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小型自動(dòng)化土豆切削機(jī)設(shè)計(jì)說明書 班級：2011級機(jī)設(shè)班 成員：馬小康 201100160129 楚海傳 201100160135 王泓浩 201100160131 李瑞祥 201100160144 前言 隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國社會勞動(dòng)力資源趨于緊張，企業(yè)員工工資的上漲，給企業(yè)的發(fā)展造成了阻礙。眾多企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)而采用機(jī)器代替人工的方式降低成本。在生活中，餐飲企業(yè)的餐桌上，土豆是必不可少的餐桌佳肴之一。而在土豆的加工過程中，需要的是大量的重復(fù)性勞動(dòng)，且存在安全隱患，未解決這種情況，我們小組決定設(shè)計(jì)一種新型的自動(dòng)土豆切削機(jī)，在給企業(yè)降低人工成本，提高工作效率的同時(shí)，減少了安全隱患。 市場分析 土豆絲物美價(jià)廉，人人愛吃，農(nóng)貿(mào)市場上一年四季都有出售，年銷量十分大，以往都得先清洗，后去皮，然后在切片、切塊、切絲，這樣做既繁瑣又累人，搞不好還會弄的手破血流 。通過市場調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)，蔬菜批發(fā)市場每天都有大批量的土豆被批發(fā)出去，土豆作為一種可口的食物，不僅在普通家庭能看到它的蹤影，而且在學(xué)校食堂、機(jī)關(guān)食堂、飯店、工廠食堂，薯?xiàng)l、薯片的加工工廠等都能看到它的蹤影，土豆的需求量非常大。這么多的土豆不可能用手工進(jìn)行去皮，加工；因此，一種新型的土豆擦絲必然會具有很大的市場前景。 家中傳統(tǒng)的擦絲器，就是利用一塊可以進(jìn)行擦絲的硬質(zhì)鐵皮固定在一塊板子上面，然后人拿著土豆進(jìn)行手動(dòng)擦絲；在擦絲的過程中，由于手離擦絲鐵皮比較近，因此經(jīng)常出現(xiàn)擦破手的情況，安全性能極差，并且使用起來非常的不方便 不僅效率低，而且還很費(fèi)力，且只能切絲。另外，現(xiàn)有的土豆切絲機(jī)，并不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)去切絲切塊切片的目的，使用起來很不方便，不能滿足市場的需求。因此，一種新型的更能符合廣大消費(fèi)者需求的擦絲機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。徹底解決了手工切土豆耗時(shí)費(fèi)工的難題。 應(yīng)用場合及特點(diǎn) ：本產(chǎn)品的應(yīng)用場合主要是學(xué)校食堂，工廠食堂，機(jī)關(guān)食堂等大型的食堂；除此之外，還可以用于飯店；還適用于薯片，薯?xiàng)l的加工工廠等企業(yè)。 用途：實(shí)現(xiàn)功能：切片、切條、切?。ㄒ?guī)格可調(diào)） 產(chǎn)品介紹：外形尺寸 　　　　　功率 　　　　　電源：380v 設(shè)計(jì)過程 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 利用現(xiàn)有知識設(shè)計(jì)一種小型機(jī)器實(shí)現(xiàn)對土豆的切削加工，任務(wù)要求能把土豆切成各種形狀以滿足廚師的烹飪要求。該型機(jī)器應(yīng)能滿足大中型餐飲企業(yè)的要求，在節(jié)省人力資源的同時(shí)，需要保證穩(wěn)定高效的效率。 由于廚房空間有限，而且在滿足功能要求的前提下盡量降低成本，保證其經(jīng)濟(jì)性。因此該型機(jī)器應(yīng)具有精簡的外形，空間占用少。因其工作性質(zhì)并不復(fù)雜，應(yīng)盡量將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的較為簡單，可操作性強(qiáng)。 因?yàn)榧庸ο笫峭炼梗圆⒉恍枰艽蟮膭?dòng)力，可以考慮采用中小型電動(dòng)機(jī)和小型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 系統(tǒng)符合人機(jī)工程學(xué)要求，適應(yīng)人的生理和心理特點(diǎn)，使操作簡便、準(zhǔn)確、方便、安全、可靠。為此需要根據(jù)具體情況提出諸如操作裝置的選擇與布局，防止偶發(fā)事故的裝置等要求。 二、設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 下圖為小型自動(dòng)土豆切削機(jī)的黑箱示意圖，途中左邊為輸入量：土豆、驅(qū)動(dòng)能、驅(qū)動(dòng)信息，右邊為輸出量：土豆塊（土豆絲、土豆片）， 上方表示表示了外部環(huán)境（溫度、濕度等）對土豆切削機(jī)工作性能的影響，圖上方表示了土豆機(jī)對外部環(huán)境的各種影響（噪聲、振動(dòng)等）。 三、工藝原理 下圖所示的小型自動(dòng)土豆切削機(jī)黑箱要求的轉(zhuǎn)化，可以通過下述的工藝原理實(shí)現(xiàn)：用推動(dòng)桿將去皮土豆送至切削通道；利用固定盤形柵欄狀刀片實(shí)現(xiàn)第一次切削；利用旋轉(zhuǎn)式刀片實(shí)現(xiàn)二次切削獲得所需形狀的土豆；切削完成的土豆落至收集容器。 固定柵欄狀刀片 推動(dòng)桿 去皮土豆 旋轉(zhuǎn)刀片 收集容器 四、技術(shù)過程 定位及支撐：采用固定軌道定位支撐； 驅(qū)動(dòng)能量的轉(zhuǎn)換：利用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能； 驅(qū)動(dòng)能量的輸入與傳遞：電能通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過皮帶傳遞給齒輪所在軸，然后分別傳遞給切削機(jī)構(gòu)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)；傳遞給切削機(jī)構(gòu)是通過齒輪副，傳遞給進(jìn)給機(jī)構(gòu)是通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。 調(diào)整和控制：利用杠桿實(shí)現(xiàn)切削機(jī)構(gòu)的變速。 切削機(jī)構(gòu)：采用齒輪副將皮帶輪傳遞來的力傳遞給刀具所在軸，并利用兩級滑移齒輪實(shí)現(xiàn)切削速度的兩級變速。 進(jìn)給機(jī)構(gòu)：利用凸輪機(jī)構(gòu)將蝸輪蝸桿傳遞的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為推動(dòng)桿的進(jìn)給方向的力，并實(shí)現(xiàn)推動(dòng)桿的間歇性進(jìn)給，以便刀具對土豆進(jìn)行加工。 固定刀片切削土豆 旋轉(zhuǎn)刀片切削土豆 推動(dòng)土豆進(jìn)入通道 送至推動(dòng)桿端推動(dòng)盤 土豆塊 土豆片 土豆絲 土豆 人 技術(shù)系統(tǒng) 五、技術(shù)系統(tǒng)及邊界 1、 引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng) 對于小型自動(dòng)土豆切削機(jī)這類機(jī)械系統(tǒng)，其本身由若干子系統(tǒng)組成，如動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、切削系統(tǒng)等，如果將這些子系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)都詳細(xì)的表示在一張圖中，則不僅繪制困難，而且顯得雜亂，因此可將各子系統(tǒng)分別繪制在其功能結(jié)構(gòu)圖。 實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)功能往往可以有很多種不同的功能載體。功能載體的不同組合將獲得不同的總體方案。利用形態(tài)學(xué)方法建立形態(tài)學(xué)矩陣，以獲得不同的方案組合。 分功能 解法 1 2 3 4 5 6 A動(dòng)力源 電動(dòng)機(jī) 汽油機(jī) B傳動(dòng) 齒輪 皮帶 鏈 蝸輪蝸桿 C進(jìn)給 凸輪 導(dǎo)桿 D切削 往復(fù)式直線切削 旋轉(zhuǎn)式 2、 確定系統(tǒng)邊界 小型自動(dòng)土豆切削系統(tǒng)，人參與系統(tǒng)的調(diào)整與控制。應(yīng)當(dāng)簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)性能、保證系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和可靠性、提高生產(chǎn)率、降低運(yùn)行成本。 切削系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)技術(shù)過程轉(zhuǎn)化時(shí)，必然會受到外部環(huán)境條件的影響和干擾。例如，溫度、濕度、塵埃、振動(dòng)、噪聲及外部能量的穩(wěn)定性都會影響和干擾技術(shù)過程的轉(zhuǎn)化。影響該系統(tǒng)的運(yùn)行因素主要為溫度、濕度，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命。同時(shí)，系統(tǒng)對外部環(huán)境也會產(chǎn)生影響，如振動(dòng)、噪聲等， 因此在設(shè)計(jì)過程時(shí)應(yīng)盡量降低其對周圍環(huán)境的影響。 6、 基本結(jié)構(gòu)布局 1、凸輪的安裝布局 （1）凸輪軸線水平方向放置-如下圖所示 （2） 凸輪軸線豎直方向放置-如下圖所示 當(dāng)凸輪水平放置時(shí)，安裝不便，占用空間大，并且因?yàn)橥馆喼亓糠植疾痪?，?dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生不平穩(wěn)現(xiàn)象，對凸輪及連接支撐部件產(chǎn)生較大磨損;而凸輪豎直放置時(shí)，安裝方便，占用空間小,并且其對連接支撐部件磨損較小。綜合考慮，我們選擇凸輪豎直放置。 七、方案評價(jià) 1、 技術(shù)評價(jià) 對于凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)輸入，可選擇兩種方案：蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)或雙錐齒輪機(jī)構(gòu)。 兩種機(jī)構(gòu)均能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的換向及變速。雙錐齒輪機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，因此需要多級變速，使整體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜、尺寸變大，但它的結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長。蝸輪蝸桿可實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，省去了多級變速機(jī)構(gòu)，使整體結(jié)構(gòu)簡潔，但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，磨損大，壽命低。但工作所需傳動(dòng)力不大，故綜合考慮選取蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，既滿足了技術(shù)要求，又具有好的可行性、適用性、可靠性、完善性。 2、經(jīng)濟(jì)性評價(jià) 電動(dòng)機(jī)選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以得出系統(tǒng)整體所需轉(zhuǎn)速及動(dòng)力較小，故可選擇較小型號的電動(dòng)機(jī)，這樣即能節(jié)省制造成本，且能使使用成本降低。 蝸輪蝸桿及雙錐齒輪之間的選擇 雙錐齒輪機(jī)構(gòu)會使整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要多級變速，因此需增多軸的數(shù)量；而蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)使整體結(jié)構(gòu)簡單，因此會減少軸的數(shù)目，降低制造成本，減少運(yùn)行時(shí)功率的損失。 刀片設(shè)計(jì)（單片式或多片式刀具間的選擇） 設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 刀具傳動(dòng)計(jì)算 根據(jù)日常飲食習(xí)慣，設(shè)計(jì)土豆片厚度，土豆絲為，土豆塊為，土豆長度范圍在50mm-100mm范圍內(nèi)，設(shè)定推動(dòng)土豆進(jìn)給的速度為。刀具為三葉草形的三刀片。 刀具切削土豆片/絲的速度 刀具切削土豆塊的速度為 考慮到切削土豆是不需要很大的力，所以我們選擇了功率為750r/min的電動(dòng)機(jī)。則刀具齒輪傳動(dòng)最大傳動(dòng)比為 齒輪傳動(dòng)最小傳動(dòng)比為； 電機(jī)與軸系連接時(shí)有皮帶傳動(dòng)，皮帶傳動(dòng)比為； 齒輪傳動(dòng)比為； 由于刀具切削土豆需要兩種不同的速度，所以需要采用一對雙聯(lián)滑移齒輪。齒輪傳動(dòng)平面簡圖如上圖所示。 分配傳動(dòng)比：； ； 。 ,中心距 中心距。 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算 中心距a=60mm 傳動(dòng)比i=25 蝸桿頭數(shù)： 取=1 蝸輪齒數(shù)： 取=25 模數(shù)： 取m=3.15 蝸桿分度圓直徑： 取標(biāo)準(zhǔn)值=40 蝸輪分度圓直徑： 取 蝸桿導(dǎo)程角 : r=4.5 蝸輪寬度： 凸輪設(shè)計(jì)計(jì)算 1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈需進(jìn)給100mm，在直角坐標(biāo)系下表示如圖： 2、由上圖，可作出凸輪實(shí)際圖形為：