机械毕业设计（论文）-家用甘蔗榨汁机设计【全套图纸】 .doc

学 号： 题目类型： 设计 摘 要随着社会的进步，人们的生活水平日益提高，人们的需求也越来越多，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。本次毕业设计设计的是一种安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管的甘蔗榨汁机，甘蔗通过轧辊压榨之后，甘蔗渣排出机体，甘蔗汁则流入甘蔗汁容器中。论文中对机体，传动机构，轴，键等做了设计，并进行校核，从而确保甘蔗榨汁机设计合理，并且耐用。 关键词：甘蔗榨汁机；产品设计；结构设计全套图纸，加153893706household cane crusher designstudent:meng sheng-kai teacher:liu yuabstract: along with societys progress, peoples living standard is improving, people demand more and more, the electrical appliances product 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, safety aspects of practical economic considerations, etc. the new requirements put forward to the electrical products, improved electrical products to the appearance of continuous, parts of the production technology has been a new development, household electrical appliances shell parts forming technology plays more and more important in the field of forming position. at present, electrical products form design and processing technology has attracted great attention at home and abroad, considerable progress has been made in developed countries, the united states, japan, germany, the research in this field. their aesthetic appearance of electrical products, let the people be good to hear or see, but also the design of efficient, speed up the upgrading of products. this graduation design is sugar cane juice machine with a high safety performance, high efficiency, durable, simple in structure and convenient to repair and storage, then by roller press sugarcane, sugarcane bagasse sent the body, sugar cane juice into the sugar cane juice containers. on the body, drive mechanism, the shaft, key to do the design, and carries on the examination,so as to ensure design of sugarcane juice machine is reasonable, and durable. key words: juicer；product design；structural designii目次摘 要iabstractii1 绪论12 甘蔗榨汁机设计总体结构22.1 入料部分22.2 榨汁部分22.3 机架部分32.4 总体设计33 传动结构设计33.1 电动机的选择33.1.1电动机的功率33.1.2电动机的转速43.1.3电动机的类型53.2 传动部分的设计63.2.1确定计算功率pca63.2.2选择链条型号63.2.3确定链轮直径dd1，dd263.2.4确定中心距a和带的基准长度73.2.5验算主动轮上的包角73.2.6确定链条根数z83.2.7计算单根链条初拉力f83.2.8 计算对轴的压力fq84 主要零件设计104.1 入料口的设计104.2 转子的设计104.2.1 基本结构参数的确定104.2.2 主要工作参数的确定134.2.3 转子的结构设计144.3 轴承和键的选用234.3.1轴承的选用和润滑234.3.2 键的选用235 设计总结256致谢26参考文献271 绪论261.1 课题的意义及背景甘蔗汁多味甜, 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. 但是目前的甘蔗榨汁机只能算是商用型的设备，只能在水果店、冷饮店、凉茶店、餐饮店、宾馆酒楼、车站码头、酒吧、卡厅、学校、影院、咖啡屋、公园、集市、居民区等场所现榨现卖，而不能普及到每个家庭中，方便每一个人；而且目前的甘蔗榨汁机的功能比较单一，仅限于榨甘蔗，经过改良应该可以扩大功能，可以榨一些蔬菜或者水果汁。当然从甘蔗榨汁机诞生以来随着机械技术的发展，榨汁技术，零件加工技术都有了很大的进步。到目前为止甘蔗榨汁机已经得到了很大的改进，出现了很多种类型的甘蔗榨汁机，比如：电动甘蔗榨汁机、立式甘蔗榨汁机、手摇甘蔗榨汁机、台式甘蔗榨汁机等几种，多样的类型可以分别满足不同人们的需求，另外甘蔗榨汁机在外观结构，功能等方面也有了很大的改进。这里我们设计的是一款小巧，适合家用的甘蔗榨汁机。1.2 课题研究内容及工作 在本论文中，主要的内容是对家用甘蔗榨汁机的基本结构，包括：入料口，榨汁部分，机架部分，以及各部分的分布情况进行设计；传动结构：包括电动机，轧辊，链轮，链条等的设计；主要零件，包括入料口，转子，轴承和键，过滤网进行了设计，并对主要零件进行了校核，以确保零件满足受力要求。在论文的撰写过程中，通过参考各种文献，我了解了甘蔗榨汁机的基本结构，目前的研究水平，及发展情况等，在充分了解了已有的甘蔗榨汁机的很多优缺点之后，我有了自己的想法，在大学四年专业知识的基础上开始了对设计的甘蔗榨汁机进行全面地修改和优化。在做论文的过程中，遇到过很多难以解决的问题，但是通过同学朋友的帮助，我的细心研究和指导老师的指点，都逐一的得以解决。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2-1所示。图2-1总体结构2.1 入料部分入料口设计在甘蔗榨汁机的上边，与上盖连着，厚度是5mm，材料是不锈钢，入料口和一对轧辊部位相切，将甘蔗削皮后即可下滑轧辊，进行压榨。2.2 榨汁部分榨汁部分主要是由三对轧辊组成。榨汁时甘蔗会经过三队轧辊的压榨，榨过汁的甘蔗渣会从轧辊的缝隙落到滑板上面，通过滑板由出渣口排除甘蔗榨汁机，而甘蔗汁在滤网滤掉杂物后通过开关阀流入甘蔗榨汁机下面的甘蔗汁容器里。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，作为甘蔗榨汁机设计的主要支撑，机架承担着甘蔗榨汁机的主要重量和动力、负载和力矩，所以它的设计是只能强不能弱的部分。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的是3mm厚的钢板来作为底座。2.4 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、结构简单便于维修和保管。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转每分钟，轧辊的直径为88mm，其轧辊的工作长度为200mm，在箱体上设有三对轧辊，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 传动结构设计3.1 电动机的选择3.1.1电动机的功率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甘蔗所给的切向力，而另外两个齿轮条是空行程，因此，即甘蔗榨汁机设计正常工作时，受到的切向力为560。其中：齿轮所受的力 参与工作的齿轮个数 参与工作的齿轮条数电动机功率由公式来计算，甘蔗榨汁机传动装置的总效率，应由组成传动装置的各个部分运动副的效率总积，即 ，其中、 分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下： 滚动轴承（每对）0.980.995 即取 =0.99 链条传动 0.940.97 即取 =0.97 滚筒转动 （因为齿轮条固定于滚筒上） 即取 =1则 由此可得电动机的功率：3.1.2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选为：。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，如下表。表3-1电动机的型号和技术参数及传动比 方案电动机型号额定功率电动机转速基本参数p/kw同步转速满载转速效率（%）电动机重量（kg）功率因数1y160m2-85.5750720851190.742y132s2-45.51500144085.5680.843y132s1-25.53000290085.5640.88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。3.2 传动部分的设计3.2.1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 （3-2） 式中： ka工作情况系数，=1.45.5=7.7kw3.2.2选择链条型号根据计算功率pca=7.7kw 由机械设计手册图12-1-1确定选用d型带。3.2.3确定链轮直径dd1，dd2a) 参考机械设计手册带传动设计部分，选取小带轮直径=355。b) 验算带的转速 （3-3）= 带的速度合适 (普通链条)c) 从动带轮直径= （3-4）由机械设计手册表12-1-10查得=400mm3.2.4确定中心距a和带的基准长度根据 0.7(+), 故aa剖面安全。b. bb截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 弯曲应力 切应力 由附表10-1查得过盈配合引起的有效应力集中系数。又。则 显然，故bb截面右侧安全。c. bb截面左侧 bb截面左右侧的弯矩、扭矩相同。弯曲应力 切应力 ，由附表10-2查得圆角引起的有效应力集中系数，由附表10-4查得绝对尺寸系数。则 显然，故bb截面左侧安全。以上计算表明：轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。4.2.3.3 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 ,轧辊分布方式如下图所示。 图4-4轧辊的分布结构图由图4-3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。1）轧辊的设计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。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。2）安装转子与主轴之间的配合为间隙配合，配合为d8/h8。4.2.3.3生产能力 （5-12）式中 l 转子长度，m； b 卸料篦条间歇，m； 出料块的粒度，m； z 卸料篦条间歇的数目， 松散与排料不均匀系数0.02； k 转子圆周方向锤子的排数； n 转子转速，r/min； r 甘蔗的堆积比重，。4.3 轴承和键的选用4.3.1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 （4-30）对于153662型轴承，假定其寿命为3年查手册 该轴承符合要求。 c轴承润滑方式选用油管润滑。4.3.2 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 （4-31）t 转矩，；d 轴的直径，；h 键的高度，； 键的工作长度，； 许用挤压应力，由机械手册表3.1查得=3045。键一：2816104 符合要求。键二：3620848符合要求。4.4 过滤网的设计4.4.1过滤网原理我们在选择甘蔗榨汁机的过滤网时，通常有以下原则: 1是当过滤网强度比较好时,选择的甘蔗榨汁机的过滤孔要尽可能的大些；2是当过滤网强度比较差时,选择的甘蔗榨汁机的过滤孔要尽可能的小些。由于甘蔗榨汁机的过滤网孔是要将甘蔗的汁液进行过滤过，因此它的设计十分重要。甘蔗榨汁机过滤网的主要参数包括: 过滤网孔的多少和孔的大小。4.4.2过滤网尺寸现在，甘蔗榨汁机的过滤网设计分为理论设计和经验选取设计,甘蔗榨汁机的过滤网会多次的选择，以确保找到最合适的过滤网。设计过滤网孔大小时,首先要想到被压榨后甘蔗颗粒的直径大小, 压榨后甘蔗颗粒直径比较大时, 甘蔗榨汁机的过滤网孔就要大一些,甘蔗汁就会顺利地从过滤网排出，不过甘蔗榨汁机过滤孔也不能太大,否则,可有能会造成压榨后甘蔗从过滤孔中流入到甘蔗汁液的容器中; 压榨后甘蔗颗粒直径比较小时, 甘蔗榨汁机的过滤网孔直径选择也要对应地减小一些,不过也不能太小,是因为榨汁机过滤网孔太小时,非常容易造成压榨后甘蔗颗粒将过滤孔给堵塞,不能够保证甘蔗汁液顺利地从过滤网流出。综合以上以及甘蔗榨汁机的特性，我们选用3mm厚度钢板制作的直径是2mm孔，孔间距是2mm的榨汁机过滤网。5 设计总结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，他们会很乐意的帮我们解答，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