毕业设计（论文）-三辊式面包压片机设计.doc

哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 三辊式面包压片机设计学 生 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 学 院 轻工学院 2010年 6 月8日graduation project (thesis)harbin university of commercethe design of three-roll bread press machinestudent: specialty:machine design, manufacture and automationschool: light industry school 2010-06-08毕业设计（论文）任务书姓名 学院 轻工学院班级 07-3专业 机械设计制造及其自动化毕业设计（论文）题目： 三辊式面包压片机设计立题目的和意义： 三辊式面包压片机是面包生产设备之一，该机结构紧凑，传动系统包含了带、链及齿轮等内容，辊隙调节机构具有典型性，采用变频调速系统，学生通过该机的设计，可在机械结构设计和控制系统设计方面得到工程师的基本训练，有利于学生综合运用所学知识提高分析解决问题的独立工作能力，及工程设计能力，提高学生机电一体化水平。技术要求与工作计划：技术要求 压辊长度:560mm 调速方式：变频调速 辊隙调整范围：0-20mm工作要求 1完成总体方案设计（根据主参数确定结构参数，运动参数、动力参数等） 2完成总装配图 3电气控制系统设计 4零件图 5设计说明书 时间安排：第 1-2 周 毕业实习，搜集毕业课题资料，完成译文和论文综述；第 3-4 周 总体方案、结构草图设计；完成开题报告、实习报告 （4月6日第一阶段检查）第 58 周 机构设计和完成装配图设计 （4月29日第二阶段检查）第 9 周 控制系统设计第 10 周 整理说明书第 11 周 零件工作图设计 （5月20日第三阶段检查）第12 周 评阅 （5月23日第四阶段检查）第13-14周 答辩指导教师要求： 按计划、按要求完成毕业设计任务（签字） 年 月 日教研室主任意见：（签字） 年 月 日院长意见：（签字） 年 月 日毕业设计（论文）审阅评语一、指导教师评语：指导教师签字：年 月 日毕业设计（论文）审阅评语二、评阅人评语：评阅人签字：年 月 日毕业设计（论文）答辩评语及成绩三、答辩委员会评语：四、毕业设计（论文）成绩：专业答辩组负责人签字： 年 月 日五、答辩委员会主任单位： （签章） 答辩委员会主任职称： 答辩委员会主任签字： 年 月 日哈尔滨商业大学毕业设计（论文）摘 要就目前情况而言，我国的面包加工装备技术进步速度较快，但与国外同类产品相比还有一定的差距，所以要加快我国食品机械的技术创新，因为食品工业是人类的生命工业，也是永恒不衰的行业，而且是与农业依存度最大，与其他行业联系度最强的一个工业部门，我们要积极研究面包生产工艺。关键词：食品工业 面包 面包压片机 工艺abstract currently, chinas bread case processing equipment technology progress faster, but compared with the similar foreign products, there is still a gap, so should speed up the food machinery in china, because the food industry technology innovation is the human life, the eternal long industrial industry, and is the largest, with agricultural dependency contact with other industry one of the strongest industrial department degree, we should actively research bread production process. keywords: food industry bread bread presser process 28目 录摘 要iabstractii1绪 论11.1 数控机床的发展史11.2 机床数控化改造的意义11.3 数控化改造后机床的优越性11.4 机床数控化改造的市场21.5 机床数控化改造的内容21.6 普通机床数控改造的目的32 总体方案设计42.1 设计参数42.2 其他要求42.3传动原理53 传动设计63.1 减速齿轮设计及校核73.2 带轮及带的计算113.2.1 确定计算功率113.2.2 选取v带型113.2.3 验算带速和确定带轮直径113.2.4 确定带传动的中心距和带的基准长度113.2.5 验算小带轮的包角123.2.6 确定带的根数123.2.7 计算单根v带初拉力的最小值123.2.8 计算压轴力133.2.9 带轮的结构133.3 确定计算转速133.3.1 主轴133.3.2 各传动轴133.3.3 各齿轮133.3.4 核算主轴转速误差143.4 轴的初步确定143.5 轴的校核154 进给系统设计174.1 纵向进给丝杠设计174.2 横向进给丝杠设计194.3 步进电机选择194.3.1步距角204.3.2精度204.3.3转矩204.3.4启动频率214.3.5 纵向进给系统步进电机的确定214.3.6横向进给系统步进电机的确定215 技术经济分析23总 结26致 谢27参考文献28哈尔滨商业大学毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1 机械加工制造业的发展状况先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的地。 1.2 我国食品机械的发展食品机械是农产品加工转化增值的重要手段，对于推动农业增效、农产品增值和农民增收具有举足轻重的地位。十一五期间，是我国全面建设小康社会、提高自主创新能力和加快与国际接轨步伐的发展时期，也是我国食品机械提升产业升级的重要机遇期。 在这期间，如果食品机械制造业不能尽快做强，则在国际市场竞争中面临被边际化或排斥的威胁如果不能尽快提升行业的竞争力，则与发达国家的差距将会进一步拉大。因此，我们应该客观分析食品机械的市场环境，抓住这个难得的历史机遇，有利于我国食品机械制造业的健康发展。 市场适用性分析由于食品工业的加工对象繁多、加工性质和工艺条件各异，所以采用的食品机械均须满足最终产品的加工要求，而对于食品的产品质量、安全卫生、营养便捷等具有特定要求。因此，食品机械除具有一般机械产品的共性外，还具有其市场适用性要求。 （1）规模适用性。我国食品加工企业使用的设备主要分为大、中、小三种规模。按国家产业政策和行业发展要求重点发展中、大型生产规模，而小规模的生产企业应按市场经济规律自生自灭。但是，我国食品机械制造业生产的设备主要以装备中、小型企业为主，而使用的大型成套设备仍有大量进口。 （2）技术适用性。我国食品机械现有的技术档次主要分为高、中、低三个层次。按国家产业政策和行业发展要求重点发展中、高档技术层次，而低档技术层次不应重点扶持，随着行业发展逐步被淘汰。但是，我国食品机械制造业生产的设备层次主要以中、低档为主，而目前使用的高新技术产品大量依靠外国公司供应。（3）季节适用性。由于农产品品种繁多，有许多食品加工属于季节性生产，如马铃薯加工、甘薯加工、木薯加工、果品加工、蔬菜加工、糖料加工等等。对于需要季节性生产的食品机械来说，必须充分考虑不同地理条件、不同季节气候和不同季节产品的加工技术要求。 （4）安全适用性。安全适用性是食品加工中的机械安全、生产安全和食品安全。一是机械安全。是由机械不产生危害所导致的效果，将机械风险减小到最低限度。二是生产安全。足以安全生产、工业卫生、保障职工在生产中的安全健康为前提，从管理上、生产技术上和设备使用上规定人们的安全行为以及安全生产所需的物质条件。三是食品安全。主要包括食品卫生、食品质量、食品营养等相关方面的内容。 （5）卫生适用性。是食品机械设计、制造过程对机械结构的卫牛要求，主要包括产品接触面和非产品接触面的结构材料、表面构造、可清洁性、耐用性、可检查性等卫生要求；对于食品机械的机械结构，应确定卫生危险的关键控制点，采取措施以保证机械结构的卫生要求。 （6）成套适用性。工业化食品加工中，大都不足单机生产，而是配套成生产线进行作业。因此，成套适用性是保证连续作业、均衡生产、加工性能和产品质量的重要环节，其成套原则是实现合理的经济规模、满足工艺技术要求以及设备与设备之间的合理匹配等，以便生产线正常运行、安全卫生、节约能耗和维修方便，确保生产线的整机先进性、合理性和可靠性。 以下是面包生产线的布置以及生产面包的流程第二章 总体方案设计2.1 任务提出在面包自动化生产线上，压片机为重要组成部分，因此需要设计与面包生产线相适应的压片机。2.2设计参数及基本技术要求2.2.1 设计参数 （1） 压辊长度：560mm （2） 压辊对数：3对辊 （3）输出速度：412m/min （4）变频无级调速2.2.2 基本技术要求（1）产品应符合本标准要求，并按经规定程序批准的图样及文件制造。（2）直接与食品接触的零部件，应采用不锈钢或经卫生部门检验证明对人体无害的材料制造。（3）调速手柄应操作灵活，并有可靠的安全自锁装置。（4）电器在冷态下应具备良好的绝缘性能。（5）施加电压为额定电压的1.06 倍，泄漏电流不得大于0.75ma。（6）绝缘电阻不得低于2m。（7）施加50hz、1250v 电压，不得发生闪络或击穿。（8）电源引出线应有夹紧装置和绝缘，电源线有效长度2.5m，接地电源线颜色和接地端子均应符合有关标准要求；插头应符合gb 1002、gb/t 1003 和gb 2099.1 的要求。出口产品按合同要求。（9）所有零部件均应经检查合格后方能装配。（10）不允许有渗漏润滑油现象。（11）所有外购件均应符合国家和现行有关标准的要求。（12）电镀件的镀层应光滑细密、色泽均匀，不得有斑点、针孔、气泡和脱落等缺陷。（13）外观油漆的漆膜应贴合牢固、平整光亮、色泽均匀、无明显流漆、皱纹等缺陷。2.3 机构设计2.3.1总体结构该机器的主要机构如图所示：下面是三辊式面包压片机的工作原理图简图2.3.2输送带张紧机构的设计如图所示：输送带张紧机构是采用一个螺纹丝杠带动滑块移动，从而带动输送带的从动辊移动实现张紧输送带的功能，其中，螺纹丝杠与滑块螺纹配合，螺纹丝杠与星形把手用销连接，用销传递扭矩并使之轴向不能串动，由于整个传送带给输送棍子的力是向左的，故滑块不需要右向固定。滑块与辊子轴固定连接。2.3.3输送带从动辊子结构的设计图2.6 其结构如图：分别由辊筒、两个内经不同的轴承、一根通轴组成，轴固定，辊筒跟着输送带一起运动 。 2.3.4压面辊子与输送带主动辊子的设计 通常压面辊子采用如下设计： 法兰与辊子筒通过焊接连接，焊接后精车，以保证两端轴孔的同心度。然而，由于焊接过程中，工件容易变形，故辊子精度不高，且焊接后不能拆卸，如果坏了难以维修，考虑到此种结构存在很多问题，故我采用另一种结构设计，如图所示：图2.7辊子轴通过两边的法兰固定，法兰与辊筒之间用螺钉连接，通过键将扭矩传递到法兰，再由法兰传递到辊筒，此种设计便于拆卸，方便维修，定位精度较高，且成本不会增加。2.3.5辊隙调整装置的设计通常辊隙调整有三种方式：（1）直线移动轴承座，如图所示（2）、偏心套调整法辊隙最大调节范围为：2e此方式是通过旋转偏心套使轴的位置发生变化，从而起到调整间隙的作用。(3)齿隙调整法采用大模数齿轮, 模数 m=8-10器目的是为了增加齿高 齿高h=2.25m m h 调节范围，此方法只适合齿轮传动的机器。基于上述的三种辊隙调整方式结合自身的设计得出; 偏心套调整方式适合本设计，由于本设计采用链轮传动，故不能使用辊隙调整方式，由于本设计是三辊式压片机，故不宜采用直线移动轴承座的方法。以上为手轮结构剖面图以及固定偏心套的方式图。手轮与调心轴之间通过销连接，销起到传递扭矩和轴向固定手轮的作用。如图所示，手柄与轴销之间通过螺纹连接，这样还可以控制轴销伸出的长度。带孔圆板固定在机体上，通过轴销插入孔中来使偏心套固定，如图，连杆与调心轴由四方块插入四方孔的方式，可以传递扭矩，然后用螺母将连杆与调心轴紧固。2.3.6机体的设计机器下机体是用角钢焊接而成的，与铸造而成的下机体相比，制作简单，大大降低了成本上机体由于结构较为复杂，故采用铸造，用螺栓将上机体与下机体连接。2.3.7 传动系统设计动力由减速机输出，由链条通过链轮带动三个棍子轴转动。压面棍就会转动。三个辊子轴中其中的两个分别带动上输送带辊子和下输送带辊子转动，从而带动输送带的运动来运输面团。下面是三辊式面包压片机的传动系统的简图;2.3.8链轮张紧机构的设计下面是链轮张紧机构的图由弹簧将张紧轮和机体连接到一起，从而起到张紧链轮的作用。下面是链轮张紧机构的剖视图：该机构是由一个链轮、两个深沟球轴承、一个短轴、一个紧固螺母、一个轴用挡圈、一个孔用挡圈组成，与通常不带轴承的张紧轮相比，由于使用了轴承，大大减小了在张紧过程中的阻力，减少能量的损耗。2.4总体尺寸的确定长：1240 宽：820 高：1160第三章 机械传动部分设计3.1电机及减速装置的选择选用as-w40型号减速机，其技术参数如下：功率：2.2kw减速比：100额定电流;6.82a额定转矩;1430r/min基频：50hz变频范围;20-65hz3.2链传动3.2.1、链传动的特点及应用链传动也是一种挠性传动，通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力。图3-9 链传动示意图优点：l 大中心距(amax8m)传动 l 工作可靠（啮合传动l 平均传动比恒定 i=z2/z1 ，效率较高 （0.98）l 压轴力fq小于带传动的 l 结构紧凑(与带传动比较)缺点：l 瞬时传动比不恒定l 传动平稳性差,冲击、振动大，噪音高动载荷大 不宜高 速传动。应用：对于链传动，一般要求工作在：p100kw,v10m/s,i8,a(5-6m/s) 主要用于要求平均传动比准确，两轴间距离相距较远、工作条件恶劣，不宜用皮带传动和齿轮传动的场合。广泛用于农业、采矿、冶金、石油、化工等行业中3.2.2、滚子链与链轮 （1）滚子链的结构与尺寸内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之 间均为间隙配合。内、外链板均为“” 型。链上相邻两铰链中心之间的距离称为链节距，用 p 表示。滚子链分为单排链、双排链、多排链排数越多，承载能力越高，但各排链受载不均现象越严重，故排数不宜过多图3-10 滚子链的结构（2）链轮的齿形、结构、材料1. 链轮的基本参数及主要尺寸常用的链轮端面齿形由三段圆弧和一段直线组成，简称三圆弧一直线齿形这种齿形已经标准化，由标准成型刀具加工，故链轮图上不必绘之端面齿形，只注明“齿形按3r gb124485规定制造”即可。2. 链轮的轴面齿形 ( 应符合gb1244-85的规定 )dfdad图3-11 链轮剖视图链轮分度圆：绕在链轮上的各链节滚子中心所在的圆图中应注明：3. 链轮的结构整体式：小直径的链轮 孔板式：中等尺寸的链轮孔板式：大直径的链轮图3-12 链轮类型通过资料的查找，发现大多数面包压片的的动力输出都是由链传动完成的，因此在560型面包压片机中采用链传动最后却确定的链传动如下图3-13所示图3-13 链轮传动3.3 轴强度校核校核链传动的轴，直径为35mm，上面有1个链轮，均采用平键联接。示意图如图所示：由上可知链传动2组的轴传给链传动3组的轴的转矩t= 得xz平面内的弯矩xy平面内的弯矩 根据弯曲公式，采用矢量合成方法，合成弯矩m为：图3-15 轴的载荷分析图按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上危险截面的强度。由于扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力： 式中： 轴的计算应力，单位为； 轴所受的弯矩，单位为； 轴所受的扭矩，单位为； 轴的抗弯截面系数，单位为； 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。 危险截面b ， 所以 mpa，已选定轴的材料为45钢，调质处理，=60mpa。因此，故安全。3.4 平键连接强度计算 对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键连接（静连接），其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上挤压应力进行强度校核计算。 假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为 对于普通平键a型， mpa ，可以满足强度条件。3.5轴承的设计与选用 因为在在560型面包压片机当中，各个轴只承受径向力，所以选用深沟球轴承1、 结构特点：一般由内圈、外圈、保持架和一组钢球组成，是使用最为简单、广泛、和价格较低的一种轴承。2、 载荷及转速特性：主要承受径向载荷，但也用于承受径向和轴向的联合载荷，其中轴向载荷不应超过未被利用的径向载荷的70%；在转速很高不宜采用推力轴承时，本轴承可以承受双向纯轴向载荷；此时轴承所承受的轴向载荷一般不应超过0.250.5c；3、 轴向限位能力与对轴线歪斜的敏感性：深沟球轴承可以将轴（外壳）的两面轴向移动限制在轴承的轴向游隙内，轴承的内圈（轴）相对于外圈（外壳）的相对位置误差应加以控制，两轴线的相互倾斜角一般不宜超过210双列深沟球轴承的相互倾斜角一般不宜超过2，在这个限度内轴承能正常工作。当轴承游隙增大时，倾斜角也相应增大，并且具有角接触球轴承的特性，可承受较大的轴向载荷，但轴承的倾斜角愈大，轴承使用寿命也随之有所缩短，并会出现较大的运行噪音。适用范围：与外型尺寸相同的其它类轴承相比，具有摩擦力最小、允许转速最高的特点，适用于刚性的双支承轴，支承间距离小于轴承内径十为了防止轴承的润滑脂流出污染面团，故采用密封深沟球轴承6007-2z，其实体如下：4 控制部分设计4.1 控制原理如图4-1所示为三辊式面包压片机的电气控制组成线路。图4-1 电气控制图4.2 变频器 通用变频器根据控制功能的不同，可以分为三种类型：普通功能型u/f控制变频器，具有转矩控制功能的高功能型u/f控制变频器和矢量控制高性能型变频器。变频器的类型是根据负载要求来选择的。 对于风机，泵类负载，其转矩与转速的平方成正比，低速时负载转矩较小，通常选择普通功能型。 对于恒转矩类负载，如挤压机、搅拌机、传送带，厂内运输电车、吊车的平移机构，吊车的提升机构和提升机等，则分为两种情况。如采用普通功能型变频器，要实现恒转矩调速，常常采用加大电动机和变频器容量的办法，以提高最低转矩；如果采用具有转矩控制功能的高功能型变频器，实现恒转矩负载的调速运行，则更理想。因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。此外，恒转矩负载下的传动电动机，如果采用通用型标准电动机，还应考虑低速下的强迫通风冷却问题。 对于轧钢、造纸、塑料薄膜加工线这类要求精度高、响应快的生产机械设备，宜采用控制高性能型通用变频器。变频器的安装： 通用变频器通常具有工业ip00、ip20或ip40级防护等。变频器内部的电力电子元器件在工作时会不断地产生热量，因此对环境温度、湿度有一定的要求。变频器所在的环境温度越高，腐蚀气体浓度越大，其寿命就越短。安装时要求有良好的通风条件，环境中不能有过多的腐蚀气体和灰尘。在高海拔地区使用变频器时，变频器中的平波电容器的内外压力不平衡，可能导致电容器爆裂；在不加装特殊装置的情况下，一些元件也会误动作。另外采用变频器传动异步电动机时，电源侧和电动机侧电路中将同时产生高次谐波。对于由此高次谐波引起的静电、电磁干扰，在变频器的装设上要作各种考虑。5 技术经济分析5.1 成本分析对工程技术进行经济性评价，其核心内容是经济效果的评价。为了确保经济决策的正确性和科学性，研究经济效果评价的指标和方法是十分必要的。经济效果评价的指标和方法是多种多样的，它们从不同程度反映工程技术方案的经济性，这些指标主要可以分为三大类：第一类是以时间作为计量单位的时间型指标，如投资回收期，贷款偿还期等；第二类是以货币单位计量的价值型指标，如净现值，费用现值等；第三类是反映资源利用效率型指标，如投资利润率，内部收益率等。现利用投资回收期法来进行经济性评价。所谓投资回收期是指投资回收的期限，也就是用投资方案所产生的净现金收入初始全部投资所需的时间。对于投资者来说，投资回收期越短越好，从而减少投资的风险。计算投资回收期时，根据是否考虑资金的时间价值，可分为静态投资回收期（不考虑资金时间价值因素）和动态投资回收期（考虑资金时间价值因素）。投资回收期从工程项目开始投入之日算起，即包括建设期，单位通常用年表示，以下利用静态投资分析该方案的经济技术可行性。技术和经济在人类进行物质生产，交换活动中始终并存，是不可分割的两个方面。两者相互促进又相互制约。技术具有强烈的应用性和明显的经济目的性，没有应用价值和经济效益的技术是没有生命力的。而经济的发展必须依赖于一定的技术手段，世界上不存在没有技术基础的经济发展。技术与经济的这种特性使得它们之间有着密切而不可分割的联系，所以有必要对