基于UG的果蔬切割机切割机构的优化设计和实现机械制造专业.docx

《基于UG的果蔬切割机切割机构的优化设计和实现机械制造专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于UG的果蔬切割机切割机构的优化设计和实现机械制造专业.docx（30页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、基于UG的果蔬切割机切割机构的优化设计摘要随着科技的不断发展，各行各业都在向自动化机械化迈进，果蔬切割也不例外。国内外不乏对果蔬切割的研究和对果蔬切割机的设计，本文尝试在这些研究和设计的基础上利用CAD.UG这种制图、建模软件来对果蔬切割机的切割机构进行优化设计。本次设计采用条刀作为切割机构中执行切割的部分，考虑到国内外果蔬切割机切丁技术都存在切丁断面弧度大的问题，本次设计将着重从理论方面着手对丁断面及长度进行分析，以此调整刀片弧度、长度等数据，尽量减小丁断面弧度。为了让整个机构具有结构紧凑、装配简便等特点，本次设计以阶梯轴为核心，利用螺栓与刀架连接，从而带动刀架转动。并采用圆锥滚子轴承与套筒

2、和轴的过盈配合来固定轴和套筒，这样既简化了设计，降低了装配难度，切割过程中由轴转动带来的噪音又很低。而刀架外层与果蔬接触的表面无通孔，完全隔离了果蔬产品和传动部分，杜绝了来自机械内部诸如润滑油之类的污染。关键词果蔬切割切割机构切丁断面OptimumDesignofCuttingMechanismforFruitandVegetableCuttingMachineBasedonUGAbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,allwalksoflifeareintheautomationofmechanizationfor

3、ward,fruitandvegetablecuttingisnoexception.Therearemanyresearchesonfruitandvegetablecuttingathomeandabroadandthedesignoffruitandvegetablecuttingmachine.ThispaperattemptstooptimizethecuttingmechanismoffruitandvegetablecuttingmachinebyCADandUG.Thedesignoftheuseofcuttingknifeasacuttingpartoftheimplemen

4、tationofthecuttingpart,takingintoaccountthedomesticandforeignfruitandvegetablecuttingmachinedicingtechnologythereisasmallsectionoftheproblemoflargedents,thedesignwillfocusonthetheoreticalaspectsofthesmallsectionandlengthAnalysis,inordertoadjustthebladecurvature,lengthandotherdata,trytoreducetheverti

5、calsectionofthearc.Inordertomakethewholebodyhasacompactstructure,easyassemblyandothercharacteristics,thedesignoftheladderaxisasthecore,theuseofboltsandtoolholderconnection,whichledtotheturretrotation.Andtheuseoftaperedrollerbearingsandsleeveandshaftinterferencetofixtheshaftandsleeve,whichnotonlysimp

6、lifiesthedesign,reducingthedifficultyofassembly,cuttingprocessbytheshafttobringthenoiseisverylow.Andtheouteredgeoftheknifeandfruitandvegetablecontactwiththesurfacewithoutholes,completelyisolatedfruitandvegetableproductsandtransmissionparts,putanendfromthemechanical,suchaslubricantssuchaspollution.Ke

7、ywordsCuttingforfruitsandvegetablesCuttingmechanismDicingsection第一章绪论1.1 果蔬切割机研究背景及意义11.2 果蔬切割技术国内外现状及比较11.3 果蔬切割机切割机构的研究内容和方法41.3.1 研究内容41.3.2 研究方法5第二章条刀机构的设计62.1 条刀和刀架的形状设计62.1.1 条刀和刀架的装配方案设计62.1.2 条刀的形状设计72.1.3 刀架结构的设计72.2 条刀设计对切丁的影响82.2.1 条刀角度对切丁影响的浅析和角度的选择82.2.2 丁断面形成的原理和方程的推导82.2.3 丁长度和条刀数的关系1

8、2第三章各零部件的设计133.1 设计工具的选用及介绍133.2 条刀总成部分零件设计133.2.1 条刀的零件图133.2.2 刀架的零件图143.2.3 挡圈的零件图及三维图143.3 传动零件设计153.3.1 条刀轴零件图及三维图153.3.2 大套筒零件图及三维图163.3.3 小套筒零件图及三维图173.3.4 端盖零件图及三维图183.3.5 带轮零件图及三维图183.4 总装配图19第四章条刀轴的校核19结论23致谢24参考文献25引言果蔬产品是我国仅次于粮食产业的第二大农业产业，随着农业现代化步伐的加快，果蔬加工产业也随之升级，机械化自动化是必然趋势。然而国内对于果蔬切割方面

9、的研究起步相比国外较晚，虽然国内也有生产果蔬切割机的厂家但是大多仅限于仿制，对于果蔬切割机机理少有深入的研究，导致大部分国内果蔬切割机结构冗余、切出的丁断面弧度大，甚至部分还存在对果蔬产品的污染。针对这个现象，本课题在理论基础上用UG、CAD这种建模制图软件对果蔬切割机的切割机构进行优化设计，主要从设备结构和条刀设计上着手，设计出一种结构紧凑、装配简易、对果蔬产品无污染的切割机构。第一章绪论1.1 果蔬切割机研究背景及意义我国作为一个农业大国，果蔬加工业是农业的支柱产业之一。而传统的果蔬加工业属于劳动密集型产业，在80、90年代，尽管机械化自动化不足，但在拥有大量劳动人口的情况下，问题并不突出

10、。然而在21世纪，我国的人口红利正在逐渐削弱，人口老龄化的问题日益严重，廉价劳动力的缺失令果蔬加工业这样的劳动密集型产业面临巨大挑战。而反观欧美发达国家，果蔬加工早已步入机械化自动化的殿堂，我国果蔬加工业的机械化自动化刻不容缓。在国务院于2012年1月颁发的全国现代农业发展规划中就明确提到要“加强先进适用、安全可靠、节能减排、生产急需的农业机械研发推广，优化农机装备结构”。所以，进行果蔬切割机切割机构的研究既符合时代的需要，也有政策的支持，是有重大意义的一个研究课题。1.2 果蔬切割技术国内外现状及比较国内外对于果蔬切割技术的研究，大致有以下几种：（1）二维切割技术二维切割技术脱胎于传统的手工

11、切割方式，即使用机械刀片对果蔬按需求进横向切刀片状物料纵向切刀图1-1二维切割技术示意行横向和纵向切割，如图IT所示。根据果蔬产品的需求，可将果蔬横向切割成丝状，若需要切丁，再将丝状无聊送入纵向切刀之下，切成丁状。这种加工技术十分简单，应用难度很小，相比较传统的手工加工方式，在效率上也有所提高。但是，这种切割方式受限于送料方式和物料夹持问题，切割效率难以满足大规模生产的需求。并且，由于物料在夹持、换向过程中难免需要多次取放，可能造成果蔬产品的污染问题，所以这种加工技术已经落后于时代。（2）栅栏切丁技术栅栏切丁技术是专为果蔬切丁衍生出来的一项果蔬切割技术。其原理是采用栅栏状的切刀盘，用压盘将需要

12、切丁的果蔬物料压入切刀盘，在栅栏状切刀盘的作用下切成规格相同的丁，如图1-2所示。F图1-2栅栏切丁技术示意但这种切割方式有两个较大的缺陷，一是这种切割方式只能应用于切丁，加工产品很单一，并且果蔬还需要事先加工成片状；二是如果采用栅栏切丁技术，切丁规格完全靠切刀盘上横纵切刀的间隔距离决定，同一个切刀盘只能切出一种规格的丁，要加工不同规格的丁就得准备多个切刀盘用于更换，这就大大增加了加工成本，影响了加工的效率。（3）三维切割技术三维切割技术的出现时间相比较前两种较晚，大概于20世纪90年代出现并运用于当时国外的一些果蔬加工设备上。这些设备多采用离心切片、圆盘刀切丝、条刀切丁的加工模式，原理如图1

13、-3所示。推进图1-3三维切割技术原理果蔬物料进入推进器之后，由于离心力的作用紧贴内壁，从而被切片刀切成片状物料，片状物料经过圆盘刀总成被圆盘刀切为丝状，丝状物料同样也为离心力作用，进入条刀总成刀口，从而被切割成丁状。根据不同的规格需求，可通过调整切片刀的位置来改变切片的厚度，通过更换不同型号的圆盘刀来改变切丝的粗细，通过更换不同型号的条刀来改变切丁的大小。并且，可通过拆卸圆盘刀总成和条刀总成或者单独拆卸条刀总成来实现单独切片或者单独切丝的功能。这意味着，运用这种切割技术的果蔬切割机相比较运用前两种技术的，额外具有多功能、送料简便等优势，更易实现自动送料、连续切割等特点。在自动化这一点上完全领

14、先于前两种技术。早在20世纪90年代，西方发达国家出于市场的需求已经开始淘汰二维切割技术，转而研发出采用三维切割技术的果蔬切割设备。经过20多年的研究和应用，国外对于这种技术的使用已经非常成熟，涌现出诸如美国UrSCheI切丁机、比利时FAMFIeXifam、德国HOLAC、日本EMURA等各具特点的成熟的果蔬切割设备。然而国内相比较国外，在技术研究方面起步较晚。尽管有不少厂家对国外先进设备进行仿制，但由于缺乏对机理的深入研究，大多存在精度较低、切丁断面弧度大等各种问题。不过，在国内科研人员和工业人士的不懈努力之下，对切丁断面和三维果蔬切丁机的结构进行了深入的分析，从设计上简化了切割设备的结构

15、，对于减小丁断面弧度也有了一套行之有效的理论。1.3 果蔬切割机切割机构的研究内容和方法1.3.1 研究内容本课题的主要研究内容是优化设计一种果蔬切割机的切割机构，使其在结构上相对得到一定简化，并且具有高效率、对果蔬物料无污染的特点。就目前国内的果蔬切割机成品来看，大多效率一般、加工精度一般，只能满足小规模生产。当然，也有高精度、高效率的果蔬切割机产品，但是价格昂贵，小型企业无法承担这样的成本。所以，本课题也将小型化、低成本作为设计的目标之一。针对上述要求，在开始设计前，我准备了两种方案：方案一：采用二维切割技术，运用带有传送装置并且可自主旋转的托盘来托递果蔬物料,再用单向切刀对果蔬物料进行加

16、工。然而这种方案存在明显的缺点,首先，托盘的设计难度不低，即使能设计出带有传送带或者其他传送装置的可旋转托盘机构，也会因该部分机构复杂而增加成本，也有可能导致体积增大，达不到小型化增加成本的目的；方案二：采用三维切割技术，舍弃推进器、切片刀、圆盘刀总成等机构，仅保留条刀总成。这个方案将切割机构大大简化，充分减小了切割机构的体积。并且，相比较二维切割技术，用条刀总成来切丁，效率明显有极大提高。不仅如此,条刀总成可以设计的较为紧凑，借助果蔬切割机的外壳可以轻松将加工空间密闭，有效减少了来自外界的污染。经过一段时间的市场调研和方案论证，本课题决定采用方案二。尽管方案二存在只具备切丁功能的缺点，不过从市场需求来看，对果蔬切丁的需求大于