1、全日制普通本科生毕业设计红薯切片机设计THE DESIGN OF SWEET POTATO SLICING MACHINE由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系 153893706学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008 级机制（1）班指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2012 年 6 月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作
2、了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言 1 2 切片机现状 22.1 国外发展情况 2 2.2 国内切片机技术的发展概况 23 红薯切片机总体方案的确定 3 3.1 结构特点和工作原理 33.1.1 结构特点 33.1.2 工作原理及工作条件 4 3.2 机构的组成部分及特点 43.2.1 电动机 43.2.2 皮带传送装置 43.2.3 轴 4 4 电机的选择 45 V带传动的设计计算 55.1 求计算功率 PC 55.2 选 V带的型号55
3、.3 求大小带轮 d2、 d1 基准直径55.4 验算带速 V55.5 计算 V带的基准长度 Ld和中心距 a55.6 验算小带轮包角 1 65.7 求 V带的根数 65.8 求作用在带轮轴上的压力 FQ66 V带轮的设计76.1 V带轮的要求7 6.2 带轮的结构尺寸的设计 76.2.1 带轮结构形式的设计 7 6.2.2 带轮尺寸的设计77 轴的选择 97.1 计算轴的最小直径 97.2 轴的结构尺寸确定 97.3 轴的校核 107.4 按弯扭合成应力校核轴的强度 118 轴承的选择及校核11 8.1 轴承的选择 118.2 轴承的校核 129 键的选择与校核 139.1 键的选择 139
4、.2 键的校核 1310 刀片的设计1310.1 万片类型的选择1310.2 万片形位及尺寸的设计1511 机架的设计 1511.1 机架设计要求1511.2 机架材料的选用及壁厚选择1611.3 机架整体设计1712 机体结构的设计1713 结论17参考文献18致谢191红薯切片机的设计学 生：指导老师摘 要：红薯具有很高的营养价值和很好的味道，很多人们喜欢吃。随着人们的生活水平越来越高，对红薯的食用要求也越来越高。例如在食用红薯的时候要将其切成丝或片，因而切片机应运而生。本文设计的切片机主要针对中小型场合，例如加工作坊、食堂、家庭等。本设计针对红薯茎块的形状而设计的。本文分别对带、轴、刀片
5、、刀盘等进行设计计算，对轴承、键等元件进行了选择。本设计的切片机有较高的效率，能对红薯茎块等进行工作。关键词：红薯；切片；切片机；刀片The Design of The Sweet Potato Slice Machine Author: Yang KehanTutor: Zhang lan(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: The sweet potato has a high nutritional value and taste g
6、ood ,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 som
7、e 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
8、 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 前言红薯是一种高产稳产的作物，它具有适应性广，抗逆性强，耐旱耐瘠，病虫害较少等特点，在水肥条件较好的地方种植，一般春薯亩产可达 20003000公斤，中2国是世界上产薯最多的国家。红薯含有丰富的淀粉、膳食纤维、胡萝卜素、维生素A、B、C、E 以及钾、铁、铜、硒、钙等 10余种微量元素和亚油酸等，营养价值很高，被营
9、养学家称为营养最均衡的保健食品。这些物质能保持血管弹性，对防治老年习惯性便秘十分有效。所以现在人们很喜欢吃红薯。随着现在的快餐业迅速崛起，对红薯茎块的需求越来越多。像土豆薯条、薯片等休闲食品的消费急剧增长。这给茎块食物的加工带来了勃勃生机与活力。在茎块作物的加工过程中需将其切成片。因此切片机应运而生。按刀片安装形式的不同切片机可以分为盘刀式、滚刀式和离心式三种。本设计主要针对加工效率较高、应用较为普遍的离心式切片机进行设计。2 切片机现状2.1 国外发展情况国外的切片机技术始于六十年代， 到七十年代已经发展成熟，八十年代中期，大部分切片机都可以加工 125mm（5 英寸）以上大直径单晶，像瑞士
10、的迈尔-布格耶斯公司的卧式内圆切片机，切割棒料直径最大可以达到 304.8 mm（12 英寸） 。八十年代中期后的一、两年，切片技术发展到了鼎盛时期，相当多的多功能全自动切片机相继商品化。从而诞生了世界上续道著名的切片机厂家，如瑞士 Meyer-Burger AG 公司的 TS系列机，日本 Tokyo Semitsu 株式会社的 TSK（若干）系列机， 日本 Okamoto Machine 株式会社的 ASM系列机， 美国 STC 公司的 STC系列机等。就切片机的结构而言，主轴以空气轴承活滚动轴承为支撑方式的卧式和立式两种。发展到现在，就切片机的功能而言，已经相当齐全，而且复合化，切片的方式
11、也多种多样 1。2.2 国内切片机技术的发展概况我国的切片机技术始于七十年代初期，我国的切片机广泛应用于蔬菜、中药、冻肉等领域， 其中土豆的应用尤为显著。目前我国切片机的主要方式有以下几种：(1)直线往复式切片机。直线往复式切片机的结构简单，但效益低。 因此它应用于工作要求不高、效益低的场合。(2)圆盘旋转式切片。圆盘旋转式切片机的机构简单也有较高的生产效益，因此它广泛应用于各种场合。(3)水枪式切片。水枪式切片机耗水量打， 只能切出平直的片， 因此它的应用不是十分广泛。(4)圆形（内圆切片的外圆切片）切片。圆形式切片机有很高的工作效率，但是结构复杂，设计较困难，因此它应用于工作效率要求相当高
12、的专业领域。3我国的切片的研究开发方面虽然已有 30年的历史，近几年来切片机的研制发展也非常迅速，但是与发达国家相比目前仍然有一定的距离，研制的切片机没有得到大面积推广应用。虽然在我过已有切片机的生产厂家如山东省诸城市大洋食品机械厂的大洋牌土豆切片机有 400型、600 型、江阴鑫达药化机械的中药切片机等。但我国的切片机方面仍然没有根本性突破 1。3 红薯切片机总体方案的确定3.1 结构特点与工作原理3.1.1 结构特点根据本设计的要求及适用面来确定切片机的形式：本设计中我采用离心式， 因为离心式切片机的装料和卸料都比较容易， 结构简单，操作和维修便易，而且离心式相对立式工作时产生的震动小，有
13、益于机械的正常工作，是非常适合作坊的机械。本人设计的红薯切片机，主要是由电动机经 V 带降速并传递给平带动力，从而使平带进行旋转运动并带动切片机内壁旋转运动，物料受到离心力作用紧贴切片机内壁，刀片对物料进行旋切而达到切片作用。本机器主要有以下优点：一、降低了人们的劳动强度，提高了工作效率。二、切片的厚度一致性高，损耗低。三、切削种类多，能对土豆、红薯、洋葱等进行切削。四、结构简单紧凑。按动力种类分，离心式切片机可分为机动和人力两类。机动的包括内燃机驱动和电机驱动。本设计选择效率较高的电机驱动为动力来源。离心切片机由电动机、旋转叶轮、皮带传动装置和输入、输出物料装置等组成。其结构如图 1：1电动
14、机 2 皮带机皮带轮 3 传动轴 4 叶轮及其刀片图 1 离心式切片机结构简图Fig.1 Leave heart type slice of structure4此处已删除Cr=29102900 N C0r=1920 N故 7207C的角接触球轴承轴承的 Fa/C0r=288/1920=0.15与原估算接近，适用。9 键的选择和校核9.1 键的选择均为一般联接，可选用普通平键中的圆头普通平键。安装刀盘处键的选择：此处轴的直径 d1=25 mm，查机械设计课程设计手册 6表 4-1得键的截面尺寸为：宽度 b=8 mm,高度 h=7 mm,取键长 L=14 mm.与皮带轮联接的键的选择：此处轴径为
15、 d2=25 mm，同理选用键的宽度 b=8 mm,高度 h=7 mm,取键长 L=18 mm.9.2 键的校核键、轴的材料都是钢，键采用静联接，冲击轻微。查机械设计基础 3表 14-1得许用挤压应力p=120150 Mpa,取p=135 Mpa。键 1的工作长度 l=L-b=14 -7 =7 mm,键与刀盘的接触高度 k=0.5h=3.5 mm查机械设计手册由公式：5= (20)pkldT3210得出 p 为 116 Mpa小于p所以键 1的强度合适。键 2的工作长度 l=L-b=25 -6 =19 mm，键与皮带轮的接触高度 k=0.5h=3mm= (21) pkldT310得出 p 为
16、136 Mpa小于p所以键 1的强度合适T传动的转矩 Nmk键与轮毂键槽的接触高度l键的工作长度 mmd轴的直径10 刀片的设计10.1 刀片类型的选择切削刀片有直刃刀片和圆刃刀片两种，现对直刃刀片和圆刃刀片在切削中的受力作用下分析，从而选择切削刀片。本设计将针对常用型号的刀片进行受力分析从而选择出适合本型号离心式切片机的最优方案。直刃刀片在切削中的受力数据如下表：表 4 直刃刀片分析Table4 The analyzing of straight bit编号 项目 切削面积 切削阻力 平均切削阻力 切削长度 平均切削阻力cm2 kg kg/cm2 mm kg/mm1 顺行 2.4*1.3 2
17、.2 0.705 24 0.092逆行 1.4*0.6 5 5.952 14 0.3752 顺行 1.6*0.8 2 0.694 16 0.125逆行 1.4*0.6 2 1.786 15 0.1333 顺行 0.7*1.3 2 2.198 13 0.667逆行 1.0*0.5 1.5 3 10 0.154 顺行 1.9*1.2 3 1.316 9 0.158逆行 0.7*0.6 3.5 8.333 7 0.55 顺行 1.9*0.8 1.5 0.987 19 0.796逆行 0.9*0.8 3 4.167 9 0.3336 顺行 1.2*0.7 2 1.681 12 0.167逆行 1.2*
18、0.6 2 2.778 12 0.167平均 2.799 0.258圆刃刀片在切削中的受力数据如下表：表 5 圆刃刀片分析Table5 The analyzing of arc bit编号 项目 切削面积 切削阻力cm2 kg平均切削阻力 切削长度 平均切削阻力kg/cm2 mm kg/mm1 顺行 2.4*0.5 1.5逆行 1.4*0.6 2.5 1.25 24 0.0632.98 14 0.1792 顺行 1.5*0.7 2逆行 1.4*0.8 1.5 1.905 16 0.1331.339 15 0.1073 顺行 1.7*0.3 1.5 0.629 13 0.088逆行 1.0*0.
19、5 1 2 10 0.14 顺行 1.8*0.7 2.5 1.984 9 0.139逆行 0.7*0.6 2 8.477 7 0.2865 顺行 1.8*0.2 1 0.455 19 0.056逆行 0.9*0.8 2 2.778 9 0.222续表 5编号 项目 切削面积 切削阻力cm2 kg平均切削阻力 切削长度 平均切削阻力kg/cm2 mm kg/mm6 顺行 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以上两表可以看出圆刃刀片要比直刃刀片省力 50%左右，所以本设计采用圆刃刀片，材料选用 45#。1
20、0.2 刀片形位及尺寸的设计因为根据设计要求，刀片是在刀片座上固定，通过刀片的旋转使物料相对刀片运动从而达到切削的目的。所以刀片应适当弯曲，刀片弯曲半径 r0应接近机壳内壁的半径。7r0=（0.40.55）D （D 为机壳内壁上刀座的直径）D=282mm 因为考虑到刀片将会需要调节以保证切削厚度，所以 r0可稍大于刀座直径取 r0=142mm根据要求，切削厚度为 3mm，且刀片需要通过调节以保证切削厚度，所以刀片厚度应稍大于切削厚度以嵌入刀座并可进行调节，刀片厚度取 4mm。考虑到本设计的离心式切片机的切削物料以土豆等作物为主，刀片的长、宽应接近作物的尺寸了。考虑到平带是圆周运动，因此我设计在
21、每隔一定的距离安装一把刀片，有效的利用圆周运动，大大的提高工作效率。在整个刀座上装有 3把刀片，即在平带运动一周的时间内，刀片切削 3次。刀片的尺寸为长取 65mm，宽取 50mm。 ，用铆钉将刀片铆上去。铆钉的大小选取：采用沉头的型式， 。同时，mdL4,10为防止刀片的强度由于有沟槽而降低，在刀座装有刀片的地方也铆上薄铁皮，能有效的减少因开有沟槽而造成的强度降低。11 机架的设计11.1 机架设计要求机架起到在机器中支承或容纳零、部件的作用，机架的设计主要应保证以下三点：1.足够的强度和刚度；2.形状简单，便于制造；3.便于在机架上安装附件等。绝定机架工作能力的主要准则是刚度。在离心式切片
22、机的中刚度决定着切片机的生产效率和切削精度。强度是评定重载机架工作性能的基本准则。机架的强度应根据机器在运转过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度。此外还要校核其疲劳强度。机架的强度和刚度都需要从静态和动态两方面来考虑。动刚度是衡量机架抗震能力的指标，而提高机架抗振能力应从提高机架构件的静刚度，控制固有频率，加大阻尼等方面着手。机架受压结构及受压弯结构都存在失稳问题。有些构件制成薄壁腹式也存在局部失稳。稳定性是保证机架正常工作的基本条件。必须加以校核。为了满足稳定切片和切削效率的要求，本设计的离心式切片机在功能上应该完成以下几点要求：81.在满足强度和刚度的前提下，机
23、架的重量应要求轻、成本低。2.抗振性好。3 .噪声小。4.温度场分布合理，热变形对精度的影响小。5.结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。6.结构便于安装、调整及修理。7.导轨面受力合理、耐磨性良好。8.造型好。 、11.2 机架材料的选用及壁厚选择铸造机架常用材料：1.铸铁：铸铁流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件。铸铁的内摩擦大、阻尼作用强，故动态刚性好。另外还有切削性能好、价格便宜和易于大量生产等优点。铸铁主要 有灰铸铁、球墨铸铁。2.铸造碳钢铸钢的弹性模量大，强度也比铸铁高，故用于受力较大的机架。由于钢水流动性差，在铸型中凝固冷却时体收缩和线收缩都较大，故不
24、宜设计复杂形状的铸件。3.铸造铝合金铝合金密度小、重量轻，通过热处理强化，具有足够高的强度、较好的塑性，良好的韧性。材料的选用，主要是根据机架的使用要求。本设计中的离心式切片机的形状较复杂。铸铁的铸造性能好、价廉和吸振能力强，应用也最广。焊接机架具有制造周期短、重量轻和成本低等优点。由于本设计的机架结构较为复杂，为了满足支撑其它各零件的要求，本离心式切片机机架各零件零件采用 HT200，整体选择焊接的方式。壁厚选择当机架零件的外廓尺寸一定时，因而在满足强度、刚度、振动稳定性等条件下，应尽量选用最小的壁厚。11.3 机架整体设计机架整体应起到固定及连接各零件的作用。机架结构如下图。9图 8：机架
25、Fig.8 Machine frame机架由以下几部分组成：支腿、底板、电机护罩、输出滑板、机壳、刀片座、连接板、支板、连接板、固定箱、固定箱盖。12 机体结构的设计机体就是由机座和箱体焊接而成，材料为 HT200,箱体的安装传动轴的， 为了减少整个机体的重量，采用机座把箱体支撑起来， 再把箱体和箱盖相连接，使得整体结构更简单、合理、稳定，减少震动。机座的下面安装电机，比带轮设置在机体外面，这样方便调节比带轮的松紧，检查皮带的安装是否正确到位。13 结论本机构主要是针对中小型场合而设计的， 它可以对多种茎块类作物进行工作，且有较高的生产效率。本机构主要内容：1 离心式切片机研究的目的、意义、国
26、内外研究的动态；2 离心式切片机总体方案的拟定和梳脱装置主要参数的设计计算；3 离心式切片机传动方案的确定及设计计算，主要工作部件的设计；4 离心式切片机抓哟受力零件的强度或寿命校核计算；5 离心式切片机装置总图、部件图、零件工作图的绘制。通过这次毕业设计， 我从中受益良多；在设计过程中，是我在大学所学的理论知识系统的联系在一起，了解了机械设计的方法和流程，特别是思考问题和解决问题的能力，也使得我所学的知识得到一次比较全面的巩固，同时通过这次设计有学到了很多以前没有接触过的新知识，提高了自己的自学能力，从而为我以后更好地从事这项工作奠定了良好的基础。在此要感谢我的张岚老师对我悉心的指导，感谢老
27、师给我的帮助。在设计过程中，10我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。由于本设计因为个人知识有限，本切片机采用卧式刀盘，因此在切片的过程中难免会出现切片厚度不均匀的情况，还有就是本切片机占空间大。设计的切片机
28、结构比较简单。主要改进措施是为了解决不均匀的问题，解决方案是： 在切片过程中始终保持切片的物体压紧，使其不跳动、不滑移。还有就是轴承的润滑比较的困难。还有能够通过人为去调节速度。参考文献 1 程凌敏.食品加工机械M.北京：农业出版社.1993.3-192 闻邦椿.机械设计手册M.北京：机械工业出版社.2010.100-1253 李国斌.机械设计基础M.北京：机械工业出版社.2010.79-1214 濮良贵、纪明刚.机械设计M. 北京：高等教育出版社第八版. 143-2725 王与、王顺喜.饲料粉碎机发展现状分析J. 北京：粮食与饲料工业 2007，106 王昆、何小柏,汪信远.机械设计课程设计
29、M. 北京：高等教育出版社 1996年版 130-1527 刘曼茹.锤片粉碎机的研究J. 北京：农业机械学报，l990，3(54) 8 沈长山.饲料粉碎粒度对营养和加工成本的影响J. 北京：粮食与饲料工业.2000，49 王卫国.饲料粉碎粒度最新研究进展J. 北京： 稂食与饲料工业 2001，1110 沈再春主编.农产品加工机械与设备M.北京.中国农业出版社.1993. 75-8211 李良藻、汤楚宙主编.农产品加工机械M.长沙：湖南教育出版社，1989.12 无锡轻工业学院主编.食品工厂机械与设备 M.北京：中国轻工业版社，1993.13 崔大同主编.果蔬加工机械M.北京：北京农业大学出版社
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31、版.1984.130-15221 许学勤.食品工厂机械与设备M. 北京.中国轻工业出版社.2008.138-14222 马海乐.食品机械与设备M. 北京.中国农业出版社.2004.75-8523 肖旭霖.食品机械与设备M. 北京.科学出版社.2006.75-85.24 You Bum-JaeHwangbo MyungetcDevelopment of a Home Service Robot IEEEInternational Conference on Intelligent Robots and Systems2003，3：26302635.24 Toshininchi Illinova,
32、 Horsham Kinwra,Junichi shim and others A Transmission:290291致 谢本论文是在 XX 老师的悉心指导和热情关怀下完成的。在历时数月的努力后，终于完成了本次设计，在整个设计过程中，自己所学知识得到了巩固、完善，并且张岚老师治学严谨、踏实沉稳的学风给人以深厚影响，在我的学习、生活中产生了积极作用，也使得本次设计能够顺利完成。在此表示衷心的感谢，祝教授身体健康，工作顺利。同时也感谢在本次设计中给予我帮助的同学和老师。在整个设计过程中，自己所学知识得到了巩固、完善。此外，还要感谢在大学四年中帮助我的人，同时,也要感谢在论文写作过程中，帮助过我、并且共同奋斗四年的大学同学们，能够顺利完成论文，是因为一路上有你、有你们，衷心地感谢所有在我论文写作过程中给予过我帮助的人，十分感谢！
