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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于ProE螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)

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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?;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)的設(shè)計(jì),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。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,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(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,隨著我國水果產(chǎn)量的大幅度提高和鮮銷市場的逐漸飽和,“賣果難”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(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)備的研究勢在必行。要求設(shè)計(jì)研究出結(jié)構(gòu)簡單、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)簡圖如圖4。 圖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),

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。 取=0.96、=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??;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 初定中心距,由 即: 即:,取500mm。 計(jì)算基準(zhǔn)帶長: 選取帶的基準(zhǔn)長度,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),簡稱包角系數(shù); ——考慮帶的長度不同的影響系數(shù),簡稱長度系數(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)長度L 1613.15mm 選V帶的基準(zhǔn)長度L 1633mm 定V帶公稱長度L 1600mm 定中心距a 510mm 包角 158 〉120,合適 包角系數(shù)k 0.93 長度系數(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100mm。 8.4 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

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L56=90mm,長度為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L67=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。按由手冊查得平鍵 bh=1610(GB1095—79),鍵槽用鍵槽銑刀加工,長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)算簡圖14

27、 R F R T F R R M aT Mcca 圖14 軸的計(jì)算簡圖 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??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。

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]劉長榮 肖念新 工程力學(xué) [M] 中國農(nóng)業(yè)科技出版社 2002.2 [2]張?jiān)V? 食品加工技術(shù)裝備 中國輕工業(yè)出版社2000.3 [3]劉長榮 鄭玉才 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(下)[M] 中國農(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] 中國鐵道出版社 2004.5 [6]朱龍根 簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 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)手冊計(jì)[M] 北京科學(xué)技術(shù)出版社[M] 1993.8 27

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