-【优秀文档】机械工程及自动化论文

1、毕业大作业题 目：斩拌机设计说明书专 业：机械工程及自动化班 级：学 号：学 生：指导教师：完成日期： 2011年 05月26日大连工业大学2010年5月毕业设计（论文）任务书机械工程与自动化学院姓名毕业设计（论文）题目：食品加工斩拌机机械结构设计设计（论文）的基本内容：1、斩拌机机械总体结构设计2、斩拌机主要参数选择与计算3、斩拌机装配图4、斩拌机部分零件图5、编写设计说明书6、外文科技文献翻译毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第1周指导教师签字：2011年3月 5日食品加工斩拌机机械结构设计摘要近儿年，我国斩拌机产业发展迅速，产品产出

2、持续扩张，国家产业政策鼓励斩拌机 产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对斩拌机产 业的关注越來越密切，“十二五”期间斩拌机产业的重点领域及其投资机会研究成为热 点问题。随着国家对各行各业机械化的投入，降低了对工人的劳动强度，捉高了产品加工效 率和质量，这是提高我国食品业物质技术装备水平、发展现代食品业的客观要求。木课题的研究达到了现代化生产的要求，能够实现对原料肉进行斩切、搅拌和乳化, 通过斩切，提高了产品的细密度及和水的亲和力，使产品的弹性得到提高。斩拌机在 高速旋转下，斩刀将肉及辅料在短时间内斩成肉馅和肉泥，还可以将辅料一起搅 拌成均匀的乳化物。我国斩拌机过去

3、完全依靠进口，进口设备价贵、维修费高，售后服务也有很多困难。 天津浦英机械有限，公司经过科技攻关，成功研制出国内首台具有国际先进水平的真空 斩拌机，最近通过天津市科委科技成果鉴定。关键词：斩拌机，食品机械，机械化，真空斩拌机。food processing machinery chopper mixerstructure designabstractin recent years, china cutter industry has developed rapidly and the product output continues to expand. as a result of the

4、state's industrial policy that encourages the cutter to the high-tech products industry direction, the investments of domestic enterprises gradually increase in the new projects. the key areas of cutter industry and investment opportunities will be a hot issue, during the 12th five-year plan.as

5、the state increases the investment in mechanization, reduces the labor intensity and improves the processing efficiency and quality, this improves the development of modern food industry and material and technical level objectively.this topic researching to a modern production requirement can be ach

6、ieved on slicing, mixing and emulsifying to the raw meat.cutting improved the product's fine, the water density and affinity and improved the flexibility of the product, at a high speed, the knife of the cutter rotating cut meat and accessories smaller in a short time and can also mixed them tog

7、ether into a uniform emulsion.my cutter relied heavily on imports in the past. the import prices and the maintenance costs of the equipments were high and the sales service was difficult. with scientific research, tianjin pu ying machinery co. ltd has successfully developed the china's first int

8、ernational advanced level of vacuum cutter, which passed the scientific and technological achievements by tianjin science and technology commission.keyword： cut mixer, food machinery, mechanization, vacuum cut mixer目录毕业设计（论文）任务书摘要abstractiii第一章绪论11.1概述11.2斩拌机的研究状况21.3国内外斩拌机刀具材料分析51.4本课题捉出的意义5第二章斩拌机介

9、绍62. 1斩拌机的结构组成62.2实现的功能62. 3.1斩拌机刀片的优化设计62.3.2刀片刃形曲线数学模型72.4斩拌机刀具的使用环境分析112.5刀具使用寿命112.5结构特点12第三章设计方案的选择及维护133. 1斩拌机传动机构方案对比133.2工作过程简述143. 3维护及注意事项15第四章斩拌机的设计164. 1斩拌机主要参数的选择与计算164.2传动装置参数的确定174. 3v 带的传动设计184. 4轴的设计274. 4. 1初步估算轴径274. 4.2轴的结构设计274. 4.3校核轴的强度284. 4.4轴的弯曲刚度校核284. 5轴承的选择29第五章经济效益评估及环保

10、分析305.1经济评估的冃的305. 2环保分析305. 2.1环保对斩拌机的设计要求305. 2.2环保的内容与对策30第六章结论316. 1结论31参考文献32结束语（致谢）33附录：外文资料翻译34第一章绪论1.1概述斩拌机在高速旋转下，对原料肉进行斩切、搅拌和乳化、防止原料肉中肌红蛋白、 脂肪及其他营养成分被氧化、破坏，从而最大限度的保留了原冇色、香、味及各种营养 成分。通过斩切，提高了产品的细密度及和水的亲和力，使产品的弹性得到提高。斩拌 机在高速旋转下，斩刀将肉及辅料在短时间内斩成肉馅和肉泥，还可以将辅料一 起搅拌成均匀的乳化物。该机具有刀轴转速高、功率大、斩切乳化效果好、处理原料

11、范围广等特点。不仅可 斩切、乳化各种肉类，也可斩切、乳化肉皮、筋腱等粗纤维和复合胶原蛋口的原料。该 机采用了先进的控制技术，安全可靠，维修方便，显示控制功能完备。其电机具冇起动 转距人，绝缘耐热等级高，过载保护性能好，特别适合在频繁起动的工作环境中使用的 特性。斩拌电机采用一个变频电机，并通过变频对其进行最合适的控制，使斩拌机在任 何刀速下，都能发挥出最强大的动力，并且更节省您的电能损耗，而且对您的供电电网 没有任何电流冲击。对于不同的刀速可在显示表上精确的显示。自动监控。减轻了操作 人员的工作强度提高了产品的监控精度。工作顺序软件程序控制执行，大大降低了设备 硬件的故障率，使维护更加快捷方便

12、。近几年，我国斩拌机产业发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励斩拌机 产业向高技术产品方向发展，国内金业新增投资项口投资逐渐增多。投资者对斩拌机产 业的关注越来越密切，“十二五”期间斩拌机产业的重点领域及其投资机会研究成为热 点问题。随着国家对各行各业机械化的投入，降低了对工人的劳动强度，提高了产品加工效 率和质量，这是提高我国食品业物质技术装备水平、发展现代食品业的客观要求。我国农业进入新的发展阶段后，食品业生产结构迅速变化，食品业发展方式转变步 伐加快。国内外市场竞争耍求我国的农产品生产必须加强区域协作，开展规模化经营和 标准化生产；同时，食品生产过程也需要更加严格的质量控制。区域协

13、作、质量控制、 规模化经营、标准化生产，用传统人工方式难以实现，需耍促进机械化，实现机械优势与人工优势的结合，以现代化生产方式应对益激烈的市场 竞争。1.2斩拌机的研究状况国际部分早年，德国和前苏联都曾研制过液压驱动的斩拌机。其特点是提高动频摆动次数借 以增加产量，同时能实现液压调整排料口、液压过载保护以及能负荷启动。原四徳制造过冲击式斩拌机，i佃原苏联也制造了振动斩拌机。它们都靠动频振动冲 击斩拌破碎物料，借以提高斩拌机性能。而者国内曾经试制过，由于某些原因没能继续 研制。原东徳曾制造过一种简摆双腔斩拌机，美国生产过复摆双腔频式斩拌机。国内北京 某设计院以及湖南某大学都曾与工厂合作研制了双腔

14、频式斩拌机。其特点是使间歇工作 变成连续工作，借以提高斩拌机工作效率。国内部分门从我国引进斩拌机以后，国内许多学者、单位对其作了大量的实验研究和理论分 析，为该产品设计提岀了参考依据。真空斩拌机在津研制成功如图1.1,真空斩拌机是香肠制馅工序应用真空技术的 关键备，我国过去完全依靠进口，进口设备价贵、维修费高，售后服务也冇很多困难。 天津浦英机械冇限，公司经过科技攻关，成功研制出国内首台具冇国际先进水平的真空 斩拌机，最近通过天津市科委科技成果鉴定，现已批量生产供应“双汇”等大型企业 使用并实现出口，结束了我国不能生产此类先进设备的历史。天津浦英研制的真空斩拌 机高起点设计、高水平配置，瞄准国

15、际先进水平，采用计算机辅助设计，国际采购优质 零部件，保证了产品的先进性和可靠性。据浦英科研人员介绍，真空斩拌机设计制造 难在机器在高度旋转下保持真空，运转屮不跑冒滴漏，电器控制先进可靠。为此他们设 计了先进的刀轴传动系统，提高了 “刀轴转速”这一斩拌机主要性能指标。为了保证 密封，科研人员特殊设计了 “螺旋密封、迷宫密封、唇式密封”相结合的三重密 封结构，确保了设备长期使用不漏油、不进水和其他物质。先进的新一代可编程序 控制器plc电控系统是真空斩拌机的又一突出特色，它抛开了继电器电路，使机器 在人性化、控制力、联动性、可靠性等多方面达到国际先进水平。此外，由于转盘 锅等主要部位采用不锈钢材

16、料，干净卫生，便于清洗。图1.1真空斩拌机目前转速最快、效率最高、操作最方便的国内最先进的zb-330l斩拌机于今年3月 止式问世。据天津市浦英机械有限公司销售部王经理介绍：zb-330l斩拌机是为了满足 经济h益增长的肉产品企业，提高效率、减少劳动力、降低风险而专门设计制作的机械, 此斩拌机fi前在国内时最大最先进的。主要提供给我国大中型肉、鱼产业的生产商。安徽某设计院曾发明一种双腔双动瓠复摆瓠式斩拌机。它除了提高工作效率，同时 又能降低斩拌机负荷，使机重减轻很多。原苏联早年曾制造一种双动频频式斩拌机。国内辽宁某学院与矿山合作开发了双动 瓠瓠式斩拌机。这种斩拌机就是将原来两个斩拌机去掉前墙对

17、置后而成。为了两动瓠同 步运转，在偏心轴一端增设一对开式齿轮。由于它的结构太复杂，近年乂研制一种单轴 倒悬挂的双动频斩拌机。国内上海某学院曾研制过此种频式斩拌机。这两种斩拌机的特 点，其动频同步运转，使斩拌机强制排料。这样，靠提高转数壇加斩拌机产量，同时曲 于物料与动频没有相对运动，减少衬板磨损延长使用寿命。近来乂研制了单动瓠倒悬挂 频式斩拌机。国内各厂家所制造的瓠式斩拌机技术水平相差悬姝，有少数厂家的产品基本接近世 界先进水平，而多数厂家的产品与世界先进水平和比并距较大。犬津市浦英机械有限公司是国内第一家从事肉类制品加工设备研制、开发、生产、 制造的专业厂家。主要生产真空斩拌机、斩拌机、绞肉

18、机、冻肉切块机、全自动连续真 空包装机等设备。经过20多年的努力，已成为具有国际先进水平的机械制造企业，并 率先在同行业内通过了 “is09001国际质量管理体系”认证。产品曾多次荣获天津市及 国家科技进步奖。在国内处于领先地位，代表着国内同类产品的发展方向。1998年，该公司研制开发的zb-200l如图1. 2高速斩拌机采用国际上最新技术，为国内首创，填补了国内空门。该公司并且于2001年推!l!t zb-200l型真空斩拌机。以 上产品近儿年经河南双汇集团、山东金锣集团、北京京京肉食公司、大连诚信公司、大 连础明集团、济南维尔康公司、河南众品公司、天津大海和天津肉联厂岀口分厂等厂家 的使用

19、，证明以上两种设备性能已达到国际同类产品的技术标准，深受广大客户的好评。图1.2 zb-200l型真空斩拌机该公司的zb系列如图1. 3斩拌机是生产香肠、火腿肠、午餐肉、肉糜类制品的首选专用设备，也可用于鱼类、水果、蔬菜的粉碎加工。该斩拌机料盘为不锈钢，整体全 部采用优质不锈钢包装。耐腐蚀，易清洗，符合食品一卫生要求。该机结构合理、造形美 观、性能稳定、操作简单、维修方便。zb-8o型斩幷机图1.3 zb系列斩拌机型号zb-40zb-80azb-8ob生产链力阳次)15-2l30-4030-40客枳(l)8li30功宰(kw)1414st刀数量ge)366靳刀转速(ipm)1500/30001

20、500/3000200/1500/3000新锅转速(ipm)1616/2416/24出料盘转速(ipm)8383主机尺寸(mm)1200 x900x11001810x1170x13801810x1170x1380ss(kg)260012001200表1.4 zb系列斩样机设备的主要参数1.3国内外斩拌机刀具材料分析为使斩拌机刀具满足使用环境的要求，在国外采用高碳的锯一帆系不锈工具钢来制 造。这种材料不但对肉质组织液的腐蚀抗力大，且曲于这种材料含冇高的碳及适量的饥, 经过一定的热处理后，使其组织屮形成大量的细、小、匀、圆的碳化物，具有显著高的 耐磨性，因而这种斩拌机刀使用寿命高。然而目而在国内斩

21、拌机刀具市场上，制造肉刀所使用的材料比较混乱。由于国内肉 类加工用刀具材料既无工业标准可遵循，也无食品法规所制约，肉刀制造厂也没有认真 研究肉刀的科学选材原则,致使国内斩拌机刀具，有的采用结构用不锈钢4crl3,或2cr3, 有的釆用非不锈工具钢9crsi,有的甚至干脆就用弹簧钢65mn或结构钢为45c甚至 用铸铁来制造。一把斩拌机刀，几十块钱就可以买到一把。价位如此之低廉，很能吸引 那些不谙真谛的斩伴机用户z青睞。其实这些材料制作的肉刀，既不耐磨，乂不耐蚀， 使用寿命非常z低，只有进口刀的1/6,且不说其生产率多么低下，增加因多次换刀带 來的无潯的工时消耗，增加肉食品的加工成本；更主要地是这

22、类非不锈工具还冇与肉质 组织液的接触污染，对人体健康是不利的。可喜的是，目前国内不锈工具钢制斩拌机刀 具已崭露头角。1.4本课题提出的意义随着工业化、城镇化的推进，农村劳动力大量转移，有2亿多劳动力进城打工或进 入乡镇企业务工，许多村庄留下老人、妇女搞农业，不同程度出现了农村干活缺人手、 创业缺人才的现象。食品的机械化对解决农村当前劳动者劳动能力不足以及农业劳动力 短缺问题具有重要意义。第二章斩拌机介绍2. 1斩拌机的结构组成其结构主要有个部分组成：（1）搅拌器（2）岀料机构（3）锅（4）斩刀（5）机座（6）斩刀盖（7）刀轴盖2.2实现的功能（1）高速斩切（2）搅拌（3）锅的旋转（4）自动出料

23、2. 3斩拌机的工作原理刀片是斩拌机的重要零件，刀片的刃形和锋利程度直接影响到肉的切碎率和斩拌。 目前，斩拌机刀片的刃形大多为圆弧形。由于圆弧形刀片在切割过程中，刀刃上各点的 切割角度不同，影响了肉的切碎率，延长了斩拌机工作的时间，使被切物的温度升高，影响了制品的质量。因此，根据被切割物和刀片之间的运动关 系，对刀片的刃形进行计算机优化仿真设计是很重要的。2. 3.1斩拌机刀片的优化设计斩拌机刀片的简图如图2. 1所示，其工作原理如图2. 2所示。图2. 1图2.22.3.2刀片刃形曲线数学模型a）刃形曲线方程斩拌机刀片刃形曲线优化设计的条件为：刀片刃形上各点的切割角。为常数，且为 被切物的最

24、佳切割角；刃形曲线优化设计分析如图2. 3所示。图中乂、乂分别为刀刃 上某点a上的切卜速度和横割速度，v为a点的速度，q称为a点的切割角。对于确定 的被切物來说，切割角冇最佳值，即所谓的最佳切割角心。最佳切割角心是指在切割 过程中能耗最小的切割角，对于不同的切割物如鱼糜、肉糜等，购均不相同，其值一般 可由实验确定。图2.3刃形曲线上a点处标为:jx=rcos1 y = rsintg/ =sindr+rcosdcosdr-rsin 0d&tg/ =drd0(2-1)(2-2)(2-3)-rtg&式中：ra点的向径r (oa)；&向径r与x轴的夹角。由儿何关系可知：0 =

25、&丫，故有：a = -/3 = -(0-r)2 2(2-4)0二龙_0二f+a(2-5)"为切割角，根据优化条件有q = q(),由式(3. 2. 2-3)和(3. 2. 2-5)可得:八drtg& + rdedr八-rtg(2-6)上式即为优化后刃形曲线的极坐标方程。为计算和绘制图形的方便，这里将其转化成直角坐标方程。根据(2-1). (2-4)和(2-6)可以推dy7t - ytg/ = -t = tg 6z0- + tg 丄ax 2 xb)计算机数字仿真(2-7)数字仿真软件matlab所提供的图形交互式的软件包stmultnk提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制

26、、数据处理、方便的windows编程等便利工具°simulink已成 为一种可视化、模块化、一体化的动态系统仿真软件，它的岀现，使得matlab为 系统仿真与其在cad中的应用打开了崭新的局面。所以，选择matlab所提供的stmultnk仿真环境进行斩拌机刀片刃形曲线的仿真。simulink的使用分为两个阶段：模型定义和模型分析.使用simulink的一个典 型的过程可以从定义一个模型开始，也可以从调用一个已经存在的模型开始，然后着手 分析这个模型。当建立或调整一个模型以期获得理想的响应时，模型定义和模型分析这两个阶段会经常交叉使用。在模型定义完成以后，可以通过两 种方法进行模型分

27、析。一是从simulink菜单选项屮进行，二是从matlab命令窗口小键 入命令进行。利用simulink仿真时，可以观察仿真的执行过程。仿真结呆可以利用变 量存储在matlab的工作空间中。c) stmultnk中刀片刃形曲线数学模型的构造和仿真根据式(2-7)确定的刀片刃形莒线数学模型，在simulink的窗口屮“画岀数学 模型”,，如图2. 4所示。rampmathfuiwclianproduct triooometiic functiontrigonofdccriefunction 1lnlegmtarbscope-上consult j-亍图2.4图中ramp表示斜坡信号，用来模拟刃形

28、曲线的x坐标，math function (1/u)用来去x的倒数product (x)表示将两输入数字量相乘,trigonometric function (atan)表示反止切运算，而后与constant (常量)(70- ffl加，integrator (1/s)表示积分, 2scope是结果输出，表示刃形曲线的y坐标。根据斩拌机料釜的大小，其中刀片外形的设计尺寸如图2. 5所示。图2. 5刀片外形因此x的取值范围为55 230mm,由于陽的值一般由实验确定，在此分别取6065681170°,得到的模拟曲线分别见图2. 6,图中所示曲线就是仿真所得到的刃形 曲线。oo = 60

29、°时的优化曲线血二65：卜:冊优乞曲线图2. 6仿真所得到的刃形曲线d）根据仿真结果制造刀片通过计算机仿真得出刀刃曲线后，可以直接在绘图软件（比如itoe）屮绘制刀片的 造型，通过接i i和数控机床相连，制造所需要的刀片原型，这种制造过程是现代机 械制造业的典型工艺流程。d）结论（1）通过分析斩拌刀的运动规律，建立了斩拌刀片的刃形曲线优化数学模型。（2）利用matlab软件模拟了刀片的优化刃形曲线。（3）提出了斩拌刀的制造方案。2.4斩拌机刀具的使用环境分析所谓斩拌机刀，多是一个新月状，单面开刃的刀片。每台斩拌机上装36把，为 保证高速旋转情况下的动平衡，要求每把刀片间质量（重量）之

30、差不超过5克，机轴转速 达7000传/分。斩拌机除了把肉切得细碎均匀外，述冇使添加的调味品搅拌均匀的作用, 为此在斩拌机中被切的肉里尚需添加一定量的冰水。被切的肉有时是鲜肉，也可为冻肉, 口j见斩拌机刀具的使用条件还足很苛刻的。乍看起來肉质是很软的，但在高速旋转切削 情况下，对刀具的磨损述是很严重的，这就要求斩拌机刀片，不但要有高的强度和耐磨 性，而且在切冻肉时，述要求刀具有高的低温韧性。在肉质中的生物组织液的作用下， 还应具有一定的耐腐蚀性。因而斩拌机刀用材料的选择不容忽视，它也同其它机械零件 的选材一样，是机械制造中及材料科学中的重要课题z-o2.5刀具使用寿命提高刀具使用寿命，不但可减少

31、刀具消耗，减少刀具更换工序及其因而带來的工时 消耗，显著提高生产效率，从而降低牛产成本，这无疑是我们的始终不渝的追求。为了增加肉类刀具的使用寿命，应从捉高耐磨性及耐蚀性两个方而采取措施。对于 肉类切削而言，曲于肉质较软且有成分复杂的组织液，它不像切削硬的对象，产生磨粒 磨损，而以均匀磨损和腐蚀磨损为主。对于均匀磨损，要求材质必须有相当高的硬度。 钢材通过淬火而获得的最高硬度为hrc65左右，为进一步提高硬度需釆用诸如硬质合金 和表面涂、镀层，食品卫生规定肉刀是不可用附加涂、镀层的，而皱质合金不但加工困 难，且价格昂贵。为此须采用工具钢，即含碳量0.8%的高碳钢。高的含碳量保证了淬 火组织中，除

32、硕的马氏体组织之外，能有足够量的炭化物质点，如果将炭化物质点控制 的恰好如细、小、匀、圆的程度，则其耐磨性将达到高超的程度。由于肉质里的组织液的腐蚀特性以及盐水等的腐蚀物质，仅以具有上述显微组织钢 材尚难以满足要求。这是由于在上述的金属组织中，有基体相及炭化物相，二相间电极 电位相差较人，而肉质组织液具有电解质的作用，则可形成原电池造成电化学腐蚀。在 快速切削情况下，基体一旦遭到腐蚀，第二相极易脱落，从而加速刀具磨损。可见采用不锈工具钢对延长肉类刀具使用寿命是多么重要。2.6结构特点（1）设备紧凑、简洁、占用空间少，生产能力大，满足了屮等设备生产客户的要求。（2）自动化程度高，操作简单，降低了

33、人工劳动的程度。（3）投资费用和检修费较小，该装置设备少，维修方便，减少检修工作量。（4）该系统密闭性好，无污染，保护工人健康和减少对环境的污染。第三章 设计方案的选择及维护3.1斩拌机传动机构方案对比方案一：动力源选择电机，为满足传动比要求，传动系统可以选择带减速器的电机和皮带传动。其结构简图如图3.1vwv了/图3.2斩刀轴的带转动方案二动力源同方案一一样采用电机，在图3.1的结构中采用链传动，如图3.3。由于图3. 1和图3. 3中的结构是水平传动，考虑到链传动水平传动的时候容易掉链子，给生产带来不便，所以采用方案一。3. 2工作过程简述如图3. 4为斩拌机的俯视图将准备好的材料放入锅中

34、，启动斩刀和锅的开关，让锅旋转地同时斩刀以很高的速 度斩切材料，斩切一会后开启搅拌器，使材料运动均匀斩切更充分，当材料加工好以后 停止斩刀和搅拌器，只保留锅的旋转运动，之后开启出料机构，这时一次的加工完成了。3. 3维护及注意事项斩拌刀是硬质不锈钢制成的，所以磨刀最好在专用的磨刀机上进行，并对磨刀石进 行冷却，避免刀过热，否则会造成刀出现裂纹或折断。打磨刀只打磨刀刃区域，打濟 角度应是27°,如果打磨角度超过27°,将产生弯曲力，导致振动和断刀；如果打磨角度 小于27°,刀的切削力及使用时间将和应减少，刀将产生裂口并碰断。磨刀后，刀和刀 头的压紧面必须清理干净，最

35、少一个星期一次，清除锈迹，涂上动物油脂，安装刀前 对刀轴进行清洗和润滑。安装的斩拌刀应该相对而且结构相同，长度和重量一样。（最 大误差5 g ）任何不平衡都会导致刀负载加垂，振动，其至会导致机器不规则的运转， 最后导致机器损坏。机器必须由专人操作，机器启动前要确保没有异物在机器内，所有必要的附加设备 应正确安装在机器上，无松动，无附加物；斩拌期间，不要把手伸到刀具盖下面，卸料 盘卸料时，不要把手放在卸料盘下端。机器运转时，不要用手、衣服、工具等接触机器 的旋转部位；机器装料时，要检查推料车是否被锁紧，起动臂被举起时，严禁在起动臂 下站人 在紧急状态下，可以按紧急开关，这时机器处于带电自由电流状

36、态，大约2rai n后，机器才可以重新启动；机器在维修、保养吋为安全起见应断开电源；清洗机器时, 机器的防护罩应盖上，以免水冲进空气压缩管或电子器件内引起危险。总之，操作机器必须是熟悉安全操作规程的员工，不能超出机器规定的用途范围， 启动前要对机器进行安全检查，平时要注意机器的保养，严格执行操作规程，尽量延 长机器的使用寿命，防止意外事故的发生。第四章斩拌机的设计4.1斩拌机主要参数的选择与计算(4-1)主电动机的选择计算：选择时应保证p0 >pr式中：p（）电动机的额定功率，kwop厂-工作机所需电动机功率，kwo所需电动机功率由下式计算：p二比（4-2）式中：pw-工作机所需有效功率

37、，由工作机的工艺阻力及运行参数确定。屯动机到工作机的总效率。pwfv _ fdn1000 60x1(?1300x3.14x392x140060x106= 37.3366 kw(4-3)式中：工作机的圆周力（即工艺阻力），nov-工作机的线速度，m/sod主动轮的直径，mmon-工作机轴的转速，r/min 则:prpw37.336692.3%=40.451则所选择主电动机的额定功率po =45kw o出料机构电动机的选择计算:fv _ f-zrdnw00-60x106795x3-14x75x30060xl06= 0.9361125 kwpw 0.936112578%1.2 kw则所选择出料机构的

38、电动机额定功率p0=1.5kw opwfv _ fdn1000 60xl06627x34x80x20060x106=0.525008 kwpr =pw 052500875%= 0.7kw(4-4)(4-5)(4-6)(4-7)(4-8)则所选择搅拌机构的电动机的额定功率p() = 0.75kw o 斩拌锅旋转电机的选择计算：pw(4-9)旦=_f£dn_ = 1430x3.14x譽x500 = 935 kw100060xl0660x106d 2 9935p.二空二± = 3.5011kw(4-10)r 7785.5%则斩拌锅旋转电机的额定功率po =4kw o由以上计算出的

39、电机功率查实用中小电机手册(辽宁科学技术出版社)选择电机见表4.14.2传动装置参数的确定型号额定 功率/kw额定 电流 /a转速/(r/min)效率/%功率因 数 cos&堵转转矩堵转电流最大转矩额定转矩额定电济额定转矩y801-20.751.82825750.842.27.02.2y90s-21.53.42840780.852.27.02.2y112m-24&2289085.50.872.272.2y225m-4457148092.30.881.972.2表4.1电机参数表(1) 皮带传动的传动比a) 主电机带传动情况(4-11). = zl=1480 = 2 11 n2

40、700式中：蚀一电机额定转速(厂/min)n2一斩刀轴转速(r/min )b) 锅的带传动情况2890500= 3.17(4-12)式屮：®电机额定转速(厂/min)4支撑轴转速（"min）（2）各轴的运动及动力参数计算1轴：即斩刀轴p =45kw=700r/min （斩刀轴可变速7001400r/min这里取最小情况）p4sxl000t, =9.55x= 9.55x =64.292加（413）1叫7002轴：锅的支承轴p2 =4kw7； = 9.55><佥=9.55x= 3n m（4-14）n.1.54. 3 v带的传动设计根据带传动的工作情况分析可知，v带传

41、动的主要失效形式是：（1）v带疲劳断裂：带的任一横截而上的应力将随着带的运转而循环变化。当应力循环达到一定次数， 即运行一定时间后，v带在局部出现疲劳裂纹脱层，随之出现疏松状态甚至断裂，从而 发生疲劳损坏，丧失传动能力。（2）打滑：当工作外载荷超过v带传动的最大有效拉力时，带与小带轮沿整个工作面出现相对 滑动，导致传动打滑失效。因此，在不打滑前提下，保证帯具有一定的疲劳强度和寿命是v带传动工作能力的设计 计算准则。普通v带曲顶胶、抗拉体（承载层）、底胶和包布组成如图4.1。抗拉体曲帘布或线 绳组成，是承受负载拉力的主休。其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩变 形。线绳结构普通v带具有柔

42、韧性好的特点，适用于带轮直径较小，转速较高的场合。包布帘布芯结构嚮布芯结图4.1 v带结构窄v带采用合成纤维绳或钢丝绳作承载层，与普通v带相比，当高度相同时，其宽 度比普通v带小约3 0%。窄v带传递功率的能力比普通v带大，允许速度和挠曲次数 高，传动中心距小。适用于大功率冃结构要求紧凑的传动。相比之下，本次设计传动的功率为非人功率，则采用普通v带。已知条件：电动机型号 y225m4, p =zi, = 1480r/min搅拌轴转速：§ =700/7 min工作制：连续工作制a）主电机带传动情况确定设计功率匕，查表4.2得工作情况系数ka=1.2,故：p = kap = 1.2x45

43、 = 54kw(4-15)工况k空轻载起动重载起动每天工作小时数/h<1010-16>16<101016>16载荷变动最小液体搅拌机、通风机和鼓 风机（5 7.5kw ）、离心式水 泵和压缩机、轻载荷输送1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机（不均匀负 荷）、通风机（7.5kw ）、旋 转式水泵机和压缩机（非离心 式）、发电机，金属切削机床、1.11.21.31.21.31.4印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往 复式水泵和压缩机、起軍机、 幣粉机、冲剪机床、橡胶机械、 振动筛、纺织机械、重载输送 机1.21.31.41.

44、41.51.6载荷变动很大破碎机(旋转式、鄂式等)、磨碎机(球磨、棒磨、管磨)1.31.41.51.51.61.8表4.2工况系数表(2)选取v带型号：根据pc = 54kw , q=148(k/min,选3型v带，其参数由图4.3确定。b项目截面尺寸bpbh普通v®型号5.364z8.5 i10 16a11138b141711c192214d273219e323823图4.3 v带型号表(3) 确定带轮基准直径dd2 选择小带轮直径：查手册确定，由于占用空间限制不严，取如 呱,对传动有利,取 d/ = 250/nm(4-16) 验算带速”60x1000_ x250xl48060x1

45、000=19.36/77/5在5加/$25m/s之间，故合乎要求 确定从动轮基准直径cld2 = ddx(4-17)(4-18)传动比误差:初定中心距初定中心距a0 = 860/wm确定带的计算基准长度5亠860 + %92 + 250)+(392 一 250尸(4-21)24x860= 5151.62mm(4-22)查手册取标准值址=392 实际从动轮转速©和实际传动比， 不计£影响，若算得'与预定传动比相差±5%为允许772501,568(4-19)确定屮心距。和带的基准长度®(4-20) 取标准带长6 查 丁册取 ld = 6070mm 确

46、定中心距°a = eg(4-23)= 860 +6070-5757.622(4-24)(4-25)q的调整范围: 6zniax = 6/ + 0.03 = 1016.19 + 0.03x6070 = 1198.29mm min =-0.015 =1016.19-0.015x6070 = 925.14m/? 验算包角仅使ani2(r6r = 180°-x60°(4-26)= 180' 392-250_900-x60°= 170.5° >120°符合要求，取0 = 160 确定带根数z如表4. 4,单根v带的基木额定功率表4

47、. 4单根v带的基木额定功率由公式:一 (po+帆)心取z二4 确定初拉力吒九=500勺(孕-1) +炉2w ka542 5=500 x( 1) + 07 x 19.36?19.36x4 0.95= 6327n 计算轴压力°q = 2fozsin 牛(4-27)(4-28)(4-29)1 z m= 2x632.17x4xsin 2= 4980.52/v带轮基本尺寸的确定如表4.5,和图4.6项目普通帰轮槽形(gb/t13575.5-1992)yzabcde5.38.511.014.019.027.03101.602.002.753.504.80&109.60"fmi

48、h4.77.08.710.814.319.923.4e8±0.312±0.315±0.319±0.425.5±0.537±0.644.5±0.7aain67911.5162328mrn55.567.5101215r2 0.51.01.0 1.61.62.0表4. 5带轮的基本尺寸图4. 6带轮外形其基准直径dd，外径及有效直径节圆直径由机械设计手册08版可知。b)锅支承轴的带传动情况(1) 确定设计功率匕，查表4.32得工作情况系数ka=1.2,故:£ =k/ = 1.2x4 = 4.8kw(4-30)(2) 选取

49、v带型号：根据p = 4.8z3v , n, = 2890r/min ,选型v带，其参数由图4. 33确定。(3) 确定带轮基准直径加】，勿2 选择小带轮直径：查手册确定，由于占用空间限制不严，取如'/価，对传动有利, 取 dd= 130mm 验算带速v7idd.n.v =60x1000_x 130x289060x1000=19.66/n / s在5m/s25mls之间，故合乎要求 确定从动轮基准直径2890500x130(4-31)(4-32)dd° = dd=751.4mm 实际从动轮转速"2和实际传动比'不计£影响，若算得'与预定传动

50、比相差±5%为允许dd 130(4-33)传动比误并：z = l4x400 =16776625血加 取标准带长5杳手册取ld = 1760加加-073-17lxl00% = 3.15% 3.17 确定中心距。和带的基准长度6 初定中心距(4-35)= 2x400 +兰(400 + 130) +凹上型(4-36)确定中心距q(4-37)1760-1677.6625q的调整范围:anrdk 二 a+ 0.03厶 =441.168 + 0.03x 1760 = 494.48m/?(4-38)qmin = a 0015厶 =441.68-0-015x1760 = 415.28/?/?(4-3

51、9) 验算包角&使 a >120°初定屮心距绳=400mm 确定带的计算基准长度sq = 18(tx60°(4-40)= 180-400 130_900-x60°=162°>120°符合耍求，取。=160 确定带根数z如表4. 3-4,单根v带的基本额定功率由公式：&(po+£)“(4-41)(4-42)(4-43)取z=4 确定初拉力吒坨=500勺（学-1） +炉2以ka怎(磊-1)+ o"xl9“= 115.45n 计算轴压力°2 = 2f0zsin-=2x115.45x4xsin2

52、=909.56/v 带轮基木尺寸的确定参照表4.5,和图4. 6可知。4.4轴的设计4. 4.1初步估算轴径搅拌器传动轴的设计选择轴的材料为q235号钢,经调质后，= 637mp , e = 21omp,最小轴径为 d = 38mm ,考虑到其工作状态，受转矩较大，将其最小轴径增大到80mm ,由公式：p©06d > ax 31 = 120x3/ = 38/77/77nv 300（4-44）4.4.2轴的结构设计p165一215 一图4. 7轴的结构、受力和弯矩图根据轴的受力状况，选取两个30000型02系列的圆锥滚子轴承，为便于轴承装配，取轴承处的一直径为= 80mm ,选择

53、支架高度，另外通过具体作图，再充分考虑装配关系的情况下，最终得出轴的总长厶=575"個。4. 4.3校核轴的强度弯矩ma = fj xa = 550x0.265 = 145.75n mmca = jm：+（叭尸二 二 jl45.75?+ （0.6x200=189n mm由图4. 7可见力f处的弯矩值最大，所以此处最危险，对该处校核:杳机械设计表8-1得a剖面的让算应力：血,9x10化4侮皿“ w 0.1x753(4-45)(4-46)(4-47)血v剖面的材料是45号钢，它的许用弯曲应力是矶l =60n/mm2 所以。“ =4asn /mm2 < o"h =60n /mm2,故安全4. 4. 4轴的弯曲刚度校核曲于轴上截面iii向右一段仲岀较长，所以只校核该轴段的弯曲变形即可，为简化计 算，将该段内直径不同的儿段轴理想化，简化为轴径