和面机设计说明书2(可编辑)

1、和面机设计说明书2 （可编辑）（文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用，可编辑推荐下载）目录目录 1第一章绪论 31.1食品加工机械简述 31.2食品加工机械的设计要求 31.3和面机概述 31.4和面机设计选择 6第二章和面机现状 7第三章和面机设计 103.1皮带轮设计 10计算功率Pc 103.1.2 V带选型 103.1.3 带轮设计 103.1.4 验算带速V 10求V带基准长度 Ld和中心距a 103.1.6 小包角的计算 113.1.7 求带根数Z 113.2蜗轮传动设计 133.2.1 选择材料并确定其许用应力 13选择蜗杆头数乙,并估计传动效率133.2.3 确定蜗轮转矩

2、T2 133.2.4 确定使用系数Ka,综合弹性系数Ze 13确定接触系数 Z 133.2.6计算中心距a 13确定m, Z2,q, ,a等参数 133.2.8 校核弯曲强度 143.3蜗杆上轴承设计并校核 163.3.1 计算蜗轮蜗杆的扭矩 163.3.2 计算蜗杆的力 163.4 轴的尺寸结构及校核 183.4.1 按扭转强度条件初估直径 18342按弯扭合成强度校核 183.4.3 主轴应力分布图 193.5主轴上的滚动轴承结构尺寸和强度校核 213.5.1 角接触球轴承设计 213.5.2 深沟球轴承的设计223.6搅拌器尺寸结构及校核 233.7 电动机的选择 243.8 密封和润滑

3、 25第四章总结 26第五章参考文献 27第一章 绪论1.1 食品加工机械简述食品加工机械是指加工食品过程中所应用的机械装备及设备，它在国民经济建 设中起着积极重要的作用。食品加工机械可分为以下十大类：面类食品机械，糖果及巧克力加工机械，乳 制品机械，罐头制品机械，肉类加工机械，饮料、酒制品机械，饮食机械，其它加 工机械。其中米类食品是指以饼干、面包、糕点等以面粉为主要原料的食品。本次 设计的和面机即为面类食品机械。1. 2 食品加工机械的设计要求食品是供人们食用的。因此，食品机械必然要符合卫生要求。在食品机械的设 计、制造、维护及材料等方面都要考虑到食品的特殊要求，要有切实可行的密封， 简单

4、方便的洗涤，以及彻底干净的杀菌等机构。同样，我们在选择和使用食品机械 时，对这点也要充分注意。通常，我们应当特别注意以下几点：（ 1） 在结构上，直接接触食品的各个部件要能简单而迅速的分解和组合。分解零 件的各个部位要便于隙地，不允许有死角存在。（2）在环境保护上， 必须有可靠的密封措施， 严防杂物混入食品和食品物料散失， 特别要注意各传动部件的密封，严防润滑油流出而污染食品。（ 3） 在材料上，对直接接触食品的零部件要尽可能采用不锈钢或者其他防锈且无 污染的材料。例如某些塑料，它不但重量轻、振动小和噪音低，而且耐蚀、 耐磨和绝缘性能好，故意被广泛应用做食品机械的材料。（ 4） 在温度上，要有

5、可靠的控温措施。由于某些工作部件长期与物料摩擦，因此 长生大量的热量而导致物料的变质。因此，要随时把温度控制在允许的范围 内。（ 5） 在工作环境上，由于食品物料对温度、湿度极为敏感，因此，食品机械应安装在空气流通，光线、温度和湿度适宜的地方。基于以上几点设计要求我们在此次设计中注重一下几点：（ 1）结构上主轴的搅拌器采用组合式， 用紧定螺钉进行周向及轴向固定， 面斗采用 圆柱式方便清洗。（2）在环境保护上， 主轴上的轴承采用密封圈密封， 防止轴承上的润滑脂进入面斗。（3）在材料选择方面搅拌器、面斗及与面粉接触的不件均采用不锈钢。（4）和面机控制在常温下工作。（5）和面机应安装在空气流通，光线

6、、温度和湿度适宜的地方。1.3 和面机概述和面机又称调粉机，普遍用来调制各种性质不同的面团。根据食品生产的种类 和特点不同，面团性质各不相同，可以分为韧性面团、水面团以及酥性面团。酥性 面团中含有较多的油质，塑性较大，粘弹性较小，面筋较少，用于制作酥性饼干、 糕点等食品。和面机调制面团的基本过程在于搅拌桨的运动。首先搅拌使干面粉颗粒比较均 匀地与液体物料结合，形成胶体状的非规则小团粒。然后小团粒相互粘结，逐步形 成若干分散的大团块。 由于搅拌器的折叠， 压延， 拉伸及柔和等操作， 大团块扩散， 而被调制成表面光滑的，具有一定延伸性，弹性及柔韧性的整体面团。和面机可分为卧式和面机和立式和面机。卧

7、式和面机的调和容器轴线与搅拌旋 转轴轴线都处在水平位置，其结构简单、紧凑，制造成本低，卸料、清洗方便。卧 式和面机主要有搅拌器，调和容器，传动装置，容器翻转机构及机架组成。立式和面机的调和容器轴线沿垂直方向布置，搅拌器轴线一般对中垂直安排。 其结构简单，制造成本不高， 但与卧式和面机相比， 结构不够紧凑，卸料不够方便， 其和面容量大多较小，故适用于小规模面类食品的生产部门。一卧式和面机卧式和面机主要由搅拌器、 调和容器、 传动装置、 容器翻转机构及机架等组成。 搅拌器是和面机的重要部件， 搅拌器轴的数目， 通常分为单轴和双轴式和面机两种。 1搅拌器根据所调制的物料性质及其要求差别，卧式和面机搅

8、拌器的结构有各种不同的 类型。（1）Z型与工型搅拌器：Z型与工型搅拌器的桨叶母线与其轴线偏斜一定的角度，以增加物料的轴向和径向的流动，促进混合。Z型与工型桨结 构简单，但形状少复杂，而且大都为整体铸锻成型，其适用范围较广， 对各种高粘度物料的调和都能取得较好的效果。（2）桨叶式搅拌器：由若干个直桨叶或扭曲桨叶与搅拌轴组成。在面团调 和过程中，这种搅拌器对面团的切割、撕碎作用较强，故具有较强的 阻碍面筋生成的能力。另外，由于搅拌轴安装在容器中心，此处物料 的流动速度较低，若操作不当，很容易产生面团抱轴及中部和面不均 的现象。桨叶式搅拌器结构简单，制造成本低，适用于酥性面团的调 制操作。（3）滚笼

9、式搅拌器：滚笼式搅拌器的基本结构主要由 4-6 个直辊、连接板 及搅拌轴组成。采用滚笼式搅拌器调份的时候，对面团的突出作用是 兼有打、压、揉、拉等操作，这十分有助于面团面筋的形成。另外， 若搅拌器个结构参数选择适当，还可以通过反转搅拌器，将调好的面 团由容器内自动抛出。这种卸料方式可省去一套容器翻转机构，使设 备成本降低。滚笼式搅拌器的特点是结构简单、制造工艺方便，促进面筋生成能力 强，但操作时间略长，适用于调和水面团、韧性面团等面筋含量较大 的发酵与不发酵的面团。（4）其他形式搅拌器：叶片式搅拌机，花环式搅拌机，椭圆式搅拌机。这 些搅拌器的共同特点是，他们都为整体结构，没有搅拌轴，因此不存

10、在面团抱轴的问题。这些和面机容量一般较大，它们均适合用于调制 水面团、韧性面团的操作。2调和容器调和容器由不锈钢焊接、铆接、螺栓连接而成。 调和容器的翻转机构通常分为机动与手动两种型式。机动翻转容器的机构一般 是在容器侧壁装设齿轮， 并有单独的电机及减速器带动实现翻转。 但其结构较复杂， 设备成本较高，适用于大容量和面机或高功效和面机的操作。手动翻转容器机构大 体上有两种型式。一是在调和容器上装设蜗轮蜗杆或齿轮机构，通过转动手轮，带 动该机构是容器翻转。另一种是直接依靠人力翻转，翻转为只有定位销限制。这种 机构劳动强度大，然而结构简单，设备成本低，机器外形很不对称。它比较适用于小容量或简易的和

11、面机3传动装置和面机的传动装置较为简单， 主要由电机， 减速器及联轴节等组成。 和面机工作 转速低，其减速比较大， 故一般采用蜗轮减速器或者行星减速器。 前者传动效率低， 摩擦磨损较大，但构件成本较低；后者结构紧凑，传动效率较高，能效好，然而构 件成本较高。二立式和面机 立式和面机的结构型式与立式打蛋机类似，只是传动机构较简单，其调和容器一般需要做回转运动，容器形状多为缸型。 小容量的立式和面机搅拌器多为扭环式，这种结构的搅拌器能够促进面筋的形成，主要适用于调制韧性面团及水面团。大容量立式和面机厂采用象鼻式搅拌器。由于这种搅拌器外形类似象鼻，故称象鼻式。它的突出特点在于，通过一套四杆机 构，模

12、拟人手工和面时的动作来调制面团。虽然机器结构较复杂，搅拌器运动频率 不高，但在操作时，搅拌器的动作方式有利于面筋网络的形成，特别适用于发酵面 团的调制。1.4 和面机设计选择 本次设计中选择的是酥性面团，并采用卧式和面机。根据酥性面团的性质，采 用旋叶式搅拌器，参数给定为生产能力 25kg/ 次，初步设计容器的几何尺寸为 490*400*450 ，为食品卫生要求，容器采用不锈钢材料，由不锈钢焊接，铆接，螺栓 连接而成。我们所设计的和面机为小容量和面机，故在设计翻转机构时采用手动翻 转，并且翻转位置由定位销限制，结构简单，操作方便。由于和面机的主轴回转速 低，需要较大的减速比， 故本次设计中采用

13、带轮及蜗轮蜗杆减速传动。 （见附录实体 装配图片）第二章 和面机的现状近些年食品工业的发展对和面机提出了较高的要求，为提高产品质量，各生产厂家均对现有设备的功能及形状进行了改进和完善，取得了一定的效果。但产品的造型由于未很好的引入到产品的设计中，外观质量较差，缺乏市场的竞争能力，还需进步提高1造型现状 目前就我国市场上销售的卧式和面机，主要有两种类型，一种是封闭式的，另 一种式敞开式的。 封闭式外形整齐， 安全但价格较高； 敞开式造价低， 但外观杂乱， 操作也不太安全。下面就对两种卧式和面机的造型现状分别进行分析。(1)封闭式封闭式按结构形式分，有对称型和非对称型。非对称型，如 HWY25 型

14、卧式和 面机，该机在整体造型上属于非对称平衡结构，使得设备具有变化，活泼的特征。 但机器的非对称形态和机器的外部处理过于简单，表面处理，加工制造粗糙，线型 不统一，色彩使用无变化，较单调，显得设备较沉闷，单板。尺寸选择未采用造型 比例理论。机器缺乏和谐的美感。较大的体积使用很单薄的支撑脚，再加上视觉重 心偏高，给人一种不稳定的感觉。转动桶转动过程中，与侧壁相切，容易伤人，再 加上设备尖角棱线较多， 给操作者带来了不安全感。 对称性的以 HW-45 性和面机为 例，该在整体造型上属于对称全封闭结构，外性较简单，各部分之间的体量关系也 比较协调，但机器的对称形态和简单的外部处理，易给人以沉重、呆板

15、、单调的感 觉。应为底座是大铸件， 所以整体看重心偏下， 但运动 偏上，这样三相有一定的影 响，给人一种不舒服的感觉，另外色彩使用也比较简单。(2) 敞开式 敞开式和面机目前市场上销售较多，因为它成本底，所以受到广大使用者的欢 迎。从造型角度看，设备简单，粗糙，也不卫生，有些只是钢材的简单拼装。 国产设备 HWY50-I 型和面机整体看，外形粗俗，支架采用斜线增加了动感，底部 的实际面积较大，稳定效果较好。但设备表面处理简单、粗糙，显得笨重。庞大的 设备使用小滚轮。操作按钮位置较低，使用很不方便，色彩使用也较简单，明度较 低，更显沉重。封闭式敞开式2.分析讨论通过以上的造型情况分析，反映的我国

16、的和面机设备在设计中将造型设计引入 到整个过程中，未引起各方面足够的重视。就目前国内有和面机产品的现状来说， 较难进行深入细致的更新，更高层次的探讨，只能就初步的一些问题，做些分析。总体而言，加工工艺较落后，设备显得粗糙，各种尖角、锋线、突出的螺钉， 给外观造成不良的影响，比例与尺度均不合理。在设计上未考虑人机工程，如操作按钮安装在转动桶的侧下方等，带来一些不 安全因素，操作也不方便。作为食品加工的主要设备，最重要的是清洁卫生，但许多和面机的机构裸露在 外，易沾染灰尘，各种死角，缝隙容易堆积赃物。不利于清扫和维修。此外还需加强产品的功能设计，加强产品的造型设计就显得更为重要，只有尽 快把造型设

17、计提到应有的高度，用造型理论指导产品的设计，才能够提高产品参与 市场竞争能力。第三章和面机设计序设计计算号内容设计计算过程结果-皮带轮设计取工作系数KA 1,1 1计算功率Pc巳Ka pPC2.2kw由 Pc=2.2 kw 及 n1 =1460 r/min,选择窄V带SPZ1.2V带选型选择窄V 带 SPZ1.3带轮设计由机械设计基础表13-4 取 d1,i,d175mm i 1.5,由机械设计基础表13-9 取0.02取d2112mmd2'a(1)1.575 (1 0.02) 110.25mmn21.4验算带速Vdn3.1475 1460 十 /V 5.73m/ s601000 60

18、1000因为5m/s V 25m/s，所以带速验算合格。1.5求V带基准初选长度Ld和中ao1.5(d1 d2)1.5 (75 112)280.5mm心距a因为0.7(d1 d2)a。2 (d1 d2)，所以取a0300mm取a0300mm由带长Lo2a°(d1d2)(d1 d2)224a°3.14(11275)2 dec60187630.92mm24300取标准值取标准值L0630mmL。630mm1.61.7小包角的计算求带根数ZLda a。03002112751 180300则630631300mm257.3172120a 300 mm查机械设计基础得Pc1.41,

19、Po0.18,Ka 0.98, Kt 0.82(Po卩0)©心2.2(1.41 0.18) 0.82 0.951.722取Z=2在UG实体造型建模（如下图）大带轮小带轮V带2.1蜗轮传动 设计选择材料 并确定其 许用应力蜗杆用45钢，表面淬火，硬度为4555HRC ；涡轮用ZQSn10P，金属模制造（1） 许用接触应力h =200Mpa（2） 许用弯曲应力F =70Mpa2.2选择蜗杆由头数乙，并i 20.5,取乙 2，Z12估计传动贝Uz2i 乙 20.52 41效率由Z22,估计0.750.752.3确定蜗轮6 PT2 9.55 106 P i9.55 10门2n1转矩t29.5

20、5 1 06 2.2 0.7520.5 1.5 0.92T21460305328.5N mm305328.5N mm2.4确定使用 系数Ka,综Ka 1.1合弹性系取Ze 160 （钢配灰铸铁）数Ze2.5确定接触假定d10.4，由图12-11 得 Z 2.8a系数Z2.6计算中心ZEZ2距aa 皆T2( h)I-J CC 厂 CCC 厂160 2.83,1.2 305328.5 200取中心距a= 125mm2122.5mma125mm2.7确定m, z2,d0.68a08750.68 122.50.87545.67mmq, ,a等参m Za d14.86数Z22.8校核弯曲强度由表 12-

21、1，若取 m 5mm,q 10,d1 50mm由式12-4a 0.5m(q z2)0.5 5 (10 41)127.5mm122.5mm2arctan11.3099101.535 yFd1d2mcos Fa21.53 1.2 305328.52.450 20.5 5 cos11.309926.77MPa F 70MPa圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算(mm)蜗杆、蜗轮分度圆直径d1mq 50d2mz2205齿顶咼ham 5ham 5齿根高hf1.2m 6hf1.2m6蜗杆齿顶圆直径，蜗轮喉圆直径da1 m(q 2)60 da2 m(z?2)215齿根圆直径df1 m(q 2.4) 38 df2 m(

22、z?2.4)193蜗杆轴向齿距，蜗论端面齿距Pa1 Pt1 Px m 15.7径向间隙c 0.02m0.1中心距a 0.5(d1 d2)127.5取标准值a 125m 5, q 10 a 127.5mm11.3099弯曲强度足够蜗杆蜗轮3.13.23.3蜗杆上轴 承设计并 校核计算蜗轮 蜗杆的扭 矩计算蜗杆 的力轴承的选 择小带轮上输送的扭矩：6 P62 2T 9.55 1069.55 106n146014390N mm蜗轮蜗杆：T轮T i带i蜗轮14390 1.5 20.5 0.95 0.75305328N mmT杆 T i带 带 19858.7N mm蜗杆圆周力：厂厂2T22 19858.

23、7“卩廿Fa2749.32Nd150蜗杆轴向力：2T2305328 2Fa1 Ft 2 2978.8Nd2205蜗杆径向力：Fr1 Fr2 Fa1 tan t2002978.8 ta nt20°1084.2N按结构尺寸选7207AC轴承，采用正安装查书得：e 0.68Fs 0.68FrFaeX=0.41Y=0.87FrFaex=1y=0Fr因为 Ft1 794.32NFr1 Fr2 542.1NT轮305328 N mmT杆19858.7N mmFt1 749.32NFa1 2978.8NFr1Fr 21084.2NFa 2978.8NFs1 Fs2 0.68 Fr 0.68 542

24、.1 368.6NFa1 Fs12978.8 368.63346.8N Fs2 368.6N所以轴承1压紧，轴承2放松。计算当量载荷:PiXFMYFaiR 3134NF2542.1 N0.41 542.1 0.87 3346.8 3134NP2 X2Fr2 丫2Fa2542.1NRP2所以取R为当量载荷取 Lh 2000h 取fp 1.5 ft 1又因为是角对称求轴承所以31fpP1 60n-Cr=( 6 Lh)ft 101.5 3134(60 93010612000)3选7207AC轴承,采用正安装22633 N 29 KN所以轴承符合要求。7207AC角接触球轴承经校核轴承符合要 求四4.

25、14.2轴的尺寸 结构及校 核按扭转强 度条件初 估直径按弯扭合 成强度校 核P 2.2 0.75 0.921.518(9550 103 Pd 3| 0.2 t nJ9550 1000 1.5180.2 t n39.84mm取d=45 mm (已经考虑连接蜗轮时主轴要开键槽，直径增大3%5%)划分主轴为四段，L1 10.25mm, L2 18.75mm, L3 27.25mm, L(Fn) (21590 No fs)416.7Nn djM max(Fh L)416.7 10.25 416.7 18.75416.7 27.75 416.5 35.25383.364mmM M max Mg383.

26、36436.738423.102N m查机械设计P192可得对不变弯矩，0.3M caV'M 2( T)2caWW: 2V423.1029911.7953640.1d3(179015.30749911.79536430.1 0.0528.98MPa因为ca ca，所以符合。初估d 45mm35.75mmM423.102N mca 28.98MPa4.3主轴应力 分布图1. 垂直面支承反力以知蜗轮的径向力，轴向力，圆周力，主轴 的重力分别为Fr 1084.2N,Fa794.3N,Ft 2978.8N,G 200N设计是取Fr1 100NM(A)Fr2 588 Fr 636 200 308

27、Fr3 6480F r1F rF R3GF r2所以得到：Fr2 1804.5N,Fr3 820.5N,2. 水平支反力取F2978 8F1H 0,F2H F3H 1489.4 N2 22.绘垂直面的弯矩图MfFr1 0.636 63.6N m厂r 11 1Mg200 0.32865.6N mM Fr2Fr2 0.481804.5 0.4886.6N mM Fr3Fr3 048820 0.48 39.36N m4. 绘水平面弯矩图M F 2hM F3h1489.4 0.04871.5N m5. 轴传递的扭矩(不考虑和面粉时面粉对轴的反 作用力和剪切力产生的扭矩)T Ft - 2978.8 0.

28、1025 305.3N m 2应力图五5.1主轴上的 滚动轴承 结构尺寸 和强度校 核角接触球 轴承设计根据本次设计要求，选 7009AC,25查机械设计手册单行本一一轴承P 284表6-2-11，d 45mm, D 75mm, B 16mm,得Cr 25.8KN,Cor 29.5KN,e 0.68Fa794.32门a0.671 eFr1084.2 100查机械设计基础P280表10-11, X 1,Y 0P XFr YE 1184.2 1 1184.2取 Lh 2000h,取fp 1.5, ft 1,3i 20.5 比 460, rk 32.76r/min n2n2G叮幕2 Lh)/1.5

29、1184.2 60 32.76 “cc、13 (62000) 31 1062803.4N Cr 38.5KN 符合符合要求7009AC角接触球轴承5.2深沟球轴承的设计因为面斗另一边的主轴主要承受径向力，且承受 少量的轴向力，所以采用深沟球轴承。根据主轴 的直径和转速几载荷大小由机械设计手册轴 承选取6209型号的轴承。6209深沟球轴承搅拌器尺 寸结构及 校核Nj K Nd取K 2.2,0.82 查中小型电机选型手册P662.2 0.82 2.2 3.9688NNj KNd97400Nj1Mznsin97400 3.9688 _1_4171.86b 40,10b 240 1022000W -

30、663200MPa查简明机械工程师手册P307符合b 40,符合10搅拌桨（刮环）432.76 sin 45电动机的选择本设计选择电动机型号为YL100 4型利用闸刀开关和熔断器组成的最简单的电动机控 制电路，线路中熔断器 RD起短路保护作用相序为A B C时为正转相序为C B A时为反转a正转控制按下ZA，ZC线圈通电：ZC主触点闭合，电动机 正转zc常开辅助触点ZG闭合，短接ZA，实现自锁ZC常闭辅助触点ZC2闭合，防止FC线圈通电，实现自锁B停车控制按下TA，ZC线圈断电：ZC主触点断开，电动机 停转zc常开辅助触点ZG断开，解开自锁ZC常闭辅助触点ZC2闭合，解除互锁，恢复初态C反转控

31、制按下FA，FC线圈通电：FC主触点闭合，电动机 反转FC常开辅助触点 FC!闭合，短接FC实现自锁FC常闭辅助触点FC2断开防止ZC线圈通电，实现自锁。-砥I控制电路图八.密封 和润润滑的主要目的：减小摩擦和减轻磨损滚动滑接触部位如能形成油膜，还有吸收振动，降低工作 温度和噪声的作用。滚动轴承的润滑剂可以是润 滑脂,润滑油，或固体润滑剂。一般采用润滑脂润滑本次设计中， 当d n<1.52mm r/min，所以采用润滑脂润滑，而且润滑脂不容易流失，便于密封和维护，且一次充填润滑脂，可以运行较长时间。密封的主要目的：防止灰尘，水分等进入轴承并且防止润滑剂的流失，轴承采用润滑脂润滑，且速度小

32、于7m/s,在常温下工作，所以采用密封圈 密封。第四章 总结两个星期的设计工作基本上告一段落，但这两个星期学到了很多东西。基本上 掌握了设计一台机器的步骤，也再次巩固了一些基本造型软件的操作方法。而且在 这次设计中我们组充分发挥了团结合作的精神。为了我们能在设计时能有一个舒适 的环境，我们的组长叶伟同学每天早起去自修室占位子，这让我们组员都很感动。 为了这次的设计我们查阅了很多书，了解了很多以前不知道的知识，这是很大的收 获。在考虑和面机的结构的同时，我们的空间想象能力也得到了提高。而且在做后 期工作时，我们也发挥各自的长处，并相互取长补短，也学到了不少东西。但两个 星期的时间太短了，使我们的设计还存在着许多的不足：（ 1） 在电动机正反转上我们采用的是人工控制的（为了使面团一直在面斗的中间 进行搅拌），但如果能采用自动控制电动机的正反转相信会更完美。（ 2） 在加水量方面，多少面粉该加多少水我