本科畢業(yè)設計全自動切菜機解讀

1、本科畢業(yè)設計題 目 全自動切菜機專 業(yè) 機械設計制造及其自動化作者姓名學號單 位 機械與汽車工程學院指導教師2015 年 5 月教務處編原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學位論文是本人在導師指導下， 獨立進行研究取得的成果。除文中已經引用的內容外，論文中 不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 聊城大學或其他教育機構的學位證書而使用過的材料。對本文 的研究作出重要貢獻的個人和集體，均在文中以明確的方式表 明。本人承擔本聲明的相應責任。學位論文作者簽名：日期：指 導 教 師 簽 名:日期：本科畢業(yè)設計摘要在對全自動家用切菜機整體結構的設計過程中，包括了原理方案設計，傳動機 構、切削

2、機構和控制裝置的設計以及主要部件的結構設計，并對部分設計結果進行 校核。在對切菜機的設計中設有兩個進料口，節(jié)省了切片切絲換刀的時間，并且進 料口帶有感應裝置，下料后自動開啟，更加智能化、人性化，機體帶有PLC 控制裝置，可使兩切刀單獨工作，節(jié)省資源。整體機構采用立式布置，結構緊湊，并使用 電機作為動力來源，省時省力。在對能源設計方面，重新選擇動力來源，改進切削 方法，不僅增強了家用切片切絲機的加工能力，還提高了使用的安全性。關鍵詞： 切菜機；全自動； PLC；厚度調整本科畢業(yè)設計AbstractIn the design process of automatic home Shredder o

3、sv erall structure, including design of the transmission mechanism, the cutting mechanism, the control device, the design principles of the main components, and checking part of the design results. In the design of the Shredder ,there are two feed ports, saving tool change time of slicing and shredd

4、ing, and inlet with sensors, automatically open after cutting, more intelligent, humane. The machine with a PLC control system that allows both the cutter working alone, saves resources. The whole institution uses vertical arrangement, compact, and uses the motor as a power source, saving time and e

5、ffort. In the design of energy, re-selected the power source, improved cutting method, not only enhances the processing capacity of the home slice cutters, but also improves the safety of use.Keywords : cutting machine; automatic; PLC; thickness adjustmentii本科畢業(yè)設計目錄緒論 TOC o 1-5 h z 食品機械簡介 1切菜機介紹 . 1

6、 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 切菜機的結構 . 2切菜機的工作原理 2結構方案的選擇 3驅動裝置 . 3傳動裝置 . 3檢測裝置 . 5控制裝置 . 7 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 主要結構的設計 . 10電機的選擇 10V 帶的選擇 11帶的選擇 . 11大小帶輪基準的直徑計算 . 11驗算帶速 . 11V 帶基準長度 Ld和中心距 a 11驗算小帶輪包角 . 12作用在帶輪軸上的壓力 . 12帶輪的結構設計 . 12大帶輪的結構尺寸 . 13主軸部件的設計 . 13軸的材料選取和

7、結構圖 . 13計算主軸上的功率、轉速、轉距 . 14初定軸的最小直徑 . 14軸的結構尺寸確定 . 15本科畢業(yè)設計 TOC o 1-5 h z 軸承的設計 . 15軸的校核 . 163.4 切刀部分的設計 . 20切片刀的設計 . 20縱向小割刀的設計 . 22刀盤部分的設計 . 23刀盤套筒的設計 . 233.5 機體的設計 24機架及機體壁的設計 . 24進料斗及下料斗的設計 . 24PLC . 25PLC 簡介 . 25光電傳感器與 PLC26PLC 控制三相異步電動機正反轉 . 27 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 總 結 28

8、HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 參考文獻 30致 謝 31II聊城大學本科畢業(yè)設計全自動切菜機緒論食品機械簡介 食品機械是將食品的原料加工成食品（或半成品）的一類專業(yè)機械，是食品工 業(yè)方面的技術裝備。食品工業(yè)想要獲得更好發(fā)展，除了需要先進的食品工藝技術外， 還需要先進的食品生產設備，這種技術保障是不可或缺的，兩者必須協(xié)同發(fā)展，互 相促進。隨著我國不斷發(fā)展的經濟建設，我國的食品加工機械行業(yè)逐漸形成并且逐 步發(fā)展，現(xiàn)在已經為我國國民經濟的發(fā)展做出了重要貢獻。在經濟和社會的發(fā)展中， 社會對食品的需求不但持續(xù)增長，而且要求越來越高，食品機械將會在國民

9、經濟建 設中有更加突出的地位和作用。食品機械有很多優(yōu)點：（ 1）減輕人員勞動強度，省 時省力，提高效率，極大的解放生產力。 （2）能實現(xiàn)人力所達不到的特殊加工效果， 提高產品質量，減少原材浪費。 （ 3）減少因人與食物的直接接觸而帶來病菌傳播機 會，更好的防止食品污染， 保障食品安全。 （4） 提高食品生產企業(yè)的市場競爭力。 （5） 有利于改進和加強企業(yè)的管理?？傊称窓C械在食品工業(yè)中起著舉足輕重的作用， 有著不可替代的地位。 1切菜機介紹 隨著飛速發(fā)展的經濟水平和科學技術，人們的生活水平也飛速提高，人們對方 便快捷的日常生活的要求也越來越高。因此，為了應對生活中的各種困擾，給人們 的生活提

10、供便利，提高效率，節(jié)省人力時間，使用家用機械產品已然成為家庭生活 中的一種趨勢。但是，家庭日常生活中切菜難而且危險的難題還沒有解決。針對這 一問題，設計一款家用的切片切絲機，專門用來解決塊狀、根莖類蔬菜切削難的問 題。因此，切菜機應滿足以下要求：要保證切實可行性，要和生活相貼近，做到在生活中有必要用，并且切切實實 用得到；要和時代主題相適應，盡量做到綠色環(huán)保，能耗少；要有一定的工作效率； 要確保機械有高的安全性、不發(fā)生切到手的狀況；要能調節(jié)所切蔬菜片的厚度，確 保一定條件下可以使切片的厚度均勻。除此之外，還要有經濟性要求 機器的一個綜合指標就是經濟性，在蔬菜切片聊城大學本科畢業(yè)設計機的設計、制

11、造、使用、維修等各個環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)?？傊?，經濟性就是要求在滿 足功能要求的前提下，將機器的制造成本降到最低。安全性要求 在切菜機的設計階段就必須對機器的使用安全給予足夠的重視， 因此要在設計過程中特別注意使用者的安全，特別是使用者手的安全。要采用各種 防護措施，試運行中的刀具不會與人體直接接觸。可靠性要求 簡單的說，可靠性就是切菜機在使用性能中的穩(wěn)定性，它是該切 菜機的一個重要質量指標?？煽啃运皆礁撸f明機器在使用過程發(fā)生故障的概率 越小，能正常工作的時間就越長。操作方便要求 切菜機是一種給生活帶來方便的機械產品。 在設計中必須注意 操作時要輕便省力；操作機構要適應人的生理條件；切菜機的使用

12、噪聲要??；防止 污染等。此外，還要方便搬運與拆卸維修。設計切菜機是，在滿足基本要求的前提 下滿足這些特殊要求，以提高機器的使用性能和保證機器的工作質量。 2切菜機的結構2.1 切菜機的工作原理本機用兩個刀片進行切削，菜在重力作用下滑落到切刀處，一處刀片將菜切成片，另一處 切刀將菜切成絲，切片刀和縱向割刀配合的方式切絲。將切片刀與軸位置固定，調整刀盤在軸 上的位置來實現(xiàn)切片的薄厚，這是切絲粗細的關鍵之一。主軸即刀盤軸為橫向，動力由電動機 經帶傳動，通過電動機功率和轉速的選擇使獲得一定的轉矩和轉速，切刀由主軸帶動進行蔬菜 切削。切片時，蔬菜經進料口滑入下料斗，進料口的檢測裝置啟動，由傳感器將信號

13、傳至 PLC，再由 PLC控制電機正轉， 菜由其自身重力和下料斗楔形壁的壓力下， 使其 緊貼刀盤，切片刀和刀盤同步旋轉，由于切片刀與刀盤之間存在間隙，切片刀將蔬 菜片切下，在離心力和自身重力的作用下，從刀盤間隙甩出。此間隙即為菜片的厚 度，通過調整刀盤定位處的調整螺母，在彈簧力的作用下就可改變刀盤同切刀之間 的間隙，從而調節(jié)切出的蘿卜片的薄厚。切絲時，蔬菜經進料口滑入下料斗，進料 口的檢測裝置啟動， 由傳感器將信號傳至 PLC，再由 PLC控制電機反轉， 并將縱向割 刀卡在刀盤的孔中，即可方便的切絲?？v向割刀采用標準設計，卡刀方便，制造出聊城大學本科畢業(yè)設計小刀片之間間隙不同的規(guī)格的型號。通過

14、換刀，同時又可調整切片刀與刀盤間的間 隙，就可方便的調整切出的菜絲的粗細。此即切菜機的工作原理。由于下料斗采用 楔形結構，不但保證了切削時的壓力。而且能適應物料大小的不同。結構方案的選擇2.2.1 驅動裝置 家用機械產品的主要動力來源有人和電動機兩種。人力的主要特點是：持續(xù)時間有限，動 力波動較大，但控制方便，清潔無污染。電動機的主要特點是：動力可靠，穩(wěn)定性高，工作效 率高，占用空間位置不大，消耗電能，需要配套的調速控制裝置；但小功率的電機耗能少，但 轉速過高，轉矩不大，普通電機就能滿足要求，能耗也較少，利用率較高?？紤]到本設計對動 力的穩(wěn)定性及持續(xù)性的要求優(yōu)先考慮使用電機作為動力來源。確定動

15、力源及機構布置形式之后， 還需要選擇相匹配的傳動機構。傳動裝置 帶傳動是一種應用很廣泛的機械傳動。帶傳動有主動輪、從動輪和適度張緊在 兩輪上的封閉環(huán)形傳動帶組成。它是利用傳動帶作為中間的撓性件，依靠傳動帶與 帶輪之間的摩擦力來傳遞運動的， 主動軸的動力通過撓性傳動帶撓性傳遞給從動軸 優(yōu)點是：能緩和載荷沖擊；運行平穩(wěn)無噪聲；制造安裝精度不想嚙合傳動那樣嚴格； 過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可以防止其他零件的損壞；可以增加帶長以適 應中心距較大的工作條件 3 。圖 2.1 帶傳動機構凸輪機構一般是由凸輪、從動件和機架三個構件構成，通常選取凸輪作主動件， 通過設計凸輪的形狀使從動件得到預期運動，從

16、動件的運動主要是直線上的往復運 動，因而在本設計中不考慮使用凸輪機構。聊城大學本科畢業(yè)設計圖 2.2 凸輪機構蝸輪蝸桿傳動主要用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的 場合，雖然可以實現(xiàn)本設計的預期目的，但其傳動效率低，成本較高，不適宜用在 本設計中。圖 2.3 蝸輪蝸桿鏈傳動與帶傳動相類似，是由裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán) 形鏈條所組成，以鏈作為中間撓性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和動力。以上兩種傳動都是實現(xiàn)平行軸間運動和動力的傳遞，在本設計中如將平行軸豎直布 置可實現(xiàn)預期目的。圖 2.4 鏈傳動連桿機構是由若干構件用低副連接而成，構件運動形式多樣，可實現(xiàn)轉動

17、、擺 動、移動和平面或空間復雜運動，可用于剛體導引、實現(xiàn)已知運動軌跡或運動規(guī)律。 在本設計中要應用連桿機構將主動構件的轉動或直線往復運動轉換為實刀具在水平 面內的轉動，可采用雙曲柄機構或者逆向運用曲柄滑塊機構。聊城大學本科畢業(yè)設計圖 2.5 連桿機構齒輪機構是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的傳動機構，可以用于傳遞空間任意兩軸或 多軸之間的運動和動力，并可以改變轉動速度和傳動方向。其優(yōu)點是：齒輪傳動和 其他形式的機械傳動相比較，傳遞的功率和圓周速度范圍較大，傳動效率高，能保 證恒定的傳動比，工作平穩(wěn)、安全可靠且使用壽命長，結構緊湊。在本設計中可以 利用齒輪機構或齒輪齒條傳動實現(xiàn)所需功能。 4圖 2.6 錐

18、齒輪根據(jù)上述分析，帶傳動、鏈傳動等都可實現(xiàn)預期目的，但考慮到本設計的整體 結構要緊湊，綜合考慮機器更易執(zhí)行轉動動作，并能夠在動作中給構件施加較大的 力，因而不考慮齒輪齒條機構以及會產生死點的曲柄滑塊機構。經對比分析之后， 選用帶傳動和直齒圓錐齒輪傳動，不僅可實現(xiàn)傳遞運動及動力的目的，還可使整體 結構緊湊。檢測裝置 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉 換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器 一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。光電檢測方法具有精度高、反應快、 非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因

19、此 , 光電傳 感器在檢測和控制中應用非常廣泛。聊城大學本科畢業(yè)設計圖 2.7 光電傳感器工作原理：光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現(xiàn)控制 的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測 電路。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管 (LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接 收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學元件如 透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。此外，光 電開關的結構元件中還有發(fā)射板和光導纖維 5 。分類和工作方式：槽

20、型光電傳感器，把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝 在一個槽的兩側組成槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接 收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關便動作，輸出 一個開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關的檢 測距離因為受整體結構的限制一般只有幾厘米。對射型光電傳感器，若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大，一個 發(fā)光器和一個收光器組成對射分離式光電開關，簡稱對射式光電開關。對射式光電 開關的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用對射式光電開關時把發(fā)光器和收光器分 別裝在檢測物通過路徑的兩側，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出

21、一個開 關控制信號。圖 2.8 對射型光電傳感器反光板型光電開關，把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內，在前方裝一塊反光聊城大學本科畢業(yè)設計板，利用反射原理完成光電控制作用，稱為反光板反射式 （ 或反射鏡反射式 ） 光電開 關。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光源被反光板反射回來再被收光器收到 ; 一旦被檢測 物擋住光路，收光器收不到光時，光電開關就動作，輸出一個開關控制信號。擴散反射型光電開關，擴散反射型光電開關的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一 個收光器，但擴散反射型光電開關前方沒有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收 光器是找不到的。在檢測時，當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收 光器就收到光信

22、號，輸出一個開關信號 6 。綜合以上資料及經濟性的考慮可選擇對射型光電傳感器。控制裝置 離合器是一種在機械運轉中，可將傳動系統(tǒng)隨時分離或結合的裝置，在各類機 械中得到廣泛的應用。對其基本要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底；調節(jié)和修理 方便；外廓尺寸?。毁|量??；耐磨性好和有足夠的散熱能力；操作方便省力。離合 器類似于開關，接合或斷離動力傳遞作用，離合器機構其主動部分與從動部分可以 暫時分離，又可以逐漸接合，并且在傳動過程中還要有可能相對轉動。離合器的主 動件與從動件之間不可采用剛性聯(lián)系。離合器的工作原理 ：離合器的主動部分和從 動部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動介質（液力偶合器），或是

23、用 磁力傳動（電磁離合器）來傳遞轉矩，使兩者之間可以暫時分離，又可逐漸接合， 在傳動過程中又允許兩部分相互轉動。電磁離合器，靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。電磁離合器可分為： 干式單片電磁離合器，干式多片電磁離合器，濕式多片電磁離合器，磁粉離合器， 轉差式電磁離合器等。電磁離合器工作方式又可分為：通電結合和斷電結合。 干式單片電磁離合器：線圈通電時產生磁力吸合“銜鐵”片，離合器處于接合狀態(tài)； 線圈斷電時“銜鐵”彈回，離合器處于分離狀態(tài)。干式多片、濕式多片電磁離合器： 原理同上，另外增加幾個摩擦付，同等體積轉矩比干式單片電磁離合器大，濕式多 片電磁離合器工作時必須有油液或其它冷卻液冷卻。

24、聊城大學本科畢業(yè)設計圖 2.9 電離離合器磁粉離合器，在主動與從動件之間放置磁粉，不通電時磁粉處于松散狀態(tài)，通 電時磁粉結合，主動件與從動件同時轉動。優(yōu)點：可通過調節(jié)電流來調節(jié)轉矩，允 許較大滑差。缺點：較大滑差時溫升較大，相對價格較高。圖 2.10 磁粉離合器轉差式電磁離合器：離合器工作時，主、從部分必須存在某一轉速差才有轉矩 傳遞。轉矩大小取決于磁場強度和轉速差。勵磁電流保持不變，轉速隨轉矩增加而 劇烈下降；轉矩保持不變，勵磁電流減少，轉速減少得更加嚴重。轉差式電磁離合 器由于主、從動部件間無任何機械連接，無磨損消耗，無磁粉泄漏，無沖擊，調整 勵磁電流可以改變轉速，作無級變速器使用，這是它

25、的優(yōu)點。該離合器的主要缺點 是轉子中的渦流會產生熱量，該熱量與轉速差成正比。低速運轉時的效率很低，效 率值為主、從動軸的轉速比，即 =n2/n1 。摩擦離合器，是應用得最廣也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動部 分、從動部分、壓緊機構和操縱機構四部分組成。主、從動部分和壓緊機構是保證 離合器處于接合狀態(tài)并能傳動動力的基本結構，而離合器的操縱機構主要是使離合 器分離的裝置。 在分離過程中，踩下離合器踏板，在自由行程內首先消除離合器 的自由間隙，然后在工作行程內產生分離間隙，離合器分離。在接合過程中，逐漸 松開離合器踏板，壓盤在壓緊彈簧的作用下向前移動，首先消除分離間隙，并在壓 盤、從動盤和

26、飛輪工作表面上作用足夠的壓緊力；之后分離軸承在復位彈簧的作用聊城大學本科畢業(yè)設計下向后移動，產生自由間隙，離合器接合。液力離合器，用流體（一般用油）作傳動介質，與機械式離合器相比，除傳動 特性有各種變化以外，還主要吸收因主動軸和從動軸轉動而產生的振動和沖擊。 液力離合器的結構包括一個輸入軸，具有一個增速齒輪系；一個工作液流腔，由一 個葉輪、一個從動輪和一個葉輪殼構成；一個輸出軸，帶有從動輪，并且從動輪與 葉輪可以操作地組合在一起；一般葉輪殼和葉輪由具有小比重和大應力承受范圍的 材料構成，以減小離心應力。圖 2.11 液壓離合器 根據(jù)需要選用電磁離合器。由 PLC來控制電機正反轉，從而實現(xiàn)整個動

27、作。圖為機器的整體基本結構圖，其中用離合器來實現(xiàn)互鎖聊城大學本科畢業(yè)設計圖 2.12 機器的整體基本結構圖1. 電動機 2. 帶輪 3. 離合器 4. 錐齒輪5. 切片刀 6. 切絲刀 7.V 帶 8. 傳動軸主要結構的設計電機的選擇經查閱手冊 7及相關資料，刀盤軸轉矩滿足 T 5N.m，就能滿足一般蔬菜的切 削，并且刀盤轉速反不宜太快，不僅不能保證質量，而且還存在安全隱患，所以初 步選定轉速為 450r/min ，轉矩為 T=15 N. m 。由于10聊城大學本科畢業(yè)設計式 3.1 )T95500.707kW 707W式 3.2 )由于考慮到電機需正反轉，為了使用方便，選用三相異步電動機，額

28、定電壓是 380V的。查閱機械課程設計手冊，可選用小功率異步電動機 Y 系列，綜合考慮電動 機和傳動裝置的尺寸， 質量以及傳動比。 采用 V 帶傳動，設計 V 帶傳動比為 3 即可， 因此選定電動機的型號是 Y802-4。基本參數(shù)為： 額定功率 0.75kw；電壓 380V；轉速1390r/min 。V 帶的選擇帶的選擇p 0.75KW, n 1400r/min , 由機械設計手冊 8 得，選普通 V帶 A 型帶。 dd大小帶輪基準的直徑計算由于采用 YC90L4電動機，傳動比為 3 的方案。所以只需一級傳動即可實現(xiàn)，設計 V 帶傳動比為 3。由表 13 7，取 d1 75mm,d2 i d1

29、(1 ) 3 75 (1 0.02) 235mm (式 3.3 )由機械設計手冊 ，取 d2 224mm驗算帶速d1nm60 100075 140060 10005.5m/s式 3.4 )pT 9550 nV在 2 25m / s范圍內，合適。V 帶基準長度 Ld 和中心距 a 初步選取中心距：式 3.5 )0.7( d1 d2) a0 2(d1 d2 )212.8mm a0 608mm 取 a0 300mm ，得帶長11聊城大學本科畢業(yè)設計L0 2a0（d1 d2）（ d2 d1）2 4a式 3.6 ）式 3.7 ）2 369.5 （75 224）（224 75） 1095mm2 4 300

30、查表9 ，對 A型帶選用 Ld 1120mm計算實際中心距：a a0 Ld L0 312.5mm2驗算小帶輪包角1 180 d 2 d1 57.3 180 224 75 57.3 153.6 120（式 3.8合適。求 V 帶根數(shù)：令nd 1400r / min， d1 75mm，查表13 3得p1 0.68kw 需要傳遞功率為 0.75KW， 故選用兩根 10 。作用在帶輪軸上的壓力zv K 2 2.762 2.76 0.95 =117N查得 A型V帶的單位長度質量為 q=0.1 kg/m 8 ，故由公式得單根 v 帶的初拉力式 3.9 ）作用在軸上的壓力1 153.6FQ 2zF0sin

31、1 2 2 117 sin 454N2 2（式 3.10 ）帶輪的結構設計小帶輪轂孔徑 ds 33mm ，帶輪基準直徑 d1 75mm，d2 224mm 故小帶輪采 用實心式，大帶輪采用孔板式。小帶輪 其中： d 24mmL （1. 5 2）ds 30mm（式 3.11 ）式 3.12 ）B （Z -1）e 2f 33mm12聊城大學本科畢業(yè)設計d d1 75mmda d 2ha 80.5mm式 3.13 )H ha hf (2 7) mm 11.45mm式 3.14 )查得8 ：e=120.3 mmfmin 8.7mm， ha 2.75mm，hf8.7mm3.2.8 大帶輪的結構尺寸取大帶輪

32、軸和小帶輪軸相同。則大帶輪的參數(shù)如下：B(= z1)e+2f=(21)15+29=33 mm式 3.15 )d 24mmd11.5 2d 43.2mm式 3.16 )dd224mmdadd ha224 2 2.75 229.5mm式 3.17 )drda (2 H) 194.6mm式 3.18 )S1 1.5S=1.5 9.9=14.85 mm式 3.19 )S2 0.5S=0.5 9.9=4.95 mm式 3.20 )L (1.5 2)d (1.5 2) 24 36 48mm式 3.21 )取跟 B 一樣的寬度 33mm.在轉速不是特別高的情況下，帶輪的材料一般采用HT150或 HT200。

33、主軸部件的設計軸的材料選取和結構圖選取軸的材料為 45 號鋼，調質處理。根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝，確定軸的結構如圖：13聊城大學本科畢業(yè)設計圖 3.1 軸的結構圖計算主軸上的功率、轉速、轉距 功率P P0取三角帶傳送功率 ，則P 0.75 0. 96 0.72KW扭矩T 9500 P 9500 0. 72 14. 65N.m n2467式 3.22)式 3.23)初定軸的最小直徑式 3.24)按照扭轉強度來估算直徑，公式如下：8 查得 45 鋼，式中， C 為由軸的材料和承載情況決定的系數(shù)，根據(jù)機械設計手冊C=118106，考慮到軸還要承受一定的彎矩，取 C=112；這里 n 應

34、取最小值，考慮到 圓盤刀具轉速為 0500rpm，取 n=467rpm，代入上式中得：d min 112 3min 467112 3 0. 001512. 8mm 考慮到大帶輪加鍵，需要增大軸徑，初定最小軸徑 20mm。 此時，可初步確定連接大帶輪的軸段直徑d=20mm，據(jù)此可確定大帶輪的結構形式為腹板式，輻板厚度 S=10mm，其余結構尺寸如下：14聊城大學本科畢業(yè)設計圖 3.2 大帶輪結構示意圖輪轂直徑式 3.25)d2 （1.82）d1，取 T /WT 9550 p/0.2d3nMpa。軸的結構尺寸確定軸的兩端分別與刀盤的從動輪相連接，所以取d1-2=d7-8=20mm 。帶輪及刀盤采用

35、軸肩定位，且定位高度 h0.07d， d2-3=d6-7=25mm ?？紤]此處軸徑，由軸承產品 目錄中初步選定整體有襯正滑動軸承，其尺寸為dDB=303850, 所以 d3-4=d5-6=30mm。查機械設計手冊 整體有襯正滑動軸承的軸肩高為 4mm，所以 d4-5=38 mm 由刀盤的尺寸和從動輪的尺寸確定 L 1-2=45mm ， L7-8=20mm。由軸承的尺寸， 可以確定 L3-4=L5-6=50mm。根據(jù)軸承的裝拆及便于對軸承添加潤滑劑的要求，取 L2-3=L6-7=45mm。根據(jù)軸的總體尺寸，取 L 4-5=105mm。軸承的設計由軸的結構尺寸確定，安裝軸承的軸直徑是 30mm。查

36、機械設計手冊 8 選取安裝 簡單的整體有襯正滑動軸承。15聊城大學本科畢業(yè)設計表 3.1整體有襯正滑動軸承質型號dDRBbLL1HhH1d1d2C量/kgHZ03030383050401501170352018.M101.51.7051其主要外形安裝尺寸如圖圖 3.3 整體有襯正滑動軸承軸的校核(1) 按扭轉強度計算，用于只承受轉矩的傳動軸的精確計算，也可用于既受彎矩 又受扭矩的軸的計算。其強度條件為：式 3.26 )式 3.27 )T /WT 9550 p/0.2d 3nMpa式中： 為軸的扭切應力， T為扭矩， WT 為抗扭截面系數(shù)，對圓截面WT d3 /16 0.2d3p 為傳遞的功率，

37、 n 為軸的轉速， d 為軸的直徑， 為許用扭切應力。所以，把相關的數(shù)據(jù)帶入公式中得：T /WT 9.55 106 p / 0.2d 3n 9.55 106 0.75 / 0.2 243 467 0.059Mpa 由 于軸16聊城大學本科畢業(yè)設計的選材為 45號鋼，所以查表 8可知 45號鋼的許用扭切應力為，。經校核設計的軸符合轉矩要求=2545MPa（2） 按彎扭合成強度進行校核 徑向力：Fr 1 FQ sin60 393N（式 3.28 ）Fr 2 FQ cos60 227N（式 3.29 ）1）垂直面的支承反力（圖 b）由 Fy0 得 Fvn1Fvn2Fr 2（式 3.30 ）由 M A

38、 0 得 Fvn1 75 Fvn2 (75 225)（式 3.31 ）Fvn1 227N ， Fvn2 908N，2 ）求水平面的支承反力由 Fx 0 得 Fhn1 Fhn2Fr1（式 3.32 ）由 M A 0 得 Fhn1 75 Fhn2 (75 225)（式 3.33 ）Fhn1 393N ， Fhn2 1572N3）繪垂直面的彎矩圖M hA 0（式 3.34 ）M hb Fhn1 75 Fhn2 225 119N.m（式 3.35 ）M hc 0（式 3.36 ）4）繪水平面的彎矩圖同理可得M vA 0 (式 3.37 )M vb Fvn1 75 Fvn2 225 206N.m（式 3

39、.38 ）M vc 0（式 3.39 ）5）求合成彎矩圖17聊城大學本科畢業(yè)設計式 3.40 )式 3.41 )式 3.42 )M A 022MbMh2b M v2b238NM c 018聊城大學本科畢業(yè)設計圖 3.4 軸的載荷分析圖6）求軸傳遞的轉矩19聊城大學本科畢業(yè)設計由（ 1）扭矩的校核可得扭矩 T 14.7N m7）校核軸的強度校正系數(shù) =0.6從圖可見， B-B 截面最危險，其彎矩為MbM h2b Mv2b 238N m 238000 N mm（式 3.43 ）d3 3W 2649mm332（式 3.44 ）M45MPaWa（式 3.45 ）T 14700MPa 2.8MPa2W

40、2 2649 a a(式 3.46)ca 2 4( )2 46MPa(式 3.47 )軸材料為 45號鋼，調質處理，由資料查 9得許用彎曲應力1 =60 MPa，則 ca 1軸彎曲強度滿足條件。完成了軸的彎扭合成強度校核。3.4 切刀部分的設計切片刀的設計為防止生銹和保證機體有足夠的強度和硬度， 采用通用不銹鋼型號 SUS304進行 制造，切片刀的形狀 11 如圖20聊城大學本科畢業(yè)設計圖 3.5 切絲系統(tǒng)1. 傳動軸 2. 切片刀 3. 擋板4. 彈簧 5. 調整螺母 6. 切絲刀圖 3.6 切片刀刀面要進行研磨，保證刀片的鋒利及合適的粗糙度，以使切出來的蔬菜絲表面細致21聊城大學本科畢業(yè)設

41、計光滑，由良好的口感。刀片要裝在刀柄上，以保持與主軸的垂直度。刀柄的結構及 尺寸圖 3.7 刀柄的結構縱向小割刀的設計要防止生銹和保證機體有足夠的強度和硬度， 采用通用不銹鋼型號 SUS304進行 制造。由于切絲機的設計要能切出來不同粗細的蔬菜絲，這就要求在調整切片刀的同 時，還要通過縱向割刀的更換來實現(xiàn)。首先，縱向割刀采用標準化設計，能方便的 從到盤上取下和裝上?？v向割刀制成上面小刀片間隙 r 從 0 10mm的刀系列。其形 狀和基本尺寸如圖22聊城大學本科畢業(yè)設計圖 3.8 縱向小割刀刀盤部分的設計 刀盤是蔬菜切削平面接觸的面，其保持清潔和不生銹是很重要的，材料也選用 不銹鋼型號 SUS3

42、04。刀盤是和切片刀一起確定切片厚度的關鍵部件，它與道是同步 轉動的，與到軸向對齊的地方，開洞，以是切出來的蔬菜片和蔬菜絲甩出來。它開 的另一個洞石用來安縱向割刀的。其結構及尺寸 12 如圖圖 3.9 刀盤3.4.4 刀盤套筒的設計刀盤套筒是切片刀定位及刀盤安裝的部件，套筒內外都開有鍵槽，分別用于和23聊城大學本科畢業(yè)設計軸及刀盤進行周向定位。但盤可以在套筒上面軸向滑動，此舉在與彈簧配合調整切片刀與刀盤的間隙，以達到切出任意薄厚的片，不同粗細的絲。套筒的外形及尺寸圖 3.10 套筒3.5 機體的設計機架及機體壁的設計機架采用角鋼焊接， 牌號為 3，在安軸承座的地方采用牌號為 4 的角鋼。機架的

43、 設計應充分的烤爐到軸、電動機的安裝，刀盤的尺寸等。為減輕機體重量，機體壁 采用薄鐵板。進料斗及下料斗的設計 為防止生銹，故進料斗采用不銹鋼型號 SUS304進行制造。進料斗的結構24聊城大學本科畢業(yè)設計圖 3.11 下料斗下料斗采用楔形，能夠使蔬菜貼緊刀盤，提供足夠的切削力。下料斗也采用通 用不銹鋼型號 SUS304進行制造，這樣也能保證機體有足夠的強度和硬度 13 。3.6 PLC3.6.1 PLC 簡介PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。 它采用 可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù) 和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字

44、式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型 的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個 整體，易于擴展其功能的原則而設計。 14 基本構成為：（1）電源，可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果 沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的 制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 +10%（+15%范） 圍內， 可以不采取其它措施而將 PLC直接連接到交流電網上去。（2）中央處理單元 （CPU），中央處理單元 （CPU）是可編程邏輯控制器的控制中樞。 它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編

45、程器鍵入的用戶程序 和數(shù)據(jù)； 檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語 法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝 置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶 程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入 I/O 映象區(qū)或 數(shù)據(jù)寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)25聊城大學本科畢業(yè)設計或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為 了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對大型可編程邏輯控制器還采用雙 CPU 構成冗余

46、系統(tǒng)，或采用三 CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU出現(xiàn)故障，整個 系統(tǒng)仍能正常運行。 2（3）存儲器，存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放應用軟件的存 儲器稱為用戶程序存儲器。（4）輸入輸出接口電路，現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電 路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。現(xiàn)場輸出接口電 路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過 現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 15（5）功能模塊，如計數(shù)、定位等功能模塊。（6）通信模塊。圖 3.12 通信模塊光電傳感器與 PLC光電信號作為 PLC輸入信號的開

47、關量， 當有光電信號時 PLC的信號點就會動作。 采用兩線制光電傳感器 16 ，兩線制（即只有 2 根線）一般接法：一根接 PLC輸入的 COM端，另一根接 PLC輸入端。圖 3.13 PLC 與兩線式傳感器的連接26聊城大學本科畢業(yè)設計PLC 控制三相異步電動機正反轉圖 3.13 I/O 接線圖三相異步電動機正反轉PLC控制的梯形圖、指令表表 3.2 三相異步電動機正反轉PLC控制 I/O 端口分配表輸入電器輸入點輸出電器輸出點停止按鈕 SB1X124V 正轉接觸器 KA1Y1正轉按鈕 SB2X224V 反轉接觸器 KA2Y2反轉按鈕 SB3X3380V 正轉接觸器 KM1熱繼電器觸點FR1

48、X0380V 反轉接觸器 KM2熱繼電器觸點FR2X4圖 3.14 三相異步電動機正反轉 PLC 控制27聊城大學本科畢業(yè)設計三相異步電動機正反轉 PLC控制的工作原理：I/O 接線圖中， SB為停機按鈕， SB1為正轉啟動按鈕， SB2為反轉啟動按鈕， KM1 為正轉控制接觸器， KM2為反轉控制接觸器， PLC控制的工作過程，參照其 I/O 接線 圖和梯形圖，過程如下：1) 正轉啟動過程點動 SB1X2吸合A區(qū) X2閉合 Y1吸合 Y1輸出觸點閉合 KM1吸合電 動機正轉 B區(qū) Y1閉合自鎖 Y1 C區(qū) Y1分斷互鎖 Y2點動 SB2X3吸合C區(qū) X3閉合 Y2吸合 Y2輸出觸點閉合 KM2吸合電 動機反轉 D區(qū) Y2閉合自鎖 Y2 A區(qū) Y2分斷互鎖 Y12)停機過程點動 SBX1吸合 A區(qū) X1分斷 Y1釋放各器件復位電動機停止總 結5.這次設計還是費了一番功夫的，其實功夫應該說是下在對實現(xiàn)方案的思索上， 每次方案的改進也是建立在查閱資料，不斷學習，認真思索的基礎上的。首先是切 刀方案的選擇，原先是考慮的兩個刀片進行切削，一個刀片先將蘿卜切成片，蘿卜 片在重力作用下滑落下一個切刀處，由下一個切刀切成絲。但是，如果只是單單切 片的話就得把橫向刀片卸掉，后經老師指導， 說這樣的方案在機器操作時太過麻煩， 尤其是在進行切絲時，還有就是這樣