童慧芬，劉 偉，鄭森偉，許艷華

（閩南理工學(xué)院，工業(yè)機(jī)器人測(cè)控與模具快速制造福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 石獅362700）

自動(dòng)切菜機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

童慧芬，劉 偉，鄭森偉，許艷華

（閩南理工學(xué)院，工業(yè)機(jī)器人測(cè)控與模具快速制造福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 石獅362700）

針對(duì)土豆、胡蘿卜等根莖類蔬菜切片、切絲而提出的一種自動(dòng)切菜機(jī)，首先介紹了自動(dòng)切菜機(jī)的總體結(jié)構(gòu)與工作原理，然后對(duì)切片/切絲系統(tǒng)、輸送機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)主要零部件進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)，不僅解放雙手，而且操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，為自動(dòng)切菜機(jī)的設(shè)計(jì)提供了一種新思路。

自動(dòng)切菜機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；根莖類蔬菜

根莖類蔬菜介于糧食和蔬菜之間，含有大量的礦物質(zhì)，是人類生活中必不可少的食品之一。隨著人們生活水平的不斷提高，生活節(jié)奏加快，對(duì)食用方便、營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)過(guò)加工的精細(xì)蔬菜的需求越來(lái)越大。傳統(tǒng)的食品加工機(jī)械模仿人工切割動(dòng)作，利用刀片對(duì)蔬菜分別橫向和縱向的切割。雖然這種加工方式比人工切割方式有較大的提高，但是在加工過(guò)程中還不能連續(xù)送料、切割；并且需要對(duì)蔬菜食品加持，影響了加工的效率和質(zhì)量[1]。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，針對(duì)土豆、胡蘿卜等根莖類蔬菜切片、切絲而提出的一種自動(dòng)切菜機(jī)。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

自動(dòng)切菜機(jī)主要由切片/切絲系統(tǒng)、輸送機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)三大系統(tǒng)組成，其原理圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)切菜機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

主箱體切菜機(jī)內(nèi)固定分隔板，分隔板的一側(cè)設(shè)有傳輸帶，傳輸帶通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)軸與主箱體的內(nèi)壁和分隔板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其中一個(gè)轉(zhuǎn)軸的一端貫穿分隔板并固定連接有蝸輪，傳輸帶另一端設(shè)有切刀，切刀和主箱體的內(nèi)底部通過(guò)轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)桿下端固定套接有大圓錐齒輪；主箱體內(nèi)頂部設(shè)有入料口，轉(zhuǎn)桿靠近切刀的一端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有輸料板，輸料板和主箱體的內(nèi)側(cè)壁固定連接，主箱體的內(nèi)壁設(shè)有與輸料板位置對(duì)應(yīng)的出料口，輸料板貫穿出料口的內(nèi)壁并向外延伸，雙軸電機(jī)的右側(cè)輸出端固定連接蝸桿，左側(cè)輸出端固定連接小圓錐齒輪；主箱體的內(nèi)頂部設(shè)有與傳輸帶對(duì)應(yīng)的通口，通口內(nèi)滑動(dòng)連接擠壓板，擠壓板固定連接連接桿，連接桿上固定連接支撐板，主箱體的頂部固定連接伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出端固定連接圓錐齒輪，主箱體的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接螺紋桿，螺紋桿上固定套接有與圓錐齒輪相嚙合的圓錐齒輪，支撐板遠(yuǎn)離連接桿的一端螺紋套接在螺紋桿上。

1.2 工作原理

雙軸電動(dòng)機(jī)的其中一個(gè)輸出端通過(guò)蝸輪蝸桿之間的嚙合作用，經(jīng)滾筒帶動(dòng)傳輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)另一個(gè)輸出端通過(guò)圓錐齒輪之間的嚙合作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使切刀轉(zhuǎn)動(dòng)，然后打開(kāi)伺服電機(jī)，使伺服電機(jī)通過(guò)圓錐齒輪之間的嚙合作用帶動(dòng)螺紋桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使支撐板通過(guò)連接桿帶動(dòng)擠壓板上下移動(dòng)，然后將蔬菜從入料口的入料漏斗倒入，此時(shí)蔬菜通過(guò)傳輸帶經(jīng)過(guò)擠壓板的擠壓后，再經(jīng)過(guò)切刀進(jìn)行切割，然后通過(guò)輸料板從出料口輸出。該設(shè)計(jì)通過(guò)擠壓和切割機(jī)構(gòu)的共同作用下，可以充分的對(duì)蔬菜進(jìn)行切割，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)切菜機(jī)存在的缺陷。

2 主要零部件選擇與設(shè)計(jì)

2.1 切片/切絲系統(tǒng)

切菜機(jī)采用半月刀盤和半月調(diào)節(jié)盤結(jié)構(gòu)，不需更換刀片，只需使用不同料斗，和板動(dòng)倒順開(kāi)關(guān)即可進(jìn)行切絲或切片工作。

2.2 輸送機(jī)構(gòu)

切菜機(jī)采用的輸送機(jī)構(gòu)是：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，通過(guò)蝸輪蝸桿減速后經(jīng)滾筒帶動(dòng)傳輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)蔬菜的輸送。由于帶傳動(dòng)具有彈性和撓性，可以減小振動(dòng)和緩解沖擊，使傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音??；另外帶傳動(dòng)還具有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)過(guò)載時(shí)，傳輸帶與滾筒間將產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，避免燒壞電機(jī)，起保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和維護(hù)方便[2]。綜上所述，采用傳輸帶傳動(dòng)。2.3壓緊機(jī)構(gòu)

切菜機(jī)切菜需要壓緊機(jī)構(gòu)將菜邊抓實(shí)邊輸送，這樣切菜機(jī)的刀片才能切斷蔬菜。如果將菜抓得太緊，蔬菜易變形、潰爛，影響菜品質(zhì)量；如果抓得不緊，刀片經(jīng)過(guò)時(shí)，蔬菜容易脫落，造成連刀。由于蔬菜纖維含量、鮮嫩水分不同，壓緊度也應(yīng)不同，設(shè)置調(diào)整裝置勢(shì)在必行[3]。

壓緊機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)，通過(guò)圓錐齒輪之間的嚙合作用帶動(dòng)螺紋桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使支撐板通過(guò)連接桿帶動(dòng)擠壓板上下移動(dòng)，為了使壓緊力合適，可以調(diào)節(jié)螺紋桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)彈簧和伸縮桿的反作用力，能壓緊蔬菜且不易松動(dòng)。

當(dāng)在切蔬菜時(shí)，不僅切刀對(duì)蔬菜有切割的作用，而且壓緊機(jī)構(gòu)模擬人工切菜的動(dòng)作，對(duì)蔬菜有一定的擠壓力，損傷小，保證蔬菜的加工質(zhì)量和水分。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用該自動(dòng)切菜機(jī)，不僅解放雙手，充分對(duì)根莖類蔬菜進(jìn)行切割，而且操作簡(jiǎn)單，對(duì)整個(gè)蔬菜的加工一次成型，比傳統(tǒng)的二次加工成型機(jī)的效率大大地提高，省時(shí)省力，避免了菜刀對(duì)人手指?jìng)Φ娘L(fēng)險(xiǎn)，為自動(dòng)切菜機(jī)的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路，具有一定的推廣價(jià)值。

[1]黃英颯.果蔬三維切丁機(jī)設(shè)計(jì)及成形機(jī)理研究[D].江蘇：江蘇大學(xué)，2011.

[2]秦大同，謝里陽(yáng).現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[3]楊志成，張景勝，黃春娥，等.可梳理式多功能自動(dòng)切菜機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[J].食品與機(jī)械，20145，30（3）：103-105.

Structure Design of Automatic Cutting Machine

TONG Hui-fen，LIU Wei，ZHENG Sen-wei，XU Yan-hua
（Minnan University of Science and Technology，Industrial Robot Measurement and Control and Mold Rapid Manufacturing of Key Laboratories in Fujian Province，Shishi Fujian 362700，China）

In this paper a kind of automatic machine was put forward for slicing and shredding root vegetables，such as potatoes，carrots and so on.Firstly it introduced the overall structure and working principle of automatic cutting machine，then the main parts of the slicing and shredding system，conveying mechanism and compaction mechanism were selected and designed，which can free hands，make operation simple and save time.It provided a new idea for the design of automatic cutting machine.

automatic cutting machine；design of structure；root vegetables；

TB482.2

A

1672-545X（2017）08-0231-02

2017-05-10

福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目（JA14347），泉州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015Z130），福建省2015年高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革項(xiàng)目（試點(diǎn)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化）資助

童慧芬（1983-），女，湖北天門人，碩士，講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)方面的研究。