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XXXXXX（设计）任务书学院班级学生姓名学号课题名称家用新型大蒜去皮捣泥机的设计起止时间20XX年10月15日 20XX年5 月28 日（共 14 周）指导教师职称课题内容本次设计的家用新型大蒜去皮捣泥机主要有由动力输入装置、传动装置、去皮装置、蒜皮分离装置、输送装置和捣泥装置组成。设计基于适合家庭、食堂、餐馆小批量食用的小型机械。拟定工作进度（以周为单位）第1周第2周 通过查找文献资料，了解修枝机的国内外现状。第2周第5周 根据果树修剪过程构思自己的设计方案。第6周第9周 根据工作要求，查阅相关手册，选择和设计。第10周第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。主要参考文献1阚志祥,孟宝星,李荣兵,荣坚,陆鸣亮. 一种小型手动大蒜脱皮机的设计J. 农产品加工,2016,01:47-48.2王慧,张学俊. 大蒜、蒜皮淘洗分离机设计J. 贵州工业大学学报,1999,03:89-92.3张庭廷,刘锡云. 大蒜制品的开发和应用J. 安徽师范大学学报(自然科学版),2001,01:54-56.4徐金楠,沙孝,于馥源,赵日,杨少飞,张炜,刘玮. 不同加工工艺对大蒜中主要营养素的影响J. 农产品加工(学刊),2014,15:5-7.5贾梁智,刘旭,陈孝国,梁宝坚,张胜军. 电动锤式捣蒜机的设计与分析J. 山东工业技术,2014,14:152+177.6沈在春.农产品加工机械与设备M. 北京：农业出版社，1993.7 吴宗泽主编机械设计课程设计手册第四版北京：高等教育出版社，1999:19-20.8 杨可祯，程光藴，李仲生主编.机械设计基础.第五版.北京:高等教育出版社,2006.5.任务下达人（签字） 年 月 日任务接受人意见 任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。 3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。XXX （设计）开题报告课题名称 家用新型大蒜去皮捣泥机的设计学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 起止时间 XXXX家用新型大蒜去皮捣泥机的设计一、 课题研究的目的和意义大蒜去皮捣泥机是解放双手，居家生活不可或缺的设备。大蒜又叫蒜头、大蒜头、胡蒜、葫、独蒜、独头蒜，是蒜类植物的统称1。其呈扁球形或短圆锥形，外面有灰白色或淡棕色膜质鳞皮，剥去鳞叶，内有610个蒜瓣，轮生于花茎的周围，茎基部盘状，生有多数须根2。大蒜从秦汉时就从西域传入中国了，自古以来就深受大众喜爱。通常人们将去皮的生大蒜放入捣蒜罐内，用捣蒜锤捣烂成泥状来食用。不仅用作佐料做出美味的食物，也可药用。大蒜味辛、性温，入脾、胃、肺经；具有温中消食、行滞气、暖脾胃、消积、解毒、杀虫的功效3。实验表明，大蒜有明显的抗炎作用，所含的脂溶性挥发油可增强巨噬细胞的活性，从而加强机体免疫功能，起到消炎止血的作用4。传统通过手工剥皮再借助蒜灌和蒜锤捣蒜，不仅不卫生，而且大蒜在去皮时比较困难，还有一些刺激性气味。为此，发明一种用机器代替手工脱皮并且捣蒜的机械，其销售市场显得尤为重要和迫切，发展前景也十分广阔。目前市场上只有大蒜去皮机械，和单纯的捣蒜机械，还没有一款完全的既能去皮又能捣蒜的机械。并且现有的去皮机械有易损伤蒜肉,并且皮跟蒜混合在一起，脱皮率也较低。去皮对于食堂、餐馆、家庭，它们都需要安排专人来手工剥皮，捣蒜。这些工作不仅费时费力而且效率相当低。如今，我们处在向机械自动化迈进的时代，随着国民经济不断发展，人民生活水平不断推高，自动、高效、安全、便捷已经成为人们生产生活的一种趋势。在人们享受生活时代，机械化、自动化是唯一的选择。基于以上因素考虑，本文设计的大蒜去皮捣泥机的，它能同时满足大蒜去皮、捣泥等功能需要，具有操作简单、可靠、安全、方便、工作效率高的特点。 去皮率、皮蒜分离都大大的提高；捣泥效果良好，可以提高蒜泥制作中人力和物力资源的利用率，同时也提高了生活质量。本课题设计的主要内容是家用新型大蒜去皮捣泥机的设计。主要通过通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了去皮捣泥机总体设计，去皮装置的设计，分离机构的设计，输送机构设计，捣泥机构的设计以及传动方案的选择等相关内容。在此基础上对去皮捣泥机的结构尺寸、传动转轴的结构尺寸、齿轮的传动比等进行了详细的计算和说明，并且对轴承以及轴承盒的型号作了选择。使本方案有了初步的设计应用价值。二、现状及分析1、国内研究现状及分析 国内沿用至今的大多还是通过手工去皮之后借助捣蒜罐跟蒜锤反复敲击捣成蒜泥食用的。在生产生活中人们最初发明了蒜臼子，捣蒜缸这样的简单机构，近现代又发明了一些电动捣蒜机构，市场上的捣蒜机主要分为传统捣蒜机构（俗称蒜臼子）和电动铰刀式捣蒜机5。这两种方式也只是通过人工去皮之后捣蒜的，前者虽能保证大蒜优质的味道，但使用过程过于繁琐，大蒜的捣碎仍需手工来完成，若使用力量不当，易给手指，桌子，地板造成一定损伤，而后者虽然已经实现自动化处理，但铰刀高速运转，严重破坏大蒜组织结构，影响大蒜的原质味道。对于大蒜去皮机械市场上使用的大致分为湿式脱皮与干式脱皮2种6。湿式脱皮一般是大蒜深加工厂使用，将大蒜在水中浸泡后，用橡胶棒搅碰，蒜的受损率很大，且用水量大，造成水污染，产生难闻的气味，不环保。干式大蒜脱皮机以压缩空气为生产动力，经过多点气流喷射产生强大的气旋涡流使大蒜自然脱皮，通过电、气控制使大蒜导料、脱皮、出料自动完成。脱皮率和大蒜品质与使用的空压机性能直接相关，脱皮率 90%-98%左右。以上两种方式脱皮机，带来的问题是耗电量大、成本高，而且使用时需要配备空气压缩机，噪音大、占地空间大。而且这两种设备都只进行了对大蒜的剥皮处理，捣泥过程还是得需要人工来完成，又加大了人的劳动强度7。两种仅适用于大批量的大蒜深加工对于家庭，食堂这种用量小的没有实用性。2、国外研究现状及分析 国外对于大蒜脱皮机械很早就开始研究了。国外剥蒜机目前市场上主要有两种类型：全自动气脱剥蒜机和旋转式气脱剥蒜机8。全自动气脱剥蒜机是利用大功率空压机气流的力度强力脱皮，脱皮率和剥蒜质量跟购买的空压机有直接关系，使用380V电压，需要5.5或7.5KW的空压机配合使用，每小时耗电10度左右，脱皮率90-98%左右，碰伤率控制在5-8%之间9。旋转式气动剥蒜机是近2年发明的一种大蒜脱皮机械，分为半自动与全自动两种。它是利用电机旋转力学干扒原理结合聚离子复合脱皮材料，配2.2KW的空压机配合脱皮，使用220V电压，每小时耗电3度左右，脱皮率在90-98%之间，碰伤率控制在5-8%左右。两种类型的剥蒜机产能都在30-50千克/小时左右10。目前除了大蒜加工厂先进的全自动气脱剥蒜机和旋转式气脱剥蒜机外，还有一种采用揉磋方式进行脱蒜皮的小型机械，价格也低，几元钱一个，但是脱皮率较低，剥蒜的量非常小，并且蒜汁在剥蒜器的内壁残余，导致摩擦力降低，剥皮效果差，卫生安全性差。时至今日还没有一款对于食堂家庭这种小型量需求完全适用的去皮捣泥机械。 随着人民生活水平的不断提高，追求高质量的、自动化的、安全舒适的生活已成为时尚。大蒜去皮捣泥机是用机器代替人力，已是大势所趋。大蒜去皮捣泥机不仅可以节省劳力、合理分配时间，还大大提高了生活质量，市场和应用前景十分广阔。三、任务要求及预期目标的可行性分析任务要求(1)从查阅的资料来看，所查到的没有一款完全被大众接受的的大蒜去皮捣泥机，通过设计改变这一现状。(2)机械化程度低，提高生产效率。(3)改变复杂结构，降低成本，实现普及。预期目标的可行性分析（1） 机结构简单、易于操作、环保经济、同时适用于家庭的厨房、餐馆，小巧灵活，易于拆装、清洗，容易普及。 （2） 能够解决家庭日常烹饪时对蒜泥的需求，同时防止在制作蒜泥时对眼睛、皮肤的刺激。（3）去皮率高，对蒜肉无损伤，蒜、皮分离效果好。（4）蒜泥细小，卫生安全、可靠。（5）产品设计中，制造成本低，在达到控制要求的基础上，尽可能地考虑其经济性。四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 （1）通过计算选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置。（2)去皮装置是实现蒜瓣的自动剥皮功能 利用干扒原理，利用内外旋桶的相对旋转作用下通过摩擦转动实现剥皮。 (3)捣蒜机构利用曲柄滑块机构实现捣蒜。（4）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（5）利用有限元分析和Solidworks进行虚拟样机设计，完成整机各零部件的三维建模。五、工作条件及解决方法 （1）通过查阅资料、整理资料获得物料搅拌机的国内外研究现状，同时掌握其工作原理;（2）根据机械设计的相关知识进行传动系统的设计;（3）根据齿轮传动的失效形式与设计准则进行齿轮机构的设计；根据机械设计中轴的设计方法进行轴的设计； (4) 遇到关键性的问题向老师请教;（5）运用AutoCAD绘制齿轮和轴的零件图以及装配图;（6）参考资料中的计算方法及公式等进行计算校核。六、完成本课题的工作方案及进度计划拟定工作进度 第1周第2周 收集大蒜去皮捣泥机的相关资料；对相关资料进行整理和分析，掌握物料搅拌机的工作原理，完成开题报告；第2周第5周 确定总体设计方案，同时进行主要传动参数的计算；在主要传动参数的基础上进行行齿轮传动的设计;第6周第9周 与指导老师交流，就前期设计中存在的问题进行修改，进行轴的设计；进行轴承和键的设计；进行齿轮和轴零件图的绘制；进行装配图的绘制;第10周第12周 制定论文写作提纲，同时开始撰写论文；完成论文初稿，并与指导老师交流进行修改；第13周第14周 完成毕业设计工作，准备答辩。7、 主要参考文献1阚志祥,孟宝星,李荣兵,荣坚,陆鸣亮. 一种小型手动大蒜脱皮机的设计J. 农产品加工,2016,01:47-48.2王慧,张学俊. 大蒜、蒜皮淘洗分离机设计J. 贵州工业大学学报,1999,03:89-92.3张庭廷,刘锡云. 大蒜制品的开发和应用J. 安徽师范大学学报(自然科学版),2001,01:54-56.4徐金楠,沙孝,于馥源,赵日,杨少飞,张炜,刘玮. 不同加工工艺对大蒜中主要营养素的影响J. 农产品加工(学刊),2014,15:5-7.5贾梁智,刘旭,陈孝国,梁宝坚,张胜军. 电动锤式捣蒜机的设计与分析J. 山东工业技术,2014,14:152+177.6沈在春.农产品加工机械与设备M. 北京：农业出版社，1993.7 吴宗泽主编机械设计课程设计手册第四版北京：高等教育出版社，1999:19-20.8 杨可祯，程光藴，李仲生主编.机械设计基础.第五版.北京:高等教育出版社,2006.5.学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日家用新型大蒜去皮捣泥机的设计,指导教师：XXX汇报人：XXX专业年级：XX日期：20XX.05.28,家用新型大蒜去皮捣泥机的设计内容,1.课题研究的目的及意义,2.大蒜去皮捣泥机的研究内容,3.大蒜去皮捣泥机的工作原理,4.主要部件的设计5.创新与展望,1.课题研究的目的及意义,大蒜从秦汉时就从西域传入中国了，自古以来就深受大众喜爱。其不仅用作佐料做出美味的食物，也可药用。大蒜味辛、性温，入脾、胃、肺经；具有温中消食、行滞气、暖脾胃、消积、解毒。大蒜大多通过捣成蒜泥使用，需要手工去皮，再借助蒜灌和蒜锤等器具捣成蒜泥。过程不仅困难，还带有刺激性气味。市场上没有一款适合家庭、食堂小批量使用的去皮与捣蒜一体机。研究出一款适合家庭、食堂小批量使用的机械市场广阔。,1.1目前市场上的去皮捣泥机械,现有机械问题：,1.去皮与捣蒜机械分离；2.去皮机械适合大型加工厂使用；3.现有铰刀式的大蒜捣泥机械高速运转过程中会破坏大蒜结构。,2.课题研究的内容,将现有大蒜去皮机械和捣泥机械优缺点进行整合，设计出适合家庭、食堂小批量的一体式机械。能够达到去皮率高，蒜皮完全分离，蒜末细小，不破坏大蒜结构保持原味的要求。,3.大蒜去皮捣泥机的工作原理,1.手柄2.进料口3.外旋筒4.内旋筒5.下料机构6.锥齿轮传动7.电动机8.电机座9.上顶盖子10.上部外壳11.皮分离机构12.皮带装置13.凸轮座14.曲柄滑块机构15.捣蒜器16.捣泥杯,3.1去皮捣蒜过程示意图,4.主要部件的设计,内外旋筒反向旋转去皮机构,1.内旋筒2.搅动机构3.外旋筒,捣蒜机构利用曲柄滑块机构,1.机构捣蒜2.连杆3.凸轮,行程H=100mm,曲柄46.5mm,连杆398mm,5.创新和展望,1.利用内外旋筒反向旋转去皮，干扒原理，保持大蒜结构；2.设计曲柄滑块捣蒜机构，运动平稳；3.设计成可拆卸捣泥杯，便于清洗。,创新：,展望：,1.设计可以考虑将两个电机整合成一个;2.利用单片机原理设计可以控制的程序，通过程序可以设定捣蒜的时间，更加自动化。,谢谢大家！诚请各位老师批评指正！,家用新型大蒜去皮捣泥机的设计前 言蒜泥是我们日常生活中不可缺少的主要调料品种之一。但是，从大蒜到蒜泥这一过程却一直困扰着我们，目前市场上捣蒜机主要是铰刀式，需要用电动机去带动捣蒜机工作，消耗能源较大，只适合大型加工厂。而对于家庭、食堂、餐馆这种对对蒜泥的需求小的，如果用这样的方法去获得，可谓小题大做，简直就是一种能源的浪费。市场上大蒜脱皮也耗时耗力。并没有一款完全被大众接受的小型的去皮捣泥机械。本次毕业设计通过介绍了目前大蒜脱皮的方法，列举大蒜脱皮机的类型、构造、特点及其存在的不足，同时借鉴现有捣蒜机构优点，通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了去皮捣泥机总体设计，去皮装置的设计，分离机构的设计，捣泥机构的设计以及传动方案的选择等相关内容。设计出一种家用新型大蒜去皮捣泥机械，详细介绍了新型大蒜脱皮捣泥机的结构、特点、使用方法等，为家庭、餐馆等场合提供了一种新的大蒜去皮捣泥实用产品。它能同时满足大蒜去皮、捣泥等功能需要，具有操作简单、可靠、安全、方便、工作效率高的特点。关键词：去皮；摩擦；捣泥机；大蒜目 录 1引言11.1课题研究的意义11.2国内外大蒜去皮捣泥机的发展状况11.3国内外现在市场上去皮捣泥机存在的问题31.4研究的内容和方法31.5预期目标41.6重点研究的关键问题及解决思路42大蒜去皮捣泥机总体设计42.1大蒜去皮装置的方案的选择42.2大蒜捣泥装置的方案设计52.3机械系统的总体布局52.4大蒜去皮捣泥机的工作原理63去皮机构的设计63.1进料口的分析设计63.2去皮部件的设计73.3大蒜在圆筒内的受力分析83.4锥齿轮传动装置的设计及其去皮装置动力的选择103.5蒜皮收集装置的设计104捣蒜机构的的设计114.1捣蒜机构电机的选择124.2传动系统的设计124.3曲柄滑块机构设计计算134.4捣泥杯的设计165 利用Solidworks 有限元分析对轴设计校核17总 结21致 谢22参考文献23 1引言1.1课题研究的意义 大蒜去皮捣泥机是解放双手，居家生活不可或缺的设备。大蒜又叫蒜头、大蒜头、胡蒜、葫、独蒜、独头蒜，是蒜类植物的统称1。其呈扁球形或短圆锥形，外面有灰白色或淡棕色膜质鳞皮，剥去鳞叶，内有610个蒜瓣，轮生于花茎的周围，茎基部盘状，生有多数须根2。大蒜从秦汉时就从西域传入中国了，自古以来就深受大众喜爱。通常人们将去皮的生大蒜放入捣蒜罐内，用捣蒜锤捣烂成泥状来食用。不仅用作佐料做出美味的食物，也可药用。大蒜味辛、性温，入脾、胃、肺经；具有温中消食、行滞气、暖脾胃、消积、解毒、杀虫的功效3。实验表明，大蒜有明显的抗炎作用，所含的脂溶性挥发油可增强巨噬细胞的活性，从而加强机体免疫功能，起到消炎止血的作用4。传统通过手工剥皮再借助蒜灌和蒜锤捣蒜，不仅不卫生，而且大蒜在去皮时比较困难，还有一些刺激性气味。为此，发明一种用机器代替手工脱皮并且捣蒜的机械，其销售市场显得尤为重要和迫切，发展前景也十分广阔。目前市场上只有大蒜去皮机械，和单纯的捣蒜机械，还没有一款完全的既能去皮又能捣蒜的机械。并且现有的去皮机械有易损伤蒜肉,并且皮跟蒜混合在一起，脱皮率也较低。去皮对于食堂、餐馆、家庭，它们都需要安排专人来手工剥皮，捣蒜。这些工作不仅费时费力而且效率相当低。如今，我们处在向机械自动化迈进的时代，随着国民经济不断发展，人民生活水平不断推高，自动、高效、安全、便捷已经成为人们生产生活的一种趋势。在人们享受生活时代，机械化、自动化是唯一的选择。基于以上因素考虑，本文设计的大蒜去皮捣泥机的，它能同时满足大蒜去皮、捣泥等功能需要，具有操作简单、可靠、安全、方便、工作效率高的特点。 去皮率、皮蒜分离都大大的提高；捣泥效果良好，可以提高蒜泥制作中人力和物力资源的利用率，同时也提高了生活质量。本课题设计的主要内容是家用新型大蒜去皮捣泥机的设计。主要通过通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择，完成了去皮捣泥机总体设计，去皮装置的设计，分离机构的设计，输送机构设计，捣泥机构的设计以及传动方案的选择等相关内容。在此基础上对去皮捣泥机的结构尺寸、传动转轴的结构尺寸、齿轮的传动比等进行了详细的计算和说明，并且对轴承以及轴承盒的型号作了选择。使本方案有了初步的设计应用价值。1.2国内外大蒜去皮捣泥机的发展状况1.2.1国内大蒜去皮捣泥机发展现状关于传统大蒜去皮机去皮的方法有很多种：(1) 化学药水的浸泡，就是利用具有一定腐蚀作用的药液浸泡大蒜，使大蒜的皮溶解，然后用高压水将其冲走；(2) 蒸汽脱皮，把大蒜放进蒸汽釜中加入蒸汽，使蒸汽达到一定压力并保持一定时间，排掉蒸汽，这时大蒜外皮由于压力急剧减小而破裂脱离，然后用水冲洗；(3) 摩擦脱皮法，就是通过摩擦把大蒜的外皮脱掉,是常用的各种植物果实的脱皮方法。对于大蒜去皮机械市场上使用的大致分为湿式脱皮与干式脱皮2种6。湿式脱皮一般是大蒜深加工厂使用，将大蒜在水中浸泡后，用橡胶棒搅碰，蒜的受损率很大，且用水量大，造成水污染，产生难闻的气味，不环保。干式大蒜脱皮机以压缩空气为生产动力，经过多点气流喷射产生强大的气旋涡流使大蒜自然脱皮，通过电、气控制使大蒜导料、脱皮、出料自动完成。脱皮率和大蒜品质与使用的空压机性能直接相关，脱皮率 90%-98%左右。以上两种方式脱皮机，带来的问题是耗电量大、成本高，而且使用时需要配备空气压缩机，噪音大、占地空间大。而且这两种设备都只进行了对大蒜的剥皮处理，捣泥过程还是得需要人工来完成，又加大了人的劳动强度7。两种仅适用于大批量的大蒜深加工对于家庭，食堂这种用量小的没有实用性。国内沿用至今的大多还是通过手工去皮之后借助捣蒜罐跟蒜锤反复敲击捣成蒜泥食用的。在生产生活中人们最初发明了蒜臼子，捣蒜缸这样的简单机构，近现代又发明了一些电动捣蒜机构，市场上的捣蒜机主要分为传统捣蒜机构（俗称蒜臼子）和电动铰刀式捣蒜机5。这两种方式也只是通过人工去皮之后捣蒜的，前者虽能保证大蒜优质的味道，但使用过程过于繁琐，大蒜的捣碎仍需手工来完成，若使用力量不当，易给手指，桌子，地板造成一定损伤，而后者虽然已经实现自动化处理，但铰刀高速运转，严重破坏大蒜组织结构，影响大蒜的原质味道。1.2.2国外大蒜去皮捣泥机发展现状 国外对于大蒜脱皮机械很早就开始研究了。国外剥蒜机目前市场上主要有两种类型：全自动气脱剥蒜机和旋转式气脱剥蒜机8。全自动气脱剥蒜机是利用大功率空压机气流的力度强力脱皮，脱皮率和剥蒜质量跟购买的空压机有直接关系，使用380V电压，需要5.5KW或7.5KW的空压机配合使用，每小时耗电10度左右，脱皮率90%-98%左右，碰伤率控制在5%-8%之间9。旋转式气动剥蒜机是近2年发明的一种大蒜脱皮机械，分为半自动与全自动两种。它是利用电机旋转力学干扒原理结合聚离子复合脱皮材料，配2.2KW的空压机配合脱皮，使用220V电压，每小时耗电3度左右，脱皮率在90%-98%之间，碰伤率控制在5%-8%左右。两种类型的剥蒜机产能都在30-50千克/小时左右10。目前除了大蒜加工厂先进的全自动气脱剥蒜机和旋转式气脱剥蒜机外，还有一种采用揉磋方式进行脱蒜皮的小型机械，价格也低，几元钱一个，但是脱皮率较低，剥蒜的量非常小，并且蒜汁在剥蒜器的内壁残余，导致摩擦力降低，剥皮效果差，卫生安全性差。时至今日还没有一款对于食堂家庭这种小型量需求完全适用的去皮捣泥机械。 随着人民生活水平的不断提高，追求高质量的、自动化的、安全舒适的生活已成为时尚。大蒜去皮捣泥机是用机器代替人力，已是大势所趋。大蒜去皮捣泥机不仅可以节省劳力、合理分配时间，还大大提高了生活质量，市场和应用前景毋庸置疑。1.3国内外现在市场上去皮捣泥机存在的问题国内大蒜去皮方面发展比较缓慢，去皮之后捣成蒜泥机械就更少了。通过查阅现有的资料，现就现有大蒜去皮捣泥机现状分析如下： （1）传统式大蒜去皮法均采用人力将泡水后的大蒜用搓揉去除，此方式使大蒜营养成分流失，影响大蒜的口味； （2）用水洗大蒜脱皮机经过水泡用橡胶棒搅碰，蒜的受损率很大，且用水量大，不环保； （3）市场上的仅有去皮机械适合大批量的深加工，出现的一种小型剥蒜机由于效果差，功能单一、性价比低等缺点，没有被市场接受； （4）以硅橡胶为原料的手动剥蒜器，效果虽然比较好，价格也低，但是剥蒜的量非常小，由于蒜汁在剥蒜器的内壁残余，导致摩擦力不断降低，剥皮效果不断变差； （5）大蒜捣泥机械铰刀高速运转过程中会破坏大蒜结构，在一定作用下使原来的味道发生变化； （6）目前市场上并没有一款完全推广的适合大众居家生活、食堂小型轻便型的既能去皮又能捣泥的机械。1.4研究的内容和方法根据我国现有的大蒜去皮捣泥机的发展现状和存在问题以及未来对大蒜去皮捣泥机的发展要求，设计家用新型大蒜去皮捣泥机。家用新型大蒜去皮捣泥机主要有由动力输入装置、传动装置、去皮装置、蒜皮分离装置、输送装置和捣泥装置组成。设计基于适合家庭、食堂、餐馆小批量食用的小型机械。通过查阅资料跟市场调查首先确定现有的大蒜去皮捣泥机的类型，根据已有大蒜去皮机械和捣泥机械结构原理设计适合小批量使用的家用新型大蒜去皮捣泥一体机，能够达到去皮率高，蒜皮完全分离，蒜末细小，不破坏大蒜结构保持原味的要求。此装置能够解决家庭、食堂、餐馆日常烹饪时对蒜泥的需求。1.5预期目标（1）机结构简单、易于操作、环保经济、同时适用于家庭的厨房、餐馆，小巧灵活，易于拆装,清洗，容易普及；（2）能够解决家庭日常烹饪时对蒜泥的需求，同时防止在制作蒜泥时对眼睛、皮肤的刺激；（3）去皮率高，对蒜肉无损伤，蒜、皮分离效果好；（4）蒜泥细小，卫生安全、可靠；（5）产品设计中，制造成本低，在达到控制要求的基础上，尽可能地考虑其经济性。1.6重点研究的关键问题及解决思路（1）通过计算选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置； （2）去皮装置是实现蒜瓣的自动剥皮功能利用干扒原理，利用内外旋桶的相对旋转作用下通过摩擦转动实现剥皮； （3）捣蒜机构利用曲柄滑块机构实现捣蒜；（4）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图；（5）利用有限元分析和Solidworks进行虚拟样机设计，完成整机各零部件的三维建模。2大蒜去皮捣泥机总体设计2.1大蒜去皮装置的方案的选择 针对目前已有的各种剥蒜技术的优缺点，本次设计的大蒜脱皮装置就按照摩擦脱皮原理设计。本产品结构设计采用的是按功能分层布置各装置，进料口、脱皮装置顺序安放，这样既保证了结构简单、安装方便，又能使成本降低、美观好看。2.1.1 去皮方案的选择方案一：旋转式摩擦去皮利用电机旋转力学干扒原理，利用内外旋桶反向旋转结合硅胶材料增大摩擦力，这样既能保证脱皮率又能减少蒜仁的损伤程度，能保证蒜仁原有结构，安全性好。方案二：刀片切割方式利用刀片或者栅条等片状金属板作为刮削部件，切去大蒜的根部，然后再进行剥皮过程。比较而言，虽然也能保证脱净率，但是对蒜仁的破坏比较严重，改变大蒜结构，使大蒜味道发生改变，而且长期使用中蒜汁残留在里面，既不卫生又会使刀具变钝。综上所述：本设计大蒜脱皮机构就按照摩擦脱皮法的原理进行设计。2.2大蒜捣泥装置的方案设计方案一：采用曲柄滑块式捣蒜原理，曲柄滑块式捣蒜机，是由凸轮、连杆、滑块等构成。通过电动机皮带带动皮带轮，通过曲柄滑块机构，摆杆带动滑块做滑动，滑块最终带动压制部分上下往复运动对大蒜的压制形成蒜泥，结构简单、易于操作、环保经济、同时适用于家庭的厨房，易于拆装、清洗。能够解决家庭日常烹饪时对蒜泥的需求，同时防止在制作蒜泥时对眼睛、皮肤的刺激。方案二：采用电机带动旋转刀片切碎，这种方式相对切碎效果不佳，安全性相对差，并且长期使用蒜汁会使刀片变钝，切削力下降，捣蒜效果变差。综上所述：采用结构简单的曲柄连杆机构进行捣蒜。2.3机械系统的总体布局家用新型大蒜去皮捣泥机有由主要由动力输入装置、锥齿轮传动装置、内外旋筒去皮装置、蒜皮分离装置、输送装置和曲柄滑块机构捣泥装置组成。锥齿轮传动装置由右锥齿轮，上锥齿轮，下锥齿轮组成。由动力马达输出带动右锥齿轮，与其啮合的下锥齿轮带动内轴旋转，内轴与内旋筒紧密配合；与右锥齿轮啮合的上锥齿轮通过连接部件带动外旋筒旋转。内外旋筒表面有粗糙的硅胶材料，由内外旋筒反向旋转，通过搓檫旋转力学干扒原理脱皮。由去皮装置去皮后大蒜由于重力通过螺旋型外壁下落到传送带上，蒜皮通过孔隙聚集到出皮机构，皮由搅龙机构推出。捣蒜机构主要由去柄滑块机构组成。电机输出的动力通过皮带轮由皮带传送由去柄滑块机构运动，连杆带动捣蒜器上下往复运动压制大蒜成泥状。1.手柄 2.进料口 3.外旋筒 4.内旋筒 5.下料机构 6.锥齿轮传动 7.电动机 8.电机座 9.上顶盖子10.上部外壳 11.皮分离机构 12.皮带装置 13.凸轮座 14.曲柄滑块机构 15.捣蒜器 16.捣泥杯 图2-1大蒜去皮捣泥机的整体结构图2.4大蒜去皮捣泥机的工作原理大蒜去皮捣泥机设计整体结构图如图1-1所示，大蒜从进料去皮到捣成蒜泥的工作流程，如图2-2所示：由动力输出装置锥齿轮传动装置内外旋筒去皮装置蒜皮分离装置输送带曲柄滑块捣泥装置。 工作过程中由马达输出动力带动右锥齿轮转动，与其啮合的下锥齿轮带动内轴旋转，内轴与内旋筒紧密配合；与右锥齿轮啮合的上锥齿轮通过连接部件带动外旋筒旋转。并且内外旋筒表面有粗糙的硅胶材料，雕刻均匀的凹槽，具有很好的摩擦性，这样通过上下锥齿轮的转动内外旋筒反向成旋转，蒜粒在圆筒内高频率地碰撞、搓檫，由旋转力学干扒原理脱皮。通过去皮装置去皮后大蒜由于重力通过螺旋型外壁下落到传送带上，蒜皮通过孔隙聚集到出皮机构，皮由搅龙机构推出。去皮的大蒜由输送带输送至捣泥杯中，电机输出的动力通过皮带轮由皮带传送带动去柄连杆机构运动，连杆带动捣蒜器上下往复运动压制捣泥杯中的大蒜成泥状。再将捣泥杯取出即可完成大蒜去皮捣泥。整个过程中由独立的动力和开关控制，操作安全可靠；去皮率高，干净快捷；大蒜无损伤，保证了原有的结构 图2-2大蒜去皮捣泥机的整体结构图2.4.1主要参数 外形尺寸：（长宽高）/mm 一次脱皮率： 该机总质量：1.5kg3去皮机构的设计3.1进料口的分析设计 进料斗的设计主要考虑其容积及自流下料 ，根据需要进料斗设计成上部漏斗型，下部设计为为圆柱型的组合形式。漏斗型的进料口起到缓冲、分流、导向作用。进料口固定在上顶盖上。考虑到卫生问题，进料口设置有盖子，可根据使用情况选择开启或者关闭。根据大蒜形状大小及脱皮量进料口尺寸设计为入料口外径90mm。 1.进料口盖子 2.漏斗型进料口图3-1内外旋筒结构示意图3.2去皮部件的设计 要实现去皮捣泥机工作，去皮装置很重要。如图3-1所示，为了实现蒜瓣的自动剥皮功能，设计中利用了干摩擦原理，使蒜瓣在倒梯形内外旋筒之间相对旋转作用下通过摩擦转动实现剥皮。外旋筒由不锈钢薄钢板卷焊而成（采用不锈钢是因为它具有良好的耐腐蚀性能承受一定的冲击载荷，具有较高的硬度和耐摩性，特别是对于此类食品加工设备，食品安全卫生状况最佳）。内旋筒外壁和外旋筒内壁（具有波纹）表面覆盖硅胶材料，具有很好的摩擦性，硅胶材料对身体无害，内外旋筒之间安装有柔韧性很好的橡胶棒起搅动作用，这种干扒原理不会改变蒜结构，对蒜无损伤。不会对健康造成不良影响。气流进入脱皮桶，形成漩涡式的气流，对碰撞后的大蒜进行自然脱皮。在脱皮的过程中，蒜皮从排料口排走，达到蒜皮和蒜仁分离的目的。 1.内旋筒 2.搅动棒 3.外旋筒 图3-2内外旋筒结构示意图 图3-3内外旋筒去皮原理示意图 其中内旋筒外上部直径 270mm,外旋筒上部直径370mm,外旋筒内壁直径90mm,总体高度300mm。大蒜在圆筒内的受力分析。3.3大蒜在圆筒内的受力分析 去皮机工作时，内外旋筒以一定的速度旋转，工作室内的大蒜在离心力、重力和摩擦力共同作用下。利用大蒜相对于内外旋筒间的相对速度差，将大蒜的皮去掉。物料在内外旋筒中旋转时的受力情况如图3-4所示： 1.波纹 2.圆筒图3-4内外旋筒受力示意图设波纹角为,物料的速度为V，当外筒旋转时推动物料A运动。其运动方向垂直于波纹切线。V可以分解为V垂直和V水平，CB与转盘平面平行，可以看作是转盘圆周速度R，式中为角速度（1/s）,R为旋筒半径（m） =Vcos=Rsincos Sin2=2sincossincos= (3-1)则=R（m/s）物料从垂直方向抛起的动能：E垂直=mv2垂直=m()2=m2R2sin22(Nm) (3-2)此动能应等于势能mgh即：m2R2sin22=mgh 2R2sin22=gh (3-3) 为了正常运转，抛高h一定要超过物料在工作圆筒内的厚度，才能使最低层的物料抛起与桶壁进行摩擦，所以用代替h，即 2R2sin22=g又因为=，代入上式得：（）2 R2sin22= g化简得 n=60(r/min) (3-4)角一般取。为了正常运转，仅把物料抛起还不行，还要保证物料能抛向两侧壁进行摩擦，抛向侧壁的力靠离心力为： C=（N） (3-5) 此离心力应大于波纹对物料的摩擦力T，才能使物料离开波纹抛向侧壁，摩擦力：T=Gf(N) （f为摩擦系数） 使CT，即 Gf n n30(转/分) (3-6)在设计计算时，应取（1）、（2）两式中的大值作为最低转速值，设计所选择的n值。 工作过程中，根据每次捣蒜的量，设计工作转盘的转速。工作中每次预计捣蒜量最大为为1000g,以此确定该机的转速。通过查阅有关资料得知苍山大蒜（产地山东省兰陵县），个头大者每头重量约50克（10头一斤），40头大蒜重量大约在2000克（2千克）左右；一般个头的苍山大蒜，40头大蒜重量大约在1500克（3斤）左右。所以1000克大蒜大约有20头左右。大蒜的长度一般在5公分以内。因此设计选定工作转盘半径R=400mm，则物料的堆高，根据公式可以估算出，物料的堆高值110mm。由（3-4）式可知，在小于时，转速随的增大而降低，考虑转速不宜太高且能有较大的抛高，取，则由（3-4）式计算最小转速值为n215.6r/min。大蒜与磨料的摩擦系数为1.1-1.3，取f1.2由（3-6)式计算转速n=77r/min取以上两者中的大值。故取n215.6r/min。3.4锥齿轮传动装置的设计及其去皮装置动力的选择 锥齿轮传动装置由右锥齿轮跟上、下直齿锥齿轮组成。如下图3-5所示，电动机的动力通过右锥齿轮与上、下直齿锥齿轮啮合再和连接部件使内外旋筒反向旋转搓皮。因为两个齿轮主要起传动与减速作用，因此选用直齿圆锥齿轮传动；工作时具有一定转速，故选用8级精度，齿轮材料为45钢（调制），硬度为240HBS。初选齿数:取右齿轮齿数，大齿轮齿数:。 1. 上直齿锥齿轮 2.右直齿锥齿轮3.下直齿锥齿轮图3-5直齿锥齿轮传动示图通过计算得传动比i=3.9 由上文知去皮转速所需最低转速215.6r/min。由可算出电机转速最低为864r/min。由于剥皮机要求不能低于864r/min，参照机械设计手册设计说明，家用电机一般选用功率较小的电机原则，电机选择220v的、额定功率为P=180w满载、转速n=1400r/minYU7124型号电机。电机分别固定在机架上，保证其稳定性。表1 YU7124主要参数表电动机型号额定功率/kw满载转速/（r/min）堵转转矩最大转矩质量/kg电流/A效率/%YU71240.1814001.41.8322.4953 3.5蒜皮收集装置的设计本产品还实现蒜皮的自动收集功能，考虑到分开的蒜皮完全分离，又在与内旋筒下部连接部件上设计有一定宽度的栅栏结构，蒜皮会在离心与气旋作用下聚集到皮收集装置，并且收集装置里设置有搅龙机构，搅龙机构使蒜皮推出。蒜皮出腔具有一定的倾斜角度，内部光滑，蒜皮会在推力的作用下排出体外，通过收集处理。搅龙机构设计内径设置为130mm,外圈直径为180mm。 1. 下料机构 2.栅栏连接件 3.搅龙机构 图3-6机体皮分离局部配合图 图3-7搅龙机构俯视图4捣蒜机构的的设计 该机利用电机作为驱动，通过皮带传动驱动曲柄滑块机构运动，连杆带动捣蒜器上下往复运动压制脱皮的大蒜捣成蒜泥。1.机构捣蒜 2.连杆 3.凸轮图4-1曲柄滑块机构捣泥部件装配图4.1捣蒜机构电机的选择根据查阅相关资料电动机的转速越低越好，家用电压一般都是220v的标准电压，由机械设计课程设计手册综台考虑电动机和传动装置的尺寸 、重量以及带传动的传动比，选定电动机型号为57HS250D。总传动比适中，传动装置结构较紧凑。表2电机主要参数图型号 额定功率 电压 电流 静转矩 电阻 电感 机身长度 重量 配套驱动器57HS250A 3A1.0Nm0.82.4mH56mm0.68Kg ST2HB03X57HS250B1.2Nm0.82.3mH64mm0.85Kg57HS250C1.5Nm1.03.5mH76mm1.1Kg57HS250D2.4Nm1.66.8mH100mm1.25Kg 4.2传动系统的设计 该传动系统采用V带一级传动，传动件V带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，吸收震动，因而使压面机工作平稳，噪音小等优点。在传动过程中V带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，这种特性进而保护了传动系统和电动机，可以起到过载保护的作用。皮带只要传动比比较准确就可以满足要求V带及带轮的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装。选择V带和带轮应当从它的传动参数入手，来确定V带的型号、长度和根数，再来确定导轮的材料、结构和尺寸，轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等，传动中心距，安装尺寸，带轮作用在轴的压力，为设计轴承作好准备。4.2.1确定计算功率 （4-1）其中 KA工作情况系数；P电动机的功率；4.2.2 选择 V 带的型号根据计算功率Pca和小带轮转速n1 ，查书可得选V带的型号为Y型带。4.2.3 确定带轮的基准直径4.2.3.1初选主动带轮的基准直径d1，根据机械设计基础一书可选择 V 带的型号参考表13-9,选取小带轮直径d1=30mm4.2.3.2计算V带的速度 （4-2）4.2.3.3计算从动轮的直径 （4-3）根据表13-9得d2符合要求4.2.3.4确定传动中心距a和带长L 初步选取中心距 （4-4）取，符合。由公式计算带所需的基准长度 （4-5）查表13-2得,对Y型带选用L=450mm.再由式（13-16）计算实际中心距a （4-6）4.2.3.5验算小带轮包角 （4-7）计算合适。 4.3曲柄滑块机构设计计算机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。当曲柄很小时，通常把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈维语中部时还可以安装整体式连杆，简化结构。曲柄滑块机构有一个重要特点是具有急回特性。故按行程速比系数K设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K时机构传力性能最优的x值，使得最小传动角min为最大，从而设计出此机构。4.3.1最小传动角min的计算 曲柄滑块机构如图4-1所示，图中AB为曲柄，长度为a，BC为连杆，长度为b，偏心距为e。愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标之一，工程上常以值来衡量机构的传力性能。当主动件为曲柄时，随着其位置不同，值亦不同，最小传动角min出现。 图4-2曲柄滑块示意图在曲柄与滑块之间垂直的位置，其值为： （4-8）4.3.2 X和最小传动角min的关系 设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H，行程速比系数K，待定设计参数为a、b和e。计算极位夹角：根据已知条件，作出图4-3，曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设AC1=x，x作为设计变量，一旦确定了A点的位置，a、b和e也就确定。下面找出a、b和e与设计变量x之间的关系。 图4-3曲柄滑块机构运动分析示意图在AC1C2中因为 所以 (4-9)又因为 所以 (4-10)将 代入 (4-8) (4-11) 将式（4-8）、（4-10）代入式（4-11），min仅为 x的函数，则可求得min的值。4.3.3 设计最优传力性能的曲柄滑块机构设计变量 x的取值范围。在寻优区间起点在处：xmin=0寻优区间终点在M点：在 x 的取值范围内根据式（4-9）、（4-10）和（4-11）可求得x一一对应的min值。再利用一维寻优最优化技术黄金分割法，来求min取极大值时的x值。最后将min最大时的x值代入（4-9）、（4-10）求出a、e，由b=x+a求出b值。4.3.4 该机构中的数据计算结果通过分析数据在该设计中，已知滑块行程H=100mm，行程速比系数K=1.3。设计传力性能最优的曲柄滑块机构。通常是以为半径，作 外接圆。再在圆弧上凭经验选一点A味曲柄支点（确定了偏心距e）。以A为中心，以为半径向画弧，得交点E，则曲柄长度,连杆长度。则检验机构是否满足，不符合则重新选择曲柄支点A,知道满足要求为止。计算得x的取值范围为068.819mm，x=19.104mm时，min的最大值为27.458。 故设计中曲柄a=46.5mm 连杆 b=398mm 偏心距 e=14.413通过一维寻优设计计算 ，符合满足传动角条件。4.4捣泥杯的设计 捣泥杯的设计根据一次捣蒜量的多少进行设计的，为了食用安全，特设计成可拆卸式捣泥杯。外壁设置有卡口，使用时可完全固定进行捣蒜，使用完可自行拆洗干净。同时为了进料的准确性，捣泥杯上口设计成漏斗型入口，保证大蒜从传送装置进入捣泥杯入料口时不会掉到外侧。设计其高度为155m，长100mm,宽100mm。 图4-4捣泥杯示意图 图4-5捣泥杯尺寸图5 利用Solidworks 有限元分析对轴设计校核 模型信息模型名称: 内轴当前配置: 默认 实体 文档名称和参考引用视为容积属性 文档路径/修改日期倒角2实体质量:15.9754 kg体积:0.00204813 m3密度:7800 kg/m3重量:156.559 N H:内轴.SLDPRT May 02 21:50:10 2016材料属性模型参考属性零部件名称:铸造碳钢模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:未知屈服强度:2.48168e+008 N/m2张力强度:4.82549e+008 N/m2SolidBody 1(倒角2)(内轴)载荷和夹具夹具名称夹具图像 夹具细节 固定-1实体:2 面类型:固定几何体 载荷名称装入图象载荷细节 压力-1实体:3