土豆去皮切片一體機設計圖紙說明書資料參考用

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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81.1 土豆的形態(tài)、分布及營養(yǎng)價值概述81.2 土豆削皮的現(xiàn)狀概況91.3 國內外研究現(xiàn)狀91.3.1 國內外去皮機發(fā)展概況91.3.2 國內外切片機發(fā)展概況101.3.3 國內外削皮切片一體機發(fā)展概況11第二章 一體機去皮部分的結構設計112.1 一體機去皮部分的設計及特點112.1.1 工藝流程及結構特點112.2 摩擦式土豆去皮機基本結構122.2.1 工作滾筒122.2.2 傳動系統(tǒng)132.2.3 土豆清洗系統(tǒng)132.2.4 污水處理系統(tǒng)132.3 工作原理14第三章 一體機去皮結構的參數(shù)確定143.1 物料在工作滾筒上的受力分析143.2 滾筒轉速的確定153.3 電機的選擇163.3.1 選擇電動機的類型163.3.2 確定電動機的轉速163.3.3 電動機校核16第四章 主要零件結構設計和計算174.1 V帶輪結構設計計算174.1.1 帶傳動的時效形式和設計準則174.1.2 帶傳動的設計174.1.3 V帶輪的設計194.2 齒輪傳動的結構設計194.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)194.2.2 按齒面接觸強度設計204.2.3 按齒根彎曲強度設計224.2.4 幾何尺寸計算234.3 傳動主軸的結構設計計算244.3.1 軸的材料及選擇244.3.2 滾筒兩端軸的結構設計244.3.3 初步計算軸的直徑254.3.4 軸的強度校核254.4 滾動軸承的選擇264.5 焊縫強度的校核264.6 鍵274.6.1 鍵的選擇274.6.2 鍵的校核27第五章 一體機土豆切片部分的結構設計285.1 一體機土豆切片部分的設計及特點285.2 凸輪式切片機結構特點及工作原理295.2.1 結構特點295.2.2 工作原理29第六章 一體機土豆切片部分的參數(shù)確定296.1 物料在切片桶內的受力分析296.2 切片速度的確定30第七章 主要零件結構及計算307.1 凸輪結構設計計算307.1.1 凸輪的選材及推桿的選擇307.1.2 凸輪機構基本尺寸確定317.2 切片的尺寸確定337.2.1 切片桶的尺寸確定337.2.2 鋼柱與空心圓柱桶之間的焊縫校核337.3 杠桿參數(shù)確定347.3.1 杠桿尺寸確定347.3.2 杠桿強度校核347.4 彈簧的選擇357.5 銷的選擇357.6 軸的校核36第8章 總結39致謝40第1章 緒論1.1 土豆的形態(tài)、分布及營養(yǎng)價值概述土豆傳入我國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作物。土豆產量高，營養(yǎng)豐富，對環(huán)境的適應性較強，在我國分布很廣，有二十多個省、自治區(qū)種植，是我國主要糧食作物之一。目前世界上79的國家種植土豆，每年的總產量3億多噸，僅在小麥、玉米、水稻之后，居第四位。世界土豆主要生產國有俄羅斯、波蘭、中國、美國。土豆在我國分布極為廣泛，主要產地集中在四川、黑龍江、甘肅。內蒙、河北、山西、云南、貴州等省。據(jù)統(tǒng)計我國土豆種植面積居世界第二位，產量居世界第一位。 土豆是一個礦物質寶庫，各種礦物質是蘋果的幾倍至幾十倍不等，500克土豆的營養(yǎng)價值大約相當于1750克的蘋果，含有豐富的維生素A和維生素C以及礦物質，優(yōu)質淀粉含量約為16.5%，還含有大量木質素等，被譽為人類的“第二面包”。土豆還有很神奇的藥用價值。土豆中的淀粉在體內吸收緩慢，不會導致血糖過快上升;膳食纖維在根莖類蔬菜中含量較高，常吃土豆可促進胃腸蠕動，且膳食纖維有助于降低罹患結腸癌和心臟病的風險是多項健康研究的成果；土豆鉀含量很高，能夠排除體內多余的鈉，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，薯條、薯片等休閑食品的消費量急劇增長，給土豆生產和加工帶來了蓬勃生機與活力。土豆是珍貴的食物，它既是糧又是菜，營養(yǎng)豐富淀粉含量高達11%-25%，且蛋白質營養(yǎng)價值很高，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元素。屬于低熱量、高蛋白、多種維生素和礦物質食品。王建。馬鈴薯加工利用前景廣闊。農村經濟與技術，1998 土豆的蛋白質主要是球蛋白，其生物價值為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。土豆中主要含有半纖維素，它能增加腸道蠕動的次數(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塑料。在土豆的工業(yè)加工過程中，去皮切片成為關鍵的部分，土豆去皮、土豆切片機應運而生。本設計主要針對家庭、食堂、作坊等中小型場合設計一種去皮切片一體機，除了可以去皮，同時還可以進行切片。本機構去皮切片一體機主要有以下優(yōu)點：一、去皮切片一體化，降低人們的勞動強度，提高工作效益。二、機械機構緊湊、簡單。三、一機多用，降低生產成本，提高經濟效益。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。但是無論何種制品，其加工工藝要求必須對土豆進行去皮處理，才能保證產品的質量，保證其外觀、色澤和口感。土豆去皮的方法主要有人工去皮、機械去皮、化學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，顯然不能適應土豆產業(yè)化房展的需要。機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到去皮的目的?，F(xiàn)在市面上最多的也是運用這種方法來對土豆進行去皮處理，本論文所涉及的到的去皮方法也是運用土豆與橡膠的摩擦來去皮的?；瘜W去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴強堿溶液及特配化學去皮液的作用，軟化和松弛土豆表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達到去皮的目的，這種方法成本太高，對工藝要求太高。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入受熱體的淺表層即引起強烈的共振，被吸收和轉化為熱量，從而達到剝皮的效果，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行短時間的處理，使其表層熟化，然后利用鐵刷和流水沖去外皮，達到去皮的目的。1.3 國內外研究現(xiàn)狀1.3.1 國內外去皮機發(fā)展概況（1）機械式摩擦去皮機 目前，國內主要使用機械摩擦去皮機。胡蘿卜、馬鈴薯等塊根類原料常使用擦皮機去皮，然后進行切片或制醬，例如油炸馬鈴薯片、胡蘿卜泥等。（2）蒸煮裝置 國內外食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機和高壓蒸煮鍋。但在實際生產中，對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）化學去皮裝置 去皮機廣泛應用于桃、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 水洗磨蝕去皮機是油炸土豆片生產線的一種獨立設備。它是以螺旋桿狀結構導致土豆有規(guī)律的翻滾而去皮。這種去皮機可使土豆的去皮損失最少，去皮輥的使用壽命長，不采用潤滑油的軸承排除了有污物的產生，水系的用水量少。 現(xiàn)在市面上最多的也是運用這種方法來對土豆進行去皮處理，本論文所涉及的到的去皮方法也是運用土豆與橡膠的摩擦來去皮的?；瘜W去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴強堿溶液及特配化學去皮液的作用，軟化和松弛土豆表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達到去皮的目的，這種方法成本太高，對工藝要求太高。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入受熱體的淺表層即引起強烈的共振，被吸收和轉化為熱量，從而達到剝皮的效果，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行短時間的處理，使其表層熟化，然后利用鐵刷和流水沖去外皮，達到去皮的目的。1.3.2 國內外切片機發(fā)展概況 國外單一的果蔬去皮或切片技術都發(fā)展較早，隨著科學技術的發(fā)展，近年來，果蔬去皮或切片技術的研制更加迅速。就單從切片技術而言，國外切片技術于七十年代末已經發(fā)展成熟，到八十年代中期以后更是達到鼎盛時期，世界生產切片機的著名廠家包括瑞士MeyerBurger AG公司的TS系列機，日本Tokyo Semitsu株式會社的TSK（若干）系列機，美國STC公司的STC系列機等。發(fā)展到現(xiàn)在，就切片機的功能而言，已經相當齊全，而且復合化，切片的方式也多種多樣。我國的切片技術始于七十年代中期，切片的研究開發(fā)已有30年的歷史，已有切片機的生產廠家如山東省諸城市大洋食品機械廠、江陰鑫達藥化機械廠。主要的切片形式有以下幾種：（1）直線往復式切片機。直線往復式切片機的結構簡單，但效益低。 因此它應用于工作要求不高、效益低的場合。（2）圓盤旋轉式切片機。圓盤旋轉式切片機的機構簡單也有較高的生產效益，因此它廣泛應用于各種場合。（3）水槍式切片機。水槍式切片機耗水量打， 只能切出平直的片， 因此它的應用不是十分廣泛。（4）圓形（內圓切片、外圓切片）切片機。圓形式切片機有很高的工作效率，但是結構復雜，設計較困難，因此它應用于工作效率要求相當高的專業(yè)領域。1.3.3 國內外削皮切片一體機發(fā)展概況隨著社會的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，人們越來越不滿足機械的單一化，單一的機器生產已經不滿足人類的需求。一體化，一機多用等功能化成為人們追求的目標。土豆的一體化加工機械也應運而生。但是目前市場中土豆削皮與切片機種類單一，效率低下，結構復雜，操作難度大，使用不方便等特點，不滿足社會發(fā)展的需求。希望通過本次的設計，使土豆削皮切片機的結構更加簡單化,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)調性號，達到一體化、多功能化效果，使土豆削皮切片一體機具有很強的生產性，適應社會市場發(fā)展的需求。第2章 一體機去皮部分的結構設計2.1 一體機去皮部分的設計及特點本設計主要考慮去皮后的土豆達到表面光滑、無破壞層、去皮過程無污染及切屑可利用為目的，同時考慮經濟實用。達到能以最少的投資獲得較好的經濟效益。從而為推廣該產品奠定基礎。2.1.1 工藝流程及結構特點針對研制目的，采用清洗后去皮工藝，研制出攪戈式清洗機和離心式機械去皮機。采用可調節(jié)式刀片，達到切屑量課控制的目的。其工藝流程為：原料準備清洗去皮產品清洗皮屑收集產品收集。攪戈式清洗機為國內大量使用的清洗機械。其結構如下：梯形洗槽內，固定著輸送攪戈，攪戈通過由減速器由電動機驅動，洗槽內充水，在攪戈上部有噴水裝置。塊莖進入洗槽浸泡在水里，由于在攪戈提升過程中，塊莖相互間以及攪戈葉間切屑而逐漸去皮，同時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。離心式機械切屑去皮機如下：在外罩內部裝有電動機帶動的轉動工作盤。盤內均勻分布6個長孔。長孔上布置著切刀片。其中切屑刀片相對于長孔間隙可適當調節(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的橡腔刮板。工作時塊莖通過儲料室投入到工作室內，工作盤按一定速度旋轉，在離心力重力和切屑力的共同作用下，利用塊莖相對于工作盤上到刀片間的相對速度差，將土豆的皮屑切去；同時，在離心力的作用下塊莖被甩向四周。并不斷滾動，而周圍外罩上分布著幾塊彈板，將塊莖撞離外周，且不斷旋轉滾動，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，實現(xiàn)土豆去皮目的。摩擦式去皮機去皮機，以電動機為動力，通過帶動帶輪轉動從而帶動齒輪轉動，也就是帶動去皮機的兩個滾筒轉動。其中一個滾筒設計成螺旋狀，這樣的設計讓滾筒在轉動的過程中就把土豆由進料口到出料口運送；另一個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。在土豆運送的過程中有高壓水槍對土豆進行清洗處理，污水會直接流入滾筒下方的凹槽內，凹槽有斜度，水流直接流入廢水桶內。該生產為連續(xù)生產。本文采用摩擦式機械去皮機設計為方案。2.2 摩擦式土豆去皮機基本結構該機采用臥式機型，主要包括工作滾筒（摩擦滾筒、螺旋滾筒）、機架、傳動系統(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（采用不銹鋼是因為它具有良好的耐腐蝕性能承受一定的沖擊載荷，具有較高的硬度和耐磨性，特別是對于此類食品加工設備，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：通過各方面對比，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，對許多材料不粘，可起到隔離作用；膠輥的生理惰性無味、對身體無不良影響；膠輥還耐高低溫，因為在摩擦過程中必然導致溫度的升高，耐高溫恰好解決了這個問題。螺紋工作筒凹槽內的摩擦套的確定：這里選擇化纖。選擇理由：它的剝離強度很大，它的耐水能力很強，在土豆磨削過程中一直有高壓水槍對土豆進行清洗，耐水性很重要；它的耐磨性很好，因為在土豆的磨削過程中，勢必與土豆和膠輥接觸，耐磨性是一個很重要的理由；它具有彈性和抗老化性；最主要是價格便宜。2.2.2 傳動系統(tǒng)該傳動系統(tǒng)采用V帶一級傳動，齒輪二級傳動。電動機安在機殼內，整機結構簡單、緊湊。2.2.3 土豆清洗系統(tǒng)在土豆的磨削過程中，有多個高壓噴頭等距排列，從頭至尾對土豆進行清洗作業(yè)。這里所需的水可以直接來自自來水管或者事先已經儲備好的水庫。高壓泵的選擇規(guī)格如下：品牌/型號：金哥王/280是否提供加工定制：是類型：移動式水溫：冷水移動方式：輪式拖動式型號：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：，計算可得噴孔應選擇的直徑為，按照市場上的噴孔即可選擇型號，式中：射流靶距選擇在噴頭的基本段內，不要超過消散段，因為會導致霧化，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)場的情況進行調試處理。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即可。2.3 工作原理以電動機為動力，通過帶輪轉動帶動齒輪轉動，從而帶動兩個工作滾筒轉動，在螺旋滾筒的作用下土豆由進料口向出料口運動，在運動過程中，除了輥刷的轉動磨削外，還有土豆自身的運動，土豆自身運動是在螺旋滾筒凹槽內的化纖布料作用下繞自身的中性線旋轉，從而達到土豆各個部分都被去皮的目的。除此之外，土豆在磨削的過程中有高壓水槍對土豆進行清洗處理，這樣就免去了土豆必須事先清洗的步驟，因為在土豆過程中，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行下一個步驟的加工，這里就是切片處理，土豆由出料口直接就進入切片槽里面。高壓水槍噴出來的水，清洗后直接流入污水收集漏斗內，沿著管道直接排到污水處理池。此設計為連續(xù)生產，這個生產就免除了土豆在磨完之后還必須加入的人力投入，也就是說一體化生產，提高了生產效率。第3章 一體機去皮結構的參數(shù)確定3.1 物料在工作滾筒上的受力分析去皮機在工作時，滾筒以一定速度旋轉，工作槽內的土豆在重力和摩擦力的共同作用下。這里需要考慮的問題是土豆在滾筒上繞自身的軸線做圓周運動，這樣才能保證土豆每個面都能被磨削，其次還要保證土豆不會因為旋轉太快飛出工作槽。首先我們對螺旋滾筒進行分析，土豆的直徑約為3-10厘米，根據(jù)這個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。而且土豆的長度是15-18厘米，所以凹槽的寬度選擇18厘米，為了方便計算這里選擇矩形螺紋槽。其次我們確定滾筒的直徑，一個土豆直徑最長約為10厘米，為了不讓土豆超過滾筒的定點，這里取最小半徑10厘米，螺旋方向為逆時針旋轉。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土豆進行分析，根據(jù)動能守恒定律對土豆列如下方程式（-假設為臨界高度，即凹槽的深度30mm）計算可得：為了避免土豆因速度過大導致的飛出滾筒槽，現(xiàn)假設土豆繞自身軸線旋轉的速度等于螺旋滾筒的速度。即：螺紋滾筒的速度：，計算可得：所以速度只要不超過這個數(shù)值就可以，在保證節(jié)省的前提下我們初步選擇電動機，與之最接近的是600r/min的電動機。3.2 滾筒轉速的確定如果選擇600r/min的電動機則摩擦滾筒的最大轉速也就是這個，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)一個問題，由上面確定的螺程是200mm，這樣螺旋滾筒的長度就需要很長，太浪費資源了。參考以往的磨削機構，摩擦滾筒的轉速基本已經達到要求，所以現(xiàn)在只需降低土豆自身旋轉速度就能減少滾筒的長度。根據(jù)這個問題我提出了以下兩個假設： （1）保證兩個滾筒的旋轉方向相同，只是兩個滾筒的轉速不同而已。 （2）讓土豆旋轉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，旋轉太多會導致土豆的浪費，旋轉太少會導致磨削不干凈。圍繞這兩個假設，分析如下：第一個假設：上面分析過摩擦滾筒的轉速基本已經滿足，即直接用電動機通過帶輪帶動就可以了，而螺旋滾筒要保證旋轉方向就必須二級傳動。根據(jù)機械設計規(guī)范中二級圓柱齒輪減速器的傳動比，則用此電動機所得到的的轉速。第二個假設：土豆的直徑約為3-10cm，則最大土豆的周長 ，土豆的旋轉速度：，土豆旋轉一圈所需的時間：，則螺旋滾筒的長度綜上所述：根據(jù)生活常識我們知道越慢磨削的效果越好，為了方便下料，選擇，因為摩擦滾筒和螺旋滾筒式對稱的，所以選取，3.3 電機的選擇3.3.1 選擇電動機的類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380V，Y型。3.3.2 確定電動機的轉速摩擦滾筒的工作轉速為600r/min,查表可知帶傳動的傳動比，故電動機轉速的可能范圍為：，符合的只有1500r/min的電動機。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，因此選擇電動機的型號為Y90L-4。3.3.3 電動機校核電動機所需工作功率：，也可以寫作：由電動機至滾筒的傳動總效率為：式中 則：由選擇的電動機可知，由公式，可得：，滿足要求！第4章 主要零件結構設計和計算4.1 V帶輪結構設計計算4.1.1 帶傳動的時效形式和設計準則帶傳動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）。所以帶傳動的設計準則是：（1） 保證帶在工作過程中不打滑。（2） 具有足夠的疲勞強度。（3） 滿足一定的使用壽命。4.1.2 帶傳動的設計設計帶傳動的原始數(shù)據(jù)一般為傳動用途、工作條件、傳遞功率、帶輪轉速或傳動比及對傳動外廓2尺寸要求等。其設計的主要任務是合理選擇參數(shù)，確定帶的截型、長度、根數(shù)、及帶輪材料、結構和尺寸。設計一般步驟如下：已知電機的額定功率，磨削土豆的功率是，轉速為，帶傳動的傳動比，每天的工作時間為10小時左右。（1） 計算功率 由機械設計手冊查表8-7工作情況系數(shù)表查得：（2）選擇V帶帶型 根據(jù)機械手冊圖8-11選型圖可以確定為Z型V帶。 （3）確定帶輪的基準直徑 根據(jù)V帶的帶型，參考表8-6和8-8確定小帶輪的基準直徑，應使，這里選擇小帶輪的直徑，故大帶輪的直徑。 驗算帶的速度：，故速度合適。（帶傳動的速度一般在5-25m/s之間）（4）確定中心距，并確定V帶的基準長度根據(jù)帶傳動總體尺寸的限制條件或要求的中心距：，初步選擇計算相應的帶長：，計算得由表8-2所示選取帶的基準長度計算中心距離（即傳動的實際中心距離）：（5） 驗算主動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，為了提高帶傳動的工作能力，應使：，由此可知包角合適。（6） 計算V帶的根數(shù) ，可得：，這里取查表得： （7）計算預緊力，計算可得：，只要大于30N即可。 （8）計算壓軸力壓軸力的最小值為：4.1.3 V帶輪的設計設計V帶輪時應滿足的要求有：質量小，結構公益性好，無過大的鑄造內應力；質量分不均勻，輪槽工作面要精度加工（表面粗糙度一般應為3.2），以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料選取HT200的灰鑄鐵，結構為腹板式。見附圖。4.2 齒輪傳動的結構設計4.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) （1）按照本設計的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 （2）滾筒為一般的工作機器，速度不高，故選用8級精度（GB10095-88）（3）材料選擇。由機械設計手冊表8-1選擇小齒輪材料40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），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 按齒面接觸強度設計由設計計算公式進行試算，即（1）確定公式內的各項數(shù)值 1）試選載荷系數(shù)。2）計算小齒輪傳遞的轉矩。，計算可得：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度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。6） 計算應力循環(huán)系數(shù)7）查機械手冊10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。8）計算接觸疲勞許用力取失效概率為1%，安全系數(shù)，計算可得：（2） 計算1）試算小齒輪分度圓直徑，帶入中的最小值。2） 計算圓周速度。3）計算齒寬。4） 計算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高5）計算載荷系數(shù)。根據(jù)，精度為8級，由圖10-8查得動載荷系數(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級精度、小齒輪相對支承非對稱分布時，.由，查圖10-13得,故載荷系數(shù)：6） 按實際所得的載荷系數(shù)矯正所得的分度圓直徑：7）計算模數(shù)m。4.2.3 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度設計公式：（1）確定各公式內的各計算數(shù)值1）由機械設計手冊圖10-20c查得小齒輪的彎曲強度極限，大齒輪的彎曲強度極限2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)3)計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數(shù)1.4，由式 4）計算載荷系數(shù)K5） 查齒形系數(shù)由表10-5查得6） 查取應力矯正系數(shù)由表10-5查得7） 計算大小齒輪的并加以比較。 大齒輪的數(shù)值比較大。（2）設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可取由彎曲強度算的的模數(shù)2.12并就近圓整為標準值，按接觸強度算的分度圓直徑，算出小齒輪的齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)：這樣設計出來的齒輪傳動，既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。4.2.4 幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑（2） 計算中心矩 （3）計算齒輪寬度取結構設計及繪制齒輪零件圖看圖紙。4.3 傳動主軸的結構設計計算由于軸承的型號是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結構設計是在初步計算軸徑的基礎上進行的，故：4.3.1 軸的材料及選擇 軸在工作時多承受交變載荷，故軸的失效一般為疲勞斷裂，占失效總數(shù)的40%-50%。因此軸的材料應具有足夠的疲勞強度、較少的應力集中敏感性，同時還須具有足夠的剛度、耐磨性、耐腐蝕性和良好的機械加工工藝性。 軸的材料一般用碳素鋼和合金鋼。 碳素鋼比合金鋼價廉，應力集中敏感性差，優(yōu)質中碳素鋼經過熱處理后，可得到的機械性能。常用的有35,45,50號鋼，以45號鋼應用最為廣泛。對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械性能和更好的淬透性，但對應力集中較敏感，且價格較貴，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，對于形狀復雜的軸也可以采用塑鋼或球磨鑄鐵，后者具有價廉、吸陣性好，對應力集中敏感性小等特點，但鑄件質量不易控制。 通過綜合比較，此絲杠主軸選用45鋼正火處理，由表查得強度極限。，查表可得其許用彎曲應力4.3.2 滾筒兩端軸的結構設計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，還有加強筋肋的焊接段，如圖所示，聯(lián)軸器段長度為56mm,軸承為14mm，加強肋的長度為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140mm。滾筒的右端只有一個滾動軸承，再加上筋肋的長度，設計總長為75mm。4.3.3 初步計算軸的直徑軸的直徑課按照扭轉強度法來進行估算，即，得 考慮到有的軸段有兩個鍵槽，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，通過查閱手冊，選取凸緣聯(lián)軸器，初步選擇6204深溝球軸承，通過比較，可取得相同直徑20mm。為了便于裝配零件，需要去掉毛刺，軸端應制出45度倒角。4.3.4 軸的強度校核該機器所用的軸為傳動軸，主要承受扭矩。則按扭矩輕度條件計算軸的扭矩強度條件為：式中： 此軸選用45號鋼，值為通過計算軸在摩擦滾筒轉動時的扭矩最大，計算可得：，故軸的扭轉條件滿足。4.4 滾動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)，由產品目錄中初步選取0基本游隙組，精度標準級的深溝球軸承6204 GB/T 276-1994，其中尺寸為，成對使用，安裝在立式軸承座上。同時在驅動端安裝一個膜片式彈簧圈對軸施加預載荷，所以可保證主軸系統(tǒng)無縫隙運動和高強度，這樣可以避免無載荷軸承在告訴下可能出現(xiàn)的球打滑現(xiàn)象，球打滑可能會引起表面變粗糙，提高運轉噪聲。軸承的潤滑：該滾動軸承采用脂潤滑。脂潤滑是增稠劑和基礎油的混合物，可以分為以下潤滑脂類型：（1） 、由金屬皂作為增稠劑與潤滑油所構成的金屬皂基潤滑脂。（2） 、由無機膠凝劑式有機增稠劑與潤滑油構成的非皂基潤滑脂。（3） 、由有機式無機增稠劑與合成油構成的合成潤滑脂。該軸承選用2號鈣基脂為潤滑脂。該軸承為長壽命潤滑脂潤滑，潤滑時間為間隔一年。4.5 焊縫強度的校核 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，這里按照角焊縫計算。其中: 沿焊縫長度方向的應力； 角焊縫的計算厚度； 角焊縫的計算長度； 角焊縫的強度設計值，查焊縫強度設計值表，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，即說明焊縫滿足要求。選取滾筒的左端為受力分析點:為角焊縫的計算厚度，圓板和加強肋的厚度都是8mm，所以這里選擇角焊縫的計算厚度也為最大厚度8mm。為叫焊縫的計算長度，這里包括圓板的周長和四根筋肋的焊縫長度。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，查機械設計手冊表可得間的截面尺寸為：寬度，高度，取鍵長齒輪處鍵的選擇：此處軸的直徑，查機械設計手冊表可得間的截面尺寸為：寬度，高度，取鍵長軸承處鍵的選擇：此處軸的直徑，查機械設計手冊表可得間的截面尺寸為：寬度，高度，取鍵長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。查機械設計基礎表14-1得許用擠壓應力。鍵的工作長度，鍵與連接件的接觸高度為，查機械設計手冊由公式：，根據(jù)以上式子可以看出只需要計算軸承處鍵的應力就可以比較得出是否符合要求：，滿足要求。第5章 一體機土豆切片部分的結構設計5.1 一體機土豆切片部分的設計及特點本設計主要考慮去皮后的土豆進入切片槽內被切成均勻厚度片狀為目的，同時考慮經濟實用。達到能以最少的投資獲得較好的經濟效益。從而為推廣該產品奠定基礎。針對研制目的，采用磨皮后切片工藝，研制出旋轉刀片切片。采用可旋轉式刀片，控制刀片轉動的速率，達到切片厚度控制的目的。其工藝流程為：原料準備切片產品收集。這種切片機的特點是土豆進入切片槽里面，待土豆固定好之后，開始旋轉刀片，控制刀片的旋轉速度，對土豆進行切片，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。 針對本設計放棄了這種切片的方案，因為本文主要是設計磨皮切片的一體機，如果選用這種方法的話就必須多加電動機等設備，這就造成了原料的浪費，也違背了一體化的意愿。本設計主要是通過磨皮滾筒的轉動，凸輪帶動后面的的切片桶，對土豆進行強制切片。5.2 凸輪式切片機結構特點及工作原理5.2.1 結構特點根據(jù)本設計的要求及適用面來確定切片機的形式：該機采用立式機型，主要包括凸輪系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，機架及切片桶及刀片槽。因為立式切片機的進料和出料都比較容易，結構簡單，操作和維修便易，立式切片機有凸輪傳動軸、頂桿、土豆壓力桿，土豆切片進料桶，可調節(jié)式刀片槽等裝置組成。本機構的優(yōu)點：（1） 降低了人們的勞動強度，提高動作效率（2） 切片厚度一致性（3） 結構簡單緊湊（4） 實現(xiàn)了去皮切片一體化5.2.2 工作原理立式切片機采用螺旋滾筒軸的轉動，帶動切片機的凸輪轉動，實現(xiàn)凸輪的兩端位置差控制土豆壓力桿的上下位置，當凸輪的大徑端向上的時候壓力桿向下壓，將土豆從刀片槽內壓出，達到切片的目的，當凸輪的小徑端向上的時候，壓力桿在彈簧的作用下向上抬起，待土豆進入切片桶內在進行下一次的切片。如果需要控制土豆片的厚度，可通過調節(jié)可變刀槽里面，刀與刀之間的距離來達到目的。第6章 一體機土豆切片部分的參數(shù)確定6.1 物料在切片桶內的受力分析土豆從去皮機出來之后直接進入切片機內，切片機的槽設計成立式圓柱筒形，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。我們由實驗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這個50N的力，就能對土豆進行切片。由于土豆的長度約在15-18cm。土豆經去皮后進入的切片桶直徑設計在25cm，這樣設計的目的是為了讓土豆在進入切片桶里面能夠整個都在刀片上，不會與桶臂形成一定的角度，同時也是為了切削出土豆以外的東西，可以達到一物多用。6.2 切片速度的確定由以上的設計可知土豆是通過螺旋滾筒從原料到成品運送的，也就是螺旋滾筒運送的快慢決定了切片速度的快慢。螺旋滾筒的設計轉速為，土豆要從第一個槽內運送到第二個槽內需要一個導程的距離，而一個導程需要一轉才能完成，照這個算法也就是磨好的土豆平均下來4s一個，按照此設計也就是說4s內，切片機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，完成一個循環(huán)。即，這個速度剛好等于螺旋滾筒的速度，也就是說切片機構的傳動系統(tǒng)出了凸輪和頂桿外，無需再加入其他的傳動機構。這使得系統(tǒng)也更加簡單。第7章 主要零件結構及計算7.1 凸輪結構設計計算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力。在選擇凸輪材料時，主要考慮凸輪結構所承受沖擊載荷和磨損等問題。通常凸輪用45號鋼制造，淬硬至52-58HRC。更高要求時，可用15號鋼或20Cr鋼制造；滲碳并淬火至56-62HRC，滲碳厚度為0.8-1.5mm。或采用可進行氮化處理的鋼材，經氮化處理后，使表面硬度達到60-67HRC，以增強凸輪表面的耐磨性。對于輕載凸輪。也可以使用優(yōu)質灰鑄鐵，或45號鋼調質處理到22-26HRC。應該注意的是，凸輪機構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，當滾子采用凸輪相同的材料和熱處理方法時，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鋼經滲碳處理，其表面硬度可達56-62HRC，滲碳深度可達1-1.5mm,或用碳素工具鋼T8等淬硬到55-59HRC。對于此機構來說，切土豆的力約在50N左右，轉速為0.25r/s，所以此機構屬于低速輕載裝置，故選用45號鋼制造，淬硬至52-58HRC。尖頂推桿構造簡單，但易磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場合。滾子推桿由于滾子與凸輪輪廓之間的滾動摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動力，滾子通常采用特制結構的球軸承或滾子軸承。平底推桿的優(yōu)點是凸輪與平底的接觸面間易形成油膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動。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 凸輪機構基本尺寸確定（1）先確定凸輪的基本尺寸，設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動規(guī)律，這里推桿的運動方式是當凸輪轉過90度時，推桿上升130mm,當凸輪再轉90度時，推桿下降130mm,凸輪轉過180度時，推桿停止不動。因其工作條件為低速輕載，應選用較小的運動規(guī)律，以保證推桿運動的平穩(wěn)性和工作精度。（2）求理論廓線對于對心直動滾子推桿盤形凸輪機構，凸輪的理論廓線坐標，求得式中，位移s應分段計算。 （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 取計算間隔5度，將以上各相應值帶入(a)計算理論輪廓線上各點的坐標值。在計算時應注意：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)以上的公式可以計算出凸輪工作輪廓線各點的坐標，就可以畫出凸輪的大小。這里的滾子采用深溝球滾動軸承，軸承型號為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。這里壓力桿直徑制成24cm是為了留有空隙裝配和切片的時候因為壓力桿對側壁有一定的擠壓力，留有間隙是為了減少碰撞所消耗的能量，也對桶壁起保護作用。計算圓柱體的重量：圓管的單位重量為20.806kg/m,封口板的單位質量為712.717kg/m。這里假設圓管的長度為0.28m,封口板厚0.01m,這樣計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，計算焊縫強度是否滿足要求。其中: 沿焊縫長度方向的應力； 角焊縫的計算厚度,這里為10mm； 角焊縫的計算長度,； 角焊縫的強度設計值，查焊縫強度設計值表，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500mm，中間為一個滾動軸承，軸承為深溝球滾動軸承，型號為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 杠桿強度校核 杠桿最容易彎曲變形的是凸緣兩端處，所以對兩端進行受力分析并校核。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。補充：根據(jù)下面的計算截面所受受力的大小為，所以對截面進行補充校核：，同樣滿足要求。7.4 彈簧的選擇對于彈簧，根據(jù)計算設計，選擇合適的扭簧，然后用鉗子把彈簧兩端弄成需要的形狀。通過計算比較，彈簧的荷重的初計算可知彈簧需要負重13.49kg的重量，根據(jù)這個重量選擇下面的彈簧規(guī)格。計算公式為，凸輪最大端突起的長度為130mm,這里選擇載荷200kg,自由長度為200mm，外徑為50mm,內徑為27.5mm的彈簧。這里自由載重要14mm,外加凸輪壓下去的長度為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級的銷軸。8.8級的銷屈服強度為640MPa。對銷進行校核：銷軸所要承受的最大力為：兩桿對銷主要的作用力是剪切應力，剪切部分主要是在杠桿和活動干之間的兩個表面。計算可得：，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） 杠桿處的軸已經選擇軸承的型號為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，所以所受力其實不大，但是為了確定其強度，這里按最大力的1/2計算。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)-計算可得：，通過綜合比較，此絲杠主軸選用45鋼正火處理，由表查得強度極限。這樣才能滿足要求。（2）凸輪處的軸也已確定，軸徑為20mm，因為它的軸主要是跟螺旋滾筒的軸聯(lián)接，靠它來傳遞動力。對此處的軸進行校核：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)-計算可得：，不滿足要求。這里的軸不滿足要求，所以考慮對凸輪處的軸進行局部加粗，因為軸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行，也是對它進行反推，還是根據(jù)這個公式進行。求得變形公式，得：，因為，得：得到臨界半徑，這里選擇軸的直徑為。第8章 總結 本次畢業(yè)設計，我們對機頭傳動裝置、傳送帶、齒輪、凸輪、傳動軸、刀片的選擇、機尾等主要部件進行了技術分析和結構設計，從而完成了削皮切片一體機的設計。此次設計的切片一體機的特點是結構簡單,受力均勻,運行平穩(wěn),操作簡便,土豆去皮效果好，切片效率高,各部件間協(xié)調性號，具有很強的生產性。通過對土豆削皮切片一體機的選型計算，認識到了土豆削皮切片一體機在工作過程中每個部件的工作原理，對于土豆削皮切片一體機有了初步的了解。通過此次畢業(yè)設計，使我了解了土豆削皮切片機的很多相關知識。使我也了解了當前國內外在此方面的一些先進生產和制造技術，了解了土豆削皮切片機設計的一般過程，通過對土豆削皮切片機的結構設計作了系統(tǒng)的設計，掌握了一定的機械設計方面的基礎。為以后的工作學習創(chuàng)造了一定基礎。本次設計讓我們深深的了解了機械設計的全過程，體會了畢業(yè)設計的意義，畢業(yè)設計是總結以前所學的所有專業(yè)內容，在結合老師的實際經驗，在老師的引領下主要依靠個人完成的一次大型課程設計。與以前的課程設計相比，畢業(yè)設計技術難度高，設計復雜，而且更加貼近于實際。畢業(yè)設計則是要進行方案的選擇和評估，考慮其制造的可行性和市場的利用率，盡量設計一個簡單、實用、經濟、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，應盡可能的結合實際，降低成本。與此同時，我們的收獲頗豐 ，為人生的輝煌奠定了堅實的基礎。致謝為期一個多月的畢業(yè)設計終于接近尾聲了，在這個過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給我們的寶貴建議和幫助，在此我們表示最誠摯的謝意。由于我們能力有限，設計中肯定有錯誤和不足之處，懇請各位老師給予批評指正，我們將不勝感激。在此，要特別感謝的是我們的指導老師何老師，在我們的設計過程中給我們提供最及時的指導和幫助。40