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世界最新機(jī)械設(shè)計(jì)理念 來(lái)源:中國(guó)科技期刊 摘要:根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的主要思維特點(diǎn)，將產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)方法概括為系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化、基于產(chǎn)品特征知識(shí)和智能。這幾種方法的特點(diǎn)及其相互間的有機(jī)聯(lián)系，提出產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的努力方向。 關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)方法發(fā)展趨勢(shì) 設(shè)計(jì)文件是將語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開(kāi)發(fā)的活性語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語(yǔ)義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過(guò)程中的所有活動(dòng)和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程由抽象到具體的飛躍。 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方法。 1. 將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的宏觀過(guò)程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。 2. 將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 3. 將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問(wèn)題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段。 由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問(wèn)題的角度以及考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。 4. 設(shè)計(jì)元素法 用五個(gè)設(shè)計(jì)元素（功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。 5. 圖形建模法 研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。 將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語(yǔ)義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。 6. “構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法 將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。 將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺(jué)設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。 7. 鍵合圖法 將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。 提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。 本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國(guó)結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。 以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，以及從用戶對(duì)產(chǎn)品的功能需求→設(shè)計(jì)→加工→裝配→成品這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件愈來(lái)愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中初露鋒芒。目前，德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家正著力于研究超媒體技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP，以及標(biāo)準(zhǔn)虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言上基于虛擬環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)交換格式)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn)，由于產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒(méi)有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)的方案設(shè)計(jì)工具軟件。作者認(rèn)為，綜合運(yùn)用文中四種類型設(shè)計(jì)方法是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑。雖然這些方法的綜合運(yùn)用涉及的領(lǐng)域較多，不僅與機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識(shí)有關(guān)，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識(shí)，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)必須努力的方向。國(guó)外在這方面的研究已初見(jiàn)成效，我國(guó)設(shè)計(jì)學(xué)者也已意識(shí)到CAD技術(shù)與國(guó)際交流合作的重要性，及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。 基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。 河北科技師范學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 土豆切絲機(jī)的設(shè)計(jì) 院（系、部）名 稱 ： 歐美學(xué)院機(jī)電科學(xué)與工程系 專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 李澤開(kāi) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 9313120112 指 導(dǎo) 教 師： 鄭玉才 2015年 12月 25 日 河北科技師范學(xué)院教務(wù)處制 一、主要研究?jī)?nèi)容 1.了解當(dāng)前土豆切絲機(jī)的種類及優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展前景。 2.確定出土豆切絲機(jī)的工作原理，構(gòu)建切絲機(jī)的總體方案的設(shè)計(jì)，包括驅(qū)動(dòng)方式的選擇，電機(jī)及電池的選擇，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.切絲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括軸承設(shè)計(jì)、機(jī)身設(shè)計(jì)、刀盤設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)及運(yùn)用到的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的設(shè)計(jì)。 4.確定設(shè)計(jì)中的各個(gè)參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行校核。 5.通過(guò)Pro/E進(jìn)行建模和仿真。 二、基本要求 按時(shí)完成各個(gè)階段的任務(wù)，完成切絲機(jī)的三維設(shè)計(jì)，以及運(yùn)動(dòng)仿真，完成開(kāi)題報(bào)告，文獻(xiàn)綜述，外文翻譯等各項(xiàng)任務(wù)。 三、工作進(jìn)度 2015年11月-2015年12月 根據(jù)任務(wù)書(shū)，收集資料完成開(kāi)題報(bào)告； 2015年12月-2016年01月 完成文獻(xiàn)綜述，外文翻譯； 2016年01月-2016年04月 查詢資料完成設(shè)計(jì)思路及框架，確定合理方案； 2016年04月-2016年05月 完成設(shè)計(jì)計(jì)算，圖紙，說(shuō)明書(shū)； 2016年5月下旬 修改完善，準(zhǔn)備答辯； 2016年5月底至6月初 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，總結(jié)、修改、完善，提交全部畢業(yè)設(shè)計(jì)材料。 四、參考文獻(xiàn) [1]丁銘,于嘉,勿日汗.土豆逐漸成為我國(guó)第四大主糧作物[J],半月譚網(wǎng).2015.2.16 [2]厲建國(guó)、趙濤.食品加工機(jī)械[M].成都.四川科學(xué)技術(shù)出版社出版.1984.130-152 [3] 許學(xué)勤.食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M]. 北京.中國(guó)輕工業(yè)出版社.2008.138-142 [4] 馬海樂(lè).食品機(jī)械與設(shè)備[M]. 北京.中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.2004.75-85 [5] 肖旭霖. 食品機(jī)械與設(shè)備[M]. 北京.科學(xué)出版社.2006.75-8 [6] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.1984 [9] 龐聲海、饒應(yīng)昌.飼料加工機(jī)械使用與維修[M].北京.中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.2000. ? 指導(dǎo)教師簽名： 教學(xué)部主任審查簽名： 上圖是所設(shè)計(jì)土豆切絲機(jī)的簡(jiǎn)圖，上半部分是切片機(jī)構(gòu)，每次從入料管道放入一個(gè)土豆，入料管道只允許一個(gè)土豆通過(guò)，然后刀盤旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切割，刀盤可以由電機(jī)直接帶動(dòng)，刀盤轉(zhuǎn)速由刀片每切完一次土豆到切剩下的土豆完全貼至墊片所需的時(shí)間確定，即刀盤每選擇一周對(duì)土豆完成四次切割，刀片數(shù)量可以更改。下方的管道也是只允許一個(gè)土豆片通過(guò)，管壁要窄，使單個(gè)土豆片在下落過(guò)程中不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。 下半部分是切絲機(jī)構(gòu)，由一個(gè)個(gè)跟光盤似的刀盤組成，由相鄰刀盤之間的距離決定，圖三是切絲刀盤的俯視圖，對(duì)立的兩個(gè)刀盤之間緊挨但不擠壓，由單個(gè)刀盤的數(shù)量和刀盤間所加墊片的數(shù)量決定切絲的厚度和數(shù)量。刀盤由長(zhǎng)鍵固定在軸上。兩個(gè)刀盤組相交一點(diǎn)。我在途中為了簡(jiǎn)單花的帶傳動(dòng)，應(yīng)該用齒輪傳動(dòng)更簡(jiǎn)單。切絲刀盤的轉(zhuǎn)速等于土豆片下落至刀盤時(shí)的速度。 需要計(jì)算出各項(xiàng)參數(shù)，如切片時(shí)的阻力，阻力矩，功率損耗，機(jī)械效率等選出切片電機(jī)，選出切絲電機(jī)。還有軸和鍵和齒輪的設(shè)計(jì)，及相關(guān)校核。如有需要時(shí)選出軸承。 畫(huà)圖：裝配圖（指導(dǎo)老師說(shuō)0號(hào)紙兩張），還有各零件三視圖，如切片刀盤，單個(gè)切絲刀片，齒輪，軸，鍵，箱體相關(guān)結(jié)構(gòu)等。 需要查重。 課題：土豆切絲機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 XXXXXX 學(xué) 號(hào) XXXXXX 所在學(xué)院 XXXXXX 專 業(yè) XXXXXX 班 級(jí) XXXXXX 指導(dǎo)教師 XXXXXX 摘 要 近幾年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外土豆絲市場(chǎng)需求量的不斷增加，我國(guó)一些地方也相 繼對(duì)土豆切絲機(jī)械化方面進(jìn)行一些研究。目前，我國(guó)土豆絲的加工仍然采用半 自動(dòng)化或人工的方法。這種加工方法既浪費(fèi)大量的人力、物力，而且在操作過(guò) 程中也存在極大的安全隱患，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，加工的土豆絲不 均勻。 為此，本文研究一種成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，省時(shí)、省力、安全、生產(chǎn) 率高的土豆切絲機(jī)。 土豆是人體所必需的一種食品，而且食用方法多樣。所以要把土豆加工成 各種形狀（如：條狀、片狀等等） ，單單靠人工來(lái)完成既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力而且也不好 加工。目前，多功能切菜機(jī)多為價(jià)格昂貴的大型設(shè)備，不適用于農(nóng)民個(gè)體生產(chǎn) 及小型工廠的食品加工；為克服這種缺點(diǎn)，我查閱了大量相關(guān)的文獻(xiàn)資料，通 過(guò)對(duì)各種小型切菜機(jī)性能的分析及比較，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算及校核，設(shè)計(jì)了一種小 型多功能切菜機(jī)。該機(jī)主要由進(jìn)料斗、下料斗、切削刀及刀片、及動(dòng)力源 電動(dòng)機(jī)組成，工作原理主要是利用土豆的自由落體實(shí)現(xiàn)進(jìn)料，通過(guò)切削刀旋轉(zhuǎn) 將下料斗中的蔬菜進(jìn)行切片、切絲，最后成品由出料口出料。該機(jī)將原有的多 功能切菜機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了能夠連續(xù)進(jìn)料和出料，片厚度、絲粗細(xì)調(diào) 的功能，具有生產(chǎn)率高、功耗低、安全可靠、加工質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：土豆；切削；電動(dòng)機(jī) Abstract In recent years, with the increasing demand for domestic and international potato market, and some places in China have also shredded potato mechanization some research. At present, Chinas potato processing still using manual or semi-automated methods. This processing method not only waste a lot of manpower and material resources, but also during operation, there are also a great security risk, and labor- intensive, low productivity, and processing of potatoes wire uneven. To this end, this paper Study of a low cost, simple structure, easy to operate, saving time, effort, safe, highly productive potato cutters. Potatoes are a food necessary for the body, and eating methods varied. So should the potatoes processed into various shapes (eg: strip, sheet, etc.), simply rely on manual to complete time-consuming, laborious process and is not good. At present, multi-functional Shredder mostly expensive large equipment, the production does not apply to individual farmers and small food processing plants; To overcome this disadvantage, I looked up a number of related documents, through a variety of small vegetable analysis and comparison of machine performance, through theoretical calculations and checking, designed a small multi-purpose shredder. It consists of a hopper, under the hopper, cutting knives and blades, and power source - electric motor, the working principle is the use of feed potatoes freefall realized by rotating the cutting blade under the hopper slicing vegetables, shredded, the final product from the discharge port discharge. The original multifunction machine Shredder optimized design, implementation, and can continuously feed the material, thickness, the thickness of the wire transfer function, high productivity, low power consumption, safe, reliable, good processing quality, etc. advantage. Key words：Potatoes; cutting; electric motor 目 錄 摘 要 ..................................................................................................................................................... ABSTRACT............................................................................................................................................ 第 1 章 緒論 ...........................................................................................................................................1 1.1 研究背景與意義 ............................................................................................................................1 1.2 研究?jī)?nèi)容 ........................................................................................................................................1 第 2 章 土豆切絲機(jī)現(xiàn)狀以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究 ...............................................................................2 2.1 國(guó)內(nèi)外土豆切絲機(jī)研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................2 2.3 土豆切絲機(jī)現(xiàn)狀分析 ....................................................................................................................2 第 3 章 土豆切絲機(jī)的結(jié)構(gòu) .....................................................................................................................4 3.1 整機(jī)的結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................................4 3.2 土豆入料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................................................6 3.2 土豆切片機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................................................7 3.3 設(shè)計(jì)方案的選擇 ..........................................................................................................................9 第 4 章 動(dòng)力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)的選擇 ...........................................................................................10 第 5 章 主要參數(shù)與零部件設(shè)計(jì) ...........................................................................................................13 5.1 電機(jī)的選用 ..................................................................................................................................13 5.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................................13 5.3 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................................................................14 5.4 縱向小割刀的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................18 第 6 章 主要結(jié)論與展望 .......................................................................................................................19 6.1 主要結(jié)論 ......................................................................................................................................19 6.2 存在的問(wèn)題 ..................................................................................................................................19 6.3 進(jìn)一步研究的展望 ......................................................................................................................20 結(jié)束語(yǔ) .....................................................................................................................................................21 致謝 .........................................................................................................................................................22 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................23 1 第 1 章 緒論 1.1 研究背景與意義 土豆是人生活中必不可少的營(yíng)養(yǎng)豐富的食品之一，可為人體提供必需的維 生、礦物質(zhì)、膳食纖維等有益于人體健康的功能成分。隨著人們生活水平的不 斷提高，生活節(jié)奏加快，對(duì)食用方便、營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)過(guò)加工的土豆的需求越來(lái) 越大，對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來(lái)越高。土豆出口在我國(guó)起步雖晚，但由于中國(guó)土 豆富含營(yíng)養(yǎng)、品種齊全、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，深受各國(guó)消費(fèi)者的青睞，因而近幾年土豆 出口發(fā)展十分迅速，己成為創(chuàng)匯農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。 調(diào)查結(jié)果顯示，目前我國(guó)土豆加工機(jī)械卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于土豆出口的發(fā)展，現(xiàn) 在主要靠合資外方從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格昂貴。而這種土豆切絲機(jī)不僅僅只適用于 土豆，還可以用于如胡蘿卜、黃瓜、地瓜、榨菜等的切片、切絲等。要對(duì)土豆 個(gè)頭的大小無(wú)特殊要求，可方便的調(diào)整調(diào)整土豆絲的粗細(xì)。切出的土豆絲粗細(xì) 均勻，口感同手工切的一樣，同時(shí)保證干凈衛(wèi)生。 加快蔬菜機(jī)的發(fā)展，提高企業(yè)技術(shù)裝備水平，無(wú)疑將成為山東蔬菜出口發(fā) 展的戰(zhàn)略突破口，增值增效潛力巨大。本課題旨在研制一種高效、可靠、實(shí)用、 多功能蔬菜加工機(jī)械，重點(diǎn)解決我國(guó)蔬菜加工機(jī)械功能單一、進(jìn)口機(jī)械價(jià)格昂 貴的問(wèn)題。 本文這種土豆切絲機(jī)的使用方便又有效快捷。首先就是電源，選用 220 伏 市電為動(dòng)力。另外就是操作方便，一人就可以操作。 土豆切絲機(jī)目前市場(chǎng)上也有銷售。它適應(yīng)的范圍比較小，主要適合于小塊 莖土豆的切絲，另外就是大型的土豆切絲機(jī)，但它是針對(duì)于加工生產(chǎn)的。 因此，一臺(tái)方便普遍適用的土豆切絲機(jī)的問(wèn)世無(wú)疑會(huì)給人們的生活帶來(lái)很 大的方便。 1.2 蔬菜加工機(jī)械的種類 （1）多功能旋轉(zhuǎn)式切菜機(jī)，其原理是使需要的切的蔬菜高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力 使蔬菜緊貼刀片進(jìn)行加工，是一個(gè)蔬菜加工行業(yè)、食品行業(yè)、脫水蔬菜廠、速 凍食品二次加工常用的機(jī)器。使用它可將有固定形狀的如：芥菜、蘿卜、土豆 2 等塊切制成所需要厚度的片和絲，一般采用防腐鋁外殼及高級(jí)合金刀片，具有 結(jié)構(gòu)緊湊、合理、操作簡(jiǎn)便、調(diào)整維修方便、耐腐蝕的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：切片 或切絲的形狀不規(guī)則。厚度不均。 （2）離心式切菜機(jī)采用先進(jìn)工作原理，其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、易于維 修，可提高生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)蘿卜、土豆、白薯、圓白菜等根莖類可 加工成菜絲、菜條、菜片、廣泛適合大、中型醬菜廠和速凍食品廠使用。 （3）切丁機(jī)性能優(yōu)于其它機(jī)器，可一道工序完成塊條的加工，省時(shí)省力，操做 方便，適合芥菜、蘿卜、黃瓜（包括咸制黃瓜） 、土豆、洋蔥、香瓜、胡蘿卜、 蘋果等圓形蔬菜、水果的加工。該機(jī)特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)先進(jìn)，使用方便， 能耗低效率高 （4）圓盤切菜機(jī)是醬菜加工業(yè)、食品行業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品二次加工的主要機(jī)械設(shè)備之 一。它將芥菜、蘿卜等固有形狀的塊莖切成片，兩現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后呈交錯(cuò) 90 度切口。 該機(jī)特點(diǎn)是一臺(tái)結(jié)構(gòu)新穎，技術(shù)先進(jìn)，操作方便，安全可靠和具有較高效率的 生產(chǎn)設(shè)備。 （5）直線式多用切菜機(jī)，本機(jī)模擬手工切菜原理，采用無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和離心式 切片機(jī)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)研制而成復(fù)合式多用切菜機(jī)，廣泛適合用于各種根、莖、 葉、絲、菱形、曲線等多種食品加工的花樣。該機(jī)設(shè)計(jì)先進(jìn)，節(jié)能高效具同類 領(lǐng)先水平。其缺點(diǎn)是電機(jī)調(diào)速精度低，切絲長(zhǎng)度不宜控制，噪音大，電氣化程 度低，成本高 1.3 研究?jī)?nèi)容 本文將進(jìn)行自動(dòng)售賣機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以下是將要在本課題中研究的內(nèi)容： 1、闡述課題研究的來(lái)源、目的、意義以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 2、調(diào)研土豆切絲機(jī)市場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 3、具體闡述土豆切絲機(jī)設(shè)計(jì)流程。 4、總結(jié)本文。 本課題主要是土豆切絲機(jī)設(shè)計(jì)，首先設(shè)計(jì)三維模型，通過(guò)模型得到創(chuàng)新解 決方案。 3 第 2 章 土豆切絲機(jī)現(xiàn)狀以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究 2.1 國(guó)內(nèi)外土豆切絲機(jī)研究現(xiàn)狀 隨著我國(guó)改革開(kāi)放蔬菜加工出口的崛起各種不同類型加工機(jī)械有了很大發(fā) 展開(kāi)發(fā)研制的廠家也比較多。從我們文獻(xiàn)檢索情況來(lái)看國(guó)內(nèi)單一功能的蔬菜加 工機(jī)械品種較多功能可靠但開(kāi)發(fā)多功能加工機(jī)械的廠家?guī)缀鯖](méi)有即使所謂的多 功能蔬菜加工機(jī)械其實(shí)也是生產(chǎn)同類型的產(chǎn)品只不過(guò)是針對(duì)不同的原料而講是 多功能。生產(chǎn)上除了靠昂貴的進(jìn)口機(jī)械外主要靠手工加工和醬菜機(jī)械或飲事機(jī) 械來(lái)代替加工成型不規(guī)則成品率低浪費(fèi)大不能滿足日益迅速發(fā)展的蔬菜加工出 口的需要。國(guó)內(nèi)蔬菜深加工的研究尚屬起步階段對(duì)蔬菜的品質(zhì)和綜合利用的研 究與應(yīng)用無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)。對(duì)蔬菜成型機(jī)械的研究尚屬空白不能滿足日益迅速發(fā)展 的蔬菜加工出口的需要。 下圖為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的切絲機(jī)： 國(guó)外情況: 國(guó)外蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化具有 6 個(gè)突出特點(diǎn):1.蔬菜機(jī)械大型化;2. 機(jī)械自動(dòng)化:3.使用高技術(shù);4.廣泛應(yīng)用多功能機(jī)械;5.質(zhì)量穩(wěn)定可靠 使用壽命 長(zhǎng);6 售后服務(wù)好。 2.3 土豆切絲機(jī)現(xiàn)狀分析 蔬菜的深加工先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家起步較早 設(shè)備先進(jìn) 有規(guī)范的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 但因其設(shè)備昂貴用戶難以承受 加之一些先進(jìn)的加工技術(shù)對(duì)我們保密 致使我 們不少的蔬菜出口后需要二次加工 效益流失嚴(yán)重。 4 本課題旨在研制一種可加工絲條、片、塊、醬菜等不同類型的多功能加工 機(jī)械 具體內(nèi)容如下: (1) 研究合理的切削裝置滿足切絲的需要 2 組刀具具有單獨(dú)控制性調(diào)整方便 以完成多種形狀的加工。且規(guī)格尺寸在一定范圍內(nèi)可調(diào)確保高效、耐用操作方 便: (2) 由于蔬菜的種類多種多樣各種蔬菜的物理特性不同為了保證研制適合加工 各種不同形狀的物料蔬菜的輸送和固定是非常重要的工作條件因此必須研制合 理的送料機(jī)構(gòu)。 (3) 研制合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求簡(jiǎn)練、新穎、實(shí)用.根據(jù)我國(guó)的國(guó)情在部件的原理 和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中以操作維修方便和降低成本為主要研究方向?qū)で蠛侠淼墓ぷ髟?理要求功能多樣化;對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以高效、節(jié)能、通用和工作可靠為目標(biāo): (4)設(shè)計(jì)能加工土豆切絲的刀具。 因此本文通過(guò)對(duì)各種小型切菜機(jī)性能的分析及比較，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算及校核， 設(shè)計(jì)了一種小型多功能切菜機(jī)。該機(jī)主要由進(jìn)料斗、下料斗、切削刀及刀片、 及動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)組成，工作原理主要是利用土豆的自由落體實(shí)現(xiàn)進(jìn)料，通 過(guò)切削刀旋轉(zhuǎn)將下料斗中的蔬菜進(jìn)行切片、切絲，最后成品由出料口出料。該 機(jī)將原有的多功能切菜機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了能夠連續(xù)進(jìn)料和出料，片厚 度、絲粗細(xì)調(diào)的功能，具有生產(chǎn)率高、功耗低、安全可靠、加工質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。 5 第 3 章 土豆切絲機(jī)的結(jié)構(gòu) 3.1 整機(jī)的結(jié)構(gòu) 切割土豆的方法有兩種，一種是固定土豆移動(dòng)刀片的方法，另一種是固定 刀片移動(dòng)土豆的方法，前者切割土豆時(shí)刀片的方位可能發(fā)生變化，影響土豆絲 的加工質(zhì)量，故采用后者。 機(jī)構(gòu)原理圖 3-1 如下： 圖 3-1 機(jī)構(gòu)原理圖 首先是切刀方案的選擇，切絲機(jī)主要由機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、 滑道、刀片架、進(jìn)料斗、喂入機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)等組成。在機(jī)架上安置電動(dòng)機(jī)、 喂入裝置、出料機(jī)構(gòu)?；乐卸斯潭ǖ镀埽镀茏笥叶斯潭M刀片夾，下 端固定兩把豎向?qū)伒镀?，橫刀片與豎刀片之間構(gòu)成若干個(gè)同等的小矩形格， 形成網(wǎng)式刀片格式。如此只需將縱向割刀卸下就可切片了。 上半部分是切片機(jī)構(gòu)，每次從入料管道放入一個(gè)土豆，入料管道只允許一 個(gè)土豆通過(guò)，然后切片刀旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切割，切片如圖 3-2 所示，刀盤可以由電機(jī) 直接帶動(dòng)，刀盤轉(zhuǎn)速由刀片每切完一次土豆到切剩下的土豆完全貼至墊片所需 的時(shí)間確定，即刀盤每選擇一周對(duì)土豆完成四次切割，刀片數(shù)量可以更改。下 方的管道也是只允許一個(gè)土豆片通過(guò)，使單個(gè)土豆片在下落過(guò)程中不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。 6 下半部分是切絲機(jī)構(gòu)，由一個(gè)個(gè)跟光盤似的刀盤組成，由相鄰刀盤之間的 距離決定，圖 3-3 是切絲刀盤的俯視圖，對(duì)立的兩個(gè)刀盤之間緊挨但不擠壓， 由單個(gè)刀盤的數(shù)量和刀盤間所加墊片的數(shù)量決定切絲的厚度和數(shù)量。刀盤由長(zhǎng) 鍵固定在軸上。兩個(gè)刀盤組相交一點(diǎn)。我在圖中為了簡(jiǎn)單的帶傳動(dòng)，應(yīng)該用齒 輪傳動(dòng)更簡(jiǎn)單。切絲刀盤的轉(zhuǎn)速等于土豆片下落至刀盤時(shí)的速度。 圖 3-2 切片刀 圖 3-3 切絲刀 而后又是土豆絲粗細(xì)的調(diào)節(jié)遇到了難題，其實(shí)調(diào)節(jié)并不難實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵是要 操作方便。也存在切刀和下料斗壁間隙的問(wèn)題，這也很是個(gè)問(wèn)題，這是保證土 豆切削的最后部分能否完成切削的關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)更換縱向割刀當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)， 但必要時(shí)候還是要調(diào)節(jié)切片刀的。 最后決定將切片刀與軸位置固定。調(diào)整刀盤在軸上的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)切片的薄 厚，這也是切絲粗細(xì)改變的關(guān)鍵之一。 三維建模圖如下： 7 整機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 3-4。 1.腳輪 2.出料機(jī)構(gòu) 3. 內(nèi)六角螺釘 4.機(jī)架 5.平墊片 6.彈性墊片 7.外六角螺釘 8.放料口 9.切片刀 10.切片刀刀架 11.鍵 12.電機(jī) 1 13.電機(jī)安裝座 14.齒輪 15.皮帶 16.小帶輪 8 17.軸承 18.切絲到 19.大帶輪 20.頂板 圖 3-4 土豆切絲機(jī)的結(jié)構(gòu) 3.2 土豆入料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于蔬菜種類很多，有葉莖類的軟菜，又有根莖類的硬菜，也有塊根狀小 型的，總起來(lái)說(shuō)形狀千奇百怪，尺寸與剛度也相差很大。因此，要想有效地切 削蔬菜，有效地定位與輸送是加工的關(guān)鍵。以前我們采用手動(dòng)加工時(shí)，輸送浪 費(fèi)了大量的人工與物力，由于這幾年人工費(fèi)地提高，手動(dòng)己遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于形勢(shì)。 并且手動(dòng)加工不規(guī)則，成品率低，不衛(wèi)生等等缺點(diǎn)，迫切要求設(shè)計(jì)一種既能輸 送有效定位、適合多種蔬菜的輸送機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)則的加工，適應(yīng)出口蔬菜的 要求。本設(shè)計(jì)較大的圓形通道，使得能夠適應(yīng)不同形狀大小的土豆。如圖3-5所 示。 圖3-5 土豆切絲機(jī)入料示意圖 9 3.2 土豆切片機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 眾所周知，切割金屬時(shí)可假定消耗的切割功直接與切割材料的橫截面大小 成比例。相反，在切割蔬菜時(shí)，由于蔬菜具有特殊的結(jié)構(gòu)(纖維)阻力，此力的 大小主要與切割方向有關(guān)，而與切割的橫截面大小關(guān)系不大。換句話說(shuō)，切割 阻力和功耗主要與割刀相對(duì)蔬菜的位置有關(guān)。 割刀相對(duì)蔬菜的各種位置如圖 2.1 所示。 序號(hào) 刀刃相對(duì)蔬菜的位置 切割方法 和 角變化范圍切割時(shí)發(fā)生的現(xiàn) 象 1、橫向切割 (砍 切) =0 =0 開(kāi)始時(shí)蔬菜被刀刃擠壓然后開(kāi)始 切割 2 、斜切 090=0 開(kāi)始時(shí)蔬菜被刀刃擠壓然后斜切 3 、傾斜的斜切 090 090 開(kāi)始時(shí)蔬菜被刀刃擠壓然后斜 向切開(kāi) 4 、縱向歪切 =0090 開(kāi)始時(shí)蔬菜被刀刃擠壓然后切開(kāi)(沒(méi)有滑 切) 5 、縱向切割 =0 =90 開(kāi)始時(shí)蔬菜被刀刃縱向擠壓然后切開(kāi) 6 、縱向斜切 =0 90 開(kāi)始時(shí)蔬菜被刀刃擠壓然后斜向切開(kāi) 7 、 縱向軸向切割 =0 =0 沿蔬菜纖維方向切 蔬菜不同的切割方法根據(jù)測(cè)定，采用斜切及歪切不管其橫截面增大多少，其切 割阻力和功耗均比正切減少很多(割刀相對(duì)蔬菜軸成 45。時(shí)可以減少 30%-40%)。 此外，克拉馬連科的測(cè)定結(jié)果表明，斜切的功耗降低很多，歪切的阻力約降低 60%。故此設(shè)計(jì)機(jī)械采用歪切。 土豆以及其它蔬菜最好形狀相對(duì)類似，這樣切出來(lái)的效果更好。所以要求 土豆切絲機(jī)（1）切割副必須配合合理（2）刀具具有一定的強(qiáng)度和高度（3）喂 入口配置合理（4）道具具有互換性，通過(guò)刀具的簡(jiǎn)單更換，滿足加工各種不同 規(guī)格形狀土豆的要求，以達(dá)到質(zhì)量要求。 10 (a)動(dòng)刀片結(jié)構(gòu)參數(shù)（b）動(dòng)刀片安裝角（c）切割副 1.動(dòng)刀片 2.動(dòng)刀片 圖3-6 刀片結(jié)構(gòu)參數(shù) 切片如圖3-7所示，刀盤可以由電機(jī)直接帶動(dòng)，刀盤轉(zhuǎn)速由刀片每切完一次 土豆到切剩下的土豆完全貼至墊片所需的時(shí)間確定，即刀盤每選擇一周對(duì)土豆 完成四次切割，刀片數(shù)量可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同大小的土豆。 11 圖3-7 切片機(jī)構(gòu)示意圖 3.3 設(shè)計(jì)方案的選擇 不同的食用要求對(duì)被切碎物料的規(guī)格和質(zhì)量各不相同。因此，為達(dá)到需要， 對(duì)切削的工藝要求是：（1）切割省力，耗用功率少；（2）加工質(zhì)量好；（3） 適合加工切割成不同的幾何形狀和大小的成品；（4）有效的送料，解決耗用大 量勞動(dòng)力的問(wèn)題。（5）有效的送料，解決好用大量弄?jiǎng)恿Φ膯?wèn)題。 土豆切絲機(jī)不僅僅適用于土豆的切絲，還廣泛適用于其它各種蔬菜和水果 等。如葉菜類如大白菜、菠菜等，塊根類如胡蘿卜、馬鈴薯等，上述物料的加 工處理過(guò)程，將其切成一定形狀或絲狀，我們把這類機(jī)械統(tǒng)稱為蔬菜切碎機(jī)， 即加工機(jī)。盤刀式加工機(jī)的特點(diǎn)式動(dòng)刀片刃口線的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)垂直于回轉(zhuǎn) 軸的上的共同點(diǎn)是類似球形，橢圓形，圓柱形和不規(guī)則形狀，他們都要經(jīng)過(guò)尺 寸減少圓形平面。物料由輸送帶傳送，切割部分安裝在回轉(zhuǎn)軸的圓盤上。這類 加工機(jī)的通用性廣，切割質(zhì)量更好，生產(chǎn)效率高，刀片拆卸和安裝方便，自動(dòng) 化程度較高。此設(shè)計(jì)方案中的刀具是完全按照手工切菜的方法安裝的有橫刀和 豎刀在形態(tài)。 12 第 4 章 動(dòng)力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)的選擇 目前最常用的主要是交流電動(dòng)機(jī)，它可分為兩種：1.三相異步電動(dòng)機(jī)。2. 單相交流電動(dòng)機(jī)。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。下面以 三相異步電動(dòng)機(jī)為例介紹其基本工作原理起先，形成一個(gè)閉合的籠型繞組。定 子三相繞組可接成星形，也可以接成三角形。 綜上分析可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理是： 三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。 轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 經(jīng)查閱手冊(cè)及相關(guān)資料，只要刀盤軸轉(zhuǎn)矩滿足 T5N.m，即可滿足一般蔬 菜的切削。由于刀盤太快了反而不好，不能保證質(zhì)量，初步擬定轉(zhuǎn)速 450r/min，取轉(zhuǎn)矩 T=15 N.m950npT （31） （32） Wk70. 由于功率不大，為了使用方便，選用單相電動(dòng)機(jī)，額定電壓是 220V 的。 查閱機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，可選用小功率異步電動(dòng)機(jī) YC 系列。該系列的特點(diǎn) 是單相電容起動(dòng)，起動(dòng)力矩大，起動(dòng)電流小，適用于滿載起動(dòng)的機(jī)械。這樣在 進(jìn)行蔬菜切削時(shí)完全可以 將蔬菜放進(jìn)料斗以后在開(kāi)動(dòng)機(jī)器。 根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查出的電動(dòng)機(jī)型號(hào)有以下兩種 傳動(dòng)比選擇方案符合，如下表?yè)?jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可知有： 13 表3-1 電動(dòng)機(jī)的類型 方案 電動(dòng) 機(jī)型號(hào) 額定 功率/W 電壓 /V 轉(zhuǎn)速minr 電動(dòng) 機(jī)質(zhì)量kg 傳動(dòng) 裝置 傳動(dòng) 比 1 YC90 L4 750 220 1400 23 3 2 YC90 S2 750 220 2800 22 6 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量以及傳動(dòng)比。采用 V 帶傳動(dòng)，采 用第一種方案，設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)比為 3 即可，不必另外安裝減速器。故采用第一 種方案。因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 YC90L4。 該電動(dòng)機(jī)的主要外型和安裝尺寸如下表 3-2： 表3-2 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸 中心高 外形尺 寸 安裝尺 寸 地腳螺 栓孔直徑 軸伸尺 寸 裝鍵部 位尺寸 90 3101 90175 1001 40 10 5024 8 其主要外形安裝尺寸如圖 4-1 14 圖 4-1 電動(dòng)機(jī)主要外形安裝尺寸 根據(jù)轉(zhuǎn)速初步確定傳動(dòng)比為 i=3， 電動(dòng)機(jī)功率 pd=750w ,電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 （33） MNnpTdd 12.590 其中 nd 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 刀盤軸輸入功率 P=pd.v=750W0.94=720W （34） v=0.94 其中 v 為 V 帶傳遞效率 這樣刀盤軸的轉(zhuǎn)矩 （35）MNiTvd 7.1496.0312.50 轉(zhuǎn)矩也符合要求。 刀盤軸轉(zhuǎn)速 （36）min/467310/ rind 15 第 5 章 主要參數(shù)與零部件設(shè)計(jì) 5.1 電機(jī)的選用 采用電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，型號(hào)：JD1A-11 電動(dòng)機(jī)主參數(shù)： 最大額定輸出：直流90V3A 測(cè)速發(fā)電機(jī)：三相交流2V/100r/min 轉(zhuǎn)速變化率：3% 靜態(tài)精度：1% 輸入電源：交流220V10% 5060H z 5.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）電動(dòng)機(jī)功率的預(yù)選 功率p=60W 最高轉(zhuǎn)速 n max=500r/min （2）帶的選擇 A型普通V型帶 （3） 選擇主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 選擇主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 D 1=75mm v1= smn/25/46.063975061 （4）計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 2Di 3.2754391 圓整為 =265mm （5）確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 0.7( + )< <2( + )120a1D2 238< 6800 取 =250mm 16 則 + ( + )+2dL0a1D20 214)(a =2 m9.675675 2 取 =1000mmdL 則實(shí)際中心距 29.106750ad =216mm (6)主動(dòng)輪包角計(jì)算 最小包角要求 120a6180Da =147 2 符合要求 （7）確定帶的根數(shù) LcakPz00)( 選取 91.ak96.27.0P05.85.caP5..0)5.27.0(8z 取z=3根 5.3 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）計(jì)算主軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 功率 取三角帶傳動(dòng)功率02P0.96 17 則 KW0576.9.106P-32 扭矩 mNn.2137540/./5T2 （2）初步確定軸的最小直徑及該處的長(zhǎng)度 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 取 nPd3.140576.12A1330min0 則 因?yàn)榍懊嫒л喌膶挾葹?0mm，孔的內(nèi)徑為20mm 所以初步確定最小直徑md 5L27-676min最 小 直 徑 處 的 長(zhǎng) 度 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A：根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 B:初選滾動(dòng)軸承及周的各段尺寸 因軸承主要受徑向力的作用，同時(shí)考慮帶輪及軸承的安裝、定位和尺寸， 所以選取只受徑向載荷的向心球軸承205，其尺寸 mdTDd,25,1526 故 左邊軸承的定位用軸肩，軸肩高度 mdhdh3025,07. 2則 ，取 1-2段與動(dòng)刀盤配合，取 考慮箱體的厚度，取;43,212L 。確定軸的總長(zhǎng)度 L=196mm，則.75,1342mL Ld8,16554 (4) 軸的危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度校核 A: 12 截面處T 1=10142.1N .m 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 2.15304. 64.325481625.06.02W331T dD Mpadtb 18 經(jīng)插值后可查得 09.2,7.,2.0,6.1 iq 故有效應(yīng)力集中系數(shù) 93.0. 51.6.1718，得 iqk 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù) 2.i 軸未被表面強(qiáng)化處理，即 1q 則 5.1483026.05264.371.071.92.03.51...86skKi材 料 特 性 系 數(shù) 計(jì)算安全系數(shù) 剖面右側(cè)一定安全。 B:截面6右側(cè)的安全性校核 抗彎截面系數(shù)w 07.642205.3.620323 dtdb 抗扭截面系數(shù) 07.142205.3.61021633 dtb 彎矩及彎曲應(yīng)力 19 5.143.27..01.759.3285.1K8.92.043.1879.52.106.6.7412837r sssskkMpamMcaarb軸 按 磨 削 加 工取 右側(cè)安全 C:校核鍵的強(qiáng)度 (1)刀盤處 平鍵 強(qiáng) 度 足 夠 MpakldTlhb pp 1089.52438.01273 （2） 帶輪處 平鍵 強(qiáng) 度 足 夠 pakldTlhb pp 1045.80264.03153 20 5.4 縱向小割刀的設(shè)計(jì) 要防止生銹和保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和硬度，采用通用不銹鋼型號(hào) SUS304 進(jìn)行制造。 由于切絲機(jī)的設(shè)計(jì)要能切出來(lái)不同粗細(xì)的蔬菜絲，這就要求在調(diào)整切片刀 的同時(shí)，還要通過(guò)縱向割刀的更換來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，縱向割刀采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)， 能方便的從到盤上取下和裝上?？v向割刀制成上面小刀片間隙 r 從 010mm 的 刀系列。其形狀和基本尺寸如圖 46 圖4-6 縱向小割刀 21 第 6 章 主要結(jié)論與展望 本文緊緊圍繞著設(shè)計(jì)一種能把各種形狀的蔬菜加工成片、絲、末、段等規(guī) 格尺寸的機(jī)器來(lái)開(kāi)展研究工作的，主要是在前人研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造出一種 可以在生產(chǎn)上實(shí)用、安全可靠、高效的機(jī)器，取得了一些有參考價(jià)值的成果， 井取得一些社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。 6.1 主要結(jié)論 研究了多功能蔬菜加工機(jī)合理的切削機(jī)構(gòu)，采用了標(biāo)準(zhǔn)刀片與圓盤切刀 相結(jié)合方式，顯著改善了切削效果，調(diào)節(jié)加工尺寸簡(jiǎn)單容易，滿足了多規(guī)格的 需要，使機(jī)器的性能達(dá)到較高水平; 設(shè)計(jì)制造了多功能蔬菜加工機(jī)的輸送料機(jī)構(gòu)，采用上、下輸送方式，經(jīng) 過(guò)反復(fù)試驗(yàn)改進(jìn)，特別對(duì)上、下壓輥參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化和通過(guò)拉簧自動(dòng)調(diào)節(jié)壓 輥力，實(shí)現(xiàn)了各種蔬菜在輸送帶上既能同步前進(jìn)又能固定位置的要求，滿足了 多種蔬菜輸送要求，克服了前人設(shè)備上的不足; 采用調(diào)速電機(jī)，可調(diào)節(jié)切刀轉(zhuǎn)速與輸送帶速度，以滿足切削規(guī)格要求， 該電機(jī)安全、可靠、耐用可以直接應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中; 設(shè)計(jì)多功能蔬菜加工機(jī)經(jīng)過(guò)更換刀具即可用于各種形狀及尺寸的蔬菜加 工，更換切削刀盤可將蔬菜加工成不同型式，調(diào)節(jié)電機(jī)無(wú)級(jí)變速來(lái)調(diào)節(jié)加工規(guī) 格，可合理地利用原料，提高出成率。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)送料，解決了手動(dòng)和半自動(dòng) 送料的技術(shù)難題; 對(duì)設(shè)計(jì)的多功能蔬菜加工機(jī)從制造廠家、使用單位等不同角度進(jìn)行了經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益分析。表明使用該課題的研究成果優(yōu)于以往使用的其它種類 的加工機(jī)。 6.2 存在的問(wèn)題 由于刀具尺寸與電機(jī)調(diào)速范圍的局限性，一些蔬菜要加工成比較大規(guī)格 或小尺寸，加工機(jī)的能力達(dá)不到，有待于進(jìn)一步提高機(jī)械性能; 切絲條時(shí)，絲條有點(diǎn)彎曲; 刀盤品種少，不能完成對(duì)一些異形狀的加工: 22 輸送橡膠帶時(shí)間長(zhǎng)老化，在漲緊輪作用下斷裂，影響生產(chǎn)。 6.3 進(jìn)一步研究的展望 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)切削刀具應(yīng)用范圍的研究，進(jìn)一步加大調(diào) 速范圍，完善加工機(jī)的性能，從生產(chǎn)的角度進(jìn)行效果的驗(yàn)證; 對(duì)刀具材料進(jìn)行詳細(xì)的研究，盡量采用常見(jiàn)尺寸和材料，以降低制造成 本。 改進(jìn)輸送帶，盡量用一種無(wú)毒，結(jié)實(shí)，防滑，耐用的材料。 23 結(jié)束語(yǔ) 這次設(shè)計(jì)還是費(fèi)了一番功夫的，其實(shí)功夫應(yīng)該說(shuō)是下在對(duì)實(shí)現(xiàn)方案的思索 上，每次方案的改進(jìn)也是建立在查閱資料，不斷學(xué)習(xí)，認(rèn)真思索的基礎(chǔ)上的。 而后又是土豆絲粗細(xì)的調(diào)節(jié)遇到了難題，其實(shí)調(diào)節(jié)并不難實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵是要 操作方便。也存在切刀和下料斗壁間隙的問(wèn)題，這也很是個(gè)問(wèn)題，這是保證土 豆切削切削的最后部分能否完成切削的關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)更換縱向割刀當(dāng)然能夠 實(shí)現(xiàn)，但必要時(shí)候還是要調(diào)節(jié)切片刀的。如果在刀盤上通過(guò)螺釘進(jìn)行刀片的調(diào) 節(jié)，刀盤與軸位置固定，則保證間隙就需要調(diào)整下料斗壁與刀盤之間的間隙， 也不是很方便，兩個(gè)地方都要調(diào)節(jié)。 24 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是在指導(dǎo)我的老師 的教育下，同學(xué)的幫助下完成的。在這里，我要給他們表示我最真誠(chéng)的謝意， 是他們不僅讓我完成了設(shè)計(jì)，還讓我學(xué)到了許多書(shū)本上都學(xué)不到的東西，同時(shí) 也給我提供了充足完備的學(xué)習(xí)條件和寶貴的交流機(jī)會(huì)，真是受益匪淺。在這里， 我最想把我的感謝獻(xiàn)給我尊敬的指導(dǎo)老師，從課題的選定到設(shè)計(jì)的順利完成， 都是由您熱情指導(dǎo)和點(diǎn)撥的，是您的潛移默化讓我對(duì)設(shè)計(jì)有了全新的認(rèn)識(shí)。可 以說(shuō)沒(méi)有您的幫助，我的設(shè)計(jì)是沒(méi)有辦法很好完成的。您的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)對(duì) 我產(chǎn)生了很大的影響，這對(duì)我是一種很好的熏陶，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和生活都有 很大的幫助。 本論文從定題到搜集資料，再到開(kāi)題、撰寫(xiě)、修改、直至最終定稿，我的 導(dǎo)師嚴(yán)格要求、循循善誘，注入了大量的心血，我在此由衷地感謝老師給予的 耐心指導(dǎo)和無(wú)私地奉獻(xiàn)。這幾年的學(xué)習(xí)生涯中，老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、做事認(rèn)真的工 作態(tài)度，孜孜教誨、無(wú)私奉獻(xiàn)的作風(fēng)以及勇于創(chuàng)新的精神令我受益匪淺。 感謝班級(jí)指導(dǎo)員，是他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)和生活中給予引導(dǎo)，是我順利完成學(xué) 業(yè)，保持一顆積極向上的心態(tài)。感學(xué)學(xué)院的書(shū)記是他們?cè)谒枷肷辖o予我指導(dǎo)， 使我始終保持政治思想上的先進(jìn)性，不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步。 感謝班級(jí)所有同學(xué)。幾年來(lái)大家一起學(xué)習(xí)生活，一起參加班級(jí)集體活動(dòng)， 形成了一個(gè)團(tuán)結(jié)、友愛(ài)、互相幫助的集體，這將是我人生最難忘的一段學(xué)習(xí)經(jīng) 歷。 最后，特別感謝我的家人多年來(lái)對(duì)我的支持和為此做出的巨大犧牲，是他 們?cè)谖镔|(zhì)和精神上的長(zhǎng)期支持、鼓勵(lì)和無(wú)限的關(guān)愛(ài)支撐著我。四年的求學(xué)生涯， 我學(xué)到了許多東西，不僅僅在學(xué)習(xí)和科研上，在其他的很多方面我都上了一個(gè) 新的臺(tái)階。在論文完成之際，謹(jǐn)向所有關(guān)心、幫助、支持過(guò)我和對(duì)我有所期待 的親人朋友們致以最誠(chéng)摯的謝意！ 25 參考文獻(xiàn) 1李經(jīng)懿,王相發(fā).青飼收獲機(jī)切割切碎裝置J.農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械. 1995,(4):19 20. 2鄭培根,劉存仁.TPL2200切絲機(jī)研制成功J.中國(guó)甜菜糖業(yè).1994,(5): 40 41. 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