切片機(jī)設(shè)計(jì)說明書

PAGEPAGE19切片機(jī)設(shè)計(jì)說明書2009年8月目錄TOC\o"1-1"\h\z\u引言 2一、已知參數(shù)及性能指標(biāo) 2二、切片機(jī)整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4三、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4四、主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動設(shè)計(jì) 13五、刀體與壓緊部分的設(shè)計(jì) 15六、電氣部分設(shè)計(jì)說明書 16七、其它 20引言隨著機(jī)械化與電氣化的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)與生活節(jié)奏的加快，越來越需要及時有效的提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，以及在不同的銷售季節(jié)對生產(chǎn)綱領(lǐng)進(jìn)行迅速的調(diào)整。在食品生產(chǎn)加工企業(yè)同樣有這種需求。從食品的原材料進(jìn)入生產(chǎn)開始，就應(yīng)該對每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測。食品是容易變質(zhì)的物品，不能把生產(chǎn)節(jié)奏搭配好有可能造成很大的浪費(fèi)。因此，有了如下切片機(jī)的設(shè)計(jì)，可以對糕體等類別的食品進(jìn)行迅速的機(jī)械化加工，把人力勞動降低的比較低的程度。通過切片機(jī)的工作，可以實(shí)現(xiàn)對糕體切削，使得重量和體積維持在一個比較小的波動區(qū)間之內(nèi)。一臺機(jī)器通常由原動機(jī)、傳動裝置、工作裝置和控制裝置組成，切片機(jī)同樣如此。對于切片機(jī)來說，原動機(jī)和工作裝置主要是作為選取，傳動裝置用來傳遞原動機(jī)的運(yùn)動和動力、變換其運(yùn)動形式以及滿足工作裝置的需要。滿足工作裝置的需要是擬定傳動方案的基本要求。因?yàn)閹鲃釉趥鬟f相同的扭矩是，結(jié)構(gòu)尺寸較大，所以能平穩(wěn)傳遞，緩沖吸振，所以采用了帶傳動；采用變速箱傳動是考慮到現(xiàn)實(shí)切削工作情況；對于進(jìn)給來說采用棘輪機(jī)構(gòu)和絲杠來實(shí)現(xiàn)可以很好的控制節(jié)奏?？刂蒲b置主要是對于電氣系統(tǒng)，它可以穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動的功能要求。合理的方案除功能需求外，還要求結(jié)構(gòu)盡可能簡單、制造方便、成本低廉、多用標(biāo)準(zhǔn)件、效率高以及使用維修方便。一、已知參數(shù)及性能指標(biāo)根據(jù)安徽省企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可知本切片機(jī)設(shè)計(jì)所依據(jù)的基本參數(shù)如下：刀片寬度：340mm刀片最大行程：70mm刀片工作頻率：186次/分工作臺板最大行程：720mm配套電機(jī)：Y802-4；0.75kW整機(jī)外性尺寸(長*寬*高):1300*500*1200mm設(shè)計(jì)所要達(dá)到的性能指標(biāo)如下：生產(chǎn)率：40-80Kg/h糕片破碎率不大于3%切糕片厚度為：3噪聲不超過78dB(A)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的技術(shù)要求如下：（1）切片機(jī)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求,并按照經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣和技術(shù)文件制造；（2）加工件未注尺寸公差按GB1804-79《未注公差尺寸的極限偏差》IT14級的規(guī)定；（3）鑄鐵件不得有影響強(qiáng)度、外觀的氣孔、冷隔、縮孔、夾砂等缺陷；（4）與食品接觸的零部件應(yīng)采用無毒材料制造；（5）電器線路應(yīng)安全可靠、絕緣良好。表面油漆應(yīng)光滑、平整、光亮、均勻和色澤一致，不得有斑點(diǎn)、鄒皮、脫落等現(xiàn)象。首次大修期為2000h。二、切片機(jī)整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)切片機(jī)的運(yùn)動包括主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動（如下圖右圖所示）是如下進(jìn)行的，從電動機(jī)帶動小皮帶輪開始，由其帶動皮帶進(jìn)而帶動大皮帶輪，大皮帶輪通過輪軸來帶動主動偏心輪，進(jìn)而通過十字節(jié)部件帶動棘輪棘桿機(jī)構(gòu)，之后通過棘輪帶動的輪軸來帶動空間位置調(diào)節(jié)齒輪組，進(jìn)一步帶動絲杠進(jìn)給軸來帶動絲杠實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，通過絲杠的進(jìn)給帶動糕體進(jìn)給。主運(yùn)動（如下圖左圖所示）是如下進(jìn)行的，從大皮帶輪軸帶動的主動偏心輪開始，帶動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來帶動刀體上下運(yùn)動，來實(shí)現(xiàn)切削。1-哈夫套2-1-哈夫套2-小齒輪（z=44）3-大帶輪(z=148)4-大帶輪5-偏心輪6-V帶7-絲杠8-小帶輪9-電動機(jī)10-空間位置調(diào)節(jié)齒輪①11-絲杠進(jìn)給軸12-空間位置調(diào)節(jié)齒輪②13-棘輪（齒數(shù)13）14-棘爪15-十字節(jié)部件圖2-1切片機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖三、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1V帶輪傳動設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求:電動機(jī)型號為Y802-4,額定功率0.75kW,N=1390轉(zhuǎn)/分,一天運(yùn)轉(zhuǎn)為16H。設(shè)計(jì)過程如下：(1)確定計(jì)算功率由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7查得工況系數(shù)，故(2)選取V帶帶型根據(jù)由圖8-8確定選用SPA型.(3)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑與驗(yàn)算帶速v表8-4V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑表3-1各種帶基準(zhǔn)直徑參數(shù)槽型ZSPZASPABSPBCSPC50751252006390140224注:1)參見圖8-11。2）直徑的極限偏差：基準(zhǔn)直徑按c11，外徑按h12。3）沒有外徑值的基準(zhǔn)直徑不推薦采用。4）①僅限于普通V帶輪；②僅限于SP型窄V帶輪。由表8-4和表8-8取主動輪基準(zhǔn)直徑，設(shè)計(jì)帶的傳動比為i=3.364，則從動帶輪的直徑mm，，帶的速度適合。(4)確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距①根據(jù)初步確定中心距380mm。②初定三角帶的長度：按《機(jī)械設(shè)計(jì)》中8-22計(jì)算公式所需的基準(zhǔn)長度③由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可以選定基準(zhǔn)長度mm，mm；④按式，計(jì)算實(shí)際中心距：mm，中心距變化范圍為380-390mm。(5)驗(yàn)算主動輪上的包角α主動輪上的包角適合；(6)查詢帶根數(shù)的參數(shù)①計(jì)算單根V帶的額定功率，由mm，r/min，查表8-4a得kW②根據(jù)速度變化及其范圍，i=3.364和A型V帶可得：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4b查出kW；(7)計(jì)算所需的三角帶的根數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊-2》查表14.1-13包角修正系數(shù)：；查表14.1-15，帶長修正系數(shù)：；則由得：；因此，從實(shí)際情況考慮采用2根A-1250得保準(zhǔn)V帶。(8)計(jì)算單根V帶得動拉力得最小值：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3可得A型帶單位長度得質(zhì)量q=0.10kg/m,由于新帶容易松弛，所以對非自動張緊的帶傳動，安裝新帶時的預(yù)緊力應(yīng)為上述預(yù)緊力的1.5倍，即N，條件滿足即可。(9)計(jì)算壓軸力，壓軸力最小值為(10)軸間中心距的調(diào)整范圍，實(shí)際可采用忽略加工裕量并圓整為整數(shù)。(11)帶輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪基準(zhǔn)直徑D≤(2.5—3)d(d為軸的直徑,mm)時,采用實(shí)心式；D≤300mm時,采用腹板式;D>300mm時,可采用輪輻式。因此，小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪采用腹板式。2變速齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1選齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）由已知傳動方案，選擇直齒圓柱齒輪傳動；（2）材料及熱處理：選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS；（3）為一般工作機(jī)，速度不高，精度等級選用7級精度；（4）試選小齒輪齒數(shù)＝44；齒數(shù)比u=3.364，大齒輪齒數(shù)＝148；2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌壍妮d荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算按式（10—21）試算，即dt≥2.322.2.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1)試選＝1(2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：=10.7N·m(3)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－7及輕載實(shí)際情況選取尺寬系數(shù)：＝0.15(4)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)＝143.7(5)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限＝380MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限＝380MPa；(6)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：＝＝60×1450×1×（3×8×300）＝2.7×＝8.026查得接觸疲勞壽命系數(shù)＝0.90；＝0.95(7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（10－12）得==0.90×380MPa=342MPa＝＝0.95×380MPa＝361MPa＝＝351.5MPa2.2.2計(jì)算模數(shù)(1)試算小齒輪分度圓直徑≥==59.5mm(2)計(jì)算圓周速度===1.95m/s(3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)m==mm=9mm===1.35mm=2.25×1.35mm=3.05mm=9/3.05≈3(4)計(jì)算載荷系數(shù)K已知載荷平穩(wěn)，所以取=1,據(jù)的數(shù)值,7級精度由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10—8查得動載系數(shù)=1；由于為直齒輪，；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4，用插齒法查得7級精度，小齒輪相對支承對稱布置時，=1.25由，=1.25，查得圖10—13查得=1.35故載荷系數(shù)：K==1×1×1×1.25=1.25(5)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10—10a得(6)模數(shù)m=mm=1.477mm2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式(10—17)m≥2.3.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算的數(shù)值（1）①由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞極限；②取彎曲疲勞壽命系數(shù)③計(jì)算彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得：（2）計(jì)算載荷系數(shù)（3）查取齒型系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－5查得（4）查取應(yīng)力校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－5查得（5）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較==0.01815==0.01644小齒輪的數(shù)值大。2.3.2設(shè)計(jì)選擇計(jì)算m≥mm=0.95mm因此對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度算的模數(shù)，綜合考慮查表并就圓整的標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm,按接觸強(qiáng)度算的分度圓直徑=65mm,因此算出小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取=148。2.4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑，，（2）計(jì)算中心距則=144mm，即圓整后=144mm（3）計(jì)算齒輪寬度，，??；（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜，其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖；以小齒輪齒頂圓直徑小于160mm，故以選用實(shí)心式為宜。四、主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動設(shè)計(jì)1主運(yùn)動設(shè)計(jì)考慮到主運(yùn)動是往復(fù)運(yùn)動，故可將主運(yùn)動設(shè)計(jì)為往復(fù)運(yùn)動。曲柄搖桿往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)最為普遍和實(shí)用，此處采用偏心輪作為主運(yùn)動主動件。偏心輪上鉸接連桿，連桿推動刀架機(jī)構(gòu)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。偏心輪采用HT200鑄造,由于切糕厚度為30mm,采用偏心為35mm,則刀體的行程為70mm。設(shè)計(jì)時使刀片在離開糕體5mm時開始進(jìn)給運(yùn)動，當(dāng)?shù)镀竭_(dá)最高點(diǎn)后再返回糕體上方5mm處時結(jié)束進(jìn)給運(yùn)動，以此為依據(jù)計(jì)算一次進(jìn)給所用的時間，如下圖所示：圖4-1主運(yùn)動簡圖如圖OA=35mm，AB=因?yàn)榈镀x開糕體5mm時開始進(jìn)給，此時：由幾何學(xué)關(guān)系，根據(jù)余弦定理可知在三角形AOB中所以每一次進(jìn)給從開始到結(jié)束所需時間t為：2進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于進(jìn)給運(yùn)動為間歇式運(yùn)動，此處我們采用連桿帶動棘爪撥動棘輪作間歇運(yùn)動，棘輪機(jī)構(gòu)采用單向外嚙合式。棘輪的轉(zhuǎn)動通過一對齒數(shù)相同的齒輪傳遞給絲杠，這里的齒輪只起到調(diào)節(jié)空間位置的作用，不改變傳動比。絲杠選擇Tr30X12右(P6)-8e。棘輪機(jī)構(gòu)是由棘輪、棘爪及搖桿所組成。單向式棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是搖桿向一個方向擺動時，棘輪沿同一方向轉(zhuǎn)過某一角度；而搖桿反向擺動時，棘輪靜止不動，這里就需要有棘輪止回爪。因此采用外嚙合輪齒式棘輪機(jī)構(gòu),單向式棘輪機(jī)構(gòu),進(jìn)給哈夫套的偏心距為30棘輪的材料為45#,設(shè)計(jì)成13個齒,每拔一個齒所轉(zhuǎn)動的角度α=360°/13=27.69°,每撥一個齒，絲杠進(jìn)給，（由于考慮到坯料的特性，故能達(dá)到切片厚度為1mm）所用時間為哈夫套轉(zhuǎn)速的倒數(shù)1/n,進(jìn)給哈夫套的轉(zhuǎn)速要與主軸的轉(zhuǎn)速相一致，這樣才能保證主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的協(xié)調(diào)性。進(jìn)給哈夫套輪的轉(zhuǎn)速也為186轉(zhuǎn)/分,所以搖桿帶動棘爪做一次拔棘齒動作所用時間為60/186=0.32秒,每次撥動一個齒。 由上面主運(yùn)動偏心輪的計(jì)算可知進(jìn)給運(yùn)動需時0.119秒.且主運(yùn)動與哈夫套的轉(zhuǎn)速都為186r/min,所以哈夫套在刀片作進(jìn)給運(yùn)動時轉(zhuǎn)過的角度與主運(yùn)動偏心輪轉(zhuǎn)過的角度的一致,為88.45°*2=176.9°。 計(jì)算棘輪機(jī)構(gòu)搖桿擺動的角度為： 所以這個滑塊搖桿機(jī)構(gòu)已知條件為：滑塊垂直工作行程60mm，搖桿長100mm圖4-2滑塊運(yùn)動簡圖圖4-2滑塊運(yùn)動簡圖而＞34.9＞27.69，所以哈夫套轉(zhuǎn)動一周每次能且只能撥動一個齒，滿足設(shè)計(jì)要求。五、刀體與壓緊部分的設(shè)計(jì)（一）刀體部分的設(shè)計(jì)1刀體總述本切片機(jī)的刀體是用以完成糕體的切削的最后一個環(huán)節(jié)。它在設(shè)計(jì)時需注意如下幾個問題：（1）刀體應(yīng)具有可調(diào)性，刀片在垂直方向可作一定的調(diào)整，以方便對刀；（2）在刀片正下方的同步齒形帶下應(yīng)安裝有支撐，用以承受切削力；（3）應(yīng)考慮如何限制刀片的左右運(yùn)動，避免因刀片晃動引起的糕體破碎；（4）刀體如何通過連桿獲得動力，是否存在干涉。2刀體的具體結(jié)構(gòu)考慮了上面幾個問題就對刀體如何設(shè)計(jì)有一個大體的印象。下面是一些具體設(shè)計(jì)。（1）刀片：刀片的寬度應(yīng)為340mm，厚度為1mm；刀片采用材料選用GB699-65中歸規(guī)定的65Mn，使用前應(yīng)按圖韌磨鋒利。刀片采用整體淬火，硬度為HRC40-45。（2）刀架：刀架采用45鋼制造，其用途是連接刀體與刀架夾子，是一個過渡部件。（二）、坯料的壓緊裝置的設(shè)計(jì)為了防止提刀時坯料被帶起來,因此我們設(shè)計(jì)出一種對坯料的壓緊裝置。工作時，通過焊接在支撐板上的套筒壓縮彈簧，使得壓板壓緊糕體。壓緊裝置的簡單結(jié)構(gòu)如圖所示：1-套筒2-彈簧3-螺母4-壓軸5-支撐板6-壓板圖1-套筒2-彈簧3-螺母4-壓軸5-支撐板6-壓板圖5-1壓板裝置簡圖六、電氣部分設(shè)計(jì)說明書電氣部分作為切片機(jī)的控制系統(tǒng)，要對切片機(jī)的啟動、停止做到精確調(diào)控。即在開關(guān)接通后可以做到電機(jī)迅速啟動從而帶動刀片運(yùn)動和切糕進(jìn)給，在閉合開關(guān)后可以做到及時停止電動機(jī)進(jìn)而停止刀體運(yùn)動和被切糕體的送進(jìn)。因此，通過機(jī)械部分的功能要求進(jìn)行了如下接線設(shè)計(jì)和元件選取。1電氣部分原理及原理圖圖6-1電氣部分原理圖圖6-1電氣部分原理圖開始閉合QS，接通電源，當(dāng)按下啟動按鈕SB2時，交流接觸器KM通過內(nèi)部的電磁感應(yīng)接通開關(guān)KM，按鈕SB2自動斷開，則三相電源與電動機(jī)接通，開始供電；當(dāng)按下停轉(zhuǎn)按鈕SB1時，交流接觸器因電磁感應(yīng)而使線路開關(guān)KM斷開，與此同時，SB1重新接通，此時電源與電動機(jī)斷開，機(jī)器停止工作。各個按鈕都回到了初始位置，可以短時間內(nèi)重復(fù)啟動與停止。2動力部件的選取根據(jù)切片機(jī)的設(shè)計(jì)使用要求選擇電動機(jī)為三相異步電動機(jī)，型號為Y802-4，基本參數(shù)如下：功率——0.75kW額定電壓——380V額定電流——2.0轉(zhuǎn)速——1390r/min效率——78.0%功率因數(shù)——0.783控制部件的選取根據(jù)使用要求，要求對電動機(jī)進(jìn)行接通和斷開的控制，并且可以短時間內(nèi)重復(fù)使用，因此，選用交流接觸器對主電路進(jìn)行控制。（1）交流接觸器主要由電磁鐵和觸電兩部分組成。它是利用電磁鐵的吸引力而動作的。當(dāng)吸引線圈通電后，吸引山字形動鐵心，而使動合觸電閉合；當(dāng)吸引線圈斷電后，對動鐵心的吸引除去而使觸電斷開。因此，根據(jù)GB14048.4選取CJT1-10，其基本參數(shù)如下：Ui=380V，Ith=10A，AC~3表6-1接觸器基本參數(shù)Ue380VIe10APe4kW線圈吸合電壓380V，50HZ。（2）按鈕的選取動合和動斷按鈕根據(jù)GB14048.5選擇產(chǎn)品型號為CHNTLA19，其Ui=380V、ITH=5A。(3)電源開關(guān)的選取開關(guān)選擇Dz47~60,C32（4）電線的選取根據(jù)使用要求和實(shí)際工作情況，選取導(dǎo)線直徑為1.5mm的銅線足夠，線長根據(jù)工作車間的實(shí)際需要選?。?m左右即可）。4電氣部分接線圖圖6-2圖6-2電氣部分接線圖圖中①~⑨分別為在接線板接線的次序，接線板的作用是使得排線清晰明確。①~⑨為在某處斷開接到接線板的進(jìn)端，在通過對應(yīng)的出端接到下面的電路。如下圖所示：圖6-3圖6-3電路板接線圖七、其它（一）切片機(jī)的外觀造型設(shè)計(jì)人與機(jī)器是相互作用的，既相互配合，又相互制約。人機(jī)間配合關(guān)系決定著人機(jī)系統(tǒng)的工作效率，但人在其中起著主導(dǎo)作用。因?yàn)檎麄€系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總是以人的感知、思維、肌肉活動等為出發(fā)點(diǎn)的。造型設(shè)計(jì)的工效學(xué)所要解決的人與機(jī)器的關(guān)系，正是人對信號的辨別能力和提高人的操作活動能力，以達(dá)到高效、高速、高準(zhǔn)確度的工作要求。要提高人對信號的辨別能力，必須考慮到信息顯示和人的知覺生理與心理的特點(diǎn)；要提