3128 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计

3128 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计,螺旋,管状,面筋,总体,整体,导出,装置,设计 文 献 资 料1 辰工高蛋白“素肉”面筋J中国保健营养，2002，(04)：3435.2 丁玉庭，皱礼根,陈艳,殷亚峰非水法面筋提取的研究J中国保健营养，2003,(04)：96973 杨铭铎面筋形成机理的解析J中国烹饪研究，1999，(01)：17204 孙淑华，谭晓艳应用 JJM54S 面筋洗涤仪测定小麦粉湿面筋含量J中国烹饪研究，2005， （09）：34355 彭海萍，王兰.小麦面筋蛋白在食品工业中的应用J. 中国保健营养， 2002， （2）：32336 李伟莉，刘国琴 面筋蛋白的流变学性质和结构研究J郑州工程学院学报，2004，(06)：25267 许占林 食品机械行业存在的问题与创新方向J专访论坛，2006, (10): 12138 张海红, 阮竟兰食品机械的腐蚀与防腐设计J.包装与食品机械, 2006，(2)：24259 陈晓球 我国食品机械行业现状与未来发展展望J.企业家天地.理论前沿 ，2005，(2):1516 10 孟慧英简单的面筋品质测定法- 面筋指数法J粮油仓储科技通讯，2006，(6) ：2021 11 叶伟昌机械工程及自动化简明设计手册M 北京：机械工业出版社， 200112 李益民机械制造工艺设计简明手册M 北京：机械工业出版社， 199313 胡家秀机械零件设计实用手册M北京：机械工业出版社，199914 成大先机械设计手册第四版，化学工业出版社，200215 徐灏机械设计手册M北京机械工业出版社，2002 文 献 资 料专 业 过程装备与控制工程 学 生 姓 名 杨丽丽 班 级 B 装备 031 班 学 号 0310140118 指 导 教 师 咸 斌 .盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计摘 要：本设计是应楼王淀粉厂的要求而进行设计的，由于目前面筋的生产过程全部为手工作业，工作环境十分恶劣，然而面筋的市场需求量很大(由于其营养价值和市场地位高)，所以面筋的机械化操作显得尤为迫切。面筋机的设计分为三个部分：面筋机的坯片导出和切断装置的设计和卷绕装置的设计。本课题为螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计，着重设计面筋机的坯片导出及切断装置。由于面筋特有的粘弹性质，以及参照去年设计的面筋机样机，在此重新提出的解决方案为：一定量的面筋通过螺旋丝杠的挤压从大料斗被送至小料斗，中间通过切料刀具切断，以便控制单个面筋的重量。被切断的面筋通过导出口导出，被送至卷绕装置卷绕。面筋由于要先切断后通过小料斗导出，所以采用凸轮机构来控制比较方便。采用一大一小两个料斗是更利于面筋的导出成型。这样的设计符合工厂的实际生产需要，满足食品生产的卫生要求，有很高的市场经济的价值。关键词：面筋；成型机；螺旋管状；坯片导出盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007The Design of The Overall and The Piece Educing Setting Unit of The Spiral Tubular Gluten Machine Abstract :The design is requested by Louwang starch factory. The operation of the mechanization of the gluten is especially impendency because the production of the gluten is handiwork at present, the work circumstance is very abominable, and the glutens demanding is massive (because of the nutritional value and the market niche). The design of gluten molding machine divided into three parts: the piece educing setting unit, the cutting setting unit and the winding device unit. This project is the design of the overall and the piece educing setting unit of the spiral tubular Gluten machine. It mainly introduce the design the piece educing setting unit and the cutting setting unit because of its unique viscoelastic nature, and the reference to the last design of the gluten molding machine. The solution of the design of the gluten molding machine: The certain amount of gluten is sent from the big hopper to the small hopper through the helical screw extrusion. The gluten is cut by the middle cutting tool materials. The weight of the single gluten is controled by the cutting tool materials. The gluten which is cut is educed by the export of gluten guidance .The device is sent to the winding device unit. Because the gluten should be cut before it is sent to the export of gluten guidance through the small hopper, the use of cam mechanism to control is more convenient. The two hoper is more conducive to the gluten derived molding. The design accords with the practical production need of the factory and meets the sanitation demand of the food production .So the design of the gluten shaping machine has a high market economic value.Key words：gluten; shaping machine; spiral tubular; piece educing 毕 业 设 计 说 明 书螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计专 业 过程装备与控制工程 学生姓名 杨 丽 丽 班 级 B 装备 031 学 号 0310140118 指导教师 咸 斌 完成日期 2007 年 6 月 13 日 盐城工学院本科生毕业设计 2007目 录1 前言 .12 面筋机系统整体设计 .22.1 总体方案论证 .23 面筋机坯片导出及切断部分具体设计说明 .43.1 进出料口形状设计 .43.2 电动机及减速机选择 .63.3 电磁离合器选择. .63.4 联轴器选择 .73.5 链轮设计及校核 .73.5.1 链轮的设计. .73.5.2 链轮较核 .83.6 凸轮设计 .93.7 轴设计与主要轴的校核 .103.7.1 传动轴的尺寸设计 .103.7.2 中空轴的尺寸设计 .133.7.3 从动轴的尺寸设计. .143.7.4 传动主轴较核 .153.8 滑动丝杠副选择计算 .163.9 轴承及轴承座选取 .163.9.1 轴承的选取 .163.9.2 轴承的安装方法 .173.9.3 轴承的预紧. .173.10 弹簧的设计计算及校核. .173.10.1 弹簧的设计 .173.10.2 弹簧疲劳强度验算 .214 强度校核 .224.1 螺栓校核 .224.2 键校核 .224.3 销校核 .235 结论 .24参考文献 .25致 谢 .26附 录 .27盐城工学院本科生毕业设计 200711 前 言文明的发展和进步可以说与小麦的历史连在一起。早在有历史记载前，人类就种植小麦。1948 年，芝加哥大学的考古学家证明小麦的种植起源于中东土壤肥沃的新月形地带。小麦是谷物中最重要的，世界上靠小麦作为食品的人多于靠其它任何食品生活的人。世界上 70%以上的可耕地种植粮食，小麦占地最多，高于 22%。一年中每个月，世界上都有一个地区收获小麦 1。小麦面筋除了在食品行业应用广泛外，在其它行业的应用亦得到蓬勃发展，如医用胶囊；发胶等化妆品；香烟的过滤嘴；鱼虾的饲料；可降解可重新利用的绿色粘贴剂；水泥制造中亦可加入面筋，因为其与 Ca 交联而增强了水泥的粘合性和防水性；环境保护工作者可将其作为处理废水的固化物 2。目前国内外还没有该种设备，面筋的生产过程全部为手工作业，工作环境十分的恶劣，急需得到改进。整个面筋的生产过程共包括：面筋的绕制在形、水煮、挑选清理、包装等。在这些生产过程中，以面筋绕制成形的工作量最为大，生产条件最为恶劣。这一生产过程为生产工人手拿夹持筷将剪成段的生面筋缠绕在筷上，整个生产过程工人的手须不时的浸入生面筋的保护液中（保护液为稀氯化钠溶液，即稀盐水） 。人的手在无防护的情况下，长时间的与稀盐水接触，将很大程度上地伤害我们的皮肤。但如若在生产过程中加带防护手套作业，以将出现一系列影响生产的问题，使生产操作和灵活性不能适应生产。工人的操作将变得笨拙，在取生面筋时也时常批滑，从而影响生产率和生产质量。由于以上诸多原因，所以操作工人生产时必需徒手生产。然而在如此恶劣的生产环境下，只有相当少一部分工人的手能适应。绝大部分的人都是工作一段时间后就不能再从事生产。因此若能设计一部机器来代替或部分代替水面筋操作工人的这一生产过程将是一个很好的想法。当前关于面筋及面筋相关的产品越来越多,但由于面筋本身的高粘结性和高弹性，机械成形难度很大，现行的螺旋管形水面筋成形都为手工制作,尚未曾搜索到一例面筋成形机产品或研究论文。因而本课题研究当属首创。面筋成形机的设计共分三部分的设计：1、面筋坯片导出装置的设计，2、面筋切断装置的设计，3、面筋卷绕装置的设计。这里的设计说明主要是关于面筋坯片导出装置以及面筋切断装置的设计。设计的总体思路是为生产实践服务的，设计好的面筋成型机可直接用于工业生产，具有很高的市场价值。 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 22面筋机系统整体设计21总体方案论证由于面筋本身所特有的弹性和延展性，面筋很容易恢复原来的形状。而使面筋变形又只有靠拉力或者靠压力来完成。面筋很柔软，又很容易被拉断，所以靠拉力来使面筋变形是不理想的。在选择如何挤压面筋使它变形的方案上最终确立的是使面筋变形最切实际的方法就是靠压力来实现。本设计主要依赖挤压力使面筋成型导出，考虑到面筋的特性，设计用的是滑动螺杆的结构，滑动螺杆的结构是为了增加推动力，采用大小料斗是有助于其成型成功，面筋一次导出的量越多越不容易成型，这是因为其具有高粘弹性。一开始设计的时候所采用的是绞肉机改装成的小型单螺旋轴挤压机构的设计方案，在实验中发现，由于箱体与螺旋轴之间的间隙较小,在这样的空间间隙下,面筋导出的连续性达不到预期效果,后来又设法改变螺旋轴的表面粗糙度,发现在小的空间中较大的挤压力破坏了面筋的内部结构, 影响了面筋的质量和口感，所以用单螺旋轴的设计方案没有能够成功。第二个设计方案采用的是推压装置,把面筋放置在一个圆柱形的容器中,靠活塞的运动将面筋从小口中挤压出来,从而达到把面筋变形的目的，然而在模拟实验中发现在相同的速度下面筋从出料口出料时的压力是不均匀的，量越多受到的压力越不均匀。后来把出料口做成漏斗状，并且减少了一次导出的面筋量，出来的面筋料就近似片状了，所以把出料装置设计成了一大一小两个料斗共同作用的方案。这种方案有以下几个特点：首先，滑动螺杆的结构使面筋内部保持完好的网络结构；其次，又能有足够的挤压推进力使面筋的出料保持连续；再次，小料斗处的料较少从而料容易成型导出；最后，滑动螺杆挤压有较好的稳定性能,螺旋转速和下料的速度更容易控制。在以上特点的基础上，螺旋挤压最为可行的就是滑动螺杆的挤压方案，料斗也采用了较复杂的大小料斗共同作用的方案,所以最终确定和使用这种方案。具体的结构简图见图 2-1：盐城工学院本科生毕业设计 20073图 2-1 面筋成型机坯片导出及切断装置结构简图1.下料口 2.小料斗 3.螺杆 4.压料板 5.大料斗 6.切料刀具 7.切料推杆 8.弹簧9.凸台 10. 切料凸轮 11.轴 12.活塞凸轮 13.链轮 14.活塞推杆 15.小活塞 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 43 面筋机坯片导出及切断部分具体设计说明本设计主要是面筋成型机的坯片导出装置以及切断装置的设计。设计原则基于面筋有很高的弹性及延展性，以及柔性突出，很难将它压制变形。设计的第一个难点就是如何将面筋变成片状，为了弄清楚面筋制作的工艺流程和详细了解面筋的特性，曾去了楼王的面筋厂实地考察，并且亲自动手去卷制了很多，也测量过工人卷制时的面筋的尺寸，同时也向厂里工人询问机器制作时应该达到怎样的尺寸和标准，在设计的时候所依据的就是这些尺寸和标准。由于设计时把坯片导出装置与切断装置设计成一个整体，所以这两个装置的具体设计将一起说明。31 进出料口形状设计根据总体方案的设计，首先要设计的是进料和出料料斗的形状。根据生活中的常识，选用常见的漏斗式进料设计,面筋出料要成片状，所以出料部分末端采用长方口的形状。具体设计分为两部分，大料斗进料和送料，小料斗出料。大料斗上部分是圆柱形，方便滚动丝杠螺杆的挤压运动；下部分要方便出料，所以选择了漏斗形状。小料斗上部分也采用圆柱形的，下部分采用圆积方的形状。工作原理：将大团的面筋原料从送料口送入大料斗装置中，靠滑动螺杆的挤压推力向前运动，直至小料斗的空间被面筋充满，切片装置切断面筋的同时滑动螺杆停止运动，小料斗处的活塞快速向下送料，等活塞恢复原状的同时滑动螺杆再次旋转。通过实验测得 0.075kg 重的面筋其体积为 0.0628L，0.1kg 重的面筋其体积为0.0879L。所以小料斗以及大料斗的设计尺寸就是根据这些数据来的。小料斗一次下料的量在 150g200g 之间，符合设计规定的要求。大料斗一次装料的量为 5kg，符合人工加料的要求。大料斗和小料斗的具体结构尺寸见图 3-1 和图 3-2。盐城工学院本科生毕业设计 20075图 3-1 大料斗的具体结构及尺寸图 3-2 小料斗的结构与尺寸 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 632 电动机及减速机选择面筋的绕制过程原为纯手工操作，生产处于一个轻微耗能的状况。设计中将考虑电动机长时间连续运转，常温下工作。因无同类设计产品的比较，在此功率的确定仅依靠面筋厂的电动机使用功率。如若在以后生产实践中有更为可靠的功率将作进一步的改进。此电动机是进出料装置以及坯片切断装置中的电动机。Y 系列(IP44)封闭式三相异步电动机 15主要性能及结构特点：效率高，耗电少，性能好，噪音低，震动小，重量轻，运行可靠，维修方便。为 B 级绝缘。结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑等杂物侵入电动机内部。冷却方式为 IC411。面筋机选用 Y90L-6 型号，根据装配的需要选用立式电机，其主要参数为：额定功率: 1.1KW；转速 : 1000r/min；电流: 3.2A；效率: 73.5%；功率因数 cos :0.72；额定转矩:2.0N.m；额定电流:5.5A；噪声:65dB；净重:24Kg；电动机的满载时转速为 910r/min。根据电动机的满载时转速 910r/min 以及输出轴的转速 20r/min 来确定总的传动比为：i = = 45.5(r/min) 2091 (3-1)所以选用减速器的型号为 WD80 的蜗轮蜗杆双输出轴减速器,其传动比为41。WD 型圆柱蜗杆减速器为一级传动的阿基米德型圆柱减速器，具有结构紧凑，安装方便，工作平稳可靠，无噪音，能做正反运转，并有自锁作用等特点。适用条件：a) 蜗轮滑动速度不大于 7.5(m/s)；b) 高速轴运转速度不大于 1500(r/s)；c) 工作的环境温度为-4040()。33 电磁离合器选择由于实验生产时，面料不能一直导出，必须要用离合器，所以要选择离合器。鉴于磁粉离合器的以下诸多优点，在设计时选用的是磁粉离合器。磁粉离合器是由传动单元(输入轴)和从动单元(输出轴)合并而成。在两组单元之间的空间，填有粒状的磁粉（休积大约 40 微米） 。当磁性线圈不导电时，转矩不会从传动轴传至从动轴，但如将线圈电磁通电，就由于磁力的作用而吸引磁粉产生硬化现象，在连继滑动之间会把转矩传达。磁粉离合器的特点：盐城工学院本科生毕业设计 20077a.转矩随激磁电流成线性变化，转矩控制范围广，控制精度高，输出转矩与转速无关，可在主从动轴转速同步或有转速差下工作。b.接合平稳，动作迅速，响应快，控制功率小（约为输出功率的 1%） ，而且传递转矩大。c.从动部分转动惯量小，结构简单，重量轻，噪音低。d.具有恒转矩特性，过载时有保护作用。磁粉离合器主要用于接合频率高，要求接合平稳，需要调节起动时间，或过载时能起安全保护作用及要求自动调节转矩，转速和保持恒转矩的转动系统。34 联轴器选择凸缘联轴器是应用最广泛的一种固定式刚性联轴器，它的结构简单，工作可靠，传递转矩大，装拆方便，可以联接不同直径的两轴，也可以联接圆锥形轴伸。凸缘联轴器有三种不同的对中方式。有利用绞制孔螺栓对中的，有利用凹凸对中，还有一种用一对部分环对中的。在这里我们考虑使用第二种凹凸对中的凸缘联轴器。35 链轮设计及校核面筋机的传动主要依靠链轮，本设计中的链轮有两对，两对链论的转速一致，其具体的结构设计如下具体说明。351 链轮的设计第一对链轮的具体设计：总传动比为 i=45.5,减速机的传动比为 i=41,所以链轮的传动比 i=1.1098。已知：n 1= 22.195 (r/min)，P 1 =1.045(kw)，具体设计尺寸见表 3-1：表 3-1 链轮具体设计尺寸表设计项目 设计依据及内容 设计结果1.选择链轮齿数（1） 小链轮齿数（2） 大链轮齿数（3） 实际传动比i=1.1098 时, 推荐 z1=17z2=z1i=171.1098，取 z2=19i=z2/z1=19/17=1.1176Z1=17Z2=19i=1.11762.初取中心距 a0 以结构定尺寸。3.确定链节数 Lp 待定 待定 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 848ACfQSKF续表 3-14.计算额定功率 p0（1）工况系数 ka（2）齿数系数 kz（3）链长系数 kl（4）排数系数 km（5）计算额定功率 p0查表得 ka=1.0查表得 kz=0.887查表得 kl=1.016查表得 km=1（单排）ka=1.0kz=1.34kl=1.016km=1（单排）p0=0.92(kw)5.选取链条型号，确定链条节距 p根据 n1,p0, 选单排 16A 型滚子链，p=25.4(mm)单排 16A 型滚子链，p=25.4(mm)6.验算链速 v V=0.1597(m/s)（合适）7.计算理论中心距 待定8.计算对轴的压力 FQ=1.2Fe=1.2*1000(p/v) FQ=6912.96(N)9.结构设计及润滑方式 小链轮 d=153.43(mm)，实心式结构，工作如图所示。大链轮 d=154.31(mm)，实心式结构，工作如图所示。第二对链轮的设计与第一对链轮，只是根据轴的直径选取不同的 dk，具体的结构尺寸见图纸。352 链轮校核链的静强度校核公式为：(32)式中 Q-链的抗拉载荷（N）-工况系数AF-有效圆周力（N） ， 10PV-离心力引起的拉力（N） ，CF2Fcqv-悬垂拉力（N） ,f ffKa为系数，取决于两链轮中心连线对水平线的倾角 ； fK 查表 3-2 得 Q=55.6KN, =1.0, 省略， ， =4，q=2.6( )AC210ffKqaf 1/Kgma=350(mm)所以经过计算的 S4,符合设计要求。盐城工学院本科生毕业设计 20079表 3-2 滚子链的主要尺寸和极限拉伸载荷链号 链节距P滚子直径D1max销轴直径D2max内链节内宽B1min内链节外宽 B2min内链板高度 H2排距pt单排每米质量q/(kg/m)单排链极限拉伸载荷 Flim/N16A 25.400 15.88 7.92 15.88 22.61 24.13 29.29 2.6 5559036 凸轮设计凸轮是一个具有曲线或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期的往复运动。凸轮机构的优点是 ：只需要设计适当的凸轮轮廓，便可以使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便，因此在自动机床、轻工机械、纺织机械、印刷机械、食品机械、包装机械和机电一体化产品中得到广泛的应用。凸轮机构一般由凸轮、从动件和机架三个构件组成。本设计中所用的凸轮为盘形凸轮，从动件选用平底从动件。活塞推杆 14 和切料推杆 7 分别装在活塞和切料板上方，活塞凸轮 12 和切断凸轮 10 通过轴连接到电机上。凸轮与从动件维持高副接触（锁合）的方法为利用弹簧力使其保持良好的接触。因为活塞及压料板的运动速度较小，所以选用等速的运动规律。具体的凸轮设计的结构参数见表 3-3：表 3-3 凸轮设计参数凸轮机构的基本参数 活塞凸轮 压料板凸轮基圆半径 r0 70 70从动件行程 h 40 100推程运动角 150 75远休止角 s 45 165回程运动角 90 60近休止角 s 75 60因凸轮的工作轮廓已经确定，所以凸轮的结构设计主要是确定曲线轮廓的轴向厚度和凸轮与传动轴的连接方式。因为活塞及压料板处的载荷较小，所以凸轮的轴向厚度取为凸轮最大矢径的 1/101/5，最终确定为。根据凸轮尺寸大小以及加工工艺确定凸轮设计成整体式，凸轮的绘制采用描点法，其具体的加工可以使用数控加工。凸轮的具体外形见图 3-3 和图 3-4。 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 10图 3-3 活塞凸轮的轮廓形状图 3-4 切料刀具凸轮的轮廓形状37 轴设计与主要轴的校核371 传动轴的尺寸设计轴的材料种类很多，设计时主要依据对轴的强度，刚度，耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。综合考虑这些问题所以选用 45 钢调质，设计过程列表进行。为方便拆装，轴的结构形式及尺寸如图 3-5 所示:盐城工学院本科生毕业设计 200711图 3-5 传动主轴的结构与尺寸具体的设计过程见表 3-4表 3-4 主动轴的具体设计尺寸表1.确定主动轴运动和动力参数（1）确定电动机额定功率 p 和满载转速 n1由 Y90L-6， 查标准 JB 3074-82 P=1.1(kw)n1=1000(r/min)（2）确定相关件的效率减速器的效率 减 速 机 选择 WD 型圆柱蜗杆减速器，型号：WD 63-50 =0.75减 速 机连轴器效率 联 轴 器 采用普通对中的连轴器 =0.99联 轴 器一对滚动轴承的效率轴 承 轴不承受径向力，转速不高，全部采用滚动轴承=0.98轴 承电动机-输出轴总效率 总 总 = 减 速 机 联 轴 器 轴 承 轴 承=0.750.990.980.98 总 =0.71（3）主动轴的输入功率 P1P1=p0 总 =1.10.71 P1=0.781(kw)（4）主动轴的转速n1n1=n/i=1000/41 n1=24.39(r/min)（5）主动轴的转矩T1T1 = 305.8 6.95209501np(Nm)T1 =305.8 (Nm)2.轴的结构设计（1）确定轴上零件的装配方案机构方案如图所示，链轮由小端装入（2）确定轴的最小直径右端直径最小 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 12续表 3-41）估算轴的最小直径dmin45 钢调质处理，查表得确定 c 值 取 C=112d0min =16(mm)2）选择主动轴联轴器型号联轴器的计算转矩 Tca确定工作情况系数 KATca= KAT1=1.3305.8(N.mm)取 KA=1.3Tca=397.54(N.mm)主动轴上联轴器型号 采用普通对中的联轴器半联轴器长度 L 与轴小端连接 L1=54(mm)3)确定轴的最小直径 应该满足 dmind0min 取 dmin=24(mm)dmin(3)确定轴的各段尺寸1-2 段轴头的长度 L12为了保证半联轴器的轴向定位可靠性 L12 应该小于 L1L12=52(mm)3-4 段的直径和 7-8段的直径 d34 d78此两段上安装轴承，必须符合轴承内经 D34=30(mm)d67=30(mm)3-4 段轴颈的长度 L34 此段上安装轴承及轴承座，必须长于轴承座的宽度L34=70(mm)7-8 段轴颈的长度 L78 此段安装轴承 L78=17(mm)4-5 段的直径 此段安装小链轮 D34=35(mm)4-5 段轴颈的长度 此段安装链轮，轴颈小于链轮的宽度 L34=53(mm)5-6 段轴环的宽度 根据结构的需要轴颈做的稍微长点 L45=37(mm)6-7 段轴颈的长度 L56 此段装轴承座 L56=35(mm)（4）轴上零件的周向固定联轴器的平键选择 选 A 型普通平键，由 d12 查设计手册 平键截面尺寸 bh=8(mm)7(mm),键长为 45(mm)键 745GB 1095-79小链轮处的平键选择 选 A 型普通平键，由 d34 查设计手册 平键截面尺寸 bh=10(mm)8(mm)，键长 36(mm)键 836GB 1095-79小链轮与轴的配合 为了保证对中良好，采用较紧的过度配合 配合为 K7/h6联轴器与轴的配合 采用过渡配合 配合为 K7/h6滚动轴承与轴的配合 采用较紧的过渡配合 公差 n6（5）确定倒角和圆角轴两端的倒角 此轴较小，所以采用 145导角 取倒角 145各轴肩处圆角半径 如上图所示（6）绘制轴的结构配 如上图所示盐城工学院本科生毕业设计 200713合尺寸372 中空轴的尺寸设计为方便拆装，轴的结构形式及尺寸如图 3-5 所示:图 3-5 中空轴的结构和尺寸中空轴的具体设计过程见表 3-5：表 3-5 中空轴的具体设计尺寸表1.轴的结构设计（1）确定轴上零件的装配方案机构方案如图所示，链轮由小端装入（2）确定轴的最小直径 左右端直径最小估算轴的最小直径 d12 45 钢调质处理，轴中间装螺杆取 d12=60(mm)(3)确定轴的各段尺寸1-2 段轴颈的长度 L12 此段装轴承以及轴承座 L12=124(mm)6-7 段轴颈的长度以及直径 L67 和 d67此段上安装轴承，必须符合轴承内经L67=69(mm)D67=60(mm)5-6 段轴颈的长度 L56 以及直径 d56此段轴肩顶着轴承,所以轴的直径必须符合轴承的安装尺寸 L56=10(mm)D56=68(mm) 4-5 段轴颈的长度 L45 以及直径 d45此段安装轴承座的一部分,直径符合轴承座的安装尺寸D45=70(mm)L45=36(mm)2-3 段的直径 d23 和轴颈的长度 L23此段安装小链轮 D23=66(mm)L23=53(mm)3-4 段轴环的宽度 按照经验一般取 10(mm)-15(mm)L34=13(mm)（4）轴上零件的周向固定小链轮处的平键选择 选 A 型普通平键，由 d45 查设计手册 平键截面尺寸 bh=18(mm)11(mm)，键长45(mm)键 1145GB 1095-79小链轮与轴的配合 为了保证对中良好，采用较紧的过度配合配合为 K7/h6 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 14滚动轴承与轴的配合 采用较紧的过渡配合 公差 n6（5）确定倒角和圆角续表 35轴两端的倒角 此轴较小，所以采用 145导角取倒角 145各轴肩处圆角半径 如上图所示（6）绘制轴的结构配合尺寸 如上图所示373 从动轴的尺寸设计为方便拆装，轴的结构形式及尺寸如 3-6 图所示:图 3-6 从动轴的结构和尺寸从动轴的具体设计尺寸见表 3-6：表 3-6 从动轴的具体设计尺寸表轴的结构设计1.确定轴上零件的装配方案机构方案如图所示，凸轮和链轮由小端装入2.确定轴的最小直径 两端直径最小估算轴的最小直径d1245 钢调质处理，轴上装有链轮及凸轮 取 d12=35(mm)3.确定轴的各段尺寸1-2 段和 5-6 段轴颈的长度 L12，L56 和直径 d12，d56此段装轴承，直径必须符合轴承内径要求 D12=35(mm)D56=35(mm)L12=90(mm)L56=57(mm)2-3 段的直径 d23 和轴颈的长度 L23此段装凸轮和链轮，其长度比链轮和凸轮的总长短一点 d23=35(mm)L23=78(mm)盐城工学院本科生毕业设计 2007154-5 段轴颈的长度 L45以及直径 d45此段上安装凸轮，其长度比凸轮的长度短一点 L23=38(mm)D45=35(mm)3-4 段轴环的宽度 按照经验一般取 15(mm) L45=15(mm)续表 3-64.轴上零件的周向固定凸轮处的平键选择 选 A 型普通平键，由 d45 查设计手册 平键截面尺寸 bh=10(mm)8(mm)，键长 30(mm)键 830GB 1095-79小链轮处的平键选择 选 A 型普通平键，由 d45 查设计手册 平键截面尺寸 bh=10(mm)8(mm)，键长 70(mm)键 870GB 1095-79小链轮，凸轮与轴的配合为了保证对中良好，采用较紧的过度配合 配合为 K6/h7滚动轴承与轴的配合 采用较紧的过渡配合 公差 n65.确定倒角和圆角轴两端的倒角 此轴较小，所以采用 145导角 取倒角 145各轴肩处圆角半径 如上图所示6.绘制轴的结构配合尺寸如上图所示374 传动主轴校核轴的强度计算方法主要有三种：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算，安全系数校核。轴按扭转强度计算只需要知道转矩的大小，方法简单，但计算精度较低，它主要用于以下情况：a) 传递转矩或以转矩为主的传递轴；b) 初步估算轴径以便进行结构设计；c) 不重要的轴的最终计算。根据传动主轴的受力情况，我们采用按扭转强度计算的校核方法来校核轴，原因是主动轴主要是以传递转矩为主的轴。轴的扭转强度条件为：69.510T TTPnW式中:T-轴传递的转矩,N.mm-轴的抗扭截面系数, ,按机械设计手册表 19.2 中的公式计算 14；T 3mP-轴传递的功率，Kw；n-轴的转速，r/min；-许用切应力，MPa.T 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 16(33)340.2(1)TWd式中： ，即空心轴内径 d1 与外径 d 之比；/则 3428.9500.1()T这里的 =2545，T=284.394(N.m),d=50, =40, =0.8,所以 T 1dT所以轴的强度符合设计要求。 38 滑动丝杠副选择本方案选用的螺旋传动为滑动螺旋，而且是以传递动力为主的传力螺旋。 滑动螺旋的优点：a)结构简单，加工方便，成本低廉；b)当螺纹升角小于摩擦角时，能自锁；c)传动平稳； 滑动螺旋传动选用的是螺母转动，螺杆作直线运动的运动方式，这里的螺母在设计时直接在中空轴内攻螺纹，把中空轴当螺母使用。螺杆的螺纹选用应用最广泛的梯形螺纹。根据生产实践可选梯形螺纹（GB-5796.3-1986） ，中等精度，螺纹副标记为 Tr403-7H/7e。螺杆的运动规律为间隙式的运动，当小料斗中充满了面筋时，通过时间继电器控制磁粉离合器使螺杆停止运动，当小料斗中的活塞向上运动致顶部时，螺杆再次向前送料。螺杆每次送料的时间为 0.5s，螺杆转过 1/6 圈，压料板前进 0.5mm，其前进的面筋正好为 150g。所以螺杆的设计符合要求。磁粉离合器的导电时间为 0.5s 一个周期，周期 T=3(s)。39 轴承及轴承座选取391 轴承的选取选定了轴承类型后，决定轴承尺寸是根据主要的时效形式进行计算，疲劳点蚀是疲劳寿命计算的主要依据，塑性变形是静强度计算的主要依据。对一般工作条件下作回转的滚动轴承处进行接触疲劳寿命计算外，还要做静强度计算。高速轴承由于发热易造成粘着磨损和烧伤，除计算寿命外，还要核验极限转速。此外，决定轴承工作能力的因素还和轴承组合的合理结构、润滑和密封等，他们对保证轴承正常工作起重要的作用。轴承的主要失效形式：疲劳点蚀；塑性变形；磨损；其他失效形式。a) 传动轴轴承的选择：根据轴承的受力情况,只受径向力，选择滚动轴承，深沟球轴承（GB/T276-1994）型号 108。b) 中空轴轴承的选择：根据轴承的受力情况，受轴向和径向力，选择滚动轴承，圆锥滚子轴承（GB/T297-1994）型号 32012。盐城工学院本科生毕业设计 200717c）从动轴轴承的选择：根据轴承的受力情况，只受径向力，选择滚动轴承，深沟球轴承（GBT278-1994）型号 206。工作条件：工作转速低，转矩小。所以所选轴承符合标准。392 轴承的安装方法轴承安装的好坏与否，将影响到轴承的精度、寿命和性能。因此，请充分研究轴承的安装，即请按照包含如下项目在内的操作标准进行轴承安装。 清洗轴承及相关零件， （对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或防尘盖，密封圈轴承安装前无需清洗。 ） 检查相关零件的尺寸及精加工情况，安装方法。轴承的安装应根据轴承结构，尺寸大小和轴承部件的配合性质而定，压力应直接加在紧配合的套圈端面上，不得通过滚动体传递压力。a. 轴承内圈与轴是紧配合，外圈与轴承座孔是较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管（铜或软钢） 。b. 通过加热轴承或轴承座，利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大的轴承的安装c. 推力轴承的周全与轴的配合一般为过渡配合，座圈与轴承座孔的配合一般为间隙配合，因此这种轴承较易安装，双向推力轴承的中轴泉应在轴上固定，以防止相对于轴转动。轴承的安装方法，一般情况下是轴旋转的情况居多，因此内圈与轴的配合为过赢配合，轴承外圈与轴承室的配合为间隙配合。393 轴承的预紧轴承的预紧是指在装配的过程中，通过某种方法在轴承中产生被保持某中形式的预紧载荷，预紧载荷的作用是使轴承消除间隙，并使滚动体和坐圈的接触点处产生预变形。通过预紧可以使滚动轴承在工作载荷作用下具有较高的刚度和旋转精度。如果被预紧的轴承是向心轴承， （角接触轴承和圆锥滚子轴承） ，则预紧载荷通常为轴向载荷，如果被预紧的轴承是向心轴承（通常为圆柱滚子轴承） ，则预紧力为径向力载荷，预紧力的作用是会使滚动轴承摩擦阻力增大，工作寿命降低，预紧结构在使用中要严格控制预紧力的大小。面筋机所选用的滚动轴承座适用于深沟球轴承，调心球轴承，径向接触滚子轴承。线速度 v5m/s，工作温度 t90，采用油润滑。其对应所选轴承的型号分别为 Z2508Y，Z2512Y 和 Z2506Y。310 弹簧的设计计算及校核3101 弹簧的设计已知切料弹簧工作时最大载荷为 135N，最小载荷为 15N，要求弹簧切料的工作行程为 40mm，活塞弹簧工作时最大载荷为 135N，最小载荷为 0N，工作行程为100mm。两端固定支承。因为弹簧在一般的载荷下工作，可按照第类弹簧来考虑， 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 18选择 C 级碳素弹簧钢丝。初估弹簧丝直径为 d=2mm 左右。查表可知，所以 。0.5,170TBMPa0.5.17085()TBMPaa.计算弹簧的直径 d根据给定的条件选定 C=8,并根据公式得 (35).64KC0.1581.4又根据公式得(36)max1.6TKFd3581.4.1.96()与估计的弹簧丝直径相似，故取标准值 d=2.0mm 于是 (37) 2DCd918()m(38)2d016()符合题意要求。b.计算弹簧的有效工作圈数 n查表得 G=80000MPa，并由公式可得弹簧的工作圈数为:(39)41328GdnFD4309.1取弹簧工作圈数为 n1=10。(310)42328GdnFD盐城工学院本科生毕业设计 20071943802105.取弹簧工作圈数为 n2=21。c.验算载荷与变形计算最小载荷 与最大载荷 作用下的变形量 ， ：minFmaxFminax(311)3i21min48DGd34510.67()(312) 3max21ax48FDnGd345109.2()3min2in48FDGd34012()3max22ax48FDnGd34150.()实际弹簧的工作行程 ：o(313) 1maxino49.25673()2maxino 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 20103.()m(314)li.2T18597.6()MPa计算极限载荷：(315)2limli8dFKC2957.63.1414.()N与之对应的变形量 ：min3li2min48FDGd341.108()d.计算弹簧的其余几何尺寸弹簧节距 t： (316)1max1dn49.207.1()2max2tdn103.7.()弹簧总圈数 ： 0n(317)102盐城工学院本科生毕业设计 20072110220n13弹簧钢丝间距 ： td7.125弹簧的自由长度 ：0H(318)101(.5)nd.274()m2020.5Hnd1.()28)由稳定性要求可知 ，满足稳定性要求。274.1538OHbD3102 弹簧疲劳强度验算(319)maxax28KFCd(320)inin(321)0minax.75ss弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，MPa,根据循环次数 N 选取；S安全系数。精度要求高时，取 ，精度要求较底时，取 。1.37:1.82:1.84K9Cmax5()FNmin5()Fd所以， 。max6.()MPin10.8Pas 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 224 强度校核41 螺栓强度校核411 螺纹连接的实效形式在螺栓连接中，单个连接螺栓的受力形式不外乎是轴向力、轴向力矩与扭矩的联合作用、横向剪切力及挤压力 4 种。在轴向力或轴向力与扭矩的作用下，螺栓产生拉伸或拉扭组合变形，主要实效形式时螺栓杆螺纹部分发生断裂。412 下料口处螺栓设计计算表 4-1 螺栓强度校核表设计项目 设计内容及依据 设计结果1.计算螺栓受力料斗所受合力 FQ 20()QFN20()QFN单个螺栓所受最大工作载荷 maxmax4nmax5剩余预紧力 0有紧密性要求，取 ，则0max1.5F0.()FN螺栓所受最大拉力 Fmax27175()FN相对刚度系数 Kc 用石棉橡胶垫片，查表 0.8cK0.8cK预紧力 F0 0ax15cF4()选择螺栓材料及等级因螺栓受平稳载荷作用，按静强度条件进行设计，45 钢，强度等级 8.8 级80()BMPa64s计算许用应力 查表，取安全系数 ，4S640sS1()计算螺栓直径 d1 15.2.175360Fd1.35dm20()42 键强度校核盐城工学院本科生毕业设计 200723421 键连接的主要实效形式普通平建连接的主要实效形式是工作面的压溃，按工作面上的挤压力进行强度校核计算；导向平键和滑键的主要实效形式是工作面的过渡磨损，按工作表面上的压强进行条件性的强度校核计算。只有在严重过载情况下，平键连接才可能出现剪断。422 中空轴平键连接的强度计算图 4-1 平键连接受力情况假设键的工作表面上载荷均匀分布，合成后的集中力 F（圆周力）作用于接触面高度中点，参照图 4-1，普通平键连接的挤压强度条件： 2ppTdkl式中：T传递的转矩，单位为 Nmm；k键与轮毂的接触高度，k=h/2；d轴的直径，单位为 mm；l键的工作长度，单位为 mm； p键、轴、轮毂 3 者中最弱材料的许用挤压力，见参考资料15，表12.1，单位为 MPa。已知： ； ； ； ；305.8(/)TNm5()k50()dm48()l。()pMPa 2308.4p pMPa所以此键连接强度足够。43 销强度校核销主要用来固定零件之间的相对位置或作为安全装置中的过载剪断元件。面筋机定位装置处用的是销连接，其主要受的是剪切力，所以强度校核按销的抗剪强度校核： 式中 Z销数R载荷（N）24dz 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 24为许用切应力，对 45 钢取=80MPa.根据实验测得其载荷为 800N.m,d=6,z=1,计算得 。所以符合设计要求。5 结论设计课题是螺旋管状面筋机的总体及坯片导出装置的设计。面筋成形机是一种用机器代替手工来完成面筋绕制的机器。面筋成形机可以完全让操作者的手脱离盐水，而让机器来完成在水里的动作。所以具有较好市场价值，经济效益和较好的社会效益。面筋机的设计分为坯片导出装置的设计，切断装置的设计以及卷绕装置的设计。此方案在上届的设计基础上有所创新。具体体现在以下几点：1面筋的坯片导出采用螺旋丝杠的挤压而不采用螺旋轴的结构，采用螺旋丝杠的结构主要的好处是保证了面筋的内部结构，使其导出能够连续不断，方便了卷绕，并且具有良好的口感。2面筋机的切断装置放置在大小料斗之间，这样的结构的好处是可以使坯片导出更容易，而且可以不用辊子辊压的结构就可以使面筋成型，减小机器结构的复杂性，降低了厂家的生产成本。3面筋机采用一大一小两个料斗而不采用一个料斗的结构是为了减少面筋粘弹性对导出成型的影响，因为一次挤压的量过多的话，面筋导出就不是片状的而是近似圆状的，近似圆状的面筋不利于卷绕装置的卷绕。4小料斗的下料口采用了法兰连接的方法来解决，这样可以根据不同的生产要求来更换下料口的大小，满足了生产需要。在指导老师咸斌老师的严格要求下，在最低限度的降低其制作费用的前提下，我对其方案进行了数次修改，但是由于能力所限可以说现在的方案不是最好的，但已尽了我的最大能力。本次设计中由于自己能力的有限，肯定存在不少错误，一旦用于制造，肯定有不少问题，好多东西都是凭自己的想象，可能在现实生产中却是行不通的，咸老师、葛院长为了能丰富我的社会实践，解决书本和现实的距离，曾亲自带我去楼王淀粉厂实地观看和动手制作，开拓了我的视野，给我深深的上了一堂课。盐城工学院本科生毕业设计 200725参 考 文 献 1 辰工高蛋白“素肉”面筋J中国保健营养，2002，(04)：34-352 丁玉庭，皱礼根,陈艳,殷亚峰非水法面筋提取的研究J中国保健营养，2003,(04)：96-973 杨铭铎.面筋形成机理的解析J.中国烹饪研究，1991,(01)：17-20.4 李瑜,王兰,尹春明,李艳军.小麦面筋蛋白的磷酸化改性研究J. 郑州工程学院学报，2002，(02)：49-64.5 刘冬儿.小麦粉面筋出率的影响因素J.西部粮油科技，1999,(24)：34-35.6 吴晓寅.小麦面筋含量检测方法的探讨J.粮汕仓储科技讯，2004,(01)：52-53.7 黄瑾.小麦面筋与面粉面筋的经验测算方法J.山东农机，2002.(03)：23-24.8 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册M.北京:机械工业出版社，2001.9 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京:机械工业出版社,1993.10 沈世德.机械原理M.北京:北京机械工业出版社，2001，12.11 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册M.北京:机械工业出版社,1996.12 机械加工技术手册编写组.机械加工技术手册M.北京:北京出版社，1989，09.13 胡家秀.机械零件设计实用手册M.北京:机械工业出版社，1999，10.14 徐灏.机械设计手册M.北京:机械工业出版社，2002.15 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社，1991，09. 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 26致 谢 历时三个多月的毕业设计，在指导老师咸斌的带领下，现已划上了圆满的句号。在毕业设计工作开始，咸斌等老师带领我们去海安鹏飞集团、江苏楼王淀粉厂等相关单位进行了实习。在实习的过程中，咸老师认真地给我们讲解了各种机械零部件的功能与机械加工方式等知识，丰富了我们对许多机械设备的认识，加深了我们在课堂上的所学习的知识，增长了我们的见识，这些对于我以后的工作学习都有很大的帮助，使我受益匪浅。在设计过程中，咸老师及时的帮我们解决设计时所遇到的难题。对于我们在设计过程中遇到的缺乏理论支持的问题，咸老师总是耐心地给我们讲解有关方面的知识，提供有关方面的资料，使我们得以在短时间内解决问题。同时，还教育我们以后不管是在工作还是学习中，都要保持科学严谨的态度。这次毕业设计在咸老师的指导下，不仅提高了我自己的认识能力，更锻炼了我的工程结构分析能力。在方案确定中，还得到了葛友华院长以及倪文龙老师的精心指导。在此对三位老师表示衷心的感谢。另外，此次设计中还得到了本组其他同学的帮助，在此一并表示感谢。限于本人水平有限，设计中缺点和错误在所难免，恳请各位老师、专家不吝批评指正。盐城工学院本科生毕业设计 200727附 录序号 图名 图号 图幅1 坯片导出及切断装置部装图 MJJ.01 A02 传动链轮 2 MJJ.0101 A33 轴套 1 MJJ.0102 A44 传动链轮 1 MJJ.0103 A35 传动主轴 MJJ.0104 A36 机架 MJJ.0105 A37 挡圈 MJJ.0106 A48 闷盖 MJJ.0107 A49 小料斗 MJJ.0108 A310 下料口 MJJ.0109 A311 底版 MJJ.0110 A212 螺杆 MJJ.0111 A313 中空轴 MJJ.0112 A314 从动链轮 1 MJJ.0113 A315 轴套 MJJ.0114 A416 档圈 MJJ.0115 A417 压料板 MJJ.0116 A318 大料斗 MJJ.0117 A219 切料刀具 MJJ.0118 A420 螺栓销轴 MJJ.0119 A421 导向装置 MJJ.0120 A322 导向轴套 MJJ.0121 A423 推杆 1 MJJ.0122 A324 凸台 MJJ.0123 A425 轴套 MJJ.0124 A426 切料凸轮 MJJ.0125 A3 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计 2827 从动轴 MJJ.0126 A328 活塞凸轮 MJJ.0127 A329 从动链轮 2 MJJ.0128 A330 轴套 3 MJJ.0129 A431 机架 2 MJJ.0130 A232 推杆 2 MJJ.0131 A333 活塞 MJJ.0132 A4