机械毕业设计723高速离心式果汁机的结构设计.docx

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机械毕业设计723高速离心式果汁机的结构设计

毕业设计说明书

题目：

高速离心式果汁机的结构设计

学院：

专业：

机械设计制造及其自动化

学号：

姓名：

指导教师：

完成日期：

2014年6月

目录

摘要2

第一章榨汁机设计前期调查3

1.2论文的主要内容、研究方法和榨汁机的现状4

1.2.1论文的主要内容4

1.2.2论文的研究方法4

1.2.3我国榨汁机的现状与发达国家的差距5

1.2.4我国榨汁机的市场调查6

1.3榨汁机的设计8

1.3.1榨汁机的类型8

1.3.2榨汁机的现状分析8

1.3.3对新型榨汁机设计的一般要求9

1.3.4榨汁机的发展前景9

第二章离心式榨汁机的总体设计方案10

2.1榨汁机方案的比较10

2.1.1高速离心式果汁机10

2.1.2低速挤压式果汁机11

第三章电机的选择与校核15

3.1电动机的选择要求15

3.2电动机类型的选择16

3.3电动机额定功率的确定18

3.4键的强度校核19

第四章榨汁部件的设计21

4.1回转篮的设计21

4.2榨汁机壳体的设计22

4.2.1榨汁机壳体材料的选择22

4.2.2榨汁机壳体结构的设计23

第五章榨汁机的使用和保养26

摘要

随着科学技术的不断发展，农业机械化技术也发展到了一个新的水平；随着农业机械化技术的发展和人们生活水平的提高，水果榨汁机的改进成为目前消费者关心的热点问题。

本文介绍了榨汁机的研究意义、榨汁机的研究现状，分析了榨汁机的发展前景，详细讲述了离心式榨汁机的工作原理。

这次和同组人员一起设计的离心式榨汁机能够更独特地更好地满足消费者的意愿，本着简单、方便、实用为原则一切从消费者的利益出发。

而且，该榨汁机祛除了以前榨汁机出汁率底、果汁不清的弊端。

单相串激式电动机充分体现了自动化、高效化、小型化、简单化、环保化等特点。

最后，我相信我们所设计的这台集专业化、智能化，自动化、，高效化、小型化、简单化、环保化、安全性为一体的榨汁机能够早日走进消费者的家庭。

关键词离心式榨汁机、电机选配、壳体设计、榨汁部件设计

Abstract

Inrecentyears,therotarydiggingpiledriverhasobtainedthefastdevelopmentofourcountry"butcomparedwithrotarydiggingpiledriverinaforeigncountryfordecades,thedevelopmenthistoryofdomesticrotatingdrillinkeycomponentsandcoretechnology,thereisstillagapcomparedwithabroad,thedevelopmentofrotarydiggingpiledriverinChinaisstillalongwaytogo.

Thispaperstudiedthepowerheadasanimportantitemoftherotarydiggingpiledriverhost,hasbeenthekeycomponentsofthehostresearch"theperformanceisgoodornotdirectlyaffectdrillingefficiency"thedevelopmentofthedriverinaforeigncountryhasseveraltenyearsofhistory,thedevelopmentofthepowerheadhasasuperiorperformance!

Uniquetechnologyandnewdesignconceptof"thedevelopmentofthecurrentdomesticpowerheadcanmeettheconstructionworkofrotarydiggingpiledriverbasicreliabilityandfunctionextensionbutstillneedfurtherdevelopment.

Itisdifficulttoretrievetherotarydiggingpiledriverpowerheadsystemdesignanddevelopmentofrelatedliterature,noliteratureathomeandabroadanduseforreference",therefore,thistopicforpowersystemanalysisandresearch,asimportantitemintherotarydiggingpiledriverdevelopmentprojects,hopewillbringtherotarydiggingpiledriverproductdevelopmentasareference.

Keywords:

rotarydiggingpiledriver,powerhead,driveway,thedriver,thespeedreducer

第一章榨汁机设计前期调查及现状

1.1论文选题的依据和研究意义

春夏秋冬，任何一个季节都有它的独特性，但对于热爱生活的人来说，无论是初夏季节还是如今的严寒冬日，“补水“都变得格外重要。

可我们不能一个劲地喝水，而水果天天吃也会腻。

何不尝试用榨汁机来榨取一杯新鲜的果蔬汁，既能及时补充水分又自然健康。

不知道有多少人注意到，市面贩售的所谓“果汁饮料”，往往有小字标注“浓缩还原”一水果浓缩液+水+糖+其他元素（防腐剂、色素、增稠

剂等）的勾兑品。

此类饮料，原果汁的含量大多在10%到30%左右，不但有大量的糖分和添加剂，而且在加工过程中往往伴随反复的高温杀菌，营养

成分很难真正“保鲜”。

自己动手，用榨汁机调制的蔬菜果汁，好处起码有三点:

安全，自由，均衡。

无添加剂，随时随地享用，搭配随心所欲，用来做饮料或者煲汤做菜都可以，没有过多的工业流程参与，最大程度上保留了营养成分。

榨汁机由诺蔓·沃克博士（Dr.NormanWalker）发明于1930年的产品。

这位博士因此而闻名于世，被誉为活性果汁机之父。

榨汁机主要功能是搅拌、榨汁等，榨出的果汁比买来的果汁营养丰富、味道更佳。

因为操作方便、价格便宜、成品新鲜，并可以根据自己的爱好调整饮料成分，使得越来越多消费者选择用榨汁机自制饮料。

同样的，老人牙齿不好，营养摄取困难，比起综合维生素药片，鲜榨果蔬汁更加天然，保留营养更全面。

1.2论文的主要内容、研究方法和榨汁机的现状

1.2.1论文的主要内容

本次设计的主要内容是离心式榨汁机的机械本体设计，主要负责水果榨汁机的壳体的设计。

该设计本着简单、方便、实用、安全为原则，在材料上采用了PP材料（聚丙烯）和ABS（工程塑料），设计上弥补了以往各种榨汁机的不足，充分体现了自动化、高效化、小型化、简单化、安全化等特点：

简单实用的榨汁机可以让老人和孩子轻松操作而且维护修理特别简单。

我相信它在未来的市场上一定很畅销倍受消费者的青睐

。

1.2.2论文的研究方法

在系统研究和总结了前人的成果与经验的基础之上，我采用带有锯齿的切削刀网粉碎，增强切削效果；超细的金属刀网稳定的旋转保证榨汁高效，出汁率高，采用单相串激式电动机用以提高转速、加大扭矩，保证榨汁机榨取果汁的质量，采用盖锁安全保护装置，保证安全，双保证措施让消费者更安全、更省心。

1.2.3我国榨汁机的现状与发达国家的差距

榨汁机在我国的开发应用现状：

我国的工业化加工起步于80年代，由于大规模果汁加工设备制造水平低，关键工序核心设备的制造水平与世界水平相差甚远。

当时国产榨汁机的主要机型为螺旋榨汁机，其处置率只有60%左右，比国际先进水平低20%多，当时建设的果汁加工厂所用榨汁设备几乎全部进口，机型主要是BUCHER公司的液力通用榨汁机，除价格昂贵、配件费用高外，使用效果比较理想。

由于原料生产规模、国内消费水平及企业经济实力等因素的共同影响，加上购买这些昂贵的进口设备，使我国刚刚起步的果汁加工业负重挣扎，步履艰难地维持了15年。

再次期间，无论从果汁行业整体规模到设备的制造水平基本处于半停滞状态。

进入90年代后，随着我国水果产量的大幅度提高和鲜销市场的逐渐饱和“卖果难”愈演愈烈。

另外，由于我国经济实力的增强及人民生活水平的提高，果汁加工业又进入了一个新的发展时期。

目前，果汁加工业正向产业化发展，一些规模大、起点高、集团化、面向国际市场的企业正在发展壮大，带动了我国果汁加工业向大规模工业化生产转变。

而作为成套生产设备主机的榨汁机的制造水平仍旧很低，国内投资上千万的果汁加工厂的关键设备仍然全部依赖进口。

由于具有处理量大、通用性广、出汁率高、产品质量好等优点，BUCHER的液力通用榨汁机及FLOTTWAG和AMOS的带式榨汁机是我国果汁加工厂选用最多的几种机型。

据资料显示：

在发达国家家庭中与人们日常生活接触最为密切的厨房系列小家电像搅拌机、榨汁机、豆浆机、加湿机等新型小家电产品的拥有率已经达到80%以上而我国还不到10%，可以说：

我国小家电正处于成长初期，大有潜力可挖，市场容量巨大，据专业人士预测小家电行业蕴藏着3500多亿元的市场。

发达国家生产水果加工机械历史长，基础工业强，技术水平先进，用高新技术装备提高了生产率降低了能源消耗，增加了得率，减少了废弃物，保持了食品营养成分和风味，提高了食品品质。

随着经济的不断发展我国市场上也出现了各式各样的榨汁机，但大部分采用的设计理论、设计手段、设计方法、制造技术和检测手段落后；无论是从内在质量还是外观设计都远远不如发达国家。

此外，国内许多原材料、基础件质量不稳定，直接影响了产品的整体质量。

而且我国生产的水果榨汁机用于工业生产果汁的比较多，家庭实用型的却很少，且从性价比方面考虑也不是很让消费者满意，更主要的是我国目前使用的水果榨汁机通用性差、出汁率低，清汁果肉含量多。

因此，要求出汁率高、果汁清家庭实用型榨汁机的研究与开发很受广大消费者的欢迎。

1.2.4我国榨汁机的市场调查

 21世纪人们对生活的质量不断的提高，对健康和营养的食品要求也就越来越高，特别是2008年奶粉事件和免检产品国家取消以后，很多人对购买的食品都不够放心，经过市场调查表明，现代的人们都形成了自制食品是最安全最卫生这样的观念，同时也享受到生活中的乐趣。

每天一杯新鲜的果汁既填补营养也缓解了你一天辛辛苦苦的劳累。

果汁不仅能增强您的体质更能让您生命长寿。

特别是小孩老人，单单吃水果既不容易消化更吸收不到营养。

在近几年来，各个领域的高级白领家庭当中已经陆陆续续出现了榨汁机，随着消费者观念不断的改变，榨汁机将会成为人们每一家庭中必用的饮品食具，所以此类产品将隐藏着巨大的市场份额和发展前景。

市场处于导人期同咖啡机、面包机、煮蛋器这些西式小家电一样，榨汁机相对传统的生活必需品而言，更多的价值体现在人们对精致生活的追求上。

榨汁机的价格普遍高于200元，一些知名品牌则要在500元左右，因此在中国市场一直都没有得到广泛普及。

东菱凯琴董事长助理潘卫东透露，东菱早在上世纪90年代中期就开始生产榨汁机，由于当时国内市场需求较少，几乎都是贴牌出口。

直到2000年左右，国内榨汁机市场初具雏形，东菱才开始开拓国内市场。

资料显示，目前发达国家平均每户家庭拥有小家电产品超过40种，而在中国的一级城市中，平均每户家庭拥有的小家电数量也不超过5种，且一般多为热水器、吹风机这类生活必需品，榨汁机、咖啡机等“情趣产品”的占有率则更低。

苏泊尔有关负责人透露，目前榨汁机在中国家庭中普及率大约只有5％。

潘卫东说，中国榨汁机市场目前仍处于导入期，一方面因为榨汁机进入中国市场较晚，而更主要的原因是国内消费水平还较低，消费者还没有形成饮用鲜榨果汁的消费习惯。

另一专业小家电品牌ACA2003年进入中国市场的，据了解，ACA在中国的主打产品是电烤箱，榨汁机所占份额相对较小，并且目前以出口为主。

由于电烤箱的销售旺季在秋冬季节，榨汁机则刚好弥补了企业夏季产品销售的不足。

产品性能中国化“西方消费者普遍喜好功能单一而体积较大的产品，而中国消费者则倾向于选择集多种功能于一体且小巧的产品。

”潘卫东说“为了迎合消费者的需求，大多数企业的产品都是融合了榨汁、搅拌、碾磨等功能为一体的综合食品处理器，生产纯榨汁机的企业并不多。

”我们在卖场里看到，只有飞利浦的榨汁机全部为单榨功能的产品，其他几个品牌的产品，如苏泊尔，九阳、龙的，都是附带几个杯体的多功能食品处理器。

销售人员透露：

“一般消费者使用较多的功能是打豆浆和搅肉馅，单纯为了榨果汁的消费者很少。

”然而多功能处理器的刀片更容易磨损，使用寿命要远低于单纯的榨汁机。

中国人的饮食习惯也是制约榨汁机市场发展的一大因素。

“中国人早餐习惯喝豆浆而不是果汁。

”家电卖场的销售人员说，“还有很大一部分消费者则习惯直接食用水果，认为将水果榨成汁饮用既麻烦还流失了营养。

”我们了解到，目前榨汁机的消费群体主要有两类：

一类是有孩子或老人的庭，孩子容易挑食而老人牙齿不好，自己榨果汁可以满足他们摄入足够的营养；另一类是追求时尚及生活品位的年轻人，榨汁机满足了他们崇尚个性口味的需求。

随着生活质量的提高，消费者的心态由最基本的生活需要开始向营养健康的品味生活渡，这为榨汁机更加普及提供了可能。

而无论是榨汁机还是食品处理器，目前都处于市场的导入期，对于大多数消费者而言还是奢侈品，企业如何引导消费者的消费观念至关重要。

外资品牌遥遥领先根据中怡康2006年2JE]全国市场监测数据显示，飞利浦以23、58％的占有率在国内榨汁机销量榜上稳居首位。

其余进入前十名的品牌皆为国内品牌，除了苏泊尔享有7，1％的市场份额之外，其他企业的占有率则都在3％～5％。

另外，榨汁机杯身材质的不同，在很大程度上影响着价格的高低。

杯身的材料一般有塑料和玻璃两种，玻璃材质的机器价格普遍在400～500元之间。

但记者在采访中了解到，玻璃材质的榨汁机目前并不多见，主要应用在商用机上，家用产品中，只有松下使用玻璃做杯身材料。

据潘卫东介绍，目前家用榨汁机的市场更好一些，由于与商用机的区别只在于功率及容积，所以除了普通家庭购买外，很多小型冷饮店、酒吧也倾向于购买小巧便宜的家用榨汁机。

据业内专家预测，中国小家电市场前景广阔，今后5年中，每年将有8％～14％的增长幅度，市场需求总额将高达35OO亿元。

随着人们生活水平的提高，中国榨汁机市场会有很大的市场空间。

1.3榨汁机的设计

1.3.1榨汁机的类型

目前市场上各种品牌的榨汁机琳琅满目，但绝大多数榨汁机的主要结构、榨汁方式等都相似，通常大都采用外形、容积（搅拌容积或汁液杯的容积）和电机功率进行分类。

按外形分，主要有座式、台式和手提式三种，目前以座式和台式榨汁机为主流机种，其实这两类榨汁机的外形比较相似，习惯称为台式榨汁机。

按容积分，常见有0．5、0.6、0．7、0．8升等，容积大，一次可榨取的汁液多，但所需的电机功率也大，价格自然就较高。

按电机功率分，主要有200W、230W、250W、300W、350W等多种规格，普通座式和台式榨汁机常用200—300W的串激电机。

1.3.2榨汁机的现状分析

果汁工业化加工在国外已有百年的发展历史，已形成较完备的生产工艺，并开发有多种生产规模大、加工手段先进、产品质量优良的成套加工设备。

果汁生产的核心工序是榨汁工序，而榨汁机是榨汁工序的关键设备，榨汁机性能的优劣直接影响和决定着产品的质量、成本和加工企业的经济效益，其作用至关重要。

因此，应客观、准确了解各种榨汁机的工作特点，以便做到正确、合理地选用，满足生产要求，以便尽快提高我国榨汁机的应用水平和制造水平,带动果汁加工业的发展,彻底解决种植业的原料加工问题。

以下是常用的几款榨汁机：

1）双锥盘榨汁机

双锥盘榨汁机的榨汁机理是利用两个母线重合的伞状锥体的啮合滚动，使进入啮合区域的果糊受压，果汁通过伞状锥体表面的滤孔排出。

但双锥盘榨汁机压榨时作用时间短，对浆状物料的夹持性能差，排汁面积相对较小，排汁孔大，因此不适用于家庭水果榨汁。

2）带式榨汁机

  带式榨汁机的工作原理是利用两条张紧的环状网带夹持果糊后绕过多级直径不等的榨辊，使得绕于榨辊上的外层网带对夹于两带间的果糊产生压榨力，从而使果汁穿过网带排出。

带式榨汁机具有结构简单、工作连续、生产率高、通用性好、造价适中等特点，但带式榨汁机的主要缺点是榨汁作业开放进行，果汁易氧化褐变，卫生条件差；排汁不畅；网带孔隙易堵。

3）压板式榨汁机

  压板式榨汁机配置一个工作时旋转的圆柱形机筒，机筒的柱面上开有长缝用于汁液透过，机筒轴心装有一双向丝杠，丝杠上的转动带动机筒两端的圆形压板相向移动。

压榨时物料用泵充入机筒内，压板由两端向中间移动挤压机筒内的物料，汁液通过机筒壁上的长缝排出，压榨结束渣从机筒中部的开口排出。

但压板式榨汁机的压榨力较小，汁液的透过面积较低。

1.3.3对新型榨汁机设计的一般要求

目前我国的榨汁机普遍存在着出汁率低、出汁不清等问题，迫切需要进行结构改进和技术提高。

 因此，新型榨汁机设计必须建立在提高工作效率，增加出汁率，提高果汁质量的基础上对原榨汁机在先前技术上的改进。

同时还要尽可能使操作简单满足不同年龄段的消费者，并保证操作的安全性。

在经济合理的前提下考虑能够实现综合利用，一机多用。

与其他榨汁机产品相比，要求做到坚固耐用，安全可靠，使用维修方便。

在满足设计技术要求的前提下，尽可能提高产品和零部件的标准化、系列化和通用化程度。

1.3.4榨汁机的发展前景

同咖啡机、面包机、煮蛋器这些西式小家电一样，榨汁机相对传统的生活必需品而言，更多的价值体现在人们对精致生活的追求上。

据了解到，目前榨汁机的消费群体主要有两类：

一类是有孩子或老人的家庭，孩子容易挑食而老人牙齿不好，自己榨果汁可以满足他们摄入足够的营养；另一类是追求时尚及生活品位的年轻人，榨汁机满足了他们崇尚个性口味的需求。

随着生活质量的提高，消费者的心态由最基本的生活需要开始向营养健康的品味生活过渡，这为榨汁机更加普及提供了可能。

据国家统计局资料，全国食品工业总产值1995年已上升为全国各行业之首。

食品工业的可持续发展必然带动食品机械行业的发展，据统计1999年，全国专业食品加工机械约有2300多种已成机械工业的十大产业之一。

据业内专家预测，中国小家电市场前景广阔，随着人们生活水平的提高，中国榨汁机市场会有很大的市场空间。

第二章离心式榨汁机的总体设计方案及原理

2.1榨汁机方案的比较

2.1.1高速离心式果汁机

这是国内市场上最为普遍的果汁机类型，它的工作原理是利用刀网每分钟几千转的高速转动把水果粉碎，强大的离心力使果汁喷流入果汁杯，而果渣则甩进收渣桶。

不同品牌型号的高速离心式果汁机也有材质、功率、进料口大小的区别，挑选时要注意选择功率大、进料口大的。

优点：

水果不用切得很小，榨汁速度快，榨一个苹果或者胡萝卜只需几秒钟，榨出的果汁清亮。

缺点：

噪音大；出汁率一般，榨完的果渣较湿，有些浪费，对于含水量较少的叶菜类或者特别软的水果几乎榨不出汁来。

2.1.2低速挤压式果汁机

这种果汁机也受到很多人的喜爱，它的工作原理是靠内部的一根螺旋杆以每分钟80转的低速旋转，对水果进行挤压、研磨，果汁透过滤网流出，果渣从排渣口排出。

优点：

噪音低；榨比较脆的水果出汁率高，榨出的果渣很干，不浪费，对于叶菜类的出汁率也能令人满意。

缺点：

水果需要切成很小的块，再一点一点地填进去榨，费时间；榨出的果汁较稠，里面混有细小的果肉纤维，尤其是比较面的苹果，榨出来几乎就是糊糊。

综合考虑，我选择设计高速离心式果汁机。

本次设计的是一种集智能化，自动化、高效化、小型化、简单化、环保化为一体的较先进的高速离心式榨汁机。

整个装置的动力源采用一个250W的单相串激式电动机，空载转速是19000r/min。

2.2离心式榨汁机的工作原理

 离心式汁机可对果糊产生很高的离心力，可更好地完成水果和蔬菜的榨汁作业。

离心榨汁机的主要工作原理是先利用刀片将水果片粉碎，然后利用高速旋转产生强大的离心力来分离果汁和果渣，果汁透过镀钛刀网的金属网经过乘汁坐而流入果汁杯，果渣则被离心力甩出而进入果渣盒，它的工作流程是原料→选果→清洗→榨汁→破碎→离心→过滤→果汁和果渣。

第三章电机的选择与校核

3.1电动机的选择要求

合理的选择电动机是正确使用的先决条件。

选择恰当，电动机就能安全、经济、可靠地运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。

选择电动机的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、结构形式等，但是结合榨汁机的具体情况，需要选择的通常只是功率、转速、等几项比较重要的内容，因此在这里介绍一下电动机的选择要求。

电动机类型的选择要从负载的要求出发，考虑工作条件，负载性质、生产工艺、供电情况等，尽量满足下述各方面的要求：

1）机械特性

由电动机类型决定的电动机的机械特性与工作机械特性配合要适当，机组稳定工作；电动机的起动转矩、最大转矩、牵入转矩等性能均能满足工作机械的要求。

2）功率

电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。

避免出现“小马拉大车”现象或“大马拉小车”现象造成不必要的损失和浪费。

3）转速

电动机的转速满足工作机械要求，其最高转速、转速变化率、稳速、调速、变速等性能均能适应工作机械运行要求。

4）运行经济性

从降低整个电动机驱动系统的能耗及电动机的综合成本来考虑选择电动机类型，针对使用情况选择不同效率水平的电动机类型；对一些使用时间很短、年使用时数也不高的机械，电动机效率低些也不会使总能耗产生较大的变化，所以并不注重电动机的效率：

但另一类年利用小时较高的机械，如空调设备、循环泵、冰箱压缩机等，就需要选用效率高的电动机以降低总能耗。

5）价格低廉

在满足工作机械运行要求的前提下，尽可能选用结构简单、运行可靠、造价低廉的电动机。

3.2电动机类型的选择

家用食物加工用器具，如食物拌碎器、碎肉机、水果榨汁机、打蛋机、切片机等要求高起动转矩、高转速、体积小、结构简单，最适宜选用单相串激式电动机驱动。

单相串励电动机可以交直两用，故也称为交直两用电动机，励磁绕组与电枢绕组串联，它们通过交流电时，两电流同时改变，电磁转矩方向不变，电机持续运转，其有较软的机械特性，起动性能好，转速高，过载能力强，调速性能较好，但不允许空载起动、换向火花大等，单相串励电动机主要用于电动工具和各种小型日用电器中，这类电动机的特点为额定转速一般超过12000r/min，短时定额或周期工作定额；结构特点为无外壳，而利用器具的外壳防护，电动机的防护型式为IP00，端盖简化成支架形式，通常用铸铝做成，依靠支架上的螺孔安装。

电动机的功率一般在30～250W之间。

输出功率为90W以下，一般为自冷，90W以上采用轴流式风扇冷却。

为了降低成本和减小噪音，常采用含油轴承。

电动机的轴伸需与主机的驱动部件相配，一般采用斜齿轮轴伸。

下表1为家用榨汁机常用单相串激式电动机的技术