家庭用小型绞肉机的设计书

1 家庭用小型绞肉机的设计书 第 1 章 绪论 发展肉类制品生产是人民生活的需要。由于现代生活的快节奏，人们迫切希望简化家务劳动。 而肉类制品中的熟制品属于方便食品，如灌肠、肉松、肉干等，消费者购买之后，可立即食用或稍处理后就可食用。面临着需求量越来越多的问题，食品机械便是不必可少的了 食品工业的现代化水平，在很大程度上依赖于食品机械的发展及其现代化水，离开现代仪器和设备，现代食品工业就无从谈起。食品工业的发展是设备和工艺共同发展的结果，应使设备和工艺达到最佳配合，以设备革新和创新促进 工艺的改进和发展，以工艺的发展进一步促进设备的发展和完善。两者互相促进、互相完善，是使整个食品工业向现代化迈进的必要条件 而肉类制品中的熟制品属于方便食品，如灌肠、肉松、肉干等，消费者购买之后，可立即食用或稍处理后就可食用。因此此类肉制品需求量越来越大，食品机械便是不必可少的了 碎、斩拌、搅拌工序的机械化程度最高，其中绞肉机、斩拌机、搅拌机是最基本的加工机械 种设备。所以家庭绞肉机就应孕而生。而基于我国现在肉制品的发展形势，家庭绞肉机设备更是成为一 种势不可挡的趋势，同时也是很有必要和意义的工程。 我们所设计的家庭绞肉机的优点是构造简单，紧凑、轻便，零件大多可用一般的塑料制造，不需精加工，工作可靠，价格低廉，操作简单方便，生产率高 ,可适用于中，低收入家庭 . 2 第 2 章 结构及工作原理 肉机的结构 绞肉机主要有切割机构和驱动机构组成，如图 2 1 所示 图 2 1 绞肉机结构图 割机构 包括 E：铰刀、 F：杯体。其作用是对放入杯体中的肉类物质进行切割，并将切割完的物质储存在杯体中。 动机构 包括电机、皮带轮、减速器、机 架。这是带动切割机构的输出装置。 3 图 2 1 绞肉机驱动结构图 肉机的工作用原理 工作时，先把一整块肉类放入杯体中，然后把杯盖盖上，最后将带有铰刀的主机与杯盖契合，然后接上电源就可工作了。由于铰刀连接着电动机，所以铰刀在电动机的高速旋转下产生了足够的扭转力，继而在这扭转力的作用下将一整块肉切碎。 绞刀刃口是顺着切刀转学安装的。绞刀用工具钢制造，刀口要求锋利，使用一个时期后，刀口变钝，此时应调换新刀片或重新修磨，否则将影响切割效率，甚至使有些不是切碎后排出，而是由挤压、磨碎后成浆状排出，直接影响成品质量。所以当发现切割出的肉不是非常碎的时候就应该换一个铰刀。 4 第 3章 传动系统的设计 机的选择 N= 4(G绞肉机的生产能力， 72kg/h W切割 1料耗用能量，其值与孔眼直径有关， d 小则 w 大，当 d 3 取 w h/ 传动效率，取 此选择电机型号为 3确定模数 m (参考机械原理表 7m=(a=取 m=5 定齿数 13 取 30 30=75 取 5 重新确定螺旋角 7530(r c c o (a r c c o s 21 a n算主要的几何尺寸 （机械设计基础表 8 分度圆的直径 m z1/=30/=m z2/=5/=顶圆直径 2 2 面压力角 s r c r c tg 基圆直径 d1 d2 348 顶圆压力角 1at= 6 2齿宽 b=a0 32 取 32 40宽系数 d=1 择轴的材料，确定许用应力 由已知条件知绞肉机传递中小功率，对材料无特殊要求，故选用 45钢并经调质处理。由机械设计基础表 14得强度极限 b= 650机械设计基础表 14许用弯曲应力 =60 扭转强度估算轴径 根据机械设计基础表 14 A=30由式（ 1261 0 2 0 0278)4030( 33 由设计手册取标准直径 计轴的结构 (1）确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装拆顺序和固定方式。确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或 轴环）定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键联接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用肩固定，周向采用过盈配合固定。 7 第 4 章 绞刀的设计 刀的设计 绞刀的几何参数对所绞出肉的颗粒度以及产品质量有着很大的影响，现对十字刀片的各主要几何参数进行设计。 双刃刀片，其每一刃部的绞肉 (指切割肉的 )线速度，其刃部任一点位置上只有法向速度v。 绞肉机绞刀片及每一叶刀片上速度分布 其值为： 30000nv p （ ） （ 4 式中：刀片刃部任一点的线速度 m s； n刀片的旋转速度 刀片刃部任一点至旋转中心的距离 r刀刃起始点半径 m m ； R 刀刃终止点半径 再从双刃刀片的任一叶刀片的横截面上来看，其刃部后角 较大，而前角 及刃倾角 都为零。 因此，该刀片的几何参数 (角度 )不尽合理。故再将以一叶刀片的与网眼扳相接触的一条刀刃为对象，分析刀片上各参数的作用及其影响，设计各参数。 刃的起讫位置 8 绞肉时，绞肉机的双刃刀片作旋转运动。从上式可以看出，在转速一定的条件下，刀刃离旋转中心点越远，则绞肉 (指切割肉的 )线速度越快。并且在螺杆进科速度也一定的条件下，假定绞肉时刀片所消耗的功全部转化为热能，则 任一与网眼板相接触的刀刃，在单位时间内产生的热量为： （ 4 式中： Q单位时间内任一与网眼板相接触的刀刃切割肉所产生的热量（ Js） F铰肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割力（ N）（参见第二部分刀刃的前角式 4) 任一刀刃切割肉的线速度（ m s） 所以，绞肉 (切割肉 )的线速度越快，则所产生的热量也 越大，因此绞肉的线速度不能很高。 根据经验，我们知道一般绞肉时刀刃切割肉的钱速度处在 30 一 90m 间最为理想，因此由这些数据可估算出刀刃的起讫位置，即刃的起点半径 和终点半径 R。 根据式 1得： （ 4 我们已知双刃刀片得转速 n 10200r/ 时， ， r 30m/s 30 000/ 9 当 时， R ， 0 R 30 000/ 圆整后取 :r=15 R=45 刀刃的前角 当双刃刀片绞肉时，其任一与网限板相接触的刀刃上的受力情况网眼板相接触的刀刃的受力分析 其值为： 因为刀刃与网眼板的摩擦力为： c o s)1()( 2 （ 4 式中： F铰肉时任一与网眼板相接触的刀刃上 的切割力（ N） F 刀片绞肉时肉的剪切抗力（ N） 刀刃与网眼板的摩擦系数 10 肉被剪切时与前刀面的摩擦系数 刀片的前角（） 眼板作用于刀刃上的压力（ N） 被切割时作用于前刀面的压力 （ N） 由于 式中： 肉的抗剪应力，与肉的质地有关 A肉被剪切的面积，与网眼板的网眼直径有关 所以选定网眼板之后，令1。 由于以看为刀片的预紧压力，是常量，故令2。对前刀面的压力与速度 令F 。 简化式 4得： c o s)1()( 221 （ 4 从式 5和式 2可知，刀刃前角 的大小，直接影响着绞肉过程中的切割力，以及切割肉时所产 生的温度。 在刀片旋转速度以及螺杆进料速度都一定的情况下，前角大，切割肉所需的力和切割肉所产生的热都小；反之，则大。但前角很大时，则因刀具散热体积小而使切割肉时所产生的温度不能很快冷却。因此，在一定的条件下，前角有一合理的数值范围： 11 一般取： 4025 (肉质软取大值，反之取小值 ) 刃的后角 刀刃后角的目的：一是减小后刀面与网眼板 (包括三眼板 )表面的摩擦；二是在前角不变的情况下，增大后角能使刀刃锋利。 刀片磨损后将使刀刃变钝，使肉在绞肉 (切割 )过 程中变形能增加，同时由于磨损后刀片的后角基本为零，加大了刀片与网眼扳的摩擦，两者都使绞肉过程中产生的热量增多。 另外，在同样的磨钝标准 V 角大的刀片由新用到钝所磨去的金属体积较大。这说明增大后角可提高刀片的耐用度，但同时也带来的问题是刀片的 N 反映在刀体材料的磨损过大这一方面 )，并且刀刃极度也有所削弱，故后角也有一合理的数值范围： 一般取： 53 (肉质软取大值反之取小值 ) 刃的刃倾角 从分析由前刀面和后刀面所形成的刀刃来得知 刀倾角 对刀片性能的影响情况。 在任一叶刀片的法剖面内，当把刀刃放大看时，可以把刀刃看成是一段半径为于刀刃有刃倾角 ，故在线速度方向剖面内的刀刃将变成椭圆弧 (斜剖刀刃圆柱所得 ) 图 4刃倾角与刀刃锋利度 椭圆的长半径处的曲率半径，即为刀刃实际纯圆半径 其关系为： 12 ne （ 4 由此可见，增大刀倾角 的绝对值，可减小刀刃的实际钝圆半径就说明增大刃倾角就可使刀刃变得较为锋利。 一旦刀刃的起讫半径 r 及 R 确定后，其最大初始刃倾角可确定了： （ 4 初始刃倾角按下式计算： )/(220 （ 4 式中： r刀刃起始点半径 ( R刀刃终止点半径 ( b叶刀片外端宽度（ ; 0初始刃倾角； 刃上任一点位量上绞肉速度 由于有了刃倾角，故刀刃上任一点相对于网眼板的速度v，将可以分解为垂直于刃的法向速度分量平行于刃的切向速度分量 。即： n 其值为： )(30000 13 又因为： / R 所以：30000s 22 R 整理得 30000/s 22 n 3 0 0 0 0/s （ ） 式中：刃上任一点位置的法向速度分度 m s； v刀刃上任一点位置的切向速度分量 m s； 刀刃上任一点至刀片旋转中心距离 刀刃的初始刃倾角； 与刀刃相切的圆计算半径 R刀刃的终点半径 r刀刃的起点半径 片的结构 根据以上对绞刀各个几何参数的分析，得出绞刀的结构图此绞刀的特 14 点： 1、 后角取 4 ，刀片的寿命较长； 2、 前角取 30 ，以减小绞肉所需的力及功率； 3、 增加刃倾角，以提高刀刃的锋利度； 4、 采用全圆弧形的前刀面结构，以改善刀刃的强度； 采用可换式刀片结构，以节约刀体材料并可选用不同几何参数刀片 表 4 1 绞刀材料选用对比表 15 第 5 章 生产能力的分析 刀的切割能力 绞刀的切割能力，可用下式计算： )/(460 22 式中： ( 2 (r ;10200 (r ( 1502 肉机的生产能力 G 生产能力 G )/( 式中： 1F 值与 般为 率消耗 n 功率消耗 16 )( 式中： 总结 漫长而又倍感充实的绞肉机设计阶段即将结束，通过这十几天的学习，我觉得自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高，对我走向社会从事专业工作有着深远的影响。现在谈谈对本次毕业设计的认识和体会。 首先，我学会了查阅资料和独立思考。当开始老师说出设计题目时，心里真的 是一点头绪也没有，根本不知道从那里下手。但是我相信知识是可以学习的，我开始查阅相关书籍，借鉴他人的经验，结合自己的构想，再利用自己所学过的专业知识技能，深入了解了机械传动原理及机械系统的设计方案。把设计意图从构想阶段变为可付诸生产实践的实现阶段。我发现每一个设计都是一个创新、修改、完善的过程，在设计的过程中，运用自己所掌握的知识，发挥自己的想象力来搞好自己的设计，这个过程也是一个学习的过程。 其次，我们还学到了团队合作的重要性，因为这个绞肉机设计是以小组的形式展开的，当然，这个小组就是一个团队。从刚开始的 设计构想到现在设计书的制作，我们小组经过多次的讨论逐步的完成了绞肉机的设计。这个成功适合小组的团队合作意识分不开的。 设计的完成，给了我们很大的信心：我们完全有能力利用自己所学过的知识和技能完成我们并不熟悉的任务。在设计过程我更们深切的体会到：独立自主是关键，互协作更重要。 17 鸣 谢 首先，非常感谢老师布置给我们一个如此适合我们的一个设计课题，让我们学会了很多在课堂上学不