山楂切片機的設(shè)計摘 要本文主要研究了一種山楂自動定向輸送切片機，包括機架以及安裝在機架上的電動機、鏈輪和帶輪。滾子鏈的下邊有摩擦板，左端鏈輪上端有料斗，傳動裝置右端外側(cè)有可調(diào)護板。帶輪由皮帶帶動，進而帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，輸送軸上鏈輪與鏈條結(jié)合，將山楂輸送到動刀處，動刀是一排互相間隔的，邊緣帶有凹槽的圓盤形刀具，固定在動刀軸上。動刀軸通過齒輪傳動帶動，輸送軸上的齒輪與動刀軸上的齒輪齒合，二個齒輪形成等速傳動，這樣能使輸送軸與動刀軸的轉(zhuǎn)速相同，鋼絲固定在機架上，相切在動刀軸的邊緣上。當(dāng)動刀把山楂輸送至于鋼絲相接處時，在鋼絲壓力的作用下，山楂被切成一片一片的，隨著動刀軸帶動山楂轉(zhuǎn)動，山楂被一點一點的切下去，最后被完整的切成若干片，到此切片機的切片過程完成 。 本文主要包括以下內(nèi)容：確定好機械執(zhí)行方案及傳動方案后，按工作機需求選擇好電動機，并對各級傳動機構(gòu)進行傳動比分配。對對 V 帶進行設(shè)計計算，然后對齒輪進行設(shè)計和計算，對滾子鏈進行了設(shè)計計算，最后將得到的尺寸徑向三維建，最終裝配成一整個成品。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞 ：切片；凹槽是圓盤形刀具；動刀軸；鋼絲 The hawthorn slicer designAbstractThis paper studies a hawthorn automatic slicer directional conveyor comprises a frame and a motor, sprockets and pulleys mounted on the rack. Roller chain lower friction plates, top with the left sprocket hopper, right outside of the transmission may have nursing board. Pulley driven by a belt, and then drive sprocket to rotate the shaft conveyor chain and sprocket combination, hawthorn transported to the knife at the knife is a row spacing from each other, with the edge of the disc-shaped cutter grooves, fixed in the knife shaft. Knife shaft driven by gear, transmission gear shaft gear teeth together with the knife shaft, two constant speed drive gear is formed, so make the same transport axis and the knife shaft speed wire fixed to the rack , tangent on the edge of the knife shaft. As for the knife when Hawthorn delivery phase at the wire, the wire under the action of pressure, hawthorn is cut into a piece, with the knife shaft driven to rotate hawthorn, hawthorn cut down a little bit, the last full cut into several pieces, sliced slicer complete this process.This article includes the following: implementation of the program to determine a good mechanical and transmission options, the press working machine needs to choose a good motor and transmission gear ratio at all levels of distribution. Pairs of V-belt design calculations,Then gear design and calculation of the roller chain has been designed to calculate the size of a three-dimensional radial finally get built eventually assembled into a finished whole.The present invention has a simple structure, easy processing, production efficiency, and has broad market prospects.Keywords: slice；disc-shaped grooves are knives；knife shaft ；steel目錄第一章 緒論 11.1 本發(fā)明的設(shè)計內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù) 11.1.1 設(shè)計內(nèi)容 .11.1.2 設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) .11.3.3 設(shè)計創(chuàng)新點 .31.2 山楂切片機研究現(xiàn)狀 41.3 山楂切片機市場前景 5第二章 山楂自動定向輸送切片一體機方案設(shè)計 62.1 山楂切片目前存在的問題 62.2 方案的選擇 62.3 總體方案設(shè)計 9第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 .113.1 負荷計算 .113.1.1 山楂片的切削阻力 113.1.2 帶的負荷 123.1.3 鏈傳動的負荷 133.1.4 電機與減速機的選擇 133.2 齒輪傳動的設(shè)計與計算 .143.2.1 齒輪的計算 143.2.2 齒輪的零件立體圖 183.3 帶傳動的設(shè)計與計算 .193.3.1 帶的選用 193.3.2 帶的計算 203.3.3 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 223.4 滾鏈式傳送帶的設(shè)計 .223.4.1 鏈的設(shè)計 223.4.2 鏈的設(shè)計與計算 223.4.3 滾子鏈的機構(gòu) 243.4.4 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 253.5 滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .27第四章 切片機構(gòu)的設(shè)計 .284.1 切片機構(gòu)刀槽送料盤與鋼絲的設(shè)計 .284.2 刀槽送料盤與鋼絲的安裝 .28第五章 其他零部件設(shè)計 .305.1 軸承的選擇與壽命的校核 .305.1.1 軸承的選擇 305.1.2 軸承壽命的計算 305.2 主要軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 .315.3 機架的設(shè)計 .32第六章 結(jié)論與展望 .336.1 結(jié)論 .336.2 展望 .33致謝 35參考文獻 361第一章 緒論1.1 本發(fā)明的設(shè)計內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)1.1.1 設(shè)計內(nèi)容本論文利用現(xiàn)代設(shè)計、制造和控制技術(shù)，通過山楂加工工藝過程的分析研究，進行山楂自動定向、輸送、高速切片機的開發(fā)設(shè)計，實現(xiàn)山楂切片過程的自動化。具體的講：1、設(shè)計輸送部分，使山楂快速、自動規(guī)矩放置；2、設(shè)計切片部分，使山楂高速切制成環(huán)狀片；3、將輸送和切片兩部分有機的結(jié)合起來。山楂快速輸送就是要求物料快速輸送到切片機前；自動規(guī)矩放置，即要求山楂沿軸線水平放置，且相互平行進料。高速切制環(huán)片，要求切刀垂直通過山楂兩頭的軸線，實現(xiàn)橫向切割，切制成同心環(huán)狀片。它涉及到了機械、控制、食品等多個學(xué)科。1.1.2 設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)（1）山楂的輸送裝置的設(shè)計我們擬采用帶傳動或滾子鏈輸送等方式實現(xiàn)其動作。當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用實例適用于各類箱、包、托盤等件貨的輸送,散料、小件物品或不規(guī)則的物品需放在托盤上或周轉(zhuǎn)箱內(nèi)輸送；主要用于現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)流水線上，可分為有動力和無動力等多種種類。在單件物品重量大(達數(shù)噸)，輸送速度快(百米/ 分鐘)，以及要求輸送距離遠，有各種復(fù)雜工藝流程的,首選這種機型。在本設(shè)計中，工作要求可靠，且兩軸相距較遠，且主要作輸送用，而且考慮到山楂的自動定向問題，又通過對國內(nèi)現(xiàn)有的輸送設(shè)備分析比較，確定本次山楂輸送部分的裝置采用滾子鏈的形式。鏈傳動是一種具有中間柔性件的嚙合傳動，與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈2傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較?。辉谕瑯邮褂脳l件下，鏈傳動結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時，鏈傳動能在高溫及速度較低的情況下工作?？勺鱾鲃佑?，輸送用，曳引提升用以及許多結(jié)構(gòu)巧妙的性能特異的專門用途。具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動力大、效率高、傳動比準確、適應(yīng)性強、緊湊經(jīng)濟、耐用和維修保養(yǎng)容易等主要特點。設(shè)計需要通過實驗測定山楂的平均直徑，確定滾子鏈的節(jié)距，從而使山楂在兩個滾筒之間保持橫向狀態(tài)輸送。（2）山楂自動定向裝置的設(shè)計目前國內(nèi)自動定向裝置一般采用震動料斗震動到一個特定的軌道上，軌道中設(shè)有剔除機構(gòu)，物體在軌道中運動，經(jīng)過剔除機構(gòu)時，位置不滿足要求的物體自然被剔除在外。同時，鏈傳動在一定程度上起到自動定向的作用。例如烤腸的加工。烤腸被夾在滾子中間，也就起到了定向的作用。此外還有其他一些方法，都可以起到自動定向的作用。但是綜合考慮到山楂自動定向裝置與山楂的自動輸送裝置結(jié)合起來，所以決定采用鏈傳動的形式。由于山楂大小不一，形狀各異，要想快速及自動規(guī)矩放置，難度較大。根據(jù)對山楂的尺寸測量以及鏈的節(jié)距的選擇，要使山楂在兩個滾筒之間自動定向并保持橫向狀態(tài)輸送，確定滾筒的直徑。為了提高輸送能力，恰當(dāng)選取滾筒的長度。為了減少滾筒的重量，采用輥筒式的結(jié)構(gòu)，主要由尼龍?zhí)?、滾筒體與滾筒軸三部分組成。滾筒軸的最小直徑等于鏈銷軸的直徑，代替鏈銷軸安裝在鏈中。鏈分布在滾筒的兩邊，滾筒的筒體用兩個尼龍?zhí)着c滾筒軸之間采用間隙配合。滾筒被鏈條帶動，同時在滾筒下方固定有摩擦板，滾筒與摩擦板之間產(chǎn)生摩擦，實現(xiàn)滾筒自轉(zhuǎn)。從而使山楂自動定向。同時，考慮在滾鏈的上方加一至兩個毛刷，進一步確保山楂在兩個滾筒之間定向成功。注意的是，毛刷的選擇要恰當(dāng)，這樣才能起到確保山楂自動定向的目的，而不至于出現(xiàn)使山楂脫離軌道，或者將山楂表皮滑破的現(xiàn)象。（3）快速切片裝置的設(shè)計當(dāng)前國內(nèi)外食品切片研究現(xiàn)狀：目前，食品切片技術(shù)在某些產(chǎn)品上已經(jīng)很成熟，如用于凍肉切片的旋轉(zhuǎn)圓盤片3裝置，在國內(nèi)市場上可以見到的適用于大規(guī)模生產(chǎn)的人參切片機、馬鈴薯切片機、洋蔥切片機、黃姜切片機等。由于人參、馬鈴薯、黃姜這些食品很不規(guī)則，又要求一定的表面質(zhì)量，所以不宜用夾具夾持。通常的做法是利心切削法進行切削，這樣即可以保證其表面的完好，又可以提高切削率。山楂切片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，首先確定山楂切片機構(gòu)的方案，然后對切片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計研究，主要研究切削機構(gòu)的切削特性、切片刀刃形和刀刃傾角對切削的影響及解決辦法、傳動機構(gòu)的設(shè)計與分析。切片機性能試驗及參數(shù)優(yōu)化，對切片機構(gòu)進行性能試驗，通過單因素試驗和正交試驗，找出切片參數(shù)的最佳組合，按最佳組合進行切片，對切片結(jié)果進行比較分析。近年來，為了滿足我國山楂制半成品國內(nèi)消費和對外出口的需求，降低人工切片勞動強度，我國科研單位和企業(yè)針對山楂切片加工技術(shù)難題，也開展了對山楂切片機的研究和開發(fā): 鮮山楂較脆，糖分多，有粘性，切制過程破碎率多，難清洗。我們擬采用的方法：刀具固定，輪式送料式，自動下料式。主要解決切片厚度便于調(diào)整、粘接物容易清除以及與送料機構(gòu)可靠連接等問題。刀片的厚度關(guān)系到山楂切片的質(zhì)量。倘若切片薄，那么山楂切片表面光，而且刀具表面粘結(jié)物少，保證了山楂切片的質(zhì)量。同時，設(shè)計過程中，要設(shè)計好刀具轉(zhuǎn)動的速度，速度越快，切片質(zhì)量越好，但是，刀具轉(zhuǎn)一圈的速度還應(yīng)限制在山楂能落入刀槽內(nèi)。這樣在一定程度上提高了工作效率，也降低了電機的功耗。所以，設(shè)計刀具的轉(zhuǎn)速，應(yīng)充分結(jié)合鏈傳動的速度。1.3.3 設(shè)計創(chuàng)新點由于此次設(shè)計要求工作可靠，兩軸相距較遠，為輸送山楂，則采用滾子鏈的形式。由于山楂大小不一，形狀各異，要想快速及自動規(guī)矩放置，難度較大。根據(jù)對山楂的尺寸測量以及鏈的節(jié)距的選擇，要使山楂在兩個滾筒之間自動定向并保持橫向狀態(tài)輸送，確定滾筒的直徑。為了提高輸送能力，恰當(dāng)選取滾筒的長度。滾筒軸的最小直徑等于鏈銷軸的直徑，代替鏈銷軸安裝在鏈中。鏈分布在滾筒的兩邊，滾筒的筒體用兩個尼龍?zhí)着c滾筒軸之間采用間隙配合。滾筒被鏈條帶動，同時在滾筒下方固定有摩擦板，滾筒與摩擦板之間產(chǎn)生摩擦，實現(xiàn)滾筒自轉(zhuǎn)。從而使山楂自動定向。同時，考慮在滾鏈的上方加一至兩個毛刷，進一步確保山楂在兩個滾筒之間4定向成功。鮮山楂較脆，糖分多，有粘性，切制過程破碎率多，難清洗。我們擬采用的方法：刀具固定，輪式送料，自動下料式。主要解決切片厚度便于調(diào)整、粘接物容易清除以及與送料機構(gòu)可靠連接等問題。通過一系列機構(gòu)組合，從而實現(xiàn)山楂自動定向、輸送、切片工序的一體化。在此過程中，關(guān)鍵是山楂的自動定向，即山楂在輸送過程中，自動完成定向的要求。設(shè)計過程中，為了滿足此要求，充分利用了不同機械機構(gòu)的優(yōu)勢，取長補短。鏈在輸送的過程中，通過在滾筒下方裝有摩擦板，摩擦板與滾筒摩擦，滾筒收到徑向力的作用，滾筒便繞著銷軸轉(zhuǎn)動。滾筒自轉(zhuǎn)，山楂便成預(yù)期的方式排列起來，類似于當(dāng)前常吃的烤腸加工過程中的排列方式。為了進一步確保山楂有序排列，在滾子上方加一個毛刷，在鏈帶著山楂向前輸送經(jīng)過轉(zhuǎn)動的毛刷時，毛刷會將無序排列的山楂阻擋下來，直到山楂正常排列在兩個滾筒之間。此處毛刷的選擇也是一個重點。毛刷的毛應(yīng)偏軟，倘若過硬，山楂經(jīng)過時，毛刷會將山楂表皮刮破，影響山楂色澤和衛(wèi)生。而且，毛刷毛的長短應(yīng)適宜。過長，毛刷會將已經(jīng)有序排列的山楂剔除在外，同時也會對山楂的表皮造成一定的創(chuàng)傷。有效解決山楂脆片生產(chǎn)過程中，影響產(chǎn)品產(chǎn)量和效率的限制性工序（切片工序）。切片機構(gòu)采用開刀槽的送料盤式，長 200mm，一次能送 4 ~ 5 個山楂，送料盤中沿著圓周加工出 10 個山楂大小的送料槽，并軸向每隔 3mm 開有寬度 2mm 刀槽，一共開 39 個。采用 39 根鋼絲來切割，鋼絲的直徑為 0.2 ~ 0.5mm，用兩片平行的開有鋼絲大小的小孔板固定在機架上，用蝶形螺母來調(diào)節(jié)鋼絲的張緊，鋼絲方便于安裝和替換。山楂橫向進入刀槽的送料盤的料槽中，用送料盤擋板擋住山楂，送料盤旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)切割。自動下料，并且實現(xiàn)兩次切割。1.2 山楂切片機研究現(xiàn)狀多功能切絲切片機是市場上比較多見，其構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、安全衛(wèi)生、性能良好，符合國家衛(wèi)生的標準，是蘿卜、土豆、紅薯等瓜果類蔬菜切片和切絲和理想廚房設(shè)備本機采用半月刀調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，不用更換刀片，只須使用不同進料斗和點動倒順開關(guān)即可進行切絲切片工作,工作厚度可在一定的范圍下進行調(diào)節(jié)。5調(diào)整簡單,維護清洗方便。全自動落地式切片機適合切無骨肉類和其它類似榨菜帶有彈性的食物，把原材料肉切成肉片等。該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、操作簡便、效率高、耗電小、清潔保養(yǎng)容易、安全衛(wèi)生，切肉效果均勻并可自動成卷狀，采用進口意大利刀片及皮帶及帶有獨有自動潤滑裝置，功率強大,是賓館、酒家、食堂、肉類加工場等單位所不可缺少的肉類加工機械。以上這些切片機雖有廣泛的用途，但都不適用于山楂的切片，出現(xiàn)的主要問題是：破碎率高，不容易清洗。山楂切片目前大多手工菜刀切制，這種手工切制生產(chǎn)效率低，勞動強度大，不能滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)要求及市場對山楂的需求；也有少數(shù)企業(yè)使用半自動的山楂切片機，兩相交流電機通過皮帶輪帶動渦輪蝸桿減速器，從而帶動白色尼龍刀槽旋轉(zhuǎn)，放進刀槽的山楂隨之旋轉(zhuǎn)，穿過放置于槽縫的刀片，于是切片。這種切制比手工切制提高了點生產(chǎn)效率，減少點勞動強度，但破碎率高，勞動強度還是很大。1.3 山楂切片機市場前景當(dāng)前國內(nèi)的山楂加工設(shè)備種類少，自動化程度低，難以滿足高質(zhì)量和高效率的山楂加工需求。就山楂自動定向、輸送及切片機而言，市場上沒有完整的一體化設(shè)備，全靠手工或半自動化生產(chǎn)。不完全統(tǒng)計全國有大小上萬家山楂深加工企業(yè)。以每家需求 1 臺算，全國需求量約 1 萬臺，每臺售價 4 萬元，設(shè)備需求總價值約 4 億元，故存在著巨大的市場潛力，應(yīng)用前景廣闊。盡管內(nèi)有廣闊的國內(nèi)市場、外有幾無競爭的國際市場，但中國的山楂產(chǎn)業(yè)無論是企業(yè)的規(guī)模，還是產(chǎn)業(yè)拓展的深度都還面臨較大的差距。專家分析認為：中國傳統(tǒng)的山楂樹基本種植在山地、坡地或家庭庭院，基本以農(nóng)戶個體種植為主，產(chǎn)地分散、規(guī)模小難以形成規(guī)模經(jīng)營；優(yōu)質(zhì)品種推廣面積較少，中國山楂品種現(xiàn)有 704 個，但品質(zhì)好的不超過 20 個。優(yōu)質(zhì)品種較少，就難以形成強勢的吸引力。此外，經(jīng)營山楂業(yè)的企業(yè)基本上是沿用從農(nóng)戶手中或山楂販處收購-進行加工處理-進入市場的傳統(tǒng)產(chǎn)銷鏈形式，真正上規(guī)模、上檔次、專業(yè)化的山楂生產(chǎn)企業(yè)和銷售企業(yè)還沒有形成。6山楂為我國的特產(chǎn)，可以說，我國的產(chǎn)量即世界的產(chǎn)量。隨著我國農(nóng)村種植產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，山楂已成為我國果樹發(fā)展中一個新的熱點。山楂的健康發(fā)展，不僅可使農(nóng)民得到實惠，而且可賺取外匯，促進整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。對于我國產(chǎn)山楂大省河南，及時摸清其生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在的問題，對于推動其乃至全國山楂的發(fā)展具有積極的指導(dǎo)意義。第二章 山楂自動定向輸送切片一體機方案設(shè)計2.1 山楂切片目前存在的問題目前國內(nèi)山楂加工以農(nóng)村小企業(yè)居多，他們廠房簡陋，設(shè)備落后，生產(chǎn)效率低，衛(wèi)生狀況差，產(chǎn)品質(zhì)量不能保障，具體的講，問題有如下方面：（1）多數(shù)山楂加工仍采用手工作坊式生產(chǎn)方式，將山楂清洗后熱風(fēng)干燥，使得產(chǎn)品質(zhì)量差，干燥時間長。（2）采取手工去核，人工切片，再快速真空干燥的方法，雖然產(chǎn)品的質(zhì)量提高了，但存在生產(chǎn)效率低，清洗不便，安全性差等問題。難以滿足山楂季節(jié)性強，市場需求旺盛的要求。（3）排序的方法主要由手工排序，用手把山楂橫向排序地放在刀槽送料盤槽中，實現(xiàn)排序的。該法存在的問題主要是生產(chǎn)效率低，勞動強度大，并且操作不安全。2.2 方案的選擇本論文就山楂自動定向、輸送、切片的問題，提出了如下解決方案。7（1）方案 1圖 2-1 螺旋槽體彈性連桿垂直振動輸送機構(gòu)1—電機 2—料斗 3—導(dǎo)向桿 4—螺旋槽體 5—山楂 6—固定刀片 7—刀槽式送料盤8—出料擋板 9—彈性連桿式激振器 10—主振彈簧 11—機座如圖 2-1 所示，螺旋槽體彈性連桿垂直振動輸送是由料斗 2、彈性連桿式激振器 9、山楂寬度大小的螺旋槽體 4、導(dǎo)向桿 3、固定刀片 6 刀槽式送料盤 7、主振彈簧 10 及機座 11 等部分組成。工作原理：連桿作垂直方向振動，而主振彈簧 10 的布置方向與山楂寬度大小的螺旋槽體 3 相應(yīng)部位的振動方向接近一致，振動方向線與螺旋槽體 4 底面所成夾角一般為 15°~30 °，以使物料從下部螺旋槽體 3 逐漸上升至頂部。并從出料口依次下來送入切片機送料盤中。刀槽式送料盤該方案能實現(xiàn)理料，使山楂橫向定向輸送入切片機送料盤中。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，缺點是送料量少，生產(chǎn)效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。（2）方案二8圖 2-2 履帶式輸送機構(gòu)1—凹穴 2—光面的條板 3—料斗 4—撥料毛刷 5—輸送輪 6—山楂 7—固定刀片 8—導(dǎo)槽式送料盤 9—振動器如圖 2-2 所示，履帶式輸送該履帶是由若干組均勻的凹穴 1、光面的條板 2、料斗 3、撥料毛刷 4、輸送輪 5、固定刀片 7、刀槽式送料盤 8 和振動器 9 組成。工作原理：物料在料斗 3 的底部靠自重和振動器 8 的作用不斷落入板穴中，并由撥料毛刷 4 將板上的多余物料撥回去。當(dāng)物料移至卸料工位，使之成排掉入刀槽式送料盤。刀片固定刀架上，刀槽式送料盤旋轉(zhuǎn)切割，自動出料。該方案能使物料送成排送入切片機，實現(xiàn)山楂橫向定向輸送，自動切割，送料量多，生產(chǎn)效率高。優(yōu)點排序、切片可靠度高，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。（3）方案三9圖 2-3 滾筒鏈式自動定向、輸送及切片機構(gòu)1—傳動鏈 2—鏈輪 3—滾筒 4—料斗 5—滾動毛刷 6—摩擦板 7—可調(diào)擋板8—山楂 9—導(dǎo)槽式送料盤 10—固定切割鋼絲 11—送料盤擋板 12—機架如圖 2-3 所示，滾鏈式輸送機構(gòu)，該機構(gòu)是由傳動鏈 1、鏈輪 2、滾筒 3、料斗 4 、滾動毛刷 5、摩擦板 6、可調(diào)擋板 7、刀槽式送料盤 9、固定切割鋼絲 10、和送料盤擋板組成。工作原理：傳動鏈 1 帶動輥筒 3 運動的同時，與摩擦板 6 產(chǎn)生摩擦，使輥筒轉(zhuǎn)動，使山楂在兩輥筒之間成橫向排列，輥筒上部的滾動毛刷 5 把不成排的山楂刷回。可調(diào)擋板與兩個滾筒之間形成的空間，使山楂保持原來的橫向輸送直接過渡到刀槽式送料盤中，切割鋼絲固定刀架上，刀槽式送料盤旋轉(zhuǎn)，山楂穿過切割，最后自動下料。缺點是山楂定向過渡到刀槽式送料盤中要保持鏈輪的轉(zhuǎn)速與刀槽式送料盤轉(zhuǎn)速相等。優(yōu)點是該方案能實現(xiàn)山楂橫向定向輸送，并且送料量多，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。以上三種方案的優(yōu)缺點對比下如表 2-1 所示。10表 2-1 方案的優(yōu)缺點對比優(yōu)點 缺點方案一實現(xiàn)理料，使山楂橫向定向輸送至切片機送料盤中送料量少，生產(chǎn)效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高方案二實現(xiàn)山楂橫向定向輸送，自動切割，送料量多，生產(chǎn)效率高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高方案三實現(xiàn)山楂橫向定向輸送，并且送料量多，生產(chǎn)效率多，結(jié)構(gòu)簡單山楂定向過渡到刀槽式送料盤中要保持鏈輪的轉(zhuǎn)速與刀槽式送料盤轉(zhuǎn)速相等綜合以上三種方案的優(yōu)缺點，并考慮到機構(gòu)的復(fù)雜性、加工成本與本設(shè)計的預(yù)算成本以及加工的條件問題，本設(shè)計選擇方案三。2.3 總體方案設(shè)計圖 2-4 山楂自動定向輸送切片機1-傳動鏈 2-鏈輪 3-滾筒 4-料斗 5-滾動毛刷 6-滾動毛刷帶輪 7-帶 8-摩擦板 9-帶1110-傳動帶輪 11-四個傳動齒輪 12-可調(diào)擋板 13-山楂 14-刀槽式送料盤 15-固定切割鋼絲16-送料盤擋板 17-減速器 18-電機帶輪 19-電機 20-機架 21-鏈的張緊軸承圖 3-4 所示滾筒鏈式輸送機構(gòu)，該機構(gòu)是由傳動鏈 1、鏈輪 2、輥筒 3、料斗 4 、滾動毛刷 5、可調(diào)擋板 12、刀槽式送料盤 14、固定切割鋼絲 15 組成，傳動鏈 1 帶動棍筒 3 運動，與摩擦板 8 產(chǎn)生摩擦，棍筒轉(zhuǎn)動，使山楂在兩棍筒之間成橫向排列，并通過滾動毛刷 5 把不成排的山楂刷回。調(diào)擋板與兩個滾筒之間形成的空間保持山楂原來的橫向輸送直接過渡到刀槽式送料盤中，切割鋼絲固定刀架上，刀槽式送料盤旋轉(zhuǎn)切割，自動下料。采用 RV 系列蝸輪蝸桿減速器、帶傳動、鏈與刀槽送料盤之間的傳動采用四個齒輪傳動，傳動比為 1，使鏈輪的轉(zhuǎn)速與刀槽送料盤的轉(zhuǎn)速相等，使刀槽送料盤的送料槽與滾筒鏈式輸送帶同步嚙合。12第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計3.1 負荷計算如圖 3-1 所示傳動原理圖，總動力從減速電機 1 發(fā)出，經(jīng)過帶傳動 2，一部分動力傳給了鏈傳動 3，一部分動力經(jīng)過齒輪傳動 4 到切刀 5，其中一小一部分動力以帶傳動的形式傳到了毛刷。13圖 3-1 傳動原理圖1-減速電機 2-帶傳動 3-鏈傳動 4-齒輪傳動 5-切刀此系統(tǒng)電機大小的選擇涉及到對各個負載的大小的確定，主要的大負載有：山楂片的切削阻力、帶的負荷、鏈傳動的負荷等，現(xiàn)分別確定如下：3.1.1 山楂片的切削阻力山楂的物理機械特性在生產(chǎn)、質(zhì)量控制和發(fā)展新產(chǎn)品中起著重要作用，為山楂生產(chǎn)與加工機械的設(shè)計提供依據(jù)，其研究有利于深入了解物料的結(jié)構(gòu)，加強對山楂加工中的質(zhì)量控制，山楂的物理機械特性是優(yōu)化切片工藝的重要依據(jù)，山楂物理機械特性也是切削部件設(shè)計的基礎(chǔ)。研究山楂等農(nóng)業(yè)物料物理機械特性，完全用理論分析和計算方法是比較困難的，一般都采用試驗和經(jīng)驗的方法來進行。山楂的物理機械特性是研究山楂在外力作用下產(chǎn)生的變形，以及載荷作用的時效。山楂物理機械特性的力學(xué)試驗主要有壓縮試驗、剪切試驗、彎曲試驗、加載一卸載試驗等，測定方法可以分為二類:1.基本力學(xué)測試，例如測定山楂的各種模量、泊松比等基本物理機械特性參數(shù)，這些參數(shù)是物料本身所固有的，與樣品的幾何形狀、載荷狀況以及使用的儀器等無關(guān)，具有明確的力學(xué)定義，可以用公式描述。2.經(jīng)驗測試，測定壓潰力、擠壓能、硬度等參數(shù)，雖沒有明確的數(shù)學(xué)定義卻與14山楂的物理機械特性較為相關(guān)。國內(nèi)外用得較多的質(zhì)地測試儀器有 AT.XT 系列物性儀。TA 一 XTZi 是英國 StbaelMICroSystemS 公司生產(chǎn)的新型質(zhì)地測試儀，具有較好的通用性能。TA 一 XTZi 質(zhì)地分析儀主要包括測試主機、操控臺、備用探頭和附件以及與質(zhì)地儀相配套的專用軟件(TextureExpert)。TA 一 XTZi 的測試是圍繞著距離、時間、作用力三者進行的，并通過對這三者相互關(guān)系的處理，獲得對實驗對象的物理機械特性測試結(jié)果。本質(zhì)地儀能夠完成壓縮、拉伸、剪切、彎曲等一系列的實驗動作，集合了多種物理機械特性測試功能，可對測試樣品進行基礎(chǔ)力學(xué)測試、經(jīng)驗測試和模擬測試。山楂表面抗壓強度是山楂在物料導(dǎo)槽內(nèi)受力分析的重要依據(jù)，山楂在物料導(dǎo)槽內(nèi)被切削時，物料導(dǎo)槽內(nèi)壁對山楂的擠壓，容易造成山楂表面的壓傷，測試山楂表面的抗壓強度。利用 TA.XTZ 主質(zhì)地測試儀的壓縮測試功能，綜合分析山楂各個部分的抗壓性能，為切片機設(shè)計提供依據(jù)。山楂切片，用 39 根鋼絲來切割，鋼絲的直徑為 0.2 ~ 0.5mm,根據(jù)實驗每根鋼絲的切削阻力為 80N，39 根共需: NFn3120891???阻阻 總山楂刀槽的轉(zhuǎn)矩為： mdT?????312.0312/阻 總刀山楂刀槽轉(zhuǎn)動需功率為： KWrmNnTP 57.094in)/5.17320(954????????刀刀3.1.2 帶的負荷帶分別用于主傳動和帶動傳動毛刷，其中毛刷阻力實驗測量為：40N 。毛刷的轉(zhuǎn)矩為：15mNdFT????2.308.42/刷 阻刷毛刷轉(zhuǎn)動需功率為： KWrmNnTP 012.954in)/32.(954????????刷刷3.1.3 鏈傳動的負荷鏈傳動主要用于帶動滾筒的前進和摩擦后自轉(zhuǎn)，其中實測鏈輪阻力為：2000N。鏈輪的轉(zhuǎn)矩為： mNdFT?????32416.02/鏈 阻鏈鏈輪轉(zhuǎn)動需功率為： KWrmNnTP 60.954in)/.17324(95????????鏈鏈3.1.4 電機與減速機的選擇由上面的負載計算可知共需理論動力： KWKWP182.6.012.57.0?????鏈刷刀總考慮到其它能量損失，給其乘于安全系數(shù) 1.2，取電機功率為 1.5 KW。蝸桿減速機是一種具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，以及在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械，是最常用的減速機之一。其分類主要有圓柱蝸桿減速機，圓弧轉(zhuǎn)面蝸桿減速機，錐蝸桿減速機和蝸桿——齒輪減速機，其中以圓柱蝸桿減速機最為常用。有普通圓柱蝸桿的和圓弧齒圓柱蝸桿的兩種。其中，中空軸式蝸齒減速機不僅具有以上的特點，而且安裝方便，結(jié)構(gòu)合理，越來越得到廣泛應(yīng)用。通過實驗測試，減速器減速比為 1:40 時，山楂輸送速度為最佳。故選 RV 系列蝸輪蝸桿減速器，該產(chǎn)品在符合按國家標準 GB10085-88 圓柱蝸輪蝸桿參數(shù)基礎(chǔ)之上,吸取國內(nèi)外最先進科技,獨具新穎一格的“方箱型”外型結(jié)構(gòu), 箱體外形美觀，16以優(yōu)質(zhì)鋁合金壓鑄而成，具有以下優(yōu)勢性能：（1）機械結(jié)構(gòu)緊湊，體積輕巧,小型高效；（2）熱交換性能好,散熱快;（3）安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于維護檢修；（4）傳動速比大、扭矩大、承受過載能力高；（5）運行平穩(wěn)、噪音小、經(jīng)久耐用；（6）適用性強、安全可靠性大。電機型號選擇 Y90S2-4-B5，減速機型號選擇 RV90-40-1.5FA-DZ，其中減速機基本數(shù)如下表:輸入功率 輸入轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 輸出扭矩KW5.1min/140rmin/35r4903.2 齒輪傳動的設(shè)計與計算齒輪傳動裝置利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動，用主、從動輪輪齒直接、傳遞運動和動力的裝置。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大等特點。齒輪傳動的優(yōu)點1） 瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)性較高；2） 采用非圓齒輪，瞬時傳動比可按所需變化規(guī)律設(shè)計；3） 傳動比變化范圍大，特別是采用行星傳動時，傳動比可到 100~200（單級），適用于減速或增速傳動；4） 速度范圍大，齒輪的圓周速度可從 V0.1M/S 達到 200m/s，或更高；轉(zhuǎn)17速可從 n1r/min 到 20000r/min 以上；5） 傳遞功率范圍大，承載能力高；6） 傳動效率高，特別是精度較高的圓柱齒輪副，其效率可達 η=0.99 以上；7） 結(jié)構(gòu)緊湊，如使用行星傳動、少齒差傳動，或諧波齒輪傳動，可使部件更為縮小，成為同軸線傳動；8） 維護簡便。3.2.1 齒輪的計算（1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。切片機為一般工作機器，速度不高，故選用 7 級精度。材料均選擇 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240 。HBS齒數(shù)為 。284321?zz（2）按齒面接觸強度設(shè)計由《機械設(shè)計》設(shè)計計算公式進行試算，即 32112. ?????????HEdtt ZuTKd??（3）確定公式的各個計算數(shù)值a) 試選載荷系數(shù) 0.1?tKb) 計算齒輪 1 傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNNnPT ???????? 55151 10.3.17/.0.9/0.9c) 由《機械設(shè)計》選取齒寬系數(shù) 2.?d?18d) 由《機械設(shè)計》查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaZE?e) 由《機械設(shè)計》按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限；MPaH90lim??f) 由《機械設(shè)計 》計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 81 103.)53082(15.760?????hjLnN812 1././i（4）計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 ，安全系數(shù) ，由公式得%11?S?? MPaKHNH 9126095.lim1 ???S.2li2?（5）計算試算齒輪分度圓直徑 ，代入 中值td1??H?32112. ?????????HEdtt ZuTK?m3 25918.2.0. ?????????m798.齒輪分度圓直徑 dt41?（6）計算圓周速度 v19smsndvt /07./1065.798.3106?????（7）計算齒寬 dbt 20798.325.01???（8）計算齒寬與齒高之比 h/模數(shù) mzdmtt 328/79.3/1??齒高 ht 5.65.2.?9./?b（9）計算載荷系數(shù)根據(jù) ，7 級精度，由《機械設(shè)計》查得動載荷系數(shù) ， smv/0.? 12.?VK直齒輪，假設(shè) 由《機械設(shè)計》查得NbFKtA/1? .FaH由《機械設(shè)計》查得使用系數(shù) 1?AK由《機械設(shè)計》查得 7 級精度、齒輪相對支承布置時， bdH 3210.)7.61(8.05??????將數(shù)據(jù)代入后得 17.2031.025.).0761(8.5 ?????? ?HK由 查《機械設(shè)計》得 ；故載荷系數(shù).,96.2/?hb .??FK572.12.1????HVA（10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機械設(shè)計》得20mKdtt 19.8/17.698.3/31 ???（11）計算模數(shù) mzd15.328/19./1??（12）按齒根彎曲強度設(shè)計由《機械設(shè)計》得彎曲強度的設(shè)計公式為 ??321???????FSadYzKTm??a）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值由《機械設(shè)計》查得齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFEI50?由《機械設(shè)計》查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù) 8.,.21FNNKb）計算彎曲疲勞哦許用應(yīng)力取彎曲疲勞完全系數(shù) ，得4.1?S?? MPaKFENF 304.15801 ????S.22c）計算載荷系數(shù) K54.12.1??????FVA查取齒形系數(shù) 264.,5.21?FY查取應(yīng)力校正系數(shù) 7.1,8.21??SSd）計算齒輪的并加以比較21??0137.358.621??FSY??.0.2FS?（13）設(shè)計計算 mm925.1037.281.35435????對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) 大于由齒根彎曲強度設(shè)計的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) 的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由大于齒根彎曲強度設(shè)計的模數(shù)，取 分度圓直徑 ，齒數(shù)m0.3?md841?231z 281??iz（14）幾何尺寸計算a）計算分度圓直徑 mmzd8423???b）計算中心距 da842/)(1???c）計算齒輪寬度 mdb20845.01????取 mB20,1812?d）驗算 NdTFt 8.7408.351??22合適,/10/2.370/208.741 mNmNbFKtA ????表 3-1 圓柱直齒輪尺寸參數(shù)表名稱 代號 齒輪 1 齒輪 2 齒輪 3 齒輪 4中心距 ?84 84 84 84傳動比 i1 1 1 1模數(shù) m3 3 3 3齒數(shù) z28 28 28 28分度圓直徑 d84 84 84 84節(jié)圓直徑 ?84 84 84 84齒頂圓直徑 ad90 90 90 90齒根圓直徑 f77 77 77 77寬度 B20 18 18 203.2.2 齒輪的零件立體圖齒輪零件立體如圖 3-2 所示。