土豆扒皮机的设计-红薯土豆两用去皮机-答辩PPT【含三维SW】【全套11张CAD图纸+文档全套资料】
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XXX设计（XX）题 目：土豆扒皮机的设计 _ 英文题目：The design of potato peeler 学 院：_专 业：_姓 名：_学 号：_指导教师：_20XX年11月15日 摘要：土豆作为人们的主要食品之一，具有丰富的营养价值，人们在日常生活中，人们都会围绕土豆来做出各种不同的菜肴，例如炒菜，炖汤等等。而通过刀具切削土豆片会很麻烦，如果有能够对土豆皮进行自动去皮的机械，那样在一定程度上会大大提高去皮效率和质量。 该土豆扒皮机是通过人工将土豆倒入到土豆去皮机的筒体里面，底部电机通过齿轮传动带动传动轴转动，从而带动旋转体转动，旋转体现场焊接有可以通过土豆与旋转体表面摩擦而出皮的小型金属磨刃，土豆跟随着旋转体一起旋转，而筒体的内壁焊接有刮皮刀，这样伴随着旋转体的转动，筒体里面的土豆一直不断地和旋转体表面的小型金属磨刃以及筒体内壁的刮皮刀摩擦而达到出皮的效果 关键词：土豆去皮机；刀具；旋转体；去皮I Abstract：potatoes as one of the main food of the people, with rich nutritional value, people in daily life, people will around the potato to make a variety of dishes, such as cooking, soup, and so on. And through the cutting tool cutting potato chips will be very troublesome, if there is to be able to peel the skin of the machine, then to a certain extent, will greatly improve the efficiency and quality of the peel. The potato peeler is through artificial potatoes into potato peeling machine barrel inside, at the bottom of the motor through the transmission gear to drive the transmission shaft to rotate, so as to drive the rotating body rotation, rotation body spot welding can be through the potatoes with a rotating body surface friction and skin small metal grinding, potatoes and with the rotary body to rotate together, and the inner wall of the cylinder body welding scraping knife, that comes with the rotation of the rotating body, the inside of the barrel body of potatoes has been constantly and the surface of a rotating body of small metal grinding blade and the inner wall of the barrel body scraping knife friction to the skin effect Key words:Potato peeling machine,cutting tool,rotating body, peeling II 21 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 目 录摘要IAbstractII1绪论1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义1 1.2 本课题研究的内容2 1.3 国内外发展现状22土豆去皮机总体结构的设计4 2.1 土豆去皮机的总体方案图4 2.2 土豆去皮机的工作原理4 2.3 机械传动部分的设计计算5 2.3.1伺服电机的选型计算5 2.3.2齿轮传动的设计计算7 2.3.3轴承的设计计算8 2.3.4轴的设计8 2.3.5刀具的选择93各主要零部件强度的校核10 3.1机架强度的校核与计算11 3.2齿轮强度的校核计算12 3.3轴承强度的校核计算144土豆去皮机中主要零件的三维建模15 4.1筒体的三维建模17 4.2机架的三维建模18 4.3主动齿轮的三维建模20 4.4土豆去皮机的三维建模22结论23致谢24参考文献25III 1 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 在英国，土豆去皮设备等产业越来越多地将工场设在河边，利用人工来对土豆进行去皮。在这样的生产需要下，19世纪初出现了新型的土豆去皮机，1965年，德国人费伦斯发明了半自动的土豆去皮机，降低了人工的浪费。1981年费伦斯又创制出提供回转动力的土豆去皮机，扩大了土豆去皮机的应用范围。土豆去皮机的发明和发展，使土豆等类似食品的加工行业和工业生产都得以机械动力化。土豆去皮机几乎是20世纪唯一的加工土豆的机械。 当今社会，无论从去皮数量、质量、经济效益等各方面来衡量，此次设计的新型土豆去皮机，它已经远远超越了以往的传统的土豆去皮机，并成为各国争相发展的行业。1986年江苏的永赶公司实现了土豆去皮机的创新设计，并通过打入亚洲以及南美市场，取得了不错的成绩。从20世纪起，新型的土豆去皮机不断诞生，进入20世纪，出现各种实验应力分析方法，人们已能够通过机电的有机结合设计出智能化的土豆去皮机，相信在不久的将来，改机电一体化智能产品，将会得到越来越广阔的应用。土豆作为人们的日常的食品，是人们的生活的需要。为了实现土豆的自动化去皮，从而来代替传统的人工削皮来提供劳工效率，适应现代化机械工业高速发展的需要，所以在机械设备中它们的去皮设备的生产也有着严格的要求。传统的土豆在没有自动去皮设备而需要人工去皮的情况下，去皮效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的土豆去皮势在必行。 通过对实际的生产设备进行考察，从而提出了新型土豆去皮机的结构组成、工作原理，拟定了土豆去皮机总的指导思想，得出了该新式土豆去皮机的优点是高效，经济且易维修的结论。 根据结合自身所学和本次所选课题的难易度，觉得无论是在知识层面还是在软件的运用技能上面，该课题很适合我，加之本课题来源于当今社会机械工业土豆去皮设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出土豆去皮机，从而来满足当今社会土豆去皮设备不足的缺陷。1.2 本课题研究的内容 土豆作为人们的日常食物的一种，经常出现在人们的餐桌上面。本次设计的土豆去皮机主要是针对日常生活中见到的土豆来进行的，由于筒体内部空间足够，所以通常能够对普通的常规的大小土豆能够去皮干净。 本次设计主要针对土豆去皮机进行设计，从土豆去皮机的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： 1.2.1到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类土豆去皮机的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。 1.2.2分析土豆去皮机的结构与参数 1.2.3确定设计总体方案 1.2.4确定具体设计方案（包括去皮机构的设计，齿轮传动的设计，电机，轴承等的选型设计等等） 1.2.5土豆去皮机的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制。 1.2.6说明书的整理1.3 国内外发展现状 我们在2002来自于王健的以前的资料，他数十年的废寝忘食建造了一个简单的土豆去皮机机构，开纯机械时代。王健更设计出多功能复合土豆去皮机，在这之后，台湾教授颜洪森以传动的土豆去皮机为基础，开发了一系列的土豆去皮机，如四连杆式，六连杆式等等土豆去皮机，查建中和其他人一起以凸轮机构为对象，共同钻研考虑怎样改良按压力引发的角度以及零部件的分理。总之，传统的对象加上科学的分析和先进的理论，使得土豆去皮机在国内的研究范围和深度得到了极大的丰富和发展。 何人最先取得此项专利已无可知晓，只了解到外国科学家在十九世纪末建造出了一部类似于土豆去皮机的机械，整体部分是用齿轮以及连接杆件机构组装，但是却没有做出实物来加以佐证.20世纪初又有人运用齿轮以及连接杆件体系制造出类似的土豆去皮机，然而相关资料中并没有找到对这个作品的介绍，所以那个时候有关土豆去皮机的研究还仅能思组成以及运动起来的规律。同期，又有两位发明家麦吉以及弗兰科创作了首部彻底用计算机操纵的土豆去皮机。接下来几年有关此机器的设计被充分的融入了运行操纵理论。1979年席罗思在行进土豆去皮机里加入了操纵水平行走的仪器，同样在腿上加入了保持和校对偏向的装置。20世纪末布朗、罗布特以及莎普恩斯研究了加入了液压部件和直流电机的相应土豆去皮机。这都意味着人类对机械体系的认识已从简单的考虑迈入了整体操纵、计算机和高新科技的相互融汇贯通的康庄大道。从广阔的视野、各种各样的活动，还有和学术报告、规范标准以及另外别的角度的的详细内容，我们得到了包含定位、性质以及应用土豆去皮机的大环境。土豆去皮机已发展到注重提高生产效率，成品质量稳定性。最近，超多的市场已经建立了土豆去皮机的商业用途，像土豆去皮机，它的应用已经渗透到家庭家居生活等。出色的土豆去皮机技术不仅实现创建一个新的市场，也为提高人们的生活水品做出了非常重要的贡献。在一个国家或地区有土豆去皮机具有普遍偏向的方式。今后，会更加流行正在蓬勃发展的土豆去皮机。OMG国标早就认可中介范例，ISO资质也授与了能减少劳动力的土豆去皮机。即使在大规模对土豆进行去皮的活动，这是越来越多的土豆去皮机的使用。根据土豆去皮机技术应用在通讯，家电，汽车，医疗设备和其他，土豆去皮机已被广泛认可。它是一种动力，看来像它会导致一个新的行业。土豆去皮机研发情况固然都在被上述所整理，然而这些仍然是显示出要把土豆去皮机推向消费者。欧美等发达国家成立有相应计划，本国也需求更好的战略，方能维持积极地有力发展。新服务土豆去皮机对于市场具有应用性很强的领域，比如孜孜不倦的创新产品、医疗项目、相关福利以及防不胜防的自然性或人为性灾难。在另一方面，虽然产自日本的工业土豆去皮机依然是行业里最好的，但其他国家都在奋起直追。在关于实际使用中，美国提出了很多观点。在美国有建立国家计划项目，欧洲也是，如Horizon2020，我们的国家也需要更好的政策，才能保持健康的发展前景。传统的土豆去皮机产品图片如下图1,2所示： 图1 图22 土豆去皮机总体结构的设计2.1 土豆去皮机的总体方案图土豆去皮机属于食品加工设备的一种，通常市面上用到的都是立式的，因为立式的土豆去皮机复合人体工程学原理，很轻松地就将土豆放入到了土豆去皮机里面进行去皮。人工将土豆倒入到土豆去皮机的筒体里面，该土豆去皮机底部由电机通过齿轮传动带动传动轴转动，从而带动旋转体转动，旋转体现场焊接有可以通过土豆与旋转体表面摩擦而出皮的小型金属刀片，土豆跟随着旋转体一起旋转，而筒体的内壁焊接有去皮刀，这样伴随着旋转体的转动，筒体里面的土豆一直不断地和旋转体表面的小型金属磨刃以及筒体内壁的刮皮刀摩擦而达到出皮的效果。由于筒体里面的金属刀刃呈现圆周分布，所以通过不断地在里面旋转，土豆的皮就会去得很干净。其总体方案图如下图1-1所示：1-1 土豆去皮机总体方案图2.2 土豆去皮机的工作原理通过人工将土豆倒入到土豆去皮机的筒体里面，该土豆去皮机底部由电机通过齿轮传动带动传动轴转动，从而带动旋转体转动，旋转体现场焊接有可以通过土豆与旋转体表面摩擦而出皮的小型金属磨刃，土豆跟随着旋转体一起旋转，而筒体的内壁焊接有刮皮刀，这样伴随着旋转体的转动，筒体里面的土豆一直不断地和旋转体表面的小型金属磨刃以及筒体内壁的刮皮刀摩擦而达到出皮的效果。2.3 机械传动部分的设计计算2.3.1伺服电机的选型计算 已知旋转体，以及传动轴，轴承以及其他零部件的总重量90KG,其他重量（假设放入的土豆的总重量为10KG），我们取总重量为100Kg，旋转体转动速度为12r/min。即：具体的电机设计计算如下:1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，电机转速 3.负载转矩式中：4.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0。 根据以上得出数据，我们选用电机型号为92BL-4020L1，此电机厂家为机电产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为92BL-4020L1，电机额定功率为1.5KW，额定转矩为13.85N.m，最大转矩为16.01N.m，额定转速为 3000r/min。2.3.2齿轮传动的设计计算1） 选择齿轮材料为45（调质），硬度为280HBS.2）精度等级选用7级精度； 3）大齿轮齿数z2125的； 4）齿轮模数为2的直齿轮 按齿面接触强度设计 通常情况都是根据低速级的齿轮来进行齿轮传动的设计。1） 确定公式内的各计算数值 （1） 试选Kt1.6 （2）选取区域系数ZH2.433 （3）选取尺宽系数d1 （4）10.9，20.85，121.75 （5）根据相关资料，我们可以知道材料的弹性影响系数ZE200Mpa （6）根据齿轮设计相关资料，我们可以知道接触疲劳强度极限Hlim1600MPa，而大齿轮的疲劳强度极限Hlim2550MPa； （7）计算应力循环次数 N160n1jLh6.64107=710.48； （8） 根据相关资料，我们可以知道齿轮的疲劳寿命系数KHN10.9； KHN20.95 ；（9） 计算接触疲劳许用应力 ； H10.9600MPa540MPa H20.9500MPa450MPa HH1H2/2554.5MPa；2.3.3轴承的设计计算 已知轴承预计寿命203658=58400小时；(1）已知n=458.2r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N；初先两轴承为深沟球轴承6208型。根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力FS=0.63FR则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N；(2)FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N；(3)计算当量载荷 P1、P2根据课本P263表（11-9）取fP=1.5;根据课本P262（11-6）式得P1=fp(x1FR1+y1FA1)=1.5(1500.2+0)=750.3N；P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5(1500.2+0)=750.3N；(4)轴承寿命计算P1=P2故取P=750.3N；深沟球轴承 =3；2.3.4轴的设计 轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和旋转运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和容易加工和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零部件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的全部零部件融合在一起。 因为用于振动的传递的轴体不仅要传送扭矩，还得经受住弯矩，是以本人研究的阶梯性轴是转动轴。因为确定了小带轮的参数，相应的大带轮随之确定。接下来的工作就是计算轴体的直径了。轴体的研究需要凭借扭转强度来调整弯曲的强度，因为可用作轴的原料比较多，所以必须得明确轴的应用环境，还有规定诸如刚度，强度以及别的机构机能。可以使用热处理这种方法，当然也要琢磨怎样使加工简单并且花费较少，用研究计算所得的数据以确定轴体的用料，故采取45号钢当成轴体的原料，它需要40MPa的切应力。然后需要做正火或者调质处理来确保它的力学性能。2.3.5刀具的选择本次设计的去皮刀具，主要是采用圆周分布的形式，表面采用了淬火处理，只有这样，才能保证刀具的耐磨性和锋利。传统的去皮刀结构单一，有时候对土豆的去皮去不到位，达不到去皮效果，本次采用多刀片呈现圆周分布的形式，这样才能保证对需要去皮的土豆去皮干净。本次设计针对土豆去皮的刀具具体结构图如下图1-2所示：图1-2 刀具结构图纸3各主要零部件强度的校核3.1机架强度的校核与计算 机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。见下图： 即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为G=20000N（10000Kg）+(1000X20N)=30000N; 根据方管承载力计算公式：M=Pac/L （仅用于截面) f=M/W材料的许用应力（弹性抗拉强度/安全系数）。M=Pac/L=11960xL，本次设计初定L为1200mm则M=13456N.M，初定方管为40x40x5。计算W得出折算后位270Mpa查的普通碳素结构钢Q235A的抗拉强度为375500Mpa，由于270Mpa远远小于375Mpa，所以初定方管满足要求。3.2齿轮强度的校核计算 由于驱动旋转体旋转的主动齿轮和从动齿轮材料均选用45,调质处理。查得：则：(1)验算齿面接触疲劳强度载荷系数，取K=1.5 查得： 接触应力为：(2)验算齿根弯曲疲劳强度取 K=1.5查表：许用弯曲应力：弯曲疲劳强度的最小安全系数，取则： 由上述计算可知，均满足要求。3.3轴承强度的校核计算3.3.1滚动轴承的选择滚动轴承为双列圆锥滚子轴承350324B，由文献2表得KN，KN，。3.3.2寿命验算 轴承所受支反力合力 N （4.1）对于双列圆锥滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 ，N由文献2表得， ， N （4.2）按轴承B的受力大小验算 h （4.3）h=年 由于拖拉机减速箱的运转平稳，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。4 土豆去皮机中主要零件的三维建模4.1筒体的三维建模4-1 筒体4.2机架的三维建模4-2 机架4.3主动齿轮的三维建模4-3 主动齿轮4.4土豆去皮机的三维建模4-4 土豆去皮机 结 论到如今，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于土豆去皮机的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，让我收益颇多。特别是针对机械的机构设计这部分，我感触最深。对于次次设计的土豆去皮机，主要的传动的机构是齿轮传动，针对这个机构的设计，我花费了较多时间和精力，通过查找相关的齿轮传动的设计资料以及土豆去皮机的相关问题来确定齿轮的模数和齿数，以及齿轮的内孔的设计，直到最后齿轮的强度校核部分。经过这个过程的学习和设计，让我印象尤为深刻。在以后的工作中，我相信我还会遇到很多类似的问题，但是有了这次的学习和设计经历，我想我已经初步具备了设计一个机械设备的能力，我已经做好了准备，在以后的工作中，边工作边学习，争取在工作中提高，在工作中学习，争取做一个对于社会，对家庭有用的人。通过本次设计,让我学习到了许多知识，特别是对传动机构的应用方面，是我收获最大的地方。本次的设计的传动机构包含了齿轮传动机构这一最典型的机构，通过查找与它相关的设计资料，到计算带动筒体转动所需要在输出扭矩从而对齿轮机构进行设计，包括传动齿轮的选型，例如齿数，模数的确定以及之后的强度校核部分的设计，都花费了我好多精力。同时，也让我学到了好多知识。 在相关的实际问题的讨论中，我的导师总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提高。这些宝贵的品质影响着我，毫无疑问，它们对我以后的工作，学习，生活都会起到深远而长久的良好影响。也能为人生打下一个夯实地基础！在具体的研究设计过程中，同学们也在平日的学习与生活中提供了无私与周到的帮助，充分用他们的工作热情感染着我，鼓励着我，让我少走了很多弯路，再次一并致谢！另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。最后，感谢学校各位领导与老师给了我在滨海学院学习生活四年以及参加这次毕业设计的宝贵的锻炼机会，它使我深刻认识到在知识的汪洋大海面前我是多么无知和微不足道。这是一个最好的时代，也是尊重知识，充分学习知识，掌握知识的时代。只有持续的不间断地学习，才不会在激烈的竞争中落后于别人，也才能用自己的真才实学为社会做出自己应有的贡献。知识是无止境的，无价的，我愿在求真的道路上下而求索！致 谢 时间过得很快，论文总算完成了，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类土豆去皮机的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，
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