切菜機說明書

小型切菜機——《機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計》課程設(shè)計說明書學(xué)姓號：100210108名：姜宏同組成員：于培、姜宏、王瓊、魏鵬娜指導(dǎo)教師：千學(xué)明i摘要本作品為廚用電器，主要用于切菜，適用于小餐飲商戶，由小型給的蔬菜。使用時只需開將菜放入，打開電源，合上進(jìn)給開關(guān)，即可自動切菜。機子配備了幾套刀具可將日常蔬菜如土豆，蘿卜，黃瓜等根菜切割成絲，片，條，丁，還可將芹菜，韭菜等葉段切，通過變換刀具可得到不同形狀大小的菜品。機形小，功能多，效率較高。i目錄摘要…………………1一、11．1市場調(diào)研…………………11．2產(chǎn)品功能…………………3二、方案設(shè)計……………………42．1切菜機的原理和應(yīng)用分析………………42．1．1切片運動形式的選擇…………………42．1．2切菜機技術(shù)條件………52．2多功能切菜機方案確定…………………62．2．182．2．2進(jìn)給方案的選擇………92．3．19三、結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………103．1方案一……………………83．2方案二……………………93．2．1方案簡介……………93．2．2工作原理……………103．2．3刀架與刀具…………123．3方案三…………………143.4技術(shù)設(shè)計…………………153.4.1技術(shù)要求………………153.4.2電機的選擇……………153.4.3帶傳動的設(shè)計…………163.4.4齒輪的設(shè)計……………203.4.5軸的設(shè)計…………·…23四、參考文獻(xiàn)……………………28致謝………………301．1市場調(diào)研切菜是日常飲食的一項必要環(huán)節(jié)。居家環(huán)境下，由于需求量小，切菜工作可以手工完成。而對于工作量較大，追求高效率的情況，則需要機器來輔助人們完成這項工作。市面上的切菜機種類繁多，但大都使用離心的原理，使菜品旋轉(zhuǎn)并于一定的力與固定的刀片接觸摩擦致蔬菜被切碎。使用離心原理的缺點是噪音大，機器震動大，而且體積很難壓縮。因此我們小組將題目建立在這一缺點上進(jìn)行研究。21展，人民生活有了很大的改善，日益對食品加工和食品包裝提出了更高的要求。發(fā)展食品工業(yè)的基礎(chǔ)便是食品機械。不斷地研制各種類型的食品機械來促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展，以滿足不斷提高的人民物質(zhì)和文化生活的需要，使人們從繁重的家務(wù)勞動中解放出來，而以更充裕的時間投入到工作中去。因此研制先進(jìn)的食品機械，使食品加工迅速地實現(xiàn)機械化和自動化是社會發(fā)展必然趨勢。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們的飲食習(xí)慣逐步向方便,快捷,營養(yǎng)化發(fā)展，在蔬菜的加工方面出現(xiàn)了凈菜半成品菜，受到廣大人民群眾的歡迎。隨之而來，半成品菜的加工成為難題。雖然中國勞動力低廉，但手工切出的制品不衛(wèi)生，規(guī)格尺寸不均，破損量大，成本相對較高。食品加工機械的動力部分是電動機。它們可以代替人們的手工或者服務(wù)于與此相同的其他輔助性工作。食品加工機械有一個動力部分，一個與其固定在一起或者根據(jù)操作的需要可以拆卸的工作部分與若有此必要的附配件所組成。食品加工機械的種類有很多,可分為:攪拌及揉合設(shè)備,攪合機具,切削器具,切片器具,榨汁機,咖啡機,攪肉機,制糜機,開罐頭機等等。多功能、高生產(chǎn)率的食品切菜機，它代表了食品機械發(fā)展菜市場、果品廠、醬菜廠、廠礦、機關(guān)、學(xué)校、旅店食堂等等。目前，國內(nèi)生產(chǎn)切菜機的廠家不多，現(xiàn)在我國的食品機械行業(yè)的主要機器型號有JY-Q550型多功能切菜機,PQT-580型多功能1200700300MM,外形尺寸：送料槽：長×寬=1000×140MMCHD40型推桿式切菜機QD-DLC2智能型蔬菜切割機；QCJ-Ⅰ型多功能切菜機TW-801A多功能切菜機,機器尺寸：1160（）×530（W1000（H）(mm)機器重量：135KG切割尺寸1-60mm(葉菜部產(chǎn)量：300-100kg/HR電源：220V單相馬力：3/4HP皮帶寬：120mmDQ180ADQ180B多功能切菜機；CHD40型料斗式多功能切菜機；作為EMURA的主力產(chǎn)品,其最新推出的多功能切菜機ECD-202,CHQC-100DI型多功能切菜機規(guī)格470410×620mm符合Q/WHS02-2001技術(shù)條件要求；JW-301/頻率：230-240V/50-60HZ功35W重量：2kg線長:18m尺寸：120342×210(mm)大箱尺寸:445420490(mm)等，模擬手工切菜機為多。這些廠家生產(chǎn)的切菜機的主要不足是功能少和價格高昂，因此設(shè)計多功能的高效率而體積小的多用切菜機是十分必要的。本文介紹了一種可以切蔬菜，加工多種食品的多功能切菜機，而且生產(chǎn)率很高，尤其適合小型的飲食行業(yè)的使用。1．2產(chǎn)品功能本產(chǎn)品面向中小餐飲店面，通過將直線進(jìn)給將蔬菜與旋轉(zhuǎn)的刀具相接觸，從而達(dá)到切削效果。最終被指定容器收集。刀具旋轉(zhuǎn)可手搖可使用電機帶動，體積小，噪音低，成本低廉，節(jié)約人力提高效率。二、方案設(shè)計2．1切菜機的原理和應(yīng)用分析2．1．1切片運動形式的選擇食品機械的特點之一就是工作的執(zhí)行機構(gòu)模擬人手的動作實現(xiàn)模擬人手動作的。目前，國內(nèi)外的切菜機的切片運動形式主要有兩種：（）刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給式；（）刀具作直線往復(fù)運動和物料作直線進(jìn)給式。1．切片功能比較對于刀具回轉(zhuǎn)的刀片：通過設(shè)計出一定刀刃曲線在物料直線進(jìn)給的條件下，刀具不僅對物料具有切的作用而且同時還具有割的作用，因此，是具有模擬人手工切片的動作。從而使刀具對物料的擠壓力小，對物料損傷小，可以保持其水分，且切片形狀規(guī)則，因而切片對于刀具作直線往復(fù)運動，其刀片刃口為一直線，刀具簡單。但刀具對物料擠壓力大，對物料損傷大，水分損失多，切片質(zhì)量差。2．實現(xiàn)刀具運動的機構(gòu)比較損，機器壽命長。而言機構(gòu)較復(fù)雜、有沖擊、振動大、傳動元件易磨損，機器壽命低。3．生產(chǎn)率比較刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給式，由于無沖擊、振動小，可以高速切片，因而生產(chǎn)率高。大，切片速度提高受到限制，所以生產(chǎn)率低。由于上面分析比較可以得出如下結(jié)論：刀具作回轉(zhuǎn)運動切片時，切片質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，切形多樣化（可通過不同種類的圓盤刀具來片運動形式。2．1．2切菜機技術(shù)條件1．設(shè)計、制造技術(shù)要求()切菜機應(yīng)把傳動部件與切制菜料的工作部分嚴(yán)格隔開。()應(yīng)有安全裝置和措施。()手動進(jìn)料應(yīng)有限位措施，并與機動進(jìn)料間應(yīng)有互鎖裝置。()旋轉(zhuǎn)刀具及旋轉(zhuǎn)撥盤與設(shè)有鉸鏈構(gòu)件的防護罩間必須有互鎖裝置。2．性能要求：()成型菜料應(yīng)形狀規(guī)整，均勻，穩(wěn)定。()切制成型菜料應(yīng)表面平整，棱角清晰，被切割表面不得有明顯的撕裂纖維痕跡。()在進(jìn)料，切割，出料的過程中，菜料應(yīng)順利通暢，不得有諸塞現(xiàn)象。()整機應(yīng)運動平穩(wěn)，不允許有異常音響，發(fā)熱，沖擊，卡死，漏油等現(xiàn)象。2．2多功能切菜機方案確定2．2．1刀具方案選擇經(jīng)過初步的原理討論分析，我們提出了兩種不同的刀具方案，一種為裝在圓桶刀架上的弧形刀片，如圖另一種為盤形刀片上圖分別為葉菜部-切絲刀盤、根菜部切丁刀盤。由于盤形刀片刀片面積利用率低，圓盤體積過大，且不易實現(xiàn)直線進(jìn)給，導(dǎo)致效率無法提高，我們更加傾向于弧形刀片方案。2．2．2進(jìn)給方案的選擇常用的進(jìn)給方案是直線進(jìn)給和離心進(jìn)給。離心進(jìn)給為市面上常見的切菜機所采用的進(jìn)給方式，使菜品旋轉(zhuǎn)并于一定的力與固定的刀片接觸摩擦致蔬菜被切碎。使用離心原理的缺點是噪音大，機器震動大，而且體積很難壓縮。我們提出了兩個直線進(jìn)給的方案，分別是：(1)依靠彈簧彈力來推動蔬菜不斷向切削刀刃移動(2)理類似于普通車床的進(jìn)給方式，優(yōu)點在于可以較好的調(diào)整速度控制進(jìn)給量，改變切削尺寸。2．3．1控制方案的選擇用電路控制電機，實現(xiàn)變速和切換進(jìn)給方向。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計3．1方案一下圖所示：使蔬菜源源不斷的進(jìn)入刀架，將放入的菜一次完成切削。3．2方案二方案二作為主要方案，采用了弧形刀片和創(chuàng)新的絲杠傳動裝置，是方案一的改良與完善。3．2．1方案簡介推板、絲杠、齒輪系組等組成。①絲杠②切換鈕③齒輪系④外殼體⑤電機底座⑥刀架⑦弧形刀具3．2．2工作原理機構(gòu)工作原理圖通過絲杠轉(zhuǎn)動，使推板推動蔬菜向前進(jìn)給，當(dāng)推板推動至距離環(huán)形刀架距離最近的極限位置時，即可撥動“切換鈕”使絲杠反向轉(zhuǎn)動，推板即可回復(fù)至圖示原始位置，再次向進(jìn)菜口3．2．3刀架與刀具線性陣列的鋒利刀面可以將塊狀根莖蔬菜切成條狀，有序地從刀具的背面排出至圓筒形刀架中心處，從縫隙處排出至收集容器內(nèi)。到刀具的清洗以及更換。更換刀具后可以有更多的切削尺寸選擇。我們設(shè)計了箱體用來保護齒輪系，外部的切換鈕可以切換內(nèi)部齒輪系的嚙合方式，改變輸出的轉(zhuǎn)動方向。齒輪系與絲杠通過錐齒輪嚙合傳動，絲杠帶動推板運動。高速旋轉(zhuǎn)的絲杠通過軸承固定在外殼體上。3．3方案三方案三采用了水平放置的削完成后通過下方的容器收集，由傳送帶送出。①外殼②蓋子③馬達(dá)④傳送帶⑤盤形刀片3.4多功能切菜機技術(shù)要求本設(shè)計的各種技術(shù)參數(shù)如下：1.電機額定功率：小于1kW。2.外形尺寸：小于1300700×1100mm。33.切片厚度調(diào)整范圍：1-30mm可調(diào)。4.生產(chǎn)率：30-500kg/h5.可切物料的種類：根、莖、葉類蔬菜、水果、腌制食品、熟制食品、魚類、海帶類、中草藥等。6.物料的形狀：片、條、絲、塊、段、丁等。3.4.2電動機的選擇本設(shè)計選擇電動機型號為Y802-4；額定功率：0.75kW額定轉(zhuǎn)速：1390r/min最大轉(zhuǎn)矩：5.8N·m3.4.3帶傳動的設(shè)計計算一、帶一的計算1.確定計算功率PcaPcaKP1.10.3kWA載荷變動由[1]帶傳動工作情況系數(shù)表查得K1.1A2.選擇帶型根據(jù)計算功率kW，小帶輪轉(zhuǎn)速因此選擇Z型窄V帶。r/minn140013.確定帶輪基準(zhǔn)直徑。）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d71mmd1)驗算帶的速度vdnd1171v15.2ms在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度。依據(jù)帶傳動帶幾何關(guān)系，計算所需帶的基準(zhǔn)長度Ld(dd)(3557450022L2a(dd)2500(3551709.5d2d124a2d00d1d20mm依據(jù)[1]基準(zhǔn)長度系列，選擇帶長為1700mm。4.驗算主動輪上的包角。57.3(dd)1d2d15.確定帶的根數(shù)。KPPcaZAPr(PP)KK00L(3.1)式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得長度系數(shù)依據(jù)[1]查得K0.91KK1.18LL單根V帶的基本額定功率查[2]得=0.294kWP0P0查[2]得=0.03kWpp001.10.3(0.2940.911.18根Z1故取1根Z型窄V帶。6.確定帶得預(yù)緊力。F0(2.5K)Pca0.330.915.2(2.5（F）5000minqv5000.15.258.14KZv2211N8.計算帶傳動作用在軸上的力。147.454N115.34F2sin2158.14sin22P0結(jié)論：選擇Z型窄V帶，兩個可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為，兩可調(diào)帶輪之間的中心距為，帶長1700mm71和355mm二、帶二的計算1.確定計算功率PcaPcaKP1.10.40.44kWA載荷變動由[1]帶傳動工作情況系數(shù)表查得K1.1A2.選擇帶型根據(jù)計算功率kW，小帶輪轉(zhuǎn)速r/minn14001因此選擇Z型窄V帶。3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑。）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d71mmd1)驗算帶的速度vdnd1171v15.2ms在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度。依據(jù)帶傳動帶幾何關(guān)系，計算所需帶的基準(zhǔn)長度Ld(dd)422L2a(dd)21769.54d2d124a2d00d1d20mm依據(jù)[1]基準(zhǔn)長度系列，選擇帶長為1800mm。4.驗算主動輪上的包角。57.3(dd)1d2d15.確定帶的根數(shù)。KPPcaZAPr(PP)KK00L(3.1)式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得K0.95長度系數(shù)依據(jù)[1]查得KK1.18LL單根V帶的基本額定功率查[2]得=0.294kWP0P0查[2]得=0.03kWpp001.10.4(0.2940.951.18根Z1故取1根Z型窄V帶。6.確定帶得預(yù)緊力。F0(2.5K)Pca0.33(2.5（F）6150minqv6150.15.287.61KZv220.9255.211N8.計算帶傳動作用在軸上的力。160.527F2sin2187.61sin173.18N22P0結(jié)論：選擇Z型窄V帶，兩個可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為1800mm71和280mm3.4.4齒輪的設(shè)計計算1.選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級4540，調(diào)質(zhì)并表面淬火，HRC4045用7Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=482.按齒面接觸強度設(shè)計1、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值()小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：P0.4N·mm1.0614T6161n1()初選，則。zziz2121(查[2]由材料硬度選擇齒寬系數(shù)。d(4)由表查得材料的彈性影響系數(shù)Z189.8MPa12。E（5）由圖按齒面硬度差得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限600MPa550MPaHmin1Hmin2（6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nn410811h2.592108N1.29610822(7)接觸疲勞壽命系數(shù)K1K1.1HN1HN2(8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則有：KHN11600600SH1K550MPa2SH22、計算1）試算小齒輪直徑，代入中較小的值：dtH11.31.0613189.8KTu1Z4dt(u[])2()2t13312dHmm經(jīng)查表，取d40mm1（2）計算圓周速度vdn11v0.753ms(3)計算齒寬bmmbd14040d1b(4)計算齒寬與齒高之比hdz4024模數(shù)mmm1.671t1齒高mmh2.25m3.75tbh(5)計算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.753m/s,7級精度，由圖查得動載系數(shù)K1.05；V直齒輪，；KK1FH由表查得使用系數(shù)；K1A由表用差值法查得7級精度、小齒輪相對支撐對稱布置時；K1.309Hb由=10.67，查圖得；故載荷系數(shù)K1.309K1.25FhHKKKKK11HHAV3.按齒根彎曲強度設(shè)計2YY(彎曲強度設(shè)計公式為m)1[]3z2Fd11、確定公式中的各計算數(shù)值（1）由圖查得小齒輪彎曲疲勞強度極限；大齒輪500MPaFE1彎曲疲勞強度極限380MPaFE2（2）由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)KKFN10.88FN2（3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,KFN10.851.4[]F1303.57a238.86aFE1SK20.881.42[]SF2(4)計算載荷系數(shù)KKKKKK11FFAV(5)查取齒形系數(shù)由表查得YY2.332a1Fa2(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得YY1.692a1Sa2(7)計算大、小齒輪的YY,并加以比較FaSa]F2.651.58303.57YY0.01379a11]F12.3321.692238.86YY0.0165Fa2Sa2]F22、設(shè)計計算21.31251.0611041242m0.01650.9273根據(jù)模數(shù)系列查得m應(yīng)取1；d小齒輪齒數(shù)zm111大齒輪齒數(shù)ziz24080214.幾何尺寸計算1、計算分度圓直徑dzm14040mm；dzm18080mm；11222、計算中心距ddmma12223、計算齒輪寬mmbd14040d1a=60mm寬；mm，b1b2分度圓,mm。d80d123.4.5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1.軸徑的初步估算由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩的作用時，其強度條件為：P9.55106Pnmm3.7）dA330.2n0:—軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（—軸傳遞的功率（kWn—軸的轉(zhuǎn)速（—許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（C—由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)；d—軸的直徑（查[2]得C的值為106。由公式（3.7）得：mm14.6d11231802.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計在軸的基本直徑定下以后，要進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，定出軸的各部分的形狀和尺寸。根據(jù)多功能切菜機的設(shè)計要求和前面的總體分析，軸的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。3.軸的受力分析（見圖3.3）（）由齒輪的計算可知：21103T2切向力1200NF1d35t1徑向力FFtan20Nrt軸承總的支承反力為：N436.76NNN2222tr圖3.2軸結(jié)構(gòu)圖和軸受力分析圖4.軸的強度校核已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險截面（即彎矩和扭理論，計算應(yīng)力22ca是對稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計算應(yīng)力為（）422ca由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，所以=0.6。則軸