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1、济南大学泉城学院毕业设计济南大学泉城学院毕 业 设 计题 目 纵轴可调式食品搅拌锅 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机设07Q2 学 生 刘海洋 学 号 20073006048 指导教师 潘永智 二一 一 年 五月 三十 日- 1 -济南大学泉城学院毕业设计目 录摘要. .IABSTRACT.II1 前言.11. 1 选题背影.11.2选题意义.11.3设计内容.12搅拌锅的总体设计.32.1搅拌锅的总体结构.32.2电机的选择.4 2.2.1电机功率的选择.4 2.2.1电机转速的选择.5 2.2.1电机型号的选择.62.3传动装置和搅拌装置的设计.73传动装置的设计.83.1传动比
2、及分配.8 3.1.1计算总传动比.8 3.1.2合理分配传动比.9 3.1.3各轴的转速、功率、扭矩.93.2传动件的设计.10 3.2.1齿轮的设计计算.11 3.2.2轴的设计计算.18 3.2.3轴承的设计计算.214搅拌装置的设计.234.1搅拌轴上齿轮的设计.234.2搅拌轴的设计.265其他零部件的设计.295.1锅体的设计.295.2联轴器的设计.31 5.2凸轮及倾倒机构.316结论 .34参考文献.35致谢.36- 38 - 1 绪论1.1选题背景食品加工业在我国是一个很有前景的行业，其中食品的搅拌是食品加工中的重要组成部分，在许多食品加工的过程中都必不可少的要有食品的搅拌
3、过程，这就必须使用到搅拌锅，然而这种实用型机械国内外的研究还是比较少的。在我国生产食品搅拌机械的厂家很多，例如温州的华龙不锈钢设备公司生产多种搅拌设备，有横轴卧式搅拌锅、立式搅拌锅，代表产品TL立式搅拌锅用途：不锈钢夹层锅又名夹层蒸汽锅，广泛应用于糖果制药乳、品酒、糕点、饮料、蜜饯、罐头等食品加工，也可用于大型餐厅或食堂熬汤烧菜、炖肉、熬粥等，是食品加工提高质量、缩短时间、改善劳动条件的好设备。 特性：本锅以在一定压力的蒸汽为热源，可选用电加热，具有受热面积大加热均匀，液体沸腾时间短，加热温度容易控制等特点。国外在食品搅拌机械也有很多专利产品，国外的食品搅拌机械多与机电控制相结合，利用电器控制
4、实现对搅拌机械的控制，如对搅拌速度的控制，美国专利No.5.372.442就是一种在烹饪过程中搅拌食物的一种器具，搅拌过程中可根据食品的搅拌难易程度调整搅拌的速度，还有对搅拌时间的控制，例如，美国专利No.4822172，是由三个运营商公布的一种具有内部定时器和电机速度控制器的食品搅拌机械，用户就可以根据自己的情况自行调整搅拌的时间。 不论国内还是国外食品搅拌机械多为卧式搅拌，立式搅拌锅相对较少，卧式搅拌锅又可分为两种，一种是轴转动锅体不转，另一种是锅体转轴不转，两种形式在原理上是相同的。搅拌锅除了实现食品的搅拌功能外还包括食品搅拌过程中的加热搅拌速度的控制、搅拌时间的控制、搅拌物料的倾倒等。
5、1.2 选题意义在某些食品加工业中，食品的搅拌是必不可少环节，所以搅拌锅的设计和制造非常重要。食品的加工需要加入一些添加剂调料等，这时就要考虑到食品与这些调味料的混合问题，混合一般都要求要均匀，搅拌锅就是用来实现物料的均匀混合，本课题是设计一种食品搅拌设备，目的就是用来解决在食品加工过程中的搅拌问题，具有实际的应用意义。1.3 设计的内容 搅拌锅是一种食品搅拌设备，在食品加工中是不可或缺的，总的功能是实现食品和调味料的均匀混合，并且在混合完成后还要将物料倾倒出来。本设计主要涉及的内容是搅拌锅功能结构设计和重要零部件的设计，其主要的功能可以分为：搅拌功能、传动功能、食品的倾倒功能。搅拌功能：实现
6、搅拌功能地方式很多，可以采用锅体固定搅拌轴转动的方式，也可以采用搅拌轴固定锅体转动的方式，具体的搅拌元件也有很多种，例如棒搅拌器、叶轮式搅拌器、鼠笼式搅拌器、螺旋式搅拌器，鼠笼式搅拌器适用于被搅拌食品量不多功率要求不大的场合，本设计主要是针对大功率的搅拌，棒搅拌和叶轮式搅拌器相对螺旋搅拌器来说搅拌得不太均匀，所以最好采用螺旋式搅拌器，因为这种搅拌器可以承受大的功率，而且搅拌得比较均匀。传动功能：传动的方式可以有链传动、带传动、齿轮传动也可以电机直接拖动，考虑到搅拌要均匀，搅拌元件的转速不应过高，而电动机的转速较高需要减速，所以采用齿轮传动来减速，以便达到合适的速度，混合均匀，而且齿轮传动结构紧
7、凑所占的空间比较小，还可以实现不同转速当位的切换。倾倒功能：搅拌完成后需要将混合好的物料倾倒出来，完成这一功能可以用电机拖动锅体实现倾倒，也可以利用四杆机构完成，还可以用液压元件实现，液压元件成本较低功率大，结构简单，使用方便。搅拌锅的结构可以分为两种，立式搅拌和卧式搅拌，卧式搅拌锅的搅拌轴需要支架，传动链较长，结构复杂，占空间大。采用立式结构，搅拌轴不需要支架，结构简单占用空间小，装料方便。锅体结构：锅体的整体结构为圆筒形，底面呈上宽下窄的锥形锥目的是使底部物料能充分的搅拌，锅体的下面是卸料口。搅拌机构：搅拌机构采用的是螺旋式搅拌轴，轴上带有螺旋形叶片，根据电机的转向采用相应的旋向。传动机构
8、：通过联轴器将电机的动力传给齿轮，经齿轮减速后将动力传给搅拌轴。倾倒机构：用液压机构打开卸料口使物料倾斜。 根据搅拌功率计算轴径大小，校核轴的强度和刚度，选择电动机的型号，选择齿轮的模数，计算齿轮的基本参数，确定齿轮的中心距，确定轴承的型号，校核轴承的使用寿命，确定锅体的容积计算锅体的尺寸等。2搅拌锅的总体设计2.1搅拌锅的总体结构 搅拌锅的结构主要有两种：一种是卧式搅拌锅另一种是立式搅拌锅。 如图2.1所示为卧式搅拌锅，主要由电机、V带、减速机、电器箱、联轴器、大盖、主轴、筒体、出料门、卸料气缸组成。动力元件为电动机，采用带传动配有减速机，搅拌锅的上端大盖为放料口，拉动把手大盖打开，将食品放
9、入搅拌锅中，搅拌锅的主轴通过联轴器与减速机相连，将动力传递给主轴，主轴上有桨叶，用来进行物料的搅拌，搅拌锅的下面是出料口，通过卸料汽缸推开卸料口使搅拌好的食品倒出。 图2.1卧式搅拌锅立式搅拌锅如图1-2，是由电机、联轴器、齿轮箱、控制面板、机架、液压杆、机座、卸料口盖、锅体和搅拌轴组成。电机是动力元件，通过联轴器将动力传进齿轮箱，经过齿轮箱的减速将动力输出，搅拌轴执行搅拌功能，搅拌轴下端为桨式搅拌叶轮，上端是圆柱凸轮，利用凸轮的几何形状在转动时实现搅拌轴的轴向往复运动，搅拌完成后，按动控制面板上的卸料钮即可卸料，卸料时液压杆拉动卸料口盖将盖子打开，卸料完成后自动将盖子盖好。图2.2立式搅拌锅
10、2.2 电机的选择 根据负载转矩、转速、和启动的频繁程度等要求选择电机的功率。所选电机的功率以大于或等于计算所需的功率，按靠近的功率选择电机，负荷一般取0.80.9。过大的备用功率会使电动机的效率降低，对于感应电动机其功率因数会变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。除此之外，选择电动机还要符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品设备的通用性，安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中电动机功率变化关系等各种因素。2.2.1电机功率的选择工作机功率： （2.1）式中：Pw工作机的功率，单位为Kw；搅拌物料的粘度=0.001；搅拌物料的密度=890
11、kg/m；n搅拌轴的转速n=36r/min；Dj搅拌直径Dj=0.2m;Re雷诺数Po功率准数Po=0.3(与雷诺数有关);K修正准数K=1.25;总效率计算：式中：联轴器的效率=0.99；轴承的效率=0.99；齿轮的效率=0.95初选电机的功率为1.5Kw2.2.2电机转速的选择电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的，在确定电动机的额定转速时，必须考虑机械传动机构的传动比值，两者相互配合，经过技术、经济全面比较才能确定。通常，电动机的转速不得低于500r/min，因为当功率一定时，电动机的转速越低，其尺寸越大，价格越贵，而生产效率越低，如果选用高速电机，势必加大机械减速机构的传动比，使得机械传动机构复杂起来。对于一些不需要调速的高速和中速机械，如水泵、鼓风机、空气压缩机等，可选用相应转速的电动机不经机械减速机构直接传动。需要调速的机械，电动机的最高转速应与生产机械的转速相适应。搅拌轴的转速=36r/min;齿轮的传动范围是35所以式中：电机的转速； 减速器输出轴的转速；以及传动比； 二级传动比；的范围是378r/min1050r
