多功能果蔬打浆机设计-带开题报告【7张CAD高清图纸 说明书】【YC系列】
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多功能果蔬打浆机设计-带开题报告【7张CAD高清图纸
说明书】【YC系列】
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装订线毕业设计（论文）摘 要因为市场的大量需求，果蔬打浆生产线成为广受欢迎的产品，具有高速、成套、自动化水平高、稳定性好等特点，大大的降低了生产时间，提高了生产效率，是生产厂家的首选设备。本次设计的多功能果蔬打浆机既能完成蔬菜搅碎、打浆，又能完成水果以及蔬菜和水果混合的物的搅碎、打浆、汁和肉分离等。本次设计主要针对多功能果蔬打浆机进行设计。首先，通过对果蔬打浆机机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了多功能果蔬打浆机装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词:果蔬，打浆，齿轮，电机AbstractBecause of the large market demand, fruit and vegetable pulping production line become popular products, has characteristics, such as speed, complete, high level of automation, good stability, greatly reducing the production time, improve production efficiency, is the preferred equipment manufacturers. The design of multifunctional fruit and vegetable pulping machine can complete vegetable stir chopped, beating, and completion of the fruits and vegetables and fruit mixed material of minced, beating, juice and meat separation. This design is mainly for the design of multifunctional vegetable beater. First of all, based on fruit and vegetable pulping machine structure and principle analysis, this analysis is proposed based on the overall structure of the program; then, the main technical parameters were calculated to select; then, of the main parts were designed and checked. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn multifunctional fruit and vegetable pulping machine assembly and major parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key words: Fruit, Beating, Gear, Motor目录摘 要IAbstractII1 绪论11.1研究背景及意义11.2国内外研究现状11.3现有果蔬打浆设备22 总体方案设计32.1设计要求32.2方案选定32.3原理分析32.4基本结构43 主要零部件设计53.1电机的选择53.2总体动力参数计算53.2.1传动比计算53.2.2各轴的转速53.2.3各轴的输入功率63.2.4各轴的输入转矩63.3 V带传动的设计63.3.1V带的基本参数63.3.2带轮结构的设计93.4齿轮传动设计93.4.1选精度等级、材料和齿数93.4.2按齿面接触疲劳强度设计93.4.3按齿根弯曲强度设计113.4.4几何尺寸计算133.5轴及轴承、键的设计143.5.1尺寸与结构设计计算143.5.2强度校核计算153.5.3键的选择与校核163.5.4轴承的选择与校核163.6进料螺旋搅龙设计173.7机架设计18总 结20参考文献21致 谢22221 绪论1.1研究背景及意义随着社会的进步，经济的发展，促使人们的生活水平和生活质量也在不断的提高，因此人们在饮食方面也逐渐开始注重起来了，不仅要考虑健康还要考虑便捷，为此人们发明了果蔬打浆机等等，来达到饮食的便捷性。因为市场的大量需求，果蔬打浆生产线成为广受欢迎的产品，具有高速、成套、自动化水平高、稳定性好等特点，大大的降低了生产时间，提高了生产效率，是生产厂家的首选设备。为提高生产质量，缩短生产周期的要求，提高劳动生产率，节约大量劳动力，可降低劳动强度，改善劳动条件。当前国内外果蔬的打浆方式主要是通过打浆机打浆，各式各样的打浆机但都大同小异，有单道打浆机，二道打浆机，甚至多道打浆机，但他们的功能都比较单一。本次设计的多功能果蔬打浆机既能完成蔬菜搅碎、打浆，又能完成水果以及蔬菜和水果混合的物的搅碎、打浆、汁和肉分离等。1.2国内外研究现状目前，世界上有三大果蔬主产区：美国、意大利和中国。美国所产的果蔬酱主要提供美国国内食用，其出口量仅占全球贸易总量的6%-7%；意大利和中国的出口量各占到全球贸易总量的30%。近两年美国果蔬大幅减产，欧盟果蔬种植加工量急剧下降，中国果蔬酱市场占用份额逐年加大。近几十年来，世界范围内的果蔬产量和制品贸易增长迅速，中国果蔬及制品贸易在世界果蔬贸易的地位也越来越重要，对世界果蔬贸易产生了重要的影响。中国果蔬加工产业的迅速崛起和发展，使中国已经跻身世界主要生产国家的行列。作为新鲜果蔬食用消费大国，据不完全统计，中国全国每年新鲜果蔬的消費量达到二千六百万吨，与全球果蔬加工数字相近。今后中国果蔬制品消费将呈现每年增长百分之十五的发展趋势。当前国内外果蔬的打浆方式主要是通过打浆机打浆，各式各样的打浆机但都大同小异，有单道打浆机，二道打浆机，甚至多道打浆机，但他们的原理都是：主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得果蔬的肉、汁与皮、籽分离，肉和汁通过筛网上的小孔，产品由出料口排出，废品由排渣口排出；如果是双道打浆或者多道打浆，就是第一道的产品进入第二道继续打浆，以此类推。随着食品工业的发展，在果蔬打浆、包装设备不断的向高的方向发展。目前这方面的发展水平主要是澳大利亚、日本、法国等国家。主要表现为生产效率高、设备结构优化、多功能化、自动化等。1.3现有果蔬打浆设备当前国内外果蔬的打浆方式主要是通过打浆机打浆，各式各样的打浆机但都大同小异，有单道打浆机，二道打浆机，甚至多道打浆机，但他们的原理都是主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得果蔬的肉、汁与皮、籽分离，肉和汁通过筛网上的小孔，产品由出料口排出，废品由排渣口排出；如果是双道打浆或者多道打浆，就是第一道的产品进入第二道继续打浆，以此类推。2 总体方案设计2.1设计要求设计多功能果蔬打浆机。2.2方案选定本次设计的多功能打浆机采用如下方案：图2-1 打浆机结构原理图1-电动机 2-皮带轮 3-进料控制板 4-进料装置 5-螺旋进料 6-破碎浆 7-实心长轴 8-棍棒 9-离心筒 10-筛筒 11-销钉 12-机架 13-废料出口 14-出料口2.3原理分析本多功能果蔬打浆机原理为：如上图所示，它具有开口的圆筒筛水平安装在机壳内部,筒身用不锈钢板（在其上面冲有孔眼）弯曲成圆厚焊接而成，并在其两边焊上加强圈以增加其强度。但也有用两个半圆体由螺钉连接而成筒体。轴支撑在轴承上，在轴上装有使物料移向破碎桨叶的螺旋推进器以及擦碎物料用的两根棍棒（棍棒又称刮板），棍棒是用螺栓和安装在轴上的夹持器相连的，通过调整螺栓可以调整棍棒与筛筒壁之间的距离。棍棒对称安装于轴的两侧，而且与轴线有一夹角，这夹角叫导程角。棍棒用不锈钢制造，实际上是一块长方形的不锈钢板，为了保护圆筒筛，有时还在棍棒上装上耐酸橡胶板。物料进入筛筒后，由于棍棒的回转作用和导程角的存在，使物料沿着圆筒向出口端移动，移动的轨迹实际上是一条螺旋线。物料就在棍棒与筛筒之间的移动过程中守离心力作用而被擦碎，汁液和肉质（已成浆状）从筛孔中通过到收集器中送到下一道工序。皮和籽等则从圆筒另一开口端排出，以此达到分离的目的。2.4基本结构如上图1所示打浆机的结构原理简图，打浆机的基本结构主要包括圆筒筛，破碎桨叶，传动部分以及机架（1）圆筒圆筒的设计首先考虑的问题是能够满足正常的生产需要，它由不锈钢半圆筒上下焊接而成，采用不锈钢的原因是因为所做的加工为食品加工，必须能够耐腐蚀和防锈，不能因为材料本身而对食品造成污染，它的食品卫生条件较好，且具有一定的耐冲击和耐磨性故选用45钢作为圆筒设计的圆材料；在靠近离心筒内壁处焊接有带有筛孔的钢制金属网；圆筒的外壁上方有一个开口，在发生问题时通过它能够观察到离心筒里面的情况。出料口和进料口，出渣口的设计应该根据具体的收集装置的位置和实际条件来确定（2）破碎桨叶碎桨叶在整个工作过程中起着初步粉碎果蔬的作用，当果蔬由进料口进入，经螺旋传输进入离心筒，首先要通过破碎桨叶的破碎作用再进入离心筒打浆。破碎桨叶通过轴套焊接安装在转轴上，一端通过轴肩固定，因为打浆机的设计并不要求十分精密，故另一端可通过开口销固定。（3）传动部分传动采用皮带一级传动，电动机固定在机架底部。（4）机架机架的设计应该能够较好的使机器稳定工作，不发生强烈的震动；整架采用HT150铸造而成。（5）其它离心筒的右端设有废品出料口，下端设有产品出料口，左上部有进料口。3 主要零部件设计3.1电机的选择电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷平稳，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。调查市场上现有果蔬打浆主轴破碎机本次选用电机为Y100L1-4，其额定功率为2.2KW，满载转速为1420r/min。3.2总体动力参数计算3.2.1传动比计算满载转速取打浆主轴转速为：故V带传动比为：为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，选V带传动比：；选取离心筒转速为：考虑结构因素取两级齿轮传动比分别为： 则：；3.2.2各轴的转速1轴 2轴 离心筒 3.2.3各轴的输入功率1轴 2轴 离心筒 3.2.4各轴的输入转矩电机轴 1轴 2轴 离心筒 整理列表轴名功率转矩转速传动比电机轴2.214.814201轴2.11235.515682.52轴2.02828.99668.20.853轴1.948155.9119.335.63.3 V带传动的设计3.3.1V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；查机械设计基础表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查机械设计基础图13-15选用A型V带,3）确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：；圆整取，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距（2）基准长度：对于A型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查机械设计基础表13-3 得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得： 综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查机械设计基础表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.51600中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)723.52246.112397.543.3.2带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。3.4齿轮传动设计3.4.1选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表6.1选择小齿轮材料为45（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取则实际传动比：传动误差小于5，合适。3.4.2按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即1） 确定公式各计算数值（a）试选载荷系数（b）计算小齿轮传递的转矩（c）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数（d）由表6.3查得材料的弹性影响系数（e）由图6.14按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限（f）由式6.11计算应力循环次数（g）由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 （h）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1，安全系数为S=1，由式10-12得（i）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值计算圆周速度v计算齿宽b计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高计算载荷系数K根据，7级精度，查得动载荷系数假设，由表查得由表5.2查得使用系数由表查得查得故载荷系数（j）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得（k）计算模数3.4.3按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为1）确定公式内的计算数值由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数为S=1.3，由式得计算载荷系数2）查取齿形系数由表6.4查得3）查取应力校正系数 由表6.4查得4）计算大小齿轮的，并比较 大齿轮的数据大5）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数2.62，并圆整为标准值m3mm，按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数取3.4.4几何尺寸计算1）计算分度圆直径2）计算中心距 3）计算齿宽宽度取35mm（5）验算 合适序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z20，1122模数m3mm3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距3.5轴及轴承、键的设计3.5.1尺寸与结构设计计算1）轴上的功率P1,转速n1和转矩T1，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大510，且高速轴的最小直径显然是安装大带轮处的直径。取；。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足大带轮的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。（b）初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6208，故，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度轴肩高度，取，因此，取。（c）齿轮处由于齿轮分度圆直径，故采用齿轮轴形式，齿轮宽度B=20mm。另考虑到齿轮端面与箱体间距10mm以及两级齿轮间位置配比，取，。4）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接大带轮的平键截面。3.5.2强度校核计算1）求作用在轴上的力已知大齿轮的分度圆直径为，根据机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于6208型深沟球轴承，由手册中查得a=15mm。因此，轴的支撑跨距为L1=72mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，C截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。3.5.3键的选择与校核采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接，联接大带轮的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。校核键联接的强度：键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为键的工作长度，合适3.5.4轴承的选择与校核（1）按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承的预期寿命取为：Lh29200h由上面的计算结果有轴承受的径向力为Fr1=340.43N，轴向力为Fa1=159.90N，（2）初步选择深沟球轴承6206，其基本额定动载荷为Cr=51.8KN，基本额定静载荷为C0r=63.8KN。（3）径向当量动载荷 动载荷为，查得，则有由式13-5得满足要求。3.6进料螺旋搅龙设计根据连续输送机生产率的公式； 式中：F被输送果蔬层的横断面积m2； 被输送果蔬的堆积密度kg/m3； 被输送物材的轴向输送速度m/s。料层横断面面为：式中：D螺旋直径m； 充填系数，其值与物材的特性有关，见下表中的、K及A的值； c倾斜修正系数，见表45。在料槽中，果蔬的充填系数影响输送过程和能量的消耗。当充填系数较小(即=5%)时，果蔬堆积的高度低矮且大部分果蔬靠近槽壁并且具有较低的圆周速度，运动的滑移面几乎平行于输送方向(图410a)。果蔬颗粒沿轴向的运动要较圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加果蔬流不严重，单位能量消耗也较小。但是，当充填系数提高(即=13%或40%)时，则果蔬运动的滑移面将变陡(图410b、c)。此时，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于水平立式混料机来说，果蔬的充填系数并非越大越好，相反取小值有利，一般取50%。各种微粒果蔬的充填系数值可参考表44。果蔬的轴向输送速度按下式计算：式中：h-螺旋节距m；ns-螺旋转速r/min；螺距h通常为：h1=k1D式中：k1-螺旋节距与螺旋直径的比值，与果蔬性质有关，通常取k1=0.71，对于摩擦系数大的果蔬，取小值（k1=0.70.8）；对于流动性较好，易流散的果蔬，可取k1=1。表35倾斜修正系数c倾斜角05101520c1.000.900.800.700.65将上式结合起来，则有：Q=47ck1D3ns，即：（1）螺旋直径根据设计要求该搅龙直径选用280mm，即：D=280mm（2）螺距取h1=（0.50.6）D=140168mm，所以螺距为160mm。（3）轴径d=(0.20.35)D，取d=0.2D=0.15280=42mm，所以轴径为42mm。3.7机架设计机架的主要作用为支承与安装其它各零件。为了节约成本，机架全件采用焊接件与螺栓连接。根据设计要求，机架焊接的主要零件包括左右机架，加强钢板，角铁梁等部分组成。焊接时主要保证加强铁与机架的位置要求，同时要保证焊接时不能出现焊渣，裂缝等现象。机架的材料主要是厚度为5mm的角钢，尺寸为1435mm100mm，用等离子切割机切割成型后，采用冲压等方式进行加工。左右机架分别有一块加强板进行强度的加强，加强板与左右机架的连接方式是采用螺栓连接，在机架与加强板加工过程中，对其上螺栓连接孔的位置有一定的技术要求。左右机架间采用角铁梁进行固定，固定方式为焊接，因为此轴流式脱粒机作业环境为山地及丘陵地区，搬运较多，所以为保证人员搬运过程中的安全，在焊接时要保证焊接技术要求，要求焊接中不能有焊渣，不得有裂缝等缺陷出现。机架的组装完成后，机架外露表面须刷防锈漆。总 结毕业设计是对大学中所学知识的回顾，是对以往所学知识的综合运用，锻炼了我们的独立思考能力、独立解决工程实际问题的能力、画图能力，更是从课本中的理论知识到生产实际的转变。在这之前，虽然经过四年的学习学到了很多知识，但是还没有机会来运用和掌握这些东西。通过这次实践，我对机械设计过程都有了全面的了解，设计、计算和绘图方面的能力都得到了全面的训练和提高，也使我对机械产生了更加浓厚的兴趣，更坚定了我从事机械行业的信心。设计初期，我去图书馆的网站内下载了许多相关的文献资料，对果蔬打浆主轴破碎机有所了解，然后开始准备我的开题报告、任务书和文献综述。在总体结构设计的过程中，我也遇到了很多困难，经过多次的数据修改才把总体方案给确定下来，开始画图等工作。设计期间得到了我的指导老师的帮助，我觉得从与老师的沟通过程中，我能学到很多东西，老师可以从另外一个角度来启发我，给了我很多帮助、鼓励和指导。通过这段时间的设计，我已基本按照设计要求完成果蔬打浆主轴破碎机的设计，但是由于本人知识水平有限，又没有实际工作经验，本设计中定存在不足之处，敬请老师同学批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。当然，我知道整个毕业设计还没有结束，因为还需要答辩，还要有答辩老师的提问与意见，我的毕业设计才能最终画上句号。因此，我还需要继续努力，认真准备答辩，仔细检查我的论文，更好的完善，为我的大学画上一个圆满的句号。参考文献1 叶兴乾/等.出口加
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