毕业设计（论文）-机械切削式土豆去皮机设计

机械切削式土豆去皮机 毕业设计说明书学生姓名： 学 号： 学 院： 机电工程学院 专业年级： 机械设计制造及其自动化3班 题 目： 机械切削式土豆去皮机 指导教师： 副教授 评阅教师： 年月摘要 去皮环节是用于多种水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物质，并改善成品的外观。主要的考虑因素包括通过尽可能减少去掉的部分以及可能降低能源、劳力和物质成本来降低总成本。这里，介绍机械切削去皮方法：食品被放置在金刚砂滚轴上或内壁排列着金刚砂的转筒中，在磨擦力除去食材的表皮后又经过离心力的作用通过特制的带有圆弧刮刀的通道，然后被大量的水冲洗干净。该方法的优点是由于过程是在温室下进行而具有的能源成本低以及资本成本低、无热损伤，食品外观良好的优点，不规则食品表面（如土豆上的“孔眼”）会破坏去皮产品的外观，需要手工去除1。关键词 土豆;去皮清洗;农产品;食品机械Title Mechanical cutting type potato peeling machine designAbstract: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 inner wall of the emery roller or drum lined with emery, ingredients in the friction removed the skin and then through the effect of centrifugal force through the special channel with a circular knife, and then be a lot of water is rinsed 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.Keywords: Potatoes;Peel cleaning;Agricultural;Food machinery 目 录1 引言11.1 土豆的营养价值及药理作用21.2 “超级蔬菜”的神话31.3 土豆深加工的必要性62 薯类削皮机工作原理72.1 去皮清理的原理72.2 去皮设备：83 电动机的选择114 轴的设计1241 轴的材料1242 轴的强度计算1243 轴的结构尺寸初步确定145 滚动轴承的设计155.1 滚动轴承类型的选择155.2 滚动轴承部件的组合设计.166 齿轮的结构设计186.1 齿轮材料及热处理196.2 齿轮相关参数的初步确定196.3 校核齿轮强度207.圆筒的结构设计238 轴承座的结构设计249 圆盘的结构设计26结 论27致 谢28参考文献29 1 引言 土豆是茄科茄属一年生草本。又称马铃薯、洋芋、山药蛋、薯仔(香港、广州人的惯称)等。块茎可供食用，是重要的粮食、蔬菜兼用作物。土豆的名字很多，而以营养丰富获得的美名也很多，如“植物之王”“第二面包”、“地下苹果”，不过营养学家更愿意把它称为“十全十美的食物”。 土豆营养非常丰富，每百克中含有能量79千卡，蛋白质2.6克，脂肪0.2克，碳水化合物17.8克，膳食纤维1.2克，维生素A 6微克，维生素B1 0.1毫克，维生素B2 0.02毫克，维生素B6 0.27克，叶酸12.4微克，维生素C 14毫克，钙7毫克，磷46毫克，钾347毫克，镁24毫克，铁0.4毫克，锌0.3毫克，硒0.47微克。 土豆的营养很有特点，它既可作为蔬菜制作佳肴，亦可作为主粮。一个人每天吃0.25公斤的新鲜土豆，就能产生100多千卡的热量，而且食用后有很好的饱腹感，所以土豆十分耐饿，加上土豆没有异常味道，所以完全可作主食。而它却比大米、面粉具有更多的优点：土豆蛋白质含量高，且拥有人体所必需的全部氨基酸，特别是富含谷类缺少的赖氨酸，因而土豆与谷类混合食用可提高蛋白质利用率。 土豆也是所有粮食作物中维生素含量最全的，其含量相当于胡萝卜的2倍、大白菜的3倍、番茄的4倍，B族维生素更是苹果的4倍。特别是土豆中含有禾谷类粮食所没有的胡萝卜素和维生素C，其所含的维生素C是苹果的10倍，且耐加热。有营养学家做过实验：0.25公斤的新鲜土豆便够一个人一昼夜消耗所需要的维生素。 土豆还是一个矿物质宝库，各种矿物质是苹果的几倍至几十倍不等，500克土豆的营养价值大约相当于1750克的苹果。美国新泽西州立大学汉斯费希尔博士和德国一些医科大学及医学院权威人士进行的一系列研究证明，如果人们每天只吃土豆，即使不补充其他任何食品，身体也能摄取10倍于传统食品中含有的维生素和1.5倍的铁。土豆还有很神奇的药用价值。土豆中的淀粉在体内吸收缓慢，不会导致血糖过快上升；膳食纤维在根茎类蔬菜中含量较高，常吃土豆可促进胃肠蠕动，且膳食纤维有助于降低罹患结肠癌和心脏病的风险是多项健康研究的成果；土豆钾含量很高，能够排除体内多余的钠，有助于降低血压。俄罗斯人须臾离不开土豆，俄罗斯的营养专家曾对莫斯科市1200人进行了调查。结果表明，平时常吃土豆的人比不吃土豆的人患流感、传染性肝炎、痢疾、伤寒、霍乱等传染病的概率低72.4。营养专家研究证实，土豆的蛋白质可使肌体对自然界某些有害因素保持较强的抵抗力。 胃溃疡患者如果每天空腹吃些土豆泥可有效地缓解病情。我国著名营养学家李瑞芬对此有一个形象的比喻：得了胃溃疡，胃上就多了很多小窟窿，而土豆泥就如同小膏药，能把这些小窟窿牢牢地封上。1.1 土豆的营养价值及药理作用1、 营养丰富土豆中的蛋白质比大豆还好，最接近动物蛋白。土豆还含丰富的赖氨酸和色氨酸，这是一般粮食所不可比的。土豆还是富含钾、锌、铁的食物。所含的钾可预防脑血管破裂。它所含的蛋白质和维生素C，均为苹果的10倍，维生素B1、B2、铁和磷含量也比苹果高得多。从营养角度看，它的营养价值相当于苹果的3.5倍。2、 利于减肥土豆同大米相比，所产生的热量较低，并且只含有0.1的脂肪。如果把它作为主食，每日坚持有一餐只吃土豆，对减去多余脂肪会很有效。3、 防中风每周平均吃上五至六个土豆，患中风的危险性可减少40，而且没有任何副作用。4、 和胃健脾土豆有和胃、调中、健脾、益气的作用，对胃溃疡、习惯性便秘、热咳及皮肤湿疹也有治疗功效。土豆所含的纤维素细嫩，对胃肠黏膜无刺激作用，有解痛或减少胃酸分泌的作用。常食土豆已成为防治胃癌的辅助疗法。土豆中含有淀粉、蛋白质、脂肪、糖类，还含有人体必须的21种氨基酸和维生素B1、B2、B6、C以及胡萝卜素、纤维素、钙、磷、铁、钾、钠、碘、镁和钼等。土豆的营养成分非常丰富,100克土豆蛋白质含量约在2克2.5克北京地区出产的土豆中蛋白质的含量占2.8克,而湖南地区的土豆达到3.1克。而且土豆的蛋白质质量好,接近动物性蛋白土豆含有的特殊蛋白黏蛋白不但润肠还有脂类代谢作用可防止胆固醇在体内蓄积。土豆含有人体8种必需氨基酸和多种维生素。土豆是一种粮菜兼用型的蔬菜，学名马铃薯，与稻、麦、玉米、高粱一起被称为全球五大农作物。在法国，土豆被称作“地下苹果”土豆招牌营养素齐全，而且易为人体消化吸收，在欧美享有“第二面包”的称号。土豆又叫马铃薯、洋芋、洋山芋、山药蛋，其营养价值曾经长期被忽视，而如今却成了营养学家青睐的蔬菜明星，被认为是世界上最伟大的食物之一。马铃薯的营养价值很高，含有丰富的维生素A和维生素C以及矿物质，优质淀粉含量约为16.5，还含有大量木质素等，被誉为人类的“第二面包”。其所含的维生素是胡萝卜的2倍、大白菜的3倍、西红柿的4倍，维生素C的含量为蔬菜之最。专家们发现，在前苏联、保加利亚、厄瓜多尔等国著名的长寿之乡里，人们的主食就是马铃薯。中医认为马铃薯“性平味甘无毒，能健脾和胃，益气调中，缓急止痛，通利大便。对脾胃虚弱、消化不良、肠胃不和、脘腹作痛、大便不畅的患者效果显 著”。现代研究证明，马铃薯对调解消化不良有特效，是胃病和心脏病患者的良药及优质保健品。马铃薯淀粉在人体内吸收速度慢，是糖尿病患者的理想食疗蔬菜；马铃薯中含有大量的优质纤维素，在肠道内可以供给肠道微生物大量营养，促进肠道微生物生长发育；同时还可以促进肠道蠕动，保持肠道水分，有预防便秘和防治癌症等作用；马铃薯中钾的含量极高，每周吃五六个马铃薯，可使患中风的几率下降40，对调解消化不良又有特效；它还有防治神经性脱发的作用，用新鲜马铃薯片反复涂擦脱发的部位，对促进头发再生有显著的效果。虽然曾经长期不被重视，马铃薯的心态似乎始终很平稳，低调得恨不能一直埋在土里。它的果实生长在地下，不像麦穗那样伸向天空；它的价格很便宜，从没大起大落过；它的口味似乎很单调，长期被视为穷人的蔬菜，就连著名画家凡高在油画吃马铃薯的人中描绘的，仍是一幅穷人一家忧伤地吃马铃薯的景象。如今人类对它的印象已经彻底变了，认定它几乎浑身是宝。联合国最近一项调查表明，到2100年，全世界人口将增加到105亿，可能导致粮食危机。有的科学家认为，到那个时候，最有可能帮助人类渡过危机的就是这貌不惊人、我们天天见到的马铃薯。1.2 “超级蔬菜”的神话 马铃薯既可煎、炒、烹、炸，又可烧、煮、炖、扒，烹调出几十种美味菜肴，还可“强化”和“膨化”。上个世纪50年代以来，马铃薯快餐食品风靡全球，美味可口的薯片、薯条受到男女老幼的喜爱。目前，世界上有不少国家已把马铃薯列为主食，还用它来制作点心等小食品。n 留住岁月脚步马铃薯富有营养，是抗衰老的食物之一。一提起有营养、抗衰老的食物，人们就容易想到人参、燕窝、蜂王浆等高档的珍稀食品，却很少想到像马铃薯这样的“大众货”。其实，马铃薯含有丰富的维生素B1、B2、B6和泛酸等B群维生素及大量的优质纤维素，还含有微量元素、氨基酸、蛋白质、脂肪和优质淀粉等营养元素。这些成分在人的肌体抗老防病过程中有着重要的作用。经常吃马铃薯的人身体健康，老得慢，而且马铃薯价格低廉，任何人都吃得起用它来抵御衰老，难道不比任何“仙丹”要“实惠”得多吗？n 减肥没商量 吃马铃薯不必担心脂肪过剩，因为它只含0.1的脂肪，是所有充饥食物中脂肪含量最低的。每天多吃马铃薯，可以减少脂肪摄入，可以让身体把多余脂肪渐渐代谢掉，消除你的心腹之患。 马铃薯对人体有很奇妙的作用，瘦人食之能使其“胖”，胖人食之则使其“瘦”，且身段会变得苗条起来。认为自己身材不够理想的人，只要将马铃薯列为每日必吃食品吃上一段时间，不必受节食之苦便能收到“越贪吃越美丽”的效果。 营养专家断言：“每餐只吃全脂奶和马铃薯，便可得到人体需要的全部营养素。”因此减肥者不需要担心吃马铃薯会导致营养不良。不过，减肥者要注意将马铃薯做主食而不是做菜品来吃。煮马铃薯、薯条或煎薯饼都是很好的选择。每日坚持一餐只吃马铃薯，长期下去对预防营养过剩或减去多余的脂肪很有效。n 美颜天然之选当人们蜂拥进美容院时，真正的健康美容品其实就在你家冰箱里。马铃薯有很好的呵护肌肤、保养容颜的功效。新鲜马铃薯汁液直接涂敷于面部，增白作用十分显著。人的皮肤容易在炎热的夏日被晒伤、晒黑，马铃薯汁对清除色斑效果明显，并且没有副作用。马铃薯对眼周皮肤也有显著的美颜效果。将熟马铃薯切片，贴在眼睛上，能减轻下眼袋的浮肿。脸上出现小皱纹的美女，把马铃薯切成片敷在脸上，具有美容护肤、减少皱纹的良好效果。年轻人皮肤油脂分泌旺盛，常受青春痘、痤疮困扰，用棉花沾新鲜马铃薯汁涂抹患处可以解决这个问题。认为自己指甲颜色不舒服的人，只要将马铃薯汁涂在指甲上过一夜，第二天早上再洗掉，就会发现指甲变得光洁细腻、完美无缺了。n 吃出好性格 山西人爱说“山药蛋宝中宝，顿顿饭离不了”。马铃薯含有维生素C，而且发热量高。生活在现代社会的上班族，最容易受到抑郁、灰心丧气、不安等负面情绪的困扰，马铃薯可以帮你解决难题。 食物可以影响人的情绪，是因为它里面含有的矿物质和营养元素能作用于人体，改善精神状态。做事虎头蛇尾的人，大多就是由于体内缺乏维生素A和C或摄取酸性食物过多，马铃薯可以帮你补充维生素A和C，也可以在提供营养的前提下，代替由于过多食用肉类而引起的食物酸碱度失衡。 另外，性情不安定的人多吃马铃薯，可以摄取到足够的钙与磷，缓解不安情绪，使性格变得沉稳。因工作繁重，再加上经常食用精米、细粮而行动迟缓、性情暴躁的人常吃马铃薯，其富含的维生素B6能起到平复焦躁、加强身体协调性的作用。依赖性强的人，在食谱中加大马铃薯的比例，借此加大对碱性食物的摄取，一般都能提高自信，减少依赖别人的想法。 此外，秋季和气候干燥的地区的人也要常吃马铃薯。干燥的气候会引起燥热、便秘等不适，马铃薯甘平的属性可以养护你的脾胃，益气润肠，还能滋润皮肤。出生在秋季的人多吃点马铃薯，不仅能改善性情，还有转运的效果。n 调整虚弱体质马铃薯不仅不会使人发胖，还有愈伤、利尿、解痉的功效。它能防治淤斑、神经痛、关节炎、冠心病，还能治眼痛。马铃薯含有丰富的钾元素，肌肉无力及食欲不振的人、长期服用利尿剂或轻泻剂的人多吃马铃薯，能够补充体内缺乏的钾；其含有的丰富维生素C会抵御坏血病，镁元素和铁元素则能帮你摆脱恶心、手脚冰冷等问题；高含量的蛋白质和维生素B群可以增强体质，同时还具有提高记忆力和让思维清晰等作用。面色苍白的人和不爱吃饭的人最适合吃马铃薯。马铃薯的食用方法花样百出，味道也绵密可口，无论是当主食还是当配菜都很不错。觉得食欲低下的朋友，坚持吃一段时间马铃薯，一定能收到令你满意的效果。 1.3 土豆深加工的必要性 鉴于土豆丰富的营养价值以及药用价值，土豆得到了广泛的利用：a. 土豆可鲜食，鲜食用土豆主要用作家庭餐馆烹调，我国主要用来制作菜肴、面点小吃等大众食品。果外除蒸烤鲜土豆作主食外，还有咖哩饭、炖薯块以及色拉凉拌菜。土豆可制成方便食品、快餐食品、休闲食品，如土豆粉、土豆全粉、脱水土豆片（条）、速冻薯条（薯泥）、蒸薯条、罐装和去皮土豆、土豆脆片、土豆膨化小食品等； b. 加工成淀粉及相关产品：由于土豆淀粉的优良特性，不仅是制作高级方便面、面类最为理想的添加淀粉，而且还是肉制品、鱼糜制品等的添加剂或原料。土豆淀粉也是粉条的优质原料。出土豆淀粉外，也可得到相关产品，包括各种变性淀粉、饴糖、葡萄糖、膳食纤维制品等。c. 其他制品：土豆提取淀粉后的残渣可制成土豆发酵饲料、提取蛋白等。 综观食品加工业对加工技术的要求，食品加工技术的发展趋势大致如下：第一，提高原料的利用率。由于食品生产企业利润较低，提高原料的利用率是企业降低生产成本的重要途径。第二，提高工作效率，便于实现大规模生产。第三，营养性和稳定性高，现在人们对食品的要求越来越高，大家都很关注食品的营养功效。 中国的薯类产量占世界总产量的28%，居世界第一位。近年来薯类的生产和加工发展十分迅速，尤其是美国、英国、德国和日本等国以发展优质专用化的薯类品种，先进适用的技术装备，高质量的加工制品和规模化生产经营方式等，推动着当今世界薯类加工业的发展。中国在薯类的种植和深加工上也加大了开发力度，形成了产前、产后良性循环的发展优势。尤其是加工后的薯类食品更是受到许多消费者的青睐，且在食品工业中所占的比例也越来越大。 因此，对土豆进行深加工具有重要价值。2 薯类削皮机工作原理2.1 去皮清理的原理水果及块根、块茎类蔬菜的外皮在加工成食品之前，大多需要除去表皮。由于原料的种类不同，皮层与果肉结合的牢固程度不同，生产的产品不同，对原料的去皮要求也各异，果蔬去皮的基本要求是去皮完全、彻底、原料损耗少。目前，果蔬加工中常用的去皮方法有机械去皮和化学去皮。机械去皮应用较广，既有简易的手工去皮又有特种削皮机。按去皮原理不同可分为机械切削去皮、机械磨削去皮和机械摩擦去皮。(1)机械切削去皮 是采用锋利的刀片表面皮层。去皮速度较快，但不完全，且果肉损失较多，一般需用手工加以修整，难以实现完全机械作业，适用于果大、皮薄、肉质较硬的果蔬。目前，苹果、梨、柿等常使用机械切削去皮，常用的形式为旋皮机。旋皮机是将待去皮的水果插在能旋转的插轴上，靠近水果一侧安装（或手持）一把刀口弯曲的刀，使刀口贴在果面上。插轴旋转时，刀就从旋转的水果表面将皮车去。旋皮机插轴的转动有手摇、脚踏和电动几种动力形式。在旋车去皮之前应有选果工序，以保证水果大小基本一致。(2)机械磨削去皮 是利用覆有磨料的工作面除去表面皮层。可高速作业，易于实现完全机械操作，所得碎皮细小，便于用水或气流清除，但去皮后表面较粗糙，适用于质地坚硬、皮薄、外形整齐的果蔬。胡萝卜、番署等块根类蔬菜原料去皮大多采用机械磨削削皮机。(3)机械摩擦去皮 是利用摩擦因数大、接触面积大的工作构件而产生的摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而被去除。所得产品表面质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差，适用于果大、皮薄、皮下组织松散的果蔬，一般需要首先对果蔬进行必要的预处理来弱化皮下组织。常见到的机械摩擦削皮机如采用橡胶板作为工作构件的干法削皮机。(4)化学去皮 又称碱液去皮，即将果蔬在一定温度的碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出后，立即用清水冲洗或搓擦，外皮即脱落，并洗去碱液。此法适用于桃、李、杏、梨、苹果等的去皮及橘瓣脱囊衣。桃、李、苹果等的果皮由角质、半纤维素等组成，果肉由薄壁细胞组成，果皮与果肉之间为中胶层，富含原果胶及果胶，将果皮与果肉连接。当果蔬与碱液接触时，果皮的角质、半纤维素被碱腐蚀而变薄乃至溶解，果胶被碱水溶解而失去胶凝性，果肉薄壁细胞膜较能抗碱。因此，用碱液处理后的果实，不仅果皮容易去除，而且果肉的损伤较少，可以提高原料的利用率。但是，化学去皮用水量较大，去皮过程产生的废水多，尤其是产生大量含有碱液的废水2。2.2 去皮设备：机械磨皮切削式去皮机,机械磨皮切削式去皮机是一种小型间歇式削皮机械。依靠旋转的工作构件驱动原料旋转，使得物料在离心力的作用下，在机器内上下翻滚并与机器构件产生摩擦，从而使物料的皮层被擦离然后经过弧形刮刀通道再次去皮。用机械磨皮切削式去皮机对物料的组织有较大的损伤，但其表面细腻光滑，适宜整只果蔬罐头的生产，但由于对果蔬形状有一定要求。常用削皮机处理土豆，番薯，毛芋，梨等形状规则且抗碰撞的果蔬原料1。1机座 2电机安装支座 3电动机 4主动齿轮 5从动齿轮 6轴7轴承座 8、9、10轴承 11圆筒 12圆盘 13卸料口 14切削刮刀组15排污口 图2-1削皮机结构Fig.2-1 The structure of the peelers削皮机（如图1）由工作圆筒11、旋转圆盘12、卸料口13、切削刮刀组14、排污口15及传动装置等部分组成。 工作圆筒内表面是粗糙的，内表面焊有直径10mm的钢棒，然后植金刚砂；圆盘采用风扇叶片式结构设计，采用金刚砂黏结表面，具体会在后面零件介绍中讲解。圆盘这种结构特点除兼有去皮功能外，主要用来抛起物料，当物料从加料口落到旋转圆盘凹凸表面时，因离心力作用被抛至圆筒壁，与筒壁粗糙表面摩擦达到去皮的目的。去皮工作时，水通过喷嘴送入圆筒内部，卸料口的闸门由把手锁紧，擦下的皮用水从排污口排去，已去皮的物料靠离心力的作用从打开闸门的卸料口自动排去。为了保证正常的工作效果，这种削皮机在工作时，不仅要求物料能够完全抛起，在擦皮室内呈翻滚状态，不断改变与工作构件间的位置关系和方向关系，便于各块物料的不同部位的表面被均匀去皮，并且要保证物料能被抛至筒壁。因此，必须保证足够高的圆盘转速，同时擦皮室内物料不得填充过多，一般选用物料充满系数为0.50.65，依次进行生产率的计算3。3 电动机的选择电动机选择要考虑多方面因素，根据电动机的功率、转速、结构特点、应用场合和安装方式，查相关资料选择合适的电动机。查阅机械零件设计手册相关内容如下：Y系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机.结构特点：采用封闭自冷式结构，能防止任何方向的溅水对电动机的影响，一般只有一个轴伸端。性能及特点：电动机效率高、耗电少、性能好、噪声低、振动小、体积小。根据工作轴功率P=550W，转速=320r/min,可选择型号为Y90S-6型电动机。型号额定功率（KW 转速（r/min）电流（A）效率（%）功率因数重量（kg）Y90S-6 0.75 910 2.25 72.5 0.75 23运行可靠，维修方便，绝缘等级为B级。应用场合：农用机械、食品机械、搅拌机、磨粉机等。 根据电动机的型号，查机械手册确定电动机的安装方式并确定电动机的外形尺寸和安装尺寸，然后合理地把电动机安装在机架上。4 轴的设计一切作回转运动的传动零件（例如本设计中的齿轮和圆盘），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难度。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算，多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。41 轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉、对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常见的是45。钢应力水平很低的轴，从经济上考虑，一般多选用强度等级较差的普通碳素钢合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴径的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。查机械设计表11.1“轴的常用材料及其主要机械性能”，可选择轴的材料为45钢，热处理方法采用正火。相关机械性能如下：毛坯直径100mm，硬度170217HBS，抗拉强度极限为590M，屈服强度极限为295M，弯曲疲劳极限为255M。42 轴的强度计算 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），应根据扭转强度条件计算。对只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴，应按扭转强度条件计算轴的直径。若有弯矩作用，可用降低许用应力的方法来考虑其影响。轴的结构尺寸设计完成，是否能用，还需再校核危险截面。土豆削皮机机再工作时候轴向受力很小，因此轴所受的弯矩很小，相对于扭矩可以忽略不计。扭转强度条件为： （1） 式中 -轴的扭转切应力，M； T-轴所受的扭矩，N.mm ； -轴的抗扭截面模量，m；n-轴的转速，r/min ；p-轴所传递的功率，kw ；-轴的许用扭转切应力，M 。对实心圆轴，=/16/5，以此代入式（1），可得轴的直径， d=c (mm) (2) c为取决于轴材料的许用扭转切应力的系数，其值可查机械设计表11.3“几种轴的材料的和C值”，可得45钢的为3040，C值为118107。在这里，取C值为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 考虑到轴上开键槽和切制螺纹，为了补偿轴的削弱，按上式计算的轴应适当取大些。取轴的最小直径为20mm。43 轴的结构尺寸初步确定 图4-1 轴Fig4-1 Axis1车螺纹，与螺钉联接，用于防止圆盘在旋转工作时向上轴向移动。2铣键槽，与圆盘联接。3与封油挡圈联结，挡圈有防水防尘的作用，保护轴承；同时，挡圈下面压着唇形密封圈，使润滑油在传动装置内得到充分利用。4依次安装深沟球轴承和单向推力球轴承，两轴承之间装有隔套，这样可以保证轴承转动而不至于摩擦力大卡死。5注意其尺寸特点，其直径比两端稍小12个毫米，这样有助于轴承的安装，同时表面粗糙度要求不高，减少加工量。6安装深沟球轴承，也得安装一个唇形密封圈。7联接圆螺母，该螺母具有自锁功能，起到固定上面深沟球轴承的作用。8铣键槽，与大齿轮联接9车螺纹，与螺钉联接，起防止从动齿轮向下移动的 5 滚动轴承的设计 常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承。本节将根据具体的工作条件正确选择轴承的类型和计算所需的尺寸。滚动轴承利用滚动体将轴于外部构件分隔开，从而用滚动摩擦代替了滑动摩擦。轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承烙钢制造的，热处理后，硬度一般不低于60HRC，这些元件一般都经过150摄氏度的回火处理，所以通常当轴承的工作温度不高于120摄氏度时，元件的硬度不会下降4。5.1 滚动轴承类型的选择 查机械设计表8.1“滚动轴承的主要类型、尺寸系列代号及其特征（GB/T272-93），根据本设计的结构要求和受力情况分析，选择一个单向推力轴承和一对深沟球轴承配合使用。（1） 单向推力球轴承.结构简图、承受负荷方向： 图5-1 单向推力球轴承Fig.5-1 One-way thrust ball bearings特性：推力球轴承的套圈与滚动体多半是可分离的，单向推力球轴承只能承受单向的轴向负荷，两个圈的孔不一样大：内孔较小的是紧圈，与轴配合；内孔较大的是松圈，与机座固定在一起。极限转速较低，适用于轴向力大而转速较低的场合。没有径向限位能力，不能单独组成支承，一般要与向心轴承组成组合支承使用。（2） 深沟球轴承.结构简图、承受负荷方向：图5-2 深沟球轴承Fig.5-2 Deep groove ball bearings特性：主要承受径向负荷，也可同时承受少量的双向的轴向负荷，工作时内外圈轴线允许偏斜-。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛，但轴承冲击负荷能力较差。5.2 滚动轴承部件的组合设计.要想保证轴承顺利工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还应正确设计轴承装置。轴承装置的设计主要是正确解决轴承的安装、配合、紧固、调节、润滑、密封等问题10。1油封挡圈 2深沟球轴承 3隔套 4单向推力球轴承 5唇形密封圈 6隔套 7深沟球轴承 8隔套图5-3滚动轴承Fig.5-3 Rolling1油封挡圈，与工作轴之间采用间隙配合。2深沟球轴承，能承受较大径向力，只能承受较小的轴向力。3隔套，非标准件，根据设计要求选择材料，确定尺寸。4单向推力球轴承，能承受较大轴向力，没有径向限位功能。5唇形密封圈，用于封油。6隔套，同3。7深沟球轴承8隔套，同3。 此外，轴承组合结构设计要合理，保证充分的润滑和可靠的密封，对提高轴承的寿命和保证正常工作是非常重要的。6 齿轮的结构设计 齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。其优点是：传动效率高、工作可靠、使用寿命长、传动比准确、结构紧凑和功率和速度使用范围广。齿轮传动应满足如下的基本要求：1.传动平稳，要求瞬时传动比不变，尽量减小冲击、振动和噪声，保证较高的运动精度。2.承载能力高，要求在尺寸小、重量轻的前提下，齿轮的强度高、耐磨性好，能达到预定的工作寿命。全套资料获取可以联系微信Jiandanpindan168在齿轮设计时，只要齿轮设计合理，齿轮材料及热处理选择合适，制造质量高，达到规定的制造精度，就能达到预定的功能要求。表6-1渐开线圆拄齿轮基本齿廓（GB/T1356-2001）7Table 6-1 The involute zhu gear tooth profile（GB/T1356-2001）7基本轮廓齿轮名称代号数值齿顶高ha1m工作高度h2m顶隙c0.25m全齿高h2.25m齿距p3.14m齿根圆角半径Pf0.38m参考机械原理第七版相关资料：标准齿轮是指m、a、均取标准值，具有标准的齿顶高和齿跟高，而且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。GB1356-88中规定分度圆压力角的标准值为a=和分别称为齿顶高系数和顶隙系数，GB1356-88中规定其标准值为： =1 =0.256.1 齿轮材料及热处理由齿轮传动的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合等能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为：齿面应有足够的硬度，而齿芯要有一定的韧性。选择45钢，热处理方式采用表面淬火，HRC（齿面）40-50，齿轮加工精度为9级.6.2 齿轮相关参数的初步确定根据相关设计要求和资料可初步确定齿轮的某些参数，然后对齿轮进行齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算，如果强度符合要求，则选用这些参数；如果强度不符合要求，则需再修改这些参数。1.参考机械原理，渐开线标准齿轮不发生根切是的最小齿数=，用标准齿条形刀具切制标准齿轮时，因a=及=1，则=17.2. 查机械零件设计手册表15-2“渐开线圆柱齿轮模数（GB/T1357-1987）”，本设计可选择模数m有：1、1.25、1.5、2、2.5、3.3.根据主动齿轮转速（即电动机转轴转速）和从动轴转速（即工作轴转速）可确定传动比和齿轮齿数比。=910r/min, =320r/min.在这里，取模数m=2mm. 主动齿轮齿数=25，分度圆直径=m=50mm. 从动齿轮齿数=68，分度圆直径=m=136mm. 取齿轮宽度系数为0.2，则有： 从动齿轮宽度=136*0.2=27.2，取=25mm. 为了防止两齿轮因装配后轴向稍有错位而导致实际啮合齿宽的减少，常使大齿轮（这里是从动齿轮）宽度=；小齿轮（这里是主动齿轮）宽度=+510mm 所以，主动齿轮宽度=25+5=30mm.6.3 校核齿轮强度齿面接触疲劳强度，齿根弯曲疲劳强度.下面设计过程中，所查的图、表均可以查阅机械设计.a.确定许用应力 查图6.14，得=1100 M；查图6.15，得=300 M， 查表6.5，得=1.1，=1.5，u=/=68/25=2.72 N=60J 式中为齿轮转速.r/min,J为每转一圈时同一齿面的啮合次数；为齿轮的工作寿命.h; 所以，=609101512250=8.19 =/u=8.19*/2.72=3.01 查图6.16，得=1，查图6.17得=1. =1000 M， =30021/1.5=400 M，b.验算齿面接触疲劳强度条件. 计算工作转矩： T=9.55=9.55=7870.88 Nmm 确定载荷系数K：由表6.2查得=1.5；由9级齿轮精度，取=1.32；由硬齿面，非对称布置，取=1.2，=1.1则K=1.5*1.32*1.2*1.2=2.61 查图6.12，得=2.5；查表6.3，得=188.0，因齿数较少，取=0.86所以=2.5188.00.68 =621.85 M齿面接触疲劳强度满足要求.c.验算齿根弯曲疲劳强度条件查表6.4得，=2.62，=1.59，=2.24，=1.75，取=0.82，则：=2.621.590.82=82.54 M1000 M，=/=81.24 M1000 M，两齿轮的齿根弯曲疲劳强度均满足要求。总结：齿轮传动设计的主要内容包选择齿轮材料和热处理、确定精度等级和主要参数。设计过程是先由设计准则确定强度条件，再由强度条件确定齿轮的大小（分度圆直径或模数），并可进一步计算出多组能满足强度条件的齿轮主要几何尺寸。根据设计要求，从多组齿轮参数中选择较优秀的作为最终的齿轮参数。最后设计出齿轮的结构，并绘制齿轮的零件工作图。 每次机械设备结构的设计都是在以前该类设备结构上的技术升级，在参考以前同类设备的结构特点的同时，在某些零件或在某些技术环节上加上自己的创新点，使自己设计后的产品在同类产品中更具有技术上、价格上的竞争力。下面将介绍本设计中，在三个零件上于以往同类机械设备的不同处。7.圆筒的结构设计1-不锈钢棒 2圆筒壁 3与法兰联接部分 4、5圆筒盖组件 6、切削刀具组件图7-1圆筒的结构Fig.7-1 The structure of the cylinder圆筒的结构特点主要体现在内壁，内壁均匀地焊接二十个直径为10mm的不锈钢棒，然后在整个圆筒内壁植金钢砂（包括在不锈钢棒上），这种结构特点更有利于对农产品的去皮，特别是对薯类农产品。第一，由于不锈钢棒的存在，物料在圆筒内旋转时会不断的翻滚，这样，就能对物料各个面进行去皮，达到均匀去皮的效果。第二，对于像薯类这样的农产品，由于有些地方凹凸，在去皮工作时就有死点，往往有些地方没有去皮，对于要求高的去皮效果，就要采用手工去皮的方法来处理这些死点，而采用不锈钢棒焊接内壁，当薯类农产品在翻滚去皮工作时，当凹进去的地方刚好碰到直径为10毫米的不锈钢棒，照样可以达到良好的去皮效果。圆筒与清理槽之间采用法兰联接。值得注意的是，圆筒盖组件和不锈钢棒都是焊接在圆筒上，而且圆筒壁上要开卸料口。筒盖组件和不锈钢棒焊接时，应先把它们都摆好在其焊接的位置，同时焊接，这样做可以使焊接后变形均匀而且变形量小；再者，应先焊接好圆筒盖组件和不锈钢棒之后，再在筒壁上开卸料口，如果先开卸料口再焊接，会使圆筒变形量增大、变形不均匀和应力不均匀，这样，影响圆筒零件的质量。8 轴承座的结构设计轴承座在设计中是至关重要的一部分，它是整个机械设备的传动部分，轴承座结构设计的合不合理会影响设备的传动精度，此设计中，将整个传动部分，包括轴承座、轴承、齿轮以及密封圈可组装在一起，做一个单独的零件使用，这种设计可使整个传动部分更加牢靠地结合在一起，而且便于拆卸。图8-1 轴承座Fig.8-1 Bearing图8-2 轴承座总成Fig.8 Bearing seat assembly图8-1表示了轴承座的尺寸和结构特点，图7-2表示了轴承座与转动轴、轴承、从动齿轮及密封圈等的装配和关系。轴承座总成可以看做一个单独的零件安装在清理槽上，这种结构便于安装、拆卸，而且结构紧凑，在传动工作时传动平稳、振动小、噪声小。图8-2中，9表示润滑油口。9 圆盘的结构设计圆盘的结构特点决定圆盘的作用，在设计中要求圆盘能够有去皮功能外，还要有抛起物料的作用，当物料从加料口进入圆盘内后，物料首先落到圆盘上，圆盘随着工作轴转动，物料也在圆盘上旋转翻滚，这里模仿风扇叶片式结构。图9-1 圆盘Fig.9-1 Disc如上图所示，圆盘由三部分焊接而成，圆盘上表面都是金钢砂黏结表面，有去皮的功能，起抛起物料作用的是上面的凹凸叶片式结构，在旋转工作时，物料顺着向上的面抛起。结论土豆削皮机设备为用户大大的减少了生产成本，通过机械的方式进行土豆的去皮，又大大提高了产品的加工能力，而且节约了劳动成本土豆削皮机在我国的应用是从改革开放以后国内企业引进欧美发达国家机械去皮技术和设备开始的，与传统去皮方法相比，去皮后物料表面光滑、处理能力大等优点，尤其对表面凹凸不平且外形不规则的物料去皮，同样能达到满意的去皮效果，受到现代化大中型食品加工企业的广泛采用，大多数食品人们都有去除外皮的习惯，所以削皮机的发展前景值得期待。但在此次设计中薯块失去了表皮的保护作用和受到机械伤害，与空气接触便产生褐变，并造成外观变差、产生不良风味。褐变发生的原因主要是薯块中含有酚类化学物质和多酚氧化酶，切割破坏了薯块内部细胞膜的结构，导致隔离的多酚类物质流出，与外界氧气接触，在多酚氧化酶催化作用下形成一种叫邻醌