紅薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

紅薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要：隨著人們的生活水平越來越高，對一些塊莖作物的食用要求也越來越高。例如在食用土豆或一些薯類的時候要將其切成條或片，因而盤刀式切條機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。本文設(shè)計(jì)的切條機(jī)主要針對中小型企業(yè)，例如加工作坊、食堂、家庭等。本設(shè)計(jì)針對一些塊莖的形狀而設(shè)計(jì)的。本文分別對帶、軸、刀片、刀盤等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，對軸承、鍵等元件進(jìn)行了選擇。本設(shè)計(jì)的切條機(jī)有較高的效率，能分別對紅薯、土豆、洋蔥等進(jìn)行工作。關(guān)鍵詞：切條；盤刀式；切條機(jī)；刀片The Design of Sweet potato cutting mechanism Student:Wang XiangTutor: Gao Yingwu(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: With the development of economy, the tuber crops standard for the people is getting better and better. For example，people want to cut the potatoes and tubers into pieces, so the slicing machine was born. The slicing machine designed in this thesis mainly aims at some small and medium-sized places, such as the workshops, canteens and households. The slicing machine is designed for some tuber crops in this thesis. In this paper，the author designs and calculates the tape, axis, disk and razor, then selects the components of axle bearing and key. The slice machine designed in this thesis is of great efficiency, and it can be used to slice the soil beans, potatoes and onions.Keywords: Cutting; Disc cutter; Cut machine ; Blade1 前言紅薯的營養(yǎng)價值非常高，市場潛力巨大。在國外，大約占40%的紅薯加工成食品后進(jìn)入消費(fèi)市場。在國內(nèi)，一向被國人視為不能登大雅之堂的紅薯產(chǎn)品也突然間在市場上風(fēng)靡起來。在北京、上海、廣州及西安等全國大中城市，以紅薯?xiàng)l、紅薯泥為基本原料的麥當(dāng)勞、肯德基食品已占據(jù)我國快餐市場的半壁江山，而從各種渠道進(jìn)口的其它油炸薯片或膨化食品等也滾滾而來1。中國農(nóng)科院副院長屈東玉博士在日前召開的中國紅薯學(xué)術(shù)年會上指出：“紅薯是一種產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價值大的作物，應(yīng)把紅薯主產(chǎn)區(qū)列入國家糧食商品糧基地，享受與水稻、小麥等商品糧基地同樣的財稅待遇，這將是保證我國糧食安全的有效手段?！奔t薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)在農(nóng)產(chǎn)品和食品加工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。機(jī)構(gòu)要求耐腐蝕，強(qiáng)度高，使用壽命長，操作舒適，省力， 一塊原料一次切出，要使加工的尺寸規(guī)格完全一致，符合食品加工機(jī)械衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。紅薯原料形狀不一，大多橢圓形，所以在切制的時候往往很難控制其均勻度，因此，研究設(shè)計(jì)合理實(shí)用的紅薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)非常有必要。隨著現(xiàn)在的快餐業(yè)迅速崛起，對莖塊的食物的需求越來越多。像土豆薯?xiàng)l、薯片等休閑食品的消費(fèi)急劇增長。這給莖塊食物的加工帶來了勃勃生機(jī)與活力。在莖塊作物的加工過程中需將其切成條。因此切條機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。按刀片安裝形式的不同切條機(jī)可以分為盤刀式、滾刀式和轉(zhuǎn)盤三種2。本設(shè)計(jì)主要針對加工效率較高、應(yīng)用較為普遍的盤刀式切條機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 國內(nèi)外現(xiàn)狀2.1 國外發(fā)展情況當(dāng)今國外的紅薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)生產(chǎn)已基本上形成系列化，設(shè)計(jì)制造工藝嫻熟，使用方便操作簡單，清洗快捷，攜帶方便，但也仍有不足之處，如機(jī)器使用時噪音大，常用零件易磨損，更換不方便等，希望能在以后的設(shè)計(jì)中不斷完善創(chuàng)新，不斷優(yōu)化，以促進(jìn)紅薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)在人們生活領(lǐng)域內(nèi)的廣泛使用。在發(fā)達(dá)國家中紅薯?xiàng)l切制機(jī)的應(yīng)用很早就投入到食品加工機(jī)械中，各類切制技術(shù)的應(yīng)用也是比較早的，發(fā)達(dá)國家有很高的食品工業(yè)產(chǎn)值，食品工業(yè)產(chǎn)值在工業(yè)總產(chǎn)值中所占比例一般在10以上，最高的接近18，食品工業(yè)是發(fā)達(dá)國家的主要工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，發(fā)達(dá)國家為食品工業(yè)提供裝備的食品機(jī)械行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的支柱產(chǎn)業(yè)，是機(jī)械工業(yè)的一個重要組成部分，發(fā)達(dá)國家食品機(jī)械性能高，自動化程度高，這樣大大減少了勞動力，保證了生產(chǎn)速度，降低了勞動成本，節(jié)省了勞動時間，從而獲得了更多的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)今市場普遍的切片機(jī)的基本類型的五種，按其結(jié)構(gòu)可分為: 搖動式切片機(jī), 輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)，滑動式切片機(jī)，推動式切片機(jī)，冰凍切片機(jī)3。普通最常用的是輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)。目前，國外的紅薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)均往均勻切制進(jìn)行研究探討，紅薯?xiàng)l切制機(jī)構(gòu)已在各行各業(yè)起到越來越大的作用，這是我們今后對此類機(jī)械研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)。2.2 國內(nèi)切條機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況我國的切條機(jī)技術(shù)始于七十年代初期，我國的切條機(jī)廣泛應(yīng)用于蔬菜、中藥、凍肉等領(lǐng)域， 其中土豆的應(yīng)用尤為顯著4。目前我國切條機(jī)的主要方式有以下幾種：(1)直線往復(fù)式切條機(jī)。直線往復(fù)式切條機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，但效益低。 因此它應(yīng)用于工作要求不高、效益低的場合。(2)圓盤旋轉(zhuǎn)式切條。圓盤旋轉(zhuǎn)式切條機(jī)的機(jī)構(gòu)簡單也有較高的生產(chǎn)效益，因此它廣泛應(yīng)用于各種場合。(3)水槍式切條。水槍式切條機(jī)耗水量打， 只能切出平直的片， 因此它的應(yīng)用不是十分廣泛。(4)圓形（內(nèi)圓切片的外圓切條）切條。圓形式切條機(jī)有很高的工作效率，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)較困難，因此它應(yīng)用于工作效率要求相當(dāng)高的專業(yè)領(lǐng)域。我國的切條的研究開發(fā)方面雖然已有30年的歷史，近幾年來切條機(jī)的研制發(fā)展也非常迅速，但是與發(fā)達(dá)國家相比目前仍然有一定的距離，研制的切條機(jī)沒有得到大面積推廣應(yīng)用。雖然在我過已有切條機(jī)的生產(chǎn)廠家如山東省諸城市大洋食品機(jī)械廠的大洋牌土豆切條機(jī)有400型、600型、江陰鑫達(dá)藥化機(jī)械的中藥切條機(jī)等5。但我國的切條機(jī)方面仍然沒有根本性突破。3 盤刀式切條機(jī)總體方案的確定3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理3.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為了可靠方便的進(jìn)料，偏心連桿盤刀式切條機(jī)采用垂直進(jìn)料，水平進(jìn)給的方式。偏心連桿盤刀式切條機(jī)由動力部分，傳動部分，連接部分，執(zhí)行部分，輔助部分組成6。動力部分，動力部分由電動機(jī)來提供動力，通過電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動一對V帶輪傳動，將轉(zhuǎn)矩傳遞至偏心輪機(jī)構(gòu)。傳動部分，傳動部分由帶、帶輪、減速器、偏心輪和連桿組成，通過一對V帶傳動將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給減速器，由減速器減速后再將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給偏心輪，偏心輪將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，推復(fù)合刀盤前進(jìn)，通過連接件發(fā)生運(yùn)動關(guān)系。連接部分，連接部分比較關(guān)鍵，是該機(jī)械系統(tǒng)中比較復(fù)雜的部分，主要通過偏心輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)傳動部分和執(zhí)行部分之間的動作。執(zhí)行部分，執(zhí)行部分主要由偏心輪機(jī)構(gòu)和凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，通過偏心輪將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，推復(fù)合刀盤切割紅薯，利用刀盤直接進(jìn)行退料，使傳動緊湊。輔助部分，輔助部分主要是指對該裝置起補(bǔ)充和完善的部分，主要指支撐架部分，紅薯接收部分。其中滑座，刀座的結(jié)構(gòu)形狀大小由加工成型的產(chǎn)品來決定，改變料斗出口大小及施加紅薯推力可控制進(jìn)料多少，因而也就決定了紅薯?xiàng)l的厚度和高度。 因此，我們按照上述原理，來設(shè)計(jì)和計(jì)算該機(jī)械。盤刀切條機(jī)由電動機(jī)、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、皮帶傳動裝置和輸入、輸出物料裝置等組成。其結(jié)構(gòu)如圖1：1-電動機(jī) 2-機(jī)架 3-復(fù)合刀片座 4-滑桿 5-軸承座 6-連桿 7-減速箱 8-偏心輪 9-大帶輪 10-皮帶 11-小帶輪圖1 轉(zhuǎn)盤切條機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Leave heart type slice of structure3.1.2 工作原理及工作條件：盤刀式切條機(jī)采用電動機(jī)作為動力，電動機(jī)帶動帶傳動，再通過減速器減速，帶動偏心輪機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，將紅薯切條，利用復(fù)合刀片座將切好的薯?xiàng)l推出。此外，切條與起絲的轉(zhuǎn)換可以通過更換刀片座來實(shí)現(xiàn)。配套動力：11.5 kw 切條截面是正方形，邊長：15 mm 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：100250 r/min 生產(chǎn)率 5001000kg/h3. 2 機(jī)構(gòu)的組成部分及特點(diǎn)3.2.1 電動機(jī)本設(shè)計(jì)選擇電機(jī)為Y80M1-4，其額定功率為0.55 KW, 同步轉(zhuǎn)速為1390 r/min （具體選擇計(jì)算見第4部分）7。3.0.55 皮帶傳動裝置 切條機(jī)選擇V帶輪作為傳動裝置，傳動比為3.53。3.2.3 減速箱選取傳動比為20的單級蝸桿減速器。4 電機(jī)的選擇生產(chǎn)效率Q為 5001000 kg/h所以Q取600 kg/h, 配套動力：11.5 kw, 滑桿來回速度：2s。莖塊一般為橢圓形，測定其長為100-120 mm, 寬為45-60 mm。由生產(chǎn)效率的公式Q=60Brn/1000abtz (1)Q=6080250n/100070154得出n201 r/minB 是刀片長度；r 為刀盤半徑；n 為傳動軸的轉(zhuǎn)速；a b 分別是一般莖塊的橢圓的長和寬；T 為切條厚度；這里切條厚度為15 mm.z 為刀片片數(shù)，刀片片數(shù)為4.由V帶動傳的傳動比為3.53，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是2013.53=709.53 r/min。 由配套功率為11.5 kw, 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選擇電機(jī)為Y80M1-4，其額定功率為0.55 kw, 同步轉(zhuǎn)速為1390 r/min電動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖二所示：圖2 電動機(jī)Fig.2 Electric voltage5 V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 求計(jì)算功率PC因?yàn)?.55kW，n1390 r/min，i1=3.53則由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表13-15可知選KA=1.1則由公式 ： PC= KA P （2）則得出PC =0.551.1=0.605 kw5.2 選V帶的型號可用普通V帶或窄V帶，現(xiàn)選普通V帶。根據(jù)PC=0.605 kw, nd1390 r/min，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查出為V帶為Z型帶5.3 求大小帶輪d2、d1基準(zhǔn)直徑 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中表13-9可知d1=5071 mm，現(xiàn)在取小輪d1=71 mm由公式：d2=n1d1(1-)/n2 （3）可得出d2=n1d1(1-)/n2=3.53710.98=156.2 mm。其中在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查出為0.02由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表13-9取d2=160mm雖然n2略有增大，但其誤差小于5%，在允許的范圍內(nèi)，所以d2=160mm可以13。5.4 驗(yàn)算帶速V由公式V= （4）則可以算出V帶的速度V=5.57 m/sV帶的帶速度525 m/s的范圍內(nèi)，合適。5.5 計(jì)算V帶的基準(zhǔn)長度Ld和中心距a查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊由其中計(jì)算V帶公式：a0=1.5(d1+d2) （5）初步計(jì)算選取V帶的中心距a0則可以得出a0=1.5(d1+d2)=1.5(71+160)=504，現(xiàn)在取a0=470,由公式0.7(d1+d2)a0120所以得出包角合適。5.7 求V帶的根數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)由公式：Z= （10）已知n1=1390 r/min ，d1=71 查表可以得出 P0=0.30 KW由傳動比i=3.53 查表13-5得 P0=0.03 KW由1=155.98 查表13-7得 K=0.95,查表13-2得KL=1.16,由此可得Z=2.357所以V帶取2根5.8 求作用在帶輪軸上的壓力FQ查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表13-1得出V帶每米長的質(zhì)量q=0.06 kg/m由公式：F0= （11）其中Pc為功率，Z為v帶的根數(shù)，V為v帶的帶速，K為包角修正系數(shù)可以查表得出其值為0.95可以得出F0=82.4 N現(xiàn)在計(jì)算作用在帶輪上的壓力FQ ,由公式：FQ= （12）可以得出FQ=402.5 N6 V帶輪的設(shè)計(jì)6.1 V帶輪材料的選擇設(shè)計(jì)V帶輪時應(yīng)滿足的要求是：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為3.2以減少帶摩擦，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較均勻8。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時采用鑄鋼，小功率采用鑄鋁或塑料?？紤]本設(shè)計(jì)的功率情況和轉(zhuǎn)速，本設(shè)計(jì)采用鑄鐵，材料牌號為HT200。6.2帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)6.2.1 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：1、實(shí)心式；2、腹板式；3、孔板式；4、橢圓輪輻式9。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為ddd（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時可采用實(shí)心式；當(dāng)dd300mm時，可采用腹板式；當(dāng)dd300mm時，同時D1-d1100mm時，可采用孔板式；當(dāng)dd300時可采用輪輻式由5.3中的計(jì)算已知d1，d2：小帶輪基準(zhǔn)直徑d1=71 mm安裝軸帶輪軸的直徑d=38 mm ddd 小帶輪選用實(shí)心式大帶輪基準(zhǔn)直徑d2=160 mm dd300mm 大帶輪選用腹板式6.2.2 帶輪尺寸的設(shè)計(jì)V帶輪的輪槽與所選用的V帶的型號相對應(yīng)，此設(shè)計(jì)選的是Z帶，根據(jù)書上表格可直接得出10基準(zhǔn)寬度b0=8.5 mm 基準(zhǔn)下槽深度hfmin=7.0 mm槽間距e=120.3 mm最小輪緣厚min=5.5 mm帶輪寬度 B=28mm帶輪的總長L=（1.52.5）d=38mm 圖3 主動輪Fig. 3 Drive sprocket大V輪d=160mm小于350，所以采用腹板式。由其軸徑為39 mm.基準(zhǔn)寬度b0=8.5 mm 基準(zhǔn)下槽深度hfmin=7.0 mm槽間距e=120.3 mm最小輪緣厚min=4.5 mm帶輪寬度 B=28mm帶輪的總長L=（1.52.5）d=45mm 圖4 從動輪Fig. 4 Follower sprocket輪槽工作表面的粗糙度為1.6或3.2，由于這兩個帶輪在切條機(jī)運(yùn)行過程中起著非常重要的傳動作用，所以兩個帶輪輪槽工作表面的粗糙度均取1.6。6.3 大小帶輪上鍵的選取與強(qiáng)度校核 鍵主要用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定一傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可實(shí)行軸上零件的軸向固定或軸上移動，對于軸上不需要滑動的需固定位置的齒輪采用平鍵。而對于經(jīng)常移動的齒輪則采用花鍵連接，具體選型則根據(jù)其所在的軸確定。6.3.1 小帶輪上鍵的選取與強(qiáng)度校核根據(jù)電動機(jī)的軸d=19mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊11選取鍵寬B鍵高H為66mm鍵長L為36mm的普通平鍵聯(lián)接。小V帶輪上所受的扭矩T T=9550P/n=95500.55/1390=3.78N/m (13)小V帶輪上鍵的強(qiáng)度為 （14）T傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N.m;K鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h, 此處h為鍵的高度，單位為mm;l鍵的工作長度，單位為mm;半圓頭平鍵l=L-b/2,L為鍵的公稱長度,單位為mm.d軸的直徑，單位為mm;鍵、軸、輪轂三者是最弱材料的許用壓力，單位為Mpa, 查得=120Mpa小V帶輪上鍵的強(qiáng)度足夠。6.3.2大帶輪上鍵的選取與強(qiáng)度校核根據(jù)減速器的軸d=30mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊11選取鍵寬B鍵高H為108mm鍵長L為36mm的普通平鍵聯(lián)接。大V帶輪上所受的扭矩T T=9550Pi/n=95500.550.55/1390=8.316N/m小V帶輪上鍵的強(qiáng)度為T傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N.m;K鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h, 此處h為鍵的高度，單位為mm;l鍵的工作長度，單位為mm;半圓頭平鍵l=L-b/2,L為鍵的公稱長度,單位為mm.d軸的直徑，單位為mm;鍵、軸、輪轂三者是最弱材料的許用壓力，單位為Mpa, 查得=120Mpa大V帶輪上鍵的強(qiáng)度足夠。7 減速器軸的選擇減速器是指原動機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。減速器的種類很多，按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們互相組合起來的減速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。根據(jù)偏心滑柱式緊壓茶葉機(jī)的工作原理和要求，減速器應(yīng)滿足傳動比大，實(shí)現(xiàn)交錯軸傳動。蝸桿減速器的特點(diǎn)是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動大，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中應(yīng)用最廣的是單級蝸桿減速器。由上述要求，選取傳動比為20的單級蝸桿減速器，減速器的型號為HWB 250-20-112。故該軸在此截面的右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本機(jī)無大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此,軸的校驗(yàn)結(jié)束,軸的校驗(yàn)合格。8 偏心連桿式機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算8.1 偏心連桿式機(jī)構(gòu)的要求偏心連桿式機(jī)構(gòu)是將偏心輪上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過偏心輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，利用連桿將動力傳遞給滑柱對紅薯茶葉進(jìn)行切制成形加工13。要求在切制紅薯時連桿的力恒為3000N，紅薯?xiàng)l為長方體，長為120mm,寬度為15mm，高度為15mm。滑柱的行程為100mm,在空行程中要能實(shí)現(xiàn)快速退回，以提高生產(chǎn)效率。一般為間歇工作，每次工作時間短，工作速度也不高。該機(jī)械在加工時，應(yīng)當(dāng)滿足工作強(qiáng)度要低，勞動生產(chǎn)率要高的要求。8.2 偏心輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)偏心連桿式機(jī)構(gòu)滑柱的行程為100mm,在空行程中要能實(shí)現(xiàn)快速退回的要求和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，如圖5所示，選取偏心輪回轉(zhuǎn)中心與滑柱中心線的距離L1=38mm偏心輪的偏心距e=38mm,連桿L2=230mm,滑柱L4=220mm。 圖3圖 5 偏心輪機(jī)構(gòu)Fig.5 Eccentric gear8.2.1 偏心輪機(jī)構(gòu)的極位夾角和行程速比系數(shù)的計(jì)算圖3所示為一偏心輪機(jī)構(gòu)，偏心輪為原動件，則偏心距e為曲柄，當(dāng)偏心距e和連桿L2兩次共線時，偏心距e在兩個位置之間所夾的角為極位夾角14。=16.47行程速比系數(shù)K （15） 偏心輪機(jī)構(gòu)存在急回運(yùn)動。機(jī)構(gòu)的這種急回作用，在機(jī)構(gòu)中常被用來節(jié)省空回行程的時間，以提高勞動生產(chǎn)率。8.2.2 偏心輪機(jī)構(gòu)的的傳動角和壓力角的計(jì)算當(dāng)偏心距e與滑柱的中心線垂直時,壓力角最大,傳動角最小,計(jì)算最小傳動角 （16） 機(jī)構(gòu)的傳力性能好15。最大壓力角的計(jì)算=90-= （17）偏心輪機(jī)構(gòu)以偏心輪為原動件,能夠做整周回轉(zhuǎn),因此,機(jī)構(gòu)的傳動性能好,無死點(diǎn)位置。8.2.3 滑柱的強(qiáng)度的計(jì)算根據(jù)壓制成型茶的試驗(yàn)可得，滑柱所受的壓力F=3000N,選取滑柱的直徑為30mm, 材料為Q235，查表得許用應(yīng)力 = 150Mpa，計(jì)算連桿的應(yīng)力和校核 =7.6Mpa，斜坡角度的確定過程如下：FR= FN+F1 （21）要想讓莖塊能順利下滑的話， 那么必須Gsin(-)0，也就是說時莖塊就能順利下滑， f=tg=0.4，得到=21.8，而， 所以取=45，也就是說料斗的傾斜角度=450。 料斗的設(shè)計(jì)圖如下：圖7 料斗Fig.7 Heppor刀片座是直線來回運(yùn)動，是通過鍵槽連接固定在導(dǎo)軌上。12 機(jī)架的設(shè)計(jì)12.1 機(jī)架設(shè)計(jì)要求機(jī)架起到在機(jī)器中支承或容納零、部件的作用，機(jī)架的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證以下三點(diǎn)：1.足夠的強(qiáng)度和剛度；2.形狀簡單，便于制造；3.便于在機(jī)架上安裝附件等。絕定機(jī)架工作能力的主要準(zhǔn)則是剛度。在盤刀式切條機(jī)的中剛度決定著切條機(jī)的生產(chǎn)效率和切削精度。強(qiáng)度是評定重載機(jī)架工作性能的基本準(zhǔn)則。機(jī)架的強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能發(fā)生最大載荷或安全裝置所能傳遞的最大載荷來校核其靜強(qiáng)度。此外還要校核其疲勞強(qiáng)度。機(jī)架的強(qiáng)度和剛度都需要從靜態(tài)和動態(tài)兩方面來考慮。動剛度是衡量機(jī)架抗震能力的指標(biāo)，而提高機(jī)架抗振能力應(yīng)從提高機(jī)架構(gòu)件的靜剛度，控制固有頻率，加大阻尼等方面著手22。機(jī)架受壓結(jié)構(gòu)及受壓彎結(jié)構(gòu)都存在失穩(wěn)問題。有些構(gòu)件制成薄壁腹式也存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機(jī)架正常工作的基本條件。必須加以校核17。為了滿足穩(wěn)定切片和切削效率的要求，本設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤切條機(jī)在功能上應(yīng)該完成以下幾點(diǎn)要求：1.在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低。2.抗振性好。3.噪聲小。4.溫度場分布合理，熱變形對精度的影響小。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工。12.2 機(jī)架材料的選用及壁厚選擇材料的選用，主要是根據(jù)機(jī)架的使用要求。本設(shè)計(jì)中的紅薯切條機(jī)的形狀較復(fù)雜。鑄鐵的鑄造性能好、價廉和吸振能力強(qiáng)，應(yīng)用也最廣。焊接機(jī)架具有制造周期短、重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于本設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了滿足支撐其它各零件的要求，本紅薯切條機(jī)機(jī)架各零件零件采用HT200，整體選擇焊接的方式。壁厚選擇當(dāng)機(jī)架零件的外廓尺寸一定時，因而在滿足強(qiáng)度、剛度、振動穩(wěn)定性等條件下，應(yīng)盡量選用最小的壁厚。12.3 機(jī)架整體設(shè)計(jì)機(jī)架整體應(yīng)起到固定及連接各零件的作用。機(jī)架結(jié)構(gòu)如下圖。圖8 機(jī)架Fig.8 Machine frame機(jī)架由以下幾部分組成：支腿、底板、電機(jī)護(hù)罩、輸出滑板、機(jī)殼、連接板、支板、連接板、固定箱、固定箱蓋。13 機(jī)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)體就是由機(jī)座和箱體焊接而成，材料為HT200,箱體的安裝， 為了減少整個機(jī)體的重量，采用機(jī)座把箱體支撐起來， 再把箱體和箱蓋相連接，使得整體結(jié)構(gòu)更簡單、合理、穩(wěn)定，減少震動。機(jī)座的下面安裝電機(jī)，比帶輪設(shè)置在機(jī)體外面，這樣方便調(diào)節(jié)比帶輪的松緊，檢查皮帶的安裝是否正確到位。14 結(jié)論14.1 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)本切條機(jī)有多種功能，能將多種徑類作物切成條，也能將其切成絲；同時該切條機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，生產(chǎn)效率處于大型接卸與手工勞動之間。適合工作與作坊、食堂、家庭等中小場合；另外該機(jī)構(gòu)的明顯要求就是切片無的尺寸要求低，使用廣泛。14.2 存在的問題及改進(jìn)的措施由于本設(shè)計(jì)因?yàn)閭€人知識有限，本切條機(jī)采用復(fù)合刀盤座，因此在切片的過程中難免會出現(xiàn)切片厚度不均勻的情況，還有就是本切條機(jī)占空間大。設(shè)計(jì)的切條機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單。主要改進(jìn)措施是為了解決不均勻的問題，解決方案是： 在切片過程中始終保持切片的物體壓緊，使其不跳動、不滑移。還有就是導(dǎo)軌的潤滑比較的困難。還有能夠通過人為去調(diào)節(jié)速度。本機(jī)構(gòu)主要是針對中小型場合而設(shè)計(jì)的， 它可以對多種莖塊類作物進(jìn)行工作，且有較高的生產(chǎn)效率。本機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容：1紅薯切條機(jī)研究的目的、意義、國內(nèi)外研究的動態(tài)；2紅薯切條機(jī)總體方案的擬定和刀盤裝置主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；3紅薯切條機(jī)傳動方案的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算，主要工作部件的設(shè)計(jì)；4紅薯切條機(jī)受力零件的強(qiáng)度或壽命校核計(jì)算；5紅薯切條機(jī)裝置總圖、部件圖、零件工作圖的繪制。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 我從中受益良多；在設(shè)計(jì)過程中，是我在大學(xué)所學(xué)的理論知識系統(tǒng)的聯(lián)系在一起，了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和流程，特別是思考問題和解決問題的能力，也使得我所學(xué)的知識得到一次比較全面的鞏固，同時通過這次設(shè)計(jì)有學(xué)到了很多以前沒有接觸過的新知識，提高了自己的自學(xué)能力，從而為我以后更好地從事這項(xiàng)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 濮良貴、紀(jì)明剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：高等教育出版社第八版. 143-2722 王與、王順喜. 飼料粉碎機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀分析J. 北京：糧食與飼料工業(yè)2007，103 王昆、何小柏,汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M. 北京：高等教育出版社1996年版 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