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家用多功能切菜機(jī)設(shè)計(jì)及動(dòng)畫(huà)仿真
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畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信承諾書(shū)
本人鄭重承諾：本人承諾呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《家用的多功能切菜機(jī)設(shè)計(jì)及動(dòng)畫(huà)仿真》是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立開(kāi)展研究取得的成果，文中引用他人的觀點(diǎn)和材料，均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)（論文）使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。
本人簽名：
日期： 年 月 日
家用的多功能切菜機(jī)設(shè)計(jì)及動(dòng)畫(huà)仿真
摘 要
隨著人民對(duì)生活水平的不斷要求，食用蔬菜成為人們重要部分，家用切菜機(jī)應(yīng)用場(chǎng)所廣泛，能夠減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，切制出各種菜品，提高效率。
本次設(shè)計(jì)的切菜機(jī)主要由外殼體、豎直切菜機(jī)構(gòu)、離心切菜機(jī)構(gòu)、電機(jī)底座、帶傳動(dòng)、齒輪系等組成。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先調(diào)查分析了切菜機(jī)的研究現(xiàn)況及工作原理，在此基礎(chǔ)上提出總體設(shè)計(jì)方案；接著，對(duì)各機(jī)構(gòu)主要零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)；最后，采用AutoCAD繪圖軟件繪制了本家用多功能切菜機(jī)的裝配圖及主要零部件圖，并且采用Pro/E構(gòu)件了三維模型及仿真模擬。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；也掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，并能熟練使用AutoCAD繪圖軟件、Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)今后的工作有極大意義。
關(guān)鍵字：切菜機(jī)、曲柄滑塊、帶傳動(dòng)、設(shè)計(jì)
家用的多功能切菜機(jī)設(shè)計(jì)及動(dòng)畫(huà)仿真
Abstract
With the people's standard of living increasing demands, edible vegetables has become one of the most important part, household cutting machine application places widely, can reduce the labor intensity, cut a variety of dishes and improve efficiency.
The design of the cutting machine is mainly composed of shell body, a vertical cutting mechanism, centrifugal cutting mechanism, motor base, belt drive, gear train. In the design process, the first survey analysis of the vegetable cutting machine research status and working principle, overall design scheme was put forward on the basis of this; and then, the detailed design of the main parts of the mechanism is discussed. Finally, using AutoCAD software rendering the capitalists with multifunctional vegetable cutter assembly and major parts of the map, and the use of Pro / E components the 3D model and simulation.
Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; also mastered the design method of general machinery products, and can skillfully use AutoCAD, Pro / e three dimensional design software, for future work are of great significance.
Key words: Cutting machine, Crank slider, Belt drive, Design
目 錄
1 緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外切菜機(jī)現(xiàn)狀 1
1.3課題主要內(nèi)容 1
2 總體方案設(shè)計(jì) 2
2.1功能及參數(shù)選擇 2
2.1.1功能選定 2
2.1.2參數(shù)選擇 2
2.2方案分析 2
2.2.1方案一 2
2.2.2方案二 3
2.3 方案選定與原理分析 3
3 動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 5
3.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 5
3.2.1帶一的設(shè)計(jì) 5
3.2.2帶二的設(shè)計(jì) 6
3.3圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 8
3.3.1選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí) 8
3.3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 8
3.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10
3.3.4幾何尺寸計(jì)算 11
3.4軸的設(shè)計(jì) 11
3.4.1軸徑的初步估算 11
3.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.4.3軸的受力分析 12
3.4.4軸的強(qiáng)度校核 13
3.4.5軸上鍵的校核 13
3.4.6軸承的校核 14
4 其他機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4.1 豎直切菜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4.1.1 設(shè)計(jì)要求 16
4.1.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4.2 離心切菜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4.2.1 設(shè)計(jì)要求 16
4.2.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.3切刀設(shè)計(jì) 17
4.4箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
4.4.1左箱體的設(shè)計(jì) 19
4.4.2 右箱體的設(shè)計(jì) 20
4.5安裝與調(diào)試 21
5 總 結(jié) 22
參考文獻(xiàn) 23
致 謝 24
25
1 緒論
1.1研究背景及意義
20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)食品工業(yè)較改革開(kāi)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(duì)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(jī)械。不斷地研制各種類型的食品機(jī)械，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(dòng)中解放出來(lái)，而以更充裕的時(shí)間投入到工作中去。因此研制先進(jìn)的食品機(jī)械，使食品加工迅速地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化是社會(huì)發(fā)展必然趨勢(shì)。
隨著人民對(duì)生活水平的不斷要求，食用蔬菜成為人們重要部分，家用切菜機(jī)應(yīng)用場(chǎng)所廣泛，能夠減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，切制出各種菜品，提高效率。目前市場(chǎng)上切菜機(jī)款式、功能、規(guī)格各異。如何把機(jī)械工程及自動(dòng)化的相關(guān)專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到家用切菜機(jī)的設(shè)計(jì)上，通過(guò)了解、分析現(xiàn)有家用切菜機(jī)結(jié)構(gòu)，分析比較，設(shè)計(jì)一款家用切菜機(jī)，以期達(dá)到在功能上、結(jié)構(gòu)上、外觀上、成本等方面更加合理、使用方便和價(jià)廉物美。
1.2國(guó)內(nèi)外切菜機(jī)現(xiàn)狀
切菜機(jī)是1963年由法國(guó)發(fā)明家韋爾登發(fā)明制造的，并申請(qǐng)獲得專利。1971年，他為家庭主婦設(shè)計(jì)出一種“魔法”攪拌器，它集切、拌、揉諸多功能于一體。到現(xiàn)在，切菜機(jī)的發(fā)展已有將近五十年的歷史了，其功能也越來(lái)越強(qiáng)大。目前，在國(guó)內(nèi)外有著各種各樣的切菜機(jī)，主要有：多功能旋轉(zhuǎn)式切菜機(jī)、離心式切菜機(jī)、切丁機(jī)、圓盤切口機(jī)、只顯示多用切菜機(jī)等。
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)切菜機(jī)的廠家不多，現(xiàn)在我國(guó)的食品機(jī)械行業(yè)的主要機(jī)器型號(hào)有JY-Q550型切菜機(jī)、PQT-580型切菜機(jī)、CHD40型推桿式切菜機(jī)、QD-DLC2智能型蔬菜切割機(jī)等，模擬手工切菜機(jī)為多。
這些廠家生產(chǎn)的切菜機(jī)的主要不足是功能少和價(jià)格高昂，因此設(shè)計(jì)多功能的高效率而體積小的多用切菜機(jī)是十分必要的。本文介紹了一種具有多功能的切菜及，具有切片、切塊、切丁、切絲等功能，而且生產(chǎn)率很高，尤其適合家庭使用。
1.3課題主要內(nèi)容
（1）根據(jù)收集的資料，分析存在的問(wèn)題，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，每個(gè)目標(biāo)分別構(gòu)思方案（不少于2個(gè)創(chuàng)意）。
（2）對(duì)所構(gòu)思的草案從科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性等方面進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上確定最佳方案。
（3）進(jìn)行各環(huán)節(jié)的具體設(shè)計(jì)，并完成以下內(nèi)容：
1）家用切菜機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
2）家用切菜機(jī)裝配圖、零件圖繪制；
3）家用切菜機(jī)三維建模（或運(yùn)動(dòng)仿真）。
2 總體方案設(shè)計(jì)
2.1功能及參數(shù)選擇
2.1.1功能選定
根據(jù)家庭常需切菜要求，本次設(shè)計(jì)的多功能切菜機(jī)選定如下功能：
（1）可把瓜薯類蔬菜切成片，絲，丁 ，曲線，菱形；
（2）還可把細(xì)長(zhǎng)類蔬菜（韭菜，豆角等）切成段，以及把葉類蔬菜切成絲；
（3）菜的長(zhǎng)短厚薄可調(diào)。
2.1.2參數(shù)選擇
技術(shù)參數(shù)：
外形尺寸：850×430×600mm
電機(jī)功率：0.75kw
豎刀切速：300次/min；撥盤轉(zhuǎn)速：440r/min
2.2方案分析
刀具切削蔬菜的主要方式有兩種：往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，因此提出以下兩種設(shè)計(jì)方案：
2.2.1方案一
蔬菜通過(guò)豎直或向上傾斜設(shè)置的料筒內(nèi)，依靠重力自動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)；刀具在水平或豎直平面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)等實(shí)現(xiàn)；切片切絲的轉(zhuǎn)換通過(guò)更換不同型號(hào)的刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)；利用重力或離心作用收集加工好的蔬菜，如下圖所示：
圖2-1 方案一簡(jiǎn)圖
該方案工作原理為：電動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳送帶帶動(dòng)變速器工作從而帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠帶動(dòng)推菜板將蔬菜推到刀具處，使得刀具對(duì)蔬菜進(jìn)行切削。通過(guò)物料和切刀之間產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。蔬菜沿固定方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀具在圓筒上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜的切制。
2.2.2方案二
蔬菜通過(guò)傳送帶在水平方向作直線運(yùn)動(dòng)；刀具做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲柄滑塊或凸輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)；切片切絲的轉(zhuǎn)換通過(guò)在蔬菜傳送線路上設(shè)置刀具的數(shù)目及刀具形狀來(lái)決定，切片厚度由蔬菜及刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度決定；在傳送帶的末端設(shè)置收集機(jī)構(gòu)。如下圖所示：
圖2-2 方案二簡(jiǎn)圖
2.3 方案選定與原理分析
根據(jù)前述選定的本機(jī)功能要求包含：
（1）可把瓜薯類蔬菜切成片，絲，丁，曲線，菱形；
（2）還可把細(xì)長(zhǎng)類蔬菜（韭菜，豆角等）切成段，以及把葉類蔬菜切成絲；
（3）菜的長(zhǎng)短厚薄可調(diào)。
因此選定方案二更合適，其工作原理如下：
（1）主要有機(jī)架、輸送帶、壓菜帶、切片機(jī)構(gòu)、調(diào)速箱或塔輪調(diào)速機(jī)構(gòu)組成
（2）離心式切片機(jī)構(gòu)用于果蔬類硬菜的切片，片厚可在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，豎刀部分可將葉類軟菜或切好的片加工成不同規(guī)格的塊、丁、菱形等各種形狀。切菜長(zhǎng)度通過(guò) “可調(diào)偏心輪”在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整。因豎刀模擬手工切菜原理，加工表面平整光滑，成型規(guī)則，被切蔬菜組織完好，保持新鮮。
3 動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般都采用三相交流電源，因此，無(wú)特殊要求時(shí)均選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。對(duì)于載荷比較穩(wěn)定、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械,只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于所需的電動(dòng)機(jī)工作功率，電動(dòng)機(jī)就能安全工作，不會(huì)過(guò)熱，因此通常不必校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因?yàn)榍胁藱C(jī)屬于一般機(jī)械，無(wú)特殊要求，故可以選擇的電動(dòng)機(jī)的額定功率小于1kW。
容量相同的三相異步電動(dòng)機(jī)，一般有3000、1500、1000及750r/min四種同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對(duì)數(shù)愈少，外部尺寸愈小，價(jià)格愈低。但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速愈高，傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比愈大，會(huì)使傳動(dòng)裝置外部尺寸增加，提高制造成本。而電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速愈低，其優(yōu)缺點(diǎn)則相反。
本設(shè)計(jì)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)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帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.2.1帶一的設(shè)計(jì)
（1）確定計(jì)算功率Pca
載荷變動(dòng)由[1]帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)表查得
（2）選擇帶型
根據(jù)計(jì)算功率Pca=0.33kW，小帶輪轉(zhuǎn)速r/min
因此選擇Z型窄V帶。
（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑
11）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑mm
2）驗(yàn)算帶的速度v
在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間
33）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。
依據(jù)帶傳動(dòng)帶幾何關(guān)系，計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
mm
依據(jù)[1]基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列，選擇帶長(zhǎng)為1700mm。
（4）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角。
（5）確定帶的根數(shù)。
(3.1)
式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得
長(zhǎng)度系數(shù)依據(jù)[1]查得
單根V帶的基本額定功率查[2]得=0.294kW
查[2]得=0.03kW
根
故取1根Z型窄V帶。
（6）確定帶得預(yù)緊力。
N
（7）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力。
N
結(jié)論：選擇Z型窄V帶，兩個(gè)可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為，兩可調(diào)帶輪之間的中心距為500mm，帶長(zhǎng)1700mm
3.2.2帶二的設(shè)計(jì)
（1）確定計(jì)算功率Pca
載荷變動(dòng)由[1]帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)表查得
（2）選擇帶型
根據(jù)計(jì)算功率Pca=0.44kW，小帶輪轉(zhuǎn)速r/min
因此選擇Z型窄V帶。
（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑。
11）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑mm
2）驗(yàn)算帶的速度v
在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間
33）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。
依據(jù)帶傳動(dòng)帶幾何關(guān)系，計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
mm
依據(jù)[1]基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列，選擇帶長(zhǎng)為1800mm。
（4）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角。
（5）確定帶的根數(shù)。
(3.1)
式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得
長(zhǎng)度系數(shù)依據(jù)[1]查得
單根V帶的基本額定功率查[2]得=0.294kW
查[2]得=0.03kW
根
故取1根Z型窄V帶。
（6）確定帶得預(yù)緊力。
N
（7）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力。
N
結(jié)論：選擇Z型窄V帶，兩個(gè)可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為，兩可調(diào)帶輪之間的中心距為615mm，帶長(zhǎng)1800mm
3.3圓柱齒輪的設(shè)計(jì)
3.3.1選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)
考慮到本設(shè)計(jì)切菜機(jī)傳送件的功率，為一般機(jī)械，要求傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，故選用斜齒輪傳動(dòng)。大齒輪選用45號(hào)鋼，小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)并表面淬火，HRC40～45，選用7級(jí)精度。選小齒輪齒數(shù)Z1=24, 大齒輪齒數(shù)Z2=48
3.3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
N·mm
2)初選，則。
3)查[2]由材料硬度選擇齒寬系數(shù)=1。
4)由表查得材料的彈性影響系數(shù)。
5）由圖按齒面硬度差得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
7)接觸疲勞壽命系數(shù)
8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則有：
（2）計(jì)算
1）試算小齒輪直徑，代入中較小的值：
mm
經(jīng)查表，取mm
2）計(jì)算圓周速度v
3)計(jì)算齒寬b
mm
4)計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)mm
齒高mm
5)計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)v=0.565m/s,7級(jí)精度，由圖查得動(dòng)載系數(shù)；
直齒輪，；
由表查得使用系數(shù)；
由表用差值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱布置時(shí)；
由=10.67，查圖得；故載荷系數(shù)
3.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為
確定公式中的各計(jì)算數(shù)值
由圖查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,
計(jì)算載荷系數(shù)K
查取齒形系數(shù)
由表查得
查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表查得
計(jì)算大、小齒輪的,并加以比較
設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)模數(shù)系列查得m應(yīng)取1；
小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
3.3.4幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算分度圓直徑
mm；mm；
（2）計(jì)算中心距
mm
（3）計(jì)算齒輪寬
mm
計(jì)算結(jié)果匯總：模數(shù)m=1mm；，中心距a=45mm；齒寬mm，mm；分度圓mm,mm。
同理可計(jì)算得第二級(jí)齒輪結(jié)果匯總?cè)缦拢?
模數(shù)m=1.25mm；，中心距a=60mm；齒寬mm，mm；
分度圓mm,mm。
3.4軸的設(shè)計(jì)
3.4.1軸徑的初步估算
由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩的作用時(shí)，其強(qiáng)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：
mm
3.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在軸的基本直徑定下以后，要進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定出軸的各部分的形狀和尺寸。根據(jù)切菜機(jī)的設(shè)計(jì)要求和前面的總體分析，軸的結(jié)構(gòu)如圖 3.2所示。
3.4.3軸的受力分析
由齒輪的計(jì)算可知：
切向力N
徑向力N
軸承總的支承反力為：
N
圖3.2 軸結(jié)構(gòu)圖和軸受力分析圖
3.4.4軸的強(qiáng)度校核
已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩大而軸頸可能不足的截面）做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力
通常由彎矩所對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為
由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以=0.6。則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為
故軸的設(shè)計(jì)滿足要求。
3.4.5軸上鍵的校核
平鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)兩側(cè)面受到擠壓，對(duì)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(qiáng)度最弱的工作面被壓潰。校核時(shí)，按工作面的平均擠壓力進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)度（mm），58mm；
、b—鍵的公稱長(zhǎng)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(shí)=120～150MPa。顯然滿足強(qiáng)度條件。
綜上計(jì)算得設(shè)計(jì)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
3.4.6軸承的校核
對(duì)于傳動(dòng)的滾動(dòng)軸承，其滾動(dòng)體和滾到發(fā)生的疲勞點(diǎn)蝕是主要的失效形式，因而主要是進(jìn)行壽命計(jì)算，必要時(shí)再作靜強(qiáng)度校核。本次驗(yàn)算為刀片傳動(dòng)中齒輪軸兩側(cè)的軸承的校核，其型號(hào)為7204C。
（1）求兩軸承的計(jì)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(jì)算得、
再計(jì)算
N
N
N
N
確定 、 ，N、N
（2）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和。
由[2] 分別進(jìn)行查表或插值計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表13.6 取
N
N
（3）驗(yàn)算軸承壽命。
因?yàn)樗园摧S承1得受力大小驗(yàn)算：
h
已知本機(jī)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(jì)要求。
4 其他機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 豎直切菜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.1 設(shè)計(jì)要求
由于料筒內(nèi)的原料在豎直方向的進(jìn)給量固定，調(diào)整較難，切削機(jī)構(gòu)作為本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不僅要實(shí)現(xiàn)刀具對(duì)原料切削，還要能夠改變切削形狀，調(diào)整切削參數(shù)。
切削機(jī)構(gòu)在工作中是直接與原料接觸的部分，出于安全考慮，不僅其構(gòu)件需要選擇無(wú)污染材料，還要注意將切削部件與機(jī)械傳動(dòng)部件隔離開(kāi)來(lái)，減少原料污染的可能性。
4.1.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次豎直切菜機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示：
圖4-1 豎直切菜機(jī)構(gòu)
4.2 離心切菜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1 設(shè)計(jì)要求
離心進(jìn)給為市面上常見(jiàn)的切菜機(jī)所采用的進(jìn)給方式，使菜品旋轉(zhuǎn)并于一定的力與固定的刀片接觸摩擦致蔬菜被切碎。使用離心原理的缺點(diǎn)是噪音大，機(jī)器震動(dòng)大，而且體積很難壓縮。
4.2.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次離心切菜機(jī)構(gòu)采用撥菜板快速撥動(dòng)蔬菜繞同比旋轉(zhuǎn)，從而與布置在筒臂上的離心切刀接觸摩擦致蔬菜被切碎，其中最主要的結(jié)構(gòu)就是結(jié)構(gòu)撥菜板，其結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示：
圖4-2 離心撥菜板
4.3切刀設(shè)計(jì)
刀盤部件設(shè)計(jì)主要為刀具的設(shè)計(jì)，刀具的形狀決定了切片的形狀?？梢酝ㄟ^(guò)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(jī)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：
（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(shí)的物料切片厚度為采用單刀時(shí)的切片厚度的一半。在本機(jī)上，當(dāng)要求切片厚度變?yōu)?mm時(shí)，只能采用雙刀進(jìn)行切削。
單刀用于加工莖類，葉類，長(zhǎng)細(xì)狀的物料。加工尺寸范圍較大，加工長(zhǎng)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(zhǎng)細(xì)狀的物料。加工長(zhǎng)度為1～16mm。也可以切片，切絲。
(a) 單 刀 (b) 雙 刀
圖4.2 新月型刀具
（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?yàn)榈镀瑫r(shí)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(shí)的物料送進(jìn)而不致使物料掉下來(lái)（當(dāng)物料短時(shí)），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(gè)重要的特點(diǎn)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(gè)可調(diào)厚度的墊片來(lái)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(lái)，不要與其它硬件放在一起，以免碰壞刀片的刀刃。
圖4.3 圓盤刀具
本次設(shè)計(jì)結(jié)合上述新月型刀具和圓盤刀具的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出一種新型刀具如下圖示：
共有4把刀片，可切片、塊、絲、丁、菱形、曲線型多種花樣：
圖4.4 豎直刀具
刀片參數(shù)如下：
切丁刀片切丁寬度：19毫米
菱形刀片切出厚度：16毫米
離心機(jī)切片厚度2-10毫米可調(diào)
傳送帶切片切絲厚度1-25毫米可調(diào)節(jié)
4.4箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
箱體的主要功能是支承并容納各種零件，如傳動(dòng)零件、軸、軸承等，使其能夠保持正常的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和運(yùn)動(dòng)精度；安全保護(hù)和密封作用，在保證箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境影響的同時(shí)又保護(hù)操作者的人身安全，還具有一定的隔振、隔熱和隔音作用。本設(shè)計(jì)的箱體在實(shí)現(xiàn)以上功能的基礎(chǔ)上，還需改善機(jī)體的造型，使整體造型美觀，更受人們的青睞。
為減輕整個(gè)設(shè)計(jì)的重量，箱體的材料選擇熱塑性塑料高密度聚乙烯（PE），其耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)良，沖擊強(qiáng)度突出，耐磨、耐疲勞。
4.4.1左箱體的設(shè)計(jì)
左箱體結(jié)構(gòu)如圖4.6所示，主要作用是與下箱體配合，支承并限定軸、軸承等零件的位置；為了提高軸承孔附近的聯(lián)結(jié)剛度，在軸承孔兩側(cè)制有凸臺(tái)，以安裝聯(lián)結(jié)螺栓，凸臺(tái)的表面需要機(jī)械加工。
考慮到成品的收集，左箱體外殼需要避開(kāi)出料口，故選擇錐形與長(zhǎng)方體形相結(jié)合的造型；又橫軸為懸臂布置，箱體側(cè)邊需“開(kāi)口”，并向外延伸一段長(zhǎng)度，為內(nèi)部零部件的裝配和調(diào)整提供空間。
圖4.6 左箱體
4.4.2 右箱體的設(shè)計(jì)
下箱體是本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)部件，既起支承作用，承受其他零部件的重量；又起基準(zhǔn)作用，保證部件間的相對(duì)位置。下箱體的尺寸和位置精度對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生整體性的影響，因而必須合理選擇下箱體的各項(xiàng)精度；下箱體要有足夠的剛度，需增加其壁厚，但若單靠增加壁厚提高剛度，又必定會(huì)使下箱體笨重、浪費(fèi)材料，故本設(shè)計(jì)中下箱體的壁厚取15mm，并用加強(qiáng)筋的辦法增加局部剛度，從而提高連接剛度，加強(qiáng)筋的厚度為壁厚的0.8倍，取12mm。
圖4.7 右箱體
4.5安裝與調(diào)試
（1）將機(jī)器放置在水平的工作場(chǎng)地，確保機(jī)器放置平穩(wěn)、可靠；
（2）使用前對(duì)各部件進(jìn)行檢查，緊固件是否在運(yùn)輸途中松動(dòng)，開(kāi)關(guān)及電源線是否因運(yùn)輸而破損，并及時(shí)采取相應(yīng)措施；
（3）檢查旋轉(zhuǎn)料筒內(nèi)是否有異物，如有異物清理干凈，以免引起刀具損壞；
（4）確定電源電壓與本機(jī)額定電壓相符合。在外罩接地標(biāo)記處可靠接地，將電源軟線伸長(zhǎng)找專業(yè)電工將機(jī)器電源線接在全極斷開(kāi)大開(kāi)距電源上，接通電源，按下“ON”按鈕，檢查轉(zhuǎn)向，V帶輪的轉(zhuǎn)向與標(biāo)志一致為正確。否則，切斷電源，調(diào)整接線。
5 總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)這次對(duì)切菜機(jī)設(shè)計(jì)中理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。
這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我積累了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝起來(lái)，也必然讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。
順利如期的完成本此畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過(guò)不足與遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新科技新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù)。
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致 謝
大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的幾年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。
首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書(shū)本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫(xiě)，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，她和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。
其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。
另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。
總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！