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山楂片自動切片裝置設(shè)計
摘要
山楂片是人們喜愛的美食，有著很高的食用和藥用價值，為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美食需求，本文針對山楂片的加工環(huán)節(jié)（切片）設(shè)計了一種新型切片設(shè)備。
本文首先根據(jù)山楂片的性能特點，擬定了山楂片切片機的傳動原理及執(zhí)行方案，確定采用曲柄滑塊及槽輪間歇機構(gòu)的執(zhí)行方案，決定采用V帶傳動和齒輪傳動的減速方案。
該方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，傳動可靠，可以實現(xiàn)過載保護(hù)。
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(jìn)行傳動比分配。
然后對對V帶進(jìn)行設(shè)計計算，確定為SPZ型V帶，傳動比為2.5.
然后對齒輪進(jìn)行設(shè)計和計算，齒輪傳動設(shè)計和計算使用的方法是：按齒面接觸強度進(jìn)行設(shè)計和計算，按齒根彎曲強度進(jìn)行校核。
為提高生產(chǎn)效率，本設(shè)計對切刀進(jìn)行了優(yōu)化，采用了多排切刀的方案，即滑塊一次行程工作，可以沖切出200個山楂片。
關(guān)鍵詞：山楂片 切片機 齒輪傳動 槽輪 V帶
ABSCTACT
Hawthorn is a favorite Food, has high edible and medicinal value, to meet the growing needs of people. Food demand, this paper processing hawthorn tablets (slice) designed a new slicing device.
Firstly, according to the characteristics of hawthorn, drew up the transmission principle and implementation scheme of Hawthorn slicing machine, the implementation scheme of crank slider and groove pulley mechanism, to reduce the project adopts V belt drive and gear drive.
The scheme has the advantage of simple structure, reliable transmission, can realize the overload protection.
To determine a good mechanical implementation scheme and transmission scheme, according to the working machine needs to choose good motor, and the driving mechanism at all levels to carry out the allocation of transmission ratio.
Then the design and calculation of V, identified as SPZ type V belt, transmission ratio is 2.5
Then the design and calculation of gear, gear transmission design and calculation method is: use was designed and calculated according to the tooth surface contact strength, are checked according to the tooth root bending strength.
In order to improve the production efficiency, the design of the optimization of the cutting knife, using a multi row cutters scheme, namely the slider a journey to work, can cut 200 hawthorn piece.
Keywords: Hawthorn slicing machine gear Geneva V belt
目錄
摘要 I
ABSCTACT II
目錄 III
第一章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 山楂的生產(chǎn)加工工藝 1
1.3 食品機械概述 2
1.3.1我國食品機械的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3.2 我國食品機械發(fā)展面臨的問題 4
1.3.3 食品機械性能的要求 4
第二章 總體方案擬定 6
2.1 山楂片切片機設(shè)計任務(wù)要求 6
2.2 方案擬定 7
2.2.1 傳動原理方案一 7
2.2.1 傳動原理方案二 7
2.2.1 傳動原理方案三 9
第三章 傳動設(shè)計及計算 10
3.1 電動機的選擇 10
3.2 傳動比的分配 13
3.3 V帶傳動設(shè)計計算 13
3.4 齒輪傳設(shè)計計算 15
3.5 槽輪設(shè)計計算 21
3.6 曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計 22
第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 25
4.1 機架設(shè)計 25
4.2 切刀設(shè)計 26
4.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 27
4.4 滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計 31
第五章 結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
34
第一章 緒論
1.1 課題背景
山楂片又稱為山楂餅，是以優(yōu)質(zhì)山楂為主要材料，經(jīng)過選料、清洗、蒸熟、打漿、成型、烘干、包裝等多道工序精制而成。 山楂片的最基本形狀及為山楂片。衍生品有山楂條，夾心山楂片，果味山楂片、鐵山楂、果丹皮，雪山楂等。山楂片和山楂果丹皮是最普通，最流行的品種。
產(chǎn)品為圓形薄片，色澤鮮艷，厚薄均勻，質(zhì)酥適度。含糖量為85%，還原糖含量為9%，總酸為1.5%，還含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷鐵和維生素C等營養(yǎng)成分。
山楂具有較高的消食、化積、健胃等藥用價值和抗氧化性、降血脂、抗癌、助消化、抗菌等保健作用。
《本草綱目》記載“山楂性酸甘、微溫”，“長于化飲食、健脾胃、行結(jié)氣、消淤血”?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明：山楂中的類黃酮和萜類等物質(zhì)，能軟化血管、降低血清膽固醇、利尿和鎮(zhèn)靜，對冠心病和高血壓有一定的療效。山 楂有收斂作用，對痢疾桿菌和綠膿桿菌有較強的抑制作用。山楂所含的黃酮類藥物成分中，有一種抗癌作用的壯荊素化合物，因而對防治癌癥有一定的幫助。
因此，設(shè)計研發(fā)高效率高質(zhì)量山楂加工設(shè)備可以提高山楂產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美食需求，可以促進(jìn)國民經(jīng)濟發(fā)展，可以將健康帶給更多的人！
1.2 山楂的生產(chǎn)加工工藝
目前國內(nèi)出現(xiàn)的山楂系列加工產(chǎn)品主要有糖制品、罐頭、飲料類及發(fā)酵類產(chǎn)品:
1)糖制品
糖制品主要包括山楂糕、山楂蜜餞、果丹皮、山楂片、山楂餅、山楂羊羹等。以山楂果丹皮為例介紹其加工工藝：原料選擇-去核去柄-清洗-軟化-打漿-濃縮-刮片-烘干-切片包裝。
2)罐頭
山楂-分選-去柄去核-清洗-軟化-裝罐-排氣-封口-殺菌-冷卻-檢查入庫。
3)有效成分的提取
山楂中尤其是山楂葉中含有一定量的黃酮類物質(zhì)，在食品及醫(yī)藥行業(yè)有比較廣泛的應(yīng)用前景
山楂葉-清洗-烘干-粉碎-溶劑浸泡-第一次提取-過濾-提取液-濾渣-第二次提取-合并濾液-精濾!黃酮提取液
4)山楂汁飲料
山楂-檢選-清洗-破碎-加熱軟化-浸提-粗濾-分離-澄清-分離-過濾-山楂汁-調(diào)配（加水、甜味料、酸味劑、色素、香精、其他輔料）-均質(zhì)-脫氣-殺菌-灌裝-密封-殺菌-冷卻-檢驗-貼標(biāo)-裝箱-成品
渾濁汁飲料
1.3 食品機械概述
食品機械設(shè)備在生產(chǎn)過程中在各種不同的條件下與各種介質(zhì)接觸，為了食品在這些接觸中不被污染，為了設(shè)備能夠長久使用，對于食品機械用材有著很大的講究。因為這關(guān)系到食品安全，關(guān)系到人們的身體健康。
食品機械的種類非常繁雜，其分類按照食品的種類和行業(yè)的不同，可以分為：糧油加工設(shè)備、果蔬保鮮與加工設(shè)備、畜禽產(chǎn)品加工設(shè)備、水產(chǎn)品加工設(shè)備、方便食品加工設(shè)備、飲料加工設(shè)備和食品加工中廢棄物綜合利用設(shè)備等。按照食品加工的單元操作的不同，可以分為：食品輸送機械、食品清理與分選機械、食品粉碎機械、食品分離機械、食品混合機械、食品濃縮機械、食品干燥機械、食品殺菌機械、食品熟化機械、食品冷凍機械和食品包裝機械等。
參照國際分類標(biāo)準(zhǔn)，我國的食品工業(yè)分為如下四個主要行業(yè)：
(1)食品加工業(yè)，包含糧油加工業(yè)、飼料加工業(yè)、植物油加工業(yè)、制糖業(yè)、屠宰及肉蛋 加工業(yè)、水產(chǎn)品加工業(yè)、鹽加工業(yè)及其他食品加工業(yè)。
(2)食品制造業(yè)，包含糕點糖果制造業(yè)、乳品制造業(yè)、罐頭食品制造業(yè)、發(fā)酵制品制造 業(yè)、調(diào)味品制造業(yè)及其他食品制造業(yè)。
(3)飲料制造業(yè)，包含酒精及飲料酒、軟飲料制造業(yè)、制茶業(yè)等，我國也將中藥材中成 藥制造業(yè)劃在此行業(yè)。
(4)煙草加工業(yè)，包含煙葉復(fù)烤及卷煙制造。
1.3.1我國食品機械的發(fā)展現(xiàn)狀
食品工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，食品機械是為食品工業(yè)提供裝備的行業(yè)。我國的食品機械工業(yè)始于20世紀(jì)50年代初新中國成立，主要是在20世紀(jì)80年代改革開放后，依靠自己的力量，從無到有，從小到大，從弱到強，從低到高，白手起家逐步發(fā)展壯大、完善起來的，至今已走過了近60年的光輝發(fā)展歷程。尤其在“八五”期間經(jīng)引進(jìn)、消化、吸收而自行設(shè)計制造的具有國內(nèi)外先進(jìn)水平的新產(chǎn)品有幾百項?！鞍宋濉逼陂g，機械工業(yè)部提出行業(yè)發(fā)展六大趨勢，重點發(fā)展6類成套設(shè)備，5年共累計完成技改專項投資10億元。20世紀(jì)80年代中期成立的中國包裝和食品機械工業(yè)協(xié)會和中國包裝和食品機械總公司加強了行業(yè)管理，擴大了對外交流，每年舉辦中國國際食品加工和包裝機械展覽會，吸引了各國廠商參展，加強國內(nèi)外技術(shù)交流與合作，推動了新產(chǎn)品開發(fā)，現(xiàn)有產(chǎn)品中75 %是近10年開發(fā)的。
進(jìn)入2000年以后，隨著人民生活水平的提高，對食品種類的需求以及質(zhì)量的要求也逐漸提高，給食品機械行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，據(jù)中國機械工業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計，僅今年一季度，食品包裝機械行業(yè)產(chǎn)值就增長24.94 %，1-2月利潤總額達(dá)3.59億元，同比增長44.33 %。
現(xiàn)在，我國的食品機械行業(yè)已形成了一整套比較完整的、門類齊全的工業(yè)生產(chǎn)體系，具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和一定的實力（開發(fā)、創(chuàng)新、設(shè)計、生產(chǎn)等）基礎(chǔ)，基本上能生產(chǎn)出滿足人民生活之需求的各種各樣、各種檔次的產(chǎn)品，并正在不斷地努力提高，縮小與國外先進(jìn)水平、先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備的差距。在全行業(yè)廣大企業(yè)和大專院校、科研單位科技人員的努力下，新產(chǎn)品、新技術(shù)、新成果不斷涌現(xiàn)，并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。我國人員眾多，民以食為天，食品機械產(chǎn)品市場廣闊、潛力巨大。出口量近幾年來不斷上升，發(fā)展前景十分良好。我國已能生產(chǎn)食品機械的規(guī)格品種3 000多個，年產(chǎn)值超過了300億元，解決勞動從業(yè)人員超過了50萬人，并以規(guī)模批量大、效益好而成為我國機械工業(yè)的十大支柱產(chǎn)業(yè)之一。食品機械工業(yè)在我國的迅速崛起、發(fā)展已引起全社會的廣泛關(guān)注，即使在前幾年國家遭受金融危機的情況下，我們的行業(yè)仍欣欣向榮、一片繁忙，堪稱“朝陽工業(yè)”，尤其近幾年來隨著改革的深入、社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，依靠信息和“敢為天下先”的創(chuàng)業(yè)精神，努力拼搏、奮斗，自籌資金不斷創(chuàng)新、開發(fā)新產(chǎn)品，并取得了令世人十分驚嘆、十分可喜的成績。食品機械生產(chǎn)企業(yè)在我國像雨后春筍似的遍地開花，得到了長足的發(fā)展，創(chuàng)造了新局面、開拓出了食品機械工業(yè)的新氣象，為進(jìn)一步繁榮、壯大和發(fā)展我國的包裝工業(yè)做出了應(yīng)有的積極貢獻(xiàn)。
1.3.2 我國食品機械發(fā)展面臨的問題
目前我國食品機械行業(yè)仍然面臨著諸多問題：一是企業(yè)的規(guī)模偏小，產(chǎn)值、效益普遍很低；二是產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值較低，產(chǎn)品品種少，成套性不強，國內(nèi)尚不能生產(chǎn)而又需求迫切的空缺品種達(dá)30 %～40 %；三是產(chǎn)品檔次不高、特別是外形設(shè)計落后；四是科研手段落后，新產(chǎn)品開發(fā)周期長，不能及時響應(yīng)市場的需求，及時提供市場、用戶所急需的產(chǎn)品；五是企業(yè)的技術(shù)儲備嚴(yán)重不足，影響了企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展和競爭。企業(yè)主要精力都花費在量的擴張上，對質(zhì)的提升、科技進(jìn)步的投入嚴(yán)重不足，產(chǎn)品在低水平上重復(fù)，產(chǎn)品雷同加劇了企業(yè)之間的競爭，從而使許多產(chǎn)品都銷不出去。低價競爭已威脅到企業(yè)生存的地步。目前我國食品機械產(chǎn)品普遍存在著質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況，如不努力改變，積極開拓、創(chuàng)新，參與國際競爭，形勢不容樂觀。希望能引起企業(yè)的足夠的重視。
1.3.3 食品機械性能的要求
（1）機械性能
食品機械設(shè)備一半屬于輕型機械設(shè)備，大多數(shù)零部件受力較小。但由于輕型機械設(shè)備要求盡量降低整機重量和體積，零部件的尺寸要盡量小，所以對材料的機械性能要求也并不降低除了強度、剛度和硬度以外，還有一些其他的要求。例如，在食品機械設(shè)備中處理大批量成件物品的機會較多，因此常遇到高速往復(fù)運動的構(gòu)件，就要從疲勞強度來要求機件的性能。
食品機械設(shè)備中的一些零部件上常常要和大量的物料相接觸，而接觸時，物料的不同會對零部件有不同的損傷。如，錘片與堅硬物料的高速度撞擊，會造成強烈的磨損，因此，錘片對材料的耐磨性能要求很高。食品擠壓機螺桿和套筒與物料相對運動的速度不高，但工作壓力高達(dá)200MPa，工作溫度也高達(dá)200℃因此，此類機械不僅要求較高的抗扭強度，而且還要有很高的耐磨強度和較高的抗蠕變的能力。
有的食品機械設(shè)備在高溫下工作（如烘烤機械）或是在低溫下工作（如冷凍機械，溫度可達(dá)-40℃左右，以液氮為介質(zhì)的冷凍機械的工作溫度會更低）這就必須考慮機械設(shè)備的材料在高溫和低溫寫的性能。?
（2）物理性能
食品機械設(shè)備性能常和材料的物理性能有關(guān)。例如：材料的相對密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、軟化溫度、線脹系數(shù)、熱輻射波普、磁性表面摩擦特性、抗粘著性等。在不同的使用場合，要求材料有不同的物理性質(zhì)，有如熱裝置要求有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，食品的成型裝置則要求有好的抗粘著性，以便脫模。?
（3）耐腐蝕性能
食品機械設(shè)備接觸的食品物料一般帶有酸性或弱堿性，有些本身就是酸類或堿類，例如：醋酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、鹽酸、純堿、小蘇打等。這些物料對許多金屬材料都有腐蝕作用。即使普通食品對許多金屬材料也有腐蝕作用，如有些物料本身沒有腐蝕性，但是在微生物繁殖時會產(chǎn)生帶有腐蝕性的代謝物，如碳酸等。?
食品機械設(shè)備所用材料選擇不當(dāng)而遭受腐蝕，不僅容易造成機器本身的破壞，更重要的是會造成食品污染。有些金屬離子溶進(jìn)食品中，有損于人體健康和食品風(fēng)味，或者破壞食品的營養(yǎng)。
設(shè)計食品機械設(shè)備時，材料的耐腐蝕性對選擇結(jié)構(gòu)材料常起著決定作用。機械設(shè)備的耐腐蝕程度取決于：a.材料的化學(xué)性質(zhì)和表面狀態(tài)以及受力狀態(tài)；b.物料介質(zhì)的種類、濃度和溫度等參數(shù)。?
機械設(shè)備材料的機械物理性能和化學(xué)性能有時發(fā)生矛盾，難以十全十美，可以通過復(fù)合材料或表面涂層的方法來加以解決。?
（4）制造工藝性?
材料制造工藝性能至關(guān)重要，否則設(shè)計出來的零件有時難以加工，甚至無法加工。例如焊接件的材料要有好的可焊性和切削性能，表面要求硬度高的零件要有好的熱處理性能，表面要求涂裝的零件要有好的附著性能。
第二章 總體方案擬定
2.1 山楂片切片機設(shè)計任務(wù)要求
山楂經(jīng)加工后壓制成長1米，寬0.5米，厚度1.5毫米半成品山楂片，通過收集、分析現(xiàn)有食品加工機械，設(shè)計自動山楂圓片切片機裝置。
所設(shè)計的山楂片切片機應(yīng)滿足以下幾個方面產(chǎn)品要求：
1、具有預(yù)定功能的要求 所設(shè)計制造的山楂片切片機必須實現(xiàn)預(yù)定的解決生產(chǎn)問題的功能，這是機器設(shè)計的最基本出發(fā)點。為使所設(shè)計的機器具有預(yù)定功能，合理選擇機器的工作原理是最重要的。顯然，預(yù)定實現(xiàn)的功能不同，設(shè)計的要求也不同。
2、經(jīng)濟性要求，機器的經(jīng)濟性是一個綜合指標(biāo)，在切片機的設(shè)計、制造、使用、銷售、維修、管理等各個環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)?？傊?，經(jīng)濟性要求就是在滿足功能要求的前提下使解救人質(zhì)機的總費用最低。
3、安全性要求，在山楂片切片機的設(shè)計階段就必須對機器的使用安全予以足夠的重視。特別是生產(chǎn)使用者的安全。因此，要采用各種各樣的防護(hù)措施，使運行時刀具不會與人體直接接觸
4、可靠性要求，可靠性就是山楂片切片機在使用中性能的穩(wěn)定性，它是山楂片切片機的一個重要質(zhì)量指標(biāo)?？煽啃运皆礁撸f明機器在使用過程中發(fā)生故障的概率越小，能正常工作的時間就越長。
5、操作使用方便的要求，在設(shè)計山楂片切片機時必須注意操作時要輕便省力；操作機構(gòu)要適應(yīng)人的生理條件；切片機的噪聲要小；防止污染等，提高機器的使用性能和保證機器的工作質(zhì)量。
6、耐腐蝕要求
食品機械設(shè)備接觸的食品物料一般帶有酸性或弱堿性，食品機械設(shè)備所用材料必須免遭受腐蝕，不能造成機器的破壞，更不能污染食品。
2.2 方案擬定
2.2.1 傳動原理方案一
圖2-1 傳動方案一
該方案通過槽輪機構(gòu)的間歇運動帶動皮帶輪實現(xiàn)糕點的間歇式送進(jìn)運動，通過曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)切刀的上下往復(fù)運動，通過齒輪實現(xiàn)槽輪與曲柄的傳動，電機與齒輪通過V帶傳動。該方案的運動過程為在槽輪帶動皮帶輪運動時過程中，切刀上升，當(dāng)皮帶輪不運動時，切刀完成一次推程和一次回程，切刀往復(fù)運動一次。
該方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，傳動可靠，可以實現(xiàn)過載保護(hù)。缺點是有滑塊滑動過程中在潤滑不良的情況下會有噪音。
2.2.1 傳動原理方案二
圖2-1 傳動方案二
該方案有兩個完全相同的導(dǎo)槽，齒條用兩個滾子安置在導(dǎo)槽中，通過主動桿與滾子使齒條沿導(dǎo)槽曲線運動，從而與齒輪的間歇性嚙合，帶動皮帶輪間歇性送進(jìn)糕點；通過凸輪與擺桿和彈簧實現(xiàn)切刀的上下往復(fù)運動；通過雙搖桿機構(gòu)協(xié)調(diào)凸輪與主動桿的相對運動，從而實現(xiàn)切刀運動和糕點送進(jìn)運動的協(xié)調(diào)工作。
該方案的缺點是機架機構(gòu)過于復(fù)雜，體積大，耗材多，齒輪齒條的間歇性傳動容易產(chǎn)生沖擊，發(fā)出噪音，機構(gòu)易磨損；齒輪嚙合調(diào)速裝置較復(fù)雜；而且由于主動桿受力較大，對它的要求比較高。
2.2.1 傳動原理方案三
圖2-3 傳動方案三
該方案以不完全齒輪1和與其固連的凸輪3為原動件，不完全齒輪1與完全齒輪2的嚙合傳動通過桿機構(gòu)實現(xiàn)切刀的間歇式上下往復(fù)運動；通過凸輪3和彈簧5實現(xiàn)導(dǎo)桿的往復(fù)運動，通過有彈簧6作用的棘爪與棘條機構(gòu)4實現(xiàn)糕點的間歇式送進(jìn)運動。該方案的運動過程為：凸輪推程時（即糕點送進(jìn)時）切刀停止在最頂端，凸輪回程時（即糕點停止送進(jìn)時）切刀進(jìn)行一次切削運動并返回。
該方案的缺點是：a.機械效率較低，首先表現(xiàn)在凸輪的使用上，其次在糕點進(jìn)送過程切刀靜止不動，降低了效率；b.能量損失和材料磨損較大，特別是在齒輪嚙合處、棘爪棘條接觸處、棘條與機架接觸處，而且1、2的嚙合處由于剛性沖擊也容易產(chǎn)生噪音。
綜上三種方案，方案一結(jié)構(gòu)簡單，傳動可靠，可以實現(xiàn)過載保護(hù)，而其它兩種方案，結(jié)構(gòu)都復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，使用維修不方便，因此，選擇方案一作為本次山楂片切片機的傳動方案。
第三章 傳動設(shè)計及計算
在傳動設(shè)計之前，需先擬定好條件參數(shù)，由已知條件知道：
山楂經(jīng)加工后壓制成長1米，寬0.5米，厚度1.5毫米半成品山楂片，將半成品山楂片經(jīng)過此設(shè)備加工后，切成直徑為23mm，厚度為1.5mm的圓山楂片，切片頻率為每分鐘工作70次。
3.1 電動機的選擇
一、電動機選擇的方法
選擇電動機時，除了正確的選擇功率外，還要根據(jù)生產(chǎn)機械的要求及工作環(huán)境等，正確的選擇電動機的種類、型式、電壓和轉(zhuǎn)速。
A 電動機種類的選擇：
電動機的種類分為直流和交流電動機兩大類。直流電動機又分為他勵、并勵串勵電動機等。交流電動機又分為籠型、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機及同步電動機等。電動機種類的選擇主要是從生產(chǎn)機械對調(diào)性能的要求來考慮，例如，對于調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速平滑性、低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)等性能來考慮。
凡是不需要調(diào)速的拖動系統(tǒng)，總是考慮采用交流拖動，特別是采用籠型異步電動機。長期工作、不需要調(diào)速、且容量相當(dāng)大的生產(chǎn)機械，如空氣壓縮機、球磨機等，往往采用同步電動機拖動，因為它能改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。
如果拖動系統(tǒng)的調(diào)速范圍不廣，調(diào)速級數(shù)少，且不需要在低速下長期工作，可以考慮采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機或變級調(diào)速電動機。因為目前應(yīng)用的交流調(diào)速范圍拖動，大部分由于低速運行時能量損耗大，鼓一般均不宜在低速下長期運行。
對于調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑性要求較高的場合，通常采用支流電動機拖動，或者采用近年來發(fā)展起來的交流變頻調(diào)速電動機拖動。
B電動機型式的選擇：
各種生產(chǎn)機械的工作環(huán)境差異很大，電動機與工作機械也有各種不同的連接方式，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的生產(chǎn)機械類型、工作環(huán)境等特點，來確定電動機的結(jié)構(gòu)型式，如直立式、臥式、開啟式、封閉式、防滴式、防暴式等各種型式。
C 電動機容量的選擇：
（1）等效電流法
等效電流法的基本的基本思想是用一個不變的電流Icq來等效實際上變化的負(fù)載帶暖流，要求在同一個周期內(nèi)，等效電流Icq與實際變化的負(fù)載電流所產(chǎn)生的損耗等。假定電動機的鐵損耗與繞組電阻不變，損耗只與電流的平方成正比，由此可得等效電流為
Icq = I12t1+I22t2+…+In2tn
t1+t2+…+tn
式中，tn為對應(yīng)負(fù)載電流In時的工作時間。求出Icq后，則選用電動機的額定電流In應(yīng)大雨或等于Icq。采用等效電流法時，必須先求出用電流表示的負(fù)載圖。
（2） 等效轉(zhuǎn)矩法
如果電動機在運行時，其轉(zhuǎn)矩與電流成正比（如他勵直流電動機的勵磁保持不變，異步電動機的功率因數(shù)和氣隙磁通保持不變時），則式（9.3.1）可以改寫成等效轉(zhuǎn)矩公式。
Teq= T12t1+T22t2+…+Tn2tn
t1+t2+…+tn
此時，選用電動機的額定轉(zhuǎn)矩T應(yīng)大于或等于T，當(dāng)然，這時應(yīng)先求出用轉(zhuǎn)矩表示的負(fù)載。
（3）等效功率法
如果電動機運行時，其轉(zhuǎn)速保持不變，則功率與轉(zhuǎn)局成正比，于是由式可得等效功率為
Peq= P12t1+P22t2+…+Pn2tn
t1+t2+…+tn
此時，選用電動機的功率P大于或等于P即可。
必須注意的是用等效法選擇電動機容量時，要根據(jù)最大負(fù)載來校驗電動機的過載能力是否要求，如果過載能力不能滿足，應(yīng)當(dāng)按過載能力來選擇較大容量的電動機。
電動機的選擇要根據(jù)動力源和工作條件，首先要滿足的就是所需功率要求。根據(jù)設(shè)計目的，本電機主要是帶動曲柄轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)搖桿張合，需要克服彈簧力。
二、電動機選擇
(1)電動機類型：Y系列三相異步電動機；
電動機功率選擇：
工作機所需轉(zhuǎn)速：
工作機所需輸入功率：;
電機所需功率：;
其中，為滾筒工作效率，0.96
聯(lián)軸器效率，0.99
為皮帶輪效率，0.97
為圓柱齒輪效率，0.97
為軸承效率，0.995
為槽輪效率，0.85
所以 ＝0.17KW
（2）電機轉(zhuǎn)速選擇
輸送機工作轉(zhuǎn)速
電機同步轉(zhuǎn)速選：910；
（3）電機型號確定
所以查表選電機型號為：Y90S-6
電機參數(shù)：
額定功率：0.75Kw
滿載轉(zhuǎn)速：＝910
3.2 傳動比的分配
（1）總傳動比和各級傳動比分配：
其中：為V帶傳動比，為齒輪級傳動比，
?。?；
（2）各軸傳動裝置的運動和動力參數(shù)
1）大帶輪軸：；
；
；
2）齒輪軸：；
；
；
3）拔盤軸：；
；
；
3.3 V帶傳動設(shè)計計算
（1）確定計算功率
由書表8-7得： 故
（2）選V帶帶型
根據(jù)，
由[1]圖8-11得：選擇SPZ型帶
（3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速v
1）由【1】表8-6 8-8 取小帶輪基準(zhǔn)直徑
2）驗算帶速v：
3）根據(jù)【1】8-15a得：
【1】表8-8 ，確定為200mm
（4） 確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度
據(jù)【1】式8-20
取
由[1]式8-22，計算所需基準(zhǔn)長度
選取基準(zhǔn)長度
按8-23，計算實際中心距
變動范圍
（5）驗算小帶輪的包角
(6)計算帶的根數(shù)
1）計算單根
由和根據(jù)[1]表8-4a得
根據(jù)，，SPZ型帶，[1]表8-4b得
[1]表8-5得：，表8-2得：
2） V帶根數(shù) 根，考慮到?jīng)_擊過程中的未可預(yù)知因素，取Z＝2
（7）計算單根V帶的初拉力的最小值
根據(jù)【1】表8-3 SPZ型帶取
所以
（8） 計算壓軸力
3.4 齒輪傳設(shè)計計算
（一）選精度等級、材料及齒數(shù)
為提高傳動平穩(wěn)性及強度，選用斜齒圓柱齒輪
小齒輪材料：45鋼調(diào)質(zhì) HBS1=280
接觸疲勞強度極限MPa （由[1]P207圖10-21d）
彎曲疲勞強度極限 Mpa （由[1]P204圖10-20c）
大齒輪材料：45號鋼正火 HBS2=240
接觸疲勞強度極限 MPa （由[1]P206圖10-21c）
彎曲疲勞強度極限 Mpa （由[1]P204圖10-20b）
精度等級選用7級精度
初選小齒輪齒數(shù)24
大齒輪齒數(shù)Z2 = Z1= 24×5.25=125取125
初選螺旋角
（二）按齒面接觸強度設(shè)計
計算公式：
mm （由[1]P216式10-21）
1）確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)數(shù)值
初選載荷系數(shù)
小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 N·mm
齒寬系數(shù) （由[1]P201表10-7）
材料的彈性影響系數(shù) Mpa1/2 （由[1]P198表10-6）
區(qū)域系數(shù) （由[1]P215圖10-30）
， （由[1]P214圖10-26）
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
接觸疲勞壽命系數(shù)
（由[1]P203圖10-19）
接觸疲勞許用應(yīng)力
取安全系數(shù).0
∴ 取
（三）計算
（1）試算小齒輪分度圓直徑
=32.38mm
（2）計算圓周速度
m/s
（3）計算齒寬b及模數(shù)mnt
mm
b/h=10.99
﹙4﹚計算縱向重合度
=2.0933
（5） 計算載荷系數(shù)
① 使用系數(shù)
<由[1] P190表10-2> 根據(jù)電動機驅(qū)動得
② 動載系數(shù)
<由[1] P192表10-8> 根據(jù)v=1.43m/s、 7級精度
＝1.1
③ 按齒面接觸強度計算時的齒向載荷分布系數(shù)
<由[1]P194表10-4> 根據(jù)小齒輪相對支承為非對稱布置、7級精度、=1.0、 mm，得
=1.42
④ 按齒根彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數(shù)
<由[1]P195圖10-13> 根據(jù)b/h=10.99、
⑤ 齒向載荷分配系數(shù)、
<由[1]P193表10-3> 假設(shè)，根據(jù)7級精度，軟齒面?zhèn)鲃?，?
∴=2.72
（6） 按實際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑
<由[1]P200式(10-10a)>
mm
（7） 計算模數(shù)
（四）按齒根彎曲強度設(shè)計 <由[1]P198式(10-5)>
1 確定計算參數(shù)
（1）計算載荷系數(shù)K
（2）螺旋角影響系數(shù)
<由[1]P215圖10-28> 根據(jù)縱向重合系數(shù)，得
0.92
（3）彎曲疲勞系數(shù)KFN
<由[1]P202圖10-18> 得
（4）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2 <由[1]P202式(10-12)>得
（5）計算當(dāng)量齒數(shù)ZV
取27
取136
（6）查取齒型系數(shù)YFα 應(yīng)力校正系數(shù)YSα
<由[1]P197表10-5> 得
（7）計算大小齒輪的 并加以比較
比較
<
所以大齒輪的數(shù)值大，故取0.014269。
（五）計算
=1.11mm
取1.5
（六）分析對比計算結(jié)果
對比計算結(jié)果，取=1.1已可滿足齒根彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的d1＝38.66mm來計算應(yīng)有的
取26
取135
需滿足、互質(zhì)
（七）幾何尺寸計算
1 計算中心距阿a
將a圓整為125mm
2 按圓整后的中心距修正螺旋角β
3 計算大小齒輪的分度圓直徑d1、d2
mm
209.63mm
4計算齒寬度
B=mm
取B1=50mm，B2＝45mm
3.5 槽輪設(shè)計計算
圖3-1 槽輪機構(gòu)計算示意圖
我們根據(jù)前面的設(shè)計得到槽輪的相關(guān)數(shù)據(jù)：
槽數(shù)：Z=4
根據(jù)結(jié)構(gòu)簡圖及各構(gòu)件尺寸得槽輪中心距，并將齒輪尺寸考慮進(jìn)去得：
L>18+40+100+92-135=115mm 取L=120mm；
從動輪運動角：2β=360°/Z=90°
主動輪運動角：2α=360°－2β=90°
從動輪軸心到槽口長度：O2A=Lcosβ=84.98mm
主動曲柄長度：R1=O1A=Lsinβ=84.98mm
滾子半徑：r3≈R1/8=84.98/8=10.662mm,取10mm
鎖止弧半徑：RH≤O1A-r3-h=84.98-10-（0.6~0.8）×15
=62.98mm~65.98mm，取65mm
主動輪上鎖止弧所占角度，以O(shè)1A為起始線兩邊各α角中無鎖止弧。
槽輪上槽口至槽底深：
LS=O2A-(L-O1A)+r3+△
=84.98-（120-84.98）+15+△
=（64.96+△）mm，式中△是預(yù)留的間隙。
周期T=70s
從動輪運動時間：td=α×T/π=(1/2-1/Z)T=T/4=17.5s
從動輪停歇時間：tj=T-td=52.5s
3.6 曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計
四連桿機構(gòu)求解方法
當(dāng)曲柄L1的旋轉(zhuǎn)角度α〈180度時，如圖3-10所示。將A點C點聯(lián)結(jié)，作為一條輔助線，利用三角形OAC可求出輔助線長度L0，然后利用三角函數(shù)關(guān)系可求出角度β1，β2，?1，?2,φ
圖3-10 曲柄連桿機構(gòu)求解圖一
L02=L12+L42-2L1L4cosα
L0=√L12+L42-2L1L4cosα
由△OAC可知：
L12=L02+L42-2L0L4cos?1
?1=cos-1（（L02+L42-L12）÷（2L0L4））
同理
?2=cos-1（（L02+L32-L22）÷（2L0L3））
β1=cos-1（（L02+L12-L42）÷（2L0L1））
β2=cos-1（（L02+L22-L32）÷（2L0L2））
φ=cos-1（（L22+L32-L02）÷（2L2L3））
由圖可知
β=β1 +β2
?=?1 +?2
當(dāng)曲柄L1的旋轉(zhuǎn)角度ang1〉180度時，如圖2所示。
β=β1 -β2
?=?1 -?2
圖3-2 曲柄連桿機構(gòu)求解圖二
如圖3-3所示，若曲柄AB為主動件，作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，桿BC演化為C點，則滑塊C作往復(fù)直線運動。該機構(gòu)在各種機械中應(yīng)用很廣泛。
圖3-3 曲柄滑塊機構(gòu)
3.2.2 曲柄搖桿機構(gòu)尺寸參數(shù)
圖3-4 曲柄滑塊機構(gòu)
通過計算及作圖確定曲柄滑塊尺寸參數(shù)如下：
滑塊C的行程為切刀的工作行程，切刀的工作行程為130mm,所以
AB=130/2=65mm
BC=489.23mm
擺角?2=15.26
第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1 機架設(shè)計
機架設(shè)計準(zhǔn)則
底座、機架、箱體、基板等零件都屬于機架零件。
機架零件可劃分為四大類：即機座類、機架類、基板類和箱殼類，對機架零件一般可提出下列要求:
(1)工況要求：即任何機架的設(shè)計首先必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)，機架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運動件通過的突起,設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。
(2)剛度要求：在必須保證特定的外形條件下，對機架的主要要求是剛度。如果基礎(chǔ)部件的剛性不足，則在工作的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會產(chǎn)生變形，振動或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能。例如機床的零部件中，床身的剛度則決定了機床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度。
(3)強度要求：對于一般設(shè)備的機架，剛度達(dá)到要求，同時也能滿足強度的要求
(4)穩(wěn)定性要求：對于細(xì)長的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計時必須校核。
(5)美觀：目前對機器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。
(6)其它：如散熱的要求，防腐蝕及特定環(huán)境的要求。
在滿足機架設(shè)計準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。
(1)機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。
(2)結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
(3)結(jié)構(gòu)應(yīng)使機架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。
(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應(yīng)使機架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。
(5)抗振性能好。
(6)耐腐蝕，使機架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。
(7)有導(dǎo)軌的機架要求機架導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。
圖4-1 機架
4.2 切刀設(shè)計
為提高生產(chǎn)效率，滑塊每動作一次，能同時切200個山楂片，因此，需要設(shè)計200把切刀，切刀與食品相接觸，因此，只能采有304優(yōu)質(zhì)不銹鋼，將這些切刀與滑塊焊接在一起，其結(jié)構(gòu)如下圖：
圖4-2 切刀
4.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
齒輪(包括圓柱齒輪和錐齒輪)的主參數(shù)，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、齒高、螺旋角、分度圓直徑等，是通過強度計算確定的，而結(jié)構(gòu)設(shè)計主要確定輪輻、輪轂的形式和尺寸。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要同時考慮加工、裝配、強度、回用等多項設(shè)計準(zhǔn)則，通過對輪輻、輪轂的形狀、尺寸進(jìn)行變換，設(shè)計出符合要求的齒輪結(jié)構(gòu)。齒輪的直徑大小是影響輪輻、輪轂形狀尺寸的主要因素，通常是先根據(jù)齒輪直徑確定合適的結(jié)構(gòu)形式，然后再考慮其他因素對結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，有關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)的具體尺寸數(shù)值，可參閱相關(guān)手冊。
齒輪結(jié)構(gòu)可分成四種基本形式：
1、齒輪軸
對于直徑很小的齒輪，如果從鍵槽底面到齒根的距離xx≤2.5，錐齒輪x≤1.6m、m
值得注意的是，齒輪軸雖簡化了裝配，但整體長度大，給輪齒加工帶來不便，而且，齒輪損壞后，軸也隨之報廢，不利于回用。故當(dāng)x(圓柱齒輪)或xm(錐齒輪)時，應(yīng)將齒輪與軸分開制造。＞1.6＞2.5為模數(shù))，則此處的強度可能不足，易發(fā)生斷裂，此時應(yīng)將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸(圖3-23)，齒輪與軸的材料相同。，過小(如圓柱齒輪
(a)圓柱齒輪軸 (b)錐齒輪軸
圖4-3 齒輪軸
2、實心式齒輪
當(dāng)輪輻的寬度與齒寬相等時得到實心式齒輪結(jié)構(gòu)(圖3-24)，它的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。
適用條件：
(a)齒頂圓直徑da≤200mm；(b)對可靠性有特殊要求；(c)高速轉(zhuǎn)動時降低噪聲。
為便于裝配和減少邊緣應(yīng)力集中，孔邊及齒頂邊緣應(yīng)切制倒角。對于錐齒輪，輪轂的寬度應(yīng)大于齒寬，以利于加工時裝夾。
(a)實心式圓柱齒輪 (b)實心式錐齒輪
圖4-4 實心式齒輪
3、腹板式齒輪
當(dāng)齒頂圓直徑damm時，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，以節(jié)省材料、減輕重量。考慮到加工時夾緊及搬運的需要，腹板上常對稱的開出4～6個孔。直徑較小時，腹板式齒輪的毛坯常用可鍛材料通過鍛造得到，批量小時采用自由鍛(圖3-25)，批量大時采用模鍛(圖3-26。直徑較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，毛坯通常用鑄鐵、鑄鋼等材料鑄造而成(圖3-27。對于模鍛和鑄造齒輪，為便于起模，應(yīng)設(shè)計必要的拔模斜度和較大的過渡圓角。))＞200～500
(a)自由鍛圓柱齒輪
(b)自由鍛錐齒輪
圖4-5 腹板式自由鍛齒輪
4、輪輻式齒輪
當(dāng)齒頂圓直徑da＞400～1000 mm時，為減輕重量，可做成輪輻式鑄造齒輪(圖3-28)，輪輻剖面常為"+"字形。
圖4-6 輪幅式鑄造齒輪
由上分析可知，本文中所設(shè)計的大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，小齒輪采用實心式結(jié)構(gòu)，
圖4-7 小齒輪結(jié)構(gòu)
圖4-8 大齒輪
4.4 滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計
滾筒設(shè)計，考虎到和食品有接觸，因此，材料要采用304不銹鋼，由于滾筒尺寸比較大，為了節(jié)約材料，采用如下所示的方法，將滾筒與心軸通過兩個孔板焊接起來
圖4-9 滾筒
第五章 結(jié)論
在本次設(shè)計中，通過多方搜集資料，在紛繁復(fù)雜的計算中探究，應(yīng)用機械原理、機械設(shè)計和機械制造知識，根據(jù)山楂片的性能特點，擬定了山楂片切片機的傳動原理及執(zhí)行方案，確定采用曲柄滑塊及槽輪間歇機構(gòu)的執(zhí)行方案，采用V帶和齒輪傳動的減速方案。
該方案通過槽輪機構(gòu)的間歇運動帶動皮帶輪實現(xiàn)糕點的間歇式送進(jìn)運動，通過曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)切刀的上下往復(fù)運動，通過齒輪實現(xiàn)槽輪與曲柄的傳動，電機與齒輪通過V帶傳動。該方案的運動過程為在槽輪帶動皮帶輪運動時過程中，切刀上升，當(dāng)皮帶輪不運動時，切刀完成一次推程和一次回程，切刀往復(fù)運動一次。
該方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，傳動可靠，可以實現(xiàn)過載保護(hù)。
確定好機械執(zhí)行方案及傳動方案后，選擇電動機，分配各傳動級的傳動比，
然后對V帶進(jìn)行設(shè)計計算，計算，確定采用兩根SPZ型V帶，小帶輪直徑為80m，大帶輪直徑為200mm，傳動比為2.5.
然后對齒輪進(jìn)行設(shè)計和計算，所設(shè)計的齒輪為斜齒輪，齒輪傳動設(shè)計和計算的方法是：按齒面接觸強度進(jìn)行設(shè)計和計算，按齒根彎曲強度進(jìn)行校核。
通過這次設(shè)計，提高了我分析和解決問題的能力，擴寬和深化了學(xué)過的知識，掌握了設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機身材料、國家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊等工具書的能力。
總的說來，本次設(shè)計在嚴(yán)謹(jǐn)、求實中完成，這將對我的一生都有啟迪和警示作用。由于本人經(jīng)驗不足，設(shè)計中不妥之處在所難免，懇請各位老師和同學(xué)提出建議和意見，我會誠懇地接受并在今后的設(shè)計中改正。
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[14] Harold A．Hughes．Food Packaging Machinery[M]．Handbook of Farm，Dairy，and Food Machinery，2007：695-718．
致謝
在完成本篇畢業(yè)論文的過程中，本人得到了老師和同學(xué)們的大力幫助，在此請允許我向他們表示最衷心的感謝！
首先，我要感謝的是指導(dǎo)老師。本篇論文從提綱到初稿乃至成稿，都經(jīng)過他悉心指導(dǎo)和精心修改，提出了嚴(yán)格的要求和許多寶貴的意見?？梢哉f，我的整篇論文凝聚著他的心血。
老師是一個治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦蠋?在設(shè)計中,他嚴(yán)格要求我們,對我們在設(shè)計中遇到的疑難問題進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的講解. 老師經(jīng)驗豐富,在講解問題的過程中給我們涉及了很多現(xiàn)實施工中的講解,使我們獲益匪淺.在設(shè)計中 老師一遍一遍地給我們指出設(shè)計中存在的問題和錯誤,不厭其煩的為我們講解在繪圖中存在的疑問,仔細(xì)認(rèn)真的為我們找出在出圖時細(xì)節(jié)方面的不足,使我們的設(shè)計得以順利進(jìn)行和完善.在此對 老師表示深深的感謝!
最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授！