本科生毕业设计思维导图
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思维导图大纲
本科生毕业设计思维导图模板大纲
炒栗栗子机的设计
学 院 电气与机械工程学院
专 业 机械设计制造及其自动化
班 级 2019级 机械本2班
学 号 4708190231
学 生 姓 名 翟晓凡
联 系 方 式 15093806285
指 导 教 师 李耀辉 职称 副教授
2023年 月
__ __
独 创 性 声 明
本人郑重声明：所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：____________
________年______月_____日
授 权 声 明
本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。
本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：
学生签名：
年 月 日
指导教师签名：
年 月 日
摘要
这台机器的目的是将馅料和面团混合，并利用机械相对运动生成特定形状的食品。它通过复合轮系传递动力，包括蜗轮蜗杆、锥齿传动、链传动、齿轮传动和槽轮传动等。这些机件使得炒栗子机能够将馅料和经过搅拌的面团送入成型机构进行加工。在成型机构中，垂直绞龙是中空的，其中的内腔可以作为馅料输送通道，即馅管。经过混合之后，炒栗成型的形状由设计确定。
在机器运转时，电动机提供动力，驱动复合轮系的运转，使得炒栗子机的所有部件都能够协同工作。首先，馅料和面团分别被输送至成型机构。接着，经过混合的馅料进入垂直绞龙的内腔，并沿着馅管被输送。同时，经过搅拌的面团也在成型机构中被压缩和切割，以便形成所需的形状。最终，炒栗成型的形状取决于成型机构的设计，可以是圆形、方形或其他形状。
总之，这台机器通过复合轮系实现动力传递，在成型机构中利用馅管作为馅料输送通道，将馅料和面团混合并形成特定形状的食品。其操作简单、高效，大大提高了生产效率，并在食品加工行业得到广泛应用。
关键词
炒
ABSTRACT
As we all know, fried chestnut foods have always required manual processing, the production of products of different sizes and not easy to preserve, the purpose of the design of the machine is to produce a type of stuffed food with specific shape requirements through mechanical action. The working principle of the machine is by the stir-frying chestnut machine through the use of electric motor through the worm gear, bevel gear transmission, chain drive, gear transmission, grooved wheel transmission and other composite wheel systems to achieve the transmission of the fried chestnut machine, the fried chestnut filling and the stirred dough are sent to the forming mechanism respectively, the vertical auger is a hollow structure, the inner cavity acts as a channel for filling transportation, that is, the filling pipe, forming the filling in the middle, after mixing, the fried chestnut will be formed by the forming mechanism according to the designed shape, while saving manpower and material resources. Even in the development of future technology, it can realize integrated equipment such as peeling, chestnut cutting, and molding, and develop a fully automatic chestnut stir-frying machine without human intervention.
Keywords
炒栗栗子机设计
目录
#_Toc1328969951.绪论 7
#_Toc1328969961.1炒栗栗子机食品机械的研究意义和发展前景 7
#_Toc1328969971.2国内外研究现状 7
#_Toc1328969982.炒栗栗子机的基本功能和相关工艺参数及主要设计要求 8
#_Toc1328969992.1机器拟实现的基本功能 8
#_Toc1328970002.2工作原理 8
#_Toc1328970012.3整体布局的设计 9
#_Toc1328970023. 计算传动装置的运动和动力参数 10
#_Toc1328970033.1电动机的选择及转速的确定 10
#_Toc1328970043.2.总传动比和分传动比 11
#_Toc1328970053.2蜗轮蜗杆传动的设计 12
#_Toc1328970063.2.1 蜗轮蜗杆传动的设计要求 12
#_Toc1328970073.2.2 蜗轮蜗杆传动的参数及材料 12
#_Toc1328970083.2.3 蜗轮蜗杆传动效率 13
#_Toc1328970093.2.4蜗杆传动的润滑和热平衡计算 13
#_Toc1328970103.3直齿圆锥齿轮的设计 15
#_Toc1328970113.3.1直齿圆锥齿轮设计要求 15
#_Toc1328970123.3.2轮齿的受力分析 15
#_Toc1328970133.3.2 直齿圆锥齿轮设计参数及材料 16
#_Toc1328970143.3.3 直齿圆锥齿轮弯曲疲劳设计计算 16
#_Toc1328970153.3.4 直齿圆锥齿轮的校核计算 17
#_Toc1328970163.4 链传动设计 18
#_Toc1328970173.4.1 横绞龙链传动设计 18
#_Toc1328970183.4.2 成形机构链传动设计 19
#_Toc1328970194.分流轴及其附件的设计及校核 20
#_Toc1328970204.1 分流轴的设计计算与校核 20
#_Toc1328970214.1.1分流轴的设计计算 20
#_Toc1328970224.1.2分流轴的校核 25
#_Toc1328970234.2轴承的设计与校核 27
#_Toc1328970244.2.1轴承的设计计算 27
#_Toc1328970254.2.2轴承的校核 27
#_Toc1328970264.3 键联接的设计与校核 29
#_Toc1328970274.3.1键连接的设计计算 29
#_Toc1328970284.3.2 键的校核 29
#_Toc1328970294.4 花键连接的设计与校核 29
#_Toc1328970305.设计分析 30
#_Toc1328970315.1炒栗栗子模型分析 30
#_Toc1328970325.2横绞龙和垂直绞龙的设计分析 30
#_Toc1328970335.3供料装置的设计计算. 33
#_Toc1328970345.4出栗机构的设计计算 34
#_Toc1328970355.5栗子成型装置的设计及生产过程 34
#_Toc1328970366.装配 35
#_Toc1328970376.1传动系统的装配 35
#_Toc1328970386.2炒栗栗子机整机装配 36
#_Toc1328970397.展望 37
#_Toc1328970408.致谢 37
#_Toc132897041参考文献 39
<a id="_Toc132896995"></a>1.绪论
<a id="_Toc132896996"></a>1.1炒栗栗子机食品机械的研究意义和发展前景
炒栗栗子机是一种食品机械，用于加工炒栗子这种小吃。它的研究意义和发展前景如下：
首先，炒栗栗子机的研究可以提高炒栗子的生产效率和质量。随着炒栗子市场的不断扩大，传统的手工制作已经不能满足市场需求。炒栗栗子机的出现使得生产效率得到了显著提升，同时也能够保证产品的质量稳定性。
其次，炒栗栗子机的发展有助于推动食品机械行业的进步。随着科技的不断发展，食品机械行业也在不断创新和完善。炒栗栗子机作为其中的一个细分领域，对于该行业的整体发展具有重要的推动作用。
再次，炒栗栗子机的应用范围广泛。除了生产炒栗子这种小吃之外，炒栗栗子机还可以应用于饺子、包子类等食品的加工。因此，炒栗栗子机的发展前景非常广阔。
如今很大程度上这种特色小吃还在利用手工和面配比，然后再利用切刀切制。既费时又费力，同时还可能因为配比切制问题影响口感，夏季还会因为温度问题不易保存，如果可以通过研发一款设备通过旋转挤压，选择合适配比，不仅能够大幅度提升栗子的口感，同时还能节省人力物力。总之，炒栗栗子机的研究意义和发展前景还有很大的潜力，它不仅能够提高生产效率和质量，还可以推动食品机械行业的进步，应用范围广泛。甚至在未来技术的发展，能够实现剥栗、切栗、成型等一体化设备，研发出无人干预的全自动化炒栗栗子机。
<a id="_Toc132896997"></a>1.2国内外研究现状
炒栗栗子机是一种用于炒制栗子的食品机械设备，随着人们对健康和休闲的重视，炒栗子越来越受欢迎。炒栗栗子机的研究现状包括以下几个方面：1.结构设计优化炒栗栗子机的结构设计需要考虑到加工效率、产品质量和安全可靠性等因素：目前已经有一些最新设计针对这些问题进行了优化，例如改进炒栗子机的转动轴承、优化炒栗子机的保护罩设计，以提高生产效率和产品质量；2.工艺改进和控制系统优化：为了使炒栗栗子机在炒制过程中达到更好的效果，需要不断改进其工艺和控制系统。研究者们将注意力放在如何通过温度、转速、时间等参数的精准控制来优化炒栗过程，使得炒栗子的口感、香气和色泽等品质指标稳定性和一致性；3.节能降耗和环境保护由于长时间的加热作业可能导致能耗过大，需要炒栗栗子机类机械降低能耗的研究。有些新设备引入了太阳能、生物质等绿色能源进行加热，达到节能效果。同时，考虑到环境保护问题，一些炒栗栗子机也采用了除尘器和净化设备等，以减少二次污染；4.智能化和多功能，随着技术的不断发展和应用的广泛，炒栗栗子机作为一种新型的食品加工设备，未来可能会朝着智能化、多功能化等方向发展。例如，将图像处理、分析算法等集成到炒栗栗子机中，实现自动化控制与调节；或者开发出一款具备炒、烤、煮等多种功 能的食品机械等。
总之，炒栗子机类机械的研究现状是多方面的，并且在不断地推进中。通过对炒栗栗子机的结构设计、工艺改进和控制系统优化、节能降耗和环境保护等问题的研究，可以提高生产效率、
<a id="_Toc132896998"></a>2.炒栗栗子机的基本功能和相关工艺参数及主要设计要求
<a id="_Toc132896999"></a>2.1机器拟实现的基本功能
1.为了实现炒栗的旋转挤压，炒栗栗子机应完成如下的三个动作：
(1)供栗机构实现馅料输送
(2)供面机构实现供面
(3)同向运动的成型盘生产具有特定外形的食品
2.设计要求及工艺参数
（1）炒栗食品拟定生产能力为60个/min
（2）同向运动的生产阻力为1000N
（3）为改善栗子成型质量，希望在一段时间之后有一段时间的保压时间
（4）由于挤压时压力过大，机构应具有一定增压能力，以增大有功，相对减小原动机的功率
（5）尽量选择设计简单，结构安全可靠的机构
<a id="_Toc132897000"></a>2.2工作原理
<a id="_Toc132897001"></a>2.3整体布局的设计
<a id="_Toc132897002"></a>3. 计算传动装置的运动和动力参数
<a id="_Toc132897003"></a>3.1电动机的选择及转速的确定
同步转速1000r/min,6极
电动机型号
额定功率/kw
满载转速
堵转转矩/额定转矩（）
最大转矩/额定转矩
Y200L2-6
22
970
1.8
2.0
Y90S-6
0.75
910
2.0
2.2
Y112M-6
2.2
940
2.0
2.2
<a id="_Toc132897004"></a>3.2.总传动比和分传动比
（1）列出各个部件传动比
部件名称
传动比
减速器
锥齿轮副
横绞龙链轮副
成型盘链轮副
出面嘴齿轮副
垂直绞龙齿轮副
槽轮机构
（2）列出各个轴的转速：
轴的名称
转速
电机轴
蜗杆轴
蜗轮轴
分流轴
<a id="_Toc132897005"></a>3.2蜗轮蜗杆传动的设计
<a id="_Toc132897006"></a>3.2.1 蜗轮蜗杆传动的设计要求
<a id="_Toc132897007"></a>3.2.2 蜗轮蜗杆传动的参数及材料
<a id="_Toc132897008"></a>3.2.3 蜗轮蜗杆传动效率
<a id="_Toc132897009"></a>3.2.4蜗杆传动的润滑和热平衡计算
（1）润滑
（2）根据热平衡计算条件有：
可见减速器热平衡条件满足要求。
（3）蜗轮蜗杆受力计算
蜗杆传动的受力分析图如下
根据弯曲疲劳强度校核条件有：
可见齿根弯曲疲劳强度合格。
<a id="_Toc132897010"></a>3.3直齿圆锥齿轮的设计
<a id="_Toc132897011"></a>3.3.1直齿圆锥齿轮设计要求
<a id="_Toc132897012"></a>3.3.2轮齿的受力分析
对齿轮强度进行计算时，要对轮齿上的力进行分析，由于齿轮传动需要加以润滑，所以轮齿之间的摩擦力几乎可以忽略，将所受的力分解为圆周力和径向力，受力平衡后进行分析计算
<a id="_Toc132897013"></a>3.3.2 直齿圆锥齿轮设计参数及材料
按照国家标准选择大端为标准值，以齿宽中点处的当量齿轮进行计算模型，
选择45钢调质处理作为锥齿轮的材料，并且齿面要求硬度达到230HBS。
<a id="_Toc132897014"></a>3.3.3 直齿圆锥齿轮弯曲疲劳设计计算
（1）齿根弯曲疲劳计算
（2）齿面接触疲劳强度计算
按照齿面接触疲劳强度条件所能达到的最小条件对直齿圆锥齿轮传动副进行设计
根据设计公式有：
<a id="_Toc132897015"></a>3.3.4 直齿圆锥齿轮的校核计算
（1）校核齿根弯曲疲劳强度
根据校核公式有：
可见齿根弯曲疲劳强度满足要求。
（2）圆锥齿轮受力计算
<a id="_Toc132897016"></a>3.4 链传动设计
<a id="_Toc132897017"></a>3.4.1 横绞龙链传动设计
链传动示意图如下
<a id="_Toc132897018"></a>3.4.2 成形机构链传动设计
<a id="_Toc132897019"></a>4.分流轴及其附件的设计及校核
<a id="_Toc132897020"></a>4.1 分流轴的设计计算与校核
<a id="_Toc132897021"></a>4.1.1分流轴的设计计算
（1）设计要求
轴是机器的重要组成部分。它承担其他旋转部件的相对旋转运动，并将扭矩和力传递给其他部件。它通过轴承连接到框架上。轴上部件围绕轴线进行相对旋转运动，形成基于轴的组合轴部件。
为了使炒栗子机能够承受弯矩和扭矩的影响，我们选择旋转轴，并通过初步估计的弯曲合成扭矩来设计轴段直径。该轴上有四个传动部件，由键连接，并通过轴向定位确定位置。轴末端被加工成花键轴以确保其定位。为了保证其他零部件的相对位置固定，该轴可以通过三个轴承支撑和固定。我们选择 45 钢作为轴材料，并进行调制以提高其耐磨性和强度。
（2）分流轴扭矩图的绘制
经计算后各轴段扭矩大小分别为：
由机械设计手册表15-1可得
毛坯材料
硬度(HB)
<=200
217-155
650
360
270
155
轴的扭矩图
(3)轴的结构设计
为了满足轴装在和轴上零件的正确工作位置，便于安装，现拟定轴的装配方案轴段1安装轴承、轴段2开键槽安装直齿圆锥齿轮，轴段23用来为直齿圆锥齿轮定位，轴段4用来为轴段5安装轴承定位。
轴的材料
Q235
45
12-20
20-30
A
160-135
118-107
材料Q235，45钢A的取值范围
注：当弯矩相对较小或只受转矩时，[τ]取较大值，A取较小值；反之[τ]取较小值，A取较大值。
(4)分流轴各段轴径的确定
(5) 轴的受力分析
轴上所有力分布如下图所示：
轴受力示意图
轴受力状态表（含未知数）
力名称
509.5
-1979.5
-509.5
-2341.5
115.3
316.7
289.7
795.8
11141.7
从图表中可以看出，有7个未知力。根据应力平衡，只能列出以下5个方程，因为未知数大于可列出的平衡方程。因此，该结构属于超静态结构。在获得所有其他未知数之前，需要根据3位置，挠度得0，列出另一个平衡方程。受力平衡条件方程：
变形协调方程：
其中
注： 在这里，我们定义以下量：
x：位置3到位置1的距离；l：位置1到位置7的距离；a：力或力矩作用点到位置1的距离；b：力或力矩作用点到位置7的距离；E：材料的弹性模量； I：材料截面的极惯性矩（假定各轴径的极惯性矩均相同）；
则有：
根据计算结果重新绘制轴受力表：
轴受力状态表
力名称
640\.8
-400.3
509.5
509.5
-1979.5
-509.5
1640.8
1966.3
-2341.5
115.3
316.7
289.7
795.8
-1414.6
-139
11141.7
<a id="_Toc132897022"></a>4.1.2分流轴的校核
根据上节内容绘制如下弯矩图
可见轴强度符合标准。
<a id="_Toc132897023"></a>4.2轴承的设计与校核
<a id="_Toc132897024"></a>4.2.1轴承的设计计算
（1）轴承的选择
根据转速和载荷，我们初步选择位置1和位置3使用圆锥滚子轴承。另外，由于位置7需要一个精度高且启动所需力矩小的滚动轴承，并且大多数滚动轴承已经标准化，我们选择了深沟球轴承。
根据各个轴的直径，我们确定了具体的轴承型号。位置1和位置3将使用圆锥滚子轴承329/32，而位置7将使用深沟球轴承6005。
<a id="_Toc132897025"></a>4.2.2轴承的校核
对于轴承进行校核所能承受的寿命是多少，正是对轴承的校核，如下图寿命公式
（1）对轴段1位置轴承进行校核
给定以下参数：
（2）对轴段3位置轴承进行校核
轴承寿命符合要求。
（3）对轴段7位置轴承进行校核
轴承寿命符合要求。
<a id="_Toc132897026"></a>4.3 键联接的设计与校核
<a id="_Toc132897027"></a>4.3.1键连接的设计计算
<a id="_Toc132897028"></a>4.3.2 键的校核
可得键的强度均符合标准。
<a id="_Toc132897029"></a>4.4 花键连接的设计与校核
故花键强度要求合格。
<a id="_Toc132897030"></a>5.设计分析
<a id="_Toc132897031"></a>5.1炒栗栗子模型分析
<a id="_Toc132897032"></a>5.2横绞龙和垂直绞龙的设计分析
为提高炒栗子机和饺子机的生产效率、产品质量和安全性，我们设计了垂直绞龙来代替传统的人工加料方式。传统方式无法充分搅拌料馅，需要人工输送，非常不安全。垂直绞龙可以吸入料馅，避免人工送入，大大提高了安全性。
代入数据有:
（2）横绞龙的设计分析
则有:
（3）输送过程中的功率消耗
从炒栗栗子机的功率消耗来看，可以分为两大部分，即：输送面料、滚切成型，包括两个部分做功，功率消耗如下式：
由炒栗栗子机结构可知，输送过程包括输面和输馅两部分，而输馅部分由绞龙螺旋输馅组成，所以其输送总功率损耗为
输面过程中即为面团在横绞龙的吸附下传送，其运输过程的功率损耗可参借助螺旋挤压机得到：
式中:
i--用来表示螺旋的头数
k--用来表示流变常数
l--用来表示螺旋管的轴向长度(m)
v--运输时的轴向移动速度 (m/s)
a--螺纹管的螺距(m) b--螺旋槽的深度(m)
Φ 输送馅过程中的功率损耗：
所以根据此公式可以对输馅部分的结构进行改进，使效率提高。
<a id="_Toc132897033"></a>5.3供料装置的设计计算.
<a id="_Toc132897034"></a>5.4出栗机构的设计计算
代入数据可得：
<a id="_Toc132897035"></a>5.5栗子成型装置的设计及生产过程
<a id="_Toc132897036"></a>6.装配
<a id="_Toc132897037"></a>6.1传动系统的装配
<a id="_Toc132897038"></a>6.2炒栗栗子机整机装配
炒栗栗子机由供面机构、供馅机构、成型机构三大部分组成。
（1）首先将电动机安装在箱体上，然后通过直齿圆锥齿轮啮合安装分流轴
（2）分流轴通过链条将分流轴的链轮与成型盘的链轮啮合
（3）将分流轴上方的齿轮1通过外啮合与出面嘴齿轮相啮合
（4）分流轴上方的齿轮2与竖绞龙相互啮合，
（5）主动轮和传动轮配合控制输送馅料的速度
<a id="_Toc132897039"></a>7.展望
本次毕业设计的研究对象是炒栗栗子机，我认真的复习了专业相关的知识，查阅相关的资料，对此有了更加深刻的理解，将栗子机的各个部件主要部件包括对供料装置、供面机构、成型机构等进行分析并设计和研究，参考以前的设计资料，经过检查修改后，初步完成了各个构件之间参数的选择，基本完成了本次的炒栗栗子机的设计。
炒栗栗子机的初步目标是实现栗子炒栗子机技术的机械化。未来，我们可以在此基础上进行改进和扩展，以实现水平和垂直的发展。也就是说，栗子炒的整个过程是自动化和多功能的，炒栗栗子机是一种方便快捷的小型成型设备，可以自动化地将栗子与面混合加工，生成特定外形的食品。随着人们对健康食品和自然食品的追求，越来越多的人开始关注栗子这种天然、健康的食品。因此，炒栗栗子机具有广阔的市场前景和发展空间。
首先，炒栗栗子机可以满足现代消费者对于快捷、健康食品的需求。随着生活节奏的加快，人们对于健康饮食的追求变得更加强烈。而栗子既美味营养又易于携带，是现代消费者理想的零食选择之一。炒栗栗子机可以在家中轻松制作栗子，不仅方便快速，还可以保证栗子的质量和卫生。
其次，炒栗栗子机的市场需求日益增长。栗子是中国传统的年货之一，但传统的栗子烘焙方法繁琐、耗时且成本高。而炒栗栗子机可以实现栗子的自动化加热和烤制，不仅省时省力，还可以大量生产栗子，满足市场需求。特别是在农村地区，许多人手工处理栗子，但效率低下、质量无法保证。炒栗栗子机的出现可以帮助他们提高产能和产品品质。
<a id="_Toc132897040"></a>8.致谢
尊敬的评委老师、亲爱的导师和各位同学，在这篇毕业论文即将完成之际，我想向所有支持、鼓励和帮助过我的人表达最真挚的感谢。作为一名大学生，我在这四年里得到了很多人的帮助和鼓励，让我不断成长和进步。
在这段时间我有些焦虑和不安，但随着慢慢的开始写这些内容，让我的心慢慢平静了下来。在完成论文的过程中，我还得到了许多其他人的帮助和支持。我要感谢所有提供数据和资料的人，是你们的努力和付出让我能够完成这篇论文。同时，我还要感谢所有参与过我的实验和调查的受试者，感谢你们为我的研究提供了宝贵的数据和反馈。最后，我要向评委老师和所有参与评审的专家表达我的感激之情。感谢你们在百忙之中抽出时间对我的论文进行严格的审查和指导，对我的研究给予了专业上的建议和意见。也感谢学校和各个部门的支持和帮助，让我能够顺利地完成这份毕业论文。再次感谢所有支持我的人，我会继续努力，不断提升自己的能力和水平，回报社会和家庭的养育之恩。祝愿大家万事如意、身体健康！
<a id="_Toc132897041"></a>参考文献
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