馬鈴薯、土豆切片機的設計含9張CAD圖
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XXXX XXX土豆切片機的設計XXX XXX指導老師：XXX 答辯人：XXX緒論研究方法與思路結(jié)論與展望致謝主要內(nèi)容1234緒論第一部分國內(nèi)外研究現(xiàn)狀選題背景研究意義設計要求主要創(chuàng)新研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)緒論4選題背景 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡臇|西。而像土豆這種塊莖類蔬菜是生活中常用的食品。此外，土豆也是加工食品類的常見原料。土豆呈橢球狀，將土豆加工成片狀是生產(chǎn)生活中最常見的工序。隨著科技與生活的快速發(fā)展，人們不僅對食品的本身價值要求提高了，同時對土豆切片的美觀性也有了更高要求。當今科技切菜機的功能日益增多，自動化、智能化程度越來越高，研究土豆自動切片機，讓土豆切片更均勻，以及對提高工作效率。研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)緒論5研究意義改變生產(chǎn)方式高產(chǎn)省時省力經(jīng)濟效益機械化切割，可以有效地提高以往的勞動方式。機械化切片不斷提高生產(chǎn)量，滿足需求。解放了農(nóng)民的雙手，極大地解放勞動力。降低了勞動成本，提高了生產(chǎn)量，提高中國農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益。研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)緒論6國外相關(guān)研究綜述進步快發(fā)展早由于我國是農(nóng)業(yè)大國，有人很早便對土豆切片機進行了研究與設計，已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷史。國外一些切菜技術(shù)先進的發(fā)達國家，多功能的切菜機已經(jīng)基本實現(xiàn)了切菜機械化。研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)緒論7國內(nèi)相關(guān)研究綜述起步供需成本隨著人們生活水平的提高，以及受教育的程度的提升，人們也越來越認識到農(nóng)業(yè)機械化的優(yōu)勢，我們國家對于關(guān)于農(nóng)業(yè)機械化的機器的需求也在日益增加。每年均需要進口10萬噸以上才能夠滿足市場需求我國的土豆切片機起步比較晚，技術(shù)還不太成熟。土豆切片機大都是一些土豆加工廠對設計對象進行的設計，很少把設計對象面向小型的或者家用的土豆切片機。研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)緒論8設計要求324切片均勻省時省力運行平穩(wěn)1研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)緒論9主要創(chuàng)新AB體積小，結(jié)構(gòu)簡單適用于家庭、餐廳、小作坊的小型農(nóng)產(chǎn)品加工機械。主要創(chuàng)新研究思路與過程第二部分研究思路研究方案研究方案可行性論證緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)研究方法與思路11研究思路整體裝配。確定方案結(jié)構(gòu)選定初步設計方案查閱資料。緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)研究方法與思路12研究方案添加文本內(nèi)容方案2方案1手搖切片機自身提供動力12緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)研究方法與思路13研究方案可行性論證放棄選用方案一動力由勞動力提供，結(jié)構(gòu)簡單，但是費時費力，容易割到手，并且生產(chǎn)量跟不上。方案二動力由電機通過帶輪傳遞給主軸，省時省力，便于推廣。關(guān)鍵技術(shù)第三部分設計原則基本機構(gòu)方案原理主要機構(gòu)緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)關(guān)鍵技術(shù)與難點15整體設計設計原則基本機構(gòu)方案原理主要機構(gòu)緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)關(guān)鍵技術(shù)與難點161體積小，結(jié)構(gòu)簡單2避免切到手，安全3省時省力設計原則緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)關(guān)鍵技術(shù)與難點17基本機構(gòu)緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)關(guān)鍵技術(shù)與難點18裝配圖緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)關(guān)鍵技術(shù)與難點19方案原理土豆切片機的工作原理主要是以動力傳動為主，其主要采用電動機作為動力，轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤中心處的轉(zhuǎn)軸，一段是設計的手柄，另外一端設計有均勻排列的幾個刀片。在料斗和殼體內(nèi)側(cè)預留有一定的間隙，起作用是防止刀片在旋轉(zhuǎn)切削時對殼體造成破壞。此外，料斗的作用是放置土豆的裝置，料斗使用螺紋安裝在了裝盤上。緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)成果與應用20主軸：dmin=36mm。主要機構(gòu)電機V帶輪，主軸帶輪兩個帶輪輪槽工作表面的粗糙度均選用1.6結(jié)論與展望第三部分結(jié)論成展望緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點研究成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)論文總結(jié)221.簡述了土豆切片機的概況和發(fā)展歷程，提出了存在問題。分析了設計原理與動力設計。2.面對家用的土豆切片機研究結(jié)論3.總體方案的確定4.5.實現(xiàn)土豆切片機的預期工作目標。V帶、軸、刀片、刀盤等進行設計計算緒論研究方法與思路關(guān)鍵技術(shù)與難點研究成果與應用相關(guān)建議論文總結(jié)論文總結(jié)23展望展望 1.除了人才隊伍培養(yǎng)，還需要不斷加大研發(fā)資金投入，以及創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，緊跟市場和時代發(fā)展需求，如此，才能在激烈的市場競爭和美好的發(fā)展前景中獲得屬于自己的機遇。展望 2.由于條件達不到，對于切片機的有些零件，機構(gòu)優(yōu)化程度不夠。在發(fā)展的過程中，還需要時刻關(guān)注市場需求的走向。中國作為一個農(nóng)業(yè)大國，隨著社會的進步與發(fā)展，科技力量會越來越強，機械化的程度會飛速提高，會越來越成熟。致謝第四部分論文寫完了，大學也上完了，經(jīng)歷了專升本的我，沒有選擇考研，這將是我最后的大學時光。通過這次的畢業(yè)設計，鍛煉了自己寫論文的能力，而且還鍛煉了自己的查資料的能力，并且提高了自己看圖、繪圖的能力，為自己以后的工作打下了堅實的基礎。在論文撰寫過程中，得到了同學和老師的大力幫助。在這里我想感謝一下我的父母，支持我選擇專升本，能給我創(chuàng)造出這樣優(yōu)越的學習條件，讓我能夠安心地進行學習，能夠再一次感受到大學生活的美好與快樂，你們辛苦了！我還要感謝我的指導老師殷鳳蘭老師。她是一名優(yōu)秀的教師，是一個有愛的老師，這兩年的時間里，真的很高興能夠遇到你。再次感謝殷老師日常對我的引導與幫助，尤其在畢業(yè)設計中，對我提出的問題進行了詳細耐心的講解，真的十分敬佩老師嚴謹治學的態(tài)度。這幾個月的接觸讓我學到了很多，相信會讓我受益終生。老師，您辛苦了！謝謝觀看懇請各位老師批評指正！指導老師：XXX 答辯人：XXX
土豆切片機設計
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.3 本文主要研究內(nèi)容 3
第二章 土豆切片機總體方案的確定 4
2.1 土豆切片機結(jié)構(gòu)原理分析 4
2.1.1 結(jié)構(gòu)及設計參數(shù) 4
2.1.2 工作原理及工作條件 4
2.2 傳動參數(shù)的計算 5
2.3 動力參數(shù)計算 6
第三章 電動機和軸的選擇 7
3.1 電動機的選擇 7
3.2電動機功率和轉(zhuǎn)速的選擇 7
3.3電動機型號確定 7
3.4主軸的設計確定 7
第四章 V帶部分的設計與計算 9
4.1 V帶的設計 9
4.1.1 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設計 9
4.1.2 帶輪尺寸的設計 9
4.2 V帶傳動的設計計算 11
4.3 V帶輪材料的選擇 13
第五章 部分零件的校核 14
5.1 軸的校核 14
5.2軸承的壽命計算 16
5.3鍵的校核 19
第六章 機架的設計 21
6.1 機架設計要求 21
6.2 機架材料的選擇及壁厚設計 21
6.3 機體結(jié)構(gòu)的設計 21
第七章 結(jié)論與展望 23
7.1結(jié)論 23
7.2展望 23
參考文獻 24
致謝 25
土豆切片機設計
摘 要
像土豆這種塊莖類蔬菜是我國的一種高產(chǎn)、高營養(yǎng)的農(nóng)作物，是人們生活中的常用蔬菜，也是食品加工中的一種常用原料。土豆呈橢球狀，將土豆加工成片狀是生產(chǎn)生活中最常見的工序。因此，如何將土豆快速高效的加工成片狀具有重要的研究意義。
本文以在分析土豆的形狀特點的基礎上，設計了一款將土豆切削成片的設備。分析土豆切片機的結(jié)構(gòu)，并對土豆切片機的關(guān)鍵零部件進行設計與計算。設計的主要部分為對總體方案的設計，還有對V帶、軸、刀片、刀盤等進行設計，以及對主要零部件進行了選擇校核，最終實現(xiàn)土豆切片機的預期工作目標。其中主要工作過程為：電機經(jīng)過帶傳動帶動帶輪，帶輪帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上通過4個螺栓固定2個刀片，轉(zhuǎn)子帶動刀片旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的刀片通過漏斗與刀片的間隙切削出土豆片。
關(guān)鍵詞：土豆；切片機；設計；計算
Design of Potato slicer
Abstract
Tuber vegetables like potatoes are a kind of high-yield crops in China. They are not only essential vegetables for people's daily lives, but also common raw materials for processed foods. Potatoes are ellipsoidal, and processing potatoes into flakes is the most common process in production and life. Therefore, how to quickly and efficiently process potatoes into flakes has important research significance.
Based on the analysis of the shape characteristics of potatoes, this paper designs a device for cutting potatoes into slices. Analyze the structure of potato slicer, and design and calculate the key parts of potato slicer. It mainly includes the determination of the overall plan, the design calculation of the V-belt, shaft, blade, cutter head, etc., as well as the selection and verification of the main parts, and finally achieves the expected work goals of the potato slicer. The main working process is as follows: the motor drives the pulley through the belt drive, the pulley drives the main shaft to rotate, the main shaft drives the rotor to rotate, the rotor is driven to fix the two blades by 4 bolts, the rotor drives the blade to rotate, and the rotating blade passes through the gap between the funnel and the blade Cut out potato chips.
Key words: Potato; Slicer; Design; Calculation
II
XXXX
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡臇|西。而像土豆這種塊莖類蔬菜是生活中常用的食品。此外，土豆也是加工食品類的常見原料。土豆呈橢球狀，將土豆加工成片狀是生產(chǎn)生活中最常見的工序。土豆等塊莖類蔬菜這一類作物在目前為止我國國內(nèi)種植分布很廣，尤其是東北三省和陜甘寧地帶土豆種植率都比較高，也是目前為止我國主要農(nóng)作物之一。馬鈴薯這種蔬菜作物還是一種很好的蔬菜食用菌和蔬菜水果綜合作物。我國國內(nèi)現(xiàn)有15個薯類野生農(nóng)業(yè)作物園和農(nóng)業(yè)綜合種植區(qū)耕地總面積1.4億畝左右，總產(chǎn)量每年可高達2-3千萬噸，是目前為止世界上國內(nèi)種植薯類產(chǎn)薯最多的野生農(nóng)業(yè)種植國家[1]。
根莖莖葉類食品蔬菜在生產(chǎn)加工時，它們的切片、切絲是一道重要的農(nóng)藝工序，切菜機械也是一種重要的加工食品蔬菜專用機械。目前的手工切菜機產(chǎn)品有很多種，多為一些大型切割設備，體積較大，價格昂貴，但是目前應用于各種根莖型各類大葉蔬菜手工切削的切割機構(gòu)產(chǎn)品類型區(qū)很少，主要都是應用在一些小型的加工食品蔬菜加工廠里因體積小生產(chǎn)效率低不是很適用于在大型的加工廠里直接進行蔬菜成批生產(chǎn)，因為目前我國的各種根莖型各類大葉蔬菜切削種植多由本地農(nóng)民或者個體手工種植而且還要定期進行蔬菜清洗以及去蒂等復雜工序很難直接進行到大批量生產(chǎn)。
因此，隨著科技與生活的快速發(fā)展，人們不僅對食品的本身價值要求提高了，同時對土豆切片的美觀性也有了更高要求。當今科技切菜機的功能日益增多，自動化、智能化程度越來越高，研究土豆自動切片機，讓土豆切片更均勻，以及對提高工作效率。最為重要的是土豆切片可以把人們從繁瑣的手工切片中解脫出來。對降低生產(chǎn)成本，提高工作效率具有重要作用。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
我國的離心式切片機生產(chǎn)技術(shù)最早始于上世紀七十年代初期，我國的離心式切片收割機廣泛應用于新鮮蔬菜、中藥、凍肉等食品領域，其中采用離心式的收割機應用尤為顯著。目前應用我國離心式切片機的主要生產(chǎn)方式可以分為：
（1）建議選用一種直線式或往復式自動切片機。由于采用直線式和往復式自動切片機的主要優(yōu)點之一是設備結(jié)構(gòu)簡單，但是使用效益低。因此它被廣泛應用于對機械工作效率要求不高、效益低的各種工業(yè)應用技術(shù)場合。
（2）切片采用一種圓盤式的旋轉(zhuǎn)式進行切片。圓盤式和旋轉(zhuǎn)式電動切片機的優(yōu)點操作方便機構(gòu)簡單也就具有較高的傳動性能和產(chǎn)品生產(chǎn)的一定經(jīng)濟效益，因此它廣泛應用于各種的應用場合。
（3）切片收割機采用水槍式收割切片。對于水槍式收割切片這種方法最大的缺點便是需要消耗大量的電能和水，十分不環(huán)保節(jié)能。而且切出的土豆片只能是平直的，所以應用不廣泛。
（4）選擇用于內(nèi)外圓形。其中包括用于內(nèi)圓和內(nèi)外正方形類型切片的外圓和內(nèi)圓形切片)的圓形切片。該種切片方式雖然可以很好的實現(xiàn)對土豆的切片，而且生產(chǎn)效率也比較高。但是該種切片機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜，設計較困難，因此它被廣泛應用于對切片工作效率的設計要求相當高的一些大型專業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究領域。
綜合國內(nèi)外的土豆切片機的研究現(xiàn)狀。由于我國是農(nóng)業(yè)大國，有人很早便對土豆切片機進行了研究與設計，已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷史。近幾年來我國切片機的技術(shù)研制和發(fā)展也非常迅速，可是與技術(shù)較為成熟的發(fā)達國家來比，我國的土豆切片機起步比較晚，技術(shù)還不太成熟。雖然在我過現(xiàn)代中國已有了切片機的生產(chǎn)廠家，比如山東省諸城市大洋食品機械廠的生產(chǎn)大洋食品品牌中藥材土豆的切片機有400型、600型、江陰鑫達藥化機械的生產(chǎn)中藥材土豆切片機等。但是我國的企業(yè)在切片機生產(chǎn)方面仍然還是沒有能夠取得根本性的突破。通過查閱資料和以上分析可得，土豆切片機大都是一些土豆加工廠對設計對象進行的設計，很少把設計對象面向小型的或者家用的土豆切片機。
國外一些切菜技術(shù)先進的發(fā)達國家，多功能的切菜機已經(jīng)基本實現(xiàn)了切菜機械化。多功能切菜機主要是由專業(yè)的加工設備制造公司研發(fā)出來生產(chǎn)完成，切菜設備配套比較齊全，包括輸送機、清選機、入料機、切片機等。切菜效率較高，比如著名的瑞士meyer-burgerag公司的mits系列機，日本的tokyosemitsu株式會社公司生產(chǎn)的mitskmits系列機等已經(jīng)基本實現(xiàn)了采用計算機全自動化控制的數(shù)控切菜一體化。德國特萊富（TREIF）公司設計了一臺可廣泛適用于各種蔬菜的derby100-sce型萬能自動切菜機。由于這種食品分切處理對衛(wèi)生質(zhì)量要求十分嚴格，這種食品分切機構(gòu)是采用了經(jīng)過清洗和殺菌處理后均可容易方便進行的整體結(jié)構(gòu)。只要將切割原料一次性地放入切割機器的整個料腔(包括操作室)內(nèi)，就能即可在完全自動密閉進料系統(tǒng)內(nèi)同時進行二次切割污染處理，完全徹底解除了原料二次污染。意大利一家廚具公司推出了一種多功能新型電子底座切菜機，其主要部分包括：電子底座、切座和切菜刀片三個大部分結(jié)合組成。切菜時，如用玉米刀片，可將蔥和菜粉粒打碎成玉米糊狀；同時如用菜刀切盤，可分別將蔥和菜葉片切成細長條狀、丁狀、片狀、絲狀等各種不同形狀。這種單機容量大約為3升的多功能小型電子自動切菜機，尺寸面積大小大約為42x42x50厘米，重量大約為10公斤。
1.3 本文主要研究內(nèi)容
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械技術(shù)也得到了大規(guī)模的應用。本文所設計的土豆切片機是一種體積比較小、結(jié)構(gòu)比較簡單。適用于家庭、餐廳、小作坊的小型農(nóng)產(chǎn)品加工機械。土豆切片機設計的整個過程，其中主要包括總體方案的確定，各部件的設計與計算，總裝與部裝圖紙以及各零件的圖紙。完成了全部設計后，對切片機進行了評價，指出它的特點、優(yōu)勢之處，以及存在的一些不足，并提出了一些改進的措施。
第二章 土豆切片機總體方案的確定
2.1 土豆切片機結(jié)構(gòu)原理分析
2.1.1 結(jié)構(gòu)及設計參數(shù)
通過分析，主要設計一種兩機采用轉(zhuǎn)盤式的新型土豆斗與料斗和各種切片機，它主要產(chǎn)品包括了土豆料斗、轉(zhuǎn)盤和各種各類刀片，所述的只有土豆斗與料斗和各種切片在兩機轉(zhuǎn)盤底端的電子轉(zhuǎn)盤分別通過一個帶有螺紋狀的連接件與電子轉(zhuǎn)盤連接固定后，儀器安裝在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤上的中心處安裝有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)盤的周邊設計有多了均勻分布的呈散狀的刀片，其中刀片均勻分布在轉(zhuǎn)盤的周圍；其中土豆斗和料斗與各種切片機和電子轉(zhuǎn)盤之間相鄰的側(cè)面分別設有多個開口并與土豆料斗和切片轉(zhuǎn)盤之間的每個開口處還設有容易使刀片直接轉(zhuǎn)動通過的一個三角形開口縫隙。不用擔心手持手工刀片可切割各種土豆，從而有效率地避免了切割土豆用戶的手被手工刀片直接切到的危險，提高了使用轉(zhuǎn)盤式切割土豆機切料斗和手工切片的設備工作效率和均勻度，使用方便。
土豆切片機的設計參數(shù)是設計該設備的重要參數(shù)，此次設計的土豆切片機主要面向于小型作坊或者家用的土豆切片機。土豆切片機的設計要符合設計參數(shù)，此次設計的土豆切片機的主要設計參數(shù)如表2-1所示。
表2-1 土豆切片機的主要設計參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)
數(shù)值
配套動力
1～1.5kW
切片厚度
2～5mm
葉輪轉(zhuǎn)速
200～550轉(zhuǎn)/分
生產(chǎn)率
500～1000kg/h
2.1.2 工作原理及工作條件
土豆切片機的工作原理主要是以動力傳動為主，其主要采用電動機作為動力，電機動力通過帶輪傳遞給主軸。轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤中心處的轉(zhuǎn)軸，一段是設計的手柄，另外一端設計有均勻排列的幾個刀片。在料斗和殼體內(nèi)側(cè)預留有一定的間隙，起作用是防止刀片在旋轉(zhuǎn)切削時對殼體造成破壞。此外，料斗的作用是放置土豆的裝置，料斗使用螺紋安裝在了裝盤上。圖2-1所示為土豆切片機的工作原理圖?？梢苑殖扇剑妱訖C傳動部分，切削刀片機構(gòu)，以及土豆排料機構(gòu)。
圖2-1土豆切片機工作原理圖
2.2 傳動參數(shù)的計算
切削土豆時，設備的轉(zhuǎn)速至關(guān)重要。在確定轉(zhuǎn)速v時要盡量滿足兩個條件，一是：當土豆突然進入切片機箱體內(nèi)后，切片機的動力能滿足切削土豆的力，即切片機能正常工作；二是：轉(zhuǎn)速應盡可能的滿足效率這一點，提高工作效率。根據(jù)切片機運動學的相關(guān)理論，在土豆旋轉(zhuǎn)過程中會和料斗之間存在摩擦，在設計計算過程中，忽略摩擦力，傳動比的計算公式如下所示：
(2-1)
其中： Rd-------切削刀片的半徑
r---------切削盤半徑
D--------切削設備直徑
H--------機器高度
v--------切削速度
g---------重力加速度
2.3 動力參數(shù)計算
土豆的形狀呈橢球形，一半體積較小，平均直徑在60mm左右。此外，土豆的材質(zhì)較軟。因此，在切削土豆的過程中只不需要過大的動力。即確定兩側(cè)的切削力大小相等為：F1 = F2 = 125 N。在動力帶動料盤進行旋轉(zhuǎn)運動的過程中，設想料盤上的力為土豆給予的全部力，則轉(zhuǎn)動功率的計算如下所示：
P輪 = F v =250×1.39 = 348 W (2-2)
轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：n = 640r/min，
初選8級精度直齒錐齒輪：，
主動軸承（球軸承）：，
從動軸承（球軸承） ：，
傳動機構(gòu)總效率：
0.950.990.99=0.922主動軸上的所傳遞的功率大小為：
= 3480.99 =345 W (2-3)
第三章 電動機和軸的選擇
3.1 電動機的選擇
土豆切片機的主要動力來源為電動機，是提供整個設備運轉(zhuǎn)的主要動力。電動機的選擇通常包括電動機的速度、功率、型號等的選擇。一般來說在各種機械驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)設計中，原動機多半會選用高壓電動機。由于高壓電動機的動力輸出連續(xù)高速螺旋轉(zhuǎn)動，工作時經(jīng)過對傳動裝置的高速調(diào)整和轉(zhuǎn)矩，可充分完全滿足對電動工作機的各種高速旋轉(zhuǎn)運動和連續(xù)工作時的流體動力學和控制性能要求。
3.2電動機功率和轉(zhuǎn)速的選擇
在切削土豆工作過程之中，動力主要來源為電動機。在一般的工作環(huán)境中，電動機將會保持一直旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且較為穩(wěn)定。因此，根據(jù)Pm＞Pr10%，所以，在普通的工作過程中，電動機功率一般選取為：Pm＝1.5kw。
對于電動機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)生產(chǎn)效率Q在500~1000 kg/h的范圍之間。本設計的生產(chǎn)效率Q選擇為600 kg/h，其中的配套動力：， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：。土豆一般為橢球狀，測定其長為，寬為。由生產(chǎn)效率的公式：
Q=60×B×r×n/1000×a×b×t×z (3-1)
Q=60×80×250×n/1000×70×3×4 (3-2)
得出n≈396 r/min
3.3電動機型號確定
電動機型號的確定是根據(jù)動力參數(shù)來確定的，根據(jù)V帶動傳的傳動比3.53，那么電動機的轉(zhuǎn)速在：396×3.53=1320.57 r/min之間。此外，結(jié)合配套功率為1~1.5 kw。因此在滿足動力的前提下，結(jié)合土豆切片機的整體尺寸、結(jié)構(gòu)傳動比以及價格方面的考慮，此次設計選用Y90L-4型號的電動機，該電機的轉(zhuǎn)速為1500 r/min，額定功率為1.5 kw。
3.4主軸的設計確定
軸是土豆切片機傳遞動力和扭矩的關(guān)鍵零部件，根據(jù)土豆切片機的主要設計參數(shù)，土豆切片機的主軸設計如下圖3-1所示。
圖3-1 土豆切片機的主軸設計
軸的樣式按照《機械設計基礎》p360頁圖15—7 c圖的樣式設計。
從左到右階梯軸的直徑分別為d1，d2，d3，d4，d5，d6。
（1）估算軸的最小直徑
由機械設計手冊中表15-3查取可知=120，根據(jù)公式得
d ≥= 120×=35（mm） （3-3）
考慮軸端有一鍵槽，將上述軸徑增大5%，即35×1.05=36.75（mm）近似為36mm，即選取d4為36mm.
（2）確定軸的各段直徑
與電機減速器配合的軸的直徑d1=60mm；考慮軸承的內(nèi)孔標準，取d3=d6=55mm；軸肩直徑d2為68mm。取伸出端蓋部分的軸的直徑即d3為63mm。
第四章 V帶部分的設計與計算
4.1 V帶的設計
V帶是帶傳動中一種，應用比較廣泛，是一種用于傳遞動力的機械設備。V帶具有安裝容易、占地面積小、傳動效率高和噪音小等優(yōu)點。因此，此次設計的土豆切片機傳動裝置選用V帶傳動結(jié)構(gòu)。
4.1.1 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設計
V帶傳動中，帶輪是重要的組成部分，其制造材料對帶輪的工作性能具有比較大的影響。帶輪的制造材料大都選用鑄鐵材料，而其結(jié)構(gòu)形式可以由實心式、孔板式、腹板式和橢圓輪輻式三種結(jié)構(gòu)。
一般來說，都是通過V帶輪的基準直徑來選擇V帶輪的結(jié)構(gòu)的。不同的帶輪基準直徑對應不同的帶輪結(jié)構(gòu)。當帶輪基準直徑為（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時可采用實心式；當時，可采用腹板式；當時，同時時，可采用孔板式；當時可采用輪輻式
4.1.2 帶輪尺寸的設計
此次所設計的土豆切片機所選用的V帶輪的輪槽和V帶的型號要保持一致性，此設計選的是Z帶，根據(jù)機械設計手冊可得：
基準寬度 ；
基準下槽深度；
槽間距；
最小輪緣厚；
帶輪寬度；
帶輪的總長。
圖4-1 土豆切片機的電機V帶輪
大V輪：d=168mm小于350，所以V帶輪的結(jié)構(gòu)設計為腹板式。由其軸徑為。
基準寬度： ；
基準下槽深度：；
槽間距：；
最小輪緣厚：；
帶輪寬度：，帶輪的總長：。
圖4-2：土豆切片機的主軸動輪
帶輪在工作運轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮著重要的作用，而帶輪輪槽的工作表面粗糙度對傳動的平穩(wěn)性和傳動效率具有很大的影響。一般帶輪輪槽的工作表面粗糙度選擇設計為1.6或3.2，綜合考慮設計要求，兩個帶輪輪槽工作表面的粗糙度均選用1.6。
4.2 V帶傳動的設計計算
V帶傳動中，帶輪輪槽側(cè)面和V帶兩側(cè)面是V帶傳動的工作面。V帶傳動的設計計算對于實現(xiàn)良好的傳動比具有重要的意義。
1. 確定設計功率
根據(jù)計算公式公式 ： (4-1)
其中：KA——工作情況系數(shù)；
P ——所傳遞的功率KW；
通過計算可得：KA=1.2，
即：，
2. V帶型號的確認
根據(jù)傳動設計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1選取普通V帶的型號：
已知：
查機械設計手冊應選用B型帶。
3. 確定帶輪基準直徑dd1，dd2并驗算帶速
由資料選取dd1=140
則：
得：
驗算帶速v ：
(4-2)
通過計算可以得出，帶速符合設計要求。
4. 驗算傳動比誤差
傳動比：
(4-3)
原傳動比：
(4-4)
通過計算可知，傳動比的誤差在可控范圍之內(nèi)，符合設計要求。
5. 計算V帶輪的中心距a及帶的基準長度Ld
可設定中心距：
因此，可以計算帶長Ld0
通過上述式子得出：
(4-5)
因此：
由資料選取Ld0=550mm
確定實際的中心距a：
通過上述式子得出：
(4-6)
得：
中心距調(diào)整范圍
(4-7)
(4-8)
6. 驗算小帶輪包角a1
(4-9)
通過計算可知，滿足設計要求。
7. 確定V帶的根數(shù)Z
由公式得出：
(4-10)
根查資料可得，帶入數(shù)據(jù)得：
所以，取V帶的根數(shù)Z取3.
8. 確定帶的初拉力F0
由公式得：
(4-11)
其中查表得q=0.17kg/m帶入數(shù)據(jù)
得：
9. 計算作用在軸上的壓力Fz
根據(jù)公式可知：
(4-12)
得：
4.3 V帶輪材料的選擇
土豆切片機的V帶輪時應該要滿足的條件和要求一般是：輪體質(zhì)量小，質(zhì)量載荷分布均勻，以及結(jié)構(gòu)設計合理。此外，轉(zhuǎn)速高時要保證輪槽經(jīng)過良好的運動平衡，輪槽的工作面積需要精細的加工(輪槽表面的粗糙度一般控制為3.2以減少帶摩擦，各槽的尺寸和加工角度應盡量保持一定的加工精度，從而保證載荷的分布較為均勻。為了充分考慮本帶輪設計的轉(zhuǎn)速和功率使用情況和較高轉(zhuǎn)速，本帶輪的設計主要采用優(yōu)質(zhì)的鑄鐵，材料的牌號為HT150或HT200。
第五章 部分零件的校核
土豆切片機零件的校核是對所設計零件是否滿足設計要求的重要驗證，土豆切片機部分關(guān)鍵零部件的校核主要包括：軸的校核、軸承的壽命計算以及鍵的校核。
5.1 軸的校核
對土豆切片機的主軸進行校核，按軸的彎扭組合強度進行強度校核
1. 軸在齒輪上的轉(zhuǎn)矩：
（5-1）
齒輪的分度圓直徑：
（5-2）
周向力： （5-3）
徑向力： （5-4）
軸向力： （5-5）
2. 主軸主要承受徑向載荷，如圖5-1所示為土豆切片機軸水平方向的受力示意圖，5-1所示為土豆切片機軸垂直方向的受力示意圖。
圖5-1 土豆切片機軸水平方向的受力示意圖
圖5-2 土豆切片機軸垂直方向的受力示意圖
3. 水平方向的反作用力的扭矩。
水平方向的反作用：
水平方向彎矩：
圖5-3 水平面上的彎矩
4.垂直的反作用力的扭矩。
垂直方向的反作用：
垂直方向彎矩：
圖5-4 垂直面上的彎矩
5. 合成彎矩的計算
（5-6）
（5-7）
圖5-5 合成彎矩
6. 按彎扭合成應力校核軸的強度
由于土豆切片機主軸的旋轉(zhuǎn)同一方向轉(zhuǎn)動，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，根據(jù)機械設計手冊可知：α取值0.6，因此，根據(jù)軸的計算應力公式可知：
（5-8）
由于土豆切片機主軸的材質(zhì)為45鋼，由于[] = 60 MPa，因此<[]，所以軸的強度符合設計要求。
5.2軸承的壽命計算
軸承對于支撐軸的旋轉(zhuǎn)具有重要作用，在整個工作過程中，軸承的受力是不均衡的，但進行切削土豆時，軸承會受到較大的力。長時間進行工作，軸承可能會發(fā)生失效。故要對所選軸承零件進行壽命預算，以確保零件在使用期內(nèi)不發(fā)生損壞。
對于軸上的軸承，會承受兩個方向的力，但是主要承受徑向力，故此次設計的軸承選用圓錐滾子軸承。主要承受徑向載荷，同時也可以承受較少的軸向載荷。
確定軸承的承載能力
查得，圓錐滾子軸承30207的，，，，。
10000型調(diào)心球軸承2212的，，e=0.28，。
（2)計算當量動載荷
由結(jié)構(gòu)知，。
計算軸承的徑向支反力：
產(chǎn)生的壓軸力F=8000N，水平方向：
垂直方向：
水平方向支反力如圖5-6所示。
圖5-6水平方向支反力
（5-9）
（5-10）
垂直方向支反力如圖5-7所示。
圖5-7垂直方向支反力
合成支反力：
（5-11）
（5-12）
由，查表取
得當量動載荷：
（5-13）
（5-14）
（3）軸承壽命的校核
調(diào)心球軸承2515：
=16053（h） （5-15）
因此，滿足設計要求。
調(diào)心軸承2212：
（5-16）
所以，符合設計要求。
對于軸承，由于只受純軸向載荷，且，該軸運動較平穩(wěn)，通過查閱機械設計的得出載荷系數(shù)為fp=1.2，帶入數(shù)據(jù)可得：
（5-17）
根據(jù)選擇軸承的型號為，其基本額定動載荷是，轉(zhuǎn)速是，因為使用的圓錐滾子軸承，所以。
帶入公式計算可知：
（5-18）
由以上計算軸承壽命符合要求。
5.3鍵的校核
此次設計的土豆切片機所使用的普通平鍵是主要連接軸和V帶輪，因此普通平鍵既要承受扭矩，還要承受一定載荷。所以對平鍵的校核十分重要。
一般來說，平鍵連接主要失效形式由：工作面被壓潰（靜連接），工作面過度磨損（動連接），個別情況下會出現(xiàn)鍵被剪斷這幾種方式組成。對于提升電機和絲杠處的普通平鍵尺寸是14×20×70，
根據(jù)公式：
MPa （5-19）
式中：d—軸的直徑，mm；k—鍵與輪轂的接觸高度，mm；h—鍵的高度（），mm；l—鍵的工作長度，； T—轉(zhuǎn)矩。
（5-20）
其中，——許用擠壓應力MPa。
查《機械設計手冊》得取許用擠壓應力為。所以：
（5-21）
所以通過計算可知，設計強度滿足強度要求。
第六章 機架的設計
6.1 機架設計要求
機架是各種設備的骨架，對于設備的零部件具有重要的支撐和保護作用。在設計機架的時候要考慮到機架設計的相關(guān)原則：一是機架結(jié)構(gòu)盡可能簡單，便于安裝零部件；二是結(jié)構(gòu)要合理，便于生產(chǎn)制造；三是機架要有足夠的剛度和硬度。四是機架要具有良好的抗振性能以及耐腐蝕的性能。
結(jié)合土豆切片機的工作性能和要求，此次設計的機架主要是以框架結(jié)構(gòu)采用焊接的方式為主，其主要設計要求如下所示：
1. 材料選擇合適，機架質(zhì)量較輕；
2. 結(jié)構(gòu)合理，便于制造以及便于安裝零部件；
3. 抗振減振性能較好，噪音較?。?
4. 耐腐蝕性能強；
5. 機架造型美觀。
6.2 機架材料的選擇及壁厚設計
土豆切片機的機架材料，一般來說可以有三種材料，鑄鐵、鑄鋼以及鑄造鋁合金。此次設計的土豆切片機形狀較為復雜，應該具有較好的減振吸振的作用、以及材料價格盡量低的要求。因此，通過分析上述三種機架材料，各有優(yōu)缺點。根據(jù)這三種材料的性能，結(jié)合本次設計機架的使用要求，機架的材料選用灰口鑄鐵，牌號為HT200?；铱阼T鐵HT200具有很好的鑄造性能和減震性能，以及價格便宜，應用也較為廣泛。
由于機架的壁厚主要起到保護以及美觀的作用，對于機架的壁厚，在滿足工作要求的前提下，為了減輕土豆切片機的整體質(zhì)量，機架壁厚盡可能的要薄一點，本設計的機架壁厚選擇5mm即可。
6.3 機體結(jié)構(gòu)的設計
土豆切片機的機體設計成焊接形式，主要包括：基座和箱體，材料選用HT200。為了減輕機體的質(zhì)量，將箱體焊接在基座上，箱蓋在最上方，即一個箱體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有輕便、簡單、牢固以及減震抗震性能好的特點。極佳的連接方式選用焊接，焊接具有制造周期短、工藝簡單、價格低廉以及牢固性強的優(yōu)點。
此外，電動機固定在機座上面，這種設計更方便于對皮帶進行預緊以及檢查。因此，土豆切片機的裝配圖如圖6-1所示。
圖6-1 土豆切片機的裝配圖
第七章 結(jié)論與展望
7.1結(jié)論
通過查閱土豆這類塊莖類疏菜切片機的相關(guān)資料，本文以土豆為研究對象，在詳細分了土豆的形狀與材質(zhì)的基礎上，設計的土豆切片機主要面向于小型作坊或者家用的土豆切片機。主要的土豆切片機的結(jié)構(gòu)和整個過程進行了設計與計算。其中主要包括對總體方案的確定，并對V帶、軸、刀片、刀盤等進行設計計算，以及對主要零部件進行了選擇校核，最終實現(xiàn)土豆切片機的預期工作目標。其中主要工作過程為：電機經(jīng)過帶傳動帶動帶輪，帶輪帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的2個刀片主要是通過4個螺栓進行固定，轉(zhuǎn)子帶動刀片旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的刀片通過漏斗與刀片的間隙切削出土豆片。從而實現(xiàn)了配套動力1.5kW，切片厚度2～5mm的土豆切片機。
7.2展望
調(diào)查顯示，我國的切片機行業(yè)雖然規(guī)模龐大，但多以中小型企業(yè)為主，國產(chǎn)的切片機仿制現(xiàn)象較為嚴重，雖然宣傳力度很大，但實際操作的效果并不理想，嚴重影響了正常的加工生產(chǎn)工作。國產(chǎn)的切片機行業(yè)整體上還處于初級階段，缺乏自主創(chuàng)新能力，且市場布局小而散亂，未來還需要走很長的一段路。
1.創(chuàng)新技術(shù)上，食品機械設備制造企業(yè)可尋求企業(yè)合作、校企交流的工作，積極主動吸納高新技術(shù)人才，打造擁有技術(shù)核心的團隊，在技術(shù)創(chuàng)新上有進一步的飛躍。
2.除了人才隊伍培養(yǎng)，還需要不斷加大研發(fā)資金投入，時刻洞察國際技術(shù)潮流，緊跟市場和時代發(fā)展需求，如此，才能在激烈的市場競爭和美好的發(fā)展前景中獲得屬于自己的機遇。
3.在發(fā)展的過程中，還需要時刻關(guān)注市場需求的走向。
就目前來說，市面上對于切片機這一設備的需求量是巨大的，而且所涉及領域范圍較廣。同時整個行業(yè)也在不斷朝著高科技、人性化發(fā)展，隨著化工器械產(chǎn)業(yè)不斷向更高科技、更人性化的方向發(fā)展，該設備在未來發(fā)展中也將會加入更多高科技的因素，以提高切片的精度和質(zhì)量。同時隨著市場的逐步成熟和規(guī)范，未來切片機設備的自動化水平也將會得到提升。大家應當知道，在同類產(chǎn)品中，自動化設備逐步替代半自動化設備，先進設備逐步替代落后設備，產(chǎn)品技術(shù)水平將成為決定企業(yè)市場份額的關(guān)鍵因素。
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致謝
論文寫完了，大學也上完了，經(jīng)歷了專升本的我，沒有選擇考研，這將是我最后的大學時光。通過這次的畢業(yè)設計，鍛煉了自己寫論文的能力，而且還鍛煉了自己的查資料的能力，并且提高了自己看圖、繪圖的能力，為自己以后的工作打下了堅實的基礎。在論文撰寫過程中，得到了同學和老師的大力幫助。
在這里我想感謝一下我的父母，支持我選擇專升本，能給我創(chuàng)造出這樣優(yōu)越的學習條件，讓我能夠安心地進行學習，能夠再一次感受到大學生活的美好與快樂，你們辛苦了！
我還要感謝我的指導老師殷鳳蘭老師。她是一名優(yōu)秀的教師，是一個有愛的老師，這兩年的時間里，真的很高興能夠遇到你。再次感謝殷老師日常對我的引導與幫助，尤其在畢業(yè)設計中，對我提出的問題進行了詳細耐心的講解，真的十分敬佩老師嚴謹治學的態(tài)度。這幾個月的接觸讓我學到了很多，相信會讓我受益終生。老師，您辛苦了！
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