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山楂 切片机 设计

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目录长江大学毕业设计(论文)任务书I山楂切片机的设计开题报告III长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见IX长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语X长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定XI中文摘要XII外文摘要XIII前言11 自动定向,输送,切片一体机的设计31.1 设计内容31.2 设计关键技术31.3 设计创新点51.4 山楂自动定向、输送及切片一体机的原理62 山楂切片机的现状及设备情况82.1 山楂切片的排序现状及设备情况82.2 切片机现状及设备情况82.3 山楂切片的切片现状及设备情况83 山楂自动定向、输送、切片一体机的方案选择93.1 山楂切片目前存在问题93.2 方案的选择94 传动系统的设计154.1 负荷计算154.2 齿轮传动的设计与计算184.3 带传动的设计与计算255 滚链式传送带的设计295.1 链的设计295.2 链轮的结构设计与计325.3 滚筒的结构设计356 切片机构的设计376.1 切片机构刀槽送料盘与钢丝的设计376.2 刀槽送料盘与钢丝的安装387 轴承、轴和机架的设计397.1 轴承的选择与寿命的校核397.2 主要轴的结构设计与计算407.3 机架的设计428 总结44参考文献45致谢48长江大学毕业设计(论文)任务书学院（系） 机械工程学院专业机械设计制造及其自动化 班级 机械10905 学生姓名 饶小亚 指导教师/职称 彭三河/副教授 1 毕业设计(论文)题目山楂切片机设计2 毕业设计（论文）起止时间2013年3月28日2013年6月17日3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）机械设计 濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社出版 2006年第八版机械制造工艺学郑修本主编 机械工业出版社 1999年机械设计手册徐灏 主编 机械工业出版社 2000年第 二 版农产品加工机械与设备 沈再春主编 中国农业出版社1997年计算机辅助绘图AutoCAD2004 刘瑞新主编 机械工业出版社出版画法几何及工程制图 梁国栋主编 机械工业出版社出版 2004年机械CAD/CAM 柳宁主编 机械工业出版社出版 2002年山楂的产量，山楂的物理及化学特性，单机生产率：100kg/h；驱动电机：2.5KW以下。4 毕业设计(论文)应完成的主要内容（1） 外文翻译资料3000汉字；（2） 撰写开题报告（不得少于3000字）；（3） 山楂切片机的总体设计方案；（4） 山楂切片机设计总图；（5） 山楂切片机主要零件图（6） 山楂切片机设计计算说明书一份5 毕业设计(论文)的目标及具体要求目标：学生通过本次毕业设计，对大学期间所学的知识进行一次综合应用训练，使学生初步具备独立从事解决实际问题的能力。具体要求：山楂切片机工作用途及工作原理的介绍，山楂输送装置设计、山楂自动定向装置设计、切片装置设计、传动装置的设计计算；设计图纸应采用计算机绘制，符合总图和零件图的基本要求，最好能画出设计主体结构及主要零部件的三维仿真图，对核心结构能机械有限元分析并有程序说明记载。计算说明书应规范，语言通顺，表达清楚简练，引用资料来历明晰，应有一些基础性试验记载及获得的数据列表。6 完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求要进行项目调研，参观相关工厂的生产，了解相应设备使用情况，拆装研究相关设备，温习相关知识，需要机械设计手册一套，上机100学时。任务书批准日期 2013 年 月 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2013 年 月 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生（签名） 山楂切片机的设计开题报告一、题目来源 题目来源：生产实践二、研究目的和意义 1.山楂的主要成分及营养价值 1.1 山楂的主要成分 山楂中含有70%的水分，糖，有机酸，果胶，色素，维生素，单宁物质和酶。 1.2 山楂的营养价值山楂的营养丰富，几乎含有水果的所有营养成分，特别是有机酸和维生素C的含量较高。山楂酸甜可口适合生食，又适合加工成山楂片、山楂酒等。他的药用价值也较高，山楂能健脾胃、助消化、治疗高血压等疾病，除此外，山楂还可以作为重要的中草药应用于消食积、消淤血、驱绦虫等方面。而且，现在医学更证实了山楂具有降压降脂，增加冠脉流量和抗心律不齐的作用。所以长期以来，它是我国人民喜爱的一种果品。 2.研究意义 天然果实类农产品大多味美多汁、香甜可口，但是其极短的保存期和较差的可加工性，尤其是大部分天然果实的结构都为外表是皮，中间是果肉内心是核，例如山楂、梨、桃、杏、李、山楂等，严重制约了天然果实类农产品深加工的产量和质量。山楂是我国主要的果品资源之一，遍布22个省区，年产量近万吨。各种山楂产品因其味美和一定的保健功效而受到人们的普遍喜爱。由于山楂是季节性比较强的水果品种，受其本身特性所限，其贮存期较短，一般是3个月，而且其果酸含量较高，需要加工后贮存和食用。山楂的加工产品中，糖水罐头占主要部份，加工量最大。而在其加工过程中，山楂切片耗费大量人力，而且加工效率低。当前国内的山楂加工设备种类少，自动化程度低，难以满足高质量高效率的山楂加工需求。就山楂自动定向，市场上没有完整的一体化设备，全靠手工来定向。而目前的山楂切片效率非常低，加工质量部好。所以研制出一种可以实现输送-自动定向-切片的一体化设备能够极大提高山楂的加工质量和效率，其市场前景非常广泛。3、 阅读的主要参考文献及资料名称1 王先逵主编. 机械制造工艺学（第二版）. 机械工业出版社, 20062 濮良贵,纪名刚主编. 机械设计.第八版. 高等教育出版社, 20063 沈再春主编. 农产品加工机械与设备.中国农业出版社年, 19974 金莹，何蔚娟，张秀军. 核果类水果切片机现状分析J. 中国农村小康科技.2005,(3)5 李恩山，范钢娟. 国内外核果类水果切片机的现状J.食品与机械1994,(6):8-106 黄成主编 .SolidWorks2010（中文版）完全自学一本通. 电子工业出版社7 北京农业工程大学主编. 农业机械学M.中国农业出版社, 20028 李明，连文伟，邓干然. 我国核果类切片机具有的现状及亟待研究的技术问题探讨J. 粮油加工与食品机械,1999,(3):1-49 陆振曦陆守道主编. 食品机械与设计M.中国轻工业出版社.1995年第一版10 王旭东，李长友，张韶回，黄茂住.荔枝切片机的设计J. 农业机械学报2005年第36卷第9期11 成龙.全自动果类切片机J.农业新技术2009,（4）:30-3112 陈芳，邓春岩，郑玉才.山楂切片机的结构设计J.河北农业技术师范学院学报第11卷第2 期，1997年6月：44-4713 黄贵平，傅忠林.对2000年版中国药典山楂切片的商榷J.基层中药杂志 2001年第15卷第4期14 陈芳，刘法治，邓春岩.山楂切片定位机理的研究与定位机构的初步设计N.河南职技师院学报1999年3月第27卷第1期：30-3315 乔立新.山楂切片问题的探讨A.中国药房2002年第13卷第5期：31216 AutoCAD 2012从入门到精通.CAD/CAM/CAE技术联盟编著.清华大学出版社17 机械制图（第五版）.刘朝儒等主编.高等教育出版社.200618 机械原理（第七版）.孙恒等主编.高等教育出版社.20064、 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向 1.国内发展现状 目前，食品切片技术在某些产品上已经很成熟，如用于冻肉切片的旋转圆盘片装置，在国内市场上可以见到的适用于大规模生产的人参切片机、马铃薯切片机、洋葱切片机、黄姜切片机等。由于人参、马铃薯、黄姜这些食品很不规则，又要求一定的表面质量，所以不宜用夹具夹持。通常的做法是利心切削法进行切削，这样即可以保证其表面的完好，又可以提高切削率。近年来，为了满足我国山楂制半成品国内消费和对外出口的需求，降低人工切片劳动强度，我国科研单位和企业针对山楂切片加工技术难题，也开展了对山楂切片机的研究和开发:鲜山楂较脆，糖分多，有粘性，切制过程破碎率多，难清洗。2. 国外发展现状国外6O年代就开始着手切片机的研制，80年代初，美国、意大利和荷兰等国巳相继出现了粘槐切片机、撖榄切片机等，核工序基本上实现了机械化。经过数十年的发展，已日趋完善、成熟。目前，正向着节能型和机电一体化方向发展，以电脑自控作业为主。80年代初，美国FMC公司向市场推出了一种自动转矩式切片机，每分钟可加工8O个核果，其生产率约800kg/h左右。该机采用l4个小杯对核果进行定位和输送，每个杯子底部带有一个凸起的小转轴，小轴在链条带动下始终旋转着只要杯内核果的凹部不在小凸起的上方，核果外圈就会与凸起接触并被其带动旋转着，这时，核果保持直立状态，劈刀将果内劈成两半后，夹持核果的两个橡胶夹板相向转动150，使果内与撬核分离。该机可以整个加工季节连续工作而不必停机润滑，调节和清洗也十分方便。由于它保持了切片后果肉的完整性，因此比较适合于罐头、果脯和果干加工厂使用。由于该机结构较复杂，成本较高，而国内罐头、果脯等食品均属微利产品，因此在我国推广起来存在一些难度。意大利BERTUZZI公司推出了一种滚子切片机，它适合于离核型桃、杏、李等核果的果肉与果核的分离，带肉果汁饮料、果浆、果酱等品种的切片工序，具有生产效率高等特点，有较高的推广价值3. 研究的主攻方向（1）山楂的输送装置的设计我们拟采用带传动或滚子链输送等方式实现其动作。适用于各类箱、包、托盘等件货的输送,散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送；主要用于现代化生产企业流水线上，可分为有动力和无动力等多种种类。在单件物品重量大(达数吨),输送速度快(百米/分钟),以及要求输送距离远,有各种复杂工艺流程的,首选这种机型。在本设计中，工作要求可靠，且两轴相距较远，且主要作输送用，而且考虑到山楂的自动定向问题，又通过对国内现有的输送设备分析比较，确定本次山楂输送部分的装置采用滚子链的形式。链传动是一种具有中间柔性件的啮合传动，与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动结构较为紧凑。同时，链传动能在高温及速度较低的情况下工作。可作传动用，输送用，曳引提升用以及许多结构巧妙的性能特异的专门用途。具有结构简单，传动力大、效率高、传动比准确、适应性强、紧凑经济、耐用和维修保养容易等主要特点。设计需要通过实验测定山楂的平均直径，确定滚子链的节距，从而使山楂在两个滚筒之间保持横向状态输送。（2）山楂自动定向装置的设计目前国内自动定向装置一般采用震动料斗震动到一个特定的轨道上，轨道中设有剔除机构，物体在轨道中运动，经过剔除机构时，位置不满足要求的物体自然被剔除在外。同时，链传动在一定程度上起到自动定向的作用。例如烤肠的加工。烤肠被夹在滚子中间，也就起到了定向的作用。此外还有其他一些方法，都可以起到自动定向的作用。但是综合考虑到山楂自动定向装置与山楂的自动输送装置结合起来，所以决定采用链传动的形式。由于山楂大小不一，形状各异，要想快速及自动规矩放置，难度较大。根据对山楂的尺寸测量以及链的节距的选择，要使山楂在两个滚筒之间自动定向并保持横向状态输送，确定滚筒的直径。为了提高输送能力，恰当选取滚筒的长度。为了减少滚筒的重量，采用辊筒式的结构，主要由尼龙套、滚筒体与滚筒轴三部分组成。滚筒轴的最小直径等于链销轴的直径，代替链销轴安装在链中。链分布在滚筒的两边，滚筒的筒体用两个尼龙套与滚筒轴之间采用间隙配合。滚筒被链条带动，同时在滚筒下方固定有摩擦板，滚筒与摩擦板之间产生摩擦，实现滚筒自转。从而使山楂自动定向。同时，考虑在滚链的上方加一至两个毛刷，进一步确保山楂在两个滚筒之间定向成功。注意的是，毛刷的选择要恰当，这样才能起到确保山楂自动定向的目的，而不至于出现使山楂脱离轨道，或者将山楂表皮滑破的现象。 （3）高效率的山楂切片装置 拟采用的方法：刀具固定，轮式送料式，自动下料式。主要解决切片厚度便于调整、粘接物容易清除以及与送料机构可靠连接等问题。刀片的厚度关系到山楂切片的质量。倘若切片薄，那么山楂切片表面光，而且刀具表面粘结物少，保证了山楂切片的质量。同时，设计过程中，要设计好刀具转动的速度，速度越快，切片质量越好，但是，刀具转一圈的速度还应限制在山楂能落入刀槽内。这样在一定程度上提高了工作效率，也降低了电机的功耗。所以，设计刀具的转速，应充分结合链传动的速度。5、 主要研究内容、重点研究的关键问题及解决问题1.主要研究内容 山楂切片装置设计主要由四大部分组成：一是结构设计部分;二是设计计算部分；三是软件绘图部分；四是编写计算说明书部分。（1） 山楂输送装置的设计；（2） 山楂切片装置的设计；（3） 将输送和切片两部分有机的结合起来；（4） 使用AutoCAD完成山楂输送-切片装置的装配图及零件工作图；（5） 画出设计主体结构及主要零件的三维仿真图；（6） 编写设计说明书。2. 需要重点研究的问题使山楂自动定向，输送装置的设计，输送装置和切片装置的结合，高效的切片，结构简单紧凑，可靠性高。6、 完成毕业设计所必须的工作条件（如工具书，如计算机辅助软件，某类市场调研，实验设备和实验环境条件等）及解决的办法（1）所需资料：各种计算机辅助软件如ANSYS、AutoCAD、SolidWorks等的操作指导书；上机100学时。（2）解决办法：1）充分利用学校图书馆纸质图书和电子书的资源2）老师提供的相关书籍和论文等资料3）学院机房电脑上的相关计算机软件及资料4）综合已学的机械设计，材料力学，理论力学等课程知识进行设计计算 5）到工厂了解真实情况，调研山楂切片装置具体结构，创新地解决自己遇见的问题 7、 工作主要阶段、进度和时间安排第 6 周 查阅资料，找出与题目相关英文材料，完成翻译第 7 周 阅读资料，理清思路第 8 周 完成开题报告，准备开题报告答辩第 9 周 确定设计方案第 10 周 学习三维软件第11-12周 主要部件的设计，计算参数的选择第13-13周 设计优化初步绘制平面图和三维图第15-16周 撰写并修改毕业论文，准备答辩八、指导教师审查意见长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见学生姓名饶小亚专业班级机械10905毕业论文(设计)题目山楂切片机设计指导教师职 称评审日期评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生姓名饶小亚专业班级机械10905毕业论文(设计)题目山楂切片机设计评阅教师职 称评阅日期评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定学生姓名饶小亚专业班级机械10905毕业论文(设计)题目山楂切片机设计答辩时间 年 月 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况 评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章)山楂切片机设计学 生：饶小亚，长江大学机械工程学院指导老师：彭三河，长江大学机械工程学院摘要山楂的营养丰富，几乎含有水果的所有营养成分，而且药用价值也较高，所以长期以来，它是我国人民喜爱的一种果品。山楂的加工尤其是切片的质量和效率就显得非常重要。虽然市场上切片机得到了广泛的应用，但都不适用于山楂的切片，原因在于山楂肉夹刀，破碎率高，不容易清洗。本课题是在对我国山楂初加工行业的广泛了解基础上，结合我国目前山楂加工技术的现状和市场对其加工预处理的更高要求，以我国山楂体征参数为基础，设计了一种切片质量好，效率高，集自动定向,输送和切片于一体的山楂切片机。本设计采用滚筒输送，滚筒配合毛刷来定向。而输送是通过两对链轮带动滚筒运动来实现的；山楂经过毛刷后实现定向；山楂输送到送料盘中，并随其旋转，到一定角度时与钢丝切刀接触实现切割。此设备操作安全，运行可靠，完全满足实际生产的要求。关键词切片机，钢丝切刀，滚筒输送，自动定向The design of Hawthorn slicing machineName: Rao Xiaoya, Mechanical Engineering DepartmenDirected by Peng San he Yangtze UniversityAbstract Hawthorn is rich in nutrition,contains almost all the nutrients that fruit have, and also has high medicinal value. So for a long time, it is a kind of fruit which is peoples favorite in China.Hawthorn processing, especially the quality and efficiency of slices is very important.Although slicing machine on the market has been widely used, but they are not applicable to hawthorn slice. Because hawthorn meat can clip blade, and the broken rate is high, not easy to clean. This topic designed a slicing machine which is of high quality and efficiency, seting automatic orientation, conveying and slicing in a body, and all this are based on the wide understanding of hawthorn pretreating industry in China,combined with Chinese present situation of hawthorn processing technology and the market higher requirements for the processing of pretreatment,and based on the hawthorn size parameters. This design adopts the roller conveyor, roller cooperating brush to orientation. And delivery is implemented by two pairs of sprocket. Hawthorn achieves orientation after passing the rush. Hawthorn are delivered to feeding plate and rotate with it.When feeding plate rotating to a certain angle,hawtorn contact with wire cutter and slicing is beginning. The equipment safety operation, reliable operation, fully meet the requirements of practical production.Key Words slicing machine ，Wire cutter ，Roller conveyor ，Automatic orientation XIII前言山楂切片机设计前言山楂，又名山里红，红果，山里果，赤山楂子，可食用植物，核果类水果，质硬，果肉薄，味微酸涩。直径在814mmm，由于山楂的特殊口感，以及口味酸甜，有开胃的功效，所以人们将其做成冰糖葫芦，或者经多到加工，制成山楂片，或者制成山楂糕，各种山楂制成的产品都有开胃的功效加上酸甜的味道，所以很受人们喜爱。山楂具有很高的药用价值，是我国特有的药果兼用树种。含有山楂的中药减肥秘方“龙荷山茶”，可以清肠排毒，降血压，降血脂，为减肥圣品。山楂能防治心血管疾病，具有扩张血管、强心、增加冠脉血流量、改善心脏活力、兴奋中枢神经系统、降低血压和胆固醇、软化血管及利尿和镇静作用；防治动脉硬化，防衰老、抗癌的作用。山楂酸还有强心作用，对老年性心脏病也有益处。它能开胃消食，特别对消肉食积滞作用更好，很多助消化的药中都采用了山楂；山楂对子宫有收缩作用，在孕妇临产时有催生之效，并能促进产后子宫复原；能增强机体的免疫力，有防衰老、抗癌的作用。山楂中有平喘化痰、抑制细菌、治疗腹痛腹泻的成分。自古以来，就成为健脾开胃、消食化滞、活血化痰的良药。山楂以果实作药用，性微温，味酸甘，入脾、胃、肝经，有消食健胃、活血化淤、收敛止痢之功能。对肉积痰饮、痞满吞酸、泻痢肠风、腰痛疝气、产后儿枕痛、恶露不尽、小儿乳食停滞等，均有疗效。中国古代医学家早已重视山楂的软坚消积作用。煮老鸡硬肉时，加几颗山楂即易烂，说明它有消积肉食的作用。中医成药焦三仙、保和丸、山楂丸等均以山楂为其主要成分；山楂还有散淤、止血、防暑、提神等作用，共已有50多种中药配方以山楂作原料，如常见的开胃健脾药有”山楂丸”、”焦三仙”等。而且山楂富含多种营养物质。由于山楂富含多种有机酸，能保持山楂中的维生素C，即使在加热的情况下，也不致被破坏，所以，制成山楂糕等制品后，维生素C仍能保存。天然果实类农产品大多味美多汁、香甜可口，但是其极短的保存期和较差的可加工性，尤其是大部分天然果实的结构都为外表是皮，中间是果肉内心是核，例如山楂、梨、桃、杏、李、山楂等，严重制约了天然果实类农产品深加工的产量和质量。山楂是我国主要的果品资源之一，遍布22个省区，年产量近万吨。各种山楂产品因其味美和一定的保健功效而受到人们的普遍喜爱。由于山楂是季节性比较强的水果品种，受其本身特性所限，其贮存期较短，一般是3个月，而且其果酸含量较高，需要加工后贮存和食用。山楂的加工产品中，糖水罐头占主要部份，加工量最大。而在其加工过程中，山楂切片耗费大量人力，而且加工效率低。当前国内的山楂加工设备种类少，自动化程度低，难以满足高质量高效率的山楂加工需求。就山楂自动定向，市场上没有完整的一体化设备，全靠手工来定向。而目前的山楂切片效率非常低，加工质量部好。所以研制出一种可以实现输送-自动定向-切片的一体化设备能够极大提高山楂的加工质量和效率，其市场前景非常广泛。目前，食品切片技术在某些产品上已经很成熟，如用于冻肉切片的旋转圆盘片装置，在国内市场上可以见到的适用于大规模生产的人参切片机、马铃薯切片机、洋葱切片机、黄姜切片机等。由于人参、马铃薯、黄姜这些食品很不规则，又要求一定的表面质量，所以不宜用夹具夹持。通常的做法是利心切削法进行切削，这样即可以保证其表面的完好，又可以提高切削率。近年来，为了满足我国山楂制半成品国内消费和对外出口的需求，降低人工切片劳动强度，我国科研单位和企业针对山楂切片加工技术难题，也开展了对山楂切片机的研究和开发:鲜山楂较脆，糖分多，有粘性，切制过程破碎率多，难清洗。随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，大批量生产成为时代的需求，加工技术必须跟上，才能使该产业保持稳定发展。山楂必须通过深加工、精加工、扩大加工食品品种、改进加工技术，才能提高产品质量。迄今为止，还没有一种技术和装备能快速高效地完成山楂切片工作。因此，需要提出一个机构简单、操作方便、生产效率高、成本低的机械设计方案。这就是本设计所要完成的内容第 49 页 （共 49 页）自动定向，输送，切片一体机设计1 自动定向,输送,切片一体机的设计1.1 设计内容本论文利用现代设计、制造和控制技术，通过山楂加工工艺过程的分析研究，进行山楂自动定向、输送、高速切片机的开发设计，实现山楂切片过程的自动化。具体的讲：1、设计输送部分，使山楂快速、自动规矩放置；2、设计切片部分，使山楂高速切制成环状片；图1-1 滚筒输送机3、将输送和切片两部分有机的结合起来。山楂快速输送就是要求物料快速输送到切片机前；自动规矩放置，即要求山楂沿轴线水平放置，且相互平行进料。高速切制环片，要求切刀垂直通过山楂两头的轴线，实现横向切割，切制成同心环状片。它涉及到了机械、控制、食品等多个学科。1.2 设计关键技术（1）山楂的输送装置的设计我们拟采用带传动或滚子链输送等方式实现其动作。当前国内应用实例如图1,适用于各类箱、包、托盘等件货的输送,散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送；主要用于现代化生产企业流水线上，可分为有动力和无动力等多种种类。在单件物品重量大(达数吨),输送速度快(百米/分钟),以及要求输送距离远,有各种复杂工艺流程的,首选这种机型。在本设计中，工作要求可靠，且两轴相距较远，且主要作输送用，而且考虑到山楂的自动定向问题，又通过对国内现有的输送设备分析比较，确定本次山楂输送部分的装置采用滚子链的形式。链传动是一种具有中间柔性件的啮合传动，与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动结构较为紧凑。同时，链传动能在高温及速度较低的情况下工作。可作传动用，输送用，曳引提升用以及许多结构巧妙的性能特异的专门用途。具有结构简单，传动力大、效率高、传动比准确、适应性强、紧凑经济、耐用和维修保养容易等主要特点。设计需要通过实验测定山楂的平均直径，确定滚子链的节距，从而使山楂在两个滚筒之间保持横向状态输送。（2）山楂自动定向装置的设计目前国内自动定向装置一般采用震动料斗震动到一个特定的轨道上，轨道中设有剔除机构，物体在轨道中运动，经过剔除机构时，位置不满足要求的物体自然被剔除在外。同时，链传动在一定程度上起到自动定向的作用。例如烤肠的加工。烤肠被夹在滚子中间，也就起到了定向的作用。此外还有其他一些方法，都可以起到自动定向的作用。但是综合考虑到山楂自动定向装置与山楂的自动输送装置结合起来，所以决定采用链传动的形式。由于山楂大小不一，形状各异，要想快速及自动规矩放置，难度较大。根据对山楂的尺寸测量以及链的节距的选择，要使山楂在两个滚筒之间自动定向并保持横向状态输送，确定滚筒的直径。为了提高输送能力，恰当选取滚筒的长度。为了减少滚筒的重量，采用辊筒式的结构，主要由尼龙套、滚筒体与滚筒轴三部分组成。滚筒轴的最小直径等于链销轴的直径，代替链销轴安装在链中。链分布在滚筒的两边滚筒的筒体用两个尼龙套与滚筒轴之间采用间隙配合。滚筒被链条带动，同时在滚筒下方固定有摩擦板，滚筒与摩擦板之间产生摩擦，实现滚筒自转。从而使山楂自动定向。同时考虑在滚链的上方加一至两个毛刷，进一步确保山楂在两个滚筒之间定向成功。注意的是毛刷的选择要恰当，这样才能起到确保山楂自动定向的目的，而不至于出现使山楂脱离轨道，或者将山楂表皮滑破的现象。（3）快速切片装置的设计当前国内外食品切片研究现状：目前，食品切片技术在某些产品上已经很成熟，如用于冻肉切片的旋转圆盘片装置，在国内市场上可以见到的适用于大规模生产的人参切片机、马铃薯切片机、洋葱切片机、黄姜切片机等。由于人参、马铃薯、黄姜这些食品很不规则，又要求一定的表面质量，所以不宜用夹具夹持。通常的做法是利心切削法进行切削，这样即可以保证其表面的完好，又可以提高切削率。山楂切片机系统结构设计研究，首先确定山楂切片机构的方案，然后对切片机的系统结构进行设计研究，主要研究切削机构的切削特性、切片刀刃形和刀刃倾角对切削的影响及解决办法、传动机构的设计与分析。切片机性能试验及参数优化，对切片机构进行性能试验，通过单因素试验和正交试验，找出切片参数的最佳组合，按最佳组合进行切片，对切片结果进行比较分析。近年来，为了满足我国山楂制半成品国内消费和对外出口的需求，降低人工切片劳动强度，我国科研单位和企业针对山楂切片加工技术难题，也开展了对山楂切片机的研究和开发:鲜山楂较脆，糖分多，有粘性，切制过程破碎率多，难清洗。我们拟采用的方法：刀具固定，轮式送料式，自动下料式。主要解决切片厚度便于调整、粘接物容易清除以及与送料机构可靠连接等问题。刀片的厚度关系到山楂切片的质量。倘若切片薄，那么山楂切片表面光，而且刀具表面粘结物少，保证了山楂切片的质量。同时，设计过程中，要设计好刀具转动的速度，速度越快，切片质量越好，但是，刀具转一圈的速度还应限制在山楂能落入刀槽内。这样在一定程度上提高了工作效率，也降低了电机的功耗。所以，设计刀具的转速，应充分结合链传动的速度。1.3 设计创新点（1）实现山楂自动定向、输送、切片工序的一体化。由于此次设计要求工作可靠，两轴相距较远，为输送山楂，则采用滚子链的形式。由于山楂大小不一，形状各异，要想快速及自动规矩放置，难度较大。根据对山楂的尺寸测量以及链的节距的选择，要使山楂在两个滚筒之间自动定向并保持横向状态输送，确定滚筒的直径。为了提高输送能力，恰当选取滚筒的长度。滚筒轴的最小直径等于链销轴的直径，代替链销轴安装在链中。链分布在滚筒的两边，滚筒的筒体用两个尼龙套与滚筒轴之间采用间隙配合。滚筒被链条带动，同时在滚筒下方固定有摩擦板，滚筒与摩擦板之间产生摩擦，实现滚筒自转。从而使山楂自动定向。同时，考虑在滚链的上方加一至两个毛刷，进一步确保山楂在两个滚筒之间定向成功。鲜山楂较脆，糖分多，有粘性，切制过程破碎率多，难清洗。我们拟采用的方法：刀具固定，轮式送料，自动下料式。主要解决切片厚度便于调整、粘接物容易清除以及与送料机构可靠连接等问题。通过一系列机构组合，从而实现山楂自动定向、输送、切片工序的一体化。在此过程中，关键是山楂的自动定向，即山楂在输送过程中，自动完成定向的要求。设计过程中，为了满足此要求，充分利用了不同机械机构的优势，取长补短。链在输送的过程中，通过在滚筒下方装有摩擦板，摩擦板与滚筒摩擦，滚筒收到径向力的作用，滚筒便绕着销轴转动。滚筒自转，山楂便成预期的方式排列起来，类似于当前常吃的烤肠加工过程中的排列方式。如图1-4所示。为了进一步确保山楂有序排列，在滚子上方加一个毛刷，在链带着山楂向前输送经过转动的毛刷时，毛刷会将无序排列的山楂阻挡下来，直到山楂正常排列在两个滚筒之间。此处毛刷的选择也是一个重点。毛刷的毛应偏软，倘若过硬，山楂经过时，毛刷会将山楂表皮刮破，影响山楂色泽和卫生。而且，毛刷毛的长短应适宜。过长，毛刷会将已经有序排列的山楂剔除在外，同时也会对山楂的表皮造成一定的创伤。有效解决山楂脆片生产过程中，影响产品产量和效率的限制性工序（切片工序）。切片机构采用开刀槽的送料盘式，长200,一次能送45个山楂，送料盘中沿着圆周加工出10个山楂大小的送料槽，并轴向每隔3开有宽度2刀槽，一共开39个。采用39根钢丝来切割，钢丝的直径为0.20.5,用两片平行的开有钢丝大小的小孔板固定在机架上，用蝶形螺母来调节钢丝的张紧，钢丝方便于安装和替换。山楂横向进入刀槽的送料盘的料槽中，用送料盘挡板挡住山楂，送料盘旋转，实现切割。自动下料，并且实现两次切割，把刀槽中山楂的碎片切出去。从而提高了工作效率，节约成本，同时也保证了食品安全。1.4 山楂自动定向、输送及切片一体机的原理山楂自动定向、输送及切片成套设备是由自动定向机构，输送机构及切片机构三部分组成，这三部分成套化-山楂自动定向输送切片机，其原理如图1-4所示。山楂料斗快速输送结构输送自动横向定向机构切制成环状片机构剔除装置不定向输送定向输送山楂环片图1-4 山楂自动定向输送切片机原理将去好核的山楂加入料斗后，料斗震动，输送辊运转，山楂从料斗底部的缝隙流出，随着输送辊向前输送。输送辊由链带动向前运动的同时，在下面摩擦片有作用下，使辊子自身做旋转运动，在上部有毛刷旋转，从而使杂乱的山楂顺着辊隙一致排列。随后排列好的山楂顺着弧形挡板进入切刀槽，刀槽中的钢绳将山楂切片，切好的山楂片通过出料斗出料。山楂切片机的现状及设备情况2 山楂切片机的现状及设备情况2.1 山楂切片的排序现状及设备情况山楂切片前要排序，目前的排序的方法主要由手工排序。机器自动排序一般通过震动料斗的形式来实现。工人用手把山楂横向排序地放在刀槽送料盘槽中，实现排序。该方法生产效率低，人力劳动强度大，且不安全。通过调查后发现，企业对此设备急需改进，把手动排序改为自动排序送料。2.2 切片机现状及设备情况多功能切丝切片机是市场上比较多见，其构思新颖、结构紧凑、外形美观、安全卫生、性能良好，符合国家卫生的标准，是萝卜、土豆、红薯等瓜果类蔬菜切片和切丝和理想厨房设备本机采用半月刀调节结构，不用更换刀片，只须使用不同进料斗和点动倒顺开关即可进行切丝切片工作,工作厚度可在一定的范围下进行调节。调整简单,维护清洗方便。全自动落地式切片机/切片机/切片机厂家适合切无骨肉类和其它类似榨菜带有弹性的食物，把原材料肉切成肉片等。该设备结构紧凑、外形美观、操作简便、效率高、耗电小、清洁保养容易、安全卫生，切肉效果均匀并可自动成卷状，采用进口意大利刀片及皮带及带有独有自动润滑装置，功率强大,是宾馆、酒家、食堂、肉类加工场等单位所不可缺少的肉类加工机械。以上这些切片机虽有广泛的用途，但都不适用于山楂的切片，出现的主要问题是：山楂肉夹刀、破碎率高，不容易清洗。2.3 山楂切片的切片现状及设备情况山楂切片目前大多手工菜刀切制，这种手工切制生产效率低，劳动强度大，不能现在的生产要求及市场对山楂的需求；也有少数企业使用半自动的山楂切片机，如图所示。两相交流电机通过皮带轮带动涡轮蜗杆减速器，从而带动白色尼龙刀槽旋转，刀槽的山楂随之旋转，穿过放置于槽缝的刀片，于是切片。这种切制比手工切制提高生产效率，减少点劳动强度，但破碎率高，劳动强度还是很大。山楂自动定向，输送，切片一体机的方案选择3 山楂自动定向、输送、切片一体机的方案选择3.1 山楂切片目前存在问题目前国内山楂加工以农村小企业居多，他们厂房简陋，设备落后，生产效率低，卫生状况差，产品质量不能保障，具体的讲，问题有如下方面：（1）多数山楂加工仍采用手工作坊式生产方式，将整山楂清洗后热风干燥，使得产品质量差，干燥时间长。（2）采取手工去核，人工切片，再快速真空干燥的方法，虽然产品的质量提高了，但存在生产效率低，清洗不便，安全性差等问题。难以满足山楂季节性强，市场需求旺盛的要求。（3）排序的方法主要由手工排序，用手把山楂横向排序地放在刀槽送料盘槽中，实现排序的。该法存在的问题主要是生产效率低，劳动强度大，并且操作不安全。3.2 方案的选择本论文就山楂自动定向、输送、切片的问题，提出如下解决方案。方案一图3-1 螺旋槽体弹性连杆垂直振动输送机构1-电机2-料斗3-导向杆4-山楂宽度大小的螺旋槽体5-山楂6-固定刀片7-刀槽式送料盘8-出料挡板9-弹性连杆式激振器10-主振弹簧11-机座如图3-1所示，螺旋槽体弹性连杆垂直振动输送是由料斗2、弹性连杆式激振器9、山楂宽度大小的螺旋槽体4、导向杆3、固定刀片6刀槽式送料盘7、主振弹簧10及机座11等部分组成工作原理：连杆作垂直方向振动，而主振弹簧10的布置方向与山楂宽度大小的螺旋槽体3相应部位的振动方向接近一致，振动方向线与螺旋槽体4底面所成夹角一般为1530度，以使物料从下部螺旋槽体3逐渐上升至顶部。并从出料口依次下来送片机送料盘中。优点是结构紧凑，缺点是送料量少，生产效率低，结构复杂，制造成本高。方案二图3-2 履带式输送机构1-凹穴2-光面的条板3-料斗4-拨料毛刷5-输送轮6-山楂7-固定刀片8-刀槽式送料盘9-振动器如图3-2所示，履带式输送该履带是由若干组均匀的凹穴1、光面的条板2、料斗3、拨料毛刷4、输送轮5、固定刀片7、刀槽式送料盘8和振动器9组成。工作原理：物料在料斗3的底部靠自重和振动器8的作用不断落入板穴中，并由拨料毛刷4将板上的多余物料拨回去。当物料移至卸料工位，使之成排掉入刀槽式送料盘。刀片固定刀架上，刀槽式送料盘旋转切割，自动出料。该方案能使物料送成排送入切片机，现山楂横向定向输送，自动切割，送料量多，生产效率高。优点排序、切片可靠度高，缺点是结构复杂，制造成本高。方案三图3-3 滚筒链式自动定向、输送及切片机构1-传动链2-链轮3-滚筒4-料斗5-滚动毛刷6-摩擦板7-可调挡板8-山楂9-刀槽式送料盘10-固定切割钢丝11-送料盘挡板12-机架如图3-3所示，滚链式输送机构，该机构是由传动链1、链轮2、滚筒3、料斗4、滚动毛刷5、摩擦板6、可调挡板7、刀槽式送料盘9、固定切割钢丝10、和送料盘挡板组成。工作原理：传动链1带动辊筒3运动的同时，与摩擦板6产生摩擦，使辊筒转动，使山楂在两辊筒之间成横向排列，辊筒上部的滚动毛刷5把不成排的山楂刷回。可调挡板与两个滚筒之间形成的空间，使山楂保持原来的横向输送直接过渡到刀槽式送料盘中，切割钢丝固定刀架上，刀槽式送料盘旋转，山楂穿过切割，最后自动下料。缺点是山楂定向过渡到刀槽式送料盘中要保持链轮的转速与刀槽式送料盘转速相等。优点是该方案能实现山楂横向定向输送，并且送料量多，生产效率高，结构简单，制造成本低。以上三种方案的优缺点对比下如表1所示。优点缺点方案一实现理料，使山楂横向定向输送入切片机送料盘中送料量少，生产效率低，结构复杂，制造成本高方案二实现山楂横向定向输送，自动切割，送料量多，生产效率高结构复杂，制造成本高方案三实现山楂横向定向输送，并且送料量多，生产效率高，结构简单，制造成本低山楂定向过渡到刀槽式送料盘中要保持链轮的转速与刀槽式送料盘转速相等表2-1 方案的优缺点对比综合以上三种方案的优缺点，并考虑到机构的复杂性、加工成本与本设计的预算成本以及加工的条件问题，本设计选择方案三。总体方案设计图3-4 山楂自动定向输送切片机1-传动链2-链轮3-滚筒4-料斗5-滚动毛刷6-滚动毛刷带轮7-带8-摩擦板9-带10-传动带轮 11-四个传动齿轮 12-可调挡板 13-山楂 14-刀槽式送料盘 15-固定切割钢丝 16-送料盘挡板 17-减速器 18-电机带轮 19-电机 20-机架 21-链的张紧轴承图3-4所示滚筒链式输送机构，该机构是由传动链1、链轮2、辊筒3、料斗4、滚动毛刷5、可调挡板12、刀槽式送料盘14、固定切割钢丝15组成，传动链1带动棍筒3运动，与摩擦板8产生摩擦，棍筒转动，使山楂在两棍筒之间成横向排列，并通过滚动毛刷5把不成排的山楂刷回。调挡板与两个滚筒之间形成的空间保持山楂原来的横向输送直接过渡到刀槽式送料盘中，切割钢丝固定刀架上，刀槽式送料盘旋转切割，自动下料。采用RV系列蜗轮蜗杆减速器、带传动、链与刀槽送料盘之间的传动采用四个齿轮传动，传动比为1，使链轮的转速与刀槽送料盘的转速相等，使刀槽送料盘的送料槽与滚筒链式输送带同步啮合。传动系统的设计4 传动系统的设计4.1 负荷计算如图4-1所示传动原理图，总动力从减速电机1发出，经过带传动2，一部分动力传给了链传动3，一部分动力经过齿轮传动4到切刀5，其中一小一部分动力以带传动的形式传到了毛刷。图4-1 传动原理图1-减速电机2-带传动3-链传动4-齿轮传动5-切刀此系统电机大小的选择涉及到对各个负载的大小的确定，主要的大负载有：山楂片的切削阻力、带的负荷、链传动的负荷等，现分别确定如下：4.1.1 山楂的切削阻力山楂的物理机械特性在生产、质量控制和发展新产品中起着重要作用，为山楂生产与加工机械的设计提供依据，其研究有利于深入了解物料的结构，加强对山楂加工中的质量控制，山楂的物理机械特性是优化切片工艺的重要依据，山楂物理机械特性也是切削部件设计的基础。研究山楂等农业物料物理机械特性，完全用理论分析和计算方法是比较困难的，一般都采用试验和经验的方法来进行。山楂的物理机械特性是研究山楂在外力作用下产生的变形，以及载荷作用的时效。山楂物理机械特性的力学试验主要有压缩试验、剪切试验、弯曲试验、加载一卸载试验等，测定方法可以分为二类:1.基本力学测试，例如测定山楂的各种模量、泊松比等基本物理机械特性参数，这些参数是物料本身所固有的，与样品的几何形状、载荷状况以及使用的仪器等无关，具有明确的力学定义，可以用公式描述。2.经验测试，测定压溃力、挤压能、硬度等参数，虽没有明确的数学定义却与山楂的物理机械特性较为相关。国内外用得较多的质地测试仪器有AT.XT系列物性仪。TA一XTZi是英国StbaelMICroSystemS公司生产的新型质地测试仪，具有较好的通用性能。TA一XTZi质地分析仪主要包括测试主机、操控台、备用探头和附件以及与质地仪相配套的专用软件(TextureExpert)。TA一XTZi的测试是围绕着距离、时间、作用力三者进行的，并通过对这三者相互关系的处理，获得对实验对象的物理机械特性测试结果。本质地仪能够完成压缩、拉伸、剪切、弯曲等一系列的实验动作，集合了多种物理机械特性测试功能，可对测试样品进行基础力学测试、经验测试和模拟测试。山楂表面抗压强度是山楂在物料导槽内受力分析的重要依据，山楂在物料导槽内被切削时，物料导槽内壁对山楂的挤压，容易造成山楂表面的压伤，测试山楂表面的抗压强度。利用TA.XTZ主质地测试仪的压缩测试功能，综合分析山楂各个部分的抗压性能，为切片机设计提供依据。山楂切片，用39根钢丝来切割，钢丝的直径为,根据实验每根钢丝的切削阻力为，39根共需:山楂刀槽的转矩为：山楂刀槽转动需功率为：4.1.2 带的负荷带分别用于主传动和带动传动毛刷，其中毛刷阻力实验测量为：40N毛刷的转矩为：毛刷转动需功率为：4.1.3 链传动的负荷:链传动主要用于带动滚筒的前进和摩擦后自转，其中实测链轮阻力为：2000N链轮的转矩为：链轮转动需功率为：4.1.4 电机与减速机的选择由上面的负载计算可知共需理论动力：考虑到其它能量损失，给其乘于安全系数1.2，取电机功率为1.5 KW。图4-1 RV系列涡轮蜗杆减速器蜗杆减速机是一种具有结构紧凑，传动比大，以及在一定条件下具有自锁功能的传动机械，是最常用的减速机之一。其分类主要有圆柱蜗杆减速机，圆弧转面蜗杆减速机，锥蜗杆减速机和蜗杆齿轮减速机，其中以圆柱蜗杆减速机最为常用。有普通圆柱蜗杆的和圆弧齿圆柱蜗杆的两种。其中，中空轴式蜗齿减速机不仅具有以上的特点，而且安装方便，结构合理，越来越得到广泛应用。通过实验测试，减速器减速比为1:40时，山楂输送速度为最佳。故选RV系列蜗轮蜗杆减速器，如图4-2所示。该产品在符合按国家标准GB10085-88圆柱蜗轮蜗杆参数基础之上,吸取国内外最先进科技,独具新颖一格的“方箱型”外型结构,箱体外形美观，以优质铝合金压铸而成，具有以下优势性能：（1）机械结构紧凑，体积轻巧,小型高效；（2）热交换性能好,散热快;（3）安装简易、灵活轻捷、性能优越、易于维护检修；（4）传动速比大、扭矩大、承受过载能力高；（5）运行平稳、噪音小、经久耐用；（6）适用性强、安全可靠性大。电机型号选择Y90S2-4-B5，减速机型号选择RV90-40-1.5FA-DZ，其中减速机基本参数如下表:输入功率输入转速输出转速输出扭矩1.5KW1400r/min35r/min490表4-1 减速机基本参数4.2 齿轮传动的设计与计算齿轮传动装置利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大等特点。齿轮传动的优点1）瞬时传动比恒定，工作平稳性较高；2）采用非圆齿轮，瞬时传动比可按所需变化规律设计；3）传动比变化范围大，特别是采用行星传动时，传动比可到100200（单级），适用于减速或增速传动；4）速度范围大，齿轮的圆周速度可从V0.1M/S达到200m/s，或更高；转速可从n1r/min到20000r/min以上；5）传递功率范围大，承载能力高；6）传动效率高，特别是精度较高的圆柱齿轮副，其效率可达=0.99以上；7）结构紧凑，如使用行星传动、少齿差传动，或谐波齿轮传动，可使部件更为缩小，成为同轴线传动；8）维护简便。4.2.1 齿轮的计算（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。切片机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）材料均选择45钢（调质）硬度为240HBS.齿数为z1 =z2 =z3 =z4=28（2）按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-9a）进行试算，即（3）确定公式的各个计算数值a)试选载荷系数Kt=1.0b)计算齿轮1传递的转矩c)由机械设计表10-7选取齿宽系数d)由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数e)由机械设计图10-21d按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限f)由机械设计式10-13计算应力循环次数g)由机械设计图10-19查得接触疲劳寿命系数;（4）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1,由式（10-12）得（5）计算试算齿轮分度圆直径,代入中值（6）计算圆周速度V （7）计算齿宽 （8）计算齿宽与齿高之比b /h模数 齿高 （9）计算载荷系数根据v =0.087m /s，7级精度，由机械设计图10-8查得动载荷系数直齿轮，假设,由机械设计表10-3查得由机械设计表10-2查得使用系数Ka=1由机械设计表10-2查得7级精度，齿轮相对支撑布置时，由b/h=4.97,查得，（10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计式（10-10a）得（11）计算模数 （12）按齿根弯曲强度设计由机械设计式（10-5）得弯曲强度的设计公式为a)确定公式内的各计算数值由机械设计图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限由机械设计图10-18查得齿轮的弯曲疲劳寿命系数，b)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式（10-12）得 c)计算载荷系数K 查取齿形系数由机械设计表10-5查得 ,查取应力校正系数 ,由机械设计表10-5查得d)计算齿轮的并加以比较（13）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲强度设计的模由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由大于齿根弯曲强度设计的模数，取m =3.分度圆直径d1=111.3mm，齿数 ,（14）几何尺寸计算 计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度取b2=44mm, b1=48mm名称单位代号Z1,Z4Z2,Z3中心距a111传动比i1模数m3齿数z37分度圆直径d111节圆直径d111齿顶圆直径da117齿跟圆直径df103.5宽度B4844表4-2 圆柱直齿轮尺寸参数表4.2.2 齿轮零件立体图与装配图图4-2-1 齿轮零件图 图4-2-2 齿轮装配图4.3 带传动的设计与计算4.3.1 带的选用带传动是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲吸振等特点。在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。在一般的机械传动中，多用V带传动。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也作出了相应的轮槽。传动时，V带只和轮槽的两个侧面接触，即以两侧面为工作面。根据槽面摩擦的原理，在同样的张紧力下，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。这是V带传动性能上的最主要优点。再加上V带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，以及V带多已标准化并大量生产等优点，因而本设计中采用V带传动。4.3.2 带的计算带有2根，一根是主传动，一根是毛刷传动，由于毛刷传动带消耗的功很少，故只对主传动带做校核计算。（1）确定计算功率依据所传递的功率P考虑载荷的性质，原动机工作机的类型，每天运转时间式中：-传递的计算功率，KW -工作情况系数，由机械设计表8-6查得工作情况系数1.2（2）选择带的型号根据,减速器的输出速度，由机械设计图8-8确定选择A型。（3）确定带轮基准直径由机械设计表8-3和表8-7取主动轮基准直径从动轮基准直径 (4)验算带的速度v带的速度合适。(5)确定V带的基准长度和传动中心距根据，得，如果取中心距取小于480，则电机安装位置过高，设备整体重心不稳，根据实际的安装要求，初步确定中心距 计算带所需带的基准长度由机械设计表8-2选带的基准长度按机械设计式8-2计算实际中心距a(6)验算主动轮上的包角主动轮上的包角合适。(7)计算V带的根数z由查表8-4a和表8-4b得查机械设计表8-8得,查表8-2得,则取z=2根。(8)计算预紧力查机械设计表8-8得q =0.1kg /m，故 (9)计算作用在轴上的压轴力4.3.3 带轮的结构设计（1）主动轮的结构设计带轮的材料采用铸铁，牌号HT150.为实心式，机械设计图8-12a所示主动轮带轮的基准直径dd3=80mm,带轮的大径dda=85.5mm,（2）带轮的结构及带传动的布置，如图4-4所示。图4-3-1 小带轮零件图图 4-3-2 大带轮零件图图4-3-3 大，小带轮的装配滚筒式传送带的设计5 滚链式传送带的设计5.1 链的设计链传动是一种具有中间柔性件的啮合传动，与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动结构较为紧凑。同时，链传动能在高温及速度较低的情况下工作。可作传动用，输送用，曳引提升用以及许多结构巧妙的性能特异的专门用途。具有结构简单，传动力大、效率高、传动比准确、适应性强、紧凑经济、耐用和维修保养容易等主要特点。本设计采用滚子链输送。5.1.1 链的设计与计算(1)选择链轮齿数z1, z2取主动链轮齿数z1=21,从动链轮齿数z2=21，计算功率 p-传递的额定功率KWKA-工作情况系数，由机械设计表9-9查得工作情况系数KA =1.2(2)确定链条链节数初定中心距,则链节数为取142节(尽量是偶数)。(3)确定链条的节距p 由和主动链轮转速查图9-11得选20A型号链，得p=31.75mm (4)确定链长L及中心距a中心距减少量实际中心距取链速 (5)验算链轮毂孔由机械设计表9-4验算许用最大直径，取 (6)作用在轴上的压轴力有效圆周力按水平布置取压轴力系数KFP=1.15，故 (7)滚子链标记:20A-1142 GB1243.1-835.1.2 滚子链的结构滚子链由内链板1、套筒2、销轴3、外链板4和滚子5组成，如图5-1所示。内链板和套筒、外链板和销轴用过盈配合固定，构成内链节和外链节。销轴和套筒之间为间隙配合，构成铰链，将若干内外链节依次铰接形成链条。滚子松套在套筒上可自由转动，链轮轮齿与滚子之间的摩擦主要是滚动摩擦。链条上相邻两销轴中心的距离称为节距，用户表示，节距是链传动的重要参数。节距p越大，链的各部分尺寸和重量也越大，承载能力越高，且在链轮齿数一定时，链轮尺寸和重量随之增大。因此，设计时在保证承载能力的前提下，应尽量采取较小的节距。图5-1 滚子链内链板1、套筒2、销轴3、外链板4、滚子5滚子链规格与主要参数见下表链号节距P1/mm排距Pt/mm滚子外径d1/mm内链节链宽b1/mm销轴直径d2/mm内链板高度H2/mm20A31.7535.7519.0518.99.5430.18表5-1 滚子链规格和主要参数5.2 链轮的结构设计与计5.2.1 链轮的计算链轮的结构制成整体式齿数分度圆直径K-分度圆直径系数，查链传动设计与应用手册表2-14，取K=6.70961齿顶圆直径，根据式（4-14）和式（4-15），取齿根圆直径 链轮毂孔直径滚子链链轮的主要设计尺寸如表5-2所示名称代号数值mm分度圆直径d213齿数z21齿顶圆直径da230齿跟圆直径df193.95轮毂孔直径dk30轮毂厚度h15轮毂直径dh60轮毂长度l22齿宽bf15表5-2 滚子链链轮的主要设计尺寸5.2.2 链轮的结构与布置链轮的结构采用整体式，分布在轴的两边，安装是两边要对位，其立体图与在轴上的布置图，如图5-2所示图52 链轮结构与布置5.2.3 链轮材料及热处理链轮材料及热处理如表5-3所示材料热处理齿面硬度45淬火，回火HRC45表5-3 链轮材料及热处理5.2.4 链的张紧链的张紧采用调节带滑块座外球面球轴承来调节链轮的中心距的方法来实行张紧。如图5-2-4所示5.2.5 链的润滑链的润滑十分重要，良好的润滑可缓和冲击，减轻磨损，延长链条使用寿命。润滑方法如下表5-2-5所示。 图5-2-4 链张紧装置滚子链的润滑方法和供油量见下表方式润滑方法供油量人工用刷子或油壶定期在链条松边内，外链板间隙注油每班注油一次表5-2-5 滚子链的润滑方法和供油量5.3 滚筒的结构设计5.3.1 滚筒与链(1)滚筒的直径选择根据对山楂的尺寸测量，山楂直径d =814mm，要使山楂在两个滚筒之间自动定向并保持横向状态输送，以及根据以上链的节距，选择滚筒的直径d =25mm，为了提高输送能力，取滚筒的长度L =200mm，即两个滚筒之间能排有1425个山楂。(2)滚筒的结构设计为了减少滚筒的重量，采用辊筒式的结构。主要由尼龙套2，滚筒体3与滚筒轴1三部分组成。各个参数如图5-3-1所示。滚筒轴的最小直径等于链销轴的直径，代替链销轴安装在链中。链分布在滚筒的两边，滚筒的筒体用两个尼龙套与滚筒轴之间采用间隙配合。滚筒被链条带动，滚筒与摩擦板产生摩擦，实现转动。图5-3-1 滚筒的装配图（3）滚筒与链的装配三维图，如图5-3-2所示。图5-3-2 链与滚筒的装配三维图5.3.2 链轮的布置与滚链式输送带的安装滚筒与链先装配好，形成一个整体，四个链轮对位安装在两边，各链条之间要正确对位十分重要。若各链条长度不等或链轮对位不好，则工作时链条之间受载不均匀，而使其中一边链条过度磨损。安装要注意保持链轮对位，链条长度相等。采用带滑块座外球面球轴承和帯立式座外球面球轴承安装在机架上，如图5-4所。图5-4 链轮的布置与滚链式输送带安装图切片机构的设计6 切片机构的设计6.1 切片机构刀槽送料盘与钢丝的设计目前，食品切片技术在某些产品上已经很成熟，如用于冻肉切片的旋转圆盘片装置，在国内市场上可以见到的适用于大规模生产的人参切片机、马铃薯切片机、洋葱切片机、黄姜切片机等。由于人参、马铃薯、黄姜这些食品很不规则，又要求一定的表面质量，所以不宜用夹具夹持。近年来，为了满足我国山楂制半成品国内消费和对外出口的需求，降低人工切片劳动强度，我国科研单位和企业针对山楂切片加工技术难题，也开展了对山楂切片机的研究和开发:鲜山楂较脆，糖分多，有粘性，切制过程破碎率多，难清洗。我们拟采用的方法：刀具固定，轮式送料；刀具旋转，自动下料等。山楂切片机系统结构设计研究，首先确定山楂切片机构的方案，然后对切片机的系统结构进行设计研究，主要研究切削机构的切削特性、切片刀刃形和刀刃倾角对切削的影响及解决办法、传动机构的设计与分析。切片机性能试验及参数优化，对切片机构进行性能试验，通过单因素试验和正交试验，找出切片参数的最佳组合，按最佳组合进行切片，对切片结果进行比较分析。主要解决切片厚度便于调整、粘接物容易清除以及与送料机构可靠连接等问题。刀片的厚度关系到山楂切片的质量。倘若切片薄，那么山楂切片表面光，而且刀具表面粘结物少，保证了山楂切片的质量。同时，设计过程中，要设计好刀具转动的速度，速度越快，切片质量越好，但是，刀具转一圈的速度还应限制在山楂能落入刀槽内。这样在一定程度上提高了工作效率，也降低了电机的功耗。所以，设计刀具的转速，应充分结合链传动的速度。切片机构采用开刀槽的送料盘式，长200mm,一次能送1425个山楂，送料盘中沿着圆周加工出10个山楂大小的送料槽，并轴向每隔3mm开有宽度2mm刀槽，一共开39个。图6-1 刀槽送料盘与钢丝6.2 刀槽送料盘与钢丝的安装刀槽送料盘与钢丝调节装置的安装如图6-2所示。采用39根钢丝来切割，钢丝的直径为0.20.5mm,用两片平行的开有钢丝大小的小孔板固定在机架上，用蝶形螺母来调节钢丝的张紧，钢丝方便于安装和替换。山楂横向进入刀槽的送料盘的料槽中，用送料盘挡板挡住山楂，送料盘旋转，实现切割。自动下料，并且实现两次切割，把刀槽中山楂的碎片切出去。刀槽送料盘的参数见刀槽送料盘零件图，立体图如图6-2所示。图6-2 刀槽送料盘与钢丝的安装轴承，轴和机架的设计7 轴承、轴和机架的设计7.1 轴承的选择与寿命的校核7.1.1 轴承的选择外球面球轴承实际上是深沟球轴承的一种变型，特点是它的外圈外径表面为球面，可以配入轴承座相应的凹球面内起到调心的作用。虽然它的基本性能与深沟球轴承应是相似的，但是由于这种轴承大都应用在比较粗糙的机械中，安装定位不够精确，轴与座孔的轴线对中性差，或是轴长而挠度大等的情况下，而且轴承本身精度也不够高，有的结构也较粗糙，因此共性能的实际表现比较相同规格的深沟球轴承要打上相当的折扣。例如带顶丝的外球面球轴承应用于刚度差挠度大的通轴，这种轴承两面带密封圈，能严密防止污物侵入，出厂时巳装填适量的润滑剂，安装前不需清洗，不需补加润滑剂，轴承内圈凸出端上的顶丝螺钉在轴上紧固时允许的轴向负荷不得超过额定动负荷的。带偏心套的外球面球轴承与带顶丝的外球面轴承性能基本相同，只是顶丝不在内圈上，而是在偏心套上。圆锥孔外球面球轴承的内孔为带锥度的圆锥孔，可直接安装在锥形轴上，或借助紧定衬套安装在无轴肩光轴上，并可微调轴承游隙。轴承的选择型号帯立式座外球面球轴承UCP205 GB/T7810和带滑块座外球面球轴承UCK205 GB/T7810主要参数见7滚动轴承产品样本，轴承如图7-1和图7-2所示。图7-1 带立式座外球面球轴承图 图7-2 带滑块座外球面球轴承7.1.2 轴承寿命的校核轴承的径向载荷,轴向载荷,轴承转速,预期寿命15000h（1）求比值根据机械设计表13-5，外球面球轴承的最大e值为1，故初步计算当量动载荷P，根据式（13-8a）按照表13-6，根据机械设计式（13-6），求轴承应有的基本额定动载荷值按照滚动轴承产品样本，查的此轴承的基本额定静载荷C0 =7.88kN。验算帯立式座外球面球轴承UC205的寿命，根据机械设计式（13-5）7.2 主要轴的结构设计与计算1)轴上的功率P =1.17kW，转速n =17.5n/min,则转矩2)求作用在链轮上的径向力3)已知链轮的分度圆直径为d =213mm，则作用在链轮上的径向力4)初步确定轴的最小直径5)按机械设计式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，则A0=103，则6)输出轴的最小直径是安装带轮和齿轮的直径（图7-3），取7)轴的结构设计拟定轴上的零件装配方案如图7-3所示。图7-3 轴的结构与装配8)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度如图7-3所示。为了满足带轮和齿轮的轴向定位要求，I-II轴段右端和VII-VIII轴段左端需制出一轴肩，故取II-III段和VI-VII段的直径为了满足轴承的轴向定位要求，故取III-IV段和V-VI段的直径，为了满足链轮的轴向定位要求，故IV-V段的直径根据齿轮的轮毂宽度取I-II轴段的长度，根据轴承的安装与齿轮的伸出长度，取取II-III段的长度，根据链轮的轮毂长度取，根据滚筒的长度取根据轴承的安装与带轮的伸出长度取，根据带轮的轮毂长度取。9)轴的装配方案立体图图7-4 轴的装配方案立体图7.3 机架的设计机架采用不锈等边角钢钢和不锈槽钢焊接成的。机架总体尺寸如图7-5所示。查机械零件手册表4-28，等边角钢采用201槽钢采用201结构如图7-5所示。图7-5 机架总体尺寸总结8 总结本论文主要解决的是山楂的定向输送和切片问题。采用了滚筒链式输送带解决山楂的定向输送问题，刀槽式送料盘接料，固定钢丝切割完成切片。刀槽式送料盘与链轮之间的传动采用齿轮的惰轮传动，转速相等。电机与链轮的传动采用带传动。山楂在两滚筒之间输送，采用可调挡板与链轮同心布置，使山楂做绕着链轮的轴心运动，当转到刀槽式送料盘时，两滚筒之间刚好与刀槽式送料盘的送料槽啮合。山楂靠自重落入送料槽中，送料盘带山楂转动，钢丝切割，自动下料。关键技术是解决山楂在两滚筒之间自动定向，并且在输送过程中保持定向，并恰好与刀槽式送料盘的送料槽啮合。如图9-1所示。图9-1 山楂切片自动定向输送过程参考文献参考文献1龚溎义主编.机械设计课程设计指导书（二版）.北京：高等教育出版社，19902孟宪源主编.现代机构手册.北京：机械工业出版社.19943尚久冶主编.自动机械设计.第二版.北京：中国轻工业出版社.20054汤瑞主编.轻工机械设计.上海：同济大学出版社.19945B.H苏瓦洛夫著，魏钟等译.食品工业自动机与生产线.北京：中国轻工业出版社.19966西北工业大学机械原理及机械零件教研室编.濮良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社.20017洛阳轴承研究所编.滚动轴承产品样本.北京：机械工业出版社、中国石化出版社.20008郑志峰主编.链传动设计与应用手册.北京：机械工业出版社.19929江