机械工程及自动化毕业设计(绝对经典)

2014度本科生毕业论文〔设计〕新型萝卜去皮机院－系：工学院机械系专业：机械工程及自动化年级：学生姓名：学号：导师及职称：2014年4月2014AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduateTheNewCarrotPeelersDepartment:MechanicalEngineeringDepartment,CollegeMajor:MechanicalEngineeringandAutomationGrade:2010Student’sName:StudentNo.:Tutor:May,2014毕业论文〔设计〕原创性声明本人所呈交的毕业论文〔设计〕是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文〔设计〕不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文〔设计〕的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：毕业论文〔设计〕授权使用说明本论文〔设计〕作者完全了解红河学院有关保存、使用毕业论文〔设计〕的规定，学校有权保存论文〔设计〕并向相关部门送交论文〔设计〕的电子版和纸质版。有权将论文〔设计〕用于非赢利目的的少量复制并允许论文〔设计〕进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文〔设计〕的全部或局部内容。保密的论文〔设计〕在解密后适用本规定。作者签名：指导教师签名：日期：日期：师永谋毕业论文〔设计〕辩论委员会(辩论小组)成员名单姓名职称单位备注摘要本文结合云南省红河州石屏县北部山区萝卜加工状况，以一种机械设备代替人工去皮为主要设计目的，实现对萝卜高效率的去皮作用，以提高经济效率和减轻人们的工作强度。基于实用新型专利：“萝卜去皮机”，对其在机构和原理上进一步的设计，以到达更适应，更便捷的对萝卜的加工，因此，以此为本文的研究研究目的，基于TRIZ理论对“新型萝卜去皮机”进行创新设计，对新型萝卜去皮机的进一步研究。进行对当地的萝卜的特性采集数据并进行处理和分析，作为设计的初始数据。结合当前蔬果所用的去皮方式，创想一种更适用于萝卜去皮的去皮方式，并进行对其机构和尺寸的设计。结合当前的工业送料装置，通过对其的分析和总结，设计一种适用于萝卜的输料装置。经过多种传动方案的比拟择优，选定一种传动平稳，效率高的传动方案，并对其所涉及的部件设计和选定。并且对出料口、机架、机壳等的设计，最终，根据各部件的设计装配整个装置。为此，本设计完成新型萝卜去皮机的设计与制作，包括：传动系统方案设计；萝卜夹紧送料为一体的装置的设计和制作；自动萝卜削皮机的切削的旋削盘的设计和制作。总结本文所作的内容，指出文章的缺乏和创新之处，并对未来工作展望。本文是机械工程、动力学、计算机科学技术等学科知识的综合运用，突破刷子用于清洁的传统而用于去皮观念和创想出新型的夹紧也输送为一体的装置。本文在完成新型萝卜去皮机设计的同时，也为整个食品机械的开展注入新动力，为食品加工的开展添砖加瓦。关键词：去皮；高效率；新型萝卜去皮机；设计与制作ABSTRACTInthispaper,themountainsofnorthernYunnanPerformedonthelocalcharacteristicsofradishdatacollectionandprocessingandanalysis,astheinitialdatadesign.Peelfruitsandvegetableswiththecurrentapproachused,awishforamoresuitablewaypeeledcarrot,peeled,andthesizeofitsorganizationanddesign.Combinedwithcurrentindustryfeedingdevice,throughitsanalysisandsummary,todesignasuitableradishconveyingdevices.Aftercomparingavarietyofmerit-basedtransmissionscheme,selectedbyasmoothtransmission,highefficienttransmissionscheme,andtheyinvolvecomponentdesignandselection.Andthedischargeport,chassis,chassisdesign,etc.,finally,theassemblyofthecomponentsaccordingtothedesignofthedevice.Forthisreason,thedesigniscompletedthenewcarrotpeelerdesignandproduction,including:transmissiondesign;radishclampingfeedasoneofthedevicedesignandfabrication;automaticcarrotpeelerrotarycuttingmachinecuttingdiscdesignandproduction.Thisarticlesummarizesthecontentmade​​,thearticlepointsoutthedeficienciesandinnovation,andthefutureworkprospects.Thisistheintegrateduseofmechanicalengineering,dynamics,computerscienceandotherdisciplinesofknowledge,breakingthetraditionandforcleaningbrushesusedtocomeupwithnewandinnovativeideaspeeledclampingalsotransportasoneofthedevices.Basedonthecompletionofthenewcarrotpeelerdesign,butalsoinjectnewimpetustothedevelopmentofthefoodmachineryforthedevelopmentoffoodprocessingbuildingblocks.Keywords:peeled,highefficiency,thenewcarrotpeeler,designandproduction目录第一章绪论11.1课题的目的和意义11.2现有去皮方式21.3本文的研究内容31.4预期结果31.5本章小结3第二章结构与运动设计42.1设计要求42.1旋削盘的设计5去皮方式的选择52.1.2弹性刷子的设计5盘架设计72.1.4旋削盘的驱动形式72.2进料斗的设计8进料方案的选择8辅助夹板的设计9驱动夹板的设计11包夹整体布置122.4出料口的设计122.5传动方案13传动方案的选择13传动方案中的有关计算16传动方案的选择202.5.4轴5的设计计算23轴承的选择232.6萝卜去皮机的总体设计24机架的设计24新型萝卜去皮机整体装配25旋削盘的安装262.6.3驱动夹板的安装262.6.4整体装配27新型萝卜去皮机的工作流程282.6.6新型萝卜去皮机的整体效果图29第三章总结与展望313.1设计总结31设计成果归纳313.1.2新型萝卜去皮机的创新点313.2总结323.3未来工作展望32参考文献34致谢35第一章绪论1.1课题的目的和意义20世纪以来，我国食品工业较改革开放初期有了很大的开展，人民生活有了很大的改善，日益对食品加工和食品包装提出了更高的要求。开展食品工业的根底便是食品机械。不断地研制各种类型的食品机械来促进食品工业的开展，以满足不断提高的人民物质和文化生活的需要，使人们从繁重的家务劳动中解放出来，而以更充裕的时间投入到工作中去。因此研制先进的食品机械，使食品加工迅速地实现机械化和自动化是社会开展必然趋势。[4]随着经济的开展,人们物质生活水平的不断提高,人们的饮食习惯逐步向方便,快捷,营养化开展，在蔬菜的加工方面出现了净菜半成品菜，受到广阔人民群众的欢送。随之而来，半成品菜的加工成为难题。虽然中国劳动力低廉，但手工切出的制品不卫生，规格尺寸不均，破损量大，本钱相对较高。[1]云南省地处低纬度高原，有着独有的气候、地理优势和劳动力优势，经过二十多年的开展，加工型萝卜产业已成为云南蔬菜产业的重要组成局部。据统计，云南省萝卜条〔丝〕出口年产值已接近15亿元。萝卜除了作为新鲜蔬菜食用外，更多还是加工成萝卜丝作为干菜食用。据资料报道，萝卜丝在我国国内及美国、日本和欧洲都有很大的市场，我国是萝卜的主要出口国之一。而日本每年都要从中国进口大量的干萝卜丝，云南、广西、四川等西南省区是萝卜〔特别是水果萝卜〕的主要产区，这种萝卜个头大，肉脆甘甜。出了就地作为蔬菜食用外，农民更多的是加工成干萝卜丝出售。云南大局部出口、内销的干制萝卜条〔丝〕仍采用传统的加工方法，即以农户为主的家庭作坊式加工。每年12月至次年2月，禄丰、陆良、石屏、南华等白萝卜主产区农户陆续开始萝卜条〔丝〕的加工，地点多项选择择在通风、向阳的地方，搭上凉席或撑杆搭架，晾、挂晒萝卜条〔丝〕。风干后，根据萝卜条〔丝〕质量进行分级、包装。自然风干加工萝卜条，丝〕的方法充分利用了风能和太阳能，降低了加工本钱。萝卜丝晾晒地点必须选择在无雾、无霜，风力大、湿度低、卫生的地方。尽管云南省大局部地区冬季枯燥、少雨，但雾霾、霜冻等气象灾害却时有发生，萝卜条丝变色、发霉等时有出现，影响其商品价值。现代化机械脱水加工实现了萝卜切条丝、脱水、分级、包装的全机械化操作，适应市场需求，切条丝的机器规格可调。一条烘干生产线，每日耗2t煤，可产1t干萝卜条丝。采用机械脱水加工萝卜条丝的方法能够提高加工产品的质量，得到的萝卜条丝色白、质优。[2]而萝卜皮对于萝卜丝的口感有较大影响，去皮的萝卜和不去皮的萝卜在市场上的价格差异较大，为了争取更大利益，农民现在大多数都生产去皮的萝卜。去皮萝卜丝就是将新鲜萝卜削去外皮，然后切成细条。晒干后成为干萝卜丝，，绕缠成被子状，打成卷包装，供出口商出口。萝卜丝的加工由如下工序组成：清洗去叶采取原料清洗去叶采取原料成品卷席晾晒成品卷席晾晒切丝切丝目前，农民将萝卜去皮的方式是人工用刀削，然而效率低，劳动强度大，而且一不小心就会伤到手指，造成工伤事故。如果用机械代替手工，将会解决萝卜生产的瓶颈。阻碍着工效的提高。所以人们很希望有一种快速高效的设备来解决这一问题。提高生产效率，以到达解决当地生产力与生产关系的矛盾目的，所以本设计有广阔的市场前景。1.2现有去皮方式常用的方法有以下几种：1．手工去皮。采用手工刨刀削皮其优点是去皮细致，干净、损耗少，但本钱高、效率低。手工去皮去皮是为了保持果肉完整、多采用手工剥皮。2旋皮机去皮。将需去皮的果品插入可旋转的插轴，附近安装一把弯月形刀，刀由弹簧控制。刀口紧贴果品外表。插轴旋转时刀就将旋转的果品表皮削去。采用此法效率较高，但往往去皮不完全，损耗也较多。3．碱液去皮。将果品用一定浓度和温度的强碱液处理，果皮被腐蚀后，立即取出用清水洗干净，果皮即脱落。此法适于李、杏、桃、苹果、梨、马铃薯、胡萝卜等果蔬去皮，效率较高。常用的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，碱液浓度、温度、处理时间随果品种类、品种、成熟度的不同而异。如处理不够，果皮去不净；处理过分又会腐蚀果肉。图1.1了解，目前国内还没有报道有专去萝卜皮的机械设备，而是人工使用如图1.1所示的去皮刀去皮。用这种方式去皮效率较低，人也不能长时间的劳作，一方面，握着刀的手容易有痛感，另一只手握着萝卜，容易伤到手。这样不仅会发生工伤事故而且大大制约了生产效率的提高[3]。图1.11.3本文的研究内容鉴于已有方案的弊端，本论文提出了并实际加工一种新的适用于农户为主的家庭作坊式加工。该设备最大优势是属于轻便、效率高的小型食品加工机械。由于考虑到萝卜的形态，大小的不同，设计成灵活的包夹和旋削盘与萝卜的形态，大小变化而变化，所以适用不同的萝卜，应用较为范围广泛。完成萝卜削皮机的设计与制作。包括：〔1〕萝卜削皮机萝卜夹紧装置的设计和制作；〔2萝卜削皮机的切削的新型刀具的设计和制作；〔3〕萝卜削皮机传动系统；〔4〕做出组装起来的三维实体图、部件图；〔5〕做出样品模型。1.4预期结果通过设计出物料进给装置和去皮装置，一定物料进给的条件下，旋削盘中的弹性刷子对物料的作用，模仿钢刷去除铁锈的动作一样与物料接触，通过弹性刷与物料相对运动，实现去皮目的。整台设备使用方便、快捷。1.5本章小结基于加工型萝卜的开展状况和目前所使用的设备的分析,结合传统所用的加工〔去皮〕方式，总结本文所研究装置的必要性，提出研究更为方便、快捷的适用于农户为主的家庭作坊式加工设备的课题，根据去皮要求，拟定本文的研究内容，并预测研究结果。第二章结构与运动设计2.1设计要求经过一个简单的走访调查了解，一般而言，大局部加工型萝卜的种植大局部农户处于山区、半山区地区加工型萝卜生产仍以一家一户为主，农民组织化程度低，不成规模，无论种植区域还是品种选择都存在盲目性，而且仍采用传统的撒播种植，密度不均匀，个体生长参差不齐，所以要想使用机械设备去除萝卜皮有较大的难度。而且收购商的要求较大，带有异物杂志，或者去皮不完全，带有皮削价格将会降低。但是这种去皮以后的萝卜丝较未去皮的萝卜丝价格有较大的差距，甚至不去皮的萝卜收购商不以收购。所以，一方面是机械去皮的难度较大，目前用人工去皮，效率低下；另外一方面，收购商对成品的要求较高。基于上述要求的分析与总结出需要实现的要求：去皮完全去皮效率较高〔1〕原料萝卜的送入：可选择用人工的方式实现，将清洗好的萝卜装于簸箕，用手逐可喂入料斗。〔2〕经过初步统计整理得出以下的100棵萝卜的直径和长度的频率直方图。图1.1萝卜的直径和长度的频率直方图由上表得出一般萝卜的数据，所以作为本文的机构设计参数。表1.2一般萝卜的尺寸表工程直径ø〔mm〕长度L〔mm〕质量〔kg〕一般加工萝卜50-130〔平均：104〕200-497〔平均：347〕0.5-2〔平均：1.5〕皮的厚度〔mm〕0.5〔3〕理论加工效率：在保证供料正常的情况下，平均10min以内完成对120棵萝卜的去皮，也就是说每5s要加工一棵萝卜。2.1旋削盘的设计去皮方式的选择目前在市场上已有的蔬果类机械去皮方式有摩擦式和旋皮刀片式。摩擦式：—摩擦筒1；2—摩擦筒；3—摩擦筒1；2—摩擦筒；3—进料斗；4—原料2-1摩擦式〔2〕刀片式：1—1—螺旋杆；2—削皮刀；3—扭矩弹簧图2-2刀片式手动，需要将果蔬插得到螺旋杆上去，这样一不小心容易伤到手，会出现工伤事故，当削完皮以后，还需将蔬果取下。由于人的体力有限，加工速度慢，不能持续的运作这制约了生产效率。图2—图2—3弹性刷子果蔬。第二种虽然削皮质量较高，但是人工成分较突出，效率低，不益用于生产。弹性刷子的设计基于上述两种机械去皮方式优缺点的分析，对于摩擦式去皮方式，脱皮率低，摩擦过程中会使食物果仁破损、外观粗糙，和刀片式加工人的体力有限，加工速度慢，对不能持续的运作这制约了生产效率的缺点的考虑。外形不利于长条型萝卜的去皮的加工。对于萝卜形状各异、大小不同的考虑，去皮方式应该要适萝卜。本文提出结合这两种去皮方式的新型去皮方式，将摩擦方式的磨砺换成弹性小刀片，支撑片与弹性小刀片组成了一把弹性刷子，如图〔2-3〕所示。由于具有弹性的支撑片和小弹性小刀片的使用，弹性刷子始终与萝卜相互接触，满足了形状各异、大小不等的缺乏，弥补了刀片式去皮的效率低下的缺乏，以刀片式去皮方式质量优异，弥补了摩擦式去皮的外表质量的缺乏。弹性小刀片根据弹性小刀片与物料接触过程中的受力与切削效果，为了防止弹性小刀片因受里变形影响使用寿命，故将弹性小刀片设计为“U”形，如图2.3放大局部所示。结合一般萝卜皮的厚度数据，虽然萝卜的厚度只有0.5mm考虑到弹性小刀片切入萝卜表层的有效性，选取“U”的高度为1.5mm，宽度为1mm。支撑片图2—4支撑片受力图起转动时，支撑片有一个向萝卜紧靠的夹紧态势，在一定程度上减轻了支撑片在萝卜表皮跳动程度。而考虑到萝卜呈圆柱状，更使与萝卜接触面增加，提高了单把弹性刷对萝卜去皮的效率，所以本文将支撑片设计为圆弧状。结合一般萝卜皮的最小直径50mm，也就是说，在支撑片没有变形的情况下，也要实现切削的目的，所以本文将支撑片设计为具有弹性的直径为50mm的四分之三圆弧，厚度为1mm，宽度与盘架〔以下文章〕相吻合即10mm。弹性刷子的组合仿照一般生活所用的刷子，由手柄与刷毛组成一样，弹性刷子也由弹性小刀片和支撑片组成。将弹性小刀片嵌入到支撑片中。如图2.3所示。而为了使效率更高，本文将弹性刷子的数目增加为六把，即旋削盘，如图〔2-4b〕所示。该去皮机构具有这样的特点：因为支撑片具有一定的弹性，当萝卜自上往下插入时，支撑片让步于萝卜，而弹性片具有弹性，与萝卜始终相互接触，在盘架的旋转下，带动六把弹性刷子一起轴向运动，起到了高效的去皮作用。盘架设计图2—5盘架盘架是弹性刷的驱动动力的直接来源，也是弹性刷的载体。所以盘架的运动方式决定了弹性刷的运动方式和切削效果，如上文所述，支撑片的运动方式应当要符合弹性小刀片的最大切削效率，使弹性刷于萝卜周向运动，考虑到运动的连续性，设计成圆盘状，如图2图2—5盘架图2—6弹性刷固定方式结合一般萝卜的最大直径数据，Dmax=120mm，本设计将盘架的尺寸定为如图2—5所示〔螺纹孔的数据与标准件圆头螺钉GB6170-M6相匹配〕。弹性刷子是由弹性小刀片和支撑片组成，每个弹性刷由一颗螺钉固定在盘架上如图2图2—6弹性刷固定方式弹性刷随之一起旋转，到达连续削皮的目的。旋削盘的驱动形式盘架是弹性刷的驱动动力的直接来源，也是弹性刷的载体。即要使弹性刷的运动方式和切削效果得以保证，也要使其具有运动的连贯性。而由弹性刷与盘架组成的旋削盘是以圆周的方式运动的，但是无轴可以驱动其转动，故以皮带传动或者齿轮传动是比拟困难的。为更易于实现其转动，又在没有轴、传动比没有严格要求和功率比拟小的情况下，本文选择摩擦轮传动。而使之在一个固定的平面内转动，一个摩擦轮无法实现，所以为了保证旋削盘的运动稳定性，外加三个摩擦轮固定。如图2—7旋削盘盘架；2—支撑片；3—弹性小刀片4—驱动摩擦力；5、6、7盘架；2—支撑片；3—弹性小刀片4—驱动摩擦力；5、6、7—辅助摩擦轮图2—7旋削盘的驱动形式2.2进料斗的设计进料方案的选择据查询，当前机械设备的送料装置一般是使用传送皮带输送和曲柄滑块机构等。下面具体分析这两种送料方式的优缺点：图2—9曲柄滑块机构送料皮带轮1；2—皮带轮2；3—输送带；4—物料图2—8皮带送料〔1〕皮带送料皮带输送机结构紧凑，机架轻巧，具有输送量大、结构简单、维修方便等优点，是可连续的输送物料的机构，适用于散状物料的输送，如图〔2—8〕所示。但是对于大块状、量少的物料的小输送设备不益于使用这种方式，因为即浪费了动力，也达不到量少物料的输送的目的。〔2〕曲柄滑块机构送料对于这种输送方式该装置包括由送料滑块、摆轮、连杆等组成的间歇送料机构，如图〔2—9〕所示机构简图。该送料方式是间歇性的送料方式，不能连续的送料。基于上述两种送料方式的优缺点的分析得出：1—驱动轴1；2—1—驱动轴1；2—粗糙带；3—拉力弹簧；4—固定轴；5—滚子；6—带轮图2—10包夹〔2〕曲柄滑块机构送料方式适用间歇性要求物料的输送。而本文中针对萝卜在上述去皮方式：沿萝卜周向削皮。要求萝卜在连续输送到达物料传送的高效，也要满足当旋削盘周向选转时萝卜不与之一起旋转。也就是说，在萝卜在削皮的过程中，送料装置既要达到连续送料的目的，也要实现送料过程中起到一个加紧的目的。但是对于萝卜形状各异，大小不同的现实状况，皮带输送和曲柄滑块机构送料显然难于实现。1—支撑件；2—轴；31—支撑件；2—轴；3—粗糙滚筒；图2—11辅助夹板其中有两块带有粗糙皮带驱动动力，其余两块做辅助板，这四块夹板之间由四个板以拉力弹簧连接，保持加紧态势。辅助夹板的设计为了使包夹装置呈锥状，本文将辅助夹板设计成梯形，如图2—11所示，辅助夹板由两块夹板支撑件和七个长度不等的粗糙滚筒组成。粗糙滚筒是辅助夹板的主要组成部份，该零件需要做成具带有外表带有楞的滚筒，意义在于在滚筒在圆周上转动的同时，当萝卜与之接触时，滚筒的楞将嵌入萝卜的表层，就固定住了萝卜往下进给时的周向转动。而夹板支撑件是滚筒的载体，承当着整个夹板的骨架。轴与粗糙滚筒向匹配，是为了保证滚筒的转动，同时是两块夹板的连接零件。辅助夹板与粗糙滚筒的尺寸确定：图结合一般萝卜的最大直径与最小直径的数据，即Dmax=120mm和Dmin=图由正弦三角函数H=sin〔α〕L决定其中:H为包夹的竖着高度，即H=168mm。〔由设计要求所选定〕α为夹板的倾斜角，即α=10ºL为夹板的长度所以从上述公式计算得出L=173mm。通过正弦三角函数H=sin〔α〕L决定H、α、L之间的图2.13包夹根本尺寸要求关系。夹板支撑件和滚筒本身所占据的空间，将夹板支撑件的尺寸设计成如下图参照图2-12所示。将七个粗糙滚筒最大长度和最小长度分别设计为95mm和35mm；其余五个以10mm从小到达递增。直径相同，即设计成ø8mm。即下表所示：图2.13包夹根本尺寸要求表2-1各滚筒的尺寸参数次序〔从短到长〕1234567长度〔mm〕35455565758595外直径(mm)Ø外内直径(mm)Ø内说明：〔1〕ø15的孔是将夹板固定在机架上的位置；〔2〕滚筒Ø内粗糙滚筒制作工艺：图2.14滚筒内外径表示粗糙滚筒的制作难点在于粗糙部份的加工，如果选用一个空心管，在空心管外表焊接粗糙局部将会使工艺过程过于繁琐，而且细小的楞繁多，用焊接的方式将会费时费力。图2.14滚筒内外径表示本小节采用一种特殊的加工方式，如下列图〔图1-16〕的制作过程所示。图2—图2—15各小轴尺寸参数根据所需尺寸要求，选取钣金材料。在所选取钣金材料通过冲压加工，使在其外表冲出分布均匀的楞。再经过弯曲，卷成筒。图2—图2—16滚筒粗糙局部制作过程夹板支撑件制作工艺上述的尺寸计算可知，夹板支撑件的厚度3mm小于6mm〔钣金的最大厚度〕，不益于采用车、铣刨、磨等的传统加工方式，而是采用钣金加工的方式。如图2—17所示的简单制作过程。7个孔在的平面垂直与夹板支撑件的方向打ø4mm的孔以后，通过扭曲与扩孔使之呈ø5mm水平的水平孔；驱动夹板的设计驱动夹板与辅助夹板同属于包夹的组成局部，结图2—18支撑件的制作构相似，都是由夹板支撑件和滚筒组成，所以辅助夹板、滚筒和小轴在此不再赘述，与辅助夹板相比，主要区别在于驱动夹板的滚筒不是粗糙的，由于滚筒由于要安装粗糙带，所以设计成宽带轮的形式，图2-19图2—18支撑件的制作图2—19驱动夹板小带轮粗糙带与上述的粗糙滚筒的作用相似，粗糙滚筒是用于辅助夹板的，意义在于在滚筒在圆周上图2—19驱动夹板小带轮图2—20驱动夹板图2—20驱动夹板送到各个滚筒，是驱动夹板的动力来源。〔说明：当粗糙带转动时由于粗糙皮带对中间六个的张紧力将会很小，但是当萝卜往下运动时，必然对粗糙皮带有压力，以至于使滚筒一起运动。〕〔1〕滚筒尺寸图2—21驱动板小带轮2—7滚筒尺寸参照表2-1。第一个〔驱动板小带轮〕的尺寸如图2-图2—21驱动板小带轮〔2〕粗糙带粗糙皮带的作用如上述所述，是驱动夹板的动力来源。其外外表附加假设干金属小愣。造型如图2-22所示。通过驱动皮带轮的转动，带动粗糙皮带转动。包夹整体布置图2—22粗糙皮带图2—22粗糙皮带簧连接，保持加紧态势。当萝卜从上部进入时，通过摩擦带的摩擦作用使萝卜往下搓，由于包夹呈锥状，越往下，四块夹板的加紧力越大，然而使萝卜在轴向运动的同时，四块夹板的夹紧作用下，使萝卜在周向上防止了其转动。以便于旋削盘的切削时萝卜不与旋削盘一起旋转，形成旋削盘与萝卜之间的最大相对运动速度，以到达高效的去皮作用。所以根据包夹的形态，必须固定好辅助夹板和驱动夹板，而且也要确保驱动夹板的运动性和辅助夹板的辅助作用，所以根据驱动夹板和辅助夹板在夹板在包夹的作用，安装方式的简要陈述如下：〔该局部将于设备装配局部详细说明〕由于在包夹中，辅助夹板只起到一个在一定角度范围内的摆动，所以用一根固定轴作为其摆动轴方可。而驱动夹板的粗糙带需要与驱动轴相连接，又要也在一定角度范围内的摆动，所以在驱动轴外套两个支承件作为摆动轴。2.4出料口的设计图2—图2—23出料口将增加一个出料夹紧装置。出料口的结构较包夹简单，是包夹装置的功能之一，即夹紧。所以将其设计成如2—23图所示的部件。图2—24出料口设计尺寸为了使该该部件有一定的加紧作用，对去皮完局部防止萝卜在出旋削盘后摆动，也此同时，要起到对不同大小的萝卜的夹紧作用，也就是说，该加紧部件要具有一定的弹性，所以选用有机材料。并且根据表1.1〔一般萝卜的尺寸表〕出料口要满足一般萝卜的的加紧与摆动，也就是说，即对最小直径Dmin=50mm萝卜的加紧也要能容纳最大直径Dmax=120mm图2—24出料口设计尺寸2.5传动方案传动方案的选择减速电机；2、4、13、14、19——减速电机；2、4、13、14、19——带轮；3、11、20—皮带；5、12、18、15—轴；6—宽带轮；7、8、16、17—锥齿轮；9—粗糙皮带；10、21、22—摩擦轮；23—旋削盘；24—机架图2.25方案一对于提高机械的性能和质量,降低机械的制造本钱和使用费用等都是至关重要的。根据设计要求，本文所设计的包夹入口、旋削盘是机器的主要构件，也是整个机器的动力终端，所以该去皮设备具有两个局部需要驱动，一个是旋削盘的驱动，另外一局部是包夹中两块驱动夹板的的粗糙皮带的驱动。这两局部的驱动对于萝卜而言是在周向〔旋削盘〕和轴向〔包夹〕的运动，位于机器的中上部，所以传动方案设计成并联式分路传动，在同一个动力源支持中，需要由锥齿轮、皮带等来完成动力在这两个方向的动力分配。为此本文将以此为方案设计根底，有以下的三种方案：动力传动方案一：如图2-25所示，该动力传递方案，原动机〔减速电机1〕位于整个传动系统的中部，这样以便于往上对包夹入口的两块驱动板的动力传递，往下对旋削盘传输动力。原理陈述如下：1—机架；21—机架；2—减速电机；3、5—带轮；4—皮带；7、8、10—摩擦轮；9—旋削盘；12、13—直齿轮；14、20—粗糙皮带；16、18—锥齿轮；17、19—宽带轮；20、22—小带轮图2—26方案二样就将一个原动机的动力分配到了包夹中的两个驱动皮带和旋削盘。动力传动方案二：如图2-26所示，该动力传动方案，原动机〔减速电机2〕设置在传动系统的底部，传动方案设计成串联式传动，将动力传递给包夹的两粗糙带和旋削盘。原理陈述如下[16]：电机2上安装带轮3，通过皮带4将动力传递给带轮5，带轮5与摩擦轮7和齿轮12同轴，摩擦轮7与旋削盘通过摩擦副相连接，在摩擦轮8、摩擦轮9的支撑下将动力传给旋削盘，在摩擦轮7的转动下促使旋削盘随之一起转动。另外，通过直齿轮12和直齿轮13所组成的齿轮副通过轴15将动力传递到锥齿轮16，再经过锥齿轮17，通过带轮18将动力传递到包夹中的粗糙带14，再通过锥齿轮与宽带轮19同轴，将动力传到包夹的另以驱动夹板的粗糙带。这样将一个动力源〔电机2〕的动力传到本设计的主要构件旋削盘和包夹的两个驱动夹板。动力传动方案三：该动力传动方案将原动机〔减速电机1〕至于整个机器的底部，以并联的方式将电机的动力分配到包夹的两个驱动皮带和旋削盘。如图2-27所示运动传动简图。包括四组带传动、两组锥齿轮的传动、和四组摩擦轮传动。原理陈述如下：1—1—减速电机；2—带轮；3—皮带；4—带轮；5—轴1；6—锥齿轮；7—锥齿轮；8—带轮；9—粗糙皮带；10—锥齿轮；11—锥齿轮；12—带轮；13—粗糙皮带；14、16、17—摩擦轮；18—驱动摩擦轮；19—旋削盘；20—带轮；21皮带；22—机架图2—27方案三动板，同时，通过锥齿轮10、11组成的齿轮副将动力传到另外一个方向，通过带轮12和带轮15将动力传送到包夹入口另外的一个驱动板上。再由带轮2，通过皮带21将动力创送给带轮20，通过轴将动力传递给驱动摩擦轮18，在摩擦轮14、16、17的支撑下和驱动摩擦轮的驱动下使旋削盘转动。这样可实现在包夹入口的进给下，将物料进给至旋削盘中，在旋削盘的转动下，盘内弹性刷子与物料接触，两个动作协调动作，实现物料去皮的目的。对三种动力传动方案的评价：针对同一个机构运动目标，有假设干种动力传动方案，具有多解性，同上述对旋削盘的驱动和包夹入口驱动板宽带的驱动有三种方案，或许更多，现对上述三种评价及择优：第一种传动方案总共有8级传动，由5个带传动、2对锥齿轮传动和一个摩擦副传动，考虑到在传动过程中的动力损失，传动效率将会低下，而且传递过于繁琐，所以不益于采用此种动力传动方案。第二种传动方案总共有7级传动，由3个带传动、3个齿轮副传动和一个摩擦副传动，同上一种方案一样，传动动力损失较多，而且对于立式的设备不利于实现。所以该动力传动方案也不益于选择。第三种传动方案总共有5级传动，该传动方案由2个带传动、2个齿轮副传动和1个摩擦副传动，较上述两种传动方案，此传动方案较为简洁，整个传动过程中的动力损失较小，传动简单，易于实现。综上三种传动方案的简要分析，综合考虑传动平稳，效率高，生产要求低，易于维修、维护，本文选择第三种方案作为整个设备的传动方案。要满足设计要求，必须考虑以下三个问题：第一个问题是包夹对萝卜的进给速度;第二个问题是旋削盘的去皮速度；第三个问题是旋削盘的去皮速度与包夹萝卜进给量速度之间的相互协调问题；下文将针对上述三个问题逐一解决。传动方案中的有关计算包夹的驱动夹板粗糙带与两带轮的计算：粗糙带属于传送带的一种，是平带的特种，所以本文对粗糙带的设计参照平带的设计理论。驱动板带轮的设计：设计带轮时应满足重量轻，结构工艺性好，无沙砾，质量分布均匀等的设计要求。基于理论加工效率：在保证供料正常的情况下，平均10min以内完成对120棵萝卜的去皮的要求。所以计算得出平均每棵萝卜的去皮时间为5s，也就是说两棵萝卜的去皮间隔为5s，考虑到包夹中两驱动板粗糙带与萝卜之间的滑动现象，本文将一颗萝卜的平均进给时间拟定为6s。也就是说，两驱动板的粗糙皮带的转动速度要与设计要求相匹配。取萝卜的平均长度L=347mm，根据速度公式得出：V=式中：V—粗糙带的转动速度;L—萝卜的平均长度；t—平均进给拟定时间。根据上述包夹的进给要求，粗糙带的圆周速度V<25m/s，由于包夹结构紧凑，所以将两宽带轮的传动比设为i=0.3。在节已经确定了小带轮的尺寸，如图2.14所示，即D2=6mm由公式D2式中：D2D—滑动系数，取值〔0.01～0.02〕〔机械设计手册〕i—两带轮的传动比。代入数据到公式〔2-2〕得：D图2—28驱动板大带轮设计尺寸为了使其中n是转速、r是半径与小带轮的相互匹配，大带轮的设计尺寸如下图2-28所示图2—28驱动板大带轮设计尺寸由线速度与转速关系式：V=π式中：n是驱动带轮的转速；r是驱动带轮半径；代入数值得：n驱=55.414r/min。驱动摩擦轮的设计旋削盘内有用于削皮的六块刀片刷，考虑到刀片的有效的去皮面积，拟定有两块刀片同时经过萝卜的同一位置时可以将萝卜皮去除，所以三分之一转可以削完萝卜表皮的一周。根据上文支撑片的宽度为d=10mm，所以一周的去皮长度：L=式中：k1为了包夹的进给速度与旋削盘的削皮速度相匹配，那么旋削盘的转速：n旋=58/30≈由转速与线速度的公式式V式中：n旋r旋V旋削盘的转速与驱动摩擦轮存在如下式的〔2-5〕的关系。i=n式中：i—传动比〔查机械设计手册—摩擦副的传动比〕取i=4；n1n1d旋—旋削盘基准直径；d旋d由上式计算得d驱=32mm由式V=式中：n旋r旋代入数值得：n=55.414r/ min而由每秒进给速度v包=58mm/s计算，进而可以得到粗糙带的传动速度与旋削盘的速度比：i=旋削盘的驱动是小功率的传动，用摩擦轮驱动符合设计原那么，旋削盘的选材是用45钢，而驱动轮选用非金属材料〔硅胶〕的摩擦轮。因为摩擦副中有一个为非金属材料，所以设计计算用条件性计算法计算。ω式中：L—轮面接触线长度；见附图〔旋削盘架〕；ω-ω-单位长度载荷；表2—3材料的摩擦系数f、许用接触压力[σH]及单位长度许用载荷ω查表2—3得代入计算得ω图2—29驱动摩擦轮图2—29驱动摩擦轮通过以上计算所得到的关于旋削盘的参数可以得到如下列图2-29所示的驱动摩擦轮的结构示意图。尺寸见附〔驱动摩擦轮〕。轮面材料工作条件摩擦系数f[σHω淬火刚～淬火刚在油润滑下0.04～0.05〔25～30HRC〕铸铁～铸铁在油润滑下0.04～0.051.5σbb=1\*GB3①钢～钢枯燥0.1～0.15〔1.2～1.5〕HBS橡胶～铸铁〔或钢〕枯燥0.4～0.610～30夹布胶木～铸铁〔或钢〕枯燥0.2～0.2540～80皮革～铸铁枯燥0.25～0.3515～35注：=1\*GB3①铸铁抗弯强度极限2.5.3传动方案的选择电动机类型的选择由于该设备是家庭生产使用，所以电动机的类型根据家用电220v的动力源和工作条件，选用单相减速电机。电动机功率的选择该机器的旋削盘的旋转和包夹的驱动板为驱动部位，这两局部由估算分别可得F旋工作机所需要得有效功率为P=+=0.26KW为计算电动机所需的功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总效率η。设η1、η2、η3、η4、η5分别为V带、圆锥齿轮传动〔设齿轮精度为8级〕、滚动轴承、角接触滚子轴承、滚筒的效率，查表得到η1=0.96、η2=0.97、η3=0.99、η4=0.95、η5=0.96，那么传动装置的总效率为[12]电动机所需功率为查表选取电动机额定功率为0.4kW。电动机转速的选择该设备是用于家庭使用，益使用单相电源，根据工作机的转速n旋=120r/min和n驱=55.414r/min，功率Pd=0.4kw所以选用常用的立式安装方式，选用CV-30-400-10-A和CV-40-400-15-A电动机型号确实定根据电动机所需功率和同步转速，取电动机型号为CV-30-400-10-A和CV-40-400-15-A，根据电动机的满载转速nm和滚筒转速nw可算出总传动比，将两种电动机的数据和减速比方下。表2-1两种电动机的数据及总传动比的比拟方案号电动机型号额定功率/kW输出转速/(r/min)减速比方案号1CV-30-400-3-A0.45003—1012CV-40-400-5-A0.430015—902由表2—1可知，方案1虽电机转速高、价格低，但总传动比大。为了合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案1，即电动机型号为CV-30-400-10-A。根据总功率查《机械设计手册》[17]选用型号为CV-30-400-10-A的电动机，具体见表2-2：表2—2选用电动机型号及重要尺寸名称数据型号CV-30-400-10-A功率400W频率50Hz输出转速500r/min效率71％外形尺寸〔长×宽×高〕323mm×163mm×152mm质量11kg5.各级传动比和转速计算[9]2—4为V带传动〔传动比i=2〕：由V带传动比公式：i=d2/d4=n4/n2式中：n2为电机的转速，即n2=500r/min;计算可得n4=250r/min；同理：2—20为V带传动〔传动比i=0.5〕：由V带传动比公式：i=d2/d4=n4/n20式中：n2为电机的转速，即n2=500r/min;计算可得：n22=100r/min；6—7锥齿轮传动〔传动比i=2〕：z7=30mm、z6=15i=z7/z6=n6/n7其中n4=n6=125r/min，计算可得：n7=250r/min；同理：10—11为锥齿轮传动〔传动比i=1〕：z10=20mm、z11=i=z11/z10=n10/n11其中n7=n10=65r/min；计算可得：n11=250r/min；18—19为摩擦轮轮传动〔传动比i=1〕：d19=130mm；d18=32i=d19/d18=n18/n19其中n18=n20=1000r/min，计算可得：n19=250r/min；6.各级功率计算[11]该小节将由功率的传递效率公式：η=p2/p1计算得出各级功率式中：η—传递效率；p2输出功率；p1输入功率设η1、η2、η3、η4、η5分别为V带、圆锥齿轮传动〔设圆锥齿轮精度为8级〕、滚动轴承、角接触滚子轴承、滚筒的效率。P1=η1P0=0.92×0.4=0.368kw；[7]式中：p0—减速电机的功率;P1—传动轴5的传递功率；2.5.4轴5的设计计算由于轴的转速不是很高，且工作平稳，从而选择轴的材料为45钢的采用实心轴[10]。式中:d－轴的直径，mmT－轴传递的转矩，N.mmP－轴传递的额定功率，kwn－轴的转速，r/min[]－轴材料的许用切应力，Mpa30[0]。其中：T=M=9549{P}根据上面公式计算[5]，齿轮轴的最小直径d＝10mm；大齿轮轴的最小直径d＝依据结构，设计如图2-30〔a〕的结构图及所求得2-30〔b〕扭距图所示。2-30〔a〕轴5的机构图2--30〔b〕轴5扭距图2.5.5轴承的选择考虑轴5受力大且是径向力和轴向力均存在，应选用圆锥滚子轴承302122个〔GB/T276-1993〕7200C/D。[6]2.6萝卜去皮机的总体设计在本节设计中，主要针对的是上述萝卜去皮机的外观结构、部件装配、根本工作流程，及工作原理三局部。设计萝卜去皮机的机架，可以实现上述设计所需实现功能；综合地表达工作流程和工作原理。更直观地了解本次设计中的萝卜去皮机的选机。机架的设计包夹入口和旋削盘是本文的两个执行局部，为了使这两局部在一个较平稳的环境正常的运转和动力的高效传递，机架的布置尤为重要。在满足机架设计准那么的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑以下各项要求：1、机架的重量轻，材料选择适宜，本钱低；2、结构合理，便于制造；3、结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便；[7]所以机架的设计如图2.31所示。如图2——31所示为本文所设计案例中的新型萝卜去皮机的机架示意图，机架主要用来新型萝卜去皮机来完成整个进给和切削过程。同时皮削从从机下排除。根据前面对新型萝卜去皮机的设计，动力传递方案的选择可知，为了防止整个机器的上重下轻，因此将电机选择固定在机架的中下方。包夹入口通过粗糙皮带的传动使萝卜往下进给所以包夹入口安装在整个机架的上部，旋削盘是整个机器的切削机构，置与机架的中上部，以便于实现当萝卜从包夹传送下来时与旋削盘接触削皮的目的。为了使该该部件有一定的加紧作用，对去皮完局部防止萝卜在出旋削盘后摆动，所以将所设计的出料口布置在机架的下方。以此同时，为了使操作者便于操作和保证人生平安，机架设立了机壳安装板块，机器的传动机构与人相隔开[15]。1—电机的安装位置;2—轴5的轴承座安装位置;3—包夹安装位置及包夹驱动轴安装位置;4—旋削盘安装位置;5—出料口安装位置;6—支架;7—机壳安装螺纹孔位置图5-31机架示意图2.6.1本文所研究的新型萝卜去皮机，其结构较为复杂，部件繁多，整体的装配尤1—轴端固定螺母;2—带轮;3—键;4—轴5;6—轴承支座1;7—轴承支座28—键9—键图2—32轴5的装配示意图为重要；所以在本节将针对新型萝卜去皮机的主要机构：旋削盘、包夹、出料口及动力传动机构的装配进行说明；〔1〕轴5的安装轴5是通过皮带将动力传送给包夹装置的部件，连接着动力也执行装置的桥梁，而为使其在一个稳定的环境运转，即由于轴5要与带轮和锥齿轮相连接，中间有轴承座固定，轴上的配件即安装示意图如图2-32所示。2.6.2旋削盘的安装1、3、4—辅助摩擦轮;6—驱动摩擦;5—弹性刀片图2—25旋削盘的安装示意图旋削盘是萝卜切削的执行装置，该装置由四个摩擦轮与旋削盘配合工作，其中一个为驱动轮，其他三个为辅助轮，在驱动轮的驱动下，旋削盘转动。如图2—25所示。2.6.3驱动夹板的安装1—锥齿轮；2—轴承；3—夹板驱动轴1；4—宽带轮；5—键；7—轴承；8—锥齿轮；9—固定螺母；10—固定螺钉图2.33夹板驱动轴安装包夹中驱动夹板属于较复杂机构，由支撑板、滚筒、宽带轮、粗糙皮带等组成；四块夹板组成了一个四棱锥型的漏斗，四块夹板由拉力弹簧连接，呈夹紧态势。在此以一块夹板为例说明夹板的安装配件及过程图；如图2-34所示，为了使粗糙皮带在驱动夹板在一个安稳的环境里运转，并且由动从轴5传递到该夹板，该轴上配备相应两个锥齿轮、两个轴承、宽带轮的部件，为了使宽带轮的固定，特意配备了键和固定螺钉，在轴向和周相同时固定。粗糙带；2—宽带轮；3—夹板驱动轴；4—支件；5—夹板支撑件；6—夹架图2-34夹板的安装夹板的在一定角度的摆动，也就是说夹板随萝卜大小而摆动，紧贴于萝卜的外表，所以摆动的轴与夹板驱动轴同轴心，但是夹板驱动轴固定于机架，而夹板固定于支件；2.6.4整体装配本小结针对上述关键部件的装配说明的根底上，对新型萝卜去皮机的整体装配进行简要的说明。如图2-35所示为新型萝卜去皮机的爆炸图；该图针对新型萝卜去皮机的主要机构进行了标注，而且由图可知各主要部件的相对位置。1—减速电机;2—皮带；3—锥齿轮；4—锥齿轮；5—夹板驱动轴；6—辅助夹板；7—拉力弹簧；8—辅助夹板固定轴；9—辅助夹板；10—旋削盘；11—摩擦轮；12—出料口；13—宽带轮；14—粗糙带；15—锥齿轮；16—机架；17—带轮；18—传动轴5图2-35新型萝卜去皮机爆炸图2.6.5新型萝卜去皮机的工作流程本文所研究的新型萝卜去皮机，在人工的配合下，利用机构与机构之间的相互协调运动，实现了对萝卜的去皮目的。在机器的运行过程中，起工作流程如图2-36所示。机器去皮皮输出去皮萝卜机器去皮皮输出去皮萝卜切丝洗净萝卜送料及夹紧〔包送料及夹紧〔包夹〕削皮〔旋削盘〕削皮〔旋削盘〕出料及辅助夹出料及辅助夹紧图2-36新型萝卜去皮机的去皮流程图2.6.6新型萝卜去皮机的整体效果图11—减速电机；2—出料口；3—旋削盘；4—包夹图2-37新型萝卜去皮机效果图如图2-37所示为本文中所研究的新型萝卜去皮机，其工作原理简述如下概述：洗净后的萝卜用人工将其送入包夹入口，在包夹的粗糙带的作用下使萝卜往下进给，同时被包夹夹紧，当萝卜边夹紧边进给经过旋削盘时与弹性刀片相接触，在旋削盘于萝卜周向转动，去除萝卜皮，然后经过削皮局部的萝卜在出料口的辅助夹紧往下落入箩筐中，完成削皮。[14]第三章总结与展望3.1设计总结3.1.1设计成果归纳本文所研究的新型萝卜去皮机，利用机构之间的相互协调运动，把人工洗干净的萝卜进行去皮加工，送料与削皮结合起来，从而实现替代人工来完成的萝卜去皮工作。该去皮机结合了萝卜去皮的要求。该设备最大优势是属于轻便、效率高的小型食品加工机械。由于考虑到萝卜的形态，大小的不同，设计成灵活的包夹和旋削盘与萝卜的形态，大小变化而变化，所以适用不同的萝卜，应用较为范围广泛。本文所研究的主要内容及获得的成果如下：〔1〕萝卜削皮机萝卜夹紧装置的设计和制作；〔2萝卜削皮机的切削的新型刀具的设计和制作；〔3〕完成了萝卜削皮机传动系统的方案设计；〔4〕做出组装起来的三维实体图、部件图；〔5〕做出样品模型。新型萝卜去皮机的创新点在萝卜的栽植过程中有许多不确定因素，以至于去皮原料有大小、长度不以，因而，基于实用新型创造专利《萝卜去皮机》，对该实用新型创造在原理和去皮方式的机构进行了重新设计，对萝卜的去皮更高效，更使用。本文较实用新型创造专利《萝卜去皮机》有以下的创新点：〔1〕将旋削盘由图3—1〔a〕重新改良成图3—2〔b〕，由复杂到轻捷的机构的设计节省动力而且易于实现；〔b〕〔a〕图3-1旋削盘的创新〔2〕刀片的设计较为轻便，将一把刀片的刀刃设计成多个小刀片，去皮的效率在很大程度上得到提高；〔3〕包夹的设计突破了传统的输料与夹紧别离模式，将二者统一起来，形成边夹紧边输料的态势；〔4〕多种传动机构统成一个传动系统，实现了进给与削皮同时进行的目的；〔5〕首次拟定采用机械装置替代人工完成对萝卜的去皮，到达提高生产效率的目的；〔6〕在部件的布置上有一定的灵活性，拆装方便，易更换和清洗。3.2总结文章至此已将新型萝卜去机设计完成，为此对整个设计过程如下总结：在本此毕业设计期间，笔者通过对当地的加工型萝卜的现状进行了分析与总结，呈现出当前萝卜去皮的缺乏，并通过对现有的萝卜去皮机的开展现状进行了分析和比拟，基于上一代萝卜去皮机的设计根底，发现了该去皮机的缺乏，通过比照，设想出新型的去皮方式，为此拟定了所研究课题。针对所研究的课题进行了实地对萝卜特性的调查，并且采集了大局部设计所需要的设计数据。针对当前去皮方式的比照，设想新型的去皮机构和送料机构，为此对去皮机构和送料机构等进行设计，即对旋削盘、包夹、动力传递系统等的设计，将主要的执行装置、动力传递系统统一成一个整体，并通过计算所需的功率和转速和使用场合选择电机，为使执行装置和传动系统在