手搖式土豆去皮機設計與研究

李美祺　朱一羽　王亦卓　王銘陽　鄭朔　徐飛

摘? 要：手搖式土豆去皮機是一種將手動推搖桿的力轉化為驅動軸的旋轉力，再通過二級齒輪增速機構提高轉速，使工作腔內剝皮輥做高速旋轉運動，從而對土豆做高效剝皮處理的裝置。該裝置主要適用于家庭與飯店，使土豆去皮更加快速便捷。

關鍵詞：手動式土豆去皮機;齒輪傳動

1.研究的目的和意義

土豆，是幾乎所有家庭常吃的食物，作為世界上第四大糧食產物，因其適用性廣，營養(yǎng)豐富，經濟效益高等優(yōu)點，一直廣受消費者青睞。而我國作為土豆生產大國，土豆一直在人們的日常生活中占據重要地位。然而目前大多數家庭都采用手工去皮的方式，極其費時費力，效率低下。目前，市場上還沒有家用型土豆去皮機，去皮之難一直困擾著無數家庭。

為了解決這個問題，本課題針對現有土豆去皮機去皮困難、去不全、破碎率高、傳動結構復雜等一系列難題，擬設計了一種結構合理、節(jié)約資源、節(jié)約空間的手搖式土豆去皮機。它利用創(chuàng)新概念設計，采用人機工程學設計理論，操作簡單、省時省力，老少皆宜;同時具有噪音低、成本低、潔凈率高、效率高、適用面廣等優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。

2.總體結構方案設計與工作原理介紹

2.1總體結構方案設計

本課題設計了一種手搖式土豆去皮機，能快速高效對土豆進行剝皮處理。總體結構如圖2-1所示。

2.2工作原理

使用者手握住搖柄，通過手臂的力量搖動搖桿，帶動I軸轉動，I軸通過鍵連接帶動齒輪轉動;I軸齒輪帶動II軸小齒輪，動力從I軸傳到II軸，II軸上的大齒輪再帶動主軸上的小齒輪轉動，小齒輪再通過鍵連接帶動主軸轉動。主軸上安裝剝皮輥，從而帶動剝皮輥旋轉。工作腔內共設有6根主軸，工作時，六根主軸帶動6根剝皮輥同時轉動，使土豆在工作腔內翻滾旋轉進行剝皮處理。

3.結構設計

3.1傳動機構結構設計

常見的增速機構包括齒輪增速機構、鏈條增速機構、擺線針輪增速機構、渦輪蝸桿增速機構等。研究、對比各種增速機構的特點和本裝置對傳動結構的性能要求后，決定采用齒輪傳動。齒輪傳動具有效率高、結構緊湊、工作可靠、壽命長、傳動比穩(wěn)定等優(yōu)點。本裝置采用傳動比為2：1和7：1的二級齒輪傳動機構，總傳動比為14：1。使用時只需110N的力手動搖動搖桿就能將剝皮輥的轉速增加到1500r/min，可保證土豆?jié)崈袈蔬_到95%，破碎率為0%。

3.2動力設計與計算

含初始條件設定（作用在搖桿上的力與速度），傳動比分配與計算，齒輪相關參數計算與選定，軸的結構設計與計算，軸的強度校核等。

根據機構工作需要，設計模數為2的直齒圓柱齒輪。 。二級齒輪傳動，傳動比分別為2：1和7：1，選擇材料為玻璃纖維MC尼龍。根據整體工作空間限制以及傳動比、模數選擇齒數，計算主動小齒輪直徑。

根據齒根彎曲疲勞強度進行設計

由圖10-22[2]，查得

大小齒輪材料相同，計算轉矩兩級加速后

3.3剝皮輥結構設計

為了增加剝皮輥的工作壽命，對剝皮輥采用組合式結構設計，磨砂套與輥軸實現過盈配合。長時間使用后，磨砂變得平滑，這時候可更換磨砂套，繼續(xù)使用此剝皮輥，延長剝皮輥的使用時間，降低了使用成本。磨砂套由天然橡膠添加高強度抗磨劑、抗氧化劑、抗高低溫材料通過高溫硫化復合而成，具有易安裝、耐磨損、壽命長等優(yōu)點。剝皮輥在工作腔內的空間擺放位置設計合理，土豆從入口進入后，搖動搖桿，可連續(xù)對土豆進行翻轉滾動的剝皮處理，保證了剝皮的潔凈率。

4.發(fā)展前景

與市場上現有的去皮機相比，我們設計的手搖式土豆去皮機節(jié)能減排，低碳環(huán)保，具有較高的使用價值，符合大眾的消費理念，再加上本產品基本適合所有家庭使用，消費群體規(guī)模極其龐大，產品需求量大，所以我們未來的經濟效益非常可觀。

5.結束語

本文利用簡單的結構，創(chuàng)新性地設計出了這款家用型手搖式土豆去皮機，彌補了國內外非電力驅動去皮機的空白，為人們日常生活提供了方便。然而，本裝置仍有提高的空間，對零件材質和機構的空間結構進一步優(yōu)化，得到更方便利民的產品。

參考文獻

[1]? 成大先.機械設計手冊[M] .北京：化學工業(yè)出版社，2001.

[2] ?濮良貴.機械設計第九版.高等教育出版社，2013.