機械製造專業畢業設計

摘 要

和麪機的設計是我們對自己完成本專業教學計劃的最後一個極為重要的實踐性教學環節，是使我們綜合運用所學過的基本課程，基本知識與基本技能去解決專業範圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。

我們在完成畢業設計的同時，也培養了我們正確使用技術資料，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力，也為我們以後的工作打下堅實的基礎，所以我們要認真對待這次綜合能力運用的機會！

其主要目的是：

1.培養學生綜合分析和解決本專業的一般工程問題的獨立能力，拓寬和深化所學的知識。

2.培養學生樹立正確的設計思路，設計思維，掌握工程的一般程序，規範和方法。

3.培養學生正確的使用技術知識，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力和技巧。

4.培養學生進行調整研究，面向實際，面向生產，向工人和工程技術人員學習的基本工作態度，工作作風和工作方法。

關鍵詞：和麪機傳動部分設計，各軸計算及校準，渦輪裝配圖，蝸桿軸

第一章 緒論

1.1和麪機發展前景及場運行參數情況

中國和麪機產業發展出現的問題中，許多情況不容樂觀，如產業結構不合理

產業集中於勞動力密集型產品；技術密集型產品明顯落後於發達工業國家；

生產要素決定性作用正在削弱；產業能源消耗大、產出率低、環境污染嚴重、

對自然資源破壞力大；企業總體規模偏小、技術創新能力薄弱、管理水平落後

從什麼角度分析中國和麪機產業的發展狀況？以什麼方式評價中國和麪機產業

的發展程度？中國和麪機產業的發展定位和前景是什麼？中國和麪機產業發展

與當前經濟熱點問題關聯度如何……諸如此類，都是和麪機產業發展必須面對和

解決的問題——中國和麪機產業發展已到了岔口；中國和麪機產業生產企業急需

選擇發展方向。

中國和麪機產業發展闡述了世界和麪機產業的發展歷程，分析了中國面機產業發

展現狀與差距，開創性地提出了“新型和麪機產業” 及替代品產概念，在此基

礎上，從四個維度即“以人為本”、“科技創新”、“環境友好”和“面向未來”

準確地界定了“新型和麪機產業” 及替代產品的內涵。根據“新型和麪機產

業” 及替代品的評價體系和量化指標體系，從全新的角度對中國和麪機產業發

展進行了推演和精準預測，在此基礎上，對中國的行政區劃和幾大地區的和麪

機產業發展進行了全面的研究。

1.2面機概述

和麪機在食品加工中用來調製粘度極高的漿體或塑性固體，主要是揉制各種不同性質的麪糰，包括酥性麪糰、韌性麪糰、水面團等。

1.2.1和麪機調製基本過程

和麪機調製麪糰的基本過程由攪拌槳的運動來決定。水、麪粉及其他輔料倒入攪拌容器內，開動電動機使攪拌槳轉動，麪粉顆粒在槳的攪動下均勻地與水結合，首先形成膠體狀態的不規則小團粒，進而小團粒相互粘合，逐漸形成一些零散的大團塊。隨着槳葉的不斷推動，團塊擴展揉捏成整體面團。由於攪拌槳對面團連續進行的剪切、摺疊、壓延、拉伸及揉合等一系列作用，結果調製出表面光滑，具有一定彈性、韌性及延伸性的理想麪糰。若再繼續攪拌，麪糰便會塑性增強，彈性降低，成為粘稠物料。

1.2.2和麪機分類

和麪機有卧式與立式兩種結構，也可分為單軸、多軸或間歇式、連續式

1.卧式和麪機

卧式和麪機的攪拌容器軸線與攪拌器迴轉軸線都處於水平位置；其結構簡單，造價低廉，卸料、清洗、維修方便，可與其他設備連續生產，但佔地面積較大，這類機器生產能力範圍大，通常在25～400kg/次左右。它是國內大量生產合各食品廠應用最廣泛的一種和麪設備。

2.立式和麪機

立式和麪機的攪拌容器軸線沿垂直方向佈置，攪拌器垂直或傾斜安裝。結構型式與立式打蛋機相似，只是傳動裝置較簡單。有些設備攪拌容器作迴轉運動，並設置了翻轉或移動卸料裝置。立式和麪機結構簡單，製造成本不高。但佔空間較大，卸料、清洗不如卧式和麪機方便。直立軸封如長期工作會使潤滑劑泄漏，造成食品污染。

1.2.3和麪機的主要零部件

和麪機主要有攪拌器、攪拌容器、傳動裝置、機架、容器翻轉機構等。

1.攪拌器也稱攪拌槳，式和麪機最重要的部件。按攪拌軸數目分，有單軸式和雙軸式兩種。卧式的與立式的也有所不同。單軸式和麪機結構簡單、緊湊、操作維修方便，是我國麪食加工中普遍使用的機型。這種和麪機只有一個攪拌槳，每次和麪機攪拌時間長，生產效率低。由於它對面團拉伸作用較小，如果投料少或操作不當，則容易出現抱軸現象，使操作發生困難。因此單軸式和麪機適用於揉制酥性麪糰，不宜調製韌性麪糰。雙軸式和麪機具有卧式和麪機的優點。它有兩組相對反向旋轉的攪拌槳，且兩個攪拌槳相互獨立，轉速也可不同，相當於兩台單軸式和麪機共同工作。運轉時，兩槳時而相互靠近，時而又加大距離，可加速均勻攪拌。雙軸和麪機對面團的壓捏程度較徹底，拉伸作用強，適合揉制韌性麪糰。缺點是造價高於卧式和麪機，起面較困難，需附加相應裝置，如果手工起面則勞動強度大。

和麪機攪拌器的結構形狀有多種類型，對應於不同調制物料特性機工藝要求。

（1）.σ形、ζ形攪拌槳這兩種攪拌器的槳葉母線與其軸線呈一定角度為的是增加物料的軸向和徑向流動，促進混合，適宜高粘度物料調製。σ形應用廣泛，有很好的調製作用，卸料和清洗都很方便。ζ形攪拌槳調和能力比σ形葉片低，但可產生高的壓縮剪力，多用在細顆粒與粘滯物料的攪拌中。

（2）.槳葉攪拌器這種攪拌器結構由幾個直槳葉或扭曲直槳葉與攪拌軸組成。和麪過程中，槳葉攪拌對物料的剪切作用和強，拉伸作用弱，對面筋的形成具有一定破壞作用。攪拌軸裝在容器中心，近軸處物料運動速度低，若投粉量少或操作不當，易造成抱軸及攪拌不均的現象。槳葉式攪拌器結構簡單，成本低，適用與揉制酥性麪糰。

（3）.滾籠式攪拌器它對面團有舉、打、折、揉、壓、拉、等多種連續操作，有助於麪糰的捏合。如果攪拌器結構參數選擇合理，還可利用攪拌的反轉，將捏合好的麪糰自動拋出容器，這樣就省去了一套容器翻轉機構，降低了設備成本。滾籠式攪拌器對面團作用力柔和，麪糰形成慢，對面筋機械作用弱，有利於麪筋網絡的生成。結其構簡單，製造方便，適用於調和水面團、韌性麪糰等經過發酵或不發酵的麪糰。

（4）.其他類型卧式攪拌器在卧式和麪機中，也使用着一些不同於上述形狀的攪拌器。如花環式、扭葉式、橢圓式、v字形。

（5）.立式和麪機的攪拌器

立式和麪機的攪拌器有槳葉式、扭環式、象鼻式等。槳葉式攪拌器與卧式和麪機槳葉式結構相似，其軸線與地面垂直。扭環式攪拌器槳葉從根部至頂端逐漸扭曲90°，有利於促進麪筋網絡的生成適用於調製韌性麪糰與水面團雷麪食。象鼻式攪拌器通過一套四杆機構模擬人手調粉時的動作來調製麪糰，有利於麪筋的揉制，適於調製發酵麪糰。另外攪拌容器可以從機架上推出，作為發酵使用，既減少了生產設備，又簡化了搬運麪糰的操作。一次調粉可達300kg以上。但這種結構複雜，攪拌器動作慢。

（6）.雙軸和麪機的攪拌器雙軸式和麪機有兩組相對反向旋轉的攪拌槳。按其相對位置分為切分式和重疊式。

2.攪拌容器

和麪機的攪拌容器多由不鏽鋼焊接而成。和麪操作時，麪糰質量的好壞與温度有着很大的關係，而不同性質的麪糰又對温度有不同的要求高功效和麪機常用帶夾套的換熱式攪拌容器。為降低成本，使用普通單層容器，可降低物料調和前的温度來達到加工工藝的要求。為防止工作時物料或潤滑油從軸承處泄漏污染食品，容器與攪拌軸之間的密封要好。轉速低、工作載荷變化大，軸封處間間隙變化頻繁，因此密封裝置應選用j型無滑架橡膠密封圈等大變形彈性元件。新型卧式和麪機採用空氣端面密封裝置，密封效果很好。攪拌容器的翻轉機構分為機動和手動兩種。機動翻轉容器機構由電動機、減速器及容器翻轉齒輪組成。這種機構操作方便，降低人工勞動強度，但結構複雜，整個設備成本高，適宜在大型或高效和麪機上使用。手動翻轉容器機構適用於小型和麪機或簡易型和麪機。立式和麪機的攪拌容器有可移式和固定式兩種。

機架

小型和麪機轉速低，工作阻力大，產生的振動及噪聲都較小，因此不用固定的基礎。機架結構有的採用整體鑄造，有的採用型材焊接框架結構，還有底座鑄造而上部用型材焊接的.

4.傳動裝置 和麪機的傳動裝置由電動機、減速器及聯軸器等組成，也有的用皮帶傳動。和麪機工作轉速低，多為25～50r/min,故要求大減速比，常用蝸輪蝸桿減速器或行星減速器。 目前國內麪食生產企業在和麪工序中大多采用單板式和麪機。單板式和麪機包括主軸傳動裝置、面箱翻轉裝置、面箱、真空抽管、密封墊，且單板式漿葉的葉頂為弧型，主軸以一定角度穿過單板式槳葉的中心。此結構雖可和出整體面團，且緻密性和彈性也可滿足要求，但此結構在和麪時，單板式槳葉在半周內軸向只一個方向受力，下半周則受相反方向的力。而麪糰和成時，阻力大，運轉時振動劇烈，壽命短。 現在市場上比較高檔的是真空和麪機，可根據工藝要求設定和麪時間、真空度。缸體具有密封性能好，麪粉無跑冒現象。真空和麪機是在真空狀態下模擬手工和麪的原理，使麪筋網絡快速形成，和麪配水量在常規工藝基礎上可適量增加約20%。 快速拌合，使小麥蛋白質在最短的時間內吸收水份，比常規狀態下和制的麪糰熟化程度提高2倍以上，且不損傷已形成的蛋白質麪筋網絡結構。 使得蛋白組織結構均衡，使面的筋性、咬勁、拉力都遠遠優於其他形式和麪機的和麪效果。 加工出來的面品，麪糰均勻、彈性好、面製品滑爽、可口、有咬勁、麪筋力高、透明度高。 v字形板式槳葉在面箱中繞主軸的軸線作迴轉運動，由於槳葉向兩邊推動麪糰，所以可以解決受力不均現象，使機器運轉平穩。 這樣可保證固定於主軸上的槳葉在轉動時運轉軌跡為一圓柱體。同時又抵消了推動麪糰而產生的軸向力。能夠使機器在運轉時更加穩定，提高整機使用壽命。真空系統採用水環式真空泵，安全衞生，還有真空表、真空電磁閥及管路。 操作面板由中英文對照按鈕和plc電腦顯示屏組成，操作方便

1.3面機設計目的及內容要求

本課程設計的內容選擇具有代表性中小型作為設計課題使學生能在較短時間內（二週）完成和麪機整體設計全部過程和基本訓練

一 設計內容

（1）通過對sz25簡裝電動和麪機設計實訓，使學生掌握簡單機械的一般設計方法，培養學生分析問題，解決問題的能力。

（2）訓練學生進行工程設計的思維方法，對學生在計算、製圖、運用設計資料（包括手冊、標準和規範等）以及經驗、考慮技術決策、機械cad技術等機械設計方面基本技能進行一次綜合訓練，以提高這些綜合技能水平。

（3）通過這次工程實踐，訓練學生勤於動腦，勤於動手等一系列良好的工作習慣，為學生今後走上工作崗位奠定堅實的基礎。

二 基本要求；

（1）分析sz25簡裝電動和麪機的機械原理與結構。

（2）進行sz25簡裝電動和麪機的傳動裝置總體設計。

（3）進行各級傳動機構的設計。

（4）和麪杆潤滑密封設計。

（5）繪出零部件、裝配圖以及寫設計計算説明書。

三 圖樣設計要求

要求繪製出主動帶輪，從動齒輪的零件圖

為了裝配人員正確安裝與裝配，還要求繪製出和麪機的裝配圖

零件圖4-5張，裝配圖1張

方案設計合理，必須標明每個零件尺寸相互配合的性質及運動關係，必須標明所有配合尺寸，定位及總體尺寸

第二章 和麪機的總體設計

和麪機運動簡圖

和麪機運動參數

2.1電動機的選擇

2.1.1電動機的功率

pw=1.5kw

2.1.2電動機輸出功率

ηa=η帶*η齒*η承*η承

查機械設計基礎表2—2

η帶=0.96 η齒=0.97 η承=0.99

ηa=η帶*η齒*η承*η承=0.9126691

pw=pd*ηa=1.5kw

pd不大於pw/(1~1.3)pd=1.154~1.5kw

2.1.3電動機轉速

nw=60*1000*v/（3.14*d)=60*1000*1.5/(3.14*400)=42(r/min)

n`d=i帶*i齒*nw

由表2-1查得i帶=2~4 i齒=5~8

n`d=420~1344(r/min)

2.1.4確定電動機

綜合以上 由附錄9選取940r/min的y系列異步電動機y100l-6

2.2傳動裝置總傳動比確定及各級傳動比分配

2.2.1傳動裝置總傳動比

i=nm/nw=940/42=22.38

2.2.2分配各級傳動比

為使v帶傳動外部尺寸不要太大，且滿足i帶小於i齒，初步取i帶=3.48，則i齒=6.43

2.2.2各軸的轉速

n1=nm/i帶=940/3.48=270r/min

n2=n1/i齒=270/6.42=42r/min

2.2.3各軸的輸入功率

p1=η帶*pd=1.5*0.96=1.44kw

p2=p1*η齒*η承=1.44*.097*0.99=1.382832kw

p3=p2*η承=1.382832*0.99=1.37kw

2.2.4各軸的輸入轉矩

t0=9550pd/nm=9550*1.5/940=15.24

t1=9550p1/n1=9550*1.44/270=50.93

t2=9550p2/n2=9550*1.382832/42=314.43

tw=9550pw/nw=9550*1.37/42=311.28

第三章 帶及帶輪的設計

3.1確定計算功率

pc=ka*p

p=1.5kw 取ka=1.0 pc=1*1.5=1.5kw

3.2選擇帶的型號

因為pc=1.5kw 小帶輪轉速n1=940r/min 由圖8-10選擇v型帶取z型帶

3.3確定帶輪的基準直徑

3.3.1確定小帶輪直徑

表8-3查得dd1min=50mm 圖8-10 dd取80到100mm

所以dd1=100mm

3.3.2.確定大帶輪直徑

dd2=i*dd1=3.48*100=348mm

由表8-3 dd2=355mm

實際從動輪轉速

n2`=n1*dd1/dd2=940*100/355=264.79

從動輪轉速誤差

(n2-n2`)/n2*100%=(270-264.79)*100%=1.9%

3.3.3驗算帶速

v=3.14*dd1*n1/（60*1000）=4.919333

取v=5m/s

3.4確定中心距和膠帶長度

3.4.1初步確定中心距a。

0.7（dd1+dd2）<=a。<=2（dd1+dd2）

0.7（100+355）<=a。<=2（100+355）

318.5mm<=a。<=910mm

取a。=350mm

3.4.2計算膠帶的初選長度ld。

ld.=2a。+3.14/2（dd1+dd2)+（dd2-dd1)*（dd2-dd1)/4a。

ld.=2*350+3.14/2*455+255*255/（4*350）=1460.79

根據以上計算 由表8-4得 ld=1400mm

3.5計算實際中心距

a=a。+（ld-ld。）/2

a=450+（1400-1460.8）/2=419.6mm 取a=420mm

中心距變動範圍

-0.015ld~+0.03ld

413.7mm~432.6mm

3.6驗算小帶輪包角

180°-（dd2-dd1)/a*57.3°

180°-255/425*57.3°=145.62°>=120°

小帶輪包角合適

3.7確定膠帶根數

z>=pc/p1`=pc/(p1+p1增）kakl

pc=1.5kw 表8-7 內插法算得

p1=0.295

p1增=0.02

表8-5 包角係數ka=0.91

表8-4 長度修正係數 kl=1.14

z>=1.5/(0.315*0.91*1.14)=4.59

取z=5

3.8計算預拉力

f0=500pc/（vz）+（2.5/ka-1）+qvv

f0=500*1.5/25+（2.5/0.91-1）+0.06*25

=53.917581

3.9計算對軸的壓力

fq=2zf0sinα1/2

fq=95.53n

3.10設計結果

選用5根2-1600gb/t11544-1997z帶

中心距425 小輪直徑dd1=100

大帶輪直徑dd2=355

軸壓力95.53n

3.11繪製帶輪零件圖

見附錄

第四章 齒輪傳動的設計

4.1選擇材料和精度等級

因齒輪為開式齒輪傳動，選用硬齒面齒輪組合，小輪選用40cr，表面淬火，硬度為48-55hrc（表9-4），大倫選用45鋼，表面淬火，硬度為40-50hrc（表9-4），由表9-13選it8級精度。因硬度大於350hbs，屬硬齒面，按彎曲疲勞強度設計，再校核接觸疲勞強度。

4.2按彎曲疲勞強度設計

4.2.1小輪傳遞的轉矩

t1=50.91n/m

4.2.2載荷係數k

查表9-5取k=1

因為硬齒面齒輪傳動，小齒輪取z1=17，則z2=iz=6.43*17=109

查表9-8得 齒形係數yf1=2.91 yf2=2.14

查表9-9得 ys1=1.53 ys2=1.88

因單機齒輪傳動為非對稱佈置，而齒輪齒面又為硬齒面，又表9-12選取齒寬係數ψd=0.8

4.2.3許用彎曲應力[σ f]

按圖9-21（d）查σflim，小齒輪按40cr查取，大齒輪按調質鋼查取得：

σflim1=483-518mpa，取500. σflim2=700mpa

由表9-7差得 sf=1.5

n1=60njlh=60*940*1*（10*52*5*8）=1.2*10^9

n2=n1/i=1.2*10^9/6.43=1.87*10^8

由圖9-20得 yn1=yn2=2.5

由式（9-16）可得

[σ f]1=yn1*σflim1/sf=2.5*500/1.5=833mpa

[σ f]2=yn2*σflim2/sf=2.5*700/1.5=1167mpa

yf1ys1/[σ f]1=2.91*1.53/833=0.0053mpa

yf1ys1/[σ f]2=2.14*1.88/1167=0.0034mpa

比較後取較大的。

所以由式（9-17）

m≥1.26*[kt1yfys/ψdz1^2[σ f]]^(1/3)=1.26*[1*50.91*0.0053/0.8*17^2]^（1/3）=2.911 （增大10%-20%）

因為是硬齒面，m選大些 由表9-1取標準模數mn=3mm.

4.3確定基本參數，計算主要尺寸

d1=m*z1=3*17=51mm.

d2=m*z2=3*109=327mm.

df1=d1-2hf=(z1-2ha*-2*0.3)*3=(17-2*0.8-2*0.3)*3=44.4m

df2=d2-2hf=327-2*2.2=322.6mm

da1=d+2ha=(z1+2ha*)*m=(17+2*0.8)*3=55.8mm

da1=d2+2ha=(z2+2ha*)*m=(109+2*0.8)*3=331.8mm

圓整後取b2=42

b=b2+5=47mm

a=1/2*m（z1+z2）=1/2*3（17+109）=189mm.

4.3校核齒根彎曲疲勞強度確定有關係數與參數

4.3.1齒形係數yf

表9-8

yf1=2.97 yf2=2.14

4.3.2應力修正係數ys

表9-9

ys1=1.53 ys2=1.88

4.4驗算圓周速度

v=πd1n1/60*1000=π*51*270/60000m/s=0.72m/s

4.5設計齒輪結構，繪製齒輪零件圖

見附錄

第五章 和麪杆潤滑密封圈設計

5.1和麪杆軸承的潤滑

潤滑的主要目的：減小摩擦和減輕磨損，滾動接觸部位如能形成油眼，還有吸收振動，降低工作温度和噪聲的作用，滾動軸承的潤滑劑可以是潤滑脂，潤滑油或固體潤滑劑，一般採用潤滑脂潤滑。

本次設計中，當d*n<1.5-2mm*r/

min.所以採用潤滑脂潤滑，而且潤滑脂不容易流失，便於密封和維護，且一次充填潤滑脂，可以運行較長時間。

5.2和麪杆潤滑密封設置

密封的主要目的：防止灰塵，水分等進入軸承，並且防止潤滑劑的流失，軸承採用潤滑脂潤滑，且速度小於7m/s，在常温下工作，所以採用密封圈密封。

1箱座與箱蓋的凸緣結合面的密封，選用塗密封漆或水玻璃的方法。

2觀察孔和油孔等處結合的密封，在觀察孔和螺塞與機體之間加石棉膠紙，墊片進行密封。

3和麪杆末端與箱體的密封是採用密封圈（o型密封圈）與塗密封漆的方法，並且還加以擋油環密封，防止潤滑油進入軸承內部。

4軸承孔的密封

悶蓋和透蓋用作密封與之對應的軸承外部，軸的外伸端與透蓋間的間隙，由於v＜3m／s／，故選用半粗羊毛粘加以密封。

5軸承靠近機體內壁處用擋油環加以密封，防止潤滑油進入軸承內部。（密封裝置的局部圖請看下圖）

箱體的密封裝置局部圖

參考文獻

[1]熊xx 主編《機械設計手冊》---哈爾濱大學出版社

[2]王xx 主編《cadXX機械製圖基礎教程》---國防科技大學出版社

[4]胡xx 主編《機械製圖》---湖南大學出版社

[5]楊xx 程xx主編《機械設計基礎課程設計指導書》---南京大學出版社

附 錄

圖紙、圖表、

大帶輪零件圖

小帶輪零件圖

小齒輪零件圖

大齒輪 零件圖

總 結

通過本次課程，我發現自己的計算能力和查閲資料能力有待提高、對於計算圖表、手冊、圖集、規範等使用都有些忘記了；有關的國家標準和行業標準也有些淡忘；通過這次學習我發現我們應該“學而時習之”這樣才能掌握好學習的知識。我發現把自己要做的事理清楚發現畢業設計這麼簡單時但是等到做的時候，計算 查資料 再到畫圖 製作電子檔，每步都不是輕鬆可以完成。

在實訓，讓我發現自己好多不會，cad製圖的一些技巧，還有一些東西完全不會畫，cad proe之間的格式轉換，還有world這些軟件的使用。但是很高興的是這些可以問題通過自己看書 查資料以及同學的幫組和老師的講解都得到了解決，這次設計是我們學生首次進行完整綜合的機械設計，它讓我樹立了正確的設計思想，培養了我對機械工程設計的獨立工作能力；讓我們具有了初步的機構選型與組合和確定傳動方案的能力。

通過這次實訓，我體會到了一個團隊的凝聚力很重要，大家各施所長，分工合作。使的任務完成的又快又好。這次實訓，很感謝楊紅老師對我們的耐心指導，從開始計算設計到製圖論文製造，不斷給我們建議，指出我們各方面的錯誤，使我們這次任務得以順利完成。