多功能切片机毕业设计说明书(共41页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 多功能蔬菜切片机设计 学号： ： 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 系主任： 一、主要容及基本要求 （1）将质地较硬的蔬菜切成片状。切刀工作阻力约100N。 （2）直动式切刀每分钟往复次数为300;旋转式切刀转速150r/min。行程速比系数K=1。（3）主执行机构的最小传动角不小于，辅助传动机构的许用压力角。机器运转的不均匀系数为0.05。电动机功率储备系数为1.5。（4）要求机器运行平稳，切片均匀。物料切片厚度及生产率可调。（5）分析多功能蔬菜切片机设计工作原理和技术要求及构思方案，并进行多方案对比分析。（6）

2、完成多功能蔬菜切片机设计传动系统的设计、执行机构设计和结构设计；主要零部件的受力分析和强度计算。绘制所设计方案的机构运动简图。绘制多功能蔬菜切片机的装配图及主要的零件图。要求图纸工作量2.5A0图纸以上（AutoCAD绘图）。 （7）设计说明书一份，电子文档一份。 （8）英文文献翻译（含原文）。要求：原文5000个单词以上，中文翻译要求通顺。 二、重点研究的问题（1）多功能蔬菜切片机总体方案设计（含切刀机构、夹持机构和输送机构等）。 （2）多功能蔬菜切片机传动系统的设计。 （3）主执行机构设计（多功能蔬菜切片机构选型及尺寸确定）及其结构设计。 毕业论文（设计）评阅表学号 专业 机械设计制造及其

3、自动化 毕业论文（设计）题目： 多功能蔬菜切片机设计 评价项目评 价 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是

4、否规；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价 该同学所完成的多功能蔬菜切片机的设计基本原理正确，传动系统设计合理。毕业设计说明书的论述合理，设计计算方确，格式符合要求。所绘制的装配图与零件图错误较少，基本达到工程图的要求。整个毕业设计工作体现了学科教学计划的基本要求，所完成的工作达到了本科毕业设计要求，推荐成绩为“中等”，可参与答辩。 评阅人： 2014年 月 日 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： ： 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 页 图 表 8 论文（设计）题目： 多功能蔬菜切片机设计 容提要： 多

5、功能蔬菜切片机的设计目的是把大块的质地较硬的蔬菜瓜果，实施切片切块的一款机器，它能实现自动进料，自动出料，并能通过控制plc程序从而实现不同厚度蔬菜切片的功能。 本人设计的多功能蔬菜切片机，是利用电机为动力来源，依次通过两级皮带减速和一级齿轮减速，达到减速增加力矩的目的，从而实现每分钟150次切削蔬菜的目的。本机器是通过切削执行轴上的凸轮接通和断开机械开关，从而把电信号传递到plc，用plc发出脉冲信号，控制步进电机的进给，不仅不会打刀，还能良好的控制切削蔬菜的厚度。多功能蔬菜切片机的进料槽设计是采用v型槽方式，这种方式能限制大块蔬菜（例如红薯，马铃薯，莲藕，黄瓜等蔬菜）四个自由度，保证良好的

6、切削。 本机器量身打造了出料槽，蔬菜被切成片以后，立即进入收集斗，即可进行下一步深加工，本机器还设计了切刀的防护罩，避免工作人员被刀划伤，是很符合人体工程学的一项设计。 目 录 2.2.5齿轮传动设计 2.2.6 机架的设计.11第4章 基于UG的实体设计概述.23致.25附录一.26附录二.30专心-专注-专业多功能蔬菜切片机摘要：多功能蔬菜切片机是主要是通过驱动装置，传动装置来实现进料以及对瓜果蔬菜进行进行切片，实现了能够进料和出料，厚度可调的功能的装置。多功能蔬菜切片机的创新设计的目的是按照设计题目的要求，设计可完成一定动作的切片机，完成理论方案的设计。然后对手动瓜果蔬菜切片机的基本结构

7、进行分析，清楚设计多功能蔬菜切片机主要技术关键，主要是步进送料装置和传动装置的机构设计，明确切片的原理，并对切片的厚度进行可控制性的调整设计。最后使用UG软件对手动瓜果蔬菜切片机进行三维造型，模拟运动仿真，进行动画演示过程,并生成总装图和部装及部分重要零件图。本文主要对多功能蔬菜切片机的设计进行说明。关键词：切片机 ；凸轮；齿轮传动；步进送料；驱动装置；传动装置；厚度调整。Multifunctionalvegetable slicerAbstract：Multifunction vegetable slicer is mainly through the drive means to real

8、ize the transmission of the feed and sliced fruits and vegetables, the apparatus can achieve a feed and discharge, the thickness of the adjustable functions. The purpose multifunction vegetable slicer innovative design is based on a design requirements, designed to complete certain actions slicer, c

9、omplete the design theory of the program. The basic structure of the fruit and vegetable slicer manual analysis clearly primarily designed multifunction key technologies vegetable slicer, the feeding means is a stepping main transmission mechanism and the design principle of the specific slice, and

10、the slice thickness can be controllability adjust the design. Finally, the use of UG software manual slicer of fruits and vegetables for three-dimensional modeling, simulation motion simulation, carried out animation process and generate assembly plans and the Ministry of wear and some important par

11、ts diagram. This paper focuses on the design of multi-purpose vegetable slicer explained.Keyword：Slicer; Cam; gear; stepping feeding; drive; transmission; thickness adjustment.第一章 概述1.1食品机械与设备主要包括的容食品机械与设备的容主要包括：输送机械与设备、清洗和原料预处理机械与设备、搅拌及均质机械与设备、原料及半成品的热处理机械与设备、真空浓缩设备、干燥机械与设备、排气及杀菌机械与设备等。1.2市场上已出现的切片

12、机1.2.1、制浆造纸行业：一般形式有刀盘式切片机，鼓式切片机，螺旋切片机等。刀盘式切片机由刀盘、机壳、喂料槽以及传动装置等部分组成。沉重的刀盘还起到飞轮的作用，稳定切片过程。刀片沿盘面辐射状安装，并突出mm左右，原木通过溜槽喂入转盘的一侧，刀片与原木轴线成一定角度进行切片，处理量为290m3SUB/h,通常情况下木片长度24mm,刀盘直径3360mm,刀盘转速249rpm,刀盘上安装有16只刀片,由台马达带动，总功率为4315kw,马达速度为25rps。1.2.2、制作细胞或组织切片行业：用于光学显微镜的有旋转式和滑走式切片机。用于电子显微镜的有超薄切片机，使用玻璃刀或钻石刀制作超薄切片。材

13、料的装置有机械推进式和热膨胀式。用于冷冻切片法的有冷冻切片机、低温恒温器、冷冻超薄切片机。用于徒手切片的有圆筒切片机。1.2.3、肉片加工行业：羊肉、肥牛切片机：该款切片机的刀片采用了进口合金钢材料，可适应高速度、大批次肉片的加工；肉片厚薄自动可调，并与进料机构精巧配合，使之可根据所需肉片厚度自动控制推进速度；工作平台完全由尼龙板制做，可防止肉卷融化，既高档又保证了卫生要求。尤其值得一提的是，从该切片机出来的成品肉片可自然成细卷，而且无需解冻立即包装，非常方便。1.2.4、蔬果加工行业：多功能切丝切片机，由重力棒、进料筒、转盘、切刀、切丝刀、机架、底座、轴、支撑轮，动力装置等组成，切刀和切丝刀

14、安装在转盘上，转盘在动力装置作用下做旋转运动，转盘上的切刀和切丝刀将原料切割成片或丝，主要用于土豆、萝卜、芥菜、瓜果、酸菜、白菜，肉类的片、丝加工，具有结构简单、使用安全、操作方便、加工效率高等优点，适合于个人经商使用。1.3切片机使用要求1.3.1、肉片、蔬果加工行业1.切片机只能用于切适于本切片机切片围的物体。2.使用前在断电情况下清理刀片和工作台。 3.接通电源、试机，确定能够设备正常工作后关机待用。 4.若冷冻原料切片之前要解冻（去掉原料上的冰层）。 5.使用过程中严禁用手和其他工具接触圆盘和刀片。 6.放好原料调节好出片厚度，开机、推动离合器。 7.推送原料时不宜用力过猛。 8.关机

15、、拔掉电源线，出片尺度掉到零点，彻底清理机器整体，严禁用水冲刷机体。 9.每周检查机油一次，油标低于规定尺度及时加油。1.4本设计研究容1.4.1、目标根据要求，设计一个能够实现切片厚度均匀且能调整切片厚度，安全可靠，提高工作效率，适合各种瓜果类蔬菜的自动切片机的合理方案，并运用三维软件建立该机器的模型，实现运动仿真。1.4.2、多功能蔬菜切片机的设计要求1、 要确保机械的切实可行性；2、要贴近生活，做到在生活中切切实实用得到，有必要用；3、要贴近一些时代主题，尽量做到低能高效；4、能够提高工作的效率；5、 要确保机械的安全性，设计要符合人体工程学；6、 可以调节切片的厚度，从而实现切块，切丁

16、等目的；1.4.3 多功能蔬菜切片机应满足的基本要求 多功能蔬菜切片机应满足的要求有以下几个方面： 1、具有预定功能的要求 所设计制造的多功能蔬菜切片机必须实现预定的解决生产或生活问题的功能，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 在多功能蔬菜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。简单地讲

17、，安全就是指多功能蔬菜切片机本身的工作安全及使用者的安全，特别是使用者手的安全。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 简单地讲，可靠性就是多功能蔬菜切片机在使用中性能的稳定性，它是多功能蔬菜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 多功能蔬菜切片机是一种给生活带来方便的机械产品。在设计多功能蔬菜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；多功能蔬菜切片机的噪声要小；防止污染等。此外，对有些机器还有一些特殊要求，如建筑机械要便于拆装和搬运、交通机

18、械要重量轻等。设计多功能蔬菜切片机时，在满足基本要求的前提下还要满足这些特殊要求，以提高机器的使用性能和保证机器的工作质量。 第二章 切片机原理方案构思和拟定2.1 方案的构思根据多功能蔬菜切片机的设计目标和要求，首先要考虑刀片的运动方式，以及采用何种机构带动刀片运动。采用何种传动装置使蔬菜传递到刀具下完成切片工作，最主要的是如何通过一个力带动两个机构同时运动。以及如何控制切片的厚度，如何让切片顺利排出机器，如何限制被切物的大围移动所导致的无确切片。综合考虑，经过研究出两种切片方式为备选切片方式：方案一：采用周转式切片方式，这种切片方式通过刀具的圆周循环运动，进行切片，但是这种方式要求提供比较

19、大的力矩给刀片，刀具的接头部位，要设计的刚度要求高。优点是结构简单，易于拆装和维护。方案二：采用双曲柄滑块机构，这种切片方式切削力度比较均匀，是实现刀具的往复运动，但是结构较为复杂，不利于拆装和维护。最后通过综合考虑，选定方式一，设定结构图如2-1所示：图2-1 周转式切片方案示意图2.2 方案的设计进料槽方案的设计，首先根据蔬菜的形状大小，设计进料槽，进料槽必须满足大多数蔬菜的进料方式，且不会出现卡死的情况，因此设计成v型进料槽是比较合理的。由于蔬菜处于加工位置时，要限制住蔬菜的自由度，因此，专门设计了一个刀槽，这样，切菜的时候就不会出现蔬菜翻转的现象。切菜方案的设计，采用240mm的刀长，

20、能满足大多数蔬菜的切菜能力，且刀柄部位加强，以防止断刀，刀柄用螺钉紧固在刀盘上，四个螺钉，限制刀具的位置。2.2.1进料装置本机构采用自动可调节的自动进料方式，如图2-2所示，它主要由以下零部件构成：图2-2 驱动装置示意图1、凸轮和机械开关：凸轮是安装于输出轴端的，他的作用是相当于计数的作用，和机械开关配合，当刀具的刀位处于非切削位置时凸轮顶起，机械开关接通，并把电信号送入plc中。2、Plc：从机械开关接收信号，经过处理，把输出信号传入步进电机，控制步进电机的转角；同时对输出信号计数，当一个周期完成，输出回转信号，使齿条回位。3、步进电机：是进料机构的动力源，输出轴接小齿轮。4、电机安装板

21、：用来安装步进电机。5、小齿轮和齿条机构：把齿轮的旋转运动转化成齿条的直线运动。6、V型滑块机构：和入料槽配合，把料往前顶。2.2.2传动装置1带传动带传动是一种应用很广泛的机械传动。带传动由主动轮、从动轮和适度紧在两轮上的封闭环形传动带组成。它是利用传动带作为中间的挠性件，依靠传动带与带轮之间的摩擦力来传递运动的，主动轴的动力通过挠性传动带传递给从动轴。其优点是：（1）能缓和载荷冲击；（2）运行平稳无噪声；（3）制造和安装精度不像啮合传动那样严格；（4）过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏；（5）可增加带长以适应中心距较大的工作条件；其缺点是：（1）有弹性滑动，使传动效率降低

22、并且不能保持准确的传动比；（2）传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大；（3）带的寿命较短。2链传动链传动是由闭合的挠性环形链条和主、从动链轮所组成的，链轮是有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。链传动是属于带有中间挠性件的啮合传动。其优点是：与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比，作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动的结构较为紧凑。链传动能在高温及油污恶劣环境中工作。与齿轮传动相比，链传动较易安装，成本较低；在远距离传动时，其结构要比齿轮传动轻便得多。其缺点是：在两平行轴间只能用于同向回转的传动；运转时不能保持恒定

23、的瞬时传动比；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。3齿轮传动齿轮传动是现代机械中广泛应用的一种传动形式，它主要用来传递空间任意两轴之间的运动和动力，并可改变转动速度和传动方向。其优点是：齿轮传动和其他形式的机械传动相比较，传递的功率和圆周速度围大，传动效率高，能保证恒定的传动比，工作平稳、安全可靠且使用寿命长，结构紧凑。其缺点是：制造和安装精度要求高，因而成本也较高，并且不宜用于轴间距离较大的传动。4蜗杆传动蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动与动力。它由蜗杆与蜗轮组成，一般蜗杆主动，蜗轮从动，作减速运动。在少数机械中，蜗轮主动蜗杆从动，作减速运动。其优点是：（1）传动比较大，结构紧凑

24、；（2）传动平稳噪声低；（3）可具自锁性其缺点是：因为蜗杆蜗轮在啮合处有较大的相对滑动，因而磨损大，发热量大，效率低。为减少蜗杆传动啮合处的摩擦和磨损，控制发热和防止胶合，蜗轮常采用青铜材料制造，因而成本增高。通过对带传动，链传动，齿轮传动和蜗杆传动工作方式和优缺点的比较以及本课题的设计要求，选取带传动和齿轮传动。如图2-3所示。 图2-3 传动机构示意图2.2.3电机的选型根据设计要求，要求刀具每分钟切片300次，根据此要求及其传动比得：总的传动比：I=I1*I2=32.14选定电机型号为Y80M2-4，其额定功率为0.75kw，经核算，能够满足设计要求，此电机的额定转速为2880r/min

25、。核算：电机转速q=2880r/min， 总传动比I=32.14, 刀具切片q1=1440/32.14*2=45*2=90次/min大致能够满足设计要求。2.2.4带传动设计本机器采用两级带传动设计，每级带传动比一定：1、第一级带传动： D1=50； D2=150;传动比i1=D2/D1=150/50=3中心距a1=287小带轮包角为：142大于120，满足带传动要求。2、第一级带传动： D1=50； D2=150;传动比i2=D2/D1=150/50=3中心距a1=221小带轮包角为：135大于120，满足带传动要求。带传动总传动比I1=i1*i2=3*3=92.2.5齿轮传动设计 采用圆柱

26、直齿轮传动，为了保证齿轮齿面强度，选定齿轮模数m=4。小齿轮齿数：z1=14； 小齿轮分度圆直径d1=14*4=56。大齿轮齿数：z2=50； 大齿轮分度圆直径d2=50*4=200.传动比I2=z2/z1=3.572.2.6 机架的设计按照自下而上的建模方法，把所有的功能部件设计布局完成以后，再依据各部件的安装位置，设计出机架，要求能够平稳的支持整个机器运行。如图2-4所示。 图2-4机架的设计 第三章 动力传动部件的校核31 齿轮的计算和校核3.1.1 齿轮材料处理工艺及制造工艺的选定 齿轮选用的材料均为40Cr,调质处理，硬度约为HBS 262293试验齿轮齿面疲劳极限如下：=650 =

27、220 齿轮的加工为插齿，精度为7级。3.1.2 确定各主要参数 由于属于低速传动，采用齿形角=，直齿轮传动，精度为6级，为提高承载能力，采用直齿轮传动。3.1.3 传动比由于对转速没有太严格的要求，只需实现传动，故取i=13.1.4 齿轮模数m模数m由强度计算或结构设计确定 （3.1）式中， 综合系数，齿轮为7级精度等级冲击取=1.62.6，8级精度等级中等冲击取=2.53.9，冲击较大、或不变位时取较大值。 主动轮的齿形系数 主动轮的传动转矩 （3.2） 额定功率， 齿轮转数（一般为第一级即电机转数）， 实验齿轮的弯曲疲劳极限，按MQ级中等质量要求选取 齿宽系数，齿宽b与小齿轮分度圆直径的

28、比值。将数代入(4.2)得: 则 取圆整 =2.53.1.5 齿轮接触疲劳强度计算齿轮分度圆直径，由下边公式 （3.2）式中，齿宽系数 查表，考虑传递功率不是很大=0.28齿轮齿数 取=28齿数比 =1齿轮转矩 =1.96载荷系数 使用系数，查表取=1动载系数，查表取=1.2齿间载荷系数，由表取1.1齿间载荷分布系数，查表取1.1载荷系数 =11.21.11.1=1.45材料弹性系数 查表取=189.8节点区域系数 查图取 =2.5重合度系数 由推荐值0.850.92 ，则=0.87将数带入（4.2）得： = =27.5 齿轮模数 =27.5/28=1，取=2.5齿轮轮分度圆直径 =2.528

29、=70 标准中心距 =2.5（28+28）/2=70 齿宽 =0.2870=19.6 圆整为20 3.1.6 齿轮强度校核）齿面接触疲劳强度计算接触应力 = （3.3）由公式（4.3）得齿面接触应力的基本值： = =2.36189.80.751 =567.85 式中,端面分度圆上的名义切向力，取 =2000 N b工作齿宽， 取b =20 齿轮分度圆直径，取 =70 u齿数比，u =/ =28/28 =1 节点区域系数，取 =2.36 =0，查相关图，取 =2.21 弹性系数，查表取 =189.8 重合度系数，查图取 =0.75 螺旋角系数，直齿 =0，取 =1，由公式（4.3）得接触应力：

30、= = 567.85 = 775.79 式中， 使用系数，中等冲击，查表 取 =1.25 动载系数，6级精度，查表 取 =1.01 计算接触强度的齿向载荷分布系数，取 =1.12 计算接触强度的齿间载荷分布系数，取 =1 计算接触强度的行星轮间载荷不均衡系数,查表取 =1.2 计算齿面接触应力的基本值，许用接触应力 = （3.4） 式中，试验齿轮的接触疲劳极限，取 =1400 ； 计算接触强度的最小安全系数，取 =1.25； 计算接触强度的寿命系数，取 =1.03；润滑油系数，取 =1.06；工作硬化系数， =1.1；速度系数，取 =0.90；粗糙度系数，取 =0.95；尺寸系数，取 =1；则

31、 = =1160.5 故 =20.64mm初选径为d=10mm 因为=0.5 所以D=30mm。3.2.2 轴的校核计算轴的校核计算首先做出轴的计算简图，弯矩图，扭矩图，然后进行轴的强度校核即可。由于本空心轴是水平放置，靠它传递扭矩，少量的弯矩可忽略不计，故只需对其扭矩进行校核便可。空心轴所受扭矩图如图3.1所示。图3.1 空心轴扭矩图扭转切应力计算公式： （3.10）式中， -截面的剪切应力 T截面处得扭矩 -危险截面的抗扭截面系数对于空心轴： 查表得到45号钢=0.3675 =55000 h3.4.2 转盘处单向推力球轴承的寿命的校核此单向轴承推力球轴承其主要参数为: d =12 D =2

32、6 B =9 Cr =10.2同理由于该轴承只是承受轴向力，所以P = =150 N =360 r/min由公式（4.13）可得： = =59.4 h =55000 h由以上的计算可知，各轴承的寿命符合要求。其他几对轴承承受的力相对较小，肯定满足寿命的要求，校核省略。第4章 基于UG的实体设计概述4.1 UG实体设计概述UG实体设计是由北航海尔软件通过国际合作研发的具有国际先进水平的三维设计软件，它使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制，不论是经验丰富的专业人员，还是刚接触CAXA实体设计的初学者，CAXA实体设计都能提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境，具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能，使设计更快，并获得更高的交互性能，真正使得实体设计做到了简单易用。采用UG实体设计软件进行设计具有以下优点：