打蛋机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 立式打蛋机设计 摘 要： 本文分析了中国国内外立式打蛋机的现状， 设计出一新型立式打蛋机。该打蛋机是由搅拌器、 容器、传动装置、容器升降结构和电动机以及机架等部分组成。采用有级变速机构： 由一对三联齿轮滑块组成，通过手动拔叉，使不同的齿数的 直齿轮相互 齿轮啮合， 形成三种不同的转速，通过斜齿轮和锥齿轮的 传递 ，使这 三种不同的速度至主轴 。 搅拌头 在行星轮的作用下产生自转，可以 对容器内的各个部位进行搅拌。容器的升降机构则是为了尽快的装卸容器。机座则承受了调和时的所有负载。 关键词： 搅拌器；容器；传动装置；容器升降机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to a an a a is a of of be by in of is as as is to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前言 2 选题研究意义 2 国内研究现状 2 目前国内常见的打蛋机类型 2 2 总体方案拟定 2 原理分析 3 总体结构设计 3 总体结构设计 3 传动路线 4 各执行机构主要参数的初步确定 4 传动装置的运动和动力参数的计算 5 3 主要零件的选择和设计 6 皮带轮的设计 6 齿轮的设计计算 8 齿轮的设计计算 8 齿轮的设计计 算 11 齿轮的设计计算 14 轴的设计计算 17 高速轴的设计计算 17 轴的设计计算 20 主轴的设计计算 24 3 4 轴承的校核 27 高速轴轴承的校核 27 主轴轴承的校核 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 键 的 设计计算与 校核 28 高速轴上的联接键的校核 28 电机上联接键的校核 28 4 打蛋机其他各个部分的简介 29 5 润滑与 密封 32 滚 动轴承的润滑 32 锥齿轮的润滑 32 搅拌头的密封 32 6 主要缺点和有待进一步改进的地方 32 7 结束语 33 参考文献 34 致谢 34 附录 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1 前言 题研究意义 我 国蛋品资源丰富，品种多样，是生产和消费大国。特别是近几年来，随着中国经济的发展，蛋品加工业也发展迅速。自 1985年以来我国已连续 20多年保持世界第一产蛋大国的地位，人均蛋品占有量达 20多千克；但我国禽蛋加工却不到蛋产量的 1，出口量占产量的 2。作为世界上最大的蛋品生产国，中国蛋品加工业和世 界先进水平相比还有很大的差距。加工技术的落后、品种单一、产业化水平低等因素已经成为制约我国蛋品加工业发展的主要因素。同时蛋品行业的不发达，也为蛋品行业工业化的高效发展和品质改善提供来广阔的空间。要实现中国蛋品业持续、快速、协调、健康的发展，蛋品加工首先应走产业化、品牌化的道路，其次注重蛋品的深加工技术的应用如蛋品的清洗、包装、分级、液态蛋等，最后就是引导消费者的消费观念。而这个过程的实现，离不开蛋品加工企业装备水平的 提高 1。目前，国内大部分的蛋品加工企业仍然延续传统的作坊式手工生产，蛋品加工企业的技术装 备大部分还停留在 20世纪80年代的水平，设备陈旧老化，设备加工质量粗糙，工艺指标落后，设备性能和出品率低，可靠性差，生产自动化程度不高，这些都严重阻碍了蛋品加工的发展。而一些大型现代禽蛋生产企业在引进国外的蛋品加工设备时，考虑到蛋品原料特点的差异，加工方式的不同，设备维护、采购成本高，设备性能实用性等问题，往往是望而却步。先进的设备是否与国内的蛋品加工规模相适应呢，只有符合我国国情的蛋品设备才是国内蛋品生产企业的最佳选 择 2。 国内外 研究现状 国外蛋品加工业比较发达，有关的机械设备种类齐全，可以 根据使用者的不同使用目的进行不同的机械组合，达到经济高效。在美国、日本、法国等国的蛋品自动处理程度和水平很高 3。 目前国内常见的打蛋机的类型 目前国产打蛋机有两种：无级变速和有级变速。无级变速可连续变速，变速范围广，对工艺适应性强，但结构复杂，设备成本高。国产的打蛋机基本上都采用齿轮换挡的有级变速机构，作用单一的或小型的打蛋机则不变速或采用双速电机。传动装置有两种排布形式。一种是由三根平行传动轴及五对齿轮构成，齿轮箱大，传动构件多，但维修调速方便，制造工艺要求的精度低。另一种是二根平行轴和四对 齿轮构成，齿轮箱小，构件相应减少，成本也降低 4。 2 总体方案的拟定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 原理分析 打蛋机在食品加工中采用来搅打多种蛋白液。搅拌物料主要是粘稠浆体，如各种蛋糕生产所需的面浆及各式花样的装饰乳酪等。 打蛋机操作时，搅拌器高速旋转，强制搅打，被调和 充分接触并剧烈摩擦，从而实现混合、乳化、充气及排除部分水分的作用 4。 总体结构设计 总体结构 总体结构分以下几个部分（如图 1所示） （ 1）电动机：选用 （ 2）减速机构：减速机构主要由两个锥齿轮、 2个斜 齿轮、 3对直齿轮、 3根轴承、闷盖、透盖等组成。 （ 3）升降结构：同轴凸轮、连杆、滑块 （ 4）机座 （ 5）调和容器 其结构简图如图 1： 图 1 结构示意图 he of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 传动路线 1 电动机 2 皮带轮 3 高速轴 4 直齿轮 5 低速轴 6 斜齿轮 7 锥齿轮 8 主轴 1 2 3 4 5 6 7 8 2 立式打蛋机 的传动路线 of 各执行机构主要参数的初步确定 减速机构 所需转速 0r/ 25r/ 00r/动机的选择 5 采用卧式封闭型电动机，根据查阅小功率电动机手册，综合考虑选用 异步电动机，其特征如表： 表 1 电动机的型号 of 电动机型号 额定功率 输出转速 质量 390r/7文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 传动装置的运动和动力参数的计算 电动机的满载转速为 1390r/要求的输出 转速 为 70r/125r/200r/过考虑 6： （ 1）各级传动比机构的传动比应在推荐值的范围内，不应超过最大值， 以 利于发挥其性能，并使其结构紧凑。 （ 2） 各级传动的结构尺寸协调、匀称。例如：由 则会使大带轮半径超过变速器的中心高，造成尺寸不协调，并给机座设计和安装带来困难。 （ 3） 传动装置外廓尺寸紧凑，重量轻。在相同的总中心距和总传动比情况下，具有较小的外廓尺寸。 （ 4）在变速器实际中常使各级大齿轮直径相近，使大齿轮有相近的侵油深度。高、低速两极大齿轮直径 相近，且低速级大齿轮直径稍大，其侵油深度也稍深些有利于侵油润滑。 （ 5） 避免传动零件之间发生干涉碰撞。高速级大齿轮与低速轴发生干涉，当高速级传动比过大时就可能产生这种情况。除考虑上诉几点还要理论联系实际，思考机器的工作环境、安装等特殊因素。这样我们就可以通过实测与理论计算来分配各级的传动比了 。 则总的传动比为： 90 nn m 51 3 9 0 nn m nn m 传动比分配如下： 第一级 第二级直齿轮传动比 = = 三级斜齿轮传动比 四级锥齿轮传动比 轴的转速： 95r/98r/ = =849r/ =354r/=566r/ =126r/ =201r/轴输入 功率的计算 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 机械效率 4如下： 1=齿轮传动 2=齿轮 3= 齿轮 4= 联轴器5=轴传递的功率： 12=3=4= 轴所传递的转矩 : 550 =9550 =m 550 =9550 =m =m =m 550 =9550 =m =m =m 550 =9550 m =m =m 3 主要零件的选择和设计 皮带轮的设计 根据设计可知皮带轮传动比为 2，因传动速度较快，处于高速端，故采用带传动来提高传动的平稳性。并旋转方向一致 ，带轮的传动是通过带与带轮之间的摩擦来实现的。带传动具有传动平稳，造价低廉以及缓冲吸振等特点 7。根据槽面摩擦原理，在同样的张紧力下， 加上 构较紧凑，以及 以这里高速轴传动选用 (1)确定计算功率 K A = 故 K A P = （ 1） (2) 选取带型 窄 带相比，当宽度相同时，窄 ，而承载能力可提高 里选用窄 据 带轮转速 39r/选择 带 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 （ 3） 确定带轮的基准直径 并验算带速 根据结构及传动比需要，初取主动轮基准直径 80从动轮基准直径 80=160 按式 601000 =于普通 V带 因此带 的速度合适。 （ 4） 确定窄 d 和传动中心 a5 2（ 初步确定中心距 240式： (2) 由 选带的基准长度 8 00 5） 计算实际中心距 a =a 0 +（ d） /2=240+（ 800867） /2=206.5 心距的变化范围 （ 6） 演算主动轮上的包角 180o o(a =180 o o(16080)/206。 5=157.8 o90 o （ 7） 计算带的根数 由 0 390r/得 根据 n=1390r/i=2和 得 查 的 以 Z= 取 Z=29根 （ 8） 计算单根 q=m (F0)00 +00 =使它的实际初拉力 (F0) 9） 计算压轴力 轴力最小值： (2Z(F0)22= 10） 带轮的结构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 V 带带轮选用 带轮的轴径较小，小皮带轮采用腹板式带轮结构。由于大皮带论的 172 146100，所以采用孔板式。使用经过动平衡实验处理 5。轮槽工作表面要精细加工，具体设计参数如下所示： 基准宽度 基准线上槽深 基准线下槽深 槽间距 e = 12 第一槽对称面至端面的距离 f 带轮宽 1 = 26 外径 84211 164222 轮槽角 1 = 34； 2 = 38 图 3 皮带轮结构图 of 11） 带的张紧装置 各种材质的 V 带都不是完全的弹性体 ， 在预紧力的作用下 ， 经过一段时间的运转后 ， 就会由于 塑性变形而松弛。使预紧力 低。为保证带传动的能力 ， 应定期张紧。此处采用定期张紧装置 9。 直 齿轮的设计计算 直齿轮的设计计算 （ 1） 选择齿轮材料 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 考虑到齿轮传动载荷一般，参考类似减速器的结构，选择小齿轮材料为 40制） ,硬度为 280齿轮材料为 45钢（调制）硬度为 240者材料硬度相差 40小齿轮的齿数 8,大齿轮数的 齿数 2。 （ 2） 确定齿轮的主要参数 按齿面接触强度计算： (4) 确定公式内的个计算数值 初选载荷系数 齿轮传递的转矩 N取齿宽系数 d=1,弹行系数 小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 50 计算应力循环次数 006951（ 1830015） = =接触 疲劳寿命系数 算接触疲劳许应力，取失效概率为 1%，安全系数 S=1 H1= =0040 H1= =50算小齿轮分度圆直径 代入 H中较小的值 =算圆周速度 V V= =s 计算齿宽： b= =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 计算齿宽与齿高之比 模数： 高： h=宽与齿高之比： = 计算载荷系数 取动载系数 1 , 使用系数 假设为单齿对啮合，取齿间载荷分配系数 10载荷系数 :K=1实际载荷系数校正所算得圆的分度直径 = （ 5） 计算模数： = 按齿根强度计算 m （ 6） 确定公式内的计算数值 小 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 强 度 极 限 00大齿轮的弯 曲强度极限 80弯曲疲劳寿命系数 曲疲劳安全系数 S= 计算弯曲疲劳许应力： F1= F2= 算载荷系数 K： K=形系数 11 力校正系数 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 计算大小齿轮的 并加以比较 = = =计计算： m =比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数的 齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关。取模数为 就近取模数为 接触强度算得 的分度圆直径 齿轮数为： 8 2 （ 3） 几何尺寸的计算： 分度圆直径 ： 1m=187 =39 =2m=423 =51 =心距： a = 斜齿轮的设计计算 （ 1） 材料的选择及热处理 斜齿轮与直齿轮的材料及热处理一样，精度为七级，选小齿轮数 6, 4,初选螺旋角 =14。 （ 2） 确定齿轮的主要参数 按齿面接触强度计算 （ 7） 确定公式内的各计算值 试选 区域系数 = = + =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 小齿 轮传递的转矩： 103N 103 N 103 N 取最大的转矩为齿轮需传递的转矩 103N 取与直齿轮相同的 d=； 取 0050算应力循环次数 ， 选取最大的转速 n=849r/1=6008491（ 1830015） = =取接触疲劳寿命系数 失效概率为 1%，安全系数 S=1 H1= =0040 H1= =50 H= = 计算小齿轮的 分度圆直径 计算公式得： =算圆周速度： V= = =s 计算齿宽 b 及模数 m b= =h= =算纵向重合度 =算载荷系数 K: 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 使用系数 12；动载系数 动载系数 K 为： K=实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 =算模数： =齿根强度计算 m （ 8） 计算载荷系数： K= 向重合度 =旋角影响系数 算当量齿数 ; = = =齿形系数： 力校正系数 : 齿轮的弯曲疲劳强度极限 00齿 轮的弯曲强度极限 80弯曲疲劳寿命系数 取安全系数 S= 计算疲劳许应力： F1= F2= 算大小齿轮的 并加以比较 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 = = =计计算： m =比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m 大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 可满足，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 计算应有齿数： = = 6 4 （ 3） 几何尺寸的计算： 计算中心距： a = 中心距圆整取 a=116圆整后的中心距修正螺旋角： =因 值改变不大，故参数 ， 计算大小齿轮的分度圆直径： = = = = 4 48 计算齿轮宽度： b=整后去齿宽： 2 9锥 齿轮的设计计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 （ 1） 材料及齿数的选择 ： 圆锥齿轮工作为 闭式的，齿轮传动轴夹角为 90 ，小齿轮悬臂支撑，大齿轮两端支撑，小齿轮选用 40质处理，平均硬度为 270齿轮选用 45钢 ,调质处理，平均硬度为 230 初选齿数：小齿轮数为 1 大齿轮数为 9 （ 2） 确定齿轮的主要参数 按齿面接触疲劳强度计算： （ 9） 确定设计公式中各个参数 初选载荷系数 小齿轮所转递的转矩： 104；选取齿宽系数 R，为防止齿向载荷分布不均匀，应限制齿宽，取 R=性系数 ；大小齿轮的接触疲劳强度为： 13 应力循环次数： 005661（ 1830015） = =09 接触寿命系数 失效概率为 1%；最小安全系数 2 计算许用接触力： H1= =4073 H2= =8052算端面重合度 ， 当量齿数 =22 =150 =度圆直径： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 计算圆周速度： 1 1 = = =s 因 V 10m/s， 选 7 级精度合格 计算载荷系数：取使用系数 ， 齿对啮合，取齿间载荷系数 ，载荷分布系数 = kA 正分度圆直径： d1=齿根弯曲强度计算 2： 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为： 2080曲寿命系数 寸系数 计算许用弯曲应力 取失效率为 1%，安全系数 = 计算可知， 451417合度系数 =齿形系数： 力校正系数 : 核计算： =（ 3） 主要几何尺寸计算 ： 大端模数： m=977/21=参考文献 3表 10 m=端分度圆直径： d1=1 9 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 锥距 R 及齿宽 b: R= =25mm b= 25=锥角： = = = =根角按等顶隙计算： f2= 顶锥角 : 1+= 2+= 齿高 3： h=(2 =端顶圆直径 da 1 = 1 =轴的设计计算 高速轴的设计计算 （ 1）由 参考文献 1,初步估算轴的最小轴径： 0 （ 10） 确定公式内的各种计算数值 选轴的材料为 45（调质） ，根据 参考文献 1，取03 由前面的设计算得 98r/ 2）设计计算： 85 1 7 3 3m i n 的最小轴径为 d=(1+整后取 15出 轴的最小直径用来安装联轴器 13，为了使所选轴的直径 联轴器的孔径买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩 虑转矩变化取 103N 434N 照计算联轴器的转矩选择 联轴器 ,联轴器的孔径为 16取 直径为 16联轴器的长度 L=32轴配合的彀长度为： 7。 （ 3）轴的结构设计 拟定轴上各零件的装配方案 图 4 高速轴的装配方案 4 of 据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 14 为了满足 大 V 带轮 的轴向定位要求， 1段的右端需制出一轴肩，故取 直径为 19端采用轴段挡圈定位，按轴段直径取挡圈直径为 20 V 带轮 与轴配合的彀孔长度为 27了保证轴段挡圈只压在 大 V 带轮 上而不压在轴的端面上，故 1 略短，取 5 初 步选择滚动轴承。因轴承同时受到轴向力与径向力的共同作用，故选深沟球轴承 轴承 4。参照工作要求并根据 9取 6003 型号。其尺寸为 d D T 17 40 取 0 右端滚动轴承采用轴肩定位，定位轴承轴肩高度为 2 取安装齿轮 1 的轴段直径 3轮的左端与轴承采用套筒定位，由上以求的齿轮 1 的齿宽为 39了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段的长度应略短于齿宽的长度，故取 7轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 h 取h=轴环的直径 6环宽度 b 了配合拔叉换挡取 0轮 2 为轴齿轮，分度圆直径 77mm,62轮 3 左买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 端采用套筒定位，齿宽为 了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段的长度应略短于齿宽的长度，故取 96轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度为 2环的直径为 3 轴承端盖的总宽度为 l=15取 5 取齿轮距箱体内壁之间的距离为 8 虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体一定距离 s ，取 s=4已知轴承宽度为 所以+s+a+(39+8+2= 轴上零件的周向定位 齿轮，半联轴器采用的周向定位均采用平键连接，按 3得平键截面 1b h=8 7，键槽的长为 25时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择轮毂与轴的配合为 ，同样半联轴器与轴的连接，选用平键 5512联轴器与轴的配合为 ，滚动轴承与轴的定位采用过渡配合来保证，此处选轴的尺寸公差为 确定轴上圆角和倒角尺寸 2，取轴段倒角为 1 45 （ 3）求轴上的载荷： 作出轴的计算简图 ,及求轴的支反力和弯矩 ： 把轴当做简支梁，支点取在轴承中点处，即去轴承宽度的 1/2 为支撑，由于轴所受的力为空间力系，将作用在轴上的力分解为垂直面和水平面 。 画出扭矩图 图 5（ e）： 转矩 :T=7260N周力： T/d=27260/27=向力： 水平支反力： 平衡条件 ： 18+90) 04=0 ： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 图 5 轴的载荷分析图 of 平面 67 段的弯矩弯矩图 5（ b）： 18= 0=24201N垂直支反力： 由平衡条件 ： 18+90) 04=0 ： 直面 67 段的弯矩图 5（ c）： 18= 0=算合成弯矩，画出弯矩图 5（ d） =33765 N =25753 N算危险截面的当量弯矩： 由合成弯矩图可知轴的 67 段为危险截面， 取 扭矩校正系数 15为 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 =34230 N险截面的校核： e= =ew 式中 e5 钢，调制处理 -1w=60，所以该轴安全。 轴的设计计算 轴所传递的扭矩 T=24370N 1）求作用在斜齿轮上的力： = =r= 周力 向力 轴向力 所示。 （ 2）初步确定轴的最小直径 选轴的材料为 45（调质） ，根据 参考文献 1， 取12 0 =112 =出轴的最小直径用来安装联轴器，为了使所选轴的直径 联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩 虑转矩变化取 03N1681N照计 算联轴器的转矩选择 联轴器 ,联轴器的孔径为 16取 直径为 16联轴器的长度 L=32轴配合的彀长度为： 7。 （ 3）轴的结构设计 拟定轴上各零件的装配方。 根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 16 为了满足 锥齿轮 的轴向定位要求， 1段的右端需制出一轴肩，故取 直径为 19端采用轴段挡圈定位，按轴段直径取挡圈直径为 20齿轮 与轴配合买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 的彀孔长度为 27了保证轴段挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1 略短，取 5图 6 轴的装配方案 步选择滚动轴承 17。因轴承同时受到轴向力与径向力的共同作用，故选单列圆锥滚子轴承 4。参照工作要求并根据 5取 30205 型号。其尺寸为 dDT 25521 取 右端滚动轴承采用轴肩定位，定位轴承轴肩高度为 4安装齿轮的轴段直径 9轮的左端与轴承采用套筒定位，由上以求的齿轮的齿宽为 80了使套筒端 面可靠的压紧齿轮，此轴段的长度应略短于齿宽的长度，故取 8轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 h 取 h=2轴环的直径 2环宽度 b 轴承端盖的总宽度为 l=15取 5 取齿轮距箱体内壁之间的距离为 8虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体一定距离 s ，取 s=4已知轴承宽度为 所以+s+a+(80+8+2=上零件的周向定位 齿轮，半联轴器采用的周向定位均采用平键连接，按 5得平键截面1bh=87，键槽的长 50时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择轮毂与轴的配合为 ，同样半联轴器与轴的连接，选用平键 52联轴买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 器与轴的配合为 ，滚动轴承与轴的定位采用过渡配合来保证，此处选轴的尺寸公差为 确定轴上圆角和倒角尺寸 2，取轴段倒角为 245 求