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食堂餐具清洗機的設計
設計說明書
學生姓名
學 號
所屬學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
日 期
前 言
近幾年來，中國餐飲業(yè)市場逐年膨脹，發(fā)展勢頭十分迅猛。2006年，中國餐飲業(yè)銷售額首度突破萬億元大關！
但是，餐飲業(yè)的衛(wèi)生狀況不容樂觀。在繁榮背后，隱藏有嚴重問題。許多中小型餐飲企業(yè)，對于餐具的清洗、消毒，方法原始，意識落后，僅通過簡單的洗滌，甚至未進行消毒即重新使用，造成細菌滋生，催化各類傳染病的交叉感染。國家相關部門對此高度重視，社會輿論也是深度關注！
商機，在不經意間誕生。當年，一次性衛(wèi)生餐具的興起，造就許多財富英雄。而如今，一次性衛(wèi)生餐具由于破壞環(huán)提供給餐飲企業(yè)，由消費者有償使用，這種多贏的商業(yè)模式受到市場熱烈歡迎。一時間，投保，使用中易受污染等問題，已遠遠不能滿足市場標準及要求。國家逐漸出臺：限制一次性筷子的生產和銷售。在此背景下，專業(yè)消毒餐具企業(yè)應運而生。消毒餐具廠把餐具集中消毒后，資消毒餐具企業(yè)廠，成為市場中的熱門項目，許多投資者瞬間暴富！質量高低不齊，更加深了消費者的抱怨。于是突然間，消毒餐具市場進入盤整洗牌階段。好項目不會讓人失望。很快，消毒餐具市場在發(fā)展中壯大，但在發(fā)展中遇到了一些問題。首先，有消費者對于有償使用消毒餐具提出異議；其次，由于投資者層次不一，造成消毒餐具市場的服務場再次火爆。原因是：消費者的消費觀念發(fā)生變化，認識到中小型餐飲企業(yè)的清洗、消毒品牌連鎖的餐具消毒企業(yè)通過規(guī)范流程及專業(yè)服務，確立了市場地位，建立了良性循環(huán)；再加上，有些地方政府倡導使用餐具集中消毒，激發(fā)了投資者的信心。餐具畢竟無法和專業(yè)公司相比。越來越多的消費者接受和選擇有償使用消毒餐具；其次，有些
關鍵詞：餐具浸泡；清洗；運輸；沖洗
目 錄
1 緒論 1
1.1研究對象及內容 1
1.2研究目的 1
1.3可行性分析 1
1.5本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 1
2 餐具清洗機的結構及工作原理 2
2.1清洗機的結構 2
2.2清洗機的工作過程 2
2.3清洗機的傳動部分 3
3 動力源的選擇 3
3.1電機的選擇 3
3.2各級傳動比的確定 4
3.3運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 4
4 帶傳動的設計與計算 5
4.1設計功率 5
4.2選擇帶型 5
4.3確定大、小帶輪的基準直徑 5
4.4驗算帶速 5
4.5 V帶的基準長度和中心距 5
4.6驗算小帶輪包角 5
4.7 V帶根數(shù) 5
4.8作用在帶輪軸上的壓力 6
4.9帶輪的結構設計 6
5 鏈輪的設計 6
5.1鏈輪齒數(shù) 6
5.2鏈條節(jié)數(shù) 6
5.3計算功率 7
5.4鏈條節(jié)距 7
5.5實際中心距，設中心距可調 7
5.6計算鏈速 7
5.7作用在軸上的壓力 7
6 軸3的設計 7
6.1材料的選擇 7
6.2軸上元件的定位 8
6.3軸的扭轉剛度校核計算 9
7 清洗機主要部分 9
7.1清洗機的動力傳動部 10
7.2清洗浸泡裝置 11
7.3傳送洗刷裝置 12
7.4餐具接收裝置 12
7.5總體結構及其裝置之間的連接 12
總 結 14
致 謝 15
參 考 文 獻 16
1 緒論
1.1研究對象及內容
清洗作為一種人們日常生活中的基本活動，大家已經習以為常，普遍到沒有人重視。我國在20世紀80年代以前，還沒有出現(xiàn)清洗行業(yè)的概念。
但是，近年來，隨著經濟的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，清洗也越來越引起人們的關注。一方面，90年代以后，隨著經濟發(fā)展和社會進步，清洗活動逐步擴大，出現(xiàn)了大批專業(yè)的清洗公司。特別是最近幾年，大量的下崗人員參與該領域的活動，各種各樣的清洗公司遍及全國各地。他們一般既從事一般工業(yè)清洗，也從事民用清洗。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前，全國已經有各種清洗公司2000多家，從業(yè)人員30多萬。
1.2研究目的
餐飲業(yè)的衛(wèi)生狀況不容樂觀。在繁榮背后，隱藏有嚴重問題。許多中小型餐飲企業(yè)，對于餐具的清洗、消毒，方法原始，意識落后，僅通過簡單的洗滌，甚至未進行消毒即重新使用，造成細菌滋生，催化各類傳染病的交叉感染。國家相關部門對此高度重視，社會輿論也是深度關注！消費者的消費觀念發(fā)生變化，認識到中小型餐飲企業(yè)的清洗、消毒餐具畢竟無法和專業(yè)公司相比。越來越多的消費者接受和選擇有償使用消毒餐具；其次，有些品牌連鎖的餐具消毒企業(yè)通過規(guī)范流程及專業(yè)服務，確立了市場地位，建立了良性循環(huán)；再加上，有些地方政府倡導使用餐具集中消毒，從而激發(fā)了投資者的信心。
1.3可行性分析
成功設計出清洗機應有以下幾個任務要求：
(1)省電耐用、方便快捷、操作簡便、效率高、體積小、壽命長、安全等優(yōu)點。
(2)結構緊湊，運轉平穩(wěn)，工作可靠，且維修方便。
(3)可將筷、勺、碗、碟等餐具上的污垢剝離。
(4)能將清洗完的筷、勺、碗、碟等餐具收好。
1.4研究現(xiàn)狀
清洗行業(yè)概念的首次出現(xiàn)，是在1992年由原國家環(huán)保局（現(xiàn)國家環(huán)保總局）組織北京大學等單位編制，并得到國務院批準的《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》中。按照國務院的分工，清洗行業(yè)由原電子工業(yè)部（現(xiàn)信息產業(yè)部）負責。從1992年開始，一些從事清洗設備、清洗劑、清洗技術生產應用和研究的企事業(yè)單位和個人，開始發(fā)起籌備成立一個全國性的清洗行業(yè)組織。1994年5月17日，中國洗凈工程技術合作協(xié)會正式得到國家批準，并在民政部登記注冊。
九年來，我國清洗行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，洗凈協(xié)會的會員單位也從最初的精密工業(yè)清洗領域，發(fā)展到現(xiàn)在遍及全國民用清洗和一般工業(yè)清洗領域。一些國際知名企業(yè)也紛紛主動申請加入
中國洗凈工程技術合作協(xié)會。目前，洗凈協(xié)會是中國清洗行業(yè)惟一的全國性一級行業(yè)協(xié)會，具有廣泛的代表性。
1.5本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路
1.51 研究內容
本設計基于筷、勺、碗、碟等餐具通過高壓清洗機的工作原理就是——動力驅動泵通過對水完成一個吸、排過程，將一定量的水輸送到高壓管路，使其以很大的能量到達高壓噴嘴。而高壓噴嘴的孔徑要比高壓管路直徑小很多，經過噴嘴孔加速凝聚的水才能形成了射流的形式。當高壓清洗機噴出的射流打擊在清洗對象上時就稱為射流作業(yè)。當高壓水射流的沖擊力大于污垢和物體表面附著力時，高壓水射流就會將污垢剝離，沖走，從而達到清洗物體的目的。
1.52解決思路
目前洗碗機控制系統(tǒng)大多采用定時控制的模式，不能根據(jù)餐具量和污染度來自動選擇洗滌的進水量、水溫和洗滌時間，存在耗水、耗能大和洗滌時間長的缺點。并且大多數(shù)產品功能單一，人性化不足，很難適應當前市場需求。
解決的思路如下：
（1）動力源的選擇；
（2）確定傳動機構；
（3）慣性分級機構的結構設計；
（4）畫出裝配圖；
（5）對傳動軸、鏈輪及連桿進行受力分析。
2 餐具清洗機的結構及工作原理
2.1清洗機的結構
清洗機的結構如下圖2-1所示
1、電動機2、電機鍵支架3、帶輪4、減速器5、鏈輪6、風機7、洗刷裝置
8、支架9、傳送帶10、洗餐具池11、收餐具裝置12、風管13、刷子14、軸15、滾筒
圖2-1清洗機結構圖
2.2清洗機的工作過程
清洗機的工作過程：首先餐具通過洗餐具池對餐具進行浸泡去除餐具上的大型顆粒，然后通過傳送帶1向上運輸并在運輸過程對其進行清水沖洗沖去仍停留在餐具上的大型顆粒，通過傳送帶1運輸?shù)絺魉蛶?上，餐具在傳送帶2上繼續(xù)運輸，通過傳送帶2上部的洗刷裝置對餐具進行多級洗刷，刷去餐具上的污漬，在通過風機的吹風將餐具上的水吹干，最后通過收餐具裝置將餐具收好。
2.3清洗機的傳動部分
清洗機的傳動部分如圖2-2所示。
圖2-2傳動部分結構圖
清洗機的傳動主要是：由電動機提供動能，通過帶傳動、減速器、鏈傳動從而使整個清洗機運轉起來，傳動裝置將是整個清洗裝置不可缺少的一部分。
3 動力源的選擇
3.1電機的選擇
由于餐具清洗機需要的扭矩不是很大，因而確定電機的功率為0.75kW。由于清洗劑的轉速為60r/min，查表3-1可知：電機的型號為Y90S-6，可確定電機的轉速為910r/min。
表3-1 Y系列（IP44）電動機的技術數(shù)據(jù)
電動機類型
額電功率/kW
滿載轉速
/（r/min）
堵轉轉矩
最大轉矩
質量/kg
Y90S-6
0.75
910
2.0
2.0
23
Y90L-6
1.1
910
2.0
2.0
25
Y100L-6
1.5
940
2.0
2.0
33
Y112M-6
2.2
940
2.0
2.0
45
Y132S-6
3
960
2.0
2.0
63
Y132M1-6
4
960
2.0
2.0
73
Y132M2-6
5.5
960
2.0
2.0
84
Y160M-6
7.5
970
2.0
2.0
119
Y160L-6
11
970
2.0
2.0
147
Y180L-6
15
970
1.8
2.0
195
圖3-1 電動機
3.2各級傳動比的確定
根據(jù)清洗機的要求轉速，有以下計算得：
（3-1）
確定各級傳動的傳動比分別為：帶傳動；直齒輪傳動(減速裝置) ；鏈傳動。
3.3運動參數(shù)及動力參數(shù)計算
3.3.1計算各軸轉速
設連接從動帶輪的軸為軸1，直齒傳動的軸為軸2，連接從動鏈輪的軸為軸3，其中從動帶輪
的轉速為，因為小錐齒與從動帶輪在同一根軸上，直齒的轉速為；主動鏈輪的轉速為。
軸1 （3-2）
軸2 （3-3）
軸3 （3-4）
3.3.2各軸輸入功率
設各軸的傳動效率為
軸1 （3-6）
軸2 （3-7）
軸3 （3-8）
3.3.3各軸的轉矩
電機的轉矩
（3-9）
軸1 （3-10）
軸2 （3-11）
軸3 （3-12）
4 帶傳動的設計與計算
圖4-1 帶輪傳動
4.1設計功率
由機械設計基礎中（以后用表均出自本書）表13-8得工況系數(shù)，故
（4-1）
4.2選擇帶型
根據(jù)由圖13-5查得選用A型帶傳動。
4.3確定大、小帶輪的基準直徑
由表13-9知，應不小于75，現(xiàn)取，可得
（4-2）
由表13-9取
4.4驗算帶速
（4-3）
帶速在5~25m/s之間，合適。
4.5V帶的基準長度和中心距
初步選取中心距
（4-4）
(4-5）
查表13-2，取
實際中心距
（4-6）
4.6驗算小帶輪包角
（4-7）
合適
4.7V帶根數(shù)
由查表13-3得
由傳動比查表13-5得
由查表13-7得，查表13-2得，由此可得
(4-8）
取帶數(shù)為2。
4.8作用在帶輪軸上的壓力
查表13-1得，故求得單根V帶的初拉力
（4-9）
作用在軸上的壓力
（4-10）
4.9帶輪的結構設計
帶輪材料選擇HT150，由于，所以用腹板式結構。查表13-10得：
由此可得
（4-11）
（4-12） （4-13）
5 鏈輪的設計
鏈傳動示意圖如圖5-1。
圖5-1 鏈傳動示意圖
5.1鏈輪齒數(shù)
由軸3功率，傳動比查表13-12得：
大鏈輪齒數(shù) （5-1）
取，實際傳動比
誤差遠小于，故允許。
5.2鏈條節(jié)數(shù)
初定中心距得：
（5-2）
取鏈條節(jié)數(shù)為。
5.3計算功率
由表13-13得：，故
（5-3）
5.4鏈條節(jié)距
估計鏈傳動工作于圖13-33所示曲線頂點的左側（即可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞），由表13-13得
（5-4）
采用單排鏈，，故
（5-5）
由圖13-33查的當時，12A鏈條能傳遞的功率為，故采用12A鏈條，節(jié)距。
5.5實際中心距，設中心距可調
5.6計算鏈速
（5-6）
5.7作用在軸上的壓力
由設得：
（5-7）
（5-8）
6 軸3的設計
圖6-1 軸3的正視圖
6.1材料的選擇
表7-1 軸的常用材料及其主要力學性能
材料牌號
熱處理
毛坯直徑/mm
硬度
HBW
抗拉強度
屈服點
彎曲疲勞極限
扭轉疲勞極限
許用靜應力
許用疲勞應力
備注
MPa
45
正火
25
610
360
260
150
244
173~200
應用最廣泛
正火
回火
170~217
162~217
156~217
600
300
240
140
240
160~184
>100~300
580
290
235
135
238
156~180
>300~500
560
280
225
130
224
150~173
>500~750
540
270
215
125
216
143~165
調制
217~255
650
360
270
155
260
180~207
20Cr
滲碳
15
表面
56~62
HRC
850
550
375
215
340
208~250
淬火
30
650
400
280
260
260
155~186
回火
650
400
280
260
260
155~186
由于軸3上有鏈輪，且轉矩較大，故由表7-1選軸3的材料為45號鋼，調制處理，HBS為217～255MPa，取210MPa。
6.2軸上元件的定位
（1）擬定裝配方案：底軸承，鏈輪1，鏈輪2,滾筒,將其與傳送帶鏈接
（2）根據(jù)軸向定位要求，確定軸的各段直徑和長度
表7-2 幾種軸用材料的及A值
軸的材料
Q235，20
35
45
1Cr18Ni9Ti
12~20
20~30
30~40
15~25
A
160~135
135~118
118~107
148~125
現(xiàn)在計算軸的最小直徑，經過查閱相關文獻可得知計算軸的最小直徑的公式。軸的最下直徑為：
（6-1）
式中：——主動滾筒最小直徑（）
A——查表可知
——傳遞的功率（）
——軸的轉速（）
由表7-1可知：，由前面計算可知，，將數(shù)據(jù)帶入式（7-1）得：
（6-2）
裝底軸承的地方軸徑最小，，其次是鏈輪，,然后是安裝頂滾筒的一段，,底軸承選NU203E。
表7-3 軸承的一般參數(shù)
規(guī)格列表
內徑/d
外徑/D
寬度/B
NU 202 E
15
35
11
NU 203 E
17
40
12
NU 204 E
20
47
14
NU 205 E
25
52
15
NU 206 E
30
62
16
NU 207 E
35
72
17
NU 208 E
40
80
18
NU 209 E
45
85
19
NU 210 E
50
90
20
NU 211 E
55
100
21
續(xù)表7-3
規(guī)格列表
內徑/d
外徑/D
寬度/B
NU 215 E
75
130
25
NU 216 E
80
140
26
NE 217 E
85
150
28
NU 218 E
90
160
30
NU 219 E
95
170
32
由上表可知，軸承的參數(shù)為：，，
由于軸左端處1處軸長度為，直徑
由于軸中間段2處有滾筒，故軸段2長度為，直徑
由于軸右端段3處，故軸段3的長度為，直徑
故軸總長為
6.3軸的扭轉剛度校核計算
軸的扭轉變形用每米長的扭轉角來表示。圓軸轉角[單位為]的計算公式為：
光軸 （6-3）
階梯軸 （6-4）
式中： T——軸所受的扭矩，；
G——軸的材料的剪切彈性模量，MPa，對于鋼材，；
——軸截面的極慣性矩，，對于圓軸，；
L——階梯軸受扭矩作用的長度，mm；
、、——分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩、長度和極慣性矩，單位同前；
Z——階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。
軸的扭轉剛度條件為
（6-5）
式中，為軸每米長的允許扭轉角，與軸的使用場合有關。對于一般傳動軸，可?。粚τ诰軅鲃虞S，可?。粚τ诰芏纫蟛桓叩妮S，可大于。
有前面計算得：
（6-6）
（6-7）
由計算得軸和適
7 清洗機主要部分
清洗機其主要由：清洗機的動力傳動部分；清洗浸泡裝置；傳送洗刷裝置；餐具接收裝置相互連接而構成；清洗機的主要部分結構如圖7-0所示。
1、電動機2、電機鍵支架3、帶輪4、減速器5、鏈輪6、風機7、洗刷裝置
8、支架9、傳送帶10、洗餐具池11、收餐具裝置12、風管13、刷子14、軸15、滾筒
圖7-0總裝圖的CAD圖
7.1清洗機的動力傳動部
清洗機的動力傳動部分主要如圖7-1所示。
主要由電動機、減速器、帶傳動、鏈傳動以及支架構成，主要為清洗機提供動能使清洗機能正常工作；
圖7-1 清洗機的動力傳動部分
7.2清洗浸泡裝置
清洗浸泡裝置如圖7-2所示。
圖7-2 清洗浸泡裝置
其主要由洗餐具池與傳送帶組成，主要對餐具進行浸泡去除餐具上的大型顆粒，然后通過傳送帶向上運輸；
7.3傳送洗刷裝置
傳送洗刷裝置如圖7-3所示。
圖7-3 傳送洗刷裝置
其主要是由刷子、風機、風管、洗刷支架、傳送帶、鏈輪、軸、帶做軸承、滾筒和下支架組成。其工作是餐具在傳送帶上繼續(xù)運輸，通過傳送帶上部的洗刷裝置對餐具進行多級洗刷，刷去餐具上的污漬，在通過風機的吹風將餐具上的水吹干。
7.4餐具接收裝置
餐具接收裝置如圖7-4所示。
圖7-4 餐具接收裝置
其主要在于不使餐具掉落在地上，便于以后的整理。
7.5總體結構及其裝置之間的連接
總體結構如圖7-5所示。
裝置之間的連接為：電動機與減速器之間是通過帶傳動連接；減速器雨洗刷裝置之間是通過鏈傳動連接；洗刷裝置與清洗浸泡裝置之間是通過傳動比1:1的鏈傳動；如此，才能使整個清洗機構正常運轉。
圖7-5 總體結構
總 結
通過本次畢業(yè)設計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，這也說明我在學習知識的過程中存在著一些缺點，總結有以下幾點：
（1）在初定方案過程中，由于自己所見實物過少，零部件的尺寸不能確定，以至于一開始沒有一個可行的方案，在有了方案后又對方案進行了多次修改，耽誤了大量時間。在計算過程中，對于帶輪和鏈輪的基本尺寸，計算結果與實際生產加工有偏差，也相應作了修改。
（2）由于理論知識的欠缺，故在做設計的時候，有好多知識的不清楚以至于發(fā)現(xiàn)許多問題，沒有解決問題的能力，從而出現(xiàn)斷層，還得回頭翻課本，查找資料，然后進行設計，浪費了許多時間。
（3）由于前面學了畫圖軟件后沒有進行鞏固，在畫圖時還要一邊探索一邊畫圖，對畫圖有一定影響。
通過這次畢業(yè)設計，我從中學到了很多，總結如下：
（1）綜合運用機械設計基礎及其他課程的知識，使學的理論知識得到鞏固，加深了對知識的理解。
（2）學習、掌握一般機械設計的基本思路及設計方法，使我們的思維更加活躍。
（3）對畫圖軟件有了進一步理解，運用的更加熟練。
總的來說，在這次畢業(yè)設計中，我收獲很多，不能小看在課堂上學的任何一點知識，雖然暫時覺得用不上，但是在以后的日子里，總會用到；所以我在以后的日子里要更加努力學習知識。
這次在考慮問題方面也有點片面，所以在以后的生活中，要盡量全面考慮問題，以免造成不必要的麻煩。
致 謝
對于這次畢業(yè)設計的完成，首先感謝母校---的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難得的學習環(huán)境和機會，使我將以前學到的知識又重新回顧了一遍，知道了學習的可貴與獲取知識的辛勤。承蒙指導老師的耐心指導，使我順利地完成了畢業(yè)設計。在此，深深地感謝指導老師李傳峰老師，給予了我耐心的指導和幫助，體現(xiàn)出了他對工作高度負責的精神，特別是李傳峰老師，他利用上班的休息時間和在家的休息時間來為我指導，同時，在周末他也會隨時過來檢查進度。在整個設計的過程中，他耐心的指導，才使我的設計順利完成，同時也感謝在這幾年中給予我知識的各位老師。
在設計期間，還有很多老師給予了我很大的幫助和指導。同學們、朋友們也給了我很多幫助和支持，這些使得我更加有信心更好的完成設計任務，在此也向朋友和同學們表達我深深地謝意。對評閱該論文的所有老師致以最崇高的敬意，懇請各位老師對于論文中的不足之處給予批評和指正。
參考文獻
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