家用甘蔗榨汁机设计

1家用甘蔗榨汁机设计摘要：家电产品是人们日常生活必不可少的生活用品，人们对电器产品的要求从实用性、可靠性己经提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的考虑。对电器产品的这种不断提出的新要求，促使电器产品的外观不断的改进，零件的生产技术也不断得到新的发展，使家电产品外壳零件成形技术在成形领域中占有越来越重要的地位。目前，电器产品的外形设计及加工技术日益受到了国内外的高度重视，德国、美国、日本等发达国家在这方面的研究已经取得相当的进展。他们的电器产品外观美观，让人赏心悦目，而且设计高效快捷，产品更新换代加快。本课题主要设计一种新型家用甘蔗榨汁机。关键词：甘蔗榨汁机，产品设计，结构设计2AbstractHousehold electrical appliances is essential to daily life of people living supplies, the people of electrical products from the requirements of practicality, reliability has been raised to the comfort, aesthetics, security, economic and other practical aspects of the request.On the electrical products that keep the new requirements, electrical products to the appearance of continuous improvement, parts of the production technology has been new development, household electrical appliances shell parts forming technology in the field of forming occupy more and more important position . At present, the electrical products form design and processing technology has increasingly come under the close attention both at home and abroad, Germany, the United States, Japan and other developed countries in this area of considerable progress has been made. Their aesthetic appearance of electrical products, people feast for the eyes, and efficient design of faster, speed up the upgrading of products.This topic is designing a new household sugar cane juice extractor.Key words: juicer,product design, structural design3目 录1 引言 .42 甘蔗榨汁机设计总体结构 .42.1 入料部分 .52.2 榨汁部分 .52.3 机架部分 .52.4 甘蔗榨汁机设计的总体设计 .53 家用食品甘蔗榨汁机设计 .63.1 电动机的选择 .63.2 轧辊的转速 .73.3 齿轮滚筒的转速 .73.4 电动机的功率 .73.5 电动机的转速 .84 传动装置的总体设计 .94.1 电动机的选择 10 .9411 甘蔗榨汁机设计的设计参数 .9412 功率的确定 .942 传动部分的设计 10 .104.2.1 确定计算功率 Pca.104.2.2 选择链条型号 1 .10确定带轮直径 dd1，d d2 .104.2.4 确定中心距 a 和带的基准长度 dL.114.2.5 验算主动轮上的包角 确定链条根数 z.124.2.7 计算单根链条初拉力 F .124.2.8 计算对轴的压力 FQ .125 甘蔗榨汁机设计主要参数的确定 .135.1 基本结构参数 .135.1.1 转子的直径与长度 7 .135.1.2 基本结构尺寸 11 .135.1.3 轧辊质量的确定 11 .145.2 主要工作参数的确定 .165.2.1 转子的速度 .16生产能力 7 .16功率 12 .175.3 转子的结构设计 轴的设计计算及校核 .175.3.2 轧辊的强度计算 1 .185.4 轴承和键的选用 8.265.4.1 轴承的选用和润滑 .2645.4.2 键的选用 .27结 论 .28参考文献 .29致谢 .3051 引言甘蔗汁多味甜, 营养丰富, 素有秋日甘蔗赛过参之说，但吃甘蔗却是个辛苦活，对于喜欢它的人来说, 蔗皮坚硬粗糙, 十分容易刺破口腔,引发溃疡.甘蔗 榨汁机的诞生,可以彻底帮你免除这一烦恼. 不同于传统甘蔗榨汁机的粗大笨重,这里我们设计了款小巧，适合家用的甘蔗榨汁机。2 甘蔗榨汁机设计总体结构甘蔗榨汁机设计主要组成部分：入料口、轧辊、传动、机架等部分组成。 ，整机结构如图 12.1 入料部分入料口与甘蔗榨汁机设计的上盖部分相连，它是利用 5mm 的不锈钢管制成，入料部位与一对轧辊部位相切，将已拨皮的甘蔗，下滑轧辊，进行榨汁。2.2 榨汁部分榨汁部分主要是由三对轧辊组成。甘蔗在三队轧辊之间进行榨汁，将已榨汁的甘蔗渣从轧辊缝隙漏下，落到下滑板，由出渣口排出机体之外，甘蔗汁通过滤网，开关阀，放入甘蔗汁容器中。2.3 机架部分 机架是由左机架、右机架、排渣口、甘蔗汁出口及稳定结实的主机梁组成，机架是甘蔗榨汁机设计的主要支撑，他承担着甘蔗榨汁机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此家用甘蔗榨汁机设计采用 3mm 厚的钢板作为底座。2.4 甘蔗榨汁机设计的总体设计 为了更优化甘蔗榨汁机的机型和结构设计，此甘蔗榨汁机设计采用电力拖动，而且电动机也同样采取节能式，电动机安装在甘蔗榨汁机设计的左侧，与甘蔗榨汁机的机架的安装在同一底板上，这样可以节省电动机所占用的空间。甘蔗榨汁机设计的从入料到榨汁到分离甘蔗汁和甘蔗渣，最后将甘蔗汁和甘蔗渣排出机体之外，是甘蔗榨汁机设计一体完成的，它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高了工作效率，节省了劳动时间。此甘蔗榨汁机设计有这些优点之外，还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单6便于维修和保管。图 1 总体结构3 家用甘蔗榨汁机设计根据资料的介绍，有关甘蔗榨汁机设计的相关设计的参考数据：甘蔗榨汁机轧辊为 10 ，轧辊的直径为 80 ，其轧辊的工作长度为 200 ，在箱minrmm体上设有三对轧辊，三对轧辊每对通过齿轮啮合传动，动力部分通过电机，减速机，链轮和链条传动提供，通过调节弹簧可以改变每组轧辊间的间隙，可以适合不同大小的甘蔗的榨汁。3.1 电动机的选择根据实践测量得知每个齿轮的均匀受力为 40 ，当甘蔗榨汁机设计正常N工作时齿轮滚筒上的齿轮条快速旋转，其中均有两条齿轮条受玉米所给的切向力，而另外两个齿轮条是空行程，因此， ，NZMF560274*即甘蔗榨汁机设计正常工作时，受到的切向力为 560 。7其中： 齿轮所受的力N参与工作的齿轮个数M参与工作的齿轮条数Z3.2 轧辊的转速当甘蔗榨汁机设计的齿轮滚筒快速转动时，其上齿轮条的齿轮同样有一定的转速，这个转速原于主轴的转速和齿轮的半径，即：，smDNV 42.91062754.3106）（轴其中： 齿轮的转速甘蔗榨汁机主轴的转速轴齿轮距轴心的距离D3.3 齿轮滚筒的转速甘蔗榨汁机设计所需功率为 ，应由甘蔗榨汁机的工作阻力和运转参数WP求定，即： ，计算求得： 10VFPW。Kp563.4 电动机的功率电动机功率由公式 来计算，甘蔗榨汁机传动装置的总效率 ，Pawd a应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积，即 ，其中 、321a 1、 分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下：23滚动轴承（每对）0.980.995 即取 =0.991链条传动 0.940.97 即取 =0.972滚筒转动 （因为齿轮条固定于滚筒上） 即取 =13则 96.01.90321 a由此可得电动机的功率： KWVFPad 5.49.2583.5 电动机的转速根据资料甘蔗榨汁机一书可查得主轴的转速在 750850 ，按minr机械设计指导书中表一所推荐的传动比合理取值范围，取链条的传动比24，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围可i选为： 。2（nid 15074） 3minr符合这一范围的同步电动机转速的有720 ，1440 ，2900 ，根据容量和相关转速，由机械设计通miririnr用手册查出三种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表1：表 1 电动机的型号和技术参数及传动比 额定功率电动机转速 基本参数方案电动机型号P/kW同步转速满载转速效率（%）电动机重量（KG）功率因数1 Y160M2-8 5.5 750 720 85 119 0.742 Y132S2-4 5.5 1500 1440 85.5 68 0.843 Y132S1-2 5.5 3000 2900 85.5 64 0.88综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案3 比较适合。因此选定电动机型号为 Y132S1-2。所选电动机的额定功率5.5kw，满载转速 =2900rmin ，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。dPmn如表 2：表 2 其主要参数如下表满 载 时型 号额定功率 KW转速rmin 电流（380V）效 率 %功率因数额 定 电 流额 定 转 矩最 大 转 矩Y132S2- 5.5 1440 1 85.5 0.8 7 2.0 2.294 1 4表 电动机尺寸列表单位 m中心高H外形尺寸 HDACL)2(底脚安装尺寸 B地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸 ED装键部位尺寸 GF电动机的输出轴尺寸 132 315471402628034134 传动装置的总体设计4.1 电动机的选择 10411 甘蔗榨汁机设计的设计参数进料粒径80出料粒径10412 功率的确定由邦德理论N=k(1/ 1/ ) （4-dD1）式中：d出料粒径，um；D进料粒径，um；Q产量，t/h；10得 N=185(1/ 1/ )X4010150=57kw由电机功率,查手册:选电机型号为 Y280M-6 功率为 55kw 转速为 980r/min 外形尺寸为 1198555640(长宽高)。42 传动部分的设计 104.2.1 确定计算功率 Pca考虑到载荷的性质、原动机的不同和每天工作时间的长短等，计算功率 Pca比要求传递的功率 P 略大，即（4-KAca2）式中： K A工作情况系数，1.457caApPkw4.2.2 选择链条型号 1根据计算功率 7capkw1980/minr由机械设计手册图 12-1-1 确定选用 D 型带。确定带轮直径 dd1，d d2a) 参考机械设计手册带传动设计部分，选取小带轮直径 =355 。1dmb) 验算带的转速（4-3）106ndv11=106ndv max/302.18069354. vs带的速度合适 (普通链条 )smv/maxc) 从动带轮直径 2d= （4-2129803541.07ni4）由机械设计手册表 12-1-10 查得 =400mmd4.2.4 确定中心距 a 和带的基准长度 dL根据 0.7( + ) , 故 aa 剖面安全。，5.1Sb. bb 截面右侧抗弯截面系数 383310.0. mdW抗扭截面系数 22T 弯曲应力 MPaMb4.1076958aba4.m切应力 PaWT07.102638MTmT 35.由附表 10-1 查得过盈配合引起的有效应力集中系数 。89.16.2K、又 。则1.01.0 、2360.48.63maKS2581507.5.076.1891 maKS82322S显然 ，故 bb 截面右侧安全。Sc. bb 截面左侧3833 102102.0mdWT bb 截面左右侧的弯矩、扭矩相同。弯曲应力 MPaMb 4.97465Paba0.m切应力 aWT07.1024638MPTma 35.7.，由附表 10-2 查得圆角引起的有效应力集中系数01.2drD、，由附表 10-4 查得绝对尺寸系数938.K、。则。、。 又、 1.02.7.6 326.46.01381 maS140951 maK243602S显然 ，故 bb 截面左侧安全。S26以上计算表明：轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。5.3.3 轧辊分布的设计本设计参阅了国内市场上对甘蔗榨汁机的研究资料,结合各类型甘蔗榨汁机转子的不同结构 ,轧辊分布方式如图 5-3 所示。图 5-3 轧辊的分布结构图由图 5-3 可知, 轧辊在两隔板之间是按 28的间隔布置着六个轧辊,即着六个轧辊中心线处在一个平面上。设计时适当调整轧辊间隔套尺寸,保持轧辊总数不变，而如此排布轧辊在破碎腔空间上有效利用了轧辊的“空间打击”能力，能够显著提高破碎效率，降低了能耗。 轧辊的设计 11轧辊是锤式破碎的主要工作零件。轧辊的质量、形状和材质对甘蔗榨汁机的生产能力有很大的影响。轧辊动能的大小与轧辊的质量成正比，动能越大，即轧辊的质量愈大，破碎效率越高，能耗也愈大。因此，要根据不同的进料块尺寸来选择适当的轧辊质量。轧辊的耐磨性是其主要质量指标，提高轧辊的耐磨性，可缩短甘蔗榨汁机的检修停车时间。从而，提高甘蔗榨汁机的利用率和减少维护费用。传统的轧辊一般是用高碳钢锻造或铸造，也有用高锰钢铸造的。27近来有的用高铬铸铁轧辊复合铸造，即锤柄采用 ZG310570 钢，而轧辊采用高铬铸铁，其耐磨性比高锰钢轧辊提高数倍。现在轧辊的设计已经由传统的整体式设计转变为组合式的结构设计。另外，新型材料的研制，特别是高硬度耐磨材料的研制成功也为轧辊的设计及轧辊性能的提高提供了保证条件，也为本课题提供了较大的选择余地。在综合考虑了本课题的技术要求和工作要求后，我们决定采用新型的组合式轧辊结构设计。 安装 3转子与主轴之间的配合为间隙配合，配合为 D8/H8。5.4 轴承和键的选用 85.4.1 轴承的选用和润滑a轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择滚动轴承的主要依据。上端选： GB/T288-1994 1536622 型调心滚子轴承下端选： GB/T288-1994 153622 型调心滚子轴承GB5801-1994 9039430 型推力调心滚子轴承b校核轴承的使用寿命根据 （5-hPCfnLrth16731）对于 153662 型轴承，假定其寿命为 3 年查手册 NCr61970min/8Pr2hLh14063 58.364729801hh L28该轴承符合要求。c轴承润滑方式选用油管润滑。5.4.2 键的选用a键分别选平键2816104 （GB1095-86）3620848 （GB1095-86）b平键的校核根据 （5-MPadhlTp432）T 转矩， ；mNd 轴的直径， ；h 键的高度， ； 键的工作长度， ；l 许用挤压应力， ，PaMP由机械手册表 3.1 查得 =3045 。a键一：2816104 MPdhlTpp 8.104690534符合要求。键二：3620848 PadhlTpp 03合要求。29结 论机台完成后我们就开始进甘蔗的实际榨汁之测试，在放入一块甘蔗之后，甘蔗经由第一道滚轧轴的凹槽与凸条之配合咬合之下，顺的将甘蔗完全的绞进轴隙之间，这时候榨出的汁是最大的，然后再经过第二道滚轧轴的加压榨汁之后，榨出的甘蔗汁只比第一道榨出的少一些，最后经过第三道滚轧轴紧密滚轧后的甘蔗，挤榨出少的甘蔗汁，但这时从最后姜渣出口的道排出的姜渣，已达到干扁的程，所以第三道的滚轧轴可是达到榨干的任务，综合以上之结果就已经达到设计之目标。本研究团队自己设计出的机台构造，而且经过一段时间的加工制造，终于得到完成之后的真实感，因为机台是自己团队设计出的，所以才会有这么大的成就感，就算过程是很顺，过询问许多师或者厂商师傅之后，他们会很意的帮我们解答，使得专题成品的制作可以一步一步完成，最后要感谢同组的队友以及师们和厂商师傅的协助，才能够研发出属于甘蔗的榨汁机。在本次设计过程中，经过自己不懈的努力和指导老师的悉心指导，各项任务都已经顺利完成并达到设计要求。但由于设计者经验不足，知识能力有限，在设计过程中的错误和疏漏再所难免，产品在性能方面也可能存在一些不足，欠妥之处，敬请各位老师批评指正。 30参考文献1 徐 灏. 机械设计手册. 北京：机械工业出版社，19912 Shigley J E, Uicher J J.Theory of machines and mechanisms .NewYork:McGraw-Hill Book Company,19803 蔡春源. 简明机械零件手册. 北京：冶金工业出版社，1996.34 王德玺，裴垠欣. 机械设计. 北京：煤炭工业出版社，1999 5 D Y Yang, C H Lee,Analysis of three-dimension-al extrusion of section through curle dies by con-formal transformationJ .International