一款食物攪拌機的結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要：攪拌機是我們在日常生活中不可或缺的廚房神器，它在日常生活中的使用方式很廣泛，可以攪拌蔬菜沙拉，水果，奶油等等，很多面包店還用它來混合蛋糕液，包子店用它來攪拌包子餡，尤其在酒店，餐廳，面包店和食品加工廠等方面應(yīng)用及其廣泛。它是生產(chǎn)面包、蛋糕、點心的神器，對我們生活提供了很大的便利。它能夠使食物攪拌的很均勻，攪拌速度快，生產(chǎn)率高，省時省力。攪拌機的整體結(jié)構(gòu)很緊湊，它主要由攪拌裝置、攪拌傳動系統(tǒng)兩大組成部分構(gòu)成。它通過電機帶動傳動軸、聯(lián)軸器，由減速器使攪拌機構(gòu)進(jìn)行攪拌。本設(shè)計主要是設(shè)計一款食物攪拌機，要求該食物攪拌機使用鋰電池供電、可攜帶、可充電、操作簡便。本次設(shè)計通過機械方案的設(shè)計、連桿機構(gòu)的設(shè)計、傳動機構(gòu)的設(shè)計、電動機的選用等完成對食物攪拌機的設(shè)計。關(guān)鍵詞：食物攪拌機；聯(lián)軸器；傳動設(shè)計；目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 11.1研究目的與意義 11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3主要設(shè)計內(nèi)容 31.4本章小結(jié) 52機械方案設(shè)計 62.1食品攪拌機的工作原理和原理圖 62.2食品攪拌機的設(shè)計要求和原始數(shù)據(jù) 72.3設(shè)計方案的分析 72.4連桿機構(gòu)的設(shè)計 82.4.1曲柄存在的條件 82.4.2運動軌跡的計算 92.5本章小節(jié) 123帶傳動設(shè)計 133.1傳動帶的組成及工作原理 133.2傳動帶的類型 133.3帶傳動的設(shè)計計算和參數(shù)選擇 173.3.1確定計算功率 73.3.2確定V帶的型號 83.3.3確定帶輪直徑 83.3.4確定傳動帶長及中心距 83.3.5驗算包角 83.3.6計算帶輪軸所受的壓力 83.4傳動帶的截面尺寸 183.5傳動帶輪的設(shè)計 183.6本章小結(jié) 184軸系零部件的設(shè)計 194.1軸的設(shè)計 194.2軸的校核 204.3軸承的選用 204.4本章小結(jié) 205電動機設(shè)計 215.1電動機選用的基本原則 215.2按轉(zhuǎn)速選擇電動機 216攪拌容器的設(shè)計 217機架的設(shè)計 218減速器底架的設(shè)計 21[參考文獻(xiàn)] 25附錄 271緒論1.1研究目的與意義飲食水平是一個國家文明程度和人民生活質(zhì)量高低的重要標(biāo)志，食品的質(zhì)量和供應(yīng)狀況，直接關(guān)系著全民族的體質(zhì)，影響著國家的政治安全和社會進(jìn)步，世界上經(jīng)濟發(fā)達(dá)的國家都十分重視發(fā)展食品工業(yè)[1]。中國食品工業(yè)負(fù)有滿足人民日益增長的物質(zhì)文化生活需要和為國家經(jīng)濟建設(shè)提供積累的雙重任務(wù)，是國民經(jīng)濟的重要組成部分[2]。發(fā)展食品工業(yè)可以加速農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)品品質(zhì)的優(yōu)化調(diào)整，提高農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟價值，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的良性循環(huán)，同時，對于帶動和促進(jìn)飼料工業(yè)、包裝機械工業(yè)、機械工業(yè)、電子工業(yè)和精細(xì)化學(xué)工業(yè)等相關(guān)行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，適應(yīng)餐飲業(yè)，旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)崛起的需要，繁榮城鄉(xiāng)市場，擴大外貿(mào)出口以及擴大勞動就業(yè)等都具有十分重要的作用[3]。

80年代以來，中央和地方都十分重視食品工業(yè)的發(fā)展，制定了一系列支持食品工業(yè)發(fā)展的政策，同時，國務(wù)院制定了“90年代中國食物結(jié)構(gòu)發(fā)展與改革綱要”中國食品工業(yè)協(xié)會制定了“中國食品工業(yè)科技發(fā)展綱要”河南省食品工業(yè)經(jīng)過20多年的快速發(fā)展，各項指標(biāo)已走在中國的前列，尤其是作為一個農(nóng)業(yè)大省，在調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，大力發(fā)展食品工業(yè)更是具有重要的意義[4]。于是，現(xiàn)在各種各樣的重要會議均會把畜牧產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、果蔬加工、食品加工、食用油加工作為首要發(fā)展產(chǎn)業(yè)進(jìn)行培養(yǎng)，以期能夠獲得高額收益。從這些方面可以知道，食物加工機械在我國整體的民生經(jīng)濟中的占比是相當(dāng)之高的。食品攪拌機在日常生活中的使用方式很廣泛，可以攪拌蔬菜沙拉，水果，奶油等等，很多面包店還用它來混合蛋糕液，包子店用它來攪拌包子餡，尤其在酒店，餐廳，面包店和食品加工廠等方面應(yīng)用及其廣泛。它是生產(chǎn)面包、蛋糕、點心的神器，對我們生活提供了很大的便利。它能夠使食物攪拌的很均勻，攪拌速度快，生產(chǎn)率高，省時省力。因此設(shè)計一個合理的攪拌機是非常的必要。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀食物攪拌機的本質(zhì)是能夠?qū)⒁呀?jīng)切碎的食物進(jìn)行快速攪拌混合的一種機器。早在1930年，諾曼·沃克博士（Dr.NormanWalker）因發(fā)明世界上第一款食物攪拌機而聞名于世，被譽為食物攪拌機之父[5]。在此基礎(chǔ)上，后來由設(shè)計師和工程師共同改進(jìn)設(shè)計出不同形式和原理的食物攪拌機，目前，不同定位的食物攪拌機種類也比較多，如針對家庭使用的原汁機、破壁料理機，針對個人使用的便攜食物攪拌機，針對商場使用的自主食物攪拌機，針對工業(yè)流水線使用的工業(yè)食物攪拌機等[6]。攪拌機中以美國品牌Vitamix和Blendtec在商用領(lǐng)域市場占有率最高，Vitamix被認(rèn)為是“破壁機”的鼻祖，因其馬達(dá)轉(zhuǎn)速高、刀片設(shè)計到位，產(chǎn)品以打破細(xì)胞壁來作為營銷訴求點，Blendtec是歷史悠久攪拌機品牌，其強勁的攪拌動力幾乎可是勝任任何堅硬的果蔬食品，食物攪拌機中以韓國品牌Hurom和NUC市場占有率居高[7]。速度慢、穩(wěn)定性好、不破壞食物本身的營養(yǎng)價值、不產(chǎn)生高溫、不會產(chǎn)生食物進(jìn)行受熱氧化的問題是食物攪拌機的特點。離心食物攪拌機中美國品牌Omega和德國品牌Braun的產(chǎn)品較為常見，離心食物攪拌機攪拌率不及原汁機，但是較快的攪拌速度使其在商用環(huán)境中也頗受歡迎。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，意大利品牌Oranfresh研發(fā)了多款智能自動食物攪拌機亭，能在幾秒鐘之內(nèi)為顧客攪拌食物[8]。在我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人民生活越來越好的背景下，人們追求食物的健康，生產(chǎn)方式的便捷，使我國的食物攪拌機的市場規(guī)模越來越大。食物攪拌機是近幾年來增長速度最快的小家電產(chǎn)品，眾多家電廠家都推出了原創(chuàng)品牌的食物攪拌機產(chǎn)品，今后幾年我國食物攪拌機將每年以30%以上的幅度增長[9]。國內(nèi)近幾年食物攪拌機的發(fā)展迅速，如美的、九陽和蘇泊爾等品牌的產(chǎn)品也有較高的市場占有率，這些產(chǎn)品大都是原汁機和離心果汁機等，攪拌機和料理機有關(guān)的產(chǎn)品較為少見[10]。深圳橙誠和上海維果是我國耳熟能詳?shù)氖澄飻嚢铏C品牌。深圳市祈飛科技有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)了國內(nèi)首款全自動去皮鮮榨智慧零售終端，其利用雙目立體攝像頭識別食物，采用雙臂協(xié)作機器人完成攪拌，通過云端管理實現(xiàn)全自動制作與數(shù)據(jù)監(jiān)控，自身集自動清洗和廣告宣傳于一體，整體設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，占地僅0.48平米。目前自助食物攪拌機只能提供單一的食物種類（以水果為主），無法滿足消費者對多種食物類型以及混合食物的需求[11]。在食物攪拌機的專利申請數(shù)量方面，2008-2017年，我國國內(nèi)食物攪拌機的總體專利數(shù)量申請呈現(xiàn)一個上升的趨勢。2016年專利申請數(shù)為1268個，同上年相比增加了313個。專利公開數(shù)方面，2009-2016年，國內(nèi)食物攪拌機的專利公開數(shù)量總體上呈上升趨勢；2016年，國內(nèi)食物攪拌機的專利公開數(shù)為1933個，同比有較大幅上升；從1997年到2017年，從我國食物攪拌機專利技術(shù)構(gòu)成來看，A47J類專利（廚房用具、咖啡磨、香料磨、飲料制備裝置等）最多，達(dá)到1984個；其次為A23L類專利（食料或非酒精飲料的制備處理裝置），其專利數(shù)量為1923個；隨著技術(shù)進(jìn)一步成熟，食物攪拌機市場將迎來更廣闊成長空間[12]。1.3主要設(shè)計內(nèi)容本文以機械原理、機械優(yōu)化設(shè)計、工程力學(xué)、機械設(shè)計、數(shù)控加工、機械制造基礎(chǔ)、產(chǎn)品造型等理論知識為基礎(chǔ)，對食物攪拌機的攪拌機構(gòu)、容器機構(gòu)、中間機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并計算相關(guān)參數(shù)。使用了solidworks來完成食物攪拌機的三維實體造型、CAD來完成食物攪拌機的二維圖紙繪制，并且使用了solidworks中的simulation插件對食物攪拌機的整體結(jié)構(gòu)和所有零件進(jìn)行了強度仿真，經(jīng)過分析，整體結(jié)構(gòu)符合要求，滿足使用條件。1.4本章小結(jié)本章從研究目的和意義出發(fā)，為了解決眾多問題，查閱了大量資料和文獻(xiàn)，從食品攪拌機構(gòu)的國內(nèi)外發(fā)展及現(xiàn)狀充分了解了食品攪拌機構(gòu)，為后面的設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。2機械方案設(shè)計2.1食品攪拌機的工作原理和原理圖本設(shè)計主要使用電動機來作為整個食物攪拌機的動力來源，電動機的動力傳輸出來后，通過減速器傳送給攪拌機構(gòu)，攪拌機構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，主軸上的刀鋒進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)起到切割食物并進(jìn)行攪拌的過程。在這樣的條件下，要求機構(gòu)能夠準(zhǔn)確運動與停止，對食物的攪拌也可以起到充分的作用。其原理圖2.1和框圖2.2如下：圖2.1圖2.1攪拌原理圖圖圖2.2攪拌機整體圖2.2食品攪拌機的設(shè)計要求和原始數(shù)據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)暮唵?，主要運動機構(gòu)采用鋰電池供電，鋰電池采用可充電電池，在整體的操作按鍵上，機構(gòu)的設(shè)計也相當(dāng)?shù)暮唵?。僅僅有五個按鍵。使用方便，大小合適，可以隨身攜帶。電動機的轉(zhuǎn)速為60r/min。2.3設(shè)計方案的分析方案一：方案二：方案一，本方案僅僅使用了一個電動機，成本較低，但是由于只有一個電動機，所以要求一個電動機需要帶動兩個運動機構(gòu)的運行，這就要求整體機構(gòu)中運用蝸輪蝸桿，在設(shè)計計算方面帶來了難度。方案二，本方案采用了兩個電動機，兩個電動機的參數(shù)不相同，給到傳動機構(gòu)的動力也就不相同，雖然在方案一的基礎(chǔ)上運用了多一個電動機，但是整體方案結(jié)構(gòu)簡單了很多。經(jīng)過比較，本設(shè)計采用了方案二進(jìn)行設(shè)計。992.4連桿機構(gòu)的設(shè)計2.4.1曲柄存在的條件如圖2.3為本次設(shè)計采用的連桿機構(gòu)，途中的AB線為連桿機構(gòu)中的曲柄，CD為機構(gòu)中的搖桿，把AD作為機構(gòu)中的機架，BC作為機構(gòu)中的連桿，在AB作不停歇的轉(zhuǎn)動時，CD進(jìn)行來回往復(fù)的擺動。圖2.圖2.3曲柄搖桿機構(gòu)圖2.圖2.4曲柄搖桿機構(gòu)運動運動軌跡圖在平面四桿機構(gòu)中要使桿AB能轉(zhuǎn)動360度，桿AB必須順利通過兩個關(guān)鍵位置，既順利通過圖5-2所示AB3(AB與AD延長成一直線)和AB4（AB與AD重合成一直線）。根據(jù)圖2.4中的幾何關(guān)系，在△B3C3D中有：（a）在△B4C4D中有：或（b）（C）式（a）+（b），式（c）+(a),式(b)+(c)分別得：綜上所述,可以設(shè)定四桿的長度:L1=100mm；L2=570mm；L3=350mm；L4=640mm。各個桿的長寬高均在零件圖紙標(biāo)出。2.4.2運動軌跡的計算在平面連桿機構(gòu)中，連架桿曲柄作轉(zhuǎn)動，搖桿作擺動。連桿作平面運動。連桿上各點的軌跡是多種多樣的，軌跡的形狀與連桿機構(gòu)的類型、尺寸及連桿上點的位置有關(guān)，生產(chǎn)中可利用連桿上的曲線來實現(xiàn)工藝動作[13]。運動軌跡的計算有很多種方法：解析法、函數(shù)關(guān)系、實驗法、作圖法等。其中作圖法直觀性強、簡單易行；對于某些設(shè)計往往比解析法與函數(shù)法方便有效，它是連桿機構(gòu)設(shè)計的一種基本方法。但設(shè)計精度。對于較復(fù)雜的設(shè)計要求，圖解法很難解決，解析法與函數(shù)法精度較高，但計算量大，目前由于計算機及數(shù)值計算方法的迅速發(fā)展，解析法已得廣泛應(yīng)用。實驗法通常用于設(shè)計運動要求比較復(fù)雜的連桿機構(gòu)，或用于對機構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計[14]。由于本人計算知識的匱乏，并且本次設(shè)計的要求產(chǎn)品精度不是很高，所以采用作圖法進(jìn)行運動軌跡的計算。如圖2.5，通過幾個點的描繪可以得到運動軌跡位置，然后再使用曲線把各個軌跡點進(jìn)行連接，使用本方法，描繪的點越多，做出的產(chǎn)品運動軌跡也就越精確。圖2.5圖2.5攪拌軌跡圖2.5本章小節(jié)本章為連桿機構(gòu)設(shè)計方案，設(shè)計了連桿機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，對連桿機構(gòu)的運動軌跡進(jìn)行描繪，選擇合適的材料，設(shè)計了連桿機構(gòu)，設(shè)計了食物攪拌機的整體結(jié)構(gòu)。3帶傳動設(shè)計在所有的傳動系統(tǒng)中，帶傳動的應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛，許多的帶傳動都是依靠傳動系統(tǒng)的撓性和帶輪之間產(chǎn)生的摩檫力進(jìn)行對動力的傳遞。它具有許多優(yōu)點，利用不同的帶輪直徑，可以獲得所需的不同傳動比，可以在任意中心距的兩軸間傳遞運動和動力，設(shè)計電動機時，無需精確固定電動的空間位置便可以非常自由地選擇合適的安裝位置[15]。3.1傳動帶的組成及工作原理本次設(shè)計采用的帶傳動通過主動帶輪和從動帶輪以及傳動帶進(jìn)行組成。如圖3.1所示。主動帶輪和從動帶輪兩個輪中心軸線之間的距離被叫做中心距。傳動帶和傳動帶輪弧接觸的地方所對應(yīng)的中心角被稱為包角，a1為從動帶輪的包角，a2為主動帶輪的包角。圖圖3.1帶傳動的基本組成帶傳動的類型主要可以分為三種類型，分別為：V帶傳動、平帶傳動和圓帶傳動，在這三種類型中V帶傳動由于傳動性能強、動力損失小、傳動可靠得到了廣泛的應(yīng)用[16]。在本次設(shè)計中，也使用V帶傳動。V帶傳動的特征主要表現(xiàn)為橫截面是等腰梯形，由于自由度的限制，V帶傳動的帶輪上都必須做出輪槽，帶的側(cè)面是主要工作面，V帶進(jìn)入帶輪的槽內(nèi)主要依靠載荷的作用，并且由于楔效應(yīng)的作用在側(cè)面上產(chǎn)生摩擦力，進(jìn)行閉合，然后通過V帶和V帶輪產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行動力的傳遞。3.2傳動帶的類型V帶的種類也分為很多很多種，通過寬窄度可以分為普通V帶，窄V帶，寬V帶等，在這之中普通V帶是在機械傳動系統(tǒng)中運用最為廣泛的一種，它的主要特點是整體結(jié)構(gòu)比較簡單，價格相較于其他方式也較低，但是傳動功率卻沒有多少損失。在相同型號和材質(zhì)的條件下，市場上常見的普通V帶的高度約為窄V帶的三分之一，因此窄V帶在高度方向上的剛度通常都較大。在沒有任何應(yīng)力的作用下，窄V帶的頂面為拱形，而它的側(cè)面為內(nèi)凹曲面。在機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程時，窄V帶會在帶輪上產(chǎn)生彎曲，但是它的帶側(cè)面卻會變直，所以窄V帶可以與帶輪槽進(jìn)行百分百的貼合；在承載能力上，窄V帶也比普通V帶提高了60%-200%，因此可以使用更長的時間。寬V帶也叫做無級變速帶，這是因為寬V帶的厚度通常都比較薄，所以寬V帶的撓曲性都比較好，常常用來作為小輪徑的帶輪和無級變速裝置使用。3.3帶傳動的設(shè)計計算和參數(shù)選擇由于本設(shè)計的任務(wù)書要求較為簡潔，所以帶傳動的設(shè)計計算和參數(shù)選擇采用一些較為常用的參數(shù)設(shè)置。由于V帶的作用為給四桿機構(gòu)傳遞電機力，電機的類型為異步電動機，該電機的傳遞功率為P=4KW，大帶輪轉(zhuǎn)速為n1=1440r/min，小帶輪轉(zhuǎn)速為n1=550r/min，所以傳動比經(jīng)過計算為。3.3.1確定計算功率（KW）式中

P–––傳遞的額定功率（kW）；–––工況系數(shù)（表7–1）由表3.1查得表3.1帶傳動載荷變化工作情況系數(shù)表（摘自GB13575.1—92）工況KA最小輸送機1.01.11.21.11.21.3小木工機械1.11.21.31.21.31.4較大重載輸送機1.21.31.41.41.51.6很大破碎機、磨碎機1.31.41.51.51.61.8注：空、輕載啟動—電動機（交流啟動、三角啟動、直流并勵）、四缸以上的內(nèi)燃機、裝有離心式離合器、液力聯(lián)軸器的動力。3.3.2確定V帶的型號本產(chǎn)品設(shè)計無特殊要求，結(jié)合V帶的特點，可選用普通V帶。由計算公式得到，選擇V帶型號主要根據(jù)圖3.2。由圖中可以得到，當(dāng)計算功率不變時，小帶輪轉(zhuǎn)速越大，d越大。因此經(jīng)過對比A型的普通V帶是最好的選擇。圖3.圖3.2普通V帶型號選擇圖（摘自GB13575.1—92）3.3.3確定帶輪直徑1、確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑由前文可知，70～110mm是小帶輪直徑的最佳選用范圍。查表3.3后，。圖3.3圖3.3帶輪基準(zhǔn)直徑選擇圖（摘自GB13575.1—92）2、驗算帶速ν故ν=5m/s<ν<25m/s,帶速合適。驗算帶輪帶速是帶輪直徑確定后的首要任務(wù)。5～25m/s是普通V帶在運轉(zhuǎn)過程中的常用帶速。當(dāng)傳遞一樣的功率時，如果帶速太小，那么就要求帶的拉力加大，這種情況下就很容易造成V帶低速打滑的現(xiàn)象；反之，如果帶速太大，那么就會造成帶輪的離心力加大，應(yīng)力循環(huán)在一定時間內(nèi)就會變多，造成V帶疲勞斷裂，且離心力越大，V帶和帶輪之間的壓緊力會越小，使V帶出現(xiàn)高速打滑的現(xiàn)象。3、計算大帶輪直徑故查表，得：。3.3.4確定傳動帶長及中心距中心距的定義為大小帶輪軸心之間的距離，通常要求中心距較小，并且整體結(jié)構(gòu)較小，所以中心距的確定一般根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步選定。但是，中心距也不宜過小，如果中心距太小，就會造成小帶輪上的包角變小，進(jìn)而降低帶傳動的工作能力，應(yīng)力雖然變小，但是循環(huán)次數(shù)缺變多，降低整體機構(gòu)的使用壽命。反之，當(dāng)中心距太大時，在V帶速度較高時，V帶會產(chǎn)生劇烈的抖動。所以中心距的取值需要在合理的范圍內(nèi)。（1）初選中心距得，初選mm。（2）確定帶長Ld根據(jù)幾何關(guān)系計算帶長得=普通V帶的各個參數(shù)通常已被確定，它是一個標(biāo)準(zhǔn)件。自行設(shè)計V帶會造成成本的大幅升高，V帶的參數(shù)選擇需要查詢標(biāo)準(zhǔn)手冊。故查圖3.4得，V帶得長度為1550mm。圖3.4各型號的V帶基準(zhǔn)長度系列表（摘自GB13575.1—92）mm（3）計算實際中心距根據(jù)幾何關(guān)系估算出所需的實際中心距，即故3.3.5驗算包角根據(jù)幾何關(guān)系得包角合適。3.3.6計算帶輪軸所受的壓力由，得：3.4傳動帶的截面尺寸由于前文已確定，本設(shè)計所使用得V帶為A型號的普通V帶，在國際標(biāo)準(zhǔn)中，該型號V帶的尺寸規(guī)格已經(jīng)確定。查圖3.5得，頂寬b=13mm,節(jié)寬bp=11.0mm,高度h=8mm。圖3.5帶的截面尺寸（摘自GB13575.1－92）3.5傳動帶輪的設(shè)計現(xiàn)在在傳動設(shè)計零件加工中，鑄鐵是帶輪的常用材料，由于鑄鐵成本低，加工方便，得到廣泛使用。而在鑄鐵中HT150和HT200是鑄鐵中的常用牌號，本設(shè)計采用HT150為帶輪的加工材料。輪緣、輪輻和輪轂構(gòu)成了帶輪。輪緣是帶輪的外緣梯形輪槽部分，帶輪也主要靠輪緣進(jìn)行工作。由表3.5可查得，輪槽的主要參數(shù)尺寸。通常，在標(biāo)準(zhǔn)中，普通V帶的側(cè)面間夾角是40°，但是，由于V帶在帶輪上不可避免的產(chǎn)生變形，導(dǎo)致楔角減小，所以普通V帶輪的槽角f通常取值為32°、34°、36°、38°。輪轂是用來使帶輪和軸進(jìn)行連接。連接方式為使用鍵連接，在輪轂上開鍵槽。輪輻將輪緣與輪轂進(jìn)行連接。輪輻的種類很多，但是主要的分類方式是帶輪基準(zhǔn)直徑。圖3.6

普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92）綜上所述，本設(shè)計中兩個帶輪都采用腹板式結(jié)構(gòu)。如圖3.7圖3.7腹板式帶輪帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗公式：d1=(1.8～2.0)d,d為軸直徑，L=（1.5～2）d，（當(dāng)B〈1.5d時，L=B）由從動輪基準(zhǔn)直徑等于φ80mm,且da=dd+2ha,ha=2.75mm,得外徑等于da=80+2X2.75=85.5mm。由于孔與電動機軸進(jìn)行裝配，所以孔的直徑d等于電動機軸直徑，都為φ28mm。從動帶輪與電動機軸采用過渡配合。由主動帶輪的基準(zhǔn)直徑等于φ212mm，且da=dd+2ha,ha=2.75mm,得外徑等于da=212+2X2.75=217.5mm，其它參數(shù)見圖紙。主動帶輪與電動機軸采用過渡配合。3.6本章小結(jié)本章主要是傳動系統(tǒng)中的帶傳動設(shè)計，從帶傳動得選擇上，進(jìn)而到V帶材料的種類選擇，到帶輪直徑的計算、中心距的計算。4軸系零部件的設(shè)計軸類零件在機械中的運用是不可避免的，軸類零件通常用來對機械零件起到支撐作用，并且把動力傳遞給下一個機構(gòu)。軸系零件主要有軸、軸承，聯(lián)軸器，鍵等。軸及相關(guān)的零部件，統(tǒng)稱為軸系零部件。在本次設(shè)計中，同樣運用到了很多軸類零件。4.1軸的設(shè)計軸的設(shè)計至關(guān)重要，它是整個動力傳輸中的核心。如果軸的參數(shù)設(shè)計出現(xiàn)錯誤，輕則無法傳遞動力，重則造成整個機構(gòu)的損壞。在本次設(shè)計中，采用了一根長軸、一根短軸的設(shè)計。在本次設(shè)計中，主動帶輪、聯(lián)軸器、軸承安裝在長軸上面，從動帶輪、聯(lián)軸器安裝在短軸上面，聯(lián)軸器起到連接主動帶輪與從動帶輪的作用。長軸的設(shè)計如圖4.1所示圖4.1長軸結(jié)構(gòu)簡圖圖4.1長軸結(jié)構(gòu)簡圖（1）合理選擇軸直徑①主動帶輪與軸部位Ⅰ相連，材料為45號鋼，軸部位Ⅰ在加工過程中需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查表，得：A0=126則dmin≥。經(jīng)過計算，軸部位Ⅰ的直徑最小值為10.5mm。加工軸時，需控制軸直徑大于等于10.5mm。由于主動帶輪外徑等于212mm，所以d1取值為70mm。②軸部位Ⅱ起到為軸定位軸肩的作用，經(jīng)過計算，軸肩高度a=（0.07～0.1）×70=4.9～7，取a=5.5mm，則d2=80mm。③軸部位Ⅲ和Ⅴ與軸承配合，在選擇時通常按照軸承內(nèi)徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)選取，取d3=56mm，若無特殊情況，選擇尺寸時，按照常規(guī)寬度中的中間尺寸選擇。所以，軸承型號選擇常用的6011。④軸段部位Ⅳ用來裝配套筒，作用為定位，因此，取值直徑必須比軸段部位Ⅲ大，此時取值d4=58mm。⑤軸段部位Ⅶ為軸頸，用來給連接長短軸的聯(lián)軸器做定位軸肩，取值d5=42mm。⑥軸段部位Ⅷ與聯(lián)軸器進(jìn)行裝配，由聯(lián)軸器的配合尺寸，取值d6=19mm。（2）確定各軸段的長度①主動帶輪的寬度取值最大為82mm，由于需要過渡配合，且軸段部位Ⅰ的長度小于主動帶輪輪轂的長度，所以L1=80mm。②軸肩寬度L2=24mm。③軸段部位Ⅲ和部位Ⅴ的寬度為16mm（查手冊），取值L3=18+2=20mm,其中2為倒角大小。④對比整個軸段，軸段部位Ⅳ直徑取L4=26mm，軸段部位Ⅶ直徑取L5=18mm。⑤軸段部位Ⅷ，取值L6=25mm（查手冊，配合聯(lián)軸器）。如圖4.2所示軸的尺寸及相關(guān)：圖4.2長軸圖4.3短軸結(jié)構(gòu)簡圖2、短軸的設(shè)計（1）確定各軸段的直徑如圖4.3，短軸主要時用來配合聯(lián)軸器與從動帶輪的連接軸，電動機軸直徑為φ28mm,所以短軸的直徑必須與電動機軸的取值相同為28mm。經(jīng)過計算，a=(0.07～0.1)×28=1.96～2.8,取2mm，得d=30mm。（2）確定各軸段的長度由于短軸左端與聯(lián)軸器配合，所以左端得長度尺寸需與聯(lián)軸器得長度相同，取值為L1=44mm,短軸右端與從動帶輪配合，由于采用過盈配合右，所以短軸右端得長度必須比從動帶輪輪轂長度小，且從動帶輪輪轂長度等于60mm，則短軸右端長度取值等于L2=60mm。最終所得的軸的尺寸如圖4.4圖4.4短軸4.2軸的校核軸的強度校核計算有3種常的方法：①按扭矩變形強度條件進(jìn)行計算；②按彎扭組合變形強度條件進(jìn)行計算；③按疲勞強度條件進(jìn)行精確計算。由于傳動軸在整個機構(gòu)中僅僅接受了扭矩的力，所以在計算時，按照承擔(dān)扭矩的方式進(jìn)行計算即可；同理，心軸只承受了彎矩，計算時，按照承擔(dān)彎矩的方式計算即可；但是，由于轉(zhuǎn)軸同時承受了彎矩與扭矩，所以計算時要按照彎扭合成的方式進(jìn)行計算。從整體結(jié)構(gòu)的受力分析得，短軸在軸得分類上屬于轉(zhuǎn)軸，所以在計算時必須按照彎扭合成強度得方式進(jìn)行計算。作軸的受力簡（圖4.5（a））作軸的垂直面受力簡圖繪制垂直面彎矩圖圖4.5求垂直面的支反力由Q=1079.49N，得求垂直面彎矩：繪制彎矩圖繪制扭矩當(dāng)量彎矩圖由于選取電動機時不具有反轉(zhuǎn)的功能，所以短軸也只能正轉(zhuǎn)，則該機構(gòu)的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α≈0.5，則彎矩：繪總當(dāng)量彎矩圖計算總當(dāng)量彎矩繪總當(dāng)量彎矩圖校核軸的強度短軸材料選取45號鋼，在加工時經(jīng)過調(diào)質(zhì)，查手冊，得：查總當(dāng)量彎矩圖可知，截面C強度較為薄弱。截面B為帶輪處d=70mm＜60Mpa強度足夠。4.3軸承的選用從軸承摩擦性質(zhì)上區(qū)分，軸承可分為滑動軸承和滾動軸承。滾動軸承的在日常使用中最為廣泛，因為滾動軸承中裝有滾子，在使用時摩擦阻力比其它種類軸承阻力小，運動更容易，功率傳動比大。由于使用的最為廣泛，所以滾動軸承在設(shè)計上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，選用更為方便。相比于滾動軸承，滑動軸承采用滑動的方式進(jìn)行運動，在設(shè)計時，采用的材料承載能力更強，噪聲也較其它軸承低，但是由于滑動軸承的徑向尺寸小，所以在使用時摩擦力更大，損耗速度會更快，經(jīng)濟性不高。綜上所述，在食品攪拌機結(jié)構(gòu)與造型設(shè)計中選用滾動軸承，類型選擇GB/T276-1994中的6011。4.4本章小結(jié)本章是食品攪拌機構(gòu)的重要組成部分軸系零部件的設(shè)計，從軸的結(jié)構(gòu)與類型出發(fā)，對長短軸進(jìn)行強度校核。5電動機設(shè)計不同的機械運用不同的動力來使自己運動起來，從最早的人力到后來的蒸汽機，再到現(xiàn)在的電動機。這些都有一個共同的特征，就是需要一個動力來源，現(xiàn)代社會中，電動機和內(nèi)燃機的運用最為廣泛，內(nèi)燃機由于能源問題，本設(shè)計不予考慮，因此我們選用電動機，傳動系統(tǒng)的設(shè)計采用電動機，動力經(jīng)過皮帶輪、減速器來進(jìn)行傳遞。在一個機械結(jié)構(gòu)中，合理選擇一個電動機使該機構(gòu)能否正常安全有效運轉(zhuǎn)的前提。選擇電動機首先需要確定電動機的額定功率，然后選用電動機的類型、結(jié)構(gòu)形式等等。5.1電動機選用的基本原則在進(jìn)行食品攪拌機結(jié)構(gòu)與造型設(shè)計時，選用電動機必須要考慮本設(shè)計的功率、設(shè)備的運行環(huán)境，在選擇時還需要遵循以下原則：由于不同的食物需要不同的攪拌速率，所以在選用時，需要電動機的負(fù)載比較大，且電動機可滿足耐用要求。由于攪拌食物時，不同的食物攪拌時間不同，所以要求電動機具有較大的轉(zhuǎn)速區(qū)間，且能夠滿足在單位時間內(nèi)能夠多次啟動與關(guān)閉；在電動機運動時，對于它的噪音也有較大的要求，不能有太大的噪音。電動機的基本類型可分為直流電動機和交流電動機兩大類，交流又分為同步電動機和異步電動機。它們的應(yīng)用特點如下表5.1表5.1電動機的應(yīng)用特點類型特點應(yīng)用場合直流電動機調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜不方便速度調(diào)節(jié)要求高，正反轉(zhuǎn)和啟制動頻繁，或多單元同步協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械，如龍門刨床、鏜床、軋鋼機等鼠籠式異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便，具有較好的穩(wěn)特性；但啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大，調(diào)速不經(jīng)濟，易使電網(wǎng)功率因數(shù)孌壞速度調(diào)節(jié)要求不高，啟動負(fù)載不大；廣泛應(yīng)用于機床、風(fēng)機、壓縮機，起重運輸機械、建筑食品機械、冶金化工機械繞線式異步電動機由于能在轉(zhuǎn)子電路中串入電阻，因此且有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的電流；但電網(wǎng)功率因數(shù)不高速度調(diào)節(jié)要求不高；負(fù)載變化較小，制動較頻繁同步電動機功率因數(shù)可調(diào)，有利于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)；電壓變化下運行穩(wěn)定性高；過載能力比異步電機大；運行效率高，轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，啟動各控制調(diào)和設(shè)備較昂貴作為一種恒速電動機廣泛用于大容量恒速機械拖動，同時可改善電網(wǎng)的功率因數(shù)5.2按轉(zhuǎn)速選擇電動機電動機轉(zhuǎn)速的確定需要考慮多個方面，例如需要與傳動系統(tǒng)的傳動功率進(jìn)行結(jié)合計算，如果轉(zhuǎn)速太高，本設(shè)計選用的電動機的尺寸較小，雖然成本會降低，但是在設(shè)計傳動系統(tǒng)時，傳動比會升高，成本卻會升高；如果轉(zhuǎn)速太低，傳動比會降低，結(jié)構(gòu)簡單，但是電機尺寸會變大，成本也會升高。綜上所述，本設(shè)計選用的電動機在使用上沒有其它要求，所以應(yīng)選擇三相異步電動機，型號為Y112M-4。5.4本章小結(jié)本章主要是食品攪拌器的電動機的選擇，包括電動機選用的基本原則與根據(jù)轉(zhuǎn)速選用電動機，通過系統(tǒng)需要實現(xiàn)的目的和需要達(dá)到的要求對電動機進(jìn)行選型。6攪拌容器的設(shè)計在攪拌容器的選擇時，由于本設(shè)計使用條件較為特殊，所以要求盛放食物的器材不能產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，因此必須選用不銹鋼材料，選用SUS304不銹鋼進(jìn)行制作。容器尺寸為：高200mm，上寬350mm，下寬145mm，厚度4mm。該容器的容積為450L。7機架的設(shè)計機架包括底架、小支架、大支架等部分組成。機架設(shè)計的一般要求：整體質(zhì)量輕、成本質(zhì)美價廉。結(jié)構(gòu)合理，便于制造。便于安