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河北科技師范學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
土豆切絲機的設(shè)計
院（系、部）名 稱 ： 歐美學(xué)院機電科學(xué)與工程系
專 業(yè) 名 稱： 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名： 李澤開
學(xué) 生 學(xué) 號： 9313120112
指 導(dǎo) 教 師： 鄭玉才
2015年 12月 25 日
河北科技師范學(xué)院教務(wù)處制
一、主要研究內(nèi)容
1.了解當(dāng)前土豆切絲機的種類及優(yōu)缺點和發(fā)展前景。
2.確定出土豆切絲機的工作原理，構(gòu)建切絲機的總體方案的設(shè)計，包括驅(qū)動方式的選擇，電機及電池的選擇，傳動機構(gòu)設(shè)計。
3.切絲機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括軸承設(shè)計、機身設(shè)計、刀盤設(shè)計、零部件設(shè)計及運用到的傳動機構(gòu)中齒輪的設(shè)計。
4.確定設(shè)計中的各個參數(shù)并對其進(jìn)行校核。
5.通過Pro/E進(jìn)行建模和仿真。
二、基本要求
按時完成各個階段的任務(wù)，完成切絲機的三維設(shè)計，以及運動仿真，完成開題報告，文獻(xiàn)綜述，外文翻譯等各項任務(wù)。
三、工作進(jìn)度
2015年11月-2015年12月 根據(jù)任務(wù)書，收集資料完成開題報告；
2015年12月-2016年01月 完成文獻(xiàn)綜述，外文翻譯；
2016年01月-2016年04月 查詢資料完成設(shè)計思路及框架，確定合理方案；
2016年04月-2016年05月 完成設(shè)計計算，圖紙，說明書；
2016年5月下旬 修改完善，準(zhǔn)備答辯；
2016年5月底至6月初 畢業(yè)設(shè)計答辯，總結(jié)、修改、完善，提交全部畢業(yè)設(shè)計材料。
四、參考文獻(xiàn)
[1]丁銘,于嘉,勿日汗.土豆逐漸成為我國第四大主糧作物[J],半月譚網(wǎng).2015.2.16
[2]厲建國、趙濤.食品加工機械[M].成都.四川科學(xué)技術(shù)出版社出版.1984.130-152
[3] 許學(xué)勤.食品工廠機械與設(shè)備[M]. 北京.中國輕工業(yè)出版社.2008.138-142
[4] 馬海樂.食品機械與設(shè)備[M]. 北京.中國農(nóng)業(yè)出版社.2004.75-85
[5] 肖旭霖. 食品機械與設(shè)備[M]. 北京.科學(xué)出版社.2006.75-8
[6] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.實用機械設(shè)計手冊[M].北京.中國農(nóng)業(yè)機械出版社.1984
[9] 龐聲海、饒應(yīng)昌.飼料加工機械使用與維修[M].北京.中國農(nóng)業(yè)出版社.2000.
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指導(dǎo)教師簽名： 教學(xué)部主任審查簽名：
上圖是所設(shè)計土豆切絲機的簡圖，上半部分是切片機構(gòu)，每次從入料管道放入一個土豆，入料管道只允許一個土豆通過，然后刀盤旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切割，刀盤可以由電機直接帶動，刀盤轉(zhuǎn)速由刀片每切完一次土豆到切剩下的土豆完全貼至墊片所需的時間確定，即刀盤每選擇一周對土豆完成四次切割，刀片數(shù)量可以更改。下方的管道也是只允許一個土豆片通過，管壁要窄，使單個土豆片在下落過程中不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
下半部分是切絲機構(gòu)，由一個個跟光盤似的刀盤組成，由相鄰刀盤之間的距離決定，圖三是切絲刀盤的俯視圖，對立的兩個刀盤之間緊挨但不擠壓，由單個刀盤的數(shù)量和刀盤間所加墊片的數(shù)量決定切絲的厚度和數(shù)量。刀盤由長鍵固定在軸上。兩個刀盤組相交一點。我在途中為了簡單花的帶傳動，應(yīng)該用齒輪傳動更簡單。切絲刀盤的轉(zhuǎn)速等于土豆片下落至刀盤時的速度。
需要計算出各項參數(shù)，如切片時的阻力，阻力矩，功率損耗，機械效率等選出切片電機，選出切絲電機。還有軸和鍵和齒輪的設(shè)計，及相關(guān)校核。如有需要時選出軸承。
畫圖：裝配圖（指導(dǎo)老師說0號紙兩張），還有各零件三視圖，如切片刀盤，單個切絲刀片，齒輪，軸，鍵，箱體相關(guān)結(jié)構(gòu)等。
需要查重。
課題：土豆切絲機設(shè)計 學(xué)生姓名 XXXXXX 學(xué) 號 XXXXXX 所在學(xué)院 XXXXXX 專 業(yè) XXXXXX 班 級 XXXXXX 指導(dǎo)教師 XXXXXX 摘 要 近幾年來，隨著國內(nèi)外土豆絲市場需求量的不斷增加，我國一些地方也相 繼對土豆切絲機械化方面進(jìn)行一些研究。目前，我國土豆絲的加工仍然采用半 自動化或人工的方法。這種加工方法既浪費大量的人力、物力，而且在操作過 程中也存在極大的安全隱患，并且勞動強度大，生產(chǎn)效率低，加工的土豆絲不 均勻。 為此，本文研究一種成本低，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，省時、省力、安全、生產(chǎn) 率高的土豆切絲機。 土豆是人體所必需的一種食品，而且食用方法多樣。所以要把土豆加工成 各種形狀（如：條狀、片狀等等） ，單單靠人工來完成既費時、費力而且也不好 加工。目前，多功能切菜機多為價格昂貴的大型設(shè)備，不適用于農(nóng)民個體生產(chǎn) 及小型工廠的食品加工；為克服這種缺點，我查閱了大量相關(guān)的文獻(xiàn)資料，通 過對各種小型切菜機性能的分析及比較，經(jīng)過理論計算及校核，設(shè)計了一種小 型多功能切菜機。該機主要由進(jìn)料斗、下料斗、切削刀及刀片、及動力源 電動機組成，工作原理主要是利用土豆的自由落體實現(xiàn)進(jìn)料，通過切削刀旋轉(zhuǎn) 將下料斗中的蔬菜進(jìn)行切片、切絲，最后成品由出料口出料。該機將原有的多 功能切菜機進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了能夠連續(xù)進(jìn)料和出料，片厚度、絲粗細(xì)調(diào) 的功能，具有生產(chǎn)率高、功耗低、安全可靠、加工質(zhì)量好等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：土豆；切削；電動機 Abstract In recent years, with the increasing demand for domestic and international potato market, and some places in China have also shredded potato mechanization some research. At present, Chinas potato processing still using manual or semi-automated methods. This processing method not only waste a lot of manpower and material resources, but also during operation, there are also a great security risk, and labor- intensive, low productivity, and processing of potatoes wire uneven. To this end, this paper Study of a low cost, simple structure, easy to operate, saving time, effort, safe, highly productive potato cutters. Potatoes are a food necessary for the body, and eating methods varied. So should the potatoes processed into various shapes (eg: strip, sheet, etc.), simply rely on manual to complete time-consuming, laborious process and is not good. At present, multi-functional Shredder mostly expensive large equipment, the production does not apply to individual farmers and small food processing plants; To overcome this disadvantage, I looked up a number of related documents, through a variety of small vegetable analysis and comparison of machine performance, through theoretical calculations and checking, designed a small multi-purpose shredder. It consists of a hopper, under the hopper, cutting knives and blades, and power source - electric motor, the working principle is the use of feed potatoes freefall realized by rotating the cutting blade under the hopper slicing vegetables, shredded, the final product from the discharge port discharge. The original multifunction machine Shredder optimized design, implementation, and can continuously feed the material, thickness, the thickness of the wire transfer function, high productivity, low power consumption, safe, reliable, good processing quality, etc. advantage. Key words：Potatoes; cutting; electric motor 目 錄 摘 要 ..................................................................................................................................................... ABSTRACT............................................................................................................................................ 第 1 章 緒論 ...........................................................................................................................................1 1.1 研究背景與意義 ............................................................................................................................1 1.2 研究內(nèi)容 ........................................................................................................................................1 第 2 章 土豆切絲機現(xiàn)狀以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究 ...............................................................................2 2.1 國內(nèi)外土豆切絲機研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................2 2.3 土豆切絲機現(xiàn)狀分析 ....................................................................................................................2 第 3 章 土豆切絲機的結(jié)構(gòu) .....................................................................................................................4 3.1 整機的結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................................4 3.2 土豆入料機構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................................................6 3.2 土豆切片機構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................................................7 3.3 設(shè)計方案的選擇 ..........................................................................................................................9 第 4 章 動力機構(gòu)的設(shè)計及電動機的選擇 ...........................................................................................10 第 5 章 主要參數(shù)與零部件設(shè)計 ...........................................................................................................13 5.1 電機的選用 ..................................................................................................................................13 5.2 帶傳動的設(shè)計計算 ....................................................................................................................13 5.3 主軸的設(shè)計計算 ..........................................................................................................................14 5.4 縱向小割刀的設(shè)計 ......................................................................................................................18 第 6 章 主要結(jié)論與展望 .......................................................................................................................19 6.1 主要結(jié)論 ......................................................................................................................................19 6.2 存在的問題 ..................................................................................................................................19 6.3 進(jìn)一步研究的展望 ......................................................................................................................20 結(jié)束語 .....................................................................................................................................................21 致謝 .........................................................................................................................................................22 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................23 1 第 1 章 緒論 1.1 研究背景與意義 土豆是人生活中必不可少的營養(yǎng)豐富的食品之一，可為人體提供必需的維 生、礦物質(zhì)、膳食纖維等有益于人體健康的功能成分。隨著人們生活水平的不 斷提高，生活節(jié)奏加快，對食用方便、營養(yǎng)豐富、經(jīng)過加工的土豆的需求越來 越大，對產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來越高。土豆出口在我國起步雖晚，但由于中國土 豆富含營養(yǎng)、品種齊全、質(zhì)優(yōu)價廉，深受各國消費者的青睞，因而近幾年土豆 出口發(fā)展十分迅速，己成為創(chuàng)匯農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。 調(diào)查結(jié)果顯示，目前我國土豆加工機械卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于土豆出口的發(fā)展，現(xiàn) 在主要靠合資外方從國外進(jìn)口，價格昂貴。而這種土豆切絲機不僅僅只適用于 土豆，還可以用于如胡蘿卜、黃瓜、地瓜、榨菜等的切片、切絲等。要對土豆 個頭的大小無特殊要求，可方便的調(diào)整調(diào)整土豆絲的粗細(xì)。切出的土豆絲粗細(xì) 均勻，口感同手工切的一樣，同時保證干凈衛(wèi)生。 加快蔬菜機的發(fā)展，提高企業(yè)技術(shù)裝備水平，無疑將成為山東蔬菜出口發(fā) 展的戰(zhàn)略突破口，增值增效潛力巨大。本課題旨在研制一種高效、可靠、實用、 多功能蔬菜加工機械，重點解決我國蔬菜加工機械功能單一、進(jìn)口機械價格昂 貴的問題。 本文這種土豆切絲機的使用方便又有效快捷。首先就是電源，選用 220 伏 市電為動力。另外就是操作方便，一人就可以操作。 土豆切絲機目前市場上也有銷售。它適應(yīng)的范圍比較小，主要適合于小塊 莖土豆的切絲，另外就是大型的土豆切絲機，但它是針對于加工生產(chǎn)的。 因此，一臺方便普遍適用的土豆切絲機的問世無疑會給人們的生活帶來很 大的方便。 1.2 蔬菜加工機械的種類 （1）多功能旋轉(zhuǎn)式切菜機，其原理是使需要的切的蔬菜高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力 使蔬菜緊貼刀片進(jìn)行加工，是一個蔬菜加工行業(yè)、食品行業(yè)、脫水蔬菜廠、速 凍食品二次加工常用的機器。使用它可將有固定形狀的如：芥菜、蘿卜、土豆 2 等塊切制成所需要厚度的片和絲，一般采用防腐鋁外殼及高級合金刀片，具有 結(jié)構(gòu)緊湊、合理、操作簡便、調(diào)整維修方便、耐腐蝕的特點。其缺點是：切片 或切絲的形狀不規(guī)則。厚度不均。 （2）離心式切菜機采用先進(jìn)工作原理，其特點為結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用、易于維 修，可提高生產(chǎn)率，降低勞動強度，對蘿卜、土豆、白薯、圓白菜等根莖類可 加工成菜絲、菜條、菜片、廣泛適合大、中型醬菜廠和速凍食品廠使用。 （3）切丁機性能優(yōu)于其它機器，可一道工序完成塊條的加工，省時省力，操做 方便，適合芥菜、蘿卜、黃瓜（包括咸制黃瓜） 、土豆、洋蔥、香瓜、胡蘿卜、 蘋果等圓形蔬菜、水果的加工。該機特點是機構(gòu)緊湊、設(shè)計先進(jìn)，使用方便， 能耗低效率高 （4）圓盤切菜機是醬菜加工業(yè)、食品行業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品二次加工的主要機械設(shè)備之 一。它將芥菜、蘿卜等固有形狀的塊莖切成片，兩現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后呈交錯 90 度切口。 該機特點是一臺結(jié)構(gòu)新穎，技術(shù)先進(jìn)，操作方便，安全可靠和具有較高效率的 生產(chǎn)設(shè)備。 （5）直線式多用切菜機，本機模擬手工切菜原理，采用無級調(diào)節(jié)機構(gòu)和離心式 切片機構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)研制而成復(fù)合式多用切菜機，廣泛適合用于各種根、莖、 葉、絲、菱形、曲線等多種食品加工的花樣。該機設(shè)計先進(jìn)，節(jié)能高效具同類 領(lǐng)先水平。其缺點是電機調(diào)速精度低，切絲長度不宜控制，噪音大，電氣化程 度低，成本高 1.3 研究內(nèi)容 本文將進(jìn)行自動售賣機的創(chuàng)新設(shè)計，以下是將要在本課題中研究的內(nèi)容： 1、闡述課題研究的來源、目的、意義以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 2、調(diào)研土豆切絲機市場，發(fā)現(xiàn)問題。 3、具體闡述土豆切絲機設(shè)計流程。 4、總結(jié)本文。 本課題主要是土豆切絲機設(shè)計，首先設(shè)計三維模型，通過模型得到創(chuàng)新解 決方案。 3 第 2 章 土豆切絲機現(xiàn)狀以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究 2.1 國內(nèi)外土豆切絲機研究現(xiàn)狀 隨著我國改革開放蔬菜加工出口的崛起各種不同類型加工機械有了很大發(fā) 展開發(fā)研制的廠家也比較多。從我們文獻(xiàn)檢索情況來看國內(nèi)單一功能的蔬菜加 工機械品種較多功能可靠但開發(fā)多功能加工機械的廠家?guī)缀鯖]有即使所謂的多 功能蔬菜加工機械其實也是生產(chǎn)同類型的產(chǎn)品只不過是針對不同的原料而講是 多功能。生產(chǎn)上除了靠昂貴的進(jìn)口機械外主要靠手工加工和醬菜機械或飲事機 械來代替加工成型不規(guī)則成品率低浪費大不能滿足日益迅速發(fā)展的蔬菜加工出 口的需要。國內(nèi)蔬菜深加工的研究尚屬起步階段對蔬菜的品質(zhì)和綜合利用的研 究與應(yīng)用無成熟經(jīng)驗。對蔬菜成型機械的研究尚屬空白不能滿足日益迅速發(fā)展 的蔬菜加工出口的需要。 下圖為國內(nèi)現(xiàn)有的切絲機： 國外情況: 國外蔬菜生產(chǎn)機械化具有 6 個突出特點:1.蔬菜機械大型化;2. 機械自動化:3.使用高技術(shù);4.廣泛應(yīng)用多功能機械;5.質(zhì)量穩(wěn)定可靠 使用壽命 長;6 售后服務(wù)好。 2.3 土豆切絲機現(xiàn)狀分析 蔬菜的深加工先進(jìn)的工業(yè)化國家起步較早 設(shè)備先進(jìn) 有規(guī)范的檢驗標(biāo)準(zhǔn) 但因其設(shè)備昂貴用戶難以承受 加之一些先進(jìn)的加工技術(shù)對我們保密 致使我 們不少的蔬菜出口后需要二次加工 效益流失嚴(yán)重。 4 本課題旨在研制一種可加工絲條、片、塊、醬菜等不同類型的多功能加工 機械 具體內(nèi)容如下: (1) 研究合理的切削裝置滿足切絲的需要 2 組刀具具有單獨控制性調(diào)整方便 以完成多種形狀的加工。且規(guī)格尺寸在一定范圍內(nèi)可調(diào)確保高效、耐用操作方 便: (2) 由于蔬菜的種類多種多樣各種蔬菜的物理特性不同為了保證研制適合加工 各種不同形狀的物料蔬菜的輸送和固定是非常重要的工作條件因此必須研制合 理的送料機構(gòu)。 (3) 研制合理的傳動機構(gòu)要求簡練、新穎、實用.根據(jù)我國的國情在部件的原理 和結(jié)構(gòu)的設(shè)計中以操作維修方便和降低成本為主要研究方向?qū)で蠛侠淼墓ぷ髟?理要求功能多樣化;對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計以高效、節(jié)能、通用和工作可靠為目標(biāo): (4)設(shè)計能加工土豆切絲的刀具。 因此本文通過對各種小型切菜機性能的分析及比較，經(jīng)過理論計算及校核， 設(shè)計了一種小型多功能切菜機。該機主要由進(jìn)料斗、下料斗、切削刀及刀片、 及動力源電動機組成，工作原理主要是利用土豆的自由落體實現(xiàn)進(jìn)料，通 過切削刀旋轉(zhuǎn)將下料斗中的蔬菜進(jìn)行切片、切絲，最后成品由出料口出料。該 機將原有的多功能切菜機進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了能夠連續(xù)進(jìn)料和出料，片厚 度、絲粗細(xì)調(diào)的功能，具有生產(chǎn)率高、功耗低、安全可靠、加工質(zhì)量好等優(yōu)點。 5 第 3 章 土豆切絲機的結(jié)構(gòu) 3.1 整機的結(jié)構(gòu) 切割土豆的方法有兩種，一種是固定土豆移動刀片的方法，另一種是固定 刀片移動土豆的方法，前者切割土豆時刀片的方位可能發(fā)生變化，影響土豆絲 的加工質(zhì)量，故采用后者。 機構(gòu)原理圖 3-1 如下： 圖 3-1 機構(gòu)原理圖 首先是切刀方案的選擇，切絲機主要由機架、電動機、帶傳動、齒輪傳動、 滑道、刀片架、進(jìn)料斗、喂入機構(gòu)、出料機構(gòu)等組成。在機架上安置電動機、 喂入裝置、出料機構(gòu)?；乐卸斯潭ǖ镀?，刀片架左右端固定橫刀片夾，下 端固定兩把豎向?qū)伒镀?，橫刀片與豎刀片之間構(gòu)成若干個同等的小矩形格， 形成網(wǎng)式刀片格式。如此只需將縱向割刀卸下就可切片了。 上半部分是切片機構(gòu)，每次從入料管道放入一個土豆，入料管道只允許一 個土豆通過，然后切片刀旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切割，切片如圖 3-2 所示，刀盤可以由電機 直接帶動，刀盤轉(zhuǎn)速由刀片每切完一次土豆到切剩下的土豆完全貼至墊片所需 的時間確定，即刀盤每選擇一周對土豆完成四次切割，刀片數(shù)量可以更改。下 方的管道也是只允許一個土豆片通過，使單個土豆片在下落過程中不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。 6 下半部分是切絲機構(gòu)，由一個個跟光盤似的刀盤組成，由相鄰刀盤之間的 距離決定，圖 3-3 是切絲刀盤的俯視圖，對立的兩個刀盤之間緊挨但不擠壓， 由單個刀盤的數(shù)量和刀盤間所加墊片的數(shù)量決定切絲的厚度和數(shù)量。刀盤由長 鍵固定在軸上。兩個刀盤組相交一點。我在圖中為了簡單的帶傳動，應(yīng)該用齒 輪傳動更簡單。切絲刀盤的轉(zhuǎn)速等于土豆片下落至刀盤時的速度。 圖 3-2 切片刀 圖 3-3 切絲刀 而后又是土豆絲粗細(xì)的調(diào)節(jié)遇到了難題，其實調(diào)節(jié)并不難實現(xiàn)，關(guān)鍵是要 操作方便。也存在切刀和下料斗壁間隙的問題，這也很是個問題，這是保證土 豆切削的最后部分能否完成切削的關(guān)鍵問題。通過更換縱向割刀當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)， 但必要時候還是要調(diào)節(jié)切片刀的。 最后決定將切片刀與軸位置固定。調(diào)整刀盤在軸上的位置來實現(xiàn)切片的薄 厚，這也是切絲粗細(xì)改變的關(guān)鍵之一。 三維建模圖如下： 7 整機的結(jié)構(gòu)如圖 3-4。 1.腳輪 2.出料機構(gòu) 3. 內(nèi)六角螺釘 4.機架 5.平墊片 6.彈性墊片 7.外六角螺釘 8.放料口 9.切片刀 10.切片刀刀架 11.鍵 12.電機 1 13.電機安裝座 14.齒輪 15.皮帶 16.小帶輪 8 17.軸承 18.切絲到 19.大帶輪 20.頂板 圖 3-4 土豆切絲機的結(jié)構(gòu) 3.2 土豆入料機構(gòu)設(shè)計 由于蔬菜種類很多，有葉莖類的軟菜，又有根莖類的硬菜，也有塊根狀小 型的，總起來說形狀千奇百怪，尺寸與剛度也相差很大。因此，要想有效地切 削蔬菜，有效地定位與輸送是加工的關(guān)鍵。以前我們采用手動加工時，輸送浪 費了大量的人工與物力，由于這幾年人工費地提高，手動己遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于形勢。 并且手動加工不規(guī)則，成品率低，不衛(wèi)生等等缺點，迫切要求設(shè)計一種既能輸 送有效定位、適合多種蔬菜的輸送機構(gòu)，以實現(xiàn)規(guī)則的加工，適應(yīng)出口蔬菜的 要求。本設(shè)計較大的圓形通道，使得能夠適應(yīng)不同形狀大小的土豆。如圖3-5所 示。 圖3-5 土豆切絲機入料示意圖 9 3.2 土豆切片機構(gòu)設(shè)計 眾所周知，切割金屬時可假定消耗的切割功直接與切割材料的橫截面大小 成比例。相反，在切割蔬菜時，由于蔬菜具有特殊的結(jié)構(gòu)(纖維)阻力，此力的 大小主要與切割方向有關(guān)，而與切割的橫截面大小關(guān)系不大。換句話說，切割 阻力和功耗主要與割刀相對蔬菜的位置有關(guān)。 割刀相對蔬菜的各種位置如圖 2.1 所示。 序號 刀刃相對蔬菜的位置 切割方法 和 角變化范圍切割時發(fā)生的現(xiàn) 象 1、橫向切割 (砍 切) =0 =0 開始時蔬菜被刀刃擠壓然后開始 切割 2 、斜切 090=0 開始時蔬菜被刀刃擠壓然后斜切 3 、傾斜的斜切 090 090 開始時蔬菜被刀刃擠壓然后斜 向切開 4 、縱向歪切 =0090 開始時蔬菜被刀刃擠壓然后切開(沒有滑 切) 5 、縱向切割 =0 =90 開始時蔬菜被刀刃縱向擠壓然后切開 6 、縱向斜切 =0 90 開始時蔬菜被刀刃擠壓然后斜向切開 7 、 縱向軸向切割 =0 =0 沿蔬菜纖維方向切 蔬菜不同的切割方法根據(jù)測定，采用斜切及歪切不管其橫截面增大多少，其切 割阻力和功耗均比正切減少很多(割刀相對蔬菜軸成 45。時可以減少 30%-40%)。 此外，克拉馬連科的測定結(jié)果表明，斜切的功耗降低很多，歪切的阻力約降低 60%。故此設(shè)計機械采用歪切。 土豆以及其它蔬菜最好形狀相對類似，這樣切出來的效果更好。所以要求 土豆切絲機（1）切割副必須配合合理（2）刀具具有一定的強度和高度（3）喂 入口配置合理（4）道具具有互換性，通過刀具的簡單更換，滿足加工各種不同 規(guī)格形狀土豆的要求，以達(dá)到質(zhì)量要求。 10 (a)動刀片結(jié)構(gòu)參數(shù)（b）動刀片安裝角（c）切割副 1.動刀片 2.動刀片 圖3-6 刀片結(jié)構(gòu)參數(shù) 切片如圖3-7所示，刀盤可以由電機直接帶動，刀盤轉(zhuǎn)速由刀片每切完一次 土豆到切剩下的土豆完全貼至墊片所需的時間確定，即刀盤每選擇一周對土豆 完成四次切割，刀片數(shù)量可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同大小的土豆。 11 圖3-7 切片機構(gòu)示意圖 3.3 設(shè)計方案的選擇 不同的食用要求對被切碎物料的規(guī)格和質(zhì)量各不相同。因此，為達(dá)到需要， 對切削的工藝要求是：（1）切割省力，耗用功率少；（2）加工質(zhì)量好；（3） 適合加工切割成不同的幾何形狀和大小的成品；（4）有效的送料，解決耗用大 量勞動力的問題。（5）有效的送料，解決好用大量弄動力的問題。 土豆切絲機不僅僅適用于土豆的切絲，還廣泛適用于其它各種蔬菜和水果 等。如葉菜類如大白菜、菠菜等，塊根類如胡蘿卜、馬鈴薯等，上述物料的加 工處理過程，將其切成一定形狀或絲狀，我們把這類機械統(tǒng)稱為蔬菜切碎機， 即加工機。盤刀式加工機的特點式動刀片刃口線的運動軌跡是一個垂直于回轉(zhuǎn) 軸的上的共同點是類似球形，橢圓形，圓柱形和不規(guī)則形狀，他們都要經(jīng)過尺 寸減少圓形平面。物料由輸送帶傳送，切割部分安裝在回轉(zhuǎn)軸的圓盤上。這類 加工機的通用性廣，切割質(zhì)量更好，生產(chǎn)效率高，刀片拆卸和安裝方便，自動 化程度較高。此設(shè)計方案中的刀具是完全按照手工切菜的方法安裝的有橫刀和 豎刀在形態(tài)。 12 第 4 章 動力機構(gòu)的設(shè)計及電動機的選擇 目前最常用的主要是交流電動機，它可分為兩種：1.三相異步電動機。2. 單相交流電動機。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。下面以 三相異步電動機為例介紹其基本工作原理起先，形成一個閉合的籠型繞組。定 子三相繞組可接成星形，也可以接成三角形。 綜上分析可知，三相異步電動機的基本工作原理是： 三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流。 轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動 機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 經(jīng)查閱手冊及相關(guān)資料，只要刀盤軸轉(zhuǎn)矩滿足 T5N.m，即可滿足一般蔬 菜的切削。由于刀盤太快了反而不好，不能保證質(zhì)量，初步擬定轉(zhuǎn)速 450r/min，取轉(zhuǎn)矩 T=15 N.m950npT （31） （32） Wk70. 由于功率不大，為了使用方便，選用單相電動機，額定電壓是 220V 的。 查閱機械課程設(shè)計手冊，可選用小功率異步電動機 YC 系列。該系列的特點 是單相電容起動，起動力矩大，起動電流小，適用于滿載起動的機械。這樣在 進(jìn)行蔬菜切削時完全可以 將蔬菜放進(jìn)料斗以后在開動機器。 根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速，由機械設(shè)計課程設(shè)計手冊查出的電動機型號有以下兩種 傳動比選擇方案符合，如下表據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊可知有： 13 表3-1 電動機的類型 方案 電動 機型號 額定 功率/W 電壓 /V 轉(zhuǎn)速minr 電動 機質(zhì)量kg 傳動 裝置 傳動 比 1 YC90 L4 750 220 1400 23 3 2 YC90 S2 750 220 2800 22 6 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質(zhì)量以及傳動比。采用 V 帶傳動，采 用第一種方案，設(shè)計 V 帶傳動比為 3 即可，不必另外安裝減速器。故采用第一 種方案。因此選定電動機的型號是 YC90L4。 該電動機的主要外型和安裝尺寸如下表 3-2： 表3-2 電動機主要外形尺寸 中心高 外形尺 寸 安裝尺 寸 地腳螺 栓孔直徑 軸伸尺 寸 裝鍵部 位尺寸 90 3101 90175 1001 40 10 5024 8 其主要外形安裝尺寸如圖 4-1 14 圖 4-1 電動機主要外形安裝尺寸 根據(jù)轉(zhuǎn)速初步確定傳動比為 i=3， 電動機功率 pd=750w ,電動機輸出轉(zhuǎn)矩 （33） MNnpTdd 12.590 其中 nd 為電動機轉(zhuǎn)速 刀盤軸輸入功率 P=pd.v=750W0.94=720W （34） v=0.94 其中 v 為 V 帶傳遞效率 這樣刀盤軸的轉(zhuǎn)矩 （35）MNiTvd 7.1496.0312.50 轉(zhuǎn)矩也符合要求。 刀盤軸轉(zhuǎn)速 （36）min/467310/ rind 15 第 5 章 主要參數(shù)與零部件設(shè)計 5.1 電機的選用 采用電磁調(diào)速電動機，型號：JD1A-11 電動機主參數(shù)： 最大額定輸出：直流90V3A 測速發(fā)電機：三相交流2V/100r/min 轉(zhuǎn)速變化率：3% 靜態(tài)精度：1% 輸入電源：交流220V10% 5060H z 5.2 帶傳動的設(shè)計計算 （1）電動機功率的預(yù)選 功率p=60W 最高轉(zhuǎn)速 n max=500r/min （2）帶的選擇 A型普通V型帶 （3） 選擇主動輪的基準(zhǔn)直徑 選擇主動輪的基準(zhǔn)直徑 D 1=75mm v1= smn/25/46.063975061 （4）計算從動輪的基準(zhǔn)直徑 2Di 3.2754391 圓整為 =265mm （5）確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度 0.7( + )< <2( + )120a1D2 238< 6800 取 =250mm 16 則 + ( + )+2dL0a1D20 214)(a =2 m9.675675 2 取 =1000mmdL 則實際中心距 29.106750ad =216mm (6)主動輪包角計算 最小包角要求 120a6180Da =147 2 符合要求 （7）確定帶的根數(shù) LcakPz00)( 選取 91.ak96.27.0P05.85.caP5..0)5.27.0(8z 取z=3根 5.3 主軸的設(shè)計計算 （1）計算主軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 功率 取三角帶傳動功率02P0.96 17 則 KW0576.9.106P-32 扭矩 mNn.2137540/./5T2 （2）初步確定軸的最小直徑及該處的長度 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 取 nPd3.140576.12A1330min0 則 因為前面取帶輪的寬度為50mm，孔的內(nèi)徑為20mm 所以初步確定最小直徑md 5L27-676min最 小 直 徑 處 的 長 度 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 A：根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度。 B:初選滾動軸承及周的各段尺寸 因軸承主要受徑向力的作用，同時考慮帶輪及軸承的安裝、定位和尺寸， 所以選取只受徑向載荷的向心球軸承205，其尺寸 mdTDd,25,1526 故 左邊軸承的定位用軸肩，軸肩高度 mdhdh3025,07. 2則 ，取 1-2段與動刀盤配合，取 考慮箱體的厚度，取;43,212L 。確定軸的總長度 L=196mm，則.75,1342mL Ld8,16554 (4) 軸的危險截面的疲勞強度校核 A: 12 截面處T 1=10142.1N .m 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 2.15304. 64.325481625.06.02W331T dD Mpadtb 18 經(jīng)插值后可查得 09.2,7.,2.0,6.1 iq 故有效應(yīng)力集中系數(shù) 93.0. 51.6.1718，得 iqk 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù) 2.i 軸未被表面強化處理，即 1q 則 5.1483026.05264.371.071.92.03.51...86skKi材 料 特 性 系 數(shù) 計算安全系數(shù) 剖面右側(cè)一定安全。 B:截面6右側(cè)的安全性校核 抗彎截面系數(shù)w 07.642205.3.620323 dtdb 抗扭截面系數(shù) 07.142205.3.61021633 dtb 彎矩及彎曲應(yīng)力 19 5.143.27..01.759.3285.1K8.92.043.1879.52.106.6.7412837r sssskkMpamMcaarb軸 按 磨 削 加 工取 右側(cè)安全 C:校核鍵的強度 (1)刀盤處 平鍵 強 度 足 夠 MpakldTlhb pp 1089.52438.01273 （2） 帶輪處 平鍵 強 度 足 夠 pakldTlhb pp 1045.80264.03153 20 5.4 縱向小割刀的設(shè)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(jìn)行制造。 由于切絲機的設(shè)計要能切出來不同粗細(xì)的蔬菜絲，這就要求在調(diào)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)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 010mm 的 刀系列。其形狀和基本尺寸如圖 46 圖4-6 縱向小割刀 21 第 6 章 主要結(jié)論與展望 本文緊緊圍繞著設(shè)計一種能把各種形狀的蔬菜加工成片、絲、末、段等規(guī) 格尺寸的機器來開展研究工作的，主要是在前人研究的基礎(chǔ)上設(shè)計制造出一種 可以在生產(chǎn)上實用、安全可靠、高效的機器，取得了一些有參考價值的成果， 井取得一些社會與經(jīng)濟效益。 6.1 主要結(jié)論 研究了多功能蔬菜加工機合理的切削機構(gòu)，采用了標(biāo)準(zhǔn)刀片與圓盤切刀 相結(jié)合方式，顯著改善了切削效果，調(diào)節(jié)加工尺寸簡單容易，滿足了多規(guī)格的 需要，使機器的性能達(dá)到較高水平; 設(shè)計制造了多功能蔬菜加工機的輸送料機構(gòu)，采用上、下輸送方式，經(jīng) 過反復(fù)試驗改進(jìn)，特別對上、下壓輥參數(shù)的設(shè)計和優(yōu)化和通過拉簧自動調(diào)節(jié)壓 輥力，實現(xiàn)了各種蔬菜在輸送帶上既能同步前進(jìn)又能固定位置的要求，滿足了 多種蔬菜輸送要求，克服了前人設(shè)備上的不足; 采用調(diào)速電機，可調(diào)節(jié)切刀轉(zhuǎn)速與輸送帶速度，以滿足切削規(guī)格要求， 該電機安全、可靠、耐用可以直接應(yīng)用到實際生產(chǎn)中; 設(shè)計多功能蔬菜加工機經(jīng)過更換刀具即可用于各種形狀及尺寸的蔬菜加 工，更換切削刀盤可將蔬菜加工成不同型式，調(diào)節(jié)電機無級變速來調(diào)節(jié)加工規(guī) 格，可合理地利用原料，提高出成率。實現(xiàn)了自動送料，解決了手動和半自動 送料的技術(shù)難題; 對設(shè)計的多功能蔬菜加工機從制造廠家、使用單位等不同角度進(jìn)行了經(jīng) 濟效益和社會效益分析。表明使用該課題的研究成果優(yōu)于以往使用的其它種類 的加工機。 6.2 存在的問題 由于刀具尺寸與電機調(diào)速范圍的局限性，一些蔬菜要加工成比較大規(guī)格 或小尺寸，加工機的能力達(dá)不到，有待于進(jìn)一步提高機械性能; 切絲條時，絲條有點彎曲; 刀盤品種少，不能完成對一些異形狀的加工: 22 輸送橡膠帶時間長老化，在漲緊輪作用下斷裂，影響生產(chǎn)。 6.3 進(jìn)一步研究的展望 在試驗研究的基礎(chǔ)上，加強對切削刀具應(yīng)用范圍的研究，進(jìn)一步加大調(diào) 速范圍，完善加工機的性能，從生產(chǎn)的角度進(jìn)行效果的驗證; 對刀具材料進(jìn)行詳細(xì)的研究，盡量采用常見尺寸和材料，以降低制造成 本。 改進(jìn)輸送帶，盡量用一種無毒，結(jié)實，防滑，耐用的材料。 23 結(jié)束語 這次設(shè)計還是費了一番功夫的，其實功夫應(yīng)該說是下在對實現(xiàn)方案的思索 上，每次方案的改進(jìn)也是建立在查閱資料，不斷學(xué)習(xí)，認(rèn)真思索的基礎(chǔ)上的。 而后又是土豆絲粗細(xì)的調(diào)節(jié)遇到了難題，其實調(diào)節(jié)并不難實現(xiàn)，關(guān)鍵是要 操作方便。也存在切刀和下料斗壁間隙的問題，這也很是個問題，這是保證土 豆切削切削的最后部分能否完成切削的關(guān)鍵問題。通過更換縱向割刀當(dāng)然能夠 實現(xiàn)，但必要時候還是要調(diào)節(jié)切片刀的。如果在刀盤上通過螺釘進(jìn)行刀片的調(diào) 節(jié)，刀盤與軸位置固定，則保證間隙就需要調(diào)整下料斗壁與刀盤之間的間隙， 也不是很方便，兩個地方都要調(diào)節(jié)。 24 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是在指導(dǎo)我的老師 的教育下，同學(xué)的幫助下完成的。在這里，我要給他們表示我最真誠的謝意， 是他們不僅讓我完成了設(shè)計，還讓我學(xué)到了許多書本上都學(xué)不到的東西，同時 也給我提供了充足完備的學(xué)習(xí)條件和寶貴的交流機會，真是受益匪淺。在這里， 我最想把我的感謝獻(xiàn)給我尊敬的指導(dǎo)老師，從課題的選定到設(shè)計的順利完成， 都是由您熱情指導(dǎo)和點撥的，是您的潛移默化讓我對設(shè)計有了全新的認(rèn)識?？?以說沒有您的幫助，我的設(shè)計是沒有辦法很好完成的。您的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)對 我產(chǎn)生了很大的影響，這對我是一種很好的熏陶，對我以后的學(xué)習(xí)和生活都有 很大的幫助。 本論文從定題到搜集資料，再到開題、撰寫、修改、直至最終定稿，我的 導(dǎo)師嚴(yán)格要求、循循善誘，注入了大量的心血，我在此由衷地感謝老師給予的 耐心指導(dǎo)和無私地奉獻(xiàn)。這幾年的學(xué)習(xí)生涯中，老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、做事認(rèn)真的工 作態(tài)度，孜孜教誨、無私奉獻(xiàn)的作風(fēng)以及勇于創(chuàng)新的精神令我受益匪淺。 感謝班級指導(dǎo)員，是他們在我的學(xué)習(xí)和生活中給予引導(dǎo)，是我順利完成學(xué) 業(yè)，保持一顆積極向上的心態(tài)。感學(xué)學(xué)院的書記是他們在思想上給予我指導(dǎo)， 使我始終保持政治思想上的先進(jìn)性，不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步。 感謝班級所有同學(xué)。幾年來大家一起學(xué)習(xí)生活，一起參加班級集體活動， 形成了一個團(tuán)結(jié)、友愛、互相幫助的集體，這將是我人生最難忘的一段學(xué)習(xí)經(jīng) 歷。 最后，特別感謝我的家人多年來對我的支持和為此做出的巨大犧牲，是他 們在物質(zhì)和精神上的長期支持、鼓勵和無限的關(guān)愛支撐著我。四年的求學(xué)生涯， 我學(xué)到了許多東西，不僅僅在學(xué)習(xí)和科研上，在其他的很多方面我都上了一個 新的臺階。在論文完成之際，謹(jǐn)向所有關(guān)心、幫助、支持過我和對我有所期待 的親人朋友們致以最誠摯的謝意！ 25 參考文獻(xiàn) 1李經(jīng)懿,王相發(fā).青飼收獲機切割切碎裝置J.農(nóng)機與食品機械. 1995,(4):19 20. 2鄭培根,劉存仁.TPL2200切絲機研制成功J.中國甜菜糖業(yè).1994,(5): 40 41. 3周玉柱,米巧果.TPP型態(tài)甜菜切絲機的開發(fā)利用J.中國甜菜糖業(yè). 1997,(1):40 41. 4孫永海,常振臣.大豆收割機圓盤式切割器切割參數(shù)的研究J.農(nóng)業(yè)機 械學(xué)報.1999,34(4):26 30. 5陳艷.畜禽及飼料機械與設(shè)備M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000:247 251. 6張子儀.中國飼料學(xué)M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000:792 793. 7華南工學(xué)院.糖廠技術(shù)裝備(二)M.北京:輕工業(yè)出版社,1986:42 72. 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