平臺(tái)式定向荷藕切片機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究-切片機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含16張CAD圖

平臺(tái)式定向荷藕切片機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究-切片機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含16張CAD圖,平臺(tái),定向,切片機(jī),設(shè)計(jì),試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),研究,鉆研,整機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),16,cad 平臺(tái)式定向荷藕切片機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)——切片機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究 摘要 荷藕是一種多孔質(zhì)蔬菜，水分多，淀粉含量高，形狀又不規(guī)則，其肉質(zhì)即嫩又脆，因而給其裝夾、機(jī)械化切片作業(yè)帶來(lái)了一定困難，論文針對(duì)我國(guó)荷藕機(jī)械化切片技術(shù)落后，主要停留在人工切片這一現(xiàn)狀，進(jìn)行了荷藕物料特性的研究， 在分析了國(guó)內(nèi)外食品切片加工技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合其物料特性，設(shè)計(jì)了一種新型蓮 藕切片機(jī)，并對(duì)該機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)及優(yōu)化。 本文對(duì)于荷藕的幾何形狀和尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，包括荷藕節(jié)長(zhǎng)和節(jié)徑的分布范圍，藕節(jié)不同部位的節(jié)徑差值大小，以及對(duì)藕片的粘性等的計(jì)算。同時(shí)還介紹了荷藕切片技術(shù)的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題初步探討了曲柄滑塊式荷藕切片機(jī)的整體結(jié)構(gòu)對(duì)荷藕切片中存在的物料夾持問(wèn)題粘刀問(wèn)題和藕片破碎問(wèn)題提出相應(yīng)的解決措施。 關(guān)鍵詞:荷藕；切片；幾何形狀；粘刀；破碎 ABSTRACT The lotus root is a kind of vegetable with hollow inside, containing high rate of water and starch. Because the lotus root quality is tender as well as frail and the shape Is irregular, there will be lots of difficulties while being cut into slices and the slice of Lotus root being sticked on the blade.In allusion to the present condition of the low lotus root mechanization slice technique,mainly，staying around the artificial to cut into slices in our country, the lotus root material characteristic was investigated in this paper.And a new kind of lotus roots slice machine was designed at the foundation of analyzing the domestic and international food slice processing technology, combining its material characteristic, and the function of the machine was tested and optimized. In this paper, for the lotus root geometry and size of the statistics and analysis, including lotus root length and diameter distribution of the scope of section track different parts of the margin size, as well as the viscosity, such as calculations. At the same time, also introduced Lotus Roots Research slicing and problems of the initial type of slider-crank machine lotus root slices Lotus Roots slice of the overall structure of the materials that exist in the issue of holding a knife and sticky issues corresponding broken solution. KEY WORDS: Lotus rhizome; Slice; Geometry form; Sticks the knife; Broken 目錄 摘要 2 第一章 緒 論 4 1.1 引言 4 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5 1.3 主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容 8 第二章 荷藕切片機(jī)的設(shè)計(jì) 9 2.1荷藕幾何形狀分析與研究 9 2.1.1形狀特征分析 10 2.1.2. 鮮藕各部分尺寸分析 11 2.1.3不同部位的尺寸差異 13 2.1.4藕片的粘附力 14 2.2荷藕切片機(jī)的介紹 14 2.2.1切片機(jī)的工作原理 15 2.2.2切片機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù) 15 2.2.3刀片的運(yùn)動(dòng)行程 16 2.2.4新型切藕機(jī)的特點(diǎn) 16 第三章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的虛擬建模 17 3.1虛擬樣機(jī)建模的定義及特點(diǎn) 17 3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維建模 18 3.3本章小結(jié) 24 第四章 總結(jié)與展望 25 4.1總結(jié) 25 4.2展望 25 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 第一章 緒 論 1.1 引言 荷藕 ， 又 名芙集、芙蓉、荷藕，是一種多年生宿根水生草本植物，是我國(guó)極重要的水生蔬菜。 荷藕既是一種蔬菜，又兼有水果的特性，集營(yíng)養(yǎng)和保健于一體，是一種藥食同源食品。荷藕是市場(chǎng)供應(yīng)的主要水生菜類，據(jù)測(cè)定藕中含碳水化合物20%、蛋白質(zhì)1%,脂肪0.1% 、粗纖維0.5%，同時(shí)含有豐富的鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)，以及胡蘿卜素、VB1,VB2 VC等維生素。通過(guò)加工調(diào)制成糖腌藕片、速凍藕片、熱炒、冷拌藕絲、炸藕盒、糯米灌腸等，均為群眾喜食的可口佳肴. 我國(guó)是荷藕生產(chǎn)大國(guó)，具有悠久的種植歷史，荷藕產(chǎn)量、加工量、出口量均 居世界前列。據(jù)調(diào)查，我國(guó)大多數(shù)藕食品加工出口企業(yè)生產(chǎn)的藕片主要以人工切 片為主，如江蘇寶應(yīng)、金湖等產(chǎn)藕地區(qū)的食品加工企業(yè)。人工切片勞動(dòng)強(qiáng)度大， 功效低，工人切片時(shí)一手直接抓取荷藕，一手使用木質(zhì)推板推動(dòng)荷藕至切割刀片， 既不安全又不衛(wèi)生。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)荷藕切片技術(shù)也開(kāi)展了一些研究，但進(jìn)展不 大，所研制的荷藕切片機(jī)始終沒(méi)能得到推廣，究其原因是對(duì)荷藕的切削加工性能 還缺乏了解。在切削藕片時(shí)普遍存在裝夾困難、表面易壓潰、藕片易粘刀和破碎 等問(wèn)題，這就要求荷藕切片機(jī)械既要有好的力學(xué)切削特性，又要有較強(qiáng)的裝夾適 應(yīng)能力，以保證較低的破碎率和較高的生產(chǎn)效率，以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。因此， 研制新型荷藕切片機(jī)械，解決荷藕切片的實(shí)際問(wèn)題己成為當(dāng)務(wù)之急.圖1-1為手 工切片圖。 1-1 手工切片 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，食品切片技術(shù)在某些產(chǎn)品上已經(jīng)很成熟，如用于凍肉切片的旋轉(zhuǎn)圓盤式切片裝置，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上可以見(jiàn)到的適用于大規(guī)模生產(chǎn)的人參切片機(jī)、馬鈴薯切片機(jī)、洋蔥切片機(jī)、黃姜切片機(jī)等。由于人參、馬鈴薯、黃姜這些食品形狀很不規(guī)則，又要求一定的表面質(zhì)量，所以不宜用夾具夾持。通常的做法是利用離心切削法進(jìn)行切削，這樣即可以保證其表面的完好，又可以提高切削率，但離心切片方式不適應(yīng)藕瓜類蔬菜。藕瓜類的蔬菜偏軟，同時(shí)還有一定的粘附性，采用離心式的切法，可能導(dǎo)致藕瓜類蔬菜破碎，粘附刀片等現(xiàn)象。 近年來(lái)，為了滿足我國(guó)藕制半成品國(guó)內(nèi)消費(fèi)和對(duì)外出口的需求，降低人工切片勞動(dòng)強(qiáng)度，我國(guó)科研單位和企業(yè)針對(duì)荷藕切片加工技術(shù)難題，也開(kāi)展了對(duì)荷藕切片機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)： 1) 湖北農(nóng)學(xué)院陳義厚、鄒必昌研制了一種盤式砍切型荷藕切片機(jī)，如圖1.1所示。該機(jī)的工作原理為：把荷藕放在豎直的導(dǎo)向管內(nèi)，底部由擋板頂住，在導(dǎo)向筒底部和擋板之間裝有旋轉(zhuǎn)托盤，托盤上沿徑向安裝若干把切片刀，切片刀隨托盤旋轉(zhuǎn)橫向切割荷藕，切出的藕片被刀片底面后部的藕片刷推到落料槽內(nèi)。該機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是切割速度快，生產(chǎn)率高，缺點(diǎn)是破碎率較高，粘刀藕片難清理。分析其原因是由于切片刀隨托盤旋轉(zhuǎn)以一定的速度砍切荷藕，而刀片各點(diǎn)的切削速度又不一致，易造成薄藕片破碎，其次因藕片刷推力有限，造成粘刀藕片清理不干凈，從而影響后續(xù)切藕。本機(jī)采用皮帶輪傳動(dòng)，易于安裝及檢修，更換零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用安全可靠；該機(jī)制造技術(shù)要求和制造成本低，標(biāo)準(zhǔn)零部件多，一般中小型機(jī)械廠家均可自制；該機(jī)調(diào)節(jié)厚度裝置，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)荷藕切片的厚度；該機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和操作，可以大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 1.皮帶輪;2.電機(jī);3.調(diào)節(jié)螺栓;4.擋板;5.刀片安裝盤;6.導(dǎo)筒;7.荷藕;8.主軸;9.皮帶 圖1.1 盤式荷藕切片機(jī) 2）機(jī)械工業(yè)食品裝備設(shè)計(jì)研究所李樹君針對(duì)砍切型荷藕切片機(jī)碎片率高的現(xiàn)象，研制了一種滑切型荷藕切片機(jī)，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了研究，如圖1.2所示。其工作原理為: 荷藕在定向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中沿與刀片成40o角的方向進(jìn)給，圓盤刀既做上下垂直運(yùn)動(dòng)，又做水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于刀片沿一定斜角逐漸切削荷藕，因此有效地降低了碎片率，但此種切削方式加工出的藕片是斜薄片，有一定的局限性。其次由于刀盤的高速旋轉(zhuǎn)，與藕片產(chǎn)生急劇摩擦，摩擦使藕的淀粉大量滲出，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。 1. 圓盤切刀 2. 荷藕 圖1.2.滑切型荷藕切片機(jī) 3）國(guó)內(nèi)實(shí)用新型專利95235217.6公開(kāi)了一種藕瓜切片機(jī)，該機(jī)的切削原理是利用水平切刀盤的旋轉(zhuǎn)，將進(jìn)料筒內(nèi)的藕瓜切成片狀，其工作原理類似于湖北農(nóng)學(xué)院陳義厚、鄒必昌研制的盤式荷藕切片機(jī)。這種實(shí)用新型公開(kāi)了一種中空類瓜果如藕瓜切片機(jī)，該機(jī)包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有電機(jī)，電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與主軸連接，主軸垂直布置，主軸上端部水平地設(shè)有切刀盤，切刀盤上安裝有切刀，主軸上端部與切刀盤皆于切箱內(nèi)，切箱內(nèi)有出料筒及刮料板，切箱上部的蓋板上設(shè)有進(jìn)料筒。這種實(shí)用新型適于中空類瓜果的切片，加工時(shí)具有效率高、質(zhì)量好，加工的藕片無(wú)咬邊、破碎、楔形、厚薄不均等現(xiàn)象。 4） 美國(guó)的urschelcc研究院研制的 translicer2000 如圖所示，其原理是采用輸送帶，將荷藕按照一定的速度向前推進(jìn)，然后圓輪刀片按照一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而通過(guò)調(diào)整送料的速度以及圓輪的轉(zhuǎn)速，來(lái)調(diào)節(jié)切片的厚度。 translicer2500帶式送料切片機(jī) 1.3 主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容 本文針對(duì)原有曲柄滑塊式荷藕切片機(jī)存在振動(dòng)大，切削平整度不理想、有斜邊及藕片退料結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，進(jìn)行了研究和探討，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)了原有樣機(jī)結(jié)構(gòu)，提高了切片機(jī)的工作穩(wěn)定性與切削質(zhì)量，解決了藕片退料問(wèn)題。 1）原有的曲柄滑塊式的連桿在與裝有刀片的滑塊進(jìn)行連接后，對(duì)于連接點(diǎn)的要求比較高，因?yàn)楫?dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接點(diǎn)的不同，可能會(huì)引起刀片的上翹，從而會(huì)導(dǎo)致藕片的厚度不一致。所以必須解決這個(gè)問(wèn)題。 2）由于藕片上有氣孔，同時(shí)藕具有粘性，所以藕片極容易粘附在刀片上，所以怎么退料這個(gè)問(wèn)題也要解決，選擇盡量簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，來(lái)達(dá)到想要的效果。 3）嘗試三維建模，對(duì)樣機(jī)有個(gè)大概的了解。 第二章 荷藕切片機(jī)的設(shè)計(jì) 2.1荷藕幾何形狀分析與研究 準(zhǔn)確測(cè)定荷藕的幾何形狀特征，對(duì)正確制定加工工藝、選擇合理的加工方法及確定加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)都有著密切的關(guān)系。因此在進(jìn)行加工設(shè)備的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)前，有必要首先測(cè)定荷藕的幾何形狀特征。 本試驗(yàn)對(duì)江蘇省金湖縣產(chǎn)荷藕進(jìn)行了幾何形狀特征的統(tǒng)計(jì)與分析，收獲后第二天測(cè)試。 2.1.1形狀特征分析 荷藕一般有三節(jié)，分為第一節(jié)（首節(jié)）、第二節(jié)和第三節(jié)，每一節(jié)分為前端、中間和后端，各部分名稱劃分如圖。 荷藕縱斷面呈多孔的扁圓狀，經(jīng)統(tǒng)計(jì)與分析后發(fā)現(xiàn)，一般有8～11個(gè)邊孔，中間部分有一個(gè)心孔，靠近表皮的圓周部分有6～14個(gè)細(xì)孔，如圖所示，心孔與邊孔之間的距離S的分布范圍為15mm～30mm，邊孔到表皮的距離K的分布范圍為4mm～10mm。 藕片各部分名稱 藕片的形狀 2.1.2. 鮮藕各部分尺寸分析 荷藕的幾何尺寸是正確選擇加工設(shè)備和確定其結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)。對(duì)荷藕的測(cè)試主要包括：節(jié)長(zhǎng)、直徑、質(zhì)量。 從大量鮮藕中隨機(jī)抽取100節(jié)荷藕進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量節(jié)長(zhǎng)，從根毛著生處水平切一刀，切去兩端的根梢，量取剩余的純藕長(zhǎng)度，以mm表示;測(cè)量節(jié)徑，量取藕節(jié)部最寬處。對(duì)荷藕以個(gè)體質(zhì)量等級(jí)不同分類所得節(jié)長(zhǎng)、縱斷面直徑（節(jié)徑）、平均重量見(jiàn)表 加工荷藕外形尺寸均值表 樣品 節(jié)長(zhǎng)（mm） 節(jié)徑(mm) 平均重量(Kg) 1.0㎏以上 224 78 1.03 1.0～0.5㎏ 191 60 0.75 0.5㎏以下 160 52 0.35 平均 192 63 0.71 測(cè)量結(jié)果顯示，節(jié)長(zhǎng)、節(jié)徑呈同步增長(zhǎng)的關(guān)系，藕節(jié)越粗，節(jié)徑越大，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量也越大。 荷藕個(gè)體之間的差異大小、荷藕兩端和中間的直徑差異對(duì)加工設(shè)備的設(shè)計(jì)和利用率都有很大影響，測(cè)量時(shí)，應(yīng)以節(jié)來(lái)劃分，分別對(duì)第一節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)進(jìn)行測(cè)試。 對(duì)第一節(jié)的節(jié)徑進(jìn)行測(cè)量，節(jié)徑在30mm～80mm之間，分為6個(gè)等分，每等分10mm，統(tǒng)計(jì)每一等分個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分率，其節(jié)徑最大值分布分別見(jiàn)表、圖。 第一節(jié)節(jié)徑（最大值）分布表 節(jié)徑（㎜） 40以下 40～50 50～60 60～70 70～80 80～90 所占百分比（﹪） 3.7 9.2 19.2 41.5 23.1 3.3 第一節(jié)節(jié)徑分布 第二節(jié)節(jié)徑在60mm～110mm之間，分為6個(gè)等分，每等分10mm，統(tǒng)計(jì)每一等分個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分率，其節(jié)徑最大值分別見(jiàn)表和圖。 第二節(jié)節(jié)徑（最大值）分布表 節(jié)徑(mm) 60以下 60～70 70～80 80～90 90～100 100～110 所占百分比（﹪） 5.2 11.5 18.5 31.2 23.5 10.1 第二節(jié)直徑分布 第三節(jié)節(jié)徑在40mm～90mm之間，分為6個(gè)等分，每等分10mm，統(tǒng)計(jì)每一等分個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分率，其節(jié)徑最大值分別見(jiàn)表和圖。 第三節(jié)節(jié)徑（最大值）分布表 節(jié)徑(mm) 40以下 40～50 50～60 60～70 70～80 80～90 所占百分比（﹪） 3.3 17.8 24.2 34.3 12.1 8.3 第三節(jié)節(jié)徑分布 從圖中所示結(jié)果可以看出節(jié)徑基本分布在40mm～80mm之間，其個(gè)體總數(shù)占總個(gè)體數(shù)比例大約是90%左右，但從整體上看，分布較為分散，考慮切片加工裝置適應(yīng)不同尺寸的荷藕，切片前須對(duì)荷藕進(jìn)行切斷處理。 2.1.3不同部位的尺寸差異 中間和兩端的節(jié)徑差異對(duì)荷藕在切削時(shí)的跳動(dòng)有影響，所以重點(diǎn)測(cè)試了荷藕中間的節(jié)徑尺寸以及和兩端的差值，測(cè)試時(shí)去掉兩端的根頭和根須，所得尺寸見(jiàn)表 第一節(jié)尺寸統(tǒng)計(jì) 名稱 中間節(jié)徑均值（mm） 與前端差值 (mm) 與后端差值 (mm) 結(jié)果 55.8 12.1～24.5 11.2～21.3 第一節(jié)比較長(zhǎng)，后端到中間的節(jié)寬變化比較大，中間到前端的節(jié)徑變化比較平緩，第一節(jié)節(jié)徑比較小，藕孔稀疏粗大，是切片時(shí)產(chǎn)生碎片較多的部分 第二節(jié)尺寸統(tǒng)計(jì) 名稱 中間節(jié)徑均值（mm） 與前端差值 (mm) 與后端差值 (mm) 結(jié)果 75.4 6.1～10.5 5.2～12.3 第二節(jié)是整根荷藕中最粗的部分，兩端和中間的直徑差異不大，節(jié)徑變化比較平緩，在物料導(dǎo)筒內(nèi)被切削時(shí)被切端的偏移量比較小，邊孔到表皮的距離比較大，是切片時(shí)碎片率最低的部分。 第三節(jié)尺寸統(tǒng)計(jì) 名稱 中間直徑均值（mm） 與前端差值范圍(mm) 與后端差值范圍(mm) 結(jié)果 65.6 13.1～25.5 9.8～21.9 第三節(jié)節(jié)長(zhǎng)較小，兩端和中間的直徑的差值比較大，兩端節(jié)徑基本相等，在物料導(dǎo)筒內(nèi)被切削時(shí)易偏移，邊孔到表皮的距離較大，切片的碎片率較低。 從表中可以看出，中間段的節(jié)徑大致分布在50mm～80mm 之間，與兩端的差值分布在10mm～25mm之間，根據(jù)這一數(shù)據(jù)，可以推算出，荷藕在物料導(dǎo)筒內(nèi)被切削時(shí)，被切削端產(chǎn)生的最大偏移距離在5mm～12.5mm之間。 2.1.4藕片的粘附力 荷藕被切片時(shí)，切出的藕片易乳附在切片刀上，需要采用一種清理落料裝置， 設(shè)計(jì)清理落料裝置要用到藕片的豁附力，所以設(shè)計(jì)了藕片粘附力測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn) 物料為金湖產(chǎn)白荷藕，含水率為86%，采挖后第二天測(cè)試，荷藕的節(jié)徑為60mm- 80mm.試驗(yàn)裝置為微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。 分析藕片和切片刀的貓附力，形成的機(jī)理為:藕片和切片刀接觸的部位，由 于水和淀粉的原因，形成封閉的薄膜，在大氣壓力的作用下，藕片和刀片粘附在 一起。所得數(shù)據(jù)如表 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 粘附力（N） 0.31 0.32 0.34 0.42 0.36 0.45 0.41 0.38 0.42 0.36 序號(hào) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 粘附力(N) 0.41 0.43 0.42 0.35 0.34 0.45 0.50 0.36 0.43 0.46 從表中可以看出，藕片和刀片之間的粘附力在0.3-0.5N之間，變化不大，其平均值是0.38N。 2.2荷藕切片機(jī)的介紹 綜合以上的荷藕的幾何形狀，粘附力等，開(kāi)展荷藕切片機(jī)的設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)的確定，參數(shù)的確定，由于沒(méi)有設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，所以在已經(jīng)針對(duì)盤式切片機(jī)旋轉(zhuǎn)切片存在破碎率高、粘刀藕片難清理的缺點(diǎn)，吸收人工切片工作原理基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出的一種對(duì)心曲柄滑塊式荷藕切片機(jī)上進(jìn)行改進(jìn)。 2.2.1切片機(jī)的工作原理 如圖1.3所示，切片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，主要由曲柄1、連桿2、滑軌3、滑塊4、連軸5 、軸連接件6、底板7、刀片8、導(dǎo)筒9，滑塊10，導(dǎo)軌11，擋塊12、支撐板13，臺(tái)架14，臺(tái)面15等組成。切片機(jī)工作原理為：首先按照直徑對(duì)荷藕進(jìn)行分選，切片機(jī)設(shè)有四個(gè)不同直徑的物料導(dǎo)筒，將荷藕按照直徑大小分別放入對(duì)應(yīng)筒徑的物料導(dǎo)筒中。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，水平安裝在底板上的切片刀開(kāi)始對(duì)荷藕進(jìn)行往復(fù)切削。荷藕放入物料導(dǎo)筒內(nèi)，一次可以疊放幾段荷藕，依靠上部荷藕的自重和壓塊壓住下部的荷藕，使其下表面抵在物料擋板上。切削行程末了，切出的藕片會(huì)由于底板的前進(jìn)，與擋板相碰撞，從而使藕片調(diào)入落料筒里，從而來(lái)完成整個(gè)切藕的動(dòng)作。 曲柄1、連桿2、滑軌3、滑塊4、連軸5 、軸連接件6、底板7、刀片8、導(dǎo)筒9，滑塊10，導(dǎo)軌11，擋塊12、支撐板13，臺(tái)架14，臺(tái)面15 2.2.2切片機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù) 荷藕切片機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，第一、根據(jù)蓮藕的直徑分布情況，選荷藕的直徑為100mm,進(jìn)而確定蓮藕切片機(jī)的切削機(jī)構(gòu)的行程至少為200mm，從而選定曲柄的半徑為125mm；第二、根據(jù)機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角的要求，確定了機(jī)構(gòu)連桿的長(zhǎng)度為440mm；此外在切片機(jī)上還設(shè)計(jì)了小塊的墊板來(lái)調(diào)節(jié)切的藕片的厚度，同時(shí)還有四個(gè)不同直徑蓮藕物料導(dǎo)桶，以滿足藕片切片的要求。 2.2.3刀片的運(yùn)動(dòng)行程 下面對(duì)刀片的運(yùn)動(dòng)行程進(jìn)行簡(jiǎn)略說(shuō)明：切片刀開(kāi)始切片前刀刃距離蓮藕大約50㎜。之所以預(yù)留50㎜的距離，是因?yàn)榍衅瑫r(shí)需要一定的速度，當(dāng)?shù)镀善鹗嘉恢瞄_(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，其速度由零開(kāi)始慢慢增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)切割位置時(shí)，刀片的速度已經(jīng)達(dá)到了所要求的切片速度。設(shè)計(jì)刀片的縱向長(zhǎng)度為237mm，由于刀片置于底板上，因此，實(shí)際刀片與藕片接觸的長(zhǎng)度為200mm，50mm的緩沖距離在底板上故能滿足切藕需要。對(duì)于最大直徑為100㎜的蓮藕，完全滿足落料要求。 2.2.4新型切藕機(jī)的特點(diǎn) 在此之前，學(xué)長(zhǎng)們也設(shè)計(jì)了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的切藕機(jī)，因此我是在老師的指導(dǎo)下對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時(shí)嘗試著改變機(jī)構(gòu)的安裝位置，來(lái)設(shè)計(jì)另一種切藕機(jī)。主要是解決由于作用點(diǎn)不同，引起刀片上翹，從而致使藕片厚度不均勻的問(wèn)題，我采用了一個(gè)導(dǎo)向滑塊滑軌來(lái)保證曲柄帶著的連桿在水平方向上的運(yùn)動(dòng)是水平的，沒(méi)有垂直方向上的誤差。將軸的一端用螺母、墊片與滑塊連接，同時(shí)另一端用軸連接件與另一根軸垂直連接，而底板是用兩個(gè)U形耳板連接到軸上，同時(shí)保證耳板的軸線與軸的軸線垂直,底板面與與滑塊連接的軸的軸線平行。刀片就固定在底板上，隨著底板，在曲柄運(yùn)動(dòng)時(shí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到切片的效果。而在底板的上會(huì)有四個(gè)落料孔，切下的藕片在擋塊的作用下，從落料空中落下。最終完成整個(gè)切片的流程。 以下是曲柄式切片機(jī)的幾個(gè)特點(diǎn)： ① 切片機(jī)在原理上采用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，從藕片切削試驗(yàn)中得出：曲柄滑塊切片機(jī)基本上解決了圓盤型切片機(jī)所帶來(lái)的藕片易破碎，破碎率高的問(wèn)題。 ② 在物料導(dǎo)桶的設(shè)計(jì)上，首先對(duì)荷藕的尺寸外形進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與分析，得到了荷藕的外形特征和尺寸分布范圍，根據(jù)尺寸分布范圍和密度，設(shè)計(jì)了多個(gè)直徑不同的導(dǎo)筒，從而滿足了不同直徑的荷藕裝夾要求。 ③ 新型蓮藕切片機(jī)采用了擋塊退料裝置，讓藕片在具有一定的速度的情況下，與擋板發(fā)生相撞，從而使藕片與刀片發(fā)生滑移，在設(shè)計(jì)時(shí)，再到刀片上會(huì)有細(xì)小的氣孔，當(dāng)藕片滑倒氣孔位置時(shí)，藕片與刀片間的粘附力會(huì)由于接觸面積的減小而減小，同時(shí)由于氣孔，在藕片的上部會(huì)有大氣的氣壓，最終讓藕片遇到片分離，基本上解決了目前普遍存在的粘刀藕片難清理問(wèn)題。 這中新型的曲柄滑塊式切藕機(jī)仍然有許多不足之處： 1）當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)速為80～90r/min的工作轉(zhuǎn)速時(shí)，樣機(jī)的臺(tái)面振動(dòng)大，切片機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，蓮藕的切片質(zhì)量得不到保證。 2)該機(jī)型的有些組成部分用的是粗加工-焊接，因此，其結(jié)構(gòu)的機(jī)密程度就會(huì)降低，會(huì)導(dǎo)致藕片的厚薄度不一樣，平整度不高，斜邊現(xiàn)象。 3）用的擋塊裝置，由于底板行程的原因，擋板會(huì)很長(zhǎng)，但由于是與藕片接觸，其厚度不夠，因此對(duì)于材料的要求會(huì)特別的高。 第三章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的虛擬建模 3.1虛擬樣機(jī)建模的定義及特點(diǎn) 虛擬樣機(jī)中的所謂“虛擬”，是相對(duì)于實(shí)際的物理樣機(jī)而言的，體現(xiàn)了樣機(jī)的數(shù)字化。虛擬樣機(jī)技術(shù)就是不必建造物理樣機(jī)，設(shè)計(jì)師直接利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立產(chǎn)品整機(jī)的數(shù)字模型，通過(guò)仿真分析并以圖形顯示該模型在真實(shí)工程條件下的運(yùn)動(dòng)特性，從而修改并得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)。虛擬樣機(jī)技術(shù)是一門綜合學(xué)科的技術(shù)，該技術(shù)以CAD和仿真技術(shù)為核心，加以三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和用戶界面技術(shù)，將傳統(tǒng)松散關(guān)系的零部件設(shè)計(jì)和分析(例如零件CAD和有限元分析)集成在一起，提供一個(gè)全系統(tǒng)研究產(chǎn)品性能的方法。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都可反饋信息，指導(dǎo)設(shè)計(jì)，迅速獲取產(chǎn)品最優(yōu)解。 虛擬樣機(jī)是一種計(jì)算機(jī)模型，它能夠反映實(shí)際產(chǎn)品的特性，包括外觀、空間關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的特性。借助于這項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)師可以在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的模型，伴之以三維可視化處理，模擬在真實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，并根據(jù)仿真結(jié)果精化和優(yōu)化系統(tǒng)。虛擬樣機(jī)技術(shù)利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何、功能、制造等許多方面交互的建模與分析。它在CAD模型的基礎(chǔ)上，把虛擬技術(shù)與仿真方法相結(jié)合，為產(chǎn)品的研發(fā)提供了一個(gè)全新的設(shè)計(jì)方法。 虛擬樣機(jī)技術(shù)是一門綜合多學(xué)科的技術(shù)。該技術(shù)以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制理論為核心加上成熟的三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和基于圖形的用戶界面技術(shù)，將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)(如零部件的CAD和有限元分析)集成在一起，提供一個(gè)全新的研發(fā)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。它通過(guò)設(shè)計(jì)中的反饋信息不斷的指導(dǎo)設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品尋優(yōu)過(guò)程的順利進(jìn)行。 虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)方法具有以下特點(diǎn): 1. 新的研發(fā)模式。 2. 更低的研發(fā)成本、更短的研發(fā)周期、更高的產(chǎn)品質(zhì)量。 3. 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的重要手段。 3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維建模 現(xiàn)在以滑塊為例 1.選定一個(gè)基準(zhǔn)面。 2.在選定的基準(zhǔn)面上，將零件沿軸向上的輪廓圖畫出來(lái)，然后進(jìn)行拉伸。 3.再選定一個(gè)基準(zhǔn)面，將滑塊上的耳形板拉伸出來(lái) 4.在耳板的中心面上向兩邊拉伸一個(gè)能覆蓋耳板的長(zhǎng)方形，最后去除材料。最后得出滑塊。 現(xiàn)在以導(dǎo)向滑軌為例 1.選定一個(gè)基準(zhǔn)面 2.在選定的基準(zhǔn)面上，將零件沿軸向上的輪廓圖畫出來(lái)，然后進(jìn)行拉伸。 3.采用陣列，將4個(gè)螺紋孔在滑軌上表現(xiàn)出來(lái)。從而整個(gè)導(dǎo)向滑軌的結(jié)構(gòu)就基本體現(xiàn)出來(lái)了。 最后簡(jiǎn)單了解下傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配 1.先調(diào)入第一個(gè)零件-曲柄 2.調(diào)入與曲柄連接的連接件，同時(shí)對(duì)其與曲柄的關(guān)系位置進(jìn)行約束。 3.下一步，調(diào)入連桿，加上約束條件，使其與上一步的連接件很好的配合。 4.下一步，調(diào)入導(dǎo)向滑軌滑塊，限制約束條件。 5.按照每次的步驟，把相應(yīng)的零件依次按照約束條件裝配，則傳動(dòng)部分的裝配圖如下圖 3.3本章小結(jié) 該章只是對(duì)切片機(jī)的一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了三維的建模，由于本人的知識(shí)的缺憾，以及對(duì)軟件認(rèn)識(shí)的不深，所以只是簡(jiǎn)單的三維建模，希望在以后的工作中能得到鍛煉和提高。 第四章 總結(jié)與展望 4.1總結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從一個(gè)大學(xué)生走向機(jī)械工程師重要的一個(gè)考驗(yàn)。我們經(jīng)歷了最初的選題、開(kāi)題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，我們要去查找資料，接受老師的指導(dǎo)，還要與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我了解了切片機(jī)的用途及工作原理，熟悉了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我機(jī)械專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)的一次檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲很多。 1）學(xué)會(huì)了查找相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，每個(gè)零件的數(shù)據(jù)都不是憑空想象的，都是要有根據(jù)的，從螺母螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件的查找，到零件的整體尺寸，最后再到整體裝配的尺寸。 2）學(xué)會(huì)了對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從中找出對(duì)自己設(shè)計(jì)有用的信息，發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題，最終才能更好的解決問(wèn)題。 3）繪圖能力提高了。通過(guò)大量的圖紙繪制，使自己的繪圖能力上了一個(gè)新的臺(tái)階。 但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。 1缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力。對(duì)待一個(gè)問(wèn)題老是只想的一個(gè)方面的問(wèn)題，比如一個(gè)連接件，考慮到了強(qiáng)度要求，體積要求，就是沒(méi)有想到其成本和加工過(guò)程。 2對(duì)材料方面的知識(shí)欠缺。不了解材料，確定一個(gè)零件的材料需要查好多資料才能確定。 4.2展望 近年來(lái)，隨著中國(guó)加入了世貿(mào)組織，人們對(duì)于蔬菜的需求越來(lái)越大，但是像荷藕這類的蔬菜，沒(méi)有很好的蔬菜機(jī)械對(duì)其進(jìn)行加工。所以像荷藕切片機(jī)切片機(jī)這種機(jī)械將來(lái)會(huì)有很大的市場(chǎng)。 這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己 成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人，為中國(guó)機(jī)械行業(yè)添上自己的微薄之力。 致謝 在畢業(yè)設(shè)中我的導(dǎo)師，農(nóng)機(jī)研究院的胡建平教授對(duì)我認(rèn)真指導(dǎo)，雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我出去實(shí)習(xí)了一個(gè)月，可是導(dǎo)師并沒(méi)有怪我，相反的，每周都會(huì)對(duì)我的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行檢查，幫我一起解決在設(shè)計(jì)工作中遇到的問(wèn)題，在老師的帶領(lǐng)下，我學(xué)到了很多的知識(shí)，在此對(duì)他表示感謝。 感謝舍友劉萬(wàn)兵、沈元錫、蔣林等在生活和學(xué)習(xí)過(guò)程中給予的幫助；感謝孫衛(wèi)兵、王榮榮等同學(xué)在課題研究過(guò)程中給予的啟發(fā)與幫助。另外，本文研究工作能夠得以完成還得到了許多老師和同學(xué)們的幫助，在此一并向他們表示衷心的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主編. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M].中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社. 1996，3 [2] 北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M].第二版.北京:農(nóng)業(yè)出版社，1996. 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