JR1000A绞肉机的结构设计说明书

本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 肉机绞肉机的结构 设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016 年 4 月 I 摘 要 本文主要论述了小型肉类加工器具 肉机 绞肉机的工作原理和它的技术参数，生产能力分析及主要结构设计计算。 此绞肉机采用全封闭联轴器传动方式，具有较高的防护等级，运转平稳，工作可靠，而且拆洗方便，不但可以用于家庭绞肉使用，还可以用来绞碎瓜果，辣椒，碎冰等食物。它所需的功率比较小，采用电力驱动，合理的结构合计能满足普通家庭食品绞碎工作。 此绞肉机主要是依靠绞肉刀高速旋转和挤肉样板上的孔眼刃形成的剪切作用将肉绞碎，并在螺 杆的挤压下将原料排出机外。可以根据肉料特性配置不同刀具和孔板，即可以加工出不同尺寸的肉颗和肉泥，满足不同肉类加工需要。 关键词 ： 绞肉机 ； 结构设计 ； 绞刀 肉机 of of a of be to is by is on on by be in be is of to of of to 录 1 前言 .结构及工作原理 .绞肉机的结构 .绞肉机的工作原理 . 螺旋供料器的设计 .绞笼的设计 .绞筒的设计 . 传动系统的设计 . 错误 !未定义书签。 电机的选择 .带传动的设计 .齿轮传动设计 . 选择材料，确定 和 及精度等级 . 按接触强度进行初步设计 . 校核齿面接触强度 . 校核齿根的强度 . 齿轮副精度的检验计算 .轴的设计 . 按扭转强度计算 . 绞刀的设计 .绞刀的设计 . 生产能力分析 .绞刀的切割能力 .绞肉机的生产能力 .功率消耗 . 错误 !未定义书签。 总 结 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 院本科毕业设计（论文） 1 1 前言 是近几十年机械工业发展的产物，现在已经开发出来的绞肉机已经有很多种型号了，它们的工作原理基本上都是需要人工放肉进该 肉机中，其可以对肉类进行自动绞肉功能，并且在构造和性能上兼有人和机器各自的优点。随着国民经济的发展和机械工业的进步， 1985 年法国克莱夫博士发明了第一台该 肉精度高，运行平稳，平均无故障时间较传统的 肉机 相比要长很多，并且维修方便，可靠。在这些行业中，往往需要肉机 以较高的速度和精度完成诸如人工放肉，自动绞肉 等操作，新型的疑成为重点研究对象。 如今，无论从 绞肉数 量、 质量 、经济效益等各方面来衡量，它已经 远远超越了以往的传统的绞肉机， 并成为各国争相发展的行业。绞肉机 是 以链轮传动和齿轮传动机构以及其他执行机构等构成的绞肉 机械。 上海的华永公司通过对传统的绞肉机进行改造，从而实现了绞肉机的创新设计，并通过打入欧洲市场，取得了巨大的成功 以绞肉机构为研究对象 ,探讨一种形式简洁、结算快捷、方便控制的自动绞肉模型 ,从产能规划和绞肉速度来提高绞肉机的综合性能，这对于食品加工机械的发展和进步具有非常重要的影响和 至关重要的意义和作用。 因此 ,开发一种具有优势作业方向 ,高速、低成本的 有重大的意义，对比于人工绞肉来说 ,自动 有刚度大 ,精度高 ,响应快 ,自重负荷比小 ,控制容易 ,易实现高速等特点在肉类加工机械领域得到广泛应用。 本课题研究一种 肉机 ，研究一种高速、轻型、低成本 ,高速 不但在自动化领域是一个新的突破，对肉类加工设备的理论和应用来说，也是一个新的发展方向。对推动机构设计理论、 术、计算机控制技术、技术经济分析等多学科交 叉，具有重要理论意义和工程实用价值。 院本科毕业设计（论文） 2 结构及工作原理 绞肉机的结构 本次设计的 肉机 的结构图纸如图 1 1 所示： 图 1 1 绞肉机结构 （ 1）送料机构 送料机构作为 肉机 的核心机构，其主要作用是对肉类进行绞碎和挤压，只有通过送料机构的挤压和绞碎，才能够实现绞肉机的真正功能。 （ 2）切割机构 切割机构主要是有绞龙的旋转来进行肉类的绞碎和切割的。 （ 3）驱动机构 包括电机 23、皮带轮 20 17、减速器 15、机架等 院本科毕业设计（论文） 3 绞肉机的工作原理 工作时， 先开机后放料，由于 肉 料本身的重 力进入 螺旋供料器 ， 螺旋供料器 的 旋转 作用 把 肉料 连续地送往绞刀口进行切碎。 同时 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。 由于投料口的尺寸限制，必须对投放肉料进行粗加工以方便投料。 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 8米、细绞用直径 3米的孔眼。粗绞与细绞的格板，其厚度都为 10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 200 /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。 2 螺旋供料器的设计 绞笼的设计 本次设计的绞龙的图纸如下图 2示： 院本科毕业设计（论文） 4 图 2 1 绞笼 （ 1）绞笼的材料 由于 绞笼直接接触到食品，所选材料必须符合国家食品器具选用标准，对身体安全不能有不良影响。虽然 根据材料力学绞笼的材料一般选为 依据食品工业标准要 求，推荐采用不锈钢 1 （ 2）螺旋直径 m 取 D 160 螺旋直径 ,m; 原始条件取值为 K 物料特性系数；取 充填系数；查表 1 物料松散密度 ,t/猪肉保持 1.5 t/ C 倾角系数。查表取 1 （ 3）螺旋供料器的转速 根据绞肉机的相关资料手册，通常情况下，绞笼的转速 N 一般在 200 一 400r/间，根据系统工况，我们选取 N 326r/种转速适中，容易把肉搅碎。 （ 4）螺旋节距 根据实际设计考虑，查得螺旋节距 t D 160 院本科毕业设计（论文） 5 绞筒的设计 通常情况下，一般 绞筒选用 口铸铁为材料铸造而成，其截面图如下图所示： 图 2 2 绞筒 3 传动系统的设计 本次设计的 肉机 的传动路线如下： 电动机 2121 电机的选择 N= 4(G 绞肉机的产能，取 000 W 切割 1常取 d 3 取 w h/查 传动效率，取 据 N 4n 1440r/112 院本科毕业设计（论文） 6 图 3112动机的外观图 总由传动比标准系列查机械设计手册 2 1 初步取 1i 带传动的设计 （ 1）设计 传动件设计与实用数据速查中表 1知工况系数取 传递的功率 （ 2） 选定带型 因为计算功率 电动机上小带轮的转速 1n 是一样的，所以查传动 件设计与实用数据速查一书图 1带 以 4401 （ 3） 传动比 2n m r（ 4） 小带轮基准直径1 小带轮直径的选取：根据查传动件设计与实用数据 速查一书图 1带轮直径在 75表 1选小带轮直径 1d 100mm75r/ 院本科毕业设计（论文） 7 （ 5）大带轮基准直径2 大带轮直径的选取：忽略弹性滑动影响因素，大带轮直径 7 61 0 1 根据查传动件设 计与实用数据速查一书表 180 6） 带速验算 d /3025/ 0 060 1 4 4 01 0 01 0 0 060 m a （ 7） 初定中心距0a（ 公式： )(2)(121 即： )180100(2)180100( 601960 取： 800 (8) 所需带的基准长度0 带长公式：02122100 4)()(22 020 4)()(22 12210 2 8 04 802 8 022 8 022 8869) 实际中心距 a 8 72 8 8 69 0 02 8 02 00 院本科毕业设计（论文） 8 (10） 小带轮包角 1 0121 a dd = 120164 满足 （ 11）单根 p 根据带型号、1n 普通 V 带相关参数，机械设计手册 查表 1们选取额定功率 （ 12） 1i 时单根 P 根据以上工况，我们选取 （ 13） Z = 11 其中 ： 1P 单根普通 1P 一基本额定功率增量 K 包角修正系数 长度修正系数 查传动件设计与实用数据速查一书中查表 1 K （ 14） 单根 F 20 ) 0 0 院本科毕业设计（论文） 9 = 00 =134（ N） m V 带每米长的质量（ kg/m）查机械设计手册 8 1 24，取 15）作用在轴上的力 F )(106182s i i 0 )(159282s i i 0m a x （ 16）带轮的结构和尺寸 根据带轮的转速和工作环境，选取带轮的材料为 中小 V 带轮的零件查传动件设计与实用数据速查一书中附表 而得到的直径范围是在腹板式结构的范围内。 图纸如图 3 图 3带轮 院本科毕业设计（论文） 10 从动带轮的基准直径 802 ，因为 002 从动带轮的参数：查传动件设计与实用数据速查一书，可以确定主动带轮各个结构的参数，图纸图 3 3带轮 院本科毕业设计（论文） 11 齿轮传动设计 择材料，确定 和 及精度等级 根据系统工况，我们选择齿轮材料为 40轮精度等级选择 因此： M P 1202 M 0021 ；M P 502 。 接触强度进行初步设计 （ 1）确定中心距 a 3 21 )1( 式中：配对材料修正系数 1 螺旋角系数 476 载荷系数 K 齿轮额定转矩 )(齿宽系数 a 数比 u=i=用接触应力 M P 0 0 81 1 2 l i m 则 , 0 )76 3 2 取 a 80 2） 确定模数 m m=(a=取 m= 3）确定齿数 21,初取螺旋角 13 1( = 取 30 30=75 取 5 院本科毕业设计（论文） 12 重新确定螺旋角 7530(r c c o (a r c c o s 21 a n（ 4）计算主要的几何尺寸 分度圆的直 径 o s o s 11 4c o s o s 22 齿顶圆直径 2 2 面压力角 s r c r c tg (查 3 4) 基圆直径 o o o o 齿顶圆压力角 9 5 r c c o r c c o 端面重合度 a=21 ） + z2() =宽 b=a80 32 取 32 40宽系数 d=1 向重合度 量齿数 311 院本科毕业设计（论文） 13 322 校核齿面接触强度 强度条件： H H 计算应力： 1H =B Z 11= 1H义切向 力 12000d T=2044N 使用系数 1 动载系数 B 式中 V= 0 060 8 1 0 060 11 A= B= C= 向载荷分布系数 间载荷分配系数 合度的系数 单对齿齿合系数 1 1H = 2H 院本科毕业设计（论文） 14 用应力： H = 式中：极限应力 =1120小安全系数 命系数 滑剂系数 度系数 糙度系数 面工作硬化系数 寸系数 1 则： H = 20 =826足 H H 核齿根的强度 强度条件： 1F 1F 许用应力： 1F = 112212Y 式中：齿形系数 Y= 院本科毕业设计（论文） 15 螺旋角系数 Y=向载荷分布系数间载荷分配系数 1F =F = 1F =用应力： F = 式中：极限应力 =350全系数 力修正系数 寿命系数 根圆角敏感系数 根表面状况系数 尺寸系数 1 则 F = M P 满足， 2F 1F F 合适。 轮副精度的检验计算 （ 1）确定齿轮齿轮传动的公差项目和公差值 第公差组检验切向的综合公差 11第公差组检验齿切向的综合公差 1 第公差组检验齿向公差 F（ 2）检验齿轮传动的公差值 院本科毕业设计（论文） 16 对齿轮，检验公法线长度的偏差 齿厚下偏差 ;1 4 公法线的平均长度上偏差i i s 下偏差i i s ； 大齿轮的图纸如下图所示： 图 3齿轮简图 轴的设计 扭转强度的计算 轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和旋转运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位 轴上的紧固件和容易加工和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零 院本科毕业设计（论文） 17 部件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的全部零碎部件融合在一起。 因为用于振动的传递的轴体不仅要传送扭矩，还得经受住弯矩，是以本人研究的阶梯性轴是转动轴。因为确定了小带轮的参数，相应的大带轮随之确定。接下来的工作就是计算轴体的直径了。轴体的研究需要凭借扭转强度来调整弯曲的强度，因为可用作轴的原料比较多，所以必须得明确轴的应用环境，还有规定诸如刚度，强度以及别的机构机能。可以使用 热处理这种方法，当然也要琢磨怎样使加工简单并且花费较少，用研究计算所得的数据以确定轴体的用料，故采取 45 号钢当成轴体的原料，它需要 40后需要做正火或者调质处理来确保它的力学性能。 考虑键槽等要素对轴的影响，轴的直径应增加以弥补轴的键槽强度减弱。取轴直径 d=20是最右边装带轮处直径等于 20有密封元件和滚动轴承处的直径，应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。轴体上面存在两支点的轴承要选用一样的标准，方便加工轴承的座孔。挨着的轴段，应使直径不一样构成轴肩，轴肩在轴体上部件定位以 及承受轴向力时要提供相应的高度，轴肩的直径差通常选 5 到 10文轴肩处采取 5毫米的直径差，接着把每段轴体的长度尺寸匹配到一块，还要注意确定出轴的各段长度了。 用实心轴 335式中 :d直径，单位为 转矩，单位为 额定功率，单位为 kw n转速，单位为 r/ 许用切应力，单位为 轴材料的常数 选择轴的材料，通过查机械设计基础一书中表 12 1，应该选择 45号钢并进行调制处理， 它需要 40查机械设计基础一书中表 12 3，取 120A 。根据上面公式计算，齿轮轴的最小直径 d 20齿轮轴的最小直径 d 20据结构，设计如图 3 院本科毕业设计（论文） 18 图 3 5齿轮轴 4 绞刀设计 绞刀的作用是切割物料，它作为 肉机 的核心部件之一，具有不可替代的作用，如果没有铰刀，肉类根本就不可能被绞碎。 绞刀的设计 下图 4字刀片的图纸： 院本科毕业设计（论文） 19 图 4 绞肉机绞刀片示意图及每一叶刀片上速度分布 其值为： 30000nv p（ ） 式中：线速度，单 位为 m s； n旋转速度，单位为 至旋转中心的距离单位为 r起始点半径单位为 R 终止点半径单位为 根据前面的分析可知，前角 =刃倾角 =0。 根据以上分析可以看出，绞肉机刀片的设计有些问题。所以只能通过一叶刀片的与网眼扳相接触的一条刀刃为对象从而来设计各个部位。 （ 1） 刀刃的起讫位置 刀刃的起讫位置的 计算如下： 我们已知十字刀片得转速 n 326r/ 时， ， r 30m/s 院本科毕业设计（论文） 20 当 时， R ， 0 R 30 000/ 圆整后取 :r=15 R=45 2）刀刃的前角 刀刃上的受力情况如图 (4示：图 4 根据图 4 其值为： s o ss o 因为刀刃与网眼板的摩擦力为： F 院本科毕业设计（论文） 21 肉与前刀面的摩擦 力为： c o s)1()( 2 式中： F切割力（ N）； F 剪切抗力（ N）； 摩擦系数； 摩擦系数； 前角； 力（ N）； 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； 并不是一个变量，而是一个常量，假设2。F， 简化得： c o s)1()( 221 ； （ 3）刀刃的后角 刀刃后角的角度设计得合理与否是关系到绞肉机绞肉质量好坏的至关因素，只有把刀刃后角设计得合理，这样才能保证绞肉机的绞肉精度高，并且运行平稳可靠，随着时间的推移，刀刃在经常使用后，会变得越来越锋利，更方便绞肉。根据绞肉机的相关设计准则，我们知道，绞肉机的刀刃后角的标准是有资料可以查找的，故查找相关资料后，我们知道，绞肉机的后角的取值范围一般在： 53 (肉质越软取值越大，反之则取小值 ) 院本科毕业设计（论文） 22 （ 4） 刀刃的刃倾角 本次设计的 肉机 刀刃为斜口式刀刃，其具体的结构图如下图所示： 图 4刃倾角与刀刃锋利度 由上图可以看到，椭圆的长半径处的曲率半径就是刀刃实际纯圆半径 它们之间有直接的因果关系。 其中曲率半径与实际纯圆半径的联系有下式可以看出来： ne 通过以上计算公式我们可以看出，如果增大刃倾角，绞肉机的刀刃就会越来越锋利，相反地，如果减少绞肉半径，绞肉 机的刀刃就会变得越来越钝，绞肉机的锋利程度与刀刃倾角有直接关系。如果想要绞肉机的绞肉效果好，就必须合理地设计出绞肉机的绞肉刀片的倾角，这对于绞肉机的设计来说具有非常重要的意义和作用。 院本科毕业设计（论文） 23 图 4r / 该 图 4 )/(220 式中： r起始点半径 ( R终止点半径 ( b宽度（ ; 院本科毕业设计（论文） 24 0初始刃倾角； （ 5）绞肉速度的确定和设计 由公式： n 其值为： )(30 000 图 4 7 刀刃上任一点的速度示意图 又因为： / R 所以：30000s 22 R 整理得 30000/s 22 n 3 0 0 0 0/s （ ） 式中：向速度分度 m s； 院本科毕业设计（论文） 25 v切向速度分量 m s； 中心距离 刃倾角； 计算半径 R终点半径 r起点半径 5 生产能力分析 绞刀的切割能力 切割能力是衡量绞肉机加工效率的一个重要因素，切割能力的好与坏直接与绞肉机的加工效率有关系，通过一下公式我们知道： )/(460 22 式中： F切割能力（ 2 ）； n转速（ r/ ;326r/外径（ 168 孔眼总面积与样板面积之比。 Z绞刀刃数；取 4 绞肉机的生产能力 G 生产能力 G（ kg/h）： 其中： 1F 被切割 1值与孔眼直径有关（ 2 ）； A利用系数，一般为 院本科毕业设计（论文） 26 功率消耗 N 绞肉机 的功率消耗的能力与绞肉机的刀刃倾角以及绞肉机的加工精度等等都有直接关系，由下式可知： (G 绞肉机的产能 W 切割 1料耗用能量 传动效率 样板孔径 3 8、 10 16 绞刀刃数 8 4 2 生产能力 kg/h 800 1000 1400 院本科毕业设计（论文） 27 总 结 到如今，论文总算完成了 ，让我感到唏嘘不已 ，在前期的时候，对于毕业设计不了解的我，如无头苍蝇似的乱撞，然后通过大量的文献查阅，渐渐的知道了 发展历史，国内外现状而且发现了它们的不足，然后便投入了 理和结构的研究中，通过 对于该 肉机 构、绞肉机构、绞龙的设计，让我懂得了 于 V 带的选型有了很深的 印象，还有绞龙的设计，这是一个难点，但我通过查重绞肉机构的相关资料，通过设计计算仍然设计出来了，让我感到很骄傲。 本次设计，加深了我对 工作原理 的了解 ，一个机器的成型，各个零部件之间都要紧密联系，通过 设计 让 我了解到送料机构，切割机构以及驱动机构配合的重要性 针对本次设计，让我深刻地认识到该 肉机虽然设计完成了，但仍然存在一定的缺陷，例如在成本上面以及传动机构的选取方面还待优化，同时这也是以后我在工作中需要解决的问题。 院本科毕业设计（论文） 28 参考文献 1 张华 机械设备设计 北京：科学出版社， 2 李念 肉机 概述 北京：机械工业出版社， 3 张栋 肉机