多功能切菜机的设计（含全套图纸）

多功能切菜机的设计（含全套图纸）

切菜机的设计

摘 要

蔬菜是人体所必需的一种食品，而且食用方法多样。所以要把蔬菜加工成各种形状，如条状、片状等；单靠人工来完成既费时、费力而且也不好加工。目前，多功能切菜机多为价格昂贵的大型设备，不适用于农民个体生产及小型工厂的食品加工；为克服这种缺点，本设计在查阅了大量相关文献资料的基础上，进行切菜机的设计，经过理论计算及校核，设计了一种小型多功能切菜机。该机主要由进料斗、下料斗、切削刀、刀盘及电动机组成，其工作原理是利用根茎类蔬菜的自由落体实现进料，通过切削刀旋转将下料斗中的蔬菜进行切片或切丝，最后成品由出料口出料。实现了能够连续进料和出料，片厚度、丝粗细可调的功能，具有生产率高、功耗低、安全可靠、加工质量好等优点。

关键词：蔬菜，切削，电动机

联系QQ956767736

DESIGN OF THE VEGETABLE CUTTING MACHINE

Abstract

Vegetables are essential food for our body, and we uaually make them in various ways. In the process of eating, the vegetables need to be made into a variety of shapes, such as strip, sheet and so on; It is time-consuming, laborious and it is not easy to cut the vegetables well when we only depend on human themselves. Currently, multi-functional shredders are mostly expensive and large, they do not apply to individual farmers or small factories which produce food; In order to overcome this drawback, the paper makes a design of a small multi-purpose shredder on the foundation of a lot of relevant literature on the conduct shredder design, and it is also through some theoretical calculations and checking. The shredder consists of a feed hopper, hopper, cutting knife, the knife dish and motor, and its working principle is to use the freefall of root vegetables to realize the feed, then through the cutting knife to make the vegetables to slice or shred. Finally, the finished product come out from the discharge port. It is able to achieve a continuous feed and discharge, and it also has a function to adjust the slice thickness, wire thickness. It is a product which is with high productivity, low power consumption, safe, reliable, good processing quality and other advantages.

KEY WORDS: vegetables, cutting, motor

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1前言 1

1.2国内外的发展 1

1.2.1 国外的发展 1

1.2.2国内切菜机技术的发展概况 1

1.3本设计的目的、意义及方案设计 2

1.3.1 本设计的目的和意义 2

1.3.2 方案设计 2

第2章 机械部分的设计与实现 5

2.1 总体设计 5

2.2 主传动部分设计 5

2.2.1 电机的选择 5

2.2.2 主传动方式选择 7

2.2.3带传动的设计计算 8

2.2.4 小带轮的结构设计 11

2.2.5 大带轮的结构设计 12

2.3 主轴部件的设计 12

2.3.1 轴的材料选取和结构图 12

2.3.2 计算主轴上的功率、转速、转距 12

2.3.3 初定轴的最小直径 13

2.3.4 轴的结构尺寸确定 14

2.3.5 轴承的设计 14

2.3.6 主轴支承方案的确定 15

2.3.7 主轴的校核计算 15

2.3.8 轴承的校核 20

2.4 键的选择和校核 21

2.4.1 键的选择 21

2.4.2 键的校核 21

2.5 刀具的设计 21

2.5.1 新月型刀具 21

2.5.2 圆盘刀具 22

2.5.3 刀具的最后设计 23

2.5.4 料斗的设计 24

第3章 机架的设计 25

3.1 机架设计要求 25

3.2 机架材料的选用及壁厚选择 25

3.3 机架整体设计 26

第4章 总结 27

4.1 整机结构说明 27

4.2 使用及维护方法 27

参 考 文 献 28

致 谢 30

附 录1英文文献

附 录2中文翻译

第1章 绪论

1.1前言

蔬菜是人生活中必不可少的营养丰富的食品之一，可为人体提供必需的维生、矿物质、膳食纤维等有益于人体健康的功能成分。随着人们生活水平的不断提高，生活节奏加快，对食用方便、营养丰富、经过加工的精细蔬菜的需求越来越大，对产品的品质要求越来越高。蔬菜出口在我国起步虽晚，但由于中国蔬菜富含营养、品种齐全、质优价廉，深受各国消费者的青睐，因而近几年蔬菜出口发展十分迅速，己成为创汇农业的支柱产业。

随着现在的快餐业迅速崛起，对茎块的食物的需求越来越多。像土豆薯条、薯片等休闲食品的消费急剧增长。这给茎块食物的加工带来了勃勃生机与活力。在茎块作物的加工过程中需将其切成片。因此切菜机应运而生。按刀片安装形式的不同切菜机可以分为盘刀式、滚刀式和离心式三种。

1.2国内外的发展

1.2.1 国外的发展

国外的切菜机技术始于六十年代，到七十年代已经发展成熟，八十年代中期，大部分切菜机都可以加工直径125mm以上的蔬菜，象瑞士的迈尔-布格耶斯公司的卧式内圆切菜机，切割蔬菜直径最大可以达到304.8mm。八十年代中期后的一、两年，切菜技术发展到了鼎盛时期，相当多的多功能全自动切片机相继商品化。从而诞生了世界上一些著名的切菜机厂家，如瑞士 Meyer­Burger AG 公司的 TS 系列机，日本TokyoSemitsu株式会社的 TSK（若干）系列机，日本 Okamoto Machine 株式会社的 ASM 系列机，美国 STC 公司的 STC 系列机等。发展到现在，就切菜机的功能而言，已经相当齐全，而且复合化，切菜的方式也多种多样。

1.2.2国内切菜机技术的发展概况

我国的切菜机技术始于七十年代初期，目前我国切菜机的主要方式有以下几种：

(1)直线往复式切菜机。直线往复式切菜机的结构简单，但效益低。因此它应用于工作要求不高、效益低的场合。

(2)圆盘旋转式切菜。圆盘旋转式切菜机的机构简单也有较高的生产效益，因此它广泛应用于各种场合。

(3)圆形（内圆切片的外圆切片）切菜。圆形式切菜机有很高的工作效率，但是结构复杂，设计较困难，因此它应用于工作效率要求相当高的专业领域。我国的切菜的研究开发方面虽然已有 30 年的历史，近几年来切菜机的研制发展也非常迅速，但是与发达国家相比目前仍然有一定的距离，研制的切菜机没有得到大面积推广应用。

1.3本设计的目的、意义及方案设计

1.3.1 本设计的目的和意义

针对目前切菜机噪音大、电气化程度低、成本高、刀具的磨损大、不能切叶类蔬菜、切片或切丝的形状不规则、厚度不均等缺点，本次设计将对噪音大，成本高，切片切丝的形状不规则、厚度不均来进行改进。

1.3.2 方案设计

方案一：直线式多用切菜机

1.结构及原理图

图1是直线式多用切菜机原理图，该装置的主要工作部分由切刀1、压蔬菜锟2、锟筒3、运送带4和压蔬菜轮5组成。在工作过程中，蔬菜由进料处由传送带3输送，并通过压蔬菜锟2和压蔬菜轮5进行压紧，然后由旋转圆盘刀具1进行切削。其中压蔬菜轮5可以上下移动。

1-旋转圆盘切刀 2-压蔬菜辊 3-辊筒 4-运送带 5-压蔬菜轮

图1直线式多用切菜机原理图

2.该方案的优缺点

优点：一是设计先进，节能高效居同类产品领先水平；二是对蔬菜的体型大小要求不是很严格。

缺点：一是电机调速精度低，切丝长度不易控制；二是噪音大，电气化程度低，成本高。

方案二：离心式切菜机

1.结构及工作原理图

图2是离心式切菜机原理图，该装置的主要工作部分由切片厚度调节旋钮1、拨动臂2、切片筒3和刀片4 组成。在工作过程中，蔬菜通过进料处放入，通过 拨动臂2使蔬菜高速旋转，利用离心力使蔬菜紧切切片筒3由刀片4进行切削。其中切菜的厚度可以通过切片厚度调节旋钮1来进行调节。

1-切片厚度调节旋钮 2-拨动臂 3-切片筒 4-刀片

图2离心式切菜机原理图

2.该方案的优缺点

优点：一是具有结构紧凑、合理和操作简便；二是调整维修方便。

缺点：一是对刀具的磨损大。二是不能切叶类蔬菜。

方案三：旋转式切菜机

1.结构及工作原理图

图3是旋转式切菜机原理图，该装置的主要工作部分由料斗1、叶轮及其刀片2、电动机3、皮带机皮带轮4和传动轴5。在工作过程中，蔬菜在向上倾斜的料斗1内依靠重力自动向下运动，通过利用电动机3带动皮带机皮带轮4和传动轴5 运动，然后由叶轮及其刀片2对蔬菜进行旋转切削。

1-料斗2-叶轮及其刀片3-电动机 4-皮带机皮带轮 5-传动轴

图3旋转式切菜机原理图

2.该方案的优缺点

优点：结构紧凑、坚固耐用、易于维修和更换刀具、可提高生产率、降低劳动强度。

缺点：切片或切丝的形状不规则，厚度不均。

方案的确定：

对比上述三种方案，可以发现，方案三体型较小，操作方便，相比其他两种方案清洗简单，成本较低，适用于家庭，食堂，饭馆使用，而且固定可靠，设计简单。结合上述三种方案的对比，本设计将采用方案三完成切菜机相关参数的理论计算和对比。

第2章 机械部分的设计与实现

这一章主要介绍本切菜机系统的机械部分，包括主运动和进给运动方式的设计和实现，以及各主要零部件的校核计算。

2.1 总体设计

图2-1是旋转式切菜机原理图，该装置的主要工作部分由料斗1、叶轮及其刀片2、电动机3、皮带机皮带轮4和传动轴5。在工作过程中，蔬菜在向上倾斜的料斗1内依靠重力自动向下运动，通过利用电动机3带动皮带机皮带轮4和传动轴5 运动，然后由叶轮及其刀片2对蔬菜进行旋转切削。

1-料斗 2-叶轮及其刀片 3-电动机 4-皮带机皮带轮 5-传动轴

图2-1旋转式切菜机原理图

2.2 主传动部分设计

2.2.1 电机的选择

目前最常用的主要是交流电动机，它可分为两种：1.三相异步电动机。2.单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理起先，形成一个闭合的笼型绕组。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。

综上分析可知，三相异步电动机的基本工作原理是：

（1）三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。

（2）转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流。

（3）转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转子转动。

经查阅手册及相关资料，只要刀盘轴转矩满足T〉5N.m，即可满足一般蔬菜的切削。由于刀盘太快了反而不好，不能保证质量，初步拟定转速450r/min，取转矩T=15 N.m

（2.1）

（2.2）

由于课题要求使用三相异步电动机，所以选用三相异步电动机，额定电压380V。

查阅机械课程设计手册，可选用小功率异步电动机Y系列。该系列的特点是单相电容起动，起动力矩大，起动电流小，适用于满载起动的机械。这样在进行蔬菜切削时完全可以将蔬菜放进料斗以后在开动机器。

根据功率和转速，由机械设计课程设计手册查出的电动机型号有以下两种传动比选择方案符合，如下表据机械设计课程设计手册可知有：

表2-1 电动机的类型

综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量以及传动比。采用V带传动，采用第二种方案，设计V带传动比为3即可，不必另外安装减速器。故采用第二种方案。因此选定电动机的型号是Y802-4。

该电动机的主要外型和安装尺寸如下表2-2：

表2-2 电动机主要外形尺寸

其主要外形安装尺寸如图2-2

图2-2主电机外形图

2.2.2 主传动方式选择

常见的传动类型有链传动、齿轮传动和带传动。

链传动的优点：能够保证准确的传动比，压轴力较小，传递功率大，过载能力强；能在低速重载高温条件下及尘土大的情况下良好工作，传动效率高。缺点是：工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，链条的铰链磨损后，使节距变大造成脱节，安装和维护要求较高。

齿轮传动的优点是：能保证瞬时传动比恒定，平稳性高，传递运动准确可靠，传递的功率和速度范围较大，结构紧凑，工作可靠，可实现较大的传动比，传动效率高，使用寿命长。缺点是：造价较高，制造、安装成本高。

带传动的优点是；结构简单，适于两轴中心距较大的场合，造价低廉，并且带富有弹性，可缓冲吸振，传动平稳无噪声。缺点是：传动带需张紧在带轮上，需要专门的张紧措施，且对轴和轴承的压力较大，传动效率较低(一般0.94~0.96)。

考虑到切菜机要求传动平稳，并且结构简单，成本较低，所以选择带传动。

在带传动中，有平带传动，V带传动，多楔带传动和同步带传动。其中V带传动应用最广。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应形状的轮槽，传动时，V带只和轮槽的两个侧面接触，所以在相同的张紧力下，V带能产生更大的摩擦力，并且V带传动的传动比较大(i≤7)，结构紧凑，现已标准化和大量生产，因此选择V带传动。V带种类中选择普通V带，其当量摩擦因数大，工作面与轮槽粘附性好，允许包角小，适用于小功率传动。

结合电机的选择结果，最终确定传动方式为电机通过传动比i=3的普通V带驱动主轴转动。

2.2.3带传动的设计计算

(1) 确定计算功率

计算功率是根据传递功率，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素影响而确定的，即

(2.3)

式中，Pd为计算功率，传递功率P在此为步进电机最大功率，为工作情况系数，查机械设计手册[13]得=1.1。

步进电机最大功率按下式计算：

(2.4)

式中，Pw指工作机所需最大工作功率，指电动机至工作机的传动总效率

代入式(2.4)中得P=0.084kW，将其代入式(2.3)中得Pd=0.092kW

(2) 选择带型

普通V带分为Y、Z、A、B、C、D、E、F七种带型，截面高度与节宽的比值为0.7。根据Pd和小带轮的转速n´确定带型，查机械设计手册[14]，选择A型带。

V带和带轮有两种尺寸制，即有效宽度值和基准宽度值。普通V带是基准宽度制用带。根据机械设计手册[14]表《V带(基准宽度制)的截面尺寸》查得A型带的截面尺寸为：节宽bp=11mm，b=13mm，h=8.0mm，楔角α=40°。如图所示：

图 2-3 带截面示意图

(3) 传动比

式中，为小带轮转速，为大带轮转速

(4) 小带轮基准直径

按照机械设计手册[14]表《普通和窄V带(基准宽度制)直径系列》选取小带轮的直径=75mm。

(5) 大带轮基准直径

(2.5)

式中，为大带轮的基准直径，ε为弹性滑动率，取0.02，代入公式(2.3)得=246.5mm，再根据机械设计手册[14]《普通和窄V带(基准宽度制)直径系列》选取标准值=265mm。

(6) 带速

普通V带m/min符合条件

(7) 初定轴间距

要求结构尽量紧凑，取mm

(8) 所需带基准长度

根据机械设计手册[14]表《普通基准长度系列》选取相近长度，选取实际长度=1000mm

(9) 实际轴间距

安装时所需最少轴间距

张紧或补偿伸长所需最大轴间距

(10) 小带轮包角

符合要求。

(11) 单根V带所传递的额定功率

是、载荷平稳时，特定基准长度的单根V带基本额定功率。根据带型和查机械设计手册[14]表《A型V带额定功率》得=0.27kW。

(12) 传动比i≠1时的额定功率增量

根据带型、i和查表《A型V带额定功率》得。

(13) V带根数

(2.6)

式中，为小带轮包角修正系数，根据小带轮包角查机械设计手册[14]表《小带轮包角修正系数》得=0.91，为带长修正系数，根据带长查机械设计手册[14]表《普通V带带长修正系数》得=0.96，代入(2.6)中得：

因此需要三根带。

(14) 单根V带的预紧力

(2.7)

式中，m为V带每米长的质量，查机械设计手册[14]表《V带每米长的质量》得m=0.06kg/m-1，代入(2.5)式中得：

(15) 作用在轴上的力

2.2.4 小带轮的结构设计

设计带轮应满足以下要求：质量小，结构工艺性好；无过大的结构内应力；质量均匀，转速高时要进过动平衡；轮槽工作面要精细加工；以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布均匀。

(1) 首先选择带轮的结构形式。V带轮典型的结构形式有实心、辐板(或孔板)和椭圆轮辐三种。由于带轮基准直径较小，选择实心式。

(2) 由于前面所选带型为A型，与之相配的带轮轮槽也为A型，图2-4是查机械设计手册[14]表《V带轮轮缘尺寸》所得的小带轮结构示意图，其尺寸如下：

图 2-4 小带轮结构示意图

基准宽度=11mm；基准线上槽深=2.7mm；基准线上槽深=11mm；

槽间距=15±0.3mm；第一槽对称面至端面的最小距离=9mm，由于电机轴键槽长22mm，选择；槽间距累积极限偏差±0.6mm；带轮宽；毂长，当B<1.5d时，取L=B，因此L=50mm；外径；轮槽角；轮槽角的极限偏差±0.5。

2.2.5 大带轮的结构设计

大带轮的设计与小带轮类似，可确定其部分尺寸如下：

基准宽度=8.5mm；基准线上槽深=2mm；基准线上槽深=7mm；槽间距=15±0.3mm；第一槽对称面至端面的最小距离=7mm，取；槽间距累积极限偏差±0.6mm；带轮宽；毂长，当B<1.5d时，取L=B，因此L=50mm；外径；轮槽角；轮槽角的极限偏差±0.5。

由于主轴轴径未知，还不能确定大带轮的结构形式以及其他尺寸。

2.3 主轴部件的设计

2.3.1 轴的材料选取和结构图

选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺，确定轴的结构如图2-5：

图2-5 轴的结构图

2.3.2 计算主轴上的功率、转速、转距

功率取三角带传送功率，则

扭矩

2.3.3 初定轴的最小直径

按照扭转强度来估算直径，公式如下：

(2.8)

式中，C为由轴的材料和承载情况决定的系数，根据机械设计手册[14]表《常用材料的C值》查得45钢，C=118~106，考虑到轴还要承受一定的弯矩，取C=112；这里n应取最小值，考虑到圆盘刀具转速为0~500rpm，取n=467rpm，代入(2.8)式中得：

考虑到大带轮加键，需要增大轴径，初定最小轴径20mm。

此时，可初步确定连接大带轮的轴段直径d=20mm，据此可确定大带轮的结构形式为腹板式，辐板厚度S=10mm，其余结构尺寸如下：

图2-6 大带轮结构示意图

轮毂直径，取。

2.3.4 轴的结构尺寸确定

轴的两端分别与刀盘的从动轮相连接，所以取 d1-2=d7-8=20mm。带轮及刀盘采用轴肩定位，且定位高度 h>0.07d， d2-3=d6-7=25mm。考虑此处轴径，由轴承产品目录中初步选定整体有衬正滑动轴承，其尺寸为 d×D×B=30×38×50, 所以d3-4= d5-6=30mm。查机械设计手册整体有衬正滑动轴承的轴肩高为4mm，所以 d4-5=38 mm由刀盘的尺寸和从动轮的尺寸确定 L1-2=45mm ，L7-8=20mm。由轴承的尺寸，可以确定 L3-4=L5-6=50mm。根据轴承的装拆及便于对轴承添加润滑剂的要求，取L2-3=L6-7=45mm。根据轴的总体尺寸，取 L4-5=105mm。

2.3.5 轴承的设计

由轴的结构尺寸确定，安装轴承的轴直径是30mm。查机械设计手册[14] 表2-3选取安装简单的整体有衬正滑动轴承。

表2-3整体有衬正滑动轴承

其主要外形安装尺寸如图2-7

图2-7 整体有衬正滑动轴承

2.3.6 主轴支承方案的确定

由于机床要求结构简单且受力不大，因此采用前后两端进行轴向定位，常用的轴承配置方式有两种：两端固定支撑和一端固定一端游动支撑。

两端固定支撑指每个支撑只固定轴承内、外圈相对的一个侧面，两个支撑组合起来限制轴的双向移动，这种固定方式结构简单，安装调整容易，适于温度变化不大和较短轴的固定。一端固定一端游动支撑指一端支撑的轴承内外圈两侧均固定，从而限制了轴的双向移动，另一端内圈两侧固定，防止脱落，这种固定方式结构比较复杂，但工作稳定性好，适应于对工作温度变化较大的长轴的固定。

主轴前端装有圆盘刀具，主轴的回转精度直接影响到圆盘刀具与蔬菜之间切割压力的大小，后端装有大V带轮。因此采用固定方式简单，安装调整容易的两端固定。图2-7是主轴部件的结构示意图，大带轮周向固定采用键，轴向固定一端采用六角螺栓和垫圈固定，另一端采用轴肩固定。主轴周向固定采用轴肩固定，轴向固定采用一对整体有衬正滑动轴承。

图2-7主轴部件结构示意图

2.3.7 主轴的校核计算

本计算是经过轴的初步设计和轴的结构确定后的校核计算。

选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。根据机械设计[14],已经算出轴的最小直径为 20 mm，扭矩为 14.65 N.m。

最大摩擦力F=19.2N，如图2-8所示，方向与蔬菜位置处圆盘刀具运动方向相反，将圆盘刀具所受摩擦力向轴心简化，如图2-9所示，合力为：

FX=0

蔬菜作用于圆盘刀具上的总力矩T=14.65N·m；

图2-8圆盘刀具所受摩擦力示意图

图2-9圆盘刀具受力图

据本章2.2.3节计算可知，带轮作用在主轴上的径向力Q=277.3N，图2-10是主轴受力示意图。O点为圆盘刀具作用于主轴上的点，A点和B点为两轴承作用于主轴上的点，C点为大带轮作用于主轴上的点，首先求出A点和B点出各个方向上的作用点，然后画出各个平面内的主轴弯矩图，将弯矩合成，接着画出扭矩图，最后将弯矩和扭矩合成得出计算弯矩来进行校核。

图2-10主轴受力示意图

(1) X-Y平面内受力分析

图2-11是X-Y平面内的受力图，其中，L1=145mm，L2=105mm，L3=115mm。

图2-11 X-Y平面内受力图

受力计算式为：

(2.9)

由式(2.7)可得：

，

图2-12是X-Y平面内的弯矩图。

图2-12 X-Y平面内弯矩图

(2) Y-Z平面内

图2-13是Y-Z平面内的受力图，其中，Q=227.3N，L1=150mm，L2=105mm，L3=115mm。

图2-13 Y-Z平面内受力图

受力计算式为：

(2.10)

由式(2.8)可得：

，，

图2-14是Y-Z平面内的弯矩图。

图2-14 Y-Z平面内弯矩图

(3) 合成弯矩

A点和B点处为危险截面，求出A点和B点的合成弯矩：

图2-15是其合成弯矩图，图2-16是其扭矩图。

图2-15 合成弯矩图

图2-16 扭矩图

(4) 按弯扭组合强度条件校核轴的强度

通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面(即危险截面B处)的强度。其校核公式为：

(2.11)

式中， α是考虑扭矩和弯矩的作用性质不同而引人的校正系数,取α=0.6(单向传动，考虑启动、停车的影响，转矩按脉动循环变化)，代入式(2.11)中得：

抗弯截面模量：

B处的弯曲强度：

故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度。

2.3.8 轴承的校核

整体式有衬正滑动轴承是一种常见的径向滑动轴承。最常用的轴承座材料为铸铁。轴承座用螺栓与机座联接，顶部设有装油杯的螺纹孔。轴承孔内压入用减摩材料哦轴套，轴套上开有油孔，并在内表面上开油沟以输送润滑油。整体式轴承构造简单，常用于低速、载荷不大的间歇工作的机器上。由上述可知，选择整体式有衬正滑动轴承，先对其校核。

因该轴承受Fr和Fa的作用，必须求出当量动载荷P。计算时用到的径向系数X、轴向系数Y要根据Fa/Cor指查取，而Cor是轴承的径向额定静载荷，在轴承号未选出前暂时不知道，故用试算法。根据机械设计手册，暂取Fa/Cor=0.17，则e=0.5.

因Fa=115.2N，Fr=14.29N，则Fa/Fr=8.06>e,由机械设计手册查得X=0.44，Y=1.4。

由公式：

（2.11）

得：

计算所需径向基本额定动载荷值，由公式：

（2.12）

fp=1.2（查机械设计手册得），ft=1（查机械设计手册得），Lh是使用寿命，为12000h

所以：

CR=3895>3800

故整体有衬正滑动轴承适用。

2.4 键的选择和校核

2.4.1 键的选择

均为一般联接，可选用普通平键中的圆头普通平键。

安装刀盘处键的选择：

此处轴的直径d1=20 mm，查机械设计手册[14]表得键的截面尺寸为：宽度b=6mm,高度h=6mm,取键长L=14mm.

与皮带轮联接的键的选择：

此处轴径为d2=20 mm，同理选用键的宽度b=8 mm,高度h=7mm,取键长L=18mm.

2.4.2 键的校核

键、轴的材料都是钢，键采用静联接，冲击轻微。查机械设计手册得许用挤压应力[σP]=120~150Mpa，取[σP]=135Mpa。

键1的工作长度L1=L-b=14-6=8mm，键与刀盘的接触高度k=0.5h=3mm查机械设计手册由公式：

（2.13）

得出σP为116Mpa小于[σP]所以键1的强度合适。

键2的工作长度L2=L-b=18-8=10mm，键与皮带轮的接触高度k=0.5h=3.5mm

（2.13）

得出σP为Mpa小于[σP]所以键2的强度合适。

T——传动的转矩 N·m

k——键与轮毂键槽的接触高度

l——键的工作长度 mm

d——轴的直径

2.5 刀具的设计

2.5.1 新月型刀具

新月型刀具主要用于切削软的物料，如食品，叶类蔬菜等。

新月形刀具又分为单刀和双刀两种。如图(2-17)在物料输送速度一定的条件下，用双刀具时的物料切片厚度为采用单刀时的切片厚度的一半。在本机上，当要求切片厚度变为1mm时，只能采用双刀进行切削。

单刀用于加工茎类，叶类，长细状的物料。加工尺寸范围较大，加工长度为2～30mm。可以切片，也可以切丝。

双刀也用于加工茎类，叶类，长细状的物料。加工长度为1～16mm。也可以切片，切丝。

(a) 单 刀 (b) 双 刀

图2-17 新月型刀具

2.5.2 圆盘刀具

主要应用于切削物料形状不规则，短而硬的物料，如土豆，洋葱等。因为刀片时按在圆盘上，所以一方面增加了刀具的刚性，另一方面刀盘可以挡住刀具不切削时的物料送进而不致使物料掉下来（当物料短时），以便保证物料的切削厚度的均匀性和可靠性。

圆盘刀具同样又分为单刀圆盘刀和双刀圆盘刀。如图(2-18)它们之间的切削厚度的关系与新月形刀具的单刀和双刀的切削厚度关系相同。采用圆盘刀具的一个重要的特点是它能够调整切片厚度。

它可以根据刀片厚度的要求，在圆盘刀架安装刀具的表面和刀具定位面之间加入一个可调厚度的垫片来调整刀具的高度，从而可以改变切削厚度。

虽然刀片为不锈钢材质，但是要在刀具使用之后用水洗净，烘干，涂油保管起来，不要与其它硬件放在一起，以免碰坏刀片的刀刃。

图2-18 圆盘刀具

2.5.3 刀具的最后设计

根据本章2.5.1和2.5.3对两种刀具的介绍，我决定定在圆盘刀具的基础上进行改进。考虑到本次设计的要求，因此我设计在圆盘上安装3把刀片，来进行对蔬菜的切割，即在圆盘旋转一周的时间内，刀片对蔬菜切割3次。刀片的尺寸为：长取95mm，宽取40mm。用铆钉将刀片铆上去。铆钉的大小选取：采用沉头的型式，L=11mm，d=6mm。

图2-19 刀具

2.5.4 料斗的设计

入料斗是保证进料顺利，同时起定力刃的作用，根据本机构的整体特点，入料斗设计成倾斜的矩形状，这样物料可以出重力自动下滑，入料斗和叶轮之间的距离不能太大或太小，必须保证切片的厚度，所以设计入料斗与刀盘之间的距离为 100 m 左右。现考虑如何让蔬菜进入料斗后能顺利下滑，来完成切割工序，首先查表得到物料与物料之间的摩擦系数为 0.4， 在分析茎块在料斗中的受力情况。

要让蔬菜能顺利下滑，必须要求向 Fn 向 x 轴的投影在 x 轴的正方向上， 那样蔬菜才能顺利下滑，那么就必须要求ɑ>δ，斜坡角度的确定过程如下：

FR= FN+F1 （2.14）

要想让茎块能顺利下滑的话，那么必须 Gsin(ɑ-δ)>0，也就是说ɑ>δ时茎块就能顺利下滑，f=tgδ=0.4，得到δ=21.8°，而ɑ>δ，所以取ɑ=45°，也就是说料斗的倾斜角度ɑ=45o。

图2-20 料斗

第3章 机架的设计

3.1 机架设计要求

机架起到在机器中支承或容纳零、部件的作用，机架的设计主要应保证以下三点：

1.足够的强度和刚度；

2.形状简单，便于制造；

3.便于在机架上安装附件等。

绝定机架工作能力的主要准则是刚度。在离心式切片机的中刚度决定着切片机的生产效率和切削精度。

强度是评定重载机架工作性能的基本准则。机架的强度应根据机器在运转过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度。此外还要校核其疲劳强度。机架的强度和刚度都需要从静态和动态两方面来考虑。动刚度是衡量机架抗震能力的指标，而提高机架抗振能力应从提高机架构件的静刚度，控制固有频率，加大阻尼等方面着手。

机架受压结构及受压弯结构都存在失稳问题。有些构件制成薄壁腹式也存在局部失稳。稳定性是保证机架正常工作的基本条件。必须加以校核。

为了满足稳定切片和切削效率的要求，本设计的离心式切片机在功能上应该完成以下几点要求：

1.在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低。

2.抗振性好。

3.噪声小。

4.温度场分布合理，热变形对精度的影响小。

5.结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。

6.结构便于安装、调整及修理。

7.导轨面受力合理、耐磨性良好。

8.造型好。

3.2 机架材料的选用及壁厚选择

铸造机架常用材料：

1.铸铁：

铸铁流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件。铸铁的内摩擦大、阻尼作用强，故动态刚性好。另外还有切削性能好、价格便宜和易于大量生产等优点。铸铁主要 有灰铸铁、球墨铸铁。

2.铸造铝合金

铝合金密度小、重量轻，通过热处理强化，具有足够高的强度、较好的塑性，良好的韧性。材料的选用，主要是根据机架的使用要求。本设计中的离心式切片机的形状较复杂。铸铁的铸造性能好、价廉和吸振能力强，应用也最广。焊接机架具有制造周期短、重量轻和成本低等优点。由于本设计的机架结构较为复杂，为了满足支撑其它各零件的要求，本离心式切片机机架各零件零件采用 HT200，整体选择焊接的方式。

3.壁厚选择

机架零件的外廓尺寸一定时，因而在满足强度、刚度、振动稳定性等条件下，应尽量选用最小的壁厚。

3.3 机架整体设计

机架整体应起到固定及连接各零件的作用。

机架结构如下图3-1。

1-料斗 2-整体有衬正滑动轴承 3-轴 4-电动机 5-螺栓 6-小V带轮

7-键 8-垫圈 9-键 10-V带 11-螺栓 12-螺栓 13-大V带轮 14-圆盘刀具

图3-1 切菜机机架图

第4章 总结

4.1整体结构说明

本次设计的根茎类、块类蔬菜家用切片切丝机，其主要结构有：传动机构、切削机构、以及进料机构。其中传动机构由一对V带轮和一个传动轴组成；切削机构由一个圆盘和三把刀具组成；进料机构由料斗和箱体组成。V带轮和圆盘都用键联结，其它机构的联结都采用螺栓。

4.2使用和维护方法

本设计的操作方法相对简单，只需将加工的蔬菜放入料斗，把收集盒放在出料口，然后打开电源，就可以开始切削。但在使用前及日常维护时需要注意以下事项：

（1）操作前需将切片切丝机放置在水平太面上，确保机体放置平稳可靠；

（2）检查料斗内是否有异物，如有异物必须及时清理，以免引起刀具损坏；

（3）根据蔬菜需加工的形状选择刀片；

（4）在本设计中，切削形状及切削厚度的改变都通过对刀具安装位置的调整来实现，因而刀具的拆装比较频率。

（5）每次使用后要及时清洗刀具及机体，但务必在机体表面无残余水分之后再收藏保管。

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致 谢

经过16周的忙碌和工作，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在论文写作过程中，得到了×××老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，×老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，×老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩×××老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向宋老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!

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