毕业设计手动红薯切片机设计.docx
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烟台大学毕业论文(设计)
第一章 绪 论
1.1食品机械与设备主要包括的内容
食品机械与设备的主要内容包括:
输送机械与设备、清洗和原料预处理机械与设备、搅拌及均质机械与设备、原料及半成品的热处理机械与设备、真空浓缩设备、干燥机械与设备、排气及杀菌机械与设备等。
1.2市场上已经出现的切片机
1.2.1制浆造纸行业:
一般形式有刀盘式切片机,鼓式切片机,螺旋切片机等。
刀盘式切片机由刀盘、机壳、喂料槽以及传动装置等部分组成。
沉重的刀盘还起到飞轮的作用,稳定切片过程。
刀片由盘面辐射状安装,并突出20mm左右,原木通过溜槽喂入转盘的一侧,刀片与原木轴线成一定角度进行切片,处理量为290mSUB/h,通常情况下木片长度24mm,刀盘直径3360mm,刀盘转速249rpm,刀盘上安装有16只刀片,由4台马达带动,总功率为4´315kw,马达速度为25r/s.
1.2.2制作细胞或组织切片行业:
用于光学显微镜的有旋转式和滑走式切片机。
用于电子显微镜的有超薄切片机,使用玻璃刀或钻石刀制作超薄切片。
材料的装置有机械推进式和热膨胀式。
用于冷冻切片法的有冷冻切片机、低温恒温器、冷冻超薄切片机。
用于徒手切片的有圆筒切片机。
1.2.3肉片加工行业:
羊肉、牛肉切片机:
该类切片机的刀片采用了进口合金钢材料,可适应高速度、大批次肉片的加工:
肉片厚薄自动可调,并与进料机构精巧配合,使之可根据所需肉片厚度自动控制推进速度;工作平台完全由尼龙板制作,可防止肉卷融化,既高档有保证了卫生要求。
尤其值得一提的是,从该切片机出来的成品肉片可自然成细卷,而且无需解冻立即包装,非常方便。
1.2.4蔬果加工行业:
多功能切丝切片机,由重力棒、进料筒、转盘、切刀、切丝刀、机架、底座、轴、支撑轮、动力装置等组成,切刀和切丝刀安装在转盘上,转盘在动力装置的作用下做旋转运动,转盘上的切刀和切丝刀将原料切割成片或丝,主要用于土豆、萝
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卜、荠菜、瓜果、酸菜、白菜,肉类的片、丝的加工,具有结构简单、使用安全、操作方便、加工效率高等优点,适合于个人经商使用。
本次毕业设计我要设计的红薯切片机就是属于最后一类。
它主要用于家庭日常生活的红薯加工切片,适合成年人、老人使用,因此就要求该机器具有结构简单,省时省力,加工量小,操作方便等特点。
因此,本机器的设计理念就是简洁明了,安全省力,绿色节能,轻质便携。
1.3切片机的使用要求
(1)切片机只能适用于本切片机切片范围的!
(2)使用前应清理刀片和出物口、进物口,防止堵塞。
(3)推送原料时不宜用力过猛。
(4)经常清理刀片和箱体,保持箱体和工作部位清洁。
1.4本设计论文研究内容
1.4.1目标
根据要求,设计一个能够实现手动驱动,安全可靠,具备一定工作效率并能调节切片厚度,适合家庭用的红薯切片机的合理方案,画出二维图,三维图。
1.4.2手动红薯切片机的设计要求
1、要确保急切的切实可行性;
2、要贴近生活,做到生活中切切实实用得到,有必要用;
3、要贴近时代主题,尽量做到绿色环保,无能耗;
4、要能够保证一定的工作效率;
5、要确保机械的安全性、不发生切到手的情况;
6、能够调节切片的厚度,一定条件下可以使切片的厚度均匀;
7、除了红薯外,还适合切多种瓜果蔬菜。
1.4.3手动红薯切片机应满足的要求有以下几个方面:
1、具有预定功能的要求 所设计制造的红薯切片机必须事先预定的解决生产或生活问题的功能,这是机器设计的最基本出发点。
为使所设计的机器具有预定功能,合理选择机器的工作原理是最重要的。
显然,预订实现的功能不同,设计的要求也不同。
2、经济性要求 机器的经济性是一个综合指标,在红薯切片机的设计、制造、使用、维修等各个环节均有所体现。
总之,经济性就是要求在满足功能要求的前提
下,将机器的制造成本降到最低。
3、安全性要求 在手动红薯切片机的设计阶段就必须对机器的使用安全给予足够的重视,尤其是对这一款旨在服务家庭生活的红薯切片机来说。
因此要在设计过程中特别注意使用者的安全,特别是使用者手的安全。
要采用各种防护措施,试运行中的刀具不会与人体直接接触。
4、可靠性要求 简单的说,可靠性就是手动红薯切片机在使用性能中的稳定性,它是该切片机的一个重要质量指标。
可靠性水平越高,说明机器在使用过程发生故障的概率越小,能正常工作的时间就越长。
5、操作使用方便要求手动红薯切片机是一种给生活带来方便的机械产品。
在设计中必须注意操作时要轻便省力;操作机构要适应人的生理条件;红薯切片机的使用噪声要小;防止污染等。
此外,还要方便搬运与拆卸维修。
设计手动红薯切片机是,在满足基本要求的前提下满足这些特殊要求,以提高机器的使用性能和保证机器的工作质量。
第二章红薯切片机的尺寸设计及力学分析
2.1手动红薯切片机的总体构造及工作原理设计
2.1.1设计方案的构思
根据手动红薯切片机的设计目的及要求,首先要考虑刀片的运动方式,以及采用何种机构带动刀片运动。
采用何种传动装置使红薯传递到刀具下完成切片工作,最主要的是如何通过一个力带动两个机构同时运动。
以及如何控制切片的厚度,如何让切片顺利排出机器,如何限制被切勿的大范围移动所导致的无法正确切片。
综合考虑,经过研究,设计的机器通过手摇手柄带动两个机构的协调运动,最终完成红薯的切片动作。
同时在通过另一个装置来调整切片的厚度。
整个机构如图2-1所示:
图2-1 手动红薯切片机工作机制示意图
2.1.2方案的设计
(1)驱动装置
因为要做到省力,还要合理的利用人力驱动,所以采用何种机构是一个必须解
决的问题。
考察和了解了各种手动驱动方式后,我最终决定用手柄式手摇驱动。
如图2-2是切片机的手摇驱动装置,使用者通过摇动手柄带动机器运转。
操作简单,几乎人人都能操作,适合于家庭日常生活使用。
(2)传动装置
在这里主要有带转动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动四种传动方式可供选择;
1.带传动
带传动是一种应用很广泛的机械传动。
带传动有主动轮、从动轮和适度张紧在两轮上的封闭环形传动带组成。
它是利用传动带作为中间的挠性件,依靠传动带与带轮之间的摩擦力来传递运动的,主动轴的动力通过挠性传动带挠性传递给从动轴。
优点是:
【1】能缓和载荷冲击;【2】运行平稳无噪声;【3】制造安装精度不想啮合传动那样严格;【4】过载时将引起带在带轮上打滑,因而可以防止其他零件的损坏;【5】可以增加带长以适应中心距较大的工作条件;
缺点是:
【1】有弹性滑动,是传动效率降低而且不能保持准确的传动比;
【2】
传递同样大的圆周力时,轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动要大;【3】带的寿命较短。
2.链传动
链传动是由闭合的挠性环形链条和主、从动链轮所组成的,链轮是有特殊齿形的齿,依靠链轮轮齿与链接的啮合来传递运动和动力。
链传动是属于带有中间挠性件的啮合传动。
优点是:
与带传动相比,链传动无弹性滑动和打滑现象,能保持准确的平均传动比,作用于轴上的径向压力小;在同样使用条件下,链传动的结构比较紧凑。
链传动能在高温及油污恶劣环境中工作。
与齿轮传动相比,链传动较易安装,成本较低;在远距离传动时,其结构要比齿轮传动轻便的多。
缺点是:
在两平行轴之间只能用于同向回转的传动;运转时不能保持恒定的瞬时传动比;不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。
3.齿轮传动
齿轮传动是现代机械中广泛应用的一种传动形式,主要用来传递空间任意两轴之间的运动和动力,并可以改变转动速度和传动方向。
其优点是:
齿轮传动和其他形式的机械传动相比较,传递的功率和圆周速度范围较大,传动效率高,能保证恒定的传动比,工作平稳、安全可靠且使用寿命长,结构紧凑。
缺点是:
制造和安装精度要求较高,因而成本也较高,并且不宜用于轴间距离较大的传动。
4.蜗杆传动
蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力。
它由蜗杆和蜗轮组成,一般蜗杆主动。
涡轮从动,做加速运动。
在少数机械中,涡轮主动蜗杆从动,作减速运动。
其优点是:
传动比较大,结构紧凑;传动平稳噪声低;具有自锁性。
其缺点是:
因为涡轮蜗杆在啮合处有较大的相对滑动,因而磨损大,发热量大,效率低。
为减少螺杆传动啮合处的摩擦和磨损,控制发热和防止胶合,涡轮常采用青铜材料,因而成本增高。
通过对带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动工作方式和优缺点的比较以及本课题的设计要求,选取带传动和齿轮传动。
从下图可以看到通过手柄带动两个同心轴的带轮运作,又通过此带轮带动运输带运动,被运输到刀下完成切片工作通过另一带轮带动齿轮运转,从而带动刀盘运转,是刀具绕刀盘旋转完成切割动作。
如下图2-3所示:
摇柄通过带轮同时带动另外两根轴运转,同步带动完成进料和切削的过程,但刚开始时红薯没能到达切削部位,因此切刀在这段时间要进行空载运转。
具体传动图
如下:
(3)切片原理
图2-3 运输带运动示意图
通过带传动带动齿轮运转,从而带动刀盘旋转,使刀具绕刀盘旋转完成切割,而悬殊带周围的挡板起到了很好的定位作用,是切割过程顺利完成。
如下图2-4、图2-5所示:
图2-4
(4)切片厚度的控制
图2-5
因为不同情况下说要求的切片厚度都不相同,所以厚薄度的可控性是非常必要的。
为了解决这个问题,设计了一个简易的装置,在刀具的正前方设置一个可移动的挡板来挡住被切物。
通过控制挡板和刀具的间隙来控制被切物的厚度。
如图2-6所示
图2-6 控制挡板
2.2红薯切片机的力学设计
根据机械设计手册第六卷查得人的肢体用力限度,可以做出如下设计:
原定该机器为成年人使用,考虑到还有老人使用,成年人身高定为h=1.7m。
成年人使用姿势为站姿,而且在使用过程中,手摇摇柄的过程主要使用推力和拉力。
使用时手离开膝关节的水平距离定为500mm,手高于膝关节的距离为570mm。
肘高0.6h,膝高0.2667h。
所以查表得人在此姿势下的用力限度为227N。
在这里我们要设计的是家用小型机械,取工作用力为100N,作为宽松环境用力。
在这里也设计出该红薯切片机的工作年限及工作强度:
预计工作年限为10年,
1班制,工作时间为8小时。
运动简图
注:
为了将机械中的运动情况尽可能的表现出来,该图个州的位置关系不完全合理,具体位置关系,以后面的尺寸关系设计图为准。
图中:
轴1、2、3、4、5
皮带轮6、7、8、9
V带10、11、12锥齿轮13、14刀盘 15
切刀 16
根据查表和实际情况,在这里设定红薯切片机动力源运动情况为:
w=60r/min F=100N r=200mm
即:
w=1r/s F=100n r=0.2m
则初始功率p=Fv=Fw2pr=100´1´2´0.2´p=125.6w
2.3带和带轮的尺寸设计
2.3.1.带轮7和带轮8的设计计算
设定轴2d=30mm,则轴2上的带轮7和带轮8设计如下:
带轮7采用实心式,采用HT150,带轮7,的具体参数设计如下:
n7=60r/min
d=30mm
d1=2d=60mm
dd=2.5d=75mm
V带选择Z型带
da=77mm
bd=8.5mm
hf=7.0mm
j=34o
Fmin=7mm
e=12mm
根据设定带轮8也采用实心式,HT150,带轮8的转速设定为n8=90r/min.则带轮
8为相对
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