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米粉
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米粉混合机设计含16张CAD图,米粉,混合,设计,16,CAD
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米粉混合机零部件设计摘要：摘要：粗粮细吃，吃的是健康，吃的是时尚。食品权威人事一致认为，杂粮米粉、杂粮面条、杂粮粉丝产业将是21世纪最具有发展前途的朝阳产业，是最值得投资的项目。老百姓对绿色杂粮食品需求以每年30%的速度递增，生产利润丰厚。目前，米粉已在长江流域及南方省份普及，并逐渐向北方发展，终将风靡全国。据南昌日报报道：南昌市平均每日米粉消耗量高达350吨。每公斤大米可生产鲜米粉1.82.8公斤，而其加工费仅为几分钱，利润丰厚，市场巨大。用该米粉混合机生产绿色杂粮食品，投资小（几千元就可上马） ，见效快（购机回家，产品即可上市） ，利润大且场需求巨大，经营方式灵活多样。关键词：关键词：米粉；发展；利润丰厚 1Parts of rice flour mixer designAbstract:Fine-coarse grains to eat, eat healthy and eat fashion. Food authority personnel agreed that the grains of rice flour, noodles, cereals, grains industry will be the fans 21 of the most promising sunrise industry, is the most worthy of investment projects. Public demand for green food grains to the annual rate of 30 percent, production profitable. At present, the rice in the Yangtze River Basin and the southern provinces of universal and progressive development of the North will eventually sweep the country. According to Nanchang Daily reported: Nanchang average daily consumption of up to 350 tons of rice. Of rice per kilogram of fresh produce 1.8 to 2.8 kilograms of rice flour, and only a few of its fees and reaped huge profits, enormous market. Mixer with the rice grains of green food production, investment in small (a few thousand dollars could be launched), quick (home purchase, the product can be listed), profit and market demand for large, flexible mode of operation.Key words:rice; development; lucrative 2目录1 绪论.12 电动机的设计.22.1 电动机类型的选择： .22.2 电动机功率选择 .22.3 确定电动机转速 .32.4 确定电动机的型号 .33 皮带的设计.33.1 计算功率 .43.2 选取普通 V 带型号 .43.3 确定带轮基准直径 D1、D2.44 皮带带轮设计.74.1 小 V 带带轮设计 .74.2 大 V 带带轮设计 .85 轴的设计.95.1 轴的类型 .105.2 轴的材料 .105.3 求输出轴上的功率 P2，转速N2 和转矩 T .105.4 初步确定轴的最小直径 .105.5 轴的结构设计 .11 5.5.1 拟定轴上零件的装配方案.11 5.5.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 .11 5.5.3 确定轴上的倒角尺寸 .125.6 精确校核轴的疲劳强度 .126 轴承的设计.126.1 滚动轴承的当量动负荷 .136.2 滚动轴承疲劳寿命的计算 .137 键联结的设计.148 箱体的设计.169 总结.16参考文献.18致谢.19 31 绪论 （1） 设计目的 通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。 （2） 传动方案的分析 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 本设计中原动机为电动机，工作机为叶轮。传动方案采用皮带传动。该型米粉混合机，采用下侧出料、卧式浆叶搅拌结构。其转速较高，拌料速度快、产量高，主要适用于水份含量在 75%-145%之间的松散团粒状粉料的和料，而下侧出料使得取料操作十分方便。 该机可适用于米粉、面粉等粉体的和料生产。 主要技术参数：和料产量为 250-300 公斤/小时，主轴转速约 200-300 转/分钟，配用电机 5.56 千瓦。 （3） 性能特点: 1设计先进，结构紧凑，占地面积少。 2生产工艺简单快捷。 3耗电少，产量高，无污染，安全卫生。 4 2 电动机的设计原始数据：叶轮满载的工作阻力 F=0.6kN；叶轮转速 n2=250r/min；叶轮直径为 53cm（滚筒效率为 0.80） 。工作条件：预定使用寿命 8 年，工作为二班工作制，载荷轻。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度 35。动力来源：电力，三相交流 380/220 伏。2.1 电动机类型的选择：Y 系列三相异步电动机2.2 电动机功率选择（1）传动装置的总效率0.85（电动机）0.99（皮带）0.96（轴承）0.99（轴）0.80（滚筒）=0.64（2）工作机所需的输入功率因为粗略测得工作阻力 F=0.3kN=300NP箱=601000nF R =300 3.14 0.53 2501000 0.64 60 =3.25kw（3）电动机的输出功率kw3.255.080.64PP 5使电动机的额定功率 P=（11.3）P,由查表得电动机的额定功率P=5.56kW2.3 确定电动机转速叶轮工作转速 n2=250r/min由于系统仅采用 1 级减速装置，由推荐的传动比合理范围，取 V 带的传动比 i=25，故电动机转速的可选范围为 n1=(25)250=5001250r/min2.4 确定电动机的型号根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有 720r/min 和 960r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为 960r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为 YEP132M2-6，满载转速 960r/min。其主要性能为：额定功率 5.56kW，满载转速 960r/min，满载效率 0.64，质量 68kg。3 皮带的设计传动系统采用挠性传动中开口摩擦型多楔带传动。多楔带是平带和 V 带的组合结构，其楔形部分嵌入带轮上的楔形槽内，靠楔面摩擦工作，摩擦力和横向刚度较大，兼有平带和 V 带的优点，常用于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合，也可用于载荷变动较大或有冲击载荷的传动。而多楔带又可看成是多跟普通 V 带的并列使用。带传动的应用范围很广。带得工作速度一般为 525m/s，初步估计米粉混合机得带速为 10m/s。胶帆布平带传递功率小于 500kW。 6V 带的构造普通 V 带由顶胶、抗拉体（承载层） 、底胶和包布组成。承载层是承受拉力的主体部分，对于米粉混合机转速要求不高，带轮直径较大的场合，可采用胶帘布芯。V 带设计计算和参数选择 3.1 计算功率 PC=KAP 式中 P名义功率 KA工作情况系数 米粉混合机可以认为是载荷平稳的液体搅拌机，一天工作时数为 1016h，而电动机为交流异步电动机，查表得 KA=1.1 PC=1.15.56kw=6.116kw 3.2 选取普通 V 带型号 根据计算功率 PC=6.116kw，小带轮转速 n1=960r/min,查表确定选用 B 型。 3.3 确定带轮基准直径 D1、D2 7 带轮直径小能使传动尺寸紧凑，但直径过小，将使带的弯曲应力过大，寿命降低;反之，则传动的外廓尺寸增大，所以带轮直径应适中。B 型 V 带最小基准直径 Dmin=125mm,则我们选择小皮带轮直径 D1=125mm,=1%由式得 D2=125（10.01）=475.2mm112960(1)250nDn由皮带轮基准直径系列取大皮带轮直径 D2=475mm大皮带轮转速=250.1r/min112(1)n DD960 125 (1-0.01)475其 n2估计值与实际算得误差120合适(4) 确定 V 带根数 Z传动比 i=129603.75256nn由表查得 P0=2.1kw由表查得 P0=0.3kw由表查得 K=0.89由表查得 KL=0.98计算 V 带根数，由式 Z=00()cLPPP K K =6.116(2.1 0.3) 0.89 0.98 =2.922取 Z=3 根(5)求作用在带轮轴上的压力 FQ由表差得 q=0.17kg/m,可得单根 V 带的张紧力2025002.5(1)500 6.1162.5(-1)+0.17 6.28300.33 6.280.89CPFqvZvKN作用在带轮轴上的压力为FQ=2ZF0sin=23300.3sin121412 9 =1394.39N4 皮带带轮设计V 带轮设计的主要要求是质量小,结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀,转速高时要经过动平衡；轮槽工作面粗糙度要合适，以减少带的磨损；轮槽尺寸和槽面角应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。带轮的材料是铸铁，材料牌号为 HT150.带轮圆周速度为 6.613m/s,满足铸铁带轮允许的最大圆周速度 25m/s。由于 V 带在带轮上弯曲时，截面变形使其楔角变小。为保证胶带和带轮工作面的良好接触，一般应适当减小轮槽槽角。由于 D1 和 D2 均大于 118mm 且V 带为 B 型，所以选择的轮槽角 为 34。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定轮槽尺寸。4.1 小 V 带带轮设计 小 V 带带轮基准直径 D1（2.53）d，采用实心式 10d1=（1.82）d，d=38mm，取 d1=70mmB=（3-1）19+213=64mmL=（1.52）d，L 取 83mmDw=125+23.5=132mm4.2 大 V 带带轮设计大 V 带带轮 D2300mm，采用轮辐式L=(1.52)d,d=52mm,取 L=83mmmm3315.5629029080.380256 4aPhnz式中 P传递的功率，kw；n带轮的转速，r/min；za轮辐数。h2=0.8h1=40mmb1=0.4h1=20mmb2=0.8b1=16mm 11V 带带轮的轮槽尺寸(mm)轮缘尺寸型号hef带轮宽度 B带轮外径 DwB3.51913B=(z-1)e+2f(z轮槽数) =64Dw=D+2h5 轴的设计轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如齿轮，皮带轮等） ，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面 12的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装，定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。5.1 轴的类型 按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类。 转轴工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。由此可以得知米粉混合机的主轴为转轴。5.2 轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，而且在一般工作温度下（低于 200） ，各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，故采用碳钢制造轴尤为广泛，所以转轴材料选择 45 钢，经调质处理。 其机械性能由表差得-1b=60MPa,b=640MPa,-1=275MPa,-1=155MPa5.3 求输出轴上的功率 P2，转速 n2 和转矩 T P2=P箱=3.25kw n2=256r/min 13 T=9550=22nPmmN 121240256325095505.4 初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径，选 C=112 =mmnPC2625625. 31123322 输出轴的最小直径显然是安装螺母的槽的直径 d=38mmdmin，符合标准。 轴的结构与装配5.5 轴的结构设计 5.5.1 拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用，决定轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。 该米粉混合机轴的装配方案是：螺母、垫圈、叶轮、套筒、轴承、轴承端盖、轴承端盖、轴承、套筒、大皮带轮、键、套筒、螺母依次从轴的左端向右安装，左端只装一盘形螺母固定搅拌叶轮。 14 5.5.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足叶轮的轴向定位要求，叶轮端盖的右侧需制出一轴肩，故取段的直径 d=45mm；段的直径 d=64mm。 段和段为对称结构，均由套筒、轴承、轴承端盖组合而成。由于轴承选择 7211AC/P4 型角接触球轴承（后面选择得知） ，而轴承和轴之间选择过度配合的方式，故段和段的直径 d=d=55mm，d=54mm。 轴承端盖的总宽度为为 20mm（由轴承及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取两端盖之间的距离l=168mm， ，故取 l=268mm。 段通过键固定大皮带轮，大皮带轮的左端与右轴承之间采用套筒定位。已知大皮带轮内径 d=52mm，所以轴径 d=52mm。大皮带轮 L=83mm，为了套筒与段不直接接触，取 l=80mm。 5.5.3 确定轴上的倒角尺寸轴上倒角均为螺纹末端，查表取轴端倒角为 245。5.6 精确校核轴的疲劳强度 （1）判断危险截面 截面、只受扭矩的作用，虽然键槽、轴肩过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，所以只需校核最小截面。截面到之间的弯矩很小，可以不考虑，而扭矩均相同，所以该轴只需对最小截面进行校核，如其满足要求，则其他面必定满足。所以危险截面是面。 （2）校核危险截面扭矩抗扭截面模量 MT=0.2d3=0.2403=12800mm3 扭矩 T 为 T=121240Nmm 15 则扭转切应力为 T=9.47MPaT=30KPa 故安全。6 轴承的设计用于支承轴和轴上零件的装置通称为轴承。其目的是为保证轴及轴上零件能准确地绕固定轴线转动。根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。由于米粉混合机的轴紧有转动的运动形式，所以选择滚动轴承系列。该轴的工作状态是竖直转动，轴承除了承受 V 带的张力外，还需承受大皮带轮和轴以及皮带的自重，所以轴承需要同时承受轴向负荷和径向负荷，需选择球轴承。通过对轴承的经济性、可靠性、稳定性等性能综合分析选择角接触球轴承。6.1 滚动轴承的当量动负荷滚动轴承的基本额定动负荷 C 是在一定条件下确定的，对向心角接触轴承，基本额定动负荷是使滚道半圈承受负荷的径向分量。因此，必须将工作中的实际负荷换算为与基本额定动负荷条件相同的当量动负荷后才能进行计算。换算后的当量动负荷是一个假象的负荷，用符号 P 表示。在当量动负荷 P 作用下的轴承寿命与工作中的实际负荷作用下的寿命相等。当量动负荷的计算公式为 P=xR+yA式中 R轴承所受的径向负荷； A轴承所受的轴向负荷； x径向负荷系数，将实际径向负荷 R 转化为当量动负荷的修正系数； y轴向负荷系数，将实际轴向负荷 A 转化为当量动负荷的修正 16系数。R=FQ=1394.39N通过实际测量得到大皮带轮和轴承以及皮带的重量大于 70kg，则A=mg=709.8=686NA/R=0.49e=0.68 所以查表得 x=1,y=0P=11394.39=1.39kN6.2 滚动轴承疲劳寿命的计算轴承的寿命与所受负荷的大小有关，工作负荷越大，轴承的寿命越短。实际计算时，用小时数表示寿命比较方便。令 n 代表轴承的转速（r/min） ，则以小时数表示的轴承寿命 Lh为Lh=（）61060nCP =（）3=4167h61060 2565.561.39式中 寿命指数，对于球轴承 =3 C额定动负荷,C=P=5.56kw。轴承类型结构见图、承受 负荷方向 类型代号尺寸系列代号组合代号特性角接触球轴承7272能同时承受径向负荷与单向的轴向负荷，公称接触角 为 25。 越大，轴向承载能力也越大。通常成对使用，对称安装。 177 键联结的设计键联接就是用键把轴和轴上零件（带轮）联接起来的一种结构形式。键是标准件，分为平键、半圆键、斜键等。平键联接的结构特点是键的两侧面是工作面，靠键与键槽的相互剪切和挤压来传递转矩，所以轴和大皮带轮之间选择用平键联接。普通平键用于静联接，按键的端部形状分为圆头（A 型） 、方头（B 型）和单圆头（C 型） 。因圆头键在轴上键槽是由指状铣刀铣出的，所以圆头键在键槽中的固定良好。而方头在键槽中的定位性较圆形键差，单圆头的键主要用于轴端。所以选用 A 型普通平键。A 型普通平键平键联接的强度计算根据手册中普通平键标准，由轴径 d=52mm，查得键的截面尺寸为bh=1610。根据手册中键的长度系列，由皮带轮毂宽度 B=50mm，选取键的长度L=45mm。键的工作长度 l=L-b=45-16=29mm 18根据表由轴和皮带轮材料，选取p=125MPa因MPap=125MPa6745101612124044dhlT故满足挤压强度条件。8 箱体的设计根据米粉混合机的操作工艺条件搅拌容器可采用圆形筒形。从有利于流线型流动和减少功率消耗考虑，容器底的形状也选择圆形底。除有特殊原因外，应避免采用锥形底，因为锥形底会促使粉料形成滞留区不能混合均匀。对方行或带棱角的容器，因为在拐角处容易形成死角，也应该避免采用。此米粉混合机设计的是间歇式固定容器的形式，需要人工装料和卸料。从操作方便的角度考虑，可将装料口设置在容器盖得中央，采用圆形结构。卸料口设置在容器底部，同时需要设置一手动闸门控制粉料的流出。卸料口轴套容器结构根据一般设计经验可以确定容器内的物料深度与其内径之比通常在 1：1 左右。容器内表面要求光滑平整，这样可避免或减少容器壁对粉料的吸附、摩擦 19及流动的影响。容器根据食品机械的特点采用无毒、耐腐蚀的材料制造。现采用普遍使用的镍铬 188 型不锈钢薄板。9 总结作为一名机械设计制造及自动化大四的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学四年的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，那么如何去锻炼我们的实践面？这就要求我们自己动手，在实践的过程中学习知识，活学活用。在设计过程中培养了我的综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。本次设计我做的课题是米粉混合机设计，该机器采用皮带传动，具有良好的弹性，可缓和冲击、吸收振动，并且运行平稳，无噪音；传动系统仅
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