冬瓜去皮機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),冬瓜,去皮,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單 審定成績(jī)： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 冬瓜去皮機(jī) 系 部 名 稱(chēng)： 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 答辯組負(fù)責(zé)人： 年 五 月 摘要 冬瓜去皮是所有冬瓜制品加工工藝過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。目前，存在的各種去皮方法都各自有其一定的局限性。隨著冬瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，如何尋找一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能幾環(huán)保的冬瓜剝皮方法己成為冬瓜加工工藝過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。因?yàn)槿テば实母叩秃桶踩l(wèi)生性將直接影響冬瓜原料加工的效益。本課題的設(shè)計(jì)將涉及到機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料基礎(chǔ)等多種學(xué)科的知識(shí)。主要內(nèi)容包括國(guó)內(nèi)外一些冬瓜去皮機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)介、冬瓜去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括工作原理）、主要參數(shù)的選擇確定、主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算以及主要零件的校核等，有完整的理論闡述和設(shè)計(jì)計(jì)算，并附有大量的裝配圖和零件圖，更加直觀的對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)加以論證。 關(guān)鍵詞：去皮機(jī)，切削，設(shè)計(jì)，冬瓜 I Abstrac White gourd peel is all white gourd products processing process important link. At present, there are various methods of peeling each has its limitations. With winter melon industry the development and progress of our society and economy, how to find a high quality, efficient, energy-saving several environmental protection melon peeling method of wax gourd process has become an urgent need to address the problem. Because the peeling efficiency and safety and health will directly affect the efficiency of wax gourd raw materials processing. The design of this issue will involve machinery manufacturing, mechanical design, theoretical mechanics, mechanics of materials, engineering materials and so on the basis of the knowledge of multiple disciplines. The main contents include some domestic and foreign gourd peeling machine structure of wax gourd peeling machine, structure design ( including working principle ), main parameters selection, the main parts of the design and calculation of the structure and main parts of the check, a complete theory and design calculation, and with a large number of assembly drawing and parts drawing, a more intuitive design of the whole argument. Keywords：Peeling machine , friction, design, potato 目錄 摘要 II Abstrac I 目錄 II 第1章 緒論 1 1.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況 1 1.2冬瓜原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 2 1.2.1冬瓜的分級(jí) 2 1.2.2冬瓜的清洗 2 1.2.3冬瓜的去皮 2 1.2.4冬瓜的護(hù)色 3 1.3 國(guó)內(nèi)外冬瓜去皮設(shè)備簡(jiǎn)介 3 1.3.1機(jī)械裝置 3 1.3.2冬瓜的護(hù)色 4 1.3.3 蒸煮裝置 5 1.3.4 化學(xué)去皮裝置 5 第2 章 冬瓜去皮機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2.1 其它冬瓜去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)簡(jiǎn)介 7 2.1.1工藝流程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 7 2.1.2其它瓜去皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 7 2.2自主設(shè)計(jì)的冬瓜去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu) 9 2.2.1加緊冬瓜裝置 9 2.2.2機(jī)架 10 2.2.3切削部分 11 2.2.4傳動(dòng)系統(tǒng) 12 2.3工作原理 13 第3章 冬瓜去皮機(jī)的參數(shù)確定 14 3.1電機(jī)的選擇 14 3.2減速器的選擇和冬瓜轉(zhuǎn)速的最終確定 15 3.3刀具的寬度和絲杠軸導(dǎo)程的確定 15 3.3.1刀具的寬度 15 3.3.2絲杠軸的導(dǎo)程 16 3.4氣缸的選擇 17 第4章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 4.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟 18 4.1.1帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 18 4.1.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 18 4.2絲杠主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 20 4.2.1軸的材料及其選擇 20 4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 4.3滾動(dòng)軸承的初步選擇 23 4.4軸承座的選擇 24 4.5扭簧的尺寸及彈力設(shè)計(jì) 24 第5章 主要零件的校核 26 5.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 26 5.2按彎曲強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 26 結(jié)論 27 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29 第1章 緒論 1.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況 目前，世界79的國(guó)家種植冬瓜，總面積2000萬(wàn)畝左右，總產(chǎn)量3億多噸，僅在小麥、玉米、水稻之后居第四位。冬瓜在我國(guó)布極為廣泛，主要產(chǎn)區(qū)集中在四川、黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙、河北、山西、陜西、云南、貴州、等省。據(jù)1998年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)冬瓜種植面積近467萬(wàn)畝，產(chǎn)量4700多萬(wàn)噸，居世界第一位。 冬瓜屬于茄科、塊莖類(lèi)作物，是珍貴的食物，它既是糧又是菜，營(yíng)養(yǎng)豐富。其淀粉含量達(dá)11% --25%，且蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，容易消化吸收。其中含有18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。冬瓜的蛋白質(zhì)主要是球蛋白，其生物價(jià)為67，高于除大米以外的各種糧食。如果用35%的雞蛋清與65%的土豆蛋白混合食用，則可以合成目前已知的最佳蛋白質(zhì)。冬瓜中主要含的是半纖維素，它能增加腸道蠕動(dòng)的次數(shù)。另外，冬瓜還是一種較好的化工原料。日本通產(chǎn)省北海道工業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)廠(chǎng)開(kāi)發(fā)出一種用冬瓜作原料生產(chǎn)塑料的技術(shù)。這種塑料能通過(guò)土壤和水中的微生物進(jìn)行自然分解，最終化成為水和二氧化碳。 國(guó)外冬瓜主要用于加工，鮮食比例較小。美國(guó)有75%的鮮薯用于加工，法國(guó)為60%，荷蘭為40%，英國(guó)為40%，而我國(guó)冬瓜主要以蔬菜的形式進(jìn)行鮮食，用于加工的比例不足10%。由于冬瓜作為蔬菜其口感較差，并不太受人們的歡迎，因而價(jià)格低廉，每年有15%的冬瓜爛掉，浪費(fèi)較多，嚴(yán)重影響了廣大薯農(nóng)的經(jīng)濟(jì)利益和種薯積極性。這種現(xiàn)象不利于我國(guó)冬瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 國(guó)外的冬瓜制品，如冬瓜條、冬瓜片是一種很受歡迎的快餐食品，現(xiàn)已風(fēng)靡我國(guó)的麥當(dāng)勞、肯德雞等快餐店，其拳頭產(chǎn)品就是冬瓜制品。我國(guó)的冬瓜產(chǎn)品加工起步較晚，工藝技術(shù)落后，還不能形成規(guī)模。冬瓜制品的質(zhì)量趕不上國(guó)外水平，產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了市場(chǎng)要求，因而加快我國(guó)冬瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高冬瓜的附加值，不但能滿(mǎn)足消費(fèi)者需求，而且是加快我國(guó)貧困地區(qū)，尤其是西部冬瓜產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一條重要途徑。據(jù)了解，貴州省己經(jīng)把冬瓜產(chǎn)業(yè)為本省經(jīng)濟(jì)的一大增長(zhǎng)點(diǎn)。中央關(guān)于西部大開(kāi)發(fā)的決議，又為冬瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了很好的機(jī)會(huì)。冬瓜產(chǎn)業(yè)將大有可為。 冬瓜制品的主要品種有冬瓜條、冬瓜片、脫水冬瓜泥等。不論何種制品，其加工工藝都要求必須對(duì)原料冬瓜進(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。冬瓜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。人工去皮的去皮效果較好，但效率低、損失率高，顯然不能適應(yīng)冬瓜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。機(jī)械去皮有離心去皮和磨擦去皮兩種形式，主依賴(lài)冬瓜與冬瓜之間及冬瓜與金剛砂或橡膠之間的磨擦作用而達(dá)到去皮的目的。這種方法去皮效果差，且易造成冬瓜表面層的損傷?；瘜W(xué)去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴(lài)強(qiáng)堿溶液及特配化學(xué)去皮液的作用，軟化和松馳冬瓜的表皮和芽眼，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。輻射去皮是利用輻射波被冬瓜表皮的水分吸收、蒸發(fā)，使入射的輻射波剛進(jìn)入受熱體淺表層即引起強(qiáng)烈的共振，被吸收而轉(zhuǎn)化為熱量，從而達(dá)到剝皮效果同這種方法去皮效果較好，但果皮只能廢棄，不能被利用。蒸汽去皮是將冬瓜在蒸汽中進(jìn)行短時(shí)間處理，使其皮層 熟化然后利用鐵刷和流水沖去外皮，達(dá)到去皮目的。 1.2冬瓜原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 1.2.1冬瓜的分級(jí) 冬瓜的分級(jí)可按照不同的加工品的要求，采用不同的分級(jí)方式分級(jí)，包括大小分級(jí)、成熟度分級(jí)和色澤分級(jí)等幾種。在我國(guó)成熟度分級(jí)常用目視估測(cè)的方法進(jìn)行，而大小分級(jí)是分級(jí)的主要內(nèi)容，幾乎所有的加工果蔬均需大小分級(jí)，分級(jí)的方法有手工分級(jí)和機(jī)械分級(jí)。 1.2.2冬瓜的清洗 原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附著的塵土、泥沙和大量的微生物以及部分的化學(xué)農(nóng)藥，保證產(chǎn)品的清潔衛(wèi)生，從而保證產(chǎn)品品質(zhì)。對(duì)于農(nóng)藥殘留的果蔬，洗滌時(shí)常在水中加化學(xué)洗滌劑，常用的有鹽堿地酸、醋酸，有時(shí)也用氫氧化鈉等強(qiáng)堿及漂白粉、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑。果蔬清洗的方法須根據(jù)果蔬形狀、質(zhì)地、表面狀態(tài)、污染程度、夾帶泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和機(jī)械清洗。后者需配置滾筒式、噴淋式、壓氣式、漿葉式等設(shè)備。 1.2.3冬瓜的去皮 凡是冬瓜果皮粗糙、堅(jiān)硬，具有不良風(fēng)味的均應(yīng)去皮，以利于提高品質(zhì)只有在加工某些果脯、蜜餞、果汁和果酒時(shí)，因要打漿和壓榨，才不用去皮，冬瓜去皮方法如下： （1）手工去皮：用特別的刀、刨等工具人工削皮，去皮干凈、損失少，但勞動(dòng)效率低。 （2）機(jī)械去皮：主要用于比較常規(guī)的果蔬原料。 （3）堿液去皮：利用堿液的強(qiáng)腐蝕性來(lái)使蔬菜表面中膠層溶解，從而使果皮分離。堿液去皮常使用氫氧化鈉，腐蝕性強(qiáng)且廉價(jià)。堿液去皮時(shí)堿液的濃度、處理時(shí)間和堿液溫度，應(yīng)視不同果蔬原料種類(lèi)、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時(shí)間長(zhǎng)和溫度高都會(huì)增加皮層的松離及腐蝕程度。經(jīng)堿液處理后的果蔬必須立即在冷水中浸泡、清洗、反復(fù)換水直至表面無(wú)膩感，口感無(wú)堿味為止。 （4）熱力去皮：果蔬用短時(shí)間高溫處理后，使表皮迅速升溫，果皮膨脹破裂與內(nèi)部果肉組織分離，然后迅速冷卻去皮適合于成熟度高的桃、李、杏等。熱去皮的熱源主要有蒸汽和熱水。此法原料損失少，色澤好，風(fēng)味好。 （5）酶法去皮;在果膠酶的作用下，達(dá)到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫度、時(shí)間、PH值等。 （6）冷凍去皮：將果蔬在冷凍裝置中冷至達(dá)到輕度表面冷凍，然后解凍，使皮松弛后去皮，此法質(zhì)量好但費(fèi)用高。 （7）真空去皮：將成熟的果蔬先行加熱，使其升溫后果皮和果肉分離，接著進(jìn)入有一定真空度的真空室內(nèi)，適當(dāng)處理，使果皮下的液體迅速“沸騰”，皮與肉分離，然后破除真空，沖洗或攪動(dòng)去皮。 1.2.4冬瓜的護(hù)色 冬瓜在加工過(guò)程中將原料去皮、切分、破碎和空氣接觸及高溫處理，都可能促進(jìn)化學(xué)變化生，成有色粉質(zhì)。其中包括酶褐變和非酶褐變。都要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的方式來(lái)對(duì)冬瓜進(jìn)行護(hù)色保護(hù)。 1.3 國(guó)內(nèi)外冬瓜去皮設(shè)備簡(jiǎn)介 國(guó)外冬瓜去皮方法大致有三種，即機(jī)械去皮、蒸汽去皮和化學(xué)方法去皮。三種去皮方法的工作原理為: 一 、機(jī)械去皮。在圓筒形容器中。依靠帶有磨料的圓盤(pán)、滾輪或依靠特制的橡膠輥在中速或高速旋轉(zhuǎn)中切削塊莖的表面而達(dá)到去皮目的。 二、 蒸汽去皮。在高壓容器內(nèi)，通高壓蒸汽使塊莖表面受熱，然后打開(kāi)容器盞，突然釋放壓力，塊莖的表皮和果肉即自行分離。 三、化學(xué)去皮。在耐堿容器內(nèi)，加強(qiáng)堿溶液并加溫，后加人塊莖經(jīng)一段時(shí)間后塊莖的表皮被堿溶液腐蝕，經(jīng)高壓水反復(fù)沖洗干凈后。再將塊莖放人機(jī)械去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ? 1.3.1機(jī)械裝置 目前國(guó)內(nèi)主要使用機(jī)械切削去皮機(jī)。如圖1.1所示,該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電機(jī)、砂盤(pán)等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤(pán)旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機(jī)筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，表面被砂盤(pán)均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)自動(dòng)排出皮屑隨水流從砂盤(pán)的周?chē)g隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)。原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附著的塵土、泥沙和大量的微生物以及部分的化學(xué)農(nóng)藥，保證產(chǎn)品的清潔衛(wèi)生，從而保證產(chǎn)品品質(zhì)。對(duì)于農(nóng)藥殘留的果蔬，洗滌時(shí)常在水中加化學(xué)洗滌劑，常用的有鹽堿地酸、醋酸，有時(shí)也用氫氧化鈉等強(qiáng)堿及漂白粉、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑。果蔬清洗的方法須根據(jù)果蔬形狀、質(zhì)地、表面狀態(tài)、污染程度、夾帶泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和機(jī)械清洗。后者需配置滾筒式、噴淋式、壓氣式、漿葉式等設(shè)備。 凡是冬瓜果皮粗糙、堅(jiān)硬，具有不良風(fēng)味的均應(yīng)去皮，以利于提高品質(zhì)只有在加工某些果脯、蜜餞、果汁和果酒時(shí)，因要打漿和壓榨，才不用去皮，冬瓜去皮方法如下： （1）手工去皮：用特別的刀、刨等工具人工削皮，去皮干凈、損失少，但勞動(dòng)效率低。 （2）機(jī)械去皮：主要用于比較常規(guī)的果蔬原料。 （3）堿液去皮：利用堿液的強(qiáng)腐蝕性來(lái)使蔬菜表面中膠層溶解，從而使果皮分離。堿液去皮常使用氫氧化鈉，腐蝕性強(qiáng)且廉價(jià)。堿液去皮時(shí)堿液的濃度、處理時(shí)間和堿液溫度，應(yīng)視不同果蔬原料種類(lèi)、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時(shí)間長(zhǎng)和溫度高都會(huì)增加皮層的松離及腐蝕程度。經(jīng)堿液處理后的果蔬必須立即在冷水中浸泡、清洗、反復(fù)換水直至表面無(wú)膩感，口感無(wú)堿味為止。 （4）熱力去皮：果蔬用短時(shí)間高溫處理后，使表皮迅速升溫，果皮膨脹破裂與內(nèi)部果肉組織分離，然后迅速冷卻去皮適合于成熟度高的桃、李、杏等。熱去皮的熱源主要有蒸汽和熱水。此法原料損失少，色澤好，風(fēng)味好。 （5）酶法去皮;在果膠酶的作用下，達(dá)到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫度、時(shí)間、PH值等。 （6）冷凍去皮：將果蔬在冷凍裝置中冷至達(dá)到輕度表面冷凍，然后解凍，使皮松弛后去皮，此法質(zhì)量好但費(fèi)用高。 （7）真空去皮：將成熟的果蔬先行加熱，使其升溫后果皮和果肉分離，接著進(jìn)入有一定真空度的真空室內(nèi)，適當(dāng)處理，使果皮下的液體迅速“沸騰”，皮與肉分離，然后破除真空，沖洗或攪動(dòng)去皮。 1.3.2冬瓜的護(hù)色 冬瓜在加工過(guò)程中將原料去皮、切分、破碎和空氣接觸及高溫處理，都可能促進(jìn)化學(xué)變化生，成有色粉質(zhì)。其中包括酶褐變和非酶褐變。都要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的方式來(lái)對(duì)冬瓜進(jìn)行護(hù)色保護(hù)。 目前國(guó)內(nèi)主要使用機(jī)械切削去皮機(jī)。該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電機(jī)、砂盤(pán)等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤(pán)旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機(jī)筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，表面被砂盤(pán)均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)自動(dòng)排出皮屑隨水流從砂盤(pán)的周?chē)g隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)。 1.3.3 蒸煮裝置 國(guó)內(nèi)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，機(jī)體龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，小型果蔬原料食品加工廠(chǎng)引進(jìn)使用有一定困難。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)冬瓜片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮裝置完全可以滿(mǎn)足要求。下面簡(jiǎn)單介紹一下一般食堂、飯店常用的蒸煮裝置結(jié)構(gòu)。 在一個(gè)大型蒸煮容器內(nèi)鋪設(shè)軌道，道軌通到容器大門(mén)外切片機(jī)附近。道軌上置放平板小車(chē)，小車(chē)上裝有方形籠屜若干層。塊莖切片后，依次放入籠屜。待所 有的籠屜子都裝滿(mǎn)薯片后，將小車(chē)連同籠屜推入容器中，密封大門(mén)再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打開(kāi)大門(mén)，拉出小車(chē)和籠屜，取出薯片。 蒸煮容器為長(zhǎng)方形，下部設(shè)有進(jìn)氣管道和閥門(mén)，上部有排氣管。容器框架由角鋼制作，外壁由鋼板制造，并用隔熱材料涂抹保溫。 1.3.4 化學(xué)去皮裝置 在由防堿材料制成的容器中注入氫氧化鈉溶液，溶液濃度為15%—25%。加熱溶液溫度達(dá)到87—95°C，加入塊莖攪拌使溫度保持在70°C左右；經(jīng)過(guò)2—6分鐘，塊莖的表皮開(kāi)始變松變軟；撈出塊莖，用高壓水反復(fù)沖洗，直到表面無(wú)殘留物為止。撈出的塊莖也可放入機(jī)械式去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ? 本法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)不同大小、不同形狀的塊莖適合性好，去皮快，不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專(zhuān)門(mén)設(shè)備。缺點(diǎn)是沖洗塊莖需要大量清水，皮屑不能利用，排出的廢液污染環(huán)境。 由于去皮方法不同，國(guó)內(nèi)外冬瓜、胡蘿卜去皮機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式也各不相同，去皮差異較大，去皮率大致為7%—25%，其中機(jī)械去皮率為最大，蒸汽去皮率為最小。 由于去皮方法不同。囪內(nèi)外冬瓜去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式也各不相同，去皮效果差異較大，去皮率大致為 7%—25%，其中機(jī)械去皮率為最大，蒸汽去皮率為最小。通過(guò)上表的比較分析以及聯(lián)系本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，同時(shí)結(jié)合我國(guó)在去皮機(jī)上的實(shí)際水平考慮經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，決定以機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)方案。 第2 章 冬瓜去皮機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要考慮去皮后的冬瓜達(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)到能以晟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 其它冬瓜去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)簡(jiǎn)介 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，研制出攪龍式機(jī)械清洗機(jī)和離心式機(jī)械切屑去皮機(jī)。并利用可調(diào)節(jié)式刀片，達(dá)到切屑量可控制的目的。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：梯型洗槽內(nèi)，固定著輸送攪戈，攪龍通過(guò)減速器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，洗槽內(nèi)充水，在攪龍上部有噴水裝置。塊莖進(jìn)入洗槽浸泡在水里，由于在被攪龍?zhí)嵘^(guò)程中，塊莖相互間以及與攪龍葉間切削而逐漸去皮，同時(shí)清水不斷從攪龍面部噴淋下來(lái)，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)結(jié)構(gòu)如下：在外罩內(nèi)部裝有由電機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工作盤(pán)。盤(pán)上均勻分布著6個(gè)長(zhǎng)孔。長(zhǎng)孔上布置著切屑刀片。其中切屑刀片相對(duì)長(zhǎng)孔間隙可適當(dāng)調(diào)解；工作盤(pán)上部的外罩上均勻分布著3塊彈板。工作盤(pán)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)貯料室投入到工作室內(nèi)。工作盤(pán)按一定速度旋轉(zhuǎn)。在離心力、重力和切削力共同作用下，利用塊莖相對(duì)于工作盤(pán)上刀片問(wèn)的相對(duì)速度差將冬瓜的皮屑切去；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?chē)庹稚戏植贾鴰讐K彈板。將塊莖撞離外周，且不斷旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)。因此，在刀片和彈板共同作用下冬瓜塊莖被均勻地切去外皮，實(shí)現(xiàn)冬瓜去皮目的。 切削式機(jī)械去皮機(jī)結(jié)構(gòu)如下：以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)齒輪帶動(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)，因離心力和相互碰撞作用，在圓筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，并不斷地滾動(dòng)；圓筒上的彈板，將塊莖彈回，在磨盤(pán)和彈板共同作用下冬瓜塊莖被均勻地磨去外皮，實(shí)現(xiàn)冬瓜去皮的目的。去皮結(jié)束時(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)。本文以切削式機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)方案。 2.1.2其它瓜去皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 圖2.1其它外國(guó)冬瓜去皮機(jī)總圖 冬瓜削皮機(jī)，它是在底座的上側(cè)設(shè)有中心支承架，中心支承架的上端裝有上支架，在中心支承架的前后、左右兩側(cè)設(shè)有四組結(jié)構(gòu)相同的導(dǎo)向桿、螺旋桿及齒輪箱，導(dǎo)向桿分別固定在中心支承架的左右兩側(cè)，導(dǎo)向桿的外側(cè)裝有螺旋桿，螺旋桿的底端裝有冬瓜旋轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)輪及螺旋桿皮帶輪。螺旋桿的外側(cè)設(shè)有冬瓜支承座，支承座的上端設(shè)有冬瓜托架。在冬瓜支承座的外側(cè)箱體上裝有齒輪箱，齒輪箱上設(shè)有動(dòng)力輸入及輸出傳動(dòng)輪，齒輪箱的下側(cè)裝有電機(jī)，在上支架上裝有汽缸套，汽缸套內(nèi)設(shè)有活塞桿，活塞桿的底端設(shè)有冬瓜固定爪，在螺旋桿及導(dǎo)向桿上裝有刀架，刀架上裝有刀桿，刀桿上裝有冬瓜削皮刀。 冬瓜削皮機(jī)，由底座、中心支承架、上支架、導(dǎo)向桿、螺旋桿、齒輪箱、電機(jī)、刀架及汽缸套、活塞桿組成，其特征在于：底座為箱式結(jié)構(gòu)，底座的上中部設(shè)有中心支承架，中心支承架的上端設(shè)有上支架，中心支承架的左右兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿的外側(cè)裝有螺旋桿，螺旋桿由軸承安裝在上支架及底座上，其底端位于底座的箱體內(nèi)，底軸上裝有冬瓜旋轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)輪及螺旋桿皮帶輪，螺旋桿的外側(cè)裝有冬瓜支承座，支承座的上端設(shè)有冬瓜托架，座內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，軸的下端裝有旋轉(zhuǎn)軸皮帶輪，在冬瓜支承座外側(cè)的箱體上裝有齒輪箱，齒輪箱的前側(cè)設(shè)有動(dòng)力輸入皮帶輪，上側(cè)設(shè)有動(dòng)力輸出皮帶輪，齒輪箱的下側(cè)裝有電機(jī)，電機(jī)上設(shè)有電機(jī)皮帶輪，螺旋桿及導(dǎo)向桿上裝有刀架。 2.2自主設(shè)計(jì)的冬瓜去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu) 本文主要設(shè)計(jì)切削式冬瓜去皮機(jī)，該機(jī)采用立式機(jī)型，主要包括夾緊冬瓜裝置，機(jī)架，切削部分和傳動(dòng)部分等。其結(jié)構(gòu)總圖如下2. 2。 圖2.2冬瓜去皮機(jī)總圖 2.2.1加緊冬瓜裝置 加緊裝置是指加緊冬瓜使其正常工作的裝置，在本設(shè)計(jì)中主要包括兩個(gè)工作圓盤(pán)及一個(gè)氣缸組成。其中一個(gè)工作圓盤(pán)為托起冬瓜，其結(jié)構(gòu)如下圖2.3所示，其上部焊接四個(gè)鐵片錐，用于從下至上打入冬瓜內(nèi)部，使其與冬瓜固定，其下部焊接帶內(nèi)螺紋的裝置，用于與從動(dòng)軸相連。另一工作圓盤(pán)其結(jié)構(gòu)與上一個(gè)工作圓盤(pán)基本相同，用于與氣缸相連接，利用氣缸的強(qiáng)大推力至上到下打入冬瓜內(nèi)部，由此固定冬瓜，使冬瓜只能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其工作效果如圖2.4。 圖2.3工作圓盤(pán) 圖2.4冬瓜旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圖 2.2.2機(jī)架 機(jī)架主要由角鋼，支撐板，墊塊，連接塊，螺栓，墊圈及螺母相連，其結(jié)構(gòu)如圖2.5所示，主要用于支撐及安裝冬瓜去皮機(jī)其他各類(lèi)零件。用角鋼連接的機(jī)架不但可以減輕重量，還容易被拆卸。 圖2.5機(jī)架 2.2.3切削部分 切削部分主要包括刀具、刀架、導(dǎo)向塊、扭簧、扳手組成。刀具做成圓筒斜截式，這樣一來(lái)，即使是凹凸不平不規(guī)則的冬瓜，也能保證切削冬瓜皮的厚度在一定固定范圍之內(nèi)，另外一個(gè)作用就是切削下來(lái)的冬瓜皮沿著圓筒內(nèi)飛奔而出。其形狀如下圖2.6。刀架一端與刀具相連，另一端套于導(dǎo)向軸上，其兩刀架間用扭簧使其接觸冬瓜并夾緊冬瓜，考慮到要夾住兩刀架，則需要的扭力是非常大的，所以扭簧的簧絲直徑為5mm，并選用琴鋼絲材料。而用螺母焊接的兩個(gè)導(dǎo)向塊一端也套于導(dǎo)向軸，把刀架和扭簧夾在中間，另一端與絲杠軸以螺紋的形式連接，絲杠主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向塊運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)刀架連同刀具做軸向運(yùn)動(dòng)，而冬瓜本身做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到刀具切削冬瓜的目的。扳手用于切換左右刀具。其結(jié)構(gòu)圖如下圖2.7。 圖2.6刀具 圖2.7切削結(jié)構(gòu)圖 2.2.4傳動(dòng)系統(tǒng) 該傳動(dòng)系統(tǒng)采用V帶一級(jí)傳動(dòng)。電機(jī)安裝在機(jī)架上，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 2.3工作原理 以電機(jī)為動(dòng)力， 出來(lái)連接減速器減速，再與絲杠主軸相連，絲杠軸和從動(dòng)軸通過(guò)V帶傳動(dòng)，而冬瓜固定于與從動(dòng)軸相連的工作圓盤(pán)上，因此冬瓜做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，刀具通過(guò)與絲杠軸的螺紋連接，做軸向運(yùn)動(dòng)，而刀架靠扭簧的力度緊緊貼緊冬瓜，通過(guò)絲杠軸與從動(dòng)軸的速度差，從而達(dá)到切削冬瓜的目的。 第3章 冬瓜去皮機(jī)的參數(shù)確定 3.1電機(jī)的選擇 去皮機(jī)工作時(shí)，工作圓盤(pán)以一定的速度旋轉(zhuǎn)，冬瓜主要在刀具對(duì)它的摩擦力作用下，利用絲杠軸和從動(dòng)軸間的相對(duì)速度差，將冬瓜皮去掉。根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)得出切削冬瓜的力大約為100N左右，冬瓜做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速大約定在100r/min左右，日常生活中，冬瓜直徑約為20-50mm，質(zhì)量為12kg. 所以切削冬瓜消耗的功率為p1=2ΠnrF=2x3.14x100/60x0.25x100≈261.7W 由于V帶、軸承、聯(lián)軸器、加速器、減速器、刀架等要損耗功率，通過(guò)查閱唐建兵主編的《機(jī)械基礎(chǔ)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5.2，得出損耗功率約為35%。所以電機(jī)所需功率p=261.7/（1-35%）≈0.4KW. 考慮到其他摩擦，電動(dòng)機(jī)效率及意外情況，確定電機(jī)功率為1.5KW。因此選用常用異步電機(jī)Y100L-6，額定功率為1.5KW，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。安裝圖如下圖3.1。 圖3.1電機(jī) 3.2減速器的選擇和冬瓜轉(zhuǎn)速的最終確定 由于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是1000r/min，并考慮到冬瓜去皮機(jī)的體積大小，所以不宜直接采用V帶一級(jí)傳動(dòng)。初步估算冬瓜的的轉(zhuǎn)速亦是傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為100r/min，V帶的傳動(dòng)比為2，難么絲杠主軸的轉(zhuǎn)速為200r/min。所以電機(jī)通過(guò)減速器的減速后的轉(zhuǎn)速為200r/min，因此所選減速器的傳動(dòng)比為5。根據(jù)查閱資料所得減速器的型號(hào)為BDY160,安裝圖如下圖3.2。 圖3.2減速器 3.3刀具的寬度和絲杠軸導(dǎo)程的確定 3.3.1刀具的寬度 由前面已經(jīng)得出，絲杠主軸的轉(zhuǎn)速為200r/min，而從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為100r/min。結(jié)合實(shí)際情況考慮，刀具的寬度太寬，對(duì)于切削具有凹凸不平不規(guī)則的曲面的冬瓜來(lái)說(shuō)，損耗是相當(dāng)?shù)拇蟮?，并且相?dāng)大部分是切削不到的，反之如果刀具太窄，切削冬瓜的效率就變得太低，會(huì)造成浪費(fèi)太多的資源，綜上，由于設(shè)計(jì)的刀具是圓筒型，由此確定刀具的外徑為Φ14mm，刀具的實(shí)際寬度亦是內(nèi)徑為Φ12mm。而又把刀具設(shè)計(jì)成斜截式，所以切削冬瓜皮的理想厚度為3mm，具體如下圖3.3所示。 圖3.3刀具的結(jié)構(gòu) 3.3.2絲杠軸的導(dǎo)程 由前面已知，刀具的寬度為有效寬度為Φ12mm，而從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為100r/min，絲杠主軸的速度為200r/min，也就是說(shuō)絲杠主軸轉(zhuǎn)兩圈，從動(dòng)軸才轉(zhuǎn)一圈。為了避免切削冬瓜出現(xiàn)間隙，所以切削時(shí)必須有一定的重復(fù)寬度，但是這個(gè)寬度不宜太大，以免造成冬瓜的損耗和降低效率，聯(lián)系絲杠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮，確定絲杠軸的導(dǎo)程為4mm。此時(shí)，冬瓜旋轉(zhuǎn)一圈，刀具上升兩個(gè)導(dǎo)程即8mm，切削的寬度是12mm，重復(fù)切削的寬度是4mm，非常合理適用。 3.4氣缸的選擇 氣缸用于與其一工作圓盤(pán)相連,與另一工作圓盤(pán)一起打入冬瓜內(nèi)部,固定冬瓜做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此氣缸的理論推力要適中，不能太小，這樣就不能把圓盤(pán)打入冬瓜內(nèi)部，且及時(shí)打進(jìn)，氣缸的柱塞強(qiáng)度也承受不了冬瓜做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力，如果太大，就會(huì)在推出柱塞的一瞬間，打破冬瓜。經(jīng)過(guò)計(jì)算，冬瓜做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力為：F=mv2/r=m(dnΠ)2/r=15x（2x0.25x3.14x100/60）2/0.25≈411。所以所選氣缸的型號(hào)為CDJ2B32-320 A R CB，此氣缸為雙作用氣缸，自帶安裝系統(tǒng)，柱塞的頂部帶螺紋，缸徑為32mm，行程為320mm，柱塞直徑為16mm，理論推力為483N。經(jīng)驗(yàn)證，柱塞的強(qiáng)度足夠承受冬瓜旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的拉力，并且能打入冬瓜，且不打破冬瓜，完全符合要求。其安裝圖如下圖3.4。 圖3.4氣缸 第4章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟 此節(jié)的設(shè)計(jì)參照唐建兵主編的《機(jī)械基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》。 4.1.1帶傳動(dòng)的失效形式和設(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（脫層、撕裂或拉斷）。所以帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是： 1. 保證帶在工作環(huán)境中不打滑。 2. 具有足夠的疲勞強(qiáng)度。 3. 滿(mǎn)足一定的適用壽命。 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)外廓尺寸的要求等。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： 已知點(diǎn)擊的額定功率P=1.5KW，切削冬瓜的功率為0.26KW轉(zhuǎn)速1000r/min，減速器的傳動(dòng)比i1=5，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i2=2，工作時(shí)間為10-16小時(shí)，要求中心距a≤600mm。那么經(jīng)過(guò)減速減速之后，P=1.5x95%=1.425KW，轉(zhuǎn)速n1=1000/5=200r/min。 1. 選擇普通V帶型 由表9.7查得KA=1.1，由式（9.11）Pc=KAP=1.1x1.425=1.568KW。 由圖9.12選用A型V帶。 2. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由圖9.1知，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為75-100mm，則取dd1=100mm＞75mm。 故有dd2=idd1=2x100=200mm 由表9.9，取dd2=200mm。 實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n12=ndd1/dd2=200x100/200=100r/min 轉(zhuǎn)速誤差為（n2-n12）/n2=(200-200)/200=0＜0.05,允許 3. 確定帶長(zhǎng)和中心距 由式 （9.14）0.7（dd1+dd2）≤a0≤2(dd1+dd2) 0.7x(100+200) ≤a0≤2x（100+200） 210mm≤a0≤600mm 按題意取a0=500mm。 由式（9.15） L=2a+1.57（dd1+dd2）+（dd2-dd1）/4a =2x500+1.57x(100+200)+(200-100)2/4x500 =1476mm 由表9.6，取相近的Ld=1400mm。 由式（9.16） a≈a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1476)/2=462mm amax=a+0.03Ld=462+0.03x1400=504mm amin=a-0.015Ld=462-0.015x1400=441mm 4. 驗(yàn)算小帶輪包角 由式（9.17） α1=1800-（dd2-dd1）x57.30/a =1800-（200-100）x57.30/500 =168.540＞1200 小帶輪包角合適。 5. 確定帶的根數(shù) 由表9.3查得P1=0.26KW，由表9.4查得ΔP1=0.03KW，由表9.5查得Ka=0.97，由表9.6查得KL=0.96，由式（9.12）得 Z=Pc/（P1+ΔP1）KaKL=0.26/(0.26+0.03)x0.97x0.96≈0.97 故取Z=1根。 6. 計(jì)算軸上壓力 由表9.1查得q=0.10kg/m，由式（9.18），單根V帶的初拉力為 F0=500Pc（2.5/Ka-1）/Zv+qv2 =500x0.26x（2.5/0.97-1）/1x1.047+0.1x1.0472 =195.96N 則作用在軸上的壓力FQ,由式（9.19）可得 FQ=2ZF0sinα1/2 =2x1x195.96sin168.540/2 ≈390N 7. 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗超度一般應(yīng)為3.2），以減少帶的摩擦損；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HT150的灰鑄鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。取L=2d0=2x25=50mm，d1=1.8d0=1.8x25=45mm。V帶及帶輪安裝圖見(jiàn)下圖4.1。 圖4.1帶及帶輪 4.2絲杠主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 此節(jié)的設(shè)計(jì)參照唐建兵主編的《機(jī)械基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》。 4.2.1軸的材料及其選擇 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、較小的應(yīng)力集中敏感性，同時(shí)還必須具有足夠的剛度、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，可得到較高的機(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)于受力較小和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，故常用于高速、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件，對(duì)于形狀復(fù)雜的軸也可以采用鑄鋼或球磨鑄鐵，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10.1查得強(qiáng)度極限。 σb=600MPa,σS=300MPa,σ-1=275MPa，由表10.4查得其許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=55MPa。 4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類(lèi)型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)不同的情況進(jìn)行具體的分析。一般情況下，軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足：軸和軸上零件要有確定的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造和安裝工藝性等。下面討論軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)主要問(wèn)題。 1. 擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定這軸的基本形式。 所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。本文設(shè)計(jì)的軸在裝配時(shí)：聯(lián)軸器、帶輪、右端軸承、導(dǎo)向塊依次從軸的右端向左端安裝，左端只裝軸承。這樣就對(duì)各軸承段的粗細(xì)順序做了初步安排。 2. 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件需進(jìn)行軸向和 周向定位定位，以保證其確定的工作位置。 1） 零件的軸向定位 軸上零件的軸上定位是以?xún)蓚€(gè)軸承及聯(lián)軸器等來(lái)保證的，可以承受較大的軸向力。 2） 零件的周向定位 周向定位目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位零件由鍵、花 鍵、銷(xiāo)、緊釘螺釘以及過(guò)盈配合等，其中緊釘螺釘只用在傳力不大之處。由于采用的角接觸球軸承，所以本次設(shè)計(jì)的主動(dòng)軸的周向定位是靠軸承、聯(lián)軸器、鍵、緊釘螺釘來(lái)完成的。 3．各軸端直徑和長(zhǎng)度的確定 零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的形狀便大體確定。按軸承受的扭矩公式初步估算軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段軸的直徑。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑也可平設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)取定，或參考同類(lèi)機(jī)器，用類(lèi)比的方法確定。 有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件（如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等）部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。 確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還需要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長(zhǎng)度主要根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來(lái)確定的。為了保證軸向定位可靠，與聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2-3mm。 本軸的設(shè)計(jì)，也可用式（10.1）初步估算軸的最小直徑dmin，但需將[τ]適當(dāng)降低，以補(bǔ)償彎矩對(duì)軸的強(qiáng)度的影響。 由前面已經(jīng)得出，此軸傳遞的功率即使經(jīng)過(guò)減速器傳遞過(guò)來(lái)的功率 即P=1.425KW 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸輸出端即第Ⅰ段軸的直徑 由表10.3取C=110，則 d=C3p/n=110x31.425/200≈21.2mm 考慮到此段有兩個(gè)鍵槽，將直徑增大5%，則d=21.2x（1+10%）≈23.3mm 考慮到此段軸要與聯(lián)軸器、帶輪、軸承相連，經(jīng)過(guò)查閱手冊(cè)，選取GY4凸緣聯(lián)軸器，初步選取7005AC角接觸球軸承，通過(guò)比較，可以取得相同直徑為25mm，所以此段軸的直徑應(yīng)與它們相符，故輸出端即第Ⅰ段軸的直徑d1=25mm，其長(zhǎng)度考慮到軸承到聯(lián)軸器定位，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，去此段軸的長(zhǎng)度L1=157mm。為了便于裝配零件，需去掉毛刺，軸端應(yīng)制出450的倒角。 第Ⅱ段軸上帶有螺紋，用于推動(dòng)刀具做進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)查閱絲杠設(shè)計(jì)手冊(cè)，所以此段軸的直徑d2=32mm，長(zhǎng)度應(yīng)為兩軸承之間的距離，即L2=575mm。 第Ⅲ段軸用于安裝另一軸承，所以d3=25mm，由于此段軸為終端，對(duì)于長(zhǎng)度沒(méi)有什么硬性要求，只要軸端不要接觸到上端的支撐板(見(jiàn)冬瓜去皮機(jī)總圖2.2)即可，為了便于裝配零件，需去掉毛刺，軸端應(yīng)制出450的倒角。 繪制軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，如圖4.2所示。 由上所述軸各段長(zhǎng)度可算得支承跨距L=587mm。 圖4.2絲杠主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.提高軸的強(qiáng)度的常用措施 軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以應(yīng)在這方面進(jìn)行充分考慮，以利于提高軸的承載能力，減少軸的尺寸和機(jī)器的重量，降低制造成本。 1） 合理布置軸上零件，減少軸的載荷 為了減少軸所承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的 支承形式，力求縮短支承跨距及懸臂長(zhǎng)度等。 當(dāng)轉(zhuǎn)矩由一個(gè)傳動(dòng)件輸入，而由幾個(gè)傳動(dòng)件輸出時(shí)，為了減少軸段的扭矩，應(yīng)將輸入件放入中間。 2） 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)，減少軸的載荷 3） 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中的影響 軸大多在應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中，以提高其疲勞強(qiáng)度。 4） 改進(jìn)軸的表面質(zhì)量，提高軸的疲勞強(qiáng)度 提高軸的表面質(zhì)量，降低表面粗超度，對(duì)表面采用碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理， 均可提高軸的疲勞強(qiáng)度。 5.軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上的零件，并且生產(chǎn) 率高，成本低。一般來(lái)說(shuō)，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。因此，在滿(mǎn)足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。 為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出450的倒角；需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽。需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽，它們的尺寸可以參看標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)。 為了減少裝夾工件的時(shí)間，同一軸上不同軸段的鍵槽應(yīng)布置（或投影）在軸的同一母線(xiàn)上。為了減少加工刀具種類(lèi)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應(yīng)盡可能采用相同的尺寸。 4.3滾動(dòng)軸承的初步選擇 因軸承同時(shí)受由徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，按照工作要求并根據(jù)d=25mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的角接觸球軸承7005AC，其尺寸為dxDxB=25x47x12,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，所以可以保證主軸系統(tǒng)無(wú)游隙運(yùn)動(dòng)和高剛度，這樣可以避免無(wú)載荷軸承在高速下可能出現(xiàn)的球打滑現(xiàn)象，球打滑可能引起表面變粗糙，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。潤(rùn)滑脂是增稠劑和基礎(chǔ)油的混合物，可以分為以下潤(rùn)滑脂類(lèi)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)壽命脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑間隔為一年。 4.4軸承座的選擇 由于軸承是選擇標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的角接觸球軸承7005AC，其尺寸為dxDxB=25x47x12,而根據(jù)需要，次軸承座應(yīng)選用立式軸承座，選用型號(hào)為SF204，其結(jié)構(gòu)和具體尺寸見(jiàn)下圖4.3。 圖4.3軸承座 4.5扭簧的尺寸及彈力設(shè)計(jì) 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，得出簧絲直徑d=5mm，彈簧外徑D=30mm，彈簧內(nèi)徑D1=D-2d=30mm，彈簧中徑D2=D-d=25mm，有效圈數(shù)n=10。通過(guò)查閱如下圖4.3所示的電子手冊(cè)可知，彈簧的試驗(yàn)載荷為1299N。 通過(guò)前面結(jié)構(gòu)介紹已知，切削力100N是靠扭簧的扭力傳遞的，而扭簧的中心線(xiàn)到與刀架接觸的距離大約為L(zhǎng)1=46mm，而道具中心線(xiàn)到扭簧與刀架接觸點(diǎn)的距離大約為L(zhǎng)2=527mm，所以傳遞給道具的力F=L1xF1/L2=0.046x1299/0.527=113N≧100N。 ` 第5章 主要零件的校核 5.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 通過(guò)分析軸的情況可知其危險(xiǎn)面為軸承一所在支撐點(diǎn)處截面，根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，可知該軸為傳動(dòng)軸，主要承受扭矩。則按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算?？紤]到還受有不大的彎矩，則用降低需用扭矩切應(yīng)力的方法予以考慮 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： τ=TWp≈9550000P/n0.2ddd≦[τ] 式中：τ-扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa； T-軸所受的扭矩，單位為N ?mm； Wp-軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm3； n-軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； P-軸傳遞的功率，單位KW； d-計(jì)算截面處軸的直徑，單位MPa； [τ]-許用扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，MPa。 此通過(guò)對(duì)軸的計(jì)算，τmin10.38MPa，τmax=22.92MPa。 τ≤[τ]，故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。 5.2按彎曲強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度，由此軸分析可知，其危險(xiǎn)面為帶輪與軸連接處的截面，由上面V帶設(shè)計(jì)中得知： 作用在軸上的力F=390,帶輪的長(zhǎng)度L=50mm 因此，其彎曲正應(yīng)力σ=M/WZ 通過(guò)查表2.2得知，Wz≈0.1d3 所以σ≈M0.1ddd=390X0.050.1X0.025x0.025x0.025x10-6=12.48MPa 已選定的軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 由表10.4差的[σ-1]b=55MPa。故安全。 結(jié)論 隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加越來(lái)越被世界重視，特別是快餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)。而綜觀國(guó)內(nèi)食品加工產(chǎn)業(yè)相對(duì)落后。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)冬瓜原料的加工需要，進(jìn)行了冬瓜去皮的設(shè)計(jì)。美國(guó)是世界上最大的冬瓜生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。該產(chǎn)業(yè)給美國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近二十年來(lái)，繼美國(guó)之后，德、法、荷蘭、英、瑞士、丹麥、加拿大、日本等國(guó)家，也在致力于發(fā)展冬瓜食品加工，從而使世界冬瓜食品加工業(yè)進(jìn)入到當(dāng)今興旺發(fā)達(dá)的階段。綜觀我國(guó)的冬瓜加工產(chǎn)業(yè)，雖然我國(guó)的冬瓜種植面積居世界第一，但卻產(chǎn)生了我國(guó)有巨大冬瓜產(chǎn)量卻需要巨額進(jìn)口的強(qiáng)烈反差。一方面我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)要求，另一方面又是嚴(yán)重不足的生產(chǎn)加工能力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生巨大的變化，其衍生產(chǎn)品的工業(yè)需求正在迅速增加。從宏觀上看，一方面加入WTO提供了巨大的發(fā)展機(jī)遇，另一方面還有著13億人口的國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)，可見(jiàn)冬瓜等果蔬原料的加工將煥發(fā)無(wú)窮的魅力也勢(shì)在必行。 本課題的提出就是基于上述的實(shí)際需要出發(fā)，尤其是考慮到任何一種形式的冬瓜原料加工，去皮都是其中一項(xiàng)必不可少且重要的操作環(huán)節(jié)。去皮效率的高低和安全衛(wèi)生性將直接影響冬瓜原料加工的效益。針對(duì)這些特點(diǎn)所采取的設(shè)計(jì)方案不僅從實(shí)際產(chǎn)量要求出發(fā)，而且還結(jié)合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，以達(dá)到最低成本產(chǎn)生最大收益。本設(shè)計(jì)利用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，物料固定于工作圓盤(pán)之上，隨著傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而選擇，而刀具利用連接塊與絲杠的連接的推動(dòng)做軸向運(yùn)動(dòng)，另一方面又利用扭簧的強(qiáng)大扭力使其刀具與冬瓜之間產(chǎn)生揉搓切削為主，撞擊為輔的綜合機(jī)械作用效果從而達(dá)到去皮的目的。因此可知本課題的設(shè)計(jì)方案所依據(jù)的理論，證明是完全可行的。 本課題的設(shè)計(jì)將涉及到機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料基礎(chǔ)等多種學(xué)科的知識(shí)。其中對(duì)冬瓜去皮機(jī)的關(guān)鍵部件—絲杠主軸作了詳細(xì)的力學(xué)分析和計(jì)算。通過(guò)理論以及大量的計(jì)算闡述了主軸結(jié)構(gòu)的力學(xué)性和性能特點(diǎn)。同時(shí)V代傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是基于大量的文獻(xiàn)資料設(shè)計(jì)的。甚至其他一些零件是在出售相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品的公司的網(wǎng)上查閱了解所確定的。由上可知，本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了冬瓜原料去皮機(jī)的去皮要求，是一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。 致謝 這段時(shí)間以來(lái)，在老師的悉心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于較為順利地完成了。幾個(gè)月的時(shí)間里，從課題的選定、資料的收集、課題的具體設(shè)計(jì)到論文的審定改進(jìn)，老師都給與了極大的幫助，傾注了大量的心血：在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生不僅開(kāi)拓了思路、擴(kuò)大了視野、豐富了知識(shí)面，還初步掌握了縫隙和處理具體實(shí)踐問(wèn)題的科學(xué)方法，為學(xué)生今后發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 老師有著深厚的理論功底、寬廣的知識(shí)面和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尤其值得學(xué)生學(xué)習(xí)的是老師那種在工作中嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的治學(xué)態(tài)度，對(duì)待學(xué)生嚴(yán)格要求、一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，都將激勵(lì)學(xué)生在以后工作學(xué)習(xí)中不斷努力，這是學(xué)生在這段時(shí)間內(nèi)的最大收獲，在此謹(jǐn)向老師致以衷心的感謝和真誠(chéng)的敬意。 同時(shí)，由于本人才疏學(xué)淺，加之此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊任務(wù)重，班上的同學(xué)都給與了極為重要的幫助。由于篇幅限制在此不再將他們一一列舉，但是我對(duì)他們無(wú)私慷慨的幫助表示深深的謝意。 此外，感謝我的父母，感謝他們這么多年來(lái)的養(yǎng)育之恩，是他們的辛勤工作才使我能順利地完成學(xué)業(yè)。感謝父母在我受到挫折、打擊時(shí)候的鼓勵(lì)和支持！  參考文獻(xiàn) [1]唐建兵.機(jī)械基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).2006,2第一版 [2]鄭向華、唐建兵.機(jī)械基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).2008,10第一版 [3]王曉莉.機(jī)械制圖.2006,8第一版 [4]陳于平、高曉康.互換性與測(cè)量技術(shù).2005,7第二版 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