1、果蔬三维切丁机的传动系统分析与设计摘要 果蔬加工作为一种新兴食品工业产品正在国内兴起，由于其具有自然、新鲜、卫生和方便等特点，正日益受到消费者喜爱。但我国，果蔬加工机械却远远滞后于发展需求，并且价格昂贵。由此我们研制了多功能果蔬加工机，一机多用，取代了部分功能单一、效率低下、价格昂贵的进口机械。传动系统作为机器的重要部分，其好坏关系到果蔬切片、切丁的成品质量和工作效率等问题。进行传动系统的设计，确定推进器、圆盘刀轴、条刀轴之间的运动参数，为适应不同物料切削，提供不同的速度及动力，使之能够达到对块根状及叶菜状果蔬进行切片、丝、丁等规格形状的加工。同时应用新科技，采用先进的数字调速电机，省去复杂的
2、变速机构与调节机构。试验表明，该设备出成率、效率达到进口机械水平，价格较进口设备降低50%以上，可填补此类机械的国内空白，取得良好的经济效益和社会效益。关键词： 多功能, 果蔬, 加工机械, 传动系统Abstract As one new kind of food industry product in the homeland, fruit vegetables have being fond of gradually by the consumer because they are natural, fresh, convenient. But in our country, fruit
3、vegetables process machinery stagnates over later than need of development, and the price is expensive. So, we have been developing the multifunctional fruit vegetables processing machine to replace the part function single , poor efficiency , expensive price entrance machinery. Drive system is one
4、kind of important parts of machine, its function is good or not will relate to the product mass.At the same time, it applies the new science, it adopts the advanced electrical machinery in cutting, and it omits the organization of the complicated transformation speed and adjustment. Experiment and P
5、roved, price of equipment can reduce 50%, Compared with imported equipment, the rate of finished product and efficient can reach level of imported machine. It can stuff national blank of this kind of machine. It has obtained the good economic results and science utility.Key words: more function, veg
6、etable, working-machine, drive system目 录第一章 绪论 31.1 课题研究的目的和意义 31.2 国内外研究现状 31.3 本课题主要研究内容 3第二章 传动方案的选择和运动、动力参数计算 52.1 总体方案的确定52.2 传动带的选择62.3 电动机的选择62.4 传动比的分配72.5 运动和动力参数计算 8第三章 传动系统的设计计算103.1 带传动的设计计算 10 3.2 齿轮传动的设计计算 15 3.3 轴系结构设计 20第四章 传动系统结构设计 294.1 UG软件简介 294.2 切丁机传动系统零部件的建模及装配图 29第五章 设计总结 365
7、.1 主要结论 365.2 存在的问题 365.3 进一步研究建议 36致谢 37参考文献 38 第一章 绪 论 1.1 课题研究的目的和意义切割果蔬作为一种新兴食品工业产品正在国内兴起，由于其具有自然、新鲜、卫生和方便等特点，正日益受到消费者喜爱。以往的果蔬鲜切加工采用模仿人工切割动作的二维切削方式，即利用机械刀片来实现果蔬制品的横向和纵向切割。国外一些先进的果蔬鲜切机械普遍采用了离心切片、盘形刀或栅形刀切丝、然后条刀切丁的三维切割加工工艺。本课题设计果蔬三维切丁机采用三维切割加工工艺，通过拆卸某些工作部件，使机具既能单独进行切片、切丝，又能切丁，做到一机多用、一机多能。随着人们生活水平的不
8、断提高，生活节奏加快，对食用方便、营养丰富、经过加工的精细蔬菜的需求越来越大，对产品的品质要求越来越高。蔬果食品机械加工在我国起步虽晚，但由于中国蔬果富含营养、品种齐全、质优价廉，深受国内外消费者的青睐，因而近几年蔬果食品发展十分迅速，己成为创汇农业的支柱产业。1.2 国内外研究现状随着我国改革开放，蔬果食品加工的崛起，各种不同类型加工机械有了很大发展，开发研制的厂家也比较多。国内单一功能的蔬果加工机械品种较多，功能可靠但开发多功能加工机械的厂家几乎没有，即使所谓的多功能蔬果加工机械其实也是生产同类型的产品，只不过是针对不同的原料而讲是多功能。生产上除了靠昂贵的进口机械外，主要靠手工加工和酱菜
9、机械或饮事机械来代替，加工成型不规则，成品率低，浪费大，不能满足日益迅速发展的蔬果加工食品的需求。国内蔬果深加工的研究尚属起步阶段，对蔬果的品质和综合利用的研究与应用无成熟经验。对蔬果成型机械的研究尚属空白，不能满足日益迅速发展的蔬果加工品种的需要。国外情况: 国外蔬果生产机械化具有6个突出特点:1.蔬果机械大型化;2.机械自动化:3.使用高技术;4.广泛应用多功能机械;5.质量稳定可靠，使用寿命长;6售后服务好1.3 本课题研究的主要内容果蔬切丁机传动部分的分析与研究。传动系统是将动力机的运动和动力传递给执行机构或执行构件的中间装置，是主机设备中最关键的部分之一，其方案和布置的合理与否，将直
10、接影响到整套装备的运行，加工产品的质量和生产效率。此果蔬食品切丁机传动系统的设计即是把变频电机的输出动力和运动，通过齿轮传动和同步带传动，将动力和运动传递给切丁机的推进器装置、圆盘刀轴和条刀轴，已达到特定要求的任务和目的。传动系统作为机器的重要部分，其好坏关系到果蔬切片、切丁的成品质量和工作效率等问题。进行传动系统的设计，确定推进器、圆盘刀轴、条刀轴之间的运动参数，为适应不同物料切削，需要提供不同的速度及动力。此次设计是切丁机主传动系统的设计，其中包括齿轮轴的设计，带轮轴的设计，齿轮模数计算及校核，带轮的确定等。传动系统是主机设备中最关键的部分之一，但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面
11、的因素，影响了系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证系统能正常运行并极大发挥其作用和性能的先决条件。本文主要研究的是果蔬切丁机的传动系统，传动系统的设计需要与整套机器设备的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，力求设计出结构简单、工作可靠、低噪音、经久耐用、成本低、效率高、操作简单、维修方便的传动系统。第二章 传动方案的选择和运动、动力参数计算2.1 总体传动方案的确定传动装置主要由传动、支撑等零部件组成。选择方案时，要保证工作可靠，结构简单紧凑，易加工，以维护，成本低，效率高。圆盘刀轴、条刀轴要求功率不
12、大，但其转速较高，要求传动效率也较高，电机轴转速也相对较高，因此，电机轴与轴2（小齿轮轴）之间、小齿轮轴与圆盘刀轴、条刀轴之间的传动宜选带传动，因为带传动宜布置在传动链的高速端。由于在传动同样大小功率时，转速高则转矩小，传动带所受的拉力减小，外廓尺寸也随之减小，对减小带传动的弹性滑动和速度损失及提高传动带的寿命均有利，此外还可以减小传动系统的振动，有利于结构紧凑，均匀，平稳。推进器构件需求大转矩，功率高，转速低，传动比要求严格尺寸要求紧凑，充分考虑其传动效率，选择直齿圆柱齿轮传动。切丁机传动系统简图如图2-1所示，源动力由电动机提供，通过同步带、带轮动力和运动传递到轴2，其中一部分动力通过齿轮
13、减速传动，将动力传递给执行部分推进器，以实现物料的输送，另一部分运动通过共用一根同步带，将动力和运动传递给执行部分圆盘刀轴和条刀轴，以实现预期目的和要求。 图2-1 切丁机传动系统示意图 1电动机 2电动机带轮 3、6同步带 4轴输入带轮 5轴输出带轮 7圆盘刀轴带轮 8条刀轴带轮 9小齿轮 10大齿轮 2.2 传动带的选择在切丁机设备中，其执行部件是推进器、圆盘刀、条刀。该设备属于农用食品机械设备，要求转动平稳，效率高，无振动等。同步带传动把摩擦传动改善为啮合传动，避免了打滑，传动精度准确，效率高，传动比大，功率高。现在已初步系列化，标准化，带轮和同步带可以直接购买。所以宜选圆弧齿形同步带及
14、与其配套同步带轮。2.3 电动机的选择2.3.1 选择电动机的类型按工作要求，每天8小时工作制，一年300天。要求电动机能现实大范围调速且平滑调速，应用变速交流异步电动机，选YVP系列变频调速三相异步电动机。 YVP系列变频调速三相异步电动机与SPWM变频装置构成的调速系统具有节能效果明显、调速性能好、调速比宽、性能价格比高等优点。防护等级和绝缘等级高，噪声低，安装尺寸及功率符合IEC标准，互换通用性强。本系列电动机采用独立的冷却结构，采用轴流风机强迫通风冷却，确保电机在低速恒转矩下长期运行时升温不超过允许值。2.3.2 选择电动机容量电动机所需工作功率为按要求，工作机所需功率为为3.5 Kw传动装置总效率为根据机械设计手册表2-5传动效率取值范围确定各部分效率为：带传动
