薯类去皮机的结构设计

学校代码：10410

学号：20050426

本科毕业设计

题目：轻型立式薯类去皮机结构设计

学院：工学院

姓名：金道煌

学号：20050426

专业：机械设计制造及自动化

年级：2005级

指导教师：张庐陵

二OO九年五月

摘要

马铃薯为植物的块茎，形状为圆形或椭圆形，其结构由表皮层、形成层、外果肉和内果肉四部分。马铃薯品种可分两大类，一类是淀粉含量较高的，适宜于作为生产淀粉的原料，另一类是蛋白质含量较高，适宜作为蔬果或制成多种食品[1]。

马铃薯营养丰富，除直接食用外，还可以加工成食品、全粉、淀粉等经济价值较高的食品，通过加工可以大幅度提高鲜薯的商品价值[2]。

鉴于马铃薯的很多特点，马铃薯得到了广泛的利用。a.马铃薯可鲜食，鲜食用马铃薯主要用作家庭餐馆烹调，我国主要用来制作菜肴、面点小吃等大众食品。果外除蒸烤鲜马铃薯作主食外，还有咖哩饭、炖薯快以及色拉凉拌菜。马铃薯可制成方便食品、快餐食品、休闲食品，如马铃薯粉、马铃薯全粉、脱水马铃薯片（条）、速冻薯条（薯泥）、蒸薯条、罐装和去皮马铃薯、马铃薯脆片、马铃薯膨化小食品等；b，加工成淀粉及相关产品：由于马铃薯淀粉的优良特性，不仅是制作高级方便面、面类最为理想的添加淀粉，而且还是肉制品、鱼糜制品等的添加剂或原料。马铃薯淀粉也是粉条的优质原料。出马铃薯淀粉外，也可得到相关产品，包括各种变性淀粉、饴糖、葡萄糖、膳食纤维制品等。C,其他制品：马铃薯提取淀粉后的残渣可制成马铃薯发酵饲料、提取蛋白等[5]。

去皮（peeling）用于多种水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物质，并改善成品的外观。主要的考虑因素包括通过尽可能减少去掉的部分以及可能降低能源、劳力和物质成本来降低总成本。这里，介绍摩擦去皮方法：食品被放置在金刚砂滚轴上或内壁排列着金刚砂的转筒中，在磨损力的表面除去食品的表皮后又被大量的水冲洗干净。该方法的优点是由于过程是在温室下进行而具有的能源成本低以及资本成本低、无热损伤，食品外观良好的优点，不规则食品表面（如马铃薯上的“孔眼”）会破坏去皮产品的外观，需要手工去除[3]。

关键词：马铃薯、去皮清洗、农产品、食品机械

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 protein

Skin 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

目录

前言 .............................................................................................................................. - 1 - 1.马铃薯去皮机工作原理 ........................................................................................... - 2 -

1.1去皮清理的原理 .............................................................................................. - 2 -

1.2去皮设备 .......................................................................................................... - 2 - 2．轴的设计 ............................................................................................................ - 4 - 2．1轴的材料 ....................................................................................................... - 4 - 2．2轴的强度计算 ............................................................................................... - 4 - 2．3轴的结构尺寸初步确定 ............................................................................... - 5 - 3.滚动轴承的设计 ....................................................................................................... - 6 -

3.1.滚动轴承类型的选择 ...................................................................................... - 6 -

3.2.滚动轴承部件的组合设计. ............................................................................. - 7 -

4.电动机的选择. .......................................................................................................... - 7 -

5.齿轮的结构设计 ....................................................................................................... - 8 -

5.1.齿轮材料及热处理 .......................................................................................... - 9 -

5.2.齿轮相关参数的初步确定 .............................................................................. - 9 -

5.3.校核齿轮强度 ................................................................................................ - 10 -

6.圆筒的结构设计 ..................................................................................................... - 11 -

7.轴承座的结构设计 ................................................................................................. - 12 -

8.圆盘的结构设计 ..................................................................................................... - 13 - 参考文献 .............................................................................................................. - 15 - 致谢 ............................................................................................................................ - 16 -

前言

综观食品加工业对加工技术的要求，食品加工技术的发展趋势大致如下：第一，提高原料的利用率。由于食品生产企业利润较低，提高原料的利用率是企业降低生产成本的重要途径。第二，提高工作效率，便于实现大规模生产。第三，营养性和稳定性高，现在人们对食品的要求越来越高，大家都很关注食品的营养功效[4]。

中国的薯类产量占世界总产量的28%，居世界第一位。近年来薯类的生产和加工发展十分迅速，尤其是美国、英国、德国和日本等国以发展优质专用化的薯类品种，先进适用的技术装备，高质量的加工制品和规模化生产经营方式等，推动着当今世界薯类加工业的发展。中国在薯类的种植和深加工上也加大了开发力度，形成了产前、产后良性循环的发展优势。尤其是加工后的薯类食品更是受到许多消费者的青睐，且在食品工业中所占的比例也越来越大[2]。

马铃薯属块茎类作物，马铃薯块茎中富含淀粉、维生素和糖，其块茎中的主要物质如下：（1）淀粉和糖分，马铃薯淀粉由直链淀粉与支链淀粉组成，糖分占马铃薯块茎总质量的1.5%左右，主要为葡萄糖、果糖、蔗糖。（2）含氮物，马铃薯块茎中的含氮物包括蛋白质和非蛋白质两部分，以蛋白质为主，富含球蛋白，这是全价蛋白质，几乎含有所有的必需氨基酸，在营养上具有重要意义。（3）脂肪，在马铃薯块茎中，脂肪含量为0.04%-0.94%。（4）有机酸（5）维生素，马铃薯中含有多种维生素。（6）酶类，马铃薯中含有淀粉酶、蛋白酶、氧化酶等[2]。

马铃薯深加工可制成马铃薯粉、淀粉以及各种风味的休闲食品。马铃薯营养丰富，因此，对马铃薯进行深加工具有重要价值。

1.薯类去皮机工作原理

1.1去皮清理的原理[1]

水果及块根、块茎类蔬菜的外皮在加工成食品之前，大多需要除去表皮。由于原料的种类不同，皮层与果肉结合的牢固程度不同，生产的产品不同，对原料的去皮要求也各异，果蔬去皮的基本要求是去皮完全、彻底、原料损耗少。目前，果蔬加工中常用的去皮方法有机械去皮和化学去皮。

机械去皮应用较广，既有简易的手工去皮又有特种去皮机。按去皮原理不同可分为机械切削去皮、机械磨削去皮和机械摩擦去皮。

(1)机械切削去皮是采用锋利的刀片表面皮层。去皮速度较快，但不完全，且果肉损失较多，一般需用手工加以修整，难以实现完全机械作业，适用于果大、皮薄、肉质较硬的果蔬。目前，苹果、梨、柿等常使用机械切削去皮，常用的形式为旋皮机。旋皮机是将待去皮的水果插在能旋转的插轴上，靠近水果一侧安装（或手持）一把刀口弯曲的刀，使刀口贴在果面上。插轴旋转时，刀就从旋转的水果表面将皮车去。旋皮机插轴的转动有手摇、脚踏和电动几种动力形式。在旋车去皮之前应有选果工序，以保证水果大小基本一致。

(2)机械磨削去皮是利用覆有磨料的工作面除去表面皮层。可高速作业，易于实现完全机械操作，所得碎皮细小，便于用水或气流清除，但去皮后表面较粗糙，适用于质地坚硬、皮薄、外形整齐的果蔬。胡萝卜、番茄等块根类蔬菜原料去皮大多采用机械磨削去皮机。

(3)机械摩擦去皮是利用摩擦因数大、接触面积大的工作构件而产生的摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而被去除。所得产品表面质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差，适用于果大、皮薄、皮下组织松散的果蔬，一般需要首先对果蔬进行必要的预处理来弱化皮下组织。常见到的机械摩擦去皮机如采用橡胶板作为工作构件的干法去皮机。

(4)化学去皮又称碱液去皮，即将果蔬在一定温度的碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出后，立即用清水冲洗或搓擦，外皮即脱落，并洗去碱液。此法适用于桃、李、杏、梨、苹果等的去皮及橘瓣脱囊衣。桃、李、苹果等的果皮由角质、半纤维素等组成，果肉由薄壁细胞组成，果皮与果肉之间为中胶层，富含原果胶及果胶，将果皮与果肉连接。当果蔬与碱液接触时，果皮的角质、半纤维素被碱腐蚀而变薄乃至溶解，果胶被碱水溶解而失去胶凝性，果肉薄壁细胞膜较能抗碱。因此，用碱液处理后的果实，不仅果皮容易去除，而且果肉的损伤较少，可以提高原料的利用率。但是，化学去皮用水量较大，去皮过程产生的废水多，尤其是产生大量含有碱液的废水。

1.2去皮设备[10]：

离心擦皮机,离心擦皮机是一种小型间歇式去皮机械。依靠旋转的工作构件驱动原料旋转，使得物料在离心力的作用下，在机器内上下翻滚并与机器构件产生摩擦，从而使物料的皮层被擦离。用擦皮机去皮对物料的组织有较大的损伤，而且其表面粗糙不光滑，一般不适宜整只果蔬罐头的生产，只用于加工生产切片或制酱的原料。常用去皮机处理马铃薯、胡萝卜、番茄等块根类蔬菜原料[1]。

图1-1 去皮机结构

1-机座2-电机安装支座3—电动机4—主动齿轮5—从动齿轮6—轴

7—轴承座8、9、10—轴承11—圆盘12—圆筒13—排污口14—卸料口

去皮机（如图1-1）由工作圆筒12、旋转圆盘11、卸料口14、排污口13及传动装置等部分组成。

工作圆筒内表面是粗糙的，内表面焊有直径10mm的钢棒，然后植金刚砂；圆盘采用风扇叶片式结构设计，采用金刚砂黏结表面，具体会在后面零件介绍中讲解。圆盘这种结构特点除兼有去皮功能外，主要用来抛起物料，当物料从加料口落到旋转圆盘凹凸表面时，因离心力作用被抛至圆筒壁，与筒壁粗糙表面摩擦达到去皮的目的。去皮工作时，水通过喷嘴送入圆筒内部，卸料口的闸门由把手锁紧，擦下的皮用水从排污口排去，已去皮的物料靠离心力的作用从打开闸门的卸料口自动排去。

为了保证正常的工作效果，这种去皮机在工作时，不仅要求物料能够完全抛起，在擦皮室内呈翻滚状态，不断改变与工作构件间的位置关系和方向关系，便于各块物料的不同部位的表面被均匀去皮，并且要保证物料能被抛至筒壁。因此，必须保证足够高的

圆盘转速，同时擦皮室内物料不得填充过多，一般选用物料充满系数为0.5~0.65，

依次进行生产率的计算。

2．轴的设计

一切作回转运动的传动零件（例如本设计中的齿轮和圆盘），都必须安装在轴上才

能进行运动及动力的传递。轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。

轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。

轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求合理地

确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工

作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难度。

轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算，多数情况下，

轴的工作能力主要取决于轴的强度。

2．1轴的材料

轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉、对应力集中的敏感性较低，

同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造

轴尤为广泛，其中最常见的是45钢。

查《机械设计》表11.1“轴的常用材料及其主要机械性能”，可选择轴的材料为45

钢，热处理方法采用正火。相关机械性能如下：毛坯直径≤100mm ，硬度170～217HBS ，

抗拉强度极限

σb 为590M p a ，屈服强度极限σs 为295M p a ，弯曲疲劳极限σ1-为255M p a 。

2．2轴的强度计算

进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方

法，并恰当地选取其许用应力。对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），应根据

扭转强度条件计算。

对只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴，应按扭转强度条件计算轴的直径。若有弯矩作

用，可用降低许用应力的方法来考虑其影响。

扭转强度条件为：

[]ττT T T T W W n P T ≤?==3109550 ……………（1） 式中

τT ----轴的扭转切应力，M p a ；

T-----轴所受的扭矩，N.mm ；

W T ---轴的抗扭截面模量，m 3m ；

n---轴的转速，r/min ；

p---轴所传递的功率，kw ；

[]τT ---轴的许用扭转切应力，M p a 。

对实心圆轴，W T =3d /16≈3d /5，以此代入式（1），可得轴的直径，

d []33109550(5n

p T ?≥τ=c 3n p (mm)………(2) c 为取决于轴材料的许用扭转切应力[]τT 的系数，其值可查〈

〈机械设计〉〉表11.3“几种轴的材料的[]τT 和C 值”，可得45钢的[]τT

为30∽40，C 值为118∽107。 在这里，取C 值为116代入式子（2） 得：

d 3116n

p ?≥ 其中p 等于0.50KW ，n 等于320r/min. 所以，d 3

32055.0116?≥=15.40 mm 考虑到轴上开键槽和切制螺纹，为了补偿轴的削弱，按上式计算的轴应适当取大些。取

轴的最小直径为20mm 。

2．3轴的结构尺寸初步确定

1—车螺纹，与螺钉联接，用于防止圆盘在旋转工作时向上轴向移动。

2—铣键槽，与圆盘联接。

3—与封油挡圈联结，挡圈有防水防尘的作用，保护轴承；同时，挡圈下面压着唇形密

封圈，使润滑油在传动装置内得到充分利用。

4—依次安装深沟球轴承和单向推力球轴承，两轴承之间装有隔套，这样可以保证轴承

转动而不至于摩擦力大卡死。

5—注意其尺寸特点，其直径比两端稍小1~2个毫米，这样有助于轴承的安装，同时表面粗糙度要求不高，减少加工量。

6—安装深沟球轴承，也得安装一个唇形密封圈。

7—联接圆螺母，该螺母具有自锁功能，起到固定上面深沟球轴承的作用。

8—铣键槽，与大齿轮联接

9—车螺纹，与螺钉联接，起防止从动齿轮向下移动的

3.滚动轴承的设计

常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承。本节将根据具体的工作条件正确选择轴承的类型和计算所需的尺寸。

滚动轴承利用滚动体将轴于外部构件分隔开，从而用滚动摩擦代替了滑动摩擦。轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承烙钢制造的，热处理后，硬度一般不低于60HRC，这些元件一般都经过150摄氏度的回火处理，所以通常当轴承的工作温度不高于120摄氏度时，元件的硬度不会下降[10]。

3.1.滚动轴承类型的选择

查《机械设计》表8.1“滚动轴承的主要类型、尺寸系列代号及其特征（GB/T272-93），根据本设计的结构要求和受力情况分析，选择一个单向推力轴承和一对深沟球轴承配合使用。

（1）单向推力球轴承.

结构简图、承受负荷方向：

特性：推力球轴承的套圈与滚动体多半是可分离的，单向推力球轴承只能承受单向的轴向负荷，两个圈的孔不一样大：内孔较小的是紧圈，与轴配合；内孔较大的是松圈，与机座固定在一起。极限转速较低，适用于轴向力大而转速较低的场合。没有径向限位能力，不能单独组成支承，一般要与向心轴承组成组合支承使用。

（2）深沟球轴承.

结构简图、承受负荷方向：

特性：主要承受径向负荷，也可同时承受少量的双向的轴向负荷，工作时内外圈轴线允许偏斜\8-\

16。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛，但轴承冲击负荷能力较差。

3.2.滚动轴承部件的组合设计.

要想保证轴承顺利工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还应正确设计轴承装置。轴承装置的设计主要是正确解决轴承的安装、配合、紧固、调节、润滑、密封等问题[10]。

1--油封挡圈，与工作轴之间采用间隙配合。

2—深沟球轴承，能承受较大径向力，只能承受较小的轴向力。

3—隔套，非标准件，根据设计要求选择材料，确定尺寸。

4—单向推力球轴承，能承受较大轴向力，没有径向限位功能。

5—唇形密封圈，用于封油。

6—隔套，同3。

7—深沟球轴承

此外，轴承组合结构设计要合理，保证充分的润滑和可靠的密封，对提高轴承的寿命和保证正常工作是非常重要的。

4.电动机的选择

电动机选择要考虑多方面因素，根据电动机的功率、转速、结构特点、应用场合和

安装方式，查相关资料选择合适的电动机。查阅《机械零件设计手册》相关内容如下：Y系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机.

1）结构特点：采用封闭自冷式结构，能防止任何方向的溅水对电动机的影响，一般只有一个轴伸端。

2）性能及特点：电动机效率高、耗电少、性能好、噪声低、振动小、体积小。

根据工作轴功率P=550W，转速=320r/min,可选择型号为Y90S-6型电动机。

型号额定功率（KW）转速（r/min）电流（A）效率（%）功率因数重量（kg）Y90S-6 0.75 910 2.25 72.5 0.75 23

运行可靠，维修方便，绝缘等级为B级。

3）应用场合：农用机械、食品机械、搅拌机、磨粉机等。

根据电动机的型号，查机械手册确定电动机的安装方式并确定电动机的外形尺寸和安装尺寸，然后合理地把电动机安装在机架上。

5.齿轮的结构设计

齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。其优点是：传动效率高、工作可靠、使用寿命长、传动比准确、结构紧凑和功率和速度使用范围广。齿轮传动应满足如下的基本要求：1.传动平稳，要求瞬时传动比不变，尽量减小冲击、振动和噪声，保证较高的运动精度。2.承载能力高，要求在尺寸小、重量轻的前提下，齿轮的强度高、耐磨性好，能达到预定的工作寿命。

在齿轮设计时，只要齿轮设计合理，齿轮材料及热处理选择合适，制造质量高，达到规定的制造精度，就能达到预定的功能要求[]10。

表5-1 渐开线圆拄齿轮基本齿廓（GB/T1356-2001）[7]

参考《机械原理》第七版相关资料：

标准齿轮是指m 、a 、*a h 、*c 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿跟高，而且分

度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。

GB1356-88中规定分度圆压力角的标准值为a=020

*a h 和*c 分别称为齿顶高系数和顶隙系数，GB1356-88中规定其标准值为：

*a h =1 *c =0.25

5.1.齿轮材料及热处理

由齿轮传动的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗

点蚀、抗胶合等能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。因此，对齿轮材料性能的基本

要求为：齿面应有足够的硬度，而齿芯要有一定的韧性[]10。

选择45钢，热处理方式采用表面淬火，HRC （齿面）40-50，齿轮加工精度为9级.

5.2.齿轮相关参数的初步确定

根据相关设计要求和资料可初步确定齿轮的某些参数，然后对齿轮进行齿面接触疲

劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算，如果强度符合要求，则选用这些参数；如果强度

不符合要求，则需再修改这些参数。

1.参考《机械原理》，渐开线标准齿轮不发生根切是的最小齿数min Z =a

h a 2sin 2*

，用标准齿条形刀具切制标准齿轮时，因a=020及*a h =1，则min Z =17. 2. 查《机械零件设计手册》表15-2“渐开线圆柱齿轮模数（GB/T1357-1987）”，

本设计可选择模数m 有：1、1.25、1.5、2、2.5、3.

3.根据主动齿轮转速1n （即电动机转轴转速）和从动轴转速2n （即工作轴转速）

可确定传动比和齿轮齿数比。1n =910r/min, 2n =320r/min.

在这里，取模数m=2mm.

主动齿轮齿数1Z =25，分度圆直径1d =m 1Z =50mm.

从动齿轮齿数2Z =68，分度圆直径2d =m 21Z =136mm.

取齿轮宽度系数为0.2，则有：

从动齿轮宽度2b =136*0.2=27.2，取2b =25mm.

为了防止两齿轮因装配后轴向稍有错位而导致实际啮合齿宽的减少，常使大齿轮

（这里是从动齿轮）宽度2b =2b ；小齿轮（这里是主动齿轮）宽度1b =2b +5~10mm

所以，主动齿轮宽度1b =25+5=30mm.

5.3.校核齿轮强度

齿面接触疲劳强度Him σ，齿根弯曲疲劳强度Fim σ.

下面设计过程中，所查的图、表均可以查阅《机械设计》.

a.确定许用应力

查图6.14，得1Him σ=2Him σ=1100 M p a ；查图6.15，得1Fim σ=2Fim σ=300 M p a ，

查表6.5，得min H S =1.1，min F S =1.5，u=2Z /1Z =68/25=2.72

N=601n J h L 式中1n 为齿轮转速.r/min,J 为每转一圈时同一齿面的啮合次数；

h L 为齿轮的工作寿命.h;

所以，1N =60*910*1*5*12*250=8.19*810

2N =1N /u=8.19*810/2.72=3.01*810

查图6.16，得1N Z =2N Z =1，查图6.17得1N Y =2N Y =1.

1Hp σ=2Hp σ=1.11*1100=1000 M p a ，

1Fp σ=2Fp σ=300*2*1/1.5=400 M p a ，

b.验算齿面接触疲劳强度条件.

计算工作转矩：

T=9.55*610n

p =9.55*610*91075.0=7870.88 Nmm 确定载荷系数K ：由表6.2查得A K =1.5；由9级齿轮精度，取v K =1.32；由硬齿面，

非对称布置，取B K =1.2，a K =1.1

则K=A K v K B K a K =1.5*1.32*1.2*1.2=2.61

查图6.12，得1

H Z =2.5；查表6.3，得1E Z =188.0，因齿数较少，取εZ =0.86

所以，H σ=1H Z 1E Z εZ u bd u kT 21)1(2+=2.5*188.0*0.6872

.2*50*30)172.2(*88.7870*98.1*22+

=621.85 M p a ≤1Hp σ

齿面接触疲劳强度满足要求.

c.验算齿根弯曲疲劳强度条件

查表6.4得，1a F Y =2.62，1

a S Y =1.59，2a F Y =2.24，2a S Y =1.75，取εY =0.82，则： 1F σ=

bdm kt 21a F Y 2a S Y εY =2*50*3088.7870*61.2*2*2.62*1.59*0.82=82.54 M p a ≤1000 M p a ，

2F σ=1F σ*2a F Y *2a S Y /1a S Y 1a F Y =81.24 M p a ≤1000 M p a ，

两齿轮的齿根弯曲疲劳强度均满足要求。

总结：齿轮传动设计的主要内容包选择齿轮材料和热处理、确定精度等级和主要参

数。设计过程是先由设计准则确定强度条件，再由强度条件确定齿轮的大小（分度圆直

径或模数），并可进一步计算出多组能满足强度条件的齿轮主要几何尺寸。根据设计要

求，从多组齿轮参数中选择较优秀的作为最终的齿轮参数。最后设计出齿轮的结构，并

绘制齿轮的零件工作图。

每次机械设备结构的设计都是在以前该类设备结构上的技术升级，在参考以前同类

设备的结构特点的同时，在某些零件或在某些技术环节上加上自己的创新点，使自己设

计后的产品在同类产品中更具有技术上、价格上的竞争力。

下面将介绍本设计中，在三个零件上于以往同类机械设备的不同处。

6.圆筒的结构设计

图6-1 圆筒的结构

1--不锈钢棒 2—圆筒壁 3—与法兰联接部分 4、5—圆筒盖组件圆筒的结构特点主要体现在内壁，内壁均匀地焊接二十个直径为10mm的不锈

钢棒，然后在整个圆筒内壁植金钢砂（包括在不锈钢棒上），这种结构特点更有利

于对农产品的去皮，特别是对薯类农产品。第一，由于不锈钢棒的存在，物料在圆

筒内旋转时会不断的翻滚，这样，就能对物料各个面进行去皮，达到均匀去皮的效果。第二，对于像薯类这样的农产品，由于有些地方凹凸，在去皮工作时就有死点，

往往有些地方没有去皮，对于要求高的去皮效果，就要采用手工去皮的方法来处理

这些死点，而采用不锈钢棒焊接内壁，当薯类农产品在翻滚去皮工作时，当凹进去

的地方刚好碰到直径为10毫米的不锈钢棒，照样可以达到良好的去皮效果。

圆筒与清理槽之间采用法兰联接。

值得注意的是，圆筒盖组件和不锈钢棒都是焊接在圆筒上，而且圆筒壁上要开

卸料口。筒盖组件和不锈钢棒焊接时，应先把它们都摆好在其焊接的位置，同时焊接，这样做可以使焊接后变形均匀而且变形量小；再者，应先焊接好圆筒盖组件和

不锈钢棒之后，再在筒壁上开卸料口，如果先开卸料口再焊接，会使圆筒变形量增大、变形不均匀和应力不均匀，这样，影响圆筒零件的质量。

7.轴承座的结构设计

轴承座在设计中是至关重要的一部分，它是整个机械设备的传动部分，轴承座结构设计的合不合理会影响设备的传动精度，此设计中，将整个传动部分，包括轴承座、轴承、齿轮以及密封圈可组装在一起，做一个单独的零件使用，这种设计可使整个传动部分更加牢靠地结合在一起，而且便于拆卸。

图7-1 轴承座

图7-2 轴承座总成

图7-1表示了轴承座的尺寸和结构特点，图7-2表示了轴承座与转动轴、轴承、

从动齿轮及密封圈等的装配和关系。轴承座总成可以看做一个单独的零件安装在清

理槽上，这种结构便于安装、拆卸，而且结构紧凑，在传动工作时传动平稳、振动小、噪声小。

图7-2中，9表示润滑油口。

8.圆盘的结构设计

圆盘的结构特点决定圆盘的作用，在设计中要求圆盘能够有去皮功能外，还要有抛起物料的作用，当物料从加料口进入圆盘内后，物料首先落到圆盘上，圆盘随着工作轴转动，物料也在圆盘上旋转翻滚，采用怎样的圆盘结构才能使物料在圆盘上旋转的同时可以被抛起呢？这里可以模仿风扇叶片式结构。

图8-1 圆盘

如上图所示，圆盘由三部分焊接而成，圆盘上表面都是金钢砂黏结表面，有去皮的功能，起抛起物料作用的是上面的凹凸叶片式结构，在旋转工作时，物料顺着向上的面抛起。

参考文献

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[12].余桂英、郭纪林主编，AutoCAD 2006中文版实用教程[M]，大连理工大学出版社，2006.

致谢

值此论文完成之际，谨向在课题研究和论文撰写过程中指导和帮助过我的老师和同学们致以诚挚的谢意。

本文是在导师张庐陵老师细致的指导和严格的要求下完成的。导师以深厚的理论功底和过人的科研智慧为学生指明了设计方向，传授给学生科学研究的方法，并且严格细致地纠正我设计中的疏漏之处，而他们身先士卒的实干精神和一丝不苟的治学态度更是令我由衷的敬佩。在论文写作期间，无论在文字和内容上，导师都给了精心的指导，学生受益匪浅。在此，学生向导师表示衷心的感谢并致以最深的谢意。

在论文完成过程中，还得到过涂敏、罗星、裴小斐、肖健等同学的帮助，在此表示衷心的感谢，感谢同学们在理论知识、设计材料上给予的方便和建议。

最后向关心和支持我的设计和论文工作的朋友们表示衷心的感谢。

金道煌于江西农业大学

2009年5月