机械原理讨论课
（设计题目）
学院（系）： 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：
目录
一．研究背景和意义………………………………………………1
二．设计工艺参数和工作原理………………………………
三．各部分传动机构的选型…………………………………
四．进行方案评定和选择…………………………………
五．总结与心得…………………………………………………
六．参考文献……………………………………………………
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一、 研究背景和意义
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，擦丝；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，然后人拿着土豆、萝卜、红薯等食物进行手动擦丝，如图1所示；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。
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二、 设计工艺参数和工作原理
工艺参数：
擦丝机构工作原理（方案二、三）：分为两部分，一部分是通过连杆运动来推动土豆在擦板上擦丝，另一部分是实现土豆的往返运动，在两个方案中，通过两种不同机构实现该运动。 切丝机构工作原理（方案一）： 电动机驱动产生动力，一部分动力通过带动轮的旋转从而驱动传送机构，另一部分动力用于连杆机构，通过连杆的运动，带动刀片做上下往复运动切丝。
三、 各部分传动机构的选型
往复运动： 皮带传动：
四、 进行方案评定和选择
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方案评定： 方案一：
主要机构：皮带传动机构和五杆机构
切片：回转筒采用电机带动，回转桶的桶壁上带有片状刀。在回转筒的旋转下土豆被切成片，然后切好的土豆片会自行落到底部皮带轮上，最终经过底部皮带传送到切刀的底下。
切丝：另一个电机带动左侧传送轮上的皮带转动，左侧皮带一边带动底部传送带传动，一边又驱动五杆机构最终形成刀片的上下
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运动，上下运动的刀片最终将底部传送带传送来的土豆片切成丝。
优点：将切片和切丝分步骤分离，先切片，再切丝，简化了切丝过程；在电机的带动下可以连续不断地工作，而且回转筒切片的方式较为创新。
缺点：机构复杂，既有杆传动，又有皮带机构，增加了制造成本；两个电动机带动和过多的传动机构也造成了能量的损失，机械利用效率低。
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方案二：
主要机构：棘轮机构和连杆机构
原理：曲柄由电机带动，上下两个导轨限制杆的滑行方向，下侧的导轨上有凸出来的擦丝空孔，土豆置于下侧导轨上。右侧曲柄在电机的带动下旋转，通过杆之间的连接，曲柄一方面带动导轨上挡板沿导轨滑动来驱使土豆擦丝，另一方面曲柄的运动又会带动上面的棘轮做单向转动，棘轮的转动又会带动下侧导轨上的滑块运动，最终实现挡板与滑块同时向右滑动，而只有挡板能单独
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向左推动的运动。
优点：采用连杆机构和摩擦棘轮，模仿人手擦丝的过程，实现挡板和土豆的往复运动，直接将土豆擦成土豆丝，能量利用率高；摩擦棘轮的存在使滑块能够在擦板上往复运动，并减少了擦板的震动，使机构更稳定；机构内全为低副，受压能力强；摩擦棘轮传递运动平稳，无噪音。
缺点：摩擦棘轮，容易打滑，使传动精度不高。
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方案三：
主要机构：曲柄摇杆滑块机构
原理：曲柄周转运动带动摇杆和挡板进行往复运动，同时反复地推着土豆在擦板上滑行，将土豆逐渐的擦成土豆丝；擦板底部的半圆凸轮能周期性的将擦板抬起来，使到达擦板左边的土豆滚回到右边。
优点：运动副均为低副，底部的两运动副元素为面接触，压强较小，可承受较大的载荷，并且有利于润滑，运动副元素的几何形
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状较简单，便于加工制造；快速的往复运动提高了机械效率。 缺点：土豆与擦板之间的压力大，加速擦板的磨损；机构的震动大，噪音大。 方案选择：（方案二）
方案一：该机构实现先切片再切丝的运动，如果将机构拆开来的话，既可以是切丝机，也可以是切片机，这固然很好，当仅对当前这个课题设计切丝机来说，该机构设计太过于耗能，需要两个电机带动才能实现切丝。从能量使用效率方面来看，该机构太过于耗能。
方案二：该机构是利用刀具的特殊性来直接切丝的，虽然设计较复杂，但该机构实现了模仿人手来往复切丝。且只使用一个电机带动就可实现所有运动，能量利用率高，但也存在因传动复杂所以电机输出功率高的缺点。
方案三：该设计也采用曲柄滑块机构，通过曲柄摇杆来带动滑块运动，同时凸轮机构实现擦板的抬起，使土豆能够始终与挡板接触。但该机构需要注意挡板和擦板运动的配合，还要考虑擦板的抬起是否影响到挡板的前进运动，且该机构需有两个电机带动，过于耗能。
综合以上的讨论，最终选取方案二。
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该机构最大的特点在于只用一个原动件就能实现挡板与滑块同时向右滑动，而只有挡板能单独向左推动的运动，且能量利用率高，在一定程度上提高大型食品加工单位的经济效益。
五、 总结与心得
通过机械原理课题项目的讨论，我们拓宽了自己的视野，提高了机械设计水平。
我们了解了市场上的许多产品信息，研究了它们的设计原理，与同伴深入讨论，发表各自的看法，最终设计比较相互学习。这次讨论课不仅考验我们的知识深度，对团队合作也是一次考察，通过课题的讨论与设计，我们也对市场产品有了进一步的了解，更加激发了我们探索创新的愿望。
收获：很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态，而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题。
不足：通过本次讨论课，我们了解了自己本身存在的不足，例如知识的缺乏、思维太过局限、同学间合作意识不强等。因此我们
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应多了解、分析和设计机构，拓宽我们的视野，加强同学间的合作意识。
六、 参考文献
机械原理/安子军主编.——3版.——北京：国防工业出版社，2015.4
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