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多功能切菜机的设计毕业论文
切菜机的设计
摘要
蔬菜是人体所必需的一种食品,而且食用方法多样。
所以要把蔬菜加工成各种形状,如条状、片状等;单靠人工来完成既费时、费力而且也不好加工。
目前,多功能切菜机多为价格昂贵的大型设备,不适用于农民个体生产及小型工厂的食品加工;为克服这种缺点,本设计在查阅了大量相关文献资料的基础上,进行切菜机的设计,经过理论计算及校核,设计了一种小型多功能切菜机。
该机主要由进料斗、下料斗、切削刀、刀盘及电动机组成,其工作原理是利用根茎类蔬菜的自由落体实现进料,通过切削刀旋转将下料斗中的蔬菜进行切片或切丝,最后成品由出料口出料。
实现了能够连续进料和出料,片厚度、丝粗细可调的功能,具有生产率高、功耗低、安全可靠、加工质量好等优点。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词:
蔬菜,切削,电动机
DESIGNOFTHEVEGETABLECUTTINGMACHINE
Abstract
Vegetablesareessentialfoodforourbody,andweuauallymaketheminvariousways.Intheprocessofeating,thevegetablesneedtobemadeintoavarietyofshapes,suchasstrip,sheetandsoon;Itistime-consuming,laboriousanditisnoteasytocutthevegetableswellwhenweonlydependonhumanthemselves.Currently,multi-functionalshreddersaremostlyexpensiveandlarge,theydonotapplytoindividualfarmersorsmallfactorieswhichproducefood;Inordertoovercomethisdrawback,thepapermakesadesignofasmallmulti-purposeshredderonthefoundationofalotofrelevantliteratureontheconductshredderdesign,anditisalsothroughsometheoreticalcalculationsandchecking.Theshredderconsistsofafeedhopper,hopper,cuttingknife,theknifedishandmotor,anditsworkingprincipleistousethefreefallofrootvegetablestorealizethefeed,thenthroughthecuttingknifetomakethevegetablestosliceorshred.Finally,thefinishedproductcomeoutfromthedischargeport.Itisabletoachieveacontinuousfeedanddischarge,anditalsohasafunctiontoadjusttheslicethickness,wirethickness.Itisaproductwhichiswithhighproductivity,lowpowerconsumption,safe,reliable,goodprocessingqualityandotheradvantag聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
KEYWORDS:
vegetables,cutting,motor
摘要
ABSTRACT
第1章绪论1
1.1前言1
I残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
II酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
5
5
5
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7
8
11
12
12
12渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
12铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
13
14
14
15擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
15
20
21
21
21
21
21
22
23
24
25
25
25贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
26
27
1.2国内外的发展1
1.2.1国外的发展1
1.2.2国内切菜机技术的发展概况1
1.3本设计的目的、意义及方案设计2
1.3.1本设计的目的和意义2
1.3.2方案设计2
第2章机械部分的设计与实现
2.1总体设计
2.2主传动部分设计
2.2.1电机的选择
2.2.2主传动方式选择
2.2.3带传动的设计计算
2.2.4小带轮的结构设计
2.2.5大带轮的结构设计
2.3主轴部件的设计
2.3.1轴的材料选取和结构图
2.3.2计算主轴上的功率、转速、转距
2.3.3初定轴的最小直径
2.3.4轴的结构尺寸确定
2.3.5轴承的设计
2.3.6主轴支承方案的确定
2.3.7主轴的校核计算
2.3.8轴承的校核
2.4键的选择和校核
2.4.1键的选择
2.4.2键的校核
2.5刀具的设计
2.5.1新月型刀具
2.5.2圆盘刀具
2.5.3刀具的最后设计
2.5.4料斗的设计
第3章机架的设计
3.1机架设计要求
3.2机架材料的选用及壁厚选择
3.3机架整体设计
第4章总结
4.1整机结构说明
4.2使用及维护方法27
参考文献28
致谢30
附录1英文文献附录2中文翻译
第1章绪论
1.1前言
蔬菜是人生活中必不可少的营养丰富的食品之一,可为人体提供必需的维生、矿物质、膳食纤维等有益于人体健康的功能成分。
随着人们生活水平的不断提高,生活节奏加快,对食用方便、营养丰富、经过加工的精细蔬菜的需求越来越大,对产品的品质要求越来越高。
蔬菜出口在我国起步虽晚,但由于中国蔬菜富含营养、品种齐全、质优价廉,深受各国消费者的青睐,因而近几年蔬菜出口发展十分迅速,己成为创汇农业的支柱产业。
坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
随着现在的快餐业迅速崛起,对茎块的食物的需求越来越多。
像土豆薯条、薯片等休闲食品的消费急剧增长。
这给茎块食物的加工带来了勃勃生机与活力。
在茎块作物的加工过程中需将其切成片。
因此切菜机应运而生。
按刀片安装形式的不同切菜机可以分为盘刀式、滚刀式和离心式三种。
蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
1.2国内外的发展
1.2.1国外的发展
国外的切菜机技术始于六十年代,到七十年代已经发展成熟,八十年代中期,大部分切菜机都可以加工直径125mm以上的蔬菜,象瑞士的迈尔-布格耶斯公司的卧式内圆切菜机,切割蔬菜直径最大可以达到304.8mm。
八十年代中期后的一、两年,切菜技术发展到了鼎盛时期,相当多的多功能全自动切片机相继商品化。
从而诞生了世界上一些著名的切菜机厂家,如瑞士Meyer-BurgerAG公司的TS系列机,日本TokyoSemitsu株式会社的TSK(若干)系列机,日本OkamotoMachine株式会社的ASM系列机,美国STC公司的STC系列机等。
发展到现在,就切菜机的功能而言,已经相当齐全,而且复合化,切菜的方式也多种多样。
買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
1.2.2国内切菜机技术的发展概况我国的切菜机技术始于七十年代初期,目前我国切菜机的主要方式有以下几种:
(1)直线往复式切菜机。
直线往复式切菜机的结构简单,但效益低。
因此它应用于工作要求不高、效益低的场合。
綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
(2)圆盘旋转式切菜。
圆盘旋转式切菜机的机构简单也有较高的生产效益,因此它
广泛应用于各种场合
(3)圆形(内圆切片的外圆切片)切菜。
圆形式切菜机有很高的工作效率,但是结构复杂,设计较困难,因此它应用于工作效率要求相当高的专业领域。
我国的切菜的研究开发方面虽然已有30年的历史,近几年来切菜机的研制发展也非常迅速,但是与发达国家相比目前仍然有一定的距离,研制的切菜机没有得到大面积推广应用。
驅踬髏彦浃
绥譎饴憂锦。
1.3本设计的目的、意义及方案设计
1.3.1本设计的目的和意义
针对目前切菜机噪音大、电气化程度低、成本高、刀具的磨损大、不能切叶类蔬菜、切片或切丝的形状不规则、厚度不均等缺点,本次设计将对噪音大,成本高,切片切丝的形状不规则、厚度不均来进行改进。
猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
1.3.2方案设计
方案一:
直线式多用切菜机
1.结构及原理图
图1是直线式多用切菜机原理图,该装置的主要工作部分由切刀1、压蔬菜锟2、锟筒3、运送带4和压蔬菜轮5组成。
在工作过程中,蔬菜由进料处由传送带3输送,并通过压蔬菜锟2和压蔬菜轮5进行压紧,然后由旋转圆盘刀具1进行切削。
其中压蔬菜轮5可以上下移动。
锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
2
4
1-旋转圆盘切刀2-压蔬菜辊3-辊筒4-运送带5-压蔬菜轮
2.该方案的优缺点
优点:
一是设计先进,节能高效居同类产品领先水平;二是对蔬菜的体型大小要求不是很严格。
缺点:
一是电机调速精度低,切丝长度不易控制;二是噪音大,电气化程度低,成本高。
方案二:
离心式切菜机
1.结构及工作原理图
图2是离心式切菜机原理图,该装置的主要工作部分由切片厚度调节旋钮1、拨动臂2、切片筒3和刀片4组成。
在工作过程中,蔬菜通过进料处放入,通过拨动臂2使蔬菜高速旋转,利用离心力使蔬菜紧切切片筒3由刀片4进行切削。
其中切菜的厚度可以通过切片厚度调节旋钮1来进行调节。
構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
1-切片厚度调节旋钮2-拨动臂3-切片筒4-刀片
图2离心式切菜机原理图
2.该方案的优缺点
优点:
一是具有结构紧凑、合理和操作简便;二是调整维修方便。
缺点:
一是对刀具的磨损大。
二是不能切叶类蔬菜。
方案二:
旋转式切菜机
1.结构及工作原理图
图3是旋转式切菜机原理图,该装置的主要工作部分由料斗1、叶轮及其刀片2、
电动机3、皮带机皮带轮4和传动轴5。
在工作过程中,蔬菜在向上倾斜的料斗1内依靠重力自动向下运动,通过利用电动机3带动皮带机皮带轮4和传动轴5运动,然后由叶轮及其刀片2对蔬菜进行旋转切削。
輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
4
1
1-料斗2-叶轮及其刀片3-电动机4-皮带机皮带轮5-传动轴
图3旋转式切菜机原理图
2.该方案的优缺点
优点:
结构紧凑、坚固耐用、易于维修和更换刀具、可提高生产率、降低劳动强度
缺点:
切片或切丝的形状不规则,厚度不均
方案的确定:
对比上述三种方案,可以发现,方案三体型较小,操作方便,相比其他两种方案清
洗简单,成本较低,适用于家庭,食堂,饭馆使用,而且固定可靠,设计简单。
结合上述三种方案的对比,本设计将采用方案三完成切菜机相关参数的理论计算和对比。
尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
第2章机械部分的设计与实现
这一章主要介绍本切菜机系统的机械部分,包括主运动和进给运动方式的设计和实现,以及各主要零部件的校核计算。
识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
2.1总体设计
图2-1是旋转式切菜机原理图,该装置的主要工作部分由料斗1、叶轮及其刀片2、电动机3、皮带机皮带轮4和传动轴5。
在工作过程中,蔬菜在向上倾斜的料斗1内依靠重力自动向下运动,通过利用电动机3带动皮带机皮带轮4和传动轴5运动,然后由叶轮及其刀片2对蔬菜进行旋转切削。
凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。
5
1
3
4
1-料斗2-叶轮及其刀片3-电动机4-皮带机皮带轮5-传动轴
图2-1旋转式切菜机原理图
22主传动部分设计
2.2.1电机的选择
目前最常用的主要是交流电动机,它可分为两种:
1•三相异步电动机。
2•单相交流
电动机。
第一种多用在工业上,而第二种多用在民用电器上。
下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理起先,形成一个闭合的笼型绕组。
定子三相绕组可接成星形,也可以接成三角形。
恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
综上分析可知,三相异步电动机的基本工作原理是:
(1)三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。
(2)转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流。
(3)转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用,从而形成电磁转矩,驱使电动机转子转动。
经查阅手册及相关资料,只要刀盘轴转矩满足T〉5N.m,即可满足一般蔬菜的切
削。
由于刀盘太快了反而不好,不能保证质量,初步拟定转速450r/min,取转矩T=15N.m鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
「=9550
n'(2.1)
T'
p'0.707kW=707W
9550(2.2)
由于课题要求使用三相异步电动机,所以选用三相异步电动机,额定电压380V。
查阅机械课程设计手册,可选用小功率异步电动机丫系列。
该系列的特点是单相
电容起动,起动力矩大,起动电流小,适用于满载起动的机械。
这样在进行蔬菜切削时完全可以将蔬菜放进料斗以后在开动机器。
硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
根据功率和转速,由机械设计课程设计手册查出的电动机型号有以下两种传动比选择方案符合,如下表据机械设计课程设计手册可知有:
阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。
表2-1电动机的类型
万案
电动机型号
额定功率/W
电压/V
转速r/min
电机质量kg
1
Y801-2
0.75
380
2830
16
2
Y802-4
0.75
380
1390
18
综合考虑电动机和传动装置的尺寸,质量以及传动比。
采用V带传动,采用第二
种方案,设计V带传动比为3即可,不必另外安装减速器。
故采用第二种方案。
因此选定电动机的型号是丫802-4。
氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。
该电动机的主要外型和安装尺寸如下表2-2:
图2-2主电机外形图
址'
表2-2电动机主要外形尺寸
中心高
外形尺寸安装尺寸地脚螺栓孔轴伸尺寸装键部位尺
直径寸
80
285X165X170125X10010406
其主要外形安装尺寸如图2-2
222主传动方式选择
常见的传动类型有链传动、齿轮传动和带传动。
链传动的优点:
能够保证准确的传动比,压轴力较小,传递功率大,过载能力强;能在低速重载高温条件下及尘土大的情况下良好工作,传动效率高。
缺点是:
工作中有
冲击和噪声,磨损后易发生跳齿,链条的铰链磨损后,使节距变大造成脱节,安装和维护要求较高。
釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
齿轮传动的优点是:
能保证瞬时传动比恒定,平稳性高,传递运动准确可靠,传递的功率和速度范围较大,结构紧凑,工作可靠,可实现较大的传动比,传动效率高,使用寿命长。
缺点是:
造价较高,制造、安装成本高。
怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
带传动的优点是;结构简单,适于两轴中心距较大的场合,造价低廉,并且带富有弹性,可缓冲吸振,传动平稳无噪声。
缺点是:
传动带需张紧在带轮上,需要专门的张紧措施,且对轴和轴承的压力较大,传动效率较低(一般0.94~0.96)。
谚辞調担鈧谄动禪泻類。
考虑到切菜机要求传动平稳,并且结构简单,成本较低,所以选择带传动。
在带传动中,有平带传动,V带传动,多楔带传动和同步带传动。
其中V带传动
应用最广。
V带的横截面呈等腰梯形,带轮上也做出相应形状的轮槽,传动时,V带只
和轮槽的两个侧面接触,所以在相同的张紧力下,V带能产生更大的摩擦力,并且V
带传动的传动比较大(i<7)结构紧凑,现已标准化和大量生产,因此选择V带传动。
V带种类中选择普通V带,其当量摩擦因数大,工作面与轮槽粘附性好,允许包角小,适用于小功率传动。
嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
结合电机的选择结果,最终确定传动方式为电机通过传动比i=3的普通V带驱动
主轴转动。
2.2.3带传动的设计计算
(1)确定计算功率
计算功率是根据传递功率,并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素影响而确定的,即
Pd二KaP(2.3)
式中,Pd为计算功率,传递功率P在此为步进电机最大功率,Ka为工作情况系数,查机械设计手册[13]得Ka=1.1。
熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
步进电机最大功率按下式计算:
(2.4)
式中,Pw指工作机所需最大工作功率,a指电动机至工作机的传动总效率
Tn1248^200
Pw=3Tmaxmax=31=0.078kW
95509550
=i2=0.950.98=0.931
代入式(2.4)中得P=0.084kW,将其代入式(2.3)中得Pd=0.092kW
(2)选择带型
普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E、F七种带型,截面高度与节宽的比值为0.7。
根据Pd和小带轮的转速n'确定带型,查机械设计手册[14],选择A型带。
鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
V带和带轮有两种尺寸制,即有效宽度值和基准宽度值。
普通V带是基准宽度制用带。
根据机械设计手册[14]表《V带(基准宽度制)的截面尺寸》查得A型带的截面尺寸为:
节宽bp=11mm,b=13mm,h=8.0mm,楔角a=40。
如图所示:
纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
b
图2-3带截面示意图
(3)传动比
式中,ni为小带轮转速,n2为大带轮转速
(4)小带轮基准直径
按照机械设计手册[14]表《普通和窄V带(基准宽度制)直径系列》选取小带轮的直径
dd1=75mm。
(5)大带轮基准直径
dd2ddi(2・5)
1-名
式中,dd2为大带轮的基准直径,&为弹性滑动率,取0.02,代入公式(2.3)得dd2=246.5mm,再根据机械设计手册[1《普通和窄V带(基准宽度制)直径系列》选取标准值dd2=265mm。
颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。
⑹带速
5.46二max
v=兀ddini
V一60汇1000
普通V带Vmax=25~30m/min符合条件
(7)初定轴间距
0.7(dd1'dd2)-a°-2(dd1dd2)
要求结构尽量紧凑,取>0二250mm
(8)所需带基准长度
n(265_75)2
=2250(75265)
24250
=1067.9mm
根据机械设计手册
[14]表《普通基准长度系列》选取相近长度,选取实际长度
L
d0
=2二0•—(ddi
■dd2)
(dd2—dd1)
4ot0
Ld=1000mm
(9)实际轴间距
:
0
二250
1067.9-1000
2
=216mm
安装时所需最少轴间距
:
min=:
-0.015Ld=216-0.0151000=201mm
张紧或补偿伸长所需最大轴间距
:
max二:
-0.03Ld二2160.031000二246mm
(10)小带轮包角
:
=180一dd2一也157.3=180-2657557.3二147120
216
符合要求。
(11)单根V带所传递的额定功率
R是〉=180、载荷平稳时,特定基准长度的单根V带基本额定功率。
根据带型和
n1查机械设计手册[14]表《A型V带额定功率》得R=0.27kW。
濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
(12)传动比i工1时的额定功率增量
根据带型、i和m查表《A型V带额定功率》得0.05KW。
(13)V带根数
z巴(2.6)
(R+AR)KaKL
式中,Ka为小带轮包角修正系数,根据小带轮包角:
1查机械设计手册[14]表《小带轮包角修正系数》得Ka=0.91,Kl为带长修正系数,根据带长Ld查机械设计手册[14]表《普通V带带长修正系数》得Kl=0.96,代入(2.6)中得:
銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。
2.95
0.85
(0.270.05)0.910.96
因此需要三根带
(14)单根V带的预紧力
(2.7)
[14]表《V带每米长的质量》得
25p
F0=500
(1)dmv2
Kazv
式中,m为V带每米长的质量,查机械设计手册m=0.06kg/m-1,代入(2.5)式中得:
挤貼綬电麥结鈺贖哓类。
2.50.852
F0-50Q1)0.065.46-48.2N
0.8935.46
(15)作用在轴上的力
147°Fr=2F°zsin—=248.23sin277.3N
22
2.2.4小带轮的结构设计
设计带轮应满足以下要求:
质量小,结构工艺性好;无过大的结构内应力;质量均匀,转速高时要进过动平衡;轮槽工作面要精细加工;以减少带的磨损;各槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以使载荷分布均匀。
赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。
(1)首先选择带轮的结构形式。
V带轮典型的结构形式有实心、辐板(或孔板)和椭
圆轮辐三种。
由于带轮基准直径较小,选择实心式。
塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。
(2)由于前面所选带型为A型,与之相配的带轮轮槽也为A型,图2-4是查机械设计手册[14]表《V带轮轮缘尺寸》所得的小带轮结构示意图,其尺寸如下:
裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。
图2-4小带轮结构示意图
基准宽度b1=11mm;基准线上槽深hamin=2.7mm;基准线上槽深hfmin=11mm;槽间距e=15±).3mm;第一槽对称面至端面的最小距离fmin=9mm,由于电机轴键槽长
22mm,选择f=10mm;槽间距累积极限偏差±).6mm;带轮宽;毂长L=(1.5〜2)d,当B<1.5d时,取L=B,因此L=50mm;外径d2=d12h^=80.5mm;轮槽角=34;轮槽角的极限偏差±.5。
仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。
2.2.5大带轮的结构设计
大带轮的设计与小带轮类似,可确定其部分尺寸如下:
基准宽度d=8.5mm;基准线上槽深hamin=2mm;基准线上槽深hfmin=7mm;槽间距e=15±).3mm;第一槽对称面至端面的最小距离fmin=7mm,取f=11mm;槽间距累积极限偏差±).6mm;带轮宽;毂长L=(1.5〜2)d,当B<1.5d时,取L=B,因此L=50mm;外径da二dd2ha=15022=154mmd2=d120=270.5mm;轮槽角「=38;轮槽角「的极限偏差±).5。
绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。
由于主轴轴径未知,还不能确定大带轮的结构形式以及其他尺寸。
2.3主轴部件的设计
2.3.1轴的材料选取和结构图
选取轴的材料为45号钢,调质处理。
根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺,确定轴的结构如图2-5:
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