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萝卜切丝机的设计

前言

蔬菜是人体所必需的一种食品，而且食用方法多样。所以要把蔬菜加工成各种形状（如：条状、片状等等），单单靠人工来完成既费时、费力而且也不好加工。随着人类社会的不断进步，生产力和人类生活水平的提高，现代家庭的生活节奏也不断加快。以往传统的一些厨房用具已不能满足人们的要求，厨房用具的自动化、多功能化已是大势所趋。切菜机的问世，给人们的生产、生活带来了巨大的便利，它不仅提高了人们的生活质量，而且也大大提高了生产效率。目前，多功能切菜机多为价格昂贵的大型设备，不适用于农民个体生产及小型工厂的食品加工；为克服这种缺点，我查阅了大量相关的文献资料，通过对各种小型切菜机性能的分析及比较，经过理论计算及校核，设计了一种小型多功能切菜机。该机主要由进料斗、下料斗、切削刀及刀盘、及动力源――电动机组成，工作原理主要是利用根茎类蔬菜的自由落体实现进料，通过切削刀旋转将下料斗中的蔬菜进行切片或切丝，最后成品由出料口出料。该机将原有的多功能切菜机进行了优化设计，实现了能够连续进料和出料，片厚度、丝粗细可调的功能，具有生产率高、功耗低、安全可靠、加工质量好等优点。通过使用AutoCAD软件对该机械进行装配制图及其相关零部件的制图，设计该机械的制造尺寸非常明确。

当然，此项设计还存在着许多不完善的地方。相信随着科技的发展，切菜机会有更好的机型出现，使用更加方便。

前言 0

1.绪论 (2)

1.1选题的目的和意义 (2)

1.2国内现状 (2)

1.3方案的确定 (2)

2.设计方案的选择 (2)

2.1整机的结构设计 (2)

2.2萝卜切丝机的工作 (3)

3.动力机构的设计及选择——电动机的选择 (4)

3.1参数选择的依据 (4)

3.2电动机的选择 (4)

4.主要工作部件的设计计算 (6)

4.1带轮传动的计算： (6)

4.1.1带的选择 (6)

4.1.2求大小带轮基准直径 (6)

4.1.3验算带速 (6)

和中心距A (7)

4.1.4求V带基准长度L

4.1.5验算小带轮包角 (7)

4.1.6求作用在带轮轴上的压力 (7)

4.1.7带轮结构设计 (7)

4.2机体的设计 (9)

4.2.1机架及机体壁的设计 (9)

4.2.2进料斗及下料斗的设计 (9)

4.3切刀部分的设计 (10)

4.3.1切片刀的设计 (10)

4.3.2纵向小割刀的设计 (11)

4.3.3刀盘部分的设计 (12)

4.3.4刀盘套筒的设计 (13)

4.4轴的设计及校核 (13)

4.4.1轴的设计 (13)

4.4.2轴的校核 (14)

5 .设计总结 (17)

致谢 (19)

参考文献 (20)

1.绪论

1.1选题的目的和意义

本课题是有老师经考察通过毕业设计的形式下达给我的。主要源于现代人生活节奏快，讲求效率。萝卜、土豆是人们常吃的蔬菜，农贸市场上一年四季都有出售。年销量十分大。手工切土豆丝、萝卜丝耗时费工，特别是在食堂、饭店、酒店等场所蔬菜的切丝更是一个很大的难题。因此如果有这样一台切丝机无疑回给人们带来很大的方便。其次，酱制品行业改切腌制菜坯也需要一种对乳坯大头菜、萝卜等进行切片、切丝、切条加工的设备。再者，近两年脱水蔬菜在国际国内市场上极为畅销，因而许多地方的乡镇企业兴起了脱水蔬菜加工热，脱水蔬菜的生产规模不断扩大。但也遇到了一些难题，其中一个最关键的问题就是缺乏适合加工当地特种蔬菜的高效切菜机。因此，蔬菜加工机械是很有前景的。

1.2国内现状

土豆切丝机目前市场上也有销售[1]。它适应的范围比较小，主要适合于小块茎土豆的切丝，对块头的大小要求比较苛刻。对于有些块头较大的萝卜或块头较小洋葱就不大适合。另外就是大型的甜菜切丝机，但它是针对于加工生产的[2]。

因此，一台方便普遍适用的蔬菜切丝机的问世无疑会给人们的生活带来很大的方便，也会推动食品加工工业的发展。

1.3方案的确定

设计就是着眼于这种现状，设计一台萝卜切丝，在满足大个头的萝卜切丝，切片的同时，也适合于各种块茎类蔬菜的切削。如胡萝卜、土豆、黄瓜、地瓜、榨菜等的切片、切丝等。要对蔬菜个头的大小无特殊要求，可方便的调整调整萝卜丝的粗细。切出的土豆丝粗细均匀，口感同手工切的一样，同时保证干净卫生。

另一方面就是要使用方便。首先就是电源，选用220伏照明电为动力。另外就是操作方便，一人即可操作[3]。

要满足普遍适应性，就要在进料斗那地方下功夫。在满足切削压力的同时，保持合适的间隙。切削采用锋利的切割刀，高速切削，就能使切出的萝卜丝、萝卜片表面细致光滑，赶上人工的口感。还可以比人工切的粗细更均匀。

重点研究的问题就是切丝运动方案的选择，及切丝粗细可调的实现。运动方案一是考虑往复式，这一点可用曲柄连杆机构来实现［4］。方案二是考虑旋转式，使刀及刀盘绕轴旋转即可实现［5］。关于切片薄厚可调，切丝粗细可调，由于准备采用切片刀和纵向割刀相互配合。通过调整切片刀与刀盘的间隙可实现切片薄厚的调节；通过切片刀的调节和纵向割刀不同型号的更换来实现切丝不同粗细的调节。

2.设计方案的选择

2.1整机的结构设计

首先是切刀方案的选择，原先是考虑的两个刀片进行切削，一个刀片先将萝卜切成片，萝卜片在重力作用下滑落下一个切刀处，由下一个切刀切成丝。而它们的运动全为往复式，用曲柄连杆机构或凸轮去实现。后经老师指导，说这样的方案是不好实现的，尤其是在第二步操作进行切丝时，萝卜片的进给是一个比较难于解决的问题；还有就是这样的方案，生产率不高，效率低，机构也复杂。

后来受人们生活中檫丝的檫菜板的造型和蔬菜的运动的启发，决定采用檫板往复式运动来进行切丝。又查阅资料，查到甜菜切丝的方案，决定采用切片刀和纵向割刀配合的方式切丝。如此只需将纵向割刀卸下就可切片［6］。

此后又是运动方案的改变，这也是在我不断的思考和学习过程中改变的。因为往复式仍然存在效率低的问题，然后就是这样的机械制成之后震动也比较大。应该采用连续运转的方式。结合甜菜切丝机，选用圆盘式了。

而后又是萝卜丝粗细的调节遇到了难题，其实调节并不难实现，关键是要操作方便。也存在切刀和下料斗壁间隙的问题，这也很是个问题，这是保证萝卜切削切削的最后部分能否完成切削的关键问题[7]。通过更换纵向割刀当然能够实现，但必要时候还是要调节切片刀的。如果在刀盘上通过螺钉进行刀片的调节，刀盘与轴位置固定，则保证间隙就需要调整下料斗壁与刀盘之间的间隙，也不是很方便，两个地方都要调节。

最后决定将切片刀与轴位置固定。调整刀盘在轴上的位置来实现切片的薄厚，这也是切丝粗细改变的关键之一。

整机的结构如图

图２－１整机的结构

1.大带轮

2.圆螺母

3.机体壁

4.机架

5.轴承端盖

6.轴承

7.轴承座

8.主轴

9.进料斗10.下料斗11.切片刀12.刀盘13.弹簧14.调整螺母16.角钢机架17.纵向小割刀18.电动机19.V带20.小带轮

2.2萝卜切丝机的工作

如图1，主轴即刀盘轴为横向，动力由电动机经带传动，通过电动机功率和转速的选择使获得一定的转矩和转速。切刀由主轴带动进行蔬菜切削。萝卜经进料斗滑入下料斗，由其自身重力和下料斗楔形壁的压力下，使萝卜紧贴刀盘，切片刀和刀盘同步旋转，由于切片刀与刀盘之间存在间隙，切片刀将萝卜片切下，在离心力和自身重力的作用下，从刀盘孔甩出。此间隙即萝卜片的厚度，通过调整刀盘定位处的滚花调整螺母，在弹簧力的作用下就可改变刀盘同切刀之间的间隙，从而调节切出的萝卜片的薄厚。如图2

图2－2 切丝系统

1.主轴

2.切片刀

3.刀盘

4.弹簧

5.调整螺母

6.纵向小割刀

切丝时，将纵向割刀卡在刀盘的孔中，即可方便的切丝。纵向割刀采用标准设计，卡刀方便，制造出小刀片之间间隙不同的规格的型号。通过换刀，同时又可调整切片刀与刀盘间的间隙，就可方便的调整切出的萝卜丝的粗细。此即萝卜切丝机的工作原理。由于下料斗采用楔形结构，不但保证了切削时的压力。而且能适应物料大小的不同。因此此台机子的设计虽说课题是萝卜切丝机，但设计是着眼于于所有需要切片和切丝的蔬菜，例如胡萝卜、土豆、黄瓜、地瓜、榨菜、茄子等。

3.动力机构的设计及选择——电动机的选择

3.1参数选择的依据

根据现有蔬菜切削的工作原理，结合查阅资料确定了蔬菜切丝机的结构与传动方案，根据蔬菜的特性，对切丝机机工作时的切削力进行了分析推导，得出了削片时切削力的计算公式，为计算切丝片时所需的功率提供了理论依据，也为结构有限元分析提供了力学模型。

建立结构草图[8]，运用以参数化特征思想为基础的CAD软件对蔬菜切丝机进行设计，并求解出刀及刀盘在一定转速时消耗的功率，从而求出整个蔬菜切丝机消耗的功率，根据计算功率选择电机。

3.2电动机的选择

经查阅手册及相关资料，只要刀盘轴转矩满足T〉5N·m，即可满足一般蔬菜的切削。由于刀

盘太快了反而不好，不能保证质量[9]，初步拟定转速450r/min ，取转矩T=15 N ·m

9550'n p T = ，（3－1）

W kW T p 707707.09550

'===

（3－2）由于功率不大，为了使用方便，选用单相电动机，额定电压是220V 的。

查阅机械课程设计手册175页，可选用小功率异步电动机YC 系列。该系列的特点是单相电容起动，起动力矩大，起动电流小，适用于满载起动的机械。这样在进行蔬菜切削时完全可以将蔬菜放进料斗以后在开动机器。