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1、机械创新课程设计说明书设计题目：多功能土豆削皮机专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 姓 名： 成 绩： 2017年6月23日目 录摘 要3第一章 前言41.1 设计背景41.2 设计思路51.3 功能设计5第二章 材料及机构选择52.1 材料选择52.2 齿形选择5第三章 主体部分的设计与计算53.1 耐磨性计算53.2 螺纹强度校核63.3 螺纹牙强度计算63.4 效率计算63.5 传动螺旋刚度计算6第四章 螺纹控制弹簧设计计算74.1 选择弹簧材料，确定许用应力74.2 确定弹簧直径d74.4 验算载荷与变形74.5 计算其余几何尺寸84.6 验算稳定性8设计心得9参考文献10摘 要本
2、文主要研究对土豆削皮机的创新设计，各结构单元的设计首先是分析设计背景，了解目前研究现状的优缺点，通过分析、比较来确定一种最合理的传动系统方案以实现既定的功能要求。最后结合人因工程相关理论知识，对各构件的主要参数与结构尺寸进行详细设计。整个系统机构设计简单小巧，结构精妙，性能稳定，完全颠覆了传统的水果削皮机功能单一，装配复杂，去皮效果不佳的工作模式。设计的主要内容包括：1. 整机方案确定：基于人机工程原理，对包括插果机构、削皮机构、固定机构，进给机构以及机架进行优化创新设计。2. 进给机构设计：引用车床车削工件的原理，由手柄、连杆、进给轴和叉刀组成的横向进给能很好地满足去皮要求。3.削皮机构设计
3、：由弹簧、刀具台、去皮刀具组成的随行去皮机构能与被切削物很好地贴合，且去皮厚度和宽度可调，配合切片去核刀具，能很好地完成被切削物的去皮与切片，通过换装刀具，还能实现切丝等功能，完全改变了以往削皮机功能单一，不能满足日常需求的现状。4.固定机构的设计：本机采用不锈钢针固定的原理，将土豆与机器相连，方便使用。 5.制图与建模：使用AutoCAD，PorE来进行设计后的制图以及三维仿真关键词：土豆削皮机，多功能，强度校核，人机原理第一章 前言1.1 设计背景瓜果土豆中含有较多的营养物质，但是现代生产的各种农药激素在蔬菜表面都有残留。有的人可能会问，水果洗了几次，或是土豆经过削皮，果皮或是表面上不就没
4、了农药了吗？结果并不是这样，这些瓜果表面还有各种各样的细菌、寄生虫卵，有的是运输时或采摘时的员工手上污染的。有的是销售时用污水浇洗污染了的。据调查，有的地方皮上大肠杆菌残留量达68%96%。吃水果或是烹饪土豆时，如果不削皮或是有一定残余，就会连留在皮上的污物也一起吃进去。轻者会呕吐腹泻，重者则会危及生命。我们如何消除表皮上的残留物呢？一般来说，可以有以下几种方法清除： 第一是清水浸泡法，将买来的水果用清水浸泡30分钟以上，之后反复冲洗两三次，这样就可以除去部分残留农药。还可以使用果蔬洗剂之类的清洁剂，加大农药的溶出。第二是碱水浸泡法：先用5%碱水浸泡5分钟以上，然后再用清水洗涤两三遍。第三是开
5、水浸泡法：将洗净的水果放入开水中泡3至5分钟，再用清水洗涤1至2遍。第四是去皮法：对于带皮的蔬菜如土豆等，先清洗一遍，再去表皮，这种方法就可以彻底去除表面的农药残留。 第五是储藏保管法：可以将蔬果买回后储藏15天左右，也能有效降低农药残留的毒性。 以上方法对于瓜果表皮残留的农药清除有良好的效果，既可以保证它的营养成分，也让食用者更放心。但清水浸泡法、碱水浸泡法、储存保管法耗时太长，操作不便。开水浸泡法会烫伤果肉，营养成分降低。总之去皮法比较简便，即食即用，不会损伤瓜果的营养成分，这样一来多功能瓜果去皮机的研制就十分必要。1.2 设计思路进过课程小组的讨论与设计，最终确定设计一款手摇式的家用多功
6、能削皮机该多功能削皮机的插果轴线垂直放置，利用螺纹机构传递运动与动力，最终实现刀具由下到上绕苹果表面旋转去皮。机身精致，小巧易用，让土豆去皮工作充满乐趣。1.3 功能设计1.装上手柄，将土豆削皮器放置在桌面上固定；2.将土豆竖直插入叉针上；3.转动手柄，刀头就会从土豆的底部开始向上旋转，沿着土豆表面旋转，直到苹果头部，工作结束后刀就会离开土豆。第二章 材料及机构选择2.1 材料选择考虑水果削皮器的应用场合，是在一个低摩擦，小轴向力，小扭矩的工作条件，所以普通钢材就可以满足机械条件。但是水果汁对金属有锈蚀作用，故选用普通不锈钢。选择304不锈钢，国标为0Cr18Ni9。304不锈钢是应用最为广泛
7、的一种铬-镍不锈钢，作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性。在大气中耐腐蚀。适合用于食品的加工、储存和运输。具有良好的加工性能和可焊性。板式换热器、波纹管、家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件、小米手机等。304不锈钢为国家认可的食品级不锈钢。其主要参数及力学性能为（b=520MP，0.2=205MP）2.2 齿形选择因为螺纹主要起动力传递作用，所以采用梯形螺纹。第三章 主体部分的设计与计算3.1 耐磨性计算削水果皮受力较小，假设螺旋上的轴向载荷F=20N；
8、选取整体式螺母，取=1.2；考虑每转进一圈，水果前进一个导程，为保证水果皮可以全部被切削掉，应该是导程P小于刀口宽度。假设刀口宽度为8mm，查机械设计手册取螺距P=2，则齿高h3=1.25；查书表，得许用压强P=7.5MPa；代入中径设计公式： (3-1)代入数据计算得到；查机械设计手册选择公称直径为10；选择梯形螺纹Tr10P2-7e3.2 螺纹强度校核设螺纹收到的扭矩为T=10N *m；螺纹小径d1=d-1.5=7.5；按第四强度理论公式校核： (3-2)查书表5-5可以知道：所以得到： (3-3)代入数据 (3-4)充分符合条件。3.3 螺纹牙强度计算根据螺纹牙强度计算校核公式： (3-
9、5)计算得满足条件。3.4 效率计算本设计对效率无要求，不做效率计算。3.5 传动螺旋刚度计算本设计受力较小，螺旋刚度一定满足条件，不做计算。第四章 螺纹控制弹簧设计计算假设弹簧工作最大载荷为30N，最小载荷为零，行程10mm4.1 选择弹簧材料，确定许用应力因为本弹簧在一般载荷下工作，按照类弹簧考虑，选择不锈钢组，初步估计直径d=1mm，查表15-1和15-3得： (4-1)4.2 确定弹簧直径d根据实际工况选定c=7，得到： (4-2)则有： (4-3)选取标准直径，于是 4.3确定弹簧有效工作圈数 (4-4)取弹簧工作圈数n=104.4 验算载荷与变形 (4-5)4.5 计算其余几何尺寸
10、4.6 验算稳定性 (4-6)满足稳定性要求设计心得一星期的紧张的课程设计与生产实习即将结束，虽然每学期都安排过课程设计，但是没有一次像这样的设计与制造相结合的能与此相比，再加上国庆节冲掉了一个星期，因此任务更加繁重，要求更加严格、设计要求的独立性更加高。要我们充分利用在校期间所学的课程的专业知识理解、掌握平时实际运用的灵活度。通过一个星期的实习，给我们最深的感受就是自己的设计思维得到了很大的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须留心观察思考我们身边的每一个机械产品，才能使我们的设计思路具有创造性。这也是培养了自身的素养，从而更加容易的适应如今的科学发展的现代社会。
11、培养了自身的综合能力，并且灵活的运用所学的知识。设计是一方面，产品的制造是另一方面，在校工厂制造成品的这几天，我们同样受益匪浅，设计出来的产品在制造时同样面临者各项问题，我们在工厂师傅的帮助与提醒下又再次对自己原本的设计作出修改，从选料时的余量估计，加工时的方法选择，对我们这些缺乏实践的本科生来说可以算作一次升华，不仅如此，我们也自大二的金工实习以来再一次接触了机械加工的几项主要生产方法，从传统的焊接，车削，到新兴的3D打印和加工中心加工，这大大丰富了我们的眼界。因此，我们组很享受这种自己参与生产的过程。在此，也要特别感谢指导老师和校工厂的师傅们这段时间里对我们组的悉心指导以及帮助，没有你们我
12、们是无法拿出自己的设计和最终成品的；同时也要感谢其他组同学们对我们组的帮助，让我们在分享与被分享中相互进步，取长补短。我觉得通过这次设计，让我们了解了一件产品从设计到最终大批量投入生产的整个流程，还在设计过程中发现了自己的不足和漏洞让我自己能够在以后加以改，并且在今后的工作与学习中能够更好的发挥学到得东西，使我们能够在以后做的更好。参考文献1. 濮良贵 陈国定 吴立言 机械设计 高等教育出版社 出版2. 胡忠举 陆名彰 机械制造技术基础 中南大学出版社 出版3. 刘小年 AutoCAD计算机绘图基础 湖南大学出版社 出版4. 潘存云 机械原理 中南大学出版社 出版5. 李必文 机械精度设计与检测 中南大学出版社 出版
