盐城工学院本科生毕业设计 2007目 录1 前言12 面筋机系统整体设计22.1 总体方案论证23 面筋机坯片导出及切断部分具体设计说明43.1 进出料口形状设计43.2电动机及减速机选择63.3电磁离合器选择.63.4联轴器选择73.5链轮设计及校核 73.5.1链轮的设计.73.5.2链轮较核83.6凸轮设计93.7轴设计与主要轴的校核103.7.1传动轴的尺寸设计103.7.2中空轴的尺寸设计 133.7.3从动轴的尺寸设计.143.7.4传动主轴较核153.8滑动丝杠副选择计算163.9轴承及轴承座选取163.9.1轴承的选取163.9.2轴承的安装方法 173.9.3轴承的预紧.173.10弹簧的设计计算及校核.173.10.1弹簧的设计173.10.2弹簧疲劳强度验算 214 强度校核224.1螺栓校核224.2键校核224.3销校核235 结论24参考文献25致 谢26附 录27 1 前 言文明的发展和进步可以说与小麦的历史连在一起。早在有历史记载前，人类就种植小麦。1948年，芝加哥大学的考古学家证明小麦的种植起源于中东土壤肥沃的新月形地带。小麦是谷物中最重要的，世界上靠小麦作为食品的人多于靠其它任何食品生活的人。世界上70%以上的可耕地种植粮食，小麦占地最多，高于22%。一年中每个月，世界上都有一个地区收获小麦1。小麦面筋除了在食品行业应用广泛外，在其它行业的应用亦得到蓬勃发展，如医用胶囊；发胶等化妆品；香烟的过滤嘴；鱼虾的饲料；可降解可重新利用的绿色粘贴剂；水泥制造中亦可加入面筋，因为其与Ca交联而增强了水泥的粘合性和防水性；环境保护工作者可将其作为处理废水的固化物2。目前国内外还没有该种设备，面筋的生产过程全部为手工作业，工作环境十分的恶劣，急需得到改进。整个面筋的生产过程共包括：面筋的绕制在形、水煮、挑选清理、包装等。在这些生产过程中，以面筋绕制成形的工作量最为大，生产条件最为恶劣。这一生产过程为生产工人手拿夹持筷将剪成段的生面筋缠绕在筷上，整个生产过程工人的手须不时的浸入生面筋的保护液中（保护液为稀氯化钠溶液，即稀盐水）。人的手在无防护的情况下，长时间的与稀盐水接触，将很大程度上地伤害我们的皮肤。但如若在生产过程中加带防护手套作业，以将出现一系列影响生产的问题，使生产操作和灵活性不能适应生产。工人的操作将变得笨拙，在取生面筋时也时常批滑，从而影响生产率和生产质量。由于以上诸多原因，所以操作工人生产时必需徒手生产。然而在如此恶劣的生产环境下，只有相当少一部分工人的手能适应。绝大部分的人都是工作一段时间后就不能再从事生产。因此若能设计一部机器来代替或部分代替水面筋操作工人的这一生产过程将是一个很好的想法。当前关于面筋及面筋相关的产品越来越多,但由于面筋本身的高粘结性和高弹性，机械成形难度很大，现行的螺旋管形水面筋成形都为手工制作,尚未曾搜索到一例面筋成形机产品或研究论文。因而本课题研究当属首创。面筋成形机的设计共分三部分的设计：1、面筋坯片导出装置的设计，2、面筋切断装置的设计，3、面筋卷绕装置的设计。这里的设计说明主要是关于面筋坯片导出装置以及面筋切断装置的设计。设计的总体思路是为生产实践服务的，设计好的面筋成型机可直接用于工业生产，具有很高的市场价值。 2面筋机系统整体设计21总体方案论证由于面筋本身所特有的弹性和延展性，面筋很容易恢复原来的形状。而使面筋变形又只有靠拉力或者靠压力来完成。面筋很柔软，又很容易被拉断，所以靠拉力来使面筋变形是不理想的。在选择如何挤压面筋使它变形的方案上最终确立的是使面筋变形最切实际的方法就是靠压力来实现。本设计主要依赖挤压力使面筋成型导出，考虑到面筋的特性，设计用的是滑动螺杆的结构，滑动螺杆的结构是为了增加推动力，采用大小料斗是有助于其成型成功，面筋一次导出的量越多越不容易成型，这是因为其具有高粘弹性。一开始设计的时候所采用的是绞肉机改装成的小型单螺旋轴挤压机构的设计方案，在实验中发现，由于箱体与螺旋轴之间的间隙较小,在这样的空间间隙下,面筋导出的连续性达不到预期效果,后来又设法改变螺旋轴的表面粗糙度,发现在小的空间中较大的挤压力破坏了面筋的内部结构, 影响了面筋的质量和口感，所以用单螺旋轴的设计方案没有能够成功。第二个设计方案采用的是推压装置,把面筋放置在一个圆柱形的容器中,靠活塞的运动将面筋从小口中挤压出来,从而达到把面筋变形的目的，然而在模拟实验中发现在相同的速度下面筋从出料口出料时的压力是不均匀的，量越多受到的压力越不均匀。后来把出料口做成漏斗状，并且减少了一次导出的面筋量，出来的面筋料就近似片状了，所以把出料装置设计成了一大一小两个料斗共同作用的方案。这种方案有以下几个特点：首先，滑动螺杆的结构使面筋内部保持完好的网络结构；其次，又能有足够的挤压推进力使面筋的出料保持连续；再次，小料斗处的料较少从而料容易成型导出；最后，滑动螺杆挤压有较好的稳定性能,螺旋转速和下料的速度更容易控制。在以上特点的基础上，螺旋挤压最为可行的就是滑动螺杆的挤压方案，料斗也采用了较复杂的大小料斗共同作用的方案,所以最终确定和使用这种方案。具体的结构简图见图2-1：图2-1 面筋成型机坯片导出及切断装置结构简图1.下料口 2.小料斗 3.螺杆 4.压料板 5.大料斗 6.切料刀具 7.切料推杆 8.弹簧9.凸台 10. 切料凸轮 11.轴 12.活塞凸轮 13.链轮 14.活塞推杆 15.小活塞3 面筋机坯片导出及切断部分具体设计说明本设计主要是面筋成型机的坯片导出装置以及切断装置的设计。设计原则基于面筋有很高的弹性及延展性，以及柔性突出，很难将它压制变形。设计的第一个难点就是如何将面筋变成片状，为了弄清楚面筋制作的工艺流程和详细了解面筋的特性，曾去了楼王的面筋厂实地考察，并且亲自动手去卷制了很多，也测量过工人卷制时的面筋的尺寸，同时也向厂里工人询问机器制作时应该达到怎样的尺寸和标准，在设计的时候所依据的就是这些尺寸和标准。由于设计时把坯片导出装置与切断装置设计成一个整体，所以这两个装置的具体设计将一起说明。31 进出料口形状设计根据总体方案的设计，首先要设计的是进料和出料料斗的形状。根据生活中的常识，选用常见的漏斗式进料设计,面筋出料要成片状，所以出料部分末端采用长方口的形状。具体设计分为两部分，大料斗进料和送料，小料斗出料。大料斗上部分是圆柱形，方便滚动丝杠螺杆的挤压运动；下部分要方便出料，所以选择了漏斗形状。小料斗上部分也采用圆柱形的，下部分采用圆积方的形状。工作原理：将大团的面筋原料从送料口送入大料斗装置中，靠滑动螺杆的挤压推力向前运动，直至小料斗的空间被面筋充满，切片装置切断面筋的同时滑动螺杆停止运动，小料斗处的活塞快速向下送料，等活塞恢复原状的同时滑动螺杆再次旋转。通过实验测得0.075kg重的面筋其体积为0.0628L，0.1kg重的面筋其体积为0.0879L。所以小料斗以及大料斗的设计尺寸就是根据这些数据来的。小料斗一次下料的量在150g200g之间，符合设计规定的要求。大料斗一次装料的量为5kg，符合人工加料的要求。大料斗和小料斗的具体结构尺寸见图3-1和图3-2。图3-1 大料斗的具体结构及尺寸图3-2 小料斗的结构与尺寸32 电动机及减速机选择面筋的绕制过程原为纯手工操作，生产处于一个轻微耗能的状况。设计中将考虑电动机长时间连续运转，常温下工作。因无同类设计产品的比较，在此功率的确定仅依靠面筋厂的电动机使用功率。如若在以后生产实践中有更为可靠的功率将作进一步的改进。此电动机是进出料装置以及坯片切断装置中的电动机。Y系列(IP44)封闭式三相异步电动机15主要性能及结构特点：效率高，耗电少，性能好，噪音低，震动小，重量轻，运行可靠，维修方便。为B级绝缘。结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑等杂物侵入电动机内部。冷却方式为IC411。面筋机选用Y90L-6 型号，根据装配的需要选用立式电机，其主要参数为：额定功率: 1.1KW；转速 : 1000r/min；电流: 3.2A；效率: 73.5%；功率因数cos:0.72；额定转矩:2.0N.m；额定电流:5.5A；噪声:65dB；净重:24Kg；电动机的满载时转速为910r/min。根据电动机的满载时转速910r/min以及输出轴的转速20r/min来确定总的传动比为：i = = 45.5(r/min) (3-1)所以选用减速器的型号为WD80的蜗轮蜗杆双输出轴减速器,其传动比为41。WD型圆柱蜗杆减速器为一级传动的阿基米德型圆柱减速器，具有结构紧凑，安装方便，工作平稳可靠，无噪音，能做正反运转，并有自锁作用等特点。适用条件：a) 蜗轮滑动速度不大于7.5(m/s)； b) 高速轴运转速度不大于1500(r/s)； c) 工作的环境温度为-4040()。33 电磁离合器选择由于实验生产时，面料不能一直导出，必须要用离合器，所以要选择离合器。鉴于磁粉离合器的以下诸多优点，在设计时选用的是磁粉离合器。磁粉离合器是由传动单元(输入轴)和从动单元(输出轴)合并而成。在两组单元之间的空间，填有粒状的磁粉（休积大约40微米）。当磁性线圈不导电时，转矩不会从传动轴传至从动轴，但如将线圈电磁通电，就由于磁力的作用而吸引磁粉产生硬化现象，在连继滑动之间会把转矩传达。磁粉离合器的特点：a.转矩随激磁电流成线性变化，转矩控制范围广，控制精度高，输出转矩与转速无关，可在主从动轴转速同步或有转速差下工作。b.接合平稳，动作迅速，响应快，控制功率小（约为输出功率的1%），而且传递转矩大。c.从动部分转动惯量小，结构简单，重量轻，噪音低。d.具有恒转矩特性，过载时有保护作用。磁粉离合器主要用于接合频率高，要求接合平稳，需要调节起动时间，或过载时能起安全保护作用及要求自动调节转矩，转速和保持恒转矩的转动系统。34 联轴器选择凸缘联轴器是应用最广泛的一种固定式刚性联轴器，它的结构简单，工作可靠，传递转矩大，装拆方便，可以联接不同直径的两轴，也可以联接圆锥形轴伸。凸缘联轴器有三种不同的对中方式。有利用绞制孔螺栓对中的，有利用凹凸对中，还有一种用一对部分环对中的。在这里我们考虑使用第二种凹凸对中的凸缘联轴器。35 链轮设计及校核面筋机的传动主要依靠链轮，本设计中的链轮有两对，两对链论的转速一致，其具体的结构设计如下具体说明。351链轮的设计第一对链轮的具体设计：总传动比为i=45.5,减速机的传动比为i=41,所以链轮的传动比i=1.1098。已知：n1= 22.195 (r/min)，P1 =1.045(kw)，具体设计尺寸见表3-1：表3-1 链轮具体设计尺寸表设计项目设计依据及内容设计结果1.选择链轮齿数（1） 小链轮齿数（2） 大链轮齿数（3） 实际传动比i=1.1098时, 推荐 z1=17z2=z1i=171.1098，取z2=19