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包子
成型
图纸
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包子成型机+查重+图纸,包子,成型,图纸
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长 沙 学 院 科生毕业 论文 论 文 题 目 : 系 部： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 职称 长沙学院教务处 二一三年六月制 （ 20 届） 本科生毕业 论文 包子成型机设计 系 部： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 职称 最终评定成绩 20 年 月 长沙学院 毕业设计 1 摘 要 查 阅资料分析了包子成型机的研究发展状况及其研制的意义，在了解了包子成型机的工作特点之后，对其工作执行元件进行了方案设计和方案确定 ，包括： 动力系统 、 传动系统 、 执行机构 的方案拟定 ，对于包子机的成型原理进行了相关分析，对工作机构的运动进行了分析计算，包括 ： 包子模型、生产效率与成型盘、横竖蛟龙、供馅泵、出面嘴的设计及计算；然后对 传动系统的设计计算，包括：竖绞龙直齿圆柱齿轮、出面嘴直齿圆柱齿轮、链传动、直齿圆锥齿轮、蜗轮蜗杆、传动比的计算；最后对分流轴及其附件的设计计算，包括：分流轴、轴承、键联接的设计与校核。 关键词： 包子 ；食品机械；成型盘；螺旋机构 长沙学院 毕业设计 2 on of of of of of of of of of of of ; of of of 长沙学院 毕业设计 3 目 录 摘 要 . 1 . 2 第一章 绪论 . 1 馅机械前景及发展现状 . 1 子成型机发展前景 . 1 子成型机设计介绍 . 1 究目的及意义 . 2 第二章 总体方案的拟定 . 3 力系统的拟定 . 3 动系统的拟定 . 3 行机构的拟定 . 4 第三章 机构运动分析及初步设计 . 5 子模型的建立与分析 . 5 产效率与成型盘的设计 . 5 、竖蛟龙的设计计算 . 6 绞龙的设计计算 . 6 绞龙的设计计算 . 7 馅泵的设计 . 7 面嘴的设计 . 7 第四章 传动系统的设计计算 . 9 动比的分配 . 9 动机转速的确定 . 9 动比分配及各轴转速确定 . 9 个执行部件功率确定 . 9 轮蜗杆传动副的设计 . 10 计要求 . 10 选参数及材料 . 10 步计算 . 10 长沙学院 毕业设计 4 齿面接触疲劳强度计算 . 11 弯曲疲劳强度校核涡轮齿根校核 . 11 平衡校核 . 12 力计算 . 12 直齿圆锥齿轮传动副的设计 . 12 计要求 . 13 选参数及材料 . 13 初步计算 . 13 按齿面接触疲劳强度计算 . 13 齿根弯曲 疲劳强度校核 . 14 锥齿轮受力计算 . 14 传动设计 . 14 绞龙链传动 . 14 形机构链传动设计 . 15 出面嘴直齿圆柱齿轮设计 . 15 计要求 . 15 轮基本相关参数计算 . 15 轮传动参数初步计算 . 16 校核齿轮强度条件 . 16 力计算 . 17 绞龙直齿圆柱齿轮设计 . 17 计要求 . 17 轮参数计算 . 18 轮传动参数初步计算 . 18 核齿轮强度条件 . 18 受力计算 . 19 第五章 附件设计 . 20 流轴 . 20 计要求 . 20 力情况分析 . 20 选轴径 . 21 长沙学院 毕业设计 5 段轴径确定 . 21 轴的受力分析 . 21 的校核 . 25 承的设计与校核 . 27 承的选择 . 27 1 位置轴承的校核 . 27 3 位置轴承的校核 . 28 7 位置轴承的校核 . 28 联接的设计与校核 . 29 的选型 . 29 的校核 . 29 键设计与校核 . 30 结论 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 长沙学院 毕业设计 1 第一章 绪论 馅机械前景 及 发展 现状 包馅食品一直深受我国百姓人民的青睐，如：包子、饺子、混沌、汤圆等，随着人民生活越来越好，对食品制作和加工提出了更高的要求， 而本人认为这些要求可以归纳为两大类： 其一是食品的质量： 如口感、卫生、营养等方面 其二便是食品供应的速度。 包馅机械在食品加工过程能够大大的提高生产效率 ，在对包馅机械进行相关设计时，应该着重注意包馅机械所用的制造材料以及密封，首要方面是在设计时考虑在能够完成相应的食品制造工序的同时保证食品的卫生；次要方面包馅机械在实现机械化的同时保证食品 的使用口感，因此需要对食品加工工序进行合理的编排处理。 国内外在食品包馅机械由于饮食文化的不同，机械类型也不相同。目前国外在食品包馅机械方面技术较为先进的日本，其生产的包馅机械生产效率高，同时能够适应多种包馅食品的制造加工，并且对其研究开始向着自动化方向发展，而且对包馅机械的传 动系统进一步优化设计；国内在包馅机械方面起步较晚，生产技术相对而言较为落后，食品包馅功能较为单一，但是其技术发展速度较快，也正尝试着向自动化生产方向发展研究。 子成型机 发展前景 子成型机 设计 介绍 包子成型机主要是实现包子包馅动作通过机械动作来完成，不再需要人工进行手工包馅操作 。目前国内技术较为成熟的是饺子机、混沌机和汤圆机，因此在包子成型机的结构设计方面，借鉴成熟食品包馅机械的相关结构设计并进行一定的优化，结合包子在保险过程中的实际特点，完成包子成型机的设计，并且对设计完成的相关结构进行 一定的修正、校核，达到设计任务要求。 长沙学院 毕业设计 2 包子在日常生活中深受广大百信人民的喜爱， 但是其制作过程大多是通过人工手动操作完成，包子制作过程的重点是保证其干净卫生，在手工制作时，卫生保证并不是那么容易。包子手工制作的缺点主要表现在两方面，一方面是手工操作需要消耗大量的工作时间；另一方面其制作效率并不高。平常人们所食用的包子大多是现吃现做，其保存时间较短，在常温下易变质，而冷冻方法保存会导致在包子内产生较多的冰晶 ，在解冻后食用口感不佳。因此，开发设计一种包子成型机来解决目前包子制造过程出现的 耗时长、效率低。 包子成型机的设计完成能够大大提高包子制作的效率，缩短包子制作时间，在完美代替手工操作的同时降低包子的制造成本并且提高经济利润。在开发设计包子成型机时，其主要工作是进行包子包馅动作，包子馅的制作、和面操作等未进行涉及，包子制作过程还需要人工进行协助。因此未来包子成型机的发展方向是实现更多操作动作和实现自动化生产，而且将包子机、饺子机、混沌机、汤圆机等进行整合设计，实现多功能生产。 长沙学院 毕业设计 3 第二章 总体方案的拟定 力系统的拟定 动力系统方案种类很多，根据动力源动力传递介质的不同分为电动、气动和液动三种，结合包子成型机的工作特点，对动力系统的要求并不高，从包子成型机的整个工作过程来看，其工作要求的功率不高、整体结构不复杂，但是需要考虑其适应性能以及运输性能，气动式和液式 需要安装管路，增大了机器的整体布局，并且需要进行管道设计，增大了设计工作量。综合考虑动力系统选用电动机来作为包子成型机的动力源，结合实际工作考虑，选择三相交流电机。 动系统的拟定 传动系统的优劣直接会影响到包子成型机的工作性能以及工作效率，传动系统方案种类较多，能够根据传动部件的不同进行组合设计，包子成型机的总体传动方案如图 图 体传动方案图 在图 体传动方案中，包子成型机的传动系统包括涡轮蜗杆、锥齿轮、链传动、齿轮传动等部分。 长沙学院 毕业设计 4 行机构的拟定 包子成型机的执行机构可以概括总结为以下 几个方面： 一、包子馅料的输送，为了提高包子成型机的工作效率，馅料的供应采用供馅泵，将馅料输送至包馅部位； 二、包子面料的输送，面料的输送采用绞龙结构，将绞龙结构分为横绞龙和竖绞龙两个部分满载竖绞龙中，其结构为空心管道，可将面团输送至包馅部位； 三、包子成型机构，其是包子成型机设计的核心内容，其机构工作性能的好坏直接会影响到包子成型的效率和美观程度，成型机构采用 双 成型盘机构， 在工作时两个成型盘同向运动进行包子成型。 长沙学院 毕业设计 5 第三章 机构运动分析及初步设计 子模型的建立与分析 参照包子实物进行包子尺寸拟定，其外形尺寸如图 图 在图 子外形尺寸图中，经过对包子体积的实际测量，拟定包子的总体积为，肉馅 体积为 ， 面皮体积为 。 产效率与成型盘的设计 在进行包子成型机设计时，主要是参照国内相关包馅机械来进行设计，其设计理论以机械设计和机械原理作为理论依据， 结合其他相关包馅机械的生产率，拟定包子成型机的生产率为 3600 个 /h，则成型机构中成型盘的转速需要达到 60r/能满足生产率的要求。影响生产效率的另一个因素是面皮的制作速度，根据实际调研发现，手工搓制面皮的速度大约在 s，为了提高包子成型机的工作效率，对搓制面皮的速度进行一定量的加大，初步拟定面皮搓制速度为 s. 以此设计成型盘结构如图 长沙学院 毕业设计 6 图 型盘 结构 在图 型盘机构中，对成型盘的直径进行初步计算，计算公式如下所示： 对计算结构进行圆整处理，取成型盘的直径为 160 、竖蛟龙的设计计算 绞龙的设计计算 根据上述对包子外形尺寸和体积进行相关拟定的数据，则可计算得出包子内腔的直径 30此设计竖绞龙的螺旋外径 30其套筒内径 4旋输送带的厚度 H 为 旋输送带直径为 42竖绞龙在进行面料输送过程中，螺旋带扭曲将会导致体积增加，增加的体积计算如下所示： 为了保证竖绞龙面料输送与包子成型机构协调工作，在设计计算时，拟定竖绞龙和成型圆盘转速相同 ，则竖绞龙的转速 60r/螺旋输送机构的导程计算如公式3示： （ 3 代入数据有 : 长沙学院 毕业设计 7 对计算结构进行圆整处理，同时考虑到面料在输送过程中可能会出现面料被压缩的情况，故适当增大导程 22 绞龙的设计计算 初选设计参数： 根据竖绞龙的参数对横绞龙参数进行拟定，螺旋管外径 0料槽内径 6旋输送带厚度 缘直径 7绞龙的固定形式为一端固定，为了抵消其承受的径向分力，对转速进行适当的增加，拟定传输 0r/成型转盘转速的 则有 : （ 3 由于横绞龙在进行面料输送过程中，螺旋带扭曲将会导致体积增加，增加的体积计算如下所示： 对计算结构进行圆整处理，同时考虑到面料在输送过程中可能会出现面料被压缩的情况，故适当增大导程 17 馅泵的设计 肉馅的供给时间歇输送的，其输送需要在面料搓制完成后将肉馅送入面料之中，参照机械设计中间歇机构的方案，拟采用槽轮机构作为间歇送料机构，送料的频率为成型盘的转速值，即输送频率 供馅泵的转速 0r/ 面嘴的设计 在面料的输出口位置，为了保证面料的质量，不至于因为面料输出速度过快而导致面包成型效率不高，因此出面嘴的转速不得小于包子成型盘的转速，使得面料在出面嘴和成型盘之间不会因为相对滑移而导致面料撕裂，出面嘴转速 长沙学院 毕业设计 8 （ 3 给公式变形并代入数据有： 图 面嘴设计 长沙学院 毕业设计 9 第四章 传动系统的设计计算 动比的分配 动机转速的确定 电动机额定转速为 。 动比分配及各轴转速确定 结合图 确定各个传动轴的转速。 最大传动比 ；最小传动比 ； 拟定各个传动部分传动比如表 表 动部分 传动比 减速器 8 锥齿轮副 1 横绞龙链轮副 4/3 成型盘链轮副 2 面嘴齿轮副 1/2 竖绞龙齿轮副 2 槽轮机构 4 列出各个轴的转速： 电机轴转速 ；蜗杆轴转速 ； 蜗 轮 轴 转 速；分流轴转速 ； 个执行部件功率 确定 结合图 下所示： 成型机构 40%；横绞龙 25%；竖绞龙 15%；出面嘴 12%；供馅泵 8%。 长沙学院 毕业设计 10 轮蜗杆传动副的设计 计要求 蜗杆要求右旋；输入功率 ；输入转速 ；传动比 ；工作时单向运转；载荷较平稳；要求累计工作时间不小于 57600h；可靠性要求一般；电动机驱动；平均室温 ；工作油温 不高于 。 选参数及材料 根据使用要求，选用 阿基米德蜗杆，蜗杆头数 ，对应的蜗轮的齿数，变位系数 ，传动效率 ,蜗轮使用系数 ，蜗轮动载系数，减速器散热系数 。 蜗杆材料： 45钢。 蜗轮材料： 疲劳接触 和弯曲疲劳 强度安全系数 分别为： ； ;材料弹性系数 则有：蜗轮材料接触 和弯曲 疲劳极限应力 分别为： 、 ； 步计算 转速系数 ；寿命系数； 蜗轮材料许用接触应力： （ 4 蜗轮材料许用弯曲应力： ；（ 4 蜗杆转矩 ； 蜗轮转矩 ； 工作系数 长沙学院 毕业设计 11 齿面接触疲劳强度 计算 根据设计公式有： （ 4 据查表数据圆整 ，并查得 ； ； 。 计算可得： 蜗轮分度圆直径： ； 实际中心距： ； 蜗杆速度： ； 蜗杆齿顶圆直径： ； 蜗杆齿根圆直径 ； 导程角： ； 导程角系数： ； 当量齿数： ； 蜗轮轮齿齿形系数： ； 螺杆螺纹部分长度： ； 蜗轮喉圆直径： ； 蜗轮齿顶圆直径： ； 蜗轮齿根圆直径： ； 蜗轮轮缘宽度： ，圆整取 。 弯曲疲劳强度 校核涡轮齿根校核 根据弯曲疲劳强度校核条件有： （ 4见齿根弯曲疲劳强度合格。 长沙学院 毕业设计 12 平衡校核 根据热平衡计算条件有： （ 4 由计算结果我们知道蜗杆涡轮减速机的热平衡符合设计要求。 力计算 圆周力、径向力、轴向力的计算如下所示： ； ； （ 4 （ 4 直齿圆锥齿轮传动副的设计 图 齿圆锥齿轮 长沙学院 毕业设计 13 计要求 输入功率 ；输入转速 ；传动比 ；工作时单向运转；载荷较平稳；要求累计工作时间不小于 ；可靠性要求一般。 选参数及材料 工作载荷系数： 、 、 ；寿命系数： 、 ；齿宽系数： ；分度锥角： ；齿形系数： ；应力修正系数：；节点区域系数： ；最小安全系数： 、 ；锥齿轮 材料： 45； 材料系数 ： ； 、 ； 初步计算 许用齿面接触应力： ；许用齿根弯曲应力：； （ 4 输入转矩： ； 工作系数： 。 按 齿面接触疲劳强度 计算 根据设计公式有： （ 4 圆整后取 ；选取模数： ，齿数： ；锥距：长沙学院 毕业设计 14 ；齿宽： ，圆整后取 ；圆整齿宽系数： 。 齿根弯曲疲劳强度 校核 根据校核公式有： （ 4 由计算结果我们可以知道直齿圆锥齿轮的弯曲疲劳强度符合安全设计要求。 锥齿轮受力计算 （ 4 传动设计 绞龙链传动 设计要求：输入功率 ，输入转速 ，传动比 。 查阅机械设计链传动相关资料，横绞龙链传动为 08子 链，节距 选小链轮齿数 。由传动比 可计算得 。 长沙学院 毕业设计 15 链速： ； 工作拉力： ； 选取压轴力系数 ；轴压力： 。 形机构链传动设计 设计要求：输入功率 ，输入转速 ，传动比 。 查阅机械设计链传动相关资料， 成型机构链传动为 08A 型单排滚子链，节距 p 初选小链轮齿数 。由传动比 可计算得 。 链速： ； 工作拉力： ； 选取压轴力系数 ；轴压力： 。 出面嘴直齿圆柱齿轮设计 计要求 根据前面的设计计算，结合包子成型机的工作特点，对出面嘴直齿圆柱齿轮的设计要求如下所示： 功率 ，转速 ，传动比 ，中心距 ，齿宽 。 轮基本相关参数 计算 分度圆直径计算： 初选模数 ，齿数 ； 。 长沙学院 毕业设计 16 轮传动 参数初步计算 工作系数： 、 、 、 。 寿命系数： 、 ； 最小安全系数： 、 ； 齿形系数： ； 应力修正系数： ； 。 。 材料选择： 45钢； 节点区域系数： ； 材料系数： ； 重合度系数： 、 齿数比 、 ；（ 4 许用齿面接触应力： ；（ 4 许用齿根弯曲应力： ；（ 4 校核齿轮强度条件 （ 1）按 齿面疲劳强度 计算 ： （ 4上述计算结果我们知道，齿面疲劳强度计算值满足安全设计要求。 （ 2）按 齿根弯曲疲劳强度 校核 ： 长沙学院 毕业设计 17 （ 4 （ 4 由上述计算校核结果我们知道，大小圆柱齿轮的齿根弯曲疲劳强度符合安全设计要求。 力计算 齿轮受力计算如公式 4示： （ 4 绞龙直齿圆柱齿轮设计 计要求 根据前面的设计计算，结合包子成型机的工作特点，对竖绞龙直齿圆柱齿轮的设计要求如下所示： 功率 ，转速 ，传动比 ，中心距 ，齿宽。 长沙学院 毕业设计 18 轮参数 计算 分度圆直径计算： 初选模数 ，齿数 ； 。 轮传动 参数初步计算 工作系数： 、 、 、 。 寿命系数： 、 ； 最小安全系数： 、 ； 齿形系数： ； 应力修正系数： ；。 。 材料选择： 45 钢； 节点区域系数： ； 材料系数： ； 重合度系数： 、 齿数比 、 ； 许用齿面接触应力： ； 许用齿根弯曲应力： ； 核齿轮强度条件 （ 1）按齿面 疲劳强度 计算 ： （ 4沙学院 毕业设计 19 由上述计算结果我们知道，齿轮齿面疲劳强度计算值符合安全设计要求。 （ 2）按 齿根弯曲疲劳强度 校核 ： （ 4 由上述校核结果我们知道，齿轮齿根弯曲疲劳强度符合安全设计要求。 受力计算 齿轮传动的受力计算如下所示： 长沙学院 毕业设计 20 第五章 附件 设计 流轴 计要求 分流轴的机构如图 a）所示，其动力的输入、输出有 4个键连接来实现动力的传递，轴材料为 45 钢，轴的支承固定由 3个轴承来实现。 力情况分析 各轴段扭矩大小分别为： ； ； ； ； 。 扭矩图如下图 b） 。 图 结构及扭矩图 长沙学院 毕业设计 21 选轴径 根据图 b）扭矩图我们可以知道，轴的左端键槽轴端所受扭矩情况最为严重 ，以此段扭矩值进行轴径的初步计算，计算公式如 5阅机械设计相关资料， 45钢的扭转应力系数 C 为 110. （ 5 由于在轴上开设有键槽，会对轴的扭转强度产生一定的削弱，因此需要对计算值进行扩大，结合设计经验，扩大比重在 4%间，并对扩大数据进行圆整处理，如下所示： 。 。 但是轴径过小将使得花键的加工变得更加困难，精度等级难以保证，同样对计算值进行一定的扩大，因此花键的大径即为末端轴径 5 段轴径确定 从左往右，其中第 5 段轴为轴承段，其直径需要比第六段键槽段稍微大一点，取 4第五段轴承段直径 32 4 段为轴肩段，用于对轴承进行定位，参考轴承选型表中选定轴承的相关参数，确定第 4 段轴肩段直径 40 1 段同样需要安装轴承为轴承段，其直径 第 5 段轴承段直径相同，为 32 2 段为圆锥齿轮键槽段，轴肩段同样对圆锥齿轮进行轴向定位，结合圆锥齿轮的相关参数，确定圆锥齿轮键槽段直径 36第 3 段为为圆锥齿轮轴向定位轴肩，其直径 44 轴的受力分析 轴上所有力分布如下图 图 受力示意图 在图 各个轴受力进行计算，汇总与表 。 长沙学院 毕业设计 22 表 算结果 表（含未知数） 力名称 大小（ N/ 2 4 8 6 据表 们知道其中含有 7个未知数，需要对其进行列方程求解，结合轴受力示意图，只能列举 5 个方程组，该类问题属于超静定问题，根据受力平衡条件列举 5 个方程组如公式 55555 （ 5 （ 5 （ 5 （ 5 （ 5 在公式 5， 60表示的是圆锥齿轮的分度圆半径。 变形协调方程： （ 5 （ 5 其中 ； （ 5 ； （ 5 长沙学院 毕业设计 23 ； （ 5 ； （ 5 在公式 5555， x 表示轴段 3 值轴段 1 的距离， l 代表位置 1至位置 7 的距离 ， a 表示所受力或力矩至轴段 1 的距离， b 表示所受力或力矩至轴段 7的位置， 则有： 长沙学院 毕业设计 24 联立方程 长沙学院 毕业设计 25 联立方程 将上述计算结果修正汇总于表 表 受力 计算结果修正 表 力名称 大小（ N/ 8 139 轴的校核 由上述计算结果绘制轴的弯矩图，如图 示： 长沙学院 毕业设计 26 图 弯矩图 根据图 复合弯矩图我们知道，在轴段 4左侧，其所受弯矩为最大， 到了 226N m，故只需要对该段轴进行强度校核，根据该段轴的参数，对该段轴进行强度计算， 其中该轴段横截面的抗弯截面系数 W 为 得轴材料的许用弯曲应力 为 110算公式如 5示： 长沙学院 毕业设计 27 （ 5 可见轴强度合格。 承的设计与校核 承的选择 参考轴的参数及载荷情况对轴承进行选型，结合各个轴承段的直径，确定在轴承段1 和 3 位置选用圆锥滚子轴承，代号为 329/32，轴承段 7 位置选用深沟球轴承，代号为6005. 1 位置轴承的校核 径向力 ； 轴向力 ； 轴颈直径 ； 转速 ； 要求寿命 ； 温度系数 ； 润滑方式：脂润滑； 基本额定动载荷 ； 基本额定静载荷 ； 极限转速 ； 寿命系数 。 查表可得判断系数 ； 轴向载荷系数 , ； 载荷系数 ； 当量动载荷 长沙学院 毕业设计 28 轴承寿命 。 轴承寿命要求合格。 3 位置
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