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罗汉笋切片机的设计与研究

罗汉笋切片机的设计与研究

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作者：黄金月四川大学

学位级别：硕士

罗汉笋是一种含有丰富蛋白质、多种维生素以及多种营养物质且兼备食用与药用价值的蔬菜。我国竹类资源丰富,健康饮食的观念深入人心,竹笋产业的需求越来越大。但也不少人因竹笋片的加工过程繁琐而放弃食用,且目前竹笋片加工行业中竹笋... 详细信息

罗汉笋是一种含有丰富蛋白质、多种维生素以及多种营养物质且兼备食用与药用价值的蔬菜。我国竹类资源丰富,健康饮食的观念深入人心,竹笋产业的需求越来越大。但也不少人因竹笋片的加工过程繁琐而放弃食用,且目前竹笋片加工行业中竹笋难剥壳以及难装夹、易滚动的特点导致机械化和自动化水平低,大多依赖于手工切片。本文针对目前的竹笋片加工技术机械化、自动化水平低这一现状,助力竹笋产业发展,实现自动化转型,分析目前现有食品加工的切片机技术,结合罗汉笋的物理特性,设计了一种罗汉笋切片机,并对其切片机构进行了虚拟样机的构建、运动性能测试和尺寸结构及关键部件的优化。本文主要的研究如下:1.罗汉笋物理参数分析与切片机切片方案及各部分结构设计分析。本部分首先对新鲜罗汉笋的物理参数如直径、长度、单根重量等进行了测定与分析,确定了罗汉笋在本设计中使用的物理模型参数;其次根据研究现状和经验,初步设计了4种切片方案,利用模糊综合评价法对4种方案优选出偏置曲柄滑块机构作为最终方案;最后进行整体设计分析,构建了罗汉笋切片机整机的三维模型布局图,同时对切片机的关键结构和辅助机构进行了设计分析。2.罗汉笋切片机切片机构设计分析。本部分首先对本设计所采用的切片机构,即偏置曲柄滑块机构做了简单的分析,说明了其所具有的急回特性可以满足切片要求的原理。其次,针对机构曲柄存在的条件和运动原理图,对切片机构的各杆件尺寸进行了设计计算,同时在确定初始尺寸之后,利用MATLAB中的智能优化工具箱的优化算法对该切片机构进行优化,得到了能够满足切片条件的较优尺寸。最后,采用MATLAB软件对切片机构进行运动学和动力学理论计算分析。3.罗汉笋切片机切刀刀片的设计与分析。本部分首先从切片过程理论开始分析,分别对比了正切和滑切这两种切片方式,确定了本设计选用滑切的切片方式;其次对切刀刀片形状进行分析,介绍了直线形、折线形、梯形、圆形这四种刀片的切片方式、切片性能、制造使用等方面,确定了本设计选用内圆形刀片;再者,对切刀刀片在切片过程中受力情况进行分析,确保刀片能够满足设计要求;最后,综合上述分析的结果,确定了切刀刀片的结构参数。4.罗汉笋切片机建模及关键构件的仿真分析。本部分首先对虚拟样机技术、有限元分析方法以及两款相关软件进行了简单的介绍;其次基于ADMAS软件对已经在外部软件建好模型的切片机构进行运动学和动力学分析,得到不同转速下切刀刀片质心的位移、速度和加速度的变化曲线图,以及不同转速下切片结构各构件连接的关键关节点和轴承支座所受到的水平方向、垂直方向分力变化曲线图;最后基于ANSYS软件对上述仿真分析中已知的受力关键部件连杆进行有限元分析,组合了几种不同宽度和厚度搭配的连杆,探究厚度与宽度对连杆的应力应变的影响关系,得知两者与连杆应力应变都成反比关系,其中厚度值对连杆应力应变影响更大。

关键词：罗汉笋切片机结构设计虚拟样机

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