型米粉擠絲機(jī)零部件的設(shè)計(jì)

1、1.緒論 1.1前言長期以來，米粉生產(chǎn)都是沿用傳統(tǒng)工藝和手工操作，產(chǎn)量低,勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差，成品包裝簡陋甚至無包裝。這種作坊式生產(chǎn)方式利潤低，擴(kuò)大再生產(chǎn)能力差。改革開放以來，隨做人們生活水平的提高，對米粉的生產(chǎn)提出了更高的要求，包裝美觀，造型新穎，品質(zhì)優(yōu)良的各類米粉不斷出現(xiàn)。大力發(fā)展米粉生產(chǎn)，把人們不愿食用的早秈深加工成米粉，其經(jīng)濟(jì)效益好，市場前景廣闊。然而，有關(guān)米粉生產(chǎn)的書籍極少，幾乎處于空白狀態(tài)。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會對食品的需要，傳統(tǒng)的米粉條正逐步走向生產(chǎn)工業(yè)化，食用方便化，品種多樣化，從小作坊進(jìn)入工廠。研究米粉條加工的發(fā)展進(jìn)程，工藝技術(shù)的關(guān)鍵，存在的問題，發(fā)展方向，對推進(jìn)這一傳統(tǒng)食品的

2、發(fā)展，有著深遠(yuǎn)的意義。由于各級管理部門、生產(chǎn)企業(yè)及廣大科技人員大膽探索和努力由于這里不能上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要其他資料的朋友，請加叩扣:二二壹五八玖一壹五一，我國米粉條加工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)已取得了明顯的進(jìn)步，自動(dòng)化程度較高的系列機(jī)械設(shè)備正逐步取代手工作業(yè)的簡陋涉筆，按食品生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)的大中型工廠，正逐步取代傳統(tǒng)的手工作坊。在工藝設(shè)備方面，自熟式榨粉機(jī)取代了傳統(tǒng)的螺旋榨粉機(jī)，不僅提高了米粉條的質(zhì)量，而且簡化了工序，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。目前，米粉條生產(chǎn)工藝和設(shè)備正在不斷完善之中

3、，生產(chǎn)設(shè)備的定型標(biāo)準(zhǔn)及系列化工作已在展開；米粉條的花色品種迅速曾多，各種品種的標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中。在這里我著重就米粉擠絲機(jī)減速器部分做相關(guān)介紹和設(shè)計(jì)。減速器是許多機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要部件之一，其性能的好壞與用戶的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益有著密切的關(guān)系。減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng)或齒輪蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件；是常用在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大扭矩，以滿足工作需要。減速器的種類很多，按傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器，蝸桿減速器等以及由它們相互組合起來的減速器。齒輪減速器的發(fā)展目標(biāo)始終是在提高承載能力的同時(shí)，縮小體積，減輕重量，提高效率，延長使用壽命。隨著材料

4、科學(xué)，設(shè)計(jì)理論，制造技術(shù)的發(fā)展，齒輪減速器的發(fā)展趨向更為明顯。齒輪減速器是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品?，F(xiàn)已逐步制定了各種類型的標(biāo)準(zhǔn)系列齒輪減速器，由于有標(biāo)準(zhǔn)作保證，質(zhì)量比較可靠，因成批生產(chǎn)，價(jià)格相對比較便宜。除非有特殊要求，而標(biāo)準(zhǔn)系列齒輪減速器的性能參數(shù)不能滿足要求，一般都盡量在標(biāo)準(zhǔn)系列減速器中選用，不必自行設(shè)計(jì)，當(dāng)需要自行設(shè)計(jì)時(shí)，可參考有關(guān)資料或機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)資料。對于此處要設(shè)計(jì)的米粉擠絲機(jī)的減速器，要成功擠絲，對減速器得擠絲軸和熟化軸有特別要求，其中包括軸的得轉(zhuǎn)速，軸的強(qiáng)度。只有達(dá)到要求的減速器才能用于生產(chǎn)。對于具體的設(shè)計(jì)，以下正文將于給出。1.2熟化原理 熟化就是把大米淀粉由生的狀態(tài)變?yōu)閿?shù)的狀

5、態(tài)（化）。采用將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成熱能的方式對大米淀粉進(jìn)行熟化，實(shí)際上就是采用螺旋擠壓的方法。生的大米淀粉顆粒，由進(jìn)料口落入筒體中，在筒體內(nèi)螺旋軸的作用下，物料被快速推向出料口一端，物料在筒體內(nèi)受到強(qiáng)烈的摩擦、擠壓作用，產(chǎn)生很高的溫度和壓力，把大米淀粉中的結(jié)晶態(tài)淀粉與非結(jié)晶態(tài)淀粉之間的氫鍵拉開，使它們各自成為膠體，轉(zhuǎn)為態(tài)，變成流動(dòng)性粘稠的濃漿，從出料口流出，改變筒體出料口的大小即可改變筒體內(nèi)的溫度與壓力，進(jìn)而改變物料的熟化程度。1.3擠壓加工原理擠壓機(jī)通常藉助在機(jī)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺桿完成對食品食品原料的各種擠壓加工。當(dāng)疏松的食品原料從料斗進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)時(shí)，隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，沿著螺槽方向向前輸送，稱為加料輸送段；

6、與此同時(shí)，由于受到機(jī)頭的阻力作用，固體物料逐漸壓實(shí)，又由于物料受到來自物料在螺桿與機(jī)筒間的強(qiáng)烈攪拌，混合，剪切等作用，溫度升高，開始熔融，直到全部熔融，稱為壓縮熔融段；由于螺槽逐漸變淺，繼續(xù)升溫升壓，食品物料得到蒸煮，出現(xiàn)淀粉糊化，脂肪，蛋白質(zhì)變性等一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)，組織進(jìn)一步均化，最后定量，定壓地由機(jī)頭通道均勻擠出，稱為計(jì)量均化段。上述即為食品擠壓成型加工的三段過程。所以控制軸的轉(zhuǎn)速非常重要，轉(zhuǎn)速對成功擠出米粉非常重要，這也就對減速器提出設(shè)計(jì)和制造要求，對減速器的參數(shù)，提供了參考。以下減速器的設(shè)計(jì)就是按照擠出米粉要求的轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)計(jì)的。擠壓成型過程如下圖： 1-加料輸送段；2-壓縮熔融段;

7、3-計(jì)量均化段 1.4工藝要求 對于榨粉的工藝要求主要有兩點(diǎn):一是要合理控制熟化程度，榨出來的粉既不能太生，又不能太熟。太生時(shí)榨出來的米粉條韌性差、斷條率高、吐漿值大（即米粉條在烹調(diào)過程過程中淀粉溶解于水中的比值）;太熟時(shí)，擠絲不順暢，容易粘連，不利于后面的工序處理。二是擠出來的米粉條要求組織結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)實(shí)，粗細(xì)一致，表面光滑，無氣泡，富有韌性。2.米粉擠絲機(jī)機(jī)的減速部分的設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 要使米粉擠絲機(jī)成功生產(chǎn)出米粉，減速器中熟化軸的轉(zhuǎn)速要達(dá)到 rpm,擠絲軸的轉(zhuǎn)速 rpm，減速器的使用年限為十年，生產(chǎn)率為90-110kg/h.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1. 電動(dòng)機(jī)的選擇1） 傳動(dòng)

8、裝置的傳動(dòng)效率計(jì)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-10查出 V帶傳動(dòng)效率為 8級精度的一般齒輪傳動(dòng)效率 2） 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)生產(chǎn)需要及經(jīng)濟(jì)條件選擇原動(dòng)機(jī)為Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y90L-4,功率P為1.5kw,轉(zhuǎn)速為1440rpm.電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)型號為YCT132-4B，轉(zhuǎn)矩為9.7 2. 確定總傳動(dòng)比及各級傳動(dòng)比的分配 3.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1） 各軸的轉(zhuǎn)速 熟化軸 中間軸 擠絲軸 2） 各軸的功率 熟化軸 中間軸 擠絲軸 3） 各軸的扭矩 熟化軸轉(zhuǎn)矩 中間軸轉(zhuǎn)矩 擠絲軸轉(zhuǎn)矩 各軸運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)列入下表：1-1 軸名稱 功率kW 轉(zhuǎn)速（rpm） 轉(zhuǎn)矩Nmm熟化軸 1.41 625 21

9、544.8 中間軸 1.37 284.1 46052.45 擠絲軸 1.33 125 101612傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1） 選擇V型帶的型號 根據(jù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖5.14確定選用Z型V帶2） 確定帶輪直徑 由表5.6 取 由式（5.12）得 由表5.6 取mm 大帶輪轉(zhuǎn)速 其誤差小于，故允許。3） 驗(yàn)算帶速V 在5-25m/s范圍內(nèi)，故帶輪合適.4） 確定帶長和中心距a 初步選取中心距 由式（5.2）得 帶長 由表5.2選用基準(zhǔn)長度 由式（5.3）計(jì)算實(shí)際中心距 由 故成立。5） 驗(yàn)算小帶輪的包角 合適6） 確定V帶根數(shù)Z 傳動(dòng)比 由表5.3查得 由表5.4查得 由表5.7

10、查得 由表5.2查得 由式（5.19）得 故取 Z=4根 7） 求作用在帶輪軸上的壓力 由表5.1查得 由式（5.20）得 單根V帶的張緊力N 由式（5.21）作用在帶輪軸上的壓力 8） 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由可得 帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，材料為45#鋼。 具體結(jié)構(gòu)如圖152. 圓柱斜齒輪的尺寸設(shè)計(jì) 第一級齒輪傳動(dòng)中1） 選擇齒輪材料及熱處理 小齒輪：45號鋼，調(diào)制處理，硬度為230-255HBS 大齒輪：45號鋼，正火處理，硬度為190-217HBS2） 確定許用應(yīng)力a. 確定極限應(yīng)力 齒面硬度：小齒輪按230HBS,大齒輪按190HBS 查機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）圖3-16得 查圖3-17得 b. 確定

11、壽命系數(shù) 查圖3-18得 查圖3-19得 c. 計(jì)算許用應(yīng)力 由表（3-4）取 由式（3-11）得 由式（3-12）得 其中3） 初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸a. 選擇齒輪類型 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪b. 選擇齒輪精度等級 按圓周速度v，由表3-5初步選用8級精度c. 初選參數(shù) 初選 d. 初步計(jì)算齒輪的主要尺寸 可用式（3-16）初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑或模數(shù) 因電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作機(jī)載荷平穩(wěn)，查表3-1得 因齒輪速度不太高，取K=1.05 因非對稱布置，軸的剛性較小，取 則 K= 由圖3-11查得 查表3-2得 重合度系數(shù) 由式（3-15）可初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑等

12、 主要參數(shù)和計(jì)算尺寸： 按表3-7 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),但考慮到熟化軸和擠絲軸受米粉得擠壓力很大，即取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 則，圓整后取 修改螺旋角 4） 校核接觸疲勞強(qiáng)度 圓周速度 根據(jù)圓周速度可選用8級精度的齒輪傳動(dòng) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表查得使用系數(shù) K 動(dòng)載系數(shù) 求齒間載荷分配系數(shù) , 先求： 基圓周面上 齒面載荷分布系數(shù): 載荷系數(shù): 校核：，合格 5） 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度條件 按式（3-17）驗(yàn)算輪齒得彎曲強(qiáng)度條件 查圖3-14得 查圖3-15得 取 即合格齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸歸于下表：1-2 名 稱 計(jì)算公式 結(jié)果/mm 法面模數(shù) m 4 法面壓力角 20° 螺旋角 12.29° 分度圓直

13、徑 82 180 齒頂圓直徑 90 188 齒根圓直徑 72 170 中心距 131 齒寬 50 576) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸按表3-11和后續(xù)設(shè)計(jì)出的軸孔直徑計(jì)算如下表:1-3 代號 公式 結(jié)果/mm 輪轂軸向長 57 倒角尺寸 4設(shè)計(jì)如附圖1： 附圖1 大齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸按表3-11和后續(xù)設(shè)計(jì)出的軸孔直徑計(jì)算如下表：1-4 代號 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式 結(jié)果/mm 輪轂處直徑 102.4 輪轂軸向長 50 倒角尺寸 4 齒根圓處厚度 10 腹板最大直徑 152 腹板厚 21設(shè)計(jì)附圖2 附圖 2第二級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中因傳動(dòng)比相同，其他條件相同或相似，第二級齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)同第一級設(shè)計(jì)軸的設(shè)

14、計(jì).中間軸的設(shè)計(jì)1. 選擇軸的材料 選擇軸的材料為45號鋼，經(jīng)調(diào)制處理，其機(jī)械性能由機(jī)械設(shè)計(jì)表11.1和表11.4查得 2. 軸的初步估算 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的表查得 C=112,因此 考慮該處軸徑應(yīng)當(dāng)大于熟化軸軸頸直徑，取3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的定位，裝配及軸的工藝性要求，參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-3，圖8-4，初步確定出中間軸的結(jié)構(gòu)如下圖 附圖31） 確定各軸段的直徑 初選滾動(dòng)軸承下，代號為6309 軸頸直徑 軸承軸肩高度（參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表4-1） ,該處直徑mm 齒輪2處軸頭直徑 按計(jì)算和裝配可得 2） 確定各軸段的軸向長度 按軸上零件的軸向尺寸及零件間相對位置，參考機(jī)械設(shè)計(jì)

15、課程設(shè)計(jì)表8-3，圖8-4，確定出軸向長度，如附圖3及圖4.4. 按許用彎曲應(yīng)力校核1） 軸上力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距的確定 齒輪對軸的作用點(diǎn)按簡化原則應(yīng)在齒輪寬的中點(diǎn)，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置2） 繪軸的受力圖，見附圖4（a）3） 計(jì)算軸上的作用力 齒輪2： 齒輪3： 4） 計(jì)算支反力 垂直面支反力（XZ平面），參考附圖3、4，繞支點(diǎn)B的力矩和，得 5）轉(zhuǎn)矩，繪彎矩圖垂直平面內(nèi)的彎矩圖：附圖4（b）6) 合成彎矩:附圖4（d） 附圖 47）轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩圖:附圖4（e） 8）計(jì)算當(dāng)量彎矩，繪彎矩圖：附圖4（f）9）校核軸頸 5. 軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（下同）表6-1查出

16、鍵槽尺寸： ； 由表6-2查出鍵長 ; 參考表9-2得出各表面粗糙度值（如附圖5）。 附圖 56. 安全系數(shù)法校核軸的疲勞強(qiáng)度1） 判斷校核的危險(xiǎn)面 對照彎矩圖附圖4和結(jié)構(gòu)圖5，從強(qiáng)度，應(yīng)力集中分析，C面可能是危險(xiǎn)面?，F(xiàn)在對C面進(jìn)行校核。2） 軸材的機(jī)械性能 材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由資料機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中表查得 ，再根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中表，查得 3） 剖面C的安全系數(shù) 鍵槽所引起有效應(yīng)力集中系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表查出 ， .熟化軸的設(shè)計(jì)1. 選擇軸的材料 材料同中間軸相同都為45#，調(diào)質(zhì)處理2. 軸的初步估算 考慮到米粉對軸的擠壓強(qiáng)度的影響，查出系數(shù) 最小直徑 3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（參考附圖6，及圖

17、10） 附圖 6 具體設(shè)計(jì)過程如中間軸，這里設(shè)計(jì)過程略擠絲軸的設(shè)計(jì)1. 選擇軸的材料 選擇45#鋼，如中間軸和熟化軸。2. 軸的初步估算 查表得， 考慮米粉對擠絲軸的擠壓作用，最小軸頸應(yīng)為3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如附圖7，及圖7） 附圖 7 其設(shè)計(jì)過程如中間軸，在這里略各軸健的選擇與計(jì)算1. 中間軸上鍵的選用及計(jì)算1） 中間軸與大齒輪的鍵連接由前面軸的設(shè)計(jì)已知本處軸徑為由表6-1選擇：鍵，鍵的接觸長度 ，接觸高度由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查出鍵靜聯(lián)接的擠壓許用應(yīng)力，鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。2） 中間軸與小齒輪的鍵連接 由前面軸的設(shè)計(jì)，得此處軸徑為 由表6-1選擇：鍵16×10×45GB109679

18、 ,鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。2. 熟化軸上鍵的選用及計(jì)算 在減速器里與齒輪聯(lián)接的軸徑為 由表6-1選擇：鍵 ，鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。3. 擠絲軸上鍵的選用及計(jì)算 在減速器中的與齒輪聯(lián)接的軸徑 mm,選擇鍵同中間軸。 ，強(qiáng)度足夠。滾動(dòng)軸承的選擇六個(gè)深溝球軸承選擇型號為6309，GB/T276-94.由表5-9查出 三個(gè)推力球軸承選擇型號為51210,GB/T301-1995.由表5-13查出 箱體的設(shè)計(jì) 箱體材料選擇為鑄鐵HT200，具體結(jié)構(gòu)如圖1和圖2 具體數(shù)據(jù)如下表1-5： 名稱 符號 結(jié)果/mm 箱座壁厚 10 箱蓋壁厚 1 10軸承端蓋螺釘直徑 d3 12 定位銷直徑 d 8 箱蓋箱座肋厚 m 10

19、箱座軸承厚度 20 箱蓋凸緣厚度 20 軸承端蓋的設(shè)計(jì) 材料選擇為鑄鐵HT200，具體結(jié)構(gòu)如圖5，圖12和圖13減速器附件的選擇 如下表：1-6 名稱 功用數(shù)量 材料 螺栓 安裝端蓋，緊固 24 Q235 銷 定位 2 35 墊圈 調(diào)整安裝 24 65Mn 螺母 安裝 12 Q235 游標(biāo)尺 調(diào)整油面高度 1 組合件 通氣孔 透氣 1 Q235減速器潤滑方式，密封形式，潤滑油牌號及用量的簡要說明 在裝配中選擇密封圈GB/T3452.1-92和氈圈JB/ZQ4606-86,具體尺寸及相關(guān)可查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表7-11和表7-12得。1. 潤滑方式1） 考慮成本及需要選用浸油潤滑2） 軸承采用潤滑

20、脂潤滑2. 潤滑油牌號1） 齒輪潤滑選用150號機(jī)械油（GB443-1989）2） 軸承潤滑選用ZL-3型潤滑脂（GB7324-1987） 用油量為軸承間隙的1/3-！/2為宜3. 密封形式1） 箱座與箱蓋凸緣接合面的密封 選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2） 觀察孔和油孔等處接合面的密封 在觀察孔或螺賽與機(jī)體之間加石棉橡膠紙，墊片進(jìn)行密封3) 軸承孔的密封 悶蓋和透蓋用作密封與之對應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋間的間隙，選用細(xì)羊毛氈加以密封。4) 軸承靠近集體內(nèi)壁處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部 3.銅螺母并帽的設(shè)計(jì)3.1材料的選擇 根據(jù)強(qiáng)度和工作要求銅螺母并帽的材料選擇ZCnSn

21、5Pb5Zn53.2結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 具體結(jié)構(gòu)如附圖8和圖JN-A-24 附圖84.擠絲后筒的設(shè)計(jì)4.1材料的選擇 根據(jù)工作要求和經(jīng)濟(jì)要求擠絲后蓋的材料選擇HZ-2004.2結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 考慮到所要對抗的擠壓力和剪切力，筒體要達(dá)到一定厚度具體結(jié)構(gòu)如圖JN-A-25 參考文獻(xiàn)1 徐灝等編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20002 陳立周等編.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).上海：上?？萍汲霭嫔?，19823 周元康等編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社，20014 付曉如等編.米粉條生產(chǎn)技術(shù).北京：金盾出版社.19995 楊明忠等編.機(jī)械設(shè)計(jì).武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20016 陸振曦等編.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì).北京：中國輕工業(yè)出版社，