馬鈴薯去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計【輕型立式薯類去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計】【土豆去皮機設(shè)計】

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公斤的三分之一。1.2國外馬鈴薯的生產(chǎn)水平單產(chǎn)量排名前六位的國家：新西蘭、比利時、丹麥、美國、英國、荷蘭等歐美發(fā)達國家，他們的單產(chǎn)量都超過了每公頃40000 公斤（中國馬鈴薯網(wǎng)，2007）。除了地域、氣候方面外，更重要的是栽培技術(shù)以及機械化生產(chǎn)水平的影響。顯然，這些國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平都遠遠高過我國。反觀我國，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機械化生產(chǎn)的水平上，因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。1.3目前急需解決的措施以及會遇到的困難要想提高單產(chǎn)量，首要的就是提高機械化生產(chǎn)水平。我國地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時提高生產(chǎn)機械化，所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形，不同的氣候和種植方式，從而設(shè)計符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械，盡量推廣播種機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進種植方式，我國的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上，這是急需改變的。先進的種植方式應(yīng)該從改進種子質(zhì)量，改進播種方式等方面進行，同時在此基礎(chǔ)上設(shè)計相應(yīng)的機械也就顯得至關(guān)重要。2. 國內(nèi)外播種機發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀2.1我國播種機發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)目前，我國大約有500家播種機生產(chǎn)企業(yè)，但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機配套的播種機的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機械廠等區(qū)區(qū)10多家，其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機和畜力配套的拖拉機。這種與小型拖拉機和畜力配套的播種機機的產(chǎn)量占全國播種機總產(chǎn)量的90%以上（國委文，2007）。由此可以看出當(dāng)前我國已實現(xiàn)機械化播種的大部分地區(qū)的播種機仍以小型播種機進行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機的發(fā)展遠遠跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且大中型生產(chǎn)機械（包括播種機）的研制和生產(chǎn)水平也遠遠落后于發(fā)達國家的水平。2.2國外播種機發(fā)展現(xiàn)狀相對我國而言，國外許多發(fā)達國家在第二次世界大戰(zhàn)前后，先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善，現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民，2001）。美國，德國，英國等西方發(fā)達國家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。在國外許多發(fā)達國家，精密播種機經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達到了相當(dāng)完善的程度，無論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對減少播種過程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進作用?，F(xiàn)在一些發(fā)達國家正把不斷更新播種機的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長機具使用壽命、降低制造價格和維護費用的同時提高其工作效率以及提高播種機的通用性和適應(yīng)性作為未來更先進的播種機研制的發(fā)展方向。2.3與國外播種機相比，我國播種機存在的不足 和國外如美國、德國、英國等發(fā)達國家的播種機比起來，我國的播種機工作效率低，工作幅寬小，通用性和適應(yīng)性低，使用可靠性不高，生產(chǎn)率也遠較國外的低。另外，由于我國工業(yè)起步晚，因此在新技術(shù)的研制和在播種機上的應(yīng)用上依舊落后于國外發(fā)達國家。下面以我國幾種典型的播種機和國外的播種機作一個對比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國播種機和國外先進播種機的不足。 首先，從工作效率方面來看，我國播種機的工作速度低。國外播種機的工作速度大都要求達到15h，有的甚至達到20h，受到土地，氣候和一些其它因素的影響，工作速度大多采用812h，而我國工作速度大約為47h，一般工作速度為56h。比如德國早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機型的工作速度為7.5h(韓文鋒等，2006），而我國普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達不到德國這兩種機型的水平。 其次，我國播種機的工作幅寬小。和國外發(fā)達國家比起來這個環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國家的生產(chǎn)的播種機的工作幅寬一般為56m，美國，加拿大等國家的現(xiàn)用機型大多可以達到1015m（陳興田，1999）。而我國所使用的播種機的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進的2BF-24A谷物條播機的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個水平，工作幅寬低這個瓶頸在很大程度上限制了播種機的工作效率。 再次，排種器的排種效率低。我國很多使用播種機的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”，一個排種器只能播一行種子，顯然這樣的效率是非常低的，即使有較先進的“一器多行”的排種器，但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟，也沒能進行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國外發(fā)達國家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗就比我國先進得多，而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，許多核心部件尤其是排種器無論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國學(xué)習(xí)和借鑒的地方。 最后，我國的播種機的通用性和適應(yīng)性和國外發(fā)達國家比起來也還有很大的差距。在通用性方面，國外發(fā)展得比較早，技術(shù)也比較成熟，一套設(shè)備只需經(jīng)過簡單的更換即可實現(xiàn)不同種子的播種，而我國大部分播種機還都是“一機一種”，一種播種機只能夠播撒一種種子，這樣既浪費制造材料，又沒能使播種機得到充分利用。另外，我國地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機的適應(yīng)性，在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后，而且我國研制生產(chǎn)的播種機很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。3. 我國播種機的發(fā)展趨勢 雖然可以通過引進國外先進的播種機可以暫時彌補我國播種機的不足之處，但是從長遠出發(fā)，我國必須走自主研發(fā)的道路，通過不斷吸收國外先進技術(shù)的同時再結(jié)合我國的國情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國特色的先進播種機。3.1加大大中型播種機的研制和開發(fā) 要想盡快縮小我國馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國外水平的差距，大中型播種機將起到至關(guān)重要的作用。我國的幾大平原地勢平坦，比較適合大中型播種機的推廣和應(yīng)用。大中型播種機械除了可以節(jié)約人力，提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率，而且大中型播種機都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展，這種機械的優(yōu)點在于：一次可以完成多項作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時播種，提高產(chǎn)量；節(jié)約能源，降低成本。3.2采用新的排種原理和排種裝置 排種裝置是播種機最關(guān)鍵的部件，先進的排種器和排種原理對播種機的效率的提高有著很重要的作用，迄今為止，我國學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具有我國獨創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機上，先進的排種器和排種方式依然制約播種機效率的一個瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用（陳興田，1999）。4. 小結(jié)一個比較先進的播種機主要取決于其幾個關(guān)鍵的部件，如：開溝器、仿形機構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個播種機結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要，排種器的好壞直接關(guān)系到播種機的播種效率，因此，現(xiàn)在國內(nèi)外播種機研制的重點依舊是放在排種器的研制上。我國在這方面也有不少的研究，尤其在氣吸式排種器，窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破，但是和國外先進水平還有一定的差距，因此，我國還必須加大研制的力度。新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實現(xiàn)大力推廣，在將來的幾年內(nèi)，相應(yīng)的馬鈴薯播種機將對這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式，其播種方式將和玉米，油菜籽等顆粒的播種方式更為相似，但還是存在很多不同的地方，因此不能直接選用像玉米播種機或者油菜籽播種機這些現(xiàn)成的播種機型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒有開始實現(xiàn)大面積推廣，相應(yīng)的馬鈴薯播種機具還是一片空白?；诖耍瑢ΜF(xiàn)有的馬鈴薯播種機和其余各類顆粒式播種機進行改進優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計一種適合新型馬鈴薯的機械式或者氣吸式播種機就成了當(dāng)前以及未來相當(dāng)一段時間內(nèi)播種機的研制方向，同時研制的重點也將放在馬鈴薯播種機的排種器的研制上。參考文獻：1 李寶筏農(nóng)業(yè)機械學(xué)北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 20032 朱秉蘭簡明農(nóng)機手冊鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，20013 張波屏編譯播種機械設(shè)計原理北京：機械工業(yè)出版社，19824 馮小靜精少量播種機械使用與維修鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，19985 馬大敏王俊民，王秀新型農(nóng)機具使用與維修北京：高等教育出版社，19966 程興田播種機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景農(nóng)機與食品機械，1999，6：127 陶衛(wèi)民國外農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展趨勢新農(nóng)村，2001，7：258 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Agricultural Engineering Research，Volume 50，SeptemberDecember50(1991),pp.1318 23 Tao et al., 1995 Y. Tao, C.T. Morrow, P.H. Heinemann and H.J.S. Ill, Fourier based separation technique for shape grading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 38 (1995), pp. 949957. 24 H Buitenwerf，WBHoogmoed，PLerink and JMller Assessment of the Behavior of Potato in a Cupbelt PlanterBiosystems Eigineering，95 (2006),354125Siecska et al., 1986 J.B. Sieczka, E.E. Ewing and E.D. Markwardt, Potato planter performance and effects on non-uniform spacing, American Potato Journal 63 (1986), pp. 25374山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）外文翻譯 馬鈴薯播種機的性能評估 原文來源：H. Buitenwerf，W.B. Hoogmoed，P. Lerink and J. Mller.Assement of the Behavior of Potato in a Cup-belt Planter. Biosytems. Engineering, Volume 95, Issue, September 2006: 3541 大多數(shù)馬鈴薯播種機都是通過勺型輸送鏈對馬鈴薯種子進行輸送和投放。當(dāng)種植精度只停留在一個可接受水平的時候這個過程的容量就相當(dāng)?shù)?。主要的限制因素是：輸送帶的速度以及取薯勺的?shù)量和位置。假設(shè)出現(xiàn)種植距離的偏差是因為偏離了統(tǒng)一的種植距離，這主要原因是升運鏈?zhǔn)今R鈴薯播種機的構(gòu)造造成的.一個理論的模型被建立來確定均勻安置的馬鈴薯的原始偏差，這個模型計算出兩個連續(xù)的馬鈴薯觸地的時間間隔。當(dāng)談到模型的結(jié)論時，提出了兩種假設(shè)，一種假設(shè)和鏈條速度有關(guān)，另一種假設(shè)和馬鈴薯的形狀有關(guān)。為了驗證這兩種假設(shè)，特地在實驗室安裝了一個種植機，同時安裝一個高速攝像機來測量兩個連續(xù)的馬鈴薯在到達土壤表層時的時間間隔以及馬鈴薯的運動方式。結(jié)果顯示：（a）輸送帶的速度越大，播撒的馬鈴薯越均勻；（b）篩選后的馬鈴薯形狀并不能提高播種精度。主要的改進措施是減少導(dǎo)種管底部的開放時間，改進取薯杯的設(shè)計以及其相對于導(dǎo)種管的位置。這將允許杯帶在保持較高的播種精度的同時有較大的速度變化空間。介紹說明升運鏈?zhǔn)今R鈴薯種植機（圖一）是當(dāng)前運用最廣泛的馬鈴薯種植機。每一個取薯勺裝一塊種薯從種子箱輸送到傳送鏈。這條鏈向上運動使得種薯離開種子箱到達上鏈輪，在這一點上，馬鈴薯種塊落在下一個取薯勺的背面，并局限于金屬導(dǎo)種管內(nèi).在底部，輸送鏈通過下鏈輪獲得足夠的釋放空間使得種薯落入地溝里。 圖一，杯帶式播種機的主要工作部件：（1）種子箱；（2）輸送鏈；（3）取薯勺；（4）上鏈輪；（5）導(dǎo)種管；（6）護種壁；（7）開溝器；（8）下鏈輪輪；（9）釋放孔；（10）地溝。 株距和播種精確度是評價機械性能的兩個主要參數(shù)。高精確度將直接導(dǎo)致高產(chǎn)以及馬鈴薯收獲時的統(tǒng)一分級(McPhee et al, 1996；Pavek & Thornton, 2003)。在荷蘭的實地測量株距（未發(fā)表的數(shù)據(jù)）變異系數(shù)大約為20%。美國和加拿大早期的研究顯示，相對于玉米和甜菜的精密播種，當(dāng)變異系數(shù)高達69%(Misener, 1982；Entz & LaCroix, 1983；Sieczka et al, 1986)時，其播種就精度特別低。輸送速度和播種精度顯示出一種逆相關(guān)關(guān)系，因此，目前使用的升運鏈?zhǔn)椒N植機的每條輸送帶上都裝備了兩排取薯勺而不是一排。雙排的取薯勺可以使輸送速度加倍而且不必增加輸送帶的速度。因此在相同的精度上具有更高的性能是可行的。該研究的目的是調(diào)查造成勺型帶式種植機精度低的原因，并利用這方面的知識提出建議，并作設(shè)計上的修改。例如在輸送帶的速度、取薯杯的形狀和數(shù)量上。為了便于理解，建立一個模型去描述馬鈴薯從進入導(dǎo)種管到觸及地面這個時間段內(nèi)的運動過程，因此馬鈴薯在地溝的運動情況就不在考慮之列。由于物理因素對農(nóng)業(yè)設(shè)備的強烈影響(Kutzbach, 1989)，通常要將馬鈴薯的形狀考慮進模型中。兩種零假設(shè)被提出來了：（1）播種精度和輸送帶速度無關(guān)；（2）播種精度和篩選后的種薯形狀（尤其是尺寸）無關(guān)。這兩種假設(shè)都通過了理論模型以及實驗室論證的測試。材料及方法2.1 播種材料幾種馬鈴薯種子如圣特、阿玲達以及麻佛來都已被用于升運鏈?zhǔn)讲シN機測試，因為它們有不同的形狀特征。對于種薯的處理和輸送來說，種薯塊莖的形狀無疑是一個很重要的因素。許多形狀特征在結(jié)合尺寸測量的過程中都能被區(qū)分出來(Du & Sun, 2004； Tao et al, 1995； Zdler, 1969)。在荷蘭，馬鈴薯的等級主要是由馬鈴薯的寬度和高度（最大寬度和最小寬度）來決定的。種薯在播種機內(nèi)部的整個輸送過程中，其長度也是一個不可忽視的因素。形狀因子S的計算基于已經(jīng)提到的三種尺寸： 此處l是長度，w是寬度，h是高度（單位：mm），且hw001 m時，這種關(guān)系是線性的。 ，測量數(shù)據(jù)；，數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)； ，延長到R 0 01米； -，線性關(guān)系；R2，決定系數(shù)。3.2 馬鈴薯的尺寸和形狀 實驗數(shù)據(jù)由表三給出。顯示固定進料率為每分鐘400個種薯的時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這些結(jié)果與期望值剛好相反，即高的標(biāo)準(zhǔn)偏差將使得形狀因子增加。球狀馬鈴薯的結(jié)果尤其令人吃驚：球的標(biāo)準(zhǔn)偏差高過阿玲達馬鈴薯50%以上。時間間隔的正態(tài)分布如圖七所示，球和馬鈴薯之間的差異明顯。兩個不同品種的馬鈴薯之間的差異不明顯。 表三 馬鈴薯品種對種植間距的精確度的影響 品種 標(biāo)準(zhǔn)偏差，ms CV, % 阿玲達 8.60 30 麻佛來 9.92 35 高爾夫球 13.24 46 圖七，固定進料率下不同形狀的沉積的馬鈴薯時間間隔的正態(tài)分布。球狀馬鈴薯的這種結(jié)果是因為球可以以不同的方式在取薯勺背部定位。臨近杯中球的不同定位導(dǎo)致沉積精度降低。杯帶的三維視圖顯示了取薯勺與導(dǎo)種管之間的間隔的形狀，顯然獲得不同大小的開放空間是可行的。圖八，取薯勺呈45度時的效果圖；馬鈴薯在護種壁的位置對其釋放具有決定性影響。阿玲達塊莖種薯在沉積時比麻佛來的精度高。通過對記錄的幀和馬鈴薯的分析，結(jié)果表明：阿玲達這種馬鈴薯總是被定位平行于最長的軸線的護種壁。因此，除了形狀因子外，寬度與高度的高比例值也將造成更大的偏差。阿玲達的這個比例是1.09，麻佛來的為1.15。3.3 實驗室對抗模型測試平臺該數(shù)學(xué)模型預(yù)測了不同情況下的流程性能。相對于馬鈴薯，該模型對球模擬了更好的性能，然而實驗測試的結(jié)果卻恰然相反。另外實驗室試驗是為了檢查模型的可靠性。在該模型里，兩個馬鈴薯之間的時間間隔被計算出來。起始點出現(xiàn)在馬鈴薯開始經(jīng)過A點的時刻，終點出現(xiàn)在馬鈴薯到達C點的時刻。通過實驗平臺，從A到C點的馬鈴薯的時間間隔被測出。每個馬鈴薯的長度、寬度和高度也通過測量獲得，同時記錄了馬鈴薯的數(shù)量。測量過程中馬鈴薯在取薯杯上的位置是已經(jīng)確定好的。這個位置和馬鈴薯的尺寸將作為模型的輸入量，測量過程將阿玲達與麻佛來以400個馬鈴薯每分的速率下進行。測量時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差如表四所示。測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差與模型的標(biāo)準(zhǔn)誤差只是稍稍不同。對這種不同現(xiàn)象的解釋是：（1）模型并沒有把圖八中出現(xiàn)的情況考慮進去；（2）從A點到C點的時間不一致。塊狀馬鈴薯如阿玲達可能從頂部或者最遠距離下落，這將導(dǎo)致種薯到達C點底部的時間增加6ms表四 通過實驗室測量和模型計算出來的開放時間的標(biāo)準(zhǔn)誤差的差異 品種 形狀因子 標(biāo)準(zhǔn)偏差, ms 測量值 計算值 阿玲達 326 8.02 5.22 麻佛來 175 6.96 4.404. 總結(jié)這個模擬馬鈴薯從輸送帶開始釋放的運動的數(shù)學(xué)模型是一個非常有用的證實假設(shè)和設(shè)計實驗平臺的工具。模型和實驗室的測試都表明：鏈速越高，馬鈴薯在零速度水平沉積得更均勻。這是由于開口足夠大使得馬鈴薯下降得越快，這對馬鈴薯的形狀和種薯在取薯杯上的定位有一定的影響，與鏈條速度的關(guān)系也就隨之明確，因此，在保持高的播種精度時，應(yīng)該提供更多的空間以減小鏈條的速度。建議降低鏈輪的半徑，直至低到技術(shù)上的可行度。該研究顯示，播種機的取薯勺升運鏈鏈對播種精度（播種的幅寬）有很大的影響。更規(guī)格的形狀（形狀因子低）并不能自動提高播種精度。小球（高爾夫球）在很多情況下沉積的精度低于馬鈴薯，這是由導(dǎo)向的導(dǎo)種管和取薯勺的形狀決定的。因此建議重新設(shè)計取薯勺和導(dǎo)種管的形狀，要做到這一點還應(yīng)該將小鏈輪加以考慮。參考文獻1 Du and Sun, 2004 Cheng-Jin Du and Da-Wen Sun, Recent developments in the applications of image processing techniques for food quality evaluation, Trends in Food Science & Technology 15 (2004), pp. 230249.2 Entz and LaCroix, 1983 M.H. Entz and L.J. LaCroix, A survey of planting accuracy of commercial potato planters, American Potato Journal 60 (1983),pp. 617623.3 Koning de et al., 1994 C.T.J. Koning de, L. Speelman and H.C.P. Vries de, Size grading of potatoes: development of a new characteristic parameter, Journal of Agricultural Engineering Research 57 (1994), pp. 1191284 Kutzbach H D (1989). Influence of crop properties on the efficiency of agricultural machines and equipment. 4th International Conference on Physical Properties of Agricultural Materials, Rostock, Germany, September 48, pp 447455.5 McPhee et al., 1996 J.E. McPhee, B.M. Beattie, R. Corkrey and J.F.M. Fennell, Spacing uniformityyield effects and in-field measurement, American Potato Journal 73 (1996) (1), pp. 1671716 Misener, (1982) Misener GC (1982). Potato plantersuniformity of spacing. Transactions of the ASAE, 25, 15041505, 15117 Pavek M; Thornton R (2003). Poor planter performance: whats it costing the average Washington potato grower? Proceedings of the Washington State Potato Conference, Moses Lake, WA, USA, pp 13218 Siecska et al., 1986 J.B. Sieczka, E.E. Ewing and E.D. Markwardt, Potato planter performance and effects on non-uniform spacing, American Potato Journal 63 (1986), pp. 25379 Tao et al., 1995 Y. Tao, C.T. Morrow, P.H. Heinemann and H.J.S. Ill, Fourier based separation technique for shape grading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 38 (1995), pp. 949957.10 Zdler, 1969 H. Zdler, Ermittlung des Formindex von Kartoffelknollen bei Legemachinenuntersuchungen, Determination of the shape index of potato tubers in potato planter research. Grundlagen der Landtechnie 15 (1969) (5), p. 170. 9馬鈴薯去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計,學(xué)院：工學(xué)院姓名：元友軍學(xué)號：20050462專業(yè)：機械設(shè)計制造及自動化年級：2005級指導(dǎo)教師：張廬陵,前言,中國的薯類產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的28%，居世界第一位。近年來薯類的生產(chǎn)和加工發(fā)展十分迅速，尤其是美國、英國、德國和日本等國以發(fā)展優(yōu)質(zhì)專用化的薯類品種，先進適用的技術(shù)裝備，高質(zhì)量的加工制品和規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)營方式等，推動著當(dāng)今世界薯類加工業(yè)的發(fā)展。馬鈴薯深加工可制成馬鈴薯粉、淀粉以及各種風(fēng)味的休閑食品。馬鈴薯營養(yǎng)豐富，因此，對馬鈴薯進行深加工具有重要價值。,1.馬鈴薯去皮機工作原理,1.1去皮清理的原理機械去皮應(yīng)用較廣，既有簡易的手工去皮又有特種去皮機。按去皮原理不同可分為機械切削去皮、機械磨削去皮和機械摩擦去皮。,1.2去皮設(shè)備,離心擦皮機,離心擦皮機是一種小型間歇式去皮機械。依靠旋轉(zhuǎn)的工作構(gòu)件驅(qū)動原料旋轉(zhuǎn)，使得物料在離心力的作用下，在機器內(nèi)上下翻滾并與機器構(gòu)件產(chǎn)生摩擦，從而使物料的皮層被擦離。常用去皮機處理馬鈴薯、胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料。如下圖1-1：,圖1-1去皮機結(jié)構(gòu)機座2-電機安裝支座3電動機4主動齒輪5從動齒輪6軸7軸承座8、9、10軸承11圓盤12圓筒13排污口14卸料口,2軸的設(shè)計,軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。,3.滾動軸承的設(shè)計,.滾動軸承類型的選擇單向推力球軸承.結(jié)構(gòu)簡圖、承受負荷方向：,深溝球軸承.結(jié)構(gòu)簡圖、承受負荷方向：特性：主要承受徑向負荷，也可同時承受少量的雙向的軸向負荷，工作時內(nèi)外圈軸線允許偏斜-。摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛，但軸承沖擊負荷能力較差。,滾動軸承部件的組合設(shè)計,要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)正確設(shè)計軸承裝置。軸承裝置的設(shè)計主要是正確解決軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、潤滑、密封等問題。如下圖3-1：,圖3-11-油封擋圈，與工作軸之間采用間隙配合。2深溝球軸承，能承受較大徑向力，只能承受較小的軸向力。3隔套，非標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)設(shè)計要求選擇材料，確定尺寸。4單向推力球軸承，能承受較大軸向力，沒有徑向限位功能。5唇形密封圈，用于封油。6隔套，同3。7深溝球軸承,4.電動機的選擇,電動機選擇要考慮多方面因素，根據(jù)電動機的功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用場合和安裝方式，查相關(guān)資料選擇合適的電動機。查閱機械零件設(shè)計手冊相關(guān)內(nèi)容如下：Y系列（IP44）封閉式籠型三相異步電動機.根據(jù)工作軸功率P=550W，轉(zhuǎn)速=320r/min,可選擇型號為Y90S-6型電動機。型號額定功率P（KW）轉(zhuǎn)速（r/min）電流（A）效率（%）功率因數(shù)重量（kg）Y90S-60.759102.2572.50.7523,5.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計,在齒輪設(shè)計時，只要齒輪設(shè)計合理，齒輪材料及熱處理選擇合適，制造質(zhì)量高，達到規(guī)定的制造精度，就能達到預(yù)定的功能要求。參考機械原理第七版相關(guān)資料：標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、a、均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒跟高，而且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。GB1356-88中規(guī)定分度圓壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為a=和分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，GB1356-88中規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為：=1=0.25,6.圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計,圓桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：圖6-1圓筒的結(jié)構(gòu)1-不銹鋼棒2圓筒壁3與法蘭聯(lián)接部分4、5圓筒蓋組件,7.軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計,軸承座在設(shè)計中是至關(guān)重要的一部分，它是整個機械設(shè)備的傳動部分，軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計的合不合理會影響設(shè)備的傳動精度，此設(shè)計中，將整個傳動部分，包括軸承座、軸承、齒輪以及密封圈可組裝在一起，做一個單獨的零件使用，這種設(shè)計可使整個傳動部分更加牢靠地結(jié)合在一起，而且便于拆卸。如下圖7-1所示：,圖7-1軸承座,8.圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計,圓盤的結(jié)構(gòu)特點決定圓盤的作用，在設(shè)計中要求圓盤能夠有去皮功能外，還要有拋起物料的作用圖8-1圓盤,如上圖所示，圓盤由三部分焊接而成，圓盤上表面都是金鋼砂黏結(jié)表面，有去皮的功能，起拋起物料作用的是上面的凹凸葉片式結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)工作時，物料順著向上的面拋起。,江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書論文（設(shè)計）課題名稱馬鈴薯去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)生姓名元友軍院（系）工學(xué)院專業(yè)班級機制052 學(xué)生聯(lián)系方式Email yuanyoujun2008163.com電話13732928027指導(dǎo)教師張廬陵職稱教授學(xué)歷博士畢業(yè)論文（設(shè)計）要求：1、好學(xué)上進，能吃苦耐勞，刻苦鉆研，有相應(yīng)專業(yè)知識具備獨立工作能力；2、能敏感及時地查閱到國內(nèi)外與本課題相關(guān)的資料和文件；3、會計算機繪圖，能通過計算機繪圖繪制相應(yīng)的零件、部件和組件，繪制出總裝配圖；4、總圖紙量不少于1.5張零號圖；5、工作量要符合我院畢業(yè)設(shè)計的要求；6、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的全部工作。畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：1、在現(xiàn)場了解紅薯制漿方法和各種方法的優(yōu)缺點情況；2、查閱國內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析清洗的辦法；3、研究紅薯制漿機的原理給出紅薯制漿機系統(tǒng)及主要部件的設(shè)計思想，畫出紅薯制漿機主要部件工作草圖；4、通過計算機繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出總裝配圖；5、撰寫出10000字左右的設(shè)計說明書；6、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。畢業(yè)論文（設(shè)計）工作計劃：第一階段：現(xiàn)場了解情況；查閱國內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析紅薯深加工種類與加工方法，定性找到相關(guān)裝置；第二階段：研究紅薯制漿機機構(gòu)的原理，給出紅薯制漿機動力與傳動系統(tǒng)及其零部件的設(shè)計思想；第三階段：給出總體方案，畫出工作草圖，通過計算機繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出總裝配圖；第四階段：撰寫出設(shè)計說明書；根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求在規(guī)定時間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。接受任務(wù)日期： 2008 年 12 月 1 日要求完成日期： 2009 年 5月 10日 學(xué) 生 簽 名： 指導(dǎo)教師簽名： 院長（主任）簽名： 備注：本表格一式二份，其中一份交學(xué)院存檔，一份發(fā)給所要指導(dǎo)的學(xué)生。1畢業(yè)論文題目學(xué)校代碼：10410 學(xué) 號：20050462本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計題目： 馬鈴薯去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 元 友 軍 學(xué) 號： 20050462 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 年 級： 2005級 指導(dǎo)教師： 張 廬 陵 二OO九年 五 月- 16 -馬鈴薯去皮機結(jié)構(gòu)設(shè)計摘 要馬鈴薯為植物的塊莖，形狀為圓形或橢圓形，其結(jié)構(gòu)由表皮層、形成層、外果肉和內(nèi)果肉四部分。馬鈴薯品種可分兩大類，一類是淀粉含量較高的，適宜于作為生產(chǎn)淀粉的原料，另一類是蛋白質(zhì)含量較高，適宜作為蔬果或制成多種食品1。馬鈴薯營養(yǎng)豐富，除直接食用外，還可以加工成食品、全粉、淀粉等經(jīng)濟價值較高的食品，通過加工可以大幅度提高鮮薯的商品價值2。鑒于馬鈴薯的很多特點，馬鈴薯得到了廣泛的利用。a.馬鈴薯可鮮食，鮮食用馬鈴薯主要用作家庭餐館烹調(diào)，我國主要用來制作菜肴、面點小吃等大眾食品。果外除蒸烤鮮馬鈴薯作主食外，還有咖哩飯、燉薯快以及色拉涼拌菜。馬鈴薯可制成方便食品、快餐食品、休閑食品，如馬鈴薯粉、馬鈴薯全粉、脫水馬鈴薯片（條）、速凍薯條（薯泥）、蒸薯條、罐裝和去皮馬鈴薯、馬鈴薯脆片、馬鈴薯膨化小食品等；b，加工成淀粉及相關(guān)產(chǎn)品：由于馬鈴薯淀粉的優(yōu)良特性，不僅是制作高級方便面、面類最為理想的添加淀粉，而且還是肉制品、魚糜制品等的添加劑或原料。馬鈴薯淀粉也是粉條的優(yōu)質(zhì)原料。出馬鈴薯淀粉外，也可得到相關(guān)產(chǎn)品，包括各種變性淀粉、飴糖、葡萄糖、膳食纖維制品等。C,其他制品：馬鈴薯提取淀粉后的殘渣可制成馬鈴薯發(fā)酵飼料、提取蛋白等5。去皮（peeling）用于多種水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物質(zhì)，并改善成品的外觀。主要的考慮因素包括通過盡可能減少去掉的部分以及可能降低能源、勞力和物質(zhì)成本來降低總成本。這里，介紹摩擦去皮方法：食品被放置在金剛砂滾軸上或內(nèi)壁排列著金剛砂的轉(zhuǎn)筒中，在磨損力的表面除去食品的表皮后又被大量的水沖洗干凈。該方法的優(yōu)點是由于過程是在溫室下進行而具有的能源成本低以及資本成本低、無熱損傷，食品外觀良好的優(yōu)點，不規(guī)則食品表面（如馬鈴薯上的“孔眼”）會破壞去皮產(chǎn)品的外觀，需要手工去除3。關(guān)鍵詞：馬鈴薯、去皮清洗、農(nóng)產(chǎn)品、食品機械 Abstract Potato tuber for plants for circular or elliptic shape, structure, by cuticular layer and layer, the pulp and pulp within four parts. Potato varieties can be divided into two kinds, one kind is starch content high, suitable for the production of raw materials as starch content of protein, another kind is higher, suitable for various fruits or food.Potato nutrition is rich, besides direct edible, but also can be processed into food, powder, starch, etc, the economic value of higher food processing can be greatly improved through the value of fresh chips.In view of many of the characteristics of the potato, potato has been widely used. a. can be fresh potatoes, fresh potatoes used mainly for cooking the family restaurant, China is mainly used to create dishes such as pasta snack food of the public.In addition to fresh fruit outside the potato for food, there are curry rice, stew and potato salad cold fast food. Potatoes can be made from convenience foods, fast foods, snack foods, such as potato flour, potato powder, dehydrated potato chips (article), frozen French fries (potato mud), steamed potato chips, canned and peeled potatoes, potato crisps , extruded snacks such as potato; b, processed into starch and related products: potato starch as a result of the excellent features, not only is the production of high-level instant noodles, flour add the most ideal type of starch, but also meat, surimi products such as additives or raw materials . Potato starch is also of high quality raw materials. The potato starch, but also related products available, including a variety of modified starch, maltose, glucose, dietary fiber products. C, other products: potato residue after starch extraction can be made from potato fermented feed, extract proteinSkin peeling (for) of fruits and vegetables processing to remove need not eat or not, and improve the physical appearance of the product. The main factors including through minimize removed part and may reduce the labor and material costs energy, reduce the total cost. Here introduces friction peel method: food is placed on the walls or emery roller drum lined up in the emery, wear away the food of skin surface by the amount of water after washing clean. The advantage of this method is due process is conducted in greenhouse with low cost and the energy of capital cost is low, no heat, the advantages of good food appearance, irregular food surfaces (such as potato holes) destroys peel product appearance, need manual removal. Key words: Potatoes、Peel cleaning、Agricultural、Food machinery目錄前言- 1 -1.馬鈴薯去皮機工作原理- 2 -1.1去皮清理的原理- 2 -1.2去皮設(shè)備- 2 -2軸的設(shè)計- 4 -21軸的材料- 4 -22軸的強度計算- 4 -23軸的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定- 5 -3.滾動軸承的設(shè)計- 6 -3.1.滾動軸承類型的選擇- 6 -3.2.滾動軸承部件的組合設(shè)計.- 7 -4.電動機的選擇.- 7 -5.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 8 -5.1.齒輪材料及熱處理- 9 -5.2.齒輪相關(guān)參數(shù)的初步確定- 9 -5.3.校核齒輪強度- 10 -6.圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 12 -7.軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 12 -8.圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計- 13 -參 考 文 獻- 15 -致謝- 16 - 前言綜觀食品加工業(yè)對加工技術(shù)的要求，食品加工技術(shù)的發(fā)展趨勢大致如下：第一，提高原料的利用率。由于食品生產(chǎn)企業(yè)利潤較低，提高原料的利用率是企業(yè)降低生產(chǎn)成本的重要途徑。第二，提高工作效率，便于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。第三，營養(yǎng)性和穩(wěn)定性高，現(xiàn)在人們對食品的要求越來越高，大家都很關(guān)注食品的營養(yǎng)功效4。中國的薯類產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的28%，居世界第一位。近年來薯類的生產(chǎn)和加工發(fā)展十分迅速，尤其是美國、英國、德國和日本等國以發(fā)展優(yōu)質(zhì)專用化的薯類品種，先進適用的技術(shù)裝備，高質(zhì)量的加工制品和規(guī)模化生產(chǎn)經(jīng)營方式等，推動著當(dāng)今世界薯類加工業(yè)的發(fā)展。中國在薯類的種植和深加工上也加大了開發(fā)力度，形成了產(chǎn)前、產(chǎn)后良性循環(huán)的發(fā)展優(yōu)勢。尤其是加工后的薯類食品更是受到許多消費者的青睞，且在食品工業(yè)中所占的比例也越來越大2。馬鈴薯屬塊莖類作物，馬鈴薯塊莖中富含淀粉、維生素和糖，其塊莖中的主要物質(zhì)如下：（1）淀粉和糖分，馬鈴薯淀粉由直鏈淀粉與支鏈淀粉組成，糖分占馬鈴薯塊莖總質(zhì)量的1.5%左右，主要為葡萄糖、果糖、蔗糖。（2）含氮物，馬鈴薯塊莖中的含氮物包括蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩部分，以蛋白質(zhì)為主，富含球蛋白，這是全價蛋白質(zhì)，幾乎含有所有的必需氨基酸，在營養(yǎng)上具有重要意義。（3）脂肪，在馬鈴薯塊莖中，脂肪含量為0.04%-0.94%。（4）有機酸 （5）維生素，馬鈴薯中含有多種維生素。（6）酶類，馬鈴薯中含有淀粉酶、蛋白酶、氧化酶等2。馬鈴薯深加工可制成馬鈴薯粉、淀粉以及各種風(fēng)味的休閑食品。馬鈴薯營養(yǎng)豐富，因此，對馬鈴薯進行深加工具有重要價值。1.馬鈴薯去皮機工作原理1.1去皮清理的原理1水果及塊根、塊莖類蔬菜的外皮在加工成食品之前，大多需要除去表皮。由于原料的種類不同，皮層與果肉結(jié)合的牢固程度不同，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，對原料的去皮要求也各異，果蔬去皮的基本要求是去皮完全、徹底、原料損耗少。目前，果蔬加工中常用的去皮方法有機械去皮和化學(xué)去皮。機械去皮應(yīng)用較廣，既有簡易的手工去皮又有特種去皮機。按去皮原理不同可分為機械切削去皮、機械磨削去皮和機械摩擦去皮。(1)機械切削去皮 是采用鋒利的刀片表面皮層。去皮速度較快，但不完全，且果肉損失較多，一般需用手工加以修整，難以實現(xiàn)完全機械作業(yè)，適用于果大、皮薄、肉質(zhì)較硬的果蔬。目前，蘋果、梨、柿等常使用機械切削去皮，常用的形式為旋皮機。旋皮機是將待去皮的水果插在能旋轉(zhuǎn)的插軸上，靠近水果一側(cè)安裝（或手持）一把刀口彎曲的刀，使刀口貼在果面上。插軸旋轉(zhuǎn)時，刀就從旋轉(zhuǎn)的水果表面將皮車去。旋皮機插軸的轉(zhuǎn)動有手搖、腳踏和電動幾種動力形式。在旋車去皮之前應(yīng)有選果工序，以保證水果大小基本一致。(2)機械磨削去皮 是利用覆有磨料的工作面除去表面皮層。可高速作業(yè)，易于實現(xiàn)完全機械操作，所得碎皮細小，便于用水或氣流清除，但去皮后表面較粗糙，適用于質(zhì)地堅硬、皮薄、外形整齊的果蔬。胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料去皮大多采用機械磨削去皮機。(3)機械摩擦去皮 是利用摩擦因數(shù)大、接觸面積大的工作構(gòu)件而產(chǎn)生的摩擦作用使表皮發(fā)生撕裂破壞而被去除。所得產(chǎn)品表面質(zhì)量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用強度差，適用于果大、皮薄、皮下組織松散的果蔬，一般需要首先對果蔬進行必要的預(yù)處理來弱化皮下組織。常見到的機械摩擦去皮機如采用橡膠板作為工作構(gòu)件的干法去皮機。(4)化學(xué)去皮 又稱堿液去皮，即將果蔬在一定溫度的堿液中處理適當(dāng)?shù)臅r間，果皮即被腐蝕，取出后，立即用清水沖洗或搓擦，外皮即脫落，并洗去堿液。此法適用于桃、李、杏、梨、蘋果等的去皮及橘瓣脫囊衣。桃、李、蘋果等的果皮由角質(zhì)、半纖維素等組成，果肉由薄壁細胞組成，果皮與果肉之間為中膠層，富含原果膠及果膠，將果皮與果肉連接。當(dāng)果蔬與堿液接觸時，果皮的角質(zhì)、半纖維素被堿腐蝕而變薄乃至溶解，果膠被堿水溶解而失去膠凝性，果肉薄壁細胞膜較能抗堿。因此，用堿液處理后的果實，不僅果皮容易去除，而且果肉的損傷較少，可以提高原料的利用率。但是，化學(xué)去皮用水量較大，去皮過程產(chǎn)生的廢水多，尤其是產(chǎn)生大量含有堿液的廢水。1.2去皮設(shè)備10：離心擦皮機,離心擦皮機是一種小型間歇式去皮機械。依靠旋轉(zhuǎn)的工作構(gòu)件驅(qū)動原料旋轉(zhuǎn)，使得物料在離心力的作用下，在機器內(nèi)上下翻滾并與機器構(gòu)件產(chǎn)生摩擦，從而使物料的皮層被擦離。用擦皮機去皮對物料的組織有較大的損傷，而且其表面粗糙不光滑，一般不適宜整只果蔬罐頭的生產(chǎn)，只用于加工生產(chǎn)切片或制醬的原料。常用去皮機處理馬鈴薯、胡蘿卜、番茄等塊根類蔬菜原料1。 圖1-1 去皮機結(jié)構(gòu)1- 機座 2-電機安裝支座 3電動機 4主動齒輪 5從動齒輪 6軸 7軸承座 8、9、10軸承 11圓盤 12圓筒 13排污口 14卸料口去皮機（如圖1-1）由工作圓筒12、旋轉(zhuǎn)圓盤11、卸料口14、排污口13及傳動裝置等部分組成。工作圓筒內(nèi)表面是粗糙的，內(nèi)表面焊有直徑10mm的鋼棒，然后植金剛砂；圓盤采用風(fēng)扇葉片式結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用金剛砂黏結(jié)表面，具體會在后面零件介紹中講解。圓盤這種結(jié)構(gòu)特點除兼有去皮功能外，主要用來拋起物料，當(dāng)物料從加料口落到旋轉(zhuǎn)圓盤凹凸表面時，因離心力作用被拋至圓筒壁，與筒壁粗糙表面摩擦達到去皮的目的。去皮工作時，水通過噴嘴送入圓筒內(nèi)部，卸料口的閘門由把手鎖緊，擦下的皮用水從排污口排去，已去皮的物料靠離心力的作用從打開閘門的卸料口自動排去。為了保證正常的工作效果，這種去皮機在工作時，不僅要求物料能夠完全拋起，在擦皮室內(nèi)呈翻滾狀態(tài)，不斷改變與工作構(gòu)件間的位置關(guān)系和方向關(guān)系，便于各塊物料的不同部位的表面被均勻去皮，并且要保證物料能被拋至筒壁。因此，必須保證足夠高的 圓盤轉(zhuǎn)速，同時擦皮室內(nèi)物料不得填充過多，一般選用物料充滿系數(shù)為0.50.65，依次進行生產(chǎn)率的計算。 2軸的設(shè)計一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（例如本設(shè)計中的齒輪和圓盤），都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。21軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉、對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是45鋼。查機械設(shè)計表11.1“軸的常用材料及其主要機械性能”，可選擇軸的材料為45鋼，熱處理方法采用正火。相關(guān)機械性能如下：毛坯直徑100mm，硬度170217HBS，抗拉強度極限為590M，屈服強度極限為295M，彎曲疲勞極限為255M。22軸的強度計算 進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動軸），應(yīng)根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度條件計算。對只受扭矩或主要承受扭矩的傳動軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。扭轉(zhuǎn)強度條件為： （1） 式中 -軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，M； T-軸所受的扭矩，N.mm ； -軸的抗扭截面模量，m；n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min ；p-軸所傳遞的功率，kw ；-軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，M 。對實心圓軸，=/16/5，以此代入式（1），可得軸的直徑， d=c (mm)(2) c為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的系數(shù)，其值可查機械設(shè)計表11.3“幾種軸的材料的和C值”，可得45鋼的為3040，C值為118107。在這里，取C值為116代入式子（2） 得：d 其中p等于0.50KW，n等于320r/min.所以，d=15.40 mm 考慮到軸上開鍵槽和切制螺紋，為了補償軸的削弱，按上式計算的軸應(yīng)適當(dāng)取大些。取軸的最小直徑為20mm。23軸的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定 1車螺紋，與螺釘聯(lián)接，用于防止圓盤在旋轉(zhuǎn)工作時向上軸向移動。2銑鍵槽，與圓盤聯(lián)接。3與封油擋圈聯(lián)結(jié)，擋圈有防水防塵的作用，保護軸承；同時，擋圈下面壓著唇形密封圈，使?jié)櫥驮趥鲃友b置內(nèi)得到充分利用。4依次安裝深溝球軸承和單向推力球軸承，兩軸承之間裝有隔套，這樣可以保證軸承轉(zhuǎn)動而不至于摩擦力大卡死。5注意其尺寸特點，其直徑比兩端稍小12個毫米，這樣有助于軸承的安裝，同時表面粗糙度要求不高，減少加工量。6安裝深溝球軸承，也得安裝一個唇形密封圈。7聯(lián)接圓螺母，該螺母具有自鎖功能，起到固定上面深溝球軸承的作用。8銑鍵槽，與大齒輪聯(lián)接9車螺紋，與螺釘聯(lián)接，起防止從動齒輪向下移動的 3.滾動軸承的設(shè)計常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。本節(jié)將根據(jù)具體的工作條件正確選擇軸承的類型和計算所需的尺寸。滾動軸承利用滾動體將軸于外部構(gòu)件分隔開，從而用滾動摩擦代替了滑動摩擦。軸承的內(nèi)、外圈和滾動體，一般是用軸承烙鋼制造的，熱處理后，硬度一般不低于60HRC，這些元件一般都經(jīng)過150攝氏度的回火處理，所以通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于120攝氏度時，元件的硬度不會下降10。3.1.滾動軸承類型的選擇 查機械設(shè)計表8.1“滾動軸承的主要類型、尺寸系列代號及其特征（GB/T272-93），根據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)要求和受力情況分析，選擇一個單向推力軸承和一對深溝球軸承配合使用。（1） 單向推力球軸承.結(jié)構(gòu)簡圖、承受負荷方向： 特性：推力球軸承的套圈與滾動體多半是可分離的，單向推力球軸承只能承受單向的軸向負荷，兩個圈的孔不一樣大：內(nèi)孔較小的是緊圈，與軸配合；內(nèi)孔較大的是松圈，與機座固定在一起。極限轉(zhuǎn)速較低，適用于軸向力大而轉(zhuǎn)速較低的場合。沒有徑向限位能力，不能單獨組成支承，一般要與向心軸承組成組合支承使用。（2） 深溝球軸承.結(jié)構(gòu)簡圖、承受負荷方向：特性：主要承受徑向負荷，也可同時承受少量的雙向的軸向負荷，工作時內(nèi)外圈軸線允許偏斜-。摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛，但軸承沖擊負荷能力較差。3.2.滾動軸承部件的組合設(shè)計.要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)正確設(shè)計軸承裝置。軸承裝置的設(shè)計主要是正確解決軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、潤滑、密封等問題10。1-油封擋圈，與工作軸之間采用間隙配合。2深溝球軸承，能承受較大徑向力，只能承受較小的軸向力。3隔套，非標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)設(shè)計要求選擇材料，確定尺寸。4單向推力球軸承，能承受較大軸向力，沒有徑向限位功能。5唇形密封圈，用于封油。6隔套，同3。7深溝球軸承 此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理，保證充分的潤滑和可靠的密封，對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。4.電動機的選擇電動機選擇要考慮多方面因素，根據(jù)電動機的功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用場合和安裝方式，查相關(guān)資料選擇合適的電動機。查閱機械零件設(shè)計手冊相關(guān)內(nèi)容如下：Y系列（IP44）封閉式籠型三相異步電動機.1） 結(jié)構(gòu)特點：采用封閉自冷式結(jié)構(gòu)，能防止任何方向的濺水對電動機的影響，一般只有一個軸伸端。2） 性能及特點：電動機效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動小、體積小。根據(jù)工作軸功率P=550W，轉(zhuǎn)速=320r/min,可選擇型號為Y90S-6型電動機。型號 額定功率（KW） 轉(zhuǎn)速（r/min） 電流（A） 效率（%） 功率因數(shù) 重量（kg）Y90S-6 0.75 910 2.25 72.5 0.75 23運行可靠，維修方便，絕緣等級為B級。3） 應(yīng)用場合：農(nóng)用機械、食品機械、攪拌機、磨粉機等。 根據(jù)電動機的型號，查機械手冊確定電動機的安裝方式并確定電動機的外形尺寸和安裝尺寸，然后合理地把電動機安裝在機架上。5.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪傳動是機械傳動中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動。其優(yōu)點是：傳動效率高、工作可靠、使用壽命長、傳動比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊和功率和速度使用范圍廣。齒輪傳動應(yīng)滿足如下的基本要求：1.傳動平穩(wěn)，要求瞬時傳動比不變，盡量減小沖擊、振動和噪聲，保證較高的運動精度。2.承載能力高，要求在尺寸小、重量輕的前提下，齒輪的強度高、耐磨性好，能達到預(yù)定的工作壽命。在齒輪設(shè)計時，只要齒輪設(shè)計合理，齒輪材料及熱處理選擇合適，制造質(zhì)量高，達到規(guī)定的制造精度，就能達到預(yù)定的功能要求。 表5-1 漸開線圓拄齒輪基本齒廓（GB/T1356-2001）7 參考機械原理第七版相關(guān)資料：標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、a、均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒跟高，而且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。GB1356-88中規(guī)定分度圓壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為a=和分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，GB1356-88中規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為： =1 =0.255.1.齒輪材料及熱處理由齒輪傳動的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合等能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為：齒面應(yīng)有足夠的硬度，而齒芯要有一定的韌性。選擇45鋼，熱處理方式采用表面淬火，HRC（齒面）40-50，齒輪加工精度為9級.5.2.齒輪相關(guān)參數(shù)的初步確定根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求和資料可初步確定齒輪的某些參數(shù)，然后對齒輪進行齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算，如果強度符合要求，則選用這些參數(shù)；如果強度不符合要求，則需再修改這些參數(shù)。1.參考機械原理，漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切是的最小齒數(shù)=，用標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，因a=及=1，則=17.2. 查機械零件設(shè)計手冊表15-2“漸開線圓柱齒輪模數(shù)（GB/T1357-1987）”，本設(shè)計可選擇模數(shù)m有：1、1.25、1.5、2、2.5、3.3.根據(jù)主動齒輪轉(zhuǎn)速（即電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速）和從動軸轉(zhuǎn)速（即工作軸轉(zhuǎn)速）可確定傳動比和齒輪齒數(shù)比。=910r/min, =320r/min.在這里，取模數(shù)m=2mm. 主動齒輪齒數(shù)=25，分度圓直徑=m=50mm. 從動齒輪齒數(shù)=68，分度圓直徑=m=136mm. 取齒輪寬度系數(shù)為0.2，則有： 從動齒輪寬度=136*0.2=27.2，取=25mm. 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導(dǎo)致實際嚙合齒寬的減少，常使大齒輪（這里是從動齒輪）寬度=；小齒輪（這里是主動齒輪）寬度=+510mm 所以，主動齒輪寬度=25+5=30mm.5.3.校核齒輪強度齒面接觸疲勞強度，齒根彎曲疲勞強度.下面設(shè)計過程中，所查的圖、表均可以查閱機械設(shè)計.a.確定許用應(yīng)力 查圖6.14，得=1100 M；查圖6.15，得=300 M， 查表6.5，得=1.1，=1.5，u=/=68/25=2.72 N=60J 式中為齒輪轉(zhuǎn)速.r/min,J為每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；為齒輪的工作壽命.h; 所以，=60*910*1*5*12*250=8.19* =/u=8.19*/2.72=3.01* 查圖6.16，得=1，查圖6.17得=1. =1000 M， =300*2*1/1.5=400 M，b.驗算齒面接觸疲勞強度條件. 計算工作轉(zhuǎn)矩： T=9.55*=9.55*=7870.88 Nmm 確定載荷系數(shù)K：由表6.2查得=1.5；由9級齒輪精度，取=1.32；由硬齒面，非對稱布置，取=1.2，=1.1則K=1.5*1.32*1.2*1.2=2.61 查圖6.12，得=2.5；查表6.3，得=188.0，因齒數(shù)較少，取=0.86所以，=2.5*188.0*0.68 =621.85 M齒面接觸疲勞強度滿足要求.c.驗算齒根彎曲疲勞強度條件查表6.4得，=2.62，=1.59，=2.24，=1.75，取=0.82，則：=*2.62*1.59*0.82=82.54 M1000 M，=*/=81.24 M1000 M，兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度均滿足要求?？偨Y(jié)：齒輪傳動設(shè)計的主要內(nèi)容包選擇齒輪材料和熱處理、確定精度等級和主要參數(shù)。設(shè)計過程是先由設(shè)計準(zhǔn)則確定強度條件，再由強度條件確定齒輪的大?。ǚ侄葓A直徑或模數(shù)），并可進一步計算出多組能滿足強度條件的齒輪主要幾何尺寸。根據(jù)設(shè)計要求，從多組齒輪參數(shù)中選擇較優(yōu)秀的作為最終的齒輪參數(shù)。最后設(shè)計出齒輪的結(jié)構(gòu)，并繪制齒輪的零件工作圖。 每次機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計都是在以前該類設(shè)備結(jié)構(gòu)上的技術(shù)升級，在參考以前同類設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點的同時，在某些零件或在某些技術(shù)環(huán)節(jié)上加上自己的創(chuàng)新點，使自己設(shè)計后的產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中更具有技術(shù)上、價格上的競爭力。下面將介紹本設(shè)計中，在三個零件上于以往同類機械設(shè)備的不同處。6.圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖6-1 圓筒的結(jié)構(gòu)1-不銹鋼棒 2圓筒壁 3與法蘭聯(lián)接部分 4、5圓筒蓋組件圓筒的結(jié)構(gòu)特點主要體現(xiàn)在內(nèi)壁，內(nèi)壁均勻地焊接二十個直徑為10mm的不銹鋼棒，然后在整個圓筒內(nèi)壁植金鋼砂（包括在不銹鋼棒上），這種結(jié)構(gòu)特點更有利于對農(nóng)產(chǎn)品的去皮，特別是對薯類農(nóng)產(chǎn)品。第一，由于不銹鋼棒的存在，物料在圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時會不斷的翻滾，這樣，就能對物料各個面進行去皮，達到均勻去皮的效果。第二，對于像薯類這樣的農(nóng)產(chǎn)品，由于有些地方凹凸，在去皮工作時就有死點，往往有些地方?jīng)]有去皮，對于要求高的去皮效果，就要采用手工去皮的方法來處理這些死點，而采用不銹鋼棒焊接內(nèi)壁，當(dāng)薯類農(nóng)產(chǎn)品在翻滾去皮工作時，當(dāng)凹進去的地方剛好碰到直徑為10毫米的不銹鋼棒，照樣可以達到良好的去皮效果。圓筒與清理槽之間采用法蘭聯(lián)接。值得注意的是，圓筒蓋組件和不銹鋼棒都是焊接在圓筒上，而且圓筒壁上要開卸料口。筒蓋組件和不銹鋼棒焊接時，應(yīng)先把它們都擺好在其焊接的位置，同時焊接，這樣做可以使焊接后變形均勻而且變形量??；再者，應(yīng)先焊接好圓筒蓋組件和不銹鋼棒之后，再在筒壁上開卸料口，如果先開卸料口再焊接，會使圓筒變形量增大、變形不均勻和應(yīng)力不均勻，這樣，影響圓筒零件的質(zhì)量。7.軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承座在設(shè)計中是至關(guān)重要的一部分，它是整個機械設(shè)備的傳動部分，軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計的合不合理會影響設(shè)備的傳動精度，此設(shè)計中，將整個傳動部分，包括軸承座、軸承、齒輪以及密封圈可組裝在一起，做一個單獨的零件使用，這種設(shè)計可使整個傳動部分更加牢靠地結(jié)合在一起，而且便于拆卸。 圖7-1 軸承座 圖7-2 軸承座總成圖7-1表示了軸承座的尺寸和結(jié)構(gòu)特點，圖7-2表示了軸承座與轉(zhuǎn)動軸、軸承、從動齒輪及密封圈等的裝配和關(guān)系。軸承座總成可以看做一個單獨的零件安裝在清理槽上，這種結(jié)構(gòu)便于安裝、拆卸，而且結(jié)構(gòu)緊湊，在傳動工作時傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲小。圖7-2中，9表示潤滑油口。8.圓盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計圓盤的結(jié)構(gòu)特點決定圓盤的作用，在設(shè)計中要求圓盤能夠有去皮功能外，還要有拋起物料的作用，當(dāng)物料從加料口進入圓盤內(nèi)后，物料首先落到圓盤上，圓盤隨著工作軸轉(zhuǎn)動，物料也在圓盤上旋轉(zhuǎn)翻滾，采用怎樣的圓盤結(jié)構(gòu)才能使物料在圓盤上旋轉(zhuǎn)的同時可以被拋起呢？這里可以模仿風(fēng)扇葉片式結(jié)構(gòu)。 圖8-1 圓盤如上圖所示，圓盤由三部分焊接而成，圓盤上表面都是金鋼砂黏結(jié)表面，有去皮的功能，起拋起物料作用的是上面的凹凸葉片式結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)工作時，物料順著向上的面拋起。 參 考 文 獻1.張裕中主編，食品加工技術(shù)裝備M.第二版，中國輕工業(yè)出版社，2007.2.郭順堂、謝焱主編，食品加工業(yè)M，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.3.崔建云主編，食品機械M，化學(xué)工業(yè)出版社，2007.4.張燕萍、謝良主編，食品加工技術(shù)M，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5.徐幸蓮、彭增起、鄧尚貴主編，食品原料學(xué)M，中國計量出版社，2006.6.譚建榮、張樹有、陸國棟、施岳定主編，圖學(xué)基礎(chǔ)教程M，高等教育出版社，1999.7.吳宗澤主編，機械零件設(shè)計手冊M，機械工業(yè)出版社，2003.8.楊景蕙、陸玉、唐蓉城主編，機械設(shè)計M.第二版，機械工業(yè)出版社，1996.9.鄭文緯、吳克堅主編，機械原理M.第七版，高等教育出版社，1997.10.楊明忠、朱家誠主編，機械設(shè)計M，武漢理工大學(xué)出版社，2001.11.唐照民、汝元功主編，機械設(shè)計手冊M，高等教育出版社，1995.12.余桂英、郭紀(jì)林主編，AutoCAD 2006中文版實用教程M，大連理工大學(xué)出版社，2006.致謝值此論文完成之際，謹(jǐn)向在課題研究和論文撰寫過程中指導(dǎo)和幫助過我的老師和同學(xué)們致以誠摯的謝意。本文是在導(dǎo)師張廬陵老師細致的指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求下完成的。導(dǎo)師以深厚的理論功底和過人的科研智慧為學(xué)生指明了設(shè)計方向，傳授給學(xué)生科學(xué)研究的方法，并且嚴(yán)格細致地糾正我設(shè)計中的疏漏之處，而他們身先士卒的實干精神和一絲不茍的治學(xué)態(tài)度更是令我由衷的敬佩。在論文寫作期間，無論在文字和內(nèi)容上，導(dǎo)師都給了精心的指導(dǎo)，學(xué)生受益匪淺。在此，學(xué)生向?qū)煴硎局孕牡母兄x并致以最深的謝意。在論文完成過程中，還得到過涂敏、羅星、裴小輝、肖健等同學(xué)的幫助，在此表示衷心的感謝，感謝同學(xué)們在理論知識、設(shè)計材料上給予的方便和建議。最后向關(guān)心和支持我的設(shè)計和論文工作的朋友們表示衷心的感謝。元友軍于江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009年5月