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1、 基于Pro/E螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) （河北科技師范學(xué)院 機(jī)械電子系） 摘要：Pro/ENGINEER Wildfire野火版2.0以其易學(xué)易用、功能強(qiáng)大和互連互通的特點(diǎn)，推動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)機(jī)構(gòu)中個(gè)人效率和過程效率的提高。它既能節(jié)省時(shí)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(jì)利用Pro/E完成了螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)，螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、榨汁效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。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。 關(guān)鍵字：Pro/E；榨汁機(jī)；螺旋 前言 傳統(tǒng)的通用機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

2、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(jì)周期長(zhǎng)，成本高，而且當(dāng)產(chǎn)品制造出來后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)零部件之間相互干涉，無法安裝和裝配到位等重大設(shè)計(jì)失誤，如此反復(fù)修改也延長(zhǎng)了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的周期。鑒于通用機(jī)械的使用范圍廣，設(shè)計(jì)行業(yè)多，這就對(duì)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(jì)，使設(shè)計(jì)者能了解產(chǎn)品的每一個(gè)細(xì)節(jié)，并利用其參數(shù)化設(shè)計(jì)的思想，使零件的設(shè)計(jì)、修改變得簡(jiǎn)單易行，同時(shí)還可以完成產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。另外利用Pro/E的分析功

3、能，可以完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真和有限元分析。 進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著我國(guó)水果產(chǎn)量的大幅度提高和鮮銷市場(chǎng)的逐漸飽和，“賣果難”愈演愈烈。另外，由于我國(guó)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(shí)期。榨汁機(jī)是果品行業(yè)的重要組成部分。因此，對(duì)榨汁機(jī)設(shè)備的研究勢(shì)在必行。要求設(shè)計(jì)研究出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高的榨汁設(shè)備?；赑ro/E的強(qiáng)大功能，本設(shè)計(jì)利用Pro/E完成了螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、榨汁效率高等優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。 1 總體方案設(shè)計(jì) 1.1　整體布局設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)在布局上采用折疊式,即螺桿、減速器在一個(gè)水平面上,將電機(jī)置于另一個(gè)水平面上(見圖1)。這

4、樣布置,一是較大幅度減少了整機(jī)長(zhǎng)度,提高了設(shè)備剛度,節(jié)省了原材料,降低了成本;二是電機(jī)與減速器之間采用三角帶傳動(dòng),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(shí),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(dòng),極大地降低了機(jī)械振動(dòng)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。 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖如圖2。 圖1　螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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2　螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖 1

5、.2 工作原理 由圖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通過三角帶2帶動(dòng)減速器3轉(zhuǎn)動(dòng),減速器3通過聯(lián)軸器4帶動(dòng)螺桿6轉(zhuǎn)動(dòng),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(jì) 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(duì)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；按螺桿螺紋型式分有連續(xù)與斷續(xù)之分等。針對(duì)本設(shè)計(jì)加工對(duì)象綜合考

6、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(duì)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(duì)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3 螺旋軸 1.4 螺桿螺旋直徑和螺距的設(shè)計(jì)[2] 螺桿螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4。 圖4 螺桿螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)，

7、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(dòng)速度(m/s)計(jì)算： v===1.08m/s 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)的生產(chǎn)能力公式如下： G=3600FvρΦ　(kg/h) 式中:：G—生產(chǎn)率,本設(shè)計(jì)取G=1000kg/h； F—螺桿螺旋送料的斷面面積(m2)； ρ—物料容積密度，本設(shè)計(jì)取ρ=400kg/m； Φ—充填系數(shù),本設(shè)計(jì)取Φ=0.2。 將參數(shù)代入得： 1000=3600F1.

8、084000.2 解得：F≈0.0321(m) 根據(jù)螺桿螺旋送料的斷面面積計(jì)算公式： F= 式中：d—螺桿螺旋送料的斷面大徑(m)； d—螺桿螺旋送料的斷面小徑(m)；本設(shè)計(jì)根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算得d=0.09m； 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得，則可求得： d≈0.2213m 取螺桿螺旋送料的斷面大徑d=0.24 m。 1.5 功率計(jì)算[9] 榨汁機(jī)的功率消耗包括兩方面：壓縮物料所消耗的功率；使物料移動(dòng)消耗的功率。在這里，把軸與軸承摩擦等所消耗的功率算入

9、機(jī)械效率中。 設(shè)壓縮物料所消耗的功率為P： P= (1+2+3+…+Z)（W） =0.0321 =2891.5W 式中：——相鄰螺距大小之差，m； Z——螺距數(shù)目； ——物料所受的最大壓力，取0.83MPa； ——螺旋外徑，m； ——螺旋內(nèi)徑，m。 設(shè)使物料移動(dòng)所消耗的功率為P： P=mv= (W) 式中： m——物料的質(zhì)量kg； t——物料運(yùn)動(dòng)時(shí)間s。 而 =G (生產(chǎn)能力) v= 所以： P==(W) = =60.5w 則消耗的功率為： P= (W)

10、 = =3657.1w 式中：——傳動(dòng)效率。 由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之的總效率[7](包括工作機(jī)效率)為： 式中：、、、、分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、螺桿軸的軸承的效率。 ?。?.96、＝0.99、＝0.97、＝0.97、＝0.98、則： ＝0.960.990.970.970.98 ＝0.81 2 選擇電動(dòng)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(dòng)機(jī)[7]。 2.1 選擇電動(dòng)機(jī)功率 榨汁機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為： P= P= (W) = =3657.1

11、w 2.2 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速[6] 旋轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速為：n=130r/min，按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)i＝2—4，減速器的傳動(dòng)比i＝4—12.5，則合理總傳動(dòng)比的范圍為i＝8—50，故電動(dòng)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(jì)算出的容量，查出有這幾種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)見表1，其技術(shù)參數(shù)傳動(dòng)比的比較情況見下表。 表1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定 功率 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 P/kW 同步 轉(zhuǎn)速 滿載 轉(zhuǎn)速

12、 總傳 動(dòng)比 帶 減速箱 1 Y112M 4 1500 1440 11.08 2.8 4 2 Y112M 4 3000 2920 22.4 2.8 8 綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，可知方案2比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率＝4kw，滿載轉(zhuǎn)速=1440r／min，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。 所選電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如圖5和下表2所示： 圖5 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 表2 電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸 中心高H 外形尺寸L(AC/2+AD)HD 底腳安裝A

13、B 地腳螺栓空直徑 K 軸伸尺寸DE 裝鍵部位尺寸 FGD 112 400305265 180140 12 2860 836 3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 由選定電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為： i== 計(jì)算出總傳動(dòng)比后，應(yīng)合理地分配各級(jí)傳功比，限制傳動(dòng)件的圓周速度以減小動(dòng)載荷，降低傳動(dòng)精度等級(jí)。分配各級(jí)傳動(dòng)比時(shí)考慮到以下幾點(diǎn)：各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)在推拌的范圍內(nèi)選取；應(yīng)使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸較小、重量較輕；應(yīng)使各傳動(dòng)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。 4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和

14、動(dòng)力參數(shù)[7] 進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。按內(nèi)電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間運(yùn)動(dòng)傳遞的路線推算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如表3。 4.1 各軸轉(zhuǎn)速 ===514.3 =128.6 式中：為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，單位為；，分別為減速器輸入軸和榨汁機(jī)螺旋軸的轉(zhuǎn)速，單位為；為電動(dòng)機(jī)至減速器輸入軸的傳動(dòng)比；為減速器的傳動(dòng)比。 4.2 各軸的輸入功率 = =40.96 =3.84kW = =3.840.95 =3.65 kW 式中：為電動(dòng)機(jī)的輸出功率，單位為kW；、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；、分別為電動(dòng)機(jī)軸與減速器輸入軸、減速器

15、輸入軸與榨汁機(jī)螺旋軸間的傳動(dòng)效率。 4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 = =26.52.80.96 =71.3 Nm = =71.340.95 =271.0 Nm 式中：、分別為減速器輸入軸和榨汁機(jī)螺旋軸的輸入轉(zhuǎn)距，單位為Nm；為電動(dòng)機(jī)鈾的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為Nm。 的計(jì)算公式為： =9550 =9550 =26.5 Nm 表3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名 參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸 減速器 螺旋軸 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 1440 514.3 128.6 輸入功率P/kW 4 3.84 3.65 輸入轉(zhuǎn)矩T/( Nm) 26.5 71.3 271.0

16、 傳動(dòng)比i 2.8 4 效率 0.96 0.95 5 設(shè)計(jì)V帶 5.1 確定計(jì)算功率[3] 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)是螺旋榨汁機(jī)，故屬于載荷變動(dòng)較大的機(jī)械，原動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)（普通轉(zhuǎn)矩鼠籠式），工作時(shí)間小于10小時(shí)/天，啟動(dòng)形式為軟啟動(dòng)。 故： =1.2 ——工作情況系數(shù) 取=1.2。 5.2 選擇V帶的型號(hào)[3] 根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，得A，B型均可，選擇A型普通V帶。 5.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑和 5.3.1 初選主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑[3] 根據(jù)所選V帶型號(hào)參考，選取，選。 5.3.2 驗(yàn)算帶的速度V 5.3.3 計(jì)算從動(dòng)輪直徑 5.

17、4 確定傳動(dòng)的中心距a和帶長(zhǎng) 初定中心距，由 即： 即：，取500mm。 計(jì)算基準(zhǔn)帶長(zhǎng)： 選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，查表[3]得： 計(jì)算實(shí)際中心距，由公式： 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為： 5.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角 根據(jù)公式及對(duì)包角的要求，應(yīng)保證： 5.6 確定V帶的根數(shù)Z 根，取Z=3根。 式中： ——在包角=180度，特定長(zhǎng)度，工作平穩(wěn)情況下，單根普通帶的許用功率值； ——考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)； ——考慮帶的長(zhǎng)度不同的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度系數(shù)。 查得：=1.37 =0.9

18、3 =0.96 式中：K——材質(zhì)系數(shù)； ——計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶所能傳遞的功率的增量。 計(jì)算公式為：； 式中：——單根普通V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩的修正值； ——主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。 5.7 確定帶的初拉力 單根V帶的初拉力由下式確定： 5.8 求帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 式中：Z——帶的根數(shù)； ——單跟帶的初拉力； ——主動(dòng)輪上的包角。 5.9 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表如表4 表4 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表如下： 設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目 結(jié)果 說明 工作情況系數(shù)k 1.2 計(jì)算功率P 4.8 選取V帶型號(hào) A 小帶輪直徑D 100mm

19、可選比表中大的值 大帶輪直徑D 280mm 驗(yàn)算V帶的速度V 5.23m/s 初定中心距a 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(zhǎng)度L 1613.15mm 選V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L 1633mm 定V帶公稱長(zhǎng)度L 1600mm 定中心距a 510mm 包角 158 〉120，合適 包角系數(shù)k 0.93 長(zhǎng)度系數(shù)k 0.96 材質(zhì)系數(shù)k 1 化學(xué)線繩結(jié)構(gòu)的膠帶 單根V帶所能傳遞的功率P 0.995 單根V帶功率增量P 0.12kw 單根V帶傳遞扭矩的修正值T 1.2 V帶根數(shù)Z

20、 3根 每米V帶質(zhì)量 0.10kg/m 單根V帶的初拉力F 111N 軸上的壓力Q 1090N 計(jì)算結(jié)果匯總：V帶規(guī)格：A型，長(zhǎng)1600mm V帶根數(shù)：3根 中心距： 510mm 軸上壓力：1090N 6 帶輪的設(shè)計(jì) 6.1 材料 帶輪常用材料是鑄鐵，因?yàn)閹賤＜25m／s，所以選用HTl50。 6.2 帶輪的形式[3] 帶輪的結(jié)構(gòu)由帶輪直徑大小而定，因帶輪基準(zhǔn)直徑D<(2.5-3)d(為軸的直徑)，所以小帶輪采用實(shí)心式；對(duì)于大帶輪，因D<300mm，故大帶

21、輪采用腹板式。 6.3 帶輪尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 小帶輪的軸孔直徑，小帶輪（如圖6和圖7）與電動(dòng)機(jī)相連，故d=28mm。 =(1.8—2)d=(1.8—2)，取50mm。 小帶輪的寬度及直徑計(jì)算： B=(z—1)t+2s=mm D=D+2f=100+23.5=107 mm L=(1.5-2)d=(1.5, 取56 mm。 圖6 小帶輪示圖 圖7 小帶輪三維圖 大帶輪的軸孔直徑，大帶輪（如圖8和圖9）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。 =(1.8—2)d=(1.8—2)，取90mm。 大帶輪的寬度：B=52 mm D

22、=D+2f=280+23.5=287 mm L=56 mm C=20 mm 圖8 大帶輪示圖 圖9 大帶輪三維圖 7 聯(lián)軸器的選用[6] 考慮榨汁機(jī)的工作環(huán)境和工作情況，主要是旋轉(zhuǎn)軸有軸向位移?？梢剖铰?lián)鈾器允許兩軸有一定的安裝誤差，它對(duì)兩軸間的偏移有一定的補(bǔ)償能力。所以選具有對(duì)兩軸間的偏移有一定的補(bǔ)償能力的可移式聯(lián)鈾器——十字滑塊聯(lián)軸器。 如圖所示：十字滑塊聯(lián)軸器由兩個(gè)半聯(lián)軸器如圖10與十字滑塊圖11組成。十字滑塊2兩側(cè)互相垂直的凸攜分別與兩個(gè)十兩聯(lián)軸器的凹槽組成移動(dòng)副。聯(lián)軸器工作時(shí)，

23、十字滑塊隨兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又相對(duì)于兩軸移動(dòng)以補(bǔ)償兩軸的徑向位移。這種聯(lián)軸器允許的徑向偏量較大(y＜0.04d,d為軸的直徑)。允許有不大的角度位移和軸向位移。由于十字滑塊偏心回轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生離心力，不用于高速場(chǎng)合。為了減少十字滑塊相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磨損及提高傳動(dòng)效率，需要定期進(jìn)行潤(rùn)滑。 圖10 半聯(lián)軸器 圖11 十字滑塊 8 螺旋軸的設(shè)計(jì)[3] 8.1 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。 8.2 擬訂軸上零件的裝配方案 螺旋桿的外型如圖12所示： 圖12 螺旋軸示圖 8.3

24、 初步確定軸的最小直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來初步確定： 軸的材料查表選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，=650M，由查表取A=110，于是的： =110 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，滿足強(qiáng)度要求。故選擇軸孔直徑為50mm的聯(lián)軸器，根據(jù)傳動(dòng)類型，選用了十字滑塊聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)100mm。 8.4 根據(jù)軸上定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)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(zhǎng)L=100mm，而半聯(lián)軸器與軸配合部的長(zhǎng)度

25、L=80mm,現(xiàn)取L12=80mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。由于設(shè)計(jì)的是螺旋壓榨機(jī)，所設(shè)計(jì)的是螺旋軸，軸承同時(shí)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，故d34=d89=65mm，L34=L89=36mm。 為了右段滾動(dòng)軸承的軸向定位，需將L56段直徑放大以構(gòu)成軸肩。有手冊(cè)上查得，對(duì)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(duì)軸承添加潤(rùn)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

26、段的直徑為L(zhǎng)56=90mm，長(zhǎng)度為320mm，為進(jìn)一步增大壓力，提高出汁率，設(shè)計(jì)L67為錐形軸，取為L(zhǎng)67=300mm，大段直徑為d=189mm。螺旋軸三維圖如圖13。 8.5 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(cè)查得平鍵 bh=1610(GB1095—79),鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)55mm，配合選為H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位是借用配合來保證的，此處選H7/m6。 8.6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。 圖13 螺旋軸三維圖 8.7 按彎扭合成條件校核軸的強(qiáng)度[1] 8.7.1作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖14

27、 R F R T F R R M aT Mcca 圖14 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 8.7.2 求軸上所受作用力的大小 8.7.3 軸垂直面內(nèi)所受支反力 R=N R=F- R=2466-759=1707N 8.7.4 作彎矩圖 軸上BCD三點(diǎn)的彎矩 M=M=0 M= R=759200=151800Nmm 8.7.5 作扭矩圖 T9550000 =9550000 =271053Nmm 8.7.6 作當(dāng)量彎矩圖 B點(diǎn)：M=aT =0.59271053 =159921Nmm C點(diǎn)：M= =310666Nmm D點(diǎn)：M=0

28、 8.8 校核軸的強(qiáng)度[1] 只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的強(qiáng)度由： 查表，對(duì)于=600MPa的碳鋼，承受對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的需用應(yīng)力[]=55MPa>=9.06MPa，故安全。 9 篩筒部設(shè)計(jì) 篩筒部的篩筒(如圖15和圖16)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(jì)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(shí)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螺旋擠壓產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力,所以孔隙率也不能太大。通常孔隙率選擇原則有:篩筒剛度好時(shí),選大些;篩筒剛度差時(shí),選小些。篩孔大時(shí),孔隙率取較大值;篩孔小時(shí),孔隙率取較小值。

29、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(shí),就不能保證汁液的排出。選擇篩孔時(shí),首先要考慮所加工物料的粒徑大小,加工物料的單個(gè)粒徑大時(shí),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(huì)造成較大的料損;加工物料的粒徑小時(shí),篩孔直徑選擇也要相應(yīng)小些,但也不能太小,因?yàn)楹Y孔太小時(shí),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(zhǎng)為570mm

30、。為了確保篩筒內(nèi)物料清理方便,篩筒設(shè)計(jì)成上下兩半,中間用螺栓連接。 圖15 下半篩筒 圖16 上半篩筒 10 軸承端蓋的設(shè)計(jì)[8] 10.1材料 材料選用HT150。因凸緣式軸承端蓋調(diào)整間隙比較方便，密封性也好，故選用凸緣式結(jié)構(gòu)。為了調(diào)整軸承間隙，在端蓋與軸承座之間放置由若干薄片組成的調(diào)整墊片，同時(shí)也起到密封的作用。軸承端蓋簡(jiǎn)圖見圖17，軸承端蓋三維圖見圖17。 10.2 凸緣式軸承端蓋各尺寸計(jì)算： D0=D+2.5d=120+2.512=150mm D1=D-(10-15)=120-(10-15)=105-110mm，取D1=110mm。 D2=D0+2.5d=

31、150+2.512=180mm e=1.2d=12.5mm m>e=12.5mm，取m=28.5mm。 圖17 軸承端蓋簡(jiǎn)圖 圖18 軸承端蓋三維圖 11螺旋軸組件的制作過程[5]： 新建裝配件，輸入組件名稱asm0002,單擊確定，如圖19： 圖19 新建組件asm0002 單擊主窗口右側(cè)增加組件的圖標(biāo)選取要裝配的零件zhuzhou。見圖20。 圖20 選取零件zhuzhou 單擊組件放置對(duì)話框在缺省位置組裝組件的圖標(biāo)，單擊確定。見圖21。 圖21 固定零件zhuzhou 新建四個(gè)基準(zhǔn)面：DTM1，DTM2，DTM3，DTM4。見圖22。

32、 圖22 新建四個(gè)基準(zhǔn)面 再單擊增加組件的圖標(biāo)，選取螺旋片1，單擊確定，見圖23。 圖23 TOP面與zhuzhou的TDM4面匹配 加入第一個(gè)裝配限制條件，選取螺旋片1的TOP面與zhuzhou的TDM4面，輸入間距：0，使之匹配。見圖24。 圖24 兩零件的Front面匹配 加入第二個(gè)裝配限制條件，選取zhuzhou的Front面與螺旋片1的Front面，輸入間距：0，使之匹配。見圖25。 圖25 兩零件的right面匹配。 加入第三個(gè)裝配限制條件，選取zhuzhou的right面與螺旋片1的right面，

33、輸入間距：0，使之匹配。 圖26 螺旋軸組件 重復(fù)以上步驟，分別裝配螺旋片2，3，4。完成螺旋軸的裝配，如圖26。 12 致謝 在設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)教師肖念新對(duì)我進(jìn)行了悉心指導(dǎo)和幫助，并為我提供了大量的相關(guān)書籍和資料，對(duì)設(shè)計(jì)順利的完成幫助很大。在這里衷心感謝肖老師的指導(dǎo)。 The design of spiral juice extractor on the based Pro/E Yujunbo (Dpet.of Machinery and Electron, Hebei Noemal University of Science & Te

34、chnology) Abstract: Pro/ENGINEER Wildfire prairie fire edition is 2. 0 easy to learn and use , not powerful to with characteristic of interconnection and interflow , promote whole product development personal efficiency and improvement, course of efficiency in the organization with it. It can not o

35、nly 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 , pre

36、sses the high advantage of juice efficiency but used widely with its . 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. Keywords: Pro/E ;juice extractor ;

37、spiral type 參考文獻(xiàn): [1]劉長(zhǎng)榮 肖念新 工程力學(xué) [M] 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社 2002.2 [2]張?jiān)Ｖ? 食品加工技術(shù)裝備 中國(guó)輕工業(yè)出版社2000.3 [3]劉長(zhǎng)榮 鄭玉才 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（下）[M] 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社 2002.2 [4]林清安 Pro/ENGINEER Wildfire零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇（上）[M] 中國(guó)鐵道出版社 2004.5 [5]林清安 Pro/ENGINEER Wildfire零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇（下）[M] 中國(guó)鐵道出版社 2004.5 [6]朱龍根 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社[M] 1997.11 [7]壟溎義 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)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(cè)計(jì)[M] 北京科學(xué)技術(shù)出版社[M] 1993.8 27