包子生產(chǎn)機的設計
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子生產(chǎn)機的設計
摘 要
本畢業(yè)設計完成了“子生產(chǎn)機的設計”，設計目的是實現(xiàn)將子生產(chǎn)從手工勞動到機械化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。通過觀察子手工生產(chǎn)過程以及借鑒國內(nèi)外相關(guān)食品成型機械的結(jié)構(gòu)特點，采用成型盤為成型元件、螺旋機構(gòu)為面料輸送元件、滑片泵為輸餡元件的灌腸式滾切成型原理設計子生產(chǎn)機。該種成型原理生產(chǎn)效率高，可以實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)，因此在食品機械中得到廣泛應用。
本次設計動力源使用電動機、主要變速機構(gòu)使用蝸輪蝸桿減速器、動力分配機構(gòu)使用分流軸的傳動方式，并對傳動系統(tǒng)中大部分的傳動部件進行了設計和校核，同時繪制了子生產(chǎn)機的主要零部件圖紙及總體裝配圖紙。
關(guān)鍵詞： 子；食品機械；成型盤；螺旋機構(gòu)
The Design?of Shaozi Producing Machine
Abstract
This graduation design accomplished “the design of shaozi producing machine”. The purpose of this designing is to realize the improvement of the shaozi production method from manual labor to machine manufacturing. Based on the observation of the manual labor process of the shaozi production and the reference of the analogous food shaping machinery’s configuration in home and abroad, with which the shaping principle to design the shaozi producing machine and also with the shaping wheel for shaper, screw mechanism for dough transporter and vane pump for stuff transporter. Greater?production efficiency and continuous production can be realized by this shaping principle, therefore, it can be widely applied in food machinery industry.
This design adapt the electric motor for power, worm reducer for main speed change transmission and shunt shaft for power allocation mechanism as well as to make design and check on most of the driver units in driver system. Besides, both the main parts and the assembly drawing have been rendering.
Keywords：shaozi, food machinery, shaping wheel, screw mechanism
目 錄
摘要
Abstract
1 緒論…………………………………………………………………………………………1
1.1 概述:包餡(夾餡)食品機械的應用前景和發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………1
1.2 子生產(chǎn)機的相關(guān)介紹、研制意義和目標、未來的發(fā)展方向…………………………1
2 機械系統(tǒng)總體方案的擬定………………………………………………………………… 3
2.1動力系統(tǒng)的擬定……………………………………………………………………………3
2.2傳動系統(tǒng)的擬定……………………………………………………………………………3
2.3執(zhí)行機構(gòu)的擬定……………………………………………………………………………3
3 工作機構(gòu)運動需求分析及初步設計………………………………………………………4
3.1子模型的建立與分析……………………………………………………………………4
3.2 生產(chǎn)效率與成型盤的設計…………………………………………………………………4
3.3 橫、豎蛟龍的設計計算…………………………………………………………………5
3.4 供餡泵的設計………………………………………………………………………………6
3.5 出面嘴的設計………………………………………………………………………………6
4 傳動系統(tǒng)的設計計算………………………………………………………………………7
4．1 傳動比的分配……………………………………………………………………………7
4.2 蝸輪蝸桿傳動副的設計…………………………………………………………………7
4.3 直齒圓錐齒輪傳動副的傳動設計………………………………………………………9
4.4 鏈傳動設計………………………………………………………………………………11
4.5 出面嘴直齒圓柱齒輪設計及校核………………………………………………………12
4.6 豎絞龍直齒圓柱齒輪設計及校核………………………………………………………13
5 分流軸及其附件的設計計算……………………………………………………………15
5.1 分流軸的設計與校核……………………………………………………………………15
5.2 軸承的設計與校核………………………………………………………………………20
5.3 鍵聯(lián)接的設計與校核……………………………………………………………………21
5.4 花鍵連接的設計與校核…………………………………………………………………22
6結(jié)論…………………………………………………………………………………………23
參考文獻
致謝
子生產(chǎn)機的設計
1 緒論
1.1 包餡(夾餡)食品機械的應用前景和發(fā)展現(xiàn)狀
包餡(夾餡)食品在我國歷史悠久，伴隨著幾千年的文明的發(fā)展已經(jīng)成為我國食品文化中的代表，如餃子、包子、餛沌是主食的一部分；湯圓、月餅、粽子是傳統(tǒng)節(jié)日中必不可缺的食物。如今，經(jīng)濟的迅速增長、人民生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對食品行業(yè)提出了新的要求。而本人認為這些要求可以歸納為兩大類：
其一是食品的質(zhì)量：如食用口感、衛(wèi)生狀況、營養(yǎng)含量等。
其二便是食品供應的速度。
而解決這兩個矛盾要求的辦法便是實現(xiàn)食品生產(chǎn)的機械化和自動化，通過機械動作可以極大程度的提高食品的生產(chǎn)率；采用環(huán)保的機械材料和嚴格的密封技術(shù)可以很好的保證食品衛(wèi)生；而合理的工藝編排更能改善食品的口感。
目前國內(nèi)外廠家在包餡(夾餡)食品機械化上的研究已經(jīng)取得了一定的成果,成功研發(fā)了餃子機、包子機、餛沌機、湯圓機、月餅機以及自動化程度更高的全自動萬能包餡機。
因東西方飲食文化的差異，目前國外包餡成型類機械主要為日本所生產(chǎn)，如日產(chǎn)的自動萬能包餡機，其最大生產(chǎn)能力可達每小時8000個，且加工范圍極廣，能生產(chǎn)各式饅頭、包子、餃子、夾餡餅干、壽司、等等近百種產(chǎn)品，采用可拆卸料斗能實現(xiàn)快速更換餡料，內(nèi)置的無級變速調(diào)控裝置可以實現(xiàn)皮和餡的任意配比。廣泛用于各種帶餡食品的加工。
而國內(nèi)相關(guān)機械雖然在自動化和多功能方面較之日本產(chǎn)品還有一定的差距，但是通過改革開放以后二十余年的發(fā)展亦取得了很大的進步。以上海滬信飲料食品機械有限公司生產(chǎn)的水餃機為例：配備1.1Kw的電動機，生產(chǎn)效率達每小時7000個。已相當接近日產(chǎn)餃子機的生產(chǎn)水平。
1.2 子生產(chǎn)機的相關(guān)介紹、研制意義和目標、未來的發(fā)展方向
1.2.1 子生產(chǎn)機的介紹
“子生產(chǎn)機”顧名思義是以機械動作代替手工操作來進行子生產(chǎn)的機械。按照食品機械的分類應屬于食品包餡成型類機械，其能實現(xiàn)的功能均為通過機械動作將某一類帶餡并且有特定外型要求的食品生產(chǎn)出來。當前該類機械中比較成熟的有餃子機、包子機、餛飩機、湯圓機。而其他特殊類型的食品包餡成型機械一般通過借鑒以上四類機械的某些結(jié)構(gòu)并加以改良設計從而使之適應本類食品生產(chǎn)加工的需求。本課題所設計的自動子機便屬于后者。
1.2.2 子生產(chǎn)機的研制意義和目標及未來的發(fā)展方向
子是我的家鄉(xiāng)修水縣的一種特色小吃，以其獨特外型和口感在全縣乃至周邊地區(qū)博得人們的欣賞，但長期以來它只能通過手工生產(chǎn)，既費時費力，又難以保證衛(wèi)生，而且無法長期在常溫下保存。因而一般只能是現(xiàn)吃現(xiàn)做（或現(xiàn)買），或者少數(shù)人會在做好后將其放入冰箱中冷凍。但是冰箱冷凍過程屬于緩慢凍結(jié)，容易在子中產(chǎn)生大顆粒的冰晶，使得其解凍后無論風味還是外型齊整等方面均較現(xiàn)做的子有很大的差距。每逢過時過節(jié)現(xiàn)做現(xiàn)賣子往往出現(xiàn)供不應求的現(xiàn)象。當然也有很多人選擇在家里自己做，卻需要提前半天甚至一天進行準備，而包子的時候更是要叫上好幾個親朋過來幫忙方可。
因此如果能研究開發(fā)一種能夠以機械動作代替人工勞動的機器，那么除了可以節(jié)約大量的時間、降低子的生產(chǎn)成本、提高利潤之外，更可以免除人們冬日里冒寒排隊購物之苦，一舉多得。
子生產(chǎn)機的初步目標確定為能夠?qū)崿F(xiàn)子包餡工藝的機械化。未來可在此基礎上加以改進和擴展，以實現(xiàn)橫縱兩方向發(fā)展。即子生產(chǎn)全過程的無人干預自動化與多功能化。
2 機械系統(tǒng)總體方案的擬定
2.1動力系統(tǒng)的擬定
動力系統(tǒng)可按原動機的類型分為電動式、氣動式、液壓式等。子生產(chǎn)機功率小、結(jié)構(gòu)較簡單、產(chǎn)品無嚴格精度要求，因此對動力源亦沒有過多限制，且通過從便捷性和適用性方面的考慮決定選用兩相或三項交流電動機作為動力輸出裝置。經(jīng)比較國內(nèi)眾多相關(guān)機械的電機型號及結(jié)合本設計自身特性，選用2.2Kw三相交流電動機Y112M-6。
2.2傳動系統(tǒng)的擬定
傳動系統(tǒng)按傳動件的不同可分為帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、等幾大類。子生產(chǎn)機的傳動系統(tǒng)屬于復合傳動系統(tǒng)，綜合了鏈、齒輪、蝸輪蝸桿以及槽輪機構(gòu)以實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的最優(yōu)化。
具體傳動系統(tǒng)見下圖。
圖2-1 傳動系統(tǒng)圖
2.3執(zhí)行機構(gòu)的擬定
執(zhí)行機構(gòu)包括三個大部分：
其一是實現(xiàn)餡料輸送的供餡機構(gòu)。即供餡泵。
其二是實現(xiàn)面料輸送的供面機構(gòu)。分為橫、豎絞龍兩小部分。其中豎絞龍為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔充當餡料輸送的通道，即餡管。
其三是整個設計的核心部分--成型機構(gòu)。由兩個同向運動的成型盤構(gòu)成。
3 工作機構(gòu)運動需求分析及初步設計
3.1子模型的建立與分析
根據(jù)家鄉(xiāng)子的實物研究，初步選定子的外廓尺寸如下圖所示:
圖3-1 子外形尺寸圖
根據(jù)初選尺寸以及5mm的皮厚使用Solidworks建立如下三維模型：
圖3-2 子三維模型圖
使用體積測量功能測得子總體積為，其中空心部分(即餡部分)體積為，實心部分體積（即面皮部分）。
3.2 生產(chǎn)效率與成型盤的設計
因本設計為地方特殊食品的生產(chǎn)機械，故沒有完善的理論計算方面的支持，因此在參考了國內(nèi)外眾多夾餡成型機械后擬定生產(chǎn)效率為個每小時，且由于成型盤每旋轉(zhuǎn)一周可生產(chǎn)子一個，故而確定成型盤的轉(zhuǎn)速為。
通過觀察手工子生產(chǎn)過程了解到搓制面皮速度越快越易成型，手工生產(chǎn)時速度大約為。因考慮到機器生產(chǎn)效率高的影響，決定將搓制速度提高一倍，初步確定為。
則成型盤的基礎直徑應為，圓整后取。
3.3 橫、豎蛟龍的設計計算
橫、豎蛟龍的作用主要是輸送面皮，即上述三維分析中的實心部分。
3.3.1 豎絞龍的設計計算
已知每個子面皮部分體積為, 子內(nèi)腔壁直徑，即豎絞龍螺旋管的外徑為，初步擬定豎絞龍的套筒內(nèi)徑為，螺旋帶厚度為，螺旋帶最外緣半徑，且忽略因螺旋帶扭曲所帶來的體積增加（即認定每個導程內(nèi)螺旋帶所占體積近似為一個內(nèi)徑，外徑，厚度的圓環(huán)體所占的體積），則：
設豎絞龍的轉(zhuǎn)速與成型盤轉(zhuǎn)速相同，即豎絞龍每旋轉(zhuǎn)一周，面料垂直向下運動一個導程，且該導程內(nèi)的面料恰好能供成型盤生產(chǎn)一個子，為。則螺旋管的導程可按下式近似計算:
（3-1）
代入數(shù)據(jù)有:
考慮到面料壓實體積需要收縮,故將導程圓整為。
3.3.2 橫絞龍的設計計算
初選設計參數(shù)：
橫絞龍螺旋管外徑；橫絞龍導料槽內(nèi)徑；螺旋帶厚度；螺旋帶最外緣半徑；考慮到橫絞龍采用單端固定的形式，不適合承受過大彎矩，因此決定增大轉(zhuǎn)速縮小導程以減小作用在螺旋管上的徑向分力。擬定轉(zhuǎn)速為成型盤轉(zhuǎn)速的倍，即。
則有:
同理考慮到面料壓實體積需要收縮，將導程圓整為。
3.4 供餡泵的設計
因為餡料需要在面皮底部搓制完成時方可送入，故需要間歇輸送，擬定采用槽輪機構(gòu)與雙滑片泵組合使用。輸送頻率在數(shù)值上等同于成型盤每秒的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，即有Z=1Hz。
根據(jù)供餡泵為雙滑片偏心泵的結(jié)構(gòu)可確定。
3.5 出面嘴的設計
為了避免面皮在搓制成型過程中產(chǎn)生撕裂，應當使面嘴轉(zhuǎn)速等于或接近于面皮在成型盤中的轉(zhuǎn)速。設面皮與成型盤之間沒有相對滑動，則面皮轉(zhuǎn)速可由下式確定：
（3-2）
給公式變形并代入數(shù)據(jù)有：
4. 傳動系統(tǒng)的設計計算
4．1 傳動比的分配
4.1.1 電動機轉(zhuǎn)速的確定
Y112M-6型電動機額定轉(zhuǎn)速為。
4.1.2 傳動比的總體分配及各軸轉(zhuǎn)速的確定
根據(jù)總體傳動系統(tǒng)圖和各執(zhí)行部件所需的轉(zhuǎn)速可確定出各傳動部件的傳動比。
最大傳動比；
最小傳動比；
確定減速器的傳動比為；
確定錐齒輪副的傳動比為；
確定橫絞龍鏈輪副的傳動比為；
確定成型盤鏈輪副的傳動比為；
確定面嘴齒輪副的傳動比為；
確定豎絞龍齒輪副的傳動比為；
確定槽輪機構(gòu)的傳動比為；
列出各個軸的轉(zhuǎn)速：
電機軸轉(zhuǎn)速；
蝸桿軸轉(zhuǎn)速；
蝸輪軸轉(zhuǎn)速；
分流軸轉(zhuǎn)速；
4.1.3 確定各個執(zhí)行部件所需的功率
根據(jù)各個執(zhí)行機構(gòu)的運動要求分配其所占的比例：
成型機構(gòu)40%；
橫絞龍 25%；
豎絞龍 15%；
出面嘴 12%；
供餡泵 8%。
4.2 蝸輪蝸桿傳動副的設計
4.2.1 設計要求
蝸桿要求右旋；輸入功率；輸入轉(zhuǎn)速；傳動比；工作時單向運轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計工作時間不小于；可靠性要求一般；電動機驅(qū)動；工作環(huán)境通風良好，減速器有效散熱面積A不小于；平均室溫；工作油溫不高于。
4.2.2 初選參數(shù)及材料
根據(jù)使用要求，選用ZA型阿基米德蝸桿，蝸桿頭數(shù)，對應的蝸輪的齒數(shù)，變位系數(shù)，傳動效率,蝸輪使用系數(shù)，蝸輪動載系數(shù)，減速器散熱系數(shù)。
蝸桿材料：45鋼淬火，要求達到齒面硬度45HRC。
蝸輪材料：ZCuSn10P1離心鑄造。
疲勞接觸強度最小安全系數(shù)
彎曲疲勞強度最小安全系數(shù)
材料彈性系數(shù)
則有：
蝸輪材料接觸疲勞極限應力；
蝸輪材料彎曲疲勞極限應力；
4.2.3 初步計算
轉(zhuǎn)速系數(shù)；
壽命系數(shù)；
蝸輪材料許用接觸應力：
；
蝸輪材料許用彎曲應力：
；
蝸桿轉(zhuǎn)矩；
蝸輪轉(zhuǎn)矩；
工作系數(shù)
4.2.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強度條件設計蝸輪蝸桿副
根據(jù)設計公式有：
（4-1）
據(jù)查表數(shù)據(jù)圓整，并查得；；。
計算可得：
蝸輪分度圓直徑：；
實際中心距：；
蝸桿速度：；
蝸桿齒頂圓直徑：；
蝸桿齒根圓直徑：；
導程角：；
導程角系數(shù)：；
當量齒數(shù)：；
蝸輪輪齒齒形系數(shù)：；
螺桿螺紋部分長度：；
蝸輪喉圓直徑：；
蝸輪齒頂圓直徑：；
蝸輪齒根圓直徑：；
蝸輪輪緣寬度：，圓整取。
4.2.5 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強度和熱平衡
根據(jù)彎曲疲勞強度校核條件有：
（4-2）
可見齒根彎曲疲勞強度合格。
根據(jù)熱平衡計算條件有：
（4-3）
可見減速器熱平衡條件亦滿足要求。
4.2.6 蝸輪蝸桿受力計算
；
；
。
4.3 直齒圓錐齒輪傳動副的傳動設計
4.3.1 設計要求
輸入功率；輸入轉(zhuǎn)速；傳動比；工作時單向運轉(zhuǎn)；載荷較平穩(wěn)；要求累計工作時間不小于；可靠性要求一般。
4.3.2 初選參數(shù)及材料
工作載荷系數(shù)：、、；
壽命系數(shù)：、；
齒寬系數(shù)：；
分度錐角：；
齒形系數(shù)：；
應力修正系數(shù)：；
節(jié)點區(qū)域系數(shù)：；
最小安全系數(shù)：、；
錐齒輪選擇材料45鋼調(diào)質(zhì)，要求達到齒面硬度230HBS。
材料系數(shù)；、；
4.3.3 初步計算
許用齒面接觸應力：；
許用齒根彎曲應力：；
輸入轉(zhuǎn)矩：
；
工作系數(shù)：。
4.3.4 根據(jù)齒面接觸疲勞強度條件設計直齒圓錐齒輪傳動副
根據(jù)設計公式有：
（4-4）
圓整后??；
選取模數(shù)：，齒數(shù)：；
錐距：；
齒寬：，圓整后取；
圓整齒寬系數(shù)：。
4.3.5 校核齒根彎曲疲勞強度
根據(jù)校核公式有：
（4-5）
可見齒根彎曲疲勞強度滿足要求。
4.3.6 圓錐齒輪受力計算
4.4 鏈傳動設計
4.4.1 橫絞龍鏈傳動設計
設計要求：輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，傳動比。
橫絞龍鏈傳動采用單排滾子鏈結(jié)構(gòu)，查手冊可知需選用08A型滾子鏈，鏈節(jié)距。初選小鏈輪齒數(shù)。由傳動比可計算得。
鏈速：；
工作拉力：；
選取壓軸力系數(shù)；
軸壓力：。
4.4.2 成形機構(gòu)鏈傳動設計
設計要求：輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，傳動比。
成形機構(gòu)鏈傳動亦采用單排滾子鏈結(jié)構(gòu)，查手冊可知需選用08A型滾子鏈，鏈節(jié)距。初選小鏈輪齒數(shù)。由傳動比可計算得。
鏈速：；
工作拉力：；
選取壓軸力系數(shù)；
軸壓力：。
4.5 出面嘴直齒圓柱齒輪設計及校核
4.5.1 設計要求
輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，傳動比，要求中心距，齒寬。
4.5.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計算
計算大小齒輪分度圓直徑：
初選模數(shù)，齒數(shù)；。
4.5.3 選擇參數(shù)與材料并進行初步計算
工作系數(shù)：、、、。
壽命系數(shù)：、；
最小安全系數(shù)：、；
齒形系數(shù)：；
應力修正系數(shù)：；
。
。
材料選擇：大小齒輪材料均為45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度要求達到230HBS；
節(jié)點區(qū)域系數(shù)：；
材料系數(shù)：；
重合度系數(shù)：、
齒數(shù)比
、；
許用齒面接觸應力：；
許用齒根彎曲應力：；
4.5.4 校核齒輪強度條件
校核齒面解除疲勞強度條件：
（4-6）
齒面解除疲勞強度合格。
校核齒根彎曲疲勞強度：
（4-7）
齒根彎曲疲勞強度條件合格。
4.5.5 受力計算
4.6 豎絞龍直齒圓柱齒輪設計及校核
4.6.1 設計要求
輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，傳動比，要求中心距，齒寬。
4.6.2 模數(shù)、齒數(shù)及分度圓直徑的計算
計算大小齒輪分度圓直徑：
初選模數(shù)，齒數(shù)；。
4.6.3 選擇參數(shù)與材料并進行初步計算
工作系數(shù)：、、、。
壽命系數(shù)：、；
最小安全系數(shù)：、；
齒形系數(shù)：；
應力修正系數(shù)：；
。
。
材料選擇：大小齒輪材料均為45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度要求達到230HBS；
節(jié)點區(qū)域系數(shù)：；
材料系數(shù)：；
重合度系數(shù)：、
齒數(shù)比
、；
許用齒面接觸應力：；
許用齒根彎曲應力：；
4.6.4 校核齒輪強度條件
校核齒面解除疲勞強度條件：
（4-8）
齒面解除疲勞強度合格。
校核齒根彎曲疲勞強度：
（4-9）
齒根彎曲疲勞強度條件合格。
4.6.5 受力計算
5分流軸及其附件的設計計算
5.1 分流軸的設計與校核
5.1.1 設計要求
軸上分布有4個以鍵聯(lián)接的傳動件，位置已固定。軸末端加工成花鍵軸。軸靠三個軸承支撐固定。軸材料采用45鋼調(diào)質(zhì)。各個軸端軸向尺寸如下圖（5-1）a所示。
5.1.2 分流軸扭矩圖的繪制
各軸段扭矩大小分別為：
；；；；。
扭矩圖如下圖（5-1）b。
圖5-1軸結(jié)構(gòu)簡圖及扭矩圖
5.1.3 計算初選軸徑
由扭矩圖上可見從左向右數(shù)第二鍵槽左側(cè)位置（設為位置1）與末端花鍵左側(cè)位置（設為位置2）受扭情況最壞，故以該兩位置（定位受扭危險截面）扭矩大小計算初選軸徑。由于軸選用45鋼，確定扭轉(zhuǎn)應力系數(shù)
（5-1）
。
考慮到軸上開鍵槽影響軸的強度，故將軸徑擴大并圓整數(shù)據(jù)得。
。
考慮到軸徑太小不利于花鍵的加工，因此選取末端軸徑，為花鍵軸的大徑。
5.1.4 分流軸各段軸徑的確定
因軸段5需要安放軸承，故在軸段6的基礎上略微增大軸徑，確定該段軸徑為；
因軸段5上的軸承需要軸段4來進行軸向定位，故確定軸段4軸徑為；
軸段1與軸段5同樣需要安放軸承，則該段軸徑亦為；
軸段2上開鍵槽以便安裝圓錐齒輪，且兼有給軸段1上軸承做軸向定位之功用，故確定該段軸徑為；
軸段3為錐齒輪定位軸環(huán)，尺寸選定為。
5.1.5 軸的受力分析
軸上所有力分布如下圖所示：
圖5-2軸受力示意圖
將所有受力情況繪制成如下三線表（5-1）：
表5-1軸受力狀態(tài)表（含未知數(shù)）
力名稱
力大小()
509.5
-1979.5
-509.5
-2341.5
115.3
316.7
289.7
795.8
11141.7
可見表中有7個未知數(shù)，而根據(jù)受力平衡可直接列出下列5個方程。故該結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)。需要根據(jù)軸承處（即3位置）撓度為0列變形協(xié)調(diào)方程方可求解出表中全部未知數(shù)。
受力平衡條件方程：
（5-2）
（5-3）
（5-4）
（5-5）
（5-6）
其中（60為圓錐齒輪齒寬中點分度圓半徑值）。
變形協(xié)調(diào)方程：
（5-7）
（5-8）
其中
； （5-9）
； （5-10）
； （5-11）
； （5-12）
注：上述4式中x代表位置3至位置1的距離；l代表位置1至位置7的距離；a代表力或力矩的作用點至位置1的距離；b代表力或力矩作用點至位置7的距離；E為材料的彈性模量，I為材料截面的極慣性矩（為簡化計算過程，設各個軸徑極慣性矩I均相同）。
則有：
聯(lián)立方程
聯(lián)立方程
根據(jù)計算結(jié)果重新繪制如下三線表：
表（5-2）軸受力狀態(tài)表
力名稱
力大小()
5.1.6 軸的校核
根據(jù)上節(jié)內(nèi)容繪制如下彎矩圖
圖（5-3）軸彎矩圖
確定危險截面為4位置左側(cè)，復合彎矩大小為，該段軸徑為，鍵槽寬度，入軸深度，抗彎截面系數(shù)，許用彎曲應力。
（5-13）
可見軸強度合格。
5.2 軸承的設計與校核
5.2.1 軸承的選擇
根據(jù)轉(zhuǎn)速及載荷初選1、3位置為圓錐滾子軸承，7位置為深溝球軸承。
根據(jù)各個軸徑選取具體軸承型號：
1、3位置選取圓錐滾子軸承329/32，7位置選取深溝球軸承6005。
5.2.2 1位置軸承的校核
徑向力 ；軸向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動載荷 ；基本額定靜載荷；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù)。
查表可得判斷系數(shù)；軸向載荷系數(shù),；載荷系數(shù)；
當量動載荷
軸承壽命。
軸承壽命要求合格。
5.2.3 3位置軸承的校核
徑向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動載荷 ；基本額定靜載荷；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù)。
查表可得判斷系數(shù)；軸向載荷系數(shù),；載荷系數(shù)；
當量動載荷
軸承壽命。
軸承壽命要求合格。
5.2.4 7位置軸承的校核
徑向力 ；軸頸直徑 ；轉(zhuǎn)速 ；要求壽命；溫度系數(shù) ；潤滑方式：脂潤滑；基本額定動載荷 ；基本額定靜載荷；極限轉(zhuǎn)速 ；壽命系數(shù)。
查表可得判斷系數(shù)；軸向載荷系數(shù),；載荷系數(shù)；
當量動載荷
軸承壽命。
軸承壽命要求合格。
5.3 鍵聯(lián)接的設計與校核
5.3.1 鍵的選型
根據(jù)2、4、5、6位置軸徑大小選取鍵，2位置鍵尺寸；4、5、6位置鍵尺寸。
5.3.2 鍵的校核
材料選用：Q235鋼；許用壓強；；鍵校核公式：
（5-13）
位置2鍵的校核：；
；
位置4鍵的校核：；
；
位置5鍵的校核：；
；
位置6鍵的校核：；
；
鍵強度要求均合格。
5.4 花鍵連接的設計與校核
根據(jù)軸末端尺寸查表可得花鍵尺寸為，最小接觸長度；校核參數(shù)；；許用壓強。
花鍵強度要求合格。
6 結(jié)論
本設計是以家鄉(xiāng)實情為出發(fā)點，在參考國內(nèi)外各種類似機械的結(jié)構(gòu)特點和成型原理后設計而成，其作用為以機械動作替代手工勞動來生產(chǎn)子。
具體設計內(nèi)容主要圍繞以下三點展開：
一，傳動系統(tǒng)的設計。主要為蝸桿減速器、齒輪、鏈輪的設計。
二，成型系統(tǒng)的設計。主要為成型盤的設計。
三，面料和餡料的輸送系統(tǒng)設計。主要為橫豎絞龍、餡泵、出面嘴的設計。
并對上述三點進行有機結(jié)合，使之成為一能實現(xiàn)特定功能動作的機械實體。
由于該次設計為僅為畢業(yè)設計，無論是時間方面還是設計經(jīng)驗方面均有很大的欠缺，設計內(nèi)容亦不甚完善，較之國內(nèi)外主流類似產(chǎn)品有很大差距。亦望本設計中失誤之處能得到師長或同行的不吝指正，甚為感謝。
31
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致謝
在此大學四年學習即將結(jié)束之際,借本次畢業(yè)設計之機向設計期間給予我?guī)椭完P(guān)心的導師賈娜副教授致以崇高的敬意和誠摯的謝意，感謝導師對本設計的完成和完善提出的寶貴意見；
對互審本設計的金維洙老師和王偉老師表示感謝；
對父親給與本設計許多關(guān)于結(jié)構(gòu)方面的設想表示感謝；
對高中同學丁偉為本設計立題創(chuàng)意的提出表示感謝。
東 北 林 業(yè) 大 學 本 科 畢 業(yè) 設 計
開 題 報 告
設 計 題 目： 子生產(chǎn)機的設計
設 計 方 向： 食品機械設計
學 生：
指 導 教 師：
專 業(yè)：
學 院：
2009年 3月25日
選題依據(jù)（選題經(jīng)過，國內(nèi)外動態(tài)，初步設想及突破點等）及可行性論述。
子是我的家鄉(xiāng)修水縣的一種特色小吃，以其獨特外型和口感在全縣乃至周邊地區(qū)博得人們的欣賞，但長期以來它只能通過手工生產(chǎn)，既費時費力，又難以保證衛(wèi)生，而且無法長期在常溫下保存。因而一般只能是現(xiàn)吃現(xiàn)做（或先買），或者少數(shù)人會在做好后將其放入冰箱中冷凍。但是冰箱冷凍過程屬于緩慢凍結(jié)，容易在子中產(chǎn)生大顆粒的冰晶，使得其解凍后無論風味還是外型齊整等方面均較現(xiàn)做的子有很大的差距。每逢過時過節(jié)現(xiàn)做現(xiàn)賣子往往出現(xiàn)供不應求的現(xiàn)象。當然也有很多人選擇在家里自己做，卻需要提前半天甚至一天進行準備，而包子的時候更是要叫上好幾個親朋過來幫忙方可。
故我決定利用大學所學的知識，借助畢業(yè)設計之機會，設計子生產(chǎn)機。
子生產(chǎn)機就其原理而言應歸于食品機械中的食品包陷成型機械類，在此方面國內(nèi)外（國外主要以日本為主）有較多的專家學者對此類設備進行過研究設計，并取得了較理想的成果。目前已有餃子、包子、混沌、湯圓等食品的生產(chǎn)設備，而以餃子機的技術(shù)和設備最為成熟。當前日本生產(chǎn)的全自動電腦程控餃子機的生產(chǎn)效率可達每小時上萬個，相當于數(shù)十名熟練工人的生產(chǎn)效率之和。
子就其外形而言屬于上尖下圓的桃型，且其包陷方式與包子有一定類似之處。因而在理論上可以通過借鑒包子機及其他食品成型機械的相關(guān)機構(gòu)資料推導出子的機械包陷成型原理，再就子生產(chǎn)的實情予以改進和完善該原理。而后通過設計的預知條件（如生產(chǎn)率要求、產(chǎn)品質(zhì)量要求、使用環(huán)境要求等）對其進行定量計算并確定最終的內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)。最后根據(jù)機械結(jié)構(gòu)特點設計外部箱體和附件并組合成子生產(chǎn)機。
論文撰寫過程中擬采取的方法和手段
本次設計的子生產(chǎn)機是通過下列方法和手段來實現(xiàn)的：
1． 根據(jù)實際生產(chǎn)要求參觀子的手工制作流程。
2． 去圖書館和資料室借閱食品包陷成型機械及與設計有關(guān)的圖書、手冊等資料。
3． 通過校園網(wǎng)和中國期刊網(wǎng)查找并獲得一些食品機械、技術(shù)的相關(guān)技術(shù)信息。
4． 利用互聯(lián)網(wǎng)查找下載相關(guān)食品機械生產(chǎn)廠家有關(guān)的產(chǎn)品介紹，以及到中國專利技術(shù)網(wǎng)下載了一些相關(guān)資料，以便于為本次設計提供理論依據(jù)。
5． 在進行機械系統(tǒng)設計時，對多個方案進行綜合比較，從而實現(xiàn)優(yōu)化。
6． 利用AutoCAD軟件，繪制二維機械圖。
7． 利用SolidWorks、PRO/E、UGS等三維機械設計分析軟件，并繪制三維機械圖。
8． 撰寫畢業(yè)論文，要求文理通順、條理清楚、字體工整；各種符號、術(shù)語、單位符合國家標準。
寫
作
提
綱
摘要
Abstract
1 緒論
1.1包餡(夾餡)食品機械的應用前景和發(fā)展現(xiàn)狀
1.2 子生產(chǎn)機的相關(guān)介紹、研制意義和目標、未來的發(fā)展方向
2 機械系統(tǒng)總體方案的擬定
2.1動力系統(tǒng)的擬定
2.2傳動系統(tǒng)的擬定
2.3執(zhí)行機構(gòu)的擬定
3 工作機構(gòu)運動需求分析及初步設計
3.1子模型的建立與分析
3.2 生產(chǎn)效率與成型盤的設計
3.3 橫、豎蛟龍的設計計算
3.4 供餡泵的設計
3.5 出面嘴的設計
4 傳動系統(tǒng)的設計計算
4．1 傳動比的分配
4.2 蝸輪蝸桿傳動副的設計
4.3 直齒圓錐齒輪傳動副的傳動設計
4.4 鏈傳動設計
4.5 出面嘴直齒圓柱齒輪設計及校核
4.6 豎絞龍直齒圓柱齒輪設計及校核
5 分流軸及其附件的設計計算
5.1 分流軸的設計與校核
5.2 軸承的設計與校核
5.3 鍵聯(lián)接的設計與校核
5.4 花鍵連接的設計與校核
6結(jié)論
參考文獻
附錄
致謝
計
劃
進
度
及
其
內(nèi)
容
計劃時間安排：
寒假～3月23日
畢業(yè)實習，調(diào)研，查閱國內(nèi)外食品機械的相關(guān)文獻，搜集相關(guān)資料。
3月24日～4月12日
對搜集的資料進行總結(jié)分析，初步確立設計方案，分析各方案的優(yōu)缺點并進行優(yōu)化，最終確定一種最佳設計方案。
4月13日～5月31日
進行功率、效率、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本等的計算；對主要零部件的強度校核；用AutoCAD、Solidworks等軟件進行二、三維視圖的繪制，完成總裝配圖1張、傳動系統(tǒng)圖1張及部分主要零件圖。
6月1日～6月15日
完成畢業(yè)設計說明書的撰寫，并交相關(guān)老師審閱、修改。 對設備的結(jié)構(gòu)、操作及注意事項等作詳細說明。 完成設計說明書。 完成相應的外文翻譯量。
指導教師
意 見
簽名：
年 月 日
學科（系）
意 見
簽名：
年 月 日
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