畢業(yè)設計（論文）土豆切片機的設計（含全套CAD圖紙）

《畢業(yè)設計（論文）土豆切片機的設計（含全套CAD圖紙）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《畢業(yè)設計（論文）土豆切片機的設計（含全套CAD圖紙）（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、全日制普通本科生畢業(yè)設計土豆切片機的設計THE DESIGN OF POTATO SLICING MACHINE 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706 學生姓名： 學 號： 年級專業(yè)及班級：2008級機械設計制造及其自動化 指導老師及職稱： 學 部：理工學部提交日期：2012年05月 目 錄 摘要1關鍵詞11 前言22 國內(nèi)外概況22.1 國外切片概況 22.2 國內(nèi)切片概況 23 土豆切片機總體方案的確定2 3.1 結構特點與工作原理3 3.1.1 結構特點3 3.1.2 工作原理及工作條件2 3.2 機構的組成部分及特點2 3.2.1 電動機

2、2 3.2.2 皮帶傳動裝置3 3.2.3 軸34 傳動設計計算、零部件的強度、剛度計算3 4.1 動力計算3 4.1.1 主要參數(shù)4 4.1.2 土豆在料斗、刀片間被切削的受力分析5 4.1.3 輸出軸的轉速計算5 4.1.4 切削功耗P切6 4.1.5 傳動、摩擦等的功率損失6 4.1.6 選擇電機6 4.1.7 切片可靠性的計算6 4.1.8求計算功率PC7 4.2 選V帶的型號7 4.3 求大小帶輪d2、d1基準直徑 4.4 驗算帶速V7 4.5 計算V帶的基準長度Ld和中心距a8 4.6 驗算小帶輪包角18 4.7 求V帶的根數(shù)8 4.8 求作用在帶輪軸上的壓力FQ8 4.9 V帶輪

3、的設計8 4.9.1 V帶輪材料的選擇9 4.9.2 帶輪結構形式的設計9 4.9.3帶輪尺寸的設計10 4.10 軸的選擇11 4.10.1計算軸的最小直徑11 4.10.2 軸的結構尺寸確定12 4.10.3 軸的校核13 4.10.4 按彎扭合成應力校核軸的強度13 4.11 軸承的選擇和校核13 4.11.1 軸承的選擇13 4.11.2 軸承的校核14 4.12 鍵的選擇和校核14 4.12.1 鍵的選擇154.12.2鍵的校核155 結構設計15 5.1 刀盤總成的結構設計156 入料斗的設計及葉輪的設計167 機架的設計16 7.1 機架設計要求16 7.2 機架材料的選用及壁厚

4、選擇17 7.3 機架整體設計178 機體結構的設計179結論18參考文獻 19致謝20 土豆切片機的設計摘 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械技術也得到了大規(guī)模的應用。本文所設計的土豆切片機是一種體積比較小、結構比較簡單。適用于家庭、餐廳、小作坊的小型農(nóng)產(chǎn)品加工機械。土豆切片機設計的整個過程，其中主要包括總體方案的確定，各部件的設計與計算，總裝與部裝圖紙以及各零件的圖紙。完成了全部設計后，對切片機進行了評價，指出它的特點、優(yōu)勢之處，以及存在的一些不足，并提出了一些改進的措施。關健詞：切片機；設計；計算The Design of Potato slicing Machine Abstract

5、: As the development of science and technology, agricultural machinery technology has also been a large-scale application. The design of my potato slicing machine is a smaller size and the structure is more simple than others. Potato slicing machine is fit for the family restaurant, small workshops.

6、 This potato slicing machine throughout the design process, including the determination of the overall program design and calculation of the various components of the assembly with the Ministry of installation drawings and parts drawings. Completed all the design, evaluation, noted that it the Depar

7、tment of the characteristics, advantages, and the presence of a number of shortcomings, and proposed some improvement measures. Keywords: slicing machine; design; calculation 1 前言 薯類作物在我國分布很廣，有二十多個省、自治區(qū)種植，是我國主要糧食作物之一，馬鈴薯還是一種很好的蔬菜作物。我國薯類作物種植面積1.4億畝左右，總產(chǎn)量達2 3千萬噸，是世界上產(chǎn)薯最多的國家1。在莖塊作物的加工過程中需將其切成片。因此切片機應運而

8、生。現(xiàn)在市場上，切片機械己經(jīng)比較常見了，但是這些機械只適合產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，而沒有適合農(nóng)民作坊生產(chǎn)的切片機器；另外市場上的這些機械對切片物體的尺寸有著嚴格要求，不太適合塊莖類蔬菜。因此根據(jù)市場需求，對塊莖類疏菜，如:紅薯、土豆等，進行切片，而且要求切片、大小厚度一致、均勻，效率要比較高，這些要求超出了手工的要求，加之一些營養(yǎng)成分較高的新鮮蔬菜不易保存，需進行加工保存，如:土豆，所以更需一種能切片的小型機器。該機器能滿足切片大小厚度一致、均勻，效率較高，提高了勞動效率，改善了勞動質量，讓人從切片勞動中解放出來，這樣既減輕了農(nóng)民在加工中的勞動強度，也增加了農(nóng)民的收入，有利于機械化在農(nóng)村的發(fā)展。2 國內(nèi)

9、外概況2.1 國外切片概況 目前，國內(nèi)外已有一些產(chǎn)家研制和生產(chǎn)了此種機器。在國外的公司，如:美國的哈克遜公司生產(chǎn)了BIZERBA SE12、FAC F300半自動切片機，BIZERBA SE12D自動切片機:意大利碧佳 ES25、ES30斜刀式切片機:韓國的地質公司的肉類切片機等2。瑞士Meyer-Burger AG公司的TS系列機，日本Tokyo Semitsu 株式會社的TSK（若干）系列機， 日本Okamoto Machine 株式會社的ASM系列機， 美國STC公司的STC系列機等。我國的切片的研究開發(fā)方面雖然已有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

10、仍然有一定的距離。但我國的切片機方面仍然沒有根本性突破。2.2 國內(nèi)切片概況 在國內(nèi)的公司有:馬鞍山華寶機械設備有限公司生產(chǎn)的落地式切片、北京雅寶食品機械廠生產(chǎn)QR-300型自動切片機、沈陽清寶食品機械有限公司生產(chǎn)的CWS-350A。山東省諸城市大洋食品機械廠的大洋牌土豆切片機有400型、600型、江陰鑫達藥化機械的中藥切片機等。這些機器的特點是生產(chǎn)率大，速度快，適合于大型的場合3。價格比較貴，對于農(nóng)民的作坊生產(chǎn)來說不適合。3 土豆切片機總體方案的確定3.1 結構特點與工作原理3.1.1 結構特點 根據(jù)本設計的要求及適用面來確定切片機的形式：本設計中我采用臥式切片機， 因為臥式切片機的裝料和卸

11、料都比較容易， 結構簡單，操作和維修便易，而且臥式相對立式工作時產(chǎn)生的震動小，有益于機械的正常工作，是非常適合作坊的機械。臥式切片機有電機、旋轉刀盤、皮帶傳動裝置以及輸入輸出物料裝置等組成。 本機構主要有以下優(yōu)點： (1)、降低了人們的勞動強度，提高了工作效率。 (2)、切片的厚度一致性高，損耗低。 (3)、切削種類多，能對土豆、紅薯、洋蔥等進行切削。 (4)、結構簡單緊湊。3.1.2 工作原理及工作條件 臥式切片機采用電動機作為動力，皮帶輪傳動減速裝置帶動輸出軸轉動，軸的末端接一旋轉刀盤，刀盤上的刀片隨著刀盤轉動，把馬鈴薯切成片4。切片的厚度出刀片與刀盤間的墊片厚度在控制。此外，切片與起絲的

12、轉換可以通過更換切片來實現(xiàn)。如圖所示：1-刀盤 2-傳動軸 3-皮帶以及皮帶輪 4-電動機 圖1 土豆切片機原理圖Fig.1 Electric voltage of potato slicing machine3.2 機構的組成部分及特點3.2.1 電動機 由于臥式切片機的生產(chǎn)效率為500kg/h,所以選擇的電動機為YB132S1-2,其額定功率為5.22KW，同步轉速 n=2000/min(選定計算過程見后面 ).3.2.2 皮帶傳動裝置 切片機選擇V帶輪作為傳動裝置，傳動比為4。3.2.3 軸軸的材料為45號鋼，軸的固定選用深溝球軸承：采用軸肩定位4 傳動設計計算、零部件的強度、剛度計算4

13、.1 動力計算4.1.1 主要參數(shù) 刀盤直徑:根據(jù)紅薯的外型尺寸，切片時所需的速度、生產(chǎn)率等條件，確定刀盤直徑為300mm 切削力:由資料查得到刀片單位長度承受的切削力至少為0.3 kg/mm.下面是直刃刀片和圓弧刃刀片在切削中受力的對比，從而選擇刀片5。直刃刀片和圓弧刃刀片在切削中受力數(shù)據(jù)資料如下:對直刃刀片而言直刃刀片在切削中的受力數(shù)據(jù)如下表：表1直刃刀片分析Table 1 The analyzing of straight bit編號項目 切削面積 切削阻力平均切削阻力 切削長度 平均切削阻力cm2 kgkg/cm2 mm kg/mm1順行 2.41.32.20.705 240.092逆

14、行1.40.655.952140.3752順行 1.60.820.694160.125逆行1.40.621.786150.1333順行 0.71.322.198130.667逆行1.00.51.53100.154順行 1.91.231.31690.158逆行0.70.63.58.33370.55順行 1.90.81.50.987190.79逆行0.90.834.16790.3336順行 1.20.721.681120.167逆行1.20.622.778120.167平均 2.799 0.258 圓刃刀片在切削中的受力數(shù)據(jù)如下表：表2圓刃刀片分析Table 2 The analyzing of

15、arc bit編號項目 切削面積 切削阻力cm2 kg平均切削阻力 切削長度 平均切削阻力kg/cm2 mm kg/mm1順行 2.40.5 1.5逆行 1.40.6 2.5 2順行 1.50.7 2逆行 1.40.8 1.5 1.905 16 0.1331.339 15 0.1073順行 1.70.3 1.5 0.629 13 0.088逆行 1.00.5 1 2 10 0.14順行 1.80.7 2.5 1.984 9 0.139逆行 0.70.6 2 8.477 7 0.2865順行 1.80.2 1 0.455 19 0.056逆行 0.90.8 2 2.778 9 0.2226順行

16、1.90.1 2 0.887 12 0.05逆行 1.20.6 1.5 2.083 12 0.125平均 1.92 0.133以上兩表可以看出圓刃刀片要比直刃刀片省力50%左右，所以本設計采用圓刃刀片，材料選用45#。4.12 土豆在料斗、刀片間被切削的受力分析土豆在切削時的受力情況示意圖1-刀盤 2-土豆 3-料斗壁圖2 土豆受力分析圖Fig.2 Bean stress analysis 紅薯在切削時，刀片給紅薯一切削力P，同時入料斗也給紅薯一反力N,N分解為水平分力R1.和垂直分力N1，形成一對力矩M1=R1L2,M2 =N1L1，要使紅薯不跳動,不轉動，保持平衡則需PL2=MI+M2。方

17、向相反。4.13 輸出軸的轉速計算此處已刪除因該軸承受 和的作用，必須求出當量動載荷P。計算時用到的徑向系數(shù)X、軸向系數(shù)Y要根據(jù)Fa/C0r值查取，而C0r是軸承的徑向額定靜載荷，在軸承型號未選出前暫時不知道，故用試算法。根據(jù)機械設計基礎表16-11，暫取Fa/C0r=0.17，則e=0.5。因Fr=288N，F(xiàn)a =166.2N，則Fa/Fr=0.57e，由機械設計基礎表16-11查得X=0.44，Y=1.4。由公式P=X Fr +Y Fa （24）P=計算所需徑向基本額定動載荷值，由公式： （25）fp=1.2（查機械設計基礎表16-9得）；ft=1（查機械設計基礎表16-8得，因工作溫度

18、不高）；Lh是使用壽命，為24000h所以：Cr=29102900 N C0r=1920 N故6209深溝球軸承軸承軸承的Fa/C0r=288/1920=0.15與原估算接近，適用。4.12 鍵的選擇和校核4.12.1 鍵的選擇均為一般聯(lián)接，可選用普通平鍵中的圓頭普通平鍵。安裝刀盤處鍵的選擇：此處軸的直徑d1=35 mm，查機械設計課程設計手冊表4-1得鍵的截面尺寸為：寬度b=8 mm,高度h=7 mm,取鍵長L=14 mm.與皮帶輪聯(lián)接的鍵的選擇：此處軸徑為d2=25 mm，同理選用鍵的寬度b=8 mm,高度h=7 mm,取鍵長L=18 mm.4.12.2鍵的校核鍵、軸的材料都是鋼，鍵采用靜

19、聯(lián)接，沖擊輕微。查機械設計基礎表14-1得許用擠壓應力p=120150 Mpa,取p=135 Mpa。鍵1的工作長度l=L-b=14 -7 =7 mm,鍵與刀盤的接觸高度k=0.5h=3.5 mm查機械設計手冊由公式：= （26）得出p為116 Mpa小于p所以鍵1的強度合適。鍵2的工作長度l=L-b=25 -6 =19 mm，鍵與皮帶輪的接觸高度k=0.5h=3mm= （27）得出p為136 Mpa小于p所以鍵1的強度合適T傳動的轉矩Nmk鍵與輪轂鍵槽的接觸高度l鍵的工作長度mmd軸的直徑5 結構設計5.1 刀盤總成的結構設計刀盤總成是完成切削過程并且保證切削質量的最重要部件；刀盤總成有刀盤

20、、刀片、和調(diào)整墊片以及螺釘組成，通過調(diào)整墊片即可調(diào)整切片厚度。調(diào)整墊片有多塊，厚度均為1mm，不用調(diào)整墊片時，可以切5mm厚的片，用一塊墊片則可切6mm。根據(jù)要求，切削厚度為5mm，且刀片需要通過調(diào)節(jié)以保證切削厚度，所以刀片厚度應稍大于切削厚度以嵌入刀座并可進行調(diào)節(jié)，刀片厚度取5mm?？紤]到本設計的臥式切片機的切削物料以土豆等作物為主，刀片的長、寬應接近作物的尺寸了。15考慮到平帶是圓周運動，因此我設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。在整個刀座上裝有2把刀片，即在平帶運動一周的時間內(nèi)，刀片切削2次。刀片的尺寸為長取105mm，寬取53mm。，用鉚釘將刀片鉚

21、上去。鉚釘?shù)拇笮∵x?。翰捎贸令^的型式，。刀盤是鑄造而成，要求其質量分布均勻，保證轉動的平穩(wěn)性。6 入料斗的設計及葉輪的設計入料斗是保證進料順利，同時起定力刃的作用，根據(jù)本機構的整體特點，入料斗設計成傾斜的矩形狀，這樣物料可以出重力自動下滑，入料斗和葉輪之間的距離不能太大或太小，必須保證切片的厚度， 所以設計入料斗與刀盤之間的距離為100 m左右。16現(xiàn)考慮如何讓莖塊進入料斗后能順利下滑，來完成切割工序，首先查表得到物料與物料之間的摩擦系數(shù)為0.4， 在分析莖塊在料斗中的受力情況。 要讓莖塊能順利下滑，必須要求向Fn向x軸的投影在x軸的正方向上， 那樣莖塊才能順利下滑，那么就必須要求，斜坡角度的

22、確定過程如下：FR= FN+F1 （28）要想讓莖塊能順利下滑的話， 那么必須Gsin(-)0，也就是說時莖塊就能順利下滑， f=tg=0.4，得到=21.8，而， 所以取=45，也就是說料斗的傾斜角度=450。 7 機架的設計7.1 機架設計要求機架起到在機器中支承或容納零、部件的作用，機架的設計主要應保證以下三點：(1)、足夠的強度和剛度；（2）、形狀簡單，便于制造；（3）、便于在機架上安裝附件等。絕定機架工作能力的主要準則是剛度。在臥式切片機的中剛度決定著切片機的生產(chǎn)效率和切削精度。17強度是評定重載機架工作性能的基本準則。機架的強度應根據(jù)機器在運轉過程中可能發(fā)生最大載荷或安全裝置所能傳

23、遞的最大載荷來校核其靜強度。此外還要校核其疲勞強度。機架的強度和剛度都需要從靜態(tài)和動態(tài)兩方面來考慮。動剛度是衡量機架抗震能力的指標，而提高機架抗振能力應從提高機架構件的靜剛度，控制固有頻率，加大阻尼等方面著手。機架受壓結構及受壓彎結構都存在失穩(wěn)問題。有些構件制成薄壁腹式也存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機架正常工作的基本條件。必須加以校核。為了滿足穩(wěn)定切片和切削效率的要求，本設計的臥式切片機采用機座機箱鑄成一體使得整體的結構更加簡單、合理、穩(wěn)定，減少震動。7.2 機架材料的選用及壁厚選擇鑄造機架常用材料：鑄鐵：鑄鐵流動性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復雜的鑄件。鑄鐵的內(nèi)摩擦大、阻尼作用強，故動態(tài)

24、剛性好。另外還有切削性能好、價格便宜和易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點。鑄鐵主要 有灰鑄鐵、球墨鑄鐵。18鑄造碳鋼：鑄鋼的彈性模量大，強度也比鑄鐵高，故用于受力較大的機架。由于鋼水流動性差，在鑄型中凝固冷卻時體收縮和線收縮都較大，故不宜設計復雜形狀的鑄件。鑄造鋁合金：鋁合金密度小、重量輕，通過熱處理強化，具有足夠高的強度、較好的塑性，良好的韌性。材料的選用，主要是根據(jù)機架的使用要求。本設計中的離心式切片機的形狀較復雜。鑄鐵的鑄造性能好、價廉和吸振能力強，應用也最廣。焊接機架具有制造周期短、重量輕和成本低等優(yōu)點。由于本設計的機架結構較為復雜，為了滿足支撐其它各零件的要求，本離心式切片機機架各零件零件采用HT2

25、00，整體選擇焊接的方式。壁厚選擇當機架零件的外廓尺寸一定時，因而在滿足強度、剛度、振動穩(wěn)定性等條件下，應盡量選用最小的壁厚。7.3 機架整體設計機架整體應起到固定及連接各零件的作用。機架由以下幾部分組成：支腿、底板、電機護罩、輸出滑板、機殼、刀片座、連接板、支板、連接板、固定箱、固定箱蓋。8 機體結構的設計機體就是由機座和箱體焊接而成，材料為HT200,箱體的安裝傳動軸的， 為了減少整個機體的重量，采用機座把箱體支撐起來， 再把箱體和箱蓋相連接，使得整體結構更簡單、合理、穩(wěn)定，減少震動。19機座的下面安裝電機，比帶輪設置在機體外面，這樣方便調(diào)節(jié)比帶輪的松緊，檢查皮帶的安裝是否正確到位。本設計

26、的優(yōu)點本機構主要是針對中小型場合而設計的， 它可以對多種莖塊類作物進行工作，且有較高的生產(chǎn)效率。同時該設備結構簡單，體積比較小，重量比較輕，生產(chǎn)率處于大型機械與手工勞動之間，適合勞動作坊等小場合。9 結論由于本設計因為個人知識有限，本切片機采用臥式刀盤，因此在切片的過程中難免會出現(xiàn)切片厚度不均勻的情況，還有就是本切片機占空間大。設計的切片機結構比較簡單。主要改進措施是為了解決不均勻的問題，解決方案是： 在切片過程中始終保持切片的物體壓緊，使其不跳動、不滑移。20參考文獻1 張勛.馬鈴薯生產(chǎn)機械化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略J.農(nóng)機化研究,2008:1-6.2 陳伊里，屈冬玉.馬鈴薯種植與加工進展.哈爾濱工程

27、大學出版社,2008：123-134.3 孫桓.機械原理M第七版.高等教育出版社，2007：73-74.4 濮良貴，紀名剛.機械設計M第八版.高等教育出版社，2006：23-24.5 李明喜.旋耕機刀軸的優(yōu)化設計J.湖北汽車學院學報,2001:24-28.6 吳忠澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M第三版.高等教育出版社,2006：123-124.7 陳伊里，屈冬玉.馬鈴薯種植與加工進展.哈爾濱工程大學出版社,2008：69-72. 8 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院.實用機械設計手冊M.北京.中國農(nóng)業(yè)機械出版社，1984：112-114.9 周良德,朱泗芳主編,現(xiàn)代工程圖學(M).長沙: 湖南科學技

28、術出版社,2000:117-142.10 王愛珍.工程材料及成型技術（M）.北京：機械工業(yè)出版社,2005:89-120.11 刑忠文，張學仁.金屬工藝學（M）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1999:26-45.12 曹正明.機械工程材料手冊（M）.6版.北京：機械工業(yè)出版社，2003:96-117.13 朱張校.工程材料（M）.北京：清華大學出版社，2001:78-95. 14 羅迎社.材料力學(M).武漢：武漢理工大學出版社，2001:142-185.15 SHENG Kui-chuan,ahemd EL-Behery,Magdy Baiomy.Evaluation of differe

29、nt crop residue choppers for cotton stalksA.Proceedings of the international conference on rationalization of energy in agricultureC.Egypt,1998：45-50.16 Michael Hoerle.Potato leaf shredder machine with system for applying a surface treatment materialD,2006:3-5.17 龐聲海、饒應昌.飼料加工機械使用與維修M.北京.中國農(nóng)業(yè)出版社，2000

30、：90-92.18 厲建國、趙濤.食品加工機械M.成都.四川科學技術出版社出版，1984.130-15219 張淑娟，全臘珍.畫法幾何與機械制圖M.中國農(nóng)業(yè)出版社，2007：43-44. 20 王昆、何小柏,汪信遠.機械設計課程設計M. 北京：高等教育出版社，1996：130-152致 謝 畢業(yè)設計是一項艱辛的任務，但在老師的精心指導和同學們的熱心幫助下圓滿完成。在此向各位指導老師、特別是向高英武老師表示感謝。還要感謝在大學四年中幫助我的人，同時,也要感謝在論文寫作過程中，幫助過我、并且共同奮斗四年的大學同學們，能夠順利完成論文。在整個設計過程中，自己所學知識得到了鞏固、完善，并且高教授治學嚴謹、踏實沉穩(wěn)的學風，在我的學習、生活中產(chǎn)生了積極作用，也使得本次設計能夠順利完成。 通過這次畢業(yè)設計，我從中收益良多。在設計過程中，使我將在大學所學到的理論知識系統(tǒng)地聯(lián)系在一起，了解了機械設計的方法和流程，特別是怎樣思考問題和解決問題，使得我所學的知識，得到一次比較全面地鞏固。同時通過這次設計提高了自己的自學能力，從而學到了很多以前沒有接觸過的新知識，為以后能更好地從事這項工作奠定了良好的基礎。11