多功能红薯切片机的设计.doc

基于CAD技术的多功能红薯切片机的设计第1页共56页第1页共56页基于CAD技术的多功能红薯切片机的设计中文摘要：红薯切片机是一种重要的食品加工机械，它对确保红薯衍生品如红薯干，红薯条等质量起着重要的作用，影响整个农产品产业链的发展。随着国民经济的快速发展和人民生活水品的不断提高，红薯的衍生品的开发成为关系民生的重大课题，相比于传统的农产品加工机械，CAD设计的新型机械有着独特的优势，利用CAD强大，方便的设计优势，我们可以用更短的时间设计出红薯切片机的结构，也可以利用它进行三维图的生成。本文是以在机电工程园实习基础上,结合生产实际，以十分详细的零部件的设计为例,介绍了多功能红薯切片机的结构特点和设计的基本要求，阐述了基于CAD技术的多功能红薯切片机的设计方法。所有的设计均以事实为依据，无任何虚假数据和网络摘抄语言。设计由本人独立完成。孔教授审阅。我们的设计思想是：用事实说话，不搞伪科学。关键词：红薯切片机；零部件设计；多功能；CAD1引言多功能红薯切片机是很实用的农产品加工机械，它直接影响着红薯衍生品的开发。我们接到的设计要求是：选用转速为七百一十转每分钟的电机，生产成本可以有比较大的裕度，每秒钟切削三片红薯，每一次进料三个红薯，切削厚度控制在两毫米左右，切片的大小基本相同，红薯在进料前必须经过筛网的筛选，所得红薯的直径在十二厘米左右，由外加的传送带机构进行物料传送，切削刀片的转速为六十转每分钟，机器的设计尺寸尽可能小些，主要用在于食品加工厂和充当教学模型。传统的红薯切片机大多是采用手摇驱动，存在着生产效率低，功能单一，设计制图复杂等诸多缺点。农产品加工机械设计中的CAD技术的运用是时代的召唤。本文提供了十分详细的真实的零部件设计数据，结合CAD技术，阐述了基于CAD技术的红薯切片机的设计方法与实现过程，体现出了传统的手摇式红薯切片机所不具备的优越性。2基于CAD技术的多功能红薯切片机的结构2.1基于CAD技术的多功能红薯切片机的结构特点基于CAD技术的多功能红薯切片机主要由机架、380V电机、三对传动齿轮、螺旋凸轮轴、推杆、物料槽、旋转刀片等组成（见下图）基于CAD技术的多功能红薯切片机的设计第2页共56页第2页共56页图1结构图2.1.1机架机架是任何机械的基础单元，用于承受整个机体的重力和运动的惯性力等10。2.1.2380V电机电机是整个机体的驱动装置，用于提供运动的动力。380V交流电压是我国常用的工业用电的电压。它有利于提高机械的通用性。2.1.3三对传动齿轮齿轮传动是机械传动很可靠，很实用的传动形式。相比于皮带轮传动的传动效率低，传动比不稳定，传动比范围不大，皮带极易磨损等诸多缺点，齿轮传动有利于提高机械的使用寿命和降低设备维修费用。2.1.4螺旋凸轮轴红薯切片机设计时必须考虑进料的连续性和可行性。当一次切削完成后，推杆需及时工退，以便于红薯的下一次进料操作。采用螺旋凸轮轴的最大优点是：利用左旋螺旋槽和右旋螺旋槽可以使推杆在完成工进后，能在指销套的带动下自动地实现工退，从而避免了传统的手摇式红薯切片机必须人工进行工退的操作，进而提高了生产效率。基于CAD技术的多功能红薯切片机所采用的螺旋凸轮轴是类似于插秧机的纵向送秧机构所采用的螺旋凸轮轴。尽管加工比较复杂，它仍不432156基于CAD技术的多功能红薯切片机的设计第3页共56页第3页共56页失为一种实现连续往复运动的很有效的零件。2.1.5推杆推杆本处采用灰铸铁铸造即可。由于一次进料三个红薯，红薯在进料前必须经过筛网的筛选，所得红薯的直径在十二厘米左右，所以三个红薯的重量最多在一斤半左右。摩擦系数又不太大，故推杆承受的阻力大约为几百牛顿。采用灰铸铁铸造的推杆其强度、刚度足以保证。2.1.6物料槽物料槽采用截面类似于U型的结构，深度在八厘米左右，从而保证红薯的横向定位可靠。2.1.7旋转刀片本处的旋转刀片采用互成一百二十度的三片刀片焊接而成。刀片最好采用工具钢锻造。刀片等长，长度约为四十五厘米，从而保证刀片切削时受力点大约在刀片的中部偏下的位置。受力点的设计充分考虑了刀片的受力平衡及所受弯矩的平衡。综上所述，基于CAD技术的多功能红薯切片机有如下结构特点：由于课题要求的传动比为十一左右，若采用一级皮带轮降速，我们经过仔细的计算发现：大皮带轮的直径将达到九百六十毫米左右，且必须选用同步齿形带，其中大带轮的齿数将达到几百。这对制造将造成重大的困难。若采用两级皮带轮降速，我们发现机构的尺寸将过大。这将会大大增加成本。故采用两级齿轮传动，其中每级传动比在三左右的设计方案是很合理的；由于课题要求机构的设计尺寸尽可能小些，我们经过仔细的计算发现：三对啮合齿轮的宽度加上电机的长度、机架的厚度就已经达到一百三十厘米左右。若将轴及轴向定位件的长度设计的过短，随着齿轮的磨损，齿轮易产生轴向窜动，会造成运动干涉；由于减速器是非标件，为了降低成本，我们的设计采用传统的齿轮传动及轴传动；由于课题要求：必须实现连续工作，故我们的设计采用类似于插秧机的纵向送秧机构所采用的螺旋凸轮轴。它使得推杆在完成工进后，能在指销套的带动下自动地实现工退，以便于红薯的下一次进料操作；由于传动机构存在一定的高度,为了保证刀片能切到红薯，我们设计的刀片长度为四十五厘米左右；由于课题要求：切片的大小基本相同，所以红薯必须经过事先的筛选；为了防止切削时，红薯会“翻转”，我们的设计采用了薄钢板作简单的挡板。基于CAD技术的多功能红薯切片机的设计第4页共56页第4页共56页因为切削力不大，所以薄钢板完全符合强度、刚度的要求。由于课题要求：刀片工作可靠，所以设计采用了三片刀焊接在圆形刀盘上。它的强度足以保证。2.2基于CAD技术的多功能红薯切片机的基本要求在进行设计之前，除了解基于CAD技术的多功能红薯切片机的结构外，我们还必须要了解设计的基本要求。（1）要保证机器各零部件间具有正确的互相位置和几何形状。（2）要满足机器结构、生产工艺和生产纲领的要求。（3）保证机器装配工艺的正常进行。（4）结构合理2。3基于CAD技术的多功能红薯切片机的工作原理电压为380V，转速为710r/min的电机作驱动装置，通过联轴器将动力输出，经过一级齿轮传动，转速降为206.395r/min。再进过第二级齿轮传动，转速达60r/min，即刀轴的转速为60r/min。再进过第三级齿轮传动，转速达120r/min，即螺旋凸轮轴的转速达120r/min。螺旋凸轮轴的螺旋槽内嵌有指销指销与指销套通过指销座相连。指销套与推杆轴固连。推杆驱使物料槽内的红薯以2mm/s的速度向前推进。由于刀片的旋转是连续的，红薯前进的距离就是切片的厚度。当三个红薯的切削完成后，以一定的速度运转的传送带再将红薯喂入物料槽中。此时推杆自动工退，从而避免了对红薯的喂入产生的运动干涉。工作原理图见上。本设计尽量采用标准件，充分考虑了加工工艺及理论上的可行性。故人力资源可以得到最大程度上的利用！大大提高了企业的生产效率4！4基于CAD技术的多功能红薯切片机的驱动系统的设计4.1电动机的选择由于课题要求选用电压为380V，转速为710r/min的电机作驱动装置，查机械设计手册知：应选用的电动机型号为：Y132S-8,功率为2.2kw，转速为710r/min，功率因子为2.0,额定转矩为2.0,质量为63kg。电机的安装尺寸为:机座号:132S,安装尺寸:A=216,B