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XX大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 土豆去皮機設(shè)計 LIGHT VERTICAL PEELING MACHINE STRUCTURE DSIGN 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 年級專業(yè)及班級： 指導(dǎo)教師及職稱 ： 學(xué) 部： 土豆去皮機設(shè)計 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞 ……………………………………………………………………………………1 1前言……………………………………………………………………………………2 2 土豆去皮機工作原理 …………………………………………………………………2 2.1 去皮清理的原理 ………………………………………………………………2 2.2 去皮設(shè)備………………………………………………………………………3 3．軸的設(shè)計 ………………………………………………………………………………5 3.1 軸的材料 ………………………………………………………………………5 3.2 軸的強度計算 ………………………………………………………………6 3.3 軸的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定 ……………………………………………………6 4.滾動軸承的設(shè)計 ……………………………………………………………………7 4.1 滾動軸承類型的選擇 …………………………………………………………7 4.2 滾動軸承部件的組合設(shè)計 ……………………………………………………8 5 電動機的選擇 …………………………………………………………………………9 6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………………………10 6.1.齒輪材料及熱處理 ……………………………………………………………10 6.2.齒輪相關(guān)參數(shù)的初步確定 ……………………………………………………10 6.3.校核齒輪強度 …………………………………………………………………10 7 圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………………………13 8 軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………………………13 9圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………………15 10結(jié)論………………………………………………………………………………15 參 考 文 獻 ………………………………………………………………………16 致謝 …………………………………………………………………………………17 土豆去皮機設(shè)計 摘 要：去皮（peeling）用于多種水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物質(zhì)，并改善成品的外觀。主要的考慮因素包括通過盡可能減少去掉的部分以及可能降低能源、勞力和物質(zhì)成本來降低總成本。這里，介紹摩擦去皮方法：食品被放置在金剛砂滾軸上或內(nèi)壁排列著金剛砂的轉(zhuǎn)筒中，在磨損力的表面除去食品的表皮后又被大量的水沖洗干凈。該方法的優(yōu)點是由于過程是在溫室下進行而具有的能源成本低以及資本成本低、無熱損傷，食品外觀良好的優(yōu)點，不規(guī)則食品表面（如土豆上的“孔眼”）會破壞去皮產(chǎn)品的外觀，需要手工去除[1]。 關(guān)鍵詞：土豆;去皮清洗;農(nóng)產(chǎn)品;食品機械 Light Vertical Peeling Machine Structure Dsign Abstract：Skin peeling (for) of fruits and vegetables processing to remove need not eat or not, and improve the physical appearance of the product. The main factors including through minimize removed part and may reduce the labor and material costs energy, reduce the total cost. Here introduces friction peel method: food is placed on the walls or emery roller drum lined up in the emery, wear away the food of skin surface by the amount of water after washing clean. The advantage of this method is due process is conducted in greenhouse with low cost and the energy of capital cost is low, no heat, the advantages of good food appearance, irregular food surfaces (such as potato "holes) destroys peel product appearance, need manual removal. Key words: Potatoes;Peel cleaning;Agricultural;Food machinery 1 1 前言 綜觀食品加工業(yè)對加工技術(shù)的要求，食品加工技術(shù)的發(fā)展趨勢大致如下：第一，提高原料的利用率。由于食品生產(chǎn)企業(yè)利潤較低，提高原料的利用率是企業(yè)降低生產(chǎn)成本的重要途徑。第二，提高工作效率，便于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。第三，營養(yǎng)性和穩(wěn)定性高，現(xiàn)在人們對食品的要求越來越高，大家都很關(guān)注食品的營養(yǎng)功效。 中國的薯類產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的28%，居世界第一位。近年來薯類的生產(chǎn)和加工發(fā)展十分迅速，尤其是美國、英國、德國和日本等國以發(fā)展優(yōu)質(zhì)專用化的薯類品種，先進適用的技術(shù)裝備，高質(zhì)量的加工制品和規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)營方式等，推動著當(dāng)今世界薯類加工業(yè)的發(fā)展。中國在薯類的種植和深加工上也加大了開發(fā)力度，形成了產(chǎn)前、產(chǎn)后良性循環(huán)的發(fā)展優(yōu)勢。尤其是加工后的薯類食品更是受到許多消費者的青睞，且在食品工業(yè)中所占的比例也越來越大。 土豆屬塊莖類作物，土豆塊莖中富含淀粉、維生素和糖，其塊莖中的主要物質(zhì)如下：（1）淀粉和糖分，土豆淀粉由直鏈淀粉與支鏈淀粉組成，糖分占土豆塊莖總質(zhì)量的1.5%左右，主要為葡萄糖、果糖、蔗糖。（2）含氮物，土豆塊莖中的含氮物包括蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩部分，以蛋白質(zhì)為主，富含球蛋白，這是全價蛋白質(zhì)，幾乎含有所有的必需氨基酸，在營養(yǎng)上具有重要意義。（3）脂肪，在土豆塊莖中，脂肪含量為0.04%-0.94%。（4）有機酸 （5）維生素，土豆中含有多種維生素。（6）酶類，土豆中含有淀粉酶、蛋白酶、氧化酶等。 鑒于土豆的很多特點，土豆得到了廣泛的利用。a.土豆可鮮食，鮮食用土豆主要用作家庭餐館烹調(diào)，我國主要用來制作菜肴、面點小吃等大眾食品。果外除蒸烤鮮土豆作主食外，還有咖哩飯、燉薯快以及色拉涼拌菜。土豆可制成方便食品、快餐食品、休閑食品，如土豆粉、土豆全粉、脫水土豆片（條）、速凍薯條（薯泥）、蒸薯條、罐裝和去皮土豆、土豆脆片、土豆膨化小食品等；b，加工成淀粉及相關(guān)產(chǎn)品：由于土豆淀粉的優(yōu)良特性，不僅是制作高級方便面、面類最為理想的添加淀粉，而且還是肉制品、魚糜制品等的添加劑或原料。土豆淀粉也是粉條的優(yōu)質(zhì)原料。出土豆淀粉外，也可得到相關(guān)產(chǎn)品，包括各種變性淀粉、飴糖、葡萄糖、膳食纖維制品等。C,其他制品：土豆提取淀粉后的殘渣可制成土豆發(fā)酵飼料、提取蛋白等。因此，對土豆進行深加工具有重要價值。 2 薯類去皮機工作原理 2.1去皮清理的原理 水果及塊根、塊莖類蔬菜的外皮在加工成食品之前，大多需要除去表皮。由于原料的種類不同，皮層與果肉結(jié)合的牢固程度不同，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，對原料的去皮要求也各異，果蔬去皮的基本要求是去皮完全、徹底、原料損耗少。目前，果蔬加工中常用的去皮方法有機械去皮和化學(xué)去皮。 機械去皮應(yīng)用較廣，既有簡易的手工去皮又有特種去皮機。按去皮原理不同可分為機械切削去皮、機械磨削去皮和機械摩擦去皮。 (1)機械切削去皮 是采用鋒利的刀片表面皮層。去皮速度較快，但不完全，且果肉損失較多，一般需用手工加以修整，難以實現(xiàn)完全機械作業(yè)，適用于果大、皮薄、肉質(zhì)較硬的果蔬。目前，蘋果、梨、柿等常使用機械切削去皮，常用的形式為旋皮機。旋皮機是將待去皮的水果插在能旋轉(zhuǎn)的插軸上，靠近水果一側(cè)安裝（或手持）一把刀口彎曲的刀，使刀口貼在果面上。插軸旋轉(zhuǎn)時，刀就從旋轉(zhuǎn)的水果表面將皮車去。旋皮機插軸的轉(zhuǎn)動有手搖、腳踏和電動幾種動力形式。在旋車去皮之前應(yīng)有選果工序，以保證水果大小基本一致。 (2)機械磨削去皮 是利用覆有磨料的工作面除去表面皮層?？筛咚僮鳂I(yè)，易于實現(xiàn)完全機械操作，所得碎皮細(xì)小，便于用水或氣流清除，但去皮后表面較粗糙，適用于質(zhì)地堅硬、皮薄、外形整齊的果蔬。胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料去皮大多采用機械磨削去皮機。 (3)機械摩擦去皮 是利用摩擦因數(shù)大、接觸面積大的工作構(gòu)件而產(chǎn)生的摩擦作用使表皮發(fā)生撕裂破壞而被去除。所得產(chǎn)品表面質(zhì)量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用強度差，適用于果大、皮薄、皮下組織松散的果蔬，一般需要首先對果蔬進行必要的預(yù)處理來弱化皮下組織。常見到的機械摩擦去皮機如采用橡膠板作為工作構(gòu)件的干法去皮機。 (4)化學(xué)去皮 又稱堿液去皮，即將果蔬在一定溫度的堿液中處理適當(dāng)?shù)臅r間，果皮即被腐蝕，取出后，立即用清水沖洗或搓擦，外皮即脫落，并洗去堿液。此法適用于桃、李、杏、梨、蘋果等的去皮及橘瓣脫囊衣。桃、李、蘋果等的果皮由角質(zhì)、半纖維素等組成，果肉由薄壁細(xì)胞組成，果皮與果肉之間為中膠層，富含原果膠及果膠，將果皮與果肉連接。當(dāng)果蔬與堿液接觸時，果皮的角質(zhì)、半纖維素被堿腐蝕而變薄乃至溶解，果膠被堿水溶解而失去膠凝性，果肉薄壁細(xì)胞膜較能抗堿。因此，用堿液處理后的果實，不僅果皮容易去除，而且果肉的損傷較少，可以提高原料的利用率。但是，化學(xué)去皮用水量較大，去皮過程產(chǎn)生的廢水多，尤其是產(chǎn)生大量含有堿液的廢水[2]。 2.2去皮設(shè)備： 離心擦皮機,離心擦皮機是一種小型間歇式去皮機械。依靠旋轉(zhuǎn)的工作構(gòu)件驅(qū)動原料旋轉(zhuǎn)，使得物料在離心力的作用下，在機器內(nèi)上下翻滾并與機器構(gòu)件產(chǎn)生摩擦，從而使物料的皮層被擦離。用擦皮機去皮對物料的組織有較大的損傷，而且其表面粗糙不光滑，一般不適宜整只果蔬罐頭的生產(chǎn)，只用于加工生產(chǎn)切片或制醬的原料。常用去皮機處理土豆、胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料[1]。 1—機座 2—電機安裝支座 3—電動機 4—主動齒輪 5—從動齒輪 6—軸 7—軸承座 8、9、10—軸承 11—圓盤 12—圓筒 13—排污口 14—卸料口 圖1 去皮機結(jié)構(gòu) Fig.1 The structure of the peelers 去皮機（如圖1）由工作圓筒12、旋轉(zhuǎn)圓盤11、卸料口14、排污口13及傳動裝置等部分組成。 工作圓筒內(nèi)表面是粗糙的，內(nèi)表面焊有直徑10mm的鋼棒，然后植金剛砂；圓盤采用風(fēng)扇葉片式結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用金剛砂黏結(jié)表面，具體會在后面零件介紹中講解。圓盤這種結(jié)構(gòu)特點除兼有去皮功能外，主要用來拋起物料，當(dāng)物料從加料口落到旋轉(zhuǎn)圓盤凹凸表面時，因離心力作用被拋至圓筒壁，與筒壁粗糙表面摩擦達到去皮的目的。去皮工作時，水通過噴嘴送入圓筒內(nèi)部，卸料口的閘門由把手鎖緊，擦下的皮用水從排污口排去，已去皮的物料靠離心力的作用從打開閘門的卸料口自動排去。 為了保證正常的工作效果，這種去皮機在工作時，不僅要求物料能夠完全拋起，在擦皮室內(nèi)呈翻滾狀態(tài)，不斷改變與工作構(gòu)件間的位置關(guān)系和方向關(guān)系，便于各塊物料的不同部位的表面被均勻去皮，并且要保證物料能被拋至筒壁。因此，必須保證足夠高的 圓盤轉(zhuǎn)速，同時擦皮室內(nèi)物料不得填充過多，一般選用物料充滿系數(shù)為0.5~0.65，依次進行生產(chǎn)率的計算[3]。 3．軸的設(shè)計 一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（例如本設(shè)計中的齒輪和圓盤），都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。 軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。 軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。 3．1軸的材料 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉、對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是45。鋼應(yīng)力水平很低的軸，從經(jīng)濟上考慮，一般多選用強度等級較差的普通碳素鋼 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸徑的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 查《機械設(shè)計》表11.1“軸的常用材料及其主要機械性能”，可選擇軸的材料為45鋼，熱處理方法采用正火。相關(guān)機械性能如下：毛坯直徑≤100mm，硬度170～217HBS，抗拉強度極限為590M，屈服強度極限為295M，彎曲疲勞極限為255M。 3．2軸的強度計算 進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動軸），應(yīng)根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度條件計算。 對只受扭矩或主要承受扭矩的傳動軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計完成，是否能用，還需再校核危險截面。土豆去皮機機再工作時候軸向受力很小，因此軸所受的彎矩很小，相對于扭矩可以忽略不計。 扭轉(zhuǎn)強度條件為： （1） 式中 ----軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，M； T-----軸所受的扭矩，N.mm ； ---軸的抗扭截面模量，m； n---軸的轉(zhuǎn)速，r/min ； p---軸所傳遞的功率，kw ； ---軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，M 。 對實心圓軸，=/16≈/5，以此代入式（1），可得軸的直徑， d=c (mm) (2) c為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，其值可查<<機械設(shè)計〉〉表11.3“幾種軸的材料的和C值”，可得45鋼的為30∽40，C值為118∽107。 在這里，取C值為116代入式子（2） 得： d 其中p等于0.50KW，n等于320r/min. 所以，d=15.40 mm 考慮到軸上開鍵槽和切制螺紋，為了補償軸的削弱，按上式計算的軸應(yīng)適當(dāng)取大些。取軸的最小直徑為20mm。 3．3軸的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定 圖2 軸 Fig.2 Axis 1—車螺紋，與螺釘聯(lián)接，用于防止圓盤在旋轉(zhuǎn)工作時向上軸向移動。 2—銑鍵槽，與圓盤聯(lián)接。 3—與封油擋圈聯(lián)結(jié)，擋圈有防水防塵的作用，保護軸承；同時，擋圈下面壓著唇形密封圈，使?jié)櫥驮趥鲃友b置內(nèi)得到充分利用。 4—依次安裝深溝球軸承和單向推力球軸承，兩軸承之間裝有隔套，這樣可以保證軸承轉(zhuǎn)動而不至于摩擦力大卡死。 5—注意其尺寸特點，其直徑比兩端稍小1~2個毫米，這樣有助于軸承的安裝，同時表面粗糙度要求不高，減少加工量。 6—安裝深溝球軸承，也得安裝一個唇形密封圈。 7—聯(lián)接圓螺母，該螺母具有自鎖功能，起到固定上面深溝球軸承的作用。 8—銑鍵槽，與大齒輪聯(lián)接 9—車螺紋，與螺釘聯(lián)接，起防止從動齒輪向下移動的 4.滾動軸承的設(shè)計 常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。本節(jié)將根據(jù)具體的工作條件正確選擇軸承的類型和計算所需的尺寸。 滾動軸承利用滾動體將軸于外部構(gòu)件分隔開，從而用滾動摩擦代替了滑動摩擦。軸承的內(nèi)、外圈和滾動體，一般是用軸承烙鋼制造的，熱處理后，硬度一般不低于60HRC，這些元件一般都經(jīng)過150攝氏度的回火處理，所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于120攝氏度時，元件的硬度不會下降[4]。 4.1.滾動軸承類型的選擇 查《機械設(shè)計》表8.1“滾動軸承的主要類型、尺寸系列代號及其特征（GB/T272-93），根據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)要求和受力情況分析，選擇一個單向推力軸承和一對深溝球軸承配合使用。 （1） 單向推力球軸承. 結(jié)構(gòu)簡圖、承受負(fù)荷方向： 圖3 單向推力球軸承 Fig.3 One-way thrust ball bearings 特性：推力球軸承的套圈與滾動體多半是可分離的，單向推力球軸承只能承受單向的軸向負(fù)荷，兩個圈的孔不一樣大：內(nèi)孔較小的是緊圈，與軸配合；內(nèi)孔較大的是松圈，與機座固定在一起。極限轉(zhuǎn)速較低，適用于軸向力大而轉(zhuǎn)速較低的場合。沒有徑向限位能力，不能單獨組成支承，一般要與向心軸承組成組合支承使用。 （2） 深溝球軸承. 結(jié)構(gòu)簡圖、承受負(fù)荷方向： 圖4 深溝球軸承 Fig.4 Deep groove ball bearings 特性：主要承受徑向負(fù)荷，也可同時承受少量的雙向的軸向負(fù)荷，工作時內(nèi)外圈軸線允許偏斜-。摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛，但軸承沖擊負(fù)荷能力較差。 4.2.滾動軸承部件的組合設(shè)計. 要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)正確設(shè)計軸承裝置。軸承裝置的設(shè)計主要是正確解決軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、潤滑、密封等問題[10]。 1—油封擋圈 2—深溝球軸承 3—隔套 4—單向推力球軸承 5—唇形密封圈 6—隔套 7—深溝球軸承 8—隔套 圖5 滾動軸承 Fig.5 Rolling 1—油封擋圈，與工作軸之間采用間隙配合。 2—深溝球軸承，能承受較大徑向力，只能承受較小的軸向力。 3—隔套，非標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)設(shè)計要求選擇材料，確定尺寸。 4—單向推力球軸承，能承受較大軸向力，沒有徑向限位功能。 5—唇形密封圈，用于封油。 6—隔套，同3。 7—深溝球軸承 8—隔套，同3。 此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理，保證充分的潤滑和可靠的密封，對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。 5.電動機的選擇 電動機選擇要考慮多方面因素，根據(jù)電動機的功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用場合和安裝方式，查相關(guān)資料選擇合適的電動機。查閱《機械零件設(shè)計手冊》相關(guān)內(nèi)容如下： Y系列（IP44）封閉式籠型三相異步電動機. 結(jié)構(gòu)特點：采用封閉自冷式結(jié)構(gòu)，能防止任何方向的濺水對電動機的影響，一般只有一個軸伸端。 性能及特點：電動機效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動小、體積小。 根據(jù)工作軸功率P=550W，轉(zhuǎn)速=320r/min,可選擇型號為Y90S-6型電動機。 型號 額定功率（KW） 轉(zhuǎn)速（r/min） 電流（A） 效率（%） 功率因數(shù) 重量（kg） Y90S-6 0.75 910 2.25 72.5 0.75 23 運行可靠，維修方便，絕緣等級為B級。 應(yīng)用場合：農(nóng)用機械、食品機械、攪拌機、磨粉機等。 根據(jù)電動機的型號，查機械手冊確定電動機的安裝方式并確定電動機的外形尺寸和安裝尺寸，然后合理地把電動機安裝在機架上。 6.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪傳動是機械傳動中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動。其優(yōu)點是：傳動效率高、工作可靠、使用壽命長、傳動比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊和功率和速度使用范圍廣。齒輪傳動應(yīng)滿足如下的基本要求：1.傳動平穩(wěn)，要求瞬時傳動比不變，盡量減小沖擊、振動和噪聲，保證較高的運動精度。2.承載能力高，要求在尺寸小、重量輕的前提下，齒輪的強度高、耐磨性好，能達到預(yù)定的工作壽命。 在齒輪設(shè)計時，只要齒輪設(shè)計合理，齒輪材料及熱處理選擇合適，制造質(zhì)量高，達到規(guī)定的制造精度，就能達到預(yù)定的功能要求。 表1 漸開線圓拄齒輪基本齒廓（GB/T1356-2001）[7] Table 1 The involute zhu gear tooth profile（GB/T1356-2001）[7] 基本輪廓 齒輪名稱 代號 數(shù)值 齒頂高 ha 1m 工作高度 h 2m 頂隙 c 0.25m 全齒高 h 2.25m 齒距 p 3.14m 齒根圓角半徑 Pf 0.38m 參考《機械原理》第七版相關(guān)資料： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、a、、均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒跟高，而且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。 GB1356-88中規(guī)定分度圓壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為a= 和分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，GB1356-88中規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為： =1 =0.25 6.1.齒輪材料及熱處理 由齒輪傳動的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合等能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為：齒面應(yīng)有足夠的硬度，而齒芯要有一定的韌性。 選擇45鋼，熱處理方式采用表面淬火，HRC（齒面）40-50，齒輪加工精度為9級. 6.2.齒輪相關(guān)參數(shù)的初步確定 根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求和資料可初步確定齒輪的某些參數(shù)，然后對齒輪進行齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算，如果強度符合要求，則選用這些參數(shù)；如果強度不符合要求，則需再修改這些參數(shù)。 1.參考《機械原理》，漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切是的最小齒數(shù)=，用標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，因a=及=1，則=17. 2. 查《機械零件設(shè)計手冊》表15-2“漸開線圓柱齒輪模數(shù)（GB/T1357-1987）”，本設(shè)計可選擇模數(shù)m有：1、1.25、1.5、2、2.5、3. 3.根據(jù)主動齒輪轉(zhuǎn)速（即電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速）和從動軸轉(zhuǎn)速（即工作軸轉(zhuǎn)速）可確定傳動比和齒輪齒數(shù)比。=910r/min, =320r/min. 在這里，取模數(shù)m=2mm. 主動齒輪齒數(shù)=25，分度圓直徑=m=50mm. 從動齒輪齒數(shù)=68，分度圓直徑=m=136mm. 取齒輪寬度系數(shù)為0.2，則有： 從動齒輪寬度=136*0.2=27.2，取=25mm. 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導(dǎo)致實際嚙合齒寬的減少，常使大齒輪（這里是從動齒輪）寬度=；小齒輪（這里是主動齒輪）寬度=+5~10mm 所以，主動齒輪寬度=25+5=30mm. 6.3.校核齒輪強度 齒面接觸疲勞強度，齒根彎曲疲勞強度. 下面設(shè)計過程中，所查的圖、表均可以查閱《機械設(shè)計》. a.確定許用應(yīng)力 查圖6.14，得==1100 M；查圖6.15，得==300 M， 查表6.5，得=1.1，=1.5，u=/=68/25=2.72 N=60J 式中為齒輪轉(zhuǎn)速.r/min,J為每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；為齒輪的工作壽命.h; 所以，=60×910×1×5×12×250=8.19× =/u=8.19*/2.72=3.01× 查圖6.16，得==1，查圖6.17得==1. ===1000 M， ==300×2×1/1.5=400 M， b.驗算齒面接觸疲勞強度條件. 計算工作轉(zhuǎn)矩： T=9.55×=9.55××=7870.88 Nmm 確定載荷系數(shù)K：由表6.2查得=1.5；由9級齒輪精度，取=1.32；由硬齒面，非對稱布置，取=1.2，=1.1 則K==1.5*1.32*1.2*1.2=2.61 查圖6.12，得=2.5；查表6.3，得=188.0，因齒數(shù)較少，取=0.86 所以==2.5×188.0×0.68 =621.85 M 齒面接觸疲勞強度滿足要求. c.驗算齒根彎曲疲勞強度條件 查表6.4得，=2.62，=1.59，=2.24，=1.75，取=0.82，則： ==×2.62×1.59×0.82=82.54 M1000 M， =××/=81.24 M1000 M， 兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度均滿足要求。 總結(jié)：齒輪傳動設(shè)計的主要內(nèi)容包選擇齒輪材料和熱處理、確定精度等級和主要參數(shù)。設(shè)計過程是先由設(shè)計準(zhǔn)則確定強度條件，再由強度條件確定齒輪的大?。ǚ侄葓A直徑或模數(shù)），并可進一步計算出多組能滿足強度條件的齒輪主要幾何尺寸。根據(jù)設(shè)計要求，從多組齒輪參數(shù)中選擇較優(yōu)秀的作為最終的齒輪參數(shù)。最后設(shè)計出齒輪的結(jié)構(gòu)，并繪制齒輪的零件工作圖。 每次機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計都是在以前該類設(shè)備結(jié)構(gòu)上的技術(shù)升級，在參考以前同類設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點的同時，在某些零件或在某些技術(shù)環(huán)節(jié)上加上自己的創(chuàng)新點，使自己設(shè)計后的產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中更具有技術(shù)上、價格上的競爭力。 下面將介紹本設(shè)計中，在三個零件上于以往同類機械設(shè)備的不同處。 7.圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1--不銹鋼棒 2—圓筒壁 3—與法蘭聯(lián)接部分 4、5—圓筒蓋組件 圖6 圓筒的結(jié)構(gòu) Fig.6 The structure of the cylinder 圓筒的結(jié)構(gòu)特點主要體現(xiàn)在內(nèi)壁，內(nèi)壁均勻地焊接二十個直徑為10mm的不銹鋼棒，然后在整個圓筒內(nèi)壁植金鋼砂（包括在不銹鋼棒上），這種結(jié)構(gòu)特點更有利于對農(nóng)產(chǎn)品的去皮，特別是對薯類農(nóng)產(chǎn)品。第一，由于不銹鋼棒的存在，物料在圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時會不斷的翻滾，這樣，就能對物料各個面進行去皮，達到均勻去皮的效果。第二，對于像薯類這樣的農(nóng)產(chǎn)品，由于有些地方凹凸，在去皮工作時就有死點，往往有些地方?jīng)]有去皮，對于要求高的去皮效果，就要采用手工去皮的方法來處理這些死點，而采用不銹鋼棒焊接內(nèi)壁，當(dāng)薯類農(nóng)產(chǎn)品在翻滾去皮工作時，當(dāng)凹進去的地方剛好碰到直徑為10毫米的不銹鋼棒，照樣可以達到良好的去皮效果。 圓筒與清理槽之間采用法蘭聯(lián)接。 值得注意的是，圓筒蓋組件和不銹鋼棒都是焊接在圓筒上，而且圓筒壁上要開卸料口。筒蓋組件和不銹鋼棒焊接時，應(yīng)先把它們都擺好在其焊接的位置，同時焊接，這樣做可以使焊接后變形均勻而且變形量??；再者，應(yīng)先焊接好圓筒蓋組件和不銹鋼棒之后，再在筒壁上開卸料口，如果先開卸料口再焊接，會使圓筒變形量增大、變形不均勻和應(yīng)力不均勻，這樣，影響圓筒零件的質(zhì)量。 8.軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸承座在設(shè)計中是至關(guān)重要的一部分，它是整個機械設(shè)備的傳動部分，軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計的合不合理會影響設(shè)備的傳動精度，此設(shè)計中，將整個傳動部分，包括軸承座、軸承、齒輪以及密封圈可組裝在一起，做一個單獨的零件使用，這種設(shè)計可使整個傳動部分更加牢靠地結(jié)合在一起，而且便于拆卸。 圖7 軸承座 Fig.7 Bearing 圖8 軸承座總成 Fig.8 Bearing seat assembly 圖7表示了軸承座的尺寸和結(jié)構(gòu)特點，圖7-2表示了軸承座與轉(zhuǎn)動軸、軸承、從動齒輪及密封圈等的裝配和關(guān)系。軸承座總成可以看做一個單獨的零件安裝在清理槽上，這種結(jié)構(gòu)便于安裝、拆卸，而且結(jié)構(gòu)緊湊，在傳動工作時傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲小。 圖8中，9表示潤滑油口。 9.圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圓盤的結(jié)構(gòu)特點決定圓盤的作用，在設(shè)計中要求圓盤能夠有去皮功能外，還要有拋起物料的作用，當(dāng)物料從加料口進入圓盤內(nèi)后，物料首先落到圓盤上，圓盤隨著工作軸轉(zhuǎn)動，物料也在圓盤上旋轉(zhuǎn)翻滾，采用怎樣的圓盤結(jié)構(gòu)才能使物料在圓盤上旋轉(zhuǎn)的同時可以被拋起呢？這里可以模仿風(fēng)扇葉片式結(jié)構(gòu)。 圖9 圓盤 Fig.9 Disc 如上圖所示，圓盤由三部分焊接而成，圓盤上表面都是金鋼砂黏結(jié)表面，有去皮的功能，起拋起物料作用的是上面的凹凸葉片式結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)工作時，物料順著向上的面拋起。 10.結(jié)論 土豆去皮機設(shè)備為用戶大大的減少了生產(chǎn)成本，通過機械的方式進行土豆的去皮，又大大提高了產(chǎn)品的加工能力，而且節(jié)約了勞動成本 土豆去皮機在我國的應(yīng)用是從改革開放以后國內(nèi)企業(yè)引進歐美發(fā)達國家機械去皮技術(shù)和設(shè)備開始的，與傳統(tǒng)去皮方法相比，去皮后物料表面光滑、處理能力大等優(yōu)點，尤其對表面凹凸不平且外形不規(guī)則的物料去皮，同樣能達到滿意的去皮效果，受到現(xiàn)代化大中型食品加工企業(yè)的廣泛采用，大多數(shù)食品人們都有去除外皮的習(xí)慣，所以去皮機的發(fā)展前景值得期待。 在隨著科技進步和人們對食品的不斷要求下，農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備將日益增多，實現(xiàn)更有效，更健康，更環(huán)保的加工過程，為人們創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的生活享受 通過這次畢業(yè)論文的寫作，我不僅系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了這四年來所學(xué)的知識，而正在查問資料的過程中也學(xué)到了許多新的知識，尤其在機械去皮方面有了充分的認(rèn)識。寫作雖然讓我用了很長時間，但我感覺花再多的時間也很值得，因為我通過這篇論文的寫作基本掌握了機械去皮的整個流程。對湖南地區(qū)，乃至全國機械去皮行業(yè)有了深入的了解，使我在增加知識的同時讓我對機械制造這個行業(yè)有了更加全面的認(rèn)識。 參考文獻 [1] 郭順堂,謝焱主編.食品加工業(yè)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2005. [2] 張裕中.食品加工技術(shù)裝備[M],中國輕工業(yè)出版社，2007. [3] 崔建云.食品機械[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2007. [4] 張燕萍,謝良.食品加工技術(shù)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2006. [5] 徐幸蓮,彭增起,鄧尚貴.食品原料學(xué)[M]，中國計量出版社，2006. [6] 譚建榮,張樹有,陸國棟、施岳定.圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M]，高等教育出版社，1999. [7] 吳宗澤.機械零件設(shè)計手冊[M]，機械工業(yè)出版社，2003. [8] 楊景蕙,陸玉,唐蓉城.機械設(shè)計[M],機械工業(yè)出版社，1996. [9] 鄭文緯,吳克堅.機械原理[M],高等教育出版社，1997. [10] 楊明忠,朱家誠.機械設(shè)計[M]，武漢理工大學(xué)出版社，2001. [11] 唐照民,汝元功.機械設(shè)計手冊[M]，高等教育出版社，1995. [12] 余桂英,郭紀(jì)林主編.AutoCAD 2006中文版實用教程[M]，大連理工大學(xué)出版社，2006. [13] 張聰.機械式除皮設(shè)備的設(shè)計及其在果蔬汁加工中的應(yīng)用[J],包裝與食品機械:1996 [14] 劉守江等,JL-Ⅱ型馬鈴薯切屑去皮機的研制[J],農(nóng)機化研究,1995. [15] 沈再春.農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設(shè)備[M],農(nóng)業(yè)出版社,1997 [16] 食品工廠機械與設(shè)備[M],輕工業(yè)出版社,1989. [17] 張慧玲.馬鈴薯去皮機的設(shè)計[J],河套大學(xué)學(xué)報,2005 [18] 鄭重慶,洪鐘德.簡明機械設(shè)計手冊[M],上海:同濟大學(xué)出版社,2002 [19] 陳定國等.機械設(shè)計[M], 高等教育出版社,2006 [20] 成大先.機械設(shè)計手冊[M],化學(xué)工業(yè)出版社,2000 [21] 李振清等.袖珍機械設(shè)計師手冊,[M]機械工業(yè)出版社，2006.9 [23] M.E. Merchant. Mechanics of the cutting processes. I. Orthogonalcutting and a type 2 chip, J. Appl. Phys., AIP 16 (5) (1945) . [24]T. Vorm, Development of a quick-stop device and an analysis of the frozen-chip technique, Int. J. Mach. Tool Des. Res. 16 (1976) . 致 謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向在課題研究和論文撰寫過程中指導(dǎo)和幫助過我的老師和同學(xué)們致以誠摯的謝意。 本文是在導(dǎo)師XX老師細(xì)致的指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求下完成的。導(dǎo)師以深厚的理論功底和過人的科研智慧為學(xué)生指明了設(shè)計方向，傳授給學(xué)生科學(xué)研究的方法，并且嚴(yán)格細(xì)致地糾正我設(shè)計中的疏漏之處，而他們身先士卒的實干精神和一絲不茍的治學(xué)態(tài)度更是令我由衷的敬佩。在論文寫作期間，無論在文字和內(nèi)容上，導(dǎo)師都給了精心的指導(dǎo)，學(xué)生受益匪淺。在此，學(xué)生向?qū)煴硎局孕牡母兄x并致以最深的謝意。 在論文完成過程中，還得到過同學(xué)的幫助，在此表示衷心的感謝，感謝同學(xué)們在理論知識、設(shè)計材料上給予的方便和建議。 最后向關(guān)心和支持我的設(shè)計和論文工作的朋友們表示衷心的感謝。 17 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學(xué)生姓名 賈濤 學(xué) 號 200841914226 年級專業(yè)及班級 2008級機械設(shè)計制造及其自動化(2)班 指導(dǎo)教師及職稱 向陽 副教授 學(xué) 部 理工學(xué)部 20 年 月 日 填 寫 說 明 一、畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書是學(xué)院根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計）題目下達給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立從事畢業(yè)論文（設(shè)計）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫。 二、此任務(wù)書必須針對每一位學(xué)生，不能多人共用。 三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個學(xué)生在規(guī)定的時限內(nèi)，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計研究內(nèi)容。 四、任務(wù)書一經(jīng)下達，不得隨意更改。 五、各欄填寫基本要求。 （一）主要內(nèi)容和要求： 1．工程設(shè)計類選題 明確設(shè)計具體任務(wù)，設(shè)計原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計算機應(yīng)用等要求。 2．實驗研究類選題 明確選題的來源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評述；該生的研究重點，研究的實驗內(nèi)容、實驗原理及實驗方案；計算機應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 3．文法經(jīng)管類論文 明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點；要求完成的工作量，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 （二）主要參考文獻與外文資料： 在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進展的近1－3年參考資料和文獻。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻。 （三）畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度安排： 1．設(shè)計類、實驗研究類課題 實習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時間的20%；主體工作，包括設(shè)計、計算、繪制圖紙、實驗及結(jié)果分析等約占總時間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時間的30%。 2．文法經(jīng)管類論文 實習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時間的40%。 六、各欄填寫完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 土豆去皮機設(shè)計 主要內(nèi)容和要求（宋體五號，行間距單倍行距） 土豆是重要的食品原料，對土豆加工前往往需要去掉其外皮。土豆去皮機用于土豆的脫皮與洗凈,廣泛應(yīng)用于飯店、賓館、大專院校、廠礦、企事業(yè)食堂、食品加工廠等。本設(shè)計的目的在于設(shè)計一種土豆去皮裝置，實現(xiàn)方便快速的土豆去皮操作。 設(shè)計的主要內(nèi)容包括： 1) 土豆去皮原理分析及系統(tǒng)原理方案設(shè)計 2) 系統(tǒng)總體方案設(shè)計、繪制系統(tǒng)總體布局圖。 3) 載荷計算及動力選擇。 4) 傳動系統(tǒng)、操作系統(tǒng)設(shè)計。 5) 主要零部件的技術(shù)設(shè)計、繪制零件圖 6) 重要零部件的設(shè)計計算與較核 7) 繪制裝配圖 8) 整理資料，撰寫設(shè)計說明書 主要要求： 1) 適宜物料：土豆，紅薯 2) 加工能力：400Kg/h 3) 電源：220V，50Hz 4) 操作方便，安全可靠 注：此表如不夠填寫，可另加附頁。 主要參考資料（具體格式以規(guī)范化要求規(guī)定為準(zhǔn)） [1].張裕中主編，食品加工技術(shù)裝備[M].第二版，中國輕工業(yè)出版社，2007. 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[12].余桂英、郭紀(jì)林主編，AutoCAD 2006中文版實用教程[M]，大連理工大學(xué)出版社，2006. 工作進度安排（宋體五號，行間距固定值22磅） 起止日期 主要工作內(nèi)容 2011.11.28——2011.12.20 接受設(shè)計任務(wù)書，了解課題內(nèi)容及要求 2011.12.20——2011.12.30 搜集參考資料，查閱參考文獻，完成開題報告 2012.01.01——2012.04.10 初步擬定設(shè)計方案，進行設(shè)計計算，設(shè)計草圖 2012.02.01——2012.04.10 完成裝配圖的設(shè)計，整理計算說明書 2012.04.10——2012.04.20 畢業(yè)設(shè)計中期檢查 2012.04.21——2012.05.10 完成初稿，交給指導(dǎo)老師審閱 2012.05.11——2012.05.25 完善圖紙和設(shè)計說明書，準(zhǔn)備答辯 2012.05.25——2012.05.30 根據(jù)答辯組意見修改，提交正稿 要求完成日期：20 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 接受任務(wù)日期：20 年 月 日； 學(xué)生本人簽名： 注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。