畢業(yè)設(shè)計（論文）螺旋果汁壓榨機的設(shè)計

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1、 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：螺旋果汁壓榨機的設(shè)計 教學(xué)單位: 機械工程學(xué)院 專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)號: 姓名: 指導(dǎo)教師: 2015年4月 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘要 螺旋式壓榨機在當下是油汁提取，水渣分離的主要機械。當代的提取方法中，大多是采用對提取物先預(yù)先粗壓榨，再浸出的方法來提取汁液或者液態(tài)油。因而，在預(yù)先壓榨中使用的就是螺旋式壓榨機，所以螺旋式壓榨機在提取類工業(yè)中有不可撼動的地位。壓榨機的工作部分是螺旋葉

2、片軸以及壓榨外腔組成，提取物由葉軸和外腔中的空隙，即壓榨膛，收到擠壓從而提取。因此螺旋葉片軸和壓榨外腔是壓榨機的“核心部分”，其結(jié)構(gòu)決定著壓榨機的性能。 本篇論文通過整理壓榨機相關(guān)資料，對比各種壓榨機結(jié)構(gòu)，再選擇，設(shè)計壓榨機。其中螺旋葉片軸的設(shè)計是本文重點，由壓榨物和加工數(shù)目參數(shù)為依據(jù)，計算出螺旋葉片軸參數(shù)。設(shè)計采用二級減速傳動，機械運行更加平穩(wěn)。由壓榨機扭矩，功率計算，選定電動機。并且對設(shè)計中的重要零件強度校驗，保證壓榨機工作能力。 關(guān)鍵詞：壓榨機 螺旋葉片軸 工作量 強度  Abstract Screw type pressin the momentis the oil

3、juiceextraction,the mainmechanical waterslagseparation.Method for extractingthe contemporary,mostlyusedtoextractthe priorcoarsecrushing,methodtoextract the juiceor oilleaching.Therefore,in the prepressis used inscrew type press,so the spiralpressin the extraction ofindustrialhascan not shake the pos

4、ition.The working partpressis thespiral blade shaftandpressoutercavity,extractby the voidrachisandthe external cavity,namelycrushingchamber,squeezedto extract.So thespiral blade shaftand pressthe external cavityispress"corepart",its structuredetermines the performanceof the press. This articlethrou

5、gh finishingpressrelated data,comparison of variouspressstructure,choose again,pressmachine.Thedesign ofhelicalblade shaftis the emphasis of this paper,the number ofobjectsbypressingand machining parametersas the basis,calculate thespiral blade shaftparameters.The designadopts twostage speed reducin

6、g drive,machinerun more smoothly.Bypresstorque,power calculation,selection of motor.And theimportantpartsin the design ofstrengthchecking,ensure thepressworking ability. Key word:Pressmachinespiralshaftintensityworkload  目錄 第1章緒論 1 第2章螺旋果汁壓榨機的組成和工作原理 2 2.1 螺旋果汁壓榨機的組成設(shè)備 2 2.2 螺旋果汁壓榨機運作的原理

7、 2 第3章螺旋果汁壓榨機的設(shè)計 4 3.1 準備階段 4 3.2 設(shè)計方案 4 3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 3.4 螺旋果汁壓榨機系統(tǒng)設(shè)計 5 3.4.1 電動機的選擇 5 3.4.2 減速箱的設(shè)計 6 3.4.3 進料裝置的結(jié)構(gòu) 24 3.5 結(jié)構(gòu)重點 25 3.5.1 螺旋葉片軸的設(shè)計 25 3.5.2 壓榨腔的設(shè)計 27 3.6 輔助裝置設(shè)計 28 3.6.1 調(diào)節(jié)裝置設(shè)計 28 3.6.2 支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 29 第4章螺旋果汁壓榨機系統(tǒng)的組裝 31 4.1 螺旋果汁壓榨機的組裝 31 4.2 螺旋壓榨系統(tǒng)的組裝 31 第5章

8、螺旋果汁壓榨機的使用說明 32 5.1 螺旋果汁壓榨機的開關(guān) 32 5.2 螺旋果汁壓榨機的使用 32 5.3 螺旋果汁壓榨機的調(diào)節(jié) 32 5.4 螺旋果汁壓榨機的保養(yǎng) 32 5.5 螺旋果汁壓榨機的衛(wèi)生標準 32 第6章結(jié)論 34 參考文獻 35 IV 第1章緒論 壓榨機種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，雖然在功能上大體相同但對處理不同壓榨物時，會有細微的結(jié)構(gòu)差異。果汁是當代人喜愛的健康飲料，在我國果汁的榨取、提煉歷史悠久。在果汁制作過程中，新鮮水果需要經(jīng)過切塊、壓榨、浸取、提純多道工序才能制作成果汁。其中壓榨過程所使用的壓榨機就是本文的設(shè)計重點。 用于水果榨

9、汁的壓榨機歷史上試用過很多不同結(jié)構(gòu)不同類型的，早在夏朝（公元前2000年）釀酒就產(chǎn)生了水果壓榨設(shè)備——重型石臼，一種簡易的石制單向重力壓榨設(shè)備。這種設(shè)備體積大，操作簡易但費力，精度低，耐久度高。隨著時代的進步，壓榨設(shè)備也隨之進步，壓榨果汁的設(shè)備變?yōu)槟局?，依靠重力改為人力（家畜），單向壓榨也轉(zhuǎn)變成往復(fù)壓榨。木制往復(fù)壓榨設(shè)備的制作成本低，操作成本低，但是工作量和耐久度也很低，但因其親民的價格，在歷史舞臺上矗立良久。其后結(jié)合兩種材料的特性，加工部分使用石制，其余部分使用木制，利用螺旋壓力產(chǎn)生了新的壓榨設(shè)備。結(jié)構(gòu)類似石磨，原理類似絞肉機的螺旋壓榨設(shè)備產(chǎn)生了。但是掌握這種設(shè)備制作的工匠不多，當時西方流水

10、線加工模式尚未流入我國。所以這種早期的螺旋壓榨設(shè)備并沒有得到廣泛使用。隨著不銹鋼的發(fā)明（1900年左右），擺脫了傳統(tǒng)金屬在壓榨過程中易生銹，成本高，易改變果汁性質(zhì)的難題?，F(xiàn)代至當代的加工工藝產(chǎn)生了翻天覆地的變化。 當下比較常見的壓榨設(shè)備有靜態(tài)單向電磁壓榨機，缺點有其壓榨力有限，制作成本高，使用成本高，噪音小，優(yōu)點是損耗小，不易卡殼，工作效率高。以及液壓往復(fù)壓榨機，加工成本適中，缺點是液壓設(shè)備復(fù)雜，優(yōu)點是加工效率較高，壓力大。本論文最終選擇設(shè)計改進螺旋式壓榨機，其優(yōu)點是制作成本低，工作效率高，要求功率低，損耗率適中，缺點是噪音大，且易卡殼，但依舊適合在工業(yè)化生產(chǎn)中使用。  第2章螺旋

11、果汁壓榨機的組成和工作原理 2.1 螺旋果汁壓榨機的組成設(shè)備 螺旋果汁壓榨機的組成設(shè)備有電動機、齒輪減速箱、漏斗入料器、壓榨腔體、螺旋葉片軸以及機架組成。 圖2.1 螺旋果汁壓榨機結(jié)構(gòu)示意圖 1、電動機 2、齒輪減速箱 3、壓榨腔體 4、入料器 5、螺旋壓榨軸 6、機架 2.2 螺旋果汁壓榨機運作的原理 螺旋果汁壓榨機在壓榨過程中，壓料從進料口進入，然后到達壓榨腔內(nèi)。利用螺旋葉片軸葉片間螺距由大到小，亦或螺旋軸由細到粗。壓料隨著螺旋軸被螺旋推進，壓榨腔內(nèi)的容積慢慢縮小，壓力因而增壓，從而使壓榨物被壓縮，汁液被分離出來。 工作過程是先把壓榨料放入進料口，螺旋葉

12、片軸旋轉(zhuǎn)推進，壓榨物被送至壓榨腔內(nèi)。因為螺旋壓榨軸的旋轉(zhuǎn)運動，壓榨料在壓榨腔內(nèi)相互摩擦，并且與壓榨腔壁、螺旋軸葉片互相摩擦，溫度逐漸上升。再因為壓榨腔內(nèi)體積越來越小，壓力逐漸上升，因而擠壓出壓榨物中的汁液。汁液從壓榨腔下端流向過濾網(wǎng)，液態(tài)部分從過濾網(wǎng)中流出，經(jīng)導(dǎo)流至集液箱。壓榨渣從出料口排除，自然下落至集渣箱。 圖2.2 果汁生產(chǎn)流程圖 壓榨物在進行壓榨前需要進行系統(tǒng)化的預(yù)處理，此處以蘋果為例： 蘋果→挑選→清洗→切碎→去核→軟化→壓榨 預(yù)處理減小了壓榨物的體積，有效的減小空隙從而提高生產(chǎn)效率。并且一定程度上去除雜質(zhì)，降低硬度，從而減少卡殼率。而且組織處理后更易于

13、提取出汁液，提高生產(chǎn)效率，減小機械損耗。  第3章螺旋果汁壓榨機的設(shè)計 3.1 準備階段 根據(jù)生產(chǎn)或者生活中的需求，提出設(shè)計新的機械或者在原有機械上進行設(shè)計改動，設(shè)計計劃階段是必不可少的準備階段，在此要對設(shè)計整體有大體的認識。 在接受所選課題后，我對壓榨設(shè)備做了基本的了解，系統(tǒng)的對比了各種壓榨機得出螺旋果汁壓榨機最適合設(shè)計課題要求的結(jié)論。 并且設(shè)計的目的是改進現(xiàn)有的螺旋式壓榨機，適應(yīng)中批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。 通過搜集資料了解到螺旋果汁壓榨機有以下優(yōu)點： 1、 螺旋果汁壓榨機適用物料范圍廣。 2、 螺旋果汁壓榨機基本忽視了物料“摩擦”的依賴，避免因摩擦力不同引起的

14、壓榨效果不均勻。 3、 螺旋果汁壓榨機可以多臺串聯(lián)，分部進行粗壓，二次壓榨，精壓。 4、 結(jié)構(gòu)簡單、低速傳動、扭力高、噪音適中、摩擦較小、維護費用低。 5、 壓榨水分比大約在70% 6、 壓榨機操作簡單，人員技術(shù)成本較低。 3.2 設(shè)計方案 螺旋果汁壓榨機與其他壓榨設(shè)備的主要區(qū)別是體現(xiàn)在螺旋葉片軸上，本設(shè)計采用兩段式（運料-壓榨）的螺旋軸設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡單盡量減小錯誤。壓榨力和生產(chǎn)效率穩(wěn)定，操作簡便，對于中等規(guī)模生產(chǎn)來說是不二選擇。 主題結(jié)構(gòu)選擇臥式壓榨機，盡量避免在壓榨過程中重力對計算的干擾，并且工作穩(wěn)定不易卡殼，外腔工藝要求相對較低。 傳動結(jié)構(gòu)選擇二級減速，在保證

15、壓榨力的基礎(chǔ)上盡量減小壓榨葉片軸速度，保證壓榨質(zhì)量和穩(wěn)定性。 3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 螺旋果汁壓榨機主體結(jié)構(gòu)的選擇： 1、 選擇臥式壓榨機，壓榨物間壓力影響較小，強度計算方便，降低設(shè)計成本。 2、 選用單個螺旋，相對雙螺旋和多螺旋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，不易卡殼。 3、 選擇外殼單一導(dǎo)向排液，相對螺旋葉排液收集桶面積更小。 4、 選用單螺旋線葉片軸。相對雙螺旋線結(jié)構(gòu)螺旋升角更大，防止自鎖。 5、 使用兩段螺旋葉片，二次壓榨更加充分。 6、 壓榨機外腔采用整體圓通表面開孔。 3.4 螺旋果汁壓榨機系統(tǒng)設(shè)計 3.4.1 電動機的選擇 按計算要求及工作條件選用Y 系列三相交流

16、異步電動機，電壓為380/220伏，Y系列電動機為一般用途的全閉自扇冷式電動機適用于無高端需求各類型機械，例如車床，銑床，運輸機和農(nóng)用機械以及食品加工設(shè)備等等。 工作機功率為： Pd=Pw/η=7.5Kw 查詢機械手冊電子版得下表： 表3.1 電動機參數(shù)表 額定電壓： 380V 額定功率： 5.5W 電極數(shù)目： 6極 產(chǎn)品類型： 三相異步電動機 應(yīng)用范圍： 機械設(shè)備 額定轉(zhuǎn)速： 960轉(zhuǎn)/每秒 產(chǎn)品型號： Y132M2-6 由此選定電動機Y132M2-6型 傳動系統(tǒng)總效率：η= 滾子軸承的效率為：；閉式直齒圓柱齒輪的傳動效率為：；傳動滾筒

17、的效率為：；計算總的傳遞效率為： 由任務(wù)書已知Pd=7.5KW Pd=Pw/η，Pw=6.37 3.4.2 減速箱的設(shè) 減速箱分為減速箱蓋、箱體、圓柱齒輪、齒輪軸、卷筒軸、傳動軸、軸承、皮帶輪以及密封圈、墊片、仿真底座等輔助零件。 本設(shè)計采用二級齒輪減速，考慮體積要求較小，所以采用傳動比較高i1=1.5*i2, 因為傳遞功率較小，旋轉(zhuǎn)速度較低，查詢材料表，選取40Cr制作齒輪，經(jīng)過調(diào)至處理和表面淬火。齒輪精度七級。 圖3.1 減速器結(jié)構(gòu)示意圖 0、電動機 1、齒輪 2、齒輪軸 3、大齒輪 4、聯(lián)軸器 3.4.2.1 基本要求 工作條件：傳送機連續(xù)

18、工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動，每天兩班制，一年三百工作日，使用八年 動力來源：電力，三項交流電，電壓380/220V 傳動裝置總傳動比： （此處及以下轉(zhuǎn)速均采用要求最大轉(zhuǎn)速960r/min） 分配到各級傳動比為： 設(shè)計按照齒面接觸疲勞強度計算，再按照齒根彎曲疲勞強度校核。 其中各軸旋轉(zhuǎn)速度： 轉(zhuǎn)動力矩： P1=Pdη2=4.09kw P2=P1η2η3=3.90kw P3=P2η2η3=3.70kw 輸入轉(zhuǎn)矩： 電機： Td=9549Pd/nm=39.54 Nm T1=Tdη1=39.14Nm T2=T1η1η2iI=140

19、.77 Nm T3=T2η2η3i2=350.59Nm 輸出轉(zhuǎn)矩： T卷=Tdη22η1=326.68 表3.2 減速器各級傳動表 軸號 傳動比 效率 電動機 4.14 39.54 960 9.60 0.99 I軸 4.09 39.14 960 3.67 0.95 II軸 3.90 140.77 260 2.62 0.95 III軸 3.70 350.59 100 1 0.97 卷筒軸 3.52 326.68 100 3.4.2.2 高速級齒輪的設(shè)計計算 （1）齒輪材料及熱處理 考慮此減速器

20、的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線齒輪 大小齒輪材料為40Cr。齒面滲碳淬火，齒面硬度為48～55HRC； （2）選擇精度等級及齒數(shù) 選擇7級，齒根噴丸強化。 設(shè)計的齒輪之間傳動主尺寸，因硬齒面?zhèn)鲃?，有一定的齒面抗點蝕力，所以按齒根彎曲的疲勞強度進行設(shè)計，然后校核持面接觸疲勞強度。 取Z1=21，Z2=3.67*21=77 （3）按齒面接觸強度設(shè)計 用公式 取參數(shù)： 取K=1.3 ； 轉(zhuǎn)矩 T1=95.5*105P1/n=95.5*105*4.09/960=40687； 選取寬度Φd=1； 查表得彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2 查表

21、得疲勞極限δ =600MPa 小齒輪δ =550MPa 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60n1jlh=60*960*1*2*8*8*300=22.11*108 N2=60n2jlh=60*960*1*2*8*8*300/2.62=8.44*108 取疲勞壽命洗漱KHM=0.92KHN2=0.93 取失效概率為1% 安全系數(shù)S=1 []1=KHN1δ/s0.92*600MPa=552MPa []2=KHN2δ/s0.93*550MPa=511.5MPa 取小值 大齒輪的分度圓 帶入數(shù)值 圓周運行速度 模數(shù) 齒高 載荷系數(shù) 條件系數(shù)，依，7級精

22、度，查動系數(shù)；查；； 查。 所以載荷系數(shù) 依照實際載荷系數(shù)校驗所得的分度圓的直徑 依據(jù)齒根的彎曲疲勞強度進行設(shè)計 （4）查表 1）載荷的系數(shù) 2）縱向的重合度 ，查螺旋角影響系數(shù) 3）當量齒數(shù) 4）查表齒形系數(shù) 查得； 5）取應(yīng)力校正系數(shù) 查得； 6）小齒輪彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲疲勞極限 7）計算彎曲疲勞壽命系數(shù) ， 8）計算彎曲許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式[1](10—12)得 9）設(shè)計大小齒輪的 大齒輪數(shù)值的設(shè)計 因為接觸疲勞強度模數(shù)m大于因齒根彎曲疲勞強度模數(shù)。取滿足彎曲疲勞強

23、度。一并滿足接觸疲勞強度因依據(jù)接觸疲勞強度算得的分度圓直徑設(shè)計齒數(shù)。 取25 取92 （5）幾何尺寸設(shè)計 1.中心距 中心距圓整為119毫米。 2.圓整后中心距螺旋角 因為β值改變很小隨意不必修正。 3.設(shè)計兩齒輪分度圓直徑 4.設(shè)計齒輪寬度 進行圓整取 參數(shù)如下 表3.3 高速齒輪參數(shù)表 齒輪 模數(shù) 齒數(shù) Z 壓力角 螺旋角 分度圓直徑d 小齒輪 2.5 25 20 14.3 51 大齒輪 2.5 92 20 14.3 118 中心距a=114 3.4.2.3 低速級齒輪的設(shè)計計算 1選用

24、直齒圓柱漸開線齒輪 2工藝精度的選擇 壓榨機為常規(guī)工作機器，速度中等，因此使用直齒圓柱齒輪，齒輪等級精度7。 3材料及熱處理： 小齒輪：40Cr，齒面條之后淬火，齒面硬度58~62HRC,（受載荷較大頻率較大） 大齒輪：40Cr，調(diào)質(zhì)后淬火，齒面硬度40~50HRC 4齒數(shù)： 小齒輪Z1=20 大齒輪Z2=i2Z1=2.62*20=53（取整） 5齒面疲勞強度計算 6幾何尺寸計算： （1）參數(shù)： Kt=1.3 T1=95.5*105*4.05/260=14.87*104Nmm Φd=1 ZE=189.8MPa1/2 ， ZH=2.45

25、 =1.49 =0.94，=0.96 （2）計算 小齒輪分度圓的直徑，依據(jù)公式： 設(shè)計圓周速度： 設(shè)計齒寬b模數(shù) 設(shè)計縱向重合 設(shè)計載荷系數(shù) 條件系數(shù)，依據(jù)，7級精度，運動載荷系數(shù)查查查；查。因此載荷系數(shù) 依據(jù)載荷系數(shù)校正計算分度圓的直徑， 設(shè)計模數(shù) 依據(jù)齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 設(shè)計載荷系數(shù) 設(shè)計齒形系數(shù) 查； 設(shè)計應(yīng)力校正系數(shù) 查； 設(shè)計小齒輪彎曲疲勞的強度極限 ； 大齒輪彎曲的疲勞極限 設(shè)計彎曲的疲勞壽命 ， 設(shè)計彎曲許用的

26、應(yīng)力 設(shè)計彎曲的疲勞安全系數(shù)S=1.4 得 設(shè)計兩齒輪的 結(jié)論：大齒輪的更大 幾何尺寸設(shè)計 設(shè)計中心距 取整數(shù)78 依據(jù)圓整后中心距修螺旋角 因為β值改變很小所以參數(shù)不修正 設(shè)計兩齒輪分度圓的直徑 設(shè)計齒輪的寬度 表3.4 低速級齒輪參數(shù)表 齒輪 模數(shù) 齒數(shù) Z 壓力角 螺旋角 分度圓直徑d 小齒輪 3.9 20 20 13.2 41.08 大齒輪 3.9 53 20 13.2 108.86 中心距a=78 3.4.2.4 軸的設(shè)計計算 考慮相鄰齒輪沿軸向不發(fā)生干涉，計入尺寸S，

27、S=10mm 考慮齒輪與相鄰內(nèi)壁沿軸向不發(fā)生干涉，計入尺寸K，K=10MM 初取軸承寬分別為n1=20mm,n2=22mm,n3=22mm 中間軸的設(shè)計 圖3.2 中間軸 =3236.78 軸的材料使用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表確定A0=112 從左向右依次分為Ⅰ~Ⅴ段 ?、穸屋S的直徑為dⅠ=30mm 初選軸承，查表選7008c型軸承，其內(nèi)徑d=30mm外徑D=48mm寬度B=5 Ⅱ處軸間的高度h=（0.07~0.1）d1=1.4~2mm 因為軸肩幾乎不受軸向力，故取h=2mm此處軸的直徑d2=34 有因為此處齒輪配合，其長度略小于尺寬，取l

28、2=45 齒輪的定位軸肩高度h=（0.07~0.1）d2=1.54~2.21mm 但因為它承受軸向力，故取h=2mm 即d3=24+1*2*2=28而此處長度l3=5h=5*2=10 Ⅳ處也與齒輪配合，其直徑與Ⅱ處相等，即d4=d2=34長度略小于齒輪寬度，取l4=52， Ⅰ段和Ⅳ段軸長 l1=B+C+k+2.5(l齒寬-l2)+1=31.5 l5=B+C+k+(l齒寬-l4)+1=29 綜上所述，中間軸各段長度和直徑確定： 表3.5 中間軸參數(shù)表 軸段號 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 長度 31 48 10 48 29 直徑 30 34 38 3

29、4 30 輸入軸的設(shè)計 圖3.3 輸入軸 軸的材料使用45號鋼，調(diào)至處理，查表A0=112 domin=A0 鍵槽軸徑增大5%~7%，取dmin=20mm 選擇輸入軸的聯(lián)軸器 計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩Tca Tca=kA*T 查表kA=1.3 Tca=kAT=1.3*40.36=52.468Nm 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按照[T]Tca=52.468Nm [n]960r/min,GB、T5014-1995,選用HLZ型彈性聯(lián)軸器[T]=3.5Nm [n]=5600r/min 與軸配合轂空長度L1=38mm 半聯(lián)軸器孔徑d2=22mm 確定軸的最小直徑d1=dmin，

30、取dmin=20mm 確定軸的各段尺寸 Ⅰ段軸的長度以及直徑應(yīng)略小于L1取l1=36,d1=20mm Ⅱ段軸的尺寸，Ⅱ處軸肩高度h=（0.07~0.1）d1=1.33~1.9 取h=1.9mm 則d2=d1+2h=19+2*1.9=23 為方便拆卸，取l2=45 Ⅲ段，該處安裝軸承，故軸承的直徑與軸承配合，查表，適用70062型軸承，其內(nèi)徑d=25外徑D=45寬度B=20 Ⅳ段軸的尺寸，該處軸的直徑應(yīng)略大于Ⅲ處，直徑可取d4=30，l4=60+8-2.5+10.5+5=81 Ⅴ段尺寸為齒輪軸，故l5=50,d5=40 Ⅵ段軸的尺寸可知l6=k+c=10+10=20，d6=d4

31、=30 Ⅶ段軸的長度d7=d3=25，l7=20+1=21 表3.6 中間軸參數(shù)表 軸段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 長度 36 45 20 81 60 20 21 直徑 20 22 25/45 30 40 30 25 輸出軸的設(shè)計 圖3.4 輸出軸 軸的材料選用45號鋼，調(diào)至處理 計算軸的最小直徑 dmin=A0 查表確定A0=112， dmin=112 =37.425 單鍵槽軸應(yīng)該增大5%~7% 即39.295~40.048 取值dmin=40mm 選擇輸出軸的聯(lián)軸器 1計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 Tca=kAT

32、 查表確定工況系數(shù)kA=1.3 Tca=1.3*350.6=455.78Nm 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按[T]Tca=455.78Nm 查標準GB75014-1995 適用HL5型彈性聯(lián)軸器[T]=2000Nm，[n]=2500r/min 半聯(lián)軸器長l=96mm 軸承陪轂孔長度l1=72mm 半聯(lián)軸器孔徑d2=55mm 確定軸的最小直徑d1=dmind0min,取dmin=40mm 確定各軸段尺寸 Ⅰ段軸的長度以及直徑 l1應(yīng)該略小于L1，取值l1=65mm，d1=40mm。 Ⅱ段軸的尺寸 Ⅱ處軸肩高度 h=（0.07~0.1）d1=（0.07~0.1）*28~40mm

33、 取h=2mm d2=d1+2h=40+2*3=46mm 為便于軸承端蓋的拆裝，取l2=55mm Ⅲ段軸的尺寸，該處安裝軸承，軸的直徑應(yīng)與軸承配合，查表，選7073c型軸承，其內(nèi)徑d=50mm 外徑D=95mm 寬度25mm d3=50mm,l3=25mm Ⅳ段軸承尺寸 該處軸肩高度h=（0.07~0.1）d3=3.5~5.0mm 取5.0mm 取d4=57mm l4=35+3+5=45mm Ⅴ段軸的尺寸： D5=d1=42mm,l7=35mm 表3.7 輸出軸參數(shù)表 軸段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 長度 65 55 60 45 35 直徑 40

34、46 50 57 42 各軸受力情況如圖 圖3.5 軸的載荷（扭矩）分析圖 3.4.2.5軸承的選擇 軸承的選擇 軸系各部件包括傳動部分，軸和軸承的組合 輸入軸軸承 軸承類型的選擇 輸入軸承受的載荷為P=579.38N 軸承的轉(zhuǎn)速n1=261r/min 軸承的預(yù)期壽命 Ln=8*2*300*8=38400h 軸承額定動載荷 C=P 查表深溝球軸承(GB/T276-1994)應(yīng)使用軸承代號6207軸承 輸出軸的軸承 軸承類型的選擇 輸入軸承受的載荷適中，且僅受徑向載荷，故選擇深溝球軸承 軸承承受的徑向載荷P3=1160.3N 軸承的預(yù)計壽命 L

35、n=8*2*300*8=38400h 求軸承應(yīng)有的額定動載荷 C=P 查表深溝球軸承（GB/T276-1994）應(yīng)選用軸承代號6202的軸承 中間軸的軸承 軸承類型的選擇 中間軸軸承的載荷適中，切只售徑向載荷，于是選擇深溝球軸承 軸承的徑向載荷 P1=1178.09N,P2=525.61N,n2=261r/min 軸承的型號選擇 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷 C1=P1 C2= P2 查表得深溝球軸承（GB/T276-1994）應(yīng)使用軸承代號為6200的軸承 3.4.2.6 鍵連接的選擇和計算 低速級的校核 兩鍵均采用圓頭普通平鍵 齒輪連接處的鍵 b

36、*h*l=12*8*60 查得許用應(yīng)力 [σp]=100~120Mpa取[σp]=110Mpa L’=l-b80-8=72mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.4mm Sp=，小于110Mpa ∵低速級與聯(lián)軸器連接處鍵為 b*h*l=18*11*50 查表得許用應(yīng)力[σp]=100~120Mpa l=L-b=50-18=32mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5*11=5.5mm σp= ∴合格 中間軸鍵校核： 兩鍵采用圓頭普通平鍵 與細齒輪連接處鍵為：b*h*l=6*6*50 查表得許用應(yīng)力[σp]=100~120Mpa取其中間值

37、110Mpa 鍵工作長度l=L-b=50-6=44 鍵與輪轂鍵槽的接觸長度k=0.5h=3.0mm σp=<[σp]=110Mpa ∴合格 與寬齒輪聯(lián)結(jié)處鍵為 b*h*l=6*6*56mm 查表得許用應(yīng)力[σp]=100~120Mpa 取110Mpa 鍵的工作長度l=L-b=5-6=50 鍵與輪轂鍵槽的接觸長度k=0.5h=3.0mm σp=[σp]=110Mpa 軸Ⅰ高速軸一聯(lián)軸器配合的鍵： B*h*l6*6*32mm 查表得許用應(yīng)力[σp]=100~120Mpa 鍵工作長度l=L-b=36-6=26mm 鍵與輪轂鍵的接觸長度k=0.5h=3.0mm σp=<

38、[σp]=110Mpa ∴合格 3.4.3 進料裝置的結(jié)構(gòu) 進料裝置的組成有立軸、齒輪、撥片、軸承支架、機架、漏斗組成。配合傳動帶完成自動進料，節(jié)省勞動力提高生產(chǎn)效率。 撥片循環(huán)從傳送帶上將水果送入漏斗，漏斗自轉(zhuǎn)保證水果順利落入進料口，從而順利壓榨。 3.5 結(jié)構(gòu)重點 螺旋果汁壓榨機的設(shè)計中，螺旋葉片軸和壓榨腔體是工作部件，因此這兩個部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵所在。在此筆者對這兩個部件的設(shè)計做重點分析。 3.5.1 螺旋葉片軸的設(shè)計 由設(shè)計任務(wù)書得：葉片螺距200MM 螺旋直徑380mm 采用單螺旋結(jié)構(gòu)，相比雙螺旋結(jié)構(gòu)比較易使得壓榨物與螺旋葉片軸一起旋轉(zhuǎn)。但本設(shè)計針對

39、處理過的水果，摩擦系數(shù)較小切水分較多，不易與不銹鋼葉片摩擦。而且雙螺旋結(jié)構(gòu)傳動以及原動部分更加復(fù)雜，兩螺旋葉片軸配合校驗復(fù)雜，再考慮降低成本的基礎(chǔ)上，因此選擇單螺旋結(jié)構(gòu)。 一般螺旋果汁壓榨機葉片傾斜角為20-35，本設(shè)計取30。 為增強壓榨效果，使用兩段螺旋結(jié)構(gòu)。壓榨時采用兩段壓榨，當首次壓榨結(jié)束后，壓榨物得到放松，接著再進行第二次壓榨。在螺旋葉片軸上，一段空間里沒有螺旋葉片，當壓榨物進入這個空間后因為沒有擠壓的螺旋存在壓榨物得到放松，再被之后進入這個空間的壓榨物繼續(xù)推進，進入下一個壓榨葉片，從而二次壓榨。查詢螺旋果汁壓榨機說明書得知單段螺旋壓榨的殘余水分率70%，二次壓榨的殘余水分降

40、低到50%。 螺旋葉片軸之間單位長度的容積設(shè)計都是均勻變小的，這樣在壓榨物推進的過程中螺旋葉片軸對壓榨物產(chǎn)生的阻力較小，壓力更穩(wěn)定。又因設(shè)計任務(wù)書中給出要求葉片螺距，因此縮小空間采用改變中心軸粗細的辦法，中心軸截面如圖。 圖3.6 軸心界面圖 預(yù)期壓縮脫水性為水分殘余系數(shù)為Q=50%，處理后預(yù)備壓榨的蘋果塊水分比W=70%，壓榨蘋果塊的體積為A，壓榨后蘋果渣的體積為A1，果汁的體積為A2進入壓榨腔時蘋果塊的間隙率S=90%，輸出壓榨腔時果渣的間隙率S1=98% A=A1+A2 A2=A*W*Q A1：A=（A-A2）：A=A-A*W*Q：A=65% 所以，理想情況

41、下壓榨腔空隙面積比為0.65：1 考慮間隙因素， S/S1=92% 65%*92%=60% 1/60%=1.67：1 所以壓榨腔空間面積比取1.67:1，中心圓臺軸的兩端面半徑分別為R1,R2,面積為S1,S2。 圖3.7 軸心端面圖 由任務(wù)書可知，葉片螺旋直徑L=380mm，則壓榨腔圓柱面積為： S=（L/2）^2*π=25600mm^2 考慮整體壓力的情況下，出料口軸心的面積S2為圓柱腔的一半， S2=S/2=12800mm^2 入料口S1的面積為： S-S1：S-S2=1.67：1 25600-S1：25600-12800=1.67 25600-

42、S1=1.67*12800=21376 S1=4224mm^2 校核處理量，一直葉片螺旋直徑L=380mm，轉(zhuǎn)速為α=100r/min，葉片傾角θ=30。求推進速度V V=Lπαtanθ=380*π*100*0.5=59660mm/min=596dm/min 進料口面積Sj Sj=S-S1=25600-4224=21376mm^2=2dm^2 推進體積M M=V(S-S1)=59660*（25600-4224） =1275292160mm^3/min=1257L/min=21L/s 蘋果塊重量取1L為1KG，則處理速度為21KG每秒，符合要求。 又由任務(wù)書可知外形尺寸

43、要求最大長度3600，即為圓臺軸長3500，余留100mm處裝置壓力調(diào)節(jié)閥。材料使用不銹鋼，在最下工作強度下葉片厚度要求小于三毫米，為節(jié)約成本且保證強度因而選用五毫米鋼板制作葉片。處理過的蘋果長約20-30MM，為充分放松果渣，中間間隙取100mm，位置定于螺旋葉片軸中間點加入空隙，即1700mm-1800mm處。為安裝壓力調(diào)節(jié)閥，在末端留100mm無葉片軸，且末端100mm處直徑不變。 則，螺旋葉片軸參數(shù)如下： 中心圓臺軸粗端截面S2=12800mm^2，末尾保留100mm圓柱形。 中心圓臺軸細段截面S1=4224mm^2 葉片最大直徑L=380mm 整體長度K=3500m

44、m 葉片傾角30 葉片厚度5mm 第一段螺旋線長1600mm，第二段螺旋線長1600mm，間隔100mm，起始端100mm無葉片，末端100mm無葉片。 3.5.2 壓榨腔的設(shè)計 壓榨腔在壓榨過程中起到束縛、導(dǎo)流的作用。但在螺旋果汁壓榨機中主要壓力為葉片軸上的軸向壓力，徑向壓力很小，因為過量選用5mm不銹鋼板。 為保證密封，壓榨腔采用上下腔體焊接制造，由任務(wù)書可知內(nèi)徑為380mm。 L外=L內(nèi)+板厚*2=380+5*2=390mm 因而求所需不銹鋼板面積： 長A=3600mm 寬B=Lπ=390π=1225mm 因采用兩塊鋼板焊接，則需要長3600mm寬

45、613mm不銹鋼板兩塊。 壓榨腔長度K由任務(wù)書可知為3600mm。 壓榨腔下版末端100MM處連接篩板，起始端連接擋板，最末端連接擋板。末端100mm處下方開篩孔，流出果汁。為保證果肉部分不被流出，此處用直徑2mm鉆小孔，小孔間隙2mm，兩端保留20mm，打孔為不銹鋼板階段末端20mm處中間部分60mm*60mm共15*15=225個小孔。 壓榨腔上版起始端20CM處開進料口，長100mm寬100mm。末端100MM處上端開寬度5mm，長306mm長方形開口，用于安裝壓力控制閥開關(guān)。 進料口端擋板外徑為380mm，內(nèi)徑為R1的“銅錢”形空心圓版 半徑r1=R1/2 S1/π=r1^

46、2 4224mm/π=r1^2 r1=36.67mm R1=2*r1=73.35mm 擋板外徑380mm孔徑73.35mm厚5mm 3.6 輔助裝置設(shè)計 3.6.1 調(diào)節(jié)裝置設(shè)計 調(diào)節(jié)裝置主要是為了調(diào)節(jié)出渣的尺寸，從而改變壓榨腔內(nèi)的壓力。于位于出料口，其結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，機械整體受力可在此調(diào)節(jié)，但是軸心容易磨損，螺栓連接松脫現(xiàn)象嚴重。安裝時注意固定，切勿超負荷運作，由于裝置連接在螺旋葉片軸上，邊緣與壓榨腔末端相互摩擦，尺寸較大則無法順利旋轉(zhuǎn)，較小則密封性差，因此工藝等級較高，定七級工藝要求。 圖3.8 控壓閥門 由壓榨腔的設(shè)計結(jié)論可知，壓榨腔內(nèi)徑380mm，故調(diào)

47、節(jié)裝置外徑為380MM。調(diào)節(jié)裝置為兩片式閥門，中間用軸承連接。由螺旋壓榨軸的設(shè)計可知，最大壓榨渣排出口徑為12800mm^2，即壓榨腔口面積的一半。 調(diào)節(jié)閥設(shè)計為兩個直徑380mm的半圓，圓心處為直徑10mm通孔用于連接軸承。定閥片焊接在壓榨腔下板末端100MM處，傾斜45焊接.動閥片右端外圓處有長100mm，寬20mm開關(guān)。 3.6.2 支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 支架為各種機械設(shè)備必不可少的一部分，支架起到固定、減震、定位設(shè)備、安裝設(shè)備的作用。本設(shè)計中的支架為加強強度、降低成本，故選用300*300*5mm的L形鋼材焊接而成。由設(shè)計任務(wù)獲知，支架尺寸需小于長3000mm寬1000mm高100

48、0mm。 將長、寬、高分別放置于X、Y、Z迪達爾坐標系內(nèi)，X方向上使用四根鋼材，兩根置于壓榨腔下端，用于加強固定壓榨腔并且穩(wěn)定支架結(jié)構(gòu)。另兩根置于接地鋼材末端100mm處，加強支架穩(wěn)定性。Z方向上使用六根長1000mm鋼材，分別置于X向鋼材起始端、中間、末端。Y方向上公使用三根長800mm鋼材，連接與接地鋼材末端100mm處。 為使得支架與壓榨腔更穩(wěn)定，以壓榨腔圓心到支架底座形成三角形。 190：x=190+1000-100：800，x=140。 故支架連接壓榨腔Y方向上點之間的距離為140mm。 第4章螺旋果汁壓榨機系統(tǒng)的組裝 4.1 螺旋果汁壓榨機的組裝 螺旋果汁壓

49、榨機的零件有：1、螺旋葉片軸2、壓榨腔3、壓力調(diào)節(jié)閥4、支架。其中螺旋葉片軸和支架分別為焊接一體零件。 安裝時先將支架固定與工作地點，然后將壓榨腔下腔體固定在支架上。將壓榨腔擋板A放于入料口端100mm處固定。再放入螺旋葉片軸，細端插入擋板中心孔深100mm，接觸點裝置軸承。再放入擋板B與螺旋葉片軸粗端螺旋盡頭，連接處裝置軸承。再放入壓力調(diào)節(jié)閥于出料口方向螺旋葉片軸末端，定閥片45傾斜固定與下腔體，動閥片開關(guān)豎直向上。最后將上腔體蓋與下腔體，固定連接。 4.2 螺旋壓榨系統(tǒng)的組裝 螺旋果汁壓榨機的系統(tǒng)組成有：1、螺旋果汁壓榨機2、電動機3、傳動箱4、集液箱5、集渣箱6、傳動帶7、入

50、料裝置。 安裝壓榨系統(tǒng)時，一般傳動帶為流水線固定部分，故以傳動帶為基準。在傳動帶末端下方放置入料裝置漏斗敞口。在入料裝置漏斗收口處防止螺旋果汁壓榨機，入料裝置收口對應(yīng)壓榨機入料口。壓榨機出料口端放置集渣箱。壓榨機出液孔下端放置集液箱。壓榨機葉片軸主軸連接傳動箱輸出端，傳動箱輸入端連接電動機。  第5章螺旋果汁壓榨機的使用說明 5.1 螺旋果汁壓榨機的開關(guān) 本設(shè)計中螺旋果汁壓榨機機體本身不具備開關(guān)功能，所以與之連接的電動機開關(guān)，或者電動機所在電路的開關(guān)即決定螺旋果汁壓榨機的開關(guān)。啟動、關(guān)閉或者操作螺旋果汁壓榨機時工作人員需站立于木制絕緣平臺以防止觸電。 5.2 螺旋果汁

51、壓榨機的使用 首先開機螺旋果汁壓榨機電機，確定螺旋果汁壓榨機運作。然后開啟入料裝置，再開啟傳送帶。水果從傳送帶進入入料裝置，再進入螺旋果汁壓榨機。片刻后出料端開始排出果汁和果渣。 5.3 螺旋果汁壓榨機的調(diào)節(jié) 本設(shè)計中傳動裝置、電動機均為固定參數(shù)。為調(diào)節(jié)壓榨機腔內(nèi)壓力，可使用壓榨腔末端的調(diào)節(jié)閥門開關(guān)，開關(guān)撥至左端，腔內(nèi)壓力最小，為最大輸出速度，最小壓榨率。開關(guān)撥至右端腔內(nèi)壓力最大，為最小輸出速度，最大壓榨率。 5.4 螺旋果汁壓榨機的保養(yǎng) 本設(shè)計材料均采用不銹鋼，為保證果汁壓榨衛(wèi)生，需在使用完后做清潔處理。如為流水線長期使用則需定期做清潔處理，避免堵塞增壓迫使腔體破裂或者主

52、軸損壞。控壓閥門即受果肉摩擦力又受腔體內(nèi)壓力為易消耗件，需定期進行校驗和更換。 5.5 螺旋果汁壓榨機的衛(wèi)生標準 在螺旋果汁壓榨機的操作過程中，嚴格執(zhí)行SSOP（食品加工衛(wèi)生標準操作程序），指定人員操作、監(jiān)控、檢查，對操作不合格者必須采取措施以糾正。對以上監(jiān)控過程、檢查結(jié)果、糾正措施給予記錄。加工用水使用公共飲用水，符合國家飲用水標準GB5749-1985。保證供水設(shè)備的完整，疏通，除銹。定期對用水進行取樣，檢測。 加工人員進入車間穿戴工作服，包括圍裙、手套、發(fā)罩。禁止加工人員直接接觸加工食品或者加工成品。加工人員需持有健康證，檢測人員需持有相關(guān)資格證書。 進入車間前，操作人員

53、的手、工作服、工具需進行充分殺菌消毒 第6章結(jié)論 本設(shè)計在傳統(tǒng)螺旋果汁壓榨機的基礎(chǔ)上進行選擇、改進、創(chuàng)新，一定程度上提高了原有螺旋果汁壓榨機的生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量，并且極大的降低了成本，適應(yīng)所需的工作條件。是提高生產(chǎn)效率，增加市場競爭力的實干型設(shè)計。 在本螺旋果汁壓榨機設(shè)計中，壓榨對象為蘋果塊，適用于中型果汁生產(chǎn)企業(yè)。因此所需零件精度要求較低，唯獨壓榨軸為壓榨的核心零件，因此要求較高。本設(shè)計中壓榨生產(chǎn)過程不間斷，因為不會周期性排出餅狀果渣，而是連續(xù)排除果渣進入集渣箱。并且采用兩級減速箱，在保證性能的前提下盡量縮小機械體積，提高傳動比。在壓力調(diào)節(jié)裝置上采用創(chuàng)新型閥門，效果顯著，結(jié)構(gòu)

54、簡單。 本文是在張莉老師的悉心指導(dǎo)下逐步形成，從論文選題、開題、資料收集、論文初稿、圖紙繪制中，張老師都給予我很大的幫助和支持。張莉老師一次次的講解、審查，讓我為之動容。指導(dǎo)老師嚴謹認真的辦事風(fēng)格對我產(chǎn)生了極大的影響。此刻，我對指導(dǎo)老師的辛勤付出和認真指導(dǎo)表示以衷心的感謝。以及論文工程中同組同學(xué)們對我的幫助和熱情也報以真心的感謝。最后，筆者真誠的感謝答辯組的老師們寶貴的時間、嚴謹?shù)膽B(tài)度、認真的審查。  參考文獻 [1]濮良貴,紀明剛.機械設(shè)計 高等教育出版社,2009 [2]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社,2009 [3]劉品，徐曉希.機械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ)[

55、M]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004 [4]張景松.流體力學(xué)與流體機械之流體機械.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001 [5]朱龍根.機械系統(tǒng)設(shè)計（第二版），機械工業(yè)出版社,2002 [6]楊學(xué)好.互換性與技術(shù)測量 [M].西安電子科技大學(xué)出版社,2008 [7]周明衡. 減速器選用手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002 [8]濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計.北京:高等教育出版社,2006 [9]林若森.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].電子工業(yè)出版社,2006.8 [10]黃常藝，嚴晉強.機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)[M]，機械工藝出版社,2005 [11]OrlovP.Fundamtls of Machine Design. Moscow: Mir Pub.,1987 [12]Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering.Katson Publ. House,1985 35