毕业设计(论文)-海蜇切片加工机毕业设计说明书.doc
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1、山东建筑大学毕业设计说明书 I 目 录 摘 要III ABSTRACTIV 1 前 言 .1 1.1 课题的背景和研究意义.1 1.1.1 食品机械的现状 1 1.1.2 食品机械的发展情况 2 1.2 本课题的主要任务.3 1.3 本次设计完成的主要工作.3 2 总体方案设计 4 2.1 海蜇切片加工机的基本参数.4 2.2 海蜇切片加工机的整体方案.4 2.2.1 传送机构的设计方案 5 2.2.2 工作部分之切片机构的设计方案 5 2.2.3 工作部分之切条机构的设计方案 6 3 传送部分的设计计算 8 3.1 电动机的选择.8 3.2 滚珠丝杠的选择计算11 3.3 工作台及工作台撑架
2、的设计计算14 3.3.1 工作台的设计计算 .14 3.3.2 工作台撑架的设计计算 .14 4 工作部分设计计算 .16 4.1 切片机构的设计计算16 4.1.1 电动机的选择 .16 山东建筑大学毕业设计说明书 II 4.1.2 小曲柄滑块机构的设计计算 .17 4.1.3 小曲柄轴的设计计算 .18 4.2 切条机构的设计计算22 4.2.1 电动机的选择 .22 4.2.2 大曲柄滑块机构的设计计算 .24 4.2.3 大曲柄轴的设计计算 .25 5 校 核 30 5.1 键的校核 .30 5.2 轴承的校核 .30 结 论33 谢 辞34 参考文献.35 山东建筑大学毕业设计说明
3、书 III 摘 要 食品机械,是把食品原料加工成成品或半成品所应用的机械设备和装置,为进一步 加工做好准备。海蜇由于营养极为丰富美味可口而广受人们欢迎。海蜇的吃法极大丰富, 其中海蜇片就是一种吃法。这里针对新鲜去头海蜇,设计自动加工海蜇片的机械, 以便 方便高效的将海蜇切成薄而细的小片,提高工作效率,增加经济效益,改善渔民手工加 工效率低,劳动强度大等等落后的加工生产方式。 在此对海蜇切片加工机进行了分析和研究,设计了传送机构、切片机构、切条机构、 机架等等。设计过程中还涉及到电动机选择、联轴器的选择、键的选用及校核、轴承的 选择及校核等内容。 关键词:切片机构;切条机构;传送机构;曲柄滑块;
4、电动机;联轴器;轴;轴承 The Design of Machine for the Jellyfish Slice 山东建筑大学毕业设计说明书 IV ABSTRACT Food machinery, is a machinery equipment that makes food raw material to be cooked food or semi-finished product,in orde to ready for further processing. Jellyfish is popular for abundant nutrition and delicious.The
5、 method of Jellyfish eat is great, the jellyfish tablets is a way of eating. For fresh jellyfish, design processing jellyfish piece automatic machinery in order to facilitate the efficient jellyfish and cut into thin, thin small pieces, improve efficiency, increase economic efficiency, improve the f
6、ishermen manual processing, low efficiency, labor-intensive backward processing mode of production. Jellyfish slice processing machine in this analysis and study design the transport mechanism, sliced institutions to cut the article body, rack, and so on. The design process related to motor selectio
7、n, the choice of the coupling, key selection and verification, bearing selection and check. Keywords: sliced mechanism; cutting agencies; delivery mechanism; crank slider; motor; coupling; axis; bearing 山东建筑大学毕业设计说明书 1 1 前 言 1.1 课题的背景和研究意义 海蜇的营养极为丰富,据测定:每百克海蜇含蛋白质 123 克、碳水化合物 4 克、 钙 182 毫克、碘 132 微克以及
8、多种维生素。海蜇还是一味治病良药,祖国医学认为,海 蜇有清热解毒、化痰软坚、降压消肿之功。加工后的产品,称伞部者为海蜇皮,称腕部 者为海蜇头,其商品价值海蜇皮贵于海蜇头。 海蜇片一般是渔民用新鲜的海蜇去头(红墩) 、去墩皮,然后施矾脱水加盐制成, 这样不但效率低,劳动强度大,而且加工出的海蜇片失去了刚打捞出时的新鲜。因此我 们需要设计一套海蜇切片加工机,以便方便高效的将海蜇切成条,这样既显著提高了海 蜇切条的效率又减轻了渔民的劳动强度,使新鲜海蜇可得到及时加工,具有一定的使用 价值。 民以食为天,食品工业在国民经济中占据着举足轻重的地位。随着人们物质生活水 平的提高,各种传统和新兴食品种类不断
9、增多,餐饮业日渐兴旺,扩大了食品机械内需, 带动了食品机械市场的发展。如今,食品机械行业正呈现良好的发展势头。 1.1.1 食品机械的现状 目前国内有实力的食品机械制造商致力于研究高科技、高素质生产及可靠的服务, 已能够提供各类生产问题的解决方案和完善的生产线,并能与相关专业公司保持长期合 作的关系。不少企业正积极摆脱产品数量少、技术含量低的现象,在经营中向多功能、 智能化方向发展,以拓宽更广阔的市场渠道。然而,在高速发展的今天,人们对食品种 类、质量、品味等都有了更高的需求,这不仅促进了食品机械行业的发展,也对食品机 械创新、技术升级提出了更高的要求。 与发达国家相比,我国食品机械还处于弱势
10、,不少企业存在低水平的重复建设。这 种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源,还造成了市场的无序混乱,阻碍了行 业的健康发展。行业要发展,不仅要依靠老产品的销量增加,更需要新产品做技术支撑, 现阶段行业调整产品结构、技术升级的压力日益加大。全球科技的进步,发达国家已经 把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入到传统的机械制造技术 中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应 山东建筑大学毕业设计说明书 2 用,机械的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。随着人们对食品 的需求逐渐走向多样化、多层次化,为食品工业的发展提供了广阔的市
11、场。食品机械行 业也将提供多品种、高质量的产品以满足食品工业发展的需求。总之,摒弃单一,追求 多元化发展,顺应时代发展潮流,拓展食品机械发展之路,食品机械行业必将得到更快 速的发展。 1.1.2 食品机械的发展情况 当前国际上食品在创新上呈现三种趋势:一是食品从包装到口感给人以美好的享受, 二是烹饪简便和食用快捷,三是天然、滋补、低热量。 第一类的特点是回归自然和传统,包装国际化,味道多样化,以新颖的造型吸引顾 客。 第二类的特点是家庭烹饪,食用简单方便,以适应人们生活节奏的加快及外出度假 旅游等的需要。 第三类产品的特点是具有注重保健、清淡、天然等特点。 在一些发达国家,有不少高新技术已应用
12、于食品加工领域。如: 用电子束辐射减少病源微生物体(如牛肉中的大肠杆菌) 。 以超液压取代巴氏杀菌的热加工对软包装容器内的颗粒酸性食品(例如水果片) 进行杀菌。 利用连续感应加热减少液态食品的巴氏灭菌时间。 通过膜技术进行加工用水回收,达到减少废水处理费用和降低能源成本的目的。 奶品的冷冻浓缩。 用脉冲电场取代液体产品的巴氏杀菌热加工。 核磁共振映射调控冻结时间和冷冻效率。 发达国家的食品原料加工率一般都在 70%以上,有的高达 92%,以吃“成品”为主。 而我国和其他发展中国家仅为 20%30%,基本是以吃“原料”为主。发达国家把这么 多原料加工成即食方便,品种齐全,质量优良和数量充足的食品
13、,是靠科技优势,是靠 先进的加工工艺和优良的机械设备武装的强大的食品工业。 发达国家的食品机械行业已经发展成为一个完整的工业体系,品种齐全,多达 3000 多种,机械化、自动化程度高,新原理、新技术、新工艺、新材料不断被运用; 山东建筑大学毕业设计说明书 3 产品质量可靠、稳定,标准化,通用化,系列化程度高;动力燃料及水消耗少;能够做 到无废渣、废水、废汽排出,无环境污染。 1.2 本课题的主要任务 海蜇切片加工机设计包括机械部分的设计和控制系统原理图的设计。确定海蜇切片 加工机的机械部分传动方案,根据海蜇的结构特点,确定加工刀具,掌握机械部分的组 成、结构形式、工作原理及运动特点。根据给定的
14、每天加工和有关参数能正确选择电机、 联轴器、传动机构的种类及其有关参数。掌握传动系统的工作原理、结构形式,根据给 定参数,对主要部件进行正确的设计计算。设计海蜇切片加工机的传动零部件。绘制加 工机主要零件的零件图。绘制加工机的装配图。 1.3 本次设计完成的主要工作 本次设计的主要工作是确定海蜇切片加工机的传动方案,加工方案,绘制结构示意 图;设计输送机构零件、工作部分机构传动零件、支承座;计算并选择电动机,联轴器 等等。 山东建筑大学毕业设计说明书 4 2 总体方案设计 2.1 海蜇切片加工机的基本参数 技术要求:海蜇有很多吃法,其中海蜇片是一种常见的吃法,这里针对海蜇,设计 自动加工海蜇片
15、的机械设备,该机械要求操作方便,产量高,成型好,产品粗细厚薄可 以自由调节,有可能受腐蚀的地方采用不锈钢或铝合金制作。 技术参数: 加工量:100300kg/h; 海蜇片宽:10 mm20mm。 2.2 海蜇切片加工机的整体方案 海蜇切片加工机通常由电动机、联轴器、运送机构、工作部分(切片和切条) 、底 座、机架等组成。下图为海蜇成切片加工机的整体方案图。 图 2.1 海蜇成切片加工机的整体方案图 1 电机 2 滚珠丝杠 3 工作台 4 钢丝刀 5 连杆 6 曲柄轮 7 刀片 8 滑轨撑架 9 滑轨 10 轴承座 山东建筑大学毕业设计说明书 5 2.2.1 传送机构的设计方案 传送机构用来实现
16、海蜇片在加工过程中的进给运动。 该方案中传送机构传动方案采用滚珠丝杠传动。由电动机通过联轴器直接带动滚珠 丝杠旋转,通过滚珠丝杠副将丝杠的旋转运动转变为丝杠螺母的水平运动,带动工作台 在水平方向移动,从而完成海蜇片加工过程中的进给运动。下图为传送机构传动图。 图 2.2 传送机构传动图 1 步进电机 2 联轴器 3 轴承及轴承座 4 丝杠 5 丝杠螺母 6 工作台导轨 7 工作台 8 导轨支架 9 轴承座支架 10 预紧螺母 2.2.2 工作部分之切片机构的设计方案 切片机构是用来将海蜇切割成厚薄均匀的大片(似一张张的薄饼) 。根据新鲜海蜇 具有柔软和粘刀的特性,切割刀具采用钢丝刀。下图为切片
17、机构图。 山东建筑大学毕业设计说明书 6 图 2.3 切片机构图 1 电机 2 联轴器 3 曲柄轴 4 轴承 5 轴承座 6 曲柄轮 7 连杆 8 轴套 9 转动副 10 钢丝刀架 11 钢丝 12 滑动导轨 2.2.3 工作部分之切条机构的设计方案 切条机构是用来将已切成片的海蜇切成条状,完成海蜇片的最终切割。根据新鲜海 蜇韧性强的特点,可用多刀片一次切割,提高工作效率。下图为切条机构图。 山东建筑大学毕业设计说明书 7 图 2.4 切条机构图 1 步进电机 2 联轴器 3 轴承端盖 4 轴承座 5 大曲柄轴 6 大曲柄轮 7 转动副 8 大连杆 9 滑轨 10 滑动副 11 挂刀架 12
18、刀片 13 刀片轴 14 滑轨支架 山东建筑大学毕业设计说明书 8 3 传送部分的设计计算 3.1 电动机的选择 1、 选择电动机类型和结构型式 电动机类型和结构型式可以根据电源的种类、工作方式、工作条件(温度、环境、 空间尺寸)工作要求和载荷特点(性质、大小、启动性能和过载情况)等来选择。因海 蜇在进给过程中要求启停频繁且定位要求高,由此电机采用步进电机。 2 步进电机选择综述 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每 输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例, 相应的转速取决于输入脉冲频率。 步进电机是机电一体化产品中关键部
19、件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步 进电机有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。 步进电机的选择主要考虑步距角,静力矩和保持转矩。 (1)步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴 上,每个当量电机应走多少角度(包括减速) 。电机的步距角应等于或小于此角度。目 前市场上步进电机的步距角一般有 0.36 度/0.72 度(五相电机) 、0.9 度/1.8 度(二、 四相电机) 、1.5 度/3 度 。 (2)静力矩的选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择 的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性
20、负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和 单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起 动时主要考虑惯性负载,恒速运行只要考虑摩擦负载。一般情况下,静力矩应为摩擦负 载的 2-3 倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸) 。 (3)保持转矩(holding torque) 保持转矩是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最 重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力 山东建筑大学毕业设计说明书 9 矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了 衡量步进电机
21、最重要的参数之一。比如,当人们说 2N.m 的步进电机,在没有特殊说明 的情况下是指保持转矩为 2N.m 的步进电机。 3 确定步进电机的步距角 进给机构的相关参数:工作台及加工物品 W=M+m=120kg,定位时间 t0=0.8s 以内, (t0=0.4s,加减速 ),转速,丝杠导程,脉冲当量,min/500rn mmL4mm01. 0 每转脉冲数。rp L s/400 可求得步距角 9 . 0 360 s 4、确定必要转矩 (1)计算加在步进电机上的脉冲数; n f 选择步距角的二相步进电机 9 . 0 s sfn/10100400250 9 . 0 360 250 3次数 (2)所需转矩
22、;cmkgTM aLM TTT 其中, cmkgTL 负载转矩cmkgTa 转速转矩 确定负载: L T cossin G mg FF A 05 . 0 10120200 260 预负载N F F 7 . 86 3 0 22 00BB L PFPF T 2 104 3 F 0.3 0.92 104260 3- 3- 0.01650.184 山东建筑大学毕业设计说明书 10 mN 0.2005 计算加速 a T 确定全惯性惯量 2 mkgJL 滚珠螺杆的转动惯量: 4 3-34 103221601240109 . 7 3232 BBB DLJ 4 3- 103256010.775 23- 101
23、.268mkg 工作台与工作物的惯性量 T J 24- 2 3- 2 104.87 2 104 120 2 mmkg P J B T 全惯性惯量: 2-34- 101.755104.870.1268mkgJJJ TBL 1 12- 180t ff JJT s Loa 2 . 0 0-33333 180 9 . 0 101.755 3- O J 2-3 102.62101.7550.019 mN 0.469 电机转矩由电机必要转矩乘上安全系数 a=1.5 求的, , mNTTT aLM 005 . 1 5 . 1469 . 0 2010 . 0 5 . 1 根据计算所得的步距角和必要转矩可选步进
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