机械工程及自动化论

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：斩拌机机械总体结构设计斩拌机主要参数选择与计算斩拌机装配图斩拌机部分零件图编写设计说明书 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 要近几年

2、，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。本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

3、化物。我国斩拌机过去完全依靠进口，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 mixer Structure DesignAbstractIn recent years, China cutter industry has developed rapidly and the product output continues to expand. As a resul

4、t of the states 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

5、.As 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

6、 achieved on slicing, mixing and emulsifying to the raw meat.Cutting improved the products 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 toge

7、ther 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 chinas first internati

8、onal 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.i摘要.iiAbstract.iii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 本课题提出的意义.

9、5第二章 斩拌机介绍.62.1 斩拌机的结构组成.62.2 实现的功能.62.3 斩拌机的工作原理.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.174.3 V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.

10、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分析305.1 经济评估的目的.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有色、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，

11、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白的原料。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。其电机具有起动转距大，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

12、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。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。国内外市场竞争要求我国的农产品

13、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，需要促进机械化，实现机械优势与人工优势的结合，以现代化生产方式应对日益激烈的市场竞争。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。其特点是提高动颚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。原西德制造过冲击式斩拌机，而原苏联也制造了振动斩拌机。它们都靠动颚振动冲击斩拌破碎物料，借以提高斩拌机性能。前者国内曾经试制过，由于某些原因没能继续研制。原东德曾制造过一种简摆双腔斩

14、拌机，美国生产过复摆双腔颚式斩拌机。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颚式斩拌机。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。国内部分自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，为该产品设计提出了参考依据。真空斩拌机【1】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，现已批量生产供应“ 双汇” 等大型企业使用并实现出口，结束

15、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，运转中不跑冒滴漏，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 P L C 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 ，

16、 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月正式问世。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日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，此斩拌机目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颚复摆颚式斩拌机。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

17、种双动颚颚式斩拌机。国内辽宁某学院与矿山合作开发了双动颚颚式斩拌机。这种斩拌机就是将原来两个斩拌机去掉前墙对置后而成。为了两动颚同步运转，在偏心轴一端增设一对开式齿轮。由于它的结构太复杂，近年又研制一种单轴倒悬挂的双动颚斩拌机。国内上海某学院曾研制过此种颚式斩拌机。这两种斩拌机的特点，其动颚同步运转，使斩拌机强制排料。这样，靠提高转数增加斩拌机产量，同时由于物料与动颚没有相对运动，减少衬板磨损延长使用寿命。近来又研制了单动颚倒悬挂颚式斩拌机。国内各厂家所制造的颚式斩拌机技术水平相差悬殊，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相比差距较大。天津市浦英机械有限公司是国

18、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“ISO9001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，填补了国内空白。该公司并且于2001年推出了ZB-200L型真空斩拌机。以上产品近几年经河南双汇集团、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

19、、济南维尔康公司、河南众品公司、天津大海和天津肉联厂出口分厂等厂家的使用，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。图1.3 ZB系列斩拌机表1.4 ZB系列斩拌机设备的主要参数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，在国外采用高碳的铬一钒系不锈工具

20、钢来制造。这种材料不但对肉质组织液的腐蚀抗力大，且由于这种材料含有高的碳及适量的钒，经过一定的热处理后，使其组织中形成大量的细、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。然而目前在国内斩拌机刀具市场上，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4Cr13,或2Cr3，有的采用非不锈工具钢9CrSi，有的甚至干脆就用弹簧钢65Mn或结构钢为45Cr，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

21、谙真谛的斩伴机用户之青睐。其实这些材料制作的肉刀，既不耐磨，又不耐蚀，使用寿命非常之低，只有进口刀的l6，且不说其生产率多么低下，增加因多次换刀带来的无浔的工时消耗，增加肉食品的加工成本；更主要地是这类非不锈工具还有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

22、2.1斩拌机的结构组成其结构主要有个部分组成：搅拌器（2）出料机构（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【1】斩拌机刀片的简图如图

23、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【5】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，且为被切物的最佳切割角；刃形曲线优化设计分析如图2.3所示。图中、分别为刀刃上某点A上的切下速度和横割速度，V为A点的速度，称为A点的切割角。对于确定的被切物来说，切割角有最佳值，即所谓的最佳切割角。最佳切割角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，均不相同，其值一般可由实验确定。图2.3刃形曲线上A点坐标为: （2-1） （2-2） （2-3）式中：rA点的向径r（OA）； 向径r与x轴的夹角。

24、由几何关系可知：，故有： （2-4） （2-5） 为切割角，根据优化条件有，由式(3.2.2-3)和（3.2.2-5）可得： （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）可以推出： （2-7）B）计算机数字仿真【4】数字仿真软件MATLAB所提供的图形交互式的软件包SIMULINK提供了丰富可靠的矩阵运算、 图形绘制、 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， 它的出现， 使得MATLAB为系统仿真与其在CAD中的应用打开了

25、崭新的局面。所以，选择MATLAB所提供的SIMULINK 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析。一是从SIMULINK菜单选项中进行，二是从MATLAB命令窗口中键入命令进行。利用SIMULINK仿真时， 可以观察仿真的执行过程。仿真结果可以利用变量存储在MATLAB的工作空间中。

26、C）SIMULINK中刀片刃形曲线数学模型的构造和仿真根据式（2-7）确定的刀片刃形曲线数学模型， 在SIMULINK的窗口中 “画出数学模型”， 如图2.4所示。图2.4图中Ramp表示斜坡信号，用来模拟刃形曲线的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）表示反正切运算，而后与Constant（常量）相加，Integrator（1/s）表示积分，scope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

27、的取值范围为mm,由于的值一般由实验确定，在此分别取，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。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ProE）中绘制刀片的造型， 通过接口和数控机床相连， 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

28、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)之差不超过5克，机轴转速达7000转/分。斩拌机除了把肉切得细碎均匀外，还有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，可见斩拌机刀具的使用条件还足很苛刻的。乍看起来肉质是很软的，但在高速旋转切削情况下，对刀具的磨损还是很严重的，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，还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

29、要课题之一。2.5 刀具使用寿命提高刀具使用寿命，不但可减少刀具消耗，减少刀具更换工序及其因而带来的工时消耗，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，应从提高耐磨性及耐蚀性两个方面采取措施。对于肉类切削而言，由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采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，而硬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

30、.8%的高碳钢。高的含碳量保证了淬火组织中，除硬的马氏体组织之外，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大，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，满足了中等设备生产客户的要

31、求。（2）自动化程度高，操作简单，降低了人工劳动的程度。（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3.1，图3.2。图3.1 支承轴的带传动图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。图3.3 支承轴的带传动 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

32、便，所以采用方案一。3.2工作过程简述如图3.4为斩拌机的俯视图图3.4 斩拌机结构简图将准备好的材料放入锅中，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【3】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，打磨角度应是270，如果打磨角度超过270，将产生弯曲力，导致振动和断刀；如果打磨角 度小于270，刀的切削力及使

33、用时间将相应减少，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重，振动，甚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

34、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态，大约2 r ai n后，机器才可以重新启动；机器在维修 、保养时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主电动机的选择计算【8】：选择时应保证 （4-1）式中：-电动机的额定功率，kw。-工作机所需电动机功率，kw。所需电动

35、机功率由下式计算： （4-2）式中：-工作机所需有效功率，由工作机的工艺阻力及运行参数确定。-电动机到工作机的总效率。kw （4-3）式中：F-工作机的圆周力（即工艺阻力），N。 v-工作机的线速度，m/s。 D-主动轮的直径，mm。 -工作机轴的转速，r/min。则： （4-4）则所选择主电动机的额定功率。出料机构电动机的选择计算：kw （4-5）kw （4-6）则所选择出料机构的电动机额定功率。kw （4-7）kw （4-8）则所选择搅拌机构的电动机的额定功率。斩拌锅旋转电机的选择计算：kw （4-9）kw （4-10）则斩拌锅旋转电机的额定功率。由以上计算出的电机功率查实用中小电机手册（

36、辽宁科学技术出版社）选择电机见表4.1型号额定功率/kw额定电流/A转速/（r/min）效率/%功率因数cosY801-20.751.82825750.842.27.02.2Y90S-21.53.42840780.852.27.02.2Y112M-248.2289085.50.872.272.2Y225M-4457148092.30.881.972.2表4.1 电机参数表4.2 传动装置参数的确定(1)皮带传动的传动比A）主电机带传动情况 （4-11）式中：电机额定转速（）斩刀轴转速（）B）锅的带传动情况 （4-12）式中：电机额定转速（）支撑轴转速（）（2）各轴的运动及动力参数计算1轴：即斩

37、刀轴（斩刀轴可变速700-1400r/min这里取最小情况） （4-13）2轴：锅的支承轴 （4-14）4.3 v带的传动设计根据带传动的工作情况分析可知，V带传动的主要失效形式是： （1）V带疲劳断裂：带的任一横截面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，保证带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带由顶胶、抗拉

38、体（承载层）、底胶和包布组成如图4.1。抗拉体由帘布或线绳组成，是承受负载拉力的主体。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带具有柔韧性好的特点，适用于带轮直径较小，转速较高的场合。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。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。适用于大功率且结构要求紧凑的传动。相比之下，本次设计传动的功率为非大功率，则采用普通v带。已知条件：电动机型号Y225M4，搅拌轴转速：工作制：连续工作制A）主电机带传动情况(1) 确定设计功率，查表4.2得工作情

39、况系数，故： （4-15）工况空轻载起动重载起动每天工作小时数/h1616载荷变动最小液体搅拌机、通风机和鼓风机（）、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（）、旋转式水泵机和压缩机（非离心式）、发电机，金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.21.31.41.41.51.6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.

40、61.8表4.2 工况系数表(2) 选取带型号：根据，选型带，其参数由图4.3确定。 图4.3 v带型号表(3) 确定带轮基准直径， = 1 * GB3 选择小带轮直径：查手册确定，由于占用空间限制不严，取，对传动有利，取 = 2 * GB3 验算带速 （4-16） 在之间，故合乎要求 = 3 * GB3 确定从动轮基准直径 （4-17） 查手册取标准值 = 4 * GB3 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 （4-18）传动比误差： （4-19）(4) 确定中心距和带的基准长度 = 1 * GB3 初定中心距按式 （4-20）初定中心距 = 2 * GB3

41、确定带的计算基准长度 （4-21） （4-22） = 3 * GB3 取标准带长查手册取 = 4 * GB3 确定中心距 （4-23）的调整范围： （4-24） （4-25） = 5 * GB3 验算包角使 （4-26）符合要求，取 = 6 * GB3 确定带根数如表4.4，单根带的基本额定功率表4.4单根带的基本额定功率由公式： （4-27）取z=4 = 7 * GB3 确定初拉力 （4-28） = 8 * GB3 计算轴压力 （4-29） = 9 * GB3 带轮基本尺寸的确定如表4.5，和图4.6表4.5 带轮的基本尺寸 图4.6 带轮外形其基准直径，外径及有效直径，节圆直径由机械设计手

42、册08版可知。B）锅支承轴的带传动情况(1) 确定设计功率，查表4.3-2得工作情况系数，故： （4-30）(2) 选取带型号：根据，选型带，其参数由图4.3-3确定。(3) 确定带轮基准直径， = 1 * GB3 选择小带轮直径：查手册确定，由于占用空间限制不严，取，对传动有利，取 = 2 * GB3 验算带速 （4-31） 在之间，故合乎要求 = 3 * GB3 确定从动轮基准直径 （4-32） = 4 * GB3 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 （4-33）传动比误差： （4-34）(4) 确定中心距和带的基准长度 = 1 * GB3 初定中心距按式

43、 （4-35）初定中心距 = 2 * GB3 确定带的计算基准长度 （4-36） = 3 * GB3 取标准带长查手册取 = 4 * GB3 确定中心距 （4-37）的调整范围： （4-38） （4-39） = 5 * GB3 验算包角使 （4-40）符合要求，取 = 6 * GB3 确定带根数如表4.3-4，单根带的基本额定功率由公式： （4-41）取z=4 = 7 * GB3 确定初拉力 （4-42） = 8 * GB3 计算轴压力 （4-43） = 9 * GB3 带轮基本尺寸的确定参照表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Q2

44、35号钢,经调质后，最小轴径为，考虑到其工作状态，受转矩较大，将其最小轴径增大到，由公式： （4-44）4.4.2 轴的结构设计图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，取轴承处的直径为，选择支架高度，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。4.4.3 校核轴的强度弯矩 （4-45） (4-46) =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：查机械设计表8-1得 A剖面的计算应力： (4-47)而剖面的材料是45号钢，它的许用弯曲应力是 所以，故安全4.4.4轴的弯曲刚度校核由于轴上

45、截面向右一段伸出较长，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几段轴理想化，简化为轴径均为的均匀轴来校核。已知，所以简化后的轴为一 悬臂梁，由材料力学知，处轴的最大挠度为： (4-48)而允许挠度由表2028查得：（对高刚度轴） (4-49)4.5 轴承的选择因轴水平安装，为支撑其自身以及运转中可能产生的轴向力，故采用一对7000型02系列的角接触轴承。轴承的校核因为轴承是主要承载轴承，所以主要校核它的寿命即可：(1)、基本额定动载荷：查表知： （4.5-1）(2)、温度系数，因轴承工作温度(3)、轴转速(4)、当量动载荷因为轴向力主要是轴自身重量极其上面零件的重量之和，

46、为计算轴向力，需简化轴为的均匀轴，轴长。轴重： （4.5-2）轴承寿命为： （4.5-3），故合格。第五章 经济效益评估及环保分析5.1 经济评估的目的好的产品不仅应较好地满足其功能及实用化设计的要求，还应具有一定的市场竞争力，即还应对其进行商品化设计，对产品进行经济评估就是分析其商品化设计中的价值工程，以使商品达到物美价廉的目的，从而帮助产品作为商品在竞争中取胜。要提高产品自身的市场竞争能力，就应从其生产成本及投资效益处着手，在保证产品质量及可靠性的同时，力争以最低的消耗取最多最快的效益。5.2 环保分析5.2.1 环保对斩拌机设计的要求随着社会的发展，人类对自然环境破坏的加深，环境保护就显

47、得愈为重要。为了响应可持续发展战略的要求，在产品设计的过程中，就不能不分析其产品对环境的影响，这也是产品具有市场竞争力的因素之一，保护好环境卫生，有利于生产，保护人民的身心健康。5.2.2 环保的内容与对策(1) 大气本设计采用电动机作为动力源，排出气体和粉尘很少，能够达到环保标准。(2) 噪音与振动传动系统虽然由一定的噪音，但是可以通过加润滑油和消音装置得以改善，控制再允许的范围内。(3) 环境监视 防止公害设备，树立环保观念，长期对环境进行监测。第六章 结论6.1 结论在做毕业设计之前，我对毕业设计的整个过程不是很清楚，而且缺乏独立设计的经验。在整个毕业设计的过程中，我遇到了很多问题，但在

48、老师的指导和自己的努力下，这些问题逐步得到了解决，斩拌机的结构设计已经结束，通过本次毕业设计，我对斩拌机的结构、原理和设计步骤有了一定的了解，而且熟悉了CAXA和Word等软件的使用。通过它不仅可以对四年所学的知识做一次复习和总结，还可以增强独立工作，发现问题、解决问题的能力。虽然在毕业设计过程中我了解并学到了很多关于斩拌机的知识以及设计方法，但是仅仅这么一丁点的了解还是不够的，应该从几方面来总结本次的毕业设计。1、 斩拌机的理解不足，研究成果少，导致了本次设计的被动性和不足，希望在以后的设计中有科学的理论作基础； 2、搅拌器的设计有待于改进；3、设备的有效高度尚须优化；4、设备的参数优化不足

49、。参考文献1.杨传民，王心宇.真空斩拌机的运动与动力分析J，2006，37(8):183-186.2.陈慧萍，赵占西.鱼糜斩拌机刀片优化设计的计算机仿真J，2003，20(4):102-105.3.张芬恋. 真空斩拌机的维护及注意事项J，2003，2:13.4.赵占西，朱天宇，高 敏等.斩拌机刀片优化设计的计算机仿真J，2002:11-13.5.李映平，刘洪联，郭润兰.斩拌机刀片的刃形优化设计J，2000，9(3):15-17.6.宋洪波，安凤平，耿端阳等.斩拌机等角螺线刃型切刀切割特性的研究J，2001，19(5):4-6.7.陈瑞云，王美玲，周志乔.PBV330-1100真空斩拌机的应用J

50、，1989，6:10-12.8孙志礼，马星国，黄秋波等，机械设计M，2008.9李学志，吴志军，冯涓等，机械CAD技术基础M，2003，9(2).10毛昕，张秀艳，黄英等，画法几何及机械制图M,2004,7.结束语（致谢）在半年的时间中，张老师给予了我有关毕业设计方方面面的精心指导，在整个毕业设计过程中，张老师渊博的知识、深厚的学术功底和丰富的实践经验给了我极大的帮助。他对工作的认真负责，一丝不苟的学品和对学生的高度责任感常常激励着我，他富有开拓性和超前的思维方式以及准确把握关键问题的能力深深地影响着我。张老师温和、谦逊的态度更是令人感动，在此对张老师表示深深的谢意。最后，对所有在这次毕业设计

51、中给予我帮助的人表示诚挚的谢意。附录：外文资料翻译翻译原文：Plaster casting process for prototyping of die casting based on rapid toolingAbstract Rapid prototyping (RP) combined with a gravity casting process can provide a suitable substitute with steel tool die casting for prototyping metal casting. Due to differences between d

52、ie casting and gravity casting, there are several draw- backs in RP simulated die casting. This paper is concerned with the development of a new plaster die casting process that combines pressurization and vibration for prototyping of die castings, and with a plaster die casting machine that has a s

53、tructure similar to that of a die casting machine. The machine utilizes an oil cylinder for pressurization and a magnetic actuator for vibration. A rapid prototyped pattern is made by the laminated object manufacturing (LOM) process to prepare a plaster mold. In the process, a plunger in the develop

54、ed machine simultaneously pressurizes and vibrates the molten metal to fill the plaster mold completely and to facilitate the creation of nuclei in the molten metal, respectively. The developed machine has produced a prototype of an end clutch cover with remarkable improvement in mechanical properti

55、es.Keywords：Plaster casting Rapid toolingSimulated die casting Vibration effectIntroductionIn todays highly competitive marketplace, it is of vital importance for the manufacturing industry to reduce both lead-time and costs for the product development. Accelerating the product development that gene

56、rally consists of the design process and the tooling development has always been a great challenge for manufacturers. In the design stage, the rapid and economical production of both physical models for the design verification and functional prototypes of the product for a variety of testing is the

57、key to time and cost savings. In the tooling stage, the selection of the tooling method, which enables the production of molds or dies best suitable for the desired time-to-market and the amount of the product, completes the rapid product development.Since it first emerged in 1986 as a new time-redu

58、ction method, rapid prototyping (RP) has helped to address the challenges successfully 1,2. Unlike conventional manufacturing processes, RP can readily create physical models of products, regardless of their geometrical complexity, in a layer-by-layer additive fashion. In the early years of developm

59、ent, RP technology was primarily applied to the visualization and design verification of products. Recently, however, significant advances in materials and equipments enable most RP processes to produce physical models that are precise and strong enough to serve as master patterns for a variety of t

60、ooling applications 3-5.These RP technologies have an effect on rapid tooling (RT). Many kinds of RT processes have been used for diverse applications including prototyping of die casting products. Conventional prototyping of die casting requires costly steel tools and considerable time to make the