小型多功能家用切菜機(jī)的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】
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第1章 緒 論
1.1課題背景
20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)食品工業(yè)較改革開(kāi)放初期有了很大的發(fā)展，人民生活有了很大的改善，日益對(duì)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(jī)械。不斷地研制各種類型的食品機(jī)械來(lái)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(dòng)中解放出來(lái)，而以更充裕的時(shí)間投入到工作中去。因此研制先進(jìn)的食品機(jī)械，使食品加工迅速地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化是社會(huì)發(fā)展必然趨勢(shì)。
隨著經(jīng)濟(jì)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(yíng)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(lái)，半成品菜的加工成為難題。雖然中國(guó)勞動(dòng)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(duì)較高。
食品加工機(jī)械的動(dòng)力部分是電動(dòng)機(jī)。它們可以代替人們的手工勞動(dòng)或作為其補(bǔ)充。它們均服務(wù)于各種菜肴食料的準(zhǔn)備與制作，或者服務(wù)于與此相同的其他輔助性工作。食品加工機(jī)械有一個(gè)動(dòng)力部分，一個(gè)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(jī)械的種類有很多,可分為:攪拌及揉合設(shè)備,攪合機(jī)具,切削器具,切片器具,榨汁機(jī),咖啡機(jī),攪肉機(jī),制糜機(jī),開(kāi)罐頭機(jī)等等。
多功能、高生產(chǎn)率的食品切菜機(jī)，它代表了食品機(jī)械發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的歷史時(shí)期。因?yàn)樗梢詮V泛地應(yīng)用到食品加工廠、菜市場(chǎng)、果品廠、醬菜廠、廠礦、機(jī)關(guān)、學(xué)校、旅店食堂等等。
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)切菜機(jī)的廠家不多，現(xiàn)在我國(guó)的食品機(jī)械行業(yè)的主要機(jī)器型號(hào)有JY-Q550型多功能切菜機(jī),PQT-580型多功能切菜機(jī)（整機(jī)（無(wú)級(jí)）：1200×700×300MM,外形尺寸：送料槽：長(zhǎng)×寬=1000×140MM）；CHD40型推桿式切菜機(jī)QD-DLC2智能型蔬菜切割機(jī)；QCJ-Ⅰ型多功能切菜機(jī)TW-801A多功能切菜機(jī),機(jī)器尺寸：1160（L）×530（W）×1000（H）(mm)機(jī)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：120mm；DQ180A、DQ180B多功能切菜機(jī)；CHD40型料斗式多功能切菜機(jī)；作為EMURA的主力產(chǎn)品,其最新推出的多功能切菜機(jī)ECD-202型,CHQC-100DI型多功能切菜機(jī)規(guī)格470×410×620mm符合Q/WHS02-2001技術(shù)條件要求；JW-301型切菜機(jī)，技術(shù)參數(shù)：電壓/頻率：230-240V/50-60HZ 功率：35W 重量：2kg 線長(zhǎng):1.8m 尺寸：120×342×210(mm) 大箱尺寸:445×420×490(mm)等，模擬手工切菜機(jī)為多。
這些廠家生產(chǎn)的切菜機(jī)的主要不足是功能少和生產(chǎn)率低，因此設(shè)計(jì)多功能的高效率的多用切菜機(jī)是十分必要的。本文介紹了一種可以切蔬菜，肉類等多種食品的多功能切菜機(jī)，而且生產(chǎn)率很高，尤其適合大型的飲食行業(yè)的使用。
1.2目的和意義
中國(guó)多用切菜機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。
就目前形式來(lái)看，我國(guó)的食品機(jī)械發(fā)展前景十分廣闊，究其主要原因是我國(guó)人民消費(fèi)的食品大多是來(lái)自農(nóng)業(yè)的未加工食品，每年因缺乏必要的食品加工機(jī)械使食品資源不能直接加工、貯藏、保鮮而造成的損失高達(dá)幾十億元，未能深加工綜合利用而造成的資源浪費(fèi)損失更高，因此我國(guó)食品機(jī)械具有廣闊的市場(chǎng)前景。
我國(guó)食品機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品，能跟上國(guó)際先進(jìn)水平的不少，但真正具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)品卻是甚少。這里所說(shuō)的“跟"字，是“跟進(jìn)"甚至是仿制，而創(chuàng)新極少。所以，我國(guó)食品機(jī)械制造企業(yè)要從創(chuàng)新的角度，從自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高度來(lái)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)出具有國(guó)際一流水平的先進(jìn)設(shè)備，這樣，才能真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)食品機(jī)械制造業(yè)的提檔升級(jí)。
1.3本文主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)主要是將日本生產(chǎn)的ES-2型切菜機(jī)進(jìn)行消化、吸收，并使之國(guó)產(chǎn)化；然后，本文對(duì)多功能切菜機(jī)的主要機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行說(shuō)明，例如無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)、斜齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承選用和計(jì)算及壽命校核等。另外，本文還提供一些重要零件的結(jié)構(gòu)圖和一些原理圖，使讀者更易理解本設(shè)計(jì)的工作原理。
1.4預(yù)期結(jié)果
通過(guò)設(shè)計(jì)出一定刀刃曲線在物料直線進(jìn)給的條件下，刀具不僅對(duì)物料有切的作用而且還同時(shí)具有割的作用，因此，是具有模擬人手切片的作用。此外，尚設(shè)計(jì)出不同機(jī)構(gòu)圓盤刀具，可以一次切出所需的不同形狀的物料（條、絲、丁等）。并可以通過(guò)單刀雙刀的轉(zhuǎn)換改變加工尺寸范圍，通過(guò)改變不同形狀的刀具，可以切削軟硬程度不同的物料。使用方便、快捷。
第2章 方案設(shè)計(jì)論證
2.1 切菜機(jī)的原理和應(yīng)用分析
2.1.1切片運(yùn)動(dòng)形式的選擇
食品機(jī)械的特點(diǎn)之一就是工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)模擬人手的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)其功能，以保證制出的食品具有良好的形狀，保持原來(lái)的食品味道和顏色及質(zhì)量。性能良好的多功能切菜機(jī)的切片運(yùn)動(dòng)形式當(dāng)然也應(yīng)該是模擬人手動(dòng)作的。
目前，國(guó)內(nèi)外的切菜機(jī)的切片運(yùn)動(dòng)形式主要有兩種：
（1）刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給式；
（2）刀具作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和物料作直線進(jìn)給式。
1.切片功能比較
對(duì)于刀具回轉(zhuǎn)的刀片：通過(guò)設(shè)計(jì)出一定刀刃曲線在物料直線進(jìn)給的條件下，刀具不僅對(duì)物料具有切的作用而且同時(shí)還具有割的作用，因此，是具有模擬人手工切片的動(dòng)作。從而使刀具對(duì)物料的擠壓力小，對(duì)物料損傷小，可以保持其水分，且切片形狀規(guī)則，因而切片質(zhì)量好。此外，尚可以設(shè)計(jì)不同機(jī)構(gòu)的圓盤刀具，可以一次切出所需的不同形狀的物料（條、絲、塊、丁等）。
對(duì)于刀具作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其刀片刃口為一直線，刀具簡(jiǎn)單。但刀具對(duì)物料擠壓力大，對(duì)物料損傷大，水分損失多，切片質(zhì)量差。
2.實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)比較
實(shí)現(xiàn)刀具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)元件不易磨損，機(jī)器壽命長(zhǎng)。
實(shí)現(xiàn)刀具直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)必須采用曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)或凸輪。相對(duì)而言機(jī)構(gòu)較復(fù)雜、有沖擊、振動(dòng)大、傳動(dòng)元件易磨損，機(jī)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(wú)沖擊、振動(dòng)小，可以高速切片，因而生產(chǎn)率高。
刀具直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和物料直線進(jìn)給式，由于運(yùn)動(dòng)中有沖擊、振動(dòng)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(yùn)動(dòng)切片時(shí)，切片質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，切形多樣化（可通過(guò)不同種類的圓盤刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)）代表了切菜機(jī)的發(fā)展方向，所以本設(shè)計(jì)仍然采用刀具回轉(zhuǎn)的切片運(yùn)動(dòng)形式。
2.1.2 切菜機(jī)技術(shù)條件
多功能切菜機(jī)屬于食品機(jī)械，其設(shè)計(jì)應(yīng)符合《中華人民共和國(guó)商業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)——切菜機(jī)技術(shù)條件》。其中
1.設(shè)計(jì)、制造技術(shù)要求
(1)切菜機(jī)應(yīng)把傳動(dòng)部件與切制菜料的工作部分嚴(yán)格隔開(kāi)。
(2)應(yīng)有安全裝置和措施。
(3)手動(dòng)進(jìn)料應(yīng)有限位措施，并與機(jī)動(dòng)進(jìn)料間應(yīng)有互鎖裝置。
(4)旋轉(zhuǎn)刀具及旋轉(zhuǎn)撥盤與設(shè)有鉸鏈構(gòu)件的防護(hù)罩間必須有互鎖裝置。
2.性能要求：
(1)成型菜料應(yīng)形狀規(guī)整，均勻，穩(wěn)定。
(2)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。
(3)在進(jìn)料，切割，出料的過(guò)程中，菜料應(yīng)順利通暢，不得有諸塞現(xiàn)象。
(4)整機(jī)應(yīng)運(yùn)動(dòng)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(jī)方案確定
2.2.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)分析研究，把分離傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)為整體傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式（把變速變換齒輪也布置在傳動(dòng)箱內(nèi)），使其機(jī)器的寬度方向尺寸減少到700mm，且刀具中心基本上位于寬度尺寸的中心，增加了機(jī)器的美觀。
2.2.2 傳動(dòng)方案選擇
本機(jī)擬采用同步帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等傳動(dòng)方式。其特點(diǎn)如下：
1.帶傳動(dòng)是撓性傳動(dòng)的一種。帶傳動(dòng)的主要特點(diǎn)：傳動(dòng)帶具有彈性和撓性，可吸收振動(dòng)和緩和沖擊，使傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音?。划?dāng)過(guò)載時(shí)，傳動(dòng)帶與帶輪間可發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而不損傷其它零件，起保護(hù)作用；適合于主、從動(dòng)軸間中心距較大的傳動(dòng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)都較方便；由于有彈性滑動(dòng)存在，故不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；結(jié)構(gòu)尺寸較大，效率較低，壽命較短；由于需要施加張緊力，所以會(huì)產(chǎn)生較大的壓軸力，使軸和軸承受力較大。同步帶傳動(dòng)是通過(guò)帶齒與輪齒的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。與摩擦型帶輪相比，同步帶傳動(dòng)兼有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低、使用壽命長(zhǎng)、中心距允許范圍大、軸上壓力小、能承受一定沖擊、不需潤(rùn)滑、較其它帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用較廣的同步帶齒形有梯形齒和圓弧齒兩大類。
2.齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種形式。瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、傳動(dòng)效率可高達(dá)98％～99％、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、適用范圍大，可從小于1kW到數(shù)萬(wàn)kW，但不宜用于軸間距過(guò)大的傳動(dòng)。
3.鏈傳動(dòng)由裝在平行軸上的主、從動(dòng)鏈輪和繞在鏈輪上的鏈所組成，用鏈作中間撓性件，通過(guò)鏈和鏈輪的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)應(yīng)用廣泛，按用途分可分為傳動(dòng)鏈、輸送鏈和曳引鏈三種。鏈傳動(dòng)是嚙合傳動(dòng)，鏈輪輪齒有特定的齒形（是非共軛齒廓），可以保證鏈節(jié)和鏈輪正常的嚙合，即可保證平均傳動(dòng)比為定值，又可象帶傳動(dòng)那樣有中間元件（鏈）實(shí)現(xiàn)中心距較大的傳動(dòng)，壓軸力還不大；而且它工作時(shí)為多齒同時(shí)嚙合，載荷漸依次分布于這些齒上，所以可傳遞較大的功率，最大可達(dá)數(shù)千kW；它傳動(dòng)效率較高，一般可達(dá)96％～97％，經(jīng)濟(jì)可靠。它的主要缺點(diǎn)是瞬時(shí)鏈速度和瞬時(shí)傳動(dòng)比不是常數(shù)，傳動(dòng)中有一定的動(dòng)載荷和沖擊，噪聲較大，不能用于高速。因此，鏈傳動(dòng)常用于兩軸中心距較大、要求平均傳動(dòng)比不變但對(duì)瞬時(shí)傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格的兩軸或多軸傳動(dòng)，它還能在低速、重載、工作環(huán)境惡劣和較高溫度的情況下較好地工作，目前常用于在100kW以內(nèi)、鏈速在12～15m/s以內(nèi)、傳動(dòng)比在8以內(nèi)的農(nóng)業(yè)機(jī)械、輕化工機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、各種車輛各采礦機(jī)械的傳動(dòng)中。
4.蝸桿傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。傳動(dòng)比范圍在8～80之間。傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音。可以實(shí)現(xiàn)自鎖，但傳動(dòng)效率較低，蝸輪制造成本較高。
綜上所述，本設(shè)計(jì)刀具的傳動(dòng)要求平穩(wěn)，采用斜齒輪傳動(dòng)。輸送帶的傳動(dòng)因速度較低，經(jīng)同步帶無(wú)級(jí)變速后，由蝸輪蝸桿，齒輪傳動(dòng)，鏈輪傳動(dòng)達(dá)到要求的速度。
本設(shè)計(jì)的多功能切菜機(jī)的傳動(dòng)原理圖如圖2.1。（見(jiàn)下頁(yè)）
圖2.1 傳動(dòng)原理圖
2.2.3 總體布局
本機(jī)主要分為：電機(jī)箱部件，傳動(dòng)箱部件，料槽部件，輸送帶部件，出料口部件，刀盤部件。
現(xiàn)將本切菜機(jī)的主要部件說(shuō)明如下：
1.傳動(dòng)箱部件
傳動(dòng)箱部件主要起傳動(dòng)動(dòng)力和減速作用。它分為二條傳動(dòng)路線。
其一是從電機(jī)通過(guò)無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)斜齒輪副把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給刀具。
其二是從電機(jī)通過(guò)無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)、蝸輪副、交換齒輪副、把運(yùn)動(dòng)傳給輸送帶部件，使其作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
（1）無(wú)級(jí)變速器
采用無(wú)級(jí)變速器可大大地簡(jiǎn)化機(jī)器的機(jī)構(gòu)。由于需要同時(shí)改變刀具和傳送帶的速度。所以必須采用雙無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)。本機(jī)采用了帶式無(wú)級(jí)變速器，是因?yàn)槠錂C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)，能吸受振動(dòng)，具有過(guò)載保護(hù)作用，制造容易和不需要專門的潤(rùn)滑系統(tǒng)，特別適合小功率的傳動(dòng)系統(tǒng)中。
單帶雙輪機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，雙輪和電機(jī)皮帶輪三個(gè)輪不在一個(gè)平面內(nèi)，因而皮帶工作表面磨損不均，皮帶彎曲頻率大，壽命低。但最大優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，調(diào)整方便。
綜合考慮，本機(jī)功率小，故采用單帶雙輪無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)。
（2）箱體機(jī)構(gòu)
箱體機(jī)構(gòu)形式的選擇與機(jī)器的傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)有關(guān)。經(jīng)分析采用分離傳動(dòng)的分箱結(jié)構(gòu)，即刀具主軸傳動(dòng)系統(tǒng)和輸送帶傳動(dòng)系統(tǒng)分別安置在二個(gè)傳動(dòng)箱體中，和分析整體箱體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，確定選擇整體箱體結(jié)構(gòu)。
采用整體箱體結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：
①箱體的空間大，貯存的潤(rùn)滑油多，有利于散熱，機(jī)器工作溫升小，提高蝸輪副和齒輪副的壽命。
②機(jī)器制造裝配方便，傳動(dòng)箱可作為一個(gè)獨(dú)立的部件。
③刀具主軸與物料輸送方向（輸送帶）有一定的垂直度要求，可直接由箱體的孔系加工來(lái)保證。
④結(jié)構(gòu)合理，機(jī)器的寬度方向尺寸減小，變速交換輪由開(kāi)式傳動(dòng)改為閉式傳動(dòng)，左右兩邊基本上對(duì)稱于刀具的中心，外觀也比較美觀。
⑤箱體毛坯的數(shù)量減小到一個(gè)，外形較規(guī)則，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，易于鑄造。
⑥具有一般的工藝裝備水平的工廠即可滿足加工要求，采用通用機(jī)床、設(shè)備即可完成加工。
整體箱體結(jié)構(gòu)比分離傳動(dòng)的箱體顯然要復(fù)雜多了，但加工量并沒(méi)有增加，特別是孔系加工的方法和工作量沒(méi)有什么差別。因而全面分析的結(jié)果，本多功能切菜機(jī)采用整體傳動(dòng)箱體的結(jié)構(gòu)。
(3)傳動(dòng)元件的潤(rùn)滑方式
對(duì)于蝸輪副和齒輪副均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的油池潤(rùn)滑。
對(duì)于主傳動(dòng)箱體內(nèi)的油浸不到的滾動(dòng)軸承均采用向心球軸承和角接觸球軸承，軸承可采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。
2.輸送帶部件
對(duì)于輸送帶上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)軸承，可以采用定期注潤(rùn)滑油的方式進(jìn)行，潤(rùn)滑油應(yīng)采用無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的食品油或醫(yī)用凡士林。本切菜機(jī)考慮到傳送動(dòng)力小，轉(zhuǎn)速又低，均采用尼龍軸承代替需潤(rùn)滑的金屬軸承，即方便了用戶,又保證了機(jī)器和食品的衛(wèi)生。
輸送帶的材料，本機(jī)采用尼龍線骨掛上一層無(wú)毒橡膠作為材料。
2.3 多功能切菜機(jī)技術(shù)要求
本設(shè)計(jì)的各種技術(shù)參數(shù)如下：
1.電機(jī)額定功率：小于1kW。
2.外形尺寸：小于1300×700×1100mm3。
3.切片厚度調(diào)整范圍：1-30mm可調(diào)。
4.生產(chǎn)率：30-500kg/h（片）。
5.可切物料的種類：根、莖、葉類蔬菜、水果、腌制食品、熟制食品、魚(yú)類、海帶類、中草藥等。
6.物料的形狀：片、條、絲、塊、段、丁等。
2.4本章小結(jié)
本章主要敘述了切片運(yùn)動(dòng)形式的選擇，如：切片功能比較，生產(chǎn)率比較，實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)比較；切菜機(jī)的技術(shù)要求，如：設(shè)計(jì)、制造技術(shù)要求，性能要求；總體布局；傳動(dòng)方案的選擇；傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)等。
第3章 主傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般都采用三相交流電源，因此，無(wú)特殊要求時(shí)均選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。對(duì)于載荷比較穩(wěn)定、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械,只要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于所需的電動(dòng)機(jī)工作功率，電動(dòng)機(jī)就能安全工作，不會(huì)過(guò)熱，因此通常不必校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因?yàn)榍胁藱C(jī)屬于一般機(jī)械，無(wú)特殊要求，故可以選擇的電動(dòng)機(jī)的額定功率小于1kW。
容量相同的三相異步電動(dòng)機(jī)，一般有3000、1500、1000及750r/min四種同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對(duì)數(shù)愈少，外部尺寸愈小，價(jià)格愈低。但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速愈高，傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比愈大，會(huì)使傳動(dòng)裝置外部尺寸增加，提高制造成本。而電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速愈低，其優(yōu)缺點(diǎn)則相反。
本設(shè)計(jì)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y802-4；
額定功率：0.75 kW
額定轉(zhuǎn)速：1390 r/min
最大轉(zhuǎn)矩：2.3 N·m
3.2 無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
該無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)由兩個(gè)可調(diào)帶輪和一個(gè)電機(jī)軸帶輪構(gòu)成，下面的設(shè)計(jì)主要是對(duì)帶傳動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算。
1.確定計(jì)算功率Pac
kW
載荷變動(dòng)由[1]帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)表查得
2.選擇帶型
根據(jù)計(jì)算功率kW，小帶輪轉(zhuǎn)速r/min
因此選擇SPZ型窄V帶。
3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑。
1）依據(jù)[1]初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑mm
2) 驗(yàn)算帶的速度v
在5～25m/s標(biāo)準(zhǔn)范圍之間
3) 計(jì)算從動(dòng)輪的直徑
本傳動(dòng)為無(wú)級(jí)可調(diào)變速，由于調(diào)節(jié)范圍的限制，本從動(dòng)輪直徑試選擇mm。
傳動(dòng)比范圍為。
4.確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。
兩可調(diào)變速輪之間的中心距為160mm。電機(jī)軸于變速輪之間的中心距選擇360mm。
依據(jù)帶傳動(dòng)帶幾何關(guān)系，計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
mm
依據(jù)[1]基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列，選擇帶長(zhǎng)為1120mm。
5.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角。
6.確定帶的根數(shù)。
(3.1)
式中包角系數(shù)依據(jù)[1]查得
長(zhǎng)度系數(shù)依據(jù)[1]查得
單根V帶的基本額定功率查[2]得kW
查[2]得kW
故取1根SPZ型窄V帶。
7.確定帶得預(yù)緊力。
N
8.計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力。
N
結(jié)論：選擇SPZ型窄V帶，電機(jī)軸帶輪基準(zhǔn)直徑mm，兩個(gè)可調(diào)帶輪的基準(zhǔn)直徑為mm，兩可調(diào)帶輪之間的中心距為160mm，電機(jī)輪于可調(diào)帶輪之間的中心距為360mm，帶長(zhǎng)1120mm。
由于本傳動(dòng)中有兩個(gè)可調(diào)帶輪，故應(yīng)在此傳動(dòng)中安置一個(gè)壓力為166N的張緊輪，以保證在變速過(guò)程中V帶有合適的預(yù)緊力。
3.3齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)
考慮到本設(shè)計(jì)切菜機(jī)傳送件的功率，為一般機(jī)械，要求傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，故選用斜齒輪傳動(dòng)。大齒輪選用45號(hào)鋼，小齒輪和軸做成一體，選用40Cr，調(diào)質(zhì)并表面淬火，HRC40～45，選用7級(jí)精度。
2.初步計(jì)算傳動(dòng)尺寸
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中，齒輪采用閉式傳動(dòng)，表面淬火，因大小齒輪均用硬齒面，齒面抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)。因此初步按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)和尺寸。齒輪模數(shù)計(jì)算公式：
（3.2）
式中:—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；
—齒形系數(shù)；
—應(yīng)力修正系數(shù)；
—重合度系數(shù)；
—許用彎曲應(yīng)力（MPa）。
(1)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
N·m
(2)初選，則。
(3)查[2]由材料硬度選擇齒寬系數(shù)=0.6。
(4)初取螺旋角β=
斜齒輪端面重合度系數(shù)：
(5)查[2]得重合度系數(shù)
(6)由[2]得
查[2得螺旋角系數(shù)：=0.93
(7)初取Kt=1.3
(8)齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)
當(dāng)量齒數(shù)
查[2]得：=3.4 =2.48
查[2]得：=1.48 =1.63
(9)許用彎曲應(yīng)力公式：
MPa （3.3）
式中:—計(jì)入了齒根應(yīng)力修正系數(shù)之后，試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力（MPa）；
—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)；
—齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)。
（3.4）
式中:、由實(shí)驗(yàn)獲得，隨材料而異。
循環(huán)次數(shù)公式：
（h） （3.5）
式中:—齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）；
—齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)；
—齒輪的工作壽命（h）。
由公式（3.5）得：
h
h
查[2]得：=1.25
查[2]得：=1.0
查[2]得：=360MPa
所以許用彎曲應(yīng)力為：
MPa
=
=
所以 ==0.01747
取=1.3，則：
3.計(jì)算傳動(dòng)尺寸
（1）載荷系數(shù)公式：
（3.6）
式中:—使用系數(shù)；
—?jiǎng)虞d系數(shù)；
、—齒向載荷分布系數(shù)；
—齒間載荷分配系數(shù)。
查文獻(xiàn)[2]得使用系數(shù)=1.0；
齒輪的圓周速度：
m/s
查[2]得齒向載荷分布系數(shù)=1.08；
查[2]得齒間載荷分配系數(shù)=1.2；
查[2]動(dòng)載荷系數(shù)=1.12。
則由[2]得：
=1.45
(2)修正為：
mm
為了結(jié)構(gòu)的需要取=2.5mm。
(3)計(jì)算傳動(dòng)尺寸：
傳動(dòng)中心距公式：
mm
圓整后取中心距=54mm。
修整螺旋角
分度圓為：
mm
mm
齒寬為：
mm
取為20mm，則mm，mm。
變位系數(shù)的計(jì)算
取
變位量
計(jì)算結(jié)果匯總：模數(shù)mm；中心距a=54mm；齒寬mm，mm；
分度圓mm, mm。法向變位系數(shù) 小齒輪 ，
大齒輪
3.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.4.1 軸的材料選擇
因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，但由于斜齒輪與該軸做成一體，故選用40Cr,為材料，并經(jīng)調(diào)質(zhì)，表面淬火處理。
3.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
1.軸徑的初步估算
估算軸的最小直徑常用的方法有三種：（1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算；（2）按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算；（3）類比法。本設(shè)計(jì)中沒(méi)有同類型已有機(jī)器的軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，可分析對(duì)比；經(jīng)驗(yàn)公式一般用于減速器設(shè)計(jì)時(shí)軸徑的估算；故本設(shè)計(jì)采用第一種方法，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于轉(zhuǎn)軸，由于跨距未知，無(wú)法計(jì)算彎矩，在計(jì)算中只考慮轉(zhuǎn)矩，而用降低許用應(yīng)力的方法來(lái)考慮彎矩的影響。由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩的作用時(shí)，其強(qiáng)度條件為：
mm （3.7）
式中:—軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa）；
P—軸傳遞的功率（kW）；
n—軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；
—許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa）；
C—由許用扭轉(zhuǎn)剪 應(yīng)力確定的系數(shù)；
d—軸的直徑（mm）。
查[2]得C的值為106。由公式（3.7）得：
mm10.9 mm
考慮到實(shí)際的工作狀況，取軸徑為16mm。
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在軸的基本直徑定下以后，要進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定出軸的各部分的形狀和尺寸。根據(jù)多功能切菜機(jī)的設(shè)計(jì)要求和前面的總體分析，軸的結(jié)構(gòu)如圖 3.2所示。
圖3.2 軸結(jié)構(gòu)圖
3.軸的受力分析（見(jiàn)圖3.3）
（1）由斜齒輪的計(jì)算可知：
切向力N
徑向力
軸向力N
軸承1總的支承反力為：
N
軸承2總的支承反力為：
N
圖3.3 軸受力分析圖
（2）彎矩：
在水平面上，a-a剖面：N·m
b-b剖面: N·m
在垂直面上，a-a剖面: N·m
b-b剖面: N·m
合成彎矩，a-a剖面，N·m
b-b剖面，N·m
（3）轉(zhuǎn)矩：
由上面的計(jì)算得T=9.62N·m
4.軸的強(qiáng)度校核
從彎矩圖中可知，斜齒輪軸中間的a-a剖面彎矩載荷最大，是危險(xiǎn)截面。軸的安全系數(shù)公式為：
（3.8）
式中：—只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)；
—只考慮轉(zhuǎn)矩作用的安全系數(shù)；
—許用安全系數(shù)。
（3.9）
（3.10）
式中：—對(duì)稱循環(huán)下材料試件的彎曲疲勞極限(N/mm2)；
—對(duì)稱循環(huán)下材料試件的扭剪疲勞極限(N/ mm2)；
、—彎曲、扭剪的有效應(yīng)力集中系數(shù)；
—表面品質(zhì)系數(shù)；
、—彎曲、扭剪的絕對(duì)尺寸影響系數(shù)；
、—彎曲、扭剪應(yīng)力的應(yīng)力幅N/ mm2，一般傳遞動(dòng)力的軸，彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)，單向回轉(zhuǎn)的軸，考慮載荷的不均勻性，扭剪應(yīng)力應(yīng)視為脈動(dòng)循環(huán)；
、—材料拉伸、扭剪的平均應(yīng)力折算系數(shù)。
在本設(shè)計(jì)中，彎曲應(yīng)力是按循環(huán)變化，故
，;
剪應(yīng)力按對(duì)稱變化，即
，。
對(duì)于a-a截面：
查[2]得=1.1；
查[2]得=1.62；
查[2]得=0.92；
查[2]得=0.85，=0.87；
查[2]得=0.2，=0.1；
由材料力學(xué)的彎曲應(yīng)力公式得：
抗彎剖面模量
mm3
抗扭剖面模量
mm3
彎曲應(yīng)力
MPa
MPa
MPa
分別把各數(shù)值代入式（3.9）和式（3.10），有
則根據(jù)（3.8）得：
～1.8，軸校核滿足要求。
5.軸上鍵的校核
平鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)兩側(cè)面受到擠壓，對(duì)于按標(biāo)準(zhǔn)選擇尺寸及鍵為常用材料的普通平鍵聯(lián)接其主要失效形式是鍵、軸槽和轂槽三者中強(qiáng)度最弱的工作面被壓潰。校核時(shí)，按工作面的平均擠壓力進(jìn)行計(jì)算，其公式為：
MPa （3.11）
式中:T—傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；
d—軸的直徑（mm）；
l—鍵的工作長(zhǎng)度（mm），58mm；
、b—鍵的公稱長(zhǎng)度和鍵寬（mm）；
k—鍵與轂槽的接觸高度（mm）；
—許用應(yīng)力（MPa）。
由式（3.11）得：
MPa
查[2]有沖擊載荷時(shí)=120～150MPa。顯然滿足強(qiáng)度條件。
綜上計(jì)算得設(shè)計(jì)參數(shù)：軸材料選用40Cr；軸徑取16mm；軸的總支反力
N，N；鍵的壓應(yīng)力
MPa
6.軸承的校核
對(duì)于傳動(dòng)的滾動(dòng)軸承，其滾動(dòng)體和滾到發(fā)生的疲勞點(diǎn)蝕是主要的失效形式，因而主要是進(jìn)行壽命計(jì)算，必要時(shí)再作靜強(qiáng)度校核。本次驗(yàn)算為刀片傳動(dòng)中齒輪軸兩側(cè)的軸承的校核，其型號(hào)為7204C。
1.求兩軸承的計(jì)算軸向力和。
由[2]得7204C派生軸向力，初取e＝0.42 估算。
N
N
N
N
由[2]插值計(jì)算得、
再計(jì)算
N
N
N
N
確定 、 ，N、N
2.求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和。
由[2] 分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)：
軸承1
軸承2
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表13.6 取
N
N
3.驗(yàn)算軸承壽命。
因?yàn)樗园摧S承1得受力大小驗(yàn)算：
h
已知本機(jī)器使用5年，一班制，預(yù)期壽命為：
h
故本軸承能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
3.5蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
1.選擇材料及熱處理方式
考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度也不快，蝸桿選用40Cr制造，表面淬火處理，HRC45～50;加上相對(duì)滑動(dòng)速度<6m/s,故蝸輪輪緣選用鑄錫鋅鉛青銅ZcuSnPb5Zn5,又因批量生產(chǎn)，采用金屬模鑄造。依據(jù)GB/T 10085 的推薦，本傳動(dòng)使用漸開(kāi)線蝸桿（ZI）.
2.選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)T
由[2]按i=60,選取=1，則=i=60×1=60。
3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑
（3.12）
（1）確定作用于蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
按=1，初取η=0.71，則
N·m
（2）確定載荷系數(shù) K
由于機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)載荷平衡故K=1.1
（3）確定許用接觸應(yīng)力
查[2]由材料得 MPa
（4）計(jì)算中心距
mm
由[2]查取，選取中心距為80，模數(shù)為2，分度圓直徑mm，，直徑系數(shù)，分度圓導(dǎo)程角，蝸輪齒數(shù)為62，變位系數(shù)。
這時(shí) 查[2]得接觸系數(shù)
因 因此以上計(jì)算結(jié)果可用。
4.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)于幾何尺寸。
1）蝸桿
軸向齒距 mm
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑 mm
齒根圓直徑 mm
分度圓導(dǎo)程角
蝸桿軸向齒厚 mm
2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)
變位系數(shù)
驗(yàn)算傳動(dòng)比：
傳動(dòng)比誤差 誤差在允許的范圍內(nèi)。
蝸輪分度圓直徑 mm
蝸輪喉圓直徑 mm
蝸輪齒根圓直徑 mm
蝸輪咽喉母圓半徑 mm
5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)，
根據(jù)，，從[2]中查得齒形系數(shù)
螺旋角系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
由[2]表11.8中查得蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力
壽命系數(shù)
MPa
MPa
由此可見(jiàn)彎曲強(qiáng)度是滿足的。
6.驗(yàn)算蝸輪圓周速度 、相對(duì)滑動(dòng)速度及傳動(dòng)總效率
m/s
顯然，<3m/s，與原假設(shè)值相符。
由,得
所以 m/s
顯然，<6m/s,與原假設(shè)值相符，選用鑄錫鋅鉛青銅ZcuSnPb5Zn5為蝸輪輪緣材料合適。由=3.57m/s，查[2]得當(dāng)量摩擦角,
所以
與原假設(shè)值0.71相符
7.熱平衡計(jì)算
所需散熱面積 S= （3.13）
取油溫= ,周圍空氣溫度，通風(fēng)良好，取散熱系數(shù) w/m2.oC，傳動(dòng)總效率=0.71，則
0.29m2
故散熱面積足夠。
8.選擇精度等級(jí)及側(cè)隙種類
因?yàn)檫@是一般動(dòng)力傳動(dòng)，而且線速度<3m/s,故選用8級(jí)精度，側(cè)隙種類代號(hào)為C,標(biāo)注為 8f GB10089-88。
3.6本章小結(jié)
本章主要敘述了電動(dòng)機(jī)的選擇；無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算；齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，如：軸的材料選擇，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，軸徑的初步估算，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的受力分析，軸的強(qiáng)度校核，軸上鍵的校核，軸承的校核；蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
第4章 鏈傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)
4.1傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1 鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇
由總體設(shè)計(jì)分析選用鏈作為輸送帶傳動(dòng)的主要形式。鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要是確定鏈節(jié)距、排數(shù)及鏈輪齒數(shù)、傳動(dòng)比、中心距、鏈節(jié)數(shù)等。本節(jié)設(shè)計(jì)和之間的鏈傳動(dòng)。
1.鏈輪齒數(shù)、和傳動(dòng)比
小鏈輪齒數(shù)對(duì)傳動(dòng)的平穩(wěn)性和工作壽命影響很大。在相同節(jié)距下，齒數(shù)少可減少外廓尺寸，但齒數(shù)過(guò)少，增加傳動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷；增大鏈條繞入和退出鏈輪時(shí)鏈節(jié)間的相對(duì)轉(zhuǎn)角，加速鉸鏈的磨損；增大鏈的工作拉力，加速鏈和鏈輪的損壞，增加軸承的載荷。由此可見(jiàn)，增加小鏈輪齒數(shù)對(duì)傳動(dòng)是有利的。但若鏈輪齒數(shù)太多，除傳動(dòng)尺寸和機(jī)件重量增大外，還易因磨損節(jié)距增長(zhǎng)而發(fā)生跳齒和掉鏈現(xiàn)象，縮短鏈的使用壽命。因此小鏈輪既不宜過(guò)少，大鏈輪齒數(shù)也不宜太多，一般最大齒數(shù)不超過(guò)120，最小齒數(shù)不小于9。選取鏈輪齒數(shù)，還應(yīng)考慮到輪齒和鏈的均勻磨損問(wèn)題。
由設(shè)計(jì)要求希望結(jié)構(gòu)緊湊，確定小鏈輪齒數(shù)
Z10=14，Z9=18，<120 合適。
2.鏈節(jié)距和排數(shù)
鏈節(jié)距的大小反映了鏈節(jié)和鏈輪輪齒各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力越高；但多邊形效應(yīng)增加，傳動(dòng)不平穩(wěn)性、動(dòng)載荷和噪聲越嚴(yán)重，傳動(dòng)尺寸也大。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，在承載能力足夠的條件下，盡量選取較小節(jié)距的單排鏈；高速重載時(shí)可采取小節(jié)距的多排鏈。一般載荷大、中心距小、傳動(dòng)比大時(shí)，選小節(jié)距多排鏈，以使小輪有一定的嚙合齒數(shù)；當(dāng)中心距大、傳動(dòng)比小而速度不太高時(shí)，從經(jīng)濟(jì)性考慮可選大節(jié)距單排鏈。鏈的型號(hào)和節(jié)距可根據(jù)傳遞的功率及小鏈輪轉(zhuǎn)速和公式確定額定功率。
kW （4.1）
式中：—工作情況系數(shù)；
—小鏈輪齒數(shù)系數(shù)；
—多排鏈系數(shù)；
—鏈傳遞的功率（kW）。
查[2]得=1.0；
查[2]得=1.0；
考慮傳遞的功率不是很大，選單排鏈，由[2]查得=1。
將以上數(shù)據(jù)代入式（4.1）得：
kW
由此功率得大鏈輪轉(zhuǎn)速=37r/min，查文獻(xiàn)[2]選滿足要求的08A鏈，節(jié)距P=12.70mm。
3.鏈節(jié)數(shù)和鏈輪中心距
在傳動(dòng)比、鏈輪中心距又過(guò)小時(shí)，鏈在小鏈輪上的包角小，與小鏈輪同時(shí)嚙合的鏈節(jié)數(shù)亦少。同時(shí)，因總的鏈節(jié)數(shù)減少，當(dāng)鏈速一定時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)同一鏈節(jié)受到的應(yīng)力變化次數(shù)和屈伸次數(shù)增加，使鏈的壽命降低。但中心距過(guò)大時(shí)，除結(jié)構(gòu)不緊湊外，還會(huì)使鏈的松邊上下顫動(dòng)，使運(yùn)行不平穩(wěn)。鏈節(jié)數(shù)計(jì)算公式如下：
節(jié) （4.2）
式中：—初定中心距；
—鏈節(jié)距（mm）；
、—大小齒輪齒數(shù)。
初定中心距=15則鏈節(jié)數(shù)：
節(jié)
取=46節(jié)。
鏈長(zhǎng)m
由中心距公式：
mm（4.3）
則： mm
取中心距mm。
4.1.2 鏈作用在軸上的力
鏈速公式：
m/s （4.4）
式中：—鏈節(jié)距（mm）;
—主動(dòng)輪的齒數(shù)；
—主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速（r/mm）；
則：
m/s
工作拉力：
N
作用在軸上的壓力：
N
計(jì)算結(jié)果：鏈條規(guī)格08A，單排鏈，46節(jié)，長(zhǎng)0.58m；
大小鏈輪齒數(shù)，;中心距a=190mm；
壓軸力N；工作拉力N。
4.2 鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.鏈輪材料的選擇
鏈輪的材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，可根據(jù)其尺寸大小及工作條件選擇,由于傳遞的功率小于6kW，要求傳動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)用在噪聲小的場(chǎng)合，可以選擇夾布膠木作為鏈輪材料可以滿足要求，且價(jià)格便宜。有利于降低機(jī)器的加工成本和食品的衛(wèi)生要求。
2.鏈輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算
本節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算齒數(shù)的鏈輪。在本設(shè)計(jì)中鏈選用是08A型，考慮鏈輪的加工性，采用3R齒形。則鏈輪的分度圓直徑：
mm
齒頂圓直徑（滾子直徑）:
mm
mm
取最大值時(shí)，采用展成法加工時(shí)有發(fā)生頂切的可能性。所以齒頂圓取為80 mm。
齒根圓直徑：
mm
齒側(cè)凸緣直徑（為內(nèi)鏈板高板）：
mm
取 mm。
輸送帶速度
刀旋轉(zhuǎn)速度 r/min
4.3本章小結(jié)
本章主要敘述了傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算，如：鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇，鏈輪齒數(shù)、和傳動(dòng)比，鏈節(jié)距和排數(shù)，鏈節(jié)數(shù)和鏈輪中心距，鏈作用在軸上的力；鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，如：鏈輪材料的選擇，鏈輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算等內(nèi)容。
第5章 刀盤部件設(shè)計(jì)
刀盤部件設(shè)計(jì)主要為刀具的設(shè)計(jì)，刀具的形狀決定了切片的形狀。可以通過(guò)換用不同的刀具切不同的物料，切出各式的形狀。此多功能切菜機(jī)主要采用的刀具有兩種：新月型刀具和圓盤刀具?，F(xiàn)分別介紹如下：
5.1新月型刀具
主要用于切削軟的物料，如食品，葉類蔬菜等。
新月形刀具又分為單刀和雙刀兩種。如圖(5.1)在物料輸送速度一定的條件下，用雙刀具時(shí)的物料切片厚度為采用單刀時(shí)的切片厚度的一半。在本機(jī)上，當(dāng)要求切片厚度變?yōu)?mm時(shí)，只能采用雙刀進(jìn)行切削。
單刀用于加工莖類，葉類，長(zhǎng)細(xì)狀的物料。加工尺寸范圍較大，加工長(zhǎng)度為2～30mm?？梢郧衅?，也可以切絲。
雙刀也用于加工莖類，葉類，長(zhǎng)細(xì)狀的物料。加工長(zhǎng)度為1～16mm。也可以切片，切絲。
(a) 單 刀 (b) 雙 刀
圖5.1 新月型刀具
5.2圓盤刀具
主要應(yīng)用于切削物料形狀不規(guī)則，短而硬的物料，如土豆，洋蔥等。因?yàn)榈镀瑫r(shí)按在圓盤上，所以一方面增加了刀具的剛性，另一方面刀盤可以擋住刀具不切削時(shí)的物料送進(jìn)而不致使物料掉下來(lái)（當(dāng)物料短時(shí)），以便保證物料的切削厚度的均勻性和可靠性。
圓盤刀具同樣又分為單刀圓盤刀和雙刀圓盤刀。如圖(5.2)它們之間的切削厚度的關(guān)系與新月形刀具的單刀和雙刀的切削厚度關(guān)系相同。采用圓盤刀具的一個(gè)重要的特點(diǎn)是它能夠調(diào)整切片厚度。
它可以根據(jù)刀片厚度的要求，在圓盤刀架安裝刀具的表面和刀具定位面之間加入一個(gè)可調(diào)厚度的墊片來(lái)調(diào)整刀具的高度，從而可以改變切削厚度。
雖然刀片為不銹鋼材質(zhì)，但是要在刀具使用之后用水洗凈，烘干，涂油保管起來(lái)，不要與其它硬件放在一起，以免碰壞刀片的刀刃。
圖5.2 圓盤刀具
5.3本章小結(jié)
本章主要對(duì)刀盤部件進(jìn)行設(shè)計(jì),如新月型刀具, 主要用于切削軟的物料，如食品，葉類蔬菜等；圓盤刀具, 主要應(yīng)用于切削物料形狀不規(guī)則，短而硬的物料，如土豆，洋蔥等。
結(jié) 論
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，食品工業(yè)的分工越加細(xì)化。能高效的、衛(wèi)生的加工各類食品成為食品機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。而食品機(jī)械的設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家商業(yè)部有關(guān)食品機(jī)械的部標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)這方面機(jī)器的廠家不是很多。而且主要不足是功能單一，生產(chǎn)率低。本設(shè)計(jì)的多功能切菜機(jī)是飲食機(jī)械中很重要的一種。該切菜機(jī)用于食堂、賓館等餐飲行業(yè)，可切制蔬菜、水果、魚(yú)類等多種食品，根據(jù)物料的不同可達(dá)到2500kg/h的效率，并能實(shí)現(xiàn)厚度在1～30 mm之間的任意調(diào)節(jié)。
在多功能切菜機(jī)設(shè)計(jì)中，首先比較了兩種刀具運(yùn)動(dòng)方案。然后確定采用刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進(jìn)給的切菜機(jī)。在本論文中的方案設(shè)計(jì)論證部分中分析了各傳動(dòng)方式的特點(diǎn)，整體箱體結(jié)構(gòu)的與分離傳動(dòng)箱體的相比的優(yōu)點(diǎn)。在本論文的設(shè)計(jì)計(jì)算部分，設(shè)計(jì)計(jì)算了傳動(dòng)部分的無(wú)級(jí)變速器及同步帶的結(jié)構(gòu)，齒輪和齒輪的校核，設(shè)計(jì)了斜齒輪軸，校核了軸和軸上的鍵及軸承的壽命；輸送部件的鏈、鏈輪的結(jié)構(gòu)，另外還設(shè)計(jì)了其它的零件的結(jié)構(gòu)。
在本課題的研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡管作者收集不少的資料，也參考國(guó)內(nèi)外同時(shí)期的食品機(jī)械，但是很適合于本課題的資料潰乏，絕大部分只是提供了大概的參考作用。有些參數(shù)無(wú)法精確確定，只有試制出機(jī)器后通過(guò)做試驗(yàn)方可得出精確值。同時(shí)也由于這是作者獨(dú)立設(shè)計(jì)的一個(gè)新課題，個(gè)人的水平及經(jīng)驗(yàn)均有限，因此，在論文中和機(jī)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可避免的存在著不足。
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致 謝
本設(shè)計(jì)是在××老師的直接指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計(jì)中我遇到了很多困難，都是在孫老師的幫助下解決完成的。在平時(shí)的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)過(guò)程中，×老師也能夠及時(shí)的幫助我們解決學(xué)習(xí)上困難，順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。在孫老師的指導(dǎo)下，短短三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，使我不僅掌握了設(shè)計(jì)方法，還培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)全面的思考問(wèn)題能力，對(duì)我今后的工作幫助很大，令我受益匪淺。在此，向?qū)O老師表示最衷心的感謝。
另外，本論文的完成與同學(xué)的幫助和支持是分不開(kāi)的，在此也向他們表示我的謝意。
附 錄
譯文 小吃抓取機(jī)器的設(shè)計(jì)
Cleveland： 2001年10月; James F Manji;
補(bǔ)充：包裝設(shè)計(jì)
起始頁(yè): S14-S22 ISSN: 00249114
主題詞: 制造業(yè) 包裝 工業(yè) 自動(dòng)化 機(jī)器人 食品 包裝 制藥
業(yè) 醫(yī)療設(shè)備
分級(jí)代碼: 8600:不在別處分類的制造工業(yè)
8650:電力的和電子學(xué)工業(yè)
8610:食品處理工業(yè)
8640:化學(xué)工業(yè)
9190:美國(guó)
地理名字：美國(guó)
美國(guó)
概要:
食品的種類、醫(yī)療品、醫(yī)療設(shè)備、家庭產(chǎn)品和現(xiàn)在通過(guò)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行包裝的家用物品。和能在包裝過(guò)程中達(dá)到衛(wèi)生設(shè)備的保證要求的機(jī)器人一起工作的方法的理由。從人體工程學(xué)問(wèn)題比如重復(fù)的移動(dòng)/壓力問(wèn)題看，當(dāng)操作能成為傷害操作員的原因時(shí)，機(jī)器人也正變得能夠發(fā)出呼叫。在有眾多的操作選項(xiàng)的產(chǎn)品生產(chǎn)的方法中，制造商逐漸地看到了作為避免混亂的機(jī)器人裝配的優(yōu)點(diǎn)。
全部文本:
Penton媒介公司版權(quán)所有2001年10月
[眉注]
機(jī)器人學(xué)
[眉注]
食品和藥品制造商對(duì)于機(jī)器人協(xié)助組織產(chǎn)品生產(chǎn)方面正打一場(chǎng)大賭博。
Amere三年了。那就是要不了多久，Pepperidge農(nóng)場(chǎng)，一個(gè)眾所周知的sinfully餅干、小吃和其它食品的制造商，期望它會(huì)替代獲得獎(jiǎng)金的機(jī)器人生產(chǎn)線來(lái)支付它本身。ABB公司的敏捷彎曲抓取機(jī)器人試圖從速率為150/min的傳送機(jī)抓取餅干，并且輕輕地將它們放置在五塊餅干高的紙杯子里。Adept技術(shù)公司的視覺(jué)系統(tǒng)協(xié)助完成了此任務(wù)。機(jī)器人工業(yè)和自動(dòng)圖象聯(lián)盟認(rèn)為這樣的結(jié)果很好，以致在最近它獲得了由用戶認(rèn)可的食品制造商的獎(jiǎng)勵(lì)。
很容易明白的是，為什么Pepperidge農(nóng)場(chǎng)，Campbell Soup公司的一個(gè)子公司，在自動(dòng)操作技術(shù)領(lǐng)域投入了這么大的投資。這家公司相信，工人有足夠的時(shí)間安裝這些脆弱的紙杯子并且足夠快，但手工操作的方法質(zhì)量是難以保證的。跡象表明，越來(lái)越多的公司正應(yīng)用機(jī)器人來(lái)處理類似的問(wèn)題?！八麄?cè)陲灨砂b中使用機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)在那些有前瞻性的公司在幾個(gè)月后將應(yīng)用機(jī)器人學(xué)的做法是典型的”， RIA的主席Kevin Ostby在獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上預(yù)測(cè)說(shuō)。
某幾種食品、藥品、醫(yī)療設(shè)備、家用產(chǎn)品、和家庭物品現(xiàn)在正運(yùn)用機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行包裝。和機(jī)器人一起工作的理由須包括在包裝過(guò)程中達(dá)到衛(wèi)生設(shè)備的保證要求，根據(jù)Rick Tallian,一位機(jī)器人制造商ABB公司負(fù)責(zé)包裝為制造業(yè)和消費(fèi)者工業(yè)系統(tǒng)的管理者，這家公司位于新柏林的威斯街。
Fanuc生產(chǎn)的機(jī)器人M-410i機(jī)器人能抓起隨意大小的盒子，并且將他們放置在托板上，完成得迅速而穩(wěn)定。隨機(jī)順序的用托板裝運(yùn)的動(dòng)作定位了分布和順序執(zhí)行中心,在這其中產(chǎn)品被分別抓取并用手工裝運(yùn)到托板上。新穎的個(gè)人計(jì)算機(jī)軟件稱隨機(jī)順序托板裝載工具能決定一種高密度和高穩(wěn)定性的有效率的托板模式。
Lynx是一臺(tái)從包裝設(shè)備Waukegan.III公司的銷售商買來(lái)的具有高速度的機(jī)器，它能包裝糖果,冰淇淋,和烤制的食品(小吃的外包裝)并且放入盤子和硬紙盒。這個(gè)可看到的托架控制著機(jī)器的長(zhǎng)度，它包含那個(gè)抓取和散開(kāi)產(chǎn)品來(lái)適應(yīng)托板結(jié)束操縱。
“從人體工程學(xué)問(wèn)題比如重復(fù)移動(dòng)/壓力的問(wèn)題看，當(dāng)操作成為傷害人工操作者的因素時(shí),機(jī)器人也正變得能夠發(fā)出呼叫。” Tallian想當(dāng)然的解釋到,機(jī)器人將被安排到合適的位置，在那里用不能彎曲的工具或固定的自動(dòng)機(jī)器不能很好的工作。有時(shí)機(jī)器人能更好寬容在產(chǎn)品大小上的變化，能處置精致的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品如果遭受傳統(tǒng)的推拉及整理手段很容易破碎。生產(chǎn)線數(shù)目眾多的變化是使機(jī)器人的運(yùn)用成為候選,因?yàn)槟切┦呛驮诎b中的變化一起的。并且當(dāng)許多廠商由于對(duì)未來(lái)產(chǎn)品的配置很難預(yù)測(cè)，他們期望應(yīng)用機(jī)器人來(lái)改變這種狀況。Tallian說(shuō)，這在生活消費(fèi)品的生產(chǎn)上是相當(dāng)正確的，在那里產(chǎn)品銷售推動(dòng)著產(chǎn)品和包裝。
混合管理的制造商們逐漸地看到機(jī)器人裝配的方法在有眾多操作的產(chǎn)品生產(chǎn)中是一條避免混亂的路子，“如果在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)上有兩個(gè)略微不同的部分,用錯(cuò)誤的部分將導(dǎo)致整條汽車的裝配線關(guān)閉”，GSMA系統(tǒng)公司的主席Maakk W. Senti解釋說(shuō)，這家公司位于棕櫚灣。“在制藥工業(yè),一個(gè)裝備視覺(jué)系統(tǒng)的機(jī)器人包裝系統(tǒng)能防止嚴(yán)重的錯(cuò)誤，這錯(cuò)誤將導(dǎo)致規(guī)定處方藥品的錯(cuò)誤劑量。”
位于俄亥俄州西部卡羅頓的Motoman公司的機(jī)器人系統(tǒng)的經(jīng)理Adds Jack Justice說(shuō)， “對(duì)于特定設(shè)計(jì)的方案，制造可靠的，能被快速替換的工業(yè)機(jī)器人，意味著失敗之間時(shí)間 (平均實(shí)效間隔時(shí)間)超過(guò)了50,000小時(shí)。處理特殊物理約束的能力則是另外的一個(gè)因素。”一個(gè)多坐標(biāo)的機(jī)器人能把產(chǎn)品插入到容器，即使當(dāng)包裝位于地板的角上。并且在制造中處置產(chǎn)品的相同機(jī)器人具有相同的控制，也能將它放入包裝中，并且用托板把它裝運(yùn)到碼頭,”Justice說(shuō)。
最近在機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步已簡(jiǎn)化了包裝和硬紙盒程序的應(yīng)用過(guò)程。例如，F(xiàn)anuc的機(jī)器人專家N.A.已開(kāi)發(fā)出了為托板裝運(yùn)的特定應(yīng)用程序的軟件。Fanuc的裝運(yùn)和組裝工程師Matt Job在Farmington Hill, Mich.上解釋說(shuō)：“機(jī)器視覺(jué)上的主要進(jìn)步使我們能集成機(jī)器人和包裝系統(tǒng)而沒(méi)有整理或產(chǎn)品對(duì)齊的設(shè)備，除去這些外圍設(shè)備能讓我們節(jié)省整個(gè)系統(tǒng)的成本 ?！?
計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力逐步增長(zhǎng)使得其有能力為機(jī)器人的控制負(fù)責(zé).ABB公司的Rick Tallinn說(shuō)，“低成本的計(jì)算能力已導(dǎo)致更好的為機(jī)器人和視覺(jué)指導(dǎo)的視覺(jué)系統(tǒng)。我們的IRB340柔性抓取機(jī)器人就是其中的一個(gè)例子。它的挑選—放置的操作達(dá)到300次/分。我們還正開(kāi)發(fā)不同的為機(jī)器人導(dǎo)航和檢查的集成的視覺(jué)系統(tǒng)解決方案。”
Fanuc機(jī)器人和S-430iWS-430iL在危險(xiǎn)的環(huán)境使得機(jī)器在高溫環(huán)境中的操作要有選擇，在那里材料例如谷?；覊m或樹(shù)脂等都是潛在的危險(xiǎn)。碎木板廠商和化肥包裝商被看成是其最大受益人 。
更先進(jìn)的電子技術(shù)也使得一個(gè)控制器能同時(shí)控制三個(gè)機(jī)器人，這種裝置在一個(gè)并聯(lián)機(jī)器人單元中簡(jiǎn)化了避免碰撞的操作?！睓C(jī)器人的模擬軟件讓用戶把過(guò)程模塊化，優(yōu)化配置，并且核對(duì)循環(huán)次數(shù)以減少這些應(yīng)用程序中的危險(xiǎn)”，機(jī)器人制造商Adept技術(shù)公司的副總裁Joe Campbell解釋說(shuō)。
從糖果條到5加侖的滾筒，機(jī)器人包裝系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是勞動(dòng)力的節(jié)約。單憑經(jīng)驗(yàn)是機(jī)器人代替一人為每50容器包裝，取決于它們
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