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机械毕业设计全套

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JX04-212@离心式水果榨汁机的机械设计,机械毕业设计全套

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山 西 农 业 大 学 本科生毕业论文（设计）选题审批表 毕业论文（设计）题目 离心式榨汁机的 机械 设计 指 导 教 师 左月明 职 称 教授 学生具备条件 应修完本专业教学计划规划所有课程 选题完成形式 毕业设计说明书，两张 A0 幅量图纸 内 容 简 要： 近年来，随着果蔬品种的增多和产量的扩大以及广大群众生活水平的普遍提高，人们在消费果蔬时又有新趋势，即喜欢饮用纯果蔬汁。目前市上虽然出售桃汁、苹果汁、草莓汁之类的果蔬汁，但一来价格高，二来不新鲜，三来有些厂家添加其他成分，不太纯，没有现榨现饮方便 、刺激。同时随着消费形式的不断改变和市场经济的需求，一些家庭及个体经营者急盼多功能的小型果蔬榨汁机，并有以下要求：一是功能要齐全、形式上家庭为手工或半自动，个体经营者为全自动，自动出渣，自动过滤，清洗及操作方便；二是质量要可靠，服务要到位，产量上要有不同机型，可供多种选择，结构上要严谨、制造材料要防锈、防腐、一些重要易损配件要易配些，同时服务要方便，零配件供应要及时；三是价格要适宜、销售点要拓宽到市县区域，不能只限制在省城及一些重要城市，生产经销厂家要多做宣传和现场展示活动。 本设计设计了小型家庭专用榨汁机 ，其中包括了对榨汁机电动机的选择、榨汁机榨汁部件的设计、榨汁机壳体的设计以及榨汁机的设计说明书及使用说明。 在设计说明书中我们详细叙述了榨汁机的工作原理以及各部件的设计说明，该 榨汁机的壳体主要 由 端盖、离心外壳、电机外壳、底座等 组成 。榨汁部件 则 主要包含了回转篮。 我们相信这款集小型化、智能化、自动化、简单化及安全为一体的榨汁机 ， 必将很受欢迎地走进广大消费者的家庭。 系主任签字： 年 月 日 院长签字： 年 月 日 nts 山西农业大学 本科生毕业论文 (设计 ) 开题报告 题 目 离心式榨汁机的 机械 设计 学院名称 工程技术学院 专业名称 机械设计制造及自动化 年 级 机制 032 学生姓名 杨伟志 学 号 0306124205 指导教师 左月明 职 称 教授 2007 年 3 月 10 日 nts 选题的依据及意义 （包括课题的理论价值和实践价值；国内外的研究概况等） ： 食品加工工业是二十一世纪的主要工业之一，它的发展速度和水平是一个国家人们生活水平及改善程度的一个重要标志 ，它 直 接 关 系到 制 造 业 和 加 工 业 产 品 科 技 含 量 的 多 少 以 及 食 品 深 加 工 附 加 值 的 高低 。 食 品 加 工 业 对 人 类 发 展 和 社 会 进 步 出 了 其 他 工 业 不 可 替 代 的 贡献。 中国人历来重视 养生之道， 随着人们饮食消费观念水平的提高，鲜榨果汁将取代碳酸饮料成为人们的主要饮品。 果汁含有多种有机酸、芳香物质和酶类，可刺激食欲，有助于消化，因此，常常作为早餐前的开胃食品。果汁中特别富含钾、铁、硒、铬等无机盐和微量元素、维生素 c、胡萝卜素以及多种抗氧化活性物质。此外，喝果汁还有利于膳食中铁的吸收。 现代爱美人士更注重生活品质，煎炒烹炸虽然美味，但容易让一些蔬菜水果失去其营养成分，因而榨汁机风靡白领人群。 在炎炎的夏季自己可以随时榨果汁饮用，花钱不多，既经济又方便，的确是大众家庭不错的选择 。 nts 本课题研究内容 本次设计的 主要内容 是 离心式榨汁机 的 机械本分的 设计，主要负责 榨汁机 的 电动机的选择，榨汁部件的 设计 及榨汁机壳体的设计 。 该设计本着简单、方便、实用、安全为原则，在材料上我们 采用了 PC 和 ABS，电机则选择了单相串激式电动机去除 了现在市场上那些电动 机的不足充分体现了自动化、高效化、小型化、简单化、环保化等特点：简单实用的电路不仅可以让老人和孩子轻松操作而且维护修理特别简单。我 相信这款榨汁机在未来的市场上一定很畅销倍受消费者的青睐 。 本课题研究方案 我们经过市场调查，研究各种类型的榨汁机，查 看了各种相关资料，了解了当前我国榨汁机的现状以及当前各种榨汁机的优点和它们的不足之处。综合以上，我们设定了研究方案，设计离心式榨汁机，要求结构简单紧凑，便于拆装清洗维修，有保护措施，满足广大消费者的需求。 研究的创新之处 本榨汁机 采用了高科技非金属材料，无味，无毒，性能良好，既安全又节省成本，还轻便。榨汁部件我们采用的回转篮相比较其它类型的榨汁机有很大改进，壳体部分我们着手于制造的方便和结构简单，便于拆装清洗维修，带有人性化设计。 nts 研究过程 (含完成期限 ) 第一步 明确选题 ，确立总 体设计方案 第二步 查找、收集相关资料 第三步 拟订初步设计方案和具体设计方案 第四步 让指导老师分析方案的优缺点并给出修改意见 第五步 按照设计方案开始画图、设计 第六步 让指导老师指出不足并改进 第七步 独自完成毕业设计 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 教研室主任签 名： 年 月 日 院系意见 主管领导签名： 年 月 日 nts nts毕业设计说明书中文摘要 离心式榨汁机的 机械 设计 摘要 随着科学技术的不断发展，农业机械化技术也发展到了一个新的水平；随着农业机械化技术的发展 和人们生活水平的提高 ， 水果榨汁机的改进 成为目前 消费者关心的热点问题 。 本文介绍了 榨汁 机的研究 意义 、 榨汁 机的研究现状，分析了 榨汁机的发展前景，详细讲述了 离心式榨汁 机 的工作原理 。这次和同组人员一起设计的离心式榨汁 机能够更独特地更好地 满足消费者的意愿 ， 本着简单、方便、实用为原则一切从消费者的利益出发 。而且，该 榨汁机祛除了以前榨汁机出汁率底、果汁不清的弊端。单相串激式电动机充 分体现了自动化、高效化、小型化、简单化、环保化等特点。 最后， 我 相信 我们所设计的这 台 集专业化、智能化，自动化、，高效化、小型化、简单化、环保化 、安全性 为一体的 榨汁机能够早日走进消费者的家庭。 关键词 离心式榨汁 机 、电机选配、壳体设计、榨汁部件设计 nts毕业设计说明书外文摘要 The Mechanical Design of Centrifugal Juice Extractor Abstract With the development of science and technology, the agriculture mechanical technology has developed to a new level; With the development and improvement of agriculture mechanical technology and peoples living standard, the improvement of centrifugal juice extractor has become the consumers hot topic nowadays.This article introduced the research significance of centrifugal juice extractor, and the present research, also analyzed the development prospects of this machine, and narrated the work principle of the centrifugal extractor, also narrated the design process of single-phase series excitation type electric motor in double centrifugal extractor in detail. The centrifugal juice extractor, which was designed by my partners and I can satisfy our consumers demand uniquely and well, based on the principle of simple, convenient, practical and all for the consumers benefit. Moreover, this machine get ride of the previous problem that is low juice rate, and unclear juice malpractice. The single-phase series excitation type electric motor fully manifested the automation, high efficiency, miniaturization, simplification, and the environmental protection. Finally, I believed that this machine we designed which has the character of collection specialization, intellectualization, automation, high efficiency, ntsminiaturization, simplification, environmental protection, and the security would be able to enter consumers family soon. Keywords centrifugal juice extractor, the choice of electromotor, The design of rind, the design of squeeze parts nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 1 1 概述 1.1 研究目的及意义 食品加工工业是二十一世纪的主要工业之一，它的发展速度和水平是一个国家人们生活水平及改善程度的一个重要标志，它直接关系到制造业和加工业产品科技含量的多少以及食品深加工附加值的高低。食品加工业对人类发展和社会进步出了其他工业不可替代的贡献。 中国人历来重视养生之道， 随着人们饮食消费观念水平的提高，鲜榨果汁将取代碳酸饮料成为人们的主要饮品。 果汁含有多种有机酸、芳香物质和酶类，可刺激食欲，有助于消化，因此，常常作为早餐前的开胃食品。果汁中特别富含钾、铁、硒、铬等无机盐和微量元素、维 生素 c、胡萝卜素以及多种抗氧化活性物质。此外，喝果汁还有利于膳食中铁的吸收。现代爱美人士更注重生活品质，煎炒烹炸虽然美味，但容易让一些蔬菜水果失去其营养成分，因而榨汁机风靡白领人群。在炎炎的夏季自己可以随时榨果汁饮用，花钱不多，既经济又方便，的确是大众家庭不错的选择 。 1.2 国内外技术发展状况 据资料显示：在发达国家家庭中与人们日常生活接触最为密切的厨房系列小家电像搅拌机、榨汁机、豆浆机、加湿机等新型小家电产品的拥有率已经达到 80%以上而我国还不到 10%，可以说：我国小家电正处于成长初期，大有潜力可挖，市 场容量巨大，据专业人士预测小家电行业蕴藏着 3500 多亿元的市场。 发达国家生产水果加工机械历史长，基础工业强，技术水平先进，用高新技术装备提高了生产率降低了能源消耗，增加了得率，减少了废弃物，保持了食品营养成分和风味，提高了食品品质。 随着经济的不断发展我国市场上也出现了各式各样的榨汁机，但大部分采用的设计理论、设计手段、设计方法、制造技术和检测手段落后；无论是从内在质量还是外观设计都远远不如发达国家。此外，国内许多原材料、基础件质量不稳定，直接影响了产品的整体质量。而且我国生产的水果榨汁机用于工业生产果汁 的比较多，家庭实用型的却很少，且从性价比方面考虑也不是很让消费者满意，更主要的是我国 目前使用的水果榨汁机通用性差、出汁率低，清汁果肉含量多 。因此，要求出 汁率高、果汁清 家庭实用型nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 2 榨汁机的研究与开发很受广大消费者的欢迎。 1.3 主要研究内容 本次设计的 主要内容 是 离心式榨汁机 的 机械本体设计 ，主要负责 水果榨汁机 的 壳体的设计。该设计本着简单、方便、实用、安全为原则，在材料上采用了 PC(聚碳酸酯塑料 )和 ABS（工程塑料），设计上弥补了以往各种榨汁机的不足，充分体现了自动化、高效化、小型化、简单化、安全化等特点：简单实 用的榨汁机可以让老人和孩子轻松操作而且维护修理特别简单。我相信它在未来的市场上一定很畅销倍受消费者的青睐 。 2 技术任务书 2.1 产品设计依据及设计要求 根据调研资料，初步得到设备的以下几项设计要求 : 1) 根据市场需求，设计家庭专用小型榨汁机； 2) 要求额定功率 P 300W； 3) 要求结构简单，便于拆装、清洗 、维修 ； 4) 要求有安全保护装置 ； 5) 设备制造容易，成本低廉 ； 2.2 主要结构概述 榨汁机主要由电动部件，榨汁部件及榨汁机壳体组成。 2.2.1 榨汁机壳体 ： 榨汁机壳体 是用来 支撑榨汁部 件及为电机提供 安装外壳， 保证 榨汁机的正常运作 。 2.2.2 榨汁部件 ： 不同的种类的榨汁机，榨汁部件不同 。榨汁部件的主要作用是用来破坏植物组织 ，并进行榨汁。 2.2.3 电动部件 ： 电动部件 主要 是 为榨汁机提供动力，有电机、输出轴、和电源开关等组成。 2.3 工作原理 nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 3 榨汁机的主要工作原理是 利用物理方法 破坏水果的 植物组织 制造出果糊，然后利用过滤方法 分离出果汁和果渣。 2.4 技术经济分析 设备的目标用户群为家庭单位，要求设备的制造成本 比较低。电动机上选择单相串激电动机，满足设计要求，性能良好且价格低廉。壳体材料上选择 非金属材料，既安全环保又节省成本。 3 设计计算说明书 3.1 结构方案分析 果汁生产的核心工序是榨汁工序，而榨汁机是榨汁工序的关键设备，榨汁机性能的优劣直接影响和决定着产品的质量、成本和加工企业的经济效益，其作用至关重要。因此，应客观、准确了解各种榨汁机的工作特点，以便做到正确、合理地选用，满足生产要求 ，以便 尽快提高我国榨汁机的应用水平和制造水平 ,带动果汁加工业的发展 ,彻底解决种植业的原料 加工问题。 以下是常用的几款榨汁机： 1） 双锥盘榨汁机 双锥盘榨汁机的榨汁机理是利用两个母线重合的伞状锥体的啮合滚动， 使进入啮合区域的果糊受压，果汁通过伞状锥体表面的滤孔排出。但双锥盘榨汁机压榨时作用时间短，对浆状物料的夹持性能差，排汁面积相对较小，排汁孔大， 因此不适用于家庭水果榨汁。 2） 带式榨汁机 带式榨汁机的工作原理是利用两条张紧的环状网带夹持果糊后绕过多级直径不等的榨辊，使得绕于榨辊上的外层网带对夹于两带间的果糊产生压榨力，从而使果汁穿过网带排出。带式榨汁机具有结构简单、工作连续、生产率高、通用性好、造价适中等特点， 但 带式榨汁机的主要缺点是榨汁作业开放进行，果汁易氧化褐变，卫生条件差；排汁不畅；网带孔隙易堵 。 3） 压板式榨汁机 压板式榨汁机配置一个工作时旋转的圆柱形机筒，机筒的柱面上开有长缝用于汁液透过，机筒轴心装有一双向丝杠，丝杠上的转动带动机筒两端的圆形压板相向移动。nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 4 压榨时物料用泵充入机筒内，压板由两端向中间移动挤压机筒内的物料，汁液通过机筒壁上的长缝排出，压榨结束渣从机筒中部的开口排出。 但 压板式榨汁机的压榨力较小，汁液的透过面积较低 。 4） 离心式榨汁机 离心式榨汁机 的主要工作原理 是先利用刀片将水果片粉碎，然后利用高速旋转产生强大的离心力来分离果汁和果渣，果汁透过回 转篮的金属网而流入果汁杯，果渣则 被离心力甩出回转篮而进入果渣盒。该榨汁机体积小，结构简单，便于拆装清洗维修。适合于家庭水果榨汁。 通过比较， 决定设计离心式榨汁机。 3.2 离心式 榨汁机的基本结构 整机由榨汁机壳体 、榨汁部件和电动部件三大部分组成。 3.1.1 榨汁机壳体 榨汁机 壳体主要 由端盖、离心外壳、电机外壳、底座、果汁杯、果渣盒等组成。端盖、果汁 杯 、果渣盒 均由透明聚碳酸酯塑料制成具有强度高、耐冲击、不易碎等特点。离心外壳、电机外壳、底座则由工程塑料 ABS 制成，其特点是无毒、无臭、坚韧、质硬、刚性好。 叶片榨汁刀安装在榨汁杯中央，用高铬 不锈钢制成，刀轴下端装有斜齿轮轴伸 ，与电动机输出轴连接。 3.1.2 榨汁部件 榨汁部件主要 由粉碎刀片、金属过滤网 等组成。 刀片内有锋利的刀孔，经实验证明这种刀片能够更好地削碎水果。刀片由高铬不锈钢制成，采用斜齿轮轴伸 与输出轴连接。 3.1.3 电动部件 电动部件 主要为榨汁机提供动力，有 250W 单相交流串激式电机、输出轴、 电机外壳、底座 和电源开关等组成。串激式电机的结构如图 1 所示。整机由转轴、定子、定子绕组、转子、转子绕组、换向器和炭刷等组成。串激式典籍的特点是功率大、效率高、转速随负载力矩变化而变化，当负载减小 时，串激式电机转速增加，最高可达 22000r/min左右。为避免转速过高造成电机烧坏，一般不允许空载起动，同时也不宜加入太多水果，以免使电机超载而温升过高 。 nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 5 3.3 离心式榨汁机的工作原理 离心式 汁机可对果糊产生很高的 离心 力， 可 更好地完成 水果和蔬菜的榨汁作业。 离心榨汁机的主要工作原理是先利用刀片将水果片粉碎，然后利用高速旋转产生强大的离心力来分离果汁和果渣，果汁透过回转篮的金属网而流入果汁杯，果渣则被离心力甩出回转篮而进入果渣盒， 它的工作流程是原料选果清洗榨汁破碎离心过滤果汁 和果渣。 3.4 总体设计要点 1） 电动机的选择 2） 榨汁部件的设计 3） 榨汁机壳体的设计 4 电机的选择 4.1 电动机的选择要求 合理的选择电动机是正确使用的先决条件。选择恰当，电动机就能安全、经济、可靠地运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。选择电动机的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、结构形式等，但是结合 榨汁机的 具体情况，需要选择的通常只是功率、转速、等几项比较重要的内容，因此在这里介绍一下电动机的选择 要求。 电动机类型的选择要从负载的要求出发，考虑工作条件，负载性质、生产工艺、供电情况等，尽量满足下述各方面的要求： 1） 机械特性 由电动机类型决定的电动机的机械特性与工作机械机械特性配合要适当，机组稳定工作；电动机的起动转矩、最大转矩、牵入转矩等性能均能满足工作机械的要求。 2） 功率 电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。 避免出现 “ 小马拉大车 ” 现象 或 “ 大马拉小车 ” 现象 造成不必要的损失和浪费。 nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 6 3） 转速 电动机的转速满足工作机械要求，其最高转速、转速变化率、稳速、调速、变速等性能均能适应工作机械运行要求。 4） 运行经济性 从降低整个电动机驱动系统 的能耗及电动机的综合成本来考虑选择电动机类型，针对使用情况选择不同效率水平的电动机类型；对一些使用时间很短、年使用时数也不高的机械，电动机效率低些也不会使总能耗产生较大的变化，所以并不注重电动机的效率：但另一类年利用小时较高的机械，如空调设备、循环泵、冰箱压缩机等，就需要选用效率高的电动机以降低总能耗。 5） 价格低廉 在满足工作机械运行要求的前提下，尽可能选用结构简单、运行可靠、造价低廉的电动机。 4.2 电动机类型的选择 家用食物加工用器具，如食物拌碎器、碎肉机、水果榨汁机、打蛋机、切片机等要求高起动转矩 、高转速、体积小、结构简单，最适宜选用 单相串激式电动机 驱动。这类电动机的特点为额定转速一般超过 10000r/min，短时定额或周期工作定额；结构特点为无外壳，而利用器具的外壳防护，电动机的防护型式为 IP00，端盖简化成支架形式，通常用铸铝做成，依靠支架上的螺孔安装。电动机的功率一般在 30 250W之间。输出功率为 90W以下，一般为自冷， 90W以上采用轴流式风扇冷却。为了降低成本和减小噪音，常采用含油轴承。电动机的轴伸需与主机的驱动部件相配，一般采用斜齿轮轴伸。下表 1为家用榨汁机常用 单相串激式电动机 的技术数据 。 表 1 家用食物拌碎器用单相串励电动机技术数据 型号 电压 (V) 频率 (H2) 空载 负载 测试 电压 (V) 电流 (A) 转速 (r/min) 转速 (r/min) 电流 (A) 输出 功率 (W) 效率 ( ) nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 7 HCB54 20 HCB5 20A HC76-40 220 120 220 50 60 50 220 120 220 0.33 0.65 0.72 23000 23000 19000 15000 15000 10000 0.60 1.1 2.5 55 55 250 45 45 48 HL-2A HL-3A HL-3B HL-4 240 220 220 220 50 50 50 50 110 110 110 110 0.15 0.3 0.18 0.25 10000 19000 14000 21000 10500 12000 10500 12800 0.35 0.95 0.45 0.85 单相串激式电动机主要使用在要求转速高（ 4000 25000r/vmin）、起动转矩大、且体积小的场合。典型的用途是作为电动工具、拌碎器、吸尘器风机、家用缝纫机、医用离心机等工 业机械及日用电器的动力。在结构上，单相串激式电动机一般由端盖、机壳、定子铁心、钉子绕组、换向器、电刷装置、电枢、风扇、转轴等主要零部件组成。通常定子铁心做成凸极形式，多为两极。定子绕组为集中绕组。单相串激式电动机的结构与直流电动机的十分相似，主要的差别在于单相串激式电动机的定子铁心必须由硅钢片叠压而成，而直流电动机的磁场既可以叠压而成，也可以做成整体结构。由于交流绕组存在电抗，在功率、电压及定、转子铁心相同条件下，单相串激式电动机的定、转子绕组匝数比直流电动机的要少。 1） 主要技术指标 单相串激式电 动机主要技术参数包括：额定电压 Un（ V）、额定功率 Pn（ W）、额定转速 Nn（ r/min）、额定频率 fn（ Hz）、堵转转矩 Tk（倍）、堵转电流 Ik（倍）、额定电流 In（ A）、效率 （ %）、功率因数 cos 等。单相串激式电动机的主要性能数据见表 2 表 2 单相串励电动机主要性能 功 率(W) 转速（ r/min） 6000 8000 12000 效 率 ( ) cos 堵转转矩 (倍 ) 堵转电流 (倍 ) 效率 ( ) cos 堵转转矩(倍 ) 堵 转 电 流 (倍 ) 效 率 ( ) cos 堵转转矩(倍 ) 堵 转 电 流 (倍 ) nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 8 16 42 0.86 2 4 43 0.90 3 5 48 0.92 4.5 7 25 47 48 40 52 53 53 60 56 2.5 58 56 90 59 60 4 58 120 61 62 60 7 180 62 0.85 3 64 0.87 62 250 64 66 5 64 370 66 0.82 68 0.84 66 550 68 4 70 68 750 70 71 1100 单相串激式电动机无论是从机械特性还是经济方面都适合本次设计的要求，因此可选择用 HC76-40型号的电动机。 4.3 电动机额定功率的确定 经实验测定当榨汁机正常工作，转速 n达到 8000r/min以上的时候，榨汁机的离心效果明显改善，又查资料知道植物细胞壁的纤维丝抗拉强度为 810MPa,我们选用各种不同功率的电动机进行实验， 得出结论转矩大于 200mNmg 的电动机符合榨汁机的要求，根据公式9.549mnP ，其中 P为功率，单位为 W； m 为转矩，单位为 Nmg ； n为转速，单位为 /minr ；将以上数据带入得： 0 . 2 8 0 0 0 / m i n 1 6 7 . 69 . 5 4 9 9 . 5 4 9m n N m rPW g 我们可以选择单相串激电动机 HC76-40型号，它的 功率为 250W，在正常工作时，它的转速达到 10000r/min，扭矩达到 240mNmg 200mNmg ,满足使用要求。所以我们选择的电动机的额定功率 P为 250W。 nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 9 5 榨汁部件的设计 榨汁部件的主要组成部分是回转篮。回转篮主要是由金属滤网、切削刀片以及与斜齿轮轴伸相配合的底部的斜齿。 设计回转篮滤网的时候，主要考虑滤网的倾斜度， 我们建立力学模型如图所示： 图 1： 回转篮力学模型 当水果片进入回转篮中，经过切削粉碎后进行 高速离心运动 ，物料在回转篮中受一对平衡力 离心力和向心力 ，物料自身受到重力和 指向轴心的 离心力 ，当物料贴在回转篮的滤网上的时候，又受到了 垂直于 滤网支持力和 平行于滤网的 摩擦力 ，它们的合力的方向 必然 为 沿滤网 斜度方向。 这样物料就可以被甩出回转篮， 从 而达到分离果汁和果渣的目的。 我们经过初步实验得出，回转篮上部金属滤网的斜度为 55 的时候，可以很好的将果汁和果渣分离。 设计回转篮底部斜齿的时候，根据以往经验以及查照相关资料，我们取斜齿的比例为 1： 4。 回转篮的主要作用是 在开启榨汁机后，电机带动回转篮高速旋转，榨汁机就是利用 回转篮底部的切削刀片将水果片切成小碎片，然后在高速旋转的离心过成中将果渣和果汁分离开来，离心过程中果汁透过金属网进入回转圆腔流入果汁杯，果渣则被甩出回转篮而落入果渣盒中，我们还考虑了金属滤网的强度是否满足要求，以及切削刀片的选择，它与离心外壳的配合和它与电机驱动元件斜齿轮轴伸之间的配合，以及切削刀片的安装问题。 nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 10 图 2：回转篮 图 3： 金属滤网（放大 10 倍） 6 榨汁机壳体的设计 6.1 榨汁机壳体材料的选择 我们设计端盖、果汁杯、果渣盒的时候，采用的材料是 聚碳酸酯 塑料，这种材料具有优良的工程性能 ，密度为 31.2 /kg m 本色微黄，呈透明或半透明状，着色性好，不易老化。 聚碳酸酯 的重要机械性能是刚而韧，无缺口冲击强度在热塑性塑料中名列前矛。 聚碳酸酯 的成型零件可以达到很精密的公差，并在很宽的温度保护范围内保持其尺寸稳定性，成型收缩率为 0.5%0.7%，膨胀系数低。最高使用温度可达 135 。 热变形温度为135143C ，当用玻璃纤维增强后，热变形温度可提高到 150160C 。 聚碳酸酯 的缺点是有一定的吸湿性，正常使用下吸湿率为 0.15%，在室水中吸湿率为 0.35%，在沸水nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 11 中吸湿率为 0.85%，在 60C 以上的水中会导致开裂而失去韧性。在水蒸气中反复蒸煮100 次后，它的物理性能会显著下降。 由于以上特性， 聚碳酸酯 在食品机械中常用来制造需要承受冲击载荷的食品模具和托盘，具有良好的使用性能。例如，饼干机上的冲压模和辊印模，巧克力浇注成型托盘等。还可以用来制造其他各种饮料器具、容器、离心分离管、泵叶轮等。 而 设计离心外壳、电机外壳的时候，我们采用了工程塑料 ABS，其优点是无毒、无臭、坚韧、质硬、刚性好，在低温条件下抗冲击和机械性能较好，使用温度范围大（ -40100C ）， 因此应用广泛。 6.2 榨汁机壳体的设计 榨汁机的壳体主要包括端盖，回转篮，离心 外壳 ，电机壳体，底座，盖锁，果汁杯，果渣盒。 设计这些壳体的时候我们遵守了模具设计准则，同时考虑了模具的设计制造及加工问题。这样更有利于榨汁机的生产，并减少了制造成本。 6.2.1 端盖的设计 设计榨汁机的时候，我们主要考虑了进料口与回转篮之间尺寸的关系，这样可以使得水果片更彻底的切削破碎，使得物料的离心更加充分；然后我们考虑了端盖与离心外壳的配合问题，这样使得榨汁机的结构更加紧凑，更加家庭化，小型化。榨汁机的端盖和离心外壳构成离心 室，分离果汁的离心运动便在离心室中进行，端盖上设有进料口，榨汁前，先将水果切成小片以便可以从进料口进入离心室中做离心运动，将水果片从进料口投入，然后用推料杆将水果片紧压在圆形切削刀片上，刀片将水果片切成碎片，我们称其为物料，这时物料在离心室中做离心运动，由于质量大的离心力也大，故随着离心运动的进行，质量大的随着回转篮想高处运动，然后慢慢的甩出回转篮，落到果渣盒中，而果汁透过回转篮进入到回转圆腔，然后随着离心运动的进行留入果汁杯。至于壁厚我们设计为 2mm,这样就可以满足我们的基本要求了。端盖的结构如图所示： nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 12 图 4：端盖 6.2.2 离心外壳的设计 离心外壳可以说是榨汁机最重要的部分了，它包含了榨汁机果汁和果渣的出口， 上面提到了果渣随着离心运动的进行被甩出了回转篮，甩出回转篮后，它并不是甩的到处都是，而是被甩到了果渣盒中，因而怎么被甩进果渣盒中就是设计的重要部分了，所以设计端盖的时候我们设计了一个圆梯形挡板，同时在离心外壳上设有开口，果渣盒就放在开口的下面。这样就可以限制果渣的运动，而让它落到果渣盒中。还有就是果汁的出口怎么设计的问题，当物料进入回转室后，做离心运动，在离心过程中，果汁脱离物料而透过回转篮进入回 转圆腔，在回转圆腔的底部我们将其设计成螺旋状，并在一端开有圆形小口，这样果汁可以随着离心运动的进行而顺利流入果汁杯中。设计离心外壳的时nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 13 候，我们考虑了其与端盖和电机底座和回转篮之间的配合以及模具的制造简易，我们将端盖与离心外壳的壁厚都设计为 2mm，所以设计出来的离心外壳只是个壁厚为 2mm 的外壳而已，它的正反两面的凹凸结构正好相反。 图 5：离心外壳 6.2.3 电机外壳的设计 电机外壳的作用主要是用来固定电动机，所以设计的时候我们主要考虑电动机部分，在电机外壳的内部我们为电动机设计了一个圆柱形壳体，电 动机的固定方式我们才用螺母固定，在电机外壳的内壁顶部我们设有 3 个螺孔，这样可以更好的保证电机的平稳性。其次我们要考虑的是电机与驱动部件的配合，在电机外壳的顶部开有圆形口，电机轴端由此伸出，在电机轴端安有斜齿轮轴伸，这样就可以与回转篮相配合，达到驱动效果。再者，我们要考虑电机外壳与离心外壳和底座的配合以及盖锁在其上的安装位置，考虑果汁杯和果渣盒的位置，我们将盖锁设计在电机外壳两侧面，与果汁杯和果渣盒位置分开。壁厚仍为 2mm,某些局部可能有些变化，但起伏很小，不会影响模具的制造。 nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 14 图 6：电机外壳 6.2.4 底座的设计 设计底座主要考虑的就是电机的散热问题，我们将底座的底部网状，直接和外部连通，这样就很好的解决了电机的散热问题。其次是与电机外壳的配合。底座内壁 上我们设有螺孔，采用螺母将电机外壳与底座固定在一起，采用了 2 个螺母进行固定 。 nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 15 图 7：底座 6.2.5 料杆的设计 设计推料杆 我们主要考虑了与端盖进料口的配合以及当它与进料口配合完全后它与回转篮上切削刀片的距离，他直接决定了切削进行的是否彻底。 6.2.6 盖锁的设计 盖锁是榨汁机的重要保护措施，当所有榨汁机组件都按好后，需要用盖锁来将这些组件紧压 在一起，以防止当榨汁机开启后，电机的高速离心运动将端盖等甩出去，造成伤人事件。设计盖锁的时候我们利用了塑料的弹性，这种盖锁结构简单，操作方便，适合安装在家用榨汁机上。 6.2.7 果汁杯、果渣盒 的设计 果汁杯和果渣盒的设计则主要考虑生活中的习惯问题，人在拿果汁杯和果渣盒的时候是否很方便。 6.2.8 斜齿轮轴伸的设计 电动机的轴伸需要与榨汁机主机的驱动部件相配合，一般我们采用斜齿轮轴伸。斜齿轮轴伸呈圆柱形，外表面均匀分布着 6 个斜齿槽用来与回转篮底部的斜齿相配合，内nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 16 部与电机轴伸相配合。 7 榨汁机的使用说明书 7.1 安装说明 1）先将不锈钢漏钵放在机身底座上，对准凹口位置（注意：在装机时切 勿接通电源 以免不小心触到开关发生危险）。 2）将漏钵上胶圈对准缝放在不锈钢漏钵上。 3）将不锈钢过滤网组件放在漏钵内对准传动离合心轮垂直往下压，直至有喀擦一声，再用手将过滤网旋转向下看一看平衡与否。如果摆动很利害则说明没有装正，需要重新安装。 4）将铝合金上盖放置于漏钵上胶圈上，对准槽装。 5）将铝合上盖固定手挽提起，置于上盖上两侧的凹槽内，手挽需垂直，以便固定。 6）再将料渣桶放在铝金上盖露出部位下方。 元器件安装布置图 7.2 使用说明 1）请将包装用品及不需要之贴纸除掉。 nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 17 2）第一次正常使用时，一开启电机时可能会发出一点小量的烟或臭味，这是正常现象。 3）使用前请先确定所有组件已经安装妥当（建议开机前先用一根细小的棒子（如食用筷子）透过入料口轻轻地拨一拨过滤网上刀片让它试运转几圈，看过滤网会不会刮到漏钵上胶圈，如果会刮到请重新再组装过一遍，直至不刮为止，请确认没有插上电源！） 4） 待电动机起动运转正常后再投入食物。 5）将要榨汁的蔬果洗干净，大部份蔬果（如萍果、胡萝卜等）小于 75mm 的都可直接放入入料口不需切成小块 。 6）放一个杯子或容器在果汁出口处。 7）将电源线插于 220V50Hz 之电源插座上，然后将开关拔至“ 1”处。 8 食物推进后，果汁会自动流入水杯或容器内，而果渣便收集在料渣桶内。 7.3 安全警告事项说明 1） 清洁、维修、移动本机时一定要拔掉电源线插头。 2）不可用湿手接触开关、插头。 3）本机除不锈钢漏钵以上之组件可以拆下用水冲洗之外，机身底座以下之组件切勿用水冲洗或泡在水中。 4）放在干爽平稳的地方使用，切勿把本产品摆放在热气炉上或靠近热炉，或触碰任 何会发热的表面。 5）若发现本机有损坏或异常现象 ，请立即停止使用。 6）本机采用串励电机，故连续工作时间不可超过 30 分钟。若需长时间工作，则每运转30 分钟后暂停 5 分钟后再启动。 7）机器开启后，要用压料棒推压蔬果，不允许用手或其它物体代替。 8）本产品只作榨生果或蔬菜果汁用途，请勿用以搅拌、切碎、磨蓉、刨丝等用途，也不能用于肉类或硬壳果类。 7.4 清洁、保养说明 1）请将开关拔至“ 0”，然后将电源线拔掉。 2）将所有组件拆下，注意：拆下不锈钢筛网时，要连不锈钢漏钵一同垂直往上端，让筛网固定座与传动离心轮脱开，然后把筛网倒出（本机采用离心式设计，拆装简 便）。 3）除机身底坐组件外，其余组件皆可浸入水或其它液体中。 nts杨伟志：离心式榨汁机的机械设计 18 4）用温暖的肥皂水清洗，然后用清水冲洗干净，再用干软布抹干或风干，清洁剂必须使用无毒、无腐蚀性的种类，切勿使用研磨情清洁剂。 5）清洗不锈钢筛网时，请放于流水下，用尼龙刷清除附在上面的果渣，请小心处理此筛网，以免损坏。 6）使用微湿的抹布或海绵抹干机身底座。 7）所有组件皆不宜放于洗碗碟机清洗。 8）本产品如要收藏包装，要让所有组件完全干透才可以。 7.5 易发故障处理说明 榨汁机常见故障有 :电机不转 ,电机转动乏力 ,电机转动一会就自停 ,榨汁出液 慢和部分功能失效等几种 ,下面简单说明 .注意 :以下所述均以 220V 市电正常为前提 ,检修时应先检查室内插座上的市电电源电压 ,排除其出故障的可能性 . 7.5.1 电机不转 造成这种故障的主要原因不外乎是榨汁机电路断路 ,接触不良和电机本身损坏 .维修时 ,可先查看电源插头两端的电阻 ,合上电源开关时正常电阻为 50 60 .如果实测无穷大 ,说明电源电路断路 ,可拆开主机座底盖 ,检查 F1、 S1、 S2 是否正常 ,通常以电源开关 S1和安全开关 S2 损坏或者错位较多 ,可以重换个或者拆卸后重新校正或修理触动簧片即可 . 如果保险丝管被熔断找出 原因重新换上规格相同的保险丝 .如果换上仍旧被烧断 ,可能是电机绕组或引线短路 7.5.2 电动机转动乏力榨汁效果差 造成榨汁机电机、刀具转动乏力、榨汁效果差的主要原因是电机过载或接触不良 ,具体原因及维修方法如下 : 1)果渣槽或果渣盘内的残渣过多 ,应该断电后取出果渣槽 ,然后进行彻底清除 . 2)投放的果蔬过大 ,质地过硬或量过大 ,压力用力太大等 ,避免这些不当操作就能解决问题 . 3)电机电刷和换向器间的接触不良 ,应该在清洗换向器后换上同规格的新件 . 7.5.2 发出异常声响或噪音大 榨汁机工作时发出有别于 正常噪音的异常声响 ,通常有以下几种情况 . 1)当电机转子与定子碰触 ,电机轴承损坏时 ,会发出异常声响 .对此应拆开电机 ,仔细查出原因 ,然后进行校正便可 . nts山西农业大学工程技术学院毕业设计 19 2)投放的果蔬过大、过厚、过硬、量过大、压力用力太大或果蔬槽饱满等 ,榨汁机工作时会发出变调的噪音或沉闷的“呜”声 .对此应立即关机 ,排除故障 ,否则可能损伤电机或其他零部件 ,也可能引起温控器开关动作 ,自动停机 . 7.5.3 接通电源电机转动一会就自停 大多是电机运转温升过高导致温控器开关 ST 动作 ,从而造成自动停机 .此外 ,电机中存在局部短路现象也会造成这种故障 .这主要是指电机转子、定子绕组部分短路换向器短路 .还有 ,榨汁机连续工作时间过长也会导致电机温升过高 ,尤其是功率较小或质量较差的电机发热更严重 ,所以每次使用时间一般以不超过 1 分钟为宜 . 7.5.4 榨汁出液慢 这种故障主要是刀具滤网组件被果蔬残