食品攪拌機結構設計【含圖紙】

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畢業(yè)設計開題報告 題 目： 食品攪拌機結構設計 院 （系）： 應用科技學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 07011204 學 號： 0701120404 姓 名： 李雪梅 指導教師： 李銳鋒 填表日期： 2011 年 01 月 20 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 1.本課題的研究內容、重點及難點 一.主要內容 1. 參觀調研，查閱資料。到相關企業(yè)調研，了解如何對一個產品進行結構設計。結合本課題，查閱相關資料； 2. 進行市場調查，了解現(xiàn)有攪拌機結構與工作原理，做好設計前的準備工作； 3. 明確設計要求，分析攪拌機的設計可能性和經濟性等因素，完成相關結構與零件設計； 4. 設計的零件結構要求完整、合理； 5. 完成攪拌裝置的結構的總體尺寸設計和結構草圖的繪制； 6. 合理選擇相關組件，進行傳動系統(tǒng)的設計和相關計算； 7. 合理選用零件的材料，編制主要零件的制造工藝； 8. 完善設計，繪制零件圖，繪制總裝配圖，標注技術要求； 9. 撰寫畢業(yè)設計（論文）說明書； 10. 翻譯專業(yè)外語獻 二.重點難點 1. 設計、選擇合適的攪拌和容器轉盆機構件尺寸，基于桿組法計算并編制程序完成攪拌機的兩個動作協(xié)調運動仿真； 2. 根據(jù)所選構件尺寸，計算分析并校核各構件強度； 3. 使用三維造型軟件，完成該攪拌機的三維造型，生成三維渲染圖和線框圖、二維裝配圖和關鍵零部件圖； 4. 編寫設計說明書，詳細說明設計思路和計算分析過程； 2.準備情況（已查閱的參考文獻或進行的調研） 一.研究背景 飲食水平是一個國家文明程度和人民生活質量高低的重要標志。食品的質量和供應狀況，直接關系著全民族的體質，影響到國家的政治安定和社會進步。世界上經濟發(fā)達的國家都十分重視發(fā)展食品工業(yè)。中國食品工業(yè)負有滿足人民日益增長的物質文化生活需要和為國家經濟建設提供積累的雙重任務，是國民經濟的重要組成部分。發(fā)展食品工業(yè)可以加速農業(yè)結構及其產品品質的優(yōu)化調整，提高農產品經濟價值，促進農業(yè)生產的良性循環(huán)。同時，對于帶動和促進飼料工業(yè)、包裝機械工業(yè)、機械工業(yè)、電子工業(yè)和精細化學工業(yè)等相關行業(yè)協(xié)調發(fā)展，適應餐飲業(yè)，旅游業(yè)等第三產業(yè)崛起的需要，繁榮城鄉(xiāng)市場，擴大外貿出口以及擴大勞動就業(yè)等都具有十分重要的作用。80年代以來，中央和地方都十分重視食品工業(yè)的發(fā)展，制定了一系列支持食品工業(yè)發(fā)展的政策。同時，國務院制定了“90年代中國食物結構發(fā)展與改革綱要”中國食品工業(yè)協(xié)會制定了“九五中國食品工業(yè)科技發(fā)展綱要”。河南省食品工業(yè)經過20多年的快速發(fā)展，各項指標已走在中國的前列，尤其是作為一個農業(yè)大省，在調整經濟結構、推進農業(yè)產業(yè)化進程中，大力發(fā)展食品工業(yè)更是具有重要的意義。因此，在剛剛結束的省人代會上把以畜產品加工、糧油加工、果蔬加工為主體的食品工業(yè)做為第一大支柱產業(yè)來培育。目前，中國食品工業(yè)已初步形成門類比較齊全、技術不斷進步、產品日益豐富、運銷網絡通暢的生產經營體系，成為國民經濟中處于重要戰(zhàn)略地位的一大產業(yè)。年產值5400多億元。在中國各工業(yè)門類中，產值第一。 由上可知，食品機械在國民經濟中的地位是如此之高。攪拌機在生活中的應用相當?shù)膹V泛，攪拌水果，奶油，得出的味道爽口，還可以攪拌蛋糕液，餡料、打蛋及和制面團，特別在酒家、飯店、面包屋以及食品廠家等作攪拌食料，揉和面團之用，是生產優(yōu)質糕點的理想設備。因此設計一個合理的攪拌機是非常的必要。 二.參考文獻 ［1］ 孫恒編. 機械原理 . 北京 ：高教出版社 , 2002.4 ［2］ 廖漢元，孔建益．機械原理．北京：機械工業(yè)出版社，2008 ［3］ 濮良貴. 機械設計. 北京: 高教出版社 , 2002.1 ［4］ 陳國華編著.機械機構及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2008 ［5］ 周開勤. 機械零件手冊. 北京: 高教出版社 , 2001.7 ［6］ 朱張嬌. 工程材料. 北京: 清華大學出版社,2004.7 ［7］ 楊好學. 互換性與技術測量. 西安: 西安電子科技大學出版社,2006.2 ［8］ 王大康. 機械設計基礎.北京：機械設計出版社，2003 ［9］ 董玉紅. 數(shù)控技術．北京：高等教育出版社，2008 ［10］劉國慶等編.AutoCAD 2004基礎教程[M]．北京：清華大學出版社，2003 ［11］劉竹清編.Pro/E Wildfire實用教程[M]．中國鐵道出版社，2004 ［12］Chin Fu Tsang, Thomas Buscheck, Christine Doughty. Aquifer thermal energy storage: a numerical simulation of Auburn university field experiments. Water resource research, vo1.17,No. 3, June 2000 ［13］ Sergison, J. Wicks, F. Mulligan, G Becker, M. Yerazunis, S. System Evaluation of Heat Pumps Operated in Both Heating and Air Conditioning Modes;Volume PAS-99, Issue 3, May 2000 三.現(xiàn)有設備 計算機一臺；使用軟件為Pro/Engineer3.0；Auto CAD2007；設備齊全。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 3.實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料 一.實施方案、進度實施計劃 1. 2011年1月15日至2011年1月20日，理解消化課題，明確設計要求收集資料文獻，根據(jù)課題內容完成開題報告； 2. 2011年3月1日至3月11日，進行市場調查，了解現(xiàn)有攪拌機裝置的結構與工作原理，做好設計前的準備工作，初步完成譯文翻譯； 3. 2011年3月11日至3月21日，查閱資料，完成攪拌機的結構的總體尺寸設計； 4. 2011年3月21日至4月1日，完成結構草圖的繪制和零件工作圖的設計繪制等； 5. 2011年4月1日至4月11日，進行各部分的運動和受力，完成相關組件的計算； 6. 2011年4月11日至4月21日，編制主要零件的制造工藝，完成英文翻譯； 7. 2011年4月21日至5月11日，合理選用零件的材料，繪制零件圖和裝配圖，標注技術要求； 8. 2011年5月11日至5月21日，完善設計，撰寫論文； 9. 2011年5月21日至5月29日，完成畢業(yè)設計，修改并打印論文。 二.預期提交的畢業(yè)設計資料 設計說明書，圖紙。 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 開題小組意見 開題小組成員簽字： 年 月 日 院系審核意見 院系主管領導簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）題目申請表 申報人姓名： 李銳鋒 技術職務： 講師 工作單位：　應用科技學院　　 題 目 名 稱 食品攪拌機結構設計 題 目 類 型 工程 設計 工程 技術 實驗研究 軟件 開發(fā) 理論研究 題 目 難 度 A √ B 上機時數(shù) 題目來源于科研課題 （該課題情況） 課題 橫 向 縱 向 課 題 名 稱 課 題 來 源 教學、實驗改革 其 他 主要任務與要求 任務： 1、完成畢業(yè)設計說明書（論文）一份，內容包括機械機構總裝配圖設計，機構的選擇及設計計算等，字數(shù)4萬左右，并附300－500個單詞的英文摘要； 2、繪制總裝配圖及主要零部件圖，折合A0號圖紙3張，其中包括用計算機繪制的至少兩張A3圖紙；設計重要零件的制造工藝，寫出工藝規(guī)范。 3、獨立完成不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）。 4、完成導師指定相關的其他工作。 要求： 1、設計方案應符合節(jié)能、高效、低噪聲的要求。 2、機構設計應當緊湊、安全、制造性好，且經濟性好； 3、畢業(yè)設計說明書對所設計的內容有充分的設計說明、科學的理論分析、詳細的設計計算等內容； 需掌握的基礎知識： 1、機械設計制造及自動化專業(yè)基礎知識。 2、應用軟件如：Autocad等繪圖軟件。 需借閱的參考文獻（不少于10本，其中外文參考文獻至少1本） ［1］ 孫恒編. 機械原理. 北京：高教出版社,2002.4 ［2］ 廖漢元，孔建益．機械原理．北京：機械工業(yè)出版社，2008 ［3］ 濮良貴. 機械設計. 北京：高教出版社, 2002.1 ［4］ 陳國華編著. 機械機構及應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2008 ［5］ 周開勤. 機械零件手冊. 北京：高教出版社, 2001.7 ［6］ 朱張嬌. 工程材料. 北京：清華大學出版社, 2004.7 ［7］ 楊好學. 互換性與技術測量. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2006.2 ［8］ Chin Fu Tsang, Thomas Buscheck, Christine Doughty. Aquifer thermal energy storage: a numerical simulation of Auburn university field experiments. Water resource research, vo1.17,No. 3, June 2000 numerical simulation of Auburn university field experiments. Water resource research, vo1.17,No. 3, June 2000 ［9］ Sergison, J. Wicks, F. Mulligan, G Becker, M. Yerazunis, S. System Evaluation of Heat Pumps Operated in Both Heating and Air Conditioning Modes;Volume PAS-99, Issue 3, May 2000 ［10］ 王大康.機械設計基礎.北京：機械設計出版社，2003 所需設備：繪圖工具、計算機 院內聯(lián)系教師 李銳鋒 出題面向專業(yè) 機械設計制造及其自動化 編號： 畢業(yè)設計(論文)說明書 題 目： 食品攪拌機結構設計 院 （系）： 應用科技學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 李雪梅 學 號： 0701120404 指導教師單位： 應用科技學院 姓 名： 李銳鋒 職 稱： 講師 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā) 2011 年 6 月 10 日 摘 要 本次設計的是食品攪拌機，這種攪拌機是我們生活中使用的攪拌機的其中一種， 攪拌機在生活中的應用相當?shù)膹V泛，攪拌水果，奶油，得出的味道爽口，還可以攪拌 蛋糕液，餡料、打蛋及和制面團，特別在酒家、飯店、面包屋以及食品廠家等作攪拌 食料，揉和面團之用，是生產優(yōu)質糕點的理想設備，使我們的生活更加方便。攪拌非 常均勻，生產率高，質量好，成本低。整機結構緊湊,其主要組成結構包括：攪拌裝置， 攪拌傳動系統(tǒng)。它是通過電動機帶動皮帶輪，用聯(lián)軸器連接，經過減速器后通過四桿 機構攪拌。本設計主要設計內容是食品攪拌機的機架設計、傳動設計、攪拌動作的設 計、電機選用，四桿機構設計，機架外型尺寸的確定，各零部件結構的選材、校核， 完成總裝圖和零件圖。 關鍵詞：食品攪拌機；聯(lián)軸器；四桿機構設計；傳動設計； Abstract The design of the food mixer, this mixer is a mixer used in our lives in one of mixer applications in life quite extensive, stirring fruit, cream, come to the taste of refreshing, you can stir the cake liquid filling, beat eggs and and made the dough, especially in restaurants, hotels, housing and food manufacturers such as bread for stirring foodstuffs, dough kneading and use, is ideal for production of high quality bakery equipment, make our lives more convenient. Mixing is very uniform, high productivity, good quality and low cost. Compact structure, the structure of its main components are: stirrer, stirring drive. It is driven by the motor pulley, with the coupling connection, after a gear after the mixing through the four-bar linkage. The design of the main design elements are food mixer rack design, transmission design, mixing action design, motor selection, the four-bar linkage design, frame shapes and sizes determine the structure of each component selection, verification, complete the assembly map and part drawing. Keywords:food mixer；coupling； four-bar linkage design；transmission design ； 目 錄 引言 .......................................................................................................................1 1 食品攪拌機的工作原理和原理圖 ................................................................3 2 食品攪拌機的用途 ........................................................................................3 3 食品攪拌機的設計要求和原始數(shù)據(jù) ............................................................4 4 設計方案的分析 ............................................................................................4 5 連桿機構的設計 ............................................................................................4 5.1 曲柄存在的條件.................................................................................................................5 5.2 運動軌跡的計算.................................................................................................................6 6 電動機選擇 ....................................................................................................7 6.1 電動機選用的基本原則.....................................................................................................7 7 帶傳動的設計 ................................................................................................9 7.1 帶傳動組成、類型.............................................................................................................9 7.1.1 傳動帶的組成及工作原理................................................................................................9 7.1.2 V 帶的類型 .......................................................................................................................9 7.2 帶傳動的設計計算和參數(shù)選擇.......................................................................................10 7.2.1 確定計算功率 Pc.............................................................................................................10 7.2.2 確定 V 帶的型號 .............................................................................................................11 7.2.3 確定帶輪直徑 21d、 ...................................................................................................11 7.2.4 確定帶長 dL及中心距 a0 ................................................................................................12 7.2.5 驗算包角 1.....................................................................................................................13 7.2.6 確定 V 帶的根數(shù) z..........................................................................................................14 7.2.7 確定初拉力 F0 ................................................................................................................15 7.2.8 計算帶輪軸所受的壓力 Q..............................................................................................15 7.3 V 帶的截面尺寸 ...............................................................................................................15 7.4 帶輪的設計.......................................................................................................................16 8 減速器的選用 ..............................................................................................18 9 軸系零、部件的設計 ..................................................................................19 9.1 軸的設計...........................................................................................................................19 9.2 軸的校核...........................................................................................................................21 9.3 軸承的選用.......................................................................................................................23 9.3.1 軸承的型號......................................................................................................................23 9.3.2 滾動軸承的配合形式......................................................................................................23 9.3.3 滾動軸承的軸向定位......................................................................................................23 9.4 聯(lián)軸器的選用...................................................................................................................23 9.4.1 選用的聯(lián)軸器型號..........................................................................................................23 9.4.2 聯(lián)軸器的配合形式..........................................................................................................24 10 攪拌容器的設計 ..........................................................................................24 11 機架的設計 ..................................................................................................24 11.1 底架的設計.......................................................................................................................24 11.1.1.................................................................................................................................底架的材料選擇 24 11.1.2.................................................................................................................................底架的大體尺寸 25 11.2 支架的設計.......................................................................................................................25 11.3 減速器底架的設計...........................................................................................................25 12 零件的加工工藝規(guī)程 ..................................................................................26 12.1 工藝路線...........................................................................................................................26 結論 .....................................................................................................................28 謝 辭 .................................................................................................................30 參考文獻 .............................................................................................................31 附錄 .....................................................................................................................31 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 1 頁 共 37 頁 引言 飲食水平是一個國家文明程度和人民生活質量高低的重要標志。食品的質量和供 應狀況，直接關系著全民族的體質，影響到國家的政治安定和社會進步。世界上經濟 發(fā)達的國家都十分重視發(fā)展食品工業(yè)。中國食品工業(yè)負有滿足人民日益增長的物質文 化生活需要和為國家經濟建設提供積累的雙重任務，是國民經濟的重要組成部分。發(fā) 展食品工業(yè)可以加速農業(yè)結構及其產品品質的優(yōu)化調整，提高農產品經濟價值，促進 農業(yè)生產的良性循環(huán)。同時，對于帶動和促進飼料工業(yè)、包裝機械工業(yè)、機械工業(yè)、 電子工業(yè)和精細化學工業(yè)等相關行業(yè)協(xié)調發(fā)展，適應餐飲業(yè)，旅游業(yè)等第三產業(yè)崛起 的需要，繁榮城鄉(xiāng)市場，擴大外貿出口以及擴大勞動就業(yè)等都具有十分重要的作用。 80 年代以來，中央和地方都十分重視食品工業(yè)的發(fā)展，制定了一系列支持食品工業(yè)發(fā) 展的政策。同時，國務院制定了“90 年代中國食物結構發(fā)展與改革綱要”中國食品工 業(yè)協(xié)會制定了“九五中國食品工業(yè)科技發(fā)展綱要” 。河南省食品工業(yè)經過 20 多年的快 速發(fā)展，各項指標已走在中國的前列，尤其是作為一個農業(yè)大省，在調整經濟結構、 推進農業(yè)產業(yè)化進程中，大力發(fā)展食品工業(yè)更是具有重要的意義。因此，在剛剛結束 的省人代會上把以畜產品加工、糧油加工、果蔬加工為主體的食品工業(yè)做為第一大支 柱產業(yè)來培育。目前，中國食品工業(yè)已初步形成門類比較齊全、技術不斷進步、產品 日益豐富、運銷網絡通暢的生產經營體系，成為國民經濟中處于重要戰(zhàn)略地位的一大 產業(yè)。年產值 5400 多億元。在中國各工業(yè)門類中，產值第一。 由上可知，食品機械在國民經濟中的地位是如此之高。攪拌機在生活中的應用相 當?shù)膹V泛，攪拌水果，奶油，得出的味道爽口，還可以攪拌蛋糕液，餡料、打蛋及和 制面團，特別在酒家、飯店、面包屋以及食品廠家等作攪拌食料，揉和面團之用，是 生產優(yōu)質糕點的理想設備。因此設計一個合理的攪拌機是非常的必要。 在目前市場上，攪拌機的種類很多，食品攪拌機也有各種各樣的。因此，對一個 攪拌機進行設計和研究是很有必要的，同時也有一定實踐價值。從學習層面及設計手 法上看：使用了 UG 或 PRO/E 等軟件來完成機構的三維造型，并用軟件對其機構進行模 擬運動仿真，分析其可行性。這是一種有別于以前靠用做出相應的實物來驗證其可行 性的新設計方法。使用運動仿真的優(yōu)點：節(jié)省了實驗成本、縮短了設計時間、能輕易 通過軟件改變一些參數(shù)實現(xiàn)更多的驗證方案、有利于創(chuàng)新設計的實現(xiàn)等等。 這是一個比較綜合性的設計課題，自己的經驗也不足，要想做好該課題，必須要 熟悉的掌握機械原理、機械優(yōu)化設計、工程力學、機械設計、數(shù)控加工、機械制造基 礎、產品造型等方面的一些理論知識。因此，這也是對我大學四年所學專業(yè)知識的一 個綜合應用。通過做此課題，我將能了解這本科四年來我對專業(yè)知識掌握的程度，同 時也是一個系統(tǒng)的復習。這將給我以后走向社會起到一個很好的開頭作用。 攪拌機包含的機構及需要實現(xiàn)的動作: 攪拌機構：實現(xiàn)模仿手的動作對食品作用?？梢詫嚢铏C構設計為 4 桿機構，實 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 2 頁 共 37 頁 現(xiàn)攪拌頭的曲線運動。 容器機構：使容器得以不斷有序的循環(huán)轉動?？梢詫⑷萜鳈C構看作是一個圓周運 動，容器盆下加一塊裝有電機的支撐板，由帶傳動帶動容器盆旋轉運動。 中間機構：實現(xiàn)攪拌機構與容器盤機構連接，保證他們相互間的聯(lián)合運動。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 3 頁 共 37 頁 1 食品攪拌機的工作原理和原理圖 通過電機帶動皮帶輪轉動,經過減速器減速后，傳力給四桿運動，連桿上的 E 點作 曲線軌跡和容器繞 Z-Z 軸的轉動，達到均勻攪拌溶液的要求。四桿的運動是電動機帶 動皮帶輪傳力給四桿機構，容器的轉動直接采用一個小電機帶動旋轉運動。其原理圖 1-1 和框圖 1-2 如下： 圖 1-1 攪拌原理圖 圖 1-2 攪拌機整體框圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 4 頁 共 37 頁 2 食品攪拌機的用途 用于攪拌各種食品，攪拌蛋糕液、餡料、打蛋及和制面團，特別在酒家、飯店、 面包屋以及食品廠家等作攪拌食料，揉和面團之用。 3 食品攪拌機的設計要求和原始數(shù)據(jù) 結構盡可能的簡單，方便使用，成本低，攪拌穩(wěn)定均勻。四桿機構的曲柄轉速的 100r/min,容器的轉速為 60r/min。 4 設計方案的分析 方案一： 方案二： 方案一，只用一個電動機，來帶動兩個部分的傳動，省了一個動力源，但使用到 了蝸輪蝸桿，設計計算也較復雜。 方案二，用到了兩個電機，兩個動作的動力源不來自不同的電機，比方案一多使 用了一個電機，但整個結構較為簡單。 經過比較，本設計采用了方案二進行設計。 5 連桿機構的設計 連桿機構是由若干剛性構件用低副（如轉動副、移動副、圓柱副，球面副等）連桿 面成的。在連桿機構中，各運動構件均在同一平面或相互平行的平面內運動的稱為平 面連桿機構平面四桿機構上構成和研究多桿機構的基礎，又是應用最廣泛的連桿機構。 連桿機構的優(yōu)點是：運動副均為低副，由于低副是面接觸，所以壓強小， 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 5 頁 共 37 頁 便于潤滑。摩擦輕；機構結構簡單，工作可靠，且能實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動軌跡的 要求；相對于空間機構設計容易，因而，廣泛應用于機床、農業(yè)機械、礦山機械、輕 工機械、汽車及各種儀表中。連桿機構的主要缺點：運動鏈各運動副的制造誤差可能 會引起機構較大的積累誤差。當運動副摩擦后，運動副間隙難以補償；由于機構中的 連桿做平面復合運動，其慣性力不易平衡，故連桿機構常用于速度不高的場合。 平面四桿機構的基本形式有：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構。該食品攪 拌機攪拌部分使用的是曲柄搖桿機構，如圖 AB 為曲柄， CD 為搖桿。 5.1 曲柄存在的條件 如圖 5-1 曲柄搖桿機構，AB 為曲柄，DC 為搖桿，AD 作為機架，BC 作為連桿， 當曲柄 AB 作連續(xù)轉動時，搖桿 DC 作往復擺動。ADBC 圖 5-1 曲柄搖桿機構AB 3C 34L 21DB4-1L+ 圖 5-2 曲柄搖桿機構運動軌跡圖 在平面四桿機構中要使桿 AB 能轉動 360 度，桿 AB 必須順利通過兩個關鍵位置， 既順利通過圖 5-2 所示 AB3(AB 與 AD 延長成一直線)和 AB4（AB 與 AD 重合成一直線） 。 根據(jù)圖 5-2 中的幾何關系，在B3C3D 中有： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 6 頁 共 37 頁 （a）3241L 在B4C4D 中有： 1423 L 或 （b）4231 （c） 式（a）+（b） ，式（c）+(a),式(b)+(c)分別得： 4132L 綜上所述,可以設定四桿的長度: ； ； ；m015702350L 。各個桿的長寬高均在零件圖紙標出。mL640 5.2 運動軌跡的計算 在平面連桿機構中，連架桿曲柄作轉動，搖桿作擺動。連桿作平面運動。連桿上 各點的軌跡是多種多樣的，軌跡的形狀與連桿機構的類型、尺寸及連桿上點的位置有 關，生產中可利用連桿上的曲線來實現(xiàn)工藝動作。 運動軌跡的計算有很多種方法：解析法、函數(shù)關系、實驗法、作圖法等。其中作 圖法直觀性強、簡單易行；對于某些設計往往比解析法與函數(shù)法方便有效，它是連桿 機構設計的一種基本方法。但設計精度。對于較復雜的設計要求，圖解法很難解決， 解析法與函數(shù)法精度較高，但計算量大，目前由于計算機及數(shù)值計算方法的迅速發(fā)展， 解析法已得廣泛應用。實驗法通常用于設計運動要求比較復雜的連桿機構，或用于對 機構進行初步設計。 在本設計中，由于自己計算知識的有限及本產品的精度求不高。采用了作圖法來 求運動的軌跡。如圖 5-3，作出幾個位置得出它的軌跡位置，再把它的各個軌跡點連接 救起來，作出的點也多， 得出的軌跡就越準確。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 37 頁 圖 5-3 攪拌軌跡圖 6 電動機選擇 任何機器都必須要有動力驅動，以機械化生產力標志的工業(yè)革命正是源于最早的 機器動力蒸汽機的發(fā)明。用于驅動機器的機械我們稱之為原動機。在目前常用的 原動機中，電動機和內燃機應該廣泛，液壓傳動具有重量輕，體積小，結構緊，驅動 力大等特點，但考慮到目前國內狀況，液壓馬達雖然比以前在質量上提高了，但價格 昂貴，用一般的攪拌機上，成本太高，不經濟，故本設計采用了傳統(tǒng)的機械傳動。傳 動系統(tǒng)由電動機、皮帶輪、減速器來傳遞。所以本設計選用了電動機。 電動機的合理選擇是保證電動機安全可靠、經濟運行的最要環(huán)節(jié)。電動機的選擇 包括：電動機的額定功率（額定轉矩） 、電動機的種類、電動機的結構形式、電動機的 額定電壓=電動機的額定轉速等。 6.1 電動機選用的基本原則 通常應根據(jù)攪拌的功率和攪拌設備周圍的工作環(huán)境等因素選擇電動機的型號，并遵循 以下基本原則： （1） 根據(jù)攪拌調設備的負載性質和工藝條件對電動機的啟動、制動、運轉調速等的 要求，選擇電動機類型。 （2） 根據(jù)負載轉矩轉速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、 過載能力和啟動轉矩，合理選擇電動機容量，并確定冷卻通風方式。同時選定的電 動機型號和額定功率就滿足攪拌設備開始時啟動功率增大的要求。 （3） 根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、灰塵、雨水、腐蝕及易燃易爆等，考慮必 要的防護方式和電動機的結構形式，確定電動機的防爆等級和防護等級。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 8 頁 共 37 頁 （4） 根據(jù)電網電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級。 （5） 根據(jù)攪拌設備的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程的性能要求，以及 機械減速的復雜程度，選擇電動機的客定轉速。 除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，并綜合考慮運行可靠性、備品備件通用 性，安裝檢修難易程度、產價格、運行和維修費用等因素。 電動機額定功率的選擇是電動機選擇中的主要內容，額定功率選擇小了，電動機 處于過載下運行，發(fā)熱過在 ，造成電動機損壞或壽命降低，還會造成啟動困難。如果 額定功率選擇過大，不僅增大投資，而且運行的效率和功率因數(shù)都會降低，不經濟。 因此合理選擇額定功率具有很現(xiàn)實的意義，正確選擇電動機功率的原則，應當是在電 動機能勝任生產機械負載、轉速要求下，最經濟合理地決定電動機的功率。 電動機的基本類型可分為直流電動機和交流電動機兩大類，交流又分為同步電動 機和異步電動機。它們的應用特點如下表 6-1 表 6-1 電動機的應用特點 類型 特點 應用場合 直流電動機 調速性能好，啟動轉矩大；但結構復雜 不方便 速度調節(jié)要求高，正反轉和 啟制動頻繁，或多單元同步 協(xié)調運轉的生產機械，如龍 門刨床、鏜床、軋鋼機等 鼠籠式 異步電動機 結構簡單、運行可靠、維護方便，具有 較好的穩(wěn)特性；但啟動轉矩小，啟動電 流大，調速不經濟，易使電網功率因數(shù) 孌壞 速度調節(jié)要求不高，啟動負 載不大；廣泛應用于機床、 風機、壓縮機，起重運輸機 械、建筑食品機械、冶金化 工機械 繞線式 異步電動機 由于能在轉子電路中串入電阻，因此且 有較大的啟動轉矩和較小的電流；但電 網功率因數(shù)不高 速度調節(jié)要求不高；負載變 化較小，制動較頻繁 同步電動機 功率因數(shù)可調，有利于改善電網的功率 因數(shù)；電壓變化下運行穩(wěn)定性高；過載 能力比異步電機大；運行效率高，轉速 不隨負載變化；但結構復雜，啟動各控 制調和設備較昂貴 作為一種恒速電動機廣泛用 于大容量恒速機械拖動，同 時可改善電網的功率因數(shù) 6.2 按轉速選擇電動機 電動機的額定轉速的選擇要結合電動機和傳動系統(tǒng)進行綜合選擇：如電機轉速選 擇過高，電機尺寸重量小，成本低，但帶來傳動系統(tǒng)的傳動比較高，傳動系統(tǒng)復，成 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 9 頁 共 37 頁 本高；如電機轉速過低，傳動系統(tǒng)傳動小，結構簡單，成本低，但電機尺寸重量大， 成本高。 攪拌機原動機，無特殊使用要求，應選擇鼠籠異步電動機；根據(jù)設計要求，可用 類比法選用電機，攪拌部分選用三相異步電動機，可直接在市場選購，Y112M-4 電動 機，其功率為 N=4KW，轉速為 n1=1440r/min,伸出軸直徑 28mm。該三相異步電動機 是標準件，該電機可在市場直接買回來使用；容器轉速為 60r/min，本設計采用一個微 型電動機直接帶動容器旋轉。 7 帶傳動的設計 帶傳動是一種較為常用的、低成本的動力傳動裝置，絕大部分帶傳動是依靠撓性 的傳動帶與帶輪之間的摩擦力傳遞動力的。它具有許多優(yōu)點，利用不同的帶輪直徑， 可以獲得所需的不同傳動比，可以在任意中心距的兩軸間傳遞運動和動力。設計電動 機時，無需精確固定電動的空間位置便可以非常自由地選擇合適的安裝位置。 7.1 帶傳動組成、類型 7.1.1 傳動帶的組成及工作原理 帶傳動由主動帶輪、從動帶輪和帶組成，如圖 7-1 所示。兩帶輪軸線之間的距離 a 稱為中心距，帶與帶輪接觸弧所對的中心角稱為包角，a1 為小帶輪的包角，a2 為大帶 輪的包角。 圖 7-1 帶傳動的基本組成 帶傳動根據(jù)帶的類型可分為 V 帶傳動、平帶傳動和圓帶傳動等，其中 V 帶傳動因 其傳動能力大，傳動可靠而應用最廣，本結構也使用 V 帶傳動。 V 帶的橫截面為等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽， V 帶的兩側面為工作面， V 帶在載荷的作用下進入帶輪的梯形槽內，并通過楔效應在兩側面上產生摩擦閉合作 用，進而依靠帶與帶輪之間的摩擦力來傳遞運動和動力。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 10 頁 共 37 頁 7.1.2 V 帶的類型 V 帶分為普通 V 帶，窄 V 帶，寬 V 帶等類型，普通 V 帶是在一般機械傳動中應 用最為廣泛的一種傳動帶，其傳動功率大，結構簡單，價格便宜。. 與同型號的普通 V 帶相比，窄 V 帶的高度為普通 V 帶的 1.3 倍，所以其高度方向 上剛度較大。自由狀態(tài)下，帶的頂面為拱形，受力后繩芯為排齊狀，因而帶受力均勻； 窄 V 帶的側面為內凹曲面，帶在輪上彎曲時，帶側面變直，使之與輪槽保持良好的貼 合；V 帶承載能力較普通 V 帶可提高 50%-150%，使用壽命長。 寬 V 帶帶薄，撓曲性較好，適用于小的輪徑和中心距，因此多用于無級變速裝置， 也稱為無級變速帶。 7.2 帶傳動的設計計算和參數(shù)選擇 根據(jù)設計要求各及數(shù)據(jù)，V 帶主要用于從電機傳遞力給四桿機構。原動件為 Y 系 列異步電動機驅動，傳遞功率 p=4KW，主動帶輪轉速 n1=1440r/min，從動帶輪轉速 n1=550r/min，則傳動比為 .625014/2ni 7.2.1 確定計算功率 Pc （KW）PKAC 式中 P 傳遞的額定功率（ kW） ； 工況系數(shù)（表 71）AK 由表 6-1 查得 WPAC40.4,0.4故 表 7-1 帶傳動工作情況系數(shù)表（摘自 GB13575.192） KA 空、輕載啟動 重載啟動 天天工作小時數(shù)（h）工況 10 1016 16 10 1016 16 載荷變動 最小 液體攪拌機、透風機和鼓 風機（7.5kW）、離心 式水泵和壓縮機、輕負荷 輸送機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷變動 小 帶式輸送機（不均勻負荷） 、透風機（7.5kW）、 旋轉式水泵和壓縮機（非 離心式）、發(fā)電機、金屬 切削機床、印刷機、旋轉 篩、鋸木機和木工機械 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷變動 較大 制磚機、斗式提升機、往 復式水泵和壓縮機、起重 機、磨粉機、沖剪機床、 橡膠機械、振動篩、紡織 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 11 頁 共 37 頁 機械、重載輸送機 載荷變動 很大 破碎機（旋轉式、顎式等） 、磨碎機（球磨、棒磨、 管磨） 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 注： 1空、輕載啟動電動機（交流啟動、三角啟動、直流并勵）、四缸以上 的內燃機、裝有離心式離合器、液力聯(lián)軸器的動力機； 2重載啟動電動機（聯(lián)機交流啟動、直流復勵或串勵）、四缸以下 的內燃機。 7.2.2 確定 V 帶的型號 本產品設計無特殊要求，結合 V 帶的特點，可選用普通 V 帶。 根據(jù) ，由圖 72 選擇 V 帶型號。當在兩種型號的交min/1404rnKWPC及 線四周時?？梢詫煞N型號同時計算，最后選擇較好的一種，確定選用 A 型的普通 V 帶 圖 7-2 普通 V 帶型號選擇圖（摘自 GB13575.192） 7.2.3 確定帶輪直徑 21d、 1、確定小帶輪的基準直徑 依據(jù)圖 7-2 的推薦，小帶輪可選用的直徑范圍是 80100mm，根據(jù)查表 7-2 選擇 。md801 表 7-2V 帶輪的基準直徑及基準直徑系列表（摘自 GB13575.192） mm Y Z A B C D E型號 SPZ SPA SPB SPC 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 12 頁 共 37 頁 20 50 75 125 200 355 500mind 63 90 140 224 帶輪 直徑 系列 d 20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75，80，85，90， 95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，170，180，200，212， 224，236，250，265，280，300，315，335，355，375，400，425，450，475 ，500，530，560，600，630，670，710，750，800，900，1000，1060，1120 ，1250，1400，1500，1600，1800，2000，2240，2500 2、驗算帶速 106nd 故 sms/2.6/48 5m/s<300mm 時帶輪學采用輪輻式帶 輪結構。 表 7-8 普通 V 帶輪的輪槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92） 綜上所述，本設計中兩個帶輪都采用腹板式結構。如圖 7-3 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 37 頁 圖 7-3 腹板式帶輪 帶輪結構設計經驗公式： d1=(1.82.0)d,d 為軸直徑， L=（1.52）d， （當 B1.5d 時，L=B） 小帶輪的基準直徑為 80mm,則外徑為 da=dd+2ha,ha=2.75mm,所以外徑 da=80+2X2.75=85.5mm，孔的直徑 d 與電動機伸出的軸的直徑一樣，為 28mm.小帶 輪與軸的配合的采用 H7/k6r 的過渡配合。其它尺寸和技術要求見圖紙。 大帶輪的基準直徑為 212mm，則外徑為 da=dd+2ha,ha=2.75mm,所以外徑 da=212+2X2.75=217.5mm，基孔徑與軸的設計決定，其它尺寸和技術要求見圖紙。大帶 輪與軸的配合是采用 H7/k6r 的過渡配合。 8 減速器的選用 減速器是指原動機與工作機之間獨立的閉式傳動裝置，用不降低轉速并相應的增 大轉矩，此外，在某些場合，也有用作增速的裝置。 減速器的種類很多，齒輪傳動、蝸桿傳動以及由它們組成的減速器。減速器有標 準系列產品，使用時可結合實際所需傳動功率、轉速、傳動比，工作條件各機器的總 體布置等具體要求，從產品目錄或相關手冊中選用即可。 齒輪減速器的特點是效率及可靠性高，工作壽命長，維護簡便，應用范圍很廣。 蝸桿減速器的特點是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比，工作平穩(wěn)， 噪聲較小，但效率較低。 由于從帶輪的轉速為 550r/min,對于該食品攪拌機來說，速度過大，不安全，必須 經過減速才可以連接到桿機構。采用減速器進行減速。設計要求曲柄轉速為 100r/min，則轉動比為 i=550/100=5.5。 1、按機械強度初選減速器型號 食品攪拌機屬于中等沖擊，其工況系數(shù) KA=1.0,計算輸入功率為(W)411WCP 據(jù) P1C、 i 和與實際輸入轉速 550r/min 接近的公稱轉速 750r/min,由查表 14-711 初選 ZDY80 型，其輸入功率 11KW。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 37 頁 相對轉速誤差n= ，需要進行額定功率的折算，由%4267501 nw .因為 P1/P1C,所以 ZDY100 型減速器滿足強度要求。)(6.87501/1 KWxnP 2、校核熱功率 由上面的計算得，功率利用率 P1W/P1=4/11=36.4%,由查圖 14-111 得，額定功率利 用系數(shù) K1=1.3；由圖 14-211 知，環(huán)境溫度系數(shù) K2=0.75；由圖 14-311 知，環(huán)境溫 度系數(shù) K3=1.2；由表 14-1011 知，許用熱功率 PG1=20KW。 KWP G168.475.034321 KPWt 熱功率校核滿足要求。 經過上述計算，再考慮傳動裝置總體配置的要求，結合減速器的效率、外廓尺寸、 制造等指標進行綜合的分析比較，最后選用 ZDY160-5.6-I ZBJ19004-1998。 9 軸系零、部件的設計 軸系是機器中重要的組成部分。其主要功用是支承旋轉的機械零件（如帶輪，齒 輪等） ，并傳遞運動和動力。軸系零、部件包括軸、支承軸的軸承，連接軸的聯(lián)軸器， 軸轂連接所用的鍵等。軸及相關的零、部件，統(tǒng)稱為軸系零、部件。 在本食品攪拌機設計中，有很多軸系零、部件：軸、軸承、聯(lián)軸器。 9.1 軸的設計 軸是軸系零、部件中的核心零件，其設計的好壞對整個軸系乃至整個機器都至關 重要。軸的設計包括軸的合理外形和全部結構尺寸。本設計中有兩條軸，一根長軸， 一根短軸。 軸上零件的裝配方案，長軸上裝有大帶輪，軸承，聯(lián)軸器，短軸上有小帶輪和聯(lián) 軸器。 1、長軸的設計 如圖 9-1 所示 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 37 頁 圖 9-1 長軸 （1）確定各軸段的直徑 軸段裝的是大帶輪，軸的選用材料為 45 號鋼，調質處理。查表可得計算系 數(shù) A0=126 則 dmin 。軸的最小直徑為 10.7mm.整個軸mnPA7.1054126330 的直徑不能小于該值?？紤]到大帶輪的外徑為 212mm,所以選 d1=70mm。 軸段為軸的定位軸肩，軸肩高度為 a=（0.070.1）70=4.97，取 a=6mm，則 d2=82mm。 軸段和為軸承配合的軸段，就按軸承內徑的標準系列來取，取 d3=55mm，無特殊情況時尺寸系列按正常寬度、中系列選，由此，可以初選軸承型號 為 6011。 軸段為裝套筒來給大帶輪和軸承定位，取比裝軸承段大些，d4=56mm。 軸段為軸頸，也用來做聯(lián)軸器的定位軸肩，取 d5=40mm。 軸段裝聯(lián)軸器，按選用的聯(lián)軸器取得，取 d6=19mm。 （2）確定各軸段的長度 大帶輪的最大寬度為 84mm，考慮壓緊空間，軸段的長度比大帶輪轂長度小 24mm，則該段的長度為 L1=82mm。 軸肩寬度 L2=24mm。 軸段和的寬度可以按軸承的寬度來取，查相關手冊，軸承的寬度為 18mm，可取 L3=18+2=20mm,其中 2 為倒角尺寸 結合整個結構，軸段的寬度取 L4=26mm，軸段取 L5=18mm。 軸段，根據(jù)選用的聯(lián)軸器來決定，查相關手冊，得 L6=25mm。 如圖 9-2 所示軸的尺寸及相關： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 37 頁 圖 9-2 長軸 圖 9-3 短軸 2、短軸的設計 （1）確定各軸段的直徑 如圖 9-3，該軸是用來裝聯(lián)軸器和小帶輪的，電動機伸出的軸的直徑是 28mm,兩 端軸的直接都與選用的電動機伸出的軸的一樣的取 28mm。軸肩的高度 a=(0.070.1) 28=1.962.8, 取 2mm，所以 d=32mm。 （2）確定各軸段的長度 左端長度與選用是聯(lián)軸器決定，取 L1=44mm,右端裝小帶輪，考慮到壓緊空間，該軸段 的長度應比小帶輪長度小 24mm，小帶輪輪轂長度為 65mm，則該軸段長為 L2=63mm。 最終所得的軸的尺寸如圖 9-4 圖 9-4 短軸 9.2 軸的校核 軸的強度校核計算有 3 種常的方法：按扭矩變形強度條件進行計算；按彎扭 組合變形強度條件進行計算；按疲勞強度條件進行精確計算。 對于僅僅承受扭矩的傳動軸，只需按扭轉強度條件計算；對于只承受彎矩的心軸， 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 22 頁 共 37 頁 只需按彎曲強度計算；對于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉軸） ，應按彎扭合成強度條 件進行計算。 由于該軸為轉軸，應按彎扭合成強度條件進行計算。 （1） 作軸的受力簡（圖 9-5（a） ） （2） 作軸的垂直面受力簡圖（圖 9-5（b） （3） 繪制垂直面彎矩圖 圖 9-5 求垂直面的支反力 21QLFA 由前面計算帶輪得：Q=1079.49N，所以 NLA 9.53168704.921FQB .7.. 求垂直面彎矩： mNLFMAc 37209.51 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 37 頁 繪制彎矩圖（圖 9-5（d） （4） 繪制扭矩當量彎矩圖（圖 9-5（c） 軸單向轉動，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 0.6，則扭矩當量彎矩： mNnPTM 146050.96105.966 （5） 繪總當量彎矩圖 計算總當量彎矩 71.20496163722 TBca 繪總當量彎矩圖（圖 9-5（e） ） （6） 校核軸的強度 軸的材料為 45 號鋼，調質處理，由設計手冊查得： a1MP 從總當量彎矩圖可以看出，截面 C 為危險面。 截面 B 為帶輪處 d=70mm 60MpaaWMCcab 5.3701.2496 強度足夠。 9.3 軸承的選用 軸承是軸系中的重要部件，其功用是支承軸及軸上零件并保證軸的旋轉精度，減 少轉動軸與固定支承間的摩擦和磨損。 9.3.1 軸承的型號 根據(jù)軸承中摩擦性質的不同，可把軸承分為滑動軸承和滾動軸承兩大類。 滾動軸承摩擦阻力小，啟動容易，功率消耗少，而且已經標準化，選用、潤滑、 維護都很方便，因而在一般機器中得到更為廣泛的應用。 滑動軸承承載能力高，噪聲低，徑向尺寸小，油膜有一定的吸振能力，但一般情 況下摩擦大、磨損嚴重，制造、維護費用較高。 總上所述，本設計采用了滾動軸承，結合軸的設計，選用了 GB/T276-1994 中型號 為 6011 的滾動軸承。 9.3.2 滾動軸承的配合形式 滾動軸承的配合：由于滾動軸承是標準部件，因此軸承內圈內圓柱面與軸頸的配 合按基孔制，采用 H7/r6 的過盈配合；軸承外圈外圓柱面與外殼孔的配合按基軸制， 采用 K7/h6 過渡配合。 9.3.3 滾動軸承的軸向定位 采用兩端固定支撐，內圈用軸肩或軸套定位，外圈內軸承端蓋（透蓋或悶蓋）定 位。每個端蓋用四個 M6 的螺釘與支架固定來定位軸承。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 24 頁 共 37 頁 9.4 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是用來連接兩軸并傳遞和轉矩的。 9.4.1 選用的聯(lián)軸器型號 聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器。一般按聯(lián)軸器所受的轉矩、 軸的直徑和轉速等確定聯(lián)軸器的型號和結構尺寸。本設計中使用了兩個聯(lián)軸器，一個 是電動機伸出的軸與小帶輪鏈接所用，一個是軸與減速器鏈接所用。聯(lián)軸器所受的轉 矩按計算轉矩轉矩選取。計算轉矩可按下式計算： TKAca 式中：K A 為工作情況系數(shù)，K A=1.7，T 為聯(lián)軸器的名義轉矩（N m） ，由軸轉遞功率 和轉速計算確定， 。nPT6105.9 電動機出來使用的聯(lián)軸器： N451405.97ca6 軸與減速器用的聯(lián)軸器： mNT8.50.971ca6 選用的聯(lián)軸器應使 TcaT ， T為聯(lián)軸器的許用轉矩。查表 13-411 和結合軸 的直徑選用 GB/T5843-2003 中的 GY3 和 GY2 型號。 9.4.2 聯(lián)軸器的配合形式 由于聯(lián)軸器是標準件，聯(lián)軸器的孔已經確定，所以按基孔制的配合，兩個聯(lián)軸器 采用 H7/k6 的過渡配合。 10 攪拌容器的設計 由于攪拌的是食用品，容器不能生繡，所以采用不銹鋼材料，1Cr17。形狀類似碗 形。