前言馬鈴薯去皮加工多采用人工操刀去皮，這種方法不但生產(chǎn)效率低、日產(chǎn)量少、并且對(duì)加工地點(diǎn)有一定的位置要求，最重要的一個(gè)問(wèn)題是去皮質(zhì)量不好、去皮表面不均勻，自動(dòng)化和機(jī)械化水平低。為了解決這個(gè)缺陷，提高馬鈴薯的自動(dòng)化去皮和機(jī)械化程度，對(duì)大量未去皮馬鈴薯等相似農(nóng)作物進(jìn)行快速地高質(zhì)量去皮，來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代化機(jī)械工業(yè)和國(guó)民生活水平的高速發(fā)展，來(lái)滿足馬鈴薯需求量不斷增加的當(dāng)代社會(huì)。為了改善馬鈴薯等相似作物在沒(méi)有機(jī)械化程度較高的去皮機(jī)器條件下而需要手動(dòng)去皮、勞動(dòng)強(qiáng)度大等一系列弊端，所以設(shè)計(jì)一個(gè)專用的自動(dòng)化和機(jī)械化程度較高的馬鈴薯去皮機(jī)器是當(dāng)務(wù)之急。緒論1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義18世紀(jì)，英國(guó)等一些西方的發(fā)達(dá)國(guó)家，一些工廠已經(jīng)開(kāi)始使用一些簡(jiǎn)單的手工設(shè)備來(lái)去除馬鈴薯表皮，為了方便對(duì)已經(jīng)去除表皮的馬鈴薯進(jìn)行清洗，這個(gè)時(shí)期的相當(dāng)一段時(shí)間，很多進(jìn)行馬鈴薯去皮工作的工廠喜歡把工廠建在河的岸邊，很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，工人主要通過(guò)手工加工來(lái)去除馬鈴薯皮，這種通過(guò)人工刮刀來(lái)去皮，不僅效率低，去皮質(zhì)量差，而且加工過(guò)程對(duì)工人有一定的安全隱患，很容易傷到手指，并且由于加工速度慢，加工后的馬鈴薯在空氣中很容易氧化發(fā)黑，影響食用美觀，大大降低了消費(fèi)者以及食用人員的食用體驗(yàn)。在這種生產(chǎn)效率低下的環(huán)境下，18世紀(jì)中葉，人們?yōu)榱烁纳七@種作物的去皮質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，技術(shù)人員開(kāi)創(chuàng)性地制造出了一種新型的馬鈴薯去皮機(jī)。也就是1765年，德國(guó)科學(xué)家費(fèi)倫斯發(fā)明了世界上第一臺(tái)半自動(dòng)馬鈴薯去皮機(jī)。這項(xiàng)發(fā)明在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了重大影響，對(duì)馬鈴薯去皮這個(gè)工作范疇產(chǎn)生了歷史性的推動(dòng)，這項(xiàng)發(fā)明在當(dāng)時(shí)大大減少了體力勞動(dòng)，第一次完全意義上將人共從馬鈴薯去皮工作中解放出來(lái)。之后的一段時(shí)間，人們一直用這種半自動(dòng)的去皮機(jī)器對(duì)馬鈴薯等相似形狀和質(zhì)感的要去皮的作物進(jìn)行去皮工作。一直到1781年，費(fèi)倫斯率先發(fā)明了一種新型的馬鈴薯去皮機(jī)，這種機(jī)器較以往半自動(dòng)去皮機(jī)有所不同，它是采用電機(jī)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，從而去皮刀具伴隨著缸體旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行刮擦去皮的機(jī)器，這種開(kāi)拓性的發(fā)明極大地拓展了馬鈴薯去皮機(jī)的應(yīng)用范圍，這種機(jī)器不僅對(duì)馬鈴薯可以去皮加工，對(duì)于一般的相似的作物也可以完成去皮工作。馬鈴薯去皮機(jī)的開(kāi)創(chuàng)性發(fā)明和發(fā)展，使馬鈴薯等類似食品的加工制造和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了前所未有的機(jī)械化，提升了馬鈴薯去皮操作的進(jìn)度REF_Ref15267\n\h[1]。馬鈴薯去皮機(jī)是19世紀(jì)唯一加工馬鈴薯的機(jī)械設(shè)備。當(dāng)今，對(duì)馬鈴薯去皮的數(shù)量、去皮的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行全面評(píng)估，此時(shí)構(gòu)思的新型馬鈴薯去皮機(jī)的加工效果以及經(jīng)濟(jì)效益已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的馬鈴薯去皮機(jī)，1990年，江蘇省的永康公司第一次實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)以及加工制造，在我國(guó)，是第一家成熟地進(jìn)行馬鈴薯去皮機(jī)器的研發(fā)和制造。在以后的幾年中，此公司制造的馬鈴薯去皮機(jī)遠(yuǎn)銷國(guó)內(nèi)以及海內(nèi)外地區(qū)，比如：南亞各國(guó)以及美洲等部分發(fā)展中國(guó)家，該公司制造的產(chǎn)品成功地進(jìn)入他國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)，并且取得了可觀的成績(jī)，馬鈴薯去皮機(jī)這種設(shè)備已經(jīng)問(wèn)世許久，在過(guò)去的一段時(shí)間里，已經(jīng)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但仍有一些欠缺。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在我們可以在實(shí)驗(yàn)室利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)力分析技術(shù)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)將機(jī)電一體化進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過(guò)這樣，人們開(kāi)發(fā)制造了一系列的智能的馬鈴薯去皮機(jī)，相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些領(lǐng)域的智能產(chǎn)品將會(huì)被廣泛地應(yīng)用，在不遠(yuǎn)的未來(lái)。馬鈴薯作為一種糧食，人們對(duì)此有很大的食用需求，馬鈴薯去皮機(jī)實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯自動(dòng)去皮設(shè)計(jì)機(jī)制，可以智能地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)去皮技術(shù)。同時(shí)，生產(chǎn)加工效率也得到了大幅度的提升，從而滿足現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)快速發(fā)展的社會(huì)需求，這些設(shè)備屬于機(jī)械設(shè)備，當(dāng)然現(xiàn)在社會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備也有非常嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的馬鈴薯去皮沒(méi)有自動(dòng)去皮設(shè)備，需要人工去皮，人工去皮過(guò)程存在一些弊端，為了解決這一現(xiàn)象，為此，一種特殊的馬鈴薯去皮已經(jīng)開(kāi)發(fā)出解決此問(wèn)題的機(jī)制當(dāng)前的社會(huì)形勢(shì)是必不可少的，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀迫切需要將食品加工設(shè)備進(jìn)行升級(jí)設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)。增加加工設(shè)備的加工速度，同時(shí)保證加工的質(zhì)量，可以提升加工日產(chǎn)量，當(dāng)然也是生產(chǎn)作業(yè)可靠進(jìn)行的保證?？梢允箘趧?dòng)效率大大提升，并且大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，為此要必須使用先進(jìn)的加工設(shè)備。本文根據(jù)設(shè)計(jì)方法的具體參數(shù)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：機(jī)器體積小，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造比較容易，制造成本低，使用加工操作方便，生產(chǎn)要求低。通過(guò)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)資料的檢查和分析，提出了新型馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，并制定了馬鈴薯去皮機(jī)的一般指導(dǎo)思想，結(jié)果表明新型馬鈴薯去皮機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：高效，經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便，我認(rèn)為該主題非常適合我，因?yàn)槲覍⒆约旱谋究浦R(shí)和選擇該主題的困難（無(wú)論是知識(shí)還是軟件應(yīng)用技能）結(jié)合在一起，因此該題目來(lái)自當(dāng)今社會(huì)發(fā)展情況。隨著機(jī)器行業(yè)中馬鈴薯去皮機(jī)的創(chuàng)新和發(fā)展，開(kāi)發(fā)一種新型的馬鈴薯去皮機(jī)，以彌補(bǔ)當(dāng)今社會(huì)馬鈴薯去皮機(jī)的不足和缺點(diǎn)。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2002年，王健從豆瓣壓縮機(jī)領(lǐng)域入手，他制造了一臺(tái)比較簡(jiǎn)易的馬鈴薯去皮機(jī)，在以后經(jīng)過(guò)了多年的鉆研，開(kāi)創(chuàng)了純機(jī)械時(shí)代。王健之后又設(shè)計(jì)了一臺(tái)多功能復(fù)合式馬鈴薯去皮機(jī)。臺(tái)灣閻洪森教授在齒輪式馬鈴薯去皮機(jī)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了一系列馬鈴薯去皮機(jī)，比如4連桿式、6連桿式等，查建中等人以凸輪機(jī)構(gòu)作為研究對(duì)象，研究和思考如何改善沖壓力引起的角度和零件的分割?？傊瑐鹘y(tǒng)的研究對(duì)象以及科學(xué)的分析和先進(jìn)的理論極大地豐富和發(fā)展了我國(guó)馬鈴薯去皮機(jī)的研究領(lǐng)域和研究深度。19世紀(jì)末，外國(guó)科學(xué)家制造了一臺(tái)馬鈴薯去皮機(jī)的機(jī)器，整個(gè)馬鈴薯去皮機(jī)都是用齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)組裝而成。二十世紀(jì)初，有人用齒輪和插入式系統(tǒng)制造了一臺(tái)類似的馬鈴薯去皮機(jī)，這種設(shè)計(jì)制造大大提高了機(jī)器的穩(wěn)定性，但是由于當(dāng)時(shí)的條件限制，對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)的研究只能考慮其組成和運(yùn)動(dòng)方向，而其他方面的研究不足。與此同時(shí)，另外兩位發(fā)明家麥基和佛朗哥發(fā)明了第一臺(tái)完全由計(jì)算機(jī)控制的馬鈴薯去皮機(jī)。在隨后的幾年里，這臺(tái)機(jī)器的設(shè)計(jì)完全基于1979年集成的操作和操縱理論，在移動(dòng)式馬鈴薯去皮機(jī)中增加了一個(gè)操縱水平擺動(dòng)的裝置，還增加了一個(gè)保持和校正腿部張力的裝置。20世紀(jì)末，布朗、羅伯特和沙普內(nèi)斯研究了相應(yīng)的帶有液壓元件和直流電機(jī)的馬鈴薯去皮機(jī)。所有這一切意味著，人類對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的理解已經(jīng)從簡(jiǎn)單的考慮轉(zhuǎn)變?yōu)橐粭l綜合全面操縱、計(jì)算機(jī)和高科技技術(shù)的廣闊道路。從廣闊的視野、多樣的活動(dòng)，以及與科學(xué)報(bào)告、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)的詳細(xì)內(nèi)容來(lái)看，已經(jīng)形成了馬鈴薯去皮機(jī)的定位、性質(zhì)和應(yīng)用的大環(huán)境，馬鈴薯去皮機(jī)是為提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)的，近年來(lái)，許多市場(chǎng)已經(jīng)建立起馬鈴薯去皮機(jī)的商業(yè)化應(yīng)用，如馬鈴薯去皮機(jī)等，其應(yīng)用已經(jīng)侵入了家庭生活、工業(yè)生產(chǎn)、食品制造等領(lǐng)域。優(yōu)良的馬鈴薯去皮機(jī)技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了新市場(chǎng)的開(kāi)拓，而且為改善人們生活品質(zhì)做出了十分重要的貢獻(xiàn)。今后，馬鈴薯去皮機(jī)將是OMG國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期以來(lái)公認(rèn)的中間范例，ISO認(rèn)證也賦予了馬鈴薯去皮機(jī)以減少工作量。馬鈴薯去皮機(jī)技術(shù)在通信、家電、汽車、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用后，得到了廣泛的認(rèn)可，這是一種動(dòng)力，似乎催生了一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)。雖然對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)進(jìn)行了梳理，但仍表明馬鈴薯去皮機(jī)將使消費(fèi)者受益。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家也做出了相應(yīng)的規(guī)劃，它們的國(guó)家也需要更好的戰(zhàn)略來(lái)保持積極和蓬勃的發(fā)展。新服務(wù)的馬鈴薯去皮機(jī)在市場(chǎng)上有著強(qiáng)大的應(yīng)用，如創(chuàng)新產(chǎn)品、醫(yī)療項(xiàng)目、在相關(guān)效益、不可預(yù)知的天災(zāi)人禍等。另一方面，日本產(chǎn)的工業(yè)馬鈴薯去皮機(jī)仍然是業(yè)內(nèi)最好的，但其他國(guó)家正在迎頭趕上。至于實(shí)際使用，美國(guó)和歐洲都提出了很多看法。機(jī)械研究的發(fā)展是基于時(shí)間的，而專業(yè)知識(shí)是必不可少的。人員和科研項(xiàng)目的范圍擴(kuò)大，提高了先進(jìn)技術(shù)和企業(yè)的能力，適應(yīng)外部環(huán)境的變化封閉的專業(yè)領(lǐng)域，問(wèn)題太多，不利于發(fā)展。因此，從20世紀(jì)末開(kāi)始，越來(lái)越多的人對(duì)基礎(chǔ)理論產(chǎn)生了興趣。擴(kuò)大分支機(jī)構(gòu)，合并和收購(gòu)分支機(jī)構(gòu)，專業(yè)機(jī)械工程，車輛發(fā)明和新機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。這項(xiàng)研究的目的是提高生產(chǎn)率，勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。未來(lái)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)資源使用清潔，可再生能源，成本控制和環(huán)境污染。巨大的經(jīng)濟(jì)使命，機(jī)器工作，人與人不能直接相處。1.3本課題研究的內(nèi)容本課題的研究?jī)?nèi)容主要為對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì)，先從馬鈴薯去皮結(jié)構(gòu)機(jī)的整體方案出發(fā)，然后細(xì)化出具體的分支結(jié)構(gòu)，主要包含以下6個(gè)方面的內(nèi)容：1.首先查閱相關(guān)的文獻(xiàn)以及卷宗，同時(shí)結(jié)合自己本科四年所學(xué)的機(jī)械相關(guān)理論知識(shí)，通過(guò)計(jì)算、運(yùn)用技術(shù)規(guī)范校準(zhǔn)、參照設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料，進(jìn)行產(chǎn)品外形的設(shè)計(jì)，同時(shí)在應(yīng)用過(guò)程中加強(qiáng)基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)自己的綜合應(yīng)用技能。最后搜集查找各類馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)原理及零件結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并進(jìn)行快速學(xué)習(xí)。2.探究馬鈴薯去皮的原理，分析馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。3.確定設(shè)計(jì)總體方案。4.確定本次設(shè)計(jì)過(guò)程具體的設(shè)計(jì)方案（其中包括馬鈴薯去皮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇，軸承、軸承座機(jī)架等零件的選型設(shè)計(jì)）。5.馬鈴薯去皮機(jī)機(jī)構(gòu)的三維圖的相關(guān)繪制、CAD裝配圖設(shè)計(jì)以及繪制、零件圖的繪制。6.說(shuō)明書的整理。13422.馬鈴薯去皮機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1馬鈴薯去皮機(jī)的總體方案圖馬鈴薯去皮機(jī)是一種常用的食品加工設(shè)備。對(duì)于目前使用較廣的馬鈴薯去皮機(jī)，它的構(gòu)造主要是底部由電機(jī)馬達(dá)通過(guò)傳動(dòng)帶部分帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)工作，通過(guò)這樣進(jìn)行帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)體上一般焊接上一個(gè)金屬內(nèi)壁磨具，隨著旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)這個(gè)磨具對(duì)馬鈴薯表皮進(jìn)行磨皮處理，這是馬鈴薯去皮的主要工作，旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁上規(guī)則有序地焊接著若干刮刀，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，筒內(nèi)的刮刀與馬鈴薯不斷地接觸，伴隨著相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)體表面的金屬磨刀對(duì)馬鈴薯進(jìn)行摩擦去皮處理，從而達(dá)到馬鈴薯去皮的工作目的。對(duì)于具體的總體方案圖如下圖2.1所示：圖2.1馬鈴薯去皮機(jī)總體方案圖1-出料口；2-筒體；3-旋轉(zhuǎn)體；4-清洗管；5-提手；6-面板；7-機(jī)架；8-底架；9，10-傳動(dòng)齒輪；11-電機(jī)；12-擋板；13-活動(dòng)門2.2馬鈴薯去皮機(jī)的工作原理主要通過(guò)人工裝入或者升降裝置將馬鈴薯裝入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)。它的構(gòu)造主要是底部由電機(jī)馬達(dá)通過(guò)傳動(dòng)帶部分帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)工作，通過(guò)這樣進(jìn)行帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)體上一般焊接上一個(gè)金屬內(nèi)壁磨具，隨著旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)這個(gè)磨具對(duì)馬鈴薯表皮進(jìn)行磨皮處理，這是馬鈴薯去皮的主要工作，旋轉(zhuǎn)體內(nèi)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的凸起裝置可以起到不斷攪動(dòng)筒內(nèi)馬鈴薯的作用，同時(shí)撥料盤可以與馬鈴薯進(jìn)行摩擦去皮工作，由于筒體沒(méi)有間歇，是一直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，可以不停地與馬鈴薯進(jìn)行多方位的接觸，大大提高的時(shí)間使用效率。旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁上規(guī)則有序地焊接著若干刮刀，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，筒內(nèi)的刮刀與馬鈴薯不斷地接觸，伴隨著相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)體表面的金屬磨刀對(duì)馬鈴薯進(jìn)行摩擦去皮處理，從而達(dá)到馬鈴薯去皮的工作的。同時(shí)用沖水管將磨下的皮沖洗干凈，污物經(jīng)排水口隨,水流出。此次設(shè)計(jì)的馬鈴薯去皮機(jī)比較適合于馬鈴薯、紅薯、洋芋等相似形狀和大小的蔬菜和水果的去皮要求，應(yīng)用范圍和加工種類較廣，應(yīng)用場(chǎng)所要求較低，比如，對(duì)馬鈴薯使用量較多的馬鈴薯罐頭廠、大型工廠食堂、國(guó)內(nèi)外高校、軍隊(duì)等。該馬鈴薯去皮機(jī)去皮脫凈率高，對(duì)馬鈴薯表面損傷小，并且操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)使用者的技術(shù)要求水平較低。與目前市場(chǎng)上已有的設(shè)備相較，是一種比較可觀的馬鈴薯去皮機(jī)器。

2.3機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1伺服電機(jī)的選型計(jì)算已經(jīng)知道所設(shè)計(jì)的去皮機(jī)器的旋轉(zhuǎn)體部分，以及傳動(dòng)裝置部分的組成以及結(jié)構(gòu)，軸承以及其他零部件的總重量為75千克，假設(shè)每次放入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)的馬鈴薯一共總25千克，則也就是裝備總重量一共為100千克，假設(shè)旋轉(zhuǎn)體部分的轉(zhuǎn)動(dòng)速度大小每分鐘1至2轉(zhuǎn)?？梢灾溃簷C(jī)器的總重力大小為(式2.1）其中：m-裝備的總質(zhì)量G-重力加速度，大小為9.8；單位：N/KG。對(duì)于具體的電機(jī)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算以及選擇過(guò)程如下:（1）首先確定運(yùn)行的總時(shí)間（2）本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間：（式2.2）其中：Vl-機(jī)器的負(fù)載速度。單位為：（m/min）(式2.3）由速度的表達(dá)計(jì)算公式可知每秒上升50mm電機(jī)轉(zhuǎn)速：(式2.4）其中：P-電動(dòng)機(jī)的功率B-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(3)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（式2.5）(4)電機(jī)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（式2.6）必須轉(zhuǎn)矩（式2.7）其中：S-安全系數(shù)，大小數(shù)值取為1.0。根據(jù)上面計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，通過(guò)查找相關(guān)資料以及電動(dòng)機(jī)選用表格，我們選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為92BL-4020L1。圖2.2電動(dòng)機(jī)的性能特性曲線表2.1電動(dòng)機(jī)選用表序號(hào)型號(hào)額定功率W額定電壓V額定轉(zhuǎn)速rpm額定轉(zhuǎn)矩Nm定位轉(zhuǎn)矩Nm額定電流A極對(duì)數(shù)重量Kg198BL.2015H1.LK.B200220(AC）15001.30.040.81525298BL.4015H1.LK.B400220(AC）15002.60.082.0536398BL.4030H1.LK.B400220(AC）30001.30.042.0525498BL.4070H1.LK.B400220(AC）70000.560.062.2525598BL.5015H1.LK.B500220(AC）15003.20.092.04550698BL.6080H1.LK.B600220(AC）80000.720.1224536798BL.4020H1.LK.B40048(DC）20001.910.0910.55550898BL.5020H1.LK.B50060(DC）20002.40.1211.0560通過(guò)對(duì)比觀察電動(dòng)機(jī)選用表和電動(dòng)機(jī)性能特性曲線，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為92BL-4020L1的最合適本次設(shè)計(jì)，通過(guò)查找上面的表格，92BL-4020L1型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，額定功率數(shù)值大小為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速速度大小為3000r/min，最大轉(zhuǎn)矩大小為16.01N.m，額定轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值大小為13.85N.m。2.3.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選擇制造齒輪的材料：選用45號(hào)（調(diào)質(zhì)鋼），它的布氏硬度值大小為280HBS。2.精度等級(jí)選擇：精度等級(jí)選用7級(jí)精度。3.大齒輪齒數(shù)的選擇：選取z2＝125。4.齒輪模數(shù)為2mm的直齒輪根據(jù)齒輪齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)高速級(jí)的載荷一般小于高速級(jí)的載荷，通過(guò)這個(gè)大小關(guān)系，通過(guò)對(duì)低速級(jí)的載荷大小數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，當(dāng)?shù)退偌?jí)齒輪滿足強(qiáng)度要求時(shí)，高速級(jí)和低速級(jí)都可滿足強(qiáng)度要求。確定公式內(nèi)的各個(gè)計(jì)算數(shù)值的大小（1）選Kt＝1.6（2）選取區(qū)域系數(shù)數(shù)值大小ZH＝2.433（3）選取尺寬系數(shù)數(shù)值大小φd＝1（4）通過(guò)圖表查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則重合度εα＝εα1＋εα2＝1.62（5）查得45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼這種材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8Mpa（6）根據(jù)齒面硬度要求，小直齒圓柱齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限數(shù)值大小σH1＝600MPa；而大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限數(shù)值大小σH2＝550MPa；（7）分析計(jì)算應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)（式2.8）（式2.9）其中j-直齒圓柱齒輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)同側(cè)齒面的嚙合次數(shù)齒輪的轉(zhuǎn)速Lh-為工作的總時(shí)間,也就是齒輪的總壽命。（8）接觸疲勞壽命系數(shù)數(shù)值大小為KHN1＝0.95；KHN2＝0.98；（9）設(shè)計(jì)并計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力；可以取失效概率大小為1％，安全系數(shù)數(shù)值大小依然為S＝1，由此可以得到：[σH]1＝0.95×600MPa＝570MPa（式2.10）[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa（式2.11）[σH]＝{[σH]1＋[σH]2}/2＝554.5MPa（式2.11）2.3.3軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)已知的現(xiàn)有條件，可以得到軸承的預(yù)計(jì)壽命時(shí)長(zhǎng)為：16×365×8=48720小時(shí)；(1)根據(jù)已知nⅡ=458.2r/min

，兩軸承徑向反力分別為：FR1=500.2N;FR2=500.2N，查找與之相關(guān)的資料可以得到，兩軸承為深溝球軸承，型號(hào)為6208型?？梢缘玫捷S承內(nèi)部軸向力大小為FS=0.63FR，則FS1=FS2=0.63FR1=0.63FR2=315.1N；(2)所以FS1+Fa=FS2+Fa故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端則FA1=FS1=315.1N

FA2=FS2=315.1N；(3)現(xiàn)計(jì)算當(dāng)量載荷數(shù)值大小取f

P=1.5;根據(jù)算式可以得到P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N（式2.12）P2=fP(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N

（式2.13）軸承壽命的計(jì)算P1=P2故取P=750.3N；

所以深溝球軸承ε=3；

2.3.4Solidworks軸有限元靜力分析為了確定所設(shè)計(jì)的軸是否合理，本章對(duì)軸受載荷情況進(jìn)行分析，通過(guò)分析得到軸的最大應(yīng)力和位移，最后通過(guò)分析驗(yàn)證了軸的設(shè)計(jì)合理性。此次分析主要是使用Solidworks軟件進(jìn)行分析，其流程包括：模型、材料設(shè)置、添加邊界條件（包括夾具設(shè)置和載荷設(shè)置）、劃分網(wǎng)格、結(jié)果分析。1.模型如圖所示為要進(jìn)行有限元分析的模型-軸。圖2.3軸的有限元分析模型1.1靜力分析進(jìn)入simulation，打開(kāi)算例。圖2.4simulation的算例窗口2.材料設(shè)置這里使用45鋼作為軸的材料，靜力分析主要用到材料的密度、彈性模量、泊松比、屈服極限，具體參數(shù)如下。表2.2具體材料屬性及取值屬性數(shù)值質(zhì)量密度(kg/m3)7850泊松比0.31彈性模量(N/m2)2.1×1011屈服強(qiáng)度(N/m2)355000000設(shè)置如圖圖2.5靜力分析參數(shù)設(shè)置3.添加邊界條件3.1夾具設(shè)置和載荷設(shè)置由于軸徑向和周向載荷，這里將軸左端面設(shè)為約束，軸左側(cè)圓柱面加載500.2N的徑向力和周向力，右端圓柱面加載315.1N的徑向力和周向力，設(shè)置如圖所示。圖2.6軸向和周向載荷設(shè)置圖4.劃分網(wǎng)格這里使用默認(rèn)的網(wǎng)格設(shè)置對(duì)軸進(jìn)行劃分，得到網(wǎng)格參數(shù)圖如下，節(jié)點(diǎn)數(shù)8032，單元總數(shù)12886。圖2.7網(wǎng)格參數(shù)圖軸網(wǎng)格如下圖所示。圖2.8軸網(wǎng)格圖5.結(jié)果分析。5.1位移云圖如圖所示將軸左端面設(shè)為約束，軸左側(cè)圓柱面加載500.2N的徑向力和周向力，右端圓柱面加載315.1N的徑向力和周向力的位移分布圖，從圖中可以看出最大位移位于軸的右端位置，大小為0.001241mm。圖2.9位移云圖5.2應(yīng)力云圖如圖所示將軸左端面設(shè)為約束，軸左側(cè)圓柱面加載500.2N的徑向力和周向力，右端圓柱面加載315.1N的徑向力和周向力的應(yīng)力分布圖，從圖中可以看出最大應(yīng)力為1.691Mpa小于材料45鋼的屈服極限355Mpa，符合設(shè)計(jì)要求。圖2.10應(yīng)力云圖6.總結(jié)通過(guò)Solidworks對(duì)軸進(jìn)行靜力分析，軸使用45鋼材料，將軸左端面設(shè)為約束，軸左側(cè)圓柱面加載500.2N的徑向力和周向力，右端圓柱面加載315.1N的徑向力和周向力。通過(guò)分析，從位移云圖得到軸的最大位移位于軸的右端位置，大小為0.001241mm。從軸應(yīng)力云圖中可以看出最大應(yīng)力為1.691Mpa小于材料45鋼的屈服極限355Mpa，符合設(shè)計(jì)要求。3.各主要零部件強(qiáng)度的校核3.1機(jī)架強(qiáng)度的校核與計(jì)算對(duì)于機(jī)架的設(shè)計(jì)選擇，可以考慮整個(gè)裝備工作時(shí)的重量來(lái)具體確定參數(shù)，對(duì)裝備的方管支撐腿部進(jìn)行受力分析以及強(qiáng)度校核，通過(guò)受力分析可以得到馬鈴薯去皮機(jī)在平衡狀態(tài)時(shí)，只受到地面對(duì)去皮機(jī)的支持力以及待加工的材料對(duì)機(jī)器的壓力，具體的數(shù)值大小如下：去皮機(jī)加工時(shí)所有的物料以及機(jī)器內(nèi)部的各種零件對(duì)機(jī)器的壓力為G=20000N+10000N=30000N;根據(jù)方管承載力的計(jì)算公式：（式3.1）其中:M-彎矩P-集中力a-集中力距支座距離c-集中力距到另一支座之間的距離L-跨度（式3.2）f=M/W≤材料的許用應(yīng)力表達(dá)式其中：M-彈性抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)數(shù)值M=Pac/L=11960xL，本次設(shè)計(jì)過(guò)程中可以選L的大小為1200mm則M=13456N.M可以初定方管尺寸大小為。經(jīng)過(guò)研究計(jì)算可以得到又由于(式3.3）折算后位后結(jié)果大小即為270MpaQ235A型號(hào)的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的抗拉強(qiáng)度大小為375--500Mpa之間，方管的抗拉強(qiáng)度是270Mpa所以對(duì)于上述設(shè)計(jì)過(guò)程中初定方管的強(qiáng)度是滿足強(qiáng)度要求的。3.2齒輪強(qiáng)度的校核計(jì)算驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)筒體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)直齒圓柱齒輪以及從動(dòng)齒輪它們的材料均為45號(hào)鋼,后經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理?？梢缘玫剑簞t：(1)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核對(duì)于載荷系數(shù)，可以取K=1.5接觸應(yīng)力值數(shù)值大小為： (2)進(jìn)行驗(yàn)算齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度可以取K=1.5查表：許用彎曲應(yīng)力大小為：彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取則：由上述計(jì)算經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，可以知道均滿足設(shè)計(jì)要求。3.3軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算（1）滾動(dòng)軸承的選擇此次設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)軸承為雙列圓錐滾子軸承，型號(hào)為350324B，由文獻(xiàn)[2]表可以得到KN，KN，，。（2）壽命的驗(yàn)算軸承所受到的支反力合力大小為：N（4.1）對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，其中產(chǎn)生的派生軸向力可以互相抵消。則，N由文獻(xiàn)[2]表得，，N（4.2）根據(jù)軸承B的受力大小來(lái)進(jìn)行分析驗(yàn)算h（4.3）h=年由于此種減速箱運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須要選擇可以使用較長(zhǎng)時(shí)間的軸承，軸承才滿足之前計(jì)算的壽命。經(jīng)過(guò)分析審核后，這個(gè)軸承是合格的。4.馬鈴薯去皮機(jī)中主要零件的設(shè)計(jì)4.1主要零部件的設(shè)計(jì)4.1.1出磷斗的圖形設(shè)計(jì)圖4.1出磷斗圖形結(jié)構(gòu)出磷斗如圖4.1所示，采用斗網(wǎng)式設(shè)計(jì)，馬鈴薯從中間部位，因?yàn)橹亓τ绊憙A斜滑入旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)，這樣可以大大減少人力的輸送，減少手的參與，同時(shí)可以減少對(duì)馬鈴薯表皮的損傷，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)筒體后，即將開(kāi)始下一道工序。4.1.2機(jī)架的圖形設(shè)計(jì)圖4.2機(jī)架圖形結(jié)構(gòu)機(jī)架采用長(zhǎng)方形的形狀設(shè)計(jì)，如圖4.2所示。可以增加對(duì)空間的利用，同時(shí)提高機(jī)架的穩(wěn)定性，減小機(jī)器工作運(yùn)功過(guò)程中的震動(dòng)，增加機(jī)器的使用壽命。4.1.3主動(dòng)齒輪的圖形設(shè)計(jì)圖4.3主動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)圖形如圖4.3所示，主動(dòng)齒輪考慮采用45號(hào)調(diào)制鋼，齒數(shù)為125，模數(shù)為2mm的直齒圓柱齒輪，為旋轉(zhuǎn)體帶動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力，可以增加去皮的穩(wěn)定性。4.1.4軸承座的圖形設(shè)計(jì)圖4.4軸承座的結(jié)構(gòu)圖形軸承座的設(shè)計(jì)思路主要來(lái)自軸承，具體的圖形結(jié)構(gòu)如圖4.4所示4.2馬鈴薯去皮機(jī)的總裝配圖圖4.5馬鈴薯去皮機(jī)總裝配圖結(jié)論和展望論文撰寫初始，綜合考量本次設(shè)計(jì)對(duì)象，參考國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，到后期進(jìn)行可行性分析，最終確定論文題目。通過(guò)對(duì)外形外觀設(shè)計(jì)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)和主要零部件的強(qiáng)度校核以及三維模擬仿真，使得論文內(nèi)容不斷豐盈，文章結(jié)構(gòu)不斷豐富，最終順利的完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的全部工作論文題目是“馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，之所以選取馬鈴薯為研究對(duì)象是因?yàn)椋R鈴薯這種農(nóng)作物市場(chǎng)需求量大，加工方法種類繁多，但去皮方法不夠成熟，去皮效率太低，基于這個(gè)現(xiàn)狀研究馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文主要從馬鈴薯去皮的總體方案出發(fā)，細(xì)分若干工作不分，主要包括機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算以及各主要零部件的強(qiáng)度校核，其中傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)主要是選用合適的伺服電機(jī)，本論文選用了型號(hào)為92BL-4020L1的，可以知道，這種型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，它的額定功率數(shù)值大小為1.5KW，它的額定轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值大小為13.85N.m，最大轉(zhuǎn)矩大小為16.01N.m，額定轉(zhuǎn)速速度大小為3000r/min，比較適合馬鈴薯這種作物的去皮工作，還包括了齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算，確保了馬鈴薯去皮機(jī)的使用壽命。機(jī)器的工作過(guò)程是，已經(jīng)經(jīng)過(guò)清洗的馬鈴薯，通過(guò)人工裝入或者升降裝置將馬鈴薯裝入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)。它的構(gòu)造主要是底部由電機(jī)馬達(dá)通過(guò)傳動(dòng)帶部分帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)工作，通過(guò)這樣進(jìn)行帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)體上焊接上一個(gè)金屬內(nèi)壁磨具，隨著旋轉(zhuǎn)體