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1、 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 本科綜合課程設(shè)計 題 目： 基于 PRO/E 螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計 專 業(yè) 名 稱： 姓 名： 指 導(dǎo) 老 師: 畢 業(yè) 時 間：  飛行器制造工程 李 巍

2、 田衛(wèi)軍 二零一五年六月 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 設(shè)計 綜合課程 論文 任務(wù)書 一、題目 基于 PRO/E的螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計 二、指導(dǎo)思想和目的要求 本次設(shè)計的主要內(nèi)容是螺旋式榨汁機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計， 主要負(fù)責(zé)榨汁機(jī)的電動機(jī)的選擇，榨汁各部件的設(shè)計。該設(shè)計本著簡單、方便、實(shí)用、安全為原則， 去除了現(xiàn)在市場上那些電動機(jī)的不足充分體現(xiàn)了自動化、 高效化、簡單化、環(huán)?；忍攸c(diǎn)。經(jīng)過對各種榨汁機(jī)的研究， 查看了各種相關(guān)資料， 了解了當(dāng)前我國榨汁機(jī)的現(xiàn)

3、狀以及當(dāng)前各種榨汁機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和它們的不足之處。 綜合以上，我設(shè)計了螺旋式榨汁機(jī)， 要求結(jié)構(gòu)簡單緊湊， 便于拆裝清洗維修， 有保護(hù)措施滿足廣大消費(fèi)者的需求。簡單實(shí)用的螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計不僅可以讓老人和孩子輕松操作而且 維護(hù)修理特別簡單。 我相信這款榨汁機(jī)在未來的市場上一定很暢銷倍受消費(fèi)者的青睞。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 1、完成設(shè)計說明書； 2、完成一篇相關(guān)課題的外文翻譯； 3、完成改造后的圖紙， A4大小兩張左右； 四、進(jìn)度和要求 第一階段 明確選題，確立總體設(shè)計方案 （2 天） 第二階段 查找、收集相關(guān)資料（ 2 天） 第三階段 擬

4、訂初步設(shè)計方案和具體設(shè)計方案（ 2 天） 第四階段 讓指導(dǎo)老師分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)并給出修改意見（ 1 天） 第五階段 按照設(shè)計方案開始畫圖、設(shè)計（ 2 天） 第六階段 讓指導(dǎo)老師指出不足并改進(jìn)（ 1 天） 第七階段 總結(jié)，按要求撰寫課程論文（ 2 天） 五、主要參考書及參考資料 [ 1] 劉長榮 [ 2] 張裕中 [ 3] 劉長榮 [ 4] 林清安  肖念新 工程力學(xué) [ M] 中國農(nóng)業(yè)科技出版社 2002.2 食品加工技術(shù)裝備 中國輕工業(yè)出版社 2000.3 鄭玉才 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（下） [ M

5、] 中國農(nóng)業(yè)科技出版社 2002.2 Pro/ENGINEER Wildfire 零件設(shè)計基礎(chǔ)篇（上） [ M] 中國鐵道出版 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 社 2004.5 [ 5] 林清安 Pro/ENGINEER Wildfire 零件設(shè)計基礎(chǔ)篇（下） [ M] 中國鐵道出版 社 2004.5 [ 6] 朱龍根 簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 [ M] 1997.11 [ 7] 壟溎義 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 高等教育出版社 [ M] 1982.9 [ 8] 楊永才 機(jī)械設(shè)新標(biāo)準(zhǔn)手冊計 [ M]

6、 北京科學(xué)技術(shù)出版社 [ M] 1993.8 學(xué)生 李巍 指導(dǎo)教師 田衛(wèi)軍 系主任 王波義 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 摘 要 隨著社會的發(fā)展， 農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)也發(fā)展到了一個新水平； 隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化 技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高， 水果榨汁機(jī)的改進(jìn)成為目前消費(fèi)者關(guān)心的熱 點(diǎn)問題。本文詳細(xì)講述了榨汁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及螺旋榨汁機(jī)的工作原理。 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版

7、 5.0 以其易學(xué)易用、 功能強(qiáng)大和互連互通的特點(diǎn)， 推動了整個產(chǎn)品開發(fā)機(jī)構(gòu)中個人效率和過程效率的提高。它既能節(jié)省時間和成 本，又能提高產(chǎn)品質(zhì)量。基于 Pro/E 的強(qiáng)大功能，本設(shè)計利用 Pro/ENGINEER 完成了螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)的設(shè)計， 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、 操作方便、榨汁效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 該榨汁機(jī)祛除了以前榨汁機(jī)出汁率底、 果汁不清的弊端。而且電動機(jī)充分體現(xiàn)了自動化、高效化、小型化、簡單化、環(huán)?；? 特點(diǎn)。就目前來講 , 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)主要應(yīng)用在食品方面 , 用于榨取蘋果、梨、番茄、菠蘿、桔子、胡蘿卜等果蔬的汁液。 環(huán)保

8、化、安全性為一體的榨汁機(jī)能夠早日走進(jìn)消費(fèi)者的家庭。 關(guān)鍵字： Pro/E，榨汁機(jī)，螺旋。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 Abstract With the development of science and technology ,the agriculture mechanical technology has developed to a new level；with the development and improvement of agricultu

9、re mechanical technology and people ’ s living standard ,the improvement of juice extractor has become the consumer ’ s hot topic nowadays .This article introduced configuration design of instillation instrument wireless-control mainframe and the work principle of the spiral type continuous ju

10、ice extractor. Pro/E Wildfire prairie fire edition is 5.0 easy to learn and use , not powerful to with characteristic of interconnection and inter-flow, promote whole product development personal efficiency and improvement, course of efficiency in the organization with it. It can

11、not only can save the time and cost improve product quality but also. On the basis of the strong function of Pro/E , originally design the design utilizing Pro/E to finish the spiral type continuous juice extractor, the spiral type continuous juice extractor is of simple structure , easy to operate

12、, presses the high advantage of juice efficiency but used widely with its . Moreover, this machine get ride of the previous problem that is low juice rate, and unclear juice malpractice. The single-phase series excitation type electric motor fully manifested the automation, high efficiency, miniatur

13、ization, simplification, and the environmental protection .As to at present, the spiral type continuous juice extractor is used in food mainly, for squeezing the juices of such fruits and vegetables as the apple、pear、 tomato、pineapple、orange、 carrot etc. Finally, I believed that this machine we desi

14、gned which has the character of collection specialization, intellectualization, automation, high efficiency miniaturization, simplification, environmental protection, and the security would be able to enter consumers family soon. Keywords: Pro/E ,juice extractor ,spiral type. 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課

15、程設(shè)計 目 錄 第一章 緒論 ???????????????????????????? 8 1.1 整體布局 ??????????????????????? 10 1.2 工作原理 ????????????????????????? 10 1.3 螺桿部 ???????????????????????? 10 1.4 螺桿螺旋直徑和螺距的 ????????????????? 11 1.4.1 螺桿 速的確定???????????????????

16、? 11 1.4.2 螺距的確定?????????????????????? 11 1.5 功率 算 ????????????????????????? 12 第二章 機(jī) ???????????????????????? 14 2.1 機(jī)功率 ?????????????????????? 14 2.2 確定 機(jī) 速 ?????????????????????? 14 第三章 算 裝置的運(yùn) 和 力參數(shù) ??????????????? 16 3.1 算 比和分配 比 ????????????????? 16

17、 3.2 各 速 ????????????????????????? 16 3.3 各 的 入功率 ?????????????????????? 16 3.4 各 矩 ????????????????????????? 17 第四章 局部 構(gòu) ??????????????????????? 19 4.1 V ????????????????????????? 19 4.2 的 ???????????????????????? 22 4.2.1 的材料 ?????????????????????? 22 4.2.2

18、 的形式 ?????????????????????? 23 4.2.3 尺寸 算??????????????????? 23 4.3 螺旋 的 ??????????????????????? 25 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 4.4 筒部 ???????????????????????? 28 4.5 承端蓋的 ?????????????????????? 30 4.5.1 材料?????????????????????????? 30 4.5.2 凸 式 承端蓋各尺寸 算?????????????

19、??? 30 5.1 螺旋 件的制作 程 ??????????????????? 31 5.2 器的 用 ??????????????????????? 36 第六章 螺旋 的 度分析與加工程序 ????????????????? 37 6.1 螺旋 度分析 ?????????????????????? 37 6.2 螺旋 加工程序 ?????????????????????? 40 文 ????????????????????????????? 44 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 4

20、5 致 ??????????????????????????????? 46 程 小 ??????????????????????????? 47 附 ??????????????????????????????? 48 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 第一章 緒 論 傳統(tǒng)的通用機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計是首先將產(chǎn)品以平面的形式表達(dá)出來， 然后進(jìn)行反復(fù)校核和修改， 最后由加工者把圖樣上的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為成形的產(chǎn)品， 這樣不僅設(shè)計周期長，成本高，而且當(dāng)產(chǎn)品制造出來后，經(jīng)常會出現(xiàn)零部件之間

21、相互干涉，無法安裝和裝配到位等重大設(shè)計失誤， 如此反復(fù)修改也延長了產(chǎn)品投放市場的周期。鑒于通用機(jī)械的使用范圍廣，設(shè)計行業(yè)多，這就對通用機(jī)械的可靠性、穩(wěn)定性和通用性提出了較高的要求。目前世界上應(yīng)用最為泛的高檔三維商業(yè)軟件 Pro/E 就可以很好地解決這些問題。 Pro/E 直接采用三維設(shè)計，使設(shè)計者能了解產(chǎn)品的每一個細(xì)節(jié)， 并利用其參數(shù)化設(shè)計的思想， 使零件的設(shè)計、 修改變得簡單易行，同時還可以完成產(chǎn)品的系列化設(shè)計。 另外利用 Pro/E 的分析功能， 可以完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)仿真和有限元分析。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，隨著我國水果產(chǎn)量的大幅度提高和鮮銷市場的逐漸飽和， “賣果難

22、”愈演愈烈。另外，由于我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)及人民生活水平的提高， 果汁加工業(yè)又進(jìn)入一新的發(fā)展時期。榨汁機(jī)是果品行業(yè)的重要組成部分。因此， 對榨汁機(jī)設(shè)備的研究勢在必行。 要求設(shè)計研究出結(jié)構(gòu)簡單、 成本低、效率高的榨 汁設(shè)備?；?Pro/E 的強(qiáng)大功能，本設(shè)計利用 Pro/E 完成了螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)其 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、榨汁效率高等優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計。 1.1 整體布局設(shè)計 本設(shè)計在布局上采用折疊式 , 即螺桿、減速器在一個水平面上 , 將電機(jī)置于另一個水平面上 ( 見圖 1) 。這樣布置 , 一是較大幅度減少了整機(jī)長度 , 提高了設(shè)備剛 度 , 節(jié)省了原

23、材料 , 降低了成本 ; 二是電機(jī)與減速器之間采用三角帶傳動 , 起到了緩沖作用 , 可避免因原料帶入異物造成螺桿堵轉(zhuǎn)、 引起瞬間負(fù)荷過大時 , 燒壞電機(jī)或損壞減速器等故障的發(fā)生 ; 三是由于電機(jī)位置較低、以及在電機(jī)與減速器之間采用三角帶傳動 , 極大地降低了機(jī)械振動與噪聲。 基本結(jié)構(gòu)螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)基本結(jié)構(gòu)如圖 1-1 。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖如圖 1-2 。

24、 圖 1-1 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 1- 電機(jī) 2- 三角帶 3- 減速器 4- 聯(lián)軸器 5- 進(jìn)料斗 6- 螺桿 7- 篩筒 8- 出料斗 9- 集液盤 10- 機(jī)架 圖 1-2 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖 1.2 工作原理 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 由圖 1-2 可知：該機(jī)由機(jī)架、螺桿、篩筒、減速器、電機(jī)等組成。電機(jī) 1 通

25、過三角帶 2 帶動減速器 3 轉(zhuǎn)動 , 減速器 3 通過聯(lián)軸器 4 帶動螺桿 6 轉(zhuǎn)動 , 物料由 進(jìn)料斗 5 喂入 , 在螺桿 6 的作用下 , 受到擠壓 , 物料中的水分通過篩筒 7 流出 , 經(jīng)集 液盤 9 排出機(jī)外 , 物料在強(qiáng)大的擠壓作用下 , 汁液越來越少 , 最后經(jīng)出料斗 8排出。 1.3 螺桿部設(shè)計 通常螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)是靠螺桿在篩筒內(nèi)旋轉(zhuǎn) , 對物料產(chǎn)生壓力，從而使物 料中的汁液被強(qiáng)制擠出。螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)螺桿按不同的分類方法有多種型式。 如按螺桿螺紋直徑分類有等徑與變徑之分，按螺桿螺距分類有等距與變距之分； 按螺桿螺紋型式分

26、有連續(xù)與斷續(xù)之分等。針對本設(shè)計加工對象綜合考慮 , 確定采 用變徑、斷續(xù)、變螺距螺桿。螺桿上的螺旋共分四段 ( 如圖 1-3) 。第一段為喂料 螺旋，主要作用是輸送物料； 第二段是預(yù)壓螺旋， 主要作用是對物料進(jìn)行初步擠 壓，并開始擠出水分；第三段、第四段是壓榨螺旋，主要作用是不斷增加對物料 的進(jìn)一步擠壓，使水果的果汁被強(qiáng)制擠出。特別是第四段具有增壓作用 , 進(jìn)一步 提高出汁率。 圖 1-3 螺旋軸 1.4 螺桿螺旋直徑

27、和螺距的設(shè)計 [2 ] 螺桿螺旋結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1-4。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 圖 1-4 螺桿螺旋結(jié)構(gòu)簡圖 1.4.1 螺桿轉(zhuǎn)速的確定 由于本螺桿工作性質(zhì)屬于壓榨范疇， 故轉(zhuǎn)速較低。參照 榨油機(jī)、油料化機(jī)、食品榨汁機(jī)，決定選用 n=130r/min 。 1.4.2 螺距的確定 初選螺距，第一段 t=50mm，其他各段螺距依次遞減。 物料移動速度 (m/s) 計算： v 0 = nt = 130 0.05 =1.08m/s （1-

28、1） 60 60 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)的生產(chǎn)能力公式如下： G=3600F0 v 0 ρ 1 Φ (kg/h) （1-2） 式中 :： G—生產(chǎn)率 , 本設(shè)計取 G=1000kg/h； 2 F 0 —螺桿螺旋送料的斷面面積 (m ) ； 3 ρ 1 —物料容積密度，本設(shè)計取 ρ 1 =400kg/m ； Φ —充填系數(shù) , 本設(shè)計取 Φ=0.2 。 將參數(shù)代入得： 1000=3600 F 0 1.084000.2 解得： F 0 ≈ 0.0321(m2 ) 根據(jù)螺桿螺旋送料的斷面面積計算公式：

29、F 0 (d 0 2 d1 2 ) = 4 式中： d 0 —螺桿螺旋送料的斷面大徑 (m)； d1 —螺桿螺旋送料的斷面小徑 (m)；本設(shè)計根據(jù)強(qiáng)度計算得  （1-3） （1-4） d 1 =0.09m； 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得，則可求得： 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 d 0 ≈0.2213m 取螺

30、桿螺旋送料的斷面大徑 d 0 =0.24 m。 1.5 功率計算 [9] 榨汁機(jī)的功率消耗包括兩方面： 物料所消耗的功率；使物料移 消耗的 功率。在 里，把 與 承摩擦等所消耗的功率算入機(jī)械效率中。 物料所消耗的功率 P1 ： P1 (d 0 2 d1 2 ) n s ? +Z)（ W） （1-5） = 4 pmax (1+2+3+ 60 =0.0321 130 0.005 0.83 106 10

31、 60 =2891.5W 式中： s ——相 螺距大小之差， m； Z ——螺距數(shù)目； pmax ——物料所受的最大 力，取 0.83MPa； d0 ——螺旋外徑， m； d1 ——螺旋內(nèi)徑， m。 使物料移 所消耗的功率 P 2 ： P 2 =mv 2 1 m v2 （1-6） t = (W) t 2 式中： m——物料的 量 kg； t ——物料運(yùn) s。

32、而 m =G (生 能力 ) （1-7） t ns v= 60 所以： P 2 = 1 G 2 = Gn2 s2 ns (W) （1-8） 2 60 7200 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 = 1000 130 2 0.05 2 7200 =60.5w 則消耗的功率為： P= p1p2 (W) （1-9） = 2891

33、.5 60.5 0.81 =3657.1w 式中： ——傳動效率。 由電動機(jī)至工作機(jī)之的總效率 [7] ( 包括工作機(jī)效率 ) 為： 1 2 3 4 5 式中： 1 、 2 、 3 、 4 、 5 分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸 器、螺桿軸的軸承的效率。 取 1 ＝ 0.96、 2 ＝0.99、 3 ＝ 0.97、 4 ＝0.97、 5 ＝0.98、則： 1 2 3 4 5 （ 1-10）

34、 3 3 ＝ 0.96 0.99 0.97 0.97 0.98 ＝ 0.81 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 第二章 選擇電動機(jī) 按已知的工作要求和條件，選用 Y 型全封閉鼠籠型三相異步電動機(jī) [7] 。 2.1 選擇電動機(jī)功率 榨汁機(jī)所需的電動機(jī)輸出功率為： P d = P= p1 p2 （2-1） = 2891.5 60.5 0.81 =3657.1w 2.2 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 [6] 旋轉(zhuǎn)軸的

35、工作轉(zhuǎn)速為： n=130r/min ，按推薦的合理傳動比范圍，取帶傳動的 傳動 i ＝2—4，減速器的傳動比 i ＝4—12.5 ，則合理總傳動比的范圍為 i ＝ 8— 50，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： (8-50) 130=1040-6500 r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 1500 r ／ min，3000r ／min 再根據(jù)計算出的容量， 查出有這幾種適用的電動機(jī)型號見表 2-1 ，其技術(shù)參數(shù)傳動比的比較情況見下表。 表 2-1 電動機(jī)型號和技術(shù)參數(shù)及傳動比 額定 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 傳動裝置的傳動比 方案 電動機(jī) 功率

36、 型號 同步 滿載 總傳 P/kW 帶 減速箱 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 動比 1 Y112M 4 1500 1440 11.08 2.8 4 2 Y112M 4 3000 2920 22.4 2.8 8 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 綜臺考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動和減速器的傳動比，可 知方案 2 比較適合。因此選定電動機(jī)型號為 Y112M。所選電動機(jī)的額定功率 Ped ＝ 4kw，滿載轉(zhuǎn)速 nm =

37、1440r／min，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。 所選電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如圖 2-1 和下表 2-2 所示： 圖 2-1 電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 表 2-2 電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸 地腳螺 裝鍵 中心 外形尺寸 底腳安 栓空直 軸伸尺 部位 高 H L (AC/2+AD) HD 裝 A B 徑 寸 D E 尺寸 K F GD 112

38、 400 305 265 180 14 12 28 60 8 36 0 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 第三章 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 3.1 計算總傳動比和分配傳動比 由選定電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動軸的轉(zhuǎn)速 nw ，可得傳動裝置的總 傳動比為： i= nm = 1440 11.08 （3-1） nw 130 計算出總傳動比后， 應(yīng)合理地分配各級傳

39、功比， 限制傳動件的圓周速度以減 小動載荷，降低傳動精度等級。 分配各級傳動比時考慮到以下幾點(diǎn)： 各級傳動的傳動比應(yīng)在推拌的范圍內(nèi)選??； 應(yīng)使傳動裝置的結(jié)構(gòu)尺寸較小、 重量較輕；應(yīng)使 各傳動件的尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱、合理，避免互相干涉碰撞。故 V 帶傳功比取 2.8，減速器傳功比取 4。 進(jìn)行傳動件的設(shè)計計算，先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。按內(nèi)電動機(jī)至 工作機(jī)之間運(yùn)動傳遞的路線推算各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)如表 3。 3.2 各軸轉(zhuǎn)速 n1 = nm = 1440 =514.3 r min (3-2) i1 2.8 n

40、2 n1 = 514.3 128.6r min (3-3) i2 4 式中： nm 為電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，單位為 r min ； n1 ， n2 分別為減速器輸入軸和 榨汁機(jī)螺旋軸的轉(zhuǎn)速， 單位為 r min ；i 1為電動機(jī)至減速器輸入軸的傳動比； i 2 為 減速器的傳動比。 3.3 各軸的輸入功率 P1 = Ped 01 (3-4) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 =4 0.96 =3.84kW P2 = Ped12 (3-5) =3.84 0

41、.95 =3.65 kW 式中： Ped 為電動機(jī)的輸出功率，單位為 kW； P1 、 P2 分別為減速器輸入軸和榨汁 機(jī)螺旋軸的輸入功率， 單位為 kW； 01 、 12 分別為電動機(jī)軸與減速器輸入軸、減 速器輸入軸與榨汁機(jī)螺旋軸間的傳動效率。 3.4 各軸轉(zhuǎn)矩 T1= Ted i1 01 (3-6) =26.5 2.8 0.96 =71.3 N m T2 = T1 i 2 12 =71.3 4 0.95 =271.0 N m 式中：T 、T 分別為減速器輸入軸和榨汁機(jī)

42、螺旋軸的輸入轉(zhuǎn)距， 單位為 Nm；Ted 1 2 為電動機(jī)鈾的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為 Nm。 Ted 的計算公式為： Ted =9550 Ped (3-7) nm 4 =9550 1440 =26.5 Nm 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 表 3-1 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 軸名 參數(shù) 電動機(jī)軸 減速器 螺旋軸 轉(zhuǎn)速 1440 514.3 128.6 n/(r/min) 輸入功率 4 3.84 3.65 P/kW 輸入轉(zhuǎn)矩 T/( N 26.5 71.3 271.0 m)

43、 傳動比 i 2.8 4 效率 0.96 0.95 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 第四章 局部結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 V 帶設(shè)計 1. 確定計算功率 Pca [3] 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)是螺旋榨汁機(jī)， 故屬于載荷變動較大的機(jī)械， 原動機(jī)是交流電動 機(jī)（普通轉(zhuǎn)矩鼠籠式），工作時間小于 10 小時 / 天，啟動形式為軟啟動。 故： Pca K A P =1.2 4 4.8kw (4-1) K A ——工作情況系數(shù) 取 K A =1

44、.2。 2. 選擇 V 帶的型號 [3] 根據(jù)計算功率 Pca 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 ，得 A ，B 型均可，選擇 A 型普通 V 帶。 3. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 D1 和 D2 初選主動輪的基準(zhǔn)直徑 D1 ，根據(jù)所選 V 帶型號參考，選取 D1 D min ，選 D1 100mm 。 驗(yàn)算帶的速度 V： V D1n1 100 1000 m s (4-2) 1000 60 5.23 60 1000 計算從動輪直徑 D 2 ： D2 iD 1 2.8 100 280mm

45、 4. 確定傳動的中心距 a 和帶長 Ld 初定中心距，由 0.7 D1 D 2 a0 2 D 2 D 2 即： 0.7 2 8 0 1 0 0 a0 2 2 8 0 1 0 0 (4-3) 即： 266 a0 760 ，取 500mm。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 計算基準(zhǔn)帶長： Ld 2a0 D1 D2 D1 2 (4-4) D2 4a0 2 2 500 100 280 100 2 280 4 500 1613.1

46、5mm 2 選取帶的基準(zhǔn)長度，查表 [3] 得： Ld 1633mm 計算實(shí)際中心距，由公式： Ld Ld 500 1633 1613.15 (4-5) a a0 2 510mm 2 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變動范圍為： amin a 0.015Ld 500 0.015 1633 475mm amax a 0.03 Ld 500 0.03 1633 549mm 5.驗(yàn)算主動輪的包角 a1

47、 根據(jù)公式及對包角的要求，應(yīng)保證： a1 D2 D1 60 180 280 100 60 1 5 8 1 2 0 (4-6) 180 500 a 6. 確定 V 帶的根數(shù) Z Pca 4.8 根，取 Z=3 根。 Z 2.96 P0 K K L P0 K (1.37 0.93 0.96 0.12) 1.0 式中： P0 ——在包角 =180 度，特定長度，工作平穩(wěn)情況下，單根普通帶的許用 功率值； K ——考慮包角

48、不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)； K L ——考慮帶的長度不同的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)。 查得： P0 =1.37 K =0.93 K L =0.96 式中： K——材質(zhì)系數(shù)； P0 ——計入傳動比的影響時，單根 V 帶所能傳遞的功率的增量。 計算公式為： P 0.0001 Tn1 0.0001 1.2 1000 0.12kw ； (4-7) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 式中： T ——單根普通 V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩的修正值； n1 ——主動輪的轉(zhuǎn)速。 7. 確定帶的初拉力

49、 F0 單根 V 帶的初拉力 F0 由下式確定： F0 500Pca 2.5 qV 2 500 4.8 2.5 2 VZ 1 5.23 5 0.93 1 0.1 5.23 111N(4-8) K 8. 求帶傳動作用在軸上的壓力 Q Q 2 5 111 sin 158 1090N 2 （4-9） 式中： Z——帶的根數(shù)； F0 ——單跟帶的初拉力； 1 ——主動輪上的包角。

50、9. V 帶設(shè)計計算列表如表 4-1 表 4-1 V 帶設(shè)計計算列表如下： 設(shè)計計算項目 結(jié)果 說明 工作情況系數(shù) k A 1.2 計算功率 P ca 4.8 選取 V 帶型號 A 小帶輪直徑 D 1 100mm 可選比表中大的值 大帶輪直徑 D 2 280mm 驗(yàn)算 V 帶的速度 V 5.23m/s 初定中心距 a0 500mm 參考實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)確 定 初算 V 帶所需的基準(zhǔn)長度 L 1613.15mm d

51、 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 選 V 帶的基準(zhǔn)長度 L d 定 V 帶公稱長度 L i 定中心距 a 包角 1 包角系數(shù) k a 長度系數(shù) k L 材質(zhì)系數(shù) k 單根 V 帶所能傳遞的功率 P 0 單根 V 帶功率增量 P0 單根 V 帶傳遞扭矩的修正 值 T V 帶根數(shù) Z 每米 V 帶質(zhì)量 單根 V 帶的初拉力 F 0  1633mm 1600mm 510mm 158 〉 120 ，合適

52、 0.93 0.96 1 化學(xué)線繩結(jié)構(gòu)的膠帶 0.995 0.12kw 1.2 3 根 0.10kg/m 111N 軸上的壓力 Q 1090N 計算結(jié)果匯總： V 帶規(guī)格： A 型，長 1600mm V 帶根數(shù)： 3 根 中心距： 510mm 軸上壓力： 1090N 4.2 帶輪的設(shè)計 4.2.1 材料 帶輪常用材料是鑄鐵，因?yàn)閹?v＜25m／s，所以選用 HTl50。 4.2.2 帶輪的形式 [3] 帶輪的結(jié)

53、構(gòu)由帶輪直徑大小而定，因帶輪基準(zhǔn)直徑 D<(2.5-3)d( 為軸的直 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 徑 ) ，所以小帶輪采用實(shí)心式；對于大帶輪，因 D<300mm，故大帶輪采用腹板式。 4.2.3帶輪尺寸設(shè)計計算 小帶輪的軸孔直徑，小帶輪（如圖 4-1 和圖 4-2 ）與電動機(jī)相連，故 d=28mm。 d1 =(1.8— 2)d=(1.8— 2) 28 49.4mm 56mm，取 50mm。 小帶輪的寬度及直徑計算： B=(z—1)t+2s= (3 1) 16 2 10 52 mm （

54、4-10） D 1 =D+2f=100+2 3.5=107 mm （ 4-11） L=(1.5-2)d=(1.5 2) 28 42mm 56mm , 取 56 mm。 （ 4-12） 圖 4-1 小帶輪示圖 圖 4-2 小帶輪三維圖 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)

55、計 大帶輪的軸孔直徑，大帶輪（如圖 4-3 和圖 4-4 ）與減速器相連其軸孔直徑與 NGW-41型減速器輸入軸直徑一致，故 d=50 mm。 d1 =(1.8 — 2)d=(1.8 —2) 50 90mm 100mm，取 90mm。 （4-13） 大帶輪的寬度： B=52 mm D 1 =D+2f= 280+2 3.5 =287 mm （ 4-14） L=56 mm C=20 mm

56、圖 4-3 大帶輪示圖 圖 4-4 大帶輪三維圖 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 4.3 螺旋軸的設(shè)計 [3] 1. 材料的選取 螺旋桿是螺旋榨汁機(jī)的主要工作部件， 采用不銹鋼材料鑄造后精加工制成。 2. 擬訂軸上零件的裝配方案螺旋桿的外型如圖 4-5 所示： 圖 4-5 螺旋軸示圖 3. 初步確定軸的

57、最小直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來初步確定： d A0 3 P （ 4-15） n 軸的材料查表選用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼， B =650M a ，由查表取 A 0 =110，于是 的： dm i n A0 3 P2 =110 3 3.65 33.6mm （ 4-16） n2 128.6 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的軸的直徑， 為了使所選的軸的直徑與 聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，即 d1 50mm d min ，滿足強(qiáng)度要求。故選擇軸孔直徑為 50m

58、m的聯(lián)軸器，根據(jù)傳動類型，選用了十字滑塊聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長 100mm。 . 4. 根據(jù)軸上定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 軸段右側(cè)設(shè)定位軸肩，該軸段直徑為 62mm; 左段用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=65mm。因半聯(lián)軸器長 L=100mm，而半聯(lián)軸器與軸配合部的長度 L=80mm,現(xiàn)取 L12=80mm。 初步選擇滾動軸承。 由于設(shè)計的是螺旋壓榨機(jī)， 所設(shè)計的是螺旋軸，軸承同 時受有徑向力和軸向力，又根據(jù) d23=62mm,初步選擇單列圓錐滾子軸承 30213， 其尺寸為 d D B 65 120

59、 36 ，故 d34=d89=65mm，L 34=L89=36mm。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 為了右段滾動軸承的軸向定位，需將 L56 段直徑放大以構(gòu)成軸肩。有手冊上查得，對 30213 軸承，它的定位軸肩高度最小為 6mm，現(xiàn)取 d56=78mm（即定位軸肩高度為 6.5mm）。 軸承端蓋的總寬度為 20mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆既便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為 30mm，故取 L23=50mm。 取安裝螺旋片的軸段的直徑為 L56 =90mm，長度為 320mm，為進(jìn)一步增大壓力，提高出汁率，設(shè)計 L 67 為

60、錐形軸，取為 L 67=300mm，大段直徑為 d=189mm。螺旋軸三維圖如圖 13。 5. 軸上零件的周向定位 半 聯(lián) 軸 器 與 軸 軸 向 定 位 采 用 平 鍵 聯(lián) 接 。 按 由 手 冊 查 得 平 鍵 b h=16 10(GB1095—79), 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長 55mm，配合選為 H7/k6，滾動軸承與軸的軸向定位是借用配合來保證的，此處選 H7/m6。 6. 定圓角半徑值 軸肩處的圓角半徑的值 r=1.5mm，軸段倒角，在軸的兩端 均為 2 45 。

61、 圖 4-6 螺旋軸三維圖 7. 按彎扭合成條件校核軸的強(qiáng)度 [1] 作軸的計算簡圖 4-7: 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 F T R R v F v R R v 2 v M CV aT Mcca 圖 4-7 軸的計算簡圖 軸垂直面內(nèi)所受支反力： F L1 2466 200 （4

62、-17） R v1 = L2 200 759 N L1 450 R v 2 =F- R v1 =2466-759=1707N （4-18） 作彎矩圖： 軸上 BCD三點(diǎn)的彎矩 M BV =M DV =0 M CV = R v1 L1 =759 200=151800Nmm （4-19） 作扭矩圖 : T B TC 9550000 p2 （4-20） n2 西北工業(yè)大學(xué)明

63、德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 3.65 =9550000 128.6 =271053Nmm 作當(dāng)量彎矩圖： B 點(diǎn)： M BCa =aT （4-21） =0.59 271053 =159921Nmm C 點(diǎn)： M cca = M CV 2 151800 2710532 （4-22） (aT )2 2 =310666Nmm D 點(diǎn)： M dca =0 8. 校核軸的強(qiáng)度 [1] 只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩

64、的強(qiáng)度由： M cca 310666 9.06M P a （4-23） ca 0.1 70 3 W 查表 ，對 于 B =600MPa 的 碳鋼 ，承 受 對稱 循環(huán)應(yīng) 力時的 需用 應(yīng)力 [ ]=55MPa>=9.06MPa，故安全。 4.4 篩筒部設(shè)計 篩筒部的篩筒 ( 如圖 4-8 和圖 4-9) 上有許多篩孔 , 被榨出的汁液就是從這里流出的。篩孔的設(shè)計十分重要 , 它的主要參數(shù)包括 : 篩孔大小和分布密度。 為了確保被榨出的汁液能夠及時從篩孔中流出 , 篩筒篩孔的孔隙率越大越好。又由于篩筒要求承受

65、螺旋擠壓產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力 , 所以孔隙率也不能太大。通?？紫堵蔬x擇原則有 : 篩筒剛度好時 , 選大些 ; 篩筒剛度差時 , 選小些。篩孔大時 , 孔隙率取較大值 ; 篩孔小時 , 孔隙率取較小值。 篩孔直徑的選擇 : 一般來講 , 篩孔直徑越大 , 越有利于汁液的排出 ; 相反 , 篩孔直徑越小 , 越不利于汁液的排出 , 過小時 , 就不能保證汁液的排出。選擇篩孔時 , 首先要考慮所加工物料的粒徑大小 , 加工物料的單個粒徑大時 , 篩孔直徑選擇也要相應(yīng)大些 , 以利于汁液排出。但也不能過大 , 否則 , 可能會造成較大的料損 ; 加工物料的粒徑小時 , 篩孔直徑選擇也要相應(yīng)小些 ,

66、但也不能太小 , 因?yàn)楹Y孔太小時 , 容易造成堵塞 , 不能保證汁液順利流出。 目前 , 篩孔直徑的選擇方法主要有定性選 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計 擇法和 經(jīng)驗(yàn) 選擇 法 , —般要 經(jīng)過 兩到 三次 試驗(yàn)確 定。 圓筒 篩 用 2mm厚的 lGrl8Ni9Ti 不銹鋼板沖直徑為 2mm孔制作，孔間距離 2mm。圓筒篩的內(nèi)徑為240mm。長為 570mm。為了確保篩筒內(nèi)物料清理方便 , 篩筒設(shè)計成上下兩半 , 中間用螺栓連接。 圖 4-8 下半篩筒 圖 4-9 上半篩筒 4.5 軸承端蓋的設(shè)計 4.5.1 材料 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計