家用葡萄酒制作机的设计【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 前  言  葡萄酒是世界上最古老的饮料之一 ,据考证距今已有 6000 多年的历史 ,在中国也有两千多年历史 ,著名诗句“葡萄美酒夜光杯”就是最好的写照。在西方国家 ,它早已成为餐桌上不可或缺的饮料。7在中国，随着人们消费观念的转变，饮用葡萄酒被越来越多人所提倡，它不仅能够给人带来健康，更是一种文化的象征。同时，越来越多的家庭也在选择自行酿制葡萄酒，在享受美酒的同时，也在感受着酿造过程所带来的快乐。  本文介绍的机械是用于葡萄酒酿制过程中葡萄破碎的一种机器，设计出一种双胶辊挤压式葡萄破碎机，对机械的主要参数进行了优化设 计。并介绍了破碎机的工作原理，并对电动机的选择，齿轮、皮带的传动比进行了计算，对材料的选择进行了说明。该机械是通过电动机提供动力，采用了齿轮传动和带传动两种传动方式传递动力，喂料系统采用手动调节方式。该破碎机可以满足不同品种的葡萄破碎，以满足了各类人群不同口味的喜好，还可手动调节胶辊间距，以达到不同的破碎效果。  本机械的特点是成本低，效率高，节能，清洗方便，并且能够保证不破坏葡萄籽，以免影响葡萄酒的品质，可独立作业 ，无需与其他机械配合使用，操作简单，占地面积小，是家酿葡萄酒的理想选择。  关键字：葡萄酒；胶 辊；挤压；破碎机  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目  录  1 引言  . 1 究葡萄破碎机械的目的和意义  . 1 萄破碎机械的研究现状  . 1 2 葡萄破碎机械的基本工作原理  . 1 碎方式  . 1 械破碎过程 及注意事项  . 2 3 各部分的结构示意图  . 3 体结构示意图  . 3 动部分示意图  . 3 4 电动机的选择  . 4 动机转速的选择  . 4 动机工作功率的计算  . 5 5 皮带轮传动部分计算  . 6 算皮带功率  . 6 带轮的计算  . 6 6 轴 与齿轮的计算  . 8 的选择与计算  . 8 的支点距离和力作用点的确定  . 10 7 胶辊尺寸、材质与机体材料的选择及胶辊间距 的调节  . 11 辊尺寸的确定  . 11 辊与机体材料的材质的选择  . 11 辊间距调节  . 12 结  论  . 13 致  谢  . 14 参考文献  . 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 引言  改革开放三十多年以来 ,中国葡 萄酒行业从起步到蓬勃发展 ,葡萄酒从陌生到逐步走入我们的生活 ,其发展势头之迅猛我们有目共睹。随着人们生活水平的不断提高 ,人们对葡萄酒认知程度的不断提升 ,葡萄酒酿造技术的不断进步 ,相关标准的不断完善 ,葡萄酒市场的不断成熟 ,我们可以预见 ,在不久的将来 ,中国将成为全球葡萄酒生产和消费的领头羊。我们也相信葡萄酒将为中国人的健康作出越来越大的贡献 ,为我们的饮食生活带来越来越多的快乐 6。  葡萄酒的价值很高，我 国 明朝时期药物学家李时珍在本草纲目中曾记载 了葡萄酒具有“暖腰肾，驻容颜，耐寒”的功效，近代的测试以证实， 约 有几百种化合物存在于葡萄酒中，其中包括糖类、矿物质、氨基酸等营养成分和醇、脂、酸、醛、酮、酚等复杂的混合物，具有较高的保健价值 8。葡萄酒 可为人 提供热能 ， 含有 8 种氨基酸是人体自身不能合成的  “必须氨基酸” 及 人体所必需的矿物质及维生素， 并且 具有保健、抗老防病、 预防心脑血管病 、 美容养颜 的作用 。  鉴于葡萄酒的诸多益处，带动了我们葡萄酒机械行业迅猛发展，我国小型家酿葡萄酒行业主要集中在河北黎昌县、江苏靖江市、河南新乡市。  究葡萄破碎机械的目的和意义  现阶段 , 随着国内人 民物质文化需求的不断提高 ，人们越来越注重文化建设和食品健康问题。而作为健康和文化象征的葡萄酒也越来越受人喜爱，更多的家庭选择自行酿制葡萄酒。不仅可以享受美酒带来的醇香，还可以体会酿酒时的乐趣。  然而， 家庭自酿葡萄酒工作量大，主要集中在除梗、 清洗、风干、破碎 的过程 ，尤其是破碎的过程 。破碎机工艺效果的好坏 , 对葡萄的破碎率、对葡萄酒的品质、口味、电耗都有着密切的关系。因而要求葡萄破碎机在破碎过程中 , 应尽量提高破碎率，  减少葡萄籽的破坏 , 以便于提高葡萄酒的品质 ;还应该注意保持较高而稳定的破碎率 , 以利于提高生产效率 , 同时还必须节省 动力和减少胶辊的消耗 , 以利于降低 酿造 成本。  为了达到以述目的与要求 , 应根据葡萄的尺寸、品质等特征精心设计一种家用小型葡萄破碎机。以满足各类人群的需求，减少劳动强度。  萄破碎机械的研究现状  近年来，国产葡萄酒牢牢地占据了市场主流，葡萄酒生产机械装备制造业也随之迅速发展。在国外先进设备不断被引进的基础上，许多国产葡萄酒设备也有了长足的进步。但总体而言，国 内葡萄酒生产设备专业化研发和生产程度较低，大型品牌葡萄酒生产企业更倾向于采购国外的成熟设备5。从工艺流程来看，国产压榨等前处理设备生产较为集中， 主要分布在河南新乡地区。发酵、灌装、贴标、包装等葡萄酒生产设备的企业多是从啤酒、白酒、酒精生产设备转化而来，专业化研发和生产的企业不多。国内的葡萄酒设备生产企业迫切需要在引进、消化，然后再创新方面有所建树1。  总体而言，葡萄酒机械生产企业普遍规模偏小，研发和生产较为滞后。往往进口设备已经非常成熟，国内才开始仿制，在市场竞争中非常被动。国内实力较为雄厚的大型酿酒设备制造企业应当抓住当前葡萄酒行业大发展的有利时机，积极参加行业的展览、交流活动，尽快提高葡萄种植与葡萄酒生产设备的研发与生产水平，为国产葡萄酒生 产设备闯出一条路 9。  据了解，目前国内生产家用葡萄酿造相关机械的生产厂家主要集中在河北黎昌县、江苏靖江市、河南新乡市，产品规格大 都超过 1米，占地面积大，搬 运 不方便。  2 葡萄破碎机械的基本工作原理  碎方 式  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 本机械采用双胶辊挤压破碎方式对葡萄进行破碎。在胶辊上具有小凸起，可以加大破碎效果。  械 破碎 过 程及注意事项  破碎过程： 挤压主要工作构件是一对并列的胶辊，一个主动胶辊，一个从动胶辊，胶辊工作时，两胶辊之间距离 称为 为破碎工作区 （如图 2示） 。其 间距 小于葡萄尺寸，而大于葡萄籽尺寸。葡萄 落入破碎工作区，当其与两辊面接触，在主动轮逆时针运动时受到挤压作用力与摩擦作用力，使葡萄向下运动，从动辊受葡萄摩擦力作用顺时针方向运动，并与主动辊之间形成一定的线速度差，从而加大破碎效果。同样，胶辊上的凸起也可加大破碎效果，使葡萄汁从果肉内脱离出来。  图 2辊工作区示意图  萄 酒制作工艺流程 及准备工作  制作工艺流程 。 葡萄挑选去杂 清洗 风干 破碎 加糖 前发酵 过滤 后 发 酵 澄清 成品 。在葡萄破碎前，需要 对葡萄进行挑选，将果梗摘除，清洗，并自然风干，以免杂志影响葡萄酒的品质 3。  意事项  胶辊与进料斗相应调节，确保葡萄准确落入胶辊工作区。 如图 2以通过调节胶辊间距（上螺杆 起 调节进料斗间距 作用 ，下螺杆 起 调节胶辊间距 作用 ），确保葡萄落入两胶辊之间， 葡萄从进料斗落入破碎工作区时，必须落入两胶辊之间。在调节胶辊之间间距时，相应调节进料斗间的间距。确保葡萄落入两胶辊间。  图 2辊间距调节 方式  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 两辊间必须有适当压力 。 两辊间必须保持适当的压力，使胶辊对葡萄产生挤压搓撕作用力，使葡萄破裂，果汁自动流出。不过，其挤压作用力也不宜过大，避免葡萄籽粒受到 损伤，从而影响葡萄酒品质与口感 。  两辊之间存在一定线速差 。 主从动轮之间要存在一定的线速度差。如两辊的线速相同，即 ，则葡萄两侧只有挤压力作用而没有一向上，一向下的相反方向磨擦力作用，破碎效果受到一定的影响。为了加大破碎效果，在设计时应考虑使主动轮以一定的速度旋转，带动从动辊旋转，从而形成一定的线速度差。  3 各部分的 结构示意图  体 结构示意图  图 3构图（左视图）  图 3构图 （ 正视图 ）  动部分示意图  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 3动部件示意图  图 3轮中心距调节机构示 意图                    图 3碎 工作区 （胶辊）  4 电动机的选择  动机转速的选择  本电机主要用途为胶辊提供动力， 根据胶辊转速确定电动机型号。 胶辊转速不易过大 ， 初步定为 (3-4)r/s，即 180 根据 公式 大小可知两齿轮的传动比为2 3,i r r 小 大，为小、大齿轮半径  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 图 4动机带轮       图 4动轴带轮  根据上 图 及公式 基基大小可知带传动传动比。1 2,i r r 基 基大 小、为大、小皮带轮基准半径 。  若要使主动胶辊转速保持在（ 3r/s，则电动机转速应为（ 1080r/电动机功率、尺寸不易过大。 查表可选择电动机转速为 1 4 0 0  r / m i 动机工作功率的计算  V 带速度为  0 1000 5 0 1 4 0 0 3 . 6 7 m /  1 0 0 0 (4传递效率计算：  电动机传至胶辊的总效率为 31 2 3 4a 其中1为带传动传动效率，2为轴承传动效率，3为齿轮传动效率，4为胶辊传动效率  取1= ：  31 2 3 4a =0。 96  0。 97 0。 95 0。 85 所以 ：   = 1 9 . 8 3 3 . 6 7 = 0 . 0 8 6 k  0 0 0 . 8 5                     (4则 选择 电动机型号为 功率为 0。 18如表 2  表 2动机参数  列电动机型号  功  率  /W 电  流  /A 电  压  /V 频率  /速  /(r/效率  /% 动率因素  /() 堵转  转矩  堵转电流  /A 最大  转矩  外形尺寸  （长 宽 高）  /（  质量  /定  转矩  额定  转矩  80 20 50 1400 53 0 62 1 5 17 1 8 247 140 178 4 则 根据公式 基基大小推出 主动轮的转速为 700r/大齿轮转速 = 7 0 0 r/ m 根据公式买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 大小推出 小齿轮转速为 = 2 3 3 .3 r / m 主动辊转速为 233r/ 皮带轮传动部分计 算  带传动 适用于中心距较大的的传动，且带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收震动，在发生过载时与皮带发生打滑现象，打滑虽然是传动失效，但可防止损坏其他零件，最主要的是带传动结构简单、成本低廉。这些优点都符合家庭小型机械的要求，因此在机械设计过程当中将带传动也设计其中。  算 皮带 功率  1 0 . 1 8 0 . 1 8k p k W ， 根据现实需求， 其工作时间 小于 10 小时。 由表 5 工作情况系数 K= 表 5作情况系数  载荷性质  工作机  原动机  电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、四缸以上的内燃机  电动机（联机交流启动、直流复励或串励）四缸以下的内燃机  每工作小时数  载荷变动很小  液体搅拌机、通风机和鼓风机（ 7。 5离心式水泵和压缩机、轻负载输送机  16 16 带轮 的计算  V 带型号的选取  根据 1 4 0 0  r / m i ， 0 定选用 z 型普通 v 带  带轮直径的计算  电动机带轮基准直径：取主动轮基准直径 d =70 1 1d = 2 5 0 1 4 0i d m m (传动比1 2i ) 验算 速度 速度  1 7 0 1 4 0 0 V 6 . 2 3 2 56 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 m/s 合适    计算中心距及基准长度  初步选取中心距    0 1 21 . 5 ( ) 1 . 5 ( 7 0 1 4 0 ) 3 1 5a d d m m (5则030<( 则带长为   2 2210 0 2 10() ( 1 4 0 7 0 )2 a  d d 2 3 1 5 ( 7 0 1 4 0 ) 9 6 3 . 82 4 2 4 3 1 5m   (5 查 表 5 基准长度 1000dL 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 表 5带基准长度通 V 带  窄 V 带  Y Z A B C 000   则实际中心距：  00 1 0 0 0 9 6 3 . 8a a 3 1 5 3 3 3 . 122 (5验算电动机带轮上 的包角  0 0 0 0 0211 1 4 2 7 11 8 0 5 7 . 3 1 8 0 5 7 . 3 1 6 7 . 7 8 1 2 03 3 3 . 1dd a ，合适。     (5计算 今117 1 , 1 2 0 0 / m i nd m m n r查表 5 ：  表 5根普通 V 带的基本额定功率号  小带轮基准直径  1d/带轮转速1n（ r/ 200 400 800 950 1200 1450 1600 1800 z 71  V 带的基本额定功率，取 单根 V 带额定功率的增量，取   为包角系数，取 0 . 1 8 0 . 6 0( ) ( 0 . 2 7 0 . 0 2 ) 1 . 0 6 0 . 9 8p p k k        (5 则 v 带 取 z=1 根 。    求作用在带轮轴上的压力  表 5带截面尺寸（  11544 普通 V 带 类型  节管  pb/宽  b/度  h/位长度质量  q/(Kg/m) Z 据 表 5q=m。  则 带所能传递的最大有效拉力  c o  /  F 1 1 / e                               (5当考虑离心力的不利影响时，单根带所需的预紧力  f v a 2o e c f v a1 e 1F F q v2 e 1                            (5用20 500 2 . 5( 1 )q vz v K 代入前式，并考虑包角对所需预紧力的影响，可将 计算式子写为：  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 2 . 5F 5 0 0 ( 1 ) q vz v K                              (5式中： q为 量， m 故由20 500 2 . 5( 1 )q vz v K 可得 ：  20 5 0 0 0 . 1 8 2 . 5( 1 ) 0 . 0 6 3 . 6 7 1 9 . 8 3   . 6 7 0 . 9 8F  计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）须确定带传动作用在轴上的力果不考虑带 两边的拉力差，则压轴力可以近似的按带的两边的预紧力0 10 1 6 7 . 8 52 s i n 2 2 1 9 . 8 3 s i n 7 8 . 8 722QF z F N (5各带轮的结构设计   设计 V 带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，转速高时要经过平衡，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为 3.2 m ），以减少带的磨损，各槽的尺寸应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。依照此要求 ：  则 电动机相连的主动轮 ， 其带轮基准直径  d=71mm            e=12                =320，       带轮基准直径  d=142           e=12                =360，       6 轴 与齿轮 的计算  的 选择 与计算  轴的选择  表 6材料及热处理  毛坯直径  度  度极限  b/服强度  s/曲疲劳极限  用说明  35 正火   100 149 187 520 270 250 有较好的塑性和适当的强度，可做一般曲轴、转轴等  选取 轴的材料为 35 碳素钢，正火 处理。  确定各轴 及齿轮 转速  根据 电动机转速 1 4 0 0 / m i 则皮带轮轴转速为  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 111400 7 0 0 / m i 即小齿轮转速为1 7 0 0 / m 则大齿轮与其轴的转速 分别 为  1222700, 2 3 3 . 3 / m i n 计算 各轴输入功率  皮带轮轴的输入功率为  1 0 1 0 . 1 8 0 . 9 6 0 . 1 7 2 8p p k w 电，  其中01 1齿轮轴的输入功率为  2 1 1 2 0 1 1 2 1 2 3p p p p 电0 . 8 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 1 6 4 3 其中12 2 3 初步确定轴端直径  取系数 18，轴的输入端直径为  33d 电 电, 取 d=，  则 皮带轮轴的直径  1 3310 . 1 7 2 8d 1 1 8 7 . 4700pc m 皮考虑到键槽的影响，轴的直径增加 5%，则取皮带轮轴的直径为 8轮轴的直径  2 3320 . 1 6 4 3d 1 1 8 1 0 . 52 3 3 . 3pc m 齿考虑到键槽的影响，轴的直径增加 5%，则取齿轮轴的直径为 11  计算 各轴输入转矩  发动机输出转矩为  0 . 1 89 5 5 0 9 5 5 0 1 . 2 31400d                            皮带轮轴输入转矩1 1 0 1 1 . 2 3 2 0 . 9 6 2 . 3 6 i N m 齿轮轴输入转矩为2 1 2 1 2 1 2 2 3 2 . 3 6 3 0 . 9 8 0 . 9 7 6 . 7 3T T i T i N m 齿轮参数计算  选取模数为 2，压力角为 020 ，小齿轮齿数1=17z，大齿轮齿数2=5111 2 1 7 3 4d m z m m 小齿轮齿顶圆  1 2 2 1 7 2 3 8d m z m m 顶1 （ ） （ ）小齿轮齿底圆  11 2 2 1 7 2 . 5 2 9d m z m m 底 （ ） （ ）小齿轮分度圆直径  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 0011 c o s 2 0 3 4 c o s 2 0 3 1 . 9 4                 大齿轮直径22 2 5 1 1 0 2d m z m m 大齿轮齿顶圆22 2 2 5 1 2 1 0 6d m z m m 顶 （ ） （ ）大齿轮齿底圆22 2 2 5 1 2 . 5 9 7d m z m m 底 （ ） （ ）大齿轮分度圆直径 0022 c o s 2 0 1 0 2 c o s 2 0 9 5 . 8 5 的支点距离和力作用点的确定  根 据轴上零件的位置可以确定出轴的支点位置，计算齿轮受力。  轮受力  圆周力 ：    112d                                              径向力 ：                                               法向力 ：     F 则小齿轮上的扭矩为  6621 0 . 1 6 4 39 . 5 5 1 0 = 9 . 5 5 1 0 = 6 . 7 2 5 . 5 N m  3 . 3pT n 小 小，            则 ：  1t 2 2 6 7 2 5 . 5= 3 9 5 . 6 234小 小0r t a n 3 9 5 . 6 2 t a n 2 0 1 4 3 . 9 9 N 小 小 ，  03 9 5 . 6 2 4 2 1 . 0 1c o s c o s 2 0 小小大齿轮 上的扭矩为  6611 0 . 1 7 2 89 . 5 5 1 0 = 9 . 5 5 1 0 = 1 8 7 3 . 7 7 N m n 大 大1 1 8 7 3 . 7 7= 3 6 . 7 4102大大 大， 0r t a n 3 6 . 7 4 t a n 2 0 1 3 . 3 7 N 大 大03 6 . 7 4 1 0 0 . 9 4c o s c o s 2 0 主动胶辊的 轴力分析  垂直面的支撑反力为  10 . 8 5 6 . 3 82 2 . 7 3 6 6 . 4 62 2 2 2 2 3 3 0 . 50 . 8 大即 方向与原方向相反  21 2 2 . 7 3 2 3 3 0 . 5 2 3 0 7 . 4 7V r  F N (6买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 即 方向与原方向相反  水平面的支撑反力  12 6 2 . 4 6 3 1 . 2 322F F N (6点产生的反力  01 1 9 . 8 3 2 8 6 9 4 . 0 50 . 8F      2 0 1 1 9 . 8 3 6 9 4 . 0 5 7 1 3 . 8 8 F N 绘垂直面的弯矩图  ' 1 0 . 82 3 3 0 . 5 9 3 2 . 222a V v  N m m 水平面的弯矩  1 0 . 83 1 . 2 3 1 2 . 4 922a H H  N m m 20 5 5 5 . 2 4 K N m m 力产生的弯矩为  1 0 . 86 9 4 . 0 5 2 7 7 . 6 222a F F  N m m 求轴传递的转矩  5 6 . 3 86 2 . 4 6 1 7 6 0 . 722 N m m 大  按照强度要求，应使  3 0 . 2           故轴的直径  33 1 7 6 0 . 7 7 . 6 10 . 2 0 . 2 2 0Td m m 此轴的半径为 8合标准。  7 胶辊尺寸 、材质与机体材料的选择 及胶辊间距的调节  辊 尺寸 的确定  根据现实情况选择胶辊长度为 25辊直径为 外部存在半径为 为  辊 与机体材料的 材质 的选择  由于此机械用于破碎葡萄，酿造葡萄酒，所以将胶辊的材质及其他所有与葡萄汁有接触的材质均采用塑料材质 ，在机体内部涂抹一层塑料材质 。因为葡萄酒不能与金属接触，会影响其品质， 在整个酿酒过程中 , 不能接触铁器 , 更不能用铁容器来盛装 4。铁与葡萄酒中的酸接触 , 就会溶解到酒中 , 如果超过允许的含爱 , 则给酒带来讨厌的铁锈味 , 令人恶心发呕。 另外国际上对葡萄酒中的铁、铝含量有明显的限制 2。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 辊间距调节  在此机械设计中，考虑到个人口味，生活习性的不同，将胶 辊间隙设为手动可调节状态，既能满足不同尺寸葡萄的破碎，又能满足不同的破碎效果。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 结  论  本文设计的 家用葡萄酒制作机的设计（破碎机） 是将各种机械优化组合后设计出的一种 适用于桌面葡萄破碎机械 ，一种有别于 家庭作坊生产的 小型机械， 具 有以下特点：  （ 1） 本机器结构紧凑 ,， 胶辊之间压力稳定 ,便于调节  ,具有较稳定的 破碎率 、 噪音低 、 无污染。  （ 2） 本机器通过 齿轮 和 皮带相结合的方式传递动力， 以 达到加速器的效果。  （ 3） 该机 器与国内葡萄破碎机械相比，具有尺寸小，适合各类家庭使用；破碎率可调节，通过调节胶辊间达到不同的破碎率 ，并 适合各种品质，不同尺寸大小的葡萄破碎，胶辊间距 可调，为4辊间距进行精心的选择，通过计量葡萄籽及葡萄尺寸选定胶辊间距。  （ 4）对该机器的材料进行精心选择，凡与葡萄接触的材料均选用塑料材质，防治葡萄与铁等金属接触， 在 发酵过程中形成浑浊，影响葡萄酒的品质。  （ 5） 对 该机器喂料 装置进行精心设计，采用手动喂料方式。另因胶辊间距可调，故设计喂料装置时，使进料板间间距可进行相应调节，确保葡萄准确进入工 作区。  （ 6）设计皮带张紧装置，因皮带在适用过程当中会被拉长，所以连杆式皮带轮张紧器，利用拉伸 弹簧实时调整皮带松紧度。  本文介绍的 家用葡萄酒制作机 成本低，效率高，且保证 葡萄 的 破碎率 和 葡萄籽的完整度 ，可独立作业，无需与其他机械配合使用，操作简单，占地面积小等诸多优势。本设计在结构、材料、经济等多方面符合 家庭酿葡萄酒 的需要。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 致  谢  首先，我要感谢我的导师兰海鹏