青岛农业大学 本科生毕业论文（设计）
题 目： 马铃薯切片机的设计 * *： *** 学 院： 食品科学与工程 专 业： 食品科学与工程 班 级： 10级1班 学 号： ******** ****： *** 完成时间： 2014.06.10
2014 年 6 月 10 日
目录
摘要...............................................................................................................................................................1 Abstract.....................................................................................................................................1 1 前言..........................................................................................................................................................2 2 选题背景.................................................................................................................................................2 2.1 国外切片技术发展概况...................................................................................................................2 2.2 国内切片机技术发展概况..............................................................................................................2 3 离心式切片机总体方案的确定........................................................................................................3 3.1 结构特点及工作原理.......................................................................................................................3 3.2 结构的组成部分及特点...................................................................................................................4 4 电机的选择.............................................................................................................................................5 5 轴的选择.................................................................................................................................................6 5.1 计算轴的最小直径............................................................................................................................6 5.2 轴尺寸的确定.....................................................................................................................................6 5.3 轴的校核..............................................................................................................................................7 5.4 按弯扭合成应力校核轴的强度.....................................................................................................8 6 轴承的选择和校核..............................................................................................................................9 6.1 轴承的选择.........................................................................................................................................9 6.2 轴承的校核.........................................................................................................................................9 7 键的选择及校核.................................................................................................................................10 7.1 键的选择............................................................................................................................................10 7.2 键的校核............................................................................................................................................10 8 V带传动的设计计算..........................................................................................................................11 8.1 求计算功率PC................................................................................................................................11 8.2 选V带的型号................................................................................................................................11 8.3 求大小带轮d2、d1基准直径.....................................................................................................11 8.4 验算带速V......................................................................................................................................12 8.5 计算V带的基准长度Ld和中心距a......................................................................................12 8.6 验算小带轮包角α1.......................................................................................................................13 8.7 求V带的根数...............................................................................................................................13 8.8 求作用在带轮轴上的压力FQ...................................................................................................13
9 V带轮的设计....................................................................................................................................14 9.1 V带轮材料的选择......................................................................................................................14 9.2带轮的结构尺寸的设计..................................................................................................................14 10 刀片的设计......................................................................................................................................16 10.1 刀片类型的选择............................................................................................................................16 10.2 刀盘的总成结构设计...................................................................................................................18 11 机架的设计......................................................................................................................................18 11.1 机架设计要求..............................................................................................................................18 11.2 机架材料的选用及壁厚选择...................................................................................................19 11.3 机架整体设计..............................................................................................................................19 12 机体结构的设计.............................................................................................................................20 总结............................................................................................................................................................22 致谢................................................................................................................................................... ..... .22 参考文献...................................................................................................................................................23
青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计
马铃薯切片机的设计
摘 要：马铃薯营养价值丰富，是人们主要的杂粮之一，而在很多情况下都需要将马铃薯切片
或切丝，因而马铃薯切片（切丝）机应运而生。我国的切片机技术发展开始于70年代，而外国的切片机技术从60年代就开始发展了。并且最早的切片机并不是应用在切割食品方面。目前的切片设备庞大，很难在餐厅、食堂等场合使用。本文设计的切片机主要是针对中小场合，如加工作坊、食堂、家庭等。本设计针对马铃薯的形状而设计，本文中分别对带、轴、刀盘、刀片等进行了设计计算，对轴承、键等元件进行了选择。本设计切片机有较高的效率，能对马铃薯、红薯进行工作。
关键词：切片；离心式；切片机；刀片
The Design of Potato Slice Machine
Abstract: Potatoes are rich in nutritional value. It is one of the main crops, but in many cases need
the potato slices or strips, so the potato slice emerges. Development of China's slicing machine technology began in the 1970s, while foreign slicing machine technology from the 1960s. The original slicer was not used to cut food . Existing slicer equipment is huge , it is difficult to be used in restaurants, canteens and other occasions.This design is mainly aimed at small and medium-sized occasions slicing machine, such as processing workshops, dining room, family etc. The design for the potato shape and design, this paper respectively on the belt, shaft, cutter, blade, the design calculation, bearing, key components are selected. The design of cutting machine has high efficiency. It can be respectively on potato, sweet potato to work.
Key words: slice; centrifugal; slicer; blade
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1 前言
马铃薯是常见的一种蔬菜，主要存在于家庭的餐桌和在工厂里被加工成其他产
品。在日常生活中，马铃薯主要用于鲜食；而在工业加工中，马铃薯主要是经过各种加工工艺被加工成淀粉、粉丝、粉皮，还有一部分加工成了我们熟悉的方便食品（薯片、薯条）。随着人们生活的提高，对生活质量提出了新的要求，近些年来餐快餐业发展迅速，随之出现的马铃薯薯片、薯条等休闲食品消费量急剧增长，展现出强劲的势头。这也就促进了马铃薯的生产业和加工业的发展。而在马铃薯的许多工业加工过程中，往往需要将马铃薯进行快速的切片处理，要在短时间内完成大量的马铃薯切片任务，人工是难以完成的，这就使得我们不得不寻找其他高效率的路径来完成这些任务。本文将针对上面提出的问题涉及一种主要用于食堂、餐馆、小作坊和家庭的马铃薯切片机，其中对餐馆的意义更为重大，它的产生对餐馆和酒店来说是一种福利[1][2]。值得一提的是，本设计不仅可以将马铃薯、洋葱和红薯进行快速切片工作，还可以切丝。本设计的优点主要有以下几个方面：一、能对多种作物进行切削如：马铃薯、红薯、洋葱进行切片；并且厚度均一。二、降低了劳动强度，提高工作效益。三、本设计易操作，结构简单，紧凑。
2 选题背景
2.1 国外切片机技术的发展概况
国外的切片机技术发展要比我国早。切片机技术的出现最早可以追溯到60年代，70年代切片机的技术已经成熟。到80年代，国外出现很多切片机制造公司，如瑞士的迈尔-布格耶斯公司。八十年代中后期，出现了很多全自动多功能切片机。随继产生了像日本Tokyo Semitsu 株式会社的TSK（若干）系列机，瑞士Meyer-Burger AG公司的TS系列机， 日本Okamoto Machine 株式会社的ASM系列机， 美国STC公司的STC系列机等世界著名切片机生产厂家[3]。就切片机的结构而言，主要是以滚动轴承为支撑方式的切片机，一种是卧式的，另一种便是立式的。切片机的技术发展到今天功能已经相当
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齐全，而且复合化，切片的方式也多种多样。
2.2 国内切片机技术的发展概况
我国的切片机技术发展缓慢，较国外发展稍晚一些，到70年代初期才开始发展。那时候的切片机主要在中药，蔬菜冻肉等领域得到应用[4]， 其中土豆的应用尤为显著。我国的切片机主要有以下几种形式：摇动式切片机、轮转式切片机、滑动式切片机、推动式（雪橇式）切片机及冰冻切片机。
虽然我国在切片机的开发研究方面已经有了30年的历史了，并且近些年来切片机行业发展迅速，但是与发达国家相比仍然有一定的距离，我国研制的切片机得不到大面积推广应用[5]。虽然在我国已有切片机的生产厂家如山东省诸城市大洋食品机械厂的大洋牌土豆切片机有400型、600型、江阴鑫达药化机械的中药切片机等[6]。但我国的切片机方面仍然没有根本性突破[7]。
由国内外切片机技术发展的比较可以看出，我国的切片机技术发展晚，并且发展缓慢。马铃薯经常出现在人们的餐桌上，是大多数人喜欢的食物，无论是在餐馆还是在家庭中，人们也更注重效率。在国内，切片机并没有作为常用设备进入人们的生活，并且在餐馆中也没有出现，而主要是出现在了工厂里，这也是因为目前市场上的切片机体积大，价格昂贵，难以操作、维护和修理。本设计意在让小型切片机进入家庭和餐馆，尤其是餐馆，可以大大节省人力，提高工作效率，减少工作量。
3 切片机总体方案的确定
3.1 结构特点与工作原理
3.1.1 结构特点
考虑到切片机的适用范围和环境，初步确定的切片机有以下几个特点：1、装料、卸料简单；2、结构简单，便于维修；3、操作方便，工作稳定。本机构主要有以下优点：
① 降低了人们的劳动强度，提高了工作效率，能达到不小与50Kg/h ② 切片的厚度一致性高，损耗低。
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③ 结构简单紧凑。
离心式切片机按动力分为机动和人力两类。机动的包括内电机驱动和燃机驱动。电机驱动具有操作方便，工作稳定，效率高，污染小等优点，所以本设计采用电机驱动。本设计主要由电动机、皮带传送装置、旋转叶轮、进料和出料装置组成。其大致轮廓图如图1[8]：
1-电动机 2-皮带及皮带轮 3-传动轴 4-叶轮及其刀片
图1 马铃薯切片机结构简图 Fig 1 Schematic structure of potato slicer
3.1.2 工作原理
如图所示，离心式切片机工作时，电动机转动，带动皮带转动，经皮带转动并减速后将动力传递给输出轴，轴的顶端连接叶轮和刀片，刀片将物料切成片，被切下的物料从刀盘底落下，然后经出料口送出。通过调节刀片与转盘间的垫片厚度来控制切片的厚度。
3. 2 机构的组成部分及特点
3.2.1 电动机
本设计选用Y90L-4型号电机，同步转速为1500 r/min，额定功率为1.5 KW，效率为79%，重量为26kg。y系列电动机具有高效、节能、性能好、振动小、噪声低、寿命长、可靠性高、维护方便、起动转矩大等优点。
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3.2.2 皮带传动装置
切片机的传动装置选择为V带，传动比选为3.53。带传动根据工作原理的不同分为摩擦传动和啮合传动。按界面的形状不同又可把摩擦型传送带分为平带、V带和特殊截面带（如多楔带、圆带等）三大类。V带的截面为等腰梯形，其工作面是与轮槽相接触的两侧面，V带并不接触轮槽底部。V带传动性能的最主要的优点是由于轮槽的楔形效应，张力相同的情况下，V带传动较平带传动能产生更大的正压力摩擦力。并且V带传动工作时能够允许较大的传动比，结构紧凑，以及已标准化等特点，因而本设计选择V带传动。
3.2.3 轴
轴的材料为45号钢，选用深沟球轴承固定轴：采用轴肩定位。45号钢综合力学性能好，小型件宜采用调制处理，大型件宜采用正火处理。主要用于制造强度高的运动件，如齿轮、轴、齿条、蜗杆等原件的制造。
4 电机的选择
所设计切片机的生产效率Q不小于50kg/h，取Q=500 kg/h,。切片机的加工对象一般为椭圆形茎块，测定其长一般为65-80 mm, 宽度一般为45-60 mm。由生产效率的公式
Q=
60*B*r*n60*80*250*n （1）
1000*a*b*t*z1000*70*3*4 得出n≈350 r/min
B 是刀片长度； r 为刀盘半径； n 为传动轴的转速；
a b 分别是一般茎块的椭圆的长和宽； t 为切片厚度；这里切片厚度为3 mm. z 为刀片片数，刀片片数为4.
前面提到所选V带的传动比定为3.53，由此得出电机的转速范围是350×3.53=1235.5 r/min。并且考虑到电动机和传动装置的重量、尺寸、价格和带传动、减
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速器的传动比，电机选Y90L-4型号，额定功率为1.5 kw，同步转速为1500 r/min。
5 轴的选择
选取45号钢作为轴的原材料，进行调质处理。根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺，确定轴的结构如下图：
图2：轴 Fig .2 Axle
5.1计算轴的最小直径
根据表（机械设计基础第二版P230）
[12]
取A=107—118（A为轴的材料和守在情况
确定的系数），则有[7]根据课本表14-2，可知45钢可取 [τ]=35 Mpa（τ为材料的许用切应力），A=112
轴的强度计算 ，由公式计算轴的最小直径，由公式：
p9.55106pdmin=3A3 （2）
0.2[τ[nnp为轴传递的功率（kW）
n为轴的转速（r/min） 得出dmin=112*31.5≈17 mm 396计算轴的输出力矩T，由公式：
pT=9550* （3）
n1.5可以得出T =9550×≈36 N.m
396 6
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由以上计算可知轴的输出直径不是很大，并且与轮盘和从动轮的尺寸比列不协调，电动机的输出直径为24mm，数据远大于dmin, 所以把25mm作为最小轴径dmin。
5.2 轴的结构尺寸确定
轴的一端连接皮带，另一端为刀盘，取d1-2=d7-8=25 mm。带轮及刀盘采用轴肩定位，且定位高度h>0.07d ， d2-3=d6-7=30 mm。考虑此处轴径，从轴承产品目录中初步选定7207c 角接触球轴承，其尺寸为d×D×B=35×72×17, 所以d3-4= d5-6=35mm。查手册7207c 可知角接触球轴承的数据如下：轴肩高为4 mm，所以d4-5=43 mm
由刀盘的尺寸和从动轮的尺寸确定l1-2=26 mm ,l7-8=35 mm。由轴承的尺寸，可以确定l3-4=l5-6=17 mm。由轴承端盖的结构和传动轴，确定轴承端盖的总宽度为20，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑剂的要求，取l2-3=l6-7=60 mm。根据轴的总体尺寸，取l4-5=100 mm。
5.3轴的校核
求轴的载荷，首先根据轴的结构，作出轴的计算简图。根据轴的计算图，做出轴的弯矩图和扭矩图。
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图3 轴的载荷分析图
Fig.3 The analyzing of axis’s load
从上图中可以看出靠近大带轮轴承上的截面为危险截面。现将计算的危险截面处的M、MH、MV。
选取轴的材料为45号钢，调质处理[9]。上面已经算出轴的最小直径为25 mm，扭矩为36 N.m
所以，可以计算出作用在轴上的力圆周力Ft：
2TFt= （4）
d2*3600Ft==288 N
25作用在刀片上的力径向力Fr：
0FFtan30rt （5）
可以得出Fr=166.2 N
根据上面的数据和轴的机构以及弯矩和扭矩图中可以看出，受载荷最大的面是靠近大带轮的轴承端面，因此求得此截面的弯矩扭矩如表1：
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表1截面的弯矩扭矩
Table 1 Cross-section of bending moment torque
载荷
平行于轴
垂直于轴
支反力F
F1FQ741125 N FNV11021.46NFNV2200.46N
弯矩M
MH=34245N/mm
MV154065.7N/mm
MV29020.7N/mm
总弯矩
M134245254065.72=63999 N/mm
M2342452902072=35413 N/mm
扭矩T T2=131759.8 N.mm
5.4 按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，一般只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。查《机械设计基础》式（13-3 P231）[12]，0以及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，计算轴的应力,由公式：
caM12(T23)2 （6）
W得出轴的应力：
caM12(T23)2=37.6 MPa
W查得经调制处理的45号钢[σ-1]=60 Mpa，所以计算出轴安全。
该轴在此截面的右侧的强度也是符合要求的。由于本切片机没有大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。至此,轴的校验结束,轴的校验合格。
6 轴承的选择和校核
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6.1 轴承的选择
轴承在承受径向力的同时，也承受着轴的重量以及轴上其他部件的重量。故选用7207C角接触球轴承[10]。
轴承的主要参数：内经：35mm 外径：72mm 接触角：15度 预计寿命为8年
工作小时数Lh预计为12000小时
6.2 轴承的校核
角接触球轴承滚动体与内外圈的材料应对硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击性的要求都比较高。它的特点是既能承受径向载荷又能承受单方向轴向轴向载荷。接触角越大，承受轴向载荷越大，接触角越小，承受轴向载荷就越小。反之，接触角越小，承受径向载荷的能力越大，也越适用于高速应用的场合。考虑多种因素我们选择角接触球轴承。所以选择角接触球轴承。由上述可知，选择7207C的角接触球轴承，现对其进行校核。
因该轴承受Fr 和Fa的作用，必须求出当量动载荷P。计算时用到的径向系数X、轴向系数Y要根据Fa/C0r值查取，而C0r是轴承的径向额定静载荷，在轴承型号未选出
[12]
前暂时不知道，所以需要试算。由《机械设计基础》表10-9（P164），暂取Fa/C0r=0.17，
则e=0.5。
因Fr=288N，Fa =166.2N，则Fa/Fr=0.57>e，由《机械设计基础》表10-9（P164）
[12]
查得X=0.44，Y=1.4。 由公式
P=X Fr +Y Fa （7） P=0.442881.4166.2359.4359N
计算所需径向基本额定动载荷值，由公式：
1CRfPP60n Lh （8）ft106 10
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fp=1.2（《机械设计基础》表10-12（P）
167[12]
）；
ft=1（《机械设计基础》表10-11（P166）[12]，因工作温度不高）； Lh是使用寿命，为12000h 所以：
fP60n1.235960396CrP6LhN120006ft10110Cr=2910>2900 N C0r=1920 N
e1132910N
故7207C的角接触球轴承轴承的Fa/C0r=288/1920=0.15与原估算接近，适用。
7 键的选择和校核
7.1 键的选择
均为一般联接，可选用普通平键中的圆头普通平键。 安装刀盘处键的选择：
由以上计算可知此处轴的直径d1=25 mm，查《机械设计课程设计手册》表4-1得，键的截面尺寸如下：宽度b=8 mm,高度h=7 mm,取键长L=14 mm.
与皮带轮联接的键的选择：
由以上计算得此处轴径为d2=25 mm，同理选用键的宽度b=8 mm,高度h=7 mm,取键长L=18 mm.
7.2 键的校核
键、轴的材料都是钢，键采用静联接，冲击轻微。查《机械设计基础》表13-4（P237）得许用挤压应力[σp]=125～150 MPa,取[σp]=135 MPa。
键1的工作长度l=L-b=14 -7 =7 mm,键与刀盘的接触高度k=0.5h=3.5 mm由《机械设计基础》公式13-8（P236）[12]：
2T2103p= （9）
kld得出σp为116 MPa小于[σp]所以键1的强度合适。
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键2的工作长度l=L-b=25 -6 =19 mm，键与皮带轮的接触高度k=0.5h=3mm
2T2103p= （10）
kld得出σp为136 MPa小于[σp]所以键1的强度合适 T——传动的转矩N·m k——键与轮毂键槽的接触高度 l——键的工作长度mm d——轴的直径
8 V带传动的设计计算
8.1 求计算功率PC
因为Pd＝1.5kW，n＝1500 r/min，i1=3.53则由《机械设计基础》表6-7（P77）
[12]
可知选KA=1.1 则由公式 ：
PC= KA P （11） 则得出PC =1.5×1.1=1.65 kw
8.2 选V带的型号
可用普通V带或窄V带，现选普通V带。
根据PC=1.65 kw, nd＝1500 r/min，由《机械设计基础》表6-4（P73）[12]查出为V带为Z型带
8.3 求大小带轮d2、d1基准直径
由机械设计手册中表13-9可知d1=50～71 mm，现在取小轮d1=71 mm 由公式：
d2=n1d1(1-ε)/n2 (P78)
[12]
（12）
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可得出d2=n1d1(1-ε)/n2=3.53×71×0.98=245.617 mm。其中ε在机械设计手册查出为0.02
由机械设计手册表13-9取d2=236虽然n2略有增大，但其误差小于5%，在允许的范围内，所以d2=236可以。
8.4 验算带速V
由公式
V=d1n601000 (P78)[12] （13） 则可以算出V带的速度V=d1n601000=3.14711500601000=5.57 m/s V带的带速度5～25 m/s的范围内，合适。
8.5 计算V带的基准长度Ld和中心距a
计算中心距：
a0=1.5(d1+d2) （14） 初步计算选取V带的中心距a0 则可以得出
a0=1.5(d1+d2)=1.5×(71+236)=460.5
现在取a0=470,由公式0.7(d1+d2) 4a023.14(23671)(71236)+可以得出带长为L=2×470+=1436.5 mm 2447022由机械设计基础查表13-2选用V带的型号，对Z型带选用Ld=1600 mm。再由其公式： a≈a0+ LdL0 （16） 2 13 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 可以确定V带的中心距a=470+ 16001436=552 28.6 验算小带轮包角α1 查《机械设计基础》式6-2（P66）[12] dd1α1=180°-2×57.3° （17） a23671可以得出α1=180°-×57.3°=159.88°>120° 470所以得出包角合适。 8.7 求V带的根数 查《机械设计基础》式6-31（P75）[12]： Z= Pc （18） (P0P0)KKL已知n1=1500 r/min ，d1=71 查表6-4（P73）可以得出 P0=0.31KW 由传动比i=3.53 查表6-5（P75）得 ∆P0=0.03 KW 由α1=159.88° 查表6-8（P77）得 Kα=0.95,查表13-2得KL=1.16,由此可得 Z= 1.65≈2.357 (0.300.34)0.951.16所以V带取3根 8.8 求作用在带轮轴上的压力FQ 查机械设计手册表13-1得出V带每米长的质量q=0.06 kg/m由公式： F0= 500Pc2.5 (1)qv2 （19） zvK其中Pc为功率，Z为v带的根数，V为v带的带速，Kа为包角修正系数可以查表得 出其值为0.95 可以得出F0= 5001.652.5(1)0.06(5.57)2≈82.4 N 35.570.95现在计算作用在带轮上的压力FQ ,由公式： 14 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 FQ=2zF0sin1 （20） 2可以得出FQ=402.5 N 9 V带轮的设计 9.1 V带轮材料的选择 V带轮是带传动的重要组成部分，首先应该满足强度要求，同时也满足一下条件：1、重量小；2、结构工艺性好3、质量分布均匀4、轮槽侧面要精细加工，以减小带的磨损。经常用以制造带轮的材料是铸铁，铸铁带轮（HT150、HT200），允许的最大圆周速度为30m/。如果对速度有更高的要求就要考虑用铸钢或者是冲压钢板作为材料。小功率采用铸铝或塑料。本切片机的功率情况和转速，采用铸铁，材料牌号为HT200。 9.2带轮的结构尺寸的设计 9.2.1 带轮结构形式的设计 带轮的结构形式主要有以下几种：直径较小时（dd≤2.5d，d为轴的直径）可采用实心式；dd≤300mm时可采用辐射板式；当dd-d1≥100mm时可采用孔板式；dd＞300时可采用轮辐式同时，可采用孔板式。 由5.3中的计算已知d1，d2： 小带轮基准直径d1=71 mm 安装轴带轮轴的直径d=25 mm dd≤d 得出小带轮选用实心式 小带轮基准直径d2=236 mm dd≤300mm 得出大带轮选用腹板式 9.2.2 带轮尺寸的设计 V带轮的轮槽与所选用的V带的型号相对应，此设计选的是Z带，根据书上表格可直接得出 基准宽度b0=8.5 mm 15 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 基准下槽深度hfmin=7.0 mm 槽间距e=12±0.3 mm 最小轮缘厚δmin=5.5 mm 带轮宽度 B=45 带轮的总长L=（1.5~2.5）d=50 图4 主动轮 Fig. 4 Drive sprocket 大V轮d=236mm小于350，所以采用腹板式。由其轴径为25 mm. 基准宽度b0=8.5 mm 基准下槽深度hfmin=7.0 mm 槽间距e=12±0.3 mm 最小轮缘厚δmin=4.5 mm 带轮宽度 B=37 带轮的总长L=（1.5~2.5）d=50 16 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 图5：从动轮 Fig. 5 Follower sprocket 轮槽工作表面的粗糙度为1.6或3.2，由于这两个带轮在切片机运行过程中起着非 常重要的传动作用，所以两个带轮轮槽工作表面的粗糙度均取1.6 10 刀片的设计 10.1 刀片类型的选择 切削刀片有直刃刀片和圆刃刀片两种，现对直刃刀片和圆刃刀片在切削中的受力作用下分析，从而选择切削刀片。 本设计将针对常用型号的刀片进行受力分析从而选择出适合本型号离心式切片机的最优方案。 直刃刀片在切削中的受力数据如表2： 17 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 表2直刃刀片分析 Table 2 The analyzing of straight bit 编号 项目 切削面积 切削阻力 平均切削阻力 切削长度 平均切削阻力 cm2 kg kg/cm2 mm kg/mm 1 顺行 2.4*1.3 2.2 0.705 24 0.092 逆行 1.4*0.6 5 5.952 14 0.375 2 顺行 1.6*0.8 2 0.694 16 0.125 逆行 1.4*0.6 2 1.786 15 0.133 3 顺行 0.7*1.3 2 2.198 13 0.667 逆行 1.0*0.5 1.5 3 10 0.15 4 顺行 1.9*1.2 3 1.316 9 0.158 逆行 0.7*0.6 3.5 8.333 7 0.5 5 顺行 1.9*0.8 1.5 0.987 19 0.79 逆行 0.9*0.8 3 4.167 9 0.333 6 顺行 1.2*0.7 2 1.681 12 0.167 逆行 1.2*0.6 2 2.778 12 0.167 平均 2.799 0.258 圆刃刀片在切削中的受力数据如表3： 18 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 表3圆刃刀片分析 Table 3 The analyzing of arc bit 编号 项目 切削面积 切削阻力 平均切削阻力 切削长度 平均切削阻力 cm2 kg 1 顺行 2.4*0.5 1.5 kg/cm2 mm kg/mm 1.25 24 0.063 逆行 1.4*0.6 2.5 2.98 14 0.179 2 顺行 1.5*0.7 2 1.905 16 0.133 逆行 1.4*0.8 1.5 1.339 15 0.107 3 顺行 1.7*0.3 1.5 0.629 13 0.088 逆行 1.0*0.5 1 2 10 0.1 4 顺行 1.8*0.7 2.5 1.984 9 0.139 逆行 0.7*0.6 2 8.477 7 0.286 5 顺行 1.8*0.2 1 0.455 19 0.056 逆行 0.9*0.8 2 2.778 9 0.222 6 顺行 1.9*0.1 2 0.887 12 0.05 逆行 1.2*0.6 1.5 2.083 12 0.125 平均 1.92 0.133 以上两表可以看出圆刃刀片要比直刃刀片省力50%左右，所以本设计采用圆 刃刀片，材料选用45号钢。 10.2 刀盘的总成结构设计 刀盘直接影响了切削质量，刀盘总成由刀盘、刀片和调整片组成，通过调整片即可调整切削厚度，调整片有多块，其厚度均为1mm，不用调整片时，切片厚度为2mm，用一块调整垫片时切削厚度为3mm，以此类推，每加一块调整垫片，其切削厚度增加1mm. 19 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 11 机架的设计 11.1 机架设计要求 机架给切片机的运转工作提供一个环境，机架的设计要满足以下三方面的要求： 1.足够的强度和刚度； 2.形状简单，便于制造； 3.便于在机架上安装附件等。 刚度决定了机架的工作能力。在离心式切片机的中刚度决定着切片机的生产效率和切削精度。稳定性是保证机架正常工作的基本条件。必须加以校核。 为了满足稳定切片和切削效率的要求，本设计的离心式切片机在功能上应该完成以下几点要求： 1.在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低。 2.抗振性好。 3 .噪声小。 4.温度场分布合理，热变形对精度的影响小。 5.结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。 6.结构便于安装、调整及修理。 7.导轨面受力合理、耐磨性良好。 8.造型好。、 11.2 机架材料的选用及壁厚选择 铸造机架常用材料： 1.铸铁： 铸铁主要 有灰铸铁、球墨铸铁。铸铁的流动性好，体、线收缩小，容易得到形状复杂的铸件。铸铁的内摩擦大、并且阻尼作用强，故动态刚性好。另外还有价格便宜、切削性能好和易于大量生产等优点。 2.铸造碳钢 铸钢，用于浇注铸件的钢，铸造合金的一种。铸钢分为铸造低合金钢，铸造碳钢， 20 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 和铸造特种钢三类。铸造碳钢具有较强的强度、韧性和塑性，成本低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件。由于钢水流动性差，在铸型中凝固冷却时体收缩和线收缩都较大，故不宜设计复杂形状的铸件。 3.铸造铝合金 铝合金重量轻、密度小，通过热处理强化，具有较好的塑性，足够高的强度、良好的韧性。 根据本设计的使用要求，考虑到本设计中的离心式切片机的形状较复杂。铸铁的铸造性能好、价廉和吸振能力强，应用也最广。焊接机架具有制造周期短、重量轻和成本低等优点。由于本设计的机架结构较为复杂，为了满足支撑其它各零件的要求，本离心式切片机机架各零件零件采用HT200，整体选择焊接的方式。 壁厚选择 当机架零件的外廓尺寸一定时，因而在满足强度、刚度、振动稳定性等条件下，应尽量选用最小的壁厚。本处选择壁厚d=8mm 11.3 机架整体设计 机架整体应起到固定及连接各零件的作用。 机架结构如下图： 图6：机架 Fig.6 Machine frame 21 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 机架由以下几部分组成：支腿、底板、电机护罩、输出滑板、机壳、刀片座、连接板、支板、连接板、固定箱、固定箱盖。 12 机体结构的设计 机体就是由机座和箱体焊接而成，材料为HT200,箱体是用来安装传动轴的， 为了减少整个机体的重量，采用机座把箱体支撑起来， 再把箱体和箱盖相连接，使得整体结构更简单、合理、稳定，减少震动。 机座的下面安装电机，比带轮设置在机体外面，这样方便调节比带轮的松紧，检查皮带的安装是否正确到位。 本设计还有几个特殊的地方。 ⑴ 本切片机有四个进口，方便不同直径的物料的进入切片机。 ⑵ 本切片机有三个出口，防止物料在切片机内部积累。 ⑶ 切片机内刀盘的下面有一个倒放的漏斗装置，防止物料与内部结构接触。 22 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 13 结论 鉴于目前餐饮行业对切片机的特殊要求，特设计这款实用型马铃薯切片机。本机构主要内容：1切片机研究的目的、意义、国内外研究的动态；2切片机总体方案的拟定和装置主要参数的设计计算；3切片机传动方案的确定及设计计算，主要工作部件的设计；4切片机主要受力零件的强度或寿命校核计算；5切片机装置总图、部件图、零件工作图的绘制。 从以上设计可以看出，本设计的主要优点有以下几点： ① 所有内部材料几乎全部是用金属，可以大大延长切片机的使用寿命。在结构设计方面主要考虑每个部件的结构合理性，功能全面性及各个部件间的配合紧密性。 ② 此切片机操作简单，相关人员不用经过专门的培训就可以操作此机器。 ③ 由于机器各个部件的尺寸比较详细，而且对轴、轴承等都进行了校核，故这款机器完全可以批量化生产。 ④本切片机可以大大节省时间和人力，提高工作效率。 ⑤本切片机不仅可以对马铃薯进行切片，而且对番茄、茄子、红薯等物料进行切片处理。经过切片机处理的物料厚度均一、美观。 ⑥本设计结构紧凑，不会占用太大空间。并且内部很多零件都是可以更换的。 通过这次毕业设计， 我从中受益良多；在设计过程中，是我在大学所学的理论知识系统的联系在一起，了解了机械设计的方法和流程，特别是思考问题和解决问题的能力，也使得我所学的知识得到一次比较全面的巩固，同时通过这次设计有学到了很多以前没有接触过的新知识，提高了自己的自学能力，从而为我以后更好地从事这项工作奠定了良好的基础。 致谢： 经过几个星期的设计，终于完成了这款马铃薯切片机。忠心的感谢张老师在整个过程中对我的大力支持。在整个设计过程中，自己所学知识得到了巩固、完善，并且老师治学严谨、踏实沉稳的学风给人以深厚影响，在我的学习、生活中产生了积极作用，也使得本次设计能够顺利完成。 再次感谢大学期间各位老师传授我专业知识，给我的未来添油打气。在此，祝愿所有的老师工作顺利，身体健康，桃李满天下。祝母校的明天更加辉煌。 23 青岛农业大学学士学位论文 马铃薯切片机的设计 参考文献 [1] 刘曼茹．锤片粉碎机的研究[J]. 北京：农业机械学报，l990，3(54) [2] 沈长山. 饲料粉碎粒度对营养和加工成本的影响[J]. 北京：粮食与饲料工业.2000，4 [4] 李良藻、汤楚宙主编. 农产品加工机械[M].长沙：湖南教育出版社，1989. 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