多功能切菜机设计

摘要

蔬菜是人体必需的一种营养成分，食用的方式更是多种多样。因此把蔬菜加工成各种形状，如条状、片状等样式，单靠人工来完成既费时费力又不好加工。目前，多功能切菜机大多数都是价格比较昂贵的大型设备，不适合农民、个体、小型工厂的食品加工和生产。为了克服这样的缺点，本次设计在查阅了大量相关材料的基础上，进行多功能切菜机的设计，经过各种理论计算、校核，设计了一种小型多功能切菜机。主要由进料斗、下料斗、切削刀、刀盘及电动机组成，其工作的原理是利用根茎类蔬菜的重力作用实现进料，通过切削刀旋转将下料斗中的蔬菜切成片状或丝状，最后成品从出料口出来。实现了能够连续进料和出料，可调节形状、大小尺寸，具有生产效率高、功耗低、加工质量好等多个优点。 本次的设计就是多功能切菜机的设计，通过对多功能切菜机进行结构设计，以及其中的标准件进行选型设计，大大提高了它的稳定性。相信此次设计的多功能切菜机的出现将会大大提高食品菜肴的自动化程度和质量，为食品工业的生产以及人民生活水平的提高能够带来显著的进步，同时也在一定的程度上推进了机械工业的持续发展。

关键词：机械产品；多功能切菜机；制造；主题

II

Abstract

Vegetables are a kind of food that the human body needs, and it is a variety of methods. So to the processing of vegetables into a variety of shapes, such as bars, sheets, etc.a manual to complete the process is time-consuming, laborious and not good processing. At present, machine for large expensive equipment, does not apply to individual farmers production and small factories in the food processing; in order to overcome the disadvantages, this design in access to a large number of relevant references based on, shredder machine design, through theoretical calculation and checking, design a small multifunctional cutting machine. The machine is mainly composed of a feed hopper, the hopper, cutting knife, cutter and the motor composition and its working principle is the free fall of the root vegetables can feed, through the cutting knife rotating the hopper in the vegetable slicing and shredding and finally finished by the material discharging mouth.

Realize the continuous feeding and discharging, film thickness, wire thickness adjustable function, with high productivity, low power consumption, safe and reliable, good processing quality, etc..In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor.

Keywords：Driving roller ;Crankshaft;Processing craft

III

目 录

摘要 .............................................................. I Abstract ......................................................... II 1引言 ............................................................ 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 ............................... 1 1.2 多功能切菜机的发展现状 ..................................... 2 1.3 本课题研究的内容 ........................................... 5 2多功能切菜机总体结构的设计 ...................................... 7 2.1 多功能切菜机的总体方案图的确定 ............................. 8 2.2 多动能切菜机的工作原理 ..................................... 9 2.3 机械传动部分的设计计算 .................................... 11 2.3.1 V带传动的设计计算 ..................................... 13 2.3.2 传动轴的设计计算 ...................................... 15 2.3.3 直线轴承的设计计算 .................................... 17 3多功能切菜机中主要零件的三维建模 ............................... 19 3.1切刀的三维建模 ............................................. 21 3.2 电机的三维建模 ............................................ 22 3.3飞轮盘的三维建模 ........................................... 23 3.4多功能切菜机的三维建模 ..................................... 24 结论 ............................................................. 25 致谢 ............................................................. 26 参考文献 ......................................................... 27

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1 引言

1.1 课题的来源与研究的目的和意义

机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。

随着时间的推移和时代的进步，国内多动能切菜机的发展越来越快，其自动化程度以及通用性能与发达资本主义国家相比同样有显著的提高，特别是在切菜质量和效率方面，明显缩小了技术上面的差距，从而反应出了中国机械工业的发展状况以及现状。传统的机械式的多功能切菜机已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的多功能切菜机来满足市场需求，因此浙江金明乐公司加大人力开发出了五个规格十种类型的多功能切菜机，然而我国所需的多功能切菜机全部依赖进口，这使得国产机械人配备多功能切菜机后，成本增加很大，而装备自行开发生产多功能切菜机，其成本提高不大，说明多功能切菜机的市场前景令人乐观。目前国外各个西方资本主义国家都在加大力度研发新型的多功能多功能切菜机。我国从上世纪九十年代开始生产多功能切菜机，于上世纪九十年代就自行设计制造出不同功能和形式的多功能切菜机之后，为了适应玉米加工厂家的需要，2011年又制造了基于单片机的多功能切菜机。并且经过实际应用，该圆盘式多功能切菜机已经得到了越来越广泛的应用，逐渐迈出了国内的市场，在资本主义国家已经得到了普遍的应用和发展，并且获得了越来越广阔的市场前景和利润价值。

机械工业的发展是一个漫长且持续的过程，需要几代人、几十代人的不懈努力，才能带动它的发展，其中设计人员的综合能力至关重要，需要懂实际，会设计计算等等多方面的条件，才能在彼此共同的努力下开发出完善的多功能切菜

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机，相信此次设计的多功能切菜机的出现将会大大提高食品菜肴的自动化程度和质量，为食品工业的生产以及人民生活水平的提高能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。

1.2 多功能切菜机的发展现状

蔬菜是一种人体所需的重要食品，它的食用方法也多种多样。这样就需要把蔬菜加工成各种形状。手工完成费时费力而且不好处理。目前，切菜机大型设备昂贵，并不适用于个体农户生产和食品加工的小厂。为了克服这种缺点，就需要查阅机械设计相关文献，通过理论上的计算和检查，设计了一个小型的多功能切菜机。机器主要由进料斗，落料斗，切割刀，切割器和马达组合物和它的工作原理是根蔬菜的自由落体可以喂，通过切割刀的旋转料斗在蔬菜切片和粉碎和最后由排料口完成。实现持续进料和落料，薄厚、形状均可调节，具有生产率高，低功耗，安全可靠，加工质量良好等。

其他国家的切菜机技术在六十年代就已经出现，七十年代时基本发展成熟，到了八十年代中期，绝大多数切菜机可以加工直径在12.5cm以上的蔬菜，例如迈尔-布格耶斯公司生产的卧式内圆切菜机，切割蔬菜直径最大可以达30.48cm。八十年代中后期的，切菜切割技术达到相对鼎盛的时期。一些著名的切菜机厂家在那时诞生。发展到现在，就切菜机的功能而言，已经相当齐全，而且复合化，切菜的方式也多种多样。

直到20世纪70年代，已经研制成功。在80年代中期，大部分的切割机都可以加工125毫米以上的蔬菜，如瑞士迈尔直径 - 布格杰斯公司的水平圆切割机，切菜直径达到304.8毫米。于是诞生了世界上一些著名的切割机制造商，如瑞士的梅尔 - 汉堡股份公司，该公司的TS系列的机器，Ltd.of日本TokyoSemitsu TSK（几个）机系列。发展到现在，切割机的功能。这是相当完整，复合，也降低了各不相同。

我国的切菜机技术最早出现七十年代的初期，目前切割机在我国有以下几种：

（1）往复直线切割机。其结构简单，而且生产效率不高。因此它是适用于低效率和低效率的情况。其具体产品图如下图1所示：

2

选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献[1]表15?1可知，???1??60MPa。因此，?ca????1?，故安全。 （7）精确校核轴的疲劳强度 ①判断危险截面

根据应力集中对轴的疲劳强度的影响，截面IV和V所引起的应力集中为最严重的，V受的弯矩较大。从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左侧

抗弯截面系数 W?0.1d3?0.1?1403?274400mm3 抗扭截面系数 WT?0.2d3?0.2?1403?548800mm3 截面V左侧的弯矩M为 M?676785.153?705?626570.628Mpa 761.5截面V上的扭矩T为 T1?3200000MPa 截面上的弯曲应 ?b?M626570.628??2.28Mpa W274400 截面上的扭转切应力?T?T13200000??5.83MPa WT548800轴的材料选为45钢，并做调质处理。?B?640MPa，??1?275MPa，

??1?155MPa。 用插入法求出

轴按精车加工，可得其表面质量系数为： ??????0.84 轴未经表面强化处理，?q?1 固得综合系数为

k????2.8，

k????0.8?2.8?2.24

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K???k??1?1?2.8?10.84?1?2.99 ??? Kk??11?????1?2.24??1???0.842.43 可知，碳钢的特性系数

???0.1~0.2 取???0.1 ???0.05~0.1 取???0.05 所以轴在截面V左侧的安全系数为 S????1K?275?40.34

??b????m2.99?2.28?0.1?0 S?????1K?275?19??a????m2.43?5.832?0.05?5.83.02

2S40.34?19.02ca?S?S?S2??S2??40.342?19.022?17.22?S?1.5

根据计算可得，该轴在截面V左侧的强度够。 ③截面V右侧

抗弯截面系数 W?0.1d3?0.1?1303?219700mm3 抗扭截面系数 WT?0.2d3?0.2?1303?439400mm3 截面V左侧的弯矩M为

M?676785.153?705761.5?626570.628MPa 截面V上的扭矩T为 T?3200000MPa 截面上的弯曲应力 ?Mb?W?626570.628219700?2.85MPa 截面上的扭转切应力 ?T1T?W?3200000439400?7.28MPa T由于轴肩在截面上而形成的理论应力集中系数??及??取：rd?3130?0.023，Dd?140130?1.08， ???2.05，???1.3

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因

轴的材料的敏感系数为

q??0.83，q??0.87

因此效应力集中系数按文献[1，附3?4]为

k??1?q?(???1)?1?0.83?(2.05?1)?1.87 k??1?q?(???1)?1?0.87?(1.3?1)?1.26 轴的截面形状系数为???0.58

轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为???0.76 综合系数为 K??k?????1???1?1.871??1?3.41 0.580.84 K??k?1?????1?1.261??1?1.84 0.760.84所以轴在截面V左侧的安全系数为 S?? S?????1275??28.29

K??a????m3.41?2.85?0.1?0??1275??24.96

5.835.83K??a????m1.84??0.05?22 Sca?S?S?S??S?22?28.29?24.9628.29?24.9622?18.72?S?1.5

通过计算可得该轴截面V左侧的强度够。

2.3.3直线轴承的设计计算

通过切刀上下运行，为了要保证平稳，需要有导向装置，这里就需要设计导向光杆和直线轴承配合整个切菜装置。 1直线轴承的选择

用于测试的POM工程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。 硬度：硬度系数FH HRC58的硬度，hrc52-58，FH = 0.6-1.0 FH = 1。

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FT的温度系数：工作温度小于100C，FT = 1，温度100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。 接触系数FC：

每根轴装一套轴承，FC=1.0 每根轴装二套轴承，FC=0.81 每根轴装三套轴承，FC=0.72 每根轴装四套轴承，FC=0.66 载荷系数FW：

速度小于15米/分钟，没有冲击、振动，FW = 1.0-1.5； 小于60米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.5~2.0；

大于60米/分钟的速度，可能有更大的冲击，振动，FW = 2.0～5.0。

时间是生命的LH =（10000×1）/ 2 * L（S * N1 * 60）（单位：小时小时）L：长度寿命 (万米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分钟往复次数

已知行程L=0.2米，每分钟往复次数n1=20，微小冲击，轴承工作载荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，工作温度60oC，期望寿命Lh=5000小时，根据这些条件选择轴承的型号。 按以上工作条件：

FH?1.0,FT?1.0,FC?0.81运行速度V=1?0.2?10=2m/min，属于一般冲击，选取FW=2.0

根据本次载荷重量为2000N，我们选用两个导向光杆加上丝杆螺母，这样滑动轴承的所受负载就平均分配，上下六个滑动轴承分别连接底板和连接上固定圆盘，两边轴承座为固定式的，中间六个可以随着丝杆螺母一起上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。本次设计中所选择的滑动轴承为带法兰形状的。

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3 多功能切菜机中主要零件的三维建模

3.1切刀的三维建模

3.2 电机的三维建模

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3.3飞轮盘的三维建模

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3.4多功能切菜机的三维建模

结 论

本次毕业设计的题目是多功能切菜机的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于多功能切菜机的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是多功能切菜机的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。

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致 谢

感谢因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，在学习上有问必答，在生活上也给了很多帮助，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类多功能切菜机的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。

参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dfm7.html