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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
1 概述
1.1 研究目的及意義
食品加工工業(yè)是二十一世紀(jì)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(biāo)志，它直接關(guān)系到制造業(yè)和加工業(yè)產(chǎn)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(jìn)步出了其他工業(yè)不可替代的貢獻(xiàn)。
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(jī)酸、芳香物質(zhì)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(jī)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(zhì)。此外，喝果汁還有利于膳食中鐵的吸收?，F(xiàn)代愛美人士更注重生活品質(zhì)，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(jī)風(fēng)靡白領(lǐng)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(jīng)濟(jì)又方便，的確是大眾家庭不錯的選擇。
1.2 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
據(jù)資料顯示：在發(fā)達(dá)國家家庭中與人們?nèi)粘Ｉ罱佑|最為密切的廚房系列小家電像攪拌機(jī)、榨汁機(jī)、豆?jié){機(jī)、加濕機(jī)等新型小家電產(chǎn)品的擁有率已經(jīng)達(dá)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(jù)專業(yè)人士預(yù)測小家電行業(yè)蘊藏著3500多億元的市場。
發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)水果加工機(jī)械歷史長，基礎(chǔ)工業(yè)強(qiáng)，技術(shù)水平先進(jìn)，用高新技術(shù)裝備提高了生產(chǎn)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(fēng)味，提高了食品品質(zhì)。
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展我國市場上也出現(xiàn)了各式各樣的榨汁機(jī)，但大部分采用的設(shè)計理論、設(shè)計手段、設(shè)計方法、制造技術(shù)和檢測手段落后；無論是從內(nèi)在質(zhì)量還是外觀設(shè)計都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國家。此外，國內(nèi)許多原材料、基礎(chǔ)件質(zhì)量不穩(wěn)定，直接影響了產(chǎn)品的整體質(zhì)量。而且我國生產(chǎn)的水果榨汁機(jī)用于工業(yè)生產(chǎn)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(jī)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(jī)的研究與開發(fā)很受廣大消費者的歡迎。
1.3 主要研究內(nèi)容
本次設(shè)計的主要內(nèi)容是離心式榨汁機(jī)的機(jī)械本體設(shè)計，主要負(fù)責(zé)水果榨汁機(jī)的殼體的設(shè)計。該設(shè)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(shè)計上彌補了以往各種榨汁機(jī)的不足，充分體現(xiàn)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(jī)可以讓老人和孩子輕松操作而且維護(hù)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。
2 技術(shù)任務(wù)書
2.1 產(chǎn)品設(shè)計依據(jù)及設(shè)計要求
根據(jù)調(diào)研資料，初步得到設(shè)備的以下幾項設(shè)計要求:
1) 根據(jù)市場需求，設(shè)計家庭專用小型榨汁機(jī)；
2) 要求額定功率P≤300W；
3) 要求結(jié)構(gòu)簡單，便于拆裝、清洗、維修；
4) 要求有安全保護(hù)裝置；
5) 設(shè)備制造容易，成本低廉；
2.2 主要結(jié)構(gòu)概述
榨汁機(jī)主要由電動部件，榨汁部件及榨汁機(jī)殼體組成。
2.2.1榨汁機(jī)殼體：榨汁機(jī)殼體是用來支撐榨汁部件及為電機(jī)提供安裝外殼，保證榨汁機(jī)的正常運作。
2.2.2榨汁部件：不同的種類的榨汁機(jī)，榨汁部件不同。榨汁部件的主要作用是用來破壞植物組織，并進(jìn)行榨汁。
2.2.3電動部件：電動部件主要是為榨汁機(jī)提供動力，有電機(jī)、輸出軸、和電源開關(guān)等組成。
2.3 工作原理
榨汁機(jī)的主要工作原理是利用物理方法破壞水果的植物組織制造出果糊，然后利用過濾方法分離出果汁和果渣。
2.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
設(shè)備的目標(biāo)用戶群為家庭單位，要求設(shè)備的制造成本比較低。電動機(jī)上選擇單相串激電動機(jī)，滿足設(shè)計要求，性能良好且價格低廉。殼體材料上選擇非金屬材料，既安全環(huán)保又節(jié)省成本。
3 設(shè)計計算說明書
3.1 結(jié)構(gòu)方案分析
果汁生產(chǎn)的核心工序是榨汁工序，而榨汁機(jī)是榨汁工序的關(guān)鍵設(shè)備，榨汁機(jī)性能的優(yōu)劣直接影響和決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，其作用至關(guān)重要。因此，應(yīng)客觀、準(zhǔn)確了解各種榨汁機(jī)的工作特點，以便做到正確、合理地選用，滿足生產(chǎn)要求，以便盡快提高我國榨汁機(jī)的應(yīng)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(jī)：
1）雙錐盤榨汁機(jī)
雙錐盤榨汁機(jī)的榨汁機(jī)理是利用兩個母線重合的傘狀錐體的嚙合滾動，使進(jìn)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(jī)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(jī)
? ? 帶式榨汁機(jī)的工作原理是利用兩條張緊的環(huán)狀網(wǎng)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(wǎng)帶對夾于兩帶間的果糊產(chǎn)生壓榨力，從而使果汁穿過網(wǎng)帶排出。帶式榨汁機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作連續(xù)、生產(chǎn)率高、通用性好、造價適中等特點，但帶式榨汁機(jī)的主要缺點是榨汁作業(yè)開放進(jìn)行，果汁易氧化褐變，衛(wèi)生條件差；排汁不暢；網(wǎng)帶孔隙易堵。
3）壓板式榨汁機(jī)
? ? 壓板式榨汁機(jī)配置一個工作時旋轉(zhuǎn)的圓柱形機(jī)筒，機(jī)筒的柱面上開有長縫用于汁液透過，機(jī)筒軸心裝有一雙向絲杠，絲杠上的轉(zhuǎn)動帶動機(jī)筒兩端的圓形壓板相向移動。壓榨時物料用泵充入機(jī)筒內(nèi)，壓板由兩端向中間移動擠壓機(jī)筒內(nèi)的物料，汁液通過機(jī)筒壁上的長縫排出，壓榨結(jié)束渣從機(jī)筒中部的開口排出。但壓板式榨汁機(jī)的壓榨力較小，汁液的透過面積較低。
4）離心式榨汁機(jī)
離心式榨汁機(jī)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(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力來分離果汁和果渣，果汁透過回轉(zhuǎn)籃的金屬網(wǎng)而流入果汁杯，果渣則被離心力甩出回轉(zhuǎn)籃而進(jìn)入果渣盒。該榨汁機(jī)體積小，結(jié)構(gòu)簡單，便于拆裝清洗維修。適合于家庭水果榨汁。
通過比較，決定設(shè)計離心式榨汁機(jī)。
3.2 離心式榨汁機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
整機(jī)由榨汁機(jī)殼體、榨汁部件和電動部件三大部分組成。
3.1.1榨汁機(jī)殼體
榨汁機(jī)殼體主要由端蓋、離心外殼、電機(jī)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(qiáng)度高、耐沖擊、不易碎等特點。離心外殼、電機(jī)外殼、底座則由工程塑料ABS制成，其特點是無毒、無臭、堅韌、質(zhì)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(jī)輸出軸連接。
3.1.2榨汁部件
榨汁部件主要由粉碎刀片、金屬過濾網(wǎng)等組成。刀片內(nèi)有鋒利的刀孔，經(jīng)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
電動部件主要為榨汁機(jī)提供動力，有250W單相交流串激式電機(jī)、輸出軸、電機(jī)外殼、底座和電源開關(guān)等組成。串激式電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。整機(jī)由轉(zhuǎn)軸、定子、定子繞組、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子繞組、換向器和炭刷等組成。串激式典籍的特點是功率大、效率高、轉(zhuǎn)速隨負(fù)載力矩變化而變化，當(dāng)負(fù)載減小時，串激式電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，最高可達(dá)22000r/min左右。為避免轉(zhuǎn)速過高造成電機(jī)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(jī)超載而溫升過高。
3.3 離心式榨汁機(jī)的工作原理
? 離心式汁機(jī)可對果糊產(chǎn)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(jī)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(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力來分離果汁和果渣，果汁透過回轉(zhuǎn)籃的金屬網(wǎng)而流入果汁杯，果渣則被離心力甩出回轉(zhuǎn)籃而進(jìn)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。
3.4 總體設(shè)計要點
1） 電動機(jī)的選擇
2） 榨汁部件的設(shè)計
3） ?榨汁機(jī)殼體的設(shè)計
4 電機(jī)的選擇
4.1 電動機(jī)的選擇要求
合理的選擇電動機(jī)是正確使用的先決條件。選擇恰當(dāng)，電動機(jī)就能安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運行；選擇得不合適，輕者造成浪費，重者燒毀電動機(jī)。選擇電動機(jī)的內(nèi)容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、啟動轉(zhuǎn)矩、防護(hù)形式、結(jié)構(gòu)形式等，但是結(jié)合榨汁機(jī)的具體情況，需要選擇的通常只是功率、轉(zhuǎn)速、等幾項比較重要的內(nèi)容，因此在這里介紹一下電動機(jī)的選擇要求。
電動機(jī)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負(fù)載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：
1）機(jī)械特性
由電動機(jī)類型決定的電動機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機(jī)械的要求。
2）功率
電動機(jī)的功率，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運行。避免出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象或“大馬拉小車”現(xiàn)象造成不必要的損失和浪費。
3）轉(zhuǎn)速
電動機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足工作機(jī)械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能適應(yīng)工作機(jī)械運行要求。
4）運行經(jīng)濟(jì)性
從降低整個電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的能耗及電動機(jī)的綜合成本來考慮選擇電動機(jī)類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機(jī)類型；對一些使用時間很短、年使用時數(shù)也不高的機(jī)械，電動機(jī)效率低些也不會使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動機(jī)的效率：但另一類年利用小時較高的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī)等，就需要選用效率高的電動機(jī)以降低總能耗。
5）價格低廉
在滿足工作機(jī)械運行要求的前提下，盡可能選用結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、造價低廉的電動機(jī)。
4.2 電動機(jī)類型的選擇
家用食物加工用器具，如食物拌碎器、碎肉機(jī)、水果榨汁機(jī)、打蛋機(jī)、切片機(jī)等要求高起動轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，最適宜選用單相串激式電動機(jī)驅(qū)動。這類電動機(jī)的特點為額定轉(zhuǎn)速一般超過10000r/min，短時定額或周期工作定額；結(jié)構(gòu)特點為無外殼，而利用器具的外殼防護(hù)，電動機(jī)的防護(hù)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(jī)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(fēng)扇冷卻。為了降低成本和減小噪音，常采用含油軸承。電動機(jī)的軸伸需與主機(jī)的驅(qū)動部件相配，一般采用斜齒輪軸伸。下表1為家用榨汁機(jī)常用單相串激式電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)。
表1 家用食物拌碎器用單相串勵電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)
型號
電壓
(V)
頻率
(H2)
空載
負(fù)載
測試
電壓
(V)
電流
(A)
轉(zhuǎn)速
(r/min)
轉(zhuǎn)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(jī)主要使用在要求轉(zhuǎn)速高（4000～25000r/vmin）、起動轉(zhuǎn)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(fēng)機(jī)、家用縫紉機(jī)、醫(yī)用離心機(jī)等工業(yè)機(jī)械及日用電器的動力。在結(jié)構(gòu)上，單相串激式電動機(jī)一般由端蓋、機(jī)殼、定子鐵心、釘子繞組、換向器、電刷裝置、電樞、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)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(jī)的結(jié)構(gòu)與直流電動機(jī)的十分相似，主要的差別在于單相串激式電動機(jī)的定子鐵心必須由硅鋼片疊壓而成，而直流電動機(jī)的磁場既可以疊壓而成，也可以做成整體結(jié)構(gòu)。由于交流繞組存在電抗，在功率、電壓及定、轉(zhuǎn)子鐵心相同條件下，單相串激式電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)比直流電動機(jī)的要少。
1）主要技術(shù)指標(biāo)
單相串激式電動機(jī)主要技術(shù)參數(shù)包括：額定電壓Un（V）、額定功率Pn（W）、額定轉(zhuǎn)速Nn（r/min）、額定頻率fn（Hz）、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tk（倍）、堵轉(zhuǎn)電流Ik（倍）、額定電流In（A）、效率h（%）、功率因數(shù)cosф等。單相串激式電動機(jī)的主要性能數(shù)據(jù)見表2
表2 單相串勵電動機(jī)主要性能
功
率(W)
轉(zhuǎn)速（r/min）
6000
8000
12000
效
率
(﹪)
cosф
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
(倍)
堵轉(zhuǎn)電流
(倍)
效率
(﹪)
cosф
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(倍)
堵
轉(zhuǎn)
電
流
(倍)
效
率
(﹪)
cosф
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(倍)
堵
轉(zhuǎn)
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(jī)無論是從機(jī)械特性還是經(jīng)濟(jì)方面都適合本次設(shè)計的要求，因此可選擇用HC76-40型號的電動機(jī)。
4.3 電動機(jī)額定功率的確定
經(jīng)實驗測定當(dāng)榨汁機(jī)正常工作，轉(zhuǎn)速n達(dá)到8000r/min以上的時候，榨汁機(jī)的離心效果明顯改善，又查資料知道植物細(xì)胞壁的纖維絲抗拉強(qiáng)度為8~10MPa,我們選用各種不同功率的電動機(jī)進(jìn)行實驗，得出結(jié)論轉(zhuǎn)矩大于200的電動機(jī)符合榨汁機(jī)的要求，根據(jù)公式，其中P為功率，單位為W；為轉(zhuǎn)矩，單位為；n為轉(zhuǎn)速，單位為；將以上數(shù)據(jù)帶入得：
我們可以選擇單相串激電動機(jī)HC76-40型號，它的功率為250W，在正常工作時，它的轉(zhuǎn)速達(dá)到10000r/min，扭矩達(dá)到240>200,滿足使用要求。所以我們選擇的電動機(jī)的額定功率P為250W。
5榨汁部件的設(shè)計
榨汁部件的主要組成部分是回轉(zhuǎn)籃?；剞D(zhuǎn)籃主要是由金屬濾網(wǎng)、切削刀片以及與斜齒輪軸伸相配合的底部的斜齒。設(shè)計回轉(zhuǎn)籃濾網(wǎng)的時候，主要考慮濾網(wǎng)的傾斜度，我們建立力學(xué)模型如圖所示：
圖1：回轉(zhuǎn)籃力學(xué)模型
當(dāng)水果片進(jìn)入回轉(zhuǎn)籃中，經(jīng)過切削粉碎后進(jìn)行高速離心運動，物料在回轉(zhuǎn)籃中受一對平衡力－離心力和向心力，物料自身受到重力和指向軸心的離心力，當(dāng)物料貼在回轉(zhuǎn)籃的濾網(wǎng)上的時候，又受到了垂直于濾網(wǎng)支持力和平行于濾網(wǎng)的摩擦力，它們的合力的方向必然為沿濾網(wǎng)斜度方向。這樣物料就可以被甩出回轉(zhuǎn)籃，從而達(dá)到分離果汁和果渣的目的。我們經(jīng)過初步實驗得出，回轉(zhuǎn)籃上部金屬濾網(wǎng)的斜度為55°的時候，可以很好的將果汁和果渣分離。設(shè)計回轉(zhuǎn)籃底部斜齒的時候，根據(jù)以往經(jīng)驗以及查照相關(guān)資料，我們?nèi)⌒饼X的比例為1：4?；剞D(zhuǎn)籃的主要作用是在開啟榨汁機(jī)后，電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)籃高速旋轉(zhuǎn)，榨汁機(jī)就是利用回轉(zhuǎn)籃底部的切削刀片將水果片切成小碎片，然后在高速旋轉(zhuǎn)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(wǎng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)圓腔流入果汁杯，果渣則被甩出回轉(zhuǎn)籃而落入果渣盒中，我們還考慮了金屬濾網(wǎng)的強(qiáng)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(jī)驅(qū)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2：回轉(zhuǎn)籃
圖3：金屬濾網(wǎng)（放大10倍）
6 榨汁機(jī)殼體的設(shè)計
6.1榨汁機(jī)殼體材料的選擇
我們設(shè)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(jī)械性能是剛而韌，無缺口沖擊強(qiáng)度在熱塑性塑料中名列前矛。聚碳酸酯的成型零件可以達(dá)到很精密的公差，并在很寬的溫度保護(hù)范圍內(nèi)保持其尺寸穩(wěn)定性，成型收縮率為0.5%~0.7%，膨脹系數(shù)低。最高使用溫度可達(dá)135°。熱變形溫度為135~143C°，當(dāng)用玻璃纖維增強(qiáng)后，熱變形溫度可提高到150~160C°。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60C°以上的水中會導(dǎo)致開裂而失去韌性。在水蒸氣中反復(fù)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(jī)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(jī)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(shè)計離心外殼、電機(jī)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(zhì)硬、剛性好，在低溫條件下抗沖擊和機(jī)械性能較好，使用溫度范圍大（-40~100C°），因此應(yīng)用廣泛。
6.2 榨汁機(jī)殼體的設(shè)計
榨汁機(jī)的殼體主要包括端蓋，回轉(zhuǎn)籃，離心外殼，電機(jī)殼體，底座，蓋鎖，果汁杯，果渣盒。設(shè)計這些殼體的時候我們遵守了模具設(shè)計準(zhǔn)則，同時考慮了模具的設(shè)計制造及加工問題。這樣更有利于榨汁機(jī)的生產(chǎn)，并減少了制造成本。
6.2.1端蓋的設(shè)計
設(shè)計榨汁機(jī)的時候，我們主要考慮了進(jìn)料口與回轉(zhuǎn)籃之間尺寸的關(guān)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(jī)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加家庭化，小型化。榨汁機(jī)的端蓋和離心外殼構(gòu)成離心室，分離果汁的離心運動便在離心室中進(jìn)行，端蓋上設(shè)有進(jìn)料口，榨汁前，先將水果切成小片以便可以從進(jìn)料口進(jìn)入離心室中做離心運動，將水果片從進(jìn)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(zhì)量大的離心力也大，故隨著離心運動的進(jìn)行，質(zhì)量大的隨著回轉(zhuǎn)籃想高處運動，然后慢慢的甩出回轉(zhuǎn)籃，落到果渣盒中，而果汁透過回轉(zhuǎn)籃進(jìn)入到回轉(zhuǎn)圓腔，然后隨著離心運動的進(jìn)行留入果汁杯。至于壁厚我們設(shè)計為2mm,這樣就可以滿足我們的基本要求了。端蓋的結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4：端蓋
6.2.2離心外殼的設(shè)計
離心外殼可以說是榨汁機(jī)最重要的部分了，它包含了榨汁機(jī)果汁和果渣的出口，上面提到了果渣隨著離心運動的進(jìn)行被甩出了回轉(zhuǎn)籃，甩出回轉(zhuǎn)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(jìn)果渣盒中就是設(shè)計的重要部分了，所以設(shè)計端蓋的時候我們設(shè)計了一個圓梯形擋板，同時在離心外殼上設(shè)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(shè)計的問題，當(dāng)物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)室后，做離心運動，在離心過程中，果汁脫離物料而透過回轉(zhuǎn)籃進(jìn)入回轉(zhuǎn)圓腔，在回轉(zhuǎn)圓腔的底部我們將其設(shè)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(jìn)行而順利流入果汁杯中。設(shè)計離心外殼的時候，我們考慮了其與端蓋和電機(jī)底座和回轉(zhuǎn)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(shè)計為2mm，所以設(shè)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(jié)構(gòu)正好相反。
圖5：離心外殼
6.2.3電機(jī)外殼的設(shè)計
電機(jī)外殼的作用主要是用來固定電動機(jī)，所以設(shè)計的時候我們主要考慮電動機(jī)部分，在電機(jī)外殼的內(nèi)部我們?yōu)殡妱訖C(jī)設(shè)計了一個圓柱形殼體，電動機(jī)的固定方式我們才用螺母固定，在電機(jī)外殼的內(nèi)壁頂部我們設(shè)有3個螺孔，這樣可以更好的保證電機(jī)的平穩(wěn)性。其次我們要考慮的是電機(jī)與驅(qū)動部件的配合，在電機(jī)外殼的頂部開有圓形口，電機(jī)軸端由此伸出，在電機(jī)軸端安有斜齒輪軸伸，這樣就可以與回轉(zhuǎn)籃相配合，達(dá)到驅(qū)動效果。再者，我們要考慮電機(jī)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(shè)計在電機(jī)外殼兩側(cè)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6：電機(jī)外殼
6.2.4底座的設(shè)計
設(shè)計底座主要考慮的就是電機(jī)的散熱問題，我們將底座的底部網(wǎng)狀，直接和外部連通，這樣就很好的解決了電機(jī)的散熱問題。其次是與電機(jī)外殼的配合。底座內(nèi)壁上我們設(shè)有螺孔，采用螺母將電機(jī)外殼與底座固定在一起，采用了2個螺母進(jìn)行固定。
圖7：底座
6.2.5料桿的設(shè)計
設(shè)計推料桿我們主要考慮了與端蓋進(jìn)料口的配合以及當(dāng)它與進(jìn)料口配合完全后它與回轉(zhuǎn)籃上切削刀片的距離，他直接決定了切削進(jìn)行的是否徹底。
6.2.6 蓋鎖的設(shè)計
蓋鎖是榨汁機(jī)的重要保護(hù)措施，當(dāng)所有榨汁機(jī)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(dāng)榨汁機(jī)開啟后，電機(jī)的高速離心運動將端蓋等甩出去，造成傷人事件。設(shè)計蓋鎖的時候我們利用了塑料的彈性，這種蓋鎖結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適合安裝在家用榨汁機(jī)上。
6.2.7果汁杯、果渣盒的設(shè)計
果汁杯和果渣盒的設(shè)計則主要考慮生活中的習(xí)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(shè)計
電動機(jī)的軸伸需要與榨汁機(jī)主機(jī)的驅(qū)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(zhuǎn)籃底部的斜齒相配合，內(nèi)部與電機(jī)軸伸相配合。
7 榨汁機(jī)的使用說明書
7.1安裝說明
1）先將不銹鋼漏缽放在機(jī)身底座上，對準(zhǔn)凹口位置（注意：在裝機(jī)時切勿接通電源
以免不小心觸到開關(guān)發(fā)生危險）。
2）將漏缽上膠圈對準(zhǔn)縫放在不銹鋼漏缽上。
3）將不銹鋼過濾網(wǎng)組件放在漏缽內(nèi)對準(zhǔn)傳動離合心輪垂直往下壓，直至有喀擦一聲，再用手將過濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)向下看一看平衡與否。如果擺動很利害則說明沒有裝正，需要重新安裝。
4）將鋁合金上蓋放置于漏缽上膠圈上，對準(zhǔn)槽裝。
5）將鋁合上蓋固定手挽提起，置于上蓋上兩側(cè)的凹槽內(nèi)，手挽需垂直，以便固定。
6）再將料渣桶放在鋁金上蓋露出部位下方。
元器件安裝布置圖
7.2 使用說明
1）請將包裝用品及不需要之貼紙除掉。
2）第一次正常使用時，一開啟電機(jī)時可能會發(fā)出一點小量的煙或臭味，這是正?，F(xiàn)象。
3）使用前請先確定所有組件已經(jīng)安裝妥當(dāng)（建議開機(jī)前先用一根細(xì)小的棒子（如食用筷子）透過入料口輕輕地?fù)芤粨苓^濾網(wǎng)上刀片讓它試運轉(zhuǎn)幾圈，看過濾網(wǎng)會不會刮到漏缽上膠圈，如果會刮到請重新再組裝過一遍，直至不刮為止，請確認(rèn)沒有插上電源！）
4）待電動機(jī)起動運轉(zhuǎn)正常后再投入食物。
5）將要榨汁的蔬果洗干凈，大部份蔬果（如萍果、胡蘿卜等）小于75mm的都可直接放入入料口不需切成小塊。
6）放一個杯子或容器在果汁出口處。
7）將電源線插于220V~50Hz之電源插座上，然后將開關(guān)拔至“1”處。
8食物推進(jìn)后，果汁會自動流入水杯或容器內(nèi)，而果渣便收集在料渣桶內(nèi)。
7.3 安全警告事項說明
1）清潔、維修、移動本機(jī)時一定要拔掉電源線插頭。
2）不可用濕手接觸開關(guān)、插頭。
3）本機(jī)除不銹鋼漏缽以上之組件可以拆下用水沖洗之外，機(jī)身底座以下之組件切勿用水沖洗或泡在水中。
4）放在干爽平穩(wěn)的地方使用，切勿把本產(chǎn)品擺放在熱氣爐上或靠近熱爐，或觸碰任
何會發(fā)熱的表面。
5）若發(fā)現(xiàn)本機(jī)有損壞或異常現(xiàn)象，請立即停止使用。
6）本機(jī)采用串勵電機(jī)，故連續(xù)工作時間不可超過30分鐘。若需長時間工作，則每運轉(zhuǎn)30分鐘后暫停5分鐘后再啟動。
7）機(jī)器開啟后，要用壓料棒推壓蔬果，不允許用手或其它物體代替。
8）本產(chǎn)品只作榨生果或蔬菜果汁用途，請勿用以攪拌、切碎、磨蓉、刨絲等用途，也不能用于肉類或硬殼果類。
7.4 清潔、保養(yǎng)說明
1）請將開關(guān)拔至“0”，然后將電源線拔掉。
2）將所有組件拆下，注意：拆下不銹鋼篩網(wǎng)時，要連不銹鋼漏缽一同垂直往上端，讓篩網(wǎng)固定座與傳動離心輪脫開，然后把篩網(wǎng)倒出（本機(jī)采用離心式設(shè)計，拆裝簡便）。
3）除機(jī)身底坐組件外，其余組件皆可浸入水或其它液體中。
4）用溫暖的肥皂水清洗，然后用清水沖洗干凈，再用干軟布抹干或風(fēng)干，清潔劑必須使用無毒、無腐蝕性的種類，切勿使用研磨情清潔劑。
5）清洗不銹鋼篩網(wǎng)時，請放于流水下，用尼龍刷清除附在上面的果渣，請小心處理此篩網(wǎng)，以免損壞。
6）使用微濕的抹布或海綿抹干機(jī)身底座。
7）所有組件皆不宜放于洗碗碟機(jī)清洗。
8）本產(chǎn)品如要收藏包裝，要讓所有組件完全干透才可以。
7.5 易發(fā)故障處理說明
榨汁機(jī)常見故障有:電機(jī)不轉(zhuǎn),電機(jī)轉(zhuǎn)動乏力,電機(jī)轉(zhuǎn)動一會就自停,榨汁出液慢和部分功能失效等幾種,下面簡單說明.注意:以下所述均以220V市電正常為前提,檢修時應(yīng)先檢查室內(nèi)插座上的市電電源電壓,排除其出故障的可能性.
7.5.1電機(jī)不轉(zhuǎn)
造成這種故障的主要原因不外乎是榨汁機(jī)電路斷路,接觸不良和電機(jī)本身損壞.維修時,可先查看電源插頭兩端的電阻,合上電源開關(guān)時正常電阻為50～60Ω.如果實測無窮大,說明電源電路斷路,可拆開主機(jī)座底蓋,檢查F1、S1、S2是否正常,通常以電源開關(guān)S1和安全開關(guān)S2損壞或者錯位較多,可以重?fù)Q個或者拆卸后重新校正或修理觸動簧片即可.
如果保險絲管被熔斷找出原因重新?lián)Q上規(guī)格相同的保險絲.如果換上仍舊被燒斷,可能是電機(jī)繞組或引線短路
7.5.2 電動機(jī)轉(zhuǎn)動乏力榨汁效果差
造成榨汁機(jī)電機(jī)、刀具轉(zhuǎn)動乏力、榨汁效果差的主要原因是電機(jī)過載或接觸不良,具體原因及維修方法如下:
1)果渣槽或果渣盤內(nèi)的殘渣過多,應(yīng)該斷電后取出果渣槽,然后進(jìn)行徹底清除.
2)投放的果蔬過大,質(zhì)地過硬或量過大,壓力用力太大等,避免這些不當(dāng)操作就能解決問題.
3)電機(jī)電刷和換向器間的接觸不良,應(yīng)該在清洗換向器后換上同規(guī)格的新件.
7.5.2 發(fā)出異常聲響或噪音大
榨汁機(jī)工作時發(fā)出有別于正常噪音的異常聲響,通常有以下幾種情況.
1)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子碰觸,電機(jī)軸承損壞時,會發(fā)出異常聲響.對此應(yīng)拆開電機(jī),仔細(xì)查出原因,然后進(jìn)行校正便可.
2)投放的果蔬過大、過厚、過硬、量過大、壓力用力太大或果蔬槽飽滿等,榨汁機(jī)工作時會發(fā)出變調(diào)的噪音或沉悶的“嗚……”聲.對此應(yīng)立即關(guān)機(jī),排除故障,否則可能損傷電機(jī)或其他零部件,也可能引起溫控器開關(guān)動作,自動停機(jī).
7.5.3 接通電源電機(jī)轉(zhuǎn)動一會就自停
大多是電機(jī)運轉(zhuǎn)溫升過高導(dǎo)致溫控器開關(guān)ST動作,從而造成自動停機(jī).此外,電機(jī)中存在局部短路現(xiàn)象也會造成這種故障.這主要是指電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子繞組部分短路換向器短路.還有,榨汁機(jī)連續(xù)工作時間過長也會導(dǎo)致電機(jī)溫升過高,尤其是功率較小或質(zhì)量較差的電機(jī)發(fā)熱更嚴(yán)重,所以每次使用時間一般以不超過1分鐘為宜.
7.5.4 榨汁出液慢
這種故障主要是刀具濾網(wǎng)組件被果蔬殘渣堵塞所致,可拆卸該組件,然后進(jìn)行清洗,并且仔細(xì)清除掉濾網(wǎng)和刀具上的殘渣即可.順便指出,要經(jīng)常保持榨汁機(jī)體內(nèi)外的清潔,每次使用后都要清洗,可用洗潔精清洗濾網(wǎng)、果渣槽等部件.但切不可用水或洗潔精沖洗主機(jī)座,或?qū)C(jī)體放在水里,以免損壞機(jī)內(nèi)的電器零部件.主機(jī)座應(yīng)用濕布搽拭,但也要切實防止水滴流入機(jī)內(nèi).
7.5.5 部分功能失效
這種故障是指“點動、降速”等功能失效,但榨汁機(jī)還是能工作.通常是功能開關(guān)S1及其相應(yīng)電路不良或損壞所致.功能開關(guān)S1常見的故障是觸點被燒毛、燒黑或簧片變形等.修理時,可先用小銼刀或細(xì)砂布修平磨光觸點,再用鉗子校正變形的簧片,若開關(guān)觸頭燒壞程度嚴(yán)重,則應(yīng)更換觸頭,可從別的開關(guān)上拆出類似觸頭經(jīng)修正后代替,當(dāng)然換新件更好.拆裝開關(guān)時可將簧片、彈簧等小零件放在一個小瓶子或小杯子里,這樣可防止因丟失所帶來的煩惱.
7.6 技術(shù)參數(shù)
額定輸出功率
250W
工作效率
45%～48%
額定電壓
220V~
額定頻率
50Hz
入料口直徑
48mm
凈重
5kg
防水星級
IPX1
機(jī)身尺寸
180*234*247(mm)
結(jié)論
鑒于當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的榨汁機(jī)的各種不足，我們在此基礎(chǔ)上設(shè)計了離心式榨汁機(jī)，相比較其他種類的榨汁機(jī)，該榨汁機(jī)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(shè)計簡單，便于拆裝清洗維修，并且安有保護(hù)裝置，榨汁主要部件回轉(zhuǎn)籃的設(shè)計相比較其它種類的榨汁機(jī)而言，有了很大的改進(jìn)；切削刀片我們采用了帶有鋸齒的切削刀片，加強(qiáng)了切削效果；金屬濾網(wǎng)更為精密，則使得果汁更加精純。榨汁機(jī)的殼體等部件主要包含了端蓋、離心外殼、電機(jī)外殼、底座等，設(shè)計這些零件的時候，我們主要考慮了模具的制造問題和結(jié)構(gòu)問題，使得制造上更加簡便，結(jié)構(gòu)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(jī)而言就做到了小型化，自動化、環(huán)?；踩?，更好地滿足了廣大消費者的消費需求。
致謝
經(jīng)過一個多月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于我經(jīng)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(shè)計的整個過程都得到了左月明教授的悉心指導(dǎo)在此表示衷心的感謝。左老師多次詢問研究進(jìn)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(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路都給予我無盡的啟迪。
在這次畢業(yè)設(shè)計過程中非常感謝桑曉波、李學(xué)亮和高緯耶同學(xué)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(dǎo)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(xué)都能事有所成。
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2007年6月
楊偉志
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