BX100拌馅机结构设计【包含CAD图纸和三维模型】

BX100拌馅机结构设计【包含CAD图纸和三维模型】,包含CAD图纸和三维模型,BX100,拌馅机,结构设计,包含,CAD,图纸,三维,模型 摘要随着生活水平的不断提高, 人们对食品的要求不但多样化而且还要求加工方便 , 以尽力把传统食品的精湛技艺和现代化的加工方法结合起来。BX100拌馅机就是基于这种需要而研制出来的 , 它是专供灌制各种香肠用馅料等的肉食品加工设备。BX100拌馅机具有外形小巧精致的特点，使用安全稳定，操作简单易学，能适用食堂，饭店等各种食物加工部门的工作环境和工作需求。为了完成此次BX100拌馅机的设计，主要进行了传动方案的设计，对主要设计内容都进行了严谨的计算，还对料斗、支架、搅拌、翻转等进行设计。本设计是基于UG的设计，所有的构件都是在UG环境内建模并且装配。最后在UG中导出工程图。设计过程中要应用到建模、装配和制图模块。运用实体建模，特征建模等功能完成所有零件的三维实体建模，然后用装配模块进行装配，最后导出工程图为生产提供依据。关键词：拌馅机；UG；三维建模Abstract With the continuous improvement of living standards, peoples demand for food is not only diversified but also requires processing convenience, in order to try to traditional food skills and modern processing methods combined. BX100 mix stuffing machine is based on the needs of this developed, it is designed for the filling of various sausage fillings and other meat processing equipment. BX100 Mixing stuffing machine has the characteristics of small and exquisite appearance, the use of safe and stable, easy to learn, can apply canteens, restaurants and other food processing departments of the working environment and work needs.In order to complete the BX100 mixing stuffing machine design, the main drive program design, the main design content are carried out rigorous calculation, but also on the hopper, stent, mixing, and so on the design.The design is based on UG, all components are in the UG environment modeling and assembly. Finally, the drawing is exported in UG. The design process should be applied to the modeling, assembly and drawing modules. Using solid modeling, feature modeling and other functions to complete all parts of the three-dimensional solid modeling, and then use the assembly module for assembly, and finally derived from the drawings for the production.Keywords:Mix filling machine; UG;Three-dimensional modeling目录摘要I目录III1 绪论41.1BX100拌馅机的概述41.2 UG软件的介绍41.2.1 建模模块21.2.2 装配模块31.2.3 制图模块32 总体方案的选择和设计计算42.1 料斗外形尺寸的确定52.2 搅拌电机功率的计算及电机选择62.2.1 总传动比的计算72.2.2 传动比的分配72.2.3 传动装置的运动和动力参数计算82.3 翻转电机功率的计算及电机选择92.3.1 翻转系统总传动比计算92.3.2. 翻转传动比的分配103拌馅机主要零部件设计计算113.1 搅拌传动的零部件设计113.1.1 带传动设计113.1.2 齿轮传动设计143.2 翻转传动的零部件设计203.2.1 带传动设计203.2.2 蜗轮蜗杆设计234 主要零部件结构设计274.1 机架的结构设计274.2 搅拌器的设计285 基于UG的装配30结论33致谢34参考文献35附录A36附录B46491 绪论1.1BX100拌馅机的概述拌馅机是用于混料的必备设备，效率高，便于操作，是制作风干肠类产品、粒状、泥状混合肠类产品、丸类产品的首选设备，同时也是生产水饺、馄饨类面食产品的可选设备。拌馅机对粒状、粉状、泥状、糊状、浆状物皆有很好的适应性和混合效果。对块状物有较好的保型性，具有正反转功能，具自动出料功能。 其具有以下优点： （1）效率高，混料速度快； （2）操作简单，方便自如； （3）料斗自动翻转，劳动强度更低； （4）搅龙使得物料混合更均匀，； （5）密封保护使设备使用寿命更长。本次设计的BX100拌馅机主要由机架，料斗，搅拌传动，翻转传动及电气控制几个系统组成。料斗及端板采用o形密封圈结构来密封，搅拌的电动机经由皮带传动，齿轮传动再传至搅龙进行搅拌。翻转传动系统动力由电动机经皮带，蜗杆传至扇形蜗轮，通过扇形蜗轮使料斗实现料斗倒料。料斗的重量由蜗杆轴、主轴以及与主轴配合的零件搅拌部分，搅拌轴转速已经给出，要根据主轴转速来计算及选择电动机。中间要设计减速系统，减速系统需要设计几级减速，减速机构和总的传动效率的问题。搅拌系统由皮带和齿轮减速，其中主轴实际转速和预计转速会有些微差别。翻转部分的设计需要参数为料斗的翻转时间、翻转的角度。根据上述两个数据完成翻转传动部分的设计。同样也要考虑传动比的分配。其中设计皮带传动和蜗轮蜗杆传动，所以总的传动比和传动比的分配必须要合理，否则会产生不良后果。1.2UG软件的介绍Unigraphics (简称UG)是美国EDS公司出品的一套集CAD/CAM/CAE于一体的软件系统。UG的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛地运用在汽车、航空、航天、模具加工及医疗器械行业等方面；它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能力的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。除此之外，装配功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合，使得UG在工业界成为一套无可匹敌的高级CAD/CAM系统。UG自从1990年进入我国以来，以其强大的功能和工程背景，已经在我国航空、航天、汽车、模具和家电等领域得到广泛的应用。尤其是UG软件PC版本的推出，为UG在我国的普及起到了良好的推动作用。本设计用的版本是UG4.0NX，在这个设计过程中要应用到建模、装配和制图模块，其功能如下：1.2.1建模模块Unigraphics软件的建模模块主要有实体建模、特征建模、自由形状建模、钣金建模和用户定义特征组成。（1）实体建模这个通用的建模应用技术支持二维和三维线框模型、扫掠和旋转体的建立、布尔操作和基本的相关编辑。实体建模是特征建模与自由形状建模的首要必备的应用。（2）特征建模这个基于特征的建模应用技术支持标准的设计特征，如孔、键槽和型腔的建立与相关编辑。它允许用户挖孔实体模型并建立薄壁对象。一个特征可以相对于任何的其他特征定位，对象可以被实例引用建立关联的特征集。（3）自由形状建模这个复杂形状建模应用支持复杂曲面和实体模型的建立。某些可用的技术是通用的沿曲线扫掠；利用1、2和3 轨道方法按比例地展开形状；利用标准的二次曲线方法放样成形；点和曲线网络。（4）钣金建模这个基于特征的建模应用支持专门的钣金特征，如：弯边、肋骨和与位于它们下面曲面形状一致的剪切口的建立。这些特征可以在钣金设计应用中被操纵，仿真零件的成形与展平。这个实践允许在设计时合并制造概念的设计到用户的部件中。实体建模与钣金设计是对某些应用的首要必备的应用。（5） 用户定义特征此应用提供一个交互的方法去捕捉和存储部件家族，为了利用一个用户定义特征概念方便地恢复和编辑。当启动时它允许取一个利用标准NX建模工具建立的已存相关实体模型和在参数间建立的关系、定义特征变量、设置默认值和决定通用形状，获得特征。通过任何人利用特征建模应用可以存取驻留在一个库中的已存UDFS中。1.2.2装配模块此应用支持“自顶向下”和“从底向上”装配建模，它提供对装配层级的快速往返移动并允许直接存取任意组件或子-装配的设计模型。它支持“在上下文中设计”的方法，在此方法中当工作在装配的上下文中时，可以对任任意组件的设计模型做改变。1.2.3 制图模块制图应用允许用户在建模应用中建立三维模型或利用构入内部的曲线/草图工具建立二维工程图。制图支持图布局的自动建立，包括正交视图投射、剖截视图、辅助和细节视图以及等角图，也支持视图相关和自动消隐线编辑。2总体方案的选择和设计计算在食品加工中，根据被混合的物料性质和状态，将混合作业机械分成混合机、搅拌机、捏合机。对混合机械的一般要求是：混合物的混合均匀度高，混合速度快;物料在容器内的残留量少；设备结构简单，坚固耐用，操作方便，便于检视，取样和清理；机械设备要防锈，耐腐蚀，容器表面光滑，工作部件要能拆卸清洗；电动机设备和电控装置应能防爆、防湿、防尘，符合环境保护和安全运行的要求。为确保拌馅机能达到规定的技术性能要求，使之正常工作，对其主要传动及关键零件进行设计计算。而设计中所设计的拌馅机应该归类为固体搅拌机械，在食品加工中，固体混合操作常用于原料的配置及产品的制造，如谷物、面粉的混合，粉状食品中添加辅料和添加剂还有肉制品中添加佐料等等。固体物料主要靠机械外力产生流动引起混合，固体颗粒的流动性是有限的，流动性又主要与颗粒的大小，形状，相对密度以及和附着力有关，混合的形式有对流混合，扩散混合和剪切混合本设计将扇形涡轮固定于料斗端板上，实现料斗翻转及固定料斗。翻转传动系统动力由电动机经皮带，蜗杆传至扇形蜗轮，通过扇形蜗轮使料斗实现料斗倒料。料斗的设计跟额定搅拌重量有关系，其体积要满足能实现额定搅拌重量的要求。其中关键的部分还要考虑搅拌装置的设计。机械搅拌装置主要由搅拌器和搅拌轴构成。搅拌器装在搅拌轴上，由电动机通过传动装置带动，以一定转向和转速旋转。搅拌器的型式很多常用的有桨式，框式，推进式，螺带式搅拌器。搅拌轴常用45钢制成，对于不重要的搅拌轴，也可采用35钢，当耐腐蚀要求较高时应选用不锈钢或对碳钢轴加防腐措施。如果搅拌轴较长，为了便于制造，安装和检修，常将轴分为上下两端，用凸缘联轴器连接成一体。搅拌轴的下段与物料接触易被腐蚀，损坏时只需要更换下段。搅拌轴的上段穿过轴封装置，如果采用填料箱密封，则要求轴的表面硬而光洁。搅拌部分，主轴转速已经给定，要根据主轴转速来计算和选择电动机。中间要设计减速器部分的设计，减速器设计包括几级减速，减速部件和总的传动效率的问题。搅拌系统总的传动比和传动比的分配要合理。其中主轴实际转速和预计转速会有些微差别，要保证其设计误差与理论误差小于5%才是满足要求的设计方案。翻转部分的设计需要的参数是：料斗的翻转时间和翻转的角度。根据上述两个数据完成翻转传动部分的设计。同样也要考虑传动比的分配。其中设计皮带传动和齿轮传动，参考其它轻工机械和建筑机械及矿山工程机械的翻转卸料机构，确定拌馅机的翻转传动系统如下：电动机经皮带、蜗杆到扇形蜗轮的传动，通过扇形蜗轮和行程挡块之间的配合，实现料斗的倒料和复位。2.1料斗外形尺寸的确定料斗即搅拌容器，一般由不锈钢焊接或铆接或螺栓连接而成。厚度通常为26mm。容器几何尺寸取决于拌馅机的容量，即一次搅拌物料的重量，容器的几何形状要与所用搅拌器的结构形状相匹配。在这些设备中，要考虑其发热、传热、传质和化学反应效应。由于料斗内盛放的是潮湿性的食品馅料，所以要求与物料接触的材料应耐酸、碱、盐，无毒。制造轻工设备的主要材料是碳素钢其中加入相应的合金元素。铬元素能提高钢的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素，钢中铬含量越高，其抗腐蚀性越好。通常不锈钢中的铬含量高于13%，介于此料斗材料选择0Cr13(GB4237)厚度为2mm。料斗形状如图2.1所示：图2.1 料斗的外形示意图根据公式：V=W/（2.1）式中 V 体积 mm；W 重量 kg ； 比重 kg/dm（取= 1kg/dm）。计算体积： V=110 mm根据有关资料，混合机的混合容量最大不超过容器体积的60，最合适值为3040（参考文献5）。考虑到搅龙所占体积及预备高度，取料斗体积：V=210 mm实际体积：V=()= mm故满足要求，料斗的结构形状和尺寸大小见图。2.2搅拌电机功率的计算及电机选择理论上可以将搅拌功率分为搅拌器功率和搅拌作业功率两个方面考虑，但在时间中一般只考虑或主要考虑搅拌器功率，因搅拌作业功率很难测定，已知影响搅拌功率的主要因素如下： 搅拌器的结构和运行参数，如搅拌器的形式、桨叶直径和宽度、桨叶的倾角、桨叶数量、搅拌器的转速等。 搅拌槽的结构参数，如搅拌槽内径和高度、有无挡板或导流筒、挡板的宽度和数量、导流筒直径等。 搅拌介质的物性，如各介质的密度、液相介质黏度、固体颗粒大小、气体介质通气率等。所以本次采用传统方法进行设计。根据公式：P=（2.2）式中P 功率 单位 kw；T 扭矩 单位 Nm；n 转速 单位 r/min； 总传动功率。设搅拌力作用于距轴心0.8R，搅拌电动机带动的是搅拌主轴转动，而扭转力矩和搅龙的大小都跟料斗的尺寸有关。则T=WL=100100.828010=224Nm（2.3）由于搅拌机内的轴承、密封件、联轴器等的机械摩擦，减速器的摩擦损失和皮带的传动效率及电动机的效率因素等影响，综合考虑各环节：取总传动效率 =0.7P=1.68 kw（2.4）拌馅机动力系统分为两大部分：搅拌传动部分和翻转传动部分。搅拌系统电动机通过皮带传动和齿轮传动驱动主轴。其中带传动为摩擦传动，传动平稳能缓冲吸震，适宜布置在高速级。而齿轮传动适用于低速级传动。翻转系统动力传递方案是从电机经过皮带传动，蜗轮蜗杆传动带动料斗翻转，实现倒料。对于拌馅机必须恰当地选择搅拌电动机，如果电机容量过小，则不能达到预期的搅拌效果，甚至会使电机烧毁。如果电动机容量过大，与负载不匹配，则会提高操作成本和投资费用。根据异步电动机设计手册通过计算Y100L1-4 的总传比28.4 ；Y112-6 的总传动比 18.8； Y132S-8 的总传动比为 14.2。综合比较功率、结构、传动系统等选用总传动比小的Y132S-8电机：电动机型号： Y132S-8；额定功率： 2.2Kw；同步转速： 750r/min；满载转速： 710r/min。2.2.1总传动比的计算由给定的设计参数可得搅龙主轴转速为50r/min，则搅拌系统的总传动比：2.2.2传动比的分配搅拌系统传动分为两级传动，即皮带传动和齿轮传动。查阅有关文献可知带传动适宜的传动比取值范围为2-4，而齿轮传动的传动比适宜范围为3-5。取带传动部分传动比2.2.3 传动装置的运动和动力参数计算在选出电动机的型号、分配传动比之后，应将传动装置中各轴的传递功率、转速、转矩计算出来，为传动零件和轴的设计计算提供依据。各轴的转速可根据电动机的满载转速及传动比进行计算。按轴的功率和转矩按输入处计算。传动总效率 =带轮齿轮轴承3 带传动效率 带轮=0.98滚动轴承效率 轴承=0.99齿轮传动效率 齿轮=0.97则传动总效率 =0.980.970.993=0.922所需电动机功率 Pr=2.2kw 电动机转速 n0=710r/min0轴：0轴即电动机轴P0=Pr=2.2kwN0=710r/min T0=9.55 =29.60Nm 轴：轴即连接大带轮和小齿轮的轴，此轴上共有两个轴承。P1=P0带轮轴承=2.20.980.992=2.11kwN1 =221.88r/minT1=88.15Nm轴：轴即搅拌主轴 P2=P1齿轮轴承=2.110.970.99=2.03kwn2=49.97r/minT2=387.96Nm2.3翻转电机功率的计算及电机选择参考一些轻工机械，混凝土搅拌机械的翻转卸料机构。并考虑拌馅机经济性，实用简单易操作的特点。设计翻转系统为：动力由电动机经皮带，蜗杆传至扇形蜗轮。通过扇形蜗轮与行程开关的配合作用。实现料斗翻转卸料功能。设力作用于距轴心0.8R处L=0.8R,取料斗重G=80kg则T=(W+G)L（2.5）=(100+80)100.828010= 403.2 Nm设总传动效率=0.4（可自锁）料斗翻转转速为：r/min（2.6）kw翻转电机过作时间很短消耗电能很少，考虑到实际，让机器结构简单化，选用电动机型号为Y90S-4：电动机型号： Y90S-4；额定功率：0.75Kw；同步转速：1000r/min；满载转速：910r/min。翻转系统的总传动比分配翻转系统的动力传动是由带轮传动和蜗轮蜗杆传动来完成的，由于翻转角度有要求限制，考虑用扇形的蜗轮实现翻转角度要求。2.3.1 翻转系统总传动比计算由给定的设计参数可得=2.08r/min则翻转传动的总传动比：2.3.2. 翻转传动比的分配取带传动传动比为则涡轮蜗杆传动比为，取3拌馅机主要零部件设计计算3.1搅拌传动的零部件设计搅拌系统主要由皮带传动、齿轮传动两级传动过程传动到主轴，来带动搅龙进行搅拌。所以主要设计带传动的带和带轮，齿轮设计。3.1.1带传动设计（1） 确定设计功率Pc带传动的给定工作条件，适用于搅拌机，载荷变动微小，每天工作时间小于10小时。设计功率的选取就是根据载荷性质和每天运转的时间等因素确定，设计功率要比传递的额定功率大即Pc=KAP（3.1）式中P 传递的额定功率，2.2kw；K工作情况系数，由参考文献1中表8-8，取1.0。=2.21.0=2.2kw（2） 选择V带的带型根据设计功率和小轮转速（电机额定转速）,由机械设计图8-11选取V带带型。根据计算功率 P=2.2kw和小带轮转速=710r/min选择搅拌部分带传动的带型为A带型。（3） 确定带轮的基准直径、并验算带速V选择小带轮基准直径根据带型，由参考文献1表8-7确定小带轮的基准直径，小，则传动所占空间小，重量轻，但太小则弯曲应力太大。所以，并应取标准值。由参考文献1中表8-7，查得dmin=75mm,根据表8-8查得标准值=75mm计算大带轮的基准直径由i=3.2, 参照普通V带基准直径系列进行适当圆整。取标准值=236验算带轮带速V V=2.79m/s （3.2）（4） 确定中心距a和带的基准长度Ld根据相应的要求，结合参考文献7表13-1-16中的公式初定中心距a0（3.3）即 取 a0=300mm计算相应的基准带长Lc ，计算得1110mm计算相应的基准带长Ld根据参考文献1中表8-2，取Ld=1120 ，修正系数kL=1.03计算按参考文献1式（8-23），中心距a=305mm。（5） 验算包角1小带轮上的包角1小于大带轮上的包角2，小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力，因此打滑只可能在小带轮上发生，所以为了提高带传动的工作能力应该验算小带轮的包角1，使之大于120。根据参考文献1式8-25dd1=75mm , dd2=250mm , a=300mm（3.4）包角合适。（6）由小带轮dd1=75mm和n1=710r/min，查机械设计表8-4得P0=1.405Kw。根据n1=710r/min和i=3.2查机械设计表8-5得P0=0.09Kw，查机械设计表8-6得K=0.924根据机械设计中得公式Pr=(P0+P0)KKL（3.5） =(1.405+0.09)0.9240.93 =1.285Kw根据机械设计公式z0=PcaPr=2.421.285=1.882（3.6）取z=2。（7） 带轮的设计根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件，确定带轮的材料、结构形式、轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸、公差和表面粗糙度及相关技术要求。带轮的材料，常用的材料为HT150或者HT200。此处采用HT20-40。带轮的结构形式，带轮由轮缘、轮辐、轮毂组成。小带轮的基准直径比较小d3D(D电动机上的安装轴)选择采用实心式。V带轮的轮槽，V带轮的轮槽与所选用那个V带带型号相对应，可参考参考文献8表8-10。V带绕在带轮上以后会发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮的轮槽工作面的夹角做成小于40。V带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度，轮槽工作变面粗糙度定位3.2（常用3.2和1.6）。小带轮的设计尺寸设计图如图3.1。大带轮的设计尺寸设计图如图3.2。图3.1 小带轮的结构图图 3.2大带轮的结构图3.1.2齿轮传动设计此部分的齿轮传动设计为搅拌传动部分的低速级，有带传动减速经过齿轮传动带动搅拌主轴转动，确定齿轮传动的传动比i=4.44,输入功率为P=2.11kw。（1） 选定齿轮的类型、精度等级、材料和齿数1） 选用为圆柱直齿轮传动，压力角为20。2） 由机械设计表10-1，选择小齿轮材料为40Cr调质，齿面硬度为280HBS。大齿轮材料为45刚调质，齿面硬度为240HBS。 3） 为了使结构紧凑，整体重量较轻，小齿轮齿数选为1720，所以z1=20，则大齿轮齿数z2=204.44=88.8，取z2=89。（2） 按齿面接触疲劳强度进行设计由参考文献1公式（10-11）试算小齿轮分度圆直径d1t32KHtT1du+1u(zhzezH)2（3.7）1）确定公式中的各参数值试选择Kht=1.3计算小齿轮传递的转矩（3.8）由参考文献1表10-7选取齿宽系数d=1由参考文献1图10-20查得区域系数Zh=2.5由参考文献1表10-5查得材料的弹性影响系数Ze=189.8Mpa12由参考文献1式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数za1=cos-1z1cosz1+2ha*=31.321（3.9）a2=cos-1z2cosz2+2ha*=23.214=z1tana1-tan+z2tana2-tan2（3.10）=1.699z=4-3=0.876（3.11）计算接触疲劳强度许用应力H由参考文献1图10-25d查得大齿轮和小齿轮得接触疲劳强度极限分别为Hlim1=600Mpa，Hlim2=550Mpa由参考文献1式10-15计算应力循环次数N1=60n1jLh=3.195108（3.12）N2=3.1951084.44=7.196107由参考文献1图10-23查取接触疲劳寿命系数KNH1=0.96（40Cr调质）KNH2=1.0（45钢调质）取失效概率为1%、安全系数S=1，由机械设计式10-14得H1=KNH1lim1S=576Mpa（3.13）H2=KNH2lim2S=550Mpa取H1和H2中较小者作为该齿轮副得接触疲劳许用应力H=H2=550Mpa2）计算小齿轮分度圆直径d1t32KHtT1du+1u(zhzezH)2=54.348mm（3.14）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际在和前的数据准备圆周速度vv=d1tn1601000=0.63m/s（3.15）齿宽bb=dd1t=54.348mm（3.16） 2）计算实际载荷系数KH由参考文献1表10-2查得使用系数KA=1根据v=0.63m/s、7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数KV=1.02齿轮得圆周力Fe1=2T1d1t=3246.85N（3.17）KAFe1b=59.741100Nmm查机械设计表10-3得持剑载荷分配系数KF=1.0由参考文献1表10-4用插值法查得KF=1.405，结合bh=8.89，查机械设计图10-13，得KF=1.45则实际载荷系数为KF=KAKvKFKF=1.493）由参考文献1式10-13，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数m=mt3KFKFt=1.70mm（3.28）对比计算结果，由吃面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿轮弯曲疲劳强度计算的结果，由于齿轮模数m主要取由弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅仅与齿轮的直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.783mm，并圆整至2.5mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=59.89mm，算得小齿轮齿数z1=d1m=23.956，取z1=25，则大齿轮齿数z2=z1u=111，z1z2互质。这样一来，既满足了齿面接触疲劳强度又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。（4）几何尺寸计算1）计算分度圆直径 d1=mz1=62.5mmd2=mz2=277.5mm2）计算中心距a=d1+d22=170mm（3.29）3）计算齿轮宽度b=dd1=62.5mm图3.3 小齿轮轴结构图图3.4 大齿轮结构图3.2翻转传动的零部件设计对于搅拌容器的翻转机构，通常分为机动与手动两种形式。机动一般是在容器侧壁装有齿轮，并由单独的电机及减速机带动实现翻转。这种机构调和操作方便，劳动强度较低，机器外型对称美观，但其结构较复杂，手动是在搅拌容器上装设蜗轮蜗杆，通过手转动蜗杆使其与蜗轮啮合并带动容器翻转或者直接依靠人力翻转，翻转位置由定位销限制。这种机构劳动强度较大，但结构简单成本低，外形不够对称美观。蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的，最常用是的是两轴交错角是90的减速传动的。在分度圆上具有完整螺旋齿的构件称为蜗杆，而与蜗杆相啮合的构件则称为蜗轮。通常，以蜗杆为原动件做减速运动。当其行程不自锁时，也可以蜗轮为原动件。蜗杆传动的主要特点是：1）由于蜗杆的轮齿是连续不断的螺旋齿，故传动平稳，啮合冲击小。2）由于蜗杆的齿数（头数）少，故单级传动可获得较大的传动比，且结构紧凑。在翻转部分用蜗轮蜗杆传动实现料斗的倾倒，完成倒料的动作，有一定的角度要求，所以考虑用扇形蜗轮，且配合行程挡块使用，限制其倾倒角度位置。带传动是由固联于主动轴上的主动轮，和固联于从动轴上的从动轮和紧套在两轮上的传动带组成的。当原动机驱动主动轮转动时，由于带和带轮的摩擦而拖动从动轮一起转动，并传递一定的动力。带传动具有结构简单，传动平稳，造价低廉以及缓冲吸震等特点，在很多机械中大量使用。综合考虑各因素，选定机动翻转机构，由电动机经皮带轮，蜗杆蜗轮，可逆启动器等共同来实现。3.2.1带传动设计选用V带传动，在一般机械中，应用最广泛的是V带传动。V带的横截面呈现等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时，V带只和轮槽的两个侧面接触。即以两侧面为工作面。同样的张紧力下,V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。这是V带的优点。（1） 确定设计功率P考虑载荷性质和每天运转的时间等因素，设计功率要比传递的额定功率较大，即：式中P 传递的额定功率，0.75kw；K工作情况系数，由机械设计中表8-8查得K取1.2。=0.751.2=0.9 kw（2） 初选带的型号和根数根据设计功率和小轮转速（电机额定转速）,由参考文献8中图8-11，初选带型号规格Z，根数1。（3） 确定带轮的基准直径，选择小带轮基准直径，小，则传动所占空间小，重量轻，但太小则弯曲应力太大。所以，并应取标准值。根据参考文献1中表8-7，查得dmin=50mm,根据表8-9查得标准值=63mm计算从动轮基准直径由 i=2.5, 取标准值=160。（4） 确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心距a0,根据经验公式即取 a0=280mm基准长度Ld根据参考文献1中表8-2取Ld=900，经过计算，中心距a=289。（5） 验算包角1包角1应大于120即 dd1=63mm , dd2=180mm , a=280mm包角合适。（6） V带带轮设计V带带轮的设计内容：根据带轮的基准直径和带轮转速等条件，确定带轮的材料，结构形式，轮槽，轮辐，和轮毂的几何尺寸，公差和表面粗糙度及相关技术设计要求。带轮的材料，采用常用的HT200带轮的结构形式，带轮由轮缘，轮辐，轮毂组成。小带轮的基准直径比较小，参考配合的电动机的外伸轴轴径选择实心式，各项尺寸如3.5图所示图 3.5 翻转小带轮结构图大带轮基准直径比较大，采用的是轮辐式，尺寸如图3.6。图 3.6 翻转大带轮结构图3.2.2蜗轮蜗杆设计蜗杆传动的主要设计参数有模数m、压力角、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及蜗杆的直径d1。（1） 蜗杆、蜗轮的材料选择根据蜗杆传动的主要失效形式可知，蜗杆和蜗轮材料不仅要求有足够的强度，更重要的是要具有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合能力。蜗杆一般用碳钢或合金钢制造。对高速重载传动常用15Cr、20Cr、20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度5662HRC,须经磨削。对中速中载传动，蜗杆材料可用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度4555HRC，须要磨削。对速度不高，载荷不大的蜗杆，材料可用45钢调质或正火处理，调质硬度220270HBS。图3-7 滑动速度vs的概略值蜗轮材料可参考相对滑动速度vs来选择。铸造锡青铜抗胶合性、耐磨性好，易加工，允许的滑动速度vs高，但强度较低，价格较贵。一般ZCuSn10P1允许滑动速度可25m/s, ZCuSn5Pb5Zn5常用于vs12m/s的场合。铸造铝青铜，如ZCuAl10Fe3,其减磨性和抗胶合性比锡青铜差，但强度高，价格便宜，一般用于vs4m/s的传动。灰铸铁（HT150、HT200），用于vs2m/s的低速轻载传动中。表3.1 铸铝青铜及铸铁蜗轮的许用接触应力HMPa蜗轮材料蜗杆材料滑动速度vS（m/s）0.5123468ZCuAl10Fe3淬火钢25023021018016012090HT15；HT200渗碳钢13011590HT150调质钢1109070蜗杆用45，蜗杆螺旋部分表面淬火，蜗轮用铝青铜ZCuAl10Fe3，由上表取蜗轮的许用接触应力H=210 MPa,许用弯曲应力F=90 MPa。（2） 初选模数m及齿形角根据圆柱蜗杆传动的标准模数见参考文献1中表11-2，取m=2。本次设计选用阿基米德螺杆，其轴向齿形角=20（3） 计算蜗杆分度圆直径d1及蜗轮分度圆直径d2根据参考文献1中表11-2，选取蜗杆分度圆直径d1=40mm。蜗轮分度圆直径d2=mz2=2175=350mm（4） 选取蜗杆头数由于选取的传动比i较大，为i=175,因此螺杆头数应取较小值，取z1=1（5） 蜗轮的齿数z2由于选定传动比i=175,根据，（6） 计算中心距a由参考文献1表11-7中查得H=210 MPa,许用弯曲应力F=90 MPa,应力循环系数N=60jn2Lh=6012.031030008=2.9106H=H81072.9106=21081072.9106=245.1 MPaF=F91062.9106=9091062.9106=80MPa T2蜗轮转矩，青铜与钢配对，材料的弹性系数ZE=160Mpa12.按参考文献1式11-12计算m2d19.64KT2ZEHZ22=9.641.11322306160245.11752=195 （3.13）由参考文献1表6-2，取m=2mm，=40mm =m=2175=350mm标准中心距mm （3.14）（8） 蜗轮变位系数x为了凑中心距同时也可以提高蜗杆传动的承载能力和传动效率，常常采用变位蜗杆传动。变为方法与齿轮传动的变位方法相似，变位蜗杆传动中，蜗轮的分度圆与节圆重合，只是蜗杆在中间平面内的节线位置有所变化，其不再与分度线重合。根据蜗杆传动荐用中心距，取a=200mm，故应进行变位。（3.15）（9） 蜗轮齿宽 b2（3.16）由于模数m较小，取b2=30mm。（10） 验算蜗轮齿根弯曲疲劳强度由于蜗轮轮齿的齿形比较复杂，要精确计算轮齿的弯曲应力比较困难，通常近似地将蜗轮看作斜齿轮按圆柱齿轮弯曲强度公式来计算，化简后齿根弯曲强度的校核公式为：由于工作主要是料斗的的翻转，属于瞬时动作。此外应力循环系数比较低，按照我国的标准一般许用力都比较保守偏向安全，安全系数比较大预留豁度大。所以可以认为该蜗轮安全，符合设计要求可以使用，为使用系数。按参考文献1式6-15进行校核验算：F=1.53KT2cosd1d2MYFa2=1.5311322306cos217 0440350220.5=72.2MPaF=80MPa所以安全。接触疲劳应力（3.17） H=245.1下图是蜗轮蜗杆的尺寸结构图：图 3.8 扇形蜗轮的结构图图 3.9 蜗杆的结构图4 主要零部件结构设计结构计算和设计是各种机械开发设计的主要内容之一，直接关系到机械的性能指标。也是机械设计的成败关键之一。为实现产品功能要求，在设计计算基础上对拌馅机主要零部件进行材料，形状，尺寸，精度等设计，从而实现结构化。4.1机架的结构设计机架的按外形分类有：网架式，框架式，梁柱式，板块式，箱壳式。按材料可分为金属机架和非金属机架。作机架的金属材料有钢、铸铁及铁合金 (各种不锈钢、铁合金等)、铝合金、铜合金和其他 (如钢丝绳等)。非金属机架有钢筋混凝土机架或机座、素混凝土机座平台、花岗岩机架或机座、塑料机架、玻璃纤维机架、碳素纤维机架或其他材料机架。考虑到零件需按需更换，且要满足抗弯性能，所以此处采用金属框架式机架，裸露处使用金属薄板和有倒角的金属壳体覆盖（可拆卸）。考虑到机器的经济性，以及方便加工，金属材料使用焊接性能好的Q235槽钢。设计机架时必须考虑到各个零部件的安装位置，来决定是否安装梁和垫板，以下为机架的结构图。 图4.1 机架的结构图4.2搅拌器的设计搅拌装置主要包括搅拌桨及搅拌轴，其作用是通过自身的运动使搅拌容器中的物料按照某种特定的方式流动，从而达到搅拌操作所规定的工艺要求。（1） 主轴主轴是拌馅机的一个重要零件。其上装有搅拌器，齿轮，蜗轮滚动轴承等零件。它主要实现由搅拌电动机经皮带，齿轮传递动力。带动搅拌器的搅拌旋转运动。在传动过程中，主轴同时承受弯矩和扭矩。 材料选择 轴的结构形状为实心阶梯轴。根据工作条件，强度，刚度，结构工艺性等因素。选定其材料为45钢，与搅龙配合的轴段采用镀铬处理。 搅拌轴直径的确定及结构设计搅拌轴将电动机的动力传给搅拌器，因此搅拌轴必须具有足够的强度。搅拌轴主要承受扭转作用，同时还有弯曲作用，一般只按扭转计算。用降低轴材料的许用应力来考虑弯曲的影响。按照扭转强度确定搅拌轴的最小直径为d A3Nn（4.1）式中N轴的传递功率（kw）；n轴的转速（r/min）；A随许用剪应力而变化的系数，对于45钢；A=11.7410.68；d轴的计算直径（cm）取A=11。=考虑到主轴上开有键槽，锥销孔，退刀槽等结构。它们削弱了轴的强度，因此要适当增大轴径。同时搅拌轴是在腐蚀性介质中工作。还要增加腐蚀裕度2-4mm，最终圆整到最小直径35。根据轴上各段的功用，设计其具体结构如图4.2所示。为了便于轴上零件的拆装，并能进行位置和间隙的调整，主轴设计为中间粗两端逐渐细的阶梯轴。与轴套配合处为52，与圆锥滚子轴承配合处为45，与右端大齿轮（左端蜗轮）配合处为42，与两端角接触球轴承配合处为35。图 4.2主轴的结构图搅龙按结构可分类为平叶式、折叶式、螺旋面叶式【4】。此处搅拌器参考附录中的搅龙形式，即折叶桨式，尺寸需根据料斗和安装轴尺寸设计，角度=45。考虑到物料的食用安全性，搅龙材料采用304不锈钢。以下为搅拌器的结构图：图 4.3搅龙的结构图5 基于UG的装配至此，BX100拌馅机的主体重要零件，主要装配件的设计计算与建模都已经完成，尺寸与相应的外形设计以及安全校核等内容都通过计算设计得出。接下来要完成的就是UG的三维建模，需要在UG环境中完成整体零件安置并合理布局。所有的零件建模完成之后，就可以进行拌馅机整体的装配。装配过程比较简单，根据先局部后整体的原则把拌馅机拆分为料斗，机架，搅拌传动，翻转传动部分和动力源部分来进行装配。装配是指对设计好的零件进行组织，定位，相互配合的操作，并提供整体建模。配对组件是指对两个组件进行某方面的约束。在配对组件时，两个组件的位置关系分为约束和非约束关系。约束关系表示当一个组件的位置改变时，与之配对的另一个组件的位置也会随之改变，非约束关系表示当一个组件的位置改变，与之配对的另一个组件的位置不会发生改变。图5.15 齿轮轴的UG装配图图5.16 蜗杆轴的UG装配图图5.17 机架的UG装配图图5.18 主轴的UG装配图图5.19 BX100的主体UG装配图图5.20 BX100的UG总装配图结论本文对基于UG的BX100拌馅机的设计基本完成，主要完成了搅拌系统、翻转系统的电机、带传动、齿轮传动蜗杆传动、机架、搅龙的设计。再以UG为平台的基础上，完成各个零件的实体建模，并对其进行了整体的装配，最后导出装配工程图和一些主要的零件工程图。 (1) 对拌馅机进行了总体方案选择，根据设计任务的要求选择了主要是带传动和齿轮传动。因为带传动和齿轮传动普遍而典型，有很多的设计实例，为下一步的具体的尺寸设计带来了便利。 (2) 对拌馅机的主要部件进行了设计和计算。要合理的安排传动比，在这个基础上才好对后面的传动零件合理设计。主要零件包括带轮的大小，参考带轮设计，通过比较按照经验公式，把大带轮设计成孔板式等，这样的设计不仅可以节省材料而且减轻机器的重量，当然通过对零件的校核满足了其许用安全要求。(3) 齿轮的设计要实现既满足安全生产的要求又经济要求，所以在进行齿轮设计的时候对其采用了使用疲劳强度和齿面接触强度进行设计。可以满足许用安全强度的要求。(4) 运用UG软件对零件进行三维实体的建模，可以使设计直观化、形象化易于理解。并用UG的装配模块进行装配。用制图模块制图，导出的工程图为生产提供条件。 本次设计中，首先是完成了对拌馅机的主要零件的设计，包括带轮和大齿轮等，带轮设计要完成验算包角，齿面接触强度的校核。设计搅龙的时候也兼顾了搅拌力度混合均匀度等性能指标。在最后的装配过程中，还对整个拌馅机进行了干涉检查，存在干涉的部分要重新设计和定位。致谢毕业设计即将结束，在老师的指导和同学的帮助之下，学生对于道路设计有了更多新的认知，对路基路面设计有了更深一步的认识，对路基路面综合设计的整体脉络了解得更加的清晰透彻。通过毕业设计，学生对自己大学四年以来所学的知识有更多的认识。毕业设计，帮助我们总结大学四年收获、认清自我。同时，还帮助我们改变一些处理事情时懒散的习惯。从最开始时的搜集资料，整理资料，到方案比选，确定方案，再到着手开始进行路基工程、路面工程和路线排水的设计，每一步都是环环相扣，衔接紧密，其中任何一个步骤产生遗漏或者疏忽，就会对以后的设计带来很多的不便。学生的动手能力和资料搜集能力在设计中也得到提升。毕业设计中很多数值、公式、计算方法都需要我们去耐心地查阅书籍，浏览资料，设计中需要用到辅助设计软件的地方，也需要我们耐心的学习。掌握其使用的要领，运用到设计当中去。最后汇总的时候，需要将前期各个阶段的工作认真整理。毕业设计结束了，通过设计，学生深刻领会到基础的重要性，毕业设计不仅仅能帮助学生检验大学四年的学习成果，更多的是毕业设计可以帮助我们更加清楚的认识自我，磨练学生的意志与耐性，这会为学生日后的工作和生活带来很大的帮助。参考文献1 濮良贵. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2013年2 李育锡. 机械设计课程设计. 高等教育出版社，2000年3傅丰礼，唐孝镐. 异步电动机设计手册. 机械工业出版社，2007年4 陈斌. 食品加工机械与设备. 机械工业出版社，2003年5 郑文纬、吴克坚.机械原理.北京：高等教育出版社，2012年12月6 成大先.机械设计手册:单行本.轴及其连接.北京：化学工业出版社，201