壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985216396 或 11970985
摘要
民以食為天,食物是人類賴以生存的根本,伴隨著我們的生活越來越好，人們早就不在乎是否能吃飽的問題，而是越發(fā)的重視食品的安全問題，對食品加工的機(jī)器也越發(fā)的重視，食品工業(yè)已經(jīng)成為我國的第三大產(chǎn)業(yè)，食品機(jī)械所占有的市場比例也逐年提高，食品價格機(jī)械的好壞直接決定的食品的好壞，不同的食品加工方法，也對食品加工機(jī)器提出了很高的要求，這極大促進(jìn)了新型食品加工機(jī)器的發(fā)展，而食品加工過程中攪拌混合是不可缺少的重要一環(huán)，攪拌混合的好壞將會直接影響我們品嘗食品的口感。
在現(xiàn)有的機(jī)器中，我們所用的食品攪拌機(jī)大多數(shù)都是半自動的，甚至在有些生產(chǎn)現(xiàn)場是手動加工，而我們此次設(shè)計將重點(diǎn)解決此次難題，在查閱歷年參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合課本與生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，提出一種新型食物攪拌機(jī)，這種攪拌機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)食品的完全攪拌，還可以自動卸料，從而實(shí)現(xiàn)食品加工全自動化。
本文主要通過對上述系統(tǒng)以及機(jī)構(gòu)的設(shè)計，來總體設(shè)計出成本低，效率高， 清洗方便的臥式食物攪拌機(jī)，它可以解決一般攪拌機(jī)存在的卸料難、效率較低等問題，市場前景十分廣闊。
關(guān)鍵詞：臥式攪拌器；傳動系統(tǒng)；攪拌系統(tǒng)；卸料系統(tǒng)
Abstract
Food is essential for human survival, Food, with the improvement of living standards, the focus of people's concerns and other issues had not enough to eat, but more and more attention to food safety issues, food processing machines also more and more attention, the food industry has become China's third largest industry, food machinery market share of some proportion gradually increased the price of food machinery directly determines the quality of the food, different food processing methods, but also for food processing machine made high demands, which greatly promoted the development of new food processing machines, food processing and mixing are important and indispensable part, mixing is good or bad will directly affect our taste the taste of food.
In existing machines, food mixers We mostly semi-automatic, and even in some of the production site is a manual process, but we will focus on the design to solve the problem, consult the calendar year on the basis of references, combined Textbooks and production site in case a novel food mixers, this mixer can not only fully stirring the food, but also can automatically discharge, in order to achieve food processing fully automated.
In this paper, through the above-described system and mechanism design, to the overall design of a low cost, high efficiency, easy to clean horizontal food mixer, which can solve the general mixer exists unloading difficult, inefficient and other issues, the market prospects are very broad.
Keywords: horizontal agitator; transmission; mixing system; discharge systems
目錄
第 1 章 緒論 1
1.1 課題的背景及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
1.2.1 攪拌混合原理 1
1.2.2 臥式食品攪拌機(jī)種類 2
第 2 章 臥式攪拌機(jī)總體方案設(shè)計 4
2.1 臥式攪拌機(jī)總體方案設(shè)計 4
2.2 傳動方式的確定 5
2.3 本章小結(jié) 5
第 3 章 臥式攪拌機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 6
3.1 電動機(jī)選擇 6
3.2 帶輪與 V 帶的設(shè)計與校核 10
3.2.1 傳動比的分配 10
3.2.2 帶輪與 V 帶的設(shè)計 10
3.3 齒輪設(shè)計與校核 13
第 4 章 臥式食品攪拌機(jī)攪拌部分設(shè)計 17
4.1 主軸與軸承的選擇 17
4.2 攪拌葉片設(shè)計 17
4.3 攪拌容器的設(shè)計 18
4.4 止動的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19
第 5 章 臥式攪拌機(jī)卸料機(jī)構(gòu)的設(shè)計 20
5.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的組成 20
5.2 卸料機(jī)構(gòu)的原理 20
第 6 章總結(jié)與展望 21
6.1 結(jié)論 21
6.2 展望 22
參考文獻(xiàn) 22
致謝 24
第 1 章 緒論
1.1 課題的背景及意義
食品工業(yè)是關(guān)于人類賴以生存的命脈。它是指在食品廠，食品機(jī)械設(shè)備和科學(xué)的經(jīng)營方法，作為食品原料加工，為普通人提供健康的食物。
在現(xiàn)在的攪拌機(jī)市場上，攪拌機(jī)有臥式與立式之分，攪拌機(jī)被廣泛的用于食品加工行業(yè)，不僅減少了勞動力，而且還節(jié)省了大量的時間。但是這些攪拌機(jī)有所限制，就是只能用于小型、小功率的攪拌，如遇到一些高粘度的食物時，這些小功率攪拌機(jī)就起不來多大的效率。所以需要設(shè)計出效率比較高的攪拌機(jī)。因此現(xiàn)在非常重要的是解決這些問題。設(shè)計的目的是設(shè)計出大容量，高功率和高混合均勻度臥式混合機(jī)。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
攪拌混合在食品加工中起到了很重要的作用，混合攪拌一般為兩種或者三種物質(zhì)均勻攪拌，一般為固態(tài)與固態(tài)混合、固態(tài)與液態(tài)混合、固、液和氣態(tài)的混合。
1.2.1 攪拌混合原理
兩種或多種在混合器或材料罐中的混合的組件，在外力的作用下進(jìn)行混合?；旌系脑眍愋痛笾氯缦聢D所示：
(a)
29
(b)
(c)
(a) 對流混合(b)剪切混合(c)擴(kuò)散混合
以上三種的混合機(jī)制經(jīng)常存在于各種局域網(wǎng)與同時混合，因為模型的差與材料組合物在不同階段和設(shè)備，常常導(dǎo)致其動作也是不一樣的。上的習(xí)慣，攪拌設(shè)備，混合機(jī)設(shè)備被統(tǒng)稱為混合設(shè)備。攪拌設(shè)備主要是指混合設(shè)備，液體的主要成分和混合設(shè)備主要是指干燥物料的攪拌設(shè)備，混合機(jī)主要是指厚質(zhì)材料混合設(shè)備的主要成分。以下主要介紹有關(guān)混合機(jī)器。
1.2.2 臥式食品攪拌機(jī)種類
在食品加工業(yè)，糧食，面粉的混合物，面粉的混合物的固態(tài)混合運(yùn)行，加添加劑添加輔助材料和添加劑，干果食品，湯粉的制造，加工速溶飲料的生產(chǎn)，等等。
混合機(jī)在混合的方法主要有兩種：一種是本身旋轉(zhuǎn)容器，材料的混合容器中備用，實(shí)現(xiàn)混合的目標(biāo);另一種方法是使用一個容器和一個旋轉(zhuǎn)裝置，攪拌裝置會從容器的底部被輸送到上部粉末和粉末后空間被運(yùn)到倒置，以填補(bǔ)在重力的粉末，從而產(chǎn)生一種混合。
（1）固定容器式混合機(jī)
固定容器型混合機(jī)的功能結(jié)構(gòu)為：集裝箱固定在工作中，置于容器內(nèi)混合紡紗部分。混合過程為主對流。攪拌裝置也可以從容器的底部至容器中的粉末混合， 通過土地由于重力粉料裝填輸送的粉末后的上部空間，也與移動方向的一側(cè)，所
以混合。差異的物理性能和通用粉混合比例的過程是非常大的。
在我們目前所生產(chǎn)加工的混合機(jī)里面，最為常見的是螺旋帶式混合機(jī)和行星運(yùn)動螺旋式混合機(jī)。
該混合機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 (a)所示,螺旋帶束的數(shù)量根據(jù)該混合要求決定。對于更加簡單和不太高的混業(yè)經(jīng)營，只要一個或兩個螺旋帶就足夠了，只有一對進(jìn)氣和排氣口的容器上的。如果混合材料性質(zhì)差異較大，要求是嚴(yán)格的，圖 1.2
（B）所示。這種根據(jù)混合份以上三個螺旋帶束居多，并以不同的自旋來裝飾， 分別。混合機(jī)的混合機(jī)理是通過復(fù)合移動以混合材料的水平和垂直方向上產(chǎn)生一個水平槽的混合組件。在配備有不同的旋轉(zhuǎn)到多甘螺旋帶在同一軸上，旋向色帶使得材料向左運(yùn)動的終點(diǎn)，旋向色帶的右邊使得材料的運(yùn)動的另一端，是混合材料的分散和濃度反復(fù)，從而達(dá)到了理想的混合效果。
1—攪拌部件 2—混合容器 3—傳動機(jī)構(gòu) 4—電動機(jī) 5—機(jī)架圖 1-2 臥式螺旋帶式混合機(jī)
(2)容器回轉(zhuǎn)型混合機(jī)
容器回轉(zhuǎn)型混合機(jī)通常也被人們稱為旋轉(zhuǎn)容器型，在運(yùn)行時容器旋轉(zhuǎn)和材料混合的狀態(tài)是通過的方向在容器中的粉末自身的重力流回轉(zhuǎn)。該裝置是基于機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散。容器回拌和機(jī)的改造是最適合用于粉末的相似的物理性能， 顆粒材料混合。容器返回到混合器通常由旋轉(zhuǎn)容器和旋轉(zhuǎn)變換，衣架，驅(qū)動齒輪減速器和電動機(jī)等的混合機(jī)主要部件驅(qū)動是容器，它確定的混合操作的效果的形狀。用于容器表面光滑平整的一般要求，這樣可避免或減少在容器壁材料吸附， 摩擦和流動的影響，如容器應(yīng)該使用劇毒，耐腐蝕材料。裝載為改造的水平。減速驅(qū)動機(jī)構(gòu)要求的減速比大，行星齒輪減速傳動握住設(shè)備，如混合，在很短的時
間周期混合材料的量裝入容器，通常需要約容器容積，一般都不超標(biāo)。如果大量混合，混合空間減小時，材料將是自動分級現(xiàn)象和顯示為重力分離的結(jié)果，混合效果不理想?；旌掀鞯幕旌蠒r間和混合材料的性質(zhì)。
第 2 章 臥式攪拌機(jī)總體方案設(shè)計
2.1 臥式攪拌機(jī)總體方案設(shè)計
常見的攪拌機(jī)分為雙軸攪拌機(jī)和單軸攪拌機(jī)，雙軸攪拌機(jī)顧名思義就是容器在再攪拌時，只有二根軸一起工作的，采用雙軸攪拌的好處是能夠使物料充分的攪拌混合在一起，但也有一定的不足，雙軸攪拌通常也需要足夠的運(yùn)作空間，對場地的要求通常比較的嚴(yán)格， 一般不適合小場地下的工作作業(yè)，應(yīng)用的范圍比比較有限，適用于大型食品加工混合的情況。
單軸攪拌機(jī)，顧名思義就是容器在再攪拌時，只有一根軸工作的，它的好處是占用的場地面積小，可以使用與不同的場合，電機(jī)的選擇也可以考慮功率較小的電機(jī)，一般的加工制造廠，均能有效的滿足這種生產(chǎn)的情況。
本文提出的翻轉(zhuǎn)自動卸料機(jī)構(gòu)是本文的重點(diǎn)，印在在現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)中，一般是很難實(shí)現(xiàn)自動卸料的，我們在此次設(shè)計中采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，我們采用的是伺服電動機(jī)，我們可以實(shí)現(xiàn)編制好程序，帶食品充分?jǐn)嚢璧那闆r下，攪拌電機(jī)停止工作，給予伺服電機(jī)一定的信號，使之通過帶動連桿，最終帶動攪拌筒旋轉(zhuǎn)至180°，從而實(shí)現(xiàn)自動卸料。
因此，綜合考慮，我們本次設(shè)計還是采用了單軸設(shè)計，因此單軸設(shè)計可以使用與不同的場合與場地，市場的前景更加廣闊，結(jié)構(gòu)要更為簡單，加工成本低， 適用于不同的大小企業(yè)。
圖 2-1 雙軸攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)示意
1 軸承座； 2 出料口； 3 攪拌葉； 4 攪拌軸；5 攪拌槽；6 齒輪座；
7 聯(lián)軸器；8 減速器；9 三角帶輪；10 驅(qū)動電動機(jī)
2.2 傳動方式的確定
接下來，我們確定傳動方案，參照市場的情況，以及一些參考文獻(xiàn)，我們已知到了現(xiàn)有的攪拌機(jī)主軸箱的轉(zhuǎn)速一般為30 ~ 60r / min ，過高的轉(zhuǎn)速并不會產(chǎn)生良好的攪拌效果，相反還會造成能量的浪費(fèi)。但2000r / min 是雖然轉(zhuǎn)速低，啟動轉(zhuǎn)矩卻很大，選用符合啟動要求的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速約，因此傳動系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機(jī)器尺寸和振動噪聲要求，采用帶傳動和齒輪傳動組合機(jī)構(gòu)。初步設(shè)定的減速機(jī)構(gòu)示意圖如圖 2-2 所示。
3
2
4
5
6
1
1-小帶輪 2-大帶輪 3-攪拌軸 4-大齒輪 5 小齒輪 6 電機(jī)
2.3 本章小結(jié)
圖 2-2 傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡圖
本章重點(diǎn)介紹了食品攪拌機(jī)的主軸分類的情況，確定了本次設(shè)計主軸數(shù)量，也重點(diǎn)介紹了本文的創(chuàng)新點(diǎn)，即自動卸料機(jī)構(gòu)，然后確定了臥式食品攪拌機(jī)的傳動方式，由于傳動通過中有高傳動比，因此一般的一次減速是不能滿足要求的，我們在此節(jié)也重點(diǎn)介紹了傳動方式的確定。
第 3 章 臥式攪拌機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計
3.1 電動機(jī)選擇
1) 電機(jī)的選擇原則
電機(jī)是攪拌機(jī)中的核心原件之一，要考慮其在工作的時候所承受的轉(zhuǎn)矩、效率、轉(zhuǎn)速等，根據(jù)這些因素來選擇合理的電動機(jī)，攪拌的質(zhì)量也離不開電動機(jī)。
如何選擇合理的電機(jī)因結(jié)合下面因素：
1、電機(jī)電源種類的選擇，有直流、交流、三相和單項電等之分。
2、電機(jī)的所工作的環(huán)境也應(yīng)考慮，有些電機(jī)不能再一些特殊的環(huán)境下工作， 如高溫高壓、有化學(xué)腐蝕成分、塵埃遍布等等地方。
3、電機(jī)的工作方式，是否能夠持續(xù)工作還是只能是短時間的工作或者是氣態(tài)的一些工作方式等。
4、電機(jī)的安裝，電機(jī)是立式的還是臥式的安裝等
5、電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速，功率及轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足負(fù)載的要求。
6、其它困素。
2) 主電機(jī)額定功率計算
1、攪拌功率的計算
在一般的情形下，混合運(yùn)行時所消耗的功率可分為以下部分：
（1） 物質(zhì)在攪拌器里面運(yùn)動所消耗的功率。
（2） 在傳動過程中的一些結(jié)構(gòu)件的磨損帶來的消耗功率。
（3） 攪拌葉片與容器連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的功率。
（4） 其他的一些附屬裝置。
通過實(shí)驗等一些手段得到軸的力矩，相比較某一類型的攪拌葉片（或攪拌槳），在一些混合設(shè)備攪拌器固定的情況下。
T = KDa1ra 2 ma 3Za 4da 5 (s / d)a 6 ba 7 f a 8
p S
式中
K---系數(shù)（實(shí)驗得到），通過查表格得到 K=45；
p
Dip---粒子的直徑系數(shù)，通過查表格得到 D = 0.5′10-3 m
r ---表觀密度，通過差表格得到 r = 0.7′103 kg/m3；
mS ---擦系數(shù)，通過差表格得到mS =1.19；
Z---螺帶的粉粒體層的高度或長度， Z 我們的取值為 0.78m；
d---外徑， d 我們的取值為 0.48m； s---節(jié)距， s 我們的取值為 0.78m； b---寬度， b 取值為 0.04m；
f---系數(shù)， f 取值為 0.58。
選擇機(jī)型為臥式螺帶（參照現(xiàn)有的實(shí)驗測量參數(shù)表格），則指數(shù)a 值如下：
a1 =0；a 2 =1.0；a3 =1.2；a4 =1.0；a5 =3.3；a6 =-0.3；a7 =0.7；a8 =1.2。
由于在本設(shè)計中，混合物設(shè)計為一些粘度比較大的物質(zhì)（例如：面粉、肉類等），因此，在本篇設(shè)計中將攪拌葉片和攪拌器的內(nèi)壁間隙選定為 2mm，根據(jù)查詢資料得到到數(shù)據(jù)，來估算出混合物料的表觀密度，粒子直徑等參數(shù)，最后確定的計算如下：
轉(zhuǎn)矩---大螺帶的轉(zhuǎn)矩為：
T = KDa1ra 2ma 3Za 4da5(s / d)a6ba7 f a8 = 127.17N ×m
1 p S
小螺帶：現(xiàn)對于大螺帶，計算時只要將小螺帶的葉片外徑 d 參數(shù)改為 0.24，所以小螺帶的轉(zhuǎn)矩為：
T = KDa1ra 2 ma 3Za 4da5(s / d)a6ba7 f a8 = 8.57N ×m
2 p S
攪拌軸上的總的轉(zhuǎn)矩（即大螺帶+小螺帶）
T = T1 + T2 = 135.74N ×m
攪拌軸功率
公式中的各個參數(shù)為：
P = 2pnT
P—攪拌軸的功率（W）；
n—攪拌軸的回轉(zhuǎn)速度（r/s），n 取值為 1r/s；
T—攪拌軸的軸力矩( N×m)。
代入到公式當(dāng)中得到攪拌軸功率為：
P = 2pnT = 852.447W
2、電動機(jī)額定功率的計算
電動機(jī)的使用壽命一般在 15 至 25 年之間，（在其允許的使用范圍之內(nèi)）， 通常電機(jī)的額定功率是通過它工作時的發(fā)熱溫度情況來選定的。但是也不排除在某種情況下（例：工作時間的增加、外界環(huán)境溫度的不斷升高等）而使電機(jī)的溫度不得不升高，從而大大減低了電機(jī)的使用壽命，由此可見，動機(jī)的壽命不僅與運(yùn)行的負(fù)載有關(guān)還與其工作運(yùn)行的時間有著莫大的關(guān)系。
攪拌設(shè)備所選用的電動機(jī)其功率不僅僅要滿足傳動設(shè)備中的傳動裝置與密封原件在運(yùn)作時的損耗，此外還需考慮電機(jī)在工作時外界對其所造成的功率損耗。
考慮到諸多因素對電機(jī)的影響，因此，電動機(jī)額定功率可通過此式來確定：
PN = (P + PS ) h
公式變量：
PN—電動機(jī)的額定功率（KW）
P—攪拌器功率，根據(jù)之前的計算公式得到 P=0.852447kW；
PS—軸、一些密封裝置的磨損消耗功率
h —傳動裝置的機(jī)械效率。
PS = 0.58P = 0.04759kW
軸承
傳動機(jī)構(gòu)的效率是齒輪軸承帶這些零部件的效率乘積，通過表格查詢到齒輪傳動效率取 0.9，帶傳動效率取 0.96，滾動軸承效率取 0.99，所以
h =h齒輪
×h帶輪
×h 4 = 0.82995
電機(jī)的額定效率為
PN = (P + PS ) h = 1.084kW
3、電動機(jī)額定功率的修正計算
考慮到諸多因素對電機(jī)造成的影響，電機(jī)的額定功率修改如下式：
PN￠ = Kt PN
公式中的變量
PN￠ —校正溫度影響后的電動機(jī)功率，kW；
PN —電動機(jī)額定功率，由前面的計算結(jié)果得到 PN=1.084kW；
Kt —溫度校正系數(shù)，根據(jù)表格查詢得到 Kt 的系數(shù)為 1.1.
因此得到電機(jī)的額定功率為：
PN￠ = Kt PN = 1.19kW
4、確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速nm
取 V 帶傳動比i帶 = 2～4，i齒輪 = 3～5 （減速器）
∴總傳動比的合理范圍 i￠ =18～100，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為
nm = i￠·n主軸 =（18～100）′ 40
= 20～4000
(r / min)
查參考資料，有四種同步轉(zhuǎn)速在他的范圍之內(nèi)，分別為：750r/min,1000 r/min,1500 r/min,3000 r/min 這四種型號，由標(biāo)準(zhǔn)查出四種適合的電動機(jī)的型號。列表如下 4-1。
表 3-1 傳動方案的對照與選擇
方案
電動機(jī)型號
額定功率
Pm /KW
電動機(jī)轉(zhuǎn)速/ r·min -1
效率(%)
傳動裝置的傳動比
同步
滿載
總傳動
比
V 帶傳
動
減速
器
1
Y90L-4
1.5
1500
1550
78.5
37.5
5
7.5
2
Y112M-8
1.5
750
800
75
18.75
3.75
5
3
Y100L1-6
1.5
1000
1050
76.0
25
5
5
4
Y90S-2
1.5
3000
3050
78.5
75
5
15
5、電動機(jī)的選擇
對比上述的四種電機(jī)，同時要滿足系統(tǒng)中各個部件的啟動要求及能平穩(wěn)的運(yùn)行，因此電機(jī)的選擇新號為Y90L - 4 。具體的參數(shù)如下：
表 3-2 電機(jī)的部分技術(shù)參數(shù)
名稱
額定功率
kW
額定電流
A
額定轉(zhuǎn)速
r/min
效率
%
Tmax TN
Tmin TN
質(zhì)量
kg
Y90L-4
1.5
3.2
1500
78.5
2.3
1.6
21
3.2 帶輪與 V 帶的設(shè)計與校核
3.2.1 傳動比的分配
查表可知臥式食品攪拌機(jī)的實(shí)際工作的偏心軸轉(zhuǎn)速為：
nw = 40 r
min
根據(jù)傳動比的計算公式：
i = n 電
nw
可知，臥式食品攪拌機(jī)的傳動比為：
i = n 電
nw
= 1500 r
min
40 r
= 37.5
min
我們設(shè)計的臥式食品攪拌機(jī)是經(jīng)過二級減速，一級是 V 帶輪減速，二級是錐齒輪減速，因此
i總 = iV ′i齒
這里我們?nèi)ミx取i帶 = 5，i齒 = 7.5 。
3.2.2 帶輪與 V 帶的設(shè)計
已知電動機(jī)驅(qū)動二根滾棒向前運(yùn)動，電動機(jī)型號為Y90L - 4 ，額定功率
1.5 kw ，額定轉(zhuǎn)速為1500r / min ，軸間距約為600mm ，每天工作 8 小時。
1） 設(shè)計功率 Pd 。
查閱機(jī)械設(shè)計手冊得到工況系數(shù) KA = 1.1；
Pd = KAP = (1.1′1.5)kw = 1.65kw
2） 選定帶型。
根據(jù) Pd = 1.8kw 和 n =1500r / min ，查閱機(jī)械設(shè)計手冊確定為 Z 型。節(jié)寬
P
B =8.5mm，頂寬 b=10mm，高度 h=6mm，截面積 A=47mm2。 3）傳動比：
根據(jù)上節(jié)，已知傳動比為 5。4)小輪基準(zhǔn)直徑。
查閱機(jī)械設(shè)計手冊，取dd1 = 63mm 。
大輪基準(zhǔn)直徑：
dd 2 = idd1(1- e ) = [5′ 63(1- 0.01)]= 311.85mm
查閱機(jī)械設(shè)計手冊取dd 2 = 315mm 。5）大帶輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速：
n = (1- e )n1dd1 = (1- 0.01)1500′ 63 r / min = 297r / min
d
d 2
2 315
6)驗算帶速
v =
pdd1n1
= p ′ 63′1500 m / s = 4.95m / s ￡ v
60′1000
60′1000
max
其中vmax 的取值范圍是25 ~ 30m / s 。
7） 初定軸間距。按要求取
a0 = 600mm
8） 所需基準(zhǔn)長度：
Ld 0
= 2a0
+ p (d
2 d1
+ dd 2
) + (dd 2 - dd1 )
4a0
é p (315 - 63)2 ù
2
ê2′ 400 + (63 + 315) +
?
4′1000
úmm = 1409.637mm
?
查閱機(jī)械設(shè)計手冊，選取基準(zhǔn)長度 1400mm。
9） 實(shí)際軸間距。
a ? a + Ld - Ld 0 = (600 + 1400 -1409.637) = 595.2mm
0 2 2
安裝時所需最小軸間距：
amin = a - 0.015Ld = (595.2 - 0.015′1400) = 574.2mm
張緊或補(bǔ)償伸長所需最大軸間距：
amax = a + 0.03Ld = (595.2 + 0.03′1400) = 637.2mm
10） 驗算帶輪包角：
a = 180o - dd 2 - dd1 ′ 27.3o = 180o - 315 - 63 ′57.3o = 156o 3 120o
1 a 595.2
包角滿足條件。
11） 單根 V 帶的基本額定功率。根據(jù)dd1 = 63mm 和n1 = 1500r / min ，查閱機(jī)械設(shè)計手冊查得 Z 帶型 P1 = 0.27kw 。
12） 考慮傳動比的影響，額定功率的增量DP1 由機(jī)械設(shè)計手冊查得：
DP1 = 0.02kw
13)V 帶的根數(shù)：
公式中的變量
?? = ????
??0 + ???0 ???? ????
Ka — 包角系數(shù)，查表0.95；
KL — 長度系數(shù)，查表1.14；
Po — 單根V帶基本額定功率，kW，查表0.27kW
DPo — 額定功率增量，kW，查表0.03kW。
Z =?1.65
(0.27 + 0.02) ′1.14′ 0.95
? 4.98 ? 5 （根）
14）確定帶的預(yù)緊力。單根 V 帶所需預(yù)緊力
F = 1 F
e fva +1
+ qv2
o 2 ec e fva -1
其中 v —帶的最大線速度值（m/s），即大帶輪的線速度4.95m / s ；
q —傳動帶長度質(zhì)量，kg/m，由表得到0.06kg 。
因此，
1 e fva +1 2
Fo = 2 Fec e fva -1 + qv
= 22.456N
因為考慮到新安裝的帶輪比較容易松動，所以要考慮到能自動張勁的帶傳動，新裝的帶的預(yù)警要是上述預(yù)緊的 1.5 倍
15）計算帶傳動作用在軸上的力
F = 2ZF cos(p - a1 ) = 215.4N
P o 2 2
16）V 帶輪設(shè)計，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑小于等于 300mm 時可以采用腹板式；當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑大于 300mm 時，可以采用輪輻式。
帶輪槽選擇 Z 型，基準(zhǔn)線上寬度bd = 8.5mm ，基準(zhǔn)線上槽ha min = 2.0mm ，下槽hf min = 7.0mm ，槽間距e =12 ± 0.3mm ，第一槽對稱面至端面的距離
f = 8 ±1mm ，最小輪緣厚dmin = 5.5mm ，輪槽角小帶輪 34°，大帶輪 38°。
所以，帶輪寬
B = (Z -1)e + 2 f
= (5 -1)′12 + 2′8 = 58mm
小帶輪設(shè)計，小帶輪軸徑d = 32mm， dd1 ￡ 2.5d = 80mm ，采用實(shí)心式。
大帶輪設(shè)計， d = 32mm，dd 2 = 315 3 300mm ,由于其基準(zhǔn)直徑已經(jīng)非常大， 為了減少質(zhì)量，更重要的是降低轉(zhuǎn)動慣量，采用孔板式。
3.3 齒輪設(shè)計與校核
齒輪傳動比的分配為i = 7.5 ，齒輪材料鍛鋼，直齒圓柱齒輪，7 級精度。傳動系統(tǒng)輸入功率
P = P h h5 = 1.37KW
1 電機(jī) 帶輪 軸承
式中
小齒輪是與大 V 帶輪固定在同一根軸上，因此轉(zhuǎn)速是一樣:
n小齒 = n大V = 300r / min
齒數(shù)比i = 7.5 ，設(shè)定工作壽命 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 小時。選擇小齒輪材料40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度280HBS ，大齒輪材料 45 鋼（調(diào)質(zhì)）， 硬度240HBS ，二者材料硬度差40HBS 。
初定小齒輪齒數(shù) z1 = 24 大齒輪齒數(shù) z2 = i × z1 = 7.5′ 24 = 180 。按照齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計齒輪。
d1t 3 2.32 ×
確定其中計算變量，
T 為小帶輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，N × mm，T = 95.5′105 P1
= 1.454 ′104 N × mm
1 1 n1
Kt 為載荷系數(shù)，取值1.3；
fd 為齒寬系數(shù)，取值1；
E
Z 為材料的彈性影響系數(shù)，M Pa1/ 2，取值189.8M Pa1/ 2；
σ Hlim1為小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，M Pa，查表得600M Pa；
σ Hlim2為大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，M Pa，查表得550M Pa。
計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1
= 60n1 jLh
= 60′ 300′1′ (60′ 300′8) = 4.86′108
N =
2 u
N1 = 0.65′108
查表]得接觸疲勞壽命系數(shù)， KHN1 = 0.92, KHN 2 = 0.95, 取失效概率 1%，安全系數(shù)
S = 1，計算接觸許用應(yīng)力
[s H ]1
[s H ]2
= KHN1s H lim1 = 534M pa
s
= KHN 2s H lim2 = 515.4M Pa
s
將上述兩個數(shù)值中較小的值帶入公式中計算小齒輪分度圓直徑
d1t 3 2.32 ×
= 46.45mm
計算圓周速度
v = pd1tn1
60′1000
= 1.296m / s
計算齒寬
b = fd × d1t = 44.45mm
模數(shù)
m = d1t t z
齒高
= 1.93mm
h = 2.25mt = 4.354mm
因此，齒寬比b / h =10.67 ，計算載荷系數(shù)，根據(jù)v =1.296m / s ，7 級齒輪精度，
查得動載荷系數(shù) K
ava
=1.03，假設(shè) KA Ft
b
￡ 100N/mm ，查表知 K
Ha = KFa
= 1.2 ，使
用系數(shù) KA = 1.25(輕微沖擊)，因此
KHb
= 1.12 + 0.18f 2 + 0.23′10-3b = 1.308
d
由 = 10.67, KHb = 1.308 ，查彎曲強(qiáng)度計算的齒向載荷分布系數(shù)圖，得
KFb = 1.28 ，所以，載荷系數(shù)
K = KAKV KHa KHb = 1.85
分度圓直徑的校正（按實(shí)際載荷系數(shù)）
d1 = d1t
= 46.82mm
變量模數(shù)的計算
Z
m = d1 = 1.95mm
1
由彎曲強(qiáng)度（齒根）設(shè)計
m 3
公式中的各個變量，
小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限s FE1 = 520MPa； 大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限s FE 2 = 365MPa 小齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 1 = 0.85；
大齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 2 = 0.95。
彎曲應(yīng)力許用計算，安全系數(shù) S = 1.4，
[s F ]1
[s F ]2
= KFN 1s FE1 = 378.57M Pa；
S
= KFN 2s FE 2 = 215.86M Pa
S
計算載荷系數(shù)
K = KAKV KFa KFb = 1.25′1.03′1.1′1.28 = 1.813
查取齒形系數(shù)YFa1 = 2.65，YFa 2 = 2.18 查取應(yīng)力校正系數(shù)YSa1 = 1.58，YSa2 = 1.79
計算大小齒輪的 YFaYSa 值，并比較大小。
[s F ]
YFa1YSa1 = 0.01375 [s F ]1
YFa 2YSa2 = 0.01513 [s F ]2
取用大齒輪的數(shù)值，
m 3 = = 1.784mm
取m = 2mm，分度圓直徑d1
= 48mm，齒數(shù)Z1
= d1 = 24 ，大齒輪齒數(shù)
m
Z2 = uZ1 = 180 。
輪齒的幾何與安裝尺寸計算
分度圓直徑
d1 = mZ1 = 2′ 24 = 48mm d2 = mZ2 = 2′180 = 360mm
中心距
a = d1 + d2 = 204mm
2
齒輪寬
b = fd d1 = 48mm
取小齒輪寬 B1 = 48mm ，大齒輪寬 B2 = 45mm 。
t
F = 2T1 = 654N
d1
KA Ft
b
= 21.786 ￡ 100N/mm
對比前面的假設(shè)，此設(shè)計為合理的。因此由于小齒輪的分度直徑不大所以選用齒輪軸式，而大齒輪由于分度直徑較大所以選擇輪轂式。
第 4 章 臥式食品攪拌機(jī)攪拌部分設(shè)計
4.1 主軸與軸承的選擇：
由于在本篇設(shè)計屬于食品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此，主軸材料選擇 45。主軸上的額定功率通過計算得到為 0.99KW，主軸上的轉(zhuǎn)矩為 472.73N·m
主軸最小直徑的計算： 通過表格查詢得到 A0=126
dmin
= A03 P
n
= 1263 0.99
20
= 46.23mm
因為主軸上面要鍵槽，因此軸徑需要增加 7%
d = dmin × (1 + 7%) = 49.5mm
元整后得到直徑取 50mm 軸承的選擇：
由于軸承要承受軸向載荷與徑向載荷，所以選用深溝球軸承。
4.2 攪拌葉片設(shè)計
以前，大多是在整體聯(lián)動葉片，原材料進(jìn)口葉片角度較大，快速輸送物料， 但我們發(fā)現(xiàn)，這樣的攪拌葉片磨損較大，依靠進(jìn)口浴缸端封灰色滲漏嚴(yán)重，因此齒輪內(nèi)部進(jìn)灰更，加快磨損的傳動件，影響了生產(chǎn)效率。為了解決這些問題，因此，要修改該軸的結(jié)構(gòu)中，在軸向入口側(cè)攪拌兩個螺旋葉片焊粉連續(xù)輸送，降低桶端密封該產(chǎn)品的材料。這是有益的，以防止折斷的刀片，斷軸。在用刀片刀片
正確安裝轉(zhuǎn)向軸，調(diào)整角度.
葉片在雙軸上三個部位的安裝角度是各不相同，葉片安裝角度一般選用α
=20度左右，雙軸攪拌機(jī)葉片角度必須要與粘土可塑性相適應(yīng)，雙軸攪拌機(jī)工作分三個階段：
第一階段是霧化水與原料的混合攪拌階段； 第二階段是使含煤生料濕潤的階段：
第三階段是形成球核的階段；
我們此次設(shè)計采用螺旋式葉片。這種葉片能夠充分的攪拌混合物，實(shí)現(xiàn)橫向切割與縱向切割，是的食品能夠完全的混合在一起，達(dá)到充分?jǐn)嚢璧哪康摹?
4.3 攪拌容器的設(shè)計
我們常見的攪拌容易有 U 型容易，U 型容易具有易加工，且能夠在最大范圍內(nèi)裝有更多的容易，并且結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)升本較低的眾多的有點(diǎn)，同樣的，U 型容器具有較強(qiáng)的剛度與強(qiáng)度，能夠盡可能多的承載較多的重物，充分利用其攪拌的空間，提高生產(chǎn)效率，結(jié)構(gòu)見圖 4-1。
圖 4-1 U 型攪拌筒
4.4 止動的結(jié)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計的攪拌容器是可以擺動的，但是在攪拌運(yùn)動進(jìn)行時是不需要也不允許攪拌容器擺動的，因此需要設(shè)置一套制動的裝置，我們考慮到專門的設(shè)置一套工具沒有必要，因為我們在后期還要設(shè)置卸料機(jī)構(gòu)的，因此我們就想再卸料機(jī)構(gòu)中直接采用一種機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)制動的功能，在考慮到卸料機(jī)構(gòu)需要帶動攪拌筒旋轉(zhuǎn)， 但是旋轉(zhuǎn)速度過快也明顯不合適，一般的伺服電機(jī)少則幾百轉(zhuǎn)，多則幾千轉(zhuǎn)，因此我們需要在電動機(jī)的輸出軸與曲柄之間需要加入一個減速器，常用的減速器包括一級直齒輪減速器，二級減速器等等，但上述的減速器有一個共同的弊端，就是傳動比不打，少則 5—6，多則幾十，均不能滿足我們的要求，因此我們此次減速器采用渦輪蝸桿減速器。
蝸輪蝸桿減速器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、能實(shí)現(xiàn)速度較大的轉(zhuǎn)變，以傳動比可以較大；
2、安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于維護(hù)檢修等。
因此只能有渦輪帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，不能逆向轉(zhuǎn)動，而我們的蝸桿軸式是要連接曲柄的，因此起到的制動的效果。即將攪拌器在工作時嚴(yán)格的固定了。
第 5 章 臥式攪拌機(jī)卸料機(jī)構(gòu)的設(shè)計
5.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的組成
由一個曲柄和搖桿組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。通常，曲柄為主動件且等速轉(zhuǎn)動，而搖桿為從動件作變速往返擺動，連桿作平面復(fù)合運(yùn)動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中也有用搖桿作為主動構(gòu)件，搖桿的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換成曲柄的轉(zhuǎn)動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是四桿機(jī)構(gòu)最基本的形式。如圖 5-1 所示。
圖 5-1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作簡圖
5.2 卸料機(jī)構(gòu)的原理
目前,在作拌料用的食品攪拌機(jī)中,大多數(shù)的機(jī)構(gòu)都是無法實(shí)現(xiàn)自動卸料的， 因此自動卸料機(jī)構(gòu)也是我們所設(shè)計的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)之一，我們再參考?xì)v年的文獻(xiàn)，以及生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際的需求，我們想到了采用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，這樣可以實(shí)現(xiàn)自動卸料的功能，并且能實(shí)現(xiàn)卸料桶 180°旋轉(zhuǎn)，從而完成卸料，原理是我們此次設(shè)計時，有二個電機(jī)，一個電機(jī)控制主要的旋轉(zhuǎn)，一個電機(jī)控制曲柄的轉(zhuǎn)動， 當(dāng)主軸電機(jī)帶動主軸旋轉(zhuǎn)，直至混合攪拌完畢之后， 伺服電機(jī)開始工作，伺服電機(jī)的輸入軸連接在蝸輪蝸桿減速器上，蝸輪蝸桿減速器的輸出軸與曲柄連接在一起，曲柄通過連桿與轉(zhuǎn)料筒連接在一起，當(dāng)食物充分混合時候，給予伺服電機(jī)一定的信號，伺服電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，從而帶動曲柄旋轉(zhuǎn)，曲柄通過連桿帶動轉(zhuǎn)料筒旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自動卸料的功能，帶旋轉(zhuǎn)至 180°的位置，我們拿出插手，打開密封蓋，從而實(shí)現(xiàn)卸料。
第 6 章總結(jié)與展望
6.1 結(jié)論
本次設(shè)計中，我們的主要任務(wù)是臥式食品攪拌機(jī)。在老師的指導(dǎo)下，我圓滿的完成了此次的畢業(yè)設(shè)計，而且還學(xué)到了很多額外的知識。
在專業(yè)上，我認(rèn)識了很多的新機(jī)構(gòu)，復(fù)習(xí)了很多計算說明的步驟和方法。在設(shè)計過程中，我掌握了搖桿滑塊機(jī)構(gòu)與液壓系統(tǒng)傳動的工作原理及其運(yùn)動規(guī)律， 更重要的是學(xué)習(xí)了用現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)一種功能的方法。
通過本課題的鍛煉，主要可以解決了一下幾個問題：
（1） 常見的攪拌機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)自動卸料，每次加工完畢時人工卸料會顯得十分的麻煩與繁瑣，本次設(shè)計成功的解決了這個難題，我們采用了搖桿滑塊機(jī)構(gòu)， 當(dāng)液壓缸在運(yùn)動較小的距離時，可以實(shí)現(xiàn)攪拌桶的 180 度旋轉(zhuǎn)。
（2） 我們采用雙軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，這樣更加有效的使食品充分的攪拌在了一起，不僅可以橫向攪拌，又可以使縱向的物料盡量的混合，整臺機(jī)器機(jī)構(gòu)簡單， 成本較低，清潔方便。
6.2 展望
本臥式食品攪拌機(jī)，具有以下的優(yōu)點(diǎn)操作方便并且省力，堅固耐用，滿足各種惡劣條件下的使用要求，防護(hù)性好，不宜損壞；結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，利于推廣；本臥式食品攪拌機(jī)雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但本設(shè)計還存在一些問題，例如材料強(qiáng)硬度不高，密封存在著一些死角，液壓系統(tǒng)的密封，以及只能用于高效率的攪拌。
畢業(yè)設(shè)計雖然結(jié)束了，但我的求學(xué)之路遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，通過這次畢業(yè)設(shè)計， 極大豐富了我的知識面，當(dāng)然，不斷以后是繼續(xù)求學(xué)還是出去工作，我都會本著虛心好學(xué)的態(tài)度，不斷的學(xué)習(xí)自己不曾涉及的領(lǐng)域，在這次畢業(yè)設(shè)計，也要感謝老師一直以來的幫助，沒有老師的指導(dǎo)，我肯定完不成我的畢業(yè)設(shè)計，謝謝老師一路來的陪伴，不管我以后去向何方，我將永遠(yuǎn)都會銘記你對我這段時間的教育。謝謝您！
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致謝
通過長達(dá) 3 個月的畢業(yè)設(shè)計，結(jié)合四年在學(xué)院里所學(xué)的專知識后，自己基本能夠綜合的運(yùn)用到自己的畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，這也是我們大家對我們所學(xué)的專業(yè)知識的一種認(rèn)可與溫習(xí)，進(jìn)過這次較全面的畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)到了很多。
綜合的結(jié)合了從課本以及課上所學(xué)的專業(yè)知識，在加上一些通過自己從社會實(shí)踐中學(xué)到的設(shè)計工藝，認(rèn)真對待了我這一次的畢業(yè)設(shè)計并且對我這次在設(shè)計中的每一個數(shù)據(jù)的計算與校核進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查，嚴(yán)格按照設(shè)計的目標(biāo)步驟和自己已經(jīng)明確的設(shè)計過程來計算。這些都是通過自己在之前簡單的課程設(shè)計中所領(lǐng)悟出來的。當(dāng)然在計算的過程中也不是想象中的那么簡單遇到了很多的問題，畢竟這與我們之前所設(shè)計的大不相同，但在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師指導(dǎo)下，也能順利的解決掉這些問題。
我個人對老師表示十分的感激，感謝老師能在百忙中認(rèn)真評閱我們設(shè)計，所以我由衷的表示感謝。