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1、 家用甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì) 摘要：家電產(chǎn)品是人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚纳钣闷?人們對(duì)電器產(chǎn)品的要求從實(shí)用性、可靠性己經(jīng)提高到對(duì)舒適性、美觀性、安全性、實(shí)用經(jīng)濟(jì)性等方面的考慮。對(duì)電器產(chǎn)品的這種不斷提出的新要求,促使電器產(chǎn)品的外觀不斷的改進(jìn),零件的生產(chǎn)技術(shù)也不斷得到新的發(fā)展,使家電產(chǎn)品外殼零件成形技術(shù)在成形領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。目前,電器產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)及加工技術(shù)日益受到了國(guó)外的高度重視,德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的研究已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。他們的電器產(chǎn)品外觀美觀,讓人賞心悅目,而且設(shè)計(jì)高效快捷,產(chǎn)品更新?lián)Q代加快。 本課題主要設(shè)計(jì)一種新型家用甘蔗榨汁機(jī)。 關(guān)鍵詞：甘蔗榨汁機(jī),產(chǎn)品

2、設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Abstract Household electrical appliances is essential to daily life of people living supplies, thepeople of electrical products from the requirements of practicality, reliability has been raisedto the comfort, aesthetics, security, economic and other practical aspects of the request.On the

3、electrical products that keep the new requirements, electrical products to the appearance ofcontinuous improvement, parts of the production technology has been new development,household electrical appliances shell parts forming technology in the field of forming occupymore and more important positio

4、n . At present, the electrical products form design andprocessing technology has increasingly come under the close attention both at home andabroad, Germany, the United States, Japan and other developed countries in this area ofconsiderable progress has been made. Their aesthetic appearance of elect

5、rical products,people feast for the eyes, and efficient design of faster, speed up the upgrading of products. This topic is designing a new household sugar cane juice extractor. Key words: juicer,product design, structural design 目 錄 1引言4 2甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)4 2.1入料部分5 2.2榨汁部分5 2.3機(jī)架部分5 2.4甘

6、蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)5 3 家用食品甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)6 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇6 3.2 軋輥的轉(zhuǎn)速7 3.3 齒輪滾筒的轉(zhuǎn)速7 3.4 電動(dòng)機(jī)的功率7 3.5 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速8 4 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)9 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇[10]9 4．1．1甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)9 4．1．2 功率的確定9 4．2 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)[10]10 4.2.1 確定計(jì)算功率Pca10 4.2.2 選擇鏈條型號(hào)[1]10 確定帶輪直徑dd1,dd210 4.2.4 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度11 4.2.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角11 4.2.6 確定鏈條根數(shù)z12 4.2.7 計(jì)

7、算單根鏈條初拉力F12 4.2.8 計(jì)算對(duì)軸的壓力FQ12 5 甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)主要參數(shù)的確定13 5.1基本結(jié)構(gòu)參數(shù)13 5.1.1 轉(zhuǎn)子的直徑與長(zhǎng)度[7]13 5.1.2 基本結(jié)構(gòu)尺寸[11]13 5.1.3 軋輥質(zhì)量的確定[11]14 5.2 主要工作參數(shù)的確定16 5.2.1 轉(zhuǎn)子的速度16 生產(chǎn)能力[7]16 功率[12]17 5.3 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[4]17 5.3.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核17 5.3.2 軋輥的強(qiáng)度計(jì)算[1]18 5.4 軸承和鍵的選用[8]26 5.4.1 軸承的選用和潤(rùn)滑26 5.4.2 鍵的選用27 結(jié)論28 參考文獻(xiàn)29

8、 致30 1引言 甘蔗汁多味甜, 營(yíng)養(yǎng)豐富, 素有"秋日甘蔗賽過參"之說,但吃甘蔗卻是個(gè)辛苦活,對(duì)于喜歡它的人來說, 蔗皮堅(jiān)硬粗糙, 十分容易刺破口腔,引發(fā)潰瘍.甘蔗 榨汁機(jī)的誕生,可以徹底幫你免除這一煩惱. 不同于傳統(tǒng)甘蔗榨汁機(jī)的粗大笨重,這里我們?cè)O(shè)計(jì)了款小巧,適合家用的甘蔗榨汁機(jī)。 2甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu) 甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)主要組成部分：入料口、軋輥、傳動(dòng)、機(jī)架等部分組成。,整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1 2.1入料部分 入料口與甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的上蓋部分相連,它是利用5mm的不銹鋼管制成,入料部位

9、與一對(duì)軋輥部位相切,將已撥皮的甘蔗,下滑軋輥,進(jìn)行榨汁。 2.2榨汁部分 榨汁部分主要是由三對(duì)軋輥組成。甘蔗在三隊(duì)軋輥之間進(jìn)行榨汁,將已榨汁的甘蔗渣從軋輥縫隙漏下,落到下滑板,由出渣口排出機(jī)體之外,甘蔗汁通過濾網(wǎng),開關(guān)閥,放入甘蔗汁容器中。 2.3機(jī)架部分 機(jī)架是由左機(jī)架、右機(jī)架、排渣口、甘蔗汁出口及穩(wěn)定結(jié)實(shí)的主機(jī)梁組成,機(jī)架是甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的主要支撐,他承擔(dān)著甘蔗榨汁機(jī)的主要重量和動(dòng)力、負(fù)載和力矩,因此它的設(shè)計(jì)是許強(qiáng)不弱的部分。機(jī)架的兩部分要各自穩(wěn)定,而且相對(duì)固定,以便做到機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)、歪斜,造成人身危險(xiǎn),因此為了機(jī)架的堅(jiān)固,此家用甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)采用3mm厚的鋼板

10、作為底座。 2.4甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì) 為了更優(yōu)化甘蔗榨汁機(jī)的機(jī)型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),此甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)采用電力拖動(dòng),而且電動(dòng)機(jī)也同樣采取節(jié)能式,電動(dòng)機(jī)安裝在甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的左側(cè),與甘蔗榨汁機(jī)的機(jī)架的安裝在同一底板上,這樣可以節(jié)省電動(dòng)機(jī)所占用的空間。甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的從入料到榨汁到分離甘蔗汁和甘蔗渣,最后將甘蔗汁和甘蔗渣排出機(jī)體之外,是甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)一體完成的,它最大的優(yōu)點(diǎn)是在短時(shí)間可以完成幾個(gè)人的勞動(dòng)強(qiáng)度,從而提高了工作效率,節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間。此甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)有這些優(yōu)點(diǎn)之外,還有安全性能高、效率高、堅(jiān)固耐用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于維修和保管。 圖1總體結(jié)構(gòu) 3 家用甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)

11、根據(jù)資料的介紹,有關(guān)甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)：甘蔗榨汁機(jī)軋輥為10,軋輥的直徑為80,其軋輥的工作長(zhǎng)度為200,在箱體上設(shè)有三對(duì)軋輥,三對(duì)軋輥每對(duì)通過齒輪嚙合傳動(dòng),動(dòng)力部分通過電機(jī),減速機(jī),鏈輪和鏈條傳動(dòng)提供,通過調(diào)節(jié)彈簧可以改變每組軋輥間的間隙,可以適合不同大小的甘蔗的榨汁。 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)實(shí)踐測(cè)量得知每個(gè)齒輪的均勻受力為40,當(dāng)甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)正常工作時(shí)齒輪滾筒上的齒輪條快速旋轉(zhuǎn),其中均有兩條齒輪條受玉米所給的切向力,而另外兩個(gè)齒輪條是空行程,因此,,即甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)正常工作時(shí),受到的切向力為560。 其中：—齒輪所受的力 —參與工作的齒輪個(gè)數(shù) —參與工作的齒

12、輪條數(shù) 3.2 軋輥的轉(zhuǎn)速 當(dāng)甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的齒輪滾筒快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其上齒輪條的齒輪同樣有一定的轉(zhuǎn)速,這個(gè)轉(zhuǎn)速原于主軸的轉(zhuǎn)速和齒輪的半徑,即：, 其中：—齒輪的轉(zhuǎn)速 —甘蔗榨汁機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速 —齒輪距軸心的距離 3.3 齒輪滾筒的轉(zhuǎn)速 甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)所需功率為,應(yīng)由甘蔗榨汁機(jī)的工作阻力和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)求定,即：,計(jì)算求得： 。 3.4 電動(dòng)機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)功率由公式來計(jì)算,甘蔗榨汁機(jī)傳動(dòng)裝置的總效率,應(yīng)由組成傳動(dòng)裝置的各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)副的效率只積,即 ,其中、、 分別為每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的效率,選取傳動(dòng)副的效率值如下： 滾動(dòng)軸承〔每對(duì)〕0.98～0.995 即取 =0.99

13、 鏈條傳動(dòng) 0.94～0.97 即取 =0.97 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng) 〔因?yàn)辇X輪條固定于滾筒上〕 即取 =1 則 由此可得電動(dòng)機(jī)的功率： 3.5 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 　根據(jù)資料《甘蔗榨汁機(jī)》一書可查得主軸的轉(zhuǎn)速在 750～850,按《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》中表一所推薦的傳動(dòng)比合理取值圍,取鏈條的傳動(dòng)比2～4,即可滿足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速圍可選為：～～。 　符合這一圍的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有720,1440,2900,根據(jù)容量和相關(guān)轉(zhuǎn)速,由《機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)》查出三種適宜的電動(dòng)機(jī)型號(hào),因此有三種不同的傳動(dòng)比方案,如表1： 表1 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)

14、和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定 功率 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 基本參數(shù) P/kW 同步 轉(zhuǎn)速 滿載 轉(zhuǎn)速 效率〔%〕 電動(dòng)機(jī)重量〔KG〕 功率因數(shù) 1 Y160M2-8 5.5 750 720 85 119 0.74 2 Y132S2-4 5.5 1500 1440 85.5 68 0.84 3 Y132S1-2 5.5 3000 2900 85.5 64 0.88 綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比,可知方案3比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S1-2。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率＝5.5kw,

15、滿載轉(zhuǎn)速=2900r／min,總傳動(dòng)比適中,傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表2： 表2 其主要參數(shù)如下表 型 號(hào) 額定功率 KW 滿 載 時(shí) 額 定 電 流 額 定 轉(zhuǎn) 矩 最 大 轉(zhuǎn) 矩 轉(zhuǎn)速r／min 電流〔380V〕 效 率 % 功率因數(shù) Y132S2-4 5.5 1440 11 85.5 0.84 7 2.0 2.2 表３ 電動(dòng)機(jī)尺寸列表 單位 中心高 H 外形尺寸 底腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 電動(dòng)機(jī)的輸出軸

16、尺寸 132 4 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇[10] 4．1．1甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù) 進(jìn)料粒徑≤80 出料粒徑≤10 4．1．2 功率的確定 由邦德理論 N=k×<1/─1/> 〔4-1〕 式中：d—出料粒徑,um； D—進(jìn)料粒徑,um； Q—產(chǎn)量,t/h； 得 N=185×<1/―1/>X40 ?=57kw 由電機(jī)功率,查手冊(cè): 選電機(jī)型號(hào)為Y280M-6

17、 功率為55kw 轉(zhuǎn)速為980r/min 外形尺寸為1198×555×640<長(zhǎng)×寬×高>。 4．2 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)[10] 4.2.1 確定計(jì)算功率Pca 考慮到載荷的性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)的不同和每天工作時(shí)間的長(zhǎng)短等,計(jì)算功率Pca比要求傳遞的功率P略大,即 〔4-2〕式中： KA——工作情況系數(shù), 4.2.2 選擇鏈條型號(hào)[1] 根據(jù)計(jì)算功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖12-1-1確定選用D型帶。 確定帶輪直徑dd1,dd2 a) 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)部分,選取小帶輪直徑=

18、355。 b) 驗(yàn)算帶的轉(zhuǎn)速 〔4-3〕 = 帶的速度合適 <普通鏈條> c) 從動(dòng)帶輪直徑 = 〔4-4〕 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-10查得=400mm 4.2.4 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 根據(jù) 0.7<+><<2<+> 〔4-5〕 取 =1200 根據(jù) 〔4-6〕 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-4 選帶

19、的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 〔4-7〕 4.2.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 〔4-8〕 主動(dòng)輪包角合適 4.2.6 確定鏈條根數(shù)z a>由線性插值法求得額定計(jì)算功率P0 〔4-9〕 額定功率值的增量△P0=3.92,包角系數(shù)Kα=0.98,長(zhǎng)度系數(shù)KL=0.90 b>計(jì)算鏈條根數(shù)z 〔2-10〕 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-18 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-21 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-22 根 取z=5根 4.2.7 計(jì)算單根鏈條初拉力F

20、 <2-11> 由表12-1-23 m=0.62 4.2.8 計(jì)算對(duì)軸的壓力FQ <4-12> 5 甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)主要參數(shù)的確定 5.1基本結(jié)構(gòu)參數(shù) 5.1.1 轉(zhuǎn)子的直徑與長(zhǎng)度[7] 轉(zhuǎn)子直徑一般根據(jù)給料塊的尺寸來決定,提出轉(zhuǎn)子直徑與給料塊尺寸之比為1.2～5,大型甘蔗榨汁機(jī)取低值。D=1000mm。 轉(zhuǎn)子軸直徑與長(zhǎng)度之比值一般為0.7～2,物料沖擊力較強(qiáng)時(shí),應(yīng)取較大的比值. 〔5-1〕

21、 〔5-2〕 5.1.2 基本結(jié)構(gòu)尺寸[11] a．給料口寬度、長(zhǎng)度、高度、傾角 給料口寬度大于2倍最大給料尺寸取B=300mm、L=310mm,為了要求給料有一 定的垂直下落速度取h=560mm,要求入料塊經(jīng)導(dǎo)板給入,因此,導(dǎo)板的傾角不應(yīng)小于60,否則引起給料塊的堆積。 b．卸料口尺寸 甘蔗榨汁機(jī)的卸料口尺寸由產(chǎn)品粒度的大小來決定。 c．給料方式 甘蔗榨汁機(jī)要求給料塊有一定的垂直下落速度,故給料口一般都設(shè)置在機(jī)架的上方。 5.1.3 軋輥質(zhì)量的確定[11] 由于甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的軋輥是通過偏心銷軸固定在轉(zhuǎn)子上的,所以正確地選擇 軋輥質(zhì)量消耗都有很大的作用,如果軋輥

22、質(zhì)量選的過小,則可能滿足不了軋輥一次就將物料破碎的要求。若是選得過大,這是不經(jīng)濟(jì)的,而且旋轉(zhuǎn)起來產(chǎn)生的離心力也很大,對(duì)轉(zhuǎn)子上的其它零件要產(chǎn)生影響并且易損壞。因此,軋輥質(zhì)量一定要滿足錘擊一次使物料破碎,并使無用功率消耗達(dá)到最小值,同時(shí)還必須不使軋輥過度向后偏倒。 計(jì)算軋輥質(zhì)量的方法有兩種：一種是使軋輥運(yùn)動(dòng)起來產(chǎn)生的動(dòng)能等于破碎物料所需的破碎功,另一種是根據(jù)碰撞理論的動(dòng)量相等原理。前一種方法由于沒有考慮軋輥打擊物料后的速度損失,故計(jì)算出來的軋輥質(zhì)量往往偏小,需要根據(jù)實(shí)際情況修正。 5.1.3.1按動(dòng)能定理計(jì)算軋輥質(zhì)量 〔5-3〕 式中

23、 D ─ 轉(zhuǎn)子直徑,mm ； n ─ 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,m/s； ─ 轉(zhuǎn)子圓周方向的軋輥排數(shù)； ─ 轉(zhuǎn)子橫向每排的軋輥個(gè)數(shù)； 因?yàn)? 〔5-4〕 〔5-5〕 〔5-6〕 〔5-7〕 式中 N ─ 電動(dòng)機(jī)功率,kw； E ─ 軋輥的動(dòng)能,J； m ─ 軋輥的質(zhì)量,kg； v ─ 軋輥的圓周速度,m/

24、s； ─ 轉(zhuǎn)子上全部軋輥每轉(zhuǎn)一次所產(chǎn)生的動(dòng)能, J； 所以 5.1.3.2 按動(dòng)量定理計(jì)算軋輥質(zhì)量 國(guó)家碰撞理論動(dòng)量相等的原理計(jì)算軋輥質(zhì)量時(shí),考慮到軋輥打擊物料后必然 會(huì)產(chǎn)生速度損失。如果軋輥打擊物料后,其速度損失過大,就會(huì)使軋輥繞本身的懸掛軸向后偏倒,這時(shí)軋輥由于速度減小而使動(dòng)能減小,在下一次與物料相遇時(shí),物料通過而不破碎物料,因而會(huì)降低甘蔗榨汁機(jī)的生產(chǎn)率和增加無用功的消耗。為了使軋輥打擊物料后產(chǎn)生的偏倒,能夠由離心力的作用而在第二次破碎物料前很快恢復(fù)到正常工作位置,就要求軋輥打擊物料后的速度損失不宜過大。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),軋輥打擊物料后的允許速度損失隨著甘蔗榨汁機(jī)的規(guī)格

25、大小而變,一般允許速度損失為40～60％。即 〔5-8〕 式中 ─ 軋輥打擊物料前的圓周線速度,m/s； ─ 軋輥打擊物料后的圓周線速度,m/s； 〔5-9〕 式中 ─ 修正系數(shù),=0.21～0.28 ─ 物料的抗壓強(qiáng)度, ─ 物料邊長(zhǎng), m ─ 軋輥打擊物料的時(shí)間,一般采用0.001～0.0015s。 〔5-10〕 式中 ─ 軋輥的實(shí)際質(zhì)量,kg； ─ 軋輥重心到懸掛點(diǎn)的距離,m；

26、 ─ 軋輥打擊中心到懸掛點(diǎn)的距離,m。 5.2 主要工作參數(shù)的確定 5.2.1 轉(zhuǎn)子的速度 從甘蔗榨汁機(jī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)可看見,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是甘蔗榨汁機(jī)的重用工作參數(shù),它影響著甘蔗榨汁機(jī)的破碎效率、破碎比和生產(chǎn)能力。 由 〔5-11〕式中 ─ 轉(zhuǎn)子的圓周速度,m/s； ─ 轉(zhuǎn)子直徑,m。 得 一般中小型甘蔗榨汁機(jī)的轉(zhuǎn)速為750～1500r/min,圓周速度為25～70m/s。 生產(chǎn)能力[7] 〔5-12〕

27、 式中 L ─ 轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度,m； b ─ 卸料篦條間歇,m； ─ 出料塊的粒度,m； Z ─ 卸料篦條間歇的數(shù)目, ─ 松散與排料不均勻系數(shù)0.02； K ─ 轉(zhuǎn)子圓周方向錘子的排數(shù)； n ─ 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,r/min； r ─ 石灰石的堆積比重,。 功率[12] 功率消耗和很多因數(shù)有關(guān),但主要取決于物料的性質(zhì),轉(zhuǎn)子的圓周速度,破碎比和生產(chǎn)能力。 〔5-13〕 式中 m ─ 軋輥質(zhì)量,kg； R ─ 轉(zhuǎn)子半徑,m；

28、 n ─ 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,r/min； ─ 機(jī)械效率, =0.7～0.85； ─ 修正系數(shù)。與轉(zhuǎn)子的圓周速度有關(guān),隨圓周速度增加而減少,因?yàn)樗俣扔?每個(gè)軋輥打擊物料的機(jī)會(huì)率愈低。 查《建筑材料機(jī)械設(shè)計(jì)》表1-4 得=0.00125。 5.3 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[4] 5.3.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 5.3.1.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a> 軸的材料及熱處理 由于甘蔗榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)功率不是太大,對(duì)其重量和尺寸無特殊要求,故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理。 b>初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2,得C=106-117,考慮倒安裝鏈輪僅受扭矩作用,取C=110

29、,則 <5-14> 式中： C——由軸承的材料和承載情況縮確定的常數(shù)； P——軸的輸出功率,kw； n——軸的轉(zhuǎn)速,r/min. 符合要求,所以軸的設(shè)計(jì)合格。 5.3.2 軋輥的強(qiáng)度計(jì)算[1] 軸的各段長(zhǎng)度主要根據(jù)軸上零件的轂長(zhǎng)或軸上的零件配合部分的長(zhǎng)度確定。另外,也要根據(jù)機(jī)體及軸承蓋等零件有關(guān)。本設(shè)計(jì)中,綜合考慮機(jī)體、轉(zhuǎn)子、襯板、軸承座等因素的影響后,軸的具體設(shè)計(jì)尺寸如圖5-1所示。 圖5-1 軋輥的結(jié)構(gòu)尺寸 5.3.2.1 破碎力的確定 沖擊時(shí)間的計(jì)算

30、 <5-15> 式中: R——料塊的半徑,m； v——轉(zhuǎn)子的圓周速度,m/s。 破碎力P的計(jì)算 <5-16> 式中: P——破碎力,N； m——料塊的質(zhì)量,kg； v0——沖擊后物料的速度,m/s； t——沖擊時(shí)間,s。 5.3.2.2 軸的受力分析<見圖5-2> a． 畫軸的受力簡(jiǎn)圖<見圖b>。 圖5-2 軸的受力分析及彎扭矩圖 b． 計(jì)算支承反力。

31、 由式： <5-17> 得 由式： <5-18> 得 在垂直面上 <5-19> c． 畫彎矩圖〔見圖c,d,e〕 由式： 〔5-20〕 在水平面上,a—a剖面左側(cè) a—a剖面右側(cè) 在垂直面上 合成彎矩,a—a剖面左側(cè) 由式：

32、 〔5-21〕 得 a—a剖面右側(cè) d．畫轉(zhuǎn)矩圖〔見圖f〕 由式： 〔5-22〕 得,轉(zhuǎn)矩 5.3.2.3 判斷危險(xiǎn)剖面 顯然,由圖中a—a截面處合成彎矩最大、扭矩為T,該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)剖面；b—b截面處合成彎矩不是最大,但該截面左側(cè)軸徑小于a—a截面處軸徑,故b—b截面左側(cè)也可能是危險(xiǎn)剖面。若從疲勞強(qiáng)度角度考慮,a—a、b—b截面處均有應(yīng)力集中,且b—b截面處應(yīng)力集中更嚴(yán)重,故a—a截面左側(cè)和b—b截面左、右側(cè)均有可能是疲勞破壞危

33、險(xiǎn)剖面。 5.3.2.4 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1查得 由式 〔5-23〕 a> a—a截面左側(cè) 由式 〔5-24〕 b> b—b截面左側(cè) b—b截面處合成彎矩： 由式： 〔5-25〕 5.3.2.5 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 由表10-1查得。 a． a—a截面左側(cè) 由附表10-1查得由附表10-4絕對(duì)尺寸；軸經(jīng)過磨削

34、加工表面質(zhì)量系數(shù)則 彎曲應(yīng)力 〔5-26〕 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 Mpa 切應(yīng)力 <5-27> 式中： T ─ 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩,N.mm; W ─ 抗扭截面系數(shù),。 校核危險(xiǎn)剖面疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)安全系數(shù) 〔5-28〕 在彎矩作用下和在轉(zhuǎn)距作用下的安全系數(shù)分別為

35、 〔5-29〕 〔5-30〕 得, 查表10-6得許用安全系數(shù)顯然S>>, 故a—a剖面安全。 b. b—b截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 彎曲應(yīng)力 切應(yīng)力 由附表10-1查得過盈配合引起的有效應(yīng)力集中系數(shù)。 又。則 顯然,故b—b截面右側(cè)安全。 c. b—b截面左側(cè) b—b截面左右側(cè)的彎矩、扭矩相同。 彎曲應(yīng)力 切應(yīng)力 ,由附表10-

36、2查得圓角引起的有效應(yīng)力集中系數(shù) ,由附表10-4查得絕對(duì)尺寸系數(shù) 。則 顯然,故b—b截面左側(cè)安全。 以上計(jì)算表明：軸的彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度是足夠的。 5.3.3 軋輥分布的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)參閱了國(guó)市場(chǎng)上對(duì)甘蔗榨汁機(jī)的研究資料,結(jié)合各類型甘蔗榨汁機(jī)轉(zhuǎn)子的不同結(jié)構(gòu) ,軋輥分布方式如圖5-3所示。 圖5-3 軋輥的分布結(jié)構(gòu)圖 由圖5-3可知, 軋輥在兩隔板之間是按28°的間隔布置著六個(gè)軋輥,即著六個(gè)軋輥中心線處在一個(gè)平面上。設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)調(diào)整軋輥間隔套尺寸,保持軋輥總數(shù)不變,而如此排布軋輥在破碎腔空間上有效利用了軋輥的"空間打擊"能力,能夠顯著提高破碎效率,降低了能

37、耗。 5.3.3.1 軋輥的設(shè)計(jì)[11] 軋輥是錘式破碎的主要工作零件。軋輥的質(zhì)量、形狀和材質(zhì)對(duì)甘蔗榨汁機(jī)的生產(chǎn)能力有很大的影響。軋輥動(dòng)能的大小與軋輥的質(zhì)量成正比,動(dòng)能越大,即軋輥的質(zhì)量愈大,破碎效率越高,能耗也愈大。因此,要根據(jù)不同的進(jìn)料塊尺寸來選擇適當(dāng)?shù)能堓佡|(zhì)量。軋輥的耐磨性是其主要質(zhì)量指標(biāo),提高軋輥的耐磨性,可縮短甘蔗榨汁機(jī)的檢修停車時(shí)間。從而,提高甘蔗榨汁機(jī)的利用率和減少維護(hù)費(fèi)用。傳統(tǒng)的軋輥一般是用高碳鋼鍛造或鑄造,也有用高錳鋼鑄造的。近來有的用高鉻鑄鐵軋輥復(fù)合鑄造,即錘柄采用ZG310～570鋼,而軋輥采用高鉻鑄鐵,其耐磨性比高錳鋼軋輥提高數(shù)倍。 現(xiàn)在軋輥的設(shè)計(jì)已經(jīng)由傳統(tǒng)的整體

38、式設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻M合式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。另外,新型材料的研制,特別是高硬度耐磨材料的研制成功也為軋輥的設(shè)計(jì)及軋輥性能的提高提供了保證條件,也為本課題提供了較大的選擇余地。在綜合考慮了本課題的技術(shù)要求和工作要求后,我們決定采用新型的組合式軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 5.3.3.2 安裝[3] 轉(zhuǎn)子與主軸之間的配合為間隙配合,配合為D8/H8。 5.4 軸承和鍵的選用[8] 5.4.1 軸承的選用和潤(rùn)滑 a．軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì),是選擇滾動(dòng)軸承的主要依據(jù)。 上端選： GB/T288-1994 1536622型調(diào)心滾子軸承 下端選： GB/T288-1994 153622型調(diào)心滾子軸承

39、 GB5801-1994 9039430型推力調(diào)心滾子軸承 b．校核軸承的使用壽命 根據(jù) 〔5-31〕 對(duì)于153662型軸承,假定其壽命為3年 查手冊(cè) 該軸承符合要求。 c．軸承潤(rùn)滑方式選用油管潤(rùn)滑。 5.4.2 鍵的選用 a．鍵分別選平鍵 28×16×104 〔GB1095-86〕 36×20×848 〔GB1095-86〕 b．平鍵的校核 根據(jù)

40、 〔5-32〕 T ─ 轉(zhuǎn)矩,； d ─ 軸的直徑,； h ─ 鍵的高度,； ─ 鍵的工作長(zhǎng)度,； ─許用擠壓應(yīng)力,, 由《機(jī)械手冊(cè)》表3.1查得=30～45。 鍵一：28×16×104 符合要求。 鍵二：36×20×848 符合要求。 結(jié) 論 機(jī)臺(tái)完成后我們就開始進(jìn)行甘蔗的實(shí)際榨汁之測(cè)試,在放入一塊甘蔗之后,甘蔗經(jīng)由第一道滾軋軸的凹槽與凸條之配合咬合之下,順利的將甘蔗完全的絞進(jìn)軸隙之間,這時(shí)候榨出來的汁是最大量的,然后再經(jīng)過第二道滾軋軸的加壓榨汁之后,榨出的甘蔗汁只比第一道榨出

41、的量少一些,最后經(jīng)過第三道滾軋軸更緊密滾軋后的甘蔗,擠榨出了少量的甘蔗汁,但這時(shí)從最后渣出料口的流道排出的渣,已達(dá)到干扁的程度,所以第三道的滾軋軸可說是達(dá)到榨干的任務(wù),綜合以上之結(jié)果就已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)之目標(biāo)。本研究團(tuán)隊(duì)自己設(shè)計(jì)出的機(jī)臺(tái)構(gòu)造,而且經(jīng)過一段時(shí)間的加工制造,終于得到完成之后的真實(shí)感,因?yàn)闄C(jī)臺(tái)是自己團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出來的,所以才會(huì)有這么大的成就感,就算過程不是很順利,不過詢問許多老師或者廠商師傅之后,他們都會(huì)很樂意的幫我們解答,使得專題成品的制作可以一步一步完成,最后要感同組的隊(duì)友以及老師們和廠商師傅的協(xié)助,才能夠研發(fā)出屬于甘蔗的榨汁機(jī)。 在本次設(shè)計(jì)過程中,經(jīng)過自己不懈的努力和指導(dǎo)老師的悉心指

42、導(dǎo),各項(xiàng)任務(wù)都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但由于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)不足,知識(shí)能力有限,在設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤和疏漏再所難免,產(chǎn)品在性能方面也可能存在一些不足,欠妥之處,敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn) [1] 徐 灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). ：機(jī)械工業(yè),1991 [2] Shigley J E, Uicher J J.Theory of machines and mechanisms .NewYork: McGraw-Hill Book Company,1980 [3] 蔡春源. 簡(jiǎn)明機(jī)械零件手冊(cè). ：冶金工業(yè),1996.3 [4] 王德璽,裴垠欣. 機(jī)械設(shè)計(jì). ：煤

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45、nies, Hans Jurgen.Einfuhrung in die plhydralik.Stuttgert,B.G.Toubner,1984 致 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成,他們都始終給予我們細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向他們致以誠(chéng)摯的意和崇高的敬意。 ????在此,我還要感老師的幫助和耐心的指導(dǎo),還感在一起愉快的度過四年大學(xué)生活各位同學(xué)們,正是由于你們的幫助和支持,我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑,直至本文的順利完成。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是不但是對(duì)我們四年來學(xué)習(xí)任務(wù)的考察,而且能更好地鞏固我們學(xué)過的理論知識(shí),為以后在實(shí)際的設(shè)計(jì)中打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成,有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助,在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的意! 29 / 29