切片机设计说明书

PAGEPAGE19切片机设计说明书2009年8月目录TOC\o"1-1"\h\z\u引言 2一、已知参数及性能指标 2二、切片机整体机构设计 4三、传动系统结构的设计 4四、主运动和进给运动设计 13五、刀体与压紧部分的设计 15六、电气部分设计说明书 16七、其它 20引言随着机械化与电气化的迅猛发展，生产与生活节奏的加快，越来越需要及时有效的提高产品的生产效率，以及在不同的销售季节对生产纲领进行迅速的调整。在食品生产加工企业同样有这种需求。从食品的原材料进入生产开始，就应该对每一个生产环节进行检测。食品是容易变质的物品，不能把生产节奏搭配好有可能造成很大的浪费。因此，有了如下切片机的设计，可以对糕体等类别的食品进行迅速的机械化加工，把人力劳动降低的比较低的程度。通过切片机的工作，可以实现对糕体切削，使得重量和体积维持在一个比较小的波动区间之内。一台机器通常由原动机、传动装置、工作装置和控制装置组成，切片机同样如此。对于切片机来说，原动机和工作装置主要是作为选取，传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以及满足工作装置的需要。满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求。因为带传动在传递相同的扭矩是，结构尺寸较大，所以能平稳传递，缓冲吸振，所以采用了带传动；采用变速箱传动是考虑到现实切削工作情况；对于进给来说采用棘轮机构和丝杠来实现可以很好的控制节奏。控制装置主要是对于电气系统，它可以稳定的实现机械运动的功能要求。合理的方案除功能需求外，还要求结构尽可能简单、制造方便、成本低廉、多用标准件、效率高以及使用维修方便。一、已知参数及性能指标根据安徽省企业标准，可知本切片机设计所依据的基本参数如下：刀片宽度：340mm刀片最大行程：70mm刀片工作频率：186次/分工作台板最大行程：720mm配套电机：Y802-4；0.75kW整机外性尺寸(长*宽*高):1300*500*1200mm设计所要达到的性能指标如下：生产率：40-80Kg/h糕片破碎率不大于3%切糕片厚度为：3噪声不超过78dB(A)设计所要达到的技术要求如下：（1）切片机应符合本标准的要求,并按照经规定程序批准的图样和技术文件制造；（2）加工件未注尺寸公差按GB1804-79《未注公差尺寸的极限偏差》IT14级的规定；（3）铸铁件不得有影响强度、外观的气孔、冷隔、缩孔、夹砂等缺陷；（4）与食品接触的零部件应采用无毒材料制造；（5）电器线路应安全可靠、绝缘良好。表面油漆应光滑、平整、光亮、均匀和色泽一致，不得有斑点、邹皮、脱落等现象。首次大修期为2000h。二、切片机整体机构设计切片机的运动包括主运动和进给运动。进给运动（如下图右图所示）是如下进行的，从电动机带动小皮带轮开始，由其带动皮带进而带动大皮带轮，大皮带轮通过轮轴来带动主动偏心轮，进而通过十字节部件带动棘轮棘杆机构，之后通过棘轮带动的轮轴来带动空间位置调节齿轮组，进一步带动丝杠进给轴来带动丝杠实现进给，通过丝杠的进给带动糕体进给。主运动（如下图左图所示）是如下进行的，从大皮带轮轴带动的主动偏心轮开始，带动曲柄滑块机构来带动刀体上下运动，来实现切削。1-哈夫套2-1-哈夫套2-小齿轮（z=44）3-大带轮(z=148)4-大带轮5-偏心轮6-V带7-丝杠8-小带轮9-电动机10-空间位置调节齿轮①11-丝杠进给轴12-空间位置调节齿轮②13-棘轮（齿数13）14-棘爪15-十字节部件图2-1切片机机构简图三、传动系统结构的设计1V带轮传动设计设计要求:电动机型号为Y802-4,额定功率0.75kW,N=1390转/分,一天运转为16H。设计过程如下：(1)确定计算功率由《机械设计》表8-7查得工况系数，故(2)选取V带带型根据由图8-8确定选用SPA型.(3)确定带轮的基准直径与验算带速v表8-4V带轮的最小基准直径表3-1各种带基准直径参数槽型ZSPZASPABSPBCSPC50751252006390140224注:1)参见图8-11。2）直径的极限偏差：基准直径按c11，外径按h12。3）没有外径值的基准直径不推荐采用。4）①仅限于普通V带轮；②仅限于SP型窄V带轮。由表8-4和表8-8取主动轮基准直径，设计带的传动比为i=3.364，则从动带轮的直径mm，，带的速度适合。(4)确定V带的基准长度和传动中心距①根据初步确定中心距380mm。②初定三角带的长度：按《机械设计》中8-22计算公式所需的基准长度③由《机械设计手册》可以选定基准长度mm，mm；④按式，计算实际中心距：mm，中心距变化范围为380-390mm。(5)验算主动轮上的包角α主动轮上的包角适合；(6)查询带根数的参数①计算单根V带的额定功率，由mm，r/min，查表8-4a得kW②根据速度变化及其范围，i=3.364和A型V带可得：由《机械设计》表8-4b查出kW；(7)计算所需的三角带的根数由《机械设计手册-2》查表14.1-13包角修正系数：；查表14.1-15，带长修正系数：；则由得：；因此，从实际情况考虑采用2根A-1250得保准V带。(8)计算单根V带得动拉力得最小值：由《机械设计》表8-3可得A型带单位长度得质量q=0.10kg/m,由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的预紧力应为上述预紧力的1.5倍，即N，条件满足即可。(9)计算压轴力，压轴力最小值为(10)轴间中心距的调整范围，实际可采用忽略加工裕量并圆整为整数。(11)带轮机构设计带轮基准直径D≤(2.5—3)d(d为轴的直径,mm)时,采用实心式；D≤300mm时,采用腹板式;D>300mm时,可采用轮辐式。因此，小带轮采用实心式，大带轮采用腹板式。2变速齿轮的设计计算2.1选齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）由已知传动方案，选择直齿圆柱齿轮传动；（2）材料及热处理：选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS；（3）为一般工作机，速度不高，精度等级选用7级精度；（4）试选小齿轮齿数＝44；齿数比u=3.364，大齿轮齿数＝148；2.2按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（10—21）试算，即dt≥2.322.2.1确定公式内的各计算数值(1)试选＝1(2)计算小齿轮传递的转矩：=10.7N·m(3)由《机械设计》表10－7及轻载实际情况选取尺宽系数：＝0.15(4)由《机械设计》表10－6查得材料的弹性影响系数＝143.7(5)由《机械设计》图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限＝380MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限＝380MPa；(6)计算应力循环次数：＝＝60×1450×1×（3×8×300）＝2.7×＝8.026查得接触疲劳寿命系数＝0.90；＝0.95(7)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得==0.90×380MPa=342MPa＝＝0.95×380MPa＝361MPa＝＝351.5MPa2.2.2计算模数(1)试算小齿轮分度圆直径≥==59.5mm(2)计算圆周速度===1.95m/s(3)计算齿宽b及模数m==mm=9mm===1.35mm=2.25×1.35mm=3.05mm=9/3.05≈3(4)计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取=1,据的数值,7级精度由《机械设计》图10—8查得动载系数=1；由于为直齿轮，；由《机械设计》表10-4，用插齿法查得7级精度，小齿轮相对支承对称布置时，=1.25由，=1.25，查得图10—13查得=1.35故载荷系数：K==1×1×1×1.25=1.25(5)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由《机械设计》式10—10a得(6)模数m=mm=1.477mm2.3按齿根弯曲强度设计由《机械设计》式(10—17)m≥2.3.1确定公式内的各计算的数值（1）①由《机械设计》图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳极限；②取弯曲疲劳寿命系数③计算弯曲许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得：（2）计算载荷系数（3）查取齿型系数由《机械设计》表10－5查得（4）查取应力校正系数由《机械设计》表10－5查得（5）计算大、小齿轮的并加以比较==0.01815==0.01644小齿轮的数值大。2.3.2设计选择计算m≥mm=0.95mm因此对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳强度所计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算的模数，综合考虑查表并就圆整的标准值m=1.5mm,按接触强度算的分度圆直径=65mm,因此算出小齿轮齿数，大齿轮齿数，取=148。2.4几何尺寸计算（1）计算大、小齿轮的分度圆直径，，（2）计算中心距则=144mm，即圆整后=144mm（3）计算齿轮宽度，，取；（4）结构设计以大齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜，其他有关尺寸参看大齿轮零件图；以小齿轮齿顶圆直径小于160mm，故以选用实心式为宜。四、主运动和进给运动设计1主运动设计考虑到主运动是往复运动，故可将主运动设计为往复运动。曲柄摇杆往复运动机构最为普遍和实用，此处采用偏心轮作为主运动主动件。偏心轮上铰接连杆，连杆推动刀架机构进行往复运动。偏心轮采用HT200铸造,由于切糕厚度为30mm,采用偏心为35mm,则刀体的行程为70mm。设计时使刀片在离开糕体5mm时开始进给运动，当刀片到达最高点后再返回糕体上方5mm处时结束进给运动，以此为依据计算一次进给所用的时间，如下图所示：图4-1主运动简图如图OA=35mm，AB=因为刀片离开糕体5mm时开始进给，此时：由几何学关系，根据余弦定理可知在三角形AOB中所以每一次进给从开始到结束所需时间t为：2进给机构设计由于进给运动为间歇式运动，此处我们采用连杆带动棘爪拨动棘轮作间歇运动，棘轮机构采用单向外啮合式。棘轮的转动通过一对齿数相同的齿轮传递给丝杠，这里的齿轮只起到调节空间位置的作用，不改变传动比。丝杠选择Tr30X12右(P6)-8e。棘轮机构是由棘轮、棘爪及摇杆所组成。单向式棘轮机构的特点是摇杆向一个方向摆动时，棘轮沿同一方向转过某一角度；而摇杆反向摆动时，棘轮静止不动，这里就需要有棘轮止回爪。因此采用外啮合轮齿式棘轮机构,单向式棘轮机构,进给哈夫套的偏心距为30棘轮的材料为45#,设计成13个齿,每拔一个齿所转动的角度α=360°/13=27.69°,每拨一个齿，丝杠进给，（由于考虑到坯料的特性，故能达到切片厚度为1mm）所用时间为哈夫套转速的倒数1/n,进给哈夫套的转速要与主轴的转速相一致，这样才能保证主运动与进给运动的协调性。进给哈夫套轮的转速也为186转/分,所以摇杆带动棘爪做一次拔棘齿动作所用时间为60/186=0.32秒,每次拨动一个齿。 由上面主运动偏心轮的计算可知进给运动需时0.119秒.且主运动与哈夫套的转速都为186r/min,所以哈夫套在刀片作进给运动时转过的角度与主运动偏心轮转过的角度的一致,为88.45°*2=176.9°。 计算棘轮机构摇杆摆动的角度为： 所以这个滑块摇杆机构已知条件为：滑块垂直工作行程60mm，摇杆长100mm图4-2滑块运动简图图4-2滑块运动简图而＞34.9＞27.69，所以哈夫套转动一周每次能且只能拨动一个齿，满足设计要求。五、刀体与压紧部分的设计（一）刀体部分的设计1刀体总述本切片机的刀体是用以完成糕体的切削的最后一个环节。它在设计时需注意如下几个问题：（1）刀体应具有可调性，刀片在垂直方向可作一定的调整，以方便对刀；（2）在刀片正下方的同步齿形带下应安装有支撑，用以承受切削力；（3）应考虑如何限制刀片的左右运动，避免因刀片晃动引起的糕体破碎；（4）刀体如何通过连杆获得动力，是否存在干涉。2刀体的具体结构考虑了上面几个问题就对刀体如何设计有一个大体的印象。下面是一些具体设计。（1）刀片：刀片的宽度应为340mm，厚度为1mm；刀片采用材料选用GB699-65中归规定的65Mn，使用前应按图韧磨锋利。刀片采用整体淬火，硬度为HRC40-45。（2）刀架：刀架采用45钢制造，其用途是连接刀体与刀架夹子，是一个过渡部件。（二）、坯料的压紧装置的设计为了防止提刀时坯料被带起来,因此我们设计出一种对坯料的压紧装置。工作时，通过焊接在支撑板上的套筒压缩弹簧，使得压板压紧糕体。压紧装置的简单结构如图所示：1-套筒2-弹簧3-螺母4-压轴5-支撑板6-压板图1-套筒2-弹簧3-螺母4-压轴5-支撑板6-压板图5-1压板装置简图六、电气部分设计说明书电气部分作为切片机的控制系统，要对切片机的启动、停止做到精确调控。即在开关接通后可以做到电机迅速启动从而带动刀片运动和切糕进给，在闭合开关后可以做到及时停止电动机进而停止刀体运动和被切糕体的送进。因此，通过机械部分的功能要求进行了如下接线设计和元件选取。1电气部分原理及原理图图6-1电气部分原理图图6-1电气部分原理图开始闭合QS，接通电源，当按下启动按钮SB2时，交流接触器KM通过内部的电磁感应接通开关KM，按钮SB2自动断开，则三相电源与电动机接通，开始供电；当按下停转按钮SB1时，交流接触器因电磁感应而使线路开关KM断开，与此同时，SB1重新接通，此时电源与电动机断开，机器停止工作。各个按钮都回到了初始位置，可以短时间内重复启动与停止。2动力部件的选取根据切片机的设计使用要求选择电动机为三相异步电动机，型号为Y802-4，基本参数如下：功率——0.75kW额定电压——380V额定电流——2.0转速——1390r/min效率——78.0%功率因数——0.783控制部件的选取根据使用要求，要求对电动机进行接通和断开的控制，并且可以短时间内重复使用，因此，选用交流接触器对主电路进行控制。（1）交流接触器主要由电磁铁和触电两部分组成。它是利用电磁铁的吸引力而动作的。当吸引线圈通电后，吸引山字形动铁心，而使动合触电闭合；当吸引线圈断电后，对动铁心的吸引除去而使触电断开。因此，根据GB14048.4选取CJT1-10，其基本参数如下：Ui=380V，Ith=10A，AC~3表6-1接触器基本参数Ue380VIe10APe4kW线圈吸合电压380V，50HZ。（2）按钮的选取动合和动断按钮根据GB14048.5选择产品型号为CHNTLA19，其Ui=380V、ITH=5A。(3)电源开关的选取开关选择Dz47~60,C32（4）电线的选取根据使用要求和实际工作情况，选取导线直径为1.5mm的铜线足够，线长根据工作车间的实际需要选取（6m左右即可）。4电气部分接线图图6-2图6-2电气部分接线图图中①~⑨分别为在接线板接线的次序，接线板的作用是使得排线清晰明确。①~⑨为在某处断开接到接线板的进端，在通过对应的出端接到下面的电路。如下图所示：图6-3图6-3电路板接线图七、其它（一）切片机的外观造型设计人与机器是相互作用的，既相互配合，又相互制约。人机间配合关系决定着人机系统的工作效率，但人在其中起着主导作用。因为整个系统的设计总是以人的感知、思维、肌肉活动等为出发点的。造型设计的工效学所要解决的人与机器的关系，正是人对信号的辨别能力和提高人的操作活动能力，以达到高效、高速、高准确度的工作要求。要提高人对信号的辨别能力，必须考虑到信息显示和人的知觉生理与心理的特点；要提