TX08型花式年糕加工机设计毕业设计说明书Word文档格式.doc
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2.1花式年糕机设计方案的比较分析与论证 2
2.1.1方案设计 2
2.1.2设计方案的选择 3
2.2花式年糕机的总体结构 3
2.2.1入料机构设计 3
2.2.2送料机构设计 3
2.2.3工作台设计 4
2.2.4成形机构设计 5
2.2.4输送机构设计 5
2.3花式年糕机的总体设计 6
第3章TX08型花式年糕加工机的设计 7
3.1电动机的选择 7
3.1.1电动机的功率 7
3.1.2电动机的转速 8
3.2传动装置的设计 8
3.2.1传动带的设计 8
3.2.2V带轮的设计 12
3.3传动轴的设计 12
3.3.1轴的各段直径和长度 13
3.3.2初步选择输出轴系 14
3.3.3确定输出轴上的圆角半径值 16
3.3.4按弯扭合成条件校核轴的强度 17
3.3.5校核轴的强度 19
第4章机架的设计 20
总结与展望 21
参考文献 22
致谢 23
IV
第1章绪论
1.1年糕的介绍
年糕是用黏性大的米或米粉蒸成的糕,是农历年的应时食品。
春节,我国很多地区都有讲究吃年糕。
年糕有黄、白两色,象征金银,年糕又称“年年糕”,与“年年高”谐音,寓意着人们的工作和生活一年比一年提高。
所以前人有诗称年糕:
“年糕寓意稍云深,白色如银黄色金。
年岁盼高时时利,虔诚默祝望财临”。
1.2花式年糕的发展现状
年糕发展到现在,各个地区都有各种不同的年糕,如北方年糕:
可蒸或炸,以甜味为主。
北京年糕包括江米或黄米制成的红枣年糕、百果年糕及白年糕;
山西则习惯以黄米粉制作年糕,可以油炸,还可用豆沙或枣泥作馅等等;
如江南年糕:
江浙一带的年糕呈白色,本身属淡味,由粳米跟糯米按一定比例混合制成,可根据个人喜好调整两者比例,喜欢吃软的可提高糯米的比例,喜欢吃硬的则相反。
煮法可蒸、炸、切片炒或煮汤。
其中宁波慈城的年糕最富胜名,常见做法有雪菜肉丝汤年糕、荠菜炒年糕等,上海的排骨年糕也别具特色等等不一而足。
年糕在中国发展到现在,种类与做法都有很大的提高,各种各样,但是,其形状却是没有得到发展,目前便只有椭圆形的长条年糕与扁细形的火锅年糕。
然而随着市民生活水平不断提高,人们吃东西不仅讲究口味、健康也注重外观。
既更加注重“色、香、味”,因此,在以后,年糕的形状,既“色”,将是年糕的发展趋势之一,像我们的近邻韩国年糕的样式多种多样:
有空心的、五角星形的等,这使得年糕做为传统的食品的同时也是一件优美的艺术品,给人以美得享受,同时促进食欲。
因此花式年糕加工能够满足人们的需求,它不仅可以使我们享受传统美味的同时,还能给于我们美的享受,同时降低生产成本、简化了生产周期,提高生产效率,因此未来将能越来越得到年糕生产广泛关注。
第2章花式年糕加工机的介绍
2.1花式年糕机设计方案的比较分析与论证
2.1.1方案设计
方案1:
采用一副模具,利用一模多件来生产花式年糕,通过调节注射机的开合模时间、注射压力、锁模力等,来生产花式年糕。
如图2-1:
图2-1年糕注射图
方案2:
采用大圆环的设计,在圆的边上放上模具。
实现模具在圆转动的同时实现开合模的过程,当模具运动到圆的最下方时,将年糕注进模具中,随着圆的缓慢转动,实现花式年糕在模具中定型,冷却,开模,出模,清洗,合模的过程。
如图2-2:
图2-2圆盘转动图
2.1.2设计方案的选择
对于方案1来说最大的缺点在于效率不高,由于冷却需要时间,大约几分钟才能生产一模花式年糕,这使得生产效率相当的低下。
对于方案2,由于跟随大圆一起转动,相应的冷却时间加长了,而在圆的四周安放6个模具,使工作效率也提高了相对于方案1来说不仅继承了方案1的优点,还避免了方案1的缺点。
但存在着质量重、体积大、耗能高、不适于个体户使用等缺点。
因此需要设计一种结构紧凑、体积小、质量轻、噪音小、无污染、使用方便的年糕加工机械。
2.2花式年糕机的总体结构
我们设计的花式年糕加工机主要组成部分为:
入料机构、送料机构、工作台、成形机构、运输机构等部分组成。
整体组成如图2-9所示:
2.2.1入料机构设计
入料口与年糕机的上盖部分相连,它是利用一厘米厚的铁板制成,入料部位与碾挤筒相连接。
当蒸熟的糕花从加料口进入碾挤筒内后,与螺旋刀一起旋转,并与糕花刀之间产生碾研。
如图2-3和图2-4所示:
图2-3入料口
2.2.2送料机构设计
送料机构主要是在螺旋的轴向力的作用下,使糕花刀与糕花间产生了向前推的挤压力,从而使糕花在碾挤筒内碾压成柔韧、细腻的年糕团。
推动的动力来自电动机的动力,电动机带动带轮产生加工所需的速度,这样传动的效率高,提高了年糕的生产效率。
如图2-5和图2-6所示:
图2-4碾挤筒
图2-5糕花刀
图2-6挤压杆
2.2.3工作台设计
机架是由左机架、右机架、出料口及稳定结实的主机梁组成,机架是年糕机的主要支撑,他承担着年糕机的主要重量和动力、负载和力矩,因此它的设计是许强不弱的部分。
机架的两部分要各自稳定,而且相对固定,以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜,造成人身危险,因此为了机架的坚固,因此花式年糕机的机架设计采用三毫米厚的角铁制成,如图2-7所示。
图2-7机架
2.2.4成形机构设计
成型零件在工作时与制品直接接触,成型制品。
进行成型零件的结构设计,既要考虑保证获得合格的制品,又要便于加工制造,还要注意尽量节约贵重模具材料,以降低模具成本。
成形机构是花式年糕的设计关键点,年糕在送料机构螺旋的轴向力的作用下将碾熟的年糕推向成形机构,就可以得到成型的花式年糕。
如图2-8所示:
图2-8成形机构
2.2.4输送机构设计
带式输送机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。
带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒(传动滚筒);
另一个仅在于改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。
驱动滚筒由电动机通过减速器驱动,输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。
驱动滚筒一般都装在卸料端,以增大牵引力,有利于拖动。
物料由喂料端喂入,落在转动的输送带上,依靠输送带摩擦带动运送袋卸料端卸出。
2.3花式年糕机的总体设计
为了更优化花式年糕机的机型和结构设计,此年糕机采用电力拖动,而且电动机也同样采取节能式,电动机安装在年糕机的下部,与年糕机的机架的下机梁固定连接,这样可以节省电动机所占用的空间。
它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度,从而提高了工作效率,节省了劳动时间。
此花式年糕机有这些优点之外,还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。
图2-9总体设计
第3章TX08型花式年糕加工机的设计
本设计为了得到一种通过不同模具能够生产各式形状的花式年糕加工机,花式年糕的尺寸约为30mm30mm30mm,外形尺寸为776mm×
749mm×
840mm。
年糕的生产效率为,其特点如下:
1.
人工加料,连续出糕。
2.
装拆便捷,清理方便干净。
3.
物料流程采用全不锈钢制作,清洁卫生。
4.
年糕表面光滑亮泽,色白如玉;
质地均匀柔韧,截面不成圈。
3.1电动机的选择
3.1.1电动机的功率
选用的电动机的类型和机构形式应根据电源种类、工作条件、载荷大小和性质变化、启动性能、制动、正反转的频率程度等条件来选择。
电动机分交流电动机和直流电动机两种。
由于生产单位一般多采用三相交流电源,,本设计采用三相交流电动机。
Y系列三相异步电动机为全封闭式自扇冷式笼型三相异步电动机,是按照国际电工委员会(IEC)标准设计,具有国际互换性的特点,能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部,效率高,耗能少,性能好,噪音低,振动小,体积小,重量轻,运行可靠,维修方便。
不仅使用于水泵、鼓风机、金属切削机床及运输机械,更使用于灰尘较多、水土飞溅的地方,如碾米机,磨粉机,脱壳机及其它农业机械,矿山机械等。
电动机功率由公式来计算,脱粒机传动装置的总效率,应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积,即,其中、、分别为每一个转动副的效率,选取传动副的效率值如下:
滚动轴承(每对)0.98~0.995即取=0.99
V带传动0.94~0.97即取=0.97
滚筒转动(因为钉齿条固定于滚筒上)即取=1
则
为了保证冷却以及定时停留的效果,初选用步进电机:
57BYG350BL-0601。
图3-1步进电机的含义
3.1.2电动机的转速
Y系列电动机的数据,选择电动机的额定功率为1.5kw
其技术参数如下:
额定功率:
1.5KW
满载转速:
960r/min
3.2传动装置的设计
根据花式年糕机的具体传动要求,可选取电动机和主轴之间用V带和带轮的传动方式传动,因为在脱粒机的工作过程中,传动件V带是一个挠性件,它赋有弹性,能缓和冲击,吸收震动,因而使花式年糕机工作平稳,噪音小等优点。
虽然在传动过程中V带与带轮之间存在着一些摩擦,导致两者的相对滑动,使传动比不精确但不会影响花式年糕机的传动,因为花式年糕机不需要精确的传动比,只要传动比比较准确就可以满足要求,而且V带的弹性滑动对脱粒机的一些重要部件是一种过载保护,不会造成机体部件的严重损坏,还有V带及带伦的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装,所以,在电动机与花式年糕机之间选用V带与带轮的传动配合是很合理的。
3.2.1传动带的设计
1.确定计算功率P
P=KP=1.2×
1.5=1.8kW(3-1)
式中P——传动的额定功率(kW)
K——工作情况系数,由表8-7[1]查得工作情况系数KA=1.2。
2.选择带型
同样的张紧力下,V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力,V带传动允许的传动比较大,结构较紧凑,以及V带多已标准化并大量生产。
窄V带能承受较大的预紧力,允许速度和曲扰次数高,传动效率高等优点,因而得到广泛的应用,特别用在重型和中型设备上。
但本课题中,普通V带既可以满足传动的要求。
根据P和主动带轮(小带轮)转速n,在图8-9[1]中选定A带型。
3.确定带轮的基准直径
为提高V带寿命,宜选取较大直径,同时应考虑带轮弯曲应力的影响,取主动带轮基准直径dd1=100㎜。
初选传动比i=3。
从动轮基准直径dd2=idd1=3100=300mm
根据表8-8[1]取dd2=315,其外径值为320.5mm
验算带的速度:
V=πdn1/(601000)
=π100960/(601000)
=5.02m/s
对于普通V带,Vmax=5~25m/s
因为
V<
Vmax
所以带的速度合适。
4.确定中心距和带的基准长度
根据 0.7(d+d)﹤﹤2(d+d)(3-2)
即280mm﹤﹤800mm,初选=700mm。
基准长度=2+(d+d)+=2042mm(3-3)
参考21-1-6[2]取=2240mm。
计算实际中心距:
a=a0+(Ld-)/2
=700+(2240-2042)/2
=799mm
5.验算主动轮上的包角
=180-
=180°
-(300-100)×
57.5°
/991.75
=165.6°
>
120°
(3-4)
主动轮上的包角满足要求。
6.确定带的根数Z
Z=(3-5)
式中——包角系数;
——长度系数;
——单根V带的基本额定功率(kW);
——单根V带额定功率的增量(kW)。
由=960r/min,d=100mm,=3查表11-8[1]和表11-10[1]得:
=0.95kW,=0.11kW。
查表11-7[1]得=0.96。
查表11-12[2]得=1.04。
则Z==1.70
取Z=2。
7.计算预紧力
=(3-6)
式中——V带单位长度的质量(㎏)。
查表11-4[1]得=0.1㎏/m。
==146.3N
8.计算作用在轴上压轴力
=sin
=2×
2×
146.3×
sin
=580.6N(3-7)
3.2.2V带轮的设计
设计V带轮时应满足的要求有:
质量小,结构工艺性好,无过大的铸造内应力,质量分布的均匀,转速较高时要考虑动平衡,轮槽工作面要精细加工,以减小带的磨损,各槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以使载荷分布较为均匀等。
1.小带轮的设计
(1)确定带轮的结构形式
已知小带轮的基准直径dd1=100mm<
300mm,
故采用腹板式机构。
(2)选择带轮的材料
由表22.1-16[2]查得外径da=105.5mm
V=Wda/2=×
2π×
×
105.5×
10-3=5.3m/s<
20m/s
可选用铸铁,材料牌号为HT150。
(3)带轮的结构尺寸
根据皮带为A型V带。
由表22.1-16[2]查得轮槽尺寸如下:
基准宽度:
=11mm
基准线上槽深:
=2.75mm
基准线下槽深:
=11.0mm
槽间距:
=150.3mm
第一槽对称面到端面的距离f=10mm
最小轮缘厚=6mm
轮槽角度±
(4)确定轮缘及轮毂的尺寸
带轮宽B=(Z-1)e+2f
=(2-1)×
15+2×
10
=35mm
轮缘外径105.5mm
轮毂外径=(1.8~2)d
取=2d=2×
38=76mm
轮毂长度B=50mm〈=57mm
L=B=50mm
===7.14~12.5mm
取=10mm
2.大带轮的结构设计
(1)带轮的材料确定
305.5×
10-3=5.1m/s<
(2)结构尺寸
由dd=300,采用轮辐式。
相关参数如下:
=(1.8-2)d=2=130mm
d为轴的直径。
采用同步设计,在减速器的设计中求得轴颈为65mm.
=365.5mm
取轮辐数为=5,
h=290=64.75mm
b=0.4h=0.4×
64.75=25.9mm
取b=26mm
b=0.8b=0.8×
26=20.7mm
因为B=90<
1.5×
65=97.5mm
所以L=B=90mm
h=0.8h=0.8×
64.75=51.8mm
f=0.2h=0.2×
64.75=12.95mm
3.3传动轴的设计
传动轴是花式年糕机的主要设计部件之一,他在花式年糕机正常工作过程中,承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件,年糕是瞬时冲击很大,而且冲击次数很频繁的工作环境,因此传动轴的设计是很关键的一个步骤。
它的主要公用是:
一是支持轴上所安装的回转零件,使其有确定的工作位置;
而是传递轴上的运动和动力。
轴按照轴线形状的不同,可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等,根据花式年糕机的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求,花式年糕机的主轴选用直轴形式传递,而且选用直轴中的阶梯轴。
此轴的设计如下:
根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径,可利用经验公式:
其中:
—轴常用的几种材料的的值
—主轴上的功率
—主轴上的转速
轴上的材料由《机械设计基础》一书中表11—1可以查到,应选取调质处理的45号钢,,书中表11—2取,于是得:
输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔,必在轴上开有键槽,因此,为了开键槽又不消耗输出轴的强度,可以使周的直径增加5%以上,这样增加输出轴的尺寸,因而可以提高轴的工作强度。
即:
主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径,为了使所选的轴直径与带轮相配合,故使输出轴端的轴径选为25在《机械设计基础》一书。
查表可以得知带轮的厚度,则取输出轴的次段轴径为,其长度为。
3.3.1轴的各段直径和长度
为了满足带轮的轴向定位要求,Ⅰ—Ⅱ轴段右端需要制出一个轴肩,故取Ⅱ—Ⅲ段的轴直径,输出轴的径向定位由普通平键来完成。
选用键的型号为普通平键为。
键的型号可以通过查《机械设计基础》一书取得。
3.3.2初步选择输出轴系
由脱粒机的结构和相关尺寸可知所设计的轴上装有带轮和钉齿滚筒,其上的钉齿承螺旋排列,但由于受力不大可以忽略它的受力。
又根据,初步选取支撑的轴承为相心球轴承,在《机械设计手册》查得相心球轴承的型号为406,它的结构尺寸为,故取Ⅲ—Ⅳ段与Ⅴ—Ⅵ段的直径相等,即。
考虑到机体的制造误差等原因造成的安装错位或是借口不齐等,滚动轴承应在机体内有一段移动的位移,查《机械设计手册》可等位移量。
取安装钉齿的轴Ⅳ—Ⅴ段的直径为,轴承与轴肩用轴端挡圈固定,左、右两端采用的轴承用轴承座固定轴承,配合为,其上在距离处,焊接钉齿滚筒,已知钉齿滚筒长为。
3.3.3确定输出轴上的圆角半径值
按前面所述的原则,求出轴肩处的圆角半径的值,详细见图。
轴端倒角在轴的两端均为,小轴肩为轴肩的作用是使阶梯直轴在轴径改变截面上减小应力集中。
3.3.4按弯扭合成条件校核轴的强度
(1)求输出轴上的所受作用力的大小
根据公式:
—电动机的额定功率
—主轴的转速
(2)钉齿条上的合力
根据公式:
其中:
—输出轴的轴心到钉齿定的距离
即:
其中:
80%—径向力占圆周力的百分数
求得
由于花式年糕机的主轴轴向不受力。
则取
圆周力径向力轴向力的方向如图所示(b)
(3)轴上水平面内所受支反力
其中:
—是输出轴上Ⅲ—Ⅳ段的中心线到Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一处的距离
—是输出轴上Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一处到右端Ⅴ—Ⅵ段中心线之间的距离
求得
(4)轴在垂直面内所受的支反力
求得
—钉齿的顶端到主轴轴心的距离
即:
根据公式:
(5)作弯矩图
在水平面内,轴上、、三点的弯矩为:
求得
作水平面内弯矩图如图1(b)所示
在垂直面内,轴上、、三点的弯矩为:
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