水果苹果切片机的设计【含CAD图纸、说明书】
1 苹 果 切 片 机 的 设 计 摘 要 苹果的营养很丰富 它含有多种维生素和酸类物质 针对苹果在的种植广 产量大 设计了对于苹果深加工的 苹果切片机 设计的旋切式苹果切片机 主要是由电动机经 V 带降速并传递给平带动力 从而使平带进行旋转运动 使刀片 对苹果进行旋切 由齿条和弹簧的的配合使得刀片在切完一箱苹果后 立即更换物料箱 并且压紧物料进行切割 其特点是 效率较高 关键词 苹果 切片机 刀片 旋切式 中图分类号 文献标识码 A 文章编号 0 引言 苹果的营养很丰富 它含有多种维生素和酸类物质 1 个苹果中含有类黄酮约 30 毫克以上 苹果中含有 15 的碳水化合物及果胶 维生素 A C E 及钾和抗氧化剂 等含量也很丰富 1 个苹果 154g 膳食纤维 5g 钾 170mg 钙 10mg 碳水化合物 22g 磷 10mg Vc7 8g Vb7 8g 苹果中的含钙量比一般水果丰 富多 有助于代谢掉体内多余盐分 苹果酸可代谢热量 防止下半身肥胖 至于可溶性纤维果胶 可解决便秘 果胶还能促进胃肠道中的铅 汞 锰的排放 调节机体 血糖水平 预防血糖的骤升骤降 如今 的林果总面积已经突破 1700 万亩 果品 产量达 600 万吨 苹果更是占了很大的份量 但是 由 于现在的苹果销售方式很大程度上还是以鲜果的方 式销售到各地 就导致很多时候苹果没能得到很好的储 存条件 而导致大量的苹果腐烂 造成很大的经济损失 这对苹果产业的发展是及其不利的 所以 从国际和内 地的苹果产业发展态势看 苹果的加工深加工具有很广 阔的发展前景 大力发展苹果深加工与综合利用技术研 究 深加工不仅仅延长了苹果的储存和销售期 而且可 以大大增加了产品的附加值 更主要的是丰富了食品的 品种 能更好地满足不同消费者的多元化的食品需求 苹果深加工调整了产业结构 缓解了供需矛盾 节约了 生产浪费 促进了人类饮食文明的进步 可以说深加工 所占比例反映了一个国家或地区苹果产业的成熟程度 大力发展浓缩鲜果汁 饮料 果酱等苹果加工技术 有 助于提高苹果的国际竞争力 在苹果深加工过程中 苹果切片就是其中的一个关 键的环节 只有将苹果片切到合适的厚度 才能在后面 得加工过程中很好的提取出苹果的营养成分 而且直接 将苹果切片进行储存也能很好的留住苹果的营养成分 在大批量生产苹果切片的过程中 能保证切片质量和效 率的切片机就显得至关重要了 因此本人对以前的切片机进行参考 进行改进 将 其刀片改为旋切式的 提高机构的切片效率设计出此作 品 1 设计原理及机构 1 1 整体设计思路 本人设计的旋切式苹果切片机 主要是由电动机经 V 带 降速并传递给平带动力 从而使平带进行旋转运动 使 刀片对苹果进行旋切 由齿条和弹簧的的配合使得刀片 在切完一箱苹果后 立即更换物料箱 并且压紧物料进 行切割 通过平带的传动与切割 完成切片过程 同时 使用齿条和弹簧使得压紧元件能够很好的压紧 在即将 切完时迅速的退出并且更换物料箱 至于刀片 将其用 铆钉钉入平带中 物料箱固定在机架上的导轨上 随着 平带的旋转运动 刀片也跟着运动 同时 在平带上安 装了 8 把刀片 设定的切削速度为 1m s 切削厚度为 3mm 在保证了切片质量的同时 切削效率也是比较好的 小平带轮 1 通过它的轴与 V 带轴连接 为主动轮 机 架 2 通过它支撑与连接机架平台 起到固定的作用 机架平台 3 用来支撑物料箱上的导轨 平带 4 在 上面安装刀片 切片的同时也支撑物料 定位元件 5 用电机控制它的运动情况 在切片的时候固定物料箱 压紧轮 6 用来压紧平带 保证平带的强度 刀片 7 用铆钉铆在平带上 切片的元件 压紧机构 8 它与 电机配合 用来压紧物料 物料箱 9 用来盛放物料的 装置 导轨 10 设计在物料箱的两侧 正好架在机架 平台上 支撑板 11 支撑平带 大带轮 12 机构的 从动部件 挡料板 13 用来防止料乱飞 接料板 14 接住出料 2 1 小平带轮 2 机架 3 机架平台 4 平带 5 定位元件 6 刀片 7 压紧机构 8 压紧板 9 导轨 10 物料箱 11 支撑 板 12 大平带轮 13 挡料板 14 接料板 图 1 1 切片机示意图 2 关键部件设计 2 1 平带设计 首先平带的材料选取为胶帆布平带 这是由于带轮 的工作环境比较干燥 工作量比较小 至于带轮 选取 为普通的滚筒 由于其所要承受的载荷不是很大 因此 滚筒的结构形式为轮辐式 平带及带轮的机构示意图 图 2 1 平带及带轮的示意图 2 2 平带上刀片的设计 因为根据设计要求 刀片既要一边支撑物料 又要 一边切削 所以我将它与平带设计在一起 随着平带的 运动而运动 同时考虑到箱子不能跟平带一起运动 必须另外有 装置固定它 所以 我设计支架通过它支撑箱子 又为 了避免妨碍刀片运动 就将刀片宽度设定为箱子宽度 考虑到平带是圆周运动 因此我设计在每隔一定的距离 安装一把刀片 有效的利用圆周运动 大大的提高工作 效率 由平带的转速 带长和物料箱的长度决定每隔 500mm 安装一把刀片 这样在整个平带上就有 8 把刀片 即在平带运动一周的时间内 刀片切削 8 次 刀片的尺 寸为宽 300mm 长 10mm 高 3mm 用铆钉将刀片铆上去 铆钉的大小选取 采用沉头的型式 同时 为防止平带的强度由mdL4 10 于有沟槽而降低 在平带上装有刀片的地方也铆上薄铁 皮 能有效的减少因开有沟槽而造成的强度降低 42315 1 刀片 2 沟槽 3 平带 4 铆钉 5 铁片 图 2 2 刀片示意图 2 3 带轮轴的设计 选择轴的材料并确定许用应力 选用 45 号钢正火处 理 查得强度极限 得MPaB60 其许用弯曲 b51 确定轴的直径 按扭转强度估算 取 C 110 mnPCd9 24 303 考虑到轴上有键槽 将轴的直径增大 5 则 5 1 9 24 这里 d 取 30mm 轴的基本数据如下 m301 L301 此两段轴主要是用于安装轴承 主要按轴承内径尺寸系 列确定 初选轴承类型为深沟球轴承 型号为 6306 内 径为 30mm 外径为 72mm 宽度为 19mm md52 L402 此段轴主要考虑轴上的键槽 查表取其数值为 91 hbL180 轴的示意图如下 图 2 3 轴的示意图 3 2 4 小 V 带轮的设计 轮类零件 齿轮 带轮 链轮及蜗轮等 的功能是在 轴与轴之间传递动力和运动 V 带轮的材料的选择主要用铸铁 HT150 或 HT200 本 10 机构选用 HT200 小 V 带轮的直径较小 在这里采用实心 式 轮槽的契角 节宽 槽间34 1pb m 距 基准线上槽深 150 e min2 75ah 最小槽缘厚度 外径 in6 105 52wdah 其结构示意图如下 图 2 4 V 带小轮 2 5 大 V 带轮的设计 V 带轮的材料的选择主要用铸铁 HT150 或 HT200 10 本机构选用 HT200 大 V 带轮的直径大于 300mm 时 其带 轮结构采用轮辐式 带宽 查表 得 A 带 1 25Bze 15e f 9 轮槽的契角 节宽 槽间距38 mbp 基准线上槽深 e 015 最小槽缘厚度 外ha72min 6in 径 320 5 wdah 其结构示意图如下 图 2 5 V 带大轮示意图 2 6 V 带的张紧 由于各种材质的 V 带都不是完全的弹性体 因而 V 带在张紧里的作用下 经过一定的时间运转后 就会由 于塑性变形而松弛 是张紧力减小 传递动力的能力降 低 因此 带传动必须设计张紧装置 最常见的有定期 张紧和自动张紧两类 由于本人设计与选用的 V 带的中 心距不可调 因此选用张紧轮装置 张紧轮放在松边的 内侧 是带只手单向弯曲 同时 放置张紧轮时 使其 尽量的靠近大带轮 以免影响带在小轮上的包角 张紧 轮的轮槽与带轮相同 且直径小于小带轮 张紧轮定期张紧装置的示意图如下 2345 1 小 V 带轮 2 大 V 带轮 3 V 带 4 张紧轮 5 张紧轮机架 图 2 6 V 带张紧装置的示意图 2 7 物料箱的选择 根据设计的要求 物料箱两旁装有导轨 使得它能 够在有外力作用的时候能够沿着导轨运动 根据物料苹 果的型状大小 设计得出它的长为 150mm 它的宽度为 300mm 主要是因为设计与选用的平带的带宽为 355mm 由于苹果的平均直径为 70mm 物料箱中一般放有 8 个苹 果 物料箱的高度为 100mm 2 8 压紧机构的设计 为了使压紧机构与刀片的密切配合 在切片的行程 里缓慢的压紧苹果 并随时调整距离 在即将切完时 能够迅速的松开 以配合供给机构的送料 当更换完物 4 料箱之后 又进入压紧过程 使切片顺利 为此 我选 择用电机和齿条的配合来压紧 由平带的速度 1m s 和 平带上的刀片数 8 把 得出压紧机构以每秒 6mm 的速度 向下运动 当压紧机构向下运动了 120mm 时 此时 松 开手动摇柄 这时机构依靠弹簧中的储能向上弹 等另 一物料箱到预定位置后 摇动摇柄 然后又一轮的压紧 行程开始 压紧机构的机构示意图如下所示 234657 1 压料元件 2 螺栓 3 挡板 4 弹簧 5 保护杆 6 压紧连杆 7 齿条 图 2 7 压紧机构示意图 压料元件 1 用弹性较大的材料制成 其底部粘贴一层 橡皮 使得它在压紧的过程中始终能紧密的贴着物料 螺栓 2 将压料元件 1 和杆 6 连接起来 挡板 3 用 螺栓将它固定在基架上 弹簧 4 连接压紧连杆 6 和挡 板 3 在压紧连杆 6 向下运动 当碰到挡板 3 的时候 它 开始储能 最后利用弹簧的弹力使压紧机构退出物料箱 保护杆 5 它卡在机架中的槽中 使得压紧机构不能做 水平方向上的运动 只能上下运动 压紧连杆 6 用于 连接和传递动力 齿条 7 在连杆上加工出来的齿条 通过它与电机的配合运动来传递动力 3 结论 1 此切片机的效率是人工的 5 6 倍 能达到 25 30 个 分 2 由于是用带传动进行旋切 所以对带的寿命影 响比较大 带的磨损比较快 4 参考文献 1 徐灏 机械设计手册第 3 卷 北京 机械工业出版社 1992 年 21 235 2 戈振扬 余扬 脱水蜜菠萝切片方法的研究 J 云 南农业大学学报 1990 04 3 谢中生 国外切片机发展述评 电子工业部第 45 研究 所 1996 3 4 屠用利 罐藏果蔬原料处理设备 三 J 食品工业 1985 02 5 方大千 电动机速查速算手册 M 中国水利水电出 版社 2004 年 99 101 6 陈立周等 机械设计 原书第二版 M 北京 机 械工业出版社 2002 年 68 70 7 姜雪鹰 冯小氟 计算机控制螺旋切片机的设计 J 机械设计与制造 1995 04 8 李仕坦 鲜菇切片机闻世 J 食用菌 2003 02 9 手电动两用蔬菜切丝切片机 J 农村新技术 2010 20 10 王先逵 机械制造工艺学 M 机械工业出版社 2006 年 26 28 Apple slice machine design Chen Bin Tarim University mechanical electrical engineering college xinjiang in843300 Abstract Apple s nutrition is very rich it contains a variety of vitamins and acids on Apple plantations in Xinjiang wide large output designed for apple deep processing apple slicer Design of the rotary cutting type Apple slicer 5 primarily by motor through V belt speed down and transferred to the flat belt flat belt driving thereby allowing a rotational motion so that the blade on the apple peeling By a rack and spring makes the blade of the cut ends with a box of apple the immediate replacement of the material box and compress the material cutting which is characterized by high efficiency Key words Apple slicer blade rotating cutting type 苹果切片机 设计说明书 学生姓名 陈 斌 学 号 XXXX 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 指导教师 XXXX 日 期 2012 6 XXXX 大学教务处制 1 前 言 苹果的营养很丰富 它含有多种维生素和酸类物质 1 个苹果中含有类黄酮约 30 毫克 以上 苹果中含有 15 的碳水化合物及果胶 维生素 A C E 及钾和抗氧化剂等含量也 很丰富 1 个苹果 154g 膳食纤维 5g 钾 170mg 钙 10mg 碳水化合物 22g 磷 10mg Vc7 8g Vb7 8g 苹果中的含钙量比一般水果丰富多 有助于代谢掉体内多余盐分 苹果酸可代谢热量 防止下半身肥胖 至于可溶性纤维果胶 可解决便秘 果胶还能促进 胃肠道中的铅 汞 锰的排放 调节机体血糖水平 预防血糖的骤升骤降 如今 的林果总面积已经突破 1700 万亩 果品产量达 600 万吨 苹果更是占了很 大的份量 但是 由于现在的苹果销售方式很大程度上还是以鲜果的方式销售到各地 就导致很多时候苹果没能得到很好的储存条件 而导致大量的苹果腐烂 造成很大的经济 损失 这对苹果产业的发展是及其不利的 所以 从国际和内地的苹果产业发展态势看 苹果的加工深加工具有很广阔的发展前景 大力发展苹果深加工与综合利用技术研究 深 加工不仅仅延长了苹果的储存和销售期 而且可以大大增加了产品的附加值 更主要的是 丰富了食品的品种 能更好地满足不同消费者的多元化的食品需求 苹果深加工调整了产 业结构 缓解了供需矛盾 节约了生产浪费 促进了人类饮食文明的进步 可以说深加工 所占比例反映了一个国家或地区苹果产业的成熟程度 大力发展浓缩鲜果汁 饮料 果酱 等苹果加工技术 有助于提高苹果的国际竞争力 在苹果深加工过程中 苹果切片就是其中的一个关键的环节 只有将苹果片切到合适 的厚度 才能在后面得加工过程中很好的提取出苹果的营养成分 而且直接将苹果切片进 行储存也能很好的留住苹果的营养成分 在大批量生产苹果切片的过程中 能保证切片质 量和效率的切片机就显得至关重要了 因此本人对以前的切片机进行参考 进行改进 将其刀片改为旋切式的 提高机构的 切片效率设计出此作品 2 目 录 1 国内外切片机现状 1 1 1 国外切片机的发展状况 1 1 2 国内切片机的发展状况 1 2 设计思路及整体方案 1 2 1 整体设计思路 1 2 2 设计方案 2 2 3 机构示意图 2 3 电动机的选择 2 4 联轴器的选择 3 4 1 小 V 带轴和电动机轴之间联轴器的选择 3 4 2 大 V 带轴和小平带轴之间联轴器的选择 3 5 平带的设计 4 5 1 平带及带轮材料的选择 4 5 2 平带及带轮的机构示意图 4 5 3 平带及带轮的一些基本尺寸及计算 4 5 4 平带上的刀片的设计 5 5 5 带轮轴的设计与校核 6 6 V 带的设计 9 6 1 选择 V 带的型号 9 6 2 确定带轮基准直径 9 6 3 确定 V 带长及中心距 10 6 4 验算主动轮上的包角 10 6 5 确定带的根数 10 6 6 计算带的张紧力和压轴力 10 7 V 带轮的设计 11 7 1 小 V 带轮轴的设计 11 7 2 大 V 带轮轴的设计 11 7 3 小 V 带轮的设计 12 7 4 大 V 带轮的设计 12 8 物料箱的选择 13 9 压紧机构的设计 14 9 1 压紧机构的结构设计 14 9 2 齿轮齿条的设计 14 9 3 弹簧材料的选定 16 9 4 弹簧尺寸的计算 16 9 5 压缩弹簧的稳定性 16 结束语 17 致 谢 18 参考文献 19 3 苹果切片机的设计 1 国内外切片机现状 1 1 国外切片机的发展状况 国外的切片机技术始于六十年代 到七十年代已经发展成熟 八十年代中期 大部分 切片机都可以加工 125MM 以上大直径单晶 像瑞士的迈尔 布格耶斯公司的卧室内圆切片机 切割棒料直径最大可以达到 304 8mm 八十年代中后期的一两年 切片技术发展到了鼎盛 时期 相当多的多功能全自动切片机相继商品化 从而诞生了世界上续道著名的切片机厂 家 如瑞士 AG 公司的 TS 系列机 日本 TOkyo Semisu 朱式会社的 TSK 系列机 ASM 系列机 美国 STC 公司的 STC 系列机等 就切片机的结构而言 主轴以空气轴承火滚动轴承为支撑 方式的卧式和立式两种 发展到现在就切片机的功能而言 已经相当齐全 而且复合化 切片方式也有很多种类 目前 全球水果加工机械需求每年以 5 3 的速度增长 美国拥有最大的水果加工设备 生产商 其次是日本 其他的主要生产商则来自德国 意大利和中国 目前水果加工设备 生产增长最快的是发展中国家和地区 据了解 美国包装工业总产值占国民经济总产值的 3 其包装机械最大使用行业是食 品产业 其次是饮料产业 家庭清洁用品与化妆品产业 医药用品及烟草业 在美国食品 产业中 蔬菜和水果每年需要的食品机械所占比重最大 而美国进口的食品加工机械主要 来自德国 墨西哥 加拿大和中国 在俄罗斯 机械制造业远远满足不了农产品加工和食品生产等行业的需求 据了解 俄罗斯水果加工机械的市场容量为每年 20 亿美元至 40 亿美元 但是俄罗斯的制造商只占 有 20 的份额 并且这些制造商主要生产半自动化的设备 目前还没有能力去满足俄罗斯 食品生产加工行业的整体需求 在亚洲 越南市场则对食品机械如食品切片机等成套加工设备的需求日益旺盛 尤其 是在水果加工设备方面 越南出产丰富的热带水果 年产量达 380 多万吨 但水果加工技 术落后 致使出口仍以鲜果为主 1 2 国内切片机的发展状况 我国的切片机技术始于其实年代初期 我国的切片机广泛应用于蔬菜 中药 冻肉等 领域 其中土豆的应用最为显著 目前我国的切片机主要方式有以下几种 1 直线往复式切片机 直线往复式切片机的结构简单 但效益低 因此它应用于工作要求 不高 效率低得场合 2 圆盘旋转式切片机 圆盘旋转式切片机的结构简单也有较高的生产效益 因此它广泛应 用于各种场合 3 水枪式切片机 水枪式耗水量大 只能切出平直的片 因此它的应用不是十分广泛 4 圆形切片机 圆形式切片机有很高的工作效率 但是结构复杂 设计比较困难 因此它 应用于工作效率要求相当高的专业领域 国内市场现在的切片机类型有轮转切片机 振动切片机 立式薄片切片机 冻肉切片 机 中药切片机 木材切片机 果蔬切片机等等 我国的切片研究开发方面虽然已经有 30 年的历史 近几年来切片机的研制发展也非常 迅速 但是与发达国家相比目前仍有一段距离 研制切片机没有得到大面积的推广应用 虽然现在已经有很多的切片机生产厂家 但是我国的切片机方面仍然处于较低得发展水平 4 2 设计思路及整体方案 2 1 整体设计思路 本人设计的旋切式苹果切片机 主要是由电动机经 V 带降速并传递给平带动力 从而 使平带进行旋转运动 使刀片对苹果进行旋切 由齿条和弹簧的的配合使得刀片在切完一 箱苹果后 立即更换物料箱 并且压紧物料进行切割 见图 2 1 2 2 设计方案 通过平带的传动与切割 完成切片过程 同时使用齿条和弹簧使得压紧元件能够很好 的压紧 在即将切完时迅速的退出并且更换物料箱 至于刀片 将其用铆钉钉入平带中 物料箱固定在机架上的导轨上 随着平带的旋转运动 刀片也跟着运动 同时 在平带上 安装了 8 把刀片 设定的切削速度为 1m s 切削厚度为 3mm 在保证了切片质量的同时 切 削效率也是比较好的 2 3 机构示意图 小平带轮 1 通过它的轴与 V 带轴连接 为主动轮 机架 2 通过它支撑与连接机架 平台 起到固定的作用 机架平台 3 用来支撑物料箱上的导轨 平带 4 在上面安 装刀片 切片的同时也支撑物料 定位元件 5 用电机控制它的运动情况 在切片的时 候固定物料箱 压紧轮 6 用来压紧平带 保证平带的强度 刀片 7 用铆钉铆在平带 上 切片的元件 压紧机构 8 它与电机配合 用来压紧物料 物料箱 9 用来盛放物 料的装置 导轨 10 设计在物料箱的两侧 正好架在机架平台上 支撑板 11 支撑平 带 大带轮 12 机构的从动部件 挡料板 13 用来防止料乱飞 接料板 14 接住 出料 1 小平带轮 2 机架 3 机架平台 4 平带 5 定位元件 6 刀片 7 压紧机构 8 压紧板 9 导轨 10 物料箱 11 支撑板 12 大平带轮 13 挡料板 14 接料板 图 2 1 切片机示意图 3 电动机的选择 作为动力源头 它的选择是否恰当 关系到整个机构的性能 它的选择包括选择类型 结构形式 容量 功率 和转速 并确定型号 电动机类型和结构形式要根据电源 交流或直流 工作条件 温度 环境 空间尺寸 等 和载荷特点 性质 大小 启动性能和过载情况 来选择 5 电动机结构有开启式 防护式 封闭式和防爆式等 可根据防护要求来选择 同一类型的 电动机又具有几种安装形式 应根据安装条件来确定 作为本次设计需要 重点在电动机的选择上 而功率又是选择的根本 针对此机构工 作特点 将其归入平稳负载连续工作制电动机功率的选择 额定功率的计算 95mznepe 3 1 式中 pe 电动机额定功率 kw Pz 负载功率 kw 折算到电动机轴上的静负载转矩 n m mz ne 电动机额定转速 r min 带轮轴所需功率为 5 kWFvPw4 010 3 2 考虑到传动装置的功率消耗 电动机的输出功率为 5 wdP 3 3 式中 为从电动机到小带轮轴之间的总效率 0 903 0 99 为弹性联 1234 1 轴器的传动效率 0 98 为一对滚动轴承效率 0 98 为一对滚动轴承传动效率 2 0 95 为弹性联轴器与 v 带的传动效率 4 1 电动机的输出功率为 2 2 kW 因此本人的设计中电动机的型号为 Y132S 6 额定功dP 5 率为 3kW 转速为 960r min 4 联轴器的选择 普通的联轴器有刚性联轴器和挠性联轴器之分 刚性联轴器由刚性零件组成 无缓冲减 振能力 适用于无冲击 被联接的两轴中心线严格对中 而且机器运转过程中不发生相对 位移的地方 挠性联轴器容许两轴有一定的安装误差 两轴间的偏移靠元件的相对位移或 者靠弹性元件的弹性变形补偿位移 4 1 小 V 带轴和电动机轴之间联轴器的选择 因切片机的载荷变化大 选用缓冲较好的 同时具有可移性的弹性套柱销联轴器 Y132S 6 电动机轴的直径为 38mm 查机械设计手册 根据轴径和计算转矩选用 TL6 联轴 器 138604238JAGBY 联轴器的计算转矩 CTK 选择工作情况系数 K 查表取 K 1 5 计算转矩 mNKTC 748 2951 6 其许用最大扭矩 许用最高转速 此联轴器合用 250TNm 380 minnr 4 2 大 V 带轴和小平带轴之间联轴器的选择 根据两轴的直径大小 选择弹性套柱销联轴器 TL5 12564328YCGBZ 联轴器的计算转矩 CTK 选择工作情况系数 K 查表 K 1 5 计算转矩 mNKT 9 8c 其许用最大扭矩 许用最高转速 此联轴器合用 250Nm 30 innr 5 平带的设计 5 1 平带及带轮材料的选择 首先平带的材料选取为胶帆布平带 这是由于带轮的工作环境比较干燥 工作量比较 小 至于带轮 选取为普通的滚筒 由于其所要承受的载荷不是很大 因此滚筒的结构形 式为轮辐式 5 2 平带及带轮的机构示意图 5 3 平带及带轮的一些基本尺寸及计算 1 由于在切削过程中 带容易产生振动 为了减小在切削过程中带的上下振动 产生切 削不均匀 所以带速不能过高 先初选带速 v 1m s 2 小带轮的直径 1160nd 5 1 由初选速度 1m s 查表选得平带小带轮的直径取 315mm 大带轮的直径取 400mm 所以 小带轮轴的转速为 min 301rn 3 大带轮的直径 取 12d 0 1 2 5 2 所以大带轮轴的转速为 n 234 1r min2 带长 2a d d dL 12 ad421 5 3 将数字代入 3983 8mm 考虑到胶帆布平带用硫化接头联接 由表得 选取带dL 的基准长度 L 为 4000mm 7 图 5 1 平带及带轮的示意图 5 如果带传动的中心距过小 则带长较小 在速度一定时 带的循环次数多 对带的寿 命不利 同时包角也减小 因此带传动的中心距不宜过小 也不宜过大 否则引起带的跳 动 初定中心距 取 a 1430mm 12012 5 5 dad 0172 537a 5 4 计算实际中心距 5 5 6 439 0 dL 6 在带的最大有效拉力的分析中可知 小带轮包角取得过小 将影响带传动能力 一般 小平带轮的包角应不小于 如果设计时包角太小 应增大中心距或张紧轮 015 a 176 59 021d86a 1a0 5 5 6 7 带层 初选速度为 1m s 小带轮直径为 315mm 查表得 Z 6 8 带厚 7 5mm 这里取带厚为 9 6mm 1 5Z 9 带宽 b 355mm 10 轮缘宽度取 400mm 11 计算带的张紧力和压轴力 带的截面积 A 查表得 1 1 0 97 1 0 1 20dapk Akak 0p 得 A 2 37 5 7 dp 工作情况系数Ak 小带轮的包角系数a 传动布置系数k 平带单位截面积所能传递的额定功率0p 带的正常张紧应力 短距离普通传动取 1 6 作用在轴上的压轴力 0 0 8 7 93N 5 8 102sinraFA 由小带轮轴的转速和电动机的转速可以将 v 带的传动比算出来 i 960 303 3 3 17 同 时计算出从电动机的输出轴到平带轮输出轴的功率 扭矩 计算过程中将效率算进去 可 得下表 表 5 1 轴的转速 扭矩 功率 效率 电动机轴 小 v 带轴 大 v 带轴 小平带轴 大平带轴 转速 功率 效率 转矩 960 3 0 97 29 8 960 2 91 0 94 28 9 303 3 2 74 0 97 86 3 303 3 2 65 0 94 83 4 234 1 2 49 101 6 r min KW N M 式中 0 94 为平带传动的传动效率 5 4 平带上的刀片的设计 因为根据设计要求 刀片既要一边支撑物料 又要一边切削 所以我将它与平带设计 在一起 随着平带的运动而运动 同时考虑到箱子不能跟平带一起运动 必须另外有装置固定它 所以 我设计支架通 过它支撑箱子 又为了避免妨碍刀片运动 就将刀片宽度设定为箱子宽度 考虑到平带是 圆周运动 因此我设计在每隔一定的距离安装一把刀片 有效的利用圆周运动 大大的提 高工作效率 由平带的转速 带长和物料箱的长度决定每隔 500mm 安装一把刀片 这样 在整个平带上就有 8 把刀片 即在平带运动一周的时间内 刀片切削 8 次 刀片的尺寸为 宽 300mm 长 10mm 高 3mm 用铆钉将刀片铆上去 铆钉的大小选取 采用沉头的型 式 同时 为防止平带的强度由于有沟槽而降低 在平带上装mdL4 10 1 有刀片的地方也铆上薄铁皮 能有效的减少因开有沟槽而造成的强度降低 235 1 刀片 2 沟槽 3 平带 4 铆钉 5 铁片 图 5 2 刀片示意图 5 5 带轮轴的设计与校核 5 5 1 小带轮轴的设计与校核 选择轴的材料并确定许用应力 选用 45 号钢正火处理 查表 轴的常用材料及其 1 主要力学性能和应用 得强度极限 其许用弯曲 2 a60MPB MPab51 9 确定轴的直径 按扭转强度估算 取 C 110 则 6 mnPCd 23065 13 5 9 考虑到轴上有键槽 将轴的直径增大 5 则 md79 23 51 6 2 此段轴的直径和长度应与联轴器相符 联轴器 TL5 型弹性圈柱销联轴器 起轴孔直径 为 25mm 与轴配合部分长度为 62mm 故此段轴的直径为 25mm 轴的基本数据如下 md5 21 L801 此段轴上装有键槽 其尺寸为 b h 8 7 L 40mm 34m194 此段轴主要是用于安装轴承 主要按轴承内径尺寸系列确定 初选轴承类型为深沟球 轴承 型号为 6306 内径为 30mm 外径为 72mm 宽度为 19mm d503 L03 此段轴主要考虑轴上的键槽 取其数值为 hb 22 此段只要也是安装轴承 选取轴承类型为深沟球轴承 型号为 6306 考虑到 C D 处为可能的危险截面 计算出 C D 处的弯矩 由于轴主要是承受转矩 mNT 8340 NdTF36 支点反力 N162AHBF C 点弯矩 52580CM D 点弯矩 DHA m 计算支点反力和 C D 两处的弯矩 支点反力 3 962rAVBFN C 点弯矩 1584CM D 点弯矩 DVAm 求合成弯矩 C 点合成弯矩 2358621CHCVN D 点合成弯矩 0DDM 计算 C D 点的当量弯矩 C 点当量弯矩 22 3695CTm D 点当量弯矩 4DN 10 校核轴的强度 根据弯矩的大小及轴的直径选定 C D 两截面进行强度校核 C 截面当量 弯曲应力 13362095 780 1 C bMMPWd 因 C 截面有键槽 考虑对轴强度的削弱影响 故 乘以 0 95 3d 1332594620 70 1 CD bd C D 两截面均安全 5 5 2 大带轮轴的设计 选择轴的材料并确定许用应力 选用 45 号钢正火处理 查得强度极限 得MPaB60 其许用弯曲 MPab51 确定轴的直径 按扭转强度估算 取 C 110 轴的简图和受力分析如下 11 轴 受 力 简 图水 平 面 受 力水 平 面 弯 矩 图垂 直 面 受 力垂 直 面 弯 矩 图 合 成 弯 矩 图转 矩 T图当 量 弯 矩 图 图 5 3 轴的分析图 12 mnPCd9 241 303 5 10 考虑到轴上有键槽 将轴的直径增大 5 则 5 9 24 这里 d 取 30mm 轴的基本数据如下 m301 mL301 此两段轴主要是用于安装轴承 主要按轴承内径尺寸系列确定 初选轴承类型为深沟球轴 承 型号为 6306 内径为 30mm 外径为 72mm 宽度为 19mm d 50mm L 400mm 22 此段轴主要考虑轴上的键槽 查表取其数值为 b h 14 9 L 180mm 轴的示意图如下 图 5 4 轴的示意图 6 V 带的设计 V 带有普通 V 带 窄 V 带 联组 V 带 齿形 V 带等类型 其中普通 V 带和窄 V 带已 标准化 带的尺寸按 GB T11544 1989 规定 因为普通 V 带的摩擦力大 允许包角小 传 动比大 所以在这里我使用普通 V 带 6 1 选择 V 带的型号 首先确定 V 带每天的工作时间 为 10 16 小时内 查表 工作情况系数 K 查得 A 2 K 1 1 所以计算功率A 3 1 PKAc KW 6 1 P 传递的名义功率 6AK 工作情况系数 根据 和 由图 普通 V 带选型图 确定选用 A 带 cP1n 2 13 6 2 确定带轮基准直径 带的弯曲应力是引起带的疲劳破坏的重要原因 带轮越小 带的弯曲应力越大 因此小 带轮的直径不能太小 由表 V 带轮的最小直径 取主动轮基准直径为 d 100mm 21 计算从动带轮的基准直径 6 2 2d1 id 取 0 02 以知 i 3 17 得 310 66 按 GB T135751 1992 规定 V 带轮的基准直径标准系列取 315mm2d 实际的传动比 6 3 2135 21 0 98di 传动比误差相对值 一般允许误差 5 所选大带轮直径可用 i 6 3 确定 V 带长及中心距 根据 0 55 d d 2 d d 初定中心距 420 根据下式计算带210a10a 的基准长度 6 L 2 d d 0a2 1 2 ad421 6 4 420 135 0 4 3 1511 8 mm 根据表 V 带的基准长度 L 选取带长为 1600 mm 0 2 1 460 ad mm 6 5 6 4 验算主动轮上的包角 01201 1278 53 d8 aa 6 6 主动轮上包角合适 6 5 确定带的根数 32 0 lacKPz 6 7 取 4 根 上式 0 97 kW 0 11 kW 0 93 0 99 系数的选取 00P aKl 2 14 6 6 计算带的张紧力和压轴力 单根带的张紧力为 140 9N 20 5 1 CaPFqvvzK 6 8 q 单位长度质量 A 带取 0 1 带轮轴的压轴力为 6 9 0102sin24 9sin76 8193z N 7 V 带轮的设计 7 1 小 V 带轮轴的设计 选择轴的材料并确定许用应力 选用 45 号钢正火处理 查表 轴的常用材料及其 10 主要力学性能和应用 得强度极限 600MPa 其许用弯曲 55MPa 2B b1 确定轴的直径 按扭转强度估算 取 C 110 则 d C 110 15 92 mm 3nP3960 2 考虑到轴上有键槽 将轴的直径增大 5 则 d 15 92 1 5 16 72 此段轴的直径和长度应与联轴器相符 联轴器 TL6 型弹性圈柱销联轴器 起轴孔直径 为 38mm 与轴配合部分长度为 60mm 故此段轴的直径为 38mm 轴的基本数据如下 md381 mL801 此段轴主要考虑轴上的键槽 查表取其数值为 810 hbmL6 432423L 此段轴主要是用于安装轴承 主要按轴承内径尺寸系列确定 初选轴承类型为深沟球轴承 型号为 6305 内径为 40mm 外径为 90mm 宽度为 23mm md53 mL703 轴的简图如下 水 平 面 弯 矩 图水 平 面 受 力垂 直 面 受 力垂 直 面 弯 矩 图 当 量 弯 矩 图合 成 弯 矩 图转 矩 T图 轴 受 力 简 图 DCAHFV tFrBVFHAHFFtBHFDHMMCHF AV FrBVFMCVMDMCDMM CMD 图 7 1 轴的简图 7 2 大 V 带轮轴的设计 选择轴的材料并确定许用应力 选用 45 号钢正火处理 查表 轴的常用材料及其主 10 要力学性能和应用 得强度极限 600MPa 其许用弯曲 55MPa 2B b1 15 确定轴的直径 按扭转强度估算 取 C 110 则 mnpCd9 23074 13 考虑到轴上有键槽 将轴的直径增大 5 则 d 22 9 1 5 24 045 mm 此段轴的直径和长度应与联轴器相符 联轴器 TL5 型弹性圈柱销联轴器 起轴孔直径 为 25mm 与轴配合部分长度为 62mm 故此段轴的直径为 25mm 轴的基本数据如下 md251 mL801 此段轴主要考虑轴上的键槽 查表取其数值为 L 52mm7 hb 2430243 此段轴主要是用于安装轴承 主要按轴承内径尺寸系列确定 初选轴承类型为深沟球轴承 型号为 6305 内径为 25mm 外径为 62mm 宽度为 17mm md53 mL703 轴的简图 CDABFt CHHCV DV AV FFH VFtFAHMMMMDH AV FrFFBVMCDM CD 轴 受 力 简 图水 平 面 受 力垂 直 面 受 力 垂 直 面 弯 矩 图合 成 弯 矩 图转 矩 T图当 量 弯 矩 图水 平 面 弯 矩 图 BHF r图 7 2 轴的示意图7 3 小 V 带轮的设计 轮类零件 齿轮 带轮 链轮及蜗轮等 的功能是在轴与轴之间传递动力和运动 V 带轮的材料的选择主要用铸铁 HT150 或 HT200 本机构选用 HT200 小 V 带轮的直 10 径较小 在这里采用实心式 轮槽的契角 节宽 槽间距 基准线上槽深 34 pb m50 3e m 最小槽缘厚度 外径 105 5min2 75ahin6 2wdah 其结构示意图如下 16 图 7 3 V 带小轮 7 4 大 V 带轮的设计 V 带轮的材料的选择主要用铸铁 HT150 或 HT200 本机构选用 HT200 大 V 带轮 10 的直径大于 300mm 时 其带轮结构采用轮辐式 其结构示意图如下 图 7 4 V 带大轮示意图 带宽 查表 得 A 带 f 9 1 25Bze 115e 轮槽的契角 节宽 槽间距 基准线上槽深 38 mbp me3 015 最小槽缘厚度 外径 320 5 mha7 in 6in 2wdah 7 5 V 带的张紧 由于各种材质的 V 带都不是完全的弹性体 因而 V 带在张紧里的作用下 经过一定的时间 运转后 就会由于塑性变形而松弛 是张紧力减小 传递动力的能力降低 因此 带传动 必须设计张紧装置 最常见的有定期张紧和自动张紧两类 由于本人设计与选用的 V 带的 中心距不可调 因此选用张紧轮装置 张紧轮放在松边的内侧 是带只手单向弯曲 同时 放置张紧轮时 使其尽量的靠近大带轮 以免影响带在小轮上的包角 张紧轮的轮槽与带 轮相同 且直径小于小带轮 张紧轮定期张紧装置的示意图如下 12345 1 小 V 带轮 2 大 V 带轮 3 V 带 4 张紧轮 5 张紧轮机架 17 图 7 5 V 带张紧装置的示意图 8 物料箱的选择 根据设计的要求 物料箱两旁装有导轨 使得它能够在有外力作用的时候能够沿着导 轨运动 根据物料苹果的型状大小 设计得出它的长为 150mm 它的宽度为 300mm 主要是 因为设计与选用的平带的带宽为 355mm 由于苹果的平均直径为 70mm 物料箱中一般放有 8 个苹果 物料箱的高度为 100mm 9 压紧机构的设计 9 1 压紧机构的结构设计 为了使压紧机构与刀片的密切配合 在切片的行程里缓慢的压紧苹果 并随时调整距 离 在即将切完时 能够迅速的松开 以配合供给机构的送料 当更换完物料箱之后 又 进入压紧过程 使切片顺利 为此 我选择用电机和齿条的配合来压紧 由平带的速度 1m s 和平带上的刀片数 8 把 得出压紧机构以每秒 6mm 的速度向下运动 当压紧机构向 下运动了 120mm 时 此时 松开手动摇柄 这时机构依靠弹簧中的储能向上弹 等另一 物料箱到预定位置后 摇动摇柄 然后又一轮的压紧行程开始 压紧机构的机构示意图如下所示 压料元件 1 用弹性较大的材料制成 其底部粘贴一层橡皮 使得它在压紧的过程 中始终能紧密的贴着物料 螺栓 2 将压料元件 1 和杆 6 连接起来 挡板 3 用螺栓将 它固定在基架上 弹簧 4 连接压紧连杆 6 和挡板 3 在压紧连杆 6 向下运动 当碰到挡 板 3 的时候 它开始储能 最后利用弹簧的弹力使压紧机构退出物料箱 保护杆 5 它 卡在机架中的槽中 使得压紧机构不能做水平方向上的运动 只能上下运动 压紧连杆 6 用于连接和传递动力 齿条 7 在连杆上加工出来的齿条 通过它与电机的配合运 动来传递动力 2345 1 压料元件 2 螺栓 3 挡板 4 弹簧 5 保护杆 6 压紧连杆 7 齿条 图 9 1 压紧机构示意图 9 2 齿轮齿条的设计 选择齿轮材料 为 40 调质处理 硬度为 241 286HBS 10rC 68BMP 49SMP 已知压紧机构每秒 6mm 的速度向下运动 由公式 9 1 0VnD 18 n 齿轮转速 D 齿轮分度圆直径 V 齿轮线速度 初选 D 47 8mm 得 n 4 minrad 取 Z 21 mZ D 47 8 得 2 27 查表取 2 5 Z 齿轮齿数 m 齿轮模数 由表得 软齿面齿轮 不对称安装 取齿宽系数 b 1 d 52 6dm 按齿根弯曲疲劳强度校核 计算公式按式 9 2 F 12 FaSFkTYbDm 齿形系数a 应力修正系数S 重合度系数Y 查表得 小齿轮齿形系数 2 18 齿条的齿形系数 2 1 小齿轮应力修正系数1Fa 2FaY 1 8 齿条应力修正系数 1 89 由表得重合度系数 0 75 查表得使用系数1Sa 2SY 试取动载系数 按齿轮轴承中间不对称布置 取 按齿 75AK 5VK 1 07K 面未硬化 直齿轮 取 1 9 3 2 37AV 按式 6 14 得弯曲疲劳许用应力 F 9 4 F limNSTY 按表得 查取齿轮材料弯曲疲劳极限应力 300Mpa 240Mpa lim1F lim2F 由表计算弯曲强度计算的寿命系数 NY 9 01 NY08 12N 由表查取尺寸系数 1 由式 6 14 取 2xST 弯曲疲劳强度安全系数由表得 25 F 9 5 lim13091 40 FNXMpapaS 19 同理的 414 72Mpa2 F 比较 和 的大小的到 所以应该按齿轮校核齿轮弯曲疲劳度1 aFY2 aF1 FaY 2aF 97 69Mpa 414 72 Mpa 弯曲疲劳强度足够 9 6 2 1aKTbDm 2F 根据压紧机构的工作行程 选定齿条的工作长为 200mm 齿条宽度为 55mm 分度圆齿厚 s 3 14mm 分度圆齿间宽 e 3 14mm 齿距为 6 28 故齿条上共有 32 个齿 9 3 弹簧材料的选定 弹簧在工作中承受变载荷或冲击载荷 其主要失效形式是疲劳破坏 因此 要求弹簧 材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限 良好的韧性及热处理性能 同时 价格要便宜 易于购买 在日常生活中 常用的弹簧材料有 碳素弹簧钢丝 合金弹簧钢丝 弹簧用不 锈钢丝及铜合金等 近年来 非金属弹簧材料也有了很大的发展 如塑料 橡胶等 选择 材料时 主要考虑弹簧的功能 载荷的性质 工作持续时间 介质情况等工作条件及其在 机械中的重要性等因素 综合以上考虑 本机构中的弹簧材料选用碳素弹簧钢丝 碳素弹 簧钢丝按用途又分为 3 级 B 级用于低应力弹簧 C 级用于中等应力弹簧 D 级用于高应 力弹簧 由于本机构中的弹簧主要用做储能缓冲等用途 故本机构选用 B 级弹簧 9 4 弹簧尺寸的计算 表 9 1 弹簧的尺寸 名称与代号 压缩螺旋弹簧 弹簧丝直径 d 弹簧中径 D 2 弹簧外径 D 弹簧内径 D1 弹簧指数 C 工作圈数 z 总圈数 1 自由高度 H 0 节距 p 高径比 弹簧丝展开长 L md5 3 CD102 8 d5321 10 8 10 mdpzH1205 0 D6 4 3 2 0bmzL3 107cos 12 9 5 压缩弹簧的稳定性 圆柱螺旋弹簧承压时 如果弹簧自由高度 和中径 比例不当 会丧失稳定而无0H2D 法工作 为了保证压缩弹簧的稳定性 弹簧的高径比 不能太大 设计时应考虑0 b 控制高径比 b 值 当弹簧两端固定时 则应取 b 5 3 当弹簧一端固定时 另一端自由转 20 动时 就取 b 3 7 当两端均可自由转动时 应取 b 2 6 而本机构中的 b 3 43 5 3 满足稳定性的要求 故弹簧选取合理 结束语 在这段时间内 系统的运用了以前所学的知识 在 XXXX 院长的细致的指导下 我完 成了本次毕业设计 通过这次设计 使我对以前所学的知识有了一个更深的感悟 同时也 对自己的不足有了新的认识 我设计的旋切式苹果切片机 虽然是针对苹果而进行的设计 但也可以用到其它的相 关领域 其主要特点是效率较高 在设计的过程中 由于本人的知识和实际经验的缺乏 对实际工作过程的控制不够 未 能达到预期效果 各个部件都有一定的上升空间 加上其它方面的原因 使得本次设计还 有很大的改善空间 另外 本设计机构的市场价值还没有通过实际的考验 由于种种原因 使得本设计只 是停留在设计阶段而不能立即投放市场 21 致 谢 在几个月的努力下 本次毕业设计终于顺利完成 首先要感谢 XXXX 院长的耐心指导 他多次询问设计进程 并为我指点迷津 帮助我开拓研究思路 精心点拨 热忱鼓励 通过这次毕业设计 我更加清楚的了解了自己在学习上那些方面不足 使我对产品设计 有了进一步了解 这次的毕业设计 是本人独立思考 研究及动手能力的一次非常好的锻 炼机会 通过这次设计 我觉得自己在各个方面的能力都有了很大的提高 在以后的学习 和生活中 我将会抓住每一个机会 努力提高自己 最后 再次对关心 帮助我的老师和同学表示衷心的感谢 他们严谨细致 一丝不苟 的作风一直是我学习的榜样 他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪 在这里请接受我最真诚的谢意 22 参考文献 1 徐灏 机械设计手册第 3 卷 北京 机械工业出版社 1992 年 21 235 2 戈振扬 余扬 脱水蜜菠萝切片方法的研究 J 云南农业大学学报 1990 04 3 谢中生 国外切片机发展述评 电子工业部第45研究所 1996 3 4 屠用利 罐藏果蔬原料处理设备 三 J 食品工业 1985 02 5 方大千 电动机速查速算手册 M 中国水利水电出版社 2004 年 99 101 6 陈立周等 机械设计 原书第二版 M 北京 机械工业出版社 2002 年 68 70 7 姜雪鹰 冯小氟 计算机控制螺旋切片机的设计 J 机械设计与制造 1995 04 8 李仕坦 鲜菇切片机闻世 J 食用菌 2003 02 9 手电动两用蔬菜切丝切片机 J 农村新技术 2010 20 10 王先逵 机械制造工艺学 M 机械工业出版社 2006 年 26 28 11 罗仓学 杨秀芳 刘萍 冻干果蔬脆片制作工艺 J 应用科技 1998 10 12 罐头工业手册 专业没备与建厂设计 1980 5第五分册北京 中国轻工业出版社 1986 13 朱海强 QP 320型鲜姜切片机研制 J 特色农业化 2009 3 14 梁仁和 QP内圆切片机系统设计和实现 硕士学位论文 20071001 15 张玮琪 切片机电气故障的检修与维护 电子工业专用设备 2004 8 69 71 16 罗怀民 微型PLc在切片机中的应用 电子工业专用设备 2005 126 61 63 17 王明权 郭强生 黄克飞 QP 509型自动内圆切片机 电子工业专用设备1994 23 3 18 程玉来 山楂切片机的研制 农业工程学报 1996 3 19 董淑炎 苹果小食品加工 农产品加工 2011 9 20 何天明 苹果生产现状的调查与思考 农垦科技 2011 4 21 张国秀 旋转式切片机的改进及至于试验材料 安徽农业科学 2010 38 4 22 朱海强 QP 320 型鲜姜切片机的研制 J 农机化 2009 03 23 黄平 常用机械零件及机构图册 M 上海科学技术出版社 1979 年 20 21 24 戈振扬 菠萝切片机 J 食品与机械 1990 04 23
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