家用多功能和面机的设计

摘要

和面机的实质作用就是进行水和面粉的搅拌混合，主要用于年糕、饺子皮、蛋糕、膨化食品、面条、馄饨皮等面食的加工，揉面团的好坏直接影响了面食的口感。本设计中和面机采用双叶片搅拌，和面容量为10kg，适合调制各种面团，搅拌装置选择了双叶片搅拌器，由主电机带动带轮，通过齿轮减速传动给搅拌轴。和面完成后打开步进电机，方便取出面团。本和面机结构简单，用途广泛，大到农村人家打年糕，小到三口之家包饺子。

关键词：绞龙；多功能；和面机

Abstract

Mixer is the essence of the action of water and flour, mixing is mainly used for rice cake, the wrappers, cakes, puffed food, noodles, wonton skins, such as pasta processing, knead the dough quality directly affect the taste of the pasta.In this design, including the working principle of mixer, its parts design and the technical requirements for design of mixer, and the detailed design and 10 kg/mixer, including mixing device, transmission system, feeding system and draw the mixer equipment assembly diagram, parts diagram and component diagram.Design model with double mixing blades, a powder capacity of 10 kg, suitable for all kinds of modulation dough.The reference to the design process and T - 66 type horizontal mixer, mainly characterized by mixing system chose double vane stirrer;Mixing system chooses three-phase asynchronous motor speed reducer, with belt wheel and two stage gear transmission;Choose stepper motor speed reducer, double cylinder system adopts with worm gear and worm drive and gear transmission.Mixer has simple structure, wide range of USES, big to the somebody else dozen rice cakes in the countryside, small to a family of three pack dumpling.

Key words:h eave the dragon;multi-function;dough

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

1 绪论 (1)

1.1 本课题的研究目的 (1)

1.2 我国的和面机市场 (1)

1.3 本课题应达到的要求 (1)

2 和面机初步设计 (2)

2.1 设计准备 (2)

2.1.1 和面的基本过程 (2)

2.1.2 和面机各部件设计 (2)

2.2 家用多功能和面机设计 (3)

2.2.1 确定和面机容量 (3)

2.2.2 总方案的设计 (3)

2.2.3 搅拌装置的设计 (4)

2.2.4 搅拌轴传动系统的设计 (7)

2.2.5 取料装置的设计 (21)

2.2.6 支架的设计 (29)

2.2.7 家用和面机装配图 (29)

3 小结 (31)

参考文献 (32)

致谢 (33)

家用多功能和面机

1 绪论

1.1 本课题的研究目的

和面机的实质作用就是进行水和面粉的搅拌混合，主要用于年糕、饺子皮、蛋糕、膨化食品、面条、馄饨皮等面食的加工，揉面团的好坏直接影响了面食的口感。和面机在实际使用过程中，常常根据需要人为控制，选择不同的搅拌速度、搅拌装置形状，才能让面团的质量得到保证。本课题的任务是设计一台具有多功能的家用和面机，主要适用于加工小面团。

1.2 我国的和面机市场

现如今我国的和面机种类繁多，有大型食品工厂用的，有小型家庭用的。面食自古就是我们中国人比较喜爱的食物。但是揉面不是每个中国人都能掌握的一项技术，所以对于现在的我们吃一口家常面点变的越来越难了。究其原因，大部分人都是被和面这第一步难倒了。我们的家用多功能和面机就应运而生。

1.3 本课题应达到的要求

本课题的任务是设计一台具有多功能的小型和面机，为小规模食品加工带来便利和效益。

家用多功能和面机设计

2 和面机初步设计

2.1 设计准备

2.1.1 和面的基本过程

和面机调制面团的基本过程是我们先添加一定量的面粉（以和面为例），然后加入适量水（根据我们需要的面团用途），启动和面机。搅拌轴旋转进行搅拌混合，然后面粉和水分慢慢的混合，直到两者混合均匀，面团圆滑。步进电机反转，翻缸，取出面团，和面完成。

2.1.2 和面机各部件设计

和面机功能介绍：功能多样，用途广泛，可以用来和面、打年糕、打鸡蛋等。

1、搅拌器

搅拌器也叫搅拌桨，是和面机最重要的部件。按搅拌轴数目分，有单轴式和双轴式两种。卧式的与立式的也有所不同。本次设计的绞龙既适用和面粉，也可以用于打年糕，以及打鸡蛋等。

2、搅拌容器

容器多由不锈钢焊接而成。容器的容积由和面机的适用的面团大小决定。

为了防止轴承处物料或润滑油泄漏，污染食品，容器与搅拌轴之间必须密封。因为和面机轴的转速普遍低，工作载荷变化又大，密封处间隙变化无常，本设计的密封装置采用了应J型无滑架橡胶密封圈。当然也可以采用空气端面密封装置，密封效果更完美。

本设计采用机动翻转容器，由电动机，减速器及容器翻转齿轮组成。和面完成后，打开步进电机，通过蜗轮蜗杆、减速器带动与容器固接的齿轮转动，使容器翻转一定的角度，方便使用者取出面团。当搅拌轴搅拌时通过蜗轮蜗杆的自锁原理将其锁死。

3、机架

小型和面机搅拌轴转速低，工作阻力大，振动不会很剧烈，噪音也不会很大。本设计的机架结构采用焊接结构。

4、传动装置

家用多功能和面机

本和面机的传动是由电动机，皮带轮，减速器及联轴器等组成。

和面机工作转速低，多为25-35r/min ，所以应选用较大的减速比。本设计采用

行星轮减速器，其传动效率高，结构紧凑。

表2-1 和面机容量与所配电机额定功率的关系

生产力

（㎏/次）

12 25 50 75 100

主电机

（千瓦） 1.1 2.2 3.0 4.0 5.5 2.2 家用多功能和面机设计

2.2.1 确定和面机容量

一般选5㎏/次、10㎏/次、15㎏/次。

设计10kg/次，和面时间为10min 。

2.2.2 总方案的设计

1、搅拌容器的总体尺寸

搅拌时,搅拌容器的装料系数可取0.5-0.6

查有关资料可得我国面粉的吸水系数为15%

一般面粉的密度为0.5g/ml, 和面过程中加40%的水（以和面为例），水的密度

为1g/ml 。

面粉的质量：10kg 水的质量：4kg

计算得总体积为：10000/0.5+4000/1＝70000mm 3

所以取搅拌容器容积为200000mm 3

（1）宽度（B ）

B = 2 ( R+δ) 式中 R = 搅拌浆半径 R 的大小取决于面团性质及生产（2.1）

δ= 浆叶与容器的间隙

δ取为5mm

δ=5 mm B=2（R ＋5）

（2） 高度（ H ）

H = h +B 式中 h=(0.5-1)R 取h=0.5R （2.2）

（3）长度（ L ）

L = (2-2.5)R （2.3） 搅拌容器的体积为V=329.14R 2R 2R 1.5R /2R 2R =??+?π （2.4）

家用多功能和面机设计

经计算可取R=25cm

取B=50cm H=66.5cm L=75cm

选择本设计的搅拌容器材料为1Ge18Ni9Ti

2、搅拌浆的选择

本设计选择的搅拌器,搅拌轴上设置2个搅拌叶片，搅拌叶片是两片对称固定在搅拌轴上的弧形叶片，叶片与搅拌轴旋转1/4圆连接，主要适用于加工小型面团。这种搅拌装置适合多种作业，比如和面团，打鸡蛋以及做蛋糕等。搅拌均匀，搅拌效率高。

与容器壁间距1-2cm,选择轴半径为d=23cm。

3、搅拌传动的选择

选用三相异步电机，通过带轮、两级齿轮传动，带动搅拌装置旋转。

4、卸料形式

本设计和面量较小，因此选择电动翻缸的方式。系统副电动机安装在机座上，通过蜗杆、蜗轮、齿轮传动带动筒体传动，和面过程中利用蜗轮蜗杆自锁效应，控制旋转角度。

2.2.3 搅拌装置设计

1、搅拌容器设计

容器壁设计为3mm，两侧连接轴承支承处设置加强圈，厚度为2mm，每处两个，采用焊接结构，选择本设计的搅拌容器材料为1Ge18Ni9Ti。结构如图2.1所示。

图2.1搅拌容器

具体尺寸及参数要求见设计图纸

2、搅拌器设计

设计搅拌叶片宽度为50mm，厚度为4mm，径向旋转角度为1/4圆，轴向长度

家用多功能和面机

为450mm。搅拌叶片厚度设计为10mm,根部宽度为50mm，顶部宽度为20mm。为轮毂内径85mm，外径为100mm，宽度为40mm。搅拌叶片、轮毂采用焊接方式连接，材料选用1Ge18Ni9Ti。结构简图如图 2.2。具体参数见设计图纸。

图2.2 搅拌器结构简图

3、搅拌装置支座设计

材料取为铸铁HT150，基本结构如图2.3

图2.3搅拌装置支座

具体尺寸、参数见设计图纸

4、其它零件设计

材料取为45钢，搅拌轴左、右支撑，如图2.4

家用多功能和面机设计

图2.4搅拌轴支撑左、右盖装配关系见装配图

5、搅拌系统部件图

图2.14搅拌装置部件图

家用多功能和面机

2.2.4 搅拌轴传动系统的设计

1、主电机选择

表2-2 和面机容量与所配电机额定功率的关系

生产力

（㎏/次）

12 25 50 75 100

主电机

（千瓦） 1.1 2.2 3.0 4.0 5.5 根据表格2-2中和面机容量与所配电机额定功率的关系，选用3kw 的电机，查

设计手册选用通用异步电机Y132s-6型号，转速960r/s 。

2、传动系统中传动链的设计及各传动比的分配设计

(1)搅拌浆转速 n=14~35 rpm

各种面团所需的转速不同

现取n≈20rpm 。

(2)电机转速 电n = 960rpm 同步转速

(3)传动链总传动比 齿带桨电总i i n /n i ?===48 （2.5）

(4)传动比分配：

①皮带传动

带i ≤ 3

取带i =3

②齿轮传动

1i 齿=2，2i 齿=8

3、皮带传动设计

(1)电机功率p=3kw, a k =1.1 ,计算功率c p =a k ?p=3.3kw （2.6）

(2)选择v 带型号

根据c p =3.3kw ，n 1=960r/min ，查图得选用A 型v 带

(3)求大、小带轮基准直径1d d 、2d d

① 取1d d =100mm

② 验算带速v=1000601

1?n d d π=5.02 （2.7）

家用多功能和面机设计

5<5.02<30,符合要求

③ 2d d =带i ?1d d =300 （2.8） 由i=3 得n 2 =320r/min

圆整后得2d d =315mm

④ 求v 带基准长度L d 和中心距a

由0.7（1d d + 2d d ）＜0a ＜2（1d d + 2d d ）

取0a =450mm

带长0l d =20a +π（1d d + 2d d ）/2 + （2d d －1d d ）2

/（40a ）=1577.2mm

（2.9） 由长度系列表查得选用带长d l =1600mm

计算实际中心距

a=0a +2l l 0d d -=4500+（1600-1577.2）/2=461

（2.10） ⑤ 验算小带轮包角α

（2.11） α =1800-（2d d －1d d ）/a×57.30 =153.80＞900

合适

⑥ 求V 带根数z

计算单根v 带的额定功率r p

查表8-4a,0p =0.97kw

查表8-4b,0p ?=0.12kw

查表8-5,αk =0.93 查表8-2,l k =0.99

r p =（0p +0p ?）αk l k =1.00kw

(2.12) 由此可得

Z=r

c

p p =3.3

(2.13) 取4根

⑦ 材料的选择

家用多功能和面机

带轮材料取为铸铁HT150 ，V 带由复合材料抗拉体，顶胶，底胶和包布

做成。

⑧ 结构

小带轮采用实心式结构，如图2.5所示。

图2.5小带轮

大带轮采用椭圆轮辐式结构，如图2.6所示。

图2.6 大带轮

具体结构参数、尺寸见设计图纸

4、齿轮传动设计

采用两级齿轮传动

1i 齿=2，2i 齿=8

(1) 一级齿轮传动设计

p=3kw 1n =320r/min 1i 齿=2

家用多功能和面机设计

1) 选精度等级、齿轮类型、材料、齿数

①直齿轮传动

②一般工作机器，速度不高，故选用7级精度

③材料

大齿轮硬度为240HBS 的45钢

小齿轮硬度为280HBS 的40cr 钢

④选小齿轮齿数1z =24

大齿轮齿数2z =48

2) []

32H E

11Z 132.2d ）（σu u d kT t ±?Φ≥

（2.14） ①选载荷系数t k =1.3

②小齿轮传递转矩

151105.95n P T ??==320

3

105.955??=8.952×410N mm ?

（2.15） ③由表10-7，取d φ=1

④由表10-6，材料弹性影响系数E z =189.821

MPa

⑤由图10-21，按硬度查得[7]

小齿轮接触疲劳强度极限1Hlim σ=600MPa

大齿轮接触疲劳强度极限2Hlim σ=550MPa

⑥应力循环次数

h 11L j n 60N ???==1.382×910 （2.16）

2N N 1

2==0.6912×910

⑦由图10-19，接触疲劳寿命系数

1k HN =0.9 2k HN =0.95

⑧计算接触疲取劳许用应力

取失效概率为1% 安全系数为s=1

家用多功能和面机

[]s k 1l i m 11H σσ?=

HN =0.9×600=540MPa （2.17） []s

k 2lim 22H σσ?=H N 0.95×550=522.5MPa 3) ①3241.5

522189.82311052.98.3132.2d ）（????≥t =66.01mm ②圆周速度v=1000

60n d 1

1?t π=1.105m/s （2.18） ③齿宽b=t d 1d ?φ=66.01mm

（2.19） ④齿宽与齿高之比h b

（2.20） 模数1

1d m z t

t ===2.75

（2.21） 齿高h=2.25t m =6.19

h b =19.601

.

66=10.66

⑤载荷系数

v k =0.675 αH k =αF k =1 A k =1 βH k =1.315

βF k =1.24 k=v k αH k αF k A k βH k βF k =0.8870

（2.22） ⑥分度圆直径311d d t

t k k

?==58.113mm

⑦计算模 24

113.58

11==z d m =2.41

4) 根据齿根弯曲强度计算设计

[]

32112m F Sa

Fa d Y

Y z kT σφ?≥

确定参数

①小齿轮弯曲强度极限FE1σ=500MPa

大齿轮弯曲强度极限FE2σ=380MPa

家用多功能和面机设计

②弯曲疲劳寿命系数1k FN =0.85 2k FN =0.88

③取弯曲疲劳安全系数s=1.4

弯曲许用应力 []MPa S FE 57.3034.150085.0k 1FN11F =?=?=

σσ （2.23） []M P a S FE 86.2384

.138088.0k 2FN22F =?=?=σσ ④ k=A k v k αF k βF k =1×0.675×1×1.24=0.837

⑤齿形系数 1Fa Y =2.65 2Fa Y =2.33

应力校正系数 1Sa Y =1.58 2Sa Y =1.69

⑥计算比较

[]111Fa Y F Sa Y σ=0.01379 []222Fa Y F Sa Y σ=0.1649

大齿轮值较大

5) 设计计算

[]32112m F Sa Fa d Y Y z kT σφ?≥=1.625mm （2.24）

圆整后为2.0mm

1d =58.113mm

1z =m

d 1=29 2z =2×29=58

6) 几何尺寸计算

分度圆直径

mm m mm

m 116z d 58z d 2211=?==?=

中心距a=87mm

齿宽 1d d b ?=φ=58mm 取 58mm B mm,60B 21== （2.25）

7) 结构设计

小齿轮因直径较小，齿根圆到键槽底部的距离e<2m,故采用齿轮轴形势，如

家用多功能和面机

图2.7所示

图2.7 一级齿轮轴

大齿轮采用实心结构，如图2.8所示

图2.8一级大齿轮

具体尺寸、参数见设计图纸

5、二级齿轮传动设计[6]

使用最大功率3kw 计算

p=3kw 2n =160r/min 2i 齿=8

1) 选精度等级、齿轮类型、材料、齿数

①直齿轮传动

②一般工作机器，速度不高，故选用7级精度

③材料

大齿轮硬度为240HBS 的45钢

小齿轮硬度为280HBS 的40cr 钢

④选小齿轮齿数1z =20

大齿轮齿数2z =160

2) []

32H E d 11Z 132.2d ）（σu u kT t ±?Φ≥

家用多功能和面机设计

①选载荷系数t k =1.3

②小齿轮传递转矩

2

51105.95n P T ??==1.79×510N mm ? ③由表10-7，取d φ=0.5

④由表10-6，材料弹性影响系数E z =189.82

1MPa

⑤由图10-21，按硬度查得

小齿轮接触疲劳强度极限1Hlim σ=600MPa

大齿轮接触疲劳强度极限2Hlim σ=550MPa

⑥应力循环次数

h 11L j n 60N ???==6.912×810 2

N N 12=

=0.864×810 ⑦由图10-19，接触疲劳寿命系数 1k HN =0.9 2k HN =0.93

⑧计算接触疲取劳许用应力

取失效概率为1% 安全系数为s=1

[]s k 1l i m 11H σσ?=

HN =0.9×600=540MPa []s

k 2lim 22H σσ?=H N 0.95×550=522.5MPa 3) ①3251.5

522189.88911079.1.3132.2d ）（????≥t =75.5mm ②圆周速度v=100060n d 2

1?t π=0.6322m/s ③齿宽b=t d 1d ?φ=75.5mm ④齿宽与齿高之比

h b 模数1

1d m z t t ==3.775mm

家用多功能和面机

齿高h=2.25t m =8.494mm

h b =94

.48.575=8.89 ⑤载荷系数

v k =1.02 αH k =αF k =1 A k =1 βH k =1.425 βF k =1.375

k=v k αH k αF k A k βH k βF k =1.4535 ⑥分度圆直径3

11d d t t k k ?==79.83mm ⑦计算模 11z d m =

=4mm 4) 根据齿根弯曲强度计算设计

[]

32112m F Sa Fa d Y Y z kT σφ?≥ 确定参数

①小齿轮弯曲强度极限FE1σ=500MPa

大齿轮弯曲强度极限FE2σ=380MPa

②弯曲疲劳寿命系数1k FN =0.85 2k FN =0.88

③取弯曲疲劳安全系数s=1.4 弯曲许用应力 []MPa S FE 57.303k 1FN11F =?=

σσ []M P a S

FE 86.238k 2FN22F =?=σσ ④ k=A k v k αF k βF k =1.4025

⑤齿形系数 1Fa Y =2.8 2Fa Y =2.138

应力校正系数 1Sa Y =1.55 2Sa Y =1.835

⑥计算比较

[]111Fa Y F Sa Y σ=0.01430 []222Fa Y F Sa Y σ=0.01642

家用多功能和面机设计

大齿轮值较大

5) 设计计算

[]32112m F Sa Fa d Y Y z kT σφ?≥=2.7418mm

圆整后为3.2mm

1d =79.83mm 1z =m

d 1=25 2z =8×25=200

6) 分度圆直径

mm 640z d mm

80z d 2211=?==?=m m

中心距a=(80+640)/2=360mm

齿宽 1d d b ?=φ=1×58=80mm 取 80mm B mm,85B 21==

7) 结构设计[9]

小齿轮采用实心结构，如图2.8所示

图2.8二级小齿轮

大齿轮400mm<2d <1000,采用轮辐式结构，如图2.9所示