【導(dǎo)讀】及工作原理進行系統(tǒng)分析后完成的創(chuàng)新設(shè)計。本文著重說明了家用切片切絲機整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計過。程，包括原理方案設(shè)計，傳動機構(gòu)、切削機構(gòu)和壓緊定位機構(gòu)的設(shè)計以及主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，本設(shè)計需手動操作，并采用直齒圓錐齒輪傳遞動力，以實現(xiàn)運動方。切削機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，主要由盤形刀架、墊塊及切片刀和切絲刀組成，調(diào)節(jié)切削形狀及。上下頂蓋間開合較為頻繁，采用杠桿鎖止器實現(xiàn)快速連接。置，結(jié)構(gòu)緊湊，并可實現(xiàn)三個工位依次加工，分類收集的功能。本設(shè)計重新選擇動力來源，改進。切削方法，不僅增強了家用切片切絲機的加工能力，還提高了使用的安全性。

　　

【正文】 ；軸承外圈采用套筒以及軸承端蓋進行軸向定位，兩軸承間距取 30mm。 取齒輪安裝段直徑為 18mm，配合為 H7/r6，考慮到齒輪與軸套的裝配位置，配合軸段長度取33mm，并用軸套作軸向定位，齒輪右端利用軸端擋圈來定位。 左端軸外伸，與曲柄配合，為使曲 柄在轉(zhuǎn)動時與箱體外壁發(fā)生干涉，取外伸長度為 52mm，其中與曲柄配合的長度為 20mm。 3) 軸結(jié)構(gòu)的工藝性 取軸端倒角為 1 45176。，各軸肩的圓角半徑 R為 2mm。 按彎扭合成校核軸的強度 (1)軸上受力分析 18 圓錐小齒輪的圓周力 11 12 3 5 6 .4 2t mTFNd?? 圓錐小齒輪的徑向力 1 1 1ta n c o s 9 5 .7 9rtF F N???? 圓錐小齒輪的軸向力 1 1 1ta n sin 8 7 .4 7atF F N???? (2)計算作用于軸上的支反力 記 A為左端軸承的作用截面， B為右端軸 承的作用截面， C 為齒輪力的作用截面，其間距分別為 40mm,43mm.。 水平面內(nèi)的支反力 11 3 8 3 .1 4H A t B CABF F l Nl?? 1 3 5 6 .4 2 3 8 3 .1 4 7 3 9 .5 6H B t H AF F F N? ? ? ? ? 垂直面內(nèi)的支反力 111 1 2 0 . 4 62mvV B r A C aABdF F l F Nl ??? ? ????? 2 4 .6 7V A V B rF F F N? ? ? (3)計算軸的彎矩 計算截面 B 處的彎矩 3 9 3 .1 1 4 0 1 5 3 2 5 .6H H A A BM F l N m m? ? ? ? ? 40 986 .80V V A A BM F l N m m? ? ? ? ? 合成彎矩 22 15357HVM M M N m m? ? ? ? (4)校核軸的強度 彎矩最大的截面為 B，對該截面的強度校核如下所述。 根據(jù)公式（ ） [2]，取 ?? ， 0?? ；考慮鍵槽的影響，直徑 1d 乘以 ，則有 2 2 2 2331( ) 1 5 3 5 7 ( 0 . 7 9 6 7 0 ) 2 0 . 9 80 . 1 0 . 1 2 0c MT M P ad ?? ? ? ?? ? ?? ? ?1 205c M Pa????? ，故安全。 19 立軸設(shè)計 技術(shù)要求 直齒圓錐齒輪傳動從動軸， 73 / minnr? ，立式布置，直齒圓錐齒輪齒寬 15b mm? ，齒數(shù)23z? ，大端模數(shù) 3m mm? ，軸上端裝有軸套與刀架連接。 軸的設(shè)計 （ 1） 選擇軸的材料 與主動軸選擇材料相同，為奧氏體不銹鋼 1 18 9Cr Ni Ti ，經(jīng)淬火處理，硬度為 192HBS。彎曲許用 應(yīng)力 1[ ] 205MPa?? ? 。 （ 2） 初步計算軸徑 根據(jù) 公式 [2]，取 0?? ，并由表 選取系數(shù) 120A? ，得 333m i n 7 6 . 9 5 1 01 2 0 1 2 . 273Pd A m mn??? ? ? ? 因為軸端安裝軸套，開鍵槽，會削弱軸的強度。故將軸徑增加 4%~5%，取軸的最小直徑為 14mm。 （ 3） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）擬定軸上零件的布置方案 根據(jù)軸上齒輪、軸承、軸承蓋、軸套等零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系 ，軸上零件的布置方案如圖 42所示有兩種方式。方案 b，齒輪及軸承的調(diào)整用墊片來實現(xiàn)，但軸的下方調(diào)整時不方便，因為松開下端軸承端蓋時，齒輪、軸套、軸承等零件由于自重而向下移動，使調(diào)整困難。并且安裝完成后，軸及安裝在軸上零件的自重全部通過軸承端蓋，經(jīng)螺栓傳遞到箱體上，對軸承端蓋及螺栓來說負載過大。如果采用方案 a）的結(jié)構(gòu)，則調(diào)整比較方便。這中方案的調(diào)整是靠套筒內(nèi)的螺紋來實現(xiàn)的，軸承端蓋不起支承作用，松開后齒輪等零件仍然能得到很好的固定，故本設(shè)計采用方案 a）。 2）軸上零件的定位及軸的主要尺寸確定 根據(jù)軸的受力，選 取 30304 圓錐滾子軸承，其尺寸 d D B為 20mm 52mm 15mm，與其配合軸端的軸徑為 20mm（配合為 k）。上端軸承采用軸肩作軸向定位，按 30304軸承，查得為 28mm[2]，配合軸段長 15mm；下端采用軸套作及套杯作軸向定位。 圖 42 立軸的設(shè)計 20 取齒輪安裝段直徑為 22mm，配合為 H7/r6，配合軸段比齒輪寬略短，取其長度為 24mm。齒輪的上端采用軸肩定位，下端采用軸套定位。 3） 軸結(jié)構(gòu)的工藝性 取軸端倒角為 1 45176。，各軸肩的圓角半徑 R為 2mm。 21 其它零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 箱體 的主要功能是支承并容納各種零件，如傳動零件、軸、軸承等，使其能夠保持正常的運動關(guān)系和運動精度；安全保護和密封作用，在保證箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境影響的同時又保護操作者的人身安全，還具有一定的隔振、隔熱和隔音作用。本設(shè)計的箱體在實現(xiàn)以上功能的基礎(chǔ)上，還需改善機體的造型，使整體造型美觀，更受人們的青睞。 為減輕整個設(shè)計的重量，箱體的材料選擇熱塑性塑料高密度聚乙烯（ PE），其耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)良，沖擊強度突出，耐磨、耐疲勞。 上 頂蓋的設(shè)計 上 頂 蓋是本設(shè)計的重要零件之一 ，其主要作用不僅是將切削機構(gòu)與外界環(huán)境隔離開來，還需要有可投放原料，并限定其位置的料筒以及可安裝壓塊的導(dǎo)槽，安裝杠桿鎖止器的孔。 上 頂蓋結(jié)構(gòu)如圖 51 所示，主要由提手，三個圓柱形的料筒及周圍的殼體組成。三個料筒的直徑分別為 30mm、 60mm、 90mm，高度為 55mm，料筒軸線都位于距離殼體軸線 100mm 處，直徑為 30mm 和 60mm 料筒位于最大料筒的兩側(cè)。殼體及料筒壁的厚度根據(jù)材料的強度選定取 10mm。料筒直徑?jīng)Q定了本切菜切絲機所能加工物料的最大直徑為 90mm，刀具旋轉(zhuǎn)一周最多可依次 加工物料的數(shù)量為 3。 圖 51 上 頂蓋 下頂蓋 的設(shè)計 如圖 52 所示， 下頂蓋為盤狀 ，與上頂蓋料筒對應(yīng)位置設(shè)有出料口，中間部分與上箱體配合限定立軸的位置。其主要作用是與上頂蓋配合，隔離切削機構(gòu)與外界環(huán)境。 圖 52 下頂蓋 上箱體的設(shè)計 上箱體結(jié)構(gòu)如圖 53所示， 主要 作用是與下箱體配合，支承并限定軸、軸承等零件的位置；為了提高軸承孔附近的聯(lián)結(jié)剛度，在軸承孔兩側(cè)制有凸臺，以安裝聯(lián)結(jié)螺栓， 凸臺的表面需要機械加工 。 考慮到成品的 收集， 上箱體 外殼需要避開出料口，故選擇錐形 與長方體形相結(jié)合的造型；又 22 橫軸為懸臂布置，箱體 側(cè)邊需“開口”，并向外延伸一段長度， 為內(nèi)部零部件的裝配和調(diào)整提供空間。 圖 53 上箱體 下箱體的設(shè)計 下箱體 是本設(shè)計的基礎(chǔ)部件，既起支承作用，承受其他零部件的重量；又起基準作用，保證部件間的相對位置。 下箱體 的尺寸和位置精度對設(shè)計產(chǎn)生整體性的影響， 因而必須合理選擇 下箱體的各項精度；下箱體要有足夠的剛度，需增加其壁厚，但若單靠增加壁厚提高剛度，又必定會使下箱體笨重、浪費材料，故本設(shè)計中下箱體的壁厚取 15mm，并用加強筋的辦法增加局部剛度，從而 提高連接剛度，加強筋的 厚度為壁厚的 ，取 12mm。 圖 54 下箱體 軸的輔助定位零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 套筒的設(shè)計 小錐齒輪安裝在橫軸的懸伸端， 一對圓錐滾子軸承的安裝有面對面安裝和背對背安裝兩種方式 。 背對背安裝時，小錐齒輪懸臂長度相對較短，軸的剛度較大， 但這種結(jié)構(gòu)軸承的安裝需要在套筒內(nèi)進行，很不方便，而且軸承的間隙靠圓螺母調(diào)整也很麻煩，所以軸的剛度較大，但這里不采用這種安裝方式。 軸承面對面安裝， 軸承只在內(nèi)、外圈固定一個端面，安裝軸承較為方便 ，軸承間隙是通過調(diào)整墊片以及調(diào)整軸承端蓋 位置來保證的 。 套筒的設(shè)計有 如圖 54所示 兩種方式：一 是將套筒作為獨立部件， 通過螺栓將其聯(lián)結(jié)在機體上， 這種結(jié)構(gòu) 可減小機體的長度，簡化機體結(jié)構(gòu)，但對套筒剛度的要求較高，不僅要增加其壁厚，還需要增加支承肋 ，如圖 54b）所示。二是 采用圖 54a）所示的結(jié)構(gòu)， 機體即上下箱體向外延伸一段長度， 用來安裝套筒，支承內(nèi)部零件重量?？紤]到上下箱體是從橫軸軸線所在的水平面進行分割的，若采用圖 54b）所示結(jié)構(gòu)，將對下箱體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，對套筒的剛度要求也較高，因而采用 54a）所示結(jié)構(gòu)。 套筒材料選取不銹鋼 1Cr18Ni9Ti。 圖 54 套筒結(jié)構(gòu) 23 帶螺紋套筒的設(shè)計 此處套筒的作用是與套杯配合調(diào)整軸承以及錐齒輪的位置。 套筒總長為 53mm，內(nèi)部分為兩段，光孔部分與軸承配合，根據(jù)軸承與錐齒輪位置，取其長度為 25mm；螺紋 為普通粗牙螺紋，大徑為 56mm，右旋。套筒壁厚取 10mm，材料選取不銹鋼 1Cr18Ni9Ti。 圖 55 套筒結(jié)構(gòu) 24 結(jié)論 整體 結(jié)構(gòu)說明 本 次 設(shè)計的 根莖 類、 塊類蔬菜 家用切片切絲機 總裝配圖見附圖 01，其 主要結(jié)構(gòu)有：傳動機構(gòu)、切削機構(gòu)、壓緊定位機構(gòu)以及箱體等輔助機構(gòu)。其中傳動機構(gòu)包括一對 直齒圓錐齒輪和兩個傳動軸，其作用是傳遞動力并改變運動的傳遞方向；切削機構(gòu)由刀架、法蘭、墊塊和刀片組成； 壓緊定位通過壓塊與料筒的配合實現(xiàn)；用于支承定位的箱體分為四個部分：上頂蓋、下頂蓋、上箱體及下箱體；手柄和曲柄是可拆卸的，在使用時才安裝 。上、下箱體是通過杠桿鎖止器聯(lián)結(jié)，錐齒輪與軸、法蘭與軸通過鍵聯(lián)結(jié)，其它機構(gòu)的 聯(lián)結(jié)都采用螺紋聯(lián)結(jié)。 使用及維護方法 本設(shè)計的操作方法相對簡單 ，只需將要加工的原料放入料筒，把收集盒放在相對應(yīng)的出料口，然后操作手柄轉(zhuǎn)動曲柄，就可以開始切削。但 在 使用前及日常維護 時 需要注意 以下 事項： （ 1） 操作前需將 切片切絲機放置在水平臺面上，確保機體放置平穩(wěn)可靠； （ 2） 檢查料筒內(nèi)及上、下頂蓋間是否有異物，如有異物必須及時清理，以免引起刀具損壞； （ 3） 根據(jù)蔬菜需加工的形狀選擇刀片，如要加工硬度相對較大的菜類，要及時調(diào)整轉(zhuǎn)動曲柄的速度； （ 4） 在 本設(shè)計中，切削形狀及切削厚度的改變都通過對刀具安裝位置的調(diào)整來實現(xiàn)，因而 刀具 的拆裝比較頻繁。 安裝刀具， 要調(diào)整好刀片刃口方向，并需要將安裝位置轉(zhuǎn)至出料口處，借助出料口處的開口，將刀片以及必要的墊塊通過螺栓緊固在刀架上。 （ 5） 每次使用后要 及時 清洗刀具及機體，但務(wù)必 在機體表面無殘余水分之后再收藏保管。 設(shè)計工作總結(jié) 根莖 類 塊類蔬菜家用切片切絲機 是 廣泛聽取了家庭用戶的使用意見之后， 在原有切片切絲機的 基礎(chǔ)上進行 創(chuàng)新設(shè)計的 。整個設(shè)計過程包括：對切菜機的工作原理進行系統(tǒng)分析，選定合理的整體機構(gòu)布置方案，設(shè)計傳動機構(gòu)、切削機構(gòu)以及壓緊定位機構(gòu)等；利用 AUTOCAD 軟件繪制總裝配圖及部分零件圖； 對關(guān)鍵零件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并校核部分設(shè)計結(jié)果。最終設(shè)計的切片切絲機只須使用不同料筒和相應(yīng)的刀片，手動操作即可進行切片切絲工作，在三個料筒中同時放入物料時，可統(tǒng)一加工并能夠?qū)崿F(xiàn)分類收集功能。本設(shè)計 構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、安全衛(wèi)生，是土豆、蘿卜、紅薯等根莖 類、 塊類蔬菜切片和切絲的理想廚房設(shè)備 ， 適合家庭用戶使用。 存在的問題及繼續(xù)設(shè)計的建議 在本次設(shè)計中，僅初步完成了對家用切片切絲機的原理方案設(shè)計，繪制出總裝配圖及部分零 25 件圖， 設(shè)計中存在的問題還很多，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1） 本設(shè)計中，多數(shù)構(gòu)件選用 非金屬材料， 材料的主要力學(xué)性能雖有據(jù)可查，但相關(guān)的工藝性能并沒有系統(tǒng)的研究說明，設(shè)計中眾多參數(shù)的選取都參考了金屬材料的相關(guān)性能， 而非金屬材料與金屬材料 在這些方面還是有較大差異，因此設(shè)計的 可靠性還需進一步的測試研究。 2）在本文中僅對部分設(shè)計結(jié)果進行強度校核，多數(shù) 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇的合理性未得到有效驗證。 3） 本設(shè)計所針對的是家庭用戶，對 設(shè)計的實用性和經(jīng)濟性有較多要求，在設(shè)計過程中雖也考慮到這些問題，但 并沒有對整個設(shè)計的經(jīng)濟成本做出評估，其成本是否合理的問題還未的到解決。 綜上所述，還需要完成大量的分析 、測試工作才能將本設(shè)計產(chǎn)品化。 由于本人的水平和時間有限，在設(shè)計的進行中難免有一些工作未能做到位，論文的撰寫也存在欠妥之處，懇請各位老師批評指正。 參考文獻 [1]龔溎義 , 羅圣國，李平林，張立乃，黃少顏 .機械設(shè)計 課程設(shè)計指導(dǎo)書 [TH].第二版 . 北京：高等教育出版社， 2020 [2] 吳克堅 ,于曉紅 ,錢瑞明 . 機械設(shè)計 [TH].第一版 .北京：高 等教育出版社， 2020 [3] 楊黎明 , 楊志勤 . 機械設(shè)計簡明手冊 [TH]. 北京 :國防工業(yè)