蘋果切片機 設(shè)計說明書 學生姓名 陳 斌 學 號 XXXX 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 指導教師 XXXX 日 期 2012 6 XXXX 大學教務(wù)處制 1 前 言 蘋果的營養(yǎng)很豐富 它含有多種維生素和酸類物質(zhì) 1 個蘋果中含有類黃酮約 30 毫克 以上 蘋果中含有 15 的碳水化合物及果膠 維生素 A C E 及鉀和抗氧化劑等含量也 很豐富 1 個蘋果 154g 膳食纖維 5g 鉀 170mg 鈣 10mg 碳水化合物 22g 磷 10mg Vc7 8g Vb7 8g 蘋果中的含鈣量比一般水果豐富多 有助于代謝掉體內(nèi)多余鹽分 蘋果酸可代謝熱量 防止下半身肥胖 至于可溶性纖維果膠 可解決便秘 果膠還能促進 胃腸道中的鉛 汞 錳的排放 調(diào)節(jié)機體血糖水平 預(yù)防血糖的驟升驟降 如今 的林果總面積已經(jīng)突破 1700 萬畝 果品產(chǎn)量達 600 萬噸 蘋果更是占了很 大的份量 但是 由于現(xiàn)在的蘋果銷售方式很大程度上還是以鮮果的方式銷售到各地 就導致很多時候蘋果沒能得到很好的儲存條件 而導致大量的蘋果腐爛 造成很大的經(jīng)濟 損失 這對蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是及其不利的 所以 從國際和內(nèi)地的蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢看 蘋果的加工深加工具有很廣闊的發(fā)展前景 大力發(fā)展蘋果深加工與綜合利用技術(shù)研究 深 加工不僅僅延長了蘋果的儲存和銷售期 而且可以大大增加了產(chǎn)品的附加值 更主要的是 豐富了食品的品種 能更好地滿足不同消費者的多元化的食品需求 蘋果深加工調(diào)整了產(chǎn) 業(yè)結(jié)構(gòu) 緩解了供需矛盾 節(jié)約了生產(chǎn)浪費 促進了人類飲食文明的進步 可以說深加工 所占比例反映了一個國家或地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)的成熟程度 大力發(fā)展?jié)饪s鮮果汁 飲料 果醬 等蘋果加工技術(shù) 有助于提高蘋果的國際競爭力 在蘋果深加工過程中 蘋果切片就是其中的一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié) 只有將蘋果片切到合適 的厚度 才能在后面得加工過程中很好的提取出蘋果的營養(yǎng)成分 而且直接將蘋果切片進 行儲存也能很好的留住蘋果的營養(yǎng)成分 在大批量生產(chǎn)蘋果切片的過程中 能保證切片質(zhì) 量和效率的切片機就顯得至關(guān)重要了 因此本人對以前的切片機進行參考 進行改進 將其刀片改為旋切式的 提高機構(gòu)的 切片效率設(shè)計出此作品 2 目 錄 1 國內(nèi)外切片機現(xiàn)狀 1 1 1 國外切片機的發(fā)展狀況 1 1 2 國內(nèi)切片機的發(fā)展狀況 1 2 設(shè)計思路及整體方案 1 2 1 整體設(shè)計思路 1 2 2 設(shè)計方案 2 2 3 機構(gòu)示意圖 2 3 電動機的選擇 2 4 聯(lián)軸器的選擇 3 4 1 小 V 帶軸和電動機軸之間聯(lián)軸器的選擇 3 4 2 大 V 帶軸和小平帶軸之間聯(lián)軸器的選擇 3 5 平帶的設(shè)計 4 5 1 平帶及帶輪材料的選擇 4 5 2 平帶及帶輪的機構(gòu)示意圖 4 5 3 平帶及帶輪的一些基本尺寸及計算 4 5 4 平帶上的刀片的設(shè)計 5 5 5 帶輪軸的設(shè)計與校核 6 6 V 帶的設(shè)計 9 6 1 選擇 V 帶的型號 9 6 2 確定帶輪基準直徑 9 6 3 確定 V 帶長及中心距 10 6 4 驗算主動輪上的包角 10 6 5 確定帶的根數(shù) 10 6 6 計算帶的張緊力和壓軸力 10 7 V 帶輪的設(shè)計 11 7 1 小 V 帶輪軸的設(shè)計 11 7 2 大 V 帶輪軸的設(shè)計 11 7 3 小 V 帶輪的設(shè)計 12 7 4 大 V 帶輪的設(shè)計 12 8 物料箱的選擇 13 9 壓緊機構(gòu)的設(shè)計 14 9 1 壓緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 9 2 齒輪齒條的設(shè)計 14 9 3 彈簧材料的選定 16 9 4 彈簧尺寸的計算 16 9 5 壓縮彈簧的穩(wěn)定性 16 結(jié)束語 17 致 謝 18 參考文獻 19 3 蘋果切片機的設(shè)計 1 國內(nèi)外切片機現(xiàn)狀 1 1 國外切片機的發(fā)展狀況 國外的切片機技術(shù)始于六十年代 到七十年代已經(jīng)發(fā)展成熟 八十年代中期 大部分 切片機都可以加工 125MM 以上大直徑單晶 像瑞士的邁爾 布格耶斯公司的臥室內(nèi)圓切片機 切割棒料直徑最大可以達到 304 8mm 八十年代中后期的一兩年 切片技術(shù)發(fā)展到了鼎盛 時期 相當多的多功能全自動切片機相繼商品化 從而誕生了世界上續(xù)道著名的切片機廠 家 如瑞士 AG 公司的 TS 系列機 日本 TOkyo Semisu 朱式會社的 TSK 系列機 ASM 系列機 美國 STC 公司的 STC 系列機等 就切片機的結(jié)構(gòu)而言 主軸以空氣軸承火滾動軸承為支撐 方式的臥式和立式兩種 發(fā)展到現(xiàn)在就切片機的功能而言 已經(jīng)相當齊全 而且復合化 切片方式也有很多種類 目前 全球水果加工機械需求每年以 5 3 的速度增長 美國擁有最大的水果加工設(shè)備 生產(chǎn)商 其次是日本 其他的主要生產(chǎn)商則來自德國 意大利和中國 目前水果加工設(shè)備 生產(chǎn)增長最快的是發(fā)展中國家和地區(qū) 據(jù)了解 美國包裝工業(yè)總產(chǎn)值占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的 3 其包裝機械最大使用行業(yè)是食 品產(chǎn)業(yè) 其次是飲料產(chǎn)業(yè) 家庭清潔用品與化妝品產(chǎn)業(yè) 醫(yī)藥用品及煙草業(yè) 在美國食品 產(chǎn)業(yè)中 蔬菜和水果每年需要的食品機械所占比重最大 而美國進口的食品加工機械主要 來自德國 墨西哥 加拿大和中國 在俄羅斯 機械制造業(yè)遠遠滿足不了農(nóng)產(chǎn)品加工和食品生產(chǎn)等行業(yè)的需求 據(jù)了解 俄羅斯水果加工機械的市場容量為每年 20 億美元至 40 億美元 但是俄羅斯的制造商只占 有 20 的份額 并且這些制造商主要生產(chǎn)半自動化的設(shè)備 目前還沒有能力去滿足俄羅斯 食品生產(chǎn)加工行業(yè)的整體需求 在亞洲 越南市場則對食品機械如食品切片機等成套加工設(shè)備的需求日益旺盛 尤其 是在水果加工設(shè)備方面 越南出產(chǎn)豐富的熱帶水果 年產(chǎn)量達 380 多萬噸 但水果加工技 術(shù)落后 致使出口仍以鮮果為主 1 2 國內(nèi)切片機的發(fā)展狀況 我國的切片機技術(shù)始于其實年代初期 我國的切片機廣泛應(yīng)用于蔬菜 中藥 凍肉等 領(lǐng)域 其中土豆的應(yīng)用最為顯著 目前我國的切片機主要方式有以下幾種 1 直線往復式切片機 直線往復式切片機的結(jié)構(gòu)簡單 但效益低 因此它應(yīng)用于工作要求 不高 效率低得場合 2 圓盤旋轉(zhuǎn)式切片機 圓盤旋轉(zhuǎn)式切片機的結(jié)構(gòu)簡單也有較高的生產(chǎn)效益 因此它廣泛應(yīng) 用于各種場合 3 水槍式切片機 水槍式耗水量大 只能切出平直的片 因此它的應(yīng)用不是十分廣泛 4 圓形切片機 圓形式切片機有很高的工作效率 但是結(jié)構(gòu)復雜 設(shè)計比較困難 因此它 應(yīng)用于工作效率要求相當高的專業(yè)領(lǐng)域 國內(nèi)市場現(xiàn)在的切片機類型有輪轉(zhuǎn)切片機 振動切片機 立式薄片切片機 凍肉切片 機 中藥切片機 木材切片機 果蔬切片機等等 我國的切片研究開發(fā)方面雖然已經(jīng)有 30 年的歷史 近幾年來切片機的研制發(fā)展也非常 迅速 但是與發(fā)達國家相比目前仍有一段距離 研制切片機沒有得到大面積的推廣應(yīng)用 雖然現(xiàn)在已經(jīng)有很多的切片機生產(chǎn)廠家 但是我國的切片機方面仍然處于較低得發(fā)展水平 4 2 設(shè)計思路及整體方案 2 1 整體設(shè)計思路 本人設(shè)計的旋切式蘋果切片機 主要是由電動機經(jīng) V 帶降速并傳遞給平帶動力 從而 使平帶進行旋轉(zhuǎn)運動 使刀片對蘋果進行旋切 由齒條和彈簧的的配合使得刀片在切完一 箱蘋果后 立即更換物料箱 并且壓緊物料進行切割 見圖 2 1 2 2 設(shè)計方案 通過平帶的傳動與切割 完成切片過程 同時使用齒條和彈簧使得壓緊元件能夠很好 的壓緊 在即將切完時迅速的退出并且更換物料箱 至于刀片 將其用鉚釘釘入平帶中 物料箱固定在機架上的導軌上 隨著平帶的旋轉(zhuǎn)運動 刀片也跟著運動 同時 在平帶上 安裝了 8 把刀片 設(shè)定的切削速度為 1m s 切削厚度為 3mm 在保證了切片質(zhì)量的同時 切 削效率也是比較好的 2 3 機構(gòu)示意圖 小平帶輪 1 通過它的軸與 V 帶軸連接 為主動輪 機架 2 通過它支撐與連接機架 平臺 起到固定的作用 機架平臺 3 用來支撐物料箱上的導軌 平帶 4 在上面安 裝刀片 切片的同時也支撐物料 定位元件 5 用電機控制它的運動情況 在切片的時 候固定物料箱 壓緊輪 6 用來壓緊平帶 保證平帶的強度 刀片 7 用鉚釘鉚在平帶 上 切片的元件 壓緊機構(gòu) 8 它與電機配合 用來壓緊物料 物料箱 9 用來盛放物 料的裝置 導軌 10 設(shè)計在物料箱的兩側(cè) 正好架在機架平臺上 支撐板 11 支撐平 帶 大帶輪 12 機構(gòu)的從動部件 擋料板 13 用來防止料亂飛 接料板 14 接住 出料 1 小平帶輪 2 機架 3 機架平臺 4 平帶 5 定位元件 6 刀片 7 壓緊機構(gòu) 8 壓緊板 9 導軌 10 物料箱 11 支撐板 12 大平帶輪 13 擋料板 14 接料板 圖 2 1 切片機示意圖 3 電動機的選擇 作為動力源頭 它的選擇是否恰當 關(guān)系到整個機構(gòu)的性能 它的選擇包括選擇類型 結(jié)構(gòu)形式 容量 功率 和轉(zhuǎn)速 并確定型號 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式要根據(jù)電源 交流或直流 工作條件 溫度 環(huán)境 空間尺寸 等 和載荷特點 性質(zhì) 大小 啟動性能和過載情況 來選擇 5 電動機結(jié)構(gòu)有開啟式 防護式 封閉式和防爆式等 可根據(jù)防護要求來選擇 同一類型的 電動機又具有幾種安裝形式 應(yīng)根據(jù)安裝條件來確定 作為本次設(shè)計需要 重點在電動機的選擇上 而功率又是選擇的根本 針對此機構(gòu)工 作特點 將其歸入平穩(wěn)負載連續(xù)工作制電動機功率的選擇 額定功率的計算 95mznepe 3 1 式中 pe 電動機額定功率 kw Pz 負載功率 kw 折算到電動機軸上的靜負載轉(zhuǎn)矩 n m mz ne 電動機額定轉(zhuǎn)速 r min 帶輪軸所需功率為 5 kWFvPw4 010 3 2 考慮到傳動裝置的功率消耗 電動機的輸出功率為 5 wdP 3 3 式中 為從電動機到小帶輪軸之間的總效率 0 903 0 99 為彈性聯(lián) 1234 1 軸器的傳動效率 0 98 為一對滾動軸承效率 0 98 為一對滾動軸承傳動效率 2 0 95 為彈性聯(lián)軸器與 v 帶的傳動效率 4 1 電動機的輸出功率為 2 2 kW 因此本人的設(shè)計中電動機的型號為 Y132S 6 額定功dP 5 率為 3kW 轉(zhuǎn)速為 960r min 4 聯(lián)軸器的選擇 普通的聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器之分 剛性聯(lián)軸器由剛性零件組成 無緩沖減 振能力 適用于無沖擊 被聯(lián)接的兩軸中心線嚴格對中 而且機器運轉(zhuǎn)過程中不發(fā)生相對 位移的地方 撓性聯(lián)軸器容許兩軸有一定的安裝誤差 兩軸間的偏移靠元件的相對位移或 者靠彈性元件的彈性變形補償位移 4 1 小 V 帶軸和電動機軸之間聯(lián)軸器的選擇 因切片機的載荷變化大 選用緩沖較好的 同時具有可移性的彈性套柱銷聯(lián)軸器 Y132S 6 電動機軸的直徑為 38mm 查機械設(shè)計手冊 根據(jù)軸徑和計算轉(zhuǎn)矩選用 TL6 聯(lián)軸 器 138604238JAGBY 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 CTK 選擇工作情況系數(shù) K 查表取 K 1 5 計算轉(zhuǎn)矩 mNKTC 748 2951 6 其許用最大扭矩 許用最高轉(zhuǎn)速 此聯(lián)軸器合用 250TNm 380 minnr 4 2 大 V 帶軸和小平帶軸之間聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)兩軸的直徑大小 選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器 TL5 12564328YCGBZ 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 CTK 選擇工作情況系數(shù) K 查表 K 1 5 計算轉(zhuǎn)矩 mNKT 9 8c 其許用最大扭矩 許用最高轉(zhuǎn)速 此聯(lián)軸器合用 250Nm 30 innr 5 平帶的設(shè)計 5 1 平帶及帶輪材料的選擇 首先平帶的材料選取為膠帆布平帶 這是由于帶輪的工作環(huán)境比較干燥 工作量比較 小 至于帶輪 選取為普通的滾筒 由于其所要承受的載荷不是很大 因此滾筒的結(jié)構(gòu)形 式為輪輻式 5 2 平帶及帶輪的機構(gòu)示意圖 5 3 平帶及帶輪的一些基本尺寸及計算 1 由于在切削過程中 帶容易產(chǎn)生振動 為了減小在切削過程中帶的上下振動 產(chǎn)生切 削不均勻 所以帶速不能過高 先初選帶速 v 1m s 2 小帶輪的直徑 1160nd 5 1 由初選速度 1m s 查表選得平帶小帶輪的直徑取 315mm 大帶輪的直徑取 400mm 所以 小帶輪軸的轉(zhuǎn)速為 min 301rn 3 大帶輪的直徑 取 12d 0 1 2 5 2 所以大帶輪軸的轉(zhuǎn)速為 n 234 1r min2 帶長 2a d d dL 12 ad421 5 3 將數(shù)字代入 3983 8mm 考慮到膠帆布平帶用硫化接頭聯(lián)接 由表得 選取帶dL 的基準長度 L 為 4000mm 7 圖 5 1 平帶及帶輪的示意圖 5 如果帶傳動的中心距過小 則帶長較小 在速度一定時 帶的循環(huán)次數(shù)多 對帶的壽 命不利 同時包角也減小 因此帶傳動的中心距不宜過小 也不宜過大 否則引起帶的跳 動 初定中心距 取 a 1430mm 12012 5 5 dad 0172 537a 5 4 計算實際中心距 5 5 6 439 0 dL 6 在帶的最大有效拉力的分析中可知 小帶輪包角取得過小 將影響帶傳動能力 一般 小平帶輪的包角應(yīng)不小于 如果設(shè)計時包角太小 應(yīng)增大中心距或張緊輪 015 a 176 59 021d86a 1a0 5 5 6 7 帶層 初選速度為 1m s 小帶輪直徑為 315mm 查表得 Z 6 8 帶厚 7 5mm 這里取帶厚為 9 6mm 1 5Z 9 帶寬 b 355mm 10 輪緣寬度取 400mm 11 計算帶的張緊力和壓軸力 帶的截面積 A 查表得 1 1 0 97 1 0 1 20dapk Akak 0p 得 A 2 37 5 7 dp 工作情況系數(shù)Ak 小帶輪的包角系數(shù)a 傳動布置系數(shù)k 平帶單位截面積所能傳遞的額定功率0p 帶的正常張緊應(yīng)力 短距離普通傳動取 1 6 作用在軸上的壓軸力 0 0 8 7 93N 5 8 102sinraFA 由小帶輪軸的轉(zhuǎn)速和電動機的轉(zhuǎn)速可以將 v 帶的傳動比算出來 i 960 303 3 3 17 同 時計算出從電動機的輸出軸到平帶輪輸出軸的功率 扭矩 計算過程中將效率算進去 可 得下表 表 5 1 軸的轉(zhuǎn)速 扭矩 功率 效率 電動機軸 小 v 帶軸 大 v 帶軸 小平帶軸 大平帶軸 轉(zhuǎn)速 功率 效率 轉(zhuǎn)矩 960 3 0 97 29 8 960 2 91 0 94 28 9 303 3 2 74 0 97 86 3 303 3 2 65 0 94 83 4 234 1 2 49 101 6 r min KW N M 式中 0 94 為平帶傳動的傳動效率 5 4 平帶上的刀片的設(shè)計 因為根據(jù)設(shè)計要求 刀片既要一邊支撐物料 又要一邊切削 所以我將它與平帶設(shè)計 在一起 隨著平帶的運動而運動 同時考慮到箱子不能跟平帶一起運動 必須另外有裝置固定它 所以 我設(shè)計支架通 過它支撐箱子 又為了避免妨礙刀片運動 就將刀片寬度設(shè)定為箱子寬度 考慮到平帶是 圓周運動 因此我設(shè)計在每隔一定的距離安裝一把刀片 有效的利用圓周運動 大大的提 高工作效率 由平帶的轉(zhuǎn)速 帶長和物料箱的長度決定每隔 500mm 安裝一把刀片 這樣 在整個平帶上就有 8 把刀片 即在平帶運動一周的時間內(nèi) 刀片切削 8 次 刀片的尺寸為 寬 300mm 長 10mm 高 3mm 用鉚釘將刀片鉚上去 鉚釘?shù)拇笮∵x取 采用沉頭的型 式 同時 為防止平帶的強度由于有溝槽而降低 在平帶上裝mdL4 10 1 有刀片的地方也鉚上薄鐵皮 能有效的減少因開有溝槽而造成的強度降低 235 1 刀片 2 溝槽 3 平帶 4 鉚釘 5 鐵片 圖 5 2 刀片示意圖 5 5 帶輪軸的設(shè)計與校核 5 5 1 小帶輪軸的設(shè)計與校核 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力 選用 45 號鋼正火處理 查表 軸的常用材料及其 1 主要力學性能和應(yīng)用 得強度極限 其許用彎曲 2 a60MPB MPab51 9 確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強度估算 取 C 110 則 6 mnPCd 23065 13 5 9 考慮到軸上有鍵槽 將軸的直徑增大 5 則 md79 23 51 6 2 此段軸的直徑和長度應(yīng)與聯(lián)軸器相符 聯(lián)軸器 TL5 型彈性圈柱銷聯(lián)軸器 起軸孔直徑 為 25mm 與軸配合部分長度為 62mm 故此段軸的直徑為 25mm 軸的基本數(shù)據(jù)如下 md5 21 L801 此段軸上裝有鍵槽 其尺寸為 b h 8 7 L 40mm 34m194 此段軸主要是用于安裝軸承 主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定 初選軸承類型為深溝球 軸承 型號為 6306 內(nèi)徑為 30mm 外徑為 72mm 寬度為 19mm d503 L03 此段軸主要考慮軸上的鍵槽 取其數(shù)值為 hb 22 此段只要也是安裝軸承 選取軸承類型為深溝球軸承 型號為 6306 考慮到 C D 處為可能的危險截面 計算出 C D 處的彎矩 由于軸主要是承受轉(zhuǎn)矩 mNT 8340 NdTF36 支點反力 N162AHBF C 點彎矩 52580CM D 點彎矩 DHA m 計算支點反力和 C D 兩處的彎矩 支點反力 3 962rAVBFN C 點彎矩 1584CM D 點彎矩 DVAm 求合成彎矩 C 點合成彎矩 2358621CHCVN D 點合成彎矩 0DDM 計算 C D 點的當量彎矩 C 點當量彎矩 22 3695CTm D 點當量彎矩 4DN 10 校核軸的強度 根據(jù)彎矩的大小及軸的直徑選定 C D 兩截面進行強度校核 C 截面當量 彎曲應(yīng)力 13362095 780 1 C bMMPWd 因 C 截面有鍵槽 考慮對軸強度的削弱影響 故 乘以 0 95 3d 1332594620 70 1 CD bd C D 兩截面均安全 5 5 2 大帶輪軸的設(shè)計 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力 選用 45 號鋼正火處理 查得強度極限 得MPaB60 其許用彎曲 MPab51 確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強度估算 取 C 110 軸的簡圖和受力分析如下 11 軸 受 力 簡 圖水 平 面 受 力水 平 面 彎 矩 圖垂 直 面 受 力垂 直 面 彎 矩 圖 合 成 彎 矩 圖轉(zhuǎn) 矩 T圖當 量 彎 矩 圖 圖 5 3 軸的分析圖 12 mnPCd9 241 303 5 10 考慮到軸上有鍵槽 將軸的直徑增大 5 則 5 9 24 這里 d 取 30mm 軸的基本數(shù)據(jù)如下 m301 mL301 此兩段軸主要是用于安裝軸承 主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定 初選軸承類型為深溝球軸 承 型號為 6306 內(nèi)徑為 30mm 外徑為 72mm 寬度為 19mm d 50mm L 400mm 22 此段軸主要考慮軸上的鍵槽 查表取其數(shù)值為 b h 14 9 L 180mm 軸的示意圖如下 圖 5 4 軸的示意圖 6 V 帶的設(shè)計 V 帶有普通 V 帶 窄 V 帶 聯(lián)組 V 帶 齒形 V 帶等類型 其中普通 V 帶和窄 V 帶已 標準化 帶的尺寸按 GB T11544 1989 規(guī)定 因為普通 V 帶的摩擦力大 允許包角小 傳 動比大 所以在這里我使用普通 V 帶 6 1 選擇 V 帶的型號 首先確定 V 帶每天的工作時間 為 10 16 小時內(nèi) 查表 工作情況系數(shù) K 查得 A 2 K 1 1 所以計算功率A 3 1 PKAc KW 6 1 P 傳遞的名義功率 6AK 工作情況系數(shù) 根據(jù) 和 由圖 普通 V 帶選型圖 確定選用 A 帶 cP1n 2 13 6 2 確定帶輪基準直徑 帶的彎曲應(yīng)力是引起帶的疲勞破壞的重要原因 帶輪越小 帶的彎曲應(yīng)力越大 因此小 帶輪的直徑不能太小 由表 V 帶輪的最小直徑 取主動輪基準直徑為 d 100mm 21 計算從動帶輪的基準直徑 6 2 2d1 id 取 0 02 以知 i 3 17 得 310 66 按 GB T135751 1992 規(guī)定 V 帶輪的基準直徑標準系列取 315mm2d 實際的傳動比 6 3 2135 21 0 98di 傳動比誤差相對值 一般允許誤差 5 所選大帶輪直徑可用 i 6 3 確定 V 帶長及中心距 根據(jù) 0 55 d d 2 d d 初定中心距 420 根據(jù)下式計算帶210a10a 的基準長度 6 L 2 d d 0a2 1 2 ad421 6 4 420 135 0 4 3 1511 8 mm 根據(jù)表 V 帶的基準長度 L 選取帶長為 1600 mm 0 2 1 460 ad mm 6 5 6 4 驗算主動輪上的包角 01201 1278 53 d8 aa 6 6 主動輪上包角合適 6 5 確定帶的根數(shù) 32 0 lacKPz 6 7 取 4 根 上式 0 97 kW 0 11 kW 0 93 0 99 系數(shù)的選取 00P aKl 2 14 6 6 計算帶的張緊力和壓軸力 單根帶的張緊力為 140 9N 20 5 1 CaPFqvvzK 6 8 q 單位長度質(zhì)量 A 帶取 0 1 帶輪軸的壓軸力為 6 9 0102sin24 9sin76 8193z N 7 V 帶輪的設(shè)計 7 1 小 V 帶輪軸的設(shè)計 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力 選用 45 號鋼正火處理 查表 軸的常用材料及其 10 主要力學性能和應(yīng)用 得強度極限 600MPa 其許用彎曲 55MPa 2B b1 確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強度估算 取 C 110 則 d C 110 15 92 mm 3nP3960 2 考慮到軸上有鍵槽 將軸的直徑增大 5 則 d 15 92 1 5 16 72 此段軸的直徑和長度應(yīng)與聯(lián)軸器相符 聯(lián)軸器 TL6 型彈性圈柱銷聯(lián)軸器 起軸孔直徑 為 38mm 與軸配合部分長度為 60mm 故此段軸的直徑為 38mm 軸的基本數(shù)據(jù)如下 md381 mL801 此段軸主要考慮軸上的鍵槽 查表取其數(shù)值為 810 hbmL6 432423L 此段軸主要是用于安裝軸承 主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定 初選軸承類型為深溝球軸承 型號為 6305 內(nèi)徑為 40mm 外徑為 90mm 寬度為 23mm md53 mL703 軸的簡圖如下 水 平 面 彎 矩 圖水 平 面 受 力垂 直 面 受 力垂 直 面 彎 矩 圖 當 量 彎 矩 圖合 成 彎 矩 圖轉(zhuǎn) 矩 T圖 軸 受 力 簡 圖 DCAHFV tFrBVFHAHFFtBHFDHMMCHF AV FrBVFMCVMDMCDMM CMD 圖 7 1 軸的簡圖 7 2 大 V 帶輪軸的設(shè)計 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力 選用 45 號鋼正火處理 查表 軸的常用材料及其主 10 要力學性能和應(yīng)用 得強度極限 600MPa 其許用彎曲 55MPa 2B b1 15 確定軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強度估算 取 C 110 則 mnpCd9 23074 13 考慮到軸上有鍵槽 將軸的直徑增大 5 則 d 22 9 1 5 24 045 mm 此段軸的直徑和長度應(yīng)與聯(lián)軸器相符 聯(lián)軸器 TL5 型彈性圈柱銷聯(lián)軸器 起軸孔直徑 為 25mm 與軸配合部分長度為 62mm 故此段軸的直徑為 25mm 軸的基本數(shù)據(jù)如下 md251 mL801 此段軸主要考慮軸上的鍵槽 查表取其數(shù)值為 L 52mm7 hb 2430243 此段軸主要是用于安裝軸承 主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定 初選軸承類型為深溝球軸承 型號為 6305 內(nèi)徑為 25mm 外徑為 62mm 寬度為 17mm md53 mL703 軸的簡圖 CDABFt CHHCV DV AV FFH VFtFAHMMMMDH AV FrFFBVMCDM CD 軸 受 力 簡 圖水 平 面 受 力垂 直 面 受 力 垂 直 面 彎 矩 圖合 成 彎 矩 圖轉(zhuǎn) 矩 T圖當 量 彎 矩 圖水 平 面 彎 矩 圖 BHF r圖 7 2 軸的示意圖7 3 小 V 帶輪的設(shè)計 輪類零件 齒輪 帶輪 鏈輪及蝸輪等 的功能是在軸與軸之間傳遞動力和運動 V 帶輪的材料的選擇主要用鑄鐵 HT150 或 HT200 本機構(gòu)選用 HT200 小 V 帶輪的直 10 徑較小 在這里采用實心式 輪槽的契角 節(jié)寬 槽間距 基準線上槽深 34 pb m50 3e m 最小槽緣厚度 外徑 105 5min2 75ahin6 2wdah 其結(jié)構(gòu)示意圖如下 16 圖 7 3 V 帶小輪 7 4 大 V 帶輪的設(shè)計 V 帶輪的材料的選擇主要用鑄鐵 HT150 或 HT200 本機構(gòu)選用 HT200 大 V 帶輪 10 的直徑大于 300mm 時 其帶輪結(jié)構(gòu)采用輪輻式 其結(jié)構(gòu)示意圖如下 圖 7 4 V 帶大輪示意圖 帶寬 查表 得 A 帶 f 9 1 25Bze 115e 輪槽的契角 節(jié)寬 槽間距 基準線上槽深 38 mbp me3 015 最小槽緣厚度 外徑 320 5 mha7 in 6in 2wdah 7 5 V 帶的張緊 由于各種材質(zhì)的 V 帶都不是完全的彈性體 因而 V 帶在張緊里的作用下 經(jīng)過一定的時間 運轉(zhuǎn)后 就會由于塑性變形而松弛 是張緊力減小 傳遞動力的能力降低 因此 帶傳動 必須設(shè)計張緊裝置 最常見的有定期張緊和自動張緊兩類 由于本人設(shè)計與選用的 V 帶的 中心距不可調(diào) 因此選用張緊輪裝置 張緊輪放在松邊的內(nèi)側(cè) 是帶只手單向彎曲 同時 放置張緊輪時 使其盡量的靠近大帶輪 以免影響帶在小輪上的包角 張緊輪的輪槽與帶 輪相同 且直徑小于小帶輪 張緊輪定期張緊裝置的示意圖如下 12345 1 小 V 帶輪 2 大 V 帶輪 3 V 帶 4 張緊輪 5 張緊輪機架 17 圖 7 5 V 帶張緊裝置的示意圖 8 物料箱的選擇 根據(jù)設(shè)計的要求 物料箱兩旁裝有導軌 使得它能夠在有外力作用的時候能夠沿著導 軌運動 根據(jù)物料蘋果的型狀大小 設(shè)計得出它的長為 150mm 它的寬度為 300mm 主要是 因為設(shè)計與選用的平帶的帶寬為 355mm 由于蘋果的平均直徑為 70mm 物料箱中一般放有 8 個蘋果 物料箱的高度為 100mm 9 壓緊機構(gòu)的設(shè)計 9 1 壓緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了使壓緊機構(gòu)與刀片的密切配合 在切片的行程里緩慢的壓緊蘋果 并隨時調(diào)整距 離 在即將切完時 能夠迅速的松開 以配合供給機構(gòu)的送料 當更換完物料箱之后 又 進入壓緊過程 使切片順利 為此 我選擇用電機和齒條的配合來壓緊 由平帶的速度 1m s 和平帶上的刀片數(shù) 8 把 得出壓緊機構(gòu)以每秒 6mm 的速度向下運動 當壓緊機構(gòu)向 下運動了 120mm 時 此時 松開手動搖柄 這時機構(gòu)依靠彈簧中的儲能向上彈 等另一 物料箱到預(yù)定位置后 搖動搖柄 然后又一輪的壓緊行程開始 壓緊機構(gòu)的機構(gòu)示意圖如下所示 壓料元件 1 用彈性較大的材料制成 其底部粘貼一層橡皮 使得它在壓緊的過程 中始終能緊密的貼著物料 螺栓 2 將壓料元件 1 和桿 6 連接起來 擋板 3 用螺栓將 它固定在基架上 彈簧 4 連接壓緊連桿 6 和擋板 3 在壓緊連桿 6 向下運動 當碰到擋 板 3 的時候 它開始儲能 最后利用彈簧的彈力使壓緊機構(gòu)退出物料箱 保護桿 5 它 卡在機架中的槽中 使得壓緊機構(gòu)不能做水平方向上的運動 只能上下運動 壓緊連桿 6 用于連接和傳遞動力 齒條 7 在連桿上加工出來的齒條 通過它與電機的配合運 動來傳遞動力 2345 1 壓料元件 2 螺栓 3 擋板 4 彈簧 5 保護桿 6 壓緊連桿 7 齒條 圖 9 1 壓緊機構(gòu)示意圖 9 2 齒輪齒條的設(shè)計 選擇齒輪材料 為 40 調(diào)質(zhì)處理 硬度為 241 286HBS 10rC 68BMP 49SMP 已知壓緊機構(gòu)每秒 6mm 的速度向下運動 由公式 9 1 0VnD 18 n 齒輪轉(zhuǎn)速 D 齒輪分度圓直徑 V 齒輪線速度 初選 D 47 8mm 得 n 4 minrad 取 Z 21 mZ D 47 8 得 2 27 查表取 2 5 Z 齒輪齒數(shù) m 齒輪模數(shù) 由表得 軟齒面齒輪 不對稱安裝 取齒寬系數(shù) b 1 d 52 6dm 按齒根彎曲疲勞強度校核 計算公式按式 9 2 F 12 FaSFkTYbDm 齒形系數(shù)a 應(yīng)力修正系數(shù)S 重合度系數(shù)Y 查表得 小齒輪齒形系數(shù) 2 18 齒條的齒形系數(shù) 2 1 小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)1Fa 2FaY 1 8 齒條應(yīng)力修正系數(shù) 1 89 由表得重合度系數(shù) 0 75 查表得使用系數(shù)1Sa 2SY 試取動載系數(shù) 按齒輪軸承中間不對稱布置 取 按齒 75AK 5VK 1 07K 面未硬化 直齒輪 取 1 9 3 2 37AV 按式 6 14 得彎曲疲勞許用應(yīng)力 F 9 4 F limNSTY 按表得 查取齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力 300Mpa 240Mpa lim1F lim2F 由表計算彎曲強度計算的壽命系數(shù) NY 9 01 NY08 12N 由表查取尺寸系數(shù) 1 由式 6 14 取 2xST 彎曲疲勞強度安全系數(shù)由表得 25 F 9 5 lim13091 40 FNXMpapaS 19 同理的 414 72Mpa2 F 比較 和 的大小的到 所以應(yīng)該按齒輪校核齒輪彎曲疲勞度1 aFY2 aF1 FaY 2aF 97 69Mpa 414 72 Mpa 彎曲疲勞強度足夠 9 6 2 1aKTbDm 2F 根據(jù)壓緊機構(gòu)的工作行程 選定齒條的工作長為 200mm 齒條寬度為 55mm 分度圓齒厚 s 3 14mm 分度圓齒間寬 e 3 14mm 齒距為 6 28 故齒條上共有 32 個齒 9 3 彈簧材料的選定 彈簧在工作中承受變載荷或沖擊載荷 其主要失效形式是疲勞破壞 因此 要求彈簧 材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限 良好的韌性及熱處理性能 同時 價格要便宜 易于購買 在日常生活中 常用的彈簧材料有 碳素彈簧鋼絲 合金彈簧鋼絲 彈簧用不 銹鋼絲及銅合金等 近年來 非金屬彈簧材料也有了很大的發(fā)展 如塑料 橡膠等 選擇 材料時 主要考慮彈簧的功能 載荷的性質(zhì) 工作持續(xù)時間 介質(zhì)情況等工作條件及其在 機械中的重要性等因素 綜合以上考慮 本機構(gòu)中的彈簧材料選用碳素彈簧鋼絲 碳素彈 簧鋼絲按用途又分為 3 級 B 級用于低應(yīng)力彈簧 C 級用于中等應(yīng)力彈簧 D 級用于高應(yīng) 力彈簧 由于本機構(gòu)中的彈簧主要用做儲能緩沖等用途 故本機構(gòu)選用 B 級彈簧 9 4 彈簧尺寸的計算 表 9 1 彈簧的尺寸 名稱與代號 壓縮螺旋彈簧 彈簧絲直徑 d 彈簧中徑 D 2 彈簧外徑 D 彈簧內(nèi)徑 D1 彈簧指數(shù) C 工作圈數(shù) z 總?cè)?shù) 1 自由高度 H 0 節(jié)距 p 高徑比 彈簧絲展開長 L md5 3 CD102 8 d5321 10 8 10 mdpzH1205 0 D6 4 3 2 0bmzL3 107cos 12 9 5 壓縮彈簧的穩(wěn)定性 圓柱螺旋彈簧承壓時 如果彈簧自由高度 和中徑 比例不當 會喪失穩(wěn)定而無0H2D 法工作 為了保證壓縮彈簧的穩(wěn)定性 彈簧的高徑比 不能太大 設(shè)計時應(yīng)考慮0 b 控制高徑比 b 值 當彈簧兩端固定時 則應(yīng)取 b 5 3 當彈簧一端固定時 另一端自由轉(zhuǎn) 20 動時 就取 b 3 7 當兩端均可自由轉(zhuǎn)動時 應(yīng)取 b 2 6 而本機構(gòu)中的 b 3 43 5 3 滿足穩(wěn)定性的要求 故彈簧選取合理 結(jié)束語 在這段時間內(nèi) 系統(tǒng)的運用了以前所學的知識 在 XXXX 院長的細致的指導下 我完 成了本次畢業(yè)設(shè)計 通過這次設(shè)計 使我對以前所學的知識有了一個更深的感悟 同時也 對自己的不足有了新的認識 我設(shè)計的旋切式蘋果切片機 雖然是針對蘋果而進行的設(shè)計 但也可以用到其它的相 關(guān)領(lǐng)域 其主要特點是效率較高 在設(shè)計的過程中 由于本人的知識和實際經(jīng)驗的缺乏 對實際工作過程的控制不夠 未 能達到預(yù)期效果 各個部件都有一定的上升空間 加上其它方面的原因 使得本次設(shè)計還 有很大的改善空間 另外 本設(shè)計機構(gòu)的市場價值還沒有通過實際的考驗 由于種種原因 使得本設(shè)計只 是停留在設(shè)計階段而不能立即投放市場 21 致 謝 在幾個月的努力下 本次畢業(yè)設(shè)計終于順利完成 首先要感謝 XXXX 院長的耐心指導 他多次詢問設(shè)計進程 并為我指點迷津 幫助我開拓研究思路 精心點撥 熱忱鼓勵 通過這次畢業(yè)設(shè)計 我更加清楚的了解了自己在學習上那些方面不足 使我對產(chǎn)品設(shè)計 有了進一步了解 這次的畢業(yè)設(shè)計 是本人獨立思考 研究及動手能力的一次非常好的鍛 煉機會 通過這次設(shè)計 我覺得自己在各個方面的能力都有了很大的提高 在以后的學習 和生活中 我將會抓住每一個機會 努力提高自己 最后 再次對關(guān)心 幫助我的老師和同學表示衷心的感謝 他們嚴謹細致 一絲不茍 的作風一直是我學習的榜樣 他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 在這里請接受我最真誠的謝意 22 參考文獻 1 徐灝 機械設(shè)計手冊第 3 卷 北京 機械工業(yè)出版社 1992 年 21 235 2 戈振揚 余揚 脫水蜜菠蘿切片方法的研究 J 云南農(nóng)業(yè)大學學報 1990 04 3 謝中生 國外切片機發(fā)展述評 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