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文档简介
手摇式土豆去皮机设计与研究获奖科研报告
摘
要:手摇式土豆去皮机是一种将手动推摇杆的力转化为驱动轴的旋转力,再通过二级齿轮增速机构提高转速,使工作腔内剥皮辊做高速旋转运动,从而对土豆做高效剥皮处理的装置。该装置主要适用于家庭与饭店,使土豆去皮更加快速便捷。
关键词:手动式土豆去皮机;齿轮传动
1.研究的目的和意义
土豆,是几乎所有家庭常吃的食物,作为世界上第四大粮食产物,因其适用性广,营养丰富,经济效益高等优点,一直广受消费者青睐。而我国作为土豆生产大国,土豆一直在人们的日常生活中占据重要地位。然而目前大多数家庭都采用手工去皮的方式,极其费时费力,效率低下。目前,市场上还没有家用型土豆去皮机,去皮之难一直困扰着无数家庭。
为了解决这个问题,本课题针对现有土豆去皮机去皮困难、去不全、破碎率高、传动结构复杂等一系列难题,拟设计了一种结构合理、节约资源、节约空间的手摇式土豆去皮机。它利用创新概念设计,采用人机工程学设计理论,操作简单、省时省力,老少皆宜;同时具有噪音低、成本低、洁净率高、效率高、适用面广等优点,具有广阔的市场前景。
2.总体结构方案设计与工作原理介绍
2.1总体结构方案设计
本课题设计了一种手摇式土豆去皮机,能快速高效对土豆进行剥皮处理。总体結构如图2-1所示。
2.2工作原理
使用者手握住摇柄,通过手臂的力量摇动摇杆,带动I轴转动,I轴通过键连接带动齿轮转动;I轴齿轮带动II轴小齿轮,动力从I轴传到II轴,II轴上的大齿轮再带动主轴上的小齿轮转动,小齿轮再通过键连接带动主轴转动。主轴上安装剥皮辊,从而带动剥皮辊旋转。工作腔内共设有6根主轴,工作时,六根主轴带动6根剥皮辊同时转动,使土豆在工作腔内翻滚旋转进行剥皮处理。
3.结构设计
3.1传动机构结构设计
常见的增速机构包括齿轮增速机构、链条增速机构、摆线针轮增速机构、涡轮蜗杆增速机构等。研究、对比各种增速机构的特点和本装置对传动结构的性能要求后,决定采用齿轮传动。齿轮传动具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定等优点。本装置采用传动比为2:1和7:1的二级齿轮传动机构,总传动比为14:1。使用时只需110N的力手动摇动摇杆就能将剥皮辊的转速增加到1500r/min,可保证土豆洁净率达到95%,破碎率为0%。
3.2动力设计与计算
含初始条件设定(作用在摇杆上的力与速度),传动比分配与计算,齿轮相关参数计算与选定,轴的结构设计与计算,轴的强度校核等。
根据机构工作需要,设计模数为2的直齿圆柱齿轮。。二级齿轮传动,传动比分别为2:1和7:1,选择材料为玻璃纤维MC尼龙。根据整体工作空间限制以及传动比、模数选择齿数,计算主动小齿轮直径。
根据齿根弯曲疲劳强度进行设计
由图10-22[2],查得
大小齿轮材料相同,计算转矩两级加速后
3.3剥皮辊结构设计
为了增加剥皮辊的工作寿命,对剥皮辊采用组合式结构设计,磨砂套与辊轴实现过盈配合。长时间使用后,磨砂变得平滑,这时候可更换磨砂套,继续使用此剥皮辊,延长剥皮辊的使用时间,降低了使用成本。磨砂套由天然橡胶添加高强度抗磨剂、抗氧化剂、抗高低温材料通过高温硫化复合而成,具有易安装、耐磨损、寿命长等优点。剥皮辊在工作腔内的空间摆放位置设计合理,土豆从入口进入后,摇动摇杆,可连续对土豆进行翻转滚动的剥皮处理,保证了剥皮的洁净率。
4.发展前景
与市场上现有的去皮机相比,我们设计的手摇式土豆去皮机节能减排,低碳环保,具有较高的使用价值,符合大众的消费理念,再加上本产品基本适合所有家庭使用,消费群体规模极其庞大,产品需求量大,所以我们未来的经济效益非常可观。
5.结束语
本文利用简单的结构,创新性地设计出了这款家用型手摇式
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