小型绞肉机的设计 毕业论文.doc

1 目 录 摘要 .3 abstract.4 第 1 章 绪 论 .5 第 2 章 我国肉制品的生产加工与发展趋势 .6 2.1、 我国肉制品加工现状 6 2.2.我国肉制品的发展趋势 .6 第 3 章 结 构 及 工 作 原 理 .9 3.1 绞肉机的结构 .9 3.1.1 送料机构 9 3.1.2 切割机构 9 3.1.3 驱动机构 9 3.2 绞肉机的工作原理 .10 第 4 章 螺旋供料器的设计 .10 第 4 章 螺旋供料器的设计 .11 4.1 绞笼的设计 .11 4.1.1 绞笼的材料 11 4.1.2 螺旋直径 11 4.1.3 螺旋供料器的转速 12 4.1.4 螺旋节距 12 4.2 绞筒的设计 .12 第 5 章 传动系统的设计 .13 5.1 电机的选择 13 5.2 带传动的设计 14 5.2.1 确定计算功率 dp14 5.2.2 选定 v 带的带型 14 5.2.3 确定带轮的基准直径 d并验证带速 v.14 5.2.4 传动比 .15 5.2.5 确定 v 带的中心距 0a和基准长度 0dl.15 5.2.6 验算小带轮上的包角 115 5.2.7 计算带的根数 z 16 5.2.8 计算单根 v 带的初拉力的最小值 .16 5.2.9 计算压轴力 f.16 5.2.10 带轮的结构和尺寸 17 5.3 齿轮传动设计 .17 5.3.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 .17 5.3.2 按吃面接触强度设计 18 5.3.3 按照齿根弯曲强度设计 20 2 5.3.4几何尺寸计算 .21 5.3.5 校核齿面接触强度 22 5.3.6 校核齿根弯曲强度 24 5.3.7 齿轮及齿轮副精度的检验项目计算（大齿轮） 26 5.4 轴的设计 .27 5.4.1 选择轴的材料 .27 5.4.2 估算轴端直径 .27 5.4.3 轴的机构设计 .27 5.4.4 轴上载荷的分析 .28 5.4.5 按弯矩合成应力校核轴的强度 .29 5.4.6 精确校核轴的疲劳强度 .29 第 6 章 绞 刀 设 计 .34 6.1 绞刀的设计 .34 6.1.1 刀刃的起讫位置 35 6.1.2 刀刃的前角 36 6.1.3 刀刃的后角 37 6.1.4 刀刃的刃倾角 38 6.1.5 刀刃上任一点位量上绞肉速度 39 6.1.6 刀片的结构 40 第 7 章 生产能力分析 .42 7.1 绞刀的切割能力 .42 7.2 绞肉机的生产能力 g42 7.3 功率消耗 n.42 第 8 章 绞肉机的维护与保养 .44 8.1 绞肉机生锈去锈的方法 44 8.2 绞肉机的使用方法 44 8.3 绞肉机操作规程 45 设计总结 .46 参考文献 .47 3 小型绞肉机的设计 摘要 本文论述了肉类加工机械绞肉机的工作原理、主要技术参数、传动系统、典型零件的结 构设计及生产能力分析。 绞 肉 机 是 肉 类 加 工 企 业 在 生 产 过 程 中 ， 将 原 料 肉 按 不 同 工 艺 要 求 加 工 规 格 不 等 的 颗 粒 状 肉 馅 ， 以 便 于 同 其 它 辅 料 充 分 混 合 来 满 足 不 同 产 品 的 需 求 ， 工 作 时 利 用 转 动 的 切 刀 刃 和 孔 板 上 孔 眼 刃 形 成 的 剪 切 作 用 将 原 料 肉 切 碎 ， 并 在 螺 杆 挤 压 力 的 作 用 下 ， 将 原 料 不 断 排 出 机 外 。 可 根 据 物 料 性 质 和 加 工 要 求 的 不 同 ， 配 置 相 应 的 刀 具 和 孔 板 ， 即 可 加 工 出 不 同 尺 寸 的 颗 粒 ， 以 满 足 下 道 工 序 的 工 艺 要 求 。 关键词：绞肉机，挤肉样板，绞刀，绞笼 4 abstract this paper discusses the meat processing machinery - stage work principle, main technical parameters, transmission system, typical parts of a structure design and production capacity analysis. meat processing enterprise in stage is production process, will according to different technical requirements of raw meat processing specifications vary granular meat, in order to fully mixing with other materials to satisfy the need of product, work with rotating cutting edge and orifice plate on formation of shearing action blade pounded the meat materials will be in screw extrusion pressure, and under the influence of raw material continuously eduction, cake layer. according to the material properties and processing requirements, configured with different cutting tools and orifice plate, can work out different size particles next working procedure, to meet the technological requirements key words: meat chopper ，reamer 5 第 1 章 绪 论 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人民对食品工业提出了更高的要求。现代食 品已朝着营养、绿色、方便、功能食品的方向发展，且功能食品将成为新世纪的主流食品。食 品工业也成为国民经济的支柱产业，作为装备食品工业的食品机械工业发展尤为迅猛。 2008 年食品工业成为当年制造业应对全球金融危机中绽放出的一朵“奇葩” 。2008 年我国 制造业面临全球金融危机的巨大考验，食品工业的突出表现表明，我国的食品工业在扩大内需 中发挥的作用是巨大的，而且还有着很大的发展潜力。 当前中国食品工业还是以农副食品原料的初加工为主，精细加工的程度比较低，正处于成 长期。食品行业为完全竞争行业，集中度较低，中小企业比例高，技术水平低，同质化严重， 价格竞争激烈，利润空间狭小，随着行业整合及行业成熟度的提高，行业利润向大企业迅速集 中，行业龙头企业将担当起行业资源整合的重任。 农业是食品业发展的基础，农产品的加工程度决定着食品业的规模和竞争力。目前发达国 家农产品加工产值与农业产值之比是 31，中国仅为 051；发达国家深加工用粮占粮食总 产量的比重在 70以上，中国只有 8；发达国家农产品加工程度在 80以上，中国不足 50。这既是差距，也是潜力之所在。根据“十一五”食品工业的发展趋势，今后中国食品市 场将朝着方便、快捷化；营养、保健化；多样化、功能化、安全化的方向发展，消费档次将逐 渐提高。未来国际食品市场竞争的核心将集中在加工业的规模和科技水平方面，即通过实现规 模经济和提高核心竞争力来争夺更大的市场份额。 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，以工艺的发展进一部促进 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。 在肉类加工的过程中，切碎、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主械.几乎所有的肉类加工厂都具备这 3 种设备。国内一些大型肉类加工厂 先后从西德、丹麦、瑞士、日本等引进了先进的加工设备，但其价格十分昂贵。目前中、小型 肉类加工企业所使用的大部分设备为我国自行设计制造的产绞肉机是为中、小型肉类加二企业 所设计的较为理想的、绞制各种肉馅的机械，比如生产午餐肉罐头和制造鱼酱、鱼圆之类的产 品，它将肉可进行粗、中、细绞以满足不同加工工艺的要求，该机亦可作为其他原料的挤压设 备。 6 第 2 章 我国肉制品的生产加工与发展趋势 随着我国人民生活水平的提高和经济条件的改善，在消费水平和消费观念上有了新的变化， 消费者出于自身健康的关心对肉类制品提出更高的要求。 我国肉制品的产量近年来虽有很大的发展，但是，总的来说我国肉类的人均消费量，特别 是熟肉制品的消费量还是很低，尤其是经济较为落后的中小城市和广大的农村地区。因此，肉 类生产和肉制品生产仍然是我们较为长期的任务。 2.1、 我国肉制品加工现状 我国肉制品可以分为两大类，一类是中国传统风味的中式肉制品，约有 500 多个名、特、 优产品，其中一些产品，如金华火腿、广式腊肠、南京板鸭、德州扒鸡、道口烧鸡等传统名特 产品，早已经蜚声国内外。另一类是西式肉制品，它在中国只有 150 年的历史，有香肠类、火 腿类、培根类、肉糕类、肉冻类等。 目前我国规模以上肉类加工企业有 3728 个，拥有资产 498 亿元，从业人员 47.46 万人，工 程技术人员 3 万余人，固定资产在 1000 万元以上的有 120 多家，出口注册厂 200 多家，获进出 口经营权的企业 36 家。自 20 世纪 80 年代以来，我国 21 个省市 200 多个企业先后从德国、荷 兰、法国、奥地利、意大利、美国等引进肉类屠宰加工设备 200 多台，其中引进的西式灌肠生 产线 47 条，西式火腿肠生产线 30 多条，还有肉制品加工检测仪器等。到 2001 年，我国生产加 工肉类制品 270 万 t 左右，占肉类总产量的 4.26%左右，品种约有 500 余种。主要肉制品有腌腊、 酱卤、熏烤、干制、油炸等中式肉制品和西式肉制品，其中西式制品已占份额的 50%以上，火 腿肠产量达 60 多万 t，占肉制品产量的 1/3。在肉制品产量增加的同时，肉类产品质量也在发展 中得到了不断的提高。 2.2.我国肉制品的发展趋势 随着我国市场经济的发展，生活水平向小康迈进及与国际市场接轨，我国肉制品的生产与 消费将保持持续发展的势态。据有关部门的预测，到 2010 年我国的人口达到 14 亿，全国人均 收入将比 2004 年的水平上提高一倍，肉类消费水平将提高一倍，肉类消费每年平均递增 3%- 5%。肉制品产量将增加一倍（由 200 万 t 发展到 400 万 t） 。可见，我国的肉制品需求总量增长 的前景广阔，潜力巨大。这多我国肉制品的发展来说绝对是一次不可多得的良机。我国肉制品 将向着多样化、营养化、方便化方向发展。 7 1 中国传统肉类制品走向现代化 中国传统风味肉禽制品是我国人民几千年来制作经验和智慧的结晶，是中国也是世界珍贵 的饮食文化遗产的重要组成部分，它经历数千年的长盛不衰，证明它有着广泛的民众基础，蕴 藏着巨大的生命力，它曾为中华名族带来过光彩和荣耀。但是目前，我们自己却守着这一宝库 而很少发掘、利用，把注意力都投到西式肉品上。这在发展初期是可以理解的，也是必要的。 因为引进西式肉制品加工计时与设备的同时，也引进新的科学理念，新的方法。但随着肉制品 市场的发展，消费者难以满足于风味缺乏变化的西式肉制品。因此，我国的肉类科技工作者及 相关专家，从现在起应将注意力转移或调整，通过发掘和精选中国传统风味肉制品的加工工艺 技术与之进行“整合” 、 “交联” ，着手于中式肉制品的加工工艺和设备的开发，使其在营养成分、 包装及货架期等方面体现时代气息，并适合大规模工业化生产，吧产品推向国际市场。 2 增加西式肉制品的品种 西式肉制品中有很多被欧美各国人民所喜好的品种，除在我国已流行的各类香肠、火腿肠 等得到推广和普及，已成为我国肉制品消费的主导产品。然而还有许多类型的西式肉制品正在 被认识或尚未认识，如培根类、色拉米香肠类、波马类、肉糕类、肉串类等，为了满足消费者 不同嗜好，生产多品种、富营养的西式肉制品非常必要。 3 发展低温肉制品 我国肉制品生产中以高温加热的火腿肠为主要产品，多达 4.多万 t，占肠类制品的绝大部分。 高温加热、货架期较长，可以在高温下存放半年之久，故可不依赖冷藏链而进行储藏、运输和 销售，它特别适合我国当前国情，尤其是广大农村地区和尚不具备冷藏链的中小城市。但经过 高温加热后的产品风味、口感、营养等质量方面会受到较多的损失。据悉，一种在美国逐渐兴 起的低温肉制食品有望取代传统的高温火腿、香肠等肉制品。这种低温肉制品的特点是：改变 传统的蒸煮加工方式，将精肉经过松软处理后，在 75-90低温下蒸煮。因此可基本保留肉类蛋 白质、氨基酸、维生素、矿物质等营养成分以及肉类完整的纤维组织，肉类细嫩，口感好。这 种低温肉制品食品在西方发达国家已经流行 60 多年了，虽然我国在这方面起步较晚，但其作为 一种技术含量很高的营养食品，在我国有着广泛的市场前景。 4 发展禽肉制品 由于家禽的饲养周期短、饲料转换率高、其肉又是一种蛋白质含量高、脂肪含量低的头类， 加工（剥离分布在皮下的脂肪）可制成几乎不含脂肪的肉制品，不仅能满足大众的需求，而且 也能满足特殊人群（冠心病人群或者老年人）的需求。 目前，中国家禽肉的总产量已经超过 1000 万 t，占肉类总产量的 18.2%。家禽肉制品由于 8 健康和价格方面的原因，很受消费者青睐。大力发展禽肉制品不仅能满足人们的需求，而且也 能极大的促进畜禽业的发展。 5 保健肉制品悄然崛起 随着社会的发展，人们愈来愈认识到饮食与健康的关系，拥有健康又是人类永恒的追求。 人们在吃饱吃好的同时，努力追求具有高质量和功能性兼具的食品。因此，市场随之涌现各类 独具特色的功能食品。肉制品种类也百花争艳、纷繁众多的食品中不甘寂寞。功能项肉制品 （如低脂、低胆固醇肉制品、低钠盐肉制品、低硝酸盐肉制品、含膳食纤维肉制品、复合功能 肉制品）具有调节人体生理机能，又具有营养功能和感官功能，能满足特殊人群的需要，轻松 享受美味与健康。 因此基于我国肉制品的发展形势，更行绞肉机设备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。 9 第 3 章 结 构 及 工 作 原 理 3.1 绞肉机的结构 绞肉机主要由送料机构、切割机构和驱动机构等组成，如图 21 所示。 图 21 绞肉机结构 1.机架 2.绞刀 3.挤肉样板 4.旋盖 5.纹筒 6.绞笼 7.料斗 8.减速器 9.大皮带轮 10.电机 11.三角带 12.小皮带轮 3.1.1 送料机构 包括料斗 7、绞笼 6 和绞筒 5。其作用是输送物料前移到切割机构，并在前端对物料进行挤 压。 3.1.2 切割机构 包括挤肉样板 3,绞刀 2,旋盖 4。其作用是对挤压进人样板孔中的物料进行切割.样板孔眼规 格有多种，可根据不同的工艺要求随时旋下旋盖进行更换。 3.1.3 驱动机构 包括电机 10、皮带轮 9、12、减速器 8、机架 i 等 10 3.2 绞肉机的工作原理 工作时，先开机后放料，由于物料本身的重力和螺旋供料器的旋转，把物连续地送往绞刀 口进行切碎。因为螺旋供料器的螺距后面应比前面小，但螺旋轴的直径后面比前面大，这样对 物料产生了一定的挤压力，这个力迫使已切碎的肉从格板上的孔眼中排出。 用于午餐肉罐头生产时，肥肉需要粗绞而瘦肉需要细绞，以调换格板的方式来达到粗绞与 细绞之需。格板有几种不同规格的孔眼，通常粗绞用之直径为 810 毫米、细绞用直径 35 毫 米的孔眼。粗绞与细绞的格板，其厚度都为 1012 毫米普通钢板。由于粗绞孔径较大，排料较 易，故螺旋供料器的转速可比细绞时快些，但最大不超过 400 转/分。一般在 200400 转/ 分。 因为格板上的孔眼总面积一定，即排料量一定，当供料螺旋转速太快时，使物料在切刀附近堵 塞，造成负荷突然增加，对电动机有不良的影响。 绞刀刃口是顺着切刀转向安装的。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，甚至使有些物料不是切碎后 排出，而是由挤压、磨碎后成浆状排出，直接影响成品质量，据有些厂的研究，午餐肉罐头脂 肪严重析出的质量事故，往往与此原因有关。 装配或调换绞刀后，一定要把紧固螺母旋紧，才能保证格板不动，否则因格板移动和绞刀 转动之间产生相对运动，也会引起对物料磨浆的作用。绞刀必须与格板紧密贴和，不然会影响 切割效率。 螺旋供料器在机壁里旋转，要防止螺旋外表与机壁相碰，若稍相碰，马上损坏机器。但它 们的间隙又不能过大，过大会影响送料效率和挤压力，甚至使物料从间隙处倒流，因此这部分 零部件的加工和安装的要求较高。 绞肉机的生产能力不能由螺旋供料器决定，而由切刀的切割能力来决定。因为切割后物料 必须从孔眼中排出，螺旋供料器才能继续送料，否则，送料再多也不行，相反会产生物料堵塞 现象。 11 第 4 章 螺旋供料器的设计 4.1 绞笼的设计 绞笼的作用是向前输送物料，并在前端对肉块进行挤压。如图 31 所示，设计上采用一根 变螺距、变根径的螺旋，即螺距后大前小，根径后小前大，这样使其绞笼与绞筒之间的容积逐 渐减小实现了对物料的挤压作用。 绞笼前端方形轴处安装绞刀，后端面上安装两个定位键与其主轴前端面上键槽配合，以传 递动力。 r530120438 785801051301.67.29节t1302. 图 31 绞笼 4.1.1 绞笼的材料 绞笼的材料选为 ht200 4.1.2 螺旋直径 0.136 m 取 d160mm5.2cgkd g生产能力,由原始条件得 g1t/h k物料综合特性系数,查表 1-16 得 k0.071 -物料得填充系数查 b4 表 116 得 0.15 物料的堆积密度 t/m 猪肉的为 1.5t/m33 c与螺旋供料器倾角有关的系数，查 b4 表 115 得 c1 12 4.1.3 螺旋供料器的转速 由原始资料 n326r/min 4.1.4 螺旋节距 实体面型螺旋的节距 td 4.2 绞筒的设计 由于肉在绞筒内受到搅动，且受挤压力的反作用力作用，物料具有向后倒流的趋势，因此在 绞笼的内壁上设计了 8 个止推槽.沿圆周均匀分布，如图 32 所示 绞筒内壁与绞笼之间的间隙要适当，一般为 3-5mm。间隙太大会使物料倒流;间隙太小绞笼与绞 筒内壁易碰撞。 绞筒的物料可选用铸铁，选 ht200 图 32 绞筒 13 第 5 章 传动系统的设计 由于绞笼只有一种工作转速，则从电机至绞笼的运动路线为定比传动，其总的传动比可利 用带传动、齿轮传动等构机逐级减速后得到。 绞笼的转速不易太高，因为输送能力并不是随转速增加而增加。当速度达到一定值以后， 效率反而下降，且速度过高，物料磨擦生热，出口处的压力升高，易引起物料变性，影响绞肉 质量，因此绞笼的转速一般在 200 一 400r/min 比较适宜。在本机选用 326r/min。 14.32610ii总 由传动比标准系列查 b2 表 21 初步取 1.76 2.50ii 根据选用的电机和绞笼转速要求设计传动路线如下： 5.1 电机的选择 p= 4(kw)wg g绞肉机的生产能力，1000kg/h w切割 1kg 物料耗用能量，其值与孔眼直径有关，d 小则 w 大，当 d3mm， 取 w0.0030kw.h/kg。 （查 b5p ）75 传动效率，取 0.75 所以根据 p4kw，n1500r/min，查2表 12-1 选用 y112m-4，再查2表 12-3 得 y112m-4 电机的结构。 14 图 4-1 y112m-4 电动机的外观图 5.2 带传动的设计 5.2.1 确定计算功率 dp kwkpad 8.42.1 工作情况系数，查3表 87 查得工作情况系数 1.2ak p所需传递的额定功率，如发动机的额定功率或名义的负载功率，kw。 5.2.2 选定 v 带的带型 根据 和 查3图 810 取普通 v 带 a 型， 小带轮转速，为 1440r/mindp1n1n 5.2.3 确定带轮的基准直径 并验证带速dv 1）由3表 8-6 和表 8-8 选定 100mm 75r/mindmind 2）验算带速 。按3式（8-13）验算带的速度v smvsd /25/54.7106106 ax 故带速合适。 3）计算大带轮的基准直径。根据3式（815a） ，计算大带轮的基准直径 2d cmdi1760.12 根据3表 8-8，圆整为 =180mm2d 15 5.2.4 传动比 1.76 0i 所以大带轮的转速为 2ni1min/018.76.4r 5.2.5 确定 v 带的中心距 和基准长度0a0dl 1）根据3式（8-20） mda28)(210 2）由3式（8-22）计算带所需要的基准长度 0 204)()(212210 adldd 8 82 886mm 依3表 82 取 dl900mm，即带型为 a900 3）按3式（8-23）计算实际中心距 mad28769000 中心距的变化范围为 274314mm。 5.2.6 验算小带轮上的包角 1 903.5718012ad = .7 = 164 16 符合。 5.2.7 计算带的根数 z 1)计算单根 v 带的额定功率 1p 由 和 查3表（8-4a）得 。md10in/401rnkwp32.1 根据 和 a 型带查3表 84b 得 。i/4rn.总 50p 查3表 8-5 得 ，表 8-2 得 ，于是得96ak7.0lk kwpplr 2.1.96)152.()(1 2）计算 v 带的根数 z z= 9.32.84rca 取 4 根。 5.2.8 计算单根 v 带的初拉力的最小值 由3表 8-3 得 a 型带的单位长度质量 ，所以mkgq/1.0 2min0)15.2()( mvzpkfda = 254.710.48)96.( =134（n） 应使带的实际初拉力 。min0)(f 5.2.9 计算压轴力 压轴力的最小值为 )(10682sin4132sin2)(0min nzf 压轴力的最大值为 17 )(15928sin4132sin30max nzf a考虑新带初预紧力为正常预紧力的 1.5 倍 5.2.10 带轮的结构和尺寸 带轮应既有足够的强度，又应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免由于铸 造而产生过大的应力。 轮槽工作表面应光滑（表面粗糙度 ）以减轻带的磨损。mra2.3 带轮的材料为 ht200。查 b1 表 81 得基准宽度制 v 带轮轮槽尺寸，根据带轮的基准直径 确定轮辐 2*45401a63b0.ab1591808725195.72534b0a62453.0r5 图 4-2 小带轮 图 4-3 大带轮 5.3 齿轮传动设计 5.3.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）按照绞肉机所定的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 2）绞肉机为一般工作机器，速度不搞，故选用 6 级精度（gb10095-88） 。 3）材料选择。由3表 10-1 选择大、小齿轮的材料为 40cr（调质及表面淬火） ，齿面硬度 为 4855hrc。 4）选择小齿轮齿数 ，所以大齿轮的齿数 。301z 7530.2z 5) 选取螺旋角。初选螺旋角 。 18 5.3.2 按吃面接触强度设计 按3式（10-21）试算，即 321 )(12hedtt ztk (1)确定公司内各计算数值 1）试选载荷系数 。6.t 2) 计算小齿轮传递的转矩。 mnnnpt 45151 107.018.490.9 3）由3表 10-7 选取齿宽系数 。.d 4）由3表 10-6 查得材料的弹性影响系数 。2 18.9mpaze 5）有3图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿轮pah601lim 的接触疲劳强度极限 。mpah502lim 6)按3式 10-13 计算应力循环次数。 91 107.)53081(.860 hjlnn 920.75. 7) 由3图 10-19 取接触疲劳系数 ; 。90.1hnk95.2hn 8）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为 1%，安全系数 s=1，由3式 10-12 得 mpaskhn54069.01lim1 h .2.2li2 9）由3图 10-30 选取区域系数 。41.hz 10）由3图 10-26 查得端面重合度 ， ，则80891.2 19 。691.21 11）许用接触应力 =h mpaah25.3125.4021 （2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径，有计算公式得 mztkdhedtt 42.50)2.531894(.691.4072)(13431 2）计算圆周速度。 smsnvt /.2/1685106 3）计算模数 。ntm zdtnt 64.130cos42.5cos1 mhnt 8.6.2. 4）计算纵向重合度 。0 8.013tan4.031.ta318. zd 5）计算载荷系数 。k 查3表 10-2 知使用系数 ,根据 ，6 级精度，由3图 10-8.asmv/9. 查得动载系数 ;由 3表 10-4 查得 的值与直齿轮的相同，故 ;02.1v hk42.1hk 由3图 10-13 查得 ;0.1f 由3表 10-3 查得 。故载荷系数h 59.142vak 6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径由3式 10-10a 得 mdtt 3.06.15942.0331 20 7）计算模数 。nm mzdn 63.130cos.5cos1 5.3.3 按照齿根弯曲强度设计 由3式 10-17 321cosfsdn yzyktm (1) 确定计算参数 1)由3图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ;大齿轮的弯曲强mpafe501 度极限 ；mpafe802 2）由3图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 , ;8.1fnk8.2fn 3) 计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 ,由3式 10-12 得4.1s mpaakfenf 57.30.5801 sfef 86.24.122 4） 计算载荷系数。 2.03.2.fvak 5）根据纵向重合度 ，从3图 10-28 查得螺旋角度影响系数 。 89.0y 6）计算当量齿数。 43.21cos0331zv 8.75332zv 7）查取齿形系数。 由3表 10-5 查得 ；4.1fay21.fay 21 8) 查取应力校正系数。 由3表 10-5 查得 ；632.1say75.1sa 9）计算大小齿轮的 并加以比较。f 01354.57.3062481fsay 2fsa 大齿轮的数值大。 （2）设计计算 mmn 34.106.691.304. 3cos87132 2 对此计算结果，由齿面基础疲劳强度计算的法面模数 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法n 面模数，取 ，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲n5.1 劳强度算得分度圆直径 来计算应有的齿数。于是由1.4d 8.295.3cos0cos1 nmz 取 ，则3017212uz 5.3.4几何尺寸计算 （1）计算中心距 mmzan 82.013cos25.)70(cos2)(1 将中心距圆整为 81mm。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 5.1382.)70(arcos2)(arcos1 zn 因 值改变不多，故参数 、 、 等不必修正。khz （3）计算大小齿轮的主要几何尺寸 22 大小齿轮的分度圆直径为 mmzdn7.45.13cos01 n72 故大小齿轮的齿顶圆直径为 mhdaa 3.175.23.142821 齿轮的端面压力角为 29.0.costanrcostnr t 端面压力角为 (查4表 10-5)0.142.0cscstgartgarnt 基圆直径为 mdtb .9.o7.45o1 t 21072cs3cs2 齿顶圆压力角为 365.4.8arosars11btd 91.2.70rcrc22 abat 故端面重合度为 .)tan(t)tn(t1221aa zz 齿宽为 ，取 ；4.38.0ba32b401 5.3.5 校核齿面接触强度 强度条件： h 查5表 32.1-29 可得计算齿面接触应力的计算公式为： 23 = h 1zebd bdfkkthva 式中：1）分度圆上的切向力 ndtft 2057.45201 2）参考5表 32.1-31 和表 32.1-32 选使用系数 k =1.0。a 3）按5式 32.1-4 计算动载系数 ：v 查表 32.1-33， , 3.1k087.2 将有关参数带入5式 32.1-4，即2.1 15.2106.387.402513.10221 vzbftav 4）齿向载荷分布系数 ；齿间载荷分布系数 。4.hk.hk 5）节点区域系数 5.z 6) 材料弹性系数差 5表 32.1-37，得 。mpaze8.19 7）重合度系数查5图 32.1-14 得 .740 8）螺旋角系数查5图 32.1-15 得 5 9）单对齿啮合系数 ,由于 ，可以取 。)max(dbbdzz8. 1dbdz 将以上数据带入 计算式h mpakbdfzhvatebdh 7.241.42.015.324.07985.740.1895. 1 按5表 32.1-29 中公式计算吃面解除疲劳强度安全系数 ：hs 1) 齿面接触应力循环系数 811 10.3801.60 tnjnhl 24 7 812 10.45.2ln 2) 按齿面允许有一定点蚀查 5图 32.1-30，得寿命系数： ;97.01ntz08.12nt 3）润滑油膜影响系数 查得5表 32.1-38， 。lvrz2.lvr 4）齿面工作硬化系数 由5图 32.1-32 得 。ww 5）尺寸系数 ,按 ，查5图 32.1-33，得 .xmn5.11xz 将以上数据带入安全系数计算式： 40.27.2419061lim1 hxwlvrnthzs 5852li2 xlvrt 由5表 32.1-40，取一般可靠度（失效概率 0.01） ，选用最小安全系数 。1.minhs 大小齿轮的安全系数 ，很安全。minhs 5.3.6 校核齿根弯曲强度 按5表 32.1-29 中的公式计算齿根弯曲应力： ykbmffsvant 算式中各参数确定如下： 1）齿向载荷分布系数 ,按 和 ,查5h 9.15.2405.nmbh 42.1hk 图 32.1-12 得 。4.1fk 2）齿间载荷分配系数，查5表 32.1-36 得 。1.fk 3）重合度系数由5图 32.1-18 得 ；螺旋角系数 查5图 32.1-19 得68.0yy .90y 4）当量齿数 ， 。查5图 32.1-16，得复合齿形系数：43.21vz3.12vz 25 ；97.31fsy89.32fs 将以上数据带入式中有： mpa mpaykbmfsvantf9.67 90.687.310.2.1540711 mpayfsf 6.97.386122 按5表 32.1-29 中公式计算轮齿弯曲疲劳强度安全系数 ：fs fxrreltlntsfylim 1） 应力修正系数 (5表 32.1-30).2st 2） 弯曲应力循环系数与接触应力循环系数相同，即 ，7281 10.4,0.lln 据此查5图 32.1-31 得寿命系数 9,3.021ntnty 3） 相对齿根圆角敏感系数 的确定：先查5图 32.1-16，翅根圆角系数relty 在查5表 32.1-39 可得5.1,.21ssq 0.121reltrel 4） 取吃根根表面粗糙度 ，由5图 32.1-35 查得相对齿根表面状况系数mrz3.60.rrelty 5） 尺寸系数由5图 32.1-34 查得 0.1xy 将以上数据带入安全系数计算式中可得： 8.169.670.253211lim1 fxrreltlntsfys .180522li2fxrreltltsf 按一般可靠度，查5表，32.1-40，取最小安全系数 。由于 ，25minfsmin1fs ，故很安全。min2fs 26 5.3.7 齿轮及齿轮副精度的检验项目计算（大齿轮） 1、确定齿厚偏差代号 确定齿厚偏差代号为：6kl gb1009588 2、确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值 第公差组检验切向综合公差 ， = =0.063+0.009=0.072mm；1ififp 第公差组检验齿切向综合公差 ， =0.6（ ）=0.6（0.009+0.011）f1tptf =0.012mm。 第公差组检验齿向公差 =0.012 3、确定齿轮副的检验项目与公差值 对齿轮，检验公法线长度的偏差 。按齿厚偏差的代号 kl，根据计算式求得：we 齿厚的上偏差 =-12 =-12 0.009=-0.108mm；septf 齿厚下偏差 =-16 =-16 0.009=-0.144mm；i 公法线的平均长度： 上偏差 = *cos -0.72 sinwsstf =-0.108 cos -0.72 0202sin36.a =-0.110mm； 下偏差 = cos +0.72 sinwiesi t =-0.144 cos +0.72 0.036 sin0 0 =-0.126mm； 按表及其表注说明求得公法线长度 =87.652， 跨齿数 k=10，knw 则公法线长度偏差可表示为： 10.26.587 对齿轮传动，检验中心距极限偏差 ，根据中心距 a=80mm，由表查得 =f f ；023. 检验接触斑点，由表 8-3-64 查得接触斑点沿齿高不小于 40%，沿齿长不小于 70%； 检验齿轮副的切向综合公差 =0.05+0.072=0.125mm；icf 检验齿切向综合公差 =0.0228mmf 对箱体，检验轴线的平行度公差， =0.012mm， =0.006mmxfyf 4、确定齿坯的精度要求。 根据大齿轮的功率，确定大轮的孔径为 33mm，其尺寸和形状公差均为 6 级， 即 0.016mm，齿轮的径向和端面跳动公差为 0.014mm。 （如图 4-4） 27 0.14a.6.0.80.816?94.7528128*?470 -,15 图 4-4 大齿轮简图 5.4 轴的设计 5.4.1 选择轴的材料 选用 45，正火处理，由表 18-1【2】 查得 时， ，md102/58mnb , , ， ，2/84mns21/38mn21/38n2/93 。15 5.4.2 估算轴端直径 按3表 15-3 取 a=110(因轴端受弯矩，a 取平均值) 3npad 式中轴的输入功率 p=4.8kw，输入转速 n=818.018r/min 则 m180.8413 考虑轴端有单键，轴径应增大 ，取5%4md20 5.4.3 轴的机构设计 轴的机构如图 4.1 所示， 28 图 4.1 轴的结构与装配 右端轴径取 。考虑轴向固定，内侧采用轴肩，又考虑带轮的固定，故轴的20 轴颈取 ，根据带轮的设计，取左端轴的周长 。在处，考虑到3 ml40- 轴承的标准，取 。齿轮轴上的齿轮所在的周、轴的长度mll15,5- ，在轴，同样，考虑到轴承的标注，取 。在轴处的配ml80- d25 合、表面粗糙度均见附图。 5.4.4 轴上载荷的分析 轴上的转矩 mnnpt/75.018.495 齿轮分度圆大的直径 md47 齿轮的切向力为 ft 2057.42 齿轮的径向力 nntr 5.13costancosa 齿轮的轴向力 ftx 8.49.ta207a 根据上式及轴的结构图，做出轴的计算简图。在确定轴承支撑点位置时，应确 29 定 a 值。对于 6009 型深沟球轴承，由手册中查得 a=16 mm。因此，作为简支梁的轴 的支撑跨距为 360 mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 c 是轴的危险截面。现将计算 出的截面 c 处的 的值列于下表 载 荷 水平面 h 垂直面 v 支承力 f 弯矩 m 总弯矩 扭矩 t 5.4.5 按弯矩合成应力校核轴的强度 校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 b)的强度。 根据3中的式（15-5）及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循 环变应力，取 ，轴的计算应力 前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由3查表 15-1 得 。 因此 ，故安全。 5.4.6 精确校核轴的疲劳强度 （1） 判断危险截面 ，处只受扭矩作用，虽然键槽，轴肩所引起的应力集中均将削弱 轴的疲劳强度，但由于轴的最少直径是按扭矩强度较为宽裕确定的，所以截面均无 需校核。 30 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和截面处引起的应力集中最严重； 从受载荷的情况看，截面上的应力最大，截面处因为是齿轮轴，同时连接中间 轴，故应力集中不大，因而该轴只需校核截面的左右两侧即可。 （2 ）截面左侧 抗弯截面系数 3331685.01. mdw 抗扭截面系数 272t 截面 c 左侧的弯矩 m 为 截面 c 上的扭矩 为 3tmn9603 截面上的弯曲应力 截面上的扭矩切应力 轴的材料为 45 钢，调质处理。由3表 15-1 查得 mpaampab 15,275,6401 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 按3附表 3-2 查取得 又由3附图 3-1 可得轴的材料的敏性系数为 故有效应力集中系数按按式（3附表 3-4）为 由3附图 3-2 的尺寸系数 ;由3附图 3-3 的扭矩尺寸系数67.0b 31 。 82.0 图 4.2 轴的载 轴按磨削加工，由3附图 3-4 得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即 ,则按文献3式（3-12）及式(3-12a)得综合 系数为 又由文献33-1 及3-2 得碳钢的特性系数 32 于是，计算安全系数 值，按3式（15-6）-(15-8)则得cas 故可知其安全。 （4） 截面右侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面 c 左侧的弯矩 m 为 截面 c 上的扭矩 为 3tmn9603 截面上的弯曲应力 截面上的扭矩切应力 轴按磨削加工，由文献3附图 3-4 得表面质量系数为 轴端处为外花键，由3附表 3-5，得综合系数为 33 所以轴在截面 c 的右侧的安全系数为 故该轴在截面 c 右侧的强度也是足够的。 （5） 绘制轴的工作图 232 ?16?20+,79-?5+0,79-14,?315+0,79- 4 图 43 齿轮轴 34 ?30+,79-2630.82*4526184?7?30+,79-, 图 44 低速轴 第 6 章 绞 刀 设 计 绞刀的作用是切割物料和传递物料。它的内孔为方形，刀刃呈叶轮状。安装在绞笼前端的 方轴上随其一起旋转，刀刃的安装方向应与绞笼旋向相同。绞刀的规格有 2 刃、3 刃、4 刃、6 刃、8 刃。 绞刀用 zg65 mn 材料制造，淬火硬度为 hrc55 - 60，刃口要锋利，与样板配合平面应平整、 光滑。 6.1 绞刀的设计 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。 十字刀片如图(51)所示。其每一刃部的绞肉(指切割肉的)线速度 分布亦如该图所示。从 图上可以看出其刃部任一点位置上只有法向速度 。 v 35 图 5-1 绞肉机绞刀片示意图及每一叶刀片上速度分布 其值为： （ ）30nvp rr 式中： 刀片刃部任一点的线速度 ms； n刀片的旋转速度 rpm； 刀片刃部任一点至旋转中心的距离 mm； r刀刃起始点半径 m m ； r刀刃终止点半径 mm； 再从任一叶刀片的横截面上来看 图(5-1)aa 截面，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。 6.1.1 刀刃的起讫位置 绞肉时，绞肉机的十字刀片作旋转运动。从式i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： vfq 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) 36 任一刀刃切割肉的线速度（ms） 所以，绞肉(切割肉)的线速度越快，则所产生的