马铃薯、土豆切片机的设计含9张CAD图
马铃薯、土豆切片机的设计含9张CAD图,马铃薯,土豆,切片机,设计,CAD
XXXX XXX土豆切片机的设计XXX XXX指导老师：XXX 答辩人：XXX绪论研究方法与思路结论与展望致谢主要内容1234绪论第一部分国内外研究现状选题背景研究意义设计要求主要创新研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结绪论4选题背景 我国是一个农业大国，蔬菜是人们日常生活中不可或缺的东西。而像土豆这种块茎类蔬菜是生活中常用的食品。此外，土豆也是加工食品类的常见原料。土豆呈椭球状，将土豆加工成片状是生产生活中最常见的工序。随着科技与生活的快速发展，人们不仅对食品的本身价值要求提高了，同时对土豆切片的美观性也有了更高要求。当今科技切菜机的功能日益增多，自动化、智能化程度越来越高，研究土豆自动切片机，让土豆切片更均匀，以及对提高工作效率。研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结绪论5研究意义改变生产方式高产省时省力经济效益机械化切割，可以有效地提高以往的劳动方式。机械化切片不断提高生产量，满足需求。解放了农民的双手，极大地解放劳动力。降低了劳动成本，提高了生产量，提高中国农业的经济效益。研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结绪论6国外相关研究综述进步快发展早由于我国是农业大国，有人很早便对土豆切片机进行了研究与设计，已经有30多年的发展历史。国外一些切菜技术先进的发达国家，多功能的切菜机已经基本实现了切菜机械化。研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结绪论7国内相关研究综述起步供需成本随着人们生活水平的提高，以及受教育的程度的提升，人们也越来越认识到农业机械化的优势，我们国家对于关于农业机械化的机器的需求也在日益增加。每年均需要进口10万吨以上才能够满足市场需求我国的土豆切片机起步比较晚，技术还不太成熟。土豆切片机大都是一些土豆加工厂对设计对象进行的设计，很少把设计对象面向小型的或者家用的土豆切片机。研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结绪论8设计要求324切片均匀省时省力运行平稳1研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结绪论9主要创新AB体积小，结构简单适用于家庭、餐厅、小作坊的小型农产品加工机械。主要创新研究思路与过程第二部分研究思路研究方案研究方案可行性论证绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结研究方法与思路11研究思路整体装配。确定方案结构选定初步设计方案查阅资料。绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结研究方法与思路12研究方案添加文本内容方案2方案1手摇切片机自身提供动力12绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结研究方法与思路13研究方案可行性论证放弃选用方案一动力由劳动力提供，结构简单，但是费时费力，容易割到手，并且生产量跟不上。方案二动力由电机通过带轮传递给主轴，省时省力，便于推广。关键技术第三部分设计原则基本机构方案原理主要机构绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结关键技术与难点15整体设计设计原则基本机构方案原理主要机构绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结关键技术与难点161体积小，结构简单2避免切到手，安全3省时省力设计原则绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结关键技术与难点17基本机构绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结关键技术与难点18装配图绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结关键技术与难点19方案原理土豆切片机的工作原理主要是以动力传动为主，其主要采用电动机作为动力，转盘通过转轴进行旋转，转盘中心处的转轴，一段是设计的手柄，另外一端设计有均匀排列的几个刀片。在料斗和壳体内侧预留有一定的间隙，起作用是防止刀片在旋转切削时对壳体造成破坏。此外，料斗的作用是放置土豆的装置，料斗使用螺纹安装在了装盘上。绪论研究方法与思路关键技术与难点成果与应用相关建议论文总结成果与应用20主轴：dmin=36mm。主要机构电机V带轮，主轴带轮两个带轮轮槽工作表面的粗糙度均选用1.6结论与展望第三部分结论成展望绪论研究方法与思路关键技术与难点研究成果与应用相关建议论文总结论文总结221.简述了土豆切片机的概况和发展历程，提出了存在问题。分析了设计原理与动力设计。2.面对家用的土豆切片机研究结论3.总体方案的确定4.5.实现土豆切片机的预期工作目标。V带、轴、刀片、刀盘等进行设计计算绪论研究方法与思路关键技术与难点研究成果与应用相关建议论文总结论文总结23展望展望 1.除了人才队伍培养，还需要不断加大研发资金投入，以及创新技术的发展，紧跟市场和时代发展需求，如此，才能在激烈的市场竞争和美好的发展前景中获得属于自己的机遇。展望 2.由于条件达不到，对于切片机的有些零件，机构优化程度不够。在发展的过程中，还需要时刻关注市场需求的走向。中国作为一个农业大国，随着社会的进步与发展，科技力量会越来越强，机械化的程度会飞速提高，会越来越成熟。致谢第四部分论文写完了，大学也上完了，经历了专升本的我，没有选择考研，这将是我最后的大学时光。通过这次的毕业设计，锻炼了自己写论文的能力，而且还锻炼了自己的查资料的能力，并且提高了自己看图、绘图的能力，为自己以后的工作打下了坚实的基础。在论文撰写过程中，得到了同学和老师的大力帮助。在这里我想感谢一下我的父母，支持我选择专升本，能给我创造出这样优越的学习条件，让我能够安心地进行学习，能够再一次感受到大学生活的美好与快乐，你们辛苦了！我还要感谢我的指导老师殷凤兰老师。她是一名优秀的教师，是一个有爱的老师，这两年的时间里，真的很高兴能够遇到你。再次感谢殷老师日常对我的引导与帮助，尤其在毕业设计中，对我提出的问题进行了详细耐心的讲解，真的十分敬佩老师严谨治学的态度。这几个月的接触让我学到了很多，相信会让我受益终生。老师，您辛苦了！谢谢观看恳请各位老师批评指正！指导老师：XXX 答辩人：XXX
土豆切片机设计
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文主要研究内容 3
第二章 土豆切片机总体方案的确定 4
2.1 土豆切片机结构原理分析 4
2.1.1 结构及设计参数 4
2.1.2 工作原理及工作条件 4
2.2 传动参数的计算 5
2.3 动力参数计算 6
第三章 电动机和轴的选择 7
3.1 电动机的选择 7
3.2电动机功率和转速的选择 7
3.3电动机型号确定 7
3.4主轴的设计确定 7
第四章 V带部分的设计与计算 9
4.1 V带的设计 9
4.1.1 带轮结构形式的设计 9
4.1.2 带轮尺寸的设计 9
4.2 V带传动的设计计算 11
4.3 V带轮材料的选择 13
第五章 部分零件的校核 14
5.1 轴的校核 14
5.2轴承的寿命计算 16
5.3键的校核 19
第六章 机架的设计 21
6.1 机架设计要求 21
6.2 机架材料的选择及壁厚设计 21
6.3 机体结构的设计 21
第七章 结论与展望 23
7.1结论 23
7.2展望 23
参考文献 24
致谢 25
土豆切片机设计
摘 要
像土豆这种块茎类蔬菜是我国的一种高产、高营养的农作物，是人们生活中的常用蔬菜，也是食品加工中的一种常用原料。土豆呈椭球状，将土豆加工成片状是生产生活中最常见的工序。因此，如何将土豆快速高效的加工成片状具有重要的研究意义。
本文以在分析土豆的形状特点的基础上，设计了一款将土豆切削成片的设备。分析土豆切片机的结构，并对土豆切片机的关键零部件进行设计与计算。设计的主要部分为对总体方案的设计，还有对V带、轴、刀片、刀盘等进行设计，以及对主要零部件进行了选择校核，最终实现土豆切片机的预期工作目标。其中主要工作过程为：电机经过带传动带动带轮，带轮带动主轴旋转，主轴带动转子旋转，转子上通过4个螺栓固定2个刀片，转子带动刀片旋转，旋转的刀片通过漏斗与刀片的间隙切削出土豆片。
关键词：土豆；切片机；设计；计算
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 绪论
1.1 研究背景及意义
我国是一个农业大国，蔬菜是人们日常生活中不可或缺的东西。而像土豆这种块茎类蔬菜是生活中常用的食品。此外，土豆也是加工食品类的常见原料。土豆呈椭球状，将土豆加工成片状是生产生活中最常见的工序。土豆等块茎类蔬菜这一类作物在目前为止我国国内种植分布很广，尤其是东北三省和陕甘宁地带土豆种植率都比较高，也是目前为止我国主要农作物之一。马铃薯这种蔬菜作物还是一种很好的蔬菜食用菌和蔬菜水果综合作物。我国国内现有15个薯类野生农业作物园和农业综合种植区耕地总面积1.4亿亩左右，总产量每年可高达2-3千万吨，是目前为止世界上国内种植薯类产薯最多的野生农业种植国家[1]。
根茎茎叶类食品蔬菜在生产加工时，它们的切片、切丝是一道重要的农艺工序，切菜机械也是一种重要的加工食品蔬菜专用机械。目前的手工切菜机产品有很多种，多为一些大型切割设备，体积较大，价格昂贵，但是目前应用于各种根茎型各类大叶蔬菜手工切削的切割机构产品类型区很少，主要都是应用在一些小型的加工食品蔬菜加工厂里因体积小生产效率低不是很适用于在大型的加工厂里直接进行蔬菜成批生产，因为目前我国的各种根茎型各类大叶蔬菜切削种植多由本地农民或者个体手工种植而且还要定期进行蔬菜清洗以及去蒂等复杂工序很难直接进行到大批量生产。
因此，随着科技与生活的快速发展，人们不仅对食品的本身价值要求提高了，同时对土豆切片的美观性也有了更高要求。当今科技切菜机的功能日益增多，自动化、智能化程度越来越高，研究土豆自动切片机，让土豆切片更均匀，以及对提高工作效率。最为重要的是土豆切片可以把人们从繁琐的手工切片中解脱出来。对降低生产成本，提高工作效率具有重要作用。
1.2 国内外研究现状
我国的离心式切片机生产技术最早始于上世纪七十年代初期，我国的离心式切片收割机广泛应用于新鲜蔬菜、中药、冻肉等食品领域，其中采用离心式的收割机应用尤为显著。目前应用我国离心式切片机的主要生产方式可以分为：
（1）建议选用一种直线式或往复式自动切片机。由于采用直线式和往复式自动切片机的主要优点之一是设备结构简单，但是使用效益低。因此它被广泛应用于对机械工作效率要求不高、效益低的各种工业应用技术场合。
（2）切片采用一种圆盘式的旋转式进行切片。圆盘式和旋转式电动切片机的优点操作方便机构简单也就具有较高的传动性能和产品生产的一定经济效益，因此它广泛应用于各种的应用场合。
（3）切片收割机采用水枪式收割切片。对于水枪式收割切片这种方法最大的缺点便是需要消耗大量的电能和水，十分不环保节能。而且切出的土豆片只能是平直的，所以应用不广泛。
（4）选择用于内外圆形。其中包括用于内圆和内外正方形类型切片的外圆和内圆形切片)的圆形切片。该种切片方式虽然可以很好的实现对土豆的切片，而且生产效率也比较高。但是该种切片机构结构复杂，设计较困难，因此它被广泛应用于对切片工作效率的设计要求相当高的一些大型专业生产技术研究领域。
综合国内外的土豆切片机的研究现状。由于我国是农业大国，有人很早便对土豆切片机进行了研究与设计，已经有30多年的发展历史。近几年来我国切片机的技术研制和发展也非常迅速，可是与技术较为成熟的发达国家来比，我国的土豆切片机起步比较晚，技术还不太成熟。虽然在我过现代中国已有了切片机的生产厂家，比如山东省诸城市大洋食品机械厂的生产大洋食品品牌中药材土豆的切片机有400型、600型、江阴鑫达药化机械的生产中药材土豆切片机等。但是我国的企业在切片机生产方面仍然还是没有能够取得根本性的突破。通过查阅资料和以上分析可得，土豆切片机大都是一些土豆加工厂对设计对象进行的设计，很少把设计对象面向小型的或者家用的土豆切片机。
国外一些切菜技术先进的发达国家，多功能的切菜机已经基本实现了切菜机械化。多功能切菜机主要是由专业的加工设备制造公司研发出来生产完成，切菜设备配套比较齐全，包括输送机、清选机、入料机、切片机等。切菜效率较高，比如著名的瑞士meyer-burgerag公司的mits系列机，日本的tokyosemitsu株式会社公司生产的mitskmits系列机等已经基本实现了采用计算机全自动化控制的数控切菜一体化。德国特莱富（TREIF）公司设计了一台可广泛适用于各种蔬菜的derby100-sce型万能自动切菜机。由于这种食品分切处理对卫生质量要求十分严格，这种食品分切机构是采用了经过清洗和杀菌处理后均可容易方便进行的整体结构。只要将切割原料一次性地放入切割机器的整个料腔(包括操作室)内，就能即可在完全自动密闭进料系统内同时进行二次切割污染处理，完全彻底解除了原料二次污染。意大利一家厨具公司推出了一种多功能新型电子底座切菜机，其主要部分包括：电子底座、切座和切菜刀片三个大部分结合组成。切菜时，如用玉米刀片，可将葱和菜粉粒打碎成玉米糊状；同时如用菜刀切盘，可分别将葱和菜叶片切成细长条状、丁状、片状、丝状等各种不同形状。这种单机容量大约为3升的多功能小型电子自动切菜机，尺寸面积大小大约为42x42x50厘米，重量大约为10公斤。
1.3 本文主要研究内容
随着科学技术的不断发展，农业机械技术也得到了大规模的应用。本文所设计的土豆切片机是一种体积比较小、结构比较简单。适用于家庭、餐厅、小作坊的小型农产品加工机械。土豆切片机设计的整个过程，其中主要包括总体方案的确定，各部件的设计与计算，总装与部装图纸以及各零件的图纸。完成了全部设计后，对切片机进行了评价，指出它的特点、优势之处，以及存在的一些不足，并提出了一些改进的措施。
第二章 土豆切片机总体方案的确定
2.1 土豆切片机结构原理分析
2.1.1 结构及设计参数
通过分析，主要设计一种两机采用转盘式的新型土豆斗与料斗和各种切片机，它主要产品包括了土豆料斗、转盘和各种各类刀片，所述的只有土豆斗与料斗和各种切片在两机转盘底端的电子转盘分别通过一个带有螺纹状的连接件与电子转盘连接固定后，仪器安装在转盘上，转盘上的中心处安装有转轴，转盘的周边设计有多了均匀分布的呈散状的刀片，其中刀片均匀分布在转盘的周围；其中土豆斗和料斗与各种切片机和电子转盘之间相邻的侧面分别设有多个开口并与土豆料斗和切片转盘之间的每个开口处还设有容易使刀片直接转动通过的一个三角形开口缝隙。不用担心手持手工刀片可切割各种土豆，从而有效率地避免了切割土豆用户的手被手工刀片直接切到的危险，提高了使用转盘式切割土豆机切料斗和手工切片的设备工作效率和均匀度，使用方便。
土豆切片机的设计参数是设计该设备的重要参数，此次设计的土豆切片机主要面向于小型作坊或者家用的土豆切片机。土豆切片机的设计要符合设计参数，此次设计的土豆切片机的主要设计参数如表2-1所示。
表2-1 土豆切片机的主要设计参数
主要技术参数
数值
配套动力
1～1.5kW
切片厚度
2～5mm
叶轮转速
200～550转/分
生产率
500～1000kg/h
2.1.2 工作原理及工作条件
土豆切片机的工作原理主要是以动力传动为主，其主要采用电动机作为动力，电机动力通过带轮传递给主轴。转盘通过转轴进行旋转，转盘中心处的转轴，一段是设计的手柄，另外一端设计有均匀排列的几个刀片。在料斗和壳体内侧预留有一定的间隙，起作用是防止刀片在旋转切削时对壳体造成破坏。此外，料斗的作用是放置土豆的装置，料斗使用螺纹安装在了装盘上。图2-1所示为土豆切片机的工作原理图。可以分成三步，电动机传动部分，切削刀片机构，以及土豆排料机构。
图2-1土豆切片机工作原理图
2.2 传动参数的计算
切削土豆时，设备的转速至关重要。在确定转速v时要尽量满足两个条件，一是：当土豆突然进入切片机箱体内后，切片机的动力能满足切削土豆的力，即切片机能正常工作；二是：转速应尽可能的满足效率这一点，提高工作效率。根据切片机运动学的相关理论，在土豆旋转过程中会和料斗之间存在摩擦，在设计计算过程中，忽略摩擦力，传动比的计算公式如下所示：
(2-1)
其中： Rd-------切削刀片的半径
r---------切削盘半径
D--------切削设备直径
H--------机器高度
v--------切削速度
g---------重力加速度
2.3 动力参数计算
土豆的形状呈椭球形，一半体积较小，平均直径在60mm左右。此外，土豆的材质较软。因此，在切削土豆的过程中只不需要过大的动力。即确定两侧的切削力大小相等为：F1 = F2 = 125 N。在动力带动料盘进行旋转运动的过程中，设想料盘上的力为土豆给予的全部力，则转动功率的计算如下所示：
P轮 = F v =250×1.39 = 348 W (2-2)
转子的转速：n = 640r/min，
初选8级精度直齿锥齿轮：，
主动轴承（球轴承）：，
从动轴承（球轴承） ：，
传动机构总效率：
0.950.990.99=0.922主动轴上的所传递的功率大小为：
= 3480.99 =345 W (2-3)
第三章 电动机和轴的选择
3.1 电动机的选择
土豆切片机的主要动力来源为电动机，是提供整个设备运转的主要动力。电动机的选择通常包括电动机的速度、功率、型号等的选择。一般来说在各种机械驱动装置的结构设计中，原动机多半会选用高压电动机。由于高压电动机的动力输出连续高速螺旋转动，工作时经过对传动装置的高速调整和转矩，可充分完全满足对电动工作机的各种高速旋转运动和连续工作时的流体动力学和控制性能要求。
3.2电动机功率和转速的选择
在切削土豆工作过程之中，动力主要来源为电动机。在一般的工作环境中，电动机将会保持一直旋转工作状态，且较为稳定。因此，根据Pm＞Pr10%，所以，在普通的工作过程中，电动机功率一般选取为：Pm＝1.5kw。
对于电动机的转速，根据生产效率Q在500~1000 kg/h的范围之间。本设计的生产效率Q选择为600 kg/h，其中的配套动力：， 转子转速：。土豆一般为椭球状，测定其长为，宽为。由生产效率的公式：
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电动机型号确定
电动机型号的确定是根据动力参数来确定的，根据V带动传的传动比3.53，那么电动机的转速在：396×3.53=1320.57 r/min之间。此外，结合配套功率为1~1.5 kw。因此在满足动力的前提下，结合土豆切片机的整体尺寸、结构传动比以及价格方面的考虑，此次设计选用Y90L-4型号的电动机，该电机的转速为1500 r/min，额定功率为1.5 kw。
3.4主轴的设计确定
轴是土豆切片机传递动力和扭矩的关键零部件，根据土豆切片机的主要设计参数，土豆切片机的主轴设计如下图3-1所示。
图3-1 土豆切片机的主轴设计
轴的样式按照《机械设计基础》p360页图15—7 c图的样式设计。
从左到右阶梯轴的直径分别为d1，d2，d3，d4，d5，d6。
（1）估算轴的最小直径
由机械设计手册中表15-3查取可知=120，根据公式得
d ≥= 120×=35（mm） （3-3）
考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%，即35×1.05=36.75（mm）近似为36mm，即选取d4为36mm.
（2）确定轴的各段直径
与电机减速器配合的轴的直径d1=60mm；考虑轴承的内孔标准，取d3=d6=55mm；轴肩直径d2为68mm。取伸出端盖部分的轴的直径即d3为63mm。
第四章 V带部分的设计与计算
4.1 V带的设计
V带是带传动中一种，应用比较广泛，是一种用于传递动力的机械设备。V带具有安装容易、占地面积小、传动效率高和噪音小等优点。因此，此次设计的土豆切片机传动装置选用V带传动结构。
4.1.1 带轮结构形式的设计
V带传动中，带轮是重要的组成部分，其制造材料对带轮的工作性能具有比较大的影响。带轮的制造材料大都选用铸铁材料，而其结构形式可以由实心式、孔板式、腹板式和椭圆轮辐式三种结构。
一般来说，都是通过V带轮的基准直径来选择V带轮的结构的。不同的带轮基准直径对应不同的带轮结构。当带轮基准直径为（d为安装带轮的轴的直径，mm）时可采用实心式；当时，可采用腹板式；当时，同时时，可采用孔板式；当时可采用轮辐式
4.1.2 带轮尺寸的设计
此次所设计的土豆切片机所选用的V带轮的轮槽和V带的型号要保持一致性，此设计选的是Z带，根据机械设计手册可得：
基准宽度 ；
基准下槽深度；
槽间距；
最小轮缘厚；
带轮宽度；
带轮的总长。
图4-1 土豆切片机的电机V带轮
大V轮：d=168mm小于350，所以V带轮的结构设计为腹板式。由其轴径为。
基准宽度： ；
基准下槽深度：；
槽间距：；
最小轮缘厚：；
带轮宽度：，带轮的总长：。
图4-2：土豆切片机的主轴动轮
带轮在工作运转过程中发挥着重要的作用，而带轮轮槽的工作表面粗糙度对传动的平稳性和传动效率具有很大的影响。一般带轮轮槽的工作表面粗糙度选择设计为1.6或3.2，综合考虑设计要求，两个带轮轮槽工作表面的粗糙度均选用1.6。
4.2 V带传动的设计计算
V带传动中，带轮轮槽侧面和V带两侧面是V带传动的工作面。V带传动的设计计算对于实现良好的传动比具有重要的意义。
1. 确定设计功率
根据计算公式公式 ： (4-1)
其中：KA——工作情况系数；
P ——所传递的功率KW；
通过计算可得：KA=1.2，
即：，
2. V带型号的确认
根据传动设计功率Pd和小带轮的转速n1选取普通V带的型号：
已知：
查机械设计手册应选用B型带。
3. 确定带轮基准直径dd1，dd2并验算带速
由资料选取dd1=140
则：
得：
验算带速v ：
(4-2)
通过计算可以得出，带速符合设计要求。
4. 验算传动比误差
传动比：
(4-3)
原传动比：
(4-4)
通过计算可知，传动比的误差在可控范围之内，符合设计要求。
5. 计算V带轮的中心距a及带的基准长度Ld
可设定中心距：
因此，可以计算带长Ld0
通过上述式子得出：
(4-5)
因此：
由资料选取Ld0=550mm
确定实际的中心距a：
通过上述式子得出：
(4-6)
得：
中心距调整范围
(4-7)
(4-8)
6. 验算小带轮包角a1
(4-9)
通过计算可知，满足设计要求。
7. 确定V带的根数Z
由公式得出：
(4-10)
根查资料可得，带入数据得：
所以，取V带的根数Z取3.
8. 确定带的初拉力F0
由公式得：
(4-11)
其中查表得q=0.17kg/m带入数据
得：
9. 计算作用在轴上的压力Fz
根据公式可知：
(4-12)
得：
4.3 V带轮材料的选择
土豆切片机的V带轮时应该要满足的条件和要求一般是：轮体质量小，质量载荷分布均匀，以及结构设计合理。此外，转速高时要保证轮槽经过良好的运动平衡，轮槽的工作面积需要精细的加工(轮槽表面的粗糙度一般控制为3.2以减少带摩擦，各槽的尺寸和加工角度应尽量保持一定的加工精度，从而保证载荷的分布较为均匀。为了充分考虑本带轮设计的转速和功率使用情况和较高转速，本带轮的设计主要采用优质的铸铁，材料的牌号为HT150或HT200。
第五章 部分零件的校核
土豆切片机零件的校核是对所设计零件是否满足设计要求的重要验证，土豆切片机部分关键零部件的校核主要包括：轴的校核、轴承的寿命计算以及键的校核。
5.1 轴的校核
对土豆切片机的主轴进行校核，按轴的弯扭组合强度进行强度校核
1. 轴在齿轮上的转矩：
（5-1）
齿轮的分度圆直径：
（5-2）
周向力： （5-3）
径向力： （5-4）
轴向力： （5-5）
2. 主轴主要承受径向载荷，如图5-1所示为土豆切片机轴水平方向的受力示意图，5-1所示为土豆切片机轴垂直方向的受力示意图。
图5-1 土豆切片机轴水平方向的受力示意图
图5-2 土豆切片机轴垂直方向的受力示意图
3. 水平方向的反作用力的扭矩。
水平方向的反作用：
水平方向弯矩：
图5-3 水平面上的弯矩
4.垂直的反作用力的扭矩。
垂直方向的反作用：
垂直方向弯矩：
图5-4 垂直面上的弯矩
5. 合成弯矩的计算
（5-6）
（5-7）
图5-5 合成弯矩
6. 按弯扭合成应力校核轴的强度
由于土豆切片机主轴的旋转同一方向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，根据机械设计手册可知：α取值0.6，因此，根据轴的计算应力公式可知：
（5-8）
由于土豆切片机主轴的材质为45钢，由于[] = 60 MPa，因此<[]，所以轴的强度符合设计要求。
5.2轴承的寿命计算
轴承对于支撑轴的旋转具有重要作用，在整个工作过程中，轴承的受力是不均衡的，但进行切削土豆时，轴承会受到较大的力。长时间进行工作，轴承可能会发生失效。故要对所选轴承零件进行寿命预算，以确保零件在使用期内不发生损坏。
对于轴上的轴承，会承受两个方向的力，但是主要承受径向力，故此次设计的轴承选用圆锥滚子轴承。主要承受径向载荷，同时也可以承受较少的轴向载荷。
确定轴承的承载能力
查得，圆锥滚子轴承30207的，，，，。
10000型调心球轴承2212的，，e=0.28，。
（2)计算当量动载荷
由结构知，。
计算轴承的径向支反力：
产生的压轴力F=8000N，水平方向：
垂直方向：
水平方向支反力如图5-6所示。
图5-6水平方向支反力
（5-9）
（5-10）
垂直方向支反力如图5-7所示。
图5-7垂直方向支反力
合成支反力：
（5-11）
（5-12）
由，查表取
得当量动载荷：
（5-13）
（5-14）
（3）轴承寿命的校核
调心球轴承2515：
=16053（h） （5-15）
因此，满足设计要求。
调心轴承2212：
（5-16）
所以，符合设计要求。
对于轴承，由于只受纯轴向载荷，且，该轴运动较平稳，通过查阅机械设计的得出载荷系数为fp=1.2，带入数据可得：
（5-17）
根据选择轴承的型号为，其基本额定动载荷是，转速是，因为使用的圆锥滚子轴承，所以。
带入公式计算可知：
（5-18）
由以上计算轴承寿命符合要求。
5.3键的校核
此次设计的土豆切片机所使用的普通平键是主要连接轴和V带轮，因此普通平键既要承受扭矩，还要承受一定载荷。所以对平键的校核十分重要。
一般来说，平键连接主要失效形式由：工作面被压溃（静连接），工作面过度磨损（动连接），个别情况下会出现键被剪断这几种方式组成。对于提升电机和丝杠处的普通平键尺寸是14×20×70，
根据公式：
MPa （5-19）
式中：d—轴的直径，mm；k—键与轮毂的接触高度，mm；h—键的高度（），mm；l—键的工作长度，； T—转矩。
（5-20）
其中，——许用挤压应力MPa。
查《机械设计手册》得取许用挤压应力为。所以：
（5-21）
所以通过计算可知，设计强度满足强度要求。
第六章 机架的设计
6.1 机架设计要求
机架是各种设备的骨架，对于设备的零部件具有重要的支撑和保护作用。在设计机架的时候要考虑到机架设计的相关原则：一是机架结构尽可能简单，便于安装零部件；二是结构要合理，便于生产制造；三是机架要有足够的刚度和硬度。四是机架要具有良好的抗振性能以及耐腐蚀的性能。
结合土豆切片机的工作性能和要求，此次设计的机架主要是以框架结构采用焊接的方式为主，其主要设计要求如下所示：
1. 材料选择合适，机架质量较轻；
2. 结构合理，便于制造以及便于安装零部件；
3. 抗振减振性能较好，噪音较小；
4. 耐腐蚀性能强；
5. 机架造型美观。
6.2 机架材料的选择及壁厚设计
土豆切片机的机架材料，一般来说可以有三种材料，铸铁、铸钢以及铸造铝合金。此次设计的土豆切片机形状较为复杂，应该具有较好的减振吸振的作用、以及材料价格尽量低的要求。因此，通过分析上述三种机架材料，各有优缺点。根据这三种材料的性能，结合本次设计机架的使用要求，机架的材料选用灰口铸铁，牌号为HT200。灰口铸铁HT200具有很好的铸造性能和减震性能，以及价格便宜，应用也较为广泛。
由于机架的壁厚主要起到保护以及美观的作用，对于机架的壁厚，在满足工作要求的前提下，为了减轻土豆切片机的整体质量，机架壁厚尽可能的要薄一点，本设计的机架壁厚选择5mm即可。
6.3 机体结构的设计
土豆切片机的机体设计成焊接形式，主要包括：基座和箱体，材料选用HT200。为了减轻机体的质量，将箱体焊接在基座上，箱盖在最上方，即一个箱体结构。这种结构具有轻便、简单、牢固以及减震抗震性能好的特点。极佳的连接方式选用焊接，焊接具有制造周期短、工艺简单、价格低廉以及牢固性强的优点。
此外，电动机固定在机座上面，这种设计更方便于对皮带进行预紧以及检查。因此，土豆切片机的装配图如图6-1所示。
图6-1 土豆切片机的装配图
第七章 结论与展望
7.1结论
通过查阅土豆这类块茎类疏菜切片机的相关资料，本文以土豆为研究对象，在详细分了土豆的形状与材质的基础上，设计的土豆切片机主要面向于小型作坊或者家用的土豆切片机。主要的土豆切片机的结构和整个过程进行了设计与计算。其中主要包括对总体方案的确定，并对V带、轴、刀片、刀盘等进行设计计算，以及对主要零部件进行了选择校核，最终实现土豆切片机的预期工作目标。其中主要工作过程为：电机经过带传动带动带轮，带轮带动主轴旋转，主轴带动转子旋转，转子上的2个刀片主要是通过4个螺栓进行固定，转子带动刀片旋转，旋转的刀片通过漏斗与刀片的间隙切削出土豆片。从而实现了配套动力1.5kW，切片厚度2～5mm的土豆切片机。
7.2展望
调查显示，我国的切片机行业虽然规模庞大，但多以中小型企业为主，国产的切片机仿制现象较为严重，虽然宣传力度很大，但实际操作的效果并不理想，严重影响了正常的加工生产工作。国产的切片机行业整体上还处于初级阶段，缺乏自主创新能力，且市场布局小而散乱，未来还需要走很长的一段路。
1.创新技术上，食品机械设备制造企业可寻求企业合作、校企交流的工作，积极主动吸纳高新技术人才，打造拥有技术核心的团队，在技术创新上有进一步的飞跃。
2.除了人才队伍培养，还需要不断加大研发资金投入，时刻洞察国际技术潮流，紧跟市场和时代发展需求，如此，才能在激烈的市场竞争和美好的发展前景中获得属于自己的机遇。
3.在发展的过程中，还需要时刻关注市场需求的走向。
就目前来说，市面上对于切片机这一设备的需求量是巨大的，而且所涉及领域范围较广。同时整个行业也在不断朝着高科技、人性化发展，随着化工器械产业不断向更高科技、更人性化的方向发展，该设备在未来发展中也将会加入更多高科技的因素，以提高切片的精度和质量。同时随着市场的逐步成熟和规范，未来切片机设备的自动化水平也将会得到提升。大家应当知道，在同类产品中，自动化设备逐步替代半自动化设备，先进设备逐步替代落后设备，产品技术水平将成为决定企业市场份额的关键因素。
参考文献
[1] 赵秀艳, 闫洪志, 郝媛媛. 现代化农业企业的土豆文化建设[C]// 2015年中国马铃薯大会. 2015.
[2] 潘硕珍. 百吃不厌的陇中土豆[J]. 甘肃农业, 000(8):60-61.
[3] 屈冬玉, 谢开云, 金黎平,等. 中国马铃薯产业与现代农业[C]// 2007年中国马铃薯大会（中国马铃薯专业委员会年会暨学术研讨会）;全国马铃薯免耕栽培现场观摩暨产业发展研讨会. 2007.
[4] 谷悦. 马铃薯主粮化为国家粮食安全战略重要一步--农业部公开解答关于马铃薯主粮化的问题[J]. 中国食品, 000(003):36-39.
[5] 梁宝忠. 农业部提出加快推进马铃薯生产机械化[J]. 北京农业, 2009(10):5-5.
[6] 冉毅. 土豆切片机结构设计[J]. 南方农机, 2018 (23):36-37.
[7] 杨立超, 王妍玮, 王梁, et al. 马铃薯切片机设计[J]. 林业机械与木工设备, v.46；No.379(9):31-34+39.
[8] 杨立超, 王妍玮, 王梁, et al. Design of Potato Slicing Machine%马铃薯切片机设计[J]. 林业机械与木工设备, 2018, 046(009):30-33,38.
[9] 陈兴波. 瓜果切片机设计[J]. 机械设计, 2016(8).
[10] 土豆加工中的切割方法[J]. 中国食品工业, 1998(6):42-42.
[11] 濮良贵, 纪明刚．机械设计[M]. 第八版. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[12] 杜君文. 机械制造技术装备及设计[M]. 新版. 天津: 天津大学出版社, 2007.
[13] 张炜, 朱丽莉, 孙印珍, et al. 一种土豆切片机[P], 2018.
[14] 高学亮, 王鹏, 顾强, et al. 家用万能切片机的结构设计与仿真分析%Structural Design and Simulation Analysis of Household Universal Slice Machine[J]. 机械工程师, 2015, 000(009):31-33.
[15] 韩进宏. 互换性与技术测量[M]. 新版. 北京: 机械工业出版社, 2009.6
[16] 张勋.马铃薯生产机械化与产业发展战略[J].农机化研究,2008:1-6.
[17] 何晓玲，王军. 机械设计基础 [M]. 少学时. 北京. 机械工业出版社，2016.8
[18] 张继忠. 机械设计[M]. 3D版. 北京：机械工业出版社，2017.8
[19] 高民，杨继芳，祁蕾，et al.开模喂花棉模开松结构设计研究[J]. 南方农机，2018（8）
[20] 孙志礼，闫玉涛，田万禄. 机械设计[M]. 第二版. 北京：科学出版社，2015.3
致谢
论文写完了，大学也上完了，经历了专升本的我，没有选择考研，这将是我最后的大学时光。通过这次的毕业设计，锻炼了自己写论文的能力，而且还锻炼了自己的查资料的能力，并且提高了自己看图、绘图的能力，为自己以后的工作打下了坚实的基础。在论文撰写过程中，得到了同学和老师的大力帮助。
在这里我想感谢一下我的父母，支持我选择专升本，能给我创造出这样优越的学习条件，让我能够安心地进行学习，能够再一次感受到大学生活的美好与快乐，你们辛苦了！
我还要感谢我的指导老师殷凤兰老师。她是一名优秀的教师，是一个有爱的老师，这两年的时间里，真的很高兴能够遇到你。再次感谢殷老师日常对我的引导与帮助，尤其在毕业设计中，对我提出的问题进行了详细耐心的讲解，真的十分敬佩老师严谨治学的态度。这几个月的接触让我学到了很多，相信会让我受益终生。老师，您辛苦了！
25
收藏