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1、 16 屆畢業(yè)設(shè)計 甘蔗榨汁機(jī)的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)老師 日 期 全套圖紙加153893706 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，必須將收獲的甘蔗進(jìn)行榨汁取液。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的不斷發(fā)展，許多食品的營養(yǎng)價值也陸續(xù)被發(fā)掘。試驗研究表明，甘蔗汁液的營養(yǎng)價值非?？捎^，并且口味甘美，贏得廣大消費者鐘愛。但一直困擾廣大消費者和甘農(nóng)的一個重要因素是如何便捷的提取甘蔗汁液。因此研究設(shè)計一款簡

2、捷方便的甘蔗榨汁機(jī)將顯得尤為重要和迫切，而且市場需求極大。 甘蔗榨汁機(jī)是為了緊跟時代發(fā)展，迎合現(xiàn)代人健康、衛(wèi)生、新鮮、時尚、簡捷方便的飲食要求，研發(fā)引進(jìn)高新技術(shù)，精心設(shè)計打造而成。采用該機(jī)壓榨的甘蔗汁液，屬于天然綠色食品，清甜甘爽，營養(yǎng)豐富。 該設(shè)計借鑒手動甘蔗榨汁機(jī)跟壓輥式榨汁機(jī)，從而研究設(shè)計的。是一款簡易的壓榨機(jī)械，同時通過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。目前全國各地普遍種植甘蔗，甘農(nóng)在收獲甘蔗喜悅的同時，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)行擠壓取液在市場上銷售。但往往提取的汁液很少，

3、而且不能保證潔凈，面對龐大的消費人群，普通壓榨的汁液就如同杯水車薪，不能滿足廣大消費者的需求，還有大部分甘農(nóng)直接將甘蔗拿到市場上銷售，消費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)計一款甘蔗榨汁機(jī)，將它投入市場，將會給甘農(nóng)、消費者帶來極大的方便，同時也帶來極大的市場利益。通過了解消費者的需求可知，消費者喜愛能夠像喝汽水那樣簡單的來一杯甘蔗汁。本文設(shè)計的甘蔗榨汁機(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斗诺交疖囌?、汽車站、機(jī)場、學(xué)校、公園、廣場等一些人流量大的地方,給公民給予方便，同時盡顯公民對于健康衛(wèi)生的追求。 本文設(shè)計的甘蔗榨汁機(jī)不僅用于甘

4、蔗的榨取，還能對纖維度高的食品進(jìn)行壓榨，并且榨取時，能夠保證榨取的汁液清潔衛(wèi)生，同時保證榨取汁液全面，能夠做到一遍榨取到位，節(jié)約時間，不浪費甘蔗原材料。通過對現(xiàn)有壓榨機(jī)械的對比分析，該設(shè)計采用電機(jī)帶動，減速器減速，皮帶以及齒輪傳動，三個壓輥兩組壓榨，汁液分取采用過濾裝置。通過對整機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，驅(qū)動軸的結(jié)構(gòu)尺寸、齒輪傳動比、減速器減速比等進(jìn)行了詳細(xì)的計算，使本方案有了初步的設(shè)計應(yīng)用價值。 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國內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)的研制狀況 1 1.3國內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)存在的問題

5、 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 5 2.1市場上常見的甘蔗榨汁機(jī)有 5 2.2設(shè)計的基本原理 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 7 3.1喂料機(jī)構(gòu) 7 3.2三輥輪兩兩間間距的計算 8 4機(jī)構(gòu)的設(shè)計 9 4.1調(diào)隙螺栓的設(shè)計 9 4.2帶的選擇與計算 9 4.3軸的強(qiáng)度校核計算 9 4.4壓輥的校核 10 總 結(jié) 13 致 謝 14 參考文獻(xiàn) 15 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

6、的機(jī)械設(shè)備，甘蔗的營養(yǎng)價值頗為豐富[11]，含有大量的蔗糖，維生素、氨基酸、微量元素等。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對于健康飲食的標(biāo)準(zhǔn)要求也在不斷的提高，許多食品的營養(yǎng)價值也陸續(xù)被發(fā)掘。 甘蔗在全球種植面積極大，我國也是世界上甘蔗種植大國，每年有200萬公頃的種植面積，產(chǎn)出蔗糖150萬噸，但有很多甘蔗不是直接進(jìn)入工廠加工成蔗糖以及飼料，而是在市場上銷售。問題在于極大的甘蔗銷售在給甘農(nóng)帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時，也給甘農(nóng)帶來了極大的不便，消費者需要的是方便簡潔的操作就能獲取甘蔗豐富的營養(yǎng)價值。可問題在于提取甘蔗汁液是個頭疼的問題。不能產(chǎn)業(yè)化，更不能大量提取。因而研制一款既簡捷又方便的甘蔗榨汁機(jī)

7、將顯得尤為重要。 市場上現(xiàn)有的甘蔗榨汁機(jī)多采用手動，以及雙輥和五輥壓榨機(jī)，手動壓榨機(jī)械簡單，但需要消費者來自己完成，將給消費者帶來不便，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)計的甘蔗榨汁機(jī)榨取甘蔗時，能夠保證榨取的汁液清潔衛(wèi)生，同時保證榨取汁液全面，能夠做到一遍榨取到位，節(jié)約時間，不浪費甘蔗原材料。 1.2國內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)的研制狀況 1.2.1國內(nèi)甘蔗榨

8、汁機(jī)現(xiàn)狀 國內(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灌裝機(jī)，這種機(jī)械操作簡單，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廣大的甘蔗種植需求，因而只能在一些較小場合容易見到，并且不便于清洗。還有一些是通過螺旋推送器機(jī)構(gòu)設(shè)計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)計的一款甘蔗榨汁機(jī)，擠壓效果較好，但由于殘渣不易退出，并且在擠壓時需將甘蔗打碎，因而現(xiàn)在不常用。目前比較常見的是壓輥式甘蔗榨汁機(jī)。 壓輥式甘蔗榨汁機(jī)常見的有兩輥、三輥、五輥以及七輥。兩輥甘蔗榨汁機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但市場上很少，因為壓榨效果不太理想，浪費原材料，不便于大批量生產(chǎn)。

9、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]，市場比較常見。值得提出的是還有一款手動擠壓式甘蔗榨汁機(jī)，結(jié)構(gòu)及其簡單，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，因而不長見。 1.2.2 國外甘蔗榨汁機(jī)現(xiàn)狀 國外甘蔗榨汁機(jī)研究現(xiàn)狀多為四輥和六輥壓榨式甘蔗榨汁機(jī)，由于甘蔗生長受光照時間的要求，世界上主要種植甘蔗的國家多為熱帶跟亞熱帶地區(qū)的國家。像印尼、印度主要的農(nóng)作物為甘蔗，澳大利亞、德國的甘蔗榨汁機(jī)基本算是全球最先進(jìn)的機(jī)器。加拿大本國主要是進(jìn)口澳大利亞，德國的甘蔗榨汁機(jī)進(jìn)行甘蔗榨汁。我國也購買一些先進(jìn)國家的甘蔗榨汁機(jī)，但是北美地區(qū)的甘蔗較大（直徑4-5.5 ㎝，國內(nèi)一般為3

10、-4.4㎝），機(jī)器在使用過程中存在很多問題。 1.3國內(nèi)外甘蔗榨汁機(jī)存在的問題 我國研究甘蔗榨汁機(jī)起步較晚發(fā)展緩慢，和發(fā)達(dá)國家相比只能望其項背，目前市場上流行的一些機(jī)具中，存在如下問題，因此，難以大范圍推廣應(yīng)用。 (1)容易卡機(jī)。國外一些地區(qū)由于甘蔗大，經(jīng)常造成機(jī)器的卡機(jī)抱死。應(yīng)對這種現(xiàn)象，我國廣州雷邁機(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。 (2)榨汁不衛(wèi)生。渣料外排，不適合在室內(nèi)，如超市、酒吧、餐飲等場所使用；因而在室外榨汁的過程中，由于甘蔗糖份多，引來蒼蠅，蜜蜂等，造成健康飲食的不衛(wèi)生。 (3)產(chǎn)量低、噪音大。一級壓榨，出汁率低；浪費多，齒輪變速，噪音大。不適宜在室內(nèi)

11、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：食品級不銹鋼實心棒材壓輥；渣料入柜式設(shè)計，方便在室內(nèi)使用；采用三輥或四輥分兩級壓榨方式；為了減少噪音，機(jī)器采用渦輪減速機(jī)和皮帶傳動，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)三輥輪兩級擠壓方式 (4)四輥論兩級擠壓方式，如圖1-3所示

12、 圖1-3四輥論兩級擠壓方式 (5)五輥論三級擠壓方式，如圖1-4所示： 圖1-4五輥論三級擠壓方式 (6)六輥輪三級甘蔗榨汁機(jī)，如圖1-5所示： 圖1-5六輥輪三級甘蔗榨汁機(jī) 我國多采用四輥雙級擠壓方式，兩輥單級擠壓方式進(jìn)行壓榨，鑒于這兩者的優(yōu)缺點，該設(shè)計這種處理問題，改成三輥論雙級擠壓方式進(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 在我國甘蔗主要種植在南方各省，像廣西、海南、貴州等幾個省區(qū)都是甘蔗種植大省，全國每年種植甘蔗200萬公頃面積的甘蔗，在給甘農(nóng)帶來經(jīng)濟(jì)收入的同時，也給廣大甘農(nóng)以及消費者帶來了諸多不便。因此研制設(shè)計

13、一款方便簡捷的甘蔗榨汁機(jī)將對甘蔗類產(chǎn)品帶來極大的意義，同時減輕甘農(nóng)的工作量以及消費者的煩惱。 1.5.2預(yù)期目標(biāo) (1)榨汁充分，盡可能減少浪費，結(jié)構(gòu)簡單便于操作。 (2)通用性能好，便于清理殘渣，噪音小，使用壽命長。 (3)壓輥處使用翻蓋，便于清洗壓輥，時常保持環(huán)境衛(wèi)生。 (4)制造價格便宜，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 2.1市場上常見甘蔗榨汁機(jī)有 (1)手搖式甘蔗榨汁機(jī)，如圖2-1所示：特點為全鏡面不銹鋼底座、外殼設(shè)計，外形美觀，靈活性強(qiáng)。 圖2-1手搖式甘蔗榨汁機(jī) (2)電動立式甘蔗榨汁機(jī)，工作特點為：榨汁機(jī)是采

14、用皮帶及齒輪減速轉(zhuǎn)動。 圖2-2家用電動甘蔗榨汁機(jī) (3)家用電動甘蔗榨汁機(jī)，如圖2-2所示：其特點為：體積小、方便，但不能長時工作。 (4)電瓶甘蔗榨汁機(jī)，其特點為：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：其特點為：工作時間長，效率高。 圖2-3大型甘蔗榨汁機(jī) 2.2設(shè)計的基本原理 本設(shè)計以現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)以及水果榨汁機(jī)的技術(shù)為基礎(chǔ)，對各個工作單元進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計和優(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。榨汁過程中將通過由電機(jī)帶動的三輥輪分兩級先后

15、進(jìn)行對甘蔗的壓榨，以確保榨汁充分，壓榨下來的汁液進(jìn)入過濾網(wǎng)進(jìn)行過濾處理，進(jìn)入汁液盛裝體，而殘渣則從出料口排出，最后消費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)三個壓輥在齒輪帶動下實現(xiàn)兩級壓榨，如圖2-4所示： 在齒輪帶動下，壓輥A首先正傳，齒輪組帶動一組壓輥B同時反轉(zhuǎn)，從而將從喂料裝置進(jìn)來的甘蔗依次進(jìn)行兩級壓榨，保證榨取甘蔗汁液充分進(jìn)行。在設(shè)計時，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，兩級壓榨后保證甘蔗能夠壓榨充分，

16、竟可能減少原材料的浪費。 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，電機(jī)通過減速器減速帶動皮帶傳動，帶輪、齒輪由軸連接，通過皮帶傳動帶動齒輪傳動，三輥裝置在齒輪帶動下兩兩相向轉(zhuǎn)動，進(jìn)行壓榨。而另一方面將甘蔗從喂料口送入，直接通過甘蔗

17、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)過濾網(wǎng)進(jìn)行過濾后流入汁液盛裝箱。 3甘蔗榨汁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1喂料機(jī)構(gòu) 料斗的設(shè)計主要考慮其甘蔗棒直徑的大小，以及長度。通過在市場上作比較，甘蔗大體為圓柱狀最大直徑不會超過60㎜，因此料斗設(shè)計成下斜坡狀、然后在端蓋側(cè)上方開孔，開出三個直徑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)計在統(tǒng)一斜面處，以防壓輥抱死無法工作。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算 影響甘蔗榨汁質(zhì)量的因素很

18、多，首先是甘蔗的品種、類型、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)行測量，測量結(jié)果如下： 表3-2 任選十株甘蔗中部進(jìn)行的測量 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)行的測量

19、 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

20、 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設(shè)置在20㎜，由前一級壓榨過的甘蔗進(jìn)入下一級進(jìn)行壓榨時，需減小下級輥輪之間的間距，因此，下級輥輪間間距設(shè)置為15㎜。這樣就可以直接將借助三個壓輥對甘蔗進(jìn)

21、行兩次壓榨。 4機(jī)構(gòu)的設(shè)計 4.1調(diào)隙螺栓的設(shè)計 調(diào)隙螺栓是為了改變壓輥裝置進(jìn)行壓榨時的間距而設(shè)計的，安裝時將壓輥2放在距離兩個壓輥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帶的選擇與計算 根據(jù)設(shè)計要求，本文設(shè)計的甘蔗榨汁機(jī)主要適用于家庭，以及一些室內(nèi)場所，因而選擇傳動裝置為帶傳動，帶傳動可以減少噪音的產(chǎn)生。由于小帶輪直徑=80㎜，大帶輪直徑=140㎜。 帶速計算近似為 如此通過帶速可選擇適用平帶傳動，平帶傳動效率高，在傳動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

22、合適用，帶的造價較為便宜，經(jīng)濟(jì)實用。材料可選擇錦侖片復(fù)合平帶。 4.3軸的強(qiáng)度校核計算 4.1.2按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算 根據(jù)本文設(shè)計的甘蔗榨汁機(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號鋼[]范圍為25-45；計算截面處直徑為25㎜；傳遞功率由

23、電機(jī)輸出功率可知為2； 軸的轉(zhuǎn)速計算：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)皮帶運轉(zhuǎn)是不發(fā)生打滑，按此計算軸的轉(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)度最終計算校核得知軸是安全的。 4.4壓輥的校核 根據(jù)實際測得60N的力可以完全將甘蔗棒擠壓破裂， 使用solidworks對壓輥進(jìn)行模擬校核： 模型信息 模型名稱: 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： 實體 文檔名

24、稱和參考 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： 合金鋼 如圖4-3所示 模型類型： 線性彈性同向性 屈服強(qiáng)度： 6.20422e+008 N/m^2 張力強(qiáng)度： 7.

25、23826e+008 N/m^2 表4-3如下： 夾具名稱 夾具圖像 夾具細(xì)節(jié) 固定-1 如圖4-4 實體: 2 面 類型: 固定幾何體 圖4-5 圖4-6 表4-4如下： 載荷名稱 裝入圖象 載荷細(xì)節(jié) 壓力-1 如圖4-5所示 實體: 97 面 類型: 垂直于所選面 值: 1 單位: N/m^2 壓力-2 如圖4-6所示 實體: 1 面 類型: 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 類型 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)計要求，壓輥軸符合強(qiáng)度校核。 12