榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)

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1、榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 基于 Pro/E 螺旋榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 于俊波 （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(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)中個(gè)人效率和過(guò)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。基于 Pro/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(jiǎn)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(lái)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(píng)果、梨、番茄、菠蘿、桔子、胡蘿卜等果蔬的汁 液。 關(guān)鍵字： Pro/E

2、 ；榨汁機(jī)；螺旋 、八 、、 前言 傳統(tǒng)的通用機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是首先將產(chǎn)品以平面的形式表達(dá)出 來(lái)，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(zhǎng)，成本高，而且當(dāng)產(chǎn)品制造出 來(lái)后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)零部件之間相互干涉，無(wú)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(zhǎng)了產(chǎn)品投放市場(chǎng)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) 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 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(wèn)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

3、參數(shù)化設(shè)計(jì) 的思想，使零件的設(shè)計(jì)、修改變得簡(jiǎn)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(guó)水果產(chǎn)量的大幅度提高和鮮銷(xiāo)市場(chǎng) 的逐漸飽和，“賣(mài)果難”愈演愈烈。另外，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增 強(qiáng)與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(shì)在 必行。要求設(shè)計(jì)研究出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高的榨汁設(shè)備?；?于 Pro/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(jiǎn)單、操作方便、榨汁效率高等優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。

4、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(jiàn)圖 1） 。這樣布置 ,一是較大幅度減少 了整機(jī)長(zhǎng)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 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 異物造成螺桿堵轉(zhuǎn)、引起瞬間負(fù)荷過(guò)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、以與在電機(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 0 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖如圖 2 0 圖1

5、螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(pán) 10-機(jī)架 圖2螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖 1.2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(guò)三角帶2帶動(dòng)減速器3轉(zhuǎn)動(dòng),減速器3通過(guò)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(guò)篩筒 7流出，經(jīng)集液盤(pán)9排出機(jī)外，物料在強(qiáng)大的 擠壓作用下，汁液越來(lái)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

6、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(lèi)方法有多種型式。如按螺桿螺紋直徑分類(lèi)有等徑與變徑之 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 分，按螺桿螺距分類(lèi)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，并幵始擠出水分；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)⑵ 螺桿螺旋

7、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4 圖4螺桿螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 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)，決定選用 n=130r/mi n 。 142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: Vo二叢==1.08m/s 60 螺旋式連續(xù)榨汁機(jī)的生產(chǎn)能力公式如下: G=3600F 0V0 pi ①（kg/h） 式中::G —生產(chǎn)率,本設(shè)計(jì)取 G=1000kg/h ; F0 —螺桿螺旋送料的斷面面積（m2）; 3 Pi —物料容積密度，本設(shè)計(jì)取p 1 =400kg/m ; ①一

8、充填系數(shù)，本設(shè)計(jì)?、?0.2。 將參數(shù)代入得: 1000=3600 XFq X1.08 X400 X0.2 解得：F。F.0321（m 2） 根據(jù)螺桿螺旋送料的斷面面積計(jì)算公式： F0 = 式中：d 0 —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 i=0.09m ; 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得，則可求得： d 0 ?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 機(jī)械

9、效率中。 設(shè)壓縮物料所消耗的功率為 Pi : Pi= (1+2+3+ ???+Z) (W) =0.0321 130 °.°°5 0.83 106 10 60 =2891.5W 式中：s——相鄰螺距大小之差, Z ――螺距數(shù)目； 0.83MPa ； Pmax ――物料所受的最大壓力，取 do 螺旋外徑，m ; dl 螺旋內(nèi)徑，m。 設(shè)使物料移動(dòng)所消耗的功率為 P2 : 2 1 P2=mv - = (W) 式中：m 物料的質(zhì)量 kg ； t——物料運(yùn)動(dòng)時(shí)間 s。 而 m =G (生產(chǎn)能力) t ns v=- 60 所以： P2= = (W) =6

10、0.5w 則消耗的功率為： P= (W) =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： 1 2 3 4 5 式中： 1 、 2 、 3 、 4 、 5 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 1 = 0.96、 2 = 0.99、 3 = 0.97、 4 = 0.97、 5 = 0.98、貝V： 12345 33 =0.96 X0.99 X0.97 X0.97 X0.98 =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

11、.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： Pd= P= (W) =3657.1w 2.2 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 [6] 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速為：n=130r/mi n ，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，貝V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/mi n 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(jiàn)表 1，其技術(shù) 參數(shù)傳動(dòng)比的比較情況見(jiàn)下

12、表。 表1電動(dòng)機(jī)型號(hào)和技術(shù)參數(shù)與傳動(dòng)比 萬(wàn)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 、卄-H、. 滿(mǎn)載 轉(zhuǎn)速 總傳 動(dòng)比 帶 減速 箱 1 Y112 M 4 1500 1440 11.08 2.8 4 2 Y112 M 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、重量以與帶傳動(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 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped = 4kw，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm=1440r /mi

13、n，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(jiǎn)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 B 地腳螺 栓空直 徑 K 軸伸尺 寸D E 裝鍵 部位 尺寸 F G D 112 400 305 265 180 1 40 12 28 60 8 36 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(mǎn)載轉(zhuǎn)速 nm和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速nw，可得傳 動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為: i= nm

14、 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?。粦?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(chēng)、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(xiàn)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 ni = ii 凹^514.3 2.8 r min = 128.6 r

15、 min 式中：nm為電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速，單位為 r min ； m，壓分別為減速 器輸入軸和榨汁機(jī)螺旋軸的轉(zhuǎn)速， 單位為r min ； i1為電動(dòng)機(jī)至減速 器輸入軸的傳動(dòng)比；i2為減速器的傳動(dòng)比。 4.2 各軸的輸入功率 P1= Ped 01 =4 0.96 =3.84kW P2 = Ped i2 =3.84 0.95 =3.65 kW 式中：Ped為電動(dòng)機(jī)的輸出功率，單位為 kW ； Pi、 P2 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； 01、 12分別為 電動(dòng)機(jī)軸與減速器輸入軸、 減速器輸入軸與榨汁機(jī)螺旋軸間的傳動(dòng) 效率。

16、 4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 Ti= Ted ii 0i =26.5 2.8 0.96 =7i.3 N m T2 = Ti i2 i2 =7i.3 4 0.95 =27i.0 N m 式中：Ti、T2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N m ; Ted為電動(dòng)機(jī)鈾的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為 N m Ted的計(jì)算公式為： Ted =9550 Ped n m 4 =9550 - 1440 =26.5 N m 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/mi n)

17、 1440 514.3 128.6 輸入功率 P/kW 4 3.84 3.65 輸入轉(zhuǎn)矩 T/( N ? 26.5 71.3 271.0 m) 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Pca [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：Pca KAP =1.2 4 4.8kw Ka ――工作情況系數(shù) 取Ka = 1.2 o 5.2選擇V帶的型號(hào)[3] 根據(jù)計(jì)算功率P

18、ca和小帶輪轉(zhuǎn)速n!，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 D!和D2 初選主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 D」3】根據(jù)所選V帶型- 號(hào)參考, 選取 D1 Dmin，選 D1 100mm。 驗(yàn)算帶的速度V V 皿 100 1000 5.23m s 60 1000 60 1000 計(jì)算從動(dòng)輪直徑D2 D2 iD1 2.8 100 280mm 5.4確定傳動(dòng)的中心距a和帶長(zhǎng)Ld 初定中心距，由0.7 D1 D2 a。2 D2 D? 即：0.7 280 100 a。2 280 100 即：266 a0 760，取 500mm。 計(jì)算基準(zhǔn)帶長(zhǎng): Ld 2ao D

19、1 D2 D2 D1 2 4a° 280 100 2 P°K Kl P0 K 2.96根，取 2 500 100 280 1613.15mm 2 4 500 選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，查表［3］得：Ld 1633mm 計(jì)算實(shí)際中心距，由公式: a — 500 1633 16m5 510mm 2 2 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: amin a 0.015Ld 500 0.015 1633 475mm amax a 0.03Ld 500 0.03 1633 549mm 5.5驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角a1 根據(jù)公式與對(duì)包角的要求，應(yīng)保證： a

20、1 180 皆 60 180 ^00 60 158 120 5.6確定V帶的根數(shù)Z 4.8 (1.37 0.93 0.96 0.12) 1.0 Z=3根 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 式中：Po ――在包角=180度，特定長(zhǎng)度，工作平穩(wěn)情況下，單 根普通帶的許用功率值； K ――考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)包角系數(shù)； Kl —考慮帶的長(zhǎng)度不同的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)度系數(shù)。 查得：R=1.37 K =0.93 Kl=0.96 式中：K——材質(zhì)系數(shù)； Po ――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： P 0.0001 Tn, 0.0001 1.2 1000 0

21、.12kw ； 式中：T――單根普通 V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩的修正值; 厲 主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。 5.7確定帶的初拉力F。 單根V帶的初拉力F。由下式確定: F。 500忠 2.5 VZ K 2 504 空 1 5.23 5 0.93 0.1 5.232 111N 5.8求帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 Q 158 Q 2 5 111 sin 1090N 2 式中：Z——帶的根數(shù)； F。 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(shuō)明 工作情況系數(shù)kA 1.2 計(jì)算功率Pea

22、4.8 選取V帶型號(hào) A 小帶輪直徑Di 100mm 可選比表中大的值 大帶輪直徑D2 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(zhǎng) 1613.15m 度L'd m 選V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 1633mm 定V帶公稱(chēng)長(zhǎng)度Li 1600mm 定中心距a 510mm 包角i 158 〉120，合適 包角系數(shù)ka 0.93 長(zhǎng)度系數(shù)k l 0.96  材質(zhì)系數(shù)k 1 化學(xué)線(xiàn)繩結(jié)構(gòu)的膠 帶 單根V帶所能傳遞的功 率

23、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 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(zhǎng)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 v 25m /s，所以選用HTI50 6.2帶輪的形式[3] 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)由帶輪直徑大小而定，因帶輪基準(zhǔn)直徑 Dv(2.5-3)d(為軸的直

24、徑)，所以小帶輪采用實(shí)心式；對(duì)于大帶輪， 因D<300mm ，故大帶輪采用腹板式。 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 。 d1 =(1.8 — 2)d=(1.8 — 2) 28 49.4mm 56mm，取 50mm 。 小帶輪的寬度與直徑計(jì)算： B=(z — 1)t+2s= (3 1) 16 2 10 52 mm D1=D+2f=100+2 3.5=107 mm L=(1.5-2)d=(1.5 2) 28 42mm 56mm, 取 56 mm。 圖6 小帶輪示圖 圖7 小帶輪三維圖 大帶輪

25、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 。 d! =(1.8 — 2)d=(1.8 — 2) 50 90mm 100mm，取 90mm。 大帶輪的寬度：B=52 mm D 1=D+2f=280+2 3.5=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⑹ 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。 可移式聯(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 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 定的補(bǔ)償能力。所以選具有對(duì)兩軸間的偏移有

26、一定的補(bǔ)償能力的可 移式聯(lián)鈾器一一十字滑塊聯(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)，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 v 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(chǎng)合。 為了減少十字滑塊相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磨損與提高傳動(dòng)效率， 需要定期進(jìn) 行潤(rùn)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

27、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 8.3初步確定軸的最小直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)初步確定： 軸的材料查表選用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼， B =650M a ，由查表取 A 0=110 ，于是的： dmin =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 d1 50mm dmin ，滿(mǎn)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(lèi)型，選用 了十字滑塊聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng) 100mm 。 8.4 根據(jù)軸上定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿(mǎn)

28、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(zhǎng) L=100mm ，而半聯(lián)軸器與軸配合部的 長(zhǎng)度 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) d 23 =62mm, 初步選 擇單列圓錐滾子軸承 30213 ，其尺寸為 d D B 65 120 36 ，故 d 34=d 89 =65mm ， L34=L 89 =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

29、。有手冊(cè)上查得，對(duì) 30213 軸承，它的定位軸肩高度最小為 6mm ， 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 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(rùn)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。 取安裝螺旋片的軸段的直徑為 L56 =90mm，長(zhǎng)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(cè)查得平鍵

30、b h=16 10(GB1095 — 79),鍵槽用鍵槽銑刀 加工，長(zhǎng)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(lái)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2 45 0 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 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] 作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖14 A 1 F f I 4 h T R v 1 F R v2 I j I R v1 R 「2 M CV

31、 aT Mcca "*s. 圖14 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 求軸上所受作用力的大小 軸垂直面內(nèi)所受支反力 Rvi = F Li L2 2466 200 200 450 759N Rv2=F- R vi =2466-759=1707N 作彎矩圖 軸上BCD三點(diǎn)的彎矩 M bv =M dv =0 M cv = R vi Li=759 200=151800N mm 作扭矩圖 T B TC P2 n2 =9550000 =27

32、1053Nmm 作當(dāng)量彎矩圖 B 點(diǎn)：M Bea =aT =0.59 271053 =159921Nmm C 點(diǎn)：M cca二.M ev2 (aT)2 1518002 2710532 =310666Nmm D 點(diǎn)：M dca=0 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B=600MPa的碳鋼，承受對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)的需用 應(yīng)力[]=55MPa>=9.06MPa ，故安全。 榨汁機(jī)的設(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。

33、 為了確保被榨出的汁液能夠與時(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。 篩孔直徑的選擇 :一般來(lái)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(guò)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(guò)大 ,否則 ,可能會(huì)造成較大的料損

34、 ;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(guò)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(zhǎng)為 570mm 。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]

35、 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(jiǎn)圖見(jiàn)圖17,軸承端蓋三維圖見(jiàn)圖 17 o 10.2凸緣式軸承端蓋各尺寸計(jì)算： Do二D+2.5d=120+2.5 12=150mm D1=D-(10-15)=120-(10-15)=105-110mm ，取 D1=110mm o D2=D 0+2.5d=150

36、+2.5 12=180mm e=1.2d=12.5mm m>e=12.5mm ，取 m=28.5mm o 圖17 軸承端蓋簡(jiǎn)圖  圖18 軸承端蓋三維圖 11螺旋軸組件的制作過(guò)程[5]: 新建裝配件，輸入組件名稱(chēng) asm0002,單擊確定，如圖19 : 丈唄￡_歸耘1口 WE12)捕AZb 対耶'0 恒創(chuàng)蟲(chóng)圧用白牛心 L E(Zi = T-：OC： 冒口〔凹嗚自? xtto ?-L* ?A甘 a?-ai S?出 MEF- XHJU BC.-^ mn 口吉□旨4二；c c Q 廠(chǎng)，購(gòu) ■ n H茄占 程?丸恵It J!日詔 描■一卡 圖19 新建組

37、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(jiàn)圖20。 g Q JX 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 圖20選取零件zhuzhou 單擊組件放置對(duì)話(huà)框在缺省位置組裝組件的圖標(biāo)，單擊確定。 見(jiàn)圖21 0 圖21 固定零件zhuzhou 新建四個(gè)基準(zhǔn)面： DTM1 , DTM2 , DTM3 , DTM4。見(jiàn)圖22 。 ?世■汀.?:祕(mì)f*. M. 曲￡?duì)N網(wǎng)倫 ?m葉噪1?稱(chēng)亜■? 舟肌叩予吳:初陣壺 b■- as.e

38、2 新建四個(gè)基準(zhǔn)面 23。 再單擊增加組件的圖標(biāo)，選取螺旋片 1，單擊確定，見(jiàn)圖 圖23 TOP面與zhuzhou 的TDM4 面匹配 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 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(jiàn)圖24 圖24 兩零件的Fro nt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Fro nt面，輸入間距：0，使之匹配。見(jiàn)圖 25。 圖25 兩零件的right面匹配

39、。 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，輸入間距：0，使之匹配。 T*iFi riill-D ABit *A.D *ifC& i■■晝艮舸照乍 TUm 9=^> M?w: 」 ippli 「口 H番￡總4回玉豐-$ 3 9 1 4 f；起知幡 M 40 w J-S1 圖26 螺旋軸組件 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) 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(guò)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(shū)籍和資料，對(duì)設(shè)計(jì)順利的完成幫助很 大。在這

40、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 & Technology) Abstract : Pro/ENGINEER Wildfire prairie fire edition is 2. 0 easy to learn and use , not powerful to with characteristic of interconnec

41、tion and interflow , promote whole product development personal efficiency and improvement, course of efficiency in the organization with it. It can not only 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 utili

42、zing Pro/E to finish the spiral type continuous juice extractor, the spiral type continuous juice extractor is of 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) simple structure , easy to operate , presses the high advantage of juice efficiency but used widely with its . As to at present, the spiral type continuous juice extractor is us

43、ed 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 ;spiral type 參考文獻(xiàn) : [1] 劉長(zhǎng)榮 肖念新 工程力學(xué) [M] 中國(guó)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(guó)輕工業(yè)出版社 2000.3 [3] 劉長(zhǎng)榮 鄭玉才 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（下） [M] 中國(guó)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(guó)鐵道出版社 2004.5 ⑸ 林清安 Pro/ENGINEER Wildfire 零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇（下）[M]中 國(guó)鐵道出版社 2004.5 [6] 朱龍根 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 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(shū) 高等教育出版社 [M] 1982.9 榨汁機(jī)的設(shè)計(jì) [8] 楊永才 機(jī)械設(shè)新標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)計(jì) [M] 北京科學(xué)技術(shù)出版社 [M] 1993.8