西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)本科綜合課程設(shè)計(jì)題目： 基于 PRO/E 螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)專 業(yè) 名 稱：姓名：指 導(dǎo) 老 師:畢 業(yè) 時(shí) 間：飛行器制造工程李巍田衛(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(jì)設(shè)計(jì)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(jì)二、指導(dǎo)思想和目的要求本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是螺旋式榨汁機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 主要負(fù)責(zé)榨汁機(jī)的電動(dòng)機(jī)的選擇，榨汁各部件的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)本著簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用、安全為原則，去除了現(xiàn)在市場(chǎng)上那些電動(dòng)機(jī)的不足充分體現(xiàn)了自動(dòng)化、 高效化、簡(jiǎn)單化、環(huán)保化等特點(diǎn)。經(jīng)過對(duì)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(guó)榨汁機(jī)的現(xiàn)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(jì)了螺旋式榨汁機(jī)， 要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)單實(shí)用的螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)不僅可以讓老人和孩子輕松操作而且維護(hù)修理特別簡(jiǎn)單。 我相信這款榨汁機(jī)在未來的市場(chǎng)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(jì)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(jì)方案（2 天）第二階段查找、收集相關(guān)資料（ 2 天）第三階段擬訂初步設(shè)計(jì)方案和具體設(shè)計(jì)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(jì)方案開始畫圖、設(shè)計(jì)（ 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(zhǎng)榮 2 張?jiān)Ｖ?3 劉長(zhǎng)榮 4 林清安肖念新 工程力學(xué) M中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社2002.2食品加工技術(shù)裝備中國(guó)輕工業(yè)出版社2000.3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2002.2Pro/ENGINEER Wildfire 零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇（上） M中國(guó)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(jì)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(jì)摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展， 農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)也發(fā)展到了一個(gè)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(jì)以及螺旋榨汁機(jī)的工作原理。Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 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(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?；?Pro/E 的強(qiáng)大功能，本設(shè)計(jì)利用 Pro/ENGINEER 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。 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(dòng)機(jī)充分體現(xiàn)了自動(dòng)化、高效化、小型化、簡(jiǎn)單化、環(huán)?；忍攸c(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)?；踩詾橐惑w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(jì)AbstractWith the development of science and technology ,the agriculture mechanicaltechnology has developed to a new level；with the development and improvement ofagriculture mechanical technology and people s living standard ,the improvement ofjuice extractor has become the consumer s hot topic nowadays .This article introducedconfigurationdesign of instillation instrument wireless-control mainframe and thework principle of the spiral type continuous juice extractor. Pro/E Wildfire prairie fireedition is 5.0easy to learn and use ,not powerful to with characteristic ofinterconnectionand inter-flow, promotewholeproduct development personalefficiency and improvement, course of efficiency in the organization with it. It can 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 , 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, miniaturization, 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 designed 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)院本科綜合課程設(shè)計(jì)目錄第一章 緒論 81.1整體布局 101.2工作原理 101.3螺桿部 101.4 螺桿螺旋直徑和螺距的 111.4.1 螺桿 速的確定111.4.2 螺距的確定111.5功率 算 12第二章 機(jī) 142.1 機(jī)功率 142.2確定 機(jī) 速 14第三章 算 裝置的運(yùn) 和 力參數(shù) 163.1 算 比和分配 比 163.2各 速 163.3各 的 入功率 163.4各 矩 17第四章 局部 構(gòu) 194.1V 194.2 的 224.2.1 的材料 224.2.2 的形式 234.2.3 尺寸 算234.3 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(jì)4.4 筒部 284.5 承端蓋的 304.5.1 材料304.5.2 凸 式 承端蓋各尺寸 算305.1螺旋 件的制作 程 315.2 器的 用 36第六章 螺旋 的 度分析與加工程序 376.1螺旋 度分析 376.2螺旋 加工程序 40 文 44參考文獻(xiàn) 45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(jì)第一章緒 論傳統(tǒng)的通用機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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?；?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)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)。1.1 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?；窘Y(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(jì)螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖如圖1-2 。圖 1-1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 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(jì)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(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 1-3 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1-4。西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)圖 1-4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)，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 0 = nt = 1300.05 =1.08m/s（1-1）6060螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)的生產(chǎn)能力公式如下：G=3600F0 v 0 1 (kg/h)（1-2）式中 :： G生產(chǎn)率 , 本設(shè)計(jì)取 G=1000kg/h；2F 0 螺桿螺旋送料的斷面面積(m ) ；3 1 物料容積密度，本設(shè)計(jì)取 1 =400kg/m ； 充填系數(shù) , 本設(shè)計(jì)取 =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(jì)算公式：F 0(d 02d12 )=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(jì)根據(jù)強(qiáng)度計(jì)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(jì)d 0 0.2213m取螺桿螺旋送料的斷面大徑d 0 =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： 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 02d12 )n s +Z)（ W）（1-5）=4pmax (1+2+3+60=0.03211300.0050.831061060=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 =mv2 1mv2（1-6）t=(W)t2式中： m物料的 量 kg；t 物料運(yùn) s。而m =G (生 能力 )（1-7）tnsv=60所以：P 2 = 1 G2= Gn2 s2ns(W)（1-8）2607200西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)= 1000 130 2 0.05 27200=60.5w則消耗的功率為：P= p1p2 (W)（1-9）= 2891.5 60.50.81=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：12345式中：1 、 2 、 3 、 4 、 5 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。取1 0.96、2 0.99、3 0.97、4 0.97、5 0.98、則：12345（ 1-10）33 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(jì)第二章選擇電動(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 d = P= p1 p2（2-1）= 2891.5 60.50.81=3657.1w2.2 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 24，減速器的傳動(dòng)比i 412.5 ，則合理總傳動(dòng)比的范圍為i 850，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 2-1 ，其技術(shù)參數(shù)傳動(dòng)比的比較情況見下表。表 2-1電動(dòng)機(jī)型號(hào)和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比額定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比方案電動(dòng)機(jī)功率型號(hào)同步滿載總傳P/kW帶減速箱轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速動(dòng)比1Y112M41500144011.082.842Y112M43000292022.42.88西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)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Ped 4kw，滿載轉(zhuǎn)速 nm =1440rmin，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2-1 和下表 2-2 所示：圖 2-1 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖表 2-2 電動(dòng)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 HL (AC/2+AD) HD裝 A B徑寸 D E尺寸KFGD112400305265180141228608360西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)第三章計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.1 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nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速nw ，可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：i= nm = 144011.08（3-1）nw 130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?。?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。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。3.2 各軸轉(zhuǎn)速n1 = nm = 1440=514.3 rmin(3-2)i12.8n2n1= 514.3128.6r min(3-3)i24式中： nm 為電動(dòng)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(dòng)機(jī)至減速器輸入軸的傳動(dòng)比；i 2 為減速器的傳動(dòng)比。3.3 各軸的輸入功率P1 = Ped01(3-4)西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)=40.96=3.84kWP2 = Ped12(3-5)=3.84 0.95=3.65 kW式中： Ped 為電動(dòng)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(dòng)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(dòng)效率。3.4 各軸轉(zhuǎn)矩T1= Ted i1 01(3-6)=26.5 2.8 0.96=71.3 N mT2 = T1i 212=71.3 40.95=271.0 N m式中：T 、T 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；Ted12為電動(dòng)機(jī)鈾的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為Nm。Ted 的計(jì)算公式為：Ted =9550 Ped(3-7)nm4=95501440=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(jì)表 3-1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1440514.3128.6n/(r/min)輸入功率43.843.65P/kW輸入轉(zhuǎn)矩T/( N 26.571.3271.0m)傳動(dòng)比 i2.84效率0.960.95西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)第四章局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 V 帶設(shè)計(jì)1. 確定計(jì)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(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：PcaK A P =1.2 4 4.8kw(4-1)K A 工作情況系數(shù)取 K A =1.2。2. 選擇 V 帶的型號(hào) 3根據(jù)計(jì)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(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑D1 ，根據(jù)所選V 帶型號(hào)參考，選取D1D min ，選D1100mm 。驗(yàn)算帶的速度 V：VD1n1100 1000m s(4-2)1000605.23601000計(jì)算從動(dòng)輪直徑 D 2 ：D2iD 12.8100280mm4. 確定傳動(dòng)的中心距 a 和帶長(zhǎng) Ld初定中心距，由 0.7 D1 D 2a0 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(jì)計(jì)算基準(zhǔn)帶長(zhǎng)：Ld2a0D1D2D12(4-4)D24a022500100280100228045001613.15mm2選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，查表3 得： Ld 1633mm計(jì)算實(shí)際中心距，由公式：LdLd5001633 1613.15(4-5)a a02510mm2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：amina0.015Ld5000.015 1633 475mmamaxa0.03 Ld5000.03 1633549mm5.驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角 a1根據(jù)公式及對(duì)包角的要求，應(yīng)保證：a1D2 D160180280100601 5 8 1 2 0 (4-6)180500a6. 確定 V 帶的根數(shù) ZPca4.8根，取 Z=3 根。Z2.96P0 K K LP0 K (1.37 0.93 0.96 0.12) 1.0式中：P0 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；K 考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)；K L 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： P0 =1.37K=0.93K L =0.96式中： K材質(zhì)系數(shù)；P0 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： P 0.0001 Tn10.0001 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(jì)式中：T 單根普通V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩的修正值；n1 主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。7. 確定帶的初拉力 F0單根 V 帶的初拉力 F0由下式確定：F0500Pca2.5qV25004.82.52VZ15.2350.931 0.1 5.23 111N(4-8)K8. 求帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 QQ 25 111sin 1581090N2（4-9）式中： Z帶的根數(shù)；F0 單跟帶的初拉力；1 主動(dòng)輪上的包角。9. V 帶設(shè)計(jì)計(jì)算列表如表 4-1表 4-1 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 A1.2計(jì)算功率 P ca4.8選取 V 帶型號(hào)A小帶輪直徑 D 1100mm可選比表中大的值大帶輪直徑 D 2280mm驗(yàn)算 V 帶的速度 V5.23m/s初定中心距 a0500mm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 1613.15mmd西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)選 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L d定 V 帶公稱長(zhǎng)度 L i定中心距 a 包角 1包角系數(shù) k a長(zhǎng)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 TV 帶根數(shù) Z每米 V 帶質(zhì)量單根 V 帶的初拉力 F 01633mm1600mm510mm158 120 ，合適0.930.961化學(xué)線繩結(jié)構(gòu)的膠帶0.9950.12kw1.23 根0.10kg/m111N軸上的壓力 Q1090N計(jì)算結(jié)果匯總： V 帶規(guī)格： A 型，長(zhǎng) 1600mmV帶根數(shù)： 3 根中心距：510mm軸上壓力： 1090N4.2 帶輪的設(shè)計(jì)4.2.1材料帶輪常用材料是鑄鐵，因?yàn)閹賤25ms，所以選用 HTl50。4.2.2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(為軸的直西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)徑 ) ，所以小帶輪采用實(shí)心式；對(duì)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(jì)計(jì)算小帶輪的軸孔直徑，小帶輪（如圖4-1 和圖 4-2 ）與電動(dòng)機(jī)相連，故 d=28mm。d1 =(1.8 2)d=(1.8 2) 2849.4mm56mm，取 50mm。小帶輪的寬度及直徑計(jì)算：B=(z1)t+2s= (31) 1621052 mm（4-10）D 1 =D+2f=100+23.5=107 mm（ 4-11）L=(1.5-2)d=(1.52) 2842mm56mm , 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)計(jì)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 mmD 1 =D+2f= 280+2 3.5 =287 mm（ 4-14）L=56 mmC=20 mm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(jì)4.3 螺旋軸的設(shè)計(jì) 31. 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. 初步確定軸的最小直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來初步確定：dA03P（ 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 nA0 3P2 =110 33.6533.6mm（ 4-16）n2128.6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 50mmd min ，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。.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 dDB65 12036 ，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(jì)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。取安裝螺旋片的軸段的直徑為 L56 =90mm，長(zhǎng)度為 320mm，為進(jìn)一步增大壓力，提高出汁率，設(shè)計(jì) L 67 為錐形軸，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(cè) 查 得 平 鍵b h=16 10(GB109579), 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。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 245 。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(jì)算簡(jiǎn)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(jì)FTRRv FvRR v 2vM CVaTMcca圖 4-7 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸垂直面內(nèi)所受支反力：FL12466200（4-17）R v1 =L2200759 NL1450R 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 =0M CV = R v1 L1 =759200=151800Nmm（4-19）作扭矩圖 :T BTC 9550000p2（4-20）n2西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)3.65=9550000128.6=271053Nmm作當(dāng)量彎矩圖：B 點(diǎn)：M BCa =aT（4-21）=0.59271053=159921NmmC 點(diǎn)：M cca = M CV21518002710532（4-22）(aT )22=310666NmmD 點(diǎn)：M dca =08. 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：M cca3106669.06M P a（4-23）ca0.1 70 3W查表 ，對(duì) 于B =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。4.4 篩筒部設(shè)計(jì)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(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?？紫堵蔬x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。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西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)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。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 4-8下半篩筒圖 4-9上半篩筒4.5 軸承端蓋的設(shè)計(jì)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(jì)