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本科畢業(yè)設(shè)計
題 目： 多功能切菜機的設(shè)計
英文題目：The design of multifunctional
cutting machine
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
2015年11月20日
畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明
該畢業(yè)設(shè)計是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對本研究的啟發(fā)和所做的貢獻均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。
作者簽名：
日期： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明
本人完全了解XX學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)校可以公布全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計。保密的畢業(yè)設(shè)計在解密后遵守此規(guī)定。
作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日
摘要
蔬菜是人體必需的一種營養(yǎng)成分，食用的方式更是多種多樣。因此把蔬菜加工成各種形狀，如條狀、片狀等樣式，單靠人工來完成既費時費力又不好加工。目前，多功能切菜機大多數(shù)都是價格比較昂貴的大型設(shè)備，不適合農(nóng)民、個體、小型工廠的食品加工和生產(chǎn)。為了克服這樣的缺點，本次設(shè)計在查閱了大量相關(guān)材料的基礎(chǔ)上，進行多功能切菜機的設(shè)計，經(jīng)過各種理論計算、校核，設(shè)計了一種小型多功能切菜機。主要由進料斗、下料斗、切削刀、刀盤及電動機組成，其工作的原理是利用根莖類蔬菜的重力作用實現(xiàn)進料，通過切削刀旋轉(zhuǎn)將下料斗中的蔬菜切成片狀或絲狀，最后成品從出料口出來。實現(xiàn)了能夠連續(xù)進料和出料，可調(diào)節(jié)形狀、大小尺寸，具有生產(chǎn)效率高、功耗低、加工質(zhì)量好等多個優(yōu)點。
本次的設(shè)計就是多功能切菜機的設(shè)計，通過對多功能切菜機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及其中的標準件進行選型設(shè)計，大大提高了它的穩(wěn)定性。相信此次設(shè)計的多功能切菜機的出現(xiàn)將會大大提高食品菜肴的自動化程度和質(zhì)量，為食品工業(yè)的生產(chǎn)以及人民生活水平的提高能夠帶來顯著的進步，同時也在一定的程度上推進了機械工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：機械產(chǎn)品；多功能切菜機；制造；主題
Abstract
Vegetables are a kind of food that the human body needs, and it is a variety of methods. So to the processing of vegetables into a variety of shapes, such as bars, sheets, etc.a manual to complete the process is time-consuming, laborious and not good processing. At present, machine for large expensive equipment, does not apply to individual farmers production and small factories in the food processing; in order to overcome the disadvantages, this design in access to a large number of relevant references based on, shredder machine design, through theoretical calculation and checking, design a small multifunctional cutting machine. The machine is mainly composed of a feed hopper, the hopper, cutting knife, cutter and the motor composition and its working principle is the free fall of the root vegetables can feed, through the cutting knife rotating the hopper in the vegetable slicing and shredding and finally finished by the material discharging mouth.
Realize the continuous feeding and discharging, film thickness, wire thickness adjustable function, with high productivity, low power consumption, safe and reliable, good processing quality, etc..In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor.
Keywords：Driving roller ;Crankshaft;Processing craft
XX學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計
目 錄
摘要 I
Abstract II
1引言 1
1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1
1.2 多功能切菜機的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3 本課題研究的內(nèi)容 5
2多功能切菜機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 7
2.1 多功能切菜機的總體方案圖的確定 8
2.2 多動能切菜機的工作原理 9
2.3 機械傳動部分的設(shè)計計算 11
2.3.1 V帶傳動的設(shè)計計算 13
2.3.2 傳動軸的設(shè)計計算 15
2.3.3 直線軸承的設(shè)計計算 17
3多功能切菜機中主要零件的三維建模 19
3.1切刀的三維建模 21
3.2 電機的三維建模 22
3.3飛輪盤的三維建模 23
3.4多功能切菜機的三維建模 24
結(jié)論 25
致謝 26
參考文獻 27
0
1 引言
1.1 課題的來源與研究的目的和意義
機械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益為目標，并研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟目標和任務(wù)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進手功能。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進和平行進化。
隨著時間的推移和時代的進步，國內(nèi)多動能切菜機的發(fā)展越來越快，其自動化程度以及通用性能與發(fā)達資本主義國家相比同樣有顯著的提高，特別是在切菜質(zhì)量和效率方面，明顯縮小了技術(shù)上面的差距，從而反應(yīng)出了中國機械工業(yè)的發(fā)展狀況以及現(xiàn)狀。傳統(tǒng)的機械式的多功能切菜機已經(jīng)不能完全滿足當今市場的需要，迫切需要各種多功能的多功能切菜機來滿足市場需求，因此浙江金明樂公司加大人力開發(fā)出了五個規(guī)格十種類型的多功能切菜機，然而我國所需的多功能切菜機全部依賴進口，這使得國產(chǎn)機械人配備多功能切菜機后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)多功能切菜機，其成本提高不大，說明多功能切菜機的市場前景令人樂觀。目前國外各個西方資本主義國家都在加大力度研發(fā)新型的多功能多功能切菜機。我國從上世紀九十年代開始生產(chǎn)多功能切菜機，于上世紀九十年代就自行設(shè)計制造出不同功能和形式的多功能切菜機之后，為了適應(yīng)玉米加工廠家的需要，2011年又制造了基于單片機的多功能切菜機。并且經(jīng)過實際應(yīng)用，該圓盤式多功能切菜機已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，逐漸邁出了國內(nèi)的市場，在資本主義國家已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用和發(fā)展，并且獲得了越來越廣闊的市場前景和利潤價值。
機械工業(yè)的發(fā)展是一個漫長且持續(xù)的過程，需要幾代人、幾十代人的不懈努力，才能帶動它的發(fā)展，其中設(shè)計人員的綜合能力至關(guān)重要，需要懂實際，會設(shè)計計算等等多方面的條件，才能在彼此共同的努力下開發(fā)出完善的多功能切菜機，相信此次設(shè)計的多功能切菜機的出現(xiàn)將會大大提高食品菜肴的自動化程度和質(zhì)量，為食品工業(yè)的生產(chǎn)以及人民生活水平的提高能夠帶來顯著的進步，同時也在某種程度上推進了機械工業(yè)的不斷發(fā)展。
1.2 多功能切菜機的發(fā)展現(xiàn)狀
窗體頂端
蔬菜是一種人體所需的重要食品，它的食用方法也多種多樣。這樣就需要把蔬菜加工成各種形狀。手工完成費時費力而且不好處理。目前，切菜機大型設(shè)備昂貴，并不適用于個體農(nóng)戶生產(chǎn)和食品加工的小廠。為了克服這種缺點，就需要查閱機械設(shè)計相關(guān)文獻，通過理論上的計算和檢查，設(shè)計了一個小型的多功能切菜機。機器主要由進料斗，落料斗，切割刀，切割器和馬達組合物和它的工作原理是根蔬菜的自由落體可以喂，通過切割刀的旋轉(zhuǎn)料斗在蔬菜切片和粉碎和最后由排料口完成。實現(xiàn)持續(xù)進料和落料，薄厚、形狀均可調(diào)節(jié)，具有生產(chǎn)率高，低功耗，安全可靠，加工質(zhì)量良好等。
其他國家的切菜機技術(shù)在六十年代就已經(jīng)出現(xiàn)，七十年代時基本發(fā)展成熟，到了八十年代中期，絕大多數(shù)切菜機可以加工直徑在12.5cm以上的蔬菜，例如邁爾-布格耶斯公司生產(chǎn)的臥式內(nèi)圓切菜機，切割蔬菜直徑最大可以達30.48cm。八十年代中后期的，切菜切割技術(shù)達到相對鼎盛的時期。一些著名的切菜機廠家在那時誕生。發(fā)展到現(xiàn)在，就切菜機的功能而言，已經(jīng)相當齊全，而且復(fù)合化，切菜的方式也多種多樣。
直到20世紀70年代，已經(jīng)研制成功。在80年代中期，大部分的切割機都可以加工125毫米以上的蔬菜，如瑞士邁爾直徑 - 布格杰斯公司的水平圓切割機，切菜直徑達到304.8毫米。于是誕生了世界上一些著名的切割機制造商，如瑞士的梅爾 - 漢堡股份公司，該公司的TS系列的機器，Ltd.of日本TokyoSemitsu TSK（幾個）機系列。發(fā)展到現(xiàn)在，切割機的功能。這是相當完整，復(fù)合，也降低了各不相同。
我國的切菜機技術(shù)最早出現(xiàn)七十年代的初期，目前切割機在我國有以下幾種：
（1） 往復(fù)直線切割機。其結(jié)構(gòu)簡單，而且生產(chǎn)效率不高。因此它是適用于低效率和低效率的情況。其具體產(chǎn)品圖如下圖1所示：
圖1
(2) 圓盤旋轉(zhuǎn)式切菜。其機構(gòu)簡單，但生產(chǎn)效率較高，因此它被廣泛應(yīng)用于。其具體產(chǎn)品圖如下圖2所示：
圖2
（3） 在磁盤旋轉(zhuǎn)切割。其機制簡單，但生產(chǎn)效率也較高，因此也被廣泛應(yīng)。其具體產(chǎn)品圖如下圖3所示：
圖3
（4）圓形切割機工作效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于設(shè)計，且其切割技術(shù)與國外相比較有一定差距。其具體產(chǎn)品圖如下圖4所示：
圖4
1.3 本課題研究的內(nèi)容
本次設(shè)計主要針對多功能切菜機進行設(shè)計，從多功能切菜機的整體方案出發(fā)，細化其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計步驟為以下幾步;
（1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識的資料，搜集各類多功能切菜機的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。
（2）分析多功能切菜機的主要結(jié)構(gòu)與各項參數(shù)
（3）確定設(shè)計總體方案
（4）確定具體設(shè)計方案
（5）繪制多功能切菜機的三維圖、CAD裝配圖、零件圖。
（6）說明書的整理
2 多功能切菜機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 整體方案圖
本次設(shè)計的多功能切菜機主要由輸送組件，帶傳動機構(gòu)、切刀機構(gòu)、去菜屑機構(gòu)以及機架等組成，如下圖5所示：
圖5
2.2 工作原理
該多功能切菜機的工作原理為通過人工將蔬菜放在輸送帶上面，然后蔬菜隨著輸送帶的移動而移動，當?shù)竭_切刀的位置后，切刀開始動作，由電機驅(qū)動V帶傳動機構(gòu)帶動切刀組件下降 ，從而實現(xiàn)蔬菜或者蘿卜等等蔬菜類的切斷，然后切斷的蔬菜繼續(xù)隨著輸送帶移動到左端部，由去菜屑機構(gòu)把多余的菜屑清除干凈。
2.3 機械傳動部分的設(shè)計計算
2.3.1 V帶傳動的設(shè)計計算
1）設(shè)計功率
－工況系數(shù)，查B1表8－1－22 ，取＝1.2
P－傳遞的功率
2）選定帶型
根據(jù)和選取普通V帶B型，小帶輪轉(zhuǎn)速為1440r/min
3）傳動比
1.76 ＝＝
4）小帶輪基準直徑（mm）
由B1表8－1－12和表8－1－14選定
＝100mm>＝75r/min
5）大帶輪基準直徑（mm）
由B3表8－7得=150mm
6）帶速驗算
7）初定軸間距（mm）
8）所需帶的基準長度（mm）
＝
＝650mm
依B1表8－1－8取＝900mm，即帶型為A－900
9）實際軸間距?
10）小帶輪包角
=
=
11）單根V帶的基本額定功率
根據(jù)帶型號、和普通V帶取0.37kw
12）時單根V帶型額定功率增量
根據(jù)帶型號、和取0.15kw
13）V帶的根數(shù)Z
Z =
小帶輪包角修正系數(shù)取0.96
帶長修正系數(shù)取0.87
14） 單根V帶的預(yù)緊力
=
=134（N）
m－V帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm
15）作用在軸上的力
根據(jù)新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的1.5倍
16）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
帶輪強度要好，其結(jié)構(gòu)工藝性也要良好，質(zhì)量的分布要均勻，重量輕，應(yīng)避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。
輪槽表面粗糙度降低帶的磨損。
帶輪的材料為HT200。查B1表8－1－10得基準寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準直徑查B2。其中V帶輪的具體結(jié)構(gòu)圖如下圖6所示：
圖6
2.3.2傳動軸的設(shè)計計算
（1）初步確定軸的直徑
mm
根據(jù)工作條件，取mm
（2）傳動軸受力分析
N N N
（3）繪制傳動軸的受力簡圖，求支座反力
①垂直面支反力：
由，得：
由，得：
N
②水平面支反力：
由，得：
N
由，得：
N
（4）作彎矩圖：
A點
N·mm
B點
N·mm
C點
N·mm
（5）作轉(zhuǎn)矩T圖：
N·mm
具體的軸的圖紙如下圖7所示：
圖7
（6）校核軸的強度：
根據(jù)彎扭合成應(yīng)力原則校核軸的強度
校核危險截面的強度。由文獻[1，15-5]可知，取，軸的計算應(yīng)力
MPa
選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻[1]表可知，MPa。因此，，故安全。
（7）精確校核軸的疲勞強度
①判斷危險截面
根據(jù)應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響，截面IV和V所引起的應(yīng)力集中為最嚴重的，V受的彎矩較大。從受載的情況來看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。
②截面V左側(cè)
抗彎截面系數(shù) mm
抗扭截面系數(shù) mm
截面V左側(cè)的彎矩M為
Mpa
截面V上的扭矩T為 MPa
截面上的彎曲應(yīng) Mpa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa
軸的材料選為45鋼，并做調(diào)質(zhì)處理。MPa，MPa，MPa。
用插入法求出
，
軸按精車加工，可得其表面質(zhì)量系數(shù)為：
軸未經(jīng)表面強化處理，
固得綜合系數(shù)為
可知，碳鋼的特性系數(shù)
取
取
所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為
根據(jù)計算可得，該軸在截面V左側(cè)的強度夠。
③截面V右側(cè)
抗彎截面系數(shù) mm
抗扭截面系數(shù) mm
截面V左側(cè)的彎矩M為
MPa
截面V上的扭矩T為 MPa
截面上的彎曲應(yīng)力 MPa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa
由于軸肩在截面上而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及?。阂?，，
，
軸的材料的敏感系數(shù)為
，
因此效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻[1，附]為
軸的截面形狀系數(shù)為
軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為
綜合系數(shù)為
所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為
通過計算可得該軸截面V左側(cè)的強度夠。
2.3.3直線軸承的設(shè)計計算
通過切刀上下運行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導(dǎo)向裝置，這里就需要設(shè)計導(dǎo)向光桿和直線軸承配合整個切菜裝置。
1直線軸承的選擇
用于測試的POM工程塑料支架；鋼架適用于工作溫度；不銹鋼軸承適用于水，蒸汽，硝酸等腐蝕性介質(zhì)和真空的工作場所，按下列公式確定型軸承的計算。
硬度：硬度系數(shù)FH HRC58的硬度，hrc52-58，F(xiàn)H = 0.6-1.0 FH = 1。
FT的溫度系數(shù)：工作溫度小于100C，F(xiàn)T = 1，溫度100oc-125oc，F(xiàn)T = 1.0-0.95。
接觸系數(shù)FC：
每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0
每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81
每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72
每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66
載荷系數(shù)FW：
速度小于15米/分鐘，沒有沖擊、振動，F(xiàn)W = 1.0-1.5；
小于60米/分鐘的速度，超調(diào)量小或振蕩，F(xiàn)W = 1.5~2.0；
大于60米/分鐘的速度，可能有更大的沖擊，振動，F(xiàn)W = 2.0～5.0。
時間是生命的LH =（10000×1）/ 2 * L（S * N1 * 60）（單位：小時小時）L：長度壽命 (萬米)，
LS：工作行程 (米)，
N1：每分鐘往復(fù)次數(shù)
已知行程L=0.2米，每分鐘往復(fù)次數(shù)n1=20，微小沖擊，軸承工作載荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，工作溫度60oC，期望壽命Lh=5000小時，根據(jù)這些條件選擇軸承的型號。
按以上工作條件：
根據(jù)本次載荷重量為2000N，我們選用兩個導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動軸承的所受負載就平均分配，上下六個滑動軸承分別連接底板和連接上固定圓盤，兩邊軸承座為固定式的，中間六個可以隨著絲桿螺母一起上下滑動。六個導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣每個導(dǎo)向光桿的滑動軸承處的所受負載為166N。本次設(shè)計中所選擇的滑動軸承為帶法蘭形狀的。
3 多功能切菜機中主要零件的三維建模
3.1切刀的三維建模
3.2 電機的三維建模
3.3飛輪盤的三維建模
3.4多功能切菜機的三維建模
結(jié) 論
本次畢業(yè)設(shè)計的題目是多功能切菜機的設(shè)計，直到今天，畢業(yè)設(shè)計總算接近尾聲了，通過這次對于多功能切菜機的設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是多功能切菜機的設(shè)計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
致 謝
感謝因為有了老師的諄諄教導(dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，在學(xué)習(xí)上有問必答，在生活上也給了很多幫助，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認真負責(zé)，無私奉獻，寬容豁達的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計計算，查找各類多功能切菜機的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。
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