毕业设计论文果蔬原料摩擦擦皮机设计含全套CAD图纸

1、全日制普通本科生毕业论文果蔬原料摩擦擦皮机设计the design of machine for peelingvegetable and fruit由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，cad图纸等，联系153893706  学生姓名：学 号：年级专业及班级： 2008级机械设计制造及自动化指导老师及职称: 学 部：理工学部提交日期：2012年5月 果蔬原料摩擦擦皮机的设计摘 要：主要介绍了以摩擦原理为基础的、适合食品加工工厂等场所使用的大型果蔬原料（土豆、胡萝卜等块茎）去皮机的设计要点、工作原理和设备组成。通过对去皮部分与电机的选型配套，滚动轴承的选择及校核计算，卷筒从

2、动轴的设计计算，滚子链的传动设计计算，传动装置的运动参数及动力参数的计算，减速器的选用，结构设计与布置，及其强度校核以及密封装置的选择，使脱皮机具有运转平稳、成本低、维修方便关键词：果蔬原料擦皮机；摩擦；去皮；传动the design of machine for peeling vegetable and fruitabstract:this paper introduced the large-scale machine for peeling vegetable and fruit(potato and carrot and so on of tobers) which is desig

3、ned by the principle of friction and suited to the factory of food processing ,and it presented the key of design ,working principle and the composition of the large-scale machine.peeling some of the motor through the selection of matching, selection and check of rolling bearings calculation, drum d

4、riven shaft design calculation, the transmission roller chain design and calculation, transmission of the motion parameters and dynamic parameters of the calculation, speed reducerselection, structural design and layout, and the strength of the choice of checking and sealing device, so that peeling

5、machine is running stable, low cost, easy maintenance.keywords:machine for peeling vegetable and fruit;friction;peeling;transmission. 1 引言1.1 马铃薯、胡萝卜果蔬的概述随着食品工业的发展，食品深加工已经越来越被世界重视，特别是便餐和方便食品的诞生，促使保鲜脱水蔬菜工业迅速发展起来，这更要求原料的深加工伴随着发展。其中果蔬和胡萝卜等果蔬原料的深加工就是受到人们高度重视且发展较快的产业之一。我国是果蔬的主要出产国，年种植面积和总产量均居世界第二位。但在我国绝大

6、部分果蔬被直接用作饲料和食用。由于每年仅有百分之几用于深加工，致使鲜薯过剩，增加了越冬保鲜难度，也降低了它的营养价值。究其原因主要是缺少加工设备，特别是去皮机械。而从国外引进设备价格昂贵，生产成本高，致使国内该产业发展缓慢。在世界上工业发达国家，果蔬深加工一般都占总产量的50%80%。目前，美国是世界上最大的果蔬生产国和出口国，果蔬食品加工企业有300多家，其子公司遍布世界十几个国家。美国的果蔬产品不仅畅销国内，且大量出口干制食品及方便食品占据了世界大部分市场。近20年来，德、法、英、荷兰、瑞士及日本等国家，也在致力发展果蔬食品深加工工业，从而使世界果蔬食品加工业进入蓬勃发展阶段。1.2 国内

7、外马铃薯、胡萝卜块茎原料擦皮设备简介国内外果蔬、胡萝卜块茎原料去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学去皮，三种去皮方法的工作原理为1：机械去皮：在圆筒形容器中，依靠带有磨料的圆盘、滚轮或依靠特制的橡胶辊在中速或高速旋转中摩擦块茎的表面而达到去皮目的。蒸汽去皮：在高压容器内，通入高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盖，突然释放压力，块茎的表皮和果肉即自行分离。化学去皮：在耐碱容器内，加入强碱溶液并加温，后加入块茎，经一段时间后块茎的表皮被碱溶液腐蚀，经高压水反复冲洗干净后，在将块茎放入机械去皮机中剥去表皮。(1）目前，国内主要使用机械摩擦去皮机2。如图13所示，该机由机盖、机筒、机座、电

8、机、砂盘等部分组成。以电机为动力，通过减速齿轮带动机筒底部的砂盘旋转。块茎加入机筒内，因其离心力和相互碰撞作用，在机筒内上、下、左、右翻动，表面被砂盘均匀的摩蚀，去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门自动排出，皮屑随水流从砂盘的周围间隙排出，该机为间歇生产。图1 机械式摩擦擦皮装置fig.1 the peeling device of mechanical friction（2）蒸煮装置图2 间歇式蒸煮装置fig.2 the steaming device of intermittent国内食品加工业使用的连续式链带蒸煮机和高压蒸煮锅，机体庞大，结构复杂，造价昂贵，小型果蔬原料食品加工厂引

9、进使用有一定困难。在实际生产中，对果蔬片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮装置完全可以满足要求。图24为食堂、饭店常用的蒸煮装置结构示意图。在一个大型蒸煮容器内铺设轨道，道轨通到容器大门外切片机附近。道轨上置放平板小车，小车上装有方形笼屉若干层。块茎切片后，依次放入笼屉。待所有的笼屉子都装满薯片后，将小车连同笼屉推入容器中，密封大门，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打开大门，拉出小车和笼屉，取出薯片。蒸煮容器为长方形，下部设有进气管道和阀们，上部有排气管。容器框架由角钢制作，外壁由钢板制造，并用隔热材料涂抹保温。（3）化学去皮装置此处已删除部分n<h>计算作用在轴上的压轴力f为了设计安

10、装带轮的轴和轴承，必须确定传动作用在轴上的力f由式（8-24）得f2zf sin=2=1997(n)<i>带轮结构设计设计v带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力；质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度13一般应为3.2）,以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。带轮的材料14选取ht200的灰铸铁，结构为腹板式。见v带轮附图15。图4 v带轮简图fig.4 the diagram of v belt wheel.42 传动主轴的结构设计计算16由于轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的结构设计是在初步计算轴径的基

11、础上进行的，故<a>初步计算轴的直径轴的直径可按照扭转强度法进行估算，即d=c p=3.5kw n=150r/min式中为轴传递的功率，kw;n为轴的转速，r/min;c为由轴的材料和受载情况确定的系数。轴用45号钢材料，c取110。则经过计算d=32mm输出轴的最小直径显然是安装带轮2的直径，由于此传动主轴开有两个键槽，考虑到键槽对轴的强度的削弱，则d32+32考虑到车螺纹，故取最小轴径d=55mm<b>拟定轴上零件的装配方案本轴的零件的装配方案见装配图轴的结构图见零件附图1<c>根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度l段的轴段为了满足工作转盘的轴向定位

12、要求，考虑反转螺帽的旋入深度，工作转盘的厚度，此轴段所车的螺纹长度为25mm，总长l90mm,直径d=55mml段的轴段此段安装有轴承，考虑工作圆筒内的集皮空间和机架的厚度，此轴段的总长（由于此处选用凸缘式轴承盖进行密封，则轴承盖连接螺钉直径选m10,数目6个）l100mm，直径d65mml段的轴段此段主要是处于立式轴承座中，进行轴承的轴向固定起承载作用，故长度根据估算取l60mm d=74mml段的轴段此段的轴长主要是与大带轮发生联系，在其上安装有轴承，根据大带轮的带轮宽b（z1）=52mm,综合考虑取此处l90mm,d=65mm段的轴段此段用来安装大带轮，由以上的大带轮宽度可取此处轴段长度

13、l52mm,d=55mm。图5 传动轴简图fig.5 the diagram of drive shaft421 轴上零件的周向定位工作圆筒和大带轮的周向定位均采用平键联接d=由机械设计手册查17得所选用的平键截面b(mm)(gb/t1095-1979),键槽用键槽铣刀加工，与工作转盘相连的键槽长取45mm，也大带轮相连的键槽长取32mm（标准键长见gb/t1096-1979）,同时为了保证大带轮与轴配合有良好的对中性，故选择大带轮轮毂与轴的配合为h7/n6,滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差18是n6。422 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计书，表15-2，

14、取轴端倒角为43 滚动轴承的初步选择因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，按照工作要求并根据d=65mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7213ac，其尺寸为,成对使用，安装在立式轴承座上。同时在驱动端安装一个膜片式弹簧圈对轴施加预载荷，所以可以保证主轴系统无游隙运动和高刚度，这样可以避免无载荷轴承在高速下可能出现的球打滑现象，球打滑可能会引起表面变粗糙，提高运转噪声。轴承的润滑：该滚动轴承采用脂润滑。润滑脂是增稠剂和基础油的混合物，可分为以下润滑脂类型：（1）由金属皂作为增稠剂与润滑油所构成的金属皂基润滑脂。（2）由无机胶凝剂式有机增稠剂与润

15、滑油构成的非皂基润滑脂。（3）由有机式无机增稠剂与合成油构成的合成润滑脂。该轴承选用2号钙基脂为润滑脂。该轴承为长寿命润滑脂润滑，润滑间隔为一年。51 滚动轴承的寿命计算19在确定滚动轴承的支点位置时，应从手册中查取a值，对于7213ac型角接触球轴承，由手册查得a=25mm,因此作为外伸梁的轴的支撑跨距l25+60+25=110mm求出轴承的径向载荷根据计算得出则两者的方向相反又因为现以为计算滚动轴承来校核轴承寿命因为20.210.68 p=3649n则所选用的滚动轴承的寿命为 (14)对于球轴承而言3查表知7213ac型角接触球轴承的基本额定动载荷c=51200n根据上式计算其寿命得出，满

16、足工作要求又对所选角接触球轴承的静载荷进行讨论显然综合可知，所选的7213ac型角接触球轴承符合工作要求。52 轴的计算和校核<a>做出轴的计算简图结合7213ac型角接触球轴承的计算数据，做出如下的轴的弯矩扭矩图图6 轴的弯矩扭矩图fig.6 the bending moment and torque diagram of shaft<b>轴的强度校核计算根据轴的弯矩扭矩图可知其危险截面为轴承一所在支点处截面，根据轴的具体受载及应力情况，可知该轴为传动轴，主要承受扭矩。则按扭矩强度条件计算。考虑还受有不大的弯矩，则用降低许用扭矩切应力的方法予以考虑轴的扭矩强度条件为：

17、 (15)式中：- 扭转切应力，单位为；t - 轴所受的扭矩，单位为； - 轴的抗扭截面系数，单位为mm；n - 轴的转速，单位为r/min；p - 轴传递的功率，单位为km；d - 计算截面处轴的直径，单位为mm - 许用扭转切应力，单位为此轴选用45号钢，值为25-45 之间而通过对轴的计算，5.1 =8.5,故轴的扭转条件符合要求。<c>按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度，由此轴的弯扭图可知，其危险截面为轴承一所在支点处截面，根据机械设计书20中式（15-5）及上表中的数值，并取，轴的计算应力 (16)以选定的轴的

18、材料是45号钢，调制处理。由表15-1查得60。故安全。<d>轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示式中：t - 轴所受的扭矩，单位为g - 轴的材料的剪切弹性模量，单位为，对于钢材，- 轴截面的极惯性矩，单位为mm，对于圆轴，l - 阶梯轴受扭转作用的长度，单位为m. - 分别代表阶梯轴第段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前z - 阶梯轴受扭转作用的轴段数综合上式计算出为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用均合有关，对于一般的传动轴，可取；对于精密传动轴可取。对于精度要求不高的轴，可大于显然对于本设计中所涉及的轴为一般的传动轴，符合扭转刚度要求。综上所述，设计的轴

19、满足工作要求。6 结束语随着食品工业的发展，食品深加工已越来越被世界重视，特别是快餐和方便食品的诞生，促使保鲜脱水蔬菜工业迅速发展起来。美国是世界上最大的果蔬生产国和出口国。该产业给美国带来了巨大的经济效益。近二十年来，继美国之后，德、法、荷兰、英、瑞士、丹麦、加拿大、日本等国家，也在致力于发展果蔬食品加工业，从而使世界果蔬食品加工业进入到当今兴旺发达的阶段。综观我国的果蔬加工产业，虽然我国的果蔬种植面积居世界第一，但却产生了我国有巨大果蔬产量却需要巨额进口的强烈反差。一方面我国有着巨大的市场需求，另一方面又是严重不足的生产加工能力。随着经济的发展，我国事物消费结构也在发生巨大的变化，快餐和休

20、闲食品的消费将快速增长，同时果蔬的消费趋势也将呈现多样化，其衍生产品的工业需求正在迅速增加，而果蔬加工方面的机械却很少，而且很少实现机械化。从宏观上看，一方面加入wto提供了巨大的发展机遇，另一方面还有着13亿人口的国内消费市场，可见果蔬等果蔬原料的加工将焕发无穷的魅力也势在必行。本课题的提出就是基于上述的实际需要出发，尤其是考虑到任何一种形式的果蔬原料加工，去皮都是其中一项必不可少且重要的操作环节。去皮效率的高低和安全卫生性将直接影响果蔬原料加工的效益。针对这些特点所采取的设计方案不仅从实际产量要求出发，而且还结合经济最优化，以达到最低成本产生最大收益。本设计利用电动机为动力源，物料在圆筒形

21、容器中，通过传动轴的作用，依靠带有磨料的工作转盘在中速或高速旋转中形成与工作转盘、筒壁及物料颗粒之间的翻转、揉搓摩擦为主，撞击为辅的综合机械作用效果从而达到去皮的目的。因此可知本课题的设计方案所依据的理论，证明是完全可行的。本课题的设计涉及到机械制造、机械设计、理论力学、材料力学、工程材料基础等多种学科的知识。主要内容包括果蔬原料去皮机的结构设计、物料的受力分析、主要参数的选择确定、主要零件的校核及分析说明，有完整的理论阐述和设计计算，并附有大量的装配和零件图，更加直观的对整个设计加以论证。其中对果蔬原料去皮机的关键部件传动轴作了详细的力学分析和计算，并绘制出弯矩扭矩图，通过理论以及大量的计算

22、阐述了传动轴结构的可行性和性能特点。同时工作圆筒的结构设计也是基于相应的理论依据、计算，大量文献资料的阅读，对出售相应机械产品公司的网上查阅了解所确定的。由上可知，本设计基本实现了果蔬原料去皮机的去皮要求，是一种切实可行的设计方案。参考文献1施平主编机械工程专业英语教程电子工业出版社:56-67.2温诗铸，黄平著摩擦学原理清华大学出版社，2002:168-176.3王景彬等试论国内外果蔬脱皮方法与设备农牧与食品机械，1991(2):112-114.4张淑娟等立式半夏去皮机的设计与研究农机与食品机械1997年第2期:65-68.5高为国主编机械工程材料基础中南大学出版社，2004.1:34-65

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