蘋果切片機的設(shè)計

蘋果切片機的設(shè)計,蘋果切片機的設(shè)計,蘋果,切片機,設(shè)計 蘋果切片機 設(shè)計說明書 學生姓名 陳 斌 學 號 XXXX 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 12-1 指導教師 XXXX 日 期 2012.6 XXXX大學教務處制 前 言 蘋果的營養(yǎng)很豐富，它含有多種維生素和酸類物質(zhì)。1個蘋果中含有類黃酮約30毫克以上，蘋果中含有15%的碳水化合物及果膠，維生素A、C、E及鉀和抗氧化劑等含量也很豐富。1個蘋果(154g)膳食纖維5g，鉀170mg，鈣10mg，碳水化合物22g，磷10mg，Vc7.8g，Vb7.8g。蘋果中的含鈣量比一般水果豐富多，有助于代謝掉體內(nèi)多余鹽分。蘋果酸可代謝熱量，防止下半身肥胖。至于可溶性纖維果膠，可解決便秘。果膠還能促進胃腸道中的鉛、汞、錳的排放，調(diào)節(jié)機體血糖水平，預防血糖的驟升驟降。 如今，的林果總面積已經(jīng)突破1700萬畝，果品產(chǎn)量達600萬噸，蘋果更是占了很大的份量。但是，由于現(xiàn)在的蘋果銷售方式很大程度上還是以鮮果的方式銷售到各地，就導致很多時候蘋果沒能得到很好的儲存條件，而導致大量的蘋果腐爛，造成很大的經(jīng)濟損失，這對蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是及其不利的，所以，從國際和內(nèi)地的蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢看，蘋果的加工深加工具有很廣闊的發(fā)展前景，大力發(fā)展蘋果深加工與綜合利用技術(shù)研究，深加工不僅僅延長了蘋果的儲存和銷售期，而且可以大大增加了產(chǎn)品的附加值，更主要的是豐富了食品的品種，能更好地滿足不同消費者的多元化的食品需求。蘋果深加工調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、緩解了供需矛盾、節(jié)約了生產(chǎn)浪費、促進了人類飲食文明的進步。可以說深加工所占比例反映了一個國家或地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)的成熟程度。大力發(fā)展?jié)饪s鮮果汁、飲料、果醬等蘋果加工技術(shù)，有助于提高蘋果的國際競爭力。 在蘋果深加工過程中，蘋果切片就是其中的一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，只有將蘋果片切到合適的厚度，才能在后面得加工過程中很好的提取出蘋果的營養(yǎng)成分，而且直接將蘋果切片進行儲存也能很好的留住蘋果的營養(yǎng)成分。在大批量生產(chǎn)蘋果切片的過程中，能保證切片質(zhì)量和效率的切片機就顯得至關(guān)重要了。 因此本人對以前的切片機進行參考，進行改進，將其刀片改為旋切式的，提高機構(gòu)的切片效率設(shè)計出此作品。 目 錄 1. 國內(nèi)外切片機現(xiàn)狀 1 1.1 國外切片機的發(fā)展狀況 1 1.2 國內(nèi)切片機的發(fā)展狀況 1 2. 設(shè)計思路及整體方案 1 2.1 整體設(shè)計思路 1 2.2 設(shè)計方案 2 2.3 機構(gòu)示意圖 2 3. 電動機的選擇 2 4. 聯(lián)軸器的選擇 3 4.1 小V帶軸和電動機軸之間聯(lián)軸器的選擇 3 4.2 大V帶軸和小平帶軸之間聯(lián)軸器的選擇 3 5. 平帶的設(shè)計 4 5.1 平帶及帶輪材料的選擇 4 5.2 平帶及帶輪的機構(gòu)示意圖 4 5.3 平帶及帶輪的一些基本尺寸及計算 4 5.4 平帶上的刀片的設(shè)計 5 5.5 帶輪軸的設(shè)計與校核 6 6. V帶的設(shè)計 9 6.1 選擇V帶的型號 9 6.2 確定帶輪基準直徑 9 6.3 確定V帶長及中心距 10 6.4 驗算主動輪上的包角 10 6.5 確定帶的根數(shù) 10 6.6 計算帶的張緊力和壓軸力 10 7. V帶輪的設(shè)計 11 7.1 小V帶輪軸的設(shè)計 11 7.2 大V帶輪軸的設(shè)計 11 7.3 小V帶輪的設(shè)計 12 7.4 大V帶輪的設(shè)計 12 8. 物料箱的選擇 13 9. 壓緊機構(gòu)的設(shè)計 14 9.1 壓緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 9.2 齒輪齒條的設(shè)計 14 9.3 彈簧材料的選定 16 9.4 彈簧尺寸的計算 16 9.5 壓縮彈簧的穩(wěn)定性 16 結(jié)束語 17 致 謝 18 參考文獻 19 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 蘋果切片機的設(shè)計 1. 國內(nèi)外切片機現(xiàn)狀 1.1 國外切片機的發(fā)展狀況 國外的切片機技術(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，大部分切片機都可以加工125MM以上大直徑單晶，像瑞士的邁爾-布格耶斯公司的臥室內(nèi)圓切片機，切割棒料直徑最大可以達到304.8mm。八十年代中后期的一兩年，切片技術(shù)發(fā)展到了鼎盛時期，相當多的多功能全自動切片機相繼商品化。從而誕生了世界上續(xù)道著名的切片機廠家，如瑞士AG公司的TS系列機、日本TOkyo Semisu 朱式會社的TSK系列機、ASM系列機、美國STC公司的STC系列機等，就切片機的結(jié)構(gòu)而言，主軸以空氣軸承火滾動軸承為支撐方式的臥式和立式兩種。發(fā)展到現(xiàn)在就切片機的功能而言，已經(jīng)相當齊全，而且復合化，切片方式也有很多種類。 目前，全球水果加工機械需求每年以5.3%的速度增長。美國擁有最大的水果加工設(shè)備生產(chǎn)商，其次是日本，其他的主要生產(chǎn)商則來自德國、意大利和中國，目前水果加工設(shè)備生產(chǎn)增長最快的是發(fā)展中國家和地區(qū)。 據(jù)了解，美國包裝工業(yè)總產(chǎn)值占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的3%。其包裝機械最大使用行業(yè)是食品產(chǎn)業(yè)，其次是飲料產(chǎn)業(yè)、家庭清潔用品與化妝品產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥用品及煙草業(yè)。在美國食品產(chǎn)業(yè)中，蔬菜和水果每年需要的食品機械所占比重最大，而美國進口的食品加工機械主要來自德國、墨西哥、加拿大和中國。 在俄羅斯，機械制造業(yè)遠遠滿足不了農(nóng)產(chǎn)品加工和食品生產(chǎn)等行業(yè)的需求。據(jù)了解，俄羅斯水果加工機械的市場容量為每年20億美元至40億美元，但是俄羅斯的制造商只占有20%的份額，并且這些制造商主要生產(chǎn)半自動化的設(shè)備，目前還沒有能力去滿足俄羅斯食品生產(chǎn)加工行業(yè)的整體需求。 在亞洲，越南市場則對食品機械如食品切片機等成套加工設(shè)備的需求日益旺盛，尤其是在水果加工設(shè)備方面。越南出產(chǎn)豐富的熱帶水果，年產(chǎn)量達380多萬噸，但水果加工技術(shù)落后，致使出口仍以鮮果為主。 1.2 國內(nèi)切片機的發(fā)展狀況 我國的切片機技術(shù)始于其實年代初期，我國的切片機廣泛應用于蔬菜、中藥、凍肉等領(lǐng)域，其中土豆的應用最為顯著，目前我國的切片機主要方式有以下幾種： 1、 直線往復式切片機，直線往復式切片機的結(jié)構(gòu)簡單，但效益低，因此它應用于工作要求不高，效率低得場合 2、 圓盤旋轉(zhuǎn)式切片機，圓盤旋轉(zhuǎn)式切片機的結(jié)構(gòu)簡單也有較高的生產(chǎn)效益，因此它廣泛應用于各種場合。 3、 水槍式切片機，水槍式耗水量大，只能切出平直的片，因此它的應用不是十分廣泛。 4、 圓形切片機，圓形式切片機有很高的工作效率，但是結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)計比較困難，因此它應用于工作效率要求相當高的專業(yè)領(lǐng)域。 國內(nèi)市場現(xiàn)在的切片機類型有輪轉(zhuǎn)切片機、振動切片機、立式薄片切片機、凍肉切片機、中藥切片機、木材切片機、果蔬切片機等等。 我國的切片研究開發(fā)方面雖然已經(jīng)有30年的歷史，近幾年來切片機的研制發(fā)展也非常迅速，但是與發(fā)達國家相比目前仍有一段距離，研制切片機沒有得到大面積的推廣應用，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有很多的切片機生產(chǎn)廠家，但是我國的切片機方面仍然處于較低得發(fā)展水平。 2. 設(shè)計思路及整體方案 2.1 整體設(shè)計思路 本人設(shè)計的旋切式蘋果切片機，主要是由電動機經(jīng)V帶降速并傳遞給平帶動力，從而使平帶進行旋轉(zhuǎn)運動，使刀片對蘋果進行旋切。由齒條和彈簧的的配合使得刀片在切完一箱蘋果后，立即更換物料箱，并且壓緊物料進行切割。見圖2.1。 2.2 設(shè)計方案 通過平帶的傳動與切割，完成切片過程；同時使用齒條和彈簧使得壓緊元件能夠很好的壓緊，在即將切完時迅速的退出并且更換物料箱；至于刀片，將其用鉚釘釘入平帶中，物料箱固定在機架上的導軌上，隨著平帶的旋轉(zhuǎn)運動，刀片也跟著運動，同時，在平帶上安裝了8把刀片，設(shè)定的切削速度為1m/s,切削厚度為3mm，在保證了切片質(zhì)量的同時，切削效率也是比較好的。 2.3 機構(gòu)示意圖 小平帶輪1——通過它的軸與V帶軸連接，為主動輪；機架2——通過它支撐與連接機架平臺，起到固定的作用； 機架平臺3——用來支撐物料箱上的導軌；平帶4——在上面安裝刀片，切片的同時也支撐物料；定位元件5——用電機控制它的運動情況，在切片的時候固定物料箱；壓緊輪6——用來壓緊平帶，保證平帶的強度；刀片7——用鉚釘鉚在平帶上，切片的元件；壓緊機構(gòu)8——它與電機配合，用來壓緊物料；物料箱9——用來盛放物料的裝置；導軌10——設(shè)計在物料箱的兩側(cè)，正好架在機架平臺上；支撐板11——支撐平帶；大帶輪12——機構(gòu)的從動部件；擋料板13——用來防止料亂飛；接料板14——接住出料。 1-小平帶輪 2-機架 3-機架平臺 4-平帶 5-定位元件 6-刀片 7-壓緊機構(gòu) 8-壓緊板 9-導軌 10-物料箱 11-支撐板 12-大平帶輪 13-擋料板 14-接料板 圖2.1 切片機示意圖 3. 電動機的選擇 作為動力源頭，它的選擇是否恰當，關(guān)系到整個機構(gòu)的性能。它的選擇包括選擇類型、結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并確定型號。 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式要根據(jù)電源（交流或直流），工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸等）和載荷特點（性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況）來選擇。 電動機結(jié)構(gòu)有開啟式、防護式、封閉式和防爆式等，可根據(jù)防護要求來選擇。同一類型的電動機又具有幾種安裝形式，應根據(jù)安裝條件來確定。 作為本次設(shè)計需要，重點在電動機的選擇上，而功率又是選擇的根本，針對此機構(gòu)工作特點，將其歸入平穩(wěn)負載連續(xù)工作制電動機功率的選擇。 額定功率的計算： （3.1） 式中 pe----電動機額定功率（kw）； Pz----負載功率（kw）； ----折算到電動機軸上的靜負載轉(zhuǎn)矩（n.m）； ne----電動機額定轉(zhuǎn)速（r/min）。 帶輪軸所需功率為 （3.2） 考慮到傳動裝置的功率消耗，電動機的輸出功率為 （3.3） 式中，為從電動機到小帶輪軸之間的總效率，= =0.903 , =0.99為彈性聯(lián)軸器的傳動效率，=0.98為一對滾動軸承效率，=0.98為一對滾動軸承傳動效率，=0.95為彈性聯(lián)軸器與v帶的傳動效率。 電動機的輸出功率為=2.2 kW，因此本人的設(shè)計中電動機的型號為Y132S-6，額定功率為3kW，轉(zhuǎn)速為960r/min。 4. 聯(lián)軸器的選擇 普通的聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器之分，剛性聯(lián)軸器由剛性零件組成，無緩沖減振能力，適用于無沖擊，被聯(lián)接的兩軸中心線嚴格對中，而且機器運轉(zhuǎn)過程中不發(fā)生相對位移的地方。撓性聯(lián)軸器容許兩軸有一定的安裝誤差，兩軸間的偏移靠元件的相對位移或者靠彈性元件的彈性變形補償位移。 4.1 小V帶軸和電動機軸之間聯(lián)軸器的選擇 因切片機的載荷變化大，選用緩沖較好的，同時具有可移性的彈性套柱銷聯(lián)軸器。Y132S-6電動機軸的直徑為38mm，查機械設(shè)計手冊，根據(jù)軸徑和計算轉(zhuǎn)矩選用TL6聯(lián)軸器： 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩: 選擇工作情況系數(shù)K,查表取K=1.5,計算轉(zhuǎn)矩: 其許用最大扭矩,許用最高轉(zhuǎn)速 此聯(lián)軸器合用。 4.2 大V帶軸和小平帶軸之間聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)兩軸的直徑大小,選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器TL5: 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩: 選擇工作情況系數(shù)K,查表K=1.5,計算轉(zhuǎn)矩: 其許用最大扭矩,許用最高轉(zhuǎn)速 此聯(lián)軸器合用。 5. 平帶的設(shè)計 5.1 平帶及帶輪材料的選擇 首先平帶的材料選取為膠帆布平帶，這是由于帶輪的工作環(huán)境比較干燥，工作量比較小。至于帶輪，選取為普通的滾筒，由于其所要承受的載荷不是很大，因此滾筒的結(jié)構(gòu)形式為輪輻式。 5.2 平帶及帶輪的機構(gòu)示意圖 5.3 平帶及帶輪的一些基本尺寸及計算 （1）由于在切削過程中，帶容易產(chǎn)生振動，為了減小在切削過程中帶的上下振動，產(chǎn)生切削不均勻，所以帶速不能過高，先初選帶速v=1m/s 。 （2）小帶輪的直徑 (5.1) 由初選速度1m/s，查表選得平帶小帶輪的直徑取315mm，大帶輪的直徑取400mm，所以小帶輪軸的轉(zhuǎn)速為 （3）大帶輪的直徑 （?。? (5.2) 所以大帶輪軸的轉(zhuǎn)速為n=234.1r/min 帶長 =2a+（d+ d）+ (5.3) 將數(shù)字代入=3983.8mm 考慮到膠帆布平帶用硫化接頭聯(lián)接，由表得，選取帶 的基準長度L為4000mm。 圖5.1 平帶及帶輪的示意圖 （5） 如果帶傳動的中心距過小，則帶長較小，在速度一定時，帶的循環(huán)次數(shù)多，對帶的壽命不利，同時包角也減小，因此帶傳動的中心距不宜過小，也不宜過大，否則引起帶的跳動。 初定中心距： ，取a=1430mm (5.4) 計算實際中心距： (5.5) （6）在帶的最大有效拉力的分析中可知，小帶輪包角取得過小，將影響帶傳動能力，一般小平帶輪的包角應不小于，如果設(shè)計時包角太小，應增大中心距或張緊輪。 a =176.59 (5.6)（7）帶層：初選速度為1m/s，小帶輪直徑為315mm，查表得Z=6 （8）帶厚 =7.5mm 這里取帶厚為9.6mm （9）帶寬 b=355mm （10）輪緣寬度取400mm （11）計算帶的張緊力和壓軸力 帶的截面積A= 查表得 =1.1，=0.97，=1.0，=1.2 得A=2.37 (5.7) ----工作情況系數(shù) ----小帶輪的包角系數(shù) ----傳動布置系數(shù) ----平帶單位截面積所能傳遞的額定功率 帶的正常張緊應力，短距離普通傳動取=1.6，作用在軸上的壓軸力： =7.93N (5.8) 由小帶輪軸的轉(zhuǎn)速和電動機的轉(zhuǎn)速可以將v帶的傳動比算出來，i=960/303.3=3.17，同時計算出從電動機的輸出軸到平帶輪輸出軸的功率、扭矩，計算過程中將效率算進去?？傻孟卤恚? 表5-1 軸的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、效率 電動機軸 小v帶軸 大v帶軸 小平帶軸 大平帶軸 轉(zhuǎn)速 功率 效率 轉(zhuǎn)矩 960 3 0.97 29.8 960 2.91 0.94 28.9 303.3 2.74 0.97 86.3 303.3 2.65 0.94 83.4 234.1 2.49 101.6 （r/min） （KW） （N·M） （式中0.94為平帶傳動的傳動效率） 5.4 平帶上的刀片的設(shè)計 因為根據(jù)設(shè)計要求，刀片既要一邊支撐物料，又要一邊切削。所以我將它與平帶設(shè)計在一起，隨著平帶的運動而運動。 同時考慮到箱子不能跟平帶一起運動，必須另外有裝置固定它，所以，我設(shè)計支架通過它支撐箱子，又為了避免妨礙刀片運動，就將刀片寬度設(shè)定為箱子寬度?？紤]到平帶是圓周運動，因此我設(shè)計在每隔一定的距離安裝一把刀片，有效的利用圓周運動，大大的提高工作效率。由平帶的轉(zhuǎn)速、帶長和物料箱的長度決定每隔500mm安裝一把刀片，這樣在整個平帶上就有8把刀片，即在平帶運動一周的時間內(nèi)，刀片切削8次。刀片的尺寸為寬300mm，長10mm，高3mm。，用鉚釘將刀片鉚上去。鉚釘?shù)拇笮∵x取：采用沉頭的型式， 。同時，為防止平帶的強度由于有溝槽而降低，在平帶上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度降低。 1-刀片 2-溝槽 3-平帶 4-鉚釘 5-鐵片 圖5.2 刀片示意圖 5.5 帶輪軸的設(shè)計與校核 5.5.1 小帶輪軸的設(shè)計與校核 選擇軸的材料并確定許用應力：選用45號鋼正火處理，查表《軸的常用材料及其主要力學性能和應用》得強度極限，其許用彎曲[。 確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強度估算，取C=110，則 （5.9） 考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則 此段軸的直徑和長度應與聯(lián)軸器相符，聯(lián)軸器TL5型彈性圈柱銷聯(lián)軸器，起軸孔直徑為25mm，與軸配合部分長度為62mm，故此段軸的直徑為25mm。 軸的基本數(shù)據(jù)如下： 此段軸上裝有鍵槽，其尺寸為b×h=8×7 , L=40mm 此段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號為6306，內(nèi)徑為30mm，外徑為72mm，寬度為19mm。 此段軸主要考慮軸上的鍵槽，取其數(shù)值為 此段只要也是安裝軸承，選取軸承類型為深溝球軸承，型號為6306。 考慮到C、D處為可能的危險截面，計算出C、D處的彎矩。 由于軸主要是承受轉(zhuǎn)矩， 支點反力N C點彎矩： D 點彎矩： 計算支點反力和C、D兩處的彎矩。 支點反力 C點彎矩： D點彎矩： 求合成彎矩。 C點合成彎矩： D點合成彎矩： 計算C、D點的當量彎矩。 C點當量彎矩： D點當量彎矩： 校核軸的強度 根據(jù)彎矩的大小及軸的直徑選定C、D兩截面進行強度校核。C截面當量彎曲應力 （因C截面有鍵槽，考慮對軸強度的削弱影響，故乘以0.95）。 C、D兩截面均安全。 5.5.2 大帶輪軸的設(shè)計 選擇軸的材料并確定許用應力：選用45號鋼正火處理，查得強度極限，得 其許用彎曲[。 確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強度估算，取C=110， 軸的簡圖和受力分析如下： 圖5.3 軸的分析圖 （5.10） 考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則 這里d取30mm。軸的基本數(shù)據(jù)如下 此兩段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號為6306，內(nèi)徑為30mm，外徑為72mm，寬度為19mm。 d = 50mm L= 400mm 此段軸主要考慮軸上的鍵槽，查表取其數(shù)值為 b×h=14×9 L=180mm 軸的示意圖如下： 圖5.4 軸的示意圖 6. V帶的設(shè)計 V帶有普通V帶、窄V帶、聯(lián)組V帶、齒形V帶等類型。其中普通V帶和窄V帶已標準化，帶的尺寸按GB/T11544-1989規(guī)定，因為普通V帶的摩擦力大，允許包角小，傳動比大，所以在這里我使用普通V帶。 6.1 選擇V帶的型號 首先確定V帶每天的工作時間，為1016小時內(nèi)，查表《工作情況系數(shù)K》 查得K=1.1，所以計算功率 KW （6.1） P----傳遞的名義功率 ----工作情況系數(shù) 根據(jù)和由圖《普通V帶選型圖》確定選用A帶。 6.2 確定帶輪基準直徑 帶的彎曲應力是引起帶的疲勞破壞的重要原因，帶輪越小，帶的彎曲應力越大，因此小帶輪的直徑不能太小，由表《V帶輪的最小直徑》取主動輪基準直徑為d=100mm 計算從動帶輪的基準直徑： (6.2) 取=0.02，以知i=3.17 得=310.66 按GB/T135751-1992規(guī)定，V帶輪的基準直徑標準系列取=315mm 實際的傳動比 (6.3) 傳動比誤差相對值 一般允許誤差5%，所選大帶輪直徑可用 6.3 確定V帶長及中心距 根據(jù)0.55（d+ d）〈〈2（d+ d），初定中心距=420 ，根據(jù)下式計算帶的基準長度 L=2+（d+ d）+ （6.4） = =1511.8 mm 根據(jù)表《V帶的基準長度L》選取帶長為1600 mm。 mm （6.5） 6.4 驗算主動輪上的包角 （6.6） 主動輪上包角合適。 6.5 確定帶的根數(shù) （6.7） 取4根，上式=0.97 kW，=0.11 kW，=0.93，=0.99，系數(shù)的選取。 6.6 計算帶的張緊力和壓軸力 單根帶的張緊力為：=140.9N (6.8) q----單位長度質(zhì)量，A帶取0.1 帶輪軸的壓軸力為： (6.9) 7. V帶輪的設(shè)計 7.1 小V帶輪軸的設(shè)計 選擇軸的材料并確定許用應力：選用45號鋼正火處理，查表《軸的常用材料及其主要力學性能和應用》得強度極限=600MPa，其許用彎曲[]=55MPa。 確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強度估算，取C=110，則d=C=110=15.92 mm 考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5%，則 d=15.92×（1+5%）=16.72 此段軸的直徑和長度應與聯(lián)軸器相符，聯(lián)軸器TL6型彈性圈柱銷聯(lián)軸器，起軸孔直徑為38mm，與軸配合部分長度為60mm，故此段軸的直徑為38mm。 軸的基本數(shù)據(jù)如下 此段軸主要考慮軸上的鍵槽，查表取其數(shù)值為 此段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號為6305，內(nèi)徑為40mm，外徑為90mm，寬度為23mm。 軸的簡圖如下： 圖7.1 軸的簡圖 7.2 大V帶輪軸的設(shè)計 選擇軸的材料并確定許用應力：選用45號鋼正火處理，查表《軸的常用材料及其主要力學性能和應用》得強度極限=600MPa，其許用彎曲[]=55MPa。 確定軸的直徑：按扭轉(zhuǎn)強度估算，取C=110，則 考慮到軸上有鍵槽，將軸的直徑增大5% 則d=22.9×（1+5%）=24.045 mm 此段軸的直徑和長度應與聯(lián)軸器相符，聯(lián)軸器TL5型彈性圈柱銷聯(lián)軸器，起軸孔直徑為25mm，與軸配合部分長度為62mm，故此段軸的直徑為25mm。 軸的基本數(shù)據(jù)如下 此段軸主要考慮軸上的鍵槽，查表取其數(shù)值為 L=52mm 此段軸主要是用于安裝軸承，主要按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定，初選軸承類型為深溝球軸承，型號為6305，內(nèi)徑為25mm，外徑為62mm，寬度為17mm。 軸的簡圖： 圖7.2 軸的示意圖 7.3 小V帶輪的設(shè)計 輪類零件（齒輪、帶輪、鏈輪及蝸輪等）的功能是在軸與軸之間傳遞動力和運動。 V帶輪的材料的選擇主要用鑄鐵HT150或HT200，本機構(gòu)選用HT200，小V帶輪的直徑較小，在這里采用實心式。 輪槽的契角 ，節(jié)寬 ，槽間距 ，基準線上槽深 ，最小槽緣厚度 ，外徑 =105.5 其結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖7.3 V帶小輪 7.4 大V帶輪的設(shè)計 V帶輪的材料的選擇主要用鑄鐵HT150或HT200，本機構(gòu)選用HT200，大V帶輪的直徑大于300mm時，其帶輪結(jié)構(gòu)采用輪輻式，其結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖7.4 V帶大輪示意圖 帶寬： 查表得A帶： f=9 輪槽的契角 ，節(jié)寬，槽間距，基準線上槽深 ，最小槽緣厚度 ，外徑 =320.5。 7.5 V帶的張緊 由于各種材質(zhì)的V帶都不是完全的彈性體，因而V帶在張緊里的作用下，經(jīng)過一定的時間運轉(zhuǎn)后，就會由于塑性變形而松弛，是張緊力減小，傳遞動力的能力降低。因此，帶傳動必須設(shè)計張緊裝置，最常見的有定期張緊和自動張緊兩類。由于本人設(shè)計與選用的V帶的中心距不可調(diào)，因此選用張緊輪裝置，張緊輪放在松邊的內(nèi)側(cè)，是帶只手單向彎曲。同時，放置張緊輪時，使其盡量的靠近大帶輪，以免影響帶在小輪上的包角。張緊輪的輪槽與帶輪相同，且直徑小于小帶輪。 張緊輪定期張緊裝置的示意圖如下 1-小V帶輪 2-大V帶輪 3-V帶 4-張緊輪 5-張緊輪機架 圖7.5 V帶張緊裝置的示意圖 8. 物料箱的選擇 根據(jù)設(shè)計的要求，物料箱兩旁裝有導軌，使得它能夠在有外力作用的時候能夠沿著導軌運動。根據(jù)物料蘋果的型狀大小，設(shè)計得出它的長為150mm，它的寬度為300mm，主要是因為設(shè)計與選用的平帶的帶寬為355mm；由于蘋果的平均直徑為70mm，物料箱中一般放有8個蘋果，物料箱的高度為100mm。 9. 壓緊機構(gòu)的設(shè)計 9.1 壓緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了使壓緊機構(gòu)與刀片的密切配合，在切片的行程里緩慢的壓緊蘋果，并隨時調(diào)整距離，在即將切完時，能夠迅速的松開，以配合供給機構(gòu)的送料，當更換完物料箱之后，又進入壓緊過程，使切片順利。為此，我選擇用電機和齒條的配合來壓緊， 由平帶的速度1m/s和平帶上的刀片數(shù)8把，得出壓緊機構(gòu)以每秒6mm的速度向下運動，當壓緊機構(gòu)向下運動了120mm時，此時，松開手動搖柄，這時機構(gòu)依靠彈簧中的儲能向上彈，等另一物料箱到預定位置后，搖動搖柄，然后又一輪的壓緊行程開始。 壓緊機構(gòu)的機構(gòu)示意圖如下所示 壓料元件1——用彈性較大的材料制成，其底部粘貼一層橡皮，使得它在壓緊的過程中始終能緊密的貼著物料；螺栓2——將壓料元件1和桿6連接起來；擋板3——用螺栓將它固定在基架上；彈簧4——連接壓緊連桿6和擋板3，在壓緊連桿6向下運動，當碰到擋板3的時候，它開始儲能，最后利用彈簧的彈力使壓緊機構(gòu)退出物料箱；保護桿5——它卡在機架中的槽中，使得壓緊機構(gòu)不能做水平方向上的運動，只能上下運動；壓緊連桿6——用于連接和傳遞動力；齒條7——在連桿上加工出來的齒條，通過它與電機的配合運動來傳遞動力。 1-壓料元件 2-螺栓 3-擋板 4-彈簧 5-保護桿 6-壓緊連桿 7-齒條 圖9.1 壓緊機構(gòu)示意圖 9.2 齒輪齒條的設(shè)計 選擇齒輪材料為40，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241286HBS，， 已知壓緊機構(gòu)每秒6mm的速度向下運動，由公式： (9.1) n----齒輪轉(zhuǎn)速 D----齒輪分度圓直徑 V----齒輪線速度 初選D=47.8mm，得n=4 取Z=21 mZ=D=47.8 得=2.27 查表取=2.5 Z----齒輪齒數(shù) m----齒輪模數(shù) 由表得，軟齒面齒輪，不對稱安裝，取齒寬系數(shù)，b= 按齒根彎曲疲勞強度校核 計算公式按式 = (9.2) ----齒形系數(shù) ----應力修正系數(shù) ----重合度系數(shù) 查表得，小齒輪齒形系數(shù)=2.18，齒條的齒形系數(shù)=2.1，小齒輪應力修正系數(shù)=1.8，齒條應力修正系數(shù)=1.89。由表得重合度系數(shù)=0.75。查表得使用系數(shù)，試取動載系數(shù)，按齒輪軸承中間不對稱布置，取，按齒面未硬化，直齒輪，取 (9.3) 按式6-14得彎曲疲勞許用應力 = (9.4) 按表得，查取齒輪材料彎曲疲勞極限應力=300Mpa，=240Mpa。 由表計算彎曲強度計算的壽命系數(shù) ， 由表查取尺寸系數(shù)，=1，由式6-14取=2 彎曲疲勞強度安全系數(shù)由表得 (9.5) 同理的 =414.72Mpa 比較和的大小的到>,所以應該按齒輪校核齒輪彎曲疲勞度 ==97.69Mpa<=414.72 Mpa,彎曲疲勞強度足夠。 (9.6) 根據(jù)壓緊機構(gòu)的工作行程，選定齒條的工作長為200mm，齒條寬度為55mm,分度圓齒厚s=3.14mm，分度圓齒間寬e=3.14mm，齒距為6.28，故齒條上共有32個齒。 9.3 彈簧材料的選定 彈簧在工作中承受變載荷或沖擊載荷，其主要失效形式是疲勞破壞。因此，要求彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，良好的韌性及熱處理性能。同時，價格要便宜，易于購買。在日常生活中，常用的彈簧材料有：碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲、彈簧用不銹鋼絲及銅合金等。近年來，非金屬彈簧材料也有了很大的發(fā)展，如塑料、橡膠等。選擇材料時，主要考慮彈簧的功能，載荷的性質(zhì)，工作持續(xù)時間，介質(zhì)情況等工作條件及其在機械中的重要性等因素。綜合以上考慮，本機構(gòu)中的彈簧材料選用碳素彈簧鋼絲。碳素彈簧鋼絲按用途又分為3級：B級用于低應力彈簧；C級用于中等應力彈簧；D級用于高應力彈簧。由于本機構(gòu)中的彈簧主要用做儲能緩沖等用途，故本機構(gòu)選用B級彈簧。 9.4 彈簧尺寸的計算 表9-1 彈簧的尺寸 名稱與代號 壓縮螺旋彈簧 彈簧絲直徑d 彈簧中徑D 彈簧外徑D 彈簧內(nèi)徑D 彈簧指數(shù)C 工作圈數(shù)z 總?cè)?shù) 自由高度H 節(jié)距p 高徑比 彈簧絲展開長L 10 8 10 9.5 壓縮彈簧的穩(wěn)定性 圓柱螺旋彈簧承壓時，如果彈簧自由高度和中徑比例不當，會喪失穩(wěn)定而無法工作，為了保證壓縮彈簧的穩(wěn)定性，彈簧的高徑比不能太大，設(shè)計時應考慮控制高徑比b值。當彈簧兩端固定時，則應取.b〈5.3；當彈簧一端固定時，另一端自由轉(zhuǎn)動時，就取b〈3.7；當兩端均可自由轉(zhuǎn)動時，應取b〈2.6。 而本機構(gòu)中的b=3.43〈5.3，滿足穩(wěn)定性的要求，故彈簧選取合理。 結(jié)束語 在這段時間內(nèi)，系統(tǒng)的運用了以前所學的知識，在XXXX院長的細致的指導下，我完成了本次畢業(yè)設(shè)計。通過這次設(shè)計，使我對以前所學的知識有了一個更深的感悟，同時也對自己的不足有了新的認識。 我設(shè)計的旋切式蘋果切片機，雖然是針對蘋果而進行的設(shè)計，但也可以用到其它的相關(guān)領(lǐng)域，其主要特點是效率較高。 在設(shè)計的過程中，由于本人的知識和實際經(jīng)驗的缺乏，對實際工作過程的控制不夠，未能達到預期效果。各個部件都有一定的上升空間，加上其它方面的原因，使得本次設(shè)計還有很大的改善空間。 另外，本設(shè)計機構(gòu)的市場價值還沒有通過實際的考驗，由于種種原因，使得本設(shè)計只是停留在設(shè)計階段而不能立即投放市場。 致 謝 在幾個月的努力下，本次畢業(yè)設(shè)計終于順利完成，首先要感謝XXXX院長的耐心指導，他多次詢問設(shè)計進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我更加清楚的了解了自己在學習上那些方面不足，使我對產(chǎn)品設(shè)計有了進一步了解。這次的畢業(yè)設(shè)計，是本人獨立思考、研究及動手能力的一次非常好的鍛煉機會。通過這次設(shè)計，我覺得自己在各個方面的能力都有了很大的提高，在以后的學習和生活中，我將會抓住每一個機會，努力提高自己。 最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學表示衷心的感謝，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我學習的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在這里請接受我最真誠的謝意。 參考文獻 [1] 徐灝.機械設(shè)計手冊第3卷.北京:機械工業(yè)出版社,1992年 21-235 [2] 戈振揚, 余揚. 脫水蜜菠蘿切片方法的研究[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學學報, 1990, (04) [3] 謝中生.國外切片機發(fā)展述評.電子工業(yè)部第45研究所.1996.3 [4] 屠用利. 罐藏果蔬原料處理設(shè)備(三)[J]. 食品工業(yè), 1985, (02) [5] 方大千.電動機速查速算手冊[M] .中國水利水電出版社 ，2004年 99-101 [6] 陳立周等﹒機械設(shè)計(原書第二版) [M] .北京：機械工業(yè)出版社，2002年 68-70 [7] 姜雪鷹,馮小氟. 計算機控制螺旋切片機的設(shè)計[J]. 機械設(shè)計與制造, 1995, (04) [8] 李仕坦. 鮮菇切片機聞世[J]. 食用菌, 2003, (02) [9] 手電動兩用蔬菜切絲切片機[J]. 農(nóng)村新技術(shù), 2010, (20) [10] 王先逵﹒機械制造工藝學[M] . 機械工業(yè)出版社，2006年 26-28 [11] 羅倉學, 楊秀芳, 劉萍. 凍干果蔬脆片制作工藝[J]. 應用科技, 1998, (10) [12] 罐頭工業(yè)手冊(專業(yè)沒備與建廠設(shè)計) 1980 5第五分冊北京：中國輕工業(yè)出版社，1986 [13] 朱海強.QP—320型鮮姜切片機研制[J]. 特色農(nóng)業(yè)化，2009，（3） [14] 梁仁和.QP內(nèi)圓切片機系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn).碩士學位論文,20071001 [15] 張瑋琪．切片機電氣故障的檢修與維護．電子工業(yè)專用設(shè)備．2004(8)：69-71 [16] 羅懷民．微型PLc在切片機中的應用．電子工業(yè)專用設(shè)備．2005(126)：61-63 [17] 王明權(quán)，郭強生，黃克飛．QP-509型自動內(nèi)圓切片機．電子工業(yè)專用設(shè)備1994，23(3) [18] 程玉來. 山楂切片機的研制. 農(nóng)業(yè)工程學報. 1996.3 [19] 董淑炎. 蘋果小食品加工. 農(nóng)產(chǎn)品加工.2011.9 [20] 何天明. 蘋果生產(chǎn)現(xiàn)狀的調(diào)查與思考.農(nóng)墾科技.2011（4） [21] 張國秀. 旋轉(zhuǎn)式切片機的改進及至于試驗材料.安徽農(nóng)業(yè)科學.2010,38（4） [22] 朱海強. QP—320型鮮姜切片機的研制[J]. 農(nóng)機化, 2009, (03) [23] 黃平﹒常用機械零件及機構(gòu)圖冊[M] .上?？茖W技術(shù)出版社，1979 年 20-21 [24] 戈振揚. 菠蘿切片機[J]. 食品與機械, 1990, (04) 21