摘 要
和面机的设计是我们对自己完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。
我们在完成毕业设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！
其主要目的是：
1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学的知识。
2.培养学生树立正确的设计思路，设计思维，掌握工程的一般程序，规范和方法。
3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。
4.培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
关键词：和面机传动部分设计，各轴计算及校准，涡轮装配图，蜗杆轴
第一章 绪论
1.1和面机发展前景及场运行参数情况
中国和面机产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理
产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；
生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、
对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后
从什么角度分析中国和面机产业的发展状况？以什么方式评价中国和面机产业
的发展程度？中国和面机产业的发展定位和前景是什么？中国和面机产业发展
与当前经济热点问题关联度如何……诸如此类，都是和面机产业发展必须面对和
解决的问题——中国和面机产业发展已到了岔口；中国和面机产业生产企业急需
选择发展方向。
中国和面机产业发展阐述了世界和面机产业的发展历程，分析了中国面机产业发
展现状与差距，开创性地提出了“新型和面机产业” 及替代品产概念，在此基
础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”
准确地界定了“新型和面机产业” 及替代产品的内涵。根据“新型和面机产
业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国和面机产业发
展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和几大地区的和面
机产业发展进行了全面的研究。
1.2面机概述
和面机在食品加工中用来调制粘度极高的浆体或塑性固体，主要是揉制各种不同性质的面团，包括酥性面团、韧性面团、水面团等。
1.2.1和面机调制基本过程
和面机调制面团的基本过程由搅拌桨的运动来决定。水、面粉及其他辅料倒入搅拌容器内，开动电动机使搅拌桨转动，面粉颗粒在桨的搅动下均匀地与水结合，首先形成胶体状态的不规则小团粒，进而小团粒相互粘合，逐渐形成一些零散的大团块。随着桨叶的不断推动，团块扩展揉捏成整体面团。由于搅拌桨对面团连续进行的剪切、折叠、压延、拉伸及揉合等一系列作用，结果调制出表面光滑，具有一定弹性、韧性及延伸性的理想面团。若再继续搅拌，面团便会塑性增强，弹性降低，成为粘稠物料。
1.2.2和面机分类
和面机有卧式与立式两种结构，也可分为单轴、多轴或间歇式、连续式
1.卧式和面机
卧式和面机的搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置；其结构简单，造价低廉，卸料、清洗、维修方便，可与其他设备连续生产，但占地面积较大，这类机器生产能力范围大，通常在25～400kg/次左右。它是国内大量生产合各食品厂应用最广泛的一种和面设备。
2.立式和面机
立式和面机的搅拌容器轴线沿垂直方向布置，搅拌器垂直或倾斜安装。结构型式与立式打蛋机相似，只是传动装置较简单。有些设备搅拌容器作回转运动，并设置了翻转或移动卸料装置。立式和面机结构简单，制造成本不高。但占空间较大，卸料、清洗不如卧式和面机方便。直立轴封如长期工作会使润滑剂泄漏，造成食品污染。
1.2.3和面机的主要零部件
和面机主要有搅拌器、搅拌容器、传动装置、机架、容器翻转机构等。
1.搅拌器也称搅拌桨，式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。单轴式和面机结构简单、紧凑、操作维修方便，是我国面食加工中普遍使用的机型。这种和面机只有一个搅拌桨，每次和面机搅拌时间长，生产效率低。由于它对面团拉伸作用较小，如果投料少或操作不当，则容易出现抱轴现象，使操作发生困难。因此单轴式和面机适用于揉制酥性面团，不宜调制韧性面团。双轴式和面机具有卧式和面机的优点。它有两组相对反向旋转的搅拌桨，且两个搅拌桨相互独立，转速也可不同，相当于两台单轴式和面机共同工作。运转时，两桨时而相互靠近，时而又加大距离，可加速均匀搅拌。双轴和面机对面团的压捏程度较彻底，拉伸作用强，适合揉制韧性面团。缺点是造价高于卧式和面机，起面较困难，需附加相应装置，如果手工起面则劳动强度大。
和面机搅拌器的结构形状有多种类型，对应于不同调制物料特性机工艺要求。
（1）.σ形、ζ形搅拌桨这两种搅拌器的桨叶母线与其轴线呈一定角度为的是增加物料的轴向和径向流动，促进混合，适宜高粘度物料调制。σ形应用广泛，有很好的调制作用，卸料和清洗都很方便。ζ形搅拌桨调和能力比σ形叶片低，但可产生高的压缩剪力，多用在细颗粒与粘滞物料的搅拌中。
（2）.桨叶搅拌器这种搅拌器结构由几个直桨叶或扭曲直桨叶与搅拌轴组成。和面过程中，桨叶搅拌对物料的剪切作用和强，拉伸作用弱，对面筋的形成具有一定破坏作用。搅拌轴装在容器中心，近轴处物料运动速度低，若投粉量少或操作不当，易造成抱轴及搅拌不均的现象。桨叶式搅拌器结构简单，成本低，适用与揉制酥性面团。
（3）.滚笼式搅拌器它对面团有举、打、折、揉、压、拉、等多种连续操作，有助于面团的捏合。如果搅拌器结构参数选择合理，还可利用搅拌的反转，将捏合好的面团自动抛出容器，这样就省去了一套容器翻转机构，降低了设备成本。滚笼式搅拌器对面团作用力柔和，面团形成慢，对面筋机械作用弱，有利于面筋网络的生成。结其构简单，制造方便，适用于调和水面团、韧性面团等经过发酵或不发酵的面团。
（4）.其他类型卧式搅拌器在卧式和面机中，也使用着一些不同于上述形状的搅拌器。如花环式、扭叶式、椭圆式、v字形。
（5）.立式和面机的搅拌器
立式和面机的搅拌器有桨叶式、扭环式、象鼻式等。桨叶式搅拌器与卧式和面机桨叶式结构相似，其轴线与地面垂直。扭环式搅拌器桨叶从根部至顶端逐渐扭曲90°，有利于促进面筋网络的生成适用于调制韧性面团与水面团雷面食。象鼻式搅拌器通过一套四杆机构模拟人手调粉时的动作来调制面团，有利于面筋的揉制，适于调制发酵面团。另外搅拌容器可以从机架上推出，作为发酵使用，既减少了生产设备，又简化了搬运面团的操作。一次调粉可达300kg以上。但这种结构复杂，搅拌器动作慢。
（6）.双轴和面机的搅拌器双轴式和面机有两组相对反向旋转的搅拌桨。按其相对位置分为切分式和重叠式。
2.搅拌容器
和面机的搅拌容器多由不锈钢焊接而成。和面操作时，面团质量的好坏与温度有着很大的关系，而不同性质的面团又对温度有不同的要求高功效和面机常用带夹套的换热式搅拌容器。为降低成本，使用普通单层容器，可降低物料调和前的温度来达到加工工艺的要求。为防止工作时物料或润滑油从轴承处泄漏污染食品，容器与搅拌轴之间的密封要好。转速低、工作载荷变化大，轴封处间间隙变化频繁，因此密封装置应选用j型无滑架橡胶密封圈等大变形弹性元件。新型卧式和面机采用空气端面密封装置，密封效果很好。搅拌容器的翻转机构分为机动和手动两种。机动翻转容器机构由电动机、减速器及容器翻转齿轮组成。这种机构操作方便，降低人工劳动强度，但结构复杂，整个设备成本高，适宜在大型或高效和面机上使用。手动翻转容器机构适用于小型和面机或简易型和面机。立式和面机的搅拌容器有可移式和固定式两种。
机架
小型和面机转速低，工作阻力大，产生的振动及噪声都较小，因此不用固定的基础。机架结构有的采用整体铸造，有的采用型材焊接框架结构，还有底座铸造而上部用型材焊接的.
4.传动装置 和面机的传动装置由电动机、减速器及联轴器等组成，也有的用皮带传动。和面机工作转速低，多为25～50r/min,故要求大减速比，常用蜗轮蜗杆减速器或行星减速器。 目前国内面食生产企业在和面工序中大多采用单板式和面机。单板式和面机包括主轴传动装置、面箱翻转装置、面箱、真空抽管、密封垫，且单板式浆叶的叶顶为弧型，主轴以一定角度穿过单板式桨叶的中心。此结构虽可和出整体面团，且致密性和弹性也可满足要求，但此结构在和面时，单板式桨叶在半周内轴向只一个方向受力，下半周则受相反方向的力。而面团和成时，阻力大，运转时振动剧烈，寿命短。 现在市场上比较高档的是真空和面机，可根据工艺要求设定和面时间、真空度。缸体具有密封性能好，面粉无跑冒现象。真空和面机是在真空状态下模拟手工和面的原理，使面筋网络快速形成，和面配水量在常规工艺基础上可适量增加约20%。 快速拌合，使小麦蛋白质在最短的时间内吸收水份，比常规状态下和制的面团熟化程度提高2倍以上，且不损伤已形成的蛋白质面筋网络结构。 使得蛋白组织结构均衡，使面的筋性、咬劲、拉力都远远优于其他形式和面机的和面效果。 加工出来的面品，面团均匀、弹性好、面制品滑爽、可口、有咬劲、面筋力高、透明度高。 v字形板式桨叶在面箱中绕主轴的轴线作回转运动，由于桨叶向两边推动面团，所以可以解决受力不均现象，使机器运转平稳。 这样可保证固定于主轴上的桨叶在转动时运转轨迹为一圆柱体。同时又抵消了推动面团而产生的轴向力。能够使机器在运转时更加稳定，提高整机使用寿命。真空系统采用水环式真空泵，安全卫生，还有真空表、真空电磁阀及管路。 操作面板由中英文对照按钮和plc电脑显示屏组成，操作方便
1.3面机设计目的及内容要求
本课程设计的内容选择具有代表性中小型作为设计课题使学生能在较短时间内（二周）完成和面机整体设计全部过程和基本训练
一 设计内容
（1）通过对sz25简装电动和面机设计实训，使学生掌握简单机械的一般设计方法，培养学生分析问题，解决问题的能力。
（2）训练学生进行工程设计的思维方法，对学生在计算、制图、运用设计资料（包括手册、标准和规范等）以及经验、考虑技术决策、机械cad技术等机械设计方面基本技能进行一次综合训练，以提高这些综合技能水平。
（3）通过这次工程实践，训练学生勤于动脑，勤于动手等一系列良好的工作习惯，为学生今后走上工作岗位奠定坚实的基础。
二 基本要求；
（1）分析sz25简装电动和面机的机械原理与结构。
（2）进行sz25简装电动和面机的传动装置总体设计。
（3）进行各级传动机构的设计。
（4）和面杆润滑密封设计。
（5）绘出零部件、装配图以及写设计计算说明书。
三 图样设计要求
要求绘制出主动带轮，从动齿轮的零件图
为了装配人员正确安装与装配，还要求绘制出和面机的装配图
零件图4-5张，装配图1张
方案设计合理，必须标明每个零件尺寸相互配合的性质及运动关系，必须标明所有配合尺寸，定位及总体尺寸
第二章 和面机的总体设计
和面机运动简图
和面机运动参数
2.1电动机的选择
2.1.1电动机的功率
pw=1.5kw
2.1.2电动机输出功率
ηa=η带*η齿*η承*η承
查机械设计基础表2—2
η带=0.96 η齿=0.97 η承=0.99
ηa=η带*η齿*η承*η承=0.9126691
pw=pd*ηa=1.5kw
pd不大于pw/(1~1.3)pd=1.154~1.5kw
2.1.3电动机转速
nw=60*1000*v/（3.14*d)=60*1000*1.5/(3.14*400)=42(r/min)
n`d=i带*i齿*nw
由表2-1查得i带=2~4 i齿=5~8
n`d=420~1344(r/min)
2.1.4确定电动机
综合以上 由附录9选取940r/min的y系列异步电动机y100l-6
2.2传动装置总传动比确定及各级传动比分配
2.2.1传动装置总传动比
i=nm/nw=940/42=22.38
2.2.2分配各级传动比
为使v带传动外部尺寸不要太大，且满足i带小于i齿，初步取i带=3.48，则i齿=6.43
2.2.2各轴的转速
n1=nm/i带=940/3.48=270r/min
n2=n1/i齿=270/6.42=42r/min
2.2.3各轴的输入功率
p1=η带*pd=1.5*0.96=1.44kw
p2=p1*η齿*η承=1.44*.097*0.99=1.382832kw
p3=p2*η承=1.382832*0.99=1.37kw
2.2.4各轴的输入转矩
t0=9550pd/nm=9550*1.5/940=15.24
t1=9550p1/n1=9550*1.44/270=50.93
t2=9550p2/n2=9550*1.382832/42=314.43
tw=9550pw/nw=9550*1.37/42=311.28
第三章 带及带轮的设计
3.1确定计算功率
pc=ka*p
p=1.5kw 取ka=1.0 pc=1*1.5=1.5kw
3.2选择带的型号
因为pc=1.5kw 小带轮转速n1=940r/min 由图8-10选择v型带取z型带
3.3确定带轮的基准直径
3.3.1确定小带轮直径
表8-3查得dd1min=50mm 图8-10 dd取80到100mm
所以dd1=100mm
3.3.2.确定大带轮直径
dd2=i*dd1=3.48*100=348mm
由表8-3 dd2=355mm
实际从动轮转速
n2`=n1*dd1/dd2=940*100/355=264.79
从动轮转速误差
(n2-n2`)/n2*100%=(270-264.79)*100%=1.9%
3.3.3验算带速
v=3.14*dd1*n1/（60*1000）=4.919333
取v=5m/s
3.4确定中心距和胶带长度
3.4.1初步确定中心距a。
0.7（dd1+dd2）<=a。<=2（dd1+dd2）
0.7（100+355）<=a。<=2（100+355）
318.5mm<=a。<=910mm
取a。=350mm
3.4.2计算胶带的初选长度ld。
ld.=2a。+3.14/2（dd1+dd2)+（dd2-dd1)*（dd2-dd1)/4a。
ld.=2*350+3.14/2*455+255*255/（4*350）=1460.79
根据以上计算 由表8-4得 ld=1400mm
3.5计算实际中心距
a=a。+（ld-ld。）/2
a=450+（1400-1460.8）/2=419.6mm 取a=420mm
中心距变动范围
-0.015ld~+0.03ld
413.7mm~432.6mm
3.6验算小带轮包角
180°-（dd2-dd1)/a*57.3°
180°-255/425*57.3°=145.62°>=120°
小带轮包角合适
3.7确定胶带根数
z>=pc/p1`=pc/(p1+p1增）kakl
pc=1.5kw 表8-7 内插法算得
p1=0.295
p1增=0.02
表8-5 包角系数ka=0.91
表8-4 长度修正系数 kl=1.14
z>=1.5/(0.315*0.91*1.14)=4.59
取z=5
3.8计算预拉力
f0=500pc/（vz）+（2.5/ka-1）+qvv
f0=500*1.5/25+（2.5/0.91-1）+0.06*25
=53.917581
3.9计算对轴的压力
fq=2zf0sinα1/2
fq=95.53n
3.10设计结果
选用5根2-1600gb/t11544-1997z带
中心距425 小轮直径dd1=100
大带轮直径dd2=355
轴压力95.53n
3.11绘制带轮零件图
见附录
第四章 齿轮传动的设计
4.1选择材料和精度等级
因齿轮为开式齿轮传动，选用硬齿面齿轮组合，小轮选用40cr，表面淬火，硬度为48-55hrc（表9-4），大伦选用45钢，表面淬火，硬度为40-50hrc（表9-4），由表9-13选it8级精度。因硬度大于350hbs，属硬齿面，按弯曲疲劳强度设计，再校核接触疲劳强度。
4.2按弯曲疲劳强度设计
4.2.1小轮传递的转矩
t1=50.91n/m
4.2.2载荷系数k
查表9-5取k=1
因为硬齿面齿轮传动，小齿轮取z1=17，则z2=iz=6.43*17=109
查表9-8得 齿形系数yf1=2.91 yf2=2.14
查表9-9得 ys1=1.53 ys2=1.88
因单机齿轮传动为非对称布置，而齿轮齿面又为硬齿面，又表9-12选取齿宽系数ψd=0.8
4.2.3许用弯曲应力[σ f]
按图9-21（d）查σflim，小齿轮按40cr查取，大齿轮按调质钢查取得：
σflim1=483-518mpa，取500. σflim2=700mpa
由表9-7差得 sf=1.5
n1=60njlh=60*940*1*（10*52*5*8）=1.2*10^9
n2=n1/i=1.2*10^9/6.43=1.87*10^8
由图9-20得 yn1=yn2=2.5
由式（9-16）可得
[σ f]1=yn1*σflim1/sf=2.5*500/1.5=833mpa
[σ f]2=yn2*σflim2/sf=2.5*700/1.5=1167mpa
yf1ys1/[σ f]1=2.91*1.53/833=0.0053mpa
yf1ys1/[σ f]2=2.14*1.88/1167=0.0034mpa
比较后取较大的。
所以由式（9-17）
m≥1.26*[kt1yfys/ψdz1^2[σ f]]^(1/3)=1.26*[1*50.91*0.0053/0.8*17^2]^（1/3）=2.911 （增大10%-20%）
因为是硬齿面，m选大些 由表9-1取标准模数mn=3mm.
4.3确定基本参数，计算主要尺寸
d1=m*z1=3*17=51mm.
d2=m*z2=3*109=327mm.
df1=d1-2hf=(z1-2ha*-2*0.3)*3=(17-2*0.8-2*0.3)*3=44.4m
df2=d2-2hf=327-2*2.2=322.6mm
da1=d+2ha=(z1+2ha*)*m=(17+2*0.8)*3=55.8mm
da1=d2+2ha=(z2+2ha*)*m=(109+2*0.8)*3=331.8mm
圆整后取b2=42
b=b2+5=47mm
a=1/2*m（z1+z2）=1/2*3（17+109）=189mm.
4.3校核齿根弯曲疲劳强度确定有关系数与参数
4.3.1齿形系数yf
表9-8
yf1=2.97 yf2=2.14
4.3.2应力修正系数ys
表9-9
ys1=1.53 ys2=1.88
4.4验算圆周速度
v=πd1n1/60*1000=π*51*270/60000m/s=0.72m/s
4.5设计齿轮结构，绘制齿轮零件图
见附录
第五章 和面杆润滑密封圈设计
5.1和面杆轴承的润滑
润滑的主要目的：减小摩擦和减轻磨损，滚动接触部位如能形成油眼，还有吸收振动，降低工作温度和噪声的作用，滚动轴承的润滑剂可以是润滑脂，润滑油或固体润滑剂，一般采用润滑脂润滑。
本次设计中，当d*n<1.5-2mm*r/
min.所以采用润滑脂润滑，而且润滑脂不容易流失，便于密封和维护，且一次充填润滑脂，可以运行较长时间。
5.2和面杆润滑密封设置
密封的主要目的：防止灰尘，水分等进入轴承，并且防止润滑剂的流失，轴承采用润滑脂润滑，且速度小于7m/s，在常温下工作，所以采用密封圈密封。
1箱座与箱盖的凸缘结合面的密封，选用涂密封漆或水玻璃的方法。
2观察孔和油孔等处结合的密封，在观察孔和螺塞与机体之间加石棉胶纸，垫片进行密封。
3和面杆末端与箱体的密封是采用密封圈（o型密封圈）与涂密封漆的方法，并且还加以挡油环密封，防止润滑油进入轴承内部。
4轴承孔的密封
闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部，轴的外伸端与透盖间的间隙，由于v＜3m/s/，故选用半粗羊毛粘加以密封。
5轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。（密封装置的局部图请看下图）
箱体的密封装置局部图
[1]熊 主编《机械设计手册》---哈尔滨大学出版社
[2]王 主编《cad机械制图基础教程》---国防科技大学出版社
[4]胡 主编《机械制图》---湖南大学出版社
[5]杨 程xx主编《机械设计基础课程设计指导书》---南京大学出版社
附 录
图纸、图表、
大带轮零件图
小带轮零件图
小齿轮零件图
大齿轮 零件图
总 结
通过本次课程，我发现自己的计算能力和查阅资料能力有待提高、对于计算图表、手册、图集、规范等使用都有些忘记了；有关的国家标准和行业标准也有些淡忘；通过这次学习我发现我们应该“学而时习之”这样才能掌握好学习的知识。我发现把自己要做的事理清楚发现毕业设计这么简单时但是等到做的时候，计算 查资料 再到画图 制作电子档，每步都不是轻松可以完成。
在实训，让我发现自己好多不会，cad制图的一些技巧，还有一些东西完全不会画，cad proe之间的格式转换，还有world这些软件的使用。但是很高兴的是这些可以问题通过自己看书 查资料以及同学的帮组和老师的讲解都得到了解决，这次设计是我们学生首次进行完整综合的机械设计，它让我树立了正确的设计思想，培养了我对机械工程设计的独立工作能力；让我们具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力。
通过这次实训，我体会到了一个团队的凝聚力很重要，大家各施所长，分工合作。使的任务完成的又快又好。这次实训，很感谢杨红老师对我们的耐心指导，从开始计算设计到制图论文制造，不断给我们建议，指出我们各方面的错误，使我们这次任务得以顺利完成。