切菜機(jī)說(shuō)明書(shū)

小型切菜機(jī)——《機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)姓號(hào)：100210108名：姜宏同組成員：于培、姜宏、王瓊、魏鵬娜指導(dǎo)教師：千學(xué)明i摘要本作品為廚用電器，主要用于切菜，適用于小餐飲商戶(hù)，由小型給的蔬菜。使用時(shí)只需開(kāi)將菜放入，打開(kāi)電源，合上進(jìn)給開(kāi)關(guān)，即可自動(dòng)切菜。機(jī)子配備了幾套刀具可將日常蔬菜如土豆，蘿卜，黃瓜等根菜切割成絲，片，條，丁，還可將芹菜，韭菜等葉段切，通過(guò)變換刀具可得到不同形狀大小的菜品。機(jī)形小，功能多，效率較高。i目錄摘要…………………1一、11．1市場(chǎng)調(diào)研…………………11．2產(chǎn)品功能…………………3二、方案設(shè)計(jì)……………………42．1切菜機(jī)的原理和應(yīng)用分析………………42．1．1切片運(yùn)動(dòng)形式的選擇…………………42．1．2切菜機(jī)技術(shù)條件………52．2多功能切菜機(jī)方案確定…………………62．2．182．2．2進(jìn)給方案的選擇………92．3．19三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………103．1方案一……………………83．2方案二……………………93．2．1方案簡(jiǎn)介……………93．2．2工作原理……………103．2．3刀架與刀具…………123．3方案三…………………143.4技術(shù)設(shè)計(jì)…………………153.4.1技術(shù)要求………………153.4.2電機(jī)的選擇……………153.4.3帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)…………163.4.4齒輪的設(shè)計(jì)……………203.4.5軸的設(shè)計(jì)…………·…23四、參考文獻(xiàn)……………………28致謝………………301．1市場(chǎng)調(diào)研切菜是日常飲食的一項(xiàng)必要環(huán)節(jié)。居家環(huán)境下，由于需求量小，切菜工作可以手工完成。而對(duì)于工作量較大，追求高效率的情況，則需要機(jī)器來(lái)輔助人們完成這項(xiàng)工作。市面上的切菜機(jī)種類(lèi)繁多，但大都使用離心的原理，使菜品旋轉(zhuǎn)并于一定的力與固定的刀片接觸摩擦致蔬菜被切碎。使用離心原理的缺點(diǎn)是噪音大，機(jī)器震動(dòng)大，而且體積很難壓縮。因此我們小組將題目建立在這一缺點(diǎn)上進(jìn)行研究。21展，人民生活有了很大的改善，日益對(duì)食品加工和食品包裝提出了更高的要求。發(fā)展食品工業(yè)的基礎(chǔ)便是食品機(jī)械。不斷地研制各種類(lèi)型的食品機(jī)械來(lái)促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展，以滿(mǎn)足不斷提高的人民物質(zhì)和文化生活的需要，使人們從繁重的家務(wù)勞動(dòng)中解放出來(lái)，而以更充裕的時(shí)間投入到工作中去。因此研制先進(jìn)的食品機(jī)械，使食品加工迅速地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化是社會(huì)發(fā)展必然趨勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們的飲食習(xí)慣逐步向方便,快捷,營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展，在蔬菜的加工方面出現(xiàn)了凈菜半成品菜，受到廣大人民群眾的歡迎。隨之而來(lái)，半成品菜的加工成為難題。雖然中國(guó)勞動(dòng)力低廉，但手工切出的制品不衛(wèi)生，規(guī)格尺寸不均，破損量大，成本相對(duì)較高。食品加工機(jī)械的動(dòng)力部分是電動(dòng)機(jī)。它們可以代替人們的手工或者服務(wù)于與此相同的其他輔助性工作。食品加工機(jī)械有一個(gè)動(dòng)力部分，一個(gè)與其固定在一起或者根據(jù)操作的需要可以拆卸的工作部分與若有此必要的附配件所組成。食品加工機(jī)械的種類(lèi)有很多,可分為:攪拌及揉合設(shè)備,攪合機(jī)具,切削器具,切片器具,榨汁機(jī),咖啡機(jī),攪肉機(jī),制糜機(jī),開(kāi)罐頭機(jī)等等。多功能、高生產(chǎn)率的食品切菜機(jī)，它代表了食品機(jī)械發(fā)展菜市場(chǎng)、果品廠(chǎng)、醬菜廠(chǎng)、廠(chǎng)礦、機(jī)關(guān)、學(xué)校、旅店食堂等等。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)切菜機(jī)的廠(chǎng)家不多，現(xiàn)在我國(guó)的食品機(jī)械行業(yè)的主要機(jī)器型號(hào)有JY-Q550型多功能切菜機(jī),PQT-580型多功能1200700300MM,外形尺寸：送料槽：長(zhǎng)×寬=1000×140MMCHD40型推桿式切菜機(jī)QD-DLC2智能型蔬菜切割機(jī)；QCJ-Ⅰ型多功能切菜機(jī)TW-801A多功能切菜機(jī),機(jī)器尺寸：1160（）×530（W1000（H）(mm)機(jī)器重量：135KG切割尺寸1-60mm(葉菜部產(chǎn)量：300-100kg/HR電源：220V單相馬力：3/4HP皮帶寬：120mmDQ180ADQ180B多功能切菜機(jī)；CHD40型料斗式多功能切菜機(jī)；作為EMURA的主力產(chǎn)品,其最新推出的多功能切菜機(jī)ECD-202,CHQC-100DI型多功能切菜機(jī)規(guī)格470410×620mm符合Q/WHS02-2001技術(shù)條件要求；JW-301/頻率：230-240V/50-60HZ功35W重量：2kg線(xiàn)長(zhǎng):18m尺寸：120342×210(mm)大箱尺寸:445420490(mm)等，模擬手工切菜機(jī)為多。這些廠(chǎng)家生產(chǎn)的切菜機(jī)的主要不足是功能少和價(jià)格高昂，因此設(shè)計(jì)多功能的高效率而體積小的多用切菜機(jī)是十分必要的。本文介紹了一種可以切蔬菜，加工多種食品的多功能切菜機(jī)，而且生產(chǎn)率很高，尤其適合小型的飲食行業(yè)的使用。1．2產(chǎn)品功能本產(chǎn)品面向中小餐飲店面，通過(guò)將直線(xiàn)進(jìn)給將蔬菜與旋轉(zhuǎn)的刀具相接觸，從而達(dá)到切削效果。最終被指定容器收集。刀具旋轉(zhuǎn)可手搖可使用電機(jī)帶動(dòng)，體積小，噪音低，成本低廉，節(jié)約人力提高效率。二、方案設(shè)計(jì)2．1切菜機(jī)的原理和應(yīng)用分析2．1．1切片運(yùn)動(dòng)形式的選擇食品機(jī)械的特點(diǎn)之一就是工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)模擬人手的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)模擬人手動(dòng)作的。目前，國(guó)內(nèi)外的切菜機(jī)的切片運(yùn)動(dòng)形式主要有兩種：（）刀具回轉(zhuǎn)和物料直線(xiàn)進(jìn)給式；（）刀具作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和物料作直線(xiàn)進(jìn)給式。1．切片功能比較對(duì)于刀具回轉(zhuǎn)的刀片：通過(guò)設(shè)計(jì)出一定刀刃曲線(xiàn)在物料直線(xiàn)進(jìn)給的條件下，刀具不僅對(duì)物料具有切的作用而且同時(shí)還具有割的作用，因此，是具有模擬人手工切片的動(dòng)作。從而使刀具對(duì)物料的擠壓力小，對(duì)物料損傷小，可以保持其水分，且切片形狀規(guī)則，因而切片對(duì)于刀具作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其刀片刃口為一直線(xiàn)，刀具簡(jiǎn)單。但刀具對(duì)物料擠壓力大，對(duì)物料損傷大，水分損失多，切片質(zhì)量差。2．實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)比較損，機(jī)器壽命長(zhǎng)。而言機(jī)構(gòu)較復(fù)雜、有沖擊、振動(dòng)大、傳動(dòng)元件易磨損，機(jī)器壽命低。3．生產(chǎn)率比較刀具回轉(zhuǎn)和物料直線(xiàn)進(jìn)給式，由于無(wú)沖擊、振動(dòng)小，可以高速切片，因而生產(chǎn)率高。大，切片速度提高受到限制，所以生產(chǎn)率低。由于上面分析比較可以得出如下結(jié)論：刀具作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)切片時(shí)，切片質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，切形多樣化（可通過(guò)不同種類(lèi)的圓盤(pán)刀具來(lái)片運(yùn)動(dòng)形式。2．1．2切菜機(jī)技術(shù)條件1．設(shè)計(jì)、制造技術(shù)要求()切菜機(jī)應(yīng)把傳動(dòng)部件與切制菜料的工作部分嚴(yán)格隔開(kāi)。()應(yīng)有安全裝置和措施。()手動(dòng)進(jìn)料應(yīng)有限位措施，并與機(jī)動(dòng)進(jìn)料間應(yīng)有互鎖裝置。()旋轉(zhuǎn)刀具及旋轉(zhuǎn)撥盤(pán)與設(shè)有鉸鏈構(gòu)件的防護(hù)罩間必須有互鎖裝置。2．性能要求：()成型菜料應(yīng)形狀規(guī)整，均勻，穩(wěn)定。()切制成型菜料應(yīng)表面平整，棱角清晰，被切割表面不得有明顯的撕裂纖維痕跡。()在進(jìn)料，切割，出料的過(guò)程中，菜料應(yīng)順利通暢，不得有諸塞現(xiàn)象。()整機(jī)應(yīng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不允許有異常音響，發(fā)熱，沖擊，卡死，漏油等現(xiàn)象。2．2多功能切菜機(jī)方案確定2．2．1刀具方案選擇經(jīng)過(guò)初步的原理討論分析，我們提出了兩種不同的刀具方案，一種為裝在圓桶刀架上的弧形刀片，如圖另一種為盤(pán)形刀片上圖分別為葉菜部-切絲刀盤(pán)、根菜部切丁刀盤(pán)。由于盤(pán)形刀片刀片面積利用率低，圓盤(pán)體積過(guò)大，且不易實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)進(jìn)給，導(dǎo)致效率無(wú)法提高，我們更加傾向于弧形刀片方案。2．2．2進(jìn)給方案的選擇常用的進(jìn)給方案是直線(xiàn)進(jìn)給和離心進(jìn)給。離心進(jìn)給為市面上常見(jiàn)的切菜機(jī)所采用的進(jìn)給方式，使菜品旋轉(zhuǎn)并于一定的力與固定的刀片接觸摩擦致蔬菜被切碎。使用離心原理的缺點(diǎn)是噪音大，機(jī)器震動(dòng)大，而且體積很難壓縮。我們提出了兩個(gè)直線(xiàn)進(jìn)給的方案，分別是：(1)依靠彈簧彈力來(lái)推動(dòng)蔬菜不斷向切削刀刃移動(dòng)(2)理類(lèi)似于普通車(chē)床的進(jìn)給方式，優(yōu)點(diǎn)在于可以較好的調(diào)整速度控制進(jìn)給量，改變切削尺寸。2．3．1控制方案的選擇用電路控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)變速和切換進(jìn)給方向。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3．1方案一下圖所示：使蔬菜源源不斷的進(jìn)入刀架，將放入的菜一次完成切削。3．2方案二方案二作為主要方案，采用了弧形刀片和創(chuàng)新的絲杠傳動(dòng)裝置，是方案一的改良與完善。3．2．1方案簡(jiǎn)介推板、絲杠、齒輪系組等組成。①絲杠②切換鈕③齒輪系④外殼體⑤電機(jī)底座⑥刀架⑦弧形刀具3．2．2工作原理機(jī)構(gòu)工作原理圖通過(guò)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使推板推動(dòng)蔬菜向前進(jìn)給，當(dāng)推板推動(dòng)至距離環(huán)形刀架距離最近的極限位置時(shí)，即可撥動(dòng)“切換鈕”使絲杠反向轉(zhuǎn)動(dòng)，推板即可回復(fù)至圖示原始位置，再次向進(jìn)菜口3．2．3刀架與刀具線(xiàn)性陣列的鋒利刀面可以將塊狀根莖蔬菜切成條狀，有序地從刀具的背面排出至圓筒形刀架中心處，從縫隙處排出至收集容器內(nèi)。到刀具的清洗以及更換。更換刀具后可以有更多的切削尺寸選擇。我們?cè)O(shè)計(jì)了箱體用來(lái)保護(hù)齒輪系，外部的切換鈕可以切換內(nèi)部齒輪系的嚙合方式，改變輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。齒輪系與絲杠通過(guò)錐齒輪嚙合傳動(dòng)，絲杠帶動(dòng)推板運(yùn)動(dòng)。高速旋轉(zhuǎn)的絲杠通過(guò)軸承固定在外殼體上。3．3方案三方案三采用了水平放置的削完成后通過(guò)下方的容器收集，由傳送帶送出。①外殼②蓋子③馬達(dá)④傳送帶⑤盤(pán)形刀片3.4多功能切菜機(jī)技術(shù)要求本設(shè)計(jì)的各種技術(shù)參數(shù)如下：1.電機(jī)額定功率：小于1kW。2.外形尺寸：小于1300700×1100mm。33.切片厚度調(diào)整范圍：1-30mm可調(diào)。4.生產(chǎn)率：30-500kg/h5.可切物料的種類(lèi)：根、莖、葉類(lèi)蔬菜、水果、腌制食品、熟制食品、魚(yú)類(lèi)、海帶類(lèi)、中草藥等。6.物料的形狀：片、條、絲、塊、段、丁等。3.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y802-4；額定功率：0.75kW額定轉(zhuǎn)速：1390r/min最大轉(zhuǎn)矩：5.8N·m3.4.3帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、帶一的計(jì)算1.確定計(jì)算功率PcaPcaKP1.10.3kWA載荷變動(dòng)由[1]帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)表查得K1.1A2.選擇帶型根據(jù)計(jì)算功率kW，小帶輪轉(zhuǎn)速因此選擇Z型窄V帶。r/minn140013.確定帶輪基準(zhǔn)直徑。）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d71mmd1)驗(yàn)算帶的速度vdnd1171v15.2ms在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。依據(jù)帶傳動(dòng)帶幾何關(guān)系，計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld(dd)(3557450022L2a(dd)2500(3551709.5d2d124a2d00d1d20mm依據(jù)[1]基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列，選擇帶長(zhǎng)為1700mm。4.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角。57.3(dd)1d2d15.確定帶的根數(shù)。KPPcaZAPr(PP)KK00L(3.1)式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得長(zhǎng)度系數(shù)依據(jù)[1]查得K0.91KK1.18LL單根V帶的基本額定功率查[2]得=0.294kWP0P0查[2]得=0.03kWpp001.10.3(0.2940.911.18根Z1故取1根Z型窄V帶。6.確定帶得預(yù)緊力。F0(2.5K)Pca0.330.915.2(2.5（F）5000minqv5000.15.258.14KZv2211N8.計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力。147.454N115.34F2sin2158.14sin22P0結(jié)論：選擇Z型窄V帶，兩個(gè)可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為，兩可調(diào)帶輪之間的中心距為，帶長(zhǎng)1700mm71和355mm二、帶二的計(jì)算1.確定計(jì)算功率PcaPcaKP1.10.40.44kWA載荷變動(dòng)由[1]帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)表查得K1.1A2.選擇帶型根據(jù)計(jì)算功率kW，小帶輪轉(zhuǎn)速r/minn14001因此選擇Z型窄V帶。3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑。）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d71mmd1)驗(yàn)算帶的速度vdnd1171v15.2ms在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。依據(jù)帶傳動(dòng)帶幾何關(guān)系，計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld(dd)422L2a(dd)21769.54d2d124a2d00d1d20mm依據(jù)[1]基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列，選擇帶長(zhǎng)為1800mm。4.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角。57.3(dd)1d2d15.確定帶的根數(shù)。KPPcaZAPr(PP)KK00L(3.1)式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得K0.95長(zhǎng)度系數(shù)依據(jù)[1]查得KK1.18LL單根V帶的基本額定功率查[2]得=0.294kWP0P0查[2]得=0.03kWpp001.10.4(0.2940.951.18根Z1故取1根Z型窄V帶。6.確定帶得預(yù)緊力。F0(2.5K)Pca0.33(2.5（F）6150minqv6150.15.287.61KZv220.9255.211N8.計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力。160.527F2sin2187.61sin173.18N22P0結(jié)論：選擇Z型窄V帶，兩個(gè)可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為1800mm71和280mm3.4.4齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)4540，調(diào)質(zhì)并表面淬火，HRC4045用7Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=482.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1、確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值()小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：P0.4N·mm1.0614T6161n1()初選，則。zziz2121(查[2]由材料硬度選擇齒寬系數(shù)。d(4)由表查得材料的彈性影響系數(shù)Z189.8MPa12。E（5）由圖按齒面硬度差得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限600MPa550MPaHmin1Hmin2（6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nn410811h2.592108N1.29610822(7)接觸疲勞壽命系數(shù)K1K1.1HN1HN2(8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則有：KHN11600600SH1K550MPa2SH22、計(jì)算1）試算小齒輪直徑，代入中較小的值：dtH11.31.0613189.8KTu1Z4dt(u[])2()2t13312dHmm經(jīng)查表，取d40mm1（2）計(jì)算圓周速度vdn11v0.753ms(3)計(jì)算齒寬bmmbd14040d1b(4)計(jì)算齒寬與齒高之比hdz4024模數(shù)mmm1.671t1齒高mmh2.25m3.75tbh(5)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.753m/s,7級(jí)精度，由圖查得動(dòng)載系數(shù)K1.05；V直齒輪，；KK1FH由表查得使用系數(shù)；K1A由表用差值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱(chēng)布置時(shí)；K1.309Hb由=10.67，查圖得；故載荷系數(shù)K1.309K1.25FhHKKKKK11HHAV3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)2YY(彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為m)1[]3z2Fd11、確定公式中的各計(jì)算數(shù)值（1）由圖查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪500MPaFE1彎曲疲勞強(qiáng)度極限380MPaFE2（2）由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)KKFN10.88FN2（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,KFN10.851.4[]F1303.57a238.86aFE1SK20.881.42[]SF2(4)計(jì)算載荷系數(shù)KKKKKK11FFAV(5)查取齒形系數(shù)由表查得YY2.332a1Fa2(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得YY1.692a1Sa2(7)計(jì)算大、小齒輪的YY,并加以比較FaSa]F2.651.58303.57YY0.01379a11]F12.3321.692238.86YY0.0165Fa2Sa2]F22、設(shè)計(jì)計(jì)算21.31251.0611041242m0.01650.9273根據(jù)模數(shù)系列查得m應(yīng)取1；d小齒輪齒數(shù)zm111大齒輪齒數(shù)ziz24080214.幾何尺寸計(jì)算1、計(jì)算分度圓直徑dzm14040mm；dzm18080mm；11222、計(jì)算中心距ddmma12223、計(jì)算齒輪寬mmbd14040d1a=60mm寬；mm，b1b2分度圓,mm。d80d123.4.5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1.軸徑的初步估算由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩的作用時(shí)，其強(qiáng)度條件為：P9.55106Pnmm3.7）dA330.2n0:—軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（—軸傳遞的功率（kWn—軸的轉(zhuǎn)速（—許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（C—由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)；d—軸的直徑（查[2]得C的值為106。由公式（3.7）得：mm14.6d11231802.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在軸的基本直徑定下以后，要進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定出軸的各部分的形狀和尺寸。根據(jù)多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)要求和前面的總體分析，軸的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。3.軸的受力分析（見(jiàn)圖3.3）（）由齒輪的計(jì)算可知：21103T2切向力1200NF1d35t1徑向力FFtan20Nrt軸承總的支承反力為：N436.76NNN2222tr圖3.2軸結(jié)構(gòu)圖和軸受力分析圖4.軸的強(qiáng)度校核已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭理論，計(jì)算應(yīng)力22ca是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為（）422ca由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以=0.6。則軸