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任务书指导教师姓名毕业设计（论文）题目山楂切片机设计职称题目类型理工类工程设计 科学实验 软件开发 理论研究 综合经管文理论性研究 应用性研究 应用软件设计 调查报告选题学生院系学号专 业 班 级1一、题目简介：随着我国社会的不断发展和人民生活水平的提高，人们对果脯蜜饯的需求量日益增长，山楂制品就是一种常见的蜜饯产品，山楂是一种果品,也是一种中药材,可以生产消食健胃的中成药。每年秋收时节,我国许多地区农村都会有成片的山楂林收获山楂，除少量作新鲜果品消费外，大部分要切成山楂片晒干后入库保存，以便销售。山楂切片是一个烦琐的工作，因山楂个体较小，内有较为坚硬的籽核，一刀下去未必能切得开，即使切开，工效也是很低的，还有弄伤手指的危险。本题要求学生设计一个简易的山楂切片机，从此降低人工的劳动强度，而且出来的山楂片薄厚均匀完整，解决了人工切片时失误受伤的问题，更是加快了工作进度。二、主要任务：该装置是借助两套链轮结构组成的输送带和弹性按压装置将山楂送到转动的切刀盘处将山楂切成片。山楂传送过程中的夹持作用，以保证大小山楂都能送到刀盘处。简易山楂切片机是由喂入支架机、刀片、电机、转轴等构件组成。转轴由轴承安装固定在机架上，电机和转轴由各自的皮带轮和皮带连接传动。三、主要内容与基本要求：搜集并分析有关山楂切片机的技术资料，总结出各类切片机的优点和缺点，介绍其应用现状及其发展趋势；设计几种山楂切片机的改进方案，对比分析并确定出最优的改进方案；根据给定的切片机的性能参数设计所需的参数，然后进行电机选择；绘制零件图和装配图，如果时间允许需要利用三维软件进行建模并仿真。最后，对山楂切片机的进一步研究方向进行展望。四、计划进度：第1周-第2周：查阅山楂切片机的相关资料准备开题。进行可行性分析并归纳研究现状，最后根据任务书撰写开题报告。第3周：查阅并筛选出与毕业设计内容相关性较好的外文资料两篇，并对其进行研究分析，以便在后面的毕业论文中对其进行引用。第4周-第8周：通过搜集和分析有关山楂切片机的技术资料，总结出各类型切片机的优点和缺点，总结出山楂切片机应用现状及其发展趋势。在筛选相关资料的基础上，初步确定设计方案；设计几种切片机的改进方案，对比分析并确定出最优的改进方案。第9周-第11周：查阅文献、社会考察、实验实习、完成开题报告初稿撰。配合老师进行毕业设计（论文）中期检查。根据给定的切片机的性能参数设计所需的参数，然后进行电机选择。完成毕业论文的撰写工作和附件的整理并完成装配图和零件图的绘制。向导师提交毕业设计（论文）初稿。第12周：完成毕业论文的修改工作，正式提交毕业设计（论文）终稿。第13周-第14周：根据教务科要求整理毕业设计相关资料并装订成册，进一步熟悉毕业设计内容，准备毕业答辩。5、 主要参考文献：1程玉来, 张国彤, 杨玉芬,等. 山楂切片机的研制J. 农业工程学报, 1996, 第1期(1):161-165.2余礼明. 新型圆形山楂片切片机的设计C/ 中国机械工程学会包装和食品机械学会年会. 1989.3方青, 许福生. SY90型山楂圆片切片机防粘技术研究及特点J. 适用技术市场, 1992, 第3期:19-20.4中城. 多功能切片机J. 农村百事通, 2012.5何裕友. 山楂切片器: , CN102794781AP. 2012.6么永利. 山楂切片去籽机 Hawthorn sliced seeded Machine: CN, CN202311127 UP. 2012.7石典花, 戴衍朋, 孙立立,等. 山楂切片工艺研究J. 中成药, 2014, 第3期(3):657-659.8蔡石生. 一种山楂果脯的制作方法: CN, CN102018088 BP. 2013.9李昌满, 刘福文. 离心式人参切片机设计研究J. 农机与食品机械, 1996, 第6期:22-23.10高全胜, 谭立文, 应大君. 大体标本冰冻薄层断面切片机的研制J. 第三军医大学学报, 2004, 23(11):1340-1341.11Hacker K, Kiener L. Skiving machine for flat supple material, particularly leather, as well as use of the machine and process for relief skiving and appropriate template: WO, WO1995027799 A1P. 1995.12Roe C C. Skiving machine: US, US2058356P. 1936.六、工作量要求:（1）查阅文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇；（2）按毕业设计（论文）撰写规范及有关要求，完成毕业设计不少于8000字;（3）完成山楂切片机的主要零部件图共2张A3图纸。指导教师（签名）： 年 月 日学 生 （签名）：年 月 日学术团队意见： 学术团队负责人： 年 月 日本科毕业设计(论文)开题报告题目： 山楂切片机的设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 1209301037 姓 名： 王芝新 指导教师： 刘守法 2015年11月该机构是由传动链 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送带同步啮合。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。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。山楂切片机的设计摘 要本文主要研究了一种山楂自动定向输送切片机，包括机架以及安装在机架上的电动机、链轮和带轮。滚子链的下边有摩擦板，左端链轮上端有料斗，传动装置右端外侧有可调护板。带轮由皮带带动，进而带动链轮转动，输送轴上链轮与链条结合，将山楂输送到动刀处，动刀是一排互相间隔的，边缘带有凹槽的圆盘形刀具，固定在动刀轴上。动刀轴通过齿轮传动带动，输送轴上的齿轮与动刀轴上的齿轮齿合，二个齿轮形成等速传动，这样能使输送轴与动刀轴的转速相同，钢丝固定在机架上，相切在动刀轴的边缘上。当动刀把山楂输送至于钢丝相接处时，在钢丝压力的作用下，山楂被切成一片一片的，随着动刀轴带动山楂转动，山楂被一点一点的切下去，最后被完整的切成若干片，到此切片机的切片过程完成 。 本文主要包括以下内容：确定好机械执行方案及传动方案后，按工作机需求选择好电动机，并对各级传动机构进行传动比分配。对对V带进行设计计算，然后对齿轮进行设计和计算，对滚子链进行了设计计算，最后将得到的尺寸径向三维建，最终装配成一整个成品。 本发明具有结构简单，易于加工，生产效率高等优点，具有广阔的市场前景。关键词 ：切片；凹槽是圆盘形刀具；动刀轴；钢丝 The hawthorn slicer designAbstract This paper studies a hawthorn automatic slicer directional conveyor comprises a frame and a motor, sprockets and pulleys mounted on the rack. Roller chain lower friction plates, top with the left sprocket hopper, right outside of the transmission may have nursing board. Pulley driven by a belt, and then drive sprocket to rotate the shaft conveyor chain and sprocket combination, hawthorn transported to the knife at the knife is a row spacing from each other, with the edge of the disc-shaped cutter grooves, fixed in the knife shaft. Knife shaft driven by gear, transmission gear shaft gear teeth together with the knife shaft, two constant speed drive gear is formed, so make the same transport axis and the knife shaft speed wire fixed to the rack , tangent on the edge of the knife shaft. As for the knife when Hawthorn delivery phase at the wire, the wire under the action of pressure, hawthorn is cut into a piece, with the knife shaft driven to rotate hawthorn, hawthorn cut down a little bit, the last full cut into several pieces, sliced slicer complete this process. This article includes the following: implementation of the program to determine a good mechanical and transmission options, the press working machine needs to choose a good motor and transmission gear ratio at all levels of distribution. Pairs of V-belt design calculations,Then gear design and calculation of the roller chain has been designed to calculate the size of a three-dimensional radial finally get built eventually assembled into a finished whole.The present invention has a simple structure, easy processing, production efficiency, and has broad market prospects.Keywords: slice；disc-shaped grooves are knives；knife shaft；steel目录第一章 绪论11.1本发明的设计内容与关键技术11.1.1设计内容11.1.2设计关键技术11.3.3设计创新点31.2山楂切片机研究现状41.3山楂切片机市场前景5第二章 山楂自动定向输送切片一体机方案设计62.1山楂切片目前存在的问题62.2方案的选择62.3总体方案设计9第三章 传动系统的设计113.1负荷计算113.1.1山楂片的切削阻力113.1.2带的负荷123.1.3链传动的负荷133.1.4电机与减速机的选择133.2齿轮传动的设计与计算143.2.1齿轮的计算143.2.2齿轮的零件立体图183.3带传动的设计与计算193.3.1带的选用193.3.2带的计算203.3.3带轮的结构设计223.4滚链式传送带的设计223.4.1链的设计223.4.2链的设计与计算223.4.3滚子链的机构243.4.4链轮的结构设计253.5滚筒的结构设计27第四章 切片机构的设计284.1切片机构刀槽送料盘与钢丝的设计284.2刀槽送料盘与钢丝的安装28第五章 其他零部件设计305.1轴承的选择与寿命的校核305.1.1轴承的选择305.1.2轴承寿命的计算305.2主要轴的结构设计与计算315.3机架的设计32第六章 结论与展望336.1结论336.2展望33致谢35参考文献36 第一章 绪论1.1本发明的设计内容与关键技术1.1.1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； 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。1.1.2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。1.3.3设计创新点 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。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200mm，一次能送4 5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。采用 39 根钢丝来切割，钢丝的直径为0.2 0.5mm，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。1.2山楂切片机研究现状 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：破碎率高，不容易清洗。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，不能满足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，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，放进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了点生产效率，减少点劳动强度，但破碎率高，劳动强度还是很大。1.3山楂切片机市场前景当前国内的山楂加工设备种类少，自动化程度低，难以满足高质量和高效率的山楂加工需求。就山楂自动定向、输送及切片机而言，市场上没有完整的一体化设备，全靠手工或半自动化生产。不完全统计全国有大小上万家山楂深加工企业。以每家需求 1 台算，全国需求量约 1 万台，每台售价 4 万元，设备需求总价值约 4 亿元，故存在着巨大的市场潜力，应用前景广阔。尽管内有广阔的国内市场、外有几无竞争的国际市场，但中国的山楂产业无论是企业的规模，还是产业拓展的深度都还面临较大的差距。专家分析认为：中国传统的山楂树基本种植在山地、坡地或家庭庭院，基本以农户个体种植为主，产地分散、规模小难以形成规模经营；优质品种推广面积较少，中国山楂品种现有 704 个，但品质好的不超过 20 个。优质品种较少，就难以形成强势的吸引力。此外，经营山楂业的企业基本上是沿用从农户手中或山楂贩处收购-进行加工处理-进入市场的传统产销链形式，真正上规模、上档次、专业化的山楂生产企业和销售企业还没有形成。 山楂为我国的特产，可以说，我国的产量即世界的产量。随着我国农村种植产业结构的调整，山楂已成为我国果树发展中一个新的热点。山楂的健康发展，不仅可使农民得到实惠，而且可赚取外汇，促进整个国民经济的发展。对于我国产山楂大省河南，及时摸清其生产现状及存在的问题，对于推动其乃至全国山楂的发展具有积极的指导意义。第二章 山楂自动定向输送切片一体机方案设计2.1山楂切片目前存在的问题 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。2.2方案的选择本论文就山楂自动定向、输送、切片的问题，提出了如下解决方案。（1） 方案1图2-1 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 2-1 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 ，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入切片机送料盘中。刀槽式送料盘该方案能实现理料，使山楂横向定向输送入切片机送料盘中。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。（2）方案二图2-2 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导槽式送料盘 9振动器 如图 2-2 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，实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。（3） 方案三图2-3 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导槽式送料盘 10固定切割钢丝 11送料盘挡板 12机架 如图 2-3 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 2-1 所示。表2-1 方案的优缺点对比优点缺点方案一实现理料，使山楂横向定向输送至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，生产效率多，结构简单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。2.3总体方案设计图2-4 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。第三章 传动系统的设计3.1负荷计算如图 3-1 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3-1 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：3.1.1山楂片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0.2 0.5mm,根据实验每根钢丝的切削阻力为 80N，39 根共需:山楂刀槽的转矩为：山楂刀槽转动需功率为：3.1.2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：3.1.3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：3.1.4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。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，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，其中减速机基本数如下表:输入功率输入转速输出转速输出扭矩3.2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。3.2.1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。材料均选择45钢（调质）硬度为240。齿数为。（2） 按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式进行试算，即（3）确定公式的各个计算数值 a) 试选载荷系数 b) 计算齿轮 1 传递的转矩 c) 由机械设计选取齿宽系数 d) 由机械设计查得材料的弹性影响系数 e) 由机械设计按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限；f) 由机械设计计算应力循环次数（4） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为，安全系数，由公式得（5） 计算 试算齿轮分度圆直径，代入中值 齿轮分度圆直径（6） 计算圆周速度（7）计算齿宽（8） 计算齿宽与齿高之比模数 齿高 （9） 计算载荷系数根据，7级精度，由机械设计查得动载荷系数， 直齿轮，假设由机械设计查得由机械设计查得使用系数由机械设计查得7级精度、齿轮相对支承布置时，将数据代入后得由查机械设计得；故载荷系数（10） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计得（11） 计算模数（12） 按齿根弯曲强度设计由机械设计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查得齿轮的弯曲疲劳强度极限由机械设计查得齿轮的弯曲疲劳寿命系数b）计算弯曲疲劳哦许用应力取弯曲疲劳完全系数，得c）计算载荷系数查取齿形系数查取应力校正系数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大于由齿根弯曲强度设计的模数，由于齿轮模数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所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由大于齿根弯曲强度设计的模数，取分度圆直径，齿数 （14） 几何尺寸计算a）计算分度圆直径b）计算中心距c）计算齿轮宽度取d）验算合适表3-1 圆柱直齿轮尺寸参数表名称代号齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4中心距84848484传动比1111模数3333齿数28282828分度圆直径84848484节圆直径84848484齿顶圆直径90909090齿根圆直径77777777宽度201818203.2.2齿轮的零件立体图齿轮零件立体如图3-2所示。图3-2 齿轮的三维图齿轮的装配图，如图3-3所示齿轮4齿轮3齿轮2齿轮1图3-3 齿轮的装配三维图3.3带传动的设计与计算3.3.1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。3.3.2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。依据所传递的功率考虑载荷的性质，原动机工作机的类型，每天运转时间查阅机械设计手册得到工况系数；2）选定带型。根据和减速器输出速递，查阅机械设计手册确定为A型。3)小轮基准直径。查阅机械设计手册，取。大轮基准直径：查阅机械设计手册取。 4)带速 带的速度合适 5）初定轴间距。按要求取 所需基准长度：查阅机械设计手册，选取基准长度1800mm。实际轴间距。安装时所需最小轴间距：张紧或补偿伸长所需最大轴间距：6）小带轮包角：主动轮上的包角合适7）计算V带的根数单根V带的基本额定功率。根据和，查阅机械设计手册查得Z带型。考虑传动比的影响，额定功率的增量由机械设计手册查得：V带的根数： 查阅机械设计手册可得取1根8）计算预紧力单根V带的预紧力：查阅机械设计手册 9）计算作用在轴上的压轴力3.3.3带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，带轮的大径 。3.4滚链式传送带的设计3.4.1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。3.4.2链的设计与计算（1） 选择链轮齿数取链速，由机械设计选取主动链轮齿数，从动链轮齿数。计算功率式中：传递的额定功率 工作情况系数，由机械设计查得工作情况系数（2） 确定链条链节数初定中心距，则链节数为取141节。（3）确定链条的节矩由机械设计图 9-13 按链轮转速估计，链工作在功率曲线顶点右侧时,可能出现滚子，套筒冲击疲劳破坏。由机械设计查得链轮齿数系数链长系数选取单排链，由机械设计查得单排链系数，故所需传递的功率为根据链轮转速及功率，由机械设计选择链号为16A单排链。由机械设计查的链的节矩为（4） 确定链长及中心距中心距小少量实际中心距取验算链速与假设相符。（5） 验算链轮毂轮 由机械设计验算许用最大直径，取（6）作用在轴上的压轴力有效圆周力按水平布置去压轴力系数故（7） 滚子链标记：3.4.3滚子链的机构滚子链由内链板 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3-4 滚子链内链板 1、套筒 2、销轴 3、外链板 4、滚子 5表3-2 滚子链规格和主要参数链号节矩（）排距（）棍子外径（）内链节链宽（）销轴直径（）内链板高度（）极限拉伸载荷质量（）16A25.429.2915.8815.757.9224.13556002.63.4.4链轮的结构设计（一）链轮的结构制成整体式齿数分度圆直径式中：分度圆直径系数，查链传动设计与应用手册，取齿顶圆直径取齿顶圆直径链轮毂轮孔直径滚子链链轮的主要设计尺寸如表3-3表3-3 滚子链链轮的主要设计尺寸名称代号数值分度圆直径162.37齿数20齿顶圆直径178.24齿根圆直径146.49轮毂孔直径30轮毂厚度15轮毂直径60轮毂长度22齿宽15（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 4-4所示图3-5 链轮的结构布置3.5滚筒的结构设计（1) 滚筒的直径选择根据对山楂的尺寸测量，山楂直径，长度 ，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，为了提高输送能力，取滚筒的长度，即两个滚筒之间能排有个山楂。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，滚筒与摩擦板产生摩擦，实现转动。滚筒与链的三维装配图如图4-5。图3-6 链与滚筒的装配三维图第四章 切片机构的设计4.1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,一次能送个山楂，送料盘中沿着圆周加工出10个山楂大小的送料槽，并轴向每隔开有宽度刀槽，一共开39个。4.2刀槽送料盘与钢丝的安装刀槽送料盘与钢丝调节装置。采用39根钢丝来切割，钢丝的直径为,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。第五章 其他零部件设计5.1轴承的选择与寿命的校核5.1.1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。5.1.2轴承寿命的计算轴承的径向载荷，轴向载荷，轴承转速，预计寿命15000（1） 求比值根据机械设计，外球面球轴承的最大值值为1，故。（2） 初步计算当量动载荷按照机械设计手册，。（3） 根据机械设计，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。验算帯立式座外球面球轴承 UC205 的寿命，根据机械设计。5.2主要轴的结构设计与计算1） 轴上的功率，转速，则转矩2）求作用在链轮上的径向力已知链轮的分度圆直径为，则作用在链轮上的径向力3） 初步确定轴的最小直径按机械设计初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据查表，去，则4） 输出轴的最小直径是安装带轮和齿轮的直径，取。5） 拟定轴上的零件装配方案如图4-1。 图5-1 轴的机构与装配5.3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 4-2 所示。查机械零件手册等边角钢采用槽钢采用201。第六章 结论与展望6.1结论这次的设计是我做过的结构最为复杂，难度最高，所用知识最多的一次设计，现在我才知道以前的课程是多么的重要，都是为最后的课程设计做铺垫我.此次的山楂切片机生产设计以及研发的时间已经很长，但是还是有很多的问题不断地产生。任何的行业都需要基础行业的支持，尤其是机械行业更是万丈高楼的地基。通过这次的机械设计，不仅山楂切片机有了更深入的了解和认识，也在设计的过程中对机械这个行业有了更深刻的认识。本次的设计是对山楂切片机的整体进行设计，包括了材料的挑选，机器的整体结构，具体构造，还有受力的分析，以及关于环境保