毕业设计（论文）-蒜泥加工机设计.doc

山东淄博职业学院毕业设计装订线 毕 业 设 计课题名称 蒜泥加工机 姓 名 学 号 201201130246 所 在 系 机电工程学院专业年级 P12机制一班 指导教师 职 称 讲师 二O一五 年 五 月 二十一 第 16 页 共 16 页山东淄博职业学院毕业设计目 录第一章 绪论11.1 整体布局设计 1 1.2 工作原理 31.3 螺杆部设计 3 1.4 螺杆螺旋直径和螺距的设计 31.4.1 螺杆转速的确定41.4.2 螺距的确定51.5 功率计算 6第二章 选择电动机 82.1 选择电动机功率 82.2 确定电动机转速 8第三章 计算传动装置的运动和动力参数 103.1 计算总传动比和分配传动比103.2 各轴转速103.3 各轴的输入功率103.4 各轴转矩11第四章局部结构设计134.1 V带设计134.2 带轮的设计154.2.1 带轮的材料154.2.2带轮的形式 154.2.3 带轮尺寸设计计算154.3螺旋轴的设计 174.4 筛筒部设计18 4.5.1材料 194.5.2 凸缘式轴承端盖各尺寸计算20第五章 螺旋轴组件 225.1 螺旋轴组件的制作过程225.2 联轴器的选用24第六章 传动轴的强度分析与加工程序 26 6.1 传动轴加工程序 26论文总结 28参考文献 29致谢 30.第一章 绪 论 传统的通用机械产品的设计是首先将产品以平面的形式表达出来，然后进行反复校核和修改，最后由加工者把图样上的内容转化为成形的产品，这样不仅设计周期长，成本高，而且当产品制造出来后，经常会出现零部件之间相互干涉，无法安装和装配到位等重大设计失误，如此反复修改也延长了产品投放市场的周期。鉴于通用机械的使用范围广，设计行业多，这就对通用机械的可靠性、稳定性和通用性提出了较高的要求。目前世界上应用最为泛的高档三维商业软件就可以很好地解决这些问题。采用三维设计，使设计者能了解产品的每一个细节，并利用其参数化设计的思想，使零件的设计、修改变得简单易行，同时还可以完成产品的系列化设计。分析可以完成机构运动学、动力学仿真和有限元分析。 进入21世纪后，随着人们的健康意识的增强，人们发现了大蒜有特殊的降血脂和抗血小板聚集的作用，提升对健康有益的高密度脂蛋白的含量，使冠心病发作的危险大为减少，因此，经常食用大蒜，对高血脂症和冠心病有良好的防治效果，并可预防中风的发作。由于我国经济实力的增强及人民生活水平的提高，工业又进入一新的发展时期。榨汁机是果品行业的重要组成部分。因此，对蒜泥加工机设备的研究势在必行。要求设计研究出结构简单、成本低、效率高的设备。基于CAD的强大功能，本设计完成了螺旋式连续榨汁机其结构简单、操作方便、榨汁效率高等优点的设计。关键词：全自动，蒜泥加工机，螺旋。1.1整体布局设计 本设计在布局上采用折叠式,即螺杆、减速器在一个水平面上,将电机置于另一个水平面上(见图1)。这样布置,一是较大幅度减少了整机长度,提高了设备刚度,节省了原材料,降低了成本；二是电机与减速器之间采用三角带传动,起到了缓冲作用,可避免因原料带入异物造成螺杆堵转、引起瞬间负荷过大时,烧坏电机或损坏减速器等故障的发生；三是由于电机位置较低、以及在电机与减速器之间采用三角带传动,极大地降低了机械振动与噪声。基本结构蒜泥加工机基本结构如图1-1。蒜泥加工机三维结构图如图1-2。1-电机2-三角带3-减速器4-联轴器5-进料斗6-螺杆7-筛筒8-出料斗9-集液盘 10-机架 图1-1蒜泥加工机结构简图图1-2蒜泥加工机三维结构图1.2 工作原理 由图1-2可知：该机由机架、螺杆、筛筒、减速器、电机等组成。电机1通过三角带2带动减速器3转动,减速器3通过联轴器4带动螺杆6转动,物料由进料斗5喂入,在螺杆6的作用下,受到挤压,物料中的水分通过筛筒7流出,经集液盘9排出机外,物料在强大的挤压作用下,汁液越来越少,最后经出料斗8排出。1.3 螺杆部设计 通常螺旋式连续蒜泥加工机是靠螺杆在筛筒内旋转,对物料产生压力，从而使物料中的蒜泥被强制挤出。螺旋式连续蒜泥加工机螺杆按不同的分类方法有多种型式。如按螺杆螺纹直径分类有等径与变径之分，按螺杆螺距分类有等距与变距之分；按螺杆螺纹型式分有连续与断续之分等。针对本设计加工对象综合考虑,确定采用变径、断续、变螺距螺杆。螺杆上的螺旋共分四段(如图1-3)。第一段为喂料螺旋，主要作用是输送物料；第二段是预压螺旋，主要作用是对物料进行初步挤压，并开始挤出水分；第三段、第四段是压榨螺旋，主要作用是不断增加对物料的进一步挤压，使水果的蒜泥被强制挤出。特别是第四段具有增压作用,进一步提高出汁率。 图1-3 螺旋轴1.4 螺杆螺旋直径和螺距的设计2 螺杆螺旋结构简图如图1-4。图1-4 螺杆螺旋结构简图1.4.1 螺杆转速的确定 由于本螺杆工作性质属于压榨范畴，故转速较低。参照榨油机、油料化机、食品榨汁机，决定选用n=130r/min。1.4.2 螺距的确定 初选螺距，第一段t=50mm，其他各段螺距依次递减。物料移动速度(m/s)计算：v=1.08m/s （1-1）螺旋式连续榨汁机的生产能力公式如下： G=3600Fv(kg/h) （1-2）式中:：G生产率,本设计取G=1000kg/h； F螺杆螺旋送料的断面面积(m2)； 物料容积密度，本设计取=400kg/m； 充填系数,本设计取=0.2。将参数代入得： 1000=3600F1.084000.2 （1-3）解得： F0.0321(m) 根据螺杆螺旋送料的断面面积计算公式： F= （1-4） 式中：d螺杆螺旋送料的断面大径(m)； d螺杆螺旋送料的断面小径(m)；本设计根据强度计算得d=0.09m；将有关数据代入得，则可求得：d0.2213m取螺杆螺旋送料的断面大径d=0.24 m。1.5 功率计算9 蒜泥加工机的功率消耗包括两方面：压缩物料所消耗的功率；使物料移动消耗的功率。在这里，把轴与轴承摩擦等所消耗的功率算入机械效率中。设压缩物料所消耗的功率为P： P= (1+2+3+Z)（W） （1-5）=0.0321=2891.5W式中：相邻螺距大小之差，m； Z螺距数目；物料所受的最大压力，取0.83MPa； 螺旋外径，m； 螺旋内径，m。设使物料移动所消耗的功率为P： P=mv= (W) （1-6）式中： m物料的质量kg； t物料运动时间s。而 =G (生产能力) （1-7）v=所以： P=(W) （1-8） = =60.5w则消耗的功率为： P= (W) （1-9） = =3657.1w式中：传动效率。由电动机至工作机之的总效率7(包括工作机效率)为： 式中：、分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、螺杆轴的轴承的效率。取0.96、0.99、0.97、0.97、0.98、则： （1-10） 0.960.990.970.970.98 0.81第二章 选择电动机按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭鼠笼型三相异步电动机7。2.1 选择电动机功率蒜泥加工机所需的电动机输出功率为： P= P= （2-1）= =3657.1w2.2 确定电动机转速6旋转轴的工作转速为：n=130r/min，按推荐的合理传动比范围，取带传动的传动i24，减速器的传动比i412.5，则合理总传动比的范围为i850，故电动机转速的可选范围为： (8-50)130=1040-6500 r/min符合这一范围的同步转速有1500 rmin，3000rmin再根据计算出的容量，查出有这几种适用的电动机型号见表2-1，其技术参数传动比的比较情况见下表。表2-1 电动机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传动装置的传动比P/kW同步转速满载转速总传动比带减速箱1Y112M41500144011.082.842Y112M43000292022.42.88综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，可知方案2比较适合。因此选定电动机型号为Y112M。所选电动机的额定功率4kw，满载转速=1440rmin，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如图2-1和下表2-2所示：图2-1 电动机结构简图表2-2 电动机的主要外形尺寸和安装尺寸中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装AB地脚螺栓空直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD112400305265180140122860836第三章 计算传动装置的运动和动力参数3.1 计算总传动比和分配传动比由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速，可得传动装置的总传动比为： i= （3-1）计算出总传动比后，应合理地分配各级传功比，限制传动件的圆周速度以减小动载荷，降低传动精度等级。分配各级传动比时考虑到以下几点：各级传动的传动比应在推拌的范围内选取；应使传动装置的结构尺寸较小、重量较轻；应使各传动件的尺寸协调，结构匀称、合理，避免互相干涉碰撞。故 V带传功比取2.8，减速器传功比取4。 进行传动件的设计计算，先推算出各轴的转速、功率和转矩。按内电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数如表3。3.2 各轴转速 =514.3 (3-2) =128.6 (3-3)式中：为电动机的满载转速，单位为；，分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的转速，单位为；为电动机至减速器输入轴的传动比；为减速器的传动比。3.3 各轴的输入功率 = (3-4) =40.96 =3.84kW = (3-5) =3.840.95 =3.65 kW式中：为电动机的输出功率，单位为kW；、分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的输入功率，单位为kW；、分别为电动机轴与减速器输入轴、减速器输入轴与榨汁机螺旋轴间的传动效率。3.4 各轴转矩 = (3-6) =26.52.80.96 =71.3 Nm = =71.340.95 =271.0 Nm式中：、分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的输入转距，单位为Nm；为电动机铀的输出转矩，单位为Nm。的计算公式为： =9550 (3-7) =9550 =26.5 Nm表3-1 传动装置的运动和动力参数轴名 参数电动机轴减速器螺旋轴转速n/(r/min)1440514.3128.6输入功率P/kW43.843.65输入转矩T/( Nm)26.571.3271.0传动比i2.84效率0.960.95第四章 局部结构设计4.1 V带设计 1. 确定计算功率3 因为工作机是螺旋蒜泥加工机，故属于载荷变动较大的机械，原动机是交流电动机（普通转矩鼠笼式），工作时间小于10小时/天，启动形式为软启动。故： =1.2 (4-1)工作情况系数 取=1.2。 2. 选择V带的型号3 根据计算功率和小带轮转速，得A，B型均可，选择A型普通V带。 3. 确定带轮基准直径和 初选主动轮的基准直径，根据所选V带型号参考，选取，选。 验算带的速度V： (4-2) 计算从动轮直径： 4. 确定传动的中心距a和带长初定中心距，由即： (4-3) 即：，取500mm。计算基准带长： (4-4) 选取带的基准长度，查表3得：计算实际中心距，由公式： (4-5)考虑安装调整和补偿初拉力的需要，中心距的变动范围为： 5. 验算主动轮的包角 根据公式及对包角的要求，应保证： (4-6) 6. 确定V带的根数Z根，取Z=3根。查得：=1.37 =0.93 =0.96 计算公式为：； (4-7) 7. 确定带的初拉力单根V带的初拉力由下式确定： (4-8)8. 求带传动作用在轴上的压力 （4-9） 9. V带设计计算列表如表4-14.2 带轮的设计 4.2.1 材料 带轮常用材料是铸铁，因为带速v25ms，所以选用HTl50。 4.2.2 带轮的形式3 带轮的结构由带轮直径大小而定，因带轮基准直径D(2.5-3)d(为轴的直径)，所以小带轮采用实心式；对于大带轮，因D=9.06MPa，故安全。4.4 筛筒部设计 筛筒部的筛筒(如图4-8和图4-9)上有许多筛孔,被挤压出的蒜泥就是从这里流出的。筛孔的设计十分重要,它的主要参数包括:筛孔大小和分布密度。为了确保被挤压出的蒜泥能够及时从筛孔中流出,筛筒筛孔的孔隙率越大越好。又由于筛筒要求承受螺旋挤压产生的强大压力,所以孔隙率也不能太大。通常孔隙率选择原则有:筛筒刚度好时,选大些;筛筒刚度差时,选小些。筛孔大时,孔隙率取较大值;筛孔小时,孔隙率取较小值。筛孔直径的选择:一般来讲,筛孔直径越大,越有利于汁液的排出;相反,筛孔直径越小,越不利于蒜泥的排出,过小时,就不能保证蒜泥的排出。选择筛孔时,首先要考虑所加工物料的粒径大小,加工物料的单个粒径大时,筛孔直径选择也要相应大些,以利于蒜泥排出。但也不能过大,否则,可能会造成较大的料损;加工物料的粒径小时,筛孔直径选择也要相应小些,但也不能太小,因为筛孔太小时,容易造成堵塞,不能保证蒜泥顺利流出。目前,筛孔直径的选择方法主要有定性选择法和经验选择法,般要经过两到三次试验确定。圆筒筛用2mm厚的不锈钢板冲直径为2mm孔制作，孔间距离2mm。圆筒筛的内径为240mm。长为570mm。为了确保筛筒内物料清理方便,筛筒设计成上下两半,中间用螺栓连接。图4-8 下半筛筒图4-9 上半筛筒4.5 轴承端盖的设计 4.5.1材料凸缘式轴承端盖调整间隙比较方便，密封性也好，故选用凸缘式结构。为了调整轴承间隙，在端盖与轴承座之间放置由若干薄片组成的调整垫片，同时也起到密封的作用。轴承端盖简图见图4-10，轴承端盖三维图见图4-11。 4.5.2 凸缘式轴承端盖各尺寸计算： D0=D+2.5d=120+2.512=150mm （4-24） D1=D-(10-15)=120-(10-15)=105-110mm，取D1=110mm。 （4-25） D2=D0+2.5d=150+2.512=180mm （4-26） e=1.2d=12.5mm （4-27）me=12.5mm，取m=28.5mm。图4-10 轴承端盖简图图4-11 轴承端盖三维图第五章 螺旋轴组件5.1 螺旋轴组件的制作过程 4-12螺旋轴二维工程图 4-13联轴器二维工程图5.1.1装配螺旋片，完成螺旋轴的装配，如图4-19。图4-14 螺旋轴组件5.2 联轴器的选用 考虑蒜泥加工机的工作环境和工作情况，主要是旋转轴有轴向位移。可移式联铀器允许两轴有一定的安装误差，它对两轴间的偏移有一定的补偿能力。所以选具有对两轴间的偏移有一定的补偿能力的可移式联铀器十字滑块联轴器。如图所示：十字滑块联轴器由两个半联轴器如图4-20与十字滑块图4-21组成。十字滑块2两侧互相垂直的凸携分别与两个十两联轴器的凹槽组成移动副。联轴器工作时，十字滑块随两轴转动，同时又相对于两轴移动以补偿两轴的径向位移。这种联轴器允许的径向偏量较大(y0.04d,d为轴的直径)。允许有不大的角度位移和轴向位移。由于十字滑块偏心回转会产生离心力，不用于高速场合。为了减少十字滑块相对移动时的磨损及提高传动效率，需要定期进行润滑。 图4-20 半联轴器 图4-21 十字滑块联轴器 第六章 传动轴的强度分析与加工程序 6.1 传动轴的加工程序数控加工程序如下：1.加工零件左端部分程序如下O0001程序名称N0010G21G99G40程序初始化N0020M03S600主轴正传，转速600r/minN0030T0101调T1外圆车刀,调1号刀补N0040G00X100.0Z100.0运刀至换刀点N0050X70.0Z5.0指定循环起点N0060G73U11.0W1.0R10固定循环粗加工N0070G73P80Q120U2.0W1.0F0.3S1000N0080G00X30.0Z2.0快进至加工准备点N0090G01Z-14.9865车30mm外圆N0100X34.9805退刀N0110G02X44.9805W-5.0车圆弧N0120G01W-14.368车45mm外圆N0130G70P80Q120精加工N0140G00X100.0Z100.0返回换刀点N0150M03S600主轴正传，转速300r/minN0160T0202换2号刀，调2号刀补N0170X70.0Z5.0指定循环起点N0180G73U-11.0W1.0R10固定循环粗加工N0190G73P200Q210U-2.0W1.0F0.3S1000N0200G00X26.165Z2.0快进至加工准备点N0210G01Z-15.055加工内孔N0220G70P200Q210精加工N0230G00X100.0Z100.0返回换刀点N0240M05主轴停转N0250M30程序结束2.加工零件右端部分程序如下O0002程序名称N0010G21G99G40程序初始化N0020M03S600主轴正传，转速600r/minN0030T0101 调T1外圆车刀N0040G00X100.0Z100.0运刀至换刀点N0050X70.0Z5.0指定循环起点N0060G73U11.0W1.0R10固定循环粗加工N0070G73P80Q140U2.0W1.0F0.3S1000N0080G00X24.0Z2.0快进至加工准备点N0090G01Z-10.0车24mm外圆N0100X26.0退倒N0110X29.983W-2.0倒角N0120Z-22.5车螺纹外径N0130G03X34.983W-5.0车圆弧N0140G01X44.9805W-8.177车锥面N0150G70P80Q140精加工N0160G00X100.0Q100.0运刀到换刀点N0170T0303换3号刀，调3号刀补N0060M03S300主轴正传，转速300r/minN0070G00X35.0Z-22.5快进至加工准备点N0180G01X24.0车24mm槽N0190G04U5.0 槽底暂停N0200G01X35.0退刀N0210G00X100.0Z100.0返回换刀点N0220M03S600主轴正传，转速300r/minN0230T0404换4号刀，调4号刀补N0240G00X31.0Z-5.0指定循环起点N0250G92X28.983Z-20.5F2.0螺纹切削循环N0260G92X28.483Z-20.5F2.0N0270G92X28.083Z-20.5F2.0N0280G92X27.983Z-20.5F2.0N0290G00X100.0Z100.0运刀至换刀点N0300M05主轴停转N0310M30程序结束论文总结 鉴于当前国内生产的蒜泥加工机的各种不足，我们在此基础上设计了螺旋式蒜泥加工机，相比较其他种类的加工机，