毕业设计榨汁机说明书

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毕业设计说明书

题 目： 离心式榨汁机设计 学院(直属系)： 机械工程与自动化学院 年 级： 2009级 专 业：机械设计制造及其自动化 姓 名： 彭 逸 学 号： 312009080301531 指 导 教 师： 柳 在 鑫 完 成 时 间:： 2013年6月4日

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目录

摘要???????????????????????????? 1 Abstract?????????????????????????? 2 1. 绪论 ?????????????????????????? 3 1.1研究目的和意义 ????????????????????? 3 1.2论文的主要内容及研究方法 ???????????????? 3 1.3榨汁机用户调查问卷 ??????????????????? 6 2. 离心式榨汁机设计方案分析 ???????????????? 8 2.1离心式榨汁机概念设计过程 ???????????????? 8 2.2离心式榨汁机概念设计思路结果 ?????????????? 8 2.3离心式榨汁机设计流程 ?????????????????? 8 2.4离心式榨汁机分块设计 ??????????????????10 2.5离心式榨汁机工作原理 ????????????????? 11 2.6电动机的选用 ????????????????????? 11 2.7 PLC控制系统设计???????????????????? 13 3. 离心式榨汁机总体结构设计 ????????????????14 3.1主要外型构件设计???????????????????? 14 3.2产品内部主要构件设计?????????????????? 19 3.3产品整体结构设计结果图????????????????? 21 4. Pro/E三维建模设计 ??????????????????? 23 4.1 Pro/E软件特点????????????????????? 23 4.2 Pro/E建模过程????????????????????? 23 4.3 Pro/E建模小技巧???????????????????? 24 4.4离心式榨汁机设计结果图????????????????? 26 5. 榨汁机的使用和保养??????????????????? 30 6. 部分果汁食谱?????????????????????? 31 7. 总结与体会??????????????????????? 33 8. 致谢词????????????????????????? 34 9. 参考文献???????????????????????? 35

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摘要

近年来，随着人们的生活水平普遍提高，对自身身体健康越来越重视，更加注重于其食品营养的保障，特别在果蔬类饮品上，人们更喜欢新鲜而可口的纯果汁。目前市场上现售的橙汁、苹果汁等果蔬汁，不仅价格高，而且不新鲜，甚至有些厂家在果蔬汁里添加其他成分，没有现榨的有营养、方便。同时随着现在消费形式的改变，现在有的家庭及个体经营者对小型果蔬榨汁机的要求增多，更多不单纯只是要求能对果蔬进行榨汁，还希望能同时能进行加热、制作豆浆等。与此同时，对果蔬汁的处理，榨汁机的清洗、质量等要求越来越高。

本文在总结了国内外学者在相关领域的研究成果的基础上，提出了现有榨汁机设计所需解决的问题，结合现有资料，对榨汁机设计的一些问题进行了探索，并根据相关资料和现有条件对家用榨汁机进行了创新型设计。本此设计为了使设计结果更好的满足人们的需要，首先对市场现有的榨汁机和人们对其要求做了一些的调查和统计，结合现有的榨汁机，设计对其进行了创新型改进设计，其中包括对榨汁机电动机的选用，榨汁机榨汁部件、机体壳等设计。利用Pro/E进行了三维建模，以及运用PLC进行控制设计，确定和完成了对离心式榨汁机的具体设计方案。

相信，这款新型的榨汁机将会受广大消费者的喜爱。

关键词：创新设计，榨汁机，离心，Pro/E，PLC

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Abstract

In recent years, as people's living standard is improving, more attention to their own health more and more attention to the nutrition, food security, especially in vegetable and fruit drinks, more and more people like fresh and delicious fruit juice. Currently on the market the sale of orange juice, apple juice and other fruit and vegetable juice, not only the price is high, but not fresh, and even some manufacturers add other ingredients in the fruit and vegetable juice, no fresh nutritious, convenient. At the same time as the present consumption form change, now some families and individual operators of small fruit and vegetable juicer increase, more is not only required to be on the fruit and vegetable juice, also hope to also can be heated, making soybean milk etc…At the same time, processing of fruit and vegetable juice, cleaning, quality requirements more and more high juice machine.

Based on the research achievements in the field of domestic and foreign scholars, put forward necessary to solve design problems existing juicer, combined with the existing data, and explores some problems Juicer design, and in accordance with the relevant data and the existing condition of domestic juicer is an innovative design. For this design need to make better design results meet people, first of all of the existing market juicer and requirement of the people doing the investigation and statistics of some of the existing, combined with the juicer, design is innovative on the improvement of the design, including the selection of the juicer, electric machine, juicer juice components the body shell design, etc.. For 3D modeling using Pro/E, and use PLC control design, and complete the specific design of the centrifugal juicer.

Believe that the new juicer will be popular among the consumers.

Keywords: innovative design, juicer, centrifugal, Pro/E, PLC

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1 绪论

通过大学四年对机械设计制造及其自动化这个专业相关知识的学习，以及各种专业实习，我较系统地了解、学习和掌握了基本理论知识和机械设计专业的专业基础知识。在此基础上，在专业老师的指导和带领下，完成了本次毕业设计。

1.1研究目的和意义

食品加工工艺日益成为二十一世纪一个主要工业之一，它的发展情况已经成为一个国家人们的生活水平的重要标志，也是一个国家的科技水平的体现，它直接关系到制造业和加工业产品的科技含量。食品加工工艺对人类的发展和社会的进步做出了不可代替的贡献。

我国从古至今一直重视养生之道，特别是在人们生活水平提高后的今天，人们对饮食消费观念也有所提高，人们形成了自制食品是最安全最卫生最营养的观念，鲜榨果汁逐步取代碳酸饮料而成为人们主要的饮品之一。鲜榨果汁营养进入人体消化系统后，会使血液呈碱性，把积存在细胞中的毒素，如铅、铝、汞等重金属和自由基等排出体外，因此有解毒排毒、净化机体的作用，同时还能促进消化、增进食欲、美白肌肤、健美减肥。在炎炎的夏季，自己可以随时制作一杯鲜榨的果汁饮品，是大众家庭不错的选择。近几年来，各个领域的家庭当中已陆陆续续出现了榨汁机，随着人们生活水平的不断提高，榨汁机将会成为每一个家庭中的必需品，而目前市场上的榨汁机已不能完全满足人们的要求，因此需要一款新型的榨汁机进入市场。

1.2论文主要内容及研究方法

1.2.1论文主要内容

本设计主要针对离心式榨汁机的机械本体设计，主要为水果榨汁机的榨汁和机体外壳部分设计。本设计以简单、操作方便实用、安全为原则，采用ABS塑料和PC（聚碳酸酯）塑料，在设计中弥补了市场上现有的各种榨汁的不足，从各方面结合设计，充分体现了自动化、小型化、简单化、安全化等特点。简单而实用的特点同时能满足老年人和小孩的使用需求，清洗简单，维护修理方便。在未来的市场上，将会是很畅销的一款榨汁机。

1.2.2研究方法

在系统研究和总结市场现有榨汁机以及各研究文献的基础上，采用带齿扭曲的切削刀片和小齿磨碎进行粉碎，以便能更好的切削果蔬；精密的金属过滤网稳定的旋转

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能保证榨汁的高效，二次滤网能更好减少果蔬汁的出泡以多余的果肉；电动机采用两档位不同转速，以适用于不同榨汁需求，同时采用点动式和连动式榨汁控制，保证用户对榨汁的不同要求；加热系统可为用户果汁进行有效加热，一杯热豆浆唾手可得；采用整体盖锁结构，保证用户的安全，让用户更安全、更省心。

1.2.3榨汁机发展现状

截止于1999年，我国的水果种植面积己占全世界的21.3%，水果总产量占世界水果总产量的14%，居世界第一位。其中以苹果、梨为世界第一位，柑橘产量仅次于巴西和美国，而居世界的第三位。丰富的水果资源为中国果汁加工业的发展提供了原料保障，同时也推动着中国果汁工业的发展，但是我国水果的果品品质、加工产品的种类和质量，在国际市场上同发达国家相比仍存在较大的差距，有些国家或者地区的水果深加工确实占的比例较高，如盛产甜橙的巴西，其总产量的80%被加工为果汁，而美国佛罗里达州生产的甜橙，总产量的93%被加工成果汁。

21世纪，随着人们对生活水平质量不断的提高，对健康和营养的食品要求也越来越高，现代的人们形成了自制食品是最安全最卫生的观念，同时也在榨汁中享受到生活的乐趣。中国大陆市场上，榨汁机行业处于高速增长期。榨汁机在我国普及率还较低，但已逐渐被消费者熟悉，销量增长较为迅速。

榨汁机是一种可以将果蔬快速榨成果蔬汁的机器，小型可家用。它早在1930年由诺蔓?沃克博士（Dr. Norman Walker ）发明，这位博士因发明世界上第一款榨汁机而闻名于世，被誉之活性果汁机之父。在此基础上，后来由设计师们改进出不同款式及不同原理的榨汁机，比如SKG榨汁机、九阳榨汁机以及飞利浦榨汁机等。

目前，榨汁机的消费群体主要分为两类：一类有孩子或老人的家庭。孩子易挑食而老人牙齿不好，自己制作果汁可以便于他们摄入足够的营养；另一类则是追求时尚及生活品位的年轻人，榨汁机满足了他们个性口味的需求。随着生活水平的提高，消费者的心态也由最基本的生活需要向营养健康的品味生活过渡，这使榨汁机更加普及提供了有利的条件。无论是榨汁机还是食品处理器，都处于市场的导入期，一方面因为榨汁机进入中国市场较晚，而更主要的原因是国内消费水平还较低，消费者还没有完全形成饮用鲜榨果汁的习惯。

经过近百年的发展，果汁加工技术日臻完善，果汁及加工品在国际市场的交易量不断的增大，果汁加工业已成为一专门行业。为适应行业的发展，榨汁机的生产技术也在向更高的目标和水平改进和完善。今后家用榨汁机的发展趋势表现在：设备小型化、高出汁率、自动化、高澄清度。近年来，家用豆浆机市场需求已经呈现加速增长的势头。国内豆浆机市场2005年至2007年的销售量分别为250万台、300万台、500万台。有专家预计，未来几年豆浆机市场将非常乐观。国内豆浆机市场需求的逐步扩

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大，其原因首先在于国民生活品质提高而形成的消费升级需求，其次豆浆作为我国传统营养饮料已为国内消费者进一步认同，以及豆浆机产品本身技术与功能的升级换代适应了广大消费者的消费需求。随着上述因素在今后若干年的持续推动，预计我国豆浆机产品市场需求将保持稳定的增长。传统的小家电以更新换代为主，新兴的小家电则以新购置为主，榨汁机等新兴厨卫器具将逐步普及。从目前市场上来看，产品将向系列化、智能化、美观化的方向发展，功能趋向于能为人们的健康、快捷提供更多服务。榨汁机等小家电市场正处于快速增长期，市场尚未饱和。据有关的资料显示，从１９９９年今，我国小家电增幅远高于已步入成熟期的大家电，同时也反映了我国居民在这方面求高求新的消费趋势。

据业国内有关专家预测，我国小家电市场前景广阔，今后5年内，每年将会有8％～14％的增长，市场需求总额将高达35OO亿元。随着人们生活水平的提高，中国榨汁机市场会有很大的市场空间。

图1 全国各品牌榨汁机市场占有率

表1 各品牌榨汁机月零售量增长率

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1.3榨汁机用户调查问卷

Q1：您想过拥有一台榨汁机吗？

Q2：您在什么时候会想到榨汁机这个产品？

Q3：选购榨汁机时，您最首先考虑的因素是：

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：倘若买榨汁机时，您会想在什么情况下使用？

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Q4

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2 离心式榨汁机设计方案分析

2.1离心式榨汁机概念设计过程

一项发明创造的灵感往往来源于现实生活的细节。通过互联网收集，同时对市场上现有榨汁机分析，利用不同的分析方法得到很多新的榨汁机的产品创意，利用了市场需求分析原则和关联分析方法进行了榨汁机的创意思考。具体如下：

1) 市场需求分析原则。根据产品的不同使用者的不同要求而进行相应创意思考,主

要是考虑使用对象、使用目的等因素,将几个必须因素进行组合从而形成新的想法。同时，运用多个因素进行组合创意。

2) 关联分析法。运用关联分析法进行的产品创意思考，即将不同的产品集合在一起

进行一定关联分析，同时，类似于组合式的产品创意,也可以将几种互不相干的产品放在一起进行新产品的关联分析创意。关联分析法主要是组合或变异现有产品功能，所选进行关联分析的产品应在某个方面或某几个方面具有一定共性。

2.2离心式榨汁机概念设计思路结果

本设计的任务是要设计一台多功能加工的果蔬榨汁机。设计需要考虑因素有： 1） 所设计的果汁机主要针对于常食用的果蔬，如橙子、柠檬、胡萝卜等，同时

能制作豆浆等，加工效率要高，避免给消费者带来浪费；

2） 由于榨汁机使用对象是家庭用户的不同成员，因此产品要求操作方便、安全

可靠，尤其是防水性，避免果汁流入机器类而造成用户触电事故； 3） 因为在家庭环境下使用，要求噪声低，振动小，以免引起顾客不满； 4） 产品会经常使用，因此要清洗方便，同时当产品闲置时，要有较好的防尘功

能；

5） 产品应美观大方，满足家用电器3~5年的使用寿命

根据以上的设计考虑因素，初步可确定所设计的产品为半自动加工方式，使用者首先需要对果蔬进行清洗和分块，再通过手工方法将果蔬放入进榨汁箱体，由旋转的刀具粉碎果蔬并将汁液从果蔬中挤压出来，从而达到榨汁的目的。被刀具粉碎的果蔬汁及果肉通过离心旋转盘和二次过滤网分开，果蔬汁流入果汁收集装置，而果肉则进入果渣收集装置。设计中通过PLC控制系统控制整个榨汁过程，其中包括电动机的转速，点动、连动式的榨汁以及对果蔬汁的加热等。

2.3离心式榨汁机设计流程

首先根据设计任务书确定榨汁机的总体构成和主要参数；然后通过市场分析原则

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在现有的榨汁机中检索出与当前设计任务相应的设计作为此次的设计参考点；之后再通过变型设计完对离心式榨汁机的总成设计和零件设计构思；接下来对设计零件进行相应分析，对满足设计要求的设计方案进行细化补充，最后对拟定的设计进行维护与扩充。设计过程包括以下几个步骤：首先确定离心式榨汁机的基本创新点，然后确定离心式榨汁机的工作方式以及总体结构和参数，最后进行零部件的细化设计。

开 始 产品设计任务书 确定榨汁机总体构成和主要参数 以市场需求分析原则、关联分析法寻找创意点 产品总体规划 榨汁结构 果汁过滤 加热系统 控制系统 其 它 各零件设计分析 整机组装 否 分析结果是否满意 是 完 成

图2 离心式榨汁机设计流程图

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2.4离心式榨汁机分块设计

对离心式榨汁机进行分块组合设计，不仅能够满足用户的个性化需要，同时也能实现产品的快速设计。在对离心式榨汁机进行分块设计时，应该根据独立性原则和通用性原则来划分。在设计过程中，追求由简单零部件的组合以实现更多功能，从而满足不同消费者。根据现在市场上的榨汁机特点，综合使用者需求，将离心式榨汁机进行尽以下设计：

榨汁系统 刀 具 六角扭曲刀片 细齿刀片 旋转盘倾斜度 55° 过滤系统 初次过滤 离心旋转盘 二次过滤 二次滤网盘 加热系统 电饭堡式 控制系统 指示灯 电源指示灯 加热指示灯 开关、按钮 总 开 关 榨汁控制 旋转方式 转 速

图3 离心式榨汁机方案设计图

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2.5离心式榨汁机工作原理

离心式榨汁机可对果肉产生很高的离心力，更好地完成对果蔬榨汁过程。离心榨汁机主要工作原理是首先利用刀具将果蔬进行粉碎，然后利用高速旋转所产生的离心力将果汁和果渣分离，果汁透过金属过滤网和引流渠道流入果汁收集装置，果渣则由于离心力作用而甩出离心旋转盘进入果渣收集装置，它的工作流程是：原料→清洗→分块→榨汁→粉碎→离心→过滤→果汁、果渣。

操作指令S ~220V E 物料 M 离心式榨汁机 S’ 显示 M’ 果蔬汁 噪声、发热 果渣 图4 离心式榨汁机黑箱图

2.6电动机的选用

选择合理的电动机有利于实现更好的榨汁效果，一台适当的电动机使用恰当的转速能使果蔬汁更加美味可口。同时，合理的电动机能更加安全可靠，经济适用。电动机的选择主要内容包括：电动机的种类、结构形式、额定电压、额定转速和额定功率，其中额定功率的选择最为重要。因此在这里简单介绍一下电动机选择的一般原则：

1） 选择在结构上与所处环境条件相适应的电动机，例如根据使用环境条件选用

相适应的防护方式的电动机

2） 选择的电动机应满足生产机械所提出的各种机械特性要求。如转速要求、速

度稳定性、速度调节及启动、制动时间等。

3） 选择的电动的功率应被充分利用，通过计算确定出合适的电动机功率，防止

出现“大马拉小车”的现象

4） 所选用的电动机应安全可靠并且全球维护 5） 互换性能要好，一般情况下优先使用标准电动机

6） 综合考虑电动机的极数、电压等级，使电动机在高效率、低损耗阙状态下可

靠运行

对于一般家用食物加工用具，如拌碎器、碎肉机、果蔬榨汁机、打蛋机等，要求高起动转矩、高转速、体积小、结构简单的电动机，因此最适宜选用串激式电动机。此类电动机具有以下特点：

1） 转速较高。其额定转速一般超过10000r/min，短时定额或周期工作定额； 2） 无外壳。电动机利用器具的外壳进行防护，电动机的防护型式为IP00，端盖

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简化成支架形式，通常用铸铝做成，依靠支架上的螺孔安装。

3） 电动机的功率一般在30～250W之间。其输出功率为90W以下时，通常为自冷；

当输出功率在90W以上则采用轴流式风扇冷却。

4） 为了减小噪音以及降低成本，常采用含油轴承。电动机的轴伸需与主机的驱

动部件相配，一般采用斜齿轮轴伸。

空载 型号 电压 频率 (V) (Hz) 测试 电压 (V) HCB54／20 220 HCB5／20A 120 HC76-40 HL-2A HL-3A HL-3B HL-4 220 240 220 220 220 50 60 50 50 50 50 50 220 120 220 110 110 110 110 转速 (r/min) 转速 (r/min) 负载 输出 功率 (W) 55 55 250 效率 (﹪) 45 45 48 电流 (A) 电流 (A) 0.33 23000 15000 0.60 0.65 23000 15000 1.1 0.72 19000 10000 2.5 0.15 10000 10500 0.35 0.3 19000 12000 0.95 0.18 14000 10500 0.45 0.25 21000 12800 0.85

表2家用串激式电动机技术数据

单相串激式电动机主要运用在转速高（4000～25000r/min）、起动转矩大、体积小的场合。其典型的用途是为电动工具、吸尘器风机、拌碎器、医用离心机等日用电器提供动力。结构上，单相串激式电动机通常由端盖、机壳、定子铁心、钉子绕组、换向器、电刷装置、电枢、风扇、转轴等主要零部件组成。定子铁心一般做成凸极形式，多为两极。定子绕组为集中绕组。

经过与同类榨汁机相比较，当榨汁机正常工作，其转速n达到8000r/min以上的时候，榨汁机的离心效果较为良好，同时植物细胞壁的纤维丝抗拉强度在8~10MPa之间，将其与各种不同功率的电动机进行比较，得出转矩大于200 的电动机符合榨汁机电动机的要求，根据公式P?mn（其中P为功率，单位为W；m为转矩，单位9.549为N?m；n为转速，单位为r/min），将以上数据带入得：

P?mn0.2N?m?8000r/min??167.6W 9.5499.54913

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则选择型号为HC76-40的单相串激电动机，其额定功率为250W。正常工作时，其转速可达到10000r/min，扭矩达到240 >200N?m ，满足使用要求。

2.7 PLC控制系统设计

PLC= Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

PLC抗干扰能力强，可靠性高。在模块上采用大规模与超大规模集成电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等，以适应电网电压波动和过电压、欠电压的影响等。同时，PLC的控制系统结构简单，通用性强，编程方便，功能强大，成本低，而且设计、施工、调试的周期短，维护方便。

本次设计对离心式榨汁机的榨汁控制和加热系统控制采用PLC控制系统实现控制，相应电气原理图如下：

图5 PLC控制系统电路图

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3 离心式榨汁机总体结构设计

3.1主要外型构件设计

榨汁机外型构件主要包括机体上盖，离心外壳，电机外壳，机体底座等。这些壳体我们遵守了模具设计准则，同时考虑了模具的制造及其加工问题。这样更有利于榨汁机的生产并在一定的程度上减少了制造成本。

离心式榨汁机的机体上盖、果渣盒采用聚碳酸酯塑料材料，这种材料具有优良的工程性能，密度为1.2kg/m3，不易老化。聚碳酸酯主要机械性能是刚而韧。聚碳酸酯的成型零件在很宽的温度保护范围内保持其尺寸稳定性，同时能达较好的精密程度，其成型收缩率为0.5%~0.7%，膨胀系数低。但聚碳酸酯具有一定的吸湿性，正常使用情况下吸湿率为0.15%，在室水中吸湿率为0.35%，在沸水中吸湿率为0.85%，在60℃以上的水中会导致开裂而失去韧性。在水蒸气中反复蒸煮100次后，它的物理性能会显著下降。由于以上特点，聚碳酸酯通常在食品机械中制造需要承受冲击载荷的食品模具和托盘等。例如，饼干机上的冲压模，巧克力浇注成型托盘等，同时还可以用来制造其他各种饮料器具、容器、离心分离管、泵叶轮等。

离心外壳、电机外壳则采用PES塑料。PES塑料是一种透明琥珀色的无定型的无毒的树脂，具有优异的耐热性，优良的尺寸安定性，以及良好的耐化学品性。另外PES对急剧温度变化显现优良的可靠性，且在高温长期使用有优良的可靠性。PES塑料耐热性好：热变型温度在200～220℃，连续使用温度可在180～200℃。同时PES塑料具有一次耐水解性：可耐150～160℃热水或蒸气，在高温下也不受酸、碱的侵蚀。其尺寸较为稳定性：线膨胀系数小，而且其温度信赖性也小是其特点。PES塑料还具有一定耐冲击性：具有与聚碳酸酯相同的耐冲击性。难燃性：具有自熄性，不添加任何阻燃剂即有优异的难燃性，可达UL94V-0级（0.46mm）。耐化学药品性：PES耐汽油、机油、润滑油等油类和氟里昂等清洗剂，它的耐溶剂开裂性是非晶树脂中最好的。但它耐丙酮、氯仿等极性溶剂的性能不好，使用时应加以注意。

3.1.1机体上盖

在设计离心榨汁机时，我们需要考虑进料口与离心旋转盘之间尺寸配合关系，这样可以不仅能使得果蔬得到更彻底的粉碎，同时能使得果蔬的离心更加充分。再者，我们需考虑到端盖与离心外壳之间的配合，从而使得离心式榨汁机的结构更加紧凑。榨汁机的端盖和离心外壳共同组成离心箱，果肉的分离离心运动便在离心箱里实现。在端盖上端设有进料口，榨汁前，需先将果蔬进行清洗然后分块处理，切成小块的果蔬从进料口进入离心箱中做离心运动，将果蔬从进料口投入，然后用推料杆将果蔬紧

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压在圆形切削刀片上，刀片将果蔬切成碎片，这时果蔬在离心箱中做离心运动，由于质量大的离心力也大，故随着离心运动的进行，质量大的沿着离心旋转盘向高处运动，然后慢慢的甩出，收集到果渣盒中，而汁液则透过离心旋转盘的小孔并通过二次滤网盘进入引流渠道，然后流入果汁盒中。其壁厚为2mm。

端盖的结构如图所示：

图6 机体上盖1

图7机体上盖2

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3.1.2离心外壳

离心外壳作为离心式榨汁机最重要的组成部分，它保证榨汁机果汁和果渣的分离，果渣随着离心力的作用被甩出了离心旋转盘，被甩到了果渣盒中，因而如何使果渣甩入果渣盒中成了设计的重要部分了，因此在设计端盖时，我们设计了一个圆梯形的挡板，而在离心外壳上则设有一定的开口，果渣盒便处于开口的下方。这样当果渣由于受离心力作用而沿着离心旋转盘甩出盘时，圆梯形挡板则使果渣恰好落入果渣盒中，从而限制了果渣的运动。此外就果汁出口而言，其设计简单方便。当果蔬块进入离心箱后做离心运动，在离心过程中，果汁与果肉分离而通过离心旋转盘的小孔进入二次滤网盘，经二次过滤后进入回转圆腔，在回转圆腔的底部我们将其设计成螺旋状，并在一端开有圆形小口，这样果汁可以随着离心运动的进行而顺利流入果汁盒中。在设计离心外壳的时候，我们需要考虑其机体上盖、电机底座以及离心旋转盘之间的配合，包括模具的制造，设定机体上盖与离心外壳的壁厚为2mm，因此离心外壳只是个壁厚为2mm的外壳而已，其正反两面的凹凸结构正好相反。

离心外壳结图示意图：

图8 离心外壳1

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图9 离心外壳

3.1.3电机外壳

电机外壳作为固定电动机并定位电动机与离心底座，因此在设计中，不仅要考虑到电动机固定部分，同时还要考虑到电机与离心箱之前的位置定位，此外，对电机的防水功能设计不能马虎。在电机外壳内部，有一个圆柱形壳体，我们采用螺母固定电动机，在电机外壳的内壁顶部设有3个螺纹孔以便电动机的固定，同时可以更好的保证电动机的平稳性。其次是电动机与离心底座的配合，在电机外壳的顶部开一圆形口，电机轴端由此伸出，在电机轴端安装离心底座连接器，离心底座连接器与离心底座相接配合，这样就可以更好与离心旋转盘相配合，达到较好的驱动效果。再者，电机外壳与离心外壳以及底座的配合，包括固定夹在其上的安装位置，需考虑到果汁盒和果渣盒的位置。电机外壳壁厚为2mm，局部有些变化，但不会影响模具的制造。

电机外壳结构示意图：

图10 电机外壳1

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图11 电机外壳2

3.1.4机体底座

机体底座主要考虑整机的防滑问题。机体底部采用机械式扣锁与电机外壳相固定，其底部嵌入防滑胶垫直接和外部连通，这样不仅很好地解决了整机防滑问题，同时还将机体有效的固定。

机体底座示意图：

图12 机体底座

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3.2产品内部主要构件设计

榨汁机的内部构件主要包括离心旋转盘，离心底座，离心底座连接器，二次滤网盘等。这些构件遵守了模具设计准则，同时考虑了模具制造及加工问题。对于离心旋转盘及二次滤网盘，均采用不锈钢制成，对于离心底座，离心底座连接器则采用ABS塑料制成。ABS塑料，其具有无毒、无臭、坚韧、质硬、刚性好等优点，在低温条件下抗冲击和机械性能较好，使用温度范围大，因此应用广泛。

3.2.1离心旋转盘

离心旋转盘是果汁和果肉离心分离的主要组成部分。经过初步实验可得出，当离心旋转盘上部金属滤网倾斜55°时，可以很好地将果汁和果渣分离开来。离心旋转盘的主要作用是在于当开启榨汁机后，电机带动旋转盘高速旋转，榨汁机就是利用旋转产生的离心力作用将切削刀片粉碎后的果渣与果汁分离开来，离心过程中果汁透过金属滤网进入二次滤网盘进行二次过滤后流入果汁盒中，果渣则被甩出旋转盘而落入果渣盒中。离心旋转盘与离心底座之前采用三个连接螺栓相固定，以便于对离心旋转盘的修理维护。

离心旋转盘结构示意图：

图13 离心旋转盘

图14 金属滤网

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3.2.2刀具

榨汁刀具用于对果蔬块的粉碎，是榨汁机榨汁最为核心的部分。其材料选用不锈钢材料，表面有细小的小齿刀片可对果蔬块进行细磨，而周围有六个扭曲刀片，六个刀片对较大块的果蔬块进行切碎处理，例如可对浸泡后的黄豆进行榨汁从而制作出新鲜的豆浆。刀具与离心旋转盘相同，采用三个连接螺栓与离心底座相固定。

刀具结构示意图：

图15 刀具

3.2.3离心底座及离心底座连接器

离心底座及离心底座连接器作为电动机与离心旋转盘以及刀具之前的传动构件，在高速旋转下需要较好的抗冲击性等机械特性。其中，离心底座共有6个螺纹孔，以便于与刀具和离心旋转盘相固定；离心底座连接器与电动机之前则采用对顶螺母进行固定和锁定，这样既能很好保证电动机的传动，也方便电动机的修理维护。

离心底座及离心底座连接器结构示意图：

图16 离心底座

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图17 离心底座连接器

3.3产品整体结构设计结果图

产品整体结构图：

图18 离心式榨汁机

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图19 离心式榨汁机分装图

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4 Pro/E三维建模设计

4.1 Pro/E软件特点

Pro/Engineer软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的一款由CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界内的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

Pro/E是第一个提出了参数化设计概念的软件，并采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，从而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。与此同时，Pro/E采用模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等。Pro/E还为用户提供了二次开发平台，利用Pro/Toolkit提供的C程序函数库，可用C程序中检索、修改和创建Pro/E的各类特征对象，从而大大扩充系统的原有功能，提高产品设计质量和效率。

Pro/E具有强大的兼容性，可与UN、Solidworks等其它三维设计软件进行数据交换，还可转化为PowerShape的数据格式。对于某些特定外型，可先将所有关键点编辑成IBL，ASCII等格式文件，再通过来自文件的制作曲线、曲面工具，直接导入IBL，ASCII等格式文件来生成，从而得到产品的初步造型。

4.2 Pro/E建模过程

Pro/E作为一款功能强大的计算机辅助设计软件，其广泛用于机械设计、汽车、航天、电子、模具、玩具等行业。基于特征的参数化设计和具有完全关联的系统数据库，是Pro/E最值得称道的两大特性。以下简单介绍下Pro/E的建模过程。

4.2.1产品的造型设计

产品的造型设计对产品草图的具体化表现，利用Pro/E曲面以及自由曲面功能可以精确地对产品进行造型设计，它可以为产品后续的结构设计的提供参考。 Pro/E三维模型将线框、曲面和实体三者有机结合起来，形成一个整体，在建立产品几何模型时兼用线、面、体三种设计手段。造型过程中，先用绘制曲线工具绘制产品的结构框架，再利用曲线的架构构造曲面外型。

4.2.2零件的详细设计

零件的详细设计主要是对零件结构的设计，通常需要根据各零件的具体功能和要

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求进行设计，有时候还需要一定的造型设计，但此类零件通常位于产品内部，因此对造型的创意性要求不高，其结果只需满足使用其功能。零件设计主要有以下几种情况： 1） 基于产品造型的零件设计

基于产品造型的设计步骤如下：

Ⅰ.设定造型设计的曲面作为零件的主体外型，并使用默认基准以方便装配工作； Ⅱ.根据所选用材料特性和产品使用要求设定壳体的厚度；

Ⅲ.确定各特征的相互关系，在模型的基础上完成每个特征细节的设计和修饰工作。 2） 内部零件的设计

产品内部零件的造型必须配合产品外型所决定的内部空间大小和形状，内部零件的造型需要参考外壳设计的结果。利用Pro/E组件中零件设计的方法可以很好地达到这一要求。具体步骤是：

Ⅰ.新建一个组件模块，利用缺省位置装配命令将所有基于产品造型而设计的零件装配起来；

Ⅱ.再利用在组件模式下创建零件的命令创建一个内部的零件，同时注意也要在创建零件前使用缺省位置装配命令；

Ⅲ.利用组件中已有的零件作为参考创建所需零件，零件的细节部分的特征可以单独打开此零件继续创建。 3） 通用零件的设计

4.2.3零件设计分析

产品三维造型的最终目的是制造出产品，塑件大都是模具制造出来的。因此，在三维造型时，需要考虑模具制造工艺，在确定产品出模方向后，还应对曲面能否出模进行检查，以及是否有倒扣现象等，如发现有倒扣现象应及时进行修改，重构特征。

4.2.4零件装配设计

基于产品造型所设计的零件可以很方便地实现产品的装配。零件设计好以后，可在组件设计模式下将其装配起来，也可以在组件设计模式下创建新的子组件和新元件。约束装配是最基本的装配方式。使用约束装配的方式来装配零件时需指定若干个约束条件来约束零件的移动和旋转，使之固定在三维空间中的某一个位置。定义一个约束的步骤如下： Ⅰ选定约束类型

Ⅱ在零件和组件中分别选取一个有效参照，所选参照对象受指定约束影响，使零件位置发生相应变化，必要时，可以设置其偏移类型和参数 除约束装配外，还有链接装配等。

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4.2.5工程图制作

Pro/E提供有专门的“绘图”模块来进行工程图设计，可以通过三维模型创建二维工程图。同一个Pro/E工程图中的所有视图都是相关的，若修改某视图中的尺寸，则系统会自动更新其他相关视图，同时也会才三维模型自动更新。

4.3 Pro/E建模小技巧

4.3.1草绘特性

草绘过程中，要尽量多的使用各种约束，对称线和构建线、构建圆的使用。理想的草绘结束后是没有虚约束的。草绘尺寸的批量修改，可大大提高草绘效率，先画出设计相似图形，选中全部尺寸，取消再生复选框，批量修改完成后直接生成最终需要的草绘图形。草绘截面时，增加控制（构建）线，从而在阵列中实现截面可变。

4.3.2拉伸特征

对于截面不封闭的薄壁件，拉伸前选中图示的壁厚按钮，可实现由非封闭曲线直接拉伸出薄壁体。

4.3.3阵列特征

常规的阵列很简单，图中所示的是两种不同的可以实现可变截面的阵列。通过阵列轨迹加尺寸递减实现可变截面阵列。

4.3.4倒圆角

通过边倒圆角，很常用，当需要时，还可将一条边的圆角半径设置成可变的。除此之外，还可通过面与面倒圆角，边与面倒圆角。此外对于未知厚度薄壁件，还可采用完全倒圆角，实现半圆弧过度。

4.3.5从组件中创建零件（子组件）

在设计过程中，以组件的方式创建零件，可以利用top-down设计思想，完成各组件之间的配合或相对位置关系，同时可以实现零件之间的参照共享。优点之处在于，零件的修改可以在组件中直接进行，其修改完成后，与其相配的零件，在再生之后可自行完成更新。由于设计之初，没有骨架模型，导致后续的设计过程中，成员之间建模无法完成装配，同样可以在组件中建立骨架模型（尽管有点儿颠倒设计顺序）。通过【发布几何】建立零件之间的配合关系。

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4.3.6从组件中创建零件的一些注意事项

修改零件，需要在零件激活状态下进行特征的操作。激活状态下，组件中的零件图标处有一绿色小星星，此时可以对该零件中的特征进行操作和定义。这样创建的零件，层数中是空的，方向中也只有标准方向和缺省方向。

4.4离心式榨汁机设计结果图

4.4.1主要外型构件设计

图20 机体上盖

图21 离心外壳

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图22 电机外壳

4.4.2产品内部主要构件设计

图23 离心旋转盘

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图24 刀具

图25 离心底座

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图26离心底座连接器

4.4.3产品整体结构设计结果图

图27 离心式榨汁机

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5 榨汁机的使用和保养

1) 榨完果汁后，将榨汁机与电源断开，分离杯桶与主机。先把机器简单清理一下，

不要让机器中的果渣等杂物凝结，这样会给接下来的清洁带来一定的麻烦。 2) 有条件的可将刀头拆卸下来，但次数不宜过于频繁，刀头处容易缠绕水果及其他

食物的纤维或残渣，应先顺着缠绕的方向将残渣拽出，再用水冲洗。

3) 家里有废旧的小毛刷或牙刷千万不要丢弃，它们在清理小地方的时候别具功效，

这样清洁的效果更好。

4) 如果刀头是用来绞肉的话，将剩下的馒头掰成馒头渣，放入搅拌机进行搅拌，这

样能够有效吸附肉末等，清洁起来比较干净。

5) 外观的清洁比较简单，用抹布擦拭即可，切记不能用水冲洗，或者用硬物刮洗，

以免造成表面伤害，底座不能浸入水中，以免电机的绝缘部分被破坏。

? 清理技巧

1） 用榨汁机绞水果是最经常的事，而且榨完水果后，清洗也不容易。

2） 这时我们可以将榨汁机刀头上堵塞的纤维条，按榨汁机绕的方向慢慢抽出，不要

太大力哦！

3） 然后进行清洗，其他的部位可以用钢丝球刷洗，但不能太过用力。

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6 部分果汁食谱

1) 雪梨香蕉生菜汁

功效：能改善晒伤、粗糙的皮肤

材料：雪梨1个；香蕉1条；生菜100克；柠檬1个。 做法：

1. 雪梨洗净去皮，切成可放入榨汁机内的大小。 2. 香蕉去皮切成数段。 3. 生菜洗净，包裹着香蕉。 4. 柠檬连皮对切为四份，去核。

5. 将所有材料顺序放入榨汁机内压榨成汁。 心得：加入蜂蜜与冰块，可令果汁更冰凉清甜。

2) 葡萄柚芒果汁

功效：可增进食欲，消除疲劳，具有稳定血压等效果。

材料：葡萄柚 1/4 个，芒果 120 g,，牛乳150CC，脱脂牛奶 2－3茶匙，蜂蜜适量，冰块适量。 制作：

1. 葡萄柚、芒果去皮切块

2. 连同牛乳、脱脂牛奶、蜂蜜、冰块一起放入搅拌器中搅成原汁即可。

3) 苹果甘荀汁

功效：美化肌肤、消除倦容。此果汁由于加有红萝卜，因此可以预防及治疗便秘。 材料：士多啤梨10粒；苹果1个；红萝卜1条；蜂蜜2汤匙；柠檬汁适量；冰块数粒。 做法：

1. 士多啤梨用盐水洗净，去蒂，切成两半。

2. 苹果洗净，连皮切成两半后，再各切成四等分。去核，泡浸在盐水中。 3. 红萝卜洗净切成条状。

4. 在榨汁机容器内加进蜂蜜及冰块。 5. 顺序将士多啤梨、加进柠檬汁拌匀即成。 6. 将果汁倒入杯中，加进柠檬汁拌匀即成。

心得：要选择新鲜的士多啤梨，须留意颜色是否鲜艳，蒂是否嫩绿。

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4) 士多啤梨生菜汁

功效：有助消除雀斑、褐斑、暗疮、面疱等毛病，对改善晒伤、过敏的皮肤亦有效。士多啤梨含有枸橼酸，枸橼酸能使细胞功能活泼，故此常饮这果汁可保持容貌年轻。 材料：士多啤梨5粒；沙律生菜100克；柠檬1个；冰块数粒。 做法：

1. 士多啤梨去蒂洗净。 2. 生菜洗净。

3. 柠檬连皮分切四块，并去核。 4. 将冰块先放进榨汁机容器内。

5. 把士多啤梨和柠檬放进榨汁机容器内。 6. 生菜卷成卷状才榨汁。 7. 倒入杯内拌匀即成。 心得：可用卷心生菜替代沙律生菜。

5) 香蕉蜜桃鲜奶

功效：令肌肤嫩滑。此果汁营养极高，含有丰富维他命、钙质、矿物质、对美容及健康都非常有益。 材料：

香蕉1条；蜜桃1个；鲜奶1/2杯；蜂蜜1汤匙；柠檬汁适量。 做法：

1. 香蕉去皮，切成数段

2. 蜜桃洗净、削皮及去核，切成不块

3. 将以上材料及蜂蜜放进搅拌机内约搅拌40秒 4. 将果汁倒入杯中，加入柠檬数滴，即成美味饮品。 心得：

1.可用士多啤梨替代蜜桃，效果与味道俱佳。 2.害怕肥胖的人仕，可选择用低脂肪鲜奶。

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7 总结与体会

通过这次毕业设计，我深刻地认识到把理论知识与实践结合的重要性，也才明白自己在这几年来里所学到的知识仍是多么少，还存在很多的不足。如果没有毕业设计的实践操作就不能把学到的知识灵活的运用到实际当中去。

这次设计我做的是离心式榨汁机的设计，鉴于当前国内生产的榨汁机的各种不足，该榨汁机具有良好榨汁效果，出汁率高，果汁和果渣的分离效果较好。榨汁部件和壳体设计简单便捷，便于拆装清洗和维护，并且具有保护装置。榨汁主要部件离心旋转盘的设计相比较其它种类的榨汁机而言，有了一定改进；切削刀具采用了带有小齿的表面刀片与扭转切削刀片结合，加强了切削效果；金属滤网更为精密，加上二次滤网盘二次过滤，则使得果汁更加清纯。

通过这次的设计，我体会到理论知识与实际相结合，在实践中去理解知识的含义，只有通过不断地去实践才能更好地运用知识。只有不断的在实践中总结自己所学到的知识才能能有更好的收获。有付出才有收获，用积极的工作态度去面对每一件事情，那样才能做好，才能让自己的人生更加精彩。

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8 致谢词

首先，我要感谢我的导师柳在鑫老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，给了起到了指明灯的作用；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。其次我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利进行。

此次毕业设计历时三个月，是我大学学习中遇到过的时段最长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当如是把以前的小课程设计综合在一起的过程，只要把握住每个小课程设计的精华、环环紧扣、增强逻辑，那么这次的任务也就不难了。我此次的任务是做一个项目的招标文件。虽说老师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么的可怕，但是当我真的开始着手时，还的确是困难重重。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意! 最后我还要感谢机械工程与自动化学院和我的母校西华大学四年来对我的栽培。

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9 参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2008.2 [2]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理.北京：高等教育出版社，2010. [3]濮良贵，纪名刚等.机械设计.北京：高等教育出版社.2006.

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