小型自动化土豆切削机设计说明书.doc

小型自动化土豆切削机设计说明书 班级：2011级机设班 成员：马小康 201100160129 楚海传 201100160135 王泓浩 201100160131 李瑞祥 201100160144 前言 随着社会经济的快速发展，中国社会劳动力资源趋于紧张，企业员工工资的上涨，给企业的发展造成了阻碍。众多企业纷纷转而采用机器代替人工的方式降低成本。在生活中，餐饮企业的餐桌上，土豆是必不可少的餐桌佳肴之一。而在土豆的加工过程中，需要的是大量的重复性劳动，且存在安全隐患，未解决这种情况，我们小组决定设计一种新型的自动土豆切削机，在给企业降低人工成本，提高工作效率的同时，减少了安全隐患。 市场分析土豆丝物美价廉，人人爱吃，农贸市场上一年四季都有出售，年销量十分大，以往都得先清洗，后去皮，然后在切片、切块、切丝，这样做既繁琐又累人，搞不好还会弄的手破血流 。通过市场调研，我们发现，蔬菜批发市场每天都有大批量的土豆被批发出去，土豆作为一种可口的食物，不仅在普通家庭能看到它的踪影，而且在学校食堂、机关食堂、饭店、工厂食堂，薯条、薯片的加工工厂等都能看到它的踪影，土豆的需求量非常大。这么多的土豆不可能用手工进行去皮，加工；因此，一种新型的土豆擦丝必然会具有很大的市场前景。 家中传统的擦丝器，就是利用一块可以进行擦丝的硬质铁皮固定在一块板子上面，然后人拿着土豆进行手动擦丝；在擦丝的过程中，由于手离擦丝铁皮比较近，因此经常出现擦破手的情况，安全性能极差，并且使用起来非常的不方便 不仅效率低，而且还很费力，且只能切丝。另外，现有的土豆切丝机，并不能同时实现去切丝切块切片的目的，使用起来很不方便，不能满足市场的需求。因此，一种新型的更能符合广大消费者需求的擦丝机应运而生。彻底解决了手工切土豆耗时费工的难题。 应用场合及特点 ：本产品的应用场合主要是学校食堂，工厂食堂，机关食堂等大型的食堂；除此之外，还可以用于饭店；还适用于薯片，薯条的加工工厂等企业。用途：实现功能：切片、切条、切丁（规格可调）产品介绍：外形尺寸功率电源：380v设计过程一、设计任务利用现有知识设计一种小型机器实现对土豆的切削加工，任务要求能把土豆切成各种形状以满足厨师的烹饪要求。该型机器应能满足大中型餐饮企业的要求，在节省人力资源的同时，需要保证稳定高效的效率。由于厨房空间有限，而且在满足功能要求的前提下尽量降低成本，保证其经济性。因此该型机器应具有精简的外形，空间占用少。因其工作性质并不复杂，应尽量将其结构设计的较为简单，可操作性强。因为加工对象是土豆，所以并不需要很大的动力，可以考虑采用中小型电动机和小型传动机构。 系统符合人机工程学要求，适应人的生理和心理特点，使操作简便、准确、方便、安全、可靠。为此需要根据具体情况提出诸如操作装置的选择与布局，防止偶发事故的装置等要求。 二、设计任务抽象化 下图为小型自动土豆切削机的黑箱示意图，途中左边为输入量：土豆、驱动能、驱动信息，右边为输出量：土豆块（土豆丝、土豆片），上方表示表示了外部环境（温度、湿度等）对土豆切削机工作性能的影响，图上方表示了土豆机对外部环境的各种影响（噪声、振动等）。三、工艺原理 下图所示的小型自动土豆切削机黑箱要求的转化，可以通过下述的工艺原理实现：用推动杆将去皮土豆送至切削通道；利用固定盘形栅栏状刀片实现第一次切削；利用旋转式刀片实现二次切削获得所需形状的土豆；切削完成的土豆落至收集容器。固定栅栏状刀片推动杆去皮土豆旋转刀片收集容器 四、技术过程定位及支撑：采用固定轨道定位支撑；驱动能量的转换：利用电动机将电能转化成机械能；驱动能量的输入与传递：电能通过电动机转化为电动机的机械能，电动机的机械能通过皮带传递给齿轮所在轴，然后分别传递给切削机构和进给机构；传递给切削机构是通过齿轮副，传递给进给机构是通过蜗轮蜗杆机构。调整和控制：利用杠杆实现切削机构的变速。切削机构：采用齿轮副将皮带轮传递来的力传递给刀具所在轴，并利用两级滑移齿轮实现切削速度的两级变速。进给机构：利用凸轮机构将蜗轮蜗杆传递的动力转化为推动杆的进给方向的力，并实现推动杆的间歇性进给，以便刀具对土豆进行加工。固定刀片切削土豆旋转刀片切削土豆推动土豆进入通道送至推动杆端推动盘土豆块土豆片土豆丝土豆 人技术系统五、技术系统及边界1、 引进技术系统 对于小型自动土豆切削机这类机械系统，其本身由若干子系统组成，如动力系统、传动系统、支撑系统、进给系统、切削系统等，如果将这些子系统的功能结构都详细的表示在一张图中，则不仅绘制困难，而且显得杂乱，因此可将各子系统分别绘制在其功能结构图。 实现一项功能往往可以有很多种不同的功能载体。功能载体的不同组合将获得不同的总体方案。利用形态学方法建立形态学矩阵，以获得不同的方案组合。 分功能 解法123456A动力源 电动机汽油机B传动 齿轮皮带链蜗轮蜗杆C进给 凸轮导杆D切削往复式直线切削旋转式 2、 确定系统边界 小型自动土豆切削系统，人参与系统的调整与控制。应当简化系统结构、提高系统性能、保证系统运行的质量和可靠性、提高生产率、降低运行成本。 切削系统在实现技术过程转化时，必然会受到外部环境条件的影响和干扰。例如，温度、湿度、尘埃、振动、噪声及外部能量的稳定性都会影响和干扰技术过程的转化。影响该系统的运行因素主要为温度、湿度，影响系统的稳定性和寿命。同时，系统对外部环境也会产生影响，如振动、噪声等， 因此在设计过程时应尽量降低其对周围环境的影响。6、 基本结构布局 1、凸轮的安装布局 （1）凸轮轴线水平方向放置-如下图所示（2） 凸轮轴线竖直方向放置-如下图所示当凸轮水平放置时，安装不便，占用空间大，并且因为凸轮重量分布不均，当其转动时可能产生不平稳现象，对凸轮及连接支撑部件产生较大磨损;而凸轮竖直放置时，安装方便，占用空间小,并且其对连接支撑部件磨损较小。综合考虑，我们选择凸轮竖直放置。 七、方案评价1、 技术评价 对于凸轮转动输入，可选择两种方案：蜗轮蜗杆机构或双锥齿轮机构。 两种机构均能达到设计目标，实现传动的换向及变速。双锥齿轮机构不能实现较大的传动比，因此需要多级变速，使整体结构变得复杂、尺寸变大，但它的结构简单，使用寿命长。蜗轮蜗杆可实现大的传动比，省去了多级变速机构，使整体结构简洁，但它的结构复杂，磨损大，寿命低。但工作所需传动力不大，故综合考虑选取蜗轮蜗杆机构，既满足了技术要求，又具有好的可行性、适用性、可靠性、完善性。 2、经济性评价电动机选择 根据设计目标，可以得出系统整体所需转速及动力较小，故可选择较小型号的电动机，这样即能节省制造成本，且能使使用成本降低。蜗轮蜗杆及双锥齿轮之间的选择 双锥齿轮机构会使整体结构复杂，需要多级变速，因此需增多轴的数量；而蜗轮蜗杆机构使整体结构简单，因此会减少轴的数目，降低制造成本，减少运行时功率的损失。刀片设计（单片式或多片式刀具间的选择） 设计计算1、 刀具传动计算根据日常饮食习惯，设计土豆片厚度，土豆丝为，土豆块为，土豆长度范围在50mm-100mm范围内，设定推动土豆进给的速度为。刀具为三叶草形的三刀片。刀具切削土豆片/丝的速度 刀具切削土豆块的速度为 考虑到切削土豆是不需要很大的力，所以我们选择了功率为750r/min的电动机。则刀具齿轮传动最大传动比为 齿轮传动最小传动比为；电机与轴系连接时有皮带传动，皮带传动比为；齿轮传动比为；由于刀具切削土豆需要两种不同的速度，所以需要采用一对双联滑移齿轮。齿轮传动平面简图如上图所示。分配传动比：； ； 。 ,中心距 中心距。蜗轮蜗杆设计计算中心距a=60mm 传动比i=25蜗杆头数： 取=1蜗轮齿数： 取=25模数： 取m=3.15蜗杆分度圆直径： 取标准值=40蜗轮分度圆直径： 取 蜗杆导程角 : r=4.5蜗轮宽度： 凸轮设计计算1、根据设计要求，凸轮转动一圈需进给100mm，在直角坐标系下表示如图：2、由上图，可作出凸轮实际图形为：