粉條面團混合機設(shè)計-帶開題報告【6張CAD圖紙及說明書全套】【YC系列】

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Mainly by the mixer, mixing vessel, transmission device, frame, container turnover mechanism etc. This design mainly aims at the vermicelli dough mixer design. First of all, through the vermicelli dough mixing machine structure and principle analysis, this analysis is proposed based on the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated to select; then, of the main parts were designed and checked. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn pasta dough mixing machine assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key words: noodles, dough mixing machine, mixer, worm 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1粉條及制作流程簡介 1 1.2粉條面團混合機概述 1 1.2.1粉條面團調(diào)制基本過程 1 1.2.2粉條面團混合機分類 2 1.2.3粉條面團混合機主要構(gòu)成 2 1.3粉條面團混合機發(fā)展現(xiàn)狀 3 第2章 總體方案設(shè)計 5 2.1設(shè)計要求 5 2.2方案設(shè)計 5 第3章 主要零部件設(shè)計 6 3.1 選擇電動機 6 3.1.1電動機類型的選擇 6 3.1.2 電動機功率的選擇 6 3.1.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 7 3.2傳動參數(shù)計算 7 3.2.1傳動比的計算 7 3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速 7 3.2.3各軸的輸入功率 7 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 8 3.3傳動裝置設(shè)計 8 3.3.1渦輪蝸桿設(shè)計 8 3.3.2軸的設(shè)計與校核 12 3.3.3軸承的校核 18 3.3.4鍵的校核 20 3.3.5聯(lián)軸器的選用 20 3.3.6潤滑與密封 21 3.4減速器箱體設(shè)計 21 3.4.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 3.4.2油面位置及箱座高度的確定 22 3.4.3箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 22 3.4.5箱體尺寸設(shè)計 22 3.5混合裝置設(shè)計 23 3.5.1攪拌器螺旋葉片的設(shè)計 23 3.5.2攪拌器軸的設(shè)計 25 3.5.3軸承及鍵的校核 28 3.6攪拌容器設(shè)計 28 3.7出料斗設(shè)計 29 3.8機架設(shè)計 29 結(jié) 論 30 參考文獻 31 致 謝 32 33 第1章 緒論 1.1粉條及制作流程簡介 粉條，是以紅薯、馬鈴薯等為原料，主要采用紅薯為原料制作，然后紅薯等經(jīng)磨漿沉淀等加工后制成的絲條狀干燥的漢族傳統(tǒng)食品。中國各地均有各自獨特的生產(chǎn)工藝，原體呈灰白色，黃色或黃褐色，按形狀可分為圓粉條、細粉條和寬粉條等?？诟兴瑯O富彈性。配合豬肉，雞肉等可以做成可口的美食。粉條的生產(chǎn)制作流程如下： （1）手工工藝流程 選料提粉→配料打芡→加筋力源(明礬替代品)和面→沸水漏條→冷浴晾條→打捆包裝。 （2）機械化加工方法 涂布工藝流程：精制淀粉原料－－調(diào)漿－－涂布－－糊化脫布－－預干－－時效－－切絲成型－－干燥－－包裝－－成品粉條，從鮮粉到成品加工時間只需2小時，實現(xiàn)時效可控化，大幅恢復鮮紅薯核心功能。 漏瓢式工藝流程：淀粉原料→制芡糊→合粉揣揉→抽氣泡→漏絲成型→煮粉糊化→冷卻撈粉→切斷上掛→冷凝→冷凍→解凍干燥→（壓塊）包裝→成品粉絲。 擠出式加工工藝流程：配料與打芡--合漿--下料--加熱成熟并擠出--冷卻--干燥--定長切割--包裝。 1.2粉條面團混合機概述 粉條面團混合機在食品加工中用來調(diào)制粘度極高的漿體或塑性固體，主要是揉制各種不同性質(zhì)的面團，包括酥性面團、韌性面團、水面團等。 1.2.1粉條面團調(diào)制基本過程 粉條面團混合機調(diào)制面團的基本過程由攪拌槳的運動來決定。水、面粉及其他輔料倒入攪拌容器內(nèi)，開動電動機使攪拌槳轉(zhuǎn)動，面粉顆粒在槳的攪動下均勻地與水結(jié)合，首先形成膠體狀態(tài)的不規(guī)則小團粒，進而小團粒相互粘合，逐漸形成一些零散的大團塊。隨著槳葉的不斷推動，團塊擴展揉捏成整體面團。由于攪拌槳對面團連續(xù)進行的剪切、折疊、壓延、拉伸及揉合等一系列作用，結(jié)果調(diào)制出表面光滑，具有一定彈性、韌性及延伸性的理想面團。若再繼續(xù)攪拌，面團便會塑性增強，彈性降低，成為粘稠物料。 1.2.2粉條面團混合機分類 粉條面團混合機有臥式與立式兩種結(jié)構(gòu)，也可分為單軸、多軸或間歇式、連續(xù)式。 （1）臥式粉條面團混合機 臥式粉條面團混合機的攪拌容器軸線與攪拌器回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置；其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，卸料、清洗、維修方便，可與其他設(shè)備完成連續(xù)生產(chǎn)，但占地面積較大。這類機器生產(chǎn)能力（一次調(diào)粉容量）范圍大，通常在25～400kg/次左右。它是國內(nèi)大量生產(chǎn)合各食品廠應用最廣泛的一種和面設(shè)備。 （2）立式粉條面團混合機 立式粉條面團混合機的攪拌容器軸線沿垂直方向布置，攪拌器垂直或傾斜安裝。結(jié)構(gòu)型式與立式打蛋機相似，只是傳動裝置較簡單。有些設(shè)備攪拌容器作回轉(zhuǎn)運動，并設(shè)置了翻轉(zhuǎn)或移動卸料裝置。立式粉條面團混合機結(jié)構(gòu)簡單，制造成本不高。但占空間較大，卸料、清洗不如臥式粉條面團混合機方便。直立軸封如長期工作會使?jié)櫥瑒┬孤?，造成食品污染? 1.2.3粉條面團混合機主要構(gòu)成 粉條面團混合機主要有攪拌器、攪拌容器、傳動裝置、機架、容器翻轉(zhuǎn)機構(gòu)等。 （1）攪拌器 也稱攪拌槳，滾籠式粉條面團混合機最重要的部件。按攪拌軸數(shù)目分，有單軸式和雙軸式兩種。臥式的與立式的也有所不同。 單軸式粉條面團混合機結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作維修方便，是我國面食加工中普遍使用的機型。這種粉條面團混合機只有一個攪拌槳，每次粉條面團混合機攪拌時間長，生產(chǎn)效率低。由于它對面團拉伸作用較小，如果投料少或操作不當，則容易出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象，使操作發(fā)生困難。因此單軸式粉條面團混合機適用于揉制酥性面團，不宜調(diào)制韌性面團。 雙軸式粉條面團混合機具有臥式粉條面團混合機的優(yōu)點。它有兩組相對反向旋轉(zhuǎn)的攪拌槳，且兩個攪拌槳相互獨立，轉(zhuǎn)速也可不同，相當于兩臺單軸式粉條面團混合機共同工作。運轉(zhuǎn)時，兩槳時而相互靠近，時而又加大距離，可加速均勻攪拌。雙軸粉條面團混合機對面團的壓捏程度較徹底，拉伸作用強，適合揉制韌性面團。缺點是造價高于臥式粉條面團混合機，起面較困難，需附加相應裝置，如果手工起面則勞動強度大。 （2）攪拌容器 臥式粉條面團混合機的攪拌容器（也稱攪拌槽）的典型結(jié)構(gòu)見圖1多由不銹鋼焊接成。 （3）機架 小型粉條面團混合機轉(zhuǎn)速低，工作阻力大，產(chǎn)生的振動及噪聲都較小，因此不用固定的基礎(chǔ)。機架結(jié)構(gòu)有的采用整體鑄造，有的采用型材焊接框架結(jié)構(gòu)，還有底座鑄造而上部用型材焊接的。 （4）傳動裝置 粉條面團混合機的傳動裝置由電動機、減速器及聯(lián)軸器等組成，也有的用皮帶傳動。粉條面團混合機工作轉(zhuǎn)速低，多為25～50r/min，故要求大減速比，常用蝸輪蝸桿減速器或行星減速器。 （5）攪拌容器的翻轉(zhuǎn)機構(gòu) 分為機動和手動兩種。機動翻轉(zhuǎn)容器機構(gòu)由電動機、減速器及容器翻轉(zhuǎn)齒輪組成。這種機構(gòu)操作方便，降低人工勞動強度，但結(jié)構(gòu)復雜，整個設(shè)備成本高，適宜在大型或高效粉條面團混合機上使用。手動翻轉(zhuǎn)容器機構(gòu)適用于小型粉條面團混合機或簡易型粉條面團混合機。立式粉條面團混合機的攪拌容器有可移式和固定式兩種。 1.3粉條面團混合機發(fā)展現(xiàn)狀 中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后。 從什么角度分析中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況？以什么方式評價中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度？中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位和前景是什么？中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)發(fā)展與當前經(jīng)濟熱點問題關(guān)聯(lián)度如何……諸如此類，都是粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須面對和解決的問題——中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)發(fā)展已到了岔口；中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)急需選擇發(fā)展方向。 中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)發(fā)展闡述了世界粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國面機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了“新型粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)” 及替代品產(chǎn)概念，在此基礎(chǔ)上，從四個維度即“以人為本”、“科技創(chuàng)新”、“環(huán)境友好”和“面向未來”準確地界定了“新型粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)” 及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。根據(jù)“新型粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)” 及替代品的評價體系和量化指標體系，從全新的角度對中國粉條面團混合機產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行了推演和精準預測，在此基礎(chǔ)上，對中國的行政區(qū)劃和幾大地區(qū)的和面機產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行了全面的研究。 目前國內(nèi)面食生產(chǎn)企業(yè)在和面工序中大多采用單板式粉條面團混合機。單板式粉條面團混合機包括主軸傳動裝置、面箱翻轉(zhuǎn)裝置、面箱、真空抽管、密封墊，且單板式漿葉的葉頂為弧型，主軸以一定角度穿過單板式槳葉的中心。此結(jié)構(gòu)雖可和出整體面團，且致密性和彈性也可滿足要求，但此結(jié)構(gòu)在和面時，單板式槳葉在半周內(nèi)軸向只一個方向受力，下半周則受相反方向的力。而面團和成時，阻力大，運轉(zhuǎn)時振動劇烈，壽命短。 現(xiàn)在市場上比較高檔的是真空粉條面團混合機，可根據(jù)工藝要求設(shè)定和面時間、真空度。缸體具有密封性能好，面粉無跑冒現(xiàn)象。真空粉條面團混合機是在真空狀態(tài)下模擬手工和面的原理，使面筋網(wǎng)絡(luò)快速形成，和面配水量在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上可適量增加約20%?？焖侔韬?，使小麥蛋白質(zhì)在最短的時間內(nèi)吸收水份，比常規(guī)狀態(tài)下和制的面團熟化程度提高2倍以上，且不損傷已形成的蛋白質(zhì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 使得蛋白組織結(jié)構(gòu)均衡，使面的筋性、咬勁、拉力都遠遠優(yōu)于其他形式粉條面團混合機的和面效果。 加工出來的面品，面團均勻、彈性好、面制品滑爽、可口、有咬勁、面筋力高、透明度高。 V字形板式槳葉在面箱中繞主軸的軸線作回轉(zhuǎn)運動，由于槳葉向兩邊推動面團，所以可以解決受力不均現(xiàn)象，使機器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 這樣可保證固定于主軸上的槳葉在轉(zhuǎn)動時運轉(zhuǎn)軌跡為一圓柱體。同時又抵消了推動面團而產(chǎn)生的軸向力。能夠使機器在運轉(zhuǎn)時更加穩(wěn)定，提高整機使用壽命。真空系統(tǒng)采用水環(huán)式真空泵，安全衛(wèi)生，還有真空表、真空電磁閥及管路。 操作面板由中英文對照按鈕和PLC電腦顯示屏組成，操作方便。 和面操作時，面團質(zhì)量的好壞與溫度有著很大的關(guān)系，而不同性質(zhì)的面團又對溫度有不同的要求。高功效粉條面團混合機常用帶夾套的換熱式攪拌容器。為降低成本，使用普通單層容器，可降低物料調(diào)和前的溫度來達到加工工藝的要求。為防止工作時物料或潤滑油從軸承處泄漏污染食品，容器與攪拌軸之間的密封要好。轉(zhuǎn)速低、工作載荷變化大，軸封處間間隙變化頻繁，因此密封裝置應選用J型無滑架橡膠密封圈等大變形彈性元件。新型臥式粉條面團混合機采用空氣端面密封裝置，密封效果很好。 第2章 總體方案設(shè)計 2.1設(shè)計要求 設(shè)計粉條面團混合機，選定混合轉(zhuǎn)速為20～50r/min。 2.2方案設(shè)計 本次設(shè)計的粉條面團混合機采用單軸立式結(jié)構(gòu)，各部分結(jié)構(gòu)如下： （1）攪拌器 攪拌器采用立式單軸結(jié)構(gòu)。單軸式粉條面團混合機結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作維修方便，是我國面食加工中普遍使用的機型。 （2）攪拌容器 攪拌容器采用立式圓筒狀結(jié)構(gòu)，由不銹鋼焊接成。 （3）機架 由于功率及振動不大，本次機架采用型材焊接框架結(jié)構(gòu)。 （4）傳動裝置 攪拌器工作轉(zhuǎn)速低，多為20～50r/min，減速比較大，故采用蝸輪蝸桿減速器。 匯總上述過程，本次設(shè)計的粉條面團混合機結(jié)構(gòu)方案如下圖示： 圖2-1 粉條面團混合機方案簡圖 第3章 主要零部件設(shè)計 3.1 選擇電動機 3.1.1電動機類型的選擇 按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動機。 3.1.2 電動機功率的選擇 標準電動機的容量由額定功率表示。所選電動機的額定功率應該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費。 （1）攪拌器的功率為： 取攪拌器扭矩為T=300N.m，轉(zhuǎn)速n=45r/min （2）電動機的輸出功率為 ——電動機至攪拌器軸的傳動裝置總效率。 聯(lián)軸器傳動效率，蝸桿傳動效率，滾子軸承傳動效率 則從電動機到工作機傳送鏈的總效率為： （3）電動機所需功率為： 查《機械設(shè)計實踐與創(chuàng)新》表19-1選取電動機額定功率為2.2kw。 3.1.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 攪拌器轉(zhuǎn)速： 渦輪蝸桿傳動比為： 所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min。 綜合考慮傳動裝置機構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min的電機。 型號為Y112M-6，滿載轉(zhuǎn)速，功率2.2。 3.2傳動參數(shù)計算 3.2.1傳動比的計算 傳動比為： 3.2.2各軸的轉(zhuǎn)速 1軸 2軸 ； 3軸 ； 3.2.3各軸的輸入功率 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 3.2.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 將各軸動力參數(shù)整理如下表： 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 電機軸 2.2 22.35 940 1軸 2.178 22.13 940 1 2軸 1.71 356.17 45.85 20.5 3軸 1.66 345.76 45.85 1 3.3傳動裝置設(shè)計 3.3.1渦輪蝸桿設(shè)計 （1）選擇蝸輪蝸桿的傳動類型 傳動參數(shù)： 根據(jù)設(shè)計要求選用阿基米德蝸桿即ZA式。 （2）選擇材料 設(shè) 滑動速度： 蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC. 蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。 為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造 ① 確定許用接觸應力 根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應力 應力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 ② 確定許用彎曲應力 從文獻[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力[]=56MPa 壽命系數(shù) （3）按計齒面接觸疲勞強度計算進行設(shè) 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計進行計算，先按齒面接觸疲勞強度計進行設(shè)計，再校對齒根彎曲疲勞強度。 式中： 蝸桿頭數(shù)： 渦輪齒數(shù)： 渦輪轉(zhuǎn)矩： 載荷系數(shù)： 因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動載系；則 選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有： 查《機械設(shè)計》表7.3 得應取蝸桿模數(shù)： 取蝸桿直徑系數(shù)： 蝸桿分度圓直徑： 蝸桿導程角： 渦輪分度圓直徑： 變位系數(shù)： 中心距： 渦輪圓周速度： （4）蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 ① 蝸桿 軸向尺距 直徑系數(shù) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸桿螺線部分長度：取90mm ② 蝸輪 蝸輪齒數(shù) 蝸輪分度圓直徑 齒頂直徑 齒根圓直徑 咽喉母圓半徑 渦輪外圓直徑 渦輪寬度 （5）校核齒根彎曲疲勞強度 當量齒數(shù) 根據(jù) 從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37 螺旋角系數(shù)： 許用彎曲應力： 從文獻[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力[]=56MPa 壽命系數(shù) 可以得到：< 因此彎曲強度是滿足的。 （6）驗算效率 已知；；與相對滑動速度有關(guān)。 從文獻[1]P264表11-18中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計值，因此不用重算。 （7）精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級精度，側(cè)隙種類為f，標注為8f GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度，此處從略。詳細情況見零件圖。 （8）蝸桿傳動的熱平衡計算 由于傳動效率較低，對于長期運轉(zhuǎn)的蝸桿傳動，會產(chǎn)生較大的熱量。如果產(chǎn)生的熱量不能及時散去，則系統(tǒng)的熱平衡溫度將過高，就會破壞潤滑狀態(tài)，從而導致系統(tǒng)進一步惡化。 初步估計散熱面積： 取(周圍空氣的溫度)為。 3.3.2軸的設(shè)計與校核 （1）輸入軸 ① 材料的選擇 由表16.1 查得 用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理， 由表16.3得 ② 估算軸的最小直徑 根據(jù)表11.6，取=112為取值范圍 估算軸的直徑： 因為軸上開有兩個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應增大軸徑，此時軸徑應增大5%~10% 考慮到與聯(lián)軸器配合，查設(shè)計手冊 軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應有軸肩 軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標準，故 軸段④ 軸段⑤ 按彎扭合成強度校核軸頸 圓周力 徑向力 水平 垂直 合成 當量彎矩 校核 繪制軸的受力簡圖 繪制垂直面彎矩圖 軸承支反力： FAY=FBY=Fr1/2=540.2N FAZ=FBZ=/2=406.6N 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為： MC1=FAyL/2=16.9N·m 繪制水平面彎矩圖 截面C在水平面上彎矩為： MC2=FAZL/2=406.6×62.5×=12.7N·m 繪制合彎矩圖 MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1N·m 繪制扭矩圖 轉(zhuǎn)矩：T= TI=20.33N·m 校核危險截面C的強度 ∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)應力,取α=0.6, 前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。 ∴該軸強度足夠。 （2）輸出軸 ① 材料的選擇 由表16.1 查得 用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理， 由表16.3得 ② 估算軸的最小直徑 根據(jù)表11.6，取=110為取值范圍 估算軸的直徑： 因為軸上開有一個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應增大軸徑，此時軸徑應增大5% ，取 ③ 軸上的零件定位，固定和裝配 單級減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒，右軸承和鏈輪依次從右面裝入。 ④ 確定軸的各段直徑和長度 I段：直徑d1=40mm 長度取L1=110mm II段：由教材P364得：h=0.08 d1=0.08×4=3.2mm 直徑d2=d1+2h=40+6.4=48mm,長度取L2=60 mm III段：直徑d3=50mm 由GB/T297-1994初選用30210型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為50mm，寬度為20mm。故III段長：L3=44mm Ⅳ段：直徑d4=54mm，渦輪輪轂寬為70mm，取L4=68mm Ⅴ段：由教材P364得：h=0.08 d5=0.08×54=4.32mm D5=d4+2h=54+2×4.32≈62mm長度取L5=22mm Ⅵ段：直徑d6=d3=50mm L6=20mm 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=134mm ⑤ 按彎扭復合強度計算 求分度圓直徑：已知d2=205mm 求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=304.27N·m 求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（10-3）式得 =2T2/d2=590 N 求徑向力Fr：根據(jù)教材P198（10-3）式得 Fr=·tanα=3586.4×tan200=1370N ∵兩軸承對稱 ∴LA=LB=75mm 求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ FAY=FBY=Fr/2=107.35N FAX=FBX=/2=295N 由兩邊對稱，截面C的彎矩也對稱，截面C在垂直面彎矩為 MC1=FAYL/2=107.35×75×=8N·m 截面C在水平面彎矩為 MC2=FAXL/2=295×75×=22.125N·m 計算合成彎矩 MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54N·m 校核危險截面C的強度由式（15-5） ∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應力為對稱循環(huán)變應力,取α=1, 前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。 ∴此軸強度足夠 3.3.3軸承的校核 （1）蝸桿軸上的軸承壽命校核 在設(shè)計蝸桿選用的軸承為30206型圓錐滾子軸承,由手冊查得 (1)由滾動軸承樣本可查得,軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時,當量載荷可以按下式計算: 1)當 2)當 ,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計算當量動載荷,即 (2)計算預期壽命 (3)求該軸承應具有的基本額定動載荷 故選擇此對軸承在軸上合適. （2）渦輪軸上的軸承校核 ①求作用在軸承上的載荷 ②計算動量載荷 在設(shè)計時選用的30210型圓錐滾子軸承,查手冊知 根據(jù),查得 查得 所以 ③校核軸承的當量動載荷 已知,所以 故選用該軸承合適. 3.3.4鍵的校核 （1）蝸桿軸上鍵的強度校核 在前面設(shè)計軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長為45mm. 鍵的工作長度 鍵的工作高度 可得鍵聯(lián)接許用比壓 故該平鍵合適. （2）蝸輪軸上鍵的強度校核 在設(shè)計時選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長度為63mm 鍵的工作長度 鍵的工作高度 得鍵聯(lián)接許用比壓 故選用此鍵合適. 3.3.5聯(lián)軸器的選用 蝸桿軸上聯(lián)軸器的選用 根據(jù)前面計算，蝸桿軸最小直徑： 取 查機械手冊，根據(jù)軸徑和計算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器： 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計算 查表課本14-1， K=1.3，則 啟動載荷為名義載荷的1.25倍，則 按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊選擇聯(lián)軸器型號為選用HL3（J1型）彈性柱銷聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=630,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=35，孔長度l=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=82。 3.3.6潤滑與密封 （1）軸承潤滑 蝸桿軸上軸承： 渦輪軸上軸承： 軸承均采用脂潤滑。選用通用鋰基潤滑脂（GB7324-87），牌號為ZGL—1。其有良好的耐水性和耐熱性。適用于-20°至120°寬溫度范圍內(nèi)各種機械的滾動軸承、滑動軸承及其他摩擦部位的潤滑。潤滑脂的裝填量不宜過多，一般不超過軸承內(nèi)部空間容積的1/3～2/3。 （2）渦輪蝸桿潤滑 渦輪蝸桿的潤滑方法采用浸油潤滑。在渦輪傳動時，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時也將油甩到箱壁上，借以散熱。渦輪浸入油中油的深度不宜超過高速級1/2，亦不應小于1/4。為避免渦輪轉(zhuǎn)動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應使大渦輪齒頂距油池底面的距離不小于30～50mm?，F(xiàn)取為 3.4減速器箱體設(shè)計 3.4.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應具有足夠的強度和剛度。為提高箱體強度，采用鑄造的方法制造。 為便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體采用剖分式結(jié)構(gòu)，由箱座和箱蓋組成，剖分面取軸的中心線所在平面,箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，圓柱銷定位。 減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應具有足夠的強度和剛度。為提高箱體強度，采用鑄造的方法制造。 首先保證足夠的箱體壁厚，箱座和箱蓋的壁厚取。 其次，為保證減速器箱體的支承剛度，箱體軸承座處要有足夠的厚度，并設(shè)置加強肋，且選用外肋結(jié)構(gòu)。為提高軸承座孔處的聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)的連接螺栓應盡量靠近（以避免與箱體上固定軸承蓋的螺紋孔干涉為原則）。為提高聯(lián)接剛度，在軸承座旁聯(lián)接螺栓處做出凸臺，要有一定高度，以留出足夠的扳手空間。由于減速器上各軸承蓋的外徑不等，各凸臺高度設(shè)計一致。 另外，為保證箱座與箱蓋的聯(lián)接剛度，箱蓋與箱座聯(lián)接凸緣應有較大的厚度。 為保證箱體密封，除箱體剖分面聯(lián)接凸緣要有足夠的寬度外，合理布置箱體凸緣聯(lián)接螺栓，采用對稱均勻布置，并不與吊耳、吊鉤和定位銷等發(fā)生干涉。 3.4.2油面位置及箱座高度的確定 對于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個齒高，對于多級傳動中的低速級大齒輪，其浸油深度不得超過其分度圓半徑的1/3。為避免傳動零件傳動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應使大齒輪齒頂圓距油齒底面的的距離不小于30～50mm。取45mm。 3.4.3箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 由于采用鑄造箱體，所以要注意鑄造的工藝要求，例如注意力求壁厚均勻、過渡平緩，外形簡單；考慮液態(tài)金屬的流動性，箱體壁厚不應過薄，砂形鑄造圓角半徑??；為便于造型時取模，鑄件表面沿拔模方向設(shè)計成～的拔模斜度，以便拔模方便。箱體與其他零件的結(jié)合處，如箱體軸承座端面與軸承蓋、窺視孔與視孔蓋、螺塞等處均做出凸臺，以便于機加工。 設(shè)計箱體結(jié)構(gòu)形狀時，應盡量減小機械加工面積，減少工件和刀鋸的的調(diào)整次數(shù)。例如同一軸心線上的兩軸承座孔的直徑應盡量一致，以便鏜孔并保證鏜孔精度，取兩軸承座孔的直徑相同。箱體的加工面與非加工面必須嚴格分開,加工處做出凸臺()。螺栓頭部或螺母接觸處做出沉頭座坑。箱體形狀力求均勻、美觀。 3.4.5箱體尺寸設(shè)計 要設(shè)計啟蓋螺釘，其上的螺紋長度要大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度，釘桿端部要做成圓柱形，加工成半圓形，以免頂壞螺紋。 為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工與裝配精度，在箱體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各設(shè)一圓錐定位銷。兩銷間的距離盡量遠，以提高定位精度。定位銷直徑一般取，取，長度應大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度，以利于裝拆。 箱體相關(guān)尺寸匯總?cè)缦拢? 名 稱 代號 一級齒輪減速器 計算結(jié)果 機座壁厚 δ 0.04a+3mm≥8mm 8 機蓋壁厚 δ1 0.85δ 8 機座凸緣厚度 b 1.5δ 20 機蓋凸緣厚度 b1 1.5δ1 20 機座底凸緣厚度 b2 2.5δ 30 地腳螺釘直徑 df 0.036a+12mm 16 地腳螺釘數(shù)目 n 4 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0.75 df 16 機座與機蓋連接螺栓直徑 d2 (0.5~0.6) df 12 連接螺栓d2的間距 l 150~200mm 軸承端螺釘直徑 d3 (0.4~0.5) df 6 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3~0.4) df 5 定位銷直徑 d (0.7~0.8) d2 6 df、d1 、d2至外機壁距離 c1 見表2 22,16,13 df 、d2至緣邊距離 c2 見表2 20,11 軸承旁凸臺半徑 R1 c2 20 凸臺高度 h 根據(jù)低速軸承座外徑確定 50 外機壁到軸承端面距離 l1 c1+ c2+(5~8)mm 48 內(nèi)機壁到軸承端面距離 l2 δ+ c1+ c2+(5~8)mm 56 蝸輪齒頂圓與內(nèi)機壁距離 △1 ≥1.2δ 10 蝸輪端面與內(nèi)機壁的距離 △2 ≥δ 8 機座肋厚 m m≈0.85δ 7 軸承端蓋外徑 D2 軸承座孔直徑+(5~5.5) d3 125 軸承端蓋凸緣厚度 e (1~1.2) d3 10 軸承旁連接螺栓距離 s 盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準 3.5混合裝置設(shè)計 3.5.1攪拌器螺旋葉片的設(shè)計 根據(jù)連續(xù)輸送機生產(chǎn)率的公式； 式中：F——被輸送粉條面團層的橫斷面積[m2]； ρ——被輸送粉條面團的堆積密度[kg/m3]； ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。 料層橫斷面面為： 式中：D——螺旋直徑[m]； ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關(guān)，見下表中的ψ、K及A的值； c——傾斜修正系數(shù)，見表4－5。 在料槽中，粉條面團的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時，粉條面團堆積的高度低矮且大部分粉條面團靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運動的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖4－10a)。粉條面團顆粒沿軸向的運動要較圓周方向顯著得多。所以，這時垂直于輸送方向的附加粉條面團流不嚴重，單位能量消耗也較小。但是，當充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時，則粉條面團運動的滑移面將變陡(圖4－10b、c)。此時，在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強，導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對于水平立式混料機來說，粉條面團的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒粉條面團的充填系數(shù)ψ值可參考表4－4。 粉條面團的軸向輸送速度ν按下式計算： 式中：h---螺旋節(jié)距[m]； ns---螺旋轉(zhuǎn)速[r/min]； 螺距h通常為：h1=k1D 式中：k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與粉條面團性質(zhì)有關(guān)，通常取k1=0.7~1，對于摩擦系數(shù)大的粉條面團，取小值（k1=0.7~0.8）；對于流動性較好，易流散的粉條面團，可取k1=1。 表4－5立式混料機傾斜修正系數(shù)c 傾斜角β 0° ≤5° ≤10° ≤15° ≤20° c 1.00 0.90 0.80 0.70 0.65 圖3-4 不同充填系數(shù)時粉條面團層堆積情況及其滑移面 將上式結(jié)合起來，則有： Q=47ψck1D3nsρ 即： （1）螺旋直徑 選定橫向進給攪拌器的=30m3/h，取ψ=0.25，取k1=1.0，c=1，ns=500r/min. 代入式(4.14)得：30=47×0.25×1×1.0×D3×500 求得：D=172.2mm， 因為立式混料機的螺旋直徑應根據(jù)下列的標注系列進行圓整： D=150；200；250；300；400；500；600[mm] 取D=200mm 所以螺旋直徑為200mm。 （2）螺距 h1=D 取h1=D=200mm，所以螺距為200mm。 （3）軸徑 d=(0.2~0.35)D 取d=0.2D=0.2×40=40mm，所以軸徑為40mm。 3.5.2攪拌器軸的設(shè)計 （1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 1）攪拌器軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得： 該軸需焊接螺旋攪拌器，連接攪拌器部分軸徑應滿足d=(0.2~0.35)D，其中D為攪拌器直徑，該軸連接攪拌器部分軸徑選d=0.2D=0.2×200=40mm，因此考慮到軸的連續(xù)性，最小直徑選 最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。為了保證大帶輪的軸向定位準確，該段軸長應比輪轂短1~2mm，前述已算得帶輪寬，因此選大帶輪與軸配合的長度。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 (b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。根據(jù)，查機械設(shè)計手冊選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承7206C，其尺寸為，故，，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度，取，因此，取。 4）軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面；攪拌器與軸采用焊接連接。 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知大帶輪的直徑為，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于7206C型角接觸球軸承，由手冊中查得a=17mm。因此，軸的支撐跨距為 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力，取，軸的計算應力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 3.5.3軸承及鍵的校核 （1）軸承的校核 初步選擇滾動軸承型號7206C角接觸球軸承，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 徑向當量動載荷 動載荷為，查得，則有 滿足要求。 （2）鍵的校核 ① 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 ② 校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 3.6攪拌容器設(shè)計 攪拌器主要影響裝料量，即批次混合質(zhì)量。本混合機要求最大裝料量：50kg，考慮到粉條面團混合時需要有一定的富余空間便于粉條面團混合過程中的擠揉，因此取攪拌器容積為0.15m3。 攪拌器采用整體式結(jié)構(gòu)，為了便于清洗設(shè)計成圓柱體結(jié)構(gòu)，由5mm冷軋鋼板卷制后焊接而成，攪拌器整體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖3-1示： 圖4-1 攪拌容器 3.7出料斗設(shè)計 為了使裝卸粉條面團更加方便，減少死角，采用圓筒形進出料口。料斗均采用5mm冷軋鋼板焊接而成。 出料口由鋼板及扁鋼焊接而成，使用時將出料口焊在機殼上，其法蘭石與溜槽法蘭相連接，出料口的機殼應按出料口的內(nèi)孔尺寸開孔。 圖4-2 出料斗 3.8機架設(shè)計 機架采用四角支架，使用M16的地腳螺栓固定，支架采用4號等邊角鋼焊接而成，攪拌器與機架也通過焊接連接。詳細結(jié)構(gòu)如下圖示： 圖4-3 機架 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計是對大學中所學知識的回顧，是對以往所學知識的綜合運用，鍛煉了我們的獨立思考能力、獨立解決工程實際問題的能力、畫圖能力，更是從課本中的理論知識到生產(chǎn)實際的轉(zhuǎn)變。 粉條面團混合機主要創(chuàng)新特點在于攪拌葉片的安裝方法，殼體兩端焊接蓋板，目的是為了在葉片損壞或軸斷裂時方便拆裝，減少工作量，有利于節(jié)省成本，有一定的經(jīng)濟性。 在這之前，雖然經(jīng)過四年的學習學到了很多知識，但是還沒有機會來運用和掌握這些東西。通過這次實踐，我對機械設(shè)計過程都有了全面的了解，設(shè)計、計算和繪圖方面的能力都得到了全面的訓練和提高，也使我對機械產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，更堅定了我從事機械行業(yè)的信心。設(shè)計初期，我去圖書館的網(wǎng)站內(nèi)下載了許多相關(guān)的文獻資料，對果蔬打漿主軸破碎機有所了解，然后開始準備我的開題報告、任務書和文獻綜述。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，我也遇到了很多困難，經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)修改才把總體方案給確定下來，開始畫圖等工作。設(shè)計期間得到了我的指導老師的幫助，我覺得從與老師的溝通過程中，我能學到很多東西，老師可以從另外一個角度來啟發(fā)我，給了我很多幫助、鼓勵和指導。通過這段時間的設(shè)計，我已基本按照設(shè)計要求完成粉條面團混合機的設(shè)計，但是由于本人知識水平有限，又沒有實際工作經(jīng)驗，本設(shè)計中定存在不足之處，敬請老師同學批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。當然，我知道整個畢業(yè)設(shè)計還沒有結(jié)束，因為還需要答辯，還要有答辯老師的提問與意見，我的畢業(yè)設(shè)計才能最終畫上句號。因此，我還需要繼續(xù)努力，認真準備答辯，仔細檢查我的論文，更好的完善，為我的大學畫上一個圓滿的句號。 參考文獻 [1] 濮良貴，紀明剛.機械設(shè)計.第八版.北京：高等教育出版社，2006 [2] 王昆，何小柏，汪信遠. 機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：高等教育出版社，2007 [3] 吳拓.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學出版社，2007 [4] 吳為，馮志群.機械制圖與CAD.天津：天津大學出版社，2008 [5] 胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2009 [6] 程凌敏、徐克非、楊綺云等主編《食品加工機械》中國輕工業(yè)出版社 1988 [7] 程凌敏主編《面湯廠工藝設(shè)計》 農(nóng)業(yè)出版社 1986 [8] 化工設(shè)備設(shè)計全書編輯委員會《攪拌設(shè)備設(shè)計》 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