滚刀式切片机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 滚刀式切片机设计 摘 要 :本设计根据当前社会发展需要，自行设计了滚刀式切片机，介绍了滚刀式切片机国内外研究情况和研究意义。本滚刀式切片机采用圆锥型滚筒，由原动机、传动系、切片装置和机架构成，设计计算了各主要部件所需参数并进行了校核，完成了装备图及各主要零件的图纸设计，进行了自我总结。 关键词 :滚刀式；块茎；切片机；设计 on of to of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前言 1 2 系统总体方案的确定 2 构特点及工作原理 2 构特点 3 作原理 3 作原理简图 3 统总体方案设计 4 3 主要部件的设计计算及校核 5 动机的选择 5 定传动装置的总传动比和分配传动比 6 动装置的运动和动力 参数计算 6 带及 7 带的选择 7 轮的设计计算 9 动轴的结构设计 11 动轴的设计计算 11 弯曲扭转合成应力校核轴的强度 16 确校核轴的疲劳强度 16 承的选择及校核 18 锥滚筒的设计计算 19 锥滚筒的设计计算 19 的选择与强度校核 22 的选择 22 的强度校核 22 4 其他部件的设计 23 5 本设计的特点及创新之处 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 6 存在的不足 24 7 结论 24 参考文献 25 致谢 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1 前言 随着社会的不断发展，人们的生活水平日益提高，各种各样的现代新技术越来越多地应用在人们的日常生活中。家庭必备的生活用品在丰富着人们生活的同时也给我的带来了不少方便，其中厨房用品占有很大比例。本设计致力于设计一种滚刀式切片机，它能根据人们的不同需要，结合物料的特性切出诸如条状、片状等形状的待加工食品，也是农产品加工企业的常用设备。 当前，国际农产品加工装备呈“三化”发张趋势。一是标准化。今年来，各国纷纷加强了农产品加工装备国际标准的制定和修订以及标准化的研究工作 ，采取各种措施使本国或本地区的农产品加工装备标准向国际标准靠拢。二是安全化。为了实现农产品加工装备的安全卫生要求， 继制定发布了一些列有关农产品加工机械的安全卫生标准，并被 100 多个国家效仿采用或协调采用。三是科技化。世界农产品加工机械的贸易壁垒，有 80%以上来自技术壁垒。美国、日本以及欧盟等发达国家和地区，凭借自身的技术优势，以保障人类健康、安全、卫生和产品质量为由，采取大量的技 术性措施在制定农产品加工机械技术标准、技术法规等方面设置了大量的技术壁垒。当今农产品加工装备的技术创新能力，已经成 为世界农产品加工装备竞争力的决定性因素。我国农业水平非常低，不仅体现在土地产出率上，而且在产品加工和安全上也和国外有很大的差距。我国已经进入 际贸易组织 )，农产品加工与安全得到了一定的发展，但是，对抵御国际上的冲击还有很多不适应，最近日本等发达国家对我国农产品质量要求不断提高就是一个很好的例子。虽然近几年国家对农业实施了一定的保护措施，但要想我国的农业发展起来就必须参与国际间的竞争，要想在竞争中获得一席之地，就应该缩小我国农产品加工与安全与其他国家的差距大力发展农产品深加工农产品安全检测，农产品加工 机械起到了不可替代的作用。 改革开放 20多年来，我国农业和农村经济发生了巨大的变化，主要农产品总量已位居世界第 1 位，进入了农产品供需基本平衡且丰年有余的新阶段，成为世界农业大国。随着农业的进步与工业的发展， 农产品加工业逐步成为一种新兴产业。随着社会的发展和农业可持续发展及农业资源高效利用的理念，农产品加工机械的研究也呈显出低污染、节能、循环、环保方向发展，特别是农产品的精深加工、贮藏、保鲜、运输、分级与包装更趋合理。但是，目前我国的农产品商品化率比较低，且效益比较差。究其原因主要是大部分产品未经加 工或仅经过初加工就进入市场。主要有以下几个问题：一是技术装备落后，加工程度低，二是供求关系不合理，三是行业没有形成规模，四是基础工业有差距，五是科研开发市场化程度低。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 系统总体方案的确定 结构特点及工作原理 红薯等块茎类切片机的研发比较成熟。它主要有以下几种类型，按动力种类分，可分为机动和人力两类。机动的包括内燃机驱动和电动机驱动；人力的包括手摇式和脚踏式。机动的有盘刀式切片机、滚刀式切片机、离心式切片机三种。其中滚刀式切片在工作时要求工作平稳，整体结构紧凑，机构简单，操作和维修简便 ，装料卸料容易。切片的厚度均匀，不因卷曲而形成开裂，切条的大小一致，不中间折断可根据需要换刀。并且要求环保节能。 结构特点 本设计吸收了当前切片机的设计优势，主要由原动机、传动系、工作系（滚筒装置）、机架系四部分构成。原动机采用电动机带动，传动系选择 V 带传动，因为滚筒转速限制在 300分，所以有安装一减速器以降低电机输出转速，工作系由滚筒和刀片组成，其中刀片分为切片刀片和切条刀片，机架系由底座、架身、进料斗、出料斗组成。此外采用全损耗系统用油进行润滑， J 型无骨架橡胶密封。主运 动轴、轴承、键、联轴器都采用标准件，易于更换。 工作原理 电动机运转，通过联轴器将动力传到减速箱，通过一级减速将发动机转速降低，经过减速的动力通过 动滚筒旋转从而使切片机开始工作。在确认机器启动运转平稳后开始喂料，喂料要及时均匀，要观察出料口，如有堵塞及时清除。 工作原理简图（总体方案图） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 1 滚刀式切片机总体方案图 电动机， 2 联轴器， 3 减速器， 4 V 带轮， 5 V 带， 6 进料斗， 7 圆锥滚筒， 8 出料斗， 9 机架， 10 机座 系统总体方案设计 1 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2 特点：带轮相对于轴承对称分布，故沿轴向载荷分布相对均匀，要求轴有的刚度适宜即可。 3 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，在工作中要承受轻微冲击等实际要求，故采用一级斜齿轮减速器， 初步确定传动系统总体方案如图 2。选择带传动和一级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。 传动装置的总效率a： 654321 a 1 为联轴器的效率， 2 为高速轴齿轮的效率， 3为高速轴承的效率， 4 为第二对轴承的效率， 5为第三对轴承的效率，6为 齿轮为 9级精度，油脂润滑 . 因是薄壁防护罩 ,采用开式效率计算 )。 2轴1轴0轴图 2 滚刀式切片机传动简图 主要部件的设计计算及校核 由总体方案图可知，本切片机需要计算及校核的主要部件有原动机，传动比及其分配， 动轴的结构设计及计算，轴承的选择及校核，圆锥滚筒的设计计算及校核，键的选择及校核等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 电 动机的选择 电动机所需工作功率为： P P /a 2800/P 工作装置的功率； a 总效率。 执行机构的转速 n 为 300550r/查表按推荐的传动比合理范围，带传动的传动比 i 2 5，一级圆柱斜齿轮减速器传动比 i 1 符合要求。 （ 3）根数的确定 设 工作情况，则计算功率为： ； 式中： 工作情况系数 ,查表得 ： 00入数据计算得 z =定为两根。 表 4 V 带截面尺寸（ 11544 V 11544类型 节宽pb/宽b /度 h /位长度质量 )/( 普 V 带 窄 Y 8 10 8 11 13 10 14 17 14 19 22 18 32 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 带轮的设计计算 带轮通常用铸铁制造，一般采用 料，允许的最大圆周速度为 25米 /秒。带轮较小时可采用实心式；中等直径的带轮可采用腹板式；直径大于 350。 图 4 带轮 1） 大小带轮直径的确定 由 带轮的直径 1d 为 112大带轮为 2d ，由经验公式： 11212 1n 2n - 工作装置转速； 其值在 般计算不予考虑）。 带入数据计算得： 361123019032 （ 1） 由机械设计基础表 13d =315然 2n 有所增大，但是在误差范围之内，且在滚筒转速范围之中，故允许）。 （ 2） 中心距的确 定 初步选定中心距： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 6 4 0 . 5 m 51 1 21 . 5)( a =640合 )(2)(）。 由式 oo 22212210 得带长： oo 22212210 （ 2） 6 66404 112315)315112(264022 经查机械设计基础表 13型带基准长度 2000由 20 计算实际中心距： 20 （ 3） = 2 19662000640657上所述，可以确定 带 2000心距为 657带轮直径为 315带轮直径为 112 传动轴的结构设计 轴是切片机中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。根据承受载荷的不同，轴可分为转轴、传动轴和心轴三种。转轴既传递转矩又承受弯矩，如齿轮减速器中的轴；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小；心轴则只承受弯矩而不传递转矩。制造轴一般采用的材料是碳素钢和合金钢。 35、 45等优质碳素钢因具有较高的综合力学性能，应用较多，为了改善力学性能，应进行正火或调质处理。 合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格较贵，多用于特殊要求的轴。 传动轴的设计计算 动轴）的设计 . 求主运动轴上的功率 速 0n ，转矩 0T 。 由上述可知 ， 010 ， 已知低速带 轮的基准圆直径为 2d =315而初步知道： 圆周力： 2 5103 1 （ 4） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 径向力： 6co 5co st （ 5） 轴向力： （ 6） . 初步确定主运动轴的最小直径 先按课本初步估算轴的最小直径 ,选取轴的材料为 45 钢 ,调质处理 ,根据机械设计基础 247P 的公式 14 3c （ 7） 式中： C 由轴的材料和承载情况确定的常数； P 传递的功率； n 轴的转速。 带入数据： c 19 5 0 5 33m i n 轴的最小直径取 20然是安装在轴承上的直径 ,为了使所选的轴与轴承吻合 ,故需同时选取轴承的型号。 初步设计主运动轴（从动轴）如图 5： a b c d 轴简图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 1） 为了满足 安装定位要求 ,如上图， 安装圆锥滚筒，为了使轴在运动时不轴向运动，在 安装止推轴承， 安装另一轴承。在左侧应钻螺纹孔，起轴向固定作用。 2） 初步选择滚动轴承 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 ,但轴向力相对较小，故选用单列深沟球轴承。参照工作要求并根据 0 ,由轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组标准精度级的单列深沟球轴承 6004型，如表 5： 表 5 轴承参数表 d D B 2d 2D 轴承代号 17 35 10 003 20 42 12 25 37 6004 25 47 12 30 42 6005 30 55 13 36 49 6006 图 6 深沟球轴承 . 主运动轴各轴段长度直径的确定 对于选取的单向深沟球轴承其尺寸为的 23720 ,故直径m dm m dm m dm m dd 030453020 ; 而长度 0 ， 40 ， ， 0 ， 5 考虑到实际工作情况，将工作轴段调整为 40。这样轴的总长为 350 首先根据结构图作出轴的计算简图 , 确定顶轴承的支点位置时 ,查机械设计 手册得对于 6004型的深沟球轴承 ,做为简支梁的轴的支承跨距 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 由上述可知，圆周力： 径向力： ，轴向力： ）求垂直面的支承反力 2 1 （ 8） - 3 9 8 7 2）求水平面的支承反力 （ 9） 3） （ 10） F 2 2 01 1 01 1 012 （ 11） 4）绘垂直面的弯 矩图 )2 （ 12） 5）绘水平弯矩图 （ 13） 6） （ 14） 力的弯矩为： （ 15） 7）合成弯矩图 考虑到最不利的情况，把 22 M 直接相加 2（ 16） 8）求轴传递的转矩 t （ 17） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 9） 求危险截面的当量弯矩 22 （ 18） 假设扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数 =入前式可得 2 10）计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用 45钢，调质处理，查表的 50 ，由表查得 01 ,则 31（ 19） 考虑到键槽对轴的削弱，将 %，故 d=0.7 从动轴的载荷分析如图 7: f)(e)(d)(c)(b)(a) 轴载荷分析图 综合上述计算，传动轴总体设计结构如图 8: 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 80 . 83 . 20 . 80 . 8图 8 传动轴 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 根据 2 = 4 5 0 6 （ 20） 前已选轴材料为 45钢，调质处理，查表 15 =40 精确校核轴的疲劳强度 应力集中对轴的 疲劳强度的影响来看 ,截面 1 和 2 处过盈配合引起的应力集中最严重 ,从受载来看 ,截面 1 上的应力最大 应力集中的影响和截面的相近 ,但是截面不受扭矩作用 ,同时轴径也较大 ,故不必做强度校核 上虽然应力最大 ,但是应力集中不大 ,而且这里的直径最大 ,故 截面和显然更加不必要做强度校核 键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而 ,该轴只需校核截面 1左右两侧证即可。 (1)截面 1左侧。 抗弯系数 W=d = 30 =2700 抗扭系数 d =30 =5400 轴的材料为 45钢。调质处理。 由课本表查得： 551 因： 经插入后得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 T =性系数为 q q = K =1+ )1( q = =1+q （ T =以 综合系数为： K = =钢的特性系数 取 取 算安全系数 51 （ 21） （ 22） 2222 S= （ 23） 所以它是安全的 (2)截面 1右侧 抗弯系数 W=d = 30 =2700 抗扭系数 d =30 =5400 截面 1左侧的弯矩 M=53 截面上的扭矩 2T 为 2T =面上的弯曲应力： 24） 截面上的扭转应力： T = （ 25） 26） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 综合 系数为： K = K =钢的特性系数 取 取 全系数 S = 1 222 S= 所以它是安全的 轴承的选择及校核 滚动轴承一般是由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈装在轴上，外圈装在机座和轴承座上。内圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。保持架的作用是把滚动体均匀地隔开。滚动体与内外圈的材料应具有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击性。一般用含铬合金钢制造。工作表面要磨削和抛光。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换等优点。所以选 择滚动轴承。由上述计算可知，假设选择 6004的单排滚动轴承不成立，要选择 6006型号的。现对其进行校核。 (1)求当量动载荷 因该轴承受 和 作用，必须求出当量动载荷 P。计算时用到的径向系数 X、轴向系数 查取，而 轴承的径向额定静载荷，在轴承型号未选出前暂时不知道，故用试算法。根据机械设计基础表 16取 e= 因 25 ， 5，则 585 ，由机械设计基础表 16=Y= 由式 r （ 27） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 (2)计算所需径向基本额定动载荷值 由式 : （ 28） 式中： 机械设计基础表 16）； 1（查机械设计基础表 16工作温度不高）； 使用寿命，定为 10000h 所以： fC 4561010 301601 14661 查表可知 8 3 0 01 3 2 01 4 5 6 0 故 6006轴承的 1 0 0850 与原估算接近，适用。 圆锥滚筒的设计计算 滚刀式按滚筒的形状有圆锥滚筒、圆柱滚筒和双圆锥形滚筒三种。滚刀式切片机的刀片安装在圆锥形或圆柱形滚筒上，刀刃的运动轨迹为圆锥或圆柱形。因为滚筒制造比较麻烦，常采用焊接件连接各部分零件。它的设计如下图 10： 图 9 圆锥滚筒简图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 圆锥滚筒的设计计算 良好的切片器应该是切片质量高，即成品的切割面光滑整齐，耗用动力小，结构紧凑，工作平稳，刀刃便于磨锐，使用和维修方便。刀片安装时应满足一下三方面的要求 : (1)钳住物料，保证切割 设 角 为动、定刀片对物料的钳住角。当物料开始被刀片切割时，对同一物料引起的摩擦角也不通。设直线形动刀刃 圆柱形物料切割时的正压力为 2N ，摩擦力为 ,22f 为动刀片对物料的摩擦系数。定刀刃对物体的正压力为 1N ，摩擦力为 111 , 定刀刃对物体的摩擦系数，见下图 11： 0 物体受力分析图 0 使物体不被推出，稳定切割的条件是： （ 29） 将两式联立后得： c o ss i nc o ss i n 221212 两边除以 ： 2121 2121 1 21211 ff （ 30） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 因为 11 ， ,22 代入后得： )(1 212121 （ 31） 式中： 1 定刀刃对物料的摩擦角，由实验求得； 2 动刀刃对物料的摩擦角，由实验求得。 由上述计算可知，刀片的钳住角 1 才能钳住物料， 保证稳定切割。 (2)切割功率要小 切割功率消耗与刀片的切割方式能否产生滑切，单位刃口长度上的承受压力大小以及刀片的特性系数等因素有关。若要切割功率消耗小，必须满足下列条件： a:产生滑切 设动刀对定刀有三种配置方法，如下图 12: v 11 切刀相对被切物体的三种位置 1 of to be （直线形刀刃） 线形刀刃） 如图 B 的切割方向垂直刀刃，以速度 b、 割速度 t 两个分量。 正切速度或者砍切速度， 滑切速度。 V 和 夹角叫滑切角 g。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 刀刃滑切作用的大小，可用 ： （ 32） 式中： 滑切系数； g 滑切角。 g 角越大，滑切作用越大。当 g =0时，只有砍切或正切。此时 V=有滑切速度，只有砍切速度。 当 ，称为斜切。物体与 刀刃间没有相对滑动，在正压力下切割物体，需要的动力较大。 当 g 时，称为滑切，刀刃即对物体施加正压力，又沿着物体滑切，其切割阻力减小。滑切比砍切（正切）省力，这是一种物理现象。 (3)切割阻力矩均匀 切刀工作时，不但要求耗用动力少，而且要求从切割开始参加切割，直到切割终了的切割力矩基本不变，以保持切片机能够平稳工作。 键的选择与强度校核 键的选择 键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。键是标准件，分为平键、半圆键、契 键和切向键。本设计采用平键连接，它的两侧是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。 键的强度校核 (1)选择键联接的类型和尺寸 一般 9精度的尺寸的齿轮没有定心精度要求，用平键比较好。 查机械设计课程设计手册表 4 键宽 0b=8 键高0h=7 键长0L=15 1b =12 1h =8 1L =45 2b =12 2h =8 2L =45 其中键 1、 2安装在圆锥滚筒上。 (2)校核键联接的强度 查得 P =110工作长度 168 (3)键与轮毂键槽的接触高度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 2K =0.5 5 3K =0.5 6 由公式得： 0 33） Pp 34） 两者都合适 取键标记为： 键 0： 8 251096 1： 12 451096 其他部件的设计 本切片除了上述主要零部件外，还有机架底座，刀片，其中机架底座由进料斗、出料斗和机架组成。其他部件如减速器，联轴器等是标准件，可以买到，这里就不再详述。 (1)入料斗如图 13： 入料斗要保证物料顺利进入切割刀口。根据切削要求及工作原理，将入料斗设计成倾斜的矩形形状，上大下小，倾斜角度为 65，这样待加工物料就能顺利滑下，不会造成堵塞。各零件用焊接结好后由螺钉连接上下料斗在机架上。 (2)出料斗如图 14： 出料斗的作用主要是让以加工的物料只通过这个通道出来，其次是包裹住刀片 起到安全作用及整体结构上的平衡，美化外观。连接如料斗。 图 12 入料斗 2 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 图 13 出料斗 3 3)机架底座 机架底座主要采用 固定工作机，安装电动机、减速器等零部件的作用。具体形状如附件上零件图。 5 本设计的特点及 创新之处 毕业设计从本质上说是一种创作性活动，是对知识与信息等进行创作与处理。本次设计也是对我的创作意识的适应性训练，这种训练的好处是在整个设计过程，都由自己全程参与。本设计的创新处主要有一下几点： 1） 入料斗 在设计入料斗时，考虑到所切物料不同，下滑速度不相同，有的快有的慢，所以将入料斗设计上大下小，附件图，便于在接近与刀片时能够稳定被切。 2） 本设计采用联轴器和减速器主要基于以下原因，一是电动机出来的动力较大，如直接联结带轮，容易引起振动，不利于切割，起降低速度作用；二是起平稳作用。 6 存在的不足 本设计因为个人知识有限，还存在以下缺点：一是滚刀式因刀片横装在滚筒上，刀刃运动轨迹是圆形。所以切出的物料也是圆弧形。这种物料落下后，虽由于本身重量或外力作用而伸直，但被拉伸的一面形成裂纹，降低了薯片质量。二是被切下的物料落在圆筒内部后，由于离心力的作用使它不易落出，有时在滚筒内滚动，以致造成碎片。三是由于滚筒式的刀刃对物料的切削方向时刻在改变，切削力也在时刻改变，这样入料斗的形状很难保证物料被切削时位置的稳定。 四是，用联轴器连接减速器和发动机，两者之间的同轴度没办法保证。 7 结论 将近两个月的毕 业设计任务就要完成，在此对两个月来的设计过程进行总结。此次毕业设计的题目是滚刀式切片机。在选好题确定了导师后，我感到既紧张又兴奋，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 对我来讲，大学四年了，要自行设计一部机器是第一次并相当有难度的，怕自己完成不了，但是我想在经过导师的悉心指导和我个人的努力，定能够完成。 在设计之初，查找了很多相关的书籍，做了一些记录，然后对滚刀式切片机进行整体构思，画初步的整体结构图。然后在导师的指导下开始画装配图，零件图，修改修改再修改，直到符合要求为止。这其中是辛苦的，但是想到了有这么多成果并且有一定的质量，心里还 是高兴的。接下来就是撰写设计说明书，计算校核主要零件的数据参数。接着是进行尺寸标注，对图进行修改，对设计说明书进行再次修改完善。 总之，整个毕业设计还是比较顺利的完成了，再多的酸甜苦辣都化作出了成果的喜悦！ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 参考文献 1 沈再春主编 M中国农业出版社 2 李良藻、汤楚宙主编 M南教育出版社， 1989. 3 无锡轻工业学院主编 M国轻工业版社， 1993