【正文】 3mm，單程，旋和長(zhǎng)度為S級(jí)， 10mm。按照 GB/T 1922021,選擇外螺紋公稱直徑為 58mm，螺距為 3mm，單程，旋合長(zhǎng)度為 S級(jí)， 8mm。 這樣代入數(shù)值算得 = 螺釘強(qiáng)度條件為 = = =400MPa 因此螺釘?shù)膹?qiáng)度滿足要求。 m，我們代入 1N這 些摩擦力對(duì)地板旋轉(zhuǎn)中心力矩的綜合平衡旋轉(zhuǎn)力矩 T。 （ 2）轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤螺釘?shù)男：? 與靜止磨盤一樣，轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤使用的螺釘主要承受由于摩擦產(chǎn)生的力矩 T，由螺釘與墊片之間的摩擦轉(zhuǎn)矩抵消。 螺釘強(qiáng)度條件為 = =97MPa =400MPa。 m 來(lái)校核。 fFl1+ fFl2+ fFl3+ fFl4=KfT f為結(jié)合件之間的摩擦系數(shù)，此處取 ； l代表螺釘中心到磨盤中心的距離，此處為 ，即 ； Kf 為考慮摩擦傳力的可靠性系數(shù)，一般取 ，這里代入 ； T為旋轉(zhuǎn)力矩，經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算可知 T為 受力圖如下圖 4所示： 圖 4 靜止磨盤螺釘受力示意圖 假設(shè)底板結(jié)合面上各螺釘連接處的摩擦力均相等且集中于螺釘中心，并垂直于螺釘中心島地板旋轉(zhuǎn)中心的連線。查國(guó)標(biāo) GB/,選擇規(guī)格 d為 ，螺距 P為 ， s為 ，規(guī)格長(zhǎng)度為 4 的六角圓柱頭螺栓 8只。 兩個(gè)配合齒輪基本參數(shù)整理見(jiàn)表 1。硬度為 400HBsE，材料選擇鑄鋼。 中國(guó) 礦業(yè)大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第 10 頁(yè) 調(diào)節(jié)齒輪與調(diào)節(jié)齒 在調(diào)節(jié)齒輪方面，由于是人工手動(dòng)調(diào)速，轉(zhuǎn)速不高，頻率不高，沒(méi)有大的沖擊載荷和負(fù)載。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸較小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適用于中高速場(chǎng)合。工作穩(wěn)定可靠，擁有優(yōu)良的減振、電氣 絕緣和緩沖性能。 m 最高轉(zhuǎn)速 4000r/min 徑向偏差 角向偏差 軸向偏差 + 重量 420g 彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，正常條件可連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行。它的參數(shù)為： 額定扭矩 為了保持與電機(jī)輸出軸保持一致，也選擇直徑為 7mm 的送粉螺桿。 m ； N— 軸傳遞的額定功率 ； n— 軸的轉(zhuǎn)速 600r/min； [? ]— 軸的許用應(yīng)力 MPa ； A— 按 [? ]所定的系數(shù)查表得 A=130。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算： 3333][ 10 npAnpd ??? ? 式中： d— 計(jì)算剖面處軸的直徑 mm； T— 軸傳遞的額定扭矩 N 對(duì)只受轉(zhuǎn)矩或以承受轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸 ,應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的直徑。輸出軸的直徑為 7mm。 所以，擠壓應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求。所以我們校核時(shí)按擠壓應(yīng)力進(jìn)行校核。 鍵寬 b=3mm 鍵高 h=3mm 鍵公稱長(zhǎng)度 l=12mm 中國(guó) 礦業(yè)大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第 9 頁(yè) 鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)通過(guò)鍵與側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，受到擠壓和剪切力。 鍵的選用與校核 考慮到咖啡機(jī)內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度滿足的問(wèn)題，我們直接在電機(jī)輸出軸上開(kāi)鍵槽，利用鍵與轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤架直接相連。 m負(fù)載扭矩的作用，對(duì)于實(shí)心軸來(lái)說(shuō)， 由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力計(jì)算公式： = =5000000Pa =5MPa[ ]=20Mpa。外形尺寸為 93mm 56mm。其輸出軸直徑為 10mm。經(jīng)過(guò)查找手冊(cè)和網(wǎng)絡(luò)，選出一款型號(hào)為 LR775 的有刷直流磨豆電機(jī)，額定電壓為 24v，額定電流為 ，額定轉(zhuǎn)速為 760r/min,額定轉(zhuǎn)矩為 10N 綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇功率為 100w，額定轉(zhuǎn)矩為 10N 根據(jù)直流電機(jī)的功率計(jì)算公式 其中： P的單位為 kw； T為扭矩，單位 N m 考慮到過(guò)載，為了有足夠的工作能力，代入負(fù)載扭矩為 1N具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)零件圖“轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤零件圖”和“靜止磨盤零件 圖”。此設(shè)計(jì)中，選擇 D=。 圖 3 不銹鋼磨盤 根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得，生產(chǎn)力 Q 和研磨直徑 D 基本滿足以下關(guān)系： k生產(chǎn)系數(shù) ，本次計(jì)算取 ； v磨盤對(duì)緣的線速度； D磨盤直徑； q比壓荷，咖啡豆加工時(shí)取 2kg/ ； g重力加速度； 磨盤對(duì)緣速度： 中國(guó) 礦業(yè)大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第 8 頁(yè) 為了保證生產(chǎn)率， Q 一般取 10kg/h,結(jié)合上述兩公式，初步帶入轉(zhuǎn)速為 700r/min。采用 45 鋼制作，外鍍合金鋼使其不生銹。 缺點(diǎn)是： 脆性大，耐沖擊能力低、易碎； 產(chǎn)品不易回收利用，一次成型。 磨盤的選擇與計(jì)算 市面 上的磨盤一般分為陶瓷制的磨盤和金屬材料的磨盤。出粉通道內(nèi)設(shè)有螺旋送粉軸 21，與送粉電機(jī) 2 通過(guò)聯(lián)軸器 3相連。 下面就上圖進(jìn)行一下簡(jiǎn)單說(shuō)明： 19是靜止磨盤，固定于靜止磨盤架 16上， 16 固定在外緣帶螺紋的連接件 14 上， 14 再旋接于磨體 4 上； 9 是轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤架 6 與轉(zhuǎn)軸相連。當(dāng)需要調(diào)整粉末粗細(xì)的時(shí)候，人工轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)齒輪，調(diào)節(jié)齒輪帶動(dòng)配合在連接件上的調(diào)節(jié)齒，這樣連接件相對(duì)于磨體轉(zhuǎn)動(dòng)，靜止磨盤和轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤間的間隙就可以被調(diào)整，以此來(lái)調(diào)節(jié)所磨咖啡粉末的粗細(xì)。使用時(shí)，將靜止磨盤、靜止磨盤架、盛豆倉(cāng)旋入磨體中，便可進(jìn)行磨豆操作。所述的靜止磨盤通過(guò)螺釘固定在靜止磨盤架上，靜止磨盤架利用螺紋固定于外緣帶螺紋的連接件上，連接件利用螺紋旋接于磨體上，轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤通過(guò)螺釘與轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤架相連，轉(zhuǎn)動(dòng)磨盤架通過(guò)鍵槽與轉(zhuǎn)軸相連。 研磨機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)及原理 咖啡機(jī)一般通過(guò)兩研磨磨盤將咖啡豆磨成咖啡粉。整個(gè)工作循環(huán)由控制電路控制。在水路方面，純凈水由泵加壓對(duì)水路系統(tǒng)進(jìn)行供水，然后一定壓力的水先進(jìn)入加熱器加熱到設(shè)定的溫度，之后熱水或熱蒸汽進(jìn)入釀造室，與之前輸送來(lái)的咖啡粉接觸、萃取，泡成濃度適宜的咖啡液，從咖啡口流出滴入指定位置的容器中。 從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，咖啡機(jī)可以分為粉碎研磨機(jī)構(gòu)、加熱并供水系統(tǒng)、萃取釀造室、控制中心幾個(gè)系統(tǒng)。高溫高壓的熱水通過(guò)液壓管道在釀造器中與咖啡粉保持 8S 左右的接觸時(shí)間，以確?？Х确壑械挠杏梦镔|(zhì)最大化地溶解在 熱水中并隨熱水流出，流入指定位置的咖啡杯中。全自動(dòng)咖啡機(jī)的研發(fā)中都要囊括到這些因素。 控制系統(tǒng)以 89C51 單片機(jī)為核心，附有溫度傳感器 ，流量計(jì)，按鍵系統(tǒng)，加熱電路，各種開(kāi)關(guān)以及液壓裝置來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的控制。沖泡完畢后用完的熱水可以自行流出到廢水槽外。 加水燒水系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了一套液壓系統(tǒng)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水的安全快速加熱，又控制了加熱的水量、沖泡的水量，有利于節(jié)約用水。 本文主要是設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)咖啡機(jī)的整體工作 方式，包括磨豆裝置，加水燒水系統(tǒng)，釀造裝置。因此，不少公司使用的大多是進(jìn)口的外國(guó)全自動(dòng)咖啡機(jī)，這些全自動(dòng)咖啡機(jī)不但可以對(duì)溫度、濃度甚至咖啡粉的粗細(xì)度實(shí)現(xiàn)操縱控制，以滿足用戶更優(yōu)質(zhì)的使用需求；但對(duì)于大多數(shù)家庭用戶來(lái)說(shuō)，進(jìn)口咖啡機(jī)一般價(jià)格較高，性價(jià)比低，經(jīng)濟(jì)上比較難以承受。隨著全球化的不斷加劇，目前大部分研發(fā)性任務(wù)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)本土化，國(guó)內(nèi)技術(shù)人員參加了策劃、研發(fā)、認(rèn)證到 生產(chǎn)的全過(guò)程。 二十世紀(jì)八十年代末到九十年代初，國(guó)內(nèi)港資、臺(tái)資廠利用世界制造產(chǎn)業(yè)往中國(guó)轉(zhuǎn)移的契機(jī)，發(fā)展為歐美市場(chǎng)貼牌制造咖啡機(jī)電器的中堅(jiān)力量。這個(gè)時(shí)代歐美文化尤其是消費(fèi)觀念正影響著全球，國(guó)內(nèi)的越來(lái)越多的消費(fèi)者尤其是普通大眾喜歡上了這個(gè)洋玩意，讓它變得家庭化。 國(guó)內(nèi)咖啡機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 隨著中國(guó)家電業(yè)的不斷進(jìn)展，世界家電制造基地往中國(guó)遷徙的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。 得益于 Espresso 這種咖啡沖泡法，不但可以加快沖煮速度，也提 升了咖啡品質(zhì)。以臂膀操作橫桿繼而橫桿逐漸回到先前位置的動(dòng)作便稱為了眾多Espresso 吧臺(tái)的例行表演。與先前的土耳其咖啡一般，克麗瑪同樣是判別咖啡優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。這是克麗瑪?shù)谝淮卧跉v史上出現(xiàn)。 1948 年， Gaggia 運(yùn)用了這個(gè)理論完成了他的咖啡機(jī)，因?yàn)樗褵崴浦亮吮认惹案用軐?shí)的咖啡粉中，如此的來(lái)的壓力也比以往更加大而穩(wěn)定。操縱者只需壓下桿子，控制彈簧就會(huì)壓縮，這樣熱水就會(huì)被注進(jìn)咖啡粉與活塞之間的空間。戰(zhàn)爭(zhēng)期間Cremonesi 去世，他把咖啡機(jī)的專 利傳給了他的遺孀 Rosetta Scorza 。 二次世界大戰(zhàn)前，雖然人們改進(jìn)了利用蒸氣為壓力來(lái)源可能將咖啡粉燙壞的缺點(diǎn)，但是由于壓力是通過(guò)活塞傳導(dǎo)手臂來(lái)推壓熱水，這不但需要一根強(qiáng)壯的臂膀，而且產(chǎn)生的壓力也不易持續(xù)穩(wěn)定。逐漸的，這種新式咖啡機(jī)取代了蒸氣壓力咖啡機(jī)。 幾乎同一時(shí)間，一家米蘭咖啡館的老板 Achille Gaggia 也運(yùn)用了相似的手段釀造咖啡。 另一種產(chǎn)生比 個(gè)大氣壓更大壓力的方式是壓縮空氣。其實(shí)這種咖啡機(jī)和蒸氣壓力咖啡機(jī)的高度相差并不大，但整體體積較小。操作人員只需輕按小壺上的桿子，來(lái)自水龍頭的壓力便可將小壺里的熱水推到咖啡粉?？Х葯C(jī)利用電可以迅速將一小壺的水加熱至所需要調(diào)煮的溫度。通過(guò)蒸氣應(yīng)該達(dá)到把壓力增加的目的，可是加強(qiáng)熱度也會(huì)使粉在調(diào)煮過(guò)程中灼傷，這樣會(huì)失去藏在咖啡粉內(nèi)部的芳香油脂。二十年代，在意大利的咖 啡店，這種咖啡機(jī)隨處可見(jiàn)。他是 1905 年開(kāi)始制造這種咖啡機(jī)的。 即便這樣，施加額外的壓力使釀造咖啡的時(shí)間縮短的研制方向仍然值得探索。要制造蒸氣，整個(gè)鍋爐一般必須加熱到沸騰，使得逼近沸點(diǎn)的熱水灼傷咖啡粉，提取深藏在咖啡粉內(nèi)部的芳香鮮美油脂，萃取出加倍苦的咖啡?？墒沁@種咖啡機(jī)泡制出來(lái)的咖啡，仍不具 Espresso 的美味及充滿Crema 的表征。快速只是顯而易見(jiàn)的理由，對(duì)更高品質(zhì)的追求才是 Espresso發(fā)展的最大動(dòng)力。他在1901 年制造出的以蒸氣壓力咖啡機(jī)，應(yīng)該絕不只僅僅因?yàn)椤皩?duì)滴漏煮咖啡的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)感到不耐煩”，更重要的是，他明白沖煮時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)直接關(guān)系到咖啡的品質(zhì)。Espresso 讀起來(lái)很有意大利藝術(shù)氣質(zhì)，不過(guò)在意大利文中所代表的意思很簡(jiǎn)單 — 就是“ 壓力之下”，相當(dāng)于英文的 under pressure。 這位工程師的意大利快速調(diào)理方式，一來(lái)可以縮短煮咖啡的時(shí)間，而且煮出的咖啡香醇濃郁，被意大利人稱為 Espresso。對(duì)于整個(gè)機(jī)器的控制部分，本設(shè)計(jì)從硬件軟件兩方面利用 protel 給出了電路接線圖以及 C語(yǔ)言程序。它的控制系統(tǒng)以 89C51 單片機(jī)為核心，附有溫度傳感器，流量計(jì)，按鍵系統(tǒng)，加熱電路，各種開(kāi)關(guān) 以及液壓裝置來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的控制。只要啟動(dòng)咖啡機(jī)，按下電源，短短幾分鐘內(nèi)，磨豆、燒水、釀造萃取完全自動(dòng)化，既安全可靠又快捷方便。 目錄 全自動(dòng)咖啡機(jī)的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 1 摘要 ......................................................................................................................................... 1 1 緒論 ..................................................................................................................................... 2 咖啡機(jī)的歷史 ........................................................................................................... 2 國(guó)內(nèi)咖啡機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................................................... 4 課題的意義及目的 ................................................................................................... 4 2 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 4 咖啡機(jī)的工作原理 ................................................................................................... 5 研磨機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 5 方案設(shè)計(jì)及原理 .............................................................................................. 5 磨盤的選擇與計(jì)算 .................................................................................