離心式水果榨汁機的機械設(shè)計
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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、榨汁機、豆?jié){機、加濕機等新型小家電產(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)水果加工機械歷史長，基礎(chǔ)工業(yè)強，技術(shù)水平先進，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)濟的不斷發(fā)展我國市場上也出現(xiàn)了各式各樣的榨汁機，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。
1.3 主要研究內(nèi)容
本次設(shè)計的主要內(nèi)容是離心式榨汁機的機械本體設(shè)計，主要負(fù)責(zé)水果榨汁機的殼體的設(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。
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；
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
榨汁機主要由電動部件，榨汁部件及榨汁機殼體組成。
2.2.1榨汁機殼體：榨汁機殼體是用來支撐榨汁部件及為電機提供安裝外殼，保證榨汁機的正常運作。
2.2.2榨汁部件：不同的種類的榨汁機，榨汁部件不同。榨汁部件的主要作用是用來破壞植物組織，并進行榨汁。
2.2.3電動部件：電動部件主要是為榨汁機提供動力，有電機、輸出軸、和電源開關(guān)等組成。
2.3 工作原理
榨汁機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。電動機上選擇單相串激電動機，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，而榨汁機是榨汁工序的關(guān)鍵設(shè)備，榨汁機性能的優(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：
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(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(wǎng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)，壓板由兩端向中間移動擠壓機筒內(nèi)的物料，汁液通過機筒壁上的長縫排出，壓榨結(jié)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。
4）離心式榨汁機
離心式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(zhuǎn)產(chǎn)生強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)籃而進入果渣盒。該榨汁機體積小，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。
3.2 離心式榨汁機的基本結(jié)構(gòu)
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
榨汁機殼體主要由端蓋、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(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(guān)等組成。串激式電機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。整機由轉(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。
3.3 離心式榨汁機的工作原理
? 離心式汁機可對果糊產(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） 電動機的選擇
2） 榨汁部件的設(shè)計
3） ?榨汁機殼體的設(shè)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(dāng)，電動機就能安全、經(jīng)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(nèi)容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、啟動轉(zhuǎn)矩、防護形式、結(jié)構(gòu)形式等，但是結(jié)合榨汁機的具體情況，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的選擇要求。
電動機類型的選擇要從負(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機械特性配合要適當(dāng)，機組穩(wěn)定工作；電動機的起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機械的要求。
2）功率
電動機的功率，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機械所需要的功率來選擇，盡量使電動機在額定負(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
電動機的轉(zhuǎn)速滿足工作機械要求，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)工作機械運行要求。
4）運行經(jīng)濟性
從降低整個電動機驅(qū)動系統(tǒng)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(shù)也不高的機械，電動機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的效率：但另一類年利用小時較高的機械，如空調(diào)設(shè)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。
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(jié)構(gòu)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(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驅(qū)動。這類電動機的特點為額定轉(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，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(fēng)扇冷卻。為了降低成本和減小噪音，常采用含油軸承。電動機的軸伸需與主機的驅(qū)動部件相配，一般采用斜齒輪軸伸。下表1為家用榨汁機常用單相串激式電動機的技術(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、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(jié)構(gòu)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(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。單相串激式電動機的結(jié)構(gòu)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(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，單相串激式電動機的定、轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)比直流電動機的要少。
1）主要技術(shù)指標(biāo)
單相串激式電動機主要技術(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。單相串激式電動機的主要性能數(shù)據(jù)見表2
表2 單相串勵電動機主要性能
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
—
—
—
—
—
—
—
—
單相串激式電動機無論是從機械特性還是經(jīng)濟方面都適合本次設(shè)計的要求，因此可選擇用HC76-40型號的電動機。
4.3 電動機額定功率的確定
經(jīng)實驗測定當(dāng)榨汁機正常工作，轉(zhuǎn)速n達(dá)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(xì)胞壁的纖維絲抗拉強度為8~10MPa,我們選用各種不同功率的電動機進行實驗，得出結(jié)論轉(zhuǎn)矩大于200的電動機符合榨汁機的要求，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)水果片進入回轉(zhuǎn)籃中，經(jīng)過切削粉碎后進行高速離心運動，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后，電機帶動回轉(zhuǎn)籃高速旋轉(zhuǎn)，榨汁機就是利用回轉(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(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 榨汁機殼體的設(shè)計
6.1榨汁機殼體材料的選擇
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(dá)到很精密的公差，并在很寬的溫度保護范圍內(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(shè)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(zhì)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（-40~100C°），因此應(yīng)用廣泛。
6.2 榨汁機殼體的設(shè)計
榨汁機的殼體主要包括端蓋，回轉(zhuǎn)籃，離心外殼，電機殼體，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)計榨汁機的時候，我們主要考慮了進料口與回轉(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，這樣使得榨汁機的結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加家庭化，小型化。榨汁機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行，端蓋上設(shè)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(zhì)量大的離心力也大，故隨著離心運動的進行，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)籃進入到回轉(zhuǎn)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(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(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電機外殼的設(shè)計
電機外殼的作用主要是用來固定電動機，所以設(shè)計的時候我們主要考慮電動機部分，在電機外殼的內(nèi)部我們?yōu)殡妱訖C設(shè)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(nèi)壁頂部我們設(shè)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(qū)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(zhuǎn)籃相配合，達(dá)到驅(qū)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(shè)計在電機外殼兩側(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的散熱問題。其次是與電機外殼的配合。底座內(nèi)壁上我們設(shè)有螺孔，采用螺母將電機外殼與底座固定在一起，采用了2個螺母進行固定。
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料口的配合以及當(dāng)它與進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行的是否徹底。
6.2.6 蓋鎖的設(shè)計
蓋鎖是榨汁機的重要保護措施，當(dāng)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(dāng)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(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
電動機的軸伸需要與榨汁機主機的驅(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)部與電機軸伸相配合。
7 榨汁機的使用說明書
7.1安裝說明
1）先將不銹鋼漏缽放在機身底座上，對準(zhǔn)凹口位置（注意：在裝機時切勿接通電源
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）本機除不銹鋼漏缽以上之組件可以拆下用水沖洗之外，機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)本機有損壞或異?，F(xiàn)象，請立即停止使用。
6）本機采用串勵電機，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（本機采用離心式設(shè)計，拆裝簡便）。
3）除機身底坐組件外，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身底座。
7）所有組件皆不宜放于洗碗碟機清洗。
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
榨汁機常見故障有:電機不轉(zhuǎn),電機轉(zhuǎn)動乏力,電機轉(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電機不轉(zhuǎn)
造成這種故障的主要原因不外乎是榨汁機電路斷路,接觸不良和電機本身損壞.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,可能是電機繞組或引線短路
7.5.2 電動機轉(zhuǎn)動乏力榨汁效果差
造成榨汁機電機、刀具轉(zhuǎn)動乏力、榨汁效果差的主要原因是電機過載或接觸不良,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)電機轉(zhuǎn)子與定子碰觸,電機軸承損壞時,會發(fā)出異常聲響.對此應(yīng)拆開電機,仔細(xì)查出原因,然后進行校正便可.
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,排除故障,否則可能損傷電機或其他零部件,也可能引起溫控器開關(guān)動作,自動停機.
7.5.3 接通電源電機轉(zhuǎn)動一會就自停
大多是電機運轉(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.此外,電機中存在局部短路現(xiàn)象也會造成這種故障.這主要是指電機轉(zhuǎn)子、定子繞組部分短路換向器短路.還有,榨汁機連續(xù)工作時間過長也會導(dǎo)致電機溫升過高,尤其是功率較小或質(zhì)量較差的電機發(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座,或?qū)C體放在水里,以免損壞機內(nèi)的電器零部件.主機座應(yīng)用濕布搽拭,但也要切實防止水滴流入機內(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)的榨汁機的各種不足，我們在此基礎(chǔ)上設(shè)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(shè)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(zhuǎn)籃的設(shè)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(wǎng)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(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。
?
2007年6月
楊偉志
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