自动化土豆切削机说明书

小型自动化土豆切削机设计说明书班级：2011级机设班
成员：马小康201100160129
楚海传201100160135
王泓浩201100160131
李瑞祥201100160144
前言
随着社会经济的快速发展，中国社会劳动力资源趋于紧张，企业员工工资的上涨，给企业的发展造成了阻碍。

众多企业纷纷转而采用机器代替人工的方式降低成本。

在生活中，餐饮企业的餐桌上，土豆是必不可少的餐桌佳肴之一。

而在土豆的加工过程中，需要的是大量的重复性劳动，且存在安全隐患，未解决这种情况，我们小组决定设计一种新型的自动土豆切削机，在给企业降低人工成本，提高工作效率的同时，减少了安全隐患。

市场分析
土豆丝物美价廉，人人爱吃，农贸市场上一年四季都有出售，年销量十分大，以往都得先清洗，后去皮，然后在切片、切块、切丝，这样做既繁琐又累人，搞不好还会弄的手破血流。

通过市场调研，我们发现，蔬菜批发市场每天都有大批量的土豆被批发出去，土豆作为一种可口的食物，不仅在普通家庭能看到它的踪影，而且在学校食堂、机关食堂、饭店、工厂食堂，薯条、薯片的加工工厂等都能看到它的踪影，土豆的需求量非常大。

这么多的土豆不可能用手工进行去皮，加工；因此，一种新型的土豆擦丝必然会具有很大的市场前景。

家中传统的擦丝器，就是利用一块可以进行擦丝的硬质铁皮固定在一块板子上面，然后人拿着土豆进行手动擦丝；在擦丝的过程中，由于手离擦丝铁皮比较近，因此经常出现擦破手的情况，安全性能极差，并且使用起来非常的不方便不仅效率低，而且还很费力，且只能切丝。

另外，现有的土豆切丝机，并不能同时实现去切丝切块切片的目的，使用起来很不方便，不能满足市场的需求。

因此，一种新型的更能符合广大消费者需求的擦丝机应运而生。

彻底解决了手工切土豆耗时费工的难题。

应用场合及特点：本产品的应用场合主要是学校食堂，工厂食堂，机关食堂等大型的食堂；除此之外，还可以用于饭店；还适用于薯片，薯条的加工工厂等企业。

用途：实现功能：切片、切条、切丁（规格可调）
产品介绍：外形尺寸
功率
电源：380v
设计过程
一、设计任务
利用现有知识设计一种小型机器实现对土豆的切削加工，任务要求能把土豆切成各种形状以满足厨师的烹饪要求。

该型机器应能满足大中型餐饮企业的要求，在节省人力资源的同时，需要保证稳定高效的效率。

由于厨房空间有限，而且在满足功能要求的前提下尽量降低成本，保证其经济性。

因此该型机器应具有精简的外形，空间占用少。

因其工作性质并不复杂，应尽量将其结构设计的较为简单，可操作性强。

因为加工对象是土豆，所以并不需要很大的动力，可以考虑采用中小型电动机和小型传动机构。

系统符合人机工程学要求，适应人的生理和心理特点，使操作简便、准确、方便、安全、可靠。

为此需要根据具体情况提出诸如操作装置的选择与布局，防止偶发事故的装置等要求。

二、设计任务抽象化
下图为小型自动土豆切削机的黑箱示意图，途中左边为输入量：土豆、驱动能、驱动信息，右边为输出量：土豆块（土豆丝、土豆片），
上方表示表示了外部环境（温度、湿度等）对土豆切削机工作性能的影响，图上方表示了土豆机对外部环境的各种影响（噪声、振动等）。

三、工艺原理
下图所示的小型自动土豆切削机黑箱要求的转化，可以通过下述的工艺原理实现：○1用推动杆将去皮土豆送至切削通道；○2利用固定盘形栅栏状刀片实现第一次切削；○3利用旋转式刀片实现二次切削获得所需形状的土豆；○4切削完成的土豆落至收集容器。

去皮土豆推动杆固定栅栏状刀片
旋转刀片
四、技术过程
定位及支撑：采用固定轨道定位支撑；
驱动能量的转换：利用电动机将电能转化成机械能；
驱动能量的输入与传递：电能通过电动机转化为电动机的机械能，电动机的机械能通过皮带传递给齿轮所在轴，然后分别传递给切削机构和进给机构；传递给切削机构是通过齿轮副，传递给进给机构是通过蜗轮蜗杆机构。

调整和控制：利用杠杆实现切削机构的变速。

切削机构：采用齿轮副将皮带轮传递来的力传递给刀具所在轴，并利用两级滑移齿轮实现切削速度的两级变速。

进给机构：利用凸轮机构将蜗轮蜗杆传递的动力转化为推动杆的进给方向的力，并实现推动杆的间歇性进给，以便刀具对土豆进行加工。

五、技术系统及边界
1、引进技术系统
对于小型自动土豆切削机这类机械系统，其本身由若干子系统组成，如动力系统、传动系统、支撑系统、进给系统、切削系统等，如果将这些子系统的功能结构都详细的表示在一张图中，则不仅绘制困难，而且显得杂乱，因此可将各子系统分别绘制在其功能结构图。

实现一项功能往往可以有很多种不同的功能载体。

功能载体的不同组合将获得不同的总体方案。

利用形态学方法建立形态学矩阵，以获得不同的方案组合。

2、确定系统边界
小型自动土豆切削系统，人参与系统的调整与控制。

应当简化系统结构、提高系统性能、保证系统运行的质量和可靠性、提高生产率、降低运行成本。

切削系统在实现技术过程转化时，必然会受到外部环境条件的影响和干扰。

例如，温度、湿度、尘埃、振动、噪声及外部能量的稳定性都会影响和干扰技术过程的转化。

影响该系统的运行因素主要为温度、湿度，影响系统的稳定性和寿命。

同时，系统对外部环境也会产生影响，如振动、噪声等，因此在设计过程时应尽量降低其对周围环境的影响。

六、基本结构布局
1、凸轮的安装布局
（1）凸轮轴线水平方向放置-如下图所示
（2）凸轮轴线竖直方向放置-如下图所示
当凸轮水平放置时，安装不便，占用空间大，并且因为凸轮重量分布不均，当其转动时可能产生不平稳现象，对凸轮及连接支撑部件产生较大磨损;而凸轮竖直放置时，安装方便，占用空间小,并且其对连接支撑部件磨损较小。

综合考虑，我们选择凸轮竖直放置。

七、方案评价
1、技术评价
对于凸轮转动输入，可选择两种方案：蜗轮蜗杆机构或双锥齿轮机构。

两种机构均能达到设计目标，实现传动的换向及变速。

双锥齿轮机构不能实现较大的传动比，因此需要多级变速，使整体结构变得复杂、尺寸变大，但它的结构简单，使用寿命长。

蜗轮蜗杆可实现大的传动比，省去了多级变速机构，使整体结构简洁，但它的结构复杂，磨损大，寿命低。

但工作所需传动力不大，故综合考虑选取蜗轮蜗杆机构，既满足了技术要求，又具有好的可行性、适用性、可靠性、完善性。

2、经济性评价
○1电动机选择
根据设计目标，可以得出系统整体所需转速及动力较小，故可选择较小型号的电动机，这样即能节省制造成本，且能使使用成本降低。

○2蜗轮蜗杆及双锥齿轮之间的选择
双锥齿轮机构会使整体结构复杂，需要多级变速，因此需增多轴的数量；而蜗轮蜗杆机构使整体结构简单，因此会减少轴的数目，降低制造成本，减少运行时功率的损失。

○3刀片设计（单片式或多片式刀具间的选择）
m in
/200/3.3/3/2/201r s r s n === 设计计算
一、刀具传动计算
根据日常饮食习惯，设计土豆片厚度mm d 2=，土豆丝为mm mm 22⨯，土豆块为mm mm 1515⨯，土豆长度范围在50mm-100mm 范围内，设定推动土豆进给的速度为s mm v f /20=。

刀具为三叶草形的三刀片。

刀具切削土豆片/丝的速度
刀具切削土豆块的速度为
min /25/42.0/3/15/202r s r s r n ===
考虑到切削土豆是不需要很大的力，所以我们选择了功率为750r/min 的电动机。

则刀具齿轮传动最大传动比为
3025/750max
==i 齿轮传动最小传动比为75.3200/750min ==i ； 电机与轴系连接时有皮带传动，皮带传动比为2=带
i ；
齿轮传动比为
152/30==i ；
由于刀具切削土豆需要两种不同的速度，所以需要采用一对双联滑移齿轮。

齿轮传动平面简图如上图所示。

分配传动比：208041'11===z z i ；
505012'22
===z z i ； 3362
75.3343===z z i 。

mm m 2=,中心距mm z z m a 1002
)'11(1=+= 中心距mm z z m a 952
)43(2=+=。

蜗轮蜗杆设计计算
中心距a=60mm 传动比i=25
蜗杆头数： 02.14.27=+u
a 取1z =1 蜗轮齿数： 25z 12==iz 取2z =25
模数： ()08.4~36.37.1~4.1m 2
==z a 取m=3.15
蜗杆分度圆直径：45.2468.0d 875.01==a 取标准值1d =40
蜗轮分度圆直径：75.78d 22==mz 取 80d 2=
蜗杆导程角 : 078.0tan 11==
d m z r r=4.5 蜗轮宽度： 46.2615.02b 12=⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛++
=m d m 凸轮设计计算
1、根据设计要求，凸轮转动一圈需进给100mm ，在直角坐标系下表示如图：
2、由上图，可作出凸轮实际图形为：。