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家用的多功能切菜机设计
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家用多功能切菜机设计及动画仿真学 院：专 业：姓 名：指导老师：学 号：职 称：毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计（论文）家用的多功能切菜机设计及动画仿真是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计（论文）使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日家用的多功能切菜机设计及动画仿真摘 要随着人民对生活水平的不断要求，食用蔬菜成为人们重要部分，家用切菜机应用场所广泛，能够减轻人的劳动强度，切制出各种菜品，提高效率。本次设计的切菜机主要由外壳体、竖直切菜机构、离心切菜机构、电机底座、带传动、齿轮系等组成。在本次设计过程中，首先调查分析了切菜机的研究现况及工作原理，在此基础上提出总体设计方案；接着，对各机构主要零部件进行了详细的设计；最后，采用AutoCAD绘图软件绘制了本家用多功能切菜机的装配图及主要零部件图，并且采用Pro/E构件了三维模型及仿真模拟。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；也掌握了普通机械产品的设计方法，并能熟练使用AutoCAD绘图软件、Pro/E三维设计软件，对今后的工作有极大意义。关键字：切菜机、曲柄滑块、带传动、设计家用的多功能切菜机设计及动画仿真AbstractWith the peoples standard of living increasing demands, edible vegetables has become one of the most important part, household cutting machine application places widely, can reduce the labor intensity, cut a variety of dishes and improve efficiency.The design of the cutting machine is mainly composed of shell body, a vertical cutting mechanism, centrifugal cutting mechanism, motor base, belt drive, gear train. In the design process, the first survey analysis of the vegetable cutting machine research status and working principle, overall design scheme was put forward on the basis of this; and then, the detailed design of the main parts of the mechanism is discussed. Finally, using AutoCAD software rendering the capitalists with multifunctional vegetable cutter assembly and major parts of the map, and the use of Pro / E components the 3D model and simulation.Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; also mastered the design method of general machinery products, and can skillfully use AutoCAD, Pro / e three dimensional design software, for future work are of great significance.Key words: Cutting machine, Crank slider, Belt drive, Design目 录1 绪论11.1研究背景及意义11.2国内外切菜机现状11.3课题主要内容12 总体方案设计22.1功能及参数选择22.1.1功能选定22.1.2参数选择22.2方案分析22.2.1方案一22.2.2方案二32.3 方案选定与原理分析33 动力及传动机构设计53.1 电动机的选择53.2带传动的设计53.2.1带一的设计53.2.2带二的设计63.3圆柱齿轮的设计83.3.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级83.3.2按齿面接触强度设计83.3.3按齿根弯曲强度设计103.3.4几何尺寸计算113.4轴的设计113.4.1轴径的初步估算113.4.2轴的结构设计123.4.3轴的受力分析123.4.4轴的强度校核133.4.5轴上键的校核133.4.6轴承的校核144 其他机构设计164.1 竖直切菜机构设计164.1.1 设计要求164.1.2 机构设计164.2 离心切菜机构设计164.2.1 设计要求164.2.2 机构设计174.3切刀设计174.4箱体结构设计194.4.1左箱体的设计194.4.2 右箱体的设计204.5安装与调试215 总 结22参考文献23致 谢24241 绪论1.1研究背景及意义20世纪以来，我国食品工业较改革开放初期有了很大的发展，人民生活水平的提高，越来越多的食品和食品包装提出了更高的要求。发展的基础，食品工业是食品机械不同类型的食品，以改善人民的物质文化需要，人们从沉重的家务劳动中解脱出来，更多的时间在工作中去。发展先进的食品机械、食品和快速的机械化和自动化程度是社会发展的必然。随着人们生活的重要组成部分，作为蔬菜食用的蔬菜，应用广，强度，减轻人民法院的，切割效率不同，目前市场上的蔬菜和不同风格、功能、规格等。机械制造及自动化专业为国内蔬菜的设计，通过了解和分析现有国内蔬菜机结构的对比分析，规划预算，以蔬菜，在功能、结构、外形美观、造价合理等，方便和便宜。1.2国内外切菜机现状切菜机是1963年由法国发明家韦尔登发明制造的，并申请获得专利。1971年，他设计了一个“神奇”的家庭主妇，她集切割，搅拌，混合和捏合许多功能。到目前，已发展蔬菜近50年的历史，其功能更多。目前，有各种各样的蔬菜，主要有：多功能旋转离心的蔬菜，蔬菜，骰子光盘切割只显示多，蔬菜等。蔬菜的国内生产厂家不多，现在的食品机械行业在中国的主要机型有JY Q550 PQT 580蔬菜，蔬菜，蔬菜chd40推，QD dlc2模拟人工智能切菜机，蔬菜很多。这些制造商的主要缺点是昂贵的菜机较少的功能和设计功能，高效率和紧凑的多用蔬菜是非常重要的。本文提出了一种多功能蔬菜和骰子，片，丝等功能，生产效率高，特别适合家庭使用。1.3课题主要内容（1）根据收集的资料，分析存在的问题，确定设计目标，每个目标分别构思方案（不少于2个创意）。（2）对所构思的草案从科学性、经济性、可操作性等方面进行初步评价，在此基础上确定最佳方案。（3）进行各环节的具体设计，并完成以下内容：1）家用切菜机的设计计算；2）家用切菜机装配图、零件图绘制；3）家用切菜机三维建模（或运动仿真）。2 总体方案设计2.1功能及参数选择2.1.1功能选定根据家庭常需切菜要求，本次设计的多功能切菜机选定如下功能：（1）可把瓜薯类蔬菜切成片，丝，丁 ，曲线，菱形；（2）还可把细长类蔬菜（韭菜，豆角等）切成段，以及把叶类蔬菜切成丝；（3）菜的长短厚薄可调。2.1.2参数选择技术参数：外形尺寸：850430600mm电机功率：0.75kw竖刀切速：300次/min；拨盘转速：440r/min2.2方案分析刀具切削蔬菜的主要方式有两种：往复直线运动与转动，因此提出以下两种设计方案：2.2.1方案一蔬菜通过竖直或向上倾斜设置的料筒内，依靠重力自动向下运动；刀具在水平或竖直平面作旋转运动，可通过连杆机构、带传动、链传动或齿轮传动等实现；切片切丝的转换通过更换不同型号的刀具来实现；利用重力或离心作用收集加工好的蔬菜，如下图所示：图2-1 方案一简图该方案工作原理为：电动转动通过传送带带动变速器工作从而带动丝杠转动，丝杠带动推菜板将蔬菜推到刀具处，使得刀具对蔬菜进行切削。通过物料和切刀之间产生的相对运动来完成。蔬菜沿固定方向作进给运动，刀具在圆筒上进行旋转运动，实现对蔬菜的切制。2.2.2方案二蔬菜通过传送带在水平方向作直线运动；刀具做往复直线运动，通过曲柄滑块或凸轮机构等实现；切片切丝的转换通过在蔬菜传送线路上设置刀具的数目及刀具形状来决定，切片厚度由蔬菜及刀具相对运动速度决定；在传送带的末端设置收集机构。如下图所示：图2-2 方案二简图2.3 方案选定与原理分析根据前述选定的本机功能要求包含：（1）可把瓜薯类蔬菜切成片，丝，丁，曲线，菱形；（2）还可把细长类蔬菜（韭菜，豆角等）切成段，以及把叶类蔬菜切成丝；（3）菜的长短厚薄可调。因此选定方案二更合适，其工作原理如下：（1）主要有机架、输送带、压菜带、切片机构、调速箱或塔轮调速机构组成（2）离心式切片机构用于果蔬类硬菜的切片，片厚可在一定范围内自由调节，竖刀部分可将叶类软菜或切好的片加工成不同规格的块、丁、菱形等各种形状。切菜长度通过 “可调偏心轮”在一定范围内任意调整。因竖刀模拟手工切菜原理，加工表面平整光滑，成型规则，被切蔬菜组织完好，保持新鲜。3 动力及传动机构设计3.1 电动机的选择电动机分交流电动机和直流电动机两种。这些单位通常是三相交流电源没有特殊要求，所以采用三相交流电机的三相异步电动机最负荷相对稳定，长期以来存在的机器，只要等于或大于选定的发动机的发动机功率的发动机安全工作，不会过热，因此通常不考虑电机的发热和转矩。因为蔬菜属于机械，并没有特殊的要求，所以你可以小于电机额定功率千瓦。在同容量三相异步电动机3000 1500 1000，程度，和四个电机的同步转速min。同步转速越高，越少的极对数的外部尺寸越小，价格就越低。但总的驱动装置的电机转速越高，更多的外部尺寸的传输成本的增加。同步转速低，发动机的优缺点正好相反。本设计选择电动机型号为Y802-4；额定功率：0.75 kW 额定转速：1390 r/min最大转矩：2.3 Nm3.2带传动的设计3.2.1带一的设计（1）确定计算功率Pca载荷变动由1带传动工作情况系数表查得（2）选择带型根据计算功率Pca=0.33kW，小带轮转速r/min因此选择Z型窄V带。（3）确定带轮基准直径 11）依据1初选小带轮的基准直径mm 2）验算带的速度v在525m/s标准范围之间 33）确定中心距a和带的基准长度。 依据带传动带几何关系，计算所需带的基准长度mm依据1基准长度系列，选择带长为1700mm。（4）验算主动轮上的包角。（5）确定带的根数。 (3.1) 式中包角系数依据1查得 长度系数依据1查得 单根V带的基本额定功率查2得=0.294kW查2得=0.03kW 根故取1根Z型窄V带。（6）确定带得预紧力。N（7）计算带传动作用在轴上的力。N结论：选择Z型窄V带，两个可调带轮的基准直径为，两可调带轮之间的中心距为500mm，带长1700mm3.2.2带二的设计（1）确定计算功率Pca载荷变动由1带传动工作情况系数表查得（2）选择带型根据计算功率Pca=0.44kW，小带轮转速r/min因此选择Z型窄V带。（3）确定带轮基准直径。 11）依据1初选小带轮的基准直径mm 2）验算带的速度v在525m/s标准范围之间 33）确定中心距a和带的基准长度。 依据带传动带几何关系，计算所需带的基准长度mm依据1基准长度系列，选择带长为1800mm。（4）验算主动轮上的包角。（5）确定带的根数。 (3.1) 式中包角系数依据1查得 长度系数依据1查得 单根V带的基本额定功率查2得=0.294kW查2得=0.03kW 根故取1根Z型窄V带。（6）确定带得预紧力。N（7）计算带传动作用在轴上的力。N结论：选择Z型窄V带，两个可调带轮的基准直径为，两可调带轮之间的中心距为615mm，带长1800mm3.3圆柱齿轮的设计3.3.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到本设计切菜机传送件的功率，为一般机械，要求传动平稳，噪声小，故选用斜齿轮传动。大齿轮选用45号钢，小齿轮选用40Cr，调质并表面淬火，HRC4045，选用7级精度。选小齿轮齿数Z1=24, 大齿轮齿数Z2=483.3.2按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算数值 1)小齿轮传递的转矩： Nmm 2)初选，则。3)查2由材料硬度选择齿宽系数=1。4)由表查得材料的弹性影响系数。5）由图按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限6）应力循环次数7)接触疲劳寿命系数 8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，则有：（2）计算 1）试算小齿轮直径，代入中较小的值：mm经查表，取mm2）计算圆周速度v3)计算齿宽bmm4)计算齿宽与齿高之比模数mm齿高mm5)计算载荷系数根据v=0.565m/s,7级精度，由图查得动载系数；直齿轮，；由表查得使用系数；由表用差值法查得7级精度、小齿轮相对支撑对称布置时；由=10.67，查图得；故载荷系数3.3.3按齿根弯曲强度设计弯曲强度设计公式为确定公式中的各计算数值由图查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮弯曲疲劳强度极限 由图取弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,计算载荷系数K 查取齿形系数由表查得查取应力校正系数 由表查得计算大、小齿轮的,并加以比较 设计计算 根据模数系列查得m应取1；小齿轮齿数大齿轮齿数3.3.4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mm；mm；（2）计算中心距mm（3）计算齿轮宽mm计算结果汇总：模数m=1mm；，中心距a=45mm；齿宽mm，mm；分度圆mm,mm。同理可计算得第二级齿轮结果汇总如下：模数m=1.25mm；，中心距a=60mm；齿宽mm，mm；分度圆mm,mm。3.4轴的设计3.4.1轴径的初步估算由材料力学可知，轴受转矩的作用时，其强度条件为： mm （3.7） 式中:轴剖面中最大扭转剪应力（MPa）； P轴传递的功率（kW）； n轴的转速（r/min）；许用扭转剪应力（MPa）； C由许用扭转剪 应力确定的系数； d轴的直径（mm）。查2得C的值为106。由公式（3.7）得： mm3.4.2轴的结构设计在轴的基本直径定下以后，要进行轴的结构设计，定出轴的各部分的形状和尺寸。根据切菜机的设计要求和前面的总体分析，轴的结构如图 3.2所示。3.4.3轴的受力分析由齿轮的计算可知：切向力N径向力N轴承总的支承反力为：N图3.2 轴结构图和轴受力分析图3.4.4轴的强度校核 已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面（即弯矩和扭矩大而轴颈可能不足的截面）做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力 通常由弯矩所对称循环变应力。产生的弯曲应力是对称循环变应力，而由扭矩所产生的扭转切应力则常常不是为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数，则计算应力为由于扭转切应力为脉动循环变应力，所以=0.6。则轴的弯扭合成强度条件为 故轴的设计满足要求。3.4.5轴上键的校核平键的两侧面是工作面，工作时两侧面受到挤压，对于按标准选择尺寸及键为常用材料的普通平键联接其主要失效形式是键、轴槽和毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。校核时，按工作面的平均挤压力进行计算，其公式为： MPa （3.11） 式中:T传递的转矩（Nm）； d轴的直径（mm）； l键的工作长度（mm），58mm； 、b键的公称长度和键宽（mm）； k键与毂槽的接触高度（mm）； 许用应力（MPa）。由式（3.11）得：MPa查2有冲击载荷时=120150MPa。显然满足强度条件。综上计算得设计参数：轴材料选用40Cr；轴径取16mm；轴的总支反力 N，N；键的压应力MPa3.4.6轴承的校核滚动轴承的滚动体和滚传动的疲劳，可能是最大的错误，特别是计算的预期寿命，如果需要进一步的静态强度。本次计算后的叶片轴承的齿轮箱中的齿轮轴两侧。其型号为7204C。（1）求两轴承的计算轴向力和。由2得7204C派生轴向力，初取e0.42 估算。NNNN 由2插值计算得、再计算NNNN确定 、 ，N、N（2）求轴承当量动载荷和。由2 分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数：轴承1 轴承2 因轴承运转中有中等冲击载荷，按表13.6 取NN（3）验算轴承寿命。因为所以按轴承1得受力大小验算：h已知本机器使用5年，一班制，预期寿命为：h故本轴承能够满足设计要求。4 其他机构设计4.1 竖直切菜机构设计4.1.1 设计要求因为在桶衬固定在垂直方向的调整机制，如难以切割的设计执行的目标函数不仅是原料切割工具，包括调整的形式，参数改变。在工作的机构直接接触物料部分，出于安全原因，不仅需要无污染的部件材料的选择，我们还必须注意的是分离的部分和机械传动，减少了污染的危险。4.1.2 机构设计本次竖直切菜机构采用曲柄滑块机构，其结构尺寸如下图示：图4-1 竖直切菜机构4.2 离心切菜机构设计4.2.1 设计要求离心进给为市面上常见的切菜机所采用的进给方式，使菜品旋转并于一定的力与固定的刀片接触摩擦致蔬菜被切碎。使用离心原理的缺点是噪音大，机器震动大，而且体积很难压缩。4.2.2 机构设计本次离心切菜机构采用拨菜板快速拨动蔬菜绕同比旋转，从而与布置在筒臂上的离心切刀接触摩擦致蔬菜被切碎，其中最主要的结构就是结构拨菜板，其结构尺寸如下图示：图4-2 离心拨菜板4.3切刀设计刀头的设计，特别是作为切削工具的工具，确定的形式。通过一个不同的工具，可以与不同的材料不同的切口，切口的形式。多功能蔬菜主要有两种类型的刀和刀工具：新月。现综述如下：（1）新月型刀具特别是对较软的材料，如食品，蔬菜等。新月工具分为单、双刀两种。如图（5.1）在一定条件下材料的运输速度与刀具材料的切片厚度切片厚度在单一的本机时，1毫米厚片，用刀切。用于加工（茎，叶，长细-尺寸，加工长度为2至30毫米。也可以切片，切丝。包括两个刀用于加工长茎，叶，细晶粒的材料，长度从1到16 mm也切片，切丝。 (a) 单 刀 (b) 双 刀图4.2 新月型刀具（2）圆盘刀具特别是对材料的形状不规则，短，硬材料，如土豆，洋葱等）.denn，当刀片在切片后，所以，一方面增加了刀具的刚性，另一方面，刀头的切削工具可以不去掉料（材料为材料，以确保短期）的材料，厚度，均匀性和可靠性。刀具包括刀杆和刀盘，两个盘。如图（5.2），它们之间的关系与月牙形刀厚度之间的单和双刀盘刀具具有相同的厚度。的一个重要特性是它可以调整切片厚度。它可以根据需要在圆盘刀片的厚度，一个工具，一个工具定位之间的表面和表面厚度可调垫片工具的高度调整，以改变的厚度。虽然不锈钢刀片的工具，但在随后的水洗、干燥和油的保管，不能和其他硬件来摔东西的声音。图4.3 圆盘刀具本次设计结合上述新月型刀具和圆盘刀具的特点设计出一种新型刀具如下图示：共有4把刀片，可切片、块、丝、丁、菱形、曲线型多种花样：图4.4 竖直刀具刀片参数如下：切丁刀片切丁宽度：19毫米菱形刀片切出厚度：16毫米离心机切片厚度2-10毫米可调传送带切片切丝厚度1-25毫米可调节4.4箱体结构设计其主要功能是支持和对身体的不同部分，如传动零件、轴、轴承等，在他们的正常位置，运动和运动精度，安全和密封盒内的零件，而且不受外界环境影响，保护操作者的人身安全，但也有一定的隔离振动和热schalldmmung.das设计在实现上述功能箱，必要性的基础上，改进的形状，外观也是由人。以整体重量的设计，材料的选择热塑性塑料的高密度聚乙烯（PE），优良的耐化学腐蚀性、耐磨性、疲劳强度的名人。4.4.1左箱体的设计左箱结构如图4.6所示，主要作用是支承并与底盒的定义，作为部分的轴，定位附近的孔中的刚度，在双方的老板孔，安装螺栓，老板需要的机械加工表面。考虑到成品收集、左箱外壳要避免出料口，锥形形状的选择结合与x轴是悬臂安装在侧箱需要“开放”，并向外延伸一段长度，组装部件的内部空间和调整提供。图4.6 左箱体4.4.2 右箱体的设计右箱体是本设计的基础部件，不仅起到支撑作用，承受重量的其他部分也起着基础性作用；之间的相对位置，以保证零件的尺寸和位置。对成型精度的情况下的选择，这样的精度必须在底箱和身体必须有足够的刚度，则可增加壁厚，壁厚提高只有通过增加刚度，底盒，也太笨重，材料浪费，所以本设计中、下盒15毫米厚的肋，和的机会，增加局部刚度，从而提高连接刚度加固厚度的0.8倍，壁厚12毫米。图4.7 右箱体4.5安装与调试（1）将机器放置在水平的工作场地，确保机器放置平稳、可靠；（2）使用前对各部件进行检查，紧固件是否在运输途中松动，开关及电源线是否因运输而破损，并及时采取相应措施；（3）检查旋转料筒内是否有异物，如有异物清理干净，以免引起刀具损坏；（4）确定电源电压与本机额定电压相符合。在外罩接地标记处可靠接地，将电源软线伸长找专业电工将机器电源线接在全极断开大开距电源上，接通电源，按下“ON”按钮，检查转向，V带轮的转向与标志一致为正确。否则，切断电源，调整接线。5 总 结毕业设计是大学学习的一个非常罕见的结合，理论与实践的学习机会，通过蔬菜设计的理论知识和实践相结合，锻炼了我的设计，应用知识，解决问题的能力，而且我的文学，设计手册和设计技能和其他专业知识，而且对整个控制由地方决定的，以及自由裁量权的细节，我的技能训练，经验丰富和意志力、毅力、承受压力的能力和不同程度的提高。这是对我们所有人都希望我们的设计，也就是全面的，是有限的，但是，这是一个项目，我有很多的经验，更好的为我的头脑的知识，也让我在以后的工作和学习，成就更大的适应性，更多的沟通和理解。如期完成毕业设计给了我很大的自信，我学到了知识，而且在专业发展，对未来的信心，但也发现，许多的缺点和不足，但它留下了遗憾，没有遗憾，不仅仅是我对我的新开地。我对技术的新技术和新设备的出现，并试图尽快对这些先进的知识，更好的为祖国的四个现代化。参考文献1 龚溎义, 罗圣国，李平林，张立乃，黄少颜.机械设计课程设计指导书M.第二版. 北京：高等教育出版社，20092 吴克坚,于晓红,钱瑞明. 机械设计 M.第一版.北京：高等教育出版社，20033 殷涌光,丁庆宇，罗陈，牟光庆. 食品机械与设备 TS.北京：化学工业出版社，20074 龚溎义,潘
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