食品搅拌机结构设计【含图纸】
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毕业设计(论文)题目申请表申报人姓名: 李锐锋 技术职务: 讲师 工作单位:应用科技学院题 目 名 称食品搅拌机结构设计题 目 类 型工程设计工程技术实验研究软件开发理论研究题 目 难 度AB上机时数题目来源于科研课题(该课题情况)课题横 向纵 向课 题 名 称课 题 来 源教学、实验改革其 他主要任务与要求任务:1、完成毕业设计说明书(论文)一份,内容包括机械机构总装配图设计,机构的选择及设计计算等,字数4万左右,并附300500个单词的英文摘要;2、绘制总装配图及主要零部件图,折合A0号图纸3张,其中包括用计算机绘制的至少两张A3图纸;设计重要零件的制造工艺,写出工艺规范。3、独立完成不少于四万字符的指定英文资料翻译(附英文原文)。4、完成导师指定相关的其他工作。要求:1、设计方案应符合节能、高效、低噪声的要求。2、机构设计应当紧凑、安全、制造性好,且经济性好; 3、毕业设计说明书对所设计的内容有充分的设计说明、科学的理论分析、详细的设计计算等内容;需掌握的基础知识:1、机械设计制造及自动化专业基础知识。 2、应用软件如:Autocad等绘图软件。需借阅的参考文献(不少于10本,其中外文参考文献至少1本)1 孙恒编. 机械原理. 北京:高教出版社,2002.4 2 廖汉元,孔建益机械原理北京:机械工业出版社,2008 3 濮良贵. 机械设计. 北京:高教出版社, 2002.1 4 陈国华编著. 机械机构及应用. 北京:机械工业出版社,2008 5 周开勤. 机械零件手册. 北京:高教出版社, 2001.76 朱张娇. 工程材料. 北京:清华大学出版社, 2004.77 杨好学. 互换性与技术测量. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2006.2 8 Chin Fu Tsang, Thomas Buscheck, Christine Doughty. Aquifer thermal energy storage: a numerical simulation of Auburn university field experiments. Water resource research, vo1.17,No. 3, June 2000 numerical simulation of Auburn university field experiments. Water resource research, vo1.17,No. 3, June 20009 Sergison, J. Wicks, F. Mulligan, G Becker, M. Yerazunis, S. System Evaluation of Heat Pumps Operated in Both Heating and Air Conditioning Modes;Volume PAS-99, Issue 3, May 200010 王大康.机械设计基础.北京:机械设计出版社,2003 所需设备:绘图工具、计算机院内联系教师李锐锋出题面向专业机械设计制造及其自动化编号: 毕业设计(论文)说明书 题 目: 食品搅拌机结构设计 院 (系): 应用科技学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 李雪梅 学 号: 0701120404 指导教师单位: 应用科技学院 姓 名: 李锐锋 职 称: 讲师 题目类型: 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2011 年 6 月 10 日 摘 要 本次设计的是食品搅拌机,这种搅拌机是我们生活中使用的搅拌机的其中一种, 搅拌机在生活中的应用相当的广泛,搅拌水果,奶油,得出的味道爽口,还可以搅拌 蛋糕液,馅料、打蛋及和制面团,特别在酒家、饭店、面包屋以及食品厂家等作搅拌 食料,揉和面团之用,是生产优质糕点的理想设备,使我们的生活更加方便。搅拌非 常均匀,生产率高,质量好,成本低。整机结构紧凑,其主要组成结构包括:搅拌装置, 搅拌传动系统。它是通过电动机带动皮带轮,用联轴器连接,经过减速器后通过四杆 机构搅拌。本设计主要设计内容是食品搅拌机的机架设计、传动设计、搅拌动作的设 计、电机选用,四杆机构设计,机架外型尺寸的确定,各零部件结构的选材、校核, 完成总装图和零件图。 关键词:食品搅拌机;联轴器;四杆机构设计;传动设计; Abstract The design of the food mixer, this mixer is a mixer used in our lives in one of mixer applications in life quite extensive, stirring fruit, cream, come to the taste of refreshing, you can stir the cake liquid filling, beat eggs and and made the dough, especially in restaurants, hotels, housing and food manufacturers such as bread for stirring foodstuffs, dough kneading and use, is ideal for production of high quality bakery equipment, make our lives more convenient. Mixing is very uniform, high productivity, good quality and low cost. Compact structure, the structure of its main components are: stirrer, stirring drive. It is driven by the motor pulley, with the coupling connection, after a gear after the mixing through the four-bar linkage. The design of the main design elements are food mixer rack design, transmission design, mixing action design, motor selection, the four-bar linkage design, frame shapes and sizes determine the structure of each component selection, verification, complete the assembly map and part drawing. Keywords:food mixer;coupling; four-bar linkage design;transmission design ; 目 录 引言 .1 1 食品搅拌机的工作原理和原理图 .3 2 食品搅拌机的用途 .3 3 食品搅拌机的设计要求和原始数据 .4 4 设计方案的分析 .4 5 连杆机构的设计 .4 5.1 曲柄存在的条件.5 5.2 运动轨迹的计算.6 6 电动机选择 .7 6.1 电动机选用的基本原则.7 7 带传动的设计 .9 7.1 带传动组成、类型.9 7.1.1 传动带的组成及工作原理.9 7.1.2 V 带的类型 .9 7.2 带传动的设计计算和参数选择.10 7.2.1 确定计算功率 Pc.10 7.2.2 确定 V 带的型号 .11 7.2.3 确定带轮直径 21d、 .11 7.2.4 确定带长 dL及中心距 a0 .12 7.2.5 验算包角 1.13 7.2.6 确定 V 带的根数 z.14 7.2.7 确定初拉力 F0 .15 7.2.8 计算带轮轴所受的压力 Q.15 7.3 V 带的截面尺寸 .15 7.4 带轮的设计.16 8 减速器的选用 .18 9 轴系零、部件的设计 .19 9.1 轴的设计.19 9.2 轴的校核.21 9.3 轴承的选用.23 9.3.1 轴承的型号.23 9.3.2 滚动轴承的配合形式.23 9.3.3 滚动轴承的轴向定位.23 9.4 联轴器的选用.23 9.4.1 选用的联轴器型号.23 9.4.2 联轴器的配合形式.24 10 搅拌容器的设计 .24 11 机架的设计 .24 11.1 底架的设计.24 11.1.1.底架的材料选择 24 11.1.2.底架的大体尺寸 25 11.2 支架的设计.25 11.3 减速器底架的设计.25 12 零件的加工工艺规程 .26 12.1 工艺路线.26 结论 .28 谢 辞 .30 参考文献 .31 附录 .31 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 1 页 共 37 页 引言 饮食水平是一个国家文明程度和人民生活质量高低的重要标志。食品的质量和供 应状况,直接关系着全民族的体质,影响到国家的政治安定和社会进步。世界上经济 发达的国家都十分重视发展食品工业。中国食品工业负有满足人民日益增长的物质文 化生活需要和为国家经济建设提供积累的双重任务,是国民经济的重要组成部分。发 展食品工业可以加速农业结构及其产品品质的优化调整,提高农产品经济价值,促进 农业生产的良性循环。同时,对于带动和促进饲料工业、包装机械工业、机械工业、 电子工业和精细化学工业等相关行业协调发展,适应餐饮业,旅游业等第三产业崛起 的需要,繁荣城乡市场,扩大外贸出口以及扩大劳动就业等都具有十分重要的作用。 80 年代以来,中央和地方都十分重视食品工业的发展,制定了一系列支持食品工业发 展的政策。同时,国务院制定了“90 年代中国食物结构发展与改革纲要”中国食品工 业协会制定了“九五中国食品工业科技发展纲要” 。河南省食品工业经过 20 多年的快 速发展,各项指标已走在中国的前列,尤其是作为一个农业大省,在调整经济结构、 推进农业产业化进程中,大力发展食品工业更是具有重要的意义。因此,在刚刚结束 的省人代会上把以畜产品加工、粮油加工、果蔬加工为主体的食品工业做为第一大支 柱产业来培育。目前,中国食品工业已初步形成门类比较齐全、技术不断进步、产品 日益丰富、运销网络通畅的生产经营体系,成为国民经济中处于重要战略地位的一大 产业。年产值 5400 多亿元。在中国各工业门类中,产值第一。 由上可知,食品机械在国民经济中的地位是如此之高。搅拌机在生活中的应用相 当的广泛,搅拌水果,奶油,得出的味道爽口,还可以搅拌蛋糕液,馅料、打蛋及和 制面团,特别在酒家、饭店、面包屋以及食品厂家等作搅拌食料,揉和面团之用,是 生产优质糕点的理想设备。因此设计一个合理的搅拌机是非常的必要。 在目前市场上,搅拌机的种类很多,食品搅拌机也有各种各样的。因此,对一个 搅拌机进行设计和研究是很有必要的,同时也有一定实践价值。从学习层面及设计手 法上看:使用了 UG 或 PRO/E 等软件来完成机构的三维造型,并用软件对其机构进行模 拟运动仿真,分析其可行性。这是一种有别于以前靠用做出相应的实物来验证其可行 性的新设计方法。使用运动仿真的优点:节省了实验成本、缩短了设计时间、能轻易 通过软件改变一些参数实现更多的验证方案、有利于创新设计的实现等等。 这是一个比较综合性的设计课题,自己的经验也不足,要想做好该课题,必须要 熟悉的掌握机械原理、机械优化设计、工程力学、机械设计、数控加工、机械制造基 础、产品造型等方面的一些理论知识。因此,这也是对我大学四年所学专业知识的一 个综合应用。通过做此课题,我将能了解这本科四年来我对专业知识掌握的程度,同 时也是一个系统的复习。这将给我以后走向社会起到一个很好的开头作用。 搅拌机包含的机构及需要实现的动作: 搅拌机构:实现模仿手的动作对食品作用。可以将搅拌机构设计为 4 杆机构,实 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 2 页 共 37 页 现搅拌头的曲线运动。 容器机构:使容器得以不断有序的循环转动。可以将容器机构看作是一个圆周运 动,容器盆下加一块装有电机的支撑板,由带传动带动容器盆旋转运动。 中间机构:实现搅拌机构与容器盘机构连接,保证他们相互间的联合运动。 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 3 页 共 37 页 1 食品搅拌机的工作原理和原理图 通过电机带动皮带轮转动,经过减速器减速后,传力给四杆运动,连杆上的 E 点作 曲线轨迹和容器绕 Z-Z 轴的转动,达到均匀搅拌溶液的要求。四杆的运动是电动机带 动皮带轮传力给四杆机构,容器的转动直接采用一个小电机带动旋转运动。其原理图 1-1 和框图 1-2 如下: 图 1-1 搅拌原理图 图 1-2 搅拌机整体框图 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 4 页 共 37 页 2 食品搅拌机的用途 用于搅拌各种食品,搅拌蛋糕液、馅料、打蛋及和制面团,特别在酒家、饭店、 面包屋以及食品厂家等作搅拌食料,揉和面团之用。 3 食品搅拌机的设计要求和原始数据 结构尽可能的简单,方便使用,成本低,搅拌稳定均匀。四杆机构的曲柄转速的 100r/min,容器的转速为 60r/min。 4 设计方案的分析 方案一: 方案二: 方案一,只用一个电动机,来带动两个部分的传动,省了一个动力源,但使用到 了蜗轮蜗杆,设计计算也较复杂。 方案二,用到了两个电机,两个动作的动力源不来自不同的电机,比方案一多使 用了一个电机,但整个结构较为简单。 经过比较,本设计采用了方案二进行设计。 5 连杆机构的设计 连杆机构是由若干刚性构件用低副(如转动副、移动副、圆柱副,球面副等)连杆 面成的。在连杆机构中,各运动构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的称为平 面连杆机构平面四杆机构上构成和研究多杆机构的基础,又是应用最广泛的连杆机构。 连杆机构的优点是:运动副均为低副,由于低副是面接触,所以压强小, 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 5 页 共 37 页 便于润滑。摩擦轻;机构结构简单,工作可靠,且能实现多种运动规律和运动轨迹的 要求;相对于空间机构设计容易,因而,广泛应用于机床、农业机械、矿山机械、轻 工机械、汽车及各种仪表中。连杆机构的主要缺点:运动链各运动副的制造误差可能 会引起机构较大的积累误差。当运动副摩擦后,运动副间隙难以补偿;由于机构中的 连杆做平面复合运动,其惯性力不易平衡,故连杆机构常用于速度不高的场合。 平面四杆机构的基本形式有:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。该食品搅 拌机搅拌部分使用的是曲柄摇杆机构,如图 AB 为曲柄, CD 为摇杆。 5.1 曲柄存在的条件 如图 5-1 曲柄摇杆机构,AB 为曲柄,DC 为摇杆,AD 作为机架,BC 作为连杆, 当曲柄 AB 作连续转动时,摇杆 DC 作往复摆动。ADBC 图 5-1 曲柄摇杆机构AB 3C 34L 21DB4-1L+ 图 5-2 曲柄摇杆机构运动轨迹图 在平面四杆机构中要使杆 AB 能转动 360 度,杆 AB 必须顺利通过两个关键位置, 既顺利通过图 5-2 所示 AB3(AB 与 AD 延长成一直线)和 AB4(AB 与 AD 重合成一直线) 。 根据图 5-2 中的几何关系,在B3C3D 中有: 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 6 页 共 37 页 (a)3241L 在B4C4D 中有: 1423 L 或 (b)4231 (c) 式(a)+(b) ,式(c)+(a),式(b)+(c)分别得: 4132L 综上所述,可以设定四杆的长度: ; ; ;m015702350L 。各个杆的长宽高均在零件图纸标出。mL640 5.2 运动轨迹的计算 在平面连杆机构中,连架杆曲柄作转动,摇杆作摆动。连杆作平面运动。连杆上 各点的轨迹是多种多样的,轨迹的形状与连杆机构的类型、尺寸及连杆上点的位置有 关,生产中可利用连杆上的曲线来实现工艺动作。 运动轨迹的计算有很多种方法:解析法、函数关系、实验法、作图法等。其中作 图法直观性强、简单易行;对于某些设计往往比解析法与函数法方便有效,它是连杆 机构设计的一种基本方法。但设计精度。对于较复杂的设计要求,图解法很难解决, 解析法与函数法精度较高,但计算量大,目前由于计算机及数值计算方法的迅速发展, 解析法已得广泛应用。实验法通常用于设计运动要求比较复杂的连杆机构,或用于对 机构进行初步设计。 在本设计中,由于自己计算知识的有限及本产品的精度求不高。采用了作图法来 求运动的轨迹。如图 5-3,作出几个位置得出它的轨迹位置,再把它的各个轨迹点连接 救起来,作出的点也多, 得出的轨迹就越准确。 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 7 页 共 37 页 图 5-3 搅拌轨迹图 6 电动机选择 任何机器都必须要有动力驱动,以机械化生产力标志的工业革命正是源于最早的 机器动力蒸汽机的发明。用于驱动机器的机械我们称之为原动机。在目前常用的 原动机中,电动机和内燃机应该广泛,液压传动具有重量轻,体积小,结构紧,驱动 力大等特点,但考虑到目前国内状况,液压马达虽然比以前在质量上提高了,但价格 昂贵,用一般的搅拌机上,成本太高,不经济,故本设计采用了传统的机械传动。传 动系统由电动机、皮带轮、减速器来传递。所以本设计选用了电动机。 电动机的合理选择是保证电动机安全可靠、经济运行的最要环节。电动机的选择 包括:电动机的额定功率(额定转矩) 、电动机的种类、电动机的结构形式、电动机的 额定电压=电动机的额定转速等。 6.1 电动机选用的基本原则 通常应根据搅拌的功率和搅拌设备周围的工作环境等因素选择电动机的型号,并遵循 以下基本原则: (1) 根据搅拌调设备的负载性质和工艺条件对电动机的启动、制动、运转调速等的 要求,选择电动机类型。 (2) 根据负载转矩转速变化范围和启动频繁程度等要求,考虑电动机的温升限制、 过载能力和启动转矩,合理选择电动机容量,并确定冷却通风方式。同时选定的电 动机型号和额定功率就满足搅拌设备开始时启动功率增大的要求。 (3) 根据使用场所的环境条件,如温度、灰尘、雨水、腐蚀及易燃易爆等,考虑必 要的防护方式和电动机的结构形式,确定电动机的防爆等级和防护等级。 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 8 页 共 37 页 (4) 根据电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压等级。 (5) 根据搅拌设备的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的性能要求,以及 机械减速的复杂程度,选择电动机的客定转速。 除此之外,选择电动机还必须符合节能要求,并综合考虑运行可靠性、备品备件通用 性,安装检修难易程度、产价格、运行和维修费用等因素。 电动机额定功率的选择是电动机选择中的主要内容,额定功率选择小了,电动机 处于过载下运行,发热过在 ,造成电动机损坏或寿命降低,还会造成启动困难。如果 额定功率选择过大,不仅增大投资,而且运行的效率和功率因数都会降低,不经济。 因此合理选择额定功率具有很现实的意义,正确选择电动机功率的原则,应当是在电 动机能胜任生产机械负载、转速要求下,最经济合理地决定电动机的功率。 电动机的基本类型可分为直流电动机和交流电动机两大类,交流又分为同步电动 机和异步电动机。它们的应用特点如下表 6-1 表 6-1 电动机的应用特点 类型 特点 应用场合 直流电动机 调速性能好,启动转矩大;但结构复杂 不方便 速度调节要求高,正反转和 启制动频繁,或多单元同步 协调运转的生产机械,如龙 门刨床、镗床、轧钢机等 鼠笼式 异步电动机 结构简单、运行可靠、维护方便,具有 较好的稳特性;但启动转矩小,启动电 流大,调速不经济,易使电网功率因数 娈坏 速度调节要求不高,启动负 载不大;广泛应用于机床、 风机、压缩机,起重运输机 械、建筑食品机械、冶金化 工机械 绕线式 异步电动机 由于能在转子电路中串入电阻,因此且 有较大的启动转矩和较小的电流;但电 网功率因数不高 速度调节要求不高;负载变 化较小,制动较频繁 同步电动机 功率因数可调,有利于改善电网的功率 因数;电压变化下运行稳定性高;过载 能力比异步电机大;运行效率高,转速 不随负载变化;但结构复杂,启动各控 制调和设备较昂贵 作为一种恒速电动机广泛用 于大容量恒速机械拖动,同 时可改善电网的功率因数 6.2 按转速选择电动机 电动机的额定转速的选择要结合电动机和传动系统进行综合选择:如电机转速选 择过高,电机尺寸重量小,成本低,但带来传动系统的传动比较高,传动系统复,成 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 9 页 共 37 页 本高;如电机转速过低,传动系统传动小,结构简单,成本低,但电机尺寸重量大, 成本高。 搅拌机原动机,无特殊使用要求,应选择鼠笼异步电动机;根据设计要求,可用 类比法选用电机,搅拌部分选用三相异步电动机,可直接在市场选购,Y112M-4 电动 机,其功率为 N=4KW,转速为 n1=1440r/min,伸出轴直径 28mm。该三相异步电动机 是标准件,该电机可在市场直接买回来使用;容器转速为 60r/min,本设计采用一个微 型电动机直接带动容器旋转。 7 带传动的设计 带传动是一种较为常用的、低成本的动力传动装置,绝大部分带传动是依靠挠性 的传动带与带轮之间的摩擦力传递动力的。它具有许多优点,利用不同的带轮直径, 可以获得所需的不同传动比,可以在任意中心距的两轴间传递运动和动力。设计电动 机时,无需精确固定电动的空间位置便可以非常自由地选择合适的安装位置。 7.1 带传动组成、类型 7.1.1 传动带的组成及工作原理 带传动由主动带轮、从动带轮和带组成,如图 7-1 所示。两带轮轴线之间的距离 a 称为中心距,带与带轮接触弧所对的中心角称为包角,a1 为小带轮的包角,a2 为大带 轮的包角。 图 7-1 带传动的基本组成 带传动根据带的类型可分为 V 带传动、平带传动和圆带传动等,其中 V 带传动因 其传动能力大,传动可靠而应用最广,本结构也使用 V 带传动。 V 带的横截面为等腰梯形,带轮上也做出相应的轮槽, V 带的两侧面为工作面, V 带在载荷的作用下进入带轮的梯形槽内,并通过楔效应在两侧面上产生摩擦闭合作 用,进而依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 10 页 共 37 页 7.1.2 V 带的类型 V 带分为普通 V 带,窄 V 带,宽 V 带等类型,普通 V 带是在一般机械传动中应 用最为广泛的一种传动带,其传动功率大,结构简单,价格便宜。. 与同型号的普通 V 带相比,窄 V 带的高度为普通 V 带的 1.3 倍,所以其高度方向 上刚度较大。自由状态下,带的顶面为拱形,受力后绳芯为排齐状,因而带受力均匀; 窄 V 带的侧面为内凹曲面,带在轮上弯曲时,带侧面变直,使之与轮槽保持良好的贴 合;V 带承载能力较普通 V 带可提高 50%-150%,使用寿命长。 宽 V 带带薄,挠曲性较好,适用于小的轮径和中心距,因此多用于无级变速装置, 也称为无级变速带。 7.2 带传动的设计计算和参数选择 根据设计要求各及数据,V 带主要用于从电机传递力给四杆机构。原动件为 Y 系 列异步电动机驱动,传递功率 p=4KW,主动带轮转速 n1=1440r/min,从动带轮转速 n1=550r/min,则传动比为 .625014/2ni 7.2.1 确定计算功率 Pc (KW)PKAC 式中 P 传递的额定功率( kW) ; 工况系数(表 71)AK 由表 6-1 查得 WPAC40.4,0.4故 表 7-1 带传动工作情况系数表(摘自 GB13575.192) KA 空、轻载启动 重载启动 天天工作小时数(h)工况 10 1016 16 10 1016 16 载荷变动 最小 液体搅拌机、透风机和鼓 风机(7.5kW)、离心 式水泵和压缩机、轻负荷 输送机 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 载荷变动 小 带式输送机(不均匀负荷) 、透风机(7.5kW)、 旋转式水泵和压缩机(非 离心式)、发电机、金属 切削机床、印刷机、旋转 筛、锯木机和木工机械 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 载荷变动 较大 制砖机、斗式提升机、往 复式水泵和压缩机、起重 机、磨粉机、冲剪机床、 橡胶机械、振动筛、纺织 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 11 页 共 37 页 机械、重载输送机 载荷变动 很大 破碎机(旋转式、颚式等) 、磨碎机(球磨、棒磨、 管磨) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 注: 1空、轻载启动电动机(交流启动、三角启动、直流并励)、四缸以上 的内燃机、装有离心式离合器、液力联轴器的动力机; 2重载启动电动机(联机交流启动、直流复励或串励)、四缸以下 的内燃机。 7.2.2 确定 V 带的型号 本产品设计无特殊要求,结合 V 带的特点,可选用普通 V 带。 根据 ,由图 72 选择 V 带型号。当在两种型号的交min/1404rnKWPC及 线四周时。可以对两种型号同时计算,最后选择较好的一种,确定选用 A 型的普通 V 带 图 7-2 普通 V 带型号选择图(摘自 GB13575.192) 7.2.3 确定带轮直径 21d、 1、确定小带轮的基准直径 依据图 7-2 的推荐,小带轮可选用的直径范围是 80100mm,根据查表 7-2 选择 。md801 表 7-2V 带轮的基准直径及基准直径系列表(摘自 GB13575.192) mm Y Z A B C D E型号 SPZ SPA SPB SPC 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 12 页 共 37 页 20 50 75 125 200 355 500mind 63 90 140 224 带轮 直径 系列 d 20,22.4,25,28,31.5,35.5,40,45,50,56,63,71,75,80,85,90, 95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,170,180,200,212, 224,236,250,265,280,300,315,335,355,375,400,425,450,475 ,500,530,560,600,630,670,710,750,800,900,1000,1060,1120 ,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500 2、验算带速 106nd 故 sms/2.6/48 5m/s300mm 时带轮学采用轮辐式带 轮结构。 表 7-8 普通 V 带轮的轮槽尺寸(摘自 GB/T13575.1-92) 综上所述,本设计中两个带轮都采用腹板式结构。如图 7-3 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 18 页 共 37 页 图 7-3 腹板式带轮 带轮结构设计经验公式: d1=(1.82.0)d,d 为轴直径, L=(1.52)d, (当 B1.5d 时,L=B) 小带轮的基准直径为 80mm,则外径为 da=dd+2ha,ha=2.75mm,所以外径 da=80+2X2.75=85.5mm,孔的直径 d 与电动机伸出的轴的直径一样,为 28mm.小带 轮与轴的配合的采用 H7/k6r 的过渡配合。其它尺寸和技术要求见图纸。 大带轮的基准直径为 212mm,则外径为 da=dd+2ha,ha=2.75mm,所以外径 da=212+2X2.75=217.5mm,基孔径与轴的设计决定,其它尺寸和技术要求见图纸。大带 轮与轴的配合是采用 H7/k6r 的过渡配合。 8 减速器的选用 减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置,用不降低转速并相应的增 大转矩,此外,在某些场合,也有用作增速的装置。 减速器的种类很多,齿轮传动、蜗杆传动以及由它们组成的减速器。减速器有标 准系列产品,使用时可结合实际所需传动功率、转速、传动比,工作条件各机器的总 体布置等具体要求,从产品目录或相关手册中选用即可。 齿轮减速器的特点是效率及可靠性高,工作寿命长,维护简便,应用范围很广。 蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下,可以获得大的传动比,工作平稳, 噪声较小,但效率较低。 由于从带轮的转速为 550r/min,对于该食品搅拌机来说,速度过大,不安全,必须 经过减速才可以连接到杆机构。采用减速器进行减速。设计要求曲柄转速为 100r/min,则转动比为 i=550/100=5.5。 1、按机械强度初选减速器型号 食品搅拌机属于中等冲击,其工况系数 KA=1.0,计算输入功率为(W)411WCP 据 P1C、 i 和与实际输入转速 550r/min 接近的公称转速 750r/min,由查表 14-711 初选 ZDY80 型,其输入功率 11KW。 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 19 页 共 37 页 相对转速误差n= ,需要进行额定功率的折算,由%4267501 nw .因为 P1/P1C,所以 ZDY100 型减速器满足强度要求。)(6.87501/1 KWxnP 2、校核热功率 由上面的计算得,功率利用率 P1W/P1=4/11=36.4%,由查图 14-111 得,额定功率利 用系数 K1=1.3;由图 14-211 知,环境温度系数 K2=0.75;由图 14-311 知,环境温 度系数 K3=1.2;由表 14-1011 知,许用热功率 PG1=20KW。 KWP G168.475.034321 KPWt 热功率校核满足要求。 经过上述计算,再考虑传动装置总体配置的要求,结合减速器的效率、外廓尺寸、 制造等指标进行综合的分析比较,最后选用 ZDY160-5.6-I ZBJ19004-1998。 9 轴系零、部件的设计 轴系是机器中重要的组成部分。其主要功用是支承旋转的机械零件(如带轮,齿 轮等) ,并传递运动和动力。轴系零、部件包括轴、支承轴的轴承,连接轴的联轴器, 轴毂连接所用的键等。轴及相关的零、部件,统称为轴系零、部件。 在本食品搅拌机设计中,有很多轴系零、部件:轴、轴承、联轴器。 9.1 轴的设计 轴是轴系零、部件中的核心零件,其设计的好坏对整个轴系乃至整个机器都至关 重要。轴的设计包括轴的合理外形和全部结构尺寸。本设计中有两条轴,一根长轴, 一根短轴。 轴上零件的装配方案,长轴上装有大带轮,轴承,联轴器,短轴上有小带轮和联 轴器。 1、长轴的设计 如图 9-1 所示 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 20 页 共 37 页 图 9-1 长轴 (1)确定各轴段的直径 轴段装的是大带轮,轴的选用材料为 45 号钢,调质处理。查表可得计算系 数 A0=126 则 dmin 。轴的最小直径为 10.7mm.整个轴mnPA7.1054126330 的直径不能小于该值。考虑到大带轮的外径为 212mm,所以选 d1=70mm。 轴段为轴的定位轴肩,轴肩高度为 a=(0.070.1)70=4.97,取 a=6mm,则 d2=82mm。 轴段和为轴承配合的轴段,就按轴承内径的标准系列来取,取 d3=55mm,无特殊情况时尺寸系列按正常宽度、中系列选,由此,可以初选轴承型号 为 6011。 轴段为装套筒来给大带轮和轴承定位,取比装轴承段大些,d4=56mm。 轴段为轴颈,也用来做联轴器的定位轴肩,取 d5=40mm。 轴段装联轴器,按选用的联轴器取得,取 d6=19mm。 (2)确定各轴段的长度 大带轮的最大宽度为 84mm,考虑压紧空间,轴段的长度比大带轮毂长度小 24mm,则该段的长度为 L1=82mm。 轴肩宽度 L2=24mm。 轴段和的宽度可以按轴承的宽度来取,查相关手册,轴承的宽度为 18mm,可取 L3=18+2=20mm,其中 2 为倒角尺寸 结合整个结构,轴段的宽度取 L4=26mm,轴段取 L5=18mm。 轴段,根据选用的联轴器来决定,查相关手册,得 L6=25mm。 如图 9-2 所示轴的尺寸及相关: 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 21 页 共 37 页 图 9-2 长轴 图 9-3 短轴 2、短轴的设计 (1)确定各轴段的直径 如图 9-3,该轴是用来装联轴器和小带轮的,电动机伸出的轴的直径是 28mm,两 端轴的直接都与选用的电动机伸出的轴的一样的取 28mm。轴肩的高度 a=(0.070.1) 28=1.962.8, 取 2mm,所以 d=32mm。 (2)确定各轴段的长度 左端长度与选用是联轴器决定,取 L1=44mm,右端装小带轮,考虑到压紧空间,该轴段 的长度应比小带轮长度小 24mm,小带轮轮毂长度为 65mm,则该轴段长为 L2=63mm。 最终所得的轴的尺寸如图 9-4 图 9-4 短轴 9.2 轴的校核 轴的强度校核计算有 3 种常的方法:按扭矩变形强度条件进行计算;按弯扭 组合变形强度条件进行计算;按疲劳强度条件进行精确计算。 对于仅仅承受扭矩的传动轴,只需按扭转强度条件计算;对于只承受弯矩的心轴, 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 22 页 共 37 页 只需按弯曲强度计算;对于既承受弯矩又承受扭矩的轴(转轴) ,应按弯扭合成强度条 件进行计算。 由于该轴为转轴,应按弯扭合成强度条件进行计算。 (1) 作轴的受力简(图 9-5(a) ) (2) 作轴的垂直面受力简图(图 9-5(b) (3) 绘制垂直面弯矩图 图 9-5 求垂直面的支反力 21QLFA 由前面计算带轮得:Q=1079.49N,所以 NLA 9.53168704.921FQB .7. 求垂直面弯矩: mNLFMAc 37209.51 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 23 页 共 37 页 绘制弯矩图(图 9-5(d) (4) 绘制扭矩当量弯矩图(图 9-5(c) 轴单向转动,扭转切应力为脉动循环变应力,取 0.6,则扭矩当量弯矩: mNnPTM 146050.96105.966 (5) 绘总当量弯矩图 计算总当量弯矩 71.20496163722 TBca 绘总当量弯矩图(图 9-5(e) ) (6) 校核轴的强度 轴的材料为 45 号钢,调质处理,由设计手册查得: a1MP 从总当量弯矩图可以看出,截面 C 为危险面。 截面 B 为带轮处 d=70mm 60MpaaWMCcab 5.3701.2496 强度足够。 9.3 轴承的选用 轴承是轴系中的重要部件,其功用是支承轴及轴上零件并保证轴的旋转精度,减 少转动轴与固定支承间的摩擦和磨损。 9.3.1 轴承的型号 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。 滚动轴承摩擦阻力小,启动容易,功率消耗少,而且已经标准化,选用、润滑、 维护都很方便,因而在一般机器中得到更为广泛的应用。 滑动轴承承载能力高,噪声低,径向尺寸小,油膜有一定的吸振能力,但一般情 况下摩擦大、磨损严重,制造、维护费用较高。 总上所述,本设计采用了滚动轴承,结合轴的设计,选用了 GB/T276-1994 中型号 为 6011 的滚动轴承。 9.3.2 滚动轴承的配合形式 滚动轴承的配合:由于滚动轴承是标准部件,因此轴承内圈内圆柱面与轴颈的配 合按基孔制,采用 H7/r6 的过盈配合;轴承外圈外圆柱面与外壳孔的配合按基轴制, 采用 K7/h6 过渡配合。 9.3.3 滚动轴承的轴向定位 采用两端固定支撑,内圈用轴肩或轴套定位,外圈内轴承端盖(透盖或闷盖)定 位。每个端盖用四个 M6 的螺钉与支架固定来定位轴承。 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告用纸 第 24 页 共 37 页 9.4 联轴器的选用 联轴器是用来连接两轴并传递和转矩的。 9.4.1 选用的联轴器型号 联轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器、安全联轴器。一般按联轴器所受的转矩、 轴的直径和转速等确定联轴器的型号和结构尺寸。本设计中使用了两个联轴器,一个 是电动机伸出的轴与小带轮链接所用,一个是轴与减速器链接所用。联轴器所受的转 矩按计算转矩转矩选取。计算转矩可按下式计算: TKAca 式中:K A 为工作情况系数,K A=1.7,T 为联轴器的名义转矩(N m) ,由轴转递功率 和转速计算确定, 。nPT6105.9 电动机出来使用的联轴器: N451405.97ca6 轴与减速器用的联轴器: mNT8.50.971ca6 选用的联轴器应使 TcaT , T为联轴器的许用转矩。查表 13-411 和结合轴 的直径选用 GB/T5843-2003 中的 GY3 和 GY2 型号。 9.4.2 联轴器的配合形式 由于联轴器是标准件,联轴器的孔已经确定,所以按基孔制的配合,两个联轴器 采用 H7/k6 的过渡配合。 10 搅拌容器的设计 由于搅拌的是食用品,容器不能生绣,所以采用不锈钢材料,1Cr17。形状类似碗 形。
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