块根状蔬菜切片机的设计—毕业设计.doc

块根状蔬菜切片机的设计摘要：过去的几年里，“食品”成为了出镜率最高达词汇。食品安全也成为了老百姓们关注的焦点，中国食品在国际市场频繁遭受外国的狙击：经济成为国际间不同国家的竞争舞台，而食品则在东西方经济碰撞中扮演着主要角色。食品价格普遍上涨，劳动力不再廉价，这些都给企业造成了负担。过去，中国食品工业凭借着原料和劳动力的价格优势，参与国际竞争，占有了一定的市场份额。当劳动力不再是竞争优势，食品科技就成为食品工业的竞争法宝。块根状蔬菜切片机，作为食品机械中的一种主要产品，对于食品工业而言，有着不可或缺的作用。本文设计的块根状蔬菜切片机，采用离心式结构，结构简单，占地面积小，切片效率高，造价相对低廉，满足了食堂，饭店，食品加工厂对于块根状蔬菜的切片要求。关键词：食品；竞争；优势；块根状蔬菜切片机；离心运动THE ROOT VEGETABLES SLICING MACHINES DESIGNAbsract:The past few years, food became the appearance of the highest rates of vocabulary. Food safety has become the people focus, Chinese food in the international market suffered frequent foreign Sniper: economy has become the international competition stage in different countries, and food in the East-West economic impact is playing the main role. The rising cost of food in general, no longer cheap labor, which caused the enterprise burden. In the past, China food industry with raw materials and labor cost advantage, participate in international competition, occupy a certain market share. When the force is no longer competitive advantage, food science and technology will become the food industry competitive a magic weapon. Root vegetable slicing machine, food machinery as a main product, the food industry, plays an indispensable role.The root vegetable slicing machine, using a centrifugal type structure, has the advantages of simple structure, small occupation area, sections of high efficiency, low cost, to meet the canteens, restaurants, food processing plants to root vegetable slicing requirements.Key words:Food; competition; advantage; root vegetable slicing machine; centrifugal motion目 录第一章绪论 1.1块根状蔬菜切片机概述 1.1.1块根状蔬菜的种类及在我国的分布 1.1.2块根状蔬菜切片机的出现及迅速发展 1.1.3块根状蔬菜切片机的主要种类 1.2块根状蔬菜切片机国内外研究现状 1.2.1块根状蔬菜切片机的国外发展 1.2.2块根状蔬菜切片机的国内发展 1.3设计产品的来源及主要研究内容 1.3.1设计产品的来源 1.3.2设计产品的定位第二章块根状蔬菜切片机的设计开发过程 2.1块根状蔬菜切片的理论分析2.2 设计方案的对比和选择2.3 块根状蔬菜切片机的总体设计第三章 块根状蔬菜切片机的设计计算 3.1电动机的选择 3.2 带传动的计算选择 3.3 V带的传动设计选择 3.4 V带带轮的设计 3.5 轴的设计和校核 3.6 轴承的设计和校核 3.7 键的选择和校核 3.8 刀具的选择设计 3.9 入料斗的设计 3.10 叶轮的设计 3.11 机架的设计第四章 总结与结论 4.1总结 鸣 谢参考文献前 言 随着社会经济的快速发展，人们的生活水平也日益提高，各种各样的现代新技术越来越多地应用在人们的日常生活中。家庭必备的生活用品在丰富着人们生活的同时也给我的带来了不少方便，其中厨房用品占有很大的比例。本设计致力于设计一种块根状蔬菜切片机，它能根据人们的需要，结合物料的特性切出诸如条状、片状等形状的待加工食品，也是农产品加工企业的常用设备之一。 当前，国际农产品加工装备呈“三化”发张趋势。一是标准化。近年来，各国纷纷加强了农产品加工装备国际标准的制定和修订以及标准化的研究工作，采取各种措施使本国或本地区的农产品加工装备标准向国际标准靠拢。二是安全化。为了实现农产品加工装备的安全卫生要求，ISO和CEN相继制定和颁布了一系列的有关农产品加工机械的安全卫生标准，并被100多个国家效仿采用或者协调采用。三是科技化。世界农产品加工机械的贸易壁垒，有80%以上来自技术壁垒。主要是美国、日本以及欧盟等发达国家和地区，凭借谈们自身的技术基础优势，以保障人类健康、安全、卫生和产品质量为理由，采取大量的技术性措施。在制定农产品加工机械技术标准、技术法规等方面设置了大量的技术壁垒。目前，农产品加工设备的技术创新能力，已经成为世界农产品加工装备竞争力的决定性因素。我国农业水平非常低下，这不仅体现在土地产出率上，而且体现在产品加工和安全方面，我们不得不承认与发达国家还存在不小的差距。从2001年，我国已经进入WTO(国际贸易组织)，经过近10年的发展，农产品加工与安全取得了一定的成就，但是，对抵御国际上的冲击还有很多不适应，最近日本等发达国家对我国农产品质量要求不断提高就是一个很好的例子。虽然近几年国家对农业实施了一定的保护措施，但要想我国的农业发展起来就必须参与国际间的竞争，要想在竞争中获得一席之地，就应该缩小我国农产品在加工与安全方面与其他国家的差距，大力发展农产品深加工，农产品加工机械起到了不可替代的作用。第一章 绪论1.1块根状蔬菜切片机概述1.1.1块根状蔬菜的种类及在我国的分布 随着社会经济的快速发展，人们的生活水平也不断提高。人们对于食物的营养也越来越看重。所以，我们经常可以看见在餐桌上看见许多蔬菜，其中最多出现的可能就是块根状蔬菜了。 块根状蔬菜的主要种类包括：萝卜，胡萝卜，番薯，土豆，芋头等等。 块根状蔬菜在我国分布很广，有20多个省，自治区种植，作为我国主要的粮食经济作物。例如其中的马铃薯，有数据表明，中国是世界上主要的马铃薯种植国家，马铃薯种植面积大约占世界的25%，年总产量约为0.85亿吨，种植面积和年总产量都位居世界首位。1.1.2块根状蔬菜切片机的出现与迅速发展 蔬菜切片机是食品机械设备的一种。食品机械与设备是把食品原料加工成食品或半成品的一类专业机械与设备。对于蔬菜切片机来说，即是把食品物料切割成厚度均匀一致的片状产品的机械。 快餐最早出现于西方世界，英语称为“fast food”。引入中国后，中文名字就叫“快餐”，即烹饪好了的，可以随时食用的饭食。它以明快、方便的显著特点走进了千家万户。随着社会经济的迅猛发展，人们的生活节奏也愈来愈快，对于“快餐”来说，这无疑是一个巨大的发展契机。所以，我们可以看到，不仅在城市，而且在乡镇，在人们经常去的超市的货架上都有快餐的销售。在这些食品当中，可能薯条，薯片是最常见的。人们也乐于去买这些快餐食品。人们都知道快餐很方便，很快捷，但是人们却不知道的是这些快餐食品的加工生产过程。在快餐食品的加工生产当中，经常需要将一些食物，例如胡萝卜，马铃薯等进行切片处理。在这个过程当中，如果全靠人力进行，显然是无法达到人们的需求的。因此，蔬菜切片机就应运而生了。伴随快餐的出现及发展，蔬菜切片机则经过了从无到有，从功能单一到功能多样化的快速发展。1.1.3块根状蔬菜切片机的主要种类： （1）直线往复式：这种切片机的结构简单，但是生产效率相对来说比较低下，适用于对于生产效率要求不高的场合。 （2）双轴多刀刃式：这种切片机结构比较复杂，而且对于物料的挟入角有一定要求，工作效率比较低下，适用于一些专业的生产场合。 （3）离心式：这类切片机种切片机的结构也相当简单，而且生产效率也比较高，因此，适用于大多数的工作场合。1.2块根状蔬菜切片机的国内外现状1.2.1块根状蔬菜切片机的国外发展 国外的切片机技术发展于20世纪60年代左右，到70年代已经发展的相对成熟。到80年代中期，国外的切片机技术已经相对完善，就切片机的功能而言，已经相当齐全，而且复合化，切片的方式也多种多样。例如：德国特莱富机械公司生产的Divider econonmic 400经济型切片机,其性能可从型号命名中窥见一二,切割刀转速可达400转/分钟。日本TS株式会社的TSK（若干）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。1.2.2块根状蔬菜切片机的国内发展 我国的蔬菜切片机发展从无到有，从仿制到自主发展，经过了近30年的发展，目前国产切片机的市场占有率已远超90%，而且逐渐开始向东南亚和第三世界国家出口。例如，山东诸城大洋食品机械厂的QS系列，功能已经比较多样，物料的适用范围也较广。然而，相对于国外的切片机仍存在许多问题，概括主要包括以下几个方面： 一.技术水平低：主要表现在产品可靠性差，功能单一，通用机型多，满足特殊要求，特殊物料的少。 二.产品质量差：主要表现在产品稳定性差，造型落后，外观粗糙，产品基础件和配套件寿命短，无故障运行时间短。 三.开发能力不足：主要表现在还是仿制，测绘，稍加国产化改进，创新不够，核心竞争力差。 针对以上问题国内生产企业最近几年也加大了研发投入强度希望在未来几年有一定的成效。通过阅读资料和查询数据我个人分析了下今后蔬菜切片机技术的发展方向。 第一，提高产品技术含量：加大对于蔬菜切片机的研发，使切片机功能复合化和专一化。 第二，提高产品质量：加大对于设备传动等方面研究的投入，保证产品质量和稳定性。 第三，加大对于新产品，新技术的研发。1.3设计产品的来源与定位1.3.1设计产品的来源 块根状蔬菜作为人们经常食用的食物，不仅还有丰富的营养价值，而且具有不错的口感。但是在其制作工程中，往往需要进行切片处理。块根状蔬菜切片机就是这种将食品物料切割成厚度均匀一致的片状产品的机械。块根状蔬菜切片机广泛应用于食堂，饭店，家庭，加工厂等等。1.3.2产品的定位 我国改革开放以来，人们生活水平不但提高，生活节奏也相对加快。人们对于快餐食品业也越来越热衷。块根状蔬菜作为其中主要的加工原料，人们对于其的消费也逐渐加大。因此，该产品的市场定位为，人流量相对较大，加工效率要求较高的场合，例如食堂，饭店和加工作坊等等。 第二章 块根状蔬菜切片机的方案设计和选择2.1块根状蔬菜的切片理论分析 根据金属切削理论，我们知道，金属切削时消耗的切削功与金属的切削面积有直接关系。但是，由于块根状蔬菜存在蔬菜纤维，所以，对于块根状蔬菜而言，切削面积则与此影响甚小，主要决定于块根状蔬菜的切削方向。 刀具相对于蔬菜的切削方向主要有以下方式：（1）正切：这种切削又分为两种，及横向和纵向切削。刀具直接切割蔬菜的截面。这种方式在切割开始时，蔬菜被刀具挤压而后开始切割。（2）斜切：这种切削即是刀具相对于蔬菜成一定角度的切削。这种方式也是在蔬菜被刀具挤压开后进行的切削。 以上两种方式，就是蔬菜切片过程中的切削形式。根据测定，不难发现，斜切相对于正切而言，无论蔬菜的截面怎样变化，斜切都能更好的进行切削。所以，此次设计采用斜切。2.2设计方案的对比和选择 块根状蔬菜切片机的切削过程的实质，就是块根状蔬菜在刀具的切削刃及刀面的挤压作用下，而产生剪切变形的过程。 目前市场上主要流行食品机械中的块根状蔬菜切片机主要有三种方式，即往复式直刃切片机，双轴多刀刃切片机和离心式切片机。 有实验资料表明，往复式直刃切片机切片厚度不均匀，送料机构要求高，生产效率低下。双轴多刀刃切片机，物料挟入角过大，难以进料，若要满足工作要求，则必须配备相应的喂料机构。离心式切片机的切片厚度均匀，粉末极小，工作效率也较高，能够适应绝大多数的工作场合。它们的优缺点如下表所示：类型优点缺点经济效益往复式直刃切片机结构简单，体积小，重量轻，适用面广料机构要求高，生产效率低下适合家庭，小作坊，经济效益比较低下双轴多刃切片机结构较为简单，适用面广成本高，进料要求较高，生产效率低下适合食堂，工厂经济效益比较高离心式切片机结构简单，制造成本低，适用范围广不能定向切片适合绝大多数场合，经济效益高 所以，本次设计选用离心式切片机。离心式切片机的基本结构如下图所示： 其工作原理如下：以一定速度回转的叶轮带动物料块作圆周运动，使得物料块在离心力作用下被抛向机壳内壁，此离心力可达物料块自重的7倍，使物料块紧紧挤压在机壳内壁并与固定的刀片做相对运动，此相对运动将物料块砌成后度均匀的薄片，切下的薄片从排料槽卸出。切片厚度的调节，调节刀片和机壳内壁之间的相对间隙，机壳获得所需的切片厚度。 这种切片机的主要优缺点：构简单，生产能力较大，具有良好的通用性。切割时的滑切作用不明显，切割阻力大，物料受到较大的挤压作用，故适用于有一定刚度、能够保持稳定形状的块状物料，如苹果、土豆、萝卜等球形果蔬。缺点：不能定向切片。 经过以上方案比较，最后选择离心式切片机。2.3块根状蔬菜切片机的总体设计：总体设计方案：n 驱动装置：电动机n 传动装置：V带，带轮，传动轴n 切削装置：刀具的选择和设计n 各种支撑与机架结构等n 控制装置2.3.1 传动装置 常见的机械传动方式有：皮带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动，螺纹（丝杠）传动，齿轮齿条传动等。这些传动方式的主要优缺点如下：传动方式优点缺点平带传动结构简单，可以传动的中心距较大，传动中不产生震动滑动系数大，传递功率较小V带传动滑动系数比平皮带传动小，传递功率大(多根皮带组合使用)，传动中不产生震动 摩擦较大，皮带轮加工比平皮带轮困难链传动能保证准确的平均速比；可以作中心距较大的两轮轴间传递动力和运动链条较容易磨损，磨损后的链条节距加大，链条易脱落； 链条传动的速度较低，运行时有噪声齿轮传动传动的运动速度比套筒链快，运行时的噪声比套筒链的低，是高速链传动的形式。对链轮材料和热处理的要求较高，因为齿形链对链轮圆周面的压力和摩擦较大，易引起磨损。蜗杆传动蜗轮副传动的结构紧凑，涡轮箱的外形尺寸较小；蜗轮副传动平稳，无噪声蜗轮副传动是滑动摩擦，在传动中摩擦损害较大，因此传动效率较低。采用自锁蜗杆传动时，效率约为50%。螺纹（丝杠）传动能将较小的回转力矩转变为较大的轴向力。螺纹传动的工作平稳，易于自锁。结构简单，制造方便。摩擦损失较大，传动效率较低。 综合考虑，传动效率和制造成本等因素，选定V带传动。 所以，块根状蔬菜切片机的传动过程应为：首先经电动机输出动力，在经直接联接在电动机输出轴上的小带轮经过V带传动后到达大带轮。此时，输出的速度应达到设计要求，最后经传动轴将动力输出至轮盘，使物料随轮盘做离心运动。传动简图如下：2.3.2切削装置的设计： 根据2.1知，蔬菜的切削分为正切和斜切两种，（1）正切：这种切削又分为两种，及横向和纵向切削。刀具直接切割蔬菜的截面。这种方式在切割开始时，蔬菜被刀具挤压而后开始切割。（2）斜切：这种切削即是刀具相对于蔬菜成一定角度的切削。这种方式也是在蔬菜被刀具挤压开后进行的切削。 以上两种方式，就是蔬菜切片过程中的切削形式。根据测定，不难发现，斜切相对于正切而言，无论蔬菜的截面怎样变化，斜切都能更好的进行切削。所以，此次设计采用斜切。 所以，本次设计采用斜切，将刀具固定在机架上，让做离心运动的物料与刀具做相对运动而达到切削的目的。2.3.3机架结构总体设计 在机器（或仪器）中支承或容纳零、部件的零件称之为机架。机架是底座、机体、床身、立柱、壳体、箱体、以及基础平台等零件的统称。 机架起到在机器中支承或容纳零、部件的作用，机架的设计主要应保证以下三点：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。决定机架工作能力的主要准则是刚度。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。 机架的形式根据不同的要求，可以有多种形式。本次设计是离心切片机，所以，机架应该包括以下部分：底座，电机护罩，卸料槽，机壳，刀片座，连接板等。2.3.4控制装置 控制器的意思是人用以将信息传递给机器，使之执行控制功能，实现调整、改变机器运行状态的装置，以及人通过自身感觉从控制器接收到完成操作所需要的某些反馈信息。 合理设计控制器可以达到以下目的： （1）提高人机系统的工作效率； （2）提高操作者操作的准确性、速度、安全性； （3）减少操作者紧张和疲劳。 控制器设计要考虑的因素：操作者的生理、心理、人体解剖和人体力学等特性。 本次设计中的主要控制对象为电动机的速度，采用速度控制。本设计中，采用的是三相异步电动机，所以，对其调速，可以用以下几种方法; （1）变极对数调速 （2）变转差率调速 （3）变频调速 以上，三种方法中，变频调速时最好的，可以实现无极调速，效率高，调速范围大，精度大。所以，本次设计，采用变频调速。第三章 块根状蔬菜切片机的设计计算本次设计的参数：特 性：刀片采用特种高硬度不锈钢制作，能将块根状蔬菜切成片，凡接触食品的零部件均用不锈钢制造，符合国家卫生要求。建议机器最大尺寸： 1500（ L ）800（W）1800（ H ）（ mm ）切割最大尺寸： 以块根状蔬菜（如普通马铃薯）为准。机器最大重量： 200kg电 源： 三相 380V 50HZ 主 电 机： 5KW3.1 电动机类型的选择： 根据已知条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380v，Y型。本设计电动机选用：电动机Y90L-4，其额定功率，满载转速，同步转速，质量为。3.2 带传动的计算选择： 查目前市面上的块根状蔬菜切片机的生产效率Q为4001000kg/h，所以取用600kg/h。配套动力为5kw以下。叶轮转速为170800r/min。马铃薯茎块一般为马铃薯一般为椭圆形，大概长为50至70。宽为35-60。马铃薯的密度大约为，本次设计取用。切片厚度本次设计选用3mm。所以，N=由于切片厚度选用3mm,所以每个马铃薯被单个刀片切片次数为,其中4为刀片个数。所以，离心转速为所以传动比为：查机械设计课程设计手册p5，表1-8：传动类型传动比平带传动5V带传动7由于V带传动相比平带传动有更好的传动能力，所以选用V带传动。机构传动简图如下图所示：1-电动机 2-皮带轮机皮带机3-传动轴 4-叶轮盘3.3 V带的传动设计计算（1） 确定计算功率（kw），选择V带型号： 计算功率 式中 查机械设计p109，表5.5工作机原动机I类II类1010161610101616载荷平稳1.01.11.21.11.21.3注：I类为直流电动机、Y系列三相异步电动机 II类为交流同步电动机，交流异步滑环电动机所以，。由于，所以，（2） 确定V带型号查机械设计p109，图5.14，由于，查出V带为A型带。（3） 确定带轮基准直径、查机械设计p109，表5.6型号YZABCDE最小基准直径205075125200355500基准直径系列20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75，80 所以，可知的范围为75125mm，选用80mm。由公式：式中，所以，求得：。由上表知，（4） 验算带速v由公式知，在525m/s范围内，带速合适。（5） 确定中心距、带基准长度中心距按以下公式初选：，式中。即。初步选定为带长根据公式：所以，。查机械设计p106，表5-2知，选用基准长度。（6） 验算包角由公式知， 合适。（7） 确定V带根数Z传动比 由机械设计p108，表5.3查得：由机械设计p108，表5.4查得：由机械设计p110，表5.7查得，由机械设计p106，表5.2查得，所以，由公式求得，取根。（8） 求作用在带轮轴上的压力由表5.1查得，。由公式计算得到，由公式计算得到，3.4 V带带轮的设计V带带轮设计的主要要求是质量小，结构工艺好，无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面粗糙度要合适，以减少带的磨损；轮槽尺寸和槽面角应保持一定的精度，以使载荷分布均匀等。（1） 带轮的材料选择：带轮的主要材料时铸铁，常用材料牌号为HT150、HT200。铸铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s，速度更高时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接；小功率时可以用铸造铝合金或工程塑料。本次设计选用材料为铸铁，材料牌号为HT150。（2） 带轮的结构设计：铸造V带轮的典型结构有四种：实心式，腹板式，孔板式和轮辐式，如下图所示。实心式腹板式孔板式轮辐式选用标准可以根据基准直径D范围而定，如下表所示：基准直径D范围V带带轮结构实心式腹板式且孔板式轮辐式小带轮的基准直径，大带轮的基准直径为由于电动机型号为为Y90L-4，查机械设计课程设计手册p168，表12-3知所以，安装带轮的电动机轴的直径:,，小带轮轮毂直径采用25mm。所以，小带轮选用：实心式 大带轮选用：腹板式（3） 带轮的尺寸设计：V带带轮的轮槽与所选的带型相适应，本次设计选用的带型为A型带。查机械设计p113，表5.8，如下所示：型号A轮缘尺寸2.758.715106带轮宽度 带轮外径又，所以，小带轮： 由轮毂长度公式：，所以，。同理，大带轮：。如下图所示：3.5 轴的设计和校核（1） 轴的材料选择：轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲老强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中常见的是45钢。本次设计选用45钢，并经过调制处理。（2） 输出轴上的：查机械设计课程设计手册p5，表1-7如下图所示：平带无压紧轮的开式传动0.98平带有紧轮的开式传动0.97平带交叉传动0.90V带传动0.96所以，由公式，所以于是，（3） 初步确定轴的最小直径查机械设计p232，表11.3，如下所示：轴的材料45,由公式。由于电动机型号为为Y90L-4，查机械设计课程设计手册p168，表12-3知，以远大于轴的最小直径，所以本次设计选用轴的最小直径为。（4）轴的结构尺寸确定：轴的两端分别与从动轮和叶轮盘联接。轴的最小两端直径，即；带轮及叶轮盘采用轴肩定位，且轴肩高度，即，取，所以，。初步选定轴承为7209C角接触球轴承，。所以，。查机械设计课程设计手册知，该轴承轴肩定位，即。由从动轮和叶轮盘知，；由7209C轴承知，；轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油脂的要求，取；根据轴的总体尺寸设计，取。（5） 轴的校核：求轴上的载荷，首先根据轴的结构，作出轴的计算简图。根据轴的计算图作出轴的弯矩图和扭矩图。本次设计所选取的轴的材料为45钢，并经调质处理。轴的最小直径根据前面所述取，且。所以，作用在轴上的圆周力，根据公式。同时，径向力，。求作用于轴上的支反力：水平面内支反力：；垂直面内支反力：根据上述简图，分别计算出水平面和垂直面内各力产生的弯矩：所以，总弯矩: 所以，校核轴的强度：，故安全。3.6 轴承的选择与校核：（1）轴承的选择：由于轴不但要承受径向负荷，而且要同时承受单向的轴向负荷，所以选用角接触球轴承。查机械设计课程设计手册表6-6，选用7209C角接触轴承。同时，知。（2） 轴承的校核：本次设计中轴承的主要参数为：； 轴承使用寿命暂定为10000h。现对其校核:由于当量动负荷计算公式为： 查机械设计表8.6，如下表所示：载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击或中等惯性力强大冲击所以，本次设计，因为，所以，判断系数。即通过轴的校核知：,又，所以必须考虑A的作用，此时。查机械设计课程设计手册表6-6知，。所以，。轴承寿命计算：，式中。所以， 满足条件。3.7键的选择和校核：（1） 键的选择：键的材料选择为45钢。本次设计选用普通平键进行联接。其中，普通平键又分为圆头（称A型普通平键），方头（称B型普通平键）和单圆头（称C型普通平键）三种。这三种普通平键的优缺点如下表所示：键的型号优点缺点圆头在键槽中固定良好键槽端部应力集中较大方头键槽端部应力集中较小定位性较圆头差单圆头一端为圆头，一端为方头由于本次设计要求固定良好，所以选用圆头普通平键。安装键的轴端的轴径为：查机械设计课程设计手册表4-1，知：选用键为，因为，从动轮轮毂宽度为48mm。所以，。（2） 键的校核：本次设计均采用的是静联接，查机械设计p77，表3.1，如下所示：联接的工作方式较弱零件定材料静载荷轻度冲击载荷冲击载荷静联接时许用挤压应力钢铸铁动联接时许用压强钢504030所以，。键的工作长度为:。所以，。所以，该选用的键满足强度要求，合适。3.8刀具的设计3.8.1 刀具材料的选择 在块根状蔬菜切片机中，刀具是直接与食品物料相接触的，因此除了必须考虑刀具的强度，硬度和韧性以外，还比需考虑食物的卫生安全。例如：食品物料大多还有一定的酸碱性，因此，刀具材料必须抗腐蚀。根据设计要求，本次设计选用特种高硬度不锈钢。3.8.2 刀具的类别选择 目前，在块根状蔬菜切片机中主要采用的刀片主要可分为：直刃刀片和圆刃刀片两种。直刃刀片在切削中的受力数据如下表：编号项目 切削面积 cm2 切削阻力Kg平均切削阻力 kg/cm2 切削长度 mm 平均切削阻力 kg/mm1顺行 2.4x1.32.20.705 240.092逆行1.4x0.655.952140.3752顺行 1.6x0.820.694160.125逆行1.4x0.621.786150.1333顺行 0.7x1.322.198130.667逆行1.0x0.51.53100.154顺行 1.9x1.231.31690.158逆行0.7x0.63.58.33370.55顺行 1.9x0.81.50.987190.79逆行0.9x0.834.16790.3336顺行 1.2x0.721.681120.167逆行1.2x0.622.778120.167平均 2.799 0.258圆刃刀片在切削中的受力数据如下表：编号项目 切削面积 cm2 切削阻力Kg平均切削阻力 kg/cm2 切削长度 mm 平均切削阻力 kg/mm1顺行 2.4x1.31.51.25240.063逆行1.4x0.62.52.98140.1792顺行 1.6x0.821.905160.133逆行1.4x0.621.402150.1073顺行 0.7x1.320.687130.088逆行1.0x0.51.52.8100.14顺行 1.9x1.231.63590.139逆行0.7x0.63.58.42770.2865顺行 1.9x0.81.50.463190.059逆行0.9x0.832.38690.2286顺行 1.2x0.721.132120.05逆行1.2x0.622.754120.128平均 1.98 0.142 从以上两表可以看出圆刃刀片比直刃刀片更省力，所以本次设计采用圆刃刀片。3.8.3 刀片主要参数的设计 因为根据离心式切片机的工作原理可以知道，刀片是固定在机壳内壁的，物料随叶轮的旋转而与刀片发生相对运动而达到切削的目的。所以，刀片应与机壳内壁成一定的角度。通过调节刀片与即可内壁的距离，就可以调整切片的厚度。 3.9入料斗的设计 在离心式切片机中，入料斗是保证物料能够顺利进入切片机构，而且起到一定的定位作用的主要机构。根据本次设计，入料斗应成一定的倾斜角度，从而使物料能够在重力作用下，逐渐滑入离心机构中进行切片。3.9.1入料斗的材料选择 在块根状蔬菜切片机中，料斗直接与物料接触。为了保证食品的卫生安全和设备的刚度强度要求，根据已知条件，选择不锈钢作为料斗材料。入料斗采用6mm厚的不锈钢板。3.9.2入料斗的尺寸设计 在本次设计中，入料斗的主要参数有：入料斗的长度，倾斜角度，和入料斗的结构形式。 （1）入料斗的长度： 为了保证入料斗能够顺利将块根状蔬菜物料送入切削机构中，入料斗的长度既不能太大，也不能过小。如果入料斗长度过大，则降低了加工效率和经济效益。如果入料斗长度过小，则不能保证物料的给进效率。综合考虑，目前市场上的产品的尺寸设计，选择入料斗的长度为500mm。 （2）倾斜角度： 由于入料斗的送料原理是依靠物料的重力的下滑分力大于物料的摩擦力。取块根状蔬菜物料和不锈钢之间的摩擦系数为0.4。 所以， 所以，本次设计入料斗的倾斜角度采用。（3） 入料斗的结构形式： 入料斗主要有两种形式：深斗和浅斗。考虑到本次设计主要针对的是块根状蔬菜，为了方便物料的送入，所以选择浅斗。并且为了在输送过程中将湿料中的水分过滤掉，料斗采用多孔板制作。3.10 叶轮的设计 由于，叶轮直接与块根状蔬菜相接触，所以采用不锈钢制作。根据轴的设计，叶轮的厚度采用48mm，直径应该贴近料斗的宽度，取500mm。叶轮与传动轴采用键连接安装。为了保证物料与刀具的切削运动，轮盘上采用拨料板。由于，本次设计采用4组刀具，所以有4组挡料板。高度取10mm。 3.11 机架的设计3.11.1机架的材料的选择 材料的选用，主要是根据机架的使用要求。多数机架形状较复杂，故一般采用铸造。由于铸铁的铸造性能好、价廉和吸振能力强，所以应用最广。 铸造机架常用材料： 1.铸铁： 铸铁流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状较为复杂的铸件。铸铁的内摩擦大、阻尼作用强，故动态刚性好。另外还有切削性能好、价格便宜和易于大量生产等优点。铸铁主要 有灰铸铁、球墨铸铁。 2.铸造碳钢 铸钢的弹性模量大，强度也比铸铁高，故用于受力较大的机架。由于钢水流动性差，在铸型中凝固冷却时体收缩和线收缩性都较大，故不宜设计复杂形状的铸件。 3.铸造铝合金 铝合金密度小、重量轻，通过热处理强化，具有足够高的强度、较好的塑性，良好的韧性。材料的选用，主要是根据机架的使用要求。本设计中的离心式切片机的形状较为复杂。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，块根状蔬菜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。3.11.