全自動(dòng)家用切菜機(jī)的設(shè)計(jì)

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本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 題 目 全自動(dòng)切菜機(jī) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者姓名 學(xué) 號(hào) 單 位 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 指導(dǎo)教 師 2015 年 5 月 教 務(wù) 處 編 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究取得的成果。除文中已經(jīng)引用的內(nèi)容外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得聊城大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué) 位證書(shū)而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均在文中以明確的方式表明。本人承擔(dān)本聲明的相應(yīng)責(zé)任。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 指 導(dǎo) 教 師 簽 名 : 日期： 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) i 摘 要 在對(duì)全自動(dòng)家用切菜機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括了原理方案設(shè)計(jì)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)和控制裝置的設(shè)計(jì)以及 主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)部分設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校核。在對(duì)切菜機(jī)的設(shè)計(jì)中設(shè)有兩個(gè)進(jìn)料口，節(jié)省了切片切絲換刀的時(shí)間，并且進(jìn)料口帶有感應(yīng)裝置，下料后自動(dòng)開(kāi)啟，更加智能化、人性化，機(jī)體帶有 制裝置，可使兩切刀單獨(dú)工作，節(jié)省資源。整體機(jī)構(gòu)采用立式布置，結(jié)構(gòu)緊湊，并使用電機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源，省時(shí)省力。在對(duì)能源設(shè)計(jì)方面，重新選擇動(dòng)力來(lái)源，改進(jìn)切削方法，不僅增強(qiáng)了家用切片切絲機(jī)的加工能力，還提高了使用的安全性。 關(guān)鍵詞 ： 切菜機(jī) ； 全自動(dòng) ； 度調(diào)整 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) n of s of of of In of of a as a In of of of 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) I 目 錄 .................................................... 1 ...................................................菜機(jī)介紹 .................................................................................................. 2 ................................................................................................驅(qū)動(dòng)裝置 ..................................................傳動(dòng)裝置 ..................................................檢測(cè)裝置 ..................................................控制裝置 ............................................................................................ 10 ....................................................帶的選擇 ....................................................帶的選擇 .................................................大小帶輪基準(zhǔn)的直徑計(jì)算 ...................................驗(yàn)算帶速 ................................................. a ................................驗(yàn)算小帶輪包角 ...........................................作用在帶輪軸上的壓力 .....................................帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 .........................................軸部件的設(shè)計(jì) ................................................軸的材料選取和結(jié)構(gòu)圖 .....................................計(jì)算主軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)距 .............................初定軸的最小直徑 .........................................軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定 .........................................科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 軸承的設(shè)計(jì) ...............................................軸的校核 .................................................刀部分的設(shè)計(jì) ................................................切片刀的設(shè)計(jì) .............................................縱向小割刀的設(shè)計(jì) .........................................刀盤部分的設(shè)計(jì) ...........................................刀盤套筒的設(shè)計(jì) ...............................................................................................機(jī)架及機(jī)體壁的設(shè)計(jì) .......................................進(jìn)料斗及下料斗的設(shè)計(jì) ............................................................................................... .................................................光電傳感器與 ........................................ .............................結(jié) .................................................. 28 參考文獻(xiàn) ................................................. 30 致 謝 .................................................. 31 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 全自動(dòng)切菜機(jī) 品機(jī)械簡(jiǎn)介 食品機(jī)械是將食品的原料加工成食品（或半成品）的一類專業(yè)機(jī)械，是食品工業(yè)方面的技術(shù)裝備。食品工業(yè)想要獲得更好發(fā)展，除了需要先進(jìn)的食品工藝技術(shù)外，還需要先進(jìn)的食品生產(chǎn)設(shè)備，這種技術(shù)保障是不可或缺的，兩者必須協(xié)同發(fā)展，互相促進(jìn)。隨著我國(guó)不斷 發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，我國(guó)的食品加工機(jī)械行業(yè)逐漸形成并且逐步發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展中，社會(huì)對(duì)食品的需求不但持續(xù)增長(zhǎng)，而且要求越來(lái)越高，食品機(jī)械將會(huì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有更加突出的地位和作用。食品機(jī)械有很多優(yōu)點(diǎn)：（ 1）減輕人員勞動(dòng)強(qiáng)度，省時(shí)省力，提高效率，極大的解放生產(chǎn)力。（ 2）能實(shí)現(xiàn)人力所達(dá)不到的特殊加工效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少原材浪費(fèi)。（ 3）減少因人與食物的直接接觸而帶來(lái)病菌傳播機(jī)會(huì)，更好的防止食品污染，保障食品安全。 (4)提高食品生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。（ 5）有利于改進(jìn) 和加強(qiáng)企業(yè)的管理?？傊称窓C(jī)械在食品工業(yè)中起著舉足輕重的作用，有著不可替代的地位。 [1] 菜機(jī)介紹 隨著飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)，人們的生活水平也飛速提高，人們對(duì)方便快捷的日常生活的要求也越來(lái)越高。因此，為了應(yīng)對(duì)生活中的各種困擾，給人們的生活提供便利，提高效率，節(jié)省人力時(shí)間，使用家用機(jī)械產(chǎn)品已然成為家庭生活中的一種趨勢(shì)。但是，家庭日常生活中切菜難而且危險(xiǎn)的難題還沒(méi)有解決。針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)一款家用的切片切絲機(jī)，專門用來(lái)解決塊狀、根莖類蔬菜切削難的問(wèn)題。因此，切菜機(jī)應(yīng)滿足以下要求： 要保證切實(shí) 可行性，要和生活相貼近，做到在生活中有必要用，并且切切實(shí)實(shí)用得到；要和時(shí)代主題相適應(yīng)，盡量做到綠色環(huán)保，能耗少；要有一定的工作效率；要確保機(jī)械有高的安全性、不發(fā)生切到手的狀況；要能調(diào)節(jié)所切蔬菜片的厚度，確保一定條件下可以使切片的厚度均勻。 除此之外 ， 還要 有經(jīng)濟(jì)性要求 機(jī)器的一個(gè)綜合指標(biāo)就是經(jīng)濟(jì)性，在蔬菜切片聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用、維修等各個(gè)環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)。總之，經(jīng)濟(jì)性就是要求在滿足功能要求的前提下，將機(jī)器的制造成本降到最低。 安全性要求 在切菜機(jī)的設(shè)計(jì)階段就必須對(duì)機(jī)器的使用安全給予足夠的重視，因此要在設(shè) 計(jì)過(guò)程中特別注意使用者的安全，特別是使用者手的安全。要采用各種防護(hù)措施，試運(yùn)行中的刀具不會(huì)與人體直接接觸。 可靠性要求 簡(jiǎn)單的說(shuō)，可靠性就是切菜機(jī)在使用性能中的穩(wěn)定性，它是該切菜機(jī)的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)?？煽啃运皆礁撸f(shuō)明機(jī)器在使用過(guò)程發(fā)生故障的概率越小，能正常工作的時(shí)間就越長(zhǎng)。 操作方便要求 切菜機(jī)是一種給生活帶來(lái)方便的機(jī)械產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)中必須注意操作時(shí)要輕便省力；操作機(jī)構(gòu)要適應(yīng)人的生理?xiàng)l件；切菜機(jī)的使用噪聲要??；防止污染等。此外，還要方便搬運(yùn)與拆卸維修。設(shè)計(jì)切菜機(jī)是，在滿足基本要求的前提下滿足這些特殊 要求，以提高機(jī)器的使用性能和保證機(jī)器的工作質(zhì)量。 [2] 菜機(jī)的工作原理 本機(jī) 用兩個(gè)刀片進(jìn)行切削，菜在重力作用下滑落到切刀處，一處刀片將菜切成片，另一處切刀將菜切成絲，切片刀和縱向割刀配合的方式切絲。將切片刀與軸位置固定，調(diào)整刀盤在軸上的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)切片的薄厚，這是切絲粗細(xì)的關(guān)鍵之一。主軸即刀盤軸為橫向，動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的選擇使獲得一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，切刀由主軸帶動(dòng)進(jìn)行蔬菜切削。 切片時(shí)，蔬菜經(jīng)進(jìn)料口滑入下料斗，進(jìn)料口的檢測(cè)裝置啟動(dòng)，由傳感器將信號(hào)傳至 由 由其自身重力和下料斗楔形壁的壓力下，使其緊貼刀盤，切片刀和刀盤同步旋轉(zhuǎn)，由于切片刀與刀盤之間存在間隙，切片刀將蔬菜片切下，在離心力和自身重力的作用下，從刀盤間隙甩出。此間隙即為菜片的厚度，通過(guò)調(diào)整刀盤定位處的調(diào)整螺母，在彈簧力的作用下就可改變刀盤同切刀之間的間隙，從而調(diào)節(jié)切出的蘿卜片的薄厚。切絲時(shí)，蔬菜經(jīng)進(jìn)料口滑入下料斗，進(jìn)料口的檢測(cè)裝置啟動(dòng)，由傳感器將信號(hào)傳至 由 將縱向割刀卡在刀盤的孔中，即可方便的切絲?？v向割刀采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，卡刀方便，制造出聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 3 小刀片之間間隙不同的規(guī)格的型號(hào)。通過(guò)換刀，同時(shí)又可調(diào)整切片刀與刀盤間的間隙，就可方便的調(diào)整切出的菜絲的粗細(xì)。此即切菜機(jī)的工作原理。由于下料斗采用楔形結(jié)構(gòu)，不但保證了切削時(shí)的壓力。而且能適應(yīng)物料大小的不同。 構(gòu)方案的選擇 家用機(jī)械產(chǎn)品的主要?jiǎng)恿?lái)源有人和電動(dòng)機(jī)兩種。人力的主要特點(diǎn)是：持續(xù)時(shí)間有限，動(dòng)力波動(dòng)較大，但控制方便，清潔無(wú)污染。電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是：動(dòng)力可靠，穩(wěn)定性高，工作效率高，占用空間位置不大，消耗電能，需要配套的調(diào)速控制裝置；但小功率的電機(jī)耗能少 ，但轉(zhuǎn)速過(guò)高，轉(zhuǎn)矩不大，普通電機(jī)就能滿足要求，能耗也較少，利用率較高?？紤]到本設(shè)計(jì)對(duì)動(dòng)力的穩(wěn)定性及持續(xù)性的要求優(yōu)先考慮使用電機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源。確定動(dòng)力源及機(jī)構(gòu)布置形式之后，還需要選擇相匹配的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用很廣泛的機(jī)械傳動(dòng)。帶傳動(dòng)有主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和適度張緊在兩輪上的封閉環(huán)形傳動(dòng)帶組成。它是利用傳動(dòng)帶作為中間的撓性件，依靠傳動(dòng)帶與帶輪之間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的，主動(dòng)軸的動(dòng)力通過(guò)撓性傳動(dòng)帶撓性傳遞給從動(dòng)軸。優(yōu)點(diǎn)是：能緩和載荷沖擊；運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲；制造安裝精度不想嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格；過(guò)載 時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，因而可以防止其他零件的損壞；可以增加帶長(zhǎng)以適應(yīng)中心距較大的工作條件 [3]。 圖 凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件構(gòu)成，通常選取凸輪作主動(dòng)件，通過(guò)設(shè)計(jì)凸輪的形狀使從動(dòng)件得到預(yù)期運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)主要是直線上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而在本設(shè)計(jì)中不考慮使 用凸輪機(jī)構(gòu)。 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 圖 蝸輪蝸桿傳動(dòng)主要用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場(chǎng)合，雖然可以實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的預(yù)期目的，但其傳動(dòng)效率低，成本較高，不適宜用在本設(shè)計(jì)中。 圖 鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相類似，是由裝在平行軸上的主、從動(dòng)鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成，以鏈作為中間撓性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。以上兩種傳動(dòng)都是實(shí)現(xiàn)平行軸間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，在本設(shè)計(jì)中如將平行軸豎直布置可實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的。 圖 連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副連接而成，構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式多樣，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)、移動(dòng)和平面或空間復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，可用于剛體導(dǎo)引、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡或運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在本設(shè)計(jì)中要應(yīng)用連桿機(jī)構(gòu)將主動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)或直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為實(shí)刀具在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，可采用雙曲柄機(jī)構(gòu)或者逆向運(yùn)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 圖 齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)速度和傳動(dòng)方向。其優(yōu)點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)和其他形式的機(jī)械傳動(dòng)相比較，傳遞的功率和圓周速度范圍較大，傳動(dòng)效率高，能保證恒定的傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)、安全可靠且使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊。在本設(shè)計(jì)中可以利用齒輪機(jī)構(gòu)或齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)所需功能。 [4] 圖 根據(jù)上述分析，帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等都可實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的，但考慮到本設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)要緊湊，綜合考慮機(jī)器更易執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，并能夠在動(dòng)作中給構(gòu)件施加較大的力，因而不考慮齒輪齒條機(jī)構(gòu)以及會(huì)產(chǎn)生死點(diǎn)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。經(jīng)對(duì)比分析之后，選用帶傳動(dòng)和直齒圓錐齒輪傳動(dòng) ，不僅可實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的目的，還可使整體結(jié)構(gòu)緊湊。 光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此 ,光電傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 6 圖 工作原理 ： 光電傳感器是通過(guò)把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的 。 光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈 等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維 [5]。 分類和工作方式： 槽型光電傳感器 ， 把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)組成槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見(jiàn)光，在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過(guò)時(shí)，光被遮擋，光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。 對(duì)射型光電傳感器，若把發(fā)光器和收光器分離開(kāi)，就可使檢測(cè)距離加大，一個(gè)發(fā)光器 和一個(gè)收光器組成對(duì)射分離式光電開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。 圖 反光板型光電開(kāi)關(guān) ， 把發(fā)光器和收光器裝 入同一個(gè)裝置內(nèi)，在前方裝一塊反光聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 7 板，利用反射原理完成光電控制作用，稱為反光板反射式 (或反射鏡反射式 )光電開(kāi)關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光源被反光板反射回來(lái)再被收光器收到 ;一旦被檢測(cè)物擋住光路，收光器收不到光時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。 擴(kuò)散反射型光電開(kāi)關(guān) ， 擴(kuò)散反射型光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但擴(kuò)散反射型光電開(kāi)關(guān)前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。在檢測(cè)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)物通過(guò)時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來(lái)，收光器就收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào) [6]。 綜合以 上資料及經(jīng)濟(jì)性的考慮可選擇對(duì)射型光電傳感器 。 離合器是一種在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中 ， 可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離或結(jié)合的裝置 ， 在各類機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用 。 對(duì)其基本要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底；調(diào)節(jié)和修理方便；外廓尺寸?。毁|(zhì)量?。荒湍バ院煤陀凶銐虻纳崮芰?；操作方便省力 。 離合器類似于開(kāi)關(guān)，接合或斷離動(dòng)力傳遞作用，離合器機(jī)構(gòu)其主動(dòng)部分與從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可以逐漸接合，并且在傳動(dòng)過(guò)程中還要有可能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。離合器的主動(dòng)件與從動(dòng)件之間不可采用剛性聯(lián)系 。 離合器的工作原理 ： 離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借 接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)（液力偶合器），或是用磁力傳動(dòng)（電磁離合器）來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，在傳動(dòng)過(guò)程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動(dòng) 。 電磁離合器 ， 靠線圈的通斷電來(lái)控制離合器的接合與分離。電磁離合器可分為：干式單片電磁離合器，干式多片電磁離合器，濕式多片電磁離合器，磁粉離合器，轉(zhuǎn)差式電磁離合器等。電磁離合器工作方式又可分為：通電結(jié)合和斷電結(jié)合。 干式單片電磁離合器：線圈通電時(shí)產(chǎn)生磁力吸合 “ 銜鐵 ” 片，離合器處于接合狀態(tài)；線圈斷電時(shí) “ 銜鐵 ” 彈回，離合器處于分離狀態(tài)。干式多片、 濕式多片電磁離合器：原理同上，另外增加幾個(gè)摩擦付，同等體積轉(zhuǎn)矩比干式單片電磁離合器大，濕式多片電磁離合器工作時(shí)必須有油液或其它冷卻液冷卻。 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 圖 磁粉離合器 ， 在主動(dòng)與從動(dòng)件之間放置磁粉，不通電時(shí)磁粉處于松散狀態(tài)，通電時(shí)磁粉結(jié)合，主動(dòng) 件與從動(dòng)件同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：可通過(guò)調(diào)節(jié)電流來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，允許較大滑差。缺點(diǎn)：較大滑差時(shí)溫升較大，相對(duì)價(jià)格較高 。 圖 粉離合器 轉(zhuǎn)差式電磁離合器：離合器工作時(shí)，主、從部分必須存在某一轉(zhuǎn)速差才有轉(zhuǎn)矩傳遞。轉(zhuǎn)矩大小取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度和轉(zhuǎn)速差 。勵(lì)磁電流保持不變，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩增加而劇烈下降；轉(zhuǎn)矩保持不變，勵(lì)磁電流減少，轉(zhuǎn)速減少得更加嚴(yán)重。轉(zhuǎn)差式電磁離合器由于主、從動(dòng)部件間無(wú)任何機(jī)械連接，無(wú)磨損消耗，無(wú)磁粉泄漏，無(wú)沖擊，調(diào)整勵(lì)磁電流可以改變轉(zhuǎn)速，作無(wú)級(jí)變速器使用，這是它的優(yōu)點(diǎn)。該離合器的主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子中的渦流會(huì)產(chǎn)生熱量，該熱量與轉(zhuǎn)速差成正比。低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的效率很低，效率值為主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速比，即 η=n2/ 摩擦離合器 ， 是應(yīng)用得最廣也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離 合器處于接合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。 在分離過(guò)程中，踩下離合器踏板，在自由行程內(nèi)首先消除離合器的自由間隙，然后在工作行程內(nèi)產(chǎn)生分離間隙，離合器分離。在接合過(guò)程中，逐漸松開(kāi)離合器踏板，壓盤在壓緊彈簧的作用下向前移動(dòng)，首先消除分離間隙，并在壓盤、從動(dòng)盤和飛輪工作表面上作用足夠的壓緊力；之后分離軸承在復(fù)位彈簧的作用聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 下向后移動(dòng)，產(chǎn)生自由間隙，離合器接合。 液力離合器 ， 用流體（一般用油）作傳動(dòng)介質(zhì)，與機(jī)械式離合器相比，除傳動(dòng)特性有各種變化以外，還主要吸收因主動(dòng)軸和從動(dòng)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊。 液力離合器的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)輸入軸，具有一個(gè)增速齒輪系；一個(gè)工作液流腔，由一個(gè)葉輪、一個(gè)從動(dòng)輪和一個(gè)葉輪殼構(gòu)成；一個(gè)輸出軸，帶有從動(dòng)輪，并且從動(dòng)輪與葉輪可以操作地組合在一起；一般葉輪殼和葉輪由具有小比重和大應(yīng)力承受范圍的材料構(gòu)成，以減小離心應(yīng)力 。 圖 根據(jù)需要選用電磁離合器。 由 而實(shí)現(xiàn)整個(gè)動(dòng)作。 圖 為機(jī)器的整體基本結(jié)構(gòu)圖，其中用離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)互鎖。 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 圖 器的整體基本結(jié)構(gòu)圖 機(jī)的選擇 經(jīng)查閱手冊(cè) [7]及相關(guān)資料，刀盤軸轉(zhuǎn)矩滿足 T〉 能滿足一般蔬菜的切削，并且刀盤轉(zhuǎn)速反不宜太快，不僅不能保證質(zhì)量，而且還 存在安全隱患，所以初步選定轉(zhuǎn)速為 450r/轉(zhuǎn)矩為 T=15 N. m。由于 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 ''·9550' （式 則 ' ??? （式 由于考慮到電機(jī)需正反轉(zhuǎn)，為了使用方便，選用三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓是380閱機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，可選用小功率異步電動(dòng)機(jī) Y 系列，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量以及傳動(dòng)比。采用 V 帶傳動(dòng)，設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)比為 3即可，因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 本參數(shù)為：額定功率 壓 380V；轉(zhuǎn)速1390r/ 帶的選擇 1 4 0 0 r /m 7 5 K W ,? ,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[8]得，選普通 型帶。 由于采用 動(dòng)比為 3的方案。所以只需一級(jí)傳動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì) 。由表 13— 7，取 ? , 53)1(d 12 ???????? ? （式 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [8]，取 ? 。 m /40075100060 1 ?? ????? ?? （式 V在 s/ 范圍內(nèi)，合適。 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 a 初步選取中心距： ))(1021 ???? （式 6 0 8 m ?? 取 0a ，得帶長(zhǎng) 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 02122100 422 （）（ ????? ? 9 53 0 04 752 2 42 2 92 2 ?? ?????? ）（）（? 。 （式 查表 [9]，對(duì) 120? 計(jì)算實(shí)際中心距： d 0 ???? （式 ?? 21 ?????????????? ?? （式 合適。 求 i n/ 0 0n 11d ???? 得，查表，令 需要傳遞功率為 選用兩根 [10]。 查得 帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量為 q=0.1 kg/m[8]，故由公式得單根 ???? 20 )00 F c?2 （）（ ????? ? =117N （式 作用在軸上的壓力 4542 i i 0 ??????? ? （式 小帶輪轂孔徑 ，帶輪基準(zhǔn)直徑 1 ?? ， 故小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪采用孔板式。 小帶輪 其中： ~s ??L （式 3 3m B ??? （式 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 ?? ?? （式 ???? ）（H （式 得 [8]： e=12± 0.3 mm m ? ， ? ， 取大帶輪軸和小帶輪軸相同。則大帶輪的參數(shù)如下： B=（ z— 1） e+2f=（ 2— 1）× 15+2× 9=33 (式 4 3.2 m ?? ～ （式 d ? ????? （式 42dd ??? ）（ ? （式 1S ≥ (式 2S ≥ (式 8~3624)2~2~???? （式 取跟 3在轉(zhuǎn)速不是特別高的情況下，帶輪的材料一般采用 軸部件的設(shè)計(jì) 選取軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝，確定軸的結(jié)構(gòu)如圖： 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 14 圖 速、轉(zhuǎn)距 功率 η0 （ 式 取三角帶傳送功率 ?????η ，則 ??P 扭矩 N . ??? （ 式 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)估算直徑，公式如下： 3? （ 式 式中， C 為由軸的材料和承載情況決定的系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [8]查得 45 鋼，C=118~106，考慮到軸還要承受一定的彎矩，取 C=112；這里 n 應(yīng)取最小值，考慮到圓盤刀具轉(zhuǎn)速為 0~500 n=467入上式中得： 7 ???要增大軸徑，初定最小軸徑 20 此時(shí)，可初步確定連接大帶輪的軸段直徑 d=20此可確定大帶輪的結(jié)構(gòu)形式為腹板式，輻板厚度 S=10余結(jié)構(gòu)尺寸如下： 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 圖 構(gòu)示意圖 輪轂直徑 12 ～? ， （ 式 取 ? ?M p ?? ???? 5 5 0/ 。 軸的兩端分別與刀盤的從動(dòng)輪相連接，所以取 0輪及刀盤采用軸肩定位，且定位高度 h> 5慮此處軸徑，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選定整體有襯正滑動(dòng)軸承，其尺寸為 d×D×B=30×38×50, 所以 0機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [8]整體有襯正滑動(dòng)軸承的軸肩高為 4以 8 刀盤的尺寸和從動(dòng)輪的尺寸確定 5 0軸承的尺寸，可以確定 50據(jù)軸承的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，取65據(jù)軸的總體尺寸，取 05 由軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定，安裝軸承的軸直徑是 30機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [8] 選取安裝簡(jiǎn)單的整體有襯正滑動(dòng)軸承。 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 16 表 型號(hào) d D R B b L ≈ h H1 d1 質(zhì)量/ 0 38 30 50 40 150 110 70 35 20 10× 1 主要外形安裝尺寸如圖 圖 (1)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的計(jì)算。其強(qiáng)度條件為： ? ?M p ?? ???? 5 5 0/ （式 式中： ? 為軸的扭切應(yīng)力， 抗扭截面系數(shù)，對(duì)圓截面 33 ? ? （式 p 為傳遞的功率， n 為軸的轉(zhuǎn)速， d 為軸的直徑， ??? 為許用扭切應(yīng)力。所以，把相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入公式中得： M p 5 0 363 ?????????? 由于軸聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 17 的選材為 45號(hào)鋼，所以查表 [8]可知 45號(hào)鋼的許用扭切應(yīng)力為， ??? =25～ 45???? 。經(jīng)校核設(shè)計(jì)的軸符合轉(zhuǎn)矩要求 (2)按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核 徑向力： r 3 9 360s ?? （式 r 2 2 760co ?? （式 1）垂直面的支承反力（圖 b） 由 0?得 221 ? （式 由 0? )2 2 575(75 21 ???? F （式 271 ? ， 082 ? 2）求水平面的支承反力 由 0?得 121 ? （式 由 0? )2 2 575(75 21 ???? F （式 931 ? ， 5722 ? 3）繪垂直面的彎矩圖 0?? （式 1 1 92 2 575 21 ????? （式 0?? （式 4）繪水平面的彎矩圖 同理可得 0?? (式 20622575 21 ????? （式 0?? （式 5）求合成彎矩圖 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 18 0?? （式 3822 ??? （式 0?? （式 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 19 F v v v v M 的載荷分析圖 6）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 由（ 1）扭矩的校核可得扭矩 ? 7）校核軸的強(qiáng)度 校正系數(shù)α = 從圖可見(jiàn)， 彎矩為 ????? 23800023822 （式 33 264932 ? ? （式 5??? （式 47002 ?????(式 4 22 ??? ???? (式 軸材料為 45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由資料查 [9]得許用彎曲應(yīng)力 ? ?1?? =60 則 ? ? ?1?? 軸 彎曲強(qiáng)度滿足條件。完成了軸的彎扭合成強(qiáng)度校核。 刀部分的設(shè)計(jì) 為防止生銹和保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和硬度，采用通用不銹鋼型號(hào) 片刀的形狀 [11]如圖 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 21 圖 圖 刀面要進(jìn)行研磨，保證刀片的鋒利及合適的粗糙度，以使切出來(lái)的蔬菜絲表面細(xì)致聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 22 光滑，由良好的口感。刀 片要裝在刀柄上，以保持與主軸的垂直度。刀柄的結(jié)構(gòu)及尺寸 圖 要防止生銹和保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和硬度，采用通用不銹鋼型號(hào) 由于切絲機(jī)的設(shè)計(jì)要能切出來(lái)不同粗細(xì)的蔬菜絲，這就要求在調(diào)整切片刀的同時(shí)，還要通過(guò)縱向割刀的更換來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，縱向割刀采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，能方便的從到盤上取下和裝上?？v向割刀制成上面小刀片間隙 r 從 0～ 10刀系列。其形狀和基本尺寸如圖 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 23 圖 刀盤是蔬菜切削平面接觸的面，其 保持清潔和不生銹是很重要的，材料也選用不銹鋼型號(hào) 盤是和切片刀一起確定切片厚度的關(guān)鍵部件，它與道是同步轉(zhuǎn)動(dòng)的，與到軸向?qū)R的地方，開(kāi)洞，以是切出來(lái)的蔬菜片和蔬菜絲甩出來(lái)。它開(kāi)的另一個(gè)洞石用來(lái)安縱向割刀的。其結(jié)構(gòu)及尺寸 [12]如圖 圖 刀盤套筒是切片刀定位及刀盤安裝的部件，套筒內(nèi)外都開(kāi)有鍵槽，分別用于和聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 24 軸及刀盤進(jìn)行周向定位。但盤可以在套筒上面軸向滑動(dòng)，此舉在與彈簧配合調(diào)整切片刀與刀盤的間隙，以達(dá)到切出任意薄厚的片，不同粗細(xì)的絲。套筒的外形及尺寸 圖 筒 體的設(shè)計(jì) 機(jī)架采用角鋼焊接，牌號(hào)為 3，在安軸承座的地方采用牌號(hào)為 4的角鋼。機(jī)架的設(shè)計(jì)應(yīng)充分的烤爐到軸、電動(dòng)機(jī)的安裝，刀盤的尺寸等。為減輕機(jī)體重量，機(jī)體壁采用薄鐵板。 為防止生銹，故進(jìn)料斗采用不銹鋼型號(hào) 料斗的結(jié)構(gòu) 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 25 圖 料斗 下料斗采用楔形，能夠使蔬菜貼緊刀盤，提供足夠的切削力。下料斗也采用通用不銹鋼型號(hào) 行制造，這樣也能保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和硬度 [13]。 采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 [14]基本構(gòu)成為： （ 1） 電源 ， 可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 （ 2） 中央處理單元 ( 中央處理單元 (可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用 戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 26 或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙 采用三 表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) 現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 [2] （ 3） 存儲(chǔ)器 ， 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 ； 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 （ 4） 輸入輸出接口 電路 ， 現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 [15] （ 5） 功能模塊 ， 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。 （ 6） 通信模塊 。 圖 信模塊 電信號(hào)作為 入信號(hào)的開(kāi)關(guān)量，當(dāng)有光電信號(hào)時(shí) 用兩線制光電傳感器 [16]，兩 線制（即只有 2根線）一般接法：一根接 一根接 入端。 圖 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 27 表 相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) 、指令表 圖 相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) 聊城大學(xué)本 科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 28 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) I/停機(jī)按鈕， 照其 I/程如下： 1)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)過(guò)程 點(diǎn)動(dòng) 2閉合→ 動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)→ 1閉合→自鎖 1分?jǐn)唷ユi Y