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目 錄
1緒論 2
1.1 食品機(jī)械的應(yīng)用前景和發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2 莜面窩窩的相關(guān)介紹、研制意義和目標(biāo)、未來的發(fā)展方向 2
1.2.1莜面窩窩機(jī)的介紹 2
1.2.2 莜面窩窩機(jī)的研制意義和目標(biāo)及未來的發(fā)展方向 3
2機(jī)械系統(tǒng)總體方案的擬定 4
2.1動(dòng)力系統(tǒng)的擬定 4
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定 4
2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擬定 4
3工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)需求分析及初步設(shè)計(jì) 6
3.1莜面窩窩模型的建立與分析 6
3.2 生產(chǎn)效率與成型盤的設(shè)計(jì) 7
3.4 傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 9
3.4.1傳動(dòng)裝置局部裝配圖 9
3.5 成型的設(shè)計(jì) 10
4傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4．1 傳動(dòng)比的分配 11
4.1.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 11
4.1.2 傳動(dòng)比的總體分配及各軸轉(zhuǎn)速的確定 11
4.1.3 確定各個(gè)執(zhí)行部件所需的功率 11
4.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)副的設(shè)計(jì) 11
4.2.1 設(shè)計(jì)要求 11
4.2.2 初選參數(shù)及材料 12
4.2.3 初步計(jì)算 12
4.2.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿副 13
4.2.5 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和熱平衡 14
4.2.6 蝸輪蝸桿受力計(jì)算 14
4.3 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15
4.3.1 設(shè)計(jì)要求 15
4.3.3 初步計(jì)算 16
4.3.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副 16
4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 16
4.3.6 圓錐齒輪受力計(jì)算 17
4.4 軸承的設(shè)計(jì)與校核 32
4.4.1 軸承的選擇 32
4.4.2 1位置軸承的校核 32
4.4.3 3位置軸承的校核 33
4.4.4 7位置軸承的校核 33
4.5 鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)與校核 34
4.5.1 鍵的選型 34
4.5.2 鍵的校核 34
4.6 花鍵連接的設(shè)計(jì)與校核 35
6 結(jié)論 36
7部分外購件清單 37
8參考文獻(xiàn) 39
‘摘 要：莜面栲栳栳，是山西十大面食之一。其中忻州的做法最典型：將莜面加一倍開水或冷水和制，用手掌在光滑的板面上推一個(gè)，食指卷一個(gè)，做成如“貓耳朵”似的筒狀形，長寸許、薄如葉、色淡黃。做好后，挨個(gè)站立并排在籠內(nèi)酷似蜂窩。然后像蒸饅頭一樣蒸熟，熟時(shí)即香味撲鼻，吃時(shí)再配以羊肉或蘑菇湯調(diào)和，使人聞之垂涎，胃口頓開，食之香醇異常，回味無窮。
著名歌唱家郭蘭英演唱的山西民歌中有“……交城的大山里，沒有那好菜飯，只有莜面栲栳栳，還有那山藥蛋”，生動(dòng)地描述出山區(qū)人民的食俗風(fēng)情?！拜骅噼徼帷边@種山區(qū)普通的雜糧便飯，距今已有1000余年的歷史。[1]
莜面栲栳栳，工藝講究，成形美觀與口感勁道完美結(jié)合，加上“羊肉臊子臺(tái)蘑湯，一家吃著十家香”，便成了地地道道的美食，就連康熙皇帝朝拜五臺(tái)山時(shí)，也以品此為人生快事。若論營養(yǎng)價(jià)值，微量元素含量高，可健腦醒目，還可降低現(xiàn)代“三高”（血壓高、血脂高、血糖高）。
莜面栲栳栳和莜面窩窩其實(shí)不是一種東西！不要誤導(dǎo)了?。。≥娓C窩什么樣子？怎么做？怎么吃法？土豆蒸熟去皮，搗到十分勁道方可，然后和上燙好的莜面，兩種東西揉到一起。然后捏成長條形玉米煮疙瘩的形狀，然后上籠屜蒸熟。吃法是辣子熗鍋醋湯，夾一口莜面窩窩沾食。
1緒論
1.1莜面機(jī)械的應(yīng)用前景和發(fā)展現(xiàn)狀
莜面窩窩機(jī)又稱莜面栲栳栳（kaolaolao）機(jī)，是將莜面制做成圓桶狀的一種機(jī)器，主要使用區(qū)在以莜面為主食的山西晉北和內(nèi)蒙西部等地，克服了手工做窩窩費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、技術(shù)難以掌握的缺點(diǎn)，用機(jī)器做出來的窩窩外型整齊，壁薄光滑、食用爽口。
本實(shí)用新型公開了一種莜面窩窩機(jī)，其結(jié)構(gòu)中包括框式機(jī)架、集成固設(shè)在此框式機(jī)架上的莜面窩窩壓制系統(tǒng)和工控系統(tǒng)；所述壓制系統(tǒng)包括固接在框式機(jī)架內(nèi)部的面桶和與此面桶配套設(shè)置的升降機(jī)，升降機(jī)上升降主軸的底端設(shè)置壓盤，
此壓盤與所述面桶的內(nèi)壁滑動(dòng)配合設(shè)置，框式機(jī)架頂部設(shè)置電機(jī)和減速機(jī)，減速機(jī)的動(dòng)力輸出軸通過絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與升降機(jī)的升降主軸聯(lián)接。本實(shí)用新型能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，一體化、自動(dòng)化操作，使用起來十分方便且所生產(chǎn)的莜面窩窩長短一致，自然美觀。
1、速度快：每小時(shí)產(chǎn)量可達(dá)千籠以上（相當(dāng)人工200倍以上）
2、成本低：每千籠耗電量不足1元錢
3、成型好：由模具擠壓出來的窩窩外型整齊、壁薄光滑、食用爽口
4、好操作：不需要技術(shù)含量，老人、女人一人即可操作
5、省和面：機(jī)器自動(dòng)和面，不需人力，冷水熱水都行
6、精度高：可自動(dòng)控制窩窩高度誤差量到1毫米
7、免切割：窩窩不用人工切割，機(jī)器可以自動(dòng)切下來
8、可調(diào)節(jié)：窩窩高度不但可以調(diào)節(jié)，窩窩厚度也可以調(diào)節(jié)
9、少清洗：成型模具可以半年清洗一次，省時(shí)省事
10、使用廣：成型模具可以調(diào)換，生產(chǎn)其他面食
1.2.2 莜面窩窩機(jī)的研制意義和目標(biāo)及未來的發(fā)展方向
莜面是山西人喜聞樂見的食品，但長期以來它只能通過手工生產(chǎn)，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又難以保證衛(wèi)生，而且無法長期在常溫下保存。因而一般只能是現(xiàn)吃現(xiàn)做（或現(xiàn)買），或者少數(shù)人會(huì)在做好后將其放入冰箱中冷凍。但是冰箱冷凍過程屬于緩慢凍結(jié)，容易在莜面中產(chǎn)生大顆粒的冰晶，使得其解凍后無論風(fēng)味還是外型齊整等方面均較現(xiàn)做的莜面有很大的差距。每逢過年過節(jié)現(xiàn)做現(xiàn)賣莜面往往出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。當(dāng)然也有很多人選擇在家里自己做，卻需要提前半天甚至一天進(jìn)行準(zhǔn)備，而莜面的時(shí)候更是要叫上好幾個(gè)親朋過來幫忙方可。
因此如果能研究開發(fā)一種能夠以機(jī)械動(dòng)作代替人工勞動(dòng)的機(jī)器，那么除了可以節(jié)約大量的時(shí)間、降低莜面窩窩的生產(chǎn)成本、提高利潤之外，更可以免除人們冬日里冒寒排隊(duì)購物之苦，一舉多得。
莜面窩窩機(jī)的初步目標(biāo)確定為能夠?qū)崿F(xiàn)莜面工藝的機(jī)械化。未來可在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)橫縱兩方向發(fā)展。即莜面窩窩生產(chǎn)全過程的無人干預(yù)自動(dòng)化與多功能化。
2機(jī)械系統(tǒng)總體方案的擬定
2.1動(dòng)力系統(tǒng)的擬定
動(dòng)力系統(tǒng)可按原動(dòng)機(jī)的類型分為電動(dòng)式、氣動(dòng)式、液壓式等。莜面窩窩機(jī)功率小、結(jié)構(gòu)較簡單、產(chǎn)品無嚴(yán)格精度要求，因此對(duì)動(dòng)力源亦沒有過多限制，且通過從便捷性和適用性方面的考慮決定選用兩相或三相交流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸出裝置。經(jīng)比較國內(nèi)眾多相關(guān)機(jī)械的電機(jī)型號(hào)及結(jié)合本設(shè)計(jì)自身特性，選用370w交流電動(dòng)機(jī)。
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定
傳動(dòng)系統(tǒng)按傳動(dòng)件的不同可分為帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、等幾大類。窩窩機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)屬于復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)，綜合了鏈、齒輪、蝸輪蝸桿以及槽輪機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的最優(yōu)化。
具體總體傳動(dòng)系統(tǒng)見下圖2-1。
圖2-1 總體傳動(dòng)系統(tǒng)圖
2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的擬定
執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括三個(gè)大部分：
其一是實(shí)現(xiàn)絲桿自動(dòng)化機(jī)構(gòu)。即電機(jī)。
其二是實(shí)現(xiàn)勻速下降的裝置，是其中變速器裝置，
其三是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分--成型機(jī)構(gòu)。由兩個(gè)同向運(yùn)動(dòng)的成型盤構(gòu)成。
3工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)需求分析及初步設(shè)計(jì)
3.1莜面窩窩模型的建立與分析
根據(jù)窩窩的實(shí)物研究，初步選定窩窩的外廓尺寸如下圖3-1所示:
圖3-1 窩窩外形尺寸圖
根據(jù)初選尺寸以及的皮厚使用UG建立圖3-2三維模型：
圖3-2 莜面窩窩機(jī)三維模型圖
3.2 生產(chǎn)效率與成型盤的設(shè)計(jì)
由于本設(shè)計(jì)沒有完善的理論計(jì)算方面的支持，因此在參考了國內(nèi)外眾多夾餡成型機(jī)械后擬定生產(chǎn)效率為效率 >1000籠/小時(shí)（在窩窩高度5厘米左右時(shí)）
通過觀察手工莜面窩窩生產(chǎn)過程了解到搓制面皮速度越快越易成型，手工生產(chǎn)時(shí)速度大約為。因考慮到機(jī)器生產(chǎn)效率高的影響，決定將搓制速度提高一倍，初步確定為。
圖3-3成型盤零件圖
則成型盤的基礎(chǔ)直徑應(yīng)為190mm.
3.4 傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.4.1傳動(dòng)裝置局部裝配圖
3-4供餡部裝圖
3.5 出面嘴的設(shè)計(jì)
因?yàn)轲W料需要在拉開面桶時(shí)方可送入為了避免面皮在成型過程中減少開機(jī)時(shí)候的不良率。應(yīng)按壓均勻面皮。
（3-3）
3-5出面嘴
4傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4．1 傳動(dòng)比的分配
4.1.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
NMRV040型電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1:50。
4.1.2 傳動(dòng)比的總體分配及各軸轉(zhuǎn)速的確定
根據(jù)總體傳動(dòng)系統(tǒng)圖和各執(zhí)行部件所需的轉(zhuǎn)速可確定出各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)比。
最大傳動(dòng)比；最小傳動(dòng)比；擬定減速器的傳動(dòng)比為；擬定錐齒輪副的傳動(dòng)比為；傳動(dòng)比為；擬定成型盤鏈輪副的傳動(dòng)比為；擬定面嘴齒輪副的傳動(dòng)比為；擬定豎絞龍齒輪副的傳動(dòng)比為；擬定槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為；
列出各個(gè)軸的轉(zhuǎn)速：
電機(jī)軸轉(zhuǎn)速；蝸桿軸轉(zhuǎn)速；蝸輪軸轉(zhuǎn)速；分流軸轉(zhuǎn)速；
4.1.3 確定各個(gè)執(zhí)行部件所需的功率
根據(jù)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求分配其所占的比例：
成型機(jī)構(gòu)40% ，錐齒輪 20% ，蝸桿20%， 下壓盤20%
4.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)
4.2.1 設(shè)計(jì)要求
蝸桿要求右旋；輸入功率p=370W；輸入轉(zhuǎn)速；傳動(dòng)比；工作時(shí)單向運(yùn)轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計(jì)工作時(shí)間不小于；可靠性要求一般；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；工作環(huán)境通風(fēng)良好，減速器有效散熱面積A不小于；平均室溫；工作油溫不高于。
4.2.2 初選參數(shù)及材料
根據(jù)使用要求，選用ZA型阿基米德蝸桿，蝸桿頭數(shù)，對(duì)應(yīng)的蝸輪的齒數(shù)，變位系數(shù)，傳動(dòng)效率,蝸輪使用系數(shù)，蝸輪動(dòng)載系數(shù)，減速器散熱系數(shù)。
蝸桿材料：45鋼淬火，要求達(dá)到齒面硬度45HRC。
蝸輪材料：ZCuSn10P1。
疲勞接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù);彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù);材料彈性系數(shù)
則有：
蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力；蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力；
4.2.3 初步計(jì)算
轉(zhuǎn)速系數(shù)；壽命系數(shù)；
蝸輪材料許用接觸應(yīng)力：
；（4-1）
蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力：
；（4-2）
蝸桿轉(zhuǎn)矩；
蝸輪轉(zhuǎn)矩；
工作系數(shù)
4.2.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿副
根據(jù)設(shè)計(jì)公式有：
（4-3）
據(jù)查表數(shù)據(jù)圓整，并查得；；。
計(jì)算可得：
蝸輪分度圓直徑：；實(shí)際中心距：；蝸桿速度：；蝸桿齒頂圓直徑：；蝸桿齒根圓直徑；導(dǎo)程角：；導(dǎo)程角系數(shù)：；當(dāng)量齒數(shù)：；蝸輪輪齒齒形系數(shù)：；螺桿螺紋部分長度：；蝸輪喉圓直徑：；蝸輪齒頂圓直徑：；蝸輪齒根圓直徑：；蝸輪輪緣寬度：，圓整取。
4.2.5 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和熱平衡
根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度校核條件有：
（4-4）
可見齒根彎曲疲勞強(qiáng)度合格。
根據(jù)熱平衡計(jì)算條件有：
（4-5）
可見減速器熱平衡條件亦滿足要求。
4.2.6 蝸輪蝸桿受力計(jì)算
；；（4-6）。（4-7）
4.3 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
圖4-1直齒圓錐齒輪
4.3.1 設(shè)計(jì)要求
輸入功率；輸入轉(zhuǎn)速；傳動(dòng)比；工作時(shí)單向運(yùn)轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計(jì)工作時(shí)間不小于；可靠性要求一般。
4.3.2 初選參數(shù)及材料
工作載荷系數(shù)：、、；壽命系數(shù)：、；齒寬系數(shù)：；分度錐角：；齒形系數(shù)：；應(yīng)力修正系數(shù)：；節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：；最小安全系數(shù)：、；錐齒輪選擇材料45鋼調(diào)質(zhì)，要求達(dá)到齒面硬度230HBS。材料系數(shù)；、；
4.3.3 初步計(jì)算
許用齒面接觸應(yīng)力：；許用齒根彎曲應(yīng)力：； （4-9）
輸入轉(zhuǎn)矩：
；
工作系數(shù)：。
4.3.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)副
根據(jù)設(shè)計(jì)公式有：
（4-10）
圓整后取；選取模數(shù)：，齒數(shù)：；錐距：；齒寬：，圓整后取；圓整齒寬系數(shù)：。
4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
根據(jù)校核公式有：
（4-11）
可見齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。
4.3.6 圓錐齒輪受力計(jì)算
（4-12）
4.4.1 軸承的選擇
根據(jù)轉(zhuǎn)速及載荷初選1、3位置為圓錐滾子軸承，7位置為深溝球軸承。
根據(jù)各個(gè)軸徑選取具體軸承型號(hào)：
1、3位置選取圓錐滾子軸承329/32，7位置選取深溝球軸承6005。
4.4.2 1位置軸承的校核
徑向力 ；軸向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動(dòng)載荷 ；基本額定靜載荷；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù)。查表可得判斷系數(shù)；軸向載荷系數(shù),；載荷系數(shù)；當(dāng)量動(dòng)載荷
軸承壽命。
軸承壽命要求合格。
4.4.3 3位置軸承的校核
徑向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動(dòng)載荷 ；基本額定靜載荷；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù)。查表可得判斷系數(shù)；軸向載荷系數(shù),；載荷系數(shù)；當(dāng)量動(dòng)載荷;軸承壽命。
軸承壽命要求合格。
4.4.4 7位置軸承的校核
徑向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動(dòng)載荷 ；基本額定靜載荷；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù)。查表可得判斷系數(shù)；軸向載荷系數(shù),；載荷系數(shù)；當(dāng)量動(dòng)載荷；軸承壽命。
軸承壽命要求合格。
4.5 鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)與校核
4.5.1 鍵的選型
根據(jù)2、4、5、6位置軸徑大小選取鍵，2位置鍵尺寸；4、5、6位置鍵尺寸。
4.5.2 鍵的校核
材料選用：Q235鋼；許用壓強(qiáng)；；鍵校核公式：
（5-14）
位置2鍵的校核：；
；（5-15）
位置4鍵的校核：；
；（5-16）
位置5鍵的校核：；
；（5-17）
位置6鍵的校核：；
；（5-18）
鍵強(qiáng)度要求均合格。
4.6 花鍵連接的設(shè)計(jì)與校核
根據(jù)軸末端尺寸查表可得花鍵尺寸為，最小接觸長度；校核參數(shù)；；許用壓強(qiáng)。
（5-19）
花鍵強(qiáng)度要求合格。
6 結(jié)論
本設(shè)計(jì)是在參考國內(nèi)外各種類似機(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和成型原理后設(shè)計(jì)而成，其作用為以機(jī)械動(dòng)作替代手工勞動(dòng)來生產(chǎn)莜面窩窩。
具體設(shè)計(jì)內(nèi)容主要圍繞以下三點(diǎn)展開：
一，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要為蝸桿減速器、齒輪、的設(shè)計(jì)。
二，成型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要為成型盤的設(shè)計(jì)。
并對(duì)上述兩點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使之成為一能實(shí)現(xiàn)特定功能動(dòng)作的機(jī)械實(shí)體。
由于該次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容多，無論是時(shí)間方面還是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面均有很大的欠缺，設(shè)計(jì)內(nèi)容亦不甚完善，較之國內(nèi)外主流類似產(chǎn)品有很大差距。但是經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到了很多寶貴的知識(shí)，對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程有了新的理解，還有就是做任何事都要有計(jì)劃，按照計(jì)劃一步一步施行，同時(shí)充分借鑒和參考同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路，也培養(yǎng)了我的堅(jiān)持不懈和挑戰(zhàn)自我的精神，對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)有很大的幫助！
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