型米粉挤丝机零部件的设计

1、1.绪论 1.1前言长期以来，米粉生产都是沿用传统工艺和手工操作，产量低,劳动强度大，卫生条件差，成品包装简陋甚至无包装。这种作坊式生产方式利润低，扩大再生产能力差。改革开放以来，随做人们生活水平的提高，对米粉的生产提出了更高的要求，包装美观，造型新颖，品质优良的各类米粉不断出现。大力发展米粉生产，把人们不愿食用的早籼深加工成米粉，其经济效益好，市场前景广阔。然而，有关米粉生产的书籍极少，几乎处于空白状态。为了适应现代社会对食品的需要，传统的米粉条正逐步走向生产工业化，食用方便化，品种多样化，从小作坊进入工厂。研究米粉条加工的发展进程，工艺技术的关键，存在的问题，发展方向，对推进这一传统食品的

2、发展，有着深远的意义。由于各级管理部门、生产企业及广大科技人员大胆探索和努力由于这里不能上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要其他资料的朋友，请加叩扣:二二壹五八玖一壹五一，我国米粉条加工业生产技术已取得了明显的进步，自动化程度较高的系列机械设备正逐步取代手工作业的简陋涉笔，按食品生产要求设计的大中型工厂，正逐步取代传统的手工作坊。在工艺设备方面，自熟式榨粉机取代了传统的螺旋榨粉机，不仅提高了米粉条的质量，而且简化了工序，提高了劳动生产率。目前，米粉条生产工艺和设备正在不断完善之中

3、，生产设备的定型标准及系列化工作已在展开；米粉条的花色品种迅速曾多，各种品种的标准正在制定之中。在这里我着重就米粉挤丝机减速器部分做相关介绍和设计。减速器是许多机械设备传动机构的重要部件之一，其性能的好坏与用户的经济效益及社会效益有着密切的关系。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动,蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件；是常用在原动机和工作机之间的闭式传动装置，用来降低转速和增大扭矩，以满足工作需要。减速器的种类很多，按传动类型可分为齿轮减速器，蜗杆减速器等以及由它们相互组合起来的减速器。齿轮减速器的发展目标始终是在提高承载能力的同时，缩小体积，减轻重量，提高效率，延长使用寿命。随着材料

4、科学，设计理论，制造技术的发展，齿轮减速器的发展趋向更为明显。齿轮减速器是机械工业的基础产品。现已逐步制定了各种类型的标准系列齿轮减速器，由于有标准作保证，质量比较可靠，因成批生产，价格相对比较便宜。除非有特殊要求，而标准系列齿轮减速器的性能参数不能满足要求，一般都尽量在标准系列减速器中选用，不必自行设计，当需要自行设计时，可参考有关资料或机械设计课程设计资料。对于此处要设计的米粉挤丝机的减速器，要成功挤丝，对减速器得挤丝轴和熟化轴有特别要求，其中包括轴的得转速，轴的强度。只有达到要求的减速器才能用于生产。对于具体的设计，以下正文将于给出。1.2熟化原理 熟化就是把大米淀粉由生的状态变为数的状

5、态（化）。采用将机械能转变成热能的方式对大米淀粉进行熟化，实际上就是采用螺旋挤压的方法。生的大米淀粉颗粒，由进料口落入筒体中，在筒体内螺旋轴的作用下，物料被快速推向出料口一端，物料在筒体内受到强烈的摩擦、挤压作用，产生很高的温度和压力，把大米淀粉中的结晶态淀粉与非结晶态淀粉之间的氢键拉开，使它们各自成为胶体，转为态，变成流动性粘稠的浓浆，从出料口流出，改变筒体出料口的大小即可改变筒体内的温度与压力，进而改变物料的熟化程度。1.3挤压加工原理挤压机通常藉助在机筒内旋转的螺杆完成对食品食品原料的各种挤压加工。当疏松的食品原料从料斗进入机筒内时，随着螺杆的转动，沿着螺槽方向向前输送，称为加料输送段；

6、与此同时，由于受到机头的阻力作用，固体物料逐渐压实，又由于物料受到来自物料在螺杆与机筒间的强烈搅拌，混合，剪切等作用，温度升高，开始熔融，直到全部熔融，称为压缩熔融段；由于螺槽逐渐变浅，继续升温升压，食品物料得到蒸煮，出现淀粉糊化，脂肪，蛋白质变性等一系列复杂的生化反应，组织进一步均化，最后定量，定压地由机头通道均匀挤出，称为计量均化段。上述即为食品挤压成型加工的三段过程。所以控制轴的转速非常重要，转速对成功挤出米粉非常重要，这也就对减速器提出设计和制造要求，对减速器的参数，提供了参考。以下减速器的设计就是按照挤出米粉要求的转速进行设计的。挤压成型过程如下图： 1-加料输送段；2-压缩熔融段;

7、3-计量均化段 1.4工艺要求 对于榨粉的工艺要求主要有两点:一是要合理控制熟化程度，榨出来的粉既不能太生，又不能太熟。太生时榨出来的米粉条韧性差、断条率高、吐浆值大（即米粉条在烹调过程过程中淀粉溶解于水中的比值）;太熟时，挤丝不顺畅，容易粘连，不利于后面的工序处理。二是挤出来的米粉条要求组织结构紧密、坚实，粗细一致，表面光滑，无气泡，富有韧性。2.米粉挤丝机机的减速部分的设计 2.1设计要求 要使米粉挤丝机成功生产出米粉，减速器中熟化轴的转速要达到 rpm,挤丝轴的转速 rpm，减速器的使用年限为十年，生产率为90-110kg/h.2.2设计内容传动装置的总体设计1. 电动机的选择1） 传动

8、装置的传动效率计算 由机械设计课程设计表2-10查出 V带传动效率为 8级精度的一般齿轮传动效率 2） 电动机的选择 根据生产需要及经济条件选择原动机为Y系列三相异步电动机Y90L-4,功率P为1.5kw,转速为1440rpm.电磁调速电动机型号为YCT132-4B，转矩为9.7 2. 确定总传动比及各级传动比的分配 3.传动装置的运动和动力参数的计算1） 各轴的转速 熟化轴 中间轴 挤丝轴 2） 各轴的功率 熟化轴 中间轴 挤丝轴 3） 各轴的扭矩 熟化轴转矩 中间轴转矩 挤丝轴转矩 各轴运动动力参数列入下表：1-1 轴名称 功率kW 转速（rpm） 转矩Nmm熟化轴 1.41 625 21

9、544.8 中间轴 1.37 284.1 46052.45 挤丝轴 1.33 125 101612传动零件的设计计算1. 皮带传动的设计计算1） 选择V型带的型号 根据 由机械设计图5.14确定选用Z型V带2） 确定带轮直径 由表5.6 取 由式（5.12）得 由表5.6 取mm 大带轮转速 其误差小于，故允许。3） 验算带速V 在5-25m/s范围内，故带轮合适.4） 确定带长和中心距a 初步选取中心距 由式（5.2）得 带长 由表5.2选用基准长度 由式（5.3）计算实际中心距 由 故成立。5） 验算小带轮的包角 合适6） 确定V带根数Z 传动比 由表5.3查得 由表5.4查得 由表5.7

10、查得 由表5.2查得 由式（5.19）得 故取 Z=4根 7） 求作用在带轮轴上的压力 由表5.1查得 由式（5.20）得 单根V带的张紧力N 由式（5.21）作用在带轮轴上的压力 8） 带轮的结构设计 由可得 带轮采用腹板式结构，材料为45#钢。 具体结构如图152. 圆柱斜齿轮的尺寸设计 第一级齿轮传动中1） 选择齿轮材料及热处理 小齿轮：45号钢，调制处理，硬度为230-255HBS 大齿轮：45号钢，正火处理，硬度为190-217HBS2） 确定许用应力a. 确定极限应力 齿面硬度：小齿轮按230HBS,大齿轮按190HBS 查机械设计（第二版）图3-16得 查图3-17得 b. 确定

11、寿命系数 查图3-18得 查图3-19得 c. 计算许用应力 由表（3-4）取 由式（3-11）得 由式（3-12）得 其中3） 初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸a. 选择齿轮类型 根据齿轮传动的工作条件，选用斜齿圆柱齿轮b. 选择齿轮精度等级 按圆周速度v，由表3-5初步选用8级精度c. 初选参数 初选 d. 初步计算齿轮的主要尺寸 可用式（3-16）初步计算出齿轮的分度圆直径或模数 因电动机驱动，工作机载荷平稳，查表3-1得 因齿轮速度不太高，取K=1.05 因非对称布置，轴的刚性较小，取 则 K= 由图3-11查得 查表3-2得 重合度系数 由式（3-15）可初步计算出齿轮的分度圆直径等

12、 主要参数和计算尺寸： 按表3-7 取标准模数,但考虑到熟化轴和挤丝轴受米粉得挤压力很大，即取标准模数 则，圆整后取 修改螺旋角 4） 校核接触疲劳强度 圆周速度 根据圆周速度可选用8级精度的齿轮传动 由机械设计手册表查得使用系数 K 动载系数 求齿间载荷分配系数 , 先求： 基圆周面上 齿面载荷分布系数: 载荷系数: 校核：，合格 5） 验算轮齿弯曲强度条件 按式（3-17）验算轮齿得弯曲强度条件 查图3-14得 查图3-15得 取 即合格齿轮传动的几何尺寸归于下表：1-2 名 称 计算公式 结果/mm 法面模数 m 4 法面压力角 20° 螺旋角 12.29° 分度圆直

13、径 82 180 齿顶圆直径 90 188 齿根圆直径 72 170 中心距 131 齿宽 50 576) 齿轮的结构设计 小齿轮的结构尺寸按表3-11和后续设计出的轴孔直径计算如下表:1-3 代号 公式 结果/mm 轮毂轴向长 57 倒角尺寸 4设计如附图1： 附图1 大齿轮的结构尺寸按表3-11和后续设计出的轴孔直径计算如下表：1-4 代号 结构尺寸计算公式 结果/mm 轮毂处直径 102.4 轮毂轴向长 50 倒角尺寸 4 齿根圆处厚度 10 腹板最大直径 152 腹板厚 21设计附图2 附图 2第二级齿轮传动的设计中因传动比相同，其他条件相同或相似，第二级齿轮传动设计同第一级设计轴的设

14、计.中间轴的设计1. 选择轴的材料 选择轴的材料为45号钢，经调制处理，其机械性能由机械设计表11.1和表11.4查得 2. 轴的初步估算 由机械设计手册的表查得 C=112,因此 考虑该处轴径应当大于熟化轴轴颈直径，取3. 轴的结构设计 根据轴上零件的定位，装配及轴的工艺性要求，参考机械设计课程设计表8-3，图8-4，初步确定出中间轴的结构如下图 附图31） 确定各轴段的直径 初选滚动轴承下，代号为6309 轴颈直径 轴承轴肩高度（参考机械设计课程设计表4-1） ,该处直径mm 齿轮2处轴头直径 按计算和装配可得 2） 确定各轴段的轴向长度 按轴上零件的轴向尺寸及零件间相对位置，参考机械设计

15、课程设计表8-3，图8-4，确定出轴向长度，如附图3及图4.4. 按许用弯曲应力校核1） 轴上力的作用点及支点跨距的确定 齿轮对轴的作用点按简化原则应在齿轮宽的中点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置2） 绘轴的受力图，见附图4（a）3） 计算轴上的作用力 齿轮2： 齿轮3： 4） 计算支反力 垂直面支反力（XZ平面），参考附图3、4，绕支点B的力矩和，得 5）转矩，绘弯矩图垂直平面内的弯矩图：附图4（b）6) 合成弯矩:附图4（d） 附图 47）转矩及转矩图:附图4（e） 8）计算当量弯矩，绘弯矩图：附图4（f）9）校核轴颈 5. 轴的细部结构设计 由机械设计课程设计（下同）表6-1查出

16、键槽尺寸： ； 由表6-2查出键长 ; 参考表9-2得出各表面粗糙度值（如附图5）。 附图 56. 安全系数法校核轴的疲劳强度1） 判断校核的危险面 对照弯矩图附图4和结构图5，从强度，应力集中分析，C面可能是危险面。现在对C面进行校核。2） 轴材的机械性能 材料为45#钢，调质处理，由资料机械设计手册中表查得 ，再根据机械设计手册中表，查得 3） 剖面C的安全系数 键槽所引起有效应力集中系数由机械设计手册表查出 ， .熟化轴的设计1. 选择轴的材料 材料同中间轴相同都为45#，调质处理2. 轴的初步估算 考虑到米粉对轴的挤压强度的影响，查出系数 最小直径 3. 轴的结构设计（参考附图6，及图

17、10） 附图 6 具体设计过程如中间轴，这里设计过程略挤丝轴的设计1. 选择轴的材料 选择45#钢，如中间轴和熟化轴。2. 轴的初步估算 查表得， 考虑米粉对挤丝轴的挤压作用，最小轴颈应为3. 轴的结构设计（如附图7，及图7） 附图 7 其设计过程如中间轴，在这里略各轴健的选择与计算1. 中间轴上键的选用及计算1） 中间轴与大齿轮的键连接由前面轴的设计已知本处轴径为由表6-1选择：键，键的接触长度 ，接触高度由机械设计手册查出键静联接的挤压许用应力，键联接强度足够。2） 中间轴与小齿轮的键连接 由前面轴的设计，得此处轴径为 由表6-1选择：键16×10×45GB109679

18、 ,键联接强度足够。2. 熟化轴上键的选用及计算 在减速器里与齿轮联接的轴径为 由表6-1选择：键 ，键联接强度足够。3. 挤丝轴上键的选用及计算 在减速器中的与齿轮联接的轴径 mm,选择键同中间轴。 ，强度足够。滚动轴承的选择六个深沟球轴承选择型号为6309，GB/T276-94.由表5-9查出 三个推力球轴承选择型号为51210,GB/T301-1995.由表5-13查出 箱体的设计 箱体材料选择为铸铁HT200，具体结构如图1和图2 具体数据如下表1-5： 名称 符号 结果/mm 箱座壁厚 10 箱盖壁厚 1 10轴承端盖螺钉直径 d3 12 定位销直径 d 8 箱盖箱座肋厚 m 10

19、箱座轴承厚度 20 箱盖凸缘厚度 20 轴承端盖的设计 材料选择为铸铁HT200，具体结构如图5，图12和图13减速器附件的选择 如下表：1-6 名称 功用数量 材料 螺栓 安装端盖，紧固 24 Q235 销 定位 2 35 垫圈 调整安装 24 65Mn 螺母 安装 12 Q235 游标尺 调整油面高度 1 组合件 通气孔 透气 1 Q235减速器润滑方式，密封形式，润滑油牌号及用量的简要说明 在装配中选择密封圈GB/T3452.1-92和毡圈JB/ZQ4606-86,具体尺寸及相关可查机械设计课程设计表7-11和表7-12得。1. 润滑方式1） 考虑成本及需要选用浸油润滑2） 轴承采用润滑

20、脂润滑2. 润滑油牌号1） 齿轮润滑选用150号机械油（GB443-1989）2） 轴承润滑选用ZL-3型润滑脂（GB7324-1987） 用油量为轴承间隙的1/3-！/2为宜3. 密封形式1） 箱座与箱盖凸缘接合面的密封 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2） 观察孔和油孔等处接合面的密封 在观察孔或螺赛与机体之间加石棉橡胶纸，垫片进行密封3) 轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖间的间隙，选用细羊毛毡加以密封。4) 轴承靠近集体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部 3.铜螺母并帽的设计3.1材料的选择 根据强度和工作要求铜螺母并帽的材料选择ZCnSn

21、5Pb5Zn53.2结构的设计 具体结构如附图8和图JN-A-24 附图84.挤丝后筒的设计4.1材料的选择 根据工作要求和经济要求挤丝后盖的材料选择HZ-2004.2结构的设计 考虑到所要对抗的挤压力和剪切力，筒体要达到一定厚度具体结构如图JN-A-25 参考文献1 徐灏等编.机械设计手册.北京：机械工业出版社，20002 陈立周等编.机械优化设计.上海：上海科技出版社，19823 周元康等编.机械设计课程设计.重庆：重庆大学出版社，20014 付晓如等编.米粉条生产技术.北京：金盾出版社.19995 杨明忠等编.机械设计.武汉：武汉理工大学出版社，20016 陆振曦等编.食品机械原理与设计.北京：中国轻工业出版社，