一、選題依據1.設計(論文)課題來源2.設計(論文)目的土豆摩擦去皮過程中需要考慮的因素主要有以下幾點：土豆去皮后表面要光滑、無破壞層、去皮過程沒有污染、去皮成本低。目的是能夠憑借較少的投資獲得較高的經濟利益。3.設計意義目前馬鈴薯的去皮方式主要包括人工去皮、化學去皮、機械去皮、蒸汽與輻射去皮等。人工去皮的效果可以完全人為來掌握，但生產效率較低，且人力成本高；機械去皮方式的實質是利用馬鈴薯與相接觸的表面為粗糙結構的機械部件之間產生的動態摩擦作用來使馬鈴薯的表皮去掉；化學去皮方式主要是采用特殊配置的化學試劑來軟化其表皮，之后采用高壓水對馬鈴薯進行沖洗，起到去皮的效果；蒸汽與輻射去皮方式主要是給馬鈴薯一個瞬間高溫高壓，利用熱脹冷縮的原理使得馬鈴薯表皮松動脫落。我國目前普遍使用的都是機械去皮方式，如圖1所示，但質量損失大，同時大部分馬鈴薯去皮機械的送料與卸料過程都需要人工輔助，這樣消耗人力，成本高，耗能多，且技術效率低。隨著馬鈴薯市場需求量的增加，這樣的去皮方式會降低馬鈴薯的附加值，影響我國的馬鈴薯出口規模。圖1機械式去皮機馬鈴薯的機械化加工是指通過機械設備對馬鈴薯進行清洗、去皮、切塊（片）和包裝等連續作業，實現馬鈴薯自動化加工的過程。馬鈴薯機械去皮也分為間歇式、連續式兩種，連續式機械去皮相比間歇式去皮過程中出現的撞傷、碰傷要少，同時大幅度提升了馬鈴薯的去皮效率，提高了連續作業設備利用率，損失率也降低了。因此，為了提高中國馬鈴薯加工產業在世界上的競爭力，馬鈴薯產業必須向更專業化、更規?；姆较虬l展，其中離不開高技術的馬鈴薯連續式機械去皮設備，需要我們深入研究馬鈴薯連續式去皮技術，其中馬鈴薯連續式機械去皮關鍵去皮技術是本文主要的研究內容。因此，在大中型規模的馬鈴薯加工企業中，更需要研制適用的馬鈴薯連續式去皮裝備，對于提高馬鈴薯去皮效率、降低勞動強度、減小勞動成本、降低損失率、提高馬鈴薯的附加值等，有著非常重要的意義。4.國內外現狀4.1國外研究現狀馬鈴薯的后處理過程中，成本和質量是非常重要的。荷蘭高達公司30年來致力于去皮技術的研究（EmilioCepeda，2000;Mcdonaldetal.，2000）。經過不斷的改進和升級，最終取得了成功。發達國家已經對馬鈴薯加工工藝做了深入的研究，逐步實現了機械化的控制，達到了一個先進的技術加工水平（邱敦蓮，2004）。GarroteE等研究人員采用間歇式磨輥蒸汽去皮機試驗模型，對球形馬鈴薯進行去皮試驗（Garroteetal.，2000;Smoutetal.，2000），因素為溫度和處理時間，在經過單因素和正交試驗的基礎上，得出一系列數據，通過SPSS處理數據，最終發現最理想的兩個水平為：溫度為100℃，處理時間為17s。這種方式得到的馬鈴薯，表面變得松散且沒有熟，只需要高壓水的輔助作用即可立馬去皮。KaackK等研究人員分別對工廠所用的大型去皮機械、小型刀片削皮機械和人工去皮三種方式進行對比試驗。試驗結果發現工廠用去皮裝置處理后的土豆表現硬化程度遠高于實驗室刀片去皮裝置，高于手工刀具去皮方式。經過試驗后發現，去皮機械所采用的刀片越鋒利，去皮后的馬鈴薯表面損傷程度就越嚴重；SidkyE等研究人員經過研究了解到通過SPECT（單光子發射計算機化斷層顯像）技術能夠精確的對馬鈴薯去皮機械的各項參數進行預測，進而對其進行各項改進（Sidkyetal.，2003）。WangPhilip發明了一種可以給馬鈴薯和蘋果去皮的裝置（Wang，2005）。這個裝置包含了一個底座，在這個底座上安裝主框架，垂直框架構件設置在主框架后方，用旋轉和軸向移動式螺桿支撐，用水平支撐螺釘固定。該裝置還包含了一個三插腳，安裝在垂直框架部件和螺桿之間起到導向樞紐的作用，彈性可移動的剝離前臂聯接于主框架上的橫框構件，上端鏈接一個U形固定刀片，其切片刀片聯接于橫向框架構件前端，可以對水果蔬菜進行取核和切片（Márquezetal.，2000;Smoutetal.，2000）。Chand.K介紹了一種新型的去皮機械，利用腳踏板作為動力，來帶動去皮裝置和噴水裝置來達到去皮的目的（ChandKetal.，2013;Jamesetal.，2000）。去皮原理主要是靠棍子在滾動過程中利用摩擦力來去皮。這個去皮切片機在45r/min下工作，一小時可去皮馬鈴薯65kg。Peter，Vander主要針對荷蘭高達公司的馬鈴薯蒸汽去皮系統做了研究（Peter，Vander，2003），他們通過改進自己的機器來降低對水資源的污染，期間進行了一系列的結構設計和溫度，壓力的精密控制，經過反復的實驗，最終研制出了一臺高效的去皮機。4.2國內研究現狀國內針對馬鈴薯去皮加工技術方面的研究極少，盡管在馬鈴薯收獲和分級機具等方面的研究相對較多，但是馬鈴薯去皮、加工的技術仍然不成熟。2014年王志偉，劉永信等研究人員針對進口生產線蒸汽去皮存在的問題，對馬鈴薯去皮生產線進行了國產化改造，改用機械去皮（王志偉等，2014）。分析了馬鈴薯去皮工藝流程及機械去皮工作原理的基礎上，完成了針對馬鈴薯機械去皮設備的控制系統的設計，該系統采用了Atmega16作為核心控制器，通過軟件編程來控制去皮生產線的順序及磨皮時間的控制。在實現這些功能的同時，設計還簡單靈活，運行可靠。2015年殷建國，劉濱等設計了一種高效率的立式馬鈴薯去皮機（殷建國等，2015），結構由外筒體、第一和第二兩層可升降內筒體、波浪形圓盤、驅動裝置、噴淋裝置、加料和卸料裝置等組成。該機結構緊湊、制造方便，馬鈴薯去皮均勻、清潔度好、剝離損失小于3％，生產效率高；王志偉針對原料去皮的工藝要求和設備動作的控制要求，分析了去皮機的機械結構，對機械去皮工藝流程做了廣泛的了解，完成了其自動控制系統。2016年苗紅濤，夏晶晶研究了新型立式馬鈴薯連續去皮機（苗紅濤等，2016），通過SolidWorks對馬鈴薯連續去皮機進行三維建模，分析了傳統的立式去皮機存在的一些問題，在現有的基礎之上，開發新一代的立式去皮機。5.發展趨勢目前去皮機發展到現在，功能已經逐漸完善，目前的發展趨勢就是確保自動化，一體化，同時能夠處理多種果蔬，同時，在去皮的過程中，物料損耗更少，得到的產品更干凈。二、設計內容本論文主要研究馬鈴薯收獲后加工技術中的去皮技術，結合中國馬鈴薯種植面積與單產的實際情況，還有中國馬鈴薯的消費結構的實際情況，擬研制一種適用于中國大中型馬鈴薯加工企業的高效、低耗的連續式去皮設備，主要內容有：分析國內馬鈴薯基本的物理特性與力學特性；分析馬鈴薯力學特性與理化指標的相關性，得出不同方向對應的最大壓縮力，最大抗壓力，不同品種含水率不同，馬鈴薯去皮的難易程度就不一樣，對連續式去皮機結構的設計提供了有力的基礎?；趯ΜF有馬鈴薯去皮設備結構進行改善基于第一代傳統式摩擦去皮機并不能滿足工業化連續生產的需要，所以進一步提出了連續性較強的去皮設備，確定了研究方向。設計連續性較強、生產效率高的去皮設備，配備無級變速動力系統，螺旋式毛刷，水循環系統。對摩擦轉盤的結構進行參數化設計，對結構參數進行優化設計，讓設計更加完善，實現馬鈴薯清洗和自動出料的功能。三、設計方案對目前馬鈴薯去皮機的研究背景和意義做闡述，同時闡述目前國內外對于去皮機械的研究現狀。結構設計。根據本次設計的馬鈴薯去皮機的設計要求，對去皮機的基本結構結構進行設計，同時說明整個機械的工作原理。去皮機的參數確定。對馬鈴薯在去皮機內部進行受力分析，以此確定主要部件的參數和機械的整體功率。主要零件的結構設計和計算。根據上一章的數據，對去皮機的主要結構進行設計，和計算。工作總結與改進。對整體的工作進行總結，同時探討改進方案。四、工作進度安排1-2周：查閱、收集、整理與課題相關的資料，打印完成開題報告。3-4周：課題前期準備，收集并學習課題所需的資料，擴大與課題相關的知識面，制定出課題研究的具體方案，并熟悉與課題有關的計算機軟件ADAMS、VC等，為課題的進展做準備。5-13周：對測試平臺進行運動學分析、工作空間分析、動力學建模，編制程序對其進行求解，并分析建模方法及求解方法的優缺點，應用ADAMS軟件進行仿真分析，研究系統的動力學及運動學特性。14周：總結所用動力學建模方法的優缺點和分析過程中存在的問題，15-18周：撰寫畢業設計論文。19周：準備答辯。五、最終目標通過本課題的研究，預期達到以下目標：設計了一款新型的馬鈴薯去皮機，能夠保證土土豆去皮后表面要光滑、無破壞層、去皮過程沒有污染、去皮成本低。目的是能夠憑借較少的投資獲得較高的經濟利益。同時也能夠為國內其他的果蔬去皮機械做出一定的參考。六、研究基礎（1）硬件條件：CPU：PentiumⅣ處理器，1．7G