果蔬清洗打浆机设计【PROE三维+仿真】

果蔬清洗打浆机设计【PROE三维+仿真】,PROE三维+仿真,清洗,打浆机,设计,PROE,三维,仿真 福建工程学院毕业设计（论文） 本科毕业论文 题 目： 实用果蔬清洗打浆机 学生姓名： 学 号： 专 业： 指导老师： 职 称： 完成日期： 2 摘 要 随着国内外市场对水果和蔬菜需求量的增加，人民生活水平的提高，越来越多的人对番茄制品有了更多的要求。番茄产品多元化的发展给水果和蔬菜加工带来了难得机遇，抓住机遇，加快对水果和蔬菜加工关键技术及设备的研究。基于该课题背景，回顾两年所学知识，对所学的专业知识进行整合。通过论述与研究果蔬机械产业的现状和发展，结合发展的实际要求而设计出可以将果蔬的清洗和打浆一块进行的设备。主要针对该设备的清洗和打浆两部分的机械结构的设计以及传动系统的设计。具体进行了包括设备的总体设计，清洗机架结构的设计，辊筒结构的设计，打浆机架的结构设计，打浆的结构设计，打浆机构固定的设计，传动系统的设计等，在同一时间完成设备的三维建模及主要零件的计算。 关键词：清洗打浆机、三维造型、传动系统、结构设计 1 Abstract As the domestic and international market demand of fruits and vegetables, and the improvement of people's living standards, more and more people have more request for tomato products. Tomato products diversified development has brought the fruit and vegetable processing of the rare opportunity, seize the opportunity to speed up the fruit and vegetable processing key technology and equipment research. Based on the background of the subject , mechanical engineering and automation professionals to integrate the knowledge and runs through knowledge learned in the past two years. Through discussion and research status and development of fruit and vegetable machinery industry, combined with the actual requirements of the development and design of the device can be a piece of fruit and vegetable cleaning and beating carried out. Focusing on one machine washing, beating the two part of the mechanical structure and the transmission system design. Concrete was one of machine design, cleaning machine structure design, roller structure design, beating frame structure design, the structure design of beating, beating mechanism is fixed in the design, the transmission system design. At the same time on the machine for 3D modeling and the main parts of the check. Keywords: Beater washing machine, 3D modeling, transmission system, structural design 3 目录 摘要 1 第1章 绪论 1 1.1选题背景 1 1.2 毕业设计的目的 1 1.3 毕业设计的任务 2 第2章 引言 3 2.1研究果蔬清洗打浆机的意义和国内外现状概况 3 2.2番茄原料加工预处理工艺流程简介 4 第3章 清洗机的设计 6 3.1清洗工艺及设备 6 3.2辊筒式输送机 10 3.3机架的设计 11 3.4辊筒的传动方式选择 12 3.5冲水装置 13 第4章 打浆机的设计 14 4.1主要打浆设备 14 4.2滚筒设计 16 4.2螺旋进料器 17 4.3破碎桨叶 18 4.4传动部分 18 4.5机架 19 4.6其它 19 第5章 打浆机和清洗机设计参数的确定 20 5.1滚筒的计算 20 5.1.1滚筒长度 20 5.1.2物料在滚筒内的时间 21 5.1.3棍棒与筛筒之间的间隙 21 5.1.4圆筒筛消耗功率的计算 21 5.1.5传动滚筒的消耗功率计算 22 5.2电动机的选择 22 第6章 传动零件的结构设计与计算 24 6.1传动主轴的结构设计与计算 24 6.1.1初步计算轴的直径 24 6.1.2轴的结构设计 24 6.1.3 根据定位要求确定轴的各段直径和长度 24 6.2轴上零件的定位 26 6.3确定轴上的圆角和倒角 26 6.4滚动轴承和轴承座的选取 26 6.4.1清洗机的轴承选用 26 6.4.2打浆机的轴承选用 27 6.4.3滚动轴承座的选择 27 6.5打浆机的打浆装置的设计 28 第7章 主要零件的校核 29 7.1轴的强度校核计算 29 7.1.1按扭转强度条件计算 29 7.1.2.按弯扭合成强度条件计算 31 7.2轴的扭转刚度校核计算 31 7.3 30211轴承寿命的校核 31 7.4键的校核 32 第8章 总传动系统 33 8.1传动系统设计 33 8.2直齿轮的刚度校核计算 34 8.3计算皮带，设计皮带轮 36 8.4链轮的刚度校核计算 40 总结 42 致谢 43 参考文献 44 第1章 绪论 1.1选题背景 中国拥有丰富的水果和蔬菜资源，年生产能力居世界第一。果蔬产量仅低于粮食产量，成为本国农业的第二产业。丰富的果蔬资源提供充足的原料，使得果蔬加工业的快速发展。因此，果蔬制品作为一种崛起的新兴产业，给广大农民带来主要经济收入，促进全国农业的经济增长，在全国的发展地位趋势日益明显，成为潜在的地方特色，具有高度外向型发展，成为中国农业支柱的产业。针对农业产业上的优势和特色，国内的厂商积极地发展果蔬加工产业。不仅增加了出口率，也大大地提高产品的利润，同时也促进了果蔬有关产业的迅速发展，而快速发展的果蔬加工业是离不开果蔬机械的发展。发展并创新果蔬机械，既可以提高产品加工效率，又节省人力，同时促进果蔬产品多方向的发展。 1.2 毕业设计的目的 通过两年的本科学习的，对所学的专业知识进行整合，把两年的知识融会贯通。通过完成实用果蔬清洗打浆机的结构设计，培养学生对机械设计的独立工作能力，树立正确的设计思想，设计理念和创新思维，能反映学生的理论研究水平，实践动手能力，使理论和实践能相互结合。 目前在国内的大部分果蔬加工厂的清洗和打浆是两条生产线的，由两台不同的设备来完成清洗部分和打浆部分，它们之间不相连接且分开进行的，加工过程中需要人工劳动、生产效率低。为了有效的降低成本，提高生产过程的效率，以适应现代自动化的大规模生产，所以设计一台机器来同时完成清洗和打浆，让果蔬在清洗后直接进入打浆机进行打浆，快速提高劳动生产率。 1.3 毕业设计的任务 1.完成果蔬清洗打浆机的设计。 2.说明书1份，要求10000字以上，全部打印 3.完成总装配图Pro/E建模，CAD A0图纸1张。 在导师的指导下，我首先收集有关清洗机和打浆机各方面资料，然后在图书馆和网上查询各种资料，对清洗机和打浆机有了初步的认识，有关它的用途和适用场合，它的发展历史，现在的发展方向，以及未来的发展方向。接下来的步骤是基于查到的数据进行主体设计，完成整体三维建模;再接下来就开始计算，通过生产能力入手，选择合适的电机，大概计算出各类数据；通过各类数据来进行绘制装配图和主要零件图，在绘制图的过程中，结合生产实际的情况，再修改各类数据，达到实际要求的结果，最后编写说明书做最后的定论，打印图纸准备答辩。 第2章 引言 2.1研究果蔬清洗打浆机的意义和国内外现状概况 用于加工的大多数果蔬之中，番茄是最具有代表性的。随着国内外市场对水果和蔬菜需求量的增加，人民生活水平的提高，越来越多的人对番茄制品有了更多的要求。番茄产品多元化的发展给水果和蔬菜加工的带来了难得机遇，抓住机遇，加快对水果和蔬菜加工关键技术及设备的研究。特别是西方的饮食文化传入，在加上西式快餐五花八样，对番茄制品需求显著增加。该设备的应用前景广，发展空间大。 番茄为茄科植物的果实。别名西红柿、圣女果。有各种类型的品种，如方形，长形椭圆形等。番茄成为了世界种植的植物之一。番茄营养丰富，可以生吃，煮熟，加工番茄酱，果汁或水果罐头。作为世界栽培的农作，番茄有很高的营养价值。有研究表示：吃一定数量的新鲜的西红柿，可以得到身体所需要的维生素和矿物质。番茄含有压制细菌的番茄素。含苹果酸、柠檬酸和糖类，胡萝卜素，纤维素，维生素A，维生素C，维生素B1等众种元素。番茄所含的黄酮类化合物，可降低毛细血管通透性的作用，防止破裂，具有特殊效果，预防血管硬化，可有效预防宫颈癌，膀胱癌，胰腺癌及其他疾病。另外，还可以美容和治愈口疮。 目前，中国、美国和意大利是主要种植的番茄的生产地区。美国加工的番茄制品大部分给国人消费，在世界的出口比例上极低。意大利和中国的出口各占全球贸易的30％。近年来欧美国家的番茄产量减少，生产能力下降，中国的番茄制品在国内外市场地位逐年增加。 由于近年来番茄产量提高和世界对番茄制品的需求的增加，在加上中国在番茄加工业的崛起，中国在番茄制品贸易里扮演的地位越来越重要，影响也日趋明显。中国依靠丰富的番茄资源，使得番茄加工产业的迅速崛起和发展，成为了世界主要生产国家之一。随着中国经济的快速发展，人民生活水平的改善，对番茄制品的消费越多，中国的番茄消费也达到一个新的数值，这个高度趋近于世界的数值。未来的中国对番茄产品需求只升不降。 中国是世界番茄的三大生产基地之一，其种植地区主要在新疆、内蒙古和甘肃，总面积达一百万亩以上。新疆是番茄的主要栽培的地区，其面积有八十多万亩。中国的番茄酱红色素高，颜色、粘度达到世界同类产品先进水平，而且栽培成本较低，建立产品的竞争力。 番茄酱和番茄浆番茄酱罐头是世界上主要的蔬菜罐头之一，它由番茄经打浆、浓缩而成，是番茄的主要加工品。世界年贸易量约为100万吨左右，主要是作为调味品或汤，同时是加工番茄沙司的主要原料，也是加工混合蔬菜、茄汁鱼、豆等屹头的辅料。番茄酱根据其浓缩程度不同有稀、中、浓和超浓（大于39.3％）几种。还有低于24％的产品，称番茄浆或番茄泥，常见的为稀（8.0％—10.1％）、中等和浓几种。 番茄制品的主要产品有番茄红素、大包装番茄酱、小罐番茄调味酱、番茄沙司、以番茄汁等，但无论什么样的产品，都需要番茄打成浆。但针对目前的打浆方法，打浆效率低，无论是人工或机械，如果加工的设备质量不好，产量降低，无法满足消费需求。番茄在加工过程是番茄进入入料口，通过螺旋推进器进入料筒，然后被高速旋转的破碎桨叶破碎，再由打浆板转动和筛网的挤压，肉、籽分离，最后得到所要的番茄汁。 2.2番茄原料加工预处理工艺流程简介 番茄酱的生产工艺为清洗、分级、破碎、加热、打浆、浓缩、升温、装罐、密封、杀菌、冷却。 1.番茄浆原料 番茄制品对番茄有一定的要求，果实要饱满，鲜红，茄红素含量高。没有青班，黄晕等缺陷，果实最好是鲜红色。原料首先要成熟，抗裂性好，然后是维生素C含量要高，糖酸的比例要适中。但世界范围里的番茄制品种类更换速度很快，尤其是杂交品种和没有固定架品种的应用特别快，要随时注意。 2.原料的处理 对进厂的原材料应严格清除腐烂的水果和不成熟的，在流动池浸泡内清洗，去除杂质。后用吹风机吹干其表面的水分。 洗完后，在带式输送机技的工作人员将有疤痕，果虫，裂开等地方，用水果刀切干净，后在洗净果实。 3.破碎、脱籽、预热 水果进入破碎机破碎机，有时破碎脱粒组合，加热到85℃后立即，抑制果胶酶，确保一致性。 4.打浆 番茄进入三道打浆机打浆，筛网的有等不同孔径。番茄浆从滚筒流入储罐。果渣控制到用手捏不出汁的时候是最好的出汁率。 5.浓缩 及时的将果浆送入浓缩锅内，使其在真空环境下进行低温浓缩，使用双效或多效逆流的真空浓缩设备，根据要求定需要的浓度。需注意由于温度可能带来的浓度测定误差。 6.预热、装罐 番茄酱经过上道工序的浓缩后，在由管式的加热器进行加热到，及时装罐。番茄酱在中国通常使用罐（重量70g），罐（），罐，罐形包装（）。 7.杀菌、冷却 制作好的番茄酱在装罐后要马上杀菌，用沸水分钟内即可完成杀菌。最后及时冷却。 第3章 清洗机的设计 3.1清洗工艺及设备 选择设备的时候，要根据清洗工艺要求和实际需要的清洁程度。清洁的程度不同，所需要的设备和技术也不同。清洗的程度和清洗的成本是成正比，清洗越干净，成本越高。 清洗机的设计，主要注意以下几点： 1. 可靠性 选用的设备要有稳定的清洗质量，能够实现清洗工艺要求的洗净程度。 2. 清洗对果蔬的影响 果蔬在清洗的过程中，尽量降低对果蔬造成损伤，不能对果蔬产生新的污染。 3. 保护自然环境 在满足清洗工艺条件下，选用的设备要尽可能减少清洗废液、噪声、废气等，避免对环境的造成污染。 4. 效率 选用的设备具有高效率，能满足清洗工艺且节约劳动力的优点。 5. 环境良好 清洗技术和设备在良好的工作环境，保持良好的工作环境，保证工人的健康和安全。 6. 经济性 可以满足清洁度的要求，同时也降低清洗成本。 果蔬在加工之前往往受到不同的污染，比如其成熟阶段，运输和贮藏过程。所以在加工之前要仔细的清洗，去掉杂质和损坏的部分，方便下一道的工序加工。 清洗设备： (1) 清洗设备所用的是原料清洗机，如洗水果机。还有其他的清洗方法：包装容器清洗用，如空瓶清洗机；器皿清洗用，如器皿清洗机等。 (2)清洗设备所用的清洗液一般为冷水清洗液，其不损伤原料的品质。还有其他清洗液种类：热水清洗液、蒸汽清洗液、药剂溶液清洗液。 (3)清洗设备的主要清洗方式是高压喷淋的方式，适用于清洗大多数产品，但要注意喷淋的水压，避免对产品造成伤害。还有其他清洗方法：浸泡清洗方式、冲洗清洗方式、刷洗清洗方式。 清洗方式可以选用下列几种方法的其中一种，这些方法中，可以用多种方法组合使用。 (4)主要的几种清洗设备 ①组合式清洗机 如图3-1所示，该组装式清洗机主要由输送机，破碎机组成。输送机由三段构成，下面的倾斜段浸泡在洗槽中，中间的水平段为检查段，上面的倾斜段连接破碎机。在两个倾斜段装有喷淋管。主要用来清洗水果等原料，其应用广泛。 工作时，从输送带带过来的原料经过提升机1进入到洗槽3的前半部，经过翻果轮2进入到洗槽后半部。在洗槽的后半部安装了高压水管7，水管上有分布很多等距离的小孔，利用高压水管喷出来的水使洗槽的水翻滚，不仅原料在清洗水中翻滚清洗，原料之间的摩擦也能达到清洗，达到清洗原料表面的污垢。清洗后的原料由带输送机6带到高压喷淋水管下再次冲洗，之后进入检选台5检查质量不合格的原料，后再经过输送带达到破碎机。 图3-1组合式清洗机 ②螺旋式清洗机 图3-2螺旋式清洗机 ③传动辊筒式清洗机：高压喷淋水管；可拆卸的传动辊筒。本机适用于清洗柑橘，马铃薯等材料。 图3-3传动辊筒式清洗机 ④带式清洗机 图3-4带式清洗机 ⑤鼓泡式清洗机 鼓泡式清洗机清洗的工作原理，用鼓风机将气体吹入洗涤槽，使气体在清洗水内产生剧烈翻滚，由于强烈的空气搅动的清洗水，翻滚的流水侵蚀的材料表面的污垢从而到达清洗目的。与空气混合，不仅会加速清除污垢，而且能在翻滚的清洗水中达到不损伤材料，这种清洁方式适用于果蔬原料。 如图3-5所示，鼓泡式清理机，网带式输送机是浸泡在清洗水箱1的水中，鼓风机出口从输送带侧面和输送带中间的吹泡管7连接，吹泡管上开有许多小孔的，空气通过带有小孔的吹泡管吹出，气体穿过网带使水剧烈翻滚。 工作时，清洗水的装在洗涤槽，电机5驱动滚筒10，滚筒转动带动带网5的转动，同时启动鼓风机4。将要清洗的原料放入洗槽中，开启鼓风机使清洗水剧烈的翻滚，从而冲洗掉原料表面污垢，接着由输送带将原料带到喷淋管下面，开启喷淋管做最好一次的冲洗。冲洗后送上上方的水平段，在检查原料是否受损，在送到下道工序。 图3-5 鼓泡式清洗机 ⑥振动式清洗机 图3-6振动式清洗机 综上所述的六种清洗设备的优缺点，决定采用滚筒式清洗机来进行清洗，是结合实际工作情况的各项要求决定的。由图3-7所示，由滚筒、机架、冲洗装置构成的清洗机，果蔬通过入料口进入清洗机后在运动的滚筒上翻滚并向前输送，清洗装置是安装在滚筒上面，通过这样的方式把清洗好的果蔬输送到打浆机的入料口。全部的滚筒通过链传动连接在一起，运动速度慢且方向一致，在结构上简单，输送平稳。 图3-7 3.2辊筒式输送机 辊筒输送机如图3-8所示，主要由传动辊筒，机架，机架，传动部分和其他部分。输送机具有运送量大、速度快、运转轻快，能快速实现分流输送多品种等优点。从结构形式上辊筒形式采用有动力滚筒，布局形式为水平输送辊筒线。框架是由不锈钢制成，可以延长使用寿命。其构造简单，可靠性好，使用简单，维护方便。辊筒线与辊筒线之间的过度连接比较简单，多条辊筒线可以跟其他的输送机或更复杂的输送机机组成专用输送系统。 图3-8 3.3机架的设计 考虑到使用的是有动力的辊筒，每个辊筒之间采用链连接，并且每个滚筒之间都要运动，转速相同运动平稳，最后再跟电机相连。因为是清洗用的输送带，所需要的输水管道在机架下面，防水也是重要的一方面，同时也要做好清洗水的回收利用等。在设计机架时，把辊筒的链传动部分封闭在密封的空间内，与水隔绝，避免水接触链而影响传动。在辊筒下面做个斜面让清洗后的水能流到排水口，排水口下面在接管道到清洗水回收处，从而隔绝与下面的电机接触而损坏电机。如图3-9所示： 图3-9 考虑到密封性，设计清洗槽的宽度要比滚筒的长度长一些，留下来的间隙用来装密封装置。辊筒固定在清洗槽两边的密封空间，通过轴承以及固定结构使辊筒运动。果蔬在辊筒上完成清洗后通过出料口的向下斜面，通过重力的作用使其进入到打浆机的入料口从而入打浆机进行打浆。 3.4辊筒的传动方式选择 选择辊筒式就要考虑到个个辊筒之间的动力传动，以及电机的动力与清洗机的传送。链轮传动比齿轮传动有以下优点：（1）制造精度要求低，安装的精度也不高，在维修方面简单。（2）链轮齿的应力较小，强度高，承载力相对增大，磨损比圆柱齿轮低。（3）链轮传动有良好的缓冲，减震性能，具有一定的弹性。（4）链传动中心距的适应范围大，而且简单又轻巧，经济也可以接受。 链轮传动比带轮传动有以下优点：(1)链传动的传动比准确，高效率，不会出现打滑和弹性滑动。 (2)链条对轴的作用力较小能够减少轴承的摩擦损失。(3)链传动的尺寸较紧凑。（4）链的装配和拆卸方便，在连接链节处便可拆开，便于安装和拆卸。（5）链传动既可以在传动比较大场合工作，又可以在中心距较小的场合工作。 (6) 链传动能适应多种环境，能在更恶劣的环境条件下工作。如图3-10所示： 通过参考实际中的辊筒用途和种类，在考虑以上的比较及传动过程的传动平稳等原则，最后决定选用双链辊筒。链传动是一种具有中间挠性件啮合运动，可用于传输和运输的目的。链轮传动具有齿轮传动和带轮传动的部分优点。因为它的主要优点是：结构简单，效率高，适应性强，结构紧凑，经济，耐用，易于维修，链传动广泛地应用于国民经济的各个部门。为了不影响食品清洗的卫生安全，辊筒材料是使用不锈钢，整个传动部分都在不锈钢钢板的密封空间内，链轮部分在机架的密封空间内，从而达到防生锈的目的。 图3-10 图3-11 3.5冲水装置 冲水装置分为两部分：第一部分为高压冲洗装置；第二部分为夹紧装置。清洗水通过机架下面的入水口进入到机架的圆柱管内，每个圆柱管有三个出水口，高压冲水装置用过夹紧装置固定在三个出水口的管道上。最后清洗水通过高压出水口喷射出来的水对果蔬进行清洗。如图3-12所示： 图3-12 第4章 打浆机的设计 图4-1 打浆机的原理图如图4-1所示，基本结构主要包括螺旋送料，破碎桨叶，打桨板，传动部分和机架。 4.1主要打浆设备 目前果蔬在国内外获得果浆主要是通过打浆的方式，五花八班的设备都是异曲同工，有单道，也有双道，或者更多道的打浆机，如图4-2、4-3所示。但是，它们的打浆方法都是一样，物料进入入料口，经过高速旋转的螺旋进料后，被滚筒内的破碎桨叶打碎，之后在打浆板带动下与筛网磨擦挤压，使得肉，汁与皮，籽分离，肉和汁经过筛网上的小孔后由出料口排除，废品由排渣口排出。如如果是两道或以上的打浆机，产品由第一道进入下一道继续打浆，以此递推。 单道打浆机： 电动机通过皮带驱动使实心轴高速转动，实心轴上焊接有螺旋进料和破碎桨叶，当物料从入料口进入，通过螺旋进料到破碎桨叶，物料直接被打碎进入滚筒内，之后在打浆板带动下与筛网磨擦挤压。由于打浆板具有导程角和回转力，在导程角和回转力的作用下物料呈螺旋状的轨迹移动到圆筒的废料出口。物料在打浆板和筛筒之间移动，由于离心力的作用而被挤压，肉和汁（成浆状）从筛网流出到下道工序（多道打浆机则重复以上过程），剩下的皮和籽从废料出口排出，从而达到分离的效果。只要调整筛网的孔径和打浆板导程角的角度，可以变换的打浆速率的变化，获得满意的结果。 图4-2 双道打浆机： 其工作原理与单道打浆机是差不多的。双道打浆机就在第二道的筛网的网孔直径更小，打浆的效果会更好，肉和汁会打碎的程度会更好。用于需要破碎更加均匀的物料。 图4-3 打浆机的工作原理： 如图4-4所示，本次设计的打浆只需要单道就可以。本次选用的圆筒筛具有开口，安装在滚筒内部，筛筒采用压弯成圆形的不锈钢板，上冲有孔眼，其厚度在0.36-1.3毫米，在两侧焊接加强环以增加其强度。但也有两个半圆体用螺钉连接成筛筒。轴支撑在轴承上，在实心轴上焊接有使物料进入滚筒的螺旋进料和用来破碎物料的破碎桨叶，还有用来挤压物料肉汁的三根打浆板，打浆板装在夹持器上，夹持器装在轴上，通过螺栓来固定位置，可以通过螺栓来调整打浆板与筛筒之间的距离。三个打浆板以120度的角度安装在轴上的夹持器，与轴线存有一夹角，叫导程角。打浆板采用不锈钢制作，为了防止对食物的二次污染。为了保护筛网，在打浆板上安装耐酸的橡胶板。剩下的有入料口，收集漏斗和机架，传动系统等。 物料直接被打碎进入滚筒内，之后在打浆板带动下与筛网磨擦挤压。由于打浆板具有导程角和回转力，在导程角和回转力的作用下物料呈螺旋状的轨迹移动到圆筒的废料出口。物料在打浆板和筛筒之间移动，由于离心力的作用而被挤压，肉和汁（成桨状）从筛网流出到下道工序（多道打浆机则重复以上过程），剩下的皮和籽从废料出口排出，从而达到分离的效果。 图4-4 4.2滚筒设计 如图4-5所示，圆筒的设计首先考虑的问题是能不能满足正常的生产需要，它由不锈钢半圆筒上下焊接而成，出渣口设计在圆筒的右下角。当果蔬清洗过后进入圆筒，由螺旋送料输送给破碎桨叶而成，因为加工的物料为食品，所以要采用不锈钢。不要因为材料本身对食品的产生污染，具有较好的食品卫生条件，并具有一定的抗冲击性和耐磨性，选择不锈钢为滚筒的设计材料。用一个带有网孔的不锈钢网焊接在筒内。根据具体的实际的条件，确定进料口设计在圆筒的左上角，出料，在破碎的桨叶高速切削后经过打浆板后的番茄浆从出料口流来，番茄渣从出渣口出来。 图4-5 4.2螺旋进料器 如图4-6所示，螺旋进料器处于入料口下面，破碎桨叶旁边，作用是传输物料。对于精度要求不高，它是由一个螺旋叶片状的焊接在一根长实心轴上。其工作原理为：物料从入料口进入，当电动机驱动轴转动时，物料进入螺旋叶片，通过叶片的作用力，带着物料绕其旋转的方向进入滚筒，从而起到输送物料作用。 图4-6 4.3破碎桨叶 破碎桨叶如图4-7所示，其工作过程主要作用是在螺旋进料送入物料后初步打碎物料，当物料由入料口进入，通过螺旋进料，在由破碎桨叶打碎物料后进入滚筒打浆。破碎桨叶通过焊接在轴套上，轴套装在轴上。一端由轴肩固定，另一端由双螺母来锁紧。因为破碎桨叶在滚筒中高速转动，离心力很大，破碎桨叶的固定是很重要的环节。破碎桨叶采用不锈钢材料，避免食材的二次污染。 图4-7 4.4传动部分 如图4-8所示，由电机输出动力，联轴器一端连接电机轴，另一端连接是带连接轴，带连接轴中间通过轴承座来支撑，电机的动力直接传到带轮上，在通过皮带传动到打浆轴上的带轮。电机固定在清洗机机架上。 图4-8 4.5机架 如图4-9所示，为了使机器的工作稳定，在设计机架要考虑有没有强烈的冲击；不发生剧烈的震动。采用HT150铸件整个机架。机架的顶端有螺栓孔，用来安装轴承座。底端也有螺栓孔，通过螺栓让机架与底面锁紧，减少机架的震动，运行更加平稳。 图4-9 4.6其它 如图4-10所示，滚筒的左上角有产品入料口，下面有产品出料口，右下角有废品出料口。左端的入料口直接跟清洗机的出料口相连接，让清洗完毕的果蔬直接进到滚筒进行打浆，打完桨的果蔬由出料口流出。为了让果蔬得到充分的碾压，在打浆板上装有一定塑形的耐酸橡胶板。 图4-10 第5章 打浆机和清洗机设计参数的确定 5.1滚筒的计算 图5-1 根据生产能力和实际的需求，初步筛筒直径为。筛孔的工作系数为，导程角度。 5.1.1滚筒长度 (1)根据实验的公式： 得出滚筒的长度： 式中 --- 打浆机的生产能力（） --- 筛筒的内径（） --- 滚筒的长度（） --- 打浆板的转速（） --- 筛筒出浆的有效截面，真正出浆的筛孔，占所有筛孔的一半左右，筛孔占筛筒所有表面积的一半，所以 --- 导程角（） 需要说明的是，生产能力是由实验公式计算得出，是指从筛网流出的产品数量，而不是原料处理。假如不考虑出浆率，再多的原材料也不能作为打浆机实际生产能力。物料越多，如果不及时出浆，也只是头进尾出，计算出来的数据就没有实际意义。 5.1.2物料在滚筒内的时间 物料在滚筒内沿打浆板移动的时间为： 式中 --- 物料沿打浆板移动线速度（） 5.1.3棍棒与筛筒之间的间隙 中心到筛筒壁之间的间隙。 两端到筛筒壁之间隙最小为： 由于导程角的存在，间隙之差为： () 式中 --- 打浆板最远点截面至筛筒的间隙（） --- 筛筒的内径（） --- 打浆板的长度（） --- 导程角（） --- 中心到筛筒的间隙（） 5.1.4圆筒筛消耗功率的计算 该设备是单机工作，所以取 传动效率 式中 --- 生产能力（） --- 传动效率（） --- 打浆机运行能耗比的值取决于材料的类型、温度、棍棒转速和筛筒的有效截面等。如果用近似计算，单机时可取平均，联动时取。 5.1.5传动滚筒的消耗功率计算 根据实际生产需要，每小时清洗番茄为2吨。 每天两班制，每班按八小时计算。经过初步估算，初定传动滚筒传输距离为2米，番茄放入传动滚筒到清洗完毕所用的时间为2分钟，由此确定传动辊筒的传送速度为1.1m/s。  单个传动滚筒的功率： 式中 --- 空载运行功率系数                            --- 输送带水平投影长度                          --- 传动辊筒转速                                  m/s    --- 物料水平运行功率系数                   --- 输送量                            --- 附加功率系数                            代入公式求得:                              辊筒消耗的功率计算： 式中 ，锥齿轮传动效率，直齿轮传动效率，链轮传动效率，联轴器的传动效率。 总共有15个传动滚筒，所以传动滚筒所消耗的功率为 5.2电动机的选择 设打浆机的生产能力为，每天两班制，每班八小时，工作寿命为5年，轴转速为970转/分。 根据实际的生产需要查询机械设计手册，取V带的传动效率为0.9，打浆机所消耗的功率为： 总消耗功率为: 式中 --- 清洗机消耗的功率 --- 打浆机消耗的功率 通过计算得出总消耗的功率，由于电机的效率问题和其他情况。初步选择电机的型号为。 电机的主要参数如下： 型号： 功率： 电流： 转速： 第6章 传动零件的结构设计与计算 6.1传动主轴的结构设计与计算 6.1.1初步计算轴的直径 根据扭转强度初步估算轴的直径： 式中 为轴传递的功率，单位为；n为轴的转速，单位为；由轴材料和加载情况下确定的系数。选45钢为轴的材料，取120。滚动轴承传动效率，V带的传动效率，联轴器传动效率。 计算得最小直径为，有键槽时，轴的直径增大，于是 轴端接在带轮上，考虑到轴上打有螺孔和上面查表得到的参考值。 6.1.2轴的结构设计 根据最小值和配件的选择安装来设计轴的结构，轴的设计图见装配图。根据滚筒和其他部分的装配，对轴长度的初步计算，超过3米，这在实际中很难加工，不利于大规模生产，所以采用实心轴套空心轴的方法，这不仅节省了材料，降低整体的重量，易于制造和安装，轴的两端设有锥形滚柱轴承。 6.1.3 根据定位要求确定轴的各段直径和长度 （1）长实心轴的设计 图6-1 如图6-1所示，从左到右的第一段设有皮带轮，轴上有键槽，考虑安装方便，这段轴的长度79mm，直径42mm。 第 2段上为了轴承安装和拆卸方便，此段周长取151mm,直径为51mm。 第3段装有轴承，安装在轴承座的轴承，密封圈密封，轴承座通过螺栓固定在机架，周长24mm，直径为55mm。 第4段上安装螺旋进料，这段轴位于滚筒内部，考虑到破碎桨叶的轴肩定位，此段周长取450mm,直径为63mm。 第5段上装有破碎物料用的破碎桨叶，在此段左端处有轴肩，用于破碎桨叶的定位。此段周长取78mm，直径为80mm。 第6段上为固定破碎桨叶，采用双螺母锁紧。此段周长取85mm，直径为64mm。 第7段此段为实心轴连接空心轴部分，在轴上钻两个13mm的螺栓孔，利于空心轴的连接,此段的直径去为40mm。全轴长度为1288mm。 （2）空心轴的设计 图6-2 空心轴开有1720mm的空心孔，这样能节省材料也减轻机身重量，如图6-2所示。 从左到右第1段长度285mm，这段设有夹紧装置，直径60mm，中空部分直径40mm。 第2段长度取1150mm，直径为63mm。 第3段设有夹紧装置，此段长度取285mm，直径为60mm。 （3）第二个实心轴的设计 图6-3 如图6-3所示，第1 段与空心轴相连，轴上开有两个13mm的螺栓，利于实心轴连接空心轴,此段的直径为40mm。 第2 段长度取306mm，直径为60mm。 第3段装有轴承，安装在轴承座的轴承，密封圈密封，轴承座通过螺栓固定在机架，周长27毫米，直径为55mm。 6.2轴上零件的定位 （1）实心轴与皮带轮通过平键连接，查询机械设计手册表普通平键的A型式和尺寸,所选用的键为, 键槽用键槽铣刀加工,键的长度取60mm （2）螺旋进料通过焊接方式接在轴上，螺旋叶片通过焊接在套筒上，套筒装在轴上，左端用轴肩定位，右端用双螺母锁紧，圆锥滚子轴承安装在轴承座，轴承座通过螺栓连接在机架上定位。 6.3确定轴上的圆角和倒角 轴上的圆角和倒角参考机械设计手册书表，可知圆角和倒角（C或R）大于（1.2或1.6），取。 6.4滚动轴承和轴承座的选取 6.4.1清洗机的轴承选用 图6-4 清洗机的轴承选用，选择深沟球轴承。如图6-4所示。 深沟球轴承的特点：结构简单，主要是承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。摩擦系数小，极限转速高，价廉。应用范围最广。由于安装轴承的位置不同，分别有25mm，35mm，45mm。轴承的代号分别为6205，6007E,6009E。分别安装在轴承座内。 6.4.2打浆机的轴承选用 图6-5 打浆机在打浆的时候处于高速运转，选择圆锥滚子轴承，因为打浆机打浆时候会产生较大的轴向力和径向力，在轴的两端各安装一个，能承受较大载荷的同时能够抵消轴向力。选用的轴承轴径为55mm，代号为30211。成对安装在轴承座内。轴承采用脂润滑的方式。如图6-5所示。 6.4.3滚动轴承座的选择 图6-6 根据我们的轴承圆柱孔，滚动轴承座选择代号为。我们采取在轴承座壁上的钻环形槽上，将O形橡胶密封圈在环形槽里密封，能有效地防水透气。如图6-6所示。 主要尺寸：长X宽X中心距 螺栓型号为： 箱体选用材料为： O形密封圈特点：拥有不错的密封性，密封圈是一种压缩性的，又拥有自封能力，所以应用的领域很广。其构造简单，成本低，使用方便，运动方向不影响密封性，所以应用广泛。 聚氨酯橡胶为材料的选择，适合于油和水，应避免在高速时使用 6.5打浆机的打浆装置的设计 打浆板的结构简图如图6-7所示，其中刮板长X宽X高，导程角为 ，。 图6-7 第7章 主要零件的校核 7.1轴的强度校核计算 7.1.1按扭转强度条件计算 图7-1 轴的扭转强度条件为: 式中 --- 扭转切应力，单位是； 　　　 --- 轴上的扭矩，单位是； 　　　--- 轴的抗扭截面系数，单位是； 　　　 --- 轴的转速，单位是； 　　 --- 轴传递的功率，单位是； 　　　 --- 轴的直径，单位为； --- 许用扭转切应力，单位为； 轴的材料为45号钢，查询机械设计基础表 的值在之间。可知轴的扭转强度是合适的。 长实心轴能受到4根皮带的张力和带轮的重量: 皮带轮距离轴承的距离 则中心轴承受的弯矩： 带轮的孔径为 则对实心轴的剪力： 能满足设计要求。 根据实心轴的受力情况分析，可知轴在左端的轴承截面处是危险最大的地方。 圆筒筛的体积 经测算得西红柿的密度为 假设圆筒装下所有水果和蔬菜，重量为: 运行时的最大扭矩为: 轴的最大扭转切应力： 是可以满足设计要求的。 7.1.2.按弯扭合成强度条件计算 当扭转切应力为静应力时，取 轴的材料为45号钢，查询机械设计基础表查得 所以是安全的。 7.2轴的扭转刚度校核计算 轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示，阶梯轴的计算公式： 式中 --- 轴所受的扭矩，单位为 　　　--- 轴的材料的剪切弹性模量，单位为，对于钢材， 　　　--- 轴截面的极惯性矩，单位为，对于圆轴， 　　　--- 阶梯轴受扭转作用的长度，单位为 --- 分别代表阶梯轴第段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前　　　 --- 阶梯轴受扭转作用的轴段数　 综合上式计算出；为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用均合有关，对于一般的传动轴，可取；对于精密传动轴可取。对于精度要求不高的轴，可大于。明显在本次有关的轴都是一般的传动轴，，满足扭转刚度要求。 根据以上的计算校核，轴满足设计要求。 7.3 30211轴承寿命的校核  （1） 相关参数的查取，主轴转速 查阅机械设计手册得轴承的， （2） 计算轴承的径向载荷、 由静力学公式计算轴承支反力，得； （3） 计算轴承的当量载荷 由机械设计基础手册表， 得，； 由 查询了机械设计基础手册表 取=1.8 即 （4）轴承的使用寿命计算 = 所以，选轴承30211型轴承满足要求。 7.4键的校核 传动轴上带轮传递的转矩为，主轴的直，查阅机械设计手册查得： 键的长、宽、高分别为： 键工作长度 挤压面高度 根据键连接的挤压强度公式，它的挤压应力 为 查机械设计手册查得。 所选键满足强度条件。 第8章 总传动系统 8.1传动系统设计 根据前面所设计的结构和计算出的传动参数，本机的传动系统有两部分，打浆和清洗所需的动力是由一台电机输出，但是打浆所需的转速比较快，清洗则不需要这么快，并且打浆的动力方向与清洗的动力方向相垂直。打浆的动力通过带来传动，而清洗则经过两齿轮减速后再通过链来带动滚筒运动。 打浆部分的传动： 打浆的转速由电机输出，方向在一个水平线上，传出的动力直接由带轮轴输送，带动带轮转动给打浆机主轴，主轴带动破碎桨叶和打浆板运动。 图8-1打浆部分的传动 如图8-1所示，打浆部分的动力由电机输出，带连接轴通过联轴器与电机轴连接起来，直接驱动带连接轴转动。带连接轴上装有带轮，带连接轴有一个轴承座来固定在机架上，轴承座内有滚动轴承和毡圈，轴通过轴肩和轴承端盖来限制。带连接轴上的带轮通过V带与打浆轴上的带轮相连接，然后由电动机的动力传动到打浆轴而完成打浆。 清洗部分的传动： 清洗机的转速由电机输出，由于在方向上不是同一个水平线上，是由传动比为1：1的锥齿变向后传动，在经过传动比为1：5的直齿齿轮变速后通过链传动输送到清洗滚筒，每个滚筒之间也是通过链来使所有的滚筒一起滚动起来，并通过上方的高压清洗装置来完成清洗。如8-1图所示。 根据前面计算选择的电机转速为，而滚筒的线转速则为1.1m/s,则 滚筒直径： 滚筒的转速： 每分钟滚筒转速： 则齿轮减速的传动比： 8.2直齿轮的刚度校核计算 直齿轮在整个传动系统中起到了减速的作用，并且通过链轮带动滚筒运动。所以直齿轮的设计关系到清洗部分的正常传动，刚度的校核是十分重要的。 1.选取齿轮材料 参考表6-4，一般用途减速器，无特殊要求，选取大、小齿轮均用45钢。 2.选择热处理方法及齿轮面硬度 考虑到生产批量小，为便于加工，采用软齿面。小齿轮调质，，大齿轮正火，。 3.小齿轮传递的转矩T1 转矩 齿数比 4.初取载荷系数K´ 因齿轮参数尚未确定，载荷系数K´无法准确确定，需预选。一般可在范围内选取。在确定齿轮参数后，在进行校核。初取。 5.选取齿宽系数 因为相对于轴承对称布置，取，得。 6.初取重合度系数 一般直齿轮传动，在之间。这里初取，。 7.确定许用接触疲劳应力 接触应力变化总次数（按每年300个工作日计）： 寿命系数，，弹性系数，接触疲劳极限应力 (图)， (图)，最小安全系数，按表，失效概率低于，，许用接触疲劳应力按式有： 8.按齿面接触疲劳应力初步计算中心距 节点区域系数。 按式； ,取。 9.初取齿宽b 齿宽。 10.取标准模数 按表6-2，取。 11.确定齿数 由,有,及,解得=23，=113，实际齿数比，传动比误差（在允许范围内）。 12.确定载荷系数K 1）使用系数，按表6-5，=1。 2）动载荷系数，齿轮圆周速度,齿轮精度参考表，取为8级，则由图，。 3）齿向载荷分布系数，，软齿面，对称布置，取。 4）齿间载荷分布系数，由式计算重合度，按图，，故, ,偏于安全。 13.确定重合度系数，由式（6-26），0.84 14.确定齿宽b 取， (微小于) 15.验算齿根弯曲疲劳强度 1）齿形系数，按图。 2) 应力修正系数，按图。 3）重合度系数，按式。 4）弯曲疲劳极限应力，按图, ,按图, 。 5）寿命系数 按图，。 6）试验齿轮的应力修正系数，按国家标准规定，。 7）最小安全系数，按表，失效概率低于，。 8）许用弯曲应力，按式有 9 ) 齿轮弯曲疲劳应力，按式 16. 设计结果 中心距； 分度圆直径齿轮精度8级；齿轮材料：小齿轮 45钢，调质，,大齿轮45钢， 正火，。 8.3计算皮带，设计皮带轮 图8-2 皮带轮设计 由上述可知，电动机的额定转速为960r/min,额定功率为7.5KW，传动比，一台运转时间大于10h。 （1）设计功率 设备每天工作的时间，载荷变动较大，查阅机械零件设计手册表，得。 （2）选定带型 根据和，查阅机械零件设计手册图得： 选择B带型 （3）传动比 其中: 为大带轮的转速 为小带轮节圆直径 为大带轮节圆直径 （4）小带轮基准直径 ，宜选较大的基准直径。 和图选定 所以取 (5) 大带轮基准直径 得： （6）带速V 符合要求 (7) 初定轴间距 初选轴间距（视具体结构而定） （8）所需带的基准长度 按表选择标准长度 (9) 实际轴间距 （10）小带轮包角 一般，最小不低于，如果较小，应增大或用张紧轮 （11） 根据带的型号，和普通V带查表得 单根普通V带额定功率的增量 于是 （12）V带的根数Z 取4跟皮带 （13） 查表 （14）计算称压轴力 (15)带轮的结构和尺寸 Ｖ带轮的设计应满足质量小、结构工艺性好、无过大的铸造内应力等要求。质量分布均匀，轮槽面精加工（一般表面粗糙度应为3.2），以减少带磨损。为了使带轮有较为均匀载荷分布，每个槽的尺寸和角度应有一定的精度。 带轮最常采用的材料是灰铸铁，当带速小于，用HT150。 由上面的计算可得： 带轮的直径为180mm。 查手册表得： 选带轮的孔径则小带轮为实心轮 带轮宽度的选择： 查机械零件设计手册表得，对于B槽型 基准宽度 基准线上槽深 取 基准线下槽深或 取 槽间距 取 槽边距 取 最小轮缘厚 取 带轮宽 带轮通过带连接轴，带连接轴通过联轴器与电动机相连，无较大载荷，的孔径可以安全工作。 带轮的的重量 8.4链轮的刚度校核计算 而链条与链轮则通过以下计算的设计 (1)链轮齿数：由小链轮齿数选取。 所以实际的传动比为 误差小于±5%，故允许。 (2)链条节数 初定中心距。有公式可得 取链节数为 (3)计算功率 清洗机的机械运动平稳，由表1查得,由表得， (4)链条节距 由公式得 由图13-2-1得，采用双排链，，故