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山楂片自动切片装置设计 摘要山楂片是人们喜爱的美食，有着很高的食用和药用价值，为满足人们日益增长的美食需求，本文针对山楂片的加工环节（切片）设计了一种新型切片设备。本文首先根据山楂片的性能特点，拟定了山楂片切片机的传动原理及执行方案，确定采用曲柄滑块及槽轮间歇机构的执行方案，决定采用V带传动和齿轮传动的减速方案。该方案的优点是结构简单，传动可靠，可以实现过载保护。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。然后对对V带进行设计计算，确定为SPZ型V带，传动比为2.5.然后对齿轮进行设计和计算，齿轮传动设计和计算使用的方法是：按齿面接触强度进行设计和计算，按齿根弯曲强度进行校核。为提高生产效率，本设计对切刀进行了优化，采用了多排切刀的方案，即滑块一次行程工作，可以冲切出200个山楂片。关键词：山楂片 切片机 齿轮传动 槽轮 V带ABSCTACTHawthorn is a favorite Food, has high edible and medicinal value, to meet the growing needs of people. Food demand, this paper processing hawthorn tablets (slice) designed a new slicing device.Firstly, according to the characteristics of hawthorn, drew up the transmission principle and implementation scheme of Hawthorn slicing machine, the implementation scheme of crank slider and groove pulley mechanism, to reduce the project adopts V belt drive and gear drive.The scheme has the advantage of simple structure, reliable transmission, can realize the overload protection.To determine a good mechanical implementation scheme and transmission scheme, according to the working machine needs to choose good motor, and the driving mechanism at all levels to carry out the allocation of transmission ratio.Then the design and calculation of V, identified as SPZ type V belt, transmission ratio is 2.5Then the design and calculation of gear, gear transmission design and calculation method is: use was designed and calculated according to the tooth surface contact strength, are checked according to the tooth root bending strength.In order to improve the production efficiency, the design of the optimization of the cutting knife, using a multi row cutters scheme, namely the slider a journey to work, can cut 200 hawthorn piece.Keywords: Hawthorn slicing machine gear Geneva V belt目录摘要IABSCTACTII目录III第一章 绪论11.1 课题背景11.2 山楂的生产加工工艺11.3 食品机械概述21.3.1我国食品机械的发展现状31.3.2 我国食品机械发展面临的问题41.3.3 食品机械性能的要求4第二章 总体方案拟定62.1 山楂片切片机设计任务要求62.2 方案拟定72.2.1 传动原理方案一72.2.1 传动原理方案二72.2.1 传动原理方案三9第三章 传动设计及计算103.1 电动机的选择103.2 传动比的分配133.3 V带传动设计计算133.4 齿轮传设计计算153.5 槽轮设计计算213.6 曲柄滑块机构设计22第四章 结构设计254.1 机架设计254.2 切刀设计264.3 齿轮结构设计274.4 滚筒结构设计31第五章 结论32参考文献33致谢3434第一章 绪论1.1 课题背景山楂片又称为山楂饼，是以优质山楂为主要材料，经过选料、清洗、蒸熟、打浆、成型、烘干、包装等多道工序精制而成。 山楂片的最基本形状及为山楂片。衍生品有山楂条，夹心山楂片，果味山楂片、铁山楂、果丹皮，雪山楂等。山楂片和山楂果丹皮是最普通，最流行的品种。产品为圆形薄片，色泽鲜艳，厚薄均匀，质酥适度。含糖量为85%，还原糖含量为9%，总酸为1.5%，还含有丰富的蛋白质、脂肪、钙、磷铁和维生素C等营养成分。山楂具有较高的消食、化积、健胃等药用价值和抗氧化性、降血脂、抗癌、助消化、抗菌等保健作用。本草纲目记载“山楂性酸甘、微温”，“长于化饮食、健脾胃、行结气、消淤血”。现代医学表明：山楂中的类黄酮和萜类等物质，能软化血管、降低血清胆固醇、利尿和镇静，对冠心病和高血压有一定的疗效。山 楂有收敛作用，对痢疾杆菌和绿脓杆菌有较强的抑制作用。山楂所含的黄酮类药物成分中，有一种抗癌作用的壮荆素化合物，因而对防治癌症有一定的帮助。 因此，设计研发高效率高质量山楂加工设备可以提高山楂产品的加工质量和生产效率，可以满足人们日益增长的美食需求，可以促进国民经济发展，可以将健康带给更多的人！1.2 山楂的生产加工工艺目前国内出现的山楂系列加工产品主要有糖制品、罐头、饮料类及发酵类产品:1)糖制品 糖制品主要包括山楂糕、山楂蜜饯、果丹皮、山楂片、山楂饼、山楂羊羹等。以山楂果丹皮为例介绍其加工工艺：原料选择-去核去柄-清洗-软化-打浆-浓缩-刮片-烘干-切片包装。2)罐头山楂-分选-去柄去核-清洗-软化-装罐-排气-封口-杀菌-冷却-检查入库。3)有效成分的提取山楂中尤其是山楂叶中含有一定量的黄酮类物质，在食品及医药行业有比较广泛的应用前景山楂叶-清洗-烘干-粉碎-溶剂浸泡-第一次提取-过滤-提取液-滤渣-第二次提取-合并滤液-精滤!黄酮提取液4)山楂汁饮料山楂-检选-清洗-破碎-加热软化-浸提-粗滤-分离-澄清-分离-过滤-山楂汁-调配（加水、甜味料、酸味剂、色素、香精、其他辅料）-均质-脱气-杀菌-灌装-密封-杀菌-冷却-检验-贴标-装箱-成品浑浊汁饮料1.3 食品机械概述食品机械设备在生产过程中在各种不同的条件下与各种介质接触，为了食品在这些接触中不被污染，为了设备能够长久使用，对于食品机械用材有着很大的讲究。因为这关系到食品安全，关系到人们的身体健康。食品机械的种类非常繁杂，其分类按照食品的种类和行业的不同，可以分为：粮油加工设备、果蔬保鲜与加工设备、畜禽产品加工设备、水产品加工设备、方便食品加工设备、饮料加工设备和食品加工中废弃物综合利用设备等。按照食品加工的单元操作的不同，可以分为：食品输送机械、食品清理与分选机械、食品粉碎机械、食品分离机械、食品混合机械、食品浓缩机械、食品干燥机械、食品杀菌机械、食品熟化机械、食品冷冻机械和食品包装机械等。参照国际分类标准，我国的食品工业分为如下四个主要行业： (1)食品加工业，包含粮油加工业、饲料加工业、植物油加工业、制糖业、屠宰及肉蛋 加工业、水产品加工业、盐加工业及其他食品加工业。(2)食品制造业，包含糕点糖果制造业、乳品制造业、罐头食品制造业、发酵制品制造 业、调味品制造业及其他食品制造业。(3)饮料制造业，包含酒精及饮料酒、软饮料制造业、制茶业等，我国也将中药材中成 药制造业划在此行业。 (4)烟草加工业，包含烟叶复烤及卷烟制造。1.3.1我国食品机械的发展现状食品工业是我国国民经济的支柱产业，食品机械是为食品工业提供装备的行业。我国的食品机械工业始于20世纪50年代初新中国成立，主要是在20世纪80年代改革开放后，依靠自己的力量，从无到有，从小到大，从弱到强，从低到高，白手起家逐步发展壮大、完善起来的，至今已走过了近60年的光辉发展历程。尤其在“八五”期间经引进、消化、吸收而自行设计制造的具有国内外先进水平的新产品有几百项。“八五”期间，机械工业部提出行业发展六大趋势，重点发展6类成套设备，5年共累计完成技改专项投资10亿元。20世纪80年代中期成立的中国包装和食品机械工业协会和中国包装和食品机械总公司加强了行业管理，扩大了对外交流，每年举办中国国际食品加工和包装机械展览会，吸引了各国厂商参展，加强国内外技术交流与合作，推动了新产品开发，现有产品中75 %是近10年开发的。进入2000年以后，随着人民生活水平的提高，对食品种类的需求以及质量的要求也逐渐提高，给食品机械行业提供了广阔的发展空间，据中国机械工业联合会的统计，仅今年一季度，食品包装机械行业产值就增长24.94 %，1-2月利润总额达3.59亿元，同比增长44.33 %。 现在，我国的食品机械行业已形成了一整套比较完整的、门类齐全的工业生产体系，具有相当的规模和一定的实力（开发、创新、设计、生产等）基础，基本上能生产出满足人民生活之需求的各种各样、各种档次的产品，并正在不断地努力提高，缩小与国外先进水平、先进技术、先进设备的差距。在全行业广大企业和大专院校、科研单位科技人员的努力下，新产品、新技术、新成果不断涌现，并转化为生产力。我国人员众多，民以食为天，食品机械产品市场广阔、潜力巨大。出口量近几年来不断上升，发展前景十分良好。我国已能生产食品机械的规格品种3 000多个，年产值超过了300亿元，解决劳动从业人员超过了50万人，并以规模批量大、效益好而成为我国机械工业的十大支柱产业之一。食品机械工业在我国的迅速崛起、发展已引起全社会的广泛关注，即使在前几年国家遭受金融危机的情况下，我们的行业仍欣欣向荣、一片繁忙，堪称“朝阳工业”，尤其近几年来随着改革的深入、社会主义现代化建设的飞速发展和人民生活水平的不断提高，依靠信息和“敢为天下先”的创业精神，努力拼搏、奋斗，自筹资金不断创新、开发新产品，并取得了令世人十分惊叹、十分可喜的成绩。食品机械生产企业在我国像雨后春笋似的遍地开花，得到了长足的发展，创造了新局面、开拓出了食品机械工业的新气象，为进一步繁荣、壮大和发展我国的包装工业做出了应有的积极贡献。 1.3.2 我国食品机械发展面临的问题 目前我国食品机械行业仍然面临着诸多问题：一是企业的规模偏小，产值、效益普遍很低；二是产品的技术含量、附加值较低，产品品种少，成套性不强，国内尚不能生产而又需求迫切的空缺品种达30 %40 %；三是产品档次不高、特别是外形设计落后；四是科研手段落后，新产品开发周期长，不能及时响应市场的需求，及时提供市场、用户所急需的产品；五是企业的技术储备严重不足，影响了企业进一步发展和竞争。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复，产品雷同加剧了企业之间的竞争，从而使许多产品都销不出去。低价竞争已威胁到企业生存的地步。目前我国食品机械产品普遍存在着质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况，如不努力改变，积极开拓、创新，参与国际竞争，形势不容乐观。希望能引起企业的足够的重视。1.3.3 食品机械性能的要求（1）机械性能食品机械设备一半属于轻型机械设备，大多数零部件受力较小。但由于轻型机械设备要求尽量降低整机重量和体积，零部件的尺寸要尽量小，所以对材料的机械性能要求也并不降低除了强度、刚度和硬度以外，还有一些其他的要求。例如，在食品机械设备中处理大批量成件物品的机会较多，因此常遇到高速往复运动的构件，就要从疲劳强度来要求机件的性能。食品机械设备中的一些零部件上常常要和大量的物料相接触，而接触时，物料的不同会对零部件有不同的损伤。如，锤片与坚硬物料的高速度撞击，会造成强烈的磨损，因此，锤片对材料的耐磨性能要求很高。食品挤压机螺杆和套筒与物料相对运动的速度不高，但工作压力高达200MPa，工作温度也高达200因此，此类机械不仅要求较高的抗扭强度，而且还要有很高的耐磨强度和较高的抗蠕变的能力。有的食品机械设备在高温下工作（如烘烤机械）或是在低温下工作（如冷冻机械，温度可达-40左右，以液氮为介质的冷冻机械的工作温度会更低）这就必须考虑机械设备的材料在高温和低温写的性能。（2）物理性能食品机械设备性能常和材料的物理性能有关。例如：材料的相对密度、比热容、导热系数、软化温度、线胀系数、热辐射波普、磁性表面摩擦特性、抗粘着性等。在不同的使用场合，要求材料有不同的物理性质，有如热装置要求有较高的导热系数，食品的成型装置则要求有好的抗粘着性，以便脱模。（3）耐腐蚀性能食品机械设备接触的食品物料一般带有酸性或弱碱性，有些本身就是酸类或碱类，例如：醋酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、盐酸、纯碱、小苏打等。这些物料对许多金属材料都有腐蚀作用。即使普通食品对许多金属材料也有腐蚀作用，如有些物料本身没有腐蚀性，但是在微生物繁殖时会产生带有腐蚀性的代谢物，如碳酸等。食品机械设备所用材料选择不当而遭受腐蚀，不仅容易造成机器本身的破坏，更重要的是会造成食品污染。有些金属离子溶进食品中，有损于人体健康和食品风味，或者破坏食品的营养。设计食品机械设备时，材料的耐腐蚀性对选择结构材料常起着决定作用。机械设备的耐腐蚀程度取决于：a.材料的化学性质和表面状态以及受力状态；b.物料介质的种类、浓度和温度等参数。机械设备材料的机械物理性能和化学性能有时发生矛盾，难以十全十美，可以通过复合材料或表面涂层的方法来加以解决。（4）制造工艺性材料制造工艺性能至关重要，否则设计出来的零件有时难以加工，甚至无法加工。例如焊接件的材料要有好的可焊性和切削性能，表面要求硬度高的零件要有好的热处理性能，表面要求涂装的零件要有好的附着性能。第二章 总体方案拟定2.1 山楂片切片机设计任务要求山楂经加工后压制成长1米，宽0.5米，厚度1.5毫米半成品山楂片，通过收集、分析现有食品加工机械，设计自动山楂圆片切片机装置。所设计的山楂片切片机应满足以下几个方面产品要求： 1、具有预定功能的要求 所设计制造的山楂片切片机必须实现预定的解决生产问题的功能，这是机器设计的最基本出发点。为使所设计的机器具有预定功能，合理选择机器的工作原理是最重要的。显然，预定实现的功能不同，设计的要求也不同。 2、经济性要求，机器的经济性是一个综合指标，在切片机的设计、制造、使用、销售、维修、管理等各个环节均有所体现。总之，经济性要求就是在满足功能要求的前提下使解救人质机的总费用最低。 3、安全性要求，在山楂片切片机的设计阶段就必须对机器的使用安全予以足够的重视。特别是生产使用者的安全。因此，要采用各种各样的防护措施，使运行时刀具不会与人体直接接触 4、可靠性要求，可靠性就是山楂片切片机在使用中性能的稳定性，它是山楂片切片机的一个重要质量指标。可靠性水平越高，说明机器在使用过程中发生故障的概率越小，能正常工作的时间就越长。 5、操作使用方便的要求，在设计山楂片切片机时必须注意操作时要轻便省力；操作机构要适应人的生理条件；切片机的噪声要小；防止污染等，提高机器的使用性能和保证机器的工作质量。6、耐腐蚀要求食品机械设备接触的食品物料一般带有酸性或弱碱性，食品机械设备所用材料必须免遭受腐蚀，不能造成机器的破坏，更不能污染食品。2.2 方案拟定2.2.1 传动原理方案一图2-1 传动方案一该方案通过槽轮机构的间歇运动带动皮带轮实现糕点的间歇式送进运动，通过曲柄滑块机构实现切刀的上下往复运动，通过齿轮实现槽轮与曲柄的传动，电机与齿轮通过V带传动。该方案的运动过程为在槽轮带动皮带轮运动时过程中，切刀上升，当皮带轮不运动时，切刀完成一次推程和一次回程，切刀往复运动一次。该方案的优点是结构简单，传动可靠，可以实现过载保护。缺点是有滑块滑动过程中在润滑不良的情况下会有噪音。2.2.1 传动原理方案二图2-1 传动方案二该方案有两个完全相同的导槽，齿条用两个滚子安置在导槽中，通过主动杆与滚子使齿条沿导槽曲线运动，从而与齿轮的间歇性啮合，带动皮带轮间歇性送进糕点；通过凸轮与摆杆和弹簧实现切刀的上下往复运动；通过双摇杆机构协调凸轮与主动杆的相对运动，从而实现切刀运动和糕点送进运动的协调工作。该方案的缺点是机架机构过于复杂，体积大，耗材多，齿轮齿条的间歇性传动容易产生冲击，发出噪音，机构易磨损；齿轮啮合调速装置较复杂；而且由于主动杆受力较大，对它的要求比较高。2.2.1 传动原理方案三图2-3 传动方案三该方案以不完全齿轮1和与其固连的凸轮3为原动件，不完全齿轮1与完全齿轮2的啮合传动通过杆机构实现切刀的间歇式上下往复运动；通过凸轮3和弹簧5实现导杆的往复运动，通过有弹簧6作用的棘爪与棘条机构4实现糕点的间歇式送进运动。该方案的运动过程为：凸轮推程时（即糕点送进时）切刀停止在最顶端，凸轮回程时（即糕点停止送进时）切刀进行一次切削运动并返回。该方案的缺点是：a.机械效率较低，首先表现在凸轮的使用上，其次在糕点进送过程切刀静止不动，降低了效率；b.能量损失和材料磨损较大，特别是在齿轮啮合处、棘爪棘条接触处、棘条与机架接触处，而且1、2的啮合处由于刚性冲击也容易产生噪音。综上三种方案，方案一结构简单，传动可靠，可以实现过载保护，而其它两种方案，结构都复杂，生产成本高，使用维修不方便，因此，选择方案一作为本次山楂片切片机的传动方案。第三章 传动设计及计算在传动设计之前，需先拟定好条件参数，由已知条件知道：山楂经加工后压制成长1米，宽0.5米，厚度1.5毫米半成品山楂片，将半成品山楂片经过此设备加工后，切成直径为23mm，厚度为1.5mm的圆山楂片，切片频率为每分钟工作70次。3.1 电动机的选择一、电动机选择的方法选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速。A 电动机种类的选择：电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期运行。对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。B电动机型式的选择：各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。C 电动机容量的选择：（1）等效电流法等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流Icq与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平方成正比，由此可得等效电流为Icq = I12t1+I22t2+In2tn t1+t2+tn式中，tn为对应负载电流In时的工作时间。求出Icq后，则选用电动机的额定电流In应大雨或等于Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。（2） 等效转矩法如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时），则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。 Teq= T12t1+T22t2+Tn2tn t1+t2+tn 此时，选用电动机的额定转矩T应大于或等于T，当然，这时应先求出用转矩表示的负载。（3）等效功率法如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式可得等效功率为 Peq= P12t1+P22t2+Pn2tnt1+t2+tn此时，选用电动机的功率P大于或等于P即可。必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的电动机。电动机的选择要根据动力源和工作条件，首先要满足的就是所需功率要求。根据设计目的，本电机主要是带动曲柄转动，实现摇杆张合，需要克服弹簧力。二、电动机选择(1)电动机类型：Y系列三相异步电动机；电动机功率选择：工作机所需转速：工作机所需输入功率：;电机所需功率：;其中，为滚筒工作效率，0.96 联轴器效率，0.99 为皮带轮效率，0.97 为圆柱齿轮效率，0.97 为轴承效率，0.995 为槽轮效率，0.85所以 0.17KW（2）电机转速选择输送机工作转速电机同步转速选：910；（3）电机型号确定所以查表选电机型号为：Y90S-6 电机参数：额定功率：0.75Kw满载转速：9103.2 传动比的分配（1）总传动比和各级传动比分配： 其中：为V带传动比，为齿轮级传动比，取：；（2）各轴传动装置的运动和动力参数1）大带轮轴：； ；2）齿轮轴：； ；3）拔盘轴：； ；3.3 V带传动设计计算（1）确定计算功率 由书表8-7得： 故（2）选V带带型根据，由1图8-11得：选择SPZ型带（3） 确定带轮基准直径并验算带速v1）由【1】表8-6 8-8 取小带轮基准直径2）验算带速v：3）根据【1】8-15a得： 【1】表8-8 ，确定为200mm（4） 确定V带中心距a和基准长度据【1】式8-20 取由1式8-22，计算所需基准长度选取基准长度按8-23，计算实际中心距 变动范围 （5）验算小带轮的包角(6)计算带的根数1）计算单根由和根据1表8-4a得根据，SPZ型带，1表8-4b得1表8-5得：，表8-2得：2） V带根数 根，考虑到冲击过程中的未可预知因素，取Z2（7）计算单根V带的初拉力的最小值根据【1】表8-3 SPZ型带取所以（8） 计算压轴力3.4 齿轮传设计计算（一）选精度等级、材料及齿数为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮小齿轮材料：45钢调质 HBS1=280接触疲劳强度极限MPa （由1P207图10-21d）弯曲疲劳强度极限 Mpa （由1P204图10-20c）大齿轮材料：45号钢正火 HBS2=240接触疲劳强度极限 MPa （由1P206图10-21c） 弯曲疲劳强度极限 Mpa （由1P204图10-20b）精度等级选用7级精度初选小齿轮齿数24大齿轮齿数Z2 = Z1= 245.25=125取125初选螺旋角（二）按齿面接触强度设计 计算公式： mm （由1P216式10-21） 1）确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数小齿轮传递的转矩 Nmm齿宽系数 （由1P201表10-7） 材料的弹性影响系数 Mpa1/2 （由1P198表10-6）区域系数 （由1P215图10-30）， （由1P214图10-26） 应力循环次数接触疲劳寿命系数 （由1P203图10-19）接触疲劳许用应力取安全系数.0 取 （三）计算（1）试算小齿轮分度圆直径=32.38mm（2）计算圆周速度 m/s（3）计算齿宽b及模数mnt mmb/h=10.994计算纵向重合度 =2.0933（5） 计算载荷系数 使用系数 根据电动机驱动得 动载系数 根据v=1.43m/s、 7级精度1.1 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、=1.0、 mm，得 =1.42 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数 根据b/h=10.99、 齿向载荷分配系数、 假设，根据7级精度，软齿面传动，得 =2.72（6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 mm（7） 计算模数（四）按齿根弯曲强度设计 1 确定计算参数（1）计算载荷系数K （2）螺旋角影响系数 根据纵向重合系数，得0.92（3）弯曲疲劳系数KFN 得 （4）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.2 得（5）计算当量齿数ZV取27取136（6）查取齿型系数YF 应力校正系数YS 得 （7）计算大小齿轮的 并加以比较比较18+40+100+92-135=115mm 取L=120mm； 从动轮运动角：2=360/Z=90 主动轮运动角：2=3602=90 从动轮轴心到槽口长度：O2A=Lcos=84.98mm主动曲柄长度：R1=O1A=Lsin=84.98mm滚子半径：r3R1/8=84.98/8=10.662mm,取10mm锁止弧半径：RHO1A-r3-h=84.98-10-（0.60.8）15=62.98mm65.98mm，取65mm主动轮上锁止弧所占角度，以O1A为起始线两边各角中无锁止弧。槽轮上槽口至槽底深：LS=O2A-(L-O1A)+r3+ =84.98-（120-84.98）+15+ =（64.96+）mm，式中是预留的间隙。周期T=70s从动轮运动时间：td=T/=(1/2-1/Z)T=T/4=17.5s从动轮停歇时间：tj=T-td=52.5s3.6 曲柄滑块机构设计四连杆机构求解方法当曲柄L1的旋转角度180度时，如图3-10所示。将A点C点联结，作为一条辅助线，利用三角形OAC可求出辅助线长度L0，然后利用三角函数关系可求出角度1，2，1，2,图3-10 曲柄连杆机构求解图一L02=L12+L42-2L1L4cosL0=L12+L42-2L1L4cos由OAC可知：L12=L02+L42-2L0L4cos11=cos-1（L02+L42-L12）（2L0L4）同理2=cos-1（L02+L32-L22）（2L0L3）1=cos-1（L02+L12-L42）（2L0L1）2=cos-1（L02+L22-L32）（2L0L2）=cos-1（L22+L32-L02）（2L2L3）由图可知=1 +2=1 +2 当曲柄L1的旋转角度ang1180度时，如图2所示。=1 -2=1 -2图3-2 曲柄连杆机构求解图二如图3-3所示，若曲柄AB为主动件，作连续转动时，杆BC演化为C点，则滑块C作往复直线运动。该机构在各种机械中应用很广泛。图3-3 曲柄滑块机构3.2.2 曲柄摇杆机构尺寸参数图3-4 曲柄滑块机构通过计算及作图确定曲柄滑块尺寸参数如下：滑块C的行程为切刀的工作行程，切刀的工作行程为130mm,所以 AB=130/2=65mm BC=489.23mm摆角2=15.26第四章 结构设计4.1 机架设计机架设计准则底座、机架、箱体、基板等零件都属于机架零件。机架零件可划分为四大类：即机座类、机架类、基板类和箱壳类，对机架零件一般可提出下列要求:(1)工况要求：即任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起,设置执行某一工况所必需的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。(2)刚度要求：在必须保证特定的外形条件下，对机架的主要要求是刚度。如果基础部件的刚性不足，则在工作的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等的作用下，就会产生变形，振动或爬行，而影响产品定位精度、加工精度及其它性能。例如机床的零部件中，床身的刚度则决定了机床的生产率和加工产品的精度。(3)强度要求：对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求(4)稳定性要求：对于细长的或薄壁的受压结构及受弯-压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的破坏，设计时必须校核。(5)美观：目前对机器的要求不仅要能完成特定的工作，还要使外形美观。(6)其它：如散热的要求，防腐蚀及特定环境的要求。在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。(1)机架的重量轻，材料选择合适，成本低。(2)结构合理，便于制造。(3)结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。(4)结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形应力小。(5)抗振性能好。(6)耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。(7)有导轨的机架要求机架导轨面受力合理，耐磨性良好。图4-1 机架4.2 切刀设计为提高生产效率，滑块每动作一次，能同时切200个山楂片，因此，需要设计200把切刀，切刀与食品相接触，因此，只能采有304优质不锈钢，将这些切刀与滑块焊接在一起，其结构如下图：图4-2 切刀4.3 齿轮结构设计齿轮(包括圆柱齿轮和锥齿轮)的主参数，如齿数、模数、齿宽、齿高、螺旋角、分度圆直径等，是通过强度计算确定的，而结构设计主要确定轮辐、轮毂的形式和尺寸。齿轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的齿轮结构。齿轮的直径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据齿轮直径确定合适的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善，有关细部结构的具体尺寸数值，可参阅相关手册。齿轮结构可分成四种基本形式：1、齿轮轴对于直径很小的齿轮，如果从键槽底面到齿根的距离xx2.5，锥齿轮x1.6m、m值得注意的是，齿轮轴虽简化了装配，但整体长度大，给轮齿加工带来不便，而且，齿轮损坏后，轴也随之报废，不利于回用。故当x(圆柱齿轮)或xm(锥齿轮)时，应将齿轮与轴分开制造。1.62.5为模数)，则此处的强度可能不足，易发生断裂，此时应将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴(图3-23)，齿轮与轴的材料相同。，过小(如圆柱齿轮 (a)圆柱齿轮轴 (b)锥齿轮轴图4-3齿轮轴2、实心式齿轮当轮辐的宽度与齿宽相等时得到实心式齿轮结构(图3-24)，它的结构简单、制造方便。适用条件：(a)齿顶圆直径da200mm；(b)对可靠性有特殊要求；(c)高速转动时降低噪声。为便于装配和减少边缘应力集中，孔边及齿顶边缘应切制倒角。对于锥齿轮，轮毂的宽度应大于齿宽，以利于加工时装夹。 (a)实心式圆柱齿轮(b)实心式锥齿轮图4-4实心式齿轮3、腹板式齿轮当齿顶圆直径damm时，可做成腹板式结构，以节省材料、减轻重量。考虑到加工时夹紧及搬运的需要，腹板上常对称的开出46个孔。直径较小时，腹板式齿轮的毛坯常用可锻材料通过锻造得到，批量小时采用自由锻(图3-25)，批量大时采用模锻(图3-26。直径较大或结构复杂时，毛坯通常用铸铁、铸钢等材料铸造而成(图3-27。对于模锻和铸造齿轮，为便于起模，应设计必要的拔模斜度和较大的过渡圆角。)200500(a)自由锻圆柱齿轮(b)自由锻锥齿轮图4-5腹板式自由锻齿轮4、轮辐式齿轮当齿顶圆直径da4001000 mm时，为减轻重量，可做成轮辐式铸造齿轮(图3-28)，轮辐剖面常为+字形。图4-6轮幅式铸造齿轮由上分析可知，本文中所设计的大齿轮采用腹板式结构，小齿轮采用实心式结构，图4-7 小齿轮结构图4-8 大齿轮4.4 滚筒结构设计滚筒设计，考虎到和食品有接触，因此，材料要采用304不锈钢，由于滚筒尺寸比较大，为了节约材料，采用如下所示的方法，将滚筒与心轴通过两个孔板焊接起来图4-9 滚筒第五章 结论在本次设计中，通过多方搜集资料，在纷繁复杂的计算中探究，应用机械原理、机械设计和机械制造知识，根据山楂片的性能特点，拟定了山楂片切片机的传动原理及执行方案，确定采用曲柄滑块及槽轮间歇机构的执行方案，采用V带和齿轮传动的减速方案。该方案通过槽轮机构的间歇运动带动皮带轮实现糕点的间歇式送进运动，通过曲柄滑块机构实现切刀的上下往复运动，通过齿轮实现槽轮与曲柄的传动，电机与齿轮通过V带传动。该方案的运动过程为在槽轮带动皮带轮运动时过