1、年糕切斷機構設計學校代碼：10410 序 號：20120396JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業 設 計 題目： 年糕切斷機構設計 學 院： 工學院 姓 名： 張嚴 學 號： 20120396 專 業：機械設計制造及其自動化 年 級： 2012級 指導教師： 李濤 職 稱：助理實驗師 二0 一六 年 五 月摘要機器制造業是一個國家技術進步和社會發展的重點工業之一，無論是傳統工業還是新興工業，都離不開各個種類的機器裝備。通過對機械設備的原理、結構、運動、功能等分析，提供結構簡單可靠、操作方便、實用性強的機械是很有必要的。這一次畢業課題設計是完成年糕切斷機

2、構的設計。目前而言，市場上仍舊有些年糕依靠手工來完成對年糕的切斷，費時費力，所以設計一個年糕切斷機構來替代手工完成切斷年糕的工作是很有必要的。整個設計輸送部分由橡塑運送帶運送年糕，運送帶和切刀可以分別采取使用不同的電機作為驅動。可以調節年糕傳輸速率和切刀的運作速度，配合使用，完成對年糕長度不同的需求，斷面的平整，完成要求。在設計過程中力求結構簡單，目的明確，工作過程穩定，效率高。關鍵詞：年糕；輸送；切斷機構；設計AbstractMachinery manufacturing industry is a national technology progress and social develo

3、pment of one of the key industries, both traditional and emerging industries, can not be separated from all kinds of machinery and equipment. Through the analysis of the principle, structure, movement and function of the mechanical equipment, it is necessary to provide a simple and reliable structur

4、e, convenient operation and strong practicability.This paper is to design the complete rice cake cutting mechanism design. At present, the market still some rice cakes by hand to complete the cake cut, time-consuming and laborious. Therefore, the design of a rice cake cutting mechanism to replace th

5、e manual finish cutting the cake is very necessary. The whole design of conveying part is made of rubber plastic carrying rice cake conveying belt, conveyor belt and cutter can be respectively by using different motor as driving. Can adjust the operating speed of the rice cakes transmission rate and

6、 the cutting knife, used in conjunction to complete the demand of different length of rice cakes and smooth cross-section, completed the requirements. In the design process, the structure is simple, the purpose is clear, the working process is stable, and the efficiency is high.Keywords: rice cakes

7、；transportation；cutting mechanism ；design目錄摘要1Abstract2第一章 緒論41.1 年糕的介紹41.2 年糕的制作及發展現狀4第二章 課題研究的內容及要求52.1 課題研究內容52.2 課題研究要求5第三章 年糕切斷機構設計及計算53.1 結構特點53.2 工作原理53.3 年糕切斷機輸送設計計算73.4 主要技術參數83.5 帶輪的設計83.6 軸承的選擇93.7 齒輪的設計9第四章 軸的強度校核和計算12第五章 機座和箱體的選擇14設計總結15參考文獻16致謝17第一章 緒論1.1 年糕的介紹年糕是中華民族的傳統食品，一般在過年時候會食用。也

8、會在節假日作為一種美食來食用。通過使用用黏性較大的糯米或者米粉來加熱蒸成所需要的糕點，尤其是在春節的時候，我國大部分地方都會把年糕作為一種吉祥食品，都會講究吃年糕。年糕大體上使用糯米之類的黏性較大的食材磨成粉狀制成，而糯米又是江南地區的特產，北方地區的類似糯米的食材當屬黏黍（俗稱黃米）。也是北方獨有的食材。這類的谷物對其進行脫殼磨成制粉，加入水后蒸熟，呈黃色且顏色鮮明，又不失黏性，并且很甜，是黃河地區在人們慶祝豐收的時候的一種美食。歷史中，在明朝崇禎年間刊刻的帝京景物略書中記載了當時的北京人每于“正月元旦，啖黍糕，曰年年糕”。由此可以看出，“年年糕”是通過北方的“粘粘糕”諧音而來。年糕不僅好吃

9、，受人們歡迎，還是一種節日的美食，每到逢年過節時分，人們都喜歡食用年糕，是一種傳統的習慣，一直流傳至今，并且把新的希望寄托于年糕之上，為其寓意為萬事如意年年高。是一種美好的寄托心愿。1.2 年糕的制作及發展現狀目前而言，年糕的制作分為四類。第一類就是以糯米為主要材料，進行磨粉制成糕類，最早時期形成的年糕基本上都是由糯米為原材料進行生產的，代表性品種有長沙年糕、云南蒙自年糕、上海的崇明糕、蘇州年糕等等。 第二類便是以粳米之類的食材為主要材料，在后期制作而成的水磨性質的年糕就是由粳米為原料生產的，代表類的作品有江西弋陽年糕、上虞梁湖年糕、寧波年糕等等。 第三類的制作則是以雜糧之類的食材作為主要材料

10、，制作方式相似，代表類的作品就有塞北黃米糕、北京年糕等等。 而第四類則是以多種不同，食材各類的材料組合而成，主要還是以糯米為主要食材，也會混雜一些秈米或者粳米或者其他雜糧之類的食材進行搭配，有時還會添加一些其它天然的成分，進行調色或者調味，比如說紅棗、桂花、紅糖、豬油等等，這樣就多了很多品種，形成了花色年糕，可挑選性更多。代表類的作品就有八寶年糕、蘇式桂花年糕、江山廿八都銅鑼糕等等。在現階段以前，我國大部分地區的年糕仍舊是依靠手工作坊加工，磨粉，碾壓之類的工作制成，工作量大，生產效率也不穩定，而通過現代化機械設備的生產逐漸的代替了原來的手工作坊業，提高了生產效率，也減少了工人的勞動量，這樣的生

11、產方式逐步的穩定了下來。第二章 課題研究的內容及要求2.1 課題研究內容 年糕通過擠壓成型然后手工切斷完成加工，本次課題研究通過此類現象設計一個切斷機構，代替手工切斷年糕的工作方式，提高年糕生產率和降低勞動強度。2.2 課題研究要求此前因為手工切斷年糕，難免會有年糕長度不一，截面不平整的現象。所以設計一個切斷機構避免這些問題的發生。年糕切斷機構需結構簡單，操作方便，加工出來的年糕斷面平整整齊。加工出的年糕長度相同，完成所需要的年糕尺寸。第三章 年糕切斷機構設計及計算3.1 結構特點1）運送帶運送的是年糕，是食材，必須保證年糕的安全衛生，使用無污染特性的橡塑作為運送帶材料即可達到要求，適合用作年

12、糕的運送。2）作為驅動來源，必須可調控，達到要求，故選用電磁調速電機作為輸送帶和切刀的動力源，通過調控電機可按照現實情況來調整運送帶的速度和切刀運作的快慢水平，使得切斷年糕后可以得到長度差異的年糕，達到實際要求和實際生產量的需求。3.2 工作原理如下圖所示，為傳動簡圖，由電動機帶動小帶輪，通過v帶傳動，帶動大帶輪，大帶輪和軸1之間通過鍵連接傳動，繼而帶動軸上的另一個小帶輪，同樣通過v帶傳動，帶動中間軸上的大帶輪，中間軸隨其一起轉動，從而帶動軸上的齒輪1，通過齒輪傳動帶動齒輪2，齒輪2帶動軸2，切刀隨著軸2一起轉動，最后切斷年糕。整個傳動系統可近似于一個減速系統，用來調控切刀快慢，完成對年糕的切

13、斷。 圖3-1 傳動簡圖 圖3-2 工作簡圖 年糕切斷機輸送帶連接到年糕擠壓口，年糕擠壓出來后到達輸送帶。經由開始工作的運送帶的傳送下到達切刀裝置的位置，而切刀通過切刀軸的帶動，開始切斷年糕。年糕在運送帶的傳送下不斷地運送到切刀位置，切刀規律性的工作，不斷地切斷年糕，年糕自初始切斷后后續切斷的年糕均為所需的年糕，切斷后的成品年糕則由其自由落下到達接料板。從而完成切斷輸送工作。整個過程中運送帶的運作速率由電動機調速控制器控制，切刀的快慢頻率則通過調控電機節制框的轉速表來操控。3.3 年糕切斷機輸送設計計算1）年糕輸送帶速度v大約為0.15m/s2）驅動滾筒轉速n13）運送帶的材質選擇使用橡塑，無

14、污染，適合食品的運送。運送帶的厚度設定為，運送帶驅動滾筒直徑設定為200mm，則使用219的無縫鋼管材質用作驅動滾筒和改向滾筒，且運送帶帶寬為100mm。n1=（60v）/（*D）=8.7（r/min）式中：v為滾筒線速度，v=0.15m/s D為滾筒直徑，D=0.219m n1為驅動滾筒轉速（r/min） 驅動滾筒軸功率的計算 N軸=（K1LV+K2QL）K3K4 （kW）式中：N軸為驅動滾筒軸功率（kw） K1LV為輸送機空載時運行功率（kw） K2QL為水平輸送物料時的功率（kw） L為輸送帶水平投影長度（m） Q為輸送量（t/h） V為輸送帶線速度（m/s） K1為運送機沒有載重時運行

15、的功率系數，且K1=0.0036 K2為物料水平輸送時的功率系數，K2=4.91x10（-5） K3為與輸送機水平投影長度有關的系數，K3=1.25 K4為與輸送機布置形式有關的系數，K4=1.08將各數值代入計算得N軸=0.0753（kw）電動機功率的計算：N電=K*（N軸/）（kw）式中：N電為電動機功率為總傳動效率、效率0.930.97，取0.935，齒輪傳動效率0.96=0.935x0.96=0.8976K為功率儲備系數，取K=1.3N電=1.3x（0.0753/0.8976）=0.109（kw）由于運送帶速度需要無極調速，所以選擇使用型號為YVP801-4的變頻調速電動機作為動力，額

16、定功率為0.55kw，從而達到滿足驅動滾筒轉速的要求。3.4 主要技術參數1）輸送帶動力：輸送帶速率大約為0.15m/s。為了實現可調控，選用裝有變頻器的電動機，通過調節電機外的控制器來調節轉速，繼而調控輸送帶的傳輸速率。2）輸送帶寬：100mm3）年糕尺寸：年糕大致外形可看做一個長方體，其要求（長寬高）為150mm60mm30mm。3.5 帶輪的設計1）確定計算功率為實現無極調速，選用電磁調速電機，型號為YCT112-4A，額定功率為0.55kw，額定電壓為380v，額定轉速為1251230rpm。計算功率是通過電動機傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的查詢可得=1.1，則P1.1=0.605

17、kw2）選擇帶型 根據計算功率和小帶輪的轉速n=960r/min，由表可得應該選擇的帶的類型為Z型A帶。3）確定帶輪的基準直徑D1和D2由表可得，取D1=112mm，驗算帶速V=1.33m/s帶速在525m/s之間，故D1選取合適。取傳動比i=4，則D2=2D1=112mm，由表可得D2=450mm。4）確定中心距a和帶長L 因為沒有要求中心距和帶長，所以設定中心距為a，自由選取中心距為 0.7（D1+D2）2（D1+D2） 393.4mm1124mm初步選取=500mm，根據帶傳動之間的幾何關系，按照下面的公式計算相應的帶長 1619根據表中可得選取帶的基準長度1600。按照下面的公式計算實

18、際中心距。 +490mm。考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、因帶的松弛而產生的補充張緊的需要以及帶的彈性因素影響，所以通常中心距的改變范圍為 -0.015465mm +0.03539mm5） 驗算小帶輪上的包角 通常而言小帶輪上的包角要小于大帶輪上的包角，小帶輪上的臨界摩擦力小于大帶輪上的臨界摩擦力。所以打滑現象一般發生在小帶輪上。為了提高帶傳動的工作性能，應滿足如下關系：6） 確定帶的根數和額定功率 由D112和960/，查表可得0.56，0.05，0.89，0.98，所以根據公式：計算得出0.532kw，z=1.03選取帶的根數為1根。3.6 軸承的選擇 根據需要，輸送裝置應選擇深溝球滾動軸

19、承，內徑d=30mm，可選擇型號為6006.經查詢可得外徑D=50mm，寬度b=13mm.3.7 齒輪的設計 經過實際需要，齒輪系統共需要2個齒輪，且2個齒輪均為直齒圓柱齒輪。因為輸出功率p=0.605，齒輪1的轉速為60r/min，選取齒輪2和齒輪1的齒數比為2:1。1）確定齒輪的齒數、精度等級和材料 因為年糕切斷機器是一般器械，速度不快，所以選取8級精度。由表可得，選取45鋼（調質處理）作為齒輪1的材料，硬度為240HBS。選取45鋼（調質處理）作為齒輪2的材料，硬度為240HBS。齒數選取齒輪1的齒數為24，i=2.所以齒輪2的齒數為48。2） 按齒面接觸疲勞強度設計 試算小齒輪分度圓直

20、徑，即： 確定公式中各個數值， 選取，計算小齒輪傳遞的轉矩, =9.55P/=1.662Nmm 選取齒寬系數=0.4. 材料的彈性影響系數=189.8. 區域系數=2.5. 查詢可得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞強度極限分別為600MPa和550MPa。 計算應力循環次數： =1.966 =9.83 查取接觸疲勞壽命系數=0.95，=1.0 取失效概率為1%、安全系數S=1，可得接觸疲勞許用應力， =570MPa =550MPa 計算小齒輪分度圓直徑： =50.94mm 圓周速度v， V=1.213m/s 齒寬b， b=20.376mm 齒輪模數m， m=2.12mm 齒高h=4.776mm 計算載

21、荷系數,v=1.213m/s，8級精度，動載系數=1.12.使用系數=1. 得到實際載荷系數=1.0 相應的齒輪模數m=2.26mm3）按齒根彎曲疲勞強度設計 計算模數，即 確定上面公式中內各個數值，選取=1.3小齒輪和大齒輪的齒根疲勞極限分別是500MPa、380MPa。查取彎曲疲勞壽命系數=0.85，=0.88.選取彎曲疲勞安全系數S=1.4，計算得彎曲疲勞許用應力，即=303.57MPa，=238.86MPa載荷系數K=1.299.齒輪模數m=1.14mm 對比計算結果，算出小齒輪齒數=24，則大齒輪齒數=48，這樣設計出的齒輪傳動滿足了齒面接觸疲勞強度，也滿足了齒根彎曲疲勞強度，并可以

22、做到結構緊湊，避免浪費。第四章 軸的強度校核和計算1） 根據軸的回轉強度條件大致估量軸的最小直徑 T=T/WT(9550000P/n)/0.2dT式中：T為扭轉切應力.MPa； T為軸所受的扭矩，Nmm； WT為軸的抗扭矩截面系數，mm； n為軸的轉速，r/min； P為軸傳遞的功率，kW； d為計算截面處軸的直徑，mm； T為許用扭轉切應力，MPa由上式可得軸的直徑dA0(P/n) 圖4-1 切刀軸做出軸的載荷分析簡圖圖4-2 軸的載荷分析簡圖 2） 按彎矩合成應力校核軸的強度進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。 ca=Mca/W=（M+(*T)）/WMPa式中W為軸的抗

23、彎拋面模量，mm；為軸的許用應力，MPa計算得出ca=30.9MPa.而在此之前因為選擇45鋼作為軸的原料，調質處理，根據表格可以查出-1=60MPa。所以ca-1，故安全。第五章 機座和箱體的選擇 機座和箱體是設備的基礎部件，機座在機器中既起支撐作用，承受其他部件的重量和工作載荷，又作為整個機器的基準，保證各部件之間的相對位置關系。作為基礎部件，機座和箱體支撐包容著機器中的其他零部件，相對來說重量和尺寸都要更大一些，通常占了機器總質量中的很大比例。因此正確選擇機座和箱體等零件的材料和正確設計其結構形式及尺寸，是減小機器質量、節約金屬材料、提高工作精度、增強機器剛度及耐磨性的重要途徑。而因為機

24、座和箱體一般具有較大的尺寸和重量，材料用量大，同時又是機器中的安裝基準、工作基準和運動基準，因此機座和箱體的材料選擇必須在滿足工作能力的前提下，兼顧經濟性要求。 機座選用材料常用的有HT200、QT400-15和ZG270-500等等，這類材料減震性能良好，缺點是許用應力較低，重量較大，剛度差一些，但由于適合批量生產，所以在結構設計的時候注意壁厚均勻，不發生突然性的改變，適當加大過渡圓角，減少應力集中的現象。 箱體大致采用焊接的形式完成，因為負載較輕，可選用5mm鋼板直接焊接完成箱體的構造。設計總結經過這段時間的努力，畢業設計也接近尾聲。而通過此次畢業設計，自己也收獲了很多，也學到了很多之前不懂的知識。在此之前只是簡單的覺得是這幾年來所學知識的總結，但是經過這次畢業設計，覺得仍然有很多東西需要去學習和掌握，不僅僅是學習過的知識的回顧，更多的是對知識的鞏固和應用，同時也學習了一些新的知識。在這次畢業設計過程中，從發現錯誤，到不斷地改正，減少錯誤，完善設計。發現自己的缺陷，并努力