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袁巧霞副教授一、课程的性质、地位和任务•是研究农产品加工机械的工作原理和理论分析与设计计算的一门应用科学。•培养学生掌握对已有的农产品加工机械与设备的设计原理与设计方法进行分析的能力，以及具有设计新型农产品加工机械的能力。本课程的任务：•掌握农产品加工机械与设备的特点，典型农产品加工机械的性能，工作原理及结构特点；•掌握分析农产品加工机械与设备的一般方法，培养学生理论分析与设计计算的能力；•掌握设计农产品加工机械与设计的基本原理与方法。二、课程教学的基本要求(一)理论知识方面典型农产品加工机械与设备的工作原理、结构特点与设计的方法，兼顾农产品加工机械与设备的发展进展和了解使用、维修保养及选型等方面的基本知识。(二)实践技能方面•能用所学农产品加工机械的原理、特点，独立设计一种农产品加工机械，从而领会设计的基本原理与方法。•熟悉典型农产品加工机械的生产加工过程。绪论一、农产品加工的对象农产品加工主要包含人类、食品动物饲料、植物纤维三个方面的加工内容。根据对原料的加工程度，又可分为初加工和深加工两个不同的加工过程。•初加工是指对农业原料进行诸如清理、分级、分离、尺寸减小、混合和干燥等直接的、简单的加工处理过程，所采用的加工技术及工艺设备一般比较简单。•深加工是指对初加工产品作进一步的再加工或者对原料直接进行多层次的深度加工。二、农产品加工与食品加工的区别食品加工是以农产品为主要原料的加工业，它是农产品加工的继续和延伸，是农产品加工中一个更加深入、精细，更加注重产品的色、香、味和营养成分的生产部门。农产品加工：以初加工为主，深加工为辅;食品加工：以深加工和精加工为主。三、农产品加工机械与设备现状存在以下几方面的问题：•产品品种规格少，系列化和成套性差，产品性能差、能耗高，生产效率低；•加工技术落后，产品市场竞争力差，环境污染严重；•科技投入少，科研力量和基础设施薄弱，研究开发周期长等问题。四、农产品加工机械发展趋势与预期目标•提高粮、油、棉、茶加工机械的技术水平，提高成套水平，满足内需，增加出口；•开发新产品、开发果蔬、土特产品、野生资源等加工设备，重点发展粮油、棉、茶深(精)加工成套设备•把降低能耗作为产品发展重点，重视发展保护环境与改善工作条件的辅助设备和配套设备；•发展综合利用加工设备，使资源科学、合理、综合利用。•新产品开发应以大中型产品为主，以成套设备为主，使原料加工、储藏、运输和销售配套成龙；•提高高新技术在农产品加工机械上的应用，如光电色选、挤压技术、负压、超声、超临界萃取技术、膜技术、油脂微胶囊化技术等；•加强农产品加工后包装技术的研究，提高产品的附加值增加效益，加强其包装机械的研制，以满足市场需求。第一章农产品加工机械设计的基本原则•农产品加工机械的基本要求•按照农产品加工工艺要求设计•以成组技术指导设计•坚持可靠性设计原则•合理选择材料•食品机械设计步骤重点和难点：掌握农产品加工工艺对加工机械设计的要求以及农产品加工机械适用的材料。第一节农产品加工机械的基本要求一、满足食品加工工艺及卫生要求1.满足食品加工工艺要求2.满足食品的卫生要求•所有与食品原料、半成品、成品接触的部位；•机器的外形；•成品处理部分；•传动润滑；•执行件；•传动件。二、合理确定生产率，力求降低消耗系数1．生产率生产率是以单位时间内所生产产品的产量来表示的，它反映了食品生产的工作效率。2．消耗系数消耗系数是指机器设备生产每单位重量或单位体积的产品所需消耗的原材料及能量，包括原料，燃料，蒸汽、水及电能等等。三、结构简单、操作方便、使用安全1．结构简单设计农产品加工机械时，首先要依据食品加工的工艺要求，使用要求以及技术性能、经济性能等条件来确定机器的结构组成原理，包括执行件的运动规律及传动的方式，必须保证各机械运动协调，各机构组合合理，并在满足工艺要求的前提下，力求使机器的结构简单。欲做到结构简单化，可从下列各点入手：各种零件形状的简单化，采用标准件使设计过程简单化，尽量做到零件的功能兼用，或设计新型结构使机构简单化，采用标准组件使系统简单化，简化结合和连结方法，采用标准数列，通用部件，产品系列化等。2、操作方便、使用安全•考虑到人的特点；•考虑到人的生理特点；•外露的传动件要加防护罩，强电设备要有接地保护，机械的工作情况要便于观察。四、保养、维修方便维修、保养性设计的基本内容是：如何以最少的人力、物力和时间、取得最好的维修，保养效果。影响维修性的主要因素有下列几点：(1)机器的总体布局应合理，机器各部件，各机构易于检查、修理和维护保养。(2)部件和连接件易拆，易装，特别是在日常维护中需经常拆卸的那些部位。易损件要便于更换，尽可能使用标准维修工具。(3)机器或部件做成可分离式，以便于拆卸和组装。组装时，不需要特殊的手段。(4)尽量采用具有互换性的标准部件和元件。(5)应考虑磨损的自动调整和补偿，机器参数的自动调整，以及预防措施自动化等。(6)要在机器上安装测定和指示输入，输出参数的仪表，以便对机器的工作状态进行监测。(7)要易于发现出故障的零件，而且调整和更换磨损零件不需要高度熟练的技术。(8)零件和测试点要易于识别，标记应布置在醒目的地方。五、便于组成生产线六、降低成本在设计农产品加工机械时，对上述诸项应综合考虑，不能因单纯追求某一指标而降低其它性能。应该在保证使用性能和产品质量的前提下，力求结构简单、制造方便。第二节按照农产品加工工艺要求设计一、农产品加工机械必须满足农产品加工工艺的最基本要求进行农产品加工机械设计时要重视研究产品工艺过程，掌握工艺特点，这应成为设计者遵守的重要原则。二、工艺的先进性和适用性•工艺流程和要求的变化，将直接决定农产品加工机械的工作原理和结构形式。•工艺的先进水平和适用程度将直接影响设备的先进性。•先进性指生产过程中保持产品的质量均一和稳定、生产效率高、制品的出品率高，节省能源、满足卫生条件、操作简单、噪声小，废弃物少等一些指标的综合反映，与生产规范、资源状况等都有关系，即应以用最小的投入获得最大的效益作为衡量先进性的基本条件。三、工艺可能性设计农产品加工机械时，应尽量做到在准确完成既定的工艺生产要求的基础上，提供更改生产条件的可能性，以使之具有更广的使用范围。工艺可能性的确定应综合各方面的条件，统筹分析后确定，以能充分发挥设备优势，争取最好的经济效益为佳。第三节以成组技术指导设计一、小批量生产方式存在的问题1．生产计划、组织管理复杂；2．生产周期较长；3．生产准备工作量大；4．限制了先进生产技术的采用。二、应用成组技术指导三化设计应用成组技术指导下的三化设计，即机械零部件的系列化、通用化、标准化设计，有利于制定统一化的工艺过程，是从生产组织、技术管理上改善小批量生产中所存在问题的较好途径。成组技术应用于机械加工是将多种零件按其工艺的相似性分类，以形成零件族。三、提高零件的结构工艺水平设计时，应力求在新机器的结构中，最大限度地采用专业厂生产的标准件和以前生产的相似产品中的借用零件。这有利于缩短设计和制造周期，提高零件和整机的可靠性，降低成本，加速新产品的开发。设计农产品加工机械时应力求做到产品系列化，部件通用化和零件标准化，以保证在建立参数系列的基础上，确定类型和尺寸，使零部件能够互换，把结构方案跟制在合理的最小范围内，合理地确定产品质量、可靠性和使用寿命，降低材料消耗和成本。第四节坚持可靠性设计原则一、可靠性是现代化机器的重要指标现代化机器的发展方向是：提高自动化程度和工作参数(载荷、温度、速度)；缩小外型尺寸和减轻重量，提高工作精度和工作效能(生产率，功率、效率)，将机器纳入集中控制系统。可靠性是指机器在整个使用周期内，保持规定质量指标的性能。二、以可靠性原则指导产品设计机器的可靠性取决于机器和部件的结构，所采用的材料、对有害作用的防范措施、润滑系统，维护和管理的适应性等等。在机器的设计和样机试制阶段，需要预测和估计机器在规定使用条件下的可靠性，寻求合理的机器结构，预测机器的状态，诊断故障、以及如何在恶劣使用条件下和发生意外情况下保证机器的工作能力等。可靠性设计的主要方向之一是提高对外界影响的抵抗能力。这包括设计出强度好、刚度好、耐磨性好的部件，机器结构要合理，并采用高强度，高耐磨性，高耐蚀性的材料。也就是要集中设计工艺范围内的全部最新成就，来提高机器各机构、各部件对外界影响的抵抗力。从可靠性角度来看，最佳的机器结构及其元件，应该是能够以最低的费用来保证机器各部件、机构及整台机器达到所要求的工作时间。合理地选择结构也能确保机器具有良好的维修性，使机器的易损件便于速换，容易装拆。第五节合理选择材料一、农产品加工机械对材料的要求•材料的选择应满足强度、刚度等机械性能要求；•应从最常用的标准材料中选择；•材料的选择应力求单一；•选择材料时应注意防腐要求，或考虑防腐措施。二、农产品加工机械常用材料及表面防护1.不锈钢不锈钢几乎能抵抗所有食品介质的腐蚀，而且可以得到很高的表面光洁度。不锈钢的延展性，机械加工性能及熔接性能较好，在高温及低温条件下其强度也不降低。价格很高，主要用于与食品直接接触的零件上。2.其它金属材料用于一些静止的或运动速度不高的工作表面。但要注意表面防护，如喷涂无毒塑料、镀镍，或进行磷化处理等。在结构设计时，应尽量避免因结构不良而引起机械应力或热应力，特别是焊接件更要避免产生较大的局部应力。在结构设计时还要尽量减少死角，因为死角处容易造成物流停滞，随着物料的分解或腐败而腐蚀加速。3.合金材料4.木材、陶器、玻璃及各类工程塑料第六节农产品加工机械设计步骤一、调查研究(1)明确设计任务，了解与设计项目有关的方针、政策，熟悉有关标准及设计任务所提出的内容和要求；(2)到使用单位调查、了解所设计农产品加工机械设备的工作实地环境，使用工艺条件及使用单位对新机器的要求；(3)到制造单位了解制造厂的设备条件、技术能力和生产经验；(4)广泛查阅资料，搜集国内外有关技术文献，了解国内外技术水平和发展动态，新技术在同类型加工机械上的应用情况，了解同类型机器的结构性能、使用、制造等有关情况；(5)对于新采用的工艺和结构进行必要的试验，并通过试验取得足够的数据；(6)新产品开发还必须经过市场调查，了解相互竞争的产品动向及消费动向，并掌握以后可以追赶的其它产品性能，质量水平、价格等使之有新产品的特点和优越性。二、方案拟定方案的内容有：加工工艺分析，主要技术参数，总体布局、传动系统，气(液)压系统，电气控制系统、主要部件结构草图、试验结果及经济技术效果分析等。拟定方案时应注意以下问题：(1)处理好使用和制造之间的关系，应当在满足使用要求的前提下，尽可能地做到结构简单，制造方便。(2)注意倾听各方面的意见，包括企业中的设计者、生产者、经营者、管理者和使用者的意见。经过分析比较去粗取精，最后形成一个比较适用的设计方案。这就要求设计者应具有较深的专业知识，能归纳，采用有益的意见，有仔细、正确进行设计构思的能力和进行信息交流的活动能力。(3)实践是检验真理的唯一标准，设计必须以生产实践和科学实验为依据。要最大限度地利用工厂内外积累的技术资料。若资料不够，要考虑设计前的预备实验。对于新型机构或设备的设计，在方案设计后最好进行模拟实验，经过实验证明可靠后方能在设计中使用。(4)继承和创造性相结合，尽量采用先进技术，迅速提高生产能力。要广泛地吸取前人和国外的先进经验，在此基础上创新。(5)方案设计时还必须充分考虑到产品的社会价值和经济效益。设计的创造性不仅是由知识和信息产生的，而且还要从认识价值开始，以优化和效益为目标，通过综合分析和实践而产生，并在产品的性能和费用平衡的基础上加以决定。(6)开发研究新产品时，方案设计还必须通过技术、经济审查。三、工作图设计1.编制零件明细表，设计计算书，机器使用说明书等技术文件，2.绘制总图，部件图、零件图，设计完成后还要对图纸进行工艺审查和标准化审查。在工作图设计时应注意：掌握产品使用的原料以及购入标准件与外订货零件的成本、质量水平、生产能力、市场性等卖方技术水平，以便决定适合于生产产品的