guò)加水稀釋保持氫氧化鈉溶液濃度維持在可有效將馬鈴薯去皮和保證馬鈴薯口感不變的的濃度值，大約為20%。利用加熱裝置加熱容器裝置內(nèi)的堿液，使其達(dá)到90℃左右，停止加熱保持溫度值在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，隨后將馬鈴薯放入其中浸泡5分鐘，在這個(gè)時(shí)段內(nèi)，土豆的表皮會(huì)變松，慢慢地脫離果肉；取出堿液中的馬鈴薯，通過(guò)清洗裝置用清水反復(fù)多次的清洗，將馬鈴薯表面已經(jīng)松動(dòng)的表皮沖洗掉，也可以通過(guò)攪拌的機(jī)械裝置將表皮磨掉。
使用化學(xué)藥劑的去皮方式可以將各種形狀不同的馬鈴薯進(jìn)行一次性同時(shí)去皮，效率高，機(jī)械設(shè)備等操作簡(jiǎn)單。但是，使用化學(xué)堿液將馬鈴薯去皮也有很多的不足之處，其一化學(xué)藥劑污染環(huán)境，其二，浪費(fèi)水資源。
2.2.2 去皮方式的分析與確定
在馬鈴薯去皮的工作原理上選擇不同，也造成了國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮機(jī)械設(shè)備和其結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巨大差別，種類(lèi)繁多。
2.1國(guó)際上各款去皮設(shè)備的性能對(duì)比表
機(jī)型
L離心式切屑去皮機(jī)
機(jī)械去皮機(jī)
蒸汽式去皮機(jī)
化學(xué)法去皮機(jī)
結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)單
復(fù)雜
復(fù)雜
簡(jiǎn)單
對(duì)塊莖原料的要求
卵圓形，芽眼淺，無(wú)傷痕
卵 卵圓形，芽眼淺，無(wú)傷痕
無(wú)要求
無(wú)要求
產(chǎn)品質(zhì)量
表面光滑，無(wú)污染，無(wú)蒸煮層
表面光滑，無(wú)污 染，淀粉損失大
表 表面光滑，有蒸煮層，無(wú)污染
表 表面光滑，無(wú)蒸煮層，有污染
皮屑
可利用
部分利用
部分利用
不能利用
有無(wú)加熱設(shè)備
無(wú)
無(wú)
需要（150-200度）
需要（85-95度）
通過(guò)對(duì)國(guó)際上各種類(lèi)型的馬鈴薯去皮機(jī)的分析研究與性能上的對(duì)比比較，再結(jié)合本次馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能要求和我國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)水平，最終決定采用機(jī)械去皮的方式作為本次馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)方案。
本文所設(shè)計(jì)的土豆去皮機(jī)包含多個(gè)機(jī)構(gòu)構(gòu)造，其中主要有送料機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，洗刷機(jī)構(gòu)還有馬鈴薯去皮機(jī)的核心機(jī)構(gòu)：去皮機(jī)構(gòu)。輸送馬鈴薯的裝置有入料斗，收集馬鈴薯去皮后的果肉的出料斗，傳送雜物出雜斗，將馬鈴薯去皮的鋼絲刷、去皮筒裝置，去皮機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器和減速器，清洗機(jī)構(gòu)中的噴水管，還有為整個(gè)馬鈴薯去皮機(jī)械提供動(dòng)力的電機(jī)等。
圖2.3 馬鈴薯去皮機(jī)方案簡(jiǎn)圖
1-動(dòng)力電機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-傳動(dòng)減速器 4-傳動(dòng)帶輪 5-分離柵籠 6-鋼絲清洗刷
7-出料斗 8-馬鈴薯排料絞龍 9-馬鈴薯清洗水管 10-廢料出雜斗 11-去皮機(jī)支撐機(jī)架
2.2.3 確定去皮方案的工作原理
馬鈴薯去皮的過(guò)程步驟如下：首先將土豆倒入去皮機(jī)的送料機(jī)構(gòu)入料斗內(nèi)，通過(guò)入料斗進(jìn)入土豆去皮機(jī)的去皮筒內(nèi)。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)筒內(nèi)鋼絲刷快速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)打開(kāi)噴水管對(duì)馬鈴薯噴水，在水淋和鋼絲刷的同時(shí)作用下，可以有效的將土豆去皮并將土豆進(jìn)行清洗。清除掉的馬鈴薯表皮和清洗之后的臟水經(jīng)過(guò)柵條進(jìn)入廢料收集裝置出雜斗。已經(jīng)去除外皮的土豆在絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力下慢慢地沿著絞龍徑向移動(dòng)送入出料裝置的出料斗內(nèi)。
2.3去皮機(jī)各機(jī)構(gòu)零件的參數(shù)選擇
本文所設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用異步電動(dòng)機(jī)作為整個(gè)去皮機(jī)的動(dòng)力源，通過(guò)去皮機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的V帶傳動(dòng)與減速器裝置傳遞動(dòng)力和動(dòng)力。將機(jī)筒防護(hù)罩安裝在支架上，土豆去皮機(jī)的防護(hù)罩作用是防止旋轉(zhuǎn)的土豆、土豆皮還有水漬旋出，所設(shè)計(jì)的調(diào)間隙機(jī)構(gòu)可以滿(mǎn)足生產(chǎn)外形不同大小的馬鈴薯，這樣可以提高馬鈴薯的去皮效率，參考市場(chǎng)上成熟機(jī)型選定本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的基本參數(shù)如下：
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的外形大小（）
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的動(dòng)力功率（） 1.1
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的產(chǎn)能（） 100
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的去皮概率（%） ≥95
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的土豆破損率（%） ≤1
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的果肉浪費(fèi)率（%） ≤2
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的果實(shí)雜質(zhì)率（%） ≤2
本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的清洗率（%） ≥95
第3章 零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 動(dòng)力源電機(jī)的型號(hào)確定
3.1.1 動(dòng)力源電機(jī)的類(lèi)型選擇
電動(dòng)機(jī)是由國(guó)家制定并由國(guó)家設(shè)置其參數(shù)的部件，不需要再次設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)是安放在室內(nèi)工作，載荷量低，加上去皮機(jī)的工作平穩(wěn)，因此該設(shè)計(jì)方案選擇Y系列的封閉型三相異步電動(dòng)機(jī)作為土豆剝皮機(jī)的動(dòng)力源，為去皮機(jī)提供穩(wěn)定的動(dòng)力。
3.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇與確定
根據(jù)參考相關(guān)馬鈴薯去皮機(jī)器設(shè)備的研發(fā)，設(shè)定本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的動(dòng)力功率為，再查閱機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)資料確定電動(dòng)機(jī)的額定功率為。
3.1.3 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
通過(guò)調(diào)查研究得到馬鈴薯去皮機(jī)的轉(zhuǎn)速值范圍為，因此選取該設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的主軸工作時(shí)的轉(zhuǎn)速：
去皮機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的單級(jí)齒輪傳動(dòng)比為：
去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的V帶傳動(dòng)比為：
去皮機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中總傳動(dòng)比為：
因此該設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的動(dòng)力源電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的值可設(shè)定為：
滿(mǎn)足該設(shè)計(jì)的去皮機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1000、1500、3000r/min。
綜上去皮機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)所述，選用滿(mǎn)足去皮機(jī)傳動(dòng)參數(shù)的同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)。因此本設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)的動(dòng)力源電機(jī)型號(hào)為其參數(shù)型號(hào)可以達(dá)到滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速，該去皮機(jī)的電機(jī)額定功率。
3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速器的參數(shù)設(shè)定
3.2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比的分配設(shè)定
（1）去皮機(jī)的總傳動(dòng)比
馬鈴薯去皮機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速。馬鈴薯去皮機(jī)的總傳動(dòng)比為：
（2）分配去皮機(jī)的傳動(dòng)比
為了保證馬鈴薯去皮機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以平穩(wěn)有效的運(yùn)行，保證傳動(dòng)零件的尺寸合理、不發(fā)生傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各零件的干涉現(xiàn)象，設(shè)定V帶的傳動(dòng)比：；
馬鈴薯去皮機(jī)的傳動(dòng)減速器的傳動(dòng)比為：；
3.2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各零件軸的轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1軸轉(zhuǎn)速： ；
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2軸轉(zhuǎn)速： ；
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸轉(zhuǎn)速：
（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各零件軸的輸入功率
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1軸功率： ；
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2軸功率： ；
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸功率： ；
（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各零件軸的輸入轉(zhuǎn)矩
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1軸的轉(zhuǎn)矩： ；
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2軸的轉(zhuǎn)矩： ；
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸的轉(zhuǎn)矩： ；
（4）將計(jì)算得出的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各零件軸參數(shù)整理列表
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
1軸
1.089
7.43
1400
1
2軸
1.046
19.98
500
2.8
主軸
0.994
47.46
200
2.5
3.2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速器齒輪的設(shè)計(jì)
（1）減速器齒輪的精度、齒數(shù)、材料的選擇
馬鈴薯去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪精度選用7級(jí)，所設(shè)計(jì)選用的小齒輪材料為45鋼，材料硬度約為，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的大齒的輪材料選擇45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為。
選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的小齒輪齒數(shù)，
傳動(dòng)減速器的大齒輪的齒數(shù)為，取
（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算
由根據(jù)機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)公式進(jìn)行算，即
1） 公式中各參數(shù)數(shù)值的選定與計(jì)算
（1）試選傳動(dòng)齒輪的載荷系數(shù)
（2）計(jì)算傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中小齒輪轉(zhuǎn)矩
（3）根據(jù)傳動(dòng)小齒輪與軸承的位置特點(diǎn)，選取齒寬系數(shù)
（4）根據(jù)齒輪的設(shè)計(jì)手冊(cè)說(shuō)明，選擇材料的彈性影響系數(shù)為
（5）通過(guò)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)手冊(cè)查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限的值可以設(shè)定為為，傳動(dòng)大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限可以設(shè)定為。
（6）傳動(dòng)齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的計(jì)算
（7）查閱有關(guān)的齒輪設(shè)計(jì)手冊(cè)可得到本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度壽命參數(shù)
（8）根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算傳動(dòng)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力
根據(jù)失效概率和安全系數(shù)為，可計(jì)算得：
（9）對(duì)傳動(dòng)齒輪的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算
計(jì)算傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小齒輪的分度圓參數(shù)，代入中
去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪的圓周速度v：
去皮機(jī)減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪齒寬b：
去皮機(jī)減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪的齒寬與齒高之比b/h
去皮機(jī)減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪模數(shù)
減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪齒根高：
計(jì)算馬鈴薯去皮機(jī)減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪的系數(shù)K
根據(jù)傳動(dòng)速度，可以得到減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪動(dòng)載荷系數(shù)
選定參數(shù)值的大小為：，可以得到：
由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)
由機(jī)械制造設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，
因此減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪載荷系數(shù)
（10）校正上文計(jì)算得到的分度圓直徑：
（11）計(jì)算減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪模數(shù)ｍ;
（3）減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
（a）確定上述公式內(nèi)各參數(shù)值的大小
通過(guò)查找相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造手冊(cè)及相關(guān)的齒輪設(shè)計(jì)公式可以得到：
減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
減速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
去皮機(jī)構(gòu)齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算去皮機(jī)構(gòu)齒輪的彎曲疲勞許用應(yīng)力
根據(jù)資料數(shù)據(jù)可取安全系數(shù)為，因此可以計(jì)算得到：
計(jì)算去皮機(jī)構(gòu)齒輪的載荷系數(shù)
（b）去皮機(jī)構(gòu)大小兩個(gè)齒輪齒形系數(shù)：
可得，
（c）去皮機(jī)構(gòu)大小兩個(gè)齒輪應(yīng)力校正系數(shù)：
，
（d）計(jì)算去皮機(jī)構(gòu)齒輪大小齒輪的。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可得小齒輪的值大于大齒輪。
（e）去皮機(jī)構(gòu)齒輪的相關(guān)參數(shù)計(jì)算：
根據(jù)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪的參數(shù)計(jì)算分析研究可得，去皮機(jī)構(gòu)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算而來(lái)的模數(shù)m的值較大，所以取去皮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪模數(shù)1.06mm，并選取去皮機(jī)構(gòu)齒輪模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值。再通過(guò)公式計(jì)算去皮機(jī)構(gòu)小齒輪分度圓直徑：
去皮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)小齒輪的齒數(shù)，取
去皮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)大齒輪的齒數(shù)，取
（4）去皮機(jī)構(gòu)中大小傳動(dòng)齒輪的外形尺寸計(jì)算：
（a）計(jì)算去皮機(jī)構(gòu)齒輪小齒輪：
去皮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)大齒輪：
（b）計(jì)算去皮機(jī)構(gòu)齒輪中心距
（c）計(jì)算去皮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪寬度取35mm
序號(hào)
名稱(chēng)
符號(hào)
計(jì)算公式和參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
24，67
2
模數(shù)
m
1.5mm
3
分度圓直徑
4
齒頂很高
5
齒根很高
6
全齒很高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
齒寬度
11
中心距
3.2.4 去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中軸、軸承、鍵的設(shè)計(jì)
（1）動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)軸1的設(shè)計(jì)
1）動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)軸零件設(shè)計(jì)計(jì)算
（a）傳動(dòng)高速軸的工作功率P1,運(yùn)行轉(zhuǎn)速n1和工作轉(zhuǎn)矩T1
，，
（b）傳動(dòng)軸最小直徑的初步設(shè)計(jì)計(jì)算
先根據(jù)軸直徑設(shè)計(jì)公式式初步計(jì)算傳動(dòng)軸的最小直徑。確定軸的制作材料為45鋼，該型號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。選取確定，帶入計(jì)算公式得：
（c）設(shè)計(jì)計(jì)算去皮機(jī)傳動(dòng)軸的各段直徑和長(zhǎng)度
在挖取鍵槽的那一段軸，其軸徑值需要增加，因此可以選擇軸徑16mm。
馬鈴薯去皮機(jī)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及基本參數(shù)的計(jì)算：
為了使帶輪穩(wěn)定的固定在傳動(dòng)軸上，用于安裝帶輪的Ⅰ-Ⅱ軸段的右端需要設(shè)計(jì)軸肩固定帶輪的位置，因此設(shè)計(jì)該段的直徑為。
根據(jù)軸承的受力分析，可以選定滾動(dòng)軸承作為力的承載零件，根據(jù)，選擇型號(hào)為6204的深溝球軸承，其標(biāo)準(zhǔn)的尺寸數(shù)值為，則有，，，軸承段直徑。
通常使用套筒來(lái)固定隔離軸承與齒輪，設(shè)定傳動(dòng)軸套筒的長(zhǎng)12mm，因此設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪軸段長(zhǎng)：。
設(shè)計(jì)軸承端蓋零件的寬度大小為32mm，由于外端面與聯(lián)軸器右端面的距離長(zhǎng)度為10mm，設(shè)定。
結(jié)合減速器箱體尺寸，取。
（d）各零件在傳動(dòng)軸上的位置設(shè)計(jì)
聯(lián)軸器通過(guò)平鍵聯(lián)接固定在傳動(dòng)軸上。根據(jù)可以確定平鍵截面尺寸，鍵槽的長(zhǎng)度為40mm。
2）馬鈴薯去皮機(jī)的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核
（a）分析計(jì)算軸上各力的大小和方向
由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為= 則根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算公式可得：
（b）計(jì)算傳動(dòng)減速器軸的受力大小
先根據(jù)所設(shè)計(jì)的去皮機(jī)傳動(dòng)軸繪制出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，從軸的設(shè)計(jì)手冊(cè)中查取a值：，軸的支撐跨距大小可確定為。
通過(guò)計(jì)算繪制去皮機(jī)傳動(dòng)軸的彎矩圖和扭矩圖。在彎矩和扭矩圖上標(biāo)志的數(shù)值大小可以看出截面C是危險(xiǎn)截面。再計(jì)算截面C處的MH、MV和M的值，如下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
圖3-1 軸1彎矩圖和扭矩圖
（c）計(jì)算校核去皮機(jī)傳動(dòng)軸的強(qiáng)度大小
根據(jù)所設(shè)計(jì)和查閱計(jì)算得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，取，去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)的減速器傳動(dòng)軸的應(yīng)力為：
該設(shè)計(jì)的去皮機(jī)旋轉(zhuǎn)去皮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。查詢(xún)有關(guān)的洗刷去皮機(jī)構(gòu)的軸材料的設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)得，，由此可知軸安全性好，可確保洗刷摩擦去皮工作的平穩(wěn)性。
（2）洗刷去皮的傳動(dòng)軸2的設(shè)計(jì)
1） 馬鈴薯去皮機(jī)的洗刷去皮裝置的傳動(dòng)軸2的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩：
2）去皮洗刷裝置傳動(dòng)齒輪上力的大小
（a）計(jì)算去皮洗刷裝置傳動(dòng)低速級(jí)齒輪上的力
洗刷傳動(dòng)裝置齒輪圓周力：
洗刷傳動(dòng)裝置齒輪徑向力：
洗刷傳動(dòng)裝置齒輪軸向力：
3）設(shè)計(jì)計(jì)算洗刷傳動(dòng)裝置齒輪軸的最小直徑
按照洗刷去皮裝置傳動(dòng)軸的最小直徑計(jì)算式。在根據(jù)前文所述的軸材料特點(diǎn)，取，計(jì)算傳動(dòng)軸的最小直徑：
傳動(dòng)軸有兩個(gè)鍵槽用于固定軸上零件，軸徑應(yīng)適當(dāng)增大，傳動(dòng)軸安裝帶輪位置處的直徑是整個(gè)洗刷去皮機(jī)傳動(dòng)軸的最小值，。
4）洗刷傳動(dòng)裝置傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（a）擬定洗涮去皮傳動(dòng)裝置的軸上零件的排列安裝
（b）根據(jù)洗刷傳動(dòng)裝置軸的尺寸和軸上零件尺寸確定軸的尺寸設(shè)計(jì)
洗刷傳動(dòng)裝置傳動(dòng)軸力承受零件選擇為滾動(dòng)軸承，根據(jù)受力特點(diǎn)選用深溝球軸承。再根據(jù)，選擇6205型號(hào)，尺寸為，得： 。
安裝洗刷傳動(dòng)裝置齒輪的傳動(dòng)軸段取，為保證傳動(dòng)裝置齒輪位置的準(zhǔn)確性，安裝齒輪軸段可適當(dāng)縮短，因此：，
根據(jù)傳動(dòng)軸上的定位軸環(huán)可確定其它部位的相關(guān)尺寸，根據(jù)箱體尺寸。
（c）設(shè)計(jì)確定洗刷去皮傳動(dòng)裝置齒輪軸上零件的周向定位
所設(shè)計(jì)的去皮洗刷傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)帶輪和傳動(dòng)軸用平鍵聯(lián)接，按，可得平鍵截面，安裝固定傳動(dòng)齒輪的平鍵長(zhǎng)度為.
5）計(jì)算設(shè)計(jì)去皮洗刷傳動(dòng)裝置軸上的載荷
查詢(xún)軸承設(shè)計(jì)的機(jī)械手冊(cè)，可知對(duì)于6205型深溝球軸承。
計(jì)算得：，，，根據(jù)計(jì)算彎矩和扭矩值繪制去皮傳動(dòng)軸所受矩值圖。如圖所示
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
圖3-2 傳動(dòng)軸的數(shù)值計(jì)算圖
6）校核洗涮裝置的傳動(dòng)軸強(qiáng)度
在校核的強(qiáng)度計(jì)算中，通常只校核矩值最大的截面，取，軸的計(jì)算應(yīng)力：
根據(jù)前面所述選擇的軸的制作材料，取，因此，所設(shè)計(jì)的去皮洗涮傳動(dòng)軸安全可靠。
3.3 洗刷傳動(dòng)V帶設(shè)計(jì)
3.3.1 洗刷傳動(dòng)V帶的有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)計(jì)算功率：
已知：；
查旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的工況系數(shù)為：
則：
（2）旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的V帶型號(hào)：
根據(jù)、確定旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的V帶型號(hào)為A型
（3）選擇旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)V帶大、小帶輪的直徑
1）旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的V帶小帶輪的基準(zhǔn)直徑：
2）旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的V帶大帶輪基準(zhǔn)直徑：
（4）計(jì)算校核旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的V帶帶速：
所設(shè)計(jì)的去皮機(jī)傳動(dòng)V帶的速度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
（5）確定旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的V帶的長(zhǎng)度和中心距：
1）設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)去皮帶傳動(dòng)的V帶中心距：
初步設(shè)計(jì)中心距
2）去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置的基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算：
對(duì)于去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置A型帶選用
3）實(shí)際去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置中心距：
（6）去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置的主動(dòng)輪上的包角：
由
得
去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置的包角合適。
（7）去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置V帶的根數(shù)：
，，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定可得：；
，根據(jù)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)得：；
由，根據(jù)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)，包角修正系數(shù)
由，按照帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)得：
最終可計(jì)算得
結(jié)果取，結(jié)果滿(mǎn)足規(guī)定。
（8）計(jì)算去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置預(yù)緊力：
根據(jù)旋轉(zhuǎn)洗刷去皮動(dòng)力傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求和帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則得：
（9）計(jì)算去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置的壓軸力：
其中去皮動(dòng)力帶傳動(dòng)裝置中的參數(shù)為小帶輪的包角。
（10）電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)裝置V帶的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)
傳動(dòng)比
基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)
A
2.5
1250
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
400.7
4
57.1
451.7
3.3.2 電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)裝置帶輪的設(shè)計(jì)
（1）去皮電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪的材料：
采用鑄鐵材料加工帶輪。
（2）去皮電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪的結(jié)構(gòu)形式：
去皮電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪的設(shè)計(jì)與V帶的基準(zhǔn)直徑存在關(guān)系。去皮電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪接動(dòng)力源電機(jī)，小帶輪直徑較小，因此小帶輪設(shè)計(jì)為實(shí)心形狀，而大帶輪接去皮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)主軸，直徑較大，采用孔板式的外形。
圖3-3 去皮電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大帶輪結(jié)構(gòu)圖
3.4 去皮機(jī)傳動(dòng)主軸的設(shè)計(jì)
3.4.1 去皮機(jī)傳動(dòng)軸的參數(shù)選擇
去皮機(jī)傳動(dòng)主軸上的功率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
，，
3.4.2 去皮機(jī)軸的最小直徑
根據(jù)有關(guān)計(jì)算公式計(jì)算去皮機(jī)軸的最小直徑。去皮機(jī)傳動(dòng)軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)制處理，取，計(jì)算去皮機(jī)軸的直徑：
軸的最小直徑位于安裝從動(dòng)輪處，根據(jù)去皮機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，取，去皮機(jī)帶輪的長(zhǎng)度，去皮機(jī)工作帶輪與去皮機(jī)工作軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
3.4.3 去皮機(jī)軸的設(shè)計(jì)
（1）去皮機(jī)軸上配件的設(shè)計(jì)裝配
去皮機(jī)軸的裝配方案設(shè)計(jì)如下：
圖3-4 軸的結(jié)構(gòu)二維示意圖
（2）確定去皮機(jī)軸的直徑和長(zhǎng)度
1）設(shè)計(jì)去皮機(jī)帶輪的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段左端位置設(shè)計(jì)軸肩，取V去皮機(jī)帶輪與去皮機(jī)軸配合的轂孔長(zhǎng)度，根據(jù)設(shè)計(jì)要求Ⅰ-Ⅱ段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1短一點(diǎn)，設(shè)定。
2）根據(jù)馬鈴薯去皮機(jī)的工況并結(jié)合，選用角接觸球軸承7206AC，尺寸，設(shè)定去皮機(jī)軸的軸肩高度，取。
3）設(shè)計(jì)去皮傳動(dòng)軸軸段Ⅳ-Ⅴ的直徑，齒盤(pán)右端與右軸承之間采用套筒定位，齒盤(pán)厚度為23mm，要使套筒緊靠著齒盤(pán)，該段軸的長(zhǎng)度要小于輪轂，因此取，，左軸承也是依靠軸肩定位，軸肩高度，設(shè)計(jì)周環(huán)位置去皮傳動(dòng)軸直徑，根據(jù)周環(huán)設(shè)計(jì)要求，其寬度，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。
4）去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪的零件軸承端蓋的寬度為20mm。根據(jù)去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，去皮機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的軸承端蓋的外端面到從動(dòng)輪右端間的距離，取，。
5）設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪支架總的長(zhǎng)度為500mm，已知軸承寬度，去皮裝置的支架內(nèi)的齒盤(pán)是對(duì)稱(chēng)的，則，，去皮機(jī)械設(shè)備內(nèi)的傳動(dòng)帶輪軸的最左端固定帶輪，帶輪的，由設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可知Ⅸ-Ⅹ段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短些，所以。
（3）去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸的軸向定位設(shè)計(jì)
去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸的定位是通過(guò)平鍵連接。通過(guò)有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)資料，確定平鍵截面，帶輪軸上的鍵槽長(zhǎng)為36mm，設(shè)計(jì)齒盤(pán)與軸的配合為H7/m6；去皮機(jī)機(jī)械傳動(dòng)帶輪與軸通過(guò)平鍵連接，尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)的軸承與軸的周向定位，確定該設(shè)計(jì)去皮機(jī)設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸的直徑尺寸公差為k6。
（4）確定去皮機(jī)設(shè)備的傳動(dòng)帶輪軸倒角尺寸
根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，傳動(dòng)帶輪軸端倒角為。
3.4.4 去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸上的載荷
由帶輪支撐軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（圖3-5）計(jì)算和繪制去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸的力矩簡(jiǎn)圖。
由去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸彎矩和扭矩圖中可以知道D面是軸的危險(xiǎn)截面。將本次設(shè)計(jì)計(jì)算得到D處的和M的值列于下表（參看圖3-6）。
表3-1截面D處的MH、MV、M值
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
圖3-5 主軸的載荷分析圖
根據(jù)相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算公式，校核最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，也就是本設(shè)計(jì)的去皮機(jī)帶輪支撐軸的D截面，取
去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸的應(yīng)力計(jì)算：
根據(jù)前文所選定的軸的材料，得，因此，由計(jì)算結(jié)果可知去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪的軸設(shè)計(jì)安全可靠。
3.4.5 計(jì)算傳動(dòng)帶輪軸的疲勞強(qiáng)度
（1）判斷傳動(dòng)帶輪軸的危險(xiǎn)截面
由計(jì)算結(jié)果可知截面A,Ⅱ,Ⅲ,B,E,F,Ⅷ,Ⅸ只承受扭矩作用，雖然部分截面中含有鍵槽，但是軸肩的存在等原因，鍵槽不會(huì)造成影響。而且軸的最小直徑要大于按扭矩強(qiáng)度計(jì)算得到的直徑，因此這些截面不需要再計(jì)算強(qiáng)度是否達(dá)到要求。
從應(yīng)力集中對(duì)去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸的影響來(lái)看，截面Ⅳ和Ⅴ處的過(guò)盈配合所導(dǎo)致的應(yīng)力集中比較嚴(yán)重；去皮機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)帶輪軸零件上的截面Ⅴ和截面Ⅳ所受應(yīng)力的影響基本相同，但截面Ⅴ所在的軸段直徑大于截面IV的軸段直徑，所以本設(shè)計(jì)的強(qiáng)度校核只需要計(jì)算截面Ⅳ。
（2）計(jì)算動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ左側(cè)
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ左側(cè)的彎矩
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ截面的扭矩
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ左側(cè)的彎曲應(yīng)力：
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ左側(cè)的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：
去皮機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸的材料為45鋼，采用常用的材料處理方法調(diào)質(zhì)處理，得：
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ上應(yīng)力集中系數(shù)ασ和ατ，可通過(guò)資料查詢(xún)。
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ有效應(yīng)力集中系數(shù)由
可得到：
查詢(xún)動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸的材料的敏性系數(shù)為：
按照相關(guān)公式計(jì)算效應(yīng)力集中系數(shù)：
查詢(xún)資料得尺寸系數(shù)和扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。
設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸的加工方法為磨削，計(jì)算得表面質(zhì)量系數(shù)為。
計(jì)算去皮機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸安全系數(shù)：
因，因此去皮機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸安全。
（3）校核動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ右側(cè)
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ右側(cè)彎矩
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ彎矩
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ彎曲應(yīng)力
動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
查詢(xún)動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ的應(yīng)力集中系數(shù)：
查找資料得到動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ尺寸影響系數(shù)為：
關(guān)于動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ表面質(zhì)量系數(shù)
關(guān)于動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)為：
計(jì)算動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ安全系數(shù)的大?。?
因，所以可以計(jì)算出動(dòng)力傳動(dòng)帶輪軸截面Ⅳ右側(cè)的強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
3.5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸承設(shè)計(jì)計(jì)算
3.5.1 軸承載荷的計(jì)算
（1）通過(guò)軸承零件機(jī)械的設(shè)計(jì)手冊(cè)可知所選型號(hào)的軸承的，
去皮傳動(dòng)裝置的軸承載荷分別為：
，，
，；
（2）正裝去皮傳動(dòng)裝置的軸承，其軸承力的大?。?
3.5.2 軸承軸向力的計(jì)算
由所選的軸承型號(hào)查得
因 因此軸承1是壓緊狀態(tài)，軸承2是放松狀態(tài)。
所以：
3.5.3 軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算
確定去皮傳動(dòng)裝置的軸承的兩個(gè)動(dòng)載荷系數(shù)
因此去皮傳動(dòng)裝置的軸承1、2都可以取：
去皮傳動(dòng)裝置的兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷的數(shù)值計(jì)算
3.5.4 傳動(dòng)軸承的壽命期限計(jì)算
由于前文計(jì)算的，所以計(jì)算去皮傳動(dòng)裝置的軸承2壽命。
計(jì)算得到去皮傳動(dòng)裝置的軸承壽命
因，所以本設(shè)計(jì)去皮傳動(dòng)裝置的軸承滿(mǎn)足使用壽命期限。
3.6 去皮機(jī)的框架的研究設(shè)計(jì)
3.6.1 進(jìn)、出料斗的設(shè)計(jì)
馬鈴薯去皮機(jī)的入料斗的設(shè)計(jì)要求是保障馬鈴薯平穩(wěn)的進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)，在此過(guò)程中要保證馬鈴薯的進(jìn)給速度緩慢，以防止馬鈴薯破損。出料斗的外形是由長(zhǎng)方形和梯形組合在一起得來(lái)的，該形狀特點(diǎn)方便馬鈴薯的收集。出料斗由多個(gè)不銹鋼板通過(guò)焊接的方式組裝在一起，如圖3-6所示的馬鈴薯去皮機(jī)的進(jìn)出料斗二維結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3-6.1 入料斗二維結(jié)構(gòu)圖
圖3-6.2 出料斗二維結(jié)構(gòu)圖
3.6.2 柵條的研究設(shè)計(jì)
馬鈴薯去皮機(jī)的柵條設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足過(guò)皮不過(guò)去皮后馬鈴薯的設(shè)計(jì)原則，柵條密度太小則會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯表皮無(wú)法通過(guò)柵條進(jìn)入出雜斗，導(dǎo)致土豆皮堵塞在柵條的縫隙內(nèi)，最終將塞滿(mǎn)整個(gè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)筒，造成去皮機(jī)無(wú)法正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致去皮機(jī)機(jī)械設(shè)備的毀壞，浪費(fèi)財(cái)產(chǎn)，提高了生產(chǎn)成本。柵條密度過(guò)大又會(huì)導(dǎo)致體積較小的馬鈴薯掉落進(jìn)出雜斗內(nèi)，造成土豆原料的浪費(fèi)。
3.6.3 滾筒的設(shè)計(jì)
所設(shè)計(jì)的馬鈴薯滾筒內(nèi)共18支刷輥，刷輥尺寸為28×12mm，滾筒兩側(cè)由軸承安裝固定在機(jī)筒內(nèi)，兩側(cè)刷輥輕微向內(nèi)側(cè)傾斜，在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刷輥可帶動(dòng)馬鈴薯向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，另一側(cè)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，可以保證馬鈴薯可以被充分的洗涮，提高去皮效率。該設(shè)計(jì)設(shè)定它的轉(zhuǎn)速為。
本文所設(shè)計(jì)的去皮機(jī)的工作效率為：100（kg/h）。去皮機(jī)進(jìn)行去皮工作時(shí)，刷輥與馬鈴薯表皮間的摩擦系數(shù)值大概為0.5，根據(jù)所設(shè)計(jì)的刷輥直徑，可以計(jì)算出去皮機(jī)筒內(nèi)刷輥所受的扭矩T：
去皮機(jī)刷輥所需功率：·
去皮機(jī)刷輥驅(qū)動(dòng)裝置的額定功率的計(jì)算：
—去皮機(jī)刷輥減速機(jī)的傳動(dòng)效率，
—去皮機(jī)刷輥三角帶的傳動(dòng)效率，
圖3-7去皮滾筒
3.6.4 去皮機(jī)箱的設(shè)計(jì)
去皮機(jī)的外箱在整個(gè)的馬鈴薯去皮機(jī)械設(shè)備中起到保護(hù)的作用，由旋轉(zhuǎn)去皮裝置的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成拼接板的外部形狀，去皮機(jī)箱的材料為薄鋼板，可以通過(guò)螺釘固定在去皮機(jī)的支撐機(jī)架上。機(jī)柜可用來(lái)為旋轉(zhuǎn)去皮機(jī)構(gòu)構(gòu)造一個(gè)完全封閉的去皮工作環(huán)境。該設(shè)計(jì)為了便于安裝和拆卸，將機(jī)柜制成多個(gè)零碎部件，零部件之間可通過(guò)螺栓進(jìn)行連接，這樣便于馬鈴薯去皮機(jī)機(jī)械設(shè)備的后期維修和保養(yǎng)，也便于拆裝運(yùn)輸。
3.6.5 去皮機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)
馬鈴薯去皮機(jī)機(jī)架的作用在于支撐整個(gè)機(jī)械設(shè)備，并維持機(jī)械設(shè)備在去皮工作時(shí)能夠平穩(wěn)，不出現(xiàn)大幅度振動(dòng)和左右搖擺，機(jī)架的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在于一個(gè)字：穩(wěn)。只有穩(wěn)定才能提高馬鈴薯去皮機(jī)的工作效率和壽命期限。機(jī)架是通過(guò)角鐵焊接而成的，具有很好的穩(wěn)定性。去皮機(jī)箱通過(guò)螺栓安裝固定在機(jī)架上方，進(jìn)料斗安裝在機(jī)架的一端。出料斗安裝在另一端便于送料和出料。如圖3-8所示的機(jī)架二維結(jié)構(gòu)左視圖和俯視圖。
圖3-8 馬鈴薯去皮機(jī)支架圖
總 結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是馬鈴薯去皮機(jī)械結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)體現(xiàn)了我大學(xué)時(shí)光的知識(shí)積累，進(jìn)一步熟練地運(yùn)用和掌握了相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)。在設(shè)計(jì)分析馬鈴薯去皮機(jī)的過(guò)程中，我學(xué)到了很多機(jī)械零件設(shè)計(jì)方面的相關(guān)知識(shí)，提高了我對(duì)機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)的理解力，從本次的設(shè)計(jì)中我了解了很多的馬鈴薯去皮機(jī)的制造原理和工藝流程。世界上的各式各樣的機(jī)械設(shè)備雖然種類(lèi)繁多，形狀各異，工作領(lǐng)域不同，但是一旦將它們拆分成一個(gè)個(gè)零部件，就會(huì)發(fā)現(xiàn)零件是相似的，工作原理是相同的，因此通過(guò)對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)的分析與研究，我懂得了很多機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造方面的知識(shí)，這對(duì)于我的未來(lái)會(huì)有很大的幫助。
本文所設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)主要針對(duì)其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中軸、齒輪、帶輪等零部件的結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)，對(duì)其基本參數(shù)的選擇計(jì)算，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析等。文章的后面主要敘述馬鈴薯去皮機(jī)的幾個(gè)主要組成機(jī)構(gòu)的介紹研究與分析計(jì)算。本次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算是嚴(yán)格按照機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)資料、文獻(xiàn)、手冊(cè)等理論基礎(chǔ)和理論實(shí)踐得到的，所設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)是具有可行性和良好的市場(chǎng)效益的。
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致 謝
在本次的馬鈴薯去皮機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多機(jī)械方面的知識(shí)，但是這不是我一個(gè)人的勞動(dòng)成果，在整個(gè)的設(shè)計(jì)生活中，很多人為我提供了幫助和支持。
首先，我的馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)就得到了我的指導(dǎo)老師的大力幫助，不僅是相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的知識(shí)方面的幫助，還有生活上的關(guān)心。在與老師探討馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度和高尚的治學(xué)教育精神深深地感染了我，他對(duì)科研一絲不茍的態(tài)度讓我學(xué)到了很多。
然后，還要感謝我的室友們、同學(xué)們，已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)長(zhǎng)、學(xué)姐們，他們?cè)谖业鸟R鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)中提供了很多寶貴的建議和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，正是有了他們的幫助，我才能順利的完成馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)。我還要感謝我的母校和我的父母親友，感謝他們?cè)谖业纳詈蛯W(xué)習(xí)中提供了無(wú)私地幫助。
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