家用的多功能切菜机设计及动画仿真设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 家用 多功能切菜机设计及动画仿真  学     院：  专     业：  姓     名：  指导老师：  学     号：  职     称：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 毕业设计诚信承诺书  本人郑重承诺： 本人承诺呈交的毕业设计（论文） 家用的多功能切菜机设计及动画仿真 是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计（论文）使用的数据真实可靠。  本人签名：                日期：       年    月     日  需要购买对应 纸  咨询 14951605 I 家用的多功能切菜机设计及动画仿真  摘  要  随着人民对生活水平的不断要求，食用蔬菜成为人们重要部分，家用切菜机应用场所广泛，能够减轻人的劳动强度，切制出各种菜品，提高效率。  本次设计的切菜机主要由 外壳体、 竖直切菜机构 、 离心切菜机构 、电机底座、 带传动 、齿轮系 等组成。在本次设计过程中，首先调查分析了切菜机的研究现况及工作原理，在此基础上提出总体设计方案；接着，对各机构主要零部件进行了详细的设计；最后，采用 图软件绘制了 本家用多功能 切菜机的装配图及主要零部件图 ，并且采用  构件了三维模型及仿真模拟 。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；也掌握了普通机械产品的设计方法，并能熟练使用图软件 、  三维设计软件 ，对今后的工作有极大意义。  关键字： 切菜机、 曲柄滑块 、 带传动 、设计  需要购买对应 纸  咨询 14951605 用的多功能切菜机设计及动画仿真  s of of a of of is of a In of on of of of is of  E D of of as of of  e of 要购买对应 纸  咨询 14951605   录  1 绪论  . 1 究背景及意义  . 1 内外切菜机现状  . 1 题主要内容  . 1 2 总体方案设计  . 2 能及参数选择  . 2 能选定  . 2 数选择  . 2 案分析  . 2 案一  . 2 案二  . 3 案选定与原理分析  . 3 3 动力及传动机构设计 . 5 动机的选择 . 5 传动的设计  . 5 一的设计  . 5 二的设计  . 6 柱齿轮的设计  . 8 择齿轮材料、热处理方式和精度等级  . 8 齿面接触强度设 计  . 8 齿根弯曲强度设计  . 10 何尺寸计算  . 11 的设计  . 11 径的初步估算  . 11 的结构设计  . 12 的受力分析  . 12 的强度校核  . 13 上键的校核  . 13 承的校核  . 14 4 其他机构设计  . 16 直切菜机构设计  . 16 计要求 . 16 构设计 . 16 心切菜机构设计  . 16 需要购买对应 纸  咨询 14951605  设计要求 . 16 构设计 . 17 刀设计  . 17 体结构设计  . 19 箱体的设计  . 19 箱体的设计  . 20 装与调试  . 21 5 总  结  . 22 参考文献  . 23 致  谢  . 24  1 1 绪论  究背景及意义  20 世纪以来，我国食品工业较改革开放初期有了很大的发展，人民生活有了很大的改善，日益对食品加工和食品包装提出了更高的要求。发展食品工业的基础便是食品机械。不断地研制各种类型的食品机械，以满足不断提高的人民物质和文化生活的需要，使人们从繁重的家务劳动中解放出来，而以更 充裕的时间投入到工作中去。因此研制先进的食品机械，使食品加工迅速地实现机械化和自动化是社会发展必然趋势。  随着人民对生活水平的不断要求，食用蔬菜成为人们重要部分，家用切菜机应用场所广泛，能够减轻人的劳动强度，切制出各种菜品，提高效率。目前市场上切菜机款式、功能、规格各异。如何把机械工程及自动化的相关专业知识运用到家用切菜机的设计上，通过了解、分析现有家用切菜机结构，分析比较，设计一款家用切菜机，以期达到在功能上、结构上、外观上、成本等方面更加合理、使用方便和价廉物美。  内外切菜机现状  切菜机是 1963 年由法国发明家韦尔登发明制造的，并申请获得专利。 1971 年，他为家庭主妇设计出一种“魔法”搅拌器，它集切、拌、揉诸多功能于一体。到现在，切菜机的发展已有将近五十年的历史了，其功能也越来越强大。目前，在国内外有着各种各样的切菜机，主要有：多功能旋转式切菜机、离心式切菜机、切丁机、圆盘切口机、只显示多用切菜机等。  目前，国内生产切菜机的厂家不多，现在我国的食品机械行业的主要机器型号有 切菜机 、  切菜机 、 推杆式切菜机 、 能型蔬菜切割机等，模拟手工切菜机为多。  这些厂家生产的切菜机的主要不足是功能少和价格高昂，因此设计多功能的高效率而体积小的多用切菜机是十分必要的。本文介绍了一种 具有多功能的 切 菜及 ， 具有切片、切块、切丁、切丝等功能 ，而且生产率很高，尤其适合 家庭 使用。  题主要内容  （ 1） 根据收集的资料，分析存在的问题，确定设计目标，每个目标分别构思方案（不少于 2 个创意）。  （ 2） 对所构思的草案从科学性、经济性、可操作性等方面进行初步评价，在此基础上确定最佳方案。  （ 3） 进行各环节的具体设计，并完成以下内容：  1）家用切菜机的设计计算；  2）家用切菜机装配图 、 零件 图 绘制 ；  3） 家用切菜机三维建模（或运动仿真）。   2 2 总体方案设计  能及参数选择  能选定  根据家庭常需切菜要求，本次设计的多功能切菜机选定如下功能：  （ 1） 可把瓜薯类蔬菜切成片，丝，丁  ，曲线，菱形 ；  （ 2） 还可把细长类蔬菜（韭菜，豆角等）切成段，以及把叶类蔬菜切成丝 ；  （ 3） 菜的长短厚薄可调 。  数选择  技术参数：  外形尺寸： 850 430 600机功率： 刀切速： 300 次 /拨盘转速： 440r/案 分析  刀具切削蔬菜的主要方式 有两种：往复直线运动与转动，因此提出以下两种设计方案：  案一  蔬菜通过竖直或向上倾斜设置的料筒内，依靠重力自动向下运动；刀具在水平或竖直平面作旋转运动，可通过连杆机构、带传动、链传动或齿轮传动等实现；切片切丝的转换通过更换不同型号的刀具来实现；利用重力或离心作用收集加工好的蔬菜，如下图所示：  图 2案一简图   3 该方案工作原理为：电动转动通过传送带带动变速器工作从而带动丝杠转动，丝杠带动推菜板将蔬菜推到刀具处，使得刀具对蔬菜进行切削。 通过物料和切刀之间产生的相对运动来完成。蔬菜沿固定方向作 进给运动，刀具在 圆筒上进行旋转 运动，实现 对蔬菜的切制 。  案二  蔬菜通过传送带在水平方向作直线运动；刀具做往复直线运动，通过曲柄滑块或凸轮机构等实现；切片切丝的转换通过在蔬菜传送线路上设置刀具的数目及刀具形状来决定，切片厚度由蔬菜及刀具相对运动速度决定；在传送带的末端设置收集机构。 如下图所示：  图 2案二简图  案选定与原理分析  根据前述选定的 本 机功能要求包含：  （ 1） 可把瓜薯类蔬菜切成片，丝，丁，曲线，菱形 ；  （ 2） 还可把细长类蔬菜（韭菜，豆角等）切成段，以及把叶类蔬菜切成丝 ；  （ 3） 菜的长短厚薄可调 。  因此选定方案二更合适，其工作原理如下：  （ 1） 主要有机架、输送带、压菜带、切片机构、调速箱或塔轮调速机构组成  （ 2） 离心式切片机构用于果蔬类硬菜的切片，片厚可在一定范围内自由调节，竖刀部分可将叶类软菜或切好的片加工成不同规格的块、丁、菱形等各种形状。切菜长度 4 通过  “可调偏心轮”在一定范围内任意调整。因竖刀模拟手工切菜原理，加工表面平整光滑，成型规则，被切蔬菜组织完好，保持新鲜。   5 3 动力及传动 机构 设计  动 机的选择  电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般都采用三相交流电源，因此，无特殊要求时均选用三相交流电动机，其中以三相异步交流电动机应用最广泛。对于载荷比较稳定、长期连续运行的机械 ,只要所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的电动机工作功率，电动机就能安全工作，不会过热，因此通常不必校验电动机的发热和启动转矩。因为切菜机属于一般机械，无特殊要求，故可以选择的电动机的额定功率小于 1 容量相同的三相异步电动机，一般有 3000、 1500、 1000 及 750r/种同步转速。电动机同步转速愈高 ，磁极对数愈少，外部尺寸愈小，价格愈低。但是电动机转速愈高，传动装置总传动比愈大，会使传动装置外部尺寸增加，提高制造成本。而电动机同步转速愈低，其优缺点则相反。  本设计选择电动机型号为  额定功率：      额定转速： 1390 r/大转矩： m 传动的设计  一的 设计  （ 1） 确定计算功率 c a A  载荷变动由 1带传动工作情况系数表查得 K  （ 2） 选择带型  根据计算功率 带轮转速 14001 n r/此选择 Z 型窄 V 带。  （ 3） 确定带轮基准直径  1）依据 1初选小带轮的基准直径 711 dd ） 验算带的速度 v d 40071100060 111 在 5 25m/s 标准范围之间  3） 确定中心距 a 和带的基准长度。   6 依据带传动带几何关系，计算所需带的基准长度  71355()71355(250024 )()(22 202122100 a 据 1基准长度系列，选择带长为 1700 （ 4） 验算主动轮上的包角。   180 121 dd  （ 5） 确定带的根数。  KP )(0(式中包角系数依据 1查得 K  长度系数 据 1查得 K  单根 V 带的基本额定功率 0P 查 2得 0P =p 查 2得 0p = Z  根  故取 1 根 Z 型窄 V 带。  （ 6） 确定带得预紧力 0F 。   0 0) 0 0 2211m i  ）（ N （ 7） 计算带传动作用在轴 上的力。  i i   N 结论：选择 Z 型窄 V 带，两个可调带轮的基准直径为 5571 和 ，两可调带轮之间的中心距为 500长 1700 带二的 设计  （ 1） 确定计算功率 c a A   7 载荷变动由 1带传动工作情况系数表查得 K  （ 2） 选择带型  根据计算功率 带轮转 速 14001 n r/此选择 Z 型窄 V 带。  （ 3） 确定带轮基准直径。  1）依据 1初选小带轮的基准直径 711 dd  验算带的速度 v d 40071100060 111 在 5 25m/s 标准范围之间  3） 确定中心距 a 和带的基准长度。  依据带传动带几何关系，计算所需带的基准长度  71355()71355(260024 )()(22 202122100 a 据 1基准长 度系列，选择带长为 1800 （ 4） 验算主动轮上的包角。   180 121 dd  （ 5） 确定带的根数。  KP )(0(式中包角系数依据 1查得 K  长度系数 据 1查得 K  单根 V 带的基本额定功率 0P 查 2得 0P =p 查 2得 0p = Z  根  故取 1 根 Z 型窄 V 带。  （ 6） 确定带得预紧力 0F 。   8   1 5) 1 5 2211m i  ）（ N （ 7） 计算带传动作用在轴上的力。   325 2  0s i i   N 结论：选择 Z 型窄 V 带，两个可调带轮的基准直径为 8071 和 ，两可调带轮之间的中心距为 615长 1800柱 齿轮的设计  择齿轮材料、热处理方式和精度等级  考虑到本设计切菜机传送件的功率，为一般机械，要求传动平稳，噪声小，故选用斜齿轮传动。大齿轮选用 45 号钢，小齿轮选用 40质并表面淬火， 45，选用 7 级精度。选小齿轮齿数 4, 大齿轮齿数 8 齿 面接触强度设计  （ 1） 确定公式内的各计算数值  1)小齿轮传递的转矩：  461161 N)初选 241z ，则 4824212   3)查 2由材料硬度选择齿宽系数 d =1。  4)  。  5）由图按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限 M 001m ；大齿轮的接触疲劳强度极限 M 502m  6）应力循环次数  811 882 102 9 05 9 N  7)接触疲劳寿命系数 11 8)计算接触疲劳许用应力  取失效概率为 1%，安全系数 S=1，则有：   9 M P  0060011l i   M P   25 5  （ 2） 计算   1）试算小齿轮直径 代入 H 中较小的值：  00 31 ( 243 2111 查表，取 30 ）计算圆周速度 v  0 060 360301 0 0 060 11 3)计算齿宽 b 303011 db d )计算齿宽与齿高之比 高 tm 0 5)计算载荷系数  根据 v=s,7 级精度，由图查得动载系数 K ；  直齿轮， 1 K ；  由表查得使用系数 1  由表用差值法查得 7 级精度、小齿轮相对支撑对称布置时   由图得 故载荷系数    10 齿根弯曲强度设计  弯曲强度设计公式为3 211 )(2确定公式中的各计算数值  由图查得小齿轮弯曲疲劳强度极限  ；大齿轮弯曲疲劳强度极限  由图取弯曲疲劳寿命系数 1 K  计算弯曲疲劳许用应力  取弯曲疲劳安全系数 S= 111 222  计算载荷系数 K 3 1 2 查取齿形系数  由表查得 3 3 1a Y  查取应力校正系数  由表查得 6 1a Y  计算大、小齿轮的 并加以比较 0 1 3 7   1 1Y  0 1 6  86 9   2 2Y  设计计算  24  根据模数系列查得 m 应取 1；  小齿轮齿数 30130z 11 1 大齿轮齿数 60302z 12 何尺寸计算  （ 1） 计算分度圆直径  30301d 11 mz 60601d 22 mz  （ 2） 计算中心距  452 60302 21  3） 计算齿轮宽  303011 db d 算结果汇总：模数 m=130 ， 60 中心距 a=45宽 301b 52b 度圆 301d 602 d  同理可 计算 得第二级齿轮 结果汇总 如下 ：  模数 m=32 ， 64 中心距 a=60宽 403 b 454 b  分度圆 403 d 804 d  的设计  径的初步估算  由材料力学可知，轴受转矩的作用时，其强度条件为：          （  式中 : 轴剖面中最大扭转剪应力（   P轴传递的功率（   n轴的转速（ r/   许用扭转剪应力（   C由许用扭转剪  应力确定的系数；  d轴的直径（   查 2得 C 的值为 106。由公式（ ：   d  12 的结构设计  在轴的基本直径定下以后，要进行轴的结构设计，定出轴的各部分的形状和尺寸。根据 切菜 机 的设计要求和前面的总体分析，轴的结构如图  示。  的受力分析  由齿轮的计算可知：  切向力 120035102122 311 t N 径向力  620t  0 0t F N 轴承总的支承反力为：  22  图 结构图和轴受力分析图   13 的强度校核  已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面（即弯矩和扭矩大而轴颈可能不足的截面）做弯扭合成强度校核计 算。按第三强度理论，计算应力  22 4 生的弯曲应力 是对称循环变应力，而由扭矩所产生的扭转切应力 则常常不是为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数 ，则计算应力为  22 4 ）（ 由于扭转切应力为脉动循环变应力，所以 =轴的弯扭合成强度条件为   12 )2(4)(   2 2 ) 8 7 0()2(4)( 3232  故轴的设计满足要求。  上键的校核  平键的两侧面是工作面，工作时两侧面受到挤压，对于按标准选择尺寸及键为常用材料的普通平键联接其主要失效形式是键、轴槽和毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。校核时，按工作面的平均挤压力 p 进行计算，其公式为：   pp 2              （  式中 :T传递的转矩（ Nm）；  d轴的直径（   l键的工作长度（  58 l、 b键的公称长度和键宽（   k键与毂槽的接触高度（   p许用应力（   由式（ ：  2 9 6 2 0 8 . 2 92 . 5 5 8 1 6p 2有冲击载荷时 p=120 150然满足强度条件。   14 综上计算得设计参数：轴材料选用 40径取 16 轴的总支反力   N， N N；  键的压应力   8 . 2 9 1 2 0 1 5 0p p 轴承 的校核  对于传动的滚动轴承，其滚动体和滚到发生的疲劳点蚀是主要的失效形式，因而主要是进行寿命计算，必要时再作静强度校核。本次验算为刀片传动中齿轮轴两侧的轴承的校核，其型号为 7204C。  （ 1）求两轴承的计算轴向力1 由 2得 7204C 派生轴向力td ，初取 e 算。  1 1 10 . 4 2 0 . 4 2 0 . 4 2 9 2 5 . 8 3 8 8 . 8 N N 2 2 20 . 4 2 0 . 4 2 0 . 4 2 6 9 8 . 7 2 9 3 . 5 N N 11 7 1 3 8 8 . 8 4 5 9 . 8a d a  F N 2 N 0 6 1  9 301 CF 02 CF 2插值计算得 e、 1 1 1 0 . 4 3 5 9 2 5 . 8 4 0 2e F N 2 2 2 0 . 4 2 6 9 8 . 7 2 9 3e F N 1 7 1 4 0 2 4 7 3 N 2 293N CF a 15 CF e、 e，1 473N、2 293N （ 2）求轴承当量动载荷1 111 122 由 2 分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数：  轴承 1      12X      02表   1 1 1 1 1 1 . 1 0 . 4 4 9 2 5 . 8 1 . 2 8 4 7 3 1 1 1 4p r ap f X F Y F N 2 2 2 2 2 1 . 1 1 6 9 8 . 7 0 2 9 3 7 6 9p r ap f X F Y F N （ 3）验算轴承寿命。  因为21 所以按轴承 1 得受力大小验算：   18185111411200 3139060 106160610 h 已知本机器使用 5 年，一班制，预期寿命为：  1 4 6 0 053 6 518' RL h L 故本轴承能够满足设计要求。   16 4 其他 机构 设计  直 切 菜 机构设计  计要求  由于料筒内的原料在竖直方向的进给量固定，调整较难，切削机构作为本设计实现目标功能的执行机构，不仅要实现刀具对原料切削，还要能够改变切削形状，调整切削参数。  切削机构在工作中是直接与原料接触的部分，出于安全考虑，不仅其构件需要选择无污染材料，还要注意将切削部件与机械传动部件隔离开来，减少原料污染的可能性。  构设计  本次竖直切菜机构采用曲柄滑块机构，其结构尺寸如下图示：  图 4直切菜机构  心切菜 机构设计  计要求   17 离心进给为市面上常见的切菜机所采用的进给方式，使菜品旋转并于一定的力与固定的刀片接触摩擦致蔬菜被切碎。使用离心原理的缺点是噪音大，机器震动大，而且体积很难压缩。  构设计  本次离心切菜机构采用拨菜板快速拨动蔬菜绕同比旋转，从而与布置在筒臂上的离心切刀 接触摩擦致蔬菜被切碎 ，其中最主要的结构就是结构拨菜板，其结构尺寸如下图示：  图 4心拨菜板  刀 设计  刀盘部件设计主要为刀具的设计，刀具的形状决定了切片的形状。可以通过换用不同的刀具切不同的物料，切出各式的形状。此多功能切菜机主要采用的刀具有两种：新月型刀具和圆盘刀具。现分别介绍如下：  （ 1） 新月型刀具  主要用于切削软的物料，如食品，叶类蔬菜等。  新月形刀具又分为单刀和双刀两种。如图 (物料输送速度一定的条件下，用双刀具时的物料切片厚度为采用单刀时的切片厚度的一半。在本机上，当要求切片厚度变为 1，只能采用双刀进行切削。  单刀用于加工茎类，叶类，长细状的物料。加工尺寸范围较大，加工长 度为 2 30以切片，也可以切丝。  双刀也用于加工茎类，叶类，长细状的物料。加工长度为 1 16可以切片，切丝。   18 (a)   单  刀                              (b)   双  刀  图 月型刀具  （ 2） 圆盘刀具  主要应用于切削物料形状不规则，短而硬的物料，如土豆，洋葱等。因为刀片时按在圆盘上，所以一方面增加了刀具的刚性，另一方面刀盘可以挡住刀具不切削时的物料送进而不致使物料掉下来（当物料短时），以便保证物料的切削厚度的均匀性和可靠性。  圆盘刀具同 样又分为单刀圆盘刀和双刀圆盘刀。如图 (们之间的切削厚度的关系与新月形刀具的单刀和双刀的切削厚度关系相同。采用圆盘刀具的一个重要的特点是它能够调整切片厚度。  它可以根据刀片厚度的要求，在圆盘刀架安装刀具的表面和刀具定位面之间加入一个可调厚度的垫片来调整刀具的高度，从而可以改变切削厚度。  虽然刀片为不锈钢材质，但是要在刀具使用之后用水洗净，烘干，涂油保管起来，不要与其它硬件放在一起，以免碰坏刀片的刀刃。  图 圆盘刀具  本次设计结合上述 新月型刀具 和 圆盘刀具 的特点设计出一种新型刀具如下图示：  共 有 4 把刀片，可切片、块、丝、丁、菱形、曲线型多种花样：   19 图 直 刀具  刀片参数如下：  切丁刀片切丁宽度： 19 毫米  菱形刀片切出厚度： 16 毫米  离心机切片厚度 2米可调  传送带切片切丝厚度 1米可调节  体结构设计  箱体的主要功能是支承并容纳各种零件，如传动零件、轴、轴承等，使其能够保持正常的运动关系和运动精度；安全保护和密封作用，在保证箱体内的零件不受外界环境影响的同时又保护操作者的人身安全，还具有一定的隔振、隔热和隔音作用。本设计的箱体在实现以上功能的基础上，还需改善机体的造 型，使整体造型美观，更受人们的青睐。  为减轻整个设计的重量，箱体的材料选择热塑性塑料高密度聚乙烯（ 其耐化学腐蚀性优良，冲击强度突出，耐磨、耐疲劳。   箱体的设计  左箱体 结构如图 示，主要作用是与下箱体配合，支承并限定轴、轴承等零件的位置；为了提高轴承孔附近的联结刚度，在轴承孔两侧制有凸台，以安装联结螺栓，凸台的表面需要机械加工。  考虑到成品的收集， 左箱体 外壳需要避开出料口，故选择锥形与长方体形相结合的造型；又横轴为悬臂布置，箱体侧边需 “开口 ”，并向外延伸一段长度，为内部零部件的装配和 调整提供空间。   20 图  箱体   箱体的设计  下箱体是本设计的基础部件，既起支承作用，承受其他零部件的重量；又起基准作用，保证部件间的相对位置。下箱体的尺寸和位置精度对设计产生整体性的影响，因而必须合理选择下箱体的各项精度；下箱体要有足够的刚度，需增加其壁厚，但若单靠增加壁厚提高刚度，又必定会使下箱体笨重、浪费材料，故本设计中下箱体的壁厚取 15用加强筋的办法增加局部刚度，从而提高连接刚度，加强筋的厚度为壁厚的 ，取 12 图  箱体   21 装与调试  （ 1） 将机 器放置在水平的工作场地，确保机器放置平稳、可靠 ；  （ 2） 使用前对各部件进行检查，紧固件是否在运输途中松动，开关及电源线是否因运输而破损，并及时采取相应措施 ；  （ 3） 检查旋转料筒内是否有异物，如有异物清理干净，以免引起刀具损坏 ；  （ 4） 确定电源电压与本机额定电压相符合。在外罩接地标记处可靠接地，将电源软线伸长找专业电工将机器电源线接在全极断开大开距电源上，接通电源，按下“ 钮，检查转向， V 带轮的转向与标志一致为正确。否则，切断电源，调整接线。   22 5 总  结  毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的学习机会，通过这次对 切菜机设计中理论 知识和实际设计的相结合，锻炼了我的综合运用所学专业知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范能力以及其他专业知识水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。 &nbs