基于离散单元法的牛肉咀嚼过程数学模型研究与构建.doc

本科生毕业论文（设计）本科生毕业论文（设计） 设计说明书设计说明书 中文题目中文题目 基于离散单元法的牛肉咀嚼过程数学模 型研究与构建 英文题目英文题目 Study and Construction of a Mathematical Model on the Process of Chewing Beef Based on the Discrete Element Method 学生姓名学生姓名 班级班级 451003 学号学号 学学 院院 生物与农业工程学院 专专 业业 食品科学与工程 目录 指导教师指导教师 职称职称 副教授 目录 目 录 第一章第一章 设计总论设计总论 .1 1.11.1 设计工厂名称及设计单位名称、设计者姓名设计工厂名称及设计单位名称、设计者姓名.1 1.21.2 市场分析及预测市场分析及预测.1 1.31.3 生产规模、品种、销售方式生产规模、品种、销售方式 .1 1.41.4 生产方法生产方法 .1 1.51.5 厂址概述厂址概述 .2 1.61.6 主要原辅材料、燃料及动力供应情况主要原辅材料、燃料及动力供应情况.2 1.71.7 环境保护环境保护 .2 1.7.1 污水处理及控制 .2 1.7.2 厂址绿化.2 1.81.8 工厂组成工厂组成 .2 1.91.9 工作制度工作制度 .3 1.101.10 全厂劳动定员全厂劳动定员 .3 1.111.11 全厂总投资全厂总投资 .4 第二章第二章 建设条件与厂址建设条件与厂址 .5 第三章第三章 生产车间设计生产车间设计 .6 3.13.1 产品方案的确定产品方案的确定 .6 3.23.2 物料衡算物料衡算 .6 3.33.3 设备生产能力的计算和设备选型设备生产能力的计算和设备选型 .7 3.43.4 劳动力计算劳动力计算 .7 3.53.5 生产车间平面布置生产车间平面布置 .7 第四章第四章 绞肉机的设置绞肉机的设置 .8 4.14.1 绞肉机的结构和原理绞肉机的结构和原理.8 4.1.1 送料机构 .8 4.1.2 切割机构 .8 4.1.3 驱动机构 .8 目录 II 4.1.4 绞肉机的工作原理 .8 4.24.2 螺旋供料器的设计螺旋供料器的设计 .9 4.2.1 绞笼的设计 .9 4.2.24.2.2 绞筒的设计绞筒的设计 .10 4.34.3 传动系统的设计传动系统的设计 .10 4.3.1 电机的选择 .11 4.3.2 带传动的设计 .11 4.3.2 齿轮传动设计 .14 4.3.4 轴的设计 .18 4.44.4 绞绞 刀刀 设设 计计 .19 4.54.5 其他零件的设计其他零件的设计 .20 4.5.1 联轴器的设计 .20 4.5.2 轴承的设计 .20 4.64.6 生产能力分析生产能力分析 .20 4.6.1 绞刀的切割能力 .20 4.6.2 绞肉机的生产能力 G .20 4.6.3 功率消耗 N.20 第五章第五章 辅助部门设计辅助部门设计 .22 5.15.1 化验室化验室 .22 5.25.2 仓库仓库 .22 5.35.3 工厂运输工厂运输 .22 5.3.1 场外运输 .22 5.3.2 场内运输 .22 5.3.3 车间运输 .22 5.45.4 机修车间机修车间.22 第六章第六章 工厂卫生及消防安全工厂卫生及消防安全 .24 6.16.1 食品厂、库卫生要求食品厂、库卫生要求.24 6.1.1 厂库环境卫生 .24 6.1.2 厂库设施卫生 .24 6.1.3 加工卫生 .25 6.1.4 厂区公共卫生 .25 6.26.2 车间卫生车间卫生.25 6.36.3 个人卫生设施和卫生间个人卫生设施和卫生间.25 目录 III 第七章第七章 生活及公用设施生活及公用设施 .27 第八章第八章 全厂用水量、用汽量、用电量估算全厂用水量、用汽量、用电量估算 .28 第九章第九章 环保设计和厂区绿化设计环保设计和厂区绿化设计 .29 9.19.1 污水处理污水处理.29 9.29.2 废气处理废气处理.29 9.39.3 噪音的防治噪音的防治.29 9.49.4 固体废弃物的处理固体废弃物的处理.29 9.59.5 绿化绿化.29 第十章第十章 全厂总平面设计全厂总平面设计 .30 10.110.1 总平面设计思想总平面设计思想 .30 10.210.2 道路与运输道路与运输.30 10.310.3 绿化绿化.30 第十一章第十一章 社会及经济评价社会及经济评价 .31 11.111.1 总投资及资金筹措总投资及资金筹措 .31 11.211.2 经济效益分析经济效益分析 .31 11.2.1 产品成本.31 （1 1） 固定资产固定资产.31 （2 2） 流动资产投资估算流动资产投资估算.32 11.2.2 年度总成本.32 （2 2）劳动力工资）劳动力工资.33 11.311.3 销售收入销售收入.33 11.3.1 估算依据 .33 11.3.2 税收 .34 11.411.4 评价结果评价结果.34 参考文献参考文献 .35 目录 IV 第一章 设计总论 1 第一章第一章 设计总论设计总论 1.1 设计工厂名称及设计单位名称、设计者姓名设计工厂名称及设计单位名称、设计者姓名 工厂名称：青青牛肉香肠生产工厂 设计单位名称：吉林大学生物与农业工程学院 设计者：焦娜 1.2 市场分析及预测市场分析及预测 随着越来越多的消费者使用方便食品，这意味着市场容量很大，以健康为 目标的领域香肠火腿的前途更加光明。美国医学家研究证明：方便功能食品不 仅能为人们节省大量的时间和精力，而且基本上也能满足人体热能的需求。为 了迎合食用肉食品的中小学生，可开发牛肉香肠，确保他们的营养需要，使他 们成长为一个健康的成年人。所以生产香肠时原料的配比、硬度以及整体黏度 方面考虑、研究，在营养补给源上，将各项成分的平衡及消化吸收列入分析， 使开发出来的香肠符合儿童及青少年各个生长阶段的营养需求。目前，国内中 小学生人数占国家总人口的五分之一（即两亿多学生），每人每天食用二两学 生强化香肠，每年市场需求量则 720 万吨。因此，开发学生香肠是一项前景非 常乐观的发展项目。 按中国国情分析，中国人口大约有 16 亿其中约有 1/5 的为青少年和儿童。食用 强化营养香肠既方便有营养。市场的开发主要是各大商场、大中小超市、大中 小农贸市场。按项目每日生产 60 吨计算，每日销售额 100 万元，按 10纯利 润计算，每日利润可达 10 万元，销售兴旺，利润可观。本项目的产品销售可以 利用各大超市和旅游网络等，有充分的市场保证。进入 2001 年后，国家出台各 种规范市场整顿，各种市场秩序的法规，加大市场整顿的力度，严厉打击欺行 霸市、地区封锁以及假冒伪劣的商品，有利于香肠的销售的实施，更有利于本 项目产品销售的市场的开发可以断言，香肠在当今买方的市场中具有很强的竞 争能力。 就我国当前食品市场而言，有些小商小贩及小作坊，无论是产品的档次还是产 品质量、包装均不能满足消费者需求。建设香肠火腿生产线，具有相当大的市 场潜力。人们的购买力逐步加强，抢先投入这一领域，以优质价廉风味独特的 香肠火腿奉献社会，将会带来前所未有的经济效益社会效益。 第一章 设计总论 2 1.3 生产规模、品种、销售方式生产规模、品种、销售方式 生产规模 年产量为 3072 吨。年工作日 300 天，1 班/日，每班产量 8 吨。 销售方式 超市销售 1.4 生产方法生产方法 生产技术：原料修割绞馅腌制搅拌灌肠扎线蒸熏成品。 设备技术：本设计的牛肉香肠采用机械化生产。其加工机械有效而稳定的 长期工作，可以实现大规模生产，优化工作环境，降低产品成本，降低工人的 劳动强度，简化工人繁琐的工艺操作，提高生产率。 1.5 厂址概述厂址概述 根据我们对建厂的生产规模，原料、资源供应，交通条件，生产环境认真 的全方面考核，由于香肠的生产没有季节性，而皓月大路附近靠近长春皓月集 团， 因此香肠四季可生产，交通便利，我们把厂址定吉林省长春市净月经济开 发区。 1.6 主要原辅材料、燃料及动力供应情况主要原辅材料、燃料及动力供应情况 主要原辅材料：原料为牛肉和牛背脂，辅料为淀粉、白糖、食盐、味精、 大豆分离蛋白、亚硝酸盐、异抗坏血酸钠、三聚磷酸盐等。 产品所需的原料大部分可由供应商供应，由于该区交通便利，外地采购的 原料可以降低运输成本。 厂区外 5 米处架设有一条与厂区南墙平行的 10KV 的高压线，可从高压线上 引入本厂区配电室。 全厂负荷为动力和照明两项. 动力负荷为 245 千瓦, 照明为 35 千瓦，总安 装容量为 280 千瓦。 供水：日供 2 万吨自来水，能满足工业和居民生活用水的需要。 第一章 设计总论 3 1.7 环境保护环境保护 1.7.1 污水处理及控制 1）改革生产工艺及对污水进行综合利用减少废水排放量，也可经处理后循 环使用 2）充分利用水体的自净作用减少污染，并在某区域建立污水处理厂 3）进行净化处理，最大限度地降低废水浓度，保证排放的污水符合工业 废水排放标准的规定 1.7.2 厂址绿化 食品工厂的四周，特别是在靠马路的一侧，栽种有一定距离的树木组成防 护林带，起阻挡风沙、净化空气、降低噪音的作用。种植的绿化树木、花草， 要经过严格选择，不栽产生花絮、散发种子和特殊异味的树木花草，以免影响 产品质量。 1.8 工厂组成工厂组成 生产车间 1 辅助车间：原料仓库，辅料储藏室，半成品暂存仓库，成品库，生产过 2 程中废弃物堆场，化验室和中心实验室，原料及成品仓库，机修车间。 动力车间：水泵房，配电室，废水处理站。 3 行政办公大楼 4 生活设施：员工宿舍，食堂，浴室，招待所，传达室，运动场，医务室。 5 绿化带：为了有效调节空气，降低粉尘和噪音，改善生产和生活环境。 6 1.9 工作制度工作制度 年工作日 300 天，每月工作 25 天，1 班/日，每班 8 小时。 1.10 全厂劳动定员全厂劳动定员 生产车间部分人员安排见表 1-1。 表表 1-11-1 生产车间人员安排表生产车间人员安排表 工段名称员工人数工段名称员工人数 原料处理间 8 灌肠 4 牛肉处理间 4 扎线 2 第一章 设计总论 4 调配 4 熏烤 4 滚揉 2 入库 3 锅炉房 3 辅助杂工 2 合计32(人) 第一章 设计总论 4 辅助部门人员安排见表 1-2。 表表 1-21-2 辅助部门人员安排表辅助部门人员安排表 部门名称员工人数部门名称员工人数 厂长 1 工程部 2 副厂长 2 物流部 2 研发部 5 行政部 4 生产部 2 销售部 6 品管部 2 保卫科 6 合计32 (人) 企业组织 工厂设两个中心：行政中心和制造中心。 两个中心下设几大部门，分别是：研发部、生产部、品管部、工程部、物 流部、行政部、销售部。 相关部门往下再设各科室、各车间、各班、各组。 全厂共 64 人，其中生产车间 32 人；辅助部门 32 人。 1.11 全厂总投资全厂总投资 见第十一章 第二章 建设条件与厂址 5 第二章第二章 建设条件与厂址建设条件与厂址 此地靠近长春皓月集团，选此地作为厂址可以获得足够数量和质量新鲜的 原料，并有利于加强工厂对原料基地生产的指导和联系，便于组织辅助材料和 包装材料，有利于产品的销售，。交通通讯便捷，水、电供应有保障，地理条 件优越，周边环境地势平坦，气候湿润，雨量适中，四季分明。周边无任何污 染。 第二章 建设条件与厂址 5 第三章 生产车间设计 6 第三章第三章 生产车间设计生产车间设计 3.1 产品方案的确定产品方案的确定 牛肉香肠关键设备是熏蒸烤炉，自动熏蒸烤炉(XKL)系列设备用于各种香肠 生产，在一机上实现熏蒸、烤、杀菌。整机采用 PLC 电脑程序控制界面触摸屏 按钮，调整很方便。 本设计选用 XKL-1000 型自动熏蒸烤炉，产能 1000kg/炉（每次熏烤一般 40min-60min）。设备的生产能力设置为 800kg/时。 牛肉香肠产量计算： 班产量：2800kg8=12.8t 年产量： Q=q 班tk t：班次的时间 k：设备平均系数，取 0.8 Q=12.8t3000.8=3072t 图图 3-1 产品方案确定表产品方案确定表 产 品 名 称 年产 量 （t） 班产 量 （t） 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 备注 牛 肉 香 肠 307212.8 3.2 物料衡算物料衡算 每班耗用原料量（kg/班）单位产品耗用原料量（kg/t）班产量（t/班） ；3-1 每班耗用包装容器量（只/班）单位产品耗用包装容器量（只/t）班产 量（t/班）（10.1%损耗）；3-2 每班耗用包装材料量（只或张/班）单位产品耗用包装材料量（只或张/ 第三章 生产车间设计 7 班）班产量（t/班）；3-3 每班耗用各种辅助材料量（t 或 kg/班）单位产品耗用各种辅助材料量 （t 或 kg/t 成品）班产量（t/班）3-4 按照成品率 80%计算，每班需原料肉 16t，精肉与辅料按 4:1 计算，精肉 12.8t，辅料肉 3.2t；添加剂约为总量的 10%，1280kg；包装规格为 100g，每 支包装材料月 1.5g，总共 0.192t。所有的材料均来源于相应的供应商。 3.3 设备生产能力的计算和设备选型设备生产能力的计算和设备选型 表表 3-1 各个设备生产能力和型号表各个设备生产能力和型号表 序 号 设备名称型号生产能力数量 1 冻肉绞肉 机 JR-D12040m3/h2 2 拌馅罐华南高科 RO-30 500-1000kg/h2 3 滚揉机 YX-T22480kg/h4 4 液压灌肠 机 YYGC-20200-1000kg/h2 5 全自动扎 线机 ZX-D1 60-80 节/min 2 6 自动熏蒸 烤炉 XKL-10001000kg2 3.4 劳动力计算劳动力计算 本项目中生产车间、管理部门为一班制，其他制特殊岗位，如变配电、锅 炉房等按三班考虑。生产车间部分人员安排见表 1-1。 辅助部门人员安排见表 1-2。 3.5 生产车间平面布置生产车间平面布置 （1）本设计的主车间为香肠生产车间其方向面南背北呈长方形。 （2）生产车间的高度按房间跨度和生产工艺的要求而定。 （3）设备布置应根据生产工艺流程按相同类型的设备可相对集中，务必使 生产过程各工序衔接线路最短,操作方便,避免交错紊乱。 （4）由原料入口和成品出口的设备应布置在厂房通道或车间大门口近的地 方以便运输。 第三章 生产车间设计 8 （5）设备布置应避免妨碍门窗的开启通风和采光，设备的布置应尽量做到 背光操作。 （6）剧烈震动的设备应避免和建筑物的柱墙连在一起以免影响建筑物的安 全。 （7）车间两侧设有大门，便于原料进入及成品输出，混料间有侧门以便辅 料进入。 （8）人员和物料进出车间都须经缓冲走廊，人员进入车间须经消毒池消毒， 提高卫生质量保证卫生指标要求。 （9）车间内设置检室车间办公室，以便随时抽查产品质量对产品进行控制。 详见车间平面布置图图纸。 第四章 绞肉机的设计 9 第四章第四章 绞肉机的设置绞肉机的设置 4.1 绞肉机的结构和原理绞肉机的结构和原理 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。 图图 4-14-1 绞肉机结构绞肉机结构 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 4.1.1 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。 4.1.2 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。 4.1.3 驱动机构 包括电机 10、皮带轮 9、12、减速器 8、机架 I 等 4.1.4 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。 第四章 绞肉机的设计 10 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，甚至使有些无聊不是切碎后排出，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。 4.2 螺旋供料器的设计螺旋供料器的设计 4.2.1 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。 第四章 绞肉机的设计 11 R5 30 10 2020 24 30 40 80 70 80 554080105130 1.6 577.29 节节t节130 2.5 105 图图 4-24-2 绞笼绞笼 （1 1）绞笼的材料）绞笼的材料 绞笼的材料选为 HT200 （2 2）螺旋直径）螺旋直径 0.136 m 取 D160mm5 . 2 C G KD G生产能力,由原始条件得 G1T/H K物料综合特性系数,查表得 K0.071 -物料得填充系数查表得0.15 物料的堆积密度 t/m ，猪肉的为 1.5t/m 33 C与螺旋供料器倾角有关的系数，查表得 C1 （3 3）螺旋供料器的转速螺旋供料器的转速 转速在 200-400r/min 为宜，股取 n326r/min （4 4）螺旋节距）螺旋节距 实体面型螺旋的节距 tD 4.2.2 绞筒的设计绞筒的设计 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 第四章 绞肉机的设计 12 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 图图 4-34-3 绞筒绞筒 4.3 传动系统的设计传动系统的设计 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。 1 4 . 4 326 1440 iii 总 由传动比标准系列查表得： 初步取1.76 2.5 0 i 1 i 根据选用的电机和绞笼转速要求设计传动路线如下： 4.3.1 电机的选择 N=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。（查表） 传动效率，取 0.75 所以根据 N4kw，n1500r/min，查表 10-2 选用 Y112M-4，再查表 10-3 得 Y112M-4 电机的结构。 第四章 绞肉机的设计 13 图图 4-44-4 Y112M-4Y112M-4 电动机的外观图电动机的外观图 4.3.2 带传动的设计 （1 1）确定设计功率）确定设计功率 d P kwPKP Ad 8 . 442 . 1 工况系数，查表取1.2 A K A K P传递的功率 （2 2） 选定选定 V V 带型号带型号 根据和查表选取普通 V 带 A 型，小带轮转速，为 1440r/min d p 1 n 1 n （3 3） 传动比传动比 1.76 0 i 2 n i n1 min/818018 76 . 1 1440 r （4 4） 小带轮基准直径小带轮基准直径（mmmm） 1 d d 100mm75r/min 1 d d min d d （5 5） 大带轮基准直径大带轮基准直径（mmmm） 2 d d ，取=180mmcmdid dd 17610076 . 1 12 2 d d （6 6） 带速验算带速验算 smvsm nd v d /3025/54 . 7 100060 1440100 100060 max 1 1 （7 7） 确定中心距确定中心距和带的基准长度和带的基准长度（mmmm） 0 a 0 d L ，初选=400mm560196)(2)(7 . 0 00 2121 ammddadd dddd0 a 第四章 绞肉机的设计 14 基准长度 0 2 0 4 )( )( 2 2 12 210 a dd ddaL dd ddd 4004 80 400 2 4002 2 1243.6mm 依表取1250mm，即带型为 A1250 d L 则实际中心距mm LL aa dd 2 . 403 2 6 . 12431250 400 2 0 0 （8 8） 验算小带轮包角验算小带轮包角 1 3 .57180 12 1 a dd dd = 3 . 57 400 80 180 = 120 6 . 168 （9 9）确定）确定 V V 带的根数带的根数 Z Z Z =458 . 3 93 . 0 98 . 0 )15 . 0 32. 1 ( 8 . 4 )( 11 La d kkpp P 小带轮包角修正系数查 B1 表 8123,取 0.98 a k 带长修正系数查 B1 表 818，取 0.93 L k 单根 V 带基本额定功率，查表得=1.32kw 1 p 1 p 当 i1 时，单根 V 带额定功率增量，查表得=0.15kw 1 p 1 p （1010） 确定带的初拉力确定带的初拉力 0 F 2 0 ) 1 5 . 2 (500qv Zv P k F d a = 2 54 . 7 1 . 0 54 . 7 4 8 . 4 ) 1 98. 0 5 . 2 (500 =129.11（N） mV 带每米长的质量（kg/m）查表，取 0.1k/gm （1111）作用在轴上的力）作用在轴上的力 F 第四章 绞肉机的设计 15 )(77.1027 2 6 . 168 sin411.1292 2 sin2 1 0 NZFF )(66.1541 2 6 . 168 sin411.1293 2 sin3 1 0max NZFF 考虑新带初预紧力为正常预紧力的 1.5 倍 max F （1212）带轮的结构和尺寸）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。查表得基准宽度制 V 带轮轮槽尺寸，根据带轮的基 准直径查表确定轮辐。 2*45 40 12 A 63 B 0.1 A B 0.1 A 159 11 180 8.72.75 11 915 8.72.75 34 B 0.1 A 0.1 A B 63 A 245 3.2 40 R5 图图 4-54-5 小带轮小带轮 图图 4-64-6 大带轮大带轮 4.3.2 齿轮传动设计 （1 1）选择材料，确定齿数及精度等级。）选择材料，确定齿数及精度等级。 选择两齿轮材料为：大、小齿轮均为 40，并经调质及表面淬火，齿面 r C 硬度为 4550HRc；精度等级为 6 级，闭式硬齿面。 选小齿轮齿数 Z1=20.则 Z2=i1Z1=2.5x20=50 （2 2）按齿根弯曲疲劳强度设计）按齿根弯曲疲劳强度设计 第四章 绞肉机的设计 16 3 2 1 1 Z 2 d YKT m F SaFaYY 式中：载荷有中等冲击，查表 6-3 取 K=1.5 mmN n P T 101010 56 1 6 1 67 . 4 18.818 4 55 . 9 55 . 9 端面重合度: 7 . 0 75 . 0 25 . 0 61 . 1 cos 11 2 . 388 . 1 21 Y ZZ 查表 6-6，取 7 . 0 d 由图 6-19，6-20 查得：齿形系数31 . 2 , 8 . 2 21 YYFaFa 应力修正系数7 . 1,56 . 1 21 YYSaSa 9 1 1 2 9 11 1064 . 1 1053 . 3 )1530082(118.8186060 i N N jLnN h 由图 6-21 得，弯曲强度寿命系数95 . 0 , 9 . 0 21 NN YY 取25 . 1 min F S 由图 6-22d，按齿面硬度均值 48HRc，查得MPa FF 450 2lim1lim MPa S Y MPa S Y F NF F F NF F 342 324 min 2 2 min 1 1 2lim 1lim 0115 . 0 342 7 . 131 . 2 0135 . 0 324 56 . 1 8 . 2 2 22 1 11 F SaFa F SaFa YY YY 第四章 绞肉机的设计 17 取=0.0135 设计齿轮模数 1 11 F SaFaYY mm d YKT m F SaFa t YY 62 . 3 207 . 0 0135 . 0 7 . 01067 . 4 5 . 12 2 3 2 5 3 2 1 1 Z 修正 mt，sm nZm v t /1 . 3 100060 11 由图 6-7 查得动载系数 KV=1.5 图 6-10 查得齿向载荷分布系数 05 . 1 K 表 6-4 查得齿间载荷分布系数0 . 1 K 36 . 2 0 . 105 . 1 5 . 15 . 1 KKKKK VA 初选动载荷系数2 t K mm K K mm t t 83 . 3 3 选取第一系列标准模数 m=4mm 齿轮主要几何尺寸： mmBmmBmmdb mmZZ m a mmmZdmmmZd d 60,6556807 . 0 1405020 2 4 2 200504,80204 211 21 2211 （3 3） 校核齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度 H HEH u u bd KT ZZZ 12 2 1 1 查表 6-5 得弹性系数 MPaZE 8 . 189 查图 6-14 得节点区域系数5 . 2 H Z 查图 6-13 得接触强度重合度系数77 . 0 Z 查图 6-15 得93 . 0 ,89 . 0 21 NN ZZ 查图 6-16e，按齿面硬度均值 48HRc，得MPa HH 1500 2lim1lim 第四章 绞肉机的设计 18 取1 min H S MPa S Z MPa S Z H NH H H NH H 1395 1 93 . 0 1500 1335 1 89 . 0 1500 min 2lim min 1lim 1 2 1 1 1 75.1035 5 . 2 5 . 3 8060 1067 . 4 36 . 2 2 5 . 277 . 0 8 . 189 2 5 HH MPa 故接触疲劳强度适宜 （4 4）齿轮及齿轮副精度的检验项目计算（大齿轮）齿轮及齿轮副精度的检验项目计算（大齿轮） A A 确定齿厚偏差代号确定齿厚偏差代号 确定齿厚偏差代号为：6KL GB1009588（参考 B1 表 8354 查取） B B 确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值（参考确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值（参考 B1B1 表表 8 83 35858 查取）查取） 第公差组检验切向综合公差， 1 i F =0.063+0.009=0.072mm,(按 B1 表 8369 计算，由 B1 表 83 1 i F fP FF 60，表 8359 查取)； 第公差组检验齿切向综合公差，=0.6（） 1 i f 1 i f tpt ff =0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按 B1 表 8369 计算，由 B1 表 8359 查取）； 第公差组检验齿向公差=0.012（由 B1 表 8361 查取）。 F C C 确定齿轮副的检验项目与公差值（参考确定齿轮副的检验项目与公差值（参考 B1B1 表表 8 83 35858 选择）选择） 对齿轮，检验公法线长度的偏差。按齿厚偏差的代号 KL，根据表 8 w E 353 的计算式求得齿厚的上偏差=-12=-12 0.009=-0.108mm，齿厚下偏 ss E pt f 差=-16=-16 0.009=-0.144mm；公法线的平均长度上偏差=*cos- si E pt f WS E ss E 0.72sin=-0.108cos-0.72 =-0.110mm,下偏差=cos T F 0 20 0 20sin36 . 0 a wi E si E +0.72sin=-0.144cos+0.720.036sin=-0.126mm；按表 8319 及 T F 0 20 0 20 其表注说明求得公法线长度=87.652， 跨齿数 K=10，则公法线长度偏差可 kn W 表示为： 110 . 0 126 . 0 652.87 第四章 绞肉机的设计 19 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 8 f 365 查得=；检验接触斑点，由表 8364 查得接触斑点沿齿高不 f023 . 0 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（根据 B1 表 8358 的表注 3，由 B1 表 83 ic F 69，B1 表 8359 及 B1 表 8360 计算与查取）；检验齿切向综合公差 =0.0228mm（根据 B1 表 8358 的表注 3，由 B1 表 8369，B1 表 8 ic f 359 计算与查取）。 对箱体，检验轴线的平行度公差，=0.012mm，=0.006mm（由 B1 表 8 x f y f 363 查取）。 D D 确定齿坯的精度要求按确定齿坯的精度要求按 B1B1 表表 8 83 36666 和和 8 83 36767 查取。查取。 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） 0.014 A 1.6 1.6 0.8 0.8 1.6 ? 94.75 ? 52.8 88 128 2*45 ? 470 0 -0,1 ? 458 图图 4-74-7 大齿轮简图大齿轮简图 4.3.4 轴的设计 （1 1）按扭转强度的计算）按扭转强度的计算 用实心轴 3 3 5 n P A T d 式中:d轴的直径，mm T轴传递的转矩，N.mm 第四章 绞肉机的设计 20 P轴传递的额定功率，kw n轴的转速，r/min 轴材料的许用切应力，Mpa30 A系数，见【1】表 418，这里取 120 根据上面公式计算，齿轮轴的最小直径 d35mm；大齿轮轴的最小直径 d45mm 依据结构，设计如图 223 22 ? 16 ? 20 +0,079 -0,02 ? 23 ? 25 +0,079 -0,02 ? 31 ? 45,7 ? 31 ? 25 +0,079 -0,02 40152040 20 26 45 图图 4-84-8 齿轮轴齿轮轴 ? 30 +0,079 -0,02 63 0.8 2*45 26 182 47 ? 27 ? 30 +0,079 -0,02 ? 33 +0,079 -0,02 32 图图 4-94-9 低速轴低速轴 4.4 绞绞 刀刀 设设 计计 绞刀的作用是切割物料。它的内孔为方形，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。绞刀的几何参数对所绞出肉的颗粒度以及产品质量有 第四章 绞肉机的设计 21 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 图图 4-104-10 绞肉机绞刀片示意图及每一叶刀片上速度分布绞肉机绞刀片示意图及每一叶刀片上速度分布 其值为： （） 30000 n vpRr 式中：刀片刃部任一点的线速度 ms； p v 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，