毕业设计（论文）-滚筒式和面机的设计.doc

太原工业学院毕业设计滚筒式和面机的设计摘 要：和面机系统是将按照配方放置好的原料、辅料、添加剂以及水进行一定时间搅拌与混合的系统。其目的是使小麦粉的蛋白质吸水膨胀相互粘连，同时使小麦种的淀粉吸水膨胀起来，从而使不可塑的小麦粉变为有可塑性与延展性的面团。 本设计设计的和面机为卧式滚筒式和面机，主要原理和改进的地方在于滚筒与搅拌桨的同时反向转动，相当于俩个普通单轴的和面机，并且能起到了更好的搅拌效果，实现机械的优化。滚筒式和面机的主要包括：滚筒，直齿传动，蜗轮蜗杆传动，V带轮传动，联轴器，电动机以及搅拌桨。通过对于各个零部件的设计以及装配使用，使我对专业知识有更深入的理解。关键词：滚筒；和面机；直齿传动；蜗轮蜗杆传动；V带轮传动The design of the drum mixerAbstract： And noodle machine system is to place good raw materials, auxiliary materials, additives and water in accordance with the formula for a certain period of time, stirring and mixing system. Its purpose is to make the water-swelling of wheat flour proteins stick to each other, while making the starch water swelling of the wheat species, so that the non-plasticized wheat flour into the dough plasticity and ductility. In this paper, the design of the surface plane of the horizontal cylinder and the surface plane, the main principles and areas for improvement is that the drum paddle while reverse rotation, the equivalent of both single-axis and the surface plane, and can play better the stirring effect, to achieve the optimization of the mechanical. Drum and noodle machine including: drum, straight teeth drive, worm drive the V pulley drive, coupling, motor and impeller. For various parts of the design and assembly use, let me have a deeper understanding of professional knowledge.Keywords: drum; dough mixer; straight teeth transmission; worm gear; V-pulley transmission目 录1 前言11.1 面形成面团的过程11.2 和面机的概述11.3 和面机相对于人工和面来说的优势12 和面机的设计选择32.1 设计原理32.2 和面机和面量选择33 箱体的设计计算43.1 箱体的体积43.2 箱体参数的设计43.3 箱体材料选择53.4 箱体俩侧壁的设计54 电动机的计算选择64.1 电动机系列的选择64.2 电动机参数的计算64.3 电动机的选择74.4 传动比的计算选择85 v带轮传动的计算选择95.1 定V带型号和带轮直径105.1.1 工作情况系数105.1.2 计算功率105.1.3 选带型号105.1.4 小带轮直径105.1.5 大带轮直径115.1.6 大带轮转速115.2 计算带长115.2.1 求115.2.2 求115.2.3 初取中心距115.2.4 V带的长度125.2.5 基准长度125.3 求中心距和包角125.3.1 中心距a125.3.2 小带轮包角135.4求带根数135.4.1 带速135.4.2 传动比135.4.3 带根数135.4.4 带轮外径145.4.5 带轮宽度155.4.6 带轮材料选择155.4.6 键的选择155.4.7结构形式156 蜗轮蜗杆设计计算176.1 蜗轮蜗杆参数186.2 初选值186.2.1 当量摩擦系数186.2.2 选值186.3 中心距计算186.3.1 蜗轮转矩186.3.2 使用系数186.3.3 转速系数196.3.4 弹性系数196.3.5 寿命系数196.3.6 接触系数196.3.7 接触疲劳极限196.3.8 接触疲劳最小安全系数196.3.9 中心距196.4 传动基本尺寸206.4.1 蜗杆头数206.4.2 蜗轮齿数206.4.3 模数206.4.4 蜗杆分度圆直径206.4.5 蜗轮分度圆直径206.4.6 蜗杆导程角206.4.7 蜗轮宽度206.4.8 蜗杆圆周速度216.4.9 相对滑动速度216.4.10 当量摩擦系数216.5 润滑油粘度和润滑方法216.5.1润滑油粘度216.5.2 润滑方法216.6 绘图参数计算216.6.1蜗杆参数216.6.2 蜗轮参数226.6.3 键的选择237 轴承与键的计算选择237.1 轴承尺寸237.2 滚动轴承座247.3支撑架257.4 键268 轴的设计计算268.1 材料选择与许用应力278.2搅拌桨所在轴278.3 直齿蜗轮所在轴278.4 蜗杆V带所在轴288.5 联轴器289 齿轮传动的设计299.1 传动参数309.2 初步计算309.2.1 转矩计算309.2.2 齿宽系数309.2.3 接触疲劳极限309.2.4 初步计算许用接触应力309.2.5 取值319.2.6 初步计算直齿直径319.2.7 齿宽319.2.8 圆周速度319.2.9 精度等级329.2.10 齿数和模数329.3 确定传动主要尺寸329.3.1 实际分度圆直径329.3.2 中心距329.3.3 固定齿轮与箱体的螺栓选择339.3.4 键的选择339.3.5 结构形式339.4绘图参数计算3410 轴端挡圈3511搅拌桨3712 螺栓38致谢39参考文献401太原工业学院毕业设计1 前言1.1 面形成面团的过程 面形成面团的过程分为三个阶段： 第一阶段是和面的初始阶段， 在此阶段， 面粉与水在搅拌器的作用下开始混合， 但是由于此阶段时间较短， 水分并未充分进入面粉颗粒内部， 水和面并未充分浸润， 因此搅拌阻力较小； 第二阶段是浸润膨胀阶段， 在此阶段， 大部分水分进入面粉颗粒内部， 使其湿润且体积胀大， 互相黏结，初步形成面筋网络， 由于面粉颗粒的黏结， 此时搅拌阻力较大;第三阶段为面团形成阶段， 在搅拌器的作用下，面粉与水经过充分搅拌与搓揉， 剩余的游离水也进入到面粉颗粒中， 使面粉颗粒进一步润胀、黏结， 面筋网络由疏变密， 筋力由小变大， 最终形成面团。为了对水和面粉进行搅拌和浸润， 在容器中需要配置搅拌器件。而搅拌器件的形状与容器形状之间的相对运动形式， 对和面速度以及和面质量起着重要的作用。1.2 和面机的概述和面机属于面食机械的一种，其主要就是将面粉和水就行均匀的混合。有真空式和面机和非真空式和面机。分为卧式、立式、单轴、双轴、半轴等。和面机是将面粉与水或其它配料搅拌成面团的机械,即可单机使用,也可以与其它设备配套,广泛适用于宾馆、饭店、食堂等单位和用于制作糕点、饼干、面包，馒头等面团，亦可用于搅拌其它物料1.3 和面机相对于人工和面来说的优势40 和面机利用机械运动将粉料、水或其他配料制成面坯，常用于大量面坯的调制。和面机的工作效率比手工操作高5至10部和面机出来的面比手工的规则。 2 和面机的设计选择2.1 设计原理如图1图1 和面机传动原理电动机通过V带，蜗轮蜗杆，直齿传动带动搅拌桨与滚筒同时反向转动，实现实验目的。2.2 和面机和面量选择 查询资料常用的和面量有15kg，25kg，50kg，75kg，100kg。其中以50kg的和面量最为常见，所以本次设计以调制面量每次50kg（100斤）为标准设计和面机。3 箱体的设计计算3.1 箱体的体积查资料知家用面粉的密度是0.52 g/ml, 淀粉是0.48 g / ml，所以1L的面粉520g。就是一斤多点。100斤100L3.2 箱体参数的设计以面粉占滚筒体积大致四分之一计算设滚筒圆直径则滚筒侧面圆面积求滚筒长：所以滚筒长L取0.8m查寻相关资料和面机滚筒的壁厚不能低于0.75mm，否者稳定性不佳。长期服役的和面机如下表：表1 长期服役的和面机箱体壁厚和面量kg255075经验壁厚mm11.52.022.5所以和面机的滚筒壁厚选定为10.0mm3.3 箱体材料选择查询资料材料选材料刚3.4 箱体俩侧壁的设计 俩侧壁厚选择，箱体与搅拌桨通过轴承链接，轴承外径160mm，宽度32.5mm，所以选择壁厚35mm，中心孔径160mm。右边通过4个直径20mm的螺栓与直齿轮固定，螺栓与轴的轴心距设为175mm。 如图2 图2 箱体4 电动机的计算选择4.1 电动机系列的选择根据市场的调查Y系列的电动机最为常用，因此，按工作要求和条件选取Y系列一般用途笼型三相异步电动机。4.2 电动机参数的计算电动机输出功率： 为滚筒转动所需功率，为搅拌桨转动所需功率由电动机至工作机之间的总效率： ，查机械零件手册，表2-2，蜗杆传动（双头）效率取，V带取，滚动轴承取（一对），圆柱齿轮（铸造齿的开式齿轮）取。根据市场调查和网上数据和面机的搅拌桨与滚筒转速滚筒转动所需功率：u为面粉间，面粉与滚筒的动摩擦因数，未知但可以通过极值来计算，已知中最大的动摩擦因数为橡胶轮胎与干地面的搅拌桨转动所需功率：实际中搅拌桨做剪切运动，随着时间的推移所需功率会变大，根据经验功率为1500w能满足搅拌桨运动所需要求.电动机输出功率4.3 电动机的选择表2 电动机型号参数方案型号功率kw转速r/min1Y90L-22.228402Y100L-2328403Y100L1-42.214204Y100L2-431420功率选择3kw比较合适，转速越低越好，所以选择Y100L2-4 P=3kw 满载转速1420r/min。 图3 电动机4.4 传动比的计算选择总传动比 初选定为各级传动比，在各级传动中，圆柱齿轮传动只起改变转动转向的作用根据V带轮与蜗轮蜗杆的传动比范围，,所以传动比取，较为合适。5 V带轮传动的计算选择5.1 定V带型号和带轮直径 5.1.1 工作情况系数每天工作小时为10-16h，载荷变动较小，所以查机械设计表11.5知工作情况系数5.1.2 计算功率5.1.3 选带型号 根据,在机械设计图11.15中，选A型5.1.4 小带轮直径A型带轮直径选取小带轮直径：，5.1.5 大带轮直径.5.1.6 大带轮转速5.2 计算带长5.2.1 求5.2.2 求5.2.3 初取中心距 取5.2.4 V带的长度5.2.5 基准长度表3 V带标准长度方案123长mm100011201250V带的长度5.3 求中心距和包角5.3.1 中心距a确定中心距调整范围5.3.2 小带轮包角5.4求带根数5.4.1 带速5.4.2 传动比5.4.3 带根数普通V带查机械设计表11.8，；由表11.7由表11.12；由表11.10V带根数带数z取5.V带齿形尺寸表4 V带轮齿形参数型号顶宽b节宽高hA1311.08轮缘尺寸表5 轮缘参数efA2.758.715106带轮计算直径D查表， ，图4 V带轮齿形5.4.4 带轮外径 5.4.5 带轮宽度5.4.6 带轮材料选择带速带轮用HT200制造5.4.6 键的选择表5 键的参数直径bh288731.355161059.35.4.7结构形式表6 轮型结构选择结构形式实心式腹板式孔板式轮辐式所以大带轮采用孔板式，小带轮采用实心式。大轮中心孔内径，外径，取长，板宽，取图5 V带轮传动6 蜗轮蜗杆设计计算6.1 蜗轮蜗杆参数输入功率转速传动比蜗杆采用45刚，表面硬度45HRC。蜗轮材料采用ZCuSn10P1，砂型铸造。计算如下6.2 初选值6.2.1 当量摩擦系数设，查表13.6，取最大值，6.2.2 选值在图13.11的线上选取A点，查得，（）6.3 中心距计算6.3.1 蜗轮转矩6.3.2 使用系数按题意查表12.96.3.3 转速系数6.3.4 弹性系数根据蜗轮副材料查表13.26.3.5 寿命系数预期寿命6.3.6 接触系数由图13.12I线查出6.3.7 接触疲劳极限查表13.26.3.8 接触疲劳最小安全系数自定6.3.9 中心距取6.4 传动基本尺寸6.4.1 蜗杆头数由图13.11查得，6.4.2 蜗轮齿数6.4.3 模数，取6.4.4 蜗杆分度圆直径，取6.4.5 蜗轮分度圆直径6.4.6 蜗杆导程角，6.4.7 蜗轮宽度，取6.4.8 蜗杆圆周速度6.4.9 相对滑动速度6.4.10 当量摩擦系数由表13.6查得，6.5 润滑油粘度和润滑方法6.5.1润滑油粘度根据，由表13.7选取6.5.2 润滑方法由表13.7，可采用浸油润滑。6.6 绘图参数计算6.6.1蜗杆参数蜗杆分度圆直径 齿顶圆直径 齿底圆直径轴向齿距齿宽，取蜗杆齿长度取结构形式，采用实心式。6.6.2 蜗轮参数蜗轮分度圆直径 喉圆直径齿顶外圆直径， 齿底圆直径 齿宽 齿顶圆弧半径 齿根圆弧半径结构形式采用孔板式。，设中心孔内径，外径，取孔长，取6.6.3 键的选择表7 直径60所需键的参数直径bh60181164.4图6 蜗轮蜗杆传动7 轴承与键的计算选择7.1 轴承尺寸表8 轴承参数轴承型号内径d外径D总宽T内径宽B外径宽C30208408019.751816302126011023.752219302147012526.252421302189016032.53026图7 轴承7.2 滚动轴承座表9 滚动轴承参数型号dd1DgAA1HH1LJSN1NSN5094540853185606025205170M121520SN513656012041110808030275230M161823SN516807014043120909532315260M202227图8 轴承座图9 轴承座外形7.3支撑架图10 支撑架7.4 键用A型普通键联接。表10 键的参数轴半径键宽b键高h轴深t毂深f288743.355161064.360181174.48 轴的设计计算8.1 材料选择与许用应力轴主要传递蜗轮转矩，所以选用45号钢，正火处理8.2搅拌桨所在轴右端开始，蜗轮内径60mm，长100mm，定位轴的轴承1内径70mm，所在区域长选150mm，穿过直齿轮再加一个定位箱体的轴承2内径90mm，所在区域长250mm，中间箱体长800mm，直径选110mm，与右边对称。图11 搅拌桨所在轴8.3 直齿蜗轮所在轴对应上方中间长度215mm，左方直齿轮宽150mm，内径60mm，轴承内径选40mm，长度选100mm；右方蜗轮宽100mm，内径60mm，轴承内径选40mm，长度选100mm。所以中间宽度选择80mm。图12 直齿蜗轮所在轴8.4 蜗杆V带所在轴根据直齿中心距500mm，确定俩蜗杆中心距为500mm，所以俩蜗杆间距离为100mm，根据蜗杆确定轴半径为60mm，轴选择60mm，轴承半径选择60mm，长度选择150mm，V带轮半径55mm，长度80mm，键槽深6mm。图13 蜗杆V带轮所在轴8.5 联轴器俩蜗杆联接需要一个联轴器。表11 联轴器参数型号dDLd1d2lkb1btnn1GT155590165M10104031.61659.32.53螺钉M1018，圆锥销1090，销圈71.图14 联轴器图15 蜗杆联轴9 齿轮传动的设计9.1 传动参数输入功率转速传动比因为传动尺寸无严格限制，批量较小，故齿轮用40Cr，调制处理，硬度241HB286HB，平均取为260HB。计算步骤如下：9.2 初步计算9.2.1 转矩计算9.2.2 齿宽系数由表12.13，取9.2.3 接触疲劳极限由图12.17c，9.2.4 初步计算许用接触应力9.2.5 取值由表12.16，取9.2.6 初步计算直齿直径因为蜗轮分度圆直径 ，蜗轮中心865mm取.9.2.7 齿宽 取200mm。9.2.8 圆周速度9.2.9 精度等级由表12.6，选9级精度9.2.10 齿数和模数初取齿数；由表12.3，取则，9.3 确定传动主要尺寸9.3.1 实际分度圆直径因模数取标准值时，齿数已经重新确定，但并未圆整，故分度圆直径不变。，9.3.2 中心距表12 直齿齿形参数基本参数圆柱齿轮205mm10mm1.25mm1.9mm图16 直齿齿形直齿齿顶圆直径齿底圆直径9.3.3 固定齿轮与箱体的螺栓选择半径r=20mm，9.3.4 键的选择表13 键参数直径bh60181164.49.3.5 结构形式采用孔板齿轮。9.4绘图参数计算中心孔内径，外径，取长，板宽，取图17 直齿轮传动10 轴端挡圈搅拌桨所在轴：右端固定蜗轮需要一个轴端挡圈，直齿蜗轮所在轴：不需要蜗杆V带所在轴：上端需要固定大V带轮的轴端挡圈，电动机：需要固定小V带轮的轴端挡圈，表14 轴端挡圈参数轴径直径D厚度H孔距L中心孔d螺栓孔倒角C螺栓GB/T 578324325106.63.21M620556561694.21.5M825607062094.21.5M825图18 轴端挡圈11搅拌桨图19 搅拌桨12 螺栓表15 螺栓参数所需部位尺寸数量箱体与直齿轮固定M402004轴承座与支撑架固定M304516支撑架与底板固定M4444516图20 箱体与直齿轮固定所需的螺栓螺母垫片致谢在这次设计中，我要感谢许多在做设计的过程中帮助过我的老师和同学，特别是赵跃文老师对我的设计