豆腐切割机的结构设计.doc
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1、学 士 学 位 论 文豆腐切割机的结构设计姓 名:学 号:指导教师:学 院:机电工程学院专 业:机械设计制造及其自动化完成日期:学 士 学 位 论 文豆腐切割机的结构设计 姓 名:学 号:指导教师:学 院:机电工程学院专 业:机械设计制造及其自动化完成日期:摘 要 豆腐是最常见的豆制品,又称水豆腐。主要的生产过程一是制浆;二是凝固成形,即豆浆在热与凝固剂的共同作用下凝固成含有大量水分的凝胶体,即豆腐。豆腐的存在历史悠久,相传是在公元前164年,由汉高祖刘邦之孙淮南王刘安所发明。刘安在安徽省寿县与淮南交界处的八公山上炼制丹药的时候,偶然以石膏点豆汁,从而发明豆腐。袁翰青认为五代才有豆腐。日本学者
2、莜田统根据五代陶谷所著清异录“为青阳丞,洁己勤民,肉味不给,日食豆腐数个”,认为豆腐起源于唐朝末期。随之而来的就是切割豆腐的工艺。早先是由人工切割,到了近代特别是工业革命以后机器的出现极大的解放了人力,使人能够从以前切割豆腐的繁琐的工艺中解放出来。当今国内外都出现了全自动豆腐切割机,这种机器节省时间,生产卫生,甚至能够现做现卖,不但制作方式新颖而且更好的保存了豆腐中的营养成分1。 豆腐切割机是一种中小规模加工半成型豆制品的加工设备,其结构轻便易于操作而且价格较低维修简单,是目前使用最广泛的小型切割机,在豆腐行业应用相当广泛。然而,传统的豆腐切割机完全使用人工方式操作,不但费时费力不是很卫生,而
3、且还有刀具与豆腐粘连导致切割断面不平整等一系列问题。针对这些提出了豆腐切割机的设计,本机械通过改变刀具位置可以将大块豆腐切割成不同面积的小块,便于形成豆腐干、豆腐乳等的物理形状原材料,大大提高了劳动效率,减少人工劳动成本,而且可以保证豆腐的卫生状况。对此,进行了多方面的分析研究,包括切割形成的豆腐块大小、切割机的总体结构及零部件校核等问题,最后进行了实验验证。 关键词:切割机;人工方式;总体结构;物理形状原材料AbstractBean curd originated in the western han dynasty, it was said that by Liu Bangzhi desc
4、endants of huainan Wang Liuan invention. After 2000 years of development, it followed the cutting process of bean curd. Earlier by manual cutting, recently especially after the industrial revolution of the machine makes the increasingly modern cutting technology. Todays tofu have appeared at home an
5、d abroad automatic cutting machine, the machine saves time, production of health, even can sell now now, not only making way in the novel and better preserved bean curd nutrients. Tofu cutting machine is a kind of large-scale processing half-formed bean products processing equipment, the structure l
6、ight is easy to operation, is currently the most widely used small cutting machine is widely applied in the industry of tofu. However, the traditional way of fully using artificial tofu cutting machine operation, not only the intensity of labor is big, but also the cutting tool and tofu adhesion cau
7、se a series of problems such as uneven cutting section. According to these presents the design of tofu, cutting machine, this machine by changing the tool position can be large pieces of tofu cut into small pieces in different area, is advantageous for the formation of bean curd cake, fermented bean
8、 curd, such as the physical shape of raw materials, greatly improve the work efficiency, reduce manual labor costs. , are analyzed in various studies, including cutting the overall structure of the formation of the postage stamp size, cutting machine, and the problem of parts for checking the experi
9、mental verification.Key words:Cutting machine;Artificial way;The overall structure;The physical shape of raw materials目 录第1章 前言11.1 设计背景11.2行业发展现状和趋势21.3设计目的和意义2第2章 设计方案分析32.1 Solidworks在豆腐切割机中的应用32.2豆腐乳加工概述42.3方案设计42.3.1方案设计一42.3.2方案设计二5第3章 主要零部件设计73.1 功能分析和原理设计73.2 设计要求73.3机械说明及加工示意图73.4主要零部件示意图及功
10、用83.4.1整块豆腐83.4.2承料木板93.4.3底部转盘93.4.4连接轴及轴承座103.4.5底板及墙板113.4.6刀具123.4.7移动刀架133.4.8导轨及滑动滚轮133.4.9切割刀架销钉143.4.10联轴器15第4章 关键零部件选择与校核164.1切割运动分析164.2切割刀架滚珠丝杠副的设计与计算164.2.1导程精度的选择164.2.2公称型号的选择174.2.3支撑方式的选择174.2.4丝杠的计算校核174.2.5滚珠丝杠的允许转速的计算184.2.6螺母的选用校核与寿命计算184.3丝杠副步进电机电机选择194.3.1步进电机概述194.3.2 确定步进电机的步
11、距角和导程194.3.3 确定精度和校验速度194.4轴承204.5定位弹簧21第五章 设计总结23参考文献24致 谢26 豆腐切割机的结构设计第1章 前言1.1 设计背景 豆腐是我国汉民族的传统美食,是由我国炼丹家淮南王刘安发明的绿色健康食品。时至今日,豆腐已经在我国风靡了近两千一百多年了,深受我国人民、周边各国、及世界人民的喜爱,并随着中国人民走向了世界。发展至今,已品种齐全,花样繁多,具有风味独特,制作工艺简单食用方便的特点2。豆腐高蛋白,低脂肪,具降血压,降血脂,降胆固醇的功效。是生熟皆可,老幼皆宜,养生摄生、益寿延年的美食佳品。第一,吃豆腐可以防治心血管疾病。第二,吃豆腐对更年期女性
12、有帮助。女性朋友到了一定年纪,因为雌性激素分泌不足,易出现更年期综合症,这时很多女性会选择药物治疗。最近专家发现,豆腐中含有大量的雌激素类黄酮。而雌激素对防治骨质疏松有良好的作用。所以,多吃豆腐还可以很好的补充雌性激素。第三,吃豆腐对治疗老年人便秘有好处。老年人因为年龄的关系,消化系统不好,经常出现便秘,而豆腐是软食,容易消化。所以,专家建议老年人多吃豆腐以减少便秘。第四,吃冻豆腐有助于减肥。新鲜的豆腐经过冷冻之后,会产生一种酸性物质,这种酸性物质会破坏人体内堆积的脂肪,达到减肥的目的。冻豆腐虽然经过冷冻处理,但营养成分并不会受到破坏,不会造成明显的饥饿感。所以,多吃豆腐,尤其是冻豆腐,对许多
13、急于减肥的朋友是很有好处的。第五,吃发酵后的豆腐能预防大脑老化,豆腐一经发酵,最大的变化是产生出大量的维生素B12,而身体若是缺少了维生素B12,会加速大脑的老化。所以,我们要经常吃一些经过发酵的豆腐,这样对预防大脑的老化和老年痴呆症是有好处的。还有抑制乳腺癌、前列腺癌及血癌的功能,豆腐中的甾固醇、豆甾醇,均是抑癌的有效成分3。安徽省淮南市刘安故里,每年9月15日,有一年一度的豆腐文化节。深究者,可详阅淮南子及淮南地方志。理学家朱熹有素食诗传世。千百年来,中国优秀的传统大豆食品,以极佳的口感、丰富的营养和低廉的价格,成为中国人民生活的重要健康食品之一4。现如今,随着中国经济的发展豆腐也开始走向
14、世界,传统豆制品的生产也开始向工业化和产业化迈进,并在世界美食界展现越来越大的影响力。因此对于豆腐的切割工艺的要求更是层出不穷,豆腐制作发展到现代已经不是单纯的靠人力去完成了,经过现代科技加工出来的豆腐拥有美观、营养高、产品种类丰富等特点。以前的工艺全部是由人力来完成的,磨豆浆、过滤豆腐渣等等,很费劲。早先是由人工切割,到了近代特别是工业革命以后机器的出现使得切割技术日益现代化。现代科技已经使豆腐实现了流水线生产,各种电气化的磨浆机、甩浆机、压干机将豆腐制作从泡黄豆到出成品一条龙生产,日产量比过去提高了4倍以上5。而我国在豆腐生产出来之后的成型过程中,很大程度上仍为人工切割导致效率低下并且存在
15、豆腐与刀具的粘连情况使得切割形成的豆腐块不规则平整,这与国外先进的技术还是有差距的。为了能够向用户提供更加优质的产品,对此类问题加以分析解决,与此同时在生产与切割协调等方面做了改进同时也是我们研究的重点。1.2行业发展现状和趋势豆腐切割机(英文名称:Tofu cutting machine)是一种豆腐的切割设备。新中国成立后,我国豆制品行业前店后场的生产经历了较长的计划经济时期。改革开放以来,随着人民生活水平的提高,各地政府为了满足人民群众对豆制品的需求,逐渐放开了对豆制品的限制。可以说,中国的豆腐食品行业迎来了快速发展的春天,并呈现出高速、强劲的发展势头6。现代食品工业的发展趋势是规模化,工
16、业化,加工机械化。然而,由于历史的局限性,我国的豆腐生产规模很小,绝大多数都是小作坊生产,加工和切割设备简单,生产方式落后,造成了原材料的极大浪费,产出率低,成产成本高。而加工工艺和设备落后,加工工序的机械化程度在全国范围内参差不齐,极不平衡,多为手工操作,工艺参数模糊,视频添加剂使用不规范,导致产量和质量不稳定,难以适应工业化生产要求。虽然这种小作坊,小企业生产经营灵活,价格低,在市场经济中具有较强的竞争力,但其生产仅局限于小规模作坊或前厂后店式生产,产量低质量差,阻碍了工业生产的步伐,不适应现代食品工业的发展。1.3设计目的和意义主要面向小型作坊中小批量生产的情况,针对目前豆腐切割存在的一
17、系列问题,进行了豆腐切割机的设计,本机械还可以通过改变转盘的转动将大块豆腐切割成相同面积的小块,便于形成豆腐干、豆腐乳等的物理形状原材料,大大提高了劳动效率,减少人工劳动成本。 第2章 设计方案分析2.1 Solidworks在豆腐切割机中的应用Solidworks简介Solidworks为达索系统下的子公司,专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应,并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务,目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。本软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势,该公司于两年
18、间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得Solidworks每年都有数十乃至数百项的技术创新,公司也获得了很多荣誉7。本软件功能强大,组件繁多,有功能强大、易学易用和技术创新三大特点,这使其成为领先的、主流的三维CAD解决方案。 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。因此它不仅提供如此强大的功能,而且对每个工程师和设计者来说,操作简单方便、易学易用8。配置管理是SolidWorks软件体系结构中非常独特的一部分,它涉及到零件设计、装配设计和工程图9。配置管理使得你能够在一个CAD文档中,通过对不同参数的变换和组合,派生出不同的零件或装配体。
19、它提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁 特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过对特征和草图的动态修改,用拖拽的方式实现实时的设计修改。 三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径,或为管道、电缆、线和管线生成路径10。在豆腐切割机的设计过程中,借助本软件绘制了所有零部件,并将其进行调整调试,最后完成装配。2.2豆腐乳加工概述腐乳是我国民间传统的发酵食品之一,是用豆浆的凝乳状物发酵制成的奶酪型产品。有的豆腐乳及其卤汁还是很好的调味品。我国各地都有豆腐乳生产,虽然它们的外观、形状、大小不一,又因配料不同而名称和风味各异,但其方法都大体相同:首先制坯;然
20、后将豆腐切割成32.8(mm)23(mm)27(mm)的小块;最后盐酸装坛。2.3方案设计2.3.1方案设计一 本设计通过使用刀架轴固定圆形刀片进行豆腐切割,如图2-1。根据需要切割豆腐块的尺寸将刀具有序的布置在刀架轴之上,通过人工来回拉动的方式切割豆腐,旋转承料底板90,进行第二次切割,使之达到豆腐乳小块的制造尺寸。但是此机构的弊端较多:1.来回切割需要承料底板有边缘挡板及挡块,因为切割后尺寸较小故挡块尺寸也会很小,定位安装繁琐。2.刀具的固定问题,圆形刀具的固定一般有两种:依靠键槽或者定位螺钉,对于本机构而言需要在一个轴上布置很多刀具故这两种方式都不能满足横向定位的要求。3.切割效率问题,
21、本机构为人工切割并且需要人工90转动承料底板,仍会产生一定程度的人工劳动成本,劳动效率较低。4.豆腐承料板的固定问题,本机构中承料底板与桌体的配合会产生误差,从而导致底板不能牢牢被固定出现滑动现象影响切割效果。图2-1圆形滚刀切割机装配图2.3.2方案设计二本设计中使用方形豆腐切刀,在电机的驱动下进行切割,如图2-2。根据需要选定不同的电机及配套作用件,仅仅需要切割前将底板卡在转盘上的四个弹簧挡板之间就可以进行整个切割运动,当电机切割一趟后,底部步进电机会带动转盘旋转90,进行回程切割,回到起点整个切割过程完毕。本设计的特点:1.基本完全实现了全自动化切割,省时省力降低人力劳动成本,大大提高了
22、切割效率。2.没有了刀具的固定问题,直接使用销钉将方形刀具固定在刀架上,稳定牢靠,选用方便。3.承料底板固定问题,通过四周挡料板及挡料弹簧的配合完美的将承料底板固定在转盘之上。4.本机构设计基本满足课题要求但是选用电机及配套的联轴器等问题相对较繁琐些。图2-2方形刀具自动切割机装配图第3章 主要零部件设计3.1 功能分析和原理设计本机械是适用于中小规模的豆腐干、豆腐乳切割生产,可以通过调节电动机的转速及间歇快速完成不同切割要求的生产。把最初成型的豆腐放在承料板上,用挡料版将承料底板的位置固定,通过电机驱动向前推动切割豆腐,推过豆腐的最前方之后,由底部电机驱动承料板旋转90,反向切割至初始位置,
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