【正文】 第1章 緒 論20世紀(jì)以來，我國食品工業(yè)較改革開放初期有了很大的發(fā)展，人民生活有了很大的改善，日益對食品加工和食品包裝提出了更高的要求。發(fā)展食品工業(yè)的基礎(chǔ)便是食品機械。不斷地研制各種類型的食品機械來促進食品工業(yè)的發(fā)展，以滿足不斷提高的人民物質(zhì)和文化生活的需要，使人們從繁重的家務(wù)勞動中解放出來，而以更充裕的時間投入到工作中去。因此研制先進的食品機械，使食品加工迅速地實現(xiàn)機械化和自動化是社會發(fā)展必然趨勢。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們的飲食習(xí)慣逐步向方便,快捷,營養(yǎng)化發(fā)展，在蔬菜的加工方面出現(xiàn)了凈菜半成品菜，受到廣大人民群眾的歡迎。隨之而來，半成品菜的加工成為難題。雖然中國勞動力低廉，但手工切出的制品不衛(wèi)生，規(guī)格尺寸不均，破損量大，成本相對較高。食品加工機械的動力部分是電動機。它們可以代替人們的手工勞動或作為其補充。它們均服務(wù)于各種菜肴食料的準(zhǔn)備與制作，或者服務(wù)于與此相同的其他輔助性工作。食品加工機械有一個動力部分，一個與其固定在一起或者根據(jù)操作的需要可以拆卸的工作部分與若有此必要的附配件所組成。食品加工機械的種類有很多,可分為:攪拌及揉合設(shè)備,攪合機具,切削器具,切片器具,榨汁機,咖啡機,攪肉機,制糜機,開罐頭機等等。 多功能、高生產(chǎn)率的食品切菜機，它代表了食品機械發(fā)展進入一個新的歷史時期。因為它可以廣泛地應(yīng)用到食品加工廠、菜市場、果品廠、醬菜廠、廠礦、機關(guān)、學(xué)校、旅店食堂等等。目前，國內(nèi)生產(chǎn)切菜機的廠家不多，現(xiàn)在我國的食品機械行業(yè)的主要機器型號有JYQ550型多功能切菜機,PQT580型多功能切菜機（整機（無級）：1200700300MM,外形尺寸：送料槽：長寬=1000140MM）；CHD40型推桿式切菜機QDDLC2智能型蔬菜切割機；QCJⅠ型多功能切菜機TW801A多功能切菜機,機器尺寸：1160（L）530（W）1000（H）(mm)機器重量：135KG切割尺寸160mm(葉菜部)產(chǎn)量：300100kg/HR電源：220V單相馬力：3/4HP皮帶寬：120mm；DQ180A、DQ180B多功能切菜機；CHD40型料斗式多功能切菜機；作為EMURA的主力產(chǎn)品,其最新推出的多功能切菜機ECD202型,CHQC100DI型多功能切菜機規(guī)格470410620mm符合Q/WHS022001技術(shù)條件要求；JW301型切菜機，技術(shù)參數(shù)：電壓/頻率：230240V/5060HZ 功率：35W 重量：2kg 線長: 尺寸：120342210(mm) 大箱尺寸:445420490(mm)等，模擬手工切菜機為多。這些廠家生產(chǎn)的切菜機的主要不足是功能少和生產(chǎn)率低，因此設(shè)計多功能的高效率的多用切菜機是十分必要的。本文介紹了一種可以切蔬菜，肉類等多種食品的多功能切菜機，而且生產(chǎn)率很高，尤其適合大型的飲食行業(yè)的使用。中國多用切菜機產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 就目前形式來看，我國的食品機械發(fā)展前景十分廣闊，究其主要原因是我國人民消費的食品大多是來自農(nóng)業(yè)的未加工食品，每年因缺乏必要的食品加工機械使食品資源不能直接加工、貯藏、保鮮而造成的損失高達幾十億元，未能深加工綜合利用而造成的資源浪費損失更高，因此我國食品機械具有廣闊的市場前景。我國食品機械制造業(yè)的產(chǎn)品，能跟上國際先進水平的不少，但真正具有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)品卻是甚少。這里所說的“跟字，是“跟進甚至是仿制，而創(chuàng)新極少。所以，我國食品機械制造企業(yè)要從創(chuàng)新的角度，從自主知識產(chǎn)權(quán)的高度來開發(fā)新產(chǎn)品，開發(fā)出具有國際一流水平的先進設(shè)備，這樣，才能真正實現(xiàn)國產(chǎn)食品機械制造業(yè)的提檔升級。本設(shè)計主要是將日本生產(chǎn)的ES2型切菜機進行消化、吸收，并使之國產(chǎn)化；然后，本文對多功能切菜機的主要機械部分的設(shè)計計算進行說明，例如無級變速器傳動、斜齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動，軸的設(shè)計計算及軸承選用和計算及壽命校核等。另外，本文還提供一些重要零件的結(jié)構(gòu)圖和一些原理圖，使讀者更易理解本設(shè)計的工作原理。 通過設(shè)計出一定刀刃曲線在物料直線進給的條件下，刀具不僅對物料有切的作用而且還同時具有割的作用，因此，是具有模擬人手切片的作用。此外，尚設(shè)計出不同機構(gòu)圓盤刀具，可以一次切出所需的不同形狀的物料（條、絲、丁等）。并可以通過單刀雙刀的轉(zhuǎn)換改變加工尺寸范圍，通過改變不同形狀的刀具，可以切削軟硬程度不同的物料。使用方便、快捷。第2章 方案設(shè)計論證 切菜機的原理和應(yīng)用分析食品機械的特點之一就是工作的執(zhí)行機構(gòu)模擬人手的動作實現(xiàn)其功能，以保證制出的食品具有良好的形狀，保持原來的食品味道和顏色及質(zhì)量。性能良好的多功能切菜機的切片運動形式當(dāng)然也應(yīng)該是模擬人手動作的。目前，國內(nèi)外的切菜機的切片運動形式主要有兩種： （1）刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進給式； （2）刀具作直線往復(fù)運動和物料作直線進給式。對于刀具回轉(zhuǎn)的刀片：通過設(shè)計出一定刀刃曲線在物料直線進給的條件下，刀具不僅對物料具有切的作用而且同時還具有割的作用，因此，是具有模擬人手工切片的動作。從而使刀具對物料的擠壓力小，對物料損傷小，可以保持其水分，且切片形狀規(guī)則，因而切片質(zhì)量好。此外，尚可以設(shè)計不同機構(gòu)的圓盤刀具，可以一次切出所需的不同形狀的物料（條、絲、塊、丁等）。對于刀具作直線往復(fù)運動，其刀片刃口為一直線，刀具簡單。但刀具對物料擠壓力大，對物料損傷大，水分損失多，切片質(zhì)量差。實現(xiàn)刀具回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)比較簡單，傳動平穩(wěn)，傳動元件不易磨損，機器壽命長。實現(xiàn)刀具直線往復(fù)運動必須采用曲柄連桿滑塊機構(gòu)或凸輪。相對而言機構(gòu)較復(fù)雜、有沖擊、振動大、傳動元件易磨損，機器壽命低。刀具回轉(zhuǎn)和物料直線進給式，由于無沖擊、振動小，可以高速切片，因而生產(chǎn)率高。刀具直線往復(fù)運動和物料直線進給式，由于運動中有沖擊、振動大，切片速度提高受到限制，所以生產(chǎn)率低。由于上面分析比較可以得出如下結(jié)論：刀具作回轉(zhuǎn)運動切片時，切片質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，切形多樣化（可通過不同種類的圓盤刀具來實現(xiàn)）代表了切菜機的發(fā)展方向，所以本設(shè)計仍然采用刀具回轉(zhuǎn)的切片運動形式。 切菜機技術(shù)條件多功能切菜機屬于食品機械，其設(shè)計應(yīng)符合《中華人民共和國商業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)——切菜機技術(shù)條件》。其中、制造技術(shù)要求 (1)切菜機應(yīng)把傳動部件與切制菜料的工作部分嚴(yán)格隔開。 (2)應(yīng)有安全裝置和措施。 (3)手動進料應(yīng)有限位措施，并與機動進料間應(yīng)有互鎖裝置。 (4)旋轉(zhuǎn)刀具及旋轉(zhuǎn)撥盤與設(shè)有鉸鏈構(gòu)件的防護罩間必須有互鎖裝置。： (1)成型菜料應(yīng)形狀規(guī)整，均勻，穩(wěn)定。 (2)切制成型菜料應(yīng)表面平整，棱角清晰，被切割表面不得有明顯的撕裂纖維痕跡。(3)在進料，切割，出料的過程中，菜料應(yīng)順利通暢，不得有諸塞現(xiàn)象。 (4)整機應(yīng)運動平穩(wěn)，不允許有異常音響，發(fā)熱，沖擊，卡死，漏油等現(xiàn)象。 多功能切菜機方案確定經(jīng)過分析研究，把分離傳動機構(gòu)改進為整體傳動的機構(gòu)形式（把變速變換齒輪也布置在傳動箱內(nèi)），使其機器的寬度方向尺寸減少到700mm，且刀具中心基本上位于寬度尺寸的中心，增加了機器的美觀。 傳動方案選擇本機擬采用同步帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等傳動方式。其特點如下：。帶傳動的主要特點：傳動帶具有彈性和撓性，可吸收振動和緩和沖擊，使傳動平穩(wěn)、噪音??；當(dāng)過載時，傳動帶與帶輪間可發(fā)生相對滑動而不損傷其它零件，起保護作用；適合于主、從動軸間中心距較大的傳動；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護都較方便；由于有彈性滑動存在，故不能保證準(zhǔn)確的傳動比；結(jié)構(gòu)尺寸較大，效率較低，壽命較短；由于需要施加張緊力，所以會產(chǎn)生較大的壓軸力，使軸和軸承受力較大。同步帶傳動是通過帶齒與輪齒的嚙合傳遞運動和動力。與摩擦型帶輪相比，同步帶傳動兼有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的一些特點。具有傳動比準(zhǔn)確、效率高、傳動平穩(wěn)、噪音低、使用壽命長、中心距允許范圍大、軸上壓力小、能承受一定沖擊、不需潤滑、較其它帶傳動結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。應(yīng)用較廣的同步帶齒形有梯形齒和圓弧齒兩大類。瞬時傳動比恒定、傳動效率可高達98％～99％、工作可靠、使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、適用范圍大，可從小于1kW到數(shù)萬kW，但不宜用于軸間距過大的傳動。、從動鏈輪和繞在鏈輪上的鏈所組成，用鏈作中間撓性件，通過鏈和鏈輪的嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動應(yīng)用廣泛，按用途分可分為傳動鏈、輸送鏈和曳引鏈三種。鏈傳動是嚙合傳動，鏈輪輪齒有特定的齒形（是非共軛齒廓），可以保證鏈節(jié)和鏈輪正常的嚙合，即可保證平均傳動比為定值，又可象帶傳動那樣有中間元件（鏈）實現(xiàn)中心距較大的傳動，壓軸力還不大；而且它工作時為多齒同時嚙合，載荷漸依次分布于這些齒上，所以可傳遞較大的功率，最大可達數(shù)千kW；它傳動效率較高，一般可達96％～97％，經(jīng)濟可靠。它的主要缺點是瞬時鏈速度和瞬時傳動比不是常數(shù)，傳動中有一定的動載荷和沖擊，噪聲較大，不能用于高速。因此，鏈傳動常用于兩軸中心距較大、要求平均傳動比不變但對瞬時傳動比要求不嚴(yán)格的兩軸或多軸傳動，它還能在低速、重載、工作環(huán)境惡劣和較高溫度的情況下較好地工作，目前常用于在100kW以內(nèi)、鏈速在12～15m/s以內(nèi)、傳動比在8以內(nèi)的農(nóng)業(yè)機械、輕化工機械、起重運輸機械、各種車輛各采礦機械的傳動中。，結(jié)構(gòu)緊湊。傳動比范圍在8～80之間。傳動平穩(wěn)，無噪音?？梢詫崿F(xiàn)自鎖，但傳動效率較低，蝸輪制造成本較高。綜上所述，本設(shè)計刀具的傳動要求平穩(wěn)，采用斜齒輪傳動。輸送帶的傳動因速度較低，經(jīng)同步帶無級變速后，由蝸輪蝸桿，齒輪傳動，鏈輪傳動達到要求的速度。（見下頁） 傳動原理圖 總體布局本機主要分為：電機箱部件，傳動箱部件，料槽部件，輸送帶部件，出料口部件，刀盤部件?，F(xiàn)將本切菜機的主要部件說明如下： 傳動箱部件主要起傳動動力和減速作用。它分為二條傳動路線。 其一是從電機通過無級變速機構(gòu)經(jīng)過斜齒輪副把回轉(zhuǎn)運動傳給刀具。 其二是從電機通過無級變速機構(gòu)、蝸輪副、交換齒輪副、把運動傳給輸送帶部件，使其作直線進給運動。（1）無級變速器采用無級變速器可大大地簡化機器的機構(gòu)。由于需要同時改變刀具和傳送帶的速度。所以必須采用雙無級變速機構(gòu)。本機采用了帶式無級變速器，是因為其機構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，能吸受振動，具有過載保護作用，制造容易和不需要專門的潤滑系統(tǒng)，特別適合小功率的傳動系統(tǒng)中。單帶雙輪機構(gòu)在工作時，雙輪和電機皮帶輪三個輪不在一個平面內(nèi)，因而皮帶工作表面磨損不均，皮帶彎曲頻率大，壽命低。但最大優(yōu)點是機構(gòu)簡單，制造容易，調(diào)整方便。綜合考慮，本機功率小，故采用單帶雙輪無級變速機構(gòu)。 （2）箱體機構(gòu) 箱體機構(gòu)形式的選擇與機器的傳動原理設(shè)計有關(guān)。經(jīng)分析采用分離傳動的分箱結(jié)構(gòu)，即刀具主軸傳動系統(tǒng)和輸送帶傳動系統(tǒng)分別安置在二個傳動箱體中，和分析整體箱體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，確定選擇整體箱體結(jié)構(gòu)。采用整體箱體結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點：①箱體的空間大，貯存的潤滑油多，有利于散熱，機器工作溫升小，提高蝸輪副和齒輪副的壽命。 ②機器制造裝配方便，傳動箱可作為一個獨立的部件。 ③刀具主軸與物料輸送方向（輸送帶）有一定的垂直度要求，可直接由箱體的孔系加工來保證。 ④結(jié)構(gòu)合理，機器的寬度方向尺寸減小，變速交換輪由開式傳動改為閉式傳動，左右兩邊基本上對稱于刀具的中心，外觀也比較美觀。 ⑤箱體毛坯的數(shù)量減小到一個，外形較規(guī)則，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，易于鑄造。 ⑥具有一般的工藝裝備水平的工廠即可滿足加工要求，采用通用機床、設(shè)備即可完成加工。 整體箱體結(jié)構(gòu)比分離傳動的箱體顯然要復(fù)雜多了，但加工量并沒有增加，特別是孔系加工的方法和工作量沒有什么差別。因而全面分析的結(jié)果，本多功能切菜機采用整體傳動箱體的結(jié)構(gòu)。 (3)傳動元件的潤滑方式對于蝸輪副和齒輪副均采用結(jié)構(gòu)簡單的油池潤滑。對于主傳動箱體內(nèi)的油浸不到的滾動軸承均采用向心球軸承和角接觸球軸承，軸承可采用潤滑脂潤滑。對于輸送帶上傳動機構(gòu)的滑動軸承，可以采用定期注潤滑油的方式進行，潤滑油應(yīng)采用無色、無味、無毒的食品油或醫(yī)用凡士林。本切菜機考慮到傳送動力小，轉(zhuǎn)速又低，均采用尼龍軸承代替需潤滑的金屬軸承，即方便了用戶,又保證了機器和食品的衛(wèi)生。輸送帶的材料，本機采用尼龍線骨掛上一層無毒橡膠作為材料。 多功能切菜機技術(shù)要求 本設(shè)計的各種技術(shù)參數(shù)如下： ：小于1kW。 ：小于13007001100mm3。 ：130mm可調(diào)。 ：30500kg/h（片）。 ：根、莖、葉類蔬菜、水果、腌制食品、熟制食品、魚類、海帶類、中草藥等。 ：片、條、絲、塊、段、丁等。本章主要敘述了切片運動形式的選擇，如：切片功能比較，生產(chǎn)率比較，實現(xiàn)刀具運動的機構(gòu)比較；切菜機的技術(shù)要求，如：設(shè)計、制造技術(shù)要求，性能要求；總體布局；傳動方案的選擇；傳動方案的設(shè)計等。第3章 主傳動部件設(shè)計 電動機的選擇電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產(chǎn)單位一般都采用三相交流電源，因此，無特殊要求時均選用三相交流電動機，其中以三相異步交流電動機應(yīng)用最廣泛。對于載荷比較穩(wěn)定、長期連續(xù)運行的機械,只要所選電動機的額定功率等于或稍大于所需的電動機工作功率，電動機就能安全工作，不會過熱，因此通常不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動轉(zhuǎn)矩。因為切菜機屬于一般機械，無特殊要求，故可以選擇的電動機的額定功率小于1kW。容量相同的三相異步電動機，一般有3000、1500、1000及750r/min四種同步轉(zhuǎn)速。電動機同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外部尺寸愈小，價格愈低。但是電動機轉(zhuǎn)速愈高，傳動裝置總傳動比愈大，會使傳動裝置外部尺寸增加，提高制造成本。而電動機同步轉(zhuǎn)速愈低，其優(yōu)缺點則相反。