紅薯切片機(jī)的設(shè)計(jì)

紅薯切片機(jī)的設(shè)計(jì),紅薯,切片機(jī),設(shè)計(jì) 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 紅薯切片機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 張海濤 學(xué) 號(hào) 8011212239 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)2班 指導(dǎo)老師 孟煒 日 期 2016 .05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 前 言 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，食品機(jī)械技術(shù)也得到了大規(guī)模的應(yīng)用。紅薯具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和很好的味道，很多人們喜歡吃。隨著人們的生活水平越來(lái)越高，對(duì)紅薯的食用要求也越來(lái)越高。例如在食用紅薯的時(shí)候要將其切成片，因而切片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。本文所設(shè)計(jì)的紅薯切片機(jī)是一種體積比較小、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。適用于家庭、餐廳、小作坊的小型農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械。紅薯切片機(jī)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，其中主要包括總體方案的確定，各部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，總裝與部裝圖紙以及各零件的圖紙。完成了全部設(shè)計(jì)后，對(duì)切片機(jī)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，指出它的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)之處，以及存在的一些不足，并提出了一些改進(jìn)的措施。 關(guān)健詞：切片機(jī)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)過(guò)程 目 錄 1工程概況 1 1.1 研究的目的和意義 1 1.2 國(guó)外切片概況 1 1.3 國(guó)內(nèi)切片概況 1 2 紅薯切片機(jī)總體方案的確定 2 2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理 2 2.2 機(jī)構(gòu)的組成部分及特點(diǎn) 2 3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、零部件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算 3 3.1 動(dòng)力計(jì)算 3 3.2 帶的設(shè)計(jì)及計(jì)算 6 3.3 軸的選擇 10 3.4 軸承的選擇和校核 13 3.5 鍵的選擇和校核 14 4. 刀盤總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 5 入料斗的設(shè)計(jì)及葉輪的設(shè)計(jì) 16 6 機(jī)架的設(shè)計(jì) 17 6.1 機(jī)架設(shè)計(jì)要求 17 6.2 機(jī)架材料的選用及壁厚選擇 17 6.3 機(jī)架整體設(shè)計(jì) 17 7 機(jī)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 結(jié) 論 19 致 謝 20 參考文獻(xiàn) 21 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1工程概況 1.1 研究的目的和意義 隨著現(xiàn)在的快餐業(yè)迅速崛起，對(duì)紅薯莖塊的需求越來(lái)越多。像土豆薯?xiàng)l、薯片等 休閑食品的消費(fèi)急劇增長(zhǎng)。這給莖塊食物的加工帶來(lái)了勃勃生機(jī)與活力。在莖塊作物的加工過(guò)程中需將其切成片。因此切片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 現(xiàn)在市場(chǎng)上，切片機(jī)械己經(jīng)比較常見(jiàn)了，但是這些機(jī)械只適合產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，而沒(méi)有適合農(nóng)民作坊生產(chǎn)的切片機(jī)器；另外市場(chǎng)上的這些機(jī)械對(duì)切片物體的尺寸有著嚴(yán)格要求，不太適合塊莖類蔬菜。因此根據(jù)市場(chǎng)需求，對(duì)塊莖類疏菜紅薯、土豆等，進(jìn)行切片，而且要求切片、大小厚度一致、均勻，效率要比較高，這些要求超出了手工的要求，加之一些營(yíng)養(yǎng)成分較高的新鮮蔬菜不易保存，需進(jìn)行加工保存，所以更需一種能切片的小型機(jī)器。該機(jī)器能滿足切片大小厚度一致、均勻，效率較高，提高了勞動(dòng)效率，改善了勞動(dòng)質(zhì)量，讓人從切片勞動(dòng)中解放出來(lái)，這樣既減輕了農(nóng)民在加工中的勞動(dòng)強(qiáng)度，也增加了農(nóng)民的收入，有利于機(jī)械化在農(nóng)村的發(fā)展。 1.2 國(guó)外切片概況 目前，國(guó)內(nèi)外已有一些產(chǎn)家研制和生產(chǎn)了此種機(jī)器。在國(guó)外的公司，如:美國(guó)的哈克遜公司生產(chǎn)了BIZERBA SE12、FAC F300半自動(dòng)切片機(jī)，BIZERBA SE12D自動(dòng)切片機(jī):意大利碧佳 ES25、ES30斜刀式切片機(jī):韓國(guó)的地質(zhì)公司的肉類切片機(jī)。瑞士Meyer-Burger AG公司的TS系列機(jī)，日本Tokyo Semitsu 株式會(huì)社的TSK（若干）系列機(jī)， 日本Okamoto Machine 株式會(huì)社的ASM系列機(jī)， 美國(guó)STC公司的STC系列機(jī)等。我國(guó)的切片的研究開(kāi)發(fā)方面雖然已有30年的歷史，近幾年來(lái)切片機(jī)的研制發(fā)展也非常迅速，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比目前仍然有一定的距離。但我國(guó)的切片機(jī)方面仍然沒(méi)有根本性突破。 1.3 國(guó)內(nèi)切片概況 在國(guó)內(nèi)的公司有:馬鞍山華寶機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的落地式切片、北京雅寶食品機(jī)械廠生產(chǎn)QR-300型自動(dòng)切片機(jī)、沈陽(yáng)清寶食品機(jī)械有限公司生產(chǎn)的CWS-350A。山東省諸城市大洋食品機(jī)械廠的大洋牌土豆切片機(jī)有400型、600型、江陰鑫達(dá)藥化機(jī)械的中藥切片機(jī)等。這些機(jī)器的特點(diǎn)是生產(chǎn)率大，速度快，適合于大型的場(chǎng)合。價(jià)格比較貴，對(duì)于農(nóng)民的作坊生產(chǎn)來(lái)說(shuō)不適合。 2 紅薯切片機(jī)總體方案的確定 2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理 2.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求及適用面來(lái)確定切片機(jī)的形式：本設(shè)計(jì)中我采用臥式切片機(jī)， 因?yàn)榕P式切片機(jī)的裝料和卸料都比較容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維修便易，而且臥式相對(duì)立式工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)小，有益于機(jī)械的正常工作，是非常適合作坊的機(jī)械。臥式切片機(jī)有電機(jī)、旋轉(zhuǎn)刀盤、皮帶傳動(dòng)裝置以及輸入輸出物料裝置等組成。 本機(jī)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。 切片的厚度一致性高，損耗低。 切削種類多，能對(duì)土豆、紅薯、洋蔥等進(jìn)行切削。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。 2.1.2 工作原理及工作條件 臥式切片機(jī)采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，皮帶輪傳動(dòng)減速裝置帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的末端接一旋轉(zhuǎn)刀盤，刀盤上的刀片隨著刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，把紅薯切成片。切片的厚度由刀與刀盤間的墊片厚度在控制。 如圖所示： 1-刀盤 2-傳動(dòng)軸 3-皮帶以及皮帶輪 4-電動(dòng)機(jī) 圖2-1 紅薯切片機(jī)原理圖 2.2 機(jī)構(gòu)的組成部分及特點(diǎn) 2.2.1 電動(dòng)機(jī) 由于臥式切片機(jī)的生產(chǎn)效率為500kg/h,所以選擇的電動(dòng)機(jī)為YB132S1-2,其額定功率為5.22KW，同步轉(zhuǎn)速 n=2000/min(選定計(jì)算過(guò)程見(jiàn)后面 ). 2.2.2 皮帶傳動(dòng)裝置 切片機(jī)選擇V帶輪作為傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)比為4。 軸采用45號(hào)鋼，軸的固定選用深溝球軸承 3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、零部件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算 3.1 動(dòng)力計(jì)算 3.1.1 主要參數(shù) 刀盤直徑:根據(jù)紅薯的外型尺寸，切片時(shí)所需的速度、生產(chǎn)率等條件，確定刀盤直徑為300mm 切削力:由資料查得到刀片單位長(zhǎng)度承受的切削力至少為0.3 kg/mm.下面是直刃刀片和圓弧刃刀片在切削中受力的對(duì)比，從而選擇刀片。 直刃刀片和圓弧刃刀片在切削中受力數(shù)據(jù)資料如下: 對(duì)直刃刀片而言直刃刀片在切削中的受力數(shù)據(jù)如下表： 編號(hào) 項(xiàng)目 切削面積 切削阻力 平均切削阻力 切削長(zhǎng)度 平均切削阻力 cm2 kg kg/cm2 mm kg/mm 1 順行 2.4×1.3 2.2 0.705 24 0.092 逆行 1.4×0.6 5 5.952 14 0.375 2 順行 1.6×0.8 2 0.694 16 0.125 逆行 1.4×0.6 2 1.786 15 0.133 3 順行 0.7×1.3 2 2.198 13 0.667 逆行 1.0×0.5 1.5 3 10 0.15 4 順行 1.9×1.2 3 1.316 9 0.158 逆行 0.7×0.6 3.5 8.333 7 0.5 5 順行 1.9×0.8 1.5 0.987 19 0.79 逆行 0.9×0.8 3 4.167 9 0.333 6 順行 1.2×0.7 2 1.681 12 0.167 逆行 1.2×0.6 2 2.778 12 0.167 平均 2.799 0.258 表3-1 直刃刀片分析 表3-2 圓刃刀片分析 編號(hào) 項(xiàng)目 切削面積 切削阻力 cm2 kg 平均切削阻力 切削長(zhǎng)度 平均切削阻力 kg/cm2 mm kg/mm 1 順行 2.4×0.5 1.5 逆行 1.4×0.6 2.5 2 順行 1.5×0.7 2 逆行 1.4×0.8 1.5 1.905 16 0.133 1.339 15 0.107 3 順行 1.7×0.3 1.5 0.629 13 0.088 逆行 1.0×0.5 1 2 10 0.1 4 順行 1.8×0.7 2.5 1.984 9 0.139 逆行 0.7×0.6 2 8.477 7 0.286 5 順行 1.8×0.2 1 0.455 19 0.056 逆行 0.9×0.8 2 2.778 9 0.222 6 順行 1.9×0.1 2 0.887 12 0.05 逆行 1.2×0.6 1.5 2.083 12 0.125 平均 1.92 0.133 以上兩表可以看出圓刃刀片要比直刃刀片省力50%左右，所以本設(shè)計(jì)采用圓刃刀片，材料選用45鋼。 3.1.2 紅薯在料斗、刀片間被切削的受力分析 紅薯在切削時(shí)的受力情況示意圖 1-刀盤 2-紅薯 3-料斗壁 圖3-1 紅薯受力分析圖 紅薯在切削時(shí)，刀片給紅薯一切削力P，同時(shí)入料斗也給紅薯一反力N,N分解為水平分力N1.和垂直分力N2，形成一對(duì)力矩M1=N2L2,M2 =N1L1，要使紅薯不跳動(dòng),不轉(zhuǎn)動(dòng)，保持平衡則需PL2=MI+M2。方向相反。 由小時(shí)生產(chǎn)效率500kg/h 來(lái)確定轉(zhuǎn)速n (1) 取L=0.5，P=1.033×10×0.001來(lái)確定n，則Z是料斗中出現(xiàn)的刀片數(shù)量； L是切片厚度； Q是該設(shè)備的生產(chǎn)率；s K1是刀片利用率； K2是刀盤的不旋空概率； 因此我們將轉(zhuǎn)速定為n=500rpm。 3.1.4 切削功耗P切 由前面得知，切削平均阻力P=0.3Kg/mm，則刀片在切削長(zhǎng)度內(nèi)承受的阻力矩積分得： 圖3-2 扭矩圖 (2) (3) 3.1.5 傳動(dòng)、摩擦等的功率損失 由機(jī)械設(shè)計(jì)上表可得 可知 總功率=0.96×0.97×0.97×0.96=0.9033 (4) =2.808÷0.9033=3.13Kw 因?yàn)榻?jīng)電動(dòng)機(jī)的傳輸功率,其利用率通常在60%—70%之間，故選用電動(dòng)機(jī)的額定功率0.6—0.7 P額，由此得到的額定功率是5.22Kw，我們選擇電動(dòng)機(jī)的功率為5.22Kw。 3.1.6 選擇電機(jī) 根據(jù)計(jì)算機(jī)算出來(lái)的額定功率，刀盤轉(zhuǎn)速以及該機(jī)使用的減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，選擇額定功率為5.22Kw。轉(zhuǎn)速在自身減速后為2000rpm、工作電壓為380V的電動(dòng)機(jī)。 3.1.7 切片可靠性的計(jì)算 為了使在切片過(guò)程中，物料的進(jìn)給都可靠，顯然要保證物料下落到擋板的時(shí)間t1要小于刀片間隙的時(shí)間t2?，F(xiàn)分析如下：假設(shè)物料道與物料的摩擦系數(shù)為0.4,送料道的傾斜角為45°則對(duì)物料進(jìn)行受力分析： (5) 所以 (6) 又 所以 計(jì)算作用在軸上的壓力Q (7) （包角：127°計(jì)算見(jiàn)后） 3.1.8求計(jì)算功率PC 因?yàn)椋?.22kW則由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-15可知選KA=1.2 則由公式 ： （8） 3.2 帶的設(shè)計(jì)及計(jì)算 可用普通V帶或窄V帶，現(xiàn)選普通V帶。 根據(jù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出為V帶為SPZ型帶。 3.2.1 求大小帶輪d2、d1基準(zhǔn)直徑 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中表13-9可知d1=50～71 mm，現(xiàn)在取小輪d1=63 mm 由公式： (9) 可得出。其中ε在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出為0.02 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-9取d2=252雖然n2略有增大，但其誤差小于5%，在允許的范圍內(nèi)，所以d2=250可以。 3.2.2 驗(yàn)算帶速V 由公式 （10） 則可以算出V帶的速度V==π63×2000/(60×1000)=8.12 m/s V帶的帶速度5～25 m/s的范圍內(nèi)，合適。 3.2.3 計(jì)算V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)由其中計(jì)算V帶公式： （11） 初步計(jì)算選取V帶的中心距a0 則可以得出a0=1.5(d1+d2)=1.5×(63+250)=248，現(xiàn)在取a0=248,由公式 （12） 可以得出中心距在其范圍內(nèi)，所以取a0=250可以。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)由式： (13) 可以得出帶長(zhǎng)為L(zhǎng)=2×250++=1026.3 mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表13-2選用V帶的型號(hào)，對(duì)Z型帶選用=1000 mm。再由其公式： (14) 可以確定V帶的中心距a=250—（1000-1026.6）/2=237 mm 3.2.4 驗(yàn)算小帶輪包角α1 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)由公式 180°-×60° （15） 可以得出 所以得出包角合適。 3.2.5 求V帶的根數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)由公式： Z= （16） 已知n1=2000 r/min ，d1=63 查表可以得出 P0=1.45 KW 由傳動(dòng)比i=4 查表13-5得 ?P0=0.45 KW 由α1=132.7° 查表13-7得 =0.87,查表13-2得KL=2.1,由此可得 Z=≈1.81 所以V帶取2根 3.2.6 求作用在帶輪軸上的壓力FQ 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1得出V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量q=0.07 kg/m由公式： F0= （17） 其中為功率，Z為v帶的根數(shù)，V為v帶的帶速， 可以得出F0=≈82.4 N 現(xiàn)在計(jì)算作用在帶輪上的壓力FQ ,由公式： FQ= （18） 可以得出FQ=402.5 N 3.2.7 V帶輪的設(shè)計(jì) V帶輪材料的選擇 設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求是：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為3.2以減少帶摩擦，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較均勻。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號(hào)為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)采用鑄鋼，小功率采用鑄鋁或塑料。考慮本設(shè)計(jì)的功率情況和轉(zhuǎn)速，本設(shè)計(jì)采用鑄鐵，材料牌號(hào)為HT200。 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) 鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：實(shí)心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。 V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為dd≤d（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)可采用實(shí)心式；當(dāng)dd≤300mm時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)dd≤300mm時(shí)，同時(shí)D1-d1≥100mm時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)dd＞300時(shí)可采用輪輻式 由5.3中的計(jì)算已知d1，d2： 主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑d1=63 mm 安裝軸帶輪軸的直徑d=25 mm ∵ dd≤d ∴小帶輪選用實(shí)心式 從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑d2=232 mm ∵ dd≤300mm ∴大帶輪選用腹板式 帶輪尺寸的設(shè)計(jì) V帶輪的輪槽與所選用的V帶的型號(hào)相對(duì)應(yīng)，此設(shè)計(jì)選的是SPZ帶，根據(jù)書上表格可直接得出 基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)下槽深度 槽間距 最小輪緣厚 帶輪寬度 帶輪的總長(zhǎng) 圖3-3 主動(dòng)輪 大V輪d=200mm小于350，所以采用腹板式。由其軸徑為35 mm. 基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)下槽深度 槽間距 最小輪緣厚 帶輪寬度 帶輪的總長(zhǎng) 圖3-4 從動(dòng)輪 輪槽工作表面的粗糙度為1.6或3.2，由于這兩個(gè)帶輪在切片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中起著非常重要的傳動(dòng)作用，所以兩個(gè)帶輪輪槽工作表面的粗糙度均取1.6。 3.3 軸的選擇 選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝，確定軸的結(jié)構(gòu)如圖3-5： 圖3-5 軸 3.3.1計(jì)算軸的最小直徑 軸的強(qiáng)度計(jì)算，由公式計(jì)算軸的最小直徑，由公式： （19） 得出 計(jì)算軸的輸出力矩T，由公式： （20） 可以得出 T =9550× 軸的輸出直徑顯然不大，且與輪盤和從動(dòng)輪的尺寸比列不協(xié)調(diào)，考慮到與鍵槽和電動(dòng)機(jī)的輸出直徑為35mm。已經(jīng)遠(yuǎn)大于, 所以取最小軸徑取35 mm。 3.3.2 軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定 軸的兩端分別與刀盤的從動(dòng)輪相連接，所以取d1-2=2d7-8=35 mm。帶輪及刀盤采用軸肩定位，且定位高度h>0.07d d2-3=d6-7=42 mm?？紤]此處軸徑，從軸承產(chǎn)品目錄中初步選定6209深溝球軸承軸承，其尺寸為d×D×B=45×85×19, 所以d3-4= d5-6=45mm。查手冊(cè)6209深溝球軸承軸承的軸肩高為4 mm，所以d4-5=53 mm 由刀盤的尺寸和從動(dòng)輪的尺寸確定L1-2=25 mm ,L2-8=35 mm。由軸承的尺寸，可以確定L3-4=L5-6=50 mm。有軸承端蓋的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)軸，確定軸承端蓋的總寬度為20，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，取L2-3=30,L6-7=50 mm。根據(jù)軸的總體尺寸，取L4-5=130 mm。 3.3.3 軸的校核 求軸上的載荷，首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。根據(jù)軸的計(jì)算圖，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。 圖3-6 軸的載荷分析圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出靠近大帶輪軸承上的截面為危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的危險(xiǎn)截面處的M、MH、MV。 選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表14-2,已經(jīng)算出軸的最小直徑為35 mm，扭矩為36 N.m 所以，可以計(jì)算出作用在軸上的力圓周力Ft： （21） 作用在刀片上的力徑向力Fr： （22） 可以得出Fr=166.2 N 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)和軸的機(jī)構(gòu)以及彎矩和扭矩圖中可以看出，受載荷最大的面是靠近大帶輪的軸承端面，因此求得此截面的彎矩扭矩如下表： 表3-3 截面的彎矩扭矩 載荷 平行于軸 垂直于軸 支反力F 1125 N N 彎矩M MH=34245N/mm 總彎矩 =63999 N/mm =35413 N/mm 扭矩T T2=131759.8 N.mm 3.3.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（15-5），以及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，計(jì)算軸的應(yīng)力,由公式： （23） 得出軸的應(yīng)力 前面已經(jīng)選定軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1可查得[σ-1]=60 ，所以計(jì)算出軸安全。 故該軸在此截面的右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本機(jī)無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此,軸的校驗(yàn)結(jié)束,軸的校驗(yàn)合。 3.4 軸承的選擇和校核 3.4.1 軸承的選擇 由于軸承主要承受的只有機(jī)體中的軸，刀盤，從動(dòng)輪的徑向力。故選用6209深溝球軸承軸承的主要參數(shù)：n=396r/min，預(yù)計(jì)壽命為8年，工作小時(shí)數(shù)L預(yù)計(jì)為24000小時(shí)。 3.4.2 軸承的校核 深溝球軸承一般是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。內(nèi)圈裝在軸上，外圈裝在機(jī)座和軸承座上。滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的材料應(yīng)具有高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性和沖擊性。一般用含鉻合金鋼制造。工作表面要磨削和拋光。與滑動(dòng)軸承相比，角接觸球軸承具有摩擦阻力小、起動(dòng)靈敏、效率高、能夠同時(shí)承受徑向和軸向的作用力等優(yōu)點(diǎn)。所以選擇深溝球軸承。 因該軸承受 和的作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷P。計(jì)算時(shí)用到的徑向系數(shù)X、軸向系數(shù)Y要根據(jù)Fa/C0r值查取，而C0r是軸承的徑向額定靜載荷，在軸承型號(hào)未選出前暫時(shí)不知道，故用試算法。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-11，暫取Fa/C0r=0.17，則e=0.5。 因Fr=288N，F(xiàn)a =166.2N，則Fa/Fr=0.57>e，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-11查得X=0.44，Y=1.4。 由公式 （24） P= 計(jì)算所需徑向基本額定動(dòng)載荷值，由公式： （25） =1.2（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-9得）； =1（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-8得，因工作溫度不高）； 是使用壽命，為24000h 所以： Cr=2910>2900 N C0r=1920 N 故6209深溝球軸承軸承軸承的Fa/C0r=288/1920=0.15與原估算接近，適用。 3.5 鍵的選擇和校核 4.6.1 鍵的選擇 均為一般聯(lián)接，可選用普通平鍵中的圓頭普通平鍵。 安裝刀盤處鍵的選擇： 此處軸的直徑d1=35 mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-1得鍵的截面尺寸為：寬度b=8 mm,高度h=7 mm,取鍵長(zhǎng)L=14 mm. 與皮帶輪聯(lián)接的鍵的選擇： 此處軸徑為d2=25 mm，同理選用鍵的寬度b=8 mm,高度h=7 mm,取鍵長(zhǎng)L=18 mm. 4.6.2鍵的校核 鍵、軸的材料都是鋼，鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-1得許用擠壓應(yīng) 鍵1的工作長(zhǎng)度l=L-b=14 -7 =7 mm,鍵與刀盤的接觸高度k=0.5h=3.5 mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)由公式： = （26） 得出為116 小于所以鍵1的強(qiáng)度合適。 鍵2的工作長(zhǎng)度l=L-b=25 -6 =19 mm，鍵與皮帶輪的接觸高度k=0.5h=3mm = （27） 得出為136 小于所以鍵1的強(qiáng)度合適 T——傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩N·m k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 l——鍵的工作長(zhǎng)度mm d——軸的直徑 4. 刀盤總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 刀盤總成是完成切削過(guò)程并且保證切削質(zhì)量的最重要部件；刀盤總成有刀盤、刀片、和調(diào)整墊片以及螺釘組成，通過(guò)調(diào)整墊片即可調(diào)整切片厚度。調(diào)整墊片有多塊，厚度均為1mm，不用調(diào)整墊片時(shí)，可以切5mm厚的片，用一塊墊片則可切6mm。根據(jù)要求，切削厚度為5mm，且刀片需要通過(guò)調(diào)節(jié)以保證切削厚度，所以刀片厚度應(yīng)稍大于切削厚度以嵌入刀座并可進(jìn)行調(diào)節(jié)，刀片厚度取5mm。 考慮到本設(shè)計(jì)的臥式切片機(jī)的切削物料以紅薯等作物為主，刀片的長(zhǎng)、寬應(yīng)接近作物的尺寸了。考慮到平帶是圓周運(yùn)動(dòng)，因此我設(shè)計(jì)在每隔一定的距離安裝一把刀片，有效的利用圓周運(yùn)動(dòng)，大大的提高工作效率。在整個(gè)刀座上裝有2把刀片，即在平帶運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，刀片切削2次。刀片的尺寸為長(zhǎng)取105mm，寬取53mm。，用鉚釘將刀片鉚上去。鉚釘?shù)拇笮∵x取：采用沉頭的型式，。 圖4-1 刀片 刀盤是鑄造而成，要求其質(zhì)量分布均勻，保證轉(zhuǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 5 入料斗的設(shè)計(jì)及葉輪的設(shè)計(jì) 入料斗是保證進(jìn)料順利，同時(shí)起定力刃的作用，根據(jù)本機(jī)構(gòu)的整體特點(diǎn)，入料斗設(shè)計(jì)成傾斜的矩形狀，這樣物料可以出重力自動(dòng)下滑，入料斗和葉輪之間的距離不能太大或太小，必須保證切片的厚度， 所以設(shè)計(jì)入料斗與刀盤之間的距離為100m m左右?，F(xiàn)考慮如何讓莖塊進(jìn)入料斗后能順利下滑，來(lái)完成切割工序，首先查表得到物料與物料之間的摩擦系數(shù)為0.4， 在分析莖塊在料斗中的受力情況。要讓莖塊能順利下滑，必須要求向向x軸的投影在x軸的正方向上， 那樣莖塊才能順利下滑，那么就必須要求ɑ>δ，斜坡角度的確定過(guò)程如下： 要想讓莖塊能順利下滑的話， 那么必須，也就是說(shuō)ɑ>δ時(shí)莖塊就能順利下滑， 得到，而， 所以取°，也就是說(shuō)料斗的傾斜角度 圖5-1 入料口 6 機(jī)架的設(shè)計(jì) 6.1 機(jī)架設(shè)計(jì)要求 機(jī)架起到在機(jī)器中支承或容納零、部件的作用，機(jī)架的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證以下三點(diǎn)： 足夠的強(qiáng)度和剛度； 形狀簡(jiǎn)單，便于制造； 便于在機(jī)架上安裝附件等。 絕定機(jī)架工作能力的主要準(zhǔn)則是剛度。在臥式切片機(jī)的中剛度決定著切片機(jī)的生產(chǎn)效率和切削精度。 強(qiáng)度是評(píng)定重載機(jī)架工作性能的基本準(zhǔn)則。機(jī)架的強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可能發(fā)生最大載荷或安全裝置所能傳遞的最大載荷來(lái)校核其靜強(qiáng)度。此外還要校核其疲勞強(qiáng)度。機(jī)架的強(qiáng)度和剛度都需要從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面來(lái)考慮。動(dòng)剛度是衡量機(jī)架抗震能力的指標(biāo)，而提高機(jī)架抗振能力應(yīng)從提高機(jī)架構(gòu)件的靜剛度，控制固有頻率，加大阻尼等方面著手。 機(jī)架受壓結(jié)構(gòu)及受壓彎結(jié)構(gòu)都存在失穩(wěn)問(wèn)題。有些構(gòu)件制成薄壁腹式也存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機(jī)架正常工作的基本條件。必須加以校核。 為了滿足穩(wěn)定切片和切削效率的要求，本設(shè)計(jì)的臥式切片機(jī)采用機(jī)座機(jī)箱鑄成一體使得整體的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、合理、穩(wěn)定，減少震動(dòng)。 6.2 機(jī)架材料的選用及壁厚選擇 鑄造機(jī)架常用材料： 鑄鐵：鑄鐵流動(dòng)性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件。鑄鐵的內(nèi)摩擦大、阻尼作用強(qiáng)，故動(dòng)態(tài)剛性好。另外還有切削性能好、價(jià)格便宜和易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。鑄鐵主要 有灰鑄鐵、球墨鑄鐵。 鑄造碳鋼：鑄鋼的彈性模量大，強(qiáng)度也比鑄鐵高，故用于受力較大的機(jī)架。由于鋼水流動(dòng)性差，在鑄型中凝固冷卻時(shí)體收縮和線收縮都較大，故不宜設(shè)計(jì)復(fù)雜形狀的鑄件。 鑄造鋁合金：鋁合金密度小、重量輕，通過(guò)熱處理強(qiáng)化，具有足夠高的強(qiáng)度、較好的塑性，良好的韌性。 材料的選用，主要是根據(jù)機(jī)架的使用要求。本設(shè)計(jì)中的離心式切片機(jī)的形狀較復(fù)雜。鑄鐵的鑄造性能好、價(jià)廉和吸振能力強(qiáng)，應(yīng)用也最廣。焊接機(jī)架具有制造周期短、重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于本設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了滿足支撐其它各零件的要求，本離心式切片機(jī)機(jī)架各零件零件采用HT200，整體選擇焊接的方式。壁厚選擇當(dāng)機(jī)架零件的外廓尺寸一定時(shí)，因而在滿足強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性等條件下，應(yīng)盡量選用最小的壁厚。 6.3 機(jī)架整體設(shè)計(jì) 機(jī)架整體應(yīng)起到固定及連接各零件的作用。機(jī)架由以下幾部分組成：支腿、底板、電機(jī)護(hù)罩、輸出滑板、機(jī)殼、刀片座、連接板、支板、連接板、固定箱、固定箱蓋。 7 機(jī)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 機(jī)體就是由機(jī)座和箱體焊接而成，材料為HT200,箱體的安裝傳動(dòng)軸的， 為了減少整個(gè)機(jī)體的重量，采用機(jī)座把箱體支撐起來(lái)， 再把箱體和箱蓋相連接，使得整體結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、合理、穩(wěn)定，減少震動(dòng)。 機(jī)座的下面安裝電機(jī)，將帶輪設(shè)置在機(jī)體外面，這樣方便調(diào)節(jié)比帶輪的松緊，檢查皮帶的安裝是否正確到位。 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 本機(jī)構(gòu)主要是針對(duì)中小型場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的， 它可以對(duì)多種莖塊類作物進(jìn)行工作，且有較高的生產(chǎn)效率。同時(shí)該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積比較小，重量比較輕，生產(chǎn)率處于大型機(jī)械與手工勞動(dòng)之間，適合勞動(dòng)作坊等小場(chǎng)合。 圖7-1 焊接圖 結(jié) 論 本機(jī)構(gòu)主要是針對(duì)中小型場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的,它可以對(duì)多種莖塊類作物進(jìn)行工作,且有較高的生產(chǎn)效率。 本機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容： 1切片機(jī)研究的目的、意義、國(guó)內(nèi)外研究的動(dòng)態(tài)； 2切片機(jī)總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算； 3 切片機(jī)傳動(dòng)方案的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算， 主要工作部件的設(shè)計(jì)； 4 切片機(jī)受力零件的強(qiáng)度或壽命校核計(jì)算；5 切片機(jī)裝置總圖、部件圖、零件工作圖的繪制。由于本設(shè)計(jì)因?yàn)閭€(gè)人知識(shí)有限，本切片機(jī)采用臥式刀盤，因此在切片的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)切片厚度不均勻的情況，還有就是本切片機(jī)占空間大。設(shè)計(jì)的切片機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。主要改進(jìn)措施是為了解決不均勻的問(wèn)題，解決方案是： 在切片過(guò)程中始終保持切片的物體壓緊，使其不跳動(dòng)、不滑移。 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)艱辛的任務(wù)，但在老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助下圓滿完成。在此向各位指導(dǎo)老師、特別是向孟煒老師表示感謝。同時(shí),也要感謝在論文寫作過(guò)程中，幫助過(guò)我、并且共同奮斗四年的大學(xué)同學(xué)們，能夠順利完成論文。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，自己所學(xué)知識(shí)得到了鞏固、完善，并且孟煒老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)沉穩(wěn)的學(xué)風(fēng)，在我的學(xué)習(xí)、生活中產(chǎn)生了積極作用，也使得本次設(shè)計(jì)能夠順利完成。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從中收益良多。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，使我將在大學(xué)所學(xué)到的理論知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系在一起，了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和流程，特別是怎樣思考問(wèn)題和解決問(wèn)題，使得我所學(xué)的知識(shí)，得到一次比較全面地鞏固。同時(shí)通過(guò)這次設(shè)計(jì)提高了自己的自學(xué)能力，從而學(xué)到了很多以前沒(méi)有接觸過(guò)的新知識(shí)，為以后能更好地從事這項(xiàng)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！ 參考文獻(xiàn) [1] 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2013.1 [2] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.100-125 [3] 李國(guó)斌.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.79-121 [4] 濮良貴,紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社第八版. 143-272 [5] 王 與,王順喜.飼料粉碎機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀分析[R]. 北京：糧食與飼料工業(yè) 2007，10 [6] 王 昆,何小柏,汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社 1996 年版 130-152 [7] 劉曼茹.錘片粉碎機(jī)的研究[J]. 北京：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，l990，3(54) [8] 沈長(zhǎng)山.飼料粉碎粒度對(duì)營(yíng)養(yǎng)和加工成本的影響[J]. 北京：糧食與飼料工業(yè).2000，4 [9] 王衛(wèi)國(guó).飼料粉碎粒度最新研究進(jìn)展[J]. 北京： 稂食與飼料工業(yè) 2001，11 [10] 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