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世界最新機(jī)械設(shè)計(jì)理念
來源:中國科技期刊
摘要:根據(jù)目前國內(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
設(shè)計(jì)文件是將語義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語義設(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)間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過程中的所有活動(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)品開發(fā)的宏觀過程出發(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)者研究問題的角度以及考慮問題的側(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、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(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)系的若干種簡圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(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)分級模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和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，德國等發(fā)達(dá)國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，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設(shè)計(jì)學(xué)者也已意識到CAD技術(shù)與國際交流合作的重要性，及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。
基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識庫及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識和建立的推理機(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)，必須研究知識的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識的自動(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。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目： 多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)
英文題目：The design of multifunctional
cutting machine
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
2015年11月20日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明
該畢業(yè)設(shè)計(jì)是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。
作者簽名：
日期： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明
本人完全了解XX學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計(jì)的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)校可以公布全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計(jì)。保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)在解密后遵守此規(guī)定。
作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日
摘要
蔬菜是人體必需的一種營養(yǎng)成分，食用的方式更是多種多樣。因此把蔬菜加工成各種形狀，如條狀、片狀等樣式，單靠人工來完成既費(fèi)時(shí)費(fèi)力又不好加工。目前，多功能切菜機(jī)大多數(shù)都是價(jià)格比較昂貴的大型設(shè)備，不適合農(nóng)民、個(gè)體、小型工廠的食品加工和生產(chǎn)。為了克服這樣的缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)在查閱了大量相關(guān)材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過各種理論計(jì)算、校核，設(shè)計(jì)了一種小型多功能切菜機(jī)。主要由進(jìn)料斗、下料斗、切削刀、刀盤及電動(dòng)機(jī)組成，其工作的原理是利用根莖類蔬菜的重力作用實(shí)現(xiàn)進(jìn)料，通過切削刀旋轉(zhuǎn)將下料斗中的蔬菜切成片狀或絲狀，最后成品從出料口出來。實(shí)現(xiàn)了能夠連續(xù)進(jìn)料和出料，可調(diào)節(jié)形狀、大小尺寸，具有生產(chǎn)效率高、功耗低、加工質(zhì)量好等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本次的設(shè)計(jì)就是多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)，通過對多功能切菜機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及其中的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，大大提高了它的穩(wěn)定性。相信此次設(shè)計(jì)的多功能切菜機(jī)的出現(xiàn)將會(huì)大大提高食品菜肴的自動(dòng)化程度和質(zhì)量，為食品工業(yè)的生產(chǎn)以及人民生活水平的提高能夠帶來顯著的進(jìn)步，同時(shí)也在一定的程度上推進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品；多功能切菜機(jī)；制造；主題
Abstract
Vegetables are a kind of food that the human body needs, and it is a variety of methods. So to the processing of vegetables into a variety of shapes, such as bars, sheets, etc.a manual to complete the process is time-consuming, laborious and not good processing. At present, machine for large expensive equipment, does not apply to individual farmers production and small factories in the food processing; in order to overcome the disadvantages, this design in access to a large number of relevant references based on, shredder machine design, through theoretical calculation and checking, design a small multifunctional cutting machine. The machine is mainly composed of a feed hopper, the hopper, cutting knife, cutter and the motor composition and its working principle is the free fall of the root vegetables can feed, through the cutting knife rotating the hopper in the vegetable slicing and shredding and finally finished by the material discharging mouth.
Realize the continuous feeding and discharging, film thickness, wire thickness adjustable function, with high productivity, low power consumption, safe and reliable, good processing quality, etc..In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor.
Keywords：Driving roller ;Crankshaft;Processing craft
XX學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要 I
Abstract II
1引言 1
1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1
1.2 多功能切菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3 本課題研究的內(nèi)容 5
2多功能切菜機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
2.1 多功能切菜機(jī)的總體方案圖的確定 8
2.2 多動(dòng)能切菜機(jī)的工作原理 9
2.3 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
2.3.1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 13
2.3.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
2.3.3 直線軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3多功能切菜機(jī)中主要零件的三維建模 19
3.1切刀的三維建模 21
3.2 電機(jī)的三維建模 22
3.3飛輪盤的三維建模 23
3.4多功能切菜機(jī)的三維建模 24
結(jié)論 25
致謝 26
參考文獻(xiàn) 27
0
1 引言
1.1 課題的來源與研究的目的和意義
機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個(gè)超級經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計(jì)算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。
隨著時(shí)間的推移和時(shí)代的進(jìn)步，國內(nèi)多動(dòng)能切菜機(jī)的發(fā)展越來越快，其自動(dòng)化程度以及通用性能與發(fā)達(dá)資本主義國家相比同樣有顯著的提高，特別是在切菜質(zhì)量和效率方面，明顯縮小了技術(shù)上面的差距，從而反應(yīng)出了中國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r以及現(xiàn)狀。傳統(tǒng)的機(jī)械式的多功能切菜機(jī)已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今市場的需要，迫切需要各種多功能的多功能切菜機(jī)來滿足市場需求，因此浙江金明樂公司加大人力開發(fā)出了五個(gè)規(guī)格十種類型的多功能切菜機(jī)，然而我國所需的多功能切菜機(jī)全部依賴進(jìn)口，這使得國產(chǎn)機(jī)械人配備多功能切菜機(jī)后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)多功能切菜機(jī)，其成本提高不大，說明多功能切菜機(jī)的市場前景令人樂觀。目前國外各個(gè)西方資本主義國家都在加大力度研發(fā)新型的多功能多功能切菜機(jī)。我國從上世紀(jì)九十年代開始生產(chǎn)多功能切菜機(jī)，于上世紀(jì)九十年代就自行設(shè)計(jì)制造出不同功能和形式的多功能切菜機(jī)之后，為了適應(yīng)玉米加工廠家的需要，2011年又制造了基于單片機(jī)的多功能切菜機(jī)。并且經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，該圓盤式多功能切菜機(jī)已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，逐漸邁出了國內(nèi)的市場，在資本主義國家已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用和發(fā)展，并且獲得了越來越廣闊的市場前景和利潤價(jià)值。
機(jī)械工業(yè)的發(fā)展是一個(gè)漫長且持續(xù)的過程，需要幾代人、幾十代人的不懈努力，才能帶動(dòng)它的發(fā)展，其中設(shè)計(jì)人員的綜合能力至關(guān)重要，需要懂實(shí)際，會(huì)設(shè)計(jì)計(jì)算等等多方面的條件，才能在彼此共同的努力下開發(fā)出完善的多功能切菜機(jī)，相信此次設(shè)計(jì)的多功能切菜機(jī)的出現(xiàn)將會(huì)大大提高食品菜肴的自動(dòng)化程度和質(zhì)量，為食品工業(yè)的生產(chǎn)以及人民生活水平的提高能夠帶來顯著的進(jìn)步，同時(shí)也在某種程度上推進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展。
1.2 多功能切菜機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
窗體頂端
蔬菜是一種人體所需的重要食品，它的食用方法也多種多樣。這樣就需要把蔬菜加工成各種形狀。手工完成費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且不好處理。目前，切菜機(jī)大型設(shè)備昂貴，并不適用于個(gè)體農(nóng)戶生產(chǎn)和食品加工的小廠。為了克服這種缺點(diǎn)，就需要查閱機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)，通過理論上的計(jì)算和檢查，設(shè)計(jì)了一個(gè)小型的多功能切菜機(jī)。機(jī)器主要由進(jìn)料斗，落料斗，切割刀，切割器和馬達(dá)組合物和它的工作原理是根蔬菜的自由落體可以喂，通過切割刀的旋轉(zhuǎn)料斗在蔬菜切片和粉碎和最后由排料口完成。實(shí)現(xiàn)持續(xù)進(jìn)料和落料，薄厚、形狀均可調(diào)節(jié)，具有生產(chǎn)率高，低功耗，安全可靠，加工質(zhì)量良好等。
其他國家的切菜機(jī)技術(shù)在六十年代就已經(jīng)出現(xiàn)，七十年代時(shí)基本發(fā)展成熟，到了八十年代中期，絕大多數(shù)切菜機(jī)可以加工直徑在12.5cm以上的蔬菜，例如邁爾-布格耶斯公司生產(chǎn)的臥式內(nèi)圓切菜機(jī)，切割蔬菜直徑最大可以達(dá)30.48cm。八十年代中后期的，切菜切割技術(shù)達(dá)到相對鼎盛的時(shí)期。一些著名的切菜機(jī)廠家在那時(shí)誕生。發(fā)展到現(xiàn)在，就切菜機(jī)的功能而言，已經(jīng)相當(dāng)齊全，而且復(fù)合化，切菜的方式也多種多樣。
直到20世紀(jì)70年代，已經(jīng)研制成功。在80年代中期，大部分的切割機(jī)都可以加工125毫米以上的蔬菜，如瑞士邁爾直徑 - 布格杰斯公司的水平圓切割機(jī)，切菜直徑達(dá)到304.8毫米。于是誕生了世界上一些著名的切割機(jī)制造商，如瑞士的梅爾 - 漢堡股份公司，該公司的TS系列的機(jī)器，Ltd.of日本TokyoSemitsu TSK（幾個(gè)）機(jī)系列。發(fā)展到現(xiàn)在，切割機(jī)的功能。這是相當(dāng)完整，復(fù)合，也降低了各不相同。
我國的切菜機(jī)技術(shù)最早出現(xiàn)七十年代的初期，目前切割機(jī)在我國有以下幾種：
（1） 往復(fù)直線切割機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡單，而且生產(chǎn)效率不高。因此它是適用于低效率和低效率的情況。其具體產(chǎn)品圖如下圖1所示：
圖1
(2) 圓盤旋轉(zhuǎn)式切菜。其機(jī)構(gòu)簡單，但生產(chǎn)效率較高，因此它被廣泛應(yīng)用于。其具體產(chǎn)品圖如下圖2所示：
圖2
（3） 在磁盤旋轉(zhuǎn)切割。其機(jī)制簡單，但生產(chǎn)效率也較高，因此也被廣泛應(yīng)。其具體產(chǎn)品圖如下圖3所示：
圖3
（4）圓形切割機(jī)工作效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于設(shè)計(jì)，且其切割技術(shù)與國外相比較有一定差距。其具體產(chǎn)品圖如下圖4所示：
圖4
1.3 本課題研究的內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)主要針對多功能切菜機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從多功能切菜機(jī)的整體方案出發(fā)，細(xì)化其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)步驟為以下幾步;
（1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識的資料，搜集各類多功能切菜機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。
（2）分析多功能切菜機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與各項(xiàng)參數(shù)
（3）確定設(shè)計(jì)總體方案
（4）確定具體設(shè)計(jì)方案
（5）繪制多功能切菜機(jī)的三維圖、CAD裝配圖、零件圖。
（6）說明書的整理
2 多功能切菜機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 整體方案圖
本次設(shè)計(jì)的多功能切菜機(jī)主要由輸送組件，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、切刀機(jī)構(gòu)、去菜屑機(jī)構(gòu)以及機(jī)架等組成，如下圖5所示：
圖5
2.2 工作原理
該多功能切菜機(jī)的工作原理為通過人工將蔬菜放在輸送帶上面，然后蔬菜隨著輸送帶的移動(dòng)而移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)切刀的位置后，切刀開始動(dòng)作，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)切刀組件下降 ，從而實(shí)現(xiàn)蔬菜或者蘿卜等等蔬菜類的切斷，然后切斷的蔬菜繼續(xù)隨著輸送帶移動(dòng)到左端部，由去菜屑機(jī)構(gòu)把多余的菜屑清除干凈。
2.3 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1）設(shè)計(jì)功率
－工況系數(shù)，查B1表8－1－22 ，?。?.2
P－傳遞的功率
2）選定帶型
根據(jù)和選取普通V帶B型，小帶輪轉(zhuǎn)速為1440r/min
3）傳動(dòng)比
1.76 ＝＝
4）小帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）
由B1表8－1－12和表8－1－14選定
＝100mm>＝75r/min
5）大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）
由B3表8－7得=150mm
6）帶速驗(yàn)算
7）初定軸間距（mm）
8）所需帶的基準(zhǔn)長度（mm）
＝
＝650mm
依B1表8－1－8取＝900mm，即帶型為A－900
9）實(shí)際軸間距?
10）小帶輪包角
=
=
11）單根V帶的基本額定功率
根據(jù)帶型號、和普通V帶取0.37kw
12）時(shí)單根V帶型額定功率增量
根據(jù)帶型號、和取0.15kw
13）V帶的根數(shù)Z
Z =
小帶輪包角修正系數(shù)取0.96
帶長修正系數(shù)取0.87
14） 單根V帶的預(yù)緊力
=
=134（N）
m－V帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm
15）作用在軸上的力
根據(jù)新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的1.5倍
16）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
帶輪強(qiáng)度要好，其結(jié)構(gòu)工藝性也要良好，質(zhì)量的分布要均勻，重量輕，應(yīng)避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。
輪槽表面粗糙度降低帶的磨損。
帶輪的材料為HT200。查B1表8－1－10得基準(zhǔn)寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑查B2。其中V帶輪的具體結(jié)構(gòu)圖如下圖6所示：
圖6
2.3.2傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）初步確定軸的直徑
mm
根據(jù)工作條件，取mm
（2）傳動(dòng)軸受力分析
N N N
（3）繪制傳動(dòng)軸的受力簡圖，求支座反力
①垂直面支反力：
由，得：
由，得：
N
②水平面支反力：
由，得：
N
由，得：
N
（4）作彎矩圖：
A點(diǎn)
N·mm
B點(diǎn)
N·mm
C點(diǎn)
N·mm
（5）作轉(zhuǎn)矩T圖：
N·mm
具體的軸的圖紙如下圖7所示：
圖7
（6）校核軸的強(qiáng)度：
根據(jù)彎扭合成應(yīng)力原則校核軸的強(qiáng)度
校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。由文獻(xiàn)[1，15-5]可知，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
MPa
選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa。因此，，故安全。
（7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
①判斷危險(xiǎn)截面
根據(jù)應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響，截面IV和V所引起的應(yīng)力集中為最嚴(yán)重的，V受的彎矩較大。從受載的情況來看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。
②截面V左側(cè)
抗彎截面系數(shù) mm
抗扭截面系數(shù) mm
截面V左側(cè)的彎矩M為
Mpa
截面V上的扭矩T為 MPa
截面上的彎曲應(yīng) Mpa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa
軸的材料選為45鋼，并做調(diào)質(zhì)處理。MPa，MPa，MPa。
用插入法求出
，
軸按精車加工，可得其表面質(zhì)量系數(shù)為：
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，
固得綜合系數(shù)為
可知，碳鋼的特性系數(shù)
取
取
所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為
根據(jù)計(jì)算可得，該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度夠。
③截面V右側(cè)
抗彎截面系數(shù) mm
抗扭截面系數(shù) mm
截面V左側(cè)的彎矩M為
MPa
截面V上的扭矩T為 MPa
截面上的彎曲應(yīng)力 MPa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa
由于軸肩在截面上而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及?。阂颍?，
，
軸的材料的敏感系數(shù)為
，
因此效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附]為
軸的截面形狀系數(shù)為
軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為
綜合系數(shù)為
所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為
通過計(jì)算可得該軸截面V左側(cè)的強(qiáng)度夠。
2.3.3直線軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
通過切刀上下運(yùn)行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導(dǎo)向裝置，這里就需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向光桿和直線軸承配合整個(gè)切菜裝置。
1直線軸承的選擇
用于測試的POM工程塑料支架；鋼架適用于工作溫度；不銹鋼軸承適用于水，蒸汽，硝酸等腐蝕性介質(zhì)和真空的工作場所，按下列公式確定型軸承的計(jì)算。
硬度：硬度系數(shù)FH HRC58的硬度，hrc52-58，F(xiàn)H = 0.6-1.0 FH = 1。
FT的溫度系數(shù)：工作溫度小于100C，F(xiàn)T = 1，溫度100oc-125oc，F(xiàn)T = 1.0-0.95。
接觸系數(shù)FC：
每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0
每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81
每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72
每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66
載荷系數(shù)FW：
速度小于15米/分鐘，沒有沖擊、振動(dòng)，F(xiàn)W = 1.0-1.5；
小于60米/分鐘的速度，超調(diào)量小或振蕩，F(xiàn)W = 1.5~2.0；
大于60米/分鐘的速度，可能有更大的沖擊，振動(dòng)，F(xiàn)W = 2.0～5.0。
時(shí)間是生命的LH =（10000×1）/ 2 * L（S * N1 * 60）（單位：小時(shí)小時(shí)）L：長度壽命 (萬米)，
LS：工作行程 (米)，
N1：每分鐘往復(fù)次數(shù)
已知行程L=0.2米，每分鐘往復(fù)次數(shù)n1=20，微小沖擊，軸承工作載荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，工作溫度60oC，期望壽命Lh=5000小時(shí)，根據(jù)這些條件選擇軸承的型號。
按以上工作條件：
根據(jù)本次載荷重量為2000N，我們選用兩個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動(dòng)軸承的所受負(fù)載就平均分配，上下六個(gè)滑動(dòng)軸承分別連接底板和連接上固定圓盤，兩邊軸承座為固定式的，中間六個(gè)可以隨著絲桿螺母一起上下滑動(dòng)。六個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣每個(gè)導(dǎo)向光桿的滑動(dòng)軸承處的所受負(fù)載為166N。本次設(shè)計(jì)中所選擇的滑動(dòng)軸承為帶法蘭形狀的。
3 多功能切菜機(jī)中主要零件的三維建模
3.1切刀的三維建模
3.2 電機(jī)的三維建模
3.3飛輪盤的三維建模
3.4多功能切菜機(jī)的三維建模
結(jié) 論
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)，直到今天，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過這次對于多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
致 謝
感謝因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，在學(xué)習(xí)上有問必答，在生活上也給了很多幫助，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過去的那個(gè)愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類多功能切菜機(jī)的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。
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