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山西農業(yè)大學工程技術學院 目錄 1概述 1 1.1 研究目的及意義 1 1.2國內外技術發(fā)展狀況 1 1.3主要研究內容 2 2技術任務書 2 2.1產品設計依據及設計要求 2 2.2 主要結構概述 2 2.3工作原理 2 2.4技術經濟分析 3 3設計計算說明書 3 3.1結構方案分析 3 3.2離心式榨汁機的基本結構 4 3.3離心式榨汁機的工作原理 5 3.4 總體設計要點 5 4 電機的選擇 5 4.1 電動機的選擇要求 5 4.2 電動機類型的選擇 6 4.3 電動機額定功率的確定 7 5榨汁部件的設計 8 6 榨汁機殼體的設計 10 6.1 榨汁機殼體材料的選擇 10 6.2 榨汁機殼體的設計 11 7榨汁機的使用說明書 16 7.1 安裝說明 16 7.2 使用說明 16 7.3 安全警告事項說明 17 7.4 清潔、保養(yǎng)說明 17 7.5 易發(fā)故障處理說明 18 7.6 技術參數 19 結論 20 致謝 21 參考文獻 22 畢業(yè)設計說明書中文摘要 離心式榨汁機的機械設計 摘要 隨著科學技術的不斷發(fā)展，農業(yè)機械化技術也發(fā)展到了一個新的水平；隨著農業(yè)機械化技術的發(fā)展和人們生活水平的提高，水果榨汁機的改進成為目前消費者關心的熱點問題。本文介紹了榨汁機的研究意義、榨汁機的研究現狀，分析了榨汁機的發(fā)展前景，詳細講述了離心式榨汁機的工作原理。這次和同組人員一起設計的離心式榨汁機能夠更獨特地更好地滿足消費者的意愿，本著簡單、方便、實用為原則一切從消費者的利益出發(fā)。而且，該榨汁機祛除了以前榨汁機出汁率底、果汁不清的弊端。單相串激式電動機充分體現了自動化、高效化、小型化、簡單化、環(huán)?；忍攸c。 最后，我相信我們所設計的這臺集專業(yè)化、智能化，自動化、，高效化、小型化、簡單化、環(huán)?；踩詾橐惑w的榨汁機能夠早日走進消費者的家庭。 ?? 關鍵詞 離心式榨汁機、電機選配、殼體設計、榨汁部件設計 畢業(yè)設計說明書外文摘要 The Mechanical Design of Centrifugal Juice Extractor Abstract With the development of science and technology, the agriculture mechanical technology has developed to a new level; With the development and improvement of agriculture mechanical technology and people’s living standard, the improvement of centrifugal juice extractor has become the consumer’s hot topic nowadays.This article introduced the research significance of centrifugal juice extractor, and the present research, also analyzed the development prospects of this machine, and narrated the work principle of the centrifugal extractor, also narrated the design process of single-phase series excitation type electric motor in double centrifugal extractor in detail. The centrifugal juice extractor, which was designed by my partners and I can satisfy our consumer’s demand uniquely and well, based on the principle of simple, convenient, practical and all for the consumer's benefit. Moreover, this machine get ride of the previous problem that is low juice rate, and unclear juice malpractice. The single-phase series excitation type electric motor fully manifested the automation, high efficiency, miniaturization, simplification, and the environmental protection. Finally, I believed that this machine we designed which has the character of collection specialization, intellectualization, automation, high efficiency, miniaturization, simplification, environmental protection, and the security would be able to enter consumer's family soon. Keywords centrifugal juice extractor, the choice of electromotor, The design of rind, the design of squeeze parts 1 前言 通過大學四年對基礎知識和專業(yè)知識的學習，以及各種專業(yè)實習，我較系統地學習、了解、掌握了基本理論知識和機械制造專業(yè)的專業(yè)基礎知識。在此基礎上，同時在專業(yè)老師的指導下，進行了本次畢業(yè)設計，我收獲頗多。? 、 1.1 論文選題的依據和研究意義 食品加工工業(yè)是二十一世紀的主要工業(yè)之一，它的發(fā)展速度和水平是一個國家人們生活水平及改善程度的一個重要標志，它直接關系到制造業(yè)和加工業(yè)產品科技含量的多少以及食品深加工附加值的高低。食品加工業(yè)對人類發(fā)展和社會進步出了其他工業(yè)不可替代的貢獻。 中國人歷來重視養(yǎng)生之道，隨著人們飲食消費觀念水平的提高，鮮榨果汁將取代碳酸飲料成為人們的主要飲品。果汁含有多種有機酸、芳香物質和酶類，可刺激食欲，有助于消化，因此，常常作為早餐前的開胃食品。果汁中特別富含鉀、鐵、硒、鉻等無機鹽和微量元素、維生素c、胡蘿卜素以及多種抗氧化活性物質。此外，喝果汁還有利于膳食中鐵的吸收。現代愛美人士更注重生活品質，煎炒烹炸雖然美味，但容易讓一些蔬菜水果失去其營養(yǎng)成分，因而榨汁機風靡白領人群。在炎炎的夏季自己可以隨時榨果汁飲用，花錢不多，既經濟又方便，的確是大眾家庭不錯的選擇[2]。 1.2論文的主要內容、研究方法和榨汁機的現狀 1.2.1論文的主要內容 本次設計的主要內容是離心式榨汁機的機械本體設計，主要負責水果榨汁機的殼體的設計。該設計本著簡單、方便、實用、安全為原則，在材料上采用了PC(聚碳酸酯塑料)和ABS（工程塑料），設計上彌補了以往各種榨汁機的不足，充分體現了自動化、高效化、小型化、簡單化、安全化等特點：簡單實用的榨汁機可以讓老人和孩子輕松操作而且維護修理特別簡單。我相信它在未來的市場上一定很暢銷倍受消費者的青睞。 1.2.2論文的研究方法 在系統研究和總結了前人的成果與經驗的基礎之上，我采用帶有鋸齒的切削刀片粉碎，增強切削效果；精密的金屬濾網地穩(wěn)定旋轉保證榨汁高效，出汁量大，采用單相串激式電動機提高轉速、加大扭矩，保證果汁質量，采用蓋鎖安全保護裝置，保證安全，雙保證措施讓消費者更安全、更省心。 1.2.3我國榨汁機的現狀與發(fā)達國家的差距 據資料顯示：在發(fā)達國家家庭中與人們日常生活接觸最為密切的廚房系列小家電像攪拌機、榨汁機、豆?jié){機、加濕機等新型小家電產品的擁有率已經達到80%以上而我國還不到10%，可以說：我國小家電正處于成長初期，大有潛力可挖，市場容量巨大，據專業(yè)人士預測小家電行業(yè)蘊藏著3500多億元的市場[3]。 發(fā)達國家生產水果加工機械歷史長，基礎工業(yè)強，技術水平先進，用高新技術裝備提高了生產率降低了能源消耗，增加了得率，減少了廢棄物，保持了食品營養(yǎng)成分和風味，提高了食品品質。 隨著經濟的不斷發(fā)展我國市場上也出現了各式各樣的榨汁機，但大部分采用的設計理論、設計手段、設計方法、制造技術和檢測手段落后；無論是從內在質量還是外觀設計都遠遠不如發(fā)達國家。此外，國內許多原材料、基礎件質量不穩(wěn)定，直接影響了產品的整體質量。而且我國生產的水果榨汁機用于工業(yè)生產果汁的比較多，家庭實用型的卻很少，且從性價比方面考慮也不是很讓消費者滿意，更主要的是我國目前使用的水果榨汁機通用性差、出汁率低，清汁果肉含量多。因此，要求出汁率高、果汁清家庭實用型榨汁機的研究與開發(fā)很受廣大消費者的歡迎。 1.2.4我國榨汁機的市場調查 市場處于導人期同咖啡機、面包機、煮蛋器這些西式小家電一樣，榨汁機相對傳統的生活必需品而言，更多的價值體現在人們對精致生活的追求上。榨汁機的價格普遍高于200元，一些知名品牌則要在500元左右，因此在中國市場一直都沒有得到廣泛普及。東菱凱琴董事長助理潘衛(wèi)東透露，東菱早在上世紀90年代中期就開始生產榨汁機，由于當時國內市場需求較少，幾乎都是貼牌出口。直到2000年左右，國內榨汁機市場初具雛形，東菱才開始開拓國內市場。資料顯示，目前發(fā)達國家平均每戶家庭擁有小家電產品超過40種，而在中國的一級城市中，平均每戶家庭擁有的小家電數量也不超過5種，且一般多為熱水器、吹風機這類生活必需品，榨汁機、咖啡機等“情趣產品”的占有率則更低。蘇泊爾有關負責人透露，目前榨汁機在中國家庭中普及率大約只有5％。潘衛(wèi)東說，中國榨汁機市場目前仍處于導入期，一方面因為榨汁機進入中國市場較晚，而更主要的原因是國內消費水平還較低，消費者還沒有形成飲用鮮榨果汁的消費習慣。另一專業(yè)小家電品牌ACA2003年進入中國市場的，據了解，ACA在中國的主打產品是電烤箱，榨汁機所占份額相對較小，并且目前以出口為主。由于電烤箱的銷售旺季在秋冬季節(jié)，榨汁機則剛好彌補了企業(yè)夏季產品銷售的不足。產品性能中國化“西方消費者普遍喜好功能單一而體積較大的產品，而中國消費者則傾向于選擇集多種功能于一體且小巧的產品。”潘衛(wèi)東說 “為了迎合消費者的需求，大多數企業(yè)的產品都是融合了榨汁、攪拌、碾磨等功能為一體的綜合食品處理器，生產純榨汁機的企業(yè)并不多?！?我們在賣場里看到，只有飛利浦的榨汁機全部為單榨功能的產品，其他幾個品牌的產品，如蘇泊爾，九陽、龍的，都是附帶幾個杯體的多功能食品處理器。銷售人員透露：“一般消費者使用較多的功能是打豆?jié){和攪肉餡，單純?yōu)榱苏ス南M者很少?！比欢喙δ芴幚砥鞯牡镀菀啄p，使用壽命要遠低于單純的榨汁機。 中國人的飲食習慣也是制約榨汁機市場發(fā)展的一大因素?！爸袊嗽绮土晳T喝豆?jié){而不是果汁。”家電賣場的銷售人員說，“還有很大一部分消費者則習慣直接食用水果，認為將水果榨成汁飲用既麻煩還流失了營養(yǎng)。”我們了解到，目前榨汁機的消費群體主要有兩類：一類是有孩子或老人的庭，孩子容易挑食而老人牙齒不好，自己榨果汁可以滿足他們攝入足夠的營養(yǎng)；另一類是追求時尚及生活品位的年輕人，榨汁機滿足了他們崇尚個性口味的需求。隨著生活質量的提高，消費者的心態(tài)由最基本的生活需要開始向營養(yǎng)健康的品味生活渡，這為榨汁機更加普及提供了可能。而無論是榨汁機還是食品處理器，目前都處于市場的導入期，對于大多數消費者而言還是奢侈品，企業(yè)如何引導消費者的消費觀念至關重要。外資品牌遙遙領先根據中怡康2006年2JE]全國市場監(jiān)測數據顯示，飛利浦以23、58％的占有率在國內榨汁機銷量榜上穩(wěn)居首位。其余進入前十名的品牌皆為國內品牌，除了蘇泊爾享有7，1％的市場份額之外，其他企業(yè)的占有率則都在3％ ～5％ 。另外，榨汁機杯身材質的不同，在很大程度上影響著價格的高低。杯身的材料一般有塑料和玻璃兩種，玻璃材質的機器價格普遍在400～500元之間。但記者在采訪中了解到，玻璃材質的榨汁機目前并不多見，主要應用在商用機上，家用產品中，只有松下使用玻璃做杯身材料。據潘衛(wèi)東介紹，目前家用榨汁機的市場更好一些，由于與商用機的區(qū)別只在于功率及容積，所以除了普通家庭購買外，很多小型冷飲店、酒吧也傾向于購買小巧便宜的家用榨汁機[14]。 據業(yè)內專家預測，中國小家電市場前景廣闊，今后5年中，每年將有8％～14％的增長幅度，市場需求總額將高達35OO億元。隨著人們生活水平的提高，中國榨汁機市場會有很大的市場空間[14]。 全國 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 飛利浦 22.09 27.96 282 龍的 8.23 8.92 242 蘇泊爾 7.85 7.52 219 九陽 5.09 4.68 205 歐科 4.78 4.42 207 海菱 4.13 3.76 203 惠家 3.49 3.51 224 好媽咪 3.88 3.43 197 樂邦 3.85 3.01 175 好的 2.98 2.64 198 東北 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 佳朗 22.42 24.07 196 飛利浦 16.29 12.61 272 樂邦 12.17 14.05 182 蘇泊爾 10.31 8.79 247 龍的 9.13 9.30 207 九陽 8.58 5.81 238 天際 2.74 3.23 179 海菱 2.08 2.17 201 哥爾 1.89 2.15 168 德利佳 1.58 1.83 182 華北 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 飛利浦 25.70 22.94 259 龍的 19.88 17.91 257 蘇泊爾 11.76 12.20 223 伊萊克斯 6.11 3.26 433 好的 4.41 5.71 179 九陽 4.19 4.27 227 海菱 2.65 2.75 223 樂邦 2.14 2.83 175 康麗 1.70 3.27 120 威的 1.33 2.61 118 華南 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 飛利浦 15.08 19.89 283 好媽咪 18.32 17.06 199 好的 9.88 9.60 208 龍的 6.94 7.48 231 肯德利 7.48 6.29 180 億龍 4.35 4.06 200 歐科 3.88 3.91 210 海菱 3.92 3.57 195 九陽 2.88 3.07 220 樂邦 3.89 3.02 166 西南 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 飛利浦 27.82 20.89 304 歐科 16.75 17.48 219 蘇泊爾 11.12 9.49 267 億龍 7.88 9.19 196 西貝樂 7.19 10.23 160 唐鋒 4.10 5.08 184 龍的 4.04 3.81 242 好媽咪 2.99 3.76 182 天際 2.80 2.74 233 樂邦 2.09 2.66 179 華東 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 飛利浦 32.40 25.22 292 惠家 7.85 7.83 223 蘇泊爾 7.08 8.25 195 龍的 7.08 6.69 241 九陽 8.09 7.11 195 海菱 4.09 4.64 201 歐科 3.69 4.12 204 唐鋒 3.63 5.95 139 萬利達 3.09 4.03 174 西貝樂 2.39 3.50 158 西北 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 飛利浦 42.28 38.79 244 海菱 17.13 19.37 198 歐科 8.13 7.23 252 樂邦 5.48 7.03 174 蘇泊爾 4.52 4.77 212 舜輝 4.08 5.16 178 伊萊克斯 3.75 1.77 475 龍的 3.61 3.00 268 益琛 1.24 1.38 202 康福爾 0.97 1.38 158 中南 品牌 額占有率 量占有率 平均價格 飛利浦 37.97 27.21 300 蘇泊爾 8.25 8.13 218 九陽 7.17 8.57 180 歐科 8.88 8.52 173 好夫人 5.31 5.28 216 威的 5.18 8.74 165 美菱 3.50 3.95 191 高特 1.90 2.40 170 肯德利 1.65 2.33 153 西貝樂 1.41 2.17 140 2 概述 我國是一個農業(yè)大國，農業(yè)的根本出入在于機械化，實現農業(yè)機械化不但是為了有效的解決“三農”問題，減輕農民的負擔，加速建設我國社會主義現代化農業(yè)，而且對于推進生產力的發(fā)展，加快世界工業(yè)化進程，都有著十分重要的意義。我國是果蔬生產大國，今年來隨著農業(yè)產業(yè)結構的不斷調整，果蔬不僅已成為我國農業(yè)中新興的支柱產業(yè)，果（蔬）汁的精深加工業(yè)也發(fā)展迅猛。果蔬榨汁機是水果和蔬菜加工中的關鍵設備，合理使用果蔬榨汁機可以有效提高果蔬的榨汁率及品質。這樣不但提高了人們的生活質量，還推動了食品加工業(yè)的發(fā)展。 2.1 榨汁機的類型 目前市場上各種品牌的榨汁機琳瑯滿目，但絕大多數榨汁機的主要結構、榨汁方式等都相似，通常大都采用外形、容積(攪拌容積或汁液杯的容積)和電機功率進行分類。按外形分，主要有座式、臺式和手提式三種，目前以座式和臺式榨汁機為主流機種，其實這兩類榨汁機的外形比較相似，習慣稱為臺式榨汁機。按容積分，常見有0．5、0.6、0．7、0．8升等，容積大，一次可榨取的汁液多，但所需的電機功率也大，價格自然就較高。按電機功率分，主要有200W 、230W 、250W 、300W 、350W 等多種規(guī)格，普通座式和臺式榨汁機常用200—300W 的串激電機。 2.2 榨汁機的現狀分析 果汁工業(yè)化加工在國外已有百年的發(fā)展歷史，已形成較完備的生產工藝，并開發(fā)有多種生產規(guī)模大、加工手段先進、產品質量優(yōu)良的成套加工設備。 果汁生產的核心工序是榨汁工序，而榨汁機是榨汁工序的關鍵設備，榨汁機性能的優(yōu)劣直接影響和決定著產品的質量、成本和加工企業(yè)的經濟效益，其作用至關重要。因此，應客觀、準確了解各種榨汁機的工作特點，以便做到正確、合理地選用，滿足生產要求，以便盡快提高我國榨汁機的應用水平和制造水平,帶動果汁加工業(yè)的發(fā)展,徹底解決種植業(yè)的原料加工問題。 以下是常用的幾款榨汁機： 1）雙錐盤榨汁機 雙錐盤榨汁機的榨汁機理是利用兩個母線重合的傘狀錐體的嚙合滾動，使進入嚙合區(qū)域的果糊受壓，果汁通過傘狀錐體表面的濾孔排出。但雙錐盤榨汁機壓榨時作用時間短，對漿狀物料的夾持性能差，排汁面積相對較小，排汁孔大，因此不適用于家庭水果榨汁。 2）帶式榨汁機 ? ? 帶式榨汁機的工作原理是利用兩條張緊的環(huán)狀網帶夾持果糊后繞過多級直徑不等的榨輥，使得繞于榨輥上的外層網帶對夾于兩帶間的果糊產生壓榨力，從而使果汁穿過網帶排出。 帶式榨汁機具有結構簡單、工作連續(xù)、生產率高、通用性好、造價適中等特點，但帶式榨汁機的主要缺點是榨汁作業(yè)開放進行，果汁易氧化褐變，衛(wèi)生條件差；排汁不暢；網帶孔隙易堵。 3）壓板式榨汁機 ? ? 壓板式榨汁機配置一個工作時旋轉的圓柱形機筒，機筒的柱面上開有長縫用于汁液透過，機筒軸心裝有一雙向絲杠，絲杠上的轉動帶動機筒兩端的圓形壓板相向移動。壓榨時物料用泵充入機筒內，壓板由兩端向中間移動擠壓機筒內的物料，汁液通過機筒壁上的長縫排出，壓榨結束渣從機筒中部的開口排出。但壓板式榨汁機的壓榨力較小，汁液的透過面積較低[5]。 2.3 對新型榨汁機設計的一般要求 目前我國的榨汁機普遍存在著出汁率低、出汁不清等問題，迫切需要進行結構改進和技術提高。?因此，新型榨汁機設計必須建立在提高工作效率，增加出汁率，提高果汁質量的基礎上對原榨汁機在先前技術上的改進。同時還要盡可能使操作簡單滿足不同年齡段的消費者，并保證操作的安全性。在經濟合理的前提下考慮能夠實現綜合利用，一機多用。與其他榨汁機產品相比，要求做到堅固耐用，安全可靠，使用維修方便。在滿足設計技術要求的前提下，盡可能提高產品和零部件的標準化、系列化和通用化程度。 2.4 榨汁機的發(fā)展前景 同咖啡機、面包機、煮蛋器這些西式小家電一樣，榨汁機相對傳統的生活必需品而言，更多的價值體現在人們對精致生活的追求上。據了解到，目前榨汁機的消費群體主要有兩類：一類是有孩子或老人的家庭，孩子容易挑食而老人牙齒不好，自己榨果汁可以滿足他們攝入足夠的營養(yǎng)；另一類是追求時尚及生活品位的年輕人，榨汁機滿足了他們崇尚個性口味的需求。隨著生活質量的提高，消費者的心態(tài)由最基本的生活需要開始向營養(yǎng)健康的品味生活過渡，這為榨汁機更加普及提供了可能。 據國家統計局資料，全國食品工業(yè)總產值1995年已上升為全國各行業(yè)之首。食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必然帶動食品機械行業(yè)的發(fā)展，據統計1999年，全國專業(yè)食品加工機械約有2300多種已成機械工業(yè)的十大產業(yè)之一[4]。 據業(yè)內專家預測，中國小家電市場前景廣闊，隨著人們生活水平的提高，中國榨汁機市場會有很大的市場空間。 3 離心式榨汁機的總體設計方案 本次設計的是一種集智能化，自動化、高效化、小型化、簡單化、環(huán)保化為一體的較先進的離心式榨汁機。整個裝置的動力源采用一個250W的單相串激式電動機，空載轉速是19000r/min。 3.1 榨汁機的基本結構 整機由榨汁機殼體、榨汁部件和電動部件三大部分組成。 3.1.1榨汁機殼體 榨汁機殼體由端蓋、離心外殼、電機外殼、底座、果汁杯、果渣盒等組成。端蓋、果汁杯、果渣盒均由透明聚碳酸酯塑料制成具有強度高、耐沖擊、不易碎等特點。離心外殼、電機外殼、底座則由工程塑料ABS制成，其特點是無毒、無臭、堅韌、質硬、剛性好。葉片榨汁刀安裝在榨汁杯中央，用高鉻不銹鋼制成，刀軸下端裝有斜齒輪軸伸，與電動機輸出軸連接。 3.1.2榨汁部件 榨汁部件由粉碎刀片、金屬過濾網等組成。刀片內有鋒利的刀孔，經實驗證明這種刀片能夠更好地削碎水果。刀片由高鉻不銹鋼制成，采用斜齒輪軸伸與輸出軸連接。 3.1.3電動部件 電動部件主要是為榨汁機提供動力，有250W單相交流串激式電機、輸出軸、電機外殼、底座和電源開關等組成。串激式電機的結構如圖1所示。整機由轉軸、定子、定子繞組、轉子、轉子繞組、換向器和炭刷等組成。串激式電機的典型的特點是功率大、效率高、轉速隨負載力矩變化而變化，當負載減小時，串激式電機轉速增加，最高可達19000r/min左右。為避免轉速過高造成電機燒壞，一般不允許空載起動，同時也不宜加入太多水果，以免使電機超載而溫升過高[8]。 3.2 離心式榨汁機的工作原理 ? 離心式汁機可對果糊產生很高的離心力，可更好地完成水果和蔬菜的榨汁作業(yè)。離心榨汁機的主要工作原理是先利用刀片將水果片粉碎，然后利用高速旋轉產生強大的離心力來分離果汁和果渣，果汁透過回轉籃的金屬網而流入果汁杯，果渣則被離心力甩出回轉籃而進入果渣盒，它的工作流程是原料→選果→清洗→榨汁→破碎→離心→過濾→果汁和果渣。 3.3 總體設計要點 1） 電動機的選擇 2） 榨汁部件的設計 3） ?榨汁機殼體的設計 4 電機的選擇 4.1 電動機的選擇要求 合理的選擇電動機是正確使用的先決條件。選擇恰當，電動機就能安全、經濟、可靠地運行；選擇得不合適，輕者造成浪費，重者燒毀電動機。選擇電動機的內容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉速、啟動轉矩、防護形式、結構形式等，但是結合榨汁機的具體情況，需要選擇的通常只是功率、轉速、等幾項比較重要的內容，因此在這里介紹一下電動機的選擇要求。 電動機類型的選擇要從負載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負載性質、生產工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求： 1）機械特性 由電動機類型決定的電動機的機械特性與工作機械特性配合要適當，機組穩(wěn)定工作；電動機的起動轉矩、最大轉矩、牽入轉矩等性能均能滿足工作機械的要求。 2）功率 電動機的功率，應根據生產機械所需要的功率來選擇，盡量使電動機在額定負載下運行。避免出現“小馬拉大車”現象或“大馬拉小車”現象造成不必要的損失和浪費。 3）轉速 電動機的轉速滿足工作機械要求，其最高轉速、轉速變化率、穩(wěn)速、調速、變速等性能均能適應工作機械運行要求。 4）運行經濟性 從降低整個電動機驅動系統的能耗及電動機的綜合成本來考慮選擇電動機類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機類型；對一些使用時間很短、年使用時數也不高的機械，電動機效率低些也不會使總能耗產生較大的變化，所以并不注重電動機的效率：但另一類年利用小時較高的機械，如空調設備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機等，就需要選用效率高的電動機以降低總能耗[7]。 5）價格低廉 在滿足工作機械運行要求的前提下，盡可能選用結構簡單、運行可靠、造價低廉的電動機。 4.2 電動機類型的選擇 家用食物加工用器具，如食物拌碎器、碎肉機、水果榨汁機、打蛋機、切片機等要求高起動轉矩、高轉速、體積小、結構簡單，最適宜選用單相串激式電動機驅動。這類電動機的特點為額定轉速一般超過10000r/min，短時定額或周期工作定額；結構特點為無外殼，而利用器具的外殼防護，電動機的防護型式為IP00，端蓋簡化成支架形式，通常用鑄鋁做成，依靠支架上的螺孔安裝。電動機的功率一般在30～250W之間。輸出功率為90W以下，一般為自冷，90W以上采用軸流式風扇冷卻。為了降低成本和減小噪音，常采用含油軸承。電動機的軸伸需與主機的驅動部件相配，一般采用斜齒輪軸伸。下表1為家用榨汁機常用單相串激式電動機的技術數據。 表1 家用食物拌碎器用單相串勵電動機技術數據 型號 電壓 (V) 頻率 (H2) 空載 負載 測試 電壓 (V) 電流 (A) 轉速 (r/min) 轉速 (r/min) 電流 (A) 輸出 功率 (W) 效率 (﹪) HCB54／20 HCB5／20A HC76-40 220 120 220 50 60 50 220 120 220 0.33 0.65 0.72 23000 23000 19000 15000 15000 10000 0.60 1.1 2.5 55 55 250 45 45 48 HL-2A HL-3A HL-3B HL-4 240 220 220 220 50 50 50 50 110 110 110 110 0.15 0.3 0.18 0.25 10000 19000 14000 21000 10500 12000 10500 12800 0.35 0.95 0.45 0.85 單相串激式電動機主要使用在要求轉速高（4000～25000r/vmin）、起動轉矩大、且體積小的場合。典型的用途是作為電動工具、拌碎器、吸塵器風機、家用縫紉機、醫(yī)用離心機等工業(yè)機械及日用電器的動力。在結構上，單相串激式電動機一般由端蓋、機殼、定子鐵心、釘子繞組、換向器、電刷裝置、電樞、風扇、轉軸等主要零部件組成。通常定子鐵心做成凸極形式，多為兩極。定子繞組為集中繞組。單相串激式電動機的結構與直流電動機的十分相似，主要的差別在于單相串激式電動機的定子鐵心必須由硅鋼片疊壓而成，而直流電動機的磁場既可以疊壓而成，也可以做成整體結構。由于交流繞組存在電抗，在功率、電壓及定、轉子鐵心相同條件下，單相串激式電動機的定、轉子繞組匝數比直流電動機的要少[7]。 1）主要技術指標 單相串激式電動機主要技術參數包括：額定電壓Un（V）、額定功率Pn（W）、額定轉速Nn（r/min）、額定頻率fn（Hz）、堵轉轉矩Tk（倍）、堵轉電流Ik（倍）、額定電流In（A）、效率h（%）、功率因數cosф等。單相串激式電動機的主要性能數據見表2 表2 單相串勵電動機主要性能 功 率(W) 轉速（r/min） 6000 8000 12000 效 率 (﹪) cosф 堵轉轉矩 (倍) 堵轉電流 (倍) 效率 (﹪) cosф 堵轉轉矩(倍) 堵 轉 電 流 (倍) 效 率 (﹪) cosф 堵轉轉矩(倍) 堵 轉 電 流 (倍) 16 42 0.86 2 4 43 0.90 3 5 48 0.92 4.5 7 25 47 48 40 52 53 53 60 56 2.5 58 56 90 59 60 4 58 120 61 62 60 7 180 62 0.85 3 64 0.87 62 250 64 66 5 64 370 66 0.82 68 0.84 66 550 68 4 70 68 750 70 71 — — — — 1100 — — — — — — — — 單相串激式電動機無論是從機械特性還是經濟方面都適合本次設計的要求，因此可選擇用HC76-40型號的電動機[7]。 4.3 電動機額定功率的確定 經與同類榨汁機相比較得出，當榨汁機正常工作，轉速n達到8000r/min以上的時候，榨汁機的離心效果明顯改善，又查資料知道植物細胞壁的纖維絲抗拉強度為8~10MPa[],將各種不同功率的電動機進行比較，得出結論轉矩大于200的電動機符合榨汁機的要求，根據公式[3]，其中P為功率，單位為W；為轉矩，單位為；n為轉速，單位為；將以上數據帶入得： 我們可以選擇單相串激電動機HC76-40型號，它的功率為250W，在正常工作時，它的轉速達到10000r/min，扭矩達到240>200,滿足使用要求。所以我們選擇的電動機的額定功率P為250W。 5榨汁部件的設計 榨汁部件的主要組成部分是回轉籃?；剞D籃主要是由金屬濾網、切削刀片以及與斜齒輪軸伸相配合的底部的斜齒。我們經過初步實驗得出，回轉籃上部金屬濾網的斜度為的時候，可以很好的將果汁和果渣分離。設計回轉籃底部斜齒的時候，根據以往經驗以及查照相關資料，我們取斜齒的比例為1：4。回轉籃的主要作用是在開啟榨汁機后，電機帶動回轉籃高速旋轉，榨汁機就是利用回轉籃底部的切削刀片將水果片切成小碎片，然后在高速旋轉的離心過成中將果渣和果汁分離開來，離心過程中果汁透過金屬網進入回轉圓腔流入果汁杯，果渣則被甩出回轉籃而落入果渣盒中，我們還考慮了金屬濾網的強度是否滿足要求，以及切削刀片的選擇，它與離心外殼的配合和它與電機驅動元件斜齒輪軸伸之間的配合，以及切削刀片的安裝問題。 圖1：回轉籃 圖2：金屬濾網（放大10倍） 6 榨汁機殼體的設計 6.1榨汁機殼體材料的選擇 我們設計端蓋、果汁杯、果渣盒的時候，采用的材料是聚碳酸酯塑料，這種材料具有優(yōu)良的工程性能，密度為本色微黃，呈透明或半透明狀，著色性好，不易老化。 聚碳酸酯的重要機械性能是剛而韌，無缺口沖擊強度在熱塑性塑料中名列前矛。聚碳酸酯的成型零件可以達到很精密的公差，并在很寬的溫度保護范圍內保持其尺寸穩(wěn)定性，成型收縮率為0.5%~0.7%，膨脹系數低。最高使用溫度可達。熱變形溫度為135~143，當用玻璃纖維增強后，熱變形溫度可提高到150~160。聚碳酸酯的缺點是有一定的吸濕性，正常使用下吸濕率為0.15%，在室水中吸濕率為0.35%，在沸水中吸濕率為0.85%，在60以上的水中會導致開裂而失去韌性。在水蒸氣中反復蒸煮100次后，它的物理性能會顯著下降。 由于以上特性，聚碳酸酯在食品機械中常用來制造需要承受沖擊載荷的食品模具和托盤，具有良好的使用性能。例如，餅干機上的沖壓模和輥印模，巧克力澆注成型托盤等。還可以用來制造其他各種飲料器具、容器、離心分離管、泵葉輪等。 而設計離心外殼、電機外殼的時候，我們采用了工程塑料ABS，其優(yōu)點是無毒、無臭、堅韌、質硬、剛性好，在低溫條件下抗沖擊和機械性能較好，使用溫度范圍大（-40~100），因此應用廣泛[1]。 6.2 榨汁機殼體的設計 榨汁機的殼體主要包括端蓋，回轉籃，離心外殼，電機殼體，底座，蓋鎖，果汁杯，果渣盒。設計這些殼體的時候我們遵守了模具設計準則，同時考慮了模具的設計制造及加工問題。這樣更有利于榨汁機的生產，并減少了制造成本。 6.2.1端蓋的設計 設計榨汁機的時候，我們主要考慮了進料口與回轉籃之間尺寸的關系，這樣可以使得水果片更徹底的切削破碎，使得物料的離心更加充分；然后我們考慮了端蓋與離心外殼的配合問題，這樣使得榨汁機的結構更加緊湊，更加家庭化，小型化。榨汁機的端蓋和離心外殼構成離心室，分離果汁的離心運動便在離心室中進行，端蓋上設有進料口，榨汁前，先將水果切成小片以便可以從進料口進入離心室中做離心運動，將水果片從進料口投入，然后用推料桿將水果片緊壓在圓形切削刀片上，刀片將水果片切成碎片，我們稱其為物料，這時物料在離心室中做離心運動，由于質量大的離心力也大，故隨著離心運動的進行，質量大的隨著回轉籃想高處運動，然后慢慢的甩出回轉籃，落到果渣盒中，而果汁透過回轉籃進入到回轉圓腔，然后隨著離心運動的進行留入果汁杯。至于壁厚我們設計為2mm,這樣就可以滿足我們的基本要求了。端蓋的結構如圖所示： 圖3：端蓋 6.2.2離心外殼的設計 離心外殼可以說是榨汁機最重要的部分了，它包含了榨汁機果汁和果渣的出口，上面提到了果渣隨著離心運動的進行被甩出了回轉籃，甩出回轉籃后，它并不是甩的到處都是，而是被甩到了果渣盒中，因而怎么被甩進果渣盒中就是設計的重要部分了，所以設計端蓋的時候我們設計了一個圓梯形擋板，同時在離心外殼上設有開口，果渣盒就放在開口的下面。這樣就可以限制果渣的運動，而讓它落到果渣盒中。還有就是果汁的出口怎么設計的問題，當物料進入回轉室后，做離心運動，在離心過程中，果汁脫離物料而透過回轉籃進入回轉圓腔，在回轉圓腔的底部我們將其設計成螺旋狀，并在一端開有圓形小口，這樣果汁可以隨著離心運動的進行而順利流入果汁杯中。設計離心外殼的時候，我們考慮了其與端蓋和電機底座和回轉籃之間的配合以及模具的制造簡易，我們將端蓋與離心外殼的壁厚都設計為2mm，所以設計出來的離心外殼只是個壁厚為2mm的外殼而已，它的正反兩面的凹凸結構正好相反。 圖4：離心外殼 6.2.3電機外殼的設計 電機外殼的作用主要是用來固定電動機，所以設計的時候我們主要考慮電動機部分，在電機外殼的內部我們?yōu)殡妱訖C設計了一個圓柱形殼體，電動機的固定方式我們才用螺母固定，在電機外殼的內壁頂部我們設有3個螺孔，這樣可以更好的保證電機的平穩(wěn)性。其次我們要考慮的是電機與驅動部件的配合，在電機外殼的頂部開有圓形口，電機軸端由此伸出，在電機軸端安有斜齒輪軸伸，這樣就可以與回轉籃相配合，達到驅動效果。再者，我們要考慮電機外殼與離心外殼和底座的配合以及蓋鎖在其上的安裝位置，考慮果汁杯和果渣盒的位置，我們將蓋鎖設計在電機外殼兩側面，與果汁杯和果渣盒位置分開。壁厚仍為2mm,某些局部可能有些變化，但起伏很小，不會影響模具的制造。 圖5：電機外殼 6.2.4底座的設計 設計底座主要考慮的就是電機的散熱問題，我們將底座的底部網狀，直接和外部連通，這樣就很好的解決了電機的散熱問題。其次是與電機外殼的配合。底座內壁上我們設有螺孔，采用螺母將電機外殼與底座固定在一起，采用了2個螺母進行固定。 圖6：底座 6.2.5料桿的設計 設計推料桿我們主要考慮了與端蓋進料口的配合以及當它與進料口配合完全后它與回轉籃上切削刀片的距離，他直接決定了切削進行的是否徹底。 6.2.6 蓋鎖的設計 蓋鎖是榨汁機的重要保護措施，當所有榨汁機組件都按好后，需要用蓋鎖來將這些組件緊壓在一起，以防止當榨汁機開啟后，電機的高速離心運動將端蓋等甩出去，造成傷人事件。設計蓋鎖的時候我們利用了塑料的彈性，這種蓋鎖結構簡單，操作方便，適合安裝在家用榨汁機上。 6.2.7果汁杯、果渣盒的設計 果汁杯和果渣盒的設計則主要考慮生活中的習慣問題，人在拿果汁杯和果渣盒的時候是否很方便。 6.2.8 斜齒輪軸伸的設計 電動機的軸伸需要與榨汁機主機的驅動部件相配合，一般我們采用斜齒輪軸伸。斜齒輪軸伸呈圓柱形，外表面均勻分布著6個斜齒槽用來與回轉籃底部的斜齒相配合，內部與電機軸伸相配合。 7 榨汁機的使用和保養(yǎng) 1）使用前，先把切削刀和離心過濾器旋緊，然后把安放離心過濾器和切削刀的上箱緊固在底座上，再接通電源。 2）待電動機起動運轉正常后再投入食物。 3）投放的食物不應過大、過厚或過硬，以免損壞切削刀和造成電機超載。 4）離心籠內不應貯存過多的食物碎末。若碎末過多，應及時清理，否則會引起震動。 5）榨汁機要經常保持機身內外清潔。在每次使用完畢之后，要認真加以清洗。但清洗時，切不可用水龍頭沖洗榨汁機的下部底座，也不要將其泡在水里，以免影響底座中電器部分的絕緣性能。 使用注意事項： 不應該空轉。榨汁機在空載時，其電機轉速非?？欤苋菀自斐呻姍C軸磨損從而導致器具損壞。 1） 應該按照購買時所提供的使用說明書的要求來進行操作和清潔。不能讓榨汁機長時間（超過說明書中所規(guī)定的時間）工作；不能加工超過說明書規(guī)定量的材料；更不能加工除說明書規(guī)定外的其它東西。 2） 不要把整個產品浸入水中進行清洗，應完全按照說明書的要求進行清潔。 3） 不能自行維修榨汁機器具。榨汁機器具是涉及安全的日用品，消費者在使用過程中如果器具損壞不能正常工作，千萬不能自行拆開外殼進行維修。應該等其完全冷卻下來，再按說明書的要求進行操作，如果產品仍然不能正常工作，則應停止使用并送維修店或生產廠進行維修。 4） 在使用時，應該用手固定產品且不要把手伸入容器中，不能讓小孩觸及工作中的榨汁機器具。 5） 電源插頭應該完全地插入插座中，對帶接地的產品，應該與帶接地插口的插座連接。 結論 鑒于當前國內生產的榨汁機的各種不足，我們在此基礎上設計了離心式榨汁機，相比較其他種類的榨汁機，該榨汁機具有良好榨汁效果，出汁高，果汁和果渣的分離效果好，榨汁部件和殼體設計簡單，便于拆裝清洗維修，并且安有保護裝置，榨汁主要部件回轉籃的設計相比較其它種類的榨汁機而言，有了很大的改進；切削刀片我們采用了帶有鋸齒的切削刀片，加強了切削效果；金屬濾網更為精密，則使得果汁更加精純。榨汁機的殼體等部件主要包含了端蓋、離心外殼、電機外殼、底座等，設計這些零件的時候，我們主要考慮了模具的制造問題和結構問題，使得制造上更加簡便，結構上更加簡單緊湊，材料上我們選用了工程塑料ABS和聚碳酸酯PC，不僅節(jié)省成本而且環(huán)保，這樣相比較其他種類榨汁機而言就做到了小型化，自動化、環(huán)?；?，安全化，更好地滿足了廣大消費者的消費需求。 參考文獻 [1]食品機械設備常用的非金屬材料.中國食品產業(yè)網，2006年. [2]張良成.材料力學[M].中國農業(yè)出版社，2003年. [3]北京農業(yè)工程大學.農業(yè)機械學(下)[M].中國農業(yè)出版社,1989. [4]肖振金.食品工廠機械與設備[M].北京：輕工業(yè)出版社,1991年 [5]同濟大學理論力學教研室編.理論力學[M].同濟大學出版社,1990. [6]杜朋.果蔬汁飲料工藝學[M].北京：農業(yè)出版社,1992.131-157 [7]電機工程手冊[M].1990年. [8]謝衛(wèi)，電工技術雜志，1995年 [9]汪國梁.串激電動機的設計，1990年 [10]中國農業(yè)機械化科學研究院.實用機械設計手冊[M].中國農業(yè)機械出版社,1985年. [11]沈再春.農產品加工機械與設備[M].農業(yè)出版社,1993年. [12]肖振金.食品工廠機械與設備[M].北京：輕工業(yè)出版社,1991年. [13]食品機械原理與使用.廣東科技出版社，1988年. [14] 中怡康全國市場監(jiān)測數據庫[M].2006年. 致 謝 經過一個多月的忙碌，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于我經驗的匱乏和知識積累的不足，難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師批評指正！ 本次設計的整個過程都得到了左月明教授的悉心指導在此表示衷心的感謝。左老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫組我開拓思路、精心點撥、熱忱鼓勵。左老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路都給予我無盡的啟迪。 在這次畢業(yè)設計過程中非常感謝桑小波同學和李學亮的無私幫助。 同時還要感謝所有老師對我的教育培養(yǎng)，你們的諄諄教導我會牢記于心。最后，我祝愿所有的老師都身體健康，工作順利；祝所有的同學都能事有所成。 - - 29 -