平臺式定向荷藕切片機設計及試驗研究-切片機整機結構設計含16張CAD圖
平臺式定向荷藕切片機設計及試驗研究-切片機整機結構設計含16張CAD圖,平臺,定向,切片機,設計,試驗,實驗,研究,鉆研,整機,結構設計,16,cad
平臺式定向荷藕切片機設計及試驗——切片機整機結構設計及試驗研究
摘要
荷藕是一種多孔質蔬菜,水分多,淀粉含量高,形狀又不規(guī)則,其肉質即嫩又脆,因而給其裝夾、機械化切片作業(yè)帶來了一定困難,論文針對我國荷藕機械化切片技術落后,主要停留在人工切片這一現(xiàn)狀,進行了荷藕物料特性的研究,
在分析了國內外食品切片加工技術基礎上,結合其物料特性,設計了一種新型蓮
藕切片機,并對該機進行性能試驗及優(yōu)化。
本文對于荷藕的幾何形狀和尺寸進行統(tǒng)計和分析,包括荷藕節(jié)長和節(jié)徑的分布范圍,藕節(jié)不同部位的節(jié)徑差值大小,以及對藕片的粘性等的計算。同時還介紹了荷藕切片技術的研究現(xiàn)狀及存在的問題初步探討了曲柄滑塊式荷藕切片機的整體結構對荷藕切片中存在的物料夾持問題粘刀問題和藕片破碎問題提出相應的解決措施。
關鍵詞:荷藕;切片;幾何形狀;粘刀;破碎
ABSTRACT
The lotus root is a kind of vegetable with hollow inside, containing high rate of water and starch. Because the lotus root quality is tender as well as frail and the shape
Is irregular, there will be lots of difficulties while being cut into slices and the slice of
Lotus root being sticked on the blade.In allusion to the present condition of the low lotus root mechanization slice technique,mainly,staying around the artificial to cut into slices in our country, the lotus root material characteristic was investigated in this paper.And a new kind of lotus roots slice machine was designed at the foundation of analyzing the domestic and international food slice processing technology, combining its material characteristic, and the function of the machine was tested and optimized.
In this paper, for the lotus root geometry and size of the statistics and analysis, including lotus root length and diameter distribution of the scope of section track different parts of the margin size, as well as the viscosity, such as calculations. At the same time, also introduced Lotus Roots Research slicing and problems of the initial type of slider-crank machine lotus root slices Lotus Roots slice of the overall structure of the materials that exist in the issue of holding a knife and sticky issues corresponding broken solution.
KEY WORDS: Lotus rhizome; Slice; Geometry form; Sticks the knife; Broken
目錄
摘要 2
第一章 緒 論 4
1.1 引言 4
1.2 國內外研究現(xiàn)狀 5
1.3 主要的設計內容 8
第二章 荷藕切片機的設計 9
2.1荷藕幾何形狀分析與研究 9
2.1.1形狀特征分析 10
2.1.2. 鮮藕各部分尺寸分析 11
2.1.3不同部位的尺寸差異 13
2.1.4藕片的粘附力 14
2.2荷藕切片機的介紹 14
2.2.1切片機的工作原理 15
2.2.2切片機的結構參數(shù) 15
2.2.3刀片的運動行程 16
2.2.4新型切藕機的特點 16
第三章 傳動機構的虛擬建模 17
3.1虛擬樣機建模的定義及特點 17
3.2傳動機構的三維建模 18
3.3本章小結 24
第四章 總結與展望 25
4.1總結 25
4.2展望 25
致謝 27
參考文獻 28
第一章 緒 論
1.1 引言
荷藕 , 又 名芙集、芙蓉、荷藕,是一種多年生宿根水生草本植物,是我國極重要的水生蔬菜。
荷藕既是一種蔬菜,又兼有水果的特性,集營養(yǎng)和保健于一體,是一種藥食同源食品。荷藕是市場供應的主要水生菜類,據(jù)測定藕中含碳水化合物20%、蛋白質1%,脂肪0.1% 、粗纖維0.5%,同時含有豐富的鈣、磷、鐵等礦物質,以及胡蘿卜素、VB1,VB2 VC等維生素。通過加工調制成糖腌藕片、速凍藕片、熱炒、冷拌藕絲、炸藕盒、糯米灌腸等,均為群眾喜食的可口佳肴.
我國是荷藕生產大國,具有悠久的種植歷史,荷藕產量、加工量、出口量均
居世界前列。據(jù)調查,我國大多數(shù)藕食品加工出口企業(yè)生產的藕片主要以人工切
片為主,如江蘇寶應、金湖等產藕地區(qū)的食品加工企業(yè)。人工切片勞動強度大,
功效低,工人切片時一手直接抓取荷藕,一手使用木質推板推動荷藕至切割刀片,
既不安全又不衛(wèi)生。近年來,我國對荷藕切片技術也開展了一些研究,但進展不
大,所研制的荷藕切片機始終沒能得到推廣,究其原因是對荷藕的切削加工性能
還缺乏了解。在切削藕片時普遍存在裝夾困難、表面易壓潰、藕片易粘刀和破碎
等問題,這就要求荷藕切片機械既要有好的力學切削特性,又要有較強的裝夾適
應能力,以保證較低的破碎率和較高的生產效率,以滿足實際生產需要。因此,
研制新型荷藕切片機械,解決荷藕切片的實際問題己成為當務之急.圖1-1為手
工切片圖。
1-1 手工切片
1.2 國內外研究現(xiàn)狀
目前,食品切片技術在某些產品上已經很成熟,如用于凍肉切片的旋轉圓盤式切片裝置,在國內市場上可以見到的適用于大規(guī)模生產的人參切片機、馬鈴薯切片機、洋蔥切片機、黃姜切片機等。由于人參、馬鈴薯、黃姜這些食品形狀很不規(guī)則,又要求一定的表面質量,所以不宜用夾具夾持。通常的做法是利用離心切削法進行切削,這樣即可以保證其表面的完好,又可以提高切削率,但離心切片方式不適應藕瓜類蔬菜。藕瓜類的蔬菜偏軟,同時還有一定的粘附性,采用離心式的切法,可能導致藕瓜類蔬菜破碎,粘附刀片等現(xiàn)象。
近年來,為了滿足我國藕制半成品國內消費和對外出口的需求,降低人工切片勞動強度,我國科研單位和企業(yè)針對荷藕切片加工技術難題,也開展了對荷藕切片機的研究和開發(fā):
1) 湖北農學院陳義厚、鄒必昌研制了一種盤式砍切型荷藕切片機,如圖1.1所示。該機的工作原理為:把荷藕放在豎直的導向管內,底部由擋板頂住,在導向筒底部和擋板之間裝有旋轉托盤,托盤上沿徑向安裝若干把切片刀,切片刀隨托盤旋轉橫向切割荷藕,切出的藕片被刀片底面后部的藕片刷推到落料槽內。該機的優(yōu)點是切割速度快,生產率高,缺點是破碎率較高,粘刀藕片難清理。分析其原因是由于切片刀隨托盤旋轉以一定的速度砍切荷藕,而刀片各點的切削速度又不一致,易造成薄藕片破碎,其次因藕片刷推力有限,造成粘刀藕片清理不干凈,從而影響后續(xù)切藕。本機采用皮帶輪傳動,易于安裝及檢修,更換零件,結構簡單、操作方便、使用安全可靠;該機制造技術要求和制造成本低,標準零部件多,一般中小型機械廠家均可自制;該機調節(jié)厚度裝置,可根據(jù)需要調節(jié)荷藕切片的厚度;該機實現(xiàn)自動化控制和操作,可以大大減輕勞動強度。
1.皮帶輪;2.電機;3.調節(jié)螺栓;4.擋板;5.刀片安裝盤;6.導筒;7.荷藕;8.主軸;9.皮帶
圖1.1 盤式荷藕切片機
2)機械工業(yè)食品裝備設計研究所李樹君針對砍切型荷藕切片機碎片率高的現(xiàn)象,研制了一種滑切型荷藕切片機,并對其運動參數(shù)進行了研究,如圖1.2所示。其工作原理為: 荷藕在定向進給機構中沿與刀片成40o角的方向進給,圓盤刀既做上下垂直運動,又做水平面內的旋轉運動,由于刀片沿一定斜角逐漸切削荷藕,因此有效地降低了碎片率,但此種切削方式加工出的藕片是斜薄片,有一定的局限性。其次由于刀盤的高速旋轉,與藕片產生急劇摩擦,摩擦使藕的淀粉大量滲出,降低了產品的質量。
1. 圓盤切刀 2. 荷藕
圖1.2.滑切型荷藕切片機
3)國內實用新型專利95235217.6公開了一種藕瓜切片機,該機的切削原理是利用水平切刀盤的旋轉,將進料筒內的藕瓜切成片狀,其工作原理類似于湖北農學院陳義厚、鄒必昌研制的盤式荷藕切片機。這種實用新型公開了一種中空類瓜果如藕瓜切片機,該機包括機架,機架上設有電機,電機通過傳動裝置與主軸連接,主軸垂直布置,主軸上端部水平地設有切刀盤,切刀盤上安裝有切刀,主軸上端部與切刀盤皆于切箱內,切箱內有出料筒及刮料板,切箱上部的蓋板上設有進料筒。這種實用新型適于中空類瓜果的切片,加工時具有效率高、質量好,加工的藕片無咬邊、破碎、楔形、厚薄不均等現(xiàn)象。
4) 美國的urschelcc研究院研制的
translicer2000
如圖所示,其原理是采用輸送帶,將荷藕按照一定的速度向前推進,然后圓輪刀片按照一定的轉速旋轉,從而通過調整送料的速度以及圓輪的轉速,來調節(jié)切片的厚度。
translicer2500帶式送料切片機
1.3 主要的設計內容
本文針對原有曲柄滑塊式荷藕切片機存在振動大,切削平整度不理想、有斜邊及藕片退料結構復雜等問題,進行了研究和探討,通過進一步優(yōu)化設計,改進了原有樣機結構,提高了切片機的工作穩(wěn)定性與切削質量,解決了藕片退料問題。
1)原有的曲柄滑塊式的連桿在與裝有刀片的滑塊進行連接后,對于連接點的要求比較高,因為當電機轉動時,連接點的不同,可能會引起刀片的上翹,從而會導致藕片的厚度不一致。所以必須解決這個問題。
2)由于藕片上有氣孔,同時藕具有粘性,所以藕片極容易粘附在刀片上,所以怎么退料這個問題也要解決,選擇盡量簡單的結構,來達到想要的效果。
3)嘗試三維建模,對樣機有個大概的了解。
第二章 荷藕切片機的設計
2.1荷藕幾何形狀分析與研究
準確測定荷藕的幾何形狀特征,對正確制定加工工藝、選擇合理的加工方法及確定加工設備的結構參數(shù)都有著密切的關系。因此在進行加工設備的設計和試驗前,有必要首先測定荷藕的幾何形狀特征。
本試驗對江蘇省金湖縣產荷藕進行了幾何形狀特征的統(tǒng)計與分析,收獲后第二天測試。
2.1.1形狀特征分析
荷藕一般有三節(jié),分為第一節(jié)(首節(jié))、第二節(jié)和第三節(jié),每一節(jié)分為前端、中間和后端,各部分名稱劃分如圖。
荷藕縱斷面呈多孔的扁圓狀,經統(tǒng)計與分析后發(fā)現(xiàn),一般有8~11個邊孔,中間部分有一個心孔,靠近表皮的圓周部分有6~14個細孔,如圖所示,心孔與邊孔之間的距離S的分布范圍為15mm~30mm,邊孔到表皮的距離K的分布范圍為4mm~10mm。
藕片各部分名稱
藕片的形狀
2.1.2. 鮮藕各部分尺寸分析
荷藕的幾何尺寸是正確選擇加工設備和確定其結構尺寸的主要依據(jù)。對荷藕的測試主要包括:節(jié)長、直徑、質量。
從大量鮮藕中隨機抽取100節(jié)荷藕進行測量。測量節(jié)長,從根毛著生處水平切一刀,切去兩端的根梢,量取剩余的純藕長度,以mm表示;測量節(jié)徑,量取藕節(jié)部最寬處。對荷藕以個體質量等級不同分類所得節(jié)長、縱斷面直徑(節(jié)徑)、平均重量見表
加工荷藕外形尺寸均值表
樣品
節(jié)長(mm)
節(jié)徑(mm)
平均重量(Kg)
1.0㎏以上
224
78
1.03
1.0~0.5㎏
191
60
0.75
0.5㎏以下
160
52
0.35
平均
192
63
0.71
測量結果顯示,節(jié)長、節(jié)徑呈同步增長的關系,藕節(jié)越粗,節(jié)徑越大,對應的質量也越大。
荷藕個體之間的差異大小、荷藕兩端和中間的直徑差異對加工設備的設計和利用率都有很大影響,測量時,應以節(jié)來劃分,分別對第一節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)進行測試。
對第一節(jié)的節(jié)徑進行測量,節(jié)徑在30mm~80mm之間,分為6個等分,每等分10mm,統(tǒng)計每一等分個體數(shù)占總個體數(shù)的百分率,其節(jié)徑最大值分布分別見表、圖。
第一節(jié)節(jié)徑(最大值)分布表
節(jié)徑(㎜)
40以下
40~50
50~60
60~70
70~80
80~90
所占百分比(﹪)
3.7
9.2
19.2
41.5
23.1
3.3
第一節(jié)節(jié)徑分布
第二節(jié)節(jié)徑在60mm~110mm之間,分為6個等分,每等分10mm,統(tǒng)計每一等分個體數(shù)占總個體數(shù)的百分率,其節(jié)徑最大值分別見表和圖。
第二節(jié)節(jié)徑(最大值)分布表
節(jié)徑(mm)
60以下
60~70
70~80
80~90
90~100
100~110
所占百分比(﹪)
5.2
11.5
18.5
31.2
23.5
10.1
第二節(jié)直徑分布
第三節(jié)節(jié)徑在40mm~90mm之間,分為6個等分,每等分10mm,統(tǒng)計每一等分個體數(shù)占總個體數(shù)的百分率,其節(jié)徑最大值分別見表和圖。
第三節(jié)節(jié)徑(最大值)分布表
節(jié)徑(mm)
40以下
40~50
50~60
60~70
70~80
80~90
所占百分比(﹪)
3.3
17.8
24.2
34.3
12.1
8.3
第三節(jié)節(jié)徑分布
從圖中所示結果可以看出節(jié)徑基本分布在40mm~80mm之間,其個體總數(shù)占總個體數(shù)比例大約是90%左右,但從整體上看,分布較為分散,考慮切片加工裝置適應不同尺寸的荷藕,切片前須對荷藕進行切斷處理。
2.1.3不同部位的尺寸差異
中間和兩端的節(jié)徑差異對荷藕在切削時的跳動有影響,所以重點測試了荷藕中間的節(jié)徑尺寸以及和兩端的差值,測試時去掉兩端的根頭和根須,所得尺寸見表
第一節(jié)尺寸統(tǒng)計
名稱
中間節(jié)徑均值(mm)
與前端差值 (mm)
與后端差值 (mm)
結果
55.8
12.1~24.5
11.2~21.3
第一節(jié)比較長,后端到中間的節(jié)寬變化比較大,中間到前端的節(jié)徑變化比較平緩,第一節(jié)節(jié)徑比較小,藕孔稀疏粗大,是切片時產生碎片較多的部分
第二節(jié)尺寸統(tǒng)計
名稱
中間節(jié)徑均值(mm)
與前端差值 (mm)
與后端差值 (mm)
結果
75.4
6.1~10.5
5.2~12.3
第二節(jié)是整根荷藕中最粗的部分,兩端和中間的直徑差異不大,節(jié)徑變化比較平緩,在物料導筒內被切削時被切端的偏移量比較小,邊孔到表皮的距離比較大,是切片時碎片率最低的部分。
第三節(jié)尺寸統(tǒng)計
名稱
中間直徑均值(mm)
與前端差值范圍(mm)
與后端差值范圍(mm)
結果
65.6
13.1~25.5
9.8~21.9
第三節(jié)節(jié)長較小,兩端和中間的直徑的差值比較大,兩端節(jié)徑基本相等,在物料導筒內被切削時易偏移,邊孔到表皮的距離較大,切片的碎片率較低。
從表中可以看出,中間段的節(jié)徑大致分布在50mm~80mm 之間,與兩端的差值分布在10mm~25mm之間,根據(jù)這一數(shù)據(jù),可以推算出,荷藕在物料導筒內被切削時,被切削端產生的最大偏移距離在5mm~12.5mm之間。
2.1.4藕片的粘附力
荷藕被切片時,切出的藕片易乳附在切片刀上,需要采用一種清理落料裝置,
設計清理落料裝置要用到藕片的豁附力,所以設計了藕片粘附力測試試驗。試驗
物料為金湖產白荷藕,含水率為86%,采挖后第二天測試,荷藕的節(jié)徑為60mm-
80mm.試驗裝置為微控電子萬能試驗機。
分析藕片和切片刀的貓附力,形成的機理為:藕片和切片刀接觸的部位,由
于水和淀粉的原因,形成封閉的薄膜,在大氣壓力的作用下,藕片和刀片粘附在
一起。所得數(shù)據(jù)如表
序號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
粘附力(N)
0.31
0.32
0.34
0.42
0.36
0.45
0.41
0.38
0.42
0.36
序號
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
粘附力(N)
0.41
0.43
0.42
0.35
0.34
0.45
0.50
0.36
0.43
0.46
從表中可以看出,藕片和刀片之間的粘附力在0.3-0.5N之間,變化不大,其平均值是0.38N。
2.2荷藕切片機的介紹
綜合以上的荷藕的幾何形狀,粘附力等,開展荷藕切片機的設計,機構的確定,參數(shù)的確定,由于沒有設計的經驗,所以在已經針對盤式切片機旋轉切片存在破碎率高、粘刀藕片難清理的缺點,吸收人工切片工作原理基礎上設計出的一種對心曲柄滑塊式荷藕切片機上進行改進。
2.2.1切片機的工作原理
如圖1.3所示,切片機結構簡圖,主要由曲柄1、連桿2、滑軌3、滑塊4、連軸5 、軸連接件6、底板7、刀片8、導筒9,滑塊10,導軌11,擋塊12、支撐板13,臺架14,臺面15等組成。切片機工作原理為:首先按照直徑對荷藕進行分選,切片機設有四個不同直徑的物料導筒,將荷藕按照直徑大小分別放入對應筒徑的物料導筒中。電動機帶動曲柄滑塊機構運動,水平安裝在底板上的切片刀開始對荷藕進行往復切削。荷藕放入物料導筒內,一次可以疊放幾段荷藕,依靠上部荷藕的自重和壓塊壓住下部的荷藕,使其下表面抵在物料擋板上。切削行程末了,切出的藕片會由于底板的前進,與擋板相碰撞,從而使藕片調入落料筒里,從而來完成整個切藕的動作。
曲柄1、連桿2、滑軌3、滑塊4、連軸5 、軸連接件6、底板7、刀片8、導筒9,滑塊10,導軌11,擋塊12、支撐板13,臺架14,臺面15
2.2.2切片機的結構參數(shù)
荷藕切片機設計參數(shù)的確定,第一、根據(jù)蓮藕的直徑分布情況,選荷藕的直徑為100mm,進而確定蓮藕切片機的切削機構的行程至少為200mm,從而選定曲柄的半徑為125mm;第二、根據(jù)機構最小傳動角的要求,確定了機構連桿的長度為440mm;此外在切片機上還設計了小塊的墊板來調節(jié)切的藕片的厚度,同時還有四個不同直徑蓮藕物料導桶,以滿足藕片切片的要求。
2.2.3刀片的運動行程
下面對刀片的運動行程進行簡略說明:切片刀開始切片前刀刃距離蓮藕大約50㎜。之所以預留50㎜的距離,是因為切片時需要一定的速度,當?shù)镀善鹗嘉恢瞄_始滑動時,其速度由零開始慢慢增加,當?shù)竭_切割位置時,刀片的速度已經達到了所要求的切片速度。設計刀片的縱向長度為237mm,由于刀片置于底板上,因此,實際刀片與藕片接觸的長度為200mm,50mm的緩沖距離在底板上故能滿足切藕需要。對于最大直徑為100㎜的蓮藕,完全滿足落料要求。
2.2.4新型切藕機的特點
在此之前,學長們也設計了曲柄滑塊機構的切藕機,因此我是在老師的指導下對其進行了結構優(yōu)化,同時嘗試著改變機構的安裝位置,來設計另一種切藕機。主要是解決由于作用點不同,引起刀片上翹,從而致使藕片厚度不均勻的問題,我采用了一個導向滑塊滑軌來保證曲柄帶著的連桿在水平方向上的運動是水平的,沒有垂直方向上的誤差。將軸的一端用螺母、墊片與滑塊連接,同時另一端用軸連接件與另一根軸垂直連接,而底板是用兩個U形耳板連接到軸上,同時保證耳板的軸線與軸的軸線垂直,底板面與與滑塊連接的軸的軸線平行。刀片就固定在底板上,隨著底板,在曲柄運動時往復運動,從而達到切片的效果。而在底板的上會有四個落料孔,切下的藕片在擋塊的作用下,從落料空中落下。最終完成整個切片的流程。
以下是曲柄式切片機的幾個特點:
① 切片機在原理上采用了曲柄滑塊機構,從藕片切削試驗中得出:曲柄滑塊切片機基本上解決了圓盤型切片機所帶來的藕片易破碎,破碎率高的問題。
② 在物料導桶的設計上,首先對荷藕的尺寸外形進行了統(tǒng)計與分析,得到了荷藕的外形特征和尺寸分布范圍,根據(jù)尺寸分布范圍和密度,設計了多個直徑不同的導筒,從而滿足了不同直徑的荷藕裝夾要求。
③ 新型蓮藕切片機采用了擋塊退料裝置,讓藕片在具有一定的速度的情況下,與擋板發(fā)生相撞,從而使藕片與刀片發(fā)生滑移,在設計時,再到刀片上會有細小的氣孔,當藕片滑倒氣孔位置時,藕片與刀片間的粘附力會由于接觸面積的減小而減小,同時由于氣孔,在藕片的上部會有大氣的氣壓,最終讓藕片遇到片分離,基本上解決了目前普遍存在的粘刀藕片難清理問題。
這中新型的曲柄滑塊式切藕機仍然有許多不足之處:
1)當曲柄轉速為80~90r/min的工作轉速時,樣機的臺面振動大,切片機運行不穩(wěn)定,蓮藕的切片質量得不到保證。
2)該機型的有些組成部分用的是粗加工-焊接,因此,其結構的機密程度就會降低,會導致藕片的厚薄度不一樣,平整度不高,斜邊現(xiàn)象。
3)用的擋塊裝置,由于底板行程的原因,擋板會很長,但由于是與藕片接觸,其厚度不夠,因此對于材料的要求會特別的高。
第三章 傳動機構的虛擬建模
3.1虛擬樣機建模的定義及特點
虛擬樣機中的所謂“虛擬”,是相對于實際的物理樣機而言的,體現(xiàn)了樣機的數(shù)字化。虛擬樣機技術就是不必建造物理樣機,設計師直接利用計算機技術建立產品整機的數(shù)字模型,通過仿真分析并以圖形顯示該模型在真實工程條件下的運動特性,從而修改并得到最優(yōu)設計方案的技術。虛擬樣機技術是一門綜合學科的技術,該技術以CAD和仿真技術為核心,加以三維計算機圖形技術和用戶界面技術,將傳統(tǒng)松散關系的零部件設計和分析(例如零件CAD和有限元分析)集成在一起,提供一個全系統(tǒng)研究產品性能的方法。在整個設計過程中都可反饋信息,指導設計,迅速獲取產品最優(yōu)解。
虛擬樣機是一種計算機模型,它能夠反映實際產品的特性,包括外觀、空間關系以及運動學和動力學的特性。借助于這項技術設計師可以在計算機上建立機械系統(tǒng)的模型,伴之以三維可視化處理,模擬在真實環(huán)境下系統(tǒng)的運動和動力特性,并根據(jù)仿真結果精化和優(yōu)化系統(tǒng)。虛擬樣機技術利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢,對產品進行幾何、功能、制造等許多方面交互的建模與分析。它在CAD模型的基礎上,把虛擬技術與仿真方法相結合,為產品的研發(fā)提供了一個全新的設計方法。
虛擬樣機技術是一門綜合多學科的技術。該技術以機械系統(tǒng)運動學、動力學和控制理論為核心加上成熟的三維計算機圖形技術和基于圖形的用戶界面技術,將分散的零部件設計和分析技術(如零部件的CAD和有限元分析)集成在一起,提供一個全新的研發(fā)機械產品的設計方法。它通過設計中的反饋信息不斷的指導設計,保證產品尋優(yōu)過程的順利進行。
虛擬樣機的設計方法具有以下特點:
1. 新的研發(fā)模式。
2. 更低的研發(fā)成本、更短的研發(fā)周期、更高的產品質量。
3. 實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟的重要手段。
3.2傳動機構的三維建模
現(xiàn)在以滑塊為例
1.選定一個基準面。
2.在選定的基準面上,將零件沿軸向上的輪廓圖畫出來,然后進行拉伸。
3.再選定一個基準面,將滑塊上的耳形板拉伸出來
4.在耳板的中心面上向兩邊拉伸一個能覆蓋耳板的長方形,最后去除材料。最后得出滑塊。
現(xiàn)在以導向滑軌為例
1.選定一個基準面
2.在選定的基準面上,將零件沿軸向上的輪廓圖畫出來,然后進行拉伸。
3.采用陣列,將4個螺紋孔在滑軌上表現(xiàn)出來。從而整個導向滑軌的結構就基本體現(xiàn)出來了。
最后簡單了解下傳動機構的裝配
1.先調入第一個零件-曲柄
2.調入與曲柄連接的連接件,同時對其與曲柄的關系位置進行約束。
3.下一步,調入連桿,加上約束條件,使其與上一步的連接件很好的配合。
4.下一步,調入導向滑軌滑塊,限制約束條件。
5.按照每次的步驟,把相應的零件依次按照約束條件裝配,則傳動部分的裝配圖如下圖
3.3本章小結
該章只是對切片機的一個傳動機構,進行了三維的建模,由于本人的知識的缺憾,以及對軟件認識的不深,所以只是簡單的三維建模,希望在以后的工作中能得到鍛煉和提高。
第四章 總結與展望
4.1總結
這次畢業(yè)設計是我們從一個大學生走向機械工程師重要的一個考驗。我們經歷了最初的選題、開題到計算、繪圖直到完成設計。其間,我們要去查找資料,接受老師的指導,還要與同學交流,反復修改圖紙,每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。
通過這次設計,我了解了切片機的用途及工作原理,熟悉了產品的設計步驟,鍛煉了設計實踐能力,培養(yǎng)了自己獨立設計能力。這次的畢業(yè)設計是對我機械專業(yè)知識和基礎知識的一次檢驗和鞏固,同時也是走向工作崗位前的一次熱身。
通過這次畢業(yè)設計,我收獲很多。
1)學會了查找相關標準。在畢業(yè)設計過程中,每個零件的數(shù)據(jù)都不是憑空想象的,都是要有根據(jù)的,從螺母螺栓等標準件的查找,到零件的整體尺寸,最后再到整體裝配的尺寸。
2)學會了對各種數(shù)據(jù)進行分析,從中找出對自己設計有用的信息,發(fā)現(xiàn)其中的問題,最終才能更好的解決問題。
3)繪圖能力提高了。通過大量的圖紙繪制,使自己的繪圖能力上了一個新的臺階。
但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。
1缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力。對待一個問題老是只想的一個方面的問題,比如一個連接件,考慮到了強度要求,體積要求,就是沒有想到其成本和加工過程。
2對材料方面的知識欠缺。不了解材料,確定一個零件的材料需要查好多資料才能確定。
4.2展望
近年來,隨著中國加入了世貿組織,人們對于蔬菜的需求越來越大,但是像荷藕這類的蔬菜,沒有很好的蔬菜機械對其進行加工。所以像荷藕切片機切片機這種機械將來會有很大的市場。
這次實踐是對自己大學四年所學的一次大檢閱,使我明白自己知識還很淺薄,雖然馬上要畢業(yè)了,但是自己的求學之路還很長,以后更應該在工作中學習,努力使自己 成為一個對社會有所貢獻的人,為中國機械行業(yè)添上自己的微薄之力。
致謝
在畢業(yè)設中我的導師,農機研究院的胡建平教授對我認真指導,雖然在畢業(yè)設計過程中,我出去實習了一個月,可是導師并沒有怪我,相反的,每周都會對我的設計工作進行檢查,幫我一起解決在設計工作中遇到的問題,在老師的帶領下,我學到了很多的知識,在此對他表示感謝。
感謝舍友劉萬兵、沈元錫、蔣林等在生活和學習過程中給予的幫助;感謝孫衛(wèi)兵、王榮榮等同學在課題研究過程中給予的啟發(fā)與幫助。另外,本文研究工作能夠得以完成還得到了許多老師和同學們的幫助,在此一并向他們表示衷心的感謝!
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荷藕切片機整機設計與切片試驗研究
前言:
我國是蓮藕生產大國,具有悠久的蓮藕種植歷史,蓮藕產量、加工量、出口量均居世界前列。隨著我國加入WTO,蓮藕制品的出口量也大幅增長。日本、韓國、新加坡以及美國等國家紛紛從我國進口大量的水煮藕、脫水藕片等產品,但是根據(jù)調查,我國大多數(shù)的蓮藕食品加工出口企業(yè)所生產的藕片主要以人工切片為主,這種生產方式勞動強度大、功效低,難以滿足實際生產的需要,因此蓮藕切片機的研制具有重要的現(xiàn)實意義。
關鍵詞:蓮藕、切片、機械
國內現(xiàn)狀:
目前,食品切片技術在某些產品上已經很成熟,如用于凍肉切片的旋轉圓盤式切片裝置,在國內市場上可以見到的適用于大規(guī)模生產的人參切片機、馬鈴薯切片機、洋蔥切片機、黃姜切片機等。由于人參、馬鈴薯、黃姜這些食品形狀很不規(guī)則,又要求一定的表面質量,所以不宜用夾具夾持。通常的做法是利用離心切削法進行切削,這樣即可以保證其表面的完好,又可以提高切削率,但離心切片方式不適應藕瓜類蔬菜。
近年來,為了滿足我國藕制半成品國內消費和對外出口的需求,降低人工切片勞動強度,我國科研單位和企業(yè)針對蓮藕切片加工技術難題,也開展了對蓮藕切片機的研究和開發(fā):
1) 湖北農學院陳義厚、鄒必昌研制了一種盤式砍切型蓮藕切片機,該機的工作原理為:把蓮藕放在豎直的導向管內,底部由擋板頂住,在導向筒底部和擋板之間裝有旋轉托盤,托盤上沿徑向安裝若干把切片刀,切片刀隨托盤旋轉橫向切割蓮藕,切出的藕片被刀片底面后部的藕片刷推到落料槽內[12]。該機的優(yōu)點是切割速度快,生產率高,缺點是破碎率較高,粘刀藕片難清理。分析其原因是由于切片刀隨托盤旋轉以一定的速度砍切蓮藕,而刀片各點的切削速度又不一致,易造成薄藕片破碎,其次因藕片刷推力有限,造成粘刀藕片清理不干凈,從而影響后續(xù)切藕。
2)機械工業(yè)食品裝備設計研究所李樹君針對砍切型蓮藕切片機碎片率高的現(xiàn)象,研制了一種滑切型蓮藕切片機,并對其運動參數(shù)進行了研究。其工作原理為: 蓮藕在定向進給機構中沿與刀片成40o角的方向進給,圓盤刀既做上下垂直運動,又做水平面內的旋轉運動,由于刀片沿一定斜角逐漸切削蓮藕,因此有效地降低了碎片率,但此種切削方式加工出的藕片是斜薄片,有一定的局限性。其次由于刀盤的高速旋轉,與藕片產生急劇摩擦,摩擦使藕的淀粉大量滲出,降低了產品的質量。
3)國內實用新型專利95235217.6公開了一種藕瓜切片機,該機的切削原理是利用水平切刀盤的旋轉,將進料筒內的藕瓜切成片狀,其工作原理類似于湖北農學院陳義厚、鄒必昌研制的盤式蓮藕切片機。
從現(xiàn)有資料分析,國內外對蓮藕切片技術的研究還非常少,目前所研制的蓮藕切片機主要以盤式切片機為主,切割方式有滑切、砍切。另據(jù)市場調查了解,我國出口到日本、南韓的藕片厚度只有2~10mm,現(xiàn)有的荷藕切片機實際使用后均無功而返,究其原因是:蓮藕是多孔質蔬菜,含水率高,切片易粘刀,其次鮮藕既嫩又脆,每段藕的長度、寬度、形狀各不相同,即使是同一段藕不同部位的寬度、形狀也有區(qū)別,因而給其裝夾、機械化切片作業(yè)帶來了一定難度。因此,國內外(包括荷藕食品消費大國日本、韓國)目前生產的蓮藕食品仍是以人工切片為主。
設計要點
通過對資料及設計任務要求的分析發(fā)現(xiàn)該課題有以下幾個關鍵技術需要解決,才能完成設計。
要點一:提高切片機的切片質量。由于蓮藕這種材料的特殊性,所以在切片過程中,藕片易碎。故得對結構進行優(yōu)化來提高切片的質量
要點 二: 減小切片機機構中的不平衡慣性力,提高切片機的工作穩(wěn)定性。
要點三:解決切片機退料裝置復雜的問題。切藕時因為藕片有粘性,故藕片可能會粘附在刀片上,所以必須設計出一種裝置來進行退料。
其他問題:設計的任務要求應對產品進行市場調研,對產品的結構利用軟件進行計算機繪圖,包括整機裝配圖及零件圖數(shù)張,此外還要考慮到產品的經濟性。
結語
通過對荷藕切片機的設計研究,了解到了當前荷藕切片機的發(fā)展以及前景,對荷藕切片機械的設計有了基本的概念和思路,為自己以后的設計工作提供一定的基礎。
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