肉品加工设备—拌馅机的设计

0课 程 设 计 说 明 书学生姓名 :学 号：学 院 :班 级 :题 目 :指导教师： 职称: 2015 年 11 月 24 日1目录一绪论21.肉制品加工机械的发展现状22.拌馅机的简介3二拌馅机设计方案的拟定与分析31.搅拌器箱体的设计32传动方案的拟定和分析33.搅拌器的设计4三拌馅机各零件的设计与计算 41.选择电动机42.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比53.计算传动装置的运动和动力参数54. V 带传动的设计65.齿轮传动的设计76.轴的设计107.键的设计10四设计小结及体会112参考文献12一绪论1.肉制品加工机械的发展现状随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人民对食品工业提出了更高的要求。现代食品已朝着营养、绿色、方便、功能食品的方向发展，且功能食品将成为新世纪的主流食品。食品工业也成为国民经济的支柱产业，作为装备食品工业的食品机械工业发展尤为迅猛。食品工业的现代化水平，在很大程度上依赖于食品机械的发展及其现代化水，离开现代仪器和设备，现代食品工业就无从谈起。食品工业的发展是设备和工艺共同发展的结果，应使设备和工艺达到最佳配合，以设备革新和创新促进工艺的改进和发展，以工艺的发展进一部促进设备的发展和完善。两者互相促进、互相完善，是使整个食品工业向现代化迈进的必要条件。肉类加工最初的目的靠抑制或阻止微生物的腐烂来到达保存。早期肉制品加工就是以此原理为基础上发展的，此外防止变质也起到保存风味和营养的目的。肉类加工机械是肉类工业发展必须而重要的保障。在上个世纪八十年代中期，原国家商业部为了提高我国的肉类深加工技术，开始从欧洲进口肉类加工设备。从那时开始，我国的肉类加工企业开始认识和了解现代化的加工设备、工艺及产品；肉类加工机械制造厂家也开始接触先进的肉类加工设备，并开始借鉴国外的技术开发中国自己的产品。在肉类加工的过程中，切碎、斩拌、搅拌等工序的机械化程度最高，其中绞肉机、斩拌机、搅拌机是最基本的加工机械。几乎所有的肉类加工厂都具备这 3 种设备。我国的科研院所、食品机械研发部门将大部分精力用于饮料、包装、粮食、乳品等加工业的设备研制，而对3肉类加工机械比较忽视。目前肉类加工机械的开发主要是肉类机械制造企业自身根据市场的需求在进行调整，而且能自行开发研制的肉类加工机械制造企业寥寥无几。我国的肉类加工机械制造企业大部分规模不大，而开发产品所需的投入却较大。所以大部分厂家都不愿意投入开发，而仅限于仿制和改制。注重的只是那些低成本、易制造，并能短期产生效益的简单设备。我国的知识产权市场不规范，导致开发出来的产品得不到知识产权的保护。一些企业在投入较多的财力、物力、精力开发研制的新产品，上市不久就被仿制，有很多企业在花了很多精力研制出新产品后，很快就被仿制，成了别人的产品。致使企业不愿花钱去进行技术创新。很多肉类加工企业对我国肉类加工机械的整体技术水平认识不足，只注重设备的价格，导致了低档次产品的发展，变相的阻碍了肉类机械的升级换代和创新。另外，我国的整体机械加工配件制造业和原辅材料提供的技术水平也造成了肉类机械与欧美同类设备相比所存在的差距。2.拌馅机的简介拌 馅 机 是 用 于 混 料 的 必 备 设 备 ， 效 率 高 ， 便 于 操 作 ， 是 制 作 风 干 肠 类 产品 、 粒 状 、 泥 状 混 合 肠 类 产 品 、 丸 类 产 品 的 首 选 设 备 ， 同 时 也 是 生 产 水 饺 、馄 饨 类 面 食 产 品 的 可 选 设 备 。 拌 馅 机 对 粒 状 、 粉 状 、 泥 状 、 糊 状 、 浆 状 物皆 有 很 好 的 适 应 性 和 混 合 效 果 。 对 块 状 物 有 较 好 的 保 型 性 ， 具 有 正 反 转 功 能 ，具 自 动 出 料 功 能 。 其 具 有 以 下 优 点 ： （ 1） 效 率 高 ， 混 料 速 度 快 ； （ 2） 操 作 简 单 ， 方 便 自 如 ； （ 3） 自 动 出 料 ， 劳 动 强 度 更 低 ； （ 4） 独 有 的 旋 齿 排 列 形 式 使 物 料 混 合 更 均 匀 ， 单 次 装 料 量 更 多 ； （ 5） 独 有 的 三 层 密 封 保 护 使 设 备 使 用 寿 命 更 长 ， 清 洗 更 方 便 。二拌馅机设计方案的拟定与分析 拌馅机要求的加工效率为每小时一吨的产量。1.搅拌器箱体的设计4考虑机械的大小和产量，拌馅机要求的加工效率为每小时一吨的产量。初步设计搅拌箱体的长为 600mm，箱体的宽为 420mm，箱体的高为 510mm，底部设计为圆柱面。 2传动方案的拟定和分析根据实际情况及参考文献资料。初步选定工作轴（即螺带轴）的转速nw=78r/min，工作机所需功率 Pw=1.1kW。电动机减速使用带传动带动齿轮传动进行减速。根据这些条件来选择合适的电动机；计算传动装置的总传动比，并分配各级传动比；计算传动装置的运动和动力参数。3.搅拌器的设计考虑物料的形态和性质，搅拌器采用螺带式的方案。正反旋转螺条安装于同一水平轴上，形成一个低动力高效的混合环境，螺带状叶片一般做成双层或三层，外层螺旋将物料从两侧向中央汇集，内层螺旋将物料从中央向两侧输送，可使物料在流动中形成更多的涡流，加快了混合速度，提高混合均匀度；采用皮带轮带动摆线减速机驱动，相对于齿轮减速机的大扭矩，皮带传动的弹性连接有在超载时保护传动部件的优势。三拌馅机各零件的设计与计算 1.选择电动机（1）选择电动机类型 按已知工作条件和要求，选用 Y 系列一般用途的三相异步电动机。（2）选择电动机容量 电动机输出功率 Pn=。式中， 为电动机至工作轴的传动装置总效率。= b g r3。取 V 带传动效率 b=0.95；滚动轴承效率 r=0.99；8 级精度齿轮传动（稀油传动）效率 g=0.97。则总效率= b g r3=0.950.970.993=0.894故 P n=kW=1.23 kW因载荷平稳，电动机额定功率 Ped只需略大于 Pn即可。根据 Y 系列电动机5技术数据，选电动机的额定功率 Ped为 1.5 kW。（3）确定电动机功率 工作机轴转速 nw=78r/min，V 带传动比范围为 2-4，单级圆柱齿轮传动比范围为 3-5。则总传动比范围为（23）-（45）=6-20，可见电动机转速可选范围为：468-1560 r/min。符合这一范围的同步转速有 1000 r/min、1500 r/min 两种，综合考虑总传动比、重量等因素，选取同步转速为 1000 r/min 的 Y 系列异步电动机，电动机型号为 Y100L-6，其额定转速 ned=940 r/min。电动机的型号及主要尺寸如下表所示：型号额定功率Ped/kW额定转速ned/( r/min)同步转速n/( r/min)电动机中心高度H/mm外伸轴直径和长度DE/( mmmm)Y100L-6 1.5 940 1000 100 28602.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比（1）传动装置总传动比i=12.05（2）分配传动装置各级传动比 为使带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比为 ib=2.8，则齿轮传动比 ig=4.303.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速1 轴转速 n 1= r/min =335.7 r/min2 轴转速 n 2= r/min =78.0 r/min（2）各轴功率1 轴功率 P 1=Pn b r =1.230.950.99=1.16 kW2 轴功率 P 2=P1 g r 2=1.160.970.992=1.10 kW工作机轴功率 P w= P2=1.10 kW（3）各轴转矩电动机轴转矩 T 0=9550=13.02 Nm61 轴转矩 T 1=9550=33.00 Nm2 轴转矩 T 2=9550=134.68 Nm工作机轴转矩 T w= T2=134.68 Nm传动装置运动和动力参数计算结果如下表所示电动机轴 1 轴 2 轴 工作机轴转速 n/( r/min) 940 335.7 78.0 78.0功率 P/kW 1.23 1.16 1.10 1.10转矩 T/(Nm) 13.02 33.00 134.68 134.684. V 带传动的设计（1）确定计算功率 PdPd=KAP查机械设计基础表 8-4 得 KA=1.1，P d=KAP=1.11.5=1.65kW。其中 KA为工况系数，P 为电机的额定功率。（2）选择 V 带型号根据 Pd=1.65kw，n =940r/min，在机械设计基础图 8-5 上确定选型点，选型点落在 A 区，选用 A 型 V 带。（3）选择带轮直径 D1，D 2根据选型点位置，推荐 D1=80-100mm，选 D1=100mm。验算带速 VV= =5.02m/s，带速在 5-25m/s 之间，D 1选择合适。106nD确定大带轮直径 D2= i1 D1=2.8100=280mm。（4）确定中心距 a 和带长 Ld 设计条件中没有限定中心距 a，故可初选中心距 a00.7（D 1+D2）a 02（D 1+D2） ，0.7（100+280）a 02（100+280）得 266mma 0760mm7初选 a0=400mm。带长 L 2 a0+ （D 1+D2）+ =1417.2mmd021a4)-(查表，取 Ld=1400mm。中心距 aa 0+ =391.4mm，即中心距 a=392mm。2-d（5）验算小带轮包角 11180- 57.3=153120，合适。aD2-（6）确定 V 带根数 z按式（8-12）z=LdKP)(0由表 8-3 查得 V 带基本额定功率 P0=1.07kW由表 8-6 查得 V 带额定功率的增量 =0.11kW由表 8-7 查得小带轮包角修正系数 K =0.96由表 8-2 查得带长修正系数 KL=0.93代入求根数公式得，z= =1.74LdP)(0取 z=2，选 z=2 根带（7）确定出初拉力 F0F0=500 （ ）+qv 2vzPd1-5.K查表 8-8，V 带单位长度的质量 q=0.10kg/m；式中 P d=1.65 kW, z=2,v=5.02 m/s, K =0.96，代入得F0=134.33N（8）计算作用在轴上的压力 QQ=2zF0sin =22134.33sinN=536.32N2185.齿轮传动的设计齿轮传动采用单级直齿圆柱齿轮传动。小齿轮输入功率为 1.16kW，转速n1=335.7 r/min，传动比 i=4.3。（1）选择齿轮材料和热处理、精度等级、齿轮齿数根据实际情况，选大、小齿轮材料用 45 钢，表面淬火，齿面硬度45HRC。 H1 = H2 =500MPa+11HRC=995 MPa； F1 = F2 =160MPa+2.5HRC=272.5 MPa.这是一般的机械齿轮传动，对齿轮精度无特别要求，选齿轮为 8 级精度。选小齿轮齿数 z1=21，z 2= z1i=214.3=90.2，取 z2=90，传动比 i= z2/z1 =4.29。（2）按齿根弯曲疲劳强度设计硬齿面齿轮传动，按弯曲强度设计：m确定式中各项数值：因载荷均匀平稳,查表得 K=1.1；T1=9.55106 =9.55106 Nmm =3.30104 Nmm按对称布置，硬齿面齿轮，选取 d=0.7；查表得，YFa1=2.76, YSa1=1.56YFa2=2.20, YSa2=1.78YFa1 YSa1=2.761.56=4.30YFa2 YSa2=2.201.78=3.92因两齿轮许用弯曲应力相等，选取 YFa YSa 值大的设计，即按 YFa1 YSa1=4.30 设计齿轮模数。将确定后的各项数值代入设计公式，求得m= mm=1.55 mm查表得，选取第一系列标准模数 m=2mm。齿轮主要几何尺寸：d1=mz1=2mm21=42mm9d2=mz2=2mm90=180mmda1= d1+2ha= d1+2ha *m=(42+212)=46mmda1= d2+2ha= d2+2ha *m=(180+212)=184mma=(z1+z2)=111mmb= d d1=0.742=29.4mm,取 B2=30mm,B1=35mm。（3）校核齿面疲劳强度 H=ZEZH H查表得，Z E=189.8；标准齿轮，Z H=2.5；将确定出的各项数值代入接触强度校核公式，得 H=189.82.5=617.0 H接触强度满足。（4）齿轮精度设计大齿轮精度设计，选择的 8 级精度和 d2= 180mm，m=4mm, B2=30mm,查表，可得：单个齿距极限偏差 fpt=17m齿距累积总公差 Fp=69m齿廓总公差 F =20m螺旋线总公差 F =25m确定侧隙和齿厚偏差：查表，齿轮副中心距极限偏差 f =27m，则齿轮副最小中心距amin=（111-0.027）mm=110.973。由以下公式确定最小侧隙jbnmin=(0.06+0.0005amin+0.03m)=(0.06+0.0005110.973+0.032)=0.175mm齿厚上偏差：=0.093mm=93m，取负值，=-93m。确定齿厚公差：T sn=2tan，查表，F r=55m；b r=1.26IT9，IT9=115m，可确定 br=114.9m。求得齿厚公差 Tsn=93m。10齿厚下偏差：=-=(-93-93) m=-186m选择测量公法线长度 W 评定齿厚减薄量。公法线长度公称值 Wk =mn cos n(k-0.5)+zinv n计算得，W k =61.995mm，跨齿数 k=11。公法线长度上偏差：=cos=-93cos20m =-87m公法线长度下偏差：=cos=-186 cos20m =-174m6.轴的设计（1）齿轮轴的设计初估轴径，由公式 dC 得，其中 P 和 n 分别为该轴的功率（kW）和转速（r/min） ；C 为计算常量，45 钢取 C 为 118。式中:d轴的直径，mmP轴传递的额定功率，kWn轴的转速，r/mindC=118=17.8mm。外伸轴，即与皮带轮相连的轴径选取 20mm；安装有轴承的轴的轴径选择 25mm；有轴承轴肩的轴径选择 29mm。（2）工作轴的设计初估轴径，由公式 dC 得，其中 P 和 n 分别为该轴的功率（kW）和转速（r/min） ；C 为计算常量，45 钢取 C 为 118。式中:d轴的直径，mmP轴传递的额定功率，kWn轴的转速，r/mindC=118=28.5mm。安装有轴承的轴的轴径选择 30mm；有轴承轴肩的轴径选择 40mm；工作轴（即安有螺带的轴）轴径选择选择 40mm。117.键的设计由于平键连接对中性好、拆装方便，故键连接采用平键连接。（1）齿轮轴外伸轴上的键的设计齿轮轴外伸轴的轴径为 20mm，故键尺寸 bh=66，键的长度选取 20mm。（2）电机轴外伸轴上的键的设计电机轴外伸轴的轴径为 28mm，故键尺寸 bh=87，键的长度选取 20mm。（3）连接大齿轮的工作轴上的键的设计连接大齿轮的工作轴的轴径为 30mm，故键尺寸 bh=87，键的长度选取22mm。四设计小结及体会经过短短的三周的食品工程设计的实习，期间我收获了很多，我觉得自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高，对我走向社会从事专业工作有着深远的影响。现在谈谈对本次课程设计的认识和体会。首先，我感触最深的就是：实践的重要性。这次设计中我做了许多重复性的工作，耽误了很多的时间，但是这些重复性的工作却增强了我的实践能力和动手能力，积累了设计经验。同时也得到一条经验，搞设计不能只在脑子里想它的结构，必须动手，即使你想的很完美，但是到实际的设计过程时，会遇到许多意不到的问题。其次，我学会了查阅资料和独立思考。当开始拿到设计题目时，心里真的是一点头绪也没有，根本不知道从那里下手。在老师的指导下，我开始查阅相关书籍，借鉴他人的经验，结合自己的构想，再利用自己所学过的专业知识技能， ，深入了解了机械传动原理及机械系统的设计方案。把设计意图从构想阶段