机械毕业设计（论文）-手动电动两用绞肉机的设计.doc

中国地质大学长城学院2012毕业论文 中国地质大学长城学院本 科 毕 业 设 计题目 手动电动两用绞肉机的设计 系 别 工程技术 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 高文甫 学 号 05208612 指导教师 赵晓顺 职 称 讲 师 2012年4月25日25手动电动绞肉机的设计摘 要现有的绞肉机或者是电动的，或者是手摇的。目前，我国的经济比较落后，很多地方经常停电，电动绞肉机在使用过程中，遇到停电会出现麻烦，无法工作，给人们带来不方便，手摇绞肉机的劳动强度大，手动电动两用绞肉机，以用电机驱动，也可以用手摇动，无论是无电还是停电都可以使用，从而更好地满足人们的需要，大大方便了人们的生活，同时结构简单，轻便、效率高，是为方便，使用的食品加工机械。整体结构包括机体和绞肉机构，绞肉机体由两部分组成。其一是壳体部分，包括进料口，出料口。螺旋推进器。本文着重介绍。绞肉机的整体结构，工作方式。工作方式当做电动式，将摇臂取下用皮带和皮带轮将电机连接起来。电机便可带动绞肉机工作，当做手动式，将摇臂装上，用手摇动便可。在肉类加工的过程中，切碎、斩断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。目前有电动，手动，电动手动型绞肉机我国的食品加工业比较落后，手工环节较多，手动电动绞肉机得到了广泛的应用。本课题所设计的是手动电动绞肉机它的特点具有：结构简单； 操作方便。等特点，更广泛的适应人们生活要求。关键词：手动式;电动式;绞肉机;螺旋推进器;工作方式ABSTRACTThe existing meat grinder or electric, or hand. At present, Chinas economy is relatively backward, a lot of places often power cut, electric meat grinder in the use of the process, encounter power failure trouble, unable to work, bring people inconvenience, hand-operated Meat Mincer s labor strength is great, manual and electric dual-purpose meat grinder, with motor drive, also can use hand shake, no electricity or electricity can be used, in order to better meet the needs of the people, greatly facilitate the peoples life, and has the advantages of simple structure, light, high efficiency, is convenient for use, food processing machinery. The whole structure comprises a body and a meat, meat body is composed of two parts. It is a housing portion, includes inlet, outlet. Screw propeller. This paper emphatically introduces. Meat mincing machine structure, working mode. Work as electric rocker arm, will remove with a belt and a belt pulley of the motor is connected. The motor can drive the meat grinder, as manual type, the rocker arm is arranged on the hand, still can. In meat processing process, chopped, chopped mixing procedure in the highest level of mechanization, which the meat grinder, cutting machine, mixer is the most basic main processing machinery. Almost all of the meat processing plant has the 3 devices. There are electric, manual, electric and manual type meat mincer Chinese food processing industry is relatively backward, manual links more, manual electric meat mincer received wide application.The subject of the design is the manual electric meat grinder which features: simple structure; convenient operation with. Characteristics, adapt to a wider range of people living requirement.Keywords: Manual type, Electric, Stage, Propellers,Work way目 录摘要2ABSTRACT31绪论.32 绞肉机的方案拟定52.1绞肉机工作原理52.2 常用绞肉机的结构62.2.1 送料机构62.2.2 切肉机构62.2.3驱动机构63绞肉机构结构的设计73.1 机体73.2 螺旋供料机构73.3 绞碎机构83.4 刀具94传动系统的设计134.1 电动机的选择144.2 带传动的设计144.3计算功率144.4 选定带型144.5 传动比154.6 轴间距164.7带轮基准174.8 带轮的结构和尺寸175轴的设计185.1选择材料，185.2 设计结构绘制草图186结论21参考文献22致谢221绪论1.1研究的目的意义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。这对食品加工设备有很大的要求。发展是必然的。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、斩断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。目前有电动，手动，电动手动型绞肉机我国的食品加工业比较落后，手工环节较多，手动电动绞肉机得到了广泛的应用。1.2绞肉机的发展现状其中绞肉机、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。国外目前有电动，手动，电动手动型绞肉机。大中小型绞肉机等在国外 ，去筋膜技术主要有：采用气动装置间歇除筋及靠刃具和孔板相互作用连续除筋两种后者的除筋效果明显优于前者。而国内生产绞肉机的食品机械厂家生产的绞肉机大多不具备除筋功能。1.3设计的主要内容本次设计的主要有：手动电动绞肉机机体，送料机构，传动系统，送料机构，刀具的设计。各零件图，装配图。2绞肉机的方案拟定2.1绞肉机的工作原理在绞肉前，先打开绞肉机，使其运转，把肉料放入入料口，由于物料的自身重量和螺旋推进器的旋转，把肉料连续的送往铰刀口进行绞碎。螺旋供料器是一个两端粗细不一的的装置螺距后面应比前面小，螺距的直径后面比前面的大，如此推进器便对肉料产生了一定的挤压力，挤压力迫使已切碎的肉质从挤肉板上的出肉孔中挤出。完成绞肉。但由于需求不同，比如肥肉需要粗绞，瘦肉需要细绞，这样可以用调换挤肉板的方式来达到这个要求，挤肉样板有不同规格的孔眼。粗绞与细绞的规格，粗绞用直径为8-10mm，细绞用直径3-5mm的孔眼。粗绞与细绞的格板其厚度都为10-12mm的普通钢板。由于粗孔直径较大排料容易，绞肉机的转速可相对快些，但最大不超过400rd/min.一般在200-400rd/min.如果转速太快使物料在绞刀附近堵塞，造成负荷突然增加，对电机有不良影响。甚至出现危险。绞刀刃口是顺着切刀转安装的。刀具用工具钢制造，装配获调换刀具后，一定要把紧固螺母拧紧，否则因挤肉样板移动和绞刀之间有相对移动也会引起物料磨浆的作用。螺旋供料器旋转要防止与绞筒内壁相碰，否则毁损换机器，但他们之间的空隙又不能过大，过大会影响送料效率，和挤压力，甚至使物料从间隙处倒流，因此这部分零件的加工和安装要求较高。绞肉机的工作能力不能有螺旋供料器决定，而是由绞刀的切割能力来决定。因为切割后的物料必须从孔眼中排出，螺旋供料器才能继续送料。2.2常用绞肉机的结构图2-1绞肉机结构图1-料斗; 2-文筒；3-绞筒；4-绞刀；5-挤肉样板；6-电机；7-机架；8-传动轮2.2.1送料机构包括料斗绞笼绞筒起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。料斗有的是托盘型，有的是漏斗形此设计采用托盘，绞筒其实就是在机身内壁上做止退槽，其主要部件是绞笼，计采用一个变螺距，转动时向前推动物料。2.2.2切肉机构包括挤肉样板绞刀，绞刀也有多种刀具的规格有2刃，3刃，4刃，6刃，8刃，旋盖，起作用时对进入挤肉样板孔中的物料进行切割，挤肉样板孔眼规格有多种，可根据不同的要求进行更换一般孔数越多绞肉质量越细。越少绞肉越粗糙。2.2.3驱动机构包括电机皮带轮，减速器机架等。绞笼的转速不宜太高，因为输送能力并不是随转速增加而增加 。当速度达到一定值后，效率反而下降，且速度太高，物料摩擦生热，容易引起物料变性，影响绞肉质量，电机的转速可以利用带轮的逐级减速得到。3绞肉机构的结构设计3.1机体机体由电机、传动轮、料斗、绞筒、绞笼、支架等组成。因设计设计要求这些组成部分型号有很多种。外部结构也不尽相同。但一般绞肉机的总体结构如图2-1所示。3.2螺旋供料机构3.2.1绞笼的设计图3-1绞笼结构图绞笼的作用是向前输送物料如图所示设计采用一个变螺距，变跟径的螺距，既螺距后大前小，跟径后小前大，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段面上的键配合以传递动力。选择材料HT200。 公式3-1取D=0.16M G生产能力，设计为G=1T/HK物料综合特性系数，得K=0.071物料填充系数，得=0.15物料堆积密度，猪肉的=1.5t/C与螺旋供料器倾角有关系的系数，取C=1螺旋供料器的转速：由原始数据，得出平均转速为n=320r/min实体面型螺旋的节距t=D。3.2.2绞筒的设计肉在绞筒内受到搅动，会受到挤压力的反作用力，物料具有向后倒流的趋势，因此在绞笼的内壁上设计了8个止退槽，在圆筒内均匀分布，如图，绞筒内壁与绞笼之间的间隙一般为3-5mm。绞筒材料选择铸铁HT200。图3-2绞笼内壁图3.3绞碎机构其结构中包括刀具及其挤肉样板，绞肉时，绞肉机的十字刀片做旋转运动，绞笼将肉推向挤肉样板。刀具将肉切碎。根据要求不同刀具与样板的型号规格也不同。具体内容由下文一一列出。3.4刀具绞刀的作用是切割物料，它的内孔为方形，安装在绞笼前段的方轴上随其一起旋转刀具的规格有2刃，3刃，4刃，6刃，8刃。绞刀材料为工具钢，其淬火硬度为55-60HRC,刃口要锋利，与样板配合平面应平整、光滑。绞刀的几何参数对绞出的肉的颗粒以及产品质量有很大影响。绞肉时，绞肉机的十字刀片做旋转运动。在转速一定的条件下刀刃离旋转中心点越远则绞肉的线速度越快。并且在螺杆进可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，在单位时间产生的热量为：Q=FV公式（3-2）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（J/S）。F-绞肉时任一与网眼板相接触的刀刃上的切割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(3-3)所示每一刃部的绞肉(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。 图3-3刀片线速度分布图图3-3 绞肉机绞刀片示意图及每一叶刀片上速度分布。其值为： （） 公式（3-3）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(3-3)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。-任一刀刃切割肉的线速度（m/s）。所以绞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线速度应在30-90m/min之间最为理想，因此有这些数据可估算出刀刃的起讫位置，即刀刃的起点半经和终点半径R.。 公式（3-4）我们已知十字刀片的转速n=320r/min取：r=15mm R=45mm 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的圆弧由于刀刃有刃倾角，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)。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： 公式（3-5）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，这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，其最大初始刃倾角就可确定了参见图3-4：图3-4倾角分析图 公式（3-6）初始刃倾角按下式计算： 见图3-5图3-5 初始刃倾角计算用示意图 公式（3-7）式中：r刀刃起始点半径(mm)； R刀刃终止点半径(mm)； b叶刀片外端宽度（mm）; 初始刃倾角；刀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，将可以分解为垂直于刃的法向速度分量和平行于刃的切向速度分量。参见图3-6即：其值为：3-6刀刃上任一点的速度示意图又因为： 公式（3-8） 所以：整理得 （）式中：刀刃上任一点位置的法向速度分度m/s； 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mm； 刀刃的初始刃倾角；与刀刃相切的圆计算半径mm； R刀刃的终点半径mm； r刀刃的起点半径mm；根据以上对绞刀各个几何参数的分析，得出绞刀的结构，此绞刀的特点：后角取4，刀片的寿命较长；前角取30，以减小绞肉所需的力及功率； 增加刃倾角，以提高刀刃的锋利度；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。4传动系统的设计绞笼只有一种工作转速，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，齿轮传动等机构逐级减速后得到。绞笼的转速不宜太高，因为输送能力并不是随转速增加而增加 。当速度达到一定值后，效率反而下降，且速度太高，物料摩擦生热，容易引起物料变性，影响绞肉质量，因此绞笼的转速一般在200-400r/min。 初步取1.76 2.5根据选用的电机和绞笼转速要求设计传动路线如下：4.1电机的选择N=4(KW) 公式（4-1） G绞肉机的生产能力，1000kg/hW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。 传动效率，取0.75 所以根据N4kw，n1500r/min，选用Y112M-4，得Y112M-4电机的结构。 图4-1 Y112M-4电动机的外观图4.2带传动的设计设计功率。 。 工况系数，查机械设计基础表6-5（P87），取1.2。 P传递的功率。4.3功率计算(kw)公式（4-2）式中：W切割1kg物料耗用能量，其值与孔眼有关（kw.h/kg）。 传动效率；由生产能力计算可知，在n、D一定的条件下，绞刀的刃数越多，生产能力越大。但是不同刃数的绞刀应与不同孔径的挤肉样板相匹配，才能得到较为合理的生产量和功率消耗。在使用能过程中，可根据附表中推荐的值来选用。4.4 选定带型根据和查机械设计手册图6-8（P87），选取普通V带A型，小带轮转速，为1440r/min。4.5 传动比 1.76 . 小带轮基准直径（mm）. 由多功能自动绞肉机设计J. 食品与机械, 2006,(02):5-11. 100mm75r/min . 大带轮基准直径（mm）. 由多功能自动绞肉机设计J. 食品与机械, 2006,(02):5-11得=180mm带速验算: 4.7初定轴间距（mm） 所需带的基准长度（mm）. 886mm依多功能自动绞肉机设计J. 食品与机械, 2006,(02):5-11取900mm，即带型为A900实际轴间距： 小带轮包角 = = 单根V带的基本额定功率根据带型号、和普通V带查机械设计基础表6-3（P86），取1.32kw.时单根V带型额定功率增量。根据带型号、和多功能自动绞肉机设计J. 食品与机械, 2006,(02):5-11，取0.15kw.V带的根数Z。Z =小带轮包角修正系数机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2004.取0.96.带长修正系数查机械设计手册表6-2（P80），取0.87.单根V带的预紧力. = =134（N）mV带每米长的质量（kg/m）查机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2004取0.1k/gm作用在轴上的力. 考虑新带初预紧力为正常预紧力的1.5倍4.8 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。带轮的材料为HT200。查机械设计手册表6-1（P79），得基准宽度制V带轮轮槽尺寸，根据带轮的基准直径多功能自动绞肉机设计J. 食品与机械, 2006,(02):5-11确定轮辐。小带轮=100mm，采用实心轮，大带轮=176mm，采用孔板轮，取轮缘宽度B=63mm，轮毂长度L=40mm。大带轮拟采用P-IV型结构形式。取轴孔径d=33mm。按机械设计手册表6-1和图6-6中的公式确定结构尺寸。图4-2小带轮 图4-3大带轮5轴的设计5.1 选择轴的材料，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。由机械设计手册表14-1查得强度极限b= 650MPa，由机械设计手册表14-8得许用弯曲应力=60 M Pa. 5.2设计轴的结构并绘制结构草图(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。 (2)确定各轴段的直径 ，轴段（外伸端）直径最小，；考虑到要对安装在轴段上的联器进行定位，轴段上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径为30mm；用相同的方法确定轴段、的直径d3=33mm、d4=30mm。 (3)确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为63mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为B2=32mm,BI=63mm,B4=47,B2=40mm。 按弯扭合成强度校核轴径.支点反力为:-截面处的弯矩为：-截面处的弯矩为： (3)作垂直面内的弯矩图。 (4)支点反力为 图（5-1）轴的弯矩图截面左侧弯矩为： 截面左侧变矩为： -截面处的弯矩为： (5)作合成弯矩图 截面：- 截面：4.4.5 作转矩图 4.4.6 求当量弯矩因绞肉机单向运转 ，故可认为转矩为脉动循环变化，修正因数为0.6。截面-截面： 5.2.1确定危险截面及校核强度截面-、-所受转矩相同，但弯矩MeMe，且轴上还有键槽，故截面-可能为危险截面。但由于轴径d3d2，故也应对截面-进行校核。-截面：-截面：所以s-1b=60Mpa，满足ses-1b的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。5.3 联轴器的选用5.3.1 联轴器类型的选择 （1）绞肉机载荷平稳，轴短、刚性大，其传递的转矩也较大，所以选用凸缘联轴器。 （2）确定型号，名义转矩： T=9.549106P/n =9.5491064/1500 =25464Nmm查凸缘联轴器国家标准，选CYD3型凸缘联轴器，其公称转矩为=400103NmmTC.两轴直径均与标准相符。故主动端选Y型 轴孔，A型键槽。从动端选J型轴孔，A型键槽。许用转速n=6800r/minn. （3)标记GYD3联轴器25112/J4262 GB5843-866 结论经过3个月的设计从中我认识了绞肉机的结构及其原理。绞肉机主要由送料机构、切割机构和驱动机构等组成。送料机构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。切割机构其作用是对进入挤肉样板孔中的物料进行切割.挤肉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。器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挤肉样板上的孔眼中排出。在绞肉前，先打开绞肉机，使其运转，把肉料放入入料口，由于物料的自身重量和螺旋推进器的旋转，把肉料连续的送往铰刀口进行绞碎。螺旋供料器是一个两端粗细不一的的装置螺距后面应比前面小，螺距的直径后面比前面的大，如此推进器便对肉料产生了一定的挤压力，挤压力迫使已切碎的肉质从挤肉板上的出肉孔中挤出。完成绞肉。挤肉样板有不同规格的孔眼比如肥肉需要粗绞，瘦肉需要细绞，这样可以用调换挤肉板的方式来达到这个要求。本次设计的优点是：结构简单，经济实用，两用性能，相对于单性能绞肉机应用更为广泛。缺点是：效率低，工作量小，精度低，绞肉前需进行人工除筋骨。人工拆卸手摇臂。随着经济与技术的发展，绞肉机向着多功能一体化发展。改进建议：除筋膜绞肉机。能自动在手动电动间转换。参考文献1 赵丽萍，冯