土豆切片機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)土豆切片機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：王鑫專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院2015年6月土豆切片機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要土豆是人們食用的主要雜糧之一，在食用時(shí)，需要把土豆切片和切絲，市場(chǎng)上切片機(jī)種類很多，但是大多數(shù)都適用于大工廠和大作坊，對(duì)于小作坊或普通家庭的使用并不合適。本文所設(shè)計(jì)的土豆切片機(jī)是一種體積比較小、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，適用于家庭、餐廳、小作坊的小型農(nóng)產(chǎn)品切片機(jī)。本切片機(jī)具有很高的效率，不僅可以對(duì)土豆切片或者切絲，還可以用來(lái)對(duì)紅薯進(jìn)行切片。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，利用用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，帶輪傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)變速裝置后，輸出軸的末端連接旋轉(zhuǎn)刀盤，旋轉(zhuǎn)刀盤上固定有對(duì)稱安裝的

2、兩把刀具，放在盛料箱里面的土豆在推進(jìn)裝置的推進(jìn)作用下，向旋轉(zhuǎn)刀盤運(yùn)動(dòng)，土豆被切成片后從卸料箱流出。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，減輕了很多人力。關(guān)鍵詞切片機(jī)；切片；設(shè)計(jì)；土豆The Structural Design of Potato Slice MachineAbstractPotatoes are one of the main crops. You need to slice the potatoes and shred when eating. There are many different types on the marke.t. However this slicer is mo

3、re applicable to enterprises and workshops. It is not appropriate to household. Paper presents a family by automatic slicing machine, the machine is propelled by the cutter parts, potatoes and clamping part and adjust the thickness of potato chip device that consists of three parts.The design of my

4、potato slicing machine is a smaller size and the structure is more simple than others. Potato slicing machine is fit for the family restaurant, small workshops. It can be respectively on potato, sweet potato to work. The design principle of the design is very simple, is to use the motor, belt pulley

5、, after a transmission device, the end of the output shaft of the connecting rotating cutter, knife rotating disc is fixed symmetrically installed two knives, put in full box of potatoes in the propulsion system of promotion by, to the rotating knife disc movement, potatoes cut into slices, the outf

6、low discharge box from the material. This scheme has the advantages of simple structure, convenient use, reduce a lot of manpower.Keywordsslicing machine;slice; design; potato目錄摘要Abstract1 前言11.1 研究背景11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀21.3 研究?jī)?nèi)容32 切片機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)42.1 整體方案的確定42.2 機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理43 重要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校

7、核73.1 電機(jī)的選擇73.2 V帶及帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算73.2.1 V帶的設(shè)計(jì)73.2.2 帶輪的設(shè)計(jì)93.3 齒輪的設(shè)計(jì)103.3.1 齒輪齒數(shù)的確定103.3.2 齒輪模數(shù)的確定103.3.3 滑移齒輪的設(shè)計(jì)103.3.4 齒輪的校核113.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)123.4.1 最小軸徑的計(jì)算123.4.2 軸的校核123.5 軸承的選擇和壽命計(jì)算153.5.1 軸承的選擇153.5.2 軸承壽命的計(jì)算153.6 鍵的選擇和校核154 其他部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)174.1 刀盤及刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)174.1.1 刀盤的設(shè)計(jì)174.1.2 刀具的設(shè)計(jì)174.2 入料斗及卸料斗的設(shè)計(jì)184.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)194.

8、3.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)要求194.3.2 機(jī)架材料的選用及壁厚的選擇194.3.3 機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)194.4 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)204.5 螺釘及螺栓的選擇21結(jié)論22參考文獻(xiàn)23致謝24Error! No text of specified style in document. Error! No text of specified style in document.1 前言1.1 研究背景中國(guó)是世界上產(chǎn)薯最多的國(guó)家，馬鈴薯是一種常見(jiàn)的蔬菜，主要存在于家庭餐桌和飯店或者是在工廠被加工成其他產(chǎn)品，在工廠里，馬鈴薯被加工成為淀粉，粉絲或者淀粉，還有一部分被加工成了常見(jiàn)的熟食，比如薯片等食品。隨著生活質(zhì)

9、量的提高和最近幾年餐飲業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)薯片和薯?xiàng)l的需求量大增，這促進(jìn)了馬鈴薯行業(yè)的發(fā)展，而馬鈴薯的加工過(guò)程中需將其切成片，因此切片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)在市場(chǎng)上，切片機(jī)械己經(jīng)比較常見(jiàn)了，但是這些機(jī)械只適合產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，而沒(méi)有適合農(nóng)民小作坊生產(chǎn)的切片機(jī)器。根據(jù)市場(chǎng)需求，對(duì)土豆和洋蔥等進(jìn)行切片，且要求切片、大小厚度一致、均勻，效率高，這些要求超出了手工的要求，所以需一種能切片的小型機(jī)器，這種機(jī)器能夠滿足切片大小厚均勻一致、效率較高，提高了生產(chǎn)效率，讓人從切片勞動(dòng)中解放出來(lái)1。這樣既減輕了農(nóng)民在加工中的勞動(dòng)強(qiáng)度，也增加了農(nóng)民的收入，有利于機(jī)械化的發(fā)展普及2。另外，本文所設(shè)計(jì)的切片機(jī)，不僅僅可以切土豆，還

10、可以對(duì)紅薯和洋蔥進(jìn)行切片，此外，通過(guò)切換刀片類型，還可以對(duì)土豆進(jìn)行切絲。本次研究設(shè)計(jì)通過(guò)改進(jìn)原有的不合理方案，從而改善結(jié)構(gòu)的工藝性。一方面作為食品加工行業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品，土豆切片機(jī)的研發(fā)有著廣闊的發(fā)展前景。另一方面，研究上使用簡(jiǎn)單可靠的切片機(jī)，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在其基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新，同時(shí)將現(xiàn)在較為成熟的技術(shù)加以應(yīng)用，使得本次研究有著較為深刻的意義。對(duì)于我們機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)屆本科生來(lái)說(shuō)，完成本次的設(shè)計(jì)，對(duì)自身有較大的幫助。在電機(jī)的選型，切片機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，重要零部件的校核方面都能有所鍛煉，從而有所進(jìn)步。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)

11、外已經(jīng)有很多商家研制和生產(chǎn)了各種各樣的土豆切片機(jī)，圖1-1所示的切片機(jī)是國(guó)外某商家生產(chǎn)的產(chǎn)品。在國(guó)外的公司，切片機(jī)技術(shù)發(fā)展要比我國(guó)早很多。切片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)最早可以追溯到60年代，70年代切片機(jī)的技術(shù)已經(jīng)成熟。到80年代，國(guó)外出現(xiàn)很多切片機(jī)制造公司，如:美國(guó)的哈克遜公司生產(chǎn)了BIZERBA SE12、FAC F300半自動(dòng)切片機(jī)，BIZERBA SE12D自動(dòng)切片機(jī)；意大利碧佳 ES25、ES30斜刀式切片機(jī)；韓國(guó)的地質(zhì)公司的肉類切片機(jī)；瑞士Meyer-Burger AG公司的TS系列機(jī)；日本Tokyo Semitsu 株式會(huì)社的TSK（若干）系列機(jī)等。我國(guó)在切片機(jī)的設(shè)計(jì)方面盡管已有30年的發(fā)展

12、歷史，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品相比依然有很大的差距。我國(guó)在高端切片機(jī)方面的研發(fā)仍然沒(méi)有根本性突破。圖1-1國(guó)外某種高端土豆切片機(jī)1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)的切片機(jī)技術(shù)發(fā)展緩慢，較國(guó)外發(fā)展稍晚一些，到了70年代初期才開(kāi)始發(fā)展。那時(shí)候的切片機(jī)主要在醫(yī)藥，凍肉和土豆等領(lǐng)域得到應(yīng)用，其中土豆的應(yīng)用尤為顯著3。雖然我國(guó)在切片機(jī)的開(kāi)發(fā)研究方面已經(jīng)有了30年的歷史了，并且近些年來(lái)切片機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有一定的距離，我國(guó)研制的切片機(jī)得不到大面積推廣應(yīng)用，圖1-2所示的切片機(jī)是國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的切片機(jī)，應(yīng)用也很廣泛5。雖然在我國(guó)已有切片機(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片機(jī)有40

13、0型、600型、江陰鑫達(dá)藥化機(jī)械的中藥切片機(jī)等，但我國(guó)的切片機(jī)方面仍然沒(méi)有根本性突破6。國(guó)內(nèi)外切片機(jī)技術(shù)發(fā)展的比較可以看出，我國(guó)的切片機(jī)技術(shù)發(fā)展晚，并且發(fā)展緩慢。馬鈴薯經(jīng)常出現(xiàn)在人們的餐桌上，是大多數(shù)人喜歡的食物，無(wú)論是在餐館還是在家庭中，人們也更注重效率8。在國(guó)內(nèi)，切片機(jī)并沒(méi)有作為常用設(shè)備進(jìn)入人們的生活，并且在餐館中也沒(méi)有出現(xiàn)，而主要是出現(xiàn)在了工廠里，這也是因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上的切片機(jī)體積大，價(jià)格昂貴，難以操作、維護(hù)和修理9。本設(shè)計(jì)意在讓小型切片機(jī)進(jìn)入家庭和餐館，尤其是餐館，可以大大節(jié)省人力，提高工作效率，減少工作。下圖是我國(guó)現(xiàn)有的切片機(jī)類型，也是比較常用的切片機(jī)。圖1-2我國(guó)切片機(jī)類型1.3 研

14、究?jī)?nèi)容近些年來(lái)餐快餐業(yè)發(fā)展迅速，隨之出現(xiàn)的馬鈴薯薯片、薯?xiàng)l等休閑食品消費(fèi)量急劇增長(zhǎng)，展現(xiàn)出強(qiáng)勁的勢(shì)頭。這也就促進(jìn)了馬鈴薯的生產(chǎn)業(yè)和加工業(yè)的發(fā)展。而在馬鈴薯的許多工業(yè)加工過(guò)程中，往往需要將馬鈴薯進(jìn)行快速的切片處理，要在短時(shí)間內(nèi)完成大量的馬鈴薯切片任務(wù)，人工是難以完成的，這就使得我們不得不尋找其他高效率的路徑來(lái)完成這些任務(wù)。本文將針對(duì)上面提出的問(wèn)題涉及一種主要用于食堂、餐館、小作坊和家庭的馬鈴薯切片機(jī)，其中對(duì)餐館的意義更為重大，它的產(chǎn)生對(duì)餐館和酒店來(lái)說(shuō)是一種福利。值得一提的是，本設(shè)計(jì)不僅可以將馬鈴薯、洋蔥和紅薯進(jìn)行快速切片工作，還可以切絲。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：一、能對(duì)多種作物進(jìn)行切削如

15、：馬鈴薯、紅薯、洋蔥進(jìn)行切片；并且厚度均一；二、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效益；三、本設(shè)計(jì)易操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括電機(jī)的選擇，V帶輪的設(shè)計(jì)，大帶輪小帶輪的設(shè)計(jì)，變速裝置的設(shè)計(jì)刀盤刀具的設(shè)計(jì)，卸料箱的設(shè)計(jì)，盛料箱的設(shè)計(jì)以及以及的設(shè)計(jì)，其中變速裝置的設(shè)計(jì)又包含軸的選擇和校核，齒輪的設(shè)計(jì)，軸承的選擇和壽命計(jì)算和箱體的設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容很豐富，充分利用了大學(xué)所學(xué)到的知識(shí)。- 23-2Error! No text of specified style in document. 切片機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)2 切片機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)2.1 整體方案的確定土豆切片機(jī)應(yīng)滿足的要求，如表2-1所示。表2-1

16、 土豆切片機(jī)應(yīng)滿足的要求要求內(nèi)容經(jīng)濟(jì)性要求機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)綜合指標(biāo)，在切片機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用、銷售、維修、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)?？傊?，經(jīng)濟(jì)性要求指的就是在滿足功能要求的前提下能夠?qū)⒖傎M(fèi)用降到最低。安全性要求在土豆切片機(jī)的設(shè)計(jì)階段就必須對(duì)機(jī)器的使用安全予以足夠的重視。簡(jiǎn)單講，安全性就是指切片機(jī)本身的工作安全及使用者的安全，特別是使用者手的安全。因此，要采用各種各樣的防護(hù)措施，使運(yùn)行時(shí)刀具不會(huì)與人體直接接觸?？煽啃砸罂煽啃允侵竿炼骨衅瑱C(jī)在使用中的穩(wěn)定性?？煽啃运皆礁?，說(shuō)明機(jī)器在使用過(guò)程中發(fā)生故障的概率越小，能正常工作的時(shí)間就越長(zhǎng)。操作使用方便性要求土豆切片機(jī)是一種給生活帶來(lái)方便的機(jī)械產(chǎn)

17、品。在設(shè)計(jì)切片機(jī)時(shí)必須注意操作時(shí)要輕便省力；操作機(jī)構(gòu)要適應(yīng)人的生理?xiàng)l件；噪聲要?。环乐刮廴镜?。此外，對(duì)有些機(jī)器還有一些特殊要求，如建筑機(jī)械要便于拆裝和搬運(yùn)、交通機(jī)械要重量輕等。本設(shè)計(jì)中我采用立式切片機(jī)，因?yàn)榱⑹角衅瑱C(jī)的裝料和卸料都比較容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維修便易，而且立式產(chǎn)生的震動(dòng)小，有益于機(jī)械的正常工作，是非常適合小作坊的機(jī)械10。該切片機(jī)有電機(jī)、機(jī)架，旋轉(zhuǎn)刀盤、皮帶傳動(dòng)裝置，變速裝置以及裝料卸料裝置等組成11。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，這個(gè)可以根據(jù)切片機(jī)的生產(chǎn)效率來(lái)確定所選電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速；然后根據(jù)傳動(dòng)比來(lái)設(shè)計(jì)大帶輪和小帶輪以及V帶的選擇；其次，就是變速裝置的設(shè)計(jì)，本切片機(jī)由

18、于切片的厚度最小有1mm，最厚能達(dá)到10mm，因此必須要刀盤的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)，這樣方便切不同厚度的切片時(shí)有選擇的余地，該切片機(jī)的變速裝置有三級(jí)變速，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)500r/min，最低可達(dá)160r/min，變速裝置的主要結(jié)構(gòu)由兩根軸和齒輪組成，在設(shè)計(jì)變速裝置的過(guò)程中，首先是根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速確定最小軸徑，然后是齒輪的設(shè)計(jì)，最后是校核；接著是切片部位的設(shè)計(jì)，主要是刀盤和刀片的設(shè)計(jì)，根據(jù)生產(chǎn)效率來(lái)設(shè)計(jì)刀盤和刀具的尺寸；其次，需要設(shè)計(jì)土豆的盛料裝置和卸料裝置；最后是設(shè)計(jì)機(jī)架的結(jié)構(gòu)。按照步驟依次完成各個(gè)部件的設(shè)計(jì)。2.2 機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理小型土豆切片機(jī)要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行動(dòng)作：土豆的直線間歇移動(dòng)和切刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)

19、。通過(guò)兩者的動(dòng)作配合從而完成整個(gè)切片動(dòng)作。在完成切片的同時(shí)，還要有一個(gè)可調(diào)整土豆切片的厚度的裝置來(lái)調(diào)節(jié)土豆片的厚度，此厚度調(diào)節(jié)裝置就是通過(guò)增加或者減少墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)墊片的厚度是1mm，可以切的最厚切片厚度是10mm，例如要切3mm厚的切片，則需要7片墊片，同理，需要1mm到10mm切片時(shí)，通過(guò)增加或者減少墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)。切片機(jī)在工作過(guò)程中，動(dòng)作分析：切刀旋轉(zhuǎn)往復(fù)式運(yùn)動(dòng)土豆向前推進(jìn)土豆被切成片，如圖2-1所示。圖2-1土豆切片機(jī)的動(dòng)作圖本切片機(jī)動(dòng)力為電動(dòng)機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如工作穩(wěn)定，污染小，效率高，操作方便，所以本設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)主要由電動(dòng)機(jī)、皮帶傳動(dòng)裝置、變速裝置，旋轉(zhuǎn)葉輪、進(jìn)

20、料和出料裝置組成。如圖2-2所示。圖2-2 切片機(jī)結(jié)構(gòu)圖工作原理：切片機(jī)的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，通過(guò)V帶傳動(dòng)把動(dòng)力傳遞到變速裝置，變速裝置的輸出端鏈接旋轉(zhuǎn)刀盤，旋轉(zhuǎn)刀盤上有兩把對(duì)稱安裝的刀片，土豆在盛料箱內(nèi)被推進(jìn)裝置推向旋轉(zhuǎn)刀盤，把馬鈴薯切成片，被切下的物料從刀盤底落下，然后經(jīng)出料口送出。切片的厚度出刀片與刀盤間的墊片厚度來(lái)控制。本文設(shè)計(jì)的切片機(jī)結(jié)構(gòu)和裝置組成：(1)電動(dòng)機(jī)該切片機(jī)選用的是Y系列電動(dòng)機(jī)，型號(hào)是Y100L1-4，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定功率為2.2KW/h。（選定計(jì)算過(guò)程見(jiàn)后面）(2) 皮帶傳動(dòng)裝置切片機(jī)的傳動(dòng)裝置選擇為V帶，傳動(dòng)比選為3。按界面的形狀不同又可把摩擦型傳送帶分

21、為平帶、V帶和特殊截面帶（如多楔帶、圓帶等）三大類。V帶傳動(dòng)性能的最主要的優(yōu)點(diǎn)是由于輪槽的楔形效應(yīng)，張力相同的情況下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的正壓力摩擦力。V帶傳動(dòng)能夠允許較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，故本設(shè)計(jì)選擇V帶傳動(dòng)。(3)變速裝置該變速機(jī)構(gòu)有三級(jí)變速，可以控制刀盤以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足了加工不同厚度的切片時(shí)所需要的轉(zhuǎn)速，操縱起來(lái)也很方便，其中軸的材料為45號(hào)鋼，選用深溝球軸承固定軸，采用軸肩定位。(4)切片裝置切片裝置由旋轉(zhuǎn)刀盤和切刀組成，切刀固定在旋轉(zhuǎn)刀盤上，切刀是圓刃切刀，其構(gòu)如下圖2-3所示。圖2-3 切刀示意圖(5)盛料箱和卸料箱盛料箱和卸料箱都是用薄鋼板做成的，固定在機(jī)架上。

22、總結(jié)本機(jī)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。(2)切片的厚度一致性高，損耗低。(3)切削種類多，能對(duì)土豆、紅薯、洋蔥等進(jìn)行切削。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。3Error! No text of specified style in document. 重要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核3 重要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核3.1 電機(jī)的選擇所設(shè)計(jì)切片機(jī)的生產(chǎn)效率Q不小于400kg/h，取Q=500 kg/h。切片機(jī)的加工對(duì)象一般為橢圓形莖塊，測(cè)定其長(zhǎng)一般為65-80 mm,寬度一般為45-60 mm。由生產(chǎn)效率的公式： (3-1)得出n417r/min。式中：B-是刀片長(zhǎng)度； R-為刀盤半徑；

23、N-為傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速； a b-分別是一般莖塊的橢圓的長(zhǎng)和寬； T-為切片厚度；這里切片厚度為2mm； Z-為刀片片數(shù)，刀片片數(shù)為2；所選V帶的傳動(dòng)比定為3，由此得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是417×3=1250r/min。并且考慮到電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的重量、尺寸、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，電機(jī)選Y100L1-4型號(hào)，額定功率為2.2kw/h，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。3.2 V帶及帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 V帶的設(shè)計(jì)(1)功率的確定與帶型的選擇 (3-2)代入數(shù)據(jù)得kw。式中：PCV帶的設(shè)計(jì)功率根據(jù)已知：,選擇V帶類型為A型，小帶輪基準(zhǔn)直徑不應(yīng)小于75mm10，取，。 (3-3)代入數(shù)據(jù)

24、得,取。實(shí)際傳動(dòng)比： (3-4)代入數(shù)據(jù)得。理論傳動(dòng)比： (3-5)代入數(shù)據(jù)得。傳動(dòng)比相對(duì)誤差：故允許驗(yàn)算帶速V： (3-6)代入數(shù)據(jù)得，帶速在，故帶速合適。(2)確定帶長(zhǎng)和中心距并驗(yàn)算小帶輪包角 (3-7)代入數(shù)據(jù)得，初步選取中心距 (3-8)代入數(shù)據(jù)得帶長(zhǎng),選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度10，則實(shí)際中心距 (3-9)代入數(shù)據(jù)得。小帶輪包角 (3-10)代入數(shù)據(jù)得，所以包角合適。(3)確定V帶根數(shù)已知， (3-11)代入數(shù)據(jù)得Z=1.7,因此，取Z=2(4)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪寬度B=(z-1)e+2f=(2-1)×15+2×12=39mm(5)V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量q=0.07 kg/m由公式：

25、(3-12)式中：Pc功率， Zv帶的根數(shù)， Vv帶的帶速， 包角修正系數(shù)。代入數(shù)據(jù)得。現(xiàn)在計(jì)算作用在帶輪上的壓力FQ ,由公式：FQ= (3-13)代入數(shù)據(jù)得出FQ=509.4 N。3.2.2 帶輪的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用鑄鐵，材料牌號(hào)HT200。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（為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)可采用實(shí)心式；當(dāng)300mm時(shí)，同時(shí)100mm時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)>300時(shí)可采用輪輻式。已知：主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑mm，安裝軸的直徑=40mm，由于因此小帶輪選用實(shí)心式。從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=300mm，由于300mm，大帶輪選用孔板式。(1)主動(dòng)輪各參數(shù)如下，如圖3-1所示?；鶞?zhǔn)寬度

26、=11mm，基準(zhǔn)下槽深度=11mm，槽間距e=15±0.3mm，最小輪緣厚=6mm，帶輪寬度B=39mm。圖3-1 主動(dòng)輪(2)從動(dòng)輪各參數(shù)如下，圖3-2所示。大V輪d=300mm小于350，所以采用孔板式。由其軸徑為20mm，基準(zhǔn)寬度=11mm，基準(zhǔn)下槽深度=11mm，槽間距e=15±0.3mm，最小輪緣厚=6mm，帶輪寬度B=39mm。圖3-2 從動(dòng)輪示意圖3.3 齒輪的設(shè)計(jì)3.3.1 齒輪齒數(shù)的確定根據(jù)轉(zhuǎn)速分布進(jìn)行確定各傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù)如下表3-1所示。表3-1 組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)的選擇10傳動(dòng)比SZ小齒數(shù)大齒數(shù)18040401.580324838020603.3.2

27、齒輪模數(shù)的確定根據(jù)下面公式確定模數(shù)： (3-14) (3-15)已知：，K=1.1，齒輪45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250HBS，綜上計(jì)算，取。3.3.3 滑移齒輪的設(shè)計(jì)切片機(jī)變速裝置滑移齒輪總長(zhǎng) (3-16)其中：齒輪寬度 插齒刀退刀槽寬度 換位用撥叉槽的寬度 取 撥叉槽邊到齒輪端面的距離 撥叉槽深度 代入數(shù)據(jù)得 3.3.4 齒輪的校核校核齒數(shù)為40的一對(duì)齒輪，另外兩對(duì)齒輪的校核方法類似。(1) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核：齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250HBS (3-17)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：， (3-18)代入數(shù)據(jù)得。 (3-19)代入數(shù)據(jù)得。由于工作平穩(wěn)，取。齒輪精度7

28、,v=3.14m/s,齒輪非對(duì)稱布置，取， (3-20)代入數(shù)據(jù)得T=40301N mm。 (3-21)代入數(shù)據(jù)得。M (3-22)代入數(shù)據(jù)得K=1.008又代入公式 (3-23)得。故齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠。(2) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 (3-24)由上述已知，確定驗(yàn)算公式中各參數(shù)因，由 (3-25)得故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。3.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)3.4.1 最小軸徑的計(jì)算軸的材料均采用45鋼，通過(guò)采用調(diào)質(zhì)處理增強(qiáng)其性能。已知各部件傳動(dòng)效率：直齒，軸承，V帶，則電動(dòng)機(jī) 軸I 軸II 根據(jù)公式： (3-26)、軸均選45號(hào)鋼調(diào)制處理，已知查得，取。裝帶輪處的軸徑該有一個(gè)鍵槽，故軸徑應(yīng)該增大5%=

29、,mm取 ,取花鍵軸的選用是根據(jù)計(jì)算的最小的直徑選用規(guī)格為6×32mm×28mm×6mm。3.4.2 軸的校核對(duì)軸1進(jìn)行校核，另外一根軸的校核方法類似。軸1通過(guò)大帶輪傳遞扭矩為： (3-27)已知d1=300mm，r/min，得圓周力: (3-28)代入數(shù)據(jù)得徑向力: (3-29)代入數(shù)據(jù)得軸2對(duì)軸1的傳遞扭矩為 39155N·m圓周力N則軸1的受力分析如圖3-3所示。圖3-3 軸的受力圖計(jì)算軸上的支反力：在水平面內(nèi)以A點(diǎn)做為基點(diǎn)，由于整體所受力矩和力平衡，即： 即 (3-30)代入數(shù)據(jù)解得： 即 (3-31)代入數(shù)據(jù)解得：N在垂直的平面內(nèi)，同樣以點(diǎn)為參

30、考點(diǎn)，由于整體所受力矩和力平衡，即： 即： (3-32)代入數(shù)據(jù)并計(jì)算得：N 即： (3-33)代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：N水平面內(nèi)的剪力、扭矩圖如圖3-4所示。圖3-4 水平面的剪力扭矩圖垂直平面內(nèi)的剪力、扭矩圖如圖3-5所示。圖3-5 垂直面的剪力扭矩圖合成彎矩圖如圖3-6所示。圖3-6 合成彎矩圖由于該軸的傳遞的轉(zhuǎn)矩為N·m，則該軸的扭矩分布圖如圖3-7所示。圖3-7 扭矩分布圖由公式得 (3-34)帶入計(jì)算得867N·m。彎曲應(yīng)力 (3-35)代入數(shù)據(jù)得。已知45鋼MPa，故該軸的強(qiáng)度足夠。3.5 軸承的選擇和壽命計(jì)算3.5.1 軸承的選擇由于軸承主要承受的力有機(jī)體中的軸，刀

31、盤，從動(dòng)輪的徑向力等。故選用深溝球軸承，一般用含鉻合金鋼制造。工作表面要磨削和拋光。軸承的主要參數(shù)如下：1軸：滾動(dòng)軸承 6005 GB/T 276-1994；2軸：滾動(dòng)軸承 6207 GB/T276-1994。3.5.2 軸承壽命的計(jì)算軸1上軸承壽命的計(jì)算:A點(diǎn)受力： C點(diǎn)受力： A點(diǎn)徑向載荷： C點(diǎn)徑向載荷： C點(diǎn)徑向載荷 > A點(diǎn)徑向載荷,故按C點(diǎn)處軸承計(jì)算軸承壽命。 (3-36)由于工作溫度低于120°，已知,由此可求得 (3-37)帶入數(shù)據(jù)得L10h=84219。3.6 鍵的選擇和校核(1)均選普通平鍵A型鍵，如下表3-6所示。表3-6 鍵的選擇鍵的位置型號(hào)尺寸大帶輪小

32、帶輪刀盤齒數(shù)40齒輪齒數(shù)48齒輪齒數(shù)60齒輪(2)鍵、軸的材料都是鋼。已知許用擠壓應(yīng)力=120150Mpa,取=135Mpa。刀盤鍵工作長(zhǎng)度l=L-b=18-8=10mm,鍵與刀盤的接觸高度k=0.5h=3.5m。由公式：= (3-38)式中：T轉(zhuǎn)矩， K是鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h； D軸頸的高度，； H鍵的高度，； 鍵的工作長(zhǎng)度，；圓頭平鍵，為鍵的公稱長(zhǎng)度，；b為鍵的寬度，；鍵、輪轂、軸三者中較弱材料的許用擠壓應(yīng)力，；帶入公式得出小于，所以鍵1的強(qiáng)度合適。4Error! No text of specified style in document. 其他部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 其他部件

33、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 刀盤及刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1 刀盤的設(shè)計(jì)刀盤總成是完成切削過(guò)程并且保證切削質(zhì)量的最重要部件；刀盤總成有刀盤、刀片、和調(diào)整墊片以及螺釘組成，通過(guò)調(diào)整墊片即可調(diào)整切片厚度。調(diào)整墊片有多塊，厚度均為1mm，不用調(diào)整墊片時(shí)，可以切2mm厚的片，用一塊墊片則可切3mm。根據(jù)要求，切削厚度為5mm，且刀片需要通過(guò)調(diào)節(jié)以保證切削厚度，所以刀片厚度應(yīng)稍大于切削厚度以嵌入刀座并可進(jìn)行調(diào)節(jié)，刀片厚度取5mm?？紤]到本設(shè)計(jì)的切片機(jī)的切削物料以土豆等作物為主，刀片的長(zhǎng)、寬應(yīng)接近作物的尺寸?？紤]到平帶是圓周運(yùn)動(dòng)，為了合理利用切刀，因此設(shè)計(jì)在刀盤上對(duì)稱安裝兩把刀片，有效的利用圓周運(yùn)動(dòng)，大大的提高工作效

34、率。在平帶運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，刀片切削2次。刀片的尺寸為長(zhǎng)取196mm，寬取100mm。用鉚釘將刀片鉚上去。鉚釘?shù)拇笮∵x取沉頭的型式。另外，刀盤的質(zhì)量直接影響切片的質(zhì)量，所以刀盤的設(shè)計(jì)是最重要的部分，刀盤是鑄造而成，要求其質(zhì)量分布均勻，保證轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)；其次，刀盤的的表面要求光滑平整，質(zhì)量不能太輕，刀盤不能太厚。刀盤在不用的時(shí)候要清洗，保持表面的光潔度。4.1.2 刀具的設(shè)計(jì)在切削過(guò)程中，切刀的形狀影響土豆片的質(zhì)量和刀具的壽命，刀盤直徑:根據(jù)紅薯的外型尺寸，切片時(shí)所需的速度、生產(chǎn)率等條件，確定刀盤直徑為490mm切削力:由資料查得到刀片單位長(zhǎng)度承受的切削力至少為0.3 kg/mm。下面是直刃刀片和圓

35、弧刃刀片在切削中受力的對(duì)比。直刃刀片在切削中的受力數(shù)據(jù)如下表4-1所示。表4-1 直刃刀片分析編號(hào)項(xiàng)目 切削面積 切削阻力平均切削阻力切削長(zhǎng)度平均切削阻力cm2kgkg/cm2mmkg/mm1順行2.4×1.32.20.705 240.092逆行1.4×0.655.952140.3752順行1.6×0.820.694160.125逆行1.4×0.621.786150.1333順行0.7×1.322.198130.667逆行1.0×0.51.53100.154順行1.9×1.231.31690.158逆行0.7×0.

36、63.58.33370.55順行1.9×0.81.50.987190.79逆行0.9×0.834.16790.3336順行1.2×0.721.681120.167逆行1.2×0.622.778120.167平均 2.799 0.258圓刃刀片在切削中的受力數(shù)據(jù)如下表4-2所示。表4-2 圓刃刀片分析編號(hào)項(xiàng)目 切削面積 切削阻力平均切削阻力切削長(zhǎng)度平均切削阻力cm2kgkg/cm2mmkg/mm1順行2.4×0.51.5逆行1.4×0.62.52順行1.5×0.721.905160.133逆行1.4×0.81.51.

37、339150.1073順行 1.7×0.31.50.629130.088逆行1.0×0.512100.14順行1.8×0.72.51.98490.139逆行0.7×0.628.47770.2865順行 1.8×0.210.455190.056逆行0.9×0.822.77890.2226順行1.9×0.120.887120.05逆行1.2×0.61.52.083120.125平均 1.92 0.133從上面兩表比較可以看出，圓刃刀片要比直刃刀片節(jié)省45%的力左右，因此本切片機(jī)的刀片優(yōu)先選用用圓刃刀片，材料選用45鋼。

38、4.2 入料斗及卸料斗的設(shè)計(jì)根據(jù)整體的結(jié)構(gòu)要求，土豆在盛料箱內(nèi)需要在推進(jìn)裝置的作用下推向旋轉(zhuǎn)刀盤，由于切刀是做圓周運(yùn)動(dòng)，為了最大程度利用切刀的長(zhǎng)度，因此盛料箱的截面形狀也要成弧形，與刀盤合理配合。為此，入料斗設(shè)計(jì)成水平放置的筒狀，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-1所示，土豆從上面的入口放入盛料箱，左端有推板，通過(guò)推板把土豆推向旋轉(zhuǎn)刀盤，把土豆切成片。另外，由于要調(diào)節(jié)土豆片厚度，需要增加或者減少刀盤上的墊片厚度，為了拆卸方便，入料斗是通過(guò)螺釘固定到機(jī)架上的，方便清洗和安裝厚度調(diào)節(jié)墊片。入料斗是薄鋼板做成的，材料是45號(hào)鋼，另外，由于工作環(huán)境比較濕潤(rùn)，入料斗容易生銹，因此，入料斗的內(nèi)部要在加工之前要拋光處理，

39、每次用完之后要清洗干燥。圖4-1 入料斗結(jié)構(gòu)示意圖卸料斗的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，方案很多，在滿足整體結(jié)構(gòu)勻稱的前提下，設(shè)計(jì)成如下圖4-2所示的形狀，材料用的也是薄鋼板，通過(guò)螺釘固定在機(jī)架上。卸料斗具體結(jié)構(gòu)形狀是根據(jù)切片機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成的。圖4-2 卸料斗結(jié)構(gòu)示意圖4.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)4.3.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)要求機(jī)架在機(jī)器中起支承作用，設(shè)計(jì)機(jī)架時(shí)應(yīng)保證以下幾點(diǎn)：（1）在強(qiáng)度滿足的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕，成本要低。（2）抗振性好。（3）噪聲小。（4）溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響小。（5）便于鑄造、焊接和機(jī)械加工。（6）結(jié)構(gòu)便于安裝、調(diào)整及修理。（7）導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好。（8）造型好。決定機(jī)

40、架工作能力的主要是機(jī)架的剛度。在切片機(jī)中剛度決定著切片機(jī)的生產(chǎn)效率和切削精度以及切片機(jī)的壽命。動(dòng)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13。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。4.3.2 機(jī)架材料的選用及壁厚的選擇材料的選用主要是根據(jù)機(jī)架的使用要求選用，一般都選用鑄鐵，因?yàn)殍T鐵的性能好、價(jià)廉，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件。鑄鐵的內(nèi)摩擦大、阻尼作用強(qiáng)14。另外還有切削性能好、價(jià)格便宜和易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)15。焊接機(jī)架具有制造周期短、重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)。本切片機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，切片機(jī)機(jī)架材料采用

41、HT200，整體選擇焊接的方式。此外，在選擇壁厚時(shí)，當(dāng)機(jī)架零件的整體輪廓尺寸一定時(shí)，在滿足使用條件下，應(yīng)盡量選用最小的壁厚。4.3.3 機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)機(jī)架的結(jié)構(gòu)時(shí)，在滿足使用條件的前提下，盡量設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，成本少，這樣有助于生產(chǎn)加工，此外，由于該切片機(jī)在工作時(shí)，要求盡量平穩(wěn)工作，支架起支撐固定作用，因此，對(duì)其穩(wěn)定性有較高的要求，此外，機(jī)座的下面安裝電機(jī)，帶輪在機(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，綜上所述機(jī)架設(shè)計(jì)成如下圖4-3所示的形狀。圖4-3 機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖4.4 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)原理圖如圖4-4所示。圖4-4 擺動(dòng)式操縱原理圖三聯(lián)滑移齒輪

42、操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：已知S=50考慮結(jié)構(gòu)形狀，取,滑塊高L=20mm (4-1)代入數(shù)據(jù)得<0.3L (4-2)代入數(shù)據(jù)得R=53.12mm (4-3)代入數(shù)據(jù)得所以滿足條件。4.5 螺釘及螺栓的選擇螺釘和螺栓的選擇是根據(jù)安裝部位的尺寸大小合理選用的，具體各個(gè)位置選用的螺釘或者螺栓規(guī)格如下表4-1所示。表4-1 螺栓的選擇螺釘位置型號(hào)尺寸數(shù)量（個(gè)）帶輪螺釘GB/T 6170-2000 M83軸承端蓋螺釘GB/T 6170-2000 M1024箱蓋鏈接螺栓GB/T 6170-2000 M84機(jī)架螺釘GB/T 6170-2000 M105地腳螺栓GB/T 6170-2000 M164參考文獻(xiàn)結(jié)論鑒

43、于目前餐飲行業(yè)和小作坊對(duì)切片機(jī)的特殊要求，在設(shè)計(jì)這款實(shí)用型馬鈴薯切片機(jī)的過(guò)程中。首先要根據(jù)切片機(jī)的生產(chǎn)效率來(lái)確定所選電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速，接著選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)；然后根據(jù)傳動(dòng)比來(lái)設(shè)計(jì)大帶輪和小帶輪以及V帶的選擇；其次，就是變速裝置的設(shè)計(jì)，本切片機(jī)由于切片的厚度最小有1mm，最厚能達(dá)到10mm，因此必須要控制刀盤的轉(zhuǎn)速是可變的，這樣方便切不同厚度的切片時(shí)有選擇的余地，該切片機(jī)的變速裝置有三級(jí)變速，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)500r/min，最低可達(dá)160r/min，變速裝置的主要結(jié)構(gòu)由兩根軸和齒輪組成，在設(shè)計(jì)變速裝置的過(guò)程中，首先是根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速確定最小軸徑，然后是齒輪的設(shè)計(jì)和箱體的設(shè)計(jì)，最后是校核；接著是切片部位的設(shè)計(jì)，主要是刀盤和刀片的設(shè)計(jì)，根據(jù)生產(chǎn)效率來(lái)設(shè)計(jì)刀盤和刀具的尺寸；其次，需要設(shè)計(jì)土豆的盛料裝置和卸料裝置；最后是設(shè)計(jì)機(jī)架的結(jié)構(gòu)。按照步驟依次完成各個(gè)部件的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 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, 1996:130-152.2 張淑娟, 全臘珍. 畫法幾何與機(jī)械制圖M. 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2007:43-44.3 張勛