蒜泥加工机毕业论文低综述

毕业设计课题名称 蒜泥加工机姓 名 魏民 学 号 201201130246所在系 机电工程学院专业年级 P12机制一班指导教师 赵菲菲 职 称 讲师二O一五年五月二十一３山东淄博职业学院毕业设 计目录11.111.231.331.431.4.141.4.251.5682.182.28103.1103.2103.3103.411134.1V134.2154.2.1154.2.2154.2.3154.3174.4184.5.1194.5.220225.1225.224266.126４山东淄博职业学院毕业设 计282930.５山东淄博职业学院毕业设 计第一章 绪论传统的通用机械产品的设计是首先将产品以平面的形式表达出来，然后进行反复校核和修改，最后由加工者把图样上的内容转化为成形的产品，这样不仅设计周期长，成本高，而且当产品制造出来后，经常会出现零部件之间相互干涉，无法安装和装配到位等重大设计失误，如此反复修改也延长了产品投放市场的周期。鉴于通用机械的使用范围广，设计行业多，这就对通用机械的可靠性、稳定性和通用性提出了较高的要求。目前世界上应用最为泛的高档三维商业软件就可以很好地解决这些问题。采用三维设计，使设计者能了解产品的每一个细节，并利用其参数化设计的思想，使零件的设计、修改变得简单易行，同时还可以完成产品的系列化设计。分析可以完成机构运动学、动力学仿真和有限元分析。进入21世纪后，随着人们的健康意识的增强，人们发现了大蒜有特殊的降血脂和抗血小板聚集的作用，提升对健康有益的高密度脂蛋白的含量，使冠心病发作的危险大为减少，因此，经常食用大蒜，对高血脂症和冠心病有良好的防治效果，并可预防中风的发作。由于我国经济实力的增强及人民生活水平的提高，工业又进入一新的发展时期。榨汁机是果品行业的重要组成部分。因此，对蒜泥加工机设备的研究势在必行。要求设计研究出结构简单、成本低、效率高的设备。基于CAD的强大功能，本设计完成了螺旋式连续榨汁机其结构简单、操作方便、榨汁效率高等优点的设计。关键词：全自动，蒜泥加工机，螺旋。1.1整体布局设计本设计在布局上采用折叠式,即螺杆、减速器在一个水平面上,将电机置于另一个水平面上(见图1)。这样布置,一是较大幅度减少了整机长度,提高了设备刚度,节省了原材料,降低了成本；二是电机与减速器之间采用三角带传动,起到了缓冲作用,可避免因原料带入异物造成螺杆堵转、引起瞬间负荷过大时,烧坏电机或损坏减速器等故障的发生；三是由于电机位置较低、以及在电机与减速器之间采用三角带传动,极大地降低了机械振动与噪声。基本结构蒜泥加工机基本结构如图1-1。６山东淄博职业学院毕业设 计蒜泥加工机三维结构图如图 1-2。1-电机 2-三角带 3-减速器 4-联轴器 5-进料斗6-螺杆 7-筛筒 8-出料斗 9-集液盘 10-机架图1-1 蒜泥加工机结构简图图1-2 蒜泥加工机三维结构图７山东淄博职业学院毕业设 计1.2 工作原理由图1-2可知：该机由机架、螺杆、筛筒、减速器、电机等组成。电机1通过三角带2带动减速器3转动,减速器3通过联轴器4带动螺杆6转动,物料由进料斗5喂入,在螺杆6的作用下,受到挤压,物料中的水分通过筛筒7流出,经集液盘9排出机外,物料在强大的挤压作用下 ,汁液越来越少,最后经出料斗8排出。1.3 螺杆部设计通常螺旋式连续蒜泥加工机是靠螺杆在筛筒内旋转,对物料产生压力，从而使物料中的蒜泥被强制挤出。螺旋式连续蒜泥加工机螺杆按不同的分类方法有多种型式。如按螺杆螺纹直径分类有等径与变径之分，按螺杆螺距分类有等距与变距之分；按螺杆螺纹型式分有连续与断续之分等。针对本设计加工对象综合考虑,确定采用变径、断续、变螺距螺杆。螺杆上的螺旋共分四段(如图1-3)。第一段为喂料螺旋，主要作用是输送物料；第二段是预压螺旋，主要作用是对物料进行初步挤压，并开始挤出水分；第三段、第四段是压榨螺旋，主要作用是不断增加对物料的进一步挤压，使水果的蒜泥被强制挤出。特别是第四段具有增压作用,进一步提高出汁率。图1-3螺旋轴1.4 螺杆螺旋直径和螺距的设计 [2]螺杆螺旋结构简图如图 1-4。８山东淄博职业学院毕业设 计图1-4 螺杆螺旋结构简图1.4.1 螺杆转速的确定 由于本螺杆工作性质属于压榨范畴， 故转速较低。参照榨油机、油料化机、食品榨汁机，决定选用 n=130r/min。1.4.2 螺距的确定 初选螺距，第一段 t=50mm，其他各段螺距依次递减。物料移动速度(m/s)计算：v0=nt=1300.05=1.08m/s（1-1）6060螺旋式连续榨汁机的生产能力公式如下：G=3600F0v0ρ1Φ(kg/h)（1-2）式中:：G—生产率,本设计取G=1000kg/h；F0—螺杆螺旋送料的断面面积(m2)；ρ3；1—物料容积密度，本设计取ρ1=400kg/mΦ—充填系数,本设计取Φ=0.2。将参数代入得：1000=3600×F0×1.08×400×0.2（1-3）解得：F0≈0.0321(m2)根据螺杆螺旋送料的断面面积计算公式：22F0=(d0d1)（1-4）4式中：d0—螺杆螺旋送料的断面大径 (m)；d1—螺杆螺旋送料的断面小径 (m)；本设计根据强度计算得 d1=0.09m；将有关数据代入得，则可求得：９山东淄博职业学院毕业设 计d0≈0.2213m取螺杆螺旋送料的断面大径 d0=0.24m。1.5 功率计算[9]蒜泥加工机的功率消耗包括两方面：压缩物料所消耗的功率；使物料移动消耗的功率。在这里，把轴与轴承摩擦等所消耗的功率算入机械效率中。设压缩物料所消耗的功率为 P1：P1(d02d12)ns+Z)（W）（1-5）=4pmax(1+2+3+60=0.03211300.0050.831061060=2891.5W式中： s——相邻螺距大小之差， m；——螺距数目；pmax——物料所受的最大压力，取 0.83MPa；d0——螺旋外径，m；d1——螺旋内径，m。设使物料移动所消耗的功率为P2：P2=mv21=mv2(W)（1-6）tt2式中：m——物料的质量kg；t——物料运动时间s。而m=G(生产能力)（1-7）tnsv=60所以：P2=12=Gn2s2Gns(W)（1-8）2607200１０山东淄博职业学院毕业设 计1000 1302 0.052=7200=60.5w则消耗的功率为：P= p1 p2(W) （1-9）2891.560.50.81=3657.1w式中： ——传动效率。由电动机至工作机之的总效率 [7](包括工作机效率)为：1 2 3 4 5式中： 1、2、 3、 4、5分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、螺杆轴的轴承的效率。取1＝0.96、2＝0.99、3＝0.97、4＝0.97、5＝0.98、则：12345（1-10）3 30.96×0.99×0.97×0.97×0.980.81１１山东淄博职业学院毕业设 计第二章 选择电动机按已知的工作要求和条件，选用 Y型全封闭鼠笼型三相异步电动机 [7]。2.1 选择电动机功率蒜泥加工机所需的电动机输出功率为：p1p2（2-1）Pd=P=2891.560.50.81=3657.1w2.2 确定电动机转速[6]旋转轴的工作转速为：n=130r/min，按推荐的合理传动比范围，取带传动的传动i＝2—4，减速器的传动比 i＝4—12.5，则合理总传动比的范围为 i＝8—50，故电动机转速的可选范围为：(8-50) 130=1040-6500r/min符合这一范围的同步转速有 1500r／min，3000r／min再根据计算出的容量，查出有这几种适用的电动机型号见表2-1，其技术参数传动比的比较情况见下表。表2-1 电动机型号和技术参数及传动比额定电动机转速 传动装置的传动比方案电动机功率型号同步满载总传P/kW带减速箱转速转速动比1Y112M41500144011.082.842Y112M43000292022.42.88综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，可知方案2比较适合。因此选定电动机型号为 Y112M。所选电动机的额定功率 Ped＝4kw，满载转速nm=1440r／min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。１２山东淄博职业学院毕业设 计所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如图 2-1和下表2-2所示：图2-1电动机结构简图表2-2电动机的主要外形尺寸和安装尺寸外形尺寸地脚螺装键中心L(AC/2+AD)底脚安栓空直轴伸尺部位高HH寸DED装AB径尺寸KFGD112400305265180141228608360１３山东淄博职业学院毕业设 计第三章 计算传动装置的运动和动力参数3.1 计算总传动比和分配传动比由选定电动机的满载转速 nm和工作机主动轴的转速 nw，可得传动装置的总传动比为：i=nm=144011.08（3-1）nw130计算出总传动比后，应合理地分配各级传功比，限制传动件的圆周速度以减小动载荷，降低传动精度等级。分配各级传动比时考虑到以下几点：各级传动的传动比应在推拌的范围内选取；应使传动装置的结构尺寸较小、重量较轻；应使各传动件的尺寸协调，结构匀称、合理，避免互相干涉碰撞。故 V带传功比取2.8，减速器传功比取 4。进行传动件的设计计算，先推算出各轴的转速、功率和转矩。按内电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数如表3。3.2各轴转速n1=nm=1440=514.3rmin(3-2)i12.8n1514.3(3-3)n2=128.6rmini24式中：nm为电动机的满载转速，单位为rmin；n1，n2分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的转速，单位为rmin；i1为电动机至减速器输入轴的传动比； i2为减速器的传动比。3.3 各轴的输入功率P1=Ped01(3-4)=4 0.96=3.84kWP2=Ped 12 (3-5)１４山东淄博职业学院毕业设 计=3.840.95=3.65kW式中：Ped为电动机的输出功率，单位为 kW；P1、P2分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的输入功率，单位为kW；01、12分别为电动机轴与减速器输入轴、减速器输入轴与榨汁机螺旋轴间的传动效率。3.4 各轴转矩T1=Tedi101(3-6)=26.52.80.96=71.3Nm·T2=T1 i2 12=71.340.95=271.0Nm·式中：TT分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的输入转距，单位为N·m；Ted1、2为电动机铀的输出转矩，单位为N·m。Ted的计算公式为：Ted=9550Ped(3-7)nm=955041440=26.5N·m表3-1传动装置的运动和动力参数轴名参数电动机轴减速器螺旋轴转速1440514.3128.6n/(r/min)输入功率43.843.65１５山东淄博职业学院毕业设 计P/kW输入转矩26.571.3271.0T/(N·m)传动比i2.84效率0.960.95１６山东淄博职业学院毕业设 计第四章 局部结构设计4.1V带设计[3]1. 确定计算功率Pca因为工作机是螺旋蒜泥加工机， 故属于载荷变动较大的机械，原动机是交流电动机（普通转矩鼠笼式），工作时间小于 10小时/天，启动形式为软启动。故：PcaKAP=1.244.8kw(4-1)KA——工作情况系数取KA=1.2。选择V带的型号[3]根据计算功率Pca和小带轮转速n1，得A，B型均可，选择 A型普通V带。确定带轮基准直径D1和D2初选主动轮的基准直径 D1，根据所选 V带型号参考，选取 D1 Dmin，选D1 100mm。验算带的速度V：VD1n11001000(4-2)1000605.23ms601000计算从动轮直径D2：D2 iD1 2.8100 280mm确定传动的中心距a和带长Ld初定中心距，由0.7D1D2a02D2D2即：0.7280100a02280100(4-3)即：266a0760，取500mm。计算基准带长：Ld2a0D1D2D12(4-4)D24a02１７山东淄博职业学院毕业设 计250010028010022805001613.15mm24选取带的基准长度，查表 [3]得：Ld 1633mm计算实际中心距，由公式：LdL'd50016331613.15(4-5)aa02510mm2考虑安装调整和补偿初拉力的需要，中心距的变动范围为：amin a 0.015Ld 500 0.0151633 475mmamax a 0.03Ld 500 0.031633 549mm验算主动轮的包角a1根据公式及对包角的要求，应保证：D2D160180280100(4-6)a1180a60158120500确定V带的根数ZPca4.82.96根，取Z=3根。ZP0K(1.370.930.96P0KKL0.12)1.0查得：P0=1.37K=0.93KL=0.96计算公式为：P0.0001Tn10.00011.210000.12kw；(4-7)确定带的初拉力F0单根V带的初拉力F0由下式确定：F0500Pca2.51qV25004.82.510.15.232111N(4-8)VZK5.2350.938.求带传动作用在轴上的压力QQ25111sin1581090N2（4-9）9.V带设计计算列表如表4-14.2 带轮的设计１８山东淄博职业学院毕业设 计4.2.1 材料带轮常用材料是铸铁，因为带速 v＜25m／s，所以选用HTl50。4.2.2 带轮的形式[3]带轮的结构由带轮直径大小而定，因带轮基准直径 D<(2.5-3)d( 为轴的直径)，所以小带轮采用实心式；对于大带轮，因D<300mm，故大带轮采用腹板式。4.2.3带轮尺寸设计计算小带轮的轴孔直径，小带轮（如图4-1和图4-2）与电动机相连，故d=28mm。d1=(1.8—2)d=(1.8—2)2849.4mm56mm，取50mm。小带轮的宽度及直径计算：B=(z—1)t+2s=(31)1621052mm（4-10）D1=D+2f=100+23.5=107mm（4-11）L=(1.5-2)d=(1.52)2842mm56mm,取56mm。（4-12）图4-1小带轮示图１９山东淄博职业学院毕业设 计图4-2小带轮三维图大带轮的轴孔直径，大带轮（如图4-3和图4-4）与减速器相连其轴孔直径与NGW-41型减速器输入轴直径一致，故d=50mm。d1=(1.8—2)d=(1.8—2)5090mm100mm，取90mm。（4-13）大带轮的宽度：B=52mmD1=D+2f=280+23.5=287mm（4-14）L=56mmC=20mm图4-3 大带轮示图２０山东淄博职业学院毕业设 计图4-4大带轮三维图4.3 螺旋轴的设计[3]材料的选取螺旋杆是螺旋蒜泥加工机的主要工作部件，采用不锈钢材料铸造后精加工制成。拟订轴上零件的装配方案螺旋杆的外型如图4-5所示：图4-5螺旋轴示图3.初步确定轴的最小直径按扭转强度来初步确定：dA03P（4-15）n轴的材料查表选用调质处理的45钢，B=650Ma，由查表取A0=110，于是的：２１山东淄博职业学院毕业设 计dminA03P2=11033.6533.6mm（4-16）n2128.6输出轴的最小直径显然是安装联轴器的轴的直径，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，即d150mmdmin，满足强度要求。故选择轴孔直径为50mm的联轴器，根据传动类型，选用了十字滑块联轴器，半联轴器长100mm。.4.根据轴上定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右侧设定位轴肩，该轴段直径为62mm;左段用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=65mm。因半联轴器长L=100mm，而半联轴器与轴配合部的长度L=80mm,现取L12。=80mm初步选择滚动轴承。由于设计的是螺旋压榨机，所设计的是螺旋轴，轴承同时受有径向力和轴向力，又根据d23初步选择单列圆锥滚子轴承，=62mm,30213其尺寸为dDB6512036，故d3489，3489。=d=65mmL=L=36mm为了右段滚动轴承的轴向定位，需将L56段直径放大以构成轴肩。有手册上查得，对30213轴承，它的定位轴肩高度最小为6mm，现取d56（即定位轴=78mm肩高度为6.5mm）。轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆既便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离为30mm，故取L23=50mm。取安装螺旋片的轴段的直径为L56=90mm，长度为320mm，为进一步增大压力，提高出汁率，设计L67为锥形轴，取为L67=300mm，大段直径为d=189mm。螺旋轴三维图如图13。轴上零件的周向定位半联轴器与轴轴向定位采用平键联接。按由手册查得平键h=1610(GB1095—79),键槽用键槽铣刀加工，长55mm，配合选为H7/k6，滚动轴承与轴的轴向定位是借用配合来保证的，此处选H7/m6。定圆角半径值轴肩处的圆角半径的值r=1.5mm，轴段倒角，在轴的两端均为2 45。２２山东淄博职业学院毕业设 计图4-6螺旋轴三维图按弯扭合成条件校核轴的强度[1]轴垂直面内所受支反力：Rv1=FL12466200759N（4-17）L1L2200450Rv2=F-Rv1=2466-759=1707N（4-18）aT作弯矩图：轴上BCD三点的弯矩MBV=MDV=0MCV=Rv1L1=759200=151800N·mm（4-19）作扭矩图:MccaTBTC9550000p2（4-20）n23.65=9550000128.6=271053Nmm作当量弯矩图：B点： MBCa=aT （4-21）=0.59271053=159921Nmm２３山东淄博职业学院毕业设 计C点：Mcca=2(aT)215180022710532（4-22）MCV=310666NmmD点： Mdca=0校核轴的强度[1]只校核轴上承受最大当量弯矩的强度由：caMcca3106669.06MPa（4-23）W0.1703查表，对于B=600MPa的碳钢，承受对称循环应力时的需用应力[ ]=55MPa>=9.06MPa，故安全。4.4 筛筒部设计筛筒部的筛筒(如图4-8和图4-9)上有许多筛孔,被挤压出的蒜泥就是从这里流出的。筛孔的设计十分重要,它的主要参数包括:筛孔大小和分布密度。为了确保被挤压出的蒜泥能够及时从筛孔中流出,筛筒筛孔的孔隙率越大越好。又由于筛筒要求承受螺旋挤压产生的强大压力,所以孔隙率也不能太大。通常孔隙率选择原则有:筛筒刚度好时,选大些;筛筒刚度差时,选小些。筛孔大时,孔隙率取较大值;筛孔小时,孔隙率取较小值。筛孔直径的选择:一般来讲,筛孔直径越大,越有利于汁液的排出;相反,筛孔直径越小,越不利于蒜泥的排出,过小时,就不能保证蒜泥的排出。选择筛孔时,首先要考虑所加工物料的粒径大小,加工物料的单个粒径大时,筛孔直径选择也要相应大些,以利于蒜泥排出。但也不能过大,否则,可能会造成较大的料损;加工物料的粒径小时,筛孔直径选择也要相应小些,但也不能太小,因为筛孔太小时,容易造成堵塞,不能保证蒜泥顺利流出。目前,筛孔直径的选择方法主要有定性选择法和经验选择法,—般要经过两到三次试验确定。圆筒筛用2mm厚的不锈钢板冲直径为2mm孔制作，孔间距离2mm。圆筒筛的内径为240mm。长为570mm。为了确保筛筒内物料清理方便,筛筒设计成上下两半,中间用螺栓连接。２４山东淄博职业学院毕业设 计图4-8 下半筛筒图4-9 上半筛筒4.5 轴承端盖的设计4.5.1 材料凸缘式轴承端盖调整间隙比较方便，密封性也好，故选用凸缘式结构。为了调整轴承间隙，在端盖与轴承座之间放置由若干薄片组成的调整垫片，同时也起到密封的作用。轴承端盖简图见图4-10，轴承端盖三维图见图4-11。4.5.2 凸缘式轴承端盖各尺寸计算：２５山东淄博职业学院毕业设 计D=D+2.5d=120+2.512=150mm（4-24）0D1=D-(10-15)=120-(10-15)=105-110mm，取D1=110mm。（4-25）D2=D+2.5d=150+2.512=180mm（4-26）0e=1.2d=12.5mm（4-27）m>e=12.5mm，取m=28.5mm。图4-10 轴承端盖简图图4-11 轴承端盖三维图２６山东淄博职业学院毕业设 计第五章 螺旋轴组件5.1 螺旋轴组件的制作过程4-12螺旋轴二维工程图4-13联轴器二维工程图5.1.1装配螺旋片，完成螺旋轴的装配，如图 4-19。２７山东淄博职业学院毕业设 计图4-14 螺旋轴组件5.2 联轴器的选用考虑蒜泥加工机的工作环境和工作情况，主要是旋转轴有轴向位移。可移式联铀器允许两轴有一定的安装误差，它对两轴间的偏移有一定的补偿能力。所以选具有对两轴间的偏移有一定的补偿能力的可移式联铀器——十字滑块联轴器。如图所示：十字滑块联轴器由两个半联轴器如图4-20与十字滑块图4-21组成。十字滑块2两侧互相垂直的凸携分别与两个十两联轴器的凹槽组成移动副。联轴器工作时，十字滑块随两轴转动，同时又相对于两轴移动以补偿两轴的径向位移。这种联轴器允许的径向偏量较大(y＜0.04d,d为轴的直径)。允许有不大的角度位移和轴向位移。由于十字滑块偏心回转会产生离心力，不用于高速场合。为了减少十字滑块相对移动时的磨损及提高传动效率，需要定期进行润滑。２８山东淄博职业学院毕业设 计图4-20半联轴器图4-21十字滑块联轴器２９山东淄博职业学院毕业设 计第六章 传动轴的强度分析与加工程序6.1 传动轴的加工程序数控加工程序如下：加工零件左端部分程序如下O0001 程序名称N0010G21G99G40程序初始化N0020M03S600主轴正传，转速600r/minN0030T0101调T1外圆车刀,调1号刀补N0040G00X100.0Z100.0运刀至换刀点N0050X70.0Z5.0指定循环起点N0060G73U11.0W1.0R10固定循环粗加工N0070G73P80Q120U2.0W1.0F0.3S1000N0080G00X30.0Z2.0快进至加工准备点N0090G01Z-14.9865车φ30mm外圆N0100X34.9805退刀N0110G02X44.9805W-5.0车圆弧N0120G01W-14.368车φ45mm外圆N0130G70P80Q120精加工N0140G00X100.0Z100.0返回换刀点N0150M03S600主轴正传，转速300r/minN0160T0202换2号刀，调2号刀补N0170 X70.0 Z5.0 指定循环起点N0180 G73 U-11.0 W1.0 R10 固定循环粗加工N0190G73P200Q210U-2.0W1.0F0.3S1000N0200 G00 X26.165 Z2.0 快进至加工准备点N0210 G01 Z-15.055 加工内孔N0220 G70 P200 Q210 精加工N0230 G00 X100.0 Z100.0 返回换刀点３０山东淄博职业学院毕业设 计N0240 M05主轴停转N0250 M30程序结束加工零件右端部分程序如下O0002 程序名称N0010 G21 G99 G40 程序初始化N0020 M03S600 主轴正传，转速600r/min N0030 T0101 调T1外圆车刀N0040 G00 X100.0 Z100.0 运刀至换刀点N0050X70.0 Z5.0 指定循环起点N0060 G73 U11.0 W1.0 R10 固定循环粗加工N0070G73P80Q140U2.0W1.0F0.3S1000N0080G00X24.0Z2.0快进至加工准备点N0090G01Z-10.0车φ24mm外圆N0100X26.0退倒N0110X29.983W-2.0倒角N0120Z-22.5车螺纹外径N0130G03X34.983W-5.0车圆弧N0140G01X44.9805W-8.177车锥面N0150G70P80Q140精加工N0160G00X100.0Q100.0运刀到换刀点N0170T0303换3号刀，调3号刀补N0060M03S300主轴正传，转速300r/minN0070 G00 X35.0 Z-22.5 快进至加工准备点N0180 G01 X24.0 车φ24mm槽N0190 G04 U5.0槽底暂停N0200 G01 X35.0 退刀N0210 G00 X100.0 Z100.0返回换刀点N02