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第1章 緒 論
1.1課題背景
20世紀(jì)以來，我國食品工業(yè)較改革開放初期有了很大的發(fā)展，人民生活有了很大的改善，日益對食品加工和食品包裝提出了更高的要求。發(fā)展食品工業(yè)的基礎(chǔ)便是食品機械。不斷地研制各種類型的食品機械來促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展，以滿足不斷提高的人民物質(zhì)和文化生活的需要，使人們從繁重的家務(wù)勞動中解放出來，而以更充裕的時間投入到工作中去。因此研制先進(jìn)的食品機械，使食品加工迅速地實現(xiàn)機械化和自動化是社會發(fā)展必然趨勢。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們的飲食習(xí)慣逐步向方便,快捷,營養(yǎng)化發(fā)展，在蔬菜的加工方面出現(xiàn)了凈菜半成品菜，受到廣大人民群眾的歡迎。隨之而來，半成品菜的加工成為難題。雖然中國勞動力低廉，但手工切出的制品不衛(wèi)生，規(guī)格尺寸不均，破損量大，成本相對較高。
食品加工機械的動力部分是電動機。它們可以代替人們的手工勞動或作為其補充。它們均服務(wù)于各種菜肴食料的準(zhǔn)備與制作，或者服務(wù)于與此相同的其他輔助性工作。食品加工機械有一個動力部分，一個與其固定在一起或者根據(jù)操作的需要可以拆卸的工作部分與若有此必要的附配件所組成。
食品加工機械的種類有很多,可分為:攪拌及揉合設(shè)備,攪合機具,切削器具,切片器具,榨汁機,咖啡機,攪肉機,制糜機,開罐頭機等等。
多功能、高生產(chǎn)率的食品切菜機，它代表了食品機械發(fā)展進(jìn)入一個新的歷史時期。因為它可以廣泛地應(yīng)用到食品加工廠、菜市場、果品廠、醬菜廠、廠礦、機關(guān)、學(xué)校、旅店食堂等等。
目前，國內(nèi)生產(chǎn)切菜機的廠家不多，現(xiàn)在我國的食品機械行業(yè)的主要機器型號有JY-Q550型多功能切菜機,PQT-580型多功能切菜機（整機（無級）：1200×700×300MM,外形尺寸：送料槽：長×寬=1000×140MM）；CHD40型推桿式切菜機QD-DLC2智能型蔬菜切割機；QCJ-Ⅰ型多功能切菜機TW-801A多功能切菜機,機器尺寸：1160（L）×530（W）×1000（H）(mm)機器重量：135KG切割尺寸1-60mm(葉菜部)產(chǎn)量：300-100kg/HR電源：220V單相馬力：3/4HP皮帶寬：120mm；DQ180A、DQ180B多功能切菜機；CHD40型料斗式多功能切菜機；作為EMURA的主力產(chǎn)品,其最新推出的多功能切菜機ECD-202型,CHQC-100DI型多功能切菜機規(guī)格470×410×620mm符合Q/WHS02-2001技術(shù)條件要求；JW-301型切菜機，技術(shù)參數(shù)：電壓/頻率：230-240V/50-60HZ 功率：35W 重量：2kg 線長:1.8m 尺寸：120×342×210(mm) 大箱尺寸:445×420×490(mm)等，模擬手工切菜機為多。
這些廠家生產(chǎn)的切菜機的主要不足是功能少和生產(chǎn)率低，因此設(shè)計多功能的高效率的多用切菜機是十分必要的。本文介紹了一種可以切蔬菜，肉類等多種食品的多功能切菜機，而且生產(chǎn)率很高，尤其適合大型的飲食行業(yè)的使用。
1.2目的和意義
中國多用切菜機產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。
就目前形式來看，我國的食品機械發(fā)展前景十分廣闊，究其主要原因是我國人民消費的食品大多是來自農(nóng)業(yè)的未加工食品，每年因缺乏必要的食品加工機械使食品資源不能直接加工、貯藏、保鮮而造成的損失高達(dá)幾十億元，未能深加工綜合利用而造成的資源浪費損失更高，因此我國食品機械具有廣闊的市場前景。
我國食品機械制造業(yè)的產(chǎn)品，能跟上國際先進(jìn)水平的不少，但真正具有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)品卻是甚少。這里所說的“跟"字，是“跟進(jìn)"甚至是仿制，而創(chuàng)新極少。所以，我國食品機械制造企業(yè)要從創(chuàng)新的角度，從自主知識產(chǎn)權(quán)的高度來開發(fā)新產(chǎn)品，開發(fā)出具有國際一流水平的先進(jìn)設(shè)備，這樣，才能真正實現(xiàn)國產(chǎn)食品機械制造業(yè)的提檔升級。
1.3本文主要內(nèi)容
本設(shè)計主要是將日本生產(chǎn)的ES-2型切菜機進(jìn)行消化、吸收，并使之國產(chǎn)化；然后，本文對多功能切菜機的主要機械部分的設(shè)計計算進(jìn)行說明，例如無級變速器傳動、斜齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動，軸的設(shè)計計算及軸承選用和計算及壽命校核等。另外，本文還提供一些重要零件的結(jié)構(gòu)圖和一些原理圖，使讀者更易理解本設(shè)計的工作原理。
1.4預(yù)期結(jié)果
通過設(shè)計出一定刀刃曲線在物料直線進(jìn)給的條件下，刀具不僅對物料有切的作用而且還同時具有割的作用，因此，是具有模擬人手切片的作用。此外，尚設(shè)計出不同機構(gòu)圓盤刀具，可以一次切出所需的不同形狀的物料（條、絲、丁等）。并可以通過單刀雙刀的轉(zhuǎn)換改變加工尺寸范圍，通過改變不同形狀的刀具，可以切削軟硬程度不同的物料。使用方便、快捷。
第2章 方案設(shè)計論證
2.1 切菜機的原理和應(yīng)用分析
2.1.1切片運動形式的選擇
食品機械的特點之一就是工作的執(zhí)行機構(gòu)模擬人手的動作實現(xiàn)其功能，以保證制出的食品具有良好的形狀，保持原來的食品味道和顏色及質(zhì)量。性能良好的多功能切菜機的切片運動形式當(dāng)然也應(yīng)該是模擬人手動作的。
目前，國內(nèi)外的切菜機的切片運動形式主要有兩種：
（1）刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給式；
（2）刀具作直線往復(fù)運動和物料作直線進(jìn)給式。
1.切片功能比較
對于刀具回轉(zhuǎn)的刀片：通過設(shè)計出一定刀刃曲線在物料直線進(jìn)給的條件下，刀具不僅對物料具有切的作用而且同時還具有割的作用，因此，是具有模擬人手工切片的動作。從而使刀具對物料的擠壓力小，對物料損傷小，可以保持其水分，且切片形狀規(guī)則，因而切片質(zhì)量好。此外，尚可以設(shè)計不同機構(gòu)的圓盤刀具，可以一次切出所需的不同形狀的物料（條、絲、塊、丁等）。
對于刀具作直線往復(fù)運動，其刀片刃口為一直線，刀具簡單。但刀具對物料擠壓力大，對物料損傷大，水分損失多，切片質(zhì)量差。
2.實現(xiàn)刀具運動的機構(gòu)比較
實現(xiàn)刀具回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)比較簡單，傳動平穩(wěn)，傳動元件不易磨損，機器壽命長。
實現(xiàn)刀具直線往復(fù)運動必須采用曲柄連桿滑塊機構(gòu)或凸輪。相對而言機構(gòu)較復(fù)雜、有沖擊、振動大、傳動元件易磨損，機器壽命低。
3.生產(chǎn)率比較
刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給式，由于無沖擊、振動小，可以高速切片，因而生產(chǎn)率高。
刀具直線往復(fù)運動和物料直線進(jìn)給式，由于運動中有沖擊、振動大，切片速度提高受到限制，所以生產(chǎn)率低。
由于上面分析比較可以得出如下結(jié)論：刀具作回轉(zhuǎn)運動切片時，切片質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，切形多樣化（可通過不同種類的圓盤刀具來實現(xiàn)）代表了切菜機的發(fā)展方向，所以本設(shè)計仍然采用刀具回轉(zhuǎn)的切片運動形式。
2.1.2 切菜機技術(shù)條件
多功能切菜機屬于食品機械，其設(shè)計應(yīng)符合《中華人民共和國商業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)——切菜機技術(shù)條件》。其中
1.設(shè)計、制造技術(shù)要求
(1)切菜機應(yīng)把傳動部件與切制菜料的工作部分嚴(yán)格隔開。
(2)應(yīng)有安全裝置和措施。
(3)手動進(jìn)料應(yīng)有限位措施，并與機動進(jìn)料間應(yīng)有互鎖裝置。
(4)旋轉(zhuǎn)刀具及旋轉(zhuǎn)撥盤與設(shè)有鉸鏈構(gòu)件的防護罩間必須有互鎖裝置。
2.性能要求：
(1)成型菜料應(yīng)形狀規(guī)整，均勻，穩(wěn)定。
(2)切制成型菜料應(yīng)表面平整，棱角清晰，被切割表面不得有明顯的撕裂纖維痕跡。
(3)在進(jìn)料，切割，出料的過程中，菜料應(yīng)順利通暢，不得有諸塞現(xiàn)象。
(4)整機應(yīng)運動平穩(wěn)，不允許有異常音響，發(fā)熱，沖擊，卡死，漏油等現(xiàn)象。
2.2 多功能切菜機方案確定
2.2.1傳動方案設(shè)計
經(jīng)過分析研究，把分離傳動機構(gòu)改進(jìn)為整體傳動的機構(gòu)形式（把變速變換齒輪也布置在傳動箱內(nèi)），使其機器的寬度方向尺寸減少到700mm，且刀具中心基本上位于寬度尺寸的中心，增加了機器的美觀。
2.2.2 傳動方案選擇
本機擬采用同步帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等傳動方式。其特點如下：
1.帶傳動是撓性傳動的一種。帶傳動的主要特點：傳動帶具有彈性和撓性，可吸收振動和緩和沖擊，使傳動平穩(wěn)、噪音?。划?dāng)過載時，傳動帶與帶輪間可發(fā)生相對滑動而不損傷其它零件，起保護作用；適合于主、從動軸間中心距較大的傳動；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護都較方便；由于有彈性滑動存在，故不能保證準(zhǔn)確的傳動比；結(jié)構(gòu)尺寸較大，效率較低，壽命較短；由于需要施加張緊力，所以會產(chǎn)生較大的壓軸力，使軸和軸承受力較大。同步帶傳動是通過帶齒與輪齒的嚙合傳遞運動和動力。與摩擦型帶輪相比，同步帶傳動兼有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的一些特點。具有傳動比準(zhǔn)確、效率高、傳動平穩(wěn)、噪音低、使用壽命長、中心距允許范圍大、軸上壓力小、能承受一定沖擊、不需潤滑、較其它帶傳動結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。應(yīng)用較廣的同步帶齒形有梯形齒和圓弧齒兩大類。
2.齒輪傳動是機械傳動中應(yīng)用最廣泛的一種形式。瞬時傳動比恒定、傳動效率可高達(dá)98％～99％、工作可靠、使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、適用范圍大，可從小于1kW到數(shù)萬kW，但不宜用于軸間距過大的傳動。
3.鏈傳動由裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的鏈所組成，用鏈作中間撓性件，通過鏈和鏈輪的嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動應(yīng)用廣泛，按用途分可分為傳動鏈、輸送鏈和曳引鏈三種。鏈傳動是嚙合傳動，鏈輪輪齒有特定的齒形（是非共軛齒廓），可以保證鏈節(jié)和鏈輪正常的嚙合，即可保證平均傳動比為定值，又可象帶傳動那樣有中間元件（鏈）實現(xiàn)中心距較大的傳動，壓軸力還不大；而且它工作時為多齒同時嚙合，載荷漸依次分布于這些齒上，所以可傳遞較大的功率，最大可達(dá)數(shù)千kW；它傳動效率較高，一般可達(dá)96％～97％，經(jīng)濟可靠。它的主要缺點是瞬時鏈速度和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動中有一定的動載荷和沖擊，噪聲較大，不能用于高速。因此，鏈傳動常用于兩軸中心距較大、要求平均傳動比不變但對瞬時傳動比要求不嚴(yán)格的兩軸或多軸傳動，它還能在低速、重載、工作環(huán)境惡劣和較高溫度的情況下較好地工作，目前常用于在100kW以內(nèi)、鏈速在12～15m/s以內(nèi)、傳動比在8以內(nèi)的農(nóng)業(yè)機械、輕化工機械、起重運輸機械、各種車輛各采礦機械的傳動中。
4.蝸桿傳動的單級傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。傳動比范圍在8～80之間。傳動平穩(wěn)，無噪音?？梢詫崿F(xiàn)自鎖，但傳動效率較低，蝸輪制造成本較高。
綜上所述，本設(shè)計刀具的傳動要求平穩(wěn)，采用斜齒輪傳動。輸送帶的傳動因速度較低，經(jīng)同步帶無級變速后，由蝸輪蝸桿，齒輪傳動，鏈輪傳動達(dá)到要求的速度。
本設(shè)計的多功能切菜機的傳動原理圖如圖2.1。（見下頁）
圖2.1 傳動原理圖
2.2.3 總體布局
本機主要分為：電機箱部件，傳動箱部件，料槽部件，輸送帶部件，出料口部件，刀盤部件。
現(xiàn)將本切菜機的主要部件說明如下：
1.傳動箱部件
傳動箱部件主要起傳動動力和減速作用。它分為二條傳動路線。
其一是從電機通過無級變速機構(gòu)經(jīng)過斜齒輪副把回轉(zhuǎn)運動傳給刀具。
其二是從電機通過無級變速機構(gòu)、蝸輪副、交換齒輪副、把運動傳給輸送帶部件，使其作直線進(jìn)給運動。
（1）無級變速器
采用無級變速器可大大地簡化機器的機構(gòu)。由于需要同時改變刀具和傳送帶的速度。所以必須采用雙無級變速機構(gòu)。本機采用了帶式無級變速器，是因為其機構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，能吸受振動，具有過載保護作用，制造容易和不需要專門的潤滑系統(tǒng)，特別適合小功率的傳動系統(tǒng)中。
單帶雙輪機構(gòu)在工作時，雙輪和電機皮帶輪三個輪不在一個平面內(nèi)，因而皮帶工作表面磨損不均，皮帶彎曲頻率大，壽命低。但最大優(yōu)點是機構(gòu)簡單，制造容易，調(diào)整方便。
綜合考慮，本機功率小，故采用單帶雙輪無級變速機構(gòu)。
（2）箱體機構(gòu)
箱體機構(gòu)形式的選擇與機器的傳動原理設(shè)計有關(guān)。經(jīng)分析采用分離傳動的分箱結(jié)構(gòu)，即刀具主軸傳動系統(tǒng)和輸送帶傳動系統(tǒng)分別安置在二個傳動箱體中，和分析整體箱體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，確定選擇整體箱體結(jié)構(gòu)。
采用整體箱體結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點：
①箱體的空間大，貯存的潤滑油多，有利于散熱，機器工作溫升小，提高蝸輪副和齒輪副的壽命。
②機器制造裝配方便，傳動箱可作為一個獨立的部件。
③刀具主軸與物料輸送方向（輸送帶）有一定的垂直度要求，可直接由箱體的孔系加工來保證。
④結(jié)構(gòu)合理，機器的寬度方向尺寸減小，變速交換輪由開式傳動改為閉式傳動，左右兩邊基本上對稱于刀具的中心，外觀也比較美觀。
⑤箱體毛坯的數(shù)量減小到一個，外形較規(guī)則，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，易于鑄造。
⑥具有一般的工藝裝備水平的工廠即可滿足加工要求，采用通用機床、設(shè)備即可完成加工。
整體箱體結(jié)構(gòu)比分離傳動的箱體顯然要復(fù)雜多了，但加工量并沒有增加，特別是孔系加工的方法和工作量沒有什么差別。因而全面分析的結(jié)果，本多功能切菜機采用整體傳動箱體的結(jié)構(gòu)。
(3)傳動元件的潤滑方式
對于蝸輪副和齒輪副均采用結(jié)構(gòu)簡單的油池潤滑。
對于主傳動箱體內(nèi)的油浸不到的滾動軸承均采用向心球軸承和角接觸球軸承，軸承可采用潤滑脂潤滑。
2.輸送帶部件
對于輸送帶上傳動機構(gòu)的滑動軸承，可以采用定期注潤滑油的方式進(jìn)行，潤滑油應(yīng)采用無色、無味、無毒的食品油或醫(yī)用凡士林。本切菜機考慮到傳送動力小，轉(zhuǎn)速又低，均采用尼龍軸承代替需潤滑的金屬軸承，即方便了用戶,又保證了機器和食品的衛(wèi)生。
輸送帶的材料，本機采用尼龍線骨掛上一層無毒橡膠作為材料。
2.3 多功能切菜機技術(shù)要求
本設(shè)計的各種技術(shù)參數(shù)如下：
1.電機額定功率：小于1kW。
2.外形尺寸：小于1300×700×1100mm3。
3.切片厚度調(diào)整范圍：1-30mm可調(diào)。
4.生產(chǎn)率：30-500kg/h（片）。
5.可切物料的種類：根、莖、葉類蔬菜、水果、腌制食品、熟制食品、魚類、海帶類、中草藥等。
6.物料的形狀：片、條、絲、塊、段、丁等。
2.4本章小結(jié)
本章主要敘述了切片運動形式的選擇，如：切片功能比較，生產(chǎn)率比較，實現(xiàn)刀具運動的機構(gòu)比較；切菜機的技術(shù)要求，如：設(shè)計、制造技術(shù)要求，性能要求；總體布局；傳動方案的選擇；傳動方案的設(shè)計等。
第3章 主傳動部件設(shè)計
3.1 電動機的選擇
電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產(chǎn)單位一般都采用三相交流電源，因此，無特殊要求時均選用三相交流電動機，其中以三相異步交流電動機應(yīng)用最廣泛。對于載荷比較穩(wěn)定、長期連續(xù)運行的機械,只要所選電動機的額定功率等于或稍大于所需的電動機工作功率，電動機就能安全工作，不會過熱，因此通常不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動轉(zhuǎn)矩。因為切菜機屬于一般機械，無特殊要求，故可以選擇的電動機的額定功率小于1kW。
容量相同的三相異步電動機，一般有3000、1500、1000及750r/min四種同步轉(zhuǎn)速。電動機同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外部尺寸愈小，價格愈低。但是電動機轉(zhuǎn)速愈高，傳動裝置總傳動比愈大，會使傳動裝置外部尺寸增加，提高制造成本。而電動機同步轉(zhuǎn)速愈低，其優(yōu)缺點則相反。
本設(shè)計選擇電動機型號為Y802-4；
額定功率：0.75 kW
額定轉(zhuǎn)速：1390 r/min
最大轉(zhuǎn)矩：2.3 N·m
3.2 無級變速器的設(shè)計計算
該無級變速機構(gòu)由兩個可調(diào)帶輪和一個電機軸帶輪構(gòu)成，下面的設(shè)計主要是對帶傳動進(jìn)行了計算。
1.確定計算功率Pac
kW
載荷變動由[1]帶傳動工作情況系數(shù)表查得
2.選擇帶型
根據(jù)計算功率kW，小帶輪轉(zhuǎn)速r/min
因此選擇SPZ型窄V帶。
3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑。
1）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑mm
2) 驗算帶的速度v
在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間
3) 計算從動輪的直徑
本傳動為無級可調(diào)變速，由于調(diào)節(jié)范圍的限制，本從動輪直徑試選擇mm。
傳動比范圍為。
4.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度。
兩可調(diào)變速輪之間的中心距為160mm。電機軸于變速輪之間的中心距選擇360mm。
依據(jù)帶傳動帶幾何關(guān)系，計算所需帶的基準(zhǔn)長度
mm
依據(jù)[1]基準(zhǔn)長度系列，選擇帶長為1120mm。
5.驗算主動輪上的包角。
6.確定帶的根數(shù)。
(3.1)
式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得
長度系數(shù)依據(jù)[1]查得
單根V帶的基本額定功率查[2]得kW
查[2]得kW
故取1根SPZ型窄V帶。
7.確定帶得預(yù)緊力。
N
8.計算帶傳動作用在軸上的力。
N
結(jié)論：選擇SPZ型窄V帶，電機軸帶輪基準(zhǔn)直徑mm，兩個可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為mm，兩可調(diào)帶輪之間的中心距為160mm，電機輪于可調(diào)帶輪之間的中心距為360mm，帶長1120mm。
由于本傳動中有兩個可調(diào)帶輪，故應(yīng)在此傳動中安置一個壓力為166N的張緊輪，以保證在變速過程中V帶有合適的預(yù)緊力。
3.3齒輪的設(shè)計計算
1.選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級
考慮到本設(shè)計切菜機傳送件的功率，為一般機械，要求傳動平穩(wěn)，噪聲小，故選用斜齒輪傳動。大齒輪選用45號鋼，小齒輪和軸做成一體，選用40Cr，調(diào)質(zhì)并表面淬火，HRC40～45，選用7級精度。
2.初步計算傳動尺寸
因為本設(shè)計中，齒輪采用閉式傳動，表面淬火，因大小齒輪均用硬齒面，齒面抗點蝕能力較強。因此初步按齒根彎曲疲勞強度計算齒輪傳動主要參數(shù)和尺寸。齒輪模數(shù)計算公式：
（3.2）
式中:—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；
—齒形系數(shù)；
—應(yīng)力修正系數(shù)；
—重合度系數(shù)；
—許用彎曲應(yīng)力（MPa）。
(1)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
N·m
(2)初選，則。
(3)查[2]由材料硬度選擇齒寬系數(shù)=0.6。
(4)初取螺旋角β=
斜齒輪端面重合度系數(shù)：
(5)查[2]得重合度系數(shù)
(6)由[2]得
查[2得螺旋角系數(shù)：=0.93
(7)初取Kt=1.3
(8)齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)
當(dāng)量齒數(shù)
查[2]得：=3.4 =2.48
查[2]得：=1.48 =1.63
(9)許用彎曲應(yīng)力公式：
MPa （3.3）
式中:—計入了齒根應(yīng)力修正系數(shù)之后，試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力（MPa）；
—彎曲強度計算的壽命系數(shù)；
—齒根彎曲強度計算的安全系數(shù)。
（3.4）
式中:、由實驗獲得，隨材料而異。
循環(huán)次數(shù)公式：
（h） （3.5）
式中:—齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）；
—齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)；
—齒輪的工作壽命（h）。
由公式（3.5）得：
h
h
查[2]得：=1.25
查[2]得：=1.0
查[2]得：=360MPa
所以許用彎曲應(yīng)力為：
MPa
=
=
所以 ==0.01747
取=1.3，則：
3.計算傳動尺寸
（1）載荷系數(shù)公式：
（3.6）
式中:—使用系數(shù)；
—動載系數(shù)；
、—齒向載荷分布系數(shù)；
—齒間載荷分配系數(shù)。
查文獻(xiàn)[2]得使用系數(shù)=1.0；
齒輪的圓周速度：
m/s
查[2]得齒向載荷分布系數(shù)=1.08；
查[2]得齒間載荷分配系數(shù)=1.2；
查[2]動載荷系數(shù)=1.12。
則由[2]得：
=1.45
(2)修正為：
mm
為了結(jié)構(gòu)的需要取=2.5mm。
(3)計算傳動尺寸：
傳動中心距公式：
mm
圓整后取中心距=54mm。
修整螺旋角
分度圓為：
mm
mm
齒寬為：
mm
取為20mm，則mm，mm。
變位系數(shù)的計算
取
變位量
計算結(jié)果匯總：模數(shù)mm；中心距a=54mm；齒寬mm，mm；
分度圓mm, mm。法向變位系數(shù) 小齒輪 ，
大齒輪
3.4 軸的設(shè)計計算
3.4.1 軸的材料選擇
因傳遞的功率不大，并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，但由于斜齒輪與該軸做成一體，故選用40Cr,為材料，并經(jīng)調(diào)質(zhì)，表面淬火處理。
3.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
1.軸徑的初步估算
估算軸的最小直徑常用的方法有三種：（1）按扭轉(zhuǎn)強度計算；（2）按經(jīng)驗公式計算；（3）類比法。本設(shè)計中沒有同類型已有機器的軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，可分析對比；經(jīng)驗公式一般用于減速器設(shè)計時軸徑的估算；故本設(shè)計采用第一種方法，按扭轉(zhuǎn)強度計算。對于轉(zhuǎn)軸，由于跨距未知，無法計算彎矩，在計算中只考慮轉(zhuǎn)矩，而用降低許用應(yīng)力的方法來考慮彎矩的影響。由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩的作用時，其強度條件為：
mm （3.7）
式中:—軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa）；
P—軸傳遞的功率（kW）；
n—軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；
—許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa）；
C—由許用扭轉(zhuǎn)剪 應(yīng)力確定的系數(shù)；
d—軸的直徑（mm）。
查[2]得C的值為106。由公式（3.7）得：
mm10.9 mm
考慮到實際的工作狀況，取軸徑為16mm。
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
在軸的基本直徑定下以后，要進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，定出軸的各部分的形狀和尺寸。根據(jù)多功能切菜機的設(shè)計要求和前面的總體分析，軸的結(jié)構(gòu)如圖 3.2所示。
圖3.2 軸結(jié)構(gòu)圖
3.軸的受力分析（見圖3.3）
（1）由斜齒輪的計算可知：
切向力N
徑向力
軸向力N
軸承1總的支承反力為：
N
軸承2總的支承反力為：
N
圖3.3 軸受力分析圖
（2）彎矩：
在水平面上，a-a剖面：N·m
b-b剖面: N·m
在垂直面上，a-a剖面: N·m
b-b剖面: N·m
合成彎矩，a-a剖面，N·m
b-b剖面，N·m
（3）轉(zhuǎn)矩：
由上面的計算得T=9.62N·m
4.軸的強度校核
從彎矩圖中可知，斜齒輪軸中間的a-a剖面彎矩載荷最大，是危險截面。軸的安全系數(shù)公式為：
（3.8）
式中：—只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)；
—只考慮轉(zhuǎn)矩作用的安全系數(shù)；
—許用安全系數(shù)。
（3.9）
（3.10）
式中：—對稱循環(huán)下材料試件的彎曲疲勞極限(N/mm2)；
—對稱循環(huán)下材料試件的扭剪疲勞極限(N/ mm2)；
、—彎曲、扭剪的有效應(yīng)力集中系數(shù)；
—表面品質(zhì)系數(shù)；
、—彎曲、扭剪的絕對尺寸影響系數(shù)；
、—彎曲、扭剪應(yīng)力的應(yīng)力幅N/ mm2，一般傳遞動力的軸，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)，單向回轉(zhuǎn)的軸，考慮載荷的不均勻性，扭剪應(yīng)力應(yīng)視為脈動循環(huán)；
、—材料拉伸、扭剪的平均應(yīng)力折算系數(shù)。
在本設(shè)計中，彎曲應(yīng)力是按循環(huán)變化，故
，;
剪應(yīng)力按對稱變化，即
，。
對于a-a截面：
查[2]得=1.1；
查[2]得=1.62；
查[2]得=0.92；
查[2]得=0.85，=0.87；
查[2]得=0.2，=0.1；
由材料力學(xué)的彎曲應(yīng)力公式得：
抗彎剖面模量
mm3
抗扭剖面模量
mm3
彎曲應(yīng)力
MPa
MPa
MPa
分別把各數(shù)值代入式（3.9）和式（3.10），有
則根據(jù)（3.8）得：
～1.8，軸校核滿足要求。
5.軸上鍵的校核
平鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時兩側(cè)面受到擠壓，對于按標(biāo)準(zhǔn)選擇尺寸及鍵為常用材料的普通平鍵聯(lián)接其主要失效形式是鍵、軸槽和轂槽三者中強度最弱的工作面被壓潰。校核時，按工作面的平均擠壓力進(jìn)行計算，其公式為：
MPa （3.11）
式中:T—傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；
d—軸的直徑（mm）；
l—鍵的工作長度（mm），58mm；
、b—鍵的公稱長度和鍵寬（mm）；
k—鍵與轂槽的接觸高度（mm）；
—許用應(yīng)力（MPa）。
由式（3.11）得：
MPa
查[2]有沖擊載荷時=120～150MPa。顯然滿足強度條件。
綜上計算得設(shè)計參數(shù)：軸材料選用40Cr；軸徑取16mm；軸的總支反力
N，N；鍵的壓應(yīng)力
MPa
6.軸承的校核
對于傳動的滾動軸承，其滾動體和滾到發(fā)生的疲勞點蝕是主要的失效形式，因而主要是進(jìn)行壽命計算，必要時再作靜強度校核。本次驗算為刀片傳動中齒輪軸兩側(cè)的軸承的校核，其型號為7204C。
1.求兩軸承的計算軸向力和。
由[2]得7204C派生軸向力，初取e＝0.42 估算。
N
N
N
N
由[2]插值計算得、
再計算
N
N
N
N
確定 、 ，N、N
2.求軸承當(dāng)量動載荷和。
由[2] 分別進(jìn)行查表或插值計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)：
軸承1
軸承2
因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表13.6 取
N
N
3.驗算軸承壽命。
因為所以按軸承1得受力大小驗算：
h
已知本機器使用5年，一班制，預(yù)期壽命為：
h
故本軸承能夠滿足設(shè)計要求。
3.5蝸桿傳動設(shè)計計算
1.選擇材料及熱處理方式
考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度也不快，蝸桿選用40Cr制造，表面淬火處理，HRC45～50;加上相對滑動速度<6m/s,故蝸輪輪緣選用鑄錫鋅鉛青銅ZcuSnPb5Zn5,又因批量生產(chǎn)，采用金屬模鑄造。依據(jù)GB/T 10085 的推薦，本傳動使用漸開線蝸桿（ZI）.
2.選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)T
由[2]按i=60,選取=1，則=i=60×1=60。
3.按齒面接觸疲勞強度確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑
（3.12）
（1）確定作用于蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
按=1，初取η=0.71，則
N·m
（2）確定載荷系數(shù) K
由于機器運轉(zhuǎn)載荷平衡故K=1.1
（3）確定許用接觸應(yīng)力
查[2]由材料得 MPa
（4）計算中心距
mm
由[2]查取，選取中心距為80，模數(shù)為2，分度圓直徑mm，，直徑系數(shù)，分度圓導(dǎo)程角，蝸輪齒數(shù)為62，變位系數(shù)。
這時 查[2]得接觸系數(shù)
因 因此以上計算結(jié)果可用。
4.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)于幾何尺寸。
1）蝸桿
軸向齒距 mm
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑 mm
齒根圓直徑 mm
分度圓導(dǎo)程角
蝸桿軸向齒厚 mm
2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)
變位系數(shù)
驗算傳動比：
傳動比誤差 誤差在允許的范圍內(nèi)。
蝸輪分度圓直徑 mm
蝸輪喉圓直徑 mm
蝸輪齒根圓直徑 mm
蝸輪咽喉母圓半徑 mm
5.校核齒根彎曲疲勞強度
當(dāng)量齒數(shù)，
根據(jù)，，從[2]中查得齒形系數(shù)
螺旋角系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
由[2]表11.8中查得蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力
壽命系數(shù)
MPa
MPa
由此可見彎曲強度是滿足的。
6.驗算蝸輪圓周速度 、相對滑動速度及傳動總效率
m/s
顯然，<3m/s，與原假設(shè)值相符。
由,得
所以 m/s
顯然，<6m/s,與原假設(shè)值相符，選用鑄錫鋅鉛青銅ZcuSnPb5Zn5為蝸輪輪緣材料合適。由=3.57m/s，查[2]得當(dāng)量摩擦角,
所以
與原假設(shè)值0.71相符
7.熱平衡計算
所需散熱面積 S= （3.13）
取油溫= ,周圍空氣溫度，通風(fēng)良好，取散熱系數(shù) w/m2.oC，傳動總效率=0.71，則
0.29m2
故散熱面積足夠。
8.選擇精度等級及側(cè)隙種類
因為這是一般動力傳動，而且線速度<3m/s,故選用8級精度，側(cè)隙種類代號為C,標(biāo)注為 8f GB10089-88。
3.6本章小結(jié)
本章主要敘述了電動機的選擇；無級變速器的設(shè)計計算；齒輪的設(shè)計計算；軸的設(shè)計計算，如：軸的材料選擇，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，軸徑的初步估算，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸的受力分析，軸的強度校核，軸上鍵的校核，軸承的校核；蝸桿傳動設(shè)計等內(nèi)容。
第4章 鏈傳動部件設(shè)計
4.1傳動鏈的設(shè)計計算
4.1.1 鏈傳動主要參數(shù)的選擇
由總體設(shè)計分析選用鏈作為輸送帶傳動的主要形式。鏈傳動設(shè)計主要是確定鏈節(jié)距、排數(shù)及鏈輪齒數(shù)、傳動比、中心距、鏈節(jié)數(shù)等。本節(jié)設(shè)計和之間的鏈傳動。
1.鏈輪齒數(shù)、和傳動比
小鏈輪齒數(shù)對傳動的平穩(wěn)性和工作壽命影響很大。在相同節(jié)距下，齒數(shù)少可減少外廓尺寸，但齒數(shù)過少，增加傳動的不均勻性和動載荷；增大鏈條繞入和退出鏈輪時鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角，加速鉸鏈的磨損；增大鏈的工作拉力，加速鏈和鏈輪的損壞，增加軸承的載荷。由此可見，增加小鏈輪齒數(shù)對傳動是有利的。但若鏈輪齒數(shù)太多，除傳動尺寸和機件重量增大外，還易因磨損節(jié)距增長而發(fā)生跳齒和掉鏈現(xiàn)象，縮短鏈的使用壽命。因此小鏈輪既不宜過少，大鏈輪齒數(shù)也不宜太多，一般最大齒數(shù)不超過120，最小齒數(shù)不小于9。選取鏈輪齒數(shù)，還應(yīng)考慮到輪齒和鏈的均勻磨損問題。
由設(shè)計要求希望結(jié)構(gòu)緊湊，確定小鏈輪齒數(shù)
Z10=14，Z9=18，<120 合適。
2.鏈節(jié)距和排數(shù)
鏈節(jié)距的大小反映了鏈節(jié)和鏈輪輪齒各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力越高；但多邊形效應(yīng)增加，傳動不平穩(wěn)性、動載荷和噪聲越嚴(yán)重，傳動尺寸也大。因此，在設(shè)計時，在承載能力足夠的條件下，盡量選取較小節(jié)距的單排鏈；高速重載時可采取小節(jié)距的多排鏈。一般載荷大、中心距小、傳動比大時，選小節(jié)距多排鏈，以使小輪有一定的嚙合齒數(shù)；當(dāng)中心距大、傳動比小而速度不太高時，從經(jīng)濟性考慮可選大節(jié)距單排鏈。鏈的型號和節(jié)距可根據(jù)傳遞的功率及小鏈輪轉(zhuǎn)速和公式確定額定功率。
kW （4.1）
式中：—工作情況系數(shù)；
—小鏈輪齒數(shù)系數(shù)；
—多排鏈系數(shù)；
—鏈傳遞的功率（kW）。
查[2]得=1.0；
查[2]得=1.0；
考慮傳遞的功率不是很大，選單排鏈，由[2]查得=1。
將以上數(shù)據(jù)代入式（4.1）得：
kW
由此功率得大鏈輪轉(zhuǎn)速=37r/min，查文獻(xiàn)[2]選滿足要求的08A鏈，節(jié)距P=12.70mm。
3.鏈節(jié)數(shù)和鏈輪中心距
在傳動比、鏈輪中心距又過小時，鏈在小鏈輪上的包角小，與小鏈輪同時嚙合的鏈節(jié)數(shù)亦少。同時，因總的鏈節(jié)數(shù)減少，當(dāng)鏈速一定時，在單位時間內(nèi)同一鏈節(jié)受到的應(yīng)力變化次數(shù)和屈伸次數(shù)增加，使鏈的壽命降低。但中心距過大時，除結(jié)構(gòu)不緊湊外，還會使鏈的松邊上下顫動，使運行不平穩(wěn)。鏈節(jié)數(shù)計算公式如下：
節(jié) （4.2）
式中：—初定中心距；
—鏈節(jié)距（mm）；
、—大小齒輪齒數(shù)。
初定中心距=15則鏈節(jié)數(shù)：
節(jié)
取=46節(jié)。
鏈長m
由中心距公式：
mm（4.3）
則： mm
取中心距mm。
4.1.2 鏈作用在軸上的力
鏈速公式：
m/s （4.4）
式中：—鏈節(jié)距（mm）;
—主動輪的齒數(shù)；
—主動輪的轉(zhuǎn)速（r/mm）；
則：
m/s
工作拉力：
N
作用在軸上的壓力：
N
計算結(jié)果：鏈條規(guī)格08A，單排鏈，46節(jié)，長0.58m；
大小鏈輪齒數(shù)，;中心距a=190mm；
壓軸力N；工作拉力N。
4.2 鏈輪的設(shè)計計算
1.鏈輪材料的選擇
鏈輪的材料應(yīng)有足夠的強度和耐磨性，可根據(jù)其尺寸大小及工作條件選擇,由于傳遞的功率小于6kW，要求傳動平穩(wěn)，運用在噪聲小的場合，可以選擇夾布膠木作為鏈輪材料可以滿足要求，且價格便宜。有利于降低機器的加工成本和食品的衛(wèi)生要求。
2.鏈輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算
本節(jié)設(shè)計計算齒數(shù)的鏈輪。在本設(shè)計中鏈選用是08A型，考慮鏈輪的加工性，采用3R齒形。則鏈輪的分度圓直徑：
mm
齒頂圓直徑（滾子直徑）:
mm
mm
取最大值時，采用展成法加工時有發(fā)生頂切的可能性。所以齒頂圓取為80 mm。
齒根圓直徑：
mm
齒側(cè)凸緣直徑（為內(nèi)鏈板高板）：
mm
取 mm。
輸送帶速度
刀旋轉(zhuǎn)速度 r/min
4.3本章小結(jié)
本章主要敘述了傳動鏈的設(shè)計計算，如：鏈傳動主要參數(shù)的選擇，鏈輪齒數(shù)、和傳動比，鏈節(jié)距和排數(shù)，鏈節(jié)數(shù)和鏈輪中心距，鏈作用在軸上的力；鏈輪的設(shè)計計算，如：鏈輪材料的選擇，鏈輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算等內(nèi)容。
第5章 刀盤部件設(shè)計
刀盤部件設(shè)計主要為刀具的設(shè)計，刀具的形狀決定了切片的形狀。可以通過換用不同的刀具切不同的物料，切出各式的形狀。此多功能切菜機主要采用的刀具有兩種：新月型刀具和圓盤刀具?，F(xiàn)分別介紹如下：
5.1新月型刀具
主要用于切削軟的物料，如食品，葉類蔬菜等。
新月形刀具又分為單刀和雙刀兩種。如圖(5.1)在物料輸送速度一定的條件下，用雙刀具時的物料切片厚度為采用單刀時的切片厚度的一半。在本機上，當(dāng)要求切片厚度變?yōu)?mm時，只能采用雙刀進(jìn)行切削。
單刀用于加工莖類，葉類，長細(xì)狀的物料。加工尺寸范圍較大，加工長度為2～30mm。可以切片，也可以切絲。
雙刀也用于加工莖類，葉類，長細(xì)狀的物料。加工長度為1～16mm。也可以切片，切絲。
(a) 單 刀 (b) 雙 刀
圖5.1 新月型刀具
5.2圓盤刀具
主要應(yīng)用于切削物料形狀不規(guī)則，短而硬的物料，如土豆，洋蔥等。因為刀片時按在圓盤上，所以一方面增加了刀具的剛性，另一方面刀盤可以擋住刀具不切削時的物料送進(jìn)而不致使物料掉下來（當(dāng)物料短時），以便保證物料的切削厚度的均勻性和可靠性。
圓盤刀具同樣又分為單刀圓盤刀和雙刀圓盤刀。如圖(5.2)它們之間的切削厚度的關(guān)系與新月形刀具的單刀和雙刀的切削厚度關(guān)系相同。采用圓盤刀具的一個重要的特點是它能夠調(diào)整切片厚度。
它可以根據(jù)刀片厚度的要求，在圓盤刀架安裝刀具的表面和刀具定位面之間加入一個可調(diào)厚度的墊片來調(diào)整刀具的高度，從而可以改變切削厚度。
雖然刀片為不銹鋼材質(zhì)，但是要在刀具使用之后用水洗凈，烘干，涂油保管起來，不要與其它硬件放在一起，以免碰壞刀片的刀刃。
圖5.2 圓盤刀具
5.3本章小結(jié)
本章主要對刀盤部件進(jìn)行設(shè)計,如新月型刀具, 主要用于切削軟的物料，如食品，葉類蔬菜等；圓盤刀具, 主要應(yīng)用于切削物料形狀不規(guī)則，短而硬的物料，如土豆，洋蔥等。
結(jié) 論
進(jìn)入21世紀(jì)以來，食品工業(yè)的分工越加細(xì)化。能高效的、衛(wèi)生的加工各類食品成為食品機械發(fā)展的必然趨勢。而食品機械的設(shè)計必須符合國家商業(yè)部有關(guān)食品機械的部標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)外生產(chǎn)這方面機器的廠家不是很多。而且主要不足是功能單一，生產(chǎn)率低。本設(shè)計的多功能切菜機是飲食機械中很重要的一種。該切菜機用于食堂、賓館等餐飲行業(yè)，可切制蔬菜、水果、魚類等多種食品，根據(jù)物料的不同可達(dá)到2500kg/h的效率，并能實現(xiàn)厚度在1～30 mm之間的任意調(diào)節(jié)。
在多功能切菜機設(shè)計中，首先比較了兩種刀具運動方案。然后確定采用刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給的切菜機。在本論文中的方案設(shè)計論證部分中分析了各傳動方式的特點，整體箱體結(jié)構(gòu)的與分離傳動箱體的相比的優(yōu)點。在本論文的設(shè)計計算部分，設(shè)計計算了傳動部分的無級變速器及同步帶的結(jié)構(gòu)，齒輪和齒輪的校核，設(shè)計了斜齒輪軸，校核了軸和軸上的鍵及軸承的壽命；輸送部件的鏈、鏈輪的結(jié)構(gòu)，另外還設(shè)計了其它的零件的結(jié)構(gòu)。
在本課題的研究設(shè)計過程中，盡管作者收集不少的資料，也參考國內(nèi)外同時期的食品機械，但是很適合于本課題的資料潰乏，絕大部分只是提供了大概的參考作用。有些參數(shù)無法精確確定，只有試制出機器后通過做試驗方可得出精確值。同時也由于這是作者獨立設(shè)計的一個新課題，個人的水平及經(jīng)驗均有限，因此，在論文中和機器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可避免的存在著不足。
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致 謝
本設(shè)計是在××老師的直接指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計中我遇到了很多困難，都是在孫老師的幫助下解決完成的。在平時的學(xué)習(xí)設(shè)計過程中，×老師也能夠及時的幫助我們解決學(xué)習(xí)上困難，順利的完成畢業(yè)設(shè)計工作。在孫老師的指導(dǎo)下，短短三個多月的畢業(yè)設(shè)計時間內(nèi)，使我不僅掌握了設(shè)計方法，還培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)全面的思考問題能力，對我今后的工作幫助很大，令我受益匪淺。在此，向?qū)O老師表示最衷心的感謝。
另外，本論文的完成與同學(xué)的幫助和支持是分不開的，在此也向他們表示我的謝意。
附 錄
譯文 小吃抓取機器的設(shè)計
Cleveland： 2001年10月; James F Manji;
補充：包裝設(shè)計
起始頁: S14-S22 ISSN: 00249114
主題詞: 制造業(yè) 包裝 工業(yè) 自動化 機器人 食品 包裝 制藥
業(yè) 醫(yī)療設(shè)備
分級代碼: 8600:不在別處分類的制造工業(yè)
8650:電力的和電子學(xué)工業(yè)
8610:食品處理工業(yè)
8640:化學(xué)工業(yè)
9190:美國
地理名字：美國
美國
概要:
食品的種類、醫(yī)療品、醫(yī)療設(shè)備、家庭產(chǎn)品和現(xiàn)在通過機器人設(shè)備進(jìn)行包裝的家用物品。和能在包裝過程中達(dá)到衛(wèi)生設(shè)備的保證要求的機器人一起工作的方法的理由。從人體工程學(xué)問題比如重復(fù)的移動/壓力問題看，當(dāng)操作能成為傷害操作員的原因時，機器人也正變得能夠發(fā)出呼叫。在有眾多的操作選項的產(chǎn)品生產(chǎn)的方法中，制造商逐漸地看到了作為避免混亂的機器人裝配的優(yōu)點。
全部文本:
Penton媒介公司版權(quán)所有2001年10月
[眉注]
機器人學(xué)
[眉注]
食品和藥品制造商對于機器人協(xié)助組織產(chǎn)品生產(chǎn)方面正打一場大賭博。
Amere三年了。那就是要不了多久，Pepperidge農(nóng)場，一個眾所周知的sinfully餅干、小吃和其它食品的制造商，期望它會替代獲得獎金的機器人生產(chǎn)線來支付它本身。ABB公司的敏捷彎曲抓取機器人試圖從速率為150/min的傳送機抓取餅干，并且輕輕地將它們放置在五塊餅干高的紙杯子里。Adept技術(shù)公司的視覺系統(tǒng)協(xié)助完成了此任務(wù)。機器人工業(yè)和自動圖象聯(lián)盟認(rèn)為這樣的結(jié)果很好，以致在最近它獲得了由用戶認(rèn)可的食品制造商的獎勵。
很容易明白的是，為什么Pepperidge農(nóng)場，Campbell Soup公司的一個子公司，在自動操作技術(shù)領(lǐng)域投入了這么大的投資。這家公司相信，工人有足夠的時間安裝這些脆弱的紙杯子并且足夠快，但手工操作的方法質(zhì)量是難以保證的。跡象表明，越來越多的公司正應(yīng)用機器人來處理類似的問題?！八麄冊陲灨砂b中使用機器人的經(jīng)驗在那些有前瞻性的公司在幾個月后將應(yīng)用機器人學(xué)的做法是典型的”， RIA的主席Kevin Ostby在獎勵大會上預(yù)測說。
某幾種食品、藥品、醫(yī)療設(shè)備、家用產(chǎn)品、和家庭物品現(xiàn)在正運用機器人設(shè)備進(jìn)行包裝。和機器人一起工作的理由須包括在包裝過程中達(dá)到衛(wèi)生設(shè)備的保證要求，根據(jù)Rick Tallian,一位機器人制造商ABB公司負(fù)責(zé)包裝為制造業(yè)和消費者工業(yè)系統(tǒng)的管理者，這家公司位于新柏林的威斯街。
Fanuc生產(chǎn)的機器人M-410i機器人能抓起隨意大小的盒子，并且將他們放置在托板上，完成得迅速而穩(wěn)定。隨機順序的用托板裝運的動作定位了分布和順序執(zhí)行中心,在這其中產(chǎn)品被分別抓取并用手工裝運到托板上。新穎的個人計算機軟件稱隨機順序托板裝載工具能決定一種高密度和高穩(wěn)定性的有效率的托板模式。
Lynx是一臺從包裝設(shè)備Waukegan.III公司的銷售商買來的具有高速度的機器，它能包裝糖果,冰淇淋,和烤制的食品(小吃的外包裝)并且放入盤子和硬紙盒。這個可看到的托架控制著機器的長度，它包含那個抓取和散開產(chǎn)品來適應(yīng)托板結(jié)束操縱。
“從人體工程學(xué)問題比如重復(fù)移動/壓力的問題看，當(dāng)操作成為傷害人工操作者的因素時,機器人也正變得能夠發(fā)出呼叫?！?Tallian想當(dāng)然的解釋到,機器人將被安排到合適的位置，在那里用不能彎曲的工具或固定的自動機器不能很好的工作。有時機器人能更好寬容在產(chǎn)品大小上的變化，能處置精致的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品如果遭受傳統(tǒng)的推拉及整理手段很容易破碎。生產(chǎn)線數(shù)目眾多的變化是使機器人的運用成為候選,因為那些是和在包裝中的變化一起的。并且當(dāng)許多廠商由于對未來產(chǎn)品的配置很難預(yù)測，他們期望應(yīng)用機器人來改變這種狀況。Tallian說，這在生活消費品的生產(chǎn)上是相當(dāng)正確的，在那里產(chǎn)品銷售推動著產(chǎn)品和包裝。
混合管理的制造商們逐漸地看到機器人裝配的方法在有眾多操作的產(chǎn)品生產(chǎn)中是一條避免混亂的路子，“如果在汽車的發(fā)動機上有兩個略微不同的部分,用錯誤的部分將導(dǎo)致整條汽車的裝配線關(guān)閉”，GSMA系統(tǒng)公司的主席Maakk W. Senti解釋說，這家公司位于棕櫚灣?！霸谥扑幑I(yè),一個裝備視覺系統(tǒng)的機器人包裝系統(tǒng)能防止嚴(yán)重的錯誤，這錯誤將導(dǎo)致規(guī)定處方藥品的錯誤劑量?！?
位于俄亥俄州西部卡羅頓的Motoman公司的機器人系統(tǒng)的經(jīng)理Adds Jack Justice說， “對于特定設(shè)計的方案，制造可靠的，能被快速替換的工業(yè)機器人，意味著失敗之間時間 (平均實效間隔時間)超過了50,000小時。處理特殊物理約束的能力則是另外的一個因素?！币粋€多坐標(biāo)的機器人能把產(chǎn)品插入到容器，即使當(dāng)包裝位于地板的角上。并且在制造中處置產(chǎn)品的相同機器人具有相同的控制，也能將它放入包裝中，并且用托板把它裝運到碼頭,”Justice說。
最近在機器人技術(shù)的進(jìn)步已簡化了包裝和硬紙盒程序的應(yīng)用過程。例如，F(xiàn)anuc的機器人專家N.A.已開發(fā)出了為托板裝運的特定應(yīng)用程序的軟件。Fanuc的裝運和組裝工程師Matt Job在Farmington Hill, Mich.上解釋說：“機器視覺上的主要進(jìn)步使我們能集成機器人和包裝系統(tǒng)而沒有整理或產(chǎn)品對齊的設(shè)備，除去這些外圍設(shè)備能讓我們節(jié)省整個系統(tǒng)的成本 。”
計算機運算能力逐步增長使得其有能力為機器人的控制負(fù)責(zé).ABB公司的Rick Tallinn說，“低成本的計算能力已導(dǎo)致更好的為機器人和視覺指導(dǎo)的視覺系統(tǒng)。我們的IRB340柔性抓取機器人就是其中的一個例子。它的挑選—放置的操作達(dá)到300次/分。我們還正開發(fā)不同的為機器人導(dǎo)航和檢查的集成的視覺系統(tǒng)解決方案?！?
Fanuc機器人和S-430iWS-430iL在危險的環(huán)境使得機器在高溫環(huán)境中的操作要有選擇，在那里材料例如谷?；覊m或樹脂等都是潛在的危險。碎木板廠商和化肥包裝商被看成是其最大受益人 。
更先進(jìn)的電子技術(shù)也使得一個控制器能同時控制三個機器人，這種裝置在一個并聯(lián)機器人單元中簡化了避免碰撞的操作。”機器人的模擬軟件讓用戶把過程模塊化，優(yōu)化配置，并且核對循環(huán)次數(shù)以減少這些應(yīng)用程序中的危險”，機器人制造商Adept技術(shù)公司的副總裁Joe Campbell解釋說。
從糖果條到5加侖的滾筒，機器人包裝系統(tǒng)的優(yōu)勢是勞動力的節(jié)約。單憑經(jīng)驗是機器人代替一人為每50容器包裝，取決于它們