小型多功能家用切菜机的设计【含CAD图纸13张及SW-3D建模】.zip

本科毕业设计本科毕业设计本科毕业设计本科毕业设计 题 目 全自动切菜机 专 业 机械设计制造及其自动化 作者姓名 学 号 单 位 机械与汽车工程学院 指导教师 20152015 年年 5 5 月月 教教 务务 处处 编编 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下， 独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表 明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名： 日期： 指 导 教 师 签 名: 日期： 本科毕业设计 i 摘摘 要要 在对全自动家用切菜机整体结构的设计过程中，包括了原理方案设计，传动机 构、切削机构和控制装置的设计以及主要部件的结构设计，并对部分设计结果进行 校核。在对切菜机的设计中设有两个进料口，节省了切片切丝换刀的时间，并且进 料口带有感应装置，下料后自动开启，更加智能化、人性化，机体带有 PLC 控制装 置，可使两切刀单独工作，节省资源。整体机构采用立式布置，结构紧凑，并使用 电机作为动力来源，省时省力。在对能源设计方面，重新选择动力来源，改进切削 方法，不仅增强了家用切片切丝机的加工能力，还提高了使用的安全性。 关键词：关键词：切菜机；全自动；PLC；厚度调整 本科毕业设计 ii Abstract In the design process of automatic home Shredders overall structure, including design of the transmission mechanism, the cutting mechanism, the control device, the design principles of the main components, and checking part of the design results. In the design of the Shredder ,there are two feed ports, saving tool change time of slicing and shredding, and inlet with sensors, automatically open after cutting, more intelligent, humane. The machine with a PLC control system that allows both the cutter working alone, saves resources. The whole institution uses vertical arrangement, compact, and uses the motor as a power source, saving time and effort. In the design of energy, re-selected the power source, improved cutting method, not only enhances the processing capacity of the home slice cutters, but also improves the safety of use. Keywords : cutting machine; automatic; PLC; thickness adjustment 本科毕业设计 I 目目 录录 1.1.绪论绪论.1 1 1.1 食品机械简介 .1 1.2 切菜机介绍.1 2.2.切菜机的结构切菜机的结构.2 2 2.1 切菜机的工作原理 .2 2.2 结构方案的选择 .3 2.2.1 驱动装置.3 2.2.2 传动装置.3 2.2.3 检测装置.5 2.2.4 控制装置.7 3.3.主要结构的设计主要结构的设计.1010 3.1 电机的选择 .10 3.2 V 带的选择 .11 3.2.1 带的选择.11 3.2.2 大小带轮基准的直径计算.11 3.2.3 验算带速.11 3.2.4 V 带基准长度 Ld 和中心距 a .11 3.2.5 验算小带轮包角.12 3.2.6 作用在带轮轴上的压力.12 3.2.7 带轮的结构设计.12 3.2.8 大带轮的结构尺寸.13 3.3 主轴部件的设计.13 3.3.1 轴的材料选取和结构图.13 3.3.2 计算主轴上的功率、转速、转距.14 3.3.3 初定轴的最小直径.14 3.3.4 轴的结构尺寸确定.15 本科毕业设计 II 3.3.5 轴承的设计.15 3.3.6 轴的校核.16 3.4 切刀部分的设计.20 3.4.1 切片刀的设计.20 3.4.2 纵向小割刀的设计.22 3.4.3 刀盘部分的设计.23 3.4.4 刀盘套筒的设计.23 3.5 机体的设计 .24 3.5.1 机架及机体壁的设计.24 3.5.2 进料斗及下料斗的设计.24 3.6 PLC.25 3.6.1 PLC 简介.25 3.6.2 光电传感器与 PLC .26 3.6.3 PLC 控制三相异步电动机正反转.27 4.4.总总 结结.2828 参考文献参考文献.3030 致致 谢谢.3131 聊城大学本科毕业设计 1 全自动切菜机全自动切菜机 1.1.绪论绪论 1.11.1 食品机械简介食品机械简介 食品机械是将食品的原料加工成食品（或半成品）的一类专业机械，是食品工 业方面的技术装备。食品工业想要获得更好发展，除了需要先进的食品工艺技术外， 还需要先进的食品生产设备，这种技术保障是不可或缺的，两者必须协同发展，互 相促进。随着我国不断发展的经济建设，我国的食品加工机械行业逐渐形成并且逐 步发展，现在已经为我国国民经济的发展做出了重要贡献。在经济和社会的发展中， 社会对食品的需求不但持续增长，而且要求越来越高，食品机械将会在国民经济建 设中有更加突出的地位和作用。食品机械有很多优点：（1）减轻人员劳动强度， 省时省力，提高效率，极大的解放生产力。（2）能实现人力所达不到的特殊加工 效果，提高产品质量，减少原材浪费。（3）减少因人与食物的直接接触而带来病 菌传播机会，更好的防止食品污染，保障食品安全。(4)提高食品生产企业的市场 竞争力。（5）有利于改进和加强企业的管理。总之，食品机械在食品工业中起着 举足轻重的作用，有着不可替代的地位。1 1.21.2 切菜机介绍切菜机介绍 随着飞速发展的经济水平和科学技术，人们的生活水平也飞速提高，人们对方 便快捷的日常生活的要求也越来越高。因此，为了应对生活中的各种困扰，给人们 的生活提供便利，提高效率，节省人力时间，使用家用机械产品已然成为家庭生活 中的一种趋势。但是，家庭日常生活中切菜难而且危险的难题还没有解决。针对这 一问题，设计一款家用的切片切丝机，专门用来解决块状、根茎类蔬菜切削难的问 题。因此，切菜机应满足以下要求： 要保证切实可行性，要和生活相贴近，做到在生活中有必要用，并且切切实实 用得到；要和时代主题相适应，尽量做到绿色环保，能耗少；要有一定的工作效率； 要确保机械有高的安全性、不发生切到手的状况；要能调节所切蔬菜片的厚度，确 保一定条件下可以使切片的厚度均匀。 除此之外，还要有经济性要求 机器的一个综合指标就是经济性，在蔬菜切片 聊城大学本科毕业设计 2 机的设计、制造、使用、维修等各个环节均有所体现。总之，经济性就是要求在满 足功能要求的前提下，将机器的制造成本降到最低。 安全性要求 在切菜机的设计阶段就必须对机器的使用安全给予足够的重视， 因此要在设计过程中特别注意使用者的安全，特别是使用者手的安全。要采用各种 防护措施，试运行中的刀具不会与人体直接接触。 可靠性要求 简单的说，可靠性就是切菜机在使用性能中的稳定性，它是该切 菜机的一个重要质量指标。可靠性水平越高，说明机器在使用过程发生故障的概率 越小，能正常工作的时间就越长。 操作方便要求 切菜机是一种给生活带来方便的机械产品。在设计中必须注 意操作时要轻便省力；操作机构要适应人的生理条件；切菜机的使用噪声要小；防 止污染等。此外，还要方便搬运与拆卸维修。设计切菜机是，在满足基本要求的前 提下满足这些特殊要求，以提高机器的使用性能和保证机器的工作质量。2 2.2.切菜机的结切菜机的结构构 2.12.1 切菜机的工作原理切菜机的工作原理 本机用两个刀片进行切削，菜在重力作用下滑落到切刀处，一处刀片将菜切成片，另一处 切刀将菜切成丝，切片刀和纵向割刀配合的方式切丝。将切片刀与轴位置固定，调整刀盘在轴 上的位置来实现切片的薄厚，这是切丝粗细的关键之一。主轴即刀盘轴为横向，动力由电动机 经带传动，通过电动机功率和转速的选择使获得一定的转矩和转速，切刀由主轴带动进行蔬菜 切削。 切片时，蔬菜经进料口滑入下料斗，进料口的检测装置启动，由传感器将信号 传至 PLC，再由 PLC 控制电机正转，菜由其自身重力和下料斗楔形壁的压力下，使 其紧贴刀盘，切片刀和刀盘同步旋转，由于切片刀与刀盘之间存在间隙，切片刀将 蔬菜片切下，在离心力和自身重力的作用下，从刀盘间隙甩出。此间隙即为菜片的 厚度，通过调整刀盘定位处的调整螺母，在弹簧力的作用下就可改变刀盘同切刀之 间的间隙，从而调节切出的萝卜片的薄厚。切丝时，蔬菜经进料口滑入下料斗，进 料口的检测装置启动，由传感器将信号传至 PLC，再由 PLC 控制电机反转，并将纵 向割刀卡在刀盘的孔中，即可方便的切丝。纵向割刀采用标准设计，卡刀方便，制 聊城大学本科毕业设计 3 造出小刀片之间间隙不同的规格的型号。通过换刀，同时又可调整切片刀与刀盘间 的间隙，就可方便的调整切出的菜丝的粗细。此即切菜机的工作原理。由于下料斗 采用楔形结构，不但保证了切削时的压力。而且能适应物料大小的不同。 2.22.2 结构方案的选择结构方案的选择 2.2.1 驱动装置 家用机械产品的主要动力来源有人和电动机两种。人力的主要特点是：持续时间有限，动 力波动较大，但控制方便，清洁无污染。电动机的主要特点是：动力可靠，稳定性高，工作效 率高，占用空间位置不大，消耗电能，需要配套的调速控制装置；但小功率的电机耗能少，但 转速过高，转矩不大，普通电机就能满足要求，能耗也较少，利用率较高。考虑到本设计对动 力的稳定性及持续性的要求优先考虑使用电机作为动力来源。确定动力源及机构布置形式之后， 还需要选择相匹配的传动机构。 2.2.2 传动装置 带传动是一种应用很广泛的机械传动。带传动有主动轮、从动轮和适度张紧在 两轮上的封闭环形传动带组成。它是利用传动带作为中间的挠性件，依靠传动带与 带轮之间的摩擦力来传递运动的，主动轴的动力通过挠性传动带挠性传递给从动轴。 优点是：能缓和载荷冲击；运行平稳无噪声；制造安装精度不想啮合传动那样严格； 过载时将引起带在带轮上打滑，因而可以防止其他零件的损坏；可以增加带长以适 应中心距较大的工作条件3。 图 2.1 带传动机构 凸轮机构一般是由凸轮、从动件和机架三个构件构成，通常选取凸轮作主动件， 通过设计凸轮的形状使从动件得到预期运动，从动件的运动主要是直线上的往复运 动，因而在本设计中不考虑使用凸轮机构。 聊城大学本科毕业设计 4 图 2.2 凸轮机构 蜗轮蜗杆传动主要用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的 场合，虽然可以实现本设计的预期目的，但其传动效率低，成本较高，不适宜用在 本设计中。 图 2.3 蜗轮蜗杆 链传动与带传动相类似，是由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环 形链条所组成，以链作为中间挠性件，靠链与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。 以上两种传动都是实现平行轴间运动和动力的传递，在本设计中如将平行轴竖直布 置可实现预期目的。 图 2.4 链传动 连杆机构是由若干构件用低副连接而成，构