土豆、马铃薯去皮机的设计【答辩PPT】【含10张CAD图纸】
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马铃薯去皮机设计摘 要在很多蔬菜和水果的加工中，都需要进行去皮处理，从而除去不需要的部分来改善食用和外观。为了降低成本和避免浪费，去皮要求尽量减少可食用部分的丢失。这里，介绍摩擦去皮方法：将果蔬放在旋转圆筒内，在圆筒内壁（焊接金刚砂）的摩擦作用下，将表皮除去，同时用水冲洗。在电动机带动下，通过齿轮和传动轴带动圆盘旋转，圆盘表面有凸起部分，当马铃薯落入圆盘时，产生上下翻滚同时在离心力作用下与圆筒内壁摩擦作用，圆筒内壁焊接有金刚砂棒，保证去除马铃薯的表皮，而圆盘结构使得马铃薯上下翻滚从而表面与圆筒充分接触，大大减小了去皮的死角。启动装置的同时用喷着从圆筒上方喷入清水，及时将皮屑冲洗并顺着清洗槽排除，保证装置的正常运行，提高去皮的效率。同时这种方法的优点是室温下进行，耗能低，成本低廉，造成浪费少。关键词：马铃薯;去皮机;机械设计；食品机械AbstractIn many vegetable and fruit processing, skin processing is needed to remove unnecessary parts to improve food and appearance. In order to reduce costs and avoid waste, remove skin requirements to minimize the loss of edible parts. Here, introduce the friction to skin method: place the fruit and vegetable in the rotating cylinder, remove the epidermis and flush with water under the friction of the inner wall of the cylinder (solder emery). In motor driven by gear and shaft turns the disc, the disc surface is convex part, when the potatoes into the disk, the rolling up and down at the same time under the action of centrifugal force and cylinder wall friction role, cylinder wall welding have silicon carbide rods, ensure to remove the potato skins, and disk structure make potato boils to the surface and good contact with the cylinder, greatly reduced the peeling of blind Angle. The starting device is sprayed with water from the top of the cylinder at the same time, flush the dander in time and remove it along the cleaning trough to ensure the normal operation of the device and improve the efficiency of peeling. At the same time, the advantages of this method are at room temperature, low energy consumption, low cost and low waste.Key words: Potatoes;Peel cleaning;Agricultural; Mechanical design；Food machinery目录前 言1第一章 绪论21.1课题的研究背景及意义21.1.1课题研究背景21.1.3课题研究意义22.国内外技术发展现状2第二章 马铃薯去皮机基本方案设计42.1马铃薯去皮机的工作原理42.2去皮设备结构设计4第三章 传动机构基本参数的确定43.1轴的设计63.1.1轴的材料选择63.1.2轴的强度校核计算63.1.3轴的结构尺寸初步确定83.2滚动轴承的设计93.2.1滚动轴承类型的选择93.2.2滚动轴承部件的组合设计.93.3电动机的选择10第四章 齿轮结构设计104.1.齿轮材料及热处理114.2.齿轮的设计与校核114.2.1按齿面接触疲劳强度计算114.2.2按齿根弯曲疲劳强度计算114.3齿轮几何尺寸计算114.4齿轮强度校核11第五章 轴承座的设计11第六章 圆筒和圆盘的设计176.1圆筒的结构设计176.2圆盘的结构设计18参考文献20致 谢21前 言食品加工技术的发展：第一，提高原料的利用率；其次，提高工作效率，促进规模化生产；第三，营养性和稳定性高。马铃薯是块茎作物，营养丰富，种植方便，可以做成多种食物，同时价格便宜，市场容易畅销。 鉴于马铃薯的许多特性，马铃薯已被广泛使用。a, 作为主食。b，加工成淀粉及相关产品：马铃薯淀粉也是粉条的优质原料。C，其他制品。因此，深加工马铃薯是非常有价值的。从食品加工业的加工技术要求来看，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。由于食品生产厂家的利润很低，增加原材料的利用率是企业降低生产成本的重要方法。其次，提高工作效率，促进大规模生产。第三，营养性和稳定性高。中国的马铃薯产量占世界总产量的27% ，是世界第一位。近年来，马铃薯的生产和加工发展迅速，特别是在美国，英国，德国和日本开发高品质、专业化的马铃薯品种。先进适用的技术装备，优质加工产品和大规模生产经营方式，促进了当今世界马铃薯加工业的发展。中国还加大了马铃薯种植和深加工力度，形成了产前和产后良性循环的优势。特别是加工马铃薯食品受到众多消费者的青睐，其在食品工业中的比例也在不断增加。马铃薯是块茎作物，马铃薯块茎中富含淀粉、维生素和糖，其块茎中的主要物质如下：（1）淀粉和糖，马铃薯淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，糖约占马铃薯块茎总量的1.5，主要是葡萄糖，果糖和蔗糖。（2）含氮物质。富含球蛋白，这是一种全价蛋白质，含有几乎所有必需氨基酸，具有营养意义。（3）脂肪，在土豆块茎中，脂肪含量为0.04% -0.94% 。（4）有机酸 。（5）维生素，土豆含有多种维生素。（6）酶类。鉴于马铃薯的许多特性，马铃薯已被广泛使用。 a， 除了将新鲜马铃薯作为主食外，还有咖喱饭，炖马铃薯和沙拉酱。马铃薯可制成方便食品，快餐食品和休闲食品，如薯粉和脱水薯片，速冻法式炸薯条（土豆泥）， 蒸法式炸薯条，罐装去皮马铃薯，薯片，土豆膨化零食等； b，加工成淀粉及相关产品：由于马铃薯淀粉的优良特性，它不仅是制作方便面和面条最理想的添加剂，而且是肉制品和鱼糜制品的添加剂或原料。马铃薯淀粉也是粉条的优质原料。除马铃薯淀粉外，还可获得相关产品，包括各种改性淀粉，糖，葡萄糖，膳食纤维制品。C，其他制品：提取淀粉后的马铃薯渣可制成马铃薯发酵饲料，蛋白质提取等。 因此，深加工马铃薯是非常有价值的第一章 绪论1.1课题的研究背景及意义1.1.1课题研究背景马铃薯属于茄科和块茎作物，是一种珍贵的食物。马铃薯的淀粉含量高达20%，同时富含蛋白质，马铃薯含有18种氨基酸以及多种维生素和丰富的矿物质，不同于其他的食物，马铃薯在营养价值高的同时还易于消化吸收，能够做成多种事物。马铃薯中的球蛋白比常见的主食如大米和小麦都要高出许多，用蛋清和土豆蛋白混合合一合成最好的蛋白质。半纤维素占据了马铃薯的大部分，使得马铃薯排毒性很强，相对于其他蔬果来说更加绿色健康。马铃薯不仅是营养价值高的食物，还是一种较好的化工原料，马铃薯可以用来生产塑料。用马铃薯生产的塑料不会造成白色污染，因为他本身就是可以被自然分解成二氧化碳和水分的。随着我国马铃薯生产的产量不断提高，马铃薯的加工量也就相应的增加了许多，对马铃薯加工技术的水平要求也在不断的提高。在被制作成产品之前，马铃薯都需要进行清洗和去皮的两道工序。去皮的程度和好坏直接影响到马铃薯的食用口感，目前已有的去皮方法都不够完善，去皮过程中对马铃薯的浪费也有待改善，在马铃薯产量不断增加的社会条件下，制造一种优良高效并且对环境友好的马铃薯去皮机械，提高马铃薯产品的生产率，满足市场需求，同时秉承不浪费可食用部分的原则，已经是马铃薯加工和生产过程中迫切需要的。1.1.2课题研究意义 马铃薯去皮机是食品加工机械。马铃薯的产量大，在生产薯类产品之前，需要进行大量的去皮处理，设计一种结构合理，价格低廉，生产效率高的马铃薯去皮机器，会节省很多的人力物力和财力，给人们的生活带来便利。通过对马铃薯去皮机的设计和研究，可以巩固机械原理和机械设计的相关知识，将理论联系实际，同时通过查阅相关资料，知道机械在日常生活中的应用，通过对原有的去皮装置的了解，明白去皮的原理和机构，同时发现现有去皮机械的特点和不足，提出自己的改进点，培养创新思维。使用CAD绘图工具绘出装置的二维图，培养严谨的思维，熟练掌握制图的标准和技巧。2.国内外技术发展现状马铃薯生长条件不苛刻，容易实现大量的种植，因此在全世界分布广泛。在中国，马铃薯尤其种植很多，像东北的黑龙江，西北的内蒙古，西部的四川，山西，以及南部的云南贵州等地都有种植。根据不完全统计，马铃薯在中国的种植面积已经达到将近500万公顷，年产量超过4700吨，是世界上产量最高的国家。 在美国，新鲜的马铃薯四分之三用来加工，西方发达国家如英国等大多数将近半的土豆用于加工生产薯类产品。而我国的新鲜马铃薯主要用于家常食用，加工的比例不到十分之一，由于马铃薯直接食用口感不佳，国内的销量并不好，所以通常都是价格低廉，而且每年都有近20%的土豆腐烂，造成了大量的浪费，使得马铃薯种植农户因为收入低下放弃种植马铃薯，这种现状不利于我国马铃薯产业的发展。国外的马铃薯产品如薯片和薯条都是广受欢迎的快餐食品，我国的马铃薯加工业起步晚，没有足够正式马铃薯产业的利益和生产链，因此现今的马铃薯加工技术相对落后，对马铃薯的加工也没有形成大的规模，大多数还是用于直接食用。随着肯德基薯条等产品的风靡，国内对马铃薯加工的需求也不断提高，为了满足消费者的需要，加速我国马铃薯加工业的发展迫在眉睫。据了解，云南等地已经将马铃薯产业作为省级重点产业，政府在西部大开发中，也将马铃薯种植和加工作为一个重点对象。常见的马铃薯产品有马铃薯条，薯片和脱水马铃薯泥。不管马铃薯产品的类型怎样，马铃薯加工过程中，都必须经过去皮处理，才能保证产品的质量，口感以及外观等。马铃薯剥皮的方法最简单的有人工剥皮，人工薄皮虽然能够达到很好得效果，但是效率很低，而且容易造成大量的浪费。机械剥离通常有两种方法，即离心法和摩擦法，机械剥离的方法效果较差，容易破坏马铃薯的外观的表层组织，但是加工的效率最高，同时绿色无污染，加工方便。化学剥离有两种方法，即热碱法和低温剥离法。通过碱液软化松动马铃薯的表皮，然后用高压的冷水喷洒从而达到去除马铃薯表皮的目的。这种方法要求表皮剥离前后的洗涤有较高的工艺,同时需要消耗大量的碱液，成本相对前两种方法高出许多。辐射剥皮法是利用马铃薯表皮水分吸收的辐射波进行蒸发，当入射辐射波正好进入加热的马铃薯浅表面时，发生强烈地共振，辐射波被吸收并且转化成热量，从而达到剥离效果。蒸汽去皮是将马铃薯放入蒸汽中进行一段时间处理，将马铃薯表面蒸熟，然后用刷子和流水将表皮除去的方法。这种方法虽然相对人工去皮提高了一定效率，但是无法形成大的规模，难以普及。 第二章 马铃薯去皮机基本方案设计2.1马铃薯去皮机的工作原理大部分的根，块茎和果实在加工成食物之前都需要进行去皮清洗。由于食物的形状和表皮硬度的不同，对加工产品的质量要求的不同，去皮要求也就有区别。剥皮过程中水果和蔬菜的基本要求是彻底和彻底的剥离，减少材料损失。机械去皮是水果和蔬菜加工中常用的方法。除了简单的手动剥皮方法以外，机械剥离也被广泛使用，以及特殊的剥皮机器。 根据剥皮的原理可分为机械磨削和剥皮，机械摩擦和剥皮以及机械切割和剥皮。(1) 机械切削和剥离通过使用涂有磨料的工作表面去除表面蒙皮。在高速运转下，可以实现几乎全部的机械操作，同时易于用清水或空气清洗皮层，但是表皮被剥离后，蔬果的表面相对粗糙，因此这种方法适合加工表皮较薄同时质地坚硬的蔬果。番茄，胡萝卜等根茎类蔬菜多为机械研磨和脱皮机。(2) 机械摩擦和剥离在接触面积大，摩擦系数大的工作结构下，产生摩擦，表皮被撕裂破坏。所得产品通常是大的碎屑，加工的死角小，产品表面质量好，但这种方法作用强度不稳定，通常用来加工皮下组织松散且较大的蔬果。通常需要削弱水果和蔬菜的皮下组织并进行必要的预处理。(3) 机械切割和剥离使用锋利的刀片去除表面蒙皮。剥皮的速度很快，但可食用部分的损失更多，所得食物不完整，通常需要加以手工修剪。很难实现所有的机械操作，并且适用于肉类较硬，皮薄，水果较大的水果和蔬菜。 目前，梨，柿子，苹果等经常使用机械切割和剥皮。 在旋转机械中，将要剥皮的水果插入可旋转的轴上，并且将具有刀刃的刀安装（或手持）在水果附近，使得刀刃附接到水果表面。当插头旋转时，刀会从旋转的水果表面移动手推车。旋转机器的旋转轴具有踏板。 手摇和电动几种动力形式。 在运输和剥皮之前应该有一个水果选择过程，以确保水果大小基本相同。(4) 化学剥离，也称为碱液剥离，是将水果和蔬菜在适当的温度下处理一段适当的时间。果皮腐蚀。 这种方法适用于桔子，杏，梨，苹果，桃子的剥离和橙皮的去除。然而，化学脱皮和去皮工艺容易造成更多的废水，尤其是含有大量碱液的废水22.2去皮设备结构设计离心式摩擦去皮机。电动机通过传动轴带动原料旋转，食物原料在离心力作用下在圆筒内部上下翻滚，同时与圆筒内壁摩擦，摩擦材料在去皮的同时，也会对蔬果外表造成较大的损伤，使得蔬果表面变得粗糙，所以不适用于罐头类产品的生产，适用于切片和酱类原料的生产。常用离心摩擦去皮机处理加工表皮较薄同时质地坚硬的蔬果，例如马铃薯和胡萝卜。将果蔬放在旋转圆筒内，在圆筒内壁（焊接金刚砂）的摩擦作用下，将表皮除去，同时用水冲洗。在电动机带动下，通过齿轮和传动轴带动圆盘旋转，圆盘表面有凸起部分，当马铃薯落入圆盘时，产生上下翻滚同时在离心力作用下与圆筒内壁摩擦作用，圆筒内壁焊接有金刚砂棒，保证去除马铃薯的表皮，而圆盘结构使得马铃薯上下翻滚从而表面与圆筒充分接触，大大减小了去皮的死角。启动装置的同时用喷着从圆筒上方喷入清水，及时将皮屑冲洗并顺着清洗槽排除，保证装置的正常运行，提高去皮的效率。同时这种方法的优点是室温下进行，耗能低，成本低廉，造成浪费少。1、底座，2、电机，3、传动机构，4、清洗槽，5、转盘，6、圆筒.图1 去皮机装配图去皮机（如图1）由传动装置，排污口，转盘，出料口，清洗沟槽等部分组成。将直接10mm的金刚砂帮焊接在工作圆筒内壁，并对圆筒内壁进行研磨，使得内壁粗糙； 圆盘采用扇叶结构设计，圆盘表面与传动轴结合，具体结构将在后面进行说明。当马铃薯从装料口落入旋转圆筒内时，由于离心力的作用，马铃薯与圆筒内壁发生摩擦，从而达到去除马铃薯表皮的功效。去皮机工作的同时喷嘴将水喷入圆筒内，通过离心力的作用，去除的皮自动从清洗槽中排出去。圆盘在去皮的同时，主要负责将原料上抛。圆盘表面的凹凸结构使得马铃薯不断改变与工作部件的位置和方向，保证了对马铃薯表皮的充分去皮。为了确保马铃薯能够接触到圆筒内壁同时摩擦力足够去除表皮，需要确保足够高的转速，同时圆筒内部不能被填满，通常取物料系数0.50.75为佳。第三章 传动机构基本参数的确定3.1轴的设计本设计中的齿轮和转盘做旋转运动，必须通过安装在轴上来传递运动和动力。轴的主要功能是传递运动和动力并支撑旋转部件。轴的设计包括结构的设计和工作能力的计算。轴的结构设计是根据轴部的安装定位和轴的制造工艺的要求，合理确定轴的结构和尺寸。轴的结构设计不合理，会增加轴的加工难度，同时零件在轴上无法完全定位，不能正常传动。轴的计算使得轴的强度，刚度和振动稳定性满足要求。3.1.1轴的材料轴的材料主要是合金钢和碳钢。由于碳钢比合金钢便宜且对应力集中的敏感性较低，所以也可以通过热处理或化学热处理来提高其耐磨性和抗疲劳强度，因此，使用碳钢制造轴特别广泛，其中最常见的是45。对于钢应力水平较低的轴，经济因素通常需要使用强度较差的普通碳钢。合金钢比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。因此，在大功率传动中，需要减小尺寸与质量，增加轴径的耐磨性，并在高温或低温轴下工作，常采用合金钢。查机械设计表11.1“轴的常用材料及其主要力学性能”，轴的材料可以选用为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。31.2轴的强度校核计算根据轴所受载荷和应力，采取相应的计算方法计算轴的强度，同时确定适当的许用应力。如果轴只承受扭矩，则只需要计算扭转强度条件，如果轴承受扭矩的同时还承受弯曲力矩，则可以通过减小许用应力来考虑效果。当马铃薯去皮机工作时，轴向力相对于扭转力可以忽略不计，即轴承受弯曲力矩可以忽略不计，因此，只需要计算轴的扭转强度就可以了。扭转强度条件为： （1） 式中 -轴的扭转切应力，MPa； T-轴所受的扭矩，N.mm ； WT-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，MPa 。对实心圆轴，=/16/5，以此代入式（1），可得轴的直径， d=A0 (mm) (2) A0是取决于轴材料的许用扭转切应力的系数，其值可以查机械设计表15-3“轴常用几种材料的和A0值”，可得45钢的为2545，A0值为126103。在这里，取A0值为126代入式子（2） 得：d 功率和转速的计算：参考离心式马铃薯去皮机的参数，转速范围为350400r/min,取n=375r/min.消耗总功率为p=Mn工作盘转矩M=f*G*R其中f为摩擦系数，参考钢与其他材料的摩擦系数，取f=0.2R为摩擦力矩,即转盘半径，设物料填充系数为0.75，取圆盘直径为350mm，圆筒高400mm,已知马铃薯密度为1.01.2g/cm3,有M=f*G*R=f*mg*R=0.2x1.1x2.5x104x9.8x175=9.43x103N*mm则总功率p=Mn=9.43x103x3759550x0.94=394W得p等于394W，n等于375r/min.所以，d=14.65 mm 由于轴上需要开键槽和切制螺纹，为了轴的强度足够大，按上式计算的轴应适当取大些。取轴的最小直径为20mm。3.1.3轴的结构尺寸初步确定 图2 轴 (1)轴径确定8-与从动齿轮配合，最小轴径为20mm；7-联接圆螺母，根据定位轴肩高度h=(0.070.1)d,d为配合轴段的轴径，取轴径为24mm；6-安装角接触球轴承，查机械设计课程设计表15-1选轴承7005AC，取轴径25mm；5-易于轴承拆装，轴径小于轴承段13mm，取轴径为24mm；4-同6段，取轴径为25mm；3-连接轴和弹性挡圈，检查“机械设计课程设计”表14-25，选挡圈 d=31.5，即轴径31.5 mm；2-与圆盘联接，按后面圆盘设计，取轴径28mm.（2）轴长确定8-根据从动齿轮设计，并且轴段长度比轮毂长度短23mm，取轴长为24mm；7-联接圆螺母，查机械设计课程设计表14-19，选圆螺母M24X1.5，圆螺母厚度m=10，取轴长24 mm；6-安装角接触球轴承7005AC和唇形密封圈，轴承宽度B=12mm，为便于轴承插装，取轴长30mm；5-由装配尺寸确定，4-安装角接触球轴承，3-连接轴用弹性挡圈和密封圈,挡圈厚度为2mm，密封圈厚度为7mm，考虑到安装的空间足够，取轴长为40mm，2-联接圆盘，为了保证定位可靠，轴长比圆盘窄23mm，取轴长58mm.3.2滚动轴承的设计常用的滚动轴承大多数已经标准化，常用轴承基本由专业工厂制造和供应。通过使用滚动元件将轴与外部构件分离，滚动轴承用滚动摩擦来代替滑动摩擦，轴承和滚动体的内圈和外圈通常由轴承钢制成。热处理后，硬度一般不低于60HRC，这些部件一般都是在150摄氏度下进行回火，所以通常当轴承工作温度不高于120摄氏度时， 元件的硬度不会下降4。滚动轴承类型多样，选择方便，结构小巧，在传递扭矩时摩擦作用小，损失的能量小，同时噪声小，传动精度也高，是常见的动力传动部件。3.2.1滚动轴承类型的选择检查机械设计表13-1型号，主要性能和普通滚动轴承的特点，根据该设计的结构要求和受力分析，选用了一对角接触球轴承。特性：同时可承受径向载荷和轴向载荷，也可单独承受轴向载荷。 能在较高转速下正常工作。由于轴承只能承受单向轴向力，因此通常成对使用。承受轴向载荷的能力与接触角a有关。在大接触角情况下，承受轴向载荷的能力也很高。 3.2.2滚动轴承部件的组合设计. 本设计使用轴承座将轴承和轴的整个传动部分组合在一起，方便轴承的安装和调整，同时大大的简化了整个机器的拆卸和维修，方便传动部分的润滑和密封。本设计选择一对角接触球轴承，可以同时承受轴向载荷和径向载荷，可以再高的转速下正常工作。因为单个角接触轴承只能承受单向的轴向力，所以成对使用。3.3电动机的选择电动机的选择需要考虑装置所需传递的功率，电动机安装的尺寸以及价格的适宜和维修的方便等多方面的因素。综合考虑电机功率，转速，结构和安装方法等因素，进行电动机的选取。参考机械设计内容，本设计选取Y系列（IP44）全封闭自冷式三相异步电动机，Y系列电动机有高效率，低噪声，小振动的优点，在不易燃、不易爆以及没有特殊要求的机械上运用广泛，例如本设计的食品机械。根据工作轴功率P = 394W，转速= 375r / min，型号选用Y90S-6型电机。型号：Y90S-6；额定功率/KW：0.75；满载转速/（r/min）：910；堵转转矩/额定转矩：2.0；最大转矩/额定转矩：2.2；质量/kg：23根据电动机的型号，查表确定电机的外形尺寸和安装尺寸，据此设计电机安装支座，将电机合理地安装在马铃薯去皮机上面 。第四章 齿轮结构设计齿轮传动是在机械传动中应用广泛的传动类型之一，齿轮传动具有传动效率高，运行可靠，传动比精确，结构紧凑，使用寿命长，功率和速度范围广的优点。齿轮传动应满足如下的基本要求：1.传动平稳，瞬时传动比要求不变，尽可能减小冲击，振动和噪音，确保高运动精度。2，承载能力高，在体积小重量轻，齿轮强度高，耐磨性好的前提下，能达到预定的使用寿命。齿轮设计时，合理的选择齿轮材料和热处理方式，选择合适的规格同时保证制造精度达到配合要求，才能达到理想的传动状态。参考机械原理第八版相关资料：标准齿轮是指具有标准齿顶高度和齿根高度的标准值m，a，并且齿距齿厚等于齿槽的齿宽。压力角的标准值为a =1并分别称为齿顶部顶部系数和顶部间隙系数，GB 1356-88中规定的标准值为：c=0.254.1.齿轮材料及热处理从齿轮传动的失效形式可以看出，设计齿轮传动时齿面应具有较高的耐磨性，抗点蚀和抗粘合能力。根部必须具有很高的抗断裂能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为：齿面应有足够的硬度，齿芯必须有一定的韧性。检查“机械设计”表10-1常用的齿轮材料和力学性能，选取45钢，采用淬火热处理，小齿轮表面硬度为280HBS，大齿轮硬度为240HBS。取齿轮加工精度为9级.4.2.齿轮的设计与校核根据相关设计要求和数据，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。4.2.1按齿面接触疲劳强度设计（1）小齿轮由（10-11）d1t32khtT1*u+1*(zhZeZ)2d*u*H2.1)试选Kht=1.3Kht=KA*KV*KH*KH 小齿轮传递转矩T1=9.55*106P/n1=9.55*106*0.55/910=7.87*103 N*mm由表10-7，选取齿宽系数d=1；由图10-20查得区域系数ZH=2.0.由表10-5查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa由式（10-9）计算接触疲劳强度因重合系数Z得Z=0.884；计算接触疲劳许用应力H由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别是Hlim1=750MPa Hlim2=700MPa由式（10-15）计算应力循环次数（工作寿命Lh=10年）N1=60n1JLh=60x910x1x(8x300x10)=1.31x109N2=N1/u=1.31x109/(52/20)=5.04x108由图10-23查取接触疲劳寿命系数KHN1=1.00KHN2=1.05取失效概率为0.01，安全系数S=1由式（10-14）得H1=750MPa H2=735MPa取H1和H2中小的做为齿轮副的接触疲劳许用应力，即H= H2=735MPa.2)试算小齿轮分度圆直径由式（10-11）d1t32khtT1*u+1*(zhZeZ)2d*u*H2=32x1.9x7.87x(2x189.8x0.884)2x1031x52/20x7352=20.63mm(2)调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度VV=d1tn160x1000=x20.63x91060x1000=0.98m/s齿宽BB=d*d1t=1x20.63=20.63mm2)计算实际载荷系数KHKht=KA*KV*KH*KH=1x1.1x1.2x1.102=1.453)由式（10-12）可得按实际载荷系数算得的分度圆直径d1t=d1t3KHKHT=21.4mm齿轮模数m=d1/z1=21.4/20=1.074.2.2按齿根弯曲疲劳强度计算（1） 由式（10-7）试算模数即mt32KHT1YEYFaYSadZ2F1) 确定公式中参数值选KFt=1.3.由式（10-5）重合度系数Y=0.25+0.75/a=0.25+0.75/1.658=0.702计算YFaYSaF由图10-17查得齿形系数YFa1=2.65,YFa2=2.23由图10-18查得应力修正系数YSa1=1.58,YSa2=1.76.由图10-24查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为Flim1=480MPa Flim2=430MPa 由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88取弯曲疲劳安全系数S=1.4由式（10-14）得F1=KFN1FlimS=0.85x4801.4=291.43MPaF2=KFN2FlimS=0.88x4301.4=261.07MPa取YFaYSaF=YFa2YSa2F2=0.01502）试算模数mt32KHT1YEYFaYSadZ2F=32x1.3x7.87x103x0.7020.3x202=1.096(2)调整齿轮模数1)计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度V0d1=m1z1=1.096x20=21.92mm综合齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算结果，取模数m=1.5按接触疲劳强度计算d1=21.4mm,则Z1=d1/m=14.3取Z1=17,则Z2=Z1u=41.2,取Z2=424.3几何尺寸计算（1）计算分度圆直径D1=Mz1=17x1.5=25.5mm,D2=Mz2=42x1.5=63mm,(2)计算中心距a=(d1+d2)/2=44.25mm,(3)计算齿轮宽度b=d*d1=1x25.5=25.5mm,考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮稍加宽（510）mm.即b1=b+(510)mm 取b1=30mm.大齿轮齿宽等于设计齿宽即b2=26mm.4.4齿轮强度校核中心距就近圆整a=45mm（1） 计算变位系数和Y=(a-a)/m=(45-44.25)/1.5=0.5从图10-21（a）可知，当前的变位系数综合性能好，分配变位系数X1和X2由图10-21b可知X1=0.30，X2=0.29(2)齿面接触疲劳强度校核由前面设计计算KH=1.45，T1=7.87x103N*mm，d=1，d1=28.5mmu=2.6,ZH=2.0,ZE=189.8MPa,Z=0.884,代入式（10-10）得h=466.6MPaH(3)齿根弯曲疲劳强度校核按前面计算结果KF=KA*KV*KFa*KFB=1x1.1x1.2x1.4=1.848Y=0.25+0.75/a=0.712由式（10-6）F1=2KFT1YFa1YSa1Ydm3Z12=2x1.848x5.77x103x2.40x1.65x0.7121x1.53x172=61.65MPaF1F2=2KFT1YFa2YSa2Ydm3Z12=2x1.848x5.77x103x1.65x1.70x0.7121x1.53x172=43.67MPaF2满足强度要求4.5主要设计结论Z1=17，Z2=42，m=1.5,a=20,X1=0.30,X2=0.29,a=45mm,b1=30mm,b2=26mm.小齿轮材料45钢（调质），9级精度。齿顶高 ha1=ha*m=1x1.5=1.5齿根高 hf1=(ha*+c*)m=(1+0.25)x1.5=1.875齿全高 h1=(2ha*+c*)m=3.375齿距 p=m=x1.5=4.71齿厚 s=m/2=2.36顶隙 c=c*m=0.375主动齿轮(小齿轮)：分度圆直径d1=Mz1=1.5x17=25.5. 齿顶圆直径da1=(Z1+2ha)m=(17+2*1)*1.5=28.5. 齿根圆直径df1=(Z1-2ha-2c)*m=(17-2*1-2*0.25)*1.5=21.75.从动齿轮（大齿轮）：分度圆直径d2=Mz2=1.5x42=63. 齿顶圆直径da2=(Z2+2ha)m=(42+2*1)*1.5=66. 齿根圆直径df2=(Z2-2ha-2c)*m=(42-2*1-2*0.25)*1.5=59.25.总结：齿轮传动设计的主要内容包括齿轮材料和热处理，精度等级和主要参数。设计过程首先根据设计标准确定强度条件，然后根据强度条件（部分地）确定齿轮的大小，它可以进一步计算符合强度条件的齿轮的主要几何尺寸。齿轮设计计算时需要进行大量的查表和查图，获得一系列的系数和参数，每一步都需要尽量做到精准，才能保证最终结果的准确。按齿面接触和齿根弯曲两种强度要求进行设计，最后圆整中心距后进行变位系数的分配，再进行校核，如果强度满足条件在说明设计合理，如果强度不满足条件则进行调整，重新设计。同时添加自己的创新点或者改进点，从而提高社会生产力并且获得市场竞争力。第五章 轴承座的结构设计轴承座是设计中的关键部分。 在这种设计中，包括轴承箱，轴承，齿轮和密封环在内的整个传动部件可以组装在一起作为一个部件使用。 这种设计允许整个传动部分更加安全地集成并易于拆卸。图3 轴承座轴承座的尺寸和结构保证了轴承、传动轴和从动齿轮的装配和密封，将轴承座总成当做一个单独的零件安装，轴承座的设计便于传动部件的安装和拆卸，同时提高了传动的平稳性，减小传动的振动和噪声，便于检查机器故障并及时维修和润滑传动机构。第六章 圆筒和圆盘的设计6.1圆筒的结构设计图4 圆筒圆筒的结构特点主要体现在内壁，这种结构特征更有利于农产品的剥皮，尤其是马铃薯产品的剥皮。首先，在不锈钢棒和圆盘的同时作用下，马铃薯在圆筒内旋
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