自動切菜機的結構設計

童慧芬，劉 偉，鄭森偉，許艷華

（閩南理工學院，工業機器人測控與模具快速制造福建省高校重點實驗室，福建 石獅362700）

自動切菜機的結構設計

童慧芬，劉 偉，鄭森偉，許艷華

（閩南理工學院，工業機器人測控與模具快速制造福建省高校重點實驗室，福建 石獅362700）

針對土豆、胡蘿卜等根莖類蔬菜切片、切絲而提出的一種自動切菜機，首先介紹了自動切菜機的總體結構與工作原理，然后對切片/切絲系統、輸送機構、壓緊機構主要零部件進行選擇與設計，不僅解放雙手，而且操作簡單，省時省力，為自動切菜機的設計提供了一種新思路。

自動切菜機；結構設計；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，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，生活節奏加快，對食用方便、營養豐富、經過加工的精細蔬菜的需求越來越大。傳統的食品加工機械模仿人工切割動作，利用刀片對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，但是在加工過程中還不能連續送料、切割；并且需要對蔬菜食品加持，影響了加工的效率和質量[1]。為了解決現有技術中存在的缺點，針對土豆、胡蘿卜等根莖類蔬菜切片、切絲而提出的一種自動切菜機。

1 總體結構與工作原理

1.1 總體結構

自動切菜機主要由切片/切絲系統、輸送機構、壓緊機構三大系統組成，其原理圖如圖1所示。

圖1 自動切菜機的結構示意圖

主箱體切菜機內固定分隔板，分隔板的一側設有傳輸帶，傳輸帶通過兩個轉軸與主箱體的內壁和分隔板轉動連接，其中一個轉軸的一端貫穿分隔板并固定連接有蝸輪，傳輸帶另一端設有切刀，切刀和主箱體的內底部通過轉桿轉動連接，轉桿下端固定套接有大圓錐齒輪；主箱體內頂部設有入料口，轉桿靠近切刀的一端轉動設有輸料板，輸料板和主箱體的內側壁固定連接，主箱體的內壁設有與輸料板位置對應的出料口，輸料板貫穿出料口的內壁并向外延伸，雙軸電機的右側輸出端固定連接蝸桿，左側輸出端固定連接小圓錐齒輪；主箱體的內頂部設有與傳輸帶對應的通口，通口內滑動連接擠壓板，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，伺服電機的輸出端固定連接圓錐齒輪，主箱體的頂部轉動連接螺紋桿，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

雙軸電動機的其中一個輸出端通過蝸輪蝸桿之間的嚙合作用，經滾筒帶動傳輸帶轉動，同時另一個輸出端通過圓錐齒輪之間的嚙合作用，帶動轉桿轉動，從而使切刀轉動，然后打開伺服電機，使伺服電機通過圓錐齒輪之間的嚙合作用帶動螺紋桿轉動，從而使支撐板通過連接桿帶動擠壓板上下移動，然后將蔬菜從入料口的入料漏斗倒入，此時蔬菜通過傳輸帶經過擠壓板的擠壓后，再經過切刀進行切割，然后通過輸料板從出料口輸出。該設計通過擠壓和切割機構的共同作用下，可以充分的對蔬菜進行切割，彌補了傳統切菜機存在的缺陷。

2 主要零部件選擇與設計

2.1 切片/切絲系統

切菜機采用半月刀盤和半月調節盤結構，不需更換刀片，只需使用不同料斗，和板動倒順開關即可進行切絲或切片工作。

2.2 輸送機構

切菜機采用的輸送機構是：由電動機帶動，通過蝸輪蝸桿減速后經滾筒帶動傳輸帶轉動，從而帶動蔬菜的輸送。由于帶傳動具有彈性和撓性，可以減小振動和緩解沖擊，使傳動平穩、噪音小；另外帶傳動還具有過載保護功能，當過載時，傳輸帶與滾筒間將產生相對滑動，避免燒壞電機，起保護作用；結構簡單、安裝和維護方便[2]。綜上所述，采用傳輸帶傳動。2.3壓緊機構

切菜機切菜需要壓緊機構將菜邊抓實邊輸送，這樣切菜機的刀片才能切斷蔬菜。如果將菜抓得太緊，蔬菜易變形、潰爛，影響菜品質量；如果抓得不緊，刀片經過時，蔬菜容易脫落，造成連刀。由于蔬菜纖維含量、鮮嫩水分不同，壓緊度也應不同，設置調整裝置勢在必行[3]。

壓緊機構采用伺服電機，通過圓錐齒輪之間的嚙合作用帶動螺紋桿轉動，從而使支撐板通過連接桿帶動擠壓板上下移動，為了使壓緊力合適，可以調節螺紋桿的轉動，同時彈簧和伸縮桿的反作用力，能壓緊蔬菜且不易松動。

當在切蔬菜時，不僅切刀對蔬菜有切割的作用，而且壓緊機構模擬人工切菜的動作，對蔬菜有一定的擠壓力，損傷小，保證蔬菜的加工質量和水分。

3 結束語

采用該自動切菜機，不僅解放雙手，充分對根莖類蔬菜進行切割，而且操作簡單，對整個蔬菜的加工一次成型，比傳統的二次加工成型機的效率大大地提高，省時省力，避免了菜刀對人手指傷害的風險，為自動切菜機的設計提供了一種新的思路，具有一定的推廣價值。

[1]黃英颯.果蔬三維切丁機設計及成形機理研究[D].江蘇：江蘇大學，2011.

[2]秦大同，謝里陽.現代機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2010.

[3]楊志成，張景勝，黃春娥，等.可梳理式多功能自動切菜機的研究與設計[J].食品與機械，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目（JA14347），泉州市科技計劃項目（2015Z130），福建省2015年高等學校創新創業教育改革項目（試點專業：機械設計制造及其自動化）資助

童慧芬（1983-），女，湖北天門人，碩士，講師，主要從事機械設計制造技術方面的研究。