2812 紅薯切片機(jī)設(shè)計(jì)

2812 紅薯切片機(jī)設(shè)計(jì),紅薯,切片機(jī),設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)紅薯切片機(jī)設(shè)計(jì)THE DESIGN OF SWEET POTATO SLICING MACHINE學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：指導(dǎo)老師及職稱：學(xué) 部：目 錄摘要…………………………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………11 前言…………………………………………………………………………………… 1 2 切片機(jī)現(xiàn)狀…………………………………………………………………………… 22.1 國(guó)外發(fā)展情況………………………………………………………………… 2 2.2 國(guó)內(nèi)切片機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況………………………………………………… 23 紅薯切片機(jī)總體方案的確定………………………………………………………… 3 3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理………………………………………………………… 33.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)……………………………………………………………… 33.1.2 工作原理及工作條件………………………………………………… 4 3.2 機(jī)構(gòu)的組成部分及特點(diǎn)……………………………………………………… 43.2.1 電動(dòng)機(jī)………………………………………………………………… 43.2.2 皮帶傳送裝置………………………………………………………… 43.2.3 軸……………………………………………………………………… 4 4 電機(jī)的選擇…………………………………………………………………………… 45 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………… 55.1 求計(jì)算功率 PC………………………………………………………………… 55.2 選 V 帶的型號(hào)……………………………………………………………………55.3 求大小帶輪 d2、 d1 基準(zhǔn)直徑…………………………………………………55.4 驗(yàn)算帶速 V………………………………………………………………………55.5 計(jì)算 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld 和中心距 a……………………………………………55.6 驗(yàn)算小帶輪包角 α1………………………………………………………… 65.7 求 V 帶的根數(shù)………………………………………………………………… 65.8 求作用在帶輪軸上的壓力 FQ……………………………………………………66 V 帶輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………76.1 V 帶輪的要求……………………………………………………………………7 6.2 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 7 6.2.1 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)………………………………………………… 7 6.2.2 帶輪尺寸的設(shè)計(jì)…………………………………………77 軸的選擇……………………………………………………………………………… 97.1 計(jì)算軸的最小直徑…………………………………………………………… 97.2 軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定…………………………………………………………… 97.3 軸的校核……………………………………………………………………… 107.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度……………………………………………… 118 軸承的選擇及校核……………………………………………………………11 8.1 軸承的選擇…………………………………………………………………… 118.2 軸承的校核…………………………………………………………………… 129 鍵的選擇與校核……………………………………………………………………… 139.1 鍵的選擇……………………………………………………………………… 139.2 鍵的校核……………………………………………………………………… 1310 刀片的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………1310.1 萬片類型的選擇………………………………………………………………1310.2 萬片形位及尺寸的設(shè)計(jì)………………………………………………………1511 機(jī)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 1511.1 機(jī)架設(shè)計(jì)要求…………………………………………………………………1511.2 機(jī)架材料的選用及壁厚選擇…………………………………………………1611.3 機(jī)架整體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………1712 機(jī)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………1713 結(jié)論……………………………………………………………………………………17參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………18致謝…………………………………………………………………………………………190紅薯切片機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要：紅薯具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和很好的味道，很多人們喜歡吃。隨著人們的生活水平越來越高，對(duì)紅薯的食用要求也越來越高。例如在食用紅薯的時(shí)候要將其切成絲或片，因而切片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。本文設(shè)計(jì)的切片機(jī)主要針對(duì)中小型場(chǎng)合，例如加工作坊、食堂、家庭等。本設(shè)計(jì)針對(duì)紅薯莖塊的形狀而設(shè)計(jì)的。本文分別對(duì)帶、軸、刀片、刀盤等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)軸承、鍵等元件進(jìn)行了選擇。本設(shè)計(jì)的切片機(jī)有較高的效率，能對(duì)紅薯莖塊等進(jìn)行工作。關(guān)鍵詞：紅薯；切片；切片機(jī)；刀片The Design of The Sweet Potato Slice Machine Abstract: The sweet potato has a high nutritional value and taste good ,a lot of people like to eat. With the development of economy, the standard of sweet potato for people is getting higher and higher. For example，people cut the sweet potatoes into pieces when they want to eat it. so the slicing machine born. the slicing machine designed in this paper uses at some small and medium-sized places, such as the workshop、canteen and household. The slicing machine is designed based on the tuber crops of sweet potatoes . In this paper，the tape、axis、blade and cutter disk are designed and calculated and the components of axle bearing and bond are selected. The design of the slice machine has a high efficiency when it works on the sweet potato tubers.Key words: Sweet potato; Slice; Cut machine; Razor blade1 前言紅薯是一種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的作物，它具有適應(yīng)性廣，抗逆性強(qiáng)，耐旱耐瘠，病蟲害較少等特點(diǎn)，在水肥條件較好的地方種植，一般春薯畝產(chǎn)可達(dá) 2000—3000 公斤，中國(guó)是世界上產(chǎn)薯最多的國(guó)家。紅薯含有豐富的淀粉、膳食纖維、胡蘿卜素、維生素A、B、C、E 以及鉀、鐵、銅、硒、鈣等 10 余種微量元素和亞油酸等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家稱為營(yíng)養(yǎng)最均衡的保健食品。這些物質(zhì)能保持血管彈性，對(duì)防治老年習(xí)慣性便秘十分有效。所以現(xiàn)在人們很喜歡吃紅薯。隨著現(xiàn)在的快餐業(yè)迅速崛起，對(duì)紅薯莖塊的需求越來越多。像土豆薯?xiàng)l、薯片等休閑食品的消費(fèi)急劇增長(zhǎng)。這給莖塊食物的加工帶來了勃勃生機(jī)與活力。在莖塊作物1的加工過程中需將其切成片。因此切片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。按刀片安裝形式的不同切片機(jī)可以分為盤刀式、滾刀式和離心式三種。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)加工效率較高、應(yīng)用較為普遍的離心式切片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 切片機(jī)現(xiàn)狀2.1 國(guó)外發(fā)展情況國(guó)外的切片機(jī)技術(shù)始于六十年代， 到七十年代已經(jīng)發(fā)展成熟，八十年代中期，大部分切片機(jī)都可以加工 125mm（5 英寸）以上大直徑單晶，像瑞士的邁爾-布格耶斯公司的臥式內(nèi)圓切片機(jī)，切割棒料直徑最大可以達(dá)到 304.8 mm（12 英寸） 。八十年代中期后的一、兩年，切片技術(shù)發(fā)展到了鼎盛時(shí)期，相當(dāng)多的多功能全自動(dòng)切片機(jī)相繼商品化。從而誕生了世界上續(xù)道著名的切片機(jī)廠家，如瑞士 Meyer-Burger AG 公司的 TS系列機(jī)，日本 Tokyo Semitsu 株式會(huì)社的 TSK（若干）系列機(jī)， 日本 Okamoto Machine 株式會(huì)社的 ASM 系列機(jī)， 美國(guó) STC 公司的 STC 系列機(jī)等。就切片機(jī)的結(jié)構(gòu)而言，主軸以空氣軸承活滾動(dòng)軸承為支撐方式的臥式和立式兩種。發(fā)展到現(xiàn)在，就切片機(jī)的功能而言，已經(jīng)相當(dāng)齊全，而且復(fù)合化，切片的方式也多種多樣 [1]。2.2 國(guó)內(nèi)切片機(jī)技術(shù)的發(fā)展概況我國(guó)的切片機(jī)技術(shù)始于七十年代初期，我國(guó)的切片機(jī)廣泛應(yīng)用于蔬菜、中藥、凍肉等領(lǐng)域， 其中土豆的應(yīng)用尤為顯著。目前我國(guó)切片機(jī)的主要方式有以下幾種：(1)直線往復(fù)式切片機(jī)。直線往復(fù)式切片機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效益低。 因此它應(yīng)用于工作要求不高、效益低的場(chǎng)合。(2)圓盤旋轉(zhuǎn)式切片。圓盤旋轉(zhuǎn)式切片機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單也有較高的生產(chǎn)效益，因此它廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。(3)水槍式切片。水槍式切片機(jī)耗水量打， 只能切出平直的片， 因此它的應(yīng)用不是十分廣泛。(4)圓形（內(nèi)圓切片的外圓切片）切片。圓形式切片機(jī)有很高的工作效率，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)較困難，因此它應(yīng)用于工作效率要求相當(dāng)高的專業(yè)領(lǐng)域。我國(guó)的切片的研究開發(fā)方面雖然已有 30 年的歷史，近幾年來切片機(jī)的研制發(fā)展也非常迅速，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比目前仍然有一定的距離，研制的切片機(jī)沒有得到大面積推廣應(yīng)用。雖然在我過已有切片機(jī)的生產(chǎn)廠家如山東省諸城市大洋食品機(jī)械廠的大洋牌土豆切片機(jī)有 400 型、600 型、江陰鑫達(dá)藥化機(jī)械的中藥切片機(jī)等。但我國(guó)的切片機(jī)方面仍然沒有根本性突破 [1]。3 紅薯切片機(jī)總體方案的確定23.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理3.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求及適用面來確定切片機(jī)的形式：本設(shè)計(jì)中我采用離心式， 因?yàn)殡x心式切片機(jī)的裝料和卸料都比較容易， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維修便易，而且離心式相對(duì)立式工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)小，有益于機(jī)械的正常工作，是非常適合作坊的機(jī)械。本人設(shè)計(jì)的紅薯切片機(jī)，主要是由電動(dòng)機(jī)經(jīng) V 帶降速并傳遞給平帶動(dòng)力，從而使平帶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)切片機(jī)內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料受到離心力作用緊貼切片機(jī)內(nèi)壁，刀片對(duì)物料進(jìn)行旋切而達(dá)到切片作用。本機(jī)器主要有以下優(yōu)點(diǎn)：一、降低了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。二、切片的厚度一致性高，損耗低。三、切削種類多，能對(duì)土豆、紅薯、洋蔥等進(jìn)行切削。四、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。按動(dòng)力種類分，離心式切片機(jī)可分為機(jī)動(dòng)和人力兩類。機(jī)動(dòng)的包括內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)選擇效率較高的電機(jī)驅(qū)動(dòng)為動(dòng)力來源。離心切片機(jī)由電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)葉輪、皮帶傳動(dòng)裝置和輸入、輸出物料裝置等組成。其結(jié)構(gòu)如圖 1：1 電動(dòng)機(jī) 2 皮帶機(jī)皮帶輪 3 傳動(dòng)軸 4 葉輪及其刀片圖 1 離心式切片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1 Leave heart type slice of structure3.1.2 工作原理及工作條件：紅薯切片機(jī)采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，皮帶輪傳動(dòng)減速裝置帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的末端接一旋轉(zhuǎn)盤，固定的刀片隨著轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)把物料切成片，切片的厚度由刀片和刀座間的墊片厚度控制，然后通過離心力將紅薯片甩出下料。此外，切片與起絲的轉(zhuǎn)換可以通過更換切片來實(shí)現(xiàn)。33. 2 機(jī)構(gòu)的組成部分及特點(diǎn)3.2.1 電動(dòng)機(jī)本設(shè)計(jì)選擇電機(jī)為 Y90L-4，其額定功率為 1.5 KW, 同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min （具體選擇計(jì)算見第 4 部分） 。3.2.2 皮帶傳動(dòng)裝置 切片機(jī)選擇 V 帶輪作為傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)比為 3.53。3.2.3 軸軸的材料為 45 號(hào)鋼，軸的固定選用深溝球軸承：采用軸肩定位。4 電機(jī)的選擇生產(chǎn)效率 Q 取 500 kg/h, 配套動(dòng)力：1~1.5 kw, 葉輪轉(zhuǎn)速：200~550 r/min。莖塊一般為橢圓形，測(cè)定其長(zhǎng)為 65-80 mm, 寬為 45-60 mm。由生產(chǎn)效率的公式Q=60×B×r×n/1000×a×b×t×z (1)Q=60×80×250×n/1000×70×3×3 得出 n≈350 r/minB 是刀片長(zhǎng)度； r 為刀盤半徑； n 為傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速；a b 分別是一般莖塊的橢圓的長(zhǎng)和寬；T 為切片厚度；這里切片厚度為 3 mm.z 為刀片片數(shù)，刀片片數(shù)為 3.由 V 帶動(dòng)傳的傳動(dòng)比為 3.53，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是 350×3.53=1235.5 r/min。 由配套功率為 1~1.5 kw, 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選擇電機(jī)為 Y90L-4，其額定功率為 1.5 kw, 同步轉(zhuǎn)速為 1500 r/min 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖二所示：圖 2 電動(dòng)機(jī)Fig.2 Electric voltage5 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 求計(jì)算功率 PC因?yàn)?＝1.5kW，n＝1500 r/min，i 1=3.53 則由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 13-15 可知dP選 KA=1.1則由公式 ： PC= KA P (2)4則得出 PC =1.5×1.1=1.65 kw5.2 選 V 帶的型號(hào)可用普通 V 帶或窄 V 帶，現(xiàn)選普通 V 帶。根據(jù) PC=1.65 kw, nd＝1500 r/min，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出為 V 帶為 Z 型帶5.3 求大小帶輪 d2、d1 基準(zhǔn)直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [1]中表 13-9 可知 d1=50～71 mm，現(xiàn)在取小輪 d1=71 mm由公式：d2=n1d1(1-ε)/n2 (3)可得出 d2=n1d1(1-ε)/n2=3.53×71×0.98=245.617 mm。其中 ε 在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出為 0.02由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [2]表 13-9 取 d2=236 雖然 n2略有增大，但其誤差小于 5%，在允許的范圍內(nèi)，所以 d2=236 可以。5.4 驗(yàn)算帶速 V由公式V= (4)106?nd?則可以算出 V 帶的速度 V= = =5.57 m/s106?nd?106574.3?V 帶的帶速度 5～25 m/s 的范圍內(nèi)，合適。5.5 計(jì)算 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld和中心距 a查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [2]由其中計(jì)算 V 帶公式：a0=1.5(d1+d2) (5)初步計(jì)算選取 V 帶的中心距 a0則可以得出 a0=1.5(d1+d2)=1.5×(71+236)=460.5，現(xiàn)在取 a0=470,由公式0.7(d1+d2)120°47036所以得出包角合適。5.7 求 V 帶的根數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 [3]由公式：Z= (10)LcKP?)(0??已知 n1=1500 r/min ，d 1=71 查表可以得出 P 0=0.30 KW由傳動(dòng)比 i=3.53 查表 13-5 得 ?P0=0.03 KW由 α1=159.88° 查表 13-7 得 Kα=0.95,查表 13-2 得 KL=1.16,由此可得Z= ≈2.35716.950)34.0(??所以 V 帶取 3 根5.8 求作用在帶輪軸上的壓力 FQ查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [2]表 13-1 得出 V 帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量 q=0.06 kg/m 由公式：F0= (11)2)15.(qvKzvPc???其中 Pc 為功率，Z 為 v 帶的根數(shù)，V 為 v 帶的帶速，K а 為包角修正系數(shù)可以查表得出其值為 0.95可以得出 F0= ≈82.4 N2)57.(06.)195.2(7.365????現(xiàn)在計(jì)算作用在帶輪上的壓力 FQ ,由公式：FQ= (12)2sin10?z可以得出 FQ=402.5 N6 V 帶輪的設(shè)計(jì)66.1 V 帶輪材料的選擇設(shè)計(jì) V 帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求是：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為 3.2 以減少帶摩擦，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較均勻。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號(hào)為 HT150 或 HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)采用鑄鋼，小功率采用鑄鋁或塑料?？紤]本設(shè)計(jì)的功率情況和轉(zhuǎn)速，本設(shè)計(jì)采用鑄鐵，材料牌號(hào)為 HT200。6.2 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)6.2.1 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)鑄鐵制 V 帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：1、實(shí)心式；2、腹板式；3、孔板式；4、橢圓輪輻式。V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為 dd≤d（d 為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)可采用實(shí)心式；當(dāng) dd≤300mm 時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)dd≤300mm 時(shí)，同時(shí) D1-d1≥100mm 時(shí)，可采用孔板式；當(dāng) dd＞300 時(shí)可采用輪輻式由 5.3 中的計(jì)算已知 d1，d 2：小帶輪基準(zhǔn)直徑 d1=71 mm安裝軸帶輪軸的直徑 d=25 mm∵ d d≤d ∴小帶輪選用實(shí)心式小帶輪基準(zhǔn)直徑 d2=236 mm∵ d d≤300mm ∴大帶輪選用腹板式6.2.2 帶輪尺寸的設(shè)計(jì)V 帶輪的輪槽與所選用的 V 帶的型號(hào)相對(duì)應(yīng)，此設(shè)計(jì)選的是 Z 帶，根據(jù)書上表格可直接得出基準(zhǔn)寬度 b0=8.5 mm 基準(zhǔn)下槽深度 hfmin=7.0 mm槽間距 e=12±0.3 mm最小輪緣厚 δmin=5.5 mm帶輪寬度 B=45帶輪的總長(zhǎng) L=（1.5~2.5）d=50 7圖 3 主動(dòng)輪Fig. 3 Drive sprocket大 V 輪 d=236mm 小于 350，所以采用腹板式。由其軸徑為 25 mm.基準(zhǔn)寬度 b0=8.5 mm 基準(zhǔn)下槽深度 hfmin=7.0 mm槽間距 e=12±0.3 mm最小輪緣厚 δmin=4.5 mm帶輪寬度 B=37帶輪的總長(zhǎng) L=（1.5~2.5）d=50 圖 4：從動(dòng)輪Fig. 4 Follower sprocket輪槽工作表面的粗糙度為 1.6 或 3.2，由于這兩個(gè)帶輪在切片機(jī)運(yùn)行過程中起著非常重要的傳動(dòng)常作用，所以兩個(gè)帶輪輪槽工作表面的粗糙度均取 1.6。7 軸的選擇選取軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝，確定軸的結(jié)構(gòu)如圖 5：8圖 5：軸Fig.5 Axle7.1 計(jì)算軸的最小直徑根據(jù)表（機(jī)械設(shè)計(jì)第七版高等教育出版社。下同）取 C=107—118，則有[17]根據(jù)課本表 14-2，可知 45 鋼可取 =35 M·pa，C=112???軸的強(qiáng)度計(jì)算 ，由公式計(jì)算軸的最小直徑，由公式：d = (13)min??3362.0159npc???得出 d = ≈17 mmin396.*計(jì)算軸的輸出力矩 T，由公式：T=9550* (14)np可以得出 T =9550× ≈40 N·m350.1軸的輸出直徑顯然不大，且與輪盤和從動(dòng)輪的尺寸比例不協(xié)調(diào)，考慮到與鍵槽和電動(dòng)機(jī)的輸出直徑為 24mm。已經(jīng)遠(yuǎn)大于 d , 所以取最小軸徑 d 取 25 min minmm。7.2 軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定軸的兩端分別與刀盤的從動(dòng)輪相連接，所以取 d1-2=d7-8=25 mm。帶輪及刀盤采用軸肩定位，且定位高度 h>0.07d d2-3=d6-7=30 mm?？紤]此處軸徑，出軸承產(chǎn)品目錄中初步選定 7207c 角接觸球軸承，其尺寸為 d×D×B=35×72×17, 所以 d3-4= d5-6=35mm。查手冊(cè) 7207c 角接觸球軸承的軸肩高為 4 mm，所以 d4-5=43 mm由刀盤的尺寸和從動(dòng)輪的尺寸確定 l1-2=26 mm ,l7-8=35 mm。由軸承的尺寸，可以確定 l3-4=l5-6=17 mm。有軸承端蓋的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)軸，確定軸承端蓋的總寬度為 20，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，去 l2-3=l6-7=60 mm。根據(jù)軸的總體尺寸，取 l4-5=100 mm。7.3 軸的校核9求軸上的載荷，首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。根據(jù)軸的計(jì)算圖，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。圖 6 軸的載荷分析圖Fig.6 The analyzing of axis’s load 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出靠近大帶輪軸承上的截面為危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的危險(xiǎn)截面處的 M、M H、M V。選取軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 14-2,已經(jīng)算出軸的最小直徑為 25 mm，扭矩為 40 N·m所以，可以計(jì)算出作用在軸上的力圓周力 Ft：Ft= (15)dT2Ft= =320 N 540*作用在刀片上的力徑向力 Fr：(16)03tan??rF可以得出 Fr=166.2 N 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)和軸的機(jī)構(gòu)以及彎矩和扭矩圖中可以看出，受載荷最大的面是靠近大帶輪的軸承端面，因此求得此截面的彎矩扭矩如下表： 表 3 截面的彎矩扭矩Table3 Cross-section of bending moment torque載荷 平行于軸 垂直于軸10支反力 F 1125 N??741QF NNFNV46.102?46.20??VF彎矩 M MH=34245N/mm mM/7.51V92?總彎矩 =63999 N/mm217.54063??=35413 N/mm229扭矩 T T2=131759.8 N·mm7.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C）的強(qiáng)度。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（15-5） ，以及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 =0.6，計(jì)算軸的應(yīng)力,由公式：?(17)WTMca2321)(???得出軸的應(yīng)力：=37.6 M·paca2321)(?前面已經(jīng)選定軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [4]表 15-1 可查得[σ -1]=60 M·pa ，所以計(jì)算出軸安全。故該軸在此截面的右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本機(jī)無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此,軸的校驗(yàn)結(jié)束,軸的校驗(yàn)合格。8 軸承的選擇和校核8.1 軸承的選擇由于軸承主要承受的只有機(jī)體中的軸，葉輪，從動(dòng)輪的徑向力。故選用角接觸軸承 7207C 角接觸球軸承。軸承的主要參數(shù)：n=396r/min預(yù)計(jì)壽命為 8 年工作小時(shí)數(shù) L 預(yù)計(jì)為 12000 小時(shí)h8.2 軸承的校核角接觸球軸承一般是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。內(nèi)圈裝在軸上，外圈裝在機(jī)座和軸承座上。內(nèi)圈上有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體將沿著滾道滾11動(dòng)。保持架的作用是把滾動(dòng)體均勻地隔開。滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的材料應(yīng)具有高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性和沖擊性。一般用含鉻合金鋼制造。工作表面要磨削和拋光。與滑動(dòng)軸承相比，角接觸球軸承具有摩擦阻力小、起動(dòng)靈敏、效率高、能夠同時(shí)承受徑向和軸向的作用力等優(yōu)點(diǎn)。所以選擇角接觸球軸承。由上述可知，選擇7207C 的角接觸球軸承，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行校核。因該軸承受 和 的作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷 P。計(jì)算時(shí)用到的徑向系數(shù)rFaX、軸向系數(shù) Y 要根據(jù) Fa/C0r值查取，而 C0r是軸承的徑向額定靜載荷，在軸承型號(hào)未選出前暫時(shí)不知道，故用試算法。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 [3]表 16-11，暫取Fa/C0r=0.17，則 e=0.5。因 Fr=288N，F(xiàn) =166.2N，則 F /Fr=0.57>e，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 [3]表 16-11aa查得 X=0.44，Y=1.4。由公式P=X Fr +Y F (18)aP= N3594.2.164.28.0????計(jì)算所需徑向基本額定動(dòng)載荷值，由公式：(19)?6???????htPRLnfCf =1.2（查《 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》 [3]表 16-9 得） ；pft=1（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 [3]表 16-8 得，因工作溫度不高） ；L 是使用壽命，為 12000hh所以： NNLnfPCehtr 291010396152.106 31 ?????????????????Cr=2910>2900 N C0r=1920 N故 7207C 的角接觸球軸承軸承的 Fa/C0r=288/1920=0.15 與原估算接近，適用。9 鍵的選擇和校核9.1 鍵的選擇均為一般聯(lián)接，可選用普通平鍵中的圓頭普通平鍵。安裝刀盤處鍵的選擇：此處軸的直徑 d1=25 mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [6]表 4-1 得鍵的截面尺寸12為：寬度 b=8 mm,高度 h=7 mm,取鍵長(zhǎng) L=14 mm.與皮帶輪聯(lián)接的鍵的選擇：此處軸徑為 d2=25 mm，同理選用鍵的寬度 b=8 mm,高度 h=7 mm,取鍵長(zhǎng) L=18 mm.9.2 鍵的校核鍵、軸的材料都是鋼，鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 [3]表 14-1得許用擠壓應(yīng)力[σp]=120～150 Mpa,取[σp]=135 Mpa。鍵 1 的工作長(zhǎng)度 l=L-b=14 -7 =7 mm,鍵與刀盤的接觸高度 k=0.5h=3.5 mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)由公式：= (20)p?kldT320?得出 σp 為 116 M·pa 小于[σp]所以鍵 1 的強(qiáng)度合適。鍵 2 的工作長(zhǎng)度 l=L-b=25 -6 =19 mm，鍵與皮帶輪的接觸高度 k=0.5h=3mm= (21) p?kldT310?得出 σp 為 136 M·pa 小于[σp]所以鍵 1 的強(qiáng)度合適T——傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 N·mk——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度l——鍵的工作長(zhǎng)度 mmd——軸的直徑10 刀片的設(shè)計(jì)10.1 刀片類型的選擇切削刀片有直刃刀片和圓刃刀片兩種，現(xiàn)對(duì)直刃刀片和圓刃刀片在切削中的受力作用下分析，從而選擇切削刀片。本設(shè)計(jì)將針對(duì)常用型號(hào)的刀片進(jìn)行受力分析從而選擇出適合本型號(hào)離心式切片機(jī)的最優(yōu)方案。直刃刀片在切削中的受力數(shù)據(jù)如下表：表 4 直刃刀片分析Table4 The analyzing of straight bit編號(hào) 項(xiàng)目 切削面積 切削阻力 平均切削阻力 切削長(zhǎng)度 平均切削阻力cm2 kg kg/cm2 mm kg/mm1 順行 2.4*1.3 2.2 0.705 24 0.09213逆行 1.4*0.6 5 5.952 14 0.3752 順行 1.6*0.8 2 0.694 16 0.125逆行 1.4*0.6 2 1.786 15 0.1333 順行 0.7*1.3 2 2.198 13 0.667逆行 1.0*0.5 1.5 3 10 0.154 順行 1.9*1.2 3 1.316 9 0.158逆行 0.7*0.6 3.5 8.333 7 0.55 順行 1.9*0.8 1.5 0.987 19 0.79逆行 0.9*0.8 3 4.167 9 0.3336 順行 1.2*0.7 2 1.681 12 0.167逆行 1.2*0.6 2 2.778 12 0.167平均 2.799 0.258圓刃刀片在切削中的受力數(shù)據(jù)如下表：表 5 圓刃刀片分析Table5 The analyzing of arc bit編號(hào) 項(xiàng)目 切削面積 切削阻力cm2 kg平均切削阻力 切削長(zhǎng)度 平均切削阻力kg/cm2 mm kg/mm1 順行 2.4*0.5 1.5逆行 1.4*0.6 2.5 1.25 24 0.0632.98 14 0.1792 順行 1.5*0.7 2逆行 1.4*0.8 1.5 1.905 16 0.1331.339 15 0.1073 順行 1.7*0.3 1.5 0.629 13 0.088逆行 1.0*0.5 1 2 10 0.14 順行 1.8*0.7 2.5 1.984 9 0.139逆行 0.7*0.6 2 8.477 7 0.2865 順行 1.8*0.2 1 0.455 19 0.056逆行 0.9*0.8 2 2.778 9 0.222續(xù)表 5編號(hào) 項(xiàng)目 切削面積 切削阻力cm2 kg平均切削阻力 切削長(zhǎng)度 平均切削阻力kg/cm2 mm kg/mm146 順行 1.9*0.1 2 0.887 12 0.05逆行 1.2*0.6 1.5 2.083 12 0.125平均 1.92 0.133以上兩表可以看出圓刃刀片要比直刃刀片省力 50%左右，所以本設(shè)計(jì)采用圓刃刀片，材料選用 45#。10.2 刀片形位及尺寸的設(shè)計(jì)因?yàn)楦鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，刀片是在刀片座上固定，通過刀片的旋轉(zhuǎn)使物料相對(duì)刀片運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到切削的目的。所以刀片應(yīng)適當(dāng)彎曲，刀片彎曲半徑 r0應(yīng)接近機(jī)殼內(nèi)壁的半徑。r0=（0.4≈0.55）D （D 為機(jī)殼內(nèi)壁上刀座的直徑）∵D=282mm 因?yàn)榭紤]到刀片將會(huì)需要調(diào)節(jié)以保證切削厚度，所以 r0可稍大于刀座直徑∴取 r0=142mm根據(jù)要求，切削厚度為 3mm，且刀片需要通過調(diào)節(jié)以保證切削厚度，所以刀片厚度應(yīng)稍大于切削厚度以嵌入刀座并可進(jìn)行調(diào)節(jié)，刀片厚度取 4mm?？紤]到本設(shè)計(jì)的離心式切片機(jī)的切削物料以土豆等作物為主，刀片的長(zhǎng)、寬應(yīng)接近作物的尺寸了?？紤]到平帶是圓周運(yùn)動(dòng)，因此我設(shè)計(jì)在每隔一定的距離安裝一把刀片，有效的利用圓周運(yùn)動(dòng)，大大的提高工作效率。在整個(gè)刀座上裝有 3 把刀片，即在平帶運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，刀片切削 3 次。刀片的尺寸為長(zhǎng)取 65mm，寬取 50mm。 ，用鉚釘將刀片鉚上去。鉚釘?shù)拇笮∵x?。翰捎贸令^的型式， 。同時(shí)，mdL4,10?為防止刀片的強(qiáng)度由于有溝槽而降低，在刀座裝有刀片的地方也鉚上薄鐵皮，能有效的減少因開有溝槽而造成的強(qiáng)度降低。11 機(jī)架的設(shè)計(jì)11.1 機(jī)架設(shè)計(jì)要求機(jī)架起到在機(jī)器中支承或容納零、部件的作用，機(jī)架的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證以下三點(diǎn)：1.足夠的強(qiáng)度和剛度；2.形狀簡(jiǎn)單，便于制造；3.便于在機(jī)架上安裝附件等。絕定機(jī)架工作能力的主要準(zhǔn)則是剛度。在離心式切片機(jī)的中剛度決定著切片機(jī)的生產(chǎn)效率和切削精度。15強(qiáng)度是評(píng)定重載機(jī)架工作性能的基本準(zhǔn)則。機(jī)架的強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能發(fā)生最大載荷或安全裝置所能傳遞的最大載荷來校核其靜強(qiáng)度。此外還要校核其疲勞強(qiáng)度。機(jī)架的強(qiáng)度和剛度都需要從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面來考慮。動(dòng)剛度是衡量機(jī)架抗震能力的指標(biāo)，而提高機(jī)架抗振能力應(yīng)從提高機(jī)架構(gòu)件的靜剛度，控制固有頻率，加大阻尼等方面著手。機(jī)架受壓結(jié)構(gòu)及受壓彎結(jié)構(gòu)都存在失穩(wěn)問題。有些構(gòu)件制成薄壁腹式也存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機(jī)架正常工作的基本條件。必須加以校核。為了滿足穩(wěn)定切片和切削效率的要求，本設(shè)計(jì)的離心式切片機(jī)在功能上應(yīng)該完成以下幾點(diǎn)要求：1.在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低。2.抗振性好。3 .噪聲小。4.溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響小。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工。6.結(jié)構(gòu)便于安裝、調(diào)整及修理。7.導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好。8.造型好。 、11.2 機(jī)架材料的選用及壁厚選擇鑄造機(jī)架常用材料：1.鑄鐵：鑄鐵流動(dòng)性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件。鑄鐵的內(nèi)摩擦大、阻尼作用強(qiáng)，故動(dòng)態(tài)剛性好。另外還有切削性能好、價(jià)格便宜和易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。鑄鐵主要 有灰鑄鐵、球墨鑄鐵。2.鑄造碳鋼鑄鋼的彈性模量大，強(qiáng)度也比鑄鐵高，故用于受力較大的機(jī)架。由于鋼水流動(dòng)性差，在鑄型中凝固冷卻時(shí)體收縮和線收縮都較大，故不宜設(shè)計(jì)復(fù)雜形狀的鑄件。3.鑄造鋁合金鋁合金密度小、重量輕，通過熱處理強(qiáng)化，具有足夠高的強(qiáng)度、較好的塑性，良好的韌性。材料的選用，主要是根據(jù)機(jī)架的使用要求。本設(shè)計(jì)中的離心式切片機(jī)的形狀較復(fù)雜。鑄鐵的鑄造性能好、價(jià)廉和吸振能力強(qiáng)，應(yīng)用也最廣。焊接機(jī)架具有制造周期短、16重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于本設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了滿足支撐其它各零件的要求，本離心式切片機(jī)機(jī)架各零件零件采用 HT200，整體選擇焊接的方式。壁厚選擇當(dāng)機(jī)架零件的外廓尺寸一定時(shí)，因而在滿足強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性等條件下，應(yīng)盡量選用最小的壁厚。11.3 機(jī)架整體設(shè)計(jì)機(jī)架整體應(yīng)起到固定及連接各零件的作用。機(jī)架結(jié)構(gòu)如下圖。圖 8：機(jī)架Fig.8 Machine frame機(jī)架由以下幾部分組成：支腿、底板、電機(jī)護(hù)罩、輸出滑板、機(jī)殼、刀片座、連接板、支板、連接板、固定箱、固定箱蓋。12 機(jī)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)體就是由機(jī)座和箱體焊接而成，材料為 HT200,箱體的安裝傳動(dòng)軸的， 為了減少整個(gè)機(jī)體的重量，采用機(jī)座把箱體支撐起來， 再把箱體和箱蓋相連接，使得整體結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、合理、穩(wěn)定，減少震動(dòng)。機(jī)座的下面安裝電機(jī)，比帶輪設(shè)置在機(jī)體外面，這樣方便調(diào)節(jié)比帶輪的松緊，檢查皮帶的安裝是否正確到位。13 結(jié)論本機(jī)構(gòu)主要是針對(duì)中小型場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的， 它可以對(duì)多種莖塊類作物進(jìn)行工作，且有較高的生產(chǎn)效率。本機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容：1 離心式切片機(jī)研究的目的、意義、國(guó)內(nèi)外研究的動(dòng)態(tài)；2 離心式切片機(jī)總體方案的擬定和梳脫裝置主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；3 離17心式切片機(jī)傳動(dòng)方案的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算，主要工作部件的設(shè)計(jì)；4 離心式切片機(jī)抓喲受力零件的強(qiáng)度或壽命校核計(jì)算；5 離心式切片機(jī)裝置總圖、部件圖、零件工作圖的繪制。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 我從中受益良多；在設(shè)計(jì)過程中，是我在大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)系統(tǒng)的聯(lián)系在一起，了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和流程，特別是思考問題和解決問題的能力，也使得我所學(xué)的知識(shí)得到一次比較全面的鞏固，同時(shí)通過這次設(shè)計(jì)有學(xué)到了很多以前沒有接觸過的新知識(shí)，提高了自己的自學(xué)能力，從而為我以后更好地從事這項(xiàng)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。在此要感謝我的張嵐老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。由于本設(shè)計(jì)因?yàn)閭€(gè)人知識(shí)有限，本切片機(jī)采用臥式刀盤，因此在切片的過程中難免會(huì)出現(xiàn)切片厚度不均勻的情況，還有就是本切片機(jī)占空間大。設(shè)計(jì)的切片機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。主要改進(jìn)措施是為了解決不均勻的問題，解決方案是： 在切片過程中始終保持切片的物體壓緊，使其不跳動(dòng)、不滑移。還有就是軸承的潤(rùn)滑比較的困難。還有能夠通過人為去調(diào)節(jié)速度。參考文獻(xiàn) [1] 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