紅棗切片機(jī)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文開題報(bào)告
題 目
全自動(dòng)紅棗切片機(jī)
學(xué) 院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè)
農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
姓 名
張建春
班 級(jí)
16-4班
學(xué) 號(hào)
8031212410
指導(dǎo)教師
賀小偉
一、研究背景、國(guó)內(nèi)外研究概況、研究目標(biāo)和意義
（一）研究背景
中國(guó)是大棗的原產(chǎn)國(guó)，也是世界上最大的大棗生產(chǎn)國(guó)，據(jù)《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒》統(tǒng)計(jì)資料1979年至2005年的27年間，我國(guó)的紅棗產(chǎn)量由33.89萬(wàn)噸上升到280萬(wàn)噸，國(guó)際貿(mào)易的大棗幾乎100%來自中國(guó)。但鮮棗不易保存，每年都有20%左右的大棗因腐爛而浪費(fèi)掉。而整個(gè)鮮棗晾曬干，所需時(shí)間長(zhǎng)，但將其先切成薄片，然后晾干，會(huì)大大縮短其加工時(shí)間，而且能保存大棗本身的營(yíng)養(yǎng)。所以有必要對(duì)大棗進(jìn)行深加工來減少損失。本課題首先是大棗全自動(dòng)切片機(jī)的設(shè)計(jì)。大棗全自動(dòng)切片機(jī)是一種可以將去核后的大棗快速輸送，自動(dòng)定向，并高速切削成環(huán)狀片的加工設(shè)備。所以設(shè)計(jì)該機(jī)器來滿足高效將大棗切片的工序，使大棗加工更加清潔，高效，安全。
（二）國(guó)內(nèi)外研究概況
首先大棗加工現(xiàn)狀及大棗切片機(jī)的現(xiàn)狀。棗加工主要分為棗脯類加工，棗發(fā)酵產(chǎn)品，棗粉加工，棗多糖加工，棗新產(chǎn)品加工及副產(chǎn)品的綜合利用。而大棗切片作為一種能夠保證原汁原味的方式也越來越受到人們的喜愛。我國(guó)大多數(shù)棗加工采用人工去核，人工切片的方式，生產(chǎn)效率低，存在衛(wèi)生安全隱患。
國(guó)內(nèi)已有一些科研院校和企業(yè)正在進(jìn)行大棗切片機(jī)的研制工作。為提高大棗切片 機(jī)的自動(dòng)化程度和切片效率，陜西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所研制“轉(zhuǎn)盤式多工位大棗切片機(jī)”已研制成功，它主要由棗盤輸送裝置、切刀機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。工作原理是將去過核的大棗放置在棗盤圓孔內(nèi)，經(jīng)過切刀工位后，大棗被橫向切成均勻片狀。該設(shè)備對(duì)物料的放置還需人工輔助，當(dāng)大棗直徑不同時(shí)需要制作不同孔徑的棗盤，成本高，更換麻煩且旋轉(zhuǎn)為間歇式，效率低。江蘇省昆山市億鴻食品機(jī)械有限公司生產(chǎn)的大棗切片機(jī)，切削的產(chǎn)品片形整齊，薄厚均勻，但機(jī)器本身結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。國(guó)內(nèi)專利200920033989.0提出一種大棗自動(dòng)切片機(jī)，采用鋸齒形動(dòng)力機(jī)構(gòu)送料，有定向機(jī)構(gòu)切片。鋸齒形動(dòng)力機(jī)構(gòu)容易損壞大棗，增加造碎率。國(guó)內(nèi)專利201020648383.0提出一種全自動(dòng)定向大棗切片機(jī)。切片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大。國(guó)內(nèi)專利201010133266.5提出一種紅棗去核及切片集成裝置，其定向輸送，進(jìn)料不便。滄州廣達(dá)科技機(jī)械有限公司生產(chǎn)的ZQP型紅棗切片機(jī)，其輸送和切片機(jī)構(gòu)都非常復(fù)雜，制造成本高，每次只能切一顆大棗，生產(chǎn)效率低。國(guó)內(nèi)外大棗切片機(jī)種類繁多，各有利弊。因大棗大小不一，而對(duì)棗片厚度有均勻的要求，對(duì)整齊性要求比較高。自動(dòng)化，多功能集成化是大棗切片機(jī)的方向發(fā)展。
（三）研究目標(biāo)和意義
（1）研究目標(biāo)
設(shè)計(jì)一種大棗全自動(dòng)切片機(jī)，可以將去核后的大棗快速輸送，自動(dòng)定向，并高速切削成環(huán)狀片的加工設(shè)備。該機(jī)器能夠滿足高效將大棗切片的工序，使大棗加工更加清潔，高效，安全。
（2） 研究意義
面對(duì)當(dāng)今機(jī)械化及自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)，全自動(dòng)紅棗切片機(jī)的研制有利于提高紅棗加工的效率和質(zhì)量，和節(jié)約成本，符合當(dāng)今農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
二、研究的基本內(nèi)容及基本框架
（1）確定大棗全自動(dòng)切片機(jī)的工作原理和總體設(shè)計(jì)方案。
（2）確定大棗全自動(dòng)切片機(jī)的功能。
（3）確定大棗全自動(dòng)切片機(jī)關(guān)鍵部件的尺寸。
（4）對(duì)現(xiàn)有的大棗切片機(jī)改進(jìn)。
（5）大棗全自動(dòng)切片機(jī)的圖紙繪制。
（6）說明書的編寫。
三、研究方法、預(yù)期成果及創(chuàng)新點(diǎn)
1.研究方法
1.1根據(jù)需要大棗全自動(dòng)切片機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能，我們可以根據(jù)大棗大小進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算
來確定護(hù)板對(duì)棍子的距離，并設(shè)置為可調(diào)節(jié)。
1.2計(jì)算大棗大小和輥?zhàn)泳嚯x的關(guān)系，然后選用合理的輥?zhàn)哟笮『椭睆?，能夠提高大棗輸送的效率?
1.3對(duì)現(xiàn)有的大棗切片機(jī)進(jìn)行研究，然后針對(duì)其缺陷進(jìn)行改進(jìn)。
1.4查有關(guān)專利，可以對(duì)自己的設(shè)計(jì)提供參考。
2. 預(yù)期成果
設(shè)計(jì)出能夠在紅棗切片過程中實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化的設(shè)備。
3. 創(chuàng)新點(diǎn)
3.1針對(duì)現(xiàn)有紅棗切片機(jī)上料過程需要人工上料，設(shè)計(jì)自動(dòng)的上料裝置
3.2針對(duì)現(xiàn)有紅棗切片機(jī)需要人工調(diào)整紅棗進(jìn)入切片機(jī)構(gòu)前的擺放形態(tài)，通過震動(dòng)和傳輸帶帶槽大小的相互配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整紅棗進(jìn)入切片裝置的形態(tài)
四、研究工作進(jìn)度
序號(hào)
時(shí)間
內(nèi)容
1
1-3周
了解大棗全自動(dòng)切片機(jī)，收集相關(guān)資料
2
4-5周
確定大棗全自動(dòng)切片機(jī)的工作原理和總體設(shè)計(jì)方案
3
6-7周
確定大棗全自動(dòng)切片機(jī)的功能
4
8-9周
對(duì)現(xiàn)在的大棗切片機(jī)進(jìn)行改進(jìn)
5
10-13周
完成大棗全自動(dòng)切片機(jī)的圖紙繪制
6
14-15周
說明說的編寫
7
16周
準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
五、主要參考文獻(xiàn)（論文：作者?題目?刊名?卷（期）?頁(yè)碼；著作：作者?書名?出版社?年份）
[1]文懷興，史鵬濤，王寧俠，大棗全自動(dòng)輸送定向切片機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用效果[J]，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012.28（24）：28-34.
[2]畢金峰，于靜靜，白沙沙，等。國(guó)內(nèi)外棗加工技術(shù)研究現(xiàn)狀[J],農(nóng)機(jī)文摘，2010，（3）：34-36.
[3]黨凱峰，張鵬霞，張毅，楊振，李明振，大棗切片設(shè)備的研制[J].包裝與食品機(jī)械，2012,30（5）：23-24.
[4]史鵬濤，文懷興，王寧霞，全自動(dòng)大棗輸送定向切片機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析[J].農(nóng)機(jī)化研究,2013,(11):171-175.
[5]張振福，高馨蕾，呂興強(qiáng)。大棗加工存在的問題及技術(shù)對(duì)策探討[J],武漢食品工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，（01）.
[6]閻錫海，大棗加工技術(shù)及其發(fā)展前景[J],中國(guó)果品研究，1995，（02）：24-27.
六、指導(dǎo)教師審核意見
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
七、答辯小組評(píng)議意見：
答辯小組組長(zhǎng)簽字：
年 月 日
八、學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)審核意見
1．通過； 2．完善后通過； 3．未通過
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)簽字：
年 月 日
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯紅棗切片機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：張建春張建春指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：賀小偉賀小偉答辯時(shí)間：答辯時(shí)間：2012016.066.061 12 23 34 4課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)創(chuàng)新與改進(jìn)創(chuàng)新與改進(jìn)v1 1 課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義 我國(guó)紅棗切片機(jī)械相對(duì)落后，生產(chǎn)效率低，人我國(guó)紅棗切片機(jī)械相對(duì)落后，生產(chǎn)效率低，人工成本較高，中國(guó)是大棗的原產(chǎn)國(guó)，也是世界上工成本較高，中國(guó)是大棗的原產(chǎn)國(guó)，也是世界上最大的大棗生產(chǎn)國(guó)，但鮮棗不易保存，每年都有最大的大棗生產(chǎn)國(guó)，但鮮棗不易保存，每年都有20%20%左右的大棗因腐爛而浪費(fèi)掉。而整個(gè)鮮棗晾曬左右的大棗因腐爛而浪費(fèi)掉。而整個(gè)鮮棗晾曬干，所需時(shí)間長(zhǎng)，但將其先切成薄片，然后晾干，干，所需時(shí)間長(zhǎng)，但將其先切成薄片，然后晾干，會(huì)大大縮短其加工時(shí)間，而且能保存大棗本身的會(huì)大大縮短其加工時(shí)間，而且能保存大棗本身的營(yíng)養(yǎng)。對(duì)紅棗切片機(jī)的研究有利于大棗加工更加營(yíng)養(yǎng)。對(duì)紅棗切片機(jī)的研究有利于大棗加工更加清潔，高效，安全。清潔，高效，安全。v2 2 課題研究的主要內(nèi)容課題研究的主要內(nèi)容 涉及一種大棗全自動(dòng)切片機(jī)，可將去核后的大涉及一種大棗全自動(dòng)切片機(jī)，可將去核后的大棗快速輸送，自動(dòng)定向，并高速切削成環(huán)狀片的棗快速輸送，自動(dòng)定向，并高速切削成環(huán)狀片的加工設(shè)備加工設(shè)備2 2.1.1工作原理工作原理 全自動(dòng)紅棗切片機(jī)裝置的工作流程全自動(dòng)紅棗切片機(jī)裝置的工作流程 紅棗加入料箱后在下料滾軸的作用下落到傳送帶上，紅棗加入料箱后在下料滾軸的作用下落到傳送帶上，傳送帶采用有槽的傳送帶，經(jīng)過平板震動(dòng)器的作用紅棗均傳送帶采用有槽的傳送帶，經(jīng)過平板震動(dòng)器的作用紅棗均勻橫向排列在傳送帶槽里送至導(dǎo)料板，滾入圓盤刀內(nèi)，在勻橫向排列在傳送帶槽里送至導(dǎo)料板，滾入圓盤刀內(nèi)，在圓盤刀與橡膠輥的作用下被切片，由集料裝置收集，從而圓盤刀與橡膠輥的作用下被切片，由集料裝置收集，從而完成全部過程完成全部過程2.2.紅棗切片機(jī)機(jī)整體結(jié)構(gòu)紅棗切片機(jī)機(jī)整體結(jié)構(gòu) v3 3 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)3.13.1紅棗切片總成紅棗切片總成 總成由電機(jī)，傳送帶，圓盤刀總成由電機(jī)，傳送帶，圓盤刀橡膠輥，平板振動(dòng)器，下料及集料裝置橡膠輥，平板振動(dòng)器，下料及集料裝置3.2.1 輸送帶 傳送帶采用帶有凹槽的傳送帶，在平板震動(dòng)器的作用下將紅棗均勻排布在槽內(nèi)v4 4 創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì) （1）用導(dǎo)料板代替插刀機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) （2）用橡膠輥與刀盤配合減少刀具的磨損，降低噪音 （3）采用槽型傳送帶和平板振動(dòng)器將紅棗均勻橫向送入滾刀，保證切片質(zhì)量謝謝大家！謝謝大家！誠(chéng)請(qǐng)各位老師指正！誠(chéng)請(qǐng)各位老師指正！塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
紅棗切片機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 張建春
學(xué) 號(hào) 8031212410
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-4
指導(dǎo)老師 賀小偉
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
目 錄
1緒 論 2
1.1 選題的背景和目的 2
1.2 圓盤式剪切機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3 剪切機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法 3
2.紅棗切片機(jī)的研制方案 3
2.1紅棗切片機(jī)機(jī)的要求 3
2.2系統(tǒng)方案原理圖 4
3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 4
3.1傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 4
3.2傳送部分的設(shè)計(jì) 8
3.3機(jī)殼設(shè)計(jì) 9
4各部分結(jié)構(gòu)的校核與計(jì)算 10
4.1軸承的校核 10
4.2鍵的校核 11
4.3軸的計(jì)算校核 12
總 結(jié) 15
致 謝 16
參考文獻(xiàn) 17
1緒 論
1.1 選題的背景和目的
剪切機(jī)有各種類型，平刃剪、斜刃剪、圓盤剪和飛剪。平刃剪用于剪切方坯，斜刃剪用于剪切板材，而圓盤剪廣泛用于縱向剪切厚度小于20~30毫米的鋼板及薄帶鋼。而飛剪用于剪切運(yùn)動(dòng)著的軋件，其剪刃有平刃、斜刃和圓盤式飛剪。
圓盤式剪切機(jī)由于刀片是旋轉(zhuǎn)的圓盤，因而可連續(xù)縱向剪切運(yùn)動(dòng)鋼板和帶鋼。圓盤式剪切機(jī)通常設(shè)置在精整作業(yè)線上用于將運(yùn)動(dòng)著的鋼板縱向邊緣切齊和剪切或者切成窄帶鋼，根據(jù)其用途可分為剪切板邊的圓盤剪和剪切帶鋼的圓盤剪。
剪切板邊的圓盤剪，每個(gè)圓盤刀片均以懸臂的形式固定在單獨(dú)傳動(dòng)的軸上，刀片的數(shù)目為兩對(duì)。這種圓盤剪用于厚板精整加工線。板卷的橫切機(jī)組和連續(xù)酸洗機(jī)組等作業(yè)線。剪切帶鋼的圓盤剪用于板卷的縱切機(jī)組，連續(xù)退火和渡鋅機(jī)組等作業(yè)線上。將板卷切成窄帶鋼，作為焊管坯料和車圈的坯料等。這種圓盤剪的刀片數(shù)目是多對(duì)的，一般刀片都固定在兩根公用的運(yùn)動(dòng)軸上，也有少數(shù)的圓盤刀片是固定在獨(dú)立的傳動(dòng)軸上的。
這次選圓盤式剪切機(jī)作為設(shè)計(jì)題目是在對(duì)1700橫切機(jī)組的調(diào)研的背景下進(jìn)行的。1700橫切機(jī)組使用多年，其中圓盤剪使用過程中存在一些問題。該廠對(duì)該剪切機(jī)也進(jìn)行了多次改造。圓盤剪使用過程中傳動(dòng)系統(tǒng)精度底，徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)和刀片側(cè)向調(diào)整精度低，迫切要求更新和改造設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)的目的就是通過設(shè)計(jì)對(duì)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，刀片側(cè)向調(diào)整機(jī)構(gòu)，特別是各個(gè)機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)過程掌握?qǐng)A盤剪單體機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，使所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際結(jié)合起來，提高設(shè)計(jì)能力，獨(dú)立分析能力和繪圖技術(shù)，進(jìn)行規(guī)范化的的訓(xùn)練為今后的工作打下有力的基礎(chǔ)。
1.2 圓盤式剪切機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀
剪切機(jī)有下列幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成：刀盤旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)，刀盤徑向調(diào)整和刀片的側(cè)向調(diào)整，剪切寬度的調(diào)整等。剪切寬度的調(diào)整實(shí)際上就是對(duì)機(jī)架的距離調(diào)整。
早期圓盤式剪切機(jī)速度較低，圓盤式剪切機(jī)刀片旋轉(zhuǎn)是用電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)，以及和萬(wàn)向連接軸來實(shí)現(xiàn)的。刀盤徑向間隙調(diào)整用電機(jī)通過蝸桿蝸輪傳動(dòng)是偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。而刀片側(cè)向間隙是 用手動(dòng)通過蝸輪傳動(dòng)使刀片軸軸向移動(dòng)來完成的。
圓盤剪后設(shè)置碎邊剪，將剪切下來的板邊剪成碎段送到下面的滑槽中，也可對(duì)剪下來的薄板邊用卷取機(jī)卷起來，然后停車卸卷。為了使切下來的板邊的鋼板平直，在出圓盤剪時(shí)切邊應(yīng)向下彎曲，現(xiàn)在采用上刀片軸相對(duì)下刀片軸移動(dòng)一個(gè)不大的距離或者上刀片直徑比下刀片直徑小一些來實(shí)現(xiàn)。
分條圓盤剪為了提高工作效率，從而采用了兩套機(jī)架，輪流使用，整體更換使設(shè)備的維修性提高，但投資費(fèi)用大。
1.3 剪切機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法
1、通過靠工廠調(diào)研，了解同類圓盤剪生產(chǎn)中存在的問題，查閱相關(guān)資料掌握?qǐng)A盤剪的發(fā)展現(xiàn)狀。
2、制定圓盤剪設(shè)計(jì)方案，在認(rèn)真研究，有創(chuàng)新和改進(jìn)，方案合理，并進(jìn)行方案評(píng)述。
3、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，保證機(jī)件強(qiáng)度和剛度，計(jì)算公式采用要有依據(jù)。
4、畫出總圖，部分部件圖和零件圖，利用計(jì)算機(jī)繪圖。
5、對(duì)設(shè)計(jì)中控制系統(tǒng)提出要求，選擇潤(rùn)滑方法。
6、試車方法和維修技術(shù)，保證維修方便。
7、對(duì)設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)價(jià)，降低設(shè)計(jì)成本。
2紅棗切片機(jī)的研制方案
2.1紅棗切片機(jī)機(jī)的要求
2.1.1主要技術(shù)參數(shù)要求：
電源：220V 50Hz
功率：370W
工作方式：電動(dòng)
生產(chǎn)能力：100kg/小時(shí)左右
適用紅棗尺寸：長(zhǎng) 30mm 寬 20mm
外型尺寸：1500×1200×800mm
重量：65kg
2.1.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求
(1)提高效率：一臺(tái)設(shè)備的工作效率等同于20個(gè)人工的工作效率；
(2)使用安全，維修方便：在整體設(shè)計(jì)中考慮機(jī)器的安裝、調(diào)整和開機(jī)以及設(shè)備的維修、保養(yǎng)和維護(hù)，使零部件更換方便，盡量做到通用化、標(biāo)準(zhǔn)化；
(3)降低成本：為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，要求設(shè)備精度和自動(dòng)化程度高，但設(shè)備的售價(jià)也相應(yīng)提高，因此設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行綜合考慮。
(4)加工質(zhì)量高：確保紅棗被軸向切成圓片狀
2.2系統(tǒng)方案原理圖
2.2.1紅棗切片機(jī)的工作原理
紅棗切片機(jī)通過料斗將紅棗置于槽型傳送帶上，由槽型傳送帶和平板震動(dòng)器的作用下將紅棗均勻整齊排列在輸送帶上，經(jīng)過導(dǎo)料板，將紅棗以統(tǒng)一形態(tài)送至圓盤刀處，經(jīng)過圓盤刀和橡膠輥的作用達(dá)到切片的目的。
2.2.2系統(tǒng)方案構(gòu)成
切片機(jī)主要構(gòu)成,如圖2-1所示：
圖2-1 總體三維圖
1.橡膠輥 2.圓盤切刀 3.傳送帶主動(dòng)輪 4.傳送帶 5.下料滾軸 6.皮帶輪
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)本課題所選的方案，將該半自動(dòng)旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：動(dòng)力部分、剪切部分、物料輸送部分和機(jī)殼部分。
3.1傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
3.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇
其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定功率：0.75KW，滿載轉(zhuǎn)速：1400r/min 。電機(jī)所需功率為P=P/η=1900×1.3/1000×0.759=3.25KW。根據(jù)2.2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩計(jì)算，電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩Td=5.1N?M 各轉(zhuǎn)動(dòng)軸功率P1=0.72KW P2=0.68KW，所以確定Y系列電動(dòng)機(jī)。
Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)具有國(guó)際互換性特點(diǎn)其中，Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有防止灰塵鐵屑等雜物侵入電電動(dòng)機(jī)內(nèi)部之特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工作環(huán)境不超過＋40°C相對(duì)濕度不超過95％，海拔不超過1000m，額定電壓220V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機(jī)械上。這里即選用此系列電動(dòng)機(jī)。
查取電動(dòng)機(jī)參數(shù)。比較選擇Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)在2.2節(jié)中求出工作機(jī)至少需要功率3.25kW，在不小于此功率前提下，選取額定功率至少4kW的電動(dòng)機(jī)，有如下備選型號(hào)Y112M-2，Y112M-4，Y132M1-6，Y160M1-8，其中Y112M-2型磁極少體積小，價(jià)格較低，但其轉(zhuǎn)速高會(huì)使傳動(dòng)比增大；Y160M1-8型轉(zhuǎn)速低，磁極多，重量大，成本高，這兩種電動(dòng)機(jī)不宜在此處選用，通過比較選用Y112M-4-B3型電動(dòng)機(jī)。扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2.2，額定轉(zhuǎn)矩：2.3
3.1.2傳動(dòng)裝置總體傳動(dòng)比的確定及傳動(dòng)比的分配
總傳動(dòng)比
3.1.3確定各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩
3.1.4轉(zhuǎn)速計(jì)算
小錐齒輪軸轉(zhuǎn)速
大錐齒輪轉(zhuǎn)速
3.1.5轉(zhuǎn)矩計(jì)算
對(duì)電動(dòng)機(jī)軸：
對(duì)各轉(zhuǎn)動(dòng)軸：
功率：
轉(zhuǎn)矩：
3.1.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)確定設(shè)計(jì)功率PC
由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13—8查得=1.1
PC=×P （3-5）
=1.1×0.3=0.33 kw
(2)選取V帶的型號(hào)
根據(jù)PC和n0由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15確定，因工作點(diǎn)處于Z型區(qū)，故選Z型。
(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑、
①選擇小帶輪直徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-9確定=80mm
②驗(yàn)算帶速V
V==5.78m/s （3-6）
在5—25m/s之間，故合乎要求
③確定從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表的13-9取=200mm
=2.5=200mm
④實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和實(shí)際傳動(dòng)比i
不計(jì)ε影響，若算得與預(yù)定轉(zhuǎn)速相差5％為允許。
==2OO/80=2.5(誤差為0)
(4)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld
①初定中心a0
本題目沒有給定中心距，初步選定中心距
0.7(dd2+dd1)≤≤2(dd2+dd1) （3-7）
0.7（80+200）≤≤2(80+200)
196≤≤560
取=200mm
②確定帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lc按式
≈2+(+)+ =1051.6㎜ （3-8）
③取標(biāo)準(zhǔn)Ld按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表的13-9取=200mm
表13-2取=1000㎜
④確定中心距a按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-16
=+=225.8㎜ （3-9）
調(diào)整范圍
amax=a+0.03Ld=255.8mm （3-10）
amin=a-0.015Ld=210.8mm （3-11）
(5)驗(yàn)算包角α
α≈180°+×60° （3-12）
=152°＞1200 符合要求
(6)確定帶根數(shù)z按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-15
Z≥ （3-13）
由式13-14單根V帶所能傳遞的功率
=(++ ) （3-14）
由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-7包角修正系數(shù)
=0.92
=(++)=0.62kw （3-15）
V帶的根數(shù)
Z≥=0.33/0.62=0.53
取Z=1根
(7)確定初拉力F0按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-1
F0=500(-1)+q （3-16）
=47.55N
(8)計(jì)算軸壓力Q
按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-1
Q=2F0zsin=95.55Ｎ （3-17）
3.2傳送部分的設(shè)計(jì)
3.2.1傳送帶的機(jī)械結(jié)構(gòu)
工作原理如下：傳送帶采用帶有槽的傳送帶，當(dāng)紅棗置于傳送帶上時(shí)，通過控制紅棗的大小和槽的大小，在平板振動(dòng)器的高頻震動(dòng)作用下使紅棗均勻定向排列在輸送帶上，傳送帶由傳送帶主動(dòng)輪帶動(dòng)，以一定速度運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到將紅棗均勻定向輸送到圓盤刀處。
3.2.2圓盤刀與橡膠輥組成的切片裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)
工作原理如下：排列均勻的紅棗通過輸送帶傳送至導(dǎo)料板，平順的滾入圓盤刀和橡膠輥的交接處，圓盤刀是等距排列的刀片組成，將紅棗切成符合工藝要求的圓片狀棗片，由下方的集料器收集，從而完成剪切過程。
3.3機(jī)殼設(shè)計(jì)
3.4.1機(jī)殼材料
機(jī)座材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有：
鑄鐵和鋼。
鑄鐵容易鑄成形狀復(fù)雜的零件；價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。
常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形較簡(jiǎn)單，單位壓力較大（p>5公斤/厘米2）的導(dǎo)軌，或彎曲應(yīng)力較大的（σ≥300公斤/厘米2）床身等；HT150的流動(dòng)性較好，但機(jī)械性能稍差，適用于形狀復(fù)雜而載荷不大的機(jī)座。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨鑄鐵。
用鋼材焊接成機(jī)架。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機(jī)座約輕20%~50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡(jiǎn)單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時(shí)成本較高。
本設(shè)計(jì)的機(jī)座采用的是45鋼，45鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火加高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如軸類零件。這類鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛，其中以45鋼最為突出。
3.4.2時(shí)效處理
制造機(jī)座時(shí)，鑄造（或焊接）、熱處理及機(jī)加工等都會(huì)產(chǎn)生高溫，因各部分冷卻速度不同而收縮不均勻，使金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。如果不進(jìn)行時(shí)效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機(jī)座喪失原有的精度。
時(shí)效處理就是在精加工之前，使機(jī)座充分變形，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其尺寸的穩(wěn)定性。常見的方法有自然時(shí)效、人工時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效等幾種，其中以人工時(shí)效應(yīng)用最廣。
4各部分結(jié)構(gòu)的校核與計(jì)算
4.1軸承的校核
凸輪軸深溝球軸承6206的校核:
此凸輪軸承是一對(duì)深溝球軸承。參照設(shè)計(jì)手冊(cè)，設(shè)定其工作壽命為5000h。
在鎖蓋機(jī)中，該軸承在正常情況下不受或者受輕微的軸向載荷。但是考慮到不正常情況的發(fā)生，設(shè)所受軸向載荷與徑向動(dòng)載荷之間有
（4-1）
則根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5，可知求該情況下當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)用《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（13-8a）有
（4-2）
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》，??；
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，??；
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取其極大值；
設(shè)該軸承對(duì)上的單個(gè)軸承的軸向載荷 ，
取其徑向載荷。
則：
取轉(zhuǎn)速
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值
（4-3）
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，6205軸承的基本額定動(dòng)載荷
驗(yàn)算6205軸承的壽命，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式13-5
（4-4）
故選擇該對(duì)深溝球軸承6205符合設(shè)計(jì)要求。
4.2鍵的校核
普通平鍵（A型）的強(qiáng)度條件為
（4-5）
普通平鍵（C型）的強(qiáng)度條件為
（4-6）
式中 ——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為；
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處為鍵的高度，單位為；
——鍵的工作長(zhǎng)度，單位為，A型圓頭平鍵，C型圓頭平鍵這里為鍵的公稱長(zhǎng)度，單位為；為鍵的寬度，單位為；
——軸的直徑，單位為；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為；
對(duì)于C型
公稱轉(zhuǎn)矩為
（4-7）
在傳動(dòng)過程中，考慮每級(jí)功率傳遞效率為0.9。則過渡齒輪軸49、凸輪軸28、主軸71的相應(yīng)公稱轉(zhuǎn)矩為：
對(duì)于三根軸來說，過渡齒輪軸49和凸輪軸28上面的鍵均較為安全。下面對(duì)主軸71上的鍵進(jìn)行校核。均選擇其最危險(xiǎn)的鍵進(jìn)行校核。
取主軸71上最危險(xiǎn)的鍵進(jìn)行校核
（4-8）
故此主軸71上鍵安全。
4.3軸的計(jì)算校核
根據(jù)軸的強(qiáng)度條件
(4-9)
=60Mpa
故得到過渡齒輪軸49、凸輪軸28以及主軸71的最小直徑為
而實(shí)際過渡齒輪軸49的最小直徑為25mm，凸輪軸28的最小直徑為25mm，主軸71的最小直徑為22mm，均大于所求的最小直徑，可以證明，上述各軸均符合強(qiáng)度要求。
由于主軸71受力較過渡齒輪軸49及凸輪軸28復(fù)雜，再按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖(圖9)，深溝球軸承作為支點(diǎn)，因此作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距為113mm。
圖 4-1 主軸的結(jié)構(gòu)圖
從主軸的結(jié)構(gòu)圖可以看出截面B是主軸的危險(xiǎn)截面，為了計(jì)算需要，將支反力取為一瓶裝滿1000水的瓶子的重力的20倍。
現(xiàn)將計(jì)算出截面B處得，,及的值如下。
彎矩：
所以總彎矩為：
所以扭矩為：
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B)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，及軸單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
(4-10)
前以確定主軸的材料為Q235A， 。因此，
故主軸安全。
總 結(jié)
本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)紅棗切片機(jī)以電機(jī)為動(dòng)力，巧妙運(yùn)用震動(dòng)和槽型傳送帶解決紅棗在進(jìn)入切刀時(shí)的形態(tài)，切片工藝性能好，生產(chǎn)能力高，具有良好的應(yīng)用價(jià)值及市場(chǎng)潛力。
此畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)和考驗(yàn)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)總和運(yùn)用了我大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)。通過本次設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了并設(shè)計(jì)了一臺(tái)完整機(jī)器的全過程。鞏固了我學(xué)的知識(shí)，為以后的工作打下了一定基礎(chǔ)。
由于本次是基于理論的，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)成果如用于實(shí)踐生產(chǎn)中會(huì)造成或多或少的材料浪費(fèi)，也可能會(huì)有設(shè)計(jì)不過合理的地方，導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作。
總的來說通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也有一些心得：設(shè)計(jì)中，曾多次到學(xué)校圖書館查閱資料相關(guān)的資料，使我增強(qiáng)了個(gè)人查閱資料的能力，還讓我開闊了視野。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用了autoCAD、solidworks等軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，讓我對(duì)這些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在設(shè)計(jì)過程出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，沒有實(shí)踐的條件，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
致 謝
經(jīng)過這幾個(gè)月的努力，在各位老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已圓滿結(jié)束，由于自身經(jīng)驗(yàn)的匱乏和學(xué)習(xí)上的欠缺，整個(gè)設(shè)計(jì)中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)上還有許多考慮不周全的地方，懇請(qǐng)?jiān)u閱的各位老師，多予指正，不勝感激在我將在以后工作中一定會(huì)逐步改正。
首先，我要特別感謝指導(dǎo)老師這段時(shí)間對(duì)我的悉心指導(dǎo)。每次與導(dǎo)師見面的時(shí)候，指導(dǎo)老師總是會(huì)仔細(xì)詢問我們的設(shè)計(jì)狀況，我設(shè)計(jì)內(nèi)容中遇到困難，指導(dǎo)在百忙之中通過郵件來給我指出錯(cuò)誤并附加說明，細(xì)心的為我講解設(shè)計(jì)中的疑惑，讓我改正，讓我能更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)和科研精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識(shí)的老師。正是有了你們的教導(dǎo)，我學(xué)到了豐富的專業(yè)知識(shí)，使自己的知識(shí)儲(chǔ)備得到了升華。你們無私的奉獻(xiàn)促使我們盡早的成長(zhǎng)起來，我們堅(jiān)實(shí)的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng)。等到參加工作時(shí)，我們將去實(shí)現(xiàn)我們的偉大理想，將你們所授盡數(shù)回報(bào)社會(huì)。我還要感謝這段時(shí)間同學(xué)們對(duì)我的幫助，當(dāng)我遇到不懂的題目時(shí)，他們也是盡自己所能來為我講解。
最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴四年的朋友。四年時(shí)光，如梭如夢(mèng)，我們又要各自奔天涯。留戀學(xué)校的一草一木，懷念那平凡的每一天。四年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無論是開心時(shí)的愉悅，還是失落時(shí)的惆悵；無論是入校時(shí)的迷茫，還是畢業(yè)時(shí)的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我心里。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。
再一次感謝所有給予我?guī)椭娜?，愿你們永遠(yuǎn)快樂！愿母校明天會(huì)更好！
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Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology
Ministry of Education Jiangsu Province Jiangsu University . Zhenjiang .
Jiangsu Province .P.R.China212013
Tel.: +86-511-8;Fax:+86-511-8
yangdy@163.com
Jinhu Agricultural Mechanization Technology Extension Station . Jinhu county
Jiangsu Province .P.R.China 211600
Abstract: Concerning the problem of the low cutting quality and the bevel edge in the piece of lotus root, the reason was analyzed and the method of improvement was to reduce the force in the vertical direction of link to knife. 3D parts and assemblies of cutting mechanism in slicing machine of lotus were created under PRO/E circumstance. Based on virtual prototype technology, the kinematics and dynamics analysis of cutting mechanism was simulated with ADAMS software, the best slice of time that is 0.2s~0.3s was obtained，and the curve of the force in the vertical direction of link to knife was obtained. The vertical force of knife was changed according with the change of the offset distance of crank. Optimization results of the offest distance of crank showed the vertical force in slice time almost is zero when the offset distance of crank is -80mm. Tests show that relative error of thickness of slicing is less than 10% after improved design, which is able to fully meet the technical requirements.
Keywords: lotus root; cutting mechanism; smoothness; optimization
1 Introduction
China is a country of producing lotus toot, lotus root system of semi-finished products of domestic consumption and external demand for exports is relatively large. In order to improve efficiency, reduce labor intensity, the group work, drawing on the principle of the artificial slice based on the design and development of a new type of lotus root slice (Bi Wei and Hu Jianping, 2006). This new type of slice solved easily broken cutting, stick knives, hard to clean up and other issues, but the process appears less smooth cutting, and some have a problem of hypotenuse piece of root. In this paper, analyzing cutting through the course of slice knife, the reasons causing hypotenuse was found, and the corresponding improvement of methods was proposed and was verified by the experiments.
2 Structure of Cutting Mechanism of Slicing Machine
Cutting mechanism of the quality of slice lotus root is the core of the machine, the performance of its direct impact on the quality of slice. Virtual prototyping of cutting mechanism of slice lotus root (Fig.1) was built by using PRO/E, and mechanism diagram of the body is shown in Fig.2. Cutting principle of lotus slicer adopted in the cardiac type of slider-crank mechanism was to add materials inside, which can be stacked several lotus root, lotus root to rely on the upper part of the self and the lower part of the lotus press down, so that it arrives in the material under the surface of the baffle. While slider-crank mechanism was driven by motor, the knife installed on the slider cut lotus root. In the slice-cutting process it was found that parallelism of the surface at both ends of part of piece lotus was not enough, which can not meet the technical requirements for processing.
Fig.1 Virtual prototyping of cutting mechanism
Fig.2 Diagram of cutting mechanism
Study and improvement for slice smoothness in slicing machine of lotus root.
3 The Cause of the Bevel Edge
Uneven thickness and bevel edge of cutting were related with forces on the slice knife in the process of cutting. In accordance with cutting mechanism (Fig.2), without taking into account the friction and weight, the direction of force F of point C was along the link. Force F may be decomposed with a horizontal direction force component and a vertical direction force component. The horizontal force component pushed the knife moving for cutting, but the vertical force component caused the knife moving along the vertical direction. Because of the gap between the slider and the rail, the vertical force component made the blade deforming during the movement, and knife could not move along the horizontal direction to cut lotus root, which caused the emergence of bevel edge. Thus, to reduce or eliminate the vertical force component in the cutting-chip was key to solve the problem of bevel edge and improve the quality of cutting.
When crank speed was 69~90r/min, the horizontal and vertical direction of the force curve of point C connecting link and the blade hinge are shown in Fig.3 and Fig.4 respectively. As can be seen from the chart, with the crank speed improvement the horizontal and vertical direction of the force in point C also increased. The horizontal force changed relatively stable during 0s~0.2s, which was conducive to cutting lotus, but the vertical force increased gradually. The more the vertical force was, the more detrimental to the quality cutting.
Fig.3 Horizontal force of C
Fig.4 Vertical force of C
4 Simulation and Optimization
If improving flatness of the slicer, the structure was optimized to reduce the vertical force component, so as far as possible the level of cutting blade.
When crank speed was 60~90r/min the velocity curve and acceleration curve of the knife center of mass are shown in Fig.5 and Fig.6 respectively. According to the speed curve, the speed of the knife center of mass was relatively large in a period of 0.2s~0.3s. In accordance with the requirements that the knife should have a higher speed during cutting lotus, so this period time was more advantageous to cutting than other terms. According to acceleration curve. When calculates by one cycle, the acceleration value was relatively quite small in the period of time, 0.15s~0.3s compared with other time section. Which indicated that the change of velocity was relatively small, simultaneously the force of inertia was small, and the influence of vibration caused by the force was small to the slicer. Therefore,this period of time, 0.2s~0.3s, to cut root piece was advantageous in enhances the cutting quality of lotus root piece.
Fig.5 Velocity curve of center of mass of knife
Fig.6 Acceleration curve of center of mass of knife
Based on the above analysis, the vertical force component between link and the knife was the main reason for bevel edge. According to the characteristics of slider-crank mechanism, reducing the vertical force on the knife in the period of cutting time by altering crank offest was tried to enhance the quality of the cutting. When crank speed was 60r/min, the crank eccentricity was optimized. When the offest of the crank was 40mm, 20mm, 0mm, -20mm, -40mm, -80mm, -120mm respectively, the mechanism was simulated and the vertical force curves under different crank eccentricity were obtained, as shown in Fig.7.
Fig.7 vertical force curves in different offest
Fig.7 indicates that: When the eccentricity was positive, the vertical force on point C increased gradually in 0.2s~0.3s with the increase of crank oddest: When the eccentricity was negative, the force decreased gradually first and then begun to increase along with -80mm. So when the offest was -80mm, the numerical of the force in 0.2s~0.3s achieved the minimum and the quality of cutting was the best.
When the crank rotated in the other speed, there were the same optimization results. Fig.8 show the curve of vertical force in the offest of 0mm and -80mm when the speed of crank was 80r/min. From the Fig.8 it is obvious that vertical direction of the force of point C in 0.2s~0.3s reduced a lot when the eccentricity is -80mm. Therefore, the vertical force could be reduced by optimizing the slider-crank mechanism of eccentricity.
Fig.8 Vertical force of C
5 Experimental Analysis
The relative error of thickness of lotus root piece reflects the quality of cutting. Which is generally controlled of 10%. There always existed bevel edge phenomenon and the relative error of thickness was about 15% before structural optimization and improvement, which was difficult to meet the technical requirements. The offset in the slider-crank mechanism was optimized, and its structure was improved according to the results of optimization. After improvement cutting test were done in the conditions of crank speed for 80~110r/min and statistical data about the relative error of thickness was shown in Table.1. Four levels were separated in the experiment, three times for each level.
Table 1 Relative error of thickness of slicing
NO
Crank speed (r/min)
80
90
100
110
1
6.6%
6.4%
8.2%
9.5%
2
5.3%
6.1%
8.5%
9.2%
2
6.4%
7.9%
7.9%
9.4%
Average
6.1%
6.8%
8.2%
9.4%
It is derived from Table.1 that the relative error of the thickness of slices could meet the technical indicators when the crank speed was 80~110r/min, especially in the crank rotation speed 80r/min, 90r/min the relative error of thickness was less than 7%,and high quality was achieved.
6 Conclusion
The vertical force component acted on the knife in the process of cutting was the main reason for surface formation and bevel edge, so the key of improving the quality was to reduce the vertical force. Through slice knife and velocity acceleration simulation analysis the best time for slicing, 0.2s~0.3s, was obtained. By optimizing the offset of the crank the vertical force during cutting time was greatly reduced when the offset was -80mm. Experiments were made after improving the design of lotus root slicer, which results showed that by changing the offset of the crank, the relative error of the thickness could fully meet the requirements of less than 10%. So the problem was basically solved that the flatness was not ideal and was the issue of bevel edge.1
References
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[2] Enzhu, w.:the simulation and optimization on the new slicing machine of lotus root based on virtual prototype technology .jiangsu university [2008)[in Chinese)
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