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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
甘蔗榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 謝航飛
學(xué) 號(hào) 8031212320
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-3
指導(dǎo)老師 吳明清
日 期 2016-05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
甘蔗榨汁機(jī)是提取甘蔗汁液必不可少的機(jī)械加工設(shè)備。在加工甘蔗飲品時(shí)，必須將收獲的甘蔗進(jìn)行榨汁取液。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的不斷發(fā)展，許多食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也陸續(xù)被發(fā)掘。試驗(yàn)研究表明，甘蔗汁液的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非?？捎^，并且口味甘美，贏得廣大消費(fèi)者鐘愛(ài)。但一直困擾廣大消費(fèi)者和甘農(nóng)的一個(gè)重要因素是如何便捷的提取甘蔗汁液。因此研究設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)捷方便的甘蔗榨汁機(jī)將顯得尤為重要和迫切，而且市場(chǎng)需求極大。
甘蔗榨汁機(jī)是為了緊跟時(shí)代發(fā)展，迎合現(xiàn)代人健康、衛(wèi)生、新鮮、時(shí)尚、簡(jiǎn)捷方便的飲食要求，研發(fā)引進(jìn)高新技術(shù)，精心設(shè)計(jì)打造而成。采用該機(jī)壓榨的甘蔗汁液，屬于天然綠色食品，清甜甘爽，營(yíng)養(yǎng)豐富。
該設(shè)計(jì)借鑒手動(dòng)甘蔗榨汁機(jī)跟壓輥式榨汁機(jī)，從而研究設(shè)計(jì)的。是一款簡(jiǎn)易的壓榨機(jī)械，同時(shí)通過(guò)改變壓輥之間的間距，還能進(jìn)行水果，蔬菜等的壓榨。本文設(shè)計(jì)的三輥式甘蔗榨汁機(jī)是一款比較常用的提取汁液的壓榨機(jī)械。目前全國(guó)各地普遍種植甘蔗，甘農(nóng)在收獲甘蔗喜悅的同時(shí)，不免甘蔗出售而感到煩惱。很多甘農(nóng)自己采用古老的辦法將甘蔗進(jìn)行擠壓取液在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。但往往提取的汁液很少，而且不能保證潔凈，面對(duì)龐大的消費(fèi)人群，普通壓榨的汁液就如同杯水車(chē)薪，不能滿足廣大消費(fèi)者的需求，還有大部分甘農(nóng)直接將甘蔗拿到市場(chǎng)上銷(xiāo)售，消費(fèi)者鑒于甘蔗汁液提取的不便，往往都是看看而已。因此研究設(shè)計(jì)一款甘蔗榨汁機(jī)，將它投入市場(chǎng)，將會(huì)給甘農(nóng)、消費(fèi)者帶來(lái)極大的方便，同時(shí)也帶來(lái)極大的市場(chǎng)利益。通過(guò)了解消費(fèi)者的需求可知，消費(fèi)者喜愛(ài)能夠像喝汽水那樣簡(jiǎn)單的來(lái)一杯甘蔗汁。本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)可以用于批量榨取甘蔗汁液，而且體積小也可用于家庭使用。更重要的是我們能夠?qū)⑺斗诺交疖?chē)站、汽車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、學(xué)校、公園、廣場(chǎng)等一些人流量大的地方,給公民給予方便，同時(shí)盡顯公民對(duì)于健康衛(wèi)生的追求。
本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)不僅用于甘蔗的榨取，還能對(duì)纖維度高的食品進(jìn)行壓榨，并且榨取時(shí)，能夠保證榨取的汁液清潔衛(wèi)生，同時(shí)保證榨取汁液全面，能夠做到一遍榨取到位，節(jié)約時(shí)間，不浪費(fèi)甘蔗原材料。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有壓榨機(jī)械的對(duì)比分析，該設(shè)計(jì)采用電機(jī)帶動(dòng)，減速器減速，皮帶以及齒輪傳動(dòng)，三個(gè)壓輥兩組壓榨，汁液分取采用過(guò)濾裝置。通過(guò)對(duì)整機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，驅(qū)動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)尺寸、齒輪傳動(dòng)比、減速器減速比等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，使本方案有了初步的設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：三輥壓榨；榨汁機(jī)；甘蔗
目 錄
1緒論 1
1.1課題研究的目的和意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)的研制狀況 1
1.3國(guó)內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)存在的問(wèn)題 2
1.4現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)的壓榨方式 2
1.5課題研究的主要內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo) 4
2甘蔗榨汁機(jī)的總體設(shè)計(jì) 5
2.1市場(chǎng)上常見(jiàn)的甘蔗榨汁機(jī)有 5
2.2設(shè)計(jì)的基本原理 6
2.3樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 6
3甘蔗榨汁機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1喂料機(jī)構(gòu) 7
3.2三輥輪兩兩間間距的計(jì)算 8
4機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9
4.1調(diào)隙螺栓的設(shè)計(jì) 9
4.2帶的選擇與計(jì)算 9
4.3軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 9
4.4壓輥的校核 10
總 結(jié) 13
致 謝 14
參考文獻(xiàn) 15
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1課題研究的目的和意義
甘蔗榨汁機(jī)是甘蔗提取汁液必不可少的機(jī)械設(shè)備，甘蔗的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值頗為豐富[11]，含有大量的蔗糖，維生素、氨基酸、微量元素等。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類(lèi)對(duì)于健康飲食的標(biāo)準(zhǔn)要求也在不斷的提高，許多食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也陸續(xù)被發(fā)掘。
甘蔗在全球種植面積極大，我國(guó)也是世界上甘蔗種植大國(guó)，每年有200萬(wàn)公頃的種植面積，產(chǎn)出蔗糖150萬(wàn)噸，但有很多甘蔗不是直接進(jìn)入工廠加工成蔗糖以及飼料，而是在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。問(wèn)題在于極大的甘蔗銷(xiāo)售在給甘農(nóng)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也給甘農(nóng)帶來(lái)了極大的不便，消費(fèi)者需要的是方便簡(jiǎn)潔的操作就能獲取甘蔗豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值?？蓡?wèn)題在于提取甘蔗汁液是個(gè)頭疼的問(wèn)題。不能產(chǎn)業(yè)化，更不能大量提取。因而研制一款既簡(jiǎn)捷又方便的甘蔗榨汁機(jī)將顯得尤為重要。
市場(chǎng)上現(xiàn)有的甘蔗榨汁機(jī)多采用手動(dòng)，以及雙輥和五輥壓榨機(jī)，手動(dòng)壓榨機(jī)械簡(jiǎn)單，但需要消費(fèi)者來(lái)自己完成，將給消費(fèi)者帶來(lái)不便，雙輥壓榨便于控制兩壓輥之間的距離，不能保證壓榨質(zhì)量，五輥壓榨機(jī)械過(guò)于復(fù)雜，成本較高。采用三輥壓榨將有效避免機(jī)械裝備的復(fù)雜度，同時(shí)又能保證甘蔗榨取效果，節(jié)約成本，方便輕捷。該甘蔗榨汁機(jī)因其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以制造成本低，而且可以保證甘蔗榨取充分，節(jié)約原材料。
本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)榨取甘蔗時(shí)，能夠保證榨取的汁液清潔衛(wèi)生，同時(shí)保證榨取汁液全面，能夠做到一遍榨取到位，節(jié)約時(shí)間，不浪費(fèi)甘蔗原材料。
1.2國(guó)內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)的研制狀況
1.2.1國(guó)內(nèi)甘蔗榨汁機(jī)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)目前采用甘蔗榨汁機(jī)主要存在以下幾種形式，立式甘蔗榨汁機(jī)[7]，像冷飲店里面立式可樂(lè)灌裝機(jī)，這種機(jī)械操作簡(jiǎn)單，每次可供應(yīng)一人使用，占用體積小，輕捷。但由于不能滿足我國(guó)廣大的甘蔗種植需求，因而只能在一些較小場(chǎng)合容易見(jiàn)到，并且不便于清洗。還有一些是通過(guò)螺旋推送器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的推壓式甘蔗榨汁機(jī)，這種甘蔗榨汁機(jī)是比較早期設(shè)計(jì)的一款甘蔗榨汁機(jī)，擠壓效果較好，但由于殘?jiān)灰淄顺觯⑶以跀D壓時(shí)需將甘蔗打碎，因而現(xiàn)在不常用。目前比較常見(jiàn)的是壓輥式甘蔗榨汁機(jī)。
壓輥式甘蔗榨汁機(jī)常見(jiàn)的有兩輥、三輥、五輥以及七輥。兩輥甘蔗榨汁機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但市場(chǎng)上很少，因?yàn)閴赫バЧ惶硐耄速M(fèi)原材料，不便于大批量生產(chǎn)。比較發(fā)現(xiàn)效果最好的為三輥跟五輥式甘蔗榨汁機(jī)[10]，市場(chǎng)比較常見(jiàn)。值得提出的是還有一款手動(dòng)擠壓式甘蔗榨汁機(jī)，結(jié)構(gòu)及其簡(jiǎn)單，操作也非常方便，但由于外型不能像五輥式甘蔗榨汁機(jī)優(yōu)美，因而不長(zhǎng)見(jiàn)。
1.2.2 國(guó)外甘蔗榨汁機(jī)現(xiàn)狀
國(guó)外甘蔗榨汁機(jī)研究現(xiàn)狀多為四輥和六輥壓榨式甘蔗榨汁機(jī)，由于甘蔗生長(zhǎng)受光照時(shí)間的要求，世界上主要種植甘蔗的國(guó)家多為熱帶跟亞熱帶地區(qū)的國(guó)家。像印尼、印度主要的農(nóng)作物為甘蔗，澳大利亞、德國(guó)的甘蔗榨汁機(jī)基本算是全球最先進(jìn)的機(jī)器。加拿大本國(guó)主要是進(jìn)口澳大利亞，德國(guó)的甘蔗榨汁機(jī)進(jìn)行甘蔗榨汁。我國(guó)也購(gòu)買(mǎi)一些先進(jìn)國(guó)家的甘蔗榨汁機(jī)，但是北美地區(qū)的甘蔗較大（直徑4-5.5 ㎝，國(guó)內(nèi)一般為3-4.4㎝），機(jī)器在使用過(guò)程中存在很多問(wèn)題。
1.3國(guó)內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)存在的問(wèn)題
我國(guó)研究甘蔗榨汁機(jī)起步較晚發(fā)展緩慢，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比只能望其項(xiàng)背，目前市場(chǎng)上流行的一些機(jī)具中，存在如下問(wèn)題，因此，難以大范圍推廣應(yīng)用。
(1)容易卡機(jī)。國(guó)外一些地區(qū)由于甘蔗大，經(jīng)常造成機(jī)器的卡機(jī)抱死。應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)象，我國(guó)廣州雷邁機(jī)械設(shè)備有限公司進(jìn)行了機(jī)械設(shè)備的改裝或者從新設(shè)計(jì)。
(2)榨汁不衛(wèi)生。渣料外排，不適合在室內(nèi)，如超市、酒吧、餐飲等場(chǎng)所使用；因而在室外榨汁的過(guò)程中，由于甘蔗糖份多，引來(lái)蒼蠅，蜜蜂等，造成健康飲食的不衛(wèi)生。
(3)產(chǎn)量低、噪音大。一級(jí)壓榨，出汁率低；浪費(fèi)多，齒輪變速，噪音大。不適宜在室內(nèi)安裝甘蔗榨汁機(jī)。
(4)通用性差；此外由于甘蔗、硬，使得壓輥磨損較為嚴(yán)重。
因而需要進(jìn)行改良：食品級(jí)不銹鋼實(shí)心棒材壓輥；渣料入柜式設(shè)計(jì)，方便在室內(nèi)使用；采用三輥或四輥分兩級(jí)壓榨方式；為了減少噪音，機(jī)器采用渦輪減速機(jī)和皮帶傳動(dòng)，符合環(huán)保和室內(nèi)使用的要求。
1.4現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)的壓榨方式[14]
(1) 螺旋推送擠壓裝置，如圖1-1所示：
圖1-1螺旋推送擠壓裝置
(2)雙棍輪壓榨方式，如圖1-2所示：
圖1-2雙棍輪壓榨方式
(3)三輥輪兩級(jí)擠壓方式
(4)四輥論兩級(jí)擠壓方式，如圖1-3所示
圖1-3四輥論兩級(jí)擠壓方式
(5)五輥論三級(jí)擠壓方式，如圖1-4所示：
圖1-4五輥論三級(jí)擠壓方式
(6)六輥輪三級(jí)甘蔗榨汁機(jī)，如圖1-5所示：
圖1-5六輥輪三級(jí)甘蔗榨汁機(jī)
我國(guó)多采用四輥雙級(jí)擠壓方式，兩輥單級(jí)擠壓方式進(jìn)行壓榨，鑒于這兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，該設(shè)計(jì)這種處理問(wèn)題，改成三輥論雙級(jí)擠壓方式進(jìn)行壓榨。
1.5課題研究的主要內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)
1.5.1課題研究的主要內(nèi)容
在我國(guó)甘蔗主要種植在南方各省，像廣西、海南、貴州等幾個(gè)省區(qū)都是甘蔗種植大省，全國(guó)每年種植甘蔗200萬(wàn)公頃面積的甘蔗，在給甘農(nóng)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)收入的同時(shí)，也給廣大甘農(nóng)以及消費(fèi)者帶來(lái)了諸多不便。因此研制設(shè)計(jì)一款方便簡(jiǎn)捷的甘蔗榨汁機(jī)將對(duì)甘蔗類(lèi)產(chǎn)品帶來(lái)極大的意義，同時(shí)減輕甘農(nóng)的工作量以及消費(fèi)者的煩惱。
1.5.2預(yù)期目標(biāo)
(1)榨汁充分，盡可能減少浪費(fèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于操作。
(2)通用性能好，便于清理殘?jiān)胍粜?，使用壽命長(zhǎng)。
(3)壓輥處使用翻蓋，便于清洗壓輥，時(shí)常保持環(huán)境衛(wèi)生。
(4)制造價(jià)格便宜，容易普及，能滿足家庭，學(xué)校，公園等盡可能多的地方。
2甘蔗榨汁機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1市場(chǎng)上常見(jiàn)甘蔗榨汁機(jī)有
(1)手搖式甘蔗榨汁機(jī)，如圖2-1所示：特點(diǎn)為全鏡面不銹鋼底座、外殼設(shè)計(jì)，外形美觀，靈活性強(qiáng)。
圖2-1手搖式甘蔗榨汁機(jī)
(2)電動(dòng)立式甘蔗榨汁機(jī)，工作特點(diǎn)為：榨汁機(jī)是采用皮帶及齒輪減速轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2-2家用電動(dòng)甘蔗榨汁機(jī)
(3)家用電動(dòng)甘蔗榨汁機(jī)，如圖2-2所示：其特點(diǎn)為：體積小、方便，但不能長(zhǎng)時(shí)工作。
(4)電瓶甘蔗榨汁機(jī)，其特點(diǎn)為：省力、方便使用，可以直接幫到甘蔗田里直接操作。
(5)大型甘蔗榨汁機(jī)，如圖2-3所示：其特點(diǎn)為：工作時(shí)間長(zhǎng)，效率高。
圖2-3大型甘蔗榨汁機(jī)
2.2設(shè)計(jì)的基本原理
本設(shè)計(jì)以現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)以及水果榨汁機(jī)的技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)各個(gè)工作單元進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合，在將甘蔗收獲后，直接將甘蔗棒料送入喂料口進(jìn)行榨汁。榨汁過(guò)程中將通過(guò)由電機(jī)帶動(dòng)的三輥輪分兩級(jí)先后進(jìn)行對(duì)甘蔗的壓榨，以確保榨汁充分，壓榨下來(lái)的汁液進(jìn)入過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾處理，進(jìn)入汁液盛裝體，而殘?jiān)鼊t從出料口排出，最后消費(fèi)者可以從汁液盛裝體中得到甘甜清涼的甘蔗汁液。
2.3樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)三個(gè)壓輥在齒輪帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)兩級(jí)壓榨，如圖2-4所示：
在齒輪帶動(dòng)下，壓輥A首先正傳，齒輪組帶動(dòng)一組壓輥B同時(shí)反轉(zhuǎn)，從而將從喂料裝置進(jìn)來(lái)的甘蔗依次進(jìn)行兩級(jí)壓榨，保證榨取甘蔗汁液充分進(jìn)行。在設(shè)計(jì)時(shí)，將喂料口、喂料斜面以及1、2輥輪間中心保持在統(tǒng)一斜面，使得甘蔗進(jìn)入喂料口能夠沿斜面滑入1、2壓輥處進(jìn)行甘蔗榨汁，1、2壓輥榨汁完成后將甘蔗棒送入1、3壓輥處，進(jìn)行第二次壓榨，兩級(jí)壓榨后保證甘蔗能夠壓榨充分，竟可能減少原材料的浪費(fèi)。
1.壓輥A,2.壓輥B,3.壓輥B
圖2-4三輥輪轉(zhuǎn)向
(2)樣機(jī)結(jié)構(gòu)，如圖2-5所示：
1.底座2，2.電機(jī)，3.聯(lián)軸器，4.減速機(jī), 5.排料裝置,
6.調(diào)隙螺栓，7.進(jìn)料裝置，8.側(cè)面架, 9.過(guò)濾網(wǎng)，10.盛液箱
圖2-5樣機(jī)結(jié)構(gòu)
(3)工作原理
工作時(shí)，電機(jī)通過(guò)減速器減速帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，帶輪、齒輪由軸連接，通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，三輥裝置在齒輪帶動(dòng)下兩兩相向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行壓榨。而另一方面將甘蔗從喂料口送入，直接通過(guò)甘蔗榨汁機(jī)的三輥壓榨裝置進(jìn)行壓榨，渣料從出料口排出，汁液經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾后流入汁液盛裝箱。
3甘蔗榨汁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1喂料機(jī)構(gòu)
料斗的設(shè)計(jì)主要考慮其甘蔗棒直徑的大小，以及長(zhǎng)度。通過(guò)在市場(chǎng)上作比較，甘蔗大體為圓柱狀最大直徑不會(huì)超過(guò)60㎜，因此料斗設(shè)計(jì)成下斜坡?tīng)?、然后在端蓋側(cè)上方開(kāi)孔，開(kāi)出三個(gè)直徑60㎜等間距的圓孔，可以方便將甘蔗圓棒插入其中，以方便甘蔗沿斜面進(jìn)入到三輥壓榨裝置進(jìn)行壓榨。為了順利將甘蔗送入壓輥處，將喂料口跟斜面以及壓輥擠壓處設(shè)計(jì)在統(tǒng)一斜面處，以防壓輥抱死無(wú)法工作。如圖3-1所示：
圖3-1 進(jìn)料裝置示意圖
3.2三輥輪兩兩間間距的計(jì)算
影響甘蔗榨汁質(zhì)量的因素很多，首先是甘蔗的品種、類(lèi)型、物理結(jié)構(gòu)、水分、甘蔗大小、均勻度及飽滿程度等因素。甘蔗直徑一般在3-5㎝，現(xiàn)任選十株甘蔗進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下：
表3-2 任選十株甘蔗中部進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑（mm)
35
40
38
46
37
33
29
52
43
39
表3-3 任選十株甘蔗小端進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑（mm)
31
28
26
37
32
29
29
30
41
39
表3-4 任選十株甘蔗大端進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑（mm)
39
45
40
37
49
33
55
52
43
48
由上述三表得甘蔗棒的平均直徑如下：
甘蔗中部的平均直徑：mm
甘蔗小端的平均直徑：mm
甘蔗大端的平均直徑：mm
因而兩輥之間的間距前一級(jí)設(shè)置在20㎜，由前一級(jí)壓榨過(guò)的甘蔗進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)行壓榨時(shí)，需減小下級(jí)輥輪之間的間距，因此，下級(jí)輥輪間間距設(shè)置為15㎜。這樣就可以直接將借助三個(gè)壓輥對(duì)甘蔗進(jìn)行兩次壓榨。
4機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1調(diào)隙螺栓的設(shè)計(jì)
調(diào)隙螺栓是為了改變壓輥裝置進(jìn)行壓榨時(shí)的間距而設(shè)計(jì)的，安裝時(shí)將壓輥2放在距離兩個(gè)壓輥1最近的距離，如遇到壓輥間隙小不能有效的進(jìn)行甘蔗壓榨，采用加方形墊片的方式加在兩側(cè)面架上再用調(diào)隙螺栓預(yù)緊，進(jìn)而達(dá)到調(diào)隙的作用。
4.2帶的選擇與計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)主要適用于家庭，以及一些室內(nèi)場(chǎng)所，因而選擇傳動(dòng)裝置為帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)可以減少噪音的產(chǎn)生。由于小帶輪直徑=80㎜，大帶輪直徑=140㎜。
帶速計(jì)算近似為
如此通過(guò)帶速可選擇適用平帶傳動(dòng)，平帶傳動(dòng)效率高，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多，便于帶的安裝，轉(zhuǎn)速適合在較低場(chǎng)合適用，帶的造價(jià)較為便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。材料可選擇錦侖片復(fù)合平帶。
4.3軸的強(qiáng)度校核計(jì)算
4.1.2按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算
根據(jù)本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)，軸基本上不承受彎矩載荷，通常用此種方法初步估算軸徑，也可以作為最后的設(shè)計(jì)結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
是中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，；
——軸所受的扭矩，㎜；
——軸的抗扭截面系數(shù)，㎜；
——軸的轉(zhuǎn)速，；
——周傳遞的功率，;
——計(jì)算軸面處的直徑，㎜；
[]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，;
根據(jù)查表可知，45號(hào)鋼[]范圍為25-45；計(jì)算截面處直徑為25㎜；傳遞功率由電機(jī)輸出功率可知為2；
軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算：電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速為3000 r/min，減速機(jī)的減速比為1∶10，安裝在減速機(jī)輸出軸端的帶輪直徑為80㎜，安裝在軸端的帶輪直徑為140，假設(shè)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)是不發(fā)生打滑，按此計(jì)算軸的轉(zhuǎn)速可得：
軸的轉(zhuǎn)速=171.4 r/min
綜上可得軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：
[]
所以根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度最終計(jì)算校核得知軸是安全的。
4.4壓輥的校核
根據(jù)實(shí)際測(cè)得60N的力可以完全將甘蔗棒擠壓破裂，
使用solidworks對(duì)壓輥進(jìn)行模擬校核：
模型信息
模型名稱(chēng): 壓輥輪，如圖4-1所示：
當(dāng)前配置: 默認(rèn)
圖4-1 圖4-2
表4-1如下：
實(shí)體
文檔名稱(chēng)和參考
視為
容積屬性
文檔路徑/修
引用
改日期
切除-旋轉(zhuǎn)1
圖4-2
實(shí)體
質(zhì)量:8.46382 kg
體積:0.0010992 m^3
密度:7700 kg/m^3
重量:82.9454 N
材料屬性
如圖4-3 如圖4-4
表4-2如下：
模型參考
屬性
零部件
名稱(chēng)： 合金鋼
如圖4-3所示
模型類(lèi)型： 線性彈性同向性
屈服強(qiáng)度： 6.20422e+008 N/m^2
張力強(qiáng)度： 7.23826e+008 N/m^2
表4-3如下：
夾具名稱(chēng)
夾具圖像
夾具細(xì)節(jié)
固定-1
如圖4-4
實(shí)體:
2 面
類(lèi)型:
固定幾何體
圖4-5 圖4-6
表4-4如下：
載荷名稱(chēng)
裝入圖象
載荷細(xì)節(jié)
壓力-1
如圖4-5所示
實(shí)體:
97 面
類(lèi)型:
垂直于所選面
值:
1
單位:
N/m^2
壓力-2
如圖4-6所示
實(shí)體:
1 面
類(lèi)型:
垂直于所選面
值:
60
單位:
N/m^2
算例結(jié)果
圖4-7零件1-SimulationXpress Study-應(yīng)力-Stress
表4-5如下：
名稱(chēng)
類(lèi)型
最小
最大
Stress
VON:von Mises 應(yīng)力
4.11195e-005 N/m^2
節(jié): 31172
145.377 N/m^2
節(jié): 4725
Displacement
URES:合位移
0 mm
節(jié): 39
5.02935e-008 mm
節(jié): 1815
結(jié)論：壓輥表面的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，壓輥軸符合強(qiáng)度校核。
總 結(jié)
此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是為了完成甘蔗榨取汁液而設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)以及水果蔬菜榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)要求，借鑒已有的榨汁機(jī)，將壓榨裝置改進(jìn)為三輥兩級(jí)壓榨，相比兩輥甘蔗榨汁機(jī)榨汁充分，節(jié)省原料，同比四輥兩級(jí)甘蔗榨汁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。為了便于適應(yīng)室內(nèi)工作條件噪音低，采用蝸輪蝸桿減速機(jī)，帶傳動(dòng)。
喂料裝置口設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際檢測(cè)甘蔗棒的大小來(lái)確定，測(cè)得十組任意甘蔗棒的大端、中端、小端的直徑，進(jìn)而設(shè)計(jì)出喂料裝置口徑大小，同時(shí)將喂料裝置口、進(jìn)料斜面，壓輥壓榨處設(shè)計(jì)在統(tǒng)一斜面上，便于甘蔗送入進(jìn)料口沿斜面滑入兩壓輥間進(jìn)行壓榨。該設(shè)計(jì)采用調(diào)隙螺桿，為了調(diào)節(jié)壓輥間距，使甘蔗榨汁充分，減少原料的浪費(fèi)?？倷C(jī)尺寸大小按照人體身高設(shè)計(jì)，便于操作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題，如壓滾的校核問(wèn)題，通過(guò)學(xué)習(xí)solidworks軟件，用該軟件知識(shí)進(jìn)行壓輥表面強(qiáng)度校核，使得畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠較為順利的進(jìn)行。
本機(jī)具有以下特點(diǎn)：
(1)榨汁充分，盡可能減少浪費(fèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于操作。
(2)通用性能好，便于清理殘?jiān)?，噪音小，使用壽命長(zhǎng)。
致 謝
畢業(yè)在即，四年的大學(xué)生活已接近尾聲，經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的努力，在吳明清老師的悉心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。在撰寫(xiě)論文期間，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師吳明清，從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫(xiě)、修改和定稿，吳老師均傾注了大量的心血。導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵(lì)不僅使我樹(shù)立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有，導(dǎo)師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。同時(shí)我還要感謝大學(xué)期間任課老師李傳峰、范修文在機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制圖上的指導(dǎo)和幫助。以及在大學(xué)期間所有老師給予的悉心教導(dǎo)和幫助。感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培，他們的關(guān)懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐。
最后，也感謝和我一起學(xué)習(xí)的同窗朋友張盼，鄭艷偉等，他們給了我無(wú)數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂(lè)，感謝他們的陪伴與幫助，愿我們以后的人生都可以充實(shí)、多彩與快樂(lè)！
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