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文档简介

南 榮 技 術 學 院 機械工程系 薑母榨汁機之研製 專題製作班級: 日 四 技 四 B 班 指 導 教 師: 蕭 肇 凱 師 學 生 姓 名: 49405054陳偉輔 49405055彭景松 49405063邱豊發 中 華 民 國 九十八 一 月 摘要 本專題是依據甘蔗榨汁機的原創造 出屬於榨薑母的榨汁機台,讓榨汁效果能夠確實且於使用,一般市 面上甘蔗榨汁機滾軋軸以三付為主,簡單且方使用,因為甘蔗的纖維是直條紋,所以殘渣容處。薑母的纖維則是呈現規則型態,滾軋後的渣處起既複雜且麻煩,所以我們設計付滾為主的機台,成組,讓其進滾軋的工作,如此一,可讓其滾軋效果顯現出。 關鍵字:薑母、榨汁 he to of It is to be In is so to it is it is to so we to as to do so 摘要 . 第一章 緒言 1 1究動機 1 1究目的 1 1題步驟之 程圖 2 第二章 製作程序 3 2結構之思考 3 2工程序與方 法 4 2的選擇與採購 19 第三章 問題與解決 22 第四章 結與建議 23 考文獻 24 附 25 圖目 圖12 圖23 圖23 圖24 圖24 圖2槽)5 圖26 圖26 圖2條)7 圖2槽、凸條)7 圖2花、光) 8 圖28 圖2 9 圖2 9 圖2 9 圖210 圖210 圖211 圖211 圖212 圖212 圖213 圖213 圖214 圖214 圖215 圖215 圖216 圖2)16 圖2)16 圖217 圖217 圖217 圖218 圖219 圖221 圖221 附 母榨汁機完成之組合圖25 17 齒齒26 19齒齒27 機架28 止套筒29初型滾軋軸30 凹槽滾軋軸31 凸條滾軋軸32 彈簧座33 固定邊軸承座34 側板35 側板鐵棒36 軸承塊37 彈簧座鐵塊38 第一章 緒言 在日常生活中,食品機械已被我們 廣泛的使用,在食品機械中包含許多機器,像是榨汁機、絞碎機、烤麵包機等等皆是,而我們這次以榨汁機做我們的專題研究,並且經由產學合 作的方式,與外界廠商共同研發這部機器。 1們一般在市面上看的榨汁機幾 乎是榨甘蔗的機器,我們並沒看過屬於榨薑母的榨汁機,因薑母無法放 置過久容乾枯,過去作法是用醃漬的方法保存食用的期限,但因醫 學上證實食用過多醃漬品容造成腎臟的負擔,所以近幾薑母的加工 食品越越多,甚至日常生活用品也有一些是使用薑母製成的。如: 洗髮、沐浴乳等,且薑母一般在於醫學上有著提高代謝、改善體質之功 效,使我們燃起研究這台機器的動。 1究目的 市面上的滾軋榨汁機已經非常普遍, 但是種卻沒有很多,如今創新出一種專屬薑母的榨汁機,同時也能讓 甘蔗在同一機台榨汁,功效卻會打折扣,將可比以往的榨汁機 多一種功能。 1題步驟之程圖 圖 1題步驟程圖 註:當機台 測試遇到件干涉時,就回到件加工。 收集資考文獻 研 究 與 討 機 台 設 計 材價錢評估及採購 件 加 工 繪圖 機 台 組 裝 傳 動 計 算 機 台 測 試 完 成 製 作 第二章 製作程序 2設計如何開始製作機器的第一步,我們考許多網站,從中得知些有關榨汁機的資,大多榨汁的機 器是以榨甘蔗為主,而我們要研發出一台屬於薑母的榨汁機器,所以大 部分的設計著重於解決薑母的規則形與纖維之問題。 我們在滾設計上使用付滾分為 三組,我們會分成三組是因為第一組是要把薑母咬進滾面,紋是 用一凹凸設計,軸間空隙為5要是因為薑母大小均,無法 順被絞進軸縫間,用彈簧的伸縮克服薑母大小均,所以才會設計為 5外第二組跟第三組,我們是用光面搭配壓花 面的設計使用,其中間距為 3因是因為第一組滾已把薑母壓扁,第 二組跟第三組主要是把薑母榨乾所以我們設計軸間距越越 小,才能達到榨乾的效果。 後經過好幾次與廠商進修改與討 ,得到完善的機台設計製作的成品草圖,我們將主要元件的尺寸 與草圖放在後面章節與附中加以明。 薑渣與薑汁的分採用圖2- 2所示,在第三組滾軋軸正下方各放置片道,壓花面滾軋軸下方放置的 道為薑渣排出道,道開始端必須在第三組滾軋軸出口正下方 主要是因為道太過靠近軸會使薑渣阻;太遠則會掉入薑汁道。光 滾軋軸下方放置的則為薑汁排出道,另在固定軸平的右邊放至一片 道,主要收集三付固定軸各別擠榨出的薑汁。 圖2渣分圖 圖2汁分圖 2在加工之前我們已先用 圖 2廠商提供滾軋軸材之後,我們開始進 床加工,加工步驟是先將材夾至四爪夾頭,再用中心座支撐,因 材過長所以我們必須要使用中心座作為工件中間的支撐,並使用頂心校 正及固定工件,首先將材削至我們所需要的階級形並預 23後續加工,最後再至我們所設計的尺寸,如圖 2 圖 22軋軸外型加工完成圖 加工完成支滾軋軸後發現一個嚴 重問題,我們討覺得如果第一組滾軋軸作用面沒有紋可能無法咬進薑母,也 與廠商討,後我們決定在作用面上加入橫條紋,以確保薑母 能夠順咬進滾軋軸。圖2圖2軋軸繪製草圖(凹槽) 經過修改之後,開始在軸的滾軋 面上做改變。因為滾軋軸如果表面光,就無法有效地把薑母絞進做榨汁 的動作,因此在滾軋軸的咬合面上作同的紋加工,且滾軋軸 是支為一組,必須互相咬合才能有效的壓榨薑母。 第一組滾軋軸所設計外觀: 將圓表面的圓柱體用銑床銑成凹 槽,並照著軸向中心以比間距銑出其他凹槽,如圖2示為我們的加工情形。 功能:是將薑母咬進滾軋軸。 如圖2 全部加工好之後,在端銑削鍵槽。 功能:齒裝配使用。 圖2軋軸凹槽銑削 圖2軋軸銑鍵槽 接著考慮到凹槽軸之配合, 我們將凹槽軸配合另一支滾軋軸做凸條之加工,先製作出長條之圓鐵條,長符合滾軋軸作用面之長,圓鐵條直徑比凹槽軸之寬小2支滾軋軸在作動時,能凹槽對凸起相互咬合,以達到大的咬合。如圖2圖2 圖2軋軸繪製草圖(凸條) 圖2軋軸初步完成圖(凹槽、凸條) 完成好第一組滾軋軸加工後,開始繼續第 二與第三組滾軋軸的加工。第二與第三組滾軋軸的配合方式相同,其中軸作壓花加工,另一邊配合之滾軋軸則採用光面,使用光 表面目的在於能讓壓榨出的薑汁能順著光表面往下,如果支滾軋 軸以壓花方式加工,薑汁會在壓花痕跡上停較久的時間,所以使用此 製作方式,讓上面滾軋軸為壓花面、下面滾軋軸為光面相配合。如圖2 圖2軋軸製作完成(壓花、光) 加工好主要的滾軋軸後,我們開始 往邊側板加工。鐵板買之前我們先用設計繪出軸之圓孔中心位置,如圖2好鐵板之後,開始做鑚孔、搪孔與孔 之設計,如圖2功能:為放置滾軋軸。如圖2- 14所示為初步加工完成圖。 圖2板滾軋軸定位草圖 圖 2板鑚孔加工 圖 2板鑚孔加工 圖2板鑚孔加工完成 側板加工好之後,開始 設計軸承塊及軸承座。 者之差為軸承塊可 做出徑向之動,軸承座是焊接於側板上 ,可移動。 軸承塊的製作方式是以一個長方 形鐵塊,在設計好的位置上鑚孔,孔內部也是用床加工成階級形,放入軸承後以完成,如圖2軸承塊功能:是固定 並支撐活動端滾軋軸之用。 固定邊軸承座的製作方式是拿一支 圓鐵管,按照需要的尺寸斷成適當大小,並於孔內加工成一階級形,把軸承放入之後,再以成軸承座之後再以焊接的方 式,對準側板固定邊圓孔中心焊接 到側板固定邊圓孔上,如圖2示是我們加工後完成圖。 軸承座主要功能:固定 並支撐固定端滾軋軸之用。 圖2承 塊完成圖 圖 2承塊主要是用支 撐滾軋軸並約束好活動邊滾軋軸的動方向,先將軸承塊對準活動邊孔槽中心 ,塊底邊與焊接的固定邊軸承座成垂直,而塊固定塊是在塊之邊 各放置好依照所需之大小所製作的長鐵塊,作為分隔之用,另一側板之固 定邊與活動邊軸承皆以此方式完成,如圖2 圖2承塊分隔塊之加工完成 接著就是製作鎖於側板之間的鐵 棒,在側板的四個角預設好位置之後鑚一小孔,然後製作出四支設計好 且尺寸相同的鐵棒,並於端用床紋,圖2功能:固定邊側板,讓側板會因為機 器運轉時而產生晃動,而導致 邊側板軸承損壞。 圖2板接鐵棒完成圖 塊固定塊 製作好四支鐵條之後, 可開始把滾軋軸與側板組裝起,如圖 2把邊側板之軸承座與軸承塊也 組裝上去。接著開始製作支撐彈簧固定塊,圖2先將廠商提供的材用銑床洗削到預定的大小,並在預定的位置 鑚孔及攻紋以絲能夠順轉進,完成之後再焊接在側板上。如圖2能:主要是用在支撐彈簧所釋放出的道。 再加工彈簧座,廠商提供我們一 根鐵棒,首先我們先將鐵棒先成我們所需要的長再把小鐵柱塊,削 成階級形,並在鐵柱塊上鑚孔,鑚孔主要是讓絲能夠轉進孔內,如圖2功能:彈簧座主要是用在支撐彈 簧及頂在固定彈簧塊上的小件。 圖 2撐彈簧固定塊 圖2板與滾軋軸組裝圖 圖22簧組織裝配完成圖 為確保滾軋軸在運轉的情形下 ,會因為震動的因素導致軸會有軸向之偏移,我們製作比軸承 座與軸承塊上的孔還小的圓筒,並於圓孔的外邊鑚一小孔,並用止付絲鎖在滾 軋軸的軸承外面,這樣就會有軸向偏移的顧慮,如圖2 裝設好吸震的彈簧組織之後,在 軸承塊與分隔塊上方鎖上一片固定鐵片,以確保塊只能做水平動,如 圖2支撐彈簧固定塊 彈簧座 圖2套筒與固定鐵片裝配圖 買的齒內徑並非我們所要的尺寸 ,必須配合相對應軸大小尺寸作內徑加工,完成後在齒的圓徑部份作攻紋加 工,如圖2把顆齒做上述之加工之後,就可以將齒裝配上滾軋軸之一端,並使用止付絲鎖緊於滾軋軸端之鍵槽上。 圖2齒攻紋之加工 在減速機到滾軋軸間我們是採用鏈及鏈條方式 傳動。圖2 止套筒 固定鐵片 圖2- 25 鏈條與鏈之配置 鏈的圓徑部份也是鑚孔且攻紋 ,用止付絲鎖緊於滾軋軸的鍵槽上,如此一,上半部機台大致完成。 機台底座設計採用角鐵建 構,用焊接將尺寸割好的角鐵,焊接成長方體形,設計草圖如圖2圖2台底座繪製草圖 完成焊接之後的的機台底座另外製 作放置馬達與減速機的鐵板,如圖2放置馬達的鐵板上,我們設 計一個可以調整角的鐵板,採用似門與牆壁接處可旋轉之設計,如圖2功用:因為皮帶用久會產生鬆弛,作此設計是因為可 以調高鐵板與機台底座間的角,使皮帶的緊達到一定程。 在設置可旋轉固定邊之另一短邊端 ,上下平板各鑚三個對齊的孔,左右孔作為平板固定角用,一方 面也可以鎖緊平板,會因為馬達的運轉而產生上下震動,中間的孔作 為調整上下平板角用,如圖2圖2台底座加工完成圖 圖2調角鐵板之設計(一) 圖2調角鐵板之設計(二) 接著進馬達輸出端與減速機輸入端 之皮帶盤的加工,將買的皮帶盤配合馬達動輸出軸與減速機輸入軸的大小 ,加工成適當大小並用刨床製作出鍵槽,如圖2 圖2帶盤鍵槽之刨削加工 放置好加工完成的皮帶盤,先 把馬達與減速機安裝鎖緊於鑚好孔之鐵板上,如圖2圖2達安裝完 成圖 圖2- 32 減速機安裝完成圖 將電源開關安裝在下半部機台之側邊, 我們設計出的開關有正轉、反轉和停止,我們會設計正轉的原因是 因為如果滾軋薑母過程中如有卡住,我們可以用正轉將卡住的薑母退出,如 圖2圖2源開關安裝完成圖 將減速機輸出軸裝配上鏈之後,就可 以把皮帶裝配上 馬達輸出端裝上皮帶盤,用皮帶與減速機輸入端 皮帶盤做結,減速機輸出端裝上鏈與滾軋軸輸入動軸裝上鏈之間做鏈條之 結,如此傳動部份就完成,機台的製作與裝配也就完成。如圖 2示。 反轉 正轉 停止 圖2台架構完成 2由於第一代是屬於開發階段,為顧及 成本上的使用,我們大多使用鐵代替以後的鏽鋼,加工技術與成本也能控制在我們能範圍內。在購買好材後就是開始照著構造圖開始製作。 在購買件前有些件是需要計算的 ,我們必須先計算它們所要的規格,以及查詢是否有那些規格。如下 : 軸承 :我們選用的軸承型號是單深溝滾珠軸承 6910,我們之所以選用6910是因為考慮到材成本關係,因為 6910寬有 15樣管裝在鐵塊內,如圖 2是裝在鐵管內,如圖 2可以節它的材厚,也因為它的靜態跟動態負 荷足夠,所以我們選用單深溝滾珠軸承 6910。 馬達 :本機台是使用三相、 220V、 2圖 2 減速機 :減速機主要是接受馬達輸出的動,經由內部減速機構轉換後得到減速及動,本機台選用的是 1:40的減速比做為減速。如圖 2 皮帶 : C=(D+d)/2+2C+(,因此選用 58帶。 皮帶 :我們所選用的皮帶是直徑 要原因是因為我們皮帶還有一段變速,所以採用 作為皮帶變速用。 齒 :購買齒前我們需要計算它的 齒、模,我們所採用的公式是 M:模 T:齒 D:節圓直徑。 我們預設模是5,節圓直徑是 805出我們要用的齒是16及19齒,如圖2鏈:我們是採用及22齒,原因是因為鏈是用在減速機與滾軋軸之間的傳動,我們會採用15及 22齒的原因是因為最後還要用鏈達到變速的效果。如圖2我們與廠商討決定最終 轉速應在810 rp m/ 開始設計機器變速的部份,以下是我們所設 計的變速系統: 我們所使用的馬達轉速為 11 45我們將分為 3 階段變速,第一段我們運用皮帶變速,我們採用 6皮帶,其減速比為 ,根據式(1個式 子算出約為 477. 08二段經由減速機構(減速機)做減速,我們在減速機構上所使用的減速比為 1:40,其出的轉速約為 11 此的轉速還夠達到需求的轉速,再經由第 3 段做變速,第 3 段則 採用鏈條使其動傳至滾軋軸上,而鏈的齒則採用 15 齒及 22 齒,運用式(1出轉速約為 此一才能算是達到需求的轉 速,以下是公式推導。 P=D/N ( 1如果大小齒的半徑分別為 R G、 速分別為 G、 P R = (1搭配式(1,大小齒的節距相等 D G/ 後即可得到減速比公式(1G/G/G/ P/ G (1 最大壓縮可分為滾壓 縮及彈簧壓縮,首先我們必須要先知道扭矩,我們使用: 3000 我們的馬是2上式可得T=10壓縮: F=T/R T:扭矩 F:壓縮 R: 滾半徑 由上式可得F=0簧壓縮: F=KS 由上式算出彈簧壓縮為第一組7.5 第三組1 圖 2帶 圖 2 第三章 問題與解決 答:原因是我們當初設計時沒將真圓及平考慮進去導致機台晃動。而我們最後把機台拆掉,重新將 6 支 主軸運用學校床重新修正,再組裝回去就沒有機台晃 動的情形發生。 答:在經過和師及廠商討 下,我們發現到原我們在彈簧的選用是錯誤的,而我們和師以及廠 商一致認為必須加大彈簧線徑,讓滾軋出的榨乾程效果佳。 回的尺寸會一致? 答:原因是我們在於計算齒 時公式選用錯誤,原本正確的公式是 MT=D,但是我們卻使用 (T+2)M=D 的公式,而造成錯誤, 讓我們解公式的選用是必須謹慎的。 四 答:一開始我們運用de 致設計好,之後畫好草圖再拿去和 廠商討,也將廠商的建議及問 題加以研究,運用繪圖軟體畫出草 圖,並評估是否有可性,經過 幾次修改後終於 和廠商達成共。 第四章 結與建議 4 機台完成後我們就開始進薑母的實際 榨汁之測試,在放入一塊薑

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