畢業(yè)設(shè)計(jì)論文果蔬原料摩擦擦皮機(jī)設(shè)計(jì)含全套CAD圖紙

1、全日制普通本科生畢業(yè)論文果蔬原料摩擦擦皮機(jī)設(shè)計(jì)the design of machine for peelingvegetable and fruit由于部分原因，說(shuō)明書(shū)已刪除大部分，完整版說(shuō)明書(shū)，cad圖紙等，聯(lián)系153893706  學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：年級(jí)專業(yè)及班級(jí)： 2008級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化指導(dǎo)老師及職稱: 學(xué) 部：理工學(xué)部提交日期：2012年5月 果蔬原料摩擦擦皮機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要：主要介紹了以摩擦原理為基礎(chǔ)的、適合食品加工工廠等場(chǎng)所使用的大型果蔬原料（土豆、胡蘿卜等塊莖）去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工作原理和設(shè)備組成。通過(guò)對(duì)去皮部分與電機(jī)的選型配套，滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算，卷筒從

2、動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，滾子鏈的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算，減速器的選用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，及其強(qiáng)度校核以及密封裝置的選擇，使脫皮機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、成本低、維修方便關(guān)鍵詞：果蔬原料擦皮機(jī)；摩擦；去皮；傳動(dòng)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 馬鈴薯、胡蘿卜果蔬的概述隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加工已經(jīng)越來(lái)越被世界重視，特別是便餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，這更要求原料的深加工伴隨著發(fā)展。其中果蔬和胡蘿卜等果蔬原料的深加工就是受到人們高度重視且發(fā)展較快的產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)是果蔬的主要出產(chǎn)國(guó)，年種植面積和總產(chǎn)量均居世界第二位。但在我國(guó)絕大

6、部分果蔬被直接用作飼料和食用。由于每年僅有百分之幾用于深加工，致使鮮薯過(guò)剩，增加了越冬保鮮難度，也降低了它的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。究其原因主要是缺少加工設(shè)備，特別是去皮機(jī)械。而從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，致使國(guó)內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。在世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，果蔬深加工一般都占總產(chǎn)量的50%80%。目前，美國(guó)是世界上最大的果蔬生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，果蔬食品加工企業(yè)有300多家，其子公司遍布世界十幾個(gè)國(guó)家。美國(guó)的果蔬產(chǎn)品不僅暢銷國(guó)內(nèi)，且大量出口干制食品及方便食品占據(jù)了世界大部分市場(chǎng)。近20年來(lái)，德、法、英、荷蘭、瑞士及日本等國(guó)家，也在致力發(fā)展果蔬食品深加工工業(yè)，從而使世界果蔬食品加工業(yè)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。1.2 國(guó)內(nèi)

7、外馬鈴薯、胡蘿卜塊莖原料擦皮設(shè)備簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)外果蔬、胡蘿卜塊莖原料去皮方法大致有三種，即機(jī)械去皮、蒸汽去皮和化學(xué)去皮，三種去皮方法的工作原理為1：機(jī)械去皮：在圓筒形容器中，依靠帶有磨料的圓盤(pán)、滾輪或依靠特制的橡膠輥在中速或高速旋轉(zhuǎn)中摩擦塊莖的表面而達(dá)到去皮目的。蒸汽去皮：在高壓容器內(nèi)，通入高壓蒸汽使塊莖表面受熱，然后打開(kāi)容器蓋，突然釋放壓力，塊莖的表皮和果肉即自行分離?；瘜W(xué)去皮：在耐堿容器內(nèi)，加入強(qiáng)堿溶液并加溫，后加入塊莖，經(jīng)一段時(shí)間后塊莖的表皮被堿溶液腐蝕，經(jīng)高壓水反復(fù)沖洗干凈后，在將塊莖放入機(jī)械去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ?1）目前，國(guó)內(nèi)主要使用機(jī)械摩擦去皮機(jī)2。如圖13所示，該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電

8、機(jī)、砂盤(pán)等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤(pán)旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機(jī)筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，表面被砂盤(pán)均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)自動(dòng)排出，皮屑隨水流從砂盤(pán)的周圍間隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)。圖1 機(jī)械式摩擦擦皮裝置fig.1 the peeling device of mechanical friction（2）蒸煮裝置圖2 間歇式蒸煮裝置fig.2 the steaming device of intermittent國(guó)內(nèi)食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機(jī)和高壓蒸煮鍋，機(jī)體龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，小型果蔬原料食品加工廠引

9、進(jìn)使用有一定困難。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)果蔬片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮裝置完全可以滿足要求。圖24為食堂、飯店常用的蒸煮裝置結(jié)構(gòu)示意圖。在一個(gè)大型蒸煮容器內(nèi)鋪設(shè)軌道，道軌通到容器大門(mén)外切片機(jī)附近。道軌上置放平板小車，小車上裝有方形籠屜若干層。塊莖切片后，依次放入籠屜。待所有的籠屜子都裝滿薯片后，將小車連同籠屜推入容器中，密封大門(mén)，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打開(kāi)大門(mén)，拉出小車和籠屜，取出薯片。蒸煮容器為長(zhǎng)方形，下部設(shè)有進(jìn)氣管道和閥們，上部有排氣管。容器框架由角鋼制作，外壁由鋼板制造，并用隔熱材料涂抹保溫。（3）化學(xué)去皮裝置此處已刪除部分n<h>計(jì)算作用在軸上的壓軸力f為了設(shè)計(jì)安

10、裝帶輪的軸和軸承，必須確定傳動(dòng)作用在軸上的力f由式（8-24）得f2zf sin=2=1997(n)<i>帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度13一般應(yīng)為3.2）,以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料14選取ht200的灰鑄鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。見(jiàn)v帶輪附圖15。圖4 v帶輪簡(jiǎn)圖fig.4 the diagram of v belt wheel.42 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算16由于軸承的型號(hào)是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基

11、礎(chǔ)上進(jìn)行的，故<a>初步計(jì)算軸的直徑軸的直徑可按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行估算，即d=c p=3.5kw n=150r/min式中為軸傳遞的功率，kw;n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min;c為由軸的材料和受載情況確定的系數(shù)。軸用45號(hào)鋼材料，c取110。則經(jīng)過(guò)計(jì)算d=32mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪2的直徑，由于此傳動(dòng)主軸開(kāi)有兩個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，則d32+32考慮到車螺紋，故取最小軸徑d=55mm<b>擬定軸上零件的裝配方案本軸的零件的裝配方案見(jiàn)裝配圖軸的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)零件附圖1<c>根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度l段的軸段為了滿足工作轉(zhuǎn)盤(pán)的軸向定位

12、要求，考慮反轉(zhuǎn)螺帽的旋入深度，工作轉(zhuǎn)盤(pán)的厚度，此軸段所車的螺紋長(zhǎng)度為25mm，總長(zhǎng)l90mm,直徑d=55mml段的軸段此段安裝有軸承，考慮工作圓筒內(nèi)的集皮空間和機(jī)架的厚度，此軸段的總長(zhǎng)（由于此處選用凸緣式軸承蓋進(jìn)行密封，則軸承蓋連接螺釘直徑選m10,數(shù)目6個(gè)）l100mm，直徑d65mml段的軸段此段主要是處于立式軸承座中，進(jìn)行軸承的軸向固定起承載作用，故長(zhǎng)度根據(jù)估算取l60mm d=74mml段的軸段此段的軸長(zhǎng)主要是與大帶輪發(fā)生聯(lián)系，在其上安裝有軸承，根據(jù)大帶輪的帶輪寬b（z1）=52mm,綜合考慮取此處l90mm,d=65mm段的軸段此段用來(lái)安裝大帶輪，由以上的大帶輪寬度可取此處軸段長(zhǎng)度

13、l52mm,d=55mm。圖5 傳動(dòng)軸簡(jiǎn)圖fig.5 the diagram of drive shaft421 軸上零件的周向定位工作圓筒和大帶輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接d=由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查17得所選用的平鍵截面b(mm)(gb/t1095-1979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，與工作轉(zhuǎn)盤(pán)相連的鍵槽長(zhǎng)取45mm，也大帶輪相連的鍵槽長(zhǎng)取32mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)gb/t1096-1979）,同時(shí)為了保證大帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇大帶輪輪轂與軸的配合為h7/n6,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差18是n6。422 確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)，表15-2，

14、取軸端倒角為43 滾動(dòng)軸承的初步選擇因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，按照工作要求并根據(jù)d=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的角接觸球軸承7213ac，其尺寸為,成對(duì)使用，安裝在立式軸承座上。同時(shí)在驅(qū)動(dòng)端安裝一個(gè)膜片式彈簧圈對(duì)軸施加預(yù)載荷，所以可以保證主軸系統(tǒng)無(wú)游隙運(yùn)動(dòng)和高剛度，這樣可以避免無(wú)載荷軸承在高速下可能出現(xiàn)的球打滑現(xiàn)象，球打滑可能會(huì)引起表面變粗糙，提高運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。軸承的潤(rùn)滑：該滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂是增稠劑和基礎(chǔ)油的混合物，可分為以下潤(rùn)滑脂類型：（1）由金屬皂作為增稠劑與潤(rùn)滑油所構(gòu)成的金屬皂基潤(rùn)滑脂。（2）由無(wú)機(jī)膠凝劑式有機(jī)增稠劑與潤(rùn)

15、滑油構(gòu)成的非皂基潤(rùn)滑脂。（3）由有機(jī)式無(wú)機(jī)增稠劑與合成油構(gòu)成的合成潤(rùn)滑脂。該軸承選用2號(hào)鈣基脂為潤(rùn)滑脂。該軸承為長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑間隔為一年。51 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算19在確定滾動(dòng)軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值，對(duì)于7213ac型角接觸球軸承，由手冊(cè)查得a=25mm,因此作為外伸梁的軸的支撐跨距l(xiāng)25+60+25=110mm求出軸承的徑向載荷根據(jù)計(jì)算得出則兩者的方向相反又因?yàn)楝F(xiàn)以為計(jì)算滾動(dòng)軸承來(lái)校核軸承壽命因?yàn)?0.210.68 p=3649n則所選用的滾動(dòng)軸承的壽命為 (14)對(duì)于球軸承而言3查表知7213ac型角接觸球軸承的基本額定動(dòng)載荷c=51200n根據(jù)上式計(jì)算其壽命得出，滿

16、足工作要求又對(duì)所選角接觸球軸承的靜載荷進(jìn)行討論顯然綜合可知，所選的7213ac型角接觸球軸承符合工作要求。52 軸的計(jì)算和校核<a>做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)合7213ac型角接觸球軸承的計(jì)算數(shù)據(jù)，做出如下的軸的彎矩扭矩圖圖6 軸的彎矩扭矩圖fig.6 the bending moment and torque diagram of shaft<b>軸的強(qiáng)度校核計(jì)算根據(jù)軸的彎矩扭矩圖可知其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)處截面，根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，可知該軸為傳動(dòng)軸，主要承受扭矩。則按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算?？紤]還受有不大的彎矩，則用降低許用扭矩切應(yīng)力的方法予以考慮軸的扭矩強(qiáng)度條件為：

17、 (15)式中：- 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為；t - 軸所受的扭矩，單位為； - 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm；n - 軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；p - 軸傳遞的功率，單位為km；d - 計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm - 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為此軸選用45號(hào)鋼，值為25-45 之間而通過(guò)對(duì)軸的計(jì)算，5.1 =8.5,故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。<c>按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度，由此軸的彎扭圖可知，其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)處截面，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)20中式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取，軸的計(jì)算應(yīng)力 (16)以選定的軸的

18、材料是45號(hào)鋼，調(diào)制處理。由表15-1查得60。故安全。<d>軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示式中：t - 軸所受的扭矩，單位為g - 軸的材料的剪切彈性模量，單位為，對(duì)于鋼材，- 軸截面的極慣性矩，單位為mm，對(duì)于圓軸，l - 階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長(zhǎng)度，單位為m. - 分別代表階梯軸第段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩，單位同前z - 階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù)綜合上式計(jì)算出為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，可??；對(duì)于精密傳動(dòng)軸可取。對(duì)于精度要求不高的軸，可大于顯然對(duì)于本設(shè)計(jì)中所涉及的軸為一般的傳動(dòng)軸，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。綜上所述，設(shè)計(jì)的軸

19、滿足工作要求。6 結(jié)束語(yǔ)隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加工已越來(lái)越被世界重視，特別是快餐和方便食品的誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)。美國(guó)是世界上最大的果蔬生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。該產(chǎn)業(yè)給美國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近二十年來(lái)，繼美國(guó)之后，德、法、荷蘭、英、瑞士、丹麥、加拿大、日本等國(guó)家，也在致力于發(fā)展果蔬食品加工業(yè)，從而使世界果蔬食品加工業(yè)進(jìn)入到當(dāng)今興旺發(fā)達(dá)的階段。綜觀我國(guó)的果蔬加工產(chǎn)業(yè)，雖然我國(guó)的果蔬種植面積居世界第一，但卻產(chǎn)生了我國(guó)有巨大果蔬產(chǎn)量卻需要巨額進(jìn)口的強(qiáng)烈反差。一方面我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)需求，另一方面又是嚴(yán)重不足的生產(chǎn)加工能力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)事物消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生巨大的變化，快餐和休

20、閑食品的消費(fèi)將快速增長(zhǎng)，同時(shí)果蔬的消費(fèi)趨勢(shì)也將呈現(xiàn)多樣化，其衍生產(chǎn)品的工業(yè)需求正在迅速增加，而果蔬加工方面的機(jī)械卻很少，而且很少實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。從宏觀上看，一方面加入wto提供了巨大的發(fā)展機(jī)遇，另一方面還有著13億人口的國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)，可見(jiàn)果蔬等果蔬原料的加工將煥發(fā)無(wú)窮的魅力也勢(shì)在必行。本課題的提出就是基于上述的實(shí)際需要出發(fā)，尤其是考慮到任何一種形式的果蔬原料加工，去皮都是其中一項(xiàng)必不可少且重要的操作環(huán)節(jié)。去皮效率的高低和安全衛(wèi)生性將直接影響果蔬原料加工的效益。針對(duì)這些特點(diǎn)所采取的設(shè)計(jì)方案不僅從實(shí)際產(chǎn)量要求出發(fā)，而且還結(jié)合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，以達(dá)到最低成本產(chǎn)生最大收益。本設(shè)計(jì)利用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，物料在圓筒形

21、容器中，通過(guò)傳動(dòng)軸的作用，依靠帶有磨料的工作轉(zhuǎn)盤(pán)在中速或高速旋轉(zhuǎn)中形成與工作轉(zhuǎn)盤(pán)、筒壁及物料顆粒之間的翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，撞擊為輔的綜合機(jī)械作用效果從而達(dá)到去皮的目的。因此可知本課題的設(shè)計(jì)方案所依據(jù)的理論，證明是完全可行的。本課題的設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料基礎(chǔ)等多種學(xué)科的知識(shí)。主要內(nèi)容包括果蔬原料去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物料的受力分析、主要參數(shù)的選擇確定、主要零件的校核及分析說(shuō)明，有完整的理論闡述和設(shè)計(jì)計(jì)算，并附有大量的裝配和零件圖，更加直觀的對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)加以論證。其中對(duì)果蔬原料去皮機(jī)的關(guān)鍵部件傳動(dòng)軸作了詳細(xì)的力學(xué)分析和計(jì)算，并繪制出彎矩扭矩圖，通過(guò)理論以及大量的計(jì)算

22、闡述了傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可行性和性能特點(diǎn)。同時(shí)工作圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是基于相應(yīng)的理論依據(jù)、計(jì)算，大量文獻(xiàn)資料的閱讀，對(duì)出售相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品公司的網(wǎng)上查閱了解所確定的。由上可知，本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了果蔬原料去皮機(jī)的去皮要求，是一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。參考文獻(xiàn)1施平主編機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)教程電子工業(yè)出版社:56-67.2溫詩(shī)鑄，黃平著摩擦學(xué)原理清華大學(xué)出版社，2002:168-176.3王景彬等試論國(guó)內(nèi)外果蔬脫皮方法與設(shè)備農(nóng)牧與食品機(jī)械，1991(2):112-114.4張淑娟等立式半夏去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與研究農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械1997年第2期:65-68.5高為國(guó)主編機(jī)械工程材料基礎(chǔ)中南大學(xué)出版社，2004.1:34-65

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